JP2015231007A

JP2015231007A - 半導体製造装置

Info

Publication number: JP2015231007A
Application number: JP2014117461A
Authority: JP
Inventors: 信平阿部; Shinpei Abe
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-06-06
Filing date: 2014-06-06
Publication date: 2015-12-21
Anticipated expiration: 2034-06-06
Also published as: JP6260461B2

Abstract

【課題】ワークの品質の均一化を図ること。
【解決手段】搬送部１０からワークＷを搬入して、加工処理を行う半導体製造装置であって、ワークＷの加工を行う加工手段１１と、搬送部１０により搬送されたワークＷを保持する回転自在な第１の移送手段１２と、第１の移送手段１２により移送されたワークＷを保持し、加工手段１１にワークＷを移送する回転自在な第２の移送手段１３と、第１の移送手段１２に設けられた第１の保持部３３の回転軌跡と、第２の移送手段１３に設けられた第２の保持部の移動軌跡と、が交差する位置に配置され、第１の保持部３３と第２の保持部４４の間のワークＷの受け渡しを行う複数の受渡し手段１４と、を備え、第１の移送手段１２は、受渡し手段１４において第２の保持部４４がワークＷを予定された向きで保持するように、第１の保持部３３で保持されたワークＷの回転量を調整する回転角調整手段を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、加工手段へのワークの搬入及び加工手段からのワークの搬出を可能にした半導体製造装置に関する。

従来、このような分野の技術として、特開２０１２−１０４７６１号公報がある。この公報に記載された半導体製造装置は、加工室に設けられた加工手段と、ウエハが複数回周回するように螺旋状に多段に配置された搬送レールと、各段での停止を可能にするとともに、任意の段の搬送レールと加工室との間でウエハの移送を中継するためのエレベータと、加工室内の出入口に配置されたローダ・アンローダと、ローダ・アンローダに載置されたウエハを加工手段に送り込んだり、加工されたウエハをローダ・アンローダに戻したりするためのロボットアームと、を備える。

この半導体製造装置では、ウエハを加工室内で加工する際、ウエハが搬送されている搬送レールの任意の段にエレベータを停止させ、搬送レールからエレベータにウエハを移動させる。その後、エレベータにウエハを載置した状態で、エレベータを、加工室の出入口をなすローダ・アンローダと同じ高さになるまで移動させ、エレベータからローダ・アンローダにウエハを移動させる。次に、ローダ・アンローダに載置されたウエハを、ロボットアームにより加工手段まで移動させる。これにより、加工手段でウエハは任意に加工される。

また逆の手順により、加工手段により加工されたウエハは、搬送レールに戻される。すなわち、加工されたウエハは、ロボットアームにより加工手段からローダ・アンローダ上に載置され、エレベータを、ローダ・アンローダと同じ高さになるまで移動させて、ウエハをローダ・アンローダからエレベータに移動させる。その後、エレベータの高さを任意の段の搬送レールに合わせて、エレベータから搬送レールにウエハを移送させることにより、ウエハは搬送レールに戻される。

特開２０１２−１０４７６１号公報

しかしながら、特許文献１に開示された半導体製造装置では、搬送レールと加工手段の間でワークを移送する際、ワークの向きについては考慮されていない。また、特許文献１に開示された半導体製造装置では、加工されたワークが加工室から搬送レールへ搬出されるまでの間、次の加工が予定されたワークを加工室内に搬入させることができず、迅速に加工することができないという問題がある。ここで、ワークの加工を行っている間に、次に加工するワークを準備しておくことにより、加工手段を効率良く動作させ、生産性の向上を図りたいという要望がある。
本発明は、ワークの搬入及び搬出の効率化を図ることにより、ワークを迅速に加工する半導体製造装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる半導体製造装置は、搬送部からワークを搬入して、加工処理を行う半導体製造装置であって、前記ワークの加工を行う加工手段と、前記搬送部により搬送された前記ワークを保持する回転自在な第１の移送手段と、前記第１の移送手段により移送された前記ワークを保持し、前記加工手段に前記ワークを移送する回転自在な第２の移送手段と、前記第１の移送手段に設けられた第１の保持部の回転軌跡と、前記第２の移送手段に設けられた第２の保持部の移動軌跡と、が交差する位置に配置されると共に、前記第１の保持部と前記第２の保持部の間の前記ワークの受け渡しを行う２つの受渡し手段と、を備え、前記第１の移送手段は、前記受渡し手段上で前記第２の保持部によって前記ワークが予定された向きで保持されるように、前記第１の保持部で保持された前記ワークの回転量を調整する回転角調整手段を有する。
これにより、一方の受渡し手段に、加工が予定されたワークを一時的に保有させ、他方の受渡し手段に、加工後のワークを一時的に保有させることにより、ワークの搬入及び搬出の効率化を図り、その結果としてワークを迅速に加工することができる。しかも、回転角調整手段によって、第１の保持部で移送されるワークの向きを調整することができるので、第２の移送手段で保持したワークを所望の向きで加工手段に容易に搬入させることができる。

