JP2016219464A - 真空処理装置および搬送ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】ウエハの面内温度の温度差を低減してウエハの歩留りを向上させる。【解決手段】内部が処理室である真空容器１８と、ウエハを支持可能なステージ１２と、内部の真空搬送室５で上記ウエハの搬送が行われる真空搬送容器１９と、ウエハ支持部１１ａを備え、かつ真空搬送室５と上記処理室のステージ１２との間で上記ウエハを搬送する真空搬送ロボット２１と、を有する真空処理装置である。さらに、真空搬送ロボット２１のウエハ支持部１１ａは、上記ウエハが載せられた状態で上記ウエハの下方で上記ウエハの裏面と対向するウエハ載置部１５と、上記ウエハの裏面と当接するパッドを有した延在部１６および基端部１７と、からなり、ウエハ載置部１５は、平面視で、搬送アーム１１の進行方向に交差する第２方向の幅が延在部１６や基端部１７の上記第２方向の幅より大きい。【選択図】図２

Description

本発明は、真空処理室内で半導体ウエハ等の試料の処理を行う真空処理装置および搬送ロボットに係り、特に真空状態で搬送を行う搬送装置を備えた真空処理装置および搬送ロボットに関する。

半導体製造装置の分野において、さまざまな半導体ウエハ（以降、単にウエハともいう）の搬送装置が用いられている。半導体ウエハの搬送は、複数の搬送アームが伸縮、回転運動をすることで行われる。また、搬送は伸縮方向に延びる梁状の部材に半導体ウエハを載置して行われ、ウエハ載置部の構造は、搬送時のウエハズレや落下防止のために、段差を有する落とし込み（凹）形状となっているのが一般的である。

半導体ウエハを処理室内に配置してその表面に形成された膜構造を構成する複数の膜層のうち、下方の膜層のマスクとして用いられる例えば樹脂等から構成された膜を揮発または反応させて灰化する、所謂アッシング処理は高温で行われる。そして、アッシング処理された半導体ウエハを高温のまま他の処理室や大気中に搬出すると、これに接する箇所との温度差によってウエハやその表面の膜構造を損傷する等の障害が生じる虞が有る。

そのため、このような障害を生起させない程度まで処理後のウエハを冷却することが行われている。なお、冷却するためにアッシング用の処理室で処理された半導体ウエハを搬送用のロボットのアームに載せて搬送する際に、高温の半導体ウエハは、上記搬送用のロボットアーム上で上記アームのウエハ載置部および近傍の部材との間で熱交換して冷却されるが、その量がウエハの面内で不均一であるためその温度に差が生じることがある。

このようなウエハの位置による温度差が所定の値より大きくなると、ウエハに生じる熱応力によってウエハに反りが生じてしまう。このような反りが存在すると、ウエハの搬送もしくはウエハを冷却するための室内に配置されたステージ上に載せられるか、載せられた後に保持される間においてウエハが所定の位置からズレてしまうことが発生するが、このウエハのズレに対して、搬送アーム上でウエハの温度を調節する技術が知られており、その技術は、特開平５−３０４１９６号公報（特許文献１）に開示されている。上記特許文献１には、ウエハを搬送するウエハ搬送アームを構成するベースプレートの先端部に配置されたウエハ支持部の中央部の上面を凹ませて形成した段差部のベースプレート内に加熱手段が配置された構成が開示されている。この技術は、上記加熱手段により支持部に載せられた半導体ウエハを搬送中に均一に加熱してウエハの面内温度差を低減させるものである。

特開平５−３０４１９６号公報

上記特許文献１に記載された技術は、以下の点について考慮が不十分であったため問題が生じ易い。すなわち、処理室内のステージにはウエハ搬送のためにウエハプッシャーが搭載されているが、これによりウエハ載置部は、ウエハプッシャーとの接触を避ける形状になっている必要があるが、上記特許文献１のウエハ載置部はこのようなウエハプッシャーの位置を考慮してウエハの受け渡しに支障が生じない形状にする点について考慮がされていない。

本発明の目的は、ウエハ搬送時の半導体ウエハの面内温度の温度差を低減して半導体ウエハの歩留りを向上させることができる技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、真空処理装置において製品の歩留りの安定化を図ることができる技術を提供することにある。

