JP2002141389A - 基板搬送用ブレードおよび半導体基板製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 搬送ブレードと基板の端部との接触時に衝撃
を与えることなく、基板の中心出しをすることにより、
パーティクルの付着を抑制する。 【解決手段】 基板１１を載置し搬送する基板搬送用ブ
レードであって、基板１１と径が同じ底面に基板１１が
載置される凹部２０を有し、凹部２０の周辺部に、凹部
２０の内部方向に向いた斜面を持つ傾斜台１４〜１７
が、基板１１の端部に部分的に接触可能なように設けら
れている。これにより、基板１１の周辺部は、搬送ブレ
ードに基板１１が載置されるとき、それらにほとんど点
接触で接触しながら凹部中心部へ滑り落ち、位置決めで
きるようになるから、基板１１の端部に与える衝撃を最
小限度にするとともに、基板１１上のパーティクルの付
着を抑制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体ウエハ等
の基板処理装置、半導体製造装置の構成部品である、基
板搬送用ブレードおよび半導体基板製造装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図６はマルチチャンバ方式のスパッタリ
ング薄膜形成装置、ドライエッチング装置あるいはプラ
ズマＣＶＤ装置のような半導体製造装置のチャンバ構成
を示す概略図である。図６において、４０１は純粋に半
導体基板の搬送のみに関わる搬送用チャンバ（トランス
ファーチャンバ４０８）内に置かれた半導体基板、４０
２は半導体基板製造装置の内外と半導体基板の出し入れ
を行うロードロックチャンバ、４０３はロードロックチ
ャンバ内のカセット載置ステージ、４０６は半導体基板
に成膜処理など各種の処理を施すプロセスチャンバであ
る。

【０００３】通常、トランスファーチャンバ４０８は、
ロードロックチャンバ４０２とプロセスチャンバ４０６
との中間に位置し、双方のチャンバとの間で半導体基板
４０１のやりとりを行う役目を果たしている。４０７は
プロセスチャンバ４０６内の基板載置ステージ、４１０
はトランスファーチャンバ４０８内の基板搬送ロボット
で、半導体基板４０１を所望の位置に運ぶために、水平
方向および回転方向の動作を行うようにできている。４
０９は搬送ブレードで、トランスファーチャンバ４０８
の搬送ロボット４１０の先端を構成する半導体基板４０
１の支持部となっているものである。

【０００４】なお、搬送ロボット４１０の中には、前記
の動作の他に上昇下降方向の動作ができるものもある
が、図６に示したものは、搬送ロボット４１０自体が上
昇下降の動作をすることなく、ロードロックチャンバ４
０２内のカセット載置ステージ４０３あるいはプロセス
チャンバ４０６内の基板載置ステージ４０７が上昇下降
の動作をする場合を示している。

【０００５】ロードロックチャンバ４０２内のカセット
載置ステージ４０３上には、基板を複数枚単位で収納す
る金属またはプラスティック樹脂製のカセット４０４が
収納されている。また、カセット載置ステージ４０３に
は、基板カセット４０４内の基板４０１を、プロセスチ
ャンバ４０６に搬送する途中、基板搬送ブレード４０９
上に基板４０１を、基板カセット４０４のスロット部す
なわち溝部４０５に接触することなく載せるため、ステ
ージの上昇および下降動作が可能な機構が備え付けられ
ている。

【０００６】次に、図６で示した搬送ブレード４０９の
詳細な構造について説明する。図７（ａ），（ｂ）は、
従来の搬送ブレードの構造を示す図である。半導体装置
等に用いる基板搬送ブレードは、平板５２の面に対して
鈍角となる第１の急斜面５３と、第１の急斜面５３に対
向する第２の急斜面５４と、平板５２の面に対して鋭角
となる第１の緩斜面５５と、第１の緩斜面５５に対向す
る第２の緩斜面５６とで構成される。

