JP4294984B2 - 基板搬送装置及び基板処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ（以下ウエハという）等の基板を搬送するための基板搬送装置、及び基板搬送装置を備えた搬送室に複数の基板処理室が気密に接続された基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造装置の中に、基板搬送装置を備えた搬送室（トランスファチャンバ）に複数の処理室（プロセスチャンバ）を接続したクラスターツールあるいはマルチチャンバシステムなどと呼ばれているシステムがある。このシステムは基板に対して例えば複数の真空処理を行う場合に、真空を破らずに連続処理を行うことができ、また処理室を大気雰囲気から遠ざけることができ、更に高いスループットが得られるなどの利点がある。クラスターツールを有効に活用するためには、基板を効率的に搬送することが重要であり、効率的搬送を目的とした装置として特許文献１に記載された装置がある。
【０００３】
ここに記載されているクラスターツールは、図１２に示すように正方形状の搬送室９０の一辺にロードロック室９１が気密に接続される共に、他の三辺に２枚同時に処理できるチャンバ９２、９３及び９４が気密に接続され、搬送室９０内に基板であるウエハＷを搬送するためのウエハ搬送装置９５が配置されている。ウエハ搬送装置９５は、ウエハＷを２枚並べて保持できるブレードアセンブリ９５ａをアームアセンブリ９５ｂにより進退できるように、また図示しない回転機構により旋回できるように構成されている。このウエハ搬送装置９５によれば、２枚のウエハＷをロードロック室９１から同時に取り出してチャンバ９２（９３、９４）に同時に搬入することができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２７５８４８号の図１５、図１６及び段落００３１
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の搬送装置９５は、２枚のウエハＷを同時に搬送するので、搬送室９０の一辺に並ぶ２個のゲートバルブのうちの一方が閉じたままである場合には、その一辺に配置されたチャンバ９２（９３、９４）には、ウエハＷを搬送することができない。また１個のチャンバ内に２つの処理領域を形成しているが、例えば１辺に２個のチャンバを並べて配置した装置においては、その２個のチャンバのうちの一方がトラブル等により使用できない場合には、他方のチャンバも使えなくなってしまう。
【０００６】
また搬送装置９５のアームアセンブリ９５ｂは、２個の円形の磁石クランプに夫々設けられたアームを蛙の足形の伸縮をするように構成されてブレードアセンブリ９５ａに接続されているので、構成が複雑で高価であるという課題もある。
【０００７】
本発明は、このような背景の下になされたものであり、その目的は、搬送効率が高く、しかも搬送モードの自由度が大きくて構成が簡単な基板搬送装置を提供することにある。本発明の他の目的は、この基板搬送装置を適用することにより、高いスループットが得られ、また運転モードの自由度が高く、柔軟な運用を図ることができる基板処理装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の基板搬送装置は、旋回自在な第１の旋回アーム、基板を保持するための第１の基板保持アーム及び両アームの間に介在しかつ旋回アームよりも短い中段アームからなる３本のアームと、第１の旋回アームを駆動するための第１の旋回駆動部と、アームを伸縮駆動するための第１の伸縮駆動部と、を有する第１の多関節アームと、
前記第１の旋回アームと旋回中心が共通である旋回自在な第２の旋回アーム、及び前記第１の基板保持アームと同一平面上に位置し、基板を保持するための第２の基板保持アーム、並びに両アームの間に介在しかつ旋回アームよりも短い中段アームからなる３本のアームと、第２の旋回アームを駆動するための第２の旋回駆動部と、前記第１の伸縮駆動部とは独立して設けられ、アームを伸縮駆動するための第２の伸縮駆動部と、を有する第２の多関節アームと、を備え、
前記第１の多関節アーム及び第２の多関節アームの各々は、
前記旋回アームの旋回中心軸を回転中心とし、伸縮駆動部により回転する回転軸と、
この回転軸と同軸で前記旋回アームの基端部に設けられた基端プーリと、
前記旋回アームの先端部に設けられ、前記基端プーリとタイミングベルトにより連結された支持プーリと、
前記支持プーリと同軸で前記中段アームの基端部に設けられた中間プーリと、
