JP2014036070A

JP2014036070A - ミニエンバイロメント及びその温度制御方法

Info

Publication number: JP2014036070A
Application number: JP2012175559A
Authority: JP
Inventors: Tomokazu Sugaya; 友和菅谷
Original assignee: Hitachi High Tech Control Systems Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Control Systems Corp
Priority date: 2012-08-08
Filing date: 2012-08-08
Publication date: 2014-02-24

Abstract

【課題】
基板を搬送した時に発生する接触する部分の温度分布の乱れによる熱膨張の歪みを抑制し、熱膨張の歪みに影響されることなく基板の各種処理が可能になること。
【解決手段】
本発明のミニエンバイロメントは、上記課題を解決するために、複数枚の基板を収納した運搬ケースを開閉する装置と、前記基板を搬送する搬送ロボットとから成り、前記基板の温度を測定するセンサと、該センサで測定された前記基板の温度に近づくように、前記基板を保持する前記搬送ロボットのハンド部の温度を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明はミニエンバイロメント及びその温度制御方法に係り、特に、基板を密閉収納する搬送容器から、その基板をクリーン度の高い環境の下で取り出し、その取り出した基板を基板処理装置に搬送するものに好適なミニエンバイロメント及びその温度制御方法に関する。

一般に、集積回路などの半導体素子は、シリコンなどから成る基板に不純物注入、成膜、エッチング、洗浄、検査などの様々な処理が施されて製造され、その製造には、処理に応じた基板処理装置が用いられる。そして、その基板処理装置は、微細加工処理における製造歩留まりを向上させるために、空気中の塵埃などの浮遊微小粒子の量が所定の量以下になるように管理されたクリーンルームに設置されている。

近年、より高度なクリーン度をより経済的に実現するために、ミニエンバイロメント（製品を汚染や人間から隔離するための密閉容器によって作り出された小さな環境）が導入され、基板搬送に係る空間を、できる限り小さな空間に限定する方式が採用されている（例えば、特許文献１及び２参照）。

このミニエンバイロメントは、基板の各種加工処理を行うとき、基板は運搬ケースから基板処理装置に運搬されるが、基板を運搬ケースから基板処理装置に運搬する際に用いられる。

通常、ミニエンバイロメントは、基板を搬送するための搬送ロボット及び基板の向きや中心位置を揃えるためのラフなアライメントを行うプリアライメント装置を備えており、運搬ケースからの基板を搬送ロボットのハンド部で保持（例えば、基板の周縁部を把持）してミニエンバイロメントに搬送し、ここで、基板をプリアライメント装置のチャック部で保持（例えば、基板の裏面から吸着）して基板の向きや中心位置を揃えてから、搬送経路を通り各種基板処理装置に運搬される。

特開２０１０−１６５７４１号公報特開２００９−１９４０４６号公報

しかしながら、上述したミニエンバイロメントにおける搬送ロボットによる基板の搬送工程、或いはプリアライメント装置による基板の向きや中心位置を揃える工程の際には、搬送ロボットのハンド部と基板、或いはプリアライメント装置のチャック部と基板が接触してしまう。

この時、基板と、これと接触する搬送ロボットのハンド部、或いはプリアライメント装置のチャック部に温度差があると、この両者の温度差に伴って、基板の温度分布に乱れが生じてしまう。基板の各種処理を行う際に、基板の温度分布に乱れがあると、熱膨張の歪みにより誤差が生じ、その後の各種処理に悪影響を及ぼす懸念がある。

本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、基板を搬送した時に発生する接触する部分の温度分布の乱れによる熱膨張の歪みを抑制し、熱膨張の歪みに影響されることなく基板の各種処理が可能になるミニエンバイロメント及びその温度制御方法を提供することにある。

