(57)【要約】 【課題】加熱処理等がされたウエハを搬送する際に、ウエハ表面が大気にふれることでウエハ表面が酸化して、ウエハの品質が劣化することがある。【解決手段】ウエハの搬送システム全体を不活性ガスで充満させることなく、エンドエフェクタ上部に載置されたウエハに対して局所的な不活性ガス雰囲気とする。これによりことで少量の不活性ガスでウエハ等の劣化を防止する。本発明の搬送システムに備えるウエハの搬送装置には、不活性ガスをウエハ表面に送風する送風装置を備えることで、ウエハと送風装置との隙間に不活性ガスの気体相を形成してウエハの酸化を防止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
清浄な環境においてウエハを搬送する搬送装置において、ウエハを載置するエンドエフェクタと、 エンドエフェクタを水平方向に進退動作させるアーム体と、
アーム体を片持ち支持する基部と、 不活性ガスを送風する送風装置と、を備えて、 送風装置の送風面がエンドエフェクタ上に載置されたウエハに対して平行となるように備えるとともに、送風面とウエハとの隙間に不活性ガスの気体相を形成することを特徴とする搬送装置。
【請求項２】
側壁を送風面の縁部であって、ウエハの縁部周囲に離間して、備えることを特徴とする請求項１記載の搬送装置。 
【請求項３】
送風手段の側壁を、鉛直方向に対して傾斜して備えることを特徴とする請求項２記載の搬送装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンドエフェクタ上に載置されたウエハに不活性ガス等を送風する送風手段を備えた搬送装置及び搬送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
搬送システムは、クリーンルーム内で運搬するためのカセット（ＦＯＵＰカセット）と各種処理装置との間等での半導体ウエハ（以下、ウエハと称する。）を搬送するためスカラ型ロボット等の搬送装置を内部に備える。
【０００３】
従来の搬送システムにより各種処理装置から加熱処理されたウエハを収納するカセットへウエハを搬送する際に、ウエハの表面が大気にふれることで酸化して、ウエハの品質が劣化する場合がある。このような場合に搬送システムの内部雰囲気を大気から窒素等の不活性ガスに置き換えることでウエハの酸化を防止している。その一例として特許文献１の従来の搬送システム６０を、図１０を参照して以下に説明する。この従来の搬送システム６０（半導体製造装置）では、内部を清浄な状態に保つための第１筐体６１上部にファンフィルタユニット６２を備えて、装置内部に清浄な気体を送風するものである。その内部床面には、ウエハ５をＦＯＵＰカセット６３から処理装置６４へと搬送するための従来の搬送装置６５を備える。この特許文献１の従来の搬送システム６０では、ファンフィルタユニットで送風する清浄な気体を従来のように空気ではなく、清浄な不活性ガス（窒素）を供給するものである。この従来の搬送システム６０内及び、ＦＯＵＰカセット６３を載置するステージ６６の全体を上部開放可能な蓋６７を備える第２筐体６８内部にも、処理装置６４の内部にも不活性ガスを充満させることとなり、多量の不活性ガスを要する。そうすると、大量に吸引すれば人体に危険を及ぼすため取扱いが困難である。また、ランニングコストがかかることとなる。
【特許文献１】特開２００２−４３３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、少量の不活性ガスでウエハ等の劣化を防止する搬送装置及び搬送システム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】
【０００５】
本発明の搬送装置は、清浄な環境でウエハを搬送するものである。この搬送装置は、ウエハを載置するエンドエフェクタと、エンドエフェクタを水平方向に進退動作させるアーム体と、アーム体を片持ち支持する基部と、不活性ガスを送風する送風装置と、を備えるものである。また、送風装置の送風面がエンドエフェクタ上に載置されたウエハに対して平行となるように備えるとともに、送風面とウエハとの隙間に不活性ガスの気体相を形成している。
【０００６】
また、本発明の搬送装置は、側壁を送風面の縁部であって、ウエハの縁部周囲に離間して備える構成としても良い。側壁を備えない場合に比べて、ウエハと送風装置との隙間が小さくなる。つまり、不活性ガスを大気中へと排出する排出口（隙間）の面積がより小さくすることができる。これにより隙間の圧力が隙間の外側に比べて高くなり安定した気体相が形成できる。
【０００７】
また、本発明の搬送装置は、送風手段の側壁を、鉛直方向に対して傾斜して備える構成としても良い。これにより、大気を巻き込んだ不活性ガスをウエハ表面に吹き付けることを防止できる。
【０００８】
