JP2020096034A

JP2020096034A - ロードロックチャンバ

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Publication number: JP2020096034A
Application number: JP2018231645A
Authority: JP
Inventors: 準一開田; Junichi Kaida
Original assignee: Hirata Corp
Current assignee: Hirata Corp
Priority date: 2018-12-11
Filing date: 2018-12-11
Publication date: 2020-06-18
Anticipated expiration: 2038-12-11
Also published as: CN113169107B; TWI740301B; CN113169107A; TW202036766A; WO2020122125A1; JP7085467B2

Abstract

【課題】ゲートバルブの作動回数が少なくて済み、発塵量の少ないロードロックチャンバを提供する。【解決手段】第１ロードロックチャンバ１６は、筐体７１と、第１、第２のゲートバルブ機構７２，７３と、多段の基板載置部７４と、昇降回動ユニットとを備える。筐体は、ウエハ３５が搬入、搬出される第１、第２の開口部７７，７８を有する。第１、第２のゲートバルブ機構は、第１、第２の開口部を気密に封止する。多段の基板載置部は、複数のウエハが載置されるように形成されている。昇降回動ユニットは、多段の基板載置部を昇降させる昇降機構と、多段の基板載置部を回動させる回動機構とを備えている。【選択図】図８

Description

本発明は、ロードロックチャンバに係り、マルチウエハ対応のロードロックチャンバに関する。

ロードロックチャンバを備えた基板搬送装置は、その内部に、基板（以下、ウエハという）を収容する容器からウエハを取り出し、移載及び搬送を行う大気搬送ロボットを備える。大気搬送ロボットは、走行ガイドに沿って走行可能であり、その先端にエンドイフェクタを備える。大気搬送ロボットは、そのアームユニットを伸長・屈曲させることで、エンドイフェクタでウエハを取り出したり、載せ直したりする。基板搬送装置では、エンドイフェクタで取り出したウエハが基板アライナに受け渡され、基板アライナによりウエハのアライメントが行われる。これにより、ウエハの向きが所定の向きに調整されるとともに、ウエハの心出しが行われる。
アライメントが終了したウエハは、大気搬送ロボットにより、ロードロックチャンバの内部に、開口部を通じて搬入される。ウエハがロードロックチャンバ内に搬入された後、大気側の開口部が閉じられ、その後、真空側の開口部が解放される。その後、搬送モジュールチャンバ（真空チャンバ）内の真空ロボットによりウエハが取り出され、プロセス装置に運ばれて所望の処理が施される。処理終了後のウエハは、プロセス装置から搬出され、搬入時と逆の経路をたどって大気搬送ロボットに受け渡される（特許文献１参照）。

特開２００９−２１５０４号公報

特許文献１の基板搬送装置は、ウエハをロードロックチャンバの開口部を介して１枚ずつ搬入、搬出する。ここで、例えば、ロードロックチャンバにおける大気側の開口部からウエハを搬出する際に、真空ブレイク、すなわち大気開放が行われる。このとき、ロードロックチャンバ内に窒素ガスが供給される。この窒素ガスの供給により、窒素ガスでロードロックチャンバ内が攪拌されるため、どうしても発塵が生じる。
また、例えば、ロードロックチャンバにおける大気側及び真空側の開口部から基板を搬入、搬出する際に、開口部を閉塞するゲートバルブが開閉されるが、ゲートバルブと開口部に設けたシール部材との接触により、発塵が生じる。ロードロックチャンバにおける発塵の大部分は、このゲートバルブ開閉時に起因するものであるため、発塵量を少なくするには、ゲートバルブの作動をできるだけ少なくすることが好ましい。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、ゲートバルブの作動回数が少なくて済み、発塵量の少ないロードロックチャンバを提供することを目的としている。

本発明に係るロードロックチャンバは、基板が搬入出される開口部を有する筐体と、
前記開口部を気密に封止可能なゲートバルブ機構と、前記筐体の内部に設けられ、前記基板が載置される多段の基板載置部と、前記基板載置部を昇降させる昇降機構と、多段の前記基板載置部を、鉛直軸回りに回動させる回動機構とを備えるロードロックチャンバである。

本発明に係るロードロックチャンバにおいて、前記基板は半導体ウエハであり、多段の前記基板載置部は２５枚の半導体ウエハを一度に載置可能であるとしてもよい。

本発明に係るロードロックチャンバにおいて、前記回動機構の回動中心軸を、多段の前記基板載置部の中心位置からオフセットした位置に設けてもよい。

本発明に係るロードロックチャンバにおいて、前記回動機構の回動中心軸を、多段の前記基板載置部の中心位置に設けてもよい。

本発明に係るロードロックチャンバにおいて、前記筐体は、平面視が多角形を呈しており、前記筐体における隣接する面に前記開口部がそれぞれ設けられてもよい。

本発明によれば、筐体の内部に多段の基板載置部を設け、多段の基板載置部を昇降可能で回動可能に構成した。これにより、ゲートバルブの作動回数を少なくすることができ、発塵量の少ないロードロックチャンバを得ることができる。

本発明に係る基板搬送装置を示す平面図である。図１のII部拡大図である。図２のIII部拡大図である。基板搬送装置の基板アライナを示す斜視図である。基板搬送装置の基板アライナを示す正面図である。図６（ａ）は基板搬送装置の第１基板載置台及び第１バッファにウエハを載せる例を説明する斜視図である。図６（ｂ）は基板搬送装置の第１、第２の基板載置台に載せたウエハの向きの位置合わせとともにＩＤの読み取りを行う例を説明する斜視図である。図７（ａ）は基板搬送装置の第１、第２のバッファのウエハを第１、第２の基板載置台に載せてウエハの向きの位置合わせとともにＩＤの読み取りを行う例を説明する斜視図である。図７（ｂ）は基板搬送装置の第１の基板載置台におけるウエハを大気搬送ロボットが取り出した例を説明する斜視図である。基板搬送装置の第１ロードロックチャンバを示す平面図である。基板搬送装置の第１ロードロックチャンバ示す断面模式図である。

