JP2014067839A - 基板処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板処理装置の専有体積を小さくできる技術を提供する。
【解決手段】基板処理装置1は、基板Wに対する処理を実行する複数の処理部21と、1以上の直動軸のそれぞれに沿う直動動作と、鉛直軸を中心とした旋回動作とを行って、各処理部21に対して基板を搬送する搬送ロボットCRと、搬送ロボットCRの動作空間として区画された搬送室Vと、搬送ロボットCRの動作を制御する搬送制御部301と、を備える。ここにおいて、搬送室V内に規定される第1部分領域V1の幅(すなわち、1以上の直動軸と直交する水平な軸に沿う幅)が、搬送ロボットCRの旋回直径Rよりも小さい。そして、搬送制御部301が、第1部分領域V1内における搬送ロボットCRの旋回動作を禁止する。
【選択図】図1

Description

この発明は、基板に対して処理を施す基板処理装置に関する。処理対象となる基板には、半導体ウエハ、プリント基板、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、FED(Field Emission Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、太陽電池用基板などが含まれる。
半導体装置の製造工程などでは、1枚の基板を収容してその基板に対して処理を施す処理部を複数個設けるとともに、当該複数個の処理部に対して基板の搬入および搬出を行う搬送ロボットを設けた、枚葉型の基板処理装置が用いられることがある(例えば、特許文献1、2参照)。
このような基板処理装置においては、例えば、直線状の搬送通路を挟んだ両側に複数個ずつ処理部が配置され、搬送ロボットは、搬送通路に沿う直線移動(直動動作)と、鉛直軸周りの旋回動作とを行いながら、基板を、各処理部に、定められた順序で、次々と搬送していく。これによって、各基板に対して次々と処理が施されていく。
特開2009−260087号公報 特開2010−192559号公報
上述した基板処理装置においては、スループットの向上の観点から、搬送ロボットは、搬送通路に沿って直線移動しながら旋回して(すなわち、直動動作と旋回動作とを同時に行いながら)、目標となる処理部と対向する位置まで移動することが一般的である。
ところが、搬送ロボットに、直動動作と旋回動作とを同時に行わせる場合、搬送通路の全域において、その幅(すなわち、搬送通路の延在方向と直交する水平な軸に沿う幅)を、搬送ロボットの旋回直径以上の寸法としなければならず、これが、搬送ロボットの動作空間として区画される搬送室の体積増加、ひいては、基板処理装置の専有体積の増加を招いていた。
この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、基板処理装置の専有体積を小さくできる技術を提供することを目的とする。
第1の態様は、基板を処理する基板処理装置であって、基板に対する処理を実行する複数の処理部と、1以上の直動軸のそれぞれに沿う直動動作と、鉛直軸を中心とした旋回動作とを行って、前記複数の処理部のそれぞれに対して基板を搬送する搬送装置と、前記搬送装置の動作空間として区画された搬送室と、前記搬送装置の動作を制御する搬送制御部と、を備え、前記搬送室内に規定される第1部分領域の、前記1以上の直動軸と直交する水平な軸に沿う幅が、前記搬送装置の旋回直径よりも小さく、前記搬送制御部が、前記第1部分領域内における前記搬送装置の前記旋回動作を禁止する。
第2の態様は、第1の態様に係る基板処理装置であって、前記複数の処理部のそれぞれが、筐体と、前記筐体に形成され、前記筐体内に前記搬送装置のハンドを進入させるための開口と、を備え、前記搬送室に、前記1以上の直動軸のいずれかに沿って間隔をあけて配置され、前記第1部分領域によって結ばれた、複数の第2部分領域が規定され、前記処理部が、その前記開口が、前記第2部分領域を取り囲むように配置され、前記搬送制御部が、前記第2部分領域内における前記搬送装置の前記旋回動作を許可する。
第3の態様は、第1または第2の態様に係る基板処理装置であって、前記1以上の直動軸に、水平面内に沿う軸が含まれる。
第4の態様は、第1から第3のいずれかの態様に係る基板処理装置であって、前記1以上の直動軸に、鉛直軸が含まれる。
第1の態様に係る基板処理装置によると、搬送室の一部の幅(すなわち、搬送装置の直動軸と直交する水平な軸に沿う幅)が、搬送装置の旋回直径よりも小さく、これによって搬送室の占有体積が小さくなっている。その結果、基板処理装置の専有体積が小さくなる。
第2の態様に係る基板処理装置によると、搬送装置の旋回動作が許可される第2部分領域が、搬送装置の直動軸に沿って間隔をあけて複数配置されており、処理部が、その開口が第2部分領域を取り囲むように配置される。この構成によると、搬送室の占有体積を小さく抑えつつ、多数の処理部を配置することができる。
第3の態様に係る基板処理装置によると、1以上の直動軸に、水平面内に沿う軸が含まれる。すなわち、搬送装置が、水平面内に沿う直動動作を行うことができる。したがって、複数の処理部を水平面内に沿う直動軸に沿って配列して、処理部の個数を増加させることができる。
第4の態様に係る基板処理装置によると、1以上の直動軸に、鉛直軸が含まれる。すなわち、搬送装置が、鉛直軸に沿う直動動作を行うことができる。したがって、複数の処理部を鉛直軸に沿って積層して、処理部の個数を増加させることができる。
実施形態に係る基板処理装置の概略平面図である。 基板処理装置を図1のA−A線から見た図である。 基板処理装置を図1のB−B線から見た図である。 単位処理室を模式的に示す図である。 搬送ロボットの概略平面図である。
