JPH113926A - 枚葉式半導体ウェーハ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生産性を過度に低下させることなく実用上必
要とされる充分な生産性を保持して装置全体をコンパク
トで小型な構成とし、設置面積の減少を図った枚葉式半
導体ウェーハ処理装置を提供する。 【解決手段】 処理すべき複数枚のウェーハを収納した
キャリア１個分の載置スペースからなるキャリア台２
と、ウェーハに対し１枚づつ処理を施す１ヵ所のみのウ
ェーハ処理部４と、ウェーハを保持して前記キャリア台
２およびウェーハ処理部４に対しウェーハを出し入れす
るためのウェーハ保持手段７，８と、このウェーハ保持
手段を搭載して昇降動作、旋回動作および直線移動動作
させるための搬送台１０を備えた搬送機構９と、前記キ
ャリア台およびウェーハ処理部間の搬送経路上に設けた
ウェーハ搭載用の２つの中間ステージ５，６とを備え、
前記搬送台の旋回動作の回転軸を中心として、前記キャ
リア台２、ウェーハ処理部４および２つの中間ステージ
５，６を放射状に配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウェーハを１
枚づつ洗浄する枚葉式ウェーハ洗浄装置等の半導体ウェ
ーハ処理装置に関する。より詳しくは、装置の小型化を
図るためのレイアウトの改良を施した枚葉式半導体ウェ
ーハ処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程でのウェーハ洗浄プロセ
スにおいて、所定枚数の半導体ウェーハを収納したキャ
リアから半導体ウェーハを１枚づつ取出し、これを（ウ
ェーハ処理部内回転ステージ）であるスピンナー上に搭
載固定してスピンナーを回転させながら純水等の洗浄液
をかけてウェーハを洗浄する枚葉式ウェーハ洗浄装置が
用いられている。このようなウェーハ洗浄装置は、一連
の半導体製造工程の１プロセスとして、半導体を高品質
に維持するために他のプロセス装置とともにクリーンル
ーム内に設置される。このクリーンルームはスペースが
限られているため、内部に設置する機器はコンパクトな
小型構成であって設置占有面積が小さいことが要求され
る。

【０００３】従来の枚葉式ウェーハ洗浄装置は、ウェー
ハの処理枚数を多くして生産性を高めるため及び洗浄方
法を多様化してブラシ洗浄、ジェット洗浄及び超音波洗
浄等の各種洗浄手段を使用可能とするため、キャリアを
載置するキャリア台を複数個並べて設け複数のキャリア
からそれぞれウェーハを取出し可能とし、さらにスピン
ナーを複数個設置して同時に各スピンナーでウェーハを
洗浄可能とした構成であった。このような構成におい
て、搬送アーム等のウェーハ移送手段により各キャリア
からそれぞれウェーハを取出し各スピンナーで洗浄条件
を変えてウェーハ洗浄を行なっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のウェーハ洗浄装置においては、複数のキャリア台お
よび複数のスピンナーを備えるため、生産性は高まるも
のの装置全体が大型となって設置面積を広く要するもの
となり、クリーンルーム等の限られたスペースを大きく
占有し他の機器の設置の制約となり、また価格も高価の
ものとなっていた。また、各キャリア台でウェーハを出
し入れする専用の搬送アームおよび各スピンナーでウェ
ーハを出し入れする専用の搬送アームが必要になるとと
もに各キャリアとスピンナー間でのウェーハの移送機構
も別に設けなければならない場合もあり、ウェーハの取
出しや収納のための搬送機構が複雑で大型になって、装
置全体をさらに大型化するとともに費用の増大を来して
いた。また、複数のスピンナーを用いて洗浄を行なうた
め、各ウェーハに対する洗浄条件および洗浄順序や搬送
経路等の制御条件が複雑になって条件設定プロセスが面
倒で手間がかかるものとなっていた。

