JP3661138B2 - アライメント高速処理機構 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理体の処理に先立ってその向きを一定の方向に揃えるアライメント高速処理機構に関し、更に詳しくは半導体製造装置に好適に用いられるアライメント高速処理機構に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体製造工程では被処理体例えば半導体ウエハを一枚ずつ処理する枚葉式処理装置が広く用いられている。このような枚葉式処理装置として例えばマルチチャンバー処理装置がある。マルチチャンバー処理装置は、例えば、キャリアを収納するキャリア室と、このキャリア室内のキャリアから半導体ウエハを一枚ずつ取り出してアライメントを行うアライメント室と、このアライメント室とロードロック室を介して連結された搬送室と、この搬送室の周囲に連結された複数の処理室とを備え、複数の処理室で所定の成膜処理やエッチング処理を連続的に行うようにしてある。また、マルチチャンバー処理装置の中には所定の真空度に達した減圧下で半導体ウエハの搬送、アライメント及び処理を一貫して行う装置もある。
【0003】
アライメント処理に関して説明すると、アライメント室では例えば大気圧下で搬送機構を介してキャリア室内のキャリアから半導体ウエハを一枚ずつ取り出し、アライメント機構まで半導体ウエハを搬送する。アライメント機構では例えば光学センサ等の検出器を介してオリエンテーションフラット(オリフラ)を検出して半導体ウエハのアライメントを行いその向きを所定の向きに合わせた後、搬送機構を介してアライメント機構からロードロック室内へ半導体ウエハを搬送する。その後、減圧下で搬送室内の搬送機構を介してロードロック室内から半導体ウエハを所定の処理室内へ搬送し、ここで所定の処理を行う。処理済みの半導体ウエハは搬送室、ロードロック室及びアライメント室を経由して処理済みの半導体ウエハを収納するキャリア内へ収納される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般にはアライメント処理が半導体ウエハの一連の処理の律速条件になる場合(アライメント処理が半導体ウエハの処理時間より長い場合)と律速条件にならない場合とがある。いずれの場合であってもアライメント処理での待ち時間(遊び時間)を短くすることがスループット向上の重要なポイントになる。しかしながら、例えば上述したように先の半導体ウエハのアライメント処理の終了を待って次の半導体ウエハをキャリア室からアライメント機構まで搬送する場合には、次の半導体ウエハをキャリア室からアライメント機構までの時間がアライメント機構の遊び時間になり、それだけスループットが低下するという課題があった。
【0005】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、アライメント機構の利用効率を高めてアライメント処理の高速化を達成し、もってスループットを高めることができるアライメント高速処理機構を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に記載のアライメント高速処理機構は、被処理体を搬送する搬送機構と、この搬送機構を介して搬送された上記被処理体を所定の向きにアライメントするアライメント機構と、上記搬送機構から上記アライメント機構へ上記被処理体の引き渡しを中継するバッファ機構とを備えたアライメント高速処理機構であって、上記バッファ機構は、上記アライメント機構の周囲に設けられた少なくとも2本の保持ピンと、これらの保持ピンの上端にそれぞれ取り付けられ且つ上記被処理体を支持する支持面及び支持面に向けて下降傾斜するテーパ面が連続して形成された支持部材とを有し、上記少なくとも2本の保持ピンは、一体的に昇降すると共に回転するように構成され、且つ、上記各支持部材で支持された上記被処理体の中心は、上記アライメント機構の軸心の延長上に位置することを特徴とするものである。
【0007】
また、本発明の請求項2に記載のアライメント高速処理機構は、請求項1に記載の発明において、上記アライメント機構によるアライメント後の被処理体を受け取って搬送する第2搬送機構を備えたことを特徴とするものである。
【0008】
また、本発明の請求項3に記載のアライメント高速処理機構は、請求項1または請求項2に記載の発明において、上記アライメント機構は、上記被処理体を載置する載置台と、この載置台を回転させる回転機構とを有するものである。
