JP4100585B2

JP4100585B2 - 半導体製造装置におけるポッド供給装置

Info

Publication number: JP4100585B2
Application number: JP2374898A
Authority: JP
Inventors: 中野利器男; 稔吉田; 田端和男
Original assignee: 株式会社石川製作所
Priority date: 1998-01-20
Filing date: 1998-01-20
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2018-01-20
Also published as: JPH11214476A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウエハ等の基板を収納したカセットを保持したクリーンボックスからなるポッドを、トレイに上載すると共にこのトレイを搬送手段で、半導体製造装置の各プロセス処理工程へ供給する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体製造工程の工場では、例えば、図２３に示すように、工程（処理）ごとに装置をまとめて設置する方式（ベイエリア方式）が主流となっており、そのため、製造装置は、自動車製造ラインのように処理順に並んでおらず、製品は、ベイエリア内や、ベイエリア間を複雑に行き来しながら処理が進んで行く。この時、ベイエリア間の搬送を工程間搬送、ベイエリア内の搬送を工程内搬送と呼んでいる。工程間搬送は、例えば、洗浄、酸化膜形成、感光剤塗布・露光・現像、薬品処理、不純物拡散処理、等の工程等の各ベイ間を、天井搬送（オーバヘッド搬送）により各ベイのストッカステーションへカセットを移動させる。一方、工程内搬送は、ストッカに収納されたカセットを、ＡＧＶと称する搬送ロボットによって処理装置へ移送されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のベイエリア方式であると、工程内と工程間に、半導体製造装置の各プロセス工程の処理速度の違い等から一時的にウエハを貯留する多数のストッカが必要で、ストッカは高価で設備費が上昇し、更に、ウエハをストッカに貯留している間にウエハの状態が変化する場合があった。又、１製造ラインには高価なＡＧＶが多数必要であった。このＡＧＶが多数あると、ＡＧＶどうしの衝突を回避するためＡＧＶの運用制御が複雑となり、加えて、従来は、例えば、洗浄、塗布・露光・現像工程等の繰り返すステップがあるためＡＧＶは、一方向の運動だけではなく、戻る運動があったので、その制御は、更に複雑となっていた。そこで、本発明は、上述の欠点を解消せんとするもので、その目的とするところは、高価なストッカ設備をなるべく少なくすると共にウエハの搬送に、ＡＧＶを使用せず、ウエハ等の基板を収納したカセットを保持したクリーンボックスからなるポッドを、トレイに上載して、コンベヤ手段で搬送することにより、各半導体製造プロセス工程へ、ウエハ等の基板搬送運動が、常に一方向の運動とするようになし、以て、搬送時間の短縮してスループットを向上させると共に搬送制御が簡単になるようにする装置を提供せんとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
