JP2014072262A - 真空処理装置及び搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易で基板を安定して保持し搬送時の基板ずれを抑制できる真空処理装置を提供する。
【解決手段】真空搬送室に連結されてその内部に配置された処理室内で試料を処理する処理容器と、前記真空搬送室内部に配置されてそのアームを伸縮して前記基板を前記処理容器との間で搬送する搬送ロボットとを備えた真空処理装置であって、前記搬送ロボットの前記アームの先端部に配置され前記基板が載せられてこれを保持する保持するハンド部と、このハンド部に配置されて前記載せられた基板の裏面と当接してこの基板を保持する複数の当接部とを有し、前記当接部は、先端部が前記ハンド部の上面より上方に突出して配置され前記基板の裏面と当接するロッド部と、このロッド部及び前記ハンド部と連結されこのハンド部上面に沿った異なる方向に前記ロッド部が変位可能に支持する変形部材とを備えた。
【選択図】 図４

Description

本発明は、減圧された内部を半導体ウエハ等の基板状の試料が搬送される搬送用容器内に配置された前記試料の搬送装置と前記搬送用容器に連結され前記試料を内部の処理室で処理する真空処理容器を備えた真空容器または搬送用容器内で前記試料を搬送する搬送装置に係り、特にそのアームの先端部に前記試料を載せて保持し搬送する搬送装置及びこれを備えた真空処理装置に関する。

従来、半導体製造装置の基板を搬送するロボットアーム等の搬送装置は、複数の梁状の部材がその両端部おいて関節により連結され関節により連結された端部を関節の軸周りに回転させることで伸縮可能なアームを備え、アームの先端部に半導体ウエハ等の基板状の試料を載せて保持して搬送するものが知られていた。このような搬送装置であるロボットアームは、目標となる箇所に対して伸張して試料を受け渡す或いは受け取る動作を行った後再びアームを収縮する動作を行うものが一般的である。

このような試料の搬送装置に於いて、搬送中に基板の位置がアーム上で大きくズレてしまい、処理容器内部等の搬送の目標となる箇所で基板の位置が所期のものから大きく外れた結果、搬送が出来ない或いは搬送して受け渡した結果基板が落下や所期の位置に載せられない等の搬送ミスが生じてしまう問題が生じていた。このような搬送のミスを抑制する従来の技術として、特開2000-260846号公報に記載のように、基板搬送装置の基板受載板が複数の基板支持部を介して基板を受載し、該基板の支持部が上下方向に変位可能であって、反りのある基板を受載した場合基板支持部の上下変位で基板の反りを吸収し、基板を均等に支持するようにしたものが知られている。

この従来技術では、上下方向に変位可能な基板支持部は、基板受載板に座刳穴を穿設し、座刳穴と同心に支片ホルダを設け、支片ホルダに座刳穴に対し小径のガイド孔を同心に穿設して、支片ホルダ内に圧縮スプリングを介して浮動支持ピンを設け、浮動支持ピンの先端をガイド孔より突出させて構成されている。また、圧縮スプリングのバネ定数、及び反発力は、基板を受載した状態で全ての基板支持部の圧縮スプリングが所要量撓んだ状態で設定され、基板が基板支持部に均等に支持されるので、搬送中に基板受載板に対しずれを生じることが防止されるものとなっている。

特開2000-260846号公報

上記従来技術は、以下の点について十分に考慮されておらず問題が生じていた。すなわち、ハンド部の基板載置状態での高さ寸法の薄型化及びハンド構造の簡易化の点に充分に配慮されていなかった。

これは、基板支持部を上下方向に変位可能にするため圧縮スプリングと浮動支持ピンを重ねて設けるため高さ寸法が大きくなり、ゲート部の開口高さを大きくする必要があり、真空搬送空間の容量が拡大してしまうという問題がある。また、部品点数も多く構造が複雑になりコスト高になるという問題がある。

