(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を搬送する搬送装置を備えた基板搬送室であって、
前記基板搬送室内にガスを供給するガス供給部と、
前記基板搬送室内のガスを排出するガス排出部と、
前記搬送装置と協働して、前記基板搬送室内における前記ガスの流通空間の区画を変化させる区画可変装置と、
を備えたことを特徴とする基板搬送室。
【請求項２】
前記搬送装置は、昇降変位可能に設けられており、
前記区画可変装置は、前記搬送装置の昇降動作に連動して前記基板搬送室内における前記ガスの流通空間の区画を変化させるものである請求項１に記載の基板搬送室。
【請求項３】
前記区画可変装置は、
前記基板搬送室内を昇降変位する可動部材と、
前記可動部材に連動して伸縮する伸縮部材と、
を備えている請求項２に記載の基板搬送室。
【請求項４】
前記可動部材が、複数の開口を有し、ガスの流れを整流する整流板である請求項３に記載の基板搬送室。
【請求項５】
前記区画可変装置と前記搬送装置とを連動させる係合手段が、前記区画可変装置もしくは前記搬送装置のいずれか片方又は両方に設けられている請求項１から４のいずれか１項に記載の基板搬送室。
【請求項６】
前記係合手段が、機械的機構である請求項５に記載の基板搬送室。
【請求項７】
前記係合手段が、吸引機構である請求項５に記載の基板搬送室。
【請求項８】
前記係合手段が、電気的吸着機構である請求項５に記載の基板搬送室。
【請求項９】
複数の基板を収納した搬送容器を載置する載置部と、
前記基板に対して所定の処理を施す処理部と、
前記載置部と前記処理部との間に介在する基板搬送室と、
を備え、
前記基板搬送室は、
前記載置部に載置された前記搬送容器と前記処理部との間で前記基板を搬送する搬送装置と、
前記基板搬送室内にガスを供給するガス供給部と、
前記基板搬送室の内部のガスを排出するガス排出部と、
前記搬送装置と協働して、前記基板搬送室内における前記ガスの流通空間の区画を変化させる区画可変装置と、を有する基板処理システム。
【請求項１０】
基板の搬送を行う基板搬送室において、その内部のガスを置換する基板搬送室内のガス置換方法であって、
前記基板搬送室は、
前記基板を搬送する搬送装置と、
前記基板搬送室の内部にガスを供給するガス供給部と、
前記基板搬送室の内部のガスを排出するガス排出部と、
前記搬送装置と協働して、前記基板搬送室内における前記ガスの流通空間の区画を変化させる区画可変装置と、
を備えており、
前記ガス排出部からの前記ガスの排出量が大きな第１の排気状態で、前記区画可変装置によって前記ガスの流通空間の容積を縮小させる第１のステップと、
前記ガス排出部からの前記ガスの排出量が、前記第１の排気状態よりも相対的に小さな第２の排気状態で、前記区画可変装置によって前記ガスの流通空間の容積を拡大させる第２ステップと、
を含むことを特徴とする基板搬送室内のガス置換方法。
【請求項１１】
前記第１のステップでは、前記ガス供給部からの前記ガスの供給量が小さな第１の供給状態であり、前記第２のステップでは、前記ガス供給部からの前記ガスの供給量が、前記第１の供給状態よりも相対的に大きな第２の供給状態である請求項１０に記載の基板搬送室内のガス置換方法。
【請求項１２】
前記搬送装置は、昇降変位可能に設けられており、
前記区画可変装置は、前記搬送装置の昇降動作に連動して前記基板搬送室内における前記ガスの流通空間の区画を変化させるものであって、前記搬送装置が上昇した状態で前記ガスの流通空間の容積を縮小させ、前記搬送装置が下降した状態で前記ガスの流通空間の容積を拡大させる請求項１０又は１１に記載の基板搬送室内のガス置換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体ウエハなどの基板の搬送を行う基板搬送室、それを備えた基板処理システム及び基板搬送室内のガス置換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造においては、半導体ウエハなどの被処理基板に各種の処理を施すために、複数の処理室を備えた基板処理システムが使用されている。一般に、基板処理システムは、数十枚の基板を収納した搬送容器としてのフープ（ＦＯＵＰ；Front  Opening  Unified  Pod）を載置する載置部と、基板に対して所定の処理を施す処理部と、これら載置部と処理部との間に介在する基板搬送室とを備えている。
【０００３】
搬送室の天井部には、基板搬送室内に、清浄空気や、例えば窒素（Ｎ２）ガスなどの清浄ガスを供給するためのファンフィルタユニット（ＦＦＵ）が設けられている。基板搬送室内は、基板へのパーティクル汚染を防止するために、清浄ガスによるダウンフローが形成されるとともに、内圧を高めることにより、パーティクルが除去された清浄度の高い環境を維持できるように構成されている（例えば、特許文献１、２）。
【０００４】
ところで、メンテナンスなどを実施する間は、基板搬送室内に作業者が立ち入ることがある。そのため、例えばメンテナンスの前後では、基板搬送室内のガスの入れ替えが必要になる。例えば、メンテナンス前はＮ２ガスから清浄空気へ、メンテナンス後は清浄空気からＮ２ガスへ、それぞれ基板搬送室内のガスを置換する必要がある。このガス置換に要する時間は、基板処理システム全体の停止時間を短縮するという観点から、極力短い方が好ましい。また、清浄空気からＮ２ガスへの置換の際には、基板搬送室内がＮ２ガスで満たされるまでに大量のＮ２ガスが必要になることから、その削減も望まれている。
