JP3866954B2

JP3866954B2 - ウェハ保管用カセット及び半導体製造装置

Info

Publication number: JP3866954B2
Application number: JP2001314385A
Authority: JP
Inventors: 喜勝白井
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2001-10-11
Filing date: 2001-10-11
Publication date: 2007-01-10
Anticipated expiration: 2021-10-11
Also published as: JP2003124295A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クールダウンチャンバ等でウェハを保管するのに用いられるウェハ保管用カセット、及びそのようなウェハ保管用カセットが取り付けられた半導体製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造装置には、ウェハを１枚ずつ搬送して処理する枚葉式と称されるものがある。図５は、枚葉式の半導体製造装置１０の構成を示す平面図である。図示するように、半導体製造装置１０は、トランスファチャンバ１２の周囲に、ウェハの出し入れが行われるロードロックチャンバ１４、ウェハに種々の処理が施されるプロセスチャンバ１６、及びウェハの除熱が行われるクールダウンチャンバ１８が配置された構成を採っている。トランスファチャンバ１２には搬送ロボット２０が設置されており、この搬送ロボット２０により各チャンバ間をウェハが搬送される。
【０００３】
ウェハは、プロセスチャンバ１６で熱処理やプラズマ処理が施された場合、除熱が必要となるため、クールダウンチャンバ１８内に設置されたウェハ保管用カセットに一時保管される。図６は、クールダウンチャンバ１８内に設置されたウェハ保管用カセット２２の外観を示す斜視図である。図示するように、ウェハ保管用カセット２２は複数段のステージ２４を有し、各ステージ２４には、搬送ロボット２０によりウェハＷが１枚ずつ載置される。ステージ２４の材料としては、ウェハＷの除熱を効率よく行うためにアルミが用いられるのが一般的である。
【０００４】
図７は、ウェハ保管用カセット２２の水平断面図であり、図８は、図７のVIII−VIII線に沿っての断面図である。図７に示すように、ステージ２４の上面２６には複数の溝１が形成されており、各溝１には、セラミックス製の支持部材２が配置されている。図８に示すように、溝１及び支持部材２の断面形状は共に矩形であり、支持部材２の上面３は、ステージ２４の上面２６から突出している。これは、ウェハＷを複数のセラミックス製の支持部材２により支持することで、アルミ製のステージ２４との接触によるウェハＷの金属汚染を防止するためである。また、溝１の内壁面と支持部材２との間には所定の大きさの間隙４が設けられている。これは、ステージ２４と支持部材２との間の熱膨張差を吸収するためである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したようなウェハ保管用カセットにあっては、次のような問題があった。例えばプロセスチャンバ１６でＨＤＰ（High Density Plasma）プロセス等が行われた場合、ウェハＷは電荷を帯びた状態でクールダウンチャンバ１８内のウェハ保管用カセット２２に保管される。そのため、セラミック製の支持部材２が静電力によりウェハＷの下面に吸着し、ウェハＷが搬送ロボット２０によりクールダウンチャンバ１８外に搬送される際に、ウェハＷと共に支持部材２も搬送されてしまうことがあった。
【０００６】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、上述したような問題を解決し、効率よくウェハの除熱を行うことのできるウェハ保管用カセット、及びそのようなウェハ保管用カセットが取り付けられた半導体製造装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るウェハ保管用カセットは、表面に複数の溝が形成されたステージと、ステージに対して溝の長手方向に摺動可能であり且つ前記長手方向の直角方向に拘束されるように溝のそれぞれに配置され、一部が前記表面から突出している、ウェハを支持するための支持部材とを備えることを特徴とする。
【０００８】
ウェハの金属汚染を防止するために、支持部材はセラミックス製であることが好ましい。この場合、ウェハが電荷を帯びた状態で支持部材に載置されても、支持部材はステージに対して溝の長手方向の直角方向に拘束されているため、静電力によりウェハと共に搬送されることを防止することができる。
【０００９】
また、前記長手方向に直交する溝の断面形状は、ステージの裏面に向かって末広がりの台形であり、前記長手方向に直交する、支持部材の溝内に配置されている部分の断面形状は、溝の断面形状の相補的形状であることが好ましい。簡易な形状で、支持部材をステージに対して、溝の長手方向に直交する方向に確実に拘束できるからである。
【００１０】
また、ステージの表面には凹部が形成され、凹部には、ステージに対する支持部材のずれを防止するように、長手方向における支持部材の端部が当接するキャップが嵌合していることが好ましい。ステージ及び支持部材の材料が互いに異なる場合に生ずる熱膨張差を吸収するために、また、支持部材の組み立てを容易とするために、支持部材はステージに対して溝の長手方向に摺動可能となっているが、上記キャップを設けることで、振動等によるステージに対する支持部材のずれを防止することが可能となるからである。
