JP5139253B2 - 真空処理装置及び真空搬送装置 - Google Patents

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Description

本発明は、クラスタツール方式の真空処理装置および真空搬送装置に関する。
真空搬送室を有する真空処理装置の一形態として、クラスタツール方式がよく知られている。クラスタツール方式は、プロセスの一貫化、連結化あるいは複合化をはかるために、減圧下で所定の処理を行う複数のプロセス・チャンバを真空のプラットフォームの周りに配置する方式であり、マルチチャンバ方式とも称され、典型的には半導体製造装置で採用されている（たとえば特許文献１参照）。
一般に、クラスタツールにおいては、一つの被処理体が複数のプロセス・チャンバを渡り歩くように順次転送されて同種または異種の真空処理を連続的に受けられようになっている。半導体デバイス製造では、ＣＶＤ（化学的気相成長）、スパッタ、ドライエッチング、ドライクリーニング等がクラスタツール内で行われる代表的な真空処理である。
上記のような複数のプロセス・チャンバに跨る被処理体の渡り歩き（転送）はプラットフォームを通って行われるため、プラットフォームの室内は常時減圧状態に保たれる。このようなプラットフォームへ未処理の被処理体を大気空間から搬入するために、そして一連の真空処理を終えた被処理体をプラットフォームから大気空間へ搬出するために、プラットフォームにはゲートバルブを介して大気／真空インタフェースのロードロック・チャンバも接続される。プラットフォームの室内には、各プロセス・チャンバまたはロードロック・チャンバとの間で基板の受け渡しを減圧下で行うための真空搬送装置が設けられる。この種の真空搬送装置は、各プロセス・チャンバまたはロードロック・チャンバに対して被処理体の搬入出を行うための伸縮可能な搬送アームを有し、アクセス先に応じて搬送アームを旋回させられるようになっている。
ところで、クラスタツール方式の真空処理装置においては、被処理体カセットの投入、払い出しが行われるロードポート側から見て装置全体の幅サイズを縮小ないし維持しつつ、プラットフォームを奥行き方向に長く延ばすことにより、その長辺に沿ってプロセス・チャンバを増設し、装置全体のチャンバ搭載台数を増やすレイアウトが半導体ウエハの大型化にも有利に対応できる手法として一つの傾向になっている（たとえば特許文献２参照）。
このようにプロセス・チャンバの搭載台数が多くなると、真空搬送装置の負担が大きくなり、処理装置側の全処理能力に真空搬送装置側の搬送能力が追いつかなくなることが課題になってくる。
この点、プラットフォーム内に１台の真空搬送ロボットを設ける従来のクラスタツールにおいては、プラットフォームに連結される複数のプロセス・モジュールについてそれぞれのチャンバ内に１つの被処理体が滞在する滞在時間とその滞在の前後で当該被処理体のためにモジュールの機能が塞がる付随的ビジー時間とを足し合わせたモジュール・サイクル時間を実質的に同じ長さに設定し、各被処理体が一巡するのと同じ順序で２本の搬送アームを有する真空搬送ロボットがそれら複数のプロセス・モジュールを巡回し、各々のプロセス・モジュールに対するアクセスで処理済みの被処理体を一方の搬送アームで搬出（ピック）してそれと入れ替わりに後続の別の被処理体を他方の搬送アームで搬入（プレース）する手法が採られている（たとえば特許文献３参照）。
しかしながら、そのような巡回式ピック＆プレースの手法は、各プロセス・モジュールの処理時間が搬送時間に比して十分長いときは搬送ロボットの搬送動作にも余裕があって有効に機能するが、処理時間が短いと搬送ロボットの対応が難しくなり搬送効率やスループットは低くなる。他方で、処理済みの被処理体を搬出（ピック）した直後に当該プロセス・モジュールで行われる後処理（たとえばパージング、クリーニング等）が長くかかると、搬送ロボットは手持ちの未処理の被処理体についてプレース動作を行うためにその後処理が終了するまで当該プロセス・モジュールの前で待たされるはめになり、この長い待ち時間によってシステム全体のスループットは大きく低下する。
また、上記のようにプロセス・モジュール（プロセス・チャンバ）の搭載台数は増える傾向にあり、プラットフォーム内の基板搬送動作を１台の真空搬送ロボットで全部賄うのはそろそろ限界に来ている。
本発明者は、クラスタツールにおいて１台の真空搬送ロボットを用いるプラットフォームの搬送能力の限界を打破するために、プラットフォーム内で２つの移動台駆動機構により狭い共通の搬送空間内にある２つの移動台ないしアーム機構を水平状態で互いに干渉することなく上下方向において互いの位置の交換を可能とするように上下方向および水平方向に移動させるようにした真空処理装置を特許文献４で提案している。
特開平８−４６０１３号公報 特開２００７−１２７２０号公報 特開２００６−１９０８９４号公報 特開２００４−２６５９４７号公報
上記特許文献４で開示された従来の真空処理装置は、プラットフォーム内で実質上２台の搬送ロボットを同時稼動させる方式であり、それによって搬送効率およびスループットを向上できるが、それでも未だ改善すべき課題が幾つかある。