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であり、本発明の技術的範囲を限定する事例ではない。また、図面においては、理解容易のため、各部の寸法や数が誇張または簡略化して図示されている場合がある。
<1.基板処理装置の構成>
実施形態に係る基板処理装置1の構成について、図1〜図5を参照しながら説明する。図1は、基板処理装置1の概略平面図である。また、図2は、基板処理装置1を、図1のA−A線から見た面図である。また、図3は、基板処理装置1を、図1のB−B線から見た図である。図4は、単位処理室Uを模式的に示す図である。図5は、搬送ロボットCRの平面図である。なお、以下に参照する各図には、Z軸方向を鉛直方向とし、XY平面を水平面とするXYZ直交座標系が適宜付されている。
基板処理装置1は、基板W(具体的には、例えば、直径が450mmの半導体ウエハ)に対して所定の処理(ここでは、例えば、洗浄処理)を行う装置であり、複数枚の基板Wに連続して処理を行う。
基板処理装置1は、インデクサセル10および処理セル20の2つのセル(処理ブロック)を並設して構成されている。インデクサセル10と処理セル20との間には、処理セル間(具体的には、インデクサセル10に配置された移載ロボットIRと、処理セル20に配置された搬送ロボットCRとの間)で受け渡される基板Wが載置される基板受渡部PASSが設けられる。
さらに、基板処理装置1は、インデクサセル10および処理セル20に設けられた各動作機構を制御する制御部30を備える。制御部30のハードウェアとしての構成は、一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部30は、各種演算処理を行うCPU、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるROM、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるRAMおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクを備えている。制御部30において、プログラムに記述された手順に従って主制御部としてのCPUが演算処理を行うことにより、基板処理装置1の各部を制御する各種の機能部(例えば、搬送ロボットCRの動作を制御する搬送制御部301など)が実現される。もっとも、制御部30において実現される一部あるいは全部の機能部は、専用の論理回路などでハードウェア的に実現されてもよい。
<1−1.インデクサセル10>
インデクサセル10は、装置外から受け取った未処理の基板Wを処理セル20に渡すとともに、処理セル20から受け取った処理済みの基板Wを装置外に搬出するためのセルである。インデクサセル10は、キャリアCを載置する複数(図示の例では4個)のキャリアステージ11と、各キャリアCに対する基板Wの搬出入を行う移載ロボットIRとを備える。
<キャリアステージ11>
各キャリアステージ11に対しては、未処理の基板Wを収納したキャリアCが、装置外部から、AGV(Automated Guided Vehicle)等によって搬入されて載置される。また、装置内での処理が終了した処理済みの基板Wは、キャリアステージ11に載置されたキャリアCに、再度格納される。処理済みの基板Wを格納したキャリアCは、AGV等によって装置外部に搬出される。すなわち、キャリアステージ11は、未処理の基板Wおよび処理済みの基板Wを集積する基板集積部として機能する。なお、キャリアCの形態としては、基板Wを密閉空間に収納するFOUP(front opening unified pod)の他に、SMIF(Standard Mechanical Inter Face)ポッドや収納された基板Wを外気に曝すOC(open cassette)であっても良い。
<移載ロボットIR>
移載ロボットIRは、キャリアステージ11に載置されたキャリアCから未処理の基板Wを取り出して、インデクサセル10と処理セル20との間に設けられた基板受渡部PASSに載置する。また、移載ロボットIRは、基板載置部PASSに載置された処理済みの基板Wを、キャリアステージ11上に載置されたキャリアCに収納する。
移載ロボットIRは、基板Wを下方から支持することによって、基板Wを水平姿勢(基板Wの主面が水平面(XY平面)に対して平行な姿勢)で保持するハンド12を備える。ハンド12は、例えば、平面視でフォーク状に形成されており、フォーク状部分で1枚の基板Wの下面を支持する。
ハンド12は、その基端部において、ハンド12を水平面内で移動させる多関節アーム13の一端に、回動(鉛直軸M1周りの回動)が可能なように保持されている。多関節アーム13の他端は、鉛直方向に延在する軸部14の上端に保持されている。軸部14の下端は、水平面内において固定された固定台15に保持されている。
多関節アーム13は、水平に延在する第1アーム部分131と、水平に延在する第2アーム部分132とから構成されている。第1アーム部分131は、一端において軸部14の上端と連結され、他端において第2アーム部分132と連結される。また、第2アーム部分132は、一端において第1アーム部分132と連結され、他端において、ハンド12と連結される。第2アーム部分132は、第1アーム部分132に対して回動(鉛直軸M2周りの回動)が可能なように連結されている。
