(57)【要約】【課題】この発明は、各種半導体デバイスを製作する際に使用される半導体製造装置等に用いられる基板搬送ロボットに備えられるエンドエフェクタにおいて、熱等の影響によりそった状態の基板を安定した状態で載置して搬送することができ、基板がエンドエフェクタ上で移動して、基板がエンドエフェクタの各部に衝突することに起因するパーティクルの発生を防止できるエンドエフェクタを提供することを課題とする。【解決手段】平板状の基板外径に対応する径を有する基板ズレ防止用の大径溝を備えると共に、当該大径溝の内側に小径溝を少なくとも一段設けて、凹形に変形した基板の下面側に形成された凸部の逃げを形成するとともに、小径溝の外径を、基板ズレ防止用の大径溝の外径に対して５０％から８０％の寸法とすることによって課題を解決した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体製造装置等の基板搬送ロボットに具備されており、直接基板を保持するエンドエフェクタであって、
前記エンドエフェクタは、平板状の基板外径に対応する径を有する基板ズレ防止用の大径溝を備えると共に、当該大径溝の内側に小径溝を少なくとも一段設けたことを特徴とする基板搬送ロボット用エンドエフェクタ。
【請求項２】
小径溝の外径は、基板ズレ防止用の大径溝の外径に対して５０％から８０％の寸法であることを特徴とする請求項１記載の基板搬送ロボット用エンドエフェクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種半導体デバイスを製作する際に使用される半導体製造装置等に用いられる基板搬送ロボットに備えられるエンドエフェクタに関し、特に、熱等の影響によりそった状態の基板を載置して搬送する際に、基板を安定して載置することのできるエンドエフェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩを始めとする各種半導体デバイスは、基板に対する多くの表面処理を経て製作される。
【０００３】
このようなプロセスを行う装置は半導体製造装置と総称され、この中には、スパッタリング装置や化学蒸着（ＣＶＤ）等の薄膜作成を行う装置や、エッチングや不純物注入等の表面処理を行う装置が含まれる。
【０００４】
このような半導体製造装置では、処理チャンバー内に基板を搬入したり、処理後の基板を処理チャンバーから搬出したりすることが必要であり、多くの場合、チャンバ−間の基板の搬送を行う基板搬送ロボットを備えている。
【０００５】
この基板搬送ロボットについて、マルチチャンバータイプのスパッタリング装置の場合を例にして説明すると以下の如くである。
【０００６】
図４は、マルチチャンバータイプのスパッタリング装置の従来の構成について説明する平面概略図である。
【０００７】
図４に示すスパッタリング装置では、中央に配置されたセパレーションチャンバー１と、セパレーションチャンバー１の周囲に設けられた複数の処理チャンバー２及び二つのロードロックチャンバー３とからなるチャンバー配置がされている。
【０００８】
これらのセパレーションチャンバー１、処理チャンバー２及びロードロックチャンバー３は、専用または兼用の排気系によって排気される真空容器であり、セパレーションチャンバー１と処理チャンバー２、ロードロックチャンバー３のそれぞれの接続個所にはゲートバルブ４が設けられている。
【０００９】
これらのうちセパレーションチャンバー１は、各処理チャンバー２を相互に気密に分離して内部雰囲気の相互汚染を防止するとともに、処理チャンバー２やロードロックチャンバー３への基板搬送の経由空間となるものである。このため、セパレーションチャンバー１内には、基板搬送ロボット８が備え付けられている。
【００１０】
この基板搬送ロボット８は、基板処理に際し、まず、いずれか一方のロードロックチャンバー３から基板５を一枚ずつ取りだし、各処理チャンバー２に送り、各処理チャンバー２内での処理完了後、いずれか一方のロードロックチャンバー３に戻す。
【００１１】
２つの処理チャンバー２のうち一方は、所定のスパッタリングを行うスパッタチャンバー２Ａとして構成されている。スパッタチャンバー２Ａ内には、成膜する材料よりなるターゲット、ターゲットをスパッタするための電力印加機構やガス導入手段、マグネトロンスパッタリングのための磁石機構、所定位置に基板を保持する基板ホルダー等が設けられている。このようなスパッタチャンバー２Ａによって、基板に対し１，０００〜１０，０００オングストロームのＴｉ、ＴｉＮ、Ａｌ等の成膜が行われる。
【００１２】
