JP3942025B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）用ガラス基板等の基板に対して各種の処理を施す基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板処理部において基板、例えば半導体ウエハを１枚ずつ処理する基板処理装置では、複数枚のウエハを整列して収容したカセットからウエハを１枚ずつ順次取り出して基板処理部へ搬送し、基板処理部においてウエハを枚葉式で処理した後、基板処理部から搬送される処理済みのウエハを１枚ずつカセットに収容する、といった一連の流れで作業が行われる。図４は、このような基板処理装置の概略構成、特にローダ・アンローダ部の概略構成の１例を示す部分断面側面図である。
【０００３】
図４に示した基板処理装置は、複数枚の半導体ウエハＷを整列して収容したカセットＣや空のカセットを複数、横方向（紙面に対し垂直な方向）に並列して載置することができるカセット載置台２を有するカセット載置部１と、基板搬送ロボット４が設置された基板搬送部３と、ウエハＷを枚葉式で処理する各種の基板処理部５とを備えて構成されている。図中の符号６は、クリーンエアーをダウンフローさせる空調装置（ファンフィルタユニット）である。
【０００４】
カセットＣは、矩形の一辺を台形状とした平面形状を有する箱体であり、一側面（前面）が全面開口し、その反対側の細幅になった側面（後面）にも開口部が形成された外観を有し、内側面には水平保持溝が複数本、上下方向に並列して形設されている。そして、カセットＣには、複数枚のウエハＷが互いに平行に上下方向に整列して収容され、カセットＣからのウエハＷの取り出しおよびカセットＣへの処理済みウエハの挿入は、前面の開口を通して行われる。このカセットＣは、カセット載置台２上に、前面の開口を奥側（基板搬送部３側）に向けて載置される。
【０００５】
基板搬送ロボット４は、カセット載置台２上に載置されたカセットＣの内部に対して進退自在のウエハ支持アーム７を有し、その支持アーム７を上下方向へ移動させる上下移動機構８、および、カセット載置台２上に載置される複数のカセットＣの配列方向（紙面に対し垂直な方向）に沿って全体を往復移動させる自走式移動機構９を具備している。そして、この基板搬送ロボット４は、カセット載置台２上に載置される複数のカセットＣに順次アクセスし、カセットＣ内からウエハＷを１枚ずつ取り出して基板処理部５へ搬送し、基板処理部５での処理を終えた処理済みウエハを１枚ずつカセットＣ内へ挿入して収容する。
【０００６】
ところで、カセット載置台２上へのカセットＣの搬入やカセット載置台２上からのカセットＣの搬出は、人手やロボットによって行われるが、カセット載置台２に対するカセットＣの搬入・搬出を人手により行う装置では、人間工学の観点から、例えばＳＥＭＩスタンダード（ツールロードポートの仕様）により、床面からカセット載置面までの高さが９００ｍｍ±１０ｍｍといったように規定されている。
【０００７】
一方、床面からウエハ処理面までの高さは、以下のような理由から高くなりがちである。なぜなら、基板処理装置が設置されるクリーンルームのランニングコストは、床面積にほぼ比例するため、クリーンルーム内において装置が占有する床面積は、より少ないことが要求される。このため、装置を構成する全ユニットの体積が同じであれば、ユニットを高さ方向に配列させて装置の高さを高くし、装置の占有床面積が少なくなるようにレイアウト設計する必要がある。
【０００８】
また、基板処理部５が、洗浄液、現像液、塗布液等の処理液を使用してウエハＷの処理を行うものである場合、ウエハＷの表面へ処理液を直接に吐出するノズルを除くと、処理液の供給系や排液系、あるいはウエハＷの保持機構、昇降機構、回転機構などは、液漏れの可能性やメンテナンスの容易さを考慮して、大抵、ウエハ処理面より下方に配置されるようになっている。そして、配管設備や電装などの上方側に基板処理部５が配置されることになる。
【０００９】
したがって、ウエハ処理面は、カセット載置面より高くされる傾向があり、例えば、カセット載置面の、床面からの高さである９００ｍｍより７００ｍｍほど高い１６００ｍｍ位の高さとされる。また、基板処理部を多段に積み重ねるような構成であれば、床面からウエハ処理面までの高さは、なおさら高くなる（例えば、特許文献１参照。）。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−７７１７６号公報（第６頁、図４）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、カセット載置面（カセット載置台２上に載置されたカセットＣの下面）とウエハ処理面（基板処理部５に保持されたウエハＷの表面）との間の高さ方向の距離は、益々広がる傾向にある。このため、カセット載置面とウエハ処理面との間でカセットＣを搬送する基板搬送ロボット４の、高さ方向における移動ストローク（上下移動機構８のストローク）は、長くなる傾向にある。このように、基板搬送ロボット４の移動ストロークが長くなると、上下移動機構８が大型化する、といった問題点がある。また、それに伴って可動部の質量も増加するため、モータなどのアクチュエータの出力が増大し、それによってコスト高にもなる、といった問題点がある。
