JPH05507179A - 単一ウエーハ処理装置 - 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】 単−ウェーハ処理装置 技術分野 本発明は、個々の半導体ウェーハを少くとも１つのウェーハ表面の流体処理に関 連して保持し、移送し、処理する単一ウェーハ処理装置に関する。

背景技術 半導体ウェーハおよび同様な基板の化学的処理はウェーハの比較的に大きいバッ チについて行われることが多い。代表的には、ウェーハの２０ないし３０個が同 時に流体（液体またはガス）に浸漬され、または流体スプレィを受ける。このこ とはウェーハの洗浄および乾燥に著しく有効であり、多くの通常の大量生産につ いて同様であるが、高価なウェーハや基板が処理される場合、特に、複雑な重要 な処理を受ける場合においては経済的に問題がある。これらウェーハの大量のバ ッチ処理においては処理工程の不良に基づく損失の危険性が著しく増大する。ウ ェーハのバッチ処理は正常の個々の処理を妨げるものであり、高価な特殊なウェ ーハや基板の生産を妨げるものである。

ウェーハを個々に取り扱い処理することは、従来のウェーハに対比して寸法の大 きいウェーハが使用されるようになって、広く使用されるようになっている。

ウェーハの直径が約５〜８ｃｍ（２〜３インチ）、さらに２０ｃｍ、実験的には ３０ｃｍ（１２インチ）に達する。ウェーハの寸法が増加すると各ウェーハに含 まれる素子が著しく増加し、これに伴って潜在的価値が増大する。製造業者はバ ッチ処理作業における多くの予測不能の原因により多数のウェーハを失うという 経済的な危険に耐えられない。

本発明は単一ウェーハを処理することによる経済的損失を最小とする処理装置を 得ることを目的とする。本発明の技術は半導体技術において通常な従来の単一ウ ェーハ処理技術に適用可能である。さらに、積重ねて配置された平行ウェーハの 大きいバッチを処理するものと異なり、本発明の単一ウェーハ処理技術は一方表 面（液体スプレィによる）の処理と両面（浸漬処理による）の処理との双方を可 能とする。さらに、この装置は処理ユニット間および自動化取り扱い装置との間 のロボット移送を可能とする。各ウェーハの位置決めおよび回転は処理要求に正 確に合致するように制御することができる。

単一ウェーハの処理工程を行うために個々のボウルを使用することはウェーハの 処理に必要な流体の量を最小とする。流体の量が少ないことは各ウェーハについ て新鮮な流体の使用を可能とし、大型の装置において流体を循環させることによ る汚染を最小とすることができる。

本発明による単一ウェーハ処理装置は、処理ベースと補完的な処理ヘッドとを含 む単一ウェーハ処理ステーションを含む。処理ヘッドは、１つの場所から別の場 所にその方向性または位置についての制限を受けることなく搬送可能であってよ く、または処理ベースを支持する共通フレームに相対的に運動可能に取り付けて もよい。処理ヘッドと処理ベースとの詳細は、実行される特定のウェーハ処理に よって各種に変更することができる。

図面の簡単な説明 図１は本発明の望ましい実施例の装置の中央断面図。

図２はウェーハ支持部の上面図。

図３は側面図。

図４は底面図。

図５は図１の線５−５に沿う拡大断面図。

図６は図１の線６−６に沿う拡大断面図。

図７は図１の線７−７に沿う、割出しおよび運動監視組立体の側面図。

図８は図４の線８−８に沿う拡大部分断面図。

図９は４ステーション処理装置の上面図。

図１０は前面図。

図１１は端面図。

図１２は閉鎖位置において示す処理ステーション部品の側面図。

図１３は処理ヘッド支持部の拡大部分断面図。

図１４は図１２と同様であるが、開位置として示す処理ステーションの図。

図１５は開位置の処理ヘッドが垂直位置にピボット運動した状態を示す処理ステ ーションの部分側面図。

図１６は図１２と同様であるが、処理ヘッドのための回転アクチュエータをも示 す図である。

最良の実施例 本発明による単一ウェーハ処理装置は、通常のロボット腕と係合する完全可搬型 ユニット（図１ないし図８）として、または機械のベースに取付けられた可動の モデュール（図９ないし図１６）として構成された処理ヘッドを含む。

ロボット腕に対する取付は部として使用される場合に、処理ヘッドはウェーハ受 取りステーノヨンおよびウェーハ排出ステーションに運動可能となされる。ウェ ーハは自動的または手動的に、処理ヘッドに担持される可動のフィンガ間に配置 され、またはフィンガ間から除去される。さらに処理ヘッドは、化学的セルを収 容しウェーハの特定の処理工程において要求される液体およびガスを供給する処 理キャビネット内に水平または垂直な方向に取付けられる１つ以上の受け取りベ ースに運動せしめられる。

