KR100478828B1 - 베어링이없는연결부를갖는물품반송용반도체제조장치및반도체장치의제조방법 - Google Patents

Abstract

반도체장치의 제조방법, 특히 반도체 제조장치, 기판의 반송방법 및 반송장치와 운동전달방법 및 관절기구에 관한 것으로, 높이를 증가시키지 않고 소정의 반송스트로크를 확보할 수 있는 소형의 반송암기구를 실용화하고 기판에 오염을 발생시키지 않고 높은 스루풋으로 기판을 반송하기 위해, 처리실을 마련하는 공정 및 베어링이 없는 연결부를 갖는 반송기구를 사용하여 웨이퍼를 상기 처리실로 반입 또는 상기 처리실에서 반출하는 공정을 포함하는 구성으로 하였다.

이와 같은 구성으로 하는 것에 의해, 고성능의 반도체장치의 제조공정은 단축하고, 반도체장치의 오염 등을 방지해서 제조효율을 방지시키므로, 제조공정의 스루풋이 향상해서 고성능의 반도체장치를 저렴하게 제공할 수 있다는 효과가 얻어진다.

Description

베어링이 없는 연결부를 갖는 물품 반송용 반도체 제조장치 및 반도체장치의 제조방법{SEMICONDUCTOR MANUFACTURING APPARATUS FOR TRANSFERRING ARTICLES WITH A BEARING-LESS JOINT AND METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 발명은 반도체장치의 제조방법에 관한 것으로, 특히 다른 종류의 분위기 조건하의 여러개의 처리실을 연결하기 위한 반송실을 구비한 반도체 제조장치에 관한 것이다. 또, 본 발명은 이들 반송실내와 처리실 사이에서의 기판의 반송방법 및 반송장치에 관한 것이다. 또, 본 발명은 반송장치를 실현하는 운동전달방법 및 관절기구에 관한 것이다.

서브미크론 수치의 패턴을 형성하는 반도체장치의 제조장치에는 장치의 저발진화(發塵化), 오염의 저감화 및 소형(소용량)화가 필요로 된다. 이 이유는 장치결함의 주된 원인이 장치 및 그의 주변에서 발생하는 먼지이고, 또 제조장치를 크린룸에 배치하여 그의 건설 및 그의 유지에 다대한 비용이 필요로 되기 때문이다.

다른 종류의 분위기 조건하의 처리실을 여러개 연결된 반도체 제조장치의 여러개의 처리실 사이에서의 기판의 반송기구 기술에 관한 종래기술로서 ,일본국 특허공개공보 평성 3-19252호에 기재된 것이 있다. 이 반도체 제조장치는 반송암을 내장한 제1및 제2진공실, 이 진공실과 각각 연통하고 있는 처리실 및 여러개의 진공처리실로 이루어진다. 이들 실내에 진공압력구배를 형성하기 위한 진공배기수단을 갖도록 설계된 진공격리식 장치내에 탑재된 다중 적층암을 갖는 반송기구 기술이 있다.

한편, 일본국 특허공개공보 소화63-252439호에 기재되어 있는 바와 같이, R-θ반송암을 중앙의 반송실내에 갖고, 중앙의 반송실에 인접하여 단축의 수신반송암을 갖는 여러개의 처리실내에서 가스화학에칭이나 가스화학부착, 물리적 스퍼터링 및 급속한 열처리 등의 프로세스를 각각의 웨이퍼에 동시에 실행하거나 또는 동일한 웨이퍼에 여러가지 처리를 순차 실행하는 멀티처리실시스템에 설치된 다단식 반송기구기술이 있다.

또, 일본국 특허공개공보 평성 4-87785호에 기재되어 있는 바와 같이, 멀티챔버식 처리장치의 중앙 중앙의 반송암으로서 기어드(톱니부착)벨트와 풀리를 사용한 다단식 적층구조의 반송기구 기술이 있다.

또, 일본국 특허공개공보 평성 63-28047호에 기재되어 있는 바와 같이, 이동가능한 가반(可搬)챔버 및 다단구조의 신축 암을 사용해서 기판을 반송하는 기술이 있다. 다단구조의 암은 그들의 연결부를 동축으로 교차시켜서 적층되어 있다. 공통 사양의 이송구는 서로 결합되어 있다.

또, 일본국 특허공개공보 소화 62-161608호나 일본국 특허공개공보 소화 61-87351호에 기재되어 있는 바와 같이, 한쌍의 동심축의 연결부와 타이밍 벨트에 의해 구동되는 개구리다리형(frogger) 암을 사용하는 반송기구기술이 있다.

또, 일본국 특허공개공보 소화 61-278149호에 기재되어 있는 바와 같이, 한쌍의 동심축의 연결부를 갖는 개구리다리형 암의 다른 기술이 있다.

또, 일본국 특허공개공보 소화 60-183736호에 기재되어 있는 바와 같이, 한쌍의 동심축의 연결부와 기어구동암을 갖는 핸들러를 사용한 반송기구기술이 있다.

또, 일본국 특허공개공보 평성 4-294984호에 기재되어 있는 바와 같이, 띠형상의 스프링부재로 이루어진 탄성암을 사용한 슬라이딩부가 없는 반송기구기술이 있다.

또, 일본국 특허공개공보 평성 4-206547호에 기재되어 있는 바와 같이, 밀봉용기를 공통구와 접속하고 그 후에 이 공통구의 게이트밸브를 개폐하는 것에 의해 밀봉용기내의 분위기의 밀봉상태를 파괴하는 일 없이 기판을 반송하는 반송기구기술이 있다.

또, 일본국 특허공개공보 편성 6-15592호에 기재되어 있는 바와 같이, 1조의 암의 선단에 동축의 회전연결부를 갖는 개구리다리형 암을 사용한 반송기구기술이 있다. 이 암은 서로 반대방향으로 신축가능하며 또한 2개의 기판을 탑재할 수 있다.

또, 일본국 특허공개공보 소화 60-184678호에 기재되어 있는 바와 같이, 처리전용 진공용기 및 이동가능한 반송전용 진공용기로 이루어지고, 처리전용 진공용기에 공통의 제어게이트를 거쳐서 서로 접속하고 반송전용 진공용기를 직선이동 또는 회전이동시키는 것에 의해 기판을 반송하는 진공처리장치용 반송기구기술이 있다.

본 발명을 달성하는데 있어서 본 발명자들은 종래의 방법 및 장치에 여러가지 문제가 있다는 것을 발견하였다. 예를 들면, 상기한 반도체 제조장치 등의 처리실 사이에서의 기판의 반송을 위해서는 반송암을 신축해서 기판을 반송하였다.

종래기술의 반송암은 암의 연결부를 동축으로 해서 적층하고 교차시킨 다단식 연결구조를 갖는다. 이러한 적층암 구조는 반송암 전체의 총 높이를 저감할 수 없다는 제1의 기술문제가 있었다. 그 결과, 처리실이나 진공용기내의 높이를 저감하는데 한계가 있고 또한 반도체 제조장치의 소형화에 바람직하지 못하다는 제2의 기술문제가 생겼다.

또, 특수분위기내에서 구동되는 반송암의 연결부를 동축으로 안내하는 베어링을 사용하기 위해서는 적당한 간격 즉 백래시가 필요하게 된다. 또, 이러한 특수분위기용 윤활이 필요하게 된다. 그 결과, 반송암 선단의 위치결정 정밀도가 저하한다는 제3의 기술문제가 생겼다.

또, 매우 정밀하게 이루어진 베어링의 보수, 교환, 조정에 많은 시간이 필요하게 된다. 이 때문에 반도체 제조장치의 스루풋이 저하한다는 제4의 기술문제가 생겼다.

또, 간단한 반송시스템이 없기 때문에 처리된 기판을 각종 분자나 원자의 오염 없이 깨끗하게 처리실 사이에서 단시간에 반송할 수 없게 되어 반도체장치의 성능이 저하한다. 이것에 의해 제조효율 저하라는 제5의 기술문제가 생겼다.

즉, 종래기술은 도 15에 도시한 구조를 갖는다. 구동원(106)에서 구동암(102)로의 회전구동력을 한쌍의 동심축의 연결부(101)을 거쳐서 수동암(103)으로 전달하여 선단암(104)에 탑재된 기판(105)을 이동시키고 반송한다. 2개의 다른 위치는 도 15a 및 도 15b에 도시한 바와 같다. 도 15c에 도시한 바와 같이 구동암(102)와 수동암(103)은 동심축의 연결부(101)을 거친 적층구조로 된다. 최초의 암의 바닥부에서 최후의 암의 꼭대기부까지의 총 높이 h는 각 암의 높이의 누적과 연결부를 회전시키기 위한 간극의 총합으로 된다.

가령 암의 각각의 높이를 t로 하고 연결된 암 사이의 틈을 모두 값 d로 하면, 총 높이 h는 (2×t+d)에 의해 얻어진다. 또, 반송 스트로크를 연장시키기 위해 수동암을 여러개 즉 n개 조합하여 다단구조의 머니퓰레이터를 구성한다. 이러한 다단식 머니퓰레이터에 있어서 총 높이 h는 [n×t+(n-1)×d]이다. 이 때문에 반송기구의 전면적인 소형화를 도모하는 것이 매우 곤란하다는 상술한 제1 및 제2의 기술문제가 생겼다.

한편, 종래의 클러스터형 진공처리장치는 도 16a 및 도 16b에 도시한 바와 같이 연장가능한 반송암(201)을 갖는 반송실(202)의 주위에는 여러개의 게이트밸브(203)∼(210)을 거쳐서 처리실(213) 이외에 여러개의 다른 처리실(도시하지 않음)을 갖는다. 이 반송암(201)은 구동원(226)에서 구동암(222)로의 회전구동력을 한쌍의 동심축의 연결부(221)을 거쳐서 수동암(223)으로 전달하고 선단암(224)에 탑재된 기판(225)를 이동시켜 반송하는 구조를 기본으로 하고 있다. 다른 기판의 위치는 도 16a 및 도 16b에 도시한 바와 같다. 구동암(222)과 수동암(223)은 동심축의 연결부(221)을 갖는 적층구조로 되고, 최초의 암의 바닥부에서 최후의 암의 꼭대기부까지의 총 높이 h는 각 암의 높이의 누적과 연결부의 회전용 간격의 총합으로 된다.

가령 암의 각각의 높이를 t로 하고 연결부의 틈을 d로 하면, 총 높이 h는 (2×t+d)에 의해 얻어진다. 또, 처리실내까지의 스트로크L(게이트 밸브 폭을 포함한 처리실의 웨이퍼 설치대까지의 연결로의 길이로서, 대략 웨이퍼 직경D의 3배 정도, 즉 L≥3×D)를 얻기 위해, 각 암의 길이는 적어도 L/2이상(대략 ≥3×D/2)의 길이가 필요로 된다. 그 결과, 반송실의 반경은 L/2 이상의 치수로 된다(대략 반송실의 내경≥3×D). 이 때문에 대직경화하는 웨이퍼나 액정기판을 처리하는 반도체 제조장치의 사이즈 즉 풋프린트(마루면적)를 저감하는 것이 매우 곤란하다는 제6의 기술문제가 생겼다.

한편, 이러한 다단의 암구조를 회피하기 위해 동심축의 연결부를 갖지 않는 반송암은 띠형상의 스프링부재로 이루어진 탄성암을 사용한 연결부를 갖고 있지 않다. 이러한 형태의 구조는 길이가 긴 띠형상의 스프링부재로 이루어지는 암의 휨 변형을 저감하여 띠형상의 스프링부재의 폭을 크게하는데 사용된다. 이 결과, 띠형상의 스프링부재로 구성되는 암의 총 높이를 동심축의 연결부를 갖는 반송암보다 저감할 수 없으므로, 반도체 제조장치의 소형화를 도모하는 것이 매우 곤란하다는 제7의 기술문제가 생긴다. 또, 긴 스프링부재를 사용하여 지지하는 구조이므로, 횡강성이 작아지고 반송암 선단의 이동후의 설정시간이 길어져 전체 스루풋이 저하한다는 제8의 기술문제가 생겼다.

상술한 바와 같이, 종래의 어떠한 반송암을 사용해도 처리실이나 반송실의 내용적을 증가시키기 위해 반도체 제조장치의 소형화를 도모하는 것은 쉽지 않다. 그 결과 웨이퍼나 기판의 각종 프로세스처리를 반복하기 위한 실내의 진공이나 특수분위기가스의 배기나 치리분위로의 재설정에 장시간이 걸리게 되어 스루풋이 저하한다는 제9의 기술문제가 생겼다.

또, 동심축의 연결부에 사용되는 베어링의 백래시에 의한 위치결정 정밀도나 위치설정특성의 저하라는 상술한 제3의 기술문제가 발생할 우려가 있었다. 또한, 긴 벨트구동에 의한 강성저하에 의해 위치결정 정밀도나 위치설정특성이 저하하고 발진(發塵)에 의한 오염이라는 제10의 기술문제가 있었다. 그 결과, 신뢰성을 확보하기 위한 보수작업이 빈번히 필요로 되고 이 보수작업에 필요로 되는 시간이 길어 반도체 제조공정의 스루풋을 높이는 것이 곤란하다는 제11의 기술문제도 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 여러가지 기술문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 서로 다른 분위기 조건하의 반송실과 처리실 사이를 기판이나 웨이퍼를 오염시키지 않고 높은 스루풋으로 기판을 반송해서 반도체장치를 제조하는 방법, 그를 위한 반도체 제조장치, 기판을 반송하는 방법 및 장치, 운동전달방법 및 관절기구, 그리고 고성능의 반도체장치를 저렴하게 제공하는 것이다.

이상의 본 발명의 특수한 목적을 달성하기 위해, 2개∼4개의 원호부의 각각의 중심축을 일치시키지 않고 서로 평행하게 배치하고, 제1 원호부에 제2 원호부를 외접시키고, 이 접하는 원호부를 그의 중심축에 대해 직각 방향으로 서로 끌어당기는 구속력을 발생하는 것에 의해 이 접하는 원호부가 서로 역방향으로 회전가능한 운동전달방법을 마련한다.

또, 제1 암의 선회운동을 적어도 1개의 제2 암의 선회운동으로 전달하고 또한 각 암의 연결부의 중심축을 평행하게 유지하고, 각 암의 연결부가 동심원형상으로 원호부와 원통부로 구성되는 관절기구를 마련한다. 제1 암의 연결부의 원호부에 적어도 1개의 제2 암의 연결부의 원호부를 외접시킨다. 그리고, 연결부의 원통부 사이로 원통부와 접하는 접선방향으로 감기부재가 십자형상으로 연장하여 각 원통부 주위에 감겨 고정된다. 중심축상의 제1 암의 연결부의 선회운동을 감기부재를 전달 매체로 해서 원호부에서 제1 암과 접하는 제2 암의 역방향의 선회운동으로 전달한다.

