JP4312965B2 - 真空処理装置 - Google Patents
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Description
【技術分野】
この発明は、例えば、半導体ウェーハ、LCD基板等の被処理体の真空処理装置に関する。
【0002】
【背景技術】
半導体デバイスを製造するための各工程において、被処理体としての半導体ウェーハをクリーンルーム側から所定の処理を行うプロセス室側へ引き渡すために、あるいは処理済みの半導体ウェーハをプロセス室側からクリーンルーム側へ引き渡すために、ロード・ロック室及びトランスファチャンバが設けられている。そして、ロード・ロック室及びトランスファチャンバに半導体ウェーハを搬送する搬送装置が設けられている。
【0003】
すなわち、従来の真空処理装置は、処理室、ロード・ロック室及びトランスファチャンバが連設された構造である。そして、スループットを犠牲にしないように考慮すると、ロード・ロック室の真空雰囲気内に処理済み及び処理前の少なくとも2枚の半導体ウェーハを格納する必要がある。
【0004】
また、従来、搬送装置としての搬送アーム機構には、スカラ(SCARA;Select-ive Compliance Assembly Robot Arm)型ツインピックアップ、スカラ型デュアルアームタイプ、フロッグレッグ型ツインピックタイプ等が知られている。これらは、いずれもアームを回動自在に連結した多関節構造であり、アームの基端側に旋回機構を有し、先端側に半導体ウェーハを支持するピックを有している。そして、アームの旋回運動及び関節部の屈伸運動によって、半導体ウェーハを搬送するようになっている。
【0005】
しかしながら、前述したスカラ型ツインピックアップ、スカラ型デュアルアームタイプ、フロッグレッグ型ツインピックタイプ等の搬送アームは、構成要素が多くて構造と動作が複雑であり、またアームが旋回するスペースを設けるためにロード・ロック室が大型化し、コストが高くなっている。
【0006】
【発明の開示】
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、前記事情に着目してなされたもので、搬送アームの構造および動作の簡素化により、装置の小型化とコストダウンを図ることのできる真空処理装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、この目的を達成するために、真空処理室と、この真空処理室との間に設けられた真空側ゲートバルブと、当該真空側ゲートバルブとは反対の側に設けられた大気側ゲートバルブとを有し、前記真空側ゲートバルブを介して真空処理室と連通する真空予備室と、この真空予備室内に設けられ、前記真空処理室に対して被処理体を搬入・搬出する搬送アームと、前記真空予備室内に設けられた、被処理体を一時的に支持するための第1および第2のバッファとを備え、前記第1のバッファを前記真空処理室側に、前記第2のバッファを前記大気側ゲートバルブ側に、それぞれ配置し、前記第1および第2のバッファ並びに前記真空処理室を一直線上に配置すると共に、前記搬送アームは、屈伸自在のアーム部と、被処理体を支持する支持部とを有すると共に、前記アーム部の屈伸運動に伴って、前記支持部が姿勢を保持しつつ旋回することなく前記一直線に対応する直進運動経路に沿ってのみ連続的に直進運動するように構成されている、ことを特徴とする真空処理装置を提供するものである。
【0009】
このような真空処理装置によれば、搬送アームにおいてアーム部を屈伸するだけで支持部で支持した被処理体の搬入・搬出を行うことができるので、搬送アームの構造および動作を簡素化することができる。また、搬送アームを旋回する必要がないので、真空予備室の小型化を図ることができる。従って、従来よりも真空処理装置のコストダウンを図ることができる。
【0010】
前記搬送アームのアーム部は、旋回駆動軸と、この旋回駆動軸に固定された基端部と、先端部とを有する駆動側旋回アームと、この駆動側旋回アームの先端部に旋回従動軸を介して回動自在に連結された基端部と、前記支持部が関節部を介して回動自在に連結された先端部とを有する従動側旋回アームと、前記旋回駆動軸と前記旋回従動軸との間、および前記旋回従動軸と前記関節軸との間にそれぞれ設けられた動力伝達部材とを備えるように構成することができる。
【0011】
前記真空予備室内において、前記第1のバッファが前記真空処理室側に、前記第2のバッファが前記真空処理室とは反対の側に、それぞれ配置されると共に、前記第1のバッファの下方にプリアライメント機構が設けられていてもよい。
【0012】
また、前記第1および第2のバッファのいずれか一方にプリアライメント機構が設けられていてもよい。
【0013】
これらの真空処理装置によれば、プリアライメント機構によって、被処理体に対して、真空処理室に搬入する前にアライメントを行うことができる。
【0014】
また、前記搬送アームの支持部は、開閉可能な一対のピックからなり、その閉時に被処理体の下面を支持し、開時に被処理体を解放するように構成するともできる。
【0015】
このような真空処理装置によれば、搬送アームにおいて、一対のピックを開閉することにより、アーム部の屈伸によらずに被処理体の授受を行うことが可能となる。
【0016】
また、前記第1および第2のバッファは、各バッファに支持された被処理体同士が垂直方向から見て重なり合うように設けてもよい。