移載ロボットIRは、ハンド12を、鉛直方向(Z軸方向)に沿った回転軸M1周りにて回動させる第1の回転駆動部151を備える。また、移載ロボットIRは、第2アーム部分132を鉛直方向に沿った回転軸M2周りにて回動させる第2の回転駆動部152を備える。さらに、移載ロボットIRは、軸部14を、鉛直方向に沿った回転軸M3周りにて回動させる第3の回転駆動部153と、軸部14を、鉛直方向に沿って昇降移動させる昇降駆動部154とを備える。これら各駆動部151,152,153,154は、例えば、モータ等を含んで構成され、例えば、固定台15に内蔵される。
この構成において、第1の回転駆動部151の駆動を受けて、多関節アーム13の先端に保持されているハンド12が旋回する。また、第2の回転駆動部152が第2アーム部分132を回動させるとともに、第3の回転駆動部153が軸部14を回動させることによって、多関節アーム13が屈伸動作され、ハンド12が水平面内において移動する。また、第3の回転駆動部153が軸部14を回動させることによって、多関節アーム13およびその先端に保持されているハンド12が、旋回する。また、昇降駆動部154が軸部14を昇降させることによって、多関節アーム13およびその先端に保持されているハンド12が、昇降移動する。
このように、移載ロボットIRにおいては、多関節アーム13、軸部14、および、各駆動部151〜154が、ハンド12を駆動するハンド駆動機構を構成する。ハンド12は、このハンド駆動機構の駆動を受けて、水平面内における移動、および、昇降移動を行うことができるようになっている。これによって、移載ロボットIRは、ハンド12を任意のキャリアCに対向する位置(あるいは、基板受渡部PASSに対向する位置)に移動させることができ、さらに、ハンド12を進退移動させるとともに昇降移動させることによって、対向するキャリアC(あるいは、基板受渡部PASS)との間で、基板Wの授受を行うことができる。
なお、移載ロボットIRは、固定台15上に、ハンド12および多関節アーム13を複数組設ける構成としてもよい。また、共通の多関節アーム13に、複数のハンド12を設ける構成としてもよい。
<1−2.処理セル20>
処理セル20は、基板Wに所定の処理(ここでは、洗浄処理)を行うセルであり、基板に対する処理を実行する処理部21を、複数個備える。また、処理セル20は、複数の処理部21と基板受渡部PASSとの間で基板Wを搬送する搬送ロボットCRを備える。
<処理部21>
処理部21は、基板Wに対するスクラブ洗浄処理を実行する。処理部21は、具体的には、例えば、基板Wを、その表面(あるいは、裏面)が上側を向く水平姿勢で保持しつつ、当該基板Wを鉛直方向に沿った軸心周りで回転させるスピンチャック、スピンチャック上に保持された基板Wに当接または近接してスクラブ洗浄を行う洗浄ブラシ、当該基板Wに洗浄液(例えば純水)を吐出するノズル、スピンチャックを回転駆動させるスピンモータ、スピンチャック上に保持された基板Wの周囲を囲繞するカップ、配管、電装部品、薬液キャビネット等(いずれも、図示省略)を備えている。また、スピンチャック、洗浄ブラシ、ノズル、カップ等を収容した筐体22を備えている。もっとも、処理部21は、スクラブ洗浄処理を実行する処理部に限られるものではない。例えば、洗浄ブラシを用いずに、処理液を供給することによって、基板Wを洗浄する処理部であってもよい。
処理部21が備える一群の要素は、これらを収容する空間として区画された単位処理室U内に配置される。単位処理室Uは、図4に示されるように、直方体状の外形において、その上側部分において一つの角が切り落とされて斜行面23が形成された形状となっている。
単位処理室U内に処理部21が備える一群の要素をどのようにレイアウトするかは自由であり、例えば、図示されるように、単位処理室Uの上側の五角柱状の外形部分の内部空間に、スピンチャック、洗浄ブラシ、ノズル、カップ等を収容した筐体22を配置し、下側の直方体状の外形部分の内部空間に、配管、電装部品、薬液キャビネットなどを収容したボックス221を配置する構成としてもよい。また例えば、当該直方体状の外形部分の内部空間に、配管、電装部品、薬液キャビネットなどを、露出状態で配置してもよい。
スピンチャック等を収容した筐体22は、その側壁面の一つを、斜行面23に沿わせるようにして配置される。そして、当該側壁面には、後述する搬送ロボットCRのハンド24を筐体22内に進入させるための開口(搬出入口)230が形成される。搬出入口230の奥側の筐体22内部には、スピンチャックなどが配置されており、搬出入口230を介して進入したハンド24が、スピンチャック上の基板Wを受け取る(あるいは、当該進入したハンド24に保持されている基板Wを、スピンチャック上に基板Wを受け渡す)ことができるようになっている。搬出入口230は、シャッター等によって開閉可能に構成されることも好ましい。
次に、複数の処理部21のレイアウトについて説明する。この実施の形態では、処理部21は、鉛直方向に複数個(この実施の形態では、例えば3個)ずつ積層配置されて、1個の処理部ユニット40を構成している。さらに、複数個(この実施の形態では、例えば4個)の処理部ユニット40がX方向に沿って一列に配列されて1個のユニット群50を構成している。処理セル20においては、2個のユニット群50が、間隔をあけて、対向配置される。2個のユニット群50の間に挟まれた空間は、搬送ロボットCRの動作空間として区画された搬送室Vを形成する。
搬送室Vの+Y側に配置されているユニット群50に含まれる一群の処理部21のそれぞれは、単位処理室Uにおける平面視L字状の鉛直面240(図4参照)の一方を、X軸と平行に延在する仮想的な鉛直面(第1の鉛直面)K1に沿わせるようにして配置される。また、搬送室Vの−Y側に配置されているユニット群50に含まれる一群の処理部21のそれぞれは、単位処理室Uにおける平面視L字状の鉛直面240の一方を、X軸と平行に延在する仮想的な鉛直面(第2の鉛直面)K2に沿わせるようにして配置される。
