JP4067720B2

JP4067720B2 - 基板移送装置

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Publication number: JP4067720B2
Application number: JP27161599A
Authority: JP
Inventors: 文雄崎谷
Original assignee: Rorze Corp
Current assignee: Rorze Corp
Priority date: 1999-09-27
Filing date: 1999-09-27
Publication date: 2008-03-26
Anticipated expiration: 2019-09-27
Also published as: JP2001093958A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、基板移送装置に係り、特に、ＳＭＩＦポッドを用いた搬送システムにおいて、よりクリーンな雰囲気でポッド開閉及び基板の処理室への移送を可能とするとともに、基板移送時における基板の破損を防止した信頼性の高い基板移送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩの一層の高集積化及び高機能な半導体デバイスの開発が進むにつれて、クリーンルームにはますます高いクリーン度が要求され、クリーンルームにかかわる費用は、設備費、維持費のいずれも上昇の一途をたどっている。
半導体製造プロセスにおいては、ウエハはカセットに収納され、洗浄装置、成膜装置、拡散装置、フォトリソ装置等の種々の処理装置に順次搬送され、各装置で必要な処理が行われる。従って、ウエハへのパーティクル等の影響を防止するためには、処理装置周辺のみならず、搬送経路となる空間も高いクリーン度に維持する必要があり、これがクリーンルームコストを増大させる原因の一つとなっている。このような状況において提案されたのが、ＳＭＩＦ（Stanndard Mechanical Interface）搬送システムである。
【０００３】
このＳＭＩＦシステムは、内部を高清浄に保ったポッド内にウエハ収納カセットを納め、処理装置間でウエハの搬送を行うというものである。このシステムにより、製造プロセス全体を通してウエハを高清浄雰囲気におくことができ、しかも処理装置周辺以外の空間はクリーン度を下げることができることから、クリーンルームコストを大幅に削減することが可能となる。逆に、クリーンルームコストを抑えながら、クリーン度の必要な空間のクリーン度をさらに高くすることができるため、今後の高集積、高機能デバイスの開発、生産に対応することが可能となる。このような理由から、ＳＭＩＦシステムに対する要求は極めて高くなっている。
ここで、ポッドは、一般に、カセットが載置固定されるポッドドアとポッドケースとからなり、両者は機械的あるいは真空吸着等の手段により結合され、内部のウエハ収納空間は外部に対して気密が保たれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、以上の状況に鑑み、ＳＭＩＦシステムの一層の発展を図るべく、該システムの研究・開発を推進した。その中で、特に、ポッドの開閉及び処理室へのウエハ移送を行う基板移送装置及び移送方法について、ウエハ周辺のクリーン度を維持するという観点から基本的な見直しを行ったところ、従来提案されているＳＭＩＦ搬送システムの基板移送装置及び移送方法には以下の問題があることが分かった。
【０００５】
例えば、特開平９−２４６３５１８号公報に記載の搬送装置においては、ポッドをウエハ移送装置に載置して、ポッドケースとポッドドアとの結合を解除し、その後ポッドドアを下方に移動させ、その状態でポッドドア上のカセット全体又はウエハをロボット等で処理室に移送する構成となっている。本発明者は、この構成の基板移送装置について、ウエハ周辺のクリ−ン度の検討を行ったところ、クリーン度が安定しない場合があることが分かった。即ち、ウエハ周辺にクリーンエアを流しながらウエハ移送を行い、この間下流側でパーティクルカウンタによるクリーン度の測定を行ったところ、時々クリーン度が低下することが分かった。
本発明者が行った種々の検討の一環として、ポッドプレートを載置する前に、ポッドドア底面及びステージプレート面を高速のクリーンエアで十分ブローした後に、同様な手順でウエハ移送を行ったところ、クリーン度の低下が抑えられたことから、クリーン度の低い雰囲気に通常曝されているポッドドアやステージプレートに付着したパーティクル等がウエハ移送中に脱着してクリーン度を低下させたものと考えられる。
【０００６】