【０００７】基板５１が搬送ブレードに載置される際、
図７に示すように直接搬送ブレードの中心部に置かれる
のではなく、基板５１の端部が一方が急斜面５３に、他
方が緩斜面５６にそれぞれ線接触するように置かれる。
その後、基板は線接触を保ちながら、自重で急斜面５３
を滑り、最終的に基板の両端が緩斜面５５および緩斜面
５６に到達し、ブレード中心に移動し、位置決めができ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように従
来の基板処理装置用の基板搬送用ブレードでは、斜度の
異なる複数の載置面５３，５５で構成することにより、
搬送ブレード上での基板５１の中心合わせを実現してき
た。しかしながら従来の構成では、搬送ブレードに載せ
た基板５１は、搬送ブレードの中心に移動させる際に基
板端部が斜面のほとんど全体と接触を保ちながらすべり
移動するため、基板５１の端部あるいは搬送ブレードの
面に衝撃を与え、そのことによって基板５１の端部の微
小部分が削れたり、搬送ブレード面が削れたりして基板
５１上にパーティクルが付着することが多く、問題であ
った。

【０００９】また、図６において、搬送ロボット４１０
はトランスファーチャンバ４０８の中央部から、ロード
ロックチャンバ４０２方向、または、プロセスチャンバ
４０６方向へ、長さにしてトランスファーチャンバ４０
８の半径分程度の距離を水平移動する。さらには、搬送
ロボット４１０は、ロードロックチャンバ４０２方向か
らプロセスチャンバ４０６の方向まで回転するが、従来
の基板搬送ブレードでは、水平回転移動の際に遠心力で
基板中心がずれる可能性がある。

【００１０】つまり、成膜処理前に半導体基板４０１の
中心が基板搬送ブレード４０９の中心に載っているとし
ても、プロセスチャンバ４０６での成膜処理後にロード
ロック４０２に戻った際に、再び半導体基板４０１の中
心が、基板の搬送ブレード４０９の中心に載っていると
は限らない。この場合、基板搬送ブレード４０９上にあ
る基板４０１は、基板搬送ブレード４０９を基準にして
斜め方向に載っていることになる。この状態でロードロ
ックチャンバ４０２内のカセット４０４に基板４０１が
戻った場合、前記カセットのスロット４０５と基板４０
１の端部が接触し、これによってもパーティクルが発生
する可能性がある。また、基板中心とブレード中心との
ずれがひどい場合は、ロードロックチャンバ４０２内で
基板が割れて半導体デバイスが形成された基板が失わ
れ、歩留まり低下を引き起こす危険性があるという問題
があった。

【００１１】したがって、この発明の目的は、上記従来
の問題点を解決するもので、搬送ブレードと基板の端部
との接触時に衝撃を与えることなく、基板の中心出しを
することにより、パーティクルの付着を抑制する基板搬
送用ブレードおよび半導体基板製造装置を提供すること
である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、この発明の請求項１記載の基板搬送用ブレードは、
基板を載置し搬送する基板搬送用ブレードであって、前
記基板と径が同じ底面に基板が載置される凹部を有し、
前記凹部の周辺部に、前記凹部の内部方向に向いた斜面
を持つ傾斜台が、基板の端部に部分的に接触可能なよう
に設けられている。

【００１３】このように、基板と径が同じ底面に基板が
載置される凹部を有し、凹部の周辺部に、凹部の内部方
向に向いた斜面を持つ傾斜台が、基板の端部に部分的に
接触可能なように設けられているので、基板の周辺部
は、搬送ブレードに基板が載置されるとき、それらにほ
とんど点接触で接触しながら凹部中心部へ滑り落ち、位
置決めできるようになるから、基板の端部に与える衝撃
を最小限度にするとともに、基板上のパーティクルの付
着を抑制することができる。

【００１４】請求項２記載の基板搬送用ブレードは、請
求項１において、傾斜台が凹部表面に対してほぼ垂直に
設けられている。このように、傾斜台が凹部表面に対し
てほぼ垂直に設けられているので、傾斜台を凹部の上方
から容易に装着することができる。

【００１５】請求項３記載の基板搬送用ブレードは、基
板を載置し搬送する基板搬送用ブレードであって、前記
基板と径が同じ底面に基板が載置される凹部を有し、前
記凹部の周辺部に、前記凹部の内部方向へ回転可能な回
転体が、基板の端部に部分的に接触可能なように設けら
れている。