ワークの搬入及び搬出の効率化を図ることにより、ワークを迅速に加工することができる。

本発明に係る一実施形態を示す半導体製造装置の斜視図である。第１の空間を覆うカバーを外した状態を示す斜視図である。第１の空間を覆うカバーを外した状態を示す要部拡大平面図である。第１の移送手段の概観を示した斜視図である。第１の移送手段の断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
なお、以下の説明で半導体製造装置１において、搬送部側を「前」として説明する。図１及び図２に示すように、半導体製造装置１は、内部にワークＷが収容されたカートリッジＣを搬送するための搬送部１０と、カートリッジＣ内の半導体ウエハ（以下ワークＷ（図３参照）という）の加工を行う加工手段１１と、搬送部１０により搬送された、カートリッジＣを吸着保持し、カートリッジＣ内で保持された状態でワークＷを受渡し手段１４まで移送する回転自在な第１の移送手段１２と、第１の移送手段１２により移送されたカートリッジＣから取り出されたワークＷを吸着保持し、加工手段１１に移送する回転自在な第２の移送手段１３と、第１の移送手段１２と第２の移送手段１３の間で、ワークＷの受け渡しを行う左右一対の受渡し手段１４と、を備える。

ここで半導体製造装置１は、内部がクリーンな状態に保たれ、ワークＷの加工を行うための第１の空間２１と、第１の空間２１と隔てられ、制御盤や駆動機器などの発熱機器等を収納する第２の空間２２と、を備える。第１の空間２１は、半導体製造装置１の前方中段に設けられた載置台２３より上方に形成されている。すなわち、第１の空間２１は、半導体製造装置１の前方上側に形成されている。第２の空間２２は、載置台２３より下方と、半導体製造装置１の後部とに形成されている。言い換えると、第２の空間２２は、半導体製造装置１の前部で下側の空間と、後部で上側から下側にかけて延在する空間と、からなる。

搬送部１０は、ワークＷを順次搬送するベルトコンベアである。搬送部１０は、載置台２３上に配置されたメインベース２３ａに固定され、第１の空間２１より前方に配置されている。搬送部１０では、カートリッジＣが左右方向に搬送される。搬送部１０には、カートリッジＣの搬送を停止させて、第１の移送手段１２によってワークＷを保持するためのワークの停止位置１０ａが設定されている。

加工手段１１は、第１の空間２１内の後部に配置されている。例えば、加工手段１１では、フォトレジストの塗布、ウエハ表面のパターン形成、エッチング処理、イオン注入、平坦化、電極形成のいずれか又は複数の処理が行われる。なお、加工手段１１で行われる加工は、これらに限られない。

図３〜図５に示すように、第１の移送手段１２は、鉛直方向に延在する回転軸３１と、基端が回転軸３１の上端に固定されたアーム３２と、アーム３２の先端部に配置されカートリッジＣを吸着保持するための第１の保持部３３と、を有するマニピュレータである。第１の移送手段１２は、載置台２３上に固定され、搬送部１０より後方でかつ第１の空間２１の前方に配置されている。第１の移送手段１２は、ワークの停止位置１０ａで停止したカートリッジＣを、第１の保持部３３により吸着保持し、回転軸３１を中心としてアーム３２を回転させることで、保持したカートリッジＣを受渡し手段１４上に移送する。第１の移送手段１２の詳細な構成については、後に詳述する。

