KR20060126600A - 반도체 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

반도체 처리 장치는 횡방향의 다른 위치에 배치된 복수의 반송 포트(33)를 갖는 반송실(3)을 포함한다. 피처리 기판(W)에 대해 반도체 처리를 실시하기 위한 처리실(4A)이, 복수의 반송 포트의 1개를 거쳐서 반송실(3)에 접속된다. 복수의 반송 포트(33)를 통해서 피처리 기판(W)을 반송하기 위해, 반송실(3)내에 반송아암 디바이스(5)가 배치된다. 반송아암 디바이스(5)를 신축시킴과 동시에 연직축 주위로 회전시키기 위해, 구동 기구(55)가 배치된다. 반송아암 디바이스(5)의 기울기를 조정하기 위해, 기울기 조정기구(6A∼6C)가 배치된다.

Description

반도체 처리 장치 및 방법{EQUIPMENT AND METHOD FOR PROCESSING SEMICONDUCTOR}
본 발명은 반송아암 디바이스의 기울기를 조정하기 위한 기구를 갖는 반도체 처리 장치 및 이것을 사용하는 반도체 처리 방법에 관한 것이다. 여기서, 반도체 처리라는 것은 반도체 웨이퍼나 LCD(Liquid Crystal Display)나 FPD(Flat Panel Display)용의 유리 기판 등의 피처리 기판상에 반도체층, 절연층, 도전층 등을 소정의 패턴으로 형성하는 것에 의해, 해당 피처리 기판상에 반도체 디바이스나, 반도체 디바이스에 접속되는 배선, 전극 등을 포함하는 구조물을 제조하기 위해서 실시되는 각종 처리를 의미한다.
반도체 디바이스를 제조하기 위해, 피처리 기판인 반도체 웨이퍼에 대해, 성막, 에칭, 산화, 확산, 어닐, 개질 등의 각종의 처리가 실행된다. 이러한 종류의 처리에 있어서는 반도체 디바이스의 미세화 및 고집적화에 수반해서, 스루풋 및 양품률을 향상시키는 것이 요구되고 있다. 이러한 관점으로부터, 동일 처리를 실행하는 복수의 처리실, 혹은 다른 처리를 하는 복수의 처리실을, 공통의 반송실을 거쳐서 서로 결합해서, 웨이퍼를 대기에 노출시키는 일 없이 각종 공정의 연속 처리를 가능하게 한 소위 멀티챔버형(클러스터 툴형)의 반도체 처리 장치가 알려져 있다. 이러한 타입의 반도체 처리 장치는 예를 들면, 일본 특허공개 제2000-127069호 공보(그의 도 1 참조) 등에 개시된다.
도 12는 이러한 멀티챔버형의 종래의 반도체 처리 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 이 처리 장치는 카세트 스테이지(1)에 병설된 대기반송실(10)을 갖는다. 대기반송실(10)내에는 굴신(屈伸) 및 선회 가능한 다관절식의 반송아암 디바이스(11)가 배치된다. 대기반송실(10)에는 2개의 로드록실(12)을 거쳐서 육각형상의 진공반송실(14)이 접속된다. 반송실(14)내에는 굴신 및 선회 가능한 다관절식의 반송아암 디바이스(13)가 배치된다. 반송실(14)에는 4개의 진공 처리실(15)(예를 들면, 성막이나 에칭을 실행하기 위해)이 접속된다. 또, 각 실끼리는 게이트밸브(16)를 거쳐서 접속된다.
처리시에, 카세트 스테이지(1)상에, 예를 들면 25개의 웨이퍼(W)를 선반형상으로 수납한 카세트용기(20)가 탑재된다. 다음에, 반송아암 디바이스(11)에 의해, 웨이퍼(W)가, 카세트용기(20)로부터 로드록실(12)로 반송된다. 다음에, 반송아암 디바이스(13)에 의해, 웨이퍼(W)가, 로드록실(12)로부터 반송실(14)로 반송된다. 다음에, 웨이퍼(W)가, 어느 하나의 비어 있는 처리실(15)로 반입되어, 예를 들면 에칭 처리를 받는다. 웨이퍼(W)가 처리실(15)에 반입될 때, 웨이퍼(W)는 우선, 반송아암 디바이스(13)로부터 3개의 리프터 핀(도시하지 않음)에 수수되고, 다음에 리프터 핀이 하강하는 것에 의해, 탑재대(15a) 상에 탑재된다.
장치 전체에 가상 기준면이 설정되고, 이 면에 대한 반송아암 디바이스(13)에 의한 웨이퍼(W)의 반송면, 즉 웨이퍼(W)의 이면의 어긋남이 고려된다. 웨이퍼(W)의 교환을 확실하게 실행하기 위해서는 반송아암 디바이스(13)의 전체의 액세스범위에 있어서, 반송면이 가상 기준면으로부터 ±0.3㎜이내에 들어오는 것이 요구된다. 이러한 정밀도가 요구되는 이유는 근래 게이트밸브(16)의 반송 포트가 매우 좁게 형성되기 때문이다. 이것은 처리실(15)내의 대칭성을 양호하게 해서 플라즈마의 균일성을 좋게 하기 위해, 및 게이트밸브(16)의 개폐기구를 소형화하기 위해 등의 이유에 의한다. 또한, 웨이퍼(W)의 이면이 가상 기준면에 대해 비스듬히 되어 있으면, 리프터 핀에 웨이퍼(W)를 수수할 때에, 3개의 리프터 핀이 동시에 웨이퍼(W)의 이면에 닿지 않는다. 이 경우, 웨이퍼(W)의 교환 동작이 불안정하게 된다.