洗浄、酸化膜形成、感光剤塗布、露光、現像、薬品処理、不純物拡散処理、スパッタ等の半導体処理装置の各工程を、ループ状に配設されたウエハ等の基板搬送装置の周面に、処理順に、順次配置する。この各工程装置に、ウエハ等の基板を供給すると共に、処理の終わった基板を回収し、次の工程へ供給するに際し、トレイに上載された基板を収容したクリーンボックスからなるボッドを、半導体処理装置近傍の第１の所定位置へ搬送するトレイポッド搬送手段と、このトレイポッド搬送手段で、搬送されたポッドを、トレイごと持ち上げるトレイ・ポッド昇降手段と、該トレイ・ポッド昇降手段で、持ち上げられたトレイからポッドのみ把持すると共にこの把持したポッドを、半導体処理装置の第２の所定位置へ移載するポッド移載手段とから構成し、ポッドを、トレイポッド搬送手段から各半導体処理装置へ供給すると共にこの半導体処理装置で、処理の終わった基板を収納したポッドを、前記ポッド移載手段の供給時とは逆の動作によって、トレイポッド昇降手段を介し、ポッドをトレイに上載して、前記トレイポッド搬送手段へもどす。しかる後、次工程の半導体処理装置へ、このポッドを供給するように構成したことを特徴とする。
【０００５】
この時、半導体処理装置の第２の所定位置は、ポッドを開閉する装置が配置された位置近傍であることを特徴とする。又、トレイポッド搬送手段は、長手方向に、郡分けしたモジュール構造とし、直線モジュール、曲線モジュールを組み合わせて配置した構成したことを特徴とする。更に、トレイポッド搬送手段には、ループ状の単一の軌道の他に、別の小ループ軌道を配設したことを特徴とする。更に、トレイポッド搬送手段は、複数のポッドを同時に処理する必要がある半導体処理装置のために、この処理装置の処理が終了する前に、順次搬送されて来るトレイポッドを一時的に貯留する場所を具備していることをことを特徴とする。更に、トレイ・ポッド昇降手段には、一個のトレイ及びポッドの持ち上げによって、後続するトレイ・ポッドを、先に処理が終了して、新たにポッドを要求する半導体処理装置へ通過させることが可能な機能を具備していることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１において、ループ状に配設されたウエハ等のトレイポッド搬送手段１０の周面に、半導体製造装置の洗浄工程１、酸化膜形成工程２、感光剤塗布・露光・現像工程３、薬品処理工程４、不純物拡散処理工程５、スパッタ工程６(以下省略)等が順次配置されている。
このトレイポッド搬送手段１０は、長手方向に、郡分けしたモジュール構造とし、直線モジュール７ａ、曲線モジュール７ｂを組み合わせて配置して構成されている。又、このトレイポッド搬送手段は、多数のポッドを同時に処理する必要がある例えば半導体処理装置８のために、この処理装置の処理が終了する前に、順次搬送されて来るトレイポッドを一時的に貯留する場所（ストッカ）９を具備している。トレイ２５は、ポッドを上載するもので、例えば合成樹脂製よりなり、このトレイ２５には、ポッドとの対応を識別するためのＩＤカードやバーコード等が取り付けられている。ポッド２６は、ウエハを保持したカセットを収容する機能を有するものであるが、これに限らず、ポッド自体がカセットと一体的に形成されたものであっても良い。
【０００７】
図２、図３、図４、図５において、
トレイポッド搬送手段１０は、ウエハ等の基板を保持したカセットを収納したポッド２６を上載したトレイ２５を移送するため、駆動モータ１１を動源としてベルト伝導機構により駆動されるローラ２０によって構成されている。即ち、フレーム１７に固定された駆動モータ１１の回転軸１１ａに、プーリ１２が固定されている。フレーム１７には、ホイール駆動プーリ１４、アイドラプーリ１５が取付られ、ベルト１３が、これらのプーリにかけられている。そして、カバー１６が、このベルト駆動経路を包囲して密閉してフレーム１７に取り付けられ、このカバー内は、吸引されて負圧になっている。これは、ベルト駆動による塵埃が外へ漏れるのを回避するためである。
【０００８】
図５において
フレーム１７に取り付けられたアングル１８、１８に、回転軸１９が軸受け２１、２１によって回転自在に支承されている。この回転軸１９の一端には、ベルト１３によって駆動されるホイール駆動プーリ１４が固定され、またこの中間部には、トレイ２５が載せられる駆動ホイール２０、２０が固定されている。このため、ポッド２６を上載したトレイ２５は、ベルト１３の駆動により、ホイール駆動プーリ１４、固定軸１９、駆動ホイール２０を介し、駆動されるように構成されている。
