JP2014502060A - 基板を搬送する装置及び方法 - Google Patents

Abstract

基板搬送装置は、プロセスチャンバ内のそれぞれ上側支持レベル及び下側支持レベルで基板を支持するように構成された上側基板支持機構及び下側基板支持機構を含んでいる。基板昇降機構は、基板を上側支持レベルと下側支持レベルとの間で移動させるように構成される。また、基板をプロセスチャンバに搬入し、プロセスチャンバから搬出する搬送ロボットと、ロードロックチャンバと、基板を搬送する方法とが開示される。
【選択図】図１

Description

関連出願に対する相互参照

この出願は、２０１１年１月５日に出願された米国仮出願第６１／４３０，０３９号の利益を主張し、その内容は本明細書に参照により組み込まれる。

本明細書で代表的に述べられる本発明の実施形態は、概して、基板を搬送する装置及び方法に関するものである。より具体的には、本発明の実施形態は、高効率でプロセスチャンバに基板を搬入しプロセスチャンバから基板を搬出することができる装置及び方法に関するものである。

処理済みの基板をプロセスチャンバから取り出し、未処理の基板を処理のためにプロセスチャンバに挿入するのにかかる時間（すなわち「基板交換時間」）を短縮してプロセスチャンバのスループットを向上することができる。基板を交換する従来のプロセスでは、（例えば、ロードロックに配置される）２つのエンドエフェクタを有する２軸搬送ロボット（「デュアルアームロボット」としても知られる）が使用される。そのようなプロセスの一例においては、搬送ロボットを水平方向に移動させて、処理済みの基板をプロセスチャンバから（例えばプロセスチャンバポートを介して）第１のエンドエフェクタに取り出し、ロボットを垂直方向に移動させて、第２のエンドエフェクタをプロセスチャンバポートに合わせ、搬送ロボットを水平方向に移動して、未処理の基板を（例えばプロセスチャンバポートを介して）プロセスチャンバに挿入することができる。

２軸デュアルアーム搬送ロボットを用いることにより基板交換時間を短縮できる場合もあるが、そのような搬送ロボットを用いることはコストが高くなり得る。また、プロセスチャンバの設計によっては、基板交換時間が、処理済みの基板を取り出し、未処理の基板を挿入するために必要な時間に依存するだけではなく、基板の後処理又は前処理に必要な時間による影響も受ける。後処理及び前処理はロードロックで行うことができる。しかしながら、上述した２軸デュアルアーム搬送ロボットは、比較的大きなロードロックを必要とする傾向があり、ロードロック内での基板の後処理及び前処理の効率が悪くなってしまう。それにもかかわらず、ロードロックに連結されたプロセスチャンバを含む基板処理システムにおいては、処理済みの基板を未処理の基板と交換するために、次の５つの連続プロセスステップが必要とされる。（１）処理済みの基板を取り出し、（２）ロードロック内で処理済みの基板の後処理を行い、（３）ロードロックからの後処理済みの基板の取り出し及び／又はロードロックへの未処理の基板の挿入を行い、（４）ロードロック内で未処理の基板の前処理を行い、（５）前処理済みの基板をプロセスチャンバに挿入する。基板としてそれぞれテープフレームアセンブリに支持された３００ｍｍ半導体ウェハを用いる場合には、ステップ（１）〜（５）を行うのに必要な時間は、ロードロック内に２軸デュアルアーム搬送ロボットが組み込まれていないと３分よりも長くなり得る。

一実施形態において、基板搬送装置は、基板プロセスチャンバ内に配置されるように構成された上側基板支持機構を含んでいてもよい。上側基板支持機構は、上側支持レベルで基板を支持するように構成された少なくとも１つの上側基板サポートを含んでいてもよい。基板搬送装置は、上側支持レベルの下方の下側支持レベルで基板を支持するように構成された少なくとも１つの下側基板サポートを含む下側基板支持機構と、上側支持レベルと下側支持レベルとの間で基板を移動させるように構成された基板昇降機構とをさらに含んでいてもよい。少なくとも１つの上側基板サポートから基板ステージに基板を搬送できるように上側基板支持機構及び基板昇降機構を構成することができる。基板ステージから少なくとも１つの下側基板サポートに基板を搬送できるように下側基板支持機構及び基板昇降機構を構成することができる。

他の実施形態においては、基板を搬送する方法では、内部に第１の基板支持機構と第２の基板支持機構とを有するプロセスチャンバを用意し、第１の基板支持機構及び第２の基板支持機構のそれぞれは基板を支持するように構成され、第１の基板を第１の基板支持機構に搬送して、第１の基板を第１の基板支持機構により支持させ、第２の基板を支持する第１のエンドエフェクタをプロセスチャンバに挿入して、第１の基板、第１のエンドエフェクタ、及び第２の基板を同時にプロセスチャンバ内に位置させ、第２のエンドエフェクタをプロセスチャンバに挿入して、第１の基板、第１のエンドエフェクタ、第２の基板、及び第２のエンドエフェクタを同時にプロセスチャンバ内に位置させ、第１の基板を第２のエンドエフェクタ上に搬送し、第２の基板を第１の基板支持機構上に搬送した後、プロセスチャンバから第１のエンドエフェクタを取り出し、第１の基板を第２のエンドエフェクタ上に搬送した後、プロセスチャンバから第２のエンドエフェクタを取り出す。

