JP3945736B2

JP3945736B2 - Substrate processing apparatus and semiconductor device manufacturing method

Info

Publication number: JP3945736B2
Application number: JP25793899A
Authority: JP
Inventors: 考宜中島; 昭成林
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 1999-09-10
Filing date: 1999-09-10
Publication date: 2007-07-18
Anticipated expiration: 2019-09-10
Also published as: JP2001085495A

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance yield by preventing fluttering of a wafer within a cassette, and suppressing the generation of particles. SOLUTION: In a board processor which possesses a cassette carrier 35 for inverting at a prescribed angle, a cassette 10 in the process of carriage of the cassette inside itself, the cassette carrier has a rotatable cassette stage, and a rotation means for rotating the cassette stage by a prescribe angle. The rotation means can rotate the cassette stage at the two speeds of low and high speeds.

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体ウェーハ等に成膜処理する基板処理装置及びカセット搬送方法に係り、特にウェーハカセットの授受及び回転を行うカセット搬送部に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
基板処理装置はウェーハ等の被処理基板表面に気相成長反応により成膜し、不純物拡散或はエッチング等を行い半導体素子を製造するものである。
【０００３】
ウェーハはカセットに収容され搬送される。該カセットは一面が開口しウェーハの挿脱が行われる様になっており、前記カセットの内壁面にはウェーハ保持用のスロットが形成されている。
【０００４】
前記カセット内に於いて、ウェーハは前記カセットの搬送途中に衝撃を受けると、前記ウェーハが前記カセットから滑落ちる虞れがある。その為、前記基板処理装置外に於いては、カセット開口面が上向きにされ、前記ウェーハは垂直な状態で搬送される。
【０００５】
前記基板処理装置内では前記ウェーハは水平状態で移載、基板処理及び貯蔵される。その為、前記基板処理装置はカセットを姿勢変更して搬送する為のカセット搬送装置を備えている。
【０００６】
従来の基板処理装置の一例として縦型拡散ＣＶＤ装置（特開平４−１４８７１７号公報）の概略を図１０〜図１３に示す。
【０００７】
筐体２内に熱処理炉３が垂直に設けられており、該熱処理炉３は反応管、均熱管、ヒータ及び断熱材等から構成される。前記反応管は円筒状であり、前記均熱管、ヒータ及び断熱材は前記反応管を囲繞している。
【０００８】
前記熱処理炉３の下方にボートエレベータ４が設けられ、該ボートエレベータ４によりボート５が前記熱処理炉３内に装入、引出される様になっている。
【０００９】
前記ボートエレベータ４近傍にウェーハ移載ステージ７が設けられ、該ウェーハ移載ステージ７と前記ボートエレベータ４との間にウェーハ移載機８が設置されている。前記ウェーハ移載ステージ７上にカセット１０が載置され、該カセット１０からウェーハ１１が前記ウェーハ移載機８により前記ボートエレベータ４に移載される様になっている。
【００１０】
前記ウェーハ移載ステージ７の上方にカセット棚１３が設けられ、該カセット棚１３及び前記ウェーハ移載ステージ７の近傍にカセットローダ１４が設けられている。該カセットローダ１４は前記ウェーハ移載ステージ７を挟んで前記ウェーハ移載機８の反対側に位置している。
【００１１】
前記筐体２の正面に開口部１６が設けられ、該開口部１６と前記カセットローダ１４との間にカセット搬送装置１７が設置されている。前記カセット１０は図示しない外部搬送装置により前記開口部１６を通過し、前記カセット１０は前記カセット搬送装置１７に２個載置される。
【００１２】
前記カセット１０は開口部が上向きの状態で前記カセット搬送装置１７上に載置された後、ウェーハ整列機構２９により前記ウェーハ１１のオリエンテーションフラットを利用して該ウェーハ１１が整列され、前記カセット搬送装置１７により前記カセット１０が９０度回転され、前記ウェーハ１１が水平の状態にされる。
【００１３】
前記カセット１０は前記カセットローダ１４により前記カセット棚１３に移載され、又前記カセットローダ１４により前記カセット棚１３から前記ウェーハ移載ステージ７に移載される。前記カセット１０内のウェーハ１１は水平状態にあり、該ウェーハ１１は前記ウェーハ移載機８により前記ボート５に装填され、該ボート５は前記ボートエレベータ４により前記熱処理炉３に装入され、該熱処理炉３内で前記ウェーハ１１が基板処理される。
【００１４】
基板処理後、前記ボート５が前記熱処理炉３から引出され、前記ボート５内の処理済ウェーハが前記ウェーハ移載機８により前記カセット１０内に移載される。該カセット１０は前記カセットローダ１４により前記カセット棚１３に移載される。
【００１５】
又、前記カセット１０を縦型拡散ＣＶＤ装置１外に搬出する場合は、前記カセット１０は前記カセットローダ１４により前記カセット棚１３から前記カセット搬送装置１７に移載される。該カセット搬送装置１７により前記カセット１０が９０度回転され、開口部が上向きの姿勢にされた後、前記カセット１０は前記筐体２外へ搬送される。
【００１６】
前記カセット搬送装置１７を図１２及び図１３に示す。
【００１７】
該カセット搬送装置１７はカセット姿勢変換機構とウェーハ整列機構を具備している。
【００１８】
前記カセット姿勢変換機構は以下の通りである。
【００１９】
フレーム１８の両側に支持アーム１９，１９が上方に突出する様取付けられ、該支持アーム１９は前記フレーム１８の正面側端部に位置している。該支持アーム１９の上端部端面にカセット載置台２１が枢着されている。該カセット載置台２１は前記カセット１０を２個載置することができ、前記カセット載置台２１にウェーハ整列用孔（図示せず）が２箇所穿設されている。
【００２０】
前記フレーム１８の正面内部側に水平部材２２が取付けられ、該水平部材２２は前記フレーム１８の略中間の高さに位置しており、前記水平部材２２の中央部下面側に回転駆動用シリンダ２３が取付けられている。該回転駆動用シリンダ２３は垂直方向に延び回転駆動用ロッド２４を有し、該回転駆動用ロッド２４は前記水平部材２２を貫通し、水平ブロック２５は中間部に於いて前記回転駆動用ロッド２４に直角に連結され、前記水平ブロック２５の両端部にリンク２６，２６が枢着され、該リンク２６の他端は前記カセット載置台２１の下面に枢着されている。
【００２１】
前記ウェーハ整列機構２９は図示しないローラとウェーハ検出器とを２組具備しており、前記ローラはローラ駆動部３１により回転され、前記ウェーハ整列機構２９は昇降用第１エアシリンダ２７及び昇降用第２エアシリンダ２８により二段階に伸縮される様になっている。
【００２２】
前記回転駆動用ロッド２４が突出されると、該回転駆動用ロッド２４先端の水平ブロック２５が前記リンク２６と共に上昇され、該リンク２６により前記カセット載置台２１が押上げられ、該カセット載置台２１は前記支持アーム１９との枢着点を中心として回転し、前記カセット載置台２１が水平になる。２個の前記カセット１０は外部搬送装置により前記開口部１６迄運ばれ、前記カセット１０は前記開口部１６を通過され、前記カセット載置台２１上に置かれる。
【００２３】
前記昇降用第１エアシリンダ２７のロッドが突出され、更に前記昇降用第２エアシリンダ２８のロッドが突出されて前記ウェーハ整列機構２９が上昇される。ウェーハ検出器（図示せず）によりウェーハカセット内の各スロットに対してのウェーハの有無が検出され、又ローラ（図示せず）を介してウェーハが回転され、オリエンテーションフラットを利用して前記ウェーハ１１が整列される。
【００２４】
前記昇降用第２エアシリンダ２８のロッドが引込まれると共に前記昇降用第１エアシリンダ２７のロッドも引込まれると、前記ウェーハ整列機構２９は二段階に下降され、前記カセット載置台２１の下方に空スペースができる。
【００２５】
前記回転駆動用ロッド２４が引込まれると、前記水平ブロック２５及び前記リンク２６が下降されると共に前記カセット載置台２１が前記支持アーム１９との枢着点を中心として下方に９０度回転され、前記カセット載置台２１及び２個のカセット１０が前記空スペースに納まる。前記カセット１０は姿勢が９０度変更され、前記ウェーハ１１は垂直状態から水平状態に変更される。
【００２６】
