JP2010205880A

JP2010205880A - 基板移載装置

Info

Publication number: JP2010205880A
Application number: JP2009049050A
Authority: JP
Inventors: Toru Kagaya; 徹加賀谷; Takashi Nogami; 孝志野上; Akihiro Osaka; 晃弘大坂; Kazuhiro Kimura; 一洋木村
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2009-03-03
Filing date: 2009-03-03
Publication date: 2010-09-16

Abstract

【課題】基板からの熱影響を少なくし、省スペース、省配線化及び部品削減を図りつつ、基板の状態を安定して検出することができる基板移載装置を提供する。
【解決手段】基板を移載する基板移載装置３００において、基板を載置して搬送する基板搬送部３０４と、基板の状態を検知する検知部３０６とを有し、前記基板搬送部と前記検知部とは対立する方向に配置され、互いに独立して移動可能とし、第１のセンサと第２のセンサにより基板の飛び出しを検知する。
【選択図】図３

Description

本発明は、基板移載装置に関する。

基板処理装置の一例にバッチ式縦型拡散・ＣＶＤ装置が挙げられる。バッチ式縦型拡散・ＣＶＤ装置においては、複数枚のウエハが、ＦＯＵＰ（ＦｒｏｎｔＯｐｅｎｉｎｇＵｎｉｆｉｅｄＰｏｄ）内に収納されて搬送される。ＦＯＵＰ内のウエハ枚数を検知するためにはＰＯＤオープナーと呼ばれるユニットを介して大気エリアとクリーンな移載室エリアに仕切られた移載室エリア側でＰＯＤを開けた後、ＰＯＤオープナーに固定された２５枚一括検知できるセンサが旋回動作して検知される。また、高温化で処理されたウエハは自然冷却された後、割れ、飛び出し、片落ち等の異常がないかをウエハ移載装置に別に設けられたセンサによって検知される。

また、ウエハ移載装置のウエハ搬送ツイーザをＵ字形状とし、Ｕ字の先端に埋め込んだ透過型または反射型センサによって検知を行うものが知られているが、Ｕ字搬送ツイーザのセンサが埋め込まれた距離が開くに従って、搬送ツイーザの精密な平面度が要求されるようになり、センサ光軸調整機構がない搬送ツイーザでは歩留まりが悪かった。また、ツイーザ先端から配線するためにツイーザ裏面に配線用ザグリ加工が必要となり配線垂れが生じないように留めることが困難であった。
なお、センサをウエハ移載装置の腕の先端にウエハ搬送ツイーザと背中合わせに取り付ける構成は公知である（特許文献１参照）。

特開平７−１５３８１８

しかしながら、搬送ツイーザ先端やツイーザと背中合わせにセンサを埋め込んだ場合、ウエハへの検知センサの挿入量が確保できずに正常、異常の検知が正確にできないという問題があった。また、移載室内は高温となり、成膜された複数枚のウエハが処理炉から下降動作を行い、ゲートシャッタが開く時などに雰囲気温度が急激に上昇するが、上述の従来技術では、ウエハ搬送時にもセンサが一体的に移動するため、高温化にさらされる。これは、特にＮ_２雰囲気の移載室において顕著であり、この繰り返しによってセンサ内部基盤ＣＰＵの端子部が短絡する。また、検知目的により１台の装置に使用されるセンサ数は多く、これに伴って部品点数や制御系が増え、さらにはケーブルの本数も増えていた。さらに、ＦＯＵＰやＢＯＡＴへのウエハ移載軸方向と同一方向にセンサ軸を配置した場合にウエハよりも幅の広い位置にセンサを配置するか最下段ツイーザの下に配置するしかなく、センサ間の検出距離が遠くなり、ウエハ移載装置の上下軸に制限が生じていた。

本発明は、上記問題を解消して、基板の状態を検出することができる基板移載装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の特徴とするところは、基板を移載する基板移載装置において、基板を載置して搬送する基板搬送部と、基板の状態を検知する検知部とを有し、前記基板搬送部と前記検知部とは対立する方向に配置され、互いに独立して移動可能な基板移載装置にある。

