JPH10199958A - ウェハ支持体用ステージ並びにウェハ搬送システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体成長装置に用いるサセプタ用ステージ
において、サセプタに触れずに半導体ウェハのステージ
へのセット又はステージからの取り出しを可能にする。 【解決手段】 半導体ウェハ２８を支持するサセプタ２
４が載置される引き出し可能な複数の受台２３を有し、
全体が上下動可能とされたサセプタ用ステージ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体製造
装置等に用いられるウェハ支持体用ステージ、並びにウ
ェハ搬送システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体製造装置、例えば半導体成
長装置の大型化や自動化が進み、半導体ウェハのセッテ
ィングに関してオートローディングとなった装置が多く
なってきている。しかし、例えば化合物半導体の成長装
置のように、多数枚とはいっても数枚程度の場合におい
ては、例えば２５枚入りのウェハカセットから自動でウ
ェハセッティングすることは実用的でない。

【０００３】なぜなら、開封後の長時間の放置により半
導体ウェハ表面の劣化が考えられるため、使いきれずに
カセット内に残った半導体ウェハの品質が保証されない
からである。従って、ウェハセッティングのための自動
化は行わず、手動でサセプタ上にウェハセットした後
に、そのウェハを載せたサセプタを反応炉内にオートロ
ーディングするという形成が、まだ一般的である。

【０００４】サセプタをローディングするためには、例
えばロボットアーム等を用いるが、位置情報を入力する
必要がある。数枚程度のサセプタをローディングする場
合は、サセプタを載せたステージが垂直方向に上下して
ロボットアームの位置、即ちそのサセプタを取り出す位
置まで移動するという方法が一般的である。つまり、極
力ステージ位置がずれない様にするために、ステージと
しては、Ｚ軸方向（垂直方向）のみ移動可能とし、Ｘ軸
方向及びＹ軸方向（水平面内方向）への移動ができない
構造となっている。

【０００５】図９は、従来のサセプタ用のステージを示
す。このステージ１は、図９Ａに示すように、数枚程度
のサセプタ２をセットするための受台３が複数段、垂直
方向に配列固定して設けられ、ステージ１自体が矢印ａ
で示すように垂直方向に上下動できるように構成され
る。このステージ１の各段の受台３上に、ステージ前面
から手動によって半導体ウェハ４を載せた状態のサセプ
タ２をセットする。

【０００６】その後、図９Ｂに示すように、ステージ１
の後面からロボットアーム５によって半導体ウェハ４を
載せたサセプタ２が取り出され、処理室、例えば半導体
成長装置であれば反応炉に自動搬送される。

【０００７】図１０〜図１２は、例えば半導体成長装置
における半導体ウェハの搬送システム、即ちウェハのロ
ード、アンロードの概略を示す。１１はウェハローディ
ングに用いるウェハ供給室、１２は成長済みのウェハを
アンロードするウェハ回収室、１３はロード・アンロー
ドに用いる自動搬送手段としてのロボットアーム１５が
収納されたロボット室、１４は反応炉を示す。各ウェハ
供給室１１、ウェハ回収室１２、反応炉１４はゲートバ
ルブ１６等で遮断されている。ウェハ供給室１１及びウ
ェハ回収室１２には、夫々図９に示すステージ１が配置
されている。

【０００８】先ず、図１０の工程に示すように、例えば
窒素雰囲気中でウェハ供給室１１の扉１１ａを開き、ウ
ェハ４を載せたサセプタ２をハンドリング（手動）によ
ってステージ１の各段の受台３上にセットする。セット
終了後、ウェハ供給室１１は真空引きされる。

【０００９】次に、図１１の工程に示すように、反応炉
１４とウェハ回収室１２の夫々のゲートバルブ１６が開
き、ロボットアーム１５によって反応炉１４から成長済
みのウェハ４をサセプタ２と共に、真空状態のウェハ回
収室１２内のステージ１に順次回収される。

