(57)【要約】【課題】本発明は、基板の径が大きくなった場合や、又は、より基板の載置ピッチが狭くなった場合でも、基板へのアクセス及び把持が可能な基板把持装置及び基板把持方法を提供することを目的とする。【解決手段】略水平に支持された基板Ｗを把持する基板把持装置２４０であって、  前記基板の下方に配置され、回転軸周りに回転可能に支持された複数のシャフト１３０、１３１と、  該シャフトの外周面上の所定位置に設けられ、該シャフトを前記回転軸周りに回転させて所定の回転位置に静止したときに、前記基板の側面の一部に接触可能に設けられたガイド手段１４０〜１４３と、  前記複数のシャフトを同期して回転させ、前記複数のシャフトを前記所定の回転位置に同時に到達させ、前記ガイド手段に前記基板を把持させる回転機構２３０と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略水平に支持された基板を把持する基板把持装置であって、
前記基板の下方に配置され、回転軸周りに回転可能に支持された複数のシャフトと、
該シャフトの外周面上の所定位置に設けられ、該シャフトを前記回転軸周りに回転させて所定の回転位置で静止させたときに、前記基板の側面の一部に接触可能に設けられたガイド手段と、
前記複数のシャフトを同期して回転させ、前記複数のシャフトを前記所定の回転位置又は前記所定の回転位置近傍に同時に到達させ、前記ガイド手段に前記基板を把持させる回転機構と、を有する基板把持装置。
【請求項２】
前記ガイド手段は、前記シャフトの外周面から突出した形状を有する請求項１に記載の基板把持装置。
【請求項３】
前記外周面上の前記所定位置は、上面視したときに、載置された前記基板の外周と前記シャフトが交わる位置の外側近傍である請求項１に記載の基板把持装置。
【請求項４】
前記複数のシャフトは、平行に配置されている請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板の支持装置。
【請求項５】
前記ガイド手段の前記基板の側面との接触面は、前記所定の回転位置において、前記基板の外周に沿う形状を有する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板把持装置。
【請求項６】
前記ガイド手段は、前記複数のシャフトの各々に２つ設けられた請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板把持装置。
【請求項７】
前記シャフトは、前記基板を支持可能であり、前記基板を下方から支持した状態で前記基板を把持する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の基板把持装置。
【請求項８】
前記シャフトは、前記突起と同一方向に突出し、前記基板を下面から接触支持可能な支持手段を有する請求項７に記載の基板把持装置。
【請求項９】
前記シャフトは、円柱形状又は円筒形状を有する請求項７又は８に記載の基板把持装置。
【請求項１０】
前記シャフトは、前記回転軸と前記外周面との距離が最も長い長軸と、該距離が最も短い短軸とを有する断面形状を有する請求項７又は８に記載の基板把持装置。
【請求項１１】
前記シャフトは、楕円形又は長方形の断面形状を有する請求項１０に記載の基板把持装置。
【請求項１２】
水平方向において前記複数のシャフトの間に設けられ、前記基板の下面を支持するフォークを更に備えた請求項１乃至６のいずれか一項に記載の基板把持装置。
【請求項１３】
前記シャフトは、円柱形状又は円筒形状を有する請求項１２に記載の基板把持装置。
【請求項１４】
前記フォークは、前記基板の下面を接触支持する支持突起を有する請求項１２又は１３に記載の基板把持装置。
【請求項１５】
前記回転機構は、前記ガイド手段に前記基板を把持させる際、最初は前記ガイド手段が前記基板の中心よりも外側の側方を向くように前記シャフトの回転位置を設定し、徐々に前記ガイド手段が上方を向くように内側に前記シャフトを回転させて前記基板が前記ガイド手段の内側にガイドし、前記ガイド手段で前記基板を外側から挟むように前記シャフトを回転させる請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の基板把持装置。
【請求項１６】
前記回転機構は、前記ガイド手段の前記基板の側面と接触する接触面が垂直に立つ位置に前記シャフトの回転位置を設定して前記基板を固定し、更に前記接触面が垂直よりも内側に傾斜した位置で前記基板を把持するように前記シャフトを回転させる請求項１５に記載の基板把持装置。
【請求項１７】
前記所定の回転位置近傍は、前記ガイド手段が前記基板の側面と接触する直前の位置である請求項１乃至１５に記載の基板把持装置。
【請求項１８】
前記ガイド手段は、樹脂で構成されている請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の基板把持装置。
【請求項１９】
前記シャフトは、金属、セラミックス又はカーボンで構成されている請求項１乃至１８のいずれか一項に記載の基板把持装置。
【請求項２０】
前記シャフトは、一端のみが支持されている片持ち支持である請求項１乃至１９のいずれか一項に記載の基板把持装置。
【請求項２１】
前記基板は、所定の間隔を有して鉛直方向に積載された基板であり、
前記シャフトの他端が前記基板の間に挿入されて前記基板が前記シャフトに把持される請求項２０に記載の基板把持装置。
【請求項２２】
前記基板を把持した状態で、前記基板を搬送可能な移載機構を更に有する請求項１乃至２１のいずれか一項に記載の基板把持装置。
【請求項２３】
清浄なガスが供給され、基板の処理を行う処理容器を有するとともに、基板の搬出入用の開口を隔壁に備えた基板処理領域と、
複数の基板を収容する収容ボックスの開口を、前記隔壁の開口に密着した状態で開放可能な収容ボックス開放手段と、
前記基板を略水平状態で保持可能であり、前記処理容器内に搬入するための基板保持手段と、
請求項２２に記載された基板把持装置と、を有し、
該基板把持装置が、前記収容ボックスと前記基板保持手段との間の前記基板の移載を行う基板処理装置。
【請求項２４】
前記処理容器は熱処理炉であり、
前記基板保持手段は、前記基板が所定の間隔を有して複数枚保持可能な基板ボートである請求項２３に記載の基板処理装置。
【請求項２５】
略水平に支持された基板を把持する基板把持方法であって、
回転軸周りに回転可能であり、所定の回転位置に静止したときに前記基板の側面に接触可能なガイド手段を外周面上に有する複数のシャフトを前記基板の下方に配置するシャフト配置工程と、
前記複数のシャフトを同期させて前記回転軸周りに回転させ、前記所定の回転位置又は前記所定の回転位置近傍に同時に停止させて前記基板を把持する基板把持工程と、を有する基板把持方法。
【請求項２６】
前記ガイド手段は、前記シャフトの外周面から突出した形状を有し、
前記複数のシャフトは、前記ガイド手段と同じ突出方向であり、前記ガイド手段よりも突出高さの低い支持突起を前記外周面上に有し、
前記支持突起上に前記基板を支持しながら前記基板を把持する請求項２５に記載の基板把持方法。
【請求項２７】
前記ガイド手段は、前記シャフトの外周面から突出した形状を有し、
前記複数のシャフトは、前記ガイド手段と同じ突出方向であり、前記ガイド手段よりも突出高さの低い支持突起を前記外周面上に有し、
前記シャフト配置工程において、前記複数のシャフトは、前記所定の回転位置に静止したときに前記支持突起が前記基板に接触しない距離を有して前記基板の下方に配置され、
前記基板把持工程で前記基板を把持した後、前記複数のシャフトを上昇させて前記支持突起上に前記基板を支持する基板支持工程を更に有する請求項２５に記載の基板把持方法。
【請求項２８】
前記ガイド手段は、前記基板の側面に沿った接触面を有し、
前記複数のシャフトを、前記ガイド手段が前記基板を外側から挟むように移動する方向に回転させ、前記基板を前記ガイド手段内に導入するようにして前記基板を把持する請求項２６又は２７に記載の基板把持方法。
【請求項２９】
前記複数のシャフトを前記所定の回転位置で同時に停止させて前記基板を把持した後、前記複数のシャフトを更に内側に回転させて前記基板を前記ガイド手段で上から挟むようにして固定する工程を更に有する請求項２８に記載の基板把持方法。
【請求項３０】
前記所定の回転位置近傍は、前記ガイド手段が前記基板の側面に接触する直前の位置である請求項２５乃至２８のいずれか一項に記載の基板把持方法。
【請求項３１】
複数の前記基板が所定の間隔を有して鉛直方向に積載されるように支持され、
前記複数のシャフトは片持ち支持され、前記基板同士の間隔に挿入されて前記基板の下方に配置される請求項２５乃至３０のいずれか一項に記載の基板把持方法。
【請求項３２】
前記複数のシャフトが前記基板同士の間隔に挿入される際、前記ガイド手段が水平方向に倒された状態とされる請求項３１に記載の基板把持方法。
【請求項３３】
前記基板は、前記複数のシャフト以外の支持手段により複数点の点接触で支持され、
前記複数のシャフトの前記外周面が前記基板と非接触な状態で、前記ガイド手段が前記基板を把持する請求項２５乃至３２のいずれか一項に記載の基板把持方法。
【請求項３４】
前記基板を把持した状態で前記シャフトを移動させ、前記基板を搬送する工程を更に有する請求項２５乃至３３のいずれか一項に記載の基板把持方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板把持装置及びこれを用いた基板処理装置、並びに基板把持方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ウェーハを載置する支持つめ部を有するリング上の載置台を所定のピッチで複数段に設けたウェーハボート内に、複数枚のウェーハを水平な状態で移載し、鉛直方向に所定のピッチで積載されたウェーハを収容したウェーハボートを熱処理炉内に搬入し、熱処理を行う熱処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の熱処理装置では、フォークの先端部にストッパ部材が設けられ、フォークの基端部に前後方向に移動可能なクランプ手段が設けられた移載機構を有し、フォークの表面上でストッパ部材とクランプ手段との間にウェーハを把持し、ウェーハボートへのウェーハの移載、又はウェーハボートからのウェーハの移載を行っている。つまり、ウェーハのピッチ間にフォークを挿入した後、フォークを上昇させてフォークの表面上にウェーハを載置させ、次いでクランプ手段を用いてウェーハを把持する。そして、ウェーハを把持した状態でフォークを移動させれば、ウェーハを搬送することができる。
【０００４】