本発明に係る基板搬送装置の実施形態について以下に説明する。
図１に示すように、基板搬送装置１０は、基板搬送モジュール（ＥＦＥＭ）１２と、大気搬送ロボット１４と、基板アライナ１５とを備えている。基板搬送モジュール１２における殻体外壁２２の前面（図１中では下面）に複数のロードポート１３が接続される。また、基板搬送モジュール１２における殻体外壁２２の後面（図１中では上面）に、複数のロードロックチャンバ１６，１７が設けられるとともに、ロードロックチャンバ１６，１７間に真空搬送モジュール１８が設けられる。

基板搬送モジュール１２には、基板搬送モジュール１２の殻体内壁２１にガイド機構２４及び駆動機構２２０が設けられている。ガイド機構２４は、基板搬送モジュール１２における殻体内壁２１の底面に設けられ、一対のガイドレール２４ａ，２４ｂと、一方のガイドレール２４ａ（又は２４ｂ）に沿って設けられるラック２４ｃと、を備える。また、大気搬送ロボット１４のロボット基部２５に設けられる駆動機構２２０は、ガイドレール２４ａ，２４ｂとそれぞれ係合する一対の被係合部（スライダ）１２４ａ，１２４ｂと、ラック２４ｃに噛合するピニオンギア２２５と、ピニオンギア２２５を駆動する駆動源２２４と、を備える。本実施の形態においては、搬送ロボット１４を走行させる直動機構として、ラック２４ｃとピニオンギア２２５を用いたラックアンドピニオンを挙げて説明を行ったが、これに限定するものではない。例えば、ロボット走行のために慣用的に用いられている全ての直動機構が、これに置換可能である。

ロードポート１３は、ＦＯＵＰ３２のドア３２ａを開閉するための装置である。ＦＯＵＰ３２は、例えば、２５段の載置棚を有する容器であって、ロードポート１３に載置される。２５段の載置棚のそれぞれに半導体ウエハ（基板）３５が格納される。なお、本実施形態では、ＦＯＵＰ３２に２５枚の半導体ウエハ３５を格納する例について説明するが、ＦＯＵＰ３２に格納する半導体ウエハ３５の枚数は適宜選択可能である。
ＦＯＵＰ３２のドア３２ａをロードポート１３にて開放することにより、ＦＯＵＰ３２に格納された半導体ウエハ３５が殻体内壁２１に面するようになり、ＦＯＵＰ３２と大気搬送ロボット１４との間において半導体ウエハ３５の受け渡しが可能になる。

図２に示すように、基板搬送モジュール１２の内部には、大気搬送ロボット１４が設けられている。大気搬送ロボット１４は、ロボット基部２５と、一対のアームユニット２６，２７と、各アームユニット２６，２７の先端に設けられるエンドイフェクタ２８，２９と、後述する基板アライナ１５とを備えている。
ロボット基部２５は、ガイド機構２４により基板搬送モジュール１２内において走行自在に支持されている。これにより、大気搬送ロボット１４は、複数のロードポート１３及びロードロックチャンバ１６，１７のいずれに対してもアクセス自在となる。ロボット基部２５に対して一対のアームユニット２６，２７が回転自在に、かつ昇降自在に支持されている。また、ロボット基部２５は、その内部に図示しない昇降機構及び回動機構を備えている。これらにより、ロボット基部２５に対して、一対のアームユニット２６，２７が昇降及び旋回自在とされる。

図３に示すように、一対のアームユニット２６，２７のうち、第１アームユニット２６は、伸長・屈曲可能に連結された第１アーム４１及び第２アーム４２を備えている。具体的には、第１アーム４１の基部がロボット基部２５に回転自在に連結され、第１アーム４１の先端に第２アーム４２の基部が回動自在に連結されている。また、第２アーム４２の先端に第１エンドイフェクタ２８が連結されている。

第２アームユニット２７は、第１アームユニット２６と同様に、伸長・屈曲可能に連結された第３アーム４５及び第４アーム４６を備えている。具体的には、第３アーム４５の基部がロボット基部２５に連結されている。第３アーム４５の先端に第４アーム４６の基部が回動自在に連結されている。また、第４アーム４６の先端に第２エンドイフェクタ２９が連結されている。

第１エンドイフェクタ２８は、上ハンド部材（載置部）５１と、下ハンド部材（載置部）５２とを備えている。上ハンド部材５１及び下ハンド部材５２は、上下方向及び水平方向における相対的位置が固定された状態で上下二段に配置されている。上ハンド部材５１及び下ハンド部材５２上にウエハ３５が載置される。
第２エンドイフェクタ２９は、第１エンドイフェクタ２８と同様に、上ハンド部材（載置部）５３と、下ハンド部材（載置部）５４とを備えている。上ハンド部材５３及び下ハンド部材５４は、第１エンドイフェクタ２８の上ハンド部材５１及び下ハンド部材５２と同様に、上下二段に配置されている。また、上ハンド部材５３及び下ハンド部材５４上にも、同様にウエハ３５が載置される。
第１アームユニット２６と第２アームユニット２７とが屈曲された状態（図３の状態）において、第１エンドイフェクタ２８の下方に第２エンドイフェクタ２９が重なるように配置される。

図２、図４及び図５に示すように、ロボット基部２５の上部２５ａに基板アライナ１５が備えられている。言い換えると、基板アライナ１５はロボット基部２５と一体に設けられている。基板アライナ１５は、１つのベース部５６と、２つの基板載置台５７，５８と、２つの切欠き部検出手段６１，６２と、１つのＩＤ読み取り手段６３とを備えている。この基板アライナ１５は、２つの基板載置台５７，５８を備えたデュアルアライナであり、後述するように２枚のウエハ３５をほぼ同時にアライメントすることが可能である。以下、２つの基板載置台５７，５８の一方を第１基板載置台５７、他方を第２基板載置台５８として説明し、２つの切欠き部検出手段６１，６２の一方を第１切欠き部検出手段６１、他方を切欠き部検出手段６２として説明する。