前記中段アームの先端部に回転自在に設けられると共に、前記中間プーリとタイミングベルトにより連結され、基板保持アームと一体になって回転する先端プーリと、を備え、
旋回アームのアーム長をＲ１、中段アームのアーム長をＲ２と、すると、
Ａ＝１８０°／ｃｏｓ ^−１ ｛（Ｒ１−Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）｝
で表されるＡの値を用いて、基端プーリと支持プーリとの歯数比をＡ：１に設定し、中間プーリと先端プーリとの歯数比を１：Ａ／（Ａ−１）に設定し、
第１及び第２の基板保持アームは、前記旋回中心を通る水平な直線を挟んで左右に位置する基準位置と基板の受け取り位置との間を進退し、基準位置から基板受け取り位置まで進む方向が互いに同じであり、いずれも２枚の基板を保持できるように進退方向の両端部に保持部位を備えており、
第１の基板保持アームの基準位置と基板の受け取り位置とを結ぶ直線と、第２の基板保持アームの基準位置と基板の受け取り位置とを結ぶ直線とは、平行であり、
第１の多関節アーム及び第２の多関節アームの基準位置においては、両方の中段アームが一直線上に位置し、基板保持アームが中段アームと直交していることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、第１及び第２の基板保持アームにより２枚の基板を同時に保持し、各々互いに平行に直線あるいは直線に近い線に沿って移動することができるので、例えば２個の基板載置台が直線上に横並びに配置されている場合に高い搬送効率で搬送することができ、また第１及び第２の基板保持アームを互いに独立して進退できるので、大きな自由度で基板を搬送できる。
【００１０】
この発明の基板搬送装置は、例えば次のように構成することができる。
ａ．第１の基板保持アーム及び第２の基板保持アームは、同時に前進あるいは後退する。
ｂ．第１及び第２の基板保持アームが前記旋回中心を挟んで左右に並ぶ基準位置に置かれた状態で、第１及び第２の旋回アームが旋回する。
【００１１】
本発明の基板処理装置は、上記の基板搬送装置を用いたものであり、上記の基板搬送装置を備えた気密構造の搬送室と、
この搬送室の周囲に沿って配置され、当該搬送室と気密に接続された複数の基板処理室と、
前記基板処理室と搬送室とを連通し、互いに並んで設けられた第１及び第２の搬送口と、を備え、
第１及び第２の基板保持アームが夫々第１及び第２の搬送口を介して基板処理室との間で基板の受け渡しをすることを特徴とする。
【００１２】
前記第１及び第２の搬送口は例えば互いに隣接する基板処理室に夫々連通していてもよいし、あるいは共通の基板処理室に連通していてもよく、後者の場合には基板処理室内に２枚の基板を処理するために２つの載置台が設けられる。搬送室は例えば平面形状が四角形状に形成され、その四角形の一辺に、基板処理室に連通する第１及び第２の搬送口が並んで設けられる。また例えば搬送室の周囲には、第１の基板保持アーム及び第２の基板保持アームにより基板の受け渡しが行われる第１及び第２のロードロック室が当該搬送室に気密に接続されている。また基板処理装置及び搬送室は、例えば真空雰囲気または不活性ガス雰囲気とされる。また搬送室において、第１及び第２の多関節アームが旋回するときの第１及び第２の基板保持アームに保持される基板の移動軌跡上に第１及び第２の基板保持アームに対して相対的に昇降自在なバッファ載置部を設け、このバッファ載置部を介して第１及び第２の基板保持アームの間で基板の受け渡しができるように構成することが好ましい。このような発明の基板処理装置によれば、高いスループットが得られ、また運転モードの自由度が大きい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、本発明の基板処理装置の実施の形態を示す図である。この基板処理装置は、基板である複数枚のウエハを収納するカセット（搬送容器）Ｃが搬入される例えば２個の気密構造のカセット室１１、１２を備えている。カセット室１１、１２は各々大気側にゲートドアＧＤが設けられ、このゲートドアＧＤによって大気との間が気密に仕切られることとなる。カセット室１１、１２内には図２に示すようにカセット載置台１１ａを昇降させ、カセットＣ内のウエハ保持溝を順次後述の第１の搬送装置のアクセスレベルに位置させるための昇降部１１ｂが設けられている。
【００１４】