本発明の上記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

本発明に係る真空処理装置は、内部が処理室である真空容器と、前記処理室に配置され、かつ被処理物である半導体ウエハを支持可能な試料台と、前記真空容器と連結され、かつ内部が減圧された搬送室であり、前記搬送室で前記半導体ウエハの搬送が行われる真空搬送容器と、を有している。さらに、真空処理装置は、前記真空搬送容器の内部に配置され、かつ前記半導体ウエハを支持可能なウエハ支持部を備え、前記搬送室と前記処理室に設けられた試料台との間で前記半導体ウエハを搬送する搬送ロボットを有している。さらに、真空処理装置において、前記搬送ロボットの前記ウエハ支持部は、前記半導体ウエハが載せられた状態で前記半導体ウエハの下方で前記半導体ウエハの裏面と対向する第１部分と、前記第１部分の外周部に位置し、かつ上面に前記半導体ウエハの裏面と当接する突起を有した第２部分と、からなる。そして、前記第１部分は、平面視で、前記ウエハ支持部を備えた搬送アームの進行方向である第１方向に交差する第２方向の幅が前記第２部分より大きく、前記搬送ロボットの前記ウエハ支持部は、前記試料台のウエハ支持面の上方の空間において、前記ウエハ支持面の上方に突出し、かつ上下方向に移動自在に設けられた複数のピンとの間で前記半導体ウエハの受渡しを行う。

また、本発明に係る搬送ロボットは、搬送容器の搬送室に配置され、前記搬送容器に連結された真空容器の処理室に配置された試料台と前記搬送室との間で半導体ウエハを搬送する搬送アームを備えたものであり、前記試料台の上方の空間で、試料台のウエハ支持面の上方に突出した３本以上の複数のピン上に前記半導体ウエハを載せた状態の前記複数のピンとの間で前記半導体ウエハを授受する。そして、搬送ロボットにおいて、前記搬送アームは、前記半導体ウエハが載せられた状態で前記半導体ウエハの下方で半導体ウエハの裏面と対向する第１部分と、前記第１部分の外周部に位置し、かつ上面に前記半導体ウエハの裏面と当接する突起を有した梁状の部分を含む第２部分と、からなるウエハ支持部を備える。また、搬送ロボットにおいて、前記第１部分は、平面視で前記搬送アームの進行方向に交差する方向の幅が前記第２部分より大きく、前記搬送アームの前記ウエハ支持部は、前記複数のピンのうちの前記進行方向に交差する方向に沿って配置された２つの前記ピン同士の間の空間に進入した状態で、上下方向に移動自在に設けられた前記複数のピンとの間で前記半導体ウエハの受渡しを行う。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

ウエハ搬送時の半導体ウエハの面内温度の温度差を低減して半導体ウエハの反りを低減し、半導体ウエハの歩留りを向上させることができる。また、冷却室内での処理時間を短縮することができ、ウエハ処理のスループットを向上させることができる。

本発明の実施の形態の真空処理装置の構造の一例を示す概念図である。 図１に示す真空処理装置の真空搬送室および処理室の構造の一例を拡大して示す拡大部分平面図である。 図１に示す真空処理装置のアームの先端部の構造の一例を拡大して示す拡大部分平面図である。 比較例のアームの先端部の構造を拡大して示す拡大部分平面図である。 図１に示す真空処理装置を用いて行われる高温処理条件の一例を示すデータ図である。 図１に示す真空処理装置を用いて行われる冷却処理条件の一例を示すデータ図である。

以下の実施の形態では特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。

さらに、以下の実施の形態では便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。

また、以下の実施の形態において、要素の数など（個数、数値、量、範囲などを含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良いものとする。

また、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

また、以下の実施の形態において、構成要素等について、「Ａからなる」、「Ａよりなる」、「Ａを有する」、「Ａを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲等についても同様である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。

図１は本発明の実施の形態の真空処理装置の構造の一例を示す概念図、図２は図１に示す真空処理装置の真空搬送室および処理室の構造の一例を拡大して示す拡大部分平面図、図３は図１に示す真空処理装置のアームの先端部の構造の一例を拡大して示す拡大部分平面図である。

本実施の形態の真空処理装置は、その前方に配置された台上に載せられたカセット内に収納された複数の被処理物である半導体ウエハ２０（図３参照、以降単にウエハとも呼ぶ）を、予め定められた順に真空処理室を有する処理ユニットに搬送して処理を実施した後、当該処理後の半導体ウエハ２０を元のカセットの元の位置に戻す装置である。本真空処理装置は、大きく分けて、前方側に大気ローダ室１を有し、その後方にロード／アンロード室２、複数の真空搬送室（搬送室）５、およびこれらの間に配置されて相互に連結する中間室９を備えている。