機械のフレームに可動的に取付けられる処理ヘッドは、フレームに相対的な開放 位置（第１の位置）においてロボット的に載荷されまたは載荷され、フレームの 処理ベースに対応する１つ以上の処理位置に移動せしめられる。

上述の装！は、本発明のウェーハ処理装置が使用される一般的な環境を図示する 目的のみで説明される。支持ロボットおよび処理装置の詳細は本発明の理解に不 要であると考えられ、本発明は処理ヘッドと補完的な処理ベースとの構造および 作動に関する。

全般的に数字１２として示す処理ヘッドは、単一の半導体のウェーハ１０（図１ ）を処理するもので、ウェーハ１０は処理流体に接触せしめられる少（とも１つ の表面を有する。処理ヘッド１２は係合するウェーハ１０を、自立性可搬のモデ ュールとして、または共通機械フレーム上の捕捉された可動ユニットとして処理 ベース７０に近接離隔するように移送する。いづれの場合にも、処理ヘッドは係 合するウェーハ１０を選択的に回転させる能力を有し、ウェーハは下方に懸吊さ れて処理流体内にあり、またはウェーハの一方または双方表面が流体スプレィま たは流体流を受ける。

処理ヘッド１２は第１の基準軸線、図１の軸線Ｘ−Ｘを中心線として有する。

処理ヘッドを可動の支持部に取付ける取付は手段が設けられる。図４ないし図８ に示す処理ヘッド１２はロボット支持部（図示しない）に取付けられるに適した 取付は部１４を有する。ロボット支持部はウェーハの取扱い時に処理ヘッド１２ を各種の位置および方向に運動せしめ得る関節運動腕などとなされる。取付は部 １４は使用されるロボット装置に補完的な通常の設計のものである。この詳細は 本発明の理解に不必要である。

処理ヘッド１２は、取外し可能のカバー１３と、構造的モータベース１５と、取 付は部］４をモータベース１５に固定する剛性の支持スペーサ１６とを含む。

さらに処理ヘッド１２は軸線Ｘ−Ｘに沿って外方に開いた半径方向に大径の円形 のシュラウド１８を含む。皿形のシュラウド１８は処理ヘッド１２の軸方向−万 端に固定される。シュラウドは基準軸線Ｘ−Ｘを中心とする周縁リムを有して、 処理ヘッド１２をその一方の軸方向端を下方に面して垂直に支持する。

固体のウェーハ板３０が処理ヘッド１２の一方の軸方向端に、軸線Ｘ−Ｘの回り に同軸に中心法めされる。ウェーハ板３０は剛性の円形のディスクであって、対 抗する内側および外側表面３１．３２と、内方に突出する周縁フ、ランノ３３と を有する。円形のウェーハ板３０の回りに形成される外側周縁隅角部は比較的に 鋭（、外側表面３２に沿って流れる流体の半径方向脱出を容易とする。

フランジ３３は、シュラウド１８の内側の回りの補完的な円筒形フランジ２０を 覆っており、シュラウド１８のリムの回りの周縁水平フランジ１９に密接し、当 接している。フランジ１９．２０．３３はバッフル装置を形成し、液体が回転す るウェーハ板３０と非回転のシュラウド１８との間の開いた室に入ることを防止 する。さらに、水平のフランジ１９は、処理ヘッド１２のための支持部として作 用し、図１に示すように倒立位ｉの処理ベース７０上に休止する。

シュラウド１８の周縁には、補完的な処理ベース７０上の電気的受は部２３に接 続されるに適した半径方向に突出する電気的接続部２２が取付けられている。

処理ベンド１２内のこの装置のための電気的動力および制御回路は、この接続に よって完成される。電気的接続部および受け部２２．２３は通常の設計のもので あってよい。これらの詳細は本発明の理解に対して不要である。

処理ヘッド内に駆動手段が設けられている。駆動手段はグリッパ手段に作動的に 連結されて、グリッパ手段を処理ヘッド１２とシュラウド１８とに相対的に、基 準軸線Ｘ−Ｘの回りに選択的に回転させる。

ウェーハ板３０はカバー１３内に配置されたモータ３４によって選択的に回転せ しめられる。モータ３４は被駆動軸３５を回転駆動し、この軸３５はウェーハ板 ３０の内側表面３１に固定された大径部３６を有している。被駆動軸３５は管状 のモータ駆動軸３８に囲まれ、動力を受ける。被駆動軸３５と駆動軸３８とは処 理へンド１２の基準軸線Ｘ−Ｘの回りに同軸に配置される。

被駆動軸３５と駆動軸３８とは互いに軸方向スプラインで結合される。両者は被 駆動軸３５にねじ係合し駆動軸３８の内方端に半径方向に重なる大径のナツト３ ９によって組立状態に保持される。