図１は、一実施形態における基板搬送装置を模式的に示す正面図である。 図２は、図１に示される基板搬送装置の側面図である。 図３は、図１及び図２に示される基板搬送装置とともに用いることができるエンドエフェクタ付き搬送ロボットを模式的に示す側面図である。 図４は、一実施形態における上側支持作動システムを模式的に示す正面図である。 図５は、一実施形態における下側支持作動システムを模式的に示す側面図である。 図６及び図７は、図１及び図２に示される基板搬送装置内の上側基板支持機構上のエンドエフェクタから基板を搬送する方法の一実施形態を模式的に示すものである。 図６及び図７は、図１及び図２に示される基板搬送装置内の上側基板支持機構上のエンドエフェクタから基板を搬送する方法の一実施形態を模式的に示すものである。 図８及び図９は、上側基板支持機構からプロセスチャンバの処理領域に基板を搬送する方法の一実施形態を模式的に示すものである。 図８及び図９は、上側基板支持機構からプロセスチャンバの処理領域に基板を搬送する方法の一実施形態を模式的に示すものである。 図１０〜図１２は、図１及び図２に示される基板搬送装置における基板昇降機構からエンドエフェクタに基板を搬送する方法の一実施形態を模式的に示すものである。 図１０〜図１２は、図１及び図２に示される基板搬送装置における基板昇降機構からエンドエフェクタに基板を搬送する方法の一実施形態を模式的に示すものである。 図１０〜図１２は、図１及び図２に示される基板搬送装置における基板昇降機構からエンドエフェクタに基板を搬送する方法の一実施形態を模式的に示すものである。

図示された実施形態の詳細な説明

以下、本発明の例示の実施形態が示されている添付図面を参照しながら本発明をより完全に説明する。しかしながら、本発明は多くの異なる形態で実施することができ、本明細書で述べる実施形態に限定されるものとして解釈すべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が、完全なものですべてを含み、本発明の範囲を当業者に十分に伝えるように提供されるものである。図面においては、理解しやすいように、層や領域のサイズや相対的なサイズが誇張されている場合がある。

本明細書では、第１、第２、第３などの用語は、種々の要素、構成要素、領域、セット、端部、経路などを説明するために使用され得るものであるが、これらの要素、構成要素、領域、セットはこれらの用語により限定されるべきではないことは理解できよう。これらの用語は、ある要素、構成要素、領域、セット、端部、経路などを他の要素、構成要素、領域、セット、端部、経路などと区別するためにのみ使用されるものである。したがって、以下に述べる第１の要素、構成要素、領域、セット、端部、経路などは、本明細書における教示から逸脱することなく、第２の要素、構成要素、領域、セット、端部、経路などと呼ぶこともできる。

本明細書で使用される用語は、特定の例示的実施形態を説明するためだけのものであり、本発明に対して限定することを意図されているものではない。本明細書で使用されているように、内容が明確にそうではないことを示している場合を除き、単数形は複数形を含むことを意図している。さらに、「備える」及び／又は「備えている」という用語は、本明細書で使用されている場合には、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／又は構成要素の存在を特定するものであり、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、端部、経路、及び／又はそれらのグループの存在又は追加を排除するものではないことは理解されよう。

図１は、一実施形態における基板搬送装置を模式的に示す正面図である。図２は、図１に示される基板搬送装置の側面図である。

図１及び図２を参照すると、基板搬送装置１００のような基板搬送装置をプロセスチャンバ１０１内に配置してもよい。一般的に、基板搬送装置１００は、プロセスチャンバの処理領域１０１ａと搬送ロボット（図示せず）との間で基板を搬送するように構成される。

プロセスチャンバ１０１は、任意のタイプの周知のプロセスチャンバであってよい。例えば、プロセスチャンバ１０１を、化学気相成長（ＣＶＤ）チャンバ（例えば、大気圧ＣＶＤチャンバ、低圧ＣＶＤチャンバ、超高真空ＣＶＤチャンバ、エアロゾル利用ＣＶＤチャンバ、直接液体注入ＣＶＤチャンバ、プラズマ加速ＣＶＤチャンバ、原子層ＣＶＤチャンバ、金属有機ＣＶＤチャンバ、高速熱ＣＶＤチャンバなど）、物理蒸着（ＰＶＤ）チャンバ（例えば、スパッタＰＶＤチャンバ、パルスレーザＰＶＤチャンバ、気化蒸着ＰＶＤチャンバなど）、エッチチャンバ（例えば、プラズマエッチチャンバ、反応性イオンエッチチャンバなど）などにすることができる。しかしながら、一般的には、プロセスチャンバ１０１は、（例えば、領域１０１ａで代表的に示される）処理領域内に配置された基板に処理（例えば、成膜プロセス、エッチングプロセス、アニーリングプロセスなど、あるいはそれらの組み合わせ）を行うように構成される。このように、プロセスチャンバ１０１は、基板が処理領域１０１ａ内に配置されているときに、基板を処理するように構成されている。基板搬送装置１００は、プロセスチャンバ１０１内に配置されているものとして図示されているが、基板搬送装置をプロセスチャンバ１０１の外部に配置し、プロセスチャンバの内部と連通させて処理領域１０１ａに基板を搬入し処理領域１０１ａから基板を搬出するようにしてもよいことは理解できよう。

代表的に示されているように、基板搬送装置１００は、基板を上側支持レベルＬ１で支持するように構成された上側基板支持機構１０２と、基板を上側支持レベルＬ１より低い下側支持レベルＬ２で支持するように構成された下側基板支持機構１０４と、上側支持レベルＬ１と下側支持レベルＬ２との間で基板を支持するように構成された基板ステージ１０８を有する基板昇降機構１０６とを含んでいる。一実施形態においては、基板ステージ１０８を、真空チャックや静電チャックなど、あるいはそれらの組み合わせのようなチャックとして設けてもよい。基板昇降機構１０６は、基板ステージ１０８を上側支持レベルＬ１と下側支持レベルＬ２との間で（例えば、一般的には矢印１０３により示される方向に）移動させるように構成されたステージ昇降機１１０をさらに含んでいてもよい。

