特許 6180433 昇降装置および小型製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6180433

(24)【登録日】2017年7月28日

(45)【発行日】2017年8月16日

(54)【発明の名称】昇降装置および小型製造装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20170807BHJP

   H01L 21/027 20060101ALI20170807BHJP

   G03F 7/20 20060101ALI20170807BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/68 N

   H01L21/30 562

   G03F7/20 521

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2014-550989(P2014-550989)

(86)(22)【出願日】2013年10月29日

(86)【国際出願番号】JP2013079254

(87)【国際公開番号】WO2014087762

(87)【国際公開日】20140612

【審査請求日】2016年8月30日

(31)【優先権主張番号】特願2012-265079(P2012-265079)

(32)【優先日】2012年12月4日

(33)【優先権主張国】JP

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２４年度、経済産業省委託研究「エネルギー使用合理化技術開発等委託費（革新的製造プロセス技術開発）」、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】594192349

【氏名又は名称】リソテック ジャパン株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】301021533

【氏名又は名称】国立研究開発法人産業技術総合研究所

(73)【特許権者】

【識別番号】504466719

【氏名又は名称】株式会社パルサ

(74)【代理人】

【識別番号】100104776

【弁理士】

【氏名又は名称】佐野 弘

(74)【代理人】

【識別番号】100119194

【弁理士】

【氏名又は名称】石井 明夫

(72)【発明者】

【氏名】扇子 義久

(72)【発明者】

【氏名】原 史朗

(72)【発明者】

【氏名】クンプアン ソマワン

(72)【発明者】

【氏名】武内 翔

(72)【発明者】

【氏名】土井 幹夫

(72)【発明者】

【氏名】荒崎 成雄

(72)【発明者】

【氏名】杉山 幸弘

(72)【発明者】

【氏名】服部 晃一

【審査官】 梶尾 誠哉

(56)【参考文献】

【文献】 特開平８−１８６０７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５３７３１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｇ０３Ｆ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理基板を、所定の位置に位置決めされた状態で、昇降自在に支持する昇降装置であって、
所定の位置決め中心を中心とする円周上に配置された３つ以上の昇降自在のピン部材を有し、
前記各ピン部材はそれぞれ、前記処理基板の下面に接触して当該処理基板をほぼ水平に支持する基板支持部と、この基板支持部と一体に形成され、前記処理基板の側面に接触して当該処理基板をその中心が前記位置決め中心に近付くように案内するガイド部とを有し、
前記各ピン部材はそれぞれ少なくとも上部がほぼ板状を呈しており、
該板状の部分の横側端面が前記位置決め中心に対向するように、放射状に配置されており、
該板状の部分は、前記基板支持部が薄板状に形成されているとともに、該基板支持部より厚く形成された部分を有している、
ことを特徴とする昇降装置。

【請求項2】

前記ガイド部は、前記基板支持部より上方へ突出し、前記位置決め中心側を向く形でテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の昇降装置。

【請求項3】

前記処理基板は、直径が２０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の昇降装置。

【請求項4】

請求項１に記載の昇降装置を備えていることを特徴とする小型製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、特に、直径が２０ｍｍ以下の小口径の半導体ウェハを受け渡す際に適用するのに好適な昇降装置および小型製造装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体製造技術においては、大口径（例えば、直径８インチ、１２インチ等）の半導体ウェハに対して、レジストの塗布、露光、現像、エッチング加工など各種の処理が行われる。そして、ある処理が終わって次の処理に移行する際には、搬送ロボットで半導体ウェハを受け渡す。このとき、搬送ロボットの左右一対のアームが保持している半導体ウェハを昇降装置で下から押し上げる形で受け取る場合がある。

【0003】

このような昇降装置としては、従来、３つ以上（例えば、３つ）の昇降自在の棒状のピン部材が円周上に等角度間隔（例えば、１２０°間隔）で配置されたものが多用されている（例えば、特許文献１参照）。この昇降装置は、ピン部材の上面が半導体ウェハの下面に接触して半導体ウェハを水平に支持するように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−７１２９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