上述した軸組立体は、異なる形状または寸法のウェーハ１０を支持するために必 要なウェーハ板３０の容易な交換を可能とする。ウェーッλ板３０の交換または 修理は可搬型処理ヘッドの外方端のナツト３９を除去することにより容易に達成 することができる。そこで被駆動軸３５とウェーハ板３０とを処理ヘッド１２の 残りの部分から軸方向に運動させることができる。組立ておよび分解時に内側か ら近接することは不必要である。

処理ヘッド１２には、ウェーハ１０を基準軸線Ｘ−Ｘに垂直な同軸位置に保持す るためのグリッパ手段が設けられ、グリッパ手段はシュラウド１８によって軸方 向および半径方向に覆われている。グリッパ手段は、ウェーッＸ１０をウェー７ １板３０の外側表面３２に隣接する位置に選択的に保持する複数の可動のグリッ パフィンガ４０を含む。フィンガ４０はウェー７１板３０の両側に軸方向に突出 している。各フィンガの外方端に隣接して切欠ｐ４１が設けられて、ウェーッ） １０の縁部を受入れ係合する。

フィンガ４０は、処理ヘッド１２の基準軸線の回りに幾何学的に配置されて、ウ ェーハ１０を軸線Ｘ−Ｘに垂直で同軸の位置に、切欠き４１内に受入れ、保持す る。３つのフィンガ４０が図示の装置に設けられているが、フィンガを４つ以上 とすることも所望により可能である。

図８に示すように、各フィンガ４０はウェーハ板３０内に個別的に、可撓性の支 持ダイアフラム４２内に取付けられる。各ダイアフラム４２の周縁にはシール４ ３があって、ウェーハ板３０を貫通して形成された補完的な開口の周縁と係合す る。シールの内側周縁はスナップリング４４によって解放可能に、所定位置に保 持される。各ダイアフラム４２は１つのフィンガ４０を有してモールド成型など によって一体的に形成される。個々のフィンガ４０と支持部とを一体成型するこ とはウェーハ板３０を横切る継ぎ目または開口の発生を除去し、ウェーハ１０と 係合し離脱するために必要なフィンガ４０の限定された運動を可能とする。各フ ィンガ４０の作動的にウェーハと係合する部分のみがウェーハ板３０の外方の処 理流体およびガスと接触する。

処理ヘッド１２内のウェーハ板３０の内方にフィンガ制御手段が配置されて、フ ィンガ４０を一斉に、ウェーハと係合する閉鎖位置とウェーハの受入れおよび排 出を可能とする開放位置との間に運動させる。フィンガ制御手段はウェーハ板３ ０の内面３１の回りに取付けられた各レバー組立体と、モータベース１５内に取 付けられた共通のアクチュエータ組立体との組合わせを含む。

共通のアクチュエータ組立体は個々のレバー組立体と作動的に係合して、それぞ れのフィンガを一斉に閉鎖位置から開放位置に選択的に運動させる。正常の作動 時でウェーハ１０の処理に関連してウェーハ板３０が回転しているときにはアク チュエータ組立体は個々のレバー組立体と物理的に係きしない。

個々のレバー組立体はそれぞれ個々のフィンガ４０に連結されている。レバー組 立体はフィンガ４０を弾性的に閉鎖位置に押付け、選択的に開放位置に運動させ る。フィンガ４０のためのそれぞれのレバー組立体は、ウェーハ板３０から内方 に間隔をおかれた半径方向リンクパー４５を含む。各リンクパー４５の外方端は フィンガ４０の内方端にピボット的に連結されて、フィンガを制御する。内方端 は平行なピボット軸４７に取付けられたピボット腕４６にピボット的に連結され る。各ピボット軸４７の回りに巻き付けられた捩りはね５３が関連ピボット腕４ ６を図１に示す直立、すなわち内方に突出する位置に弾性的に押付け、この位置 でフィンガ４０は基準軸線Ｘ−Ｘに平行な閉鎖位置にある。

環状の押しリング５０がモータベース１５に隣接するリンクパー４５の内方端を 覆う位置にある。モータベース１５は基準軸線Ｘ−Ｘに対して直径的に離れて形 成された２つのシリンダを有する。各シリンダには押しリング５０に固定された 突出するピストン軸５２を有する軸方向に可動の空気圧ピストン５】が設けられ ている。

ピストン５１は圧縮ばね５３によって内方に押し付けられている。ピストンばね ５３は正常時には押しリング５０を下方のリンクパー４５と係合しない位置に維 持する。圧縮空気がピストン５１の内方側に指向されると、ピストン軸５２と押 しリング５０とは軸方向に伸長してピボット腕４６をピボット軸４７の回りに押 付け、これによってフィンガ４０の内方端を半径方向内方に引張り、ウェーハ１ ０をその後にフィンガ４０により把持されるために位置決めすることを可能とす る。この把持運動はピボット腕４６に作用する屈撓可能のばね力によって行われ 、これはピストン５１に作用する空気圧力が終わることにより押しリング５０の 圧力が解放されたときに生ずる。