カセット室１１、１２の内側には、気密構造の第１の搬送室１３が気密に接続され、この第１の搬送室１３には、圧力調整可能な２個のロードロック室（待機室）である予備真空室１４、１５が左右に並んで気密に接続されている。更にこれら予備真空室１４、１５における第１の搬送室１３の反対側には真空雰囲気とされる第２の搬送室１６が気密に接続されている。なお図中１０は壁面部を構成するパネルである。
【００１５】
ここではオープン型カセットの場合について述べたが、密閉型の搬送容器（クローズ型カセット）を用いる場合には、カセット室は設けられず、パネル１０に形成された搬送口にカセットが直接気密に結合され、カセットの蓋とパネルの搬送口側のドアとを同時に開いて第１の搬送室１３とカセット内とを連通することになる。
【００１６】
第１の搬送室１３内には、ウエハＷを回転させてその向きを合わせるための位置合わせステージ１７、１８と、カセット室１１、１２及び予備真空室１４、１５並びに位置合わせステージ１７、１８の間でウエハＷを搬送するための第１の基板搬送装置２と、が設けられている。カセット室１１、１２及び第１の搬送室１３は、例えば不活性ガス雰囲気とされるが、真空雰囲気としてもよい。
【００１７】
第２の搬送室１６は、例えば四角形状に形成され、その中に第２の基板搬送装置３が設けられている。この第２の搬送室１６の四角形の３辺には、各辺に２個づつ基板処理室である真空チャンバ４（４Ａ、４Ｂ）、（４Ｃ、４Ｄ）、（４Ｅ、４Ｆ）が気密に接続され、残りの２辺に予備真空室１４、１５が接続されている。真空チャンバ４と第２の搬送室１６との接続部分には、搬送口を形成する断面形状が角形の通路部材４０が介在する。なお図中Ｇは仕切り弁であるゲートバルブである。
【００１８】
真空チャンバ４にて行われる真空処理としては、例えばエッチングガスによるエッチング、成膜ガスによる成膜処理、アッシングガスによるアッシングなどを挙げることができる。真空チャンバ４内には、図２に示すようにウエハＷを載置するための載置台４１及び処理ガスを供給するためのガス供給部４２などが設けられ、各真空チャンバ４における載置台４１上に載置されるうウエハＷの中心部は、第２の搬送室１６の中心を中心とする円の上にある。
【００１９】
次に本発明の基板搬送装置の実施の形態である第２の基板搬送装置３について詳述する。図３及び図４は夫々第２の基板搬送装置３の概観及び伝達系を示す図である。この基板搬送装置３はこの例では第１の多関節アーム３Ａと、第２の多関節アーム３Ｂと、を備え、第１の多関節アーム３Ａは、第２の搬送室１６の中心を旋回中心とする第１の旋回アーム５１と、この旋回アーム５１の先端部に水平方向に回動自在に設けられた第１の中段アーム５２と、この中段アーム５２の先端部に水平方向に回動自在に設けられた第１の基板保持アーム５３と、を備えている。中段アーム５２のアーム長（中間プーリ７６と先端プーリ７７との中心間距離）は旋回アーム５１のアーム長（基端プーリ７２と支持プーリ７３との中心間距離）よりも短く構成され、例えば旋回アーム５１のアーム長の１／２．５６に設定される。
【００２０】
第２の多関節アーム３Ｂは、その旋回中心軸が前記旋回アーム５１の旋回中心１００と共通し、旋回アーム５１の下方側に設けられた第２の旋回アーム６１と、この旋回アーム６１に設けられた第２の中段アーム６２と、この中段アーム６２に設けられた第２の基板保持アーム６３と、を備えている。第２の多関節アーム３Ｂの構造は第１の多関節アーム３Ａの構造と実質同じであるが、基板保持アーム６３の高さ位置を第１の多関節アーム３Ａの基板保持アーム５３と同じにするために即ち基板保持アーム５３、６３が同一平面上で搬送するように構成するために基板保持アーム６３の回動軸の長さなどにおいて異なっている。
【００２１】
第１の多関節アーム３Ａ及び第２の多関節アーム３Ｂは、基準位置においては旋回アーム５１、６１が一直線上になるように、また中段アーム５２、６２が夫々旋回アーム５１、６１と重なって一直線上になるように設定される。そしてこのとき基板保持アーム５３、６３は夫々中段アーム５２、６２と直交するように設定される。基板保持アーム５３（６３）は、長さ方向の真ん中位置にて中段アーム５２（６２）に軸支されており、そしていずれも２枚の基板を保持できるように進退方向の両端部に、ウエハＷを保持するためにフォーク状に形成された保持部位５４、５５（６４、６５）が設けられている。
【００２２】
