JP4467374B2 - ウエハ立替機、ウエハ処理システム - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエハを処理する装置に関し、特に、半導体ウエハの立て替えを行うウエハ立替機、及びウエハ処理システムに関する。

図１は、半導体ウエハを熱処理する際に、そのウエハを載置するための熱処理用ボート（以下、「ボート」と参照される）の構成を示す全体図である。このボート２は、平行に形成された一対の石英棒２ａを有し、その一対の石英棒２ａは所定の部材を介して接続されている。また、この石英棒２ａには、複数の溝２ｂが一定の間隔で形成されている。ウエハ１は、一対の石英棒２ａに形成された一対の溝２ｂにはまるように載置される。このように、複数のウエハ１がボート２に載置された後、それら複数のウエハ１に対して熱処理が行われる。

半導体素子を製造する工程において、ウエハ１を運搬するための装置（以下、「キャリア」と参照される）から上記ボート２へウエハ１を立て替えたり、逆に、ボート２からキャリアへウエハ１を立て替えたりする必要がある。このようなウエハ１の立て替えを行うための装置は、「ウエハ立替機」と呼ばれる。従来のウエハ立替機は、ウエハ１を一時的に収容するためのホルダと、そのホルダにウエハ１を出し入れするためのプッシャを有している。そのようなホルダとプッシャを有するウエハ立替機は、例えば、特許文献１や特許文献２に開示されている。

図２Ａ〜図２Ｆは、特許文献１に開示されたウエハ立替機によるウエハの立替工程を示す図である。この従来のウエハ立替機９は、プッシャ６とホルダ７を有している。また、ホルダ７には、ウエハ１をそのホルダ７内に保持するためのストッパ８が設けられている。図２Ａ（初期状態）において、ウエハ１が積載されたボート２は、ボートステージ３にセットされ、空のキャリア４は、キャリアステージ５にセットされている。

ステップＳ１：移動
図２Ｂに示されるように、ウエハ１が積載されたボート２が、ボートステージ３と共にホルダ７の下部位置までスライドする。

ステップＳ２：第１プッシャ動作
図２Ｃに示されるように、プッシャ６が上昇しウエハ１を突き上げることによって、ウエハ１がホルダ７に収容される。ここで、プッシャ６は、図１に示されたボート２中の一対の石英棒２ａの間を通って、ウエハ１を押し上げている。

ステップＳ３：第２プッシャ動作
図２Ｄに示されるように、ストッパ８がホルダ７内部に押し込まれることにより、ウエハ１がホルダ７内に保持される。そして、プッシャ６が下降し、初期位置に戻る。

ステップＳ４：移動
図２Ｅに示されるように、空のボート２が、ボートステージ３と共に初期位置にスライドし、又、空のキャリア４が、キャリアステージ５と共に、ホルダ７の下部位置までスライドする。

ステップＳ５：第３プッシャ動作
図２Ｆに示されるように、プッシャ６が上昇して、ホルダ７内に収容されているウエハ１を支持する。ここで、プッシャ６は、キャリア４内部を通って上昇している。そして、ストッパ８によるウエハ１の保持が解除される。

ステップＳ６：第４プッシャ動作
図２Ｇに示されるように、プッシャ６は、ウエハ１を支持しながらキャリア４内部を通って下降する。その結果、ウエハ１がキャリア４内に収容される。

この従来の立替作業の場合、プッシャ６とボート２やキャリア４との位置決め、プッシャ６とウエハ１との位置決め、プッシャ６とホルダ７との位置決めが必要である。位置ずれによるウエハ１の破損やキズの発生を抑制するためには、位置決めの数が少ないほど好ましい。

また、この従来の立替作業の場合、ウエハ１と他の部材との接触回数は６回である。具体的には、初期状態におけるボート２との接触、ステップＳ２におけるプッシャ６及びホルダ７との接触、ステップＳ３におけるストッパ８との接触、ステップＳ５におけるプッシャ６との接触、ステップＳ６におけるキャリア４との接触がある。接触によるウエハ１の破損やごみの発生を抑制するためには、ウエハ１と他の部材との接触回数が少ないほど好ましい。

