JP2017069357A - 試料搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、試料を保持するハンドを備えた試料搬送機構であって、試料の保持によって発生する異物を除去することが可能な試料搬送機構の提供を目的とする。【解決手段】上記目的を達成するための一態様として、基板を支持するハンドリングアーム（３０１）と、当該ハンドリングアームを搬送する搬送装置を備えた試料搬送装置であって、前記ハンドリングアームの前記基板の接触部分と異なる位置に、気体を吸引する吸引口、及び気体を放出する放出口の少なくとも一方（５０１）を備えた試料搬送装置を提案する。【選択図】図５

Description

本発明は、試料搬送装置に係り、特にファンフィルタユニットを備えた空気清浄空間内で、試料把持機構によって試料を把持した状態で、試料を搬送する試料搬送機構に関する。

半導体の工場では、半導体基板への異物の付着を防止するために、半導体ウェハは専用の格納箱に収容されている。格納箱は、製造装置や検査装置等に設置された後、製造装置等に設けられている基板格納箱開閉装置によって開放され、格納されている半導体ウェハは搬送ロボットによって取り出される。搬送ロボットは、空気清浄空間内にて、半導体ウェハを、半導体ウェハの処理室に向かって搬送する機構である。搬送ロボットは、ハンドリングアームにより基板を取り出し、半導体装置へ基板の受け渡しを行っている。

半導体の製造、計測、検査等を行う装置は、局所的クリーン化搬送装置に搭載されている搬送ロボットにより搬送された基板の処理を行なう。処理終了後、基板は局所的クリーン化搬送装置の搬送ロボットにより基板格納箱に戻され、次の工程に進む。このように、半導体基板へ異物が付着することを防止するため、自動化されている。

局所クリーン化搬送装置に搭載されている搬送ロボットは基板搬送時、基板に異物が付着しないように基板を把持する必要があり、基板の裏面を真空吸着する方法や基板の端や側面・縁（エッジ）などを把持する方法がとられている。特許文献１、２には、試料の裏面を吸着する吸着孔を備えた搬送ロボットが開示されている。

特開２０１４−０３６１７５号公報 特開２０１３−０６９９１４号公報

ハンドリングアームを用いて半導体ウェハを搬送する場合、両者間は物理的に接触し、その接触部分から異物が発生する可能性がある。更に半導体ウェハの搬送を複数回繰り返すと、その異物がハンドリングアームの試料支持部に堆積し、その堆積物が半導体ウェハ上に付着したり、空気清浄空間の清浄度を低下させる要因ともなる可能性がある。特許文献１、２には、ハンドリングアームが試料に接触することによって発生する異物を如何に処理するか、何等、論じられていない。

以下に、試料を保持するハンドを備えた試料搬送機構であって、試料の保持によって発生する異物を除去することを目的とする試料搬送機構を提案する。

上記目的を達成するための一態様として、基板を支持するハンドリングアームと、当該ハンドリングアームを搬送する搬送装置を備えた試料搬送装置であって、前記ハンドリングアームの前記基板の接触部分と異なる位置に、気体を吸引する吸引口、及び気体を放出する放出口の少なくとも一方を備えた試料搬送装置を提案する。

また、上記目的を達成するための他の態様として、基板を支持するハンドリングアームと、当該ハンドリングアームを搬送する搬送装置を備えた試料搬送装置であって、前記ハンドリングアームに設けられた開口と、当該開口から気体を吸引、或いは放出する気体吸引／放出機構と、当該気体吸引／放出機構を制御する制御装置を備え、当該制御装置は、前記ハンドリングアームによる試料搬送後に、前記開口から前記気体を吸引、或いは放出するように、前記気体吸引／放出機構を制御する試料搬送装置を提案する。

ハンドリングアームの基板接触部とは異なる位置に、気体を吸引する吸引口、或いは気体を放出する放出口を備えているため、基板接触部近傍で発生する異物を除去することができ、結果として、基板への異物付着や空気清浄空間の清浄度低下を抑制することが可能となる。

また、基板搬送後に気体の吸引、放出を行うことによって、基板上に基板の支持によって発生した異物を付着させることなく、ハンドリングアーム上に付着した異物を除去することが可能となる。