第１及び第２の多関節アーム３Ａ、３Ｂの伝達系について図４を参照しながら説明すると、第１の多関節アーム３Ａの旋回アーム５１は旋回中心１００を回転中心とする筒状の旋回軸７０により旋回するように構成されている。旋回アーム５１の基端側には、旋回中心１００を回転中心とし、筒状の旋回軸７０の中に設けられた回転軸７１により旋回アーム５１とは独立して回転自在な基端プーリ７２が設けられている。旋回アーム５１の先端部には、中段アーム５２を支持して中段アーム５２と一体になって回転する支持プーリ７３が回転自在に設けられており、この支持プーリ７３は、基端プーリ７２とタイミングベルト７４により連結されている。
【００２３】
支持プーリ７３の上側に設けられた中空の回転軸７５の上端部には中段アーム５２が固定されている。中段アーム５２の基端部には、前記支持プーリ７３と同軸に例えば歯数が同じである同径の中間プーリ７６が設けられる一方、中段アーム５２の先端部には、先端プーリ７７が回転自在に設けられ、この先端プーリ７７は中間プーリ７６とタイミングベルト７８により連結されている。中間プーリ７６は、中空の回転軸７５内を通って旋回アーム５１に固定された軸部７６ａに固定されている。先端プーリ７７の上側に設けられた回転軸７９の上端部には基板保持アーム５３が固定されている。
【００２４】
この実施の形態では、多関節アーム３Ａの伸縮時において基板保持アーム５３の移動軌跡を直線にできるだけ近い線にしようとするものであり、そのためには、基端プーリ７２と支持プーリ７３との歯数比をＡ：１に設定し、中間プーリ７６と先端プーリ７７との歯数比を１：Ａ／（Ａ−１）に設定する必要がある。なおＡは次の値である。
Ａ＝１８０°／ｃｏｓ^−１ ｛（Ｒ１−Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）｝
既述のようにＲ１＝２．５６Ｒ２であるから、この例では、基端プーリ７２と支持プーリ７３との歯数比を例えば２．７４：１に設定し、中間プーリ７６と先端プーリ７７との歯数比を例えば１：１．５７に設定している。
【００２５】
第２の多関節アーム３Ｂにおいて、８０は筒状の旋回軸、８１は筒状の回転軸、８２は基端プーリ、８３は支持プーリ、８４はタイミングベルト、８５は回転軸、８６は中間プーリ、８６ａは軸部、８７は先端プーリ、８８はタイミングベルト、８９は回転軸である。基端プーリ８２の回転軸８１が第１の多関節アーム３Ａの旋回軸７０を囲むように設けられている点、基板保持アーム６３の回転軸８９が第１の多関節アーム３Ａの基板保持アーム５３の回転軸７９よりも長い点などにおいて、第２の多関節アーム３Ｂは第１の多関節アーム３Ａと異なるが、搬送の機能を決定する構成については第１の多関節アーム３Ａと全く同様である。従って、旋回軸８０及び回転軸８１の回転中心は前記旋回中心１００であり、また中段アーム６２のアーム長は旋回アーム６１のアーム長の１／２．５６に設定され、基端プーリ８２と支持プーリ８３との歯数比が２．７４：１に設定され、中間プーリ８６と先端プーリ８７との歯数比が１：１．５７に設定されている。
【００２６】
図４において５６及び５７は夫々第１の多関節アーム３Ａにおける旋回軸７０の駆動部及び回転軸７１の駆動部であり、６６及び６７は夫々第２の多関節アーム３Ｂにおける旋回軸８０の駆動部及び回転軸８１の駆動部である。これら駆動部５６、５７、６６、６７はモータ、プーリ及びベルトなどからなる機構に相当する。回転軸駆動部５７及び既述の基端プーリ７２などの各プーリ、タイミングベルト、回転軸などは、第１の多関節アーム３Ａを伸縮動作させるための第１の伸縮駆動部に相当し、回転軸駆動部６７及び既述の基端プーリ８２などの各プーリ、タイミングベルト、回転軸などは、第２の多関節アーム３Ｂを伸縮動作させるための第２の伸縮駆動部に相当する。
【００２７】
なお、第１及び第２の多関節アーム３Ａ、３Ｂにおける旋回軸７０、８０及び回転軸７１、８１並びにこれらに関連する部位の具体的構造の一例について図５に示しておく。図５中、５６ａ、５７ａは夫々旋回軸７０及び回転軸７１を回転させるためのプーリであり、夫々モータＭ１及びこのモータＭ１の裏に隠れて見えないモータＭ２により駆動される。６６ａは旋回軸８０を回転させるプーリであり、モータＭ３により駆動プーリ６６ｃ及びベルト６６ｂを介して駆動される。６７ａは回転軸８１を回転させるプーリであり、モータＭ４により駆動プーリ６７ｃ及びベルト６７ｂを介して駆動される。モータＭ１〜Ｍ４は搬送室３の底面をなすベースＢＥに固定されている。
【００２８】
次いで上述の実施の形態の作用について説明する。第１の多関節アーム３Ａにおいては、旋回軸７０の駆動部５６（図４参照）については停止し、回転軸７１の駆動部５７については動作させて基端プーリ７２を回転させると、中段アーム５２を支持している回転軸７５が回転しようとする。このとき旋回軸７０は駆動部５６から回転力は与えられていないが、フリーな状態（回転可能な状態）にあるため、図６に示すように基端プーリ７２が時計方向に回転すると、中段アーム５２が旋回アーム５１に対して開こうとするため時計方向に回転すると共に旋回アーム５１も反時計方向に回転する。