そして、複数の真空搬送室５の各々の対向する位置に配置された側壁に、高温処理室（処理室）３および冷却室（処理室）４が連結されて配置されている。ロード／アンロード室２を含んだ後方側の箇所は、内部が所定の真空度まで減圧された真空の領域を構成し、前方側に配置されて内部が大気圧またはこれと見なせる程度に近似した値の圧力にされる大気ローダ室１と、ロード／アンロード室２の両端に配置されて密閉および開放の動作をするゲートバルブ１０によって気密に前後方向に区画されている。

大気ローダ室１の前面側は、本実施の形態の真空処理装置が設置された建屋内において半導体ウエハ２０を内部に収納したカセットが搬送される通路であって、大気ローダ室１の前方側の箇所には、カセットが載せられる複数のカセット台が大気ローダ室１の前面に沿って並べられている。

また、大気ローダ室１の内部には、ウエハ２０の位置を中心回りに設定するセンタリング機構６、およびカセット台上のカセットとの間でウエハ２０がやり取りされる開口を開閉するカセットポート７、およびウエハ２０を搬送するためのアームを有する大気搬送ロボット８が配置されている。さらに、大気ローダ室１は、背面に連結されたロード／アンロード室２とゲートバルブ１０によって開閉されるゲートを介して連通されている。

ロード／アンロード室２を含めた装置の後方側に配置された真空側の領域では、複数の真空搬送室５が中間室９を挟んで連結され、各々に高温処理室３もしくは冷却室４がゲートバルブ１０を介して連結されている。同様に、真空搬送室５と中間室９との間にはゲートバルブ１０が配置され、これらの間の連通がゲートバルブ１０の動作により気密に閉塞または開放される。高温処理室３および冷却室４は、それぞれ真空容器１８の内部の空間である。

そして、各々の真空搬送室（搬送室）５の内部には、図３に示す半導体ウエハ２０を搬送する搬送アーム１１を備えた真空搬送ロボット（搬送ロボット）２１が配置されている。真空搬送室５は上方から見て矩形もしくはこれと見なせる程度に近似した形状の真空搬送容器１９の内部の空間であって、連通して配置された図示しない真空ポンプにより真空搬送室５および中間室９の内部が処理に応じた真空度の圧力に減圧されて維持されている。

本実施の形態の高温処理室（処理室）３は半導体ウエハ２０の上面のマスクを灰化処理するアッシング処理を実施可能なユニットであり、一方、冷却室（処理室）４はアッシング処理された半導体ウエハ２０を内部で所定の値以下の温度まで冷却するユニットである。高温処理室３および冷却室４は真空搬送室５を構成する真空搬送容器１９に着脱自在に連結されており、各々の内部には半導体ウエハ２０が載せられて保持するための円柱状のステージ（試料台）１２が配置されている。

本実施の形態の高温処理室３および冷却室４において、各々のステージ１２の上方には処理に用いられるガスの供給口が配置されている。さらに、各々の高温処理室３および冷却室４は、それらの下方には真空ポンプが連結されて各室の下部に配置された排気用の開口を通して連通され、各室内に供給されたガスや処理中に生成された副生成物等の粒子が当該開口を通して排出される。上方からのガスの供給と開口からの排気とのバランスにより室内の圧力が処理に適した範囲内の値に調節される。

本実施の形態の高温処理室３は、内側のステージ１２の上方の空間内部にプラズマを形成してアッシング処理を実施するものである。各々の高温処理室３は、高温処理室３内にプラズマ形成用の電界または磁界を供給するプラズマ形成手段と、プラズマ形成中にウエハ上方にバイアス電位を形成するためにステージ１２内部に配置された電極に対して高周波電力を供給する高周波電源とを備えている。

以上により、図１および図２に示す本実施の形態の真空処理装置は、真空搬送容器１９の内部に配置され、かつ半導体ウエハ２０を支持可能なウエハ支持部１１ａを有した搬送アーム１１を備え、さらに真空搬送室５と上記処理室（高温処理室３や冷却室４）のステージ１２との間で半導体ウエハ２０を搬送する真空搬送ロボット２１を有している。そして、真空搬送ロボット（搬送ロボット）２１は、ステージ１２のウエハ支持面１２ａの上方の空間において、ウエハ支持面１２ａの上方に突出した複数のリフターピン（ピン）１３との間で半導体ウエハ２０を授受する。

次に、図１〜図３を用いて本実施の形態の真空処理装置で実施される半導体ウエハ２０の処理の流れについて説明する。本実施の形態において、半導体ウエハ２０はカセット内に挿入された状態で、カセット台上に載せられる。特定の半導体ウエハ２０は、図示しない制御装置からの指令信号に基づいて動作する大気搬送ロボット８により、カセットポート７を通してカセット内から大気ローダ室１内に搬出される。