試料搬送装置の概要を示す図。 基板搬送ロボットの動作を説明する図。 基板の端や側面・縁（エッジ）を把持する方式のハンドリングアームの図。 基板の端や側面・縁（エッジ）を把持する方式のハンドリングアームの図。 異物吸着口を備えたハンドリングアームの一例を示す図。 異物吸着口を備えたハンドリングアームの一例を示す図。 異物吸着口を備えたハンドリングアームの一例を示す図。 異物吸着口を備えたハンドリングアームの一例を示す図。 ハンドリングアーム基板接触部に堆積した異物を吸引するタイミングの判断工程を含む異物吸引工程を示すフローチャート。 ハンドリングアーム基板接触部に堆積した異物を拭き払うタイミングの判断工程を含む異物除去工程を示すフローチャート。

以下、ハンドリングアームを備えた試料搬送装置（局所クリーン化搬送装置）の概要を、図１を用いて説明する。局所クリーン化搬送装置１０１に搭載された搬送ロボット１０３は、ファンフィルタユニット１０２によって与圧された空間内にて、試料（基板）を搬送する。より具体的には、局所クリーン化搬送装置１０１上部に設置されたファンフィルタユニット１０２からのクリーンエアーが装置内の内圧を高めることによって、外部からの空気の侵入を遮断することによって、清浄な空間を保持している。また、ファンフィルタユニット１０２によって供給されるクリーンエアーは、局所クリーン化搬送装置１０１下面に設置された排気口１０４によって排気され、ダウンフローが形成される。搬送ロボット１０３はハンドリングアームを動作させるための駆動機構（搬送装置）を備えたおり、上述のような清浄な空間内で基板の搬送を行っている。

搬送ロボット１０３は図２に示すように、基板が格納された基板格納箱を開閉する基板格納箱開閉装置２０４、２０５、２０６を備えている。搬送ロボット１０３は、搬送ロボット待機位置２０１、２０２、２０３への移動が可能なように構成されており、それぞれの位置で基板格納箱への基板の出し入れを可能としている。取り出された基板２０８は、半導体製造装置や検査装置へ搬送される。

局所クリーン化装置１０１に搭載された搬送ロボット１０３が基板格納箱より基板２０８を取りだす際には、基板２０８を把持する必要があるため、基板２０８の裏面や基板の端や側面・縁（エッジ）などを把持し、搬送を行う。搬送ロボット１０３が基板を把持する場合、搬送ロボットに搭載されているハンドリングアーム２０７が基板と接触するため、異物が発生する場合がある。

基板の裏面をハンドリングアーム２０７で真空吸着する場合と支持するだけで搬送する場合があるが、真空吸着する場合、基板２０８とハンドリングアーム２０７の接触面に異物が発生する場合がある。また、支持のみの場合でも、接触面に異物は発生する場合がある。

異物を減らすために、図３、図４に例示するように、基板２０８の端や側面・縁(エッジ)などを把持するハンドリングアーム３０１、４０１にて搬送する方法がある。しかし、基板２０８との接触部３０２、３０３、３０４、４０２、４０３に異物が発生する可能性がある。発生した異物は基板２０８へ付着するか、接触部３０２、３０３、３０４、４０２、４０３へ堆積していく。堆積した異物は基板２０８を把持する動作を繰り返す中で基板２０８へ付着するため、基板汚染の原因となる。

以下に説明する実施例は、搬送ロボットのハンドリングアームにおいて基板を把持した際に発生する異物を抑制することができる試料搬送装置に関するものである。

本実施例では主に、基板２０８の端や側面・縁（エッジ）を把持する方式のハンドリングアーム３０１、４０１の基板との接触部や接触部近傍に、異物吸引口を設けた試料搬送機構を説明する。異物吸引口を設けることによって、基板とハンドリングアームの接触により発生した微細な異物を吸引し、装置外部へ排出することができる。これにより、基板とハンドリングアームの接触部から発生した微細な異物が基板を汚染することを抑制することが可能となる。

上記構成によれば、基板２０８の端や側面・縁（エッジ）を把持する方式のハンドリングアーム３０１、４０１において、基板２０８との接触面３０２、３０３、３０４、４０２、４０３に発生する異物が接触面に堆積することが無くなり、基板を異物で汚染することを抑制することが可能となる。

次に、図５等を用いて異物吸着口を有するハンドリングアームの概要について説明する。上述したように、局所クリーン化搬送装置１０１は、上部にクリーンエアーを送風するファンフィルタユニット１０２を持ち、ファンフィルタユニット１０２より送風され、局所クリーン化装置１０１下面に設けられた排気口104より排気されることによりダウンフローを形成し、装置内部を陽圧に保ちクリーン環境を維持した状態で、搬送ロボット１０３により基板２０８を搬送する。基板２０８は、当該基板を複数枚格納できる基板格納箱へ格納されており、局所クリーン化搬送装置101に1台から複数台搭載された基板格納箱開閉装置２０４、２０５、２０６から搬送ロボット１０３により取り出され、所定の位置へ搬送する。