前記カセット１０は前記カセットローダ１４により前記カセット棚１３に搬送され、該カセット棚１３に収納され、或は前記カセットローダ１４により前記ウェーハ移載ステージ７に搬送される。前記ウェーハ１１は前記ウェーハ移載機８により前記ボート５に装填され、基板処理が完了した処理済ウェーハが前記ボート５から前記カセット１０に戻される。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
然し、前記カセット載置台２１の回転が開始される際は、前記回転駆動用シリンダ２３から前記回転駆動用ロッド２４が急激に引込まれ、或は突出される為、前記カセット載置台２１が突然動き始め、而も速く動くので、起動時の衝撃により前記ウェーハ１１が前記スロット内でばたついてしまい、前記ウェーハ１１と前記スロットとが擦れてパーティクルが発生し、該パーティクルにより前記ウェーハ１１が汚染される虞れがある。
【００２８】
本発明は斯かる実情に鑑み、カセット載置台の始動を緩やかに行い、カセット内に於けるウェーハのばたつきを防止し、パーティクルの発生を抑制するものである。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、装置内部のカセット搬送過程でカセットを所定角度反転することで前記カセット内の被処理基板を垂直状態から水平状態にするカセット搬送装置を具備する基板処理装置に於いて、前記カセット搬送装置は、回転可能なカセット載置台と、該カセット載置台を所定角度回転させることで前記カセット載置台に載置された前記カセット内の被処理基板を垂直状態から水平状態にする回転手段と、該回転手段が前記カセット載置台を所定角度反転させる途中で前記被処理基板が垂直状態から傾斜安定化状態となる位置で前記回転手段を拘束可能な位置決めユニットとを有し、前記回転手段は、前記カセット載置台を前記位置決めユニットに拘束される迄低速回転させ、前記位置決めユニットの拘束解除と同期して高速回転させる基板処理装置に係り、又前記カセット載置台に前記回転手段の全回転行程で作用するダンパを連結すると共に前記回転行程の両端で作用するショックアブソーバを設けた基板処理装置に係るものである。
又本発明は、装置内部のカセット搬送過程でカセットを所定角度反転することで前記カセット内の被処理基板を垂直状態から水平状態にするカセット搬送装置を具備する基板処理装置に於いて、前記カセット搬送装置は、回転可能なカセット載置台と、該カセット載置台を所定角度回転させることで該カセット載置台に載置された前記カセット内の被処理基板を垂直状態から水平状態にする回転手段と、該回転手段が前記カセット載置台を所定角度反転させる途中で前記被処理基板が垂直状態から傾斜安定化状態となる位置で前記回転手段を拘束可能な位置決めユニットとを有する基板処理装置を用いて処理する半導体素子の製造方法であって、前記回転手段が、前記カセット載置台を前記位置決めユニットに拘束される迄低速回転させる工程と、前記回転手段が前記カセット内の被処理基板を傾斜安定化状態から水平状態となる様前記カセット載置台を前記位置決めユニットの拘束解除と同期して高速回転する工程と、前記カセット載置台から前記カセットを搬送する工程とを有する半導体素子の製造方法に係るものである。
【００３０】
【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。
【００３１】
図１〜図９に於いて本発明の実施の形態を説明する。
【００３２】
尚、図１〜図９中、図１０〜図１３中と同等のものには同符号を付してある。
【００３３】
図１は本発明の基板処理装置の一例である縦型拡散ＣＶＤ装置１の概略部分側面図である。
【００３４】
筐体２に開口部１６が設けられ、該開口部１６に臨接してカセット搬送装置３５が設置され、該カセット搬送装置３５の上方に予備カセット棚３６が配設され、前記カセット搬送装置３５の近傍であって前記筐体２の内部側にカセットローダ１４が立設され、該カセットローダ１４はロボットアーム３７を有し、該ロボットアーム３７は昇降自在及び進退自在となっている。前記カセットローダ１４に対向し前記筐体２の内部側にカセット棚１３が設置され、更に前記筐体２内に図示しないウェーハ移載ステージ、ウェーハ移載機、ボートエレベータ、熱処理炉等が配設されている。
【００３５】
前記カセット搬送装置３５について図２を参照して説明する。
【００３６】
左側板３８及び右側板３９の下部に前板４１及び後板４２が固着されてフレーム４３が構成され、該フレーム４３の下部は角筒状となっている。
【００３７】
前記右側板３９の外側面であって前記前板４１側端部にヒンジ３２が上下に２個固着されている。前記開口部１６に近接した筐体２にヒンジ３３が２個固着され、該ヒンジ３３がヒンジピン３４により連結され、該ヒンジピン３４に前記ヒンジ３２が回転自在に嵌合し、前記カセット搬送装置３５は筐体２に対して回転可能に取付けられている。
【００３８】
回転支持軸４９、回転駆動軸５１を介して前記左側板３８、前記右側板３９にカセット載置台４４が枢支されている。該カセット載置台４４は回転プレート４５，４５、内部授受ステージ４６及び外部授受ステージ４７を具備し、前記回転支持軸４９，回転駆動軸５１は前記回転プレート４５，４５に固着され、前記カセット載置台４４は前記回転支持軸４９、回転駆動軸５１を中心に矢印ｃの如く回転可能になっている。前記回転プレート４５，４５は補強プレート４８により連結され、該補強プレート４８に前記内部授受ステージ４６が固着されている。該内部授受ステージ４６、外部授受ステージ４７にはカセット１０が２個載置可能である。
【００３９】
図６に示す如く、前記回転プレート４５，４５の内側面に傾斜リニアガイド５２が設けられている。該傾斜リニアガイド５２は前記回転プレート４５，４５の下部に傾斜して設けられ、前記傾斜リニアガイド５２は前記内部授受ステージ４６側が高くなっている。
【００４０】
前記外部授受ステージ４７にウェーハ整列用孔５３が２個所要の間隔で穿設され、前記外部授受ステージ４７の長手方向両端部にスライド機構固定板５４が固着されている。
【００４１】
該ブロック５４は前記外部授受ステージ４７に対し垂設され、前記スライド機構がブロック５４に固着されている。該ブロック５４の直角を構成する長辺の長さは前記外部授受ステージ４７の幅と同等であり、前記長辺側が前記外部授受ステージ４７の下面に当接され、短辺側が前記カセット搬送装置３５の前面側に位置している。
【００４２】
前記ブロック５４の斜辺面にスライドブロック５６が２個ずつ固着され、該スライドブロック５６は前記リニアガイド５２に摺動自在に嵌合し、前記外部授受ステージ４７が前記回転プレート４５にスライド移動可能に取付けられ、前記外部授受ステージ４７は矢印ｄ方向に移動可能になっている。
【００４３】
前記前板４１の内面側にスライド用エアシリンダ５８が取付けられ、該スライド用エアシリンダ５８に水平移動自在な可動ブロック５９が取付けられている。該可動ブロック５９はスライド用エアシリンダ５８により矢印ｅ方向に水平移動される様になっている。前記可動ブロック５９に昇降用エアシリンダ６１が固着され、該昇降用エアシリンダ６１は昇降用ロッド（図示せず）を有し、該昇降用ロッドの先端に支持板６２が固着され、該支持板６２上にウェーハ整列機５７が取付けられ、ウェーハ整列機５７は前記昇降用エアシリンダ６１により昇降される様になっている。
【００４４】
前記回転駆動軸５１の突出端部に制動ユニット６３が装着される。該制動ユニット６３は角筒状ブロック６６、一対のショックアブソーバ６７，６８及び位置決めユニット６９を有している。
【００４５】
前記角筒状ブロック６６は左右一対の軸受プレート７０，７１が固定板７２，７３により所要の間隔で連結され、該固定板７２，７３は前記軸受プレート７０，７１の上下端後部に位置し、前記軸受プレート７０，７１の間に回転用レバー６４が前記回転駆動軸５１に固着される。前記軸受プレート７０，７１の下端前部にピン受座７５，７５が形成されている。該ピン受座７５，７５は水平面と垂直面を有し、前記水平面の高さにより前記回転用レバー６４の回転角度θ度が調節される。
【００４６】
前記角筒状ブロック６６は前記右側板３９の外側に固定され、前記角筒状ブロック６６に前記回転駆動軸５１が回転自在に嵌合され、該回転駆動軸５１に前記回転用レバー６４が固着され、該回転用レバー６４は矢印ｆ方向に回転可能になっている。
【００４７】
前記固定板７２，７３に取付金具７４が固着されている。該取付金具７４は鈍角（１３５度）に折曲げられており、該折曲部は前記カセット搬送装置３５の前側を向いており、前記折曲部の中央を貫通する様に前記ショックアブソーバ６７，６８が螺着されている。該ショックアブソーバ６７，６８の先端から緩衝ロッド７６が突出し、該緩衝ロッド７６先端は前記回転用レバー６４の回転平面内に位置している。前記ショックアブソーバ６７，６８は回転することで軸心方向の位置が調節可能になっている。
【００４８】
次に位置決めユニット６９を説明する。
【００４９】
該位置決めユニット６９はロータリアクチュエータ７７とカップリング７８とストッパピン７９とを具備している。
【００５０】
前記ロータリアクチュエータ７７は前記軸受プレート７１に固着され、前記ロータリアクチュエータ７７は図示しない出力軸を有しており、該出力軸は回転可能で且つ上方に向いており、該出力軸に前記カップリング７８が取付けられ、該カップリング７８にはストッパとしてストッパピン７９が取付けられ、該ストッパピン７９は水平になっている。前記カップリング７８は上下のプレートを有し、該上下のプレートに前記ストッパピン７９がスプリング（図示せず）を介在して挾持され、上下方向に弾性変位可能となっている。