【００２９】
なお図６において、Ｌ１は第１の関節アーム３Ａが基準位置にあるときの旋回アーム５１の軸線（旋回中心１００と支持プーリ７３の回転中心とを結ぶ線）、Ｌ２は旋回アーム５１がα度回転したときの中段アーム５２の軸線（中間プーリ７６の中心と先端プーリ７７の中心とを結ぶ線）、Ｌ３は第１の関節アーム３Ａが基準位置にあるときの基板保持アーム５３の軸線（先端プーリ７７の中心と基板保持アーム５３がウエハＷを保持したときのウエハＷの中心とを結ぶ線であり、基板保持アーム５３の幅方向の中心線）、Ｌ４は旋回アーム５１がα度回転したときの基板保持アーム５３の軸線である。また図６では他方の保持部位５５は省略してある。
【００３０】
ここで基端プーリ７２と支持プーリ７３との歯数比が２．７４：１であることから、旋回アーム５１が基準位置からα度だけ回転すると中段アーム５２は−２．７４α度回転する。また中段アーム５２が時計方向に回転すると、中間プーリ７６が中段アーム５２に対して相対的に反時計方向に回転するので、基板保持アーム５３は反時計方向に回転し、中間プーリ７６と先端プーリ７７との歯数比が１：１．５７であるから、基板保持アーム５３は１．７４５α度回転する。従って図７に示すように第１の多関節アーム３Ａを基準位置から伸長させて基板保持アーム５３を前進させると、基板保持アーム５３、詳しくは基板保持アーム５３に保持されるウエハＷの中心位置の軌跡は、直線に近い線（実質直線）を描くことになる。また第２の多関節アーム３Ｂにおいても同様の動きをし、基板保持アーム６３に保持されるウエハＷの中心位置の軌跡は、実質直線を描くことになる。つまり基板保持アーム５３、６３は互いに平行に実質直線運動をすることになる。
【００３１】
この実施の形態の技術は、基板保持アーム５３の基準位置とウエハＷの受け渡し位置とを結ぶ直線と、基板保持アーム６３の基準位置とウエハＷの受け渡し位置とを結ぶ直線とが平行であり、各基準保持アーム５３、６３を夫々基準位置からウエハＷの受け渡し位置まで一直線上に移動させようとするものであるが、実際の設計では直線から少しはずれた曲線上を移動することとなり、いわば実質的な直線に沿って移動することになる。なお直線から意図的に大きく外れた軌道を移動させることは意味がないが、この場合においても本発明の権利範囲に含まれる。
【００３２】
また図７において基端プーリ７２、８２を逆転させた場合（反時計方向に回転させた場合）においても全く同様に前進方向の軌跡と対称の軌跡を描きながら基板保持アーム５３、６３が移動する。
【００３３】
そして第１の多関節アーム３Ａについて、基準位置にある状態で駆動部５６、５７を同時に動作させて基端プーリ７２及び旋回軸７０を反時計方向に回転させ、かつ第２の多関節アーム３Ｂについて、基準位置にある状態で駆動部６６、６７を同時に動作させて基端プーリ８２及び旋回軸８０を反時計方向に回転させると、図８に示すように第１及び第２の多関節アーム３Ａ及び３Ｂは図１の実線で示してある基準位置にある状態のまま反時計方向に旋回動作（回転）する。
【００３４】
第２の基板搬送装置３は以上のような動作をするので、基板処理装置を運転する上で例えば次のような搬送を行う。図１を参照すると、処理前のウエハＷはカセットＣに保持されて外部からカセット室１１あるいは１２内に搬入され、ゲートドアＧＤが閉じられて気密空間とされた後、例えば不活性ガス雰囲気とされる。そしてカセット室１１、１２の内側のゲートバルブＧが開かれ、不活性ガス雰囲気とされている第１の搬送室１３内の第１の基板搬送装置２によりカセット室１１内のカセットＣ及びカセット室１２内のカセットＣから同時にウエハＷが取り出されて位置合わせステージ１７、１８に搬送される。なお第１の基板搬送装置２も２つの多関節アームからなり、同時に２枚のウエハＷを搬送できるように構成されている。
【００３５】
