JPH10135301A - ウエハ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】大型化に伴い重量増加したウエハを搬送するた
め、搬送装置自体も大型化し、搬送中の位置ずれや破損
を防ぐために従来よりも搬送に時間がかかり、ウエハ処
理装置での処理準備工程における搬送時間の短縮が困難
である。 【解決手段】ウエハ２を収納したカセットを載置するカ
セット載置部３とウエハ２を搬出入する大気ロボット１
６とからなるカセット載置室４と、大気圧開放及び真空
封止が切り替え可能な真空排気手段を有するロ−ドロッ
ク室６と、真空雰囲気中でウエハ２の処理を行うチャン
バ１９内にウエハ２を搬出入する真空ロボット１７とを
有する真空封止部とを備え、ロ−ドロック室６内にカセ
ット載置室４から大気ロボット１６が搬送したウエハ２
の中心位置を認識しウエハ２の位置を修正する位置合わ
せ部２１を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造設備に
おけるウエハの処理装置に関し、半導体製造設備におけ
る処理時間の短縮に特に適したウエハ処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造設備における処理装置の一つ
として、ウエハにプラズマエッチング等の処理を行うウ
エハ処理装置がある。図５に従来のウエハ処理装置の概
略レイアウト図を示す。

【０００３】図５に示すように、ウエハ処理装置１はウ
エハ２を収納して搬送するカセット（図示せず）を載せ
るカセット載置部３を有するカセット載置室４と、真空
ポンプ（図示せず）を有し真空雰囲気中でウエハ２の搬
送を行う搬送室５と、該カセット載置室４と該搬送室５
の間に位置するロードロック室６及びアンロードロック
室７からなる。ロードロック室６にはゲート８及びゲー
ト１０、アンロードロック室７にはゲート９及びゲート
１１が設けてあり、ゲート８及びゲート９はカセット載
置室４との境界に位置し、ゲート１０及びゲート１１は
搬送室５との境界に位置している。またロードロック室
６及びアンロードロック室７にはバルブ（図示せず）を
介して真空ポンプ（図示せず）と真空センサ（図示せ
ず）が設けてあり、制御装置（図示せず）により真空雰
囲気及び大気開放が切り替え可能になっている。

【０００４】ロードロック室６、アンロードロック室７
の内部にはそれぞれ昇降自在のウエハ載置テーブル１
３、１４が設けてあり、カセット載置室４と搬送室５の
内部にはウエハ搬送装置１６及びウエハ搬送装置１７が
設けてある。以下では説明の便宜上、カセット載置室４
に設けたウエハ搬送装置１６を大気ロボット１６、搬送
室５内のウエハ搬送装置１７を真空ロボット１７と呼
ぶ。

【０００５】カセット載置室４に設けた大気ロボット１
６は、カセット（図示せず）に収納されているウエハ２
を一枚ずつウエハアライメント部１２に載せ、オリエン
テーションフラット（以下、オリフラと略する）やＶノ
ッチを検出し位置合わせを行った後、再度大気ロボット
１６によりロードロック室６内に搬送し、ウエハ載置テ
ーブル１３上に載置する。ウエハ２がウエハ載置テーブ
ル１３上に載せられ大気ロボット１６がロードロック室
６から退出すると、ゲート８が閉まり制御装置（図示せ
ず）が真空ポンプ（図示せず）を動作してロードロック
室６内部を搬送室５内と同程度の真空度まで排気する。
その後、ゲート１０を開き真空ロボット１７がウエハ載
置テーブル１３からウエハ２を取り出し、処理工程に応
じて真空排気された各チャンバ１９内に設けたウエハ載
置テーブル２０上にゲート１８を介して載置する。

【０００６】ウエハ２の処理が終了すると、真空ロボッ
ト１７は処理後のウエハ２をゲート１１を介してアンロ
ードロック室７内のウエハ載置テーブル１４上に載置す
る。この時はアンロードロック室７内は真空雰囲気に保
たれている。真空ロボット１７がゲート１１から退出し
ゲート１１が閉まると、制御装置（図示せず）は真空状
態を開放してアンロードロック室７内を大気と同じ状態
にしゲート９を開く。大気ロボット１６はゲート９を介
してアンロードロック室７内のウエハ載置テーブル１４
からウエハ２を取り出し、カセット載置部３に設けたカ
セット内へ収納する。

