JPH022605A - 自動化フォトリソグラフィック・ワーク・セル - Google Patents

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 本発明は半導体ウニハエ程に関し、より詳細には中−の
プロセス・モジュールすなわちワーク・セル内の複数の
半導体ウェハの同時処理用自動化装置及び工程に関する
。

１釆ユ韮 現在の最新式半導体処理工程装置ではウェハ・カセット
・エレベータまたはインデクサ、及び杓数のウェハ搬送
装置とを用いて、ウェハを一度に一枚づつ、所定の装置
内の一プロセス・ステーションから別のステーションに
移送する。ウェハは最も一般には、ウェハ・カセット・
ホルダーを用いて２５枚或いは５０枚のウェハのバッチ
またはロフトで、−個の装置から別のものへと移送する
。

現在の処理工程装置はしばしば、−装置につき一プロセ
ス・ステーションのみを有し、従って、２個のウェハ・
カセット・ローダ・アンローダ機構及び少なくとも２個
のウェハ搬送機構とを用いて、ウェハをプロセス・ステ
ーションに搬出／搬送し、また処理少にはウェハを搬送
／ｍ人する。

多くのフォトレジスト処理装置は所定の１装置内の幾つ
かのプロセス・ステーションで構成されており、これら
の装置では、単一のプロセス・スチージョン装置内にお
いてよりも多くの搬送機構及びセンサがプロセス・ステ
ーション間にある。

ｎ横が多ければ多いほど、より多くの失敗の危険があり
、かつ適当な性能のための調整を維持することが一層必
要となる。１ク工ハ搬送機構が多ければ多いほど、ウェ
ハと接触する索子が多くなり、従って、−層多くの素子
を清浄に保って異物を制御しなければならない。

従来、半導体処理工程装置は、ウェハ・カセット・エレ
ベータまたはインデクサ、モータ式ゴムベルト、空気浮
上搬送装置、及び幾つかのビック・アンド・ブレイス機
構とを特徴として、ウェハの搬送を達成する。近年、装
置業者は、−層清浄なウェハ搬送を達成づるために、よ
り多くのビック・アンド・ブレイス機構を使用し始めた
。幾つかの場合、ビック・アンド・ブレイス機構をプロ
セス・ステーション間に配置して、一連の工程段階すな
わちプロセス・ステーションの初めから終わりまでのウ
ェハの移送を達成してきた。しかし、ウェハ搬送装置（
ｂンドラ）のプロセス・ステーションに対する比は、１
：１．１：２またはそれ以上のままであった。

また、近年は、多数の自由度のロボット・アームを用い
て、シングル（枚葉の）ウェハ及びウェハのカセットを
移送させてきた。１本のロボット・アームを用いて枚葉
のウェハを移送する場合、ウェハ・ハンドラのプロセス
・ステーション・サポートに対する比は１：３以下には
ならず、このロボット・アームは幾つかのつＩハ搬送機
構のうちの１個だけを用いて工程の流れを達成していた
。

複数のロボット・アームを用いてウェハのカセットを移
送させた場合、ウェハ搬送機構の削減は意図寸なわら達
成されなかった。

問題点を解決するための手段 本発明は、清浄で信頼性の高い、多数の自由度のロボッ
ト・アームを含み、半導体ウェハを定買カセットから搬
出し、それらのウェハを一度に−まいづつ、１個のロボ
ット・ワーク・セル装置内の１処理装置（ステーション
）から別の装置（ステーション）へ搬送するフォトリソ
グラフィック・ワーク・セルである。

このワーク・セルは、望ましい半導体製造工程の流れを
最も良く達成するプロセス・ステーションで構成され１
いる。各プロセス・ステーションの製造周期時間は相互
にそしてロボット・アームの速度とに合わせて、ワーク
・セルの全体の製造スルーブツト要求を満たす。カセッ
ト搬入スタンドによりウェハ・カセットを定位置に保持
し、ウェハのカセットからの搬出／カセットへの搬入を
行う。

献呈されたウェハ搬送機構、例えばカセット・ローダ／
アンローダ或いは他の冗長性を持つ搬送機構等は、取り
除けるところはどこでも処理装置から取り除いて、本質
的なプロセス・ステーションのみを残しである。ウェハ
・ハンドラのプロセス・ステーションに対する比は、今
まで設計されたフォトリソグラフィ・セルの場合、必要
な工程段階の数によって、１：３から１：１１の範囲に
あった。

ポスト・コントローラ／コンピュータを用いてワーク・
セルのプロセス・ステーションとロボットとを通じさせ
、ロボット・アームの作動を各プロセス・ステーション
のウェハ処理周期と合わせる。コンビ」−夕作動ソフト
ウエアは、ワーク・セル内で達成される工程段階のプロ
セスの室孔、選択及び順序の融通性を可能にするべく設
計されている。ホスト・コントローラ／コンピュータは
セル内の全てのプロセス・ステーションのＣＰＵであり
、修理しやすいようにセルの外側に設置してもよい。

ワーク・セル処理装置及び［Ｊボット・アームは大きな
連続粒子シールド、すなわち透明なプラスナックの安全
壁で囲み、セルの内部に操作員が誰らいない無塵状態の
ウェハ処理環境を提供し、また安全障壁を提供して、ロ
ボット・アームが作動するときにそれに接触する操作員
を制限する。この粒子シールド／安全壁には通り口があ
り、修理の場合には処理工程装置に接触できる。