更に、この従来の立替作業の場合、初期状態からウエハ１がキャリア４に収容されるまで、ステップＳ１〜Ｓ６の６ステップが必要である。特に、プッシャ６は、２回の上昇（ステップＳ２、Ｓ５）と２回の下降（ステップＳ３、Ｓ６）の４回の動作を行う。半導体装置の製造効率を向上させるためには、ウエハ１の立て替えに要する時間が短いほど好ましい。

特開平３−２０６６４１号公報 実開平３−３２４２９号公報

本発明の目的は、製造される半導体装置の歩留まりを向上させることができるウエハ立替機、及びウエハ処理システムを提供することにある。

本発明の他の目的は、半導体装置の製造効率を向上させることができるウエハ立替機、及びウエハ処理システムを提供することにある。

以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号・符号を用いて、［課題を解決するための手段］を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明に係るウエハ立替機（１０）は、ウエハ（２０）を下方から支持するように構成された第１装置（３０）と、ウエハ（２０）を収容するように構成された第２装置（４０）との間で、ウエハ（２０）を移し替えるためのウエハ立替機（１０）である。ここで、第１装置（３０）は、ウエハ（２０）の直径（Ｒ）より小さな第１幅（Ｗ１）を有し、第２装置（４０）は、ウエハ（２０）の直径（Ｒ）より大きな第２幅（Ｗ２）を有している。本発明に係るウエハ立替機（１０）は、ウエハ（２０）を支持する第１支持部材（１１）と、ウエハ（２０）を支持し第１支持部材（１１）と同体に移動する第２支持部材（１２）とを備える。これら第１支持部材（１１）と第２支持部材（１２）の間隔（Ｄ）は、第１幅（Ｗ１）より大きく、第２幅（Ｗ２）より小さい。つまり、第１支持部材（１１）と第２支持部材（１２）の間隔（Ｄ）は、上記第１装置（３０）が第１支持部材（１１）と第２支持部材（１２）の間を通り抜けることが可能なように設定される。また、これら第１支持部材（１１）と第２支持部材（１２）は、鉛直方向（Ｚ）に可動であり、上記第２装置（４０）内を通ってウエハ（２０）を下方から支持するように配置される。

本発明に係るウエハ立替機（１０）は、第１装置（３０）にウエハ（２０）を載せ、また、その第１装置（３０）からウエハ（２０）を取り出すためのウエハ立替機（１０）である。ここで、その第１装置（３０）は、ウエハ（２０）の直径（Ｒ）より小さな幅（Ｗ１）を有し、ウエハ（２０）を下方から支持するように構成されている。本発明に係るウエハ立替機（１０）は、ウエハ（２０）を支持する第１支持部材（１１）と、ウエハ（２０）を支持し第１支持部材（１１）と同体に移動する第２支持部材（１２）とを備える。これら第１支持部材（１１）と第２支持部材（１２）の間隔（Ｄ）は、上記第１装置（３０）の幅（Ｗ１）より大きく、ウエハ（２０）の直径（Ｒ）より小さい。つまり、第１支持部材（１１）と第２支持部材（１２）の間隔（Ｄ）は、第１装置（３０）が第１支持部材（１１）と第２支持部材（１２）の間を通り抜けるように設定される。