ベース部５６の上部５６ａには、第１基板載置台５７及び第２基板載置台５８が間隔をおいて回転自在に支持されている。第２基板載置台５８には第１エンドイフェクタ２８のウエハ３５が載置される。第１基板載置台５７には第２エンドイフェクタ２９のウエハ３５が載置される。言い換えると、第１アームユニット２６がウエハ３５を第２基板載置台５８に載置し、第２アームユニット２７がウエハ３５を第１基板載置台５７に載置する。
第１基板載置台５７及び第２基板載置台５８は、各基板載置台５７，５８に載置されたウエハ３５を水平面内に並べて配置可能に形成されている。
また、ベース部５６の上部５６ａにおいて、第１基板載置台５７側の一端部（図４中では右下側端部）５６ｂに第１切欠き部検出手段６１が設けられ、第２基板載置台５８側の他端部（図４中では左上側端部）５６ｃに第２切欠き部検出手段６２が設けられている。第１切欠き部検出手段６１及び第２切欠き部検出手段６２は、第１基板載置台５７及び第２基板載置台５８に載置された各ウエハ３５のエッジに臨んでそれぞれ設けられ、ウエハ３５の周方向における切欠き部の位置をそれぞれ検出する。

さらに、ベース部５６の上部５６ａにおいて、第１基板載置台５７及び第２基板載置台５８間に、１つのＩＤ読み取り手段６３が設けられている。ＩＤ読み取り手段６３は、その上面がベース部５６の上部５６ａに臨んで設けられる。ＩＤ読み取り手段６３は、第１基板載置台５７及び第２基板載置台５８に載置されたウエハ３５のエッジ裏面のＩＤを読み取ることにより、例えばウエハ３５の処理情報・履歴などを検出する。

基板アライナ１５によれば、第１基板載置台５７及び第２基板載置台５８にウエハ３５を載置した状態において、第１基板載置台５７及び第２基板載置台５８を回転させることにより各ウエハ３５が回転される。そして、第１切欠き部検出手段６１及び第２切欠き部検出手段６２により、各ウエハ３５のエッジに設けられた切欠き部（ノッチ）の位置を検出する。そして、その検出情報を基に第１基板載置台５７及び第２基板載置台５８の回転を制御し、切欠き部が所定の位置にくるようにウエハ３５の向きが調整される。これにより、各ウエハ３５の結晶方位が任意の方向を向くように、ウエハ３５がアライメントされる。また、ＩＤ読み取り手段６３が各ウエハ３５のＩＤを読み取り、ウエハ３５の処理情報・履歴などが検出される。

このように、基板アライナ１５における１つのベース部５６に、２つの基板載置台５７，５８が設けられている。また、２つの基板載置台５７，５８間に１つのＩＤ読み取り手段６３を設け、２つの基板載置台５７，５８に載置された各ウエハ３５のＩＤを交互に読み取らせている。すなわち、高額な検出機器であるＩＤ読み取り手段６３を共用とし１つとすることで、装置コストを抑えることができる。

次に、基板アライナ１５によりウエハ３５のアライメントを行い、ウエハ３５のＩＤを読み取る例を図２、図３、図６及び図７に基づいて説明する。
大気搬送ロボット１４を走行させ、ロボット基部２５を所望のロードポート１３の前に位置させるとともに、ロードポート１３に各アームユニット２６，２７を正対させる。その後、図２に示す大気搬送ロボット１４を駆動させ、各アームユニット２６，２７をＦＯＵＰ３２に向かって伸長させる。そして、ＦＯＵＰ３２内に収容されるウエハ３５を、第１エンドイフェクタ２８の上ハンド部材５１及び下ハンド部材５２と、第２エンドイフェクタ２９の上ハンド部材５３及び下ハンド部材５４とで掬い上げ、ウエハ３５がＦＯＵＰ３２から各ハンド部材に移載される。その後、各アームユニット２６，２７をロボット基部２５に向かって退縮させ、ウエハ３５が取り出される。

その後、ロボット基部２５に対して各アームユニット２６，２７を回動させ、基板アライナ１５に各アームユニット２６，２７を正対させる。
以下、第１エンドイフェクタ２８の下ハンド部材５２に載置されるウエハ３５を「ウエハ３５Ａ」、第１エンドイフェクタ２８の上ハンド部材５１に載置されるウエハ３５を「ウエハ３５Ｃ」とする。また、第２エンドイフェクタ２９の下ハンド部材５４に載置されるウエハ３５を「ウエハ３５Ｂ」、第２エンドイフェクタ２９の上ハンド部材５３に載置されるウエハ３５を「ウエハ３５Ｄ」として説明する。

大気搬送ロボット１４を駆動させ、各アームユニット２６，２７を基板アライナ１５に向かって伸長させる。図３及び図６（ａ）に示すように、アームユニット２６における第１エンドイフェクタ２８の下ハンド部材５２に載置されるウエハ３５が第１基板載置台５７に移載される。その後、ロボット基部２５を回動させ、第１エンドイフェクタ２８の上ハンド部材５１のウエハ３５Ｃが第２基板載置台５８に移載される。その後、両基板載置台５７，５８でウエハ３５Ａ，３５Ｃのアライメントが行われる。
１回目のアライメント終了後、アームユニット２６における第１エンドイフェクタ２８の上ハンド部材５１で第２基板載置台５８のウエハ３５Ｃを掬い上げ、アームユニット２７における第２エンドイフェクタ２９の下ハンド部材５４に載置されるウエハ３５Ｂが第２基板載置台５８に移載される。その後、ロボット基部２５を反対向きに回動させ、アームユニット２６における第１エンドイフェクタ２８の下ハンド部材５２で第１基板載置台５７のウエハ３５Ａを掬い上げ、アームユニット２７における第２エンドイフェクタ２９の上ハンド部材５３に載置されるウエハ３５Ｄが第１基板載置台５７に移載される。その後、両基板載置台５７，５８でウエハ３５Ｂ，３５Ｄのアライメントが行われる。

２回目のアライメント終了後、アームユニット２７における第２エンドイフェクタ２９の上ハンド部材５３で第１基板載置台５７のウエハ３５Ｄを掬い上げる。その後、ロボット基部２５を回動させ、アームユニット２７における第２エンドイフェクタ２９の下ハンド部材５４で第２基板載置台５８のウエハ３５Ｂを掬い上げる。