【００１１】
なお、上述したようなウェハ保管用カセットを、半導体製造装置のクールダウンチャンバやロードロックチャンバ等で用いれば、半導体製造装置においてウェハに電荷が帯びるような処理が行われる場合に、特に有効である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明の好適な一実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書において、「上」、「下」等の語は、図面に示す状態に基づいており、便宜的なものである。また、図面の説明において同一又は相当部分には同一符号を付す。
【００１３】
本実施形態に係るウェハ保管用カセットは、従来技術としても説明した図５に示す半導体製造装置１０のクールダウンチャンバ１８内に設置されている。また、その外観は図６に示すウェハ保管用カセット２２と同様であるため、以下、図６を参照して説明する。
【００１４】
図６に示すように、ウェハ保管用カセット２２は略箱型であり、対向する１対の側壁２８及び３０の間には、複数段のステージ２４が等間隔で設けられている。各ステージ２４にはウェハＷが１枚ずつ載置されるが、このときウェハＷの除熱が効率よく行われるように、ステージ２４と側壁２８及び３０とはアルミにより一体的に形成され、それらの内部には水冷用の通路（図示しない）が設けられている。
【００１５】
図１は、図６のI−I線に沿っての断面図である。図示するように、ステージ２４は、側壁２８の内面から側壁３０に向かって水平に突出する第１部分３２と、第１部分３２と正対するように側壁３０の内面から側壁２８に向かって水平に突出する第２部分３４とにより構成されている。第１部分３２及び第２部分３４の構成は互いに対称であるため、以下、第２部分３４の構成について説明し、第１部分３２の構成についての説明は省略する。
【００１６】
図１に示すように、第２部分３４の上面２６には、側壁３０と平行な例えば２本の溝３６が形成されている。溝３６の一端は第２部分３４の側壁に開口しており、この開口部３７側には溝３６を含むように凹部３８が形成されている。凹部３８にはアルミ製のキャップ４０が嵌合している。溝３８の閉じた他端とキャップ４０との間には、例えばＡｌ₂Ｏ₃等のセラミックス製の支持部材４２が配置されている。
【００１７】
図２は、図１のII−II線に沿っての断面図である。図示するように、溝３６の長手方向に直交する、溝３６及び支持部材４２の断面形状は、共に第２部分３４の下面４４に向かって末広がりの台形である。いわゆる「あり」である。支持部材４２の上面４６は第２部分３４の上面２６から突出している。支持部材４２の溝３６内に配置されている部分の断面形状は、溝３６の断面形状の相補的形状であるが、溝３６の内壁面と支持部材４２との間にはごく小さな間隙が設けられている。このため、簡易な形状でありながら、支持部材４２は、第２部分３４に対して溝３６の長手方向には摺動可能となり、溝３６の長手方向の直角方向には拘束される。
【００１８】
図３は、キャップ４０が凹部３８に嵌合される状態を示す拡大斜視図である。図示するように、第２部分３４の上面２６に直交する凹部３８及びキャップ４０の断面形状は共に矩形であり、互いに相補的関係にある。キャップ４０の側面には穴５０が形成されている。
【００１９】
次に、半導体製造装置１０において、プロセスチャンバ１６でＨＤＰ（High Density Plasma）プロセスが行われた場合に、ウェハＷがクールダウンチャンバ１８に対して搬送される際の動作について説明する。
【００２０】
ウェハＷは、除熱を行うため、搬送ロボット２０によりクールダウンチャンバ１８内に設置されたウェハ保管用カセット２２に一時保管される。図６に示すように、ウェハＷは処理を終えたものから１枚ずつ、ウェハ保管用カセット２２が有する複数段のステージ２４に順次載置されていく。この状態でウェハＷは、クールダウンチャンバ１８内を流れる例えば窒素ガスにより、また、水冷されているアルミ製のステージ２４や側壁２８及び３０により、効率よく除熱される。
【００２１】
このとき、図１及び図２に示すように、ウェハＷは複数のセラミックス製の支持部材４２により支持されているため、アルミ製のステージ２４との接触によるウェハＷの金属汚染を防止することができる。また、溝３６の内壁面と支持部材４２との間はすきま嵌めの関係となっているため、ステージ２４と支持部材４２との間の熱膨張差を吸収することができる。
【００２２】
除熱が行われた後、ウェハＷは搬送ロボット２０によりクールダウンチャンバ１８外に搬送される。このとき、ウェハＷはＨＤＰプロセスにより電荷を帯びているが、支持部材４２は、あり継ぎによって第１部分３２又は第２部分３４に対して溝３６の長手方向に直交する方向に拘束されているため、静電力によりウェハＷの下面に吸着して、ウェハＷと共にクールダウンチャンバ１８外に搬送されることが防止される。
【００２３】
次に、ウェハ保管用カセット２２における支持部材４２の組み立てについて説明する。
【００２４】
図１に示すように、ステージ２４の第１部分３２及び第２部分３４のそれぞれに形成された溝３６に、溝３６の開口部３７から支持部材４２をスライドさせて挿入する。このとき、溝３６の内壁面と支持部材４２との間はすきま嵌めの関係となっているため容易に挿入することができる。
