(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給用のカセットに納めて供給される複数枚のウェーハに対し、カセットからウェーハを一枚ずつ取り出しながら、一連の処理を順次的に施すようになっている自動ウェーハめっき装置であって、
水平方向で伸縮可能とした把持アームを上下動可能に且つ上下動軸を中心とした回動動作可能にして有する搬送ロボットを備え、またこの搬送ロボットを囲むように且つ前記把持アームの最大伸長時に当該把持アームの先端部の把持部が到達可能な範囲内にそれぞれ位置させて配したロードステージ、向き合わせステージ、めっきステージ、回収ステージ、及び洗浄ステージを備えており、そして
搬送ロボットがその把持アームにおける回動動作、上下動動作及び伸縮動作の組み合わせにより、ロードステージに載置の供給用カセットからウェーハを１枚ずつ把持して取り出す動作、このウェーハを搬送して向き合わせステージに供給する動作、向き合わせステージで向き合わせ済のウェーハを搬送してめっきステージに供給する動作、めっきステージでめっき済のウェーハを搬送して回収ステージに供給する動作、及び回収ステージでめっき液の回収処理を終えたウェーハを搬送して洗浄ステージに供給する動作を各ウェーハごとに順次繰り返すようにしてなる自動ウェーハめっき装置。
【請求項２】
洗浄ステージは、洗浄液を満たした洗浄槽と、搬送用のカセットの支持のための支持体とを備え、且つ支持体に支持させたカセットを洗浄槽に対し出し入れできるようにされており、そしてカセットにウェーハを納める際にのみカセットを洗浄槽から出した状態とし、次のウェーハをカセットに納める時まではカセットを洗浄槽の洗浄液に漬けた状態としておくことができるようになっている請求項１に記載の自動ウェーハめっき装置。
【請求項３】
支持体を洗浄槽に回動可能に取り付けることで、支持体とともにカセットを洗浄槽に対し出し入れできるようにした請求項２に記載の自動ウェーハめっき装置。
【請求項４】
カップ状のめっき槽の上部開口に沿って支持部が設けられるとともに、この支持部の下側位置にめっき槽の内部から外部に貫通するめっき液流出路が設けられ、さらにめっき槽の内部にめっき液供給部が設けられ、そしてめっき液供給部から上昇流で供給されるめっき液にめっき液流出路からめっき槽の外部へ流出する流れを形成させ、このめっき液に支持部に載置のウェーハの被めっき面を接触させることで、めっきを施すようになっているカップ式めっき装置をめっきステージに設けてある請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の自動ウェーハめっき装置。
【請求項５】
めっき槽の支持部に載置のウェーハを押さえ付けるための押圧体を上下動可能にして有するとともに、この押圧体が吸着部を有し、そしてめっきステージへのウェーハの供給の際に、前記押圧体がその吸着部による吸着で把持アームからウェーハを受け取る動作と、ウェーハを受け取った押圧体が下降してウェーハをめっき槽の支持部に押圧状態で載置する動作を行なうようになっている請求項４に記載の自動ウェーハめっき装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェーハに自動的にめっき処理を施すための自動ウェーハめっき装置に関し、特に小ロットでのウェーハのめっき処理を自動的に行なうのに適する自動ウェーハめっき装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスは多くの加工工程を必要とする。その一つとしてウェーハにめっき処理を施す工程がある。ウェーハのめっき処理は、同一仕様の製品を大ロットで生産する場合であれば、大型の全自動的なめっき装置で行なわれている。しかし小ロット生産の場合には、一般に、例えばカップ式めっき装置を１台とか２台程度用い、必要な一連のめっき関連処理のほとんどを手動で行なっている。このようにウェーハのめっき処理を手動操作で行なうことには問題が少なくない。