(57)【要約】【課題】ウェハキャリアに挿入される枚数に関係なく半導体ウェハに均等なクッション効果を発生することができるキャリアテーブルを提供する。【解決手段】ウェハキャリアａの開口した底部に位置して挿入される半導体ウェハｂの下縁部に中空で柔軟なウェハクッションｉが接触する。ウェハクッションｉに流体ポンプｆが流体を加圧して供給する。ウェハクッションｉに供給される流体の圧力を圧力計ｈが検出する。ウェハキャリアａに挿入される半導体ウェハｂの枚数に対応してウェハクッションｉに供給される流体の圧力を加圧量演算器ｇが制御する。【選択図】図１
2012038861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体ウェハが盤面が鉛直方向と平行な状態で上方から挿入されるウェハキャリアが上面に載置されるキャリアテーブルであって、
前記ウェハキャリアの開口した底部に位置しており、前記ウェハキャリアに挿入される前記半導体ウェハの下縁部に接触する、中空で柔軟なウェハクッションと、
前記ウェハクッションに流体を加圧して供給する流体ポンプと、
前記ウェハクッションに供給される前記流体の圧力を検出する圧力計と、
前記ウェハキャリアに挿入される前記半導体ウェハの枚数に対応して前記ウェハクッションに供給される前記流体の圧力を制御する加圧量演算器と、
を有するキャリアテーブル。
【請求項２】
前記加圧量演算器は、前記ウェハキャリアに挿入される枚数に関係なく均一なクッション効果が前記半導体ウェハに前記ウェハクッションから提供されるように前記流体の圧力を制御する請求項１に記載のキャリアテーブル。
【請求項３】
前記ウェハキャリアに複数の前記半導体ウェハが配列される方向から前記ウェハクッションに前記流体が供給される請求項１または２に記載のキャリアテーブル。
【請求項４】
前記ウェハクッションに下方から前記流体が供給される請求項１または２に記載のキャリアテーブル。
【請求項５】
前記ウェハクッションの下面の複数の位置から前記流体が供給される請求項４に記載のキャリアテーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハを加工して半導体製品を製造する工程において、その半導体ウェハを入れて持ち運ぶウェハキャリアをセットするキャリアテーブルに関し、特に、半導体ウェハを鉛直方向に出し入れする時にウェハキャリアを置いておくキャリアテーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハ上に素子を形成する製造工程において、パーティクルがあると半導体ウェハの製造工程、例えば、成膜工程においては、パーティクルが整形された膜の中に埋もれ、後続の工程でパターン欠陥に繋がり、製造工程における歩留り、さらに出荷後の品質に大きな影響を与える。
【０００３】
その為に各製造プロセスの装置の機構に関して、色々なパーティクル対策が研究され実現されている。しかしながら、装置から装置へ半導体ウェハを入れて運ぶウェハキャリアや、そのウェハキャリアを置くキャリアテーブルも重要であり、特にウェハキャリアに半導体ウェハを出し入れする際には、半導体ウェハに振動を与えないことが重要である。
【０００４】
その理由は、半導体ウェハに振動を与えると、半導体ウェハのエッジに付着しているパーティクルが半導体ウェハの内側の半導体形成領域に飛んで付着し、パターン欠陥の原因となってしまうからである。
【０００５】
例えば、図４に示すように、半導体ウェハを収容している搬送容器に衝撃力が作用した場合に、半導体ウェハが破損しないようにしたウェハカセット１の提案がある。その技術では、一組の対向する面１７ａ，１８ａに半導体ウェハ２７を収容するウェハ支持溝２６が縦方向に形成され上部に開口部を有するボトムケース２にカバー４０を着脱自在に係止可能に設け、このカバー４０の裏面側に設けた保持部材４１により半導体ウェハ２７の上部外周縁２７ｂを押圧保持させる。
【０００６】
ボトムケース２の底部に配設された弾性を有するクッション部材２９を設け、半導体ウェハ２７の下部外周縁２７ａをウェハ支持溝２６の谷部２６ａから若干離隔させるように保持する(特許文献１)。
【０００７】
また、ウェハカセットなどのウェハ保持容器を経て搬送するウェハへのウェハ保持容器でのパーティクルの付着をなくし、配線ショート等のパターン形成不良の発生を防止する提案もある。
【０００８】