本発明の搬送装置のアーム体は、周知のものであってよい。図１に示すような搬送装置の他、モータの駆動により作動するボールネジ軸による直動機構の可動部分にエンドエフェクタを取り付けて、水平方向に移動可能とする構成の搬送装置であってもよい。また、ボールネジ軸に代えて直列に配置した磁石とコイルにより駆動する直動機構を有するものであってもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、図１から図７までの図を用いて本発明の実施例を説明する。 
【００１０】
図１に示す搬送装置１の送風装置２０ａ、ｂは、不活性ガスのボンベ２１と、バルブ２２と、配管２３と、図示しない与圧室と、図示しない送風口部材とからなる。所望するボンベの内圧が低い場合には、ボンベ２１に加えて（若しくは、代えて）送風ポンプ２４を別途備える構成としてもよい。なお、図示しない別途送風温度を調整するためのヒータ又は、気体冷却機構、温度測定機器、並びに送風湿度を調整するための湿度調整機器及び湿度測定機器、並びに除電するためのイオナイザー（除電装置）を備える場合がある。これらの動作制御及び送風するための気体の状態を制御するために制御装置３０の制御基板の電子回路及びプログラムソフトウェアにより行う。
【００１１】
この搬送装置１は、基台２と、胴体部３と、第１アーム１０ａ、１０ｂ、第２アーム１１ａ、１１ｂにより構成されるアーム体と、エンドエフェクタ１２ａ、ｂと、送風装置２０ａ、ｂとからなる。
【００１２】
アーム１０ａ、ｂは、胴体部３の上部に、水平面内で回動可能となるように備える。アーム１１ａ、ｂは、アーム１０ａ、ｂのそれぞれ先端上部に、水平面内で回動可能となるように備える。さらに、エンドエフェクタ１２ａ、ｂは、アーム１１ａ、ｂのそれぞれ先端上部に、水平面内で回動可能に備える。胴体部３の筐体内部には、アーム１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂとエンドエフェクタ１２ａ、ｂとをそれぞれ駆動する（図示しない）駆動源を備えている。第１アーム１０ａ、１０ｂ、第２アーム１１ａ、１１ｂの内部には、駆動源の動力をアーム１１ａ、ｂ、又は、エンドエフェクタ１２ａ、ｂに伝えるためのベルト及びプーリ、又は、複数のギアを並列して備える。このベルト・プーリ機構等は周知であるため説明を省略する。これにより、第１アーム１０ａ、ｂ、が回転するとともに、第２アーム１１ａ、ｂが第１アーム１０ａ、ｂ、とは逆回転であって、２倍の角度だけ回転することで、エンドエフェクタ１２ａ、ｂを進退動作させることができる。
【００１３】
この搬送装置１は、搬送システム内部と連通可能に隣接する加熱処理を行う処理装置から一時冷却するための仮置棚上にウエハを搬送するために搬送システムに備えられる。かかる場合には、処理装置内部及び仮置棚の内部は、不活性ガスにより満たされていることがある。このよう場合に、処理装置と仮置棚との間に距離があり、この間が大気雰囲気である場合には、搬送中にウエハ表面が大気にふれ表面が酸化する。そこで、このような状況で本発明の搬送装置１が使用される。
【００１４】
搬送装置１の胴体部３の筐体内部には、アーム１０等を上下動させる図示しない昇降駆動機構、例えば、ボールネジ軸とモータとからなるものを備える。これにより、高さが異なって処理装置内等に載置されるウエハに対しても、エンドエフェクタ１２により受渡しが可能となる。
【００１５】
搬送装置１の胴体部３の内部には、アーム１０等を旋回動作させる旋回駆動機構、例えば、モータとプーリ及びベルトからなるもの、又は、モータと遊星歯車等からなるものを備える。これにより、エンドエフェクタ１２の進退方向を、所定の処理装置のアクセス方向に向けることができる。
【００１６】
この搬送装置１により処理装置等に載置されるウエハを取り出す（搬送する）には、第１アーム１０ａ、１０ｂ、第２アーム１１ａ、１１ｂの作動によりエンドエフェクタ１２ａ、ｂを進退動作させて、搬送を所望するウエハの下方にエンドエフェクタ１２ａ、ｂを挿入するとともに、送風装置２０ａ、ｂをウエハの上方に挿入した後、昇降駆動機構の作動によりエンドエフェクタ１２ａ、ｂの上部にウエハを載置して搬送することができる。送風装置の制御、例えば送風開始命令・送風停止命令並びに送風量、温度、湿度の管理等について制御装置３０等により行うものである。
【００１７】
また、この搬送装置１に備える各モータへの回動制御は、一括して制御装置３０の制御基板の電子回路及びプログラムソフトウェアにより、又は図示しない別途制御装置と分散することにより行う。
【００１８】