본 발명의 목적은 반송아암 디바이스에 의해 높은 수평도로 피처리 기판을 반송할 수 있는 반도체 처리 장치 및 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제 1 관점은 반도체 처리 장치에 있어서,
횡방향의 다른 위치에 배치된 복수의 반송 포트를 갖는 반송실과,
상기 복수의 반송 포트의 1개를 거쳐서 상기 반송실에 접속되고, 피처리 기판에 대해 반도체 처리를 실시하기 위한 처리실과,
상기 복수의 반송 포트를 통해서 상기 피처리 기판을 반송하기 위해, 상기 반송실내에 배치된 반송아암 디바이스와,
상기 반송아암 디바이스를 신축시킴과 동시에 연직축 주위로 회전시키기 위한 구동 기구와,
상기 반송아암 디바이스의 기울기를 조정하기 위한 기울기 조정기구를
구비한다.
본 발명의 제 2 관점은
제 1 관점의 반도체 처리 장치를 이용해서 처리를 실행하는 방법에 있어서,
검출기에 의해 상기 반송아암 디바이스의 기울기에 관한 데이터를 검출하는 공정과,
상기 데이터에 의거해서 상기 기울기 조정기구에 의해 상기 반송아암 디바이스의 기울기를 조정하는 공정과,
기울기가 조정된 상기 반송아암 디바이스에 의해, 상기 피처리 기판을 상기 처리실내로 반입하는 공정과,
상기 처리실내에서 상기 피처리 기판에 대해 반도체 처리를 실행하는 공정을 구비한다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 반도체 처리 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 장치의 진공반송실과 1개의 진공 처리실을 나타내는 종단면도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 장치의 반송 포트를 나타내는 사시도이다.
도 4a는 도 1에 나타내는 장치의 진공반송실내에 배치된 반송아암 디바이스를 지지하는 요동대를 나타내는 단면도이다.
도 4b는 도 4a에 나타내는 요동대의 평면도이다.
도 5a는 도 1에 나타내는 장치의 반송아암 디바이스의 기울기를 검출하는 형태를 나타내는 사시도이다.
도 5b는 도 5a에 나타내는 반송아암 디바이스의 기울기를 검출하는 검출기(더미 기판)를 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 1에 나타내는 장치에 있어서, 반송아암 디바이스의 기울기를 조정하기 위한 제어부를 나타내는 설명도이다.
도 7은 도 1에 나타내는 장치에 있어서, 반송아암 디바이스의 기울기를 센서출력 이용 모드로 조정하는 공정을 나타내는 플로차트이다.
도 8은 도 1에 나타내는 장치의 반송아암 디바이스의 변경예를 나타내는 저면도이다.
도 9는 도 1에 나타내는 장치의 반송 포트의 변경예를 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 별도의 실시형태에 관한 반도체 처리 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 11은 도 10에 나타내는 장치의 진공반송실내에 배치된 반송아암 디바이스를 지지하는 요동대를 나타내는 단면도이다.
도 12는 멀티챔버형의 종래의 반도체 처리 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
본 발명자는 본 발명의 개발의 과정에 있어서, 종래의 반도체 처리 장치에 있어서의 반송어긋남에 대해 연구를 하였다. 그 결과, 이하에 기술하는 바와 같은 지견을 얻었다.
근래, 웨이퍼(W)는 대형화되고 있으며, 따라서 반송아암 디바이스(13)가 길어져 액세스범위가 넓게 된다. 이 때문에, 전체의 액세스범위에 있어서 가상 기준면에 대한 반송정밀도를 확보한다는 것은 곤란하며, 특히 웨이퍼(W)를 지지한 반송아암 디바이스(13)가 신장했을 때에 곤란하다.
가상 기준면에 웨이퍼(W)의 이면을 맞추기 위해, 반송아암 디바이스(13)의 높이를 조정하는 기구(Z축 조정기구)를 배치하는 것이 고려된다. 그러나, 이 경우에도 어떠한 이유로 인해 상기 Z축이 기울어 버리면, 웨이퍼(W)가 가상 기준면에 대해 기울어서 조정할 수 없다. 이러한 현상은 예를 들면, 진공배기시의 응력에 의한 변형 혹은 제작정밀도의 한계 등의 이유로부터, 반송아암 디바이스(13)가 설치되는 반송실(14)의 바닥부에 물결이 생기는 것에 의해 발생한다.
또한, 반송실(14)에 접속하는 처리실(15)의 수를 늘려, 반송아암 디바이스(13)를 횡으로 슬라이드시켜서 각 처리실(15)로 액세스시키는 구성이 검토되고 있다. 이 구성에 의하면, 예를 들면 처리효율을 높이는 것, 혹은 다품종생산을 실 시하는 것이 가능하게 된다. 그러나, 이 경우, 반송아암 디바이스(13)의 액세스 에리어가 점점 크게 되기 때문에, 반송실(14)의 바닥부의 물결의 영향도 커진다. 또한, 반송실(14)의 바닥부의 면적이 커지면 진공배기시에 부가되는 힘이 증가하므로, 바닥부에 생기는 물결을 작게 억제하는 것은 곤란하다. 따라서, 반송정밀도를 확보하는 것이 더욱 곤란하게 될 우려가 있다.
이하, 이러한 지견에 의거해서 구성된 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 또, 이하의 설명에 있어서, 대략 동일한 기능 및 구성을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 부호를 붙이고, 중복 설명은 필요한 경우에만 한다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 반도체 처리 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다. 도 2는 도 1에 나타내는 장치의 진공반송실과 1개의 진공 처리실을 나타내는 종단면도이다. 도 l에 나타내는 바와 같이, 이 처리 장치는 카세트 스테이지(2)를 갖고, 여기에는 예를 들면 25개의 피처리 기판인 반도체 웨이퍼(W)를 선반형상으로 수납한 카세트용기(20)를 복수 배열해서 탑재 가능하게 된다. 카세트 스테이지(2)의 길이방향의 일측면에는 반송스테이지(21)가 인접해서 배치된다. 반송스테이지(21)에는 웨이퍼(W)의 교환을 하기 위해, 굴신 및 선회 가능한 다관절식의 반송아암 디바이스(22)가 배치된다. 반송아암 디바이스(22)는 가이드레일(23)을 따라 슬라이드 이동 가능하게 배치되고, 이것에 의해 어느 카세트용기(20)내의 웨이퍼(W)에 대해서도 액세스 가능하게 된다.
