JP2012146721A - 真空処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アライメント後のウェハにおいても、処理を行う真空処理室を変更した際、変更先の真空処理室まで効率良くウェハを搬送し、搬送時間を短縮することで、生産性を向上した真空処理装置を提供する。
【解決手段】ウェハ２００の処理を第一の真空処理室１０３ａで行う場合、カセットから取り出したウェハ２００のアライメントを第一のアライナー１１２にて行うが、何らかの事情で第一の真空処理室１０３ａでの処理ができなくなり第二の真空処理室１０３ｂでの処理が必要となった場合、ウェハ２００を第一のアライナー１１２に戻すのではなく、真空搬送中間室１１１にて、ロータリーアクチュエータ１２１を作動させウェハ２００を載置したステージ１２３を回転させ、第二の真空処理室１０３ｂに適合したノッチ位置へとアライメントする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体処理装置に関し、半導体被処理基板（以下、「ウェハ」という。）の搬送装置に関するものである。

半導体ウェハを処理する場合には、例えば大気圧下のカセット内に収納された半導体ウェハを一枚ずつ取り出し、アライナーまで半導体ウェハを搬送する。アライナーでは例えば光学センサ等の検出器を介してオリエンテーションフラット（オリフラ）を検出して半導体ウェハのアライメントを行って所定の向きに合わせた後、所定の真空処理室まで搬送し、処理が行なわれる。

特表２００７−５１１１０４号公報

上記従来技術では、次のような点について考慮が足らず問題が有った。すなわち、アライナーにおいてウェハのノッチ位置調整後に、処理を行う真空処理室を変更した際、変更先の真空処理室の配置場所によっては、ウェハをアライナーまで再度搬送し、ノッチ位置を再度調整する必要があり、変更先の真空処理室までウェハを搬送するのに時間がかかり、生産性が低下していた。

本発明の目的は、ノッチ位置調整後のウェハにおいて、処理を行う真空処理室を変更した際、変更先の真空処理室まで、効率良くウェハを搬送し、搬送時間を短縮することで、生産性の半導体製造装置を提供することにある。

請求項１に係る真空処理装置内部は、に処理対象のウェハが格納可能なカセットが上面に載置されるカセット台１０７と、このカセット台１０７の後方に配置された筐体１０６と、この筐体１０６上を往復しながら大気圧空間で前記ウェハを搬送する大気搬送ロボット１０９と、前記筐体１０６の一側面に連結されたアライナー１１２と、前記筐体１０６の背面側に連結されたロック室１０５と、このロック室１０５の後方に連結されて配置され前記ウェハを搬送する第一の真空搬送ロボット１０８ａを備える第一の真空搬送容器１０４ａと、この第一の真空搬送容器１０４ａに連結され前記第一の真空搬送ロボット１０８ａにより前記ウェハが搬送される第一の真空処理室１０３ａと、前記第一の真空搬送容器１０４ａの後方に連結された中間室１１１と、この中間室１１１の後方に連結されて配置され前記ウェハを搬送する第二の真空搬送ロボット１０８ｂを備える第二の真空搬送容器１０４ｂと、この第二の真空搬送容器１０４ｂに連結され前記第二の真空搬送ロボット１０８ｂにより前記ウェハが搬送される第二の真空処理室１０３ｂとを備え、前記第一及び第二の真空搬送容器の間で連結された中間室１１１に搬送された前記ウェハをその中心周りに回転させる回転機構を設けた位置調節機を備えており、前記カセット１０７からロック室前記第一又は前記第二の真空処理室１０３ａ、ｂ内に搬送されるまでの間で処理前の前記ウェハの中心軸周りの位置を調節することを可能としたことを特徴とする。

請求項２に係る真空処理装置は、請求項１に記載の真空処理装置において、前記第二の真空搬送容器１０４ｂに連結された前記第二の真空処理容器１０３ｂ内の処理室で処理されるために、前記ウェハを前記第二の真空搬送容器１０８ｂに連結された前記第二の真空処理容器１０３ｂで処理される前に、前記中間室１１１内の前記回転機構において回転して位置調節を行った後に、前記第二の真空搬送容器１０３ｂ内に搬送することを特徴とする。

請求項３に係る真空処理装置は、請求項１または２に記載の真空処理装置において、前記第一の真空搬送容器１０４ａに連結された前記第一の真空処理容器１０３ａ内の処理室で処理されるために、前記ウェハを前記ロック室１０５に収納してこのロック室を減圧した後に、前記第一の真空処理容器１０３ａ内の処理室で処理するために、一旦、前記中間室１１１に搬送して前記回転機構による回転により位置調節を行った後に、前記第一の真空搬送容器１０３ａ内に搬送することを特徴とする。

