JP2011138859A - 真空処理装置、および半導体デバイスの製造方法。 - Google Patents

Abstract

【課題】受け渡しチャンバ室の機構を大型化、複雑化させることなく、処理前後のウェハの退避場所を確保できる真空処理装置を提供する。また、ウェハの退避場所にウェハが置かれた状態で、受け渡しチャンバ室に新たに搬送されたウェハの位置を検出可能な真空処理装置を提供する。
【解決手段】２つの真空チャンバ間に設けられ、ノッチあるいはオリフラが設けられた基板の受け渡しを行う受け渡しチャンバ２を具備する真空処理装置において、前記受け渡しチャンバ２が、基板を支持するリフトピン１１１〜１１３と、基板を仮置き位置で保持するバッファーアーム１３と、基板を載置する基板ステージ１２と、前記基板のノッチあるいはオリフラを検出する第一のセンサ１４とを具備する。
【選択図】図２

Description

本発明は受け渡しチャンバを有する真空処理装置および、この真空処理装置を用いた半導体デバイスの製造方法に関する。

半導体ウェハ等の基板を処理して半導体デバイスを製造するために利用する真空処理装置は、デバイス構造の多層化、スループットの向上等の観点から、１台の処理装置で各種処理プロセスを真空中で一貫して行うため複数の処理チャンバを備える傾向にある。このような真空処理装置では、通常、ロードロックチャンバを経由して複数の基板を搬入し、搬送領域、受け渡し領域、処理領域と基板を搬送し、基板の処理を行っている。そして、搬送領域間、搬送領域と受け渡し領域間で基板の受け渡しを行うため受け渡しチャンバを具備する装置が知られている（例えば、特許文献１、２など）

特許文献１には、処理室に囲まれた搬送室と、ロード/アンロードロック室に接続しているバッファチャンバをとの間で、基板を受け渡すために、２つの受け渡しチャンバを有する真空処理装置が記載されている。特許文献２には、処理室に囲まれた搬送室を３つ有するクラスタ型の真空処理装置において、搬送室間での基板を受け渡すための２つの受け渡しチャンバを有することが記載されている。また、受け渡しチャンバにウェハを複数枚収容できる多段カセットを備えることができることが記載されている。

一方、ウェハには結晶の方向性があるので、ウェハの搬送中に、ウェハの向きを検知することが知られている（例えば、特許文献３など）。

特開平３−１９２５２号公報 特表２００７−０１３４２４号公報 特開２００１−７７１７９号公報

特許文献１においては、受け渡しチャンバの一方は、第１の搬送室から第２の搬送室への通路となり、他法の受け渡しチャンバは第２の搬送室から第１の搬送室への通路となっている。従って、受け渡しチャンバは、往路用と復路用の２つが必要であった。 一方、特許文献２においては、各搬送室間をつなぐ受け渡しチャンバに、ウェハを複数枚収納できる多段カセットを備えることができるため、往路用と復路用の２つの受け渡しチャンバを持たなくて済むが、受け渡しチャンバに多段カセット用のスペースが必要であった。

そこで、本発明は、受け渡しチャンバ室の機構を大型化、複雑化させることなく、処理前後のウェハの退避場所を確保できる真空処理装置を提供することを目的とする。また、本発明は、ウェハの退避場所にウェハが置かれた状態で、受け渡しチャンバ室に新たに搬送されたウェハの位置を検出可能な真空処理装置を提供することを目的とする。

本発明の真空処理装置は、２つの真空チャンバ間に設けられ、ノッチあるいはオリフラが設けられた基板の受け渡しを行う受け渡しチャンバを具備する真空処理装置において、前記受け渡しチャンバが、基板を支持するリフトピンと、基板を仮置き位置で保持するバッファーアームと、基板を載置する基板ステージと、前記ウェハのノッチあるいはオリフラを検出する第一のセンサとを具備することを特徴とする。

また、本発明の半導体デバイスの製造方法は、上記の真空処理装置を用いて基板の処理を行う工程を有することを特徴とする。

本発明によれば、受け渡しチャンバ室の機構を大型化させることなく、ウェハの退避場所を確保できる真空処理装置を提供することができる。また、本発明によれば、その退避場所にウェハが退避された状態で、新たに受け渡しチャンバに搬入されたウェハの向き・保持角度を合わせるいわゆるオリエンテーションという作業を容易行うことができる真空処理装置を提供することができる。

本発明の真空処理装置の一態様の概略を示す模式図である。 本発明で用いる受け渡しチャンバの概略を示す模式図である。 本発明で用いる受け渡しチャンバの断面摸式図である。 図３の受け渡しチャンバにおいて、バファーアームが仮置き位置に移動した状態を示す概略摸式図である。 ウェハの移動状態を説明するための図である。 第一のセンサおよび第二のセンサによるウェハの検知を説明するための図である。

