JPS63164334A - ウエハ−・ハンドリング装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ドライエツチング、ＣＶＤ　（ケミカル・ペ
ーパー・デポジション）、ホトレジストアッシングなど
を一連に包含する全自動ドライプロセス半導体製造装置
に使用するためのウェハー・ハンドリング装置に関する
。

〔従来の技術〕

Ｖ−ＬＳＩからＵ−ＬＳＩへと進展する半導体デバイス
と共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。

ところが、従来の半導体製造装置においては、例えばド
ライエツチング工程では工程毎の専用のドライエツチン
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。

しかしながら、これら個々の装置間をつなぐハンドリン
グ装置の発達が不充分であったため、前工程から次工程
へのウェハーのハンドリング及びセツティングは総て人
手に頼っており、人員合理化の面で限界があった。

又、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
を始め高度に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。

従って前述のように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、個々単独に設計された装置間ではその生産能力
にマツチングを取り難く、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
問題もあり、装置レイアウトの柔軟性という面でも強い
要望が出されていた。

係る要求に対応するために、本件発明者は、標準ブロッ
ク化され、自由に選定・配置され、かつ異物を清浄環境
内に放出しないように接続することが出来るエツチング
工程を始めとする各種半導体製造ドライプロセスやこれ
らの制御装置、半導体ガス供給装置、半導体排ガス処理
装置及び上記各ブロック間でウェハーを送受できるウェ
ハー・ハンドリング装置を提案した。

第９図はかかるウェハー・ハンドリング装置の１例を示
すもので、回転台４０上にスライドベアリング機構４１
を載置し、回転台４０を回動させると共にスライドベア
リング機構４１及びその上に固定されたアーム４２をシ
リンダ４３によりスライドさせ、ウェハー１の搬送・受
は渡しを行うものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、ブロック中は減圧構造であり、しかも異物の混
入を非常に嫌う清浄雰囲気であるために、摺動部分が多
い第９図示のスライド方式は不敵である。

本発明は出来る限り摺動部分がシールド可能であって限
定された回転運動によるウェハーの搬送・受は渡しがで
きるウェハー・ハンドリング装置を提供するものである
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はベース２４に回動自在に配設された回転台１２
と、回転台１２の回転角度を制御する回転台制御装置２
９と、回転台１２上に配置された平行リンク１３と、平
行リンク１３の自由端に取り付けられた支持アーム１４
と、この支持アーム１４に取着されたウェハー授受ハン
ド１５と、平行リンク１３にスライド自在に配設された
スライダ１７と、ベース２４に配置され、揺動自在に配
設され、スライダ１７にその揺動端が接続された駆動ア
ーム１６と、この駆動アーム１６の回転角度を制御する
平行リンク制御装置３２とで構成されたことを特徴とす
るウェハー・ハンドリング装置である。

〔作　用〕

回転台１２の回転によりウェハー授受ハンド１５はウェ
ハー１を送受すべきローダ／アンローダブロック２或い
はウェハー処理ブロック５に向き、また駆動アーム１６
により平行リンク１３と支持アーム１４とウェハー授受
ハンド１５はそのブロック内に延びてウェハー１を送受
して戻る。

〔実施例〕

以下、本発明に係るウェハー・ハンドリング装置を適用
する各ブロックシステム（以下、ドライプロセス・ビル
ディング・ブロック・システムと称する。）の概略を説
明する。

このドライプロセス・ビルディング・ブロック・システ
ムは、太き（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。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
ブロックは連通筒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。ここで、本発明にか
かるウェハー・ハンドリング装置４は後述のようにウェ
ハー搬送ブロックに組み込まれている。

ローダ／アンローダブロック２は、未処理のウェハー１
を受は取り、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を受は取ってライン外に
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の受は取りを行うアン
ローダとして使用しても良い。

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から受は取ったウェハー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ことが出来るのである。この機能を
実現するものとしてウェハー・ハンドリング装置４が採
用されている。ウェハー・ハンドリング装置４の構造と
作用は後程詳述する。

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、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があ
る。これらのブロックは、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。このウェハー処
理ブロック５の数をチャンネル数とする。

ドライエツチング装置としては、例えばａ）　ＲＩＢ／
ＰＰＥ　（リアクタ　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、 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）　ＴＲ０ＩＤ型エツチング装置、 ｄ）　ＲＩＢＩｉ（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。

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。

制御ブロック６は、上記の各構成ブロックをコントロー
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）と
で構成される。

コントロール・システムは分散型コントローラにて構成
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。

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、半導体ガス供給ブロッ
ク、排気ブロック、励起電源、冷水循環装置などがある
。

半導体ガス供給ブロックは、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ンクス、ＡＩ。

５ｉ（ｈを始め各種エツチング用ガス供給系、アッシン
グガス系その他などで構成される。

排気ブロックは、オイルフィルトレイシランなどを含む
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　フレラシャ　コントローラなどで構成されている
。

励起電源としては、ＲＦ電源、ＩＰ電源、ＡＰ電源、Ｍ
−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。