【００１２】
この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、基板処理部における基板処理面がカセット載置部におけるカセット載置面より高くされていても、基板搬送手段の、高さ方向における移動ストロークが短くなるようにして、基板搬送手段の大型化や出力増大を抑えることができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、複数枚の基板を収容するカセットを載置するためのカセット載置部と、基板の処理が行われる基板処理部と、この基板処理部と前記カセット載置部との間に介在して設けられ、カセット載置部に載置されるカセット内から基板を１枚ずつ取り出して基板処理部へ搬送する基板搬送手段と、を備えた基板処理装置において、前記カセット載置部へのカセットの搬入・搬出位置より上方に前記基板搬送手段によるカセットからの基板の取り出し位置を設定し、前記カセット載置部をカセット搬入・搬出高さ位置とその上方の基板受け渡し高さ位置との間で上下方向へ往復移動自在に保持するとともに、前記カセット載置部を上下方向へ往復移動させる上下駆動手段を備え、前記基板処理部における基板処理面を、前記基板受け渡し高さ位置に保持された前記カセット載置部におけるカセット載置面より高くし、さらに、前記基板搬送手段は、前記カセットからの基板の取り出し位置に対向するように配置される基板支持アームを有することを特徴とする。
【００１４】
【００１５】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の基板処理装置において、前記カセット載置部の、前記基板搬送手段と反対の側の前記基板受け渡し高さ位置に、前記カセット載置部上に載置されたカセットを隠蔽する前面上部カバーを配設したことを特徴とする。ここで、前面上部カバーにおける前面とは、カセット載置台に対してカセットの搬入・搬出を行う作業者の側から見た前面側を意味する。
【００１６】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２記載の基板処理装置において、前記カセット載置部と前記基板搬送手段との間に、前記基板受け渡し高さ位置に相当する部分に基板搬送手段によるカセットからの基板の取り出しを許容する開口部を有する隔壁を介設したことを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の基板処理装置において、前記カセット載置部が前記上下駆動手段によって前記カセット搬入・搬出高さ位置から前記基板受け渡し高さ位置まで移動させられる距離は、カセットの高さ寸法より大きくされたことを特徴とする。
【００１７】
請求項１に係る発明の基板処理装置においては、カセット載置部へのカセットの搬入・搬出位置より上方に基板搬送手段によるカセットからの基板の取り出し位置が設定されており、カセットからの基板の取り出しを行おうとするときは、そのカセットが載置されたカセット載置台が、上下駆動手段により上方向へ移動させられて基板受け渡し高さ位置に保持され、このカセット載置台上に載置されたカセットから基板搬送手段による基板の取り出しが行われる。このように、カセット搬入・搬出高さ位置より上方の基板受け渡し高さ位置において基板搬送手段によるカセットからの基板の取り出しが行われるので、基板処理部における基板処理面がカセット載置部におけるカセット載置面より高くされていても、基板搬送手段によってカセットから取り出された基板を基板処理部における基板搬送ラインまで搬送する高さ方向の距離は小さくなる。すなわち、基板搬送手段の、高さ方向における移動ストロークは、基板受け渡し高さ位置に保持されたカセット載置部におけるカセット載置面から基板処理部における基板処理面までの高さ方向の距離となる。したがって、基板搬送手段は、その高さ方向における移動ストロークが短くて済むこととなる。また、カセットが基板の取り出し位置に保持されたとき、それと同じ高さ位置に基板搬送手段の基板支持アームの高さ位置が設定されているので、基板搬送手段は、カセットからの基板の取り出しのためカセットに速やかにアクセスすることができる。
【００１８】
【００１９】
請求項２に係る発明の基板処理装置では、カセット載置部の、基板搬送手段と反対の側の基板受け渡し高さ位置に前面上部カバーが配設されており、カセット載置台が上方向へ移動して基板受け渡し高さ位置に保持されたときに、そのカセット載置台上に載置されたカセットが前面上部カバーによって隠蔽されるので、基板受け渡し高さ位置において基板搬送手段による基板の取り出しが行われているカセットに作業者の身体の一部が接触する可能性が無くなる。
