JPH07114232B2 - 半導体ウェーハ処理装置及びその処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェーハ（以下
単にウェーハと呼ぶ）に紫外線を照射し、フォトレジス
トの硬化、ＥＰＲＯＭの紫外線消去、半導体回路素子の
改善等を行なう半導体ウェーハ処理装置及びその処理方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の半導体ウェーハ処理装置
は、ウェーハをインライン状態で紫外線処理部に送り一
枚ずつウェーハを処理する枚葉式の装置と複数枚のウェ
ーハを同時に処理するバッチ式の装置とがある。しかし
ながら、近年、横に長い搬送部をもつ枚葉式の装置より
横幅と長さが略等しい装置スペースをもつバッチ方式が
床面積の有効利用の点で有利であることから、バッチ方
式の装置が採用されるようになった。

【０００３】図５（ａ）及び（ｂ）は従来の半導体ウェ
ーハ処理装置の一例を示す平面図及びＣ一Ｃ断面図であ
る。上述したバッチ方式の例として、例えば、特開昭６
３ー９３１１２に開示された半導体ウェーハ処理装置で
ある紫外線照射装置がある。この装置は、図５に示すよ
うに、ウェーハを複数枚並べ配置し紫外線を照射する紫
外線照射部３３と、この紫外線照射部３３を挟むように
配置するとともに紫外線照射部３３にウェーハを搬入し
たり搬出したりするウェーハの供給搬送部３２及び収納
搬送部３１を備えている。また、この供給搬送部３２と
収納搬送部３１のウェーハの搬出入口は同一側にあっ
て、それぞれの搬出入口には、カセット１２からウェー
ハを取出しあるいは収納する搬送コンベア３６と、カセ
ット１２を乗せエレベータ機構により搬送コンベア３６
とウェーハの移載を行なう供給ローダ３７及び収納ロー
ダ４１が備えられている。

【０００４】紫外線照射部３３はウェーハが縦横に並べ
られた複数のウェーハ受け台３４を構成する受光領域３
９を覆う閉鎖空間部であって、この空間部には複数の紫
外線ランプ３８が並べて配置されている。そして、供給
搬送部３２のストッパ３５で位置決めされたウェーハが
シャトル機構１２で並列搬送され、ウェーハ受け台３４
の全部にウェーハが載置されたとき、紫外線ランプ３８
が点灯し、全てのウェーハは処理される。

【０００５】また、ウェーハの搬出入及び紫外線照射の
動作は、まず、ウェーハを複数枚収納したカセット１２
を供給ローダ３７にセットする。次に、搬送コンベア３
７よりカセット１２より一枚ずつウェーハを引出し、供
給搬送部３２に移載する。移載されたウェーハは紙面の
上方に送られ供給搬送部３２より順次突出するストッパ
３５で止められ位置決めされる。供給搬送部３２に並べ
て位置決めされたウェーハは、シャトル機構３４ａの矢
印で示す動作を行ない、間欠的にウェーハ受け台３４に
順次搬送され移載される。総べてのウェーハがウェーハ
受け台３４を充たした後、紫外線ランプ３８を点灯しウ
ェーハの所理を完了する。

【０００６】処理されたウェーハはシャトル機構３４ａ
の前述の動作によって収納搬送部３１に送られ並列に移
載される。収納搬送部３１に並べて載置されたウェーハ
は、紙面の下側に送られ搬送コンベア３６に移載され収
納ローダ４１でカセット１２に収納される。

【０００７】このように中央に比較的に広く紫外線処理
部を配置し、その両側にウェーハの搬入搬出部である狭
いウェーハの搬送部を設けることによって、処理される
ウェーハ枚数の量を比べて装置スペースを小さくて済む
という利点があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
ウェーハ処理装置では、比較的に大きな紫外線処理部を
配置し、一度に多くのウェーハを処理しているものの、
紫外線処理部にウェーハを搬送して移載したり、あるい
は処理が終了したウェーハを紫外線処理部を排出したり
する搬送する無駄な時間が処理時間として加算され、装
置の処理能力に限界があるという欠点がある。また、収
納ローダ及び供給ローダにカセットを載置する個所が一
個所しか無く、カセット搬送ラインから順番に送られる
未処理ウェーハを収納するカセットや処理済みのウェー
ハを収納したカセットを待機させることが出来ない。こ
のためカセットの順番を人手で管理しなければならず、
ややもするとカセットの順番を間違え品質に重大な欠陥
をもたらす恐れがある。言い換えれば、この方式の装置
ではカセットツーカセット式自動化ラインに適用するこ
とが難しい。