冷水循環装置には、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。

上記ウェハー搬送ブロック３を中心に各ブロックを組み
合わせてプロセスを組み立てるものである。

第１乃至第４図は上記各ブロック３の組み合わせ例を示
すものである。

第１図は１チヤンネルシステムを示すものでウェハー搬
送ブロック３の前側にローダ／アンローダブロック２を
、その−側方にウェハー処理ブロック５を設けたもので
ある。

第２図は２チヤンネルシステムを示すもので、ウェハー
搬送ブロック３の前側にローダ／アンローダブロック２
を、その両側方に２つのウェハー処理ブロック５，５を
設けたものである。

第３，４図は５チヤンネルシステムを示すもので、５つ
のウェハー搬送ブロック３．３・・・・・・を−列に連
続させて設けると共にその一端のウェハー搬送ブロック
３の前側にローダ／アンローダブロック２を、各ウェハ
ー搬送ブロック３．３・・・・・・の後方に５つのウェ
ハー処理ブロック５．５・・・・・・を設けたものであ
る。

その他、ブロックの構成例として、「シーケンシャル処
理型ｊ−複数台（本実施例では３台）のウェハー搬送ブ
ロック３を一列に配置し、その背方にウェハー処理ブロ
ック５　（例えば、ＲＩＥ／ＰＰＥ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ｌ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２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２を配置する。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の搬送や処理も
同様であるが、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にて一方通行にて順次処理され
ていく事になる。例えば、Ａｌ−Ｔｉ／阿→アッシング
。

又、１台のウェハー搬送ブロック３を中心にし、その左
右並びに背方に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にて順次ウェハー１を移送し
ても良いものである。

その他、量産並列型（並列４チヤンネル型）や研究試作
型（６チヤンネル型）などその目的に応じてブロックが
選定・接続される。

以上のようにウェハー搬送ブロック３を中心にして前側
にローダ／アンローダブロック２を配置し、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。

次に第５〜８図につきウェハー搬送ブロック３内に設け
た本発明の一実施例であるウェハーハンドリング装置４
を説明する。

第６〜８図示のようにこのウェハー・ハンドリング装置
４はウェハー搬送ブロック３内のベース２４上に回転す
べく設けられた回転台１２と、この回転台１２上に一端
を回転軸３５　、３５により回動ずべく枢着された平行
リンク１３　、１３と、この平行リンク１３　、１３の
自由端に取付板３６で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、一方の平行リンク１３に摺動すべく嵌合
されたスライダ１７及びこのスライダ１７を往復運動さ
せるべく駆動軸３７に固定された駆動アーム１６とで構
成される。

回転台１２の駆動機構と、平行リンク１３との駆動機構
は第５図のように２重構造となっている。即ち、ベース
２４の下面には固定ハウジング２５が取り付けられてお
り、その固定ハウジング２５の中には回動ハウジング２
６が固定ハウジング２５に装着されたベアリング３１に
て回動すべく支持されている。

この固定ハウジング２５の下面には更にモータ取り付は
台２７が取り付けられており、このモータ取り付は台２
７には回転台駆動用モータ２８とこの回転を制御する回
転台制御用エンコーダ２９とが並列に取着されており、
両者の回転軸に固定された２重ギア３０とギア３８とは
バンクラッシュなく、噛合している０回転台駆動用モー
タ２８は回動ハウジング２６に連結され、その回動ハウ
ジング２６上に回転台１２が設けられている。

平行リンク１３の２本の回転軸３５は回転台１２に平行
に立設されており、この回転軸３５には平行リンク１３
が取り付けられており、平行リンク１３の自由端には取
付板３６を介して支持アーム１４が折り畳まれたような
状態にて取り着けられており、この支持アーム１４の先
端にはウェハー授受ハンド１５が固着されている。この
ウェハー授受ハンド１５にはウェハー１の外形に併せて
嵌合溝１８が凹設されている。

回動ハウジング２６には、平行リンク制御用エンコーダ
３２と平行リンク駆動用モータ３３とが並設され、この
駆動用モータ３３はタイミングベルト３４を介してエン
コーダ３２に接続されている。駆動アーム１６は、中心
に配設された平行リンク制御用エンコーダ３２に連結さ
れた中心回転軸３５に取着されている。駆動アーム１６
の先端にはスライダ１７が取着されており、スライダ１
７に内蔵された３個のローラが一方の平行リンク１３を
挟持してその平行リンク１３に沿ってスライドするよう
になっている。

次に上記装置のウェハーハンドリング動作を説明する。

第２図示のようにローダ／アンローダブコンク２の前扉
１１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、このローダ／アン
ローダブロック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。

このハンドリングにはまず、第１図示のハンドリングア
ーム９がカセット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１０の所まで移
動し、この位置でウェハー１を移載する。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内のウェハー授受ハンド１５
が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、回転台駆動用モータ２８が作動して回転台１２
をオリフラ位置合わせ機構１０に向かって回転させる９
回転角度は回転台制御用エンコーダ２９にて正確に制御
され、ウェハー授受ハンド１５がオリフラ位置合わせ機
構ｌＯ側に正確に向いた所で停止する。