本発明によれば、アライメント後におけるウェハの搬送途中においても、対象の真空処理室を変更することができ、効率良くウェハを搬送することができ、生産性が高い半導体製造装置を提供することができる。

本発明の一実施形態による真空処理装置を含む真空処理システムの全体の構成の概略を説明する図である。 図１に示して説明した本発明の実施形態による真空搬送室の拡大図である。 本発明の真空処理システムのウェハのノッチ位置調整装置の概略を説明する図である。 本発明の一実施形態のウェハのノッチ位置調整装置の概念を説明する図である。

以下、本発明による真空処理装置の実施形態を図面により詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態による真空処理室を含む真空処理装置の全体の構成の概略を説明する。

図１に示す本発明の実施形態による真空処理室を含む真空処理装置１００は、大きく分けて、大気側ブロック１０１と真空側ブロック１０２とにより構成される。大気側ブロック１０１は、大気圧下で被処理物である半導体ウェハ２００（以降、単にウェハと称呼する）を搬送、収納位置決め等を行う部分であり、真空側ブロック１０２は、大気圧から減圧された圧力下でウェハ２００を搬送し、予め定められた真空処理室内において処理を行うブロックである。そして、真空側ブロック１０２の前述した搬送や処理を行う真空側ブロック１０２の箇所と大気側ブロック１０１との間に、ウェハ２００を内部に有した状態で圧力を大気圧と真空圧との間で上下させる部分を備えている。

大気側ブロック１０１は、内部に大気側搬送ロボット１０９を備えた略直方体形状の筐体１０６を有し、この筐体１０６の前面側に取付けられていて、処理用またはクリーニング用の被処理物としてのウェハ２００が収納されているカセットがその上に載せられる複数のカセット台１０７が備えている。

また、所定の真空処理室に対して、ウェハ２００のノッチ位置を最適な方向に調整を行う、第一のアライナー１１２を筐体１０６の側面に備えている。

真空側ブロック１０２は、第一の真空搬送室１０４ａと大気側ブロック１０１との間に配置され、ウェハ２００を大気側と真空側との間でやりとりするウェハ２００を内部に有した状態で圧力を大気圧と真空圧との間でやりとりをするロック室１０５をひとつ又は複数備えている。第一の真空搬送室１０４は平面形状が略直方形状であり、内部が減圧されその内部にウェハ２００が搬送されて、ウェハ２００を処理する真空処理室１０３が２面に接続可能である。本実施例では１つを接続する。また他の一辺に第二の真空搬送室１０４ｂとの間でウェハ２００をやりとりし、ウェハ２００を載せるステージを１８０°回転させる機能を有する真空搬送中間室１１１を備えている。さらに、真空搬送中間室１１１の一方には第一の真空搬送室１０４ａが接続され、他の一方には第二の真空搬送室１０４ｂが接続されている。第二の真空搬送室１０４ｂも平面形状が略直方形状であり、３つの真空処理室１０３ａ、ｂが接続可能であるが本実施例では２つが接続されている。第一の真空搬送室１０４の方が第二の真空搬送室１０４ｂに接続される真空処理室１０３よりも少ない。この真空側ブロック１０２は、全体が減圧されて高い真空度の圧力に維持可能な容器である。

第一の真空搬送室１０４および第二の真空搬送室１０４ｂは、その内部が搬送室とされており、搬送室内には、真空下でロック室１０５と真空処理室１０３ａまたは真空搬送中間室１１１との間でウェハ２００を搬送する真空搬送ロボット１０８ａがその中央に配置されている。この真空搬送ロボット１０８ａは、そのアーム上にウェハ２００が載せられて、第一の真空搬送室１０４ａでは真空処理室１０３ａに配置された試料台上とロック室１０５または真空搬送中間室１１１の何れかとの間でウェハ２００の搬入、搬出を行う。これら真空処理室１０３ａ、ロック室１０５および真空搬送中間室１１１と真空搬送室１０４ａの搬送室との間には、それぞれ気密に閉塞、開放可能なバルブ１２０により連通する通路が設けられており、この通路は、バルブ１２０により開閉される。尚、真空搬送ロボット１０８ａと同じものを第二の真空搬送室１０４ｂも備えており、こちらは真空処理室１０３ｂおよび真空搬送中間室１１１と、第二の真空搬送室１０４ｂとの間でウェハ２００の搬入出を行う。