大気ローダ室１内に搬送された半導体ウエハ２０はセンタリング機構６に搬送され半導体ウエハ２０の外周縁の特定の位置の箇所に予め形成されている特定の形状のノッチが中心周りの所定の角度となるように位置が調節される。その後、大気搬送ロボット８によりセンタリング機構６からロード／アンロード室２内に搬送される。

ロード／アンロード室２に半導体ウエハ２０が搬入された後、ロード／アンロード室２の大気ローダ室１側の端部に配置されたゲートバルブ１０が気密に閉塞し、密閉された内部の圧力が真空搬送室５内の圧力と等しいまたはこれと見做せる程度に近似した値の圧力まで減圧される。なお、減圧は、ロード／アンロード室２の後方のゲートバルブ１０も閉じられて内部が密封された状態で行われる。

上記の通り所定の真空度の圧力まで減圧された後、後方のゲートバルブ１０が開放されてロード／アンロード室２の内部と真空搬送室５の内部とが連通された状態で、真空搬送ロボット２１の搬送アーム１１が伸長してその先端部上にロード／アンロード室２の内部の半導体ウエハ２０を載せて受け取ると、搬送アーム１１が収縮して半導体ウエハ２０が真空搬送室５内に搬入される。その後、真空搬送ロボット２１は、その中心周りの回転および搬送アーム１１の伸縮の動作により半導体ウエハ２０をロード／アンロード室２に搬入される前に定められた高温処理室３または中間室９に搬送する。

中間室９に搬送された半導体ウエハ２０は、奥側の真空搬送室５内の真空搬送ロボット２１の上記と同様の動作により、真空搬送室５内に搬入され、これに連結された高温処理室３に搬入される。以下では、高温処理室３でアッシング処理を行う場合について記述する。

真空搬送室５に搬送された半導体ウエハ２０は、高温処理室３内に搬入されて内部のステージ１２に受け渡された後ステージ１２上で保持された状態で、アッシング処理が施される。図５は、本実施の形態の高温処理室３で実施される処理の条件の例を示すものである。図５に示されるアッシング処理では、ステージ１２の温度が３００℃の条件で、高温処理室３内に処理用のガスを供給した後に、プラズマ形成手段によりプラズマが生成され、処理が行われる。図５に示す条件では処理後のウエハの温度は２５０℃〜２８０℃まで加熱されている。

図５に示す条件において処理がされた後の半導体ウエハ２０は、真空搬送ロボット２１により真空搬送室５を介して高温処理室３のゲートに対向した位置に配置されたゲートに通して冷却室４に搬入されその内部に配置されたステージ１２上に受け渡されて保持された状態で所定の値以下の温度まで冷却される。冷却室４において半導体ウエハ２０は予め定められた時間内に１００℃以下の温度まで冷却される。

なお、冷却室４で実施される冷却処理の条件を図６に示す。

図６に示す冷却処理の条件で冷却室４内で急激に冷却された後、半導体ウエハ２０は再び真空搬送ロボット２１により真空搬送室５に搬出され、ロード／アンロード室２に搬送される。

本実施の形態の真空処理装置の奥側（後方）の真空搬送室５に連結された冷却室４において冷却された半導体ウエハ２０は、中間室９を通して手前側（前方）の真空搬送室５に搬入された後、ロード／アンロード室２に搬入される。ロード／アンロード室２は、半導体ウエハ２０が搬送されると、真空側（後方）のゲートバルブ１０を閉塞して内部を密封後、当該内部に窒素ガスを供給して圧力が大気圧またはこれと見なせる程度に近似した値の圧力まで増大され、前方のゲートバルブ１０が開放されて大気ローダ室１内と連通されて大気解放される。その後、半導体ウエハ２０は、大気搬送ロボット８により、大気ローダ室１内の空間を通り、カセットポート７を介して元のカセットの元の位置に搬送される。

次に、図２を用いて、本実施の形態の真空搬送室５および高温処理室３、冷却室４の構成の詳細を説明する。特に、図２では、後方の真空搬送室５と、これに連結された真空処理装置の高温処理室３および冷却室４を詳細に示しており、２つの高温処理室３および冷却室４の構成を示している。

これらの高温処理室３および冷却室４の内部に配置されたステージ（試料台）１２には、それぞれの内部に半導体ウエハ２０を先端上に載せて保持する複数本（本実施の形態では３本）のリフターピン（ピン）１３が配置されている。各々のリフターピン１３は、ステージ１２の半導体ウエハ２０がその上に配置される円形のウエハ支持面１２ａ（載置面）の外周側部に配置された３つの開口各々と連通された上下方向に軸が延在する貫通孔の内部に、上下に移動可能に配置されている。リフターピン１３はウエハを安定して保持できるように３か所以上に配置されていることが好ましい。