第１に、各移動台駆動機構が、下方に基部を有し垂直（鉛直）面上で伸縮旋回可能な縦多関節ロボットの形態を採るため、鉛直方向に大きなスペースを要する。しかも、この移動台駆動機構の上方で２組の移動台ないしアーム機構を位置交換可能に上下方向で移動させるようにしている。ここで、アーム機構の頂上位置は、プロセス・チャンバの被処理体搬入出口に対応した高さに設定される。このため、移動台駆動機構（特に基部）は、プロセス・チャンバよりも低い位置空間で稼動することになる。
ところが、最近のプロセス・モジュールは真空排気系に大容積のＡＰＣ（Automatic Pressure Control）バルブを常用するようになっており、このＡＰＣバルブがプロセス・チャンバの下でプラットフォーム側に突き出るほどの占有スペースを必要とする。このことにより、プラットフォームは、プロセス・チャンバよりも低い下方のスペースをプロセス・モジュールのために空けておかなくてはならず、搬送機構のために用いることができなくなってきている。つまり、プラットフォームに上記のような縦多関節ロボットの形態を採る移動台駆動機構を設ける構成は採用困難になってきている。
第２に、プラットフォーム内で２つの移動台の高さ位置を相互に交換または置換する際に、各移動台に支持されている被処理体の上を他の移動台が通過するため、被処理体にパーティクルが付着する懸念がある。
第３に、移動台を下降移動させるときに、加速度が上向きに働くため、被処理体に対する保持力が弱められ、被処理体がすべる（位置ずれする）懸念がある。
また、移動台駆動機構（縦多関節ロボット）は、上記のように大きな動作スペースを要するだけでなく、それ自体が大掛かりなものであり、コスト的にも実施困難である。
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、クラスタツールにおいてプラットフォームの縦方向スペースを下方に延ばすことなく機構および動作がシンプルで効率的な真空搬送ロボットにより搬送能力を大きく向上させる真空処理装置および真空搬送装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明の第１の観点における真空処理装置は、室内が減圧状態に保たれる真空搬送室と、前記真空搬送室の周囲に隣接して設けられ、減圧下の室内で被処理体に所定の処理が行われる１つまたは複数の真空処理室と、前記真空搬送室の周囲に隣接して設けられ、室内が選択的に大気状態または減圧状態に切り換えられ、大気空間と前記真空搬送室との間で転送される被処理体を一時的に留め置く１つまたは複数のロードロック室と、前記ロードロック室といずれかの前記真空処理室との間で、または異なる前記真空処理室の間で、前記被処理体を搬送するために前記真空搬送室内に設けられる第１および第２の真空搬送ロボットとを有し、前記第１および第２の真空搬送ロボットが、前記ロードロック室側から見て前記真空搬送室の左側搬送エリアおよび右側搬送エリアでそれぞれ奥行き方向に延びる第１および第２の搬送路上でそれぞれ前記真空搬送室内を移動できるように構成され、前記第１の真空搬送ロボットは、前記左側搬送エリアに隣接するすべての前記真空処理室に対して、および前記右側搬送エリアに隣接する少なくとも１つの前記真空処理室に対して、および少なくとも１つの前記ロードロック室に対して、前記被処理体の搬入または搬出のためのアクセスが可能であり、前記第２の真空搬送ロボットは、前記右側搬送エリアに隣接するすべての前記真空処理室に対して、および前記左側搬送エリアに隣接する少なくとも１つの前記真空処理室に対して、および少なくとも１つの前記ロードロック室に対して、前記被処理体の搬入または搬出のためのアクセスが可能であり、前記第１の真空搬送ロボットは、前記左側搬送エリア内にすべて収まる基本姿勢で前記第１の搬送路上を移動するとともに、アクセス可能ないずれの前記真空処理室に対しても前記左側搬送エリアから前記右側搬送エリアにはみ出して前記被処理体の搬入または搬出を行い、前記第２の真空搬送ロボットは、前記右側搬送エリア内にすべて収まる基本姿勢で前記第２の搬送路上を移動するとともに、アクセス可能ないずれの前記真空処理室に対しても前記右側搬送エリアから前記左側搬送エリアにはみ出して前記被処理体の搬入または搬出を行い、前記第１および第２の真空搬送ロボットが、前記第１および第２の搬送路上でそれぞれ前記真空搬送室内を移動できるように構成された第１および第２の搬送本体と、前記奥行き方向と交差する水平なオフセット方向で前記左側搬送エリア内に収まる第１の復動位置と前記左側搬送エリアから前記右側搬送エリアにはみ出る第１の往動位置との間で移動できるように前記第１の搬送本体に搭載された第１の搬送基台、および前記オフセット方向で前記右側搬送エリア内に収まる第２の復動位置と前記右側搬送エリアから前記左側搬送エリアにはみ出る第２の往動位置との間で移動できるように前記第２の搬送本体に搭載された第２の搬送基台と、水平面内で旋回運動できるとともに、水平な方向で直進移動できるように前記第１および第２の搬送基台にそれぞれ搭載され、かつ前記被処理体を支持できるように構成された第１および第２の搬送アームとをそれぞれ有する。