【0017】
さらに、前記搬送アームの支持部は、それぞれ被処理体を支持可能な上段側支持部と下段側支持部とを有し、これらの上段側支持部と下段側支持部とは、前記支持部の直進方向で互いに前後にオフセットしているように構成してもよい。その場合、前記搬送アームの支持部が、前記第1および第2のバッファの少なくとも一方として機能するようにすることもできる。
【0018】
これらの真空処理装置によれば、前後にオフセットした上段側支持部と下段側とで、それぞれ被処理体を支持することで、2つの支持部を独立して動かすものよりも構造を簡素化すると共に、搬送アームの動作の低減を図ることができる。
【0019】
【発明を実施するための最良の形態】
以下、本発明による真空処理装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0020】
図1a〜図3は第1の実施形態を示している。図1aに示す真空処理装置は、被処理体としての半導体ウェーハ(以下、単にウェーハWという)をエッチング処理する真空処理室1と、真空予備室2とを備えている。この場合、真空予備室2は、トランスファチャンバとロード・ロック室とを兼ねている。真空処理室1と真空予備室2とは、真空側ゲートバルブ3を介して連通している。真空予備室2の真空側ゲートバルブ3とは反対の側には、大気側ゲートバルブ4が設けられている。
【0021】
真空予備室2の略中央部には、後述するスカラ型シングルピックタイプの搬送アーム5が設けられている。真空予備室2内には、ウェーハWを一時的に支持するための第1および第2のバッファ6,7が、それぞれ搬送アーム5を挟むように設けられている。このうち、第1のバッファ6は真空処理室1側に設けられ、第2のバッファ7は大気側ゲートバルブ4側(真空処理室1とは反対の側)に設けられている。
【0022】
次に、上記搬送アーム5は、屈伸自在のアーム部5aと、ウェーハWを支持する二股状の支持部16とを有している。アーム部5aについて説明すると、図1bに示すように、真空予備室2の底部であるベース11には、正逆回転可能なモータ等の旋回駆動部12が鉛直方向に固定されている。この旋回駆動部12は、真空予備室2の内部に突出した旋回駆動軸13を有している。この旋回駆動軸13には、駆動側旋回アーム14の基端部が固定されている。
【0023】
図1a及び図1bに示すように、駆動側旋回アーム14の先端部には従動側旋回アーム15の基端部が(水平面内で)回動自在に連結されている。この従動側旋回アーム15の先端部には、上記支持部16が(水平面内で)回動自在に連結されている。そして、駆動側旋回アーム14と従動側旋回アーム15の回動によってアーム部5aが屈伸し、これに伴って支持部16が姿勢を維持したまま直進運動するようになっている。
【0024】
そして、上記の第1及び第2のバッファ6,7は、搬送アーム5における支持部16の直進運動経路上に配置されている。これら第1のバッファ6と第2のバッファ7とは同一構造であるため、図2に示す第1のバッファ6についてのみ説明する。図2に示すように、真空予備室2の内部にはエアシリンダあるいはモータ等の昇降駆動部17によって昇降する一対の昇降軸18が設けられている。各昇降軸 18の上端部には、支持片19が固定されている。この支持片19は上面に段差を有しており、その下段には樹脂、シリコンゴム、あるいはセラミック等からなる複数本(好ましくは3,4本)のバッファピン20が突設されている。
【0025】
そして、バッファ6,7は、これらのバッファピン20によってウェーハWの周縁部を下方から支持するようになっている。なお、これらのバッファピン20に代えて着脱式のO(オー)リングを用いることもできる。その場合は、清掃時にOリング自体を交換することで、バッファピン20回りの清掃の困難性を回避することができる。
【0026】
さらに、図1bに示すように、第1のバッファ6の下方には、ウェーハWをプリアライメントするプリアライメント機構21が設けられている。このプリアライメント機構21は、真空予備室2のベース11に設けられた昇降・回転駆動部22によって昇降及び回転する円板23と、この円板23から鉛直方向に突出する複数本のピン24とを有している。そして、プリアライメント機構21は、複数本のピン24によってウェーハWを水平状態に支持してプリアライメントするようになっている。
【0027】
次に、第1の実施形態の動作について、図3に示す(a)〜(k)の各段階毎に説明する。
【0028】
図3(a)は、真空処理室1内でウェーハWのエッチング処理中を示している。この段階では、真空側ゲートバルブ3(図1a)は閉塞され、搬送アーム5は真空予備室2内において待機状態にある。
【0029】
図3(b)は、ウェーハWのエッチング処理が終了し、リフターピン(図示しない)によってウェーハWが上昇し、同時に真空側ゲートバルブ3が開放された状態を示す。
【0030】
図3(c)は、処理済みのウェーハWを真空処理室1から搬出する状態を示している。この段階では、まず、搬送アーム5の支持部16が前進して真空処理室1内のウェーハWの下方に位置すると、リフターピンが下降してウェーハWが支持部16に載置される。また、第2のバッファ7が下降位置で待機し、搬送アーム5の支持部16が後退する。
【0031】
図3(d)は、処理済みのウェーハWを真空処理室1から真空予備室2へ搬出した状態を示している。この段階では、支持部16に支持されたウェーハWが第2のバッファ7上に位置すると、第2のバッファ7が上昇して支持部16からウェーハWを受け取る。
