JP4526136B2 - 被処理物搬送装置、半導体製造装置及び被処理物の処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チャンバ内で被処理物を搬送する被処理物搬送装置、この被処理物搬送装置を備えた半導体製造装置、及びこの半導体製造装置を用いた被処理物の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８に従来の半導体製造装置の要部を構成する被処理物を搬送する被処理物搬送装置を示す。真空チャンバは、縦型の真空チャンバ１と、これの上下に横に連結される２つの連結チャンバ２、３とから構成され、半導体ウェハを納めたウェハカセットまたは半導体ウェハなどの被処理物４を、真空チャンバ１と連結チャンバ２、３との間で搬送できるようになっている。図８(a) は真空チャンバ１と上部連結チャンバ２間の矢印Ｂで示す水平方向の搬送状態を示す正面図、(b) は(a) の側面図、(c) は真空チャンバ１内での矢印Ａで示す垂直方向の搬送状態を示す正面図、(d) は真空チャンバ１と下部連結チャンバ３間の矢印Ｂで示す水平方向の搬送状態を示す正面図である。
【０００３】
被処理物搬送ロボット１２を昇降させる昇降機構１６は真空チャンバ１内に配置される。この昇降機構１６の構成を説明すると、真空チャンバ１内の上下に配設したエレベータ取付ベース５、６間に、直状のガイドシャフト７とボールねじ８とが平行に立設される。このボールねじ８にガイドシャフト７に沿って昇降する昇降台９を取り付ける。このために昇降台９にボールねじ８と螺合するねじ孔と、ガイドシャフト７を遊嵌するガイド孔とを設け、ボールねじ８に昇降台９を螺合して、ボールねじ８を回転させることにより、ガイドシャフト７に沿って昇降台９を昇降するようになっている。ボールねじ８を回転させる駆動源であるモータ１０は大気対応として真空チャンバ１外の大気中に設置される。これは真空対応のモータが高価だからである。モータ１０の回転軸は磁気シール１１を介して真空チャンバ１内に挿入され、エレベータ取付ベース５を介してボールねじ８に連結され、モータ回転軸の回転がボールねじ８に伝達されるようになっている。
【０００４】
昇降台９だけでは被処理物４に垂直方向（矢印Ａ）の昇降動作しか得られないため、昇降台９に被処理物搬送ロボット１２を連結して、被処理物４の水平方向（矢印Ｂ）の動作を含めた複合動作を得るようにしてある。被処理物搬送ロボット１２は、搬送アーム１３とモータなどからなる駆動部１４とから構成され、駆動部１４によって搬送アーム１３を伸縮ないし旋回して、ウェハを載せたウェハカセットなどの被処理物４を水平方向に搬送する。
【０００５】
被処理物搬送ロボット１２全体を昇降させないのであれば、被処理物搬送ロボット１２の駆動部１４を真空チャンバ１の外部に設けることは可能であるが、被処理物搬送ロボット１２全体を昇降させるため、駆動部１４を外部との連絡を断たれた気密容器１５内に収容し、駆動部１４の動作に伴って発生する塵が真空チャンバ１内に飛び散らないようにしてある。前述したのと同じ理由で、駆動部１４を真空対応にすると高価になるから、通常気密容器１５内は大気圧として、大気圧対応の安価な駆動部を使う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の被処理物搬送装置には次のような問題点があった。
【０００７】
(1) 真空チャンバ１内に、ガイドシャフト７、ボールねじ８、昇降台９等の摺動部を有する昇降機構１６を配置してあるため、摺動部からパーティクル等が発生し、真空チャンバ１内のクリーン環境を汚す可能性があるうえ、昇降機構１６が真空チャンバ１内にあるため真空チャンバ１が大型化する。
【０００８】
(2) 昇降台９に連結された気密容器１５内の駆動部１４は大気圧対応であるため、気密容器１５の気密が漏れて真空チャンバ１内と同様に気密容器１５内が真空になると、真空対応でない駆動部１４が破損して安定に稼働できなくなる可能性がある。これを防ぐには駆動部１４を高価な真空対応にしなければならない。
【０００９】
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解消して、チャンバ内に設けられる被処理物搬送手段を安定に稼働させることができる被処理物搬送装置、半導体製造装置及び被処理物の処理方法を提供することにある。また本発明の目的は、チャンバ内での発塵を低減し、チャンバを小形化できる被処理物搬送装置、半導体製造装置、及び被処理物の処理方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、チャンバと、前記チャンバ内に設けられ、搬送部及び前記搬送部を駆動する駆動部とを有して、前記駆動部で前記搬送部を駆動して前記搬送部に載置される前記被処理物を搬送する被処理物搬送手段と、前記被処理物搬送手段の前記駆動部を前記チャンバ内で気密に格納する気密容器と、前記チャンバの外側から前記チャンバ内に気密に挿入されて前記気密容器に連結され、前記チャンバに対して前記気密容器を進退させて前記チャンバ内で前記被処理物搬送手段全体を移動するシャフトと、前記チャンバ外に設けられ、前記シャフトを進退させる移動機構と、前記シャフトに設けられ、前記気密容器を前記チャンバの外部に通じて前記気密容器内を外部雰囲気とする通気路とを備えた被処理物搬送装置である。前記チャンバ内の圧カは、真空であっても大気圧であっても、さらにはその他の圧力であっても良い。
【００１１】
チャンバの外に設けた移動機構を動かすと、シャフトを介してチャンバ内に収納した気密容器が移動するため、気密容器に取り付けられた被処理物搬送手段全体が移動する。気密容器内の駆動部は気密容器が外部に通じているため、外部雰囲気下で動かすことができる。駆動部を動かすと、被処理物搬送手段自体が動いて、搬送部上に載せた被処理物がチャンバ内の他の場所、もしくはチャンバと連結された他の連結チャンバへ搬送される。
【００１２】
チャンバ内に設けられた被処理物搬送手段のうち、搬送部はチャンバ内で露出しているが、駆動部は外部と通ずる気密容器で気密に格納された構成である。したがって、被処理物搬送手段をチャンバ内で稼働させても、チャンバの雰囲気にさらされる搬送部と異なり、駆動部はチャンバの雰囲気にさらされないため、チャンバ内の圧力に対応させる必要がなく、安価な大気対応型でよい。また、気密容器は外部と通じているため、たとえ気密容器の気密が漏れても、チャンバ内が外部雰囲気となるだけで、気密容器内の雰囲気には変化が生じないので、気密漏れによって駆動部が故障するようなことはない。
【００１３】
また、移動機構をチャンバの外部に設けたので、移動機構の動作時に生じる発塵がチャンバ内で生じることはなく、チャンバのクリーン度が向上する。また、チャンバ内に移動機構を収納する必要がないため、チャンバを小形化でき、装置のコストダウンが図れる。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明において、前記通気路に、前記チャンバの外部から前記気密容器に対して不活性ガス又は大気雰囲気もしくはそれらの混合ガスを供給及び排気する給排路を備えた被処理物搬送装置である。
【００１５】
気密容器内を単に外部雰囲気とするのではなく、通気路に積極的に給排路を設けるようにして、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスのいづれか又は大気雰囲気（エアー）、もしくはそれらの混合ガスを気密容器内に供給すれば、真空容器内に格納されている被処理物搬送手段を構成する駆動部のモータ等を冷却することができ、駆動部の寿命をより長期化することができる。また、気密容器内へ供給したガスは気密容器内を循環してから排気されるため、駆動部から発生する汚染物質を気密容器内から排除することができるので、もし気密容器の気密が漏れた場合でも、チャンバ内への汚染量を低減することができる。
【００１６】
第３の発明は、第２の発明において、前記シャフトに設けた前記通気路を介して前記チャンバの外部から前記気密容器内に格納された駆動部に配線を通した被処理物搬送装置である。このようにシャフトに設けた通気路を利用するという簡単な構造で、駆動部に必要な信号ラインや電源ライン等の接続も可能となる。
【００１７】
第４の発明は、第１〜第３の発明において、前記シャフトをベローズで覆い、ベローズ始端をＯリングなどからなる封止手段でチャンバに固着し、ベローズ終端をＯリングなどからなる封止手段で移動機構に固着して、前記シャフトが挿入される前記チャンバを気密構造とした被処理物搬送装置である。Ｏリングなどからなる封止手段によりシャフトとチャンバ、およびシャフトと移動機構とのシールを容易かつ安価に確保でき、ベローズによりシャフトの軸方向運動に対するシールを容易かつ安価に確保できる。封止手段にはＯリングの他にテフロンリングでも、エラストマーガスケットでもよい。