フィンガ４０の基準軸線Ｘ−Ｘの回りの角度位置の制御を与えて、ウェーハの積 載および却下の自動化装！の要求に適合させることが重要である。この目的のた めの割出し手段が処理ヘッド１２内に設けられる。割出し手段はウェーハ板３０ がモータ４０によって回転せしめられていないとき、フィンガ４０を基準軸線の 回りの予め選択された角度位置に選択的に位置決めする。

割出し作業は使用される特定のウェーハ板３０のフィンガ４０の数に等しい数の 複数の側面を有する多面ロータ板５９により達成される。ロータ板５９の各面は 弓形の縁部形状（図５参照）を有し、内方に押し付けられたローラ６０と組合わ される爪（デテント）として作用する。モータ３４が不作動で駆動軸３８が自由 に回転可能であるときに、ローラ６０の内方に押し付ける力がロータ板５９を所 要の角度だけピボット運動せしめて、図５に示すロータ板５９の中心決め位置に ローラ６０が位置するようにする。

ローラ６０は取付は部１４から垂下する支持軸６３にピボット的に支持されたク ランク腕６２の一端に取付けられる。クランク腕６２の反対側の端部は２つの平 行な空気圧／リンダ組立体６６の部品である２つの平行なピストンロッド６５の 外方端にピボット的に連結されるＵ字型部６４となっている。シリンダ組立体６ ６の他方端はモータベース１５と取付は部１４とを結合するスペーサ６７上の平 行な軸の回りにピボット的に取付けられる。

シリンダ組立体６６は正常時には後退位置にばね偏倚せしめられてローラ６０が 半径方向にロータ板５９から離れるようにする。ロータ板５９は駆動軸３８と一 体的に回転している。駆動軸３８の回転が終結してウェーハ板３０の割り出し作 業が要求されると、シリンダ組立体６６が伸長せしめられる。これによって、ロ ーラ６０は半径方向内方にロータ板５９の縁部に向って押付けられ、ロータ板は 図示のように適切に位置決めされる。爪はフィンガ４０が静止時に角度的に割出 されることを保証し、これによって関連するロボット的ウェーハ取扱い装置の作 動的要求条件は満足せしめられる。

処理ヘッド１２内にはウェーハ板３０の基準軸線Ｘ−Ｘの回りの回転の速度およ び方向を測定するための、運動監視組立体が設けられる。図示実施例では駆動軸 ３８に固定された光学的ディスク５４として示され、ディスク５４には複数の間 隔をおかれた大きい切欠き５６が設けられている。ディスク５４の上方に１つ以 上の光学的センサ５７があって、２組の切欠きを読取る。大きい切欠き５６の位 置はロータ板５９の角度位置を確認するために使用され、爪ローラ６０により静 止位置に保持される。付加的なセンサを使用し小さい切欠き５５の運動を監視す ることによりディスクの運動の速度と方向とを測定してもよい。光学的な監視装 置の詳細は公知であり、本発明の理解には不要である。

処理ベース７０の詳細は図１の断面図に示される。これは基本的には、静止の円 周方向直立堅固７１と軸方向に可動の底壁７２との組合わせにより形成される上 方に開いたボウルを含む。底壁７２は軸方向に移動して、直立壁７１の底縁と封 止的に係合する。下方に下げられると底壁７２はボウル内の液体がその全周縁の 回りに排出されることを可能とする。　直立壁表面７３と底Ｗ７２の外側表面と は上方に開いたボウルの内面を形成して、第２の基準軸線を中心とする。処理ベ ース７０の第２の基準軸線は、図１において同じく軸線Ｘ−Ｘとして示されるが 、可搬型処理ヘッドと支持処理ベース７０との第１および第２の基準軸線は互い に関連して使用されるとき同軸となることによる。

ボウル内の軸線Ｘ−Ｘに相対的な円筒形表面７３の内径は、該軸線に相対的なフ ィンガ４０の外側直径より大である。これは上方に開いたボウル内にウェーハ１ ０を位置させるためのグリッパフィンガ４０を受入れるための遊隙を与えるもの である。

ボウルの回りに取付は手段が配置されて、処理ヘッドを第１および第２の基準軸 線を図１に軸線Ｘ−Ｘとして示すように固定的同軸関係として選択的に保持し且 つフィンガ４０がウェーハをボウルの内部に把持するようにする。取付は手段は 直立壁７１の回りに半径方向外方に延長する上方に面した周縁フランジ７５を含 む。フランジ７５はシュラウド１８の回りに形成されたフランジ１９に補完的で あり、フランジ１９はフランシフ５上に自由に位置して処理ヘッド１２を処理ベ ース７０上に適切に位置決めさせる。

環状溝７８が直立する壁面７３と支持フランジ７５との間に、処理ベース７０の 回りに設けられる。溝７８はウェーハ板３０と関連するウェーハ１０との回転時 に直立里面７３を越えて半径方向外方に脱出する液体を集める。さらに、浸漬処 理技術が内部で実施されるとき上方に開いたボウル、すなわち槽からのオーバフ ローを受ける。