【００５１】
前記ロータリアクチュエータ７７の駆動により前記ストッパピン７９は水平面内を図３に於ける矢印ｇ方向に回転される様になっており、該ストッパピン７９の回転面は前記回転用レバー６４の回転面と直角に交差し、前記ストッパピン７９は前記ピン受座７５に当接し、前記ストッパピン７９は水平に回転するのを拘束されると共に上方向に移動するのを拘束される様になっている。
【００５２】
前記右側板３９の外側面に駆動用エアシリンダ６５が取付けられ、該駆動用エアシリンダ６５は前記カセット搬送装置３５の前側下部に位置し、駆動用ロッド８１を有し、該駆動用ロッド８１は上向きとなっており、該駆動用ロッド８１の先端に前記回転用レバー６４の一端が連結されている。
【００５３】
又、前記右側板３９の外側面にダンパ８２が取付けられ、該ダンパ８２は前記カセット搬送装置３５の後部側端部に位置しており、前記ダンパ８２はロッド８３を有し、該ロッド８３は上向きとなっており、該ロッド８３の先端に前記回転用レバー６４の他端が連結されている。
【００５４】
前記回転駆動部の制御用エア回路を図５に示す。
【００５５】
前記駆動用エアシリンダ６５はロッド側ポート８４及びピストン側ポート８６を有し、前記ロッド側ポート８４にエアパイプ８５が接続されると共に、前記ピストン側ポート８６にエアパイプ８７が接続される。前記エアパイプ８５に絞り弁８９及び前記エアパイプ８７には絞り弁８８が取付けられ、該絞り弁８８，８９は可変絞りと逆止弁とが並列に接続され、該逆止弁は排出側の流れを遮断する様になっている。
【００５６】
前記エアパイプ８５，８７の他端側は電磁切替弁９１に接続され、該電磁切替弁９１に圧縮エア供給パイプ９２及び大気開放パイプ９３，９４が接続されている。
【００５７】
前記電磁切替弁９１と前記絞り弁８８との間に於いて、前記エアパイプ８７は低速駆動用エアパイプ９５と高速駆動用エアパイプ９６とに分岐され、前記低速駆動用エアパイプ９５に低速駆動用絞り弁９７が取付けられ、前記高速駆動用エアパイプ９６には高速駆動用絞り弁９８が取付けられている。
【００５８】
前記低速駆動用絞り弁９７は低速駆動用絞りと逆止弁とが並列に接続され、該逆止弁は供給側を遮断する様になっており、前記低速駆動用絞りは絞りが強められている。前記高速駆動用絞り弁９８は高速駆動用絞りと逆止弁とが並列に接続され、該逆止弁は供給側の流れを遮断する様になっており、前記高速駆動用絞りは絞りが弱められている。
【００５９】
前記高速駆動用エアパイプ９６に電磁弁９９が取付けられ、該電磁弁９９は前記高速駆動用絞り弁９８と前記電磁切替弁９１との間に位置している。前記電磁弁９９はＯＮ−ＯＦＦ弁であり、前記位置決めユニット６９と同期して駆動される様になっている。
【００６０】
以下、作用について説明する。
【００６１】
カセット１０には処理前のウェーハ１１が装填されており、前記カセット１０は図示しない外部搬送装置により筐体２正面に運ばれ、前記カセット１０は開口部１６を通過され、前記カセット１０はカセット搬送装置３５上に２個載置される。前記カセット１０内の前記ウェーハ１１は垂直状態にある。
【００６２】
前記カセット１０は前記カセット搬送装置３５上に載置された後、前記カセット１０はθ度回転され、ウェーハ整列機５７によりオリエンテーションフラットを利用して前記ウェーハ１１が整列され、次に前記カセット１０が９０度迄回転され、前記ウェーハ１１が水平の状態になる。
【００６３】
前記カセット１０はカセットローダ１４によりカセット棚１３に移載され、又前記カセット１０は前記カセットローダ１４により前記カセット棚１３から図示しないウェーハ移載ステージ７に移載される。前記カセット１０内のウェーハ１１は水平状態にあり、該ウェーハ１１はウェーハ移載機によりボートに装填され、該ボートはボートエレベータにより熱処理炉（いずれも図示せず）に装入され、該熱処理炉内で前記ウェーハ１１が基板処理される。
【００６４】
前記基板処理後、前記ボートが前記熱処理炉から引出され、前記ボート内の処理済ウェーハが前記ウェーハ移載機により前記カセット１０内に移載される。前記カセット１０は前記カセットローダ１４により前記カセット棚１３に移載される。
【００６５】
又、前記カセット１０を縦型拡散ＣＶＤ装置１外に搬出する場合は、前記カセット１０をカセットローダ１４により前記カセット棚１３から前記カセット搬送装置３５に移載する。該カセット搬送装置３５により前記カセット１０が９０度回転され、該カセット１０の前記開口部１６が上向きの姿勢に回転され、前記ウェーハ１１が垂直状態にされた後、前記カセット１０は前記筐体２外へ搬送される。
【００６６】
前記カセット搬送装置３５に於ける前記カセット１０の回転作動を更に詳しく説明する。
【００６７】
前記カセット１０は外部授受ステージ４７上に載置される（図６参照）。前記カセット１０は始動時からθ度迄を低速回転し、該θ度から９０度迄を高速回転することにより姿勢変更される。
【００６８】
始動時からθ度迄の低速回転駆動操作は以下の通りである。
【００６９】
前記カセット１０の姿勢変更前に於いて、電磁切替弁９１はｂ側に切替えられており、前記駆動用エアシリンダ６５は駆動用ロッド８１をストロークエンド迄引込み、前記回転用レバー６４は前下がりになっている。前記外部授受ステージ４７は水平であり、ロータリアクチュエータ７７は図示しない出力軸が回転されて、ストッパピン７９が前記回転用レバー６４の回転面に交叉している。前記電磁弁９９には弁位置切替指令信号が送られており、前記電磁弁９９はａ側に切替えられている。
【００７０】
スライドブロック５６が図示しないスライド手段により傾斜リニアガイド５２に沿って内部授受ステージ４６側に移動されると、ブロック５４、前記外部授受ステージ４７及び前記カセット１０が一体となって前記内部授受ステージ４６側に移動され、前記カセット１０は前記内部授受ステージ４６側に押付けられた状態でロックされる（図７参照）。
【００７１】
前記電磁切替弁９１がａ側に切替えられると、圧縮エア供給パイプ９２と低速駆動用エアパイプ９５及び高速駆動用エアパイプ９６とが連通される。前記電磁弁９９はａ側にあり、前記高速駆動用エアパイプ９６は遮断されたままとなり、前記高速駆動用エアパイプ９６に圧縮エアは流れない。圧縮エアは前記低速駆動用エアパイプ９５を通り、前記圧縮エアは前記低速駆動用絞り弁９７を流れる。該低速駆動用絞りは大きく絞られているので、前記圧縮エアの流量は少ない。該少量の圧縮エアは前記エアパイプ８７を通り前記絞り弁８８に至る。前記圧縮エアは逆止弁を流れ、前記圧縮エアは前記ピストン側ポート８６から前記駆動用エアシリンダ６５に供給される。
【００７２】
又、該駆動用エアシリンダ６５のロッド側ポート８４から圧縮エアが前記エアパイプ８５に流れ、該圧縮エアは前記絞り弁８９を通過する。前記圧縮エアは逆止弁を通過せず、前記圧縮エアは可変絞りにより流量制限されて前記電磁切替弁９１に至り、前記圧縮エアは大気開放パイプ９３を通って大気中に放出される。
【００７３】
而して、圧縮エアは少量ずつ前記駆動用エアシリンダ６５に供給され、前記駆動用ロッド８１がゆっくり突出される。
【００７４】
該駆動用ロッド８１が緩やかに突出されると、前記回転用レバー６４も緩やかに回転される。該回転用レバー６４に回転駆動軸５１が固定され、該回転駆動軸５１及び回転支持軸４９にカセット載置台４４が固着されているので、該カセット載置台４４も緩やかに回転される。
【００７５】
前記カセット１０内のウェーハ１１は略垂直であるが、前記スロットの溝幅は前記ウェーハ１１の厚みよりも大きい為、個々のウェーハ１１は前記スロット内で傾いており、傾く方向もウェーハ１１毎に異なっている。
【００７６】
前記駆動用ロッド８１が緩やかに更に突出されると、前記回転用レバー６４がθ度迄回転してストッパピン７９に当接し、該ストッパピン７９は上方に弾性変位され、前記回転用レバー６４と前記ストッパピン７９との接触時の衝撃が該ストッパピン７９の弾性変位により吸収される。更に該ストッパピン７９はピン受座７５に当接され、前記回転用レバー６４は確実に停止される。前記外部授受ステージ４７及び前記カセット１０もθ度回転されるので、該カセット１０内の全ウェーハ１１は垂直状態からθ度前記内部授受ステージ４６側に傾く（図８参照）。而して、前記ウェーハ１１は前記スロット内で緩やかに傾斜して安定な状態になる。
【００７７】
前記ウェーハ１１が前記スロット内を傾動する速度は遅いので、前記ウェーハ１１と前記スロットとの摩擦も少なく、該摩擦によるパーティクルの発生も抑制され、該パーティクルにより前記ウェーハ１１が汚染される虞れもなくなる。
【００７８】
スライド用エアシリンダ５８により可動ブロック５９が水平移動され、ウェーハ整列機５７が前記カセット１０の下方に移動され、昇降用エアシリンダ６１により前記ウェーハ整列機５７が上昇され、該ウェーハ整列機５７はウェーハ整列用孔５３を通過し、前記ウェーハ整列機５７は前記カセット１０内に挿入され、前記ウェーハ１１のオリエンテーションフラットが下端に揃えられる。
【００７９】
一方のカセット１０に於けるウェーハ１１の整列が終了すると、前記昇降用エアシリンダ６１により前記ウェーハ整列機５７が下降され、スライド用エアシリンダ５８により前記ウェーハ整列機５７が水平移動されて他のカセット１０の下方に至る。該他のカセット１０は前記と同様の操作によりウェーハ１１が整列される。その後前記昇降用エアシリンダ６１により前記ウェーハ整列機５７は下降される（図８参照）。
【００８０】