【０００９】
図６において、
フレーム１７に取り付けられたアングル１８、１８に、フランジ２２ａ付き固定軸２２が固定されている。固定軸２２の一端にアイドラプーリ１５と、他端にアイドラホイール２３がそれぞれ軸受２８、２８を介し回転自在に軸支されている。そして、ベルト１３がアイドラプーリ１５が駆動しても、アイドラホイール２３が別個に回転するように構成されている。又、アングル１８に取り付けられた片持ち梁のフランジ２７ａ付き固体軸２７には、アイドラホイール２３が回転自在に軸支されている。ポッド２６を載せたトレイ２５は、このアイドラホイール２３、２３上を転動するように構成されている。
【００１０】
図７、図８において、トレイポッドの昇降手段３０は、その主要部材は、トレイ２５を載せるリフタ３１と、このリフタ３１を上下に昇降自在に駆動するロッドレスシリンダ３２とから構成されている。即ち、フレーム１７に取り付けられブラケット３４、３４に、ロッドレスシリンダ３２が固定され、このロッドレスシリンダ３２に、ボデイ３３が昇降自在に駆動されるように構成されている。トレイ２５が上載せされるリフタ３１は、このボデイ３３に一体的に固定され、このためリフタ３１は、ロッドレスシリンダ３２のボデイ３３の作動によって、昇降自在に構成されている。このリフタ３１は、トレイ２５を一時的に持ちあげるもので、４隅に柱３１ａ３１ａが立てられ、この４つの柱３１ａ（図では２つのみ表示）の上部にトレイ２５が載せられ、一方この柱の中間部に空間部３１ｂが形成され、この空間部には、ポッド２６を上載したトレイ２５が通過できるように形成されている。
【００１１】
図３、図９、図１０、図１１、図１２において、ポッド移載手段４０は、その主要部材は、トレイ２５からポッド２６のみ分離して把持するアーム５３と、このアームを上下に昇降させると共に垂直方向に旋回する昇降装置４１とから構成されている。即ち、先ず、アームの昇降装置４１について説明すると、フレーム４２に、リニアガイドレール４７が一体的に固定されている。このリニアガイドレール４７に、モータ４３が固定され、このモータ４３の回転軸４３ａに取り付けられたカップリング４４を介し、ねじ軸４５が一体的に取り付けられている。このねじ軸４５は、その上下端部に、軸受け４６、４６によって、リニアガイドレール４７に、回動自在に軸支されている。また、ねじ軸４５に、ナット４８が螺合され、このナット４８に、スライドベース４９が一体的に固定されている。このためモータ４３が、駆動するとねじ軸４５の駆動により、リニアガイド５０の玉を介し、コの字のリニアガイドレール４７内をスライドベース４９が上下に昇降動するように構成されている。
【００１２】
図９、図１０において、スライドベース４９には、モータ５２及び減速機５２ａが一体的に取り付けられている。このモータ５２を動源として、減速機５２ａを介し、出力軸５２ｂに、移載アーム５３がキー５４によって一体的に取り付けられている。ブラケット５５には、タイミングプーリ５６が、減速機５２ａの出力軸５２ｂに緩着されている。移載アーム５３の内部は中空に形成されカバー６５によって包囲され、その中に、上述のように、その一端は、減速機の出力軸５２ｂがとりつけられ、一方その他端には、回転軸６０が軸受け６２によって回転自在に取り付けられている。回転軸６０には、その一端には、ブラケット６１が、固定され、又、中間部には、キー５９によって、タイミングプーリ５８が固定されている。また、タイミングベルト５７がタイミンク゛プーリ５６とタイミングプーリ５８に掛けられていて構成されている。ブラケット６１には、その一方は、回転軸６０に一体的に取り付けられ、またその他方は、エアシリンダよりなるエアチャック６３が取付けられている。図１９及び図２０に示すように、エアチャック６３には、チャック爪６４がとりつけられ、このチャック爪６４によって、ポッド２６を把持したり、解放したりするように構成されている。