(57)【要約】【課題】搬送中に発生するウェハの傷や破損を防止するウェハブレードを提供する。【解決手段】本発明のウェハブレード１０は、ウェハＷをその周縁部で支持する支持部３８，４０と、ウェハＷが支持されたときに、ウェハＷの下方に配置される領域５２を備え、領域５２には、ウェハＷが支持部３８，４０に支持されて所定温度の雰囲気からその所定温度よりも低い温度の雰囲気に搬送されたときに、ウェハＷの裏面と領域５２の上面との間の間隙が維持されるように、複数の放熱穴５４が形成されていることを特徴とする。このブレード１０によると、ウェハＷの裏面からの熱が放熱穴５４によって放熱されるため、ウェハＷの表裏の温度差が小さくなり、ウェハＷの反りが低減される。特にＰ−ウェハに対しては有効であり、ウェハＷの裏面の中央部がウェハブレード１０に接触せず、ウェハＷの裏面や周縁部に傷を生じることがなく、ウェハＷが破損することもない。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハを該半導体ウェハの周縁部で支持する支持部と、該支持部に支持された半導体ウェハの下方に配置される領域とを備えたウェハブレードであって、
前記領域には、半導体ウェハが前記支持部に支持されて所定温度の雰囲気から前記所定温度よりも低い温度の雰囲気に搬送されたときに、該半導体ウェハの裏面と前記領域の上面とが接触しないように、複数の放熱穴が形成されているウェハブレード。
【請求項２】
前記複数の放熱穴が、前記領域の全面にわたって形成されている請求項１に記載のウェハブレード。
【請求項３】
半導体ウェハを該半導体ウェハの周縁部で支持する支持部と、該支持部に支持された半導体ウェハの下方に配置される領域とを備えたウェハブレードであって、
前記領域には、該領域の全面にわたって複数の放熱穴が形成されているウェハブレード。
【請求項４】
半導体ウェハを該半導体ウェハの周縁部で支持するリング状ないしは略Ｕ字状の支持部を備え、該支持部で囲まれる部分が中空となっているウェハブレード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置内の種々の処理チャンバ間で半導体ウェハ（以下「ウェハ」という）を搬送するための搬送用ロボットに取り付けられた、ウェハを支持するための平板状のウェハ支持体、いわゆるウェハブレードに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば枚葉式の半導体製造プロセスにおいては、ウェハは、種々の処理チャンバ間を搬送される。この搬送は、次のように行われる。まず、その場での処理が終了したウェハが存在する処理チャンバにウェハブレード（以下「ブレード」という）を挿入して、処理チャンバのウェハ載置箇所から、ブレード上のウェハ支持部にウェハを移し換える。次に、ブレード及びウェハをその処理チャンバから引き出して、次の処理チャンバに挿入し、次の処理チャンバのウェハ載置箇所にウェハを移し換えてブレードのみを引き出す。このようなブレードとしては、以下の特許文献１に示すようなブレード１００がある。このブレード１００は、図６に示すように、その前後部分に隆起部があり、ここを支持部１０２としてウェハＷの周縁部を支持することができるようになっている。従って、前後の支持部１０２間の領域１０４と、支持部１０２に支持されたウェハＷとの間には間隙が形成される。これによりウェハＷの裏面とブレード１００との接触による傷付きが防止されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−５３１３５号公報（図３〜図６）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エピタキシャル成長処理チャンバ等の、ウェハが加熱処理されるチャンバから、上述したような従来のブレードによってウェハを取り出すと、ウェハ裏面の中央部や周縁部に傷が生じたり、ウェハが破損したりする場合があった。特に、３００ｍｍと大口径になると、このような問題は顕著である。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、搬送中に発生するウェハの傷や破損を防止する手段を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明者らはウェハの傷や破損の発生原因について種々検討した。その結果、以下のことを見出した。即ち、ウェハが加熱処理される処理チャンバ内のウェハは、加熱処理終了後、ある程度冷却されるが、常温まで冷却されるまで待つと時間がかかるため、比較的高温のまま処理チャンバから搬出される。すると、搬出直後にウェハが急激に反り、ウェハ裏面の中央部がウェハの下方に配置されている領域と衝突して、当該中央部に傷を生じる。また、ウェハは一旦は反るが急激に元に戻るためにウェハ裏面の周縁部がブレードの支持部と衝突又は擦りあって、当該周縁部にも傷やパーティクルを生じる。また、それらの衝突が激しい場合はウェハが破損することもある。特に、固有抵抗値が５〜２０ＭΩｃｍ程度のＰ−ウェハの場合、反りが著しい。この反りの原因は、高温のウェハがブレードに支持されて処理チャンバから搬出されたとき、ウェハ表面は常温の雰囲気に面しているため温度が急激に下がるが、ウェハの裏面側には、熱伝導率が低い石英で作られたブレードが近接して存在しているため温度が下がりにくく、ウェハ表裏に温度差を生じるからであると考えられる。
