(57)【要約】【課題】フットプリントにおいて有利で、かつ処理装置での基板の交換作業を極めて効率よく行え、スループットで極めて有利な搬送装置を提供する。【解決手段】上・下段フォーク２６、２７からなる載置部を有する第一搬送機構５と、上・下段フォーク３１、３２からなる載置部とおよび該上段フォークと該下段フォークの上下方向間隔を制御できる間隔制御部とを有する第二搬送機構６とから成り、第二搬送機構６の上下段フォーク３１、３２が互いに間隔を拡げた状態で第一搬送機構５の上下段フォーク２６、２７を挟み込み、上下段フォーク２６、２７とフォーク３１、３２とを平面図で互いに噛み合った状態で第二搬送機構６の上段フォーク３１が第一搬送機構５の上段フォーク２６の間をかつ下段フォーク３２が下段フォーク２７の間を通り抜けることができるようにした。【選択図】      図１
2004152882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上段フォークと下段フォークからなる２段構成の載置部を有する第一搬送機構と、上段フォークと下段フォークからなる２段構成の載置部とおよび該上段フォークと該下段フォークの上下方向間隔を制御できる間隔制御部とを有する第二搬送機構とから成り、前記第二搬送機構の前記上下段フォークが互いに間隔を拡げた状態で前記第一搬送機構の前記上下段フォークを挟み込み、前記第一搬送機構の前記上下段フォークと第二搬送機構の前記フォークとを平面図で互いに噛み合った状態で前記第二搬送機構の前記上段フォークが前記第一搬送機構の前記上段フォークの間をかつ前記第二搬送機構の前記下段フォークが前記第一搬送機構の前記下段フォークの間を通り抜けることができることを特徴とする搬送装置。
【請求項２】
前記間隔制御部が１対のプーリと、前記１対のプーリ間に張られたベルトと、前記１対のプーリのうちどちらかのプーリを駆動させる１台のモータを有し、前記ベルトの２面の直線状部分にそれぞれ前記第二の搬送機構の２段のフォークの１段をクランプし、前記モータの回転運動を前記プーリを介して前記ベルトに伝えるものであることを特徴とする請求項１記載の搬送装置。
【請求項３】
前記第一搬送機構と前記第二搬送機構の少なくとも一方が直動する駆動部を有することを特徴とする請求項２記載の搬送装置。
【請求項４】
前記第一搬送機構と前記第二搬送機構がそれぞれ直動する駆動部を有し、両者の直動方向線が一致しかつ直動方向が逆向きであり、かつ、前記第一搬送機構の前記上段フォークと前記下段フォークが前記第一搬送機構に、第二搬送機構の前記上段フォークと前記下段フォークが前記第二搬送機構にそれぞれ片持ち支持されることにより前記第一搬送機構と前記第二搬送機構が直動方向線上に進んですれ違い可能となることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の搬送装置。
【請求項５】
第一室と、該第一室に隣接する第二室と、該第二室に隣接する第三室と、前記第一室と前記第二室間を開閉する第一ゲートと、前記第二室と前記第三室間を開閉する第二ゲートと、請求項４記載の搬送装置とを備えて成る処理装置において、
前記第一搬送機構は前記第一室と前記第二室の間で往復し、前記第二搬送機構は前記第二室と前記第三室の間で往復することを特徴とする処理装置。
【請求項６】
第一室〜第三室の少なくとも１つ以上に排気機構を有することを特徴とする請求項５記載の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハ、ＬＣＤ基板に代表される被処理基板の真空処理装置に搭載され、被処理基板を処理室に搬入、搬出するための搬送装置およびそれを備えた処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェハ、ＬＣＤ基板を真空チャンバ内で枚葉処理する際、その処理室に対して、被処理基板即ち未処理基板と処理済基板を搬入、搬出させるために、搬送装置が使用される。
従来の搬送装置は、図６のような構成となっている。
図６において、１は処理室、８はトランスファー室、１３は大気搬送ロボット、１４はカセットである。そしてトランスファー室８の中に搭載される搬送機構には、従来より、水平多関節ロボットが知られている。
その水平多関節ロボットとしては、図７に示すようなツインフォーク７０のものや、図８に示すようなダブルアーム８０のものがある。
これらのツインフォーク７０やダブルアーム８０は、いずれもアームの屈伸運動によって、先端のフォーム上に搭載された被処理基板を搬送し、処理室に対して未処理基板と処理済基板の交換を早く行うため、すなわちスループットを向上させるため、未処理基板と処理済基板を同時に搭載できるツインフォークを有しているか、またはダブルのアームとしたものが多く見られる。
【０００３】