또, 한쪽의 암의 선회운동을 적어도 1개의 다른쪽의 암의 선회운동으로 전달하고 또한 각 암의 연결부의 선회중심축을 평행하게 유지하는 관절기구를 갖는 반송장치를 사용한 반송방법을 마련한다. 이 관절기구는 동심원형상으로 원호부와 원통부로 이루어진 각 암의 연결부를 포함한다. 한쪽의 암의 연결부의 원호부와 적어도 1개의 다른쪽의 암의 연결부의 원호부는 서로 외접하고, 서로 이 원호부에서 접하는 암의 연결부의 원통부 사이로 원통부와 접하는 접선방향으로 감기부재가 십자형상으로 연장한다. 감기부재는 각 원통부 주위에 감겨 고정된다. 제1 암의 한쪽 끝측은 관절기구에 의해 제2 암의 한쪽 끝측에 접속된다. 제1 암의 다른쪽 끝측은 관절기구에 의해 제3 암의 한쪽 끝측에 접속된다. 제2 암의 다른쪽 끝측은 관절기구에 의해 제4 암의 한쪽 끝측에 접속된다. 제3 암의 다른쪽 끝측은 관절기구에 의해 제4 암의 다른쪽 끝측에 접속된다. 상기 제3 암과 상기 제4 암의 연결부에는 피반송물 탑재용 선단암이 접속된다. 이러한 반송기구를 사용한 반송방법은 제1 암의 한쪽 끝측의 연결부의 중심에 마련된 구동축을 구동원에 의해 구동하고, 제2 암의 한쪽 끝측의 연결부의 중심에 마련된 구동축을 회전이 자유롭게 해서 소정 위치에 유지하고, 구동축의 회전에 의해 각 암을 연동해서 피반송기판을 탑재한 선단암을 이동시키는 것을 특징으로 한다.

또, 한쪽의 암의 선회운동을 적어도 1개의 다른쪽의 암의 선회운동으로 전달하고 또한 각 암의 연결부의 선회중심축을 평행하게 유지하는 관절기구가 동심원형상으로 원호부와 원통부로 구성된 각 암의 연결부, 한쪽의 암의 연결부의 원호부에는 적어도 1개의 다른쪽의 암의 연결부의 원호부가 외접되고, 서로 이 원호부에서 접하는 상기 암의 연결부의 원통부 사이로 원통부와 접하는 접선방향으로 십자형상으로 연장하여 각 접촉위치에서 각 원통부 주위에 감겨 고정되는 감기부재에 의해 구성되고, 여러개의 구성요소인 상기 암이 상기 관절기구에 의해 연결되어 있는 반송장치로서, 한쪽 끝측이 상기 관절기구에 의해 서로 접속된 제1 암 및 제2 암, 상기 제1 암 및 제2 암의 한쪽 끝측의 연결부의 중심에 마련된 구동축, 상기 구동축을 구동하는 구동원, 그의 한쪽 끝측이 상기 관절기구에 의해 상기 제1 암의 다른쪽 끝측에 접속된 제3 암, 그의 한쪽 끝측이 상기 관절기구에 의해 상기 제2 암의 다른쪽 끝측에 접속된 제4 암, 상기 제3 암 및 상기 제4 암의 다른쪽 끝측이 상기 관절기구에 의해 접속되고, 상기 연결부에 연결된 피반송기판 탑재용 선단암에 의해 구성된 것을 특징으로 하는 반송장치를 마련한다.

또, 한쪽의 암의 선회운동을 적어도 1개의 다른쪽의 암의 선회운동으로 전달하고 또한 각 암의 연결부의 선회중심축을 평행하게 유지하는 관절기구가 동심원형상으로 원호부와 원통부로 구성된 각 암의 연결부, 한쪽의 암의 연결부의 원호부에는 적어도 1개의 다른쪽의 암의 연결부의 원호부가 외접하고, 서로 이 원호부에서 접하는 상기 암의 연결부의 원통부 사이로 원통부와 접하는 접선방향으로 십자형상으로 연장하여 각 원통부 주위에 감겨 고정되는 감기부재에 의해 구성되고, 여러개의 구성요소인 상기 암이 상기 관절기구에 의해 연결되어 있는 반송장치로서, 한쪽 끝측이 상기 관절기구에 의해 서로 접속된 제1 암 및 제2 암, 상기 제1 암 및 제2 암의 한쪽 끝측의 연결부의 중심에 마련된 구동축, 상기 구동축을 구동하는 구동원, 그의 한쪽 끝측이 상기 관절기구에 의해 상기 제1 암의 다른쪽 끝측에 접속된 제3 암, 그의 한쪽 끝측이 상기 관절기구에 의해 상기 제2 암의 다른쪽 끝측에 접속된 제4 암, 상기 제3 암 및 상기 제4 암의 다른쪽 끝측이 상기 관절기구에 의해 접속되고, 한쪽 끝측이 상기 관절기구에 의해 상기 제3 암의 다른쪽 끝측에 접속된 제5 암, 그의 한쪽 끝측이 상기 관절기구에 의해 상기 제4 암의 다른쪽 끝측에 접속된 제6 암, 상기 제5 암 및 상기 제6 암의 한쪽 끝측이 상기 관절기구에 의해 접속되고, 그의 한쪽 끝측이 상기 관절기구에 의해 상기 제5 암의 다른쪽 끝측에 접속된 제7 암, 그의 한쪽 끝측이 상기 관절기구에 의해 상기 제6 암의 다른쪽 끝측에 접속된 제8 암, 상기 제7 암 및 상기 제8 암의 다른쪽 끝측이 상기 관절기구에 의해 접속되고, 상기 연결부에 연결된 피반송기판 탑재용 선단암에 의해 구성된 것을 특징으로 하는 반송장치를 마련한다.

또, 반도체 웨이퍼에 처리를 실시하는 처리실과 이 처리실에 연결된 반송실을 마련하고, 상기 반송실을 원하는 상기 처리실의 한쪽과 외부분위기에서 격리시켜서 연결하고, 상기 반송실내에 마련된 베어링이 없는 관절을 갖는 반송 로보트암을 사용해서 상기 반도체웨이퍼를 상기 처리실로 반입 또는 반출하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법을 마련한다.

또, 반도체 웨이퍼에 처리를 실시하는 처리실과 이 처리실에 연결된 반송실을 마련하고, 상기 반송실내에 이동가능한 버퍼실을 마련하고, 상기 버퍼실내에 베어링이 없는 관절로 구성된 반송로보트암을 설치하고, 상기 버퍼실을 원하는 처리실로 이동시켜 대향위치에 배치하고, 상기 반송로보트암을 사용해서 상기 반도체웨이퍼를 상기 처리실로 반입 또는 반출하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법을 마련한다.

또, 반송실내에 2개∼4개의 원호부의 각각의 중심축을 일치시키지 않고 서로 평행하게 배치하고, 제1 원호부 주위에 제2 원호부를 외접시키고, 서로 접하는 원호부를 그의 중심축에 대해 직각방향으로 서로 끌어당기는 구속력을 발생하는 것에 의해, 서로 접하는 원호부가 서로 역방향으로 회전가능하도록 운동을 관절로 전달하는 운동전달방법에 의해서 기판 탑재용 선단암부를 이동시키고, 버퍼실과 대향한 처리실내로 이 기판을 반송하여 설치하고 이 기판에 소정의 처리를 실시하고, 또 상기 처리실에서 처리완료된 기판을 다른 처리실로 반송하고 이 기판에 소정의 처리를 실시하는 공정을 반복하는 것에 의해, 이 기판을 순차 처리실에서 다른 처리실로 반송 하는 공정을 포함하는 제조방법을 마련한다.

또, 서로 다른 분위기 조건하의 서로 인접하는 1개 이상의 처리실이나 반송실을 갖는 반도체 제조장치로서, 각각의 중심축이 서로 일치하지 않고 평행한 2개∼4개의 원호부로 이루어지는 원호수단, 제1 원호부 주위에 적어도 제2 원호부가 외접하고, 서로 접하는 원호부를 그의 중심축에 대해 직각방향으로 서로 끌어당기는 구속력을 발생하는 구속수단, 서로 접한 원호부가 상호 역방향으로 전동하는 운동전달기구를 갖는 기판의 반송수단을 갖는 반도체 제조장치를 마련한다.

또, 각 처리실의 분위기와 반송실의 분위기를 서로 독립적으로 유지한 상태에서, 상기 연결부의 중심축 방향에서 보아 서로 동심원형상을 이루고 또한 이 원호부보다 반경이 작은 상기 원통부의 측면의 일부와 접하고, 서로 반대방향으로 대략 대칭인 S자형을 이루는 감기부재의 교차점이 이 원호부의 외접부분과 일치하도록, 서로 역방향으로 전동하도록 기판을 순차 처리실에서 다른 처리실로 운동전달하여 반송하는 것에 의해 반도체장치의 기능을 부가하는 처리를 반복하는 공정을 포함하는 제조방법을 마련한다.

또, 각 처리실의 분위기와 반송실의 분위기를 서로 독립적으로 유지한 상태에서, 상기 연결부의 중심축방향에서 보아 서로 동심원형상을 이루고 또한 이 원호부보다 반경이 작은 원통부의 측면의 일부와 접하고, 서로 반대방향으로 대략 대칭인 S자형상을 이루는 감기부재의 교차점이 이 원호부의 서로 접하는 외접부분과 대략 일치하도록, 서로 역방향으로 전동하도록 기판을 순차 처리실에서 다른 처리실로 운동 전달하여 반송하는 것에 의해, 플라즈마 클리닝처리, 실리콘질화물, 비정질실리콘, 도프된 비정질실리콘, 이산화실리콘 및 질소산화물의 성막처리중 적어도 2가지의 처리를 기판에 실시하는 박막 트랜지스터 형성공정을 적어도 포함해서 제조되는 액정패널을 마련한다.

또, 상기 연결부의 중심축방향에서 보아 서로 동심원형상을 이루고 또한 이 원호부보다 반경이 작은 원통부의 측면의 일부와 접하고, 서로 반대방향으로 대략 대칭인 S자형상을 이루는 감기부재의 교차점이 이 원호부의 서로 접하는 외접부분과 일치하도록, 기판을 순차 처리실에서 다른 처리실로 운동전달하여 반송하는 것에 의해, 금속이나 수지 등의 적어도 2종류 이상의 재료를 포함한 복합 재료에 재료특성구배를 부가하는 공정을 포함하는 방법에 의해서 제조되는 엔지니어링재료를 마련한다.

이상의 문제를 해결하는 본 발명에 의해 이하의 작용이 얻어진다.

2개∼4개의 원호부의 각각의 중심축을 서로 일치시키지 않고 평행하게 배치하고, 제1 원호부 주위에 제2 원호부를 외접시키고, 서로 접하는 원호부를 그의 중심축에 대해 직각방향으로 서로 끌어당기는 구속력을 발생시키는 것에 의해, 서로 접하는 원호부가 서로 역방향으로 전동가능하도록 운동을 관절로 전달하는 운동전달방법을 갖고 있으므로, 여러개의 암을 적층시키지 않고 서로 연결하는 것이 가능하게 되고, 모든 암의 총 높이를 1개의 암의 높이와 동일한 값으로 할 수 있다. 그 결과, 원하는 스트로크에 의해 이동가능하고 또한 최소의 높이를 갖는 반송암을 설계하여 실용화 할 수 있다.

또, 여러개의 암을 연결시켜도 전체 높이가 증가하지 않으므로, 짧은 암을 다수 연결한 구조이고 긴 반송스트로크를 갖는 발송암기구를 실현할 수 있다. 따라서, 반송암을 내장하는 반송실의 내경을 소형으로 하는 것이 용이하게 된다.

또, 원호부를 중심축에 대해 직각방향으로 서로 끌어당기는 구속력에 의해 원호부가 서로 접해서 전동하므로, 암의 연결부에 백래시가 발생하지 않는다. 그 결과, 반송암의 위치결정 정밀도가 향상하고, 또 위치결정 조정시간이 단축되어 스루풋이 향상한다.

또, 원호부가 서로 끌어당기는 구속력을 발생하는 감기부재의 전체 길이가 짧고 또한 이 감기부재가 원통부 주위에 감기는 구조이므로, 암 전체의 횡변형에 대한 강성이 커진다. 그 결과 암의 이동에 따른 조정특성이 향상해서 암 선단의 위치결정 제어특성이 향상하므로, 고속이동과 단시간 조정에 의한 스루풋을용이하게 향상시킬 수 있다.

또, 중심축 사이에 작용하는 구속력에 의한 미끄러짐 없이 원호부가 서로 접해서 전동하는 구조이므로, 슬라이딩 마모등에 의한 발진 없이 반송시스템의 신뢰성이 향상하고, 보수까지의 간격을 길게 할 수 있으므로 가동율이 향상하여 스루풋이 향상한다. 또, 원호부가 서로 접하도록 하는 구속력의 크기조정시에 특히 미소한 조정을 필요로 하지 않으므로, 보수가 용이하고 보수작업에 걸리는 시간도 단시간에 끝나므로 스루풋이 향상한다.

이상의 결과, 서로 다른 분위기 조건하의 반송실과 처리실 사이를 기판이나 웨이퍼에 오염을 발생시키는 일 없이 높은 스루풋으로 기판을 반송할 수 있는 반도체 제조장치를 저렴하게 제공할 수 있다. 또한, 상기 장치를 실현하기 위한 기판의 반송방법 및 기판에 오염이 없는 고성능의 반도체장치를 제공할 수 있게 된다.

상기 및 그밖의 목적과 새로운 특징은 본원 명세서의 기술 및 첨부도면에 따라서 더욱 명확하게 될 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 사용해서 설명한다. 또한, 도면중에 있어서 동일한 부분에는 동일한 번호를 사용하여 나타내었다.

도 1a∼도 1c는 본 발명의 1실시예의 개략도로서, 도 1a는 반송암의 암을 수축시킨 상태를 도시한 사시도, 도 1b는 암을 연장시킨 상태를 도시한 사시도, 도 1c는 암을 연장시킨 상태를 도시한 측면도이다. 이들 도면에 있어서 (10)은 구동원, (2)는 한쌍의 구동암, (3)은 한쌍의 수동암, (11), (12), (13), (14)는 각각의 암을 연결하는 원호부, (20)은 선단암으로서, 웨이퍼(1)을 수평으로 반송하는 구조이다.

도 2a 및 도 2b는 각 암의 양끝에 있는 원호부가 서로 접하는 연결부의 일부를 확대한 사시도의 일예를 도시한 도면이다. 도 2a에 있어서 암(2)의 대략 한쪽 끝측에 중심축(35)가 배치되어 있는 원호부(12)는 상측의 원호부(31), 하측의 원호부(32) 및 이들 2개의 원호부 사이에 배치되고 중심축(35)를 공유하며 양 원호부보다 반경이 작은 원통부(22)를 구비한 관절구조이다. 마찬가지로, 암(3)의 다른 쪽 끝측에 중심축(36)이 배치된 원호부(13)은 상측의 원호부(33), 하측의 원호부(34) 및 양 원호부 사이에 배치되고 중심축(36)을 공유하며 양 원호부보다 반경이 작은 원통부(23)을 구비한 구조이다.