ここで、第1の鉛直面K1と第2の鉛直面K2との離間距離Tは、搬送ロボットCRの旋回直径Rよりも小さく、かつ、搬送ロボットCRの最小幅Dよりも大きい寸法とされる。ただし、「搬送ロボットCRの旋回直径R」とは、基板Wを保持している搬送ロボットCRをZ軸に沿って見た平面視において(図5)、中心が搬送ロボットCRの回転軸M4と一致し、搬送ロボットCRが内接する仮想的な円E1を規定した場合に、当該円E1の直径Rに相当する。また、「搬送ロボットCRの最小幅D」とは、基板Wを保持している搬送ロボットCRをZ軸に沿って見た平面視において(図5)、搬送ロボットCRが内接する仮想的な矩形E2を規定した場合に、当該矩形E2の短辺の長さDに相当する。なお、図示の例では、搬送ロボットCRのハンド24の根元部分の幅寸法が最小幅Dと一致しているが、当該幅寸法が常に最小幅Dを規定するとは限らない。例えば、基板Wの直径が当該幅寸法よりも大きい場合、基板Wの直径が、最小幅Dとなることもある。
一方、処理セル20において、−X側半分に配置されている4個の処理部ユニット40(すなわち、搬送室Vの+Y側に配置されたユニット群50を構成する4個の処理部ユニット40のうちの−X側の2個の処理部ユニット40、および、搬送室Vの−Y側に配置されたユニット群50を構成する4個の処理部ユニット40のうちの−X側の2個の処理部ユニット40)と基板受渡部PASSとは、第1中心軸Q10を取り囲むようにしてクラスタ状(房状)に設置される。具体的には、これら4個の処理部ユニット40に含まれる各処理部21は、Z軸に沿って見た平面視において、第1中心軸Q10を中心とする仮想的な多角形(ここでは、六角形)Q11のいずれかの辺に、斜行面23を沿わせるようにして配置される。また、基板受渡部PASSは、当該多角形Q11の最も−X側の辺に対向するように配置される。ただし、多角形Q11は、仮想円Q12よりも大きな多角形となっている。この「仮想円Q12」は、直径が搬送ロボットCRの旋回直径Rと一致し、かつ、中心が第1中心軸Q10と一致するような仮想的な円である。
同様に、処理セル20において、+X側半分に配置されている4個の処理部ユニット40(すなわち、搬送室Vの+Y側に配置されたユニット群50を構成する4個の処理部ユニット40のうちの+X側の2個の処理部ユニット40、および、搬送室Vの−Y側に配置されたユニット群50を構成する4個の処理部ユニット40のうちの+X側の2個の処理部ユニット40)は、第2中心軸Q20を取り囲むようにしてクラスタ状に設置される。具体的には、これら4個の処理部ユニット40に含まれる各処理部21は、Z軸に沿って見た平面視において、第2中心軸Q20を中心とする仮想的な多角形(ここでは、六角形)Q21のいずれかの辺に、斜行面23を沿わせるようにして配置される。ただし、ここでも、多角形Q21は、仮想円Q22よりも大きな多角形となっている。この「仮想円Q22」は、直径が搬送ロボットCRの旋回直径Rと一致し、かつ、中心が第2中心軸Q20と一致するような仮想的な円である。
いま、同一の高さ位置に配置されるとともに、共通の中心軸Q10,Q20を取り囲むようにしてクラスタ状に設置されている4個の処理部21を「対向処理部群60」と呼ぶとすると、この実施の形態に係る処理セル20には、第1中心軸Q10を取り囲む対向処理部群60が3個積層されるとともに、第2中心軸Q20を取り囲む対向処理部群60が3個積層される。つまり、処理セル20には、6個の対向処理部群60がマトリクス状に配列される。
ところで、上述したとおり、2個のユニット群50の間に挟まれた空間は、搬送ロボットCRの動作空間として区画された搬送室Vを形成する。いま、搬送室V内における部分領域であって、各対向処理部群60を構成する4個の処理部21の各搬出入口230で取り囲まれる柱状の部分領域を「第2部分領域V2」とする。つまり、処理セル20においては、対向処理部群60を構成する一群の処理部21が、その搬出入口230が、共通の第2部分領域V2を、水平面内において取り囲むように配置されているといえる。ただし、第2部分領域V2は、その高さ領域において、搬送ロボットCRと処理部21との間の基板Wの受け渡し高さ位置(具体的には、例えば、搬出入口230の高さ領域)を少なくとも含み、かつ、斜行面23の高さ領域以下であるような領域であればよい。
また、搬送室Vのうち、第2部分領域V2以外の領域を「第1部分領域V1」とする。上述したとおり、搬送室Vの+Y側に配置された一群の処理部21は、第1の鉛直面K1に沿って配置され、搬送室Vの−Y側に配置された一群の処理部21は、第2の鉛直面K2に沿って配置されるところ、第1の鉛直面K1と第2の鉛直面K2との離間距離Tは、搬送ロボットCRの最小幅Dよりも大きく、かつ、搬送ロボットCRの旋回直径Rよりも小さい寸法とされる。したがって、第1部分領域V1のY軸に沿う幅は、搬送ロボットCRの最小幅Dよりも大きく、かつ、搬送ロボットCRの旋回直径Rよりも小さい寸法となっている。
上述したとおり、処理セル20には、6個の対向処理部群60がマトリクス状に配列されており、各対向処理部群60を構成する一群の処理部21の各搬出入口230に取り囲まれる領域が第2部分領域V2とされる。したがって、搬送室Vには、マトリクス状に配置された6個の第2部分領域V2が規定されることになる。図1に示されるように、X軸に沿って間隔をあけて配列されている複数の第2部分領域V2(すなわち、同じZ位置にある一群の第2部分領域V2)同士は、第1部分領域V1によって結ばれている。また、図3に示されるように、Z軸に沿って間隔をあけて配列されている複数の第2部分領域V2(すなわち、同じX位置にある一群の第2部分領域V2)同士も、第1部分領域V1によって結ばれている。