ここで、基板アライナ１５を駆動させ、第１基板載置台５７及び第２基板載置台５８を回転させることにより、第１基板載置台５７に載るウエハ３５Ａと、第２基板載置台５８に載るウエハ３５Ｃが回転される。このウエハ３５Ａ及びウエハ３５Ｃの回転により、第１切欠き部検出手段６１及び第２切欠き部検出手段６２が、各ウエハ３５Ａ，３５Ｃの切欠き部を検出する。そして、その検出情報を基に第１基板載置台５７及び第２基板載置台５８の回転が制御され、切欠き部が所定の位置にくるようにウエハ３５Ａ，３５Ｃがアライメントされる。また、このウエハ３５Ａ，３５Ｃの回転の際、ＩＤ読み取り手段６３が、各ウエハ３５Ａ，３５ＣのＩＤを読み取り、各ウエハ３５Ａ，３５Ｃの処理情報・履歴などが検出される。
その後、大気搬送ロボット１４を再び駆動させ、各アームユニット２６，２７を基板アライナ１５に向かって伸長させる。アライメントが行われ、ＩＤが読み取られたウエハ３５Ｃが、第２基板載置台５８から第１エンドイフェクタ２８の上ハンド部材５１で掬い上げられ、移載される。そして、ロボット基部２５を再び回動させ、各アームユニット２６，２７を基板アライナ１５に向かって伸長させる。アライメントが行われ、ＩＤが読み取られたウエハ３５Ａが、第１基板載置台５７から第１エンドイフェクタ２８の下ハンド部材５２で掬い上げられ、移載される。

基板アライナ１５を再び駆動させ、第１基板載置台５７及び第２基板載置台５８を回転させることにより、第１基板載置台５７に載るウエハ３５Ｂと、第２基板載置台５８に載るウエハ３５Ｄが回転される。このウエハ３５Ｂ及びウエハ３５Ｄの回転により、第１切欠き部検出手段６１及び第２切欠き部検出手段６２が、各ウエハ３５Ｂ，３５Ｄの切欠き部を検出する。そして、その検出情報を基に第１基板載置台５７及び第２基板載置台５８の回転が制御され、切欠き部が所定の位置にくるようにウエハ３５Ｂ，３５Ｄがアライメントされる。また、このウエハ３５Ｂ，３５Ｄの回転の際、ＩＤ読み取り手段６３が、各ウエハ３５Ａ，３５ＣのＩＤを読み取り、各ウエハ３５Ａ，３５Ｃの処理情報・履歴などが検出される。

その後、アームユニット２７を基板アライナ１５に向かって再び伸長させる。図３及び図７（ｂ）に示すように、アライメントが行われ、ＩＤが読み取られたウエハ３５Ｂが、第１基板載置台５７から第２エンドイフェクタ２９の上ハンド部材５３で掬い上げられ、移載される。そして、ロボット基部２５を再び回動させ、アームユニット２７を基板アライナ１５に向かって伸長させる。アライメントが行われ、ＩＤが読み取られたウエハ３５Ｄが、第２基板載置台５８から第１エンドイフェクタ２８の下ハンド部材５４で掬い上げられ、移載される。
これにより、第１エンドイフェクタ２８の上ハンド部材５１及び下ハンド部材５２に、アライメントが行われ、ＩＤが読み取られた各ウエハ３５Ｃ，３５Ａがそれぞれ載せられる。また、第２エンドイフェクタ２９の上ハンド部材５３及び下ハンド部材５４に、アライメントが行われ、ＩＤが読み取られた各ウエハ３５Ｂ，３５Ｄがそれぞれ載せられる。すなわち、各ハンド部材に載置される全てのウエハ３５Ａ〜３５Ｄのアライメントが完了する。
その後、大気搬送ロボット１４を走行させ、ロボット基部２５を所望のロードロックチャンバ１６（又は１７）の前に位置させる。その後、大気搬送ロボット１４を駆動させ、ロードロックチャンバ１６に各アームユニット２６，２７を正対させる。その後、各アームユニット２６，２７をロードロックチャンバ１６に向かって伸長させる。第１エンドイフェクタ２８の上下のハンド部材５１，５２、第２エンドイフェクタ２９の上下のハンド部材５３，５４に載せられたウエハ３５Ｃ，３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｄは、４枚まとめて第１ロードロックチャンバ１６（又は第２ロードロックチャンバ１７）に搬入される。第２ロードロックチャンバ１７は図１に示す。ここで、大気搬送ロボット１４の走行、位置合わせは、ウエハ３５のアライメント中に完了させておくことが好ましい。これによって、ウエハ３５のアライメントと大気搬送ロボット１４の走行とが並行してなされるため、サイクルタイムが短縮され、ひいてはスループットが向上する。

本実施形態の基板搬送装置１０においては、大気搬送ロボット１４を走行自在に設けているため、従来の基板搬送装置における固定回動式の搬送ロボットと異なり、１台のロボットで全てのロードポート１３及び両ロードロックチャンバ１６，１７をカバーすることができる。よって、大気搬送ロボット１台当たりの稼働率が高くなるとともに、装置コストを抑制することができる。そして、この大気搬送ロボット１４におけるロボット基部２５には、２枚のウエハ３５をアライメント可能な基板アライナ１５が一体に設けられており、基板アライナ１５は大気搬送ロボット１４の走行に常に追従する。このため、大気搬送ロボット１４の走行中に、ウエハ３５のアライメントを行うことができる。よって、基板搬送装置１０のサイクルタイムが短縮され、スループットが向上する。

