JPH01316954A

JPH01316954A - ウエハ処理装置

Info

Publication number: JPH01316954A
Application number: JP63148100A
Authority: JP
Inventors: Taizo Hashimoto; 橋本　泰造; Kimio Muramatsu; 村松　公夫; Kazuhiko Matsuoka; 松岡　一彦; Hiromitsu Tokisue; 裕充時末
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-06-17
Filing date: 1988-06-17
Publication date: 1989-12-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野］本発明は、ウェハ処理技術、特に、ウェハを処理室内に
出し入れするハンドリング技術に関し、例えば、半導体
装置の製造工程において、ウェハ上にＣＶＤ膜を生成す
る自公転式のＣＶＤ装置に利用して有効なものに関する
。

〔従来の技術〕

半導体装置の製造工程において、ウェハ上にＣＶＤ膜を
生成するＣＶＤ装置として、処理室と、処理室内に配置
された略三角錐形状のバッファと、バッファの裾の周囲
を公転するように配設されているヒータカバーと、ヒー
タカバーに開設された複数の窓孔内に回転するように配
設されている複数のサセプタと、バッファの頂上に配さ
れて複数種類の処理ガスを吹き出すガスヘッドとを備え
ており、サセプタ上に被処理物としてのウェハを収容し
て自公転させながら、ガスヘッドから複数種類の処理ガ
スをそれぞれ同時に吹き出せ、そのガスの気相化学反応
により所望の成膜処理を行うように構成されているもの
がある。

このような自公転式ＣＶＤ装置において、ウェハを処理
室に搬入してサセプタ上に移載し、また、ウェハをサセ
プタ上から受け取り、処理室外に搬出するウェハ保持装
置としては、エア吹き出しヘッドによりウェハにエアを
吹きつけ、ヘッドとウェハとの間にエアの流れ層を形成
することにより、ウェハを吸着保持するように構成され
ている装置や、ヘッドに突設された保持爪をウェハに係
合させることにより、ウェハを機械的に保持するように
構成されている装置がある。

なお、ＣＶＤ技術を述べである例としては、株式会社工
業調査会発行「電子材料１９８５年１１月号別冊」昭和
６０年１１月２０日発行Ｐ５３〜Ｐ５４、がある。

また、ウェハのハンドリング技術を述べである例として
は、株式会社工業調査会発行「電子材料１９８２年１１
月号別冊」昭和５７年１１月１８日発行Ｐ１０９〜Ｐ１
１６、がある。

ウェハを保持する非接触型吸着保持装置を述べである例
としては、特開昭５７−１６４５４４号公報および特開
昭５８−１４３９８９号公報がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このようなウェハ保持装置を用いたウェハ処理
装置においては、次のような問題点があることが、本発
明者によって明らかにされた。

（１）　　ウェハにエアを吹き付けてウェハを吸着保持
するウェハ保持装置においては、ウェハの保持時にウェ
ハとヘッドとの間からエアが噴出するため、保持しよう
とするウェハの周辺に多量の反応生成物が存在する常圧
ＣＶＤ装置では他のウェハ上に多量の反応生成物を付着
させてしまう。

（２）保持爪によりウェハを機械的に支持するウェハ保
持装置においては、機構が複雑になるため、機械的な摺
動部から微細な金属破片や、付着した反応生成物片を発
生させたり、機構のトラブルが発生する。

本発明の目的は、常圧ＣＶＤ装置等において、ウェハ上
への微細粒子の付着を防止し、かつ、機構が簡単でトラ
ブルの少ないウェハ処理装置を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば、次の通りである。

すなわち、ウェハに流体を吹きつけ、あるいは、吸着面
より流体を吸引することを併用してウエノ＼との間に流
れ層を形成するか、吸引圧力と吹きつけ圧力のバランス
をとることにより、ウェハを保持するヘッド、および、
このヘッドの側面に保持されたウェハの側面に当接し得
るように配設されている複数の保合部を備えているウェ
ハ保持装置を使用し、このウェハ保持装置をウェハを処
理する処理室を出入りするように構成したものである。