【０００５】
基板処理システムにおいて、真空と大気圧とを切り替えるロードロック室内に容積を可変にする容積可変機構を設けて、圧力切り替えのスループットを向上させる提案がなされている（例えば、特許文献３）。この提案における容積可変機構は、可動板を変位させるために、専用のアクチュエータを設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−６３６０４号公報（図１など）
【特許文献２】特開２００４−３１１９４０号公報（図６など）
【特許文献３】特開２００５−３３３０７６号公報（特許請求の範囲など）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、基板搬送室内の雰囲気置換を行う際のスループットを向上させるとともに、清浄ガスの使用量を削減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の基板搬送室は、基板を搬送する搬送装置を備えた基板搬送室であって、前記基板搬送室内にガスを供給するガス供給部と、前記基板搬送室内のガスを排出するガス排出部と、前記搬送装置と協働して、前記基板搬送室内における前記ガスの流通空間の区画を変化させる区画可変装置と、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の基板搬送室において、前記搬送装置は、昇降変位可能に設けられていてもよく、前記区画可変装置は、前記搬送装置の昇降動作に連動して前記基板搬送室内における前記ガスの流通空間の区画を変化させるものであってもよい。この場合、前記区画可変装置は、前記基板搬送室内を昇降変位する可動部材と、前記可動部材に連動して伸縮する伸縮部材と、を備えていてもよい。また、前記可動部材が、複数の開口を有し、ガスの流れを整流する整流板であってもよい。
【００１０】
本発明の基板搬送室は、前記区画可変装置と前記搬送装置とを連動させる係合手段が、前記区画可変装置もしくは前記搬送装置のいずれか片方又は両方に設けられていてもよい。
【００１１】
本発明の基板搬送室は、前記係合手段が、機械的機構であってもよいし、吸引機構であってもよいし、あるいは、電気的吸着機構であってもよい。
【００１２】
本発明の基板処理システムは、複数の基板を収納した搬送容器を載置する載置部と、前記基板に対して所定の処理を施す処理部と、前記載置部と前記処理部との間に介在する基板搬送室と、を備えている。この基板処理システムにおいて、前記基板搬送室は、前記載置部に載置された前記搬送容器と前記処理部との間で前記基板を搬送する搬送装置と、前記基板搬送室内にガスを供給するガス供給部と、前記基板搬送室の内部のガスを排出するガス排出部と、前記搬送装置と協働して、前記基板搬送室内における前記ガスの流通空間の区画を変化させる区画可変装置と、を有する。
【００１３】
本発明の基板搬送室内のガス置換方法は、基板の搬送を行う基板搬送室において、その内部のガスを置換する基板搬送室内のガス置換方法である。このガス置換方法において、前記基板搬送室は、前記基板を搬送する搬送装置と、前記基板搬送室の内部にガスを供給するガス供給部と、前記基板搬送室の内部のガスを排出するガス排出部と、前記搬送装置と協働して、前記基板搬送室内における前記ガスの流通空間の区画を変化させる区画可変装置と、を備えている。そして、本発明のガス置換方法は、前記ガス排出部からの前記ガスの排出量が大きな第１の排気状態で、前記区画可変装置によって前記ガスの流通空間の容積を縮小させる第１のステップと、前記ガス排出部からの前記ガスの排出量が、前記第１の排気状態よりも相対的に小さな第２の排気状態で、前記区画可変装置によって前記ガスの流通空間の容積を拡大させる第２ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明の基板搬送室内のガス置換方法は、前記第１のステップでは、前記ガス供給部からの前記ガスの供給量が小さな第１の供給状態であってもよく、前記第２のステップでは、前記ガス供給部からの前記ガスの供給量が、前記第１の供給状態よりも相対的に大きな第２の供給状態であってもよい。
【００１５】
本発明の基板搬送室内のガス置換方法において、前記搬送装置は、昇降変位可能に設けられていてもよく、前記区画可変装置は、前記搬送装置の昇降動作に連動して前記基板搬送室内における前記ガスの流通空間の区画を変化させるものであって、前記搬送装置が上昇した状態で前記ガスの流通空間の容積を縮小させ、前記搬送装置が下降した状態で前記ガスの流通空間の容積を拡大させるものであってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、搬送装置と協働して基板搬送室内におけるガスの流通空間の区画を変化させる区画可変装置を備えているので、基板搬送室内の雰囲気置換を行う際のスループットが向上するとともに、清浄ガスの使用量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る基板処理システムの概略の構成を示す平面図である。
【図２】大気圧搬送室の概略構成を示す説明図である。
【図３】基板処理システムにおける制御部のハードウェア構成の一例を示す説明図である。
【図４】区画可変装置の動作を示す説明図である。