また、基板アライナ１５によるウエハ３５のアライメントの間、大気搬送ロボット１４（図２参照）の動作が一時停止する（アイドルタイムが生じる）。しかしながら、基板アライナ１５は、図４及び図５に示すように、２つの基板載置台５７，５８を備えており、２枚のウエハ３５のアライメントを同時並行に行うことができる。よって、本実施形態の基板搬送装置１０は、基板載置台が１つの基板アライナを備えた従来の基板搬送装置と比較して、大気搬送ロボット１４のアイドルタイムが半減する。これにより、ウエハ３５の連続処理の際における基板搬送装置のサイクルタイムの短縮、ひいてはスループットの向上を図ることができる。さらに、この基板アライナ１５は、第１基板載置台５７及び第２基板載置台５８の上方に、第１バッファ６４ａ及び第２バッファ６４ｂを備えており、上下段合わせて４枚のウエハ３５のアライメントを一度に行うことができる。よって、基板搬送装置のスループットを更に向上させることできる。

図１及び図２に戻って、基板搬送モジュール１２の殻体外壁２２のうち、他方の長壁２２ｂに２つのロードロックチャンバ１６，１７が接続されている。以下、２つのロードロックチャンバ１６，１７のうち、真空搬送モジュール１８の一方側に接続されるものを第１ロードロックチャンバ１６、真空搬送モジュール１８の他方側に接続されるものを第２ロードロックチャンバ１７として説明する。
また、第１、第２のロードロックチャンバ１６，１７は、真空搬送モジュール１８に対して対称の構成である。以下、第２ロードロックチャンバ１７に第１ロードロックチャンバ１６の構成部材と同じ符号を付して、第２ロードロックチャンバ１７の詳しい説明を省略する。

図８及び図９に示すように、第１ロードロックチャンバ１６は、筐体７１と、第１ゲートバルブ機構（ゲートバルブ機構）７２と、第２ゲートバルブ機構（ゲートバルブ機構）７３と、多段の基板載置部７４と、昇降回動ユニット７５とを備える。
筐体７１は、平面視多角形状として四角形状を呈しており、第１面７１ａと、第２面７１ｂと、第３面７１ｃと、第４面７１ｄと、を有する。本実施形態においては、筐体７１として平面視四角形を例示するが、筐体７１を他の多角形状とすることも可能である。

第１面７１ａは、基板搬送モジュール１２の殻体外壁２２のうち、他方の長壁２２ｂに接続される面である。第１面７１ａに第１開口部（開口部）７７が形成されている。第２面７１ｂは、第１面７１ａに隣接する面である。第２面７１ｂに第２開口部（開口部）７８が形成されている。このように、隣接する第１面７１ａ及び第２面７１ｂに第１開口部７７及び第２開口部７８がそれぞれ設けられている。第１開口部７７及び第２開口部７８は、４枚のウエハ３５を一度に、第１エンドイフェクタ２８の上下のハンド部材５１，５２及び第２エンドイフェクタ２９の上下のハンド部材５３，５４と受け渡しできるだけの十分な高さを有する。
ここで、本実施形態においては、第１エンドイフェクタ２８及び第２エンドイフェクタ２９におけるハンド部材の数が、それぞれ２本の場合を例に挙げて説明を行うが、これに限定するものではない。例えば、ハンド部材の数は３本又はそれ以上であってもよい。ハンド部材の数がそれぞれ３本の場合、基板アライナ１５はバッファを左右それぞれ２個ずつ備え、また、第１開口部７７及び第２開口部７８は、６枚のウエハ３５を一度に受け渡しできるだけの十分な高さを有する。

大気搬送ロボット１４により、ウエハ３５が、基板搬送モジュール１２側から第１開口部７７を介して第１ロードロックチャンバ１６の内部（多段の基板載置部７４）に移載される（矢印Ａ方向）。そして、第１ロードロックチャンバ１６の内部のウエハ３５は、真空搬送モジュール１８における真空搬送ロボット（図示せず）により、第２開口部７８を介して取り出される（矢印Ｂ方向）。真空搬送ロボットは、真空搬送モジュール１８の内部に回転軸８１を軸にして旋回自在に支持されている。ウエハ３５を真空搬送モジュール１８から第１ロードロックチャンバ１６を介して基板搬送モジュール１２に受け渡す際は、矢印Ｃ方向、矢印Ｄ方向の順にウエハ３５が搬送される。

ここで、ウエハ３５の搬入方向（矢印Ａ方向）とウエハ３５の搬出方向（矢印Ｂ方向）の交差角θ１が９０°（直角）である。すなわち、ウエハ３５の搬入、搬出の経路はＬ字状となる。これによって、真空搬送モジュール１８を第１ロードロックチャンバ１６に対して接続する際、真空搬送モジュール１８の設置位置が限りなく基板搬送モジュール１２側に近くなる。その結果、基板搬送モジュール１２と真空搬送モジュール１８との間の隙間（空間）が小さくなり、デッドスペースが小さくなる。したがって、基板搬送モジュール１２及び真空搬送モジュール１８の全長、奥行き、すなわちフットプリントが小さくなり、その分だけ、クリーン空間を構成する殻体（図示せず）の容積を小さくすることができる。
真空搬送モジュール１８における真空搬送ロボットにより取り出されたウエハ３５は、搬送モジュールチャンバ（真空チャンバ）に受け渡される。搬送モジュールチャンバは、真空搬送モジュール１８における基板搬送モジュール１２と反対側の面に接続される。
このとき、真空搬送ロボットを９０°の回動角θ２で回動させるだけで真空搬送ロボットを搬送モジュールチャンバに正対させることができる。ここで、従来の真空搬送ロボットにおいては、交差角θ１は９０°よりも大きく、例えば、１２０〜１５０°であった。このときの真空搬送ロボットの回動角θ２は１２０〜１５０°となる。すなわち、本実施形態における基板搬送装置１０においては、従来と比較して、真空搬送ロボットの回動角θ２を小さくすることができる。そのため、この回動角度が小さくなる分だけ、真空搬送ロボットの回動開始から回動終了までのサイクルタイムを短縮することができる。これにより、ウエハ３５を真空搬送ロボットにより第２開口部７８から取り出し、搬送モジュールに搬入する工程において、サイクルタイムを短縮することができる。