近年、半導体デバイスの多品種少量生産に対する要望が高まっている。また、研究開発等において半導体デバイスを試作する場合には、半導体デバイスを１個或いは数個単位で製造することが望まれる。

【0006】

さらに、大規模な工場で同一品種の製品を大量に製造する場合、市場の需要変動に合わせて生産量を調整することが非常に困難となる。少量の生産では、工場の運営コストに見合う利益を確保できないからである。

【0007】

加えて、半導体製造工場は、高額の建設投資や運営費用が必要であるため、中小企業が参入し難いという欠点もある。

【0008】

以上のような理由から、小規模な製造工場等で、小口径の半導体ウェハや小型の製造装置を用いて、半導体デバイスの多品種少量生産を安価に行うための技術が望まれる。

【0009】

しかしながら、半導体ウェハが小口径（例えば、直径２０ｍｍ以下）である場合、従来の半導体製造技術で用いられる大口径の半導体ウェハに比べて小型で軽量である。そのため、上述したような従来の昇降装置をそのまま適用すると、搬送ロボットから半導体ウェハを昇降装置で受け取る際に、昇降装置から半導体ウェハに作用する衝撃力により、半導体ウェハが昇降装置によって弾かれたり、位置ずれを起こしたりして、半導体ウェハの受取ミスにつながる恐れがあるという課題があった。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、ピン部材の形状に工夫を凝らすことにより、小口径の半導体ウェハであっても受取ミスを低減することが可能な昇降装置および小型製造装置を提供することを目的とする。

【0011】

かかる目的を達成するために、本発明の昇降装置は、処理基板を、所定の位置に位置決めされた状態で、昇降自在に支持する昇降装置であって、所定の位置決め中心を中心とする円周上に配置された３つ以上の昇降自在のピン部材を有し、前記各ピン部材はそれぞれ、前記処理基板の下面に接触して当該処理基板をほぼ水平に支持する基板支持部と、この基板支持部と一体に形成され、前記処理基板の側面に接触して当該処理基板をその中心が前記位置決め中心に近付くように案内するガイド部とを有し、前記各ピン部材はそれぞれ少なくとも上部がほぼ板状を呈しており、該板状の部分の横側端面が前記位置決め中心に対向するように、放射状に配置されており、該板状の部分は、前記基板支持部が薄板状に形成されているとともに、該基板支持部より厚く形成された部分を有していることを特徴とする。

【0014】

本発明において、前記ガイド部は、前記基板支持部より上方へ突出し、前記位置決め中心側を向く形でテーパ状に形成されていることが望ましい。

【0015】

本発明において、前記処理基板は、直径が２０ｍｍ以下であることが望ましい。

【0016】

本発明の小型製造装置は、上記本発明の昇降装置を備えていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、搬送ロボットから処理基板を昇降装置で受け取る際に、処理基板が昇降装置によって弾かれる事態を抑制するとともに、複数のピン部材のガイド部で処理基板を昇降装置上の所定の位置に案内して容易に位置決めすることができる。したがって、処理基板が小口径の半導体ウェハであっても、その受取ミスを低減することが可能となる。

【0018】

本発明において、各ピン部材を、前記板状の部分の側面が前記位置決め中心に対向するように放射状に配置することにより、基板支持部を板状に形成した場合でも、処理基板を安定して支持することができる。

【0019】

本発明において、基板支持部を薄板状に形成することにより、処理基板の面内熱分布を均一にすることができるとともに、コンタミネーションの付着を防ぐことができる。また、基板支持部より厚く形成された部分を設けることにより、ベークの熱による変形に伴う処理基板の搬送不良を防止することができる。

【0020】

本発明において、ガイド部をテーパ状にすることにより、半導体ウェハの位置決め動作を円滑に行うことができる。

【0021】

本発明によれば、処理基板の径が２０ｍｍ以下の場合であっても、受取ミスを低減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の実施の形態１に係る小型半導体製造装置の全体構成を示す概念的斜視図である。