〔作用〕

前記した手段によれば、ウェハとヘッドとの間に部分的
に圧力が供給されるためにエアが導入されるが、同時に
吸着力を発生させるためにウェハとヘッドとの間が吸引
されているため、ウェハとヘッドとの間から外に気体が
噴出することはない。

それによって処理室内の反応生成物は巻き上げられるこ
とはなく、他のウェハに反応生成物を付着させることは
ない。同時に保持しようとするウェハに対しても非接触
に吸着保持するため、微小粒子を付着させることはない
。

また、メカニカルなウェハ保持装置に比べて可動部分が
減少するため、その摺動部からの微小粒子の発生や、機
構のトラブルを低減させることができる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例である自公転式Ｃ■Ｄｕ置に
おけろウェハ保持装置付近を示す部分斜視図、第２図は
そのウェハ保持装置の受け渡し作業を説明するための一
部切断正面図、第３図は同じく受け取り作業を説明する
ための一部切断正面図、第４図はウェハ保持装置を示す
底面図、第５図はその自公転式ＣＶＤ装置を示す縦断面
図である。

本実施例において、このＣＶＤ装置は略円筒形中空体に
形成されているチャンバｌを備えており、チャンバ１の
側壁にはウェハを出し入れするための搬入口ＩＡおよび
搬出口ＩＢが開設されているとともに、その下部の適当
箇所に複数個の排気口２が開設されている。チャンバ１
内の上部には底面開口の略三角錘筒形状に形成されてい
るベルジャ３が吊持されている。ベルジャ３の頂部には
複数種類の処理ガスを吹き出すガスヘッド（後記する。

）が配設されており、ベルジャ３内にはバッファ４が同
心的に配設されている。バッファ４はベルジャ３に対し
て所定寸法小さく相似する略円錐形状に形成されており
、その円錐面が凹状に弯曲されている。

一方、チャンバ１内の下部にはターンテーブル５が水平
に支持されており、ターンテーブル５はモータや減速機
構等からなる回転駆動装置６により回転されるように構
成されている。ターンテーブル５上には複数の回転軸７
が外周辺部において周方向に略等間隔に配されて、それ
ぞれ略垂直に支承されており、回転軸７はモータや減速
機構等からなる回転駆動装置８により回転されるように
構成されている。各回転軸７上には被処理物としてのウ
ェハ９を支持するためのサセプタ１０がそれぞれ水平に
支持されており、このサセプタ１０群は前記バッファ・
−の下端辺の周囲を自転しながら公転するように配設さ
れている。

サセプタ１０はウェハ９よりも大径の円板形状に形成さ
れており、サセプタ１０の上面にはウェハ９よりも大径
の円形形状に形成された凹部１１が同心的に配されて、
サセプタ１０と一体的にそれぞれ没設されている。凹部
１１はその深さがウェハ９の高さと略等しくなるように
設定されている。

サセプタ１０の下にはヒータ１２が配設されており、こ
れらヒータ１２はサセプタ１０が支持しているウェハ９
をそれぞれ加熱し得るように構成されている。バッファ
４の下端辺にはヒータカバー１３がターンテーブル５上
に立設された複数本の支柱１４を介して支持されて配設
されている。

また、ヒータカバー１３には複数の窓孔１５がサセプタ
１０を収容し得る大きさにそれぞれ開設されており、各
窓孔１５の開口縁には面取り部が凸状弯曲面形状に形成
されている。各窓孔１５にはサセプタ１０がヒータカバ
ー１３によって取り囲まれるように遊嵌されており、こ
れにより、ヒータカバー１３はサセプタ１０の下位置に
配されてヒータ１２を被覆し、加熱が有効に行われるよ
うにしている。

ベルジャ３の頂部に配設されているガスヘッド１６は第
１ノズル１７および第２ノズル１８を備えており、第５
図に示されているように、二重管構造に構成されている
とともに、バッファ４の頂上に同心的に配されて設備さ
れている。第１ノズルＩ６はモノシランまたはホスフィ
ン等のような処理ガスを供給する第１処理ガス供給源（
図示せず）に接続されるようになっている。第２ノズル
１７は酸素等のような処理ガスを供給する第２処理ガス
供給源（図示せず）に接続されるようになっている。

