JP4928562B2 - ロボット装置およびこれを備えた処理装置、処理システム、処理方法 - Google Patents

ロボット装置およびこれを備えた処理装置、処理システム、処理方法 Download PDF

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Description

本発明は、被処理物の搬送を行うロボット装置およびこれを備えた処理装置、処理システム、処理方法に関する。
例えば、液晶表示装置用のガラス基板や半導体装置のウェーハなどの被処理物に回路パターンなどを形成する処理工程においては、被処理物に対して種々の処理を行うことが要求され、複数の処理室を設置し、各処理室での処理を同時あるいは順次行う、いわゆるマルチチャンバ方式が提案されている。
マルチチャンバ方式での被処理物の処理においては、ロボット装置によって未処理の被処理物を供給部から受け取り、その被処理物を処理室へ供給し、被処理物が処理室で処理がされた後、その被処理物をロボット装置によって処理室から受け取り、次の処理室へ受け渡したり、別の処理部へ搬送するなどのことが行われている。
ここでこのような処理において、生産性を向上させるために、被処理物の受け取りと供給とを迅速に行えるロボット装置が提案されている（特許文献１を参照）。
しかしながら、近年、不揮発性半導体メモリ素子を有する半導体装置のように需要が大きく、大量生産が要求されている分野では、さらなる生産性の向上が要求されており、特許文献１に開示されているような技術においても生産性向上の観点からは問題があった。
特開平１１−１３５６００号公報
本発明は、大型化やコスト高を招くことなく、生産性をさらに向上させることができるロボット装置およびこれを備えた処理装置、処理システム、処理方法を提供する。
本発明の一態様によれば、被処理物を保持する保持手段を備えるフィンガを所定の角度だけ回転させて前記被処理物の受け渡しを行うロボット装置であって、前記ロボット装置の駆動軸には、第１のフィンガと、第２のフィンガとが互いに離間して設けられ、前記第１のフィンガは、その回転中心から互いに離間するように所定の角度をもって延出する第１のアーム部と第２のアーム部とを有し、前記第２のフィンガは、その回転中心から互いに離間するように所定の角度をもって延出する第３のアーム部と第４のアーム部とを有し、前記第１のアーム部と前記第３のアーム部とが、第３の受け渡し位置で重なったときには、前記第２のアーム部は第１の受け渡し位置にあり、前記第４のアーム部は第２の受け渡し位置にあり、前記第２のアーム部と前記第４のアーム部とが、第３の受け渡し位置で重なったときには、前記第１のアーム部は第２の受け渡し位置にあり、前記第３のアーム部は第１の受け渡し位置にあること、を特徴とするロボット装置が提供される。
また、本発明の他の一態様によれば、前記のロボット装置を設けたロードロック室と、被処理物の処理を行うための処理室と、前記ロボット装置から受け取った被処理物を前記処理室に搬送するための第２のロボット装置を設けたトランスファー室と、を備えることを特徴とする処理装置が提供される。
また、本発明の他の一態様によれば、前記の処理装置と、ウェーハを収納するための収納装置と、前記収納装置から２枚の前記ウェーハを同時に受取り前記処理装置に搬送する搬送装置と、前記処理装置により処理をされた前記ウェーハを徐冷する徐冷手段と、を備えることを特徴とする処理システムが提供される。
さらにまた、本発明の他の一態様によれば、ロードロック室内に設けられた前記ロボット装置の第１のフィンガと、第２のフィンガと、にウェーハが載置されていないときに、処理前の前記ウェーハの搬送時に使用したアーム部と同じアーム部に、処理後の前記ウェーハを受け渡すことができるように、前記第１のフィンガと、前記第２のフィンガと、の回転動作が制御されること、を特徴とする処理方法が提供される。
本発明の実施の形態に係る処理装置を説明するための模式断面斜視図である。 処理室の構成を例示するための模式断面図である。 ロボット装置を説明するための模式斜視図である。 本実施の形態に係る処理装置を備えたアッシング処理システムについて説明をするための模式図である。 アッシング処理システムの作用を説明するための模式図である。 アッシング処理システムの作用を説明するための模式図である。 押上げピンと干渉しないようなフィンガの形状を例示するための模式図である。 押上げピンと干渉しないようなフィンガの形状を例示するための模式図である。 押上げピンと干渉しないようなフィンガの形状を例示するための模式図である。 本発明者が検討を加えた比較例を説明するための模式工程図である。 本発明者が検討を加えた比較例を説明するための模式工程図である。 本発明者が検討を加えた比較例を説明するための模式工程図である。 本発明者が検討を加えた比較例を説明するための模式工程図である。 本発明者が検討を加えた比較例を説明するための模式工程図である。 本発明者が検討を加えた比較例を説明するための模式工程図である。 本発明者が検討を加えた比較例を説明するための模式工程図である。 本発明者が検討を加えた比較例を説明するための模式工程図である。 本発明者が検討を加えた比較例を説明するための模式工程図である。 本発明者が得た知見を説明するための模式工程図である。 本発明者が得た知見を説明するための模式工程図である。 本発明者が得た知見を説明するための模式工程図である。 本発明者が得た知見を説明するための模式工程図である。 本発明者が得た知見を説明するための模式工程図である。 本発明者が得た知見を説明するための模式工程図である。 本発明者が得た知見を説明するための模式工程図である。 本発明者が得た知見を説明するための模式工程図である。 本発明者が得た知見を説明するための模式工程図である。 ロードロック室内に設けられるロボット装置のフィンガの他の具体例を説明するための模式斜視図である。
