(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被移送体を移送する装置において、
ベースと、
前記ベース上に設けられ、第１方向に沿って移動可能で、第１方向を軸として回動可能な第１アームと、
前記第１アームの一端部で前記第１方向と直交する方向の第１ピボットで回動可能に連結され前記第１方向と直交する第２方向に延びた第１部分と該第１部分から前記第１方向に延びた第２部分とを持つ第２アームと、
前記第２アームの前記第２部分の第１方向端部に、前記第１方向と直交する方向の第２ピボットで回動可能に連結され、前記被移送体を保持するハンドと、を有し、
前記第１アームと、前記第２アームと、前記ハンドとの各連結部は、各々に対応する駆動手段により各々独立に回動することを特徴とする被移送体移送装置。
【請求項２】
前記ハンドは、地面と常に水平を維持するように回動することを特徴とする請求項１に記載の被移送体移送装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の被移送体移送装置を用いた被移送体の移送方法であって、
前記被移送体を移送する方向へ第１アームを回転する段階と、
前記第１アームを第１方向へ移動させる段階と、
前記第１ピボットを軸として、第２アームを回動させるとともに、第２ピボットを軸としてハンドを回動させて、前記ハンドが常に水平を維持したまま前記第２方向に移動させる段階と、
を有することを特徴とする被移送体移送方法。
【請求項４】
前記ハンドは、前記第２アームとの連結部において、前記第２アームの回動方向と反対の方向に回動することを特徴とする請求項３に記載の被移送体移送方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被移送体を移送するための移送装置に関するものであり、より詳しくは移送装置の設置占有面積を少なくして狭い空間でも移送動作が可能なウェーハ移送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、クラスタシステムは移送装置とその周囲に設けられた複数の処理モジュールを含むマルチチャンバ製造装置を指す。
【０００３】
最近、液晶モニタ装置（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ装置、半導体製造装置等において複数の処理を一貫して実行できるクラスタシステムの需要が高まっている。
【０００４】
たとえば、特開平１０−２７５８４８号公報に開示されているように、移送装置は、搬送室を規定する８角形のハウジングと、このハウジング内に回動自在に設けられた移送装置を有している。そして、処理モジュールは、ハウジングの８角形の角辺に装着できる。移送装置は被処理体、たとえばウェーハをロードロック（ｌｏａｄ  ｌｏｃｋ）室のロードロックカセットから取り出し、これを処理モジュールの処理室に搬入する。処理室で所定の処理が成された被処理体は移送装置により搬出され、次の処理モジュール、ロードロックモジュール又はその外のモジュールに搬送される。
【０００５】
こうしたクラスタシステムに使用される移送装置は、ベースに第１アームが回動可能に連結され、第１アームに対して第２アームが回動可能に連結され、第２アームの端にはハンドラが回動可能に連結されて相互相対的な回動運動する多関節状の蛙後足形（ｆｒｏｇ−ｌｅｇ  ｔｙｐｅ）より成る。こうした移送装置は平面上でウェーハハンドリングが行われるため、水平アームの動作のために広い空間を必要とした。
【０００６】
前述した通常的なクラスタシステムに用いられている従来の移送装置では、以下のようないくつかの問題を有する。
【０００７】
すなわち、平面上のウェーハハンドリングにより水平アームの一連の平面的な回転動作のための広い空間が必要である。このため、装置が必要とする設置占有面積（これをフートプリント（ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ）と称する）として広い場所が必要なため、全体的な設備の占有面積も増加し、単位面積当たり空間効率が下がるという問題がある。
【０００８】