本発明に係るウエハ処理システム（１００）は、ウエハ（２０）を下方から支持するように構成された第１装置（３０）と、ウエハ（２０）を収容するように構成された第２装置（４０）と、それら第１装置（３０）と第２装置（４０）との間でウエハ（２０）を移し替える第３装置（１０）とを備える。ここで、第１装置（３０）は、ウエハ（２０）の直径（Ｒ）より小さな第１幅（Ｗ１）を有し、第２装置（４０）は、ウエハ（２０）の直径（Ｒ）より大きな第２幅（Ｗ２）を有している。第３装置（１０）は、第１支持部材（１１）と、その第１支持部材（１１）と同体に移動する第２支持部材（１２）とを備える。それら第１支持部材（１１）と第２支持部材（１２）の間隔（Ｄ）は、第１幅（Ｗ１）より大きく、第２幅（Ｗ２）より小さい。つまり、第１支持部材（１１）と第２支持部材（１２）の間隔（Ｄ）は、第１装置（３０）が第１支持部材（１１）と第２支持部材（１２）の間を通り抜けるように設定される。また、これら第１支持部材（１１）と第２支持部材（１２）は、第２装置（４０）内を通ってウエハ（２０）を下方から支持するように配置される。

本発明によるウエハ立替機及びウエハ処理システムによれば、ウエハの立替作業中におけるウエハの他の部材との接触回数が削減される。従って、ウエハの破損やごみの発生が抑制され、製造される半導体装置の歩留まりが向上する。

本発明によるウエハ立替機及びウエハ処理システムによれば、ウエハの立て替え作業に要する時間が削減される。従って、半導体装置の製造効率が向上する。

本発明によるウエハ立替機及びウエハ処理システムによれば、装置が簡単化する。これにより、位置決めの回数が低減し、位置ずれによるウエハの破損が抑制される。従って、製造される半導体装置の歩留まりが向上する。更に、装置が簡単化し部品が節約されるため、コストが削減される。

添付図面を参照して、本発明によるウエハ立替機及びウエハ処理システムを説明する。

（構成）
図３は、本発明に係るウエハ立替機の構造、及びウエハ処理システムの構成を示す正面図（ＸＺ面）である。図３において、鉛直方向がＺ方向と定義され、ウエハ２０が配置される面がＸＺ面と定義される。Ｙ方向は、そのＸＺ面に直角な方向である。

本発明に係るウエハ処理システム１００は、ウエハ２０を移送したり、ウエハ２０に対して熱処理等の処理を施すためのシステムである。図３において、ウエハ処理システム１００は、ウエハ２０を処理するための第１装置（３０、３１）と、そのウエハ２０を収容するための第２装置（４０）と、その第１装置と第２装置との間でウエハ２０を移し替える（立て替える）ためのウエハ立替機１０とを備えている。

ウエハ２０の処理に用いられる「第１装置」としては、熱処理用ボート３０（以下、「ボート」と参照される）が例示される。このボート３０は、ウエハ２０を熱処理する際に、そのウエハ２０を載置するための装置である。図３に示されるように、このボート３０のＸ方向に沿った幅Ｗ１は、ウエハ２０の直径Ｒよりも小さい。このように、ボート３０は、ウエハ２０を下方から支持しやすいように構成されている（図１参照）。また、図３に示されるように、このボート３０は、ボートステージ３１上にセットされる。このボートステージ３１は、図中のＹ方向に可動であり、ボート３０はこのボートステージ３１と共にＹ方向に沿って移動することが可能である。ウエハ立替機１０は、このボート３０にウエハ２０を載せる、あるいは、このボート３０からウエハ２０を取り出す。

ウエハ２０を収容するように構成された「第２装置」としては、運搬用キャリア４０（以下、「キャリア」と参照される）が例示される。このキャリア４０は、ウエハ２０を収容し運搬するための装置である。図３に示されるように、このキャリア４０のＸ方向に沿った幅Ｗ２は、ウエハ２０の直径Ｒよりも大きい。これにより、ウエハ２０はキャリア４０内に収容される。このキャリア４０は、図示されないキャリアステージ上にセットされてもよい。本実施の形態において、このキャリア４０は、上述のボート３０の下方に配置されている。ウエハ立替機１０は、このキャリア４０にウエハ２０を収容する、あるいは、このキャリア４０からウエハ２０を取り出す。