これらの装置は複合的なシールド／壁の要素で設計して
、装置をワーク・セル内に取付ける時に全体のセル・シ
ールド／壁の形成を容易にすることができる。ロボット
切断連動スイッチ付きの出入り戸を提供して、操作員が
セルの内部及びロボット・アームの操作機に接触できる
ようにする。

ロボット・アーム制御装置は修理の時に接触しやすいよ
うにセルの壁の境界の外に設置されている。

ワーク・セル内で用いる処理装置は、各装置の片側或い
は両側から装置修理を根本的に提供するべく設計されて
いる。装置内のプロセス・ステーション・ユニットは、
クイック・リリース設備／連結接Ｉ＊部を有するモジュ
ール型小組立部品であって、敏速な交換及び修理を達成
するべく設計されている。これらのプロセス・ステーシ
ョンはロボット・アームの回りに平らに配置されており
、また幾つかの場合には積み重ねられてワーク・セル内
により多くのプロセス・ステーションが提供されている
。このロボット・アームは縦と横の両方に削り出され、
半導体ウェハを各プロセスへ、そして各プロセスから次
のステーションへまたはウェハ・カセットへと搬送する
。

本発明は、半導体の前工程に用いる多くの処理工程装置
に用いてよく、また、全体的なウェハ製造施設アプロー
チの基本的な組立用ブロック要素として用いてもよく、
その様な場合、セルのホスト・コントローラはウェハ製
造所の制御ネットワーク及び製造所のコンピュータとに
接続されている。

本発明の目的と同様それによって示される技術利点は、
添付の図面に関連して考慮し、かつ新規な特徴が添付の
特許請求の範囲にある場合に、以Ｆの本発明の好ましい
実施例の説明により明らかになるであろう。

実施例 第１図は典型的な従来の半導体デバイス用フォトリソグ
ラフィック工程の工程系統図である。

般に２５枚から５０枚の半導体ウェハの１０ツトはステ
ーションＡで工程の流れを開始し、ステーションＢに搬
送され、そこでウェハか−１度に一枚ずつフォトレジス
ト・ポリマーで塗布される。

次にこの半導体ウェハのロットはステッパ（またはプリ
ンタ）ステーションＣに移送され、そこで各ウェハのフ
ォトレジストに露光して、フォトレジストにパターンを
投影する。ウェハは［ステップ］させて、複数のデバイ
ス・パターンをウェハに露光しなければならず、このパ
ターンの数は、半導体ウェハから生産される半導体デバ
イスの数に依存する。パターンの潜像をフォトレジスト
に作った後、この像をステーションＤで現像して、フォ
トレジスト・ポリマーを投影工程で定めたウェハの領域
から取り除かなければならない。この工程の流れは引き
続いて起こるので、ウェハのロフトは、次のウェハのロ
ットが処理される前に各ステーションで完全に処理され
なければならない。

第２図により本発明に用いることができる工程の流れを
示す。半導体ウェハのロフトはステーション１で工程を
開始する。ロボット・アーム２により一枚目のウェハを
塗布ステーション３に搬送する。塗布後、このウェハは
ロボット・アーム２によってステッパ／プリンタ・ステ
ーション５に移送される。二枚間のウェハはロボット・
アーム２によってステーション１から塗布ステーション
３に移送される。

ステッパ・ステーション５で投影した後、ロボットによ
り一枚目のウェハを現像ステーション４に移送する。ウ
ェハが一つのステーションから移送されると直ぐに、ロ
ボット・アーム２はそのステーションに次のウェハを移
送して処理させる。

このようにして、複数のプロセス・ステーションは複数
のウェハを同時に処理している。プロセス・ステーショ
ン間で列を作って待っているウェハ・ロットが削除され
るので、一連の工程段階の総製造時間が相当縮小される
。このフォトリソグラフィック・ワーク・セルは、投影
プリンタや電子ビーム・パターン描画装置に使用するこ
ともできるということに注意されたい。

第３図により本発明の７オトリソグラフイツク・ワーク
・セルのレイアウトを示す。入力［ｔｌｏ（Ｉｌｏ＞は
ワーク・セルへのカセットの入力のために使用する。各
カセットには処理される複数枚の半導体ウェハが収納さ
れる。ステーション１０は入力及び出力の両方のための
ものであるので、少なくとも２個のカセットがあり、一
つは未処理ウェハを収納するためのもので、二つ目のも
のは処理済ウェハを受は取るためのものである。

ロボット・アーム１６は台１７の上で回転しながら、ア
ーム・エンド・イフエクタ１８でウェハ（図示Ｖず）を
取り上げ、それを装置１１（ステーション１）に移送す
る。

ステーション１（ＨＭと明示されているところ）で、こ
のウェハはｌ−Ｉ　Ｍ　Ｄ　Ｓヘキサメチルジシラザン
で塗布される。それからこのつＩハはアーム１８により
冷却板ＣＨ１に移送される。冷却板Ｃト（１はＩ−Ｉ　
Ｍステーションに隣接し、かつそれよりも下にあるステ
ーションである。アーム１８は３６０度回転することが
できるだけでなく、上下運動の広い自由を有する。また
、これらのワーク・ステーションを縦にｆａ重ねること
により、より小さなワーク・ヒルが可能になる。