符号の説明
１ 処理装置、２ ロードロック室、３ トランスファー室、４ 処理室、４ａ 処理室、４ｂ 処理室、９ａ 押上げピン、９ｂ 押上げピン、１１ａ ロボット装置、１１ｂ ロボット装置、４７ フィンガ、４８ フィンガ、６０ａ ロボット装置、６０ｂ ロボット装置、６２ａ フィンガ、６２ｂ フィンガ、１００ アッシング処理システム、１０１ 搬送装置、１０２ 徐冷手段、１０３ 収納装置、６２１ フィンガ、６２２ フィンガ、６２３ フィンガ、６２４ａ フィンガ、６２４ｂ フィンガ、Ｕ ウェーハ、Ｗ 被処理物
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明をする。
図１は、本発明の実施の形態に係る処理装置を説明するための模式断面斜視図である。 図１に示すように処理装置１は、内部が減圧可能なロードロック室２、トランスファー室３、処理室４ａ、４ｂを備えている。ロードロック室２とトランスファー室３、トランスファー室３と処理室４ａ、４ｂ、との間の壁面には複数（図１に例示したものでは計４箇所）の受け渡し口５ａ〜５ｄが並列に形成されており、各受け渡し口５ａ〜５ｄを介してロードロック室２とトランスファー室３、トランスファー室３と処理室４ａ、４ｂ、とがその内部空間を連通させるようにして接続されている。尚、ロードロック室２、トランスファー室３、処理室４ａ、４ｂの天井面は、図示しない天井板で気密となるように塞がれている。
また、各受け渡し口５ａ〜５ｄの下方には、それぞれゲートバルブ６が突出可能に設けられ、このゲートバルブ６により各受け渡し口５ａ〜５ｄが気密に閉鎖可能となっている。
ロードロック室２の他方の壁面（トランスファー室３側に対向する側の壁面）にも受け渡し口７が設けられており、図示しない大気バルブにより受け渡し口７が気密に閉鎖可能となっている。
処理室４ａ、４ｂの構成は、被処理物Ｗやその処理の内容により任意に選択することができる。例えば、半導体装置のウェーハのアッシング処理、エッチング処理、洗浄処理、成膜処理を行うものや、液晶表示装置のガラス基板のエッチング処理、成膜処理などを行うものとすることができる。ここでは説明の便宜上、ウェーハのアッシング処理を行うものについて説明をする。
図２は、処理室４ａ、４ｂの構成を例示するための模式断面図である。
処理室４ａ、４ｂには、処理容器１０と、この処理容器１０の上面に設けられた平板状の誘電体板からなる導波体（透過窓）５４と、導波体５４の外側に設けられた導入導波管５０と、が設けられている。処理容器１０の内部には、導波体５４の下方の処理空間においてウェーハなどの被処理物Ｗを載置して保持するためのステージ１６が設けられている。
処理容器１０は、減圧排気系Ｅにより形成される減圧雰囲気を維持可能であり、処理空間に処理ガスを導入するためのガス導入管（図示せず）が適宜設けられている。
処理容器１０の一方の側壁には、前述したように受け渡し口５ｃ、５ｄが設けられ、また、ゲートバルブ６により各受け渡し口５ｃ、５ｄが気密に閉鎖可能となっている。
次に、処理室４ａ、４ｂ自体の動作について説明をする。
例えば、この処理室４ａ、４ｂを用いて被処理物Ｗの表面にアッシング処理を施す際には、まず、被処理物Ｗが、その表面を上方に向けた状態でステージ１６の上に載置される。尚、処理室４ａ、４ｂへの搬入、搬出については後述する。
次いで、減圧排気系Ｅによって処理空間が減圧状態にされた後、この処理空間に、処理ガスとしての所定のアッシングガスが導入される。その後、処理空間に処理ガスの雰囲気が形成された状態で、図示しないマイクロ波電源から、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波Ｍが導入導波管５０に導入される。導波管５０を伝搬したマイクロ波Ｍは、スロットアンテナ５２を介して導波体５４に向けて放射される。導波体５４は、石英やアルミナなどの誘電体からなり、マイクロ波Ｍは、表面波として導波体５４の表面を伝搬し、チャンバ１０内の処理空間に放射される。このようにして処理空間に放射されたマイクロ波Ｍのエネルギーにより、処理ガスのプラズマＰが形成される。こうして発生したプラズマＰ中の電子密度が導波体５４を透過して供給されるマイクロ波Ｍを遮蔽できる密度（カットオフ密度）以上になると、マイクロ波Ｍは導波体５４の下面からチャンバ内の処理空間に向けて一定距離（スキンデプス）ｄだけ入るまでの間に反射され、マイクロ波Ｍの定在波が形成されるようになる。