処理ベース７０の部品は取囲む円筒形の壁７９と下方の水平壁８２とによって形 成されるベース閉鎖体内に配置される。壁７９．８２は所望により、ホース、ド レン、パイプなど閉鎖体内部への供給のための開口を設ける。ベース閉鎖体は取 囲むフレーム支持部８８内に処理ベース７０が取付けられる。

処理ボウルの底壁７２は、その全周縁が下方壁８２まで延長する環状のベロー８ ０によって支持される。ベロー８０は下方壁８０とボウルの底壁７２との間に延 長し、直立壁７１に相対的に軸方向に運動するとき底壁７２を運動可能に支持し ている。

処理ベース７０内にリニアアクチュエータが設けられ、底壁７２を軸線Ｘ−Ｘに 平行に図１に示す閉鎖位置と下降した開位置との間に運動させる。図１にはリニ アアクチュエータとして空気圧シリンダ組立体８４が示される。実際には、複数 のシリンダ組立体８４を設けて比較的大きい底壁７２を所望の軸方向経路に沿っ て運動させる。下方壁８２にはベロー８０の外部にドレン８５が設けられてボウ ル内部および前述した溝７８から受取った液体を排出する。

任意適当な数の液体またはガスのジエ’）ト、すなわちノズルをボウルの内部に 指向せしめてよい。例示的なジェット８６が可動の底壁７２を貫通延長している が、複数の同様なジェットまたはノズルを任意所望の幾何学的形状に配置して、 流体またはガスをウェーハ１０の対面する表面に所望の模様で指向してもよい。

別法として、底壁７２を貫通延長するノズルを使用して処理時にボウルを充満せ しめ、所望により処理流体を循環させる。周縁の液体またはガス供給ノズルおよ びジェットを円筒形表面７３の回りに設けてもよく、図１の左側には例示として 単一のジェット８７を示す。

処理ベース７０は液体またはガスの噴射による、または液体に浸漬する各種の半 導体（半導体）ウェーハ処理技術に適用可能である。図示するボウル組立体はボ ウル内部からの液体の急速な排出を可能とする。このことは底を７２を下方に運 動させることにより達成され、液体は全周縁から流出する。

図９ないし図１１は前述した処理装置を内蔵する機械を示す。処理ヘッド１２と 処理ベース７０とは図１に示すものと実質的に同等である。処理ベース７０は静 止でフレーム支持部８８により支持されており、フレーム支持部８８は水平の上 方キャビネット表面として示され、この表面には１つ以上の開口９０が設けられ ている。各開口９０の開口周縁はベース閉鎖体と隣接する直線作動機構との外部 形状と補完的であり、直線作動機構（リニアアクチュエータ機構）は後述するが 処理ヘッド１２のためのものである。各処理ヘッド１２と関連する処理ベース７ ０との間の連結は図１２ないし図１６に示す。

図９ないし図１１に示す機械は半導体ウェーハの処理機械である。これは４つの 処理場所（ステーション）を含む。図において、３つの処理場所では処理ベース ７０と処理ヘッド１２とは機械のキャビネットの上方表面上で閉鎖位置にある。

これらの部品は第４の処理場所では示されておらず、開口９０の全体形状を示し ている。

機械のキャビネットはさらに、１対の通常の可搬型ウェーハ搬送体９１を支持し ており、これは平行な半導体ウェーハの積重ねを取扱いおよび移送時に支持する だめに一般的に使用される形式のものである。入力されるウェーハのために１つ の搬送体が使用され、別の搬送体によって処理されたウェーハは搬送される。

万能的に運動可能でプログラム可能のロボット移送腕組立体９２が機械のフレー ム８８に中心状めされて配置され、個々のウェーハを搬送体９１と４つの処理場 所との間に移送する。所定のキャビネット上の処理場所は共通の処理方法のため に使用され、この方法は、１つ以上の流体を処理場所に位置するウェーハの表面 に処理ヘッド１２により適用することを含み、または一連の処理工程として１つ の処理ヘッド１２から次の処理ヘッドにロボット移送腕９２の操作により移送す る工程を含む。　図１２ないし図１６に示す処理ヘッドの実施例において、処理 ヘッド１２は半径方向腕９３によって片持ち支持されている。腕９３は前述のシ ュラウド１８に水平方向および上方に隣接して位置している。腕９３の外方端は 処理ヘッドに設けられて可動の支持部に処理ヘッドを取付ける前述の取付は手段 として作用する支持ブラケット９５にピン止めされている。この実施例において ブラケット９５は垂直に運動可能の支持軸１００の上方端に固着されている。

軸１００は中空円筒形である。軸１００はブラケット１１０によって関連するベ ース閉鎖体の下方壁８２に固定された支持管９４によって滑動可能に囲まれてい る。ベース閉鎖体上の案内軸受け１１１が軸１００を滑動可能に取囲んで、管９ ４に相対的な軸方向を安定化させる。