また、かかるフォークを用いた移載機構は、ＦＯＵＰ（Front-Opening Unified Pod）からの、又は、ＦＯＵＰへのウェーハの移載にも用いることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４８２１７５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、近年、半導体製造プロセスにおいて、３００ｍｍのウェーハから、４５０ｍｍへのウェーハの移行が進んでいる。ウェーハが４５０ｍｍになると、上述のフォーク等にも反りが発生し、現状のピッチを維持してウェーハの移載を行うのが困難になるおそれがある。
【０００７】
つまり、上述の特許文献１に記載の移載機構の構成では、ストッパ部材及びクランプ手段がフォークの上方に突出するように設けられており、フォークを挿入する際、上下の隙間余裕が少ないため、更に反り等が発生すると、現状のピッチを維持してウェーハの出し入れを行うのが困難になるおそれがある。
【０００８】
また、３００ｍｍのウェーハを用いる場合であっても、より狭いピッチでのウェーハの搬出入が可能であれば、ウェーハボートのピッチを更に狭くすることが可能となり、１回の熱処理でより多くのウェーハを処理できるので、生産性を高めることができる。
【０００９】
そこで、本発明は、基板の径が大きくなった場合や、又は、より基板の載置ピッチが狭くなった場合でも、基板へのアクセス及び把持が可能な基板把持装置及びこれを用いた基板処理装置、並びに基板把持方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る基板把持装置は、略水平に支持された基板を把持する基板把持装置であって、
前記基板の下方に配置され、回転軸周りに回転可能に支持された複数のシャフトと、
該シャフトの外周面上の所定位置に設けられ、該シャフトを前記回転軸周りに回転させて所定の回転位置に静止したときに、前記基板の側面の一部に接触可能に設けられたガイド手段と、
前記複数のシャフトを同期して回転させ、前記複数のシャフトを前記所定の回転位置に同時に到達させ、前記ガイド手段に前記基板を把持させる回転機構と、を有する。
【００１１】
また、本発明の他の態様に係る基板処理装置は、清浄なガスが供給され、基板の処理を行う処理容器を有するとともに、基板の搬出入用の開口を隔壁に備えた基板処理領域と、
複数の基板を収容する収容ボックスの開口を、前記隔壁の開口に密着した状態で開放可能な収容ボックス開放手段と、
前記基板を略水平状態で保持可能であり、前記処理容器内に搬入するための基板保持手段と、
請求項２１に記載された基板把持装置と、を有し、
該基板把持装置が、前記収容ボックスと前記基板保持手段との間の前記基板の移載を行う。
【００１２】
更に、本発明の他の態様に係る基板把持方法は、略水平に支持された基板を把持する基板把持方法であって、
回転軸周りに回転可能であり、所定の回転位置に静止したときに前記基板の側面に接触可能なガイド手段を外周面上に有する複数のシャフトを前記基板の下方に配置する工程と、
前記複数のシャフトを同期させて前記回転軸周りに回転させ、前記所定の回転位置で同時に停止させて前記基板を把持する工程と、を有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、基板把持の際の基板へのアクセス可能ピッチを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態１に係る基板把持装置の一例の全体構成を示した図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る基板把持装置のアンクランプ時の状態を示した図である。図２（Ａ）は、実施形態１に係る基板把持装置のアンクランプ時の状態を示した上面図である。図２（Ｂ）は、実施形態１に係る基板把持装置のアンクランプ時の状態を示した側面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る基板把持装置のクランプ時の状態を示した図である。図３（Ａ）は、実施形態１に係る基板把持装置のクランプ時の状態を示した上面図である。図３（Ｂ）は、実施形態１に係る基板把持装置のクランプ時の状態を示した側面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る基板把持装置のクランプ動作の第１の態様の説明図である。図４（Ａ）は、回転シャフトがウェーハの下方に配置されたときのウェーハ受けの状態を示した図である。図４（Ｂ）は、回転シャフトが回転動作を開始したときのウェーハ受けの状態を示した図である。図４（Ｃ）は、回転シャフトが所定の回転位置で静止したときのウェーハ受けの状態を示した図である。図４（Ｄ）は、回転シャフトがウェーハの下方に配置されたときのウェーハガイドの状態を示した図である。図４（Ｅ）は、回転シャフトが回転動作を開始したときのウェーハガイドの状態を示した図である。図４（Ｆ）は、回転シャフトが所定の回転位置で静止したときのウェーハガイドの状態を示した図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る基板把持装置のクランプ動作の第２の態様の説明図である。図５（Ａ）は、回転シャフトがウェーハの下方に配置されたときのウェーハ受けの状態を示した図である。図５（Ｂ）は、回転シャフトが回転動作を開始したときのウェーハ受けの状態を示した図である。図５（Ｃ）は、回転シャフトが所定の回転位置で静止したときのウェーハ受けの状態を示した図である。図５（Ｄ）は、回転シャフトが上昇し、ウェーハ受けがウェーハの下面を接触支持した状態を示した図である。図５（Ｅ）は、回転シャフトを更に内側に回転させたときのウェーハ受けの状態を示した図である。図５（Ｆ）は、回転シャフトがウェーハの下方に配置されたときのウェーハガイドの状態を示した図である。図５（Ｇ）は、回転シャフトが回転動作を開始したときのウェーハガイドの状態を示した図である。図５（Ｈ）は、回転シャフトが所定の回転位置で静止したときのウェーハガイドの状態を示した図である。図５（Ｉ）は、回転シャフトが上昇し、ウェーハガイドがウェーハＷを固定した状態を示した図である。図５（Ｊ）は、回転シャフトを更に内側に回転させたときのウェーハガイドの状態を示した図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る基板把持装置のクランプ状態とアンクランプ状態、及びウェーハ受けとウェーハガイドとをより詳細に説明するための図である。図６（Ａ）は、実施形態１に係る基板把持装置のクランプ状態の一例を示した斜視図である。図６（Ｂ）は、実施形態１に係る基板把持装置のアンクランプ状態の一例を示した斜視図である。
【図７】本発明の実施形態１に係る基板把持装置の基板の呼び込み動作の説明図である。
【図８】図７のウェーハＷの呼び込み動作を応用したウェーハＷの把持方法について説明するための図である。図８（Ａ）は、ウェーハＷの側面とガイド手段との隙間を誇張して示した模式図である。図８（Ｂ）は、ウェーハＷの側面とガイド手段との隙間をアンクランプ状態により形成した図である。
【図９】本発明の実施形態１に係る基板把持装置の基板把持部分の斜視図である。
【図１０】本発明の実施形態２に係る基板把持装置の一例を示した図である。図１０（Ａ）は、回転シャフトがウェーハの下方に配置されたときのウェーハ受けの状態を示した図である。図１０（Ｂ）は、回転シャフトが回転動作を開始したときのウェーハ受けの状態を示した図である。図１０（Ｃ）は、回転シャフトが所定の回転位置で静止したときのウェーハ受けの状態を示した図である。
【図１１】本発明の実施形態３に係る基板把持装置の一例を示した図である。
【図１２】本発明の実施形態３に係る基板把持装置のクランプ動作の説明図である。図１２（Ａ）は、フォーク及び回転シャフトがウェーハの下方に配置された状態を示した図である。図１２（Ｂ）は、フォークが上昇してウェーハを持ち上げた状態を示した図である。図１２（Ｃ）は、ウェーハをクランプした把持状態を示した図である。
【図１３】本発明の実施形態４に係る熱処理装置の一例を示す概略構成図である。
【図１４】基板移載エリア内の各構成部材の配列位置の一例を示す平面図である。
【図１５】ウェーハボートを示す側面図である。
【図１６】図１５中のＡ−Ａ線に沿った矢視断面図である。
【図１７】基板の移載機構の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。
【００１６】
〔実施形態１〕
図１は、本発明の実施形態１に係る基板把持装置の一例の全体構成を示した図である。図１において、実施形態１に係る基板把持装置２４０は、回転シャフト１３０、１３１と、ウェーハガイド１４０〜１４３と、ウェーハ受け１５０、１５１、１５３、１５４と、ベース１７０と、カバー１８０と、タイミングプーリ１９０、１９１と、タイミングベルト２００と、ギヤ２１０、２１１と、モーター２２０と、制御部１００とを備える。ここで、カバー１８０、タイミングプーリ１９０、１９１、タイミングベルト２００、ギヤ２１０、２１１及びモーター２２０は、回転駆動機構２３０を構成する。また、図１において、関連構成要素として、ウェーハＷが示されている。
【００１７】
ウェーハＷは、基板把持装置２４０の把持対象となる基板である。ウェーハＷは、材質は問わず、半導体ウェーハを含む種々のウェーハが把持対象をなり得る。ウェーハＷが半導体ウェーハである場合には、例えば、シリコンウェーハが用いられてもよい。また、ウェーハＷのサイズも種々のものを用いることができ、例えば、３００ｍｍの直径を有するウェーハＷの他、４５０ｍｍの直径を有する大型のウェーハＷであってもよい。
【００１８】
回転シャフト１３０、１３１は、ウェーハＷを支持するとともに、ウェーハＷを把持するための回転部材である。回転シャフト１３０、１３１は、回転軸を有して水平方向に延在し、回転軸周りに回転可能に設けられる。回転シャフト１３０はタイミングプーリ１９０によって回転可能に支持され、回転シャフト１３１はギヤ２１１によって回転可能に支持されている。回転シャフト１３０、１３１は、例えば、回転軸周りに完全に対称であり、回転軸からの外周曲面（以下、単に「外周面」と呼ぶ。）の距離が均一である円柱形又は円筒形に構成されてもよい。また、回転シャフト１３０、１３１は、楕円形、長方形等の長軸及び短軸を有する断面形状を有し、回転軸からの外周面の距離が外周面上の位置により異なる形状に構成されてもよい。なお、実施形態１においては、回転シャフト１３０、１３１が円柱形又は円筒形に構成された例について説明する。
【００１９】