アーム５３の旋回機能について説明すると、図９において、モータ５２が駆動すると、減速機５２ａ、出力軸５２ｂを動源として、移載アーム５３は、出力軸５２を支点として、垂直方向（紙面に直角方向）に回動する。この時、ポッド２６を把持した、チャック爪６４のエアチャック６３を固定したブラケット６１は、回転軸６０を支点として空転する。このため、ポッド２６は、その自重により、下部方向が常に、水平を保持する。このポッド２６の水平状態を安定化させるため、モータの出力軸５２ｂに緩着され、タイミングプーリ及び回転軸６０に固定され、タイミングプーリに、ベルト５７が掛けられて構成されている。
【００１３】
尚、図２２において、トレイポッド搬送手段１０には、ループ状の単一の軌道Ａの他に、別の小ループ軌道Ｂを配設した。即ち、半導体製造工程では、例えば、塗布・露光・現像、エッチング、アッシング等の処理は、繰り返し処置されている。このため、これに対応するべく図２２に示すように大きな単一のループ軌道Ａによるポッド搬送手段の他に、別に、小ループの軌道Ｂを配設して、これに対応している。図では、大ループ軌道Ａの内側に配設したものを例示したが、この軌道の外側に配置しても良い。
【００１４】
本発明は、上述のように構成されたもので、次に、その作動状態を説明すると、図１、図５及び図６において、
先ず、トレイ２５に、ウエハ等の基板を保持したカセットを収納したポッド２６を順次載せる。このポッド２６の載ったトレイ２５をポッド搬送手段１０へ上載する。即ち、トレイ２５を駆動ホイール２０に載せる。ここで、搬送手段１０が動き始め、所定数のポッド２６を載ったトレイ２５が移動する。即ち、図２及び図４において、ポッド搬送手段１０の駆動モータ１１が作動すると、このモータ１１のプーリ１２、ホイール駆動プーリ１４、アイドラプーリ１５に掛けられたベルト１３が、駆動され、循環運動を行なう。このため、図５に示すように、ベルト１３の駆動により、ホイール駆動プーリ１４を介し、回転軸１９が駆動され、この回転軸１９と一体的に取り付けられた駆動ホイール２０が駆動される。駆動ホイール２０には、ポッド２６が載ったトレイ２５が上載されているので、ポッド２６が移動することになる。一方、図６の場合は、トレイ２５がアイドラホイール２３に載っている場合で、このときベルト１３が駆動してもアイドラプーリ１５は軸受け２８によつて空転しているだけである。又、アイドラホイール２３、２３も軸受け２８、２８によつて回転自在に支承されているので、トレイ２５はこのアイドラホイール２３、２３の上を自由に転動する。この結果ポッド２６を上載したトレイ２５は、ループ状の軌道を搬送されることになる。
【００１５】
今、半導体処理装置の例えば、酸化膜形成工程２近傍の予め定められた第１の所定位置へ、トレイ２５が来ると、図３に示すように、ストッパー２４によって、トレイ２５が停止する。このストッパー２４は、搬送装置軌道上の垂直方向に出没自在に取り付けられていて、図２１に示すように、通常は、トレイ２５が通過できるように、図の右側に示すように、没していて、作動指令があるときのみ、図の左側に示すように、上昇してトレイ２５を係止する。ここで、第１所定位置とは、半導体処理工程の近傍で、具体的には、トレイポッド昇降手段３０及び移載手段４０が配置してある場所である。
【００１６】
次に、トレイ・ポッド昇降手段３０が作動して、トレイポッドを上昇させる。即ち、トレイ、ポッド昇降手段３０のロッドレスシリンダ３２が駆動すると、このシリンダ３２に取り付けられたボデイ３３に一体的に取り付けられたリフタ３１が図７の状態から図８の状態へと上昇する。
【００１７】
図３、図９、図１０において、ここで、ポッド移載手段４０が作動する。
