JP3091469B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置の製造方法に係り、たとえば、
イオン打ち込み装置等からなるウェハ処理装置の前段部
に利用され、ウェハカセットからのウェハを前記イオン
打ち込み装置に自動的に搬送するようにした半導体装置
の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置の製造に用いられる従来のウェハローディ
ング装置は、ウェハをまずウェハカセットから第１の部
位に搬送させ、この第１の部位において、前記ウェハの
中心軸合せを行ない、その後において該ウェハのオリフ
ラ合せを行なうようになっている。そして、このように
オリフラ合せがなされたウェハを前記イオン打ち込み装
置への搬送入り口部である第２の部位に搬送させるよう
になっている。

なお、この場合において、ウェハカセットからは順次
ウェハが搬送されてきており、たとえば前記第２の部位
にウェハが位置づけられる際には、前記第１の部位には
別のウェハが搬送されて位置づけられるようになってい
る。

なお、イオン打込み装置は、例えば、電子材料別冊、
超LSI製造・試験装置ガイドブック、1984年工学調査会
発行、頁81〜86、「イオン注入装置」で知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このようなウェハローディング装置にあって
は、同一の部位上である前記第１部位上でウェハの中心
軸合せ、およびオリフラ合せを行なっているため、それ
らを同時に行なうことはできず、ウェハの中心軸合せを
し、それが終わったその後に、オリフラ合せを行なって
いた。

このため、ウェハをウェハカセットから順次前記第１
部位へ搬送させるタイミングは、前記第１部位上のウェ
ハがオリフラ合せを終了して第２部位へ搬送される際に
合せているものであり、ウェハカセットから搬送される
ウェハは、それより前に搬送された他のウェハがオリフ
ラ合せを終了するまで待機しなければならない無駄な時
間を要するものであった。このことから、ある一定の時
間幅におけるウェハの搬送枚数に制限が加わり、ウェハ
処理におけるスループットが低下してしまうという問題
があった。

それ故、本発明はこのような事情に基づいてなされた
ものであり、その目的は、ある一定の時間幅におけるウ
ェハの搬送枚数を多くすることができるようにして、こ
れによりウェハ処理におけるスループットを向上させた
半導体装置の製造方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

このような目的を達成するために、本発明は、基本的
には、ウェハの中心軸合わせ機構によりウェハの中心軸
を合わせる工程と、ウェハのオリフラ合わせ機構により
ウェハのオリフラ合わせを行う工程と、搬送機構からウ
ェハ処理装置にウェハを搬送する工程からなり、上記ウ
ェハの中心軸を合わせる工程を第１の部位で行い、上記
ウェハのオリフラ合わせを行う工程を第２の部位で行
い、上記第２の部位から第３の部位である上記搬送機構
へのウェハの搬送に連動して上記第１の部位から上記第
２の部位へのウェハの搬送を行うことを特徴とするもの
である。

〔作用〕

このように構成した半導体装置の製造方法は、まず、
ウェハカセットから順次搬送されてくるウェハを定位置
にさだめその中心軸を合せる部位と、ウェハのオリフラ
合せを行なう部位とを分離させ、それぞれ第１部位及び
第２部位として独立に設定している。

しかも、本発明は、第１部位における中心軸合せと第
２部位におけるオリフラ合せとをほぼ同時に行なうとと
もに、中心軸合せされた前記第１部位におけるウェハの
前記第２部位への搬送とオリフラ合せされた前記第２部
位におけるウェハの前記第３部位への搬送とをほぼ同時
に行なうようにしている。

このことは、前記第１部位ないし第３部位の各部位に
おいてそれぞれウェハが常時位置づけられ、これら各ウ
ェハが次への部位にほぼ同時に移行する搬送体系を構成
することとなる。

このため、該搬送体系において、一のウェハの中心軸
合せがなされている際、同時に他のウェハのオリフラ合
せがなされることから、従来と比べて部位が増えている
にも拘らず、従来よりも多くのウェハを搬送させること
ができるようになる。

また、このような搬送体系において、ウェハカセット
から順次搬送されてくるウェハを前記第１部位に位置づ
けるタイミングは、前に搬送された他のウェハが前記第
１部位において中心軸合せを終了した際に合せることが
できる。このため、従来のように中心軸合せの後さらに
オリフラ合せし、そのオリフラ合せを終了した際にタイ
ミングを合せる場合と比べて、ウェハの第１部位への搬
送待機時間を大幅に短くすることができる。