【０００９】図６（ａ）及び（ｂ）は低圧水銀ランプの
特性を示すグラフである。通常、前述した紫外線ランプ
は低圧水銀ランプが用いられている。しかしながら、こ
の低圧水銀ランプは、図６（ａ）で示すように、管の位
置で放射強度が変るし、図６（ｂ）に示すように、点灯
時間により温度上昇し放射強度が変化するといった問題
がある。このような不安定な紫外線ランプを単に並べて
配置しただけでは、ウェーハを均一に常に安定して処理
できることが期待できない。また、均一にするために必
要以上の本数の紫外線ランプを設けるか照射時間を長く
するにしても、不要な場所まで照射することになりエネ
ルギーの浪費や処理能力の低下を招くことになる。

【００１０】従って、本発明の目的は、処理時間として
加算される無駄な時間を少くして処理能力の向上が図る
ことが出来るとともに均一に常に安定してウェーハを処
理出来、カセットツーカセットの自動化に適合しかつエ
ネルギー消費の少ない半導体ウェーハ処理装置及びその
処理方法を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、半導体
ウェーハを搬入する搬入口を一端に他端に該半導体ウェ
ーハの搬出口を有し前記半導体ウェーハを載置する複数
の載置部を所定の間隔をおいて具備する長尺の照射台と
前記半導体ウェーハを前記載置部間を順次一方向に送る
送り機構とをもつ第１の搬送部と、この第１の搬送部の
該搬出口に対面する前記半導体ウェーハの搬入口を有し
前記第１の搬送部に対し垂直になるように配置され他端
に前記半導体ウェーハの搬出口を有するとともに前記半
導体ウェーハを載置する前記載置部を少くとも一つをも
つ照射台と前記半導体ウェーハを前記載置部間を順次一
方向に送る送り機構とを具備する方向変換搬送部と、こ
の方向変換搬送部の搬出口に対面する前記半導体ウェー
ハの搬入口を有し前記第１の搬送部と平行に配置され前
記第１の搬送部の搬入口と同じ向きに前記半導体ウェー
ハの搬出口を他端に有するとともに前記第１の搬送部の
長尺の照射台と前記第１の搬送部の送り機構とを具備す
る第２の搬送部と、前記第１及び第２の搬送部並びに前
記方向変換搬送部の前記載置部に対応し独立に設けられ
る複数の紫外線照射部と、前記第１の搬送部の搬入口よ
り前記半導体ウェーハが搬入され前記第１の搬送部の搬
入口に近い順に前記紫外線照射部の紫外線投射を開始し
前記第１の搬送部から前記方向変換搬送部へ前記方向変
換搬送部から前記第２の搬送部へ順次前記載置部に送ら
れる前記半導体ウェーハに紫外線を照射し紫外線照射積
算時間が所定の時間に達したらそれ以降の前記紫外線照
射部の紫外線投射を停止する手段とを備える半導体ウェ
ーハ処理装置である。

【００１２】また、他の特徴は、間欠的に搬送される一
枚のウェーハに一間欠送りの間毎に一定量の紫外線を照
射して間欠送り毎に照射量を積算し、前記搬送されるウ
ェーハの積算照射量が所望の照射量に達したらそれ以降
の間欠送りでは前記紫外線の照射の停止する半導体ウェ
ーハの処理方法である。

