JP2004288720A - Substrate carrying system and substrate processing system - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ(以下ウエハという)等の基板を搬送するための基板搬送装置、及び基板搬送装置を備えた搬送室に複数の基板処理室が気密に接続された基板処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体製造装置の中に、基板搬送装置を備えた搬送室(トランスファチャンバ)に複数の処理室(プロセスチャンバ)を接続したクラスターツールあるいはマルチチャンバシステムなどと呼ばれているシステムがある。このシステムは基板に対して例えば複数の真空処理を行う場合に、真空を破らずに連続処理を行うことができ、また処理室を大気雰囲気から遠ざけることができ、更に高いスループットが得られるなどの利点がある。クラスターツールを有効に活用するためには、基板を効率的に搬送することが重要であり、効率的搬送を目的とした装置として特許文献1に記載された装置がある。
【0003】
ここに記載されているクラスターツールは、図11に示すように正方形状の搬送室90の一辺にロードロック室91が気密に接続される共に、他の三辺に2枚同時に処理できるチャンバ92、93及び94が気密に接続され、搬送室90内に基板であるウエハWを搬送するためのウエハ搬送装置95が配置されている。ウエハ搬送装置95は、ウエハWを2枚並べて保持できるブレードアセンブリ95aをアームアセンブリ95bにより進退できるように、また図示しない回転機構により旋回できるように構成されている。このウエハ搬送装置95によれば、2枚のウエハWをロードロック室91から同時に取り出してチャンバ92(93、94)に同時に搬入することができる。
【0004】
【特許文献1】
特開平10−275848号の図15、図16
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の搬送装置95は、2枚のウエハWを同時に搬送するので、搬送室90の一辺に並ぶ2個のゲートバルブのうちの一方が閉じたままである場合には、その一辺に配置されたチャンバ92(93、94)には、ウエハWを搬送することができない。また1個のチャンバ内に2つの処理領域を形成しているが、例えば1辺に2個のチャンバを並べて配置した装置においては、その2個のチャンバのうちの一方がトラブル等により使用できない場合には、他方のチャンバも使えなくなってしまう。
【0006】
また搬送装置95のブレードアセンブリ95aは2枚のウエハWを左右に並べた状態で直線的に搬送するので、搬送室90の一辺にて2枚のウエハWを処理する構成に対しては適用できるが、搬送装置の回転中心を中心とする円に沿ってチャンバを配置する場合、例えば四角形状に限らず五角形状あるいはそれ以上の多角形状として搬送室90を構成し、各辺に1個のチャンバを配置する構造に対しては適用できないため、装置のフットプリント(占有領域)が大きくなってしまう。
【0007】
本発明は、このような背景の下になされたものであり、その目的は、狭い搬送領域の中で高い搬送効率で基板を搬送することのできる基板搬送装置を提供することにある。本発明の他の目的は、基板搬送装置を備えた搬送室の周囲に複数の基板処理室を配置した基板処理装置において、装置のフットプリントを小さくすることができ、また大きな自由度で効率よく基板を搬送することができる基板処理装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の基板搬送装置は、旋回自在な第1の旋回アームと、基板を保持するための第1の基板保持部をなす第1の基板保持アームと、前記第1の旋回アーム及び第1の基板保持アームの間に設けられた第1の中段アームと、を含む第1の多関節アームと、
前記第1の旋回アームと旋回中心が共通である旋回自在な第2の旋回アームと、基板を保持するための第2の基板保持部をなす第2の基板保持アームと、前記第2の旋回アーム及び第2の基板保持アームの間に設けられた第2の中段アームと、を含む第2の多関節アームと、を備え、
第1及び第2の基板保持アームの移動軌跡は、前記旋回中心を通る水平な直線を挟んで左右に離れていることを特徴とする。
【0009】
この発明によれば、第1及び第2の多関節アームの旋回中心を共通とし、第1及び第2の基板保持アームの移動軌跡は、前記旋回中心を通る水平な直線から離れているので、両方の多関節アームが互いに干渉することなく基板の受け渡しを行うことができる。そして多関節アームを用いているので構成が簡単であり、しかも高い搬送効率で基板を搬送することができる。この発明では、例えば第1及び第2の基板保持アームが旋回中心を通る水平な直線に対して左右に開きながらカーブを描いて移動する構成とすることが望ましく、このようにすれば狭い搬送領域の中で高い搬送効率で基板を搬送することができる。また基板保持アームとの間で基板の受け渡しが行われる例えば2個のチャンバの間口が旋回中心に向いていても、それらチャンバに対して第1及び第2の基板保持アームにより例えば同時に基板の受け渡しができる。
【0010】
この発明の基板搬送装置は、例えば次のように構成することができる。
a.第1の基板保持アーム及び第2の基板保持アームは、同時に前進あるいは後退する。
b.第1及び第2の基板保持アームが前記旋回中心を挟んで左右に並ぶ基準位置に置かれた状態で、第1及び第2の旋回アームが旋回する。
c.第1の多関節アーム及び第2の多関節アームは、独立して駆動される。
d.第1及び第2の基板保持アームは、いずれも2枚の基板を保持できるように進退方向の両端部に保持部位を備え、旋回中心を挟んで左右に並ぶ基準位置に対して前方側及び後方側に互いに対称に移動する。
e.第1の多関節アーム及び第2の多関節アームは、いずれも旋回アームと、基板保持アームと、前記旋回アーム及び基板保持アームの間に設けられた中段アームと、からなり、中段アームは、旋回アームよりも短い。