本発明のミニエンバイロメントは、上記目的を達成するために、複数枚の基板を収納した運搬ケースを開閉する装置と、前記基板を搬送する搬送ロボットとから成り、前記基板の温度を測定するセンサと、該センサで測定された前記基板の温度に近づくように、前記基板を保持する前記搬送ロボットのハンド部の温度を制御する制御手段とを備えているか、
或いは、複数枚の基板を収納した運搬ケースを開閉する装置と、前記基板を搬送する搬送ロボットと、前記基板の向きや中心位置を揃えるプリアライメント装置とから成り、前記基板の温度を測定するセンサと、該センサで測定された前記基板の温度に近づくように、前記基板を保持する前記搬送ロボットのハンド部及び前記プリアライメント装置のチャック部の温度を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする。

また、本発明のミニエンバイロメントの温度制御方法は、上記目的を達成するために、複数枚の基板の温度をセンサで測定し、該センサで測定された前記基板の温度に近づくように、前記基板を保持する前記搬送ロボットのハンド部の温度を制御手段で制御することを特徴とする。

本発明によれば、基板を搬送した時に発生する接触する部分の温度分布の乱れが抑制され、熱膨張の歪みに影響されることなく基板の各種処理が可能になる。

本発明のミニエンバイロメントの実施例１の概略構成を示す平面図である。実施例１のミニエンバイロメントで搬送ロボットが基板を保持している状態を示す図である。実施例１のミニエンバイロメントでプリアライメント装置が基板を保持している状態を示す図である。本発明のミニエンバイロメントの実施例１の詳細構成を示す図である。本発明のミニエンバイロメントの実施例１における搬送ロボットの構成を説明するための部分斜視図である。本発明のミニエンバイロメントの実施例１における温度センサの取り付けの他の例を説明するための図である。本発明のミニエンバイロメントの温度制御を説明するためのフロー図である。

以下、図示した実施例に基づいて本発明のミニエンバイロメントを説明する。なお、各図において、同一構成部品については、同符号を使用する。

図１乃至図４に、本発明のミニエンバイロメントの実施例１を示す。

該図に示す如く、本実施例のミニエンバイロメント１は、基板２を複数枚収納した運搬ケース３を開閉する装置（例えば、運搬ケース３の開口部を塞ぐ開閉自在な扉）と、運搬ケース３内の基板２を搬送する搬送ロボット４と、基板２の方向を検出し、その向きや中心位置を揃えるプリアライメント装置５とで構成されている。

そして、基板２の各種加工処理を行うとき、運搬ケース３内に収納されている基板２が搬送ロボット４で基板処理装置６に搬送されるが、基板２を運搬ケース３から基板処理装置６に運搬する際に、基板２は、矢印で示す運搬経路７のように、ミニエンバイロメント１内の走行装置を走行する搬送ロボット４で搬送される。

通常、基板２を搬送ロボット４で搬送する場合には、搬送ロボット４のハンド部８で基板２を保持（基板２の周縁部を把持）するが、この際に、図２に示すように、搬送ロボット４のハンド部８が基板２に接触してしまう。

また、プリアライメント装置５のチャック部１０により基板２の向きや中心位置を揃える場合には、図３に示すように、プリアライメント装置５のチャック部１０で基板２を保持（基板２の裏面を吸着）するため、プリアライメント装置５のチャック部１０が基板２に接触してしまう。

そのため、基板２の温度分布の乱れを抑制するためには、ミニエンバイロメント１内における搬送ロボット４のハンド部８の接触部９と基板２の温度差及びプリアライメント装置５のチャック部１０の接触部１１と基板２の温度差を小さくする必要がある。

そこで、本実施例では、図４に示す如く、非接触で温度測定することのできる温度センサ１２をミニエンバイロメント１に設け、先ず、この温度センサ１２にて運搬ケース３内にある基板２の温度を測定する。

次に、基板２と接触する部分である搬送ロボット４のハンド部８及びプリアライメント装置５のチャック部１０に取り付けられた微細な加熱、冷却を可能とする温度制御素子１４、１５の温度を、温度センサ１２で測定した温度測定値に合うように（近づくように）温度制御部１３で制御する。

