(57)【要約】【課題】搬送中に基板の位置ずれを生じにくく、且つ、パーティクルの発生を抑制可能な基板搬送装置及びこれを備えた基板処理装置を提供する。【解決手段】基板搬送装置は、基板Ｗを保持して水平方向に移動可能な保持部材１０を備え、この保持部材１０は基板Ｗの下面側の周縁部を保持するために基板Ｗの載置領域の周方向に沿って複数設けられ、垂直方向の断面が円弧状の凹曲面である保持面１３、１４を備えている。【選択図】図４
2010239023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持して水平方向に移動可能な保持部材と、
基板の下面側の周縁部を保持するために前記保持部材に基板の載置領域の周方向に沿って複数設けられ、垂直方向の断面が円弧状の凹曲面である保持面と、を備えたことを特徴とする基板搬送装置。
【請求項２】
前記保持部材は、周縁部にベベル部が形成された円形基板である基板の底面と、ベベル部の傾斜面とが交差する稜線を前記保持面にて支持することにより当該基板を保持することを特徴とする請求項１に記載の基板搬送装置。
【請求項３】
前記保持部材は、基端部から先端側に複数分岐して伸びるフォーク形状に形成され、各分岐部分に前記保持面が形成される共に、基端部に横長の前記保持面が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の基板搬送装置。
【請求項４】
前記保持部材はセラミック製であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の基板搬送装置。
【請求項５】
真空雰囲気で基板に対する熱処理を実行する処理モジュールと、
この処理モジュールに気密に接続され、真空雰囲気下で前記処理モジュールとの間で基板の搬入出を行うための搬送室と、
この搬送室内に設けられ、請求項１ないし４のいずれか一つに記載の基板搬送装置と、を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の処理時に当該基板を搬送する基板搬送装置及びこれを備えた基板処理装置に係り、特に、真空チャックなどの適用が困難な真空雰囲気下などで基板を搬送する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程などには、例えば加熱された半導体ウエハ（以下、ウエハという）の表面に真空雰囲気下で原料ガスを供給し、当該ウエハの表面に成膜を行うＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）などの熱処理があり、膜厚の面内均一性を高める目的などから、真空容器内に一枚ずつウエハを搬入してから熱処理を実行する枚葉式の基板処理装置が利用されている。
【０００３】
枚葉式の基板処理装置には、真空容器などからなる複数の処理モジュールを共通の搬送室に接続し、この搬送室を真空雰囲気として、各処理モジュールと外部との間でウエハを搬送することによりスループットの向上を図ったマルチチャンバー、クラスタツールなどと呼ばれるタイプのものがある。
【０００４】
マルチチャンバーの搬送室内には保持部材を備えたウエハの搬送装置が設けられており、ウエハはこの保持部材に保持された状態で搬送室内を介して各処理モジュールと外部との間を搬送される。この保持部材は、真空雰囲気下でウエハを搬送することから真空チャックなどによりウエハを固定することが困難であり、また処理モジュールとの間でウエハの迅速な受け渡しを行う必要があることからメカニカルチャックを設けることも現実的でない。このため、例えばフォーク形状をしたセラミック製の保持部材上に例えば扁平な小片状の円板からなるウエハ支持部を複数箇所に設け、これらのウエハ支持部の上にウエハを載置しただけの状態でウエハを搬送するタイプの保持部材がある。
【０００５】
他方、マルチチャンバー型の基板処理装置は、更なるスループットの向上が求められており、これに伴ってより高速でウエハを搬送する必要も生じている。このとき保持部材が動き出す際の加速時や、停止する際の減速時には、ウエハには水平方向の慣性力が加わり、搬送速度の高速化によってウエハに加わる慣性力も従来よりも大きくなる可能性が高い。しかしながら既述のようにウエハ支持部上にウエハを載置するだけの保持部材では、こうした慣性力に抗する力がウエハ-ウエハ支持部間に働く摩擦力しかないためウエハの位置ずれなどが発生しやすく、場合によってはウエハが落下するおそれもある。このため、必要な速度までウエハの搬送速度を上げられず、スループット向上の制約となる場合もあり、また例えばウエハに急激な慣性力が加わらないように、予め決めた速度カーブに沿って加速、減速を実行するなどの高度な加速度制御を行わなければならず、装置構成が複雑になってしまう場合もある。