本実施例において、チャンバ１の搬入口ＩＡおよび搬出
口ＩＢには、ウェハ９を処理室に搬入しサセプタ１０に
移載させるための移載用ウェハ保持装置１．Ａ、および
、ウェハ９をサセプタＩＯから受け取るための受取用ウ
ェハ保持装置Ｂがそれぞれ設備されている。両保持装置
ＡおよびＢは後記する係合部に関する点を除いて、略同
様に構成されているため、便宜上、共通点については一
方につき代表的に説明する。

本実施例において、このウェハ保持装置はへノド２２を
備えており、ヘッド２２は平面形状が被処理物としての
ウェハ９の外形と略等しい円盤形状に形成されている本
体２３と、本体に設備された３台の非接触型吸着装置２
４と、本体２３の外周にウェハ９の外周と係合するよう
に突設されている６個の係合部（詳細は後述する。）と
を備えている。第２図および第３図に示されているよう
に、この吸着装置２４は流体としてのエアを吹き出させ
るように開設されている吹出口２６と、この吹出口２６
に形成されている絞り２６ａと、吹出口２６を取り囲む
ように環状に配されて吹き出しエアを吸引するように開
設されている吸引口２７とを備えている。吹出口２Ｇは
給気′ｅｔ２Ｂを介してエア供給装置（図示せず）に接
続されており、吸引口２７は吸引路２９を介して真空排
気装置（図示せず）に接続されている。また、本体２３
の外周に突設された保合部は周方向において略等間隔に
設けられており、ウェハ９が遊動するのを防止するのに
必要な高さが本体２３の平面から突出する方向に設けら
れている。

本体２３の外周面にはアーム３０が径方向に配されて固
着されており、アーム３０は所望の２点間を連絡するよ
うに適宜敷設されたガイドレール（図示せず）に摺動自
在に跨設されているとともに、ガイドレールに沿って敷
設されてサーボモータによって回転駆動される送りねじ
軸（図示せず）により往復移動されるように構成されて
いる。

チャンバｌの外方にはウェハ搬送装置としてのベルトコ
ンベア３１が搬入口ＩＡおよび搬出口ＩＢにそれぞれ対
向するように敷設されており、ヘルドコンヘア３１はア
ーム３０に固着されたヘッド２２の後退限と、ウェハ収
納治具３２の位置との間においてウェハ９を搬送し得る
ように構成されている。

ここで、ウェハ保持装置にそれぞれ突設されている係合
部の構成について説明する。

まず、移載用ウェハ保持装置Ａに突設されている係合部
２５Ａ群はそれらの内径間隔Ｓａが、前記サセプタ１０
における凹部１１の内径寸法Ｄａよりも狭く、かつ、ウ
ェハ９の外径寸法よりも広くなるように設定されている
。

他方、受取用ウェハ保持装置Ｂに突設されている係合部
２５Ｂ群はそれらの内径間隔ｓｂが、サセプタ１０の外
径寸法Ｄｂよりも広くなるように設定されている。

次に作用を説明する。

処理すべきウェハ９は後述するような移載用ウェハ保持
装置Ａの作用により処理室に搬入されるとともに、各サ
セプタ１０上において凹部１１によって位置決めされる
ように載置状態にそれぞれ支持される。サセプタＩＯに
支持されたウェハ９はヒータ１２により加熱される。こ
のとき、ヒータ１２はヒータカバー１３によって被覆さ
れているため、加熱が有効に行われるとともに、ヒータ
カバー１３の上方空間への放熱が防止される。

ウェハ９がセットされると、サセプタ１０はヒータカバ
ー１３における窓孔１５内においてターンテーブル５お
よび回転軸７によりバッファ４の周囲を自公転される。

この自公転中、モノシランガスまたはホスフィンガスお
よび酸素ガスのような処理ガスが、ガスヘッド２０の第
１および第２ノズル１７．１８からそれぞれバッファ４
に向けて、供給される。

供給された処理ガスはバッファ４の円錐面に沿って周方
向において均等に流下し、その下端辺周囲において自公
転されているウェハ９群にそれぞれ均等に接触した後、
排気口２から排気される。