【図2】本発明の実施の形態１に係るレジスト塗布装置の構成を示す概念的平面図である。

【図3A】本発明の実施の形態１に係る昇降装置の、ピン部材が最も上昇した状態を示す縦断面図である。

【図3B】本発明の実施の形態１に係る昇降装置の、ピン部材が最も下降した状態を示す縦断面図である。

【図4】本発明の実施の形態１に係る昇降装置のピン部材を示す図であって、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその左側面図、（ｃ）はその右側面図、（ｄ）はその拡大平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明の実施の形態について説明する。
［発明の実施の形態１］
図１乃至図４には、本発明の実施の形態１を示す。

【0024】

実施の形態１に係る小型半導体製造装置（本発明の「小型製造装置」に相当する）１００は、図１に示すように、処理室としてのレジスト塗布装置１１０と、装置前室１２０とを収容する。レジスト塗布装置１１０と装置前室１２０とは、分離可能に構成されている。

【0025】

レジスト塗布装置１１０は、図示しないウェハ搬送口を介して装置前室１２０から半導体ウェハ（本発明の「処理基板」に相当する）を受け取る。そして、この半導体ウェハに対して、公知のレジスト膜形成処理を行う。レジスト塗布装置１１０についての詳細な説明は、省略する。この実施の形態１では、半導体ウェハとして、直径が２０ｍｍ以下（例えば１２．５±０．２ｍｍ）の小径のものを使用する。

【0026】

一方、装置前室１２０は、ウェハ搬送容器（図示せず）に収容された半導体ウェハを取り出して、レジスト塗布装置１１０に搬送するための部屋である。装置前室１２０の天板１２０ａには、ウェハ搬送容器を載置するための容器載置台１２１と、載置されたウェハ搬送容器を上方から押圧固定する押さえレバー１２２と、小型半導体製造装置１００の操作を行うための操作釦等を備えた操作パネル１２４が設けられている。また、装置前室１２０は、ウェハ搬送容器から下方に取り出した半導体ウェハをレジスト塗布装置１１０に搬入するための搬送ロボット（図示せず）を備えている。

【0027】

図２に示すように、この実施の形態１では、１台のレジスト塗布装置１１０（例えば縦３０ｃｍ、横３０ｃｍ）の内部に、搬送ユニット２１０、ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）処理ユニット２２０、コーターカップ部２３０、レジストノズル２４０、ＥＢＲ（Ｅｄｇｅ Ｂｅａｄ Ｒｅｍｏｖａｌ）ノズル２５０、ベーク処理ユニット２６０等が収容されている。

【0028】

搬送ユニット２１０は、半導体ウェハを上述の搬送ロボット（図示せず）から受け取っ、ＨＭＤＳ処理ユニット２２０、コーター部２３０、ベーク処理ユニット２６０に順次搬送する。搬送ユニット２１０の本体部２１１は、一対の開閉自在のハンド部２１２ａ，２１２ｂを備えている。ハンド部２１２ａ，２１２ｂの先端部分には、円弧状のウェハ載置部２１３ａ，２１３ｂが、互いに対向するように形成されている。半導体ウェハは、これらウェハ載置部２１２ａ，２１２ｂに外縁部が当接するように、載置される。搬送ユニット２１０は、図示しない機構により、本体部２１１を回転させることができると共に、ハンド部２１２ａ，２１２ｂを伸縮させることができる。

【0029】

ＨＭＤＳ処理ユニット２２０は、ＨＭＤＳ処理（すなわち、フォトレジストと半導体ウェハとの密着性を向上させるために、半導体ウェハ表面のＯＨ基をＨＭＤＳで置換する処理）を行うための機構である。ＨＭＤＳ処理ユニット２２０は、ホットプレート２２１と、昇降装置２２３とを備えている。