반송스테이지(21)의 후방에는 웨이퍼(W)를 탑재하는 탑재부를 구비한 예비진공실인 로드록실(24A, 24B)이 게이트밸브(25A, 25B)를 거쳐서 각각 접속된다. 로 드록실(24A, 24B)의 후방측에는 그의 내부를 진공배기 가능한 진공반송실(3)이, 게이트밸브(26A, 26B)를 거쳐서 접속된다. 반송실(3)은 위에서 보아 다각형 예를 들면 육각형으로 형성된다. 반송실(3)의 6개의 측면의 각각에는 반송 포트(33)가 1개씩 형성된다. 즉, 반송실(3)은 횡방향의 다른 위치에 배치된 복수의 반송 포트(33)를 갖는 형태로 된다.
반송실(3)의 2측면의 반송보트(33)에, 각각 게이트밸브(26A, 26B)를 거쳐서 로드록실(24A, 24B)이 접속된다. 반송실(3)의 4측면의 반송 포트(33)에, 각각 게이트밸브(31A, 31B, 31C, 31D)를 거쳐서, 예를 들면 4기의 진공 처리실(4A, 4B, 4C, 4D)이 기밀하게 접속된다. 반송실(3)은 방사상으로 처리실(4A∼4D)을 접속할 수 있으면 예를 들면 원형 혹은 타원형으로 형성되어도 좋다. 반송스테이지(21)의 일단에, 웨이퍼(W)의 위치 결정을 실행하기 위한 디바이스인 오리엔터(27)가 접속된다. 오리엔터(27)는 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 노치 등이 형성된 그 주연부를 광학적으로 관찰하는 것에 의해, 웨이퍼(W)의 편심량, 편심 방향 및 방위를 검출한다.
처리실(4A∼4D)은 예를 들면 성막, 확산, 에칭 등의 각종 처리 중에서 동종 혹은 이종의 처리를 실행하도록 설정된다. 예를 들면, 에칭을 실행하는 처리실에 있어서는 CF계의 프로세스 가스를 이용해서, 실리콘 산화막 또는 실리콘 나이트라이드막을 에칭하는 처리를 실행할 수 있다. 대신에, Cl계/HBr계/SF계/O2/He 등의 단일가스 또는 혼합가스를 이용해서, 텅스텐실리사이드막 또는 다결정 실리콘막을 에칭하는 처리를 실행할 수 있다.
예를 들면, 웨이퍼(W)에 대해 동종의 처리를 병행해서 실행하는 경우에는 이들 중에서 동종의 처리실이 선택된다. 또한, 예를 들면 실리콘 산화막을 에칭한 후에 텅스텐 실리사이드막을 에칭한다고 한 바와 같이 종류가 다른 일련의 처리를 웨이퍼(W)에 대해 실행하는 구성으로 하는 경우에는 다른 종류의 처리실이 선택된다. 또, 도 2는 처리실(4A∼4D)의 일예로서 진공분위기에서 플라즈마에 의해 웨이퍼(W)를 에칭 처리하는 에칭 처리실을 나타낸다.
에칭 처리실(4A)((4B∼4D))은 진공 상태를 형성하기 위한 기밀용기(41)를 갖는다. 기밀용기(41)의 천장부에는 상부 전극을 겸한 가스샤워헤드(42)가 배치된다. 가스샤워헤드(42)로부터, 예를 들면 할로겐화 탄소 가스, 산소 가스 및 아르곤 가스 등을 포함하는 처리 가스가 기밀용기(41)내로 공급된다. 기밀용기(41)의 바닥부에는 처리 가스를 배기하기 위한 배기구(45)가 형성된다.
기밀용기(41)의 내부에는 가스샤워헤드(42)와 대향하도록, 웨이퍼(W)를 탑재함과 동시에 하부 전극을 겸한 탑재대(43)가 배치된다. 탑재대(43)에는 웨이퍼(W)의 외주연을, 간극을 두고 둘러싸도록 포커스링(44)이 배치된다. 상부 전극(가스샤워헤드(42))에는 플라즈마 생성용의 고주파(RF) 전계를 인가하기 위한 RF 전원(도시하지 않음)이 접속된다. 또한, 하부 전극(탑재대(43))에는 바이어스용의 전압을 인가하기 위한 RF 전원(도시하지 않음)이 접속된다.
탑재대(43)의 표면에는 상하로 신장하는 관통구멍(43a)이 형성된다. 웨이퍼(W)를 이면측으로부터 지지하는 3개의 리프터 핀(46)이, 관통구멍(43a)을 거쳐서 돌출함몰 가능하게 배치된다. 각 리프터 핀(46)은 공통의 지지판(47)에 연결되며, 지지판(47)에 접속된 드라이버(48)에 의해 승강 가능하게 된다. 리프터 핀(46)이 기밀용기(41)를 관통하는 부분에는 기밀 상태를 유지하기 위한 벨로우즈(49)가 배치된다.
도 3은 도 1에 나타내는 장치의 반송 포트(33)를 나타내는 사시도이다. 반송실(3)과 처리실(4A∼4D)을 간막이하는 간막이벽(32)(기밀용기(41)의 벽면)에 반송 포트(33)가 형성된다. 반송 포트(33)는 횡으로 신장하는 띠형상을 이룸과 동시에, 반송실(3)측으로 돌출된 프레임을 주위에 갖는다. 게이트밸브(31A)((31B∼31D))는 이 반송 포트(33)를 막도록 배치된다(도 3에는 도시하지 않음). 개폐기구(도시하지 않음)에 의해 게이트밸브(31A)((31B∼31D))가 열리면, 반송실(3)과 처리실(4A∼4D)과의 사이에서 웨이퍼(W)의 교환이 가능하게 된다. 반송 포트(33)는 처리실(4A∼4D)내의 대칭성을 양호하게 해서 반도체 처리의 균일성을 좋게 하기 위해 그의 길이 및 폭은 작게 형성된다.