f.第1の多関節アーム及び第2の多関節アームの基準位置においては、両方の中段アームが一直線上に位置し、基板保持アームが中段アームと直交している。g.前記旋回アームの旋回中心を回転中心とし、旋回アームとは独立して回転自在な基端プーリと、
前記旋回アームの先端部に回転自在に設けられると共に、前記基端プーリとタイミングベルトにより連結され、前記中段アームと一体になって回転する支持プーリと、
前記中段アームに前記支持プーリと同軸に設けられ、旋回アームに固定された中間プーリと、
前記中段アームの先端部に回転自在に設けられると共に、前記中間プーリとタイミングベルトにより連結され、基板保持アームと一体になって回転する先端プーリと、を備え、 基板保持アームの移動軌跡がカーブを描くように各プーリの歯数比が調整されている構成とすることができる。この場合基端プーリと支持プーリとの歯数比がA(Aは2よりも大きい値):1であり、中間プーリと先端プーリとの歯数比が1:2である構成とすることができる。
【0011】
また他の発明の基板搬送装置は、共通の旋回中心の回りに旋回自在な第1及び第2の旋回部と、
これら第1及び第2の旋回部に夫々進退自在に設けられ、同一平面上に位置する第1及び第2の基板保持部と、
これら第1及び第2の基板保持部の移動軌跡が前記旋回中心を通る水平な直線に対して左右に対称でかつ前進したときに前記直線から離れる方向にカーブを描くように第1及び第2の基板保持部を夫々移動させる第1及び第2の進退駆動部と、を備えたことを特徴とする。
【0012】
本発明の基板処理装置は、上記の基板搬送装置を用いたものであり、上記の
基板搬送装置を備えた気密構造の搬送室と、この搬送室の周囲に前記旋回中心を中心とする円に沿って配置され、当該搬送室と気密に接続された複数の基板処理室と、を備え、互いに隣接する基板処理室に対して夫々第1の基板保持アーム及び第2の基板保持アームにより基板が搬出入されることを特徴とする。また例えば搬送室の周囲には、第1の基板保持アーム及び第2の基板保持アームにより基板の受け渡しが行われる第1及び第2のロードロック室が当該搬送室に気密に接続されている。また基板処理装置及び搬送室は、例えば真空雰囲気または不活性ガス雰囲気とされる。
このような発明によれば、高い効率で基板を搬送することができるので、スループットが高い。そして基板処理室を搬送室内の基板搬送装置の旋回中心を中心とする円に沿って配置することができ、また搬送室を多角形状とすることができるので装置のフットプリント(占有面積)を小さくすることができる。この場合、任意の互いに隣接する2個の基板処理室に対して第1及び第2の基板保持アームにより基板の受け渡しを行うことができるので、効率の良い搬送を行うことができ、更に自由度の大きい搬送を行うことができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1及び図2は、本発明の基板処理装置の実施の形態を示す図である。この基板処理装置は、基板である複数枚のウエハを収納するカセット(搬送容器)Cが搬入される例えば2個の気密構造のカセット室11、12を備えている。カセット室11、12は各々大気側にゲートドアGDが設けられ、このゲートドアGDによって大気との間が気密に仕切られることとなる。カセット室11、12内には図2に示すようにカセット載置台11aを昇降させ、カセットC内のウエハ保持溝を順次後述の第1の搬送装置のアクセスレベルに位置させるための昇降部11bが設けられている。
【0014】
カセット室11、12の内側には、気密構造の第1の搬送室13が気密に接続され、この第1の搬送室13には、左右に並ぶ2個のロードロック室(待機室)である予備真空室14、15を介して真空雰囲気とされる第2の搬送室16が気密に接続されている。なお図中10は壁面部を構成するパネルである。第1の搬送室13内には、ウエハWを回転させてその向きを合わせるための位置合わせステージ17、18と、カセット室11、12及び予備真空室14、15並びに位置合わせステージ17、18の間でウエハWを搬送するための第1の基板搬送装置2と、が設けられている。カセット室11、12及び第1の搬送室13は、例えば不活性ガス雰囲気とされるが、真空雰囲気としてもよい。
【0015】
第2の搬送室16は、多角形状例えば八角形状に形成され、その中に第2の基板搬送装置3が設けられている。この第2の搬送室16の八角形の各辺のうちの6個の辺には、基板処理室である真空チャンバ4(4A〜4F)が気密に接続され、残りの2辺に予備真空室14、15が接続されている。図1において真空チャンバ4は図示の便宜上、単純な円形として記載してあるが、実際に円形のチャンバを用いる場合には、チャンバと第2の搬送室16を繋ぐ搬送口を形成する部材が介在する。
【0016】
また真空チャンバ4は例えば四角形状のチャンバであってもよい。真空チャンバ4にて行われる真空処理としては、例えばエッチングガスによるエッチング、成膜ガスによる成膜処理、アッシングガスによるアッシングなどを挙げることができる。真空チャンバ4内には、図2に示すようにウエハWを載置するための載置台41及び処理ガスを供給するためのガス供給部42などが設けられ、各真空チャンバ4における載置台41上に載置されるうウエハWの中心部は、第2の搬送室16の中心を中心とする円の上にある。
【0017】
次に本発明の基板搬送装置の実施の形態である第2の基板搬送装置3について詳述する。図3及び図4は夫々第2の基板搬送装置3の概観及び伝達系を示す図である。この基板搬送装置3はこの例では第1の搬送部をなす第1の多関節アーム3Aと、第2の搬送部をなす第2の多関節アーム3Bと、を備え、第1の多関節アーム3Aは、第2の搬送室16の中心を旋回中心とする第1の旋回部を構成する旋回アーム51と、この旋回アーム51の先端部に水平方向に回動自在に設けられた中段アーム52と、この中段アーム52の先端部に水平方向に回動自在に設けられた第1の基板保持部を構成する基板保持アーム53と、を備えている。中段アーム52は旋回アーム51よりも短く構成され、例えば旋回アーム51の長さの1/1.65に設定される。
【0018】
