JP4240311B2 - 基板処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、基板処理装置に関し、特に、半導体ウエハに処理を行う半導体製造装置に関する。
半導体製造装置の半導体ウエハまたは半導体ウエハ入りカセットを搬送するための関節駆動型ロボット（スカラロボット）または直線駆動ロボットにおいては、半導体製造装置内の壁等に衝突してもロボット自身が破損しないよう、駆動用モータのトルク検出器に上限リミットを設け、その上限リミットを越すとモータのサーボ機能がフリーとなるような衝突検知を設け、ロボットの破損を防止できるシステムを採用していた。
しかし、何らかの原因、例えば使用しているロボットの関節部の軸受の摩耗により関節の摩擦が大きくなると、衝突しなくてもトルクリミットが働きロボットを停止させてしまう問題があった。
従って、本発明の主な目的は、ロボット等の基板搬送手段を衝突から守ると共に、衝突の誤検出によるエラーを回避できる基板処理装置を提供することにある。
本発明者は、鋭意研究の結果、半導体製造装置のウエハ搬送ロボット及びカセット搬送ロボットにおいては衝突する可能性があるのは、ロボットの動作位置を規定するために行う装置調整時のティーチングやメンテナンス時がほとんどであり、ティーチングが終了し生産使用時には衝突の可能性は極めて低ので、メンテナンス時にはロボットを衝突から守り、生産時には衝突の誤検出によるエラーを回避し稼働率を上げればいいということを見出した。
本発明はかかる知見に基づくものであり、本発明によれば、
基板を収容する処理室を有する基板処理装置であって、
前記基板処理装置内にて基板を搬送し、駆動源を備える基板搬送手段と、
前記駆動源のトルク検出値を監視し、該トルク検出値が所定の閾値を超えたか否かで前記基板搬送手段の衝突等の異常を検知する検知手段と、を有し、
前記検知手段は、メンテナンスモード時の第１の閾値及び、生産モード時の第２の閾値を有し、前記第２の閾値は前記第１の閾値より高く設定され、前記メンテナンスモード時は、前記トルク検出値が前記第１の閾値を超えた場合は前記駆動源のサーボ機能がフリーとなるように設定することを特徴とする基板処理装置が提供される。
本発明によれば、ロボット等の基板搬送手段を衝突から守ると共に、衝突の誤検出によるエラーを回避できる基板処理装置が提供される。
次に、本発明の好ましい実施の形態について説明する。
本発明の好ましい実施の形態では、メンテナンス時にはロボットを衝突から守り、生産時には衝突の誤検出によるエラーを回避し稼働率を上げている。
本発明の好ましい実施の形態では、半導体製造装置のウエハまたはウエハ入りカセットを搬送するための関節駆動型ロボット（スカラロボット）および直線駆動ロボットが、２つ以上の運用モードをそれぞれ持ち、各モードで駆動モータ用トルク検知の上限リミットを設定できるシステムを採用している。
そのために、システム運用のソフトにおいて、たとえば生産モードとメンテナンスモードを設け、メンテナンスモードでは駆動用モータのトルク検出器の上限リミットを低く設定し衝突を検知してサーボがフリーとなるように設定している。生産モードでは、その上限リミットをメンテナンスモードの上限リミットよりも高く設定しロボット関節の軸受摩耗等による摩擦が大きくなってもサーボがフリーにならないようにしている。
これにより生産中のロボットの衝突誤検知によるエラーによって生産が中断することを防止している。
次に、図面を参照して、本発明の好ましい一実施例を説明する。
なお、本実施例の基板処理装置においてはウエハなどの基板を搬送するキャリヤとしては、ＦＯＵＰ（front opening unified pod 。以下、ポッドという。）が使用されている。また、以下の説明において、前後左右は図１を基準とする。すなわち、図１が示されている紙面に対して、前は紙面の下、後ろは紙面の上、左右は紙面の左右とする。