【０００７】
そこで、本発明は、ウェハをそのウェハの周縁部で支持する支持部と、支持部に支持されたウェハの下方に配置される領域とを備えたウェハブレードにおいて、その領域に複数の放熱穴を形成し、もって支持部に支持されて所定温度の雰囲気からその所定温度よりも低い温度の雰囲気に搬送されたときに、ウェハ裏面と上記領域の上面とが接触しないようにしたことを特徴とする。
【０００８】
これによると、ブレードに支持されたウェハの周囲温度を変化させた場合、複数の放熱穴を通したウェハの裏面に対する熱移動量が十分となり、ウェハ表裏の温度差が小さくなる。よって高温の雰囲気から低温の雰囲気にウェハを搬送しても、ウェハの反りは小さく、ウェハ裏面の中央部がブレードに接しないのである。
【０００９】
この場合、複数の放熱穴を、領域の全面にわたって形成することが有効である。これによって、ウェハ裏面の熱をブレードの全面から放出することができ、ウェハの局所的な熱変形を防止ないしは抑制することができる。
【００１０】
また、本発明は、ウェハをそのウェハの周縁部で支持する支持部と、支持部に支持されたウェハの下方に配置される領域とを備えたウェハブレードにおいて、その領域に、領域の全面にわたって複数の放熱穴が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
これによると、複数の放熱穴を通したウェハの裏面に対する熱移動量が十分となり、ウェハ表裏の温度差が小さくなる。よって高温の雰囲気から低温の雰囲気にウェハを搬送しても、ウェハの反りは小さく、ウェハ裏面の中央部がブレードに接することはない。また、放熱穴は領域の全面にわたって設けられているため、ウェハ裏面の熱をブレードの全面から放出することができ、ウェハの局所的な熱変形を防止ないしは抑制することができる。
【００１２】
本発明の別の面によるウェハブレードは、ウェハをそのウェハの周縁部で支持する、リング状ないし略Ｕ字状の支持部を備え、支持部で囲まれる部分が中空となっていることを特徴とする。
【００１３】
この構成では、ウェハ裏面側には支持部のみ存在し、従ってウェハ裏面の略全面が露出される。このため、ウェハの両面の冷却速度が略同じとなり、ウェハの両面の温度差がなくなり、膨張率の差によるウェハの反りが小さくなる。勿論、ウェハ裏面の周縁部以外がブレードに接することもない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るブレード１０が適用された枚葉式マルチチャンバ型の半導体製造装置１２である。図２はブレード１０の上面図である。図３は、図２のブレード１０のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図であり、ウェハＷを支持した状態を示す。なお、図面は、単に説明のための概念図であり正確な縮尺率で描いたものではない。
【００１５】
図１は、ウェハ１枚づつに対して各種処理が行なわれる枚様式のマルチチャンバ型として知られた半導体製造装置１２である。図１において、符号１４はメインフレームであり、その内部には搬送チャンバ１６が形成されている。搬送チャンバ１６にはウェハＷの搬送の開始点又は終点である２つのロードロックチャンバ１８，２０が接続され、また搬送チャンバ１６の周囲には各種の処理チャンバ２２が接続され、一貫した雰囲気で個々の半導体製造処理が行えるように構成されている。なお、処理チャンバ２２の１つは、ウェハＷが加熱されるエピタキシャル成長処理チャンバ２４である。搬送チャンバ１６の内部には、処理チャンバ２２間のウェハ搬送を行うためのウェハ搬送ロボット２６が備えられている。
【００１６】
ウェハ搬送ロボット２６は、搬送チャンバ１６の中心に設けられた支持チューブ２８、支持チューブ２８に水平方向において回転可能に且つ伸縮可能に取り付けられたアームアセンブリ３０、アームアセンブリ３０の先端に枢支されたウェハＷが支持されるブレード１０とから構成されている。処理チャンバ２２間でのウェハＷの搬送は、支持チューブ２８に対して、アームアセンブリ３０を伸縮及び回転させてアームアセンブリ３０の先端のブレード１０を移動させることによって行われる。
【００１７】
図２及び図３に示すように、ブレード１０は、ブレード本体３２と、ブレード本体３２をウェハ搬送用ロボット２６先端に連結するための連結プレート３４とを備える。
