JP3647330B2 - 半導体製造装置およびデバイス製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体ウエハやレチクル等の基板を内蔵するカセットを清浄に保つことのできる開閉可能な収納容器(ポッド)を用いて基板の供給・回収を行なう、いわゆる標準メカニカルインターフェースシステムを用いた露光装置等の半導体製造装置およびデバイス製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、半導体の製造工程、特にリソグラフィ工程では、歩留まりを向上させるため、素子欠陥の原因となるサブミクロン大の塵を管理したクリーンルーム内で半導体ウエハ等の基板を処理してきたが、素子の高集積化や回路の微細化が進んでいる今日、これらに対応する粒径の塵を管理するクリーンルームの実現が技術的・コスト的に困難になってきている。
【0003】
そこで、クリーンルームのクリーン度向上に代わる方法の1つとして、基板を内蔵したカセット等を内部が清浄に保たれた開閉可能な密閉容器に収納し、この容器の開閉手段を各半導体製造装置に配備することにより、基板のクリーンな搬送を可能にする標準メカニカルインターフェースシステム(SMIF)が提案されている。
【0004】
例えば半導体露光装置におけるレチクル搬出入のSMIFとして、図8に示すものが開発されている。
【0005】
これは、SMIFポッド102を開閉し収納されたレチクルキャリア(カセット)102aをポッド102から引き出す開閉昇降手段(SMIFインデクサ)103を有し、該SMIFインデクサ103により半導体露光装置101内に引き出されたカセット102aからレチクル102bを取り出すためのフォーク状のハンド104と、該ハンド104をカセット102aに対して前後・昇降するとともに不図示のプリアライメントステージへ搬送する搬送手段105を備えたものである。そして、該搬送手段105により搬送されるレチクル102bの汚染やレチクル102bの交換時間を短縮するために、カセット102aからレチクル102bを取り出す時の高さを、レチクル102bをプリアライメントステージへ搬送する高さとほぼ一致させて、搬送系路を短縮している。
【0006】
このために、SMIFインデクサ103のポッド載置面T1 は、前記レチクル搬送面T2 より幾分上方に配置されることになり、しかも、レチクル搬送面T2 の高さは露光装置のレチクルステージの高さ近傍であるため、床から1600mm以上となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の技術によれば、前述のように、ポッドの載置面が床から1600mm以上と高いため、オペレータによるポッド交換や、床面を走行する有軌道無人搬送車(AGV)によるポッドの供給・回収は困難である。その結果、クリーンルームの天井から吊り下げられた軌道を走行する天井走行型のAGVの使用が必須となり、設備コストを上昇させるとともにレイアウト上の制約も増大する。
【0008】
一方、オペレータによるポッド交換や床面走行型のAGVに対応するために、SMIFインデクサの位置を床面から800〜1000mmの高さに設定した場合は、半導体製造装置内の清浄な環境(チャンバ)内でレチクルを搬送する距離が大幅に増大するため、その搬送機構部からの発塵により、チャンバ内の清浄な環境やレチクルを汚染するおそれがあり、これを防止するためには大がかりな発塵対策、例えば取り出したレチクルを別の蓋付のカセットに収納し直して搬送するか、駆動部を旋回アームの組み合わせにして発塵を抑える必要がある。また、ポッド内に複数枚のレチクルを収納している場合には、レチクル交換に要する時間を増大させるという欠点がある。
【0009】
さらに、SMIFの構造上の問題として、インデクサを2〜3基しか搭載できないため、頻繁なポッド交換が必要になるという未解決の課題がある。
【0010】
本発明は上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、標準メカニカルインターフェースシステムすなわちSMIFを有する露光装置等において、オペレータや床面走行型のAGVによるポッド交換作業が容易であり、しかも、多数のポッドを保管するポッド保持棚を併設することで、ポッド交換に要する時間を大幅に短縮できる半導体製造装置およびデバイス製造方法を提供することを目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明の半導体製造装置は、略密閉されたポッドによって基板を搬出入する標準メカニカルインターフェースシステムを有する半導体製造装置であって、前記ポッドの開閉を行なう複数の開閉手段を備えた密閉チャンバと、該密閉チャンバの所定の第1の高さ位置から前記開閉手段の高さ位置に近い第2の高さ位置に往復移動自在であるポッド昇降台と、該ポッド昇降台を往復移動させるための昇降手段と、前記第2の高さ位置において前記ポッドを待機させるためのポッド待機台と、前記第2の高さ位置において前記ポッドを前記ポッド昇降台と前記開閉手段の間で搬送する水平搬送ロボットを備えていることを特徴とする。