【００１０】次に、図１２の工程に示すように、ウェハ
供給室１１のゲートバルブ１６が開き、ロボット１５に
よって真空状態のウェハ供給室１１内のステージ１から
順次ウェハ４を載せたサセプタ２が反応炉１４内に搬送
される。一方、ゲートバルブ１６が閉じられたウェハ回
収室１２では、窒素雰囲気中でウェハ回収室１２の扉１
２ａが開き、そのステージ１からハンドリングによって
ウェハ４と共にサセプタ２が取り出される。

【００１１】その後、図１３の工程に示すように、次の
成長のために、ウェハ回収室１２から取り出したサセプ
タ２に次の半導体ウェハ４を載せて、之を窒素雰囲気内
でハンドリングによってウェハ供給室１１へ移動する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
では、サセプタ２上へのウェハセット、さらにはそのサ
セプタ２をステージ１へセットするのは、ハンドリング
ということになり、作業上困難であったり、サセプタの
クリーン度という観点からもあまり好ましい状態とはい
いがたかった。

【００１３】本発明は、上述の点に鑑み、ウェハセッ
ト、ウェハ取り出し、さらにはウェハ支持体のステージ
へのセット、等をウェハ支持体等に触れることなしに容
易に行えるウェハ支持体用ステージを提供するものであ
る。本発明は、かかるウェハ支持体用ステージを用い
て、ウェハ支持体に触れることなくウェハ搬送を可能に
したウェハ搬送システムを提供するものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明に係るウェハ支持
体用ステージは、ウェハ支持体が載置される引き出し可
能な複数の受台を有して上下動可能とされた構成とす
る。

【００１５】かかる構成のステージにおいては、サセプ
タに触れることなくステージへのウェハセット、又はス
テージからのウェハ取り出しが行える。即ち、受台が引
き出し可能であるために、ウェハをウェハ支持体上にセ
ットする際は、受台をステージより外部に引き出すこと
によって受台上に載置されているウェハ支持体にウェハ
をセットすることが可能となる。また、ウェハ支持体上
のウェハを取り出す際は、受台をステージより外部に引
き出すことによって受台上のウェハ支持体からウェハの
みを取り出すことが可能となる。また、ステージは上下
動可能であるためステージを順次上下方向に移動し、順
次受台を引き出すことによって、ウェハ支持体に対する
ウェハのセット又は取り出しが容易に行える。

【００１６】本発明に係るウェハ搬送システムは、上記
のウェハ支持体用ステージが配置されたウェハ収納室
と、処理室と、自動搬送手段とを有し、自動搬送手段に
よってウェハを支持したウェハ支持体のウェハ収納室か
ら処理室への搬送、処理後のウェハを支持したウェハ支
持体の処理室からウェハ収納室への搬送を行うようにな
す。

【００１７】このウェハ搬送システムにおいては、ステ
ージの受台が引き出し可能とされていることによって、
ウェハ支持体に触れずに、ウェハのウェハ支持体へのセ
ット、ウェハ収納室と処理室間のウェハ搬送、処理済み
ウェハのウェハ支持体からの取り出しを可能にする。更
に、ウェハを取り出した後、次の成長のためにウェハ支
持体を元のステージに移動することも自動搬送手段にて
行うので、一連のウェハのロード・アンロード工程でウ
ェハ支持体のクリーン度が保たれ、ウェハの品質向上が
図れる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明に係るウェハ支持体用ステ
ージは、ウェハを支持するウェハ支持体が載置される引
き出し可能な複数の受台を有し、上下動可能とした構成
とする。

【００１９】本発明の上記ウェハ支持体用ステージは、
半導体製造装置のステージとして用いることができる。

【００２０】本発明に係るウェハ搬送システムは、ウェ
ハを支持するウェハ支持体が載置される引き出し可能な
複数の受台を有し、上下動可能なウェハ支持体用ステー
ジが配置されてなるウェハ収納室と、処理室と、ウェハ
を支持したウェハ支持体をウェハ収納室と処理室との間
で搬送する自動搬送手段とを有し、自動搬送手段によっ
て、ウェハ収納室のウェハ支持体用ステージからウェハ
を支持したウェハ支持体を取り出して処理室へ搬送し、
処理後、自動搬送手段によって処理室からウェハを支持
したウェハ支持体を取り出してウェハ収納室に配置され
たウェハ支持体用ステージに回収するようになす。