【0032】
図3(e)は、搬送アーム5の支持部16が真空予備室2内において前進した状態を示す。
【0033】
図3(f)は、搬送アーム5の支持部16が第1のバッファ6上に位置した状態を示している。この段階では、第1のバッファ6に支持された処理前のウェーハWが支持部16に受け渡される。
【0034】
図3(g)は、処理前のウェーハWを真空処理室1に搬入する状態を示している。この段階では、搬送アーム5の支持部16が前進し、支持部16が真空処理室1内の下部電極(図示しない)上に位置すると、リフターピンが上昇して支持部16からウェーハWを受け取る。その後、搬送アーム5の支持部16は後退し、真空側ゲートバルブ3が閉塞される。
【0035】
図3(h)は、真空処理室1内でエッチング処理中を示している。この段階では、真空予備室2にN2ガスが供給され、大気圧になると、大気側ゲートバルブ4(図1a)が開放される。
【0036】
図3(i)は、大気側ゲートバルブ4が開放した後、処理済みのウェーハWを真空予備室2から搬出し、処理前のウェーハWを真空予備室2に搬入する状態を示している。この段階では、処理前のウェーハWの搬入が終了する。すなわち、処理前のウェーハWが第2のバッファ7に支持されると、大気側ゲートバルブ4が閉塞される。
【0037】
図3(j)は、真空予備室2が真空引きされ、搬送アーム5の支持部16が後退し、第1及び第2のバッファ6,7が下降した状態を示す。
【0038】
図3(k)は、搬送アーム5の支持部16が前進し、第2のバッファ7が上昇した状態を示している。この段階で、真空処理室1内でエッチングが終了すると、再び図3(a)に戻り、前述した動作を繰り返す。
【0039】
本実施形態によれば、真空予備室2内にスカラ型シングルピックタイプの搬送アーム5を設けることにより、搬送アーム5においてアーム部5aを屈伸するだけで支持部16で支持したウェーハWの搬入・搬出を行うことができる。このため、搬送アームの構造および動作を簡素化することができる。また、搬送アーム5を旋回する必要がないので、真空予備室2の小型化を図ることができる。従って、従来よりも真空処理装置のコストダウンを図ることができる。
【0040】
また、真空予備室2内において第1のバッファ6の下方にプリアライメント機構21を設けているため、真空処理室1に搬入する直前にウェーハWのプリアライメントを行うことができる。このため、真空処理室1にウェーハWを精度良く搬入することができる。
【0041】
次に、図4〜図8は第2の実施形態を示し、第1の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。本実施形態は、真空予備室2の内部にスカラ型シングルクワガタピックタイプの搬送アーム30を配置したものである。
【0042】
図4に示すように、前記搬送アーム30は、屈伸駆動用アーム31とピック駆動用アーム32とが対をなすように構成されている。各駆動用アーム31,32は、それぞれ屈伸自在のアーム部31a,32aと、支持部を構成するピック53,73とを有している。
【0043】
まず、屈伸駆動用アーム31について説明すると、図5に示すように構成されている。真空予備室2の底板からなるベース33に、第1のモータ34が回転軸(旋回駆動軸)35を鉛直方向に向けて取り付けられている。回転軸35には駆動側旋回アーム36の基端部がボルト37によって固定されている。駆動側旋回アーム36内の空洞部36aには、回転軸35に対して回転自在な第1のプーリ38が嵌合されている。この第1のプーリ38は、ボルト39によってベース33に固定されている。
【0044】
駆動側旋回アーム36の先端部には、第1の枢支軸(旋回従動軸)40が固定されている。この第1の枢支軸40は駆動側旋回アーム36の上面より上方に突出している。また、第1の枢支軸40には第2のプーリ41が回転自在に嵌合されている。第1のプーリ38と第2のプーリ41は回転比が1:2の関係にあり、両プーリ38,41間には、動力伝達部材としての第1のベルト42が掛け渡されている。
【0045】
第2のプーリ41の上端面には、従動側旋回アーム43の基端部がボルト44によって固定されている。従動側旋回アーム43の空洞部43aの内部において、第3のプーリ45がボルト46によって第1の枢支軸40に固定されている。さらに、従動側旋回アーム43の先端部には、第2の枢支軸(関節軸)47が固定されている。この第2の枢支軸47には、第4のプーリ48が回転自在に嵌合されている。第3のプーリ45と第4のプーリ48は回転比が2:1の関係にあり、両プーリ45,48間には、動力伝達部材としての第2のベルト49が掛け渡されている。
【0046】
第4のプーリ48の端面には、従動側旋回アーム43の上面から突出するベース50が設けられている。第2の枢支軸47には、第5のプーリ51がボルト52によって回転自在に嵌合されている。さらに、第5のプーリ51の上面には第1ピック53が固定されている。
【0047】
次に、ピック駆動用アーム32について説明すると、図6に示すように構成されている。真空予備室2の底板からなるベース33には第2のモータ54が回転軸55を鉛直方向に向けて取り付けられている。回転軸55には駆動側旋回アーム56の基端部が旋回自在に設けられている。駆動側旋回アーム56内の空洞部56aには、回転軸55に対して第1のプーリ58がボルト59によって固定されている。