【００１６】このように、基板と径が同じ底面に基板が
載置される凹部を有し、凹部の周辺部に、凹部の内部方
向へ回転可能な回転体が、基板の端部に部分的に接触可
能なように設けられているので、請求項１と同様に基板
の周辺部はほとんど点接触で接触しながら凹部中心部へ
滑り落ち、位置決めできるようになるから、基板の端部
に与える衝撃を最小限度にするとともに、基板上のパー
ティクルの付着を抑制することができる。

【００１７】この発明の請求項４記載の半導体基板製造
装置は、請求項１または３記載の基板搬送用ブレードを
有する搬送ロボットが水平方向および回転方向の動作を
行なうことにより、半導体基板を収納するロードロック
チャンバと、各種の処理を施すプロセスチャンバとの間
で半導体基板を搬送可能とした。

【００１８】このように、請求項１または３記載の基板
搬送用ブレードを有する搬送ロボットが水平方向および
回転方向の動作を行なうことにより、半導体基板を収納
するロードロックチャンバと、各種の処理を施すプロセ
スチャンバとの間で半導体基板を搬送可能としたので、
基板と基板搬送ブレードとが接触する滑り面の面積を必
要最小限度に抑えることにより、基板搬送ブレードと一
体をなしている搬送ロボットの水平移動時および回転時
に、基板の位置ずれが生じない。このため、成膜等の処
理終了後、基板がロードロックチャンバに回収される際
に、搬送ブレード上の基板が傾くことにより基板とロー
ドロックチャンバのカセット溝が接触することによる基
板の割れを防止し、パーティクルの発生抑制、ひいては
歩留まりの向上が可能となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】この発明の第１の実施の形態を図
１〜図３に基づいて説明する。図１（ａ）はこの発明の
第１の実施形態における基板搬送用ブレードを示す平面
図、（ｂ）は断面図である。

【００２０】図１において、１１は被載置体である基
板、１２は下部平板、１３は載置台、１４および１５は
第１の傾斜台、１６および１７は第２の傾斜台、１８は
上部平板、１９は処理装置の搬送アームとの接続部であ
る。

【００２１】この基板搬送用ブレードは、図６に示した
ような半導体基板製造装置において用いられるもので、
基板を載置しチャンバに搬送する。また、図１に示すよ
うに、基板１１と径が同じ底面に基板１１が載置される
凹部２０を有し、凹部２０の周辺部に、凹部２０の内部
方向に向いた斜面を持つ傾斜台１４，１５，１６，１７
が、基板１１の端部に部分的に接触可能なように凹部２
０表面に対してほぼ垂直に設けられている。

【００２２】すなわち、図２に示すように、傾斜台１４
〜１７は断面が直角三角形となる三角柱で、かつ、ブレ
ード４０９の下部平板１２と磁気的（例、永久磁石）に
装着可能にしてある。なお、断面となる直角三角形の長
辺は下部平板１２の段差（１２Ｃと１２Ｂの高さの差）
よりも短めに設定する。図３（ａ）は傾斜台の長辺が垂
直、（ｂ）は短辺が垂直、（ｃ）は直角２等辺三角形体
を示す。

【００２３】この場合、下部平板１２は、その内側から
厚みが増すように、階段状に切り取られた構造を持ち、
最深部である第１段１２Ａの径は載置台１３の径と等し
くなっている。また、下部平板の第１段１２Ａの次の段
である第２段１２Ｂの径は、１２Ａの径よりも５ｍｍ以
上１０ｍｍ以下大きい。載置台１３は、その直径を被載
置体である基板１１の最大径と同じ寸法に合わせたもの
であり、その表面、つまり基板１１と直接接触する部分
に鏡面仕上げを行うことにより粗度を小さくした、厚み
１ｍｍ未満の平板である。この載置台１３は第１段１２
Ａを有する凹部２０に嵌合してある。