第2の多関節アーム3Bは、その旋回中心が前記旋回アーム51の旋回中心100と共通し、旋回アーム51の下方側に設けられた第2の旋回部を構成する旋回アーム61と、この旋回アーム61に設けられた中段アーム62と、この中段アーム62に設けられた第2の基板保持部を構成する基板保持アーム63と、を備えている。第2の多関節アーム3Bの構造は第1の多関節アーム3Aの構造と実質同じであるが、基板保持アーム63の高さ位置を第1の多関節アーム3Aの基板保持アーム53と同じにするために即ち基板保持アーム53、63が同一平面上で搬送するように構成するために基板保持アーム63の回動軸の長さなどにおいて異なっている。
【0019】
第1の多関節アーム3A及び第2の多関節アーム3Bは、基準位置においては旋回アーム51、61が一直線上になるように、また中段アーム52、62が夫々旋回アーム51、61と重なって一直線上になるように設定される。そしてこのとき基板保持アーム53、63は夫々中段アーム52、62と直交するように設定される。基板保持アーム53(63)は、長さ方向の真ん中位置にて中段アーム52(62)に軸支されており、そしていずれも2枚の基板を保持できるように進退方向の両端部に、ウエハWを保持するためにフォーク状に形成された保持部位54、55(64、65)が設けられている。
【0020】
第1及び第2の多関節アーム3A、3Bの伝達系について図4を参照しながら説明すると、第1の多関節アーム3Aの旋回アーム51は旋回中心100を回転中心とする筒状の旋回軸70により旋回するように構成されている。旋回アーム51の基端側には、旋回中心100を回転中心とし、筒状の旋回軸70の中に設けられた回転軸71により旋回アーム51とは独立して回転自在な基端プーリ72が設けられている。旋回アーム51の先端部には、中段アーム52を支持して中段アーム52と一体になって回転する支持プーリ73が回転自在に設けられており、この支持プーリ73は、基端プーリ72とタイミングベルト74により連結されている。
【0021】
支持プーリ73の上側に設けられた中空の回転軸75の上端部には中段アーム52が固定されている。中段アーム52の基端部には、前記支持プーリ73と同軸に例えば歯数が同じである同径の中間プーリ76が設けられる一方、中段アーム52の先端部には、先端プーリ77が回転自在に設けられ、この先端プーリ77は中間プーリ76とタイミングベルト78により連結されている。中間プーリ76は、中空の回転軸75内を通って旋回アーム51に固定された軸部76aに固定されている。先端プーリ77の上側に設けられた回転軸79の上端部には基板保持アーム53が固定されている。
【0022】
ところで通常の多関節アームでは、基端プーリ72と支持プーリ73との歯数比を2:1に設定し、中間プーリ76と先端プーリ77との歯数比を1:2に設定することにより基板保持アームが直線運動するようになっているが、この実施の形態の多関節アーム3Aでは、基端プーリ72と支持プーリ73との歯数比を2よりも大きい値である例えば2.67:1に設定し、中間プーリ76と先端プーリ77との歯数比を1:2に設定している。このため基板保持アーム53は、後述するようにカーブを描く軌跡をとることになる。
【0023】
第2の多関節アーム3Bにおいて、80は筒状の旋回軸、81は筒状の回転軸、82は基端プーリ、83は支持プーリ、84はタイミングベルト、85は回転軸、86は中間プーリ、86aは軸部、87は先端プーリ、88はタイミングベルト、89は回転軸である。基端プーリ82の回転軸81が第1の多関節アーム3Aの旋回軸70を囲むように設けられている点、基板保持アーム63の回転軸89が第1の多関節アーム3Aの基板保持アーム53の回転軸79よりも長い点などにおいて、第2の多関節アーム3Bは第1の多関節アーム3Aと異なるが、搬送の機能を決定する構成については第1の多関節アーム3Aと全く同様である。従って、旋回軸80及び回転軸81の回転中心は前記旋回中心100であり、また中段アーム62は旋回アーム61の長さの1/1.65に設定され、基端プーリ82と支持プーリ83との歯数比が2.67:1に設定され、中間プーリ86と先端プーリ87との歯数比が1:2に設定されている。
【0024】
図4において56及び57は夫々第1の多関節アーム3Aにおける旋回軸70の駆動部及び回転軸71の駆動部であり、66及び67は夫々第2の多関節アーム3Bにおける旋回軸80の駆動部及び回転軸81の駆動部である。これら駆動部56、57、66、67はモータ、プーリ及びベルトなどからなる機構に相当する。回転軸駆動部57及び既述の基端プーリ72などの各プーリ、タイミングベルト、回転軸などは、第1の多関節アーム3Aの基板保持部を進退駆動するための第1の進退駆動部に相当し、回転軸駆動部67及び既述の基端プーリ82などの各プーリ、タイミングベルト、回転軸などは、第2の多関節アーム3Bの基板保持部を進退駆動するための第2の進退駆動部に相当する。
【0025】
なお、第1及び第2の多関節アーム3A、3Bにおける旋回軸70、80及び回転軸71、81並びにこれらに関連する部位の具体的構造の一例について図5に示しておく。図5中、56a、57aは夫々旋回軸70及び回転軸71を回転させるためのプーリであり、夫々モータM1及びこのモータM1の裏に隠れて見えないモータM2により駆動される。66aは旋回軸80を回転させるプーリであり、モータM3により駆動プーリ66c及びベルト66bを介して駆動される。67aは回転軸81を回転させるプーリであり、モータM4により駆動プーリ67c及びベルト67bを介して駆動される。モータM1〜M4は搬送室3の底面をなすベースBEに固定されている。
【0026】
次いで上述の実施の形態の作用について説明する。第1の多関節アーム3Aにおいては、旋回軸70の駆動部56(図4参照)については停止し、回転軸71の駆動部57については動作させて基端プーリ72を回転させると、中段アーム52を支持している回転軸75が回転しようとする。このとき旋回軸70は駆動部56から回転力は与えられていないが、フリーな状態(回転可能な状態)にあるため、図6に示すように基端プーリ72が時計方向に回転すると、中段アーム52が旋回アーム51に対して開こうとするため時計方向に回転すると共に旋回アーム51も反時計方向に回転する。
【0027】