第２の移送手段１３は、鉛直方向に延在する回転軸４１と、回転軸４１を中心に回転するアーム４２と、アーム４２の先端部に固定された扁平なハンド４３と、を有する。ハンド４３の先端には、ワークＷを吸着保持する円板状の第２の保持部４４が形成されている。第２の移送手段１３は、第１の空間２１内において、加工手段１１の前方に配置されている。第２の移送手段１３は、受渡し手段１４上に載置されたワークＷを、第２の保持部４４により保持し、回転軸４１を中心としてアーム４２を回転させることで、保持したワークＷを加工手段１１に移送する。ここで、アーム４２は伸縮自在であり、回転軸４１を中心としてアーム４２を回転させるときには、アーム４２を縮めた状態で回転させる。また、受渡し手段１４でのワークＷの受渡しや、加工手段１１でのワークＷの受渡しを行うときには、アーム４２は伸張させた状態となる。また、ハンド４３下方には、回転軸４１を中心に回転する別のアーム（図示せず）の先端に固定された別のハンド（図示せず）が形成され、上側のハンド４３には、図示しない別のハンドが配置されている。

図１〜図３に示すように、受渡し手段１４は、ワークＷが収容されたカートリッジＣを載置し、その後、降下してカートリッジＣからワークＷを取り出すための装置である。カートリッジＣを載置させるための載置部１４ａは、第１の移送手段１２と第２の移送手段１３の間で受け渡しを行う。受渡し手段１４は、第１の受渡し手段１４Ａと、第２の受渡し手段１４Ｂと、により構成されている。第１の受渡し手段１４Ａと第２の受渡し手段１４Ａは、第１の移送手段１２に設けられた第１の保持部３３の中心が通過する第１の移動軌跡５１と、第２の移送手段１３に設けられた第２の保持部４４の中心が通過する第２の移動軌跡５２と、が平面上で交差する位置にそれぞれ配置されている。すなわち、第１の受渡し手段１４Ａ及び第２の受渡し手段１４Ｂの載置部１４ａ，１４ｂは、高さ方向において、第１の移送手段１２の第１の保持部３３と第２の移送手段１３の第２の保持部４４の間で昇降する。第１の受渡し手段１４Ａの載置部１４ａ及び第２の受渡し手段１４Ｂの載置部１４ｂは、それぞれ上下動を行う。第１の受渡し手段１４Ａ及び第２の受渡し手段１４Ｂは、上部に位置している場合には第１の空間２１の外部にあり、下部に位置した場合には第１の空間２１の内部にある状態である。第１及び第２の受渡し手段１４Ａ，１４Ｂの利用の一例として、第１の受渡し手段１４Ａは、カートリッジＣに収容されたワークＷだけを引き出すとともに、第１の空間２１の外部から内部へのワークＷの搬入を行う。また、第２の受渡し手段１４Ｂは、第１の空間２１の内部から外部へのワークＷの搬出を行うとともに、ワークＷをカートリッジＣに収める。

次に、図３及び図４を参照して、第１の移送手段１２の詳細な構成について述べる。第１の移送手段１２は、回転軸３１と、アーム３２と、第１の保持部３３と、アーム３２の先端上部に設けられ第１の保持部３３の回転に連動する第１のプーリ３４と、回転軸３１の上部に配置されたＬ字状の突片３５と、Ｌ字状の突片３５の上部に設けられた第２のプーリ３６と、第１のプーリ３４と第２のプーリ３６を連結するタイミングベルト３７と、アーム３２の上下動をガイドするガイドシャフト３８と、Ｌ字状の突片３５に設けられて、ガイドシャフト３８を挟むように配置されたローラ３９と、を備える。

回転軸３１の上部は、アーム３２の基部に固定されている。回転軸３１には、駆動力が与えられることにより、回動を行う。なお、回転軸３１は、上下動が可能である。

アーム３２は、水平方向に延在する。アーム３２には、先端側で下方に第１の保持部３３が配置され、先端側の上方に第１のプーリ３４が配置されている。アーム３２の先端で軸支されたシャフト３２ａの上端には第１のプーリ３４が固定され、シャフト３２ａの下端に第１の保持部３３が固定されている。

第１の保持部３３は、カートリッジＣを吸着保持する４本の指部３３ａを有し、指部３３ａの先端に吸着部３３ｂを有している。第１の保持部３３は、第１のプーリ３４と一緒に回転する。なお吸着部３３ｂは、カートリッジＣの表面に吸盤のように吸着される。