【００１３】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。

【００１４】図１（ａ）及び（ｂ）は本発明の半導体ウ
ェーハ処理装置の一実施例を示す平面図及びＡーＡ断面
図である。この半導体ウェーハ処理装置は、図１に示す
ように、ウェーハの搬入口を一端側に配置し一列にウェ
ーハの複数枚を並べて載置する載置部３ｂをもつ照射台
１ｂと、前記搬入口と同じ側にウェーハの搬出口を配置
し一列にウェーハの複数枚を並べて載置する載置部３ｂ
をもつ照射台１ｃを具備する収納部２ｃと、この供給部
２ｂのウェーハ搬出口と収納部２ｃの搬入口と連結して
送られるウェーハを供給部２ｂから収納部２ｃに搬送す
るとともにウェーハを複数の載置部３ｂをもつ照射台１
ａを具備する方向変換部２ａと、各照射台１ｂ、１ａ及
び１ｃの載置部３ｂに対応して独立に配置されるととも
に紫外線ランプ８と反射板９と冷却ファン１１をもつ複
数の紫外線照射部１３を備えている。

【００１５】また、照射台１ａ、１ｂ及び１ｃの下部に
は、搬送アーム３が配置されＣＤＥＦの矢印で示す駆動
アーム７の運動により搬送アーム３が間欠的にウェーハ
を送り、ウェーハ受け部３ａと協働してウェーハを一載
置部３ｂから次の載置部３ｂに移載する間欠送り機構が
備えられている。

【００１６】さらに、供給部２ｂ及び収納部２ｃのウェ
ーハの搬出入口の前面には複数のウェーハを収納する２
つのカセット１２を載置する供給ローダ５及び収納ロー
ダ６が配置されている。そして２つのカセット１２の内
の１つは搬送ラインと一致しており、このカセット１２
から供給ローダ５によりウェーハを引出してウェーハの
搬入口の前にある位置決め部１５にウェーハを移載した
り、あるいは搬出口の前にある位置決め部１７からウェ
ーハをに収納したりする。一方、他のカセット１２は、
カセットツーカセットの自動方式で順次送られたカセッ
ト１２であって、搬送ラインと一致していない。すなわ
ち、この場所はカセットのバッファステーションであ
る。従って、ラインに一致しているカセット１２のウェ
ーハが無くなるかあるいは満載になると、供給ローダ５
及び収納ローダが動作し、他のカセット１２を搬送ライ
ンに合うように移動させ、空あるいは満載のカセット１
２を搬送ラインより外している。

【００１７】紫外線照射部１３は供給部２ｂ、方向変換
部２ａ及び収納部２ｃの各照射台１ｂ、１ａ、１ｃのウ
ェーハの載置部３ｂに対応して独立に取り付けられ、別
々に制御されている。従って、ウェーハの搬送中あるい
は停止中でも個々の紫外線照射部の紫外線ランプは点灯
もしくは消灯が任意に行える。このことは、ウェーハが
搬入口へ入ったと同時に紫外線照射することが出来、ウ
ェーハが順次に載置部３ａに移載されながら送りステッ
プ毎に一定時間の紫外線照射を受け照射時間を積算し、
積算された紫外線照射時間が所定時間に達したら、それ
以降の紫外線照射部１３の紫外線ランプ８は点灯しない
でウェーハを間欠的に送るようにすれば、紫外線照射時
間を搬送時間に含ませることが出来る。このために、方
向変換部２ａを含む供給部２ｂ及び収納部１ｃにおける
ウェーハの搬送時間は、各処理における最大照射時間よ
り長くなるように搬送ラインの長さが設計されている。

【００１８】図２は図１の紫外線照射分を拡大して示す
上面図である。この独立に制御出来る紫外線照射部は、
図２に示すように、カバー１３ａに取り付けられたラン
プホルダ１０と、このランプホンダ１０に差込まれるＵ
字状の低圧水銀ランプである３本の紫外線ランプ８と、
この紫外線ランプの背面に配置される反射板９と、図示
していない冷却ファンとで構成されている。また、この
紫外線照射部では、紫外線ランプ８の大きさをウェーハ
４に比較し十分大きいものを採用しており、そらに反射
板９も設けることによって、照射強度分布も均一にな
り、照射強度そのものも上り結果的に照射時間の短縮が
図れた。ちなみに、ウェーハ面での光照度分布を測定し
たところ、面内照度分布が１０パーセント以内に得られ
た。この分布の向上と照射強度の向上により照射時間を
３０パーセントの短縮が図れる見通しを得た。