前記θ度から９０度迄の高速回転駆動操作は以下の通りである。
【００８１】
前記ロータリアクチュエータ７７が作動して図示しない出力軸が回転され、前記ストッパピン７９が前記ピン受座７５から外れて外方向に回転される。
【００８２】
前記ロータリアクチュエータ７７の作動と同期して前記電磁弁９９に弁位置切替指令信号が送られ、前記電磁弁９９はｂ側に切替えられる。
【００８３】
前記電磁弁９９がｂ側になると、前記高速駆動用エアパイプ９６に圧縮エアが流れる様になり、前記低速駆動用絞り弁９７を流れると同時に圧縮エアは高速駆動用絞り弁９８を通過する。前記圧縮エアは逆止弁を流れず高速駆動用絞りを流れる。該高速駆動用絞りは絞り量が少ないので、圧縮エアの流量は多い。多量の圧縮エアは前記エアパイプ８７に合流され前記絞り弁８８に至る。前記多量の圧縮エアは逆止弁を流れ、前記圧縮エアはピストン側ポート８６から前記駆動用エアシリンダ６５に供給される。而して、多量の圧縮エアにより前記駆動用ロッド８１の突出速度が増速される。
【００８４】
該駆動用ロッド８１の突出速度が速くなると、前記回転用レバー６４の回転速度も速くなり、前記カセット載置台４４及びカセット１０の回転も前記θ度以降速くなる。前記カセット１０内のウェーハ１１は前記θ度経過時点で傾斜安定状態にある為、その後前記カセット１０が速く回転されても、前記ウェーハ１１が前記スロット内で移動することはなく、前記パーティクルは発生しない。
【００８５】
前記回転用レバー６４の回転によりダンパ８２が作動し、前記回転用レバー６４の回転が急激に増速するのを防止する。更に、前記回転用レバー６４はストロークエンドに近付くと緩衝ロッド７６に当接し、該緩衝ロッド７６が押込まれ、ショックアブソーバ６７が作動して停止時の衝撃を吸収し、前記回転用レバー６４は回転角度９０度の位置で確実に且つ緩やかに停止される。而して、前記カセット載置台４４及びカセット１０も回転角度９０度の位置で停止され、前記ウェーハ１１はばたつくことなく前記傾斜安定化状態から水平安定化状態に移行される（図９参照）。
【００８６】
前記カセット１０はロボットアーム３７により保持され、前記カセット１０は前記カセットローダ１４により前記カセット棚１３に移載される。
【００８７】
前記処理済ウェーハが挿入されたカセット１０は上記と逆の手順で縦型拡散ＣＶＤ装置１外に搬出される。
【００８８】
前記カセットローダ１４によりカセット１０が前記カセット載置台４４上に移載される。前記カセット１０内の処理済ウェーハは水平安定化状態にある（図９参照）。
【００８９】
前記電磁切替弁９１がｂ側に切替えられると、前記圧縮エア供給パイプ９２と前記エアパイプ８５とが連通され、圧縮エアは前記圧縮エア供給パイプ９２から前記絞り弁を通り、前記圧縮エアは前記ロッド側ポート８４を通って前記駆動用エアシリンダ６５に供給される。該駆動用エアシリンダ６５は前記駆動用ロッド８１が高速で引込まれる。
【００９０】
前記駆動用エアシリンダ６５から圧縮エアが前記ピストン側ポート８６、前記絞り弁８８、前記低速駆動用絞り弁９７、高速駆動用絞り弁９８の逆止弁を通って前記電磁切替弁９１に至り、前記圧縮エアは大気中に放出される。
【００９１】
前記駆動用ロッド８１が高速で引込まれると、該駆動用ロッド８１により前記回転用レバー６４が引下げられ、前記カセット載置台４４及び前記カセット１０が回転される。該カセット１０内の処理済ウェーハは水平安定化状態から傾斜安定化状態へばたつくことなく速やかに移行される（図８参照）。
【００９２】
前記回転用レバー６４の回転により前記ダンパ８２が作動し、該ダンパ８２により前記回転用レバー６４の回転が急激に増速するのを全行程で防止する。更に前記回転用レバー６４のストロークエンドに近付くと前記ショックアブソーバ６８が作動して停止時の衝撃を吸収し、前記回転用レバー６４が緩やかに且つ確実に停止され、前記カセット１０は９０度回転され、前記処理済ウェーハは垂直になる（図６参照）。
【００９３】
上記した前記カセット１０の搬出過程に於いて、前記処理済ウェーハはばたつくことなく静かに姿勢変更され、前記パーティクルの発生が抑止され、パーティクルによりウェーハが汚染されることなく、ウェーハの歩留りが向上する。
【００９４】
前記カセット１０は前記外部搬送装置により前記開口部１６から搬出されると共に、別のカセット１０が外部から搬送されて前記カセット搬送装置３５に載置される。
【００９５】
前記ストッパピン７９が前記右側板３９側に回転され、前記ストッパピン７９が前記回転用レバー６４の回転軸を横断し、前記ロータリアクチュエータ７７からの弁位置切替指令信号により前記電磁弁９９はａ側に切替えられる。以下前述と同様の操作により、前記カセット１０が搬送される。
【００９６】
前記カセット搬送装置３５に於けるカセット回転用の前記回転用レバー６４、駆動用エアシリンダ６５、制動ユニット６３及び制御用エア回路は大掛かりとならず、装置の組立が容易で、装置のコストも低減される。
【００９７】
尚、本発明の基板処理装置及びカセット搬送方法は、上述の実施の形態に於けるカセット搬送装置に限定されるものではなく、カセット数は１個又は３個以上でもよいこと、ウェーハ整列機構はウェーハ整列機構及びウェーハマッピングセンサを２組備えて２個のカセット内ウェーハを同時に整列する様にしてもよいこと、カセットがカセット載置台に載置された後ウェーハの整列が行われ、次いで前記カセットの回転が行われる様にしてもよいこと、又バッチ式或は枚葉式のいずれの基板処理装置にも適用できることは勿論である。
【００９８】
又、搬出の際のカセットの９０度回転（戻り動作）は搬入の際に行った低速高速の切替えを行わず、全行程での回転速度を絞り弁８８のみで調整してもよい。カセットの戻り動作では速度を一定としても、ウェーハは安定であることが、実験により確認されている。
【００９９】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、カセットの回転を始動時に低速で行い、途中で停止し、次いで高速回転するので、被処理基板が不安定な時は低速回転され、前記被処理基板が安定化した後高速回転されるので、前記被処理基板に衝撃が与えられることがなく、前記被処理基板が保護される。
【０１００】
又、前記カセットがθ度迄低速回転されると、前記カセット内容物は安定化され、その後高速回転されても前記被処理基板に損傷はなく、能率的である。
【０１０１】
更に、パーティクルの発生が低減され、該パーティクルによる前記被処理基板の汚染も減少し、処理基板の歩留りが向上する。
【０１０２】
更に又、装置の構造が簡潔で組立が容易で、装置のコストも低減される等種々の優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す概略部分側面図である。
【図２】該実施の形態に於けるカセット搬送装置の斜視図である。
【図３】該実施の形態に於ける制動ユニットの斜視図である。
【図４】該実施の形態に於けるショックアブソーバの斜視図である。
【図５】該実施の形態に於ける回転駆動部の制御用エア回路図である。
【図６】該実施の形態に於けるカセットの回転動作を示し、前記カセットの載置時を示す断面図であり、図６（Ａ）は図６（Ｂ）のＸ−Ｘ矢視図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のＹ矢視図である。
【図７】該実施の形態に於けるカセットの回転動作を示す図であり、前記カセットのロック時を示す断面図である。
【図８】該実施の形態に於けるカセットの回転動作を示す図であり、前記カセットのθ度回転時を示す断面図である。
【図９】該実施の形態に於けるカセットの回転動作を示す図であり、前記カセットの回転完了時を示す断面図である。
【図１０】従来例の斜視図である。
【図１１】該従来例に於けるカセット搬送装置の側面図である。
【図１２】該従来例に於いてカセット搬送装置にカセットが載置された状態を示す側面図である。
【図１３】該従来例に於いてカセット搬送装置によりカセットが回転された状態を示す側面図である。
【符号の説明】
１０カセット
１１ウェーハ
１４カセットローダ
１６開口部
３５カセット搬送装置
３７ロボットアーム
４３フレーム
４４カセット載置台
４５回転プレート
４６内部授受ステージ
４７外部授受ステージ
４９回転支持軸
５１回転駆動軸
５２傾斜リニアガイド
５６スライドブロック
５７ウェーハ整列機
６１昇降用エアシリンダ
６３制動ユニット
６４回転用レバー
６５駆動用エアシリンダ
６７ショックアブソーバ
６８ショックアブソーバ
６９位置決めユニット
７６緩衝ロッド
７７ロータリアクチュエータ
７８カップリング
７９ストッパピン
８１駆動用ロッド
８２ダンパ
８４ロッド側ポート
８６ピストン側ポート
８８絞り弁
８９絞り弁
９１電磁切替弁
９２圧縮エア供給パイプ
９５低速駆動用エアパイプ
９６高速駆動用エアパイプ
９７低速駆動用絞り弁
９８高速駆動用絞り弁
９９電磁弁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate processing apparatus and a cassette transport method for performing a film forming process on a semiconductor wafer and the like, and more particularly to a cassette transport unit for transferring and rotating a wafer cassette.