本発明の目的は、簡易で基板を安定して保持し搬送時の基板ずれを防止することのできる真空処理装置または真空処理装置用の搬送装置を提供することにある。

上記本発明の目的は、真空搬送室と、この真空搬送室に連結されてその内部に配置された処理室内で試料を処理する処理容器と、前記真空搬送室内部に配置されてそのアームを伸縮して前記基板を前記処理容器との間で搬送する搬送ロボットとを備えた真空処理装置であって、前記搬送ロボットの前記アームの先端部に配置され前記基板が載せられてこれを保持する保持するハンド部と、このハンド部に配置されて前記載せられた基板の裏面と当接してこの基板を保持する複数の当接部とを有し、前記当接部は、先端部が前記ハンド部の上面より上方に突出して配置され前記基板の裏面と当接するロッド部と、このロッド部及び前記ハンド部と連結されこのハンド部上面に沿った異なる方向に前記ロッド部が変位可能に支持する変形部材とを備えたことにより達成される。

本発明は、簡易で基板を安定して保持し搬送時の基板ずれを防止することができる。

本発明の実施例に係る真空処理装置の構成の概略を示す平面図である。 図１に示す実施例に係る搬送装置のハンド部を拡大して示す平面図である。 図２に示す実施例に係る搬送装置のＡ部の詳細を拡大して示す平面図である。 図３に示す実施例に係る搬送装置の矢視Ｂから見た縦断面図である。

本発明の実施の形態を以下図面を用いて説明する。

本発明の実施例について図１から図４を用いて説明する。図１は、本発明の実施例に係る真空処理装置の全体構成を示す平面図である。

この図において、本実施例の真空処理装置は、内部の空間に搬送ロボット（図示せず）を備えた大気搬送ユニット１、大気と真空の切り替えを実施するロック室２、減圧して基板を処理する処理室を有する真空処理ユニット５、減圧下で基板を搬送する真空搬送ロボット４、真空処理ユニット５が着脱可能に取り付けられ、内部を高い真空度に減圧でき、真空搬送ロボット４を有した真空搬送ユニット３、真空搬送ユニット３同士を連結させる事ができ、ウェハの受け渡し用のステ−ジを有した中間室６を備えている。ここで真空処理ユニット５とはエッチングを実施するユニットでもアッシングを実施するユニットでも良い。

なお、図示していないが、大気搬送ユニット１の前面側（図上左側）には、内部に半導体ウエハ等の試料である基板を複数収納するカセットが搬送されてその上に載せられるカセット台が複数配置され、カセット台に載せられたカセット内部と大気搬送ユニット１内部との間は、大気搬送ユニット１の前面に配置された開閉される開口を備えたポートにより連通され基板を移動可能に構成されている。また、外形は直方体あるいはこれと見倣せる程度に近似した形状を有した大気搬送ユニット１の背面側（図上右側）の面には複数のロック室２が連結されており、大気搬送ユニット１内部の搬送用の空間とロック室２内部の基板を収納可能な空間との間を連通する基板の搬送用の通路であるゲート（図示せず）、及び当該ゲートの開口を開放あるいは閉塞して気密に封止するゲートバルブが配置されている。

円板形状を有した基板は、大気搬送ユニット１内に配置された図示しないロボットアーム等の大気搬送ロボットによりカセット台上に載せられたカセット内部から大気搬送ユニット１内の搬送用の空間に搬入された後、大気搬送ユニット１の前面（前方）側から見て左右の何れか一方の端部に配置された位置合わせ機においてその中心位置と周縁に予め形成された切り欠き（ノッチ）や凹み部の中心に対する角度位置を所定のものに位置合わせ（アライメント）される。その後、大気搬送ロボットによって位置合わせ機から大気圧にされた状態でゲートが開放されたロック室２内に搬送されて内部に収納される。