なお図6において、L1は第1の関節アーム3Aが基準位置にあるときの旋回アーム51の軸線(旋回中心と支持プーリ73の回転中心とを結ぶ線)、L2は中段アーム52の軸線(中間プーリ76の中心と先端プーリ77の中心とを結ぶ線)、L3は第1の関節アーム3Aが基準位置にあるときの基板保持アーム53の軸線(先端プーリ77の中心と基板保持アーム53がウエハWを保持したときのウエハWの中心とを結ぶ線であり、基板保持アーム53の幅方向の中心線)、L4は旋回アーム51がα度回転したときの基板保持アーム53の軸線である。また図6では他方の保持部位55は省略してある。
【0028】
ここで基端プーリ72と支持プーリ73との歯数比が2.67:1であることから、旋回アーム51が基準位置からα度だけ回転すると中段アーム52は−2.67α度回転する。また中段アーム52が時計方向に回転すると、中間プーリ76が中段アーム52に対して相対的に反時計方向に回転するので、基板保持アーム53は反時計方向に回転し、中間プーリ76と先端プーリ77との歯数比が1:2であるから、基板保持アーム53は1.335α度回転する。従って図7に示すように第1の多関節アーム3Aを基準位置から伸長させて基板保持アーム53を前進させると、基板保持アーム53、詳しくは基板保持アーム53に保持されるウエハWの中心位置の軌跡は、旋回中心100を通り、前記直線L1に直交する水平な直線L0に対して離れる方向にカーブを描くことになる。
【0029】
基端プーリ72と支持プーリ73との歯数比がA:1であり、中間プーリ76と先端プーリ77との歯数比が1:2であるとき、第1の多関節アーム3Aが伸びきったときの基板保持アーム53の軸線L4は、直線L0に対してθ/2の角度をなしているものとすると、A=360/(180−θ)の関係にある。この例ではAが2.67であるからθは45であり、θ/2は22.5となる。また第2の多関節アーム3Bにおいても同様の動きをし、基板保持アーム63の移動軌跡は、直線L0に対して前記基板保持アーム53の移動軌跡と対称になることから、第2の多関節アーム3Bが伸びきったときの基板保持アーム63の軸線L4は、直線L0に対してθ/2の角度をなし、この例では22.5となる。つまりこの基板搬送装置3は、第1の多関節アーム3A及び第2の多関節アーム3Bを同時に伸長動作させると、基板保持部である基板保持アーム53、63(より詳しくは保持部位54、64)が互いに離れる方向に対称にカーブを描きながら移動し、伸びきったときの開き角(狭角)が、A=360/(180−θ)で表されるθ、この例では45度となる。
【0030】
開き角を45度とした理由は、図1に示すように第2の搬送室16が八角形であり、搬送室16側に接続される真空チャンバ4あるいは予備真空室14、15の間口において、互いに隣接する間口の中心に向かう搬送室16の中心からの放射角(言い換えれば互いに隣接する真空チャンバ4あるいは予備真空室14、15内のウエハWの中心同士が搬送室16の中心となす角)が45度だからである。また図7において基端プーリ72、82を逆転させた場合(反時計方向に回転させた場合)においても全く同様に前進方向の軌跡と対称の軌跡を描きながら基板保持アーム53、63が移動する。
【0031】
そして第1の多関節アーム3Aについて、基準位置にある状態で駆動部56、57を同時に動作させて基端プーリ72及び旋回軸70を反時計方向に回転させ、かつ第2の多関節アーム3Bについて、基準位置にある状態で駆動部66、67を同時に動作させて基端プーリ82及び旋回軸80を反時計方向に回転させると、第1及び第2の多関節アーム3A及び3Bは図1の実線で示してある基準位置にある状態のまま反時計方向に回転する。
【0032】
第2の基板搬送装置3は以上のような動作をするので、基板処理装置を運転する上で例えば次のような搬送を行う。図1を参照すると、処理前のウエハWはカセットCに保持されて外部からカセット室11あるいは12内に搬入され、ゲートドアGDが閉じられて気密空間とされた後、例えば不活性ガス雰囲気とされる。そしてカセット室11、12の内側のゲートバルブGが開かれ、不活性ガス雰囲気とされている第1の搬送室13内の第1の基板搬送装置2によりカセット室11内のカセットC及びカセット室12内のカセットCから同時にウエハWが取り出されて位置合わせステージ17、18に搬送される。なお第1の基板搬送装置2も2つの多関節アームからなり、同時に2枚のウエハWを搬送できるように構成されている。
【0033】
これら2枚のウエハWはその向きが所定の向きに合わせられた後、第1の基板搬送装置2により予備真空室14、15に搬入され、予備真空室14、15を所定の真空雰囲気とした後、第2の搬送装置3により所定の真空チャンバ4に同時に搬入される。
【0034】
図8(a)は、例えば真空チャンバ4C、4Dにて夫々ウエハW1、W2の真空処理が終了し、また予備真空室14、15には次に処理すべきウエハW3、W4が待機している状態を示している。この状態において例えば第2の基板搬送装置3の基板保持アーム53、63が夫々予備真空室14、15内に進入して夫々保持部位65、55によりウエハW3、W4を受け取る(図8(b)参照)。次いで基板保持アーム53、63が夫々真空チャンバ4C、4D内に進入して夫々保持部位64、54によりウエハW1、W2を受け取る(図9(a)参照)。しかる後、図9(b)に示すように第2の基板搬送装置3が180度旋回し(詳しくは既述の旋回アーム51、61が180度旋回して)、図10(a)に示すように基板保持部位64、54に夫々保持されているウエハW1、W2を予備真空室14、15に搬入すると共に、図10(b)に示すように基板保持部位65、55に夫々保持されているウエハW3、W4を真空チャンバ4C、4Dに搬入する。予備真空室14、15に夫々搬入されたウエハW1、W2は、第1の基板搬送装置2によりカセット室11、12のカセットC内に例えば同時に戻される。ここまでの説明は、真空チャンバ4C、4Dに着目しているが、例えば真空チャンバ4A、4Bにおいて各々ウエハの真空処理が終了していると、同様にしてウエハの入れ替えが行われる。
【0035】
