(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する基板処理部と、
前記基板を収納する容器を複数収容する容器収容部と、
前記容器収容部に前記容器を搬入する際、前記容器収容部から前記容器を搬出する際、または前記容器収容部に前記容器を搬入する際および前記容器収容部から前記容器を搬出する際に前記容器を搭載して前記容器収容部に挿入する挿入部を有する容器搬送機とを備え、
前記容器収容部が上下方向に複数段の棚を備え、
前記複数段の棚のうちのある段の一つの棚に前記容器を前記挿入部に搭載して搬入する際、前記ある段の一つの棚から前記容器を前記挿入部に搭載して搬出する際、または前記ある段の一つの棚から前記容器を前記挿入部に搭載して搬入する際および前記ある段の一つの棚に前記容器を前記挿入部に搭載して搬出する際に前記ある段の一つの棚に隣接する段の棚に載置される互いに隣接する２つの容器間に前記容器搬送機の前記挿入部を位置させることができるように、前記ある段の一つの棚への前記容器の載置位置および前記ある段の一つの棚に隣接する段の棚への前記容器の載置位置を定め、
前記ある段の一つの棚と前記ある段の一つの棚に隣接する段の棚との間の垂直方向におけるピッチを、前記容器の垂直方向における距離と、前記挿入部の垂直方向における距離と、前記ある段の一つの棚と前記ある段の一つの棚に隣接する段の棚との間で前記挿入部が昇降動する際の垂直方向における移動距離と、を加えた距離より小さくしたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
容器をそれぞれ複数収容する上下方向に複数段ある棚のうちのある段の一つの棚から、基板を収納する容器を容器搬送機のアームの挿入部に搭載して搬出する際に、前記ある段の一つの棚に隣接する段の棚に載置される互いに隣接する２つの容器間に前記容器搬送機の前記挿入部を位置させることができるように、前記ある段の一つの棚への前記容器の載置位置および前記ある段の一つの棚に隣接する段の棚への前記容器の載置位置を定め、
前記ある段の一つの棚と前記ある段の一つの棚に隣接する段の棚との間の垂直方向におけるピッチを、前記容器の垂直方向における距離と、前記挿入部の垂直方向における距離と、前記ある段の一つの棚と前記ある段の一つの棚に隣接する段の棚との間で前記挿入部が昇降動する際の垂直方向における移動距離と、を加えた距離より小さくした容器収容部の前記ある段の一つの棚に載置された前記容器を搬出する工程と、
前記容器から前記基板を取り出し、基板処理部へ移載する工程と、
前記基板処理部で前記基板を処理する工程と、を有することを特徴とする基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板処理装置および基板処理方法に関し、特に半導体ウェーハを処理する半導体ウェーハ処理装置および半導体ウェーハ処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェーハ処理装置のうち、多数の半導体ウェーハを１度に処理するバッチ式の装置においては、半導体ウェーハは通常ウェーハカセット（以下カセットという。）に複数枚収納された状態で装置内に搬送され、１度のプロセス処理（以下、１バッチという。）で数十〜数百枚の半導体ウェーハが同時に処理される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなバッチ式の半導体ウェーハ処理装置においては、カセットに収納されたウェーハは、半導体ウェーハ処理装置と外部との間のインターフェースであるＩ／０ステージで取り込み／払い出しを行うが、１度に２カセットしかこれを行えない。しかし、１バッチで数十〜数百枚の処理を行うため、熱処理等の半導体ウェーハの処理を行う前のウェーハを処理装置内に十分にストックできることが望ましい。そのために、カセットをストックしておくカセット棚に収納できるカセットの数はできるだけ増やしたいが、これを増やすと装置全体の寸法が大きくなり、道路交通法における装置運搬上や、クリーンルーム高さ、フットプリント等の制約により寸法を安易に大きくすることができないという問題がある。