例えばウェーハの表面に作業者の手が触れることで不良品発生の大きな原因をつくることなどである。そのために、例えばウェーハを数枚〜数十枚程度の小ロットで処理する場合のめっき関連の一連の処理を作業者がウェーハに手を触れることなく行なうことのできる自動めっき装置の開発が望まれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような要望に応えるためになされたもので、ウェーハのめっき処理を自動的に行なえるウェーハめっき装置、特に小ロットでのウェーハのめっき処理を自動的に行なうのに適するウェーハめっき装置の提供を目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明による自動ウェーハめっき装置は、供給用のカセットに納めて供給される複数枚のウェーハに対し、カセットからウェーハを一枚ずつ取り出しながら、一連の処理を順次的に施すことを基本としている。
【０００５】
そのために本発明による自動ウェーハめっき装置は、水平方向で伸縮可能とした把持アームを上下動可能に且つ上下動軸を中心とした回動動作可能にして有する搬送ロボットを備え、またこの搬送ロボットを囲むように且つ前記把持アームの最大伸長時に当該把持アームの先端部の把持部が到達可能な範囲内にそれぞれ位置させて配したロードステージ、向き合わせステージ、めっきステージ、回収ステージ、及び洗浄ステージを備えている。
【０００６】
そして搬送ロボットがその把持アームにおける回動動作、上下動動作及び伸縮動作の組み合わせにより、ロードステージに載置の供給用カセットからウェーハを１枚ずつ把持して取り出す動作、このウェーハを搬送して向き合わせステージに供給する動作、向き合わせステージで向き合わせ済のウェーハを搬送してめっきステージに供給する動作、めっきステージでめっき済のウェーハを搬送して回収ステージに供給する動作、及び回収ステージでめっき液の回収処理を終えたウェーハを搬送して洗浄ステージに供給する動作を各ウェーハごとに順次繰り返し、これにより各ウェーハに一連のめっき関連処理を施す。
【０００７】
この自動ウェーハめっき装置によると、一連のめっき関連処理に伴うウェーハの搬送を搬送ロボットがその把持アームでウェーハを把持して行なう。このため一連の処理中に作業者はウェーハに触れる必要がない。また一連の処理が完了した後にも、ウェーハを搬送用のカセットに納めて自動ウェーハめっき装置から取り出すようにすることが可能で、このようにすることで、めっき処理に続く工程に移るにも作業者はウェーハに触れなくて済む。この結果、ウェーハの表面に作業者の手が触れて不良品の発生を招くような事態を効果的に防止できる。
【０００８】
上記のような自動ウェーハめっき装置については、洗浄ステージの後に洗浄済のウェーハを乾燥させるための処理を行なうステージを設けることも可能である。しかし乾燥処理は自動ウェーハめっき装置の外で行なうことが可能である。このことから乾燥処理のためのステージを省くことで、装置全体を小型化することが可能であり、またそのようにすることが実用上で好ましい。
【０００９】
このように乾燥処理のためのステージを省く場合には、めっき処理に続く工程にめっき処理済のウェーハを作業者の手に触れさせることなく搬送するためのカセットを洗浄ステージに置けるようにし、且つカセットに所定枚数のウェーハを収納させるまでの間に既収納のウェーハが乾燥して洗浄液のしずく跡などを生じることのないようにするために、次のウェーハの収納までカセットを洗浄液に漬けた状態にしておくことができるようにするのが好ましい。
【００１０】
そのような構造として本発明では、洗浄液を満たした洗浄槽と、搬送用カセットの支持のための支持体とを洗浄ステージに設け、且つ支持体に支持させたカセットを洗浄槽に対し出し入れできるようにする。そしてカセットにウェーハを納める際にのみカセットを洗浄槽から出した状態とし、次のウェーハをカセットに納める時まではカセットを洗浄槽の洗浄液に漬けた状態としておくことができるようにしている。