【0030】

昇降装置２２３は、図２および図３に示すように、ＨＭＤＳ処理ユニット２２０に搬送された半導体ウェハ３００を、昇降自在に支持する。この昇降装置２２３は、半導体ウェハ３００を、ホットプレート２２１上に、位置決めされた状態で載置する。このために、昇降装置２２３は、所定の位置決め中心ＣＴ１を中心とする円周上に等角度間隔（９０°間隔）で配置された、４つの昇降自在のピン部材２２２（図２では２２２ａ〜２２２ｄ）を有している。

【0031】

各ピン部材２２２は、それぞれ、図３および図４に示すように、下部２２６が円柱状を呈しているとともに、上部２２７がほぼ板状を呈している。各ピン部材２２２は、半導体ウェハ３００の下面３０１の外周部に接触して半導体ウェハ３００をほぼ水平に支持する基板支持部２２４と、この基板支持部２２４と一体に形成され、半導体ウェハ３００の側面３０２に接触して半導体ウェハ３００をその中心が位置決め中心ＣＴ１に近付くように案内するガイド部２２５とを有している。

【0032】

板状の上部２２７は、図２および図３に示すように、その側面が位置決め中心ＣＴ１に対向するように、放射状に配置されている。

【0033】

ここで、基板支持部２２４は薄板状（例えば、厚さ０．１〜１ｍｍの板状）に形成されているとともに、ガイド部２２５は基板支持部２２４より厚い板状（例えば、厚さ０．５〜２ｍｍの板状）に形成された部分を有している。また、ガイド部２２５は、図３および図４に示すように、基板支持部２２４より上方へ突出し、位置決め中心ＣＴ１側を向く形でテーパ状に形成されている。なお、下部２２６の最下端側面には、ピン部材２２２の回転位置を位置決めするための面取り部２２８が平面状に形成されている。

【0034】

コーターカップ部２３０は、半導体ウェハ３００に対するレジスト膜の形成や、ＥＢＲ処理、裏面洗浄処理等を行うための機構である。コーターカップ部２３０は、半導体ウェハ３００を保持して回転させるための回転台２３１を備えている。

【0035】

レジストノズル２４０は、レジスト膜形成工程において、回転する半導体ウェハ３００に、フォトレジスト液を供給するためのノズルである。フォトレジストを供給する際、レジストノズル２４０は、回転台２３１に載置された半導体ウェハ３００の中心部上方までノズル口２４１を回転移動させて、この半導体ウェハ３００上に、フォトレジスト液を滴下する。

【0036】

ＥＢＲノズル２５０は、ＥＢＲ工程（すなわち、半導体ウェハ３００の周縁部に形成されたレジスト膜を除去する工程）において、半導体ウェハ３００の周縁部にレジスト溶解液を供給するためのノズルである。ＥＢＲ工程に際して、ＥＢＲノズル２５０は、回転台２３１に載置された半導体ウェハ３００の周縁部上方までノズル口２５１を回転移動させて、レジスト溶液を滴下する。

【0037】

ベーク処理ユニット２６０は、フォトレジスト膜を固化するために半導体ウェハ３００を加熱する機構である。ベーク処理ユニット２６０は、ホットプレート２６１と、昇降装置２６３とを備えている。この昇降装置２６３は、上述した昇降装置２２３と同様の構成を有している。すなわち、昇降装置２６３は、半導体ウェハ３００を、ホットプレート２６１上の所定位置に載置するために、等角度間隔（９０°間隔）で配置された、４つの昇降自在のピン部材２６２ａ〜２６２ｄを有している（図２参照）。