大気搬送ロボットが退出しゲートバルブの閉塞により密封されたロック室２内部は所定の真空度の圧力まで減圧された後、ロック室２の背面（後方）に配置されたゲートバルブが開放されて当該背面側に連結されて配置されその内部の搬送用の空間が当該真空度と同等か近似した圧力にされた真空容器である真空搬送ユニット３の内部に配置された真空搬送ロボット４によって真空搬送ユニット３内の搬送用空間に搬出される。ロック室２の直ぐ後方に連結された真空搬送ユニット３内の搬送用の空間に搬入された基板は、真空搬送ロボット４により矩形の平面形を有したこの真空搬送ユニット３の側壁面に連結された何れかの真空処理ユニット５に搬送される。

本実施例の真空処理ユニット５は、内部に処理室を有する真空容器と真空容器上方に配置されて図示しない処理が洲供給装置により処理室内に供給された処理ガスを励起してプラズマを形成するための電界または磁界を処理室内に供給するプラズマ形成装置と真空容器下方でこれと連結されて処理室内部を排気して所定の圧力に減圧する真空ポンプを有する排気装置とを備えている。また、真空搬送ユニット５各々に複数個連結された真空処理ユニット５の各々は、その処理室内で基板の上表面に予め形成された処理対象の膜をエッチング処理するエッチング処理ユニット、または他の真空処理ユニット５でエッチング処理された後真空処理ユニット３を介して搬入された基板の表面を灰化処理するアッシング処理ユニットの何れかで構成されている。

上記カセット台上のカセット内から取り出されロック室２を介して真空搬送ユニット３に搬送された基板は、何れかの真空処理ユニット５で処理を施された後、再度真空搬送ロボット４にて真空処理ユニット５から取り出されロック室２を介し大気搬送ユニット１に搬出されてカセットの元の位置に戻される。本実施例では、カセットの元の位置に基板を戻した大気搬送ロボットはカセット内に未処理の基板が収納されていた場合には、引き続いてこれを取り出して位置合わせ機に搬送して基板を処理する動作を開始する。

図２は、図１に示す実施例に係る搬送装置のハンド部を拡大して示す平面図である。本実施例の真空搬送ユニット３各々内部には位置された真空搬送ロボット４は、各々が複数の梁状の部材が各々の両端部で軸周りに回動可能な関節部により連結されたアームを有し、関節部の軸周りに梁部材が回転することでアームを伸張、収縮可能に構成されるとともに、真空搬送ユニット３平面形が矩形の真空容器内部の空間の中央部で上下方向の軸周りに回転可能に構成されている。真空搬送ロボット４は、当該中央部の軸周りに回転して搬送の動作の目標となる真空処理ユニット５、中間室６、ロック室２の何れかにアームの先端部に配置された基板保持部を対向させるように位置させ、アームを伸張及び収縮して基板の搬送を行う。

本実施例の真空搬送ロボットは、図２に示すようにアーム先端部に基板を保持する保持部としての基板搬送ハンド４１を備えている。この基板搬送ハンド４１は、上方から見てＵ字状にアームの伸張または収縮の軸方向に対して左右対象に当該軸に沿って延在する二本の梁部を有し、その梁部の先端部と梁部の根元でこれらが繋がった部分とに、基板が基板搬送ハンド４１上に保持された状態でその裏面と当接する当接部５０を備えている。これら当接部５０は、図３，４に示すように、基板が基板反訴ハンド４１上に載せられ保持された状態で基板の重心位置がこれらの内側のＵ字の梁部の間の空間の上方に位置するように少なくとも３箇所に配置されている。

本実施例の当接部５０は、基板搬送ハンド４１に配置された貫通孔の内部に嵌入されて位置決めされた所定の弾性を有した脂製でリング形状を有した樹弾性リング部材４２とこれに連結されて貫通孔の内部で弾性リング部材４２でのみ保持されているロッド４３とを備えている。ロッド４３は、その上端面は貫通孔の上部の開口よりも上方に突出した位置で保持されており、基板が基板搬送ハンド４１上に載せられた状態でその裏面と接して弾性リング部材４２によって上下方向とともに基板搬送ハンド４１の上面の方向について前後左右の方向にその位置が微小に変位可能に弾性的に保持される構成である。さらに、ロッド４３の上面は基板が載せられた状態での基板の裏面が基板搬送ハンド４１の上面とは接しないように保持されている。