【０００６】
こうした問題に対して、例えば特許文献１には互いに直交する水平面及び垂直面を備えた規制部材と、傾斜面を備えた傾斜部材とを一組として、例えばウエハの中心を挟んで規制部材と傾斜部材とを対向させて２組配置し、各組の規制部材側の垂直面及び傾斜部材の傾斜面にてウエハの水平方向のずれを規制しつつ、規制部材の水平面及び傾斜部材の傾斜面にてウエハを下面側から支持することによりウエハの位置決めを行う保持部材が記載されている。また特許文献２にはウエハの水平方向の位置決めを行うため、ウエハの外側面に沿って湾曲する側壁面が形成された基板支持ブロックを備えると共に、ウエハの底面を支持する保持部材が記載されている。さらに特許文献３には、例えば４箇所に山型に突起するウエハ保持部材を設け、この山型のウエハ保持部材の傾斜面にてウエハを保持して、ウエハを底面側及び外周方向から押さえ、ウエハのずれを生じにくくした保持部材が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２８２６７０号公報：００３６段落、００３９段落〜００４３段落、図５、図６
【特許文献２】特開２００５−１２３６４２号公報：００２０段落、００５３段落、図３
【特許文献３】特開２０００−３９５１号公報：００１９段落、図４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の特許文献１〜特許文献３に記載された保持部材は、ウエハの底面を水平面（特許文献１の規制部材の水平面、特許文献２の保持部材本体）または傾斜面（特許文献１の傾斜部材、特許文献３のウエハ保持部材）で支えることによりウエハを支持しつつ、垂直方向に伸びる面（特許文献１の規制部材の垂直面、特許文献２の側壁面）または傾斜面（特許文献１の傾斜部材、特許文献３のウエハ保持部材）にてウエハを外側から押さえることにより加速、減速時などにおけるウエハの水平方向の位置ずれを防止している。
【０００９】
ここで例えば上述のＣＶＤにて成膜されたウエハには、例えばウエハの周縁部や側周面にも膜が形成されており、この部分が保持部材と接触すると膜が削れてパーティクル発生の要因となることから、ウエハと保持部材との接触部は可能な限り小さいことが好ましい。しかしながら特許文献１や特許文献２に記載の底面側からウエハを支え、垂直方向に伸びる面にてウエハのずれを抑える保持部材では、ウエハを保持している部材に着目すると、保持部材とウエハとが少なくとも２箇所で接する前提となっており、接触箇所が多く、ここでパーティクルを生じるおそれが高い。
【００１０】
一方、特許文献１や特許文献３に記載の傾斜面でウエハを支える保持部材では、底面及び側面を保持する保持部材に比べてウエハとの接触箇所は少ない。しかしながらウエハには、ベベル部と呼ばれる傾斜面の形成された領域が設けられており、このベベル部の形状は公差の範囲内でウエハ毎に異なっている。このため、ウエハを支える保持部材の傾斜面に近い傾きを持つベベル部の形成されたウエハにおいては、これら傾斜面とベベル部との接触面積が大きくなってパーティクルが発生しやすくなるおそれもある。また、半導体装置の製造過程でウエハに反りを生じた場合などにおいても傾斜面とベベル部との接触面積が大きくなってしまう場合がある。
【００１１】
これらに加え特許文献３に記載の保持部材では、山型に突起するウエハ保持部材をセラミックなどで形成することは、面取りや位置決めの加工精度を確保することが困難なことから、ウエハ保持部材はエラストマー製となっている。しかしながらエストラマーはウエハよりもやわらかいためこの場合にはウエハ保持部材側が削れてパーティクルを生じるおそれもある。また、ウエハに対してＣＶＤを行う場合にはプロセス温度が高いことから、耐熱性の小さいエストラマー製の保持部は使用できない場合がある。
【００１２】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、搬送中に基板の位置ずれが生じにくく、且つ、パーティクルの発生を抑えた基板搬送装置及びこの基板搬送装置を備えた基板処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る基板搬送装置は、基板を保持して水平方向に移動可能な保持部材と、
基板の下面側の周縁部を保持するために前記保持部材に基板の載置領域の周方向に沿って複数設けられ、垂直方向の断面が円弧状の凹曲面である保持面と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