また例えば図1において真空チャンバ4A、4Fを使用しない場合に、それ以外の連続して並ぶ4個の真空チャンバ4B〜4Eを用い、真空チャンバ(4B、4C)及び(4D、4E)の各組に対して基板保持アーム53、63により同時にウエハWの搬送を行うようにしてもよい。更には第1の多関節アーム3A及び第2の多関節アーム3Bは独立して駆動することができるので、例えば真空チャンバ4Bを使用しないときに、真空チャンバ(4C、4D)及び(4E、4F)に対しては、基板保持アーム53、63により同時にウエハWの搬送を行い、真空チャンバ4Aに対しては基板保持アーム53、63の一方を用いるといった、両方の多関節アーム3A、3Bを駆動するモードと片方のみを駆動するモードとを使い分ける運用を行ってもよい。
【0036】
上述の実施の形態によれば、第1の多関節アーム3Aの基板保持アーム53(第1の基板保持部)及び第2の多関節アーム3Bの基板保持アーム63(第2の基板保持部)の移動軌跡が、前記旋回中心を通る水平な直線から夫々左右に対称に離れているので、両方の多関節アーム3A及び3Bが互いに干渉することなくウエハWの受け渡しを行うことができる。そしてこれら基板保持アーム53、63が互いに開くようにカーブを描いて前進し、また基板保持アーム53、63を基準位置に置いて同時に旋回することができるので、例えば八角形の第2の搬送室16の各辺に設けられ、互いに隣接する真空チャンバ4あるいは予備真空室14、15のうち任意の組のチャンバに対してウエハWの受け渡しを同時に行うことができ、自由度の高い運用を行うことができると共に、旋回半径が小さくて済むので狭い搬送領域でありながら高い効率でウエハWを搬送することができる。
【0037】
更に第1及び第2の多関節アーム3A、3Bは独立して駆動できることから、その一方のみを駆動するモードを加えることにより、一層自由度の高い運用を行うことができ、例えば真空チャンバ4のうちのいくつかが使用できない場合であっても、残りの真空チャンバ4を例えば全て活用するなどの運用を行うことができる。更にまた基板保持部である基板保持アーム53、63は各々両端部に保持部位(54、55)、(64、65)が設けられていて2枚づつウエハWを保持することができるので、既述の作用の説明から分かるように、旋回動作の頻度を少なくすることができ、この点からも高い効率で搬送することができる。
【0038】
そして真空チャンバ4を第2の搬送室16内の基板搬送装置3の旋回中心を中心とする円に沿って配置することができ、また第2の搬送室16を多角形状とすることができるので、装置のフットプリント(占有面積)を小さくすることができる。
【0039】
上述の実施の形態では、第1の多関節アーム3Aと第2の多関節アーム3Bとの旋回軸は互いに独立して駆動できる構造としているが、両者の旋回軸の駆動源を共通化してもよい。この場合両者の旋回軸は互いに独立しているが、駆動源が共通の場合、及び両者の旋回軸が共通化している場合のいずれであってもよい。しながら、搬送室16に各真空チャンバ4を接続するときなど、装置を組み立てたときに何らかの誤差がレイアウト上に生じることもあるので、旋回軸を互いに独立して駆動できるようにしておけば、各旋回軸の回転方向の位置を微調整することにより上述の誤差を吸収できることから、旋回軸を互いに独立して駆動できるように構成した方が好ましい。
【0040】
本発明は、基板搬送装置を備えた搬送室の周囲に設けられるチャンバが全て基板処理室であり、例えばそのうちの2個の基板処理室から当該搬送室に夫々ウエハが搬入され、別の2個の基板処理室から夫々ウエハが搬出されるといった装置に対しても適用できる。また基板処理室は枚葉式の真空処理室に限らず、バッチ式で熱処理を行うための例えば縦型のバッチ炉と、このバッチ炉内に基板を搬入するための例えば不活性ガス雰囲気のローディングエリアと、を含む区画空間であってもよい。
【0041】
【発明の効果】
本発明の基板搬送装置によれば、両方の多関節アーム3A及び3Bが互いに干渉することなくウエハWの受け渡しを行うことができ、効率のよい搬送を行うことができる。また第1及び第2の基板保持部が旋回中心を通る水平な直線に対して左右に開きながらカーブを描いて移動するように構成することにより、2つのチャンバの各々の間口が一直線状になく内側に向いていても、これらチャンバに対して第1及び第2の基板保持部により基板の受け渡しができ、狭い搬送領域の中で効率よく搬送することができる。また本発明の基板処理装置によれば、基板処理室を搬送室内の基板搬送装置の旋回中心を中心とする円に沿って配置することができ、また搬送室を多角形状とすることができるので装置のフットプリント(占有面積)を小さくすることができ、しかも効率の良い搬送を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る基板処理装置の実施の形態を示す全体平面図である。
【図2】上記の基板処理装置の概略を示す概略縦断面図である。
【図3】本発明に係る基板搬送装置の実施の形態を示す概観図である。
【図4】上記の基板搬送装置の伝達系を示す説明図である。
【図5】上記の基板搬送装置の一部について具体的な構成例を示す断面図である。
【図6】上記の基板搬送装置の動作原理を示す説明図である。
【図7】上記の基板搬送装置の動作を示す説明図である。。
【図8】上記の基板処理装置におけるウエハの搬送の様子を示す説明図である。
【図9】上記の基板処理装置におけるウエハの搬送の様子を示す説明図である。。
【図10】上記の基板処理装置におけるウエハの搬送の様子を示す説明図である。。
【図11】従来の基板処理装置を示す平面図である。
【符号の説明】
W 半導体ウエハ
11、12 カセット室
13 第1の搬送室
14、15 予備真空室
16 第2の搬送室
2 第1の基板搬送装置
3 第2の基板搬送装置
4(4A〜4F) 真空チャンバ
3A 第1の多関節アーム
3B 第2の多関節アーム
51、61 旋回アーム
52、62 中段アーム
53、63 基板保持アーム
54、55、64、65 保持部位
70、80 旋回軸
72、82 基端プーリ
73、83 支持プーリ
76、86 中間プーリ
77、87 先端プーリ