【００２０】
請求項３に係る発明の基板処理装置では、カセット載置部と基板搬送手段との間に介設された隔壁により、カセット載置部側から基板搬送手段側へ作業者の手などが侵入することが妨げられる。そして、基板搬送手段によるカセットからの基板の取り出しは、隔壁の、基板受け渡し高さ位置に相当する部分に設けられた開口部を通して支障無く行われる。
請求項４に係る発明の基板処理装置では、基板受け渡し高さ位置がカセット搬入・搬出高さ位置に比べてカセットの高さ寸法より高くなる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態について図１ないし図３を参照しながら説明する。
【００２２】
図１ないし図３は、この発明の実施形態の１例を示し、図１は、基板処理装置を正面から（カセットの搬入・搬出を行う作業者側から）見た図であり、図２および図３はそれぞれ、図１に示した装置のローダ・アンローダ部（インデクサ部）の概略構成を示す部分断面側面図であって、各段階の動作状態をそれぞれ示す図である。この基板処理装置は、カセット載置部１０と基板搬送部１２と基板処理部１４とを備えて構成されている。基板処理部１４では、基板、例えば半導体ウエハＷが枚葉式で処理される。図中の符号１６は、クリーンエアーをダウンフローさせる空調装置である。
【００２３】
カセット載置部１０には、複数、図示例では３つのカセット載置台１８ａ、１８ｂ、１８ｃが横方向に並列して配置されている。各カセット載置台１８ａ、１８ｂ、１８ｃには、それぞれカセットＣを１台ずつ載置することができるようになっている。カセットＣは、前述したような形状および構造を有し、複数枚のウエハＷを整列して収容することが可能である。各カセット載置台１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、相互に独立してそれぞれ上下方向へ往復移動自在に保持されている。また、カセット載置部１０には、各カセット載置台１８ａ、１８ｂ、１８ｃをそれぞれ上下方向へ移動させるためのカセットエレベータ２０ａ、２０ｂ、２０ｃが設置されている。カセットエレベータ２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、どのような駆動機構のものであってもよく、例えばスピードコントローラを備えたエアーシリンダや電動モータによって駆動される直動機構などで構成される。このカセットエレベータ２０ａ、２０ｂ、２０ｃによりカセット載置台１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、下方のカセット搬入・搬出高さ位置Ａと上方の基板受け渡し高さ位置Ｂとの間をそれぞれ上下方向へ往復移動させられるようになっている。
【００２４】
カセット載置台１８ａ、１８ｂ、１８ｃの前面側には、カセット載置面の前端縁（カセットの搬入・搬出側の端縁）から下方向に前面遮蔽板２２ａ、２２ｂ、２２ｃが延設されている。前面遮蔽板２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、図２に示すように、カセット載置台１８ａ、１８ｂ、１８ｃがカセット搬入・搬出高さ位置Ａに保持されているとき、カセット載置部１０の前面下部カバー２４によって隠蔽される。また、前面遮蔽板２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、図３に示すように、カセット載置台１８ａ、１８ｂ、１８ｃが基板受け渡し高さ位置Ｂに保持されているときに下端が前面下部カバー２４の上端縁より下方に位置するような長さ寸法に形成されている。このように、カセット載置台１８ａ、１８ｂ、１８ｃの前面側に前面遮蔽板２２ａ、２２ｂ、２２ｃが設けられていることにより、図３に示したようにカセット載置台１８ｂが上方向へ移動して基板受け渡し高さ位置Ｂに保持されたときに、そのカセット載置台１８ｂのカセット載置面より下方の位置から基板搬送部部１２側へ作業者の手などが侵入することが妨げられることになる。
【００２５】
また、カセット載置台１８ａ、１８ｂ、１８ｃの背面側には、カセット載置面の後端縁（基板搬送部１２側の端縁）から上方向に背面板２６ａ、２６ｂ、２６ｃが延設されている。背面板２６ａ、２６ｂ、２６ｃには、カセット載置台１８ａ、１８ｂ、１８ｃ上に載置されたカセットＣの全面開口した前面形状（基板搬送部１２側に向いた一側面の形状）に対応する矩形状の透孔２８ａ、２８ｂ、２８ｃが形成されている。カセットＣからのウエハＷの出し入れは、その透孔２８ａ、２８ｂ、２８ｃを通して行われる。
【００２６】