本発明の真空処理装置を、図１を参照して説明する。図１は、本発明の真空処理装置の一実施態様を示す上面模式図である。

本発明の真空処理装置１は、複数の処理室５１〜５４に囲まれた第１の搬送室３１と、複数の処理室５５〜６０に囲まれた第２の搬送室３２とを有する。また、真空処理装置１は、搬送室３１と搬送室３２３との間での基板を受け渡すための受け渡しチャンバ２を有する。搬送室３１、３２は、それぞれ独立に、不図示の真空排気装置および基板を搬送する機構である搬送ロボット４１、４２を備えている。

搬送ロボット４１、４２は、搬送ロボットアームがその中心軸４１１、４２１の回りに回転可能であり、そのアーム部は伸縮可能である。搬送ロボットアームは、両側に略半円状の基板受け部を備えている。

搬送室３１には、不図示のゲートバルブを介してロードロック室７１、７２接続されている。ロードロック室７１、７２には、ゲートバルブを介して、フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）３が接続されている。フロントエンドモジュール３には、３つの基板格納部（ロードポート）８１、８２、８３が接続されている。

基板格納部８１、８２、８３に置かれた不図示のカセットまたは、ＦＯＵＰ(Ｆront Opening Unfiled
Pod)内のウェハは、フロントエンドモジュール３に搭載された不図示の基板搬送ロボットによって、ロードロック室７１または７２に搬送される。ロードロック室７１、７２が大気から真空にされた後、基板は、搬送室３１の搬送ロボット４１によって搬送室３１に搬送される。基板は、搬送室３１から、処理室５１〜５４あるいは、受け渡しチャンバ２に搬送される。受け渡しチャンバ２の基板は、搬送室３２の搬送ロボット６ｂによって、受け渡しチャンバ２から搬送室３２に搬送される。その後、基板は、搬送ロボット４２によって処理室５５〜６０のいずれかに搬送される。ウェハは予め決められた工程に従って、処理室５５〜６０に搬送され、処理室５５〜６０での処理工程が行われる。

処理工程での処理をすべて終了すると、搬送室３２から、受け渡しチャンバ２、搬送室３１を経て、ロードロック室７１、７２からフロントエンドモジュール３を介して基板格納部８１〜８３に戻る。

次に、図２〜５を参照して、本発明の受け渡しチャンバの一態様を説明する。図２は、受け渡しチャンバを上面から見た概略摸式図である。また、図３は、図２の受け渡しチャンバをa―a断面でにおける断面図を模式的に示した図である。図４は、バッファーアームが仮置き位置に移動した状態の概略摸式図である。図５は、図３の受け渡しチャンバの断面摸式図においてウェハの位置を説明するための図である。

受け渡しチャンバ２には、ウェハを載置する基板ステージ１２と、搬送室から搬送されたウェハを載置する３本のリフトピン１１１〜１１３と、ウェハを一時的に保持するバッファーアーム１３が配置されている。また、受け渡しチャンバ２には、ウェハの方向を検出する第一のセンサ１４、１５と、ウェハの有無を検出する第二のセンサ１６１、１６２が配置されている。第一のセンサではウェハ外周に設けたノッチあるいはオリフラ（オリエンテーションフラット）８を検出することにより、ウェハの結晶方向を検出することができる。

基板ステージ１２は、不図示の昇降機構により上下に昇降可能である。また、基板ステージ１２は、不図示の回転機構により、基板ステージの中心軸１２１を中心として水平面で回転可能である。バッファーアーム１３は、支柱１３１に、基板を載置するためのアーム１３２が接続されており、不図示の回転駆動により支柱１３１を軸として、回転することができる。

第一の搬送室３１あるいは第二の搬送室３２から、搬送ロボット４１、４２により、ウェハが受け渡しチャンバ２に搬送され、ウェハは、受け渡しチャンバ２を経由して他方の搬送室に搬出される。以下、ウェハを第一の搬送室３１から受け渡しチャンバ２を経由して、第二の搬送室３２に搬送する場合について説明する。

ウェハが、第一の搬送室３１から受け渡しチャンバに搬入される際、基板ステージ１２はリフトピン１１１〜１１３より低い状態で待機しており（図５のＡの位置）、リフトピン１１１〜１１３の先端は図５のＢの位置にある。

バッファーアーム１３は、図４に示したウェハ仮置き位置にある。このとき、バッファーアーム１３は、図５のＤの高さに位置しており、基板ステージ１２に搬送室３１からウェハを載置したロボットアームが、受け渡しチャンバ２に入ってくるのを妨害しない。搬送室３１から、搬送ロボット４１によって受け渡しチャンバ２に搬入されたウェハは、リフトピン１１１〜１１３に支持される。

ウェハの結晶方向を検出する場合には、基板ステージ１２が上昇することにより、リフトピン１１１〜１１３で支えられているウェハが、基板ステージ１２上に移される。その後、基板ステージ１２は、ウェハの方向検出位置である図５のＣの位置まで上昇する。基板ステージ１２が、不図示の回転機構により回転することにより、ウェハが回転させられる。