반송실(3)의 바닥부에는 굴신 및 선회 가능한 다관절식의 반송아암 디바이스(5)가 배치된다. 반송아암 디바이스(5)는 예를 들면 웨이퍼(W)의 이면측을 하방측으로부터 지지하는 핸드(51a)와, 중간단아암(51b) 및 하단아암(51c)으로 이루어진다. 하단아암(51c)은 요동대(52)의 상부의 판(53)에 지지된다. 각 관절아암(51a∼51c)의 내부에는 하기의 구동 기구(55)로부터의 선회 동작을 전달하기 위한 전달부(도시하지 않음)가 각각 배치된다.
도 4a는 도 1에 나타내는 장치의 진공반송실(3)내에 배치된 반송아암 디바이 스(5)를 지지하는 요동대(52)를 나타내는 단면도이다. 도 4b는 도 4a에 나타내는 요동대(52)의 평면도이다. 도 4a에 나타내는 바와 같이, 요동대(52)는 바닥을 갖는 통형상의 케이싱(54)을 갖는다. 케이싱(54)의 내부에는 반송아암 디바이스(5)를 굴신 및 연직축 주위로 회전시키기 위한 구동 기구(55)가 배치된다. 구동 기구(55)는 구체적으로는 반송아암 디바이스(5)를 신축시키기 위한 모터 및 반송아암 디바이스(5) 전체를 회전시키기 위한 모터 등으로 구성된다. 이것에 의해, 반송아암 디바이스(5)는 예를 들면 웨이퍼(W)를 지지한 상태에서 굴신 및 선회 가능하게 된다.
요동대(52)는 반송실(3)의 바닥부에 형성된 개구(3a)를 관통해서 배치된다. 개구(3a)는 하향으로 돌출된 커버(57)에 의해 하방측으로부터 폐쇄된다. 요동대(52)의 케이싱(54)의 바닥부 중앙에는 외측아래쪽으로 돌출된 구형(球形)돌기부(58a)가 배치된다. 구형돌기부(58a)는 커버(57)의 내면에 배치된 받이부(58b)에 동작 가능하게 감합된다(끼워 맞춰진다). 이것에 의해, 요동대(52)가 360도의 어느 쪽의 방향에 있어서도 기울 수 있는 유니버셜 조인트가 구성된다.
요동대(52)의 케이싱(54)은 또, 커버(57)의 내면에 배치된 각각이 독립해서승강 가능한 예를 들면 3개의 어져스터(adjuster)(6A, 6B, 6C)에 의해 하방측으로부터 지지된다. 어져스터(6A, 6B, 6C)는 예를 들면 구형돌기부(58a)를 중심으로 한 동일 원상에 배치된다(도 4b 참조). 어져스터(6A∼6C)는 요동대(52)의 기울기를 조정하는 것에 의해 반송아암 디바이스(5)의 기울기를 조정하기 위한 기울기 조정기구(틸트 조정기구)를 구성한다. 어져스터(6A, 6B, 6C)의 각각의 높이를 조정 하는 것에 의해, 구형돌기부(58a)의 중심을 지점으로 해서, 반송아암 디바이스(5)가 요동대(52)와 일체로 되어, 360도의 어느 쪽의 방향에 대해서도 그 기울기를 조정할 수 있다. 어져스터(6A∼6C)의 설치수는 3개에 한정되지 않으며, 3개 이상이면 좋다.
요동대(52)의 케이싱(54)의 상측 주연부와 반송실(3)의 바닥부와의 사이에는 반송실(3)의 기밀성을 유지하기 위한 벨로우즈(가요벽:플레시블 가능한 벽)(59)가 배치된다. 벨로우즈(59)는 어져스터(6A∼6C) 및 유니버셜 조인트(58a, 58b)가 존재하는 공간을 반송실(3)내로부터 격리한다. 벨로우즈(59)는 또, 360도의 어느 쪽의 방향에 있어서도 요동대(52)의 동작을 허용한다.
도 4a에 나타내는 바와 같이, 각 어져스터(6A)((6B, 6C))는 커버(57)의 내 표면에 배치된 위쪽을 향해서 신장하는 가이드(61A)((61B, 61C))를 갖는다. 가이드(61A)((61B, 61C))에는 그 표면을 따라 숫나사(62A)((62B, 62C))가 형성된다. 숫나사(62A)((62B, 62C))에는 제1 기어(64A)((64B, 64C))의 축구멍에 형성된 암나사(63A)((63B, 63C))가 나사결합된다. 제1 기어(64A)((64B, 64C))의 상단면에는 케이싱(54)을 하방측으로부터 지지하는 돌기부(65A)((65B, 65C))가 형성된다.
제1 기어(64A)((64B, 64C))에 톱니맞춤하도록, 제2 기어(66A)((66B, 66C))가 배치된다. 제2 기어(66A)((66B, 66C))는 구동부 예를 들면 모터(67A)((67B, 67C))의 회전샤프트에 부착된다. 모터(67A)((67B, 67C))를 구동시켜 제2 기어(66A)((66B, 66C))를 연직축 주위로 회전시키면, 제1 기어(64A)((64B, 64C))가 연직축 주위로 회전한다. 제1 기어(64A)((64B, 64C))가 회전하면, 암나 사(63A)((63B, 63C))와, 가이드(61A)((61B, 61C))의 숫나사(62A)((62B, 62C))와의 계합(걸어맞춤)에 의해, 제1 기어(64A)((64B, 64C))가 축방향(수직 방향)으로 이동한다. 즉, 모터(67A)((67B, 67C))의 구동에 의해, 케이싱(54)을 지지하는 돌기부(65A)((65B, 65C))가 승강한다.
도 1에 나타내는 반도체 처리 장치에 있어서는 처리시에, 카세트 스테이지(2)상에, 예를 들면 25개의 웨이퍼(W)를 선반형상으로 수납한 카세트용기(20)가 탑재된다. 다음에, 반송아암 디바이스(22)에 의해, 웨이퍼(W)가 카세트용기(20)로부터 위치 결정을 위해 오리엔터(27)로 반송된다. 다음에, 반송아암 디바이스(22)에 의해 웨이퍼(W)가, 오리엔터(27)로부터 어느 하나의 비어 있는 로드록실(24A)((24B))내에 게이트밸브(25A, 25B)를 거쳐서 반송된다.