【００１９】ここで、図面には示していないが、例え
ば、紫外線ランプ８の端部に対応するウェーハ４の近傍
に光量測定器を配置し、投射される光量の変化を常に監
視しておけば、照射強度劣化による品質を事前に防止出
来る。また、紫外線ランプ８が劣化し始めて交換する時
期も発見できる。さらに、紫外線ランプを交換する際
も、従来例のように大掛かりなカバー１３ａの全体を取
外すことなく、単にランプホルダ１０をカバー１３ａか
ら外し、ランプホルタ１０を外に出し紫外線ランプ８を
交換すれば済みメンテナンスし易い構造になっている。

【００２０】図３（ａ）〜（ｃ）は図１の照射台の部分
を拡大して示す平面図及びＢーＢ断面図、図４は図１の
ウェーハの供給ローダ及び収納ローダを拡大して示す正
面図である。次に、この半導体ウェーハ処理装置の動作
を図１、図３及び図４を参照して説明する。

【００２１】まず、図１と図４に示すように、供給ロー
ダ５に載置された搬送ライン上にあるカセット１２が送
りねじ２２よりカセット１２の一溝ピッチだけ下降す
る。このことによりカセット１２の一番下に収納された
ウェーハ４が搬送ベルト（図示せず）と接触する。そし
て、搬送ベルトに移行によりウェーハ４はカセット１２
より引出され位置決め部１５に移載される。次に、位置
決め部１５に待機していた供給アーム１６のチャツクに
よりウェーハ４は吸着され、照射台１ｂの１番の載置部
３ｂに移載される。これと同時に１番の載置部３ｂ上の
紫外線照射部１３の紫外線ランプ８が点灯する。

【００２２】この１番の載置部３ｂにウェーハ４が移載
されると同時に供給ローダ５から前述と同様に次のウェ
ーハが引出され位置決め部１５に移載される。次に、図
３に示すように、１番の載置部３ｂに搭載されたウェー
ハ４は、図１の駆動アーム７のＣＤＥＦの動作により搬
送アーム３はスリット１８を突き抜けウェーハ受け部３
ａでウェーハ４を押し上げ、搬送アーム３の移動し再び
下降することによってウェーハ受け部３ａのウェーハ４
が２番の載置部３ｂに移載される。これと同時に２番の
載置部における紫外線照射部１３の紫外線ランプ８が点
灯する。このとき一番目の紫外線ランプは点灯したまま
である。一方、位置決め部１５に載置されたウェーハ４
は供給アーム１６により空になった１番の載置部３ｂに
移載され点灯したままの紫外線ランプ８により紫外線照
射を受ける。

【００２３】このようにして、３番、４番と順次にウェ
ーハ４が搬送され、これら移動する領域にある紫外線照
射部１３の紫外線ランプ８が点灯し、ウェーハ４に紫外
線を浴びせる。そしてウェーハの移動に伴ない空席とな
った１番の載置部３ｂには次々とカセット１２から供給
されウェーハは載置される。先頭のウェーハが４番の載
置部３ｂに送られると、方向変換部２ａにある搬送アー
ム３により前述と同様に５番、６番、７番といった順に
送られる。勿論、各番に対応する紫外線照射部１３によ
り紫外線が照射される。そして最終の１０番の載置部３
ｂで積算紫外線照射時間が所望の照射時間に到達し搬出
口より処理済みのウェーハとして搬出される。

【００２４】しかし、処理の条件によっては照射時間が
短く設定する場合がある。、例えば、７番の載置部３ｂ
までの積算照射時間が所望の照射時間に達したら、この
場合には収納部２ｃにおける８番の載置部３ｂに対応す
る紫外線照射部１３の紫外線ランプは点灯させないでウ
ェーハは８番から１０番まで単に搬送のみを行ないウェ
ーハを収納部２ｃよる搬出する。