【００１８】
第５の発明は、第１〜第４の発明において、前記被処理物が半導体ウェハ、ガラス基板またはこれらを収容するためのカセットである被処理物搬送装置である。本発明の被処理物搬送手段は、被処理物が半導体ウェハ、ガラス基板またはこれらを収容するためのカセットである場合に特に好適に使用される。
【００１９】
第６の発明は、第１の発明〜第５の発明において、前記チャンバ内を真空としたことを特徴とする。外部と通ずる気密容器内に駆動部を納めた構成であるため、被処理物搬送手段を真空のチャンバ内で稼働させても、駆動部については真空対応が不要となる。また、気密容器は外部と通じているため、たとえ気密容器の気密が漏れても、チャンバ内が外部雰囲気となるだけで、気密容器は外部雰囲気のままで変らないので、これが原因で駆動部が故障するようなことはない。
【００２０】
第７の発明は、第１の発明〜第５の発明において、前記チャンバ内を大気圧としたことを特徴とする。チャンバ内の圧力を大気圧とすると、駆動部からの発塵によりチャンバ内を汚染することはなく、また外気と連通していることから駆動部を冷却でき、更には不活性ガス等を供給すれば駆動部の冷却効果が向上する。
【００２１】
第８の発明は、第１の発明〜第７の発明の被処理物搬送装置を備えた半導体製造装置である。上述した被処理物搬送装置を半導体製造装置に組込むことにより、より信頼性の高い半導体製造装置が得られる。
【００２２】
第９の発明は、チャンバと、前記チャンバに気密に連結された被処理物を処理する処理室と、前記チャンバ内に設けられ、アーム部と前記アーム部を駆動する駆動部とを有して、駆動部でアーム部を駆動してアーム部に載置された被処理物を搬送する被処理物搬送手段と、前記被処理物搬送手段の駆動部を前記チャンバ内で気密に格納する気密容器と、前記気密容器を前記チャンバの外部に通じる通気路と、前記チャンバの外側から前記チャンバ内に気密に挿入されて前記気密容器に連結され、前記チャンバに対して前記気密容器を進退させて前記チャンバ内で前記被処理物搬送手段を移動するシャフトとを備えた半導体製造装置を用いる。
【００２３】
前記気密容器を前記通気路を介して外部雰囲気としたうえで、前記シャフトを進退させて前記チャンバ内の前記処理室に対応する位置に前記被処理物搬送手段を一体に移動させ、前記被処理物搬送手段を移動後、前記気密容器内に格納された駆動部により前記被処理物搬送手段のアーム部を動かして、前記アーム部に載置された前記被処理物を前記チャンバから前記処理室に搬送し、前記処理室に搬送した被処理物を前記処理室内の被処理物載置部に載置させ、前記被処理物載置部に載置された被処理物に所定の処理を施すようにした被処理物の処理方法である。
【００２４】
気密容器を外部と連通させるようにしたので、チャンバを真空にする場合、気密容器は外部雰囲気となるだけだから、駆動部を真空対応とする必要がない。また気密容器の気密が漏れることにより駆動部が破損して被処理物の処理工程が途中で停止されることがなく、被処理物の生産コストを低減できる。尚、前記気密容器の気密漏れが生じた場合には、処理工程以外の時にメンテナンスを行えば良い。更にはチャンバが真空であっても、大気圧であっても駆動部を気密容器に格納しているので、チャンバ内が発塵により汚染されず、処理される被処理物を清浄に保つことができる。更にはチャンバが真空であっても、大気圧であっても気密容器がチャンバ外部と連通しているので、駆動部が冷却されて寿命が延び、長期的に被処理物搬送手段の運用が図れ、被処理物の処理工程が途中で停止される回数が減り、被処理物の生産コストを低減できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の被処理物搬送装置、半導体製造装置及び被処理物の処理方法の実施の形態について説明する。
【００２６】
図１は移動機構としての昇降機構３０を真空チャンバ２１の外に設けた第１実施形態を示す。基板やウェハカセットなどの被処理物２４を扱う真空チャンバ２１内には被処理物搬送ロボット３２が設けられる。前記真空チャンバ２１の上下の横に連結チャンバ２２、２３がそれぞれ連結され、被処理物搬送ロボット３２によって真空チャンバ２１とこれらの連結チャンバ２２、２３間に被処理物２４搬送できるようになっている。被処理物搬送ロボット３２を昇降する昇降機構３０を構成するエレベータ取付ベース２５、２６、ガイドシャフト（図示略）、ボールねじ２８、及びこれに取り付けられた昇降台２９は、ボールねじ回転用のモータ２０と同様に真空チャンバ２１の外に配置する。
【００２７】
前記被処理物搬送ロボット３２は、被処理物２４を搬送する搬送アーム３３と、搬送アーム３３を駆動する駆動部３４とから構成され、駆動部３４は気密容器３５内に格納されている。この被処理物搬送ロボット３２と昇降台２９に取り付けた支持部４１とは、真空チャンバ２１内に進退自在に挿入したシャフト４２で連結され、モータ２０と連動したボールねじ２８の回転による昇降台２９の昇降動作を真空チャンバ２１内の被処理物搬送ロボット３２に伝える。シャフト４２は真空チャンバ２１に対して気密に設ける。気密は、封止手段例えばＯリング４４とベローズ４３により確保する。ベローズ４３はシャフト４２の外周に被せて、その上端をＯリング４４を介して真空チャンバ２１に取り付け、その下端をＯリング４４を介して昇降台２９の支持部４１に取付ける。Ｏリング４４はシャフト４２と支持部４１との連結部にも設ける。
【００２８】
シャフト４２の倒れを防止するために、シャフト４２と支持部４１とはネジ４０で連結する。また溶接で連結しても良い。その場合、支持部４１とシャフト４２間に介在させた気密保持用のＯリング４４は不要である。前記ベローズ４３は高耐圧、高耐熱とするために、その材質にステンレス鋼を使用する。
【００２９】
上記のように構成すると、真空チャンバ２１内に、ガイドシャフト、ボールねじ２８、昇降台２９等の摺動部が存在しないので、摺動部に起因するパーティクル等が発生せず、真空チャンバ２１内のクリーン環境を保つことができる。また、昇降機構３０がチャンバ２１の外部にあるため真空チャンバ２１を小形化できる。
【００３０】
さて、前記真空チャンバ２１内に設けられた被処理物搬送ロボット３２は、搬送アーム３３を駆動したり、制御したりするために、外部から真空チャンバ２１内に配線を導入して駆動部３４に接続する必要がある。配線導入は、真空チャンバ２１に配線用取出し口を気密に設けることにより行える。しかし、このようにすると構造が複雑になる。そのために図２に示す第２の実施形態のように、シャフト４２を中空構造とし、通気路としての中空部４５に駆動部３４の制御に必要な電源ライン、信号ライン、センサライン（図示略）等を通して、駆動部３４と外部機器等とを接続する。なおセンサラインは被処理物検知センサなどのセンサに接続される配線である。
【００３１】
上述した第１及び第２の実施の形態ではシャフト４２の軸方向運動に対する気密を確保するためにベローズ４３を使用したが、図３の第３の実施形態のようにベローズを使用せず、例えば軸方向の動きを許容するが軸回り方向の動きを規制するボールスプラインのような倒れ防止のガイド４７を、真空チャンバ２１のシャフト挿入部に気密に取り付け、倒れ防止ガイド４７の挿通孔にスプラインシャフト６２を挿通し、さらに倒れ防止ガイド４７とスプラインシャフト６２との間にＯリング４６を固着して、スプラインシャフト６２の軸方向運動に対する気密性を確保するようにしても良い。このように倒れ防止ガイド４７とＯリング４６とで気密構造を構成すると、ベローズを必要としない簡単な構造で気密を確保でき、被処理物搬送ロボット１２のスムーズな昇降が可能となる。
【００３２】
前記真空チャンバ２１に対するシャフト４２の支持は、図１、図２に関しては非接触支持となり、図３に関してはスプラインシャフト６２による接触支持となる。
【００３３】
ところで、上述した３つの実施形態では、真空チャンバ２１内に設けた気密容器３５の問題に言及しなかったが、従来のように気密容器３５を外部と分断して、気密容器３５内を大気圧とした場合には、気密容器３５の気密が漏れると、気密容器３５内の雰囲気が真空チャンバ２１へ流出して、気密容器３５内が真空になるので、真空対応でない駆動部３４が破損するという問題がある。そこで、第４の実施の形態では、気密容器３５内を外部と連通させることによって、上述した問題を解消している。これを図４を用いて具体的に説明する。
【００３４】
ガラス基板や半導体ウェハなどの被処理物２４を扱う真空チャンバ２１内には気密容器３５が設けられる。気密容器３５の外側に駆動により回転、伸縮する搬送アーム３３が取り付けられ、内側には搬送アーム３３を駆動するモータなどから構成される駆動部３４が取り付けられる。
【００３５】
被処理物２４を扱う真空チャンバ２１の外部に、気密容器３５を昇降させて被処理物搬送ロボット３２全体を昇降させる昇降機構３０を配置する。この昇降機構３０は既述したようにモータ２０、エレベータ取付ベース２５、２６、ガイドシャフト、ボールねじ２８及び昇降台２９及び支持部４１で構成される。