【００２４】次に、傾斜台１４，１５，１６，１７は、
下部平板の第２段１２Ｂ上に載置された、三角形の板状
の部分であり、その斜度は４０度以上５０度以下であ
る。この傾斜台のうち、基板１１と直接接触する面、つ
まり傾斜面には、擦り加工等により鏡面仕上げを行うこ
とで粗度を小さくして、基板１１との接触による発塵を
抑制している。なお、これら傾斜台の最大高さは、下部
平板１２の最上面、つまり第３段１２Ｃと同じ位置もし
くは、それ以下になるよう設置されており、傾斜台の径
方向の長さは、下部平板第２段１２Ｂの径方向の長さと
同等以下にとり、直接載置台１３と触れない構造をとっ
ている。

【００２５】また、上部平板１８は、断面が台形をなし
た構造であり、上辺と下辺とを結ぶ傾斜面１８Ａが載置
台に向かって内側方向をなしている。この部分１８Ａ
は、基板が接触する可能性がある部分であるため、鏡面
仕上げをすることにより、接触による摩擦を防止してい
る。上部平板の傾斜面１８Ａの斜度は、５０度以上９０
度以下である（載置台の最大傾斜よりも大きめにと
る）。この寸法をとることで、基板搬送ブレードが基板
１１を受ける際の初期の位置ずれを考慮したものであ
る。また、下部平板１２の厚みと上部平板１８の厚みと
の和の最大値、つまり、基板搬送ブレードの最大厚み
は、基板カセットのスロットの溝幅より十分小さいの
は、言うまでもない。

【００２６】上記のように構成された基板搬送ブレード
について、以下、その動作を説明する。まず、基板１１
はこの実施の形態の搬送ブレードに載置されるとき、そ
の一方の端部が傾斜台１４，１５，１６，１７上のう
ち、少なくとも１箇所に接触する。それと同時に、基板
１１の一部は載置台１３上に載り接触する。次に、傾斜
台から下方、つまり載置台の中心に向かって基板１１が
滑り落ちる。そして、最終的に、基板１１の中心が載置
台１３の中心に載置される。

【００２７】以上のようなこの実施の形態による搬送ブ
レードでは、傾斜台が三角形の板状になって幅が極めて
狭いために、基板を平板１２の中心位置に移動させる際
に、基板と傾斜台との接触部分が小さくなり、これによ
って基板１１の端部に与える摩擦による衝撃を最小限度
にできるので、衝撃によるパーティクルの発生と、その
基板への付着を抑制することができる。なお、凹部２０
の周辺部の四カ所に傾斜台を設けたが、三カ所以上あれ
ばよい。また、１つの傾斜台の幅は円周長さの概ね２０
０分の１以上１００分の１以下が好ましい。例えば、直
径２００ｍｍの基板に対して、概ね３ｍｍ以上６ｍｍ以
下が好ましい。

【００２８】この発明の第２の実施の形態を図４および
図５に基づいて説明する。図４（ａ）はこの発明の第２
の実施形態による基板搬送ブレードを示す平面図、
（ｂ）は断面図である。

【００２９】図４において、２１は被載置体である基
板、２２は下部平板、２３は載置台、２４は第１の凹
部、２５は第２の凹部、２６は円柱筒状の第１の回転
体、２７は円柱筒状の第２の回転体、２８は上部平板、
２９は製造装置に付属の搬送アームとの接続部である。
なお、本実施形態においては、２６および２７をブレー
ドを断面から見たときに円となる円筒ころを例にとった
が、回転体の形状は樽型もしくは球体でもよい。

【００３０】この基板搬送用ブレードは、図６に示した
ような半導体基板製造装置において用いられるもので、
基板を載置しチャンバに搬送する。また、図４に示すよ
うに、基板２１と径が同じ底面に基板２１が載置される
凹部３０を有し、凹部３０の周辺部に、凹部３０の内部
方向へ回転可能な回転体２６，２７が、基板２１の端部
に部分的に接触可能なように設けられている。

【００３１】この場合、下部平板２２は、中央の第１面
２２Ａと周囲の第２面２２Ｂとが同じ高さであり、第１
面２２Ａの径は載置台２３の径と等しくなっている。こ
の構成において載置台２３は、その直径を被載置体であ
る基板２１の最大径と同じ寸法に合わせたものであり、
その表面、つまり基板２１と直接接触する部分に鏡面仕
上げを行うことにより粗度を小さくした、厚み１ｍｍ未
満の平板である。この載置台２３は第１面２２Ａを有す
る凹部３０に嵌合してある。次に、凹部２４または同２
５は、下部平板２２上に半円筒形に開けられた、深さ方
向の最大値が、円筒の半径より大きくとった穴であり、
回転体２６または同２７が基板２１の重みによりころが
る際に、基板から飛び出ることを防止している。