도 2b에 원통부의 주요부분을 도시한 바와 같이, 원통부(22)와 (23) 주위에는 띠형상의 감기부재(41), (42), (43)이 대략 S자형상으로 서로 교대로 감겨져 있다. 각각의 감기부재의 양끝은 고정지그(51), (52), (53), (54) 등(일부 도시하지 않음) 또는 부근의 암부재의 일부(도시하지 않음)에 장력을 부가한 상태로 고정되어 있다. 3개의 감기부재에 장력을 거는 하나의 방법에 의하면, 먼저 상하의 감기부재(41), (43)을 고정한다. 그 후, 역방향의 감기부재(42)의 한쪽을 고정한 상태로, 도 2b의 화살표(55)방향으로 장력이 가해지도록 고정지그를 조정한다. 이 결과, 각각의 감기부재에 화살표(56)으로 나타낸 장력이 가해지고, 원호부에는 화살표(57)로 나타내는 바와 같이 원호부의 중심축(35), (36)이 서로 끌어당기도록 하는 구속력이 가해져서 원호부(31)과 원호부(33)이 외접부(58)에서 서로 접하게 된다. 동시에 원호부(32)와 원호부(34)도 외접부에서 서로 접하게 된다(도시하지 않음).

따라서, 이러한 구조에 의해 암(2)가 예를 들면 화살표(59)의 방향으로 회전하면 서로 접촉한 원호부가 미끄러지지 않고 전동하고 암(3)이 화살표(60)의 방향으로 회전한다. 이들 외접부의 위치 및 감기부재(41), (42)가 교차하고 또한 감기부재(42), (43)이 교차하는 위치는 원호부의 중심축 방향에서 보았을 때 서로 일치하도록 설계하는 것이 전동효율의 관점에서 바람직하다. 이러한 상태일 때 감기부재에 걸리는 장력의 전동에 의한 변화를 최소로 할 수 있게 된다. 상기와 같은 구조의 운동전달방법의 결과로서, 윤활재의 첨가없이 원활하게 암이 전동이동하는 반송암을 제공할 수 있다는 본 발명의 제1의 특징이 얻어진다. 이 결과, 윤활을 필요로 하는 베어링 등의 운동전달수단 없이 반송암을 연결할 수 있으므로, 진공이나 프로세스가스분위기 등에 대한 신뢰성을 현저하게 향상시킬 수 있다는 본 발명의 제2의 특징이 얻어진다.

또한, 윤활 등을 필요로 하는 종래의 반송기구의 실용분위압으로서는 10E-6torr이 한계였었다. 반면, 본 발명의 관절기구는 10E-8∼10E-10torr범위의 진공분위압에서 사용가능하다. 그 결과, 미세패턴을 사용한 고성능의 반도체장치의 제조상 문제로 되는 0. 1㎛ 이하의 미립자의 양을 1/10∼1/10000의 비율로 저감할 수 있다는 특징이 얻어진다.

도 3a∼도 3d는 각 암의 양끝에 있는 원호부가 서로 접하는 연결부의 측단면을 일부 확대한 2가지의 예를 도시한 것이다. 원통부(22), (23) 주위에 장력이 부가되어 감겨진 도시하지 않은 감기부재에 의해 발생하는 구속력이 원호부(221), (231) 및 원호부(222), (232)에 화살표(57) 방향으로 작용하여 외접부(58)에서 서로 접해서 미끄러지지 않고 전동 가능하게 한다. 서로 외접하는 원호부의 끝면의 전동면의 단면형상을 오볼볼록의 구조로 하는 것에 의해, 전동시에 원호부의 중심축 방향 즉 상하방향으로의 위치어긋남을 방지할 수 있다. 그리고, 반송암 선단의 위치결정을 고정밀도로 실행하는 것이 가능하게 된다는 본 발명의 제3의 특징이 얻어진다. 이 오목볼록의 단면구조의 일예로서 도 3a에 반원호형상의 오목부와 볼록부의 구조의 일예를 도시하고, 도 3b에 반원호형상의 볼록부와 모따기부형상의 오복부의 구조의 일예를 도시한다. 또한, 각 암의 원호부의 단면구조와 오목블록의 조합은 도 3a에 도시한 바와 같이 상하 역이라도 또한 도 3b에 도시한 바와 같이 상하 동일하더라도 좋다. 즉, 한쪽의 암이 오목형상의 원호부 또는 하나의 볼록형상의 원호부를 가지면 좋다. 그러나, 외접부의 반경은 동일하게 되는 것이 바람직하다.

도 3c 및 도 3d는 연결부의 측단면이 원호부의 내측 또는 외측중의 어느 한쪽에 테이퍼부를 갖는 2가지의 예를 도시한 것이다. 이러한 설계는 제조가 용이하고 또한 전체 높이t를 저감할 수 있다. 원통부(22), (23)의 반경은 서로 접하는 원호부(222), (232)의 반경과 동일하다. 도 3c에 있어서는 외접부(58)을 테이퍼부의 내측에 배치하고 원호부의 내측으로 근접시킨다. 반면, 도 3d에 있어서는 외접부(58)을 테이퍼부의 외측에 배치하고 또한 원호부의 외측으로 근접시킨다. 따라서, 외접부(58)을 원하는 크기로 되도록 설계할 수 있어 구부림모멘트에 대해 강하게 저항할 수 있는 구조를 마련할 수 있다. 또, 테이퍼부를 원호의 표면부로서 설계하는 것이 용이하게 된다.

상기한 바와 같이, 암(2)와 암(3)의 높이방향의 거리를 t로 하면, 연결된 암의 바닥부와 꼭대기부의 거리 즉 총 높이h는 도 1c에 도시한 바와 같이 t와 동일하게 된다. 이 결과는 도 15c에 도시한 바와 같이 종래기술의 예의 총 높이 h=(2×t+d)보다 작다. 그 결과, 상술한 바와 같이 2개의 원호부가 연결된 반송암의 소형화를 용이하게 도모할 수 있다는 본 발명의 제4의 특징이 얻어진다.

또한, 한쌍의 암(2)가 연결된 한쌍의 원호부(11) 및 한쌍의 암(3)이 연결된 한쌍의 원호부(14)의 구조에 도 2와 도 3에 도시한 것과 동일한 구조를 적용할 수 있다.

도 4a∼도 4c는 본 발명의 제2 실시예의 장치를 도시한 개략도이다. 각각 도 1의 제1 실시예의 경우에 비해 길이가 약 1/2로 짧은 암을 여러개 연결하여 반송암의 횡폭을 약 1/2로 소형화하고, 또 도 1에 도시한 제1 실시예와 동일한 반송스트로크를 달성하는 경우의 일예이다. 도 4a는 반송암의 암을 수축시킨 상태를 도시한 사시도, 도 4b는 암을 연장시킨 상태의 사시도, 도 4c는 암을 연장시킨 상태의 측면도이다. 이 실시예는 구동원(10), 한쌍의 구동암(2), 수동암(3), 또 이 구동암의 작용을 받는 수동암(4), (5) 및 각각의 암을 연결하는 원호부(11), (12), (13), (14), (15), (16), (17), (18) 및 선단암(20)으로 주로 구성되고, 웨이퍼(1) 등을 수평으로 반송하는 구조이다. 즉, 반송암의 반송스트로크를 저감시키지 않고 또한 반송암의 총 높이를 증가시키지 않고 선단암 진행방향에 대한 횡방향의 점유폭을 저감할 수 있다는 본 발명의 제5의 특징이 얻어진다. 또한, 한쌍의 암에 의해 연결된 원호부(11), (12), (13), (16), (17), (18)의 구조는 도 2 및 도 3에 도시한 실시예와 유사한 구조의 것을 이용할 수 있지만, 2쌍의 암(3) 및 암(4)에 의해 연결된 2쌍의 원호부(14), (15)가 접촉하는 연결부는 도 5에서 설명하는 구조로 한다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 4개의 원호부가 연결된 부분의 1실시예를 도시한 개략도이다. 도 5a에 도시한 바와 같이 암(3)의 한쪽 끝에 마련된 중심측(71)을 갖는 원호부는 상측의 원호부(75), 하측의 원호부(76) 및 이들 양 원호부와 중심축(71)을 공유하고 양 원호부보다 작은 반경을 갖고 양 원호부 사이에 배치되어 있는 원통부(95)로 이루어진다. 마찬가지로, 다른쪽의 암(3)의 한쪽 끝측에 마련된 중심축(72)를 갖는 원호부는 상측의 원호부(77), 하측의 원호부(78) 및 이들 양 원호부와 중심축(72)를 공유하고 양 원호부보다 작은 반경을 갖고 양 원호부 사이에 배치되어 있는 원통부(96)으로 이루어진다. 또, 암(4)의 한쪽 끝측에 마련된 중심축(73)을 갖는 원호부는 상측의 원호부(79), 하측의 원호부(80) 및 이들 양 원호부와 중심축(73)을 공유하고 양 원호부보다 작은 반경을 갖고 양 원호부 사이에 배치되어 있는 원통부(97)로 이루어진다. 또, 다른쪽의 암(4)의 한쪽 끝측에 마련된 중심축(74)를 갖는 원호부(15)는 상측의 원호부(81), 하측의 원호부(82) 및 이들 양 원호부와 중심축(74)를 공유하고 양 원호부보다 작은 반경을 갖고 양 원호부 사이에 배치되어 있는 원통부(98)로 이루어진다.

원통부의 주요부분을 도시한 도 5b에 있어서는 원통부(95), (96) 사이로 띠형상의 감기부재(83), (84), (85)가 대략 S자 형상으로 서로 교대로 연장하고, 각각의 감기부재의 양끝은 고정지그에 의해 감고 있는 원통부에 대해서 장력을 발생하도록 고정되어 있다. 마찬가지로, 원통부(96)과 (97) 사이로 띠형상의 감기부재(86), (87), (88)이 대략 S자형으로 서로 교대로 연장하고, 각각의 감기부재의 양끝은 고정지그에 의해 감고 있는 원통부에 대해서 장력을 발생하도록 고정되어 있다. 또, 원통부(97)과 (98) 사이로 띠형상의 감기부재(89), (90), (91)이 대략 S자형상으로 서로 교대로 연장하고, 각각의 감기부재의 양끝은 고정지그에 의해 감고 있는 원통부에 대해서 장력을 발생하도록 고정되어 있다. 또, 원통부(98)과 (95) 사이로 띠형상의 감기부재(92), (93), (94)가 대략 S자형상으로 서로 교대로 연장하고, 각각의 감기부재의 양끝은 고정지그에 의해 감고 있는 원통부에 대해서 장력을 발생하도록 고정 되어 있다.

또한, 원통(95)에 있어서 감기부재(83), (93), (85)는 각각 감기부재(92), (84), (94)의 내측에 중첩되어 있다. 마찬가지로 원통(96)에 있어서 감기부재(86), (84), (88)은 각각 감기부재(83), (87), (85)의 내측에 중첩되어 있다. 또, 원통(97)에 있어서 감기부재(89), (87), (91)은 각각 감기부재(86), (90), (88)의 내측에 중첩되어 있다. 또, 원통(98)에 있어서 감기부재(92), (90), (94)는 각각 감기부재(89), (93), (91)의 내측에 중첩되어 있다. 물론, 중첩되어 있는 감기부재를 각각 중심축 방향으로 서로 어긋나게 고정하는 것도 가능하지만, 암의 높이를 최소화하기 위해서는 도시한 바와 같이 중첩해서 감는 것이 유효하다.

또, 감기부재에 장력을 거는 하나의 방법은 도 2에 도시한 감기부재의 장력의 조정방법과 마찬가지로 모든 감기부재에 장력을 부가한 상태로 고정하는 것에 의해 상측의 원호부(75)와 (77)을 서로 접하도록 하고, 원호부(77)과 (79)를 서로 접하도록 하고, 원호부(79)와 (81)을 서로 접하도록 하고, 원호부(81)과 (75)를 서로 접하도록 하고, 또 하측의 원호부(76)과 (78)을 서로 접하도록 하고, 원호부(78)과 (80)을 서로 접하도록 하고, 원호부(80)와 (82)를 서로 접하도록 하고, 원호부(82)와 (76)을 서로 접하도록 하고, 또 중심축(71)과 (72)가 서로 끌어당기는 방향 및 중심축(72)와 (73)이 서로 끌어당기는 방향, 중심축(73)과 (74)가 서로 끌어당기는 방향 및 중심축(74)와 (71)이 서로 끌어당기는 방향으로 각각 구속력을 발생하는 상태로 연결할 수 있다. 그 결과, 서로 접촉한 원호부가 미끄러지지 않고 전동하므로, 암(3)이 화살표(107)의 방향으로 회전하면 암(4)가 화살표(108)의 방향으로 원활하게 회전한다. 또, 원호부가 서로 접하는 외접부의 위치와 각각의 원호부의 원통에 감긴 3개의 감기부재가 교차하는 위치를 원호부의 중심축 방향에서 본 상태에서 대략 일치시키는 것에 의해, 감기부재에 부가되는 장력의 전동작용에 따른 변화를 최소로 할 수 있다. 4개의 각 원호부가 서로 접하는 외접부의 구조는 도 3의 경우와 유사하게 할 수 있다. 즉, 서로 외접하는 원호부의 끝면의 전동면의 단면형상을 상술한 바와 같이 오목구조와 볼록구조로 한다. 따라서, 전동시에 원호부의 중심축방향 즉 상하방향으로의 위치어긋남을 방지하고 암의 이동조작을 고정밀도로 실행할 수 있다.

한편, 암(2), 암(3), 암(4) 및 암(5)의 높이를 t로 하면, 모든 결합된 암의 바닥부와 꼭대기부의 거리 즉 총 높이h는 도 4c에 도시한 바와 같이 t와 동일하게 된다. 이것은 도 1의 실시예의 경우와 마찬가지로 본 발명의 반송암 기구를 암의 연결 수에 관계없이 총 높이h를 최소한 일정값으로 유지할 수 있으므로, 4개의 원호부가 연결된 반송암의 소형화에 유효하다는 본 발명의 제6의 특징이 얻어진다.