処理ガスがウェハ９に接触したときの気相化学反応によ
り、ウェハ９上に所望のＣＶＤ膜が生成される。このと
き、ウェハ９は自公転されているため、ウェハ９はガス
流に対して全方位を均等に向けることになり、その結果
、ガスによる成膜処理がウェハ９の全周にわたって均一
に行われることになる。

ここで、ウェハ保持装置ＡおよびＢの作用を説明する。

まず、ウェハ収納治具３２からウェハ枚葉取出し装置（
図示せず）により取り出されたウェハ９は、ヘルドコン
ベア３１によりヘッド後退位置まで搬送され、その場所
で移載用ウェハ保持装置Ａに非接触に保持される。

この後、移載用ウェハ保持装置ＡはアーＬ３０により搬
入口ＩＡからチャンバ１の処理室内に搬入され、所定の
サセプタ１０の直上に位置決めされる。続いて、ウェハ
の非接触保持動作を行っていた保持装置Ａにおける非接
触型吸着装置２４の空気の吸吹を停止されることにより
、ウェハ９はサセプタ１０の凹部１１底面上に落下され
てセットされる。

このとき、ウェハ９のウェハ吸着面に対する平行方向の
動きは、係合部２５Ａの間１１ｉｓａがサセプタ１０上
においてウェハをセットすべき範囲（サセプタ１０に没
設されている凹部１１の内側）より狭い範囲内に制限さ
れているため、ウェハ９はサセプタ１０の上面に没設さ
れている四部１１の底面上に適正にセットされる。

他方、サセプタ１０上において、所望の処理を施された
ウェハ９は搬出口ＩＢの対向位置において、サセプタ１
０上からピックアップさ、れる、すなわち、受取用ウェ
ハ保持袋ｆｉＢのへンド２２はアーム３０により搬出口
ＩＢから挿入されサセプタ１０の直上に位置決めされ、
吹出口２６からのエア吹出しによる静圧流体軸受の形成
と、吸引口２７からのエア吸引による負圧の発生により
、ウェハ９を持ち上げて非接触保持する。

このとき、係合部２５Ｂの間隔ｓｂがサセプタ１０の外
周より広い範囲に設置されているため、ウェハ９は係合
部２５Ｂに衝突することなく、迅速に非接触保持される
ことになる。

ウェハ９の保持状態において、ヘッド２２とウェハ９と
の間からの気体の噴出がないため、ＣＶＤ装置における
処理室内の反応生成物を巻き上げず、その結果、先に搬
入されたウェハ９上に反応生成物を付着させることはな
い。

この後、ウェハ９はウェハ保持袋ＨＢとアーム３０によ
りベルトコンベア３１に移送されて受け渡され、このコ
ンベア３１によりウェハ収納装置（図示せず）に搬送さ
れ、カセットに収納される。

前記実施例によれば次の効果が得られる。

（１）処理室内のサセプタとの間でウェハを受け渡すた
めのウェハ保持装置として、ウェハに流体を吹きつける
とともに、流体を吸引することによって流れ層を形成し
、ウェハを保持する保持装置を使用することにより、ウ
ェハと保持装置との間から流体が外方に流出するのを回
避することができるため、処理室内の反応生成物の巻き
上げを防止することができ、その結果、ウェハの異物付
着を防止することができる。

（２）前記（１）のウェハ保持装置を使用することによ
り、従来の機械式のウェハ保持装置に比べて機械的接触
箇所を低減させることができるため、作動の信頼性を向
上させることができるとともに、発塵を低減させること
ができる。

（３）　　ウェハの保持装置におけるウェハ吸着面に対
する平行方向の動きを制限する係合部の間隔が、サセプ
ター・のセットを行う場合はウェハをセットすべき範囲
より狭く、他方、ウェハを持ち上げる時は広くそれぞれ
設定することにより、ウェハのセントあるいは持ち上げ
を行うとき、ウェハサセプタへのウェハのはみ出しや、
係合部へのウェハの引っ掛かりを防止することができる
。

（４）同一定形のサセプタへのウェハセット作業、およ
び、持ち上げ作業をウェハに非接触の状態でそれぞれ実
現することができるので、ウェハの損傷や異物付着等を
最小限に抑制することができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