さらに、上記装置では、ポッドドアを下方に移動させて、ポッドを開ける構成としているが、本発明者が検討・調査したところ、装置の下方に行くほどパーティクル密度は増加する傾向にあることが分かり、このようなクリーン度の低い雰囲気にウエハを曝す構成は好ましくないことが分かった。
【０００７】
また、従来の基板移送装置では、ロボットでウエハを搬送する際にウエハが落下して破損する事故が起こりうることが分かった。この頻度はウエハの口径、材質、裏面状態等によって異なるが、ウエハが大口径化するほど起こりやすくなる。また、人の手でポッドをステージプレート上に載置する際に起こりやすくなった。
これは、ポッド搬送中に、ウエハがカセットから飛び出ることが原因と考えられる。即ち、カセットの正規の収納位置から飛び出したウエハをロボットのウエハ把持アームで把持し、処理装置に移送しようとすると、アームでウエハを把持する部分がウエハの重心とずれているため、アームのウエハ把持力がウエハの重量を支えきれず、途中で落下するためと考えられる。また、頻度は低いものの、ウエハ処理終了後、ポッドケースを閉じる際に、ポッドケースと飛び出しウエハがぶつかりウエハが破損するという事故も起こりうることが分かった。
【０００８】
一方、半導体製造プロセスにおいては、カセットは、その各棚のすべてにウエハが収納されているとは限らず、生産状況に応じて数枚程度の場合や、異なるデバイスのウエハが混在する場合がある。従って、生産管理の面から、カセット内のウエハ収納状況（ウエハマッピング情報）を確認できるシステムにとするのが好ましい。この例として、例えば特開平７−１５３８１８号公報に示されている方法を利用して、カセット内の全ての棚について、ロボットアームに取り付けられたセンサを移動させながら、ウエハ収納情報を収集する方法がある。しかしながら、このような構成では、工程全体のスループットが低下し、生産性に問題がある。また、上記したように飛び出しウエハが存在すると、ロボットアームによりウエハを破損してしまうという問題があった。
以上は、半導体ウエハの移送にかかる問題について述べたが、液晶表示装置のガラス基板等の他の基板についても事情は同じである。
【０００９】
本発明は、以上の知見に基づいて、さらに検討を重ねた結果、完成したものであり、本発明は、ポッド開閉時及びウエハ移送の一連の工程において、基板を常にパーティクルフリーなクリーン状態に維持することが可能な基板移送装置を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、ポッドの開閉、基板移送時において、基板の破損を防止した信頼性の高い基板移送装置を提供することを目的とする。また、本発明は、基板の管理を容易にする基板移送装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
従来のウエハ移送装置の問題点を解決し、上記目的を達成すべく完成された本発明の基板移送装置は、開口部を有する仕切板により、ポッドドア及びポッドケースからなるポッドの開閉操作を行うポッド開閉装置が設置された第１室と、ポッド内に載置されたカセットと処理室の間で基板の移送を行う基板移送ロボットが設けられ、下方に向かってクリーンエアを吹き出すファンフィルタユニットが上部に設けられた第２室と、に分割され、
前記ポッド開閉装置は、第１の昇降手段を有し、中心部に開口が形成され、前記ポッドケースを受けるポートプレートと、第２の昇降手段を有し、前記開口内に設けられ、前記ポッドドアを受けるステージプレートと、前記ポッドドア及びポッドケース間の結合及び解除をする手段と、を有し、
前記ポートプレートには、前記開口部を塞ぐシャッタと、前記結合を解除した状態で前記第１の昇降手段によりポートプレートを上昇させる際に、前記開口部を通して前記第２室から流れ込むクリーンエアの流れを制御するポートカバー及び整流板と、が配設され、
前記結合した状態で、前記第２の昇降手段により前記ステージプレートを下方に移動させることにより形成される前記ポッドドアと前記ステージプレートとの間隙をクリーンガスでパージする手段を設けたことを特徴とする。
このように構成することにより、基板載置空間及び移送空間は、常にクリーンエアより高清浄に保たれ、また、ポッドドア底面等に付着したパーティクルの影響を排除したため、基板は一連の基板移送工程において、常にパーティクルフリーな状態におかれることになる。その結果パーティクルに起因するデバイス等の欠陥発生を抑制し、生産歩留まりを向上させることが可能となる。
【００１１】
