(57)【要約】【課題】表面処理が終了した薄板状基板の被処理面に自然酸化膜を生成させることなく確実に保持して搬送できる保持装置を提供する。【解決手段】保持装置は、薄板状基板を保持する保持部材と、内部に前記不活性ガスを流通させるための流路が形成されたパージプレートと、不活性ガス供給源と前記流路とを連通させる配管部材とを備える。パージプレートは、前記流路と連通して保持部材が保持する薄板状基板の被処理面に対向する面に設けられていて、前記不活性ガスを前記薄板状基板の前記被処理面に噴出するための噴出口を備える。さらに、保持装置は、保持部材とパージプレートとを相対的に昇降移動させる昇降機構を備える【選択図】図８
2019140130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に不活性ガスを流通させるための流路が形成されたパージプレートと、
不活性ガス供給源と前記流路とを連通させる配管部材と、
前記流路と連通し、前記パージプレートの前記薄板状基板の被処理面に対向する面に設けられる噴出口と、
前記パージプレートに対向する位置に配置されて、前記薄板状基板を保持する保持部材と、
前記保持部材を前記パージプレートに対して昇降移動させる第一の昇降機構と、を備えることを特徴とする薄板状基板保持装置。
【請求項２】
内部に不活性ガスを流通させるための流路が形成されたパージプレートと、
不活性ガス供給源と前記流路とを連通させる配管部材と、
前記流路と連通し、前記パージプレートの前記薄板状基板の被処理面に対向する面に設けられる噴出口と、
前記パージプレートに対向する位置に配置されて、前記薄板状基板を保持する保持部材と、
前記パージプレートを前記保持部材に対して昇降移動させる第二の昇降機構と、を備えることを特徴とする薄板状基板保持装置。
【請求項３】
内部に不活性ガスを流通させるための流路が形成されたパージプレートと、
不活性ガス供給源と前記流路とを連通させる配管部材と、
前記流路と連通し、前記パージプレートの前記薄板状基板の被処理面に対向する面に設けられる噴出口と、
前記パージプレートに対向する位置に配置されて、前記薄板状基板を保持する保持部材と、
前記保持部材と前記パージプレートとを昇降移動させる第三の昇降機構と、を備えることを特徴とする薄板状基板保持装置。
【請求項４】
前記保持部材は、前記薄板状基板を下方から吸着保持することを特徴とする、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の薄板状基板保持装置。
【請求項５】
前記保持部材は、前記薄板状基板の周縁を把持することを特徴とする、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の薄板状基板保持装置。
【請求項６】
前記噴出口は、前記パージプレートに複数形成され、複数の前記噴出口の一部は、前記保持部材が配置される位置に対応して配置されることを特徴とする、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の薄板状基板保持装置。
【請求項７】
前記噴出口は、前記パージプレートに複数形成され、複数の前記噴出口のうち、少なくとも一部の前記噴出口は、保持されている前記薄板状基板の外側に向かって傾斜して設けられていることを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の薄板状基板保持装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の薄板状基板保持装置を備え、
前記薄板状基板保持装置を進退移動させる進退機構と、
前記進退機構を水平面内で旋回させる旋回機構と、
前記進退機構を昇降移動させる昇降機構と
を備えることを特徴とする薄板状基板搬送ロボット。
【請求項９】
請求項８に記載の薄板状基板搬送ロボットであって、さらに蓄圧器を備えていることを特徴とする薄板状基板搬送ロボット。
【請求項１０】
請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の薄板状基板搬送ロボットが配置される搬送空間と、
前記搬送空間を形成する搬送空間形成部材と、
前記空間形成部材に固定され、前記薄板状基板を収容する密閉容器を所定の位置に載置して前記密閉容器を開閉する密閉容器開閉装置と、
前記搬送空間形成部材の上部に固定され、前記搬送空間に清浄な空気をダウンフローとして供給するＦＦＵとを備えることを特徴とする、薄板状基板搬送装置。
【請求項１１】
前記密閉容器開閉装置は、前記密閉容器の内部を所定の雰囲気に置換することが可能な雰囲気置換装置を備えることを特徴とする、請求項１０に記載の薄板状基板搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハや液晶ディスプレイパネル、有機ＥＬディスプレイパネル、太陽電池用パネル等の薄板状基板を搬送する搬送装置内において、薄板状基板を保持した状態で、薄板状基板の被処理面に不活性ガスを供給することで、薄板状基板の表面に残留した物質を除去する薄板状基板保持装置、及びその保持装置を備える搬送ロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体ウエハ等の薄板状基板の表面に成膜、エッチングといった様々な処理を行う処理装置と接続して、薄板状基板の移載を行うＥＦＥＭ（Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  Ｆｒｏｎｔ  Ｅｎｄ  Ｍｏｄｕｌｅ)では、空気中に浮遊する塵埃が薄板状基板に付着するのを防止するため、薄板状基板が曝される装置内部雰囲気を高清浄に保つミニエンバイロメント空間と呼ばれる空間が形成されている。このミニエンバイロメント空間は、ＥＦＥＭの天井に配置されるＦＦＵ（Ｆａｎ  Ｆｉｌｔｅｒ  Ｕｎｉｔ）と側面の壁と空気流通可能な床とで囲まれている空間であり、ＦＦＵにより清浄化された空気がミニエンバイロメント空間内に充満することで空間内の雰囲気は清浄化される。また、充満した清浄空気は空気流通可能な床を通過してミニエンバイロメント空間の外へと排出されるので、空間内で発生した塵埃もこの清浄空気の気流とともに空間外に排出される。これによって、工場全体を清浄化するよりも比較的安価な費用で、基板が存在する空間を高い清浄度で維持することができる。
【０００３】
しかし近年、回路線幅の微細化が急速に進行し、従来のミニエンバイロメント方式による高清浄化だけでは対応出来ない問題が現れてきている。特に、処理装置により表面処理されて密閉容器に搬送された薄板状基板の表面が、ミニエンバイロメント空間内の空気に含まれる酸素や水分と反応して、自然酸化膜を形成してしまうという問題がある。自然酸化膜が形成されることで、薄板状基板の表面に形成されるべき回路が十分に形成されず、結果として所望の動作特性を確保できないというトラブルが発生しているのである。また、処理装置で使用される反応ガスに含まれる化学物質が、薄板状基板に付着したままの状態で密閉容器内に運び込まれて、密閉容器内の未処理の薄板状基板を汚染してしまい、次の処理工程に悪影響を及ぼすこととなり、歩留まりの悪化を招いてしまっているのである。
【０００４】
上記問題を解決するために、密閉容器内に入り込んだ空気や汚染物質を不活性ガスの気流で除去し、その後、密閉容器内を不活性ガスで満たすことにより内部に収納された薄板状基板表面の酸化を防止する雰囲気置換装置が考えられてきた。特許文献１では、密閉容器の１つであるＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ  Ｏｐｅｎｉｎｇ  Ｕｎｉｆｉｅｄ  Ｐｏｄ）に載置された半導体ウエハに対して、ＦＯＵＰに対して進退移動可能に設けられたパージプレートから不活性ガスをＦＯＵＰ内部に供給するので、半導体ウエハの表面に付着した汚染物質を除去し、且つＦＯＵＰ内部の雰囲気を不活性ガス雰囲気に置換する装置が開示されている。図１を参照。このパージプレートの内部には、不活性ガスの噴出力を抑制する素子が備えられていて、不活性ガスを層流として供給することが出来る。これにより、ＦＯＵＰ内部に収納された薄板状基板表面に塵埃を付着させること無く半導体ウエハ表面の酸化の進行を防止することは可能になった。しかし、高度に微細化が進んだ現在では、ＦＯＵＰ内に収納された薄板状基板表面の酸化を防止するだけでは不十分で、真空雰囲気の処理装置からＦＯＵＰ内部へと薄板状基板を搬送する間も酸化を防止することが求められている。
【０００５】
特許文献２はそうした要求に対応するためのものであり、ミニエンバイロメント空間の近傍に流路を備え、ミニエンバイロメント空間内に不活性ガスの下降気流を発生させて、この不活性ガスを流路によって循環させる構成となっている。図２を参照。この構成により、ＦＦＵから供給された不活性ガスの下降気流は床面に配置されたガス吸引口から吸引されて、その後、流路を通ってＦＦＵまで上昇移動させられて、再度ミニエンバイロメント空間へと供給される。これにより、ミニエンバイロメント空間全体が不活性ガスで満たされることとなるので、薄板状基板がミニエンバイロメント空間を通過する際にも、薄板状基板が大気雰囲気に曝露されることは無くなった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５４４８０００号公報