図１および図２に示されているように、基板処理装置は真空状態などの大気圧未満の圧力（負圧）に耐えるロードロックチャンバ構造に構成された第一の搬送室１０３を備えており、第１の搬送室１０３の筐体１０１は平面視が六角形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。第一の搬送室１０３には負圧下でウエハ２００を移載する第一のウエハ移載機１１２が設置されている。前記第一のウエハ移載機１１２は、エレベータ１１５によって、第一の搬送室１０３の気密性を維持しつつ昇降できるように構成されている。
筐体１０１の六枚の側壁のうち前側に位置する二枚の側壁には、搬入用の予備室１２２と搬出用の予備室１２３とがそれぞれゲートバルブ２４４，１２７を介して連結されており、それぞれ負圧に耐え得るロードロックチャンバ構造に構成されている。さらに、予備室１２２には搬入室用の基板置き台１４０が設置され、予備室１２３には搬出室用の基板置き台１４１が設置されている。
予備室１２２および予備室１２３の前側には、略大気圧下で用いられる第二の搬送室１２１がゲートバルブ１２８、１２９を介して連結されている。第二の搬送室１２１にはウエハ２００を移載する第二のウエハ移載機１２４が設置されている。第二のウエハ移載機１２４は第二の搬送室１２１に設置されたエレベータ１２６によって昇降されるように構成されているとともに、リニアアクチュエータ１３２によって左右方向に往復移動されるように構成されている。
図１に示されているように、第二の搬送室１２１の左側にはオリエンテーションフラット合わせ装置１０６が設置されている。また、図２に示されているように、第二の搬送室１２１の上部にはクリーンエアを供給するクリーンユニット１１８が設置されている。
図１および図２に示されているように、第二の搬送室１２１の筐体１２５には、ウエハ２００を第二の搬送室１２１に対して搬入搬出するためのウエハ搬入搬出口１３４と、前記ウエハ搬入搬出口を閉塞する蓋１４２と、ポッドオープナ１０８がそれぞれ設置されている。ポッドオープナ１０８は、ＩＯステージ１０５に載置されたポッド１００のキャップ及びウエハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋１４２を開閉するキャップ開閉機構１３６とを備えており、ＩＯステージ１０５に載置されたポッド１００のキャップ及びウエハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋１４２をキャップ開閉機構１３６によって開閉することにより、ポッド１００のウエハ出し入れを可能にする。また、ポッド１００は図示しない工程内搬送装置（ＲＧＶ）によって、前記ＩＯステージ１０５に、供給および排出されるようになっている。
図１に示されているように、筐体１０１の六枚の側壁のうち背面側に位置する二枚の側壁には、ウエハに所望の処理を行う第一の処理炉２０２と、第二の処理炉１３７とがそれぞれ隣接して連結されている。第一の処理炉２０２および第二の処理炉１３７はいずれもコールドウオール式の処理炉によってそれぞれ構成されている。また、筐体１０１における六枚の側壁のうちの残りの互いに対向する二枚の側壁には、第三の処理炉としての第一のクーリングユニット１３８と、第四の処理炉としての第二のクーリングユニット１３９とがそれぞれ連結されており、第一のクーリングユニット１３８および第二のクーリングユニット１３９はいずれも処理済みのウエハ２００を冷却するように構成されている。
図２を参照すれば、第一のウエハ移載機１１２および第二のウエハ移載機１２４を制御する制御装置３０１が設けられている。制御装置３０１には、第一のウエハ移載機１１２の駆動源および第二のウエハ移載機１２４の駆動源の状態を監視し、それらの状態が所定の閾値を超えたか否かで第一のウエハ移載機１１２および第二のウエハ移載機１２４の衝突等の異常を検知する検知部３０２が設けられている。第一のウエハ移載機１１２の駆動源としては、多関節ロボットの駆動用モータおよびエレベータ１１５の駆動用モータがあり、第二のウエハ移載機１２４の駆動源としては、多関節ロボットの駆動用モータ、エレベータ１２６の駆動用モータ、およびリニアアクチュエータ１３２の駆動源がある。
