JP3618328B2 - 半導体製造装置及び方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、縦型ＣＶＤ拡散装置等の半導体製造装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子の製造プロセスの１つにＣＶＤ処理がある。これは所要枚数のシリコンのウェーハをＣＶＤ装置内で加熱し、化学気相堆積（ＣＶＤ）させるものであるが、ＣＶＤ処理の均質化を図る為、製品用ウェーハを挾む様に列の両端部には各複数枚のダミーウェーハが配列されており、更に製品用ウェーハの途中、所要の間隔で検査用のモニタウェーハが各１枚配列されている。これを図３により略述する。
【０００３】
拡散炉内ではウェーハ１はボート２によって支持される様になっており、拡散炉で前記ウェーハ１をＣＶＤ処理する場合は、先ず、前記ボート２に前記ウェーハ１が所要の配列となる様挿入し、該ウェーハ１が挿入されたボート２を拡散炉内に装入する。一般には拡散炉内は全域に亘って均一な温度分布にはなってなく、従って該ボート２には処理すべきウェーハ数に対し充分余裕のある数（例えばウェーハの処理枚数の１．５倍の数）だけのウェーハ収納スペースを備えており、前記ウェーハ１を処理する場合は温度分布の均一な箇所に対応させ、或はウェーハの枚数に応じて前記ボート２のウェーハ収納位置を選定する様になっている。
【０００４】
該ボート２のウェーハ配列の上端部、下端部にはそれぞれ適宜数のダミーウェーハ１ｂからなるダミーウェーハ群３，４が収納され、モニタウェーハ１ｃを挾んで所定枚数の製品用ウェーハ１ａからなる製品用ウェーハ群５が収納され、更に前記モニタウェーハ１ｃを挾んで順次前記製品用ウェーハ群５が収納されている。最下部の該製品用ウェーハ群５と前記ダミーウェーハ群４との間には前記モニタウェーハ１ｃが挿入されている。ウェーハ移載装置はカセットに装填されたウェーハを前記ボートへ移載し、又処理後のウェーハを空のカセットへ装填する一連の作業を行うものである。従来のウェーハ移載装置について図４に於いて説明する。
【０００５】
図４に示されるものは、枚葉式（１枚ずつ移送する方式）のウェーハ移載装置を示しており、ハンドリングユニット６の周囲には前記ウェーハ１が装填されたカセット７が同一円周上に所要数配置され、又前記ハンドリングユニット６に隣接して移載用エレベータ８、ロード・アンロードエレベータ９が設けられ、前記移載用エレベータ８のボート受台１０は前記円周を含む円筒面の母線に沿って昇降する様になっており、前記ロード・アンロードエレベータ９のボート受台１１の上方には縦型拡散炉１２が設けられている。又、移載用エレベータ８とロード・アンロードエレベータ９との間にはボート２の移替えを行う移替えユニット１３が設けられている。
【０００６】
前記ハンドリングユニット６は前記円周の中心を中心に回転し且つ昇降する回転アーム１４と該回転アーム１４に沿って半径方向に進退するウェーハ吸着チャック１５を備え、前記カセット７に装填されたウェーハ１を一枚ずつ吸着して取出し、前記移載用エレベータ８に乗置されたボート２に上側から順次移載していく。前記移載用エレベータ８は前記ウェーハ１の移載の進行に追従して、一段ずつ下降する。
【０００７】
該ウェーハ１の移載の完了したボート２は前記移替えユニット１３によって前記移載用エレベータ８から前記ロード・アンロードエレベータ９へ移替えられ、該ロード・アンロードエレベータ９は前記ボート２を前記拡散炉１２内へ装入する。
【０００８】
ＣＶＤ処理が完了すると前記ボート２が前記拡散炉１２より取出され、更に前記移替えユニット１３により前記移載用エレベータ８に移替えられ、前記ハンドリングユニット６により上記と逆の手順で前記カセット７へ装填される。
【０００９】
上記した従来の移載装置は枚葉式であったが、図５に示す様に一括式のものもある。
【００１０】
これは、前記ウェーハ吸着チャック１５が２５組の吸着プレート１６を備え、カセット７に装填されている２５枚のウェーハ１を全部一括してチャッキングしボート２へ移載を行うものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