本発明に係るウエハ立替機１０は、プッシャを備えており、従来技術におけるホルダを有していない（以下、参照符号１０は、ウエハ立替機あるいはプッシャを参照するために用いられる）。図３に示されるように、本実施の形態において、ウエハ立替機（プッシャ）１０は、第１支持部材１１と第２支持部材１２を備えている。これら第１支持部材１１と第２支持部材１２は、プッシャ本体に接続されており、同体に移動する。図３においては、これら第１支持部材１１と第２支持部材１２は、図示されない稼動装置によってＺ方向に沿って上下運動する。

これら第１支持部材１１及び第２支持部材１２は、ウエハ２０を支持するための部材であり、ウエハ２０に接触する接触部１１ａ、１２ａをそれぞれ有している。これら接触部１１ａ、１２ａには、例えば、複数の溝が設けられており、ウエハ２０を下方から支持できるように構成されている。また、これら第１支持部材１１と第２支持部材１２は、Ｚ方向に沿って互いに平行に形成されている。このように、ウエハ２０は、第１支持部材１１の接触部１１ａと第２支持部材１２の接触部１２ａの一対の接触部によって、安定して保持される。

図３に示されるように、第１支持部材１１と第２支持部材１２の間隔は、Ｄで与えられる。第１支持部材１１と第２支持部材１２がウエハ２０を支持するため、この間隔Ｄは、ウエハ２０の直径Ｒより小さく設定される。そして、本発明によれば、この間隔Ｄは、ボート３０の幅Ｗ１より大きく、キャリア４０の幅Ｗ２より小さい。つまり、ボート３０（ボートステージ３１）が第１支持部材１１と第２支持部材１２の間を通り抜けることができるように、その間隔Ｄが設定されている。また、第１支持部部材１１と第２支持部材１２がキャリア４０内部を通ることができるように、その間隔Ｄが設定されている。すなわち、図３に示されるように、本実施の形態において、ボート３０はキャリア４０の上方に配置され、第１支持部材１１と第２支持部材１２は、キャリア４０内部及びボート３０の両側を通って、ウエハ２０を下方から支持するように配置される。

（動作）
図４Ａ〜図４Ｅは、本発明に係るウエハ立替機１０によるウエハの立替工程を示す図である。図４Ａ〜図４Ｅにおいて、左側にはウエハ処理システム１００の正面図（ＸＺ面）、右側には側面図（ＹＺ面）が示されている。また、図４Ａ〜図４Ｅにおいては、例として、ボート３０からキャリア４０にウエハ２０を移し替える工程が示されている。

ステップＳ０：初期状態
図４Ａに示されるように、ウエハ２０が積載されたボート３０は、ボートステージ３１にセットされている。このボート３０は、Ｙ方向に関しては、キャリア４０から離れた場所に位置しており、Ｚ方向に関しては、キャリア４０の上方に配置されている。また、プッシャ１０（第１支持部材１１、第２支持部材１２）は、キャリア４０の下方に位置している。

ステップＳ１１：移動
図４Ｂに示されるように、ボートステージ３１がＹ方向に移動し、ウエハ２０が積載されたボート３０がキャリア４０の直上まで移動する。

ステップＳ１２：第１プッシャ動作
図４Ｃに示されるように、キャリア４０の内部及びボート３０の両側を通って、プッシャ１０が上昇する。これにより、ボート３０に積載されていたウエハ２０は、接触部１１ａ、１２ａによって上方に持ち上げられる。このような動作が可能なのは、第１支持部材１１と第２支持部材１２の間隔Ｄが、ボート３０の幅Ｗ１より大きく、キャリア４０の幅Ｗ２とウエハ２０の直径Ｒより小さいからである。

ステップＳ１３：移動
図４Ｄに示されるように、空のボート３０が、ボートステージ３１と共に初期位置まで移動する。ここで、ボート３０は、第１支持部材１１と第２支持部材１２の間を通って移動している（引き抜かれている）。このような動作が可能なのは、ボート３０の幅Ｗ１が、第１支持部材１１と第２支持部材１２の間隔Ｄより小さいからである。