また、他方の処理チャンバー２は、スパッタリングの前に基板を予備加熱するプリヒートチャンバー２Ｂとして構成され、このプリヒートチャンバー２Ｂ内に搬送された基板５は、プリヒートチャンバー２Ｂ内において約３００〜５００℃で加熱される。
【００１３】
スパッタチャンバー２Ａやプリヒートチャンバー２Ｂ内への基板５の搬送は、前記の基板搬送ロボット８によって行われるが、この基板搬送ロボット８は、不図示の駆動部と、駆動部によって可動するアーム６を備えており、さらにアーム６は基板５を保持するエンドエフェクタ７を具備している。
【００１４】
ここで、エンドエフェクタ７は、直接、基板５をエンドエフェクタ７の表面（上側面）に載置して保持するタイプのものや、エンドエフェクタ７の表面（上側面）にピンが取りつけてあり、ピン上に基板５を保持するタイプのものもある。
【００１５】
図４は、直接、基板５をエンドエフェクタ７の表面（上側面）に載置して保持するタイプの従来の形状のエンドエフェクタ７を示す斜視図である。
【００１６】
図６は、図５図示のエンドエフェクタ７に、処理チャンバー２における処理前の基板５を保持させた状態を示す断面図である。エンドエフェクタ７には、基板搬送時に基板５のズレを防止するために、基板５の形状に合致する形状の溝９を設けてある。図５中、寸法ａは溝９の外径、寸法ｂは溝９の深さを示す。
【００１７】
【特許文献１】
特開平７−２９７２６２号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
前述のようなマルチチャンバー構造の処理装置を用いた場合、プリヒートチャンバー内で処理された基板には、熱による膨張で歪みが発生する。一方、スパッタチャンバー内で処理された基板にも、薄膜形成時に基板表面に生ずる圧縮応力によって歪みが発生する。これらの歪みが発生すると、処理された基板は凹形、もしくは凸形に反った形状に変形することがある。
【００１９】
図７に、従来の基板をエンドエフェクタの表面（上側面）に載置して保持するタイプのエンドエフェクタ７に、処理後の基板５を保持させた状態の断面図を示す。
【００２０】
処理済の基板５は前記のように反ってしまうことがあるが、例えば、図７図示のように基板５が凹形に反った状態であると、エンドエフェクタ７に置かれた基板５はエンドエフェクタ７の表面（上側面）に設けた溝９の底部９ａと点接触となり、安定して基板５を搬送させることができず、基板５がズレたり、エンドエフェクタ７より脱落してしまう難点があった。
【００２１】
また、エンドエフェクタ７の表面（上側面）で基板が不安定であと、基板５が溝９内で水平方向に動いてしまうことにより、基板５の周縁付近と溝９の周縁角部９ｂとが衝突、接触してしまい、パーティクルの発生原因となる難点があった。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
この発明は前記の問題点を改善するためになされたもので、熱等の影響で基板に生じる応力により形状、寸法が変化した状態の基板を保持できる手段を設けて、基板の安定搬送、及び基板搬送時に基板がエンドエフェクタに設けた溝の周縁角部に衝突して起こるパーティクル発生を抑えることができた。
【００２３】
すなわち、この発明は、半導体製造装置等の基板搬送ロボットに具備されており、直接基板を保持するエンドエフェクタであって、前記エンドエフェクタは、平板状の基板外径に対応する径を有する基板ズレ防止用の大径溝を備えると共に、当該大径溝の内側に小径溝を少なくとも一段設けたことを特徴とする基板搬送ロボット用エンドエフェクタである。
【００２４】
ここで、前記大径溝は、凹形や凸形に変形が生じていない状態の基板を載置し、はめ込んでエンドエフェクタ上に保持するために設けたものである。
【００２５】
また、小径溝は、熱等の影響で基板に生じた応力により凹形や凸形に変形した基板の下面側を安定した状態でエンドエフェクト上に保持するために設けたものである。すなわち、当該小径溝は、凹形に変形した基板の下面側に形成された凸部の逃げとなる収容部を形成すると共に、その周縁に凹形に変形した基板の下面側を当接保持するものである。
【００２６】
なお、この発明は、特に凹形に変形した基板がエンドエフェクタ上でズレることを防止することを目的とした提案である。
【００２７】
基板が凸状に変形する場合は、凹形に変形する場合と異なり、基板の周縁がエンドエフェクタに接触することとなり、凹形に変形する場合と比較してエンドエフェクタに接触している線分距離が長い。すなわち、基板が凹形に変形するときと比較して摩擦力が大きく、基板がエンドエフェクタ上で移動するおそれも少ないため、変形後の基板のズレを防止する特別な対策を施す必要性は低いといえる。