【０００４】
従って、本発明の主な目的は、装置を大きくせずにウェーハカセット等の基板を収納する容器を多く収容できる基板処理装置およびそれを使用した基板処理方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、
基板を処理する基板処理部と、
前記基板を収納する容器を複数収容する容器収容部と、
前記容器収容部に前記容器を搬入する際、前記容器収容部から前記容器を搬出する際、または前記容器収容部に前記容器を搬入する際および前記容器収容部から前記容器を搬出する際に前記容器を搭載して前記容器収容部に挿入する挿入部を有する容器搬送機とを備え、
前記容器収容部が上下方向に複数段の棚を備え、
前記複数段の棚のうちのある段の一つの棚に前記容器を前記挿入部に搭載して搬入する際、前記ある段の一つの棚から前記容器を前記挿入部に搭載して搬出する際、または前記ある段の一つの棚から前記容器を前記挿入部に搭載して搬入する際および前記ある段の一つの棚に前記容器を前記挿入部に搭載して搬出する際に前記ある段の一つの棚に隣接する段の棚に載置される互いに隣接する２つの容器間に前記容器搬送機の前記挿入部を位置させることができるように、前記ある段の一つの棚への前記容器の載置位置および前記ある段の一つの棚に隣接する段の棚への前記容器の載置位置を定め、
前記ある段の一つの棚と前記ある段の一つの棚に隣接する段の棚との間の垂直方向におけるピッチを、前記容器の垂直方向における距離と、前記挿入部の垂直方向における距離と、前記ある段の一つの棚と前記ある段の一つの棚に隣接する段の棚との間で前記挿入部が昇降動する際の垂直方向における移動距離と、を加えた距離より小さくしたことを特徴とする基板処理装置が提供される。
また、本発明によれば、
容器をそれぞれ複数収容する上下方向に複数段ある棚のうちのある段の一つの棚から、基板を収納する容器を容器搬送機のアームの挿入部に搭載して搬出する際に、前記ある段の一つの棚に隣接する段の棚に載置される互いに隣接する２つの容器間に前記容器搬送機の前記挿入部を位置させることができるように、前記ある段の一つの棚への前記容器の載置位置および前記ある段の一つの棚に隣接する段の棚への前記容器の載置位置を定め、
前記ある段の一つの棚と前記ある段の一つの棚に隣接する段の棚との間の垂直方向におけるピッチを、前記容器の垂直方向における距離と、前記挿入部の垂直方向における距離と、前記ある段の一つの棚と前記ある段の一つの棚に隣接する段の棚との間で前記挿入部が昇降動する際の垂直方向における移動距離と、を加えた距離より小さくした容器収容部の
前記ある段の一つの棚に載置された前記容器を搬出する工程と、
前記容器から前記基板を取り出し、基板処理部へ移載する工程と、
前記基板処理部で前記基板を処理する工程と、を有することを特徴とする基板処理方法が提供される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【０００７】
図１は本発明の一実施の形態の半導体ウェーハ処理装置を説明するための概略縦断面図であり、図２は本発明の一実施の形態の半導体ウェーハ処理装置を説明するための概略横断面図であり、図３は本発明の一実施の形態の半導体ウェーハ処理装置の回転カセット棚を説明するための図であり、図３Ａは図１のＡＡ線矢視図であり、図３Ｂは図１のＢＢ線矢視図である。
【０００８】
本実施の形態においては、製品の品質の向上のため、カセット１３として、密閉型収納容器であるＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）を使用し、大気を遮断して搬送するようにした。本実施の形態で使用するＦＯＵＰは図１、図２に示すように外形が半長円筒状であり、一側面がウェーハ１２挿脱用の開口面１４となっており、開口面１４は蓋１５により気密に閉塞されるようになっている。
【０００９】
本発明の一実施の形態の半導体ウェーハ処理装置１０においては、筐体１６の前面下部に、カセット１３を外部と受け渡しするＩ／Ｏステージ２０が設けられている。
【００１０】