100 旋回中心[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate transfer apparatus for transferring a substrate such as a semiconductor wafer (hereinafter, referred to as a wafer) and a substrate processing apparatus in which a plurality of substrate processing chambers are airtightly connected to a transfer chamber provided with the substrate transfer apparatus.
[0002]
[Prior art]
Among semiconductor manufacturing apparatuses, there is a system called a cluster tool or a multi-chamber system in which a plurality of processing chambers (process chambers) are connected to a transfer chamber (transfer chamber) provided with a substrate transfer apparatus. This system can perform continuous processing without breaking vacuum, for example, when performing a plurality of vacuum processes on a substrate, and can keep the processing chamber away from the atmosphere to achieve higher throughput. There are advantages. In order to effectively use the cluster tool, it is important to transfer the substrate efficiently, and there is an apparatus described in Patent Literature 1 as an apparatus for efficient transfer.
[0003]
As shown in FIG. 11, the cluster tool described here has a
[0004]
[Patent Document 1]
FIGS. 15 and 16 of JP-A-10-275848
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the
[0006]
Further, since the
[0007]
The present invention has been made under such a background, and an object of the present invention is to provide a substrate transfer apparatus that can transfer a substrate with high transfer efficiency in a narrow transfer area. Another object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus in which a plurality of substrate processing chambers are arranged around a transfer chamber provided with a substrate transfer apparatus. An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of transporting a substrate.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The substrate transfer apparatus according to the present invention includes a first swivel arm that can freely rotate, a first substrate holding arm that forms a first substrate holding unit for holding a substrate, the first swivel arm, and the first swivel arm. A first multi-joint arm including a first middle arm provided between the substrate holding arms;
A second swivel arm having a common swivel center with the first swivel arm, a second substrate holding arm forming a second substrate holding unit for holding a substrate, and the second swivel A second middle arm provided between the arm and the second substrate holding arm; and a second articulated arm including:
The movement trajectories of the first and second substrate holding arms are separated from each other to the left and right with respect to a horizontal straight line passing through the center of rotation.