したがって、前記ウェハカセットからウェハを短時間
間隔で前記第１部位へ搬送させることができるようにな
る。このため、ある設定された一定の時間幅におけるウ
ェハの搬送枚数を従来よりも多くして搬送させることが
できることから、ウェハ処理におけるスループットを向
上させることができる。

〔実施例〕

第２図は本発明に適用されるウェハローディング装置
の一実施例をイオン打ち込み装置に適用させてなる全体
構成図である。

同図において、イオン打ち込み操作中以外は水平に位
置づけられているディスク１がある。このディスク１は
イオン打ち込み装置におけるウェハ載置台となるもので
あり、イオン打ち込み室ドア51の内壁面に配置されてい
る。前記ウェハは前記ディスク１の周辺に沿い、かつ円
を描いて所定箇所に複数、同図の場合13個配置できるよ
うになっている。前記ディスク１は、前記イオン打ち込
み室ドア51による閉塞後、図示しない装置により真空排
気されるようになっている。そして、このイオン打ち込
み室２内には垂直状態に保持された前記ディスク１に対
向して図示しないイオン源等があり、このイオン源等に
よって前記ウェハにイオン打ち込みがなされるようにな
っている。

また、前記ディスク１の前方部にはオートローダ４が
配置されている。このオートローダ４は、セットされた
ウェハカセット５から順次ウェハを取りだし前記ディス
ク１の所定箇所に配置し、イオン打ち込み操作後、前記
デイスク１の所定箇所からウェハを順次取りだし前記ウ
ェハカセット５とは別のウェハカセット５に収納するも
のであり、これら一連の動作は全て自動的に行なわれる
ようになっている。

なお、同図においては、他に操作パネル６およびクリ
ーンベンチ７が示されている。前記操作パネル６は前記
イオン打ち込み室ドア51の閉塞操作および前記イオン打
ち込み室２の真空排気等の操作を行なうものであり、ま
た、前記クリーンベンチ７は作業区域の清浄化を図るた
めのものである。

第１図は前記オートローダ４の詳細を示す平面図であ
る。同図において、前記オートローダ４は、一のディス
ク１に対してローダ側の機構とアンローダ側の機構とに
別れている。

まず、ローダ側の機構においては、二つのウェハカセ
ット5a,5bが配置され、これらウェハカセット5a,5bはい
ずれもイオン打ち込み処理前のウェハが収納されてい
る。このように収納されているウェハはカセットエレベ
ータ部８によって順次搬送コンベア部９に向かって下降
移行され、該搬送コンベア部９によって第１部位10であ
る中心軸合せ機構に到達できるようになっている。な
お、この第１部位10には前記ウェハカセット5a,5bから
交互にウェハが搬送されて位置付けられウェハの中心軸
合せがなされるようになっている。このように、二つの
ウェハカセット5a,5bから搬送されるようにすることに
より、ウェハの連続処理を可能ならしめている。

そして、前記第１部位に位置付けられたウェハはロー
ダタクト部11によって第２部位12であるオリフラ合せ機
構に位置付けられるようになっている。前記ローダタク
ト部11は回転軸11aから二つのアーム11b,11cが延在する
構成となっており、前記各アーム11b,11cは、それぞ
れ、一方のアーム11bが前記第１部位10上に位置づけら
れている場合、他方のアーム11cは前記第２部位12上に
位置づけられるような開き角度を有しているとともに、
前記各部位10,12上にてウェハを挟持し、あるいは離脱
できるようになっている。また、前記第２部位12は、こ
こに位置付けられるウェハを回動させて該ウェハに形成
されているオリフラ部を一方向に合せるいわゆるオリフ
ラ合せを行なう箇所となっている。なお、この場合のオ
リフラ合せにあっては、前記第１部位10におけるウエハ
の中心軸合せの動作と同時に行なわれるようになってい
る。

さらに、前記回転軸11aから観て前記第２部位12を間
において前記第１部位10と反対側に第３部位13である前
記イオン打ち込み装置への搬送機構がある。この第３部
位13は前記アーム11bあるいはアーム11cによって前記第
２部位12に位置づけられているウェハを移行させる箇所
となるものである。そして、この第３部位13は前記ディ
スク１のウェハ載置台53に至る直線搬送部13上に配置さ
れ、ウェハ吸着プレート15の作動によって前記第３部位
13上に位置づけられたウェハを前記ウェハ載置台53上に
位置づけるようになっている。