回転シャフト１３０、１３１は、ウェーハＷを支持可能なように、複数本設けられる。図１においては、２本の回転シャフト１３０、１３１が示されているが、２本以上であれば、もっと多くの回転シャフトを備えてもよく、例えば、回転シャフト１３０、１３１間に更に１、２本の回転シャフトが備えられていてもよい。
【００２０】
回転シャフト１３０、１３１は、若干の傾斜を有していてもよいが、ウェーハＷを確実に支持するため、略水平に延在して設けられることが好ましい。また、複数の回転シャフト１３０、１３１は、互いに平行に設けられることが好ましい。平行である方が、回転シャフト１３０、１３１と同期をとって回転駆動させることが容易だからである。しかしながら、平行であることは必ずしも必須ではなく、例えば、図１に示したシャフト１３０、１３１よりも中央寄りの位置から、やや外側に開いた角度を有して回転シャフト１３０、１３１を設けることも可能である。
【００２１】
回転シャフト１３０，１３１は、種々の材料から構成されてよいが、例えば、金属、セラミックス、カーボンから構成されてもよい。把持対象であるウェーハＷが大型のウェーハＷであり、例えば４５０ｍｍの直径を有する場合、回転シャフト１３０、１３１が十分な強度、剛性を有しないと、先端が反ったりするおそれがある。よって、回転シャフト１３０、１３１は、ウェーハＷを支持し得る十分な強度を有する種々の材料が選択されてよく、例えば、十分な強度を有する金属、セラミックス、カーボン等の材料から構成されてもよい。
【００２２】
回転シャフト１３０、１３１は、ウェーハＷの直径より長く構成され、延在方向においては、ウェーハＷの外周からはみ出すように構成される。つまり、回転シャフト１３０、１３１は、各々がウェーハＷの外周と交わる箇所を２箇所有し、更に交わった箇所からウェーハＷの外側に回転シャフト１３０、１３１の端部がはみ出すように構成される。
【００２３】
回転シャフト１３０、１３１は、ベース１７０側で片持ち支持されてもよい。回転シャフト１３０、１３１は、ウェーハＷを把持する観点からは、回転シャフト１３０、１３１の両端部を支持した両持ち支持であっても、片側の端部のみを支持した片持ち支持であってもよい。しかしながら、本実施形態に係る基板把持装置２４０が、熱処理装置のウェーハボートへのウェーハＷの移載等に用いられる場合には、回転シャフト１３０、１３１の先端部を、水平状態で鉛直方向に間隔を空けて複数枚配置されたウェーハＷ同士の間隔に挿入する必要があるので、図１に示すように、片持ち支持の構成としてもよい。
【００２４】
回転シャフト１３０、１３１の外周面上には、ウェーハガイド１４０〜１４３及びウェーハ受け１５０、１５１、１５３、１５４が設けられる。
【００２５】
ウェーハガイド１４０〜１４３は、ウェーハＷを把持するためのクランプ手段であり、回転シャフト１３０、１３１の表面から突出するように設けられる。ウェーハガイド１４０〜１４３は、各々が突出した上面１４０ｔ〜１４３ｔと、ウェーハＷと接触可能な接触面１４０ｃ〜１４３ｃとを有する。ウェーハガイド１４０〜１４３は、回転シャフト１３０、１３１の外周面上に設けられているので、回転シャフト１３０、１３１の回転軸周りの回転に伴って回転し、３６０度の種々の方向を向くことが可能であるが、上に突出する状態、つまり上面１４０ｔ〜１４３ｔが上方を向いたときに、接触面１４０ｃ〜１４３ｃがウェーハＷの側面と接触し、ウェーハＷを複数の接触面１４０ｃ〜１４３ｃで挟み込むようにして把持できるように構成されている。
【００２６】
ウェーハガイド１４０〜１４３は、上面１４０ｔ〜１４３ｔが上方を向いたときに、接触面１４０ｃ〜１４３ｃがウェーハＷの側面と接触する位置に設けられるので、上面視したときに、ウェーハＷの外周と回転シャフト１３０、１３１が交わり箇所に、ウェーハガイド１４０〜１４３の接触面１４０ｃ〜１４３ｃが来るように配置される。
【００２７】
ウェーハガイド１４０〜１４３は、回転シャフト１３０、１３１とウェーハＷが交わる箇所の総て、つまり、各々の回転シャフト１３０、１３１について、２箇所に設けられることが好ましい。例えば、ウェーハＷを必要最小限のウェーハガイド１４０〜１４３で把持するという観点からは、４個のウェーハガイド１４０〜１４３のうち、３個のウェーハガイド１４０〜１４３が存在すれば十分であり、例えば、ウェーハガイド１４０、１４２、１４３が存在すれば、ウェーハＷの把持は可能である。更に言えば、対向する２個のウェーハガイド、例えばウェーハガイド１４０、１４３が存在すれば、ウェーハＷを把持することは可能である。この意味において、ウェーハガイド１４０〜１４３は、ウェーハＷの把持に必要な最小限の個数、例えば、対向する２個のウェーハガイド１４０、１４３のみで構成することが可能であり、４個のウェーハガイド１４０〜１４３は必須ではない。しかしながら、ウェーハＷを確実に把持するためには、回転シャフト１３０、１３１とウェーハＷの交点の総てにウェーハガイド１４０〜１４３を設けることが好ましいので、図１においては、回転シャフト１３０とウェーハＷの２箇所の交点の双方にウェーハガイド１４０、１４１を設け、同様に回転シャフト１３１とウェーハＷの２箇所の交点の双方にウェーハガイド１４２、１４３を設けている。
【００２８】
本実施形態においては、図１に示すように、回転シャフト１３０は、先端側のウェーハガイド１４０とベース１７０側のウェーハガイド１４１を有し、両者は外周面上の同じ方向に突出するように設けられている。かかる構成により、回転シャフト１３０の長手方向においても、２個のウェーハガイド１４０、１４１により、ウェーハＷを挟持することができる。同様に、回転シャフト１３１も、長手方向の先端側においてウェーハガイド１４２、ベース１７０側においてウェーハガイド１４３を有し、両者は外周面上で同じ方向に突出している。これにより、回転シャフト１３１の長手方向においても、２個のウェーハガイド１４２、１４３で両側からウェーハＷを挟持することができる。そして、２本の回転シャフト１３０、１３１は、左右に離間して設けられているので、回転シャフト１３０のウェーハガイド１４０、１４１で左側から、回転シャフト１３１のウェーハガイド１４２、１４３で右側からウェーハＷを挟持することができる。よって、回転シャフト１３０、１３１の延在方向に垂直な左右方向についても、ウェーハＷを両側から挟持するような状態となる。このように、本実施形態に係る基板把持装置２４０は、複数のウェーハガイド１４０〜１４３により、ウェーハＷの周囲を側面から囲むようにして、ウェーハＷを確実に把持できる構成を有する。
【００２９】
ウェーハガイド１４０〜１４３の接触面１４０ｃ〜１４３ｃは、ウェーハＷの外周形状に概略沿う形状で構成されることが好ましい。例えば、ウェーハガイド１４０〜１４３の接触面１４０ｃ〜１４３ｃは、ピンが突出したような形状であっても、ウェーハＷを囲み、ウェーハＷに適切に接触することができれば、ウェーハＷを把持することができる。この意味で、ウェーハガイド１４０〜１４３は、ウェーハＷの側面に適切に接触可能であれば、その形状を問わない。しかしながら、ウェーハＷを確実に把持するためには、ウェーハＷとの接触面積を増加させるとともに、ウェーハＷをウェーハガイド１４０〜１４３内に導き易くするため、ウェーハＷの外周（側面）の形状に概略沿う形状に構成されることが好ましい。図１においては、ウェーハガイド１４０〜１４３の接触面１４０ｃ〜１４３ｃは、ウェーハＷの外周の曲率と同じ曲率を備える曲率面ではないが、ウェーハＷの外周の接線となり得る直線と同じ方向に形成された平面に構成されている。これにより、ウェーハＷを確実に把持することができる。
【００３０】
ウェーハガイド１４０〜１４３は、その接触面１４０ｃ〜１４３ｃがウェーハＷの側面と接触するので、接触してもウェーハＷに損傷を与えない材料から構成される。例えば、硬度があまり高くない材料、又は若干の弾性を有する材料等から構成されてもよい。具体的には、ウェーハガイド１４０〜１４３は、樹脂材料から構成されてもよい。
【００３１】
ウェーハ受け１５０、１５１、１５３、１５４は、ウェーハＷの下面に接触し、ウェーハＷを下方から接触支持するための部材である。つまり、ウェーハ受け１５０、１５１、１５３、１５４は、ウェーハＷを受ける役割を担う。ウェーハガイド１４０〜１４３が、回転シャフト１３０、１３１とウェーハＷの外周の交点付近のやや外側に設けられたのに対し、ウェーハ受け１５０、１５１、１５３、１５４は、ウェーハＷを回転シャフト１３０、１３１上に載置したときに、ウェーハＷに回転シャフト１３０、１３１が覆われる位置に設けられる。また、ウェーハ受け１５０、１５１、１５３、１５４は、ウェーハガイド１４０〜１４３が突出する向きと同じ向きに突出するように設けられ、ウェーハガイド１４０〜１４３と協働してウェーハＷを把持する。
【００３２】
ウェーハ受け１５０、１５１、１５３、１５４も、ウェーハＷを支持するためには、全体で最低３個存在すればよいが、図１においては、確実にウェーハＷを支持すべく、各々の回転シャフト１３０、１３１に２個ずつ、合計４個のウェーハ受け１５０、１５１、１５３、１５４が設けられた例が示されている。また、ウェーハ受け１５０、１５１、１５３、１５４の個数は、４個よりも多く設けてもよい。このように、ウェーハ受け１５０、１５１、１５３、１５４は、ウェーハＷを支持可能な３個以上の個数が設けられていれば、用途に応じて、種々の個数としてよい。
【００３３】
ウェーハ受け１５０、１５１，１５３、１５４が設けられる位置は、載置されたウェーハＷを受けて支持するのに適切な箇所に配置されてよい。例えば、総てのウェーハ受け１５０、１５１、１５３、１５４を、ウェーハＷの中央付近に集中して配置すると、安定的にウェーハＷを支持し難くなるので、ウェーハＷの外周付近に配置するようにしてもよい。図１においては、ウェーハＷの外周付近のウェーハＷの領域内にウェーハ受け１５０、１５１、１５３、１５４が設けられている。
【００３４】
ウェーハ受け１５０、１５１、１５３、１５４も、ウェーハＷの下面に接触してウェーハＷを支持するので、ウェーハＷに損傷を与えない材料から構成される。例えば、ウェーハガイド１４０〜１４３と同様に、樹脂材料から構成してもよい。
【００３５】
ベース１７０は、回転シャフト１３０、１３１の支持側に設けられた基底板である。カバー１８０は、回転駆動機構２３０のモーター２２０等の駆動機構を収容する筐体である。
【００３６】