即ち、通常このポッド移載手段４０の待機位置は、搬送手段１０によって搬送されるポッド２６の運行の障害にならないように配置してあり、該ポッド移載手段４０の移載アーム５３は、図１３に示すように、搬送手段１０の上方の軌道から離れた位置にいる。そして、作動指令信号が出ると、図１４に示すように、移載アーム５３が旋回して、エアチヤック６３を、搬送手段１０の運行方向の垂直上方の軌道上に臨ませる。次いで、移載アーム５３が降下して、図１９及び図２０に示すように、ポッド２６を把持する。しかる後、ポッド移載手段４０の移載アーム昇降装置４１により、図１５に示すように、少し上昇させ、トレイ２５を、ポッド２６より分離させる。次いで、図１６に示すように、移載アーム５３を旋回させる。しかる後、移載アーム５３が降下して、図１７に示すように、半導体処理装置の第２の所定位置７０へポッド２６を置くと共にポッド２６の把持を解放する。ここで、半導体処理装置の第２の所定位置とは、ポッド２６を開閉する装置が配置された位置近傍であり、この場所で、ポッド２６を開き、中からからカセット取り出すと共に、このカセットからウエハを取り出し、処理装置へ、ウエハを供給する（図示せず）。次いで、移載アーム５３が上昇し、図１７から、図１６に示すように、（この時、ポッド２６は把持していない）しかる後、旋回して図１３に示すように待機位置へ戻る。この待機位置で、半導体処理装置工程２で、ウエハの処理、例えば、酸化膜が形成されるのを待つ。
【００１８】
処理が終了すると、今度は、ポッド２６を供給した場合の逆の動作で、ポッド移載手段４０を作動させ、ポッド２６を、トレイポッド昇降手段３０を介し、トレイ２５の上にポッド２６を載せ、搬送手段１０へ戻す。即ち、図１３から図１６、図１７の順で移載アームが移動する。ここで、ポッド２６を、移載アーム５３のエアチャックの爪でポッド２６を把持する。次いで、図１７、図１６、図１５、図１４、図１３の順で移載アーム５３は移動する。
【００１９】
ところで、トレイ・ポッド昇降手段３０には、一個のトレイ２５及びポッド２６の持ち上げによって、後続するトレイ・ポッドを、先に処理が終了して、新たにポッドを要求する半導体処理装置へ通過させることが可能な機能を具備している。即ち、半導体処理装置にあっては、各工程の処理速度を合わすため、同じ処理装置を複数台並べて配置する場合がある。この時、本発明装置の場合、ループ状の軌道上を、ポッド２６を載せたトレイ２５の一方向の運動だけで行なっている。そこで、ポッド２６を載せたトレイ２５を待機させるため、図１８に示すように、昇降動装置３０を作動して、リフタ３１を上昇させ、ここで、このリフタ３１の柱３１ａＩ囲まれた空間部３１ｂに、次のポッド２６ａを有するトレイ２５ａを通過させて、別の必要とする処理装置へ供給する。
【００２０】
本発明は、上述のように、ウエハの基板を収納したカセットを保持したクリーンボックスからなるポッドを、トレイに上載してコンベヤ手段で搬送するようにすると共に搬送されたトレイを昇降手段及び移載手段で、各半導体処理装置へ供給するようにしたので、ウエハのプロセス処理加工順に、各工程が配設されることができることから、ウエハを収容したポッドは、一方向の単純な運動でよいため、高価なストッカ設備を少なくすると共にウエハの搬送に、高価なＡＧＶを使用せず、搬送時間を短縮してスループットを向上させることができ、更に、搬送制御が簡単になり、搬送設備投資金額を大幅に低減できる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置を備えた半導体処理工程の概略平面図である。
【図２】図１の一部省略部を含むＡ矢視から見た要部説明図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図４】図２の要部拡大説明図である。
【図５】搬送手段駆動系の要部説明図である。
【図６】搬送手段駆動系の要部説明図である。
【図７】ポッド昇降手段のリフタ下降時の場合の概略説明図である。
【図８】ポッド昇降手段のリフタ上昇時の場合の概略説明図である。
【図９】搬送手段の搬送方向から見た移載アームの概略説明図である。
【図１０】図９の側面から見た、一部切り欠き部を含む、概略説明図である。