これら２枚のウエハＷはその向きが所定の向きに合わせられた後、第１の基板搬送装置２により予備真空室１４、１５に搬入され、予備真空室１４、１５を所定の真空雰囲気とした後、第２の搬送装置３により所定の真空チャンバ４に同時に搬入される。そして例えば真空チャンバ４Ｃ、４Ｄにて夫々ウエハＷの真空処理が終了し、また予備真空室１４、１５には次に処理すべきウエハＷが待機しているとすると、例えば第２の基板搬送装置３の基板保持アーム５３、６３が既述のように互いに平行に同時に前進して、夫々予備真空室１４、１５内に進入し、保持部位５５、６５によりウエハＷを受け取る。次いで基板保持アーム５３、６３が夫々真空チャンバ４Ｃ、４Ｄ内に進入して夫々保持部位５４、６４によりウエハＷを受け取る。しかる後、第２の基板搬送装置３が図８にて説明したように１８０度旋回し（詳しくは既述の旋回アーム５１、６１が１８０度旋回して）、基板保持部位５４、６４に夫々保持されている処理済みのウエハＷを予備真空室１４、１５に搬入すると共に、保持部位５５、６５に夫々保持されている処理前のウエハＷを真空チャンバ４Ｃ、４Ｄに搬入する。
【００３６】
予備真空室１４、１５に夫々搬入されたウエハＷは、第１の基板搬送装置２によりカセット室１１、１２のカセットＣ内に例えば同時に戻される。ここまでの説明は、真空チャンバ４Ｃ、４Ｄに着目しているが、例えば真空チャンバ４Ａ、４Ｂにおいて各々ウエハの真空処理が終了していると、同様にしてウエハの入れ替えが行われる。
【００３７】
また第２の搬送室１６の一辺に並ぶ２個の真空チャンバ例えば４Ａ、４Ｂで第１の処理を行い、他の辺の２個の真空チャンバ例えば４Ｃ、４Ｄで第２の処理を行い、更に他の辺の２個の真空チャンバ例えば４Ｅ、４Ｆで第３の処理を行う場合には、第２の基板搬送装置３により、真空チャンバ４Ａ、４Ｂで第１の処理がされた夫々のウエハＷを２枚同時に真空チャンバ４Ｃ、４Ｄに搬送し、次いで真空チャンバ４Ｃ、４Ｄにて第２の処理がされたウエハＷを２枚同時に真空チャンバ４Ｅ、４Ｆに搬送するようにしてもよい。
【００３８】
また例えば図１において真空チャンバ４Ａがトラブルあるいはメンテナンスなどにより使用できない場合には、真空チャンバ４Ｃ、４Ｄ及び真空チャンバ４Ｅ、４Ｆに対しては、２枚同時にウエハＷの受け渡しを行うが、真空チャンバ４Ｂに対しては第１あるいは第２の多関節アーム３Ａ、３Ｂの一方のみを伸縮してウエハＷの受け渡しを行う。
【００３９】
上述の実施の形態によれば、第１の多関節アーム３Ａの基板保持アーム５３及び第２の多関節アーム３Ｂの基板保持アーム６３が旋回中心１００を挟んで左右に並ぶ基準位置から直線的に進退できるように構成されているので、一辺に並ぶ２個の真空チャンバ４、４に対して一括してウエハＷの受け渡しを行うことができ、搬送効率が高いことから、高いスループットで処理することができる。ここでいう「一括して」とは、２枚のウエハＷを同時に受け渡す場合に限らず、第１及び第２の多関節アーム３Ａ、３Ｂを順番に伸縮する場合も含んでいる。また旋回半径が小さくて済むので搬送領域が狭く、装置の小型化を図ることができる。
【００４０】
そして第１及び第２の多関節アーム３Ａ、３Ｂが独立して伸縮できることから、一辺に並ぶ２個の真空チャンバ４、４のうち片方を使用しない場合でも、他方の真空チャンバ４を使用することができるなど、運転モードの自由度が高く、柔軟な運用を行うことができる。更にまた基板保持アームである基板保持アーム５３、６３は各々両端部に保持部位（５４、５５）、（６４、６５）が設けられていて２枚づつウエハＷを保持することができるので、旋回動作の頻度を少なくすることができ、この点からも高い効率で搬送することができる。更に第２の基板搬送装置３は、多関節アームを用いているので、構造が簡単であり、低コストに抑えることができる。
【００４１】
図１の例では、第２の搬送室１６の一辺に２個の真空チャンバ４、４が並んでいるが、１個の真空チャンバであって搬送口が２個ある場合にも適用できる。この場合２個の搬送口のうちの一方のゲートバルブが開かない状態になっていても、第１及び第２の多関節アーム３Ａ、３Ｂの片方を伸縮することによって、他方の搬送口を使用して真空チャンバに対してウエハＷの受け渡しを行うことができる。
【００４２】
更に図９及び図１０に示すように、第２の搬送室１６において、第１及び第２の多関節アーム３Ａ、３Ｂが旋回するときの第１及び第２の基板保持アーム５３、６３に保持されるウエハＷの移動軌跡（平面で見たときの移動軌跡）上に、この例では基板保持部位５４、５５、６４、６５の移動軌跡上に昇降部２０１により昇降自在なバッファ載置部であるバッファ載置台２００を設けることが好ましい。このように構成すれば、このバッファ載置台２００を介して第１及び第２の基板保持アーム５３、６３の間でウエハＷの受け渡しができる。例えば図１０に示すように第２の基板保持アーム６３の保持部位６４がウエハＷを保持しているとすると、第１及び第２の多関節アーム３Ａ、３Ｂを旋回させて第２の基板保持アーム６３上のウエハＷをバッファ載置台２００の上方に位置させ、次いでバッファ載置台２００を上昇させて第２の基板保持アーム６３の保持部位６４であるフォーク部分間を通過させてウエハＷを受け取る。