【００３６】
前記昇降機構３０の動きを真空チャンバ２１内の気密容器３５に伝えるシャフト４２は、下端を昇降台２９の支持部４１に気密に連結し、真空チャンバ２１の底部から気密に内部に挿通されて上端を気密容器３５に気密に連結する。気密容器３５とシャフト４２とはＯリング４４または溶接などによって気密を確保する。またシャフト４２が進退する真空チャンバ２１を気密に保持するために、シャフト４２を取り巻くように耐圧性ベローズ４３を配置するとともに、ベローズ始端側を真空チャンバ２１にＯリング４４を介して固着し、ベローズ終端側を昇降台２９の支持部４１にＯリング４４を介して固着する。
【００３７】
前記シャフト４２は中空構造にし、その中空部４５を介して気密容器３５を真空チャンバ２１の外部と連通させて気密容器３５内を常に外部雰囲気に開放する。また、中空のシャフト４２内に、気密容器３５内に収納された駆動部３４に真空チャンバ２１の外部から、被処理物搬送ロボット３２を制御するに際して必要となるセンサ配線を始めとした複数本の配線４８を通してロボットの制御を確保する。
【００３８】
このように気密容器３５をシャフト４２を介して外部に開放して、気密容器３５内の駆動部３４を常に外部雰囲気下にさらす構成としたので、気密容器３５の気密が漏れても駆動部３４が破損することがなく、駆動部３４の真空対応は不要となる。したがって真空チャンバ２１内に設けられる被処理物搬送ロボット３２を安定に稼働させることができる。また、シャフト４２を中空構造にして、ここに被処理物搬送ロボット３２を制御するうえに必要な配線４８を走らせるようにしたので、真空チャンバ２１に別個に配線用取出し口を気密に設ける必要がなく、真空チャンバ２１の構造の簡素化が図れる。また、シャフト４２の中空部４５を利用して気密容器３５を外部に連通する通気路を構成したので、通気路を確保するための部材を別途用意する必要がなく、構成の簡素化を図ることができる。
【００３９】
また被処理物搬送ロボット３２を駆動する発塵源となる駆動部３４を真空チャンバ２１内に気密容器３５で覆って気密に設けるようにしたので、駆動部３４を真空チャンバ２１内に裸で設けるものと異なり、発塵源となる駆動部３４から真空チャンバ２１内への塵の侵入を遮断することができ、クリーン度が向上し、搬送装置の信頼性を向上することができる。また、真空チャンバ２１内に昇降機構用のスペースを設ける必要がないので、真空チャンバ２１を小さくでき、真空チャンバ２１のコストダウンを図ることができる。
【００４０】
次に図５を用いて駆動部３４の冷却構造を説明する。ここでは、駆動部３４を格納している気密容器３５が外気と連通するばかりでなく、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスのいづれか又はエアー、もしくはそれらの混合ガスを気密容器３５内に供給し、気密容器３５から排気させるようにしてある。ガスを供給するガス供給管４９は、シャフト４２内の中空部４５を通し、気密容器３５内に引き出して、その開口となるガス供給孔５０を気密容器３５内の空間に配設し、気密容器３５内にガスを供給するようにする。またはガス供給管４９をさらに駆動部３４まで引き延ばして駆動部３４に接続し、駆動部３４内の空間にガス供給孔５０を配設して、ガスを駆動部３４内に直接供給するようにする。ガス供給管４９を駆動部３４に接続する場合には、駆動部３４内に供給されたガスを駆動部３４外に排出するための通気孔３９を駆動部３４に設ける。気密容器３内に供給されたガスの排気は、ガス供給管４９で占められ部分を除いた中空部４５の残りの空隙部分で行う。本発明の給排路は、上記ガス供給管４９及び中空部４５の残りの空隙部分で構成される。
【００４１】
気密容器３５に対してガスを給排するようにすると、気密容器３５を単に外気と連通する場合に比べて、気密容器３５内に格納されている被処理物搬送ロボット３２の駆動部３４のモータ等を有効に冷却することができる。この場合、駆動部３４内にまでガスを供給すると、ガス供給を気密容器３５内に止めている場合に比べて、より有効に駆動部３４を冷却でき、駆動部３４の寿命を一層長期化することができる。また、駆動部３４から発生する汚染物質を有効に排除することができるので、もし気密容器３５の気密が漏れた場合においても、チャンバ２１内への汚染量を低減することができる。またこの場合、排気は外気へそのまま放出するようにしても、あるいは工場側排気ガス処理システム等に接続して排気するようにしても良い。
【００４２】
さて、これまでは被処理物搬送ロボット３２を動かすための駆動部３４の詳細について言及しなかったが、その詳細を、図６に示す２軸回転駆動装置を例に取って説明する。
【００４３】
２軸回転駆動装置７０は、２つのモータ７１、７２と、２つのモータ７１、７２を別々に収納する１個の容器８０とから主に構成される。２つのモータ７１、７２をともに外気と連通させるために、一方のモータ７２を覆っている円筒形の第１の回転出力軸７３の外壁と、２つのモータ７１、７２を別々に収容するために容器８０内を２つに仕切っている内壁８２と、他方のモータ７１を収納している部分の容器８０の外壁とに、それぞれ通気孔８３、８４、８５をそれぞれ開けてある。なお、モータ７１、７２を収納する容器８０が直接、図４に記載されている気密容器３５であっても良い。
【００４４】
第１駆動用モータ７１及び第２駆動用モータ７２はともに汎用モータから構成される。第１駆動用モータ７１のモータ回転軸７１ａにカップリング７７を介して第１回転出力軸７３が同軸的に取り付けられる。第１回転出力軸７３は中空に形成されており、第１駆動用モータ側に近い軸方向の後部７３ｂが閉じ、モータ７１側から遠い前部７３ａが開放した円筒形をしている。第１回転出力軸７３は、その中間部よりも小径に形成された前部７３ａ及び後部７３ｂの突起軸７３ｅが、回転負荷保持用ベアリング７５ａ、７５ｂを介して外壁８１、内壁８２にそれぞれ回転自在に支承されている。
【００４５】
中空円筒状の第１回転出力軸７３内に上記第２駆動用モータ７２が、そのモータ回転軸７２ａが第１回転出力軸７３と同軸上になるように一体的に取り付けられる。この第２駆動用モータ７２のモータ回転軸７２ａにカップリング７８を介して同軸的に第２回転出力軸７４が取り付けられる。この第２回転出力軸７４は、中空円筒状の第１回転出力軸７３の開放した前部７３ａから軸方向に突出して第１回転出力軸７３と同軸的に配設される。第２回転出力軸７４は、ベアリング７５ｃを介して開放した前部７３ａの内壁に回転自在に支承されている。
【００４６】
上記構成において、第２駆動用モータ７２を停止保持し、第１駆動用モータ７１を駆動した場合、中空円筒状の第１回転出力軸７３が回転する。中空円筒状の第１回転出力軸７３内に第２駆動用モータ７２が一体的に取り付けられているので、第１回転出力軸７３の回転に伴って第２駆動用モータ７２自身も回転する。このため第２駆動用モータ７２のモータ回転軸７２ａに取り付けられた内部の第２回転出力軸７４も回転する。このように第１駆動用モータ７１のみを駆動させることによって、第２回転出力軸７４を第１回転出力軸７３と同期回転させることができる。
【００４７】
また、第２駆動用モータ７２を駆動して、第１駆動用モータ７１を停止保持した場合、外部の第１回転出力軸７３は回転せず、その内部の第２回転出力軸７４のみが回転する。したがって、第２回転出力軸７４のみの回転も確保できる。
【００４８】
つぎに図５を加えて上記２軸回転駆動装置７０を被処理物搬送ロボット３２の駆動部３４として採用したときの搬送アーム３３の作動を説明する。
【００４９】
(1) 第１駆動用モータ７１停止保持、第２駆動用モータ７２のみ駆動
第２駆動用モータ７２を作動してその回転出力軸７４を反時計方向に回動させると、図５の第１アーム３３ａも反時計方向に回転し、この回転に伴って第２アーム３３ｂは時計方向に回動する。第２アーム３３ｂが第１アーム３３ａに対して回動することで被処理物載置部３３ｃが反時計方向に回転する。その結果、搬送アーム３３は、被処理物２４の一方向直線搬送を行う。
【００５０】
(2) 第２駆動用モータ７２停止保持、第１駆動用モータ７１のみ駆動
第１駆動用モータ７１により第１回転出力軸７３が回転すると、その内部に保持されている第２駆動用モータ７２も一緒に回転する。よって、搬送アーム３３は、第１アーム３３ａ、第２アーム３３ｂを重ねたままの姿勢保持状態で被処理物２４の回転搬送を行う。
【００５１】
このように、第１駆動用モータ７１停止保持、第２駆動用モータ７２のみ駆動した場合には一方向の搬送を行うことができる。また、単に第２駆動用モータ７２を停止保持とし、第１駆動用モータ７１のみ駆動する状態とすることで、２つの駆動用モータの同期調整なしに、搬送アーム３３に姿勢保持の状態で被処理物２４の回転搬送を行わせることができる。
【００５２】