上側基板支持機構１０２は、互いに離間し、上側支持レベルＬ１で基板を支持するように構成された複数の上側基板サポート又はレール１１２を含んでいる。例えば、それぞれの上側基板サポート１１２は、上側支持レベルＬ１に配置され基板の表面（例えば下面）に接触することにより基板を支持するように構成された支持面１１４を含むことができる。一実施形態においては、それぞれの上側基板サポート１１２は、上側支持レベルＬ１から上方に延び支持面１１４の長さ方向に沿って基板の移動を案内するように構成されたガイド面１１６を含むことができる。他の実施形態においては、それぞれの上側基板サポート１１２は、上側支持レベルＬ１から下方に延び支持面１１４に対して角度αで配置された搬送面１１８を含むことができる。一般的に、αは９０度よりも大きく１８０度未満である。例えば、αを１１０度よりも大きく１６０度未満にすることができる。搬送面１１８は支持面１１４に対して傾いているので、搬送面１１８は、上側支持レベルＬ１より低いレベルで第１の搬送領域内で（例えば、プロセスチャンバポート２０１を通って矢印２０３で代表的に示される方向に）プロセスチャンバ１０１に挿入された基板に係合することができる。基板に係合する際に、搬送面１１８は、上側支持レベルＬ１の上方かつ支持面１１４の上方を移動するが支持面１１４により支持されていない基板を偏向させる可能性がある。支持面１１４の上方にある（これに支持されていない）基板の部分の質量が、基板の他の部分の質量よりも大きければ、基板は、支持面１１４に落ちて上側支持レベルＬ１で支持面１１４に支持される。

下側基板支持機構１０４は、互いに離間し、下側支持レベルＬ２で基板を支持するように構成された複数の下側基板サポート又はピン１２０を含んでいる。例えば、各下側基板サポート１２０の端部１２２は、下側支持レベルＬ２に配置され基板の表面（例えば下面）に接触することにより基板を支持するように構成された支持面１２２を規定する。

一実施形態において、また後に詳述するように、基板ステージ１０８を上側支持レベルＬ１上方の（例えば、レベルＬ３で代表的に示された）プロセスレベルまで移動させるようにステージ昇降機１１０をさらに構成してもよい。基板ステージ１０８をプロセスレベルＬ３に移動することにより、基板ステージ１０８に支持された基板を処理領域１０１ａ内に配置することができる。

一般的に、上側基板サポート１１２から基板ステージ１０８に基板を搬送できるように上側基板支持機構１０２、基板昇降機構１０６、又はこれらの組み合わせを構成することができる。例えば、上側基板サポート１１２の少なくとも１つを基板ステージ１０６に対して（例えば、一般的に矢印１０５により示される方向に）移動可能にする。後に詳述するように、上側支持レベルＬ１で基板を支持可能な（図示された）第１の上側支持位置から、基板ステージ１０８に基板を搬送可能な第２の上側支持位置に上側基板サポート１１２の少なくとも１つを基板ステージ１０６に対して移動可能にすることができる。他の実施形態において、また後に詳述するように、上側基板支持機構１０２は、第２の上側支持位置から第１の上側支持位置に上側基板サポート１１２の少なくとも１つを移動させるように構成された上側支持作動システム（図示せず）を含んでいてもよい。しかしながら、上側基板サポート１１２から基板ステージ１０６へ基板を搬送できるような所望の異なる任意の方法で上側基板支持機構１０２及び／又は基板昇降機構１０６を構成してもよいことは理解されよう。

一般的に、基板ステージ１０８から下側基板サポート１２０に基板を搬送できるように下側基板支持機構１０４、基板昇降機構１０６、又はこれら両方を構成することができる。例えば、基板ステージ１０８を下側支持レベルＬ２下方の（例えば、レベルＬ４で代表的に示される）搬送レベルに移動させるようにステージ昇降機１１０をさらに構成してもよい。一実施形態において、基板ステージ１０８は、複数の開口１２４を含んでいてもよく、開口１２４の長さの一部にわたって下側基板サポート１２０の少なくとも１つの端部１２２が移動可能であってもよい。このように、基板ステージ１０８を搬送レベルＬ４に移動すると、基板ステージ１０８に支持された基板を下側支持レベルＬ２で下側基板サポート１２０に支持させることができる。しかしながら、基板ステージ１０８から下側基板サポート１２０へ基板を搬送できるような所望の異なる任意の方法で下側基板支持機構１０４及び／又は基板昇降機構１０６を構成してもよいことは理解できよう。

後に詳述するように、搬送レベルＬ４と下側支持レベルＬ２との間に第２の搬送領域を規定することができ、エンドエフェクタ（図示せず）の一部を第２の搬送領域内に収容できるように複数の第２の基板サポート１２０が構成される。また、端部１２２が下側支持レベルＬ２に位置する（図示された）第１の下側支持位置から、上述した第２の搬送位置の下方の第２の下側支持位置まで下側基板サポート１２０を基板ステージ１０８に対して（例えば、一般的に矢印１０７で示される方向に）移動可能にすることができる。一実施形態においては、第２の下側支持位置は、搬送レベルＬ４の下方に位置している。下側基板サポート１２０の端部１２２を第１の下側支持位置から第２の下側支持位置まで移動することにより、下側基板支持機構１０４に支持された基板を第２の搬送領域内に配置されたエンドエフェクタに搬送することができる。