로드록실(24A)((24B))이 감압된 후, 반송아암 디바이스(5)에 의해, 웨이퍼(W)가 로드록실(24A)((24B))로부터 반송실(3)로 반송된다. 다음에, 웨이퍼(W)가, 어느 하나의 비어 있는 처리실(4A)((4B, 4C, 4D))로 반입되어, 소정의 처리를 받는다. 웨이퍼(W)가 처리실(4A)((4B, 4C, 4D))로 반입될 때, 웨이퍼(W)는 우선, 반송아암 디바이스(5)로부터 3개의 리프터 핀(46)(도 2참조)에 수수되고, 다음에 리프터 핀(46)이 하강하는 것에 의해, 탑재대(43)상에 탑재된다. 처리실(4A)((4B, 4C, 4D))에서 소정의 처리가 된 웨이퍼(W)는 그 후, 상술한 반입 경로와 반대의 흐름으로 카세트용기(20)에 되돌려진다.
도 5a는 도 1에 나타내는 장치의 반송아암 디바이스(5)의 기울기를 검출하는 형태를 나타내는 사시도이다. 도 5b는 도 5a에 나타내는 반송아암 디바이스(5)의 기울기를 검출하는 검출기(더미 기판)(7)를 나타내는 사시도이다.
더미 기판(7)은 웨이퍼(W)의 대체물로서 취급되도록 웨이퍼(W)와 동일 직경을 갖도록 설정된다. 더미 기판(7)에는 각각이 발광부 및 수광부를 구비한 예를 들면 3개의 광학식센서(거리 검출기)(71A, 71B, 71C)가, 예를 들면 그의 중심에 대해 동심원형상으로 간격을 두고 배치된다. 더미 기판(7)은 예를 들면, 처리실(4A)((4B, 4C, 4D))의 탑재대(43)상에 탑재되며, 그 위에 반송아암 디바이스(5)를 신장한 상태에서 사용된다. 광학식센서(71A∼71C)는 이 상태에 있어서, 핸드(51a)의 포크선단부 및 기단부에 대향하도록 배치된다. 각 광학식센서(71A∼71C)의 발광부는 핸드(51a)를 향해 소정의 빛을 조사하고, 수광부는 핸드(51a)의 대향하는 부위로부터의 반사광을 수광한다.
상술한 바와 같이 해서, 핸드(51a)로부터의 반사광의 강도에 의거해서, 각 광학식센서(71A)((71B, 71C))로부터 핸드(51a)의 대향하는 부위까지의 거리가 검출된다. 즉, 3개의 광학식센서(71A∼71C)에 의한 검출 결과에 의거해서, 핸드(51a)가 연직축 주위의 360°의 어느 쪽의 방향으로 수평면으로부터 얼마만큼 기울어져 있는지를 검출할 수 있다. 또한, 탑재대(43)의 표면으로부터 광학식센서(71A∼71C)의 수광면까지의 수직거리를 알 수 있기 때문에, 가상 기준면(IRF)(도 2참조)와 웨이퍼(W)의 이면과의 높이의 차를 계산에 의해 구할 수 있다. 더미 기판(7)에는 또 광학식센서(71A∼71C)의 검출 결과인 거리 데이터(센서 데이터)를, 후술하는 제어부(73)에 무선 송신 예를 들면 적외선 송신하기 위한 통신부(72)가 배치된다. 센서 데이터는 통신부(72)로부터 제어부(73)로 소정의 타이밍으로 간격을 두고 순 차적으로 송신된다.
도 6은 도 1에 나타내는 장치에 있어서, 반송아암 디바이스(5)의 기울기를 조정하기 위한 제어부(73)를 나타내는 설명도이다. 실제로는 제어부(73)는 예를 들면 CPU를 구비한 컴퓨터 시스템에 의해 구성된다. 제어부(73)에는 광학식센서(71A∼71C)의 검출 결과를 수신하기 위한 통신부(74)와, 광학식센서(71A∼71C)의 거리 데이터(핸드(51a)까지의 거리 데이터)를 처리실(4A)((4B, 4C, 4D))마다 기억하는 기억부(75)가 배치된다.
제어부(73)에는 또, 광학식센서(71A∼71C)에 의해 검출한 3개의 거리 데이터에 따라 3개의 모터(67A∼67C)의 구동지령값(구동량)을 구하기 위한 변환부(76)가 배치된다. 3개의 거리 데이터는 광학식센서(71A∼71C)의 수광면과 탑재대(43)의 표면과의 높이 방향거리를 알고 있는 경우, 가상 기준면(IRF)에 대한 높이의 차 및 기울기를 포함하는 핸드(51a)의 상대위치를 나타내는 것이다. 또한, 구동지령값은 핸드(51a)를 가상 기준면(IRF)에 맞추어 넣기 위해서 필요하게 되는 구동량이다.
변환부(76)에 있어서 거리 데이터를 구동지령값으로 변환하기 위해, 미리 준비한 테이블을 참조할 수 있다. 이 테이블에는 3개의 거리 데이터의 조합과, 3개의 모터(67A∼67C)에 의한 제 1기어(64A∼64C)의 기준위치로부터의 구동량(승강량)과의 관계가 포함된다. 또, 핸드(51a)의 높이는 거의 변하지 않을 것을 전제로 변환 처리를 할 수도 있다. 이 경우, 거리 데이터의 차의 조합, 예를 들면 광학식센서(71A, 71B)의 검출거리간의 차, 및 광학식센서(71A, 71C)의 검출거리간의 차를 구동지령값으로 변환할 수 있다.
도 7은 도 1에 나타내는 장치에 있어서, 반송아암 디바이스(5)의 기울기를 센서출력 이용 모드로 조정하는 공정을 나타내는 플로차트이다.