【0048】
駆動側旋回アーム56の先端部には、第1の枢支軸(旋回従動軸)60が回転自在に設けられている。この第1の枢支軸60は駆動側旋回アーム56の上面より上方に突出している。また、第1の枢支軸60には第2のプーリ61が嵌着されている。第1のプーリ58と第2のプーリ61は回転比が1:1の関係にあり、両プーリ58,61間には動力伝達部材としての第1のベルト62が掛け渡されている。
【0049】
第1の枢支軸60には従動側旋回アーム63の基端部がボルト66によって回転自在に嵌合されている。従動側旋回アーム63内の空洞部63aにおいて、第3のプーリ65が第2のプーリ61に固定されている。さらに、従動側旋回アーム63の先端部には、第2の枢支軸(関節軸)67が固定されている。この第2の枢支軸67には、第4のプーリ68が嵌着されている。第3のプーリ65と第4のプーリ68は回転比が1:1の関係にあり、両プーリ65,68間には動力伝達部材としての第2のベルト69が掛け渡されている。
【0050】
第2の枢支軸67には、従動側旋回アーム63の上面から突出するベース50が回転自在に設けられている。第2の枢支軸67の上端部には、第4のプーリ68に固定された第5のプーリ71が、ボルト72によって回転自在に嵌合されている。さらに、第5のプーリ71の上面には第2ピック73が固定されている。
【0051】
ここで図7aに示すように、屈伸駆動用アーム31の第5のプーリ51と、ピック駆動用アーム32の第5のプーリ71とは、クロスベルト74が掛け渡されている。
【0052】
以上のように構成された屈伸駆動用アーム31及びピック駆動用アーム32は次のように作動する。
【0053】
まず、第1のモータ38のプーリ径を2r、第1のプーリ41のプーリ径をr、第3のプーリ45のプーリ径をr、第4のプーリ48のプーリ径を2rとそれぞれ設定する。
【0054】
第1のモータ34の回転軸35のθ度回転によって駆動側旋回アーム36がθ度回動したとする。すると、第1のプーリ38はベース33に固定されているため、駆動側旋回アーム36に対して相対的に−θ度回転する。また、第1のプーリ38のプーリ径は2rであるので、第1ベルトの変位量L1は、L1=−2θrで表される。このとき、プーリ径rの第2のプーリ41は−2θ回転する。
【0055】
また、従動側旋回アーム43は、第2のプーリ41に固定されているので、−2θ度回動する。第3のプーリ45は、従動側旋回アーム43に固定されていないため、従動側旋回アーム43に対して相対的に2θ回転する。このときの第2ベルト49の変位量L2は、第3のプーリ45のプーリ径がrなので、L2=2θrとなる。このとき、従動側旋回アーム43に対する第4のプーリ48の回転角は、プーリ径2rよりθとなり、ベース50の姿勢は保持される。
【0056】
ここで、屈伸駆動用アーム31の回動は、ベース33付近に掛けられたクロスベルト(図示しない)によってピック駆動用アーム32に伝達されるようになっている。
【0057】
このことにより、屈伸駆動用アーム31のθ度回転によって、ピック駆動用アーム32の駆動側旋回アーム56が−θ度回転する。このとき、第1のプーリ58は相対的にθ度回転し、第1のベルト62を介して第2のプーリ61はθ度回転する。従動側旋回アーム63は、駆動側旋回アーム56の回転と、上記のように姿勢保持されたベース50との関係で、2θ度旋回することになる。
【0058】
また、第2のプーリ61に直付けされた第3のプーリ65は、駆動側旋回アーム56に対してθ度回転し、従動側旋回アーム63に対しては−θ度回転する。また、第4のプーリ68も、従動側旋回アーム63に対して−θ度回転することになる。以上により、第4のプーリ68の回転は見掛け上は止まっているため、従動側旋回アーム63の屈伸によっては、第1及び第2ピック53,73の開閉は起こらない。
【0059】
第1及び第2ピック53,73を開閉するためには、駆動側旋回アーム56の第1のプーリ58をθ度回転させる。第2のモータ54は第1のプーリ58に対して直結され、駆動側旋回アーム56から独立しているため、第1のプーリ58の回転にかかわらず駆動側旋回アーム56は停止している。
【0060】
第1のプーリ58のθ度回転により、第2のプーリ61、第3のプーリ65、第4のプーリ68は、それぞれθ度回転し、第5のプーリ71もθ度回転する。この間、第4のプーリ68と従動側旋回アーム63は独立しているため、従動側旋回アーム63は停止している。
【0061】
第5のプーリ71,51同士はクロスベルト74で繋がれているため、一方の第5のプーリ71のθ度回転により、他方の第5のプーリ51は−θ度回転する。従って、従動側旋回アーム63は静止したままで、第1及び第2ピック53,73が開閉動作する。
【0062】
次に図7bは、本実施形態のバッファ構成を示している。図7bにおいて、一対の第1のバッファ6a,6aの間に、第2のバッファ7aが設けられている。第1のバッファ6a,6aは、第1の実施形態のバッファ6,7と基本的に同一構造であるので、説明を省略する。第2のバッファ7aは、昇降軸18bの上部に円板状の支持片19bが設けられ、この支持片19bの上面に複数本のバッファピン20bが鉛直方向に突出して設けられた構造を有している。
【0063】
次に、第2の実施形態の動作について、図8に示す(a)〜(k)の各段階毎に説明する。
【0064】