これは、量産ラインの場合、製造ラインの維持費用の増加、及び自動化の物流移送の非効率化等の問題が発生される。そして、こうした移送距離をカバーするため必然的にアームの長さが長くなり得るしかない。また、ウェーハの移動距離が長くなることによる処理量が制限されてしまうといった問題もある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、移送装置の設置占有面積を最小限に縮められる新たな形態のウェーハ移送装置を提供することであり、この移送装置を用いた被移送体の移送方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するための本発明は、被移送体を移送する装置において、ベースと、前記ベース上に設けられ、第１方向に沿って移動可能で、第１方向を軸として回動可能な第１アームと、前記第１アームの一端部で前記第１方向と直交する方向の第１ピボットで回動可能に連結され前記第１方向と直交する第２方向に延びた第１部分と該第１部分から前記第１方向に延びた第２部分とを持つ第２アームと、前記第２アームの前記第２部分の第１方向端部に、前記第１方向と直交する方向の第２ピボットで回動可能に連結され、前記被移送体を保持するハンドと、を有し、前記第１アームと、前記第２アームと、前記ハンドとの各連結部は、各々に対応する駆動手段により各々独立に回動することを特徴とする被移送体移送装置である。
【００１１】
ここで、第１方向は地面に対して垂直方向であり得る。したがって、第２方向は水平方向であり得る。
【００１３】
このような本発明において、ハンドはウェーハを運搬する時、地面と常に水平を維持するように回動できる。
【００１４】
また、本発明は、請求項１または２に記載の被移送体移送装置を用いた被移送体の移送方法であって、前記被移送体を移送する方向へ第１アームを回転する段階と、前記第１アームを第１方向へ移動させる段階と、前記第１ピボットを軸として、第２アームを回動させるとともに、第２ピボットを軸としてハンドを回動させて、前記ハンドが常に水平を維持したまま前記第２方向に移動させる段階と、を有することを特徴とする被移送体移送方法である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付した図１及び図１２を参照して、より詳細に説明する。図面において、同一な機能を遂行する構成要素に対しては同一な参照番号が併記されている。
【００１６】
また、本発明の実施の形態は色々の形態で変形でき、本発明の範囲が後述する実施の形態により限定されることと解析されてはいけない。本実施の形態は当業界で平均的な知識を持つ者に本発明をより完全に説明するために提供されることである。したがって、図面での要素の形状等はより明確な説明を強調するために誇張されたものである。
【００１７】
図１及び図２は本発明を適用した実施の形態によるウェーハ移送装置を示す斜視図及び正面図である。
【００１８】
図１及び図２を参照すると、ウェーハ移送装置１００は、ベース１１０と、下部アーム（第１アーム）１２０と、上部アーム（第２アーム）１３０と、ハンド１４０とより成る。
【００１９】
ベース１１０は、たとえばトランスファーチャンバの底に設けられる。下部アーム１２０は、このベース１１０上に第１方向ｚ（地面に対して垂直方向、以下、垂直方向という）に沿って移動可能なように、そして垂直方向ｚを軸として回動可能なように設けられている。
【００２０】
この下部アーム１２０の上下移動、すなわち、垂直方向の移動は、図１０に示すようなシリンダ駆動方式、図１１に示すようなカム駆動方式、または、図１２に示すようなラックギヤ駆動方式等の多様な方式より構成することができる。
【００２１】
上部アーム１３０は、下部アーム１２０と第１ピボットｒ１により回動可能に連結されており、水平方向に延びた水平部分（第１部分）とこの水平部分から垂直方向に延びている垂直部分（第２部分）を有するほぼ“Ｌ”字形状をしている。
【００２２】
この上部アーム１３０は、水平部分が下部アーム１２０の上端に設けられている第１ピボットｒ１を軸として、図示ａ方向に沿うように回動する。
【００２３】
そして、この上部アーム１３０は、下部アーム１２０の上端に垂直に立てられた状態で待機し、このとき設置場所の投影面が最小面積となる。
【００２４】
また、ウェーハ移送時には、前進方向ａへ回動して上部アーム１３０の長さｘ１とハンド長さ（ハンドにホールディングされたウェーハの中心からハンドの回転軸の間の距離）ｘ２との和がウェーハ移送距離Ｌと相応する。
【００２５】
ハンド１４０は、ウェーハｗをホールディングする部分であって、上部アーム１３０の垂直端に第２ピボットｒ２により連結されている。
【００２６】
このハンド１４０は、水平方向ｘを軸として上部アーム１３０の回動方向ａと反対方向ｂへ回動される。このハンド１４０の回動はウェーハｗを運搬する時、地面と常に水平を維持するようにするためである。