後に詳述するように、下側基板支持機構１０４は、第１の下側支持位置から第２の下側支持位置に下側基板サポート１２０の少なくとも１つを移動させるように構成された下側支持作動システム（図示せず）を含んでいてもよい。一実施形態においては、下側支持作動システムは、エンドエフェクタの一部が第２の搬送領域内にあるときに、下側基板サポート１２０を第１の下側支持位置から第２の下側基板サポート位置まで移動させるように作動可能であってもよい。他の実施形態では、下側支持作動システムを作動して下側基板サポート１２０を第２の下側支持位置から第１の下側基板サポート位置まで移動させるように基板昇降機構１０６を構成してもよい。しかしながら、下側基板支持機構１０４から第２の搬送領域内にあるエンドエフェクタへ基板を搬送できるような所望の異なる任意の方法で下側支持作動システム及び／又は基板昇降機構１０６を構成してもよいことは理解されよう。

図３は、図１及び図２に示される基板搬送装置とともに用いることができるエンドエフェクタ付き搬送ロボットを模式的に示す側面図である。

図３を参照すると、搬送ロボット３０２のような搬送ロボットは、プロセスチャンバポート２０１に連結されたロードロックポート３０３を有するロードロックチャンバ３０１内に配置されていてもよい。一実施形態では、ロードロックポート３０３をプロセスチャンバポート２０１に連結して、好ましくないデブリ（例えば、塵、空気、水分など）がプロセスチャンバ１０１及びロードロックチャンバ３０１の内部に入るのを防止しつつ、プロセスチャンバ１０１の内部をロードロックチャンバ３０１の内部に連通させることができる。また、ロードロックチャンバ３０１を１つ以上の基板カセット（図示せず）に連結してもよい。一実施形態においては、プロセスチャンバ１０１により処理された基板を後処理（例えば加熱など）するようにロードロックチャンバ３０１を構成してもよい。他の実施形態においては、まだプロセスチャンバ１０１により処理されていない基板を前処理（例えば加熱など）するようにロードロックチャンバ３０１を構成してもよい。

代表的に示されているように、搬送ロボット３０２は、「デュアルアーム」搬送ロボットとして設けられ、第１のエンドエフェクタ３０４と、第１のエンドエフェクタ３０４の下方に配置された第２のエンドエフェクタ３０６とを含んでいる。図３では、第１のエンドエフェクタ３０４が基板３０５を支持しているものとして示されているが、第２のエンドエフェクタ３０６が基板を支持してもよいことは理解できよう。基板３０５は、プロセスチャンバ１０１内で処理可能な任意のタイプの基板とすることができる。例えば、基板３０５として、半導体基板（例えば、Ｓｉ基板、ＧａＮ基板など）、絶縁基板（例えば、ガラス基板、ポリマー基板など）、基板を組み込んだテープフレームアセンブリなどを用いることができる。一実施形態においては、搬送ロボット３０２は、第１のエンドエフェクタ３０４及び第２のエンドエフェクタ３０６を水平方向に移動させて同時にプロセスチャンバ１０１に挿入するように構成された単軸ロボットとして設けられる。搬送ロボット３０２を単軸搬送ロボットとして設けることにより、ロードロックチャンバ３０１のサイズを比較的小さくして基板を後処理及び前処理する効率を上げることができる。一般的に、第１のエンドエフェクタ３０４及び第２のエンドエフェクタ３０６がプロセスチャンバ１０１に挿入されたときに、第１のエンドエフェクタ３０４が第１の搬送領域に対応するレベルに位置し、第２のエンドエフェクタ３０６が第２の搬送領域に対応するレベルに位置するように、搬送ロボット３０２上の第１のエンドエフェクタ３０４及び第２のエンドエフェクタ３０６の位置が選択される。しかしながら、任意の数のエンドエフェクタをプロセスチャンバ１０１に挿入できる（そしてプロセスチャンバ１０１から取り出せる）ような所望の異なる任意の方法で搬送ロボット３０２を構成してもよいことは理解されよう。

図４は、一実施形態における上側支持作動システムを模式的に示す正面図である。

図４を参照すると、一実施形態においては、上側支持作動システムを上側支持作動システム４００として設けてもよい。上側支持作動システム４００は、複数の第１の結合アーム４０２を含んでいてもよい。それぞれの第１の結合アーム４０２は、対応する上側基板サポート１１２に連結された第１の部分を含んでいる。上側支持作動システム４００は、それぞれの第１の結合アーム４０２の第２の部分に回動可能に連結された第１の結合アームサポート４０４をさらに含んでいてもよい。それぞれの第１の結合アーム４０２の第２の部分はその第１の部分から離間している。上側支持作動システム４００は、それぞれの第１の結合アーム４０２とバネサポート４０８との間に連結されたバネ４０６（例えば圧縮バネ）をさらに含んでいてもよい。それぞれの第１の結合アームサポート４０４とバネサポート４０８は、例えば、１つ以上のフレーム（図示せず）によりプロセスチャンバ１０１内に位置が順番に固定されていてもよい。図４に示されるように、基板昇降機構１０６は、上側基板サポート１１２を（図示された）第１の上側支持位置から第２の上側支持位置へ矢印４１０により代表的に示される方向に移動するように構成される。例えば、基板昇降機構１０６は、基板ステージ１０８に連結された係合部材４１２のような係合部材をさらに含んでいてもよい。一実施形態においては、係合部材４１２は基板ステージ１０８に移動可能に（例えば回転可能に）連結されている。一実施形態においては、係合部材４１２は、ころ軸受として設けられる。

