JPS63129641A - 各種プロセスの半導体製造ライン構成用ブロツク・システム - 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、ドライエツチング、化学的気相成長（ＣＶＤ
ケミカル・ベーパー・デポジション）、ホトレジストア
ッシングなどを一連に包含するドライプロセス等の各種
プロセスの半導体製造ライン構成用のブロックシステム
に関する。

〔従来の技術〕

Ｖ−ＬＳＩから（１−ＬＳＩへと進展する半導体デバイ
ス止弁にエツチング技術を始め、その他各種製造技術は
ウェットプロセスからドライプロセスへと移行するなど
大きな変化を見せており、これに伴ってドライプロセス
応用範囲も拡大しつつある。又、各装置間をつなぐハン
ドリング装置も次第に精巧なものになりつつあり、その
ために製造装置にも変化が現れつつあるのが現状である
。

而して、従来の半導体製造装置は、例えばドライエツチ
ング工程では専用のドライエンチング装置を使用するな
ど、個々の工程に併せて装置開発を行っていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

かかる従来のものには以下の欠点があった。

■　工程毎の製造能力が不一致で製造上のマツチングが
取り難＜、製造能力のもっとも低い工程に縛られるとい
う欠点があった。

■　また、いかに半導体製造工場が最先端の技術を誇り
、重工業のように大量のスペースを必要としないもので
あるとしても、重工業とは違った環境、即ち、クリーン
ルームを始め清浄な環境を必要とする処から、現実の工
場では自ずと与えられるスペースに限度が生じ、その狭
いスペースの中で生産・品質管理に必要な機器を収納し
なければならず、当然省スペースの問題が生じていた。

従って単独の装置で工程を構成していると作業員の移動
スペースを始め、かなりのむだスペースが発生し、省ス
ペースの観点から問題があった。しかも、各装置間で前
述のようなマツチングがとれていないため、限られた工
場スペース内で合理的に各装置を配置する事は非常に難
しいというような問題もあった。

■　更に、半導体デバイスのコストダウン競争は熾烈を
極めており、しかも小品種大量生産の時代は既に過去の
ものとなり、現在では多品種少量生産が主流となり、こ
れに対応できる自動化・無人化が強く要求されるように
なってきた。ところがこれまでのような工程毎の生産方
式では工程間の半製品のハンドリングや各装置の操作の
為におびただしい作業員を必要とし、これらの要求に柔
軟に対処する事が出来な（なってきた。

本発明はかかる要求に対応するために為されたもので、
その目的とする処は、エツチング工程を始め各種半導体
製造ドライプロセス装置や半製品のハンドリング装置、
これらの制御装置、半導体ガス供給装置、半導体排ガス
処理装置などを標準ブロック化することにより、ウェハ
ー供給から該当する半導体製造プロセス完了までの一連
のプロセスを完全自動化すると同時に各ブロックを必要
に応じて選定する事により、顧客の必要としているもっ
とも適切な製造ラインを供給し、更に、選定されたブロ
ックの接続を適宜変える事により、顧客の指定するいか
なるスペースに適合配置させる事ができ、又、ブロック
の増減または使用ブロックの選択を行うことにより製品
の変化に素早く且つ柔軟に対応する事の可能なドライプ
ロセス等の各種のプロセス・半導体製造ライン構成用ブ
ロック・システムを提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は未処理のウェハー１を受け取り、ウェハー搬送
ブロック３にウェハー１を供給し、又は、処理済みウェ
ハー１を受け取ってライン外にウェハー１を供給するロ
ーダ／アンローダブロック２と、ローダ／アンローダブ
ロック２から受け取ったウェハー１を保持して前後左右
いずれの方向にも移動してウェハー１の供給・受け取り
を行うことが出来るウェハー搬送袋２４を持つウェハー
搬送ブロック３と、ウェハー搬送装置４との間でウェハ
ー１の授受があり、受け取ったウェハー１を処理するウ
ェハー処理ブロック５と、上記各構成ブロック２．３．
５をコントロールする制御ブロック６とよりなる。