冷却ステーションＣＨ１の後、ウェハはステーションＣ
Ｏでフォトレジスト・ポリマーで塗布される。ポリマー
を塗布したウェハはステーション１５に移送され、８に
１でソフト・ベーキングされてから、冷却板ＧＨ２で冷
却される。冷却板ＣＨ２からこのウェハはステッパ／プ
リンタ装置１３に移送され、そこで潜像がウェハの７オ
トレジスト・ポリマーに付けられる。ステッパからこの
ウェハはポスト・ベーキング装ｆｆ１ＢＫ２及び冷却板
ＣＩ−１３に移送される。

工程のこの段階で、つＩハ及びその上のフォトレジスト
は現像工程の準備ができる。このつＩハはステーション
１２の現像装置ＤＶに搬送される。

現像段階後、ステーション１５の装＠ＦＥにおいてウェ
ハは紫外線でフィールド露光され、それから装２２ＢＫ
３に搬送されてハード・ベーキングされる。このつ１ハ
は、要望ならば、ステーション１４の装置ＩＮで検査す
る。その後、ウェハは１１０装置１０の出力カセットに
移送される。

ワーク・セル内の代わりの工程の流れを第４図に示す。

ウェハはｌ１０１０から８２１１１のＨＭＤＳ塗布ステ
ーションに移送される。装置１１において、このウェハ
はＨＭ装置から冷却板ＣＨＩに、それから塗布ａａｃｏ
に移送される。

このウェハは次にユニット１２に移送されて、ＢＫ２で
ソフト・ベーキングされ、それから冷却板Ｃｌ−１３に
移送される。

冷却板Ｃ１］３から、このウェハはステッパ装置１３に
移送されて像を付けられてから装置１５に移送されてス
テーションＢＫ１でポスト・ベーキングされ、冷却板Ｃ
１１２に移送される。その後、ウェハは装置１２のＴＭ
像ステーションＤＶに配置される。このＣウェハはフィ
ールド露光ＦＥ用にステーション１５に戻される。それ
からこのウェハはステーション１４に移送されてステー
ションＢＫ３で最終のハード・ベーキングされ、ステー
ションＩＮで検査される。このステーション［Ｎはサン
プル用の検査ステーションで、必ずしも全てのウェハを
検査するとは限らない。検査後、ウェハはＩ１０ステー
ション１０で出力カセットに入れられる。

ワーク・セルのサイズを制限しかつ、ワーク・セルの各
装置内の各ステーションへの効率的なアクセスを提供す
るために、ステーションのうちの幾つかは積み重ねる。

第５図により、ロボット・アーム１８によってアクセス
可能な積重ねワーク・ユニットのワーク・ユニットの正
面からの斜視図を示す。

所定のワーク・ユニット２０用のロボット・アーム１８
により、アクセス用の穴２４から下部のプロセス・ステ
ーションをアクセス１）て面２２上のワーク・ピース（
ウェハ）を処理したり、上部のワーク・ステーションを
アクセスしてその工作面上のワーク・ピースを処理する
ことができる。

このロボット・アーム１８は垂直方向と水平方向に動い
て二つの工作面２１及び２２をアクセスしさえすればよ
いということがわかる。本発明のワーク・セルの設計に
より、ロボット・アーム１８の垂直及び水平の両範囲の
運動を利用し、結果としてスペースとロボット・システ
ムの両方をより効率的に使用することになる。バッフル
または仕切り１３を用いて上部及び下部のワーク・ステ
ージョンを分離するので、上部ワーク・ステーションか
らの空気の流れは下部ワーク・ステーションを横切って
流れないということに？主意されたい。

ｖ４重ねワーク・ステーションは、１９８７年８月２７
日出願の米国特許出願第０８９．８９６号の１８％重ね
ロボット・ワーク・セル・プロセス・ステーション」に
より十分に説明されている。

ロボット・アームによる半導体ウェハの位置調節を第６
ａ図乃至第６０に示す。これらの図により、１枚の半導
体ウェハをワーク・セルを通じて搬送するのに使用する
ウェハの位置調節及び搬送の複数の動作を説明する。

第６ａ図によりウェハＳをカセット１００から池の場所
に搬送する最初の数段階を説明する。

カセット１００には、ウェハＳを含める複数枚の半導体
ウェハが完全にまたは部分的に入れられている複数のラ
ックすなわらスロット１０２がある。この工程の最初で
は、エンド・イフエクタ操作台２８は水平位置にある。

ロボット・アーム１６により操作台２８をカセット１０
０のウェハＳの下側に挿入する。操作台２８はカセット
１００内のウェハ間に挿入することができるようなサイ
ズに作られている。ウェハを取り上げる前のある時点で
、真空ボート３８用の真空源をターン・オンさせて、こ
れらのボートのところに連続的な吸引があるようにする
。