本実施例では、不活性ガスのボンベ２１を除く送風装置２０を、エンドエフェクタ１２ａ、ｂの上部に載置されたウエハから上方に離間した位置であって、エンドエフェクタ１２ａ、ｂ上に、その根元側に支柱を介して備える（エンドエフェクタ１２ａ、ｂは、アーム１０ａ、ｂの先端上部に回転可能となるように片持ち支持されて備える。根元側とは、片持ち支持される側をいう。）。なお、不活性ガスのボンベ２１をエンドエフェクタ１２の上部以外の場所に備える。本実施例で送風装置２０からボンベ２１を除いて備えるのは、ボンベ２１をエンドエフェクタ１２ａ、ｂ上などに取り付けた場合に、その重みによりたわみが生じて最適なウエハの搬送が困難である等の不具合を考慮したためである。搬送装置１の内部にボンベ２１を備えることについては、若しくは、十分な剛性等の前述の課題が解決できる搬送装置１においては、ボンベ２１を搬送装置１に備えても良い。
【００１９】
図２に示す送風装置２０において、送風面３２をエンドエフェクタ１２の上部に載置されるウエハ５に対して平行となるように設置している。ウエハ５の上面から送風装置２０の送風面３２までの隙間の距離Ｌは、５ｍｍから１５ｍｍ程度としているが、送風装置２０から送風される風速や、送風面３２の面積等との関係で最適な数値が決定されるものである。ここで、最適であるとは、送風装置２０からウエハ５に対して送風される状態において、十分にウエハ５の表面に不活性ガス雰囲気で包まれており、大気と接触しない状態をいう。さらに、後述するシミュレーションでは、エンドエフェクタ１２の上部に固定された送風装置２０をエンドエフェクタ１２ともに水平方向に移動させることにより発生する１ｍ／ｓの横風がある状態でも大気を隙間に巻き込まなければ最適であると（流線図等により送風面より外側からの気体の流れがあるか否かにより）判断している。流線図については図３、４により後述する。
【００２０】
本発明の実施例では、ボンベ２１の内部にある不活性ガスが、配管２３を通じてバルブ２２を経ることで流量を調整された状態で与圧室３１へとおくられる。これにより、送風面３２から噴出する気体の量を調整するのである。このバルブ２２を制御装置３０からの電気信号を受けて電動により、又は手動により作動することで送風量が調整されて与圧室３１に送風されるのである。
【００２１】
本実施例では、配管２３の途中にパーティクル等を除去するフィルタ２５を備えている。これにより、事前にパーティクルを除去した清浄な不活性ガスをウエハ５の表面上へと送風することができる。
【００２２】
この与圧室３１の内部底面３３には、送風口３４の部材が備えられている。この送風口３４の部材は、板材にパンチ穴を設けたものであり、与圧室３１内で圧縮された不活性ガスを送風口３４から所望する流速で噴出するためのものである。また、送風口３４の他の実施例については、後述する。
【００２３】
図２中では、ウエハ５へ送風された不活性ガスの流れを矢印により示す。図２の送風装置２０では、ウエハ５の中央上部から送風される不活性ガスは、ウエハの周辺方向に向かって流れる。これにより、送風面３２とウエハ５の表面に不活性ガスの気体相ができ、ウエハ５の表面（送風装置２０による送風が接する面）に不活性ガス以外の気体（例えば大気）がふれなくすることができる。送風面３２からウエハ５の表面まで離間する距離Ｌは、このときの気体相を形成しうる程度の距離をいう。
【００２４】
本実施例では、３００ｍｍのウエハ５に対する送風装置２０の具体例を示すが、ウエハの形状、及び大きさについて限定するものではない。ウエハ５の表面から送風面までの距離は、５ｍｍ〜１５ｍｍ程度であり、５ｍｍより狭いと、搬送装置１の作動によりエンドエフェクタ１２が進退動作するに際して送風装置２０と周辺機器と接触する事故を起こすことがあり、その安全のためである。１５ｍｍ以上離間するとウエハ周縁部において、気体相の外側の大気を巻き込むこととなり、結果としてウエハ５の表面と大気とが接触して酸化するなどして品質が劣化する事となる。
【実施例１】
【００２５】
実施例１では、図１の搬送装置１において、搬送装置１が（相対的に）水平方向に１ｍ／ｓで移動した（エンドエフェクタ１２上に載置されたウエハ５の上面と送風装置２０との隙間に風速１ｍ／ｓの横風が吹き込む）場合に、以下の条件についてシミュレーションを行った。
【００２６】
送風装置２０による送風量を０．０３ｍ／ｓ、０．０５ｍ／ｓ、０．１０ｍ／ｓ、０．１５ｍ／ｓ、０．２０ｍ／ｓとした場合についてシミュレーションを行った。
【００２７】
ウエハ５の上面から送風装置２０までの隙間を５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍとした場合についてシミュレーションを行った。
【００２８】
送風装置２０の送風面３２（送風面とは、送風口の部材のウエハとの対面をいう。本実施例での形状は、円形である。）の直径を、３００ｍｍ、３１０ｍｍ、３２０ｍｍとした場合についてシミュレーションを行った。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