[0002]
[Prior art]
A substrate processing apparatus forms a film on a surface of a substrate to be processed such as a wafer by vapor phase growth reaction, and manufactures a semiconductor element by performing impurity diffusion or etching.
[0003]
The wafer is accommodated in a cassette and transported. One side of the cassette is opened so that wafers can be inserted and removed. A slot for holding a wafer is formed on the inner wall surface of the cassette.
[0004]
In the cassette, if the wafer is subjected to an impact during the transfer of the cassette, the wafer may slide off the cassette. For this reason, outside the substrate processing apparatus, the cassette opening surface is directed upward, and the wafer is conveyed in a vertical state.
[0005]
In the substrate processing apparatus, the wafer is transferred, processed and stored in a horizontal state. Therefore, the substrate processing apparatus is provided with a cassette carrying device for carrying the cassette with its posture changed.
[0006]
As an example of a conventional substrate processing apparatus, an outline of a vertical diffusion CVD apparatus (JP-A-4-148717) is shown in FIGS.
[0007]
A heat treatment furnace 3 is vertically provided in the housing 2, and the heat treatment furnace 3 includes a reaction tube, a soaking tube, a heater, a heat insulating material, and the like. The reaction tube has a cylindrical shape, and the soaking tube, the heater, and the heat insulating material surround the reaction tube.
[0008]
A boat elevator 4 is provided below the heat treatment furnace 3, and the boat elevator 4 is loaded and withdrawn into the heat treatment furnace 3 by the boat elevator 4.
[0009]
A wafer transfer stage 7 is provided in the vicinity of the boat elevator 4, and a wafer transfer machine 8 is installed between the wafer transfer stage 7 and the boat elevator 4. A cassette 10 is placed on the wafer transfer stage 7, and a wafer 11 is transferred from the cassette 10 to the boat elevator 4 by the wafer transfer device 8.
[0010]
A cassette shelf 13 is provided above the wafer transfer stage 7, and a cassette loader 14 is provided in the vicinity of the cassette shelf 13 and the wafer transfer stage 7. The cassette loader 14 is located on the opposite side of the wafer transfer device 8 with the wafer transfer stage 7 in between.
[0011]
An opening 16 is provided on the front surface of the housing 2, and a cassette carrying device 17 is installed between the opening 16 and the cassette loader 14. The cassette 10 passes through the opening 16 by an external conveyance device (not shown), and two cassettes 10 are placed on the cassette conveyance device 17.
[0012]
After the cassette 10 is placed on the cassette transfer device 17 with the opening portion facing upward, the wafer alignment mechanism 29 aligns the wafer 11 using the orientation flat of the wafer 11, and the cassette transfer device 17, the cassette 10 is rotated 90 degrees, and the wafer 11 is brought into a horizontal state.
[0013]
The cassette 10 is transferred to the cassette shelf 13 by the cassette loader 14 and transferred from the cassette shelf 13 to the wafer transfer stage 7 by the cassette loader 14. The wafers 11 in the cassette 10 are in a horizontal state, the wafers 11 are loaded into the boat 5 by the wafer transfer machine 8, and the boat 5 is loaded into the heat treatment furnace 3 by the boat elevator 4, The wafer 11 is subjected to substrate processing in the heat treatment furnace 3.
[0014]
After the substrate processing, the boat 5 is pulled out from the heat treatment furnace 3, and processed wafers in the boat 5 are transferred into the cassette 10 by the wafer transfer device 8. The cassette 10 is transferred to the cassette shelf 13 by the cassette loader 14.
[0015]
When the cassette 10 is carried out of the vertical diffusion CVD apparatus 1, the cassette 10 is transferred from the cassette shelf 13 to the cassette carrying apparatus 17 by the cassette loader 14. After the cassette 10 is rotated 90 degrees by the cassette conveying device 17 and the opening portion is in an upward posture, the cassette 10 is conveyed outside the housing 2.
[0016]
The cassette carrying device 17 is shown in FIGS.
[0017]
The cassette carrying device 17 includes a cassette attitude changing mechanism and a wafer alignment mechanism.
[0018]
The cassette posture changing mechanism is as follows.
[0019]
Support arms 19 are attached to both sides of the frame 18 so as to protrude upward, and the support arm 19 is located at the front side end of the frame 18. A cassette mounting table 21 is pivotally attached to the end surface of the upper end of the support arm 19. The cassette mounting table 21 can mount two cassettes 10, and two wafer alignment holes (not shown) are formed in the cassette mounting table 21.
[0020]
A horizontal member 22 is attached to the front inner side of the frame 18, and the horizontal member 22 is positioned at a substantially middle height of the frame 18. Is installed. The rotary drive cylinder 23 extends in the vertical direction and has a rotary drive rod 24, the rotary drive rod 24 penetrates the horizontal member 22, and a horizontal block 25 has the rotary drive rod 24 in the middle. The links 26 and 26 are pivotally attached to both ends of the horizontal block 25, and the other end of the link 26 is pivotally attached to the lower surface of the cassette mounting table 21.
[0021]
The wafer alignment mechanism 29 includes two sets of rollers and a wafer detector (not shown). The rollers are rotated by a roller driving unit 31, and the wafer alignment mechanism 29 includes a first air cylinder 27 for raising and lowering and a second for raising and lowering. Two air cylinders 28 extend and contract in two stages.
[0022]
When the rotation driving rod 24 is protruded, the horizontal block 25 at the tip of the rotation driving rod 24 is lifted together with the link 26, and the cassette mounting table 21 is pushed up by the link 26, and the cassette mounting table 21. Rotates about a pivot point with the support arm 19, and the cassette mounting table 21 becomes horizontal. The two cassettes 10 are carried to the opening 16 by an external transfer device, and the cassette 10 passes through the opening 16 and is placed on the cassette mounting table 21.
[0023]
The rod of the first raising / lowering air cylinder 27 is projected, and the rod of the second raising / lowering air cylinder 28 is further projected to raise the wafer alignment mechanism 29. A wafer detector (not shown) detects the presence / absence of a wafer for each slot in the wafer cassette, and the wafer is rotated via a roller (not shown), and the wafer 11 is rotated using an orientation flat. Are aligned.
[0024]
When the rod of the lifting / lowering second air cylinder 28 is retracted and the rod of the lifting / lowering first air cylinder 27 is also retracted, the wafer alignment mechanism 29 is lowered in two stages, below the cassette mounting table 21. There is an empty space.
[0025]
When the rotation driving rod 24 is pulled, the horizontal block 25 and the link 26 are lowered, and the cassette mounting table 21 is rotated 90 degrees downward about a pivot point with the support arm 19, The cassette mounting table 21 and the two cassettes 10 are accommodated in the empty space. The posture of the cassette 10 is changed by 90 degrees, and the wafer 11 is changed from a vertical state to a horizontal state.
[0026]
The cassette 10 is transported to the cassette shelf 13 by the cassette loader 14 and stored in the cassette shelf 13, or is transported to the wafer transfer stage 7 by the cassette loader 14. The wafers 11 are loaded into the boat 5 by the wafer transfer device 8, and processed wafers for which substrate processing has been completed are returned from the boat 5 to the cassette 10.
[0027]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the rotation of the cassette mounting table 21 is started, the rotation driving rod 24 is suddenly drawn or protruded from the rotation driving cylinder 23, so that the cassette mounting table 21 moves suddenly. At first, since it moves fast, the wafer 11 flutters in the slot due to an impact at the time of starting, and the wafer 11 and the slot are rubbed to generate particles, which are contaminated by the particles. There is a risk.
[0028]
In view of such a situation, the present invention gradually starts the cassette mounting table, prevents wafer flapping in the cassette, and suppresses generation of particles.
[0029]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a substrate processing apparatus comprising a cassette transporting device that changes a substrate to be processed in the cassette from a vertical state to a horizontal state by reversing the cassette by a predetermined angle in a cassette transporting process inside the device. The apparatus includes a rotatable cassette mounting table, and a rotating unit that rotates the cassette mounting table by a predetermined angle to change a substrate to be processed in the cassette mounted on the cassette mounting table from a vertical state to a horizontal state. A positioning unit capable of restraining the rotating means at a position where the substrate to be processed is in a tilt-stabilized state from a vertical state while the rotating means reverses the cassette mounting table by a predetermined angle; A substrate process in which the cassette mounting table is rotated at a low speed until constrained by the positioning unit, and is rotated at a high speed in synchronization with the restraint release of the positioning unit. Relates to apparatus, and both of the rotation stroke with connecting damper acting in full rotation stroke of the rotating means to the cassette table At the edge The present invention relates to a substrate processing apparatus provided with an acting shock absorber.