【図５】区画可変装置の動作を示す説明図である。
【図６】区画可変装置と大気側搬送装置との連結構造の一例を示す説明図である。
【図７】区画可変装置と大気側搬送装置との連結構造の別の例を示す説明図である。
【図８】区画可変装置と大気側搬送装置との連結構造のさらに別の例を示す説明図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係るガス置換方法におけるタイミングチャートである。
【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ついて図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
［基板処理システムの構成］
まず、図１及び図２を参照して、本発明の一実施の形態に係る基板処理システムの構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る基板処理システムの概略の構成を示す平面図である。図２は、図１の基板処理システムにおける大気圧搬送室の概略構成を示す説明図である。図２では、大気圧搬送室の内部とロードポートの一部分の断面を示している。
【００２０】
基板処理システム１は、連続する複数の動作を伴って、例えば半導体デバイス製造用の半導体基板（以下、「ウエハ」と記す）Ｗに対して、成膜処理、拡散処理、エッチング処理等の所定の処理を施す装置である。
【００２１】
＜プロセスモジュール＞
基板処理システム１は、ウエハＷに対して所定の処理が行われる複数のプロセスモジュールを備えている。本実施の形態の基板処理システム１は、４つのプロセスモジュール１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを備えている。プロセスモジュール１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄは、それぞれ、その内部空間を所定の減圧雰囲気（真空状態）に維持できるように構成されている。
【００２２】
＜真空搬送室＞
基板処理システム１は、更に、真空搬送室１１を備えている。真空搬送室１１は、プロセスモジュール１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの各処理室と同様に、所定の減圧雰囲気に保持できるように構成されている。真空搬送室１１は、真空側搬送装置２１を備えている。真空側搬送装置２１は、プロセスモジュール１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの各処理室と、後述するロードロック室１２Ａ，１２Ｂとの間でウエハＷの搬送を行うための装置である。
【００２３】
＜ロードロック室＞
基板処理システム１は、更に、２つのロードロック室１２Ａ，１２Ｂを備えている。プロセスモジュール１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄとロードロック室１２Ａ，１２Ｂは、それぞれ真空搬送室１１に隣接するように配置されている。ロードロック室１２Ａ，１２Ｂは、その内部空間を、大気圧状態と真空状態とに切り替えられるように構成されている。ロードロック室１２Ａ内には、ウエハＷを載置する基板載置台１３Ａが配備されている。ロードロック室１２Ｂ内には、ウエハＷを載置する基板載置台１３Ｂが配備されている。
【００２４】
＜ローダーモジュール＞
基板処理システム１は、更に、基板処理システム１へのウエハＷの搬入と基板処理システム１からのウエハＷの搬出を行うローダーモジュール２０を備えている。ローダーモジュール２０は、基板搬送室である大気圧搬送室１４、ウエハＷの位置合わせを行う装置であるオリエンタ１５、及び、複数のロードポート１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃを備えている。
【００２５】
＜大気圧搬送室＞
大気圧搬送室１４は、水平方向の断面が一方向（図１における左右方向）に長い矩形形状を有し、真空搬送室１１との間にロードロック室１２Ａ，１２Ｂを挟むように配置されている。大気圧搬送室１４の１つの側面は、ロードロック室１２Ａ，１２Ｂに隣接している。
【００２６】
＜オリエンタ＞
オリエンタ１５は、大気圧搬送室１４の長手方向の一方の端部に連結されている。オリエンタ１５は、図示しない駆動モータによって回転される回転板１６と、この回転板１６の外周位置に設けられ、ウエハＷの周縁部を検出するための光学センサ１７とを有している。
【００２７】
＜ロードポート＞
図１に示した例では、基板処理システム１は、３つのロードポート１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃを備えている。ロードポート１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃは、ロードロック室１２Ａ，１２Ｂに隣接する側面とは反対側の大気圧搬送室１４のポート用開口１４ａに隣接して配置されている。ロードポート１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃには、それぞれ、ウエハＷの搬送容器であるフープ１９を載置できるようになっている。各フープ１９内には、ウエハＷを、上下に間隔を空けて多段に配置できるようになっている。