タイミングプーリ１９０、１９１は、タイミングベルト２００を介して、回転シャフト１３０、１３１同士の回転の同期をとるための手段である。図１に示すような、ウェーハＷがウェーハガイド１４０〜１４３に囲まれるようにして把持される状態は、回転シャフト１３０のウェーハガイド１４０、１４１と、回転シャフト１３１のウェーハガイド１４２、１４３が同時にウェーハＷと接触する位置に到達するように回転シャフト１３０、１３１を回転させないと、達成できない。つまり、回転シャフト１３０、１３１同士は、両者の同期がとられた状態で回転させられる必要がある。この、回転シャフト１３０、１３１同士の回転の同期をとるのがタイミングプーリ１９０、１９１である。具体的には、タイミングプーリ１９０は、円環状の形状を有し、回転シャフト１３０の一端が円環の中心に挿入され、回転シャフト１３０を固定支持する。一方、タイミングプーリ１９１は、中心に窪みを有する円盤状の形状を有し、窪みにモーター２２０の回転シャフト２２１が挿入される。タイミングプーリ１９０、１９１の外周面には、離間して配置された両者を跨ぐように、ゴム等で形成されたタイミングベルト２００が巻き回される。そして、モーター２２０の駆動により、タイミングプーリ１９１が回転すると、その回転駆動力がタイミングベルト２００を伝達してタイミングプーリ１９０に伝達し、タイミングプーリ１９０がタイミングプーリ１９１と同一方向に回転する。これにより、タイミングプーリ１９０、１９１同士の同期がとられる。
【００３７】
一方、ギヤ２１０、２１１は、回転力を伝達するとともに、回転方向を変えるための動力伝達手段である。ギヤ２１０、２１１同士は、互いにギヤ２１０、２１１の歯が噛み合うように配置されている。また、ギヤ２１０は、タイミングプーリ１９１と一体となって設けられ、タイミングプーリ１９１と同じ回転をするように構成されている。例えば、モーター２２０の回転シャフト２２１が、手前側から見て時計回りに回転すると、タイミングプーリ１９１及びギヤ２００は時計回りに回転し、ギヤ２１１は、ギヤ２１０の回転に伴い、反時計回りに回転する。一方、ギヤ２１１は、円環状の形状を有し、円環の中心に回転シャフト１３１が挿入され、回転シャフト１３１の一端を固定支持している。
【００３８】
よって、モーター２２０の回転シャフト２２１が時計回りに回転すると、ギヤ２１１は反時計回りに回転し、ギヤ２１１に支持されている回転シャフト１３１も反時計回りに回転する。一方、タイミングプーリ１９１から時計回りの動力がタイミングベルト２００を介して伝達されたタイミングプーリ１９０は、時計回りに回転し、タイミングプーリ１９０に支持されている回転シャフト１３０も時計回りに回転する。つまり、モーター２２０の回転シャフト２２１の時計回りの回転により、回転シャフト１３０が時計回り、回転シャフト１３１が反時計回りに互いに同期して回転する。これにより、回転シャフト１３０、１３１は、逆方向に同期して回転し、ウェーハＷの両外側からウェーハガイド１４０〜１４３でウェーハＷを挟み込むような回転運動を行う。
【００３９】
制御部１００は、モーター２２０の回転を制御するための制御手段である。制御部１００は、モーター２００の回転駆動を制御することにより、上述の回転シャフト１３０、１３１の回転動作を制御してよい。なお、制御部１００は、モーター２００の回転駆動を制御可能な種々の手段により構成されてよい。例えば、制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置）を搭載し、プログラムにより動作するマイクロコンピュータや、特定の用途のために設計、製造された集積回路であるＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等を含む所定の電子回路として構成されてもよい。
【００４０】
このように、実施形態１に係る基板把持装置２４０においては、ウェーハガイド１４０〜１４３が外周表面に設けられた回転シャフト１３０、１３１を回転駆動機構２３０で同期をとりつつ回転させることにより、ウェーハガイド１４０〜１４３でウェーハＷを把持することができる。
【００４１】
次いで、図２及び図３を用いて、実施形態１に係る基板把持装置２４０の基本動作について、より詳細に説明する。
【００４２】
図２は、本発明の実施形態１に係る基板把持装置２４０のアンクランプ（非把持）時の状態を示した図である。図２（Ａ）は、実施形態１に係る基板把持装置２４０のアンクランプ時の状態を示した上面図であり、図２（Ｂ）は、実施形態１に係る基板把持装置２４０のアンクランプ時の状態を示した側面図である。
【００４３】
なお、図２に示した基板把持装置２４０においては、回転シャフト１３０、１３１の各々に３個ずつウェーハ受け１５０〜１５２、１５３〜１５５が設けられている点で、図１に示した基板把持装置２４０と異なるが、ウェーハ受け１５０〜１５５の数は、大きな変更ではないので、図１の基板把持装置２４０と同一の実施形態として、追加されたウェーハ受け１５２、１５５以外は、図１と同一符号を用いて説明する。
【００４４】
図２（Ａ）、（Ｂ）において、本実施形態に係る基板把持装置のアンクランプ時の状態が示されているが、図２（Ｂ）に示されるように、回転シャフト１３１はウェーハＷの下方に離間して配置される。また、図２（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、ウェーハガイド１４０〜１４３の上面１４０ｔ〜１４３ｔ及び突起状のウェーハ受け１５０〜１５５は、水平方向外側を向くような配置とされる。このように、回転シャフト１３１の表面から突出しているウェーハガイド１４０〜１４３及びウェーハ受け１５０〜１５５を横向きに寝かせることにより、図２（Ｂ）に示すように、回転シャフト１３０、１３１、ウェーハガイド１４０〜１４３及びウェーハ受け１５０〜１５５を含むクランプ部の全体高さを、回転シャフト１３０、１３１の径の大きさとすることができる。これは、回転シャフト１３０、１３１から突出するように設けられたウェーハガイド１４０〜１４３及びウェーハ受け１５０〜１５５が、何ら上方に向かって突出せず、水平方向外側に突出した状態となったからである。このような状態とすることにより、回転シャフト１３０、１３１のウェーハＷのピッチ間への挿入が非常に容易となる。つまり、ウェーハガイド１４０〜１４３及びウェーハ受け１５０〜１５５の高さがゼロとなった状態となるので、ウェーハＷのピッチ間においても上下のクリアランスを大きく保った状態で回転シャフト１３０、１３１を挿入することが可能となる。
【００４５】
図３は、本発明の実施形態１に係る基板把持装置２４０のクランプ（把持）時の状態を示した図である。図３（Ａ）は、実施形態１に係る基板把持装置２４０のクランプ時の状態を示した上面図であり、図３（Ｂ）は、実施形態１に係る基板把持装置２４０のクランプ時の状態を示した側面図である。なお、基板保持装置２４０の構成は、図２と同様である。
【００４６】
図３（Ａ）、（Ｂ）において、本実施形態に係る基板把持装置のクランプ時の状態が示されているが、図３（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、回転シャフト１３０、１３１の表面上に設けられたウェーハ受け１５０〜１５５がウェーハＷを接触支持して持ち上げ、ウェーハガイド１４０〜１４３の接触面１４０ｃ〜１４３ｃがウェーハＷの側面を支持した状態となっている。つまり、ウェーハ受け１５０〜１５５がウェーハＷの下面を接触支持し、ウェーハガイド１４０〜１４３の接触面１４０ｃ〜１４３ｃがウェーハＷの側面を囲んで把持した状態となっている。
【００４７】
図２のアンクランプ状態から図３のクランプ状態の移行は、回転シャフト１３０、１３１を９０度内側に向かって回転させるという動作によって行われている。つまり、最初にウェーハガイド１４０〜１４３及びウェーハ受け１５０〜１５５を横向きとし、寝かせた状態でウェーハＷの下方に回転シャフト１３０、１３１を配置する。次いで、回転シャフト１３０、１３１を９０度内側に回転させてウェーハガイド１４０〜１４３及びウェーハ受け１５０〜１５５を鉛直方向に立たせることにより、ウェーハ受け１５０〜１５５でウェーハＷを支持するとともに、ウェーハＷの側面をウェーハガイド１４０〜１４３で把持することができる。このように、本実施形態に係る基板把持装置２４０においては、回転シャフト１３０、１３１の配置と回転という簡素な動作により、ウェーハＷを把持することができる。
【００４８】
なお、回転シャフト１３０、１３１は、ウェーハガイド１４０〜１４３が上方に突出し、上面１４０ｔ〜１４３ｔが上方を向くとともに、接触面１４０ｃ〜１４３ｃがウェーハＷに接触してウェーハＷをクランプした状態を、所定の回転位置としてウェーハ把持の基準位置として定めることができる。この所定の回転位置で回転シャフト１３０、１３１の回転を停止させることにより、ウェーハガイド１４０〜１４３にウェーハＷを把持させることができる。なお、図２、３で示したように、ウェーハガイド１４０〜１４３の上面１４０ｔ〜１４３ｔが水平方向を向き、これを９０度回転させて上面１４０ｔ〜１４３ｔが鉛直方向の上方を向いた位置を、所定の回転位置として定めてもよい。
【００４９】
なお、図３に示すように、ウェーハガイド１４０〜１４３の高さは、ウェーハ受け１５０〜１５５よりも高くなるように構成する。
【００５０】
次に、本発明の実施形態１に係る基板把持装置２４０のクランプ動作の種々の態様について説明する。
【００５１】
図４は、本発明の実施形態１に係る基板把持装置２４０のクランプ動作の第１の態様を説明するための図である。図４に示すクランプ動作においては、回転シャフト１３０、１３１の１回の回転で、ウェーハＷの持ち上げとクランプを同時に行う。
【００５２】
図４（Ａ）〜（Ｃ）は、ウェーハ受け１５０、１５３の動作を前方から見た図を示し、図４（Ｄ）〜（Ｆ）は、ウェーハガイド１４０、１４２の動作を前方から見た図を示す。なお、水平に配置された図４（Ａ）と図４（Ｄ）、図４（Ｂ）と図４（Ｅ）、図４（Ｃ）と図４（Ｆ）は、それぞれ同じタイミングにおける動作を示している。
【００５３】
図４（Ａ）は、回転シャフト１３０、１３１がウェーハＷの下方に配置されたときのウェーハ受け１５０、１５３の状態を示し、図４（Ｄ）は、回転シャフト１３０、１３１がウェーハＷの下方に配置されたときのウェーハガイド１４０、１４２の状態を示す。
【００５４】
この状態においては、ウェーハ受け１５０、１５３は、ともに水平方向外側を向き、横に寝かせた状態となっている。同様に、ウェーハガイド１４０、１４２も、上面１４０ｔ、１４２ｔがともに水平方向外側を向き、横に寝かせた状態となっている。このような状態では、ウェーハＷが所定のピッチを有して鉛直方向に複数枚載置されている場合であっても、狭い間隔に回転シャフト１３０、１３１を、余裕を持ったクリアランスで挿入することができる。
【００５５】
図４（Ｂ）は、回転シャフト１３０、１３１が回転動作を開始したときのウェーハ受け１５０、１５３の状態を示し、図４（Ｅ）は、回転シャフト１３０、１３１が回転動作を開始したときのウェーハガイド１４０、１４２の状態を示す。
【００５６】