前記基板搬送装置は、以下の特徴を備えていてもよい。
（ａ）前記保持部材は、周縁部にベベル部が形成された円形基板である基板の底面と、ベベル部の傾斜面とが交差する稜線を前記保持面にて支持することにより当該基板を保持すること。  
（ｂ）前記保持部材は、基端部から先端側に複数分岐して伸びるフォーク形状に形成され、各分岐部分に前記保持面が形成される共に、基端部に横長の前記保持面が形成されていること。  
（ｃ）前記保持部材はセラミック製であること。
【００１５】
また他の発明に係る基板処理装置は、真空雰囲気で基板に対する熱処理を実行する処理モジュールと、
この処理モジュールに気密に接続され、真空雰囲気下で前記処理モジュールとの間で基板の搬入出を行うための搬送室と、
この搬送室内に設けられた上述の各基板搬送装置と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、保持部材に設けられた基板を保持する保持面の形状は、垂直方向の断面が円弧状の凹曲面となるように形成されているので、この凹曲面にて基板の下方側の周縁部を支持することにより、基板には当該凹曲面から基板の中央側へ向かう水平方向の力が働き、基板搬送時の加速、減速の際などに働く慣性力に抗して基板の位置ずれの発生を抑えることができる。さらに、基板形状にばらつきがある場合や、基板に反りを生じた場合などであっても基板と保持部材との接触部分の面積が小さく保たれ、パーティクルの発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る成膜装置の平面図である。
【図２】前記成膜装置の第２の搬送室に設けられている保持アームの構成を示す斜視図である。
【図３】前記保持アームの先端部に設けられているウエハ保持部材の構成を示す平面図及び側面図である。
【図４】前記ウエハ保持部材にてウエハを保持した状態を示す斜視図である。
【図５】前記ウエハ保持部材にてウエハを保持した状態を示す説明図である。
【図６】前記ウエハ保持部材の保持面とウエハとの接触状態を示す拡大図である。
【図７】ウエハ形状がばらついたときの前記保持面とウエハとの接触状態を示す拡大図である。
【図８】前記ウエハ保持部材にて、傾いた状態のウエハを保持している様子を示す説明図である。
【図９】前記ウエハ保持部材の保持面と傾いた状態のウエハとの接触状態を示す拡大図である。
【図１０】前記ウエハ保持部材にて、中央部が上方向へと突き出る反りが発生した状態のウエハを保持している様子を示す説明図である。
【図１１】前記ウエハ保持部材の保持面と上方向へ反った状態のウエハとの接触状態を示す拡大図である。
【図１２】前記ウエハ保持部材にて、中央部が下方向へと突き出る反りが発生した状態のウエハを保持している様子を示す説明図である。
【図１３】前記ウエハ保持部材の保持面と下方向へ反った状態のウエハとの接触状態を示す拡大図である。
【図１４】比較例に係る前記ウエハ保持部材の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態に係る基板搬送装置及びこれを備えた基板処理装置について、マルチチャンバー型の成膜装置２を例に挙げて説明する。図１は、本実施の形態に係る成膜装置２の平面図である。成膜装置２は、処理対象のウエハＷを所定枚数格納したＦＯＵＰ４を載置する例えば３個の載置台２１と、ＦＯＵＰ４から取り出したウエハＷを大気雰囲気下で搬送する第１の搬送室２２と、室内を大気雰囲気と真空雰囲気とに切り替えてウエハＷを待機させるための、例えば左右に２個並んで配置されたロードロック室２５と、真空雰囲気下でウエハＷを搬送する第２の搬送室２６と、搬入されたウエハＷに成膜処理を施すための例えば４個の真空容器２８ａ〜２８ｄと、を備えている。これらの機器は、ウエハＷの搬入方向に対して、載置台２１、第１の搬送室２２、ロードロック室２５、第２の搬送室２６、真空容器２８ａ〜２８ｄの順で並んでおり、隣り合う機器同士は開閉扉２２１やゲートバルブＧ１〜Ｇ３を介して気密に接続されている。以下の説明では載置台２１の設けられている向きを手前側として説明する。
【００１９】
第１の搬送室２２の側壁面には、載置台２１に載置された各ＦＯＵＰ４に対応して開閉扉２２１が設けられている。各開閉扉２２１は、ＦＯＵＰ４に対向する位置と、その下方側の退避位置との間で昇降可能に構成されると共に、この昇降動作の際にＦＯＵＰ４の側面に設けられた蓋体が開閉し、第１の搬送室２２とＦＯＵＰ４との間でのウエハＷの取り出しや収納を可能にする。