すると、マイクロ波Ｍの反射面がプラズマ励起面となって、このプラズマ励起面で安定なプラズマＰが励起されるようになる。このプラズマ励起面で励起された安定なプラズマＰ中においては、イオンや電子が処理ガスの分子と衝突することにより、励起された原子や分子、遊離原子（ラジカル）などの励起活性種（プラズマ生成物）が生成される。これらのプラズマ生成物が、矢印Ａで表したように処理空間内を拡散して被処理物Ｗの表面に飛来し、アッシング処理が行われる。尚、本発明は後述するように、プラズマアッシング処理に好適であるが、処理室４ａ、４ｂをエッチング、薄膜堆積、表面改質、プラズマドーピングなどのプラズマ処理を行うもの、大気圧プラズマ処理を行うもの、洗浄などのいわゆるウェット処理を行うもの、とすることもできる。
トランスファー室３の内部の、受け渡し口５ａと受け渡し口５ｃとの間にはロボット装置１１ａが、受け渡し口５ｂと受け渡し口５ｄとの間にはロボット装置１１ｂが設けられている。
図３は、ロボット装置１１ａ、１１ｂを説明するための模式斜視図である。
図３に示すように、ロボット装置１１ａ、１１ｂには、トランスファー室３の底壁に形成された図示しない取付孔に気密に嵌入固定される取付体１３が設けられている。この取付体１３の下面側には駆動源１５が取り付けられている。この駆動源１５はモータ１５ａと減速機１５ｂとが一体化されてなるものである。
減速機１５ｂの出力軸には、図示しないカップリングを介して駆動軸１７が接続されている。この駆動軸１７は、取付体１３に設けられた図示しない軸受によって回転自在に支持され、先端部をトランスファー室３内に突出させている。
駆動軸１７のトランスファー室３内に突出した先端部には、アーム体３１の長手方向中央部が連結固定されている。アーム体３１は下ケース３２と上ケース３３とを接合してなり、これらの接合面間には収納空間３４が形成されている。
駆動軸１７の先端部は、収納空間３４に突出している。そして、駆動軸１７の先端面は上ケース３３の内面に接合され、この接合部分がねじなどにより固定されている。また、アーム体３１の長手方向中央部には、固定プーリ３８が配設されている。そして、この固定プーリ３８は、駆動軸１７とは相対回転可能であり、また、収納空間３４に突出し取付体１３と一体の図示しない押え部材の先端部に取り付けられ固定されている。
収納空間３４の長手方向一端部内には、第１の回転プーリ４１が回転自在に設けられ、他端部内には第２の回転プーリ４２が回転自在に設けられている。一対の回転プーリ４１、４２と固定プーリ３８とには動力伝達手段としての無端状のタイミングベルト４３が掛け渡されている。固定プーリ３８と各回転プーリ４１、４２との間にはそれぞれ図示しない調整板に取り付けられた一対のテンションローラ４５が所定の間隔で設けられている。この調整板はアーム体３１の長手方向に沿って位置の調整ができる。それにより、タイミングベルト４３のテンションが調整できるようになっている。
固定プーリ３８と回転プーリ４１、４２との歯数比（外径寸法比）は２対１に設定されている。それにより、固定プーリ３８と回転プーリ４１、４２とが相対的に回転する場合、これらの回転比は２対１となる。
回転プーリ４１、４２の上面には取付軸４１ａ、４２ａが設けられている。取付軸４１ａ、４２ａは上ケース３３から外部へ突出している。第１の回転プーリ４１の取付軸４１ａには第１のフィンガ４７が取り付けられ、第２の回転プーリ４２の取付軸４２ａには第２のフィンガ４８が取り付けられている。
第１の回転プーリ４１の取付軸４１ａは、第２の回転プーリ４２の取付軸４２ａよりも短く設定されている。それにより、第１のフィンガ４７は第２のフィンガ４８よりも高さの位置が低くなっている。
第１のフィンガ４７と第２のフィンガ４８との高さの位置を違えたことで、各フィンガ４７、４８がアーム体３１の長手方向の延長線上に位置する状態から、１８０度回転してアーム体３１上に位置しても、これらフィンガ４７、４８はぶつからずに、上下方向に所定間隔で離間対向することになる。
次に、ロボット装置１１ａ、１１ｂ自体の動作を説明する。
駆動源１５を作動させて駆動軸１７を回転させると、その回転にアーム体３１が連動する。図３において、アーム体３１が矢印Ｂ方向に回転すると、固定プーリ３８は回転しないので、タイミングベルト４３は矢印Ｃ方向に走行する。それにより、一対の回転プーリ４１、４２は矢印Ｄ方向に回転し、この回転にフィンガ４７、４８が連動して回転する。
フィンガ４７、４８がアーム体３１上で上下方向に離間して重合位置した状態を、このアーム体３１の回転角度が０度の状態とする。アーム体３１を回転角度０度から矢印Ｂ方向へ９０度回転させれば、フィンガ４７、４８は１８０度回転するから、アーム体３１の長手方向延長線上に位置することになる。つまり、フィンガ４７、４８はアーム体３１の両端から突出し、アーム体３１と一直線となるので、図３に示した状態となる。
ロードロック室２の内部においては、受け渡し口５ａと対向する位置が第１の受け渡し位置８ａ、受け渡し口５ｂと対向する位置が第２の受け渡し位置８ｂ、受け渡し口７と対向する位置が受け渡し位置８ｃとなる。
第１の受け渡し位置８ａと第２の受け渡し位置８ｂは、ロードロック室２とトランスファー室３との間の壁面から等寸法離間して、かつ、この壁面に平行な位置に設けられている。また、受け渡し位置８ｃは、第１の受け渡し位置８ａと第２の受け渡し位置８ｂとの中間を通り、かつ、前記の壁面に垂直な線上に設けられている。
受け渡し位置８ａ、８ｂには、昇降可能な３本の押上げピン９ａ、９ｂがそれぞれ設けられている。後述する被処理物Ｗ（例えば、ウェーハ）の受け渡しを行わないときには、各押上げピン９ａ、９ｂは下降端位置にあり、被処理物Ｗを受け渡すときには、各押上げピン９ａ、９ｂが上昇端まで上昇し、押上げピン９ａ、９ｂの上端面に被処理物Ｗが載置されるようになっている。