さらに、カセット載置部１０の前面側（基板搬送部１２と反対の側）の上部には、前面上部カバー３０が配設されている。この前面上部カバー３０が設けられていることにより、図３に示したように、カセット載置台１８ｂが上方向へ移動して基板受け渡し高さ位置Ｂに保持されたときに、そのカセット載置台１８ｂ上に載置されたカセットＣが前面上部カバー３０によって隠蔽されるようになっている。このため、基板受け渡し高さ位置Ｂにおいて基板搬送ロボット３６によるウエハＷの取り出しが行われているカセットＣに作業者の身体の一部が接触する可能性が無くなる。
【００２７】
カセット載置部１０と基板搬送部１２との間には、隔壁３２が介設されており、この隔壁３２には、基板受け渡し高さ位置Ｂに相当する部分、すなわち、図３に示すようにカセット載置台１８ａ、１８ｂ、１８ｃが上方向へ移動して基板受け渡し高さ位置Ｂに保持されたときに背面板２６ａ、２６ｂ、２６ｃの透孔２８ａ、２８ｂ、２８ｃの全部と重なる部分に、縦方向の寸法が透孔２８ａ、２８ｂ、２８ｃと同等で横方向に長い矩形状の開口部３４が形成されている。この隔壁３２は、カセット載置部１０側から基板搬送部１２側へ作業者の手などが侵入することを阻止するために設置されている。そして、カセットＣからのウエハＷの出し入れの際には、隔壁３２に設けられた開口部３４を通してウエハＷの受け渡しが行われる。
【００２８】
基板搬送部１２には、基板搬送ロボット３６が設置されている。基板搬送ロボット３６の構成は、図４に示した装置と同様である。すなわち、基板搬送ロボット３６は、カセット載置台１８ａ、１８ｂ、１８ｃ上に載置されたカセットＣの内部に対して進退自在のウエハ支持アーム３８を有し、その支持アーム３８を上下方向へ移動させる上下移動機構４０、および、カセット載置台１８ａ、１８ｂ、１８ｃの配列方向（紙面に対し垂直な方向）に沿って全体を往復移動させる自走式移動機構４２を具備している。基板搬送ロボット３６は、ウエハ支持アーム３８が隔壁３２の開口部３４に対向するように配置される。そして、この基板搬送ロボット３６は、上方向へ移動して基板受け渡し高さ位置Ｂに保持されるカセット載置台１８ａ、１８ｂ、１８ｃ上に載置されたカセットＣに順次アクセスし、カセットＣ内からウエハＷを１枚ずつ取り出して基板処理部１４へ搬送し、基板処理部１４での処理を終えた処理済みウエハを１枚ずつカセットＣ内へ挿入して収容する。
【００２９】
上記した構成を備えた基板処理装置においては、カセット載置部１０に対するカセットＣの搬入および搬出が行われるカセット搬入・搬出高さ位置Ａより上方で、カセット載置台１８ａに載置されたカセットＣの上面より上方に、基板搬送ロボット３６によるカセットＣからのウエハＷの取り出しが行われる基板受け渡し高さ位置Ｂが設けられている。そして、カセットＣからのウエハＷの取り出しを行おうとするときは、図３に示すように、ウエハＷの取り出しを行おうとするカセットＣが載置されたカセット載置台１８ｂが、カセットエレベータ２０ｂにより上方向へカセットＣの高さ寸法より長い距離を移動させられて基板受け渡し高さ位置Ｂに保持される。この基板受け渡し高さ位置Ｂに保持されるカセット載置台１８ｂ上に載置されたカセットＣに基板搬送ロボット３６がアクセスして、そのカセットＣからウエハＷの取り出しが行われる。
【００３０】
このように、カセット搬入・搬出高さ位置Ａより上方の基板受け渡し高さ位置Ｂにおいて基板搬送ロボット３６によるカセットＣからのウエハＷの取り出しが行われるので、図３に示したように、基板処理部１４におけるウエハ処理面がカセット載置部１０におけるカセット載置面より高くなっていても、基板搬送ロボット３６によってカセットＣから取り出されたウエハＷを基板処理部１４におけるウエハ搬送ラインまで搬送する高さ方向の距離は小さくなる。したがって、基板搬送ロボット３６は、その高さ方向における移動ストロークを短くすることができる。このため、基板搬送ロボット３６の上下移動機構４０を大型化する必要が無く、また、可動部の質量も減少するので、モータなどのアクチュエータの出力を小さくすることができ、コストが低減されることになる。
【００３１】
また、カセットＣからのウエハＷの取り出しが行われる基板受け渡し高さ位置Ｂと基板処理部１４におけるウエハ搬送ラインとの高さ方向の距離が小さくなるので、従来は使用することができなかったような、上下方向における搬送範囲の狭い基板搬送ユニットを使用することが可能になり、基板搬送機構の選択範囲が広がる。さらに、図２および図３に示すように、基板搬送ロボット３６を比較的高い位置に設置することができるので、基板搬送ロボット３６の下方にスペース的に余裕ができ、電装などの実装エリア４４として使用できる空間を確保することができる。
【００３２】