【００２０】
第１の搬送室２２内にはＦＯＵＰ４からウエハＷを１枚ずつ取り出して搬送するための、回転、伸縮、昇降及び走行軌道２３２に沿って左右方向へ移動自在な搬送装置である第１の搬送装置２３が設置されている。第１の搬送装置２３は例えば２台のスカラ型の多関節アームからなる保持アーム２３１ａ、２３１ｂを備えており、これらの保持アーム２３１ａ、２３１ｂは、各ＦＯＵＰ４、後述のアライメント室２４並びにロードロック室２５の間でウエハＷを搬送することができる。図１に示すように各保持アーム２３１ａ、２３１ｂは、二股に分かれたフォーク形状のウエハ保持部材を備えており、これらのウエハ保持部材のウエハＷとの接触面には不図示の真空チャックが設けられていて、ウエハＷを高速で搬送する場合においても加速、減速時に働く慣性力に抗してウエハＷを固定して保持することができる。
【００２１】
第１の搬送室２２の手前側から見て例えば左手の側壁面には、ウエハＷの位置合わせを行うためのアライメント室２４が設けられている。アライメント室２４内には、例えばウエハＷに設けられたノッチやオリエンテーションフラットを検出するための光学センサと、ウエハＷの位置合わせを実行する回転台とを備えたオリエンタ２４１が設けられており、各ＦＯＵＰ４から取り出されたウエハＷをロードロック室２５へと搬送する前に、ウエハＷの向きを予め定めた方向に整える位置合わせを実行することができる。
【００２２】
また、第１の搬送室２２の天井部には室内に大気を送り込むファンとその大気を清浄化するフィルタとからなる不図示のファンフィルタユニットを備え、またこれと対向する床部には不図示の排気ユニットを備えていることにより、第１の搬送室２２内には清浄空気の下降気流が形成されるようになっている。
【００２３】
第１の搬送室２２の後段には、各々ゲートバルブＧ１を介して左右に２つのロードロック室２５が設けられており、各ロードロック室２５はウエハＷを載置するためのステージ２５１を備えると共に、ロードロック室２５内を大気雰囲気と真空雰囲気とに切り替えるための図示しない真空ポンプ及びリーク弁が接続されている。
【００２４】
これら２つのロードロック室２５は、ゲートバルブＧ２を介して共通の第２の搬送室２６に接続されている。ロードロック室２５は、図１に示すようにその平面形状が例えば六角形状の筐体として構成され、六角形の手前側の２辺をなす側壁面は既述のロードロック室２５と接続される一方、残る４辺をなす側壁面にはウエハＷに対して熱処理である成膜処理が実行される真空容器２８ａ〜２８ｄが接続されている。第２の搬送室２６内には、ロードロック室２５と各真空容器２８ａ〜２８ｄとの間で真空雰囲気にてウエハＷを搬送するための、回転及び伸縮自在に構成された本発明の基板搬送装置である第２の搬送装置２７が設置され、また第２の搬送室２６は、その内部を真空雰囲気に保つための図示しない真空ポンプと接続されている。
【００２５】
各真空容器２８ａ〜２８ｄは例えば、ウエハＷが載置されると共に、当該ウエハＷを加熱するための熱源を備えたステージ２８１と、プロセスガスの供給される不図示のガス供給機構とを備えており、不図示の真空ポンプと接続され、真空雰囲気下で行われる熱処理、例えば成膜ガスを用いた熱ＣＶＤやＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）などによる成膜処理の行われる処理モジュールとして構成されている。各真空容器２８ａ〜２８ｄにおいては、上述の成膜処理のほか、エッチングガスによるエッチング処理やアッシングガスによるアッシング処理を行ってもよく、これらの真空容器２８ａ〜２８ｄにて実行されるプロセス処理の内容は、互いに同じであってもよいし、異なる処理を行うように構成してもよい。
【００２６】
以上に説明した構成を備えた成膜装置２において、第２の搬送室２６内に設けられた第２の搬送装置２７は、真空チャックの適用が困難な真空雰囲気において高速でウエハＷを搬送してもウエハＷの位置ずれや落下が発生しにくく、且つ、ウエハＷ形状のばらつきやウエハＷの反りが発生した場合であっても、ウエハＷとの接触部の面積を小さく保ち、パーティクルの発生を抑えることができる構成となっている。以下、その詳細な構成について説明する。
【００２７】
第２の搬送装置２７は、例えば２台の保持アーム１ａ、１ｂを備えており、各保持アーム１ａ、１ｂは例えば図２に示すように、旋回アーム部１８と中段アーム部１７と支持アーム部１６とが基端部側からこの順に、不図示の回転軸を介して互いに接続されたスカラ型の多関節アームとして構成されている。旋回アーム部１８の基端部側は、旋回軸１９を介して第２の搬送装置２７の本体に旋回可能に接続される一方、支持アーム部１６の先端部にはウエハＷを保持するための保持部材であるウエハ保持部材１０が固定されている。