第１のプーリ３４は、アーム３２の基端側の上方に配置され、Ｚ軸中心に回転する。第１のプーリ３４の中心軸は、第１の保持部３３の回転軸と同一である。第１のプーリ３４の動作は、シャフト３２ａを介して第１の保持部３３の動作と連動しており、一体となって回転する。また第１のプーリ３４には、タイミングベルト３７を噛合する歯部が設けられている。

Ｌ字状の突片３５の水平部３５ａは、アーム３２の基端部の上部に取り付けられ、垂下部３５ｂは、水平部３５ａの端部から垂下して設けられ、垂下部３５ｂにはローラ３９が設けられている。水平部３５ａには、第２のプーリ３６が固定されている。

第２のプーリ３６の直径は、第１のプーリ３４の直径より小さく、歯数が少なく形成されている。第１のプーリ３４と第２のプーリ３６とには、タイミングベルト３７が掛け渡されている。

鉛直方向に延在するガイドシャフト３８の下端は、メインベース２３ａに固定されている。ガイドシャフト３８は、Ｌ字状の突片３５の垂下部３５ｂに設けられた複数のローラ３９により、水平方向から挟み込まれている。例えば、回転軸３１が鉛直方向に上下動する場合には、複数のローラ３９がガイドシャフト３８を挟んだ状態のまま上下動することにより、アーム３２の左右のふらつきを低減させることができる。

次に、半導体製造装置１の動作の一例を説明する。

第１の移送手段１２の第１の保持部３３により、搬送部１０上のカートリッジＣを保持する。その後、第１の移送手段１２では、回転軸３１周りにアーム３２を回動させることにより、第１の保持部３３に保持したカートリッジＣを、第１の受渡し手段１４Ａの載置部１４ａ上に移送する。このとき、載置部１４ａは上部に位置しているので、第１の空間２１の外部において、載置部１４ａ上にカートリッジＣが載置される。

載置部１４ａは、下方に移動することにより、第１の空間２１内にワークＷを移動させる。このとき、載置部１４ａでは、ワークＷはカートリッジＣの底蓋ごと下方向に引き出され、ワークＷがカートリッジＣから取り出される。これにより、第１の空間２１外の外気に触れさせること無く、第１の空間２１内の載置部１４ａ上に加工前のワークＷが載置された状態となる。

第２の移送手段１３では、上側のハンド４３の第２の保持部４４により、載置部１４ａに載置されたワークＷを保持する。その後、上側のアーム４２が、回転軸４１周り回動及び伸縮動作を行うことにより、第２の保持部４４に保持されたワークＷを加工手段１１に移送する。その後、加工手段１１はワークＷの加工を開始する。

このとき、第１の移送手段１２の第１の保持部１３は、搬送部１０上で搬送された他のカートリッジＣを保持する。その後、第１の移送手段１２では、回転軸３１周りにアーム３２を回動させることにより、第１の保持部１３で保持したカートリッジＣを第２の受渡し手段１４Ｂの載置部１４ｂ上に載置する。載置部１４ｂは、下方に移動することにより、第１の空間２１内にワークＷを移動させると共に、ワークＷを収めているカートリッジＣの底ごと下方向に引き出すことでワークＷを取り出す。

その後、第２の移送手段１２では、下側のハンド（図示せず）に設けられた保持部（図示せず）により、載置部１４ｂに載置されたワークＷを保持する。

次に、上側のハンド４３の第２の保持部４４により、加工手段１１で加工されたワークＷを保持する。このとき、下側のハンドの保持部に保持されたワークＷを、アームの回転動作により加工手段１１に移送して載置する。これにより、加工手段１１において、ワークＷの加工終了後に次のワークＷが載置されるまでの時間が短縮される。その後、第２の移送手段１３は、回転軸４１周りにアーム４２を回動させ、上部のハンド４３に保持されたワークＷを第１の受渡し手段１４Ａの載置部１４ａに載置する。

載置部１４ａは、上方に移動することでワークＷを第１の空間２１外に移動させるとともに、カートリッジＣへのワークＷの収納を行う。これにより載置部１４ａ上には、加工後のワークＷが収容されたカートリッジＣが載置される。