一方、ロードロック室２内の第１の受け渡し位置８ａと第２の受け渡し位置８ｂとの間には、図１に示すように、ロボット装置６０ａ、６０ｂが配設されている。ロボット装置６０ａは、図示しない基部を有している。この基部はロードロック室２の底壁に取り付けられ、基部から突設された駆動軸６１ａの先端には略Ｌ字状のフィンガ６２ａの基部が連結されている。ロボット装置６０ｂは、図示しない基部を有している。この基部はロードロック室２の底壁に取り付けられ、基部から突設された駆動軸６１ｂの先端には略Ｌ字状のフィンガ６２ｂの基部が連結されている。フィンガ６２ａ、６２ｂには、その回転中心から略Ｌ字状に延出する２つのアーム部がそれぞれ設けられ、アーム部の延出端近傍には、被処理物Ｗが載置、保持可能なように（図５を参照）、図示しない保持手段が設けられている。
駆動軸６１ａ、６１ｂはロードロック室２の底壁を貫通するように設けられ、それぞれ別個の駆動源が接続されている。尚、この場合、１つの駆動源から歯車などを介してそれぞれの駆動軸６１ａ、６１ｂに動力を伝達させるようにしてもよい。
駆動軸６１ａ、６１ｂは、第１の受け渡し位置８ａと第２の受け渡し位置８ｂとの間の略中央に設けられている。そして、駆動軸６１ｂを中心にして、その周りを囲むように駆動軸６１ａが同軸に設けられている。また、フィンガ６２ａを連結する駆動軸６１ａの先端は、駆動軸６１ｂよりも短く（低く）設定されている。それにより、フィンガ６２ａはフィンガ６２ｂよりもロードロック室２の底壁からの高さが低くなっている。
前述したようにフィンガ６２ａ、６２ｂは略Ｌ字状を呈しているので、フィンガ６２ａ、６２ｂが９０°回転すると、フィンガ６２ａ、６２ｂの先端は受け渡し位置８ａと８ｃ、８ｂと８ｃの間を移動することになる。ここで、フィンガ６２ａ、６２ｂの高さは、ロードロック室２の底壁よりも高く、ロボット装置１１ａ、１１ｂのフィンガ４７よりも低い位置に設定されている。それにより、第１の受け渡し位置８ａ、第２の受け渡し位置８ｂの上にフィンガ４７が位置する場合でも、フィンガ６２ａ、６２ｂは、フィンガ４７の下に入り込むことができるようになっている。
以上説明をしたように、本実施の形態においては、ロードロック室２内の受け渡し位置８ｃにおいて、上下に間隔を持って搬入されてくる２枚のウェーハＵを各フィンガの片方の端部で同時に受け取り、各フィンガを９０°回転させることで平面的に２箇所（第１の受け渡し位置８ａ、第２の受け渡し位置８ｂ）にウェーハＵを振り分け、また、これと同時に平面的２箇所（第１の受け渡し位置８ａ、第２の受け渡し位置８ｂ）で２枚の処理済みウェーハＵを各フィンガの他方の端部で同時に受け取り、前記各フィンガの回転に伴いこれを受け渡し位置８ｃに上下に間隔を持つように戻すことができる。
すなわち、本実施の形態に係るロボット装置６０ａ、６０ｂによれば、２枚のウェーハＵを２つの処理室４ａ、４ｂ側に同時に供給することができ、また、これと並行して処理済みのウェーハＵを処理室４ａ、４ｂ側から同時に受取り、これを後述する搬送装置１０１（図４参照）に、上下に間隔を持った状態で重ねるようにして受け渡すことができる。そのため、処理室４ａ、４ｂに個別的にウェーハＵを供給、搬出する場合よりもそれにかかる時間を略半分にすることができる。
次に、ロボット装置６０ａ、６０ｂ自体の動作を説明する。
図示しない駆動源を作動させて駆動軸６１ａ、６１ｂを回転させると、その回転にフィンガ６２ａ、６２ｂが連動する。フィンガ６２ａとフィンガ６２ｂとは、互いに逆方向に９０°回転する。前述したように、フィンガ６２ａ、６２ｂは略Ｌ字状を呈しているので、フィンガ６２ａ、６２ｂが９０°回転すると、フィンガ６２ａ、６２ｂの先端は受け渡し位置８ａと８ｃ、８ｂと８ｃの間を移動する。その結果、それぞれの受け渡し位置で被処理物Ｗの受け渡しが可能となる。
次に、上記構成の処理装置１を用いてウェーハＵを連続的にアッシング処理する場合について説明をする。
図４は、本実施の形態に係る処理装置１を備えたアッシング処理システム１００について説明をするための模式図である。
図４に示すように、アッシング処理システム１００には、前述の処理装置１、搬送装置１０１、徐冷手段１０２、収納装置１０３とが備えられている。
搬送装置１０１には、上下に離間した関節を有するアーム１０１ａが設けられている。アーム１０１ａの先端には、被処理物であるウェーハＵを載置、保持可能な図示しない保持手段が設けられている。また、アーム１０１ａが備えられるアーム基台１０１ｃは移動手段１０１ｂと接続されており、アーム基台１０１ｃは矢印Ｆ１３の方向に移動可能となっている。そのため、アーム１０１ａを屈曲させるようにして伸縮させ、２枚のウェーハＵを同時にアーム１０１ａの先端に載置、保持し、その状態のまま矢印Ｆ１３の方向に移動可能となっている。また、図示しないウェーハＵの回転方向や上下方向の位置を調整する手段や、アーム１０１ａの基部を回転させてアーム１０１ａの方向を変換させる手段が設けられている。
徐冷手段１０２は、アッシング処理が終了したウェーハＵを徐冷するためのものである。アッシング処理を行うと、被処理物であるウェーハＵの温度は高温になる。そのため、これを樹脂製のカセットなどに収納する際には冷却して温度を下げる必要がある。その際、処理時間を短くするためにウェーハＵを急冷するものとすれば、例えば、支持基板（Handle Wafer）と活性基板（Active Wafer）とを貼り合わせたいわゆる貼り合わせウェーハの場合などでは、ウェーハＵが割れてしまうおそれがある。