【0009】
また、本発明の請求項4に記載のアライメント高速処理機構は、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の発明において、上記バッファ機構は、上記被処理体を保持する第1の位置と上記被処理体から退避する第2の位置を切り替える手段を有することを特徴とするものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図4に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。
本実施形態のアライメント高速処理機構10は、例えば図1、図2に示すように、半導体ウエハWを搬送する搬送機構11と、この搬送機構11を介して搬送された半導体ウエハWをオリフラを基準に所定の向きにアライメントするアライメント機構12とを備えている。
【0012】
上記搬送機構11は、図2に示すように、半導体ウエハWを保持し、水平面内で屈伸する多関節型アーム11Aと、この多関節型アーム11Aをθ方向に正逆回転させると共にZ方向に昇降させる駆動機構11Bとを備え、駆動機構11Bを介して多関節型アーム11Aを半導体ウエハWの受け渡し高さに合わせ、キャリア内から一枚ずつ半導体ウエハWを取り出しアライメント機構12まで搬送し、また、アライメント後の半導体ウエハWを所定の場所まで搬送するようにしてある。搬送機構11は、所定の真空下で作動する場合には多関節型アーム11Aが半導体ウエハWを静電チャック等の吸着手段で保持し、あるいは半導体ウエハを載置したままの状態で作動し、大気圧下で作動する場合には多関節型アーム11Aが半導体ウエハWを真空吸着し、あるいは半導体ウエハを載置したままの状態で作動するようにしてある。
【0013】
また、上記アライメント機構12は、半導体ウエハWを載置する載置台12Aと、この載置台12Aをθ方向で正逆回転させると共にZ方向で昇降させる駆動機構12Bと、この駆動機構12Bが正逆回転する間に半導体ウエハWのオリフラを検出し所定の向きで駆動機構12Bを止める光学センサ等の検出器(図示せず)とを備え、載置台12Aを正逆回転する間に検出器でオリフラを検出して半導体ウエハWを所定の向きに位置合わせするようにしてある。アライメント機構12は、所定の真空下で作動する場合には載置台12A上で半導体ウエハWを静電チャック等の吸着手段で保持し、あるいは半導体ウエハを載置したままの状態で作動し、大気圧下で作動する場合には載置台12Aで半導体ウエハWを真空吸着し、あるいは半導体ウエハを載置したままの状態で作動するようにしてある。尚、図2において、14は搬送機構11及びアライメント機構12は配設された床面である。
【0014】
更に、本実施形態のアライメント高速処理機構10は、図1、図2に示すように、半導体ウエハWを一時的に保持するバッファ機構13を備え、搬送機構11からアライメント機構12へ半導体ウエハWを引き渡す際に半導体ウエハWの引き渡しを中継するようにしてある。このバッファ機構13は、アライメント機構12の載置台12Aの周囲に周方向等間隔に立設され且つ半導体ウエハWを裏面から支持する3本の保持ピン13Aと、これらの保持ピン13Aを下端で連結して一体化するリング状の連結部材13Bと、この連結部材13Bに連結された昇降機構(例えば、エアシリンダ)13Cとを備えている。そして、3本の保持ピン13Aで保持された半導体ウエハWの中心はアライメント機構12の載置台12Aの軸芯の延長線上に位置している。従って、3本の保持ピン13Aが後述のように下降し、載置台12A上に半導体ウエハWを引き渡すと、半導体ウエハWの中心が載置台12Aの中心に位置するようになっている。
【0015】
上記エアシリンダ13Cは、床面14の下方に固定され、半導体ウエハWを受け渡す上下の各位置の間で各保時ピン13Aを一体的に昇降させるようにしてある。そして、これらの保持ピン13Aはいずれも連結部材13Bに対して正逆回転可能に立設されている。また、各保持ピン13Aにはそれぞれプーリ13Dが取り付けられ、また連結部材13Cには正逆回転可能なモータ13Eが取り付けられている。更に、各プーリ13Dとモータ13Eのプーリ間には無端状ベルト13Fが掛け回され、図2の矢印で示すようにモータ13Eの正逆回転により各保持ピン13Aが無端状ベルト13Fを介して正逆回転するようにしてある。
【0016】