【０００７】カセットに収納したウエハ２がすべてウエ
ハ処理装置１における処理を終了したものであれば、図
示しない搬送手段もしくは作業者がカセットを後工程に
搬送する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】近年、半導体生産量の
増加を図るためにウエハの大型化が進められているが、
ウエハが重量増加するとともに搬送装置自体も大型化し
ている。しかし、重量増加したものを搬送するため、ま
た搬送中の位置ずれや破損を防ぐために結果として従来
よりも搬送に時間がかかってしまう。ウエハ処理工程全
体において処理時間を短縮することによる半導体製造装
置全体の処理能力の向上が求められている。

【０００９】ウエハ処理装置１におけるウエハの処理に
必要な時間は、各チャンバ１９内での処理時間及び真空
ロボット１７によるチャンバ１９間の移送時間の他に、
大気ロボット１６によるウエハ２の移送時間やウエハア
ライメント部１２での位置合わせ時間、ロードロック室
６及びアンロードロック室７における各ゲートの開閉動
作及び真空排気時間または大気開放時間を含む。ウエハ
自体に対する処理時間は必要な処理工程自体により左右
され短縮することができない。

【００１０】本発明の目的は、上記課題を解決しウエハ
処理装置での処理準備工程における時間短縮を行うこと
ができるウエハ処理装置を得ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のウエハ処理装置
は、ウエハを収納したカセットを載せるカセット載置部
と該カセット載置部のカセットからウエハを搬出入する
大気搬送装置とからなる大気圧開放部と、大気圧開放部
と接しており大気圧開放及び真空封止が切り替え可能な
真空排気手段を有する中継部と、中継部により大気圧開
放部とは遮断しており、真空雰囲気中でウエハの処理を
行う処理室にウエハを搬出入する真空搬送装置を有する
真空封止部とを備えたウエハ処理装置において、該中継
部内に大気圧開放部から大気搬送装置が搬送したウエハ
の中心位置を認識しウエハの位置を修正する位置修正手
段を設けたことを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１乃至図４を用いて本発明の一
実施形態におけるウエハ処理装置を示す。図５と同一部
分には同一符号を付け、説明は省略する。

【００１３】図１に示す実施形態は、ロードロック室内
に位置合わせ部を設けたものである。図２は図１におけ
るＡ−Ａ線断面部の拡大図を示している。

【００１４】図１に示すように、カセット載置室（大気
圧開放部）４ａ内のカセット載置部３に設けたカセット
（図示せず）に収納したウエハ２を大気ロボット１６が
取り出すと、ロードロック室（中継部）６のゲート８が
開く。ロードロック室６内に設けた位置合わせ部２１上
にウエハ２を載置する。大気ロボット（大気搬送装置）
１６がロードロック室６から退出すると、ゲート８が閉
じて制御装置５０からの指令によりロードロック室６内
を真空雰囲気としながら位置合わせ部（位置修正手段）
２１によりウエハ２のオリフラやＶノッチを検出し位置
合わせを行う。制御装置５０は、ウエハ処理装置のその
他の制御も行なう。

【００１５】図１のＡ−Ａ断面の拡大図を図２に示し、
位置修正手段の一例を説明する。図２は、ロードロック
室６内にウエハ２を配置し真空排気中に位置合わせを行
っている状態を示している。