【０００５】本発明は、上記従来技術を考慮してなされ
たものであって、生産性を過度に低下させることなく実
用上必要とされる充分な生産性を保持して装置全体をコ
ンパクトで小型な構成とし、設置面積の減少を図った枚
葉式半導体ウェーハ処理装置の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、処理すべき複数枚のウェーハを収納し
たキャリア１個分の載置スペースからなるキャリア台
と、ウェーハに対し１枚づつ処理を施す１ヵ所のみのウ
ェーハ処理部と、ウェーハを保持して前記キャリア台お
よびウェーハ処理部に対しウェーハを出し入れするため
のウェーハ保持手段と、このウェーハ保持手段を搭載し
て昇降動作、旋回動作および直線移動動作させるための
搬送台を備えた搬送機構と、前記キャリア台およびウェ
ーハ処理部間の搬送経路上に設けたウェーハ搭載用の２
つの中間ステージとを備え、前記搬送台の旋回動作の回
転軸を中心として、前記キャリア台、ウェーハ処理部お
よび２つの中間ステージを放射状に配置したことを特徴
とする枚葉式半導体ウェーハ処理装置を提供する。

【０００７】この構成によれば、キャリア１個を搭載す
るキャリア台と、１ヵ所のウェーハ処理部と２つの中間
ステージがウェーハ搬送経路の範囲内で放射状に並設さ
れるため、小型でコンパクトなレイアウトが実現可能に
なる。この場合、２つの中間ステージを利用してキャリ
アから取出したウェーハおよび処理が終了したウェーハ
をそれぞれ待機させて順番に処理プロセスを施す等の制
御シーケンスプログラムにより半導体製造工程上充分な
生産効率で処理を実行することができる。したがって、
実用上必要とする生産性を充分に維持したまま、装置の
小型化ができ、クリーンルーム等の限られた設置スペー
ス内において他の機器の設置の制約を軽減し、製造プロ
セス全体の配置レイアウトの自由度を高め、プロセス全
体としての生産性を高めることができ、また費用の低減
を図ることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】好ましい実施の形態においては、
前記ウェーハ保持手段は、前記キャリア台に対しウェー
ハを出し入れするための第１アームと、前記ウェーハ処
理部に対しウェーハを出し入れするための第２アームと
からなり、該第１および第２アームはアーム長手方向を
揃えて配設され、前記各アームはこの長手方向に沿って
別々に移動可能であることを特徴としている。

【０００９】この構成によれば、ウェーハ処理部の処理
形態に応じてウェーハの保持形態がキャリアからのウェ
ーハの保持形態と異なる場合に、２本のアームを用いて
これらの長手方向を揃えて別々に直線駆動可能とするこ
とにより、スペースを増大させることなく効率的なウェ
ーハ搬送シーケンスを達成することができる。

【００１０】さらに好ましい実施の形態においては、前
記ウェーハ処理部は、回転洗浄装置からなることを特徴
としている。

【００１１】この構成により、特にレイアウト上小型化
の要求が大きいウェーハ洗浄プロセスでのコンパクトな
配置構造が得られる。

【００１２】

【実施例】図１は本発明に係る枚葉式半導体ウェーハ洗
浄装置の斜視図であり、図２はその上面の構成配置およ
びその動作の説明図である。

【００１３】この半導体ウェーハ洗浄装置は、装置本体
１を基台としてこの上にキャリア台２が設けられる。こ
のキャリア台２は、所定枚数のウェーハを収容したキャ
リア３を１個だけ載置する構成であり、作業者が台上に
キャリア３を搭載するときのガイド部材（図示しない）
やキャリア３が搭載されたことを検知するキャリア３内
のウェーハの有無を検知するセンサー（図示しない）等
が備る。

【００１４】このキャリア台２と対向する位置の装置本
体１上の１ヵ所にウェーハを洗浄処理するスピンナー４
が設けられる。このスピンナー４は、ウェーハ２０を搭
載して固定保持する回転台４ａと、この回転台４ａの両
側に設けた旋回可能な高圧ジェットアーム４ｂおよびブ
ラシアーム４ｃを備え、さらに図示しない純水等の洗浄
液の供給系および排水系や洗浄中に発生するミストを抑
制したり排出するための排気系を備えている。

【００１５】キャリア台２とスピンナー４との間には、
搬送台１０を有する搬送機構９が設けられる。この搬送
台１０上に、キャリア台２からウェーハを出し入れする
ための第１アーム７およびスピンナー４の回転台４ａに
ウェーハを着脱するための第２アーム８が備る。これら
の第１アーム７および第２アーム８は、アームの長手方
向を揃えて上下に重ねて設けられ、搬送機構９の搬送台
１０上に長手方向に別々に移動可能に装着される。