【0012】
第1の高さ位置と第2の高さ位置の間にポッドを保管するためのポッド保持棚が設けられているとよい。
【0013】
ポッド昇降台とポッド待機台が、それぞれポッドの受け渡しを行なうための受け渡し手段を有するとよい。
【0014】
【作用】
リソグラフィ工程に用いられる露光装置等を内蔵する密閉チャンバの側面にポッドストッカを配設し、ポッドストッカ内に複数のポッドを垂直に並べて保管するポッド保持棚と、床面から例えば900mm程度の第1の高さ位置から、ポッドの開閉手段すなわちインデクサの高さに近い第2の高さ位置まで往復移動自在なポッド昇降台を設ける。
【0015】
ポッド昇降台は、第1の高さ位置でオペレータや床面走行型のAGV等からポッドを受け取り、ポッド保持棚に沿って上昇して所定の棚にポッドを収納する。密閉チャンバに対するポッドの供給・回収工程においては、ポッド保持棚からポッドを受け取ったポッド昇降台がポッドストッカの頂部の第2の高さ位置まで上昇し、水平搬送ロボットにポッドを引き渡し、ポッドを受け取った水平搬送ロボットが所定の開閉手段までポッドを搬送する。
【0016】
開閉手段によってポッドを開き、レチクル等の基板を密閉チャンバ内に取り出したのち、空になったポッドを水平搬送ロボットによってポッドストッカの頂部に戻して、ポッド待機台に受け渡す。この間、次のポッドを搬送したポッド昇降台は、ポッドストッカの頂部の第2の高さ位置で前述と同様に水平搬送ロボットに次のポッドを引き渡し、続いてポッド待機台から空のポッドを受け取って降下し、ポッド保持棚の棚に空のポッドを収納する。
【0017】
第2の高さ位置の水平搬送ロボットによってポッドを水平方向に搬送する間に、第1の高さ位置またはポッド保持棚の各棚と第2の高さ位置との間でポッドを垂直方向に搬送し、また、ポッドストッカの頂部においては、ポッド待機台およびポッド昇降台と水平搬送ロボットの間で交互にポッドの受け渡しを行なうことにより、ポッドの交換時間を短縮できる。
【0018】
また、ポッド昇降台に対するポッドの供給・回収は、オペレータや床面走行型のAGVによる作業に都合のよい第1の高さ位置において行なわれるため、作業効率の向上や、設備コストの低減、レイアウトの自由度の増大等に大きく貢献できる。
【0019】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0020】
図1は一実施の形態による半導体製造装置全体を示すもので、露光装置を内蔵する密閉チャンバであるチャンバ1の前面左上方には基板であるレチクル用の標準メカニカルインターフェースシステム(SMIF)の開閉手段である複数のインデクサ2が配設され、チャンバ1の内部には、各インデクサ2により装置内に導入されたレチクルを搬送するレチクル搬送手段とレチクルを保管するレチクルストッカ1aが設けられている。
【0021】
略密閉されたポッドPの開閉を行なうインデクサ2のポッド載置面は、レチクルストッカ1aに対するレチクルの搬送高さより所定量高く設定されている。
【0022】
チャンバ1の側面には、多数のポッドPを保管するポッドストッカ10が配置されている。ポッドストッカ10には、ポッド昇降台20と、該ポッド昇降台20を床面から略900mmの高さの第1の高さ位置にある第1位置S1 からインデクサ2のポッド載置面の近傍の第2の高さ位置にある第2位置S2 まで上下に往復移動させる昇降手段30が配設され、ポッドストッカ10の頂部の第2位置S2 にポッド昇降台20が上昇したときには、後述するようにポッドストッカ10の開口11から上にポッド昇降台20が露出する。第2位置S2 に搬送されたポッドPは、ポッドPに形成されたハンドリング用部材を把持するロボットハンド3aとこれを上下、水平移動するための昇降水平移動手段3bを有する水平搬送ロボット3によって各インデクサ2へ搬送される。なお、昇降水平移動手段3bの機構は公知の機構、例えばパルスモーター、ボールネジ、リニアガイド等により構成される。
【0023】
前記第2位置S2 の後方に位置する第3位置S3 にはポッド待機台40が配設され、さらに、ポッド昇降台20が第1位置S1 から第2位置S2 へ上昇するエリアの後方には、複数の棚を有するポッド保持棚50が配置されている。
【0024】
ポッド昇降台20は、図2に示すように、ポッドPの底面に設けられた位置決め用穴に嵌合してポッドPの位置決めを行なう3本の位置決めピン21a(図3参照)とポッド外形により大まかな位置決めをするための一方向のガイド部21bを備えた台板21と、台板21を水平方向に進退させる受け渡し手段であるスライド板22と、昇降手段30に片持ち支持された昇降板23を備えている。昇降板23にはポッドPの外形により大まかな位置決めをするガイド部23aが形成され、台板21上に形成されたガイド部21bと直交する方向のガイドを行なうようになっている。