【００１６】位置合わせ部２１は、ウエハ載置テーブル
１５の回転上下機構、ウエハ位置検出機構及びウエハ位
置調整機構から成っている。

【００１７】ウエハ載置テーブル１５の回転上下機構は
ウエハ２を載置したウエハ載置テーブル１５を水平面内
で回転する機能と上下方向に移動する機能を有してお
り、ロードロック室６内に設けたウエハ載置テーブル１
５の下側には回転上下軸２２の上端が固定してある。ロ
ードロック室６の底部に設けたＯリング２３により、回
転上下軸２２の回転上下に対しても、ロードロック室６
内は気密に保たれる。また、回転上下軸２２の外周に設
けたガイド２４が回転上下軸２２を回転上下可能に保持
している。回転上下軸２２はＯリング２３、ガイド２４
を貫通してロードロック室６の外部に連通している。ロ
ードロック室６の外部に位置する回転上下軸２２の下端
はベアリング２５を連通して、カップリング２６により
モータ２７の回転軸上端と接続してあるため、モータ２
７により回転上下軸２２が回転し、ウエハ載置テーブル
１５を水平面内で回転させる。また、モータ２７の下部
には例えばエアシリンダ２８がガイド２９に固定して設
けてあり、図２ではエアシリンダ２８によりモータ２７
を押し上げた状態を示している。この状態でウエハ載置
テーブル１５にはウエハ２が載置されるが、エアシリン
ダ２８がモータ２７の押し上げを解除すると、回転上下
軸２２が下降してウエハ載置テーブル１５は下降する。

【００１８】ウエハ位置検出機構は、ウエハ載置テーブ
ル１５上に載置したウエハ２の位置を検出する機能を有
しており、ロードロック室６の上壁部に覗き窓３０をＯ
リング３１により真空シールして設けるとともに覗き窓
３０の直下に位置する下壁部に覗き窓３２をＯリング３
３により真空シールして設け、更に覗き窓３０と覗き窓
３２のロードロック室６外部側に例えばレーザ式ライン
センサ等の変位センサ３４、３５をそれぞれ設けてあ
る。上述の回転機構によりウエハ２が回転すると、変位
センサ３４、３５により覗き窓３０、３２を通してウエ
ハ２のエッジ部の変位とオリフラやＶノッチ位置を回転
位置に対応して連続的に検出する。

【００１９】具体的な検出方法は図３及び図４を用いて
後述する。次に、後に述べる検出方法で検出したウエハ
の偏心量に基づきウエハの位置を調整するウエハ位置調
整機構について図２を用いて説明する。

【００２０】ロードロック室６の底部に設けたガイド３
６上に移動可能に位置修正テーブル３７を設けてあり、
内部にネジ３８が連通している。ネジ３８の一端はベア
リング３９により回転可能に保持してあり、他端にはギ
ア４０が接続してある。また、ギア４０にはギア４１が
係合し、ギア４１の回転軸４２はＯリング４３によりロ
ードロック室６を気密に保ちながら外部に連通してい
る。

【００２１】ロードロック室６の外部に位置する回転軸
４２の下端はベアリング４４を連通して、カップリング
４５によりモータ４６の回転軸上端と接続してあり、モ
ータ４６により回転軸４２がその軸の回りに回転する。

【００２２】モータ４６が回転軸４２を回転すると、ロ
ードロック室６内に位置するギア４１が回転するととも
にギア４０を連れ回す。ギア４１が回転することにより
ネジ３８が回転する。ネジ３８は位置修正テーブル３７
の連通部とかみあっており、ネジ３８の回転によって位
置修正テーブル３７はガイド３６上をスライドして水平
方向に移動する。

【００２３】なお、位置修正テーブル３７のウエハ載置
面は内側にウエハ載置テーブル１５が上下可能な空間を
有する形状となっている。

【００２４】先に述べたウエハ位置検出機構によるウエ
ハ２の中心ずれ量及びオリフラやＶノッチの検出につい
て、図３及び図４を用いて簡単に説明する。

【００２５】図３は図２に示すウエハ載置テーブル１５
上部に載置したウエハとロードロック室６に設けた変位
センサ３４との位置関係を模擬的に示した図であり、図
４はウエハを載置したウエハ載置テーブル１５が一回転
した時の変位センサ３４、３５が検出する遮光量の変化
を示したグラフである。説明の便宜上、オリフラではな
くＶノッチを有するウエハを用いるものとした。