ステップＳ１４：第２プッシャ動作
図４Ｅに示されるように、プッシャ１０は、接触部１１ａ、１２ａによってウエハ２０を支持しながらキャリア４０内部を通って下降する。その結果、ウエハ２０がキャリア４０内に収容され、キャリア４０内の所定の保持部材４１によって保持される。

このようにして、ウエハ立替機１０によって、ウエハ２０がボート３０からキャリア４０に移し替えられる。キャリア４０からボート３０へウエハ２０を移し替える場合、上述の動作と正反対の動作が実行される。

（効果）
本発明によるウエハ立替機１０及びウエハ処理システム１００による効果は以下の通りである。

まず、本発明に係る立替作業の場合、ウエハ２０と他の部材との接触回数は３回である。具体的には、初期状態におけるボート３０との接触、ステップＳ１２におけるプッシャ１０との接触、ステップＳ１４におけるキャリア４０との接触がある。このように、従来の技術と比較して、ウエハ２０と他の部材との接触回数が削減される。更に、本発明に係るウエハ立替機１０は、ウエハを一時的に保管するホルダを必要としないため、そのホルダに関する位置決めが不要となる。このように、ウエハ２０の立替作業中における接触や位置ずれによるウエハ２０の破損やごみの発生が抑制される。従って、製造される半導体装置の歩留まりが向上する。

また、本発明に係る立替作業の場合、初期状態からウエハ２０がキャリア４０に収容されるまで、ステップＳ１１〜Ｓ１４の４ステップだけが必要である。特に、プッシャ１０は、上昇（ステップＳ１２）と下降（ステップＳ１４）の２回だけ動作を行う。このように従来技術と比較して、ウエハの立て替え作業に要するステップ数が減少し、立替時間が削減される。従って、半導体装置の製造効率が向上する。

更に、本発明に係るウエハ立替機１０は、ウエハ２０を一時的に保管するホルダや、そのホルダ内にウエハ２０を保持するためのストッパを必要としない。よって、ウエハ立替機１０の構造、及びウエハ処理システム１００の構成が簡単化する。これにより、位置決めの回数が低減し、位置ずれによるウエハの破損が抑制される。更に、部品が節約されるため、コストが削減されるという追加的な効果も得られる。

尚、本発明に係るウエハ立替機１０の適用範囲は、ボート３０とキャリア４０との間の立替作業に限られない。上述の説明から明らかなように、本発明に係るウエハ立替機１０は、ウエハ２０の直径Ｒより小さな幅Ｗ１を有しウエハ２０を下方から支持するように構成された第１装置と、ウエハ２０の直径Ｒより大きな幅Ｗ２を有しウエハ２０を収容するように構成された第２装置との間で、ウエハ２０を効果的に移し替えることが可能である。

図１は、ウエハが載置されるボートの構成を示す全体図である。 図２Ａは、従来のウエハの立替工程を示す正面図である。 図２Ｂは、従来のウエハの立替工程を示す正面図である。 図２Ｃは、従来のウエハの立替工程を示す正面図である。 図２Ｄは、従来のウエハの立替工程を示す正面図である。 図２Ｅは、従来のウエハの立替工程を示す正面図である。 図２Ｆは、従来のウエハの立替工程を示す正面図である。 図２Ｇは、従来のウエハの立替工程を示す正面図である。 図３は、本発明に係るウエハ立替機の構造、及びウエハ処理システムの構成を示す正面図である。 図４Ａは、本発明に係るウエハの立替工程を示す正面図・側面図である。 図４Ｂは、本発明に係るウエハの立替工程を示す正面図・側面図である。 図４Ｃは、本発明に係るウエハの立替工程を示す正面図・側面図である。 図４Ｄは、本発明に係るウエハの立替工程を示す正面図・側面図である。 図４Ｅは、本発明に係るウエハの立替工程を示す正面図・側面図である。