<搬送ロボットCR>
搬送ロボットCRは、上述した搬送室Vに配置され、基板受渡部PASSと各処理部21との間で基板Wの搬送を行う。具体的には、搬送ロボットCRは、基板受渡部PASSに載置された未処理の基板Wを受け取って、定められた処理部21に搬送するとともに、処理部21から処理済みの基板Wを受け取って、基板受渡部PASSに搬送する。ただし、搬送ロボットCRが配置される搬送室Vの内部と外部とは、例えば、処理部21の筐体22の壁面、電装部品などが収容されるボックス221の壁面等によって隔てられている。
<i.構成>
搬送ロボットCRの構成について説明する。搬送ロボットCRは、基板Wを下方から支持することによって、基板Wを水平姿勢(基板Wの主面が水平面(XY平面)に対して平行な姿勢)で保持するハンド24を備える。ハンド24は、例えば、平面視でフォーク状に形成されており、フォーク状部分で1枚の基板Wの下面を支持する。
各ハンド24は進退駆動部25を介して回転台26上に支持されている。回転台26は、昇降軸部27を介して可動台28上に支持されている。また、可動台28の下方には、これをX軸に沿って移動させる可動台駆動部29が設けられている。
進退駆動部25は、ハンド24を回転台26に対してスライド移動させる機構であり、具体的には、例えば、回転台26上に延在して配置され、ハンド24の基端部が摺動可能に配設されたガイドレール251と、ハンド24の基端部をガイドレール251に沿ってスライドさせる駆動部252とを含んで構成される。ただし、ガイドレール251の延在方向の長さは、ハンド24に必要なストローク寸法に応じて規定される。ガイドレール251の長さが長くなるにつれて、搬送ロボットCRが内接する仮想的な矩形E2は、扁平な形状となる。換言すると、搬送ロボットCRが旋回するために必要な領域である旋回直径Rが大きくなる。その結果、旋回直径Rと最小幅Dとの差が大きくなる。
搬送ロボットCRは、昇降軸部27を、鉛直方向(Z軸方向)に沿った回転軸M4周りにて回動させる回転駆動部281と、昇降軸部27を、鉛直方向に沿って昇降移動させる昇降駆動部282とを備える。これら各駆動部281,282は、例えば、モータ等を含んで構成され、例えば、可動台28に内蔵される。
可動台駆動部29は、可動台28をX軸に沿ってスライド移動させる機構であり、具体的には、例えば、基板処理装置1のベース上に、X軸に沿って延在して配置され、可動台28が摺動可能に配設されたガイドレール291と、可動台28をガイドレール291に沿ってスライドさせる駆動部292とを含んで構成される。駆動部292は、例えば、リニアモータ等を含んで構成することができる。
この構成において、可動台駆動部29の駆動を受けて、可動台28が、X軸方向に沿って直線移動する。また、昇降駆動部282が昇降軸部27を昇降させることによって、ハンド24および回転台26が、Z軸に沿って直線移動(昇降移動)する。以下において、直線な軸(直動軸)に沿って移動する動作を「直動動作」ともいう。つまり、搬送ロボットCRは、水平面内に沿う軸であるX軸を直動軸とする直動動作と、鉛直軸(Z軸)を直動軸とする直動動作とを行うことができるように構成されている。また、回転駆動部281が昇降軸部27を回動させることによって、ハンド24および回転台26が、鉛直方向(Z軸方向)に沿った回転軸M4の周りに旋回する。つまり、搬送ロボットCRは、鉛直軸M4を中心とした旋回動作を行うことができるように構成されている。また、進退駆動部25の駆動を受けて、ハンド24が、回転台26に対して進退移動する。つまり、搬送ロボットCRは、ハンド24を旋回半径方向に沿って進退移動させることができるように構成されている。
搬送ロボットCRは、直動動作を行うことによって、ハンド24を、マトリクス状に配置された複数の対向処理部群60のうちの任意の対向処理部群60に対応する位置に移動させることができる。その上で、旋回動作を行うことによって、搬送ロボットCRは、ハンド24を、当該対向処理部群60を構成する複数の処理部21のうち、任意の処理部21の搬出入口230(あるいは、基板受渡部PASS)に対向する位置に移動させることができる。その上で、旋回方向に沿う進退移動と昇降移動とを行うことによって、搬送ロボットCRは、当該処理部21(あるいは、基板受渡部PASS)との間で基板Wの授受を行うことができる。
なお、搬送ロボットCRは、可動台28上に、ハンド24、進退駆動部25、および、回転台26を、複数組設ける構成としてもよい。また、共通の回転台26上に、ハンド24および進退駆動部25を、複数組設ける構成としてもよい。また、共通の進退駆動部25上に、複数のハンド24を設ける構成としてもよい。
<ii.搬送制御部301>
制御部30においては、プログラムに記述された手順に従って主制御部としてのCPUが演算処理を行うことにより、搬送ロボットCRの動作を制御する搬送制御部301が実現される。搬送ロボットCRは、この搬送制御部301の制御に応じて、定められた搬送動作を実行する。
搬送制御部301は、搬送室Vの第1部分領域V1内における、搬送ロボットCRの旋回動作を禁止し、搬送室Vの第2部分領域V2内における、搬送ロボットCRの旋回動作を許可する。つまり、搬送制御部301は、搬送ロボットCRの旋回動作を、搬送室Vの第2部分領域V2内においてのみ、許可する。換言すると、第1部分領域V1は、搬送ロボットCRの旋回動作が禁止される旋回禁止領域であり、第2部分領域V2は、搬送ロボットCRの旋回動作が許可される旋回許可領域となっている。より具体的には、搬送制御部301は、搬送ロボットCRのハンド24が第2部分領域V2内にある状態においてのみ、ハンド24の旋回を許可し、ハンド24が第1部分領域V1内にある状態では、ハンド24の旋回動作を、インターロックで禁止する。ただし、搬送制御部301は、搬送ロボットCRの直動動作については、搬送室Vの全域においてこれを許可する。