上述したように構成することで、ステージ昇降機１１０が基板ステージ１０８を上方に矢印１０３により示される方向に沿って移動させると、係合部材４１２は、上側基板サポート１１２の下部に接触し、上側基板サポート１１２を押して第１の上側支持位置から遠ざける。第１の結合アーム４０２及び第１の結合アームサポート４０４の構成により、係合部材４１２は、バネ４０６が圧縮される第２の上側支持位置まで上側基板サポート１１２を矢印４１０により示される方向に押す。そして、ステージ昇降機１１０が基板ステージ１０８を矢印１０３により示される方向に沿ってさらに上方に移動させると、あるいは、矢印１０３により示される反対の方向に沿って下方に移動させると、バネ４０６は、上側基板サポート１１２に対して復元力を及ぼし、上側基板サポート１１２を第１の上側支持位置に向けて戻るように付勢する。ステージ昇降機１１０が上側支持レベルＬ１の上方の位置から下方に基板ステージ１０８を移動させるとき、ステージ昇降機１１０が基板ステージ１０８を矢印１０３により示される方向に沿って下方に移動させるにつれ、係合部材４１２が、上側基板サポート１１２の一部に（例えば支持面１１４で）接触し、上側基板サポート１１２を押して第１の上側支持位置から遠ざける。

いずれかの上側基板サポート１１２が基板ステージ１０８に対して移動できるような所望の異なる任意の方法で上側支持作動システム４００及び／又は基板昇降機構１０６を構成してもよいことは理解できよう。例えば、バネ４０６及びバネサポート４０８をなくして、第１の結合アームサポート４０４と第１の結合アーム４０２との間にねじりバネを連結してもよい。他の例においては、上側基板サポート１１２の下部又は第１の結合アーム４０２に係合部材４１２を移動可能に連結してもよく、板やカムなどの補助係合部材（図示せず）を基板ステージ１０８に連結し、これが係合部材４１２に接触して上述したように第２の上側支持位置まで上側基板サポート１１２を矢印４１０に示される方向に沿って押すようにすることができる。

図５は、一実施形態における下側支持作動システムを模式的に示す側面図である。

図５を参照すると、一実施形態においては、下側支持作動システムを下側支持作動システム５００として設けてもよい。下側支持作動システム５００は、支持面領域５０２ａ、搬送面領域５０２ｂ、及び支持面領域５０２ａと搬送面領域５０２ｂとの間に広がる遷移面領域５０２ｃを含む面を有するカムプレート５０２を含んでいてもよい。カムプレート５０２は、下側基板サポート１２０の下方に配置され、下側基板サポート１２０に対して（例えば、矢印５０１により示される方向に）移動可能（例えば並進運動可能）となっている。一実施形態においては、カムプレート５０２は、下側基板サポート１２０に対する並進運動を促進するリニア軸受、ころ軸受、レールなど又はこれらの組み合わせといった１つ以上の構造により支持されている。下側支持作動システム５００は、カムプレート５０２に回動可能に連結された第１の部分５０４ａを有する第２の結合アーム５０４をさらに含んでいてもよい。基板昇降機構１０６の一部（例えば係合部材５１２）に係合するように第２の部分５０４ｂを構成してもよい。上記係合部材４１２に関して代表的に述べられたように、係合部材５１２を任意の方法により設けてもよい。下側支持作動システム５００は、第２の結合アーム５０４の第１の部分５０４ａと第２の部分５０４ｂとの間にある第２の結合アーム５０４の第３の部分に回動可能に連結された第２の結合アームサポート５０６をさらに含んでいてもよい。第２の結合アームサポート５０６は、例えば、１つ以上のフレーム（図示せず）によりプロセスチャンバ１０１内に位置が順番に固定されていてもよい。

上述したように構成することで、ステージ昇降機１１０が基板ステージ１０８を上方に矢印１０３により示される方向に沿って移動させると、係合部材５１２は、第２の結合アーム５０４の第２の部分５０４ｂに接触する。係合部材４１２による接触によって、第２の結合アーム５０４は、第２の結合アームサポート５０６を中心として第１の方位に回動し、その結果、カムプレート５０２が矢印５０１により示される方向に沿って右側に移動する。実施形態によっては、ステージ昇降機１１０が基板ステージ１０８をさらに上方に矢印１０３により示される方向に移動させたとしても、あるいは、下方に矢印１０３に示される反対の方向に移動させたとしても、第２の結合アーム５０４は第１の方位を維持することができる。カムプレート５０２が移動すると、遷移面領域５０２ｃ及び支持面領域５０２ａが順次下側基板サポート１２０の下方に滑り込み、下側基板サポート１２０を（図示された）第２の下側支持部から第１の下側支持部へと上方に押す。

上述したようにエンドエフェクタ（図示せず）の一部が第２の搬送領域内に位置しているとき（すなわち、下側基板サポート１２０の端部１２２が下側支持レベルＬ２に位置するように下側基板サポート１２０が第１の下側支持位置にあるとき、及び基板ステージ１０８が搬送レベルＬ４に移動されたとき）、エンドエフェクタ（図示せず）の係合部は、第２の結合アーム５０４の表面領域５０４ｃに接触し得る。エンドエフェクタの係合部が表面領域５０４ｃに接触すると、第２の結合アーム５０４は、第２の結合アームサポート５０６を中心として第２の方位に回動し、その結果、カムプレート５０２が矢印５０１により示される反対の方向に沿って左側に移動する。実施形態によっては、エンドエフェクタが第２の搬送領域から取り除かれたとしても、第２の結合アーム５０４は第２の方位を維持することができる。カムプレート５０２が移動すると、遷移面領域５０２ｃ及び搬送面領域５０２ｂが順次下側基板サポート１２０の下方に滑り込み、下側基板サポート１２０が第１の下側支持部から第２の下側支持部に（例えば重力の影響を受けて）下方に下がる。

いずれかの下側基板サポート１２０が基板ステージ１０８に対して移動できるような所望の異なる任意の方法で下側支持作動システム５００及び／又は基板昇降機構１０６を構成してもよいことは理解できよう。例えば、係合部材５１２を第２の結合アーム５０４の第２の部分５０４ｂに移動可能に連結してもよく、板やカムなどの補助係合部材（図示せず）を基板ステージ１０８に連結し、これが係合部材５１２に接触して上述したように第２の結合アーム５０４が第２の結合アームサポート５０６を中心として第１の方位まで回動するようにすることができる。