第６ｂ図を説明するが、同図ではウェハＳが操作台２８
に支えられるように、ロボット・アーム１８により操作
台２８が上方に持ち上げられている。特に、操作台２８
を十分にウェハＳの下側に挿入して、ウェハＳ１特にフ
ォーク３６（第６ａ図参照）をしっかりと支える。ウェ
ハが操作台２８の上板３４と接触したら、ボート３８か
らの吸引によりウェハを、操作台２８に適切なところに
張り付ける。さらに、容量センサ４０（第６ａ図参照）
により、上面３４上のウェハＳの存在が感知される。次
に、アーム１６を操作して、操作台２８、イフェクタ１
８及びウェハＳを持ち五げ、カセット１００から引き出
す。

第６Ｃ図において、イフエクタ１８及び操作台２８を水
平方向から離して上方に傾けてウェハＳが斜面に、キャ
ッチャ−４２の上方にあるようにする。この段階で、ボ
ート３８への真空をスイッチ・オンし、ウェハＳが操作
台２８の端の位置に張り付くようにさせるのが好ましい
。

このティルティング動作は、アーム１６がカセット１０
０から他の望ましい場所への移送している間に起こるこ
とが可能である。真空による取り外し可能なウェハＳの
操作台２８への張り付けによって、これが可能になる。

さて第６ｄ図を説明するが、ウェハＳを傾けた操作台２
８の上に、真空により張り付けた後、それからキャッチ
９−４２が伸びてウェハＳを安定させることができる。

真空源はキャッチャ−４２が割り出された位置まで前方
に伸びた後はターン・オフされる。ボート３８の真空の
停止に応答して、ウェハＳは僅かに下方にスライドし、
キャッチャ−４２によって割り出されまたは中央に置か
れる。これにより、ウェハＳはキャッチャ−４２と、従
ってイフェクタ１８及びアーム１６と完全に一直線に合
わせられる。ロボット制御はそのアーム１６及びイフエ
クタ１８の正確な位置を知っており、ゆえにそれに関し
て今ウェハＳがどこにあるかを正確に知っている。従っ
てロボットはウェハＳを望ましいところに正確に配置す
ることができる。ウェハＳがキャッチャ−４２に関連し
て配置された後、ウェハＳを操作台２８に再び張り付け
るために、真空ボート３８は通常戻ってターン・オンさ
れる。

第６ｅ図において、搬送及びセンタリング工程の最終段
階を説明する。キャッチャ−４２はなるべくなら、ピボ
ット１６ａによりブレード２８が水平位置に戻される前
か後のどちらかに、レスト・ポジションに引っ込めるの
がよい。この間またはその後に、ロボット・アーム１６
によりエンド・イフエクタ１８は第２の位置、例えば本
川ｍｇを通して１０６で示されるホット・プレート・ベ
ーキング装置（第３図ではステーションＢＫ１゜８に２
及びＢＫ３として示される）に移送される。

次に、ロボット・アーム１６により操作台２８及びウェ
ハＳをベーキング装置１０６の支柱１０８−１１２の上
に降ろす。支柱のうちの一本である支柱１０８は、ロボ
ット・アームにより操作台２８及びウェハをベーキング
装置まで下げるときに、操作台２８の長軸の中心線と一
直線になる。ブレード２８は中央支柱１０８の上部先端
を通り越して下げられるが、この先端は（第６ａ図の４
０の所の）容量センリ素子内に提供されたチャネル内を
通過する。このようにして、ウェハＳは、物質的に支持
支柱１０８を回避しながら、ベーキング装置１０６の上
部に配置され得る。

第６ｒ図によりウェハＳの代わりの目的地を示す。この
場合、本明細内を通して１１３で示されるフォトレジス
ト・スピンナ（第３図のステーションＣｏ）である。エ
ンド・イフェクタ操作台のフィンガーは、スピンナ真空
チャックのまわりを「入れ子にする」べく設計されてい
る。

スピンナ′１１３にはスピンナ・チャック１１４が含ま
れるが、このチャックはなるべくなら実質的にウェハＳ
より小さい直径の円盤形がよい。チャック支持柱１１５
は、円盤１１４の底面の中心に付けられており、円！！
ｔ１１４に回転運動をさせ、それを上げたり下げたりす
るべく作動することができる。ウェハＳを受は取るため
に、柱１１５を図示する位置まで上げ、またそれを７オ
トレジスト・カップ１１６に引っ込めて、ウェハＳの表
面に７オトレジストを回転させるのに備える。

このロボット・アーム・エンド・イフェクタは、１９８
７年９月４日出願の米国特許出願第０９３゜３２７号の
「ロボット・スライス・アライメント・エンド・イフエ
クタ」により詳細にに説明されている。

第７図により本発明のワーク・セルの絵画図を示す。ワ
ーク・ヒル２００の内部は、外部すなわちセルの周りの
操作員環境と環境的に付切られているので、より制御さ
れた非常に清浄な空気環境の中で機能する。このワーク
・セル２００はコンソール（図示せず）内にあるコンピ
ュータによって制御される、このワーク・セルには操作
員の相互作用用のモニタとキーボードも含まれている。

ワーク・セル２００の構成はモジュール形式で、例えば
一方の側にモジュール２１１及び２１３がある。キーボ
ード２０６．２１５及び２１４があって、これらを使用
して操作を停止させたり手順を変更したり、また一般に
ワーク・セルの所定のモジュール内のどのステーション
の手動操作も提供することができる。