本発明者は検討の結果、アッシング処理システム１００に徐冷手段１０２を設け、自然放熱などによりウェーハＵを冷却するものとすれば、ウェーハＵの割れなどを抑制することができ、また、冷却時間に重複して他のウェーハＵのアッシング処理を行うことができるので、生産性を向上させることができるとの知見を得た。具体例を例示するものとすれば、ウェーハＵを載置、保持する耐熱性材料からなる収納手段を設けるようにしている。尚、徐冷手段１０２は、１枚のウェーハＵを載置、保持可能とするものであってもよいが、アッシング処理時間と徐冷時間との兼ね合いにより、複数枚のウェーハＵを積層状（多段状）または平面状に載置、保持可能とするものであってもよい。
収納装置１０３は、アッシング処理前、アッシング処理済みのウェーハＵを収納するためのものであり、例えば、ウェーハＵを積層状（多段状）に収納可能なウェーハキャリアなどを例示することができる。具体的には、ミニエンバイロメント方式の半導体工場で使われるウェーハＵの搬送、保管を目的とした正面開口式キャリアであるＦＯＵＰ( Front-Opening Unified Pod ) などを挙げることができる。尚、キャリアの正面にある扉の開閉装置なども適宜設けられている。
次に、図４〜図６を参照してアッシング処理システム１００の作用を説明する。
図５、図６は、アッシング処理システム１００の作用を説明するための模式図である。 まず、図４に示すように、搬送装置１０１のアーム基台１０１ｃを所定の収納装置１０３の正面まで移動させる。尚、収納装置１０３の扉は図示しない開閉装置により開かれている。次に、アーム１０１ａを屈曲させるようにして矢印Ｆ２の方向に伸ばし、２枚のウェーハＵを上下に所定の間隔を持った状態で受け取る。そして、アーム１０１ａを屈曲させるようにして矢印Ｆ１の方向に縮め収納装置１０３からウェーハＵを受け取る。
次に、図５に示すように、アーム１０１ａを１８０°回転させ、その向きを処理装置１の方向に向ける。尚、その際、処理装置１の正面に来るようにアーム基台１０１ｃの位置が適宜調整される。
次に、アーム１０１ａを屈曲させるようにして矢印Ｆ３の方向に伸ばし、２枚のウェーハＵを上下に所定の間隔を持った状態でロボット装置６０ａ、６０ｂのフィンガ６２ａ、６２ｂに受け渡す。その後、アーム１０１ａを屈曲させるようにして矢印Ｆ４の方向に縮めロードロック室２から退避させ、ロードロック室２をゲートバルブ６で気密に密閉し、その内部を所定の圧力まで減圧する。
次に、フィンガ６２ａ、６２ｂを矢印Ｆ５、Ｆ６の方向に９０°回転させて、２枚のウェーハＵを第１の受け渡し位置８ａと第２の受け渡し位置８ｂとに振り分ける。第１の受け渡し位置８ａと第２の受け渡し位置８ｂにおいては、押上げピン９ａ、９ｂでウェーハＵを所定の高さまで押し上げる。
次に、押し上げられたウェーハＵの下方にフィンガ４７またはフィンガ４８を差し入れる。その後、押上げピン９ａ、９ｂを下降させ、フィンガ４７またはフィンガ４８の上にウェーハＵを受け渡す。
次に、ロボット装置１１ａ、１１ｂを回転させ、トランスファー室３内を矢印Ｆ７、Ｆ９の方向（処理室４ａ、４ｂの方向）に搬送し、処理室４ａ、４ｂ内にウェーハＵを搬入する。
次に、図示しない押上げピンなどによりウェーハＵを処理室４ａ、４ｂ内のステージ１６に受け渡す。ロボット装置１１ａ、１１ｂの退避後、ゲートバルブ６で処理室４ａ、４ｂを気密に密閉し、前述のアッシング処理を行う。アッシング処理の条件などについては公知の技術を適用することができるので、その説明は省略する。
アッシング処理後のウェーハＵは、前述の場合と逆の手順で搬送装置１０１のアーム１０１ａに受け渡される。すなわち、図５中の矢印Ｆ８・Ｆ１０、Ｆ５・Ｆ６、Ｆ４の方向に搬送されて搬送装置１０１のアーム１０１ａに受け渡される。
次に、図６に示すように、アーム基台１０１ｃを徐冷手段１０２の正面まで移動させて、屈曲させるようにしてアーム１０１ａを矢印Ｆ１１の方向に伸ばし、２枚のウェーハＵを上下に所定の間隔を持った状態で徐冷手段１０２に受け渡す。その後、徐冷が済んだウェーハＵがある場合は、それを受取り、アーム１０１ａを屈曲させるようにして矢印Ｆ１２の方向に縮め徐冷手段１０２から退避させる。
次に、アーム基台１０１ｃを収納装置１０３の正面まで移動させて、アーム１０１ａを１８０°回転させ、屈曲させるようにしてアーム１０１ａを矢印Ｆ２の方向に伸ばし、２枚のウェーハＵを上下に所定の間隔を持った状態で収納装置１０３に受け渡す。尚、収納装置１０３から搬出されたウェーハＵは、また同じ場所に収納されるよう制御されている。その後、必要があれば、前述の手順が繰り返されてアッシング処理が連続的に行われる。
ここで、前述したように、フィンガ６２ａ、６２ｂとフィンガ４７、４８との間のウェーハＵの受け渡しは、押上げピン９ａ、９ｂの昇降動作により行われる。そのため、押上げピン９ａ、９ｂの上昇時にはフィンガ６２ａ、６２ｂの回転動作が行えず、待機時間が生ずる場合がある。
本発明者は検討の結果、ロボット装置６０ａ、６０ｂのフィンガが回転しても押上げピン９ａ、９ｂと干渉しないような形状とすれば、待機時間を無くすことができるとの知見を得た。