以下、真空搬送室５から高温処理室３もしくは冷却室４に半導体ウエハ２０を搬送する動作の流れについて説明する。まず、真空搬送ロボット２１が搬送アーム１１のウエハ支持部１１ａ上に半導体ウエハ２０を載せて保持した状態で、ウエハ搬送先である真空搬送室５と高温処理室３もしくは冷却室４との間に配置されたゲートバルブ１０が駆動され当該ゲートバルブ１０が閉塞していたゲートが開放される。

次に、搬送アーム１１が伸長して、半導体ウエハ２０を載せたウエハ支持部１１ａを、開放されたゲートを通過させ目標の高温処理室３もしくは冷却室４内に進入させる。ウエハ支持部１１ａ上の半導体ウエハ２０の中心部をステージ１２の中心部の上方まで移動させるように伸長した状態で搬送アーム１１が停止すると、ステージ１２の内部の貫通孔内に収納された複数のリフターピン１３が図示しない駆動装置の動作により上方に移動して、それらの先端部がステージ１２のウエハ支持面１２ａの上方に上昇する。そして、半導体ウエハ２０にその裏面で当接して、さらに、半導体ウエハ２０を搬送アーム１１の上面から上方に持ち上げた状態でリフターピン１３が停止する。

この状態で、搬送アーム１１が収縮して高温処理室３もしくは冷却室４から退出する。その後、ゲートバルブ１０によってゲートが閉塞して高温処理室３もしくは冷却室４と真空搬送室５との間が気密に区画されて、半導体ウエハ２０の搬送は完了する。この後、リフターピン１３が下降するように駆動され、半導体ウエハ２０とステージ１２のウエハ支持面１２ａとの間の距離が所定の値の範囲内となる高さ位置で停止される。この距離は０、つまり半導体ウエハ２０の裏面が全体的にステージ１２のウエハ支持面１２ａ上と当接して保持される状態も含まれる。

本実施の形態の真空処理装置は、高温処理室３もしくは冷却室４から真空搬送室５に半導体ウエハ２０を搬送する場合には、上記流れとは逆方向の流れに沿って動作が行われる。まず、ゲートバルブ１０が開くとともに、リフターピン１３が上昇し、ステージ１２のウエハ支持面１２ａから所定の距離だけ半導体ウエハ２０を持ち上げる。

その状態で、搬送アーム１１のウエハ支持部１１ａが、ステージ１２と半導体ウエハ２０との間のすき間に進入する。その後、リフターピン１３が下降することで、半導体ウエハ２０が搬送アーム１１に受け渡され、搬送アーム１１が収縮されて高温処理室３または冷却室４から退出する。次に、ゲートバルブ１０がゲートを気密に閉塞する。

次に、図３を用いて、本実施の形態の搬送アーム１１のウエハ支持部１１ａの構成を、図４に示す比較例と比較して説明する。なお、図４は本願発明者が比較検討を行った比較例のアームの先端部の構造を拡大して示す拡大部分平面図である。

図３は、本実施の形態の搬送アーム１１の構成を表しており、特に、図３および図４では、搬送アーム１１のウエハ支持部１１ａに配置されたウエハ載置部１５が高温処理室３もしくは冷却室４内に進入し、さらにステージ１２の中心部の上方にウエハ載置部１５の中心部分を移動させた状態を示している。

図３および図４において、搬送アーム１１は、その先端もしくは基端側にウエハ載置部１５と、この上面上に配置されて半導体ウエハ２０が載せられた状態で半導体ウエハ２０の裏面と、それらの上面とが当接する円筒形のポリミイド製の複数のパッド（突起）１４とを有している。ウエハ載置部１５は、半導体ウエハ２０との間での輻射または伝導による熱交換を促進できるようにアルミ二ウム合金などの金属製であることが好ましい。

また、ウエハ載置部１５は、通常、搬送時のウエハの位置ズレや落下を防止するために、ウエハは少なくとも一部が凹まされた部分の内側に配置される落とし込み（凹み）形状を有しているものが一般的である。しかし、このような落とし込み（凹み）形状を有したウエハ載置部１５の場合には、ウエハ載置部１５上にウエハが載置された後にアームの伸縮や回転動作による慣性力の作用でウエハがズレた際に、凹み部分の端部の段差と半導体ウエハの外周縁部とが接触して塵埃や微粒子が発生してしまい、ウエハに付着して汚染してしまうという問題が生じる虞がある。