【００２８】
また旋回軸１９内には、各アーム部１６〜１８を延伸、縮退させるための回転軸が設けられており、モータによりこの回転軸を回転させることで各アーム部１６〜１８の関節部に設けたプーリがベルトを介して回転し、ウエハ保持部材１０を水平方向に直線移動させることができる。これら回転軸、モータ、プーリ等は図示していないが、ウエハ保持部材１０を進退させる進退機構を構成している。またこれら２台の保持アーム１ａ、１ｂを備えた第２の搬送装置２７は、図１に示すように第２の搬送装置２７自体が第２の搬送室２６内で垂直軸まわりに回転することができる。
【００２９】
図３（ａ）、図３（ｂ）は、保持アーム１ａ、１ｂの先端部に設けられた本実施の形態に係るウエハ保持部材１０を上面側から見た平面図及び側面図である。ウエハ保持部材１０は、例えば図２に示す支持アーム部１６側から見て左右に広がる扁平な部材からなる基端部材１１と、この基端部材１１との接続位置を基端部として、当該基端部から先端部へ向けて前方に複数、例えば２つに分岐して伸びる扁平で細長い部材からなる分岐部分である支持部材１２とが一体に形成され、二股に分かれたフォーク形状の外観を有する部材として構成されている。ウエハ保持部材１０は、例えばアルミナなどのセラミック製の焼結体を切削加工することなどにより形成される。
【００３０】
図３（ｂ）の側面図に示すように、２本の支持部材１２は各々基端部材１１と接続されている基端部及び先端部の厚さ「ｈ１」が例えば４ｍｍ程度、これら基端部及び先端部に挟まれた領域の厚さ「ｈ２」が例えば２ｍｍ程度となっており、これらの厚さの異なる領域の境界は凹曲面にて連続的に接続されており、これらの凹曲面がウエハＷの保持面１３、１４となっている。
【００３１】
以下、基端部側の保持面を基端側保持面１３、先端部側の保持面を先端側保持面１４と呼ぶと、基端側保持面１３は図３（ａ）に示すように２本の支持部材１２の間の領域に亘って伸びる横長の連続面として基端部材１１に形成されており、この連続面は、上面側から見ると、例えば直径３００ｍｍのウエハＷを底面側から支持することができる円環状の領域Ｓの一部を切り取った細長い円弧形状となっている。一方、２本に分岐した分岐部分である支持部材１２の先端部に設けられた各々の先端側保持面１４についても、前記基端側保持面１３側の円弧形状の領域と共通する円環状の領域Ｓの一部を切り取った短い円弧形状に形成されている。また基端側保持面１３の外周領域に当該基端側保持面１３に沿って形成された肉厚部分は、ウエハ保持部材１０の強度を保つためのリブ１５である。
【００３２】
上述の構成を備えることによりウエハ保持部材１０は、図４の斜視図に示すように基端側保持面１３及び先端側保持面１４にてウエハＷを底面側から支持した状態で保持し、この状態にてスカラ型の保持アーム１ａ、１ｂを作動させることにより、第２の搬送室２６内におけるウエハＷの搬送を実行することができる。言い替えると、本ウエハ保持部材１０はウエハＷの載置領域の周方向に沿って複数の保持面１３、１４が設けられていることになる。ここで基端側保持面１３及び先端側保持面１４を構成する凹曲面は、以下に説明する特徴を備えることにより、ウエハＷ搬送時の位置ずれの抑え、またウエハＷとの接触面積を小さくした構造となっている。
【００３３】
図５に模式的に示すように、ウエハ保持部材１０の基端部材１１及び支持部材１２に形成された保持面１３、１４の凹曲面は、中心Ｏからの距離Ｒが例えば３９０ｍｍ程度の球の内面の一部として構成されており、当該凹曲面の垂直方向の断面が円弧状となっている。またこれらの凹曲面は、ウエハ保持部材１０上にウエハＷを例えば水平に載置したときに、ウエハＷの底面とベベル部の傾斜面とが交差する稜線を支持可能な曲率を持っている。
【００３４】
さらにこれらの凹曲面の形状について詳細に述べておくと、当該凹曲面は図５に示すように高さＨが約２ｍｍ、保持面１３、１４の開口径Ｌ１が約３０５ｍｍ、保持面１３、１４の底部側の径Ｌ２が２９５ｍｍとなる、図３に示した既述の円環状の領域Ｓに沿って形成されており、図８に示すように載置時や搬送中にウエハＷが傾いた場合でも保持面１３、１４にてウエハＷを支持することができるようになっている。
【００３５】