そして、検知部３０２は、生産モードとメンテナンスモードとで、それぞれ異なる閾値を有している。メンテナンスモードでは駆動用モータのトルク検出値の上限リミットを低く設定し、衝突を検知してサーボがフリーとなるように設定している。生産モードでは、その上限リミットをメンテナンスモードの上限リミットよりも高く設定しロボット関節の軸受摩耗等による摩擦が大きくなってもサーボがフリーにならないようにしている。これにより、メンテナンス時にはロボットを衝突から守る一方で、生産中の第一のウエハ移載機１１２および第二のウエハ移載機１２４の衝突誤検知によるエラーによって生産が中断することを防止している。
以下、本実施例の基板処理装置を使用した基板処理工程を説明する。
まず、メンテナンス時には、第一のウエハ移載機１１２および第二のウエハ移載機１２４の駆動用モータ等の駆動源のトルク検出器の上限リミットを低くして、メンテナンスを行う。
生産時には、上限リミットをメンテナンスモードの上限リミットよりも高く設定しロボット関節の軸受摩耗等による摩擦が大きくなってもサーボがフリーにならないようにしている。このような設定の下で、次のようにして基板を処理を行う。
未処理のウエハ２００は２５枚がポッド１００に収納された状態で、処理工程を実施する基板処理装置へ工程内搬送装置によって搬送されて来る。図１および図２に示されているように、搬送されて来たポッド１００はＩＯステージ１０５の上に工程内搬送装置から受け渡されて載置される。ポッド１００のキャップ及びウエハ搬入搬出口１３４を開閉する蓋１４２がキャップ開閉機構１３６によって取り外され、ポッド１００のウエハ出し入れ口が開放される。
ポッド１００がポッドオープナ１０８により開放されると、第二の搬送室１２１に設置された第二のウエハ移載機１２４はポッド１００からウエハ２００をピックアップし、予備室１２２に搬入し、ウエハ２００を基板置き台１４０に移載する。この移載作業中には、第一の搬送室１０３側のゲートバルブ２４４は閉じられており、第一の搬送室１０３の負圧は維持されている。ウエハ２００の基板置き台１４０への移載が完了すると、ゲートバルブ１２８が閉じられ、予備室１２２が排気装置（図示せず）によって負圧に排気される。
予備室１２２が予め設定された圧力値に減圧されると、ゲートバルブ２４４、１３０が開かれ、予備室１２２、第一の搬送室１０３、第一の処理炉２０２が連通される。続いて、第一の搬送室１０３の第一のウエハ移載機１１２は基板置き台１４０からウエハ２００をピックアップして第一の処理炉２０２に搬入する。そして、第一の処理炉２０２内に処理ガスが供給され、所望の処理がウエハ２００に行われる。
第一の処理炉２０２で前記処理が完了すると、処理済みのウエハ２００は第一の搬送室１０３の第一のウエハ移載機１１２によって第一の搬送室１０３に搬出される。
そして、第一のウエハ移載機１１２は第一の処理炉２０２から搬出したウエハ２００を第一のクーリングユニット１３８へ搬入し、処理済みのウエハを冷却する。
第一のクーリングユニット１３８にウエハ２００を移載すると、第一のウエハ移載機１１２は予備室１２２の基板置き台１４０に予め準備されたウエハ２００を第一の処理炉２０２に前述した作動によって移載し、第一の処理炉２０２内に処理ガスが供給され、所望の処理がウエハ２００に行われる。
第一のクーリングユニット１３８において予め設定された冷却時間が経過すると、冷却済みのウエハ２００は第一のウエハ移載機１１２によって第一のクーリングユニット１３８から第一の搬送室１０３に搬出される。
冷却済みのウエハ２００が第一のクーリングユニット１３８から第一の搬送室１０３に搬出されたのち、ゲートバルブ１２７が開かれる。そして、第１のウエハ移載機１１２は第一のクーリングユニット１３８から搬出したウエハ２００を予備室１２３へ搬送し、基板置き台１４１に移載した後、予備室１２３はゲートバルブ１２７によって閉じられる。