筐体１６内には、Ｉ／Ｏステージ２０の後方にエレベータ２２が設けられている。エレベータ２２の前方でＩ／Ｏステージ２０の上方にはカセットサブ収容棚２３が設けられている。また、エレベータ２２の後方の下方にカセット収容棚３４が設けられると共にカセット収容棚３４の上方に回転可能な回転カセット棚２５が設けられている。
【００１１】
エレベータ２２にはアーム１１が取り付けられ、エレベータ２２とアーム１１の協働によりカセット１３を上下左右に搬送し、Ｉ／Ｏステージ２０と回転カセット棚２５およびカセットサブ収容棚２３との間でカセット１３の受け渡し動作を行う。カセット１３の搬送は、アーム１１にカセット１３を載置した状態で行う。Ｉ／０ステージ２０で取り込まれたカセット１３は、エレベータ２２とアーム１１により回転カセット棚２５またはカセットサブ収容棚２３へと搬送され、そこでストックされる。そして必要なときにカセット１３からウェーハ１２を取り出し反応炉２９へと移載する。
【００１２】
回転カセット棚２５は回転機構を持ち、回転することで後側のカセット１３へのアクセスができるようになっている。
【００１３】
回転カセット棚２５は、鉛直に設けられた回転機構体２６と回転機構体２６の回りに回転可能に設けられた３段の水平の棚板２７、２７’、２７’’とを備えて構成されている。３段の水平の棚板２７、２７’、２７’’は一体的に駆動され、回転機構体２６の回りに一体となって同時に回転する。各段の棚板２７、２７’、２７’’にはカセット１３、１３’、１３’’がそれぞれ４個ずつ収容可能であり、回転カセット棚２５には合計１２個のカセット１３、１３’、１３’’が収容可能となっている。
【００１４】
３段の棚板２７、２７’、２７’’には、４個のカセット１３、１３’、１３’’が、開口面１４を内側に向けて、同一円上に９０°間隔でそれぞれ配置されている。
【００１５】
図２、図３に示すように、上から１段目の棚２７におけるカセット１３の配置位置と上から３段目の棚２７’’におけるカセット１３’’の配置位置の位相を一致させた。すなわち、回転カセット棚２５を上から平面図的に見た場合に、上から１段目の棚２７におけるカセット１３の配置位置と上から３段目の棚２７’’におけるカセット１３’’の配置位置とが一致するようにした。
【００１６】
また、上から１段目の棚２７におけるカセット１３の配置位置と上から２段目の棚２７’におけるカセット１３’の配置位置の位相を４５°異ならせ、上から２段目の棚２７’におけるカセット１３’の配置位置と上から３段目の棚２７’’におけるカセット１３’’の配置位置の位相も４５°異ならせた。すなわち、回転カセット棚２５を上から平面図的に見た場合に、上から１段目の棚２７におけるカセット１３の配置位置と上から２段目の棚２７’におけるカセット１３’の配置位置とを４５°ずらし、上から２段目の棚２７’におけるカセット１３’の配置位置と上から３段目の棚２７’’におけるカセット１３’’の配置位置とを４５°ずらした。
【００１７】
このように、本実施の形態では、回転カセット棚２５の各棚２７、２７’、２７’’におけるカセット１３、１３’、１３’’の配置位置を４５°ずつずらすことで、上から２段目の棚２７’上の隣接するカセット１３’、１３’間および上から３段目の棚２７’’上の隣接するカセット１３’’、１３’’間にアーム１１が挿入されるスペースを確保している。従って、上の段の棚２７または２７’に配置されたカセット１３または１３’を搬出する場合にアーム１１がそのカセット１３または１３’を下からすくい上げてアーム１１上にカセット１３または１３’を搭載する際に、アーム１１はその直下の棚２７’または２７’’に載置されたカセット１３’、１３’間（図３ＢのＣ参照）または１３’’、１３’’間に位置することになる。また、カセット１３または１３’をアーム１１上に搭載して、上の段の棚２７または２７’にカセット１３または１３’を搬入して載置する場合に、カセット１３または１３’を搭載したアーム１１を、その直下の棚２７’または２７’’に載置されたカセット１３’、１３’間（図３ＢのＣ参照）または１３’’、１３’’間に位置させることになる。
【００１８】