図７〜図９は、押上げピン９ａ、９ｂと干渉しないようなフィンガの形状を例示するための模式図である。
尚、図面が煩雑となるため、ロボット装置６０ｂ側（上側）のフィンガのみを記載することとし、ロボット装置６０ａ側（下側）のフィンガは記載を省略する。
図７は、押上げピン９ａ、９ｂと干渉しないように略Ｔ字の形状をしたフィンガ６２１を例示するものである。図７（ａ）は、第２の受け渡し位置８ｂと受け渡し位置８ｃにおけるフィンガ６２１の様子を示している。図７（ｂ）は、第１の受け渡し位置８ａと受け渡し位置８ｃにおけるフィンガ６２１の様子を示している。
図８は、先端部がコの字状に湾曲するフィンガ６２２を例示するものである。図８（ａ）は、第２の受け渡し位置８ｂと受け渡し位置８ｃにおけるフィンガ６２２の様子を示している。図８（ｂ）は、第１の受け渡し位置８ａと受け渡し位置８ｃにおけるフィンガ６２２の様子を示している。
図９は、略Ｔ字の形状を呈し、先端部が回転中心に向けて屈曲したフィンガ６２３を例示するものである。尚、前述のものと同様に、第２の受け渡し位置８ｂと受け渡し位置８ｃにおけるフィンガ６２３の様子は、第１の受け渡し位置８ａと受け渡し位置８ｃにおけるものと対称になるので、記載は省略している。
ここで、半導体装置の製造分野では生産管理、品質管理などの必要上、収納装置１０３から搬出されたウェーハＵは、また同じ収納装置１０３の同じ場所に収納されなければならない。しかしながら、前述のアッシング処理システム１００の動作の中でこれが守られず、正しい位置にウェーハＵを置き直すなど余計な手間がかかる場合が生ずることがある。
図１０〜図１８は、本発明者が検討を加えた比較例を説明するための模式工程図である。 図１０（ａ）に示すように、収納装置１０３には下側から順番にＮｏ．１〜Ｎｏ．６の６枚のウェーハが収納されている。尚、アッシング処理システムの図中のハッチング部分は、減圧状態を示している。
次に、図１０（ｂ）に示すように、収納装置１０３に収納されているＮｏ．１とＮｏ．２のウェーハＵを搬送装置１０１で取り出し、ロードロック室２の正面まで搬送する。
次に、図１１（ａ）に示すように、ロードロック室内に設けられたロボット装置の上側フィンガにＮｏ．２のウェーハＵを下側フィンガにＮｏ．１のウェーハＵを受け渡す。その後、図１１（ｂ）に示すように、上側フィンガと下側フィンガとを９０°回転させて、これらのウェーハＵを第１の受け渡し位置８ａ、第２の受け渡し位置８ｂに搬送する。
次に、図１２（ａ）に示すように、ロードロック室２を所定の圧力まで減圧する。その後、図１２（ｂ）に示すように、トランスファー室内に設けられたロボット装置のフィンガにＮｏ．１とＮｏ．２のウェーハＵを受け渡す。また、これと並行して、前述の手順でＮｏ．３とＮｏ．４のウェーハＵを収納装置１０３から取り出し、ロードロック室２の正面まで搬送する。
次に、図１３（ａ）に示すように、Ｎｏ．１とＮｏ．２のウェーハＵを処理室４内に搬入し、ステージの上に載置して、アッシング処理を行う。そして、図１３（ｂ）に示すように、ロードロック室２を大気圧に戻す。
次に、図１４（ａ）に示すように、ロードロック室内に設けられたロボット装置の上側フィンガにＮｏ．４のウェーハＵを下側フィンガにＮｏ．３のウェーハＵを受け渡す。その後、図１４（ｂ）に示すように、上側フィンガと下側フィンガとを９０°回転させて、これらのウェーハＵを第１の受け渡し位置８ａ、第２の受け渡し位置８ｂに搬送する。
次に、図１５（ａ）に示すように、ロードロック室２を所定の圧力まで減圧する。その後、図１５（ｂ）に示すように、トランスファー室内に設けられたロボット装置の片方のフィンガにＮｏ．３とＮｏ．４のウェーハＵを受け渡す。また、これと並行して、アッシング処理が完了したＮｏ．１とＮｏ．２のウェーハＵを処理室４から搬出する。
次に、図１６（ａ）に示すように、Ｎｏ．３とＮｏ．４のウェーハＵを処理室４内に搬入し、ステージの上に載置して、アッシング処理を行う。また、これと同時にＮｏ．１のウェーハＵをロードロック室内に設けられたロボット装置の上側フィンガに、Ｎｏ．２のウェーハＵを下側フィンガに、それぞれ受け渡す。また、これと並行して、前述の手順でＮｏ．５とＮｏ．６のウェーハＵを収納装置１０３から取り出し、ロードロック室２の正面まで搬送する。
次に、図１７（ａ）に示すように、ロードロック室内に設けられたロボット装置の上側フィンガにＮｏ．６のウェーハＵを下側フィンガにＮｏ．５のウェーハＵを受け渡す。その後、図１７（ｂ）に示すように、上側フィンガと下側フィンガとを９０°回転させて、これらのウェーハＵを第１の受け渡し位置８ａ、第２の受け渡し位置８ｂに搬送する。これに伴い、Ｎｏ．１とＮｏ．２のウェーハＵが受け渡し位置８ｃに搬送される。
ここで、ロードロック室内に設けられたロボット装置の上側フィンガにはＮｏ．１のウェーハＵが、下側のフィンガにはＮｏ．２のウェーハＵが載置されていることになる。これは、図１１（ａ）で説明をした処理前のもの（上側フィンガにはＮｏ．２のウェーハＵ、下側フィンガにはＮｏ．１）とは、上下の関係が逆となっていることになる。
そして、図１８に示すように、Ｎｏ．１とＮｏ．２のウェーハＵをこのまま搬送装置１０１に受け渡し、収納装置１０３に収納するものとすれば、上下の関係が逆となったままウェーハＵが収納されてしまうことになる。