図３、４は、送風装置２０から送風された不活性ガスの流れについてのシミュレーション結果（直方体２４で示す範囲内の結果）を示すものである。図３は、送風面３２の直径＝３００ｍｍ、風速＝０．０３ｍ／ｓ、隙間Ｌ＝５ｍｍのときを示すものである。図４は、送風面３２の直径＝３００ｍｍ、風速＝０．０５ｍ／ｓ、隙間Ｌ＝５ｍｍのときを示すものである。図３、図４は、送風装置２０を透かしてエンドエフェクタ１２上に載置されたウエハ５をみたときの流線図（斜視図）をしめすものである。
【００３１】
また、上記表１では、最適（表１において○と表記している。）であるか否かについての記載があるが、その判断は、図３と図４等により円で囲む部分が大気側からウエハの中心方向への気体の流れがあるか否かにより判断するものである。つまり、図３に示すように大気側からウエハ５中心方向への気体の流れ（○…Aで囲むがある場合には最適ではなく、×と表記する。図４に示すように中心方向から大気側への気体の流れである場合には最適であり、○と表記する。
【００３２】
図５ａでは、図１に示す送風面３２（板材にパンチ穴を設けたもの）の平面図を示す。図５ｂ、ｃは、図１に示す送風面３２ａと異なるものを示す。
【００３３】
図５ｂの送風面３２ｂは、図５ａの送風面３２ａに対してウエハ５に対して送風する箇所の穴の数を増減した送風面３２ｂを示している。この送風面３２ｂでは、ウエハ５の中央とウエハ５の縁部に対応する送風面３２ｂの箇所に送風口３４を備える。
送風面３２の面積あたりの孔の数を増減しても同様の効果を得ることができる。
【００３４】
図５ｃの送風面３２ｃは、穴の大きさを大きく又は小さくしたものを示している。この送風面３２ｃは、ウエハ５の中央に対応する送風面３２ｃの箇所に送風口３４より大きな送風口３４ｃを備え、ウエハ５の縁部に対応する送風面３２ｃの箇所には、送風面３２ａと同じ送風口３４を備える。これにより、所定の風量をウエハの表面に平均的に、若しくは、ウエハの縁部に向けては中央付近に対して多量に送風することで送風するウエハ上の位置によって送風量及び風速を調整する等、送風の状態を調整することができる。
また、送風口３４ｂについて、送風口ではなく排気孔としてもよい。
【００３５】
図６ａの送風装置２０ａでは、図２の送風装置２０の送風口３２の孔が鉛直方向に向いているのに対してウエハ５の周縁に対して、送風する方向を鉛直から傾斜（図中では、矢印Ａ、Ａ´で示す。）するように送風口３４ｄを備える。具体的には、通常鉛直方向に開けられている送風口３４を、送風口３４の部材にウエハ５の中心側から周縁方向に傾斜して設けることで可能である。これにより、大気を巻き込んだ不活性ガスをウエハ５の表面に送風することを防止することができる。
【００３６】
図６ｂの送風装置２０ｂは、図２の送風装置２０のように、与圧室３１を備えることなく、配管２３を直接送風口３４の部材である多孔質部材３５に取り付けて備えるものを示している。与圧室３１を設けなくても、連続的に連なる多孔質部材３５の孔により一箇所から供給された不活性ガスが一度に外部へと排出されることない。つまりは、不活性ガスが多孔質中の連続する孔の中を、平均的に、又、広範囲に伝っていくこととなる。このため、送風装置２０ｂの全体の高さ（Ｍ２）を従来の送風装置２０ａの高さ（図６中のＭ１）より小さくすることができる。
【００３７】
図６ｃの送風装置２０ｃは、図２の送風装置２０のように、与圧室３１を備えるが、その内部底面３３に備える送風口３４の部材が多孔質部材３５となっている。これにより、多孔質部材３５の連続する孔が全体的に均等で場合にも送風面３２の全面にわたって均等に送風することができる。
【００３８】
図６ｄの送風装置２０ｄは、図２の送風装置２０と同様であるが、ウエハ縁部上方に対応する送風面３２の箇所に側壁３６を備える。これにより、送付装置２０ｄからウエハ５に向けて送風された不活性ガスが送風面とウエハ表面との隙間から外部へと排気される幅（Ｌ１）が従来の幅（図２中のＬ）より狭くなることから、隙間内の不活性ガスの圧力が外部より高くなり、外部からの外気の進入を防ぐことができる。つまり、ウエハ５の表面に外気がふれることによる酸化を、より防止することができる。
【００３９】
図７に、図１と異なる搬送装置５０の実施例を示す。図１の搬送装置１では、エンドエフェクタ１２ａ、ｂに送風装置２０ａ、ｂが備えるのに対して図６の搬送装置５０では、胴体部３に４本の支柱５１を介して送風装置２０ｃ、ｄを備える。さらに、送風装置２０ｃ、ｄの高さは、エンドエフェクタ１２ａ、ｂに載置されたウエハ５ａ、ｂから上記シミュレーション等により最適であると判断された位置となるように設置される。また、送風口３４の形状は、図６に示すように、搬送装置５０のアーム体（アーム体は、第１アーム１０と第２アーム１１とからなる。）が待機位置（アーム体が退避した状態、つまり、図に示したように、アーム体が屈曲した状態をいう。）にあるエンドエフェクタ１２ａ、ｂの上方となるように備える。