【特許文献２】特開２０１５−１４６３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に開示された構成とすることにより様々な問題が生じている。まず、ミニエンバイロメント空間内を不活性ガスで置換するのに大量の不活性ガスが必要となり、結果として半導体の生産コストが増大してしまう。また、ミニエンバイロメント空間内部で不活性ガスを循環させた場合、不活性ガスのみならず、薄板状基板表面に残留してミニエンバイロメント空間内部に持ち込まれた塵埃や反応ガスの成分も装置内を循環することになるので、この塵埃や残留した反応ガスを除去するために、ケミカルフィルタ等の汚染物質処理手段を新たに設ける必要がある。さらに、このケミカルフィルタは、清浄度を維持するために定期的に交換する必要があり、これもコストを増大させる要因になる。また、ミニエンバイロメント空間内には搬送ロボット等の駆動機構が配置されていて、この駆動機構が発する熱により温められた不活性ガスが循環することで空間内の温度が所定の温度以上に上昇して、電気部品などに動作不良等のトラブルを引き起こす可能性があるので、循環する不活性ガスを冷却する冷却手段を設ける必要がある。さらに、ＦＦＵからミニエンバイロメント空間内に供給される不活性ガスのダウンフローは流速が低すぎて、薄板状基板に形成されたパターンの細部に残留した反応ガスの成分を除去することが出来ないといった問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みて為されたものであり、処理の終了した薄板状基板の表面を酸化性雰囲気に晒すことなく搬送することの可能な保持装置、及び保持装置を備える搬送ロボットを安価に提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の薄板状基板保持装置は、内部に不活性ガスを流通させるための流路が形成されたパージプレートと、不活性ガス供給源と前記流路とを連通させる配管部材と、前記流路と連通し、前記パージプレートの前記薄板状基板の被処理面に対向する面に設けられていて、前記不活性ガスを前記薄板状基板の前記被処理面に向けて噴出するための噴出口と、前記パージプレートに対向する位置に配置されて、前記薄板状基板を保持する保持部材と、前記保持部材を前記パージプレートに対して昇降移動させる第一の昇降機構と、を備えることを特徴としている。
【００１０】
上記構成により、薄板状基板保持装置は薄板状基板を保持部材で保持して、パージプレートから、保持した薄板状基板の被処理面に向かって不活性ガスを噴出させることが出来る。これにより、表面処理が終了した薄板状基板の被処理面に残留していた反応ガス成分は不活性ガスの噴出によって除去される。また、不活性ガスの外に向かう気流により、搬送中の薄板状基板とパージプレートとの間に形成される空間に大気が侵入することが無くなるので、自然酸化膜が形成されるというトラブルは解消される。さらに、保持部材が第一の昇降機構により昇降移動するので、薄板状基板の取り置き動作を第一の昇降機構の動作によって行うことが出来る。
【００１１】
また、本発明の請求項２に記載の薄板状基板保持装置は、内部に不活性ガスを流通させるための流路が形成されたパージプレートと、不活性ガス供給源と前記流路とを連通させる配管部材と、前記流路と連通し、前記パージプレートの前記薄板状基板の被処理面に対向する面に設けられていて、前記不活性ガスを前記薄板状基板の前記被処理面に向けて噴出するための噴出口と、前記パージプレートに対向する位置に配置されて、前記薄板状基板を保持する保持部材と、前記パージプレートを前記保持部材に対して昇降移動させる第二の昇降機構と、を備えることを特徴としている。上記構成により、パージプレートが第二の昇降機構によって昇降移動するので、昇降機構は複雑な構造の保持部材を昇降移動させる必要が無くなる。これにより、昇降機構を小型軽量化することが出来る。また、保持部材は、薄板状基板を下方から吸着保持する形態としても良いし、薄板状基板の周縁を把持する形態としても良い。
【００１２】
また、本発明の請求項３に記載の薄板状基板保持装置は、内部に不活性ガスを流通させるための流路が形成されたパージプレートと、不活性ガス供給源と前記流路とを連通させる配管部材と、前記流路と連通し、前記パージプレートの前記薄板状基板の被処理面に対向する面に設けられる噴出口と、前記パージプレートに対向する位置に配置されて、前記薄板状基板を保持する保持部材と、前記保持部材と前記パージプレートとを昇降移動させる第三の昇降機構と、を備えることを特徴としている。なお、第三の昇降機構は、パージプレートと保持部材とを別々に昇降移動させる形態であってもよく、また、同時に昇降移動させる形態であってもよい。
【００１３】
また、噴出口はパージプレートに複数形成され、その一部は保持部材が配置される位置に対応して配置されることを特徴としている。上記構成により、薄板状基板を保持していない状態の保持部材に向かって不活性ガスを噴出することで、保持部材に付着した塵埃や反応ガスの微粒子等の汚染物質を保持部材から除去することが出来るので、汚染物質の新しい薄板状基板の表面への転写を防止出来る。また、複数の噴出口のうち少なくとも一部の噴射口は、保持されている前記薄板状基板の外側に向かって傾斜して設けることとしてもよい。噴射口を、保持する薄板状基板の中心から外に向かって傾斜させて設けることにより、不活性ガスの流出方向を薄板状基板の外に向かって流出させることで、不活性ガスの外方向への流出が促進され、薄板状基板の被処理面に残留していた汚染物質の除去をより短時間で行うことが出来る。
【００１４】
また、本発明の薄板状基板保持装置は、薄板状基板保持装置を進退移動させる進退機構と、
進退機構を水平面内で旋回させる旋回機構と、進退機構を昇降移動させる昇降機構とを備える薄板状基板搬送ロボットに搭載することも出来る。これにより、薄板状基板の被処理面を不活性ガスで置換しながら所定の位置まで薄板状基板を搬送することが出来る。
【００１５】
また、本発明の薄板状基板搬送装置は、薄板状基板搬送ロボットが配置される搬送空間と、搬送空間を形成する搬送空間形成部材と、空間形成部材に固定され、薄板状基板を収容する密閉容器を所定の位置に載置して密閉容器を開閉する密閉容器開閉装置と、搬送空間形成部材の上部に固定され、搬送空間に清浄な空気をダウンフローとして供給するＦＦＵとを備えることを特徴としている。上記構成とすることで、搬送空間内を不活性ガス雰囲気に維持するような大掛かりな装置を用意しなくても、処理装置と密閉容器との間で、薄板状基板の被処理面を大気に触れさせること無く搬送することが出来る。特に、密閉容器開閉装置を密閉容器の内部を所定の雰囲気に置換することが可能な構成とすることで、薄板状基板の移動する経路を不活性ガス雰囲気に維持することが出来るので、低コストで、薄板状基板の被処理面に自然酸化膜が生成されることを防止することが出来る。
【発明の効果】
【００１６】
上記説明した本発明によれば、処理の終了した薄板状基板の被処理面を局所的に雰囲気置換した状態で搬送することが出来る。これにより、薄板状基板の搬送される空間全体を雰囲気置換する必要が無くなるので、コストの削減にも寄与することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、ＦＯＵＰ内部を雰囲気置換する従来の装置を示す断面図である。
【図２】図２は、ミニエンバイロメント空間内を雰囲気置換する従来の装置を示す断面図である。
【図３】図３は、処理システムを示す断面図である。
【図４】図４は、処理システムを示す斜視図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態である搬送ロボット７を示す断面図である。
【図６】図６は、ＦＯＵＰ２の概要を示す斜視図である。
【図７】図７は、置換機能付きロードポート５´の一例を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の一実施形態である保持装置４５を示す斜視図である。
【図９】図９は、本発明が備える昇降機構４８を示す断面図である。
【図１０】図１０は、本発明が備える昇降機構６６を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の一実施形態である保持装置４５の動作を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の一実施形態である保持装置４５の動作を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の他の実施形態である保持装置４５´を示す断面図である。
【図１４】図１４は、本発明が備えるパージプレート７９、８１を示す図である。