また、搬送制御部301は、搬送ロボットCRを、第2部分領域V2から第1部分領域V1に進入させる場合、第2部分領域V2においてハンド24を旋回させて、そのハンド24がX軸方向に沿うような姿勢としてから、搬送ロボットCRを第1部分領域V1に進入させる。したがって、第1部分領域V1を移動する搬送ロボットCRは、常にハンド24をX軸方向に沿わせた姿勢(すなわち、Y軸に沿う幅が最小幅Dとなるような姿勢)となっている(図1において、一点鎖線で示される搬送ロボットCRを参照)。
上述したとおり、処理セル20に配置される各対向処理部群60は、各処理部21の斜行面23が多角形Q11,Q21を取り囲むようにして配置されるところ、当該多角形Q11,Q21は、直径が搬送ロボットCRの旋回直径Rと一致するような仮想円Q12,Q22よりも大きな多角形とされる。したがって、搬送ロボットCRが、第2部分領域V2での旋回動作を妨げられることがない。
一方、上述したとおり、第1部分領域V1のY軸(すなわち、搬送ロボットCRの直動軸(X軸およびZ軸)と直交する水平な軸)に沿う幅は、搬送ロボットCRの最小幅Dよりも大きい寸法となっている。したがって、ハンド24をX軸方向に沿わせるような姿勢となっている搬送ロボットCRが、第1部分領域V1での直動動作を妨げられることがない。
また、第1部分領域V1のY軸(すなわち、搬送ロボットCRの直動軸(X軸およびZ軸)と直交する水平な軸)に沿う幅は、搬送ロボットCRの旋回直径Rよりも小さい。例えば、搬送ロボットCRの旋回動作を搬送室内の全ての領域で許可した場合、搬送室の全領域において、Y軸に沿う幅を、旋回直径Rよりも大きくしなければならないところ、ここでは、搬送ロボットCRの旋回動作を搬送室V内の一部の領域(第2部分領域V2)においてのみ許可することによって、搬送室V内の残りの領域(第1部分領域V1)のY軸に沿う幅を、旋回直径Rよりも小さくすることが可能となっている。その結果、搬送室Vの占有体積を小さく抑えることが可能となり、ひいては、基板処理装置1の専有体積を小さく抑えることが可能となっている。特に、搬送ロボットCRにおいて、旋回直径Rと最小幅Dとの差が比較的大きい場合に、基板処理装置1の占有体積を小さくできる割合が大きくなる。
<2.基板処理装置1の動作>
基板処理装置1の動作について、図1〜図3を参照しながら説明する。基板処理装置1においては、制御部30が、基板Wの搬送手順、および、処理条件などを記述したレシピに従って、基板処理装置1の各部を制御することによって、基板Wに対する処理が実行される。
未処理の基板Wを収容したキャリアCが、AGV等によって、装置外部からインデクサセル10のキャリアステージ11に搬入されると、移載ロボットIRが、当該キャリアCから未処理の基板Wを取り出して、当該取り出した基板Wを、基板受渡部PASSに載置する。
基板受渡部PASSに未処理の基板Wが載置されると、搬送ロボットCRが、当該未処理の基板Wを受け取って、当該未処理の基板Wを、レシピにて指定された処理部21に搬入する。搬送ロボットCRが、搬送制御部301の制御下で行うこの動作について、以下に具体的に説明する。
まず、搬送ロボットCRは、基板受渡部PASSが対向している第2部分領域V2内で旋回動作を行って、ハンド24の先端を、基板受渡部PASSと対向させる。その上で、ハンド24を前方に移動させて、当該ハンド24を基板受渡部PASSに載置された未処理の基板Wの下面に沿って挿入し、続いて、当該ハンド24を上昇させて当該ハンド24に未処理の基板Wを保持した上で、ハンド24を後方に移動させる。これによって、基板受渡部PASSに載置された未処理の基板Wが、搬送ロボットCRのハンド24上に移載される。
続いて、搬送ロボットCRは、当該第2部分領域V2内でハンド24を旋回させて、ハンド24をX軸に沿わせる姿勢におく。その上で、搬送ロボットCRは、当該第2部分領域V2から第1部分領域V1に進入し、第1部分領域V1内を直動軸に沿って移動して、目標の処理部21の搬出入口230が対向している第2部分領域V2まで移動する。
上述したとおり、搬送室Vには6個の第2部分領域V2がマトリクス状に配置されている。例えば、目標の処理部21が、+X側に積層された3個の対向処理部群60のうち、最上段の対向処理部群60の1つであるとすると、+X側の最上段の第2部分領域V2が、目標の第2部分領域V2となる。この場合、上記の動作は、具体的には、例えば、次の通りに行われる。まず、搬送ロボットCRは、基板受渡部PASSが対向している第2部分領域V2内でハンド24を旋回させて、ハンド24をX軸に沿わせる姿勢におく。続いて、搬送ロボットCRは、ハンド24をX軸に沿わせる姿勢としたまま、Z軸に沿って延在する第1部分領域V1内を+Z方向に移動(上昇)して、基板受渡部PASSが対向している第2部分領域V2から、その上側にある最上段の第2部分領域V2まで移動する。最上段の第2部分領域V2に到達すると、搬送ロボットCRは、ハンド24をX軸に沿わせる姿勢のまま、X軸に沿って延在する第1部分領域V1内を+X方向に移動(水平移動)して、−X側の最上段の第2部分領域V2から、+X側の最上段の第2部分領域V2(すなわち、目標の第2部分領域V2)まで移動する。