【００２１】本発明は、上記ウェハ搬送システムにおい
て、ウェハ収納室を夫々ウェハ支持体用ステージが配置
されてなるウェハ供給室とウェハ回収室に分離されて成
り、処理後のウェハを支持したウェハ支持体をウェハ回
収室のウェハ支持体用ステージに回収し、該ステージか
らウェハを取り出した後、自動搬送手段によりウェハ回
収室のウェハ支持体用ステージからウェハ支持体のみを
ウェハ供給室のウェハ支持体用ステージに搬送するよう
になす。

【００２２】以下、図面を参照して本発明の実施例につ
いて説明する。

【００２３】図１〜図３は本発明に係るウェハ支持体用
ステージ、本例では半導体製造装置例えば半導体成長装
置に用いるサセプタ用ステージの一例を示す。図１はス
テージを正面から見た図、図２はステージを上部から見
た図、図３はステージ内にサセプタがセットされた状態
の断面図を夫々示す。

【００２４】本例に係るサセプタ用ステージ２１は、奥
行のある縦枠状の支持部２２内に、垂直方向に配列され
るように、支持部２２に対し引き出し可能な複数の受台
２３を配して構成される。受台２３は、この上にサセプ
タ２４を載置する為のものであり、その両側縁が支持部
２２の両内側壁に設けられたガイド溝２５に係合され、
例えばローラ等の適当手段を介して円滑に引き出し及び
収納自在とされている。受台２３は、図２に示すよう
に、後方部が開放された略Ｕ字型をなし、サセプタ２４
を直接受ける段差部２７が設けられている。

【００２５】図２（図４Ａも参照）の仮想線で示すステ
ージ２１の前面から、受台２５が引き出された状態で
は、受台２３上のサセプタ２４が外部に露出することに
なり、例えば真空ピンセット等によるハンドリング、若
しくはロボットアームによってこのサセプタ２４上に半
導体ウェハ２８をセットするとか、或いはサセプタ２４
上から半導体ウェハ２８を取り出すこと等が可能とな
る。

【００２６】また、図２（図４Ｂも参照）に示すよう
に、受台２３がステージ２１内に収められた状態で、後
方から自動搬送手段の例えばロボットアーム３０を差し
入れてサセプタ２４のみ、或いはウェハを支持した状態
のサセプタ２４をステージ２１から取り出し、他部へ搬
送することが可能である。

【００２７】ステージ２１の全体は、垂直方向（図１の
矢印ｂ方向）に上下動できる機構（図示せず）に接続さ
れている。また、このステージ２１は、同様に図示さぜ
るも、真空引き可能な容器（若しくは室）中に収納され
るものである。

【００２８】このステージ２１では、受台２３の引き出
し、収納等によってもステージ２１の上下方向の位置が
ずれたりせず、なめらかな動きが可能となっており、ロ
ボットアーム３０への位置情報が変わることはない。ま
た、ステージ２１の位置がずれた場合は、警報を出すと
か、若しくは容易に位置情報を変更可能な機能を有して
いるものとする。

【００２９】次に、図５〜図８は、本発明に係るウェハ
搬送システム、即ちウェハのロード・アンロードシステ
ムを半導体製造装置、例えば半導体成長装置に適用した
場合の概略的構成図である。

【００３０】この半導体成長装置では、ウェハローディ
ングに用いるウェハ供給室４１と、成長済みウェハをア
ンロードするウェハ回収室４２と、ロード・アンロード
に用いる自動搬送手段、例えばロボットアーム３０が収
納されたロボット室４３と、成長が行われる反応室４４
との４室構造を有し、各々ゲードバルブ４５等で遮断可
能となされ、また各々個別に真空引きができる構造とな
っている。

【００３１】ウェハ供給室４１とウェハ回収室４２内に
は、前述のサセプタ用ステージ２１が配置され、サセプ
タ２４を取り出すことなく、半導体ウェハ２８をサセプ
タ２４上にセットすること及びサセプタ２４上から半導
体ウェハ２８を取り出すことが可能となっている。