図8(a)は、真空処理室1内でウェーハWのエッチング処理中を示している。この段階では、真空側ゲートバルブ3は閉塞され、搬送アーム30は真空予備室2内において待機状態にある。
【0065】
図8(b)は、ウェーハWのエッチング処理が終了した状態を示している。この段階では、リフターピン(図示しない)によってウェーハWが上昇し、同時に真空側ゲートバルブ3(図4)が開放される。
【0066】
図8(c)は、処理済みのウェーハWを真空処理室1から搬出する状態を示している。この段階では、まず、搬送アーム30が(図4に示す駆動側旋回アーム36,56と従動側旋回アーム43,63の回動により)第1及び第2ピック53,73の閉じた状態で伸長する。そして、第1及び第2ピック53,73が真空処理室1内のウェーハWの下方に位置すると、リフターピンが下降してウェーハWが第1及び第2ピック53,73に載置される。また、第1及び第2のバッファ6a,7aが上昇位置で待機し、搬送アーム30の第1及び第2ピック53,73が後退する。
【0067】
図8(d)は、処理済みのウェーハWを真空処理室1から真空予備室2へ搬出した状態を示している。この段階では、第1及び第2のピック53,73に支持されたウェーハWが第2のバッファ7a上に位置すると、第2のバッファ7aが上昇して第1及び第2ピック53,73からウェーハWを受け取って支持する。
【0068】
図8(e)は、搬送アーム30の第1及び第2ピック53,73が開いた状態を示している。この段階では、第2のバッファ7aと共に処理済みのウェーハWが下降する。
【0069】
図8(f)は、搬送アーム30の第1及び第2ピック53,73が開いた状態を示している。この段階では、第1のバッファ6aが下降して処理前のウェーハWが第1及び第2ピック53,73に支持される。
【0070】
図8(g)は、処理前のウェーハWを真空処理室1に搬入する状態を示している。この段階では、搬送アーム30の第1及び第2ピック53,73が前進し、真空処理室1の下部電極の上方に位置する。すると、リフターピンが上昇して第1及び第2ピック53,73からウェーハWが受け取る。そして、搬送アーム30の第1及び第2ピック53,73が後退し、真空側ゲートバルブ3が閉塞される。
【0071】
図8(h)は、リフターピンが下降してウェーハWが真空処理室1内の下部電極(図示しない)上にセットされ、真空側ゲートバルブ3が閉じた状態を示す。
【0072】
図8(i)は、真空処理室1内でのエッチング処理中を示している。この段階では、真空予備室2にN2ガスが供給され、大気圧になると、大気側ゲートバルブ4が開放される。また、第1及び第2ピック53,73が開き、第2のバッファ7aが上昇して、第2のバッファ7a上の処理済みのウェーハWを真空予備室2から搬出する準備をする。
【0073】
図8(j)は、第1及び第2ピック53,73が閉じ、処理済みのウェーハWを真空予備室2から搬出し、第2のバッファ7aが下降して、処理前のウェーハWを真空予備室2内の第1のバッファ6a上に搬入する状態を示す。
【0074】
図8(k)は、処理前のウェーハWの搬入が終了した状態を示している。この段階では、大気側ゲートバルブ4(図4)が閉塞され、真空予備室2の真空引きが行われる。この間に真空処理室1内でエッチングが終了すると、再び図8(a)に戻り、前述した動作を繰り返す。
【0075】
本実施形態によれば、真空予備室2内にスカラ型シングルクワガタピックアップタイプの搬送アーム30を設けることにより、搬送アームの構造及び動作の簡素化を図ることができる。また、搬送アーム30を旋回することなく、第1及び第2ピック53,73の開閉とアーム部31a,32aの屈伸だけで、搬送アーム30とバッファ6a,7aとの間でウェーハWの受け渡しを行うことができ、真空予備室2の小型化を図ることができる。従って、従来よりも真空処理装置のコストダウンを図ることができる。
【0076】
なお、第2のバッファ7aに旋回機能を追加することで、第2のバッファ7aにプリアライメント機能を持たせるようにすれば、真空処理装置1に搬入する直前にウェーハWのプリアライメントを行うことができる。
【0077】
次に、図9〜図11は第3の実施形態を示し、第1及び2の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。本実施形態は、真空予備室2の内部にスカラ型シングルクワガタピックタイプの片持ち搬送アーム80を配置したものである。
【0078】
図9に示すように、前記搬送アーム80は、屈伸自在のアーム部80aと、支持部を構成する一対のピック111,112とを有している。アーム部80aは、駆動側旋回アーム81、従動側旋回アーム82、並びに両アーム81,82の内部に設けられた屈伸駆動系およびピック駆動系を有している。
【0079】
まず、屈伸駆動系について説明する。図10に示すように、真空予備室2の底板からなるベース83に、アーム駆動用モータ84が回転軸(旋回駆動軸)85を鉛直方向に向けて取り付けられている。回転軸85には駆動側旋回アーム81の基端部が固定されている。駆動側旋回アーム81内の空洞部81aには、回転軸85に対して回転自在な第1のプーリ86が嵌合されている。この第1のプーリ86はベース83に固定されている。
【0080】