第一のセンサは、発光部１５と発光部からの光を受光する受光部１４を備える。一方、ウェハの外周にはノッチ、オリフラが設けられている。発光部１５より発光したレーザを、第一のセンサの受光部１４で受光することにより、ウェハの外周に設けたノッチ、オリフラを検出する。

第二のセンサとしては、レーザービームを照射する発光部と、ウェハで反射されたレーザービームの反射光を受光する受光部を備え、ウェハの有無およびウェハの高さを検出することができる。

ノッチ、オリフラの位置を検出した結果、ウェハが所定の位置にいないことが判明した場合には、ウェハのノッチ、オリフラが所定の位置に達するまで，不図示の回転機構が、基板ステージ１２を回転させる。

ウェハが、第二の搬送室３２に搬出される場合には、第二の搬送室の搬送ロボット４２のアームが受け渡しチャンバ２に入り、ウェハが搬送ロボット４２のアームに載置され、第二の搬送室３２に搬送される。

次に、ウェハをバッファーアーム１３へ移動する方法について、図２〜図４を参照して説明する。

ウェハ仮置き位置にウェハを移動させる際には、基板ステージ１３が受け渡し待機位置Ｅまで上昇する。このとき、バッファーアーム１３は、図４の仮置き位置に位置している。次にバッファーアーム１３の支柱１３１が回転する事で、バッファ位置のバッファーアーム２のアーム１３２が、基板ステージの上方に移動する。

基板ステージ１３が受け渡し位置Ｄまで下降することにより、ウェハがバッファーアーム１３に載置される。バッファーアーム１３の支柱１３１が回転することにより、バッファーアーム１３のアーム部１３２が仮置き位置に移動し、ウェハが仮置き位置に運ばれる。

基板ステージ１３上からウェハが除去されたことにより、受け渡しチャンバ２に新たなウェハを搬入することができる。このように、受け渡しチャンバ２にウェハがあっても、第一の搬送室３１と第二の搬送室３２との間でウェハを移動することができるため、スループットを向上することができる。

受け渡しチャンバに２枚のウェハが置かれている場合を、図６を参照して説明する。
図６は、受け渡しチャンバに２枚のウェハが置かれている状態を示す概略摸式図である。

図６でバッファーアーム１３はウェハの仮置き位置にある。ウェハ５は、基板ステージ１２上に載置されているウェハで、ウェハ６はバッファーアーム１３に置かれているウェハである。ウェハの仮置き位置に置かれているウェハ６は、センサ１４の走査範囲外に位置するので、新たに搬入されたウェハ５のノッチ、オリフラを第第一のセンサ１４によって検出することができる。
また、第二のセンサ１６１で、基板ステージ上に位置するウェハの有無判定およびウェハの高さを検出することができる。バッファ位置に位置するバッファーアーム１３の上に位置しているウェハ６に対しても、第二のセンサ１６２にて、ウェハ６の有無を判定できる。

上記の真空処理装置を用いて、上記処理室で基板の処理をする工程を有する半導体デバイスを製造することができる。

１ 真空処理装置
２ 受け渡しチャンバ
３ フロントエンドモジュール
５ ウェハ
１３ バッファーアーム
１４ 第一のセンサの受光部
１５ 第一のセンサの発光部
３１ 第一の基板搬送室
３２ 第二の基板搬送室
４１、４２ 搬送ロボット
４１１、４２１ 搬送ロボットの中心軸
５１〜６０ 処理室
７１、７２ ロードロック室
８１〜８３ 基板格納部
１１１〜１１３ リフトピン
１２１ 基板ステージの中心軸
１３１ バッファーアームの支柱
１６１ 基板ステージに載置されたウェハの位置センサ
１６２ 仮置き位置のウェハの位置センサ

Claims (4)

1. ２つの真空チャンバ間に設けられ、ノッチあるいはオリフラが設けられた基板の受け渡しを行う受け渡しチャンバを具備する真空処理装置において、前記受け渡しチャンバが、基板を支持するリフトピンと、基板を仮置き位置で保持するバッファーアームと、基板を載置する基板ステージと、前記基板のノッチあるいはオリフラを検出する第一のセンサとを具備することを特徴とする真空処理装置。
2. 前記仮置き位置に基板が置かれた状態で、基板ステージに載置された前記基板とは異なる基板のノッチあるいはオリフラの検出が可能なことを特徴とする請求項１に記載の真空処理装置。
3. 前記仮置き位置に保持された基板の有無を検出する、第二のセンサを具備することを特徴とする請求項１または２に記載の真空処理装置。
4. 基板に処理を行う工程を有する半導体デバイスの製造方法において、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の真空処理装置を用いて基板の処理を行うことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。