このような問題を抑制するために、図３に示す本実施の形態の搬送アーム１１のウエハ載置部１５は、半導体ウエハ２０の少なくとも一部が内側に格納される凹み部とその端部に配置されて半導体ウエハ２０の外周縁と接触する可能性の有る段差部とを有さない平坦な形状を有している。一方で、搬送アーム１１の回転または伸縮の動作による慣性力が作用した際の半導体ウエハ２０のズレを低減するために、ウエハ載置部１５の上面にウエハ裏面との摩擦力を考慮したポリイミド製の複数のパッド（突起）１４を配置している。

本実施の形態ではパッド１４は、ウエハ載置部１５の四隅であって載せられる半導体ウエハ２０の周縁部の裏面とその中心を通る半導体ウエハ２０に垂直な面に対称な位置で当接する位置に配置されている。このような構成を備えたことにより、本実施の形態の真空搬送室５または高温処理室３もしくは冷却室４での発塵は、極めて少なくされている。

図４は本願発明者が比較検討を行った搬送アーム１１である。図４に示す搬送アーム１１のウエハ載置部１５は、全体として、搬送アーム１１の伸縮方向について細長く延在する矩形形状を有している。本矩形形状において、ウエハ載置部１５の長辺寸法は、ウエハの直径と同等もしくはそれよりも大きな寸法を有して、半導体ウエハを安定して保持できるように構成されている。

また、図４に示すウエハ載置部１５は、高温処理室３および冷却室４内のステージ１２に配置されたリフターピン１３と接触しない構成を備えている。すなわち、上記伸縮の軸方向のうち伸長する側の先端部には内側にＵ字またはＶ字形状に切り欠きまたは凹んだ逃げ部を有している。

さらに、図４に示すウエハ載置部１５の矩形状の短辺方向の寸法は、リフターピン１３同士の間の距離より遥かに小さくされ、リフターピン１３が上昇した状態でリフターピン１３とウエハ載置部１５がこれらのうちの２つと隙間を開けて接触を避けて内側に進入、退出可能に構成されている。また、ウエハ載置部１５の矩形状部分の長辺方向の軸は、搬送アーム１１の伸縮方向と平行もしくはこれと見なせる程度に近似した方向になるように配置され、ウエハの中心がウエハ載置部１５の当該軸上に位置するように載せられて保持される。

そして、高温処理後で高温にされたウエハが、このような搬送アーム１１のウエハ載置部１５上に載置されて搬送される。その際、ウエハの一部のみがウエハ載置部１５と接触して載置されることになる。図４に示す搬送アーム１１の構成では、ウエハの温度は、ウエハ載置部１５の矩形状の形状に合致した、或いはこれに沿った部分での熱の伝達が他の部分より大きくなる。このため、ウエハ面内でウエハの中心を通る搬送アーム１１の伸縮軸方向に沿った幅の小さな領域とその外側の領域とで温度差が大きくなってしまいウエハに反りが生じる虞が有る。

これに対して、図３に示す本実施の形態の搬送アーム１１は、この搬送アーム１１の根本からアーム伸長方向に延在する梁形状を有したウエハ載置部１５の形状が、搬送アーム１１の伸縮方向を水平に横切る方向（Ｑ：短辺の方向）について、比較例より幅広になっている。さらに、ウエハ支持部１１ａでは、ウエハ載置部１５の先端側の端部および根本側（基端部側）の端部（搬送アーム１１の伸縮の方向（Ｐ：進行方向）についての伸長方向の端部および収縮方向の端部）における上記横切る方向（Ｑ）についての幅を、これらの間の部分より小さくしている。これにより、ウエハ支持部１１ａは、搬送アーム１１の伸縮方向について水平の面内で軸対称の形状を有した十字形状を備えている。

すなわち、図３に示す本実施の形態の搬送アーム１１は、そのウエハ支持部１１ａが、半導体ウエハ２０が載せられた状態で半導体ウエハ２０の下方で半導体ウエハ２０の裏面と対向するウエハ載置部（第１部分）１５と、ウエハ載置部１５の外周部に位置し、かつ上面に半導体ウエハ２０の裏面と当接するパッド（突起）１４を有した第２部分と、からなる。

さらに、上記第２部分は、搬送アーム１１の進行方向（第１方向Ｐ）に沿ってウエハ載置部１５の先端部（奥側）から迫り出した細長い延在部１６と、搬送アーム１１の進入方向に対して進入側に位置し、かつ延在部１６と反対側に位置する基端部１７とからなり、延在部１６にパッド（突起）１４が設けられている。また、基端部１７のさらに根元側の根元部１７ａにもパッド１４が設けられている。