また、この水平多関節ロボットを搬送機構として使用しないで、特許文献１記載のような構成とする例もある。
これは装置の簡素化とコストダウンを図るため、トランスファー室をなくし、ロードロック室内に、直動する搬送機構を配している。この搬送機構は、処理室に対してのみ往復運動を可能とし、１対の搬送機構または、搬送機構と被処理基板を一時的に保管しておくバッファ機構の組み合わせの、どちらかの構成によって、未処理基板と処理済基板を処理室に対して入れ替えている。
【０００４】
また、搬送装置のスループットを向上させるための方法として、特許文献２記載のような構成とする例がある。これは、前記水平多関節ロボットが被処理基板の交換を行う際、被処理基板の載置台に設けられた、未処理基板を受け渡す昇降可能な支持ピンと、処理済基板を受け渡す昇降可能な支持ピンが、相対的に上下逆方向に移動することによって、未処理基板と処理済基板の交換をすばやく行い、スループットの向上を図ったものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１９５９２１号公報
【特許文献２】
特開２００１−１６０５８４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、以上のような水平多関節ロボットを搬送装置に使用すると、アームの旋回および屈伸運動のスペースを確保するために、トランスファー室が大型化し、装置全体が大型化し、フットプリントで不利になるとともに、このトランスファー室内を排気し、圧力を下げるための排気装置のコストが増大してしまうという問題が発生した。
昨今、被処理基板は大型化しているため、この問題はさらに顕著となっている。
また、特許文献１記載のような構成とすると、被処理基板が大型化した場合、大型化した基板を搬送するための搬送機構が大型化するため、ロードロック室内に配置された１対の搬送機構または、搬送機構と被処理基盤を一時的に保管しておくバッファ機構によって、ロードロック室が大型化し、室内を所望する圧力まで排気する時間が増大し、装置のスループットが減少してしまうこととなった。さらに、特許文献１記載のような構成の場合、ロードロック室内の基板を搬送する区画と、直動駆動部の区画の合計２つの区画の圧力を管理するための圧力センサが必要となるうえ、２つの区画を別々の排気装置を設けたうえで、所望する圧力まで排気しなくてはならなくなり、装置が複雑となってしまった。
また、搬送装置のスループットを向上させるために、特許文献２記載のような構成とすると、目的とする支持ピンを各処理室およびロードロック室に搭載しなくてはならず、装置数が増大するなどの問題が生じた。
【０００７】
本発明の目的は、上記欠点を解決するもので、搬送装置の搬送機構に従来技術の水平多関節ロボットを使用せず、トランスファーチャンバを小型化することでフットプリントで有利となる構成を実現するとともに、かつ同時にスループットの飛躍的な向上を可能とさせる搬送装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するためなされたもので、請求項１記載の搬送装置の発明は、上段フォークと下段フォークからなる２段構成の載置部を有する第一搬送機構と、上段フォークと下段フォークからなる２段構成の載置部とおよび該上段フォークと該下段フォークの上下方向間隔を制御できる間隔制御部とを有する第二搬送機構とから成り、前記第二搬送機構の前記上下段フォークが互いに間隔を拡げた状態で前記第一搬送機構の前記上下段フォークを挟み込み、前記第一搬送機構の前記上下段フォークと第二搬送機構の前記フォークとを平面図で互いに噛み合った状態で前記第二搬送機構の前記上段フォークが前記第一搬送機構の前記上段フォークの間をかつ前記第二搬送機構の前記下段フォークが前記第一搬送機構の前記下段フォークの間を通り抜けることができることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の搬送装置において、前記間隔制御部が１対のプーリと、前記１対のプーリ間に張られたベルトと、前記１対のプーリのうちどちらかのプーリを駆動させる１台のモータを有し、前記ベルトの２面の直線状部分にそれぞれ前記第二の搬送機構の２段のフォークの１段をクランプし、前記モータの回転運動を前記プーリを介して前記ベルトに伝えるものであることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項２記載の搬送装置において、前記第一搬送機構と前記第二搬送機構の少なくとも一方が直動する駆動部を有することを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載の搬送装置において、前記第一搬送機構と前記第二搬送機構がそれぞれ直動する駆動部を有し、両