【００２８】
ロードポート１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃに載置された各フープ１９は、それぞれ本体１９ａと、該本体１９ａに設けられた開口部１９ｂと、該開口部１９ｂを閉塞する着脱可能な開閉扉であるフープドア１９ｃとを備えている。フープ１９のフープドア１９ｃは、ポートドア５７によって保持される。ポートドア５７は、フープオープナ（図示省略）の一構成部分をなし、図示しない駆動機構によって、フープドア１９ｃを着脱自在に保持するとともに、図２中Ｘ方向に進出もしくは退避する。ポートドア５７は進出位置において、各フープ１９の開口部１９ｂを閉塞しているフープドア１９ｃを保持し、取り外す。ポートドア５７は、フープドア１９ｃを保持した状態で退避することによって、フープ１９の開口部１９ｂを開放する。また、ポートドア５７は、フープドア１９ｃを保持した状態で進出し、フープドア１９ｃをフープ１９の開口部１９ｂに装着した後、フープドア１９ｃを脱離した状態で退避することによって、各フープ１９の開口部１９ｂをフープドア１９ｃにより閉塞する。
【００２９】
＜大気側搬送装置＞
基板処理システム１は、更に、大気圧搬送室１４内に配置された大気側搬送装置２５を備えている。大気側搬送装置２５は、ロードポート１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃの各フープ１９と、ロードロック室１２Ａ，１２Ｂと、オリエンタ１５との間でウエハＷの搬送を行うための装置である。
【００３０】
大気側搬送装置２５は、上下２段に配置された一対の搬送アーム２６ａ，２６ｂと、搬送アーム２６ａの先端に設けられたフォーク２７ａと、搬送アーム２６ｂの先端に設けられたフォーク２７ｂとを有している。フォーク２７ａ，２７ｂは、ウエハＷを載置して保持する保持部材として機能する。大気側搬送装置２５は、フォーク２７ａ，２７ｂにウエハＷを載置した状態で、ウエハＷの搬送を行う。搬送アーム２６ａ，２６ｂは、それぞれ、水平方向（図２中のＸ軸方向及びＹ軸方向）に屈伸及び旋回可能に構成されている。また、大気側搬送装置２５の搬送アーム２６ａ，２６ｂの基端は、大気側搬送装置２５の基部５１から立設された支柱５３に沿って昇降する昇降部５５に連結されている。従って、搬送アーム２６ａ，２６ｂは、それぞれ、上下方向（図２中のＺ軸方向）に昇降可能に構成されている。
【００３１】
＜ガス供給・排出・循環設備＞
大気圧搬送室１４は、例えばＮ２ガスや清浄空気をその内部のガス流通空間Ｓ１にダウンフローで供給するガス供給・排出・循環設備を有している。具体的には、大気圧搬送室１４は、上部に設けられたガス導入部３１と、下部に設けられたガス排出部３２及びガス循環用排出部３３と、ガス導入部３１に隣接して設けられたＦＦＵ（Ｆａｎ  Ｆｉｌｔｅｒ  Ｕｎｉｔ）４５と、を備えている。
【００３２】
ガス導入部３１は、ガス導入口３１ａから外部空気や、例えばＮ２ガスなどの清浄ガスを取り込む。例えば、ガス導入口３１ａには、配管３４が接続され、この配管３４は、Ｎ２ガス供給源３５Ａ又は大気導入口３５Ｂに接続されている。Ｎ２ガス供給源３５Ａは、配管３４から分岐した配管３４Ａに接続されており、配管３４Ａには、流量制御のためのマスフローコントローラ３６及び開閉バルブ３７Ａが設けられている。一方、大気導入口３５Ｂは、配管３４から分岐した配管３４Ｂに接続されており、この配管３４Ｂには、開閉バルブ３７Ｂが設けられている
【００３３】
また、循環ガス導入口３１ｂには、ガス循環用排出部３３からの循環用配管３８が接続されている。
【００３４】
ガス排出部３２には、排気管３９が接続されており、流量可変バルブ４０を介して流量制御しながらガスを大気圧搬送室１４の外部へ排気できるように構成されている。
【００３５】
ガス循環用排出部３３のガス排出口３３ａには、循環用配管３８が接続されている。また、ガス循環用排出部３３には、排気ファン４１が設けられている。排気ファン４１は、大気圧搬送室１４の内部のガスを、ガス循環用排出部３３のガス排出口３３ａから、循環用配管３８を介してガス導入部３１の循環ガス導入口３１ｂへ循環させる。このようにガス循環機構を設けることによって、大気圧搬送室１４で使用するＮ２ガスなどの削減を図っている。
【００３６】
ＦＦＵ４５は、上側から順に配置されるファンユニット４７及びフィルタユニット４９を備えている。ファンユニット４７には、下方へ向けてガスを送出するファン４７ａを備えている。フィルタユニット４９はファンユニット４７を通過したガス中の塵埃を集塵する。ＦＦＵ４５は、ガス導入部３１を介して大気圧搬送室１４の内部に流入し、大気側搬送装置２５が設けられたガス流通空間Ｓ１を経てガス排出部３２又はガス循環用排出部３３から流出するガスのダウンフローを形成する。また、ＦＦＵ４５は、ガス中に含まれる塵埃を、集塵し除去する。これにより、大気圧搬送室１４の内部は清浄な状態に維持される。
【００３７】
＜区画可変装置＞
基板処理システム１は、更に、大気側搬送装置２５と協働して、大気圧搬送室１４内におけるガスの流通空間の区画を変化させる区画可変装置６０を有している。本実施の形態では、２つの区画可変装置６０Ａ，６０Ｂを備えている。大気圧搬送室１４のほぼ中央に配置された大気側搬送装置２５を基準に、ロードポート１８Ａ〜１８Ｃに向かって右側に区画可変装置６０Ａが配置され、同左側に区画可変装置６０Ｂが配置されている。なお、２つの区画可変装置６０Ａ，６０Ｂを区別しない場合は、区画可変装置６０と表記することがある。区画可変装置６０の詳細については後述する。