【0038】

次に、このレジスト塗布装置１１０において、半導体ウェハ３００にレジストを塗布する動作について説明する。

【0039】

まず、第１工程で、搬送ユニット２１０により、上述の搬送ロボット（図示せず）から半導体ウェハ３００を受け取ってレジスト塗布装置１１０へ搬入し、ＨＭＤＳ処理ユニット２２０に供給し、昇降装置２２３により、ホットプレート２２１上に半導体ウェハ３００を載置する。それには、ハンド部２１２ａ，２１２ｂのウェハ載置部２１３ａ，２１３ｂ上に半導体ウェハ３００を載置した状態で、搬送ユニット２１０の本体部２１１を、ホットプレート２２１に対向する位置まで回転させ、さらに、ハンド部２１２ａ，２１２ｂをホットプレート２２１上まで前進させる。そして、ピン部材２２２ａ〜２２２ｄを上昇させて半導体ウェハ３００を昇降装置２２３で下から持ち上げることにより、ハンド部２１２ａ，２１２ｂから離間させる（図３（ａ）参照）。続いて、このハンド部２１２ａ，２１２ｂを開いた後、後退させる。その後、ホットプレート２２１内に収容される位置まで、載置ピン２２２ａ〜２２２ｄを下降させることにより、ホットプレート２２１上に半導体ウェハ３００が載置される（図３（ｂ）参照）。

【0040】

上述したとおり、各ピン部材２２２（図２では２２２ａ〜２２２ｄ）はそれぞれ、半導体ウェハ３００の下面３０１の外周部に接触して半導体ウェハ３００をほぼ水平に支持する基板支持部２２４と、この基板支持部２２４と一体に形成されて、半導体ウェハ３００の側面３０２に接触して半導体ウェハ３００をその中心が位置決め中心ＣＴ１に近付くように案内するガイド部２２５とを有している。このため、半導体ウェハ３００が直径２０ｍｍ以下の小径のものであっても、搬送ロボットから半導体ウェハ３００を昇降装置２２３で受け取る際に、昇降装置２２３から半導体ウェハ３００に作用する衝撃力により、半導体ウェハ３００が昇降装置２２３によって弾かれたり、位置ずれを起こしたりして、半導体ウェハ３００の受取ミスにつながる恐れは無い。すなわち、この実施の形態１によれば、半導体ウェハ３００が昇降装置２２３によって弾かれる事態を抑制するとともに、複数のピン部材２２２のガイド部２２５で半導体ウェハ３００を昇降装置２２３上の所定の位置に案内して容易に位置決めすることができる。しかも、ガイド部２２５は、基板支持部２２４より上方へ突出し、位置決め中心ＣＴ１側を向く形でテーパ状に形成されているため、半導体ウェハ３００の位置決め動作を円滑に行うことができる。したがって、半導体ウェハ３００が小口径のものであっても、その受取ミスを低減することが可能となる。なお、搬送ロボットから半導体ウェハ３００を昇降装置２２３で受け取る際に、半導体ウェハ３００が位置ずれを起こさなかった場合、つまり、導体ウェハ３００の中心が位置決め中心ＣＴ１にほぼ一致した場合には、半導体ウェハ３００は、ガイド部２２５に案内されることなく所定の位置に位置決めされる。

【0041】

次に、第２工程に移行し、ＨＭＤＳ処理ユニット２２０において、半導体ウェハ３００に対してＨＭＤＳ処理を行う。

【0042】

その後、第３工程に移行し、搬送ユニット２１０により、半導体ウェハ３００をＨＭＤＳ処理ユニット２２０からコーターカップ部２３０へ搬送する。

【0043】

次いで、第４工程に移行し、コーターカップ部２３０において、半導体ウェハ３００に対して、レジスト膜の形成、ＥＢＲ処理、裏面洗浄処理等を行う。

【0044】

次に、第５工程に移行し、上述した第１工程と同様にして、搬送ユニット２１０により、半導体ウェハ３００を、コーターカップ部２３０からベーク処理ユニット２６０へ搬送する。そして、昇降装置２６３により、ホットプレート２６１上に、半導体ウェハ３００が載置される。

【0045】

このときも、第１工程と同様の理由により、搬送ロボットから半導体ウェハ３００を昇降装置２６３で受け取る際に、半導体ウェハ３００が小口径のものであっても、その受取ミスを低減することが可能である。