一方、第１ロードロックチャンバ１６及び基板搬送モジュール１２間においては、大気搬送ロボット１４の第１エンドイフェクタ２８及び第２エンドイフェクタ２９により４枚のウエハ３５がまとめて、第１開口部７７を介して搬入、搬出される。すなわち、図３に示す第１エンドイフェクタ２８の上ハンド部材５１及び下ハンド部材５２、第２エンドイフェクタ２９の上ハンド部材５３及び下ハンド部材５４に載る４枚のウエハ３５が、まとめて第１開口部７７から第１ロードロックチャンバ１６に搬入される。
また、第１ロードロックチャンバ１６及び真空搬送モジュール１８間においては、真空搬送ロボットによりウエハ３５が第２開口部７８を介して搬入、搬出される。

図１に示すように、第１ロードロックチャンバ１６及び第２ロードロックチャンバ１７のそれぞれの第２開口部７８は、対向する位置に設けられている。両第２開口部７８は真空搬送モジュール１８に接続される開口である。これにより、第１ロードロックチャンバ１６と第２ロードロックチャンバ１７との間の空間に真空搬送モジュール１８を配置することができる。これにより、真空搬送モジュール１８を基板搬送モジュール１２の殻体外壁２２のうち他方の長壁２２ｂに隣接する位置に配置することが可能になる。

第１開口部７７は、第１ゲートバルブ機構７２により、開閉自在であり、かつ、気密に封止可能である。第１ゲートバルブ機構７２は、第１ゲートバルブ８４と、第１開閉機構（図示せず）とを備えている。第１ゲートバルブ８４は、第１開口部７７を閉じる閉位置と、第１開口部７７を開放する開位置との間で昇降自在に支持されている。第１ゲートバルブ８４に第１開閉機構が連結されている。第１開閉機構を作動させることにより、第１ゲートバルブ８４が昇降され、第１開口部７７が開閉される。第１開口部７７を第１ゲートバルブ８４により閉じた状態において、第１開口部７７は第１ゲートバルブ８４により気密状態に封止される。

第２開口部７８は、第２ゲートバルブ機構７３により、開閉自在であり、かつ、気密に封止可能である。第２ゲートバルブ機構７３は、第１ゲートバルブ機構７２と同様に、第２ゲートバルブ８５と、第２開閉機構８６とを備えている。第２ゲートバルブ８５は、第２開口部７８を閉じる閉位置と、第２開口部７８を開放する開位置との間で移動自在に支持されている。第２ゲートバルブ８５に第２開閉機構８６が連結されている。第２開閉機構８６を作動させることにより、第２ゲートバルブ８５が昇降され、第２開口部７８が開閉される。第２開口部７８を第２ゲートバルブ８５により閉じた状態において、第２開口部７８は第２ゲートバルブ８５により気密状態に封止される。

筐体７１の内部に多段の基板載置部７４が設けられている。多段の基板載置部７４は、例えば、２５枚のウエハ３５を一度に収納可能な上下方向に少なくとも２５段並ぶ棚を備える。
ここで、一般に、ＦＯＵＰカセット３２には２５枚のウエハ３５を収納可能である。よって、多段の基板載置部７４はＦＯＵＰカセット３２のウエハ３５を一度に収納することができる。
本実施形態では、多段の基板載置部７４に２５枚の半導体ウエハ３５を格納する例について説明するが、多段の基板載置部７４に格納する半導体ウエハ３５の枚数は適宜選択可能である。

多段の基板載置部７４に昇降回動ユニット７５が連結されている。昇降回動ユニット７５は、昇降機構７５ａと、回動機構７５ｂとを備えている。昇降機構７５ａは、多段の基板載置部７４を昇降させる機構である。例えば、大気搬送ロボット１４により、４枚のウエハ３５を、第１開口部７７を介して基板載置部７４の任意の４段に移載させた後、昇降機構７５ａにより基板載置部７４全体を４段分上昇させる。その後、新たな４枚のウエハ３５を基板載置部７４に移載し、順次、この工程を繰り返すことで、基板載置部７４の所望の段全てにウエハ３５が移載、収容される。なお、真空プロセス完了後のウエハ３５が、後述する真空搬送ロボットにより第１ロードロックチャンバ１６に収容された後、大気搬送ロボット１４により第１ロードロックチャンバ１６から取り出す際は、この工程と逆の手順で行われる。

このとき、本実施形態のロードロックチャンバによれば、１つのＦＯＵＰ３２内の全てのウエハ３５（例えば２５枚）に対して処理を行うプロセス（以下、全ウエハ処理プロセスという）において、第１ゲートバルブ８４の開閉回数は１回である。これに対して、従来のロードロックチャンバは、基板載置部には１枚のウエハ３５しか載置できないため、全ウエハ処理プロセスにおけるゲートバルブの開閉回数は当然２５回となる。前述したように、ロードロックチャンバにおける発塵の大部分は、開口部に設けたシール部材とゲートバルブとの接触に起因するものである。本実施形態のロードロックチャンバは、従来のロードロックチャンバと比較して、全ウエハ処理プロセスにおけるゲートバルブの開閉回数が１／２５となる。このため、本実施形態のロードロックチャンバは、従来のロードロックチャンバと比較して、発塵量が大幅に少なく、クリーン度が高いものとなる。
また、本実施形態のロードロックチャンバは、多段の基板載置部７４に対して、基板搬送モジュール１２から４枚のウエハ３５を一度に搬入することができるため、ウエハ搬入のサイクルタイムが早く、スループットが良好である。

回動機構７５ｂは、多段の基板載置部７４を鉛直軸（すなわち、回動中心軸）８８の回りに回動させる。多段の基板載置部７４は、多段の基板載置部７４の中心位置８９が回動中心軸８８から基板搬送モジュール１２側へＬ２だけオフセットした位置に設けられている。ここで、第１開口部７７を通して多段の基板載置部７４に載置されたウエハ３５は、ウエハ３５の中心が多段の基板載置部７４の中心位置８９に位置する。すなわち、ウエハ３５は、多段の基板載置部７４に載置された状態において、回動機構７５ｂの回動中心軸８８よりも第１開口部７７側にオフセットした位置にある。
これにより、大気搬送ロボット１４が基板搬送モジュール１２から多段の基板載置部７４にウエハ３５を搬入する際に、大気搬送ロボット１４の搬入出ストローク（伸退ストローク）を短くすることができる。その結果、本実施形態のロードロックチャンバは、搬入出ストロークが短くなる分だけ、基板搬送モジュール１２から多段の基板載置部７４にウエハ３５を搬入する際のサイクルタイムが早くなり、スループットが良好である。