【図１５】図１５は、本発明が備えるパージプレート７９´、８１´を示す図である。
【図１６】図１６は、本発明の一実施形態である保持装置４５´´の動作を示す図である。
【図１７】図１７は、本発明の一実施形態である保持装置４５´´の動作を示す図である。
【図１８】図１８は、本発明の一実施形態である昇降機構８８を示す図である。
【図１９】図１９は、本発明の一実施形態である搬送ロボット７ａ、７ｂを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に本発明の一実施形態である処理システム１について、図面を参照して詳しく説明する。図３は本発明の一実施形態である処理システム１を示す断面図であり、図４はその斜視図である。なお、本実施形態の処理システム１の処理対象である薄板状基板は半導体ウエハＷであるが、本発明は、他の薄板状基板を扱う処理システムにおいても十分適用可能である。処理システム１はクリーンルームと呼ばれる、０．５マイクロメートルダストでクラス１００程度の比較的清浄な雰囲気と２０℃前後の所定の室温に管理された工場内に設置されている。本実施形態の処理システム１は、前の工程から運搬されて来たＦＯＵＰ２を載置、開扉して、ＦＯＵＰ２内に収納される半導体ウエハＷを処理装置３との間で遣り取りするＥＦＥＭ４と、半導体ウエハＷの被処理面（表面）に所定の処理を施す処理装置３とで構成されている。本実施形態のＥＦＥＭ４は、ロードポート５、置換機能付きロードポート５´、ミニエンバイロメント空間６、半導体ウエハＷをミニエンバイロメント空間６内で搬送する搬送ロボット７、ミニエンバイロメント空間６内に清浄な空気のダウンフローを供給するＦＦＵ８を備えている。また、本実施形態の処理装置３は、搬送室９と、搬送室９内に配置され真空雰囲気内で半導体ウエハＷを搬送する真空搬送ロボット１０と、処理室１１と、ロードロック室１２とを備えている。
【００１９】
処理装置３は真空雰囲気や不活性ガス雰囲気といった所定の環境下で、半導体ウエハＷの表面に拡散処理やエッチング処理、熱処理といった所定の処理を施す処理室１１と、処理装置３とミニエンバイロメント空間６との間で半導体ウエハＷを受渡しするためのロードロック室１２と、処理室１１とロードロック室１２と隣接して配置される搬送室９と、搬送室９に配置され、ロードロック室１２と処理室１１との間、もしくは処理室１１と他の処理室１１との間で半導体ウエハＷを搬送する真空搬送ロボット１０とを備えている。処理室１１と搬送室９、およびロードロック室１２と搬送室９とは、スリットバルブ１３と呼ばれる仕切部材によって気密に閉鎖出来るように構成されている。また、ロードロック室１２とミニエンバイロメント空間６とは、ゲートバルブ１４と呼ばれる仕切部材によって気密に閉鎖出来るように構成されている。また、処理室１１と搬送室９とロードロック室１２には、内部の雰囲気を吸引して真空状態にする真空ポンプと、不活性ガスを外部から導入するための配管が接続されている。加えて、処理室１１には各種表面処理を行うために使用される反応ガスを供給するための配管が接続されている。
【００２０】
ミニエンバイロメント空間６は半導体ウエハＷを搬送するために清浄な雰囲気に維持されている空間であり、フレーム１５と外部雰囲気と分離するための壁部材１６との搬送空間形成部材により形成されていて、天井部分にはＦＦＵ８が配置されている。ＦＦＵ８には、ミニエンバイロメント空間６に向かって下向きに空気を供給するファン１７と、供給された空気の中に存在する微小な塵埃や有機物などの汚染物質を除去する高性能なフィルタ１８が備えられている。また、ミニエンバイロメント空間６の床面には、ＦＦＵ８から供給された清浄な空気がＥＦＥＭ４の外部へと流出可能な開口が設けられていて、上記の構成により、ＦＦＵ８によりミニエンバイロメント空間６に供給された清浄な空気は、ミニエンバイロメント空間６内を下向きの層流となって流れていき、床面の開口から装置外部へと流れ出ていく。さらに、本実施形態のＥＦＥＭ４では、ファン１７の回転数と床面に配置されるプレート２０によって開口部分の開口率を調整することで、ミニエンバイロメント空間６内部の気圧は外部雰囲気よりも１．５Ｐａ程度陽圧に維持されており、外部からの汚染物質や塵埃の侵入を防止することが可能である。これらの構成により、搬送ロボット７等の駆動機構から発生した塵埃は下向きの層流によって外部へと流出していき、外部からの塵埃の侵入も防止することが出来る。これにより、ミニエンバイロメント空間６内は、常に０．５マイクロメートルダストでクラス１以上の高清浄な雰囲気に維持されている。
【００２１】
搬送ロボット７は、ミニエンバイロメント空間６内に配置されて、ＦＯＵＰ２と処理装置３との間で半導体ウエハＷを搬送するものである。図５は本発明の一実施形態である大気搬送ロボット７の概略を示す断面図である。本実施形態の大気搬送ロボット７はスカラ型ロボットであって、塵埃の飛散を防止することが可能なクリーンロボットである。本実施形態の大気搬送ロボット７は、ＥＦＥＭ４の底面に配置されるフレーム１５に固定される基台２４と、基台２４に対して昇降及び回動可能な胴体部２５とで構成されている。基台２４には胴体部２５を昇降移動させる昇降機構が備えられていて、胴体部２５は、この昇降機構が備える移動子にブラケット１９を介して支持されている。昇降機構は、胴体部２５を鉛直方向に案内する案内部材と、胴体部２５に固定された移動子をネジ軸の回転により昇降移動させるボールネジ機構と、ボールネジ機構を駆動するモータＭ１とを備えている。
【００２２】
胴体部２５は、第１アーム２６の基端部に一体的に形成されている胴体フレーム２７と、胴体フレーム２７に固定された胴体カバー２８とで構成される。第１アーム２６の先端部には、第２アーム２９が軸受けを介して水平面内を回動可能に連結されていて、この第１アーム２６と第２アーム２９とでアーム体２２を構成している。また、胴体フレーム２７は、ブラケット１９に軸受けを介して回動可能に取り付けられていて、ブラケット１９に備えられたモータＭ２によって水平面内を回動する。これにより、胴体フレーム２７と一体化した第１アーム２６も、胴体フレーム２７とともに水平面内を回動する。
【００２３】
第１アーム２６（胴体フレーム２７）の先端部には第２アーム２９の基端部が軸受けを介して回動可能に支持されている。また、第２アーム２９の先端部には、本発明の一実施形態である保持装置４５のリストブロック２１が軸受けを介して回動可能に連結されている。第１アーム２６（胴体フレーム２７）は内部が中空の箱状の筐体となっていて、第２アーム２９を駆動するモータＭ３と、モータＭ３からの駆動力を伝達するプーリやベルトといった伝達機構が配置されている。これにより、モータＭ３が作動することで、第２アーム２９は水平面内を回動する。また、第２アーム２９も内部が中空の箱状の筐体となっていて、内部には保持装置４５を駆動するモータＭ４と、モータＭ４からの駆動力を伝達するプーリやベルトといった伝達機構が配置されている。これにより、モータＭ４が作動することで、保持装置４５は水平面内を回動する。なお、保持装置４５を駆動するモータＭ４と、モータＭ４の駆動力を伝達するプーリやベルトといった伝達機構を含めた構成を、ここではリスト駆動機構と称する。
【００２４】
上記構成により、第１アーム２６と第２アーム２９とが互いに連動して反対方向に回動することにより、アーム体２２は屈伸動作することとなり、アーム体２２の先端に配置されている保持装置４５は進退移動する。この第１アーム２６を駆動するモータＭ２と第２アーム２９を駆動するモータＭ３と、各モータの駆動力を伝達するプーリやベルトといった伝達機構を含めた構成を、ここではアーム体駆動機構と称する。また、保持装置４５は、モータＭ４が作動して第２アーム２９の回動方向とは反対の方向に回動することにより、一定の方向を向く姿勢を維持することが可能になる。なお、これら箱状の筐体の各開口部は蓋により密閉されていて、プーリやベルト等の駆動機構の動作により発生した塵埃が外部へと飛散しない構造となっている。
【００２５】
胴体部２５の側面に取り付けられている胴体カバー２８の内側には、所定の隙間をあけて、基台２４に配置された駆動部や電子部品を覆う基台カバー２３が取り付けられている。胴体カバー２８は、胴体部２５が最も高い位置まで上昇した状態であっても、下端が基台カバー２３の上端よりも下方に位置するように形成されていて、胴体部２５や、基台２４に配置されるモータＭ１やベルト、プーリといった機構から発生する塵埃が大気搬送ロボット７の外部に飛散することを防止している。また、本実施形態の搬送ロボット７には、不図示の不活性ガス供給源から敷設される配管を接続する継手４０ａと、継手４０ａから保持装置４５へと不活性ガスを供給するチューブ部材４４とが配置されている。また、チューブ部材４４の途中には、不活性ガスに含まれる塵埃や不純物を除去するフィルタ４０ｂが備えられている。なお、フィルタ４０ｂ以外にも、不活性ガスの温度を調節するための温調機器や不活性ガスを除電するイオナイザを備えることも出来る。
【００２６】