【００３８】
＜ゲートバルブ＞
基板処理システム１は、更に、ゲートバルブＧ１Ａ，Ｇ１Ｂ，Ｇ１Ｃ，Ｇ１Ｄ，Ｇ２Ａ，Ｇ２Ｂを備えている。ゲートバルブＧ１Ａ，Ｇ１Ｂ，Ｇ１Ｃ，Ｇ１Ｄは、それぞれ、真空搬送室１１とプロセスモジュール１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄとの間に配置されている。ゲートバルブＧ２Ａ，Ｇ２Ｂは、それぞれ、真空搬送室１１と、ロードロック室１２Ａ，１２Ｂとの間に配置されている。基板処理システム１は、更に、ゲートバルブＧ３Ａ，Ｇ３Ｂを備えている。ゲートバルブＧ３Ａ，Ｇ３Ｂは、それぞれ、ロードロック室１２Ａ，１２Ｂと大気圧搬送室１４との間に配置されている。これらのゲートバルブは、いずれも、隣接する２つの空間を仕切る壁に設けられた開口部を開閉する機能を有している。
【００３９】
＜載置部、処理部及び基板搬送室＞
基板処理システム１において、ロードポート１８Ａ〜１８Ｃは、複数のウエハＷを収納した搬送容器であるフープ１９を載置する「載置部」である。また、４つのプロセスモジュール１０Ａ〜１０Ｄと、真空搬送室１１と、２つのロードロック室１２Ａ，１２Ｂは、ウエハＷに対して所定の処理を施す「処理部」を構成している。大気圧搬送室１４は、これら載置部と処理部との間に介在する「基板搬送室」である。なお、真空搬送室１１とロードロック室１２Ａ，１２Ｂは「処理部」に必須の構成ではなく、これらを含めない態様もあり得る。
【００４０】
＜制御部＞
制御部７０は、基板処理システム１の各構成部の動作を制御する。すなわち、基板処理システム１における全体の制御や、プロセスモジュール１０、真空搬送室１１、ロードロック室１２Ａ，１２Ｂ、ローダーモジュール２０などを構成する各構成部（エンドデバイス）の制御は、制御部７０によって行われる。
【００４１】
制御部７０は、典型的にはコンピュータである。図３は、制御部７０のハードウェア構成の一例を示している。制御部７０は、主制御部２０１と、キーボード、マウス等の入力装置２０２と、プリンタ等の出力装置２０３と、表示装置２０４と、記憶装置２０５と、外部インターフェース２０６と、これらを互いに接続するバス２０７とを備えている。主制御部２０１は、ＣＰＵ（中央処理装置）２１１、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２１２およびＲＯＭ（リードオンリメモリ）２１３を有している。記憶装置２０５は、情報を記憶できるものであれば、その形態は問わないが、例えばハードディスク装置または光ディスク装置である。また、記憶装置２０５は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体２１５に対して情報を記録し、また記録媒体２１５より情報を読み取るようになっている。記録媒体２１５は、情報を記憶できるものであれば、その形態は問わないが、例えばハードディスク、光ディスク、フラッシュメモリなどである。記録媒体２１５は、基板処理システム１のプロセスモジュール１０Ａ〜１０Ｄにおいて行われる各種処理や、大気圧搬送室１４におけるガス置換方法のレシピを記録した記録媒体であってもよい。
【００４２】
例えば、制御部７０は、基板処理システム１において、大気圧搬送室１４のガス置換方法が行われるように制御する。この場合、制御部７０は、基板処理システム１において、ガス置換方法に関係する各構成部（例えば、大気側搬送装置２５、マスフローコントローラ３６、開閉バルブ３７Ａ，３７Ｂ、流量可変バルブ４０、ＦＦＵ４５、区画可変装置６０等）を制御する。これらは、ＣＰＵ２１１が、ＲＡＭ２１２を作業領域として用いて、ＲＯＭ２１３または記憶装置２０５に格納されたソフトウエア（プログラム）を実行することによって実現される。
【００４３】
＜区画可変装置の詳細構造＞
次に、図２、図４、図５を参照しながら、区画可変装置６０について、さらに詳細に説明する。図４及び図５は、区画可変装置６０と、その動作を示す説明図である。
【００４４】
区画可変装置６０は、複数の開口を有し、全体として矩形をなすバッフル板６１と、バッフル板６１の周囲を囲む矩形のフレーム６２と、フレーム６２の下方に連結されたベローズ６３と、ベローズ６３の下端が固定されたベローズ支持部６４と、を備えている。なお、バッフル板６１とベローズ６３とを直接連結してもよく、その場合フレーム６２は省略できる。
【００４５】
（バッフル板）
大気圧搬送室１４で昇降変位する可動部材であるバッフル板６１は、複数の開口６１ａを有しており、これらの開口６１ａにガスを通過させることによって、大気圧搬送室１４のガスの流れを整える整流板として機能するものである。バッフル板６１は、例えばＳＵＳ、アルミニウムなどの金属や合成樹脂などによって構成されていてもよい。後述するように、バッフル板６１を上下に変位させることによって、ガス流通空間Ｓ１の大きさを変化させることができる。なお、フレーム６２を設けない場合は、大気側搬送装置２５と連結する係合手段をバッフル板６１に設けることができる。
【００４６】
（フレーム）