【００３２】ウェハ供給室４１とウェハ回収室４２の外
側は、窒素雰囲気中で作業が行える構造となっており、
図示せざるも窒素雰囲気のボックスの穴のあいた部分に
は気密性を有した作業用の手袋が配置されている。

【００３３】また、この窒素雰囲気のボックスに半導体
ウェハを導入、もしくは成長済みの半導体ウェハを回収
するための、セット及び回収用の容器が接続されてい
る。この容器は気密性を保持したまま接続されているこ
とは言うまでもない。さらに、この容器は別個の真空引
きのラインやパージ用の窒素が導入できる構造を有して
いるものとする。

【００３４】次に、上述の半導体成長装置におけるウェ
ハのロード・アンロードの動作について説明する。

【００３５】先ず、図５の工程で示すように、窒素雰囲
気中でウェハ供給室４１の扉４１ａを開き、ステージ２
１の受台２３を前面より引き出し、受台２３上に載置さ
れているサセプタ２４上に半導体ウェハ２８をセットす
る。ウェハ２８のセットは例えば真空ピンセットによる
ハンドリング（手動）で行うことができる。なお、この
例では、ハンドリングを前提としたが、その他、例えば
サセプタ２４のロード・アンロード用のロボットアーム
３０とは別のロボットアームで半導体ウェハ２８をサセ
プタ２４上にセットすることも可能である。サセプタ２
４上に半導体ウェハ２８をセットしたならば、受台２３
をステージ２１内に収める。このようにして、各受台２
３上のサセプタ２４に順次半導体ウェハ２８をセットす
る。セット終了後、扉４１ａは閉じられ、真空引きされ
る。

【００３６】次に、図６の工程で示すように、反応炉４
４とウェハ回収室４２の夫々のゲートバルブ４５が開
き、ロボットアーム３０によって反応炉４４から成長済
みのウェハ２８をサセプタ２４と共に取り出し、之を真
空状態のウェハ回収室４２内のステージ２１に順次回収
する。この場合、ステージ２１の各受台２３がロボット
アーム３０の位置に対応するように、各ウェハ毎に順次
ステージ２１自体が垂直方向に移動して、各受台２３上
にウェハ２８を載せたサセプタ２４が回収される。

【００３７】次に、図７の工程で示すように、ウェハ回
収室４２のゲートバルブ４５が閉じられる共に、ウェハ
供給室４１のゲートバルブ４５が開かれて、ウェハ供給
室４１内のステージ２１にセットされていたウェハ２８
が載置されたサセプタ２４をロボットアーム３０によっ
て取り出し、之を反応炉４４へ搬送する。この場合も、
ステージ２１の各受台２３がロボットアーム３０の位置
に対応するように各ウェハ毎に順次ステージ２１自体が
垂直方向に移動し、各受台２３上のウェハをセットした
サセプタ２４が順次反応炉４４に搬送される。

【００３８】そして、この反応炉４４への搬送時に、ウ
ェハ回収室４２では、窒素雰囲気中でウェハ回収室４２
の扉４２ａを開き、ステージ２１の受台２３を順次引き
出して、サセプタ２４から成長済みの半導体ウェハ２８
のみを例えば真空ピンセットによるハンドリング（手
動）にて取り出す。なお、この場合も、ハンドリングの
他に、例えばロボットアーム３０とは別のロボットアー
ムで半導体ウェハ２８をサセプタ２４から取り出すこと
も可能である。半導体ウェハ２８の取り出しが完了した
ならば扉４２ａは閉じられ、真空引きされる。

【００３９】次に、図８の工程で示すように、ウェハ供
給室４１及びウェハ回収室４２の夫々のゲートバルブ４
５を開き、ロボットアーム３０によりウェハ取り出し後
のサセプタ２４を、ウェハ回収室４２のステージ２１か
らウェハ供給室４１のステージ２１に回収する。これに
より、ハンドリングせずに、即ちサセプタに触れること
なく、自動搬送でサセプタ２４のみをウェハ供給室４１
のステージ２１内に移動することができる。以後、この
図５〜図８の工程順が繰り返される。