【0025】
ポッド待機台40は、ポッド外形に基づいて平面内の位置決めをするためのガイド部41aと、ポッド昇降台20と干渉しないための切欠部41bが形成された台板41と、台板41を水平方向に進退させる受け渡し手段であるスライド板42と、スライド板42を支持する支持板43を有し、該支持板43は、ポッドストッカ10の上に支持されている。
【0026】
図3は、任意のインデクサ2から回収される空のポッドP1 と任意のインデクサ2へ供給されるポッドP2 を交換するシーケンスを説明するもので、回収ポッドP1 は、図3の(a)に示すように、ロボットハンド3aと昇降水平移動手段3bにより第2位置S2 の上方に運ばれ、供給ポッドP2 はポッド昇降台20上に載置され、昇降手段30により第2位置S2 より少し低い位置に待機する。続いて、図3の(b)に示すように、第3位置S3 のポッド待機台40のスライド板42が第2位置S2 へ移動し、ロボットハンド3aから回収ポッドP1 を受け取る。ロボットハンド3aが回収ポッドP1 を開放したら、図3の(c)に示すように、ポッド待機台40のスライド板42が台板41を第3位置S3 へ後退させ、ポッド昇降台20が第2位置S2 まで上昇する。
【0027】
ロボットハンド3aが供給ポッドP2 を把持し、ポッド昇降台20から供給ポッドP2 を搬出したら(図3の(d)参照)、ポッド昇降台20を、台板21がポッド待機台40上に支持された回収ポッドP1 の下面より低くなるまで下降させ、図3の(e)に示すように、スライド板22により台板21を回収ポッドP1 の下方に移動させ、ポッド昇降台20を上昇させる。このようにして、ポッド待機台40から回収ポッドP1 を受け取る。その後、ポッド昇降台20の台板21とスライド板22を昇降板23上に戻し、直接オペレータ等が回収する場合は第1位置S1 へ移動させる。ポッドストッカ10内にストックする場合は、ポッド待機台40の下方に配置されたポッド保持棚50の任意の棚(スロット)に収納する。
【0028】
ここではポッドの回収と供給が同時に行なわれる際のシーケンスを説明したが、回収だけ、あるいは、供給だけの場合は、ポッド昇降台20とロボットハンド3aとの間で直接ポッドを授受すべきであることは言うまでもない。
【0029】
図4および図5は、ポッド保持棚50の構造と棚に対するポッドの搬入出を説明するもので、ポッド保持棚50の各棚には、ポッドP3 の外形により平面内の位置決めをするためのガイド部51aと前記ポッド昇降台20と干渉しないための切欠部51bが形成された棚板51が設けられている。
【0030】
各棚に対するポッドP3 の受け渡し工程は、まず、図5の(a)に示すように、ポッド昇降台20に指定のスロット(棚)に収納すべきポッドP3 を載置した状態で、ポッド昇降台20を指定のスロットの棚板51より少し高い位置に昇降したのち、(b)に示すように、スライド板22により台板21を棚板51の上方に移動したところで、(c)に示すように、昇降手段30によりポッド昇降台20を下降させ、(d)に示すように、スライド板22により台板21を昇降板23上に戻すことによりポッド収納動作を終了する。ポッドを取り出す際にはこれと逆の動作を行なう。
【0031】
本実施の形態では、フットプリントを最小にするためポッド待機台40をポッド昇降台20の後方に配置したが、チャンバ1上のインデクサ2とポッド昇降台20の間に設けてもよいことは言うまでもない。
【0032】
次に上記説明した半導体製造装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図6は半導体デバイス(ICやLSI等の半導体チップ、あるいは液晶パネルやCCD等)の製造フローを示す。ステップ1(回路設計)では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ2(マスク製作)では設計した回路パターンを形成した基板であるマスクを製作する。ステップ3(ウエハ製造)ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ4(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。ステップ5(組立)は後工程と呼ばれ、ステップ4によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封入)等の工程を含む。ステップ6(検査)ではステップ5で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷(ステップ7)される。