然し、上記した従来の枚葉方式の移載装置、一括方式の移載装置には以下に述べる様な不具合がある。
【００１２】
前記したボート２に挿入されるウェーハの配列、上段、下段のダミーウェーハの枚数を各何枚にするか、あるいはモニタウェーハを製品用ウェーハの何枚目毎に且つ何枚設けるかは処理を行う条件、或は顧客の処理仕様によって異なる。前者の枚葉方式はウェーハを一枚ずつ移載していくので、ウェーハの如何なる配列にも対応できる。然し、動作回数が著しく多く、その為移載時間が長くなり、効率が悪い。又、動作回数が多いということは発塵の可能性が確率的に増大し、製品品質に悪影響を与える。
【００１３】
これに対し、後者一括方式は、移載時間が短く、極めて能率的であるという利点はあるが、２５枚一括で処理している為、ウェーハ移載時にウェーハの配列を整えることはできない。従って、カセットにウェーハを装填する際に所定の配列となる様、ダミーウェーハ、モニタウェーハ、製品用ウェーハを混在させる様にしている。カセットへのウェーハの装填作業は手作業であり、種類の異なるウェーハを所定の配列となる様装填する作業は非常に煩雑であり、能率も悪く、又誤挿入も避けられないのが現状であった。
【００１４】
本発明は斯かる実情に鑑み、半導体製造装置に於いて枚葉移載方式の長所と一括移載方式の長所とを充分に発揮させ得る半導体製造装置及び方法を提供しようとするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ウェーハ処理室と、ウェーハを収納するカセットと、ウェーハを搭載しウェーハ処理室内に挿入されるボートと、カセットからボートへ、ボートからカセットへのウェーハ移載動作に先立って、ウェーハを載置するプレートの先端面の位置設定を行うウェーハ移載機と、を含む半導体製造装置において、
ウェーハ移載機は、
回転、昇降可能な回転台と、
それぞれがウェーハ載置部を持つ複数ウェーハ移載用の複数プレートと、ウェーハ載置部を持つ枚葉移載用のプレートと、を具えると共に、上記回転台の半径方向に進退可能に取り付けたウェーハ把持部と、
上記複数プレートの先端面を、把持部を基準に定まる第１の位置に維持させる第１の機構と、
上記枚葉用のプレートの先端面を、上記第１の位置、及びこの第１の位置から前方に、少なくともウェーハの載置部だけ、突出した第２の位置に選択して設定する第２の機構と、
を備えると共に、
枚葉プレートと複数プレートとを合わせての複数ウェーハの移載のときには、上記第１の機構によって複数プレートの先端面を上記第１の位置に維持させた状態で、上記第２の機構によって枚葉移載用のプレートの先端面を上記第１の位置に設定し、枚葉のウェーハ移載のときには、第１の機構によって複数プレートの先端面を上記第１の位置に維持させた状態で、上記第２の機構によって枚葉移載用のプレートの先端面を上記複数プレートの第１の位置から上記第２の位置に設定するものとした半導体製造装置を開示する。
【００１６】
更に本発明は、上記第１の機構は、
互いに平行な第１、第２のスクリューロッドと、
この第１、第２のスクリューロッドに螺合すると共にガイド部材に摺動自在に取り付けられた、上記複数プレート対応の複数のスライダと、
各スライダに固着され、上記複数プレートの各プレートを持ち各プレートを上記第１の位置に維持させるプレートホルダと、
を備えた半導体製造装置を開示する。
【００１７】
更に本発明は、上記第２の機構は、
平行揺動リンクと、
この平行揺動リンクに取り付けられ、前記枚葉用のプレートを支持する枚葉プレートホルダと、
上記平行揺動リンクを作動させて枚葉用のプレートを上記第１の位置又は第２の位置に選択的に設定する駆動部と、
を備える半導体製造装置を開示する。
【００１８】
更に本発明は、ウェーハ処理室と、ウェーハを収納するカセットと、ウェーハを搭載しウェーハ処理室内に挿入されるボートと、カセットからボートへ、ボートからカセットへのウェーハ移載動作に先立って、ウェーハを載置するプレートの先端面の位置設定を行うウェーハ移載機と、を含む半導体製造装置における半導体製造方法において、
ウェーハ移載機は、
回転、昇降可能な回転台と、
それぞれがウェーハ載置部を持つ複数ウェーハ移載用の複数プレートと、ウェーハ載置部を持つ枚葉移載用のプレートと、を具えると共に、上記回転台の半径方向に進退可能に取り付けたウェーハ把持部と、