【００１１】
また上記のような自動ウェーハめっき装置のめっきステージには、一般的に広く用いられているカップ式めっき装置を用いるのが好ましい。このカップ式めっき装置は、カップ状のめっき槽の上部開口に沿って支持部が設けられるとともに、この支持部の下側位置にめっき槽の内部から外部に貫通するめっき液流出路が設けられ、さらにめっき槽の内部にめっき液供給部が設けられ、そしてめっき液供給部から上昇流で供給されるめっき液にめっき液流出路からめっき槽の外部へ流出する流れを形成させ、このめっき液に支持部に載置のウェーハの被めっき面を接触させることでめっきを施す構造である。
【００１２】
このようなカップ式めっき装置は、そのめっき槽における支持部がめっき槽の外周部に比べて低い位置になることを避けられないのが一般である。つまりウェーハを載置するための支持部の周囲をめっき槽の外周部が壁状に囲う状態になる。一方、一般的に用いられているウェーハ用のカセットはウェーハの収納間隔が例えば１０ｍｍ程度であるのが通常で、搬送ロボットの把持アームはその上下方向の厚みをこの１０ｍｍ程度という狭い間隔に規制される。つまり把持アームは、１０ｍｍ程度の間隔で納めてあるウェーハをカセットから取り出せるようにするために、その先端部に設けてある例えば吸着構造の把持部も含めて、最大で１０ｍｍ以下の厚みしか許容されないということである。したがって把持アームを例えば２ｍｍ程度の厚みに形成したとしても、把持アームからの把持部の突出高さは８ｍｍ以下でなければならない。このようなカップ式めっき装置のめっき槽と把持アームの関係は、把持アームから直接的にウェーハをめっき槽に供給することを困難にする。すなわち把持アームがめっき槽の外周部にぶつかってしまい、把持部で把持しているウェーハをめっき槽の支持部にセットすることを困難にする。
【００１３】
この問題を解消させるために本発明では、カップ式めっき装置におけるめっき槽の支持部に載置のウェーハを押さえ付けるための押圧体を上下動可能に設けるとともに、この押圧体に吸着部を設け、そしてめっきステージへのウェーハの供給の際に、押圧体がその吸着部による吸着で把持アームからウェーハを受け取る動作と、ウェーハを受け取った押圧体が下降してウェーハをめっき槽の支持部に押圧状態で載置する動作を行なうようにしている。
【００１４】
このようにすることで、一般的に用いられているウェーハ用のカセットをそのまま利用することができ、めっきステージにカップ式めっき装置を用いるタイプの自動ウェーハめっき装置を半導体デバイスにおける一連の処理工程に容易に組み込むことができる。
【００１５】
【実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を説明する。図１に本実施形態による自動ウェーハめっき装置の構成を平面配置について簡略化して示してある。図１に見られるように、本実施形態による自動ウェーハめっき装置は、クリーンルーム化を可能としたハウジング１の内部に搬送ロボット２を中心にし、その回りにほぼ円形配置にしてロードステージ３、向き合わせステージ４、めっきステージ５、回収ステージ６、及び洗浄ステージ７を設けた構造となる。これらの各ステージの中心からの距離は、図中に一点鎖線の円で示すように、後述する搬送ロボット２における把持アーム８の伸長時先端部が到達可能な範囲とする。
【００１６】
搬送ロボット２は、把持アーム８を備える。把持アーム８は、図１中の矢印の如く伸縮できるようにし、また上下動できるようにし、さらに上下動軸を中心にして回動動作を行なえるようにする。また把持アーム８の先端部には、図２に見られるように、吸着構造とした把持部１０を設ける。
【００１７】
ロードステージ３は、めっき処理の前段の工程を経たウェーハを供給するためのカセット１１を載置できるようにした載置台１２を設けて形成する。
【００１８】
向き合わせステージ４には、オリフラタイプのウェーハ用であればオリフラ合わせ器を設け、またノッチタイプのウェーハ用であればノッチ合わせ器を設ける。これらオリフラ合わせ器やノッチ合わせ器には既存のものを用いることができる。