〔作　用〕

上記各種のローダ／アンローダブロック２、ウェハー搬
送ブロック３、ウェハー処理ブロック５、制御ブロック
６を複数個組み合わせることにより各種のプロセスの半
導体製造ラインを構成する。

〔実施例〕

以下、本発明を図示の実施例に従って説明する。

第１図（イ）　（０）示のように、このドライプロセス
半導体製造ライン構成用ブロック・システムは、大きく
分けてローダ／アンローダブロック２、ウェハー搬送ブ
ロック３、ウェハー処理ブロック５、制御ブロック６に
分かれる。

第１〜４図示のようにこれらのブロックの内、ローダ／
アンローダブロック２、ウェハー搬送ブロック３、ウェ
ハー処理ブロック５の３ブロツクは直接連結されて使用
されるため、その外形寸法（縦・横・高さ）は勿論、ウ
ェハー１の搬送路など主要寸法は統一されている。各ウ
ェハー処理ブロック５，５・・・・・・は連通筒２１に
て連通されており、常圧下は勿論減圧下でも稼動される
ものである。

次に各ブロックについて説明する。

ローダ／アンローダブロック２は未処理のウェハー１を
受け取り、ウェハー搬送ブロック３にウェハー１を供給
し、又は／そして、処理済みウェハー１を受け取ってラ
イン外にウェハー１を供給する働きをなすもので、場合
によってはウェハー１を供給するだけのローダとして使
用しても良いし、逆に処理済みウェハー１の受け取りを
行うアンローダとして使用しても良い。

そのローダ／アンローダブロック２は、ウェハー１収納
用のカセット７を内外に移動させるカセト移動台８と、
カセット７からウェハー１を出し入れするハンドリング
アーム９と、取り出されたウェハー１のオリエンテーシ
ョンフラットを一定の方向に合わせて以後の一連の操作
を正確に行わせるためのオリフラ位置合わせ機構１０と
で構成されている。このローダ／アンローダブロック２
の前面には前扉１１があり、閉成時は気密状態を保つ事
ができるようになっている。カセット７は１つのカセッ
ト７を１単位として作業する１力セント方式でも良いし
、２以上のカセット７を連続的に処理することの出来る
複数カセット方式でもよい。

その他、実験室用のようにウェハー１を１枚ずつ処理す
る枚葉式であっても良い。

ウェハー搬送ブロック３は、ローダ／アンローダブロッ
ク２から受け取ったウェハー１を保持して前後左右いず
れの方向にも移動してウェハー１の授受が出来る機能を
持つもので、本装置のウェハーハンドリングの中核であ
り、これによりウェハー処理の完全自動化・フレキシビ
リティ性を付与する事が出来る。この機能を実現するも
のとして第１図（ＩＩ）　（八）（＝）（＊）と第４図
示のようなウェハー搬送装置４が採用されている。この
ウェハー搬送装置４は回転円盤１２と回転円盤１２上に
軸３５　、３５で枢支された平行リンク１３と、この平
行リンク１３の自由端にブラケット３６を介して固定さ
れた支持アーム１４と、支持アーム１４の先端に設けら
れた馬蹄型のウェハー授受ハンド１５と、平行リンク１
３に摺動すべく嵌合されたスライダ１７及びそのスライ
ダ１７を往復運動させるために回転する駆動アーム１６
とで構成される。ウェハー授受ハンド１５にはウェハー
１の外形に合わせて円弧状の嵌合溝１８が凹設されてい
る。駆動アーム１６と回転円盤１２とはパルスモータと
エンコーダにより回転速度及び停止位置が正確に制御さ
れるようになっている。尚、ウェハー搬送装置４として
上記アーム方式の代わりにウェハー搬送ベルト方式や磁
気浮上式搬送トランク方式のものを採用してもよい。

ウェハー処理ブロック５には、例えば、ドライエツチン
グ装置、化学的気相成長（ＣＶＤ）装置、ホトレジスト
アッシング装置、ディベロツバ−などの半導体製造ドラ
イプロセス装置等の種々の装置を収容したものがある。