【００４０】上述の実施例に係るサセプタ用ステージ２
１によれば、その受台２３が引き出した状態で、受台２
３に載置されているサセプタ２４上に半導体ウェハ２８
をセットすることができ、或いはサセプタ２４上から半
導体ウェハ２８のみを取り出すことができる。即ち、サ
セプタに触れることなく、ステージ２１へのウェハセッ
ト、或いはステージ２１からのウェハ取り出しを行うこ
とができる。従って、サセプタ２４のクリーン度が向上
し、半導体ウェハ２８の品質をより向上することが可能
となると共に、ウェハセット時、ウェハ取り出し時の作
業性が良くなり、ハンドリングミスによるウェハ損失を
減少することができる。

【００４１】また、上述の実施例に係るウェハ搬送シス
テム、即ちウェハのロード・アンロードシステムによれ
ば、クリーン度が要求される半導体ウェハ２８のステー
ジ２１内へのセッティングを、サセプタ２４等に触れる
ことなしに容易に行えるようになる。従って、例えば半
導体成長装置に適用したときには、成長層の品質を劣化
させる可能性が大幅に少なくなる。また、作業が容易に
なることにより、ウェハセット時のハンドリングミスに
よる損失を大幅に減少させることが可能となる。

【００４２】さらに、成長済みのウェハの回収、取り出
しもクリーン度を保ちつつ、且つ容易に行えるようにな
る。従って、従来のようなハンドリングによる落下や欠
け、あるいは傷等の不良を発生させる確率が大幅に減少
する。

【００４３】また、ステージ２１への半導体ウェハのセ
ットそのものをロボットアーム等によって自動化する設
計も容易となる。

【００４４】本実施例のロード・アンロードシステムに
おいては、特に、成長済みのウェハ２８を回収し、取り
出した後のサセプタ２４を、ロボットアーム３０によっ
て自動的にウェハ回収室４２のステージ２１からウェハ
供給室４１のステージ２１へ回収するようにしているの
で、以後サセプタ２４に触れることなくステージ２１へ
の次のウェハセットが行える。これによって、ウェハの
ロード・アンロードの一連の工程でサセプタ２４に対す
るクリーン度が大幅に向上し、半導体ウェハ２８に対す
る品質をより保証することができるものである。

【００４５】尚、上例では本発明を半導体成長装置に適
用したが、その他、例えばエッチング装置等のいわゆる
半導体製造装置に適用することができる。

【００４６】また、上例では、半導体ウェハに適用した
が、その他のウェハにも適用できること勿論である。

【００４７】

【発明の効果】本発明に係るウェハ支持体用ステージに
よれば、その受台が引き出し可能であることによって、
ウェハ支持体に触れることなく、受台上のウェハ支持体
へのウェハセット、或いはそのウェハ支持体からのウェ
ハ取り出しを行うことができる。従って、ウェハ支持体
のクリーン度が向上すると共に、ウェハセット時、ウェ
ハ取り出し時の作業性が良くなり、ハンドリングミスに
よるウェハの損失を減少させることができる。本発明に
係るウェハ支持体用ステージを半導体製造装置のステー
ジに適用するときは、半導体ウェハの品質をより保証す
ることができる。

【００４８】本発明に係るウェハ搬送システムによれ
ば、上記ウェハ支持体用ステージを備えることによっ
て、クリーン度を要求されるウェハのステージへのセッ
ティングを、ウェハ支持体等に触れることなく容易に行
え、処理時の品質劣化を大幅に低減することができる。
また作業が容易になることにより、ウェハセット時のハ
ンドリングミスによるウェハ損失を大幅に減少させるこ
とが可能となる。

【００４９】さらに、処理済みのウェハの回収、取り出
しもクリーン度を保ちつつ容易に行える。従って、従来
のようなハンドリングミスによる落下や欠け、あるいは
傷等の不良を発生させる確率が大幅に減少する。さら
に、ウェハセット、或いはウェハ取り出しそのものを自
動化することも容易となる。