本発明によれば、基板の状態を安定して検出することができる。

本発明の実施形態に係る基板処理装置を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る基板処理装置を示す側面透視図である。本発明の実施形態に係る基板処理装置が有する基板移載装置を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る基板移載装置が有する検知部を示す構成図である。本発明の実施形態に係る基板処理装置が有する基板移載装置の動作を説明するための上面からみた配置図である。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る基板処理装置１０の斜視図を示す。
また、図２は、本発明の実施形態に係る基板処理装置１０の側面透視図を示す。
図１及び図２に示されているように、シリコン等からなるウエハ（基板）２００を収納したウエハキャリアとしてフープ（基板収容器。以下ポッドという。）１１０が使用されている本発明の実施形態に係る基板処理装置１０は、筐体１１１を備えている。筐体１１１の正面壁１１１ａの正面前方部にはメンテナンス可能なように設けられた開口部としての正面メンテナンス口１０３が開設され、この正面メンテナンス口１０３を開閉する正面メンテナンス扉１０４、１０４がそれぞれ建て付けられている。

筐体１１１の正面壁１１１ａにはポッド搬入搬出口（基板収容器搬入搬出口）１１２が筐体１１１の内外を連通するように開設されており、ポッド搬入搬出口１１２はフロントシャッタ（基板収容器搬入搬出口開閉機構）１１３によって開閉されるようになっている。ポッド搬入搬出口１１２の正面前方側にはロードポート（基板収容器受渡し台）１１４が設置されており、ロードポート１１４はポッド１１０を載置されて位置合わせするように構成されている。ポッド１１０はロードポート１１４上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入され、かつまた、ロードポート１１４上から搬出されるようになっている。

筐体１１１内の前後方向の略中央部における上部には、回転式ポッド棚（基板収容器載置棚）１０５が設置されており、回転式ポッド棚１０５は複数個のポッド１１０を保管するように構成されている。すなわち、回転式ポッド棚１０５は垂直に立設されて水平面内で間欠回転される支柱１１６と、支柱１１６に上中下段の各位置において放射状に支持された複数枚の棚板（基板収容器載置台）１１７とを備えており、複数枚の棚板１１７はポッド１１０を複数個宛それぞれ載置した状態で保持するように構成されている。

筐体１１１内におけるロードポート１１４と回転式ポッド棚１０５との間には、ポッド搬送装置（基板収容器搬送装置）１１８が設置されており、ポッド搬送装置１１８は、ポッド１１０を保持したまま昇降可能なポッドエレベータ（基板収容器昇降機構）１１８ａと搬送機構としてのポッド搬送機構（基板収容器搬送機構）１１８ｂとで構成されており、ポッド搬送装置１１８はポッドエレベータ１１８ａとポッド搬送機構１１８ｂとの連続動作により、ロードポート１１４、回転式ポッド棚１０５、ポッドオープナ（基板収容器蓋体開閉機構）１２１との間で、ポッド１１０を搬送するように構成されている。

筐体１１１内の前後方向の略中央部における下部には、サブ筐体１１９が後端にわたって構築されている。サブ筐体１１９の正面壁１１９ａにはウエハ２００をサブ筐体１１９内に対して搬入搬出するためのウエハ搬入搬出口（基板搬入搬出口）１２０が一対、垂直方向に上下二段に並べられて開設されており、上下段のウエハ搬入搬出口１２０、１２０には一対のポッドオープナ１２１、１２１がそれぞれ設置されている。ポッドオープナ１２１はポッド１１０を載置する載置台１２２、１２２と、ポッド１１０のキャップ（蓋体）を着脱するキャップ着脱機構（蓋体着脱機構）１２３、１２３とを備えている。ポッドオープナ１２１は載置台１２２に載置されたポッド１１０のキャップをキャップ着脱機構１２３によって着脱することにより、ポッド１１０のウエハ出し入れ口を開閉するように構成されている。

サブ筐体１１９はポッド搬送装置１１８や回転式ポッド棚１０５の設置空間から流体的に隔絶された移載室１２４を構成している。移載室１２４の前側領域にはウエハ移載機構（基板移載機構）１２５が設置されており、ウエハ移載機構１２５は、後述するウエハ２００を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置（基板移載装置）３００及びウエハ移載装置３００を昇降させるためのウエハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）３０２とで構成されている。図２に模式的に示されているようにウエハ移載装置エレベータ３０２は耐圧筐体１１１右側端部とサブ筐体１１９の移載室１２４前方領域右端部との間に設置されている。これら、ウエハ移載装置エレベータ３０２及びウエハ移載装置３００の連続動作により、ボート（基板保持具）２１７に対してウエハ２００を装填（チャージング）及び脱装（ディスチャージング）するように構成されている。