上記ドライエツチング装置としては、例えばａ）　　Ｒ
ＩＥ／ＰＰＥ（リアクティブ　イオン　エツチング／プ
レーナ　プラズマ　エツチング）型エツチング装置（第
５〜８図参照） ｂ）　　ＥＣＲ（エレクトロン　サイクロトロン　レゾ
ナンス）型エツチング装置、 ｃ）　　ＴＲｌ０ＤＥ型ｘ　７　＋　ンｌ”％ｉ　ｉｌ
＆、ｄ）　　ＲＩＢＢ　（リアクティブ　イオン　ビー
ム　エツチング）型エツチング装置、 などが挙げられる。

上記化学的気相成長（ＣＶＤ）装置としては、例えば、
マイクロ　ウェーブ　プラズマＣＶＤ装置が挙げられる
。

これらのウェハー処理ブロック５，５・・・・・・は、
必要に応じて単独乃至組み合わされて使用されるように
なっている。組み合わせ例は後述するが、そのウェハー
処理ブロック５の多数を半導体製造ラインのチャンネル
数とする。

制御ブロック６は、上記の各構成ブロック２・・・・・
・、３・・・・・・、５，５・・・・・・をコントロー
ルするもので、ＣＲＴ又は液晶パネルとキーボード及び
表示・ランプと操作スイッチその他などで構成される操
作パネル、コントロール・システム、ドライエツチング
装置に必要なエンド・ポイント・ディテクタ（ＥＰＤ）
等で構成される。

上記コントロール・システムハ分Ｈ’ｌ型’：１７　）
　ｔ：１−ラにて構成し、各コントローラは各ブロック
にそれぞれ内蔵され、ブロックの分離・増設のフレキシ
ビリティを確保する。

上記エンド・ポイント・ディテクタは、例えば、モノク
ロメータ型や干渉フィルタ型を使用する。

その他補助ブロック１９として、第５〜８図示のような
半導体ガス供給ブロック１９ａ、排気ブロック１９ｂ、
励起電源１９ｃ、冷水循環装置１９ｄなどがある。

上記半導体ガス供給ブロック１９ａは、ガス検知器や緊
急遮断装置などを備えるガスシリンダボックス、ＡＩ、
　Ｓｉｎｇを始め各種エツチング用ガス供給系、アッシ
ングガス供給系その他などで構成される。

上記排気ブロック１９ｂは、オイルフィルトレイジョン
などを含む塩素ガス系、フッソガス系、ターボ　モレキ
ュラ　ポンプやイオンゲージを含む高真空排気系、ブロ
ック内の排気を行うブロック室排気系、破過検出・詰ま
り検出・ガス検出器などを含む半導体排ガス処理装置、
オートマチックプレッシャ　コントローラなどで構成さ
れている。

上記励起電源１９ｃとしては、ＨＦ電源、ＨＦ電源、Ａ
Ｆ電源、ＭＷ電源、ＤＣ電源などがあり、その他インピ
ーダンス　マツチング　ユニット、マルチプレックサな
どが含まれる。

上記冷水循環装置１９ｄには、１チヤンネル加熱冷却型
、２チヤンネル加熱冷却型、マルチチャンネル加熱冷却
型などが適宜採用される。

次に各ブロックの組み合わせ例を説明する。

■　１チヤンネル（シングル）処理型の場合（第１図（
イ”）　（Ｕ）参照） ウェハー搬送ブロック３を中心にして手前側にローダ／
アンローダブロック２を配置し、第１図示のようにウェ
ハー搬送ブロック３の側方又は背方にウェハー処理ブロ
ック５を設置する。ウェハー処理ブロック５は前述のも
のの中から適宜選定される。制御ブロック６は通常ロー
ダ／アンローダブロック２に並設される。補助ブロック
１９もそれぞれ適宜の位置に配置され、ウェハー処理ブ
ロック５や制御ブロック６にそれぞれ接続される。