さらに、本発明において、前記ポートプレートの下に、前記ステージプレートが下方に移動できる空間を有するポートチャンバーを設け、該チャンバーにクリーンガス導入口と真空排気口とを設けることにより、前記ステージプレートを下げた際に、前記チャンバー、前記ポートプレート、前記ポッドドア及び前記ポッドケースとで囲まれる空間をクリーンガスでパージ可能としたことを特徴とする。これにより、ポッドドア及びステージプレートに付着したパーティクルの除去効率が向上し、ウエハ周辺の雰囲気をさらにクリーン度の高い状態に保つことが可能となる。
【００１２】
また、本発明において、前記カセットの基板取り出し面と垂直な位置にある前記ポートプレートの２辺の底面に、発光器及び受光器をそれぞれ取り付け、前記発光器から出射された光が前記受光器に入射するように配置したことを特徴とする。
かかる構成とすることにより、ポッドケースを開ける動作と同時にカセット内のウエハ収納情報を得ることができ、従来のように収納情報を得るための工程を別途設ける必要はなく、生産性を低下させることなく基板の生産管理を行うことが可能となる。
【００１３】
さらにまた、前記基板取り出し面と平行な位置にある前記ポートプレートの２辺の底面若しくは前記ポートカバー上に、第２の投光器及び受光器を取り付け、前記カセットの正規の収納位置から飛び出した基板が前記第２の投光器及び受光器の光軸を遮断するように配置するのが好ましい。
これにより、一連の工程の中で、飛び出しウエハを検出することができ、ウエハ移送時及びポッドケース閉時のウエハの破損を未然に防止することができる。
【００１４】
さらには、前記ロボットのアームに板状又は棒状部材を設け、前記飛び出し基板の検出に基づき、前記アームを作動させ前記板状又は棒状部材により飛び出し基板を正規の収納位置に押し戻す構成とするのがより好ましい。
このような手段を配設することにより、短時間でかつクリーン雰囲気を破ることなく、飛び出しウエハを正規の収納位置に修正することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の基板移送装置の実施の形態を、半導体ウエハの例について詳細に説明する。
図１は、本発明の基板移送装置の一例を示す一部切り欠き斜視図である。図では、２組の基板移送装置（Ａ，Ｂ）が組み込まれた構成を示し、装置Ａはウエハ移送状態、装置Ｂは待機状態を示している。また、図２は、装置の側面一部断面図である。図が示すように、基板移送装置１は、その内部が、開口部４を有する仕切板３により、ポッド開閉装置１００が設置された第１室と、ウエハ移送ロボット２００が設置された第２室とに分割されている。基板移送装置の上部にはファンフィルターユニット２が配設され、エア吸込口６から吸い込まれたエアはＨＥＰＡフィルター（不図示）等を通ってクリーンエアとされ、第２室の上部から下方に向かって吹き出される。このように、ウエハが移送される空間は常に高いクリーン度に維持されている。ウエハは、ロボット２００のウエハ把持アーム２０１により開口部を通って、処理室の搬送口５に移送される。なお、開口部は、通常、シャッタ１１２により塞がれ、ウエハ移送時に開けられる。
【００１６】
ポッド開閉装置１００は、主に、ポッドドア１０２の受け台であるステージプレート１１３と、その周辺に設けられたポッドケース１０３の受け台となるポートプレート１０６と、それぞれの昇降手段と、ポッドドアとポッドケースとの間の結合及び解除をする手段から構成される。
ポートプレート１０６まわりの構成については、図３の一部切り欠き斜視図を参照して説明する。ポートプレート１０６は矩形状のブロックであり、中心部にステージプレート１１３が嵌合するように開口が設けられている。このポートプレート１０６の４辺には、下方向にのびるポートカバー（前面１０８，背面１３４，側面１３５，１３５’）が配設され、前面ポートカバー１０８の内側には、多数の開口１１１を形成した整流板１１０が配設されている。さらに、ポートプレートの背面側の１辺には、上方向にのびるシャッタ１１２が配設されている。
【００１７】
このような構成とすることにより、ポッドを開けるために第１の昇降手段によるポートプレート１０６（及びポッドケース１０３）を上昇させる際に、シャッタ１１２も同時に上昇するため、仕切板３の開口部４が開くことになる。開口部４が開くと第２室側からクリーンエアが第１室側に流れ込み、ウエハ周辺部はクリーンエアによりクリーンな雰囲気に保たれる。さらに、上記したポートカバー及び整流板１１０を設けることにより、乱れのないクリーンエアの流れが形成されるとともに、外部からのクリーン度の低いエアの混入を防止することになる。開口１１１を通ったクリーンエアは整流板１１０と前面ポートカバー１０８の空隙を通って下方に流れ外部に放出される。ここで、ポッドケース及びポートカバーで囲まれた空間、即ちウエハが置かれた空間は常に外部より正圧に維持され、外部のエアの混入が防止されている。また、開口１１１の形状及びその数等は、ウエハ周辺のクリーンエアの流れが層流となるようにクリーンエアの流量、圧力等に応じて定められる。