また、上記保持ピン13Aの上端には半導体ウエハWを保持する矩形状の支持部材13Gが保持ピン13Aと一体的に形成されている。支持部材13Gの上面には半導体ウエハWを支持する支持面13H及びこの支持面13Hからピン側へ上昇するテーパ面13Iが連続して形成されている。しかも、テーパ面13Iは半導体ウエハWの外周に即した円弧状に形成され、テーパ面13Iが半導体ウエハを支持面13Hへ案内するガイド面となっている。尚、支持部材13Gは保持ピン13Aとは別部材により形成されたものであっても良い。
【0017】
次に、上記アライメント高速処理機構10を適用したマルチチャンバー処理装置(以下、単に「処理装置」と称す。)について図3を参照しながら説明する。この処理装置20は、同図に示すように、半導体ウエハWをキャリア単位で収納する左右のキャリア室21と、これらの間に介在するアライメント室22と、キャリア室21及びアライメント室22がそれぞれ連結された搬送室23と、この搬送室23の周囲の残余の側面に連結された4室の処理室24とを備え、半導体ウエハWの搬送、アライメントをも所定の減圧下で行うようにしてある。
【0018】
そして、上記アライメント室22内にアライメント高速処理機構10のアライメント機構12及びバッファ機構13がそれぞれ配設され、搬送室23内にはアライメント高速処理機構10の搬送機構11が配設され、処理室24内での半導体ウエハWの処理に先立って半導体ウエハWのアライメント処理を高速で行うようにしてある。また、各処理室24は例えばプラズマ処理室として構成され、各処理室24内で半導体ウエハWの表面に所定の配線膜や絶縁膜等を成膜したり、成膜の不要部分を除去したりするようにしてある。
【0019】
次に、処理装置20の動作について説明する。まず、キャリア室21、アライメント室22、搬送室23及び処理室24を所定の真空度まで真空引きし、それぞれの室を所定の減圧状態にする。その後、減圧下で半導体ウエハWを搬送し、アライメントする。それには、まずアライメント高速処理機構10の搬送機構11が駆動し、駆動機構11Bを介して多関節型アーム11Aが屈伸してキャリア室21のキャリアC内から搬送室23内へ半導体ウエハWを一枚ずつ搬出した後、多関節型アーム11Aを回転させて図1の実線で示すようにバッファ機構13に向ける。この時、多関節型アーム11Aと各保持ピン13Aが相対的にZ方向に昇降し、多関節型アーム11Aと保持ピン13Aは半導体ウエハWを受け渡す高さになっている。
【0020】
この状態で多関節型アーム11Aが伸び、3本の保持ピン13Aの支持部材13Gの真上に位置した後、駆動機構12Bを介して多関節型アーム11Aが若干下降し半導体ウエハWを図2の一点鎖線で示すようにバッファ機構13へ引き渡す。引き続き多関節型アーム11Aがバッファ機構13から後退する。半導体ウエハWをバッファ機構13へ引き渡す際に、半導体ウエハWと保持ピン13Aの位置が若干ずれていても、半導体ウエハWは各支持部材13Gのテーパ面13Iを介してそれぞれの支持面13Hへセンタリングされ、3本の保持ピン13Aで半導体ウエハWを確実に保持する。
【0021】
バッファ機構13で半導体ウエハWを受け取ると、エアシリンダ13Cが駆動して各保持ピン13Aがアライメント機構12へ半導体ウエハWを引き渡す位置まで下降し、載置台12A上へ半導体ウエハWを載置すると、載置台12Aが半導体ウエハWを保持した状態で若干上昇し、回転する。載置台12Aが回転する間に検出器を介して半導体ウエハWのオリフラを検出し、半導体ウエハWをアライメントする。
【0022】
一方、アライメントを行っている間にバッファ機構13及び搬送機構11が駆動する。即ち、バッファ機構13のモータ13Eが駆動し、無端状ベルト13Fを介して3本の保持ピン13Aを例えば180°回転させて支持部材13Gの支持面13Hを半導体ウエハWの外側に向け、支持部材13Gが半導体ウエハWから退避した後、エアシリンダ13Cを介して各保持ピン13Aが搬送機構11との半導体ウエハWの受け渡し位置まで上昇する。引き続き搬送機構11によってキャリア室21から搬送してきた半導体ウエハWを上述した場合と同様に多関節型アーム11Aからバッファ機構13へ引き渡し、バッファ機構13において半導体ウエハWを一時的に保持する。
【0023】
アライメント室22内における半導体ウエハWのアライメント処理が上述のようにして終了すると、搬送機構11の多関節型アーム11Aが駆動機構11Bを介して載置台12A上の半導体ウエハWの受け渡し高さまで下降し、図2の実線で示すように載置台12Aまで伸ばし、アライメント後の半導体ウエハWを受け取りアライメント室22から後退する。その後、多関節型アーム11Aを介して半導体ウエハWを所定の処理室24内へ搬送し、多関節型アーム11Aが処理室24から後退した後、処理室24内で半導体ウエハWの処理を開始する。