【００２５】次に、紫外線処理の終了した１０番のウェ
ーハは、収納アーム１４によって位置決め部１７に移載
され、搬送ベルト（図示せず）によりカセット１２の一
番上の溝に収納される。このようにして１０番の載置部
３ｂに移載された処理済みのウェーハは順次カセット１
２に収納される。そしてカセット１２にウェーハ４が充
たされると、図４に示すように、エアシリンダ２８が作
動し、ベース２４が摺動台２５を移動しベース２４がス
トッパ２６ａで位置決めされ、ウェーハが満載さたカセ
ット１２はカセット搬送ラインと一致し次工程へ搬送さ
れる。そして空のカセット１２はこの装置の搬送ライン
と一致される。勿論、供給部２ｂにおけるカセット１２
も空になれば、供給ローダ５の動作で空のカセット１２
は装置のラインから外されカセットリターンコンベアラ
インに移し前工程へ戻される。そして未処理のウェーハ
が満載されたカセット１２が自動的にこの装置の搬送ラ
インと一致させられる。

【００２６】このように連続してウェーハを供給し、搬
送しながら紫外線照射を行なうことによって、搬送中に
紫外線照射時間が含むことが出来、単に、照射時間のみ
でウェーハの処理時間として算出し得るので、搬送ライ
ン中にある多量のウェーハの処理が照射時間内で出来
る。ちなみに、１０分程度の照射時間が必要なウェーハ
で試みたところ、従来のスループットに対して３０パー
セント以上向上することが判明した。また、照射時間が
短い場合でも所望の照射処理時間に達すれば、それ以降
の紫外線ランプは点灯する必要が無く前述の照射強度の
向上をも考慮すると、さらに電力消費の低減が期待でき
る。

【００２７】以上本発明の実施例について図面を参照し
て説明したが、図１で示した、供給部２ｂ、方向変換部
２ａ及び収納部２ｃを同じ長さで示したが、照射時間が
長い処理装置に適用する場合には、収納部２ｃ及び供給
部２ｂを同じ長さにし、方向変換部に照射台を設けない
で単に方向変換機能をもたせるだけで短かくし、供給部
と収納部との間に複数列の中間搬送部を設け、その間に
方向変換部で連結して搬送経路を長くし、搬送時間と照
射時間と一致させることが望ましい。なおこの場合でも
装置全体が正方形に納まるようにレイアウトし床面積を
有効に利用するとが肝要である。そして、ウェーハの搬
出入口を同一側に配置し、搬出入口には２個のカセット
を交互に入れ換えられるローダを設け、カセットツーカ
セット方式の自動化ラインに適合するようにすることが
望ましい。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、床面積を
効率良く配置するように間欠的にウェーハを搬送する複
数の搬送ラインを並べあるいは交差させて連結しウェー
ハの搬送経路を長くし、連結された搬送ライン上に独立
して複数の紫外線照射部を設け、これら紫外線照射部を
制御してウェーハを搬送しながら各紫外線照射部毎に紫
外線を照射し照射時間を積算し、前記搬送ラインのウェ
ーハ搬出口よりウェーハが搬出するまでに搬送ラインに
ある総べてのウェーハの処理を完了させることによっ
て、紫外線照射時間が搬送時間内に含めることが出来る
ので、搬送時間を加算すること無く処理時間のみで処理
個数が搬送ライン中にあるウェーハの枚数で算出でき、
その結果処理能力を一段と向上するという効果がある。

【００２９】また、前記紫外線照射部に紫外線ランプの
紫外光を反射させて直接光に重畳させる反射板と温度上
昇を抑える冷却器を設けることによって、投射光の分布
を均一にし処理されるウェーハの品質を安定して維持
し、少ない電力で紫外光の照射強度を確保し得るという
効果がある。

【００３０】さらに、搬送ラインのウェーハ搬出入口
に、２つのカセットを載置し、前記搬送ラインと装置外
のカセット搬送ラインとを交互に位置を換えるローダを
設けることによって、バッチ式では適用が難かしい枚葉
式のカセットツーカセット式自動化ラインに適合できる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体ウェーハ処理装置の一実施例を
示す平面図及びＡーＡ断面図である。