The present invention also relates to a substrate processing apparatus comprising a cassette transporting device for turning a substrate to be processed in the cassette from a vertical state to a horizontal state by reversing the cassette by a predetermined angle during the cassette transporting process inside the device. The transport device includes a rotatable cassette mounting table, and a rotating unit that rotates the cassette mounting table by a predetermined angle to change the substrate to be processed in the cassette mounted on the cassette mounting table from a vertical state to a horizontal state. And a substrate processing apparatus having a positioning unit capable of restraining the rotating means at a position where the substrate to be processed is in a tilt-stabilized state from a vertical state while the rotating means reverses the cassette mounting table by a predetermined angle. A method of manufacturing a semiconductor device to be processed, wherein the rotating means rotates the cassette mounting table at a low speed until it is restrained by the positioning unit. And a step of rotating the cassette mounting table at a high speed in synchronism with the release of the positioning unit so that the substrate to be processed in the cassette changes from the tilt-stabilized state to the horizontal state, and from the cassette mounting table. And a step of transporting the cassette.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0031]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0032]
1 to 9, the same components as those in FIGS. 10 to 13 are denoted by the same reference numerals.
[0033]
FIG. 1 is a schematic partial side view of a vertical diffusion CVD apparatus 1 which is an example of a substrate processing apparatus of the present invention.
[0034]
An opening 16 is provided in the housing 2, a cassette transport device 35 is installed adjacent to the opening 16, a spare cassette shelf 36 is disposed above the cassette transport device 35, and the cassette transport device 35 A cassette loader 14 is erected in the vicinity and on the inner side of the casing 2, and the cassette loader 14 has a robot arm 37, and the robot arm 37 can be raised and lowered. A cassette shelf 13 is installed on the inner side of the casing 2 so as to face the cassette loader 14, and a wafer transfer stage, a wafer transfer machine, a boat elevator, a heat treatment furnace, etc. (not shown) are arranged in the casing 2. Has been.
[0035]
The cassette carrying device 35 will be described with reference to FIG.
[0036]
A front plate 41 and a rear plate 42 are fixed to lower portions of the left side plate 38 and the right side plate 39 to constitute a frame 43, and the lower portion of the frame 43 has a rectangular tube shape.
[0037]
Two hinges 32 are vertically fixed to the outer side surface of the right side plate 39 and to the end portion on the front plate 41 side. Two hinges 33 are fixed to the housing 2 close to the opening 16, the hinges 33 are connected by hinge pins 34, the hinges 32 are rotatably fitted to the hinge pins 34, and the cassette transport device 35 is It is attached to the housing 2 so as to be rotatable.
[0038]
A cassette mounting table 44 is pivotally supported on the left side plate 38 and the right side plate 39 via a rotation support shaft 49 and a rotation drive shaft 51. The cassette mounting table 44 includes rotating plates 45, 45, an internal transfer stage 46, and an external transfer stage 47. The rotation support shaft 49 and the rotation drive shaft 51 are fixed to the rotating plates 45, 45, and the cassette mounting table. Reference numeral 44 is rotatable about the rotation support shaft 49 and the rotation drive shaft 51 as indicated by an arrow c. The rotating plates 45 are connected by a reinforcing plate 48, and the internal transfer stage 46 is fixed to the reinforcing plate 48. Two cassettes 10 can be placed on the internal transfer stage 46 and the external transfer stage 47.
[0039]
As shown in FIG. 6, an inclined linear guide 52 is provided on the inner surface of the rotary plates 45, 45. The inclined linear guide 52 is inclined at the lower part of the rotary plates 45, 45, and the inclined linear guide 52 is higher on the internal transfer stage 46 side.
[0040]
Two wafer alignment holes 53 are formed in the external transfer stage 47 at required intervals, and slide mechanism fixing plates 54 are fixed to both ends in the longitudinal direction of the external transfer stage 47.
[0041]
The block 54 is suspended from the external transfer stage 47, and the slide mechanism is fixed to the block 54. The length of the long side constituting the right angle of the block 54 is equal to the width of the external transfer stage 47, the long side is in contact with the lower surface of the external transfer stage 47, and the short side is the cassette transport device 35. Located on the front side.
[0042]
Two slide blocks 56 are fixed to the oblique side surface of the block 54, the slide blocks 56 are slidably fitted to the linear guide 52, and the external transfer stage 47 is slidable to the rotating plate 45. The external transfer stage 47 is attached and is movable in the direction of the arrow d.
[0043]
A sliding air cylinder 58 is attached to the inner surface side of the front plate 41, and a movable block 59 that is horizontally movable is attached to the sliding air cylinder 58. The movable block 59 is horizontally moved in the direction of the arrow e by the slide air cylinder 58. An elevating air cylinder 61 is fixed to the movable block 59. The elevating air cylinder 61 has an elevating rod (not shown), and a support plate 62 is fixed to the tip of the elevating rod. A wafer aligner 57 is mounted on 62, and the wafer aligner 57 is lifted and lowered by the lift air cylinder 61.
[0044]
A braking unit 63 is attached to the protruding end of the rotary drive shaft 51. The braking unit 63 includes a rectangular tube block 66, a pair of shock absorbers 67 and 68, and a positioning unit 69.
[0045]
The square cylindrical block 66 has a pair of left and right bearing plates 70 and 71 connected by fixing plates 72 and 73 at predetermined intervals, and the fixing plates 72 and 73 are located at the rear upper and lower ends of the bearing plates 70 and 71. A rotation lever 64 is fixed to the rotation drive shaft 51 between the bearing plates 70 and 71. Pin seats 75 and 75 are formed at the lower front portions of the bearing plates 70 and 71. The pin seats 75, 75 have a horizontal plane and a vertical plane, and the rotation angle θ degree of the rotation lever 64 is adjusted by the height of the horizontal plane.
[0046]
The rectangular tube block 66 is fixed to the outside of the right side plate 39, the rotation drive shaft 51 is rotatably fitted to the square tube block 66, and the rotation lever 64 is fixed to the rotation drive shaft 51. The rotation lever 64 is rotatable in the direction of arrow f.
[0047]
A mounting bracket 74 is fixed to the fixing plates 72 and 73. The mounting bracket 74 is bent at an obtuse angle (135 degrees), the bent portion faces the front side of the cassette conveying device 35, and the shock absorber 67, 68 is screwed. A buffer rod 76 protrudes from the tips of the shock absorbers 67 and 68, and the tip of the buffer rod 76 is located in the plane of rotation of the rotation lever 64. The shock absorbers 67 and 68 are rotatable so that their axial positions can be adjusted.
[0048]
Next, the positioning unit 69 will be described.
[0049]
The positioning unit 69 includes a rotary actuator 77, a coupling 78, and a stopper pin 79.
[0050]
The rotary actuator 77 is fixed to the bearing plate 71, and the rotary actuator 77 has an output shaft (not shown). The output shaft is rotatable and faces upward, and the coupling 78 is connected to the output shaft. A stopper pin 79 is attached to the coupling 78 as a stopper, and the stopper pin 79 is horizontal. The coupling 78 has upper and lower plates, and the stopper pin 79 is held between the upper and lower plates with a spring (not shown) interposed therebetween, and can be elastically displaced in the vertical direction.
[0051]
When the rotary actuator 77 is driven, the stopper pin 79 is rotated in a horizontal plane in the direction of arrow g in FIG. 3, and the rotation surface of the stopper pin 79 is the same as the rotation surface of the rotation lever 64. Crossing at right angles, the stopper pin 79 abuts on the pin seat 75, and the stopper pin 79 is restricted from horizontally rotating and restricted from moving upward.
[0052]
A driving air cylinder 65 is attached to the outer side surface of the right side plate 39. The driving air cylinder 65 is located at the lower front side of the cassette carrying device 35 and has a driving rod 81. The driving rod 81 is The one end of the rotation lever 64 is connected to the tip of the drive rod 81.
[0053]
Further, a damper 82 is attached to the outer side surface of the right side plate 39, and the damper 82 is located at the rear side end of the cassette conveying device 35. The damper 82 has a rod 83, and the rod 83 is The other end of the rotation lever 64 is connected to the tip of the rod 83.
[0054]
FIG. 5 shows an air circuit for controlling the rotation drive unit.
[0055]
The driving air cylinder 65 has a rod side port 84 and a piston side port 86. An air pipe 85 is connected to the rod side port 84, and an air pipe 87 is connected to the piston side port 86. A throttle valve 89 is attached to the air pipe 85 and a throttle valve 88 is attached to the air pipe 87. The throttle valves 88 and 89 are connected in parallel with a variable throttle and a check valve. It is designed to shut off.
[0056]
The other ends of the air pipes 85 and 87 are connected to an electromagnetic switching valve 91, and a compressed air supply pipe 92 and atmospheric release pipes 93 and 94 are connected to the electromagnetic switching valve 91.