예를 들면, 장치의 메인터넌스(유지보수)시 혹은 임의로 결정되는 소정의 타이밍에서, 우선, 스텝 S1에 나타내는 바와 같이, 처리실(4A∼4D)의 선택한 어느 하나의 덮개를 열고, 탑재대(43)상에 더미 기판(7)을 탑재한다. 다음에, 스텝 S2에 나타내는 바와 같이, 핸드(51a)가 웨이퍼(7)의 표면과 대향하는 위치로 설정될 때까지 반송아암 디바이스(5)를 신장시킨다(도 5a 참조). 이 때, 핸드(51a)에는 실제로 웨이퍼(W)를 유지시켜 두는 것이 바람직하다. 다음에, 스텝 S3에 나타내는 바와 같이, 광학식센서(71A∼71C)에 의해 대향하는 핸드(51a)의 거리 데이터를 취득한다. 다음에, 거리 데이터를 제어부(73)에서 수신하고, 기억부(75)에 기억한다. 스텝 S1∼S3은 모든 처리실(4A∼4D)에 대해 실행한다(스텝 S4). 이것에 의해, 모든 처리실(4A∼4D)에 대한 반송아암 디바이스(5)의 기울기를 검출한다.
다음에, 스텝 S5에 나타내는 바와 같이, 처리실(4A∼4D)의 덮개를 닫고 장치의 운전 및 웨이퍼의 반송을 개시한다. 이를 위해, 우선, 상술한 경로에서 웨이퍼(W)를 카세트용기(20)로부터 반송실(3)까지 반송한다. 다음에, 스텝 S6에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)를 반송하는 대상으로 되는 처리실(4A)((4B, 4C, 4D))에 관한 거리 데이터에 의거해서, 반송아암 디바이스(5)의 기울기의 조정(틸트 조정)을 실행한다. 틸트의 설정을 실행하기 위해, 변환부(76)에 의해, 기억부(75)의 거리 데이터를 각 모터(67A∼67C)의 구동량으로 변환해서 기억부(77)에 기억하고, 그 구동량을 리드해서 각 모터(67A∼67C)를 제어한다.
틸트조정을 실행한 후, 반송아암 디바이스(5)를 신장해서, 핸드(51a)에 의해 웨이퍼(W)를 해당 처리실(4A)((4B, 4C, 4D))내로 반입한다. 그리고, 스텝 S7에 나타내는 바와 같이, 반송아암 디바이스(5)와 리프터 핀(46)과의 협동작용에 의해 웨이퍼(W)를 처리실(4A)((4B, 4C, 4D))의 탑재대(43)에 탑재한다. 다음에, 스텝 S8에 나타내는 바와 같이, 소정의 반도체 처리 예를 들면 에칭을 실행한다.
또한, 해당 웨이퍼(W)에 대해 별도의 처리실(4B)((4C, 4D))에서 종류가 다른 반도체 처리를 실행하는 경우에는 해당 처리실(4B)((4C, 4D))에 대해 상술한 스텝 S5∼S7를 실행한다(스텝 S9). 모든 반도체 처리를 끝낸 웨이퍼(W)는 로드록실(24A, 24B) 및 반송스테이지(21)를 거쳐서 카세트용기(20)내로 되돌린다.
상술한 실시형태에 따르면, 반송아암 디바이스(5)의 기울기, 상세하게는 이것을 지지하는 요동대(52)의 기울기를 조정하는 기구를 구비한다. 이 구성에 의해, 예를 들면 대형의 웨이퍼(W)를 반송하는 경우, 혹은 반송실(3)의 바닥부에 물결이 생긴 경우에도, 반송아암 디바이스(5)의 전체의 액세스범위에 있어서, 웨이퍼(W)의 이면을 높은 수평도로 유지한 상태에서 반송할 수 있다. 상술한 바와 같이 반송 포트(33)는 예를 들면 30∼50㎜로 매우 폭이 좁게 되어 있다. 그러나, 이와 같이 높은 수평도로 웨이퍼(W)를 반송할 수 있으면, 웨이퍼(W)를 충돌시키는 일 없이 확실하게 반송보트(33)를 통과시킬 수 있다. 또, 3개의 리프터 핀(46)이 동시에 웨이퍼(W)의 이면에 닿으므로, 안정된 웨이퍼(W)의 교환을 할 수 있다.
상술한 광학식센서(71A∼71C)에 의해 거리 데이터를 취득하는 것은 장치의 메인터넌스 후의 소정의 타이밍에 한정되지 않는다. 예를 들면, 장치의 기동시 등 에 있어서 반송아암 디바이스(5)에 반송 동작을 학습시키는 티칭시에, 상술한 거리 데이터를 취득할 수 있다. 이 경우에도 상술한 경우와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
상술한 틸트조정기구는 반송아암 디바이스(5)의 높이를 조정하기 위한 높이 조정기구(Z축 조정기구)와 조합해서, 가상 기준면(IRF)를 기준으로 한 조정을 실행하도록 할 수 있다. Z축 조정기구의 예로서는 반송아암 디바이스(5)를 승강하는 기능을, 예를 들면 구동 기구(55)에 갖게 하는 구성을 들 수 있다. 이 경우에도 상술한 경우와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
광학식센서(71A∼71C)는 더미 기판의 상면이 아닌 이면에 배치할 수 있다. 이 경우, 거리 측정시에, 해당 더미 기판을 지지한 상태에서 반송아암 디바이스(5)를 탑재대(43)의 표면과 대향하는 위치까지 신장시킨다. 이 상태에서, 더미 기판의 이면의 광학식센서(71A∼71C)에 의해, 탑재대(43) 표면까지의 거리를 측정한다. 이에 따라, 상술한 경우와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
도 8은 도 1에 나타내는 장치의 반송아암 디바이스의 변경예를 나타내는 저면도이다. 도 8에 나타내는 변경예에서는 반송아암 디바이스의 핸드(51a)의 이면에 광학식센서(71A∼71C)가 배치된다. 이 경우, 거리측정시에, 탑재대(43)의 표면과 대향하는 위치까지 반송아암 디바이스(5)를 신장시킨다. 이 상태에서, 핸드(51a)의 이면의 광학식센서(71A∼71C)에 의해, 탑재대(43) 표면까지의 거리를 측정한다. 이것에 의해, 상술한 경우와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
도 9는 도 1에 나타내는 장치의 반송 포트의 변경예를 나타내는 사시도이다. 도 9에 나타내는 변경예에서는 각 처리실(4A)((4B, 4C, 4D))의 반송 포트(33)의 하면에 광학식센서(71A, 71B)가 배치된다. 이 경우, 거리측정시에, 광학식센서(71A, 71B)와 대향하는 위치까지, 예를 들면 실제로 웨이퍼(W)를 유지한 반송아암 디바이스(5)를 신장시킨다. 이 상태에서, 반송 포트(33)의 하면의 광학식센서(71A, 71B)에 의해 웨이퍼(W)의 이면까지의 거리를 측정한다. 이것에 의해, 상술한 경우와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 해당 반송 포트(33)에서의 거리 데이터와, 상술의 탑재대(43)로부터의 거리 데이터의 양쪽을 취득하도록 하면, 더욱 세세한 제어를 할 수 있다.