その技術では、図５に示すように、複数のウェハ処理工程間でウェハ４を保管するウェハ保管装置２０を、ウェハ４をウェハ表面４ａが上下方向に沿う向きに保持するウェハカセット１と、ウェハカセット１内に上下方向の空気２５の気流を流す気流取り入れ口２３ａ、排気口２４ａなどからなる気流発生機構と、ウェハカセット１の上流部で気流に対してイオン化を行うイオン化機構２２とを備えた構造とする。
【０００９】
これにより、ウェハカセット１内の雰囲気中のパーティクルや、複数枚保持されたウェハ４の内の他のウェハ４に付着していたパーティクルが、重力作用によってウェハ表面４ａに落下すること、および、ウェハ表面４ａへ静電吸着することを防止可能である(特許文献２)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−１５８８０８号公報
【特許文献２】特開２００６−０３２８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１の技術は、半導体ウェハを保管、運搬する時に使用する為のウェハ収納用ケースに衝撃力が作用した場合に、半導体ウェハが破損しないようにケースの上部カバーにつけた半導体ウェハを押圧保持可能な弾性を有する保持部材とボトムケースの底に配置された弾性を有するクッション部材を備え、それらでケースの中で半導体ウェハを固定したものに過ぎない。
【００１２】
特許文献１の技術は、半導体ウェハを保管、運搬する時に使用するウェハ収納ケースに過ぎず、半導体ウェハ加工の作業終了時に機械や人手により、半導体ウェハを挿入する時生じる半導体ウェハとウェハキャリアとの衝突による振動に起因するパーティクル発生という重要な課題を解決することはできない。
【００１３】
仮に、特許文献１の技術のボトムケースに底に配置されたクッション部材をキャリアテーブルに配置したとしても、クッション部材の中の流体の量は一枚目の半導体ウェハでも二十数枚目などの最終の半導体ウェハでも同じである。従って、最初の半導体ウェハと最後の半導体ウェハに同じ様にクッション効果を与えることはできないという欠点がある。
【００１４】
特許文献２の技術は、特許文献１の技術と同様の半導体ウェハの保管装置において、気流発生装置とイオン化機構を設け、発生した気流を半導体ウェハに吹き付けることによって、パーティクルが重力作用に、または、静電吸着作用によって、半導体ウェハへ再付着することを防止するものに過ぎない。
【００１５】
特許文献２の技術は、発生したパーティクルを再付着させないという効果があるに過ぎず、さらに、「半導体ウェハに付着していたパーティクル」という記述があるようにパーティクルが発生することを防止できない。つまり、パーティクルは存在するので、気流で再付着を防止しようとしても、その効果の程度は記載されておらず、ある確率で再付着すると考えざるを得ない。
【００１６】
さらに、気流の強さと電荷によって、パーティクルを剥離するものであるが、微細、かつデリケートなパターンを有する半導体装置の製造工程において、強い気流で、それに付着したパーティクルを剥離するという行為は、微細、かつデリケートな半導体製造工程のパターンを破壊しかねず、その結果、パーティクルはある程度除去できたとしても製造工程の歩留りを低下させるという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明のキャリアテーブルは、複数の半導体ウェハが盤面が鉛直方向と平行な状態で上方から挿入されるウェハキャリアが上面に載置されるキャリアテーブルであって、ウェハキャリアの開口した底部に位置しており、ウェハキャリアに挿入される半導体ウェハの下縁部に接触する、中空で柔軟なウェハクッションと、ウェハクッションに流体を加圧して供給する流体ポンプと、ウェハクッションに供給される流体の圧力を検出する圧力計と、ウェハキャリアに挿入される半導体ウェハの枚数に対応してウェハクッションに供給される流体の圧力を制御する加圧量演算器と、を有する。
【００１８】
従って、本発明のキャリアテーブルでは、ウェハキャリアの開口した底部に位置して挿入される半導体ウェハの下縁部に中空で柔軟なウェハクッションが接触する。ウェハクッションに流体ポンプが流体を加圧して供給する。ウェハクッションに供給される流体の圧力を圧力計が検出する。ウェハキャリアに挿入される半導体ウェハの枚数に対応してウェハクッションに供給される流体の圧力を加圧量演算器が制御する。このため、ウェハキャリアに挿入される枚数に関係なく、半導体ウェハに均等なクッション効果をウェハクッションで提供することができる。