【００３２】また凹部２４または同２５は、そこにはめ
込まれた回転体２６または２７に対して０．１ｍｍ程度
マージンをとったもので、凹部２４，２５と回転体２
６，２７との摩擦による発塵を抑制している。また、図
５に示すように、凹部２４，２５のうち、最も上部平板
２８に近い部分Ｎは、半円筒形の穴の最大径に前記のマ
ージンｍを加えた長さに沿って鉛直方向に切り、回転に
より円筒ころが傷つくことなく長期に渡って使用に耐え
うるように構成している。これらを含めたすべての凹部
は、擦り加工による鏡面仕上げを行っている。

【００３３】また、上部平板２８は、断面が台形をなし
た構造であり、上辺と下辺とを結ぶ傾斜面が載置台２３
に向かって内側方向をなしている。この部分２８Ａは、
基板２１が接触する可能性がある部分であるため、鏡面
仕上げをすることにより、接触による摩擦を防止してい
る。上部平板の傾斜面２８Ａの最外周の半径、つまり、
載置台２３から一番遠い部分から載置台２３の中心まで
の距離は、載置台２３の半径より大きく、載置台２３の
半径に回転体２６または２７の直径を加えた距離より小
さい。この寸法をとることで、基板搬送ブレードが基板
２１を載置して受ける際、仮に基板２１が円筒ころ最上
部に載った場合においても、回転体２６または２７が回
転しないこと、つまり、基板２１がころの表面を滑り落
ちないで載置台２３の中心部に位置決めされないことが
回避できる。

【００３４】また、上部平板２８の傾斜面２８Ａの最下
部、つまり、載置台２３と最も近づく部分と、載置台２
３の中心との距離は、載置台２３の半径と同じである。
また、回転体２６および同２７は、例えば、軸受けに用
いられる円柱ころと同様のものであり、その直径は基板
カセットの隣接するスロットのピッチ幅より十分小さ
く、直径１．５ｍｍ以下を満足するものである。また、
円柱ころの長さ方向は１０ｍｍ未満である。また、上部
平板２８の厚みと下部平板２２の厚みの最大値、つま
り、基板搬送ブレードの最大厚みは、基板カセットのス
ロット溝の幅より十分小さいのは、言うまでもない。

【００３５】上記のように構成されたこの実施形態の基
板搬送ブレードについて、以下、その動作について説明
する。まず、この搬送ブレードに基板２１が載置される
に際して、基板２１はその一方の端部が回転体２６上に
載り、他方の端部は載置台２３表面上に載る。次に、回
転体２６上にある基板２１の自重によって、回転体２６
は載置台２３の中心方向に向かって回転する。そして、
基板２１が回転体２６を滑ることにより、基板２１は最
終的に載置台２３の中心部に載置され、位置決めされ
る。また、最初に基板が回転体２７に載る場合は、前記
の動作と反対の動きをとることになる。

【００３６】以上のように、この発明の第２の実施の形
態によれば、基板搬送ブレードに複数の凹部と前記凹部
にはめ込まれた長さの短いを用いることにより、被載置
体である基板を下部平板の中心位置に移動させる際に、
基板の端部と可動ころとの接触部分が従来のものと比較
して非常に小さくなるので、基板の端部に与える衝撃を
最小限度にすることができ、衝撃によるパーティクルの
発生と基板への付着を抑制することができる。

【００３７】

【発明の効果】この発明の請求項１記載の基板搬送用ブ
レードによれば、基板と径が同じ底面に基板が載置され
る凹部を有し、凹部の周辺部に、凹部の内部方向に向い
た斜面を持つ傾斜台が、基板の端部に部分的に接触可能
なように設けられているので、基板の周辺部は、搬送ブ
レードに基板が載置されるとき、それらにほとんど点接
触で接触しながら凹部中心部へ滑り落ち、位置決めでき
るようになるから、基板の端部に与える衝撃を最小限度
にするとともに、基板上のパーティクルの付着を抑制す
ることができる。