【００１９】
めっきステージ５は、他の各ステージから仕切って形成しためっき室１３の内部に設ける。このめっきステージ５にはカップ式めっき装置におけるめっき槽１４を２台横並びにして設ける。めっき槽１４は、図２に見られるように、その槽部１５の上部開口に沿ってこれを環状に囲む支持部１６を有している。また支持部１６の下側にはめっき液流出路１７が放射状に設けられ、さらにその槽部１５の内部にめっき液供給部１８を有している。そして図外の循環機構を介して供給されるめっき液がめっき液供給部１８から上昇流で槽部１５へ流入し、このめっき液が矢印の如くめっき液流出路１７からめっき槽１４の外部へ流出する流れを形成し、この流動状態にあるめっき液に支持部１６に載置されるウエーハＷの被めっき面を接触させることでめっきを施すようになっている。
【００２０】
まためっきステージ５には図２に示すような押圧体２０を例えばエアシリンダ２０ｓなどにより上下動可能にして設ける。押圧体２０は、例えばゴムシートなどで形成した弾性のある押圧スカート２１を備えるとともに、この押圧スカート２１の内側に吸着部２２を備える。吸着部２２は、例えば四角な４点配置にして４か所設ける。
【００２１】
ここでめっき槽１４は、その外周部が支持部１６よりも高くなっている。つまり外周部が支持部１６の周囲を壁状に囲う状態になっている。このため図２に見られるように、把持アーム８が把持しているウェーハＷを把持アーム８の下降で支持部１６に載置しようとしても、把持アーム８が外周部にぶつかってしまい、ウェーハＷを支持部１６に載置することができない。このためめっき槽１４へのウェーハの供給は、後述するように、把持アーム８から押圧体２０に受け渡すことで行なうようにする。
【００２２】
回収ステージ６にはめっき液回収器２３を設ける。めっき液回収器２３は、これに供給したウェーハのめっき処理面に下方から回収液を吹き付けることのできる構造に形成する。
【００２３】
洗浄ステージ７には図３に示すような洗浄器２４を設ける。洗浄器２４は、洗浄液Ｌを満たした洗浄槽２５と、搬送用カセット２６を支持するための支持体２７とで形成する。支持体２７は、液体が自由に通り抜ける例えば籠のような構造とする。この支持体２７は、例えばヒンジ構造などを用いて図３中の矢印のごとく回動可能にして洗浄槽２５に取り付け、必要に応じて図中に実線で示す状態つまり洗浄槽２５から露出させて起立させた状態と、図中に二点鎖線で示すような洗浄槽２５の洗浄液に浸漬した状態とすることができるようにする。
【００２４】
このような自動ウェーハめっき装置におけるめっき処理は以下のようにして行なわれる。ロードステージ３にはめっき処理の前段の工程を経たウェーハがカセット１１に納めて供給される。ここでカセット１１は、例えば図４に示すような構造となっている。すなわち周囲に支持段部２８を有する筒状の構造とされ、その支持段部２８でウェーハＷの外周を支持するようになっている。ウェーハＷの収納間隔は１０ｍｍ程度であるのが一般である。
【００２５】
ロードステージ３にカセット１１が供給されると、コンピュータなどによる制御に基づいて、搬送ロボット２がその把持アーム８をロードステージ３に向けるとともに、把持アーム８の高さ位置をカセット１１における取り出そうとするウェーハＷの高さ位置に合わせた後、把持アーム８を伸長させてその把持部１０がウェーハのほぼ中心部に至るようにする。そして把持部１０でウェーハを吸着・把持してカセット１１から取り出す。
【００２６】
次いで搬送ロボット２はカセット１１から取り出したウェーハを搬送して向き合わせステージ４に供給する。そのために搬送ロボット２は把持アーム８を縮小させた後に回動動作を行なって把持アーム８を向き合わせステージ４に向け、それから再度把持アーム８が高さ位置を調整するとともに伸長してウェーハを向き合わせステージ４のオリフラ合わせ器乃至ノッチ合わせ器に供給する。
【００２７】