者の直動方向線が一致しかつ直動方向が逆向きであり、かつ、前記第一搬送機構の前記上段フォークと前記下段フォークが前記第一搬送機構に、第二搬送機構の前記上段フォークと前記下段フォークが前記第二搬送機構にそれぞれ片持ち支持されることにより前記第一搬送機構と前記第二搬送機構が直動方向線上に進んですれ違い可能となることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、第一室と、該第一室に隣接する第二室と、該第二室に隣接する第三室と、前記第一室と前記第二室間を開閉する第一ゲートと、前記第二室と前記第三室間を開閉する第二ゲートと、請求項４記載の搬送装置とを備えて成る処理装置において、前記第一搬送機構が前記第一室と前記第二室の間で往復し、前記第二搬送機構は前記第二室と前記第三室の間で往復することを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項５記載の処理装置において、第一室〜第三室の少なくとも１つ以上に排気機構を有することを特徴とする。
【０００９】
以上の構成により、フットプリントで有利となる構成を実現するとともに、同時にスループットの飛躍的な向上を可能とさせる搬送装置が得られることとなる。
【００１０】
【発明実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る搬送装置を使用した被処理基板の処理装置の概略構成を示している。図１は従来の構成を示す図６と対比するものである。
図１において、１は半導体ウェハおよびＬＣＤ基板などを処理する処理室、２は処理室１内に設置され、被処理基板３を授受するための支持ピンを示す。
７は本発明の実施の形態に係る搬送装置を示し、第一の搬送機構５と第二の搬送機構６から構成されていることを示している。
１０はロードロック室、１１はロードロック室１０の内に設置され、被処理基板３を未処理の基板と処理済の基板を搭載しておくための上下２段になった支持台を示す。
処理室１およびトランスファー室８さらにロードロック室１０には、各室の仕切りに第一のゲート４、第二のゲート９及び第三のゲートが設けられている。
１３はクリーンルームなど大気雰囲気中にて、被処理基板３を搬送可能な大気搬送ロボットを示し、１４は被処理基板３を多段に収納できるカセットを示している。
被処理基板３は、大気搬送ロボット１３によってカセット１４から取り出され、ロードロック室１０を介して、トランスファー室８内に設置されている本発明の搬送装置７によって処理室１へと搬送される。
また、処理が終了した被処理基板３は、逆のルートを経て再びカセット１４へと戻される。搬送装置７を使った被処理基板の搬送方法の詳細は後述する。
【００１１】
次に、本発明の実施の形態に係る搬送装置７のうち、第一の搬送機構５の構成を図２において説明する。図２（ａ）は、第一の搬送機構５の上面図、図２（ｂ）はその正面図を示している。
図２（ａ）および図２（ｂ）において、２０はベース、２１はベース２０の上に配置される下段リニアモータである。
２２は下段リニアモータ２１の左右に配置され、２３の下段スライドを直線的に案内する下段リニアガイドを示す。
下段スライド２３は、下段リニアガイド２２と下段リニアモータ２１によって、図中に示すスライド方向Ａに駆動される。
また、下段スライド２３の上には、上段リニアモータ２４と上段リニアガイド２９が配置され、下段スライド２３と同様に２５の上段スライドを、図中に示す方向に駆動させる。
上段スライド２５の上には第一の上段フォーク２６と第一の下段フォーク２７が固定されている。フォークには被処理基板３が搭載される。２８はケーブルベアを示し、上段リニアモータ２４などへ供給する電源ケーブルおよび信号ケーブルを収納する。
このように、図２（ａ）および図２（ｂ）に示す構成によれば、第一の搬送機構５は、トランスファー室８から処理室１までのストロークを被処理基板３を搬送するために、所定のストローのクおよそ半分のストロークを有する上段リニアモータ２４及び下段リニアモータ２１の２段のリニアモータを使用してその目的を達成している。
【００１２】
次に、本発明の実施の形態に係る搬送装置７のうち、第二の搬送機構６の構成を図３において説明する。
図３（ａ）は第二の搬送機構の上面図、図３（ｂ）はその正面図、図３（ｃ）は図３（ｂ）のＡ部の詳細図をそれぞれ示している。
第二の搬送機構６の構成については、図２において示した搬送機構５の構成とほぼ同様に構成されている。
しかし、図３（ａ）に示すように、第二の搬送機構６はロードロック室１０からトランスファー室８までのストロークに対して被処理基板３を搬送できるようトランスファー室８に設置されている。すなわち、第二の搬送機構６は、第一の搬送機構５が被処理基板３を搬送可能としている方向とは逆方向に搬送できるようにトランスファー室８内に設置されている。当然、第二の搬送機構６は第一の搬送機構５と互いに干渉しない位置でトランスファー室８内に設置されている。第一の搬送機構５と第二の搬送機構６の相対的位置関係については、図４がその位置関係を示している（後述）。