ロッド４３の外形はその角部が面取りされて丸められた円筒形を有し、円筒の側壁部の中央部に周方向に切り欠きを有している。ロッド４３は弾性リング部材４２の中央部の円形の空間の内部に嵌入されて上記切り欠きの上下の外周縁と弾性リング部材４３の内周側の表面とが接して両者が嵌め合わされる。

弾性リング部材４２の内周面の寸法は、ロッド４１が弾性リング部材４２の中央部に嵌められた状態で、ロッド４１の切り欠き部の角部に必然的に当接するようにロッド４１の外周壁の径より小さくされており、両者は嵌め合わされた状態で切り欠き部の角部は弾性リング部材内周表面から中央側に押し付けられる、謂わば噛み合った状態となる。この状態で、ロッド４３は、その円筒の軸に沿った方向及びその軸に垂直な面に沿った方向からの外力に対して弾性リング部材４２を構成する弾性体の発揮する弾性の範囲において、付勢されて保持されている。

弾性リング部材４２は、基板搬送リング４１の上下面をその上下方向に貫通する貫通孔の内部に嵌め込まれて、貫通孔あるいは段差の内側側壁や上面と接することでこれらにより指示されて位置が定められている。本実施例で、弾性リング部材４２が貫通孔内に嵌め込まれ且つロッド４１が弾性リング部材４２の中央部に嵌め込まれた状態で、ロッド４１はその上下軸の方向から見て全周の方向についてロッド４１より弾性を有して変形可能な材料で構成された弾性リング部材４２により連結されて支持されている。

ロッド４１の上面に基板が載せられ或いは基板搬送ハンド４１が移動すると基板に印加される重力や慣性力に応じてロッド４１にも基板からの外力が伝達される。この際、弾性リング部材４２がロッド４１よりも弾性が小さく変形し易いのでこれの変形によりロッド４１と基板裏面との接触の接触面積や接触により作用する相互の押圧力の相対的な方向の変化が抑制される。このことにより基板搬送ハンド４１の基板を保持した搬送の際の基板のズレの量が低減される。

本実施例の貫通孔は、基板搬送ハンド４１の上記所定の箇所において、下方に形成される径が小さい孔４４ｂとこの上方で中心を合わせて配置され孔４４ｂに連通した径が大きな孔４４ａと、これらの孔４４ａ，４４ｂの異なる内径の側壁面同士を連結する段差部とを備えている。さらに、その段差は縦断面が円弧状となる内壁面を有し、その断面が円弧状の内壁面に嵌合して隙間無く密着するか相互の表面が沿って接合するように縦断面が円または楕円状に形成された弾性リング部材４２が上方から孔４４ａに嵌め込まれ、弾性リング部材４２がこれを囲む段差部の上面或いは内側面または孔４４ａの内側壁面と接することで水平な面内での異なる方向についてロッド４１を変位可能に保持または支持する。

このようにロッド４１を弾性支持するために、孔４４ａの径は弾性リング部材４２の径よりもわずかに小さい値にされて、周囲の部材から水平方向（基板搬送ハンド４１上面の面内方向）の成分を有する押圧力を受けてロッド４１を締めつけて保持することができる。また、孔４４ｂの径はロッド４１の円筒形状部の下端部の径より大きくされ、基板の載置、あるいは搬送中に変位した際にもロッド４１と孔４４ｂの内壁面との間に隙間を開けてこれが維持され、これらが接触することが抑制されている。孔４４ａ及び段差部は貫通孔を構成して挿入された弾性リング部材４２を保持する凹みとして機能している。

基板は真空搬送ロボット４によって真空処理ユニット５或いは中間室６、ロック室２に対して搬送（搬入、搬出）の動作を行うため、アームの伸縮動作や真空搬送ユニット３内での旋回動作を実施する。この動作の際には、所定の第一の位置から第二の位置に移動するため、その動作中に加速或いは減速が生じてその加速度の大きさに応じた慣性力が基板に印加されることになり、これは基板の位置のずれを生じさせる力が印加されることになる。