【図２】図１の紫外線照射分を拡大して示す上面図であ
る。

【図３】図１の照射台の部分を拡大して示す平面図及び
ＢーＢ断面図である。

【図４】図１のウェーハ供給ローダ及び収納ローダを拡
大して示す正面図である。

【図５】従来の半導体ウェーハ処理装置の一例を示す平
面図及びＣ一Ｃ断面図である。

【図６】低圧水銀ランプの特性を示すグラフである。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ，１ｃ 照射台 ２ａ 方向変換部 ２ｂ 供給部 ２ｃ 収納部 ３ 搬送アーム ３ａ，３４ ウェーハ受け台 ３ｂ 載置部 ４ ウェーハ ５，３７ 供給ローダ ６，４１ 収納ローダ ７ 駆動アーム ８，３８ 紫外線ランプ ９ 反射板 １０ ランプホルダ １１ 冷却ファン １２ カセット １３，３３ 紫外線照射部 １３ａ カバー １４ 収納アーム １５，１７ 位置決め部 １６ 供給アーム １８ スリット １９，２４ ベース ２０ 台 ２１ 駆動部 ２２ 送りねじ ２５ 摺動台 ２６ａ，２６ｂ，３５ ストッパ ２８ エアシリンダ ３１ 収納搬送部 ３２ 供給搬送部 ３４ａ シャトル機構 ３６ 搬送コンベア ３９ 受光領域

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウェーハを搬入する搬入口を一端
   に他端に該半導体ウェーハの搬出口を有し前記半導体ウ
   ェーハを載置する複数の載置部を所定の間隔をおいて具
   備する長尺の照射台と前記半導体ウェーハを前記載置部
   間を順次一方向に送る送り機構とをもつ第１の搬送部
   と、この第１の搬送部の該搬出口に対面する前記半導体
   ウェーハの搬入口を有し前記第１の搬送部に対し垂直に
   なるように配置され他端に前記半導体ウェーハの搬出口
   を有するとともに前記半導体ウェーハを載置する前記載
   置部を少くとも一つをもつ照射台と前記半導体ウェーハ
   を前記載置部間を順次一方向に送る送り機構とを具備す
   る方向変換搬送部と、この方向変換搬送部の搬出口に対
   面する前記半導体ウェーハの搬入口を有し前記第１の搬
   送部と平行に配置され前記第１の搬送部の搬入口と同じ
   向きに前記半導体ウェーハの搬出口を他端に有するとと
   もに前記第１の搬送部の長尺の照射台と前記第１の搬送
   部の送り機構とを具備する第２の搬送部と、前記第１及
   び第２の搬送部並びに前記方向変換搬送部の前記載置部
   に対応し独立に設けられる複数の紫外線照射部と、前記
   第１の搬送部の搬入口より前記半導体ウェーハが搬入さ
   れ前記第１の搬送部の搬入口に近い順に前記紫外線照射
   部の紫外線投射を開始し前記第１の搬送部から前記方向
   変換搬送部へ前記方向変換搬送部から前記第２の搬送部
   へ順次前記載置部に送られる前記半導体ウェーハに紫外
   線を照射し紫外線照射積算時間が所定の時間に達したら
   それ以降の前記紫外線照射部の紫外線投射を停止する手
   段とを備えることを特徴とする半導体ウェーハ処理装
   置。
2. 【請求項２】 前記紫外線照射部は、前記半導体ウェー
   ハ面より大きな放射領域をもつ紫外線ランプと、この紫
   外線ランプの放射光を反射する反射板と、温度上昇を抑
   える冷却器と、前記紫外線ランプを装填するランプアダ
   プタとを備えていることを特徴とする請求項１記載の半
   導体ウェーハ処理装置。
3. 【請求項３】 前記半導体ウェーハの搬出入口に面して
   半導体ウェーハの取出し取入れ口をもつ二つのカセット
   を並べ載置する台と、この台を移動させいずれかの前記
   カセットの前記取出し取入れ口を前記搬出入口に一致さ
   せる機構を有する半導体ウェーハ供給・収納用のローダ
   を備えることを特徴とする請求項１記載の半導体ウェー
   ハ処理装置。
4. 【請求項４】 間欠的に搬送される一枚の半導体ウェー
   ハに一間欠送りの間毎に一定量の紫外線を照射して間欠
   送り毎に照射量を積算し、前記搬送される半導体ウェー
   ハの積算照射量が所望の照射量に達したらそれ以降の間
   欠送りでは前記紫外線の照射の停止することを特徴とす
   る半導体ウェーハの処理方法。