管９４の上方および下方端は支持軸の外部の回りに滑動的に封止されている。

中間ピストン９６が管９４内の支持軸１００の外部の固定され、管９４の内側壁 と封止的に係合する。これにより、軸方向に可動な部材として軸１００を有する 復動空気圧シリンダが形成される。支持軸１００は圧力空気を管９４の下方端を 通して圧力空気を導入することにより、上方に偏倚せしめられる。また、管９４ の上方端を通して圧力空気を導入することにより、下方に偏倚せしめられる。

図１２ないし図１５に示す処理場所において、管９４に相対的な軸１００の、同 軸の垂直中心軸線の回りの回転は案内ロッド９７によって防止され、該ロッドは 管９４の下方端から下方に垂下する。案内ロッド９７は支持軸１００の下方端に 固定された穴あきの案内カラー９８と滑動可能に嵌合する。案内ロッド９７とカ ラー９８との相互作用によって、処理ヘッド１２の支持軸１００の垂直軸線の回 りの適切な角度的位置決めが保証され、処理ヘッド１２と関連する処理ベース７ ０との適切な組合わせが保証される。

空気圧シリンダ組立体の作動によって処理ヘッド１２に与えられる限定された垂 直運動以外に、処理へソド１２は垂直に運動可能の水平軸線の回りにピボット運 動して図１５に示す位置をとる。これは手動的に行われ、最初に半径方向支持腕 ９３の外方端と支持ブラケットとを連結する内方ピン１０１を除去する。ピン１ ０１の除去により処理ヘッド１２は残っているピン１０２の中心水平軸線の回り にピボット運動可能となる。処理ヘッド１２を図１５に示す位置に上昇させると 、前述のようにウェーハ板３０および関連する部品の交換または修理を可能とす る。　第２のピン１０２を除去すると軸１００の上端の処理ヘッド１２全体の交 換が可能となり、必要の場合に実施される。往復運動する処理ヘッド１２とこの 機械のフレーム８８との間に必要な電気的連結は中空の支持軸１００を貫通延長 して半径方向支持腕９３の一部を形成する取外し可能のカバー１０３内に収容さ れた着脱可能の電気的連結部１０４に達する可撓性ケーブルにより行われる。

図９ないし図１５に示す処理ヘッド１２は機械のフレーム８８に相対的に限定さ れた垂直運動可能である。ヘッド１２はそれぞれの支持空気圧シリンダ組立体に 作用する空気圧に応答して上昇、下降する。上昇位置では、露出したフィンガ４ ０を拡げて離すことによりロボット移送腕９２の作動によるウェー／１の移送が 容易である。下降させるとフィンガ４０はウェー１１１０と係合し上方に開いた 処理ボウル内に位置決めして処理流体に露出させるようにする。

ある場合には処理ヘッド１２に軸１００の垂直中心軸線１００に相対的な回転運 動を与えることが望ましい。例えば、この回転運動は上昇した処理ヘッド１２を 支持軸１００の垂直軸線の回りに角度的に位置決めされた２つ以上の処理ベース ７０間に移動させることを可能とし、処理ヘッド１２に把持されたウェー／％に ２つ以上の処理工程を順次的に与えることができる。

このピボット運動は図１５に示すようにして達成される。前述実施例の垂直な案 内ロッド９７と案内カラー９８とは回転アクチュエータ１０６により代替されて いる。回転アクチュエータ１０６は流体圧モータまたは電気モータとなされ、処 理ヘッド１２を軸１００の軸線の回りに任意所望の角度だけ回転せしめ得るもの となされる。

回転アクチュエータ１０６は選択的に作動せしめられ軸１００の下方端をその中 心垂直軸線の回りに互いに連結するスプライン１０５を介してピボット運動させ る。スプライン１０５は前述し図１３に示した空気圧ノリンダ組立体の応答する 軸１００と処理ヘッド１２との垂直運動にも適応している。

図９ないし図１６に示す装置は各ウェーハ１０を処理ヘッド１２の下方に維持し 、ウェーハは落下する粒子による汚染に対して保護されている。補完的な処理ヘ ッド１２と処理ベース７０とが閉鎖体を形成するから各ウェーハの処理が実施さ れる空間の汚染が最小となる。所望により圧縮中性ガスを導入してこの空間を加 圧することにより処理ヘッド１２と処理ベース７０とにより形成される閉鎖体へ の汚染の侵入を確実に防止することができる。

上述処理場所は各種変形が可能である。これは処理キャビネット又はフレームに 可動的に支持されたヘッドに対してウェーハが搬入、搬出される装置にも、また 、ヘッドが多数のウェーハ移送、処理場所間に運動せしめられる装置にも適用可 能である。各形式の装置において、ウェーハは支持フィンガ４０により確実、正 確に把持され、隣接するシュラウド１８はウェーハを覆い、処理ヘッド１２の運 動時におけるウェーハ表面の汚染を最小とする。