図示したワーク・セルでは、半導体カセットがワークセ
ル内に入れられる人力のところは２０４で示す。現像ス
テーション２１６、検査ステーション２０５、及びフィ
ールド露光ステーション２１７を示す。

第８図により２本のロボット・アームを自するワーク・
セルのレイアウトを示す。人カスチージョン２８４には
少なくとも２個のウェハ・カセット２８５及び２８６が
ある。−本のロボット・アームによってウェハＳ１を前
現像工程段階の間ずっと移送させる。塗布／ベーキング
・モジュールは２個あり、ウェハはベーキングまたは塗
布ステーションのどれかで塗布またはベーキングされ得
る。

この工程は、例えば以下のように簡単に説明することが
できる。ウェハＳ１はカセット２８５または２８６から
取り出され、塗布ステーション２８１ａまたは２８１ｂ
でコーティングし、ソフト・ベーキング・ステーション
２８２ａまたは２８２ｂで処理される。特に図示してい
ない他の工程ステーション、例えばトＩＭＤｓ塗布及び
冷却板等は、図示したステーションのト側に、例えば第
３図のワーク・セルにおいてのように積み重ねられいる
。

塗布工程が完了した後、エンド・イフェクタ２５３を有
するロボット・アーム２５１によ２リウエハＳ１を投影
用にステッパ／プリンタに移送する。投影後、ロボット
・アーム２５０及びエンド・イフェクタ２５２によりウ
ェハを移送するが、ここではこのウェハはＳ２とする。

この塗布は現像ステーション２８０ａまたは２８０ｂで
現像され、ステーション２７０ａまたは２７０ｂに移送
されそこでベーキングされ、それから検査ステ−ジョン
２７３で検査される。検査が完了すると、このウェハＳ
２は出力カセットに移送される。

第８図に関する工程の流れは、半導体処理に使用可能な
工程段階を必ずしも全て含むとは限らないが、イラスト
の目的で、ワーク・セル中の処理時間を減少させるため
に２本のロボット・アームを有するワーク・セルを通し
てウェハを移送する２本のロボット・アーム間の協力を
示す。この！」ボット・アームにより、工程が完了する
各段階ごとに様々なプロセス・ステーションの間を幾つ
かのウェハを移送することによって、−度に幾つかのウ
ェハを処理することができる。ウェハは、特定のウェハ
用の次の工程段階に必要なワーク・ステーションが、前
の工程段階が完了した時点で塞がっている場合、ウェハ
は一時的にカセット内に納められる。

本発明により、ワーク・セル２００用の清浄空気環境を
、第９図乃至第１３図に示すものを含む幾つかの実施例
のうちのどれによっても、供給し維持することができる
ということがわかる。図示する実施例において、ろ過し
温度及び湿度をａａ！ｆした気流３０１がワーク・セル
２００のオーブン・トップ３００に供給される。この清
浄空気流３０１はワーク・セル壁３０２の内側に、この
壁面に大体平行に、下方に導かれる。このようにして、
ワーク・セルのウェハ搬送処理領域を通して流れる空気
は、ワーク・セル外部の粒子源、例えば人間の操作員や
隣接の装置等から分離される。

ワーク・セル２００のオーブン・トップ３００は、人間
の操作員や他の可能な粒子の異物の源がある床よりも高
いところにある。

ワーク・セル２００への清浄空気流３０１は、高性能粒
子エア（ＨＥＰＡとし、以下により十分に説明する）フ
ィルタの天井格子からのものまたは他の手段からのもの
でも、ワーク・セルからの排出エア３０３とバランスを
とって、ワーク・セル内を僅かにプラスの圧力に維持し
なければならない。このプラスの圧力により、人間の操
作員によって機械操作が行われる第８図で示すウェハ入
カスチージョン２８４のところの開口部などを通しても
空気がワーク　セルから外側へ流れることが確実になる
。このワーク・セルから外側への空気の流れは、セル内
部の清浄度を維持し、人間の操作口や清浄度の落ちる周
囲の領域から粒子がワーク・セルに入り込むのを防がな
ければならない。

ワーク・セルの内部と外部の圧力差は、ワーク・セル側
のどの開口部からも毎分約１００フイートの速度でワー
ク・セルから外側に流れる流れを生じるようなものにす
べきである。

清浄空気の垂直な下方の流れ３０４をワーク・セル壁の
外側にも同様に提供して、ワーク・セルの外側の領域に
ある粒子の異物を適当に減少させ、ワーク・セル壁３０
２に対する粒子のチャレンジ・レベルを減少させる。ワ
ーク・セル壁３０２の外側の清浄空気面積のワーク・セ
ル内の面積に対する比率は、ゼロから非常に大きな数字
にわたって可能で、それは、１）外部の粒子チャレンジ
・レベルを制御するのに必要な度合いと、２）ワーク・
セル２００の近隣における清浄な製造空間の必要性とに
依存する。

ワーク・セル用清浄空気供給の以下の幾つかの実施例を
検討するために、オーバヘッド・フィルタ比（ＯＦＲ）
は、ワーク・セルの外部の流れ３０４用のろ過した空気
源の面積を、ワーク・セルのオーブン・トップの上部へ
の直接の流れ３０１用のろ過した空気源の面積で割って
定める。