さらに、本実施形態の搬送ロボット７は、ホストＰＣとの間で信号を送受信して、予め教示されて記憶している位置データとスピードデータに則って各駆動部の動作を制御する制御部３０と接続されている。図３、４を参照。制御部３０は駆動部の動作制御に加え、不活性ガスの供給と遮断を切換える電磁弁５５ａの制御や、温調機器、イオナイザの制御等搬送ロボット７に備えられる電装部品から送信される信号を受信して、適切な状態に維持する制御も行っている。なお、本実施形態の搬送ロボット７が備えるフィルタ４０ｂは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製であり、不活性ガス中に含まれる０．０１マイクロメートルの塵埃の９９％以上を濾過することが出来るものである。また、フィルタ４０ｂは、搬送ロボット７の本体に限らず、リストブロック２１内に配置することも可能である。さらに、本実施形態の搬送ロボット７は、何らかのトラブルで供給源からの不活性ガスの供給が停止しても、不活性ガスを供給することが可能な容量を有する蓄圧器を備える構成としてもよい。蓄圧器には、少なくとも搬送ロボット７の搬送動作が終了するまでの間、不活性ガスを供給できる容量があればよい。
【００２７】
次に、密閉可能な容器の一例であるＦＯＵＰ２について図６を参照して説明する。図６はＦＯＵＰ２を示す斜視図である。ＦＯＵＰ２は、内部を高清浄な雰囲気に維持することで、被収納物である半導体ウエハＷを低清浄な外部雰囲気から隔絶し、クリーンルーム内に配置される各処理システム１の間で半導体ウエハＷの搬送を行うための密閉可能な容器である。ＦＯＵＰ２は、内部に半導体ウエハＷを収納する箱状の容器であるキャリア３１と、キャリア３１に設けられている開放面を気密に閉鎖する蓋３２とで構成されている。また、キャリア３１の内側の壁には、半導体ウエハＷを水平な状態で載置するための棚板３３が鉛直方向に所定の間隔をあけて複数形成されている。半導体ウエハＷは、各棚板３３の上に、被処理面を上に向けた状態で載置される。蓋３２にはロック機構が備えられていて、キャリア３１の開口部周縁に形成された係合のための孔３４に対してロック部材３５を出没移動させることで、蓋３２とキャリア３１との係合と解除を行うことが出来る。なお、ロック機構は蓋３２部材に備えられるラッチキー３６と連結されていて、ラッチキー３６を時計回りもしくは反時計回りに回転させることで、ロック部材３５を出没移動させることが出来る。これにより、ラッチキー３６を所定の方向に回転させることで、キャリア３１と蓋３２とをロック状態とアンロック状態に切り替えることが出来る。このラッチキー３６の回転は、手動もしくは後で説明するロードポート５の蓋開閉機構４３によって行われる。
【００２８】
蓋３２のキャリア３１に対向する面には、キャリア３１内に収納された半導体ウエハＷの縁部を水平方向に押さえつけることで、ＦＯＵＰ２の搬送中に半導体ウエハＷの動きを規制するリテーナ３７と呼ばれる部材が備えられている。また、キャリア３１の底面には、ＦＯＵＰ２内部に雰囲気を吸引する吸気ポート３８と、ＦＯＵＰ２内部に不活性ガスを供給する供給ポート３９が備えられている。吸気ポート３８と供給ポート３９は、ロードポート５に備えられている吸気ノズル３８´と供給ノズル３９´にそれぞれ接続されることで、ＦＯＵＰ２内部の雰囲気を不活性ガス雰囲気に置換することが可能な構成となっている。なお、ＦＯＵＰ２のキャリア３１に形成される棚板３３の上下方向のピッチは、半導体製造装置・材料分野の国際規格であるＳＥＭＩ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｏｒ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）規格によって規定されていて、直径３００ｍｍの半導体ウエハＷを収納するＦＯＵＰ２の場合、棚板３３のピッチは１０ｍｍと規定されている。これに、同じくＳＥＭＩで規定される棚板３３の厚み約１ｍｍと半導体ウエハＷの厚み約０．８ｍｍを減算すると本発明の保持装置のパージプレート４６や保持部材がアクセスな上下方向の寸法は約８ｍｍと想定される。
【００２９】
次に、本実施形態のＥＦＥＭ４が備える公知のロードポート５と置換機能を備えるロードポート５´について説明する。図７は置換機能付きロードポート５´の一例を示す断面図である。ロードポート５は、ミニエンバイロメント空間６を形成するフレーム１５に固定されており、前の工程から運ばれてきたＦＯＵＰ２を載置して、ＦＯＵＰ２内部を閉鎖する蓋３２をキャリア３１から分離するための装置である。ロードポート５は、位置決め機構によってＦＯＵＰ２を所定の位置に載置するステージ４１と、ＦＯＵＰ２の蓋３２と一体化するＦＩＭＳドア４２と、ＦＩＭＳドア４２に設けられて蓋３２に備えられるラッチキー３６を回転させる蓋開閉機構４３とが備えられている。また、ステージ４１とＦＩＭＳドア４２にはそれぞれ不図示の駆動機構が備えられていて、ステージ４１とＦＩＭＳドア４２を所定の方向に移動させることが出来る。
【００３０】
ＦＯＵＰ２がステージ４１上に運ばれて来ると、ロードポート５はステージ４１をＦＩＭＳドア４２に向かって前進させて、蓋３２をＦＩＭＳドア４２に当接させる。次にロードポート５は、蓋開閉機構４３を動作させて、蓋３２に備えられるラッチキー３６を、ロック部材３５がアンロック状態になるまで回転させた後、ステージ４１もしくはＦＩＭＳドア４２を移動させて、蓋３２とキャリア３１とを分離させる。その後ロードポート５は、搬送ロボット７のウエハアクセス動作に干渉しない位置まで、蓋３２と一体化したＦＩＭＳドア４２を下降させて、キャリア３１を載置したステージ４１を、搬送ロボット７が半導体ウエハＷにアクセス可能な位置まで前進移動させる。なお、処理済みの半導体ウエハＷのキャリア３１への搬送が終了すると、ロードポート５は、ステージ４１とＦＩＭＳドア４２とを動作させて、キャリア３１の開口部を蓋３２で気密に閉鎖する。
【００３１】
次に、上述した一般的なロードポート５の機能に加えて、ＦＯＵＰ２内部に不活性ガスを供給することでＦＯＵＰ２内部を不活性ガス雰囲気に置換する機能を備えるロードポート５´について説明する。本実施形態のＥＦＥＭ４は、この置換機能付きロードポート５´を少なくとも一つ備えている。本実施形態が備える置換機能付きロードポート５´は、一般的なロードポート５が備える構成に加えて、吸気ノズル３８´と供給ノズル３９´を備えている。吸気ノズル３８´は、不図示の吸引ポンプと接続されていて、ＦＯＵＰ２の吸気ポート３８を介してＦＯＵＰ２の内部雰囲気を吸引するものである。また、供給ノズル３９´は、不図示の不活性ガス源と接続されていて、ＦＯＵＰ２の供給ノズル３９を介してＦＯＵＰ２内部に不活性ガスを充満させるものである。また、ステージ４１内には吸気ノズル３８´と供給ノズル３９´をそれぞれ昇降移動させる昇降手段が備えられていて、雰囲気置換が必要な時には、吸気ノズル３８´と供給ノズル３９´とを上昇移動させて各ポート３８、３９に接続させて、雰囲気置換が不要な時は吸気ノズル３８´と供給ノズル３９´とを下降移動させる構成になっている。
【００３２】
また、吸気ノズル３８´、供給ノズル３９´を備える以外に、ＦＯＵＰ２の開扉後に、キャリア３１の開放面に対向する位置まで上昇移動して、キャリア３１内部に不活性ガスを充満させるパージプレートを備えるものもある。このパージプレートは、キャリアの開放面に対向する位置に噴出口が設けられている箱状の部材であり、不図示の不活性ガス供給源と接続されている。また、不図示の昇降機構に支持されていて、搬送ロボット７がキャリア３１にアクセスしていない時に上昇移動してキャリア３１内に不活性ガスを供給するように構成されている。また、搬送ロボット７がキャリア３１内にアクセスするときには不活性ガスの供給を停止して、搬送ロボット７の動作に干渉しない位置まで下降移動するように構成されている。処理が終わった半導体ウエハＷが収納されているＦＯＵＰ２の内部雰囲気を、これらの置換機能付きロードポート５´によって不活性ガス雰囲気にすることで、半導体ウエハＷの被処理面の自然酸化を防止することが出来る。なお、置換機能付きロードポート５´の他の実施形態として、例えば、キャリア３１の開口部付近に不活性ガスを噴射するノズルを配置するものなどが存在するが、本発明のＥＦＥＭ４に搭載される置換機能付きロードポート５´は上述した実施形態に限定されることはなく、ＦＯＵＰ２内部の雰囲気を不活性ガス雰囲気に置換できるものであれば、どのような形態のものであってもよい。
【００３３】
次に、本発明の一実施形態であるパージ機能付き保持装置４５について説明する。図８は本発明の第一の実施形態である保持装置４５を示す図であり、図８（ａ）は保持装置４５を上面から見た図で、図８（ｂ）は側面から見た断面図である。本実施形態の保持装置４５は、第２アーム２９の先端部に回転可能に固定されるリストブロック２１と、半導体ウエハＷの被処理面に向かって不活性ガスを噴出させるパージプレート４６と、半導体ウエハＷを保持する保持部材４７と、この保持部材４７を昇降移動させる昇降機構４８とを備えている。本実施形態のパージプレート４６は、保持対象である半導体ウエハＷの直径と略同一の直径を有する円盤状に形成されているパージ部４９と、パージ部４９と接続し、リストブロック２１に固定される基部５０とで構成される。パージ部４９には、保持している半導体ウエハＷの被処理面に不活性ガスを吹き付けるための噴出口５１が所定の位置に複数設けられている。パージ部４９は、ＦＦＵ８から供給されるクリーンエアのダウンフローを遮断しながら半導体ウエハＷの被処理面の全体に不活性ガスを供給し、且つ、ＦＯＵＰ２に挿入する際にＦＯＵＰ２等の収納容器の壁面に衝突することを回避するために、半導体ウエハＷの直径と略同一の直径としている。