なお、背面のポートカバー１３４には、ポートプレート上昇時に開口部４を塞ぐことがないように上部を切り抜いた形状としている。
【００１８】
ステージプレート１１３は、図２に示すように、その底面の中心部でステージシャフト１２３と連結され、ステージシャフト１２３は第２の昇降手段であるステージ昇降エアシリンダ１２６により昇降可能に構成されている。また、ポートプレート１０６の下にはステージプレート１１３を囲むようにポートチャンバー１２２が設けられ、ステージプレートがその内部に下降できる空間が形成されている。また、ポートチャンバー１２２には、ポッドドア１０２とポッドケース１０３が結合した状態で、ステージプレート１１３を下降させた際に、ポッドドアとステージプレート１１３との間の空間をクリ−ンガス（例えば、Ｎ_２ガス等）でパージするためのクリーンガス導入口１１４及び真空排気口１１５が設けられている。
【００１９】
ここで、ステージシャフト１２３とポートチャンバー１２２、ポートプレート１０６とポートチャンバー１２２、ポッドケース１０３とポートプレート１０６との当接部には、Ｏリング等を設け、気密シールできる構成とするのが好ましく、これにより、ステージプレート１１３とポッドドア１０２に付着したパーティクルをより完全に除去することが可能となる。なお、真空排気口１１５は真空ポンプ、エジェクタ等の真空排気系に接続される。
また、ポッド内部の真空排気及びクリーンガス充填も上記クリーンガス導入口１１４及び真空排気口１１５を通して行うことができる。
【００２０】
一方、ロボットが設けられた第２室には、前述したように、上部からクリーンエアが吹き出され、直接ウエハと接触するロボットのアーム等は常に高清浄な状態に保たれている。クリーンエアはロボットを通り、下端部から外部に放出される。第２室下端部にはじゃま板が設けられ、クリーンエアの流れを制御し、第２室は常に外部に対して正圧に保たれている。また、開口部４が開いた状態、即ち、ウエハ移送時には、第１室側にもクリーンエアが流れるため、クリーンエアの吹き出し量や前記じゃま板等の調整によりロボット周辺及びウエハ周辺を外部よりも正圧とするとともに、乱れのない流れを形成するようにするのが好ましい。
【００２１】
図１では、ロボットには、処理室からウエハの取り出しカセットに移送するアームと、カセットからウエハを取り出し処理室へ移送するアームとの２つのウエハ把持アームが取り付けられており、ウエハ移送工程の時間短縮を図っている。なお、本発明のウエハ移送ロボットとしては、特に制限はないが、例えば、特開平８−２７４１４０号公報に開示されているウエハ搬送ロボットが好適に用いられる。
【００２２】
次に、本発明において好適に用いられるポッド並びにポッドドア及びポッドケースの結合、解除方法及び手段について、図４を参照して説明する。
ポッド１０１は、ポッドドア１０２とポッドケース１０３とからなり、内部にウエハ１０５を収納したカセット１０４を載置固定して搬送される。
図４のポッドの例においては、ポッドドアとポッドケースとの結合、解除はポッドドアとポッドケースとの当接部に設けられた気密空間を減圧状態又は大気圧とすることにより行われ、気密空間たる溝部１５２がドアバルブ１１８により真空に保たれ、真空吸着により両者は結合固定されることになる。
即ち、ポッドドア１０２の上面部には、その周辺部でポッドケースとの当接部に所定の幅の溝１５２が形成され、この溝幅の両端部に２本のＯリング１５３，１５３’がはめ込まれている。ポッドドア底面及びステージプレート上面には、真空排気通路１２４と連通する空間１６０が形成されており、該空間１６０と溝１５２とが通路１５４により連通されている。真空排気通路１２４はステージプレート１１３及びステージシャフト１２３を連通して形成され、真空排気口１２５と接続されている。この空間１６０内のポッドドア底面には、先端にＯリング１５８が取り付けられたドアバルブシャフト１５５がシャフトサポート１５６により支持され、バネ１５７により図の右側に付勢されている。図に示す状態は、バネの力に反し、ドアバルブ開閉シリンダ１２０によりドアバルブシャフト１５５を左側に押しつけて、バルブが開いた状態を示している。バルブを閉じるときは、シリンダ１２０を右側に移動させると、バネの力によりシャフトは右に移動し、Ｏリング１５８が通路１５４の壁に当接し、溝部１５２が気密に保たれる状態となる。従って、溝を真空にした状態でバルブを閉めれば、真空吸着により、ポッドドアとポッドケースを結合固定することが可能となる。なお、溝幅は、ポッドドア及びウエハ収納カセットの総重量に十分耐える真空吸着の力を生ずるように設定すればよい。また、溝部の真空度を破り、結合を解除するときには真空排気通路１２４を大気圧に接続し、バルブ１１８を開ければよい。