例えば、ウェハ保持装置における係合部とサセプタとの
関係は、前記実施例の関係になるように設定するに限ら
ず、使用条件に対応して適宜設定することができる。

ウェハ保持装置を処理室に対して搬入搬出させるための
具体的構成としては前記実施例にかかる構成を使用する
に限らず、使用条件に対応して適当な構成を使用するこ
とが望ましい。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である自公転式ＣＶＤ装置
に適用した場合について説明したが、それに限定される
ものではなく、その他のＣＶＤ装置、酸化膜形成装置、
拡散装置、ドライエツチング装置等に適用することがで
きる。本発明は少なくとも枚葉式のウェハ保持装置を使
用する処理装置全般に適用することができる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を節単に説明すれば、次の通りである。

処理室内のサセプタとの間でウェハの受け渡すためのウ
ェハ保持装置として、ウェハに流体を吹きつけるととも
に、流体を吸引することによって流れ層を形成し、ウェ
ハを保持する保持装置を使用することにより、ウェハと
保持＠置との間から流体が外方に流出するのを回避する
ことができるため、処理室内の反応生成物の巻き上げを
防止することができ、その結果、ウェハの異物付着を防
止することができる。また、前記ウェハ保持装置を使用
することにより、従来の機械式のウェハ保持装置に比べ
て機械的接触箇所を低減させることができるため、作動
の信顧性を向上させることができるとともに、発塵を低
減させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である自公転式ＣｖＤ装置に
おけるウェハ保持装置付近を示す部分斜視図、第２図はそのウェハ保持装置の受け渡し作業を説明する
ための一部切断正面図、第３図は同じく受け取り作業を説明するための一部切断
正面図、第４圀はウェハ保持装置を示す底面図、第５図はその自
公転式ＣＶＤ装置を示す継断面図である。 ■・・・チャンバ、ＩＡ・・・搬入口、ＩＢ・・・搬出
口、２・・・排気口、３・・・ベルジャ、４・・・バン
コア、５・・・ターンテーブル、６．８・・・回転駆動
装置、７・・・回転軸、９・・・ウェハ（被処理物）、
１０・・・サセプタ（支持台）、１１・・・凹部、１２
・・・ヒータ、１３・・・ヒータカバー、１°４・・・
支柱、１５・・・窓孔、１６・・・ガスヘッド、１７・
・・第１ノズル、１日・・・第２ノズル、Ａ・・・移載
用ウェハ保持装置、Ｂ・・・受取用ウェハ保持装置、２
２・・・ヘッド、２３・・・本体、２４・・・非接触型
吸着装置、２５Ａ、２５Ｂ・・・係合部、２６・・・吹
出口、２６ａ・・・絞り、２７・・・吸引口、２８・・
・給気口、２９・・・吸引路、３０・・・アーム、３１
・・・ベルトコンベア、３２・・・ウェハ収納ｔｆｊ　
Ｎ。第１図１・・・キイ、八゛３“°＾゛°ルジイ４−°°ハ’・ｙクデ１６・・・む゛ス４・ット、°。２２・・・４ヴド跡・・骨躊東シＩ覚瓦２ＳＡ、”ｌＳＢ・・・イム合釘３０・・・アーム第３図

Claims

【特許請求の範囲】１、ウェハに流体を吹きつけ、あるいは、吸着面より流
体を吸引することを併用してウェハとの間に流れ層を形
成するか、吸引圧力と吹きつけ圧力とのバランスをとる
ことにより、ウェハを保持するヘッド、および、このヘ
ッドの側面に保持されたウェハの側面に当接し得るよう
に配設されている複数の係合部を備えているウェハ保持
装置を備えており、このウェハ保持装置がウェハを処理
する処理室を出入りするように構成されていることを特
徴とするウェハ処理装置。２、ウェハが支持台に移載される状態において、前記ウ
ェハ保持装置における係合部の間隔が支持台の支持領域
よりも狭くなるように、また、ウェハが支持台から受け
取られる状態において、前記ウェハ保持装置の係合部の
間隔が支持台の支持領域よりも広くなるように構成され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のウ
ェハ処理装置。