【0024】
多関節型アーム11Aで載置台12A上の半導体ウエハWを引き取った直後に、バッファ機構13がアライメント機構12に向かって下降し、一時的に保持していた半導体ウエハWを上述したように載置台12A上へ引き渡し、アライメント機構12によるアライメントを行う。また、この間に搬送機構11は半導体ウエハWをキャリア室21からバッファ機構13まで搬送したり、処理済みの半導体ウエハWを処理室24から処理済みの半導体ウエハWを収納する他方のキャリア室21内に収納されたキャリアC内まで搬送し、アライメント処理が終了すれば、上述のようにその直後にバッファ機構13からアライメント機構12への半導体ウエハWの引き渡しを行う。
【0025】
以上説明したように本実施形態によれば、アライメント処理直前の半導体ウエハWをセンタリングして一時的に保持するバッファ機構13をアライアント機構12の直上に設けたため、アライメント機構12において半導体ウエハWのアライメント処理を行っている間にバッファ機構13と搬送機構11との間で次の半導体ウエハWの受け渡しを行うことができ、しかも先の半導体ウエハWのアライメント処理終了直後に、バッファ機構13がアライメント機構12に向かって下降して次の半導体ウエハWをアライメント機構12に引渡して次の半導体ウエハWのアライメント処理を行うことができ、次の半導体ウエハWを受け取るまでのアライメント機構12の遊び時間をバッファ機構13の下降動作時間まで短縮することができ、アライメント機構12を効率的に使用し、アライメント機構12による半導体ウエハWの保持時間をアライメント所要時間だけにすることができ、半導体ウエハWのアライメント処理を高速化することができ、ひいてはウエハ処理のスループットを高めることができる。
【0026】
また、図4は本発明の他の実施形態のアライメント高速処理機構10を適用した処理装置30を示す平面図である。この処理装置30は、同図に示すように、半導体ウエハWをキャリア単位で収納する左右のキャリア室31と、これらの間に介在するアライメント室32と、このアライメント室32と左右のロードロック室33、34を介して連結された搬送室35と、この搬送室35の周囲の残余の側面に連結された処理室36とを備え、半導体ウエハWのアライメント処理を大気圧下で行うようにしてある。
【0027】
そして、本実施形態のアライメント高速処理機構10Aは、搬送機構11、アライメント機構12、バッファ機構13の他に、搬送室35内に配設された第2搬送機構35Aを備え、搬送機構11を介してバッファ機構13までアライメント前の半導体ウエハWを搬送する点は上記実施形態と同様であるが、アライメント後の半導体ウエハWを第2搬送機構35Aを介して搬送する点で上記実施形態のものとは異なっている。つまり、上記実施形態の搬送機構11は多関節型アーム11AをZ方向で昇降させる昇降機構を具備しているが、本実施形態の各搬送機構11、35Aは多関節型アームをZ方向で昇降する昇降機構を具備せず、それぞれの多関節型アームが常に一定の高さで半導体ウエハWを受け渡すようにしてある。また、本実施形態のアライメント高速処理機構10Aは、上述したように大気圧下で半導体ウエハWをアライメント処理し、アライメント後の半導体ウエハWを所定の真空下で搬送するようにしてある。従って、本実施形態においても上記アライメント高速処理機構10と同様の作用効果を期することができる。
【0028】
尚、上記各実施形態では、バッファ機構13からアライメント機構12へ半導体ウエハWを引き渡す際に、バッファ機構13の各保持ピン13Aが回転し、支持部材13Gが半導体ウエハWから退避するものについて説明したが、各保持ピン13Aが半導体ウエハWの径方向で進退動する構造のものであっても良く、また、各保持ピンの上端が外側へ傾斜して支持部材を半導体ウエハから退避させる構造のものであっても良い。また、アライメント機構12とバッファ機構13は相対的に昇降するようにしてあれば良く、アライメント機構12が昇降機構を具備していなくても良い。また、保持ピン13Aが半導体ウエハWを吸着できるタイプのものであれば、保持ピンは回転しない構造にすることもできる。
【0029】
上記各実施形態では半導体ウエハの処理装置を例に挙げて説明したが、本発明は、液晶表示体用基板の処理装置についても適用することができ、また、処理装置以外のアライメント処理が必要な半導体製造装置に対して広く適用することができる。