また、本発明の第２の観点における真空処理装置は、室内が減圧状態に保たれる真空搬送室と、前記真空搬送室の周囲に隣接して設けられ、減圧下の室内で被処理体に所定の処理が行われる１つまたは複数の真空処理室と、前記真空搬送室の周囲に隣接して設けられ、室内が選択的に大気状態または減圧状態に切り換えられ、大気空間と前記真空搬送室との間で転送される被処理体を一時的に留め置く１つまたは複数のロードロック室と、前記ロードロック室といずれかの前記真空処理室との間で、または異なる前記真空処理室の間で、前記被処理体を搬送するために前記真空搬送室内に設けられる第１および第２の真空搬送ロボットとを有し、前記第１および第２の真空搬送ロボットが、前記ロードロック室側から見て前記真空搬送室の左側搬送エリアおよび右側搬送エリアでそれぞれ奥行き方向に延びる第１および第２の搬送路上でそれぞれ前記真空搬送室内を移動できるように構成され、前記第１の真空搬送ロボットは、前記左側搬送エリアに隣接するすべての前記真空処理室に対して、および前記右側搬送エリアに隣接する少なくとも１つの前記真空処理室に対して、および少なくとも１つの前記ロードロック室に対して、前記被処理体の搬入または搬出のためのアクセスが可能であり、前記第２の真空搬送ロボットは、前記右側搬送エリアに隣接するすべての前記真空処理室に対して、および前記左側搬送エリアに隣接する少なくとも１つの前記真空処理室に対して、および少なくとも１つの前記ロードロック室に対して、前記被処理体の搬入または搬出のためのアクセスが可能であり、前記第１の真空搬送ロボットは、前記左側搬送エリア内にすべて収まる基本姿勢で前記第１の搬送路上を移動するとともに、アクセス可能ないずれの前記真空処理室に対しても前記左側搬送エリアから前記右側搬送エリアにはみ出して前記被処理体の搬入または搬出を行い、前記第２の真空搬送ロボットは、前記右側搬送エリア内にすべて収まる基本姿勢で前記第２の搬送路上を移動するとともに、アクセス可能ないずれの前記真空処理室に対しても前記右側搬送エリアから前記左側搬送エリアにはみ出して前記被処理体の搬入または搬出を行い、前記第１および第２の真空搬送ロボットが、前記第１および第２の搬送路上でそれぞれ前記真空搬送室内を移動できるように構成された第１および第２の搬送本体と、前記奥行き方向と交差する水平なオフセット方向で移動できるように前記第１および第２の搬送本体にそれぞれ搭載された第１および第２の搬送基台と、前記第１および第２の搬送基台にそれぞれ搭載され、水平面内で旋回運動できる第１および第２の搬送アーム本体と、前記第１および第２の搬送アーム本体に搭載され、前記第１および第２の搬送アーム本体上で水平方向に直進移動できる第１および第２の搬送アームと、前記第１および第２の搬送アームに取り付けられ、前記被処理体を支持できるように構成されたエンドエフェクタとをそれぞれ有し、前記第１の搬送基台は、前記左側搬送エリア内に収まる第１の復動位置と前記左側搬送エリアから前記右側搬送エリアにはみ出る第１の往動位置との間で移動可能であり、前記第２の搬送基台は、前記右側搬送エリア内に収まる第２の復動位置と前記右側搬送エリアから前記左側搬送エリアにはみ出る第２の往動位置との間で移動可能である。
また、本発明の真空搬送装置は、室内が減圧状態に保たれる真空搬送室の周囲に、前記真空搬送室に隣接して設けられ、減圧下の室内で被処理体に所定の処理が行われる１つまたは複数の真空処理室と、前記搬送室に隣接して設けられ、室内が選択的に大気状態または減圧状態に切り換えられ、大気空間と前記真空搬送室との間で転送される前記被処理体を一時的に留め置く１つまたは複数のロードロック室とを配置する真空処理装置において、前記真空搬送室と前記真空処理室または前記ロードロック室との間で前記被処理体の受け渡しを行うために前記真空搬送室内に設けられる真空搬送装置であって、前記ロードロック室側から見て前記真空搬送室の左側搬送エリアおよび右側搬送エリアでそれぞれ奥行き方向に延びる第１および第２の搬送路上でそれぞれ前記真空搬送室内を移動できるように構成された第１および第２の真空搬送ロボットを備え、前記第１の真空搬送ロボットは、前記左側搬送エリアに隣接するすべての前記真空処理室に対して、および前記右側搬送エリアに隣接する少なくとも１つの前記真空処理室に対して、および少なくとも１つの前記ロードロック室に対して、前記被処理体の搬入または搬出のためのアクセスが可能であり、前記第２の真空搬送ロボットは、前記右側搬送エリアに隣接するすべての前記真空処理室に対して、および前記左側搬送エリアに隣接する少なくとも１つの前記真空処理室に対して、および少なくとも１つの前記ロードロック室に対して、前記被処理体の搬入または搬出のためのアクセスが可能であり、前記第１の真空搬送ロボットは、前記左側搬送エリア内にすべて収まる基本姿勢で前記第１の搬送路上を移動するとともに、アクセス可能ないずれの前記真空処理室に対しても前記左側搬送エリアから前記右側搬送エリアにはみ出して前記被処理体の搬入または搬出を行い、前記第２の真空搬送ロボットは、前記右側搬送エリア内にすべて収まる基本姿勢で前記第２の搬送路上を移動するとともに、アクセス可能ないずれの前記真空処理室に対しても前記右側搬送エリアから前記