続いて、ウェハー搬送ブロック３内の平行リンク駆動用
モータ３３が作動して駆動アーム１６を回転させ、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に向かってほぼ直線状に延びていく　（第８
図参照。但しこの場合支持アーム１４はローダ／アンロ
ーダブロック２内に延びる）。この間、ローダ／アンロ
ーダブロック２内のウェハー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ｌの下側に入り
込むようになる。駆動アーム１６の回転角度も平行リン
ク制御用エンコーダ３２にて正確に制御され、ウェハー
授受ハンド１５が丁度ウェハー１の真下にきた時ウェハ
ー授受ハンド１５が停止する。

ウェハー授受ハンド１５の停止後、続いてウェハー１が
降下してウェハー授受ハンド１５上に正確に載置される
。ウェハーｌの載置が完了すると平行リンク駆動用モー
タ３３が逆回転してスライダ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
うに屈曲する（第６図参照）。

続いて回転台駆動用モータ２８が同じく逆回転して回転
台１２をウェハー処理ブロック５側に回転させ、ウェハ
ー処理ブロック５側に一致した処で停止させる（第７図
参照）。

然る後、前述と同様の動作にてウェハー授受ハンド１５
が延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（第８図参照）。

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（る。下部電極は２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から出、ウェハー搬送ブロック３に戻る（第７図参
照）。

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
央に正確にウェハー１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２１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２１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１５
をチャンバ２０内に挿入する。

ウェハー授受ハンド１５がウェハー１の直下に位置する
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（第８図参照）。

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（第７図参照）。

次いで回転台１２が回転してローダ／アンローダブロッ
ク２側に移動して停止する（第６図参照）。

続いて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（第８図参照。但しこの場合支持アーム１４はロ
ーダ／アンローダブロック２内に延びる）。

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
１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ローダ／アンローダブロ
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２から機外に出てくる。この処理済みウェハ
ー１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。

〔発明の効果〕

本発明は上述のように、ベースに回転台が回動自在に配
設されているので、回転台を回転・停止する事により、
水平方向のいずれの方向にもウェハー授受ハンドの向き
を変える事が出来、又、回転台の回転角度を制御する回
転台制御装置が存在するので、前記の回転台の停止位置
を正確に割り出す事が出来、その結果、水平位置におい
て迅速且つ正確にウェハー授受ハンドの向きを定める事
ができるものであり、更に、平行リンクが回転台上に配
置され、この平行リンクの自由端に支持ア。

−ムが取り付けられ、更にウェハー授受ハンドがこの支
持アームに取着され、平行リンクにスライド自在にスラ
イダが配設され、このスライダを往復摺動させる駆動ア
ームが揺動自在にベースに配置されているので、駆動ア
ームを揺動させてスライダをスライドさせるだけで、平
行リンクに取着された支持アームやウェハー授受ハンド
がほぼ直線上に往復し、その結果狭いブロック内でスム
ーズなウェハーの受は渡しを行うことが出来るのである
。又、この作業に関して、駆動アームの回転角度を制御
する平行リンク制御装置を設けであるので、ウェハー授
受ハンドの停止位置を極めて正確に規定出来る事になり
、ウェハーの正確な受は渡しを可能に出来るという利点
がある。更に重要な事は、ウェハー授受ハンドの直線的
な動きが平行リンク、駆動アームというような回転運動
で行われているために、スライドベアリングのように摺
動箇所がむき出しにならず、密閉されたラジアルベアリ
ング乃至これに類似する回転部品を使用出来、その結果
、ブロック内での異物の発生が生じないという極めて重
要な利点を得る事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用する１チヤンネルシステムの平断
面図、第２図は本発明を適用する量産型２チヤンネルシ
ステムの斜視図、第３図は本発明を適用する研究試作型
５チヤンネルシステムの斜視図、第４図はその平断面図
、第５図は本発明のウェハー搬送ブロックの駆動部の縦
断面図、第６図乃至第８図はそれぞれ本発明の動作説明
平面図、第９図は従来例の斜視図である。 ２４・・・・・・ベース、１２・・・・・・回転台、２
９・・・・・・回転台制御装置（回転台制御用エンコー
ダ）、１３・・・山平行リンク、１４・・・・・・支持
アーム、１５・・・・・・ウエノλ−授受ハンド、１７
・・・・・・スライダ、１６・・・・・・駆動アーム、
３２・・・・・・平行リンク制御装置（平行リンク制御
用エンコーダ）。 １５−−−−ウェハーづＱｋ八レド゛ Ｂｙ頂 藩θ圏

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ベースに回動自在に配設された回転台と、回転台の回転
   角度を制御する回転台制御装置と、回転台上に配置され
   た平行リンクと、平行リンクの自由端に取り付けられた
   支持アームと、この支持アームに取着されたウェハー授
   受ハンドと、平行リンクにスライド自在に配設されたス
   ライダと、ベースに配置され、揺動自在に配設され、ス
   ライダにその揺動端が接続された駆動アームと、この駆
   動アームの回転角度を制御する平行リンク制御装置とで
   構成されたことを特徴とするウェハー・ハンドリング装
   置。