なお、上記した実施形態では、カセット載置部１０に複数のカセット載置台１８ａ、１８ｂ、１８ｃを横方向に並列させて配置し、各カセット載置台１８ａ、１８ｂ、１８ｃを相互に独立してそれぞれ上下方向へ往復移動自在に保持して、カセットエレベータ２０ａ、２０ｂ、２０ｃにより各カセット載置台１８ａ、１８ｂ、１８ｃをそれぞれ上下方向へ移動させるようにしているが、カセット載置部に単一のカセット載置台を上下方向へ往復移動自在に設けた構成であってもよい。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１に係る発明の基板処理装置においては、基板処理部における基板処理面がカセット載置部におけるカセット載置面より高くされていても、基板搬送手段の、高さ方向における移動ストロークを短くすることができ、すなわち、基板受け渡し高さ位置に保持されたカセット載置部におけるカセット載置面から基板処理部における基板処理面までの高さ方向の距離だけとすることができ、このため、基板搬送手段の大型化や出力増大を抑えることができる。また、基板搬送手段が、基板の取り出し位置に保持されたカセットに速やかにアクセスすることができるので、カセットからの基板の取り出しに要する時間を短くすることができる。
【００３４】
【００３５】
請求項２および請求項３に係る各発明の基板処理装置では、それぞれ安全性を確保することができる。
請求項４に係る発明の基板処理装置では、請求項１に係る発明の上記効果が好適に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施形態の１例を示し、基板処理装置を正面から見た図である。
【図２】 図１に示した装置のローダ・アンローダ部の概略構成を示す部分断面側面図である。
【図３】 同じく図１に示した装置のローダ・アンローダ部の概略構成を示す部分断面側面図であって、図２とは異なる段階の動作状態を示す図である。
【図４】 従来の基板処理装置のローダ・アンローダ部の概略構成の１例を示す部分断面側面図である。
【符号の説明】
１０ カセット載置部
１２ 基板搬送部
１４ 基板処理部
１６ 空調装置
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ カセット載置台
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ カセットエレベータ
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ 前面遮蔽板
２４ 前面下部カバー
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ カセット載置台の背面板
２８ａ、２８ｂ、２８ｃ 透孔
３０ 前面上部カバー
３２ 隔壁
３４ 開口部
３６ 基板搬送ロボット
３８ ウエハ支持アーム
４０ 上下移動機構
４２ 自走式移動機構
Ｗ 半導体ウエハ
Ｃ カセット
Ａ カセット搬入・搬出高さ位置
Ｂ 基板受け渡し高さ位置

Claims (4)

1. 複数枚の基板を収容するカセットを載置するためのカセット載置部と、
   基板の処理が行われる基板処理部と、
   この基板処理部と前記カセット載置部との間に介在して設けられ、カセット載置部に載置されるカセット内から基板を１枚ずつ取り出して基板処理部へ搬送する基板搬送手段と、
   を備えた基板処理装置において、
   前記カセット載置部へのカセットの搬入・搬出位置より上方に前記基板搬送手段によるカセットからの基板の取り出し位置を設定し、前記カセット載置部をカセット搬入・搬出高さ位置とその上方の基板受け渡し高さ位置との間で上下方向へ往復移動自在に保持するとともに、前記カセット載置部を上下方向へ往復移動させる上下駆動手段を備え、
   前記基板処理部における基板処理面を、前記基板受け渡し高さ位置に保持された前記カセット載置部におけるカセット載置面より高くし、
   さらに、前記基板搬送手段は、前記カセットからの基板の取り出し位置に対向するように配置される基板支持アームを有することを特徴とする基板処理装置。
2. 前記カセット載置部の、前記基板搬送手段と反対の側の前記基板受け渡し高さ位置に、前記カセット載置部上に載置されたカセットを隠蔽する前面上部カバーが配設された請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記カセット載置部と前記基板搬送手段との間に、前記基板受け渡し高さ位置に相当する部分に基板搬送手段によるカセットからの基板の取り出しを許容する開口部を有する隔壁が介設された請求項１または請求項２記載の基板処理装置。
4. 前記カセット載置部が前記上下駆動手段によって前記カセット搬入・搬出高さ位置から前記基板受け渡し高さ位置まで移動させられる距離は、カセットの高さ寸法より大きくされた請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の基板処理装置。

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