左側搬送エリアにはみ出して前記被処理体の搬入または搬出を行い、前記第１および第２の真空搬送ロボットが、前記第１および第２の搬送路上でそれぞれ前記真空搬送室内を移動できるように構成された第１および第２の搬送本体と、前記奥行き方向と交差する水平なオフセット方向で前記左側搬送エリア内に収まる第１の復動位置と前記左側搬送エリアから前記右側搬送エリアにはみ出る第１の往動位置との間で移動できるように前記第１の搬送本体に搭載された第１の搬送基台、および前記オフセット方向で前記右側搬送エリア内に収まる第２の復動位置と前記右側搬送エリアから前記左側搬送エリアにはみ出る第２の往動位置との間で移動できるように前記第２の搬送本体に搭載された第２の搬送基台と、水平面内で旋回運動できるとともに、水平な方向で直進移動できるように前記第１および第２の搬送基台にそれぞれ搭載され、かつ前記被処理体を支持できるように構成された第１および第２の搬送アームとをそれぞれ有する。
本発明の真空処理装置または真空搬送装置においては、真空搬送室内で第１の真空搬送ロボットが左側搬送エリア内にすべて収まる基本姿勢で第１の搬送路上を奥行方向に移動するとともに、第２の真空搬送ロボットが右側搬送エリア内にすべて収まる基本姿勢で第２の搬送路上を奥行方向に移動することにより、これら２台の真空搬送ロボットが並列的に稼働するために必要な真空搬送室のスペース面積を小さくすることができる。
そして、第１の真空搬送ロボットは、右側搬送エリアに隣接する向かい側の真空処理室にアクセスするときだけでなく、左側搬送エリアに隣接する最寄りの真空処理室にアクセスするときも、左側搬送エリアから右側搬送エリアにはみ出して被処理体の搬入または搬出を行う。一方、第２の真空搬送ロボットは、左側搬送エリアに隣接する向かい側の真空処理室にアクセスするときだけでなく、右側搬送エリアに隣接する最寄りの真空処理室にアクセスするときも、右側搬送エリアから左側搬送エリアにはみ出して被処理体の搬入または搬出を行う。
ここで、第１の観点の真空処理装置においては、第１および第２の真空搬送ロボットが、第１および第２の搬送路上でそれぞれ真空搬送室内を移動できるように構成された第１および第２の搬送本体と、奥行き方向と交差する水平なオフセット方向で左側搬送エリア内に収まる第１の復動位置と左側搬送エリアから右側搬送エリアにはみ出る第１の往動位置との間で移動できるように第１の搬送本体に搭載された第１の搬送基台、およびオフセット方向で右側搬送エリア内に収まる第２の復動位置と右側搬送エリアから左側搬送エリアにはみ出る第２の往動位置との間で移動できるように第２の搬送本体に搭載された第２の搬送基台と、水平面内で旋回運動できるとともに、水平な方向で直進移動できるように第１および第２の搬送基台にそれぞれ搭載され、かつ被処理体を支持できるように構成された第１および第２の搬送アームとをそれぞれ有する。
また、第２の観点の真空処理装置においては、第１および第２の真空搬送ロボットが、 第１および第２の搬送路上でそれぞれ真空搬送室内を移動できるように構成された第１および第２の搬送本体と、奥行き方向と交差する水平なオフセット方向で移動できるように第１および第２の搬送本体にそれぞれ搭載された第１および第２の搬送基台と、第１および第２の搬送基台にそれぞれ搭載され、水平面内で旋回運動できる第１および第２の搬送アーム本体と、第１および第２の搬送アーム本体に搭載され、第１および第２の搬送アーム本体上で水平方向に直進移動できる第１および第２の搬送アームと、第１および第２の搬送アームに取り付けられ、被処理体を支持できるように構成されたエンドエフェクタとをそれぞれ有し、第１の搬送基台は、左側搬送エリア内に収まる第１の復動位置と左側搬送エリアから右側搬送エリアにはみ出る第１の往動位置との間で移動可能であり、第２の搬送基台は、右側搬送エリア内に収まる第２の復動位置と右側搬送エリアから左側搬送エリアにはみ出る第２の往動位置との間で移動可能である。
このように、第１および第２の真空搬送ロボットのいずれも、常に真空搬送室内の幅方向中心部の位置から真空処理室にアクセスするので、当該真空搬送室が向かい側にあるか最寄りにあるかに関係なくシンプルかつ定形的な動作で被処理体の搬入または搬出を行うことができる。
本発明の好適な一態様においては、第１および第２の真空搬送ロボットが左側および右側搬送エリアを主たる動作エリアとするために、第１および第２の搬送本体が第１および第２の搬送路上でそれぞれスライド移動するように構成されており、また第１および第２の搬送路上で互いにすれ違いながら移動できるようになっている。
本発明の好適な一態様においては、第１および第２の搬送本体は、第１および第２の搬送路上で互いにすれ違いながら移動できる。また、第１および第２の搬送基台は、オフセット方向でスライド移動可能に前記第１および第２の搬送本体にそれぞれ搭載される。
本発明の好適な一態様においては、各々の真空処理室の室内を排気するための真空排気装置が当該真空処理室の下に配置されるとともに、真空搬送室はいずれの真空排気装置よりも高い位置に配置され、少なくとも１つの真空排気装置に含まれるＡＰＣバルブが真空搬送室の下に突き出ている。