次に、前述したように構成される真空処理システムにより、ウェハ２００に対する処理を行う際のウェハ２００の搬送過程の概要を説明する。本実施例は、第一のアライナー１１２において、真空処理室１０３ａに対してノッチ位置の向きを調整後、ウェハ２００が真空ブロック１０２まで搬送された時に、何れかの理由で真空処理室１０３ａが使用不可の状態となり、搬送先の処理室を真空処理室１０３ｂに変更した際の搬送過程の概念である。
カセット台１０７の何れか上に載せられたカセット内に収納された複数の半導体ウェハ２００は、真空処理装置１００の動作を調節する図示しない制御装置の判断の下に、または、真空処理システム１００が設置される製造ラインの制御装置等からの指令を受けて、その処理が開始される。制御装置からの指令を受けた大気側搬送ロボット１０９は、カセット内の特定のウェハ２００をカセットから取り出し、取り出したウェハ２００を第一のアライナー１１２に搬送し、予め定められた真空処理室１０３ａに対応したノッチ位置ｂの調整を行った後、ロック室１０５に搬送する。ウェハ２００が搬送されて格納されたロック室１０５は、搬送されたウェハ２００を収納した状態でバルブ１２０が閉塞されて密封され所定の圧力まで減圧される。

その後、第一の真空搬送室１０４ａに面した側のバルブ１２０が開放されてロック室１０５と第一の真空搬送室１０４ａの搬送室とが連通され、真空搬送ロボット１０８ａは、そのアームをロック室１０５内に伸張させて、ロック室１０５内のウェハ２００を第一の真空搬送室１０４ａ側に搬送する。この時、真空搬送ロボット１０８ａは、真空処理室１０３ａが使用不可と状態となっているため、そのアームに載せたウェハ２００を、真空搬送中間室１１１へ搬入する。真空搬送中間室１１１に搬送されたウェハ２００は第一の真空搬送室１０４ａとの間を開閉するバルブ１２０が閉じられて真空搬送中間室１１１が封止され、ウェハステージ１２３が１８０°回転し、真空処理室１０３ｂに対応するよう、ウェハのノッチ位置の向きが変更される。

その後、真空搬送中間室１１１と第二の真空搬送室１０４ｂとの間を開閉するバルブ１２０を開けて、第二の真空搬送室１０４ｂに備えられた真空搬送ロボット１０８ｂを伸張させて、第二の真空搬送室１０４ｂ内にウェハ２００を搬送する。真空搬送ロボット１０８ｂは、そのアームに載せたウェハ２００を真空処理室１０３ｂに搬送する。

ウェハ２００が真空処理室１０３ｂに搬送された後、この処理室と第二の真空搬送室１０４ｂとの間を開閉するバルブ１２０が閉じられて処理室が封止される。その後、処理室内に処理用のガスが導入されて処理室内に真空が形成されてウェハ２００が処理される。ウェハ２００の処理が終了したことが検出されると、前述した処理室と接続された第二の真空搬送室１０４ｂとの間を開閉するバルブ１２０が開放され、真空搬送ロボット１０８ｂは、処理済みのウェハ２００を、該ウェハ２００が処理室内に搬入された場合と逆にロック室１０５へ向けて搬出する。ロック室１０５にウェハ２００が搬送されると、このロック室１０５と第一の真空搬送室１０４ａの搬送室とを連通する通路を開閉するバルブ１２０が閉じられて第一の真空搬送室１０４ａの搬送室が密封され、ロック室１０５内の圧力が大気圧まで上昇させられる。その後、筐体１０６の内側のバルブ１２０が開放されてロック室１０５の内部と筐体１０６の内部とが連通され、大気側搬送ロボット１０９は、ロック室１０５から元のカセットにウェハ２００を搬送してカセット内の元の位置に戻す。

図２は図１に示して説明した真空搬送中間室１１１の断面図である。真空搬送中間室１１１は、ウェハを１８０°回転させる機構を備えており、ロータリーアクチュエータ１２１、シャフト１２２、ステージ１２３、で構成されている。ロータリーアクチュエータ１２１は図示しないストッパが設けられており、１８０°の回転の行き来が可能である。また、これら構成部品は１２４、１２５で図示したＯリング等のシール手段により気密に接続され内側の空間と外部の空間とを高い気圧差に維持可能に構成されている。