다음에, 직경이 200㎜인 웨이퍼를 스트로크 453㎜ 반송가능한 반송암의 1실시예를 도 6, 도 7a∼도 7e, 도 8a∼도 8e을 사용해서 설명한다. 이들 도면은 모두 구동암을 0˚ 에서 88˚ 까지 22˚ 마다 회전시켰을 때의 웨이퍼(1)과 각 암 및 그 원호부의 궤적을 중심축 방향에서 본 평면도이다. 웨이퍼의 이동방향에 대해서 선대칭인 구성부품에 대해서는 한쪽에만 번호를 붙였다. 또, 회전각도 44˚ 일 때의 상태를 굵은 실선으로 강조해서 도시하였다. 어떠한 경우에도 원호부(11), (12), (13), (14)와 원호부(15), (16), (17), (18), 원호부(19), (37), (38), (39)의 반경은 15㎜로 설계하고, 각각의 원호부에 부착된 암의 길이(암의 양끝의 원호부의 중심축간 거리)는 다음에 기술하는 바와 같은 값으로 설계하는 것이 바람직하다. 또, 길이는 각각의 시스템의 요구에 따라서 변경가능하다.

도 6에 있어서의 기구의 모든 원호부는 도 2의 실시예와 마찬가지의 2개의 원호부의 연결구조를 갖고, 암(2)와 암(3)의 길이는 각각 235㎜이고 구동시의 최대 횡폭W는 530㎜이다.

도 7a∼도 7e의 기구에 있어서 원호부(14)와 (15)는 도 5에 도시한 실시예와 마찬가지의 4개의 원호부의 연결구조를 갖고, 나머지 원호부(11), (12). (13), (16), (17), (18)은 도 2에 도시한 실시예와 마찬가지의 2개와 원호부의 연결구조를 갖고 있다. 암(2)와 암(3)의 길이는 118㎜, 암(4)와 암(5)의 길이는 117㎜이고, 구동시의 최대 횡폭W는 296㎜이다.

도 8a∼도 8e의 기구에 있어서 원호부(14)와 (15) 및 원호부(18)과 (19)는 도 5에 도시한 실시예와 마찬가지의 4개의 원호부의 연결구조를 갖고, 나머지 원호부(11), (12), (13), (16), (17), (37), (38), (39)는 도 2에 도시한 실시예와 마찬가지의 2개의 원호부의 연결구조를 갖고 있다. 암(2)와 암(3)의 길이는 87㎜, 암(4)와 암(5)의 길이는 78㎜이고, 암(6)과 암(7)의 길이는 70㎜이며, 구동시의 최대 횡폭W는 234㎜이다.

도 6, 도 7a∼도 7e, 도 8a∼도 8e의 암은 모두 그 총높이 h가 20㎜로 일정하다. 이 3개의 예에서 본 발명의 운동전달방법을 사용하는 것에 의해 반송암의 암 전체의 총 높이h를 증가시키는 일 없이 최대 횡폭W가 작은 기구 즉 본 발명에 의해 마루면적이 작은 반송암기구를 실현할 수 있다는 본 발명의 제7의 특징이 얻어진다.

또, 원호부(11)의 2개의 중심축중의 한쪽의 축(21)(도 1 참조)을 회전제어하는 것 만으로 다른 가이드수단 없이 반송암을 직선이동시키는 것이 가능하다는 본 발명의 제8의 특징이 얻어진다. 또한, 축(21)은 구동원측에 마련한 축받이에 의해 회전만이 자유롭게 지지하도록 설계할 수 있다. 따라서, 반송암 자체는 실질적으로 베어링이 없다. 기껏해야, 구동원측에 하나의 베어링만을 사용하여 단일축을 회전시킨다. 그 결과, 반송암을 통한 다중 베어링의 사용에 관련한 모든 문제를 회피할 수 있게 된다.

또, 암의 높이를 증가시키지 않고 피반송물 등의 부하용량을 증가시키기 위해서는 감기부재의 장력을 크게하는 것이 필요하다. 그 때, 재료를 반복해서 구부리는 조건하에서의 항복응력을 고려하여 원통부의 반경을 크게하는 것에 의해 감기부재의 판두께를 증가시키는 설계가 가능하다. 또한, 감기부재의 판두께의 400∼500배 이상의 직경을 갖도록 원통부로 설계하는 것이 바람직하다.

또한, 상기한 것에 의해 연결구조의 형태나 원호부 등의 각 치수값은 피반송물의 중량이나 필요한 반송스트로크, 허용가능한 마루면적 등에 따라서 적절히 다른 값으로 설계변경할 수 있는 것은 명백하다.

도 9a, 도 9b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 다단식 진공처리장치의 개략도이다. 이 장치는 직경이 200㎜인 웨이퍼를 낱장(one by one) 처리하는 클러스터형 진공처리장치의 일예이다. 도 8에 도시한 실시예와 마찬가지의 반송암기구(322)를 내장한 반송실(302)의 주위에 여러개의 게이트밸브(303)∼(310)을 거쳐서 처리실(313) 이외에 도시하지 않은 여러개의 처리실을 배치하고 있다. 이 반송암은 구동원(326)에서 구동암으로 회전구동력을 전달하고, 선단암에 탑재한 기판(325)를 이동시켜 반송하는 구조이다.

또, 기판이 여러개의 처리실을 향해서 회전이동하는 경우에는 구동원(326) 전체가 도시하지 않은 회전기구에 의해 회전된다. 이 실시예에 따르면, 반송실(302)의 내경은 560㎜ 이상이면 충분하다. 동일한 스트로크의 반송을 위해 도 16에 도시한 바와 같이 종래기술의 반송실의 내경은 670㎜ 이상을 필요로 하였다. 이에 반해, 본 발명의 운동전달방법에 따른 반송기구를 사용하는 것에 의해 여러개의 처리실이 주위에 배치된 반송실을 중심으로 하는 반도체 제조장치의 마루면적을 현저하게 작게할 수 있다는 본 발명의 제9의 특징이 얻어진다.

도 10a∼도 10d는 본 발명의 원호부의 연결부의 1실시예를 도시한 개략도이다. 4개의 원호부가 서로 접하는 연결부와 2개의 원호부가 서로 접하는 연결부를 도시한 것이다. 도 10a는 원호부의 중심축 방향에서 본 원통부, 암 및 감기부재의 위치관계를 도시한 개략적 평면도이고, 도 10b∼도 10d는 그 A-A선에 따른 단면도이다.

먼저, 4개의 원통부(155), (156), (157), (158)의 연결부의 구조에 관해서 설명한다. 이 구조는 도 5의 실시예에 도시한 일예와 유사한 구조이다. 즉, 암(171), (174)를 도 5의 암(4)와 대응시키고, 암(172), (175)를 도 5의 암(3)과 대응시키면, 감기부재(111), (112), (113), (114), (115), (116), (117), (118)은 각각 도 5의 감기부재(86), (89), (90), (87), (84), (83), (92), (93)에 대응한다. 또, 원호부(151)(152)나 원호부(153), (154) 등의 외접부의 구조는 도 3의 실시예와 유사한 구조를 응용한다.

감기부재(111), (112)의 한쪽 끝은 암(171)의 고정부(195)에 고정하고, 감기부재(111)의 다른쪽 끝은 암(172)의 고정부(195)에 고정하고, 감기부재(112)의 다른쪽 끝은 암(174)의 고정부(195)에 고정한다. 감기부재(116), (117)의 한쪽 끝은 암(175)의 고정부(195)에 의해 고정하고, 감기부재(116)의 다른쪽 끝은 암(172)의 고정부(195)에 고정하고, 감기부재(117)의 다른쪽 끝은 암(174)의 고정부(195)에 고정한다.

감기부재(114), (115)의 한쪽 끝은 암(172)의 고정부(195)에 고정하고, 감기부재(114)의 다른쪽 끝은 암(171)의 고정부(190)에 고정하고, 감기부재(115)의 다른쪽 끝은 암(175)의 장력조정부(190)에 고정한다. 감기부재(113), (118)의 한쪽 끝은 암(174)의 고정부(195)에 의해 고정하고, 감기부재(113)의 다른쪽 끝은 암(171)의 장 력조정부(190)에 고정하고, 감기부재(118)의 다른쪽 끝은 암(175)의 장력조정부(190)에 고정한다.

검은 실선으로 나타낸 상하의 감기부재(111), (112), (116), (117) 등을 암의 두꺼운 부분의 관통구멍으로 통과시키고 나서 고정부(195)에 의해 암부재에 고정한다. 그 후, 회색 실선으로 도시한 감기부재를 장력조정부(190)에서 각각에 인장력이 발생하도록 조정해서 고정한다 이 조정에 의해 4개의 원통부의 중심축이 서로 끌어당기는 방향으로 힘이 발생하고, 그 결과 각각의 암의 원호부가 고정밀도로 서로 외접하여 원활하게 전동가능한 구조로 된다.

다음에, 2개의 원호부의 연결분에 관해서 원통부(165), (166) 근방의 부분의구조로 설명한다. 이러한 구조는 도 2의 실시예와 유사한 구조이다. 암(172),(173)을 도 2의 암(3), (2)와 대응시키면, 감기부재(131), (132)는 각각 도 2의 감기부재(41), (42)에 대응한다. 또, 원호부(161), (162)나 원호부(163), (164) 등의 외접부분의 구조는 도 3의 실시예와 유사한 구조를 응용한다.

감기부재(131)과 (132)의 한쪽 끝은 암(173)의 고정부(195)에 고정하고, 감기부재(131)의 다른쪽 끝은 암(172)의 고정부(195)에 고정하고, 감기부재(132)의 다른쪽 끝은 암(172)의 장력조정부(191)에 고정한다.

검은 실선으로 도시한 상하의 감기부재(131), (133) 등을 암의 두꺼운 부분의 관통구멍으로 통과시키고 나서 고정부(195)에 의해 암부재에 고정한다. 그 후, 회색 실선으로 도시한 감기부재(132)를 장력조정부(191)에서 각각에 인장력이 발생하도록 조정하고 고정한다. 이 조정에 의해 2개의 원통부의 중심축이 서로 끌어당기는 방향으로 힘이 발생하고 그 결과 각각의 암의 원호부가 고정밀도로 서로 외접하여 원활하게 전동가능한 구조로 된다.

이상 기술한 바와 같이, 본 발명의 구조는 도 10a에 도시한 바와 같이 한쌍으로 평행하게 배치된 암의 외측에서(도면상의 상하 방향에서) 장력조정부를 조정하는 것이 가능한 구조이다. 따라서, 반송암의 조립이나 보수시의 조정이 매우 용이하다는 본 발명의 제10의 특징이 얻어진다.

상기한 실시예에 사용된 치수, 재료를 예를 들면 다음과 같다. 원호부는 반경이 15㎜이고, 원통부는 반경이 12㎜, 높이가 17㎜이며, 띠형상의 감기부재는 스테인레스강으로 이루어지며 판두께가 0.06㎜, 폭이 5㎜이며, 암은 높이t가 20㎜이고, 인가된 장력은 50kg이었다. 또한, 감기부재의 인장강도나 피반송물의 중량, 허용 반송공간의 치수 등에 따라서 이들 치수값 및 재료는 적절히 변경 가능하다. 또, 감기방향이 동일한 2개의 감기부재의 폭을 다른 하나의 감기부재의 폭보다 좁게하고 중력에 의한 구부림모멘트 하중이 비교적 크게 가하지는 상측의 감기부재의 폭을 크게 설계하는 등의 고안도 소형화의 점에서 유효하다.

도 11a∼도 11e는 본 발명의 반송암의 1실시예를 도시한 개략적 평면도이다. 이 실시예에 있어서 반송암이 수축되었을 때의 투영면적은 직경이 300㎜인 웨이퍼의 투영면적 이내이다. 이것은 도 8의 실시예의 변형예이다. 도 11a는 구동암(2)를 0˚ 에서 88˚ 까지 22˚ 마다 회전시켰을 때의 웨이퍼(1), 암 및 원호부의 궤적을 중심축 방향에서 본 평면도이다. 웨이퍼의 이동방향에 대해 선대칭인 배치의 구성요소중의 한쪽의 구성요소에만 번호를 붙였다. 도 11b는 회전각도가 0˚ 일 때의 상태를 나타내고, 도 11c는 회전각도가 44˚ 일 때의 상태를 나타내고, 도 11d는 회전각도가 88˚ 일 때의 상태를 나타내고 있다. 원호부(11), (12), (13), (14), (15), (16), (17), (18), (19), (37), (38), (39)의 반경은 l5㎜로 설계하고, 각 원호부로부터의 암의 길이(암의 양끝의 원호부의 중심축간 거리)로서 암(2), (3) 및 암(6), (7)을 93㎜, 암(4), (5)를 120㎜로 설계하여 반송스트로크 590㎜을 얻었다. 따라서, 대직경의 기판의 투영면적이 대략 동일한 영역내에 있는 소형의 반송암기구를 실현할 수 있다는 본 발명의 제11의 특징이 얻어진다.

도 12a∼도 12d는 본 발명의 제4의 실시예에 따른 처리장치를 도시한 개략도이다. 특히, 반송암을 내장한 소형반송용기의 일예의 개략도를 도시한 것이다. 소형반송용기는 반송용기내의 분위기를 외기로부터 격리하여 웨이퍼를 항상 세정한 소정의 분위기하에 유지된 상태로 다른 위치에 설치된 처리장치까지 반송하고, 또 이 반송용기를 처리실과 연결한 후에 웨이퍼를 반송할 수 있다. 도 12a는 소형반송용기(350)과 다른 처리장치의 처리실(351)을 접근시켜 배치한 상태의 용기내의 개략적 측면도이다. 소형반송용기(350)내에는 소형의 반송암이 내장되고, 그 선단암(20)상에 직경 200㎜의 웨이퍼(1)이 탑재되어 있다. 소형의 반송암은 도 11의 실시예와 유사한 일예이다. 원호부(11), (12), (13), (14), (15), (16), (17), (18), (19), (37), (38), (39)의 반경은 15㎜로 설계하고, 각각의 원호부로부터의 암의 길이(암의 양끝의 원호부의 중심축간 거리)로서 암(2), (3) 및 암(6), (7)은 43㎜, 암(4), (5)은 70㎜로 설계하여 반송스트로크 301㎜을 얻었다.

도 12a는 구동암(2)를 구동제어수단(357)에 의해 회전각도 88˚ 만큼 회전시키고 수축시킨 상태를 도시한 것이다. 도 12b는 구동암(2)를 회전각도 44˚ 만큼 회전시킨 상태이다. 도 12c는 구동암(2)를 회전각도 0˚ 로 연장시킨 상태이다. 도 12d는 도 12 c의 상태를 측면에서 본 투시의 개략도이다. 도 12a에 도시한 바와 같이, 소형반송용기(350)은 게이트밸브(353)을 닫는 것에 의해 가스흡장합금(gas occlusion alloy)이나 소형진공펌프 또는 불활성가스펌프 등의 도시하지 않은 분위기 유지수단에 의해 진공이나 불활성가스 등의 소정의 분위기로 유지할 수 있다. 다른 위치에 설치된 처리실(351)내는 게이트밸브(354)를 닫은 상태로 도시하지 않은 진공펌프나 가스공급배관 등의 분위기 유지수단에 의해 진공이나 불활성가스 등의 소정의 분위기로 유지할 수 있다. 도 12b에 도시한 바와 같이 소형반송용기(350)을 처리실(351)와 입구에 있는 결합수단(352)에 위치결정 고정하고 양쪽의 게이트밸브와 결합수단으로 규정된 공간을 세정하여 진공이나 불활성가스 등의 소정의 분위기로 설정한다. 그 후, 개폐수단(358), (359)를 사용해서 게이트밸브(353)과 (354)를 개방하고 웨이퍼를 처리실로 반입한다.