その後、第１及び第２の多関節アーム３Ａ、３Ｂを旋回させて第１の基板保持アーム５３の保持部位５４をウエハＷの真下に位置させ、バッファ載置台２００を下降させることによりバッファ載置台２００からウエハＷが第１の基板保持アーム５３に受け渡される。従って例えば第２の搬送室１６の一辺に並ぶ２個の真空チャンバ４、４の一方で処理したウエハＷを第１及び第２の基板保持アーム５３、６３の一方で取りだし、次いでバッファ載置台２００を介して第１及び第２の基板保持アーム５３、６３の他方に受け渡し、その後２個の真空チャンバ４、４の他方に搬入することができ、一辺で隣り合う真空チャンバ４、４間で連続プロセスを行うことができるなど、運用の自由度が更に大きくなる。
【００４３】
上述の実施の形態では、第１の多関節アーム３Ａと第２の多関節アーム３Ｂとの旋回軸は互いに独立させた構造としているが、両者の旋回軸を共通化してもよい。例えば第１及び第２の旋回アーム５１、６１を共通の駆動部で駆動してもよいし、例えば第１及び第２の旋回アーム５１、６１を一体化してもよい。図１１に旋回軸を共通化した場合の動作の一例を示しておく。なお第１の多関節アーム３Ａと第２の多関節アーム３Ｂは各々３本のアームの組み合わせのみならず、４本以上のアームを組み合わせたものであってもよい。
【００４４】
本発明は、基板搬送装置を備えた搬送室の周囲に設けられるチャンバが全て基板処理室であり、例えばそのうちの２個の基板処理室から当該搬送室に夫々ウエハが搬入され、別の２個の基板処理室から夫々ウエハが搬出されるといった装置に対しても適用できる。また基板処理室は枚葉式の真空処理室に限らず、バッチ式で熱処理を行うための例えば縦型のバッチ炉と、このバッチ炉内に基板を搬入するための例えば不活性ガス雰囲気のローディングエリアと、を含む区画空間であってもよい。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の基板搬送装置によれば、第１及び第２の多関節アームを用い、第１及び第２の基板保持アームが互いに並んで直線または直線に近い線に沿って進退するように伸縮するので、同時あるいは順番に受け渡しを行うことにより２枚の基板を同時に保持することができ、搬送効率が高い。また多関節アームを用いていることから構成が簡単であり、低コスト化を図れる。更に第１及び第２の基板保持アームが互いに独立に進退できるので、例えば２つ並ぶチャンバの一方に対してのみウエハの搬送ができるなど、搬送モードの自由度が大きい。そしてこの基板搬送装置を基板処理装置に適用することにより、高いスループットが得られ、また運転モードの自由度が高く、柔軟な運用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る基板処理装置の実施の形態を示す全体平面図である。
【図２】上記の基板処理装置の概略を示す概略縦断面図である。
【図３】本発明に係る基板搬送装置の実施の形態を示す概観図である。
【図４】上記の基板搬送装置の伝達系を示す説明図である。
【図５】上記の基板搬送装置の一部について具体的な構成例を示す断面図である。
【図６】上記の基板搬送装置の動作原理を示す説明図である。
【図７】上記の基板搬送装置の伸縮動作を示す説明図である。
【図８】上記の基板搬送装置の旋回動作を示す説明図である。
【図９】基板処理装置の他の実施の形態の一部を示す概観図である。
【図１０】上記の他の実施の形態において基板保持アーム間でウエハを持ち変える様子を示す説明図である。
【図１１】基板処理装置の更に他の実施の形態を示す平面図である。
【図１２】従来の基板処理装置を示す平面図である。
【符号の説明】
Ｗ 半導体ウエハ
１１、１２ カセット室
１３ 第１の搬送室
１４、１５ 予備真空室
１６ 第２の搬送室
２ 第１の基板搬送装置
３ 第２の基板搬送装置
４（４Ａ〜４Ｆ） 真空チャンバ
３Ａ 第１の多関節アーム
３Ｂ 第２の多関節アーム
５１、６１ 旋回アーム
５２、６２ 中段アーム
５３、６３ 基板保持アーム
５４、５５、６４、６５ 保持部位
７０、８０ 旋回軸
７２、８２ 基端プーリ
７３、８３ 支持プーリ
７６、８６ 中間プーリ
７７、８７ 先端プーリ
１００ 旋回中心軸

Claims (9)

1. 旋回自在な第１の旋回アーム、基板を保持するための第１の基板保持アーム及び両アームの間に介在しかつ旋回アームよりも短い中段アームからなる３本のアームと、第１の旋回アームを駆動するための第１の旋回駆動部と、アームを伸縮駆動するための第１の伸縮駆動部と、を有する第１の多関節アームと、