搬送ロボット１０３には基板２０８の端や側面・縁(エッジ)を把持するハンドリングアーム３０１、４０１が搭載されており、基板２０８とハンドリングアーム３０１、４０１の接触面３０２、３０３、３０４、４０２、４０３や接触部近傍には、把持する際に発生する異物を吸引する異物吸引口501が設けられている。

搬送ロボット１０３は基板格納箱より基板を取りだすため、ハンドリングアーム３０１、４０１にて基板２０８を把持する。図５に示す様に基板２０８を把持する際には、異物付着防止のため、基板２０８の端や側面・縁(エッジ)を把持し、基板との接触面付近に設けた異物吸引口５０１より吸引することで、把持する際に発生した異物を吸引し、装置外部へ排出する。また、基板を搬送していない際に、異物吸引口５０１より吸引することで接触面に堆積した異物を吸引し、ハンドリングアームの基板接触面を清浄に保つため、局所クリーン化搬送装置１０１の制御ＢＯＸ２０９（制御装置）において、搬送ロボット１０３の状態を監視する必要がある。

吸引口には、ハンドリングアーム３０１、４０１に内蔵された気体流通路を介して、図示しない吸引ポンプ（吸引機構）が接続されている。吸引機構は、制御装置による制御によって、所定のタイミング、及び所定の吸引量での気体の吸引を実行する。具体的な制御内容については後述する。

図１は局所クリーン化搬送装置１０１を上から見た平面図であり、図２は局所クリーン化搬送装置１０１側面を表した側面図である。また、図５はハンドリングアーム３０１、４０１と基板接触部３０２、３０３、３０４、４０２、４０３を拡大した断面図である。

局所クリーン化搬送装置１０１内に設置された基板搬送ロボット１０３は、基板２０８を複数枚格納してある基板格納箱とその箱を開閉する基板格納箱開閉装置２０４、２０５、２０６の位置へ移動する。搬送ロボット１０３は基板格納箱より基板２０８の端や側面・縁（エッジ）を把持し、同時にハンドリングアーム３０１、４０１の基板接触部３０２、３０３、３０４、４０２、４０３に設けた異物吸引口５０１より吸引する。基板より上側に設けられた異物吸引口５０１より吸引することで、把持する際に発生し、基板２０８の上側へ回り込んだ異物を抑制し、搬送することが可能となる。

なお、異物吸引口５０１の開口は、基板２０８の平坦面によって塞がれることのない、基板接触部とは異なる位置に設けられる。図５の例の場合、基板２０８とは離間した位置（基板上方）に異物吸引口５０１の開口が設けられている。基板２０８の平坦面で開口を塞いでしまうと、異物吸引口５０１の吸気によって基板２０８を吸着してしまい、吸気口周囲の異物等の除去ができなくなってしまうため、異物吸引口５０１の開口を完全に基板平坦面で覆うことなく、両者間に間隙を設けておく。このような配置条件となるように、異物吸引口５０１を設けることによって、基板とハンドリングアームの接触部分近傍の気体を吸引することになり、異物を広範囲に亘って除去することが可能となる。また、両者間に間隙を設けておくことによって、搬送中（基板支持中）の異物吸引を行うことができる。

また、搬送後（ハンドリングアームによって基板を支持していない状態）に異物を除去する場合は、上記配置条件を満たす必要はない。この場合、制御装置は基板搬送時は異物吸引口５０１を用いた気体吸引を行わず、基板とハンドリングアームが離間したときに、選択的に気体吸引を行うことによって、基板上に異物等を付着させることなく、ハンドリングアームに付着した異物を除去することができる。なお、搬送後に異物除去を行う場合であっても、異物が発生する部分に向かって異物吸引口５０１の開口が設けられていることが望ましい。図５の例の場合、異物が付着する可能性のあるのは、基板２０８の外周面、及び基板２０８の下面端部と、ハンドリングアームの接触部分であり、当該部分に向かって開口を設けることによって、異物吸引を効率良く行うことが可能となる。