また、アンローダ側の機構は、前記ローダ側の機構と
ほぼ同様の構成からなっている。すなわち、前記ディス
ク１上のウェハ載置台53からイオン打ち込み処理後のウ
ェハを直線搬送部14上のウェハ吸着プレート15によって
前記第３部位13と同様の構成からなる第５部位16に位置
づけるようになっており、さらに、ローダタクト部11に
よって前記第５部位16上のウエハを前記第１部位10と同
様の構成からなる第６部位17に移行させて位置づけるよ
うになっている。この場合において、オリフラ合せ部と
なる前記第２部位12はなく、また前記ローダタクト部11
は前記ローダ側のそれと比べてアームが一つしかないも
のとなっている。

そして、前記第６部位17からは二つの搬送コンベア部
９を介してそれぞれウェハカセット5c,5dに収納される
ようになっている。

このように構成したオートローダからなるウェハロー
ディング装置の動作について以下説明する 前記第１部位10に位置づけられ中心軸合せがなされて
いるウェハを前記第２部位12にまで搬送させるのに、前
記二つのアーム11b,11cのうち一方のアーム（前記第１
部位上に位置づけられているアーム）11bにより前記ウ
ェハを把持しその状態で前記アーム11bを回動させて前
記第２部位12上に位置づけさせる。その後、前記ウェハ
を前記アーム11bから離脱させることによって該ウェハ
を前記第２部位12に位置づけさせるようにする。

この場合において、次の動作が同時に行なわれること
になる。すなわち、前記アーム11bの回動前にあって前
記第２部位12にはすでに前記第１部位10におけるウェハ
の中心軸合せと同時にオリフラ合せがなされた別のウェ
ハが位置づけられており、このウェハ上には前記二つの
アーム11b,11cのうち他方のアーム11cが位置づけられて
いる。この他方のアーム11cによって前記ウェハを把持
することによって、前記アーム11bの回動に伴って第３
部位13に位置づけられるようになる。

その後は、前記第２部位12上に位置づけられている前
記一方のアーム11bが前記第１部位10上に位置づけられ
るように前記回動の方向と反対の方向に回動する。この
際、前記第１部位10には前記ウェハカセットから新たな
ウェハが搬送され中心軸合せがなされており、上述した
動作が繰り返される。

この場合においても、次の動作が同時に行なわれるも
のである。すなわち、前記反対方向の回動前にあってウ
ェハを離脱させた後の他のアーム11cは前記反対方向の
回動によって前記第２部位12上に位置づけられることに
なる。この際、前記第２部位12には前記第１部位10にお
けるウェハの中心軸合せと同時にオリフラ合せがなされ
たウェハが位置づけられている。

このことから明らかなように、前記第１部位10ないし
第３部位13の各部位においてそれぞれウェハが常時位置
づけられ、これら各ウェハが次への部位にほぼ同時に移
行する搬送体系を構成していることになる。

このため、該搬送体系において、一のウェハの中心軸
合せがなされている際、同時に他のウェハのオリフラ合
せがなされることから、従来と比べて部位が増えている
にも拘らず、従来よりも多くのウェハを搬送させること
ができるようになる。

また、このような搬送体系において、ウェハカセット
から順次搬送されてくるウェハを前記第１部位10に位置
づけるタイミングは、前に搬送された他のウェハが前記
第１部位10において中心軸合せを終了した際に合せるこ
とができる。このため、従来のように中心軸合せの後さ
らにオリフラ合せし、そのオリフラ合せを終了した際に
タイミングを合せる場合と比べて、ウェハの第１部位10
への搬送待機時間を大幅に短くすることができる。

したがって、前記ウェハカセットからウェハを短時間
間隔で前記第１部位10へ搬送させることができるように
なる。このため、ある設定された一定の時間幅における
ウェハの搬送枚数を従来よりも多くして搬送させること
ができることから、ウェハ処理におけるスループットを
向上させることができる。