【００３４】
本実施形態のパージプレート４６は、不活性ガスの流路５２が形成されている上部材４６ａと不活性ガスを噴出させるための複数の貫通孔（噴出口）５１が形成されている下部材４６ｂとの２つの部材から構成される。下部材４６ｂに設けられている貫通孔（噴出口）５１は、上部材４６ａと下部材４６ｂを貼り合せた際に流路５２と連通する位置に設けられていて、流路５２内に供給された不活性ガスは、貫通孔５１から半導体ウエハＷの被処理面に向かって供給される。また、上部材４６ａの上面の流路５２と連通する位置には継手部材５４が取り付けられていて、不活性ガスを流通させるチューブ部材４４が電磁弁５５ａを経由して継手部材５４に接続される。チューブ部材４４の基端部は継手４０ａを介して不図示の不活性ガス供給源に接続されている。電磁弁５５ａは制御部３０から送信される制御信号によって弁の開閉を行うように構成されており、制御部３０からの信号により、パージプレート４６から供給される不活性ガスの供給と停止を制御される。なお、本実施形態のパージプレート４６の材質は、陽極酸化処理されたアルミニウムを使用しているが、本発明はこれに限定されることは無く、例えばセラミックやカーボン、エンジニアリングプラスチック等といった材料を用いることも十分可能である。
【００３５】
また、本発明のパージプレート４６は上記形状に限定されることは無く、被保持基板の直径よりも小さく形成したり、ウエハ収納容器やウエハ載置装置の壁等に衝突しない程度に、被保持基板の直径よりも大きく形成したりすることも可能である。また、円盤状に限らず正方形や長方形、六角形といった形状にすることも可能である。
【００３６】
本実施形態の保持装置４５が備える保持部材４７は、先端部が二股に分かれた略Ｙ字状に成形されていて、この二股に分かれたそれぞれの先端部分には、半導体ウエハＷを真空吸着するための吸着孔５６が形成されている。吸着孔５６は、保持部材４７の内部に形成された真空流路５７と搬送ロボット７に備えられる真空配管とを介して真空ポンプと連通している。また、真空配管には電磁弁５５bが備えられていて、電磁弁５５ｂは制御部３０から送信される制御信号によって弁の開閉を行う。
【００３７】
また、本実施形態の保持部材４７の基端部は、保持部材４７を昇降移動させる昇降機構４８の昇降部材５８に固定されている。図９は本実施形態の昇降機構４８を示す断面図である。本実施形態の昇降機構４８はリストブロック２１の底板上に互いに平行になるように立設された２本のリニアシャフト５９と、リニアシャフト５９が案内する面内を、直動軸受６０を介して移動可能に取り付けられた昇降部材５８と、リニアシャフト５９と平行になるように配置されて昇降部材５８と螺合する送りねじ６１と、送りねじ６１の基端部に駆動シャフトが接続されていて、この駆動シャフトを回転させることによって送りねじ６１を回転させて昇降部材５８を昇降移動させるモータＭ５とを備えている。さらに、リストブロック２１には、略Ｌ字状の支持部材６２が固定されている。支持部材６２のリストブロック２１に対して平行に配置される面には、２本のリニアシャフト５９の上端とモータＭ５本体が固定されている。また、支持部材６２のリストブロック２１に対して垂直に配置される面には、昇降部材５８の上昇位置と下降位置とを検出するためのリミットセンサ６３ａ、６３ｂが取り付けられている。リミットセンサ６３ａ、６３ｂは投光部から投射された光を受光部が検知する透過光式のセンサであり、昇降部材５８に取り付けられたセンサドグ６４が昇降部材５８の昇降移動に伴って光を遮断することで、昇降部材５８がリミット位置に到達したことを検知する。
【００３８】
モータＭ５とリミットセンサ６３ａ、６３ｂは制御部３０にケーブルを介して電気的に接続されている。制御部３０はモータＭ５に所定の動作信号を送信することで昇降部材５８を昇降移動させる。そして、昇降部材５８のセンサドグ６４がリミットセンサ６３ａ、６３ｂの光軸を遮光したことを検出することで昇降部材５８がリミット位置に到達したことを検知してモータＭ５の動作を停止させる。なお、本実施形態の昇降機構４８が備えるモータＭ５は駆動シャフトの回転角度制御可能なステッピングモータであり、制御部３０は昇降部材５８を所定の位置まで高い精度で移動させることが出来る構成となっている。上記構成により、制御部３０はモータＭ５を作動させて、昇降部材５８と昇降部材５８に固定された保持部材４７を所定の高さ位置まで移動させることが出来る。
【００３９】
本実施形態の昇降機構４８では、モータＭ５を作動させることでリニアシャフト５９を回転させて、リニアシャフト５９と螺合している昇降部材５８を昇降移動させることで保持部材４７を昇降移動させる形態としていたが、保持部材４７を昇降させる機構を他の形態とするも可能である。図１０は保持部材４７を昇降移動させる他の実施形態である昇降機構６６を示す断面図である。本実施形態の昇降機構６６はリストブロック２１の底板上に互いに平行になるように立設された２本のリニアシャフト５９と、リニアシャフト５９が案内する面内を、保持部材４７の基端部が固定され、直動軸受６０を介して移動可能に取り付けられた昇降部材５８´と、昇降部材５８´を図面視して下方向に付勢する付勢部材６７と、回転動作することにより昇降部材５８´の鉛直方向の位置を変位させるカム部材６８と、カム部材６８を回転動作させるモータＭ６を備えている。さらに、リストブロック２１には、略Ｌ字状の支持部材６９が固定されていて、支持部材６９のリストブロック２１の底板に対して平行に配置される面６９ａには、２本のリニアシャフト５９の上端が固定されている。また、昇降機構４８と同様に、支持部材６９のリストブロック２１の底面に対して垂直に配置される面には、昇降部材５８の上昇位置と下降位置とを検出するためのリミットセンサ６３ａ、６３ｂが取り付けられている。リミットセンサ６３ａ、６３ｂは投光部から投射された光を受光部で検出する透過光式のセンサであり、昇降部材５８´に取り付けられたセンサドグ６４が昇降部材５８の昇降移動に伴って光軸を遮断することで、昇降部材５８がリミット位置に到達したことを検出する。
【００４０】
本実施形態の昇降機構６６が備えるカム部材６８は、リストブロック２１の底板に対して平行であり、且つ、互いに平行になるように配置される二本のカムシャフト７０の両端に、全てのカム部材６８が同じ回転位置になるように固定されている。カムシャフト７０は不図示の軸受を介してリストブロック２１の底板に回転自在に軸受けされている。また、二本のカムシャフト７０の一端には、それぞれ同じ直径のプーリが同軸状に固定されている。さらに、これらの各プーリとモータＭ６の駆動シャフト５３に固定されたプーリとは、それぞれタイミングベルト７１が掛け渡されていて、この構成により、モータＭ６の駆動シャフト５３が回転することにより、二本のカムシャフト７０はモータＭ６の回転方向と同一の方向に回転する。また、この二本のカムシャフト７０に固定されている全てのカム部材６８も、モータＭ６の回転方向と同一の方向に回転する。本実施形態の昇降機構６６が備える４つのカム部材６８は略卵型の板カムであり、回転することで従節である昇降部材５８´が昇降動作を行う。また、昇降部材５８´は付勢部材６７によって下方に付勢されていて、この付勢部材６７によって昇降部材５８´はカム部材６８の回転によるリフト量の変化に正確に追従することが可能になる。
【００４１】
図１０（ａ）はカム部材６８が第一の回転位置にある時の昇降部材５８の位置を示す図である。第一の回転位置はカム部材６８の回転中心軸Ｃから最も近い周縁部に昇降部材５８が支持されている状態であり、この時、昇降部材５８はリストブロック２１に対して最も下降した位置にある。また、この時、昇降部材５８´に固定されたセンサドグ６４がリミットセンサ６３ｂの光軸を遮光する位置にあり、制御部３０は昇降部材５８´と昇降部材５８´に固定される保持部材４７が最も下降した位置にあることを認識することが出来る。図１０（ｂ）は、モータＭ６が作動して図１０（ａ）の状態から駆動シャフト５３を反時計回りに９０度回転させた状態を示す図である。この時のカム部材６８の回転位置は第二の回転位置であり、カム部材６８の回転中心軸Ｃから最も遠い周縁部に昇降部材５８が支持されている状態であり、この時、昇降部材５８はリストブロック２１に対して最も上昇降した位置にある。この時、センサドグ６４はリミットセンサ６３ａの光軸を遮光する位置にあり、制御部３０は昇降部材５８と昇降部材５８に固定される保持部材４７が最も上昇した位置にあることを認識することが出来る。
【００４２】