駆動側旋回アーム81の先端部には、枢支軸87aが固定されている。この枢支軸87aには、第1の枢支軸(旋回従動軸)87を有する第2のプーリ88が嵌着されている。第1のプーリ86と第2のプーリ88は回転比が1:2の関係にあり、両プーリ86,88間には動力伝達部材としての第1のベルト89が掛け渡されている。
【0081】
第1の枢支軸87の上端面には、従動側旋回アーム82の基端部がボルト90によって固定されている。従動側旋回アーム82の空洞部82a内において、第3のプーリ91が、第1の枢支軸87に回転自在に嵌合されると共に、駆動側旋回アーム81に対して固定されている。
【0082】
さらに、従動側旋回アーム81の先端部には第2の枢支軸(関節軸)92が回転自在に設けられている。この第2の枢支軸92には第4のプーリ93が固定されている。第3のプーリ91と第4のプーリ93は回転比が2:1の関係にあり、両プーリ91,93間には、動力伝達部材としての第2のベルト94が掛け渡されている。第2の枢支軸92は従動側旋回アーム82の上面から突出しており、その上端部にボックス形状のユニット95が固定されている。
【0083】
次に、ピック駆動系について説明する。図10に示すように、上記ピック駆動用モータ96の回転軸97は、アーム駆動用モータ84及び回転軸85を貫通して駆動側旋回アーム81の空洞部81a内まで突出している。この回転軸97の先端部には第5のプーリ98が固定されている。
【0084】
駆動側旋回アーム81の第1の枢支軸87には、第6のプーリ99が回転自在に嵌合されている。第5のプーリ98と第6のプーリ99は回転比が1:2の関係にあり、両プーリ98,99間には動力伝達部材として第3のベルト100が掛け渡されている。第6のプーリ99は、第1の枢支軸87に嵌合する連結管101を介して、従動側旋回アーム82の空洞部82a内に設けられた第7のプーリ102と連結されている。
【0085】
従動側旋回アーム82の第2の枢支軸92には、第8のプーリ103が嵌合されている。第7のプーリ102と第8のプーリ103は回転比が2:1の関係にあり、両プーリ102,103間には動力伝達部材として第4のベルト104が掛け渡されている。第8のプーリ103は、第2の枢支軸92に嵌合する連結管105を介して、ユニット95の内部に設けられた第9のプーリ106と連結されている。
【0086】
図11に示すように、ユニット95の内部には、第9のプーリ106に隣接して第10のプーリ107と第11のプーリ108が三角形に配置されている。第9のプーリ106と第10のプーリ107との間には第5のベルト109が掛け渡され、同一方向に回転するようになっている。また、第9のプーリ106と第11のプーリ108との間には第6のベルト110が十字掛けされ、互いに逆方向に回転するようになっている。
【0087】
さらに、第10のプーリ107には第1ピック111が一体的に設けられ、第11のプーリ108には第2ピック112が一体的に設けられている。このことにより、一対のピック111,112が開閉するようになっている。
【0088】
以上のように構成された第3の実施形態の動作は、第2の実施形態の動作と基本的に同じであるため、説明を省略する。
【0089】
図12は第3の実施形態の変形例を示している。図12に示す変形例は、第1ピック111と一体に回転する第10のプーリ107と、第2ピック112と一体に回転する第11のプーリ108との間に、ベルト113を十字掛けしたものである。この場合は、第10のプーリ107を直接回動させることで、一対のピック111,112が開閉される。
【0090】
次に、図13a〜図15は第4の実施形態を示し、第1の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。
【0091】
図13a及び図13bにおいて、真空予備室2の略中央部には後述するスカラ型2段ピックタイプの搬送アーム121が設けられている。また、真空予備室2内において、真空処理室1側にウェーハWを一時的に支持するバッファ122が設けられ、大気側ゲートバルブ4側(真空処理室1とは反対の側)に受け渡しステージ123が設けられている。
【0092】
上記搬送アーム121は、屈伸自在のアーム部121aと、ウェーハWを支持する上下二段の支持部124a,124bとを有している。図13bにおいて、真空予備室2のベース11には旋回駆動部12が鉛直方向に固定され、この旋回駆動部12の旋回駆動軸13は真空予備室2の内部に突出している。
【0093】
この旋回駆動軸13には、駆動側旋回アーム14の基端部が固定されている。さらに、駆動側旋回アーム14の先端部には、従動側旋回アーム15の基端部が回動自在に連結されている。この従動側旋回アーム15の先端部には、上記支持部124a,124bが連結されている。そして、駆動側旋回アーム14と従動側旋回アーム15の回動によってアーム部121aが屈伸し、これに伴って支持部124a,124bが姿勢を維持したまま直進運動するようになっている。
【0094】
上記支持部124a,124bは、図14a及び図14bに示すように、下段側支持部124aと上段側支持部124bとから構成されている。これらの支持部124a,124bは、下段側支持部124aより上段側支持部124bの方が前方に突出するように、前後方向(当該支持部124a,124bの直進方向)で互いに前後にオフセットして設けられている。両支持部124a,124bは略同一の二股形状である。そして、上段側支持部124bが処理前のウェーハWを支持し、下段側支持部124aが処理済みのウェーハWを支持するようになっている。