【００２３】
次に、カセット内のウエハ収納情報を収集するためのウエハマッピング手段について説明する。
図２に示す基板移送装置は、ポートプレートの上昇と同時に、カセット内のウエハマッピング情報を一連の移送操作の流れの中で、収集することができるため、非常に効率的である。図５（Ａ）、（Ｂ）を用いてウエハマッピング方法及びその手段について説明する。
【００２４】
図に示すように、ポートプレートの底面に、投光器と受光器１２１，１２１’が投光器から放射された光がカセット１０４内を通り受光器に入射するように両者の光軸を一致させて取り付けられている。投光器には、例えば、半導体レーザや発光ダイオードが好適に用いられ、受光器には、種々のフォトダイオード、フォトトランジスタ等が好適に用いられるが、これらに限ることはない。さらに、これらの素子を別の場所に設けておき、ポートプレート上に設けた発光部、受光部を光ファイバー等を介して接続するようにしてもよい。
発光器、受光器のポートプレート上の取り付け位置は、光がカセット自体により遮断されない位置であれば特に制限はない。ポートプレートが上昇し、ウエハが存在する棚の高さ光軸がくると、ウエハ１０５により受光器に入射する光は遮断されるため受光器の光信号は変化することになり、その結果ウエハの存在が検出される。従って、一定速度で移動するポートプレートを任意の高さを基準にして、その高さからの経過時間と受光器の光信号をモニタすることにより、カセット内のウエハ収納情報を得ることができる。
なお、図の例では、発光器及び受光器の取り付け高さを同一とし、光軸を水平面と平行としたが、他の棚のウエハの影響を受けない程度に光軸をウエハ面に対し若干角度を持つように取り付けてもよい。これにより、ウエハ検出精度は一層向上する。
【００２５】
次に、飛び出しウエハ検出方法及び手段、並びに検出した場合の処置について説明する。
前述したように、ポッド搬送時等において、ウエハが正規の収納位置からカセットのウエハ取り出し口側に飛び出す場合がある。これは、特に、ポッドを人の手で運んだり、あるいはステージプレート上にセットする場合に多くみられ、カセットが水平からずれるためと考えられる。また、ポッド搬送ロボット等で搬送する場合であっても、ウエハの材質や裏面状態によっては、搬送ロボットの発進時や停止時の小さな衝撃によってもウエハが飛び出す場合があることが本発明者の種々の検討により明らかとなっている。
【００２６】
このような飛び出しウエハがあると、ロボットアームの取り出しハンドで把持した後、処理室への移送する途中で、ウエハの飛び出しの程度及びウエハの大きさによってはウエハが落下し、破損する場合がある。多くのプロセスを経たウエハは高価であり、その破損自体多大な損失となるばかりでなく、破損によりゴミを発生して雰囲気汚染の原因ともなり、さらには破片が精密機械であるロボットの故障の原因となる可能性もあることから、飛び出しウエハの問題は極めて重大である。
【００２７】
このような観点から、本発明のクリーン搬送装置は、飛び出しウエハに起因するウエハ破損の問題を未然に防止し、安定した搬送及び処理を行うため、飛び出しウエハ検出手段を設けたことを特徴とする。この手段としては、例えば、図５（Ａ）、（Ｃ）に示すように、ポートプレート１０６の底面又は側面ポートカバー１３５，１３５’上に、第２の発光器及び受光器１４０，１４０’をその光軸がウエハマッピング用センサ１２１，１２１’の光軸と交差する位置に取り付ける。そして、その光軸がカセットのウエハ取り出し面よりも第２室側とし、ロボットアームのウエハ把持アームでウエハを把持し処理室へ移送する際に、ウエハ落下の危険性がある位置よりも、安全を見込んでカセット取り出し面側に位置させるのが良い。即ち、第２の発光器及び受光器の取り付け位置は、アームのウエハ把持力及び飛び出しによるウエハ重心と把持中心とのずれを考慮して、落下する危険性のあるウエハを確実に検出できるように定めればよい。
また、図５（Ｃ）の例では、光軸が水平面と若干角度を持つように投光器及び受光器を取り付けており、これにより飛び出しウエハの検出精度を高めている。
このような飛び出しウエハ検出手段を設け、ポートプレートの上昇の過程で、飛び出しウエハがあると、発光器から受光器へ入射する光が遮断されるため、どの棚のウエハが飛び出しているかを検出することができる。
【００２８】