本実施形態の昇降機構６６が備えるモータＭ６は角度制御が容易なステッピングモータであり、制御部３０は、カム部材６８のリフト量の範囲内で、昇降部材５８´と昇降部材５８に固定される保持部材４７とを所望の上昇位置と下降位置まで移動させることが出来る。なお、本発明の保持装置は、上記した送りねじ６１やカム部材６８を使用した昇降機構以外にも、例えばエアシリンダや電磁アクチュエータといった公知の機構を利用した昇降機構を備えることも十分可能である。
【００４３】
次に、本実施形態のリストブロック２１について説明する。リストブロック２１は、パージプレート４６と昇降機構４８とを支持する部材であり、本実施形態のパージプレート４６と昇降機構４８とは、リストブロック２１にネジによって固定されている。本実施形態のリストブロック２１はアルミニウム製の箱状の部材であり、基端部が搬送ロボット７のアーム体２２の先端に連結されている。リストブロック２１の内部には、パージプレート４６への不活性ガスの供給と閉鎖を制御する電磁弁５５ａと、保持部材４７への真空ラインの開閉を行う電磁弁５５ｂとが備えられている。本実施形態のリストブロック２１が備える電磁弁５５ａ、５５ｂは公知の電磁弁であり、搬送ロボット７内に備えられている制御部３０から送信される電気信号によって、電磁弁５５ａ、５５ｂの内部に形成された流路を遮断したり開放したりするものである。なお、本実施形態の搬送ロボット７では、電磁弁５５ａ、５５ｂをリストブロック２１内に備えるように構成されているが、本発明はこれに限定されることはなく、搬送ロボット７の本体内部やアーム体２２の内部に備えるようにしてもよい。
【００４４】
本実施形態の保持装置４５は、保持部材４７によって半導体ウエハＷの裏面を吸着することで保持して、保持部材４７の上方に配置されるパージプレート４６から半導体ウエハＷの表面である被処理面に向かって不活性ガスを噴出させることが出来る。パージプレート４６から半導体ウエハＷに向かって噴出された不活性ガスは、パージプレート４６と半導体ウエハＷとに挟まれた空間６５内に充満して、この空間に残留している大気とともに空間６５外へと流出していく。そして、不活性ガスを継続して供給することで、空間６５内に残留していた大気と半導体ウエハＷの回路パターン上に残留していた反応ガス成分は、不活性ガスとともに空間６５の外部へと排出されて、それによって、空間６５内は不活性ガス雰囲気に置換される。また、空間６５内に供給される不活性ガスは、順次保持装置４５と薄板状基板Ｗとの間の隙間から空間外部に流出しているので、この外部へ流出している不活性ガスの流れがシールドの役割を果たし、薄板状基板Ｗの上側の面である被処理面へ大気が侵入することを防止する。これにより、空間６５は常に不活性ガス雰囲気に維持されるので、薄板状基板Ｗの被処理面に自然酸化膜が生成されることを防止できる。図８（ｂ）を参照。
【００４５】
次に、本実施形態の保持装置４５が、半導体ウエハＷを保持して半導体ウエハＷの被処理面に向かって不活性ガスを噴出させる動作について、ＦＯＵＰ２のキャリア３１に収納されている半導体ウエハＷ´を搬出する際の動作を一例として説明する。なお、搬送ロボット７と保持装置４５の各動作位置は、作業者によって適正な位置に予め教示されている。前の工程での処理が終了した半導体ウエハＷ´は、ＦＯＵＰ２の内部に収納された状態でロードポート５´まで搬送される。ＦＯＵＰ２が搬送されると、ロードポート５´はＦＯＵＰ２の内部に不活性ガスを充満させる。次に、上位コンピュータによってＦＯＵＰ２に収納された半導体ウエハＷ´の搬送指令を受信すると、ロードポート２はＦＯＵＰ２の蓋３２をキャリア３１から分離させ、蓋３２を下降移動させた後、キャリア３１を搬送ロボット７がアクセス可能な位置まで移動させる。次に、制御部３０は搬送ロボット７の各駆動機構を動作させて、保持装置４５を所定の位置まで移動させた後、アーム体を動作させて、保持装置４５をキャリア３１の内部であって半導体ウエハＷ´を保持可能な位置に前進移動させる。
【００４６】
図１１（ａ）は、保持装置４５が半導体ウエハＷ´を保持するためにキャリア３１の内部まで前進した状態を示す断面図である。保持対象の半導体ウエハＷ´は、キャリア３１の内部に形成された棚板３３´上に水平な状態で載置されている。保持装置４５がキャリア３１の内部に前進移動する場合、パージプレート４６が所定の間隔を空けて目的の半導体ウエハＷ´の上方に位置するように、また、保持部材４７が所定の間隔を空けて目的の半導体ウエハＷ´の下方に位置するように予め教示された位置まで移動する。この時、保持部材４７は、可動範囲内の比較的下方である第一の位置に留まっている。保持装置４５が半導体ウエハＷ´に対する所定の位置まで移動すると、次に制御部３０は、モータＭ５を作動させて保持部材４７を所定の第二の位置まで上昇させ、さらに電磁弁５５ａを作動させて、半導体ウエハＷ´の被処理面に向かって不活性ガスの供給を開始する。図１１（ｂ）を参照。保持部材４７の上昇位置は、棚板３３´に支持されていた半導体ウエハＷ´を棚板３３´に代わって保持部材４７が支持する位置であり、保持部材４７が後退移動する際に、半導体ウエハＷ´が棚板３３´に接触することが無い位置である。さらに、半導体ウエハＷ´の上面がパージプレート４６に接触することなく、パージプレート４６とは所定の間隔を空けて保持部材４７に支持される位置である。
【００４７】
保持部材４７の上昇移動が終了すると、制御部３０は電磁弁５５ｂを作動させて、半導体ウエハＷ´を保持部材４７に吸着保持させる。この時、制御部３０は真空ラインに設けられた不図示の圧力センサの値から、半導体ウエハＷ´の保持が正常に行われているか否かを判断する。半導体ウエハＷ´の保持が正常に行われていると判断すると、制御部３０はアーム体を動作させて保持部材４７をキャリア３１から後退移動させ、搬送ロボット７の各駆動機構を動作させて、半導体ウエハＷ´を目的の位置まで搬送する。図１１（ｃ）を参照。保持装置４５のキャリア３１からの後退移動が終了したら、ロードポート５´はＦＯＵＰ２の蓋３２と閉めて、内部に不活性ガスの供給を再開する。この半導体ウエハＷ´の搬送中、不活性ガスがパージプレート４６から供給され続けることで、ＥＦＥＭ４内部に充満した大気が半導体ウエハＷ´の被処理面に到達することを防止しており、半導体ウエハＷ´の被処理面への自然酸化膜の生成は防止される。
【００４８】
また、保持部材４７を上昇移動させる際、搬送ロボット７の昇降機構は停止したままであり、上昇動作を行わない。これにより、アーム体２２に取り付けられている保持装置４５や、保持装置４５に固定されているパージプレート４６も上昇移動を行うことはなく、キャリア３１の内部に進入した時の位置を維持している。これにより、パージプレート４６を半導体ウエハＷの直径と同様の直径としたとしても、キャリア３１の内部に形成された棚板３３と衝突することが無い。また、昇降移動分の隙間を考慮する必要が無くなるので、パージプレート４６の厚み寸法を各棚板３３の間隔に接触しない程度まで厚くすることが可能であり、これにより、パージプレート４６の強度を高くすることが出来る。また、厚み寸法を大きくすることにより不活性ガスの流路５２を拡大することが出来るので、大量の不活性ガスを半導体ウエハＷの被処理面に供給することが可能になる。
【００４９】
なお、不活性ガスの噴出を開始するタイミングは、保持部材４７が半導体ウエハＷ´を持ち上げるよりも前の時点、すなわち、保持装置４５がＦＯＵＰ２の内部に進入する時点から開始しても良い。また、保持部材４７が半導体ウエハＷ´を保持する際の半導体ウエハＷ´とパージプレート４６との間隔は、搬送ロボット７の動作の各駆動部の動作による振動の影響で半導体ウエハＷ´が上下方向に振動しても半導体ウエハＷ´がパージプレート４６と接触しない間隔とすることが望ましい。
【００５０】
次に、本実施形態の保持部材４５が、保持している半導体ウエハＷ´をキャリア３１の棚板３３´に載置する際の動作について説明する。保持部材４７が保持している半導体ウエハＷ´をキャリア３１に載置する動作は、前述した半導体ウエハＷ´を搬出する動作とは凡そ逆の手順で行われる。なお、保持装置４５が半導体ウエハＷ´をキャリア３１の棚板３３´に載置する時、保持部材４７は前述した第二の位置まで移動させておくこととする。まず、制御部３０が搬送ロボット７の各駆動機構を動作させて、パージプレート４６と保持部材４７とをキャリア３１内部の予め教示された所定の位置まで移動させる。図１２（ａ）を参照。なお、所定の位置とは、パージプレート４６と保持部材４７が半導体ウエハＷ´を載置する棚板３３´に対して所定の間隔を空けた上方、且つ、棚板３３´の真上に位置する棚板３３に対して所定の間隔を空けた下方のことである。また、パージプレート４６から半導体ウエハＷ´の被処理面に向けて不活性ガスが供給されている。
【００５１】
次に制御部３０は、電磁弁５５ｂを作動させて真空圧による半導体ウエハＷ´の吸着を解除する。その後制御部３０は、モータＭ５を作動させて保持部材４７を所定の第一の位置まで下降させる。図１２（ｂ）を参照。この保持部材４７の下降動作によって、保持部材４７に支持されていた半導体ウエハＷ´は保持部材４７から棚板３３´へと受け渡される。なお、この動作が行われる間、搬送ロボット７の昇降機構は停止したままなので、パージプレート４６は、棚板３３´とその真上の棚板３３との間の位置に留まっている。保持部材４７の下降移動が終了すると、制御部３０はアーム体を動作させて保持部材４７をキャリア３１から後退移動させ、電磁弁５５ａを作動させて不活性ガスの供給を停止する。次に制御部３０搬送ロボット７の各駆動機構を動作させて、半導体ウエハＷ´を所定の待機位置まで移動させる。図１２（ｃ）を参照。