【００２８】
但し、例えば、内側に行く程小径となるように径の異なる溝を複数段に亘って設けておけば、基板が凸形に変形しても、基板は変形後の基板の径よりわずかに小径の溝に嵌り、エンドエフェクタ上でのズレがより効果的に防止される。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図３は、この発明の一実施形態のエンドエフェクタ１０に基板５を載置した状態を側面側から見た説明図である。
【００３０】
この発明は、熱等の影響で基板に生じた応力により凹状や凸状に変形した基板を安定して保持すべく、エンドエフェクタに、平板状の基板５の外径に対応する径を有する基板ズレ防止用の大径溝１１を備えると共に、当該大径溝１１の内側に小径溝１２を設けたことを特徴とする。ここで、小径溝１２の外径は、大径溝１１の外径に対して５０％から８０％の寸法とすることが好ましい。
【００３１】
エンドエフェクタ１０に載置されて搬送される基板５の変形量は、基板５の大きさ、形状、材質によって異なるものである。従って、小径溝１２の外径と、大径高１１の外形との寸法比率は、基板５の大きさ、形状、材質に応じて決定すべき事項である。
【００３２】
一方、凹形に変形した基板５を安定した状態でエンドエフェクタ１０上に載置するためには、エンドエフェクタ１０と基板５との間の摩擦力はできるだけ大きい方がよい。エンドエフェクタ１０と基板５との間の摩擦力を大きくすべくエンドエフェクタ１０と基板５との接触面積を大きく採るためには、図３（ａ）図示のようにＡ部、Ｂ部、Ｃ部の３カ所でエンドエフェクタ１０と基板５とが当接していなければならない。また、Ａ部、Ｃ部の円弧長が長い方が接触面積を大きくできるため、小径溝１２の外径はできだけ大きい方がよい。
【００３３】
しかし、小径溝１２の外径の、大径溝１１の外径に対する比率が大きいと、図３（ｂ）図示のように、Ｃ部（すなわち基板５）は矢示１３の方向に摺動できる状態となり、Ａ部とＢ部の２カ所に同時に当接することはできなくなることから、基板のズレの問題は解消することができない。このような状態は、基板５の変形量が大きいときに顕著である。
【００３４】
これとは逆に、小径溝１２の外径の、大径溝１１の外径に対する比率が小さいと、基板５をエンドエフェクタ１０上に載置することすら困難となる。また、あまりに小径溝１２の外径の、大径溝１１の外径に対する比率が小さいと、図３（ｃ）図示のように、Ａ部、Ｂ部の２カ所でしか当接保持されないことから、却って不安定な保持となりかねず、Ｃ部では、エンドエフェクタ１０と基板５との間に隙間が生じて、基板５が、より一層凹状に湾曲するおそれがあり、基板５のそり防止の観点からはこのような状態は好ましくない。
【００３５】
以上のように小径溝１２の外径の、大径溝１１の外径に対する適当な比率は、基板５の変形量を考慮して決定しなければならい。
【００３６】
以上の考慮すべき要素を総合的に判断すると、小径溝１２の外径は、大径溝１１の外径に対して５０％から８０％の寸法とすることが好ましい。
【００３７】
【実施例】
以下、この発明の実施例について添付図面を参照して説明する。
【００３８】
図１は、この発明の実施例を示すエンドエフェクタ１０の斜視図である。
【００３９】
エンドエフェクタ１０は、平板状の基板５の外径に対応する径を有する基板ズレ防止用の大径溝１１と、大径溝１１の内側に一段の小径溝１２を備えて構成されている。
【００４０】
図２は、エンドエフェクタ１０に、処理室２（図４）における処理後の基板５を載置し、保持させた状態を示す断面図である。
【００４１】
エンドエフェクタ１０に設ける大径溝１１と小径溝１２の寸法形状は、実際に様々な寸法値の溝を設けたエンドエフェクタを製作し、また、実際に基板搬送を行い、基板５とエンドエフェクタ１０が円弧状の線で接触して、基板が安定して搬送できるような寸法として基準値を得た。
【００４２】
図２図示のエンドエフェクタ１０は、基板５として６インチウェハー（外径φ１５０ｍｍ）を搬送するものであり、平板状の基板のズレを防止する大径溝１１の外径ａはφ１５０．３ｍｍ、深さｂは１ｍｍである。
【００４３】
この大径溝１１の寸法に対して、凹形に変形した基板５の下面側に形成された凸部の逃げとなる収容部を形成する小径溝１２の寸法は、外径ｃがφ１１５ｍｍ、深さｄが０．２ｍｍである。従って、小径溝１２の外径は、大径溝１１の外径に対しておよそ７６％である。
【００４４】