도 12c 및 도 12d에 도시한 바와 같이, 처리실내에 상하로 이동하는 석셉터(susceptor)(355)를 마련하고, 반송암의 선단암(7)이 소정의 위치까지 반입된 시점에서 이 석셉터(355)를 상하 구동제어수단(356)에 의해 이동시켜 웨이퍼(1)을 반송한다. 반송암의 총 높이 h는 15㎜이고, 소형반송용기의 높이는 약 50㎜이며, 외형은 약 250㎜의 구형(矩形)이며, 내용적은 약 31의 구조이다. 따라서, 소형반송용기 내에 웨이퍼의 유지와 반송을 겸한 매우 소형인 반송암을 내장할 수 있게 되므로, 상대의 처리장치나 검사장치에 대해서 웨이퍼의 반송을 위한 반송수단을 전혀 필요로 하지 않고 오염없이 단시간에 웨이퍼의 반송을 실행할 수 있는 소형반송용기를 실현할 수 있다는 본 발명의 제12의 특징이 얻어진다.

도 13a∼도 13d는 본 발명의 제5 실시예를 도시한 개략도이다. 이 개략도는 한쌍의 구동암의 구동원측의 한쪽 끝에 원호부의 중심축이 있는 경우의 1실시예를 도시한 것이다.

도 13a는 구동암을 0˚ 에서 88˚ 까지 22˚ 마다 회전시켰을 때의 웨이퍼(1), 각 암 및 원호부의 궤적을 중심축 방향에서 본 평면도로서, 구동암(702)의 회전각도가 44˚ 일 때의 상태를 두꺼운 실선으로 강조해서 나타내고 있다. 웨이퍼의 이동방향에 대해서 선대칭인 배치의 구성요소중의 한쪽의 구성요소에만 번호를 붙였다.

도 13b는 회전각도 α1=45˚ , β1=45˚ 일 때의 원호부(712)와 (713)이 서로 접하는 연결부 부근을 확대한 평면도이다. 도 13c및 도 13d는 회전각도 β2=65˚ 및 β3=85˚ 일 때의 원호부(712)와 (713)이 서로 접하는 연결부를 확대한 평면도이다. 또한, 원호부(714)의 반경은 15㎜, 암(703)의 길이(암의 양끝의 원호부의 중심축간 거리)는 235㎜이다.

원호부(700)은 중심축 둘레를 회전가능하고, 한쌍의 원호부는 서로 독립적으로 회전가능한 구조이다. 이 한쌍의 각 원호부에서 한쌍의 구동암(702)가 각각 연장하는 구조이다. 또한, 구동암(702), 그의 한쪽 끝의 원호부(700), 다른쪽 끝의 원호부(712) 및 수동암(703)의 한쪽끝의 원호부(713) 이외의 구조는 도 6의 실시예 등과 동일한 구조이다. 구동암(702)의 한쪽 끝의 원호부(700)과 다른쪽 끝의 원호부(712)의 중심간 거리는 도 6의 실시예와는 달리 수동암의 한쪽 끝의 원호부(713)과 다른쪽 끝의 원호부(714)의 중심간 거리보다 긴 구조이다. 따라서, 암(703)의 다른쪽 끝의 한쌍의 원호부(714)가 서로 외접한 상태로 구동암을 원활하게 구동하기 위해, 원호부(712)와 (713)은 소정의 곡선형상의 대략 원호형상의 구조로 되어 있다. 즉, 원호부(712), (713)은 그의 중심간 간격은 일정한 상태이고 회전각도에 의해서 중심축과 외접부의 거리가 점차 변화하는 대략 원호형상으로 이루어져 있다.

예를 들면, 도 13b에 있어서 중심간격은 r1=15㎜, r2=15㎜, a=16. 3㎜, b=13.7㎜, 회전각도 α1=45˚ 이고, 도 13c에 있어서 중심간격은 r1=15. 3㎜, r2=14. 7㎜. 회전각도 α2=63˚ 이고, 도 13d에 있어서 중심간격은 r1=15. 5㎜, r2=14.5㎜, 회전각도 α3=81˚ 이다. 또한, 이들 수치는 상기 값에 한정되는 것은 아니고 사용 목적에 따라서 변경할 수 있는 것은 물론이다.

화살표(701)의 방향으로 서로 독립적으로 분리해서 회전가능한 한쌍의 원호부(700)을 거쳐서 2개의 구동암(702)를 서로 동일 방향으로 동일한 회전각도만큼 회전시키는 것에 의해, 반송암 전체를 화살표(704)의 원주방향으로 회전이동시킬 수 있다. 또, 화살표(701)의 방향으로 원호부(700)을 거쳐서 2개의 구동암(702)를 서로 반대방향으로 동일한 회전각도만큼 회전시키는 것에 의해, 반송암 전체를 화살표(705)의 반경방향으로 연장시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 원호부(712), (713)을 상술한 바와 같은 대략 원호형상으로 하는 것에 의해, 회전축을 일치시킨 구동암계를 구성할 수 있게 된다. 이것에 의해, 1개의 축 둘레의 회전동작만으로 2차원 평면내의 임의의 위치에 선단암을 고정밀도이고 또한 고속으로 위치결정할 수 있다는 반송암의 제13의 특징이 얻어진다. 또한, 원호부(700)으로부터의 한쌍의 구동암을 각각 독립적으로 또는 동시에 구동하는 수단으로서 동심원형상의 자기커플링을 사용한 회전도입기 나 도 16의 종래기술의 구동암(222)의 구동원(226)을 사용한다.

도 24a 및 도 24b는 본 발명의 제6 실시예에 따른 다단식 진공처리장치를 도시한 개략도이다. 이 실시예에 있어서는 도 9에 도시한 제3 실시예의 반송실내의 반송암기구로서 도 13에 도시한 제5 실시예와 마찬가지로 구동측의 원호부의 중심축과 중심축을 동일하게 한 반송암기구를 탑재하였다. 이 실시예는 직경 200㎜의 웨이퍼를 낱장처리하는 다단식 진공처리장치의 일예이다. 반송실(302) 주위에는 여러개의 게이트밸브(303)∼(310)을 거쳐서 처리실(313) 이외에 도시하지 않은 여러개의 처리실을 배치한다. 이 반송암은 구동원(326)에서 동일한 중심축을 갖는 원호부(700)을 거쳐서 한쌍의 구동암(702)를 서로 반대방향으로 회전제어해서 대략 원호형상의 원호부(712)와 (713)을 거쳐서 회전구동력을 수동암(703)으로 전달한다.

선단암에 탑재한 기판(325)를 도 24a 및 도 24b에 도시한 바와 같이 이동시켜 반송하는 구조이다. 또한, 여러개의 처리실을 향해서 기판을 회전 이동시키는 경우에는 1쌍의 구동암(702)를 서로 동일한 방향으로 회전 제어한다. 본 실시예의 반송실(302)의 내경은 560㎜ 이상이면 충분하다. 동일한 스트로크를 반송하기 위해 도 16에 도시한 종래기술의 반송실의 내경은 670㎜ 이상인 것이 필요로 되었다. 이에 반해, 본 발명의 운동전달방법에 따른 반송기구를 사용하는 것에 의해 반송실의 내경을 작게하는 것이 용이하게 되므로 반도체 제조장치의 마루면적을 작게할 수 있다는 본 발명의 제14의 특징이 얻어진다. 도 14a∼도 14c는 본 발명의 제7 실시예에 따른 처리장치를 도시한 개략도이다. 도 14a는 주로 오각형의 반송실(571), 처리실(572), 버퍼실(580), 기판(581) 및 반송암(582)로 구성되는 장치를 도시한 평면도이다. 도 14b는 반송암을 처리실(572)측으로 이동시켰을 때의 버퍼실(580), 반송암(586) 및 기판(581)의 위치관계를 도시한 평면도이다. 도 14c는 처리장치의 측단면을 도시한 개략도이다. 처리실(572)는 게이트밸브(573)을 거쳐서 반송실(571)에 접속되고, 다른 게이트밸브(574), (575), (576), (577)을 거쳐서 도시하지 않은 각종 처리실이 이 반송실에 접속된다. 또한, 접속된 처리실의 수는 이 본 발명의 예에 한정되는 것은 아니며, 접속할 처리실의 필요수에 따라서 반송실 등의 형상을 설계할 수 있다. 본 실시예의 경우, 기판의 직경은 200㎜, 반송실(571)의 내경은 600㎜, 처리실내의 깊이는 450㎜, 반송실(571)의 높이는 200㎜, 버퍼실(580)내의 높이는 30㎜이다.

반송암(582)는 도 8에 도시한 실시예와 유사한 구조로서, 암의 총 높이h는 17㎜이다. 버퍼실(580)내의 상하에는 2조의 반송실((582), (585))을 마련하고, 한쪽에는 미처리 웨이퍼를 탑재하고 다른쪽은 처리실내의 처리완료 웨이퍼를 빼내는 조작을 실행한다. 반송암(582), (585)는 처리실내의 석셉터수단(510)상에 이미 존재하는 처리완료 웨이퍼를 받아들이고, 미처리웨이퍼를 석셉터수단(510)으로 전달한다. 상층의 반송암(582)는 구동수단(583)에 의해 제어하고, 하측의 반송암(585)는 구동수단(584)에 의해 제어된다.

버퍼실(580)내는 개구부(587), 콘덕턴스밸브(588) 및 게이트밸브(589)를 거쳐서 배기수단(590)에 의해 배기한다. 한편, 반송실(571)내는 게이트밸브(591)을 거쳐서 배기수단(590)에 의해 버퍼실(580)내와는 독립적으로 배기한다. 버퍼실(580)은 반송실(571)내에서 원하는 처리실과 대향하도록 도시하지 않은 구동수단에 의해 화살표(592)의 방향으로 회전이동가능하다. 버퍼실(580)은 자성유체실(seal)을 사용한 안내수단(593)에 의해 반송실내를 외기와 차단한 상태로 임의의 처리실과 대향하도록 회전이동가능하다. 또한, 처리실(572)내는 웨이퍼가 반송되지 않는 경우에 게이트밸브(573)을 차폐하는 것에 의해 반송실내와 격리된다.

처리실(572)내는 게이트밸브(594)를 거쳐서 배기수단(595)에 의해 배기가능하다. 또, 버퍼실내를 처리실과 동일한 가스분위기로 설정한 후에 버퍼실내를 배기하기 위해, 게이트밸브(596)을 거쳐서 배기수단(595)에 의해 배기가능한 구조로 되어 있다. 또, 처리실(572)내와 버퍼실(580)내에는 원하는 처리분위기를 유지시키기 위해 소정의 가스공급수단(597)에서 유량제어수단(599), (500)을 거쳐서 원하는 가스를 원하는 유량으로 공급할 수 있는 구조로 되어 있다.

또, 버퍼실(580)내는 세정조작 등을 위해 불활성가스 공급수단(598)에서 유량제어수단(501)을 거쳐서 불활성가스를 공급할 수 있는 구조로 되어 있다. 불활성가스 공급수단(598)로부터의 가압제어된 고순도의 질소가스를 버퍼실의 상류측의 반송실의 개구부의 상부 천정에 마련한 분출구수단(502)에서 버퍼실내로 분출시키고, 하류의 배기수단으로 되는 개구부(587)을 향하는 난류를 형성하는 것에 의해, 버퍼실내의 벽면이나 반송암의 표면 등에 부착한 먼지를 물리적으로 제거해서 배제하는 것이 가능하다. 또, 미리 CF₄나 CHF₃ 또는 SF₄ 등의 플루오르계 가스등을 사용해서 버퍼실내를 화학적으로 세정할 수 있는 구조로도 되어 있다. 이때, 탈가스촉진을 위해 버퍼실 벽면 등을 가열제어하는 것도 가능하다.

또, 배기에 의해 압력이 감소된 버퍼실에 상대적으로 높아진 압력차를 이용해서 여러가지 가스를 분출시키고 분출 흐름에 의해 물리적 및 화학적으로 버퍼실내를 세정하여 장기간 청정한 상태를 효율좋게 유지하는 것이 가능하다. 따라서, 높은 압력으로 가스를 소용적의 실내로 분출하고 이물질을 가스의 흐름에 의해 이동시키는 것에 의해 버퍼실내를 수시로 세정할 수 있으므로, 반송암이나 버퍼실내에 이물질이 축적되지 않는다는 본 발명의 제15의 특징이 얻어진다.

또한, 버퍼실내에서의 가스의 플라즈마화나 가스의 광여기 또는 저항가열이나 복사가열 등의 병용에 의해 실내의 벽면이나 반송암의 외벽 등에서가스성분이나 미립자를 이탈시키고, 기체분자의 브라운운동(Brownian motion)작용이나 정전적(靜電的)작용, 그리고 전기영동(電氣泳動)작용에 의해 벽면 근방의 느린흐름의 경계층에서 가스흐름의 주류중으로 미립자를 도입할 수 있으므로, 버퍼실내의 세정작용은 더욱 향상시킬 수 있게 된다. 또, 흐름을 이용한 이들 공정은 버퍼실내의 용적이 작기 때문에 단시간에 적은 가스유량으로 실행할 수 있다는 본 발명의 제16의 특징이 얻어진다.

이들 세정공정의 제어는 버퍼실 하류측의 배기구에 마련한 도시하지 않은 입자모니터에 의해 미립자의 입자직경분포를 파악하거나 질량분석관에 의해 가스분압을 파악하는 것에 의해, 분출가스량이나 유속, 배기속도를 최적으로 제어할 수 있다. 그 결과, 과잉의 세정이라는 불필요한 시간이나 장치류의 손상을 방지할 수 있고 반도체 제조장치의 가동율을 향상시킬 수 있다는 본 발명의 제17의 특징이 얻어진다. 따라서, 소형의 반송암을 내장한 버퍼실을 갖는 처리장치에 의해 고성능의 반도체장치의 제조가 용이하게 된다는 본 발명의 제18의 특징이 얻어진다.

또, 반송암의 원점센서로부터의 신호에 따라서 구동수단의 펄스모터를 제어하는 것에 의해 특별한 피드백계 없이 간단하게 신뢰성이 높은 구동제어기구를 구성할 수 있으므로, 반송암에 의해 고정밀도로 웨이퍼를 반송하는 것이 가능하다. 물론, 필요에 따라서 적당한 피드백 제어계를 구성하는 것에 의해 이동속도의 가감속의 최적화가 가능하게 되어 반송시간을 한층 더 단축할 수 있게 된다.