移載室１２４の後側領域には、ボート２１７を収容して待機させる待機部１２６が構成されている。待機部１２６の上方には、処理炉２０２が設けられている。処理炉２０２の下端部は、炉口シャッタ（炉口開閉機構）１４７により開閉されるように構成されている。

図２に模式的に示されているように、耐圧筐体１１１右側端部とサブ筐体１１９の待機部１２６右端部との間にはボート２１７を昇降させるためのボートエレベータ（基板保持具昇降機構）１１５が設置されている。ボートエレベータ１１５の昇降台に連結された連結具としてのアーム１２８には蓋体としてのシールキャップ２１９が水平に据え付けられており、シールキャップ２１９はボート２１７を垂直に支持し、処理炉２０２の下端部を閉塞可能なように構成されている。ボート２１７は複数本の保持部材を備えており、複数枚（例えば、５０〜１２５枚程度）のウエハ２００をその中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持するように構成されている。

図２に模式的に示されているように移載室１２４のウエハ移載装置エレベータ３０２側及びボートエレベータ１１５側と反対側である左側端部には、清浄化した雰囲気もしくは不活性ガスであるクリーンエア１３３を供給するよう供給ファン及び防塵フィルタで構成されたクリーンユニット１３４が設置されており、ウエハ移載装置１２５ａとクリーンユニット１３４との間には、図示はしないが、ウエハの円周方向の位置を整合させる基板整合装置としてのノッチ合わせ装置１３５が設置されている。

クリーンユニット１３４から吹き出されたクリーンエア１３３は、ノッチ合わせ装置１３５及びウエハ移載装置１２５ａ、待機部１２６にあるボート２１７に流通された後に、図示しないダクトにより吸い込まれて、筐体１１１の外部に排気がなされるか、もしくはクリーンユニット１３４の吸い込み側である一次側（供給側）にまで循環され、再びクリーンユニット１３４によって、移載室１２４内に吹き出されるように構成されている。

次に、ウエハ移載装置（基板移載装置）３００について詳述する。
図３は、ウエハ移載装置３００を示す斜視図である。

ウエハ移載装置３００は、ウエハ２００を載置して搬送するツイーザ（基板搬送部）３０４と、基板の状態を検知する検知部３０６と、ツイーザ３０４と検知部３０６とを誘導する誘導部３０８から構成される。

誘導部３０８は、直方体形状であり、上面にツイーザ３０４を一軸方向に導く２本のレール３０８ａを有する。
２本のレール３０８ａは平行に形成されている。
誘導部３０８の片側の側面には、シリンダ３０８ｂが形成されている。

ツイーザ３０４は、レール３０８ａに沿って移動する移動台３０４ａと、移動台３０４ａの側面からレール３０８ａと同一方向に延びてウエハ２００を下から保持する保持部３０４ｂから構成される。
保持部３０４ｂは、Ｕ字形状であり、複数枚（本実施形態においては５枚）、等間隔に水平に取り付けられている。

検知部３０６は、誘導部３０８の両側面から垂直に伸び、移動台３０４ａに対する保持部３０４ｂの装着方向と反対方向に略直角に曲がった１対のアーム３０９から構成されており、第１のセンサ３０９ａ、３０９ｂ、第２のセンサ３０９ｃ、３０９ｄがそれぞれ内蔵されている。

図４は、検知部３０６を示す構成図である。

アーム３０９の先端には、それぞれ第１のセンサ３０９ａ、３０９ｂ及び第２のセンサ３０９ｃ、３０９ｄが装着されている。
アーム３０９をこのような形状とすることで、ウエハ移載装置３００の上部が炉口シャッタ１４７と干渉してしまうのを防止しうる。
また、第１のセンサ３０９ａ、３０９ｂ及び第２のセンサ３０９ｃ、３０９ｄは透過型センサである。
ここで、例えば第１のセンサ３０９ａが投光センサであれば、第１のセンサ３０９ｂは受光センサ、第２のセンサ３０９ｃは受光センサ、第２のセンサ３０９ｄは投光センサというように設置する。このように設置することで、相対する受光センサとは違うセンサに入光してしまうのを防ぐ。
第１のセンサ３０９ａ、３０９ｂは、ポッド１１０内やボート２１７に装填されたウエハ２００の枚数をカウントする。
第２のセンサ３０９ｃ、３０９ｄは、ウエハの飛び出し等の正常、異常を検知する。
アーム３０９が前進するときは、光軸は合ったまま水平である。また、アーム間の距離Ａは任意に設定しうる。
すなわち、ウエハ２００の飛び出し量の検知精度を厳しくする場合には、距離Ａを小さくする。
これら第１のセンサ３０９ａ、３０９ｂと第２のセンサ３０９ｃ、３０９ｄを用いることでスループットが向上し、少配線化しうる。
ここで、第１のセンサ３０９ａ、３０９ｂ及び第２のセンサ３０９ｃ、３０９ｄに耐熱透過型（反射型）ファイバーセンサを用いるか熱対策用のカバーを設けるとよい。これにより、熱による基盤の短絡を排除し、誤検知を抑制しうる。