また、本発明においては、上記のように第１および第２の真空搬送ロボットの各部つまり搬送本体，搬送基台、搬送アームが水平方向でスライド動作または旋回運動を行う構成であり、縦（鉛直）方向の屈伸・伸縮動作や旋回運動は一切行わないので、縦（鉛直）方向に大きな動作スペースを必要としない。これによって、真空搬送室の縦方向サイズを小さくすることができる。また、真空搬送室内において、被処理体の上を搬送機構の部材が通過することはないので、被処理体にパーティクルが付着する可能性も少ない。さらに、真空搬送室内において、被処理体に縦（鉛直）方向の加速度（特に上向きの加速度）を与えることがないので、搬送アーム上で被処理体を安定に保持することができる。
また、上記のように搬送ロボットの各部を水平スライド／水平旋回型の機構とする場合は、各部の駆動源（好ましくは全部の駆動源）を真空処理室の外に配置することが容易であり、それによって電気ケーブル類を収容する関節ダクトまたはフレキシブル管を真空処理室内に引き回す必要がなくなり、搬送ロボットの移動範囲やスライドストロークを大きくすることができる。
本発明の真空処理装置または真空搬送装置によれば、上記のような構成および作用により、クラスタツールにおいてプラットフォームの縦方向スペースを下方に延ばすことなく機構および動作がシンプルで効率的な真空搬送ロボットにより搬送能力を大きく向上させることができる。
以下、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
図１に、本発明の一実施形態に係るクラスタツール方式の真空処理装置の全体構成を示す。この真空処理装置は、クリーンルーム内に設置され、装置奥行き方向（図のＹ方向）に延びる一対の辺が他の辺よりも約２倍長い五角形の形状を有する真空のプラットフォーム（真空搬送室）ＰＦの周囲に隣接して６つの真空プロセス・チャンバ（真空処理室）ＰＣ1，ＰＣ2，ＰＣ3，ＰＣ4，ＰＣ5，ＰＣ6と２つのロードロック・チャンバ（ロードロック室）ＬＬＣa，ＬＬＣbとをクラスタ状に配置している。
より詳細には、プラットフォームＰＦには、図の時計回りの順序で、左側の長辺に第１および第２のプロセス・チャンバＰＣ1，ＰＣ2がゲートバルブＧＶ1，ＧＶ2を介してそれぞれ連結され、左側および右側の斜辺に第３および第４のプロセス・チャンバＰＣ3，ＰＣ4がゲートバルブＧＶ3，ＧＶ4を介してそれぞれ連結され、右側の長辺に第５および第６のプロセス・チャンバＰＣ5，ＰＣ6がゲートバルブＧＶ5，ＧＶ6を介してそれぞれ連結され、底辺に両ロードロック・チャンバＬＬＣa，ＬＬＣbが左右に分かれゲートバルブＧＶa，ＧＶbを介してそれぞれ連結されている。
各々のプロセス・チャンバＰＣ1〜ＰＣ6は、専用の真空排気装置１０に接続されており（図２）、室内が可変の圧力で常時減圧状態に保たれる。典型的には、図２に示すように室内の中央部に配置した載置台１２の上に被処理体たとえば半導体ウエハＷを載せ、所定の用力（処理ガス、高周波等）を用いて所要の枚葉処理、たとえばＣＶＤ、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）あるいはスパッタ等の真空成膜処理、熱処理、半導体ウエハ表面のクリーニング処理、ドライエッチング加工等を行うようになっている。
プラットフォームＰＦは、専用の真空排気装置１４に接続されており（図２）、室内が通常は一定の圧力で常時減圧状態に保たれる。室内には、それぞれ独立してウエハ搬送動作を行える２台の真空搬送ロボット１６Ｌ，１６Ｒが設けられている。これらの真空搬送ロボット１６Ｌ，１６Ｒの構成および作用は、後に詳細に説明する。
ロードロック・チャンバＬＬＣa，ＬＬＣbは、それぞれ開閉弁を介して専用の真空排気装置（図示せず）に接続されており、室内を大気圧状態および真空状態のいずれにも随時切り換えられるようになっている。プラットフォームＰＦから見て反対側でロードロック・チャンバＬＬＣa，ＬＬＣbはそれぞれドアバルブＤＶa，ＤＶbを介して大気圧下のローダ搬送室ＬＭに連結されている。ロードロック・チャンバＬＬＣa，ＬＬＣbの室内の中央部には留置中の半導体ウエハＷを載せる受渡台１８が配置されている。
ローダ搬送室ＬＭと隣接してロードポートＬＰおよびオリフラ合わせ機構ＯＲＴが設けられている。ロードポートＬＰは、外部搬送車との間でたとえば１バッチ２５枚の半導体ウエハＷを収納可能なウエハカセットＣＲの投入、払出しに用いられる。ここで、ウエハカセットＣＲはＳＭＩＦ（Standard Mechanical Interface）やＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）等のボックスまたはポッドとして構成されている。オリフラ合わせ機構ＯＲＴは、半導体ウエハＷのオリエンテーションまたはノッチを所定の位置または向きに合わせるために用いられる。