また例えば、目標の処理部21が、−X側に積層された3個の対向処理部群60のうち、最下段の対向処理部群60の1つであるとすると、−X側の最下段の第2部分領域V2が、目標の第2部分領域V2となる。この場合、上記の動作は、具体的には、例えば、次の通りに行われる。まず、搬送ロボットCRは、基板受渡部PASSが対向している第2部分領域V2内でハンド24を旋回させて、ハンド24をX軸に沿わせる姿勢におく。続いて、搬送ロボットCRは、ハンド24をX軸に沿わせる姿勢としたまま、Z軸に沿って延在する第1部分領域V1内を−Z方向に移動(下降)して、基板受渡部PASSが対向している第2部分領域V2から、その下側にある最上段の第2部分領域V2(すなわち、目標の第2部分領域V2)まで移動する。
目標の第2部分領域V2に到着すると、搬送ロボットCRは、当該第2部分領域V2内で旋回動作を行って、ハンド24の先端を、目標の処理部21の搬出入口230と対向させる。その上で、搬送ロボットCRは、ハンド24を前方に移動させて、当該ハンド24を搬出入口230を介して筐体22の内部に進入させ、続いて、当該ハンド24を下降させて当該ハンド24に保持されている未処理の基板Wを、筐体22内部に配置されているスピンチャック上に載置する。そして、ハンド24を後方に移動させて、空のハンド24を筐体22から引き抜く。これによって、目標の処理部21に基板Wが搬入されることになる。
基板Wが搬入された処理部21においては、基板Wの洗浄処理が実行される。すなわち、処理部21においては、例えば、基板Wをスピンチャックによって保持して回転させつつ、ノズルから洗浄液を基板Wに供給する。この状態で洗浄ブラシが基板Wに当接または近接して水平方向にスキャンすることにより、基板Wにスクラブ洗浄処理が施される。
処理部21にて基板Wの洗浄処理が終了すると、搬送ロボットCRが、当該処理済みの基板Wを取り出して、当該処理済みの基板Wを、基板受渡部PASSに搬送する。搬送ロボットCRが、搬送制御部301の制御下で行うこの動作について、以下に具体的に説明する。
まず、搬送ロボットCRは、基板Wを搬出するべき処理部21の搬出入口230が対向している第2部分領域V2内で旋回動作を行って、ハンド24の先端を、当該処理部21の搬出入口230と対向させる。その上で、搬送ロボットCRは、ハンド24を前方に移動させて、当該ハンド24を搬出入口230を介して筐体22の内部に進入させ、当該ハンド24を筐体22内部に配置されているスピンチャック上の処理済みの基板Wの下面に沿って挿入する。続いて、当該ハンド24を上昇させて当該ハンド24に処理済みの基板Wを保持した上で、ハンド24を後方に移動させる。これによって、スピンチャック上の処理済みの基板Wが、搬送ロボットCRのハンド24上に移載される。
続いて、搬送ロボットCRは、当該第2部分領域V2内でハンド24を旋回させて、ハンド24をX軸に沿わせる姿勢におく。その上で、搬送ロボットCRは、当該第2部分領域V2から第1部分領域V1に進入し、第1部分領域V1内を直動軸に沿って移動して、基板受渡部PASSが対向している第2部分領域V2まで移動する。
例えば、処理済みの基板Wを取り出した処理部21が、+X側に積層された3個の対向処理部群60のうち、最上段の対向処理部群60の1つであったとすると、上記の動作は、具体的には、例えば、次の通りに行われる。まず、搬送ロボットCRは、処理済みの基板Wを取り出した処理部21が対向している第2部分領域V2内でハンド24を旋回させて、ハンド24をX軸に沿わせる姿勢におく。続いて、搬送ロボットCRは、ハンド24をX軸に沿わせる姿勢としたまま、Z軸に沿って延在する第1部分領域V1内を−Z方向に移動(下降)して、最上段の第2部分領域V2から、その下側にある中段の第2部分領域V2まで移動する。中段の第2部分領域V2に到達すると、搬送ロボットCRは、ハンド24をX軸に沿わせる姿勢のまま、X軸に沿って延在する第1部分領域V1内を−X方向に移動(水平移動)して、+X側の中段の第2部分領域V2から、−X側の中段の第2部分領域V2(すなわち、基板受渡部PASSが対向している第2部分領域V2)まで移動する。
また例えば、処理済みの基板Wを取り出した処理部21が、−X側に積層された3個の対向処理部群60のうち、最下段の対向処理部群60の1つであったとすると、上記の動作は、具体的には、例えば、次の通りに行われる。まず、搬送ロボットCRは、処理済みの基板Wを取り出した処理部21が対向している第2部分領域V2内でハンド24を旋回させて、ハンド24をX軸に沿わせる姿勢におく。続いて、搬送ロボットCRは、ハンド24をX軸に沿わせる姿勢としたまま、Z軸に沿って延在する第1部分領域V1内を+Z方向に移動(上昇)して、+X側の最下段の第2部分領域V2から、その上側にある中段の第2部分領域V2(すなわち、基板受渡部PASSが対向している第2部分領域V2)まで移動する。
基板受渡部PASSが対向している第2部分領域V2に到着すると、搬送ロボットCRは、当該第2部分領域V2内で旋回動作を行って、ハンド24の先端を、基板受渡部PASSと対向させる。その上で、ハンド24を前方に移動させて、当該ハンド24を基板受渡部PASSの上方に配置し、続いて、当該ハンド24を下降させて当該ハンド24に保持されている処理済みの基板Wを、基板受渡部PASS上に載置する。そして、ハンド24を後方に移動させて、空のハンド24を引き抜く。これによって、基板受渡部PASSに基板Wが載置されることになる。
基板受渡部PASSに処理済みの基板Wが載置されると、移載ロボットIRが、当該処理済みの基板Wを取り出して、いずれかのキャリアCに格納する。
基板処理装置1においては、搬送ロボットCRおよび移載ロボットIRが、上述した搬送動作を反復して行うとともに、各処理部21が、搬入された基板Wに対する洗浄処理を実行する。これによって、基板Wに対する洗浄処理が次々と行われていくことになる。
<3.効果>