いくつかの実施形態における、基板搬送装置及び搬送ロボットの構成について代表的に述べてきたが、ここでは代表的な基板の搬送方法について図６〜図１２を参照して説明する。

図６及び図７は、図１及び図２に示される基板搬送装置内の上側基板支持機構上のエンドエフェクタから基板を搬送する方法の一実施形態を模式的に示している。

図６及び図７を参照すると、上述したように、第１のエンドエフェクタ３０４及び第２のエンドエフェクタ３０６をプロセスチャンバ１０１に挿入するように搬送ロボット３０２を動作させる。第１のエンドエフェクタ３０４は、プロセスチャンバ１０１により処理される基板７０２を支持する。上記基板３０５に関して代表的に述べたような任意の好適な基板として基板７０２を設けてもよい。図示されるように、基板７０２は、矢印２０３により示される方向に沿ってプロセスチャンバに導入され、第１のエンドエフェクタ３０４によって上側支持レベルＬ１の下方のレベルに支持される。第１のエンドエフェクタ３０４の幅は、それぞれの第１の上側支持位置にある上側基板サポート１１２間の距離よりも小さいが、基板７０２の幅は、上側基板サポート１１２間の距離よりも大きい。したがって、第１のエンドエフェクタ３０４が上側基板サポート１１２の間を移動すると、基板７０２が上側基板サポート１１２の搬送面１１８に接触する。上側基板サポート１１２の搬送面１１８に接触すると、基板７０２が支持面１１４にわたって上側支持レベルＬ１の上方に偏向され、図１及び図２に関して述べたように最終的には上側支持レベルＬ１で支持面１１４に落ちる。このように、基板７０２は、単に搬送ロボット３０２を矢印２０３により示される方向に移動させるだけで、上側支持レベルＬ１の下方のレベルの第１のエンドエフェクタ３０４から上側支持レベルＬ１の支持面１１４に搬送される。したがって、第１のエンドエフェクタ３０４及び第２のエンドエフェクタ３０６をプロセスチャンバ１０１から取り出すように搬送ロボット３０２を動作させることができる。

図８及び図９は、上側基板支持機構からプロセスチャンバの処理領域に基板を搬送する方法の一実施形態を模式的に示すものである。

図８を参照すると、基板ステージ１０８が上方に（例えば、矢印８０２により示される方向に沿って）移動され、上側基板サポート１１２が（図示された）各第１の上側支持位置から各第２の上側支持位置に向けて（例えば、矢印８０４により示される方向に沿って）移動される。一実施形態においては、上記で代表的に述べたように、基板ステージ１０８及び上側基板サポート１１２を様々に移動させることができる。一実施形態においては、上側基板サポート１１２が第２の上側支持位置に向けて移動すると、基板７０２が（例えば、矢印８０６により示される方向に沿って）基板ステージ１０８上へ落ちる。一実施形態においては、基板７０２が落ちる距離が３０ｍｍ未満となるように、上側基板支持機構１０２及び基板昇降機構１０６を構成することができる。例えば、基板７０２が２０ｍｍ未満の距離を落ちるように、上側基板支持機構１０２及び基板昇降機構１０６を構成することができる。他の例においては、基板７０２が１０ｍｍ未満の距離を落ちるように、上側基板支持機構１０２及び基板昇降機構１０６を構成することができる。また、基板ステージ１０８が上側支持レベルＬ１に向かって上方に移動するときに、（例えば第２の下側支持位置から）上記で代表的に述べられた第１の下側支持位置に下側支持ピン１２０を移動することができる。

図９を参照すると、落下する基板７０２は基板ステージ１０８に受け止められる。そして、基板ステージ１０８がプロセスレベルＬ３まで上方に（例えば、矢印８０２により示される方向に沿って）移動し、そこで基板７０２が処理領域１０１ａ内に配置されてプロセスチャンバ１０１により処理され得る。一実施形態においては、上側基板サポート１１２が、各第２の上側支持位置から各第１の上側支持位置に向かって（例えば、矢印９０２により示される方向に沿って）戻るように移動する。一実施形態においては、上記で代表的に述べたように、基板ステージ１０８及び上側基板サポート１１２を様々に移動させることができる。

図１０〜図１２は、図１及び図２に示される基板搬送装置における基板昇降機構からエンドエフェクタに基板を搬送する方法の一実施形態を模式的に示すものである。

図１０を参照すると、上側基板サポート１１２は、各第２の上側支持位置まで（例えば、矢印９０２により示される方向に沿って）移動され、下側基板サポート１２０が基板７０２を受け止めて、下側支持レベルＬ２と搬送レベルＬ４との間に規定される第２の搬送領域の上方の下側支持レベルＬ２で基板を支持するように、基板ステージ１０８が搬送レベルＬ４まで下方に（例えば、矢印９０４により示される方向に沿って）移動される。一実施形態においては、上記で代表的に述べられたように、基板ステージ１０８及び上側基板サポート１１２を様々に移動させることができる。

図１１を参照すると、搬送ロボット３０２は、上述したように、第１のエンドエフェクタ３０４及び第２のエンドエフェクタ３０６をプロセスチャンバ１０１に戻すように挿入するように動作する。図示された実施形態においては、第１のエンドエフェクタ３０４は、プロセスチャンバ１０１により処理される基板１１０２を支持することができる。基板３０５に関して代表的に述べられたように、任意の好適な基板として基板１１０２を設けてもよい。一実施形態においては、基板１１０２は、プロセスチャンバ１０１に挿入される前に、ロードロックチャンバ３０１内で前処理（例えば加熱など）される。他の実施形態においては、基板７０２を処理領域１０１ａで処理しつつ、基板１１０２を前処理する。