最後に、搬送ロボット４のハンド部８及びプリアライメント装置５のチャック部１０の温度を確認し、基板２の温度と温度差が無くなった時（例えば、温度差が０.１度程度になった時）に、搬送ロボット４による基板２の搬送を開始する。

上述した温度センサ１２は、運搬ケース３内にある基板２の温度を測定するときに温度分布を乱さないため、非接触型の温度センサ１２を使用しているが、この非接触型の温度センサ１２としては、非接触放射温度センサやサーモグラフィ等があげられる。

また、運搬ケース３内にある各基板２の温度を測定する必要があるため、非接触型の温度センサ１２には、位置及び角度を変更する駆動系１６が取り付けられている。

なお、図６に示すように、非接触型の温度センサ１２の位置を変更する別手段として、搬送ロボット４のアーム部分４Ａに直接取り付ける方法も考えられる。

このようにすれば、搬送ロボット４の動作２０に合わせて、基板２の温度測定点１９を変えることができる。

また、本実施例では、図４に示すように、基板２と接触する部分である搬送ロボット４のハンド部８の温度を制御するために、微細な加熱、冷却が可能な温度制御素子１４及び調整した温度を確認する温度計を、搬送ロボット４のアーム部分４Ａに取り付けている。

更に、基板２と接触する部分であるプリアライメント装置５のチャック部１０の温度を制御するために、微細な加熱、冷却が可能な温度制御素子１５及び調整した温度を確認する温度計を、プリアライメント装置５に取り付けている。

これら温度制御素子１４、１５としては、例えばペルチェ素子、温度計としては、例えば熱電対などがあげられる。

温度制御部１３の制御の例としては、温度制御素子１４、１５がペルチェ素子である場合は電圧を制御する。また、温度計が熱電対である場合は電圧を確認し、ペルチェ素子に送る電圧にフィードバックする。

図５に示すように、温度制御素子であるペルチェ素子１７と温度計である熱電対１８は、基板２との接触部９を温度調整するべきものであるため、基板２との接触面の近辺に配置されている必要がある。例えば、搬送ロボット４のハンド部８であるならば、基板２の吸着面の裏面に貼り付け、プリアライメント装置５のチャック部１０であるならば、吸着部の内部に埋め込むようにする。

次に、上述した構成におけるミニエンバイロメントの温度制御について、図７を用いて説明する。

先ず、温度センサ１２で基板２の温度を測定する（ステップＳ１）。次に、ミニエンバイロメント１内の接触部の温度を測定する（ステップＳ２）。ステップＳ３で、接触部の温度が基板２と同じか（近づいているか）判断する。ここで、接触部の温度が基板２と同じであれば（近づいていれば）、基板２の搬送を開始する（ステップＳ４）。ステップＳ３で接触部の温度が基板２と同じでなければ（所定の温度に近づいていなければ）、ステップＳ５で、接触部の温度が基板２より高いか判断する。ここで、接触部の温度が基板２より高い場合には、接触部の温度を下げ（ステップＳ６）ステップＳ２に戻る。一方、ステップＳ５で、接触部の温度が基板２より高くない場合には、接触部の温度を上げ（ステップＳ７）ステップＳ２に戻る。以下、この工程を、搬送ケース３内の基板がなくなるまで繰り返し行う。

このような本実施例によれば、運搬ケース３内にある複数枚の基板２の温度を温度センサ１２で測定し、測定した温度に合わせて（近づかせて）、ミニエンバイロメント１内の搬送ロボット４のハンド部８の接触部９及びプリアライメント装置５のチャック部１０の接触部１１の温度調整を行うことにより、基板２の温度分布の乱れの一因となる基板搬送時の基板２とミニエンバイロメント１における接触部９及び１１の温度差を減らし、熱膨張の歪みによる影響を抑制することができる。

上述した実施例の他に、温度測定対象である基板の材質や表面の状態によっては、温度センサを測定値に補正が必要であり、温度調整対象である搬送ロボットのハンド部やプリアライメント装置のチャック部は別物質であるため、各部分に対して個別の温度調整が必要である。また、設置環境によっても補正が必要になる。