ウェハのノッチ位置の調整の具体的な構成と動作について、図３に基づいて説明する。第一の真空処理室１０３ａと第二の真空処理室１０３ｂの間に第二のアライナー１１３を備え、その第二のアライナー１１３内の天井部分にはノッチ位置調整用の検知装置（具体的にはカメラ）１３０が設けられている。この検知手段１３０は、ステージ１２３上のウェハ２００の全体を見ることができる位置に取り付けることが重要である。これにより、第一のアライナー１１２まで戻してウェハのノッチ位置調整を行う必要はなく、第二のアライナー１１３内においてウェハのノッチ位置調整を行うことが可能なために、処理を行う真空処理室を変更した場合であっても迅速に対応することが可能である。

また、カメラ１３０には、図示していない画像認識装置が接続されており、その結果によりロータリーアクチュエータ１２１が必要角度だけ回転させられる。図４に示すように、カメラ１３０は、第二のアライナー１１３内において、ステージ上のウェハ２００のノッチ２０１の位置又はノッチ２０１両端の点２０２及び２０３の位置を認識し、ノッチ２０１の正面位置に対する角度θを演算により求める。この演算結果に基づき、図示していない制御装置により、ロータリーアクチュエータ１２１に対して回転角度が指示される。

以上のような真空処理装置の構成によれば、アライメントを行うために大気側ブロック１０１に設置される第一のアライナー１１２へウェハ２００を戻さず、真空側ブロック１０２に設置される真空搬送中間室１１１にてウェハ２００のアライメントを行うことができるため、仮にウェハ２００が真空側ブロック１０２の何れかの場所に到達した時点で第一の真空処理室１０３ａに故障が生じたような場合であっても、当該ウェハ２００のアライメントのためにロック室１０５を通過、再通過を行うことがない、即ちウェハ２００を大気側ブロック１０１まで戻すことがなく、気圧調整等を何度も行う必要がないため、効率のよい真空処理室の変更を行うことができる。

１００ 真空処理装置
１０１ 大気側ブロック
１０２ 真空側ブロック
１０３ａ 第一の真空処理室
１０３ｂ 第二の真空処理室
１０４ａ 第一の真空搬送室
１０４ｂ 第二の真空搬送室
１０５ ロック室
１０６ 筐体
１０７ カセット台
１０８ａ、ｂ 真空搬送ロボット
１１１ 真空搬送中間室（第二のアライナー）
１１２ 第一のアライナー
１２０ バルブ
１２１ ロータリーアクチュエータ
１２２ 回転シャフト
１２３ ステージ
１３０ 検知装置（具体的にはカメラ）
２００ ウェハ

Claims (3)

1. 内部に処理対象のウェハが格納可能なカセットが上面に載置されるカセット台と、このカセット台の後方に配置された筐体と、この筐体上を往復しながら大気圧空間で前記ウェハを搬送する大気搬送ロボットと、前記筐体の一側面に連結されたアライナーと、前記筐体の背面側に連結されたロック室と、このロック室の後方に連結されて配置され前記ウェハを搬送する第一の真空搬送ロボットを備える第一の真空搬送容器と、この第一の真空搬送容器に連結され前記第一の真空搬送ロボットにより前記ウェハが搬送される第一の真空処理室と、前記第一の真空搬送容器の後方に連結された中間室と、この中間室の後方に連結されて配置され前記ウェハを搬送する第二の真空搬送ロボットを備える第二の真空搬送容器と、この第二の真空搬送容器に連結され前記第二の真空搬送ロボットにより前記ウェハが搬送される第二の真空処理室とを備え、
   前記第一及び第二の真空搬送容器の間で連結された中間室に搬送された前記ウェハをその中心周りに回転させる回転機構を設けた位置調節機を備えており、
   前記カセットからロック室前記第一又は前記第二の真空処理室内に搬送されるまでの間で処理前の前記ウェハの中心軸周りの位置を調節することを可能としたことを特徴とする真空処理装置。
2. 前記第二の真空搬送容器に連結された前記第二の真空処理容器内の処理室で処理されるために、前記ウェハを前記第二の真空搬送容器に連結された前記第二の真空処理容器で処理される前に、前記中間室内の前記回転機構において回転して位置調節を行った後に、前記第二の真空搬送容器内に搬送することを特徴とする請求項１記載の真空処理装置。
3. 前記第一の真空搬送容器に連結された前記第一の真空処理容器内の処理室で処理されるために、前記ウェハを前記ロック室に収納してこのロック室を減圧した後に、前記第一の真空処理容器内の処理室で処理するために、一旦、前記中間室に搬送して前記回転機構による回転により位置調節を行った後に、前記第一の真空搬送容器内に搬送することを特徴とする請求項１または２記載の真空処理装置。

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