[0009]
According to the present invention, the turning centers of the first and second articulated arms are common, and the movement trajectories of the first and second substrate holding arms are separated from the horizontal straight line passing through the turning center. Both articulated arms can transfer the board without interfering with each other. Since the articulated arm is used, the configuration is simple, and the substrate can be transferred with high transfer efficiency. In the present invention, for example, it is desirable that the first and second substrate holding arms move in a curved manner while opening left and right with respect to a horizontal straight line passing through the center of rotation. The substrate can be transferred with high transfer efficiency in the inside. Also, even if the frontage of two chambers, for example, where the substrate is transferred to and from the substrate holding arm, faces the center of rotation, the first and second substrate holding arms transfer the substrate to the chambers at the same time, for example. Can be.
[0010]
The substrate transfer device of the present invention can be configured, for example, as follows.
a. The first substrate holding arm and the second substrate holding arm advance or retreat at the same time.
b. The first and second pivot arms pivot in a state where the first and second substrate holding arms are located at reference positions arranged side by side with the pivot center therebetween.
c. The first articulated arm and the second articulated arm are independently driven.
d. Each of the first and second substrate holding arms has holding portions at both ends in the advancing and retreating directions so as to be able to hold two substrates, and is located on the front side and the rear side with respect to a reference position arranged right and left across the center of rotation. Move symmetrically to each other to the side.
e. Each of the first articulated arm and the second articulated arm includes a turning arm, a substrate holding arm, and a middle arm provided between the turning arm and the substrate holding arm. Shorter than swivel arm.
f. At the reference positions of the first articulated arm and the second articulated arm, both middle arms are located on a straight line, and the substrate holding arm is orthogonal to the middle arm. g. With the center of rotation of the swing arm as the center of rotation, a base pulley that is rotatable independently of the swing arm,
A support pulley that is rotatably provided at the distal end of the swing arm, is connected to the base pulley by a timing belt, and rotates integrally with the middle arm;
An intermediate pulley provided coaxially with the support pulley on the middle arm and fixed to a swing arm;
A tip pulley that is rotatably provided at the tip end of the middle arm, is connected to the intermediate pulley by a timing belt, and rotates integrally with the substrate holding arm, and the movement locus of the substrate holding arm is curved. The configuration may be such that the tooth ratio of each pulley is adjusted to draw. In this case, the ratio of the number of teeth between the base pulley and the supporting pulley is A (A is a value larger than 2): 1, and the ratio of the number of teeth between the intermediate pulley and the tip pulley is 1: 2. it can.
[0011]
According to another aspect of the present invention, there is provided a substrate transfer device comprising: a first and a second swivel unit that can swivel around a common swivel center;
First and second substrate holders provided on the first and second turning parts so as to be able to advance and retreat, respectively, and located on the same plane;
The first and second trajectories of the first and second substrate holding portions are symmetrical to the left and right with respect to a horizontal straight line passing through the center of rotation and draw curves in a direction away from the straight line when moving forward. And a first and second drive unit for moving the substrate holding unit.
[0012]
The substrate processing apparatus of the present invention uses the above-described substrate transfer device, and has a transfer chamber having an airtight structure including the above-described substrate transfer device, and a circle around the transfer center around the transfer chamber. A plurality of substrate processing chambers arranged along the transfer chamber and airtightly connected to the transfer chamber. The first substrate holding arm and the second substrate holding arm respectively control the substrates with respect to the substrate processing chambers adjacent to each other. It is characterized by being carried in and out. Further, for example, around the transfer chamber, first and second load lock chambers in which substrates are transferred by the first substrate holding arm and the second substrate holding arm are airtightly connected to the transfer chamber. Further, the substrate processing apparatus and the transfer chamber are set to, for example, a vacuum atmosphere or an inert gas atmosphere.
According to such an invention, since the substrate can be transferred with high efficiency, the throughput is high. The substrate processing chamber can be arranged along a circle around the center of rotation of the substrate transfer apparatus in the transfer chamber, and the transfer chamber can be formed in a polygonal shape, thereby reducing the footprint (occupied area) of the apparatus. can do. In this case, the substrate can be transferred to any two adjacent substrate processing chambers by the first and second substrate holding arms, so that efficient transfer can be performed, and the degree of freedom can be further improved. Can be conveyed.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
1 and 2 are views showing an embodiment of the substrate processing apparatus of the present invention. The substrate processing apparatus includes, for example, two
[0014]
A
[0015]
The
[0016]
The
[0017]
Next, a second
[0018]
The second
[0019]
The first articulated
[0020]
The transmission system of the first and second articulated
[0021]
The
[0022]
By the way, in a normal articulated arm, the ratio of the number of teeth between the
[0023]
In the second articulated
[0024]
In FIG. 4,
[0025]
FIG. 5 shows an example of a specific structure of the turning
[0026]
Next, the operation of the above embodiment will be described. In the first articulated
[0027]
In FIG. 6, L1 is the axis of the turning
[0028]
Since the ratio of the number of teeth between the
[0029]
When the ratio of the number of teeth between the
[0030]
The reason why the opening angle is set to 45 degrees is that, as shown in FIG. 1, the
[0031]
Then, with respect to the first
[0032]
Since the second
[0033]
After the two wafers W are oriented in a predetermined direction, they are loaded into the
[0034]
FIG. 8A shows that the vacuum processing of the wafers W1 and W2 is completed in, for example, the
[0035]
Also, for example, when the
[0036]
According to the above-described embodiment, the board holding arm 53 (first board holding section) of the first
[0037]
Further, since the first and second articulated
[0038]
Further, the
[0039]
In the above-described embodiment, the turning axes of the first articulated
[0040]
In the present invention, the chambers provided around the transfer chamber provided with the substrate transfer device are all substrate processing chambers. For example, wafers are loaded into the transfer chamber from two of the substrate processing chambers, respectively, and another two It can also be applied to an apparatus in which wafers are respectively unloaded from the substrate processing chamber. The substrate processing chamber is not limited to a single-wafer-type vacuum processing chamber. For example, a vertical batch furnace for performing a heat treatment in a batch system, and an inert gas atmosphere loading for loading a substrate into the batch furnace, for example. And a division space including an area.