その結果、上から１段目の棚２７と上から２段目の棚２７’との間の垂直方向におけるピッチを、上から２段目の棚２７’に載置するカセット１３’を上から１段目の棚２７に載置されたカセット１３の直下に載置した場合に、アーム１１上にカセット１３を搭載して上から１段目の棚２７上に搬入して載置する際および上から１段目の棚２７上に載置されたカセット１３をアーム１１上に搭載して搬出する際に、アーム１１が上から１段目の棚２７および／または上から２段目の棚２７’上に載置したカセット１３’と干渉してしまう距離とし、また、上から２段目の棚２７’と上から３段目の棚２７’’との間の垂直方向におけるピッチを、上から３段目の棚２７’’に載置するカセット１３’’を上から２段目の棚２７’に載置されたカセット１３’の直下に載置した場合に、アーム１１上にカセット１３’を搭載して上から２段目の棚２７’上に搬入して載置する際および上から２段目の棚２７’上に載置されたカセット１３’をアーム１１上に搭載して搬出する際に、アーム１１が上から２段目の棚２７’および／または上から３段目の棚２７’’上に載置したカセット１３’’と干渉してしまう距離とすることができ、棚２７、２７’、２７’’間のピッチを小さくすることができた。
【００１９】
具体的には、カセット１３’、１３’’の高さが３３３．３ｍｍであり、アーム１１の挿入部の高さが９４ｍｍである場合に、上下棚の位相をずらさない場合には、棚ピッチはすくい上げストロークと余裕寸法をみると４５５ｍｍとなってしまうのに対して、本実施の形態では、棚ピッチを３８０ｍｍとすることができた。
【００２０】
このように、棚２７’、２７’’にカセット１３’、１３’’が載置されている際、高さ的にアーム１１がカセット１３’、１３’’に干渉するように配置された回転カセット棚２５において、上下棚のカセット位置の位相をずらして、アーム１１の挿入空間を確保することにより、カセット１３、１３’１３’’の収納数、装置幅、回転カセット棚２５の旋回径は同様にして、装置高さの低下が可能となる。
【００２１】
その結果、上下棚の位相をずらさない場合には、道路交通法からの制約でフロアー（ＦＬ）から２８００ｍｍの高さでカセット棚を分解して装置を運搬していたものが、図１に示すように２８００ｍｍ以下に納まるようになり、分解、現地での組立作業が不要になる。
【００２２】
なお、エレベータ２２とアーム１１により、カセット１３、１３’、１３’’を回転カセット収容棚２５の３段の棚２７、２７’、２７’’にそれぞれ搬入し、かつカセット１３、１３’、１３’’を回転カセット収容棚２５からそれぞれ搬出する際には、カセット１３、１３’、１３’’は、最も前方側のカセット授受位置Ｄに位置することになる。
【００２３】
また、棚２７、２７’、２７’’には、アーム１１挿入用の開口１７がそれぞれ設けられれいる。
【００２４】
筐体１６内の後方上部には、反応炉２９が設けられ、反応炉２９には下方からボートエレベータ（図示せず。）によりボート３０が挿入／引き出し可能となっている。下降状態のボート３０とカセット収容棚３４との間にはウェーハ移載機３１が設けられている。
【００２５】
ウェーハ１２はカセット１３に装填され密閉された状態で搬送される。カセット１３は床上を走行するＡＧＶ（図示せず。）により開口面１４を後方（図１中右方）に向けた状態でＩ／Ｏステージ２０上に搬送される。
【００２６】
カセット回転収容棚２５は回転し、３個の棚２７、２７’、２７’’のうち、カセット１３を授受する棚における授受対象のカセット１３の収容位置を前方のカセット授受位置に移動させた状態で待機する。エレベータ２２およびアーム１１は昇降動、回転動および水平動の協働でＩ／Ｏステージ２０から回転カセット収容棚２５あるいはカセットサブ収容棚２３にカセット１３を搬送し、カセット１３は回転カセット収容棚２５あるいはカセットサブ収容棚２３に収容される。カセット１３の搬送は、カセット１３をアーム１１上に搭載した状態で行われる。以上の動作が繰り返され、所要数のカセット１３がカセット回転収容棚２５およびカセットサブ収容棚２３に搬送される。
【００２７】