【0030】
【発明の効果】
本発明の請求項1及び請求項2に記載の発明によれば、被処理体を搬送する搬送機構と、この搬送機構を介して搬送された上記被処理体を所定の向きにアライメントするアライメント機構と、上記搬送機構から上記アライメント機構へ上記被処理体の引き渡しを中継するバッファ機構とを備えたアライメント高速処理機構であって、上記バッファ機構は、上記アライメント機構の周囲に設けられた少なくとも2本の保持ピンと、これらの保持ピンの上端にそれぞれ取り付けられ且つ上記被処理体を支持する支持面及び支持面に向けて下降傾斜するテーパ面が連続して形成された支持部材とを有し、上記少なくとも2本の保持ピンは、一体的に昇降すると共に回転するように構成され、且つ、上記各支持部材で支持された上記被処理体の中心は、上記アライメント機構の軸心の延長上に位置するようにしたため、次の被処理体を受け取るまでのアライアント機構の遊び時間をバッファ機構がアライアント機構に向けて下降する動作時間まで短縮することができ、アライメント機構の利用効率を高めてアライメント処理の高速化を達成し、もってスループットを高めることができるアライメント高速処理機構を提供することができる。
また、本発明の請求項3に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明において、上記アライメント機構は、上記被処理体を載置する載置台と、この載置台を回転させる回転機構とを有するため、バッファ機構から載置台上で受け取った上記被処理体を回転機構を介して回転させてアライメント処理することができる。
また、本発明の請求項4に記載の発明によれば、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の発明において、上記バッファ機構は、上記被処理体を保持する第1の位置と上記被処理体から退避する第2の位置を切り替える手段を有するため、第1の位置で搬送機構からの上記被処理体を保持した後、第2の位置へ切り替えて上記アライメント機構から退避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のアライメント高速処理機構の一実施形態の要部を示す斜視図である。
【図2】図1に示すアライメント高速処理機構の全体の構造を示す断面図である。
【図3】図1に示すアライメント高速処理機構を適用した処理装置の一例を示す平面図である。
【図4】本発明の他の実施形態のアライメント高速処理機構を適用した処理装置の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
10、10A アライメント高速処理機構
11 搬送機構
12 アライメント機構
13 バッファ機構
13A 保持ピン
13G 支持部材
13H 支持面
13I テーパ面
Claims (4)
- 被処理体を搬送する搬送機構と、この搬送機構を介して搬送された上記被処理体を所定の向きにアライメントするアライメント機構と、上記搬送機構から上記アライメント機構へ上記被処理体の引き渡しを中継するバッファ機構とを備えたアライメント高速処理機構であって、
上記バッファ機構は、上記アライメント機構の周囲に設けられた少なくとも2本の保持ピンと、
これらの保持ピンの上端にそれぞれ取り付けられ且つ上記被処理体を支持する支持面及び支持面に向けて下降傾斜するテーパ面が連続して形成された支持部材とを有し、
上記少なくとも2本の保持ピンは、一体的に昇降すると共に回転するように構成され、且つ、
上記各支持部材で支持された上記被処理体の中心は、上記アライメント機構の軸心の延長上に位置する
ことを特徴とするアライメント高速処理機構。 - 上記アライメント機構によるアライメント後の被処理体を受け取って搬送する第2搬送機構を備えたことを特徴とする請求項1に記載のアライメント高速処理機構。
- 上記アライメント機構は、上記被処理体を載置する載置台と、この載置台を回転させる回転機構とを有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のアライメント高速処理機構。
- 上記バッファ機構は、上記被処理体を保持する第1の位置と上記被処理体から退避する第2の位置を切り替える手段を有することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のアライメント高速処理機構。
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