すなわち、０ＦＲ−外部清浄空気源の面積／内部清浄空
気源の面積である。

第９図により本発明の一実施例を示すが、この実施例で
はワーク・セル２００は、高くした孔あき床の上に据え
付けられ、上側にはＩ−Ｉ　Ｅ　Ｐ　Ａフィルタ３０７
で大きく占められた天井３０６があり、このＨＥＰＡフ
ィルタ３０７を通って空気流３０１及び３０４は下方に
垂直方向に動く。この実施例では、ＨＥＰＡフィルタ３
０７はワーク・セルの足跡の境界のずっと向こうに広が
っているので、ワーク・セル２００の内側に空気流３０
１を供給するだけでなく、ワーク・セルの外側にも空気
流３０４を同様に供給する。ワーク・セルの内部への清
浄空気流３０１は、ＨＥＰＡフィルタ３０７の天井３０
６の上にある共通ブリナム３０８からｌ−Ｉ　Ｅ　Ｐ　
Ａフィルタに送り込まれる再循環される室内空気から大
部分は成っている。この実施例では０ＦＲ＝約１０以上
となる。ファン３１０により、還り空気はブリナム３０
８に入れる前に、ぬ湿度制御装置３０９に通される。

第１０図により本発明の一実施例を説明するが、この実
施例では、清浄空気流３０１及び３０４はワーク・セル
の上方に据え付Ｇノられたスタンドアロンの［ジュラ式
空気ハンドラー３１１及びＨＥＰＡフィルタ３０７によ
り供給されるが、Ｉ」Ｅ　Ｐ　Ａフィルタの流れ３０４
の小部分はワーク・セルの足跡の向こうに広がっている
。空気調和機３１１にはプレフィルタ３１２が含まれて
いる。

ワーク・セルを囲む空間は還り空気のブリナムとして役
立つ。任意の軽ａの吊り仕切り３１３をワーク・セルの
周りに離して設け、還り空気３１４を空気調和機３１１
に流すことができる。この壁の仕切り３１３は１周囲の
空気空間が還り空気の再循環をゆるくυ制御するのに役
立つ場合は、取り除くことができる。この実施例では、
０ＦＲ＝約０．１乃至０．５である。

第１１図により第１０図の実施例と類似した実施例を説
明するが、これには、ワーク・セルの下側からワーク・
セル２００上方の空気調和機３１１及びＩ−Ｉ　Ｅ　Ｐ
　Ａフィルタ３０７への空気リターン・ダクト３１５が
ゆだねられている。床３０５の下には閉鎖プリナム３１
６があり、ワーク・セルのＦ側からの空気を集め、空気
リターン・ダクト３１６に流す。

第１２図により本発明の一実施例を説明するが、これは
第１０図及び第１１図に示したものに類似しており、Ｈ
ＥＰＡフィルタの空気流がワーク・セルの内部への流れ
３０１に限られていることが異なる。仕切り３１７を提
供して、空気調和機３１１の出力に対するワーク・セル
のオーブン・トップ３００を封じ、１−ＩＥＰＡフィル
タ３０７がらの空気流３０１以外の空気が、ワーク・セ
ルの内部に到達するのを防ぐ。この実施例では、ＯＦ尺
＝Ｏである。

本発明の他の実施例（図示せず）は、第１０図に示した
ものと類似しており、ワーク・セルの外部の空間を還り
空気ブリナムとして用い、ろ過した空気をワーク・セル
の外部の境界部分にも同様に供給する。特に、ワーク・
セルの外部の、ウェハの操作員検査用のところとウェハ
をワーク・セルへ及びワーク・セルから搬送するところ
に用いられるところに清浄空気を提供する。この特定部
分に追加の仕切りまたは適当な重いカーテンを用いて、
空気の下方への流れを伝えたり分離したりすることがで
きる。この実施例では、０ＦＲ＝約０．１乃至０．５で
ある。

第１３図により本発明の一実施例を示すが、この実施例
では、清浄空気は１．作り付けの空気調和１３１９、環
境制御装置及び同形式の大きな１−（Ｅ　Ｐ　Ａフィル
タ３０７とを有する、小さなモジュラ−型のクリーンル
ームによって提供される。

ＨＥＰＡフィルタの天井３２０に還る空気は一般に孔あ
きの高くした床３０５から、クリーンルーム３１８の外
側の壁３２２と内側の壁３２３とに定められる空間３２
１を通って提供される。この実施例では０ＦＲ＝約０．
５乃至１ｏである。

トＩＥＰＡフィルタは９９．９９パーセントの粒子を空
気からろ過して取り除くことができる。

ＨＥＰ△フィルタは、直径的０．５ミクロン以下の粒子
をろ過して取り除くのには効果的ではない。

本発明は、ＨＥ　Ｐ　Ａフィルタの代わりに超低透過エ
ア（ｔＪＬＰＡ）フィルタを用いることによっても実行
可能である。ＵＬＰＡフィルタは９９．９９９５パーセ
ントの粒子を空気から取除く。直径０．１２ミクロン以
下の粒子はＵＬＰΔフィルタでは効果的にはろ過されな
い。