次に、前記ウェハカセットから第１部位10におけるロ
ーダ部の詳細について第３図を用いて説明する。

同図において、搬送コンベア部には、搬送コンベア21
があり、それぞれのウェハカセット5a,5bからの搬送コ
ンベア21は前記第１部位10の箇所において交差するよう
になっている。前記第１部位10には前記各搬送コンベア
21の終端延長部にウェハストッパ22が備えられている。
このウェハストッパ22は、そのウェハ当接面が円弧状と
なっておりこのウェハストッパ22に当接したウェハはほ
ぼ定位置に位置づけられるようになっている。なお、前
記各搬送コンベア21において、その交差する部分はたと
えば前記ウェハカセット5b側が上下動作コンベア22とな
っている。これによって、前記各搬送コンベア21が交差
する場合においてそれぞれ独立に動作できるようにし、
ウェハの進路選択ができるようになっている。そして、
前記ウェハストッパ22によって第１部位10に位置づけら
れたウェハはその直下に配置されているウェハ突き上げ
吸着パッド23によって上方に移動されるようになってい
る。ここで、前記ウェハ突き上げ吸着パッド23はウェハ
に傷が生じさせないためたとえば合成樹脂のデルリン材
が用いられている。なお、前記ウェハの上方移動は前記
ローダタクト部11によってウェハを挟持し易くするため
である。

次に、前記ローダタクト部11の詳細について第４図を
用いて説明する。

同図（ａ）はローダ側のローダタクト部11であり、回
転軸11aに取付けられているアーム11b,11cはそれぞれた
とえば三本の丸棒からなり、これにより軽量化を図ると
ともに、回動動作による気流の乱れを極力低減させるよ
うになっている。そして、このアーム11b,11cのそれぞ
れには、一対のウェハカップ25a,25bが設けられてい
る。また、同図（ｂ）はアンローダ側のローダタクト部
11であり、同図（ａ）と異なる構成はアームが一つであ
ることにある。

次に、同図（ｃ）を用いて、前記ローダタクト部11の
動作について説明する。

搬送コンベア部９によって搬送されてきたウェハはウ
ェハストッパ22により第１部位10に位置づけられるよう
になる。その後、前記ウェハは図示しない機構により上
昇され、その下方にウェハカップ25a,25bが位置づけら
れるようになる。そして、前記ウェハが前記機構により
下降され前記ウェハカップ25a,25b上に載置される。こ
の場合、前記25a,25bの周側面は前記ウェハの周面端に
当接するテーパが形成されており、このテーパによって
前記ウェハは中心軸が一致づけられて載置されるように
なる。その後は、そのままの状態を維持して前記アーム
の回動により搬送される。

そして、このような構成からなるローダタクト部11
は、第５図に示すように、その回転軸11aはステッピン
グモータ33によって回転が伝導されるようになってい
る。なお、前記回転伝導は、前記ステッピングモータ33
の回転軸および前記回転軸11にそれぞれ取付けられたタ
イミングプーリ31、これらタイミングプーリ31間に張設
されたベルトによってなされるようになっている。

また、前記回転軸11の回動により前記アーム11b,11c
が前記第１部位10ないし第３部位13のいずれに位置づけ
られているかの検知は、前記回転軸11aに固定されてい
るアース支持部35の回動変位を検出するホトセンサ36に
よってなされるようになっている。

次に、前記第２部位12の詳細について第６図を用いて
説明する。

同図（ｂ）において、前記デルリン材からなるウェハ
吸着部27があり、このウェハ吸着部27によりウェハを吸
着したのちステッピングモータ28により回動させ、オリ
フラ合せを行なうようになっている。このオリフラ合せ
にあっては、前記ウエハの周部に位置づけられる箇所に
ホトセンサ29が配置されており、たとえば室内照明によ
る光を検知するようになっている。すなわち、前記ウェ
ハが回動して、同図（ａ）に示すように、そのオリフラ
部30がホトセンサ29の配置箇所に位置づけられると、そ
れまで前記ウェハによって前記室内照明の光が遮られて
いたのが解除されるようになり、これを前記ホトセンサ
29が検知して前記ウェハのオリフラ合せがなされること
になる。

なお、前記ウェハ吸着部27によって吸着されたウェハ
はエアシリンダ31によって上下動できるようになってお
り、これにより、前記ローダタクト部11による前記第３
部位13への移行を容易にしている。

次に、前記直線搬送部14の詳細について第７図を用い
て説明する。

同図において、前記第３部位13上にはウェハ吸着プレ
ート40があり、このウェハ吸着プレート40は、前記ロー
ダタクト部11によってウェハが載置されると同時に、該
ウェハ吸着プレート40に設けられた真空吸着穴41によっ
て吸着されるようになっている。そして、この吸着プレ
ート40は前記直線搬送部14に沿ってディスク１側に移動
できるようになっている。この移動機構は、前記ウェハ
吸着プレート40を支持する支持台42がボールねじ43に螺
合しており、該ボールねじ43がサーボモータ44により回
転するようになって構成されている。