ローダ搬送室ＬＭ内に設けられている大気搬送ロボット２０は、伸縮可能な一対の搬送アーム２２，２４を有し、リニアモータ２６のリニアガイド２８上で水平方向に移動可能であるとともに、昇降・旋回可能であり、ロードポートＬＰ、オリフラ合わせ機構ＯＲＴおよびロードロック・チャンバＬＬＣa，ＬＬＣbの間を行き来して半導体ウエハＷを枚葉単位（あるいはバッチ単位）で搬送する。ここで、大気搬送ロボット２０は、それぞれのウエハカセットＣＲ前面に設けられているＬＰドア２５の開状態において半導体ウエハＷをローダ搬送室ＬＭ内に搬入する。リニアガイド２８は、たとえば永久磁石からなるマグネット、駆動用磁気コイルおよびスケールヘッド等で構成され、主制御部３０または大気搬送系コントローラ（図示せず）からのコマンドに応じて大気搬送ロボット２０の直線運動制御を行う。
図２に、プラットフォームＰＦ周りの縦方向のレイアウトを示す。図中、ＰＣL，ＰＣRは、プラットフォームＰＦの左辺および右辺にそれぞれ隣接して配置されるプロセス・チャンバを示している。プロセス・チャンバＰＣL，ＰＣRは、所要の真空枚葉処理を行うためのハードウェア一式をユニット化したプロセス・モジュールＰＭL，ＰＭRに含まれている。左側のプロセス・モジュールＰＭLにおいて、プロセス・チャンバＰＣLの下には真空排気装置１０を構成する排気管３２、ＡＰＣバルブ３４および真空ポンプ（たとえばターボ分子ポンプ）３６が配置される。ここで、ＡＰＣバルブ３４は、横方向サイズが大きく、プラットフォームＰＦの下に突き出ている。右側のプロセス・モジュールＰＭRも、左側のプロセス・モジュールＰＭLと略同様のレイアウトおよびサイズを有している。
プラットフォームＰＦは、縦方向でプロセス・チャンバＰＣL，ＰＣRと同じかそれに近いサイズを有している。プラットフォームＰＦの直下のスペース３８は、真空排気装置１４を構成する排気管４０および真空ポンプ４２が設けられる位で十分余裕があり、両側のプロセス・モジュールＰＭL，ＰＭRからＡＰＣバルブ３４が内側に突き出るのを許容している。また、このスペース３８は、プラットフォームＰＦおよびプロセス・モジュールＰＭL，ＰＭRのメンテナンスにも利用される。
図３に、プラットフォームＰＦ内に設けられる２台の真空搬送ロボット（以下、単に「搬送ロボット」と略称する。）１６Ｌ，１６Ｒの構成を示す。プラットフォームＰＦ内の搬送空間はロードロック・チャンバＬＬＣa，ＬＬＣb（図１）側から見て搬送機能的に左右半々に区画され、左側の搬送エリアＴＥLおよび右側の搬送エリアＴＥRの底部には奥行き方向（Ｙ方向）に延びる左側ガイドレール４６Ｌおよび右側ガイドレール４６Ｒがそれぞれ敷かれている。第１（左側）の搬送ロボット１６Ｌは左側ガイドレール４６Ｌ上で動作し、第２（右側）の搬送ロボット１６Ｒは右側ガイドレール４６Ｒ上で動作するようになっている。
第１の搬送ロボット１６Ｌは、左側ガイドレール４６Ｌ上でプラットフォームＰＦ内をスライド移動できるように構成された直方体形状の搬送本体４８Ｌと、奥行き方向（Ｙ方向）と直交する水平なオフセット方向（Ｘ方向）でスライド移動できるように搬送本体４８Ｌに搭載された直方体形状の搬送基台５０Ｌと、水平面内で旋回移動できるとともに、旋回円の半径と平行な方向で直進移動できるように搬送基台５０Ｌに搭載され、かつ１枚の半導体ウエハＷを支持できるように構成されたスライダ型（非屈伸型）の搬送アーム５２Ｌとを有している。
搬送本体４８Ｌは、たとえばボールねじ機構５４Ｌによって直進駆動される。このボールねじ機構５４Ｌは、その送りねじ５６Ｌの一端がプラットフォームＰＦの外に配置されるモータ５８Ｌに結合されている。搬送本体４８Ｌには、送りねじ５６Ｌと螺合するボールねじ（図示せず）が取り付けられている。
搬送基台５０Ｌは、たとえば、搬送本体４８Ｌの上面に取り付けられたガイドレール６０Ｌおよびボールねじ機構６２Ｌによってオフセット方向（Ｘ方向）でスライド移動できるようになっている。ボールねじ機構６２Ｌの駆動源つまりモータ（図３では図示せず）は、搬送本体４８Ｌに取り付けることも可能であるが、後述するようにプラットフォームＰＦの外に配置することも可能である（図１７）。
搬送アーム５２Ｌおよびアーム本体５５Ｌの構成は後に詳述する（図１５〜図１６）。
第２の搬送ロボット１６Ｒも、各部の運動または移動の向きが左右対称である点を除いて第１の搬送ロボット１６Ｌと同一の構成および機能を有している。図中、第２の搬送ロボット１６Ｒの各要素には、それと対応する第１の搬送ロボット１６Ｌの要素と同一の数字を有し“Ｌ”を“Ｒ”に置き換えた符号を附している。
図３において、プラットフォームＰＦの周回方向に所定の間隔をおいて側面に形成されているウエハ搬入出口Ｍ1，Ｍ2，Ｍ3，Ｍ4，Ｍ5，Ｍ6，Ｍa，Ｍbは、ゲートバルブＧＶ1，ＧＶ2，ＧＶ3，ＧＶ4，ＧＶ5，ＧＶ6，ＧＶa，ＧＶb（図１）とそれぞれ接続する。
ここで、ロードポートＬＰに投入されたウエハカセットＣＲ内の１枚の半導体ウエハＷiにこのクラスタツール内で一連の処理を受けさせるための基本的なウエハ搬送シーケンスを説明する。主制御部３０は、このウエハ搬送シーケンスを実行するために、装置内の各部を直接に、または局所コントローラ（図示せず）を介して間接的に制御する。
ローダ搬送室ＬＭ内の大気搬送ロボット２０は、ロードポートＬＰ上のウエハカセットＣＲから１枚の半導体ウエハＷiを取り出し、この半導体ウエハＷiをオリフラ合わせ機構ＯＲＴに搬送してオリフラ合わせを受けさせ、それが済んだ後にロードロック・チャンバＬＬＣa，ＬＬＣbのいずれか一方たとえば左側ロードロック・チャンバＬＬＣaに移送する。移送先の左側ロードロック・チャンバＬＬＣaは、大気圧状態で半導体ウエハＷiを受け取り、搬入後に室内を真空引きし、減圧状態で半導ウエハＷiをプラットフォームＰＦの第１（左側）の搬送ロボット１６Ｌに渡す。