なお、ウエハ載置部１５は、平面視で、ウエハ支持部１１ａを備えた搬送アーム１１の進行方向（第１方向Ｐ）に交差する第２方向Ｑの幅が、延在部１６および基端部１７のそれぞれの第２方向Ｑの幅より大きくなっている。

そして、ウエハ支持部１１ａは、複数のリフターピン１３のうちの第２方向Ｑに沿って配置された２つのピン同士の間の空間に進入した状態で、上下方向に移動自在に設けられた複数のリフターピン１３との間で半導体ウエハ２０の受渡しを行う。

すなわち、複数のリフターピン１３は、ステージ１２の平面視において、ステージ１２のウエハ支持面１２ａの周縁部に配置されており、その際、搬送アーム１１の進行方向（第１方向Ｐ）における進入側の第２方向Ｑの両端に配置された２本のリフターピン１３と、搬送アーム１１の進行方向（第１方向Ｐ）の奥側に配置された少なくとも１本のピンと、を含んでいる。そして、複数のリフターピン１３（ここでは３本）の上端が半導体ウエハ２０の裏面の周縁部と当接して半導体ウエハ２０を支持する。

つまり、ステージ１２によって半導体ウエハ２０が支持される際には、３本のリフターピン１３による３点支持によって支持される。

一方、搬送アーム１１のウエハ支持部１１ａによって半導体ウエハ２０が支持される際には、４つのパッド１４による４点支持によって支持される。

ここで、搬送アーム１１は、別の表現で述べると、図２に示すように、複数の梁状の腕部材１１ｂおよび複数の腕部材１１ｂを連結する関節部１１ｃを備えている。そして、搬送アーム１１のウエハ支持部１１ａを構成する腕部材１１ｂの上面上に半導体ウエハ２０が載せられた状態で、関節部１１ｃが軸１１ｄの周りに回転して搬送アーム１１を伸長もしくは収縮して半導体ウエハ２０を搬送する。

以上のように、本実施の形態では、搬送アーム１１のウエハ支持部１１ａのウエハ載置部１５の短辺の方向（第２方向Ｑ）の幅が、延在部１６や基端部１７の幅より大きく、ウエハ載置部１５の中央部における短辺の方向（第２方向Ｑ）の長さ（幅）は、第２方向Ｑに沿って並んだ２つのリフターピン１３同士の距離より僅かに小さい大きさに形成されている。

これにより、半導体ウエハ２０がこのような形状のウエハ載置部１５上に載置された際には、半導体ウエハ２０の中心部の広い領域の下方にウエハ載置部１５の部材（中央部）が存在している。

したがって、図３に示すウエハ載置部１５上に載せられた半導体ウエハ２０は、その温度が中心部の広い領域で均一に低減して、ウエハ載置部１５がその下方に位置した中央部分の外側でも半導体ウエハ２０の中心に対して同心円状に温度低減を進行させることができる。このことにより、図４の比較例の搬送アームと比べて、半導体ウエハ２０の面内温度の温度差を低減して半導体ウエハ２０の反りの発生を抑制または低減することができる。

このような構成の真空処理装置および搬送ロボットとすることにより、本実施の形態では、半導体ウエハ２０の反りを軽減することができ、ウエハ処理の歩留りを向上することができる。さらに、ウエハの歩留りの安定化を図ることができる。

また、効率的に半導体ウエハ２０の温度を低減して、半導体ウエハ２０の搬送または処理の待ち時間を低減することができ、半導体処理装置の全体の処理のスループットを向上することができる。例えば、冷却室内での処理時間を短縮することができ、その結果、ウエハ処理のスループットを向上させることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。なお、図面に記載した各部材や相対的なサイズは、本発明を分かりやすく説明するため簡素化・理想化しており、実装上はより複雑な形状となる。

上記実施の形態では、ステージ１２に設けられたリフターピン１３の数が３本の場合を説明したが、リフターピン１３の数は、搬送アーム１１の進入・退出を可能とし、さらにウエハを安定して支持可能であれば、４本以上であってもよい。

３ 高温処理室（処理室）
４ 冷却室（処理室）
５ 真空搬送室（搬送室）
１１ 搬送アーム
１１ａ ウエハ支持部
１２ ステージ（試料台）
１２ａ ウエハ支持面
１３ リフターピン（ピン）
１４ パッド（突起）
１５ ウエハ載置部（第１部分）
１６ 延在部（第２部分）
１７ 基端部（第２部分）
１８ 真空容器
１９ 真空搬送容器
２０ 半導体ウエハ（被処理物）
２１ 真空搬送ロボット（搬送ロボット）