本発明者は検討の結果、ロードロック室内に設けられたロボット装置の上側フィンガと下側フィンガとにウェーハＵが載置されていないときに、上側フィンガ、下側フィンガを９０°回転させて載置場所を変えれば、当初の上下関係を保ったままウェーハＵをロードロック室内から搬出することができるとの知見を得た。
図１９〜図２７は、本発明者が得た知見を説明するための模式工程図である。
図１９（ａ）に示すように、収納装置１０３には下側から順番にＮｏ．１〜Ｎｏ．６の６枚のウェーハが収納されている。尚、アッシング処理システムの図中のハッチング部分は、減圧状態を示している。
次に、図１９（ｂ）に示すように、収納装置１０３に収納されているＮｏ．１とＮｏ．２のウェーハＵを搬送装置１０１で取り出し、ロードロック室２の正面まで搬送する。
次に、図２０（ａ）に示すように、ロードロック室内に設けられたロボット装置の上側フィンガにＮｏ．２のウェーハＵを下側フィンガにＮｏ．１のウェーハＵを受け渡す。その後、図２０（ｂ）に示すように、上側フィンガと下側フィンガとを９０°回転させて、これらのウェーハＵを第１の受け渡し位置８ａ、第２の受け渡し位置８ｂに搬送する。
次に、図２１（ａ）に示すように、ロードロック室２を所定の圧力まで減圧する。その後、図２１（ｂ）に示すように、トランスファー室内に設けられたロボット装置のフィンガにＮｏ．１とＮｏ．２のウェーハＵを受け渡す。また、これと並行して、前述の手順でＮｏ．３とＮｏ．４のウェーハＵを収納装置１０３から取り出し、ロードロック室２の正面まで搬送する。
次に、図２２（ａ）に示すように、Ｎｏ．１とＮｏ．２のウェーハＵを処理室４内に搬入し、ステージの上に載置して、アッシング処理を行う。そして、図２２（ｂ）に示すように、ロードロック室２を大気圧に戻す。
次に、図２３（ａ）に示すように、ロードロック室内に設けられたロボット装置の上側フィンガにＮｏ．４のウェーハＵを下側フィンガにＮｏ．３のウェーハＵを受け渡す。その後、図２３（ｂ）に示すように、上側フィンガと下側フィンガとを９０°回転させて、これらのウェーハＵを第１の受け渡し位置８ａ、第２の受け渡し位置８ｂに搬送する。
次に、図２４（ａ）に示すように、ロードロック室２を所定の圧力まで減圧する。その後、図２４（ｂ）に示すように、トランスファー室内に設けられたロボット装置の片方のフィンガにＮｏ．３とＮｏ．４のウェーハＵを受け渡す。また、これと並行して、アッシング処理が完了したＮｏ．１とＮｏ．２のウェーハＵを処理室４から搬出する。
この際、ロードロック室内に設けられたロボット装置の上側フィンガと下側フィンガとにはウェーハＵが載置されていない。そのため、このときに、上側フィンガと下側フィンガとを９０°回転させておく。尚、図２４（ｂ）中の上側フィンガと下側フィンガの位置は回転途中を表している。
この場合、図７〜図９において説明をしたような押上げピン９ａ、９ｂと干渉をしないようなフィンガの形状を採用するものとすれば、押上げピン９ａ、９ｂが上昇しているタイミングにおいても、上側フィンガと下側フィンガとを９０°回転させることができ、生産性の向上を図ることができる。
次に、図２５（ａ）に示すように、Ｎｏ．３とＮｏ．４のウェーハＵを処理室４内に搬入し、ステージの上に載置して、アッシング処理を行う。また、これと同時にＮｏ．１のウェーハＵをロードロック室内に設けられたロボット装置の下側フィンガに、Ｎｏ．２のウェーハＵを上側フィンガに、それぞれ受け渡す。また、これと並行して、前述の手順でＮｏ．５とＮｏ．６のウェーハＵを収納装置１０３から取り出し、ロードロック室２の正面まで搬送する。
次に、図２６（ａ）に示すように、ロードロック室内に設けられたロボット装置の上側フィンガにＮｏ．６のウェーハＵを下側フィンガにＮｏ．５のウェーハＵを受け渡す。その後、図２６（ｂ）に示すように、上側フィンガと下側フィンガとを９０°回転させて、これらのウェーハＵを第１の受け渡し位置８ａ、第２の受け渡し位置８ｂに搬送する。これに伴い、Ｎｏ．１とＮｏ．２のウェーハＵが受け渡し位置８ｃに搬送される。
以下、この手順を繰り返すことでウェーハＵのアッシング処理を連続して行う。
ここで、本実施の形態によれば、ロードロック室内に設けられたロボット装置の上側フィンガにはＮｏ．２のウェーハＵが、下側のフィンガにはＮｏ．１のウェーハＵが載置されていることになる。これは、図２０（ａ）で説明をした処理前のもの（上側フィンガにはＮｏ．２のウェーハＵ、下側フィンガにはＮｏ．１）と上下の関係が同じとなる。
そして、図２７に示すように、Ｎｏ．１とＮｏ．２のウェーハＵをこのまま搬送装置１０１に受け渡し、収納装置１０３に収納するものとすれば、上下の関係が元のままウェーハＵを収納することができる。
尚、本実施の形態に係る場合は、図２４（ｂ）で説明をした上側フィンガと下側フィンとを９０°回転させる動作を２回に１回行えばよい。ここで、１回、２回とは、ロードロック室２内に設けられたロボット装置が、アッシング処理前とアッシング処理済みのウェーハＵの持ち替えを行った回数をいっている。
また、ロードロック室内に設けられたロボット装置のフィンガの形態によっては、毎回このような動作をさせることもできるし、前述したように所定の回数毎にこのような動作をさせることもできる。
また、ウェーハＵの搬送状態を記憶する手段を設け、ウェーハＵ毎の搬送記録を持ち、どのフィンガのアーム部に戻せばよいのかを判断の上、フィンガを動作させるようにすることもできる。例えば、処理前のウェーハの搬送時に使用したアーム部を記憶しておき、同じアーム部に処理後のウェーハＵを受け渡せるよう、フィンガの交換動作をさせるようにしてもよい。