この状態においては、ウェーハ受け１５０、１５３がウェーハＷの下面に接触し、ウェーハＷの接触支持を開始する。一方、ウェーハガイド１４０、１４２は、上面１４０ｔ、１４２ｔが上方を向き始める。図４（Ｅ）では示されていないが、この段階で、ウェーハガイド１４０、１４２の接触面１４０ｃ、１４２ｃは、斜め上方を向いて、外側に開いた傾斜面を形成する状態となる。これは、ウェーハＷが傾斜面内に導入される状態となり、ウェーハガイド１４０、１４２の接触面１４０ｃ、１４２ｃは、ウェーハＷを把持位置にガイドする状態となる。このように、本実施形態に係る基板把持装置２４０では、ウェーハガイド１４０、１４２の回転動作により、ウェーハＷの位置決め動作を自動的に行うことができ、ウェーハＷを把持位置にガイドすることができる。
【００５７】
図４（Ｃ）は、回転シャフト１３０、１３１が所定の回転位置で静止したときのウェーハ受け１５０、１５３の状態を示し、図４（Ｆ）は、回転シャフト１３０、１３１が所定の回転位置で静止したときのウェーハガイド１４０、１４２の状態を示す。
【００５８】
この状態においては、ウェーハ受け１５０、１５３は、頂点でウェーハＷを接触支持しており、ウェーハＷを最上部で持ち上げた状態である。一方、ウェーハガイド１４０、１４２は、上面１４０ｔ、１４２ｔが鉛直方向の上方を向き、完全に鉛直方向に立ち上がった状態である。ウェーハガイド１４０、１４２は、図４（Ｆ）では図示されていない接触面１４０ｃ、１４２ｃでウェーハＷの側面に接触し、ウェーハＷを把持している。なお、ウェーハＷの側面は、ウェーハガイド１４０、１４２の上端近くで接触面１４０ｃ、１４２ｃと接触している。ウェーハＷは、鉛直方向では突起状のウェーハ受け１５０、１５３の頂点で支持され、水平方向ではウェーハガイド１４０、１４２の接触面１４０ｃ、１４２ｃにより固定されている状態であるので、ウェーハガイド１４０、１４２は、ウェーハ受け１５０、１５３の頂点上にウェーハＷが支持されたときにも、ウェーハＷの上面よりも高くなるような高さが必要とされる。
【００５９】
このように、図４に示したクランプ動作では、ウェーハＷの持ち上げと、ウェーハＷのクランプを、回転シャフト１３０、１３１の１回の回転動作で１度に行う。例えば、このような動作により、ウェーハＷをクランプしてもよい。
【００６０】
図５は、本発明の実施形態１に係る基板把持装置２４０のクランプ動作の第２の態様を説明するための図である。図５に示すクランプ動作においては、回転シャフト１３０、１３１の回転動作をまず行い、次いで、回転シャフト１３０、１３１を静止した状態でウェーハＷを持ち上げ、最後にクランプ動作を行う。
【００６１】
図５（Ａ）〜（Ｅ）は、ウェーハ受け１５０、１５３の動作を前方から見た図を示し、図４（Ｆ）〜（Ｊ）は、ウェーハガイド１４０、１４２の動作を前方から見た図を示す。なお、図４と同様に、水平に配置された図５（Ａ）と図５（Ｆ）、図５（Ｂ）と図５（Ｇ）、図５（Ｃ）と図５（Ｈ）、図５（Ｄ）と図５（Ｉ）、及び図５（Ｅ）と図５（Ｊ）は、それぞれ同じタイミングにおける動作を示している。
【００６２】
図５（Ａ）は、回転シャフト１３０、１３１がウェーハＷの下方に配置されたときのウェーハ受け１５０、１５３の状態を示し、図５（Ｆ）は、回転シャフト１３０、１３１がウェーハＷの下方に配置されたときのウェーハガイド１４０、１４２の状態を示す。
【００６３】
この状態においては、ウェーハ受け１５０、１５３は、ともに水平方向外側を向き、横に寝かせた状態となっている。同様に、ウェーハガイド１４０、１４２も、上面１４０ｔ、１４２ｔがともに水平方向外側を向き、横に寝かせた状態となっている。このような状態では、ウェーハＷが所定のピッチを有して鉛直方向に複数枚載置されている場合であっても、狭い間隔に回転シャフト１３０、１３１を、余裕を持ったクリアランスで挿入することができる。但し、回転シャフト１３０、１３１は、図４（Ａ）、（Ｄ）の場合よりも、ウェーハＷの下面から距離が離れた状態で回転シャフト１３０、１３１が配置される。
【００６４】
図５（Ｂ）は、回転シャフト１３０、１３１が回転動作を開始したときのウェーハ受け１５０、１５３の状態を示し、図５（Ｇ）は、回転シャフト１３０、１３１が回転動作を開始したときのウェーハガイド１４０、１４２の状態を示す。
【００６５】
この状態においては、ウェーハ受け１５０、１５３及びウェーハガイド１４０、１４２が回転動作を開始し、両者の上面が水平方向から斜め上方を向き始めるが、まだ、ウェーハ受け１５０、１５３は、ウェーハＷには接触しない位置にある。また、ウェーハガイド１４０、１４２の方も、ウェーハＷに接触するかしないかという状態である。
【００６６】
図５（Ｃ）は、回転シャフト１３０、１３１が所定の回転位置で静止したときのウェーハ受け１５０、１５３の状態を示し、図５（Ｈ）は、回転シャフト１３０、１３１が所定の回転位置で静止したときのウェーハガイド１４０、１４２の状態を示す。
【００６７】
この状態では、ウェーハ受け１５０、１５３がウェーハＷの下面を接触支持できるような接近した距離にあれば、ウェーハＷの下面を接触支持するとともに、クランプ動作が行われるが、図５（Ｃ）に示すように、ウェーハ受け１５０、１５３は、ウェーハＷの下面と接触しない程に離れた位置に配置されている。よって、ウェーハ受け１５０、１５３は、ウェーハＷを接触支持しないが、ウェーハ受け１５０、１５３の頂点が上方を向き、ウェーハＷを支持可能な状態となっている。一方、ウェーハガイド１４０、１４２の方は、ウェーハＷに到達し、図示しない接触面１４０ｃ、１４２ｃの上端部が、ウェーハＷの側面に接触した状態となる。
【００６８】
なお、図５（Ｇ）から図５（Ｈ）に移行する間に、ウェーハガイド１４０、１４２の接触面１４０ｃ、１４２ｃは斜め上方を向いて外側に開いた状態を経るので、ウェーハＷを外側からガイドするようにしてウェーハガイド１４０、１４２は回転移動する。
【００６９】
図５（Ｄ）は、回転シャフト１３０、１３１が上昇し、ウェーハ受け１５０、１５３がウェーハＷの下面を接触支持した状態を示し、図５（Ｉ）は、回転シャフト１３０、１３１が上昇し、ウェーハガイド１４０、１４２がウェーハＷを固定した状態を示す。
【００７０】
この状態では、ウェーハＷは、ウェーハ受け１５０、１５３が上昇し、ウェーハＷを下方から接触支持する。回転シャフト１３０、１３１の回転ではなく、回転シャフト１３０、１３１の鉛直方向への上昇移動により、ウェーハ受け１５０、１５３がウェーハＷを受ける動作を行う。また、ウェーハガイド１４０、１４２は、図５（Ｈ）の状態からそのまま上昇し、ウェーハＷの側面が、ウェーハガイド１４０、１４２の接触面１４０ｃ、１４２ｃの上端よりも低い位置に相対的に移動した状態となる。
【００７１】
図５（Ｅ）は、回転シャフト１３０、１３１を更に内側に回転させたときのウェーハ受け１５０、１５３の状態を示し、図５（Ｊ）は、回転シャフト１３０、１３１を更に内側に回転させたときのウェーハガイド１４０、１４２の状態を示す。
【００７２】
この状態では、ウェーハ受け１５０、１５３は、垂直よりも内側に配って斜めの状態となるので、若干ウェーハＷを接触支持する高さは低い位置となる。一方、ウェーハガイド１４０、１４２は、接触面１４０ｃ、１４２ｃが内側に傾斜し、ウェーハＷの側面及び上面端部を、斜め上方から挟み込むように押さえ付けるような状態となる。つまり、ウェーハＷは、ウェーハガイド１４０、１４２の接触面１４０ｃ、１４２ｃで挟み込まれるように固定され、クランプされる。つまり、ウェーハＷは、側方からの接触支持だけでなく、外側斜め上方から内側下方向きの軽い圧力を受け、挟み込まれるようにしてウェーハガイド１４０、１４２の接触面１４０ｃ、１４２ｃに把持される。よって、単に側方から接触支持の力を受けるよりも、強固にウェーハＷが把持される。
【００７３】
このように、回転シャフト１３０、１３１を９０度回転させ、ウェーハ受け１５０、１５３及びウェーハガイド１４０、１４２について把持可能な状態を形成してから回転シャフト１３０、１３１を上昇させ、その状態から更に強固なクランプを行う動作としてもよい。より確実に、ウェーハＷの把持を行うことが可能となる。
【００７４】
なお、図５（Ｅ）、（Ｊ）で示したウェーハＷを挟み込むクランプ動作は、図４で示したクランプ動作において、追加的に行うようにしてもよい。図４におけるクランプ動作においても、更に強固なウェーハＷの把持が可能となる。
【００７５】
また、図４、５においては、回転シャフト１３０、１３１を前方から見た図を用いて説明したが、ウェーハ受け１５１、１５２、１５４、１５５及びウェーハガイド１４１、１４３においても同様の動作が行われることは言うまでも無い。
【００７６】
図６は、本発明の実施形態１に係る基板把持装置２４０のクランプ状態とアンクランプ状態、及びウェーハ受け１５０〜１５５とウェーハガイド１４０〜１４３とをより詳細に説明するための図である。
【００７７】
図６（Ａ）は、実施形態１に係る基板把持装置２４０のクランプ状態の一例を示した斜視図である。図６（Ａ）において、回転シャフト１３０によるクランプ状態を示した斜視図が示されているが、クランプ状態においては、ウェーハＷの下面がウェーハ受け１５０で点接触により支持され、ウェーハＷの外周をなす側面が、ウェーハガイド１４０の接触面１４０ｃで接触支持されている。
【００７８】
なお、ウェーハ受け１５０は、上面が滑らかな曲面を有する突起形状を有し、種々の角度でウェーハＷの下面と接触しても、ウェーハＷを滑らかに支持できるとともに、ウェーハＷの裏面に損傷を与えない形状となっている。また、ウェーハガイド１４０は、回転シャフト１３０の外周面上のウェーハ受け１５０と同一直線上に、台形状の平面形状を有する四角柱の突起として設けられている。ウェーハガイド１４０の回転シャフト１３０に平行な側面及び回転シャフト１３０の端部に平行な端面は、回転シャフト１３０の外形に沿うように構成しているが、ウェーハＷと接触する内側面、つまり接触面１４０ｃは、ウェーハＷの外形に沿う傾斜面（平面的に）として構成されている。これにより、ウェーハＷの側面を確実に保持することができる。
【００７９】
図６（Ａ）に示すように、回転シャフト１３０を回転させ、ウェーハガイド１４０の接触面１４０ｃが垂直に立っているときには、ウェーハガイド１４０は、接触面１４０ｃでウェーハＷの外周に沿うように側面を囲み、確実にウェーハＷをクランプできる状態となっている。
【００８０】
図６（Ｂ）は、実施形態１に係る基板把持装置２４０のアンクランプ状態の一例を示した斜視図である。図６（Ｂ）において、回転シャフト１３０によるアンクランプ状態を示した斜視図が示されているが、アンクランプ状態においては、ウェーハガイド１４０が外側に開き、ウェーハガイド１４０の接触面１４０ｃは、ウェーハＷの側面からは離間した状態となっている。また、ウェーハ受け１５０も、ウェーハＷの下面からは離間した状態となっている。この状態では、ウェーハＷは、ウェーハボートやＦＯＵＰ等に水平支持された状態となっており、回転シャフト１３０には支持されていない状態である。