次に、前記ディスク１の詳細について第８図を用いて
説明する。

同図において、イオン打ち込み室ドア51の内壁面に前
記ディスク１が設けられたものとなっている。なお、前
記イオン打ち込み室ドア51は、前記内壁面と反対側の面
においてサーボモータ52が設けられ、このサーボモータ
52によって前記イオン打ち込み室ドア51が図示しないイ
オン打ち込み室を閉塞させるように動作させたり、前記
ディスク１を回転させたりするようになっている。前記
ディスク１には、同図（ａ）の平面図に示すようにウェ
ハ載置部53があり、このウェハ載置部53は、同図（ｃ）
に示すようにクランプ突き上げシリンダ54によって上下
動できるようになっている。この上下動は、前記直線搬
送部14から前記ウェハ吸着プレート40によってウェハが
搬送されてきた場合に該ウェハを前記ウェハ載置部53上
に載置し易くするためである。なお、前記ウェハ載置部
53上に載置されたウェハは該ウェハ載置部53に内蔵され
たクランプリング55によって狭持されるようになってい
る。

上述した第３図ないし第８図までの説明にあってはロ
ード側の機構をそのロード動作とともに説明したもので
あるが、アンロード側の機構においても同様の構成から
なり、かつロード側とほぼ反対の動作を行なうものであ
る。

上述した実施例によれば、ウェハローディング装置の
第３部位はイオン打ち込み装置への搬送入り口部となっ
ているものであるが、このイオン打ち込み装置に限定さ
れず、他のウェハ処理装置であってもよいことはいうま
でもない。

また、上述した実施例によれば、ローダタクト部11に
おけるウェハの着脱はウェハカップ25a,25bによる把持
機構によるものであるが、これに限定されるものではな
く例えば真空吸着等の手段を用いるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したことから明らかなように、本発明による
半導体装置の製造方法によれば、ウェハカセットからウ
ェハ処理装置までのウェハを搬送する時間を従来よりも
短かくでき、これによりウェハ処理におけるスループッ
トを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に適用されるウェハローディング装置
の一実施例を示す平面図、 第２図は、本発明に適用されるウェハローディング装置
をイオン打ち込み装置の前段に配置させてなる場合の斜
視図、 第３図は、本発明に適用されるウェハローディング装置
における第１部位の構成の一実施例を示す平面図、 第４図は、本発明に適用されるウェハローディング装置
に備えられるアームの一実施例を示す構成図で、同図
（ａ）はローダ側のアームの構成図、同図（ｂ）はアン
ローダ側のアームの構成図、同図（Ｃ）はアームの動作
を示す説明図、 第５図は、前記アームの回動機構を示す一部断面構成
図、 第６図（ａ）、（ｂ）は、本発明に適用されるウェハロ
ーディング装置に備えられる第２部位であるオリフラ合
せ部の一実施例を示す構成図、 第７図（ａ）、（ｂ）は、本発明に適用されるウェハロ
ーディング装置に備えられる第３部位である直線搬送部
の一実施例を示す構成図で、 第８図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明に適用される
イオン打ち込み装置に備えられるディスクの一実施例を
示す構成図である。 図中、5aないし5d……ウェハカセツト、10……第１部
位、11……ローダタクト部、11b,11c……アーム、12…
…第２部位、13……第３部位。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内藤 隆匡 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日 立製作所茂原工場内 (72)発明者 山越 健次 千葉県茂原市早野3681番地 日立デバイ スエンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−106440（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/56 H01L 21/203 - 21/205 H01L 21/68

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウェハの中心軸合わせ機構によりウェハの
   中心軸を合わせる工程と、ウェハのオリフラ合わせ機構
   によるウェハのオリフラ合わせを行う工程と、搬送機構
   からウェハ処理装置にウェハを搬送する工程からなり、
   上記ウェハの中心軸を合わせる工程を第１の部位で行
   い、上記ウェハのオリフラ合わせを行う工程を第２の部
   位で行い、上記第２の部位から第３の部位にある上記搬
   送機構へのウェハの搬送に連動して上記第１の部位から
   上記第２の部位へのウェハの搬送を行うことを特徴とす
   る半導体装置の製造方法。