次にこの場合の動作を説明する。

ローダ／アンローダブロック２の前ａｌｌを開き、カセ
ット移動台８を外部に移動させ、未処理ウェハー１を収
納したカセット７をカセット移動台８に載置する。する
と、カセット７を載置したカセット移動台８がローダ／
アンローダブロック２内に戻り、これと同時に前扉１１
が閉まる。然る後、ブロック２内の排気が始まり、所定
圧力まで減圧される。

かかる減圧下で未処理ウェハー１のハンドリングが為さ
れるのであるが、まず、既に減圧状態となっているブロ
ック３との間の連通筒２１を開く。

次にハンドリングアーム’Ｍ＜カセット７側に移動して
きてウェハー１をカセット７から取り出す。

ウェハー１を取り出したハンドリングアーム９はオリフ
ラ位置合わせ機構ｌＯの所まで移動し、この位置でウェ
ハー１をオリフラ位置合わせ機構ｌＯ上に移載する。移
載されたウェハー１は回転されてオリエンテーション・
フラットが一定方向に正確に揃えられる。

オリエンテーション・フラットの位置合わせが完了する
とウェハー搬送ブロック３のウェハー搬送装置４の支持
アーム１４とウェハー授受ハンド１５がローダ／アンロ
ーダブロック２内のオリフラ位置合わせ機構１０に向か
って移動してくる。即ち、回転円盤１２がオリフラ位置
合わせ機構１０に向かって回転し、ウェハー授受ハンド
１５がオリフラ位置合わせ機構１０側に正確に向いた所
で停止する。上記回転円盤１２の回転と同時に、駆動ア
ーム１６が回転してスライダ１７をスライドさせて平行
リンク１３を回転させる。すると平行リンク１３の回転
につれ　　゛て支持アーム１４が上記ローダ／アンロー
ダブロック２内のオリフラ位置合わせ機構ｌＯに向かっ
てほぼ直線状に延びていく。この間、ウェハー１は持ち
上げられていてウェハー授受ハンド１５が未処理ウェハ
ー１の下側に入り込むようになる。ウェハー授受ハンド
１５が丁度ウェハー１の真下にくるとウェハー授受ハン
ド１５が停止し、続いてウェハー１が降下してウェハー
授受ハンド１５の嵌合溝１８上に正確に載置される。

ウェハー１の載置が完了すると上記駆動アーム１６は逆
太角に回転し、スライダ１７が逆方向にスライドし、ウ
ェハー１をウェハー搬送ブロック３内に取り込むように
平行リンク１３と支持アーム１４を屈曲し、ウェハー１
はブロック３内に取り込まれる（第１図（八）参照）。

続いて回転円盤１２がウェハー処理ブロック５側に回転
し、ウェハー処理ブロック５側に一致した処で停止する
（第１図（ニ）参照）。

次にウェハー搬送ブロック３とウェハー処理ブロック５
との間の連通筒２１ａは開く。このときウェハー処理ブ
ロック５内はすでに減圧下となっているものとする。然
る後、前述と同様の動作にてウェハー授受ハンド１５が
第１図（ネ）示のように伸びてウェハー処理ブロック５
内にウェハー１を送り込む。

ウェハー処理ブロック５のチャンバ２０内には上下一対
の電極が配置されており、ウェハー１はこの電極の中央
に移送されてくる。下部電極は二重電極となっており、
中央電極が昇降するようになっている。従って、ウェハ
ー１が電極の中央に移送されて停止すると中央電極が上
昇してウェハー１をウェハー授受ハンド１５から持ち上
げる。ウェハー１の持ち上げがなされている間にウェハ
ー授受ハンド１５は前述の動作にてウェハー処理ブロッ
ク５から脱出し、ウェハー搬送ブロック３内に戻る。