[0057]
Between the electromagnetic switching valve 91 and the throttle valve 88, the air pipe 87 is branched into a low-speed driving air pipe 95 and a high-speed driving air pipe 96, and the low-speed driving throttle pipe 97 is connected to the low-speed driving air pipe 95. A high-speed drive throttle valve 98 is attached to the high-speed drive air pipe 96.
[0058]
The low-speed drive throttle valve 97 has a low-speed drive throttle and a check valve connected in parallel, the check valve shuts off the supply side, and the low-speed drive throttle has an increased throttle. Yes. The high-speed drive throttle valve 98 has a high-speed drive throttle and a check valve connected in parallel, and the check valve blocks the flow on the supply side. It has been.
[0059]
An electromagnetic valve 99 is attached to the high-speed driving air pipe 96, and the electromagnetic valve 99 is positioned between the high-speed driving throttle valve 98 and the electromagnetic switching valve 91. The electromagnetic valve 99 is an ON-OFF valve and is driven in synchronization with the positioning unit 69.
[0060]
The operation will be described below.
[0061]
A wafer 10 before processing is loaded in the cassette 10, and the cassette 10 is carried to the front of the housing 2 by an external transfer device (not shown), the cassette 10 passes through the opening 16, and the cassette 10 is transferred to the cassette 10. Two are mounted on the device 35. The wafer 11 in the cassette 10 is in a vertical state.
[0062]
After the cassette 10 is placed on the cassette transfer device 35, the cassette 10 is rotated by θ degrees, and the wafer alignment machine 57 aligns the wafer 11 using an orientation flat. The wafer 11 is rotated to 90 degrees and the wafer 11 becomes horizontal.
[0063]
The cassette 10 is transferred to the cassette shelf 13 by the cassette loader 14, and the cassette 10 is transferred from the cassette shelf 13 to the wafer transfer stage 7 (not shown) by the cassette loader 14. The wafers 11 in the cassette 10 are in a horizontal state, the wafers 11 are loaded into a boat by a wafer transfer machine, and the boat is loaded into a heat treatment furnace (none of which is shown) by a boat elevator. The wafer 11 is processed in the substrate.
[0064]
After the substrate processing, the boat is pulled out from the heat treatment furnace, and processed wafers in the boat are transferred into the cassette 10 by the wafer transfer machine. The cassette 10 is transferred to the cassette shelf 13 by the cassette loader 14.
[0065]
When the cassette 10 is carried out of the vertical diffusion CVD apparatus 1, the cassette 10 is transferred from the cassette shelf 13 to the cassette transport apparatus 35 by the cassette loader 14. The cassette 10 is rotated 90 degrees by the cassette transfer device 35, the opening 16 of the cassette 10 is rotated to an upward position, and the wafer 11 is brought into a vertical state. Transported outside.
[0066]
The rotation operation of the cassette 10 in the cassette transport device 35 will be described in more detail.
[0067]
The cassette 10 is placed on the external transfer stage 47 (see FIG. 6). The cassette 10 is rotated at a low speed from the start up to θ degrees and is rotated at a high speed from the θ degrees to 90 degrees.
[0068]
The low-speed rotational drive operation from the starting time to θ degrees is as follows.
[0069]
Before changing the posture of the cassette 10, the electromagnetic switching valve 91 is switched to the b side, the driving air cylinder 65 retracts the driving rod 81 to the stroke end, and the rotation lever 64 is lowered downward. It has become. The external transfer stage 47 is horizontal, and an output shaft (not shown) of the rotary actuator 77 is rotated so that a stopper pin 79 crosses the rotation surface of the rotation lever 64. A valve position switching command signal is sent to the electromagnetic valve 99, and the electromagnetic valve 99 is switched to the a side.
[0070]
When the slide block 56 is moved to the internal transfer stage 46 side along the inclined linear guide 52 by a slide means (not shown), the block 54, the external transfer stage 47, and the cassette 10 are integrated into the internal transfer stage 46 side. The cassette 10 is locked while being pressed toward the internal transfer stage 46 (see FIG. 7).
[0071]
When the electromagnetic switching valve 91 is switched to the a side, the compressed air supply pipe 92, the low speed driving air pipe 95, and the high speed driving air pipe 96 are communicated. The solenoid valve 99 is on the a side, the high-speed driving air pipe 96 remains cut off, and compressed air does not flow into the high-speed driving air pipe 96. The compressed air passes through the low-speed driving air pipe 95, and the compressed air flows through the low-speed driving throttle valve 97. Since the throttle for low speed driving is greatly throttled, the flow rate of the compressed air is small. The small amount of compressed air passes through the air pipe 87 and reaches the throttle valve 88. The compressed air flows through a check valve, and the compressed air is supplied from the piston side port 86 to the driving air cylinder 65.
[0072]
Further, compressed air flows from the rod side port 84 of the driving air cylinder 65 to the air pipe 85, and the compressed air passes through the throttle valve 89. The compressed air does not pass through the check valve, the flow rate of the compressed air is limited by a variable throttle and reaches the electromagnetic switching valve 91, and the compressed air is released into the atmosphere through the atmosphere release pipe 93.
[0073]
Thus, the compressed air is supplied to the drive air cylinder 65 little by little, and the drive rod 81 is slowly projected.
[0074]
When the drive rod 81 is gently projected, the rotation lever 64 is also gently rotated. Since the rotation drive shaft 51 is fixed to the rotation lever 64 and the cassette mounting table 44 is fixed to the rotation driving shaft 51 and the rotation support shaft 49, the cassette mounting table 44 is also rotated slowly.
[0075]
Although the wafer 11 in the cassette 10 is substantially vertical, the groove width of the slot is larger than the thickness of the wafer 11, so that each wafer 11 is tilted in the slot, and the tilting direction is also different for each wafer 11. Is different.
[0076]
When the driving rod 81 is further protruded gently, the rotating lever 64 rotates to θ degrees and comes into contact with the stopper pin 79. The stopper pin 79 is elastically displaced upward, and the rotating lever 64 and The impact at the time of contact with the stopper pin 79 is absorbed by the elastic displacement of the stopper pin 79. Further, the stopper pin 79 is brought into contact with the pin receiving seat 75, and the rotation lever 64 is reliably stopped. Since the external transfer stage 47 and the cassette 10 are also rotated by θ degrees, all the wafers 11 in the cassette 10 are inclined from the vertical state to the internal transfer stage 46 side by θ degrees (see FIG. 8). Thus, the wafer 11 is gently inclined in the slot and becomes stable.
[0077]
Since the speed at which the wafer 11 tilts in the slot is slow, there is little friction between the wafer 11 and the slot, generation of particles due to the friction is suppressed, and the wafer 11 may be contaminated by the particles. Disappear.
[0078]
The movable block 59 is moved horizontally by the slide air cylinder 58, the wafer aligner 57 is moved below the cassette 10, and the wafer aligner 57 is lifted by the lift air cylinder 61. After passing through the alignment hole 53, the wafer aligner 57 is inserted into the cassette 10, and the orientation flat of the wafer 11 is aligned at the lower end.
[0079]
When the alignment of the wafers 11 in one cassette 10 is completed, the wafer aligner 57 is lowered by the elevating air cylinder 61, and the wafer aligner 57 is horizontally moved by the slide air cylinder 58, and the other cassettes are moved. 10 below. In the other cassette 10, the wafer 11 is aligned by the same operation as described above. Thereafter, the wafer aligner 57 is lowered by the lift cylinder 61 (see FIG. 8).
[0080]
The high-speed rotation driving operation from the θ degree to 90 degrees is as follows.
[0081]
The rotary actuator 77 is operated to rotate an output shaft (not shown), and the stopper pin 79 is removed from the pin receiving seat 75 and rotated outward.
[0082]
In synchronization with the operation of the rotary actuator 77, a valve position switching command signal is sent to the electromagnetic valve 99, and the electromagnetic valve 99 is switched to the b side.
[0083]
When the solenoid valve 99 is on the b side, compressed air flows through the high-speed driving air pipe 96, and flows through the low-speed driving throttle valve 97 and simultaneously passes through the high-speed driving throttle valve 98. The compressed air does not flow through the check valve but flows through the high-speed drive throttle. Since the high-speed drive diaphragm has a small diaphragm amount, the flow rate of compressed air is large. A large amount of compressed air joins the air pipe 87 and reaches the throttle valve 88. The large amount of compressed air flows through the check valve, and the compressed air is supplied from the piston-side port 86 to the driving air cylinder 65. Thus, the protruding speed of the drive rod 81 is increased by a large amount of compressed air.
[0084]
When the protrusion speed of the drive rod 81 is increased, the rotation speed of the rotation lever 64 is also increased, and the rotation of the cassette mounting table 44 and the cassette 10 is also accelerated after the θ degree. Since the wafer 11 in the cassette 10 is tilted and stable when the θ degree has elapsed, the wafer 11 does not move in the slot and the particles are generated even if the cassette 10 is rotated rapidly thereafter. do not do.