【００１３】
第二の搬送機構６の基本的構成は第一の搬送機構５と同じであるので、その説明はここでは省略し、ここではその違う点についてのみ説明する。
第二の搬送機構６が第一の搬送機構５と異なる点は、図３（ｂ）に示すように、第二の上段フォーク３１と第二の下段フォーク３２の間の間隔が可変となるように制御される構成となっている。言い換えれば第二の上段フォーク３１と第二の下段フォーク３２とを嘴に見立てて開口状に運動可能な構成としている点である。
その運動の駆動方法の実施例を、図３（ｂ）のＡ部の詳細図として図３（ｃ）に示している。上段スライド２５上に設置された真空モータ３３は、１対のプーリ３５を駆動させることによって、プーリ３５の間に張られたベルト３４を回転させる。また、第二の上段フォーク３１および第二の下段フォーク３２は、上下に案内させるリニアガイド３７に案内されると同時に、ベルト３４の２面の直線状部分に、第二の上段フォーク３１および第二の下段フォーク３２のそれぞれがクランプされるように、クランプ３６で固定されている。
このような構成によって、第二の上段フォーク３１および第二の下段フォーク３２は、真空モータ３３が回転することによって、それぞれのフォークが相対的に、上下反対方向に動き、開口状態の運動が可能となる。
【００１４】
次に、第一の搬送機構５と第二の搬送機構６の設置位置と、実施する場合の注意点について詳細に説明する。
すでに説明したように、第一の搬送機構５と第二の搬送機構６は、トランスファー室８内に設置され、その位置は図４に示すような配置となっている。
図４（ａ）はトランスファー室の上面図、図４（ｂ）はトランスファー室をロードロック室側より見た断面図である。
図４（ａ）に示すように、第一の搬送機構５に搭載されている第一の上段フォーク２６と第一の下段フォーク２７はくし状とし、上面から見てそれを同一形状とする。同じく第二の搬送機構６に搭載されている第二の上段フォーク３１および第二の下段フォーク３２は、同じくくし状とし、それを同一形状とするが、第一の搬送機構５のフォーク４０と第二の搬送機構６のフォーク４１は、互い干渉しないようなくし状の形状とする。その理由は第一の搬送機構５と第二の搬送機構６とで被処理基板３を授受する際干渉しないようにするためである。
【００１５】
次に、以上で説明した構成による本発明の搬送装置７を使用した結果、処理室１に対して、搬送装置７がどのように被処理基盤を搬送するのかを詳細に説明する。即ち被処理基板の搬送の流れを図１〜図４を再度使って説明する。
カセット１４（図１）に収納されている被処理基板３は、大気搬送ロボット１３（図１）によって取り出され、ロードロック室１０内の支持台１１の上段に未処理基板４３（図１）として載置される。その際、第二ゲート９（図１）は閉状態、第三のゲート１２（図１）は開状態であり、ロードロック室１０は大気圧状態である。その後、第三のゲート１２（図１）は閉じられ、ロードロック室１０は、ポンプなど排気機構によって減圧され、トランスファー室８と近い圧力まで減圧される。
トランスファー室８は、処理室１に近い圧力まで常時減圧されている。その後、第二のゲート９（図１）が開放され、第二の搬送機構６が、ロードロック室１０内に進入し、すでに説明した開口状の運動によって第二の上段フォーク３１（図３）に、未処理基板４３を載置させ、再びトランスファー室８内へと戻る。
この後、第二のゲート９（図１）は再び閉められ、ロードロック室１０は、Ｎ２などの気体によって大気圧状態まで圧力が戻され、大気搬送ロボット１３（図１）が再び新たな未処理基板４３をロードロック室１０内に搬入する。
一方、このロードロック室１０の大気開放作業と新たな未処理基板４３の搬入の作業の間に、第一のゲート４（図１）が開放され、第一の搬送機構５が、処理室１で処理が終了した処理済基板４２（図１）を、回収するために処理室１へと進入する。その際、処理済基板４２は、支持ピン２（図１）が上下することによって、第一の搬送機構５の第一の下段フォーク２７上に載置される。
この後、第一の搬送機構５がトランスファー室８に処理済基板４２を搬送しつつ戻る。
このとき、即ち、第一の搬送機構５の第一の下段フォーク２７（図４）上に処理済基板４２が載置され、かつ第二の搬送機構６の第二の上段フォーク３１（図４）に未処理基板４３が載置された状態で、図５に示すように、第二の搬送機構の真空モータ３３を駆動させることによって、つまり第二の搬送機構６の第一の上段フォーク３１と第一の下段フォーク３２が開口状に運動することによって、第二の搬送機構６の第一の上段フォーク３１より第一の搬送機構５の第一の上段フォーク２６に対して未処理基板４３が載置され、同時に第一の搬送機構５の第一の下段フォーク２７より、第二の搬送機構の第二の下段フォークに処理済基板４２が載置される。