成膜装置２全体の説明に戻ると、成膜装置２は例えば図１に示すように制御部３を備えている。制御部３は例えば図示しないＣＰＵと記憶部とを備えたコンピュータからなり、記憶部には当該成膜装置２の作用、即ち、載置台２１上に載置されたＦＯＵＰ４からウエハＷを取り出して各真空容器２８ａ〜２８ｄ内に搬入しＣＶＤやＡＬＤなどの熱処理を行い、その後、再びＦＯＵＰ４内にウエハＷを格納するまでの動作に係わる制御についてのステップ（命令）群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。
【００３６】
以下、本実施の形態に係る成膜装置２の動作について説明する。載置台２１上のＦＯＵＰ４に格納されたウエハＷは、第１の搬送装置２３によってＦＯＵＰ４から取り出され第１の搬送室２２内を搬送される途中でアライメント室２４内にて位置決めをされた後、左右いずれかのロードロック室２５に受け渡されて待機する。そしてロードロック室２５内が真空雰囲気となったら、ウエハＷは第２の搬送装置２７の保持アーム１ａ、１ｂによってロードロック室２５から取り出され、第２の搬送室２６内を搬送されて、いずれかの真空容器２８ａ〜２８ｄにて所定の熱処理、例えば本例ではＣＶＤやＡＬＤによる成膜処理を受ける。またここで真空容器２８ａ〜２８ｄにて異なる連続処理が行われる場合には、ウエハＷは第２の搬送室２６との間を往復しながら連続処理に必要な真空容器２８ａ〜２８ｄ間を搬送される。そして必要な処理を終えたウエハＷは、搬入時とは反対の経路を搬送され（アライメント室２４を除く）再びＦＯＵＰ４へと格納される。
【００３７】
このような順路を経て成膜装置２内を搬送されるウエハＷは、第２の搬送室２６内において第２の搬送装置２７の保持アーム１ａ、１ｂのウエハ保持部材１０上に保持され、図５に示すように垂直方向の断面が円弧状の凹曲面をなす保持面１３、１４にて支持される。このとき保持面１３、１４からウエハＷには、ウエハＷから保持面１３、１４に向けて加わる力に応じた反力が働き、この反力の水平成分はウエハＷの中央側へ向かって働いている。このため例えば保持アーム１ａ、１ｂを高速で水平移動させる際に働く慣性力に抗してウエハＷを押さえつけ、ウエハＷの位置ずれや落下の発生を抑えることができる。
【００３８】
また本例に係るウエハ保持部材１０は、図６に示すようにウエハＷの底面とベベル部の傾斜面とが交差する稜線にてウエハＷを支持しており、この稜線（以下、第１の稜線という）は例えばウエハＷの側周面とベベル部の底面側の傾斜面とが交差する稜線（同じく第２の稜線という）に比べて鈍角となっている。このため比較的鋭角な第１の稜線を保持する場合と比較してセラミック製のウエハ保持部材１０と接するウエハＷが削れにくく、パーティクルが発生しにくいという利点もある。
【００３９】
また既述のように基端側保持面１３及び先端側保持面１４は共通の内面として構成されているところ、この球と平坦なウエハＷの底面との交線は円形になる。従って、例えば公差の範囲内でウエハＷの大きさやベベル部の大きさがばらついた結果、第１の稜線（底面側から見ればこの第１の稜線の形状も円となっている）の大きさが変化した場合でも、例えば図７に実線及び一点鎖線で示すように、各々の第１の稜線に対応する位置にてウエハＷを支えることが可能であり、この結果、位置ずれやパーティクルの発生しにくい状態でウエハＷを保持することができる。
【００４０】
さらにはウエハ保持部材１０の保持面１３、１４が凹曲面となっていることにより、当該凹曲面に外接する面の水平方向に対する傾きは、外側に行くほど大きくなる。このため図８に実線で示すように例えばウエハＷが傾いた状態で載置されたり、また搬送中のウエハＷに働く慣性力が大きく、凹曲面にて支持されているにも拘らずウエハＷがずれて傾いたりした場合であっても、ずれた方向の保持面１３、１４からウエハＷに向けて働く水平方向の反力が大きくなるので、ウエハＷは中心方向へ押し戻され易くなる。
【００４１】
さらには、ウエハ保持部材１０の保持面１３、１４が凹曲面となっていることにより、図８の実線で示すようにウエハＷが傾いた場合であっても、例えば保持面１３ａ、１４ａが単なる傾斜面からなる図９（ｂ）の場合に比べて図９（ａ）に示すように凹曲面はより奥側に向けて凹んでいる。このためウエハＷの第２の稜線と保持面１３、１４とが接しにくく、ウエハＷと保持面１３、１４との接触面が大きくならずに済み、この点でもパーティクルが発生しにくい。
【００４２】
また図１０は、ウエハＷの中央部が上方向へと突き出る反りが発生した状態のウエハＷをウエハ保持部材１０に保持した状態を模式的に示している。このような反りを生じると、ウエハＷのベベル部の傾斜面が水平方向に対してなす角度は、反りが大きくなるにつれて次第に小さくなってくる。このため前記傾斜面はウエハ保持部材１０の保持面１３、１４に次第に近づいてくることになるが、ウエハＷが傾いて載置された場合と同様に、これら保持面１３、１４は単なる傾斜面に比べてより奥側に向けて凹んでいることから、ウエハＷの傾斜面と保持面１３、１４とが接触しにくくなっている。