【００５２】
次に、本発明の他の実施形態であるクランプ式の保持部材を備える保持装置４５´について説明する。図１３は本実施形態の保持装置４５´を示す図であり、図１３（ａ）は保持装置４５´を上面から見た図で、図１３（ｂ）は側面から見た断面図である。保持装置４５´が備える保持部材７２は半導体ウエハＷの周縁部を把持する部材であり、基端部は昇降部材５８に固定されている。保持部材７２は、保持部材本体７２ａと、保持部材本体７２ａの先端部に固定される当接部材７２ｂと、半導体ウエハＷに対して進退移動することで半導体ウエハＷの把持と解除を行うクランプ部材７２ｃと、このクランプ部材７２ｃを進退移動させる進退機構７３とを備えている。進退機構７３はクランプ部材７２ｃの基端部が固定される進退プレート７４と、進退プレート７４を、半導体ウエハＷを把持する方向に付勢する付勢部材７５と、進退プレート７４を半導体ウエハＷから離れる方向に移動させるエアシリンダ７６とを備えている。本実施形態の付勢部材７５は圧縮バネであり、一端が昇降部材５８´に固定され、もう一端が進退プレート７４に固定されている。なお、図１３（ａ）では、図が煩雑になることを避けるために、パージプレート４６に形成される流路５２は省略している。
【００５３】
エアシリンダ７６と圧縮空気の供給源とはチューブを介して連通していて、途中に圧縮空気の供給と遮断の切換えを行う電磁弁５５ｃが備えられている。電磁弁５５ｃは、制御部３０と電気的に接続されていて、制御部３０は、電磁弁５５ｃのオン・オフを切り替えることで、エアシリンダ７６のピストンロッドの進退動作を制御する。電磁弁５５ｃをオンしてエアシリンダ７６の圧縮空気を供給することでエアシリンダ７６のピストンロッドが伸長して、進退プレート７４を半導体ウエハＷから離れる方向に移動させる。このピストンロッドの伸長動作によりクランプ部材７２ｃの半導体ウエハＷの把持は解除される。また、制御部３０が電磁弁をオフすることでエアシリンダ７６への圧縮空気の供給は停止され、ピストンロッドは収縮動作を行う。このピストンロッドが収縮動作することにより進退プレート７４は、付勢部材７５によって半導体ウエハＷを把持する方向に付勢され、半導体ウエハＷが当接部材７２ｂとクランプ部材７２ｃによって把持される。
【００５４】
本実施形態の保持部材７２では、Ｖ字状の切欠きを有する当接部材７２ｂとクランプ部材７２ｃとで半導体ウエハＷの周縁を挟むように保持するので、半導体ウエハＷの被処理面であるウエハ表面やウエハ裏面に接触することなく保持することが出来る。これにより、ウエハ裏面に付着している反応ガスの微粒子や塵埃を他の半導体ウエハＷの裏面に転写してしまうトラブルを防止することが出来る。また、二つの当接部材７２ｂは保持部材本体７２ａの先端部に距離をあけて固定されていて、クランプ部材７２ｃがこの当接部材７２ｂに向かって半導体ウエハＷを押し付ける方向に前進移動することで半導体ウエハＷを保持するので、半導体ウエハＷは保持部材７２に対して常に同じ位置に位置決めされる。また、当接部材７２ｂとクランプ部材７２ｃのＶ字状の切欠きの角度を大きくすることで、熱処理等により反ってしまった半導体ウエハＷであっても、正常に把持することが出来る。なお、当接部材７２ｂとクランプ部材７２ｃの材料は、半導体ウエハＷの周縁部と当接する部材であるので、当接の際に微小な塵埃の発生の少ないＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）材や超高分子ポリエチレン、耐摩耗性ポリエステルといった耐摩耗性の高い硬質合成樹脂材が用いられることが好ましい。また、上記した保持部材４７、７２以外に、例えば、半導体ウエハＷの直径に対応した窪みを設けて、この窪みに半導体ウエハＷを落とし込むことで半導体ウエハＷを保持する形態の保持部材や、所謂ベルヌーイチャックを使用して半導体ウエハＷの底面を保持する保持部材等の公知の保持部材も本発明では使用可能である。
【００５５】
次に、パージプレート４６に形成される不活性ガスの噴出口５１と流路５２に関する他の実施形態について説明する。噴出口５１は、半導体ウエハＷの被処理面に残留している反応ガスの粒子や大気中の水分子を不活性ガスの流れで半導体ウエハＷの被処理面の外へと流出させて、さらに、パージプレート４６の下面と半導体ウエハＷの被処理面とで形成される空間に不活性ガスを充満させることで、この空間の外部から大気が侵入するのを防止することを目的として配置される。各噴出口５１の配置は、例えば、対象となる半導体ウエハＷの中心から同心円状に配置しても良いし、前後左右に所定の間隔を空けて格子状に配置しても良い。また、各噴出口５１の直径を、半導体ウエハＷの中央部に配置されるものを大きくし、周縁部に配置されるものを小さくしても良い。また、本発明の保持装置では、保持部材４７、７２のパージプレート４６に対する離間距離を、被処理面の置換と外部から大気が非処理面に侵入することを防止できる位置に適宜調整して、予め教示しておくことも可能である。
【００５６】
また、パージプレート４６に、半導体ウエハＷの被処理面に不活性ガスを噴出する噴出口５１に加えて、半導体ウエハＷを保持する保持部材４７、７２に向かって不活性ガスを噴出する別の噴出口７７を設けても良い。図１４（ａ）は、噴出口５１とは別に、吸着式の保持部材４７に対応する位置に配置される噴出口７７と流路７８が追加されたパージプレート７９を示す図であり、図１４（ｂ）は、噴出口５１とは別に、クランプ式の保持部材７２に対応する位置に配置される噴出口７７´と流路８０が形成されたパージプレート８１を示す図である。なお、混同を避けるために、保持部材４７、７２に対応して配置される噴出口７７、７７´はハッチングで表示している。本実施形態のパージプレート７９、８１には、半導体ウエハＷの被処理面に不活性ガスを供給するための噴出口５１と不活性ガスの流路５２とは別に、各保持部材４７、７２に向かって不活性ガスを噴出するための噴出口７７と流路７８、８０が形成されている。パージプレート７９、８１の上面の各流路７８、８０と連通する位置には継手部材５４´が取り付けられていて、不活性ガスを流通させるチューブ部材が電磁弁５５ｄを経由して継手部材５４´に接続される。チューブ部材の基端部は継手４０ａを介して不図示の不活性ガス供給源と接続している。電磁弁は制御部３０から送信される制御信号によって弁の開閉を行うように構成されており、制御部３０からの信号により、半導体ウエハＷの被処理面に供給される不活性ガスとは別に、パージプレート７９、８１から各保持部材４７、７２に向かって噴出する不活性ガスの噴出と停止が制御される。
【００５７】
各保持部材４７、７２への不活性ガスの噴出は、各保持部材４７、７２が半導体ウエハＷを保持していないタイミングで行われる。また、各パージプレート７９、８１に形成される噴出口７７、７７´は、不活性ガスが各保持部材４７、７２の半導体ウエハＷと接触する位置に向かって噴出するように配置されている。これにより、被処理面への処理が終了した直後の半導体ウエハＷを保持した保持部材４７、７２の表面に付着した反応ガスの微粒子や塵埃を不活性ガスの噴射により取り除くことが出来る。その結果、保持部材４７、７２に付着した微粒子や塵埃が他の半導体ウエハＷに転写されるのを防止することが出来る。また、各パージプレート７９、８１が対応する保持部材４７、７２に向かって不活性ガスを噴出する際の各保持部材４７、７２の位置は、予め教示して制御部３０に記憶させておく。
【００５８】
なお、本実施形態のパージプレート７９、８１では、半導体ウエハＷの被処理面に不活性ガスを噴出させる噴出口５１と、各保持部材４７、７２に不活性ガスを噴出させる噴出口７７、７７´とに不活性ガスを供給する供給ラインは別の系統に分離させて形成されているが、これらの噴出口７７、７７´と噴出口５１とに不活性ガスを供給する供給ラインは一つに統合されることも可能である。これは、半導体ウエハＷの被処理面に不活性ガスを噴出する噴出口５１の配置を、保持部材４７、７２に対応した配置にすることで可能になる。図１５（ａ）は、保持部材４７に対応する噴出口７７と半導体ウエハＷに不活性ガスを噴出させる噴出口５１と、これら噴出口７７、５１に不活性ガスを供給する流路５２´が形成されたパージプレート７９´を示す図である。また、図１５（ｂ）は、保持部材７２に対応する噴出口７７´と噴出口５１と、これら噴出口７７´、５１に不活性ガスを供給する流路５２´´が形成されたパージプレート８１´を示す図である。流路５２´、５２´´がパージプレート７９´、８１´に形成される噴出口５１、７７、７７´の全てに不活性ガスを供給できるように構成することで、パージプレート７９´、８１´の内部の構造が複雑になることを防止出来る。
【００５９】