飛び出しウエハを検出した場合、その工程を中止し、クリーン雰囲気を破って飛び出しウエハを正規の位置に戻すようにしてもよいが、生産性の観点からは、クリーン雰囲気を破らず、その状態ままで正規の位置に戻す構成とするのが好ましい。この方策としては、例えば、ウエハ移送ロボットに第２のアームを設けておき、このアームにウエハと同程度の曲率を有し、カセットの棚ピッチ程度の高さを有する板状湾曲部材をとりつけ、ロボットアームを該当する棚の高さに移動させ、さらにウエハ側に移動させることにより、該板状湾曲部材で飛び出しウエハを押し戻すようにすればよい。なお、本発明において、上記板状湾曲部材は一例であり、平板状、あるいは棒状等種々の形状の部材が用いることができる。さらに、部材の高さをカセットの高さ程度とし、一度に複数の飛び出しウエハを押し戻す構造としてもよい。
【００２９】
次に、図１及び２に示す基板移送装置の操作方法及び動作についてに、主に図３の側断面図を参照して説明する。なお、一連の操作・動作はコントローラにより集中的に制御するのが好ましい。
【００３０】
（１）図３（Ａ）に示すように、まず、ポッド１０１をポッドガイド１０７及びステージプレート上に設けられた３本のレジストレーションピン１１６に合わせて、ステージプレート１１３上に載せ、ポッドケースクランプ１１７によりポッドケースをポートプレート上に固定する。この時点では、仕切板３の開口部４はシャッタ１１２により塞がれており、ウエハ移送ロボット２００が設置された第２室内は上部のファンフィルタユニット２から吹き出されるクリーンエアにより高清浄な状態に維持されているが、ポット開閉装置１００が設置された第１室は外部と同じクリーン度である。
【００３１】
（２）ステージプレート１１３上面及びポッドドア１０２底面はクリーン度の低い雰囲気に曝されていたため、パーティクルが付着しており、このパーティクルは後のウエハ移送工程でウエハを汚染する原因となるため、除去する必要がある。
そこで、まず、図３（Ｂ）に示すように、ステージプレート昇降エアシリンダ１２６を作動させてにより、ステージプレート１１３をポートチャンバー１１２内に下降させる。このようにして、ポッドドア底面とステージプレート上面との間に隙間が形成される。ここで、ポッドドア１０２の溝部１５２は真空状態にあり、ポッドドア１０２は大気圧によりポッドケース１０３に押しつけられてポッドケースに固定されている。
【００３２】
次に、クリーンガス導入口１１４よりＮ_２ガスを導入しながら、真空排気口１１５からＮ_２ガスを排出して、ポッドドア底面及びステージプレート上面部にガスを流す。Ｎ_２ガスの流れにより、付着あるいは雰囲気中に浮遊するパーティクルは外部に放出され、ウエハ移送中にウエハ及びその周辺を汚染することを未然に防止することができる。ここで、Ｎ_２ガスはステージプレート、ポッドドア等に付着したパーティクルをも舞い上がらせて放出させるために、高速で大量のガスを流すのが好ましい。
なお、図２の例では真空排気口１１５は真空排気系に接続されているが、本発明においては、これに限ることはなく、大気に開放する構成であってもよい。しかしながら、パーティクルのクリーニング効率の観点からは、真空排気系に接続し、大量のガスを流せる構成とするのが好ましい。
【００３３】
（３）ステージプレート等のクリーニング終了後、ステージプレート１１３をポートプレートと当接する元の位置（最上位点）まで上昇させ、ポッドドア１０２に設けられたドアバルブ１１８をエアシリンダ１２０で開け、ポッドドアの溝１５２の真空を破ることにより、ポッドケースとポッドドアとの結合を解除する（図３（Ｃ））。
【００３４】
（４）次は、ポッドケース１０３を上昇させてポッドを開け、ウエハの処理室への移送を行い、処理後ウエハをカセットに戻す工程である。
まず、ポートプレートの昇降手段である昇降モータ１３１を駆動させ、連結するボールネジ１３０を回動させる。ボールネジと螺合するトラベラー１３２及びこれに連結する背面ポートカバー１３４、さらにはポートプレートが一定速度で上昇する。
ポートプレート１０６が上昇すると、これに取り付けられたシャッタ１１２及びポッドケース１０３も上昇し、開口部４が徐々に開き、第２室からクリーンエアが流れ込む。ポッドケース１０３、ポートカバー１０８，１３４，１３５、１３５’及びポッドドア１０２で囲まれた空間、即ちウエハカセット載置空間は、第２室から流れ込むクリーンエアの流れにより、クリーンな状態に保たれることになる。
【００３５】
一方、ポートプレート１０６の上昇の過程にで、その底面に取り付けられたウエハマッピング用センサ１２１，１２１’により、カセット内のウエハ収納情報が収集され、コントローラに送られる。また、同じく、飛び出しウエハ検出手段１４０，１４０’により、各棚についてウエハの飛び出しをチェックし、飛び出しウエハが検出された場合は、その信号がコントローラに送られ、ポートプレートが最上位まで上昇した後、ロボットの第２アームに取り付けられたウエハ押し戻し手段を移動させ、正規の収納位置まで押し戻す。