웨이퍼는 통상 반송암에 의해 기능부가면이 위를 향하도록 반송되지만, 처리실 등의 관계에서 웨이퍼의 기능부가면을 반대로 아래쪽으로 반송하거나 수직으로 세워 반송하는 방법도 고려된다.

특히, 대직경의 웨이퍼를 낱장으로 처리하는 경우에는 웨이퍼를 수직으로 세워 반송하여 처리하는 시스템을 사용하는 것에 의해 장치의 마루면적을 저감할 수 있다는 효과가 있다.

다음에, 도 17 및 도 18을 사용해서 도 14에 도시한 제7 실시예의 특징의 보충 설명을 실행한다. 도 17은 도 14에 도시한 실시예의 처리장치의 반송실, 처리실 및 버퍼실내의 압력특성의 측정결과의 일예를 도시한 도면이다. 처리실내 압력(평균 50torr)와 반송실내 압력(평균 10E-6torr), 버퍼실내 압력의 시간변화를 구한 결과의 일예를 도시한 것이다. 도 17, 도 18에 있어서 횡축에는 시간, 종축에는 대수표시의 압력을 나타낸다.

반복되는 처리 전후에 웨이퍼의 반송을 실행하고, 그것에 수반해서 버퍼실내의 압력을 제어한다. 그 결과, 처리실내나 반송실내의 압력이 허용값내에서 미소변동하고 있다. 특히, 처리실의 분위기조건의 변동은 처리실내의 평균압력의 2% 이하로 작으므로, 처리실내의 분위기조건을 10ppb 이하의 크로스 오염으로 고정밀도로 유지할 수 있다는 본 발명의 제19의 특징이 얻어진다.

비교를 위해, 도 18에 종래기술의 실내압력특성의 하나의 측정예 즉 반송실내의 압력(평균 10E-6torr)과 처리실내의 압력을 도시하였다. 반복되는 처리의 전후에 처리실내의 배기와 분위기압력 설정시간을 포함하는 웨이퍼의 반송을 실행하고, 그것에 수반해서 버퍼실내의 압력이 크게 변화하고 있다. 도 17 및 도 18을 비교해 보면, 동일한 처리를 실행한 웨이퍼의 반송에 걸리는 시간이 본 발명의 경우 작고 또 본 발명에 있어서 처리실내의 분위기압력의 변동이 매우 작아 분위기 압력이 안정되어 있다는 것을 알 수 있다.

예를 들어, 도 17 및 도 18에 도시한 바와 같이 본 발명에 있어서는 웨이퍼 교체 공정시에 종래와 같은 압력변동은 발생하지 않는다. 도 18에 있어서는 펌핑, 웨이퍼 교체 및 처리분위기설정 등의 공정이 필요로 된다는 것을 알 수 있다. 이에 반해, 도 17에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에서는 웨이퍼의 교체 공정만이 필요로 된다.

도 19는 도 14에 도시한 바와 같이 본 발명의 제7 실시예의 처리장치에서 고온처리를 실행하는 경우의 특성의 측정결과의 일예를 도시한 것이다. 이것은 처리완료된 웨이퍼 표면에 자연산화막이 형성되는 현상을 제거하여 내산화성이 우수한 매우 얇은 실리콘질화막을 형성하는 공정의 일예이다. 이 공정은 온도 950℃, 분위기압력 50torr에서의 H₂ 처리(801), 900℃, 10torr에서의 열질화처리(802), 850℃, 1. 5torr에서의 SiH₄, NH₃ 처리(803), 720℃, 5torr에서의 SiH₄ 처리(804) 및 830℃, 2torr에서의 SiH₄ 처리(805)를 각각 독립된 처리실에서 실행하고, 각 처리실에서는 웨이퍼반송(811), (812), (813), (814), (815), (816)을 실행하는 것에 의해 총 5분30초가 걸린다.

비교를 위해, 도 20에 종래기술의 고온처리특성의 일예를 도시하였다. 이 결과는 도 19와 동일한 처리를 실행하는 것에 의해 얻어진다. 온도950℃,분위기압력50torr에서의 H₂처리(901), 온도 900℃, 분위기압력 10torr에서의 열질화처리(901), 온도 580℃, 분위기압력 1. 5torr에서의 SiH₄, NH₃ 처리(903), 온도 720℃, 분위기압력 5torr에서의 SiH₄ 처리(904) 및 온도 830℃,분위기압력 2torr에서의 처리(905)를 2개의 처리실에서 실행하였다. 처리(901), (902) 및 (903)은 동일한 처리실에서 실행하고, 처리(904), (905)는 다른 처리실에서 실행한다. 동일한 처리실내에서는 온도와 가스 등의 분위기조건의 설정(912), (913), (916)의 반복을 필요로 하고, 또 다른 처리실로의 웨이퍼의 반송시에는 분위기조건의 설정(911), (914), (915), (917)에 장시간을 필요로 하고 있다. 그 결과 이 공정에는 총 8분 20초가 걸린다.

도 19도 및 도 20의 고온처리공정의 특성예의 비교에 의해, 온도나 가스분위기의 조건이 다른 처리를 계속해서 실행하는데 있어서 작업시간을 단축한다는 효과가 현저하다는 본 발명의 제20의 특징이 얻어진다는 것이 확인되었다.

고정밀이고 또한 고성능의 박막형성 등을 큰 온도차를 갖는 분위기하에서 처리공정을 반복하는 것에 의해 제조하는 경우, 종래기술에서는 열용량이 큰 시료대를 필요로 하고 또 처리실의 배기 및 압력설정 등에 장시간을 필요로 하였다. 이 때문에 급격한 온도변화를 단시간에 기판에 부여하는 처리는 불가능하게 된다. 그러나, 본 발명에 의하면, 처리실의 온도나 분위기를 유지한 채로 기판을 버퍼실로 꺼내고, 다른 온도와 분위기로 설정된 처리실로 단시간에 반송하여 처리를 실행할 수 있다. 그 결과, 고정밀도로 웨이퍼의 계면을 제어해서 고성능의 반도체장치를 기판에 또한 재현성 좋게 실시하는 것이 가능하게 된다는 본 발명의 제21의 특징이 얻어진다.

도 21은 본 발명의 선단암의 1실시예를 도시한 개략적 사시도이다. 한쌍의 수동암(3)의 다른쪽 끝의 원호부(14)의 외주부를 따라서 띠형상의 스프링부재(730), (731)의 일부를 고정하고, 각각의 다른쪽 끝을 선단암(20)에 고정하는 구조이다. 수동암(3)이 화살표(732), (733)의 방향으로 회전하고 반송암이 화살표(735)의 반경방향으로 이동하면, 스프링부재(730), (731)이 원호부(14)의 외주를 따라서 감기고 선단암(20)은 화살표(734)의 반경방향으로 미동해서 원호부(14)로 근접한다. 이러한 근접동작에 의해 비교적 판두께가 얇은 스프링재를 사용해도 높은 강성으로 선단암을 지지할 수 있게 된다. 이러한 구조를 사용하면 선단암이 수동암보다 상측으로 돌출되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 웨이퍼를 탑재한 선단암을 암의 총 높이 이내로 설계하는 것이 용이하게 되어 선단암이 수동암보다 상측으로 돌출되는 것을 방지할 수 있으므로, 반송암을 더욱 소형화할 수 있다는 본 발명의 제22의 특징이 얻어진다.

또, 스프링부재(730), (731)로서 화살표(732), (733)의 방향으로 감기력을 발생하도록 컬구부림처리 등을 실시한 재료를 사용하는 것에 의해, 개구리다리형 암기구가 수축되었을 때의 잭나이프(jack-knife)현상의 발생을 방지할 수 있다는 본 발명의 제23의 특징을 실현할 수 있다. 즉, 반송암기구가 수축됨에 따라서 암(3) 사이의 각도가 넓어져 스프링부재(730), (731)의 복원력이 축적된다. 그 결과, 화살표(735)방향의 분력이 반송암기구에 발생해서 역방향으로 진행시키는 불안정한 잭나이프현상을 용이하게 방지할 수 있게 된다.

도 22는 본 발명에 따른 원호부의 연결부의 1실시예를 도시한 개략적 사시도이다. 이 실시예는 높이 t의 구동암(2)의 원호부와 이것에 외접한 원호부(13)을 한쪽 끝에 갖는 수동암(3)의 다른쪽 끝의 원호부의 높이를 t-△t로 작게한 구조의 연결부를 도시한 것이다. 원호부(14)에 접속되는 암(4)의 높이는 t-△t로 낮아 다. 본 실시예를 응용하는 것에 의해 구동원측의 암의 높이를 높게 해서 구동원측에 더 크게 가해지는 하중을 받아내는 것에 의해 차츰 그의 하중이 작아지는 암의 선단으로 갈수록 높이가 낮은 반송암기구를 설계하는 것이 가능하다. 이 경우에도 반송암의 총 높이는 구동암 높이t 이내로 설계할 수 있다는 것은 명백하다. 본 발명에 의하면, 반송로보트의 암의 선단으로 갈수록 질량이 작아지는 시스템을 조립하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 소형의 높은 강성의 반송암기구를 용이하게 구성할 수 있으므로, 고속이고 또한 고정밀도인 반송암을 실현할 수 있다는 본 발명의 제24의 특징이 얻어진다.

도 25a∼도 25c는 본 발명의 제7의 실시예에 따른 다단식 진공처리장치를 도시한 개략도이다. 이 실시예는 2개의 선단암(650), (651)을 구비하고, 반송실내에서 한번에 2매의 기판(652), (653)을 반송할 수 있는 반송암기구의 일예이다. 이 반송암기구는 2개의 구동암(654)에 의해 2개의 선단암을 각각 다른 방향으로 이동시키는 기능을 갖는다. 이 기능을 실현하기 위해, 구동암(654)의 다른쪽 끝에 선단암(650)을 이동시키는 수동암(658)을 동축의 베어링(659)를 거쳐서 연결하고, 또 선단암(651)을 이동시키는 수동암(660)을 동축 베어링(661)을 거쳐서 연결하였다. 수동암(658), (660)에서 선단암까지의 여러개의 암과 그의 연결부의 구성이나 구조는 도 7이나 도 24에 도시한 실시예와 동일하다. 본 실시예에서는 직경이 200㎜인 웨이퍼를 낱장 처리하는 다단식 진공처리장치를 도시한 것으로서, 반송실(662)의 주위에 여러개의 게이트밸브(663)∼(670)을 거쳐서 처리실(656) 이외에 도시하지 않은 여러개의 처리실을 배치한 것이다.

도 25a는 구동암(654)의 열린각도가 180˚ 즉 중심선(671)상에 위치되어 있는 상태를 도시한 평면도, 도 25b는 구동암(654)의 열린각도가 116도이고 기판(653)이 처리실(656)측에 근접해서 위치되어 있는 상태를 도시한 평면도, 도 25c는 구동암(654)의 열린각도가 54˚ 이고 기판(653)이 처리실(656)내에 위치하고 있는 상태의 평면도이다.

이러한 구조에 있어서, 구동암의 한쪽 끝의 원호부의 중심축은 구동원의 중심축과 동일하게 되어 있다. 또, 베어링(659)에서는 구동암(654)와 수동암(658)이 공통의 회전축을 거쳐서 서로 중첩된 상태로 연결되어 있다. 또, 베어링(661)에서도 구동암(654)와 수동암(660)이 공통의 회전축을 거쳐서 서로 중첩된 상태로 연결되어 있다.

구동암(654)의 열린각도가 180˚ 일 때(도 25a), 구동암(654)를 동일한 방향으로 동일한 각도만큼 회전시키는 것에 의해 반송암 전체를 구동축 주위로 회전 이동시킬 수 있으므로, 임의의 처리실에 대향해서 위치결정할 수 있다. 그 결과, 한쪽의 선단암에 의해 처리실내의 처리완료된 기판을 도 25c 및 도 25b에 도시한 바와 같이 꺼내서 도 25a의 상태에서 180˚ 만큼 회전시킨 후, 도 25b 및 도 25c에 도시한 바와 같이 미처리기판을 처리실내에 설치할 수 있다. 본 실시예의 반송실(662)의 내경은 560㎜ 이상이면 충분하다. 동일한 스트로크를 반송하는 도 16에 도시한 종래기술의 반송실의 내경이 670㎜ 이상을 필요로 하고 있는데 비해, 본 발명의 반송암기구를 사용하는 것에 의해 반송실의 내경을 작게할 수 있고 또한 처리완료된 기판과 미처리 기판의 상호교환(grip change)이 효율적으로 실행되므로, 스루풋을 더욱 향상시킬 수 있다는 제25의 특징이 얻어진다.

도 26a∼도 26d는 본 발명의 제8의 실시예에 따른 처리장치를 도시한 개략도이다. 이 실시예는 2개의 선단암(361), (362)를 구비한 소형반송용기(360)이 처리장치의 처리실(367)에 접속된 상태를 도시한 일예이다. 도 26b는 소형반송용기(360)과 처리실(367)의 용기내를 도시할 개략적 측면도이다. 소형반송용기(360)내에는 소형의 반송암이 내장되고, 그 선단암(361), (362)상에는 각각 직경이 300㎜인 웨이퍼(363), (364)가 설치되어 있다. 소형의 반송암은 도 25의 실시예와 유사한 구조이고, 반송스트로크는 450㎜이다.

도 26a는 구동암(365)의 열린각도가 180˚ 즉 중심선(366)상에 위치한 상태를 도시한 평면도, 도 26c는 구동암(365)의 열린각도가 약 110도이고 웨이퍼(364)가 처리실(367)내에 들어가 있는 상태를 도시한 평면도, 도 26d는 구동암(365)의 열린각도가 90˚ 이고 웨이퍼(364)가 처리실(367)내에 위치하고 석셉터(368)로 웨이퍼가 반송되는 상태를 도시한 평면도이다. 소형반송용기(360)내는 게이트밸브(369)를 닫는 것에 의해 가스흡장합금이나 소형진공펌프 또는 불활성가스구 등의 도시하지 않은 분위기 유지수단에 의해 진공이나 불활성 가스등의 소정의 분위기로 유지할 수 있다. 다른 위치에 설치된 처리실(367)내는 게이트밸브(370)을 닫은 상태로 도시하지 않은 진공펌프나 도시하지 않은 가스공급배관 등의 분위기 유지수단에 의해 진공이나 불활성가스 등의 소정의 분위기로 유지할 수 있다. 양쪽의 게이트밸브와 결합수단(371)로 규정된 공간을 세정하고 진공이나 불활성가스 등의 소정의 분위기로 설정한다. 그 후, 게이트밸브(369), (370) 및 개폐수단(372), (373)을 사용해서 웨이퍼를 처리실로 반입한다. 처리실내의 석셉터(368)은 상하로 이동하여 웨이퍼를 선단암으로 반송한다.