フレーム６２は、例えばＳＵＳ、アルミニウムなどの金属の枠体であり、バッフル板６１とベローズ６３とを連結する。本実施の形態では、フレーム６２に、大気側搬送装置２５と連結する係合手段が設けられている。係合手段は、フレーム６２に限らず、搬送アーム２６ａ，２６ｂに設けられていてもよいし、両方に設けてもよい。係合手段については後述する。
【００４７】
（ベローズ）
伸縮部材であるベローズ６３は、例えばＳＵＳなどの金属や合成樹脂やエラストマーの蛇腹構造体であり、バッフル板６１及びフレーム６２の昇降動作に合わせて、大気圧搬送室１４内で上下に伸縮する。ベローズ６３は、バッフル板６１及びフレーム６２の形状に合わせ、角筒状をなしている。
【００４８】
（ベローズ支持部）
ベローズ支持部６４は、大気圧搬送室１４の底壁１４ｂから垂直方向に立設された壁部材６４Ａと、大気圧搬送室１４の側壁１４ｃから水平方向に張り出した棚部材６４Ｂとを有している。壁部材６４Ａには複数の貫通穴６４Ａ１が設けられており、ＦＦＵ４５によって形成されるガスの整流作用を有している。
【００４９】
なお、バッフル板６１、フレーム６２の形状は矩形に限らず、ベローズ６３の形状も角筒状に限るものではない。これらの形状は、大気圧搬送室１４の形状、大気側搬送装置２５の配置などに応じて適宜設定できる。
【００５０】
（区画可変装置の作用）
図４は、大気側搬送装置２５の搬送アーム２６ａをＺ軸方向に下降させ、区画可変装置６０のフレーム６２と係合させた状態を示している。図４の状態では、大気圧搬送室１４の内部のガス流通空間Ｓ１の容積は大きい。ここで、バッフル板６１とベローズ６３によって規定される空間は、排気用空間Ｓ２であり、ガス排出部３２及びガス循環用排出部３３に直接連通している。一方、ガス流通空間Ｓ１は、バッフル板６１の開口６１ａ又はベローズ支持部６４の貫通穴６４Ａ１を介さなければ、ガス排出部３２及びガス循環用排出部３３に連通していない。そのため、バッフル板６１の開口６１ａ又はベローズ支持部６４の貫通穴６４Ａ１をガスが通過する際の圧力損失によって、ガス流通空間Ｓ１と排気用空間Ｓ２との間には差圧が生じる。従って、排気用空間Ｓ２は、大気圧搬送室１４の内部で、清浄空気や清浄ガスを流通させてクリーンな雰囲気に保持されるガス流通空間Ｓ１とは区別される。
【００５１】
図５は、図４の状態から、大気側搬送装置２５の搬送アーム２６ａを上昇させるとともに、搬送アーム２６ａに係合した区画可変装置６０のフレーム６２を連動して上昇させ、ベローズ６３を伸長させた状態を示している。図５の状態では、図４の状態に比べて、バッフル板６１とベローズ６３によって規定される排気用空間Ｓ２が拡大し、大気圧搬送室１４の内部のガス流通空間Ｓ１の容積は、相対的に小さくなる。このように、区画可変装置６０は、大気圧搬送室１４内におけるガス流通空間Ｓ１と排気用空間Ｓ２との区画を変化させる機能を有している。従って、清浄ガスから清浄空気へ、又は、清浄空気から清浄ガスへ、の切り替えを行う場合に、一時的に区画可変装置６０を図５の状態に保持することによって、大気圧搬送室１４の内部のガス流通空間Ｓ１の雰囲気を短時間で置換できる。
【００５２】
（係合手段）
区画可変装置６０と大気側搬送装置２５とを連結する係合手段としては、両者を確実に連結した状態と、分離した状態とを切替可能なものであれば特に制限はなく、その構成は問われない。例えば、クランプ、フックなどの機械的機構、静電チャック、電磁チャックなどの電気的吸着機構、真空チャックなどの吸引機構であってもよい。図６〜図８は、係合手段の代表例を示している。
【００５３】
係合手段の一例として、例えば図６に示すように、大気側搬送装置２５の搬送アーム２６ａ又は２６ｂを挟持するメカニカルクランプ機構を挙げることができる。図６に示したクランプ装置１０１は、区画可変装置６０のフレーム６２の上面に設置されている。クランプ装置１０１は、上下１対の当接部材１０２，１０３と、これらの当接部材１０２，１０３の距離を近接または離間させるシャフト１０４と、このシャフト１０４を駆動するための図示しないモータ等の駆動部と、を備えている。クランプ装置１０１は、図示しない駆動部によってシャフト１０４を回転させることにより、上側の断面Ｌ字形の当接部材１０２を図６中の矢印で示す方向に回動させることができる。
【００５４】
クランプ装置１０１によって区画可変装置６０のフレーム６２と、大気側搬送装置２５の搬送アーム２６ａ又は２６ｂを連結させるには、まず、大気側搬送装置２５の搬送アーム２６ａ又は２６ｂを下側の当接部材１０３の上に移動させる。そして、搬送アーム２６ａ又は２６ｂの下面の一部分（全体でもよい）を下側の当接部材１０３の上面に当接させる。この状態で、シャフト１０４を回転させることにより、上側の当接部材１０２を回動させ、当接部材１０２と当接部材１０３の間に搬送アーム２６ａ又は２６ｂを挟持してクランプすることができる。シャフト１０４を逆方向に回転させることにより、当接部材１０２が回動して当接部材１０３との間の距離が広がり、搬送アーム２６ａ又は２６ｂのクランプが解除される。
【００５５】