【００１６】すなわち、第１および第２アーム７、８の
後端部はそれぞれ反対方向にＬ字状に屈曲し、このＬ字
状屈曲端部が、搬送台１０の各側面のカバー１０ａのス
リット（図示しない）を通してガイドレール１１に係合
し、各アーム７、８をそれぞれ長手方向にスライドして
伸縮動作させる（矢印Ｒ）。図１および図２（Ａ）の実
線は、第１アーム７が搬送台１０上に引込んだ状態でそ
の上の第２アーム８が搬送台１０から伸びて突出した状
態を示している。

【００１７】第１アーム７の先端部にはウェーハ移送時
にウェーハを保持する例えば真空チャックやメカチャッ
ク構造等からなるウェーハチャック手段（図示しない）
が設けられる。また、第２アーム８の先端部にはウェー
ハ外周を機械的に保持する円弧状チャック８ａが備る。
なお、図１および図２（Ａ）は、Ｌ字状に屈曲した第２
アーム８の後端部の下側に第１アーム７の先端が隠れた
状態を示す。

【００１８】第１および第２アーム７、８を搭載した搬
送台１０は、搬送機構９に内蔵した駆動装置（図示しな
い）により、搬送台１０の中心Ｏを軸として、矢印Ｐ
（図２）のように回転可能で且つ矢印Ｑ（図１）のよう
に昇降動作可能であり、さらに前述のように第１および
第２アーム７、８を矢印Ｒ（図１）のようにガイドレー
ル１１に沿ってそれぞれ独立に伸縮スライド駆動する。

【００１９】第１および第２アーム７、８の旋回範囲お
よび伸縮範囲内で搬送台１０に近接した位置に、第１中
間ステージ５および第２中間ステージ６が設けられる。
これらの中間ステージ５、６とキャリア台２およびスピ
ンナー４は、搬送台１０の回転中心Ｏを中心として放射
状に配置される。この第１中間ステージ５（及び／又は
第２中間ステージ６）には、ウェーハの結晶方向性を一
定に揃えるためのオリエンテーションフラットの位置合
せ機構（オリフラ合せ機構）を設けてもよい。また、第
２中間中間ステージ６（及び／又は第１中間ステージ
５）には搭載したウェーハの表裏反転機構を設けてもよ
い。

【００２０】上記構成の半導体ウェーハ洗浄装置の洗浄
プロセスの動作シーケンスの一例を示せば以下のとおり
である。

【００２１】まず、第１、第２両アーム７、８を搬送台
１０上に縮めた状態で搬送台１０を回転し、スライド方
向をキャリア台２に向ける。ここで、図２（Ｂ）のよう
に、第１アーム７を伸してキャリア３内のウェーハを吸
着して取り出す。このとき、搬送台１０はその搬送機構
９内の昇降装置により、取り出すべきウェーハの高さに
位置決めされている。ウェーハを保持した第１アーム７
を縮めた状態で搬送台１０を回転して第１アーム７を第
１中間ステージ５の方向に向け、ここでアームを伸して
中間ステージ５上にウェーハを搭載し、第１アーム７は
搬送台１０上に引込む。続いてこの第１中間ステージ５
上のウェーハを第２アーム８が伸びて掴み、ウェーハを
保持した状態で搬送台１０上に縮む。続いて搬送台１０
が回転して第２アーム８のスライド方向をスピンナー４
に向ける。ここで、図２（Ａ）に示すように、第２アー
ム８が伸びてウェーハ２０をスピンナー４内の回転台４
ａ上にセットしてその後搬送台１０上に縮む。

【００２２】ここでスピンナー４によるウェーハ洗浄が
行なわれる。この洗浄動作中に、搬送台１０が回転し
て、第１アーム７を駆動して次に洗浄するウェーハをキ
ャリア３から取出し、これを前述のように第１中間ステ
ージ５上に搭載する。

【００２３】スピンナー４によるウェーハ洗浄が終了す
ると、第２アーム８がこれを取出し、回転して第２中間
ステージ６上にこの洗浄終了ウェーハを搭載する（図２
（Ａ）二点鎖線）。その後、第２アーム８は、前述のよ
うに、第１中間ステージ５上のウェーハを掴んでこれを
スピンナー４にセットする。

【００２４】さらに前述の第１アーム７は、既に洗浄を
施したウェーハが搭載されている第２中間ステージ６に
向かい、この洗浄後のウェーハを吸着してこれをキャリ
ア３内に収納する。以上の動作を繰り返して、キャリア
３内のウェーハを順番に洗浄する。