基板を真空吸着する機構を備えたハンドリングアームの場合であっても、真空吸着機構とは別に異物吸着口を設けることによって、異物を効率良く除去することが可能となる。

また、半導体測定装置や半導体検査装置のように、高スループットが求められる装置の場合、基板搬送後であって次の基板を支持する前に、異物除去処理を行うことによって、装置のスループットを下げることなく、異物除去を行うことが可能となる。

図９は、異物吸着のタイミングの判断工程を含む異物吸着処理工程を示すフローチャートである。局所クリーン化搬送装置１０１を制御する制御ＢＯＸ２０９により搬送ロボットの動作回数は監視され、その動作回数が規定回数となったときに、異物吸着処理が行われる。このような構成によれば、高効率に異物除去をおこなうことが可能となる。

図１０は、圧縮空気を開口から放出することによって、異物除去を行うタイミングの判断工程を含む異物除去工程を示すフローチャートである。局所クリーン化搬送装置１０１を制御する制御ＢＯＸ２０９により搬送ロボットの動作回数は監視され、基板搬送ロボット１０３による基板２０８の搬送後、ハンドリングアーム３０１、４０１に設けられた異物吸引口５０１（本実施例の場合、気体を放出する放出口）より圧縮空気を流し、基板２０８を把持する際に発生した異物をハンドリングアーム３０１、４０１の基板接触部３０２、３０３、３０４、４０２、４０３から吹き払う。この結果、ハンドリングアーム３０１、４０１の基板接触部３０２、３０３、３０４、４０２、４０３に異物を堆積させることなく、清浄な状態を維持することが可能となる。

実施例１で示した異物吸引口５０１とは別に、図６に示すように基板２０８の側面に異物吸引口６０１を設けることによっても、基板２０８を把持する際に基板接触面３０２、３０３、３０４、４０２、４０３に削り落ちた異物を吸引し、異物を抑制することが可能となる。この場合においても、基板２０８の平坦面が異物吸引口６０１の開口に直接触れないような配置条件となるように、ハンドリングアームを形成する。より具体的には、基板２０８の最外周面とハンドリングアームとの接触部と、基板２０８下面とハンドリングアームとの接触部との間に、基板２０８とハンドリングアームとの非接触部を設ける。更に非接触とすることによって形成される空間の気体を吸引するような配置条件で、異物吸引口６０１を形成する。本実施例の場合、基板２０８の縁部が楔状に形成されているため、楔の傾斜面より浅い角度でハンドリングアームの接触面を形成することによって、上記空間を確保している。このような構成によれば、異物吸引口６０１周囲の異物を除去することが可能となる。

更に、図６に例示するような構成によれば、基板２０８とハンドリングアーム間に形成される空間が、基板２０８の周方向に長く延びることになる。このように長く延びる空間が、ガイドとなって異物吸引口６０１だけではなく、周方向に亘って広範囲な領域の異物を吸引することが可能となる。

また、搬送後（ハンドリングアームによって基板を支持していない状態）に異物を除去する場合は、上記配置条件を満たす必要はない。この場合、制御装置は基板搬送時は異物吸引口６０１を用いた気体吸引を行わず、基板とハンドリングアームが離間したときに、選択的に気体吸引を行うことによって、基板上に異物等を付着させることなく、ハンドリングアームに付着した異物を除去することができる。

図７は、図６に例示した実施例の変形例を示す図である。図7に示すように基板２０８の下面に異物吸引口７０１を設けることにより、基板２０８を把持する際に基板接触面から基板により削られ基板下側に付着する異物を吸引し、異物を抑制することが可能となる。

図８に例示するように、図５、図６、及び図７に例示した異物吸引口を、複数、併せて設けるようにしても良い。このような構成によれば、基板接触部で区切られる各空間のそれぞれの異物を除去することが可能となる。

実施例２、３で示した搬送後の吸引や圧縮空気による吹き払いは局所クリーン化搬送装置１０１を制御する制御ＢＯＸ２０９によって吸引量や圧縮空気量をコントロールし行ってもよい。また、動作回数や時間により吸引量や圧縮空気排出量をコントロールすることで、効率的にハンドリングアーム３０１、４０１の基板接触部３０２、３０３、３０４、４０２、４０３に異物を堆積させることなく、清浄な状態を維持することが可能となる。

実施例３、７で示した搬送後の圧縮空気での吹き払いを行う際に、局所クリーン化搬送装置１０１に搭載されているファンフィルタユニット１０２の風量を制御ＢＯＸ２０９でコントロールし、ファンフィルタユニット１０２の風量を上げることにより、吹き払った異物を装置内に巻き上げることなく、装置外部へ排出することも可能となる。