【００１９】
なお、本発明の各種の構成要素は、必ずしも個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等でもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のキャリアテーブルでは、ウェハキャリアに挿入される枚数に関係なく、半導体ウェハに均等なクッション効果をウェハクッションで提供することができる。従って、ウェハキャリアに挿入される半導体ウェハにパーティクルが発生することを防止することができ、半導体ウェハで製造する半導体装置の歩留りを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の第一の形態のキャリアテーブルの構造を示す模式的な斜視図である。
【図２】本発明の実施の第二の形態のキャリアテーブルの構造を示す模式的な縦断側面図である。
【図３】（Ａ）（Ｃ）は、半導体ウェハが挿入された時点のウェハクッションの形状と半導体ウェハの位置を示す正面図および縦断側面図、（Ｂ）（Ｄ）は、半導体ウェハの挿入が完了した時点のウェハクッションの形状と半導体ウェハの位置を示す正面図および縦断側面図、である。
【図４】第一の従来例のウェハキャリアを示す縦断正面図である。
【図５】第二の従来例のウェハキャリアを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施の第一の形態を図１および図３を参照して以下に説明する。本実施の形態のキャリアテーブルｃは、複数の半導体ウェハｂが鉛直方向と盤面が平行な状態で上方から挿入されるウェハキャリアａが上面に載置される。
【００２３】
本実施の形態のキャリアテーブルｃは、ウェハキャリアａの開口した底部に位置しており、ウェハキャリアａに挿入される半導体ウェハｂの下縁部に接触する、中空で柔軟なウェハクッションｉと、ウェハクッションｉに流体を加圧して供給する流体ポンプｆと、ウェハクッションｉに供給される流体の圧力を検出する圧力計ｈと、ウェハキャリアａに挿入される半導体ウェハｂの枚数に対応してウェハクッションｉに供給される流体の圧力を制御する加圧量演算器ｇと、を有する。
【００２４】
なお、加圧量演算器ｇは、ウェハキャリアａに挿入される枚数に関係なく均一なクッション効果が半導体ウェハｂにウェハクッションｉから提供されるように流体の圧力を制御する。また、ウェハクッションｉは、ウェハキャリアａに複数の半導体ウェハｂが配列される方向から流体が供給される。
【００２５】
より具体的には、キャリアテーブルｃには流体供給口ｄを介し、送流管ｅが接続されている。送流管ｅには途中に圧力計ｈが接続され、末端には流体ポンプｆが接続されている。そして、圧力計ｈと流体ポンプｆには加圧量演算器ｇが電気的に接続されている。
【００２６】
さらに、キャリアテーブルｃの上には、流体供給口ｄの出口側を覆い半導体ウェハｂが少なくともその中央の下縁部で接するような形状でウェハクッションｉを設けている。
【００２７】
ウェハクッションｉは、ウェハキャリアａの側面板にちょうどはさまれるような横幅の半円筒状に形成されており、かつ、半導体ウェハｂを少し押し上げるがウェハキャリアａには接しないような形状になっている。この中の流体は気体でも液体でも可能である。
【００２８】
本実施の形態のキャリアテーブルｃは、半導体製造装置の出口側に位置し、装置内で、成膜処理、エッチング、熱処理等各種の処理が終了した後に、処理された半導体ウェハｂを収納する側のウェハキャリアａに置いておくことに用いられる。
【００２９】
半導体ウェハｂを入れる方法は、一枚毎の枚様式でも複数の半導体ウェハを一括してキャリアに入れるバッチ式、或いは一度に数枚を挿入し、一回ではないが数回に分割し、一キャリア分の半導体ウェハｂを収納する方式のいずれでもよい。本実施例では、枚様式の場合を例に説明する。
【００３０】
本実施の形態のキャリアテーブルｃの基本的な動作を図１、図３を参照して以下に説明する。図３の（Ａ）、（Ｂ）は、キャリアテーブルｃ上のウェハキャリアａ、半導体ウェハｂ、キャリアテーブルｃ、ウェハクッションｉを、半導体ウェハｂに対し、垂直な方向より見た図である。
【００３１】
図３の（Ｃ）、（Ｄ）は同様のものを半導体ウェハｂに対して平行な方向より見た、半導体ウェハ中央に切断面を持つ、断面図である。図３の（Ａ）は、半導体ウェハｂが挿入された時点のウェハクッションｉの形状と半導体ウェハｂの位置を示す図面である。