또, 광학식센서를 반송 포트(33)나 핸드(51a)에 배치한 경우, 처리 가스로 광학식센서가 노출된다. 이 경우, 해당 광학식센서의 수광부를 가열하는 수단 예를 들면 히터를 배치하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 처리 가스에 의한 부생성물막이 수광부에 퇴적하는 것을 억제해서 안정된 거리 데이터를 얻을 수 있다.
거리측정은 광학식센서(71A∼71C)에 한정되지 않으며, 예를 들면 CCD 카메라에 의해서 실행하는 것도 가능하다. 이 경우, CCD 카메라에 의해 촬상한 화상 데이타에 의거해서 거리를 검출한다. 이것에 의해, 상술한 경우와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
도 10은 본 발명의 별도의 실시형태에 관한 반도체 처리 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다. 도 11은 도 10에 나타내는 장치의 진공반송실내에 배치된 반송아암 디바이스를 지지하는 요동대를 나타내는 단면도이다. 도 10에 나타내는 장치는 반송실(3)에 6기의 처리실(4A∼4F)을 접속하고, 처리실을 늘린 것에 수반하 여, 반송아암 디바이스(5)를 슬라이드 이동 가능하게 한 것을 제외하고 도 1에 나타내는 장치와 동일한 구성이다.
반송아암 디바이스(5)를 슬라이드 이동 가능하게 하기 위해, 도 11에 나타내는 바와 같이, 도 4a에 나타내는 커버(57)에 상당하는 상자형상의 이동체(8)가 반송실(3)의 바닥부와 간극을 거쳐서 배치된다. 이동체(8)는 요동대(52)를 하방측으로부터 지지함과 동시에, 그 내부에 어져스터(6A∼6C)를 구비한다. 이동체(8)는 반송실(3)의 바닥부에 배치된 가이드레일(81)상에 주행 가능하게 지지된다. 이동체(8)는 슬라이드 이동용의 구동부(도시하지 않음)에 의해, 반송아암 디바이스(5)와 일체로 되어 가이드레일(81)을 따라서 이동된다.
예를 들면, 후방에 배치된 처리실(4B∼4E)로 웨이퍼(W)를 반입할 때에는 우선, 로드록실(24A, 24B)에서 웨이퍼(W)를 꺼낸다. 다음에, 이동체(8)를 후방측을 향해서 소정의 위치에 도달할 때까지 슬라이드 이동시킨다. 다음에, 반송아암 디바이스(5)를 신장시켜서 처리실(4B∼4E)내로 웨이퍼(W)를 반입한다. 이러한 구성에서도, 상술한 경우와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 특히, 이 경우, 반송실(3)이 대형화되어, 진공에 의한 부하가 커서 변형되기 쉽기 때문에, 반송아암 디바이스(5)의 틸트조정이 유효하게 된다.
어져스터(6A)((6B, 6C))는 상술한 바와 같이 가이드(61A)((61B, 61C))와 제1 기어(64A)((64B, 64C))를 조합해서 승강시키는 구성에 한정되지 않는다. 어져스터(6A)((6B, 6C))로서, 리니어 액츄에이터나 패래럴 링크(parallel link) 등의 다른 기구를 사용할 수 있다. 이러한 구성에서도, 상술한 경우와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
틸트조정을 실행하는 타이밍은 웨이퍼(W)를 유지한 반송아암 디바이스(5)를 처리실(4A)((4B, 4C, 4D))내에 진입시키기 전에 한정되지 않는다. 예를 들면, 반송아암 디바이스(5)를 처리실(4A)((4B, 4C, 4D))내에 진입시키기 전 및, 진입시킨 후이고 리프터 핀(46)에 웨이퍼(W)를 수수하기 전의 2회로 나누어 틸트조정을 실행할 수 있다. 이 경우, 상술한 바와 같이 반송 포트(33)에서 얻은 거리 데이터와, 탑재대(43)에서 얻은 거리 데이터의 양쪽을 이용하는 것이 유효하게 된다. 또한, 반송아암 디바이스(5)를 처리실(4A)((4B, 4C, 4D))내에 진입시킨 후에만 틸트조정을 실행하도록 해도 좋다. 이 후자의 형태는 처리실(4A)((4B, 4C, 4D))에 할당된 처리의 종류에 의존해서, 반송 포트(33)가 크게 형성되는 경우에 유효하게 된다.