도 26b에 도시한 바와 같이 선단암(361)의 높이를 선단암(360)보다 높게 되도록 설계하는 것에 의해, 구동암(365)의 열린각도가 180˚ 일 때 선단암과 웨이퍼 등이 서로 접촉하지 않는 구조이다. 반송암의 총 높이 h는 약 15㎜이고 선단암의 최대 높이는 약 15㎜이고 소형반송용기의 높이는 약 65㎜이고 외형은 약 400㎜×450㎜의 구조이다. 구동암(365)의 열린각도가 180˚ (도 26a)일 때 구동암(365)를 동일한 방향으로 동일한 각도만큼 회전시키는 것에 의해 반송암 전체를 구동축 주위로 회전 이동시킬 수 있다. 그러므로, 반송시에 처리완료된 기판과 미처리 기판의 상호교환이 가능한 소형의 반송실을 실현할 수 있다는 제26의 특징이 얻어진다.

본 발명의 제조방법에 의한 반도체장치의 1실시예를 문헌 월간 “Semiconductor World” 증간호 「’94 최신반도체프로세스기술」의 pp.23∼pp.31에 기재되어 있는 DRAM(Dynamic Random Access Memory)의 스택형 DRAM의 제조공정을 참고로 해서 기술한다.

통상, 웨이퍼 단차형성, 웰형성, 절연체형성, 트랜지스터형성, 비트선 형성,캐패시터형성, 배선형성 등을 반복하는 것에 의해 DRAM 등의 반도체장치의 기능이 형성된다. 이들 프로세스는 리도그래피처리, 에칭처리, 열처리(산화, 어닐, 확산), 이온주입처리, 박막형성처리(CVD, 스퍼터링, 증착) 및 세정처리(레지스트제거, 용액에 의한 세정) 등의 적절한 조합으로 구성된다.

도 23a∼도 23g는 본 발명에 따른 반도체장치의 제조방법의 1실시예를 도시한 개략적 단면도이다. DRAM의 제조방법중 비트선 및 캐패시터의 형성의 1예를 도시하였다. 특히, 소자구조가 변화하는 공정에서의 단면구조의 개략도를 도시하였다. 각 도면에 있어서 좌측에는 메모리셀부의 단면구조를 도시하고, 우측에는 주변CMOS부의 단면구조를 도시하였다. 제조공정은 도 23a에서 도 23g로 진행한다.

주된 처리내용은 다음의 25가지 처리이다.

즉, 제1 처리, SiO₂퇴적, 제2 처리; 리도그래피, 제3 처리; 에칭(도 23a), 제4 처리; SiO₂퇴적, 제5 처리; 폴리사이드퇴적, 제6 처리; 리도그래피(비트선), 제7 처리; 에칭(도 23b), 제8 처리;SiO₂퇴적, 제9 처리; Si₃N₄퇴적, 제10 처리; SiO₂퇴적(도 23c), 제11 처리; 리도그래피, 제12 처리; 에칭, 제13 처리; poly-Si(축적전극)형성, 제14 처리; SiO₂퇴적, 제15 처리; 에칭(도 23d), 제16 처리; polu-Si(축적전극)형성(도 23e), 제17 처리 SiO₂퇴적, 제18 처리; 에칭, 제19 처리; poly-Si에칭, 제20 처리: SiO₂에칭, 제21 처리; Si₃N₄에칭, 제22 처리; Ta₂O₅형성(캐패시터 절연막), 제23 처리: W(poly-Si)형성(도 23g), 제24 처리; 리도그래피(플레이트), 제25 처리; 에칭의 각 처리로 이루어진다.

또, 도 23에 도시한 각 구성재료는 다음과 같다. 즉, 웨이퍼(601), 레지스트(602), SiO₂(패시베이션막)(603), Si₃N₄(604), n+층(605), p+층(606), poly-Si(폴리사이드)(607), SiO₂(608), Si₃N₄(609), SiO₂(610), poly-Si(611), SiO₂(612), poly-Si(613), (614), Ta₂O₅(615), W(poly-Si)(616)이다.

SiO₂퇴적, poly-Si퇴적, Si₃N₄퇴적, poly-Si에칭, SiO₂에칭, Si₃N₄에칭,Ta₂O₅형성, W형성 등의 각 처리를 적절히 배치한 본 발명의 반도체 제조장치를 사용하는 것에 의해, 상기 25가지의 처리중 제3처리∼제5처리, 제7처리∼제10처리, 제13처리∼제23처리는 대기하에 웨이퍼를 노출시키지 않고 연속적으로 실행하는 것이 가능하다는 본 발명의 제27의 특징이 얻어진다. 그 결과, 계면제어 즉 자연산화막이나 오염을 제거하고 청정한 표면으로의 각각의 처리를 재현성 좋게 또 높은 스루풋으로 실현할 수 있다. 따라서, 고성능이고 고신뢰성의 반도체장치를 제공할 수 있다는 본 발명의 제28의 특징이 얻어진다.

본 발명을 적용한 다른 반도체 제조방법으로서 웨이퍼면으로의 자연산화막이나 수분 등의 여러가지 물질에 의한 오염을 방지할 수 있다. 따라서, 반도체 제조방법은 세정한 표면에 대한 각종 처리의 표면제어를 필요로 하므로, 표면의 화학적 차이를 이용하는 선택W성막 및 저저항 콘택트의 Aℓ이나 Cu의 성막에 적용할 수 있다.

또, poly-Si, 산화막, Aℓ, W, 트렌치, 다층레지스트 및 레지스트 어싱 등의 처리실을 구비한 본 발명의 반도체 제조장치에 의해, 폴리사이드의 에칭과 산화막에칭을 용이하게 실행할 수 있어, 고성능이고 고신뢰성의 플래시메모리를 높은 제조효율로 생산할 수 있게 된다는 본 발명의 제29의 특징이 얻어진다.

본 발명은 반도체장치의 제조에 한정되는 것은 아니고, 박막트랜지스터(TFT)를 사용한 액정패널의 생산라인에 적용할 수도 있다.

로드 록실에서 삽입된 액정기판을 소정의 가스를 공급하거나 분위기를 방전조건으로 제어한 플라즈마CVD처리실내로 반송시키고 또 이 액정기판에 플라즈마크리닝, 실리콘질화물, 비정질실리콘, 도프된 비정질실리콘, 이산화실리콘 및 산화질화물 등의 성막처리를 실행하는 처리실을 구비한 본 발명의 반도체 제조장치를 사용하는 것에 의해, 자연산화막 및 수분을 제거한 환경하에서의 생산이 용이하게 되어, 고성능이고 고신뢰성인 액정패널을 높은 스루풋으르 생산하는 것이 가능하게 된다는 본 발명의 제30의 특징이 얻어진다.

본 발명에 의하면, 여러가지 처리실의 분위를 유지제어한 채로 기판을 반송해서 처리를 실행할 수 있고, 처리중 또는 처리후의 기판의 계측검사시 데이타를 중앙제어시스템으로 반송해서 기판이나 처리실의 이력관리나 기록을 실행할 수 있게된다. 그 결과, 각 처리실이나 제조장치의 자가진단을 실행하여 적절한 지시를 출력할 수 있는 시스템을 구축할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 여러가지 처리실의 분위기를 유지제어한 채로 기판의 계측검사를 실행할 수 있으므로, 반도체제조장치나 공정의 신뢰성을 특히 향상시킬 수 있다는 제31의 특징도 얻어진다.

본 발명에 의하면, 버퍼실내의 분위기조건을 처리실의 분위기 조건과 동일하게 한 상태로 기판을 반송할 수 있으므로, 기판표면의 원자층 레벨에서의 처리를 실행하고, 기판표면으로부터의 분자나 원자를 이탈시키는 일 없이 처리실에서 다음의 처리실로 기판을 반송할 수 있다. 종래의 장치에서는 기판의 반송시에 배기공정을 필요로 하였으므로, 매우 미량의 원자 등이 기판표면에서 이탈해 버려 새로운 기능을 갖는 소자를 안정하게 제조하는 것이 곤란하였다. 따라서, 본 발명에 의하면, 기판 표면으로부터의 분자나 원자를 이탈시키는 일 없이 처리실에서 다음의 처리실로 기판을 반송하는 것이 가능하다는 제32의 특징도 있다.

또한, 버퍼실내에 반송실내와는 다른 분위가스를 봉지하고 웨이퍼를 반송실 내에서 회전 이동시키는 경우에는 도 14에 도시한 실기구(520)의 비접촉 틈을 수 ㎛이하로 작게 설계하여 콘덕턴스를 작게 한다. 따라서, 버퍼실내의 분위기압을 반송실내보다 수십torr 이상 크게 유지하거나 버퍼실의 개구측에 간단한 차폐밸브를 마련하는 것을 용이하게 실행할 수 있다는 것은 명백하다.

또, 염소계나 브롬계 가스를 사용하는 에칭처리의 경우에는 기판 표면에 처리가스가 흡착하기 쉽다. 따라서, 단지 다음의 처리실로 기판을 반입하면 기판에 흡착해 있던 가스성분에 의한 크로스 오염이 발생한다. 이러한 크로스 오염현상을 방지하기 위해 버퍼실내의 압력을 초고진공으로 저감해서 흡착가스의 탈착을 촉진시키고, 중화가스를 버퍼실내로 공급하여 불필요한 가스성분을 불활성화하고, 버퍼실내를 세정하고, 버퍼실내의 플라즈마를 제거하는 것도 본 발명에서는 용이하게 실행할 수 있다는 특징이 얻어진다. 이와 같이, 크로스 오염 제거작업을 웨이퍼 반송중의 버퍼실내에서 단시간에 실행하는 것이 가능하다는 본 발명의 제33의 특징도 얻어진다.

이들의 이점은 소형반송암기구를 내장하고 또 분위기를 독립적으로 제어할 수 있는 소용적의 버퍼실을 실현한 본 발명의 특징에 따른 것이다.

또, 본 발명에 의하면, 멀티처리장치를 사용해서 금속이나 수지 등의 계면을 제어하고 요동을 억제하는 특수 환경하에서 원하는 재료특성구배를 갖는 새로운 엔지니어링재료를 제조할 수 있다는 제34의 특징도 얻어진다.

본 발명의 제9 실시예의 개략도를 도 27a∼도 27c에 도시한다. 이 실시예는 도 13의 제5 실시예의 변형예로서, 한쌍의 구동암이 그의 한쪽 끝에서 회전중심을 공유하는 경우의 일예이다. 이 실시예에서는 구동암(921)과 수동암(922)의 연결부로서 베어링이 없는 관절구조를 사용한다.

구동암의 회전각도가 10˚ , 40˚ , 93˚ 인 상태를 도시하고, 회전각도 40˚ 이외의 부품은 투시도로서 도시하고 있다. 도 27a는 원호부(926)과 (927)의 반경이 동일하게 17. 5㎜이다. 도 27b에 도시한 사시도와 같이 원호부(926)을 구동암(921)의 한쪽 끝에 탑재 고정하는 구조로 하는 것에 의해 구동암을 90˚ 이상의 둔각까지 회전가능한 관절구조로 된다. 이러한 구조에 의해 웨이퍼(924)의 중심을 구동축의 중심과 대략 일치시켜 유지하는 것이 가능하게 되므로, 구동암을 동일 방향으로 동기 회전시키는 것에 의해 반송의 축방향을 변경하기 위한 선회운동시에 웨이퍼에 원심력이 작용하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 암기구의 고속선회가 가능하게 되어 반송시간을 단축할 수 있다는 제35의 특징이 얻어진다.

또, 한쌍의 구동암이 서로 반대방향으로 또한 각각의 회전각도가 둔각으로 될 때까지 이동할 때에는 회전각도가 90˚ 인 상태(한쌍의 구동암의 열린각도가 180˚ 인 상태)로 정지시키지 않고 이동속도를 유지한 채로 암을 이동시키는 제어방법을 사용한다. 이 제어방법에 의해 개구리다리형 암기구의 소위 잭나이프현상의 발생을 방지하면서 원활한 반송제어를 실행할 수 있다는 본 발명의 제36의 특징이 얻어진다.

도 27c는 원호부(926)의 반경이 10㎜, 원호부(927)의 반경이 25㎜인 경우의 일예이다. 양 원호부의 반경을 다르게 하는 것에 의해, 구동암을 역방향으로 회전시켰을 때 양 원호부의 중심축을 연결하는 선의 기울기를 임의로 설정할 수 있다.

본 실시예의 경우에는 구동암의 역방향으로의 회전각도가 작은 상태로 이동스트로크를 증가시킬 수 있게 된다. 도 27a와 도 27c도 원호부(928) 및 선단암(923)의 치수를 동일한 값으로 설계하였다. 원호부(928)의 반경은 17. 5㎜이다. 원호부(928)의 중심과 웨이퍼 중심간 거리를 175㎜로 설계하였다. 이 때, 구동암의 회전중심부터 775㎜의 스트로크를 얻는 구조를 실현할 수 있다. 이러한 구조에 있어서 암(921), (922)의 길이 및 한쌍의 구동암의 역방향 회전각도가 90˚ 일 때에 형성되는 최대폭이 도 27a의 경우에 328㎜, 275. 5㎜ 및 691㎜인데 반해, 도 27c의 경우에는 318㎜, 265. 5㎜ 및 656㎜로 되고, 그의 최대폭이 35㎜ 저감한다. 그 결과, 원호부(926)과 (927)의 반경을 다르게 하는 것에 의해 암기구의 구동암의 최대폭으로 규정되는 선회직경을 저감할 수 있으므로, 반도체 제조장치의 풋 프린트(foot print)를 저감(본 실시예의 경우는 면적이 약 10% 저감)할 수 있다는 제37의 특징이 얻어진다.

본 발명의 제10 실시예의 개략도를 도 28e∼도 28g에 도시한다. 이 실시예는 도 27a에 도시한 제9 실시예의 선단암 대신에 2매의 웨이퍼를 동시에 운반하는 것이 가능한 선단암(933)을 갖고 있는 관절기구의 일예이다.

도시하지 않은 제1 처리실내의 처리완료 웨이퍼(941)을 반출하고 나서 미처리웨이퍼(951)을 제1 처리실내로 반송 설치하고, 이전의 처리완료 웨이퍼를 도시하지 않은 제2 처리실내로 반송 설치하는 수순의 일예를 개략적으로 도 28a∼도 28g에 도시하였다. 직선이동이나 선회이동중인 웨이퍼나 선단암 등에는 화살표를 붙였다. 또, 1매의 처리완료 웨이퍼(941)의 이동위치는 번호(941)∼(947)로 나타내고, 1매의 미처리웨이퍼(951)의 이동위치는 번호(951)∼(955)로 나타내었다.