ところで、図４では、ベローズ４３が真空チャンバ２１の外側に配置される構成としている。このように構成すると、真空チャンバ２１内を真空にして用いる場合に、ベローズ４３の内側が真空になるけれども、構造上ベローズの変形が起きずらい。したがって、ベローズ４３は真空チャンバ２１の外側に配置することが好ましい。これに対して、ベローズ４３を真空チャンバ２１の内側に設けることも原理的には可能である。すなわち、真空チャンバ２１内に挿入されているシャフト４２の挿入部分に当該部分の周囲を覆うようにベローズ４３を設け、両ベローズ端を気密容器３５と真空チャンバ２１とに気密に接続する。このようにベローズ４３を真空チャンバ２１の内側に配置する場合には、真空チャンバ２１内を真空にして用いると、ベローズ４３の外側が真空になるので、構造上ベローズ４３が変形し易くなり、強度が保てなくなる。強度を保つためには、ベローズ４３の伸縮方向に沿ってガイドレールを設ける等の補強が必要になる。その結果、部品点数が多くなり、製造コストが高くなる。したがってベローズ４３を真空チャンバ２１の内側に配置することは好ましくない。
【００５３】
なお、前記した第１〜第４実施の形態では、昇降台２９の昇降をモータ２０、ボールねじ２８による駆動としたが、リニア駆動が可能な構成であれば何れでも良い。例えば各種シリンダ、リニアモータ等で構成することができる。
【００５４】
また、上述した被処理物搬送装置を用いて図７に示すような半導体製造装置を構成することができる。この半導体製造装置は、縦型反応室５１の下方に真空チャンバとしてのロードロック室５２が設けられ、ロードロック室５２の内部において縦型反応室５１の下方にウェハＷを多段に保持するウェハ載置手段としてのボート５３を縦型反応室５１内に挿入し、取り出しする。ロードロック室５２内には、ウェハＷを移載する被処理物搬送ロボットとしてのウェハ移載機５４が設けられる。このウェハ移載機５４は、ロードロック室５２の外部に設けられた昇降機構５５、および外部と連通して大気圧下となっている気密容器５７内に格納された駆動部５６により複合動作をしてウェハＷを搬送する。
【００５５】
以下動作説明をする。ウェハ駆動部５６と昇降機構５５との協働によりウェハの保持されているウェハ移載機５４を、ボート５３へのウェハ挿入高さ位置に合せる。ウェハ移載機５４の駆動部５６を駆動して搬送アームをボート５３側へ伸ばし、ウェハをボート５３の載置位置まで搬送する。昇降機構５５でシャフトを一定量降下させることによりウェハ移載機５４を降下して、ウェハ移載機５４からボート５３のウェハ載置部にウェハＷを移載する。ウェハ移載機５４の駆動部５６を動かして搬送アームを縮めて元の位置に戻す。再度、駆動部５６と昇降機構５５とを協働してウェハ移載機５４を動かし、ロードロック室５２に隣接したウェハを積層収納しているカセット（図中省略）からウェハを取り出す。
【００５６】
カセットからウェハを取り出すには、駆動部５６と昇降機構５５との協働により前記ウェハ移載機５４をカセットのウェハ取り出し高さに合せる。駆動部５６を駆動して、ウェハ移載機５４の搬送アームをカセットへ伸ばして、ウェハの下側に入れる。昇降機構５５によりシャフトを一定量上昇させることにより前記ウェハ移載機５４を上昇して、カセットから搬送アーム上にウェハを移載する。移載後、ウェハ移載機５４の搬送アームを縮めて搬送アームを元の位置に戻す。
【００５７】
上述した動作を繰り返すことによりボート５３へウェハＷを所要枚数装填する。装填後、ボートエレベータ（図中省略）によりボート５３を上昇させ反応室５１内に挿入して、反応室５１内でウェハＷに所定の基板処理を行う。処理としては、ＣＶＤ法による処理、不純物を拡散する処理、アニール処理、プラズマＣＶＤ法による処理、エッチング処理、アッシング処理、スパッタ処理等がある。ウェハＷへの所定の基板処理が終了すると、先程のボート５３に対するウェハ装填手順と逆の手順によりウェハＷを搬出する。このように被処理物搬送装置を用いて図７に示すような半導体製造装置を構成すれば、より信頼性の高い装置を作ることができる。
【００５８】
上記実施の形態では、ウェハ載置手段が複数枚のウェハを載置するボート５３で構成されている場合について説明した。しかしウェハ載置手段は、載置されるウェハが複数枚ではなく、枚葉式（一枚保持用のもの）であってもよい。また上記実施の形態では、基板をボートに装填してからボートを反応室５１内に挿入するようにしたものを用いたが、反応室５１内にボート等のウェハ載置手段を常時設置し、反応室５１側方にゲートバルブを設けて、ゲートバルブを介して反応室５１内に直接ウェハＷを載置するようにしたものでも良い。
【００５９】
また上述した実施の形態で説明した連結チャンバ２２、２３は、カセット棚を収納したカセット室であっても、前記したロードロック室などであっても良い。またチャンバは何も真空に限る必要はなく、任意の雰囲気になっていてもよく、例えばＮ2 置換されている場合でも良い。
【００６０】
更にチャンバ内の圧力は大気圧でも良く、その場合でも、駆動部からの発塵によりチャンバ内を汚染することはない。また駆動部を気密に格納している気密容器が外気と連通していることから駆動部を冷却できる。更には気密容器内に不活性ガス等を供給すれば駆動部の冷却効果が向上する。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、駆動部を気密容器に格納して、チャンバ内の雰囲気を駆動部から断つようにしたので、チャンバ内に設けられる被処理物搬送手段を安定に稼働させることができる。また、駆動部を格納した気密容器はチャンバの外部と通じているため、チャンバ内の雰囲気に関わらず、気密容器内を外部雰囲気とすることができ、駆動部を外部雰囲気圧対応とすることができる。また、昇降機構をチャンバの外部に設けているため、チャンバ内での発塵を低減し、チャンバを小形化できる。特にチャンバが真空の場合には、被処理物搬送手段の駆動部をチャンバ内に裸で格納していたものと比べて、駆動部を真空対応とする必要がなく、大気圧対応とすることができるため、装置を安価に構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態による被処理物搬送装置の概略構成図である。
【図２】第２の実施形態による被処理物搬送装置の概略構成図である。
【図３】第３の実施形態による被処理物搬送装置の概略構成図である。
【図４】第４の実施形態による被処理物搬送装置の概略構成図である。
【図５】第４の実施形態による被処理物搬送装置の駆動部の冷却構造を示す概略構成図である。
【図６】第４の実施形態による駆動部の具体的な構造を示す断面図である。
【図７】実施形態の被処理物搬送装置を組込んだ半導体製造装置の概略構成図である。
【図８】従来の被処理物搬送装置の概略構成図で、(a) は真空チャンバから上部連結チャンバに被処理物を移載するときの正面図、(b) は(a) の側面図、(c) は被処理物を真空チャンバ内で昇降するときの正面図、(d) は真空チャンバから下部連結チャンバに被処理物を移載するときの正面図である。
【符号の説明】
２１ 真空チャンバ
２４ 被処理物
３０ 昇降機構
３２ 被処理物搬送ロボット
３４ 駆動部
３５ 気密容器
４２ シャフト
４５ 中空部（通気路）
【発明の属する技術分野】
本発明は、チャンバ内で被処理物を搬送する被処理物搬送装置、この被処理物搬送装置を備えた半導体製造装置、及びこの半導体製造装置を用いた被処理物の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８に従来の半導体製造装置の要部を構成する被処理物を搬送する被処理物搬送装置を示す。真空チャンバは、縦型の真空チャンバ１と、これの上下に横に連結される２つの連結チャンバ２、３とから構成され、半導体ウェハを納めたウェハカセットまたは半導体ウェハなどの被処理物４を、真空チャンバ１と連結チャンバ２、３との間で搬送できるようになっている。図８(a) は真空チャンバ１と上部連結チャンバ２間の矢印Ｂで示す水平方向の搬送状態を示す正面図、(b) は(a) の側面図、(c) は真空チャンバ１内での矢印Ａで示す垂直方向の搬送状態を示す正面図、(d) は真空チャンバ１と下部連結チャンバ３間の矢印Ｂで示す水平方向の搬送状態を示す正面図である。
【０００３】
被処理物搬送ロボット１２を昇降させる昇降機構１６は真空チャンバ１内に配置される。この昇降機構１６の構成を説明すると、真空チャンバ１内の上下に配設したエレベータ取付ベース５、６間に、直状のガイドシャフト７とボールねじ８とが平行に立設される。このボールねじ８にガイドシャフト７に沿って昇降する昇降台９を取り付ける。このために昇降台９にボールねじ８と螺合するねじ孔と、ガイドシャフト７を遊嵌するガイド孔とを設け、ボールねじ８に昇降台９を螺合して、ボールねじ８を回転させることにより、ガイドシャフト７に沿って昇降台９を昇降するようになっている。ボールねじ８を回転させる駆動源であるモータ１０は大気対応として真空チャンバ１外の大気中に設置される。これは真空対応のモータが高価だからである。モータ１０の回転軸は磁気シール１１を介して真空チャンバ１内に挿入され、エレベータ取付ベース５を介してボールねじ８に連結され、モータ回転軸の回転がボールねじ８に伝達されるようになっている。