以上のような寸法のエンドエフェクタ１０を使用すると、基板５は、変形が生じておらず、平板状のときには大径溝１１の底面１１ａと面接触した状態で載置され、外径がほぼ基板５の外径と等しい大径溝１１に保持されるのでガタつくことがなく、安定した状態で搬送できた。
【００４５】
また、基板５は、変形を生じ、凹形となっているときにも、小径溝１２の円弧状周縁で接触保持されるのでガタつくことがなく、安定した状態で搬送できた。
【００４６】
このように、基板５は、変形の有無に拘わらずガタつくことがなく安定して保持されるので、基板５の周縁付近と大径溝１１や小径溝１２の周縁角部とが衝突、接触することがなく、パーティクルの発生を抑えることができた。
【００４７】
なお、前記ａ、ｂ、ｃ、ｄの各寸法値は、半導体デバイス用ウェハー等の安定した基板搬送を行える基準値として決定したものであり、絶対的な寸法値ではなく、基板の大きさ、形状、材質等の条件により若干の寸法の違いはあり得るので、基板の大きさ、形状、材質等の条件に応じて、適宜、設計、調整を行う。
【００４８】
しかし、現在の半導体製造に用いられる基板では、搬送する基板の外形をφＬｍｍ、基板の厚みをｔｍｍとすると、目安となる値としては、大体、外径ｃは約φ０．８Ｌｍｍ、深さｄは外径ａの値が大きくなるにつれて変化し、約０．２ｔｍｍ以上の値となる。
【００４９】
例えば、搬送する基板５を８インチウェハー（外径φ２００ｍｍ）と仮定すると、大径溝１１の外径ａはφ２００．３ｍｍ、深さｂは１ｍｍとなり、小径溝１２の外径ｃはφ１６０ｍｍ、深さｄは０．５ｍｍとなる。この場合、小径溝１２の外径は、大径溝１１の外径に対しておよそ８０％ということになる。
【００５０】
以上、この発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照して説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々な形態に変更可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明のエンドエフェクタは、平板状の基板外径に対応する径を有する基板ズレ防止用の大径溝を備えると共に、当該大径溝の内側に小径溝を少なくとも一段設けたので、凹形に変形した基板の下面側に形成された凸部の逃げを形成することができ、小径溝の外径を、基板ズレ防止用の大径溝の外径に対して５０％から８０％の寸法としたので、基板の安定した搬送を行うことができる。また、ガタつきの生じない安定した状態での基板の搬送により、基板５の周縁付近と溝の周縁角部との衝突、接触を回避することとができるので、パーティクルの発生を抑える効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のエンドエフェクタの実施例を示す斜視図である。
【図２】同じくエンドエフェクタに、処理後の基板を保持させた状態を示す断面図である。
【図３】（ａ）  凹形状の基板をエンドエフェクタ上に安定して載置保持した状態の説明図。
（ｂ）  小径溝１２の外径の、大径溝１１の外径に対する比率が大きく、凹形状の基板がエンドエフェクタ上で動いてしまう状態の説明図。
（ｃ）  小径溝１２の外径の、大径溝１１の外径に対する比率が小さく、凹形状の基板がエンドエフェクタ上に不安定に載置された状態の説明図。
【図４】エンドエフェクタが取り付けられる基板搬送ロボットを備えたマルチチャンバータイプのスパッタリング装置の構成について説明する平面概略図である。
【図５】従来の技術例のエンドエフェクタを示す斜視図である。
【図６】同じく従来の技術例のエンドエフェクタに、処理前で平板状の基板を保持させた状態を示す断面図である。
【図７】従来の技術例のエンドエフェクタに、処理後で凹形状の基板を保持させた状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１  セパレーションチャンバー
２  処理チャンバー
２Ａ  スパッタチャンバー
２Ｂ  プリヒートチャンバー
３  ロードロックチャンバー
４  ゲートバルブ
５  基板
６  アーム
７、１０  エンドエフェクタ
１１  大径溝
１２  小径溝
【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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【図７】
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