   前記第１の旋回アームと旋回中心が共通である旋回自在な第２の旋回アーム、及び前記第１の基板保持アームと同一平面上に位置し、基板を保持するための第２の基板保持アーム、並びに両アームの間に介在しかつ旋回アームよりも短い中段アームからなる３本のアームと、第２の旋回アームを駆動するための第２の旋回駆動部と、前記第１の伸縮駆動部とは独立して設けられ、アームを伸縮駆動するための第２の伸縮駆動部と、を有する第２の多関節アームと、を備え、
   前記第１の多関節アーム及び第２の多関節アームの各々は、
   前記旋回アームの旋回中心軸を回転中心とし、伸縮駆動部により回転する回転軸と、
   この回転軸と同軸で前記旋回アームの基端部に設けられた基端プーリと、
   前記旋回アームの先端部に設けられ、前記基端プーリとタイミングベルトにより連結された支持プーリと、
   前記支持プーリと同軸で前記中段アームの基端部に設けられた中間プーリと、
   前記中段アームの先端部に回転自在に設けられると共に、前記中間プーリとタイミングベルトにより連結され、基板保持アームと一体になって回転する先端プーリと、を備え、
   旋回アームのアーム長をＲ１、中段アームのアーム長をＲ２と、すると、
   Ａ＝１８０°／ｃｏｓ ^−１ ｛（Ｒ１−Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）｝
   で表されるＡの値を用いて、基端プーリと支持プーリとの歯数比をＡ：１に設定し、中間プーリと先端プーリとの歯数比を１：Ａ／（Ａ−１）に設定し、
   第１及び第２の基板保持アームは、前記旋回中心を通る水平な直線を挟んで左右に位置する基準位置と基板の受け取り位置との間を進退し、基準位置から基板受け取り位置まで進む方向が互いに同じであり、いずれも２枚の基板を保持できるように進退方向の両端部に保持部位を備えており、
   第１の基板保持アームの基準位置と基板の受け取り位置とを結ぶ直線と、第２の基板保持アームの基準位置と基板の受け取り位置とを結ぶ直線とは、平行であり、
   第１の多関節アーム及び第２の多関節アームの基準位置においては、両方の中段アームが一直線上に位置し、基板保持アームが中段アームと直交していることを特徴とする基板搬送装置。
2. 第１の基板保持アーム及び第２の基板保持アームは、同時に前進あるいは後退することを特徴とする請求項１記載の基板搬送装置。
3. 第１及び第２の基板保持アームが前記旋回中心を挟んで左右に並ぶ基準位置に置かれた状態で、第１及び第２の旋回アームが旋回することを特徴とする請求項１または２記載の基板搬送装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一つに記載の基板搬送装置を備えた気密構造の搬送室と、
   この搬送室の周囲に沿って配置され、当該搬送室と気密に接続された複数の基板処理室と、
   前記基板処理室と搬送室とを連通し、互いに並んで設けられた第１及び第２の搬送口と、を備え、
   第１及び第２の基板保持アームが夫々第１及び第２の搬送口を介して基板処理室との間で基板の受け渡しをすることを特徴とする基板処理装置。
5. 第１及び第２の搬送口は互いに隣接する基板処理室に夫々連通していることを特徴とする請求項４記載の基板処理装置。
6. 搬送室は平面形状が四角形状に形成され、その四角形の一辺に、基板処理室に連通する第１及び第２の搬送口が並んで設けられることを特徴とする請求項４または５記載の基板処理装置。
7. 基板処理室及び搬送室は、真空雰囲気または不活性ガス雰囲気とされることを特徴とする請求項４ないし６のいずれか一つに記載の基板処理装置。
8. 搬送室の周囲には、第１の基板保持アーム及び第２の基板保持アームにより基板の搬出入が行われる第１及び第２のロードロック室が当該搬送室に気密に接続されていることを特徴とする請求項４ないし７のいずれか一つに記載の基板処理装置。
9. 搬送室において、第１及び第２の多関節アームが旋回するときの第１及び第２の基板保持アームに保持される基板の移動軌跡上に第１及び第２の基板保持アームに対して相対的に昇降自在なバッファ載置部を設け、このバッファ載置部を介して第１及び第２の基板保持アームの間で基板の受け渡しができるように構成したことを特徴とする請求項４ないし８のいずれか一つに記載の基板処理装置。

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