【００４３】
また仮にウエハＷの反りがさらに大きくなってベベル部の傾斜面がこれらの保持面１３、１４に接触したとしても、図１１に拡大図示したようにベベル部の傾斜面の接触領域は第１、第２の稜線のみであり、傾斜面全体が接触する場合に比べてパーティクル発生のおそれは小さい。
【００４４】
次に図１２は、ウエハＷの中央部が下方向へと突き出る反りが発生した状態のウエハＷをウエハ保持部材１０に保持した状態を模式的に示している。このうような反りの場合にはウエハＷの底面が保持面１３、１４へ向けて近づいてくることになるが、これら保持面１３、１４が下側に向けて凹んでいることにより、例えば平坦な水平面でウエハＷを底面側から支持する場合と比較して、図１３に示すようにウエハＷの底面が保持面１３、１４と接しにくく、この点でもパーティクルが発生しにくい。  
以上、図１０〜図１３を用いて説明したように、本実施の形態に係るウエハ保持部材１０は、ウエハＷが上下いずれの方向への反りを生じた場合でもウエハＷとウエハ保持部材１０の保持面１３、１４とが比較的接触しにくい構成であるといえる。
【００４５】
本実施の形態に係るウエハ保持部材１０によれば以下の効果がある。ウエハ保持部材１０に設けられたウエハＷを保持する保持面１３、１４の形状が例えば球の内面の一部を構成しており、その垂直方向の断面が円弧状の凹曲面となるように形成されている。このため、保持面１３、１４にてウエハＷの下方側の周縁部、例えばウエハＷの底面とベベル部の傾斜面とが交差する稜線を支持することにより、ウエハＷには保持面１３、１４からウエハＷの中央側へ向かう水平方向の力が働き、ウエハＷ搬送時の加速、減速の際に働く慣性力に抗してウエハＷの位置ずれの発生を抑えることができる。この結果、真空雰囲気であり、真空チャック等を用いることが困難な第２の搬送室２６内でも高速でウエハＷを搬送することが可能となり、成膜装置２のスループットの向上に貢献することができる。
【００４６】
さらに、ウエハＷ形状に公差範囲内でばらつきがある場合や、ウエハＷに反りを生じた場合などであっても、保持面１３、１４が凹曲面となっていることによりウエハＷとウエハ保持部材１０との接触部分の面積が小さく保たれ、パーティクルの発生を抑えることができる。
【００４７】
ここで保持面１３、１４を構成する凹曲面は、上述の実施の形態中に例示した球の内面の一部を構成するように形成されている場合に限られない。例えば垂直方向に縦長の楕円球や水平方向に横長の楕円球の一部でもよく、また基端部材１１側の基端側保持面１３と支持部材１２の先端部側の先端側保持面１４とで互いに曲率が異なる凹曲面であってもよい。このように、本発明における「垂直方向の断面が円弧状の凹曲面」の「円弧」とは、真円の一部を切り取った円弧に限らず、楕円などの種々の弓なりの形状の弧を含んでいる。このような凹曲面の場合にも、図５〜図１３を用いて説明した球の内面の場合とほぼ同様の理由により、搬送時にウエハＷの位置ずれが発生しにくく、ウエハＷとの接触面が小さいことからパーティクルが発生しにくいウエハ保持部材１０を構成することができる。
【００４８】
また図３（ａ）に示したウエハ保持部材１０では、基端部の基端部材１１側に形成されている基端側保持面１３は、２本の支持部材１２の間の領域に亘って伸びる連続面として構成されているが、当該保持面１３の構成はこの例に限られるものではない。例えば支持部材１２側の２つの先端側保持面１４に対してウエハＷの中央領域を挟んで対向する位置に一箇所ずつ、先端側保持面１４と同程度の大きさを持つ小型の基端側保持面１３を設けて、ウエハＷを例えば４点で支持する構成としてもよいし、図３（ａ）に示すようにＶ字状に切り込みが入って、基端側保持面１３が切り欠かれている位置に、この例とは反対に基端側保持面１３を設けてウエハＷを３点で支持してもよい。基端側保持面１３を小さくすることにより、ウエハＷとの接触面積を小さくして、パーティクルの発生をさらに抑えることができる。この場合には、例えば４点支持を例に挙げると、まずセラミック製の焼結体の切削加工により図３（ａ）に示す連続面を備えた基端側保持面１３を有するウエハ保持部材１０を製作してから、不要な基端側保持面１３をさらに切削して小型の基端側保持面１３を残すなどの手法により形成される。
【００４９】