符号の説明

１０ ウエハ立替機（プッシャ）
１１ 第１支持部材
１２ 第２支持部材
２０ ウエハ
３０ ボート
３１ ボートステージ
４０ キャリア
４１ 保持部材
１００ ウエハ処理システム

Claims (4)

1. ウエハの直径より小さな第１幅を有し前記ウエハを下方から支持するように構成された第１装置と、前記ウエハの直径より大きな第２幅を有し前記ウエハを収容するように構成された第２装置との間で、前記ウエハを移し替えるためのウエハ立替機であって、
   前記ウエハを支持する第１支持部材と、
   前記ウエハを支持し前記第１支持部材と同体に移動する第２支持部材と
   を具備し、
   前記第１支持部材と前記第２支持部材は、鉛直方向に沿って互いに平行に形成されており、前記鉛直方向に可動であり、
   前記第１支持部材と前記第２支持部材の間隔は、前記第１幅より大きく、前記第２幅より小さく、
   前記第１装置は、前記第２装置の上方に配置され、
   前記第１支持部材と前記第２支持部材は、前記第２装置内を通って前記ウエハを下方から支持するように配置された
   ウエハ立替機。
2. ウエハを下方から支持するように構成された第１装置と、前記ウエハを収容するように構成された第２装置との間で、前記ウエハを移し替えるためのウエハ立替機であって、
   前記ウエハを支持する第１支持部材と、
   前記ウエハを支持し前記第１支持部材と同体に移動する第２支持部材と
   を具備し、
   前記第１支持部材と前記第２支持部材は、鉛直方向に沿って互いに平行に形成されており、前記鉛直方向に可動であり、
   前記第１装置は、前記第２装置の上方に配置され、
   前記第１支持部材と前記第２支持部材は、前記第２装置内を通って前記ウエハを下方から支持するように配置され、
   前記第１支持部材と前記第２支持部材の間隔は、前記第１装置が前記第１支持部材と前記第２支持部材の間を通り抜けるように設定された
   ウエハ立替機。
3. ウエハの直径より小さな第１幅を有し前記ウエハを下方から支持するように構成された第１装置と、
   前記ウエハの直径より大きな第２幅を有し前記ウエハを収容するように構成された第２装置と、
   前記第１装置と前記第２装置との間で前記ウエハを移し替える第３装置と
   を具備し、
   前記第１装置は、前記第２装置の上方に配置され、
   前記第３装置は、
   第１支持部材と、
   前記第１支持部材と同体に移動する第２支持部材と
   を具備し、
   前記第１支持部材と前記第２支持部材は、鉛直方向に沿って互いに平行に形成されており、前記鉛直方向に可動であり、
   前記第１支持部材と前記第２支持部材の間隔は、前記第１幅より大きく、前記第２幅より小さく、
   前記第１支持部材と前記第２支持部材は、前記第２装置内を通って前記ウエハを下方から支持するように配置された
   ウエハ処理システム。
4. ウエハを下方から支持するように構成された第１装置と、
   前記ウエハを収容するように構成された第２装置と、
   前記第１装置と前記第２装置との間で前記ウエハを移し替える第３装置と
   を具備し、
   前記第１装置は、前記第２装置の上方に配置され、
   前記第３装置は、
   第１支持部材と、
   前記第１支持部材と同体に移動する第２支持部材と
   を具備し、
   前記第１支持部材と前記第２支持部材は、鉛直方向に沿って互いに平行に形成されており、前記鉛直方向に可動であり、
   前記第１支持部材と前記第２支持部材は、前記第２装置内を通って前記ウエハを下方から支持するように配置され、
   前記第１支持部材と前記第２支持部材の間隔は、前記第１装置が前記第１支持部材と前記第２支持部材の間を通り抜けるように設定された
   ウエハ処理システム。

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