また、係合手段の別の例として、例えば図７に示すように、大気側搬送装置２５の搬送アーム２６ａ又は２６ｂをクーロン力に代表される静電気力により吸着する静電チャック機構を採用することもできる。図７に示した静電チャック１１０は、誘電体からなる吸着基材１１１と、この吸着基材１１１に埋設された第１の電極１１２ａおよび第２の電極１１２ｂと、これら第１の電極１１２ａおよび第２の電極１１２ｂにそれぞれ直流電圧を印加するための直流電源１１３ａ、１１３ｂとを有している。直流電源１１３ａと第１の電極１１２ａ、直流電源１１３ｂと第２の電極１１２ｂは、それぞれ給電線１１４ａ、１１４ｂによって電気的に接続されている。この静電チャック１１０は、吸着基材１１１の上に搬送アーム２６ａ又は２６ｂを移動させて近接させた状態で、第１の電極１１２ａおよび第２の電極１１２ｂに直流電圧を印加することで、例えばクーロン力によって搬送アーム２６ａ又は２６ｂの一部分（全体でもよい）を静電吸着させることができる。静電チャック１１０は、直流電源１１３ａ、１１３ｂから第１の電極１１２ａ、第２の電極１１２ｂへの電圧の印加を停止することにより、搬送アーム２６ａ又は２６ｂの吸着を解除することができる。なお、図７では、一対の電極１１２ａ，１１２ｂを有する双極式の静電チャック１１０を例に挙げたが、単極式の静電チャック機構でもよい。
【００５６】
また、係合手段のさらに別の例として、例えば図８に示すように、大気側搬送装置２５の搬送アーム２６ａ又は２６ｂを真空吸着する真空チャック機構を採用することもできる。図８では、真空チャック１２０を備えたフレーム６２の断面を示している。真空チャック１２０は、フレーム６２に設けられた複数の吸引溝１２１と、吸引溝１２１に接続する吸気路１２２と、吸気路１２２の端部に接続する真空ポンプ１２３と、を備えている。
【００５７】
搬送アーム２６ａ又は２６ｂの下面を、フレーム６２の吸引溝１２１が形成された領域（吸着領域）に当接させた状態で、真空ポンプ１２３を作動させると、吸引溝１２１内は減圧に維持される。つまり、吸引溝１２１内は、搬送アーム２６ａ又は２６ｂによって気密にシールされ、真空状態となるため、搬送アーム２６ａ又は２６ｂはフレーム６２に吸着される。真空ポンプ１２３の作動を停止し、図示しないバルブを開放することにより、フレーム６２への搬送アーム２６ａ又は２６ｂの吸着は解除される。
【００５８】
また、吸気路１２２には、圧力計１２４を設けておくこともできる。圧力計１２４によって吸気路１２２内の圧力を計測することにより、吸引溝１２１内に外気が進入するリークが発生しているか否かを検出することができる。リークが発生していない場合は、搬送アーム２６ａ又は２６ｂとフレーム６２との吸着が確実に行われていることを意味する。一方、リークが発生している場合は、搬送アーム２６ａ又は２６ｂとフレーム６２との吸着が不十分であることを意味するため、区画可変装置６０の動作が正常に行われない動作不良を事前に把握することができる。
【００５９】
なお、図６〜図８に例示した係合手段はあくまでも代表例であり、係合手段はこれらに限定されるものではない。また、大気側搬送装置２５において、区画可変装置６０と連結させる部分は、搬送アーム２６ａ又は２６ｂに限らず、フォーク２７ａ，２７ｂでもよいし、昇降変位が可能であれば、他の部位でもよい。また、区画可変装置６０において、大気側搬送装置２５と連結させる部分は、フレーム６２に限らず、例えばバッフル板６１やベローズ６３に連結部位を設けてもよいし、昇降変位が可能であれば、他の部位でもよい。
【００６０】
［ガス置換方法］
次に、区画可変装置６０を利用して行われる、大気圧搬送室１４のガス置換方法について説明する。図９は、大気圧搬送室１４のガス置換を行う際の大気側搬送装置２５及びベローズ６３の動作、ガス流通空間Ｓ１の容積変化、ガス排気量及びガス供給量の変化を示すタイミングチャートである。図９の横軸は時間を示している。ここでは、清浄空気からＮ２ガスへの置換を行う場合を例に挙げて説明する。
【００６１】
まず、大気側搬送装置２５と区画可変装置６０とを連結させる。その状態で、時点ｔ１からｔ２までの間、大気側搬送装置２５を上昇させる。大気側搬送装置２５と連動して、区画可変装置６０のベローズ６３も伸長していく。これに伴い、大気圧搬送室１４のガス流通空間Ｓ１の容積は徐々に減少していく。逆に、排気用空間Ｓ２の容積は徐々に拡大していく。また、時点ｔ１から、Ｎ２ガス供給源３５Ａ、ガス導入部３１のガス導入口３１ａ及びＦＦＵ４５を介してガスの流通空間Ｓ１にＮ２ガスを導入する。Ｎ２ガスの流量は、マスフローコントローラ３６によって制御できる。また、流量可変バルブ４０によって排気量を制御しながら、ガス排出部３２から排気を行う。この時点ｔ１からｔ２までの間は、排気能力によってガス置換速度が律速されるため、例えば大・中・小の３段階のうち、ガス排気量は「大」に設定し、Ｎ２ガスの供給量は「小」に設定する。
【００６２】
時点ｔ２に達すると、大気側搬送装置２５の上昇が停止し、区画可変装置６０のベローズ６３の伸長も停止する。つまり、大気圧搬送室１４のガス流通空間Ｓ１の容積の縮小、及び、排気用空間Ｓ２の容積の拡大が停止する。この時点ｔ２でガス排気量及びガス供給量を「中」に切り替える。
【００６３】
時点ｔ２からｔ３までは、大気側搬送装置２５及び区画可変装置６０の動作を停止させ、大気圧搬送室１４のガス流通空間Ｓ１の容積が一定の状態で、ガスの排気とＮ２ガスの供給によって大気圧搬送室１４内のガスの置換を継続する。ガスの置換の進行度合いは、大気圧搬送室１４内のガス流通空間Ｓ１の酸素濃度、水分濃度などを計測することによってモニタできる。例えば、清浄空気からＮ２ガスへの置換の際には、大気圧搬送室１４内の酸素濃度又は水分濃度が数ｐｐｍ程度の目標値に達したがどうかによって、ガス置換の終点を判定できる。
【００６４】