第１の搬送ロボット１６Ｌは、搬送アーム５２Ｌを復動位置と往動位置との間で往復スライド移動させて、半導体ウエハＷiを左側ロードロック・チャンバＬＬＣaより取り出し、１番目のプロセス・チャンバ（たとえばＰＣ1）に搬入する。プロセス・チャンバＰＣ1内では、予め設定されたレシピにしたがい所定のプロセス条件（ガス、圧力、電力、時間等）で第１工程の枚葉処理が行われる。
この第１工程の枚葉処理が終了した後に、第１または第２の搬送ロボット１６Ｌ，１６Ｒのどちらかが、半導体ウエハＷiをプロセス・チャンバＰＣ1から搬出し、その搬出した半導体ウエハＷiを次に２番目のプロセス・チャンバ（たとえばＰＣ2）に搬入する。この２番目のプロセス・チャンバＰＣ2でも、予め設定されたレシピにしたがい所定のプロセス条件で第２工程の枚葉処理が行われる。
この第２工程の枚葉処理が終了すると、第１または第２の搬送ロボット１６Ｌ，１６Ｒのどちらかが、半導体ウエハＷiを２番目のプロセス・チャンバＰＭ2から搬出し、その搬出した半導体ウエハＷiを、次工程があるときは３番目のプロセス・チャンバ（たとえばＰＣ3）に搬入し、次工程がないときはロードロック・チャンバＬＬＣa，ＬＬＣbのどちらかに搬送する。３番目以降のプロセス・チャンバ（たとえばＰＣ5）で処理が行われた場合も、第１または第２の搬送ロボット１６Ｌ，１６Ｒのどちらかが、次工程があるときは後段のプロセス・チャンバ（たとえばＰＣ6）に搬入し、次工程がないときはロードロック・チャンバＬＬＣa，ＬＬＣbのどちらかに戻す。
上記のようにしてクラスタツール内の複数のプロセス・チャンバＰＣ1，ＰＣ2・・で一連の処理を受けた半導体ウエハＷiがロードロック・チャンバのどちらか（たとえばＬＬＣb）に搬入されると、このロードロック・チャンバＬＬＭbの室内は減圧状態から大気圧状態に切り替えられる。しかる後、ローダ搬送室ＬＭ内の大気搬送ロボット２０が、大気圧状態のロードロック・チャンバＬＬＭbから半導体ウエハＷiを取り出して該当のウエハカセットＣＲに戻す。なお、ロードロック・チャンバＬＬＣa，ＬＬＣbにおいて滞在中の半導体ウエハＷiに所望の雰囲気下で加熱または冷却処理を施すこともできる。
上記のように、このクラスタツール方式の真空処理装置は、減圧下のプラットフォームＰＦを介して一つの半導体ウエハＷiを複数のプロセス・チャンバに順次転送することで、当該半導体ウエハＷiに一連の真空処理をインラインで連続的に施すことが可能であり、特に真空薄膜形成加工では複数のプロセス・チャンバで異なる成膜加工を連続的に行って所望の薄膜をインラインで積層形成することができる。
次に、図４〜図１０につき、この実施形態におけるプラットフォームＰＦ内の第１および第２の搬送ロボット１６Ｌ，１６Ｒの基本的なウエハ搬入／搬出動作を説明する。一例として、第１の搬送ロボット１６Ｌが第５のプロセス・チャンバＰＣ5に半導体ウエハＷiを搬入する動作と、第２の搬送ロボット１６Ｒが第６のプロセス・チャンバＰＣ6から別の半導体ウエハＷjを搬出する動作とが並行して同時に行われる場面について説明する。この場面でも、また如何なる場面でも、搬送ロボット１６Ｌ，１６Ｒの少なくとも一方が稼動するときは、主制御部３０が装置内の各部を直接に、または局所コントローラ（図示せず）を介して間接的に制御する。
先ず、図４に示すように、第１の搬送ロボット１６Ｌは、搬送アーム５２Ｌで半導体ウエハＷiを保持しながら左側ガイドレール４６Ｌ上をスライド移動し、プロセス・チャンバＰＣ5の略正面で停止する。一方、第２の搬送ロボット１６Ｒは、搬送アーム５２Ｒを空（無負荷）の状態にして右側ガイドレール４６Ｒ上をスライド移動し、プロセス・チャンバＰＣ6の略正面で停止する。
なお、図４において、第１および第２の搬送ロボット１６Ｌ，１６Ｒはそれぞれ基本姿勢をとっている。すなわち、搬送基台５０Ｌ，５０Ｒが搬送本体４８Ｌ，４８Ｒ上の原位置（復動位置）に在り、搬送アーム５２Ｌ，５２Ｒが搬送基台５０Ｌ，５０Ｒ上で奥行き方向（Ｙ方向）と並行でかつ旋回半径が最小になる原位置（復動位置）に在るような姿勢をとっている。この基本姿勢において、第１の搬送ロボット１６Ｌは、右側搬送エリアＴＥRにはみ出ることなく、左側搬送エリアＴＥL内を奥行き方向（Ｙ方向）で自在に移動できる。また、第２の搬送ロボット１６Ｒは、左側搬送エリアＴＥLにはみ出ることなく、右側搬送エリアＴＥR内を奥行き方向（Ｙ方向）で自在に移動できる。したがって、両搬送ロボット１６Ｌ，１６Ｒは、互いにすれ違うこともできれば、あるいは一方が他方を追い抜くこともできるようになっている。
上記のようにしてプロセス・チャンバＰＣ5の略正面で停止した後、第１の搬送ロボット１６Ｌは、上記の基本姿勢から、図５に示すように、搬送基台５０Ｌを搬送本体４８Ｌ上で右側搬送エリアＴＥRにはみ出るように右側へ所定のストロークだけスライド移動させる。一方、第２の搬送ロボット１６Ｒは、プロセス・チャンバＰＣ6の前で、上記の基本姿勢から、搬送本体４８Ｒ上で搬送基台５０Ｒを左側搬送エリアＴＥLにはみ出るように左側へ所定のストロークだけスライド移動させる。