【００２６】ウエハ載置テーブル１５の中心を点Ｏａと
し、ウエハの中心を点Ｏｂとする。中心位置ずれが生じ
ずにウエハ載置テーブル１５にウエハが載置してある場
合は両者は一致する。実際にウエハ載置テーブル１５上
に載置するウエハを円２ａとして実線で示し、位置ずれ
が生じずに載置した（点Ｏａと点Ｏｂが一致した場合
の）ウエハを円２ｂとして二点鎖線で示す。なお、円２
ａは円２ｂに対して偏心していると言える。また、ウエ
ハ載置テーブル１５の中心である点Ｏａを中心とし、点
Ｏａから点Ｏａ側の変位センサ３４の端部までを半径と
する模擬円板を円２ｃとして一点鎖線で示す。この模擬
円板の中心は点Ｏａであり一回転させても変位センサ３
４、３５の光を遮らない。

【００２７】一方、処理を行うウエハ２の直径はあらか
じめわかっており、ウエハ２をウエハ載置テーブル１５
上に中心位置ずれがない理想の状態で載置した場合に変
位センサ３４、３５の遮光量（遮光領域の幅）を距離Ｌ
０とする。また、円２ｃと円２ａとの最接近箇所を円２
ａ上で点Ｂとすると、最大離間箇所は点Ｂと点Ｏｂとを
結ぶ線と円２ａとの交点となり、円２ａ上で点Ｃとす
る。

【００２８】変位センサ３４、３５の計測開始位置を基
準点として３６０°ウエハ載置テーブル１５を矢印方向
に回転する。ウエハ載置テーブル１５上に載置したウエ
ハの中心位置がウエハ載置テーブル１５の中心である点
Ｏａと一致している場合、すなわち図３に示す円２ｂで
あれば、図４の曲線２ｂに示すように遮光量は角度Θ１
の時点（ノッチ箇所）でのみ変化し、その他の角度にお
いては一定となる。従って、Ｖノッチが角度Θ１の部分
に存在することがわかる。

【００２９】一方、中心位置がずれている円２ａの場合
はウエハ載置テーブル１５を一回転すると、図４曲線２
ａに示すように遮光量は回転開始時の角度０から角度Θ
２までは徐々に減少し、角度Θ２から角度Θ２＋１８０
°までは徐々に増加する。なお、角度Θ３の時点では遮
光領域は鋭く変化している。

【００３０】ここで、円２ａによる最小遮光量を距離Ｌ
１として算出するとともに、最小遮光量に該当する角度
を角度Θ２として求める。なお、最大遮光量を距離Ｌ２
とすると最大遮光量に該当する角度は角度Θ２＋１８０
°となる。

【００３１】以上述べたように、変位センサ３４、３５
の検出する最少遮光量を距離Ｌ１として求めるとともに
該当する角度Θ２を算出してウエハ２の偏心量とし、ウ
エハ２の中心ずれ量と中心ずれ方向（以下、偏心方向と
する）とする。

【００３２】なお、距離Ｌ２として算出した最大遮光量
をウエハ２の偏心量として算出しても良い。

【００３３】次に、再度図２を用いて位置合わせ部２１
における動作を説明する。まず、ウエハ載置テーブル１
５が上述の回転上下機構により回転し、ウエハ２の偏心
方向とロードロック室６の変位センサ３４、３５を設け
た方向とを一致させる。ここでは、ウエハ載置テーブル
１５が角度Θ２だけ回転した後で下降し、位置修正テー
ブル３７上にウエハ２を載置する。この時、ウエハ２を
載置した位置修正テーブル１４の移動距離は以下の式に
より求めることができる。

【００３４】すなわち、移動距離＝｜Ｌ０−Ｌ１｜（距
離Ｌ０から距離Ｌ１を減算した値の絶対値）または｜
（Ｌ２−Ｌ１）／２｜（距離Ｌ２から距離Ｌ１を減算し
た値の１／２の絶対値）となる。

【００３５】つまり、上記式にて求めた移動距離だけ図
２における左方向にウエハ２が移動してウエハ２の中心
とウエハ載置テーブル１５の回転中心とが一致する。な
お、角度Θ２＋１８０°だけ回転し、ウエハ２を載置し
た位置修正テーブル１４の移動距離を｜Ｌ０−Ｌ２｜
（距離Ｌ０から距離Ｌ２を減算した値の絶対値）とし
て、図２における右方向にウエハ２が移動してもよい。
また、角度Θ２だけ回転し、移動距離を｜Ｌ０−Ｌ２｜
（距離Ｌ０から距離Ｌ２を減算した値の絶対値）とし
て、図２における左方向にウエハ２が移動してもよい。