このような測定値の補正や各部の温度調整に対しても、本実施例で説明した温度制御部で行うことで、温度調整が可能となる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成を置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…ミニエンバイロメント、２…基板、３…運搬ケース、４…搬送ロボット、４Ａ…搬送ロボットのアーム部分、５…プリアライメント装置、６…真空処理装置、７…基板の搬送経路、８…搬送ロボットのハンド部、９…搬送ロボットのハンド部と基板の接触部、１０…プリアライメント装置のチャック部、１１…プリアライメント装置のチャック部と基板の接触部、１２…温度センサ、１３…温度制御部、１４、１５…温度制御素子、１６…駆動系、１７…ペルチェ素子、１８…熱電対、１９…基板の温度測定点、２０…搬送ロボットの動作。

Claims

複数枚の基板を収納した運搬ケースを開閉する装置と、前記基板を搬送する搬送ロボットとから成り、
前記基板の温度を測定するセンサと、該センサで測定された前記基板の温度に近づくように、前記基板を保持する前記搬送ロボットのハンド部の温度を制御する制御手段とを備えていることを特徴とするミニエンバイロメント。
複数枚の基板を収納した運搬ケースを開閉する装置と、前記基板を搬送する搬送ロボットと、前記基板の向きや中心位置を揃えるプリアライメント装置とから成り、
前記基板の温度を測定するセンサと、該センサで測定された前記基板の温度に近づくように、前記基板との接触部である前記搬送ロボットのハンド部及び前記プリアライメント装置のチャック部の温度を制御する制御手段とを備えていることを特徴とするミニエンバイロメント。
請求項１又は２に記載のミニエンバイロメントにおいて、
前記センサは、非接触式の温度センサであり、かつ、該非接触式の温度センサの位置及び角度を変更する駆動系を備えていることを特徴とするミニエンバイロメント。
請求項１又は２に記載のミニエンバイロメントにおいて、
前記制御手段は、基板と前記搬送ロボットのハンド部及び前記プリアライメント装置のチャック部の接触部の温度制御を行い、前記接触部近傍に設置された温度制御素子であることを特徴とするミニエンバイロメント。
請求項４に記載のミニエンバイロメントにおいて、
前記温度制御素子は、ペルチェ素子であることを特徴とするミニエンバイロメント。
請求項４又は５に記載のミニエンバイロメントにおいて、
前記温度制御素子により温度制御された前記接触部の温度を測定するための温度計を備えていることを特徴とするミニエンバイロメント。
請求項６に記載のミニエンバイロメントにおいて、
前記温度計は、熱電対であることを特徴とするミニエンバイロメント。
請求項３に記載のミニエンバイロメントにおいて、
前記非接触式の温度センサは、前記搬送ロボットに取り付けられていることを特徴とするミニエンバイロメント。
複数枚の基板の温度をセンサで測定し、該センサで測定された前記基板の温度に近づくように、前記基板を保持する前記搬送ロボットのハンド部の温度を制御手段で制御することを特徴とするミニエンバイロメントの温度制御方法。
請求項９に記載のミニエンバイロメントの温度制御方法において、
前記センサで測定された前記基板の温度に近づくように、前記基板を保持する前記搬送ロボットのハンド部の他に、前記基板の向きや中心位置を揃えるプリアライメント装置のチャック部の温度を制御手段で制御することを特徴とするミニエンバイロメントの温度制御方法。
請求項９又は１０に記載のミニエンバイロメントの温度制御方法において、
前記センサは、その位置及び角度が変更されて前記基板の温度を測定することを特徴とするミニエンバイロメントの温度制御方法。
請求項９乃至１１のいずれか１項に記載のミニエンバイロメントの温度制御方法において、
前記接触部の温度が前記基板の温度と同じであれば前記基板の搬送を開始し、前記接触部の温度が前記基板の温度より高い場合には前記接触部の温度を下げ、前記接触部の温度が前記基板の温度より低い場合には前記接触部の温度を上げることを特徴とするミニエンバイロメントの温度制御方法。