その後、基板載置部７４の所望の段全てにウエハ３５が移載、収容された後、回動機構７５ｂにより基板載置部７４全体を真空搬送モジュール１８側に向けて９０°回動させる。その後、真空搬送モジュール１８における真空搬送ロボットにより、ウエハ３５が基板載置部７４から取り出される。このとき、真空搬送ロボットの両アームユニットに、大気搬送ロボット１４と同様に上下２段のハンド部材を設けておいてもよい。これによって、基板載置部７４の任意の４段から４枚のウエハ３５が、第２開口部７８を介して真空搬送ロボットにより一度に取り出される。その後、昇降機構７５ａにより基板載置部７４全体を４段分下降させる。その後、新たな４枚のウエハ３５を真空搬送ロボットにより取り出し、順次、この工程を繰り返すことで、基板載置部７４の全てのウエハ３５が取り出される。なお、真空プロセス完了後のウエハ３５を真空搬送ロボットにより、第１ロードロックチャンバ１６に収容する際は、この工程と逆の手順で行われる。

次に、本実施形態の第１変形例〜第３変形例について説明する。
（第１変形例）
本実施形態の基板搬送装置１０においては、基板アライナ１５をベース部５６に２つの基板載置台５７，５８をまとめて設け、各ウエハ３５のＩＤの読み取りに１つのＩＤ読み取り手段６３を兼用する例について説明したが、これに限らない。
例えば、本変形例のように、基板アライナとして、既存の単独アライナが左右に２台並べて配置してもよい。本変形例の基板アライナもまた、２つの基板載置台を備えたデュアルアライナであり、２枚のウエハ３５をほぼ同時にアライメントすることが可能である。既存のアライナは、１つのベース部に、１つの基板載置台、１つの切欠き部検出手段、及びＩＤ読み取り手段をそれぞれ設けてなるものである。
本変形例の基板搬送装置１０によれば、基板アライナに、慣用、既存のアライナをそのまま適用することができるため調達が容易であり、また、２つのウエハ３５のＩＤ読み取りを独立して行うことができるため、本実施形態と比較して更にスループットが高まる。

（第２変形例）
本変形例の基板搬送装置１０においては、多段の基板載置部７４の中心位置８９を、回動機構７５ｂの回動中心軸８８から基板搬送モジュール１２側へＬ２だけオフセットした位置に配置する例について説明したが、これに限らない。
例えば、第２変形例のように、回動機構７５ｂの回動中心軸８８と、多段の基板載置部７４の中心位置８９とを同軸に設けることも可能である。これにより、回動機構７５ｂと多段の基板載置部７４との軸心が一致するため、多段の基板載置部７４が回動機構７５ｂにより安定した状態で回転する。また、本実施形態のロードロックチャンバと比較して、オフセットが不要となる分、ロードロックチャンバの平面積を小さくすることができ、ひいてはチャンバ内容積を小さくすることができる。その結果、本実施例のロードロックチャンバは、装置コストが安価であり、かつ、真空引きに要する時間が短い、すなわちスループットが良好である。

（第３変形例）
本変形例の基板搬送装置１０においては、図４〜図６に示すように、基板アライナ１５が２つの基板仮置き部６４を備えている。

本変形例の基板アライナ１５は、ベース部５６の上部に基板仮置き部６４が設けられている。基板仮置き部６４は、第１基板載置台５７及び第２基板載置台５８の上方に配置されている。具体的には、基板仮置き部６４は、第１基板載置台５７の上方に配置された第１バッファ６４ａと、第２基板載置台５８の上方に配置された第２バッファ６４ｂとを備えている。
第１バッファ６４ａは、円環状のフレーム部材であり、第１エンドイフェクタ２８のうち上ハンド部材５１（図３参照）のウエハ３５を落とし込み、掬い上げ可能である。円環状のフレーム部材は、一部のみに切り込みがある連続フレーム部材、又は複数の不連続なフレーム部材の集合体のいずれであってもよい。第２バッファ６４ｂは、第１バッファ６４ａと同様に構成される。

以下、第１エンドイフェクタ２８の下ハンド部材５２に載置されるウエハ３５を「ウエハ３５Ａ」、第１エンドイフェクタ２８の上ハンド部材５１に載置されるウエハ３５を「ウエハ３５Ｃ」とする。また、第２エンドイフェクタ２９の下ハンド部材５４に載置されるウエハ３５を「ウエハ３５Ｂ」、第２エンドイフェクタ２９の上ハンド部材５３に載置されるウエハ３５を「ウエハ３５Ｄ」として説明する。
ロボット基部２５に対して各アームユニット２６，２７を回動させ、基板アライナ１５に各アームユニット２６，２７を正対させる。その後、大気搬送ロボット１４を駆動させ、各アームユニット２６，２７を基板アライナ１５に向かって伸長させる。図３及び図６（ａ）に示すように、アームユニット２６における第１エンドイフェクタ２８の下ハンド部材５２に載置されるウエハ３５Ａが第１基板載置台５７に移載され、第１エンドイフェクタ２８の上ハンド部材５１のウエハ３５Ｃが第１バッファ６４ａ（図５参照）に移載される。アームユニット２６による移載と同じ（又はわずかに時間差のあるほぼ同じ）タイミングで、図３及び図６（ｂ）に示すように、アームユニット２７における第２エンドイフェクタ２９の下ハンド部材５４に載置されるウエハ３５Ｂが第２基板載置台５８に移載され、第２エンドイフェクタ２９の上ハンド部材５３のウエハ３５Ｄが第２バッファ６４ｂ（図５参照）に移載される。