本実施例では、貫通孔（または孔４４ａ，４４ｂ）を基板搬送ハンド４１に配置し弾性リング部材４２がこれに嵌め込まれてその中央側に向いた方向に弾性変形による力を発揮させることで、弾性リング部材４２の中央部に嵌め込まれるロッド４１を周方向、すくなくとも水平の面内において異なる方向について変位可能に弾性支持してしている。また、縦断面が円形或いは楕円形の弾性リング部材４２はその内周側の表面がロッド４１の円筒形状部の側壁上でその周方向に形成された切り欠き部あるいは凹み部と嵌め合わさることで、ロッド４１を水平面内の方向のみでなく上下の方向についても変位可能に支持している。

このことにより、弾性リング部材４１はロッド４１を上下方向、水平面内の全周の方向の変位だけでなく、円筒形のロッド４１の円筒の軸についてこれを傾斜させる、あるいは捻る変位も可能に支持する。このことは、そりや捻れを有した基板が基板搬送ハンド４１に載せられた状態で搬送される際に複数の方向について加減速よる慣性力を受けても、ロッド４１と基板裏面との間の接触がその接触面積が変動したり接触の押圧力の方向が変動したりすることを抑え基板のズレを低減させることができる。

なお、実施例は貫通孔の内部に弾性リング部材４１を嵌入した構成であるが、貫通孔でなくとも良く、凹みや切り欠き部の内部に挿入されたロッド４１を水平の面内について異なる方向でこれを弾性的に支持、或いは繰り返し変位可能に支持する構成であれば良い。また、本実施例では樹脂製または樹脂材料により構成された縦断面円形のリング状の部材を用いてその中央部に嵌められたロッド４１を支持しているが、樹脂以外の材料でも良いことは勿論リング形以外の形状や構成を用いても良い。

例えば、弾性リング部材４２として中央に向かうにつれて径が小さくなるら旋状の巻きバネを用いてもよく、また複数の板またはビーム状のバネを用いても良い。さらに、切り欠きや凹み等の当接部５０の収納部を基板搬送ハンド４１に形成せずに、上方から見て基板搬送ハンド４１の梁状の部分の前後軸方向の中央側あるいは外側に配置された当接部５０を備えて、これら当接部５０は基板搬送ハンド４１の梁状部分の側壁から複数の方向に延在する弾性を有したバネ部材とこれらの先端に連結されて複数方向および変位あるいは捻れ可能に支持された円筒形のロッド４１とを備えていても良い。

さらにまた、ロッド４１は円筒形に限定されたものではなく、半球形、円錐台形等のその裏面と接触した基板のズレを抑制できる基板との間の接触面を実現可能な形状を採用できる。

本実施例のように基板を保持する構造内に弾性材を用いることによって、前記加速度を緩和し基板のずれを防止することが可能となる。また弾性部材を用い該弾性部材を介してロッド４３を貫通穴内で軸方向に移動可能に支持することでクッション性を有しており、反りが生じている基板に対し、全ての基板保持部にて基板を保持することが出来る。さらに弾性リング部材４２においては、汎用品のＯリングを用いることでコストを抑える効果も期待出来る。

またプラズマを用いてエッチング処理又はアッシング処理を真空処理ユニット５にて実施した際、基板が帯電することがあり、例えば金属製の基板搬送ハンド４１とし、弾性リング部材４２及びロッド４３に導電性を有する添加材を含有させた導電性材料を用いることで基板の電荷を逃がしてやり、帯電による基板への異物付着、帯電によるスパ−ク等の放電防止を実施することが可能となる。この目的のために、本実施例に用いられるロッド４１は、アルミナ、ジルコニア、又はこれらにチタニア（ＴｉＯ２）や炭素（Ｃ）といった導電性を有する添加材を含有させた導電性材料で構成されている。

１…大気搬送ユニット
２…ロック室
３…真空搬送ユニット
４…真空搬送ロボット
５…真空処理ユニット
６…中間室
４１…基板搬送ハンド
４２…弾性リング部材
４３…ロッド。