図示されているように、基板１１０２は、矢印２０３により示される方向に沿ってプロセスチャンバに導入され、第１のエンドエフェクタ３０４により上側支持レベルＬ１の下方のレベルで支持されるが、上述した方法によって最終的には上側支持レベルＬ１で支持され得る。代表的に図示されているように、第２のエフェクタ３０６が下側支持レベルＬ２と搬送レベルＬ４との間に規定された第２の搬送領域内に位置するように、搬送ロボット３０２がプロセスチャンバに挿入される。第２のエフェクタ３０６を第２の搬送領域に位置させ、（例えば、上述したように、第２のエンドエフェクタ３０６の係合部１１０４によって）下側基板サポート１２０を作動させて第２の下側支持位置まで下方に（例えば、矢印１１０６により示される方向に沿って）移動させる。その結果、プロセスチャンバ１０１で処理された基板７０２を下方に（例えば、矢印１１０８により示される方向に沿って）移動させて第２のエンドエフェクタ３０６により支持することができる。

その後、図１２に示されるように、搬送ロボット３０２をプロセスチャンバ１０１から（例えば、矢印１２０２により示される方向に沿って）取り出して、代表的に述べられたように、（例えば、処理領域１０１ａ内で）処理され、プロセスチャンバ１０１内で移動され支持される基板１１０２をそのままにしつつ、基板７０２をロードロックチャンバ３０１に搬送することができる。一実施形態においては、基板７０２をロードロックチャンバ３０１に搬送した後、ロードロックチャンバ３０１内で基板７０２の後処理（例えば加熱など）を行うことができる。他の実施形態では、基板１１０２を処理領域１０１ａ内で処理しつつ、基板７０２の後処理が行われる。

様々な装置及び方法について述べたが、本発明の実施形態は、多くの異なる形態で実現及び実施できることは理解できよう。例えば、プロセスチャンバの基板搬送装置は、１つ以上の基板サポートを含んでいてもよい。各基板サポートは、支持レベルにある支持面と、支持レベルから下方に延びて搬送領域を規定する搬送面とを含んでいてもよい。支持レベルの下方のレベルでエンドエフェクタによりプロセスチャンバに挿入された基板に係合して、引き続いて基板を支持面に載置し、支持レベルで支持できるように支持レベルの上方で支持面にわたる基板を曲げるように、搬送面を構成してもよい。

他の例では、基板搬送装置は、上側支持レベルで基板を支持するように構成された少なくとも１つの上側基板サポートを含む上側基板支持機構と、上記上側支持レベルの下方の下側支持レベルで上記基板を支持するように構成された少なくとも１つの下側基板サポートを含む下側基板支持機構と、上記基板を支持するように構成された基板ステージを含む基板昇降機構であって、上記上側支持レベルと上記下側支持レベルとの間で上記基板ステージを移動させるように構成された基板昇降機構とを備えていてもよい。上記少なくとも１つの上側基板サポートから上記基板ステージに上記基板を搬送できるように上記上側基板支持機構及び上記基板昇降機構が構成され、上記基板ステージから上記少なくとも１つの下側基板サポートに上記基板を搬送できるように上記下側基板支持機構及び上記基板昇降機構が構成される。

上記は、本発明の実施形態を説明するものであって、本発明を限定するものと解釈すべきではない。本発明のいくつかの例示的な実施形態について述べたが、本発明の新規な教示及び効果から実質的に逸脱することなくそれらの例示の実施形態の中で多くの改変が可能であることは、当業者であれば容易に理解できよう。したがって、それらすべての改変は、特許請求の範囲によって画定される本発明の範囲に含まれることを意図されているものである。その結果、上記は、本発明を説明するものであって、開示された本発明の特定の例示の実施形態に限定されるものと解釈すべきではなく、開示された例示の実施形態及び他の実施形態に対する改変は、添付した特許請求の範囲に含まれることを意図されているものであることは理解されよう。本発明は、以下の特許請求の範囲とこれに含まれるであろう均等物により画定される。

Claims (19)