第１の移送手段１２の第１の保持部１３は、載置部１４ａに載置されたカートリッジＣを保持し、回転軸３１周りにアーム３２を回動させることで、カートリッジＣを搬送部１０に搬出する。

この一連の動作により、半導体製造装置１の加工にかかる動作について、効率の向上を図ることができる。

次に、第１の移送手段１２がワークＷを移送する際に、ワークＷの向きを調整する動作について説明する。

最初に、第１の保持部３３は、指部３３ａに設けられた吸着部３３ｂにより、搬送部１０により搬送されたワークＷが格納されたカートリッジＣを保持する。

次に、回転軸３１に駆動力が与えられる。これにより、アーム３２が回転軸３１周りの回動を開始する。

このとき、アーム３２の回動にあわせて、第１のプーリ３４に回動力が加わる。例えば、アーム３２が９０°回動した場合には、第１のプーリ３４には、アーム３２に対して相対的に変化しない状態を維持しようとするため、アーム３２と同様に９０°回転させようとする回動力が発生する。

ここで、第１のプーリ３４と第２のプーリ３６は、タイミングベルト３７により連結されている。ここで第２のプーリ３６は回転しない。したがって、第１のプーリ３４は、第１のプーリ３４に設けられた歯数と、第２のプーリ３６に設けられた歯数とに応じて、アーム３２に対して相対的に回転する状態となる。例えば、第１のプーリ３４に形成された歯数が１００個であり、第２のプーリ３６に形成された歯数が９０個である場合に、アーム３２が９０°回動した場合には、第１のプーリ３４は８１°回転した状態となる。

ここで、第１のプーリ３４と、第１の保持部３３は、シャフト３２ａによって連結されているため、第１の保持部３３は８１°回転した状態となる。すなわち、第１の保持部３３は、アーム３２に対して、相対的に９°異なる状態となる。このようにして、第１の保持部３３は、アーム３２が回動する際にアーム３２とは異なる角度で回動する。

ここで、アーム３２が回動する際に第１のプーリ３４が回動する角度は、第１のプーリ３４に形成された歯数と、第２のプーリ３６に形成された歯数の比を変更することによって、変更することできる。

したがって、第１の移送手段１２は、受渡し手段１４において第２の保持部４４がワークＷを予定された向きで保持するように、モーター等の動力を用いることなく、第１の保持部３３で保持されたワークＷが収容されたカートリッジＣの回転量を調整することができる。そのため、受渡し手段１４に載置されたワークＷの方向を改めて調整しなおす必要がない。したがって、半導体製造装置１の動作の効率を向上させることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１…半導体製造装置１０…搬送部１０ａ…ワーク停止位置１１…加工手段
１２…第１の移送手段１３…第２の移送手段１４…受渡し手段１４Ａ…第１の受渡し手段１４Ｂ…第２の受渡し手段１４ａ，１４ｂ…載置部２１…第１の空間２２…第２の空間３１…回転軸３２…アーム３２ａ…シャフト３３…第１の保持部３３ａ指部３３ｂ吸着部３４…第１のプーリ３５…Ｌ字状の突片３５ａ…水平部３５ｂ…垂下部３６…第２のプーリ３７…ベルト３８…ガイドシャフト３９…ローラ４１…回転軸４２…アーム４３…ハンド４４…第２の保持部５１…第１の移動軌跡５２…第２の移動軌跡Ｃ…カートリッジＷ…ワーク

Claims

搬送部からワークを搬入して、加工処理を行う半導体製造装置であって、
前記ワークの加工を行う加工手段と、
前記搬送部により搬送された前記ワークを保持する回転自在な第１の移送手段と、
前記第１の移送手段により移送された前記ワークを保持し、前記加工手段に前記ワークを移送する回転自在な第２の移送手段と、
前記第１の移送手段に設けられた第１の保持部の回転軌跡と、前記第２の移送手段に設けられた第２の保持部の移動軌跡と、が交差する位置に配置されると共に、前記第１の保持部と前記第２の保持部の間の前記ワークの受け渡しを行う２つの受渡し手段と、を備え、
前記第１の移送手段は、前記受渡し手段上で前記第２の保持部によって前記ワークが予定された向きで保持されるように、前記第１の保持部で保持された前記ワークの回転量を調整する回転角調整手段を有する、
半導体製造装置。