다음에 반송수순의 개요를 기술한다. 도시하지 않은 로드 록실에서 미처리웨이퍼(951)을 2매의 웨이퍼를 운반할 수 있는 선단암(933)의 한쪽으로 반송한 후, 구동암(931)을 서로 역방향으로 회전시키는 것에 의해 선단암(933)을 화살표방향으로 이동시키고 도시하지 않은 제1 처리실내의 석셉터상에 있는 처리완료 웨이퍼(941)의 하측으로 선단암을 삽입한다(도 28a). 이 석셉터를 강하시키고 처리완료웨이퍼(942)를 선단암에 탑재한다(도 28b). 제1 처리실에서 처리완료웨이퍼(943)을 화살표 방향으로 이동시키고 도시하지 않은 반송실내로 반출한다(도 28c). 미처리웨이퍼와 제1 처리실이 대향하는 위치로 선단암상의 미처리웨이퍼를 반송하기 위해 반송실내에서 구동암을 서로 동일한 방향으로 회전시켜 암기구 전체를 화살표 방향으로 선회시킨다(도 28d). 또한, 한쌍의 구동암을 그의 열린각도가 180˚ 인 상태를 통과시키고 나서 정시시킨 후 선회 제어하는 것은 잭나이프현상을 발생시키는 일 없이 원활하게 웨이퍼를 이동시키는데 있어서 중요하다. 즉, 도 28d에 도시한 바와 같이 반경방향으로 이동하는 측으로(여기에서는 미처리웨이퍼(954)측으로) 약간 치우치도록 선단암의 반송을 정지시킨 상태로 구동암을 선회제어하는 것이 바람직하다. 제1 처리실에 대해 미처리웨이퍼를 대향시킨 후 구동암을 서로 역 방향으로 회전시키고 제1 처리실내의 석셉터상으로 미처리웨이퍼(955)를 반송시키고, 선단암을 화살표방향으로 이동시켜 반송실내로 되돌린다(도 28e). 다음에, 선단암상의 처리완료웨이퍼(946)와 도시하지 않은 제2 처리실이 대향하는 위치로 선단암상의 처리완료웨이퍼(946)을 반송하기 위해, 구동암을 서로 동일한 방향으로 회전시키고 암기구 전체를 화살표 방향으로 선회시킨다(도 28f). 제2 처리실에 대해 처리완료웨이퍼를 대향시킨 후, 구동암을 서로 역방향으로 회전제어하여 제2 처리실내의 석셉터상으로 처리완료웨이퍼(947)을 전송하고, 선단암을 화살표방향으로 이동시켜 반송실내로 되돌린다(도 28g). 이상의 수순을 수시로 반복하는 것에 의해, 여러개의 처리실을 구비한 반도체 제조장치에 있어서 한쌍의 구동암과 수동암으로 구성되는 간소한 구조를 갖는 관절기구에 의해, 처리완료웨이퍼와 미처리웨이퍼의 전송이 가능하게 된다는 본 발명의 제38의 특징이 얻어진다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관한 반도체장치의 제조방법에 의해 이하의 현저한 효과를 얻는다.

[1] 서로 다른 중심축의 원호부로 이루어지는 연결부를 원활하게 전동하는 운동전달방법을 사용하여 윤활을 필요로 하는 회전베어링 등 없이 반송암 기구를 구성하는 것에 의해, 진공이나 프로세스가스분위기 등에 대한 신뢰성을 현저하게 향상시킨다는 효과가 얻어진다.

[2] 높이를 증가시키지 않고 소정의 반송스트로크를 확보할 수 있는 소형의 반송암기구를 실용화한다는 효과가 얻어진다.

[3] 감기부재에 의한 구속력에 의해 원호부를 외접시키고 운동을 전달 지지하는 간소한 연결부의 구조에 의해 반송암기구의 신뢰성을 향상시키는 효과가 얻어진다.

[4] 간소하고 강한 구조체를 용이하게 조립해서 조정할 수 있는 구조체에 의해 소형반송암기구를 사용한 반도체 제조장치 등의 보수간격을 늘려 보수시간을 저감하는 효과가 얻어진다.

[5] 간소하고 강한 구조체를 용이하게 조립해서 조정할 수 있는 구조체에 의해 반도체 제조장치의 코스트를 저감하는 효과가 얻어진다.

[6] 소형반송암기구에 의해 반도체 제조장치의 마루면적을 저감하는 것에 의해 한정된 면적의 크린룸 등의 프로세스에리어를 유효하게 활용할 수 있는 효과가 얻어진다.

[7] 하나의 축의 회전제어만으로 반송암을 직선 이동시킬 수 있는 간소한 소형반송암기구를 실용화하는 효과가 얻어진다.

[8] 대구경의 기판의 하측의 작은 공간을 이용한 소형반송암기구에 의해 오염없이 단시간에 기판을 낱장으로 반송할 수 있는 소형반송용기를 실용화하는 효과가 얻어진다.

[9] 대략 원호 형상의 연결부에 의해 중심축을 서로 일치시킨 한쌍의 구동암을 구성하는 것에 의해, 하나의 축의 회전제어만으로 2차원 평면이동이 가능한 소형 반송암 기구를 실용화하는 효과가 얻어진다.

[10] 내베이킹, 내부식성 등의 내분위기조건이 높은 구조의 운동전달기구에 의해 여러가지 분위기조건에 노출되는 버퍼실에 내장가능한 신뢰성 높은 소형반송암기구를 실용화하는 효과가 얻어진다.

[11] 소형버퍼실을 반송실내에 갖는 다단식 처리장치에 의해 고성능의 반도체장치를 제조 가능하게 하는 효과가 얻어진다.

[12] 수백에 달하는 각종 반도체장치 제조공정에 있어서 처리, 분위기 및 시간 등의 재설정에 걸리는 시간 등을 저감하는 것에 의해, 웨이퍼의 단시간 처리나 낱장처리를 가능하게 하는 효과가 얻어진다.

[13] 폴리사이드의 에칭과 산화막에칭을 연속적으로 실행하는 제조공정을 가능하게 하는 것에 의해, 고성능이고 고신뢰성인 플래시메모리를 높은 제조효율로 생산가능하게 하는 효과가 얻어진다.

[14] 자연산화막, 수분이나 오염을 제거한 환경하에서의 제조을 가능하게 하는 것에 의해 고성능이고 고신뢰성인 액정패널을 높은 스루풋으로 생산할 수 있는 효과가 얻어진다.

[15] 소형반송암기구를 사용한 반도체장치 제조용의 다단식 처리장치나 소형반송용기나 각종 처리장치에 의해, 제조공정중의 반도체장치의 오염등을 방지해서 제조효율을 향상시키는 효과가 얻어진다.

[16] 소형반송암기구를 구비한 반도체 제조장치 등을 사용해서 반도체장치의 제조공정을 단축하는 것에 의해, 제조프로세스의 스루풋을 향상시키는 효과가 얻어진다.

[17] 여러개의 처리실의 분위기조건을 일정한 상태로 유지한 채로 기판을 반송해서 기판의 표면을 원자레벨로 단시간에 용이하고 또한 고정밀도로 제어하는 것에 의해, 고성능의 반도체장치를 높은 스루풋으로 생산할 수 있는 효과가 얻어진다.

[18] 고성능이고 고신뢰성을 특징으로 하는 반도체장치 등을 높은 스루풋으로 제공할 수 있게 하는 것에 의해, 고성능의 반도체장치나 액정표시판이나 엔지니어링재료를 제공할 수 있게 하는 효과가 있다.

[19] 또, 구동암을 90˚ 이상의 둔각까지 회전가능한 관절구조에 의해, 웨이퍼의 중심을 구동축의 중심과 일치시켜서 암기구를 선회시키는 것에 의해 반송시간을 단축할 수 있다는 효과가 얻어진다.

[20] 회전각도가 90˚ 인 상태로 정지시키지 않고 이동속도를 유지한 채로 암을 이동시키는 제어방법에 의해, 잭나이프현상을 발생하는 일 없이 원활한 반송제어를 실행할 수 있는 효과가 얻어진다.

[21] 여러개의 처리실을 구비한 반도체 제조장치에 있어서 한쌍의 구동암및 수동암과 2매의 웨이퍼를 운반하는 선단암으로 구성되는 관절기구에 의해 처리완료웨이퍼와 미처리웨이퍼의 반송이 단시간에 가능하게 된다는 효과가 얻어진다.

이상, 본 발명을 상기 실시예에 따라서 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 여러가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

도 1a∼도 1c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 장치를 도시한 개략도,

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 원호부의 연결부의 1실시예를 도시한 개략적 사시도,

도 3a∼도 3d는 본 발명의 원호부의 연결부의 다른 실시예에 따른 측면을 도시한 개략적 단면도,

도 4a∼도 4c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 장치를 도시한 개략도,

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 원호부의 연결부의 1실시예를 도시한 개략적 사시도,

도 6은 본 발명의 반송암의 1실시예를 도시한 평면도,

도 7a∼도 7e는 본 발명의 반송암의 1실시예를 도시한 개략적 평면도,

도 8a∼도 8e는 본 발명의 반송암의 1실시예를 도시한 개략적 평면도,

도 9a 및 도 9b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 다단식 진공처리장치를 도시한 개략도,

도 10a∼도 10d는 본 발명의 원호부의 연결부의 1실시예를 도시한 개략도,

도 11a∼도 11e는 본 발명의 반송암의 1실시예를 도시한 개략적 평면도,

도 12a∼도 12d는 본 발명의 제4 실시예에 따른 처리장치를 도시한 개략도,

도 13a∼도 13d는 본 발명의 제5 실시예에 따른 처리장치를 도시한 개략도,

도 14a∼도 14c는 본 발명의 제7 실시예에 따른 처리장치를 도시한 개략도,

도 15a∼도 15c는 종래의 반송암을 도시한 개략적 사시도,

도 16a 및 도 16b는 종래의 다단식 진공처리장치의 개략적 평면도,

도 17은 본 발명의 1실시예에 따른 처리장치의 실내의 압력특성을 도시한 개략도,

도 18은 종래의 반도체 제조장치의 실내의 압력특성을 도시한 개략도,

도 19는 본 발명의 1실시예에 따른 처리장치의 처리특성을 도시한 개략도,

도 20은 종래의 처리장치의 처리특성을 도시한 개략도,

도 21은 본 발명의 선단암의 1실시예를 도시한 개략적 사시도,

도 22는 본 발명의 원호부의 연결부의 1실시예를 도시한 개략적 사시도,

도 23a∼도 23g는 본 발명에 따른 반도체장치의 제조방법의 1실시예를 도시한 개략적 단면도,

도 24a 및 도 24b는 본 발명의 제6 실시예에 따른 다단식 진공처리장치를 도시한 개략도,

도 25a∼도 25c는 본 발명의 제7 실시예에 따른 다단식 진공처리장치의 개략도,

도 26a∼도 26d는 본 발명의 제8 실시예에 따른 처리장치를 도시한 개략도,

도 27a∼도 27c는 본 발명의 제9 실시예를 도시한 개략도,

도 28a∼도 28g는 본 발명의 제10 실시예를 도시한 개략도.

Claims (14)

1. 처리실을 마련하는 공정과;

   제1 원호부와 제2 원호부가 원호부의 중심축과 수직인 방향으로 상기 원호부가 서로 끌어당기는 구속력에 의해 서로 접촉해서 감겨지는 연결부를 갖는 반송기구를 사용하여 웨이퍼를 상기 처리실로 반입 또는 상기 처리실에서 반출하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 반송기구는 상기 처리실에 접속된 반송실에 마련되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
3. 제2항에 있어서,

   웨이퍼를 상기 처리실로 반입 또는 상기 처리실에서 반출하는 상기 공정은 상기 연결부의 감기부재에 가해진 힘을 사용해서 실행하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
4. 처리실과;

   상기 처리실 근방에 위치한 반송실과;

   상기 처리실에서 상기 반송실로 물품을 반송하는 수단을 포함하고,

   상기 반송하는 수단은 제1 원호부와 제2 원호부가 원호부의 중심축과 수직인 방향으로 상기 원호부가 서로 끌어당기는 구속력에 의해 서로 접촉해서 감겨지는 연결부에 의해서 상호 연결되어 있는 적어도 2개의 반송암을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
5. 반송실에 접속된 처리실내에서 반도체웨이퍼를 처리하는 공정과;

   상기 반송실에 마련된 반송암을 사용해서 상기 반도체웨이퍼를 상기 처리실로 반입 또는 상기 처리실에서 반출하는 공정을 포함하고,

   상기 반송암은 연결부를 갖고,

   상기 반송암의 연결부는 그의 중심축이 서로 평행한 복수개의 원호부로 이루어지고, 상기 원호부가 서로 끌어당기는 구속력에 의해 서로 접촉해서 감겨지는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
6. 반송실에 접속된 처리실내에서 반도체웨이퍼를 처리하는 공정과;

   상기 반송실내에 이동가능한 버퍼실을 마련하는 공정과;

   상기 버퍼실내에, 제1 원호부와 제2 원호부가 서로 접촉해서 감겨지는 연결부를 갖는 반송암을 마련하는 공정과;

   상기 버퍼실을 원하는 처리실과 대향하도록 이동시키는 공정과;

   상기 반송암을 사용해서 상기 반도체웨이퍼를 상기 처리실로 반입 또는 상기 처리실에서 반출하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
7. 제5항에 있어서,

   상기 반송실 및 처리실 중의 적어도 하나의 내부를 불활성가스를 사용해서 세정하는 공정을 더 포함하는 것

   을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
8. 제6항에 있어서,

   상기 반송실, 버퍼실 및 처리실중의 적어도 하나의 내부를 불활성가스를 사용해서 세정하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
9. 제6항에 있어서,

   상기 버퍼실내의 분위기조건을 상기 처리실의 분위기조건과 동일하게 한 후에 상기 반도체웨이퍼를 상기 처리실에서 상기 버퍼실로 반송하는 공정과,

   상기 버퍼실내의 분위기조건을 상기 다른 처리실의 분위기조건과 동일하게 한 후에 상기 반도체웨이퍼를 상기 버퍼실에서 상기 다른 처리실로 반송하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
10. 제6항에 있어서,

    상기 버퍼실내를 진공으로 하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
11. 제6항에 있어서,

    상기 버퍼실내로 중화가스를 공급하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
12. 제6항에 있어서,

    상기 처리실의 분위기온도를 상기 버퍼실의 분위기온도와 동일하게 설정하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
13. 제5항에 있어서,

    상기 반도체웨이퍼를 상기 처리실로 반입할 때의 제1 분위기조건 하에서 상기 반도체웨이퍼의 처리를 개시하는 공정 및

    상기 제1 분위기조건과는 다른 제2 분위기조건 하에서 상기 반도체웨이퍼의 처리를 계속하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
14. 제6항에 있어서,

    상기 반도체웨이퍼를 상기 처리실로 반입할 때의 제1 분위기조건 하에서 상기 반도체웨이퍼의 처리를 개시하는 공정 및

    상기 제1 분위기조건과는 다른 제2 분위기조건 하에서 상기 반도체웨이퍼의 처리를 계속하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.

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