【００８１】
このように、本実施形態に係る基板把持装置２４０では、ウェーハＷの荷重を支える支持と、ウェーハＷを固定する把持を、回転シャフト１３０の回転という非常に簡単な動作で同時に行うことができ、把持時間の短縮も図ることができる。
【００８２】
図７は、本発明の実施形態１に係る基板把持装置２４０の基板の呼び込み動作について説明するための図である。
【００８３】
図７において、ウェーハガイド１４０がウェーハＷに対して開いており、ウェーハガイド１４０の接触面１４０ｃが斜め上方を向いて傾斜した状態が示されている。図６に示したように、ウェーハガイド１４０の接触面１４０ｃは、鉛直方向には特に傾斜面を形成していない。しかしながら、回転シャフト１３０を、ウェーハＷの外側から内側に向かう方向に回転させることにより、ウェーハガイド１４０の接触面１４０ｃがウェーハＷの側面に対して傾斜面を形成し、この状態から徐々に接触面１４０ｃが垂直に立ってゆくような動きとなり、ウェーハＷを把持位置に導くような動作をさせることが可能となる。つまり、ウェーハガイド１４０の接触面１４０ｃが、外に開いた傾斜面を形成して内側にウェーハＷを呼び込み、徐々に接触面１４０ｃが垂直に立ってゆき、ウェーハＷを接触面１４０ｃ内に導入する動作を行わせることができる。このように、本実施形態に係る基板把持装置２４０においては、ウェーハＷを把持するクランプ手段に傾斜面を形成しなくても、ウェーハＷを呼び込む動作を行うことができ、スムーズなウェーハＷの把持動作を行うことができる。
【００８４】
なお、ウェーハＷの呼び込み動作については、回転シャフト１３０の回転速度等により、調整が可能である。例えば、ウェーハガイド１４０が開き、ウェーハＷを呼び込む際に回転シャフト１３０の回転を遅くすれば、ウェーハＷをウェーハガイド１４０内に呼び込む動作の確実性を高めることができる。必要に応じて、このような回転速度の調整を行ってもよい。
【００８５】
図８は、図７で説明したウェーハＷの呼び込み動作を応用したウェーハＷの把持方法について説明するための図である。図８（Ａ）は、ウェーハＷの側面とガイド手段１４０の接触面１４０ｃとの間の隙間を誇張して示した模式図であり、図８（Ｂ）は、ウェーハＷの側面とガイド手段１４０の接触面１４０ｃとの間の隙間をアンクランプ状態により形成した図である。
【００８６】
図８（Ａ）では、ガイド手段１４０の接触面１４０ｃが垂直に立っており、本来的には、ガイド手段１４０の接触面１４０ｃはウェーハＷの側面に接触した状態であるが、隙間Ｇが存在した状態を示している。ガイド手段１４０は、図８（Ａ）に示した隙間Ｇが０ｍｍとなった状態を形成することにより、ウェーハＷを両側から挟持し、ウェーハＷを確実にクランプすることができる。
【００８７】
一方、このガイド手段１４０の接触面１４０ｃとウェーハＷの側面との隙間Ｇは、図７で説明したように、回転シャフト１３０を回転させることにより、調整が可能である。つまり、ウェーハＷの側面とガイド手段１４０の接触面１４０ｃが接触した状態は、両者の隙間が０ｍｍのクランプ状態であるが、回転シャフト１３０を外側に極めて僅かだけ回転させることにより、隙間Ｇを形成することができる。
【００８８】
図８（Ｂ）は、クランプ状態から僅かだけ回転シャフト１３０を外側に回転させて僅かなアンクランプ状態とし、ガイド手段１４０の接触面１４０ｃを外側に開くように傾斜させ、ウェーハＷの側面とガイド手段１４０の接触面１４０ｃとの間に僅かな隙間Ｇを形成した状態を示している。隙間Ｇは、例えば、０ｍｍよりは大きく１ｍｍ以下の大きさ、つまり０＜Ｇ≦１ｍｍの範囲としてもよい。このような、０〜１ｍｍ程度の僅かな隙間Ｇを形成したアンクランプ状態で、ウェーハＷを搬送することが可能である。例えば、撓み、変形が大きいウェーハＷについては、このようなウェーハＷの側面とガイド手段１４０の接触面１４０ｃとの間に僅かな隙間Ｇを有した基板把持状態を維持し、このまま搬送等を行うことが可能である。また、位置ずれが発生したウェーハＷについては、回転シャフト１３０を適宜回転させてガイド手段１４０の接触面１４０ｃを傾斜させ、その傾斜によって位置ずれしたウェーハＷを呼び込み、位置ずれを修正することも可能である。
【００８９】
このように、本実施形態に係るウェーハＷの把持は、ウェーハＷを固定する把持の他、ウェーハＷと０〜１ｍｍ、或いは２、３ｍｍ以内程度の隙間Ｇを意図的に形成した緩やかな把持状態を含めてもよいこととする。このように、回転シャフト１３０は、ガイド手段１４０の接触面１４０ｃが鉛直に立った状態でウェーハＷの側面に接触する回転位置の他、その回転位置の近傍位置も含めて基板把持の位置を設定してよい。これにより、用途と状況に応じた多様なウェーハＷの把持が可能となる。
【００９０】
図９は、本発明の実施形態１に係る基板把持装置２４０の基板把持部分の斜視図である。図９に示すように、本実施形態に係る基板把持装置２４０は、基本的には、ウェーハガイド１４０〜１４３及びウェーハ受け１５０〜１５５を有する回転シャフト１３０、１３１が２本設けられただけであり、非常に簡素な構成である。しかしながら、図４〜７において説明したように、クランプ方法については、種々のバリエーションが可能であり、用途に応じて種々の基板把持方法を実施することが可能である。この点において、非常に優れた基板把持装置２４０であると言える。
【００９１】
〔実施形態２〕
図１０は、本発明の実施形態２に係る基板把持装置の一例を示した図である。実施形態２に係る基板把持装置２４１においては、回転シャフト１３０ａ、１３１ａの形状のみが異なり、他の構成は、実施形態１に係る基板把持装置２４０と同様であるので、異なる部分についてのみ説明する。他の箇所については、実施形態１に係る基板把持装置２４０の構成をそのまま適用することができる。
【００９２】
図１０（Ａ）〜（Ｃ）には、実施形態２に係る基板把持装置２４１を正面から見た状態の図が示されている。実施形態２に係る基板把持装置２４１は、回転シャフト１３０ａ、１３１ａが、円柱形又は円筒形ではなく、楕円形状の断面構造を有する点で、実施形態１に係る基板把持装置２４０と異なっている。なお、回転シャフト１３０ａ、１３１ａは、それぞれ、実施形態１の回転シャフト１３０、１３１に対応する箇所に設けられている。
【００９３】
図１０（Ａ）は、回転シャフト１３０ａ、１３１ａがウェーハＷの下方に配置されたときのウェーハ受け１５０、１５３の状態を示した図である。この状態においては、ウェーハ受け１５０、１５３は、ともに水平方向外側を向き、横に寝かせた状態となっている。なお、回転シャフト１３０ａ、１３１ａは、長軸と短軸を有する楕円形状の断面を有し、ウェーハ受け１５０、１５３は、回転シャフト１３０ａ、１３１ａの長軸方向の延長線上にある回転シャフト１３０ａ、１３１ａの外周面上に設けられている。
【００９４】
このように、回転シャフト１３０ａ、１３１ａの断面形状の長手方向の延長線上にウェーハ受け１５０、１５３を設けるようにすれば、ウェーハ受け１５０、１５３を横向きに突出するように寝かせた場合には、回転シャフト１３０ａ、１３１ａも長軸部分が水平方向、短軸部分が鉛直方向となり、高さを低くした状態でウェーハＷの下方に回転シャフト１３０ａ、１３１ａを挿入することができる。
【００９５】
図１０（Ｂ）は、回転シャフト１３０ａ、１３１ａが回転動作を開始したときのウェーハ受け１５０、１５３の状態を示した図である。
【００９６】
この状態においては、回転シャフト１３０ａ、１３１ａの長軸の延長線上にあるウェーハ受け１５０、１５３がウェーハＷの下面に接触し、ウェーハＷの接触支持を開始する。ウェーハ受け１５０、１５３の回転シャフト１３０ａ、１３１ａの回転中心からの距離が大きくなっているので、大きな弧を描いてウェーハ受け１５０、１５３が移動する。
【００９７】
なお、図１０（Ｂ）においては示されていないが、ウェーハガイド１４０、１４３は、外側上方を向いて開いた状態となる点は、実施形態１と同様である。
【００９８】
図１０（Ｃ）は、回転シャフト１３０ａ、１３１ａが所定の回転位置で静止したときのウェーハ受け１５０、１５３の状態を示した図である。
【００９９】
この状態においては、ウェーハ受け１５０、１５３は、頂点でウェーハＷを接触支持しており、ウェーハＷを最上部で持ち上げた状態である。回転シャフト１３０ａ、１３１ａは、長軸が垂直に立った状態であるので、円柱状又は円筒状の回転シャフト１３０、１３１の場合よりも、ウェーハＷを高く持ち上げることができる。
【０１００】
なお、図１０（Ｃ）には示されていないが、この段階で、ウェーハＷがウェーハガイド１４０、１４３にクランプされる点は、実施形態１と同様である。
【０１０１】
実施形態２に係る基板把持装置２４１によれば、長軸と短軸を有する楕円形の断面形状を有する回転シャフト１３０ａ、１３１ａを用いることにより、ウェーハＷ間のピッチがより狭くなった場合でも、長軸を水平方向、短軸を鉛直方向として回転シャフト１３０ａ、１３１ａをウェーハＷ間に挿入することにより、回転シャフト１３０ａ、１３１ａの高さを小さくすることができる。また、ウェーハＷの荷重を受ける際には、長軸を鉛直方向とすることにより、回転シャフト１３０ａ、１３１ａの荷重撓みを軽減することができる。つまり、長軸を縦にすることにより、回転シャフト１３０ａ、１３１ａの見掛け上の厚さが厚くなった状態で荷重を受けることができ、回転シャフト１３０ａ、１３１ａの荷重耐性を上げた状態で荷重を受けることが可能となる。
【０１０２】
このように、長軸と短軸を有する扁平な形状の回転シャフト１３０ａ、１３１ａを用いることにより、より狭いピッチへの対応や、荷重耐性を向上させることが可能となる。
【０１０３】
なお、図１０においては、回転シャフト１３０ａ、１３１ａの断面形状を楕円形状とした例を挙げたが、縦と横の長さが異なる扁平な形状であれば、種々の断面形状を有する回転シャフト１３０ａ、１３１ａを採用することが可能となり、例えば、回転シャフト１３０ａ、１３１ａを、長方形の断面形状を有する構成としてもよい。
【０１０４】
また、図１０においては、ウェーハ受け１５０、１５３のみを示したが、他のウェーハ受け１５１、１５２、１５４、１５５も同様に構成する点は、言うまでも無い。
【０１０５】
また、ウェーハガイド１４０〜１４３については、ウェーハ受け１５０〜１５５の突出方向と同じ方向に突出するように設ければよく、この点も実施形態１に係る基板把持装置２４０と同様である。
【０１０６】