ツイーザ３０４は、誘導部３０８の上面をレール３０８ａに沿って移動する。
また、検知部３０６は、誘導部３０８の両側面に配置され、誘導部３０８の側面に沿って移動する。
すなわち、ツイーザ３０４と検知部３０６は誘導部３０８に対して背中合わせに対立する方向に配置され、互いに同軸上を独立して移動しうる。
このように、検知部３０６を移載方向と反対方向に動作させることでセンサ間の検出距離を短くし、このような構成にすることで従来のウエハ移載装置の旋回半径を超えず、従来の装置の構成と交換が容易となる。また、検知部３０６をＮ_２雰囲気や繰り返し温度変化する箇所に配置しないようにでき、誤検知を抑制しうる。
なお、検知部３０６の駆動部（不図示）はウエハ２００（ツイーザ３０４の保持部３０４ｂ）より下方に設ける。これにより、ウエハ２００へのパーティクルの付着を防止しうる。また、駆動部の下側にカバーを設けることで駆動部からのパーティクルの飛散を防止しうる。

次に、本発明の実施形態に係る基板処理装置１０の動作について図１乃至図３及び図５に基づいて説明する。
図５は、本発明の実施形態に係る基板処理装置１０が有するウエハ移載装置３００の動作を説明するための上面からみた配置図である。
なお、以下の説明において、基板処理装置１０を構成する各部の動作はコントローラ２５６（不図示）により制御する。

図１及び図２に示されているように、ポッド１１０がロードポット１１４に供給されると、ポッド搬入搬出口１１２がフロントシャッタ１１３によって開放され、ロードポート１１４の上のポッド１１０はポッド搬送装置１１８によって筐体１１１の内部へポッド搬入搬出口１１２から搬入される。ここで、ポッド１１０内には複数枚（最大２５枚）の整列されたウエハ２００が収納されている。

搬入されたポッド１１０は回転式ポッド棚１０５の指定された棚板１１７へポッド搬送装置１１８によって自動的に搬送されて受け渡され、一時的に保管された後、棚板１１７から一方のポッドオープナ１２１に搬送されて受け渡され、一時的に保管された後、棚板１１７から一方のポッドオープナ１２１に搬送されて載置台１２２に移載されるか、もしくは直接ポッドオープナ１２１に搬送されて載置台１２２に移載される。この際、ポッドオープナ１２１のウエハ搬入搬出口１２０はキャップ着脱機構１２３によって閉じられており、移載室１２４にはクリーンエア１３３が流通され、充満されている。例えば、移載室１２４にはクリーンエア１３３として窒素ガスが充満することにより、酸素濃度が２０ｐｐｍ以下と、筐体１１１の内部（大気雰囲気）の酸素濃度よりも遥かに低く設定されている。

載置台１２２に載置されたポッド１１０はその開口側端面がサブ筐体１１９の正面壁１１９ａにおけるウエハ搬入搬出口１２０の開口縁辺部に押し付けられるとともに、そのキャップがキャップ着脱機構１２３によって取り外され、ウエハ出し入れ口を開放される。

ポッド１１０がポッドオープナ１２１によって開放されると、ウエハ移載装置３００の検知部３０６が図５−ａの位置にあるポッド１１０に近づく方向にストロークし、ウエハ移載装置エレベータ３０２によって上下へ一定のスピードで移動して、第１のセンサ３０９ａ、３０９ｂによりウエハ２００の枚数をカウントし、第２のセンサ３０９ｃ、３０９ｄによりウエハ２００の飛び出し等の正常、異常を検知することで、ポッド１１０内のウエハを順番に検知していく。この動作を上下段ともに行う。