ウェハー授受ハンド１５がウェハー処理ブロック５のチ
ャンバ２０から出ると中央電極は降下して下部電極の中
央に正確にウニハーニを載置する。然る後、ウェハー搬
送ブロック３側に開口している連通筒２１ａを閉じ、高
真空排気系にチャンバ２０を接続してチャンバ２０内を
高真空にし、続いて上部電極からチャンバ２０内に半導
体ガスを供給しつつグロー放電を電極間に形成し、ウェ
ハー１の処理を行う。

ウェハー１の処理が完了するとグロー放電を停止させる
と共にチャンバ２０内の排ガスを完全に排出する。続い
て連通筒２１ａを開き、中央電極を再び上昇させて処理
済みウェハー１を持ち上げ、再びウェハー授受ハンド１
５をチャンバ２０内に挿入する。ウェハー授受ハンド１
５がウェハー１の真下に位置すると中央電極が降下して
ウェハー１をウェハー授受ハンド１５上に再び載置する
。するとウェハー授受ハンド１５はウェハー１を載置し
たままチャンバ２０から出ていき、ウェハー搬送ブロッ
ク３に戻る。

次いで回転円盤１２が回転しながらウェハー授受ハンド
１５がローダ／アンローダブロック２のオリフラ位置合
わせ機構１０に向かって延びていく。ウェハー授受ハン
ド１５がオリフラ位置合わせ機構１０の上方に位置した
処で停止し、続いて処理済みウェハーｌがオリフラ位置
合わせ機構１０に移載された後、ハンドリングアーム９
に引き取られ、カセット７の空き部分に移載される。

このような操作を繰り返してウェハー処理を行う。ウェ
ハー１全数の処理が完了するとブロック２とブロック３
の間の連通筒２１を閉じた後にブロック２内の気圧が大
気圧に戻され、続いて前扉１１が開き、カセット７を載
置したカセット移動台８がローダ／アンローダブロック
２から機外に出てくる。

この処理済みウェハーｌを収納したカセット７と未処理
ウェハー１を収納した新しいカセット７とを交換し、前
述の操作を繰り返してウェハー１のドライ処理を行うも
のである。

■　５チヤンネル（シーケンシャル）処理型（第３，４
図参照） 第３，４図示のように複数台（本実施例では５台）のウ
ェハー搬送ブロック３，３，３．３．３を一列に配置し
、夫々その背方にウェハー処理ブロック５．５，５．５
．５　（例えばＲｒ　ＥｌＰＰＥ型エツチング装置）を
配置し、ウェハー処理ブロック５それぞれに補助ブロッ
ク１９を接続する。

ウェハー１を一方通行にて処理する場合は、一端のウェ
ハー搬送ブロック３にローダ用のローダ／アンローダブ
ロック２ａを配置し、他端のウェハー搬送ブロック３に
アンローダ用のローダ／アンローダブロック２ｂを配置
する（第６，８図参照）。

補助ブロック１９や制御ブロック６などは前述同様であ
る。

ウェハー１の搬送や処理は前記のものと同様であるが、
例えばＡｌ−Ｔｉ／Ｗ→アンシング処理のようにウェハ
ー処理ブロック５が複数の場合、ウェハー搬送ブロック
３，３・・・・・・により一方通行で順次処理搬送され
ていく事になる。

上記第１図Ｃ４”）　（Ｅｌ）示のものは処理ブロック
５を１つ用いた１チヤンネルシステムである。

第２図は処理ブロック５を２つ用いて２つの処理を行う
２チヤンネルシステムを示す。図示のように１台のウェ
ハー搬送ブロック３を中心にし、その左右にウェハー処
理ブロック５．５を配置し、１台のウェハー搬送ブロッ
ク３にて順次両側の処理ブロック５，５にウェハー１を
移送する。

ウェハー搬送ブロック３の左右のみならず、背後にもウ
ェハー処理ブロック５を配置し、１台のウェハー搬送ブ
ロック３で３台の処理ブロック５．５．５にウェハー１
を移送するようにしても良い。