반송아암 디바이스(5)는 반송실(3)의 바닥부가 아니라, 천장부 혹은 측벽에 지지되어 있어도 좋다. 이 경우에도 상술한 경우와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
틸트조정은 반송아암 디바이스(5)의 신장, 선회 혹은 슬라이드 이동시킬 때의 동작개시시 또는 동작정지시에 있어서 발생하는 가속도를 작게 하도록 설정할 수 있다. 이것에 의해, 동작개시시 또는 정지시에 웨이퍼(W)가 핸드(51a) 상에서 미끄러져 위치가 어긋나는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 더욱 확실하게 안정된 교환을 할 수 있음과 동시에, 반송속도를 빠르게 해서 스루풋의 단축화를 도모할 수 있다.

Claims (20)

  1. 반도체 처리 장치에 있어서,
    횡방향의 다른 위치에 배치된 복수의 반송 포트를 갖는 반송실과,
    상기 복수의 반송 포트의 1개를 거쳐서 상기 반송실에 접속되고, 피처리 기판에 대해 반도체 처리를 실시하기 위한 처리실과,
    상기 복수의 반송 포트를 통해서 상기 피처리 기판을 반송하기 위해, 상기 반송실내에 배치된 반송아암 디바이스와,
    상기 반송아암 디바이스를 신축시킴과 동시에 연직축주위로 회전시키기 위한 구동 기구와,
    상기 반송아암 디바이스의 기울기를 조정하기 위한 기울기 조정기구를 포함하는
    반도체 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반송아암 디바이스를 지지함과 동시에 상기 반송실에 대해 동작 가능한 요동대를 더 포함하고,
    상기 기울기 조정기구는 상기 요동대의 기울기를 조정하는 것에 의해 상기 반송아암 디바이스의 기울기를 조정하는
    반도체 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 구동 기구는 상기 요동대상에 배치되는
    반도체 처리 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 기울기 조정기구는 상기 요동대의 둘레 방향을 따라서 위치하는 적어도 3개소를 각각 독립해서 승강시키는 복수의 어져스터를 구비하는
    반도체 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 반송아암 디바이스의 기울기에 관한 데이터에 의거해서 상기 어져스터를 구동하는 제어부를 더 포함하는
    반도체 처리 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 요동대는 바닥부의 1개소에 있어서, 유니버셜 조인트에 의해서 지지되는
    반도체 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 어져스터 및 상기 유니버셜 조인트가 존재하는 공간을 상기 반송실내로부터 격리함과 동시에, 상기 요동대의 동작을 허용하도록, 상기 요동대와 상기 반송실의 벽과의 사이에 배치된 가요벽을 더 포함하는
    반도체 처리 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 반송실은 진공반송실이고,
    상기 복수의 반송 포트의 복수개에는 복수의 진공 처리실의 각각이 게이트밸브를 거쳐서 직접 접속되고,
    상기 처리실은 상기 복수의 진공 처리실의 1개인
    반도체 처리 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 반송아암 디바이스의 기울기에 관한 데이터를 검출하기 위한 검출기를 더 포함하는
    반도체 처리 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 검출기에 의해 검출된 상기 데이터를 기억하는 기억부와,
    상기 기억부에 기억된 상기 데이터에 의거해서 상기 기울기 조정기구를 제어하는 제어부를 더 포함하는
    반도체 처리 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 검출기는 횡방향으로 서로 떨어져서 배치됨과 동시에 대향하는 부위까지의 거리를 측정하는 복수의 광학식센서를 구비하는
    반도체 처리 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 광학식센서는 상기 반송아암 디바이스의 하면에 배치되는
    반도체 처리 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 광학식센서는 상기 처리실에 접속된 상기 반송 포트에 배치되는
    반도체 처리 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 광학식센서는 상기 피처리 기판의 대체물로서 취급되는 더미 기판에 배치되는
    반도체 처리 장치.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 광학식센서의 각각은 상기 대향하는 부위에 광을 조사하는 발광부와, 상기 대향하는 부위로부터의 반사광을 검출하는 수광부를 포함하는
    반도체 처리 장치.
  16. 제 1 항에 기재된 반도체 처리 장치를 이용해서 처리를 실행하는 방법에 있어서,
    검출기에 의해 상기 반송아암 디바이스의 기울기에 관한 데이터를 검출하는 공정과,
    상기 데이터에 의거해서 상기 기울기 조정기구에 의해 상기 반송아암 디바이스의 기울기를 조정하는 공정과,
    기울기가 조정된 상기 반송아암 디바이스에 의해, 상기 피처리 기판을 상기 처리실내로 반입하는 공정과,
    상기 처리실내에서 상기 피처리 기판에 대해 반도체 처리를 실행하는 공정을 포함하는
    반도체 처리 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 검출기는 횡방향으로 서로 떨어져서 배치됨과 동시에 대향하는 부위까지의 거리를 측정하는 복수의 광학식센서를 구비하고,
    상기 방법은 상기 복수의 광학식센서에 의해 얻은 거리 데이터로부터, 가상 기준면에 대한 상기 반송아암 디바이스에 지지된 상기 피처리 기판의 위치를 산출하는 공정을 더 포함하는
    반도체 처리 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 검출기는 횡방향으로 서로 떨어져서 배치됨과 동시에 대향하는 부위까지의 거리를 측정하는 복수의 광학식센서를 구비하고, 상기 복수의 광학식센서는 상기 피처리 기판의 대체물로서 취급되는 더미 기판에 배치되며,
    상기 방법은 상기 기울기에 관한 데이터를 검출하는 공정 전에, 상기 더미 기판을 소정의 탑재대상에 배치함과 동시에, 상기 반송아암 디바이스를, 상기 더미 기판의 위쪽이고 또한 상기 복수의 광학식센서에 대응하는 위치에 배치하는 공정을 더 포함하는
    반도체 처리 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 소정의 탑재대는 상기 반도체 처리를 실행할 때에 상기 피처리 기판을 탑재하기 위해 상기 처리실내에 배치된 탑재대인
    반도체 처리 방법.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 복수의 반송 포트의 복수개에는 복수의 처리실의 각각이 접속되며,
    상기 기울기에 관한 데이터를 검출하는 공정과, 상기 반송아암 디바이스의 기울기를 조정하는 공정은 상기 복수의 처리실의 각각에 대해 실행하는
    반도체 처리 방법.
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