なお、図１０においては、回転シャフト１３０ａ、１３１ａの外周面上にウェーハ受け１５０〜１５５が設けられた例を示したが、例えば、回転シャフト１３０ａ、１３１ａが、ウェーハＷと直接接触しても問題無く、ウェーハＷに損傷を与えるおそれが少ない材料で構成されていれば、ウェーハ受け１５０〜１５５を設けなくてもよい。回転シャフト１３０ａ、１３１ａ自体が、長軸方向に突起を有しているような形状であるので、ウェーハ受け１５０〜１５５の役割を、回転シャフト１３０ａ、１３１ａの長軸方向の外周面が果たすことができるからである。
【０１０７】
〔実施形態３〕
図１１は、本発明の実施形態３に係る基板把持装置の一例を示した図である。実施形態３に係る基板把持装置２４２は、フォーク１６０が設けられ、フォーク１６０上にウェーハ受け１５６〜１５９が設けられ、回転シャフト１３０、１３１の外周面上には、ウェーハ受け１５０〜１５５が設けられていない点で、実施形態１に係る基板把持装置２４０と異なっている。
【０１０８】
フォーク１６０は、ウェーハＷの荷重を支持するための支持手段である。実施形態１に係る基板把持装置２４０においては、ウェーハＷのクランプ時において、回転シャフト１３０、１３１がウェーハＷの荷重を支持する役割を担っていたが、実施形態３に係る基板把持装置２４２においては、フォーク１６０がウェーハＷの荷重を支持する役割を担う。よって、フォーク１６０は、ウェーハＷを点接触で支持するためのウェーハ受け１５６〜１５９を備える。
【０１０９】
ウェーハ受け１５６〜１５９は、実施形態１で説明したウェーハ受け１５０〜１５５と同様の構成及び機能を有してよい。よって、ウェーハ受け１５６〜１５９は、載置されたウェーハＷを支持するのに適切な位置に配置されることが好ましく、例えば、図１１に示すように、ウェーハＷの外周付近のウェーハＷ面内の位置に配置されてもよい。また、図１１においては、４個のウェーハ受け１５６〜１５９のみが示されているが、ウェーハ受け１５６とウェーハ受け１５７との間、及びウェーハ受け１５８とウェーハ受け１５９との間に、更に１個ずつウェーハ受けが設けられて６点支持の構成としてもよい。
【０１１０】
ウェーハ受け１５６〜１５９は、実施形態１と同様に、ウェーハＷに損傷を与えない材料で構成されることが好ましく、例えば、樹脂材料で構成されてもよい。また、フォーク１６０は、ウェーハＷのサイズが４５０ｍｍ又はそれ以上に大きくなった場合でも、撓み等が発生しないように、変形の小さい材料で構成されてよく、例えば、金属、セラミックス、カーボン等の材料で構成されてもよい。
【０１１１】
なお、図１１においては、フォーク１６０の表面上にウェーハ受け１５６〜１５９が設けられた構成が示されているが、フォーク１６０が、ウェーハＷを直接支持することが可能な材料で構成されている場合には、ウェーハ受け１５６〜１５９を必ずしも設ける必要は無い。よって、フォーク１６０の材質との兼ね合いにより、ウェーハ受け１５６〜１５９を設けるか否かは定められてよい。
【０１１２】
このように、フォーク１６０にウェーハＷの荷重支持の役割を果たさせているので、回転シャフト１３０、１３１は、ウェーハＷをクランプする役割のみを果たせばよい。つまり、フォーク１６０に略水平に支持されたウェーハＷを、ウェーハガイド１４０〜１４３で周囲から囲み、接触面１４０ｃ〜１４３ｃでウェーハＷの側面を把持してウェーハＷをクランプすれば、ウェーハＷを把持することができる。よって、回転シャフト１３０、１３１の外周面上には、ウェーハガイド１４０〜１４３のみが設けられ、ウェーハ受け１５０〜１５５は設けられていない構成となっている。
【０１１３】
なお、回転シャフト１３０、１３１、ウェーハガイド１４０〜１４３、ベース１７０、回転駆動機構２３０及び制御部１００の構成及び機能は、実施形態１と同様であるので、各々の構成要素に実施形態１と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【０１１４】
図１２は、本発明の実施形態３に係る基板把持装置のクランプ動作を説明するための図である。なお、図１２においては、実施形態３に係る基板把持装置２４２を前から見た状態のクランプ動作を示す。
【０１１５】
図１２（Ａ）は、フォーク１６０及び回転シャフト１３０、１３１がウェーハＷの下方に配置された状態を示した図である。この状態では、フォーク１６０上のウェーハ受け１５６、１５８の最上部と、ウェーハＷの下面とにおいて、最小限のクリアランスが保たれた状態でフォーク１６０及び回転シャフト１３０、１３１がウェーハＷの下方に配置される。なお、回転シャフト１３０、１３１は、ウェーハガイド１４０、１４２の上面１４０ｔ、１４２ｔが横向きとなり、ウェーハガイド１４０、１４２の高さが最小となるようにしてウェーハＷの下方に配置される。
【０１１６】
図１２（Ｂ）は、フォーク１６０が上昇してウェーハＷを持ち上げた状態を示した図である。この状態では、フォーク１６０が鉛直方向に上昇し、ウェーハ受け１５６、１５８がウェーハＷの下面に接触する。これにより、ウェーハＷは、ウェーハ受け１５６、１５８を介してフォーク１６０に支持される。なお、ウェーハ受け１５６，１５８は、フォーク１６０の表面から突出した突起形状を有して設けられているので、ウェーハＷとフォーク１６０との間には隙間が保たれ、ウェーハＷはウェーハ受け１５６、１５８との点接触で支持される。
【０１１７】
また、回転シャフト１３０、１３１は、ウェーハガイド１４０、１４２を横向きに保ったまま、回転駆動機構２３０により回転駆動されることなくそのままフォーク１６０とともに上昇する。よって、ウェーハガイド１４０、１４２は、ウェーハＷとは非接触である。
【０１１８】
図１２（Ｃ）は、ウェーハＷをクランプした把持状態を示した図である。この状態では、回転シャフト１３０、１３１が回転し、ウェーハガイド１４０、１４２にウェーハＷの側面が固定支持され、ウェーハＷがクランプされる。
【０１１９】
このように、ウェーハＷの荷重支持をフォーク１６０で行い、回転シャフト１３０、１３１は、ウェーハガイド１４０、１４２を用いたウェーハＷの把持のみを行うようにしてもよい。
【０１２０】
なお、図１２には、ウェーハガイド１４０、１４２及びウェーハ受け１５６、１５８しか示されていないが、ウェーハガイド１４１、１４３及びウェーハ受け１５７、１５９も同様の動作を行うことは言うまでも無い。
【０１２１】
〔実施形態４〕
実施形態４においては、実施形態１に係る基板把持装置を用いて熱処理装置を構成した例について説明する。
【０１２２】
図１３は本発明の実施形態４に係る熱処理装置の一例を示す概略構成図、図１４は基板移載エリア内の各構成部材の配列位置の一例を示す平面図、図１５はウェーハボートを示す側面図、図１６は図１５中のＡ−Ａ線に沿った矢視断面図、図１７は基板の移載機構の一例を示す図である。
【０１２３】
図１３及び図１４に示すように、実施形態４に係る熱処理装置２２は、全体が区画壁として機能する例えばステンレス等よりなる筐体２４に囲まれており、この内部は収容ボックス２６を搬送するための収容ボックス搬送エリア２８と被処理基板であるウェーハＷを移載する基板移載エリア３０とに区画壁３２により２分されている。なお、ここではウェーハＷは直径が４５０ｍｍのウェーハを用いるが、これに限定されず、直径が１２インチ、８インチ、６インチのウェーハも用いることができる。収容ボックス２６には、複数枚、例えば２５枚のウェーハが段部状に支持されて開閉蓋２６Ａにより密閉状態になされており、内部はＮ２ ガス等の不活性ガス雰囲気や清浄空気の雰囲気になされている。そして、上記収容ボックス搬送エリア２８内には清浄空気のダウンフローが流され、基板移載エリア３０内にはＮ２ ガス等の不活性ガス雰囲気になされている。なお、このエリア３０内に清浄空気を流す場合もある。
【０１２４】
処理システム２２は、主に収容ボックス２６を処理システム２２内に対して搬入搬出させるための搬出入ポート３６と、収容ボックス２６を一時的に貯留するためのストッカ部３８と、この収容ボックス２６とウェーハボート４０との間でウェーハＷを移載する移載ステージ４２と、ウェーハボート４０に移載されて保持されているウェーハＷに対して所定の熱処理を施す縦型熱処理炉４４とにより主に構成される。
【０１２５】
搬出入ポート３６において、筐体２４には常時開放されているボックス搬出入口４６が形成されている。なお、ボックス搬出入口４６が開閉ドアで開閉可能になされている場合もある。ボックス搬出入口４６には、外部より搬送してきた収容ボックス２６を載置するための外側載置台４８が設けられている。外側載置台４８は、ボックス搬出入口４６の内側と外側とに跨がるようにして設置されている。外側載置台４８の上部には、外側載置台４８上をスライド移動可能になされたスライド板５２が設けられており、この上に収容ボックス２６を載せた状態で移動できるようになっている。
【０１２６】
一方、収容ボックス搬送エリア２８内の上方には、ストッカ部３８が配置される。ストッカ部３８には、例えば、２列２段に収容ボックス２６を一時的に載置して保管する棚段５４が並設されている。なお、この棚段５４の数量は特に限定されず、実際には更に多く設けられてよい。
【０１２７】
２つの棚段５４間には、昇降エレベータ５６が起立させて設けられており、この昇降エレベータ５６には、水平方向に前進後退及び旋回可能になされたボックス搬送アーム５８が設けられている。従って、ボックス搬送アーム５８を屈伸及び昇降させることにより、収容ボックス２６をボックス搬送アーム５８で保持し、搬出入ポート３６とスットカ部３８との間で搬送できるようになっている。
【０１２８】
また、移載ステージ４２において、両エリア２８、３０間を区画する区画壁３２には、収容ボックス２６の開閉蓋２６Ａよりも僅かに大きくなされた開口６０が形成される。更
に、開口６０の収容ボックス搬送エリア２８側には、置台６２が水平に設けられており、この上に収容ボックス２６を載置できるようになっている。また、置台６２の一方の側には、置台６２上に載置された収容ボックス２６を区画壁３２側へ押圧付勢するためのアクチュエータ６４が設けられている。これにより、収容ボックス２６の開閉蓋２６Ａを、開口６０に対向させた状態で収容ボックス２６の開口部の開口縁が区画壁３２の開口６０の開口縁に略気密に接触させる。なお、アクチュエータ６４として収容ボックス２６を、その上方より押圧して固定するようにしたものであってもよい。
【０１２９】
開口６０の基板移載エリア３０側には、これを開閉する開閉ドア６６が横方向へスライド可能に設けられている。なお、開閉ドア６６が上下方向へスライド移動可能に設けられる場合もある。また、開閉ドア６６には、収容ボックス２６の開閉蓋２６Ａを開閉するための蓋開閉機構６８が設けられている（図１４参照）。そして、収容ボックス搬送エリア２８内において、開口６０の近傍に収容ボックス２６を待機させるための待機用ボックス搬送アーム７０が設置されており、次に処理すべきウェーハＷを収容する収容ボックス２６をボックス搬送アーム５８から受け取り、待機後にこれを移載ステージ４２に置くようになっている。なお、待機用ボックス搬送アーム７０を設けない場合もあり、この場合には、ボックス搬送アーム５８により収容ボックス２６を移載ステージ４２上に設置することになる。