【００２７】
下部ブーム１２０の回転動作、下部アーム１２０と上部アーム１３０の連結軸である第１ピボットｒ１での回動動作、上部アーム１３０とハンド１４０の連結軸である第２ピボットｒ２の回転動作は、それら各々に対応する駆動手段、たとえばステッピングモータやサーボモータとタイミングベルト等との組み合わせ（図面の単純化のために表示せず）等により各々独立的に成される。このような駆動手段は、たとえば、通常の多関節ロボットに使用される機械的装置により具現されることが望ましい。
【００２８】
この移送装置１００によれば、図２（Ａ）に示すように、垂直に立てられている上部アーム１３０が、図２（Ｂ）に示すように、下部アーム１２０との接続部を軸ｒ１としてａ方向へ回動されながら軸ｒ２でｂ方向に回動することにより、ウェーハｗを地面と水平に保ちつつ方向ｘに伸びて距離Ｌをウェーハを移送する（前進状態）。一方、これとは逆の動作により垂直に立てられることで、ウェーハｗを元の位置に移送する（後進状態）。
【００２９】
そして、上部アーム１３０が垂直に立てられた後進状態で下部アーム１２０が回転されてウェーハの移送方向を変えられるので、狭い空間（平面的空間）でもウェーハ移送に対する一連の動作が可能であるという利点がある。
【００３０】
特に、本発明の移送装置では、ウェーハ移送距離をカバーするため上部アームの長さを延ばしてもこの上部アームが平面的に占める空間、すなわち、移送装置の設置占有面積（フートプリント）は全く増加しないという利点がある。
【００３１】
このように、最小のフートプリントが可能な本発明の移送装置１００は、液晶モニタ装置（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ装置、半導体製造装置等において複数の処理を一貫して実行できるクラスタシステムに非常に有用に適用できる。
【００３２】
図３は、本発明の移送装置が適用された半導体設備を示す図面で、図３（Ａ）が平面図、図３（ｂ）が図３（Ａ）の（Ｂ）方向から見た正面図、図３（ｃ）が図３（Ａ）の（ｃ）方向から見た側面図である。
【００３３】
半導体設備２００は、ウェーハカセット２４０が置かれるロードロックチャンバ２３０と、所定の処理が成されるプロセスチャンバ２１０、そして本発明の移送装置１００が設けられたトランスファーチャンバ２２０とより成る。ここで、半導体設備２００はトランスファーチャンバ２２０の周囲に複数のプロセスチャンバを備えたマルチチャンバ製造設備としても理解できる。移送装置１００はウェーハ（被処理体）をロードロックチャンバ２３０のウェーハカセット２４０から取り出し、これをプロセスチャンバ２１０へ搬入する一連の動作を遂行する。
【００３４】
図３乃至図５は、移送装置がロードロックチャンバのウェーハカセットからウェーハを引き出して工程チャンバへローディングする過程を順次に示す図面である。
【００３５】
ロードロックチャンバ２３０に置かれたカセット２４０からウェーハｗを引き出す過程を具体的に説明する。
【００３６】
まず、下部アーム１２０が垂直方向へ上下移動すると同時に上部アーム１３０が水平方向ｘを軸として回動する。
【００３７】
このときハンド１４０は、下部アーム１２０に連結された上部アーム１３０の回動によりロードロックチャンバ２３０側へ前進移動する。
【００３８】
前進移動するハンド１４０は上部アーム１３０の回動方向と反対される方向ｂへ回動して常に地面と水平を維持しながらカセット上のウェーハをホールディングさせる。
【００３９】
移送装置１００は、このようにハンド１４０にウェーハｗがホールディングされた前進状態（上部アームとハンドとが延べられた状態）（図４に示される）で前述した一連の動作を逆に進行すると、移送装置は後進状態（上部アームとハンドとが折られた状態）（図５に示される）になる。
【００４０】
図６乃至図９は引き出したウェーハをプロセスチャンバのステージ上にローディングする過程を段階的に示している。
【００４１】
図面を参照すると、移送装置１００は後進状態で垂直方向ｚを軸として下部アーム１２０を９０度回動して、ハンド１４０の端がプロセスチャンバ２１０を向くように方向を変更する（図６参照）。
【００４２】
次に、ウェーハｗをカセット２４０から引き出す過程と同様に、下部アーム１２０が垂直方向へ上下移動し、同時に上部アーム１３０は水平方向を軸として回動する動作によりウェーハｗがホールディングされているハンド１４０は下部アーム１２０に連結された上部アーム１３０の回動によりプロセスチャンバ２１０側へ前進移動する（図７参照）。