上記の実施の形態に係る基板処理装置1によると、搬送室Vの一部において、そのY軸に沿う幅(すなわち、搬送ロボットCRの直動軸と直交する水平な軸に沿う幅)が、搬送ロボットCRの旋回直径Rよりも小さく、これによって搬送室Vの占有体積が小さくなっている。その結果、基板処理装置1の専有体積が小さくなる。
また、上記の実施の形態に係る基板処理装置1によると、搬送ロボットCRの旋回動作が許可される第2部分領域V2が、搬送ロボットCRの直動軸に沿って間隔をあけて配置されており、各処理部21が、その搬出入口230が第2部分領域V2を取り囲むように配置される。この構成によると、搬送室Vの占有体積を小さく抑えつつ、多数の処理部21を配置することができる。
また、上記の実施の形態に係る基板処理装置1によると、搬送ロボットCRが、X軸に沿う直動動作を行うことができる。したがって、複数の処理部21をX軸に沿って配列して、処理部21の個数を増加させることができる。
また、上記の実施の形態に係る基板処理装置1によると、搬送ロボットCRが、Z軸(鉛直軸)に沿う直動動作を行うことができる。したがって、複数の処理部21を鉛直軸に沿って積層して、処理部21の個数を増加させることができる。
<4.変形例>
上記の実施の形態において、処理セル20における処理部21の個数およびレイアウトは、上述したものに限定されない。例えば、上記の実施の形態においては、処理セル20において、各ユニット群50は、4個の処理部ユニット40から構成されていたが、各処理ユニット群は、3個以下、あるいは、5個以上の処理部ユニット40から構成されてもよい。例えば、各処理ユニット群が、2個の処理部ユニット40から構成される場合、搬送ロボットは、Z軸に沿う直動動作と旋回動作とで、任意の処理部21に対応する位置まで移動することができる。したがって、搬送ロボットを、水平面内において固定された構成とすることができる。また例えば、上記の実施の形態においては、各処理部ユニット40は、3個の処理部21が積層配置された構成となっていたが、各処理ユニットは、2個以下、あるいは、4個以上の処理部21から構成されてもよい。例えば、各処理ユニットが、1個の処理部21から構成される場合(すなわち、処理セルにおいて、処理部が積層されない構成の場合)、搬送ロボットは、X軸に沿う直動動作と旋回動作とで、任意の処理部21に対向する位置まで移動することができる。
また、上記の実施の形態においては、基板受渡部PASSは1個設けられ、当該基板受渡部PASSが−X側の3個の第2部分領域V2のうちの真ん中の第2部分領域V2に対向されていたが、−X側の3個の第2部分領域V2のそれぞれに対向するように、基板受渡部PASSを複数設けてもよい。
また、処理セル20に設けられる処理部21は、基板を洗浄処理するものに限定されるものでなく、例えば、露光、乾燥、プラズマエッチングなどの各処理のいずれかを実行するものであってもよい。また、処理セル20は、異なる処理を行う複数種類の処理部を含んで構成されてもよい。
また、基板Wは、半導体ウエハに限定されるものではなく、その他の基板(プリント基板、カラーフィルタ用基板、液晶表示装置やプラズマ表示装置に具備されるフラットパネルディスプレイ用ガラス基板、光ディスク用基板、太陽電池用パネル)であってもよい。このとき、基板の種別に応じて、基板処理装置1を変形してもよい。また、基板処理装置1は、洗浄処理を行うものに限定されるものではなく、露光処理、現像処理、プラズマエッチング処理、乾燥処理などの処理を行う装置に変形してもよい。
また、上記各実施形態および各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせることができる。
1 基板処理装置
10 インデクサセル
20 処理セル
21 処理部
30 制御部
301 搬送制御部
CR 搬送ロボット
V 搬送室
V1 第1部分領域
V2 第2部分領域
U 単位処理室
W 基板

Claims (4)

  1. 基板を処理する基板処理装置であって、
    基板に対する処理を実行する複数の処理部と、
    1以上の直動軸のそれぞれに沿う直動動作と、鉛直軸を中心とした旋回動作とを行って、前記複数の処理部のそれぞれに対して基板を搬送する搬送装置と、
    前記搬送装置の動作空間として区画された搬送室と、
    前記搬送装置の動作を制御する搬送制御部と、
    を備え、
    前記搬送室内に規定される第1部分領域の、前記1以上の直動軸と直交する水平な軸に沿う幅が、前記搬送装置の旋回直径よりも小さく、
    前記搬送制御部が、前記第1部分領域内における前記搬送装置の前記旋回動作を禁止する、基板処理装置。
  2. 請求項1に記載の基板処理装置であって、
    前記複数の処理部のそれぞれが、
    筐体と、
    前記筐体に形成され、前記筐体内に前記搬送装置のハンドを進入させるための開口と、
    を備え、
    前記搬送室に、前記1以上の直動軸のいずれかに沿って間隔をあけて配置され、前記第1部分領域によって結ばれた、複数の第2部分領域が規定され、
    前記処理部が、その前記開口が、前記第2部分領域を取り囲むように配置され、
    前記搬送制御部が、前記第2部分領域内における前記搬送装置の前記旋回動作を許可する、基板処理装置。
  3. 請求項1または2に記載の基板処理装置であって、
    前記1以上の直動軸に、水平面内に沿う軸が含まれる、基板処理装置。
  4. 請求項1から3のいずれかに記載の基板処理装置であって、
    前記1以上の直動軸に、鉛直軸が含まれる、基板処理装置。
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