次にボート３０へウェーハ１２を移載する場合は、回転カセット棚２５が回転し移載の対象となっているカセット１３をカセット授受位置に移動させた状態で待機する。エレバータ２２およびアーム１１は再び昇降動、回転動および水平動の協働により、カセット１３をアーム１１上に搭載して、回転カセット棚２５からカセット収容棚３４にカセット１３を搬送し、あるいはカセットサブ収容棚２３からカセット収容棚３４に搬送する。カセット１３は開口面１４を後方に向けた状態でカセット収容棚３４に載置される。
【００２８】
その後、蓋開閉機構（図示せず。）により蓋１５をカセット１３から取り外す。ウェーハ移載機３１は昇降動、回転動、水平進退動の協働でカセット１３内のウェーハ１２を下降状態のボート３０に移載する。ウェーハ１２の移載は予定された枚数となるまで複数のカセット１３に対して実行される。ボート３０に所要数のウェーハ１２が装填されると、ボートエレベータ（図示せず。）はボート３０を上昇させ反応炉２９内に挿入する。
【００２９】
反応炉２９内でウェーハ１２に所要の処理が施されると、ボートエレベータ(図示せず。)はボート３０を降下させ反応炉２９より引き出す。ボート３０、ウェーハ１２が所要温度に冷却された後、処理済みのウェーハ１２は上記した手順と逆の手順で外部へ搬出される。
【００３０】
図４は、比較のための半導体ウェーハ処理装置を説明するための概略縦断面図であり、図５は、比較のための半導体ウェーハ処理装置を説明するための概略横断面図である。
【００３１】
この半導体ウェーハ処理装置１００においては、上から１段目の棚１２７におけるカセット１３の配置位置と、上から２段目の棚１２７’におけるカセット１３’の配置位置と、上から３段目の棚１２７’’におけるカセット１３’’の配置位置の位相が一致している。すなわち、回転カセット棚２５を上から平面図的に見た場合に、上から１段目の棚１２７におけるカセット１３の配置位置と上から２段目の棚１２７’におけるカセット１３’の配置位置と上から３段目の棚１２７’’におけるカセット１３’’の配置位置とを一致させた。
【００３２】
そのために、棚１２７、１２７’、１２７’’間のピッチは、カセットの高さ３３３．３ｍｍと、アームの挿入部の高さ９４ｍｍと、その他すくい上げストロークと余裕寸法をみて、４５５ｍｍとなり、この寸法が装置全体の高さを決めて装置のコンパクト化の障害となる。そして、道路交通法からの制約で従来図４に示すようにフロアー（ＦＬ）から２８００の高さでカセット棚を分解して装置を運搬する必要が生じ、現地での組立作業も必要となる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、装置を大きくせずにウェーハカセット等の基板を収納する容器を多く収容できる基板処理装置およびそれを使用した基板処理方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の半導体ウェーハ処理装置を説明するための概略縦断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態の半導体ウェーハ処理装置を説明するための概略横断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態の半導体ウェーハ処理装置の回転カセット棚を説明するための図であり、図３Ａは図１のＡＡ線矢視図であり、図３Ｂは図１のＢＢ線矢視図である。
【図４】比較のための半導体ウェーハ処理装置を説明するための概略縦断面図である。
【図５】比較のための半導体ウェーハ処理装置を説明するための概略横断面図である。
【符号の説明】
１０、１００…半導体ウェーハ処理装置
１１…アーム
１２…ウェーハ
１３、１３’、１３’’…カセット
１４…開口面
１５…蓋
１６…筐体
１７…開口
２０…Ｉ／Ｏステージ
２２…エレベータ
２３…カセットサブ収容棚
２５、１２５…回転カセット棚
２６、１２６…回転機構体
２７、２７’、２７’’、１２７…棚板
２９…反応炉
３０…ボート
３１…ウェーハ移載機
３４…カセット収容棚
【図１】
0004097358.tif 000002
【図２】
0004097358.tif 000003
【図３】
0004097358.tif 000004
【図４】
0004097358.tif 000005
【図５】
0004097358.tif 000006