【００３２】
まず、ウェハキャリアａは、空の状態でキャリアテーブルｃに図１のような状態で置かれる。ウェハクッションｉ内には、流体が半導体ウェハｂに振動を与えずに半導体ウェハｂがウェハキャリアａの半導体ウェハ溝の最下部へ収まる条件の圧力を保つように、流体ポンプｆで供給されている。
【００３３】
加圧の状況は圧力計ｈで把握しながら所望の圧力になるように、加圧量演算器ｇで計算し、流体ポンプｆへ、その流体供給量をフィードバックする。そうすることにより、図３の（Ｃ）に現すようにウェハキャリアａの端より、一枚又は数枚毎に半導体ウェハｂをウェハキャリアａに挿入して行く。
【００３４】
そうすると半導体ウェハｂは挿入時に振動を受けることなく、ウェハキャリアａの溝の最下部に達し、そのまま安全に収納することができる。最終的には（Ｂ）（Ｄ）のようにキャリア内の溝全てに半導体ウェハｂを収納し、収納という作業は終了する。
【００３５】
一枚目の半導体ウェハと二十数枚目の後の半導体ウェハとでは制御する圧力の目標値は違うことになり、一枚目よりも二十数枚目の圧力目標値が小さくなる。さらに、半導体ウェハｂがウェハクッションｉに接し、上下が安定するまでの時間にも圧力制御すれば、より大きなクッション効果が得られるので半導体ウェハｂの振動をより効果的に防止することができ、パーティクルの発生防止効果が高くなる。
【００３６】
例えば、特許文献１の技術は、半導体ウェハを収納する時には弾性を有するクッション部材がウェハキャリアの底部に存在するだけなので、挿入された半導体ウェハがウェハキャリアの溝の最下部に収まるように半導体ウェハの移動速度をコントロールすることができない。
【００３７】
従って、半導体ウェハへの振動を防止することができず、ウェハキャリアへの挿入時に、半導体ウェハがウェハキャリアの溝へ衝突することになり、その振動で半導体ウェハ上にパーティクルが発生し、それが半導体ウェハ内の電気的な素子領域に付着し、次の成膜工程、フォトリソグラフ工程、エッチング、イオン注入工程で、そのパーティクルに起因した形状不良が発生し、その工程の歩留り低下を引き起こし、製造の効率低下、原価上昇等の重大な課題を引き起こすことになる。
【００３８】
また、仮にクッション部材で多少は振動が緩和できたとしても、それはウェハキャリアに挿入する半導体ウェハの一部に対しての効果しかない。理由は、クッション部材には内部圧力の調整機構を持っておらず、内部圧力は一定であるためである。
【００３９】
図３を見れば分かるとおりに、ウェハキャリアの端より、順次、半導体ウェハを挿入した場合、挿入済みの半導体ウェハの重さがクッション部材を押すことになり、新しく挿入する半導体ウェハが接するところのクッション部材の内部圧力は高くなり、クッション部材が硬くなり、クッション部材の効果がなくなってしまう。
【００４０】
それに対して、本実施の形態のキャリアテーブルｃでは、ウェハクッションｉに流入させる流体の圧力を検知し、その圧力に基づき流体ポンプｆで送流管ｅ内の圧力をコントロールする。
【００４１】
そのコントロール圧を実験等に基づき、もっともパーティクル低減効果が高い圧力に設定しておけば、挿入する半導体ウェハｂのウェハキャリアａ内での位置に関わらず、半導体ウェハｂに振動を与えずにウェハキャリアａ内の全ての溝に半導体ウェハｂを挿入することができるという効果を有する。
【００４２】
その結果、半導体ウェハｂの振動をなくすることができ、半導体製造工程の歩留りを上昇することができ、生産工程の生産効率、原価低減に大きな効果を与えることができる。また、さらに生産工程の歩留り向上だけでなく、生産工程の製造品質を向上することができるので、結果的に出荷後の品質も向上するという効果がある。
【００４３】
さらに、特許文献２の技術では、発生した気流を半導体ウェハに吹き付けて、パーティクルの再付着を防止しているが、半導体素子のパターンの縮小化に伴い、従来は課題とならなかった気流内の微小パーティクルが今では除去しなければならない大きさのパーティクルとなってしまっている。
【００４４】
従って、従来技術のキャリアボックスを本発明のキャリアテーブルに適用したとすると、その拭きつける気流でパーティクルが巻き上がり、そのパーティクルがパターン欠陥の原因となり、その製造工程で歩留り低下の原因となるという重大な不具合を引き起こす。
【００４５】