さらに例えばフォーク形状のウエハ保持部材１０は、２本に分岐した支持部材１２を設ける場合に限らず、３本以上に分岐させてもよい。さらに、ウエハＷの載置領域の周方向に沿って複数設けられる保持面とは、図３等に示したウエハ保持部材１０のように、基端部材１１や支持部材１２に離れ離れに設けられている場合のみならず、こうした保持面をウエハＷの周方向に限りなく増やしていったときに形成される円環状の保持面も含んでいる。
【実施例】
【００５０】
（実験）  
実施の形態に係るウエハ保持部材１０を備えた保持アーム１（既述の保持アーム１ａ、１ｂのいずれか一方）及び、小片状のウエハ支持部の上にウエハＷを載置する従来型のウエハ保持部材を備えた保持アーム１にて大気雰囲気下で以下の搬送動作を実行し、ウエハＷの位置ずれが許容される範囲内での最短の搬送時間を求める実験を行った。  
搬送動作：（１）ロードロック室２５のゲートバルブＧ２を開く→（２）保持アーム１前進させロードロック室２５に進入する→（３）ステージ２５１のリフターを降下させてウエハ保持部材１０にウエハＷを受け渡す→（４）保持アーム１を後退させロードロック室２５から退出する→（５）保持アーム１を旋回させ真空容器２８（既述の真空容器２８ａ〜２８ｄのいずれか１つ）に対向させる→（６）保持アーム１を前進させ真空容器１内に進入する→（７）リフターを上昇させてウエハＷをステージ２８１にウエハＷを受け渡す→（８）保持アーム１を後退させ真空容器１から退出する→（９）真空容器２８のゲートバルブＧ３を閉じる。
【００５１】
Ａ．実験条件  
（実施例）  図３、図４に示したウエハ保持部材１０を備えた保持アーム１にウエハＷを載置し、図１に示した成膜装置２において上述の搬送動作に要する時間を測定した。そして、保持アーム１の動作速度を上げながらウエハＷの搬送を複数回行い、ウエハＷの位置ずれが±０．０５ｍｍに収まる範囲内での最短の所要時間を調べた。  
（比較例）  図１４に示したウエハ保持部材１００を備えた保持アーム１にてウエハＷを保持し、（実施例）と同様の実験を行った。図１４中、１０１はウエハＷを底面側から支持するウエハ支持部である。
【００５２】
Ｂ．実験結果  
（実施例）、（比較例）の結果を以下の（表１）に示す。同表中、制御、通信時間は、（１）〜（９）の各動作間で制御部３での判断や通信に要した時間である。
（表１）
2010239023.tif 000003
既述の搬送動作のうち、（１）、（９）のゲートバルブＧ２、Ｇ３の開閉時間、（３）、（７）のリフター昇降時間（ウエハＷの受け渡し時間）は（実施例）及び（比較例）にて共通の動作であり、当該搬送動作全体に要する時間（合計時間）は保持アーム１の動作時間の違いによって差が現れる。
【００５３】
（実施例）の結果によれば前記の搬送動作全体に要する時間は１３．８８秒であり、このうち保持アーム１の動作に要した時間の合計は８．８８秒であった。これに対して（比較例）では搬送動作全体に要した時間が１６．００秒、このうち保持アーム１の動作に要した時間の合計は１１．００秒であり、双方の保持アーム１の動作時間を比較すると（実施例）の方が（比較例）よりも約２０％短かった。このことは、凹曲面にてウエハＷの下方側の周縁部を保持する本実施の形態に係るウエハ保持部材１０の方が、ウエハＷを底面側から支えるだけの従来型のウエハ保持部材１００に比べてウエハＷの位置ずれが発生しにくく、より高速でウエハＷを搬送することができることを示している。そしてこのことは、ウエハＷに対して空気抵抗が働かない真空雰囲気内においても同様であるといえる。
【符号の説明】
【００５４】
Ｇ１〜Ｇ３  ゲートバルブ
Ｗ          ウエハ
１００      ウエハ保持部材
１０１      ウエハ支持部
１、１ａ、１ｂ  保持アーム
１０        ウエハ保持部材
１１        基端部材
１２        支持部材
１３、１３ａ
基端側保持面
１４、１４ａ
先端側保持面
２          成膜装置
２２        第１の搬送室
２３        第１の搬送装置
２６        第２の搬送室
２７        第２の搬送装置
３          制御部
【図１】
2010239023.tif 000004
【図２】
2010239023.tif 000005
【図３】
2010239023.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2010239023.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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