【００３６】位置修正テーブル３７による動作が完了す
ると、ウエハ載置テーブル１５は回転上下機構により当
初の高さまで回転はせずに上昇する。ウエハ載置テーブ
ル１５が上昇し始めると、図示しない制御装置が、ロー
ドロック室６内の圧力を検出する真空センサ（図示せ
ず）からの出力を基に、ロードロック室６内部と搬送室
５及びチャンバ１９内とが同じ真空度となったことを確
認してゲート１０を開く。

【００３７】搬送室５内の真空搬送ロボット（真空搬送
装置）１７は中心位置ずれを修正したウエハ２を搬送す
る。なお、真空雰囲気状態でゲート１０を開きながら、
再度ウエハ載置テーブル１５を回転しウエハ２のオリフ
ラやＶノッチを所望の方向に位置合わせしてもよい。

【００３８】なお、必要に応じてアンロードロック室７
内にも同様の位置合わせ部を設けてもよい。この場合
は、大気開放時に位置合わせを行なえる。

【００３９】以上述べたように、ロードロック室６にお
ける真空製造を行いながらウエハの中心位置ずれを検出
し修正するため、ウエハ処理装置での処理準備工程にお
ける時間を短縮することができる。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、中継部に設けた真空排
気手段による真空封止中に、中継部内に設けた位置修正
手段がウエハの中心位置を認識しウエハの位置を修正す
るため、ウエハ処理装置での処理準備工程における時間
を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すウエハ処理装置のレ
イアウトを示す図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面の拡大図である。

【図３】図１に示す一実施形態におけるウエハ処理装置
のウエハとロードロック室に設けた変位センサ３４、３
５との位置関係を示す図である。

【図４】図１に示す一実施形態におけるウエハ処理装置
のウエハ載置テーブルが１回転した時に変位センサ３
４、３５が検出する遮光量の変化を示した図である。

【図５】従来のウエハ処理装置のレイアウトを示す図で
ある。

【符号の説明】

１：ウエハ処理装置 ２：ウエハ ３：
カセット載置部 ４，４ａ：カセット載置室 ５：搬送室 ６：
ロードロック室 ７：アンロードロック室 ８，９，１０，１１：ゲー
ト １２：ウエハアライメント部 １３，１４，１５：ウエ
ハ載置テーブル １６：ウエハ搬送装置（大気ロボット） １７：ウエハ
搬送装置（真空ロボット）１８：ゲート １９：チャン
バ ２０：ウエハ載置テーブル ２１：位置合わせ部 ２２：回転上下軸 ２３：Ｏリン
グ ２４：ガイド ２５：ベアリング ２６：カップリング ２７：モー
タ ２８：エアシリンダ ２９：ガイド ３０，３２：覗き窓 ３１，３３：Ｏリ
ング ３４，３５：変位センサ ３６：ガイド ３７：位置修
正テーブル ３８：ネジ ３９：ベアリング ４０，４１：ギア ４
２：回転軸 ４３：Ｏリング ４４：ベアリング ４５：カップリン
グ ４６：モータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウエハを収納したカセットを載せるカセッ
   ト載置部と該カセット載置部のカセットからウエハを搬
   出入する大気搬送装置とからなる大気圧開放部と、 大気圧開放部と接しており大気圧開放及び真空封止が切
   り替え可能な真空排気手段を有する中継部と、 中継部により大気圧開放部とは遮断しており、真空雰囲
   気中でウエハの処理を行う処理室にウエハを搬出入する
   真空搬送装置を有する真空封止部とを備えたウエハ処理
   装置において、 該中継部内に大気圧開放部から大気搬送装置が搬送した
   ウエハの中心位置を認識しウエハの位置を修正する位置
   修正手段を設けたことを特徴とするウエハ処理装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載のウエハ処理装置におい
   て、中継部に設けた真空排気手段の動作中に位置修正手
   段が動作するようにした制御装置を有することを特徴と
   するウエハ処理装置。