【００５０】また、ウェハ収納室をウェハ供給室とウェ
ハ回収室とに分離して設けるときは、処理済みのウェハ
を回収し、取り出した後のウェハ支持体を、自動搬送手
段によってウェハ回収室のステージからウェハ供給室の
ステージへ回収するので、以後、ウェハ支持体に触れる
ことなく次のウェハセットが行える。これによって、ウ
ェハのロード・アンロードの一連の工程でウェハ支持体
に対するクリーン度が大幅に向上し、ウェハに対する品
質のより向上が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るウェハ支持体用ステージの一例を
示す正面図である。

【図２】本発明に係るウェハ支持体用ステージの一例を
示す一部断面とする平面図である。

【図３】本発明に係るウェハ支持体用ステージの受台に
ウェハ支持体をセットした状態の要部の断面図である。

【図４】Ａ 本発明に係るウェハ支持体用ステージの動
作を示す説明図である。 Ｂ 本発明に係るウェハ支持体用ステージの動作を示す
説明図である。

【図５】本発明のウェハ搬送システムを半導体成長装置
に適用した場合のウェハ搬送工程図である。

【図６】本発明のウェハ搬送システムを半導体成長装置
に適用した場合のウェハ搬送工程図である。

【図７】本発明のウェハ搬送システムを半導体成長装置
に適用した場合のウェハ搬送工程図である。

【図８】本発明のウェハ搬送システムを半導体成長装置
に適用した場合のウェハ搬送工程図である。

【図９】Ａ 従来のサセプタ用ステージ及びその動作説
明図である。 Ｂ 従来のサセプタ用ステージ及びその動作説明図であ
る。

【図１０】従来の半導体成長装置に適用したウェハ搬送
システムの工程図である。

【図１１】従来の半導体成長装置に適用したウェハ搬送
システムの工程図である。

【図１２】従来の半導体成長装置に適用したウェハ搬送
システムの工程図である。

【図１３】従来の半導体成長装置に適用したウェハ搬送
システムの工程図である。

【符号の説明】

２１ サセプタ用ステージ、２３ 受台、２４ サセプ
タ、２８ 半導体ウェハ、３０ ロボットアーム、４１
ウェハ供給室、４２ ウェハ回収室、４３ロボット
室、４４ 反応炉、４５ ゲートバルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今西 大介 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウェハを支持するウェハ支持体が載置さ
   れる引き出し可能な複数の受台を有し、 上下動可能とされて成ることを特徴とするウェハ支持体
   用ステージ。
2. 【請求項２】 半導体製造装置のステージに用いられる
   ことを特徴とする請求項１に記載のウェハ支持体用ステ
   ージ。
3. 【請求項３】 ウェハを支持するウェハ支持体が載置さ
   れる引き出し可能な複数の受台を有し、上下動可能なウ
   ェハ支持体用ステージが配置されてなるウェハ収納室
   と、 処理室と、 ウェハを支持した前記ウェハ支持体を前記ウェハ収納室
   と前記処理室との間で搬送する自動搬送手段とを有し、 前記自動搬送手段によって、前記ウェハ収納室のウェハ
   支持体用ステージからウェハを支持した前記ウェハ支持
   体を取り出して前記処理室へ搬送し、 処理後、前記自動搬送手段によって前記処理室から前記
   ウェハを支持したウェハ支持体を取り出して前記ウェハ
   収納室に配置されたウェハ支持体用ステージに回収する
   ことを特徴とするウェハ搬送システム。
4. 【請求項４】 前記ウェハ収納室が夫々前記ウェハ支持
   体用ステージを配置してなるウェハ供給室とウェハ回収
   室に分離されて成り、 処理後のウェハを支持したウェハ支持体を前記ウェハ回
   収室のウェハ支持体用ステージに回収し、前記ステージ
   から前記ウェハを取り出した後、 前記自動搬送手段により、前記ウェハ回収室のウェハ支
   持体用ステージから前記ウェハ支持体のみを前記ウェハ
   供給室のウェハ支持体用ステージに搬送することを特徴
   とする請求項３に記載のウェハ搬送システム。