1. 基板プロセスチャンバ内に配置されるように構成された上側基板支持機構であって、上側支持レベルで基板を支持するように構成された少なくとも１つの上側基板サポートを含む上側基板支持機構と、
   前記上側支持レベルの下方の下側支持レベルで前記基板を支持するように構成された少なくとも１つの下側基板サポートを含む下側基板支持機構と、
   前記基板を支持するように構成された基板ステージを含む基板昇降機構であって、前記上側支持レベルと前記下側支持レベルとの間で前記基板ステージを移動させるように構成された基板昇降機構と、
   を備え、
   前記少なくとも１つの上側基板サポートから前記基板ステージに前記基板を搬送できるように前記上側基板支持機構及び前記基板昇降機構が構成され、
   前記基板ステージから前記少なくとも１つの下側基板サポートに前記基板を搬送できるように前記下側基板支持機構及び前記基板昇降機構が構成される、
   基板搬送装置。
2. 前記少なくとも１つの上側基板サポートは、
   前記上側支持レベルに位置する支持面と、
   前記上側支持レベルから下方に延び、エンドエフェクタによって前記プロセスチャンバに挿入された基板に係合するように構成される第１の搬送領域を規定する搬送面であって、前記支持面に対して９０度より大きく１８０度未満の角度αで配置される搬送面と、
   を含む、請求項１の装置。
3. αは、１１０度より大きく１６０度未満である、請求項２の装置。
4. 前記少なくとも１つの上側基板サポートは、前記基板ステージに対して、前記基板を前記上側支持レベルで支持可能な第１の上側支持位置から、前記基板を前記基板ステージに搬送可能な第２の上側支持位置まで移動可能である、請求項１の装置。
5. 前記基板昇降機構は、前記少なくとも１つの上側基板サポートを前記第２の上側支持位置に移動させるように構成されている、請求項４の装置。
6. 前記基板昇降機構は、前記基板ステージに移動可能に連結される係合部材を備え、該係合部材は、前記少なくとも１つの上側基板サポートに接触するように構成されている、請求項５の装置。
7. 前記上側基板支持機構は、前記少なくとも１つの上側基板サポートを前記第２の上側支持位置から前記第１の上側支持位置に移動させるように構成される上側支持作動システムを含む、請求項５の装置。
8. 前記上側支持作動システムは、
   前記少なくとも１つの上側基板サポートに連結される第１の部分を有する第１の結合アームと、
   前記第１の結合アームの前記第１の部分から離間した前記第１の結合アームの第２の部分に回動可能に連結される第１の結合アームサポートと、
   前記第１の結合アームに連結されるバネと、
   を含み、
   前記第１の結合アーム、前記第１の結合アームサポート、及び前記バネは、前記少なくとも１つの上側基板サポートが前記第２の上側支持位置にあるときに、前記バネが前記少なくとも１つの上側基板サポートに対して復元力を及ぼし、前記少なくとも１つの上側基板サポートを前記第１の上側支持位置に向けて付勢するように構成される、
   請求項７の装置。
9. 前記プロセスチャンバは、処理領域を含み、前記基板が前記処理領域内に位置しているときに前記基板を処理するように構成され、
   前記基板昇降機構は、前記上側支持レベルの上方にある前記基板ステージをプロセスレベルに移動させるようにさらに構成され、前記基板ステージが前記プロセスレベルにあるときに前記基板を前記処理領域内に配置可能である、
   請求項１の装置。
10. 前記基板昇降機構は、前記基板ステージを前記下側支持レベルの下方の搬送レベルに移動させるように構成され、
    前記搬送レベルと前記下側支持レベルとの間に第２の搬送領域を規定可能であり、
    前記少なくとも１つの下側基板サポートは、エンドエフェクタの一部を前記第２の搬送領域に収容できるように構成される、
    請求項１の装置。
11. 前記少なくとも１つの下側基板サポートは、前記基板ステージに対して、前記基板を前記下側支持レベルで支持可能な第１の下側支持位置から、前記第２の搬送領域の下方の第２の下側支持位置まで移動可能である、請求項１０の装置。
12. 前記第２の下側支持位置は、前記搬送レベルの下方にある、請求項１１の装置。
13. 前記下側基板支持機構は、前記少なくとも１つの下側基板サポートを前記第１の下側支持位置と前記第２の下側支持位置との間で移動させるように作動可能な下側支持作動システムを含む、請求項１１の装置。
14. 前記基板昇降機構は、前記少なくとも１つの下側基板サポートを前記第２の下側支持位置から前記第１の下側支持位置まで移動させるように前記下側支持作動システムを作動させるように構成される、請求項１３の装置。
15. 前記下側支持作動システムは、前記エンドエフェクタの前記部分が前記第２の搬送領域に収容されたときに、前記少なくとも１つの下側基板サポートを前記第１の下側支持位置から前記第２の下側支持位置まで移動させるように作動可能である、請求項１３の装置。
16. 前記下側支持作動システムは、
    支持面領域と、搬送面領域と、及び前記支持面領域と前記搬送面領域の間に延びる遷移面領域とを有する表面を含むカムプレートであって、前記少なくとも１つの下側基板サポートに対して直線的に移動可能なカムプレートと、
    前記カムプレートに連結された第１の部分と、前記基板昇降機構の一部に係合するように構成された第２の部分とを有する第２の結合アームと、
    前記第２の結合アームの前記第１の部分及び前記第２の部分から離間した前記第２の結合アームの第３の部分に回動可能に結合される第２の結合アームサポートと、
    を含む、請求項１３の装置。
17. 基板を搬送する方法であって、
    内部に第１の基板支持機構と第２の基板支持機構とを有するプロセスチャンバを用意し、前記第１の基板支持機構及び前記第２の基板支持機構のそれぞれは基板を支持するように構成され、
    第１の基板を前記第１の基板支持機構に搬送して、前記第１の基板を前記第１の基板支持機構により支持させ、
    第２の基板を支持する第１のエンドエフェクタを前記プロセスチャンバに挿入して、前記第１の基板、前記第１のエンドエフェクタ、及び前記第２の基板を同時に前記プロセスチャンバ内に位置させ、
    第２のエンドエフェクタを前記プロセスチャンバに挿入して、前記第１の基板、前記第１のエンドエフェクタ、前記第２の基板、及び前記第２のエンドエフェクタを同時に前記プロセスチャンバ内に位置させ、
    前記第１の基板を前記第２のエンドエフェクタ上に搬送し、
    前記第２の基板を前記第１の基板支持機構上に搬送した後、前記プロセスチャンバから前記第１のエンドエフェクタを取り出し、
    前記第１の基板を前記第２のエンドエフェクタ上に搬送した後、前記プロセスチャンバから前記第２のエンドエフェクタを取り出す、
    方法。
18. 前記第１のエンドエフェクタの前記プロセスチャンバへの挿入及び前記第２のエンドエフェクタの前記プロセスチャンバへの挿入は同時に行われる、請求項１７の方法。
19. 前記プロセスチャンバからの前記第１のエンドエフェクタの取り出し及び前記プロセスチャンバからの前記第２のエンドエフェクタの取り出しは同時に行われる、請求項１７の方法。

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