【００２５】図３は、本発明の応用例を示す。本発明の
ウェーハ処理装置２１の基本構造は図１のウェーハ洗浄
装置の構成である。この基本構造のウェーハ処理装置２
１を発展させた構造として、（ａ）に示すように、第１
中間ステージ５にオリフラ合せ機構を組込み、矢印Ａの
ようにステージ回転機能をもたせてオリフラ合せを行な
うことができる。また、（ｂ）に示すように、第１中間
ステージ５（及び／又は第２中間ステージ６）を矢印Ｂ
のように昇降動作可能とするとともに、矢印Ｃのように
ウェーハの表裏反転機構を備えることができる。

【００２６】さらに本発明は、図３（ｃ）に示すよう
に、スピンナー４に代えてイオンエッチング等の処理を
施すエッチング装置２２を設置し、枚葉式のエッチング
装置として適用することができる。また、（ｄ）に示す
ように、スピンナー４に代えてレジスト除去用のアッシ
ング装置２３を設置してアッシング処理を施すこともで
きる。さらに本発明は、枚葉式のＣＶＤ装置や蒸着装置
あるいはＲＴＰ等の熱処理装置等にも適用可能である。

【００２７】また、前述の実施例のスピンナーは、純水
による洗浄であってもよいし、他の薬液による洗浄を施
してもよい。また、洗浄用のスピンナー以外にも、レジ
ストのスピンコーティングや他層配線の層間絶縁膜塗布
用のスピンコーターとしても適用可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、キャ
リア１個を搭載するキャリア台と、１ヵ所のウェーハ処
理部と２つの中間ステージがウェーハ搬送経路の範囲内
で放射状に並設されるため、小型でコンパクトなレイア
ウトが実現可能になる。この場合、２つの中間ステージ
を利用してキャリアから取出したウェーハおよび処理が
終了したウェーハをそれぞれ待機させて順番に処理プロ
セスを施す等の制御シーケンスプログラムにより半導体
製造工程上充分な生産効率で処理を実行することができ
る。したがって、実用上必要とする生産性を充分に維持
したまま、装置の小型化ができ、クリーンルーム等の限
られた設置スペース内において他の機器の設置の制約を
軽減し、製造プロセス全体の配置レイアウトの自由度を
高め、プロセス全体としての生産性を高めることがで
き、また費用の低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例に係るウェーハ洗浄装置の斜
視図。

【図２】 図１の実施例の動作説明図。

【図３】 本発明の応用例の説明図。

【符号の説明】

１：装置本体、２：キャリア台、３：キャリア、４：ス
ピンナー、５：第１中間ステージ、６：第２中間ステー
ジ、７：第１アーム、８：第２アーム、９：搬送機構、
１０：搬送台、１１：ガイドレール。

フロントページの続き (72)発明者 西崎 光広 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】処理すべき複数枚のウェーハを収納したキ
   ャリア１個分の載置スペースからなるキャリア台と、 ウェーハに対し１枚づつ処理を施す１ヵ所のみのウェー
   ハ処理部と、 ウェーハを保持して前記キャリア台およびウェーハ処理
   部に対しウェーハを出し入れするためのウェーハ保持手
   段と、 このウェーハ保持手段を搭載して昇降動作、旋回動作お
   よび直線移動動作させるための搬送台を備えた搬送機構
   と、 前記キャリア台およびウェーハ処理部間の搬送経路上に
   設けたウェーハ搭載用の２つの中間ステージとを備え、 前記搬送台の旋回動作の回転軸を中心として、前記キャ
   リア台、ウェーハ処理部および２つの中間ステージを放
   射状に配置したことを特徴とする枚葉式半導体ウェーハ
   処理装置。
2. 【請求項２】前記ウェーハ保持手段は、前記キャリア台
   に対しウェーハを出し入れするための第１アームと、 前記ウェーハ処理部に対しウェーハを出し入れするため
   の第２アームとからなり、 該第１および第２アームはアーム長手方向を揃えて配設
   され、 前記各アームはこの長手方向に沿って別々に移動可能で
   あることを特徴とする請求項１に記載の枚葉式半導体ウ
   ェーハ処理装置。
3. 【請求項３】前記ウェーハ処理部は、回転洗浄装置から
   なることを特徴とする請求項１または２に記載の枚葉式
   半導体ウェーハ処理装置。