上記複数プレートの先端面を、把持部を基準に定まる第１の位置に維持させる第１の機構と、
上記枚葉用のプレートの先端面を、上記第１の位置、及びこの第１の位置から前方に、少なくともウェーハの載置部だけ、突出した第２の位置に選択して設定する第２の機構と、
を備えると共に、
枚葉プレートと複数プレートとを合わせての複数ウェーハの移載のときには、上記第１の機構によって複数プレートの先端面を上記第１の位置に維持させた状態で、上記第２の機構によって枚葉移載用のプレートの先端面を上記第１の位置に設定し、枚葉のウェーハ移載のときには、第１の機構によって複数プレートの先端面を上記第１の位置に維持させた状態で、上記第２の機構によって枚葉移載用のプレートの先端面を上記複数プレートの第１の位置から上記第２の位置に設定するものとした半導体製造装置における半導体製造方法を開示する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
図１、図２で示すものは本実施例に係るウェーハ移載装置の、特にウェーハ把持部１８を示しており、該ウェーハ把持部１８は回転台、例えば図４、図５で示す回転アーム１４に半径方向に進退可能に設けられるものである。
【００２１】
以下、前記把持部１８について説明する。
【００２２】
ベースプレート１９に垂直基板２０を固着すると共に図示しない支柱を介して上基板２１を固着する。
【００２３】
該上基板２１にガイドブロック２２を固着し、該ガイドブロック２２に左右各１対のスライダ２３，２４，２５，２６を摺動自在に取付ける。該スライダ２３，２４，２５，２６は前記上基板２１に回転自在に設けたスクリューロッド２７，２８にそれぞれ螺合し、該スクリューロッド２７，２８の上端には被動ギア２９，３０を嵌着する。
【００２４】
該両被動ギア２９，３０の間にピッチ変更モータ３１を取付け、該ピッチ変更モータ３１の出力軸に嵌着した駆動ギア３２を前記両被動ギア２９，３０に噛合させる。
【００２５】
前記スライダ２３，２４，２５，２６にはそれぞれ逆Ｌ字状のプレートホルダ３４，３５，３６，３７を固着し、該プレートホルダ３４，３５，３６，３７の先端にウェーハ支持プレート３９，４０，４１，４２を取付ける。各ウェーハ支持プレート３８，３９，４０，４１，４２の上面にはウェーハを載置可能な凹部４３が形成されている。又、前記プレートホルダ３４，３５，３６，３７は、前記ウェーハ支持プレート３９，４０，４１，４２を上下方向に適当な間隔をもって支持し得る形状となっており、且つ前記プレートホルダ３４，３５，３６，３７が固着されているスライダ２３，２４，２５，２６と前記スクリューロッド２７，２８との螺合関係は、下から２段目の支持プレート３９を支持するプレートホルダ３４が固着されているスライダ２３が螺合している螺子ピッチに対して、下から３段目の支持プレート４０を支持するプレートホルダ３５が固着されているスライダ２４が螺合している部分の螺子ピッチは２倍、同様に４段目のスライダ２５の螺子ピッチは３倍、５段目のスライダ２６の螺子ピッチは４倍となっており、前記ピッチ変更モータ３１を駆動した場合、前記スクリューロッド２７，２８を介して前記スライダ２３，２４，２５，２６が、各ウェーハ支持プレート３８，３９，４０，４１，４２間のピッチが等しいという関係を保持して、ピッチの拡大、縮小を行い得る様になっている。
【００２６】
１段目の支持プレート（枚葉支持プレート）３８は進退機構４４に取付けられたプレートホルダ３３に固着され、上下方向の変位がなく、前進、後退される様になっている。
【００２７】
以下、進退機構４４について説明する。
【００２８】
前記垂直基板２０に平行揺動リンク４５，４６を枢着し、該平行揺動リンク４５，４６にそれぞれ遊動平行リンク４７，４８の中途部を枢着する。該遊動平行リンク４７，４８の上端を前記１段目のプレートホルダ３３に枢着し、前記遊動平行リンク４７，４８の下端は滑動子４９に枢着する。該滑動子４９はガイド５０を介して前記垂直基板２０に摺動自在に設ける。
【００２９】
而して、前記平行揺動リンク４５，４６の回転半径と遊動平行リンク４７，４８の前記プレートホルダ３３の枢着点についての回転半径を等しくし、両平行リンク４５，４６、４７，４８の回転動により上下方向の変位が相殺される様にする。