向き合わせステージ４でオリフラ合わせやノッチ合わせが完了とすと、搬送ロボット２はウェーハを向き合わせステージ４から取り出してめっきステージ５における２台のめっき槽１４、１４の何れか空いている方にウェーハを供給する。めっき槽１４へのウェーハの供給は、搬送ロボット２が把持アーム８で把持しているウェーハをめっきステージ５における押圧体２０に受け渡すことで行なう。すなわち上記と同様に搬送ロボット２が把持アーム８に回動動作と上下動動作及び伸縮動作を行なわせることで把持アーム８が把持しているウェーハをめっき槽１４の上方に位置決めさせ、これに続いて押圧体２０が下降し、その吸着部２２でウェーハを吸着して把持アーム８から受け取る。ウェーハを受け取った押圧体２０はさらに下降してウェーハをめっき槽１４の支持部１６に押圧的に載置する（図２）。そしてこの状態でめっき槽１４におけるめっき処理が上記のようにしてなされる。
【００２８】
めっき槽１４でのめっき処理が完了すると、押圧体２０がウェーハを吸着したまま上昇し、上記とは逆の手順で搬送ロボット２の把持アーム８にウェーハを把持させる。めっき処理済のウェーハを受け取った搬送ロボット２は、同じく把持アーム８に回動動作と上下動動作及び伸縮動作を行なわせることでめっき処理済のウェーハを搬送して回収ステージ６に供給する。回収ステージ６では、ウェーハのめっき処理面に下方から回収液を吹き付けることで、ウェーハに付着している金などのめっき金属を含むめっき液を回収する。
【００２９】
回収ステージ６での処理が終えると、上記と同様な動作で搬送ロボット２がウェーハを搬送して洗浄ステージ７に供給する。洗浄ステージ７へのウェーハの供給はそこの洗浄器２４の支持体２７に支持させてある搬送用のカセット２６に納めることで行なう。ウェーハをカセット２６に納める際には支持体２７を図３中に実線で示す起立状態とする。その一方で、ウェーハを受け入れる以外の時には支持体２７をカセット２６ごと図３中に二点鎖線で示すような洗浄槽２５の洗浄液に浸漬した状態とする。そしてカセット２６に所定枚数のウェーハが納まったら、カセット２６を支持体２７から取り出して次の工程に搬送する。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したごとく本発明の自動ウェーハめっき装置では、供給用のカセットからウェーハを一枚ずつ取り出しながら一連の処理を順次的に施すようにしたこと、また一連の処理を順次的に施すための各ステージを搬送ロボットの回りにこれを囲むように配置した構造としたこと、それにめっき関連の一連の処理を順次的に施すについてのウェーハの搬送を全て搬送ロボットで行なわせるようにしたこととが協働する。この結果、本発明の自動ウェーハめっき装置によると、ウェーハの表面に作業者の手が触れて不良品の発生を招くような事態を効果的に防止することができるとともに、一連の処理を効率的に進めることができ、ウェーハのめっき処理、特に小ロットでのウェーハのめっき処理における品質並びに生産性の向上に大きく寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態による自動ウェーハめっき装置の簡略化した平面図。
【図２】図１の自動ウェーハめっき装置のめっきステージにおけるめっき槽と押圧体の構造を把持アームと関係させて示す図。
【図３】図１の自動ウェーハめっき装置の洗浄ステージにおける洗浄器の断面図。
【図４】カセットの模式図。
【符号の説明】
２  搬送ロボット
３  ロードステージ
４  向き合わせステージ
５  めっきステージ
６  回収ステージ
７  洗浄ステージ
８  把持アーム
１１  供給用のカセット
１４  めっき槽
１６  支持部
１７  めっき液流出路
１８  めっき液供給部
２０  押圧体
２２  吸着部
２５  洗浄槽
２６  搬送用のカセット
２７  支持体
Ｗ  ウェーハ
【図１】
0003583883.tif 000002
【図２】
0003583883.tif 000003
【図３】
0003583883.tif 000004
【図４】
0003583883.tif 000005