【００３８】また、基板と基板搬送ブレードとが接触す
る滑り面の面積を必要最小限度に抑えることにより、基
板搬送ブレードと一体をなしている搬送ロボットの水平
移動時および回転時に、基板の位置ずれが生じないた
め、成膜等の処理終了後、基板がロードロックに回収さ
れる際に、搬送ブレード上の基板が傾くことにより基板
とカセット溝が接触することによる基板の割れを防止
し、パーティクルの発生抑制、ひいては歩留まりの向上
が可能となる。

【００３９】請求項２では、傾斜台が凹部表面に対して
ほぼ垂直に設けられているので、傾斜台を凹部の上方か
ら容易に装着することができる。

【００４０】この発明の請求項３記載の基板搬送用ブレ
ードによれば、基板と径が同じ底面に基板が載置される
凹部を有し、凹部の周辺部に、凹部の内部方向へ回転可
能な回転体が設けられているので、請求項１と同様に基
板の周辺部はほとんど点接触で接触しながら凹部中心部
へ滑り落ち、位置決めできるようになるから、基板の端
部に与える衝撃を最小限度にするとともに、基板上のパ
ーティクルの付着を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）はこの発明の第１の実施形態における基
板搬送用ブレードを示す平面図、（ｂ）は断面図であ
る。

【図２】第１の実施の形態の要部断面図である。

【図３】第１の実施の形態の傾斜台の種類を示す説明図
である。

【図４】（ａ）はこの発明の２の実施形態による基板搬
送ブレードを示す平面図、（ｂ）は断面図である。

【図５】第２の実施の形態において凹部の断面図であ
る。

【図６】マルチチャンバ方式の半導体基板処理装置にお
けるチャンバ構成概略図である。

【図７】（ａ）は従来の基板搬送用ブレードの平面図、
（ｂ）は断面図である。

【符号の説明】 １１，２１，４０１ 基板 １２，２２ 下部平板 １３，２３ 載置台 １４，１５ 第１の傾斜台 １６，１７ 第２の傾斜台 １８，２８ 上部平板 １９，２９ 搬送アームとの接続部 ２４ 第１の凹部 ２５ 第２の凹部 ２６ 第１の回転体 ２７ 第２の回転体 ４０２ ロードロックチャンバ ４０３ カセット載置ステージ ４０４ 基板カセット ４０５ 基板カセットのスロット ４０６ プロセスチャンバ ４０７ 基板載置ステージ ４０８ トランスファーチャンバ ４０９ 基板搬送ロボット ４１０ 基板搬送ブレード ５１ 基板 ５２ 平板 ５３ 第１の急斜面 ５４ 第２の急斜面 ５５ 第１の緩斜面 ５６ 第２の緩斜面

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を載置し搬送する基板搬送用ブレー
   ドであって、前記基板と径が同じ底面に基板が載置され
   る凹部を有し、前記凹部の周辺部に、前記凹部の内部方
   向に向いた斜面を持つ傾斜台が、基板の端部に部分的に
   接触可能なように設けられていることを特徴とする基板
   搬送用ブレード。
2. 【請求項２】 傾斜台が凹部表面に対してほぼ垂直に設
   けられている請求項１記載の基板搬送用ブレード。
3. 【請求項３】 基板を載置し搬送する基板搬送用ブレー
   ドであって、前記基板と径が同じ底面に基板が載置され
   る凹部を有し、前記凹部の周辺部に、前記凹部の内部方
   向へ回転可能な回転体が、基板の端部に部分的に接触可
   能なように設けられていることを特徴とする基板搬送用
   ブレード。
4. 【請求項４】 請求項１または３記載の基板搬送用ブレ
   ードを有する搬送ロボットが水平方向および回転方向の
   動作を行なうことにより、半導体基板を収納するロード
   ロックチャンバと、各種の処理を施すプロセスチャンバ
   との間で半導体基板を搬送可能としたことを特徴とする
   半導体基板製造装置。