【００３６】
上記ウエハ収納情報に基づき、コントローラは、ロボット２０１のウエハ把持アーム２０１をウエハの存在する棚の高さまで上昇させ、ウエハを把持し、処理装置のウエハ搬入口５に挿入する。処理後はウエハを元の棚あるいは所望の棚に移送する。このように、処理すべきウエハの処理を全て終了するまで、ウエハの移送を繰り返し行う。
【００３７】
（５）ウエハ全ての処理を完了後、図３（Ｅ）に示すように、ステージプレート１１３を、ポートチャンバー１２２内に下降させ、次いで、ポートプレート１０６を下降させる。
この工程でも、飛び出しウエハがあると、ポッドケース１０３とぶつかりウエハを破損するおそれがあるため、飛び出しウエハ検出手段１４０，１４０’で飛び出しの有無をモニターしながらポートプレート１０６を下降させる。飛び出しウエハを検出した場合には、コントローラはポートプレートの下降を停止し、最上位まで再度上昇させ、前述した方法でウエハを正規の位置まで押し戻す。
ポートプレートをポートチャンバー１２２に当接する最下点まで下降させた後、真空排気口１１５に接続された真空排気系により、ポッド内部を一旦真空排気し、その後クリーンガス導入口１１４よりＮ_２ガスを導入し、ポッド内部にＮ_２ガスを充填する。
【００３８】
（６）次に、ステージプレート１１３を上昇させ、シリンダ１２０によりドアバルブ１１８を開状態とし、真空排気通路１２４、真空排気口１２５を通して溝部１５２を真空とし、ドアバルブ１１８を閉じる。この段階で、ポッドドアとポッドケースは真空吸着により結合固定され、ポッドは搬送可能な状態となる。ポッドケースクランプ１１７を解除して、次の処理工程にポッドを搬送する。
【００３９】
以上述べたウエハ移送にかかる一連の操作・動作手順、即ち、ポッド開閉、ポッドケースの昇降速度、ステージプレートの昇降、ドアバルブの開閉、ウエハマッピング情報の収集、飛び出しウエハの検出及び押し戻し、並びにロボットの制御等はコントローラにより精密に制御できるため、一つのシステムとして安定、確実にウエハ移送、処理を行うことが可能となる。
【００４０】
なお、以上の実施の形態においては、ポッドドアとポッドケースとを真空吸着により結合するタイプのポッドについて説明したが、本発明においては、これに限らず、例えば、特公平７−４６６９４号公報に開示されているように、機械的に結合させるタイプのポッドを用いることも可能である。ポッドドアとポッドケースの結合・解除する手段も公知の手段を用いればよい。このように真空吸着を利用しないものについては、ポッドドア底面及びステージプレート上面に付着したパーティクルを除去する際、真空引きによりパーティクルを外部に排出することができ、Ｎ_２ガスを流す前に、あるいはＮ_２ガス導入と交互に真空引きを行うことにより、パーティクル除去をより完全に行うことが可能となる。
【００４１】
また、以上の実施の形態において、ポッド内の充填ガスあるいはパージ用ガスとして、Ｎ_２ガスを用いる場合について説明したが、これに限らず不活性ガスやクリーンエア等を用いることができる。また、ポッド内にガスを充填する代わりに、内部を真空にしてもよい。
【００４２】
以上、半導体ウエハに関するＳＭＩＦ搬送システムについて述べてきたが、本発明はＳｉ，ＧａＡｓ等の半導体ウエハに限ることはなく、ガラス、サファイア等の絶縁基板、さらには、液晶パネル用のガラス基板等にも適用できるものである。
【００４３】
【発明の効果】
本発明により、ウエハの移送時における移送空間のクリーン度を一層高めるとともに、そのクリーン度を安定に維持することが可能となる。さらに、処理装置へのウエハ移送時のウエハ落下による破損等の問題も回避でき、より信頼性の高い基板移送装置を提供することが可能となる。
即ち、本発明の基板移送装置は、今後一層の高集積化、高機能化が求められる半導体デバイス、液晶表示装置等の安定した生産に貢献するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基板移送装置の一例を示す概略一部切り欠き斜視図である。
【図２】本発明の基板移送装置の一例を示す概略断面図である。
【図３】ポートプレート周りの構成を示す概略一部切り欠き斜視図である。
図である。
【図４】ポッドドアとポッドケースの真空吸着による結合を示す概略断面図である。
【図５】ウエハマッピング用センサ及び飛び出しウエハ検出センサ一配置例を示す概略図である。
【図６】本発明の基板移送装置の動作を説明する概略平面及び断面図である。
【符号の説明】
１基板移送装置、
２ファンフィルタユニット、
３仕切板、
４開口部、
５処理室搬入口、
６エアー吸込口、
１００ポッド開閉装置、
１０１ポッド、