【００１８】
ブレード本体３２は、ウェハの形状に合わせて前後が円弧状に形成された厚さ約２．８ｍｍの石英製の平板状のベ−ス３６と、ベ−ス３６の前後の円弧状の外縁部に設けられた、ベース３６から隆起した前支持部３８及び後支持部４０を備える。なお、前後とは、ブレード１０が処理チャンバ２２，２４内に挿入される方向を基準とした場合の前後である。また、材料は石英に限定されず、高温で使用可能な材料であれば、他の材料、例えばＳｉＣなどであってもよい。
【００１９】
前支持部３８及び後支持部４０は、ベース１０の外縁より上方に延びる第１段差部４２、第１段差部４２の段上から外方に向かって上り斜面を形成する傾斜部４４、傾斜部４４の外縁から上方に延びる第２段差部４６、第２段差部４６の段上から外方に一定の高さで延びる平坦部４８を備え、平坦部４８での厚さは約６．６ｍｍとなる。前後の第１段差部４２によって外周が部分的に画成される円の直径はウェハＷの直径よりも小さく、前後の第２段差部４６によって外周が部分的に画成される円の直径はウェハＷの直径より大きく、図３に示すように、ウェハＷがブレード１０に支持されると、その周縁部が前後の傾斜部４４に当接され、ウェハＷの裏面とベ−ス３６の上面との間には約２．５ｍｍの間隙が確保される。また第２段差部４６によってウェハＷの外方への移動が制限される。なお、ベ−ス３６の前円弧状の中央部には、処理チャンバ２２，２４内でブレード１０が移動する際に、処理チャンバ２２，２４の内部の設備、例えばリフトピンと接触しないために前支持部３８ごと矩形に切り込まれ、切欠き部５０が形成されている。
【００２０】
ベ−ス３６の上面と、前後の第１段差部４２及び傾斜部４４の一部とは、ウェハＷが前支持部３８と後支持部４０とに支持されたときに、ウェハＷの下方に配置される領域５２を形成している。その領域５２の大部分を占めるベ−ス３６には、４４個の同径且つ貫通した円形の放熱穴５４が、長手方向の軸線を中心として対称且つ全面にわたって設けられている。
【００２１】
なお、放熱穴５４の大きさ及び数は、図示の大きさ及び４４個に限定されずブレード１０の機能を損なわない範囲で、放熱穴５４の総面積が大きくなるように、互いに相対的に決定されていればよい。また、個々の放熱穴５４は同じ大きさであるが、これに限定されず、大きさの異なる放熱穴であってもよい。放熱穴５４の形状は円形であるが、これに限定されず、楕円又は四角形等他の形状であってもよい。放熱穴５４の配置も、ウェハＷの反りを低減するように熱が放出されれば、必ずしも対称である必要はなく、ある程度分散されて配置されていればよい。また、放熱穴５４の大きさ、数、形状又は配置等を、単位面積あたりの開口の面積が領域５２の全面にわたって略均一となるようにしてもよい。なお、中央部には更に、ウェハＷが存在するか否かを検出するために必要なセンサ用穴５６が２つ設けられている。
【００２２】
次に、本実施形態のブレード１０を用いてエピタキシャル成長処理チャンバ２４からウェハＷを取り出した場合の作用について説明する。
【００２３】
エピタキシャル成長処理チャンバ２４内でウェハＷは、１１００℃前後に加熱された後、７５０℃〜８００℃程度に冷却される。処理チャンバ２４のウェハ出入口が開くとウェハＷの温度は約７００℃まで下がるが、まだかなり熱膨張している。このウェハＷが常温の搬送チャンバ１６内に取り出されると、その表面は、熱の放射を遮るものがないため熱が雰囲気中に放出されて一気に冷却される。一方、ウェハＷの下方の領域５２には、ベ−ス３６及び前支持部３８及び後支持部４０の一部が存在するが、領域５２の略全域を占めるベ−ス３６には放熱穴５４が均一に複数設けられている。このため、ウェハＷの表面の冷却と同時に、複数の放熱穴５４を通してウェハＷの裏面の熱も十分に放出される。従ってウェハＷの表裏の温度差が低減されてウェハＷの反りが小さくなり、ウェハＷの裏面がベ−ス３６と接触することがない。また、均一に放熱されるのでウェハＷの局所的な熱変形も少なくなる。以上の結果、ウェハＷの裏面の傷の発生及びウェハＷの破損がなくなり、塵埃の発生が防止される。またウェハＷが破損しないので破片除去のために製造工程を中断する必要がなく、スループットが向上される。また、本実施形態によると、既存のブレード１０に放熱穴５４を設けるだけでウェハＷの反りを防止するブレード１０を製造することができ、導入コストを低減することができる。
【００２４】
図４は本発明の第２実施形態のブレード５８の正面図である。図５は図４のブレード５８のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【００２５】
ブレード５８は、第１実施形態と同様に、ウェハＷを支持するブレード本体６０と、ブレード本体６０をウェハ搬送用ロボット２６の先端に連結するための連結プレート６２と、を備える。