[0041]
【The invention's effect】
According to the substrate transfer apparatus of the present invention, the two articulated
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall plan view showing an embodiment of a substrate processing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic vertical sectional view schematically showing the substrate processing apparatus.
FIG. 3 is a schematic view showing an embodiment of a substrate transfer device according to the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a transmission system of the substrate transfer device.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a specific configuration example of a part of the substrate transfer device.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the operation principle of the above-described substrate transfer device.
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an operation of the substrate transfer device. .
FIG. 8 is an explanatory view showing a state of wafer transfer in the substrate processing apparatus.
FIG. 9 is an explanatory view showing a state of transferring a wafer in the substrate processing apparatus. .
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a state of transferring a wafer in the substrate processing apparatus. .
FIG. 11 is a plan view showing a conventional substrate processing apparatus.
[Explanation of symbols]
Claims (15)
前記第1の旋回アームと旋回中心が共通である旋回自在な第2の旋回アームと、基板を保持するための第2の基板保持部をなす第2の基板保持アームと、前記第2の旋回アーム及び第2の基板保持アームの間に設けられた第2の中段アームと、を含む第2の多関節アームと、を備え、
第1及び第2の基板保持アームの移動軌跡は、前記旋回中心を通る水平な直線を挟んで左右に離れていることを特徴とする基板搬送装置。A first swivel arm that can swivel, a first substrate holding arm that forms a first substrate holding unit for holding a substrate, and a first arm provided between the first swivel arm and the first substrate holding arm. A first articulated arm including:
A second swivel arm having a common swivel center with the first swivel arm, a second substrate holding arm forming a second substrate holding unit for holding a substrate, and the second swivel A second middle arm provided between the arm and the second substrate holding arm; and a second articulated arm including:
A substrate transfer apparatus, wherein the movement trajectories of the first and second substrate holding arms are left and right separated by a horizontal straight line passing through the center of rotation.
前記旋回アームの旋回中心を回転中心とし、旋回アームとは独立して回転自在な基端プーリと、
前記旋回アームの先端部に回転自在に設けられると共に、前記基端プーリとタイミングベルトにより連結され、前記中段アームと一体になって回転する支持プーリと、
前記中段アームに前記支持プーリと同軸に設けられ、旋回アームに固定された中間プーリと、
前記中段アームの先端部に回転自在に設けられると共に、前記中間プーリとタイミングベルトにより連結され、基板保持アームと一体になって回転する先端プーリと、を備え、
基板保持アームの移動軌跡がカーブを描くように各プーリの歯数比が調整されていることを特徴とする請求項7または8記載の基板搬送装置。Articulated arm
With the center of rotation of the swing arm as the center of rotation, a base pulley that is rotatable independently of the swing arm,
A support pulley that is rotatably provided at the distal end of the swing arm, is connected to the base pulley by a timing belt, and rotates integrally with the middle arm;
An intermediate pulley provided coaxially with the support pulley on the middle arm and fixed to a swing arm;
A tip pulley that is rotatably provided at the tip end of the middle arm, is connected to the intermediate pulley by a timing belt, and rotates integrally with the substrate holding arm,
9. The substrate transfer device according to claim 7, wherein the gear ratio of each pulley is adjusted so that the movement locus of the substrate holding arm draws a curve.
これら第1及び第2の旋回部に夫々進退自在に設けられ、同一平面上に位置する第1及び第2の基板保持部と、
これら第1及び第2の基板保持部の移動軌跡が前記旋回中心を通る水平な直線に対して左右に対称でかつ前進したときに前記直線から離れる方向にカーブを描くように第1及び第2の基板保持部を夫々移動させる第1及び第2の進退駆動部と、を備えたことを特徴とする基板搬送装置。First and second turning portions that can turn around a common turning center;
First and second substrate holders provided on the first and second turning parts so as to be able to advance and retreat, respectively, and located on the same plane;
The first and second trajectories of the first and second substrate holding portions are symmetrical to the left and right with respect to a horizontal straight line passing through the center of rotation and draw curves in a direction away from the straight line when moving forward. A first and a second reciprocating drive unit for respectively moving the substrate holding unit.
この搬送室の周囲に前記旋回中心を中心とする円に沿って配置され、当該搬送室と気密に接続された複数の基板処理室と、を備え、
互いに隣接する基板処理室に対して夫々第1の基板保持部及び第2の基板保持部により基板の受け渡しが行われることを特徴とする基板処理装置。A transfer chamber having an airtight structure provided with the substrate transfer device according to any one of claims 1 to 11,
A plurality of substrate processing chambers arranged around the transfer chamber along a circle around the center of rotation and airtightly connected to the transfer chamber,
A substrate processing apparatus, wherein substrates are transferred to adjacent substrate processing chambers by a first substrate holding unit and a second substrate holding unit, respectively.
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