【００４３】
このとき、前進移動するハンド１４０は常に地面と水平が維持できるように上部アーム１３０の回動方向と反対される方向へ回動する。プロセスチャンバのステージ２１２の上部に位置したウェーハｗはステージ２１２上へ上昇するリフトピン２１４に置かれる（図８参照）。移送装置１００は前進状態で前述した一連の動作を逆に進行して後進状態（上部アームとハンドとが折られた状態）（図９に示される）で待機する。一方、プロセスチャンバで所定の処理が成されたウェーハは移送装置により搬出されて、次処理チャンバ、ロードロックチャンバ又はその外のモジュールに搬送される。
【００４４】
以上のように、本発明による移送装置の構成及び作用を、実施の形態として、前述した説明及び図面により示したが、本発明は、このような実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を外れない範囲内で多様な変化及び変更が可能なことは勿論である。
【００４５】
したがって、上述した実施の形態では、本発明による移送装置を立てた状態、すなわち、図１においてｚ方向を垂直、ｘ方向を水平としているが、このような設置状態に限らず、ｚ方向が水平、ｘ方向が垂直となるように、本発明による移送装置を寝かせた状態として設置してもよいし、さらには、斜めに角度を持った状態で設置してもよい。また、このような場合には、ハンドは常に水平を保つようにしてもよいし、たとえば、ハンドに真空チャックや静電チャックなどの被移送体を吸着させる装置を用いることで、ハンドを水平に保たなくてもよいようにしてもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、ウェーハ等の被移送体の移送時にアームの回転半径が最小化でき、装置の設置占有面積と外部干渉面積とが少なくなり狭い空間でも設置が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態によるウェーハ移送装置を示す斜視図及び正面図である。
【図２】  本発明の実施の形態によるウェーハ移送装置を示す斜視図及び正面図である。
【図３】  移送装置がロードロックチャンバのウェーハカセットからウェーハを引き出して工程チャンバへローディングする過程を説明するための図面である。
【図４】  移送装置がロードロックチャンバのウェーハカセットからウェーハを引き出して工程チャンバへローディングする過程を説明するための図面である。
【図５】  移送装置がロードロックチャンバのウェーハカセットからウェーハを引き出して工程チャンバへローディングする過程を説明するための図面である。
【図６】  ロードロックチャンバから引き出したウェーハをプロセスチャンバのステージ上にローディングする過程を説明するための図面である。
【図７】  ロードロックチャンバから引き出したウェーハをプロセスチャンバのステージ上にローディングする過程を説明するための図面である。
【図８】  ロードロックチャンバから引き出したウェーハをプロセスチャンバのステージ上にローディングする過程を説明するための図面である。
【図９】  ロードロックチャンバから引き出したウェーハをプロセスチャンバのステージ上にローディングする過程を説明するための図面である。
【図１０】  下部アームの多様な駆動方式を示す図面である。
【図１１】  下部アームの多様な駆動方式を示す図面である。
【図１２】  下部アームの多様な駆動方式を示す図面である。
【符号の説明】
１００  移送装置
１１０  ベース
１２０  下部アーム
１３０  上部アーム
１４０  ハンド
２１０  プロセスチャンバ
２２０  トランスファーチャンバ
２３０  ロードロックチャンバ
ｗ  ウェーハ
【図１】
0004056283.tif 000002
【図２】
0004056283.tif 000003
【図３】
0004056283.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0004056283.tif 000007
【図７】
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【図８】
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【図９】
0004056283.tif 000010
【図１０】
0004056283.tif 000011
【図１１】
0004056283.tif 000012
【図１２】
0004056283.tif 000013