[0085]
The damper 82 is actuated by the rotation of the rotation lever 64, thereby preventing the rotation of the rotation lever 64 from rapidly increasing. Further, when the rotating lever 64 comes close to the stroke end, the rotating lever 64 comes into contact with the buffer rod 76, the buffer rod 76 is pushed in, the shock absorber 67 is activated to absorb the shock at the time of stop, and the rotating lever 64 rotates. It is surely and gently stopped at an angle of 90 degrees. Thus, the cassette mounting table 44 and the cassette 10 are also stopped at a rotation angle of 90 degrees, and the wafer 11 is shifted from the tilt stabilization state to the horizontal stabilization state without fluttering (see FIG. 9).
[0086]
The cassette 10 is held by a robot arm 37, and the cassette 10 is transferred to the cassette shelf 13 by the cassette loader 14.
[0087]
The cassette 10 in which the processed wafer is inserted is carried out of the vertical diffusion CVD apparatus 1 in the reverse procedure.
[0088]
The cassette 10 is transferred onto the cassette mounting table 44 by the cassette loader 14. The processed wafers in the cassette 10 are in a horizontal stabilization state (see FIG. 9).
[0089]
When the electromagnetic switching valve 91 is switched to the b side, the compressed air supply pipe 92 and the air pipe 85 are communicated, the compressed air passes from the compressed air supply pipe 92 through the throttle valve, and the compressed air is transferred to the rod The air is supplied to the driving air cylinder 65 through the side port 84. The drive rod 81 is pulled into the drive air cylinder 65 at a high speed.
[0090]
Compressed air from the driving air cylinder 65 passes through check valves of the piston-side port 86, the throttle valve 88, the low-speed driving throttle valve 97, and the high-speed driving throttle valve 98 to the electromagnetic switching valve 91, The compressed air is released into the atmosphere.
[0091]
When the driving rod 81 is pulled at a high speed, the rotation lever 64 is pulled down by the driving rod 81, and the cassette mounting table 44 and the cassette 10 are rotated. The processed wafers in the cassette 10 are quickly transferred from the horizontal stabilization state to the tilt stabilization state (see FIG. 8).
[0092]
The damper 82 is actuated by the rotation of the rotation lever 64, and the damper 82 prevents the rotation of the rotation lever 64 from rapidly increasing in the entire stroke. Further, when approaching the stroke end of the rotation lever 64, the shock absorber 68 is activated to absorb the shock at the time of stop, the rotation lever 64 is gently and surely stopped, and the cassette 10 is rotated 90 degrees. The processed wafer becomes vertical (see FIG. 6).
[0093]
In the unloading process of the cassette 10, the processed wafer is gently changed in posture without fluttering, the generation of the particles is suppressed, and the wafer yield is improved without contamination of the wafers by the particles. .
[0094]
The cassette 10 is unloaded from the opening 16 by the external transfer device, and another cassette 10 is transferred from the outside and placed on the cassette transfer device 35.
[0095]
The stopper pin 79 is rotated toward the right side plate 39, the stopper pin 79 crosses the rotation axis of the rotation lever 64, and the solenoid valve 99 is moved to the a side by a valve position switching command signal from the rotary actuator 77. Is switched to. Thereafter, the cassette 10 is transported by the same operation as described above.
[0096]
The rotation lever 64, the driving air cylinder 65, the brake unit 63, and the control air circuit for rotating the cassette in the cassette conveying device 35 are not large, the assembly of the device is easy, and the cost of the device is reduced. Is done.
[0097]
The substrate processing apparatus and the cassette carrying method of the present invention are not limited to the cassette carrying apparatus in the above-described embodiment, and the number of cassettes may be one or three or more, and the wafer alignment mechanism is Two sets of wafer alignment mechanisms and wafer mapping sensors may be provided to align two wafers in the cassette at the same time. After the cassette is placed on the cassette mounting table, the wafer is aligned, and then the cassette Of course, the rotation may be performed, and the present invention can be applied to either a batch type or a single wafer type substrate processing apparatus.
[0098]
Further, the 90-degree rotation (returning operation) of the cassette during unloading may be performed by adjusting only the throttle valve 88 for the rotation speed in the entire stroke without switching the low-speed and high-speed performed during loading. Experiments have confirmed that the wafer is stable even when the speed of the cassette returning operation is constant.
[0099]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the cassette is rotated at a low speed when starting, stopped halfway, and then rotated at a high speed. Therefore, when the substrate to be processed is unstable, the cassette is rotated at a low speed and the substrate to be processed is stabilized. Since the substrate is rotated at a high speed, the substrate to be processed is protected without being subjected to an impact.
[0100]
Further, when the cassette is rotated at a low speed up to θ degrees, the contents of the cassette are stabilized. Even if the cassette is rotated at a high speed thereafter, the substrate to be processed is not damaged and is efficient.
[0101]
Further, the generation of particles is reduced, the contamination of the substrate to be processed by the particles is reduced, and the yield of the processed substrate is improved.
[0102]
Furthermore, various excellent effects such as a simple structure of the apparatus, easy assembly, and reduction of the cost of the apparatus are exhibited.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic partial side view showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of a cassette carrying device in the embodiment.
FIG. 3 is a perspective view of a braking unit in the embodiment.
FIG. 4 is a perspective view of a shock absorber in the embodiment.
FIG. 5 is a control air circuit diagram of the rotation drive unit in the embodiment.
6 is a cross-sectional view showing the rotating operation of the cassette in the embodiment and showing the cassette being mounted, FIG. 6 (A) is a view taken along the line XX of FIG. 6 (B), FIG. 6B is a view taken in the direction of the arrow Y in FIG.
FIG. 7 is a view showing the rotating operation of the cassette in the embodiment, and is a cross-sectional view showing when the cassette is locked.
FIG. 8 is a view showing the rotation operation of the cassette in the embodiment, and is a cross-sectional view showing the cassette when it is rotated by θ degrees.
FIG. 9 is a view showing the rotation operation of the cassette in the embodiment, and is a cross-sectional view showing when the rotation of the cassette is completed.
FIG. 10 is a perspective view of a conventional example.
FIG. 11 is a side view of the cassette carrying device in the conventional example.
FIG. 12 is a side view showing a state where a cassette is placed on a cassette carrying device in the conventional example.
FIG. 13 is a side view showing a state in which the cassette is rotated by the cassette carrying device in the conventional example.
[Explanation of symbols]
10 cassettes
11 Wafer
14 Cassette loader
16 opening
35 Cassette transfer device
37 robot arm
43 frames
44 cassette mounting table
45 Rotating plate
46 Internal transfer stage
47 External transfer stage
49 Rotating support shaft
51 Rotary drive shaft
52 Inclined linear guide
56 slide blocks
57 Wafer aligner
61 Air cylinder for lifting
63 Braking unit
64 Lever for rotation
65 Air cylinder for driving
67 Shock absorber
68 Shock absorber
69 Positioning unit
76 Buffer rod
77 Rotary actuator
78 coupling
79 Stopper pin
81 Driving rod
82 Damper
84 Rod side port
86 Piston side port
88 Throttle valve
89 Throttle valve
91 Electromagnetic switching valve
92 Compressed air supply pipe
95 Air Pipe for Low Speed Drive
96 Air Pipe for High Speed Drive
97 Throttle valve for low speed drive
98 Throttle valve for high speed drive
99 Solenoid valve

Claims

In a substrate processing apparatus provided with a cassette transport device that changes a substrate to be processed in the cassette from a vertical state to a horizontal state by reversing the cassette by a predetermined angle in a cassette transport process inside the device, the cassette transport device is rotated. A possible cassette mounting table, a rotating unit for rotating the cassette mounting table by a predetermined angle to change a substrate to be processed in the cassette mounted on the cassette mounting table from a vertical state to a horizontal state, and the rotating unit A positioning unit capable of restraining the rotating means at a position where the substrate to be processed is in a state of being tilted and stabilized from a vertical state while the cassette mounting table is inverted by a predetermined angle, and the rotating means includes the cassette mounting table Is rotated at a low speed until it is restrained by the positioning unit, and is rotated at a high speed in synchronization with the restraint release of the positioning unit. Plate processing equipment.

The substrate processing apparatus according to claim 1, a shock absorber acting in both ends of the rotary stroke is provided with connecting damper acting in full rotation stroke of the rotating means to the cassette mounting table.

In a substrate processing apparatus provided with a cassette transport device that changes a substrate to be processed in the cassette from a vertical state to a horizontal state by reversing the cassette by a predetermined angle in a cassette transport process inside the device, the cassette transport device is rotated. A possible cassette mounting table, a rotating unit that rotates the cassette mounting table by a predetermined angle to change a substrate to be processed in the cassette mounted on the cassette mounting table from a vertical state to a horizontal state, and the rotating unit includes: A semiconductor device to be processed using a substrate processing apparatus having a positioning unit capable of restraining the rotating means at a position where the substrate to be processed is in a tilt-stabilized state from a vertical state while the cassette mounting table is inverted by a predetermined angle. In the manufacturing method, the rotating means rotates the cassette mounting table at a low speed until the cassette mounting table is restrained by the positioning unit; Means for rotating the cassette mounting table at a high speed in synchronism with the restraint release of the positioning unit so that the substrate to be processed in the cassette changes from the tilt-stabilized state to the horizontal state, and transports the cassette from the cassette mounting table. A process for manufacturing a semiconductor element.