！＝西テτ 」ｇ＝＝ＦμＩ 要　約　書 単−ウェーハ処理装置にして可搬型処理ヘッドを含む。可搬型処理ヘッドは支持 する機械のフレームに取付けられた可搬型モデュール又は可動のユニットであっ てよい。処理ヘッドはウェーハを把持するに適した可動のフィンガを有する。割 り出しおよび回転監視組立体がウェーハ処理工程を自動化するために設けられる 。補完的な処理ベースが可搬型処理ヘッドに保持されたウェーハを収容する上方 に開いたボウルを含む補完的処理ベースが設けられる。ボウルは急速排出を可能 とするため、可動の全直径の底壁を有する。液体またはガスのジェットおよびノ ズルがウェーハの処理のためボウル内に流体を供給する。

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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．処理流体と接触せしめられる少くとも１つの表面を有する単一半導体ウェー ハを処理するウェーハ処理装置にして、基準軸線を中心とする処理ヘッドと、 処理ヘッドの軸方向一方端を横切って固定された外方に開いたシュラウドにして 、基準軸線を中心とし処理ヘッドをその一方の軸方向端部を下方に向けて支持す るシュラウドと、 処理ヘッド上にあってウェーハを基準軸線に直角な同軸位置に保持するためのグ リッパ手段にして、軸方向および半径方向にシュラウドに覆われるグリッパ手段 と、 処理ヘッド内にあって、グリッパ手段に作動的に連結され、グリッパ手段を処理 ヘッドとシュラウドとに相対的に基準軸線の回りに回転させるための駆動手段と 、 処理ヘッド内にあって、グリッパ手段をウェーハの縁部と係合する閉鎖位置とウ ェーハの受入れまたは排出のための開放位置との間に運動させる制御手段と、を 含むことを特徴とするウェーハ処理装置。 ９．処理流体と接触せしめられる少くとも１つの表面を有する単一半導体ウェー ハを処理するウェーハ処理装置にして、基準軸線を中心とする可動の処理ヘッド と、処理ヘッドを可動の支持部に取付ける取付け手段と、処理ヘッドの軸方向一 方端にあって基準軸線を同軸中心とする固体の円形のウェーハ板にして、対抗す る内側及び外側表面を有するウェーハ板と、処理ヘッド内にあってウェーハ板に 作動的に連結され基準軸線の回りに選択的に回転させる駆動手段と、 それぞれ軸方向にウェーハ板の両側に突出して、基準軸線の回りに幾何学的に配 置されウェーハをウェーハ板の外側表面に隣接する位置に保持する、複数のグリ ッパフィンガと、 ウェーハ板の内側表面に可動的に取付けられて、それぞれ個々のフィンガに連結 され、ウェーハをウェーハ板の外側表面に隣接する位置に保持するに適した閉鎖 位置にフィンガを弾性的に偏倚し、およびフィンガをウェーハの係合、離脱に適 した開放位置に運動させるレバー手段と、正常時にはレバー手段から離脱してい るが、レバー手段に作動的に係合可能でフィンガを選択的に一体的に閉鎖位置か ら開放位置に運動させるアクチュエータ手段と、 を含むことを特徴とするウェーハ処理装置。 １２．流体と接触せしめられる少くとも１つの表面を有する単一半導体ウェーハ を処理するウェーハ処理装置にして、基準軸線を中心とし、軸方向一方端に半径 方向に大径のシュラウドを有する処理ヘッドと、 基準軸線に垂直でこれを同軸中心とする内側及び外側表面を有し処理ヘッドの軸 方向一方端に隣接する固体の円形のウェーハ板にして、前記シュラウドと該ウェ ーハ板との間に閉鎖した中空室を形成するウェーハ板と、処理ヘッド内にあって 基準軸線の回りに回転可能に取付けられ、一方端が前記ウェーハ板に固定された 彼駆動軸と、可搬型処理ヘッド内にあって、被駆動軸に作動的に連結されてウェ ーハ板と被駆動軸とを処理ヘッドに相対的に基準軸線の回りに選択的に回転させ るモータ手段と、 ウェーハ板の両側から軸方向に突出する複数のグリッパフィンガにして、基準軸 線の回りに等間隔かつ等角度的に配置されウェーハをウェーハ板の外側表面に隣 接する位置に保持するグリッパフィンガと、ウェーハ板の内側表面に取付けられ てそれぞれ個々のフィンガに連結され、それらをウェーハをそれらの間に把持す るに適した閉鎖位置とウェーハの係合、離脱に適した開放位置との間に運動させ る個々のレバー手段と、個々のレバー手段に作動的に係合可能でフィンガを一体 的に閉鎖位置から開放位置に選択的に運動させる共通のアクチュエータ手段と、 を含むことを特徴とするウェーハ処理装置。 ２０．請求項１２に記載のウェーハ処理装置にして、フィンガに作動的に連結さ れ正常時には閉鎖位置にフィンガを偏倚する弾性偏倚手段を含み、 共通アクチュエータ手段が、 基準軸線の回りに同軸に位置し、個々のレバー手段のそれぞれを覆う環状のリン グと、 処理ヘッド内に配置されて環状のリングに連結される少くとも１つのリニアアク チュエータにして、基準軸線に平行に位置して、リングを外方に処理ヘッドに相 対的に基準軸線に平行な方向に選択的に運動せしめて、個々のレバー手段に係合 せしめ、およびフィンガを弾性偏倚手段に抗する開放位置に運動させる、アクチ ュエータと、 を含むことを特徴とするウェーハ処理装置。 ２２．単一ウェーハ処理装置にして、 第１の基準軸線を中心とする処理ヘッドが、処理ヘッドの軸方向一方端にあって 第１の基準軸線の回りに同軸で中心を有して対抗する内側および外側表面を有す る、実体の円形のウェーハ板と、ウェーハ板に作動的に連結されウェーハ板を第 １の基準軸線の回りに選択的に回転させる駆動手段と、 ウェーハ板から外方に突出する複数の可動のグリッパフィンガにして、第１の基 準軸線の回りに配置されウェーハをウェーハ板の外側表面に隣接する位置に選択 的に保持する、グリッパフィンガとを含み、処理ベースが、 軸方向に周縁底縁部まで延びる円周方向表面を有する静止の直立壁と、軸方向に 運動可能で軸方向に移動せしめられたとき直立壁の底縁部と封止的に係合するに 適した底壁と、を含み、直立壁面と底壁とが上方に開いたボウルの内部を第２の 基準軸線を中心として形成する、ボウルを含み、直立する壁面の第２の基準軸線 に相対的な直径は第１の基準軸線に相対的なフィンガの外径より大であり、 ボウルの回りに位置決めされ処理ヘッドを選択的に保持し、第１および第２の基 準軸線を固定の同軸関係とし、フィンガがウェーハをボウルの内部に把持するよ うにする取付け手段を含む、ことを特徴とするウェーハ処理装置。 ２８．単一半導体ウェーハのための可動の処理ヘッドと共に使用される処理ベー スにして、 静止の処理ボウルにして、その内部に可搬型処理ヘッドによって保持されたウェ ーハの少くとも１つの表面が処理流体と接触するようになされ、該ボウルは周縁 底面を有する静止の円周方向直立壁面と直立壁の底縁と封止的に係合するに適し た軸方向に可動の底壁とを含み、直立壁面と底壁とが基準軸線を中心とする上方 に開いたボウル内部を形成するボウルと、ボウルの回りに位置し可動の処理ヘッ ドと軸方向に係合せしめたウェーハとを固定の同軸関係に選択的に保持し、これ によりボウル内部に同軸とする取付け手段と、 を含むことを特徴とする処理ベース。 ３６．ウェーハ処理装置にして、 静止のフレームと、 フレームに取付けられ互いに相対的に運動可能の少くとも１つの処理ベースと補 完的な処理ヘッドと、 を含むことを特徴とするウェーハ処理装置。 ３８．ウェーハ処理装置にして、 静止のフレームと、 フレーム上の少くとも１つの処理場所とを含み、各処理場所は上方に開いたボウ ルと該ボウルを覆うに適した周縁シュラウドを有する補完的な処理ヘッドとを有 する固定の処理ベースを含み、処理ヘッド上にあってウェーハの縁部に選択的に 係合するグリッパ手段と、処理ヘッドとフレームとの間に作動的に連結され、処 理ヘッドを処理ベースから離れた開放移送位置とグリッパ手段に係合するウェー ハが処理ベースのボウル内に位置せしめられる閉鎖処理位置との間に選択的に移 動させる可動の支持手段と、 を含むことを特徴とするウェーハ処理装置。 ４５．ウェーハ処理装置にして、 静止のフレームと、 フレーム上の少くとも１つの処理場所と、各処理場所は基準軸線を中心とする上 方に開いたボウルを有する固定の処理ベースと、該ボウルを覆うに適した周縁シ ュラウドを有する同軸の補完的な処理ヘッドとを有する固定の処理ベースを含み 、処理ヘッド上にあってシュラウドに覆われ、選択的にウェーハの縁部と選択的 に係合するグリッパ手段と、 処理ヘッドの一方側と処理ベースのための可動の支持手段にして、処理ヘッドと フレームとの間に作動的に連結され、処理ベースに相対的に処理ヘッドを、処理 ヘッドが処理ベースから離れている開放移送位置と処理ヘッドが処理ベースを囲 んでグリッパ手段に係合するウェーハが処理ベースのボウル内に位置する閉鎖処 理位置との間に選択的に運動させる可動の支持手段と、を含むことを特徴とする ウェーハ処理装置。