時点ｔ３で、ガスの置換が終了した場合、時点ｔ３からｔ４までの間、大気側搬送装置２５を下降させる。大気側搬送装置２５と連動して、区画可変装置６０のベローズ６３も収縮していく。これに伴い、大気圧搬送室１４のガス流通空間Ｓ１の容積は徐々に拡大していく。逆に、排気用空間Ｓ２の容積は徐々に縮小していく。この時点ｔ３からｔ４までの間は、ガス供給能力によってガス置換速度が律速されるため、例えば大・中・小の３段階のうち、ガス排気量は「小」に設定し、Ｎ２ガスの供給量は「大」に設定する。
【００６５】
時点ｔ４に達すると、大気側搬送装置２５の下降が停止し、区画可変装置６０のベローズ６３の縮小も停止する。つまり、大気圧搬送室１４のガス流通空間Ｓ１の容積の拡大が止まる。この時点ｔ４でガス排気量及びガス供給量を「中」に切り替える。この時点ｔ４以降は、ＦＦＵ４５による定常的なダウンフローによって、大気圧搬送室１４の内部はＮ２ガスに満たされ、清浄な状態に維持される。大気圧搬送室１４のガス置換が終了したら、大気側搬送装置２５と区画可変装置６０との連結を解除する。
【００６６】
以上のように、本実施の形態のガス置換方法では、１回のガスの入れ替えで、区画可変装置６０を２回動作させることにより、大気圧搬送室１４のガス流通空間Ｓ１の容積を変化させてガスの置換速度を高め、ガス置換のスループットを向上させることができる。また、大気圧搬送室１４のガス流通空間Ｓ１の容積を変化させてガスの置換速度を高めることによって、例えばＮ２ガスなどを供給してガス置換を行う場合に、その使用量を削減することが可能になる。
【００６７】
なお、大気圧搬送室１４内をＮ２ガスから清浄空気へ置換する場合は、時点ｔ１から、大気導入口３５Ｂ、ガス導入部３１のガス導入口３１ａ及びＦＦＵ４５を介してガスの流通空間Ｓ１に清浄空気を導入する以外は、上記手順に準じて実施できる。
【００６８】
また、例えばメンテナンス後に、大気圧搬送室１４内の空気を清浄空気へ置換する場合は、時点ｔ１から、ガス循環用排出部３３のガス排出口３３ａ、循環用配管３８、循環ガス導入口３１ｂ及びＦＦＵ４５を介してガスの流通空間Ｓ１に清浄空気を循環導入させる以外は、上記手順に準じて実施できる。また、大気圧搬送室１４内のＮ２ガスを循環させながら清浄化する場合も同様である。このように、大気圧搬送室１４内のガスを循環させて再利用する場合においても、区画可変装置６０によってガス置換のスループットを向上させることができる。
【００６９】
以上のように、本実施の形態の基板処理システムでは、大気側搬送装置２５と協働して、大気圧搬送室１４内におけるガス流通空間Ｓ１の区画を変化させ、ガス流通空間Ｓ１の容積を実質的に増加させたり減少させたりして変化させる区画可変装置６０を備えている。そのため、大気圧搬送室１４内の雰囲気置換を行う際のスループットが向上するとともに、例えばＮ２ガスなどの清浄ガスの使用量を削減することができる。また、区画可変装置６０の駆動源として、大気側搬送装置２５を利用するため、専用のアクチュエータなどを配備する必要がなく、装置構成を複雑化させることがない。
【００７０】
以上、本発明の実施の形態を例示の目的で詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に制約されることはなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、４つのプロセスモジュール１０Ａ〜１０Ｄと２つのロードロック室１２Ａ，１２Ｂと１つの真空搬送室１１と１つの大気圧搬送室１４を備えた基板処理システム１を例示したが、本発明は、他の構成の基板処理システムにも適用可能である。
【００７１】
また、基板処理システムは、半導体ウエハを処理対象とするものに限らず、例えばＦＰＤ用基板、太陽光パネル用基板などを処理対象とするものであってもよい。
【００７２】
また、上記実施の形態では、区画可変装置６０の伸縮部材としてベローズ６３を用いたが、ベローズ６３と同様に伸縮機能を有する他の機構として、例えばゴム製、布製、紙製、合成樹脂製などの筒状体などを利用してもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１４…大気圧搬送室、１４ａ…ポート用開口、１４ｂ…底壁、１４ｃ…側壁、１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ…ロードポート、１９…フープ、１９ａ…本体、１９ｂ…開口部、１９ｃ…フープドア、２５…大気側搬送装置、２６ａ，２６ｂ…搬送アーム、２７ａ，２７ｂ…フォーク、３１…ガス導入部、３１ａ…ガス導入口、３１ｂ…循環ガス導入口、３２…ガス排出部、３３…ガス循環用排出部、３３ａ…ガス排出口、３４，３４Ａ，３４Ｂ…配管、３５Ａ…Ｎ２ガス供給源、３５Ｂ…大気導入口、３６…マスフローコントローラ、３７Ａ，３７Ｂ…開閉バルブ、３８…循環用配管、３９…排気管、４０…流量可変バルブ、４１…排気ファン、４５…ＦＦＵ、４７…ファンユニット、４７ａ…ファン、４９…フィルタユニット、５１…基部、５３…支柱、５５…昇降部、５７…ポートドア、６０…区画可変装置、６１…バッフル板、６２…フレーム、６３…ベローズ、６４…ベローズ支持部、６４Ａ…壁部材、６４Ａ１…貫通穴、６４Ｂ…棚部材、Ｓ１…ガス流通空間、Ｓ２…排気用空間、Ｗ…半導体基板（ウエハ）
【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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