【0046】

その後、第６工程に移行し、ベーク処理ユニット２６０において、ホットプレート２６１上の半導体ウェハ３００に対して、フォトレジスト膜を固化するために加熱する。

【0047】

最後に、第７工程に移行し、搬送ユニット２１０により、上述の搬送ロボット（図示せず）に半導体ウェハ３００を受け渡して装置前室１２０へ搬出する。

【0048】

ここで、半導体ウェハ３００にレジストを塗布する動作が終了する。

【0049】

このように、この実施の形態１によれば、第１工程および第５工程において、半導体ウェハ３００の受取ミスを低減しつつ、レジスト塗布動作を歩留まりよく実行することができる。

【0050】

また、昇降装置２２３の各ピン部材２２２（図２では２２２ａ〜２２２ｄ）が、基板支持部２２４が薄板状に形成されているために、半導体ウェハ３００との接触面積が小さいこと、及び、この基板支持部２２４が半導体ウェハ３００の下面３０１の外周部に接触することにより、半導体ウェハ３００の面内熱分布を均一にできるとともに、コンタミネーションの付着を防ぐことができる。一方、ガイド部２２５は基板支持部２２４より厚い板状に形成された部分を有しているので、ガイド部２２５の曲げ剛性が向上し、ベークの熱による変形に伴う半導体ウェハ３００の搬送不良を防止することができる。しかも、ピン部材２２２は、基板支持部２２４にガイド部２２５が一体に形成されているので、このガイド部２２５でピン部材２２２全体の曲げ剛性を確保することができる。したがって、基板支持部２２４を薄くして半導体ウェハ３００との接触面積を小さくすることが可能となる。このことは、昇降装置２６３のピン部材２６２ａ〜２６２ｄについても、同様である。

【0051】

さらに、各ピン部材２２２を、基板支持部２２４の側面が位置決め中心ＣＴ１に対向するように、放射状に配置したので、半導体ウェハ３００を安定して支持することができる。
［発明のその他の実施の形態］
なお、上述した実施の形態１では、半導体ウェハ３００を用いる半導体製造装置を例に採って説明したが、本発明は、他の種類の基板（例えば、サファイア基板等の絶縁性基板や、アルミニウム基板等の導電性基板）や、非円盤形状（例えば、矩形）の処理基板からデバイスを製造する製造装置にも適用することができる。

【0052】

また、上述した実施の形態１では、ガイド部２２５がテーパ状に形成されている場合について説明した。しかし、半導体ウェハ３００の側面３０２に接触して半導体ウェハ３００をその中心が位置決め中心ＣＴ１に近付くように案内することができる限り、ガイド部２２５は必ずしもテーパ状に形成する必要はない。

【0053】

さらに、上述した実施の形態１では、本発明を小口径の半導体ウェハ３００に適用した場合について説明したが、８インチや１２インチ等の大口径の半導体ウェハ等にも本発明を同様に適用することができる。

【0054】

加えて、上述した実施の形態１では、本発明をレジスト塗布装置１１０に適用した場合を例に採って説明したが、本発明を、例えば現像装置等の他の製造装置に適用することも可能である。

【符号の説明】

【0055】

１００ 小型半導体製造装置（小型製造装置）
１１０ レジスト塗布装置
１２０ 装置前室
２１０ 搬送ユニット
２２０ ＨＭＤＳ処理ユニット
２２１ ホットプレート
２２２ ピン部材
２２３ 昇降装置
２２４ 基板支持部
２２５ ガイド部
２２６ 下部
２２７ 上部
２３０ コーターカップ部
２４０ レジストノズル
２５０ ＥＢＲノズル
２６０ ベーク処理ユニット
２６１ ホットプレート
２６３ 昇降装置
３００ 半導体ウェハ（処理基板）
３０１ 下面
３０２ 側面
ＣＴ１ 位置決め中心

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】