【０００４】
昇降台９だけでは被処理物４に垂直方向（矢印Ａ）の昇降動作しか得られないため、昇降台９に被処理物搬送ロボット１２を連結して、被処理物４の水平方向（矢印Ｂ）の動作を含めた複合動作を得るようにしてある。被処理物搬送ロボット１２は、搬送アーム１３とモータなどからなる駆動部１４とから構成され、駆動部１４によって搬送アーム１３を伸縮ないし旋回して、ウェハを載せたウェハカセットなどの被処理物４を水平方向に搬送する。
【０００５】
被処理物搬送ロボット１２全体を昇降させないのであれば、被処理物搬送ロボット１２の駆動部１４を真空チャンバ１の外部に設けることは可能であるが、被処理物搬送ロボット１２全体を昇降させるため、駆動部１４を外部との連絡を断たれた気密容器１５内に収容し、駆動部１４の動作に伴って発生する塵が真空チャンバ１内に飛び散らないようにしてある。前述したのと同じ理由で、駆動部１４を真空対応にすると高価になるから、通常気密容器１５内は大気圧として、大気圧対応の安価な駆動部を使う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の被処理物搬送装置には次のような問題点があった。
【０００７】
(1) 真空チャンバ１内に、ガイドシャフト７、ボールねじ８、昇降台９等の摺動部を有する昇降機構１６を配置してあるため、摺動部からパーティクル等が発生し、真空チャンバ１内のクリーン環境を汚す可能性があるうえ、昇降機構１６が真空チャンバ１内にあるため真空チャンバ１が大型化する。
【０００８】
(2) 昇降台９に連結された気密容器１５内の駆動部１４は大気圧対応であるため、気密容器１５の気密が漏れて真空チャンバ１内と同様に気密容器１５内が真空になると、真空対応でない駆動部１４が破損して安定に稼働できなくなる可能性がある。これを防ぐには駆動部１４を高価な真空対応にしなければならない。
【０００９】
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解消して、チャンバ内に設けられる被処理物搬送手段を安定に稼働させることができる被処理物搬送装置、半導体製造装置及び被処理物の処理方法を提供することにある。また本発明の目的は、チャンバ内での発塵を低減し、チャンバを小形化できる被処理物搬送装置、半導体製造装置、及び被処理物の処理方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、チャンバと、前記チャンバ内に設けられ、搬送部及び前記搬送部を駆動する駆動部とを有して、前記駆動部で前記搬送部を駆動して前記搬送部に載置される前記被処理物を搬送する被処理物搬送手段と、前記被処理物搬送手段の前記駆動部を前記チャンバ内で気密に格納する気密容器と、前記チャンバの外側から前記チャンバ内に気密に挿入されて前記気密容器に連結され、前記チャンバに対して前記気密容器を進退させて前記チャンバ内で前記被処理物搬送手段全体を移動するシャフトと、前記チャンバ外に設けられ、前記シャフトを進退させる移動機構と、前記シャフトに設けられ、前記気密容器を前記チャンバの外部に通じて前記気密容器内を外部雰囲気とする通気路とを備えた被処理物搬送装置である。前記チャンバ内の圧カは、真空であっても大気圧であっても、さらにはその他の圧力であっても良い。
【００１１】
チャンバの外に設けた移動機構を動かすと、シャフトを介してチャンバ内に収納した気密容器が移動するため、気密容器に取り付けられた被処理物搬送手段全体が移動する。気密容器内の駆動部は気密容器が外部に通じているため、外部雰囲気下で動かすことができる。駆動部を動かすと、被処理物搬送手段自体が動いて、搬送部上に載せた被処理物がチャンバ内の他の場所、もしくはチャンバと連結された他の連結チャンバへ搬送される。
【００１２】
チャンバ内に設けられた被処理物搬送手段のうち、搬送部はチャンバ内で露出しているが、駆動部は外部と通ずる気密容器で気密に格納された構成である。したがって、被処理物搬送手段をチャンバ内で稼働させても、チャンバの雰囲気にさらされる搬送部と異なり、駆動部はチャンバの雰囲気にさらされないため、チャンバ内の圧力に対応させる必要がなく、安価な大気対応型でよい。また、気密容器は外部と通じているため、たとえ気密容器の気密が漏れても、チャンバ内が外部雰囲気となるだけで、気密容器内の雰囲気には変化が生じないので、気密漏れによって駆動部が故障するようなことはない。
【００１３】
また、移動機構をチャンバの外部に設けたので、移動機構の動作時に生じる発塵がチャンバ内で生じることはなく、チャンバのクリーン度が向上する。また、チャンバ内に移動機構を収納する必要がないため、チャンバを小形化でき、装置のコストダウンが図れる。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明において、前記通気路に、前記チャンバの外部から前記気密容器に対して不活性ガス又は大気雰囲気もしくはそれらの混合ガスを供給及び排気する給排路を備えた被処理物搬送装置である。
【００１５】
気密容器内を単に外部雰囲気とするのではなく、通気路に積極的に給排路を設けるようにして、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスのいづれか又は大気雰囲気（エアー）、もしくはそれらの混合ガスを気密容器内に供給すれば、真空容器内に格納されている被処理物搬送手段を構成する駆動部のモータ等を冷却することができ、駆動部の寿命をより長期化することができる。また、気密容器内へ供給したガスは気密容器内を循環してから排気されるため、駆動部から発生する汚染物質を気密容器内から排除することができるので、もし気密容器の気密が漏れた場合でも、チャンバ内への汚染量を低減することができる。
【００１６】
第３の発明は、第２の発明において、前記シャフトに設けた前記通気路を介して前記チャンバの外部から前記気密容器内に格納された駆動部に配線を通した被処理物搬送装置である。このようにシャフトに設けた通気路を利用するという簡単な構造で、駆動部に必要な信号ラインや電源ライン等の接続も可能となる。
【００１７】
第４の発明は、第１〜第３の発明において、前記シャフトをベローズで覆い、ベローズ始端をＯリングなどからなる封止手段でチャンバに固着し、ベローズ終端をＯリングなどからなる封止手段で移動機構に固着して、前記シャフトが挿入される前記チャンバを気密構造とした被処理物搬送装置である。Ｏリングなどからなる封止手段によりシャフトとチャンバ、およびシャフトと移動機構とのシールを容易かつ安価に確保でき、ベローズによりシャフトの軸方向運動に対するシールを容易かつ安価に確保できる。封止手段にはＯリングの他にテフロンリングでも、エラストマーガスケットでもよい。
【００１８】
第５の発明は、第１〜第４の発明において、前記被処理物が半導体ウェハ、ガラス基板またはこれらを収容するためのカセットである被処理物搬送装置である。本発明の被処理物搬送手段は、被処理物が半導体ウェハ、ガラス基板またはこれらを収容するためのカセットである場合に特に好適に使用される。
【００１９】
第６の発明は、第１の発明〜第５の発明において、前記チャンバ内を真空としたことを特徴とする。外部と通ずる気密容器内に駆動部を納めた構成であるため、被処理物搬送手段を真空のチャンバ内で稼働させても、駆動部については真空対応が不要となる。また、気密容器は外部と通じているため、たとえ気密容器の気密が漏れても、チャンバ内が外部雰囲気となるだけで、気密容器は外部雰囲気のままで変らないので、これが原因で駆動部が故障するようなことはない。
【００２０】
第７の発明は、第１の発明〜第５の発明において、前記チャンバ内を大気圧としたことを特徴とする。チャンバ内の圧力を大気圧とすると、駆動部からの発塵によりチャンバ内を汚染することはなく、また外気と連通していることから駆動部を冷却でき、更には不活性ガス等を供給すれば駆動部の冷却効果が向上する。
【００２１】
第８の発明は、第１の発明〜第７の発明の被処理物搬送装置を備えた半導体製造装置である。上述した被処理物搬送装置を半導体製造装置に組込むことにより、より信頼性の高い半導体製造装置が得られる。
【００２２】
第９の発明は、チャンバと、前記チャンバに気密に連結された被処理物を処理する処理室と、前記チャンバ内に設けられ、アーム部と前記アーム部を駆動する駆動部とを有して、駆動部でアーム部を駆動してアーム部に載置された被処理物を搬送する被処理物搬送手段と、前記被処理物搬送手段の駆動部を前記チャンバ内で気密に格納する気密容器と、前記気密容器を前記チャンバの外部に通じる通気路と、前記チャンバの外側から前記チャンバ内に気密に挿入されて前記気密容器に連結され、前記チャンバに対して前記気密容器を進退させて前記チャンバ内で前記被処理物搬送手段を移動するシャフトとを備えた半導体製造装置を用いる。