清浄で、ろ過した、温度及び／または湿度を調節した空
気の流れは、垂直層流ずなゎらワーク・セル処理部分を
通して下方への流れで、ｒＶＬＦＪ空気と一般に呼ばれ
、速度及び方向に関して制御される。この空気は、オー
プン・トップ３００がらワーク・セルに入り、大体毎分
８ｏフイート乃至１２０フイートまでの速度で垂直に下
方に流れる。

この流れの速度は層をなすと考えられ、これはすなわち
、乱流はワーク・セルを通る空気の流れにおいてはない
かまたは最小となる。乱流は渦または他の環状経路に巻
かれる空気とされ、ワーク・セルを通過する一経路では
流れない。乱気流により予測もできない空気の流れが生
じ、これにより装置から粒子が帰き集められ、ワーク・
セル内で処理されている半導体ウェハ上にこれらの粒子
を被着する多くの機会を提供するべく粒子を運んでしま
うことが可能である。乱流は一般に空気の流れの過度の
速度によって生じる。

ワーク・セル中の下方への空気の速度が毎分８フイート
より明らかに小さい場合、この速度はワーク・セルの底
部からの粒子の上方への移送を防ぐには十分ではない。

この速度は、ありそうもないことだが万一粒子がワーク
・セルの底部のワーク・セル機構によって発生される場
合には、ワーク・セルから粒子を綺麗に掃き出すのに十
分に速くなくてはならない。もしワーク・セル内の粒子
の発生が非常に制限されている場合は、垂貞方向の流速
は毎分８フイート以下に低下させることが可能である。

ワーク・セルがその壁３０２とは餠れてそれ自体で立っ
ており、ＨＥＰ△フィルタ３０７に付けられていない本
発明の実施例では、天井から孔あき床への、５度または
１０度以内にＩ直な気流の方向があることが重要である
。この角度が大きくなると、ワーク・セル２００の上流
側のトップ３００への流れにより壁３０２の内部に僅か
にマイナスの圧力が生じてしまう。これにより、ワーク
・セルの外部の汚れがどんな小さなセルの壁の開口部か
らもワーク・セルの内部に吸い込まれてしまう。

ＶＬＦ空気流、還り空気流、及び補給空気の流れを正し
くバランスよく調整して、ワーク・セル内に僅かな内部
圧力を提供し、ワーク・セルの外部からワーク・セル内
部への粒子の移送を防がなければならない。

以上の説明に関連して、更に下記の項を開示する。

（１）　　クリーンルーム環境において半導体ウェハを
取り扱うワーク・セルであって、 ＠　無塵状態の作業空間を提供する囲いと、０　半導体
ウェハのフォトリソグラフィ工程に使用する複数のワー
ク・ス１−ジョンと、（Ｑ　前記複数のワーク・ステー
ションのそれぞれに、またそれぞれから半導体ウェハを
移送する単一のロボット・アームと、 ゆ　ロボット・アームの動きを支配し、プロセス・ステ
ーションを操作し、ワーク・セルの総動作を統υ１的に
働かせる制御装置とを含むワーク・セル。

（ａ）　　第（１）項に記載したワーク・セルであって
、ワーク・ヒルへのアクヒスを提供し、処理済半導体ウ
ェハを取り去る入力／出カスチージョンを含むワーク・
セル。

（３）　　第（１）項に記載したワーク・セルにおいて
、前記ロボット・７−ムが回転、垂直および水平運動を
通じて前記ワーク・ステーションをアクセスするワーク
・セル。

（４）　　第（１）項に記載したワーク・セルにおいて
、前記ワーク・ステーションが前記ロボット・アームの
周りに置かれた第一の平面と、前記第一の平面から縦に
離れている１面以上の追加の平面とに設置されているワ
ーク・セル。

（５）　　第（１）項に記載したワーク・セルにおいて
、前記ワーク・セルの構成がモジュラ−型であって、そ
れぞれのワーク・ステーションがワーク・セルの操作員
側から接近することかでき、かつ／または他のワーク・
ステーションとは独立する修理及び整備のために取り除
くことができるようになっているワーク・セル。

（６）　　第（５）項に記載したワーク・セルであって
、プロセス装置を含み、各プロセス装置が１個以上のワ
ーク・ステーションを含み、各プロセス装置がモジュラ
−型装置を提供するワーク・セル。

（１）　　第（６）項に記載したワーク・セルにおいて
、各プロセス装置のワーク・ステーションをそのプロセ
ス装置内で互いに垂直方向に置き換えることができるワ
ーク・セル。

（８）　　第（１）項に記載したワーク・セルにおいて
、前記制御器を用いて、ワーク・セル内のプロセス・ス
テーションとロボット・アームとに通じ、ロボット・ア
ームの動作と各プロセス・ステーションの半導体ウェハ
処理周期と釣り合わせるワーク卆セル。

（９）　　第（１）項に記載したワーク・セルにおいて
、前記囲いを形成して、粒子シールド及びロボット安全
壁を形成し、ワーク・セル内に無菌状態の半導体工程環
境を提供するワーク・セル。

（１０）第（１）項に記載したワーク・セルにおいて、
前記ロボット・アームは各プロセス・ステーションをど
んな順序でもアクセスすることができ、所定の総合工程
連続に必要ではない工程段階を取り除くことができるワ
ーク・セル。