【０１３０】
一方、基板移載エリア３０内には、ウェーハボート４０を載置する２つのボート載置台、すなわち移載用ボート載置台７２と待機用ボート載置台７４とが設けられている。２つのボート載置台７２、７４のうち、移載用ボート載置台７２と移載ステージ４２との間には、実施形態１に係る基板把持装置を含んだ基板の移載機構７６が設けられている。移載機構７６は、水平方向へ前進後退可能に構成された回転シャフト１３０、１３１を含む基板把持装置２４０と、この基板把持装置２４０を上下方向へ移動させる昇降エレベータのような昇降手段８０とを主に有している。昇降手段８０として、例えばボールネジ等を用いることができる。なお、この移載機構７６の構造は後で詳述する。
【０１３１】
従って、この移載機構７６を屈伸、旋回及び昇降駆動することにより、置台６２上の収容ボックス２６と移載用ボート載置台７２上のウェーハボート４０との間で、ウェーハＷの移載を行うことができるようになっている。ここではウェーハボート４０に関しては、複数台、例えば２台のウェーハボート４０Ａ、４０Ｂが設けられており、この２台が交互に用いられる。なお、ウェーハボート４０を１台、又は３台以上設けてもよいし、ウェーハボート４０が１台の場合には、ボート載置台７２、７４は設けられず、後述するキャップ上のウェーハボート４０との間でウェーハＷの移載が行われる。
【０１３２】
ウェーハボート４０は、図１５及び図１６に示すように、全体が耐熱性材料、例えば石英で構成されている。被処理体ボート４０は、例えば６本の支柱８２を有し、その上下端を保持板８４で固定している。６本の支柱８２は、保持板８４の略半円側において所定の間隔を隔てて配置されており、これと反対側の半円側がウェーハＷをこれに搬入搬出するための搬入搬出側となる。これらの６本の支柱８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃ、８２Ｄ、８２Ｅ、８２Ｆは、図示例においては略半円弧上において略等間隔で配置されているが、各支柱８２Ａ〜８２Ｆの配置間隔はこれに限定されない。また、支柱の数も６本に限定されないのは言うまでもない。
【０１３３】
支柱８２には、図１５中において水平方向になされた多数（複数）のリング状の載置台８６が支柱８２の長手方向に所定のピッチＰ２で取付固定されている。ピッチＰ２は、用途に応じて種々変更できるが、例えば１１．５ｍｍ程度に設定され、全部で製品ウェーハＷを７５枚程度載置できるように構成されてもよい。
【０１３４】
リング状の載置台８６の内周縁部には、載置台８６よりも僅かに上方へ突出されると共に載置台８６の半径方向内側へ僅かな長さだけ突出された３個の支持つめ部８８（８８Ａ、８８Ｂ、８８Ｃ）が設けられており、この上にウェーハの周縁部（エッジ）の下面と接触載置してこれを支持するようになっている。
【０１３５】
３個の支持つめ部８８Ａ〜８８Ｃの取付け位置は、略直径方向に配置された２本の支柱８２Ａ、８２Ｆよりも僅かにウェーハ搬入搬出側に２個の支持つめ部８８Ａ、８８Ｃを配置し、残りの支持つめ部８８Ｂを中央に配置した２つの支柱８２Ｃ、８２Ｄの中間位置に配置してウェーハを３点支持するようになっている。この時、載置台８６の上面と、これに支持されるウェーハＷの下面との間の距離Ｌ１は例えば４．０ｍｍ程度に設定されている。
【０１３６】
移載機構７６の昇降手段８０は、図１７に示すように、この昇降手段８０によって昇降されるベース台９０を有しており、ベース台９０には、回転駆動機構２３０が設けられている。なお、ベース台９０は、回転駆動機構２３０を水平方向へ個別に前進及び後退可能に構成された水平方向駆動機構が設けられてよい（図示せず）。そして、回転駆動機構２３０には、その上でウェーハＷを載置及び把持可能な複数本の回転シャフト１３０、１３１（回転シャフト１３１は図示せず）が上下に並列させて設けられている。図１７においては、鉛直方向に５本の回転シャフト１３０が設けられており、一度に最大５枚のウェーハＷを移載できるようになっている。このように、回転シャフト１３０、１３１を、鉛直方向に複数本設け、一度に複数枚のウェーハＷを把持できるように構成してもよい。
【０１３７】
かかる移載機構７６においては、複数のウェーハＷが収容ボックス２６内に略水平に載置されている場合に、基板把持装置２４０の回転シャフト１３０，１３１を載置されているウェーハＷの間に挿入し、実施形態１で説明したようなクランプ動作で、複数枚のウェーハＷを把持することができる。そして、図示しない水平駆動機構及び昇降手段８０を用いてウェーハＷを移動させ、ウェーハボート４０内に搬送し、ウェーハＷのアンクランプ動作を行い、ウェーハＷをウェーハボート４０内に移載することができる。逆に、熱処理済みのウェーハＷを搬送するには、処理済みのウェーハＷが載置されたウェーハボート４０に基板把持装置２４０がアクセスし、ピッチＰ２で配置されているウェーハＷ間に回転シャフト１３０、１３１を挿入し、回転シャフト１３０、１３１を回転させてウェーハＷを把持する。そして、やはり図示しない水平駆動機構及び昇降手段８０を用いて、ウェーハＷを開閉ドア６６付近まで搬送し、蓋開閉機構６８を用いて収容ボックス２６の開閉蓋２６Ａを開け、ウェーハＷを収容ボックス２６内に搬入し、ウェーハＷをアンクランプして収容ボックス２６内に載置する。この場合においては、ウェーハＷのサイズが大型化して４５０ｍｍとなっている場合でも、また、ウェーハＷ間の載置間隔が狭い場合であっても、撓みの少ない回転シャフト１３０、１３１の表面上に設けられたウェーハガイド１４０〜１４３及びウェーハ受け１５０〜１５５を横向きにして回転シャフト１３０、１３１をウェーハＷ間に挿入し、次いで回転シャフト１３０、１３１を回転させてウェーハＷを把持することにより、短時間で確実にウェーハＷを移載することができる。
【０１３８】
次に、図１３に戻り、熱処理装置２２の説明を行う。基板移載エリア３０の一側の上方には、縦型熱処理炉４４がベース板１０４により支持されて配置されている。縦型熱処理炉４４は、石英製の円筒体状の処理容器１０６を有し、その周囲には円筒状の加熱ヒータ１０８が設けられて、処理容器１０６内のウェーハを加熱し得るようになっている。これにより、一度に多数枚のウェーハＷに対して成膜や酸化拡散等の所定の熱処理を施すようになっている。
【０１３９】
この場合、処理内容にもよるが、ウェーハ温度は例えば最大８００〜９００℃程度になる。この処理容器１０６の下方には、昇降エレベータのようなボート昇降手段１１０により昇降可能になされたキャップ１１２が配置されている。ボート昇降手段１１０として、例えばボールネジ等を用いることができる。そして、キャップ１１２上にウェーハボート４０を載置してこれを上昇させることにより、ウェーハボート４０を処理容器１０６の下端開口部より処理容器１０６内へロードできるようになっている。この時、処理容器１０６の下端開口部は上記キャップ１１２により気密に閉じられるようになっている。
【０１４０】
また、処理容器１０６の下端開口部の側部には、ウェーハボート４０をアンロードしてこれを下方向へ降下させた際に、下端開口部を閉じるシャッタ１１４がスライド可能に設けられている。そして、降下されたキャップ１１２と両ボート載置台７２、７４の近傍には、屈伸及び旋回可能になされたボート移載機構１１６が設けられており、両ボート載置台７２、７４とキャップ１１２との間及び両ボート載置台７２、７４間でウェーハボート４０の移載ができるようになされている。
【０１４１】
なお、基板移載エリア３０内には、清浄空気、又はＮ２ ガス等の不活性ガスのサイドフローが常時形成されており、基板体移載エリア３０内を清浄に保つと共に、この雰囲気温度を冷却するようになっている。
【０１４２】
また、処理システム２２の全体の動作の制御、例えば収容ボックス搬送エリア２８内における収容ボックス２６の搬入及び搬出操作、基板移載エリア３０内におけるウェーハＷの移載操作、ウェーハボート４０の移載操作、ウェーハボート４０の昇降操作、縦型熱処理炉４４における熱処理操作（成膜処理等）等は、例えばコンピュータよりなる装置制御部１２０により制御される。この場合、移載制御部１０３は、装置制御部１２０の支配下になっている。そして、装置制御部１２０や移載制御部１０３の制御に必要なプログラム（コンピュータによって読み取り可能）は記憶媒体１２２に記憶されている。記憶媒体１２２は、例えばフレキシブルディスクやＣＤ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃ）やハードディスクやフラッシュメモリ等から構成されてよい。
【０１４３】
なお、移載制御部１０３は、図１及び図１１に示した制御部１００を内蔵して一体構成されてもよいし、制御部１００の上流側の制御部として、制御部１００を支配下において制御してもよい。図１３においては、制御部１００は特に示しておらず、移載制御部１０３が、モーター２２０を駆動制御する制御部１００の役割も担う例を示している。
【０１４４】
例えば、このような熱処理装置２２に、実施形態１に係る基板把持装置２４０を用いることができる。また、実施形態４に係る熱処理装置２２においては、実施形態１に係る基板把持装置２４０を用いた例を挙げて説明したが、実施形態２、３に係る基板把持装置２４１、２４２を用いて熱処理装置２２を構成してもよい。
【０１４５】
更に、実施形態１乃至３に係る基板把持装置は、熱処理装置２２だけでなく、基板の処理に際し、基板の移載、搬送が行われる種々の基板処理装置に適用することができる。
【０１４６】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【０１４７】
２２    熱処理装置
２６    収容ボックス
４０    ウェーハボート
６０    開口
７６    移載機構
８０    昇降手段
１００    制御部
１０３    移載制御部
１０６    処理容器
１３０、１３０ａ、１３１、１３１ａ    回転シャフト
１４０〜１４３    ウェーハガイド
１５０〜１５５    ウェーハ受け
１６０    フォーク
１９０、１９１    タイミングプーリ
２００    タイミングベルト
２１０、２１１    ギヤ
２２０    モーター
２３０    回転駆動機構
２４０、２４１、２４２    基板把持装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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