上記説明した各実施形態の保持装置４５、４５´では、パージプレート４６をリストブロック２１に固定して、保持部材４７、７２を昇降機構４８、６６で昇降移動させる第一の昇降機構の形態としていたが、保持部材４７、７２をリストブロック２１に固定して、さらに、パージプレート４６を昇降機構４８、６６で昇降移動させる第二の昇降機構の形態とすることも可能である。この第二の昇降機構形態の場合、棚板３３に対する半導体ウエハＷの取り置きのための昇降動作は、搬送ロボット７が備える昇降機構のモータＭ１の作動によって行われる。また、モータＭ１の作動に連動して、搬送ロボット７の昇降動作を打ち消す方向に昇降機構４８、６６を動作させることで、パージプレート４６を鉛直方向において一定の位置に定位させることが可能になる。
【００６０】
図１６は、本実施形態の保持装置４５´´がキャリア３１の棚板３３´に載置されている半導体ウエハＷ´を持ち上げて搬出する際の動作を示す図であり、図１７は、保持装置４５´´が保持している半導体ウエハＷ´を棚板３３´に載置する際の動作を示す図である。なお、本実施形態の保持装置４５´´は、半導体ウエハＷを把持することで保持する保持部材７２を備えるものとして説明する。キャリア３１から半導体ウエハＷ´を搬出するには、まず制御部３０が保持装置４５´´を、搬出対象の半導体ウエハＷ´の上方の所定の位置にパージプレート４６が位置し、さらに、半導体ウエハＷ´の下方の所定の位置に保持部材７２が位置するように移動させる。図１６（ａ）を参照。次に、制御部３０は搬送ロボット７のモータＭ１を作動させて、アーム体２２とリストブロック２１、及びリストブロック２１に固定された保持部材７２を上昇移動させて、棚板３３´に支持されていた半導体ウエハＷ´を保持部材７２に支持させる。また、この保持部材７２の上昇移動に連動して、制御部３０は昇降機構４８、６６を動作させて、パージプレート４６を保持部材７２の上昇移動スピードと同じスピードで下降移動させる。図１６（ｂ）を参照。この動作によってパージプレート４６は、棚板３３´とその真上の棚板３３との間の所定の位置に定位した状態を維持する。次に制御部３０は、保持部材７２の保持機構により半導体ウエハＷ´を保持した後、アーム体２２を動作させて保持装置４５´´をキャリア３１に対して後退移動させた後、搬送ロボット７の各駆動機構を動作させて半導体ウエハＷ´を所定の搬送先まで搬送させる。図１６（ｃ）を参照。以上により半導体ウエハＷ´のキャリア３１からの搬出動作は終了する。
【００６１】
また、保持装置４５´´が保持している半導体ウエハＷ´をキャリア３１に搬入する手順は、前述した搬出手順の凡そ逆の手順で行われる。まず、制御部３０が半導体ウエハＷ´を保持している搬送ロボット７の各駆動機構を動作させて、パージプレート４６と保持部材７２とをキャリア３１内部の予め教示された所定の位置まで移動させる。図１７（ａ）を参照。なお所定の位置とは、他の実施形態と同様に、パージプレート４６と保持部材７２が半導体ウエハＷ´を載置する棚板３３´に対して所定の間隔を空けた上方であって、且つ、棚板３３´の真上に位置する棚板３３に対して所定の間隔を空けた下方のことである。なお、不活性ガスは、搬送ロボット７が半導体ウエハＷ´を保持した時点で、パージプレート４６から半導体ウエハＷ´の被処理面に向けて噴出されている。
【００６２】
次に制御部３０は、保持部材７２の進退機構７３を動作させて半導体ウエハＷ´のクランプを解除した後、昇降機構のモータＭ１を作動させて保持装置４５´´を所定の位置まで下降移動させる。また、この保持部材７２の下降移動に連動して、制御部３０は昇降機構４８、６６を動作させて、パージプレート４６を保持部材７２の上昇移動スピードと同じスピードで上昇移動させる。図１７（ｂ）を参照。この保持装置４５´´の下降移動によって、保持部材７２に支持されていた半導体ウエハＷ´は棚板３３´に受け渡される。また、パージプレート４６の上昇移動によって、パージプレート４６は棚板３３´とその真上の棚板３３との間の所定の位置に定位した状態を維持する。保持装置４５´´の下降移動が終了すると、制御部３０はアーム体２２を動作させて保持装置４５´´をキャリア３１から後退移動させ、不活性ガスの供給を停止する。次に制御部３０搬送ロボット７の各駆動機構を動作させて、半導体ウエハＷ´を所定の待機位置まで移動させる。図１７（ｃ）を参照。以上により半導体ウエハＷ´のキャリア３１への搬入動作は終了する。
【００６３】
上記のように、パージプレート４６を昇降機構４８、６６に取り付けて昇降移動可能な構成とし、搬送ロボット７が備える昇降機構の動作と連動して、この搬送ロボット７の昇降機構による昇降動作を打ち消す方向にパージプレート４６を昇降移動させることで、パージプレート４６を所定の位置に定位させた状態で半導体ウエハＷ´の載置と持ち上げを行うことが出来る。このように、パージプレート４６を昇降可能な構成とすることで、クランプ式の保持部材７２のような機構部を有する部材を昇降移動させる必要が無くなるので、昇降機構４８、６６の構造を簡略化することが可能になる。さらに、昇降機構４８、６６は、エアシリンダ７６等により重量が嵩む保持部材７２と半導体ウエハＷとを加えた重量の対象物を昇降させる必要がなく、比較的軽量なパージプレート４６のみを昇降移動させるだけで良いので、昇降機構４８、６６をより小型軽量化することが出来る。
【００６４】
上記の実施形態では、昇降機構４８、６６がパージプレート４６もしくは保持部材４７、７２のどちらかを昇降移動させていたが、昇降機構４８、６６を二つ設け、それぞれがパージプレート４６と保持部材４７、７２を個別に昇降移動させることも可能である。また、一つの昇降機構８８でパージプレート４６と保持部材４７、７２とを同時に昇降移動させることも可能である。図１８は昇降機構８８の動作を示す図である。本実施形態の昇降機構８８は、昇降部材５８、８９を相反する方向に移動させる送りねじ９０を備えていて、この送りねじ９０にそれぞれのねじ方向に歯合する昇降部材５８、８９が配置されている。これにより、モータＭ５の駆動軸の時計回り、もしくは反時計回りの回転により、昇降部材５８、８９と、それぞれに固定されている保持部材４７とパージプレート４６とは、互いに近づく方向、若しくは互いに遠ざかる方向に移動する。なお、送りねじ９０を備える実施形態は一例であって、例えば、公知のリンク機構等を用いることも可能である。上記構成とすることで、例えば棚板３０の上下方向のピッチが異なるキャリア３１に対して、保持部材４７、７２とパージプレート４６が容易にアクセスすることが可能になる。
【００６５】
また、本発明の保持装置は、各アーム２６、２９及びリストブロック２１を個別に駆動可能な構成である搬送ロボット７に限らず、様々な形態の搬送ロボットに取り付けて使用することが出来る。例えば、図１９（ａ）のような搬送ロボット７ａに使用することも可能である。搬送ロボット７ａは、所謂スカラ型ダブルアームロボットである。搬送ロボット７ａは、下側アーム８２と上側アーム８３とからなるアーム体２２´を左右対称になるように二つ備え、それぞれのアーム体２２´の先端に本発明の一実施形態である保持装置４５が回転可能に取り付けられている。また、搬送ロボット７ａの胴体８４は基台８５に対して昇降移動と水平面内での旋回移動が可能な構成となっている。下側アーム８２の基端は胴体に回転可能に取り付けられ、下側アーム８２の先端には上側アーム８３の基端が回転可能に取り付けられ、上側アーム８３の先端には保持装置４５が回転可能に取り付けられている。下側アーム８２、上側アーム８３、保持装置４５は、それぞれ不図示のベルトとプーリによって、所定の回転比で連結されていて、これによりアーム体２２´が屈伸動作することで保持装置４５を直線状に進退移動させることが出来る。
【００６６】
また、図１９（ｂ）のような直動スライド機構８６を備える搬送ロボット７ｂに使用することも可能である。搬送ロボット７ｂは、基台８５に対して昇降移動と水平面内での旋回移動が可能な胴体８４に固定された直動スライド機構８６と、直動スライド機構８６が備える二つの移動子に、それぞれ左右対称となるように固定されたブラケット８７に取り付けられる保持装置４５とで構成される。これら搬送ロボット７ａ、７ｂでは、保持装置４５を同一平面内で上下方向に間隔を空けて２つ配置することで、それぞれの保持装置４５を個別に進退移動させることが出来る。なお、本発明の保持装置４５、４５´、４５´´は、上記した搬送ロボット７、７ａ、７ｂ以外の形態の搬送ロボットにも使用することが出来る。
【００６７】
以上、本発明の保持装置を実施形態に沿って説明してきたが、本発明の範囲はこれに限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することが出来る。
【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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【図１８】
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【図１９】
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