【００２３】
前記気密容器を前記通気路を介して外部雰囲気としたうえで、前記シャフトを進退させて前記チャンバ内の前記処理室に対応する位置に前記被処理物搬送手段を一体に移動させ、前記被処理物搬送手段を移動後、前記気密容器内に格納された駆動部により前記被処理物搬送手段のアーム部を動かして、前記アーム部に載置された前記被処理物を前記チャンバから前記処理室に搬送し、前記処理室に搬送した被処理物を前記処理室内の被処理物載置部に載置させ、前記被処理物載置部に載置された被処理物に所定の処理を施すようにした被処理物の処理方法である。
【００２４】
気密容器を外部と連通させるようにしたので、チャンバを真空にする場合、気密容器は外部雰囲気となるだけだから、駆動部を真空対応とする必要がない。また気密容器の気密が漏れることにより駆動部が破損して被処理物の処理工程が途中で停止されることがなく、被処理物の生産コストを低減できる。尚、前記気密容器の気密漏れが生じた場合には、処理工程以外の時にメンテナンスを行えば良い。更にはチャンバが真空であっても、大気圧であっても駆動部を気密容器に格納しているので、チャンバ内が発塵により汚染されず、処理される被処理物を清浄に保つことができる。更にはチャンバが真空であっても、大気圧であっても気密容器がチャンバ外部と連通しているので、駆動部が冷却されて寿命が延び、長期的に被処理物搬送手段の運用が図れ、被処理物の処理工程が途中で停止される回数が減り、被処理物の生産コストを低減できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の被処理物搬送装置、半導体製造装置及び被処理物の処理方法の実施の形態について説明する。
【００２６】
図１は移動機構としての昇降機構３０を真空チャンバ２１の外に設けた第１実施形態を示す。基板やウェハカセットなどの被処理物２４を扱う真空チャンバ２１内には被処理物搬送ロボット３２が設けられる。前記真空チャンバ２１の上下の横に連結チャンバ２２、２３がそれぞれ連結され、被処理物搬送ロボット３２によって真空チャンバ２１とこれらの連結チャンバ２２、２３間に被処理物２４搬送できるようになっている。被処理物搬送ロボット３２を昇降する昇降機構３０を構成するエレベータ取付ベース２５、２６、ガイドシャフト（図示略）、ボールねじ２８、及びこれに取り付けられた昇降台２９は、ボールねじ回転用のモータ２０と同様に真空チャンバ２１の外に配置する。
【００２７】
前記被処理物搬送ロボット３２は、被処理物２４を搬送する搬送アーム３３と、搬送アーム３３を駆動する駆動部３４とから構成され、駆動部３４は気密容器３５内に格納されている。この被処理物搬送ロボット３２と昇降台２９に取り付けた支持部４１とは、真空チャンバ２１内に進退自在に挿入したシャフト４２で連結され、モータ２０と連動したボールねじ２８の回転による昇降台２９の昇降動作を真空チャンバ２１内の被処理物搬送ロボット３２に伝える。シャフト４２は真空チャンバ２１に対して気密に設ける。気密は、封止手段例えばＯリング４４とベローズ４３により確保する。ベローズ４３はシャフト４２の外周に被せて、その上端をＯリング４４を介して真空チャンバ２１に取り付け、その下端をＯリング４４を介して昇降台２９の支持部４１に取付ける。Ｏリング４４はシャフト４２と支持部４１との連結部にも設ける。
【００２８】
シャフト４２の倒れを防止するために、シャフト４２と支持部４１とはネジ４０で連結する。また溶接で連結しても良い。その場合、支持部４１とシャフト４２間に介在させた気密保持用のＯリング４４は不要である。前記ベローズ４３は高耐圧、高耐熱とするために、その材質にステンレス鋼を使用する。
【００２９】
上記のように構成すると、真空チャンバ２１内に、ガイドシャフト、ボールねじ２８、昇降台２９等の摺動部が存在しないので、摺動部に起因するパーティクル等が発生せず、真空チャンバ２１内のクリーン環境を保つことができる。また、昇降機構３０がチャンバ２１の外部にあるため真空チャンバ２１を小形化できる。
【００３０】
さて、前記真空チャンバ２１内に設けられた被処理物搬送ロボット３２は、搬送アーム３３を駆動したり、制御したりするために、外部から真空チャンバ２１内に配線を導入して駆動部３４に接続する必要がある。配線導入は、真空チャンバ２１に配線用取出し口を気密に設けることにより行える。しかし、このようにすると構造が複雑になる。そのために図２に示す第２の実施形態のように、シャフト４２を中空構造とし、通気路としての中空部４５に駆動部３４の制御に必要な電源ライン、信号ライン、センサライン（図示略）等を通して、駆動部３４と外部機器等とを接続する。なおセンサラインは被処理物検知センサなどのセンサに接続される配線である。
【００３１】
上述した第１及び第２の実施の形態ではシャフト４２の軸方向運動に対する気密を確保するためにベローズ４３を使用したが、図３の第３の実施形態のようにベローズを使用せず、例えば軸方向の動きを許容するが軸回り方向の動きを規制するボールスプラインのような倒れ防止のガイド４７を、真空チャンバ２１のシャフト挿入部に気密に取り付け、倒れ防止ガイド４７の挿通孔にスプラインシャフト６２を挿通し、さらに倒れ防止ガイド４７とスプラインシャフト６２との間にＯリング４６を固着して、スプラインシャフト６２の軸方向運動に対する気密性を確保するようにしても良い。このように倒れ防止ガイド４７とＯリング４６とで気密構造を構成すると、ベローズを必要としない簡単な構造で気密を確保でき、被処理物搬送ロボット１２のスムーズな昇降が可能となる。
【００３２】
前記真空チャンバ２１に対するシャフト４２の支持は、図１、図２に関しては非接触支持となり、図３に関してはスプラインシャフト６２による接触支持となる。
【００３３】
ところで、上述した３つの実施形態では、真空チャンバ２１内に設けた気密容器３５の問題に言及しなかったが、従来のように気密容器３５を外部と分断して、気密容器３５内を大気圧とした場合には、気密容器３５の気密が漏れると、気密容器３５内の雰囲気が真空チャンバ２１へ流出して、気密容器３５内が真空になるので、真空対応でない駆動部３４が破損するという問題がある。そこで、第４の実施の形態では、気密容器３５内を外部と連通させることによって、上述した問題を解消している。これを図４を用いて具体的に説明する。
【００３４】
ガラス基板や半導体ウェハなどの被処理物２４を扱う真空チャンバ２１内には気密容器３５が設けられる。気密容器３５の外側に駆動により回転、伸縮する搬送アーム３３が取り付けられ、内側には搬送アーム３３を駆動するモータなどから構成される駆動部３４が取り付けられる。
【００３５】
被処理物２４を扱う真空チャンバ２１の外部に、気密容器３５を昇降させて被処理物搬送ロボット３２全体を昇降させる昇降機構３０を配置する。この昇降機構３０は既述したようにモータ２０、エレベータ取付ベース２５、２６、ガイドシャフト、ボールねじ２８及び昇降台２９及び支持部４１で構成される。
【００３６】
前記昇降機構３０の動きを真空チャンバ２１内の気密容器３５に伝えるシャフト４２は、下端を昇降台２９の支持部４１に気密に連結し、真空チャンバ２１の底部から気密に内部に挿通されて上端を気密容器３５に気密に連結する。気密容器３５とシャフト４２とはＯリング４４または溶接などによって気密を確保する。またシャフト４２が進退する真空チャンバ２１を気密に保持するために、シャフト４２を取り巻くように耐圧性ベローズ４３を配置するとともに、ベローズ始端側を真空チャンバ２１にＯリング４４を介して固着し、ベローズ終端側を昇降台２９の支持部４１にＯリング４４を介して固着する。
【００３７】
前記シャフト４２は中空構造にし、その中空部４５を介して気密容器３５を真空チャンバ２１の外部と連通させて気密容器３５内を常に外部雰囲気に開放する。また、中空のシャフト４２内に、気密容器３５内に収納された駆動部３４に真空チャンバ２１の外部から、被処理物搬送ロボット３２を制御するに際して必要となるセンサ配線を始めとした複数本の配線４８を通してロボットの制御を確保する。
【００３８】
このように気密容器３５をシャフト４２を介して外部に開放して、気密容器３５内の駆動部３４を常に外部雰囲気下にさらす構成としたので、気密容器３５の気密が漏れても駆動部３４が破損することがなく、駆動部３４の真空対応は不要となる。したがって真空チャンバ２１内に設けられる被処理物搬送ロボット３２を安定に稼働させることができる。また、シャフト４２を中空構造にして、ここに被処理物搬送ロボット３２を制御するうえに必要な配線４８を走らせるようにしたので、真空チャンバ２１に別個に配線用取出し口を気密に設ける必要がなく、真空チャンバ２１の構造の簡素化が図れる。また、シャフト４２の中空部４５を利用して気密容器３５を外部に連通する通気路を構成したので、通気路を確保するための部材を別途用意する必要がなく、構成の簡素化を図ることができる。