図５−ａでの検知動作が終了したら、ウエハ移載装置３００が旋回し、ツイーザ３０４がストロークすることによって、ウエハ２００は、図５−ａの位置にあるポッド１１０内からウエハ搬入搬出口１２０を通じてピックアップされ、図５−ｂの位置にあるボート２１７に装填（チャージング）される。ボート２１７にウエハ２００を受け渡したツイーザ３０４は図５−ａの位置にあるポッド１１０に戻り、次のウエハ２００をボート２１７に装填する。

この一方（上段又は下段）のポッドオープナ１２１におけるウエハ移載機構１２５によるウエハのボート２１７への装填作業中に、他方（下段又は上段）のポッドオープナ１２１には回転式ポッド棚１０５から別のポッド１１０がポッド搬送装置１１８によって搬送されて移載され、ポッドオープナ１２１によるポッド１１０の開放作業が同時進行される。

予め指定された枚数のウエハ２００が図５−ｂの位置にあるボート２１７に装填されると、ウエハ移載装置３００が旋回して検知部３０６がボート２１７側へ向き、ストロークによって所定の位置まで移動する。そして、ウエハ移載装置エレベータ３０２によって上下に移動して、第１のセンサ３０９ａ、３０９ｂによりウエハ２００の枚数をカウントし、同時に第２のセンサ３０９ｃ、３０９ｄによりウエハ２００の飛び出し等の正常、異常を検知することで、図５−ｂの位置にあるボート２１７上のウエハ２００を順番に検知する。

図５−ｂでの検知動作が終了したら、検知部３０６は所定の位置に戻り、炉口シャッタ１４７によって閉じられていた処理炉２０２の下端部が、炉口シャッタ１４７によって、開放される。続いて、ウエハ２００群を保持したボート２１７はシールキャップ２１９がボートエレベータ１１５によって上昇（ボートアップ）されることにより、処理炉２０２内へ搬入（ローディング）されて行く。

ローディング後は、処理炉２０２にてウエハ２００に任意の処理が実施される。処理後は、図示しないノッチ合わせ装置１３５でのウエハの整合工程を除き、概上述の逆の手順で、ウエハ２００及びポッド１１０は筐体の外部へ払出（ボートアンロード）される。

なお、２ボート仕様の場合には、シリンダ３０８ｂの先端にシリンダ３０８ｂに対して垂直なダンパーを設け（不図示）、アーム３０９のストロークを制限する。
そして、ボート２１７は、図５―ｃに示す位置において、前処理が終了したウエハ２００を自然冷却する。
冷却後、ウエハ２００を支持したボート２１７は図５―ｄに示す位置に移動し、ウエハ移載装置３００の検知部３０６によって、第１のセンサ３０９ａ、３０９ｂによりウエハ２００の枚数をカウントし、第２のセンサ３０９ｃ、３０９ｄによりウエハ２００の飛び出し等の正常、異常を検知することで検知動作が行われ、検知動作が終了したら、ツイーザ３０４によって搬送され、図５―ａに示す位置に搬出される。

なお、検知動作において異常を検知した場合には、異常を認識した位置の上下一枚を残して残りのウエハを正常に払い出しまで行う。

以上のように本発明によれば、ウエハの異常状態を未然に認識し、異常を検知した場合には全ウエハをロットアウトすることなく、異常を認識した位置の上下一枚を残して残りのウエハを正常に払い出しまで行うことができ、これにより、不良品を最低限に抑えることができる。また、小スペース、少配線化及び部品数削減による少エネ効果が得られる。また、ウエハからの熱影響を少なくすることができ、センサの誤検知を防止しうる。また、検知部のセンサ、配線及び駆動部は、耐熱用のものを用いたり、熱遮断用のカバーを設けることで熱輻射を直接受けずに長期連続使用しうる。さらに、本発明は、検知部をツイーザに対向した位置に配置することでＵ字形状のツイーザに限らず、搬送ツイーザの形状と関係なく適用される。

１０基板処理装置
２００ウエハ
２０２処理炉
２５６コントローラ
３００ウエハ移載装置（基板移載装置）
３０４ツイーザ（基板搬送部）
３０４ａ移動台
３０４ｂ保持部
３０６検知部
３０８誘導部
３０８ａレール
３０８ｂシリンダ
３０９アーム
３０９ａ、３０９ｂ第１のセンサ
３０９ｃ、３０９ｄ第２のセンサ

Claims

基板を移載する基板移載装置において、
基板を載置して搬送する基板搬送部と、基板の状態を検知する検知部とを有し、
前記基板搬送部と前記検知部とは対立する方向に配置され、互いに独立して移動可能なことを特徴とする基板移載装置。