Claims (8)

1. 内部が処理室である真空容器と、
   前記処理室に配置され、かつ被処理物である半導体ウエハを支持可能な試料台と、
   前記真空容器と連結され、かつ内部が減圧された搬送室であり、前記搬送室で前記半導体ウエハの搬送が行われる真空搬送容器と、
   前記真空搬送容器の内部に配置され、かつ前記半導体ウエハを支持可能なウエハ支持部を備え、前記搬送室と前記処理室の試料台との間で前記半導体ウエハを搬送する搬送ロボットと、
   を有し、
   前記搬送ロボットの前記ウエハ支持部は、前記半導体ウエハが載せられた状態で前記半導体ウエハの下方で前記半導体ウエハの裏面と対向する第１部分と、前記第１部分の外周部に位置し、かつ上面に前記半導体ウエハの裏面と当接する突起を有した第２部分と、からなり、
   前記第１部分は、平面視で、前記ウエハ支持部を備えた搬送アームの進行方向である第１方向に交差する第２方向の幅が前記第２部分より大きく、
   前記搬送ロボットの前記ウエハ支持部は、前記試料台のウエハ支持面の上方の空間において、前記ウエハ支持面の上方に突出し、かつ上下方向に移動自在に設けられた複数のピンとの間で前記半導体ウエハの受渡しを行う、真空処理装置。
2. 請求項１に記載の真空処理装置において、
   前記複数のピンは、前記試料台の前記ウエハ支持面の周縁部に配置され、前記複数のピンの上端が前記半導体ウエハの裏面の周縁部と当接して前記半導体ウエハを支持する、真空処理装置。
3. 請求項２に記載の真空処理装置において、
   前記複数のピンは、前記試料台の平面視において、前記搬送アームの前記進行方向における進入側の前記第２方向の両端に配置された２本のピンと、前記搬送アームの前記進行方向の奥側に配置された少なくとも１本のピンと、を含む、真空処理装置。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載の真空処理装置において、
   前記第２部分は、前記搬送アームの前記進行方向に沿って前記第１部分から迫り出した延在部を含み、前記延在部に前記突起が設けられた、真空処理装置。
5. 搬送容器の内部でありかつ減圧された搬送室に配置され、前記搬送容器に連結された真空容器の内部の処理室に配置された試料台と前記搬送室との間で被処理物である半導体ウエハを搬送する搬送アームを備えた搬送ロボットであって、
   前記試料台のウエハ支持面の上方の空間において、前記ウエハ支持面の上方に突出した３本以上の複数のピン上に前記半導体ウエハを載せた状態の前記複数のピンとの間で前記半導体ウエハを授受し、
   前記搬送アームは、前記半導体ウエハが載せられた状態で前記半導体ウエハの下方で前記半導体ウエハの裏面と対向する第１部分と、前記第１部分の外周部に位置し、かつ上面に前記半導体ウエハの裏面と当接する突起を有した梁状の部分を含む第２部分と、からなるウエハ支持部を備え、
   前記第１部分は、平面視で、前記搬送アームの進行方向である第１方向に交差する第２方向の幅が前記第２部分より大きく、
   前記搬送アームの前記ウエハ支持部は、前記複数のピンのうちの前記第２方向に沿って配置された２つの前記ピン同士の間の空間に進入した状態で、上下方向に移動自在に設けられた前記複数のピンとの間で前記半導体ウエハの受渡しを行う、搬送ロボット。
6. 請求項５に記載の搬送ロボットにおいて、
   前記複数のピンは、前記試料台の平面視において、前記搬送アームの前記進行方向における進入側の前記第２方向の両端に配置された２本のピンと、前記搬送アームの前記進行方向の奥側に配置された少なくとも１本のピンと、を含み、
   前記２本のピンと前記１本のピンとの間に前記ウエハ支持部を進入させる、搬送ロボット。
7. 請求項５または６に記載の搬送ロボットにおいて、
   前記ウエハ支持部の前記第２部分は、前記搬送アームの前記進行方向に沿って前記第１
   部分から迫り出した延在部を含み、前記延在部に前記突起が設けられた、搬送ロボット。
8. 請求項５乃至７の何れかに記載の搬送ロボットにおいて、
   前記搬送アームは、複数の梁状の腕部材および前記複数の前記腕部材を連結する関節部を備え、
   前記搬送アームの前記ウエハ支持部を構成する前記腕部材の上面上に前記半導体ウエハが載せられた状態で、前記関節部が軸周りに回転して前記搬送アームを伸長もしくは収縮して前記半導体ウエハを搬送する、搬送ロボット。

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