【００３９】
また被処理物搬送ロボット３２を駆動する発塵源となる駆動部３４を真空チャンバ２１内に気密容器３５で覆って気密に設けるようにしたので、駆動部３４を真空チャンバ２１内に裸で設けるものと異なり、発塵源となる駆動部３４から真空チャンバ２１内への塵の侵入を遮断することができ、クリーン度が向上し、搬送装置の信頼性を向上することができる。また、真空チャンバ２１内に昇降機構用のスペースを設ける必要がないので、真空チャンバ２１を小さくでき、真空チャンバ２１のコストダウンを図ることができる。
【００４０】
次に図５を用いて駆動部３４の冷却構造を説明する。ここでは、駆動部３４を格納している気密容器３５が外気と連通するばかりでなく、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスのいづれか又はエアー、もしくはそれらの混合ガスを気密容器３５内に供給し、気密容器３５から排気させるようにしてある。ガスを供給するガス供給管４９は、シャフト４２内の中空部４５を通し、気密容器３５内に引き出して、その開口となるガス供給孔５０を気密容器３５内の空間に配設し、気密容器３５内にガスを供給するようにする。またはガス供給管４９をさらに駆動部３４まで引き延ばして駆動部３４に接続し、駆動部３４内の空間にガス供給孔５０を配設して、ガスを駆動部３４内に直接供給するようにする。ガス供給管４９を駆動部３４に接続する場合には、駆動部３４内に供給されたガスを駆動部３４外に排出するための通気孔３９を駆動部３４に設ける。気密容器３内に供給されたガスの排気は、ガス供給管４９で占められ部分を除いた中空部４５の残りの空隙部分で行う。本発明の給排路は、上記ガス供給管４９及び中空部４５の残りの空隙部分で構成される。
【００４１】
気密容器３５に対してガスを給排するようにすると、気密容器３５を単に外気と連通する場合に比べて、気密容器３５内に格納されている被処理物搬送ロボット３２の駆動部３４のモータ等を有効に冷却することができる。この場合、駆動部３４内にまでガスを供給すると、ガス供給を気密容器３５内に止めている場合に比べて、より有効に駆動部３４を冷却でき、駆動部３４の寿命を一層長期化することができる。また、駆動部３４から発生する汚染物質を有効に排除することができるので、もし気密容器３５の気密が漏れた場合においても、チャンバ２１内への汚染量を低減することができる。またこの場合、排気は外気へそのまま放出するようにしても、あるいは工場側排気ガス処理システム等に接続して排気するようにしても良い。
【００４２】
さて、これまでは被処理物搬送ロボット３２を動かすための駆動部３４の詳細について言及しなかったが、その詳細を、図６に示す２軸回転駆動装置を例に取って説明する。
【００４３】
２軸回転駆動装置７０は、２つのモータ７１、７２と、２つのモータ７１、７２を別々に収納する１個の容器８０とから主に構成される。２つのモータ７１、７２をともに外気と連通させるために、一方のモータ７２を覆っている円筒形の第１の回転出力軸７３の外壁と、２つのモータ７１、７２を別々に収容するために容器８０内を２つに仕切っている内壁８２と、他方のモータ７１を収納している部分の容器８０の外壁とに、それぞれ通気孔８３、８４、８５をそれぞれ開けてある。なお、モータ７１、７２を収納する容器８０が直接、図４に記載されている気密容器３５であっても良い。
【００４４】
第１駆動用モータ７１及び第２駆動用モータ７２はともに汎用モータから構成される。第１駆動用モータ７１のモータ回転軸７１ａにカップリング７７を介して第１回転出力軸７３が同軸的に取り付けられる。第１回転出力軸７３は中空に形成されており、第１駆動用モータ側に近い軸方向の後部７３ｂが閉じ、モータ７１側から遠い前部７３ａが開放した円筒形をしている。第１回転出力軸７３は、その中間部よりも小径に形成された前部７３ａ及び後部７３ｂの突起軸７３ｅが、回転負荷保持用ベアリング７５ａ、７５ｂを介して外壁８１、内壁８２にそれぞれ回転自在に支承されている。
【００４５】
中空円筒状の第１回転出力軸７３内に上記第２駆動用モータ７２が、そのモータ回転軸７２ａが第１回転出力軸７３と同軸上になるように一体的に取り付けられる。この第２駆動用モータ７２のモータ回転軸７２ａにカップリング７８を介して同軸的に第２回転出力軸７４が取り付けられる。この第２回転出力軸７４は、中空円筒状の第１回転出力軸７３の開放した前部７３ａから軸方向に突出して第１回転出力軸７３と同軸的に配設される。第２回転出力軸７４は、ベアリング７５ｃを介して開放した前部７３ａの内壁に回転自在に支承されている。
【００４６】
上記構成において、第２駆動用モータ７２を停止保持し、第１駆動用モータ７１を駆動した場合、中空円筒状の第１回転出力軸７３が回転する。中空円筒状の第１回転出力軸７３内に第２駆動用モータ７２が一体的に取り付けられているので、第１回転出力軸７３の回転に伴って第２駆動用モータ７２自身も回転する。このため第２駆動用モータ７２のモータ回転軸７２ａに取り付けられた内部の第２回転出力軸７４も回転する。このように第１駆動用モータ７１のみを駆動させることによって、第２回転出力軸７４を第１回転出力軸７３と同期回転させることができる。
【００４７】
また、第２駆動用モータ７２を駆動して、第１駆動用モータ７１を停止保持した場合、外部の第１回転出力軸７３は回転せず、その内部の第２回転出力軸７４のみが回転する。したがって、第２回転出力軸７４のみの回転も確保できる。
【００４８】
つぎに図５を加えて上記２軸回転駆動装置７０を被処理物搬送ロボット３２の駆動部３４として採用したときの搬送アーム３３の作動を説明する。
【００４９】
(1) 第１駆動用モータ７１停止保持、第２駆動用モータ７２のみ駆動
第２駆動用モータ７２を作動してその回転出力軸７４を反時計方向に回動させると、図５の第１アーム３３ａも反時計方向に回転し、この回転に伴って第２アーム３３ｂは時計方向に回動する。第２アーム３３ｂが第１アーム３３ａに対して回動することで被処理物載置部３３ｃが反時計方向に回転する。その結果、搬送アーム３３は、被処理物２４の一方向直線搬送を行う。
【００５０】
(2) 第２駆動用モータ７２停止保持、第１駆動用モータ７１のみ駆動
第１駆動用モータ７１により第１回転出力軸７３が回転すると、その内部に保持されている第２駆動用モータ７２も一緒に回転する。よって、搬送アーム３３は、第１アーム３３ａ、第２アーム３３ｂを重ねたままの姿勢保持状態で被処理物２４の回転搬送を行う。
【００５１】
このように、第１駆動用モータ７１停止保持、第２駆動用モータ７２のみ駆動した場合には一方向の搬送を行うことができる。また、単に第２駆動用モータ７２を停止保持とし、第１駆動用モータ７１のみ駆動する状態とすることで、２つの駆動用モータの同期調整なしに、搬送アーム３３に姿勢保持の状態で被処理物２４の回転搬送を行わせることができる。
【００５２】
ところで、図４では、ベローズ４３が真空チャンバ２１の外側に配置される構成としている。このように構成すると、真空チャンバ２１内を真空にして用いる場合に、ベローズ４３の内側が真空になるけれども、構造上ベローズの変形が起きずらい。したがって、ベローズ４３は真空チャンバ２１の外側に配置することが好ましい。これに対して、ベローズ４３を真空チャンバ２１の内側に設けることも原理的には可能である。すなわち、真空チャンバ２１内に挿入されているシャフト４２の挿入部分に当該部分の周囲を覆うようにベローズ４３を設け、両ベローズ端を気密容器３５と真空チャンバ２１とに気密に接続する。このようにベローズ４３を真空チャンバ２１の内側に配置する場合には、真空チャンバ２１内を真空にして用いると、ベローズ４３の外側が真空になるので、構造上ベローズ４３が変形し易くなり、強度が保てなくなる。強度を保つためには、ベローズ４３の伸縮方向に沿ってガイドレールを設ける等の補強が必要になる。その結果、部品点数が多くなり、製造コストが高くなる。したがってベローズ４３を真空チャンバ２１の内側に配置することは好ましくない。
【００５３】
なお、前記した第１〜第４実施の形態では、昇降台２９の昇降をモータ２０、ボールねじ２８による駆動としたが、リニア駆動が可能な構成であれば何れでも良い。例えば各種シリンダ、リニアモータ等で構成することができる。
【００５４】
また、上述した被処理物搬送装置を用いて図７に示すような半導体製造装置を構成することができる。この半導体製造装置は、縦型反応室５１の下方に真空チャンバとしてのロードロック室５２が設けられ、ロードロック室５２の内部において縦型反応室５１の下方にウェハＷを多段に保持するウェハ載置手段としてのボート５３を縦型反応室５１内に挿入し、取り出しする。ロードロック室５２内には、ウェハＷを移載する被処理物搬送ロボットとしてのウェハ移載機５４が設けられる。このウェハ移載機５４は、ロードロック室５２の外部に設けられた昇降機構５５、および外部と連通して大気圧下となっている気密容器５７内に格納された駆動部５６により複合動作をしてウェハＷを搬送する。