【0033】
図7は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ11(酸化)ではウエハの表面を酸化させる。ステップ12(CVD)ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ13(電極形成)ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ14(イオン打込み)ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ15(レジスト処理)ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ16(露光)では上記説明した露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ17(現像)では露光したウエハを現像する。ステップ18(エッチング)では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ19(レジスト剥離)ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施例の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを製造することができる。
【0034】
【発明の効果】
本発明は上述のように構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。
【0035】
SMIFを搭載する半導体製造装置において、オペレータや床面走行型のAGVによるポッドの供給・回収作業が容易である。従って、ポッド交換の作業効率の向上や、設備コストの低減およびレイアウトの自由度の増大等に大きく貢献できる。
【0036】
また、ポッドストッカ内に複数のポッドを保管することができるため、ポッド交換に要する時間を大幅に短縮し、半導体製造装置のスループットを向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施の形態による半導体製造装置全体を示す斜視図である。
【図2】ポッド昇降台とポッド待機台を示すもので、(a)はこれらの平面図、(b)は(a)のA−A線に沿ってとった断面図、(c)は(a)のB−B線に沿ってとった断面図である。
【図3】ポッド昇降台とポッド待機台の間でポッドを受け渡す工程を説明する図である。
【図4】ポッド昇降台とポッド保持棚を示すもので、(a)はこれらの平面図、(b)は(a)のA−A線に沿ってとった断面図である。
【図5】ポッド昇降台からポッド保持棚にポッドを収納する工程を説明する図である。
【図6】デバイス製造方法を示すフローチャートである。
【図7】ウエハプロセスを示すフローチャートである。
【図8】一従来例による半導体製造装置を示すもので、(a)はその外観を示す斜視図、(b)は半導体製造装置の内部を断面で示す部分拡大図である。
【符号の説明】
1 チャンバ
2 インデクサ
3 水平搬送ロボット
3a ロボットハンド
10 ポッドストッカ
11 開口
20 ポッド昇降台
21,41 台板
22,42 スライド板
23 昇降板
30 昇降手段
40 ポッド待機台
43 支持板
50 ポッド保持棚
51 棚板
Claims (5)
- 略密閉されたポッドによって基板を搬出入する標準メカニカルインターフェースシステムを有する半導体製造装置であって、前記ポッドの開閉を行なう複数の開閉手段を備えた密閉チャンバと、該密閉チャンバの所定の第1の高さ位置から前記開閉手段の高さ位置に近い第2の高さ位置に往復移動自在であるポッド昇降台と、該ポッド昇降台を往復移動させるための昇降手段と、前記第2の高さ位置において前記ポッドを待機させるためのポッド待機台と、前記第2の高さ位置において前記ポッドを前記ポッド昇降台と前記開閉手段の間で搬送する水平搬送ロボットを備えていることを特徴とする半導体製造装置。
- 第1の高さ位置と第2の高さ位置の間にポッドを保管するためのポッド保持棚が設けられていることを特徴とする請求項1記載の半導体製造装置。
- ポッド昇降台とポッド待機台が、それぞれポッドの受け渡しを行なうための受け渡し手段を有することを特徴とする請求項1または2記載の半導体製造装置。
- ポッド保持棚とポッド昇降台と昇降手段を内蔵するポッドストッカが設けられており、該ポッドストッカの上にポッド待機台が配設されていることを特徴とする請求項2または3記載の半導体製造装置。
- 請求項1ないし4いずれか1項記載の半導体製造装置によって半導体デバイスを製造する工程を有するデバイス製造方法。
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