【００４０】
図８は、図７の搬送装置５０を搬送システム５２に設置した状態を示す一部切り欠き斜視図である。この搬送装置５０は、加熱等の処理を行う処理装置５３からウエハ５を加熱処理による熱を冷ますための仮置棚５４へと搬送するものである。この搬送装置５０のアーム体を回動動作させて、上側のエンドエフェクタ１２ｂを処理装置５３の内部に載置されたウエハ５の下方へ挿入した状態を示す。処理装置５３には、不活性ガス（窒素）が充満されている。また、処理装置５３の外部の壁面５４には、搬送装置５０の送風装置２０ｃ、ｄと同様の送風装置２０eを備える。送風装置２０ｅと搬送装置５０の送風装置２０ｃ若しくは、２０ｄとは、それぞれの送風面３４が同じ高さであり、また、僅かな隙間を隔てて備える。
【００４１】
図９は、図８の状態にある搬送装置５０を、仮置棚の開口部に対面すべく旋回動作させた状態であり、さらに上方のアーム体を作動させて加熱処理が行われたウエハ５を仮置棚５４内へと搬送している状態を示すものである。なお、仮置棚５４の内部のウエハ５及びその下方に挿入するエンドエフェクタ１２ａを点線で示す。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１は、本発明の搬送装置の一実施例を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１の送風装置を示す断面側面図である。
【図３】図３は、シミュレーションの結果を示す。
【図４】図４は、図３と異なるシミュレーションの結果を示す。
【図５】図５は、図２の送風口と異なる実施例を示す平面図である。
【図６】図６は、図２と異なる送風装置の実施例を示す断面側面図である。
【図７】図７は、図１と異なる搬送装置の実施例を示す。
【図８】図８は、図７の搬送装置が搬送システムに設置された状態を示す一部切り欠き斜視図である。
【図９】図９は、図７の搬送装置が搬送システムに設置された状態を示す一部切り欠き斜視図である。
【図１０】図１０は、従来の搬送システムを示す側面断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１、５０    搬送装置 
２          基台   
３          胴体部   
５          ウエハ 
１０ａ、ｂ    第１アーム 
１１ａ、ｂ    第２アーム 
１２、１２ａ、ｂ    エンドエフェクタ 
２０、２０ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ    送風装置 
２１          ボンベ 
２２          バルブ 
２３          配管 
２５          フィルタ 
３０          制御装置 
３１          与圧室
３２          送風面
３３          与圧室の内部底面 
３４          送風口
３５          多孔質部材
３６          側壁
５１          支柱
５２          搬送システム
５３、６４    処理装置
５４          仮置棚
６０          従来の搬送システム
６１          第１筐体
６２          ファンフィルタユニット
６３          ＦＯＵＰカセット
６５          従来の搬送装置
６６          ステージ
６７          蓋
６８          第２筐体
【図３】
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【図４】
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【図１】
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【図２】
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【図５】
2009170740.tif 000008
【図６】
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【図７】
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【図８】
2009170740.tif 000011
【図９】
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【図１０】
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