【００５５】
以下動作説明をする。ウェハ駆動部５６と昇降機構５５との協働によりウェハの保持されているウェハ移載機５４を、ボート５３へのウェハ挿入高さ位置に合せる。ウェハ移載機５４の駆動部５６を駆動して搬送アームをボート５３側へ伸ばし、ウェハをボート５３の載置位置まで搬送する。昇降機構５５でシャフトを一定量降下させることによりウェハ移載機５４を降下して、ウェハ移載機５４からボート５３のウェハ載置部にウェハＷを移載する。ウェハ移載機５４の駆動部５６を動かして搬送アームを縮めて元の位置に戻す。再度、駆動部５６と昇降機構５５とを協働してウェハ移載機５４を動かし、ロードロック室５２に隣接したウェハを積層収納しているカセット（図中省略）からウェハを取り出す。
【００５６】
カセットからウェハを取り出すには、駆動部５６と昇降機構５５との協働により前記ウェハ移載機５４をカセットのウェハ取り出し高さに合せる。駆動部５６を駆動して、ウェハ移載機５４の搬送アームをカセットへ伸ばして、ウェハの下側に入れる。昇降機構５５によりシャフトを一定量上昇させることにより前記ウェハ移載機５４を上昇して、カセットから搬送アーム上にウェハを移載する。移載後、ウェハ移載機５４の搬送アームを縮めて搬送アームを元の位置に戻す。
【００５７】
上述した動作を繰り返すことによりボート５３へウェハＷを所要枚数装填する。装填後、ボートエレベータ（図中省略）によりボート５３を上昇させ反応室５１内に挿入して、反応室５１内でウェハＷに所定の基板処理を行う。処理としては、ＣＶＤ法による処理、不純物を拡散する処理、アニール処理、プラズマＣＶＤ法による処理、エッチング処理、アッシング処理、スパッタ処理等がある。ウェハＷへの所定の基板処理が終了すると、先程のボート５３に対するウェハ装填手順と逆の手順によりウェハＷを搬出する。このように被処理物搬送装置を用いて図７に示すような半導体製造装置を構成すれば、より信頼性の高い装置を作ることができる。
【００５８】
上記実施の形態では、ウェハ載置手段が複数枚のウェハを載置するボート５３で構成されている場合について説明した。しかしウェハ載置手段は、載置されるウェハが複数枚ではなく、枚葉式（一枚保持用のもの）であってもよい。また上記実施の形態では、基板をボートに装填してからボートを反応室５１内に挿入するようにしたものを用いたが、反応室５１内にボート等のウェハ載置手段を常時設置し、反応室５１側方にゲートバルブを設けて、ゲートバルブを介して反応室５１内に直接ウェハＷを載置するようにしたものでも良い。
【００５９】
また上述した実施の形態で説明した連結チャンバ２２、２３は、カセット棚を収納したカセット室であっても、前記したロードロック室などであっても良い。またチャンバは何も真空に限る必要はなく、任意の雰囲気になっていてもよく、例えばＮ2 置換されている場合でも良い。
【００６０】
更にチャンバ内の圧力は大気圧でも良く、その場合でも、駆動部からの発塵によりチャンバ内を汚染することはない。また駆動部を気密に格納している気密容器が外気と連通していることから駆動部を冷却できる。更には気密容器内に不活性ガス等を供給すれば駆動部の冷却効果が向上する。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、駆動部を気密容器に格納して、チャンバ内の雰囲気を駆動部から断つようにしたので、チャンバ内に設けられる被処理物搬送手段を安定に稼働させることができる。また、駆動部を格納した気密容器はチャンバの外部と通じているため、チャンバ内の雰囲気に関わらず、気密容器内を外部雰囲気とすることができ、駆動部を外部雰囲気圧対応とすることができる。また、昇降機構をチャンバの外部に設けているため、チャンバ内での発塵を低減し、チャンバを小形化できる。特にチャンバが真空の場合には、被処理物搬送手段の駆動部をチャンバ内に裸で格納していたものと比べて、駆動部を真空対応とする必要がなく、大気圧対応とすることができるため、装置を安価に構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態による被処理物搬送装置の概略構成図である。
【図２】第２の実施形態による被処理物搬送装置の概略構成図である。
【図３】第３の実施形態による被処理物搬送装置の概略構成図である。
【図４】第４の実施形態による被処理物搬送装置の概略構成図である。
【図５】第４の実施形態による被処理物搬送装置の駆動部の冷却構造を示す概略構成図である。
【図６】第４の実施形態による駆動部の具体的な構造を示す断面図である。
【図７】実施形態の被処理物搬送装置を組込んだ半導体製造装置の概略構成図である。
【図８】従来の被処理物搬送装置の概略構成図で、(a) は真空チャンバから上部連結チャンバに被処理物を移載するときの正面図、(b) は(a) の側面図、(c) は被処理物を真空チャンバ内で昇降するときの正面図、(d) は真空チャンバから下部連結チャンバに被処理物を移載するときの正面図である。
【符号の説明】
２１ 真空チャンバ
２４ 被処理物
３０ 昇降機構
３２ 被処理物搬送ロボット
３４ 駆動部
３５ 気密容器
４２ シャフト
４５ 中空部（通気路）
Claims (9)
- チャンバと、
前記チャンバ内に設けられ、搬送部及び前記搬送部を駆動する駆動部とを有して、前記駆動部で前記搬送部を駆動して前記搬送部に載置される前記被処理物を搬送する被処理物搬送手段と、
前記被処理物搬送手段の前記駆動部を前記チャンバ内で気密に格納する気密容器と、
前記チャンバの外側から前記チャンバ内に気密に挿入されて前記気密容器に連結され、前記チャンバに対して前記気密容器を進退させて前記チャンバ内で前記被処理物搬送手段を移動するシャフトと、
前記チャンバ外に設けられ、前記シャフトを進退させる移動機構と、
前記シャフトに設けられ、前記気密容器を前記チャンバの外部に通じて前記気密容器内を外部雰囲気とする通気路と
を備えた被処理物搬送装置。 - 前記通気路に、前記チャンバの外部から前記気密容器に対して不活性ガス又は大気雰囲気もしくはそれらの混合ガスを供給及び排気する給排路を備えた請求項１記載の被処理物搬送装置。
- 前記チャンバの外部から前記シャフトに設けた前記通気路を介して前記気密容器内に格納された駆動部に配線を通した請求項２に記載の被処理物搬送装置。
- 前記シャフトをベローズで覆い、ベローズ始端を封止手段でチャンバに固着し、ベローズ終端を封止手段で前記移動機構に固着して、前記シャフトが挿入される前記チャンバを気密構造とした請求項１〜３のいずれかに記載の被処理物搬送装置。
- 前記被処理物が半導体ウェハ、ガラス基板またはこれらを収納するためのカセットである請求項１〜４のいずれかに記載の被処理物搬送装置。
- 前記チャンバ内を真空としたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の被処理物搬送装置。
- 前記チャンバ内を大気圧としたことを特徴とした請求項１ないし５のいずれかに記載の被処理物搬送装置。
- 請求項１〜７のいずれかに記載の被処理物搬送装置を備えた半導体製造装置。
- チャンバと、
前記チャンバに気密に連結された被処理物を処理する処理室と、
前記チャンバ内に設けられ、アーム部と前記アーム部を駆動する駆動部とを有して、駆動部でアーム部を駆動してアーム部に載置された被処理物を搬送する被処理物搬送手段と、
前記被処理物搬送手段の駆動部を前記チャンバ内で気密に格納する気密容器と、
前記気密容器を前記チャンバの外部に通じる通気路と、
前記チャンバの外側から前記チャンバ内に気密に挿入されて前記気密容器に連結され、前記チャンバに対して前記気密容器を進退させて前記チャンバ内で前記被処理物搬送手段を移動するシャフトと
を備えた半導体製造装置を用いて、
前記気密容器を前記通気路を介して外部雰囲気としたうえで、
前記シャフトを進退させて前記チャンバ内の前記処理室に対応する位置に前記被処理物搬送手段を一体に移動させ、
前記被処理物搬送手段を移動後、前記気密容器内に格納された駆動部により前記被処理物搬送手段のアーム部を動かして、前記アーム部に載置された前記被処理物を前記チャンバから前記処理室に搬送し、
前記処理室に搬送した被処理物を前記処理室内の被処理物載置部に載置させ、
前記被処理物載置部に載置された被処理物に所定の処理を施す
ことを特徴とする被処理物の処理方法。
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- 1999-05-26 JP JP14657999A patent/JP4526136B2/ja not_active Expired - Lifetime
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