予備室１２３がゲートバルブ１２７によって閉じられると、前記排出用予備室１２３内が不活性ガスにより略大気圧に戻される。前記予備室１２３内が略大気圧に戻されると、ゲートバルブ１２９が開かれ、第二の搬送室１２１の予備室１２３に対応したウエハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋１４２と、ＩＯステージ１０５に載置された空のポッド１００のキャップがポッドオープナ１０８によって開かれる。続いて、第二の搬送室１２１の第二のウエハ移載機１２４は基板置き台１４１からウエハ２００をピックアップして第二の搬送室１２１に搬出し、第二の搬送室１２１のウエハ搬入搬出口１３４を通してポッド１００に収納して行く。処理済みの２５枚のウエハ２００のポッド１００への収納が完了すると、ポッド１００のキャップとウエハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋１４２がポッドオープナ１０８によって閉じられる。閉じられたポッド１００はＩＯステージ１０５の上から次の工程へ工程内搬送装置によって搬送されて行く。
以上の作動が繰り返されることにより、ウエハが、順次、処理されて行く。以上の作動は第一の処理炉２０２および第一のクーリングユニット１３８が使用される場合を例にして説明したが、第二の処理炉１３７および第二のクーリングユニット１３９が使用される場合についても同様の作動が実施される。
なお、上述の基板処理装置では、予備室１２２を搬入用、予備室１２３を搬出用としたが、予備室１２３を搬入用、予備室１２２を搬出用としてもよい。また、第一の処理炉２０２と第二の処理炉１３７は、それぞれ同じ処理を行ってもよいし、別の処理を行ってもよい。第一の処理炉２０２と第二の処理炉１３７で別の処理を行う場合、例えば第一の処理炉２０２でウエハ２００にある処理を行った後、続けて第二の処理炉１３７で別の処理を行わせてもよい。また、第一の処理炉２０２でウエハ２００にある処理を行った後、第二の処理炉１３７で別の処理を行わせる場合、第一のクーリングユニット１３８（又は第二のクーリングユニット１３９）を経由するようにしてもよい。
本発明の一実施例の基板処理装置を説明するための概略横断面図である。 本発明の一実施例の基板処理装置を説明するための概略縦断面図である。
符号の説明
１００…ポッド
１０１…筐体
１０３…搬送室
１０５…ＩＯステージ
１０６…オリエンテーションフラット合わせ装置
１０８…ポッドオープナー
１１２…ウエハ移載機
１１５…エレベータ
１２１…搬送室
１２２…予備室
１２３…予備室
１２４…ウエハ移載機
１２５…筐体
１２７…ゲートバルブ
１２８…ゲートバルブ
１２９…ゲートバルブ
１３０…ゲートバルブ
１３４…ウエハ搬入搬出口
１３７…処理炉
１３８…処理炉
１３９…処理ユニット
１４０…基板置き台
１４１…基板置き台
２００…ウエハ
２０２…処理炉
２４４…ゲートバルブ
３０１…制御装置
３０２…検知器

Claims (1)

  1. 基板を収容する処理室を有する基板処理装置であって、
    前記基板処理装置内にて基板を搬送し、駆動源を備える基板搬送手段と、
    前記駆動源のトルク検出値を監視し、該トルク検出値が所定の閾値を超えたか否かで前記基板搬送手段の衝突等の異常を検知する検知手段と、を有し、
    前記検知手段は、メンテナンスモード時の第１の閾値及び、生産モード時の第２の閾値を有し、前記第２の閾値は前記第１の閾値より高く設定され、前記メンテナンスモード時は、前記トルク検出値が前記第１の閾値を超えた場合は前記駆動源のサーボ機能がフリーとなるように設定することを特徴とする基板処理装置。
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