【００３０】
前記プレートホルダ３３には最下段の枚葉ウェーハ支持プレート３８が取付けてある。
【００３１】
前記平行揺動リンクのうち一方の４６に固着された枢軸５１は前記垂直基板２０を貫通して突出しており、この突出端にプーリ５２を固着する。前記垂直基板２０の反平行揺動リンク側にモータ支持金具５３を介して進退モータ５４を固着し、該進退モータ５４の出力軸には駆動プーリ５５を嵌着し、該駆動プーリ５５と前記プーリ５２とをタイミングベルト５６で連結する。
【００３２】
而して、前記進退モータ５４の正逆回転で枚葉ウェーハ支持プレート３８を前進、後退させることができ、又該枚葉ウェーハ支持プレート３８の前進量は、前記上側のウェーハ支持プレート３９，４０，４１，４２より完全に突出するものとする。
【００３３】
尚、図中５７，５８は前記遊動平行リンク４７，４８の行程端を検出するセンサ、５９，６０は該センサ４７，４８を作動させる為の検知片である。
【００３４】
以下、作動を説明する。
【００３５】
全てのウェーハ支持プレート３８，３９，４０，４１，４２で一度にウェーハを支持して移載する場合は、該ウェーハ支持プレート３８，３９，４０，４１，４２を図２中、実線の位置とする。
【００３６】
次に、５枚以下のウェーハ１を移送する端数処理を行う場合は、前記進退モータ５４を駆動し、駆動プーリ５５、タイミングベルト５６、プーリ５２を介して前記平行揺動リンク４５，４６を図２中時計方向に揺動させる。該平行揺動リンク４５，４６の揺動により、前記遊動平行リンク４７，４８は下方へ下りながら、反時計運動の回動をして、プレートホルダ３３を送出す。前記センサ５７が遊動平行リンク４７，４８の行程端を検出したところで進退モータ５４が停止される。
【００３７】
而して、最下段の枚葉ウェーハ支持プレート３８のみがウェーハを移載できる状態となり（図２中二点鎖線で示す）、ウェーハを１枚ずつ移載することが可能となる。
【００３８】
端数処理が完了し、再びウェーハ１を５枚同時に移載する場合には、前記進退モータ５４を逆転駆動し、最下段の枚葉ウェーハ支持プレート３８を後退させ図２中実線の位置に戻す。
【００３９】
次に、ウェーハのサイズによりウェーハ収納時のウェーハ間のピッチが異なるが、この場合前記ウェーハ支持プレート３８，３９，４０，４１，４２のピッチ調整を行う。
【００４０】
前記ピッチ変更モータ３１を駆動し、駆動ギア３２、被動ギア２９，３０を介し、前記スクリューロッド２７，２８を回転する。該スクリューロッド２７，２８の回転により、プレートホルダが固着されている前記スライダ２３，２４，２５，２６が移動する。該スライダ２３，２４，２５，２６が螺合している部分は、前記した様に螺子ピッチが等倍で変化しているので、最下段の枚葉ウェーハ支持プレート３８を基準に上側のウェーハ支持プレート３９，４０，４１，４２が等間隔の関係を維持して移動し、ピッチ調整がなされる。
【００４１】
尚、上記実施例ではウェーハカセットに収納されるウェーハの枚数が２５枚であることを考慮し、支持プレートの枚数を“２５”の約数である“５”としたが、支持プレートの枚数を２５枚としてもよい。
【００４２】
更に、ウェーハ支持プレートを真空吸着法で行なうプレートとする等、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。
【００４３】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、ウェーハを複数枚一括で移送すること及び１枚ずつ移送することが適宜選択して行え、ウェーハの移送を能率よく行えると共にウェーハの任意の配列に対応することができ、又ウェーハの収納ピッチが変更された場合にでも容易に対応できるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施するウェーハ移載装置を遠視した斜視図である。
【図２】同前ウェーハ移載装置を遠視した斜視図である。
【図３】ボートでのウェーハの配列を示す説明図である。
【図４】従来のウェーハ移載装置を示す説明図である。
【図５】従来のウェーハ移載装置を示す説明図である。
【符号の説明】
１ ウェーハ