Claims (10)

1. 真空搬送室と、この真空搬送室に連結されてその内部に配置された処理室内で試料を処理する処理容器と、前記真空搬送室内部に配置されてそのアームを伸縮して前記基板を前記処理容器との間で搬送する搬送ロボットとを備えた真空処理装置であって、
   前記搬送ロボットの前記アームの先端部に配置され前記基板が載せられてこれを保持する保持するハンド部と、このハンド部に配置されて前記載せられた基板の裏面と当接してこの基板を保持する複数の当接部とを有し、
   前記当接部は、先端部が前記ハンド部の上面より上方に突出して配置され前記基板の裏面と当接するロッド部と、このロッド部及び前記ハンド部と連結されこのハンド部上面に沿った異なる方向に前記ロッド部が変位可能に支持する変形部材とを備えた真空処理装置。
   
2. 請求項１に記載の真空処理装置であって、
   前記当接部は、前記変形部材が前記ハンド部に配置された凹み内に収納されてその内壁面と接して連結され、前記ロッド部が前記凹み内に挿入された状態で前記変形部材により支持された真空処理装置。
   
3. 請求項２に記載の真空処理装置であって、
   前記変形部材は、前記凹み内に嵌め込まれてその内側で保持され且つ前記ロッド部材がその中心部に嵌め込まれた状態でこれを変位可能に支持する弾性を有したリング状部材である真空処理装置。
   
4. 請求項２または３に記載の真空処理装置であって、
   前記凹み部は前記ハンド部の上面と下面との間を貫通する貫通孔を構成し、ロッド部は貫通孔の内壁面との間に隙間をあけて支持されている真空処理装置。
   
5. 請求項１乃至４の何れかに記載の真空処理装置であって、
   前記ロッド部はアルミナ、ジルコニア、又はこれらにチタニア（ＴｉＯ２）や炭素（Ｃ）を含有させた導電性材料で構成され、かつ前記変形部材も導電性を有した部材から構成された真空処理装置。
   
6. 真空搬送室と、この真空搬送室に連結されてその内部に配置された処理室内で試料を処理する処理容器とを備えた真空処理装置に用いられ、前記真空搬送室内部に配置されてそのアームを伸縮して前記基板を前記処理容器との間で搬送する搬送装置であって、
   前記アームの先端部に配置され前記基板が載せられてこれを保持する保持するハンド部と、このハンド部に配置されて前記載せられた基板の裏面と当接してこの基板を保持する複数の当接部とを有し、
   前記当接部は、先端部が前記ハンド部の上面より上方に突出して配置され前記基板の裏面と当接するロッド部と、このロッド部及び前記ハンド部と連結されこのハンド部上面に沿った異なる方向に前記ロッド部が変位可能に支持する変形部材とを備えた搬送装置。
   
7. 請求項６に記載の搬送装置であって、
   前記当接部は、前記変形部材が前記ハンド部に配置された凹み内に収納されてその内壁面と接して連結され、前記ロッド部が前記凹み内に挿入された状態で前記変形部材により支持された搬送装置。
   
8. 請求項７に記載の搬送装置であって、
   前記変形部材は、前記凹み内に嵌め込まれてその内側で保持され且つ前記ロッド部材がその中心部に嵌め込まれた状態でこれを変位可能に支持する弾性を有したリング状部材である搬送装置。
   
9. 請求項７または８に記載の搬送装置であって、
   前記凹み部は前記ハンド部の上面と下面との間を貫通する貫通孔を構成し、ロッド部は貫通孔の内壁面との間に隙間をあけて支持されている搬送装置。
   
10. 請求項６乃至９の何れかに記載の搬送装置であって、
    前記ロッド部はアルミナ、ジルコニア、又はこれらにチタニア（ＴｉＯ２）や炭素（Ｃ）を含有させた導電性材料で構成され、かつ前記変形部材も導電性を有した部材から構成された搬送装置。