【図１１】移載アーム昇降装置の概略説明図である。
【図１２】図１１のイ−イ矢視断面図である。
【図１３】移載アームの作動状態を示す説明図である。
【図１４】移載アームの作動状態を示す説明図である。
【図１５】移載アームの作動状態を示す説明図である。
【図１６】移載アームの作動状態を示す説明図である。
【図１７】移載アームの作動状態を示す説明図である。
【図１８】トレイポッド昇降手段作動時、ポッド通過状態を示す説明図である。
【図１９】ポッド移載手段の作動状態の説明図である。
【図２０】ポッド移載手段の作動状態の説明図である。
【図２１】トレイポッド搬送手段の作動状態の説明図である。
【図２２】本発明装置を備えた他の半導体処理工程の概略平面図である。
【図２３】従来のウエハ自動搬送装置を備えた半導体処理工程の概略斜視説図である。
【符号の説明】
１０トレイポッド搬送手段
２５トレイ
２６ポッド
３０トレイポッド昇降手段
４０ポッド移載手段

Claims

ループ状に配設されたウエハの基板搬送装置の周面に、洗浄、酸化膜形成、感光剤塗布、露光、現像、薬品処理、不純物拡散処理、スパッタの半導体処理装置の各工程が、処理順に、順次配置された半導体プロセス製造設備を備え、各工程半導体処理装置に、ウエハの基板を供給すると共に、処理の終わった基板を回収し、次の工程へ供給する装置であって、トレイに上載されたウエハの基板を保持したカセットを収容したクリーンボックスからなるポッドを、半導体処理装置の第１の所定位置へ搬送するトレイポッド搬送手段と、このトレイポッド搬送手段で、搬送されたポッドを、トレイごと持ち上げるトレイポッド昇降手段と、該トレイポッド昇降手段で、持ち上げられたトレイからポッドのみ把持すると共にこの把持したポッドを、半導体処理装置の第２の所定位置へ移載するポッド移載手段とから成り、ポッドを、トレイポッド搬送手段から各半導体処理装置へ供給すると共にこの半導体処理装置で、処理の終わった基板を収納したポッドを、前記ポッド移載手段の供給時とは逆の動作によって、トレイポッド昇降手段を介し、ポッドをトレイに上載して、前記トレイポッド搬送手段へもどし、更に、次工程の半導体処理装置へ、このポッドを供給するように構成し、前記トレイポッド搬送手段は、長手方向に、郡分けしたモジュール構造とし、直線モジュール、曲線モジュールを組み合わせて配置して構成したことを特徴とする半導体製造装置におけるポッド供給装置。
ループ状に配設されたウエハの基板搬送装置の周面に、洗浄、酸化膜形成、感光剤塗布、露光、現像、薬品処理、不純物拡散処理、スパッタの半導体処理装置の各工程が、処理順に、順次配置された半導体プロセス製造設備を備え、各工程半導体処理装置に、ウエハの基板を供給すると共に、処理の終わった基板を回収し、次の工程へ供給する装置であって、トレイに上載されたウエハの基板を保持したカセットを収容したクリーンボックスからなるポッドを、半導体処理装置の第１の所定位置へ搬送するトレイポッド搬送手段と、このトレイポッド搬送手段で、搬送されたポッドを、トレイごと持ち上げるトレイポッド昇降手段と、該トレイポッド昇降手段で、持ち上げられたトレイからポッドのみ把持すると共にこの把持したポッドを、半導体処理装置の第２の所定位置へ移載するポッド移載手段とから成り、ポッドを、トレイポッド搬送手段から各半導体処理装置へ供給すると共にこの半導体処理装置で、処理の終わった基板を収納したポッドを、前記ポッド移載手段の供給時とは逆の動作によって、トレイポッド昇降手段を介し、ポッドをトレイに上載して、前記トレイポッド搬送手段へもどし、更に、次工程の半導体処理装置へ、このポッドを供給するように構成し、前記トレイポッド搬送手段は、複数のポッドを同時に処理する必要がある半導体処理装置のために、この処理装置の処理が終了する前に、順次搬送されて来るトレイポッドを一時的に貯留する場所を具備していることをことを特徴とする半導体製造装置におけるポッド供給装置。