１８ ウェーハ把持部
２７ スクリューロッド
２８ スクリューロッド
３１ ピッチ変更モータ
３８ 枚葉ウェーハ支持プレート
３９ ウェーハ支持プレート
４０ ウェーハ支持プレート
４１ ウェーハ支持プレート
４２ ウェーハ支持プレート
４４ 進退機構
５４ 進退モータ

Claims (4)

1. ウェーハ処理室と、ウェーハを収納するカセットと、ウェーハを搭載しウェーハ処理室内に挿入されるボートと、カセットからボートへ、ボートからカセットへのウェーハ移載動作に先立って、ウェーハを載置するプレートの先端面の位置設定を行うウェーハ移載機と、を含む半導体製造装置において、
   ウェーハ移載機は、
   回転、昇降可能な回転台と、
   それぞれがウェーハ載置部を持つ複数ウェーハ移載用の複数プレートと、ウェーハ載置部を持つ枚葉移載用のプレートと、を具えると共に、上記回転台の半径方向に進退可能に取り付けたウェーハ把持部と、
   上記複数プレートの先端面を、把持部を基準に定まる第１の位置に維持させる第１の機構と、
   上記枚葉用のプレートの先端面を、上記第１の位置、及びこの第１の位置から前方に、少なくともウェーハの載置部だけ、突出した第２の位置に選択して設定する第２の機構と、
   を備えると共に、
   枚葉プレートと複数プレートとを合わせての複数ウェーハの移載のときには、上記第１の機構によって複数プレートの先端面を上記第１の位置に維持させた状態で、上記第２の機構によって枚葉移載用のプレートの先端面を上記第１の位置に設定し、枚葉のウェーハ移載のときには、第１の機構によって複数プレートの先端面を上記第１の位置に維持させた状態で、上記第２の機構によって枚葉移載用のプレートの先端面を上記複数プレートの第１の位置から上記第２の位置に設定するものとした半導体製造装置。
2. 上記第１の機構は、
   互いに平行な第１、第２のスクリューロッドと、
   この第１、第２のスクリューロッドに螺合すると共にガイド部材に摺動自在に取り付けられた、上記複数プレート対応の複数のスライダと、
   各スライダに固着され、上記複数プレートの各プレートを持ち各プレートを上記第１の位置に維持させるプレートホルダと、
   を備えた請求項１の半導体製造装置。
3. 上記第２の機構は、
   平行揺動リンクと、
   この平行揺動リンクに取り付けられ、前記枚葉用のプレートを支持する枚葉プレートホルダと、
   上記平行揺動リンクを作動させて枚葉用のプレートを上記第１の位置又は第２の位置に選択的に設定する駆動部と、
   を備える請求項１又は２の半導体製造装置。
4. ウェーハ処理室と、ウェーハを収納するカセットと、ウェーハを搭載しウェーハ処理室内に挿入されるボートと、カセットからボートへ、ボートからカセットへのウェーハ移載動作に先立って、ウェーハを載置するプレートの先端面の位置設定を行うウェーハ移載機と、を含む半導体製造装置における半導体製造方法において、
   ウェーハ移載機は、
   回転、昇降可能な回転台と、
   それぞれがウェーハ載置部を持つ複数ウェーハ移載用の複数プレートと、ウェーハ載置部を持つ枚葉移載用のプレートと、を具えると共に、上記回転台の半径方向に進退可能に取り付けたウェーハ把持部と、
   上記複数プレートの先端面を、把持部を基準に定まる第１の位置に維持させる第１の機構と、
   上記枚葉用のプレートの先端面を、上記第１の位置、及びこの第１の位置から前方に、少なくともウェーハの載置部だけ、突出した第２の位置に選択して設定する第２の機構と、
   を備えると共に、
   枚葉プレートと複数プレートとを合わせての複数ウェーハの移載のときには、上記第１の機構によって複数プレートの先端面を上記第１の位置に維持させた状態で、上記第２の機構によって枚葉移載用のプレートの先端面を上記第１の位置に設定し、枚葉のウェーハ移載のときには、第１の機構によって複数プレートの先端面を上記第１の位置に維持させた状態で、上記第２の機構によって枚葉移載用のプレートの先端面を上記複数プレートの第１の位置から上記第２の位置に設定するものとした半導体製造装置における半導体製造方法。

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