局所クリーン化搬送装置１０１の搬送ロボット１０３においてハンドリングアーム３０１、４０１が基板の端や側面・縁を把持する方式の場合、装置へ搭載されるプリアライメント装置２０３も同様に基板の端や側面・縁を把持する方式となる。プリアライメント装置２０３での基板２０８の把持においても、実施例１〜８と同様の方法を行うことで、基板２０８へ付着する異物を抑制することが可能となる。

１０１・・・局所クリーン化搬送装置、１０２・・・ファンフィルタユニット、１０３・・・基板搬送ロボット、１０４・・・排気口、２０１・・・基板搬送ロボットの移動位置、２０２・・・基板搬送ロボットの移動位置、２０３・・・プリアライメント装置、２０４〜２０６・・・基板を複数枚収納できる箱とその箱を開閉する装置、２０７・・・基板を把持するハンドリングアーム、２０８・・・基板、２０９・・・局所クリーン化搬送装置を制御する制御ＢＯＸ、３０１・・・基板の端や側面・縁（エッジ）を把持する方式のハンドリングアーム、３０２〜３０４・・・基板接触部、４０１・・・基板の端や側面・縁（エッジ）を把持する方式のハンドリングアーム、４０２〜４０３・・・基板接触部、５０１・・・異物吸引口、６０１・・・異物吸引口、７０１・・・異物吸引口

Claims (8)

1. 基板を支持するハンドリングアームと、当該ハンドリングアームを搬送する搬送装置を備えた試料搬送装置において、
   前記ハンドリングアームの前記基板の接触部分と異なる位置に、気体を吸引する吸引口、及び気体を放出する放出口の少なくとも一方を備えたことを特徴とする試料搬送装置。
2. 請求項１において、
   前記吸引口、及び放出口の少なくとも一方は、前記基板の上方、及び下方の少なくとも一方に設けられることを特徴とする試料搬送装置。
3. 請求項１において、
   前記吸引口、或いは前記放出口から気体を吸引、或いは放出する気体吸引／放出機構と、当該気体吸引／放出機構を制御する制御装置を備え、当該制御装置は、前記ハンドリングアームの動作回数が規定回数に達したとき、又はハンドリングアームの使用時間が所定時間に達したときに、前記吸引口、或いは前記放出口から気体を吸引、或いは放出するように、前記気体吸引／放出機構を制御することを特徴とする試料搬送装置。
4. 請求項１において、
   前記ハンドリングアームが内蔵された空間を与圧するファンフィルタユニットと、前記吸引口、或いは前記放出口から気体を吸引、或いは放出する気体吸引／放出機構と、当該気体吸引／放出機構と、前記ファンフィルタユニット、及び前記気体吸引／放出機構を制御する制御装置を備え、当該制御装置は、前記吸引口、或いは前記放出口から前記気体を吸引、或いは放出するときに、前記ファンフィルタユニットの風量を上昇させることを特徴とする試料搬送機構。
5. 基板を支持するハンドリングアームと、当該ハンドリングアームを搬送する搬送装置を備えた試料搬送装置において、
   前記ハンドリングアームに設けられた開口と、当該開口から気体を吸引、或いは放出する気体吸引／放出機構と、当該気体吸引／放出機構を制御する制御装置を備え、当該制御装置は、前記ハンドリングアームによる試料搬送後に、前記開口から前記気体を吸引、或いは放出するように、前記気体吸引／放出機構を制御することを特徴とする試料搬送装置。
6. 請求項５において、
   前記吸引口、及び放出口の少なくとも一方は、前記基板の上方、及び下方の少なくとも一方に設けられることを特徴とする試料搬送装置。
7. 請求項５において、
   前記制御装置は、前記ハンドリングアームの動作回数が規定回数に達したとき、又はハンドリングアームの使用時間が所定時間に達したときに、前記吸引口、或いは前記放出口から気体を吸引、或いは放出するように、前記気体吸引／放出機構を制御することを特徴とする試料搬送装置。
8. 請求項５において、
   前記ハンドリングアームが内蔵された空間を与圧するファンフィルタユニットを備え、前記制御装置は、前記吸引口、或いは前記放出口から前記気体を吸引、或いは放出するときに、前記ファンフィルタユニットの風量を上昇させることを特徴とする試料搬送機構。

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