１０２ポッドドア、
１０３ポッドケース、
１０４カセット、
１０５ウエハ、
１０６ポートプレート、
１０７ポッドガイド、
１０８前面ポートカバー、
１１０整流板、
１１１開口、
１１２シャッター、
１１３ステージプレート、
１１４クリーンガス導入口、
１１５真空排気口、
１１６レジストレーションピン、
１１７ポッドケースクランプ、
１１８ドアバルブ、
１２０ドアバルブ開閉シリンダ、
１２１、１２１’ 発光器、受光器、
１２２ポートチャンバー、
１２３ステージシャフト、
１２４真空排気用通路、
１２５真空排気口、
１２６ステージ昇降エアシリンダ、
１２７リニアブッシュ、
１２８シャフト、
１３０ボールネジ、
１３１モータ、
１３２トラベラー、
１３３リニアガイド、
１３４背面ポートカバー、
１３５側面ポートカバー、
１３６ステー、
１４０，１４０’ 第２の発光器、受光器、
１５０前面カバー、
１５２溝、
１５３，１５３’ Ｏリング、
１５４通路、
１５５ドアバルブシャフト、
１５６シャフトサポート、
１５７バネ、
１５８Ｏリング、
１６０空間、
１６１Ｏリング、
２００基板移送ロボット、
２０１ウエハ把持アーム。

Claims

ポッドドア及びポッドケースからなるポッドの開閉操作を行うポッド開閉装置が設置された第１室と、その後方側に位置し、ポッド内に載置されたカセットと処理室の間で基板の移送を行う基板移送ロボットが設けられ、下方に向かってクリーンエアを吹き出すファンフィルタユニットが上部に設けられた第２室とが、前記基板の移送を行うための開口部を有する仕切板により分割された基板移送装置において、
前記ポッド開閉装置は、第１の昇降手段により昇降するポートプレートであって、中心部に開口が形成され、前記ポッドケースを受ける矩形枠形状のポートプレートと、第２の昇降手段により昇降するステージプレートであって、前記開口に嵌り込み、前記ポッドドアを受けるステージプレートと、前記ポッドドア及びポッドケース間の結合及び解除をする手段と、を有し、
前記ポートプレートは、前記第２室側に位置する第１の枠辺と、該第１の枠辺に対向する位置にある第３の枠辺と、該第１の枠辺の隣にある第２及び第４の枠辺と、から構成され、前記第１の枠辺には、上方向に直立し前記開口部を塞ぐシャッタであって、前記ポートプレートの上昇とともに上昇して前記開口部を開放するシャッタが取り付けられ、前記第１〜第４の枠辺のそれぞれには下方向に下がる背面ポートカバー、側面ポートカバー、前面ポートカバー及び側面ポートカバーが前記ステージプレートを囲んで取付けられ、前記背面ポートカバーの上部に切り抜き部を設けて、前記ポートプレートが上昇したときに、前記背面ポートカバーが前記開口部を塞がないようにし、さらに前記第３の枠辺には前面ポートカバーの内側に所定の間隔を開けて、複数の開口を有する整流板を配設し、前記ポートプレートが上昇したときに、前記第２室から前記開口部を通して流入するクリーンエアーが、前記ポートカバー及び前記ポットケースで形成される空間を経て、前記整流板と前記前面プレートとの空隙を通って下方に流れて外部に放出される構成とし、
前記ポッドドア及びポッドケース間の結合した状態で、前記第２の昇降手段により前記ステージプレートを下方に移動させることにより形成される前記ポッドドアと前記ステージプレートとの間隙をクリーンガスでパージする手段を設けたことを特徴とする基板移送装置。
前記ポートプレートの下に、前記ステージプレートが下方に移動できる空間を有するポートチャンバーを設け、該チャンバーにクリーンガス導入口と真空排気口とを設けることにより、前記ステージプレートを下げた際に、前記チャンバー、前記ポートプレート、前記ポッドドア及び前記ポッドケースとで囲まれる空間をクリーンガスでパージ可能としたことを特徴とする請求項１に記載の基板移送装置。
前記第１及び第３の枠辺の底面に、発光器及び受光器をそれぞれ取り付け、前記発光器から出射された光が前記受光器に入射するように配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の基板移送装置。
前記第２及び第４の枠辺の底面又は２つの前記側面ポートカバーのそれぞれに、第２の投光器及び受光器をそれぞれ取り付け、前記カセットの正規の収納位置から飛び出した基板が前記第２の投光器及び受光器の光軸を遮断するように構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板移送装置。
前記ロボットのアームに前記カセットの高さの板状又は棒状部材を設け、前記飛び出し基板の検出に基づき、前記アームを作動させ前記板状又は棒状部材により飛び出し基板を正規の収納位置に押し戻す構成としたことを特徴とする請求項４に記載の基板移送装置。