【0095】
また、上記バッファ122は、図13bに示すように、エアシリンダやモータ等の昇降駆動部125によって昇降する一対の昇降軸126で支持された支持片127を有している。また、上記受け渡しステージ123は、モータ等の旋回駆動部128によって旋回する旋回軸129で支持された支持台130を有している。
【0096】
次に、第4の実施形態の動作について、図15に示す(a)〜(j)の各段階毎に説明する。
【0097】
図15(a)は、真空処理室1内でウェーハWのエッチング処理中を示している。この段階では、真空側ゲートバルブ3(図13a)は閉塞され、搬送アーム121は真空予備室2内において待機状態にある。
【0098】
図15(b)は、ウェーハWのエッチング処理が終了した状態を示している。この段階では、リフターピン(図示しない)によってウェーハWが上昇し、同時に真空側ゲートバルブ3が開放される。
【0099】
図15(c)は、処理済みのウェーハWを真空処理室1から搬出する状態を示している。この段階では、処理前のウェーハWは、搬送アーム121の上段側支持部124bに支持されている。
【0100】
まず、搬送アーム121の支持部124a,124bが前進し、下段側支持部124aが真空処理室1内のウェーハWの下方に位置する。すると、リフターピンが下降して、ウェーハWが下段側支持部124aに載置される。この状態において上段側支持部124bは、ウェーハWを一時的に支持するバッファ機能を果たしている。
【0101】
図15(d)は、処理前のウェーハWを真空処理室1へ搬入する状態を示している。この段階では、搬送アーム121が後退して上段側支持部124bが下部電極(図示しない)に対向すると、リフターピンが上昇して上段側支持部124bに支持された処理前のウェーハWを受け取る。
【0102】
図15(e)は、搬送アーム121が後退して処理済みのウェーハWを真空処理室1から真空予備室2へ搬出した状態を示している。この段階では、下段側支持部124aに支持された処理済みのウェーハWがバッファ122上に位置すると、バッファ122が上昇して上段側支持部124bから当該ウェーハWを受け取って支持する。
【0103】
図15(f)は、搬送アーム121がさらに後退して真空側ゲートバルブ3が閉塞され、真空処理室1がスロー排気開始した状態を示す。この間にバッファ122が上昇し、処理済みのウェーハWを上段側支持部124bより高い位置で保持する。
【0104】
図15(g)は、バッファ122上の処理済みのウェーハWを、受取りステージ123で受け取る状態を示している。この段階では、バッファ122が上昇した後、受取りステージ123の支持台130(図13a)がバッファ122に対向する位置まで旋回する。次に、バッファ126が下降して、処理済みのウェーハWが受取りステージ123の支持台130に載置される。そして、受取りステージ123が元の位置まで旋回する。
【0105】
図15(h)は、処理済みのウェーハWを搬出する状態を示している。この段階では、大気側ゲートバルブ4(図13a)が開放して、受取りステージ123で支持された処理済みのウェーハWが真空予備室2から搬出される。次に、処理前のウェーハWが受取りステージ123の支持台130に載置される。
【0106】
図15(i)は、処理前のウェーハWを真空処理室1に搬入する準備の状態を示している。この段階では、大気側ゲートバルブ4が閉塞され、真空予備室2がスロー排気された後、本排気を開始する。このとき、受取りステージ123が旋回してバッファ122が上昇し、処理前のウェーハWがバッファ122で支持される。その後、受取りステージ123は元の位まで旋回する。次に、バッファ122が下降すると、搬送アーム121の上段側支持部124bに処理前のウェーハWが支持される。
【0107】
図15(j)は、真空処理室1内でのエッチング処理が終了した状態を示している。この段階では、真空側ゲートバルブ3が開放する。そして、再び図15(a)に戻り、前述した動作を繰り返す。
【0108】
本実施形態によれば、真空予備室2内にスカラ型2段ピックアップタイプの搬送アーム121を設ける、すなわち、搬送アーム121の支持部にバッファ機能を持たせることにより、搬送アームの構造及び動作の簡素化を図ることができる。また、搬送アーム121を旋回することなく、アーム部121aの屈伸だけで、ウェーハWの搬入・搬出を行うことができ、真空予備室2の小型化を図ることができる。従って、従来よりも真空処理装置のコストダウンを図ることができる。また、搬送アーム121におけるアーム部121aの一度の屈伸で、処理済みと処理前のウェーハWの入れ替えができるので、処理速度の向上も実現できる。
【0109】
次に、図16には、各実施形態におけるバッファの変形例が示されている。図16に示すバッファ160は、昇降軸18’の上端部に固定された支持片19’を有している。この支持片19’は、複数の上記バッファピン20が上面に配置された平板状の支持部190を有している。そして、これらのバッファピン20(若しくは上記Oリング)によってウェーハWの中央部を下方から支持するようになっている。また、支持片19’は、支持部190と昇降軸18’の上端部との間を水平に連結する連結部192を有している。この連結部192は、垂直方向から見て略L字形状をなしている。
【0110】