【００２６】
ブレード本体６０は、第１実施形態と異なり、ベース３６に相当する部分を備えず、ウェハＷの周縁部を支持するリング状ないしは略Ｕ字状の支持部６４のみからなる。従って支持部６４で囲まれる部分が中空となっている。
【００２７】
支持部６４は、外方に向かって徐々に厚みが増加する傾斜部６６と、傾斜部６６の外端に設けられた段差部６８と、外方に向かって同じ厚みで延びる平坦部７０とを備える。なお、傾斜部６６の内端によって外周が部分的に画成される円の直径はウェハＷの直径よりも小さく、段差部６８によって外周が部分的に画成される円の直径はウェハＷの直径より大きい。ウェハＷがブレード５８に支持されると、傾斜部６６にウェハＷの周縁部が当接して支持される。また、段差部６８によって、ウェハＷの横方向の移動が制限され、搬送中のウェハＷの落下が防止される。なお、ブレード５８が完全なリング状となっていない理由は、先に説明した切欠き部５０と同様であり、リフトピン等に接触しないようにするためである。
【００２８】
本実施形態のブレード５８を用いて、エピタキシャル成長処理チャンバ２２からウェハＷを取り出した場合の作用について説明する。
【００２９】
ウェハＷは、上記第１実施形態で説明したように、エピタキシャル成長処理チャンバ２２内で７００℃前後であって熱膨張している。しかし、ウェハＷが処理チャンバ２２から常温の搬送チャンバ１６内に取り出されると、ウェハＷの表面は、熱の放射を遮るものがないため、熱が雰囲気中に放出されて一気に冷却される。本実施形態によると、ウェハＷの裏面側には、支持部５８が存在するものの、ウェハＷの略全面が露出されている。従ってウェハＷの裏面の周縁部以外は、熱の放射を遮るものがないため、ウェハＷの両面の冷却速度が略同じとなり、膨張率の差によってウェハＷが反ることがなくなる。また、仮にウェハＷが反ったとしても、ウェハＷの裏面側には周縁部の支持部以外なにも存在しないため、ウェハＷとブレードとが接することはない。従って、ウェハＷの裏面の傷の発生及びウェハＷの破損がなくなり塵埃の発生が防止され、またウェハＷが破損しないため、破片除去のために製造工程を中断する必要がなく、スループットが向上される。
【００３０】
以上、本発明の好適な実施形態について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、ブレード１０の材料は、高温内での使用に耐え得るのであればＳｉＣ等の他の材料であっても良い。また、第１及び第２実施形態で、ブレード１０，５８はエピタキシャル成長処理チャンバ２４からウェハＷを搬送するために使用したが、これに限定されず、熱ＣＶＤ（化学気相堆積）  処理チャンバや高速熱処理チャンバ等のウェハが加熱される処理チャンバで使用するのにも適する。
【００３１】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、ウェハの裏面の中央部とブレードとが接触しないので、ウェハの裏面や周縁部に傷が付いたり、ウェハが破損したりすることがない。従って、ウェハを汚染する粒子の発生が低減されて歩留まりが向上する。また、ウェハが破損しないので破片を取り除く必要がなく、スループットも向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のブレードを適用した半導体製造装置である。
【図２】本発明の第１実施形態のブレードの上面図である。
【図３】図２のブレードのＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図であって、ウェハを支持した状態を示した図である。
【図４】本発明の第２実施形態のブレードの上面図である。
【図５】図２のブレードのＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図６】（ａ）は、従来技術のブレードの上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＶＩｂ−ＶＩｂ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
Ｗ…ウェハ、１０，５８…ウェハブレード、１２…半導体製造装置、１６…搬送チャンバ、２２…処理チャンバ、２４…エピタキシャル成長処理チャンバ、２６…ウェハ搬送用ロボット、３２…ブレード本体、３６…ベース、３８…前支持部、４０…後支持部、４２…第１段差部、４４…傾斜部、４６…第２段差部、４８…平坦部、５２…領域、５４…放熱穴、６０…ブレード本体、６４…支持部、６６…傾斜部、６８…段差部、７０…平坦部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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