(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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
【図１】
0003661138.tif 000002
【図２】
0003661138.tif 000003
【図３】
0003661138.tif 000004
【図４】
0003661138.tif 000005