なお、以上の各実施形態においては、ウェーハのエッチング処理を行うために適用した場合を示したが、これに限定されるものではなく、CVD処理を行う処理装置においても適用できることはいうまでもない。
【0111】
また、図1a〜図3に示した第1の実施形態では、垂直方向から見て、第1及び第2のバッファを前後にずらして配置したが、図7bに示した第2の実施形態のように、両バッファに被処理体を支持させた状態において、垂直方向から見て、被処理体が重なり合うように、第1及び第2のバッファを配置することも可能である。そうすることにより、真空予備室の平面寸法を小さくすることができる。ただし、第1の実施形態のように、処理済みと未処理の被処理体を共に高い位置のバッファで支持するようにすれば、被処理体上に塵埃が付着する可能性を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1a】 本発明による真空処理装置の第1の実施形態を示す概略的水平断面図。
【図1b】 図1aに示す実施形態の概略的縦断面図。
【図2】 図1aに示す実施形態におけるバッファの斜視図。
【図3】 図1aに示す実施形態の動作を段階毎に示した図。
【図4】 本発明による真空処理装置の第2の実施形態を示す図で、(a)は概略的水平断面、(b)は(a)の屈伸駆動用アーム部分、(c)は(a)のピック駆動用アーム部分を示す図。
【図5】 図4に示す実施形態における屈伸駆動用アームの縦断面図。
【図6】 図4に示す実施形態におけるピック駆動用アームの縦断面図。
【図7a】 図4に示す実施形態における関節部の縦断面図。
【図7b】 図4に示す実施形態におけるバッファを示す斜視図。
【図8】 図4に示す実施形態の動作を段階毎に示した図。
【図9】 本発明による真空処理装置の第3の実施形態を示す概略的水平断面図。
【図10】 図9に示す実施形態における搬送アームの縦断面図。
【図11】 図9に示す実施形態における関節部の概略的平面図。
【図12】 図9に示す実施形態の変形例を示す概略的水平断面図。
【図13a】 本発明による真空処理装置第4の実施形態を示す概略的水平断面図。
【図13b】 図13aに示す実施形態の概略的縦断面図。
【図14a】 図13aに示す実施形態における支持部を示す平面図。
【図14b】 図14aに示す支持部の斜視図。
【図15】 図13aに示す実施形態の動作を段階毎に示した図。
【図16】 各実施形態におけるバッファの変形例を示す斜視図。
Claims (10)
- 真空処理室と、
この真空処理室との間に設けられた真空側ゲートバルブと、当該真空側ゲートバルブとは反対の側に設けられた大気側ゲートバルブとを有し、前記真空側ゲートバルブを介して真空処理室と連通する真空予備室と、
この真空予備室内に設けられ、前記真空処理室に対して被処理体を搬入・搬出する搬送アームと、
前記真空予備室内に設けられた、被処理体を一時的に支持するための第1および第2のバッファと
を備え、
前記第1のバッファを前記真空処理室側に、前記第2のバッファを前記大気側ゲートバルブ側に、それぞれ配置し、前記第1および第2のバッファ並びに前記真空処理室を一直線上に配置すると共に、
前記搬送アームは、屈伸自在のアーム部と、被処理体を支持する支持部とを有すると共に、前記アーム部の屈伸運動に伴って、前記支持部が姿勢を保持しつつ旋回することなく前記一直線に対応する直進運動経路に沿ってのみ連続的に直進運動するように構成されている、ことを特徴とする真空処理装置。 - 前記搬送アームのアーム部は、
旋回駆動軸と、
この旋回駆動軸に固定された基端部と、先端部とを有する駆動側旋回アームと、
この駆動側旋回アームの先端部に旋回従動軸を介して回動自在に連結された基端部と、
前記支持部が関節部を介して回動自在に連結された先端部とを有する従動側旋回アームと、
前記旋回駆動軸と前記旋回従動軸との間、および前記旋回従動軸と前記関節軸との間にそれぞれ設けられた動力伝達部材とを備えた、ことを特徴とする請求項1記載の真空処理装置。 - 前記第1のバッファの下方にプリアライメント機構が設けられている、ことを特徴とする請求項1記載の真空処理装置。
- 前記プリアライメント機構は、被処理体を昇降及び回転させる昇降・回転駆動部を有する、ことを特徴とする請求項3記載の真空処理装置。
- 前記第1および第2のバッファのいずれか一方にプリアライメント機構が設けられている、ことを特徴とする請求項1記載の真空処理装置。
- 前記プリアライメント機構は、被処理体を昇降及び回転させる昇降・回転駆動部を有する、ことを特徴とする請求項5記載の真空処理装置。
- 前記搬送アームの支持部は、開閉可能な一対のピックからなり、その閉時に被処理体の下面を支持し、開時に被処理体を解放するように構成されている、ことを特徴とする請求項1記載の真空処理装置。
- 前記第1および第2のバッファは、各バッファに支持された被処理体同士が垂直方向から見て重なり合うように設けられている、ことを特徴とする請求項1記載の真空処理装置。
- 前記搬送アームの支持部は、それぞれ被処理体を支持可能な上段側支持部と下段側支持部とを有し、
これらの上段側支持部と下段側支持部とは、前記支持部の直進方向で互いに前後にオフセットしている、ことを特徴とする請求項1記載の真空処理装置。 - 前記搬送アームの支持部が、前記第1および第2のバッファの少なくとも一方として機能する、ことを特徴とする請求項9記載の真空処理装置。
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