第３，４図は前述のように処理ブロック５を５つ用いた
５チヤンネルシステムを示す。

第５図は処理ブロック５を１つ用いた１チヤンネルシス
テムのブロック図である。

第６図は処理ブロック５を３つ用いた３チヤンネルシス
テムのブロック図である。

第７図は処理ブロック５を４つ用いた４チヤンネルシス
テムのブロック図である。

第８図は処理ブロック５を６つ用いた６チヤンネルシス
テムのブロック図である。

その他、量産並列型や研究試作型などその目的に応じて
種々のブロックが選定され、適宜組み合わされて接続さ
れる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明は、未処理のウェハーｌを受け取り
、ウェハー搬送ブロック３にウェハー１を供給し、又は
／そして、処理済みウェハーｌを受け取ってライン外に
ウェハー１を供給するローダ／アンローダブロック２と
、ローダ／アンローダブロック２から受け取ったウェハ
ー１を保持して前後左右いずれの方向にも移動してウェ
ハー１の供給・受け取りを行う事が出来るウェハー搬送
装置４を持つウェハー搬送ブロック３と、ウェハー搬送
装置４との間でウェハー１の授受があり、受け取ったウ
ェハー１をドライ処理するウェハー処理ブロック５と、
構成ブロックをコントロールする制御ブロック６とで構
成されているので、それら各ブロック３，５．６を適宜
組み合わせることによりウェハー供給からその半導体製
造プロセス完了までの一連のプロセスの半導体製造ライ
ンをオートハンドリングにより完全自動化させて構成す
る事が出来、更に、各ブロックを必要に応じて選定する
事により、顧客の必要としているもうとも適切な製造ラ
インを供給する事が出来、又、選定されたブロックの接
続を適宜変える事により、顧客の指定するいかなるスペ
ースにも適合配置させる事が出来る。更に、ブロックの
増減または使用ブロックの選択を再び行うことにより製
品の変化に素早（且つ柔軟に対応する事もでき、理想的
な各種のプロセスの半導体製造ラインのブロック・シス
テムを提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）は本発明の研究試作型１チヤンネルシステ
ムの一実施例の要部の斜視図、（Ｅｌ）はその平面断面
図、（ｎ）　（ニ）　（＊）はウェハー搬送装置の各状
態における平面図、第２図は本発明の２チヤンネルシス
テムの実施例の斜視図、第３図は本発明本発明の１チヤ
ンネルシステムの他の実施例のブロック図、第６図は本
発明の３チヤンネルシーケンシヤルシステムの実施例の
ブロック図、第７図は本発明の量産ライン用並列型４チ
ヤンネルシステムの実施例のブロック図、第８図は本発
明の研究試作ライン用６チヤンネルシーケンシヤルシス
テムの実施例のブロック図である。 １・・・・・・ウェハー、３・・・・・・ウェハー搬送
ブロック、２・・・・・・ローダ／アンローダブロック
、４・・・・・・ウェハー搬送装置、５・・・・・・ウ
ェハー処理ブロック、６・・・・・・制御ブロック。 洛１目 （ハ） 寡９−頂

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　未処理のウェハーを受け取り、ウェハー搬送ブロック
   にウェハーを供給し、又は、処理済みウェハーを受け取
   ってライン外にウェハーを供給するローダ／アンローダ
   ブロックと、ローダ／アンローダブロックから受け取っ
   たウェハーを保持して前後左右いずれの方向にも移動し
   てウェハーの供給・受け取りを行うことが出来るウェハ
   ー搬送装置を持つウェハー搬送ブロックと、ウェハー搬
   送装置との間でウェハーの授受があり、受け取ったウェ
   ハーを処理するウェハー処理ブロックと、上記各構成ブ
   ロックをコントロールする制御ブロックとよりなり、上
   記各種のローダ／アンローダブロック、ウェハー搬送ブ
   ロック、ウェハー処理ブロック、制御ブロックを複数個
   組み合わせることにより各種のプロセスの半導体製造ラ
   インを構成することを特徴とする各種プロセスの半導体
   製造ライン構成用ブロック・システム。