それに対して、本実施の形態のキャリアテーブルｃでは、流体と半導体ウェハｂとを柔軟性のあるウェハクッションｉで隔てているので、流体がパーティクルを巻き上げることはなく、パーティクルに起因するパターン欠陥を防止できるという効果を有する。
【００４６】
つぎに、本発明の実施の第二の形態を図２を参照して以下に説明する。まず、本実施の形態のキャリアテーブルｃも、基本的な構成は、実施の第一の形態と同様である。この実施の第二の形態の実施の第一の形態との違いは、流体供給口ｄを、実施の第一の形態がウェハクッションｉに対して横方向に設けていたのに対し、キャリアテーブルｃの底板を通し、ウェハクッションｉの下に設けている点にある。
【００４７】
さらに、キャリアテーブルｃの上には流体供給口ｄの出口側を覆い、少なくとも半導体ウェハｂが、その中央の下縁部で接触するような形状でウェハクッションｉを設けている。
【００４８】
ウェハクッションｉは、ウェハキャリアの側面板にちょうどはさまれるような横幅の半円筒状に形成されており、半導体ウェハｂは少し押し上げることができるが、ウェハキャリアａには接しない程度の形状であればどのような形でもよい。
【００４９】
このような位置関係にしたことにより、ウェハクッションｉ内の圧力コントロールがより細やかにできるようになり、半導体ウェハｂが溝に挿入されるスピードをより均一にすることができ、パーティクル防止効果を、より高めることができるという効果がある。
【００５０】
本発明のキャリアテーブルは、その上に置かれたウェハキャリアに半導体ウェハを挿入する際に、一枚目の半導体ウェハでも二十数枚目の最終の半導体ウェハでも、均一なクッション効果を発生し、半導体ウェハに、パーティクルを発生させない技術である。
【００５１】
さらに、その達成の為に、本発明は流体を直接半導体ウェハに当てるのではなく、柔軟性を有する膜を介して流体と半導体ウェハとが接触する為に、半導体ウェハ内部の微細、かつデリケートなパターンである半導体製造工程においても、そのパターンを破壊する恐れはなく、歩留りの低下を抑制することができる。
【００５２】
従って、半導体ウェハの製造工程において、本発明を使用することで、ウェハキャリアに半導体ウェハを挿入する際に発生するパーティクルに起因するパターン欠陥を完全に防止することができるという効果を有する。その結果、製造工程の製造不良、出荷後の製品不良を防止することができ、製造コストを低減し、製品の品質を向上することができるという効果を有する。
【００５３】
さらに、本実施の形態のキャリアテーブルｃは、実施の第一の形態に比べて、流体の噴出口が複数あり、その噴出の向きと半導体ウェハの重力の向きが平行である。従って、半導体ウェハｂの枚数の差による流体の供給圧を、細かく調整することができるので、より長時間、安定的に効果を発揮することができるという利点を有する。
【００５４】
これは結果的に、装置のメンテナンス頻度を少なくすることができ、生産効率を高めることができるという効果があり、結果的に製造コストを低減することができ、製品の競争力を高めることができる。
【００５５】
なお、本発明は本実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。また、上述した実施の形態では、各部の構造などを具体的に説明したが、その構造などは本願発明を満足する範囲で各種に変更することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１    ウェハカセット
２    ボトムケース
４    ウェハ
４ａ    ウェハ表面
１７ａ，１８ａ    面
２０    ウェハ保管装置
２２    イオン化機構
２３ａ    気流取り入れ口
２４ａ    排気口
２５    空気
２６    ウェハ支持溝
２６ａ    谷部
２７    半導体ウェハ
２７ａ    下部外周縁
２７ｂ    上部外周縁
２９    クッション部材
４０    カバー
４１    保持部材
ａ    ウェハキャリア
ｂ    半導体ウェハ
ｃ    キャリアテーブル
ｄ    流体供給口
ｅ    送流管
ｆ    流体ポンプ
ｇ    加圧量演算器
ｈ    圧力計
ｉ    ウェハクッション
【図１】
2012038861.tif 000003
【図２】
2012038861.tif 000004
【図３】
2012038861.tif 000005
【図４】
2012038861.tif 000006
【図５】
2012038861.tif 000007