基板アライナ１５を駆動させ、第１基板載置台５７及び第２基板載置台５８を回転させることにより、第１基板載置台５７に載るウエハ３５Ａと、第２基板載置台５８に載るウエハ３５Ｂが回転される。このウエハ３５Ａ及びウエハ３Ｂの回転により、第１切欠き部検出手段６１及び第２切欠き部検出手段６２が、各ウエハ３５Ａ，３５Ｂの切欠き部を検出する。そして、その検出情報を基に第１基板載置台５７及び第２基板載置台５８の回転が制御され、切欠き部が所定の位置にくるようにウエハ３５Ａ，３５Ｂのアライメントが調整される。また、このウエハ３５Ａ，３５Ｂの回転の際、ＩＤ読み取り手段６３が、各ウエハ３５Ａ，３５ＢのＩＤを読み取り、各ウエハ３５Ａ，３５Ｂの処理情報・履歴などが検出される。
その後、大気搬送ロボット１４を再び駆動させ、各アームユニット２６，２７を基板アライナ１５に向かって伸長させる。アライメントが行われ、ＩＤが読み取られたウエハ３５Ａが、第１基板載置台５７から第１エンドイフェクタ２８の下ハンド部材５２に移載され、ウエハ３５Ｃが第１バッファ６４ａから第１エンドイフェクタ２８の上ハンド部材５１に移載される。ウエハ３５Ａ，３５Ｃの移載と同じタイミングで、アライメントが行われ、ＩＤが読み取られたウエハ３５Ｂが、第２基板載置台５８から第２エンドイフェクタ２９の下ハンド部材５４に移載され、ウエハ３５Ｄが第２バッファ６４ｂから第２エンドイフェクタ２９の上ハンド部材５３に移載される。

その後、大気搬送ロボット１４の昇降機構（図示せず）を駆動させ、一対のアームユニット２６，２７を下降させるとともに、各アームユニット２６，２７を基板アライナ１５に向かって再び伸長させる。図３及び図７（ａ）に示すように、ウエハ３５Ｃが第１エンドイフェクタ２８の上ハンド部材５１から第１基板載置台５７に移載される。ウエハ３５Ｃの移載と同じタイミングで、ウエハ３５Ｄが第２エンドイフェクタ２９の上ハンド部材５３から第２基板載置台５８に移載される。

基板アライナ１５を再び駆動させ、第１基板載置台５７及び第２基板載置台５８を回転させることにより、第１基板載置台５７に載るウエハ３５Ｃと、第２基板載置台５８に載るウエハ３５Ｄが回転される。このウエハ３５Ｃ及びウエハ３５Ｄの回転により、第１切欠き部検出手段６１及び第２切欠き部検出手段６２が、各ウエハ３５Ｃ，３５Ｄの切欠き部を検出する。そして、その検出情報を基に第１基板載置台５７及び第２基板載置台５８の回転が制御され、切欠き部が所定の位置にくるようにウエハ３５Ｃ，３５Ｄのアライメントが調整される。また、このウエハ３５Ｃ，３５Ｄの回転の際、ＩＤ読み取り手段６３が、各ウエハ３５Ｃ，３５ＤのＩＤを読み取り、各ウエハ３５Ｃ，３５Ｄの処理情報・履歴などが検出される。

その後、各アームユニット２６，２７を基板アライナ１５に向かって再び伸長させる。図３及び図７（ｂ）に示すように、アライメントが行われ、ＩＤが読み取られたウエハ３５Ｃが、第１基板載置台５７から第１エンドイフェクタ２８の上ハンド部材５１に移載される。ウエハ３５Ｃの移載と同じタイミングで、アライメントが行われ、ＩＤが読み取られたウエハ３５Ｄが、第２基板載置台５８から第２エンドイフェクタ２９の上ハンド部材５３に移載される。
これにより、第１エンドイフェクタ２８の上ハンド部材５１及び下ハンド部材５２に、アライメントが行われ、ＩＤが読み取られた各ウエハ３５Ｃ，３５Ａがそれぞれ載せられる。また、第２エンドイフェクタ２９の上ハンド部材５３及び下ハンド部材５４に、向きの位置合わせが行われ、ＩＤが読み取られた各ウエハ３５Ｄ，３５Ｂがそれぞれ載せられる。すなわち、各ハンド部材に載置される全てのウエハ３５Ａ〜３５Ｄのアライメントが完了する。
その後は本実施形態と同様に、第１エンドイフェクタ２８の上下のハンド部材５１，５２、第２エンドイフェクタ２９の上下のハンド部材５３，５４に載せられたウエハ３５Ｂ，３５Ａ，３５Ｄ，３５Ｃは、４枚まとめて第１ロードロックチャンバ１６（又は第２ロードロックチャンバ１７）に搬入される。

以上、図面を参照して、本発明の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
例えば、本実施形態の基板搬送装置１０では、基板アライナ１５に２つの基板載置台５７，５８を備えた例について説明したが、その他の例として、基板載置台を３つ以上備えることも可能である。
また、第１変形例では、基板アライナ１５として、既存のアライナを２台並べて構成する例について説明したが、既存のアライナを３つ以上備えることも可能である。

Claims

基板が搬入出される開口部を有する筐体と、
前記開口部を気密に封止可能なゲートバルブ機構と、
前記筐体の内部に設けられ、前記基板が載置される多段の基板載置部と、
前記基板載置部を昇降させる昇降機構と、
多段の前記基板載置部を、鉛直軸回りに回動させる回動機構とを備えることを特徴とするロードロックチャンバ。
前記基板は半導体ウエハであり、多段の前記基板載置部は２５枚の半導体ウエハを一度に載置可能であることを特徴とする、請求項１に記載のロードロックチャンバ。
前記回動機構の回動中心軸を、多段の前記基板載置部の中心位置からオフセットした位置に設けたことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のロードロックチャンバ。
前記回動機構の回動中心軸を、多段の前記基板載置部の中心位置に設けたことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のロードロックチャンバ。
前記筐体は、平面視が多角形を呈しており、
前記筐体における隣接する面に前記開口部がそれぞれ設けられることを特徴とする、請求項１に記載のロードロックチャンバ。