【００２５】
そして、図３に示すように、キャップ４０に形成された穴５０が溝３６の開口部３７に向くように、キャップ４０を凹部３８に嵌合する。これにより、支持部材４２の端部がキャップ４０に当接するため、振動等によって支持部材４２が第１部分３２又は第２部分３４に対してずれることを防止することが可能となる。
【００２６】
また、メンテナンス等のために支持部材４２を取り外す場合には、キャップ４０を取り外した後、支持部材４２をスライドさせて溝３６の開口部３７から容易に取り外すことができる。キャップ４０の取り外しの際には、キャップ４０に形成された穴５０に開口部３７側から棒状のもの（図示しない）を挿入して引っ掛けることにより、キャップ４０を凹部３８から容易に取り外すことができる。
【００２７】
以上、本発明の好適な一実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことはいうまでもない。
【００２８】
上記実施形態では、溝３６の長手方向に直交する、溝３６及び支持部材４２の断面形状は、共にステージ２４の下面４４に向かって末広がりの台形であったが、本発明においては他の形状であってもよい。例えば図４に示すように、支持部材４２の上面４６がステージ２４の上面２６から突出していれば、溝３６の断面形状を上端の幅が底面の幅よりも小さくなるようにし、支持部材４２の溝３６内に配置される部分の断面形状を溝３６の断面形状の相補的形状となるようにしてもよい。この場合にも、溝３６の内壁面と支持部材４２との間にごく小さな間隙を設ければ、支持部材４２は、ステージ２４に対して溝３６の長手方向には摺動可能となり、溝３６の長手方向の直角方向には拘束されるからである。
【００２９】
また、上記実施形態では、ステージ２４の上面２６に直交する凹部３８及びキャップ４０の断面形状は共に矩形であったが、本発明においては例えば円形であってもよい。この場合、円柱状のキャップの中間部分に括れ等を設ければ、キャップの取り外しの際に、この括れ等に溝の開口部側から棒状のものを挿入して引っ掛けることにより、キャップを凹部から容易に取り外すことができる。
【００３０】
また、上記実施形態では、ウェハ保管用カセット２２を半導体製造装置１０のクールダウンチャンバ１８内に設置した場合について説明したが、本発明に係るウェハ保管用カセットは、他のチャンバ、例えばロードロックチャンバ等にも適用可能であり、半導体製造装置においてウェハに電荷が帯びるような処理が行われる場合には、上述したように特に有効である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ウェハの金属汚染を防止するために支持部材をセラミックス製とした場合に、ウェハが電荷を帯びた状態でこの支持部材に載置されても、支持部材はステージに対して溝の長手方向の直角方向に拘束されているため、静電力によりウェハと共に搬送されることを防止することができ、効率よくウェハの除熱を行うことが可能となる。
【００３２】
また、支持部材はステージに対して溝の長手方向に摺動可能であるため、ステージ及び支持部材の材料が互いに異なる場合に生ずる熱膨張差を吸収することや、支持部材の組み立てを容易とすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図６のI−I線に沿っての断面図であり、本実施形態のウェハ保管用カセットのステージの平面図である。
【図２】図１のII−II線に沿っての断面図である。
【図３】本実施形態のキャップが凹部に嵌合される状態を示す拡大斜視図である。
【図４】図１のII−II線に沿っての断面図であるが、他の実施形態を示す図である。
【図５】枚葉式の半導体製造装置の一般的な構成を示す平面図である。
【図６】ウェハ保管用カセットの一般的な全体構成を示す斜視図である。
【図７】従来のウェハ保管用カセットの水平断面図である。
【図８】図７のVIII−VIII線に沿っての断面図である。
【符号の説明】
１０…半導体製造装置、１４…ロードロックチャンバ、１６…プロセスチャンバ、１８…クールダウンチャンバ、２２…ウェハ保管用カセット、２４…ステージ、２６…上面、３２…第１部分、３４…第２部分、３６…溝、３８…凹部、４０…キャップ、４２…支持部材、Ｗ…ウェハ。

Claims

表面に複数の溝が形成されたステージと、
前記ステージに対して前記溝の長手方向に摺動可能であり且つ前記長手方向の直角方向に拘束されるように前記溝のそれぞれに配置され、一部が前記表面から突出している、ウェハを支持するための支持部材と、
を備えるウェハ保管用カセット。
前記長手方向に直交する前記溝の断面形状は、前記ステージの裏面に向かって末広がりの台形であり、
前記長手方向に直交する、前記支持部材の前記溝内に配置されている部分の断面形状は、前記溝の断面形状の相補的形状である、
請求項１に記載のウェハ保管用カセット。
前記ステージの表面には凹部が形成され、
前記凹部には、前記ステージに対する前記支持部材のずれを防止するように、前記長手方向における前記支持部材の端部が当接するキャップが嵌合している、
請求項１又は２に記載のウェハ保管用カセット。
前記支持部材はセラミックス製である請求項１〜３のいずれか１項に記載のウェハ保管用カセット。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のウェハ保管用カセットを備える半導体製造装置。