【００１６】
この動作の後、第一の搬送機構５は、再び処理室１へと未処理基板４３を搬入し、トランスファー室へと戻った後、第一のゲート４が閉じられ、ロードロック室１０が減圧された状態で第二のゲート９が開かれると、第二の搬送機構６がロードロック室１０へと進入し、再び上記で説明した運動によって、第二の上段フォーク３１に新たな未処理基板４３を搭載し、同時に第二の下段フォーク３２に搭載されていた処理済基板４２を、支持台１１の下段へと搭載させる。
以上の搬送過程を繰り返し、本発明の搬送機構７は、処理室１に対して被処理基板を供給していくものである。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の搬送機構によれば、上段フォークと下段フォークからなる２段構成の載置部を有する第一搬送機構と、上段フォークと下段フォークからなる２段構成の載置部とおよび該上段フォークと該下段フォークの上下方向間隔を制御できる間隔制御部とを有する第二搬送機構とから成り、前記第二搬送機構の前記上下段フォークが互いに間隔を拡げた状態で前記第一搬送機構の前記上下段フォークを挟み込み、前記第一搬送機構の前記上下段フォークと第二搬送機構の前記フォークとを平面図で互いに噛み合った状態で前記第二搬送機構の前記上段フォークが前記第一搬送機構の前記上段フォークの間をかつ前記第二搬送機構の前記下段フォークが前記第一搬送機構の前記下段フォークの間を通り抜けることができるようになっていること、そしてこの場合、特に、前記第一搬送機構と前記第二搬送機構がそれぞれ直動する駆動部を有し、両者の直動方向線が一致しかつ直動方向が逆向きであり、かつ、前記第一搬送機構の前記上段フォークと前記下段フォークが前記第一搬送機構に、第二搬送機構の前記上段フォークと前記下段フォークが前記第二搬送機構にそれぞれ片持ち支持されることにより前記第一搬送機構と前記第二搬送機構が直動方向線上に進んですれ違い可能となるようにしたので、フットプリントにおいて有利で、かつ処理室に対して未処理基板と処理済基板の交換作業を極めて効率よく行えることができるため、スループットで極めて有利な搬送が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る搬送装置を含む基板処理装置の概略上面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る搬送装置の一部の構成を示す詳細図であり、（ａ）はその上面図、（ｂ）はその正面の断面図である。
【図３】本発明の搬送装置の一部の構成を示す詳細図であり、（ａ）はその上面図、（ｂ）はその正面の断面図である。（ｃ）は（ｂ）におけるＡ部の詳細図である。
【図４】本発明の搬送装置の配置位置を示した図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）はその正面の断面図である。
【図５】本発明の搬送装置が、基板を授受する際の動作を示した、正面の断面図である。
【図６】従来の搬送機構を使用した場合の基板処理装置の概略上面図である。
【図７】従来の搬送機構の例であるツインフォークの水平多関節ロボットを示す上面図である。
【図８】従来の搬送機構の例であるダブルアームの水平多関節ロボットを示す上面図である。
【符号の説明】
１  処理室
２  支持ピン
３  被処理基板
４  第一のゲート
５  第一の搬送機構
６  第二の搬送機構
７  搬送装置
８  トランスファー室
９  第二のゲート
１０  ロードロック室
１１  支持台
１２  第三のゲート
１３  大気搬送ロボット
１４  カセット
２０  ベース
２１  下段リニアモータ
２２  下段リニアガイド
２３  下段スライド
２４  上段リニアモータ
２５  上段スライド
２６  第一の上段フォーク
２７  第一の下段フォーク
２８  ケーブルベア
２９  上段リニアガイド
３１  第二の上段フォーク
３２  第二の下段フォーク
３３  真空モータ
３４  ベルト
３５  プーリ
３６  クランプ
３７  リニアガイド
４０、４１  フォーク
Ａ  スライド方向
【図１】
2004152882.tif 000003
【図２】
2004152882.tif 000004
【図３】
2004152882.tif 000005
【図４】
2004152882.tif 000006
【図５】
2004152882.tif 000007
【図６】
2004152882.tif 000008
【図７】
2004152882.tif 000009
【図８】
2004152882.tif 000010