（１１）清浄空気環境において半導体ウェハを処理する
ワーク・セル・システムであって、（ａ）　オーブン・
トップを定める周囲の壁を有する半導体ウェハ処理工程
ワーク・セルと、（ｂ）　ワーク・セルのオーブン・ト
ップの上部に置かれ、清浄空気をＡ−ブン・トップを通
してワーク・セルの内部に供給する空気調和機とを含む
ワーク・セル・システム。

（１２）第（１１）項に記載したワーク・セル・システ
ムにおいて、ワーク・セルが （ロ）通路を有し、ワーク・セルの内部に供給された清
浄空気がそこを通って導かれてワーク・セルを出るワー
ク・セル・システム。

（１３）第（１２）項に記載したワーク・セル・システ
ムにおいて、その通路により清浄空気がワーク・セルの
底部から導かれるワーク・セル・システム。

（１４）第（１２）項に記載したワーク・セル・システ
ムにおいて、史に、 （ａ）　ワーク・セルの下にある孔のあいた床を含み、
ワーク・セルを出る空気をその穴を通して引き寄せるこ
とができることを含むワーク・セル・システム。

（１５）第（１４）項に記載したワーク・セル・システ
ムにおいて、更に、 （ａ）　ワーク・セルの下の床から、清浄にしワーク・
セルを通して再循環させる空気調和機まで空気を導く還
り空気ダクトを含むワーク・セル・システム。

（１６）第（１１）項に記載したワーク・セル・システ
ムにおいて、空気調和機が、ワーク・セルの上部及びワ
ーク・セルを囲む小部分だけに清浄空気を導くような寸
法に作られているワーク・セル・システム。

（１１）清浄空気環境において半導体ウェハを処理する
ワーク・セルであって、 ＠　複数のワーク・ステーションが囲いの中に置かれ、
その囲いが複数のワーク・ステーションを壁の回りの環
境にある粒子から分離することと、（ｂ）　清浄空気を
ワーク・セルの内部に入れる囲いの孔とを含むワーク・
セル。

（１８）第（１１）項に記載したワーク・セルにおいて
、更に、 （ａ）空気が囲いの内部から囲いの外部に流れるための
、囲いの少なくとも１個の孔を含むワーク番セル。

（１９）第（１８）項に記載したワーク・セルにおいて
、清浄空気を入れるための囲いの孔が囲いの上部にあっ
て、下方に導かれる清浄空気を受は取るワーク・セル。

（ａ０）第（１９）項に記載したワーク・セルにおいて
、空気を囲いの内部から流すための囲いの孔が囲いの底
部にあって、清浄空気が囲いの上部から囲いの内部を通
過し、囲いの底部を通って出ていくことを可能にするワ
ーク・セル。

（ａ１）本開示は、ロボット・アームを含み、ワーク・
セル内の複数レベルのプロセス・ステーション間で、半
導体ウェハを一度に１枚ずつ搬送する環境的にｔＪ１’
ａｌされたワーク・セル２００である。

このワーク・セルは、清浄空気３０１をワーク・セルの
内部に導く頭上式の空気調和機から、ワーク・セル２０
０のオーブン・トップを通して、清浄空気供給を受は取
る。頭上式空気調和機はモジュラ−・ユニットでよく、
これはワーク−セル２００の内部と、またできるかぎり
、ワーク・セルを直接囲む領域とだけに清浄空気を導く
。頭上式空気調和機は大きさを大きくして、ワーク・セ
ルが置かれている部屋のほぼ全体に清浄空気を供給する
ことも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術の工程系統図である。 第２図は本発明の工程系統図である。 第３図は本発明の７オトリソグラフイツク・ワーク・セ
ルのレイアウトを示す。 第４図は第３図のワーク・セルの作業系統図である。 ｍ５図はＶｉ重ねたワーク・ステーションを示す。 第６ａ図〜第６ｆ図はワーク・セルの周りで半導体ウェ
ハを搬送するのに用いるロボット・アーム及びエンド・
イフエクタを示す。 第７図はワーク・セルの絵画図である。 第８図は２本のロボット・アームを使用するフォトリソ
グラフィック・、ワーク・セルのレイアウトを示す。 第９図は本発明の一実施例を示す側面図である。 第１０図は本発明の一実施例を示す側面図である。 第１１図は本発明の一実施例を示す側面図である。 第１２図は本発明の一実施例を示す側面図である。 第１３図は本発明の一実施例を示す側面図である。 よ左」」し更晟貝 １６：ロボット・アーム １８：アーム・エンド・イフエクタ １９：１ｌＪｔｌｌ＠置 ２ｏＯ：ワーク・セル ３０１：清浄空気

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）クリーンルーム環境において半導体ウェハを取り
   扱うワーク・セルであって、 （ａ）無塵状態の作業空間を提供する囲いと、（ｂ）半
   導体ウェハのフォトリソグラフィ工程に使用する複数の
   ワーク・ステーションと、 （ｃ）前記複数のワーク・ステーションのそれぞれに、
   またそれぞれから半導体ウェハを移送する単一のロボッ
   ト・アームと、 （ｄ）ロボット・アームの動きを支配し、プロセス・ス
   テーションを操作し、ワーク・セルの総動作を統制的に
   働かせる制御装置とを含むワーク・セル。