また、説明の便宜上、本発明の実施の形態に係る処理装置１をウェーハのアッシング装置として説明したが、本発明はこれに限定されるわけではない。例えば、液晶表示装置のガラス基板や半導体装置のウェーハなどのエッチング装置、成膜装置などに代表される減圧処理装置、大気圧下で処理を行う装置、洗浄装置やウェットエッチング装置などに代表されるいわゆるウェット処理装置などにも適応が可能である。
ただし、元の収納場所に被処理物を戻すこと、処理後の高温の被処理物を破損しないように徐冷する手段を設けることなどを考慮すれば、半導体装置のウェーハのアッシングに適用することが好適である。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明をした。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。
前述の具体例に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
例えば、処理装置１やアッシング処理システム１００が備える各要素の形状、寸法、材質、配置などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、受け渡し位置８ａ、８ｂには、昇降可能な３本の押上げピンを設けることを説明したが、例えば、大型の被処理物の撓みを考慮して図２８に示すように、昇降可能な５本の押上げピン９０ａ、９０ｂを設けることもできる。尚、押上ピンの本数や配置はこれら図示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、図２８に示すように、フィンガ６２４ａ、６２４ｂの延出端の断面寸法が先端に行くほど漸減するような形状とすることもできる。
また、図２８に示すように（図１も同様）、フィンガ６２４ａ、６２４ｂのアーム部がなす角度θは略直角として説明をしたが、これに限定されるわけではない。すなわち、１箇所で受け取った複数の被処理物Ｗがフィンガの回転で分配されるようにすればよい。例えば、これをフィンガ６２４ｂの側で説明をすれば、フィンガ先端部の被処理物の載置部分の中心６２４ｃと６２４ｄとを結ぶ直線Ｘ上にフィンガの回転中心６２４ｅがなければよい。
また、ロードロック室内に設けられるロボット装置のフィンガの数を変更したり、形状の異なるものを組み合わせることもできる。例えば、略Ｌ字状のフィンガ２個と直線上のフィンガ１個とを組み合わせるようにすることもできる。尚、この場合は、トランスファー室３に備えるロボット装置を３台とし、処理室４の３台設けるようにすればよい。
また、前述した各具体例が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
本発明によれば、大型化やコスト高を招くことなく、生産性をさらに向上させることができるロボット装置およびこれを備えた処理装置、処理システム、処理方法が提供される。

Claims (4)

  1. 被処理物を保持する保持手段を備えるフィンガを所定の角度だけ回転させて前記被処理物の受け渡しを行うロボット装置であって、
    前記ロボット装置の駆動軸には、第１のフィンガと、第２のフィンガとが互いに離間して設けられ、
    前記第１のフィンガは、その回転中心から互いに離間するように所定の角度をもって延出する第１のアーム部と第２のアーム部とを有し、
    前記第２のフィンガは、その回転中心から互いに離間するように所定の角度をもって延出する第３のアーム部と第４のアーム部とを有し、
    前記第１のアーム部と前記第３のアーム部とが、第３の受け渡し位置で重なったときには、
    前記第２のアーム部は第１の受け渡し位置にあり、前記第４のアーム部は第２の受け渡し位置にあり、
    前記第２のアーム部と前記第４のアーム部とが、第３の受け渡し位置で重なったときには、
    前記第１のアーム部は第２の受け渡し位置にあり、前記第３のアーム部は第１の受け渡し位置にあること、を特徴とするロボット装置。
  2. 請求項１記載の第１のロボット装置を設けたロードロック室と、
    被処理物の処理を行うための処理室と、
    前記第１のロボット装置から受け取った被処理物を前記処理室に搬送するための第２のロボット装置を設けたトランスファー室と、を備えることを特徴とする処理装置。
  3. 請求項２記載の処理装置と、
    ウェーハを収納するための収納装置と、
    前記収納装置から２枚の前記ウェーハを同時に受取り前記処理装置に搬送する搬送装置と、
    前記処理装置により処理をされた前記ウェーハを徐冷する徐冷手段と、を備えることを特徴とする処理システム。
  4. ロードロック室内に設けられた請求項１記載のロボット装置の第１のフィンガと、第２のフィンガと、にウェーハが載置されていないときに、
    処理前の前記ウェーハの搬送時に使用したアーム部と同じアーム部に、処理後の前記ウェーハを受け渡すことができるように、前記第１のフィンガと、前記第２のフィンガと、の回転動作が制御されること、を特徴とする処理方法。
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