次に、図６に示すように、第１の搬送ロボット１６Ｌは、搬送基台５０Ｌ上で搬送アーム５２Ｌを図の反時計回りに所定角度（約９０°）だけ旋回運動させて、半導体ウエハＷiを保持しているアーム先端部（エンドエフェクタ）をウエハ搬入出口Ｍ5（図３）に向ける。第２の搬送ロボット１６Ｒも、搬送基台５０Ｒ上で搬送アーム５２Ｒを図の時計回りに所定角度（約９０°）だけ旋回運動させて、空（無負荷）状態のアーム先端部（エンドエフェクタ）をウエハ搬入出口Ｍ6（図３）に向ける。この直後に、ゲートバルブＧＶ5，ＧＶ6がそれぞれ開く。
次に、図７に示すように、第１の搬送ロボット１６Ｌは、搬送アーム５２Ｌを前方に所定のストロークだけ直進移動（往動）させて、第５のプロセス・チャンバＰＣ5内に半導体ウエハＷiを搬入し、載置台１２の上で半導体ウエハＷiを渡す。ここで、プロセス・チャンバＰＣ5に備わっているリフトピン機構（図示せず）が、載置台１２の上で半導体ウエハＷiをピン先端に載せて受け取り、次いで半導体ウエハＷiを降ろして載置台１２上に載置する。一方、第２の搬送ロボット１６Ｒは、搬送アーム５２Ｒを前方に所定のストロークだけ直進移動（往動）させて、搬送アーム５２Ｒのエンドエフェクタを第６のプロセス・チャンバＰＣ6の中に挿入し、載置台１２の上でリフトピン機構（図示せず）から半導体ウエハＷjを受け取る。
次いで、図８に示すように、第１の搬送ロボット１６Ｌは、空（無負荷）状態になった搬送アーム５２Ｌを後方に直進移動（復動）させてプラットフォームＰＦ内に戻し、プロセス・チャンバＰＣ5へ半導体ウエハＷiを搬入する動作を完了する。第２の搬送ロボット１６Ｒは、半導体ウエハＷjを保持している搬送アーム５２Ｒを後方に直進移動（復動）させてプラットフォームＰＦ内に戻し、プロセス・チャンバＰＣ6から半導体ウエハＷjを搬出する動作を完了する。
この後は、搬送レシピにしたがって、第１および第２の搬送ロボット１６Ｌ，１６Ｒはそれぞれ次の行き先へ向い、所要のウエハ搬入／搬出動作を行う。たとえば、この後に、第１の搬送ロボット１６Ｌは第３のプロセス・チャンバＰＣ3から別の半導体ウエハＷkを搬出する動作をプログラムされ、第２の搬送ロボット１６Ｒは半導体ウエハＷjを右側ロードロック・チャンバＬＬＣbに搬入する動作をプログラムされているものとする。
この場合は、図９に示すように、第１の搬送ロボット１６Ｌは、搬送基台５０Ｌを右側搬送エリアＴＥRにはみ出させたまま、搬送本体４８Ｌを第３のプロセス・チャンバＰＣ3へ接近するように奥行き方向（Ｙ方向）へ移動させ、それと同時に搬送アーム５２Ｌを図の反時計回りに所定角度（約１２０°）だけ旋回運動させて、アーム先端部（エンドエフェクタ）をウエハ搬入出口Ｍ3（図３）に向ける。一方、第２の搬送ロボット１６Ｒは、搬送アーム５２Ｒを図の時計回りに所定角度（約９０°）だけ９０°旋回運動させる。
次に、図１０に示すように、第１の搬送ロボット１６Ｌは、搬送アーム５２Ｌを前方に所定のストロークだけ直進移動（往動）させて、搬送アーム５２Ｌのエンドエフェクタを第３のプロセス・チャンバＰＣ3の中に挿入する。一方、第２の搬送ロボット１６Ｒは、搬送基台５０Ｌを搬送本体４８Ｒ上の原位置に戻し、半導体ウエハＷjを保持している搬送アーム５２Ｒのエンドエフェクタを右側ロードロック・チャンバＬＬＣbの正面つまりウエハ搬入出口Ｍb（図３）に向ける。
この後は、図示省略するが、第１の搬送ロボット１６Ｌは、半導体ウエハＷkを受け取った搬送アーム５２Ｌを後方に所定のストロークだけ直進移動（復動）させて、第３のプロセス・チャンバＰＣ3から半導体ウエハＷkを搬出する動作を完了させる。一方、第２の搬送ロボット１６Ｒは、搬送アーム５２Ｒを前方に所定のストロークだけ直進移動（往動）させて、右側ロードロック・チャンバＬＬＣb内の受渡台１８に半導体ウエハＷjを渡し、空（無負荷）状態になった搬送アーム５２Ｒを後方に直進移動（復動）させて、右側ロードロック・チャンバＬＬＣbに半導体ウエハＷjを搬入する動作を完了させる。
その後も、第１および第２の搬送ロボット１６Ｌ，１６Ｒは、搬送レシピにしたがって互いに干渉することなくそれぞれに予定されたウエハ搬送動作を並行して行う。
この実施形態において、第１および第２の搬送ロボット１６Ｌ，１６ＲがプラットフォームＰＦ内で同時稼動する際の相互の位置関係には、図１１〜図１４に示すように４つのパターンがある。
第１のパターンは、図１１に示すように、第１の搬送ロボット１６Ｌがリア搬送エリアＲＥ内で稼動し、第２の搬送ロボット１６Ｒがフロント搬送エリアＦＥ内で稼動するケースである。なお、プラットフォームＰＦの搬送空間を奥行き方向（Ｙ方向）で略半々に区画した場合に、ロードロック・チャンバＬＬＣa，ＬＬＣb側から見て手前半分の搬送空間をフロント搬送エリアＦＥとし、内奥半分の搬送空間をリア搬送エリアＲＥとしている。
この第１のパターンにおいて、第１の搬送ロボット１６Ｌは、その各部（搬送本体４８Ｌ，搬送基台５０Ｌ、搬送アーム５２Ｌ）を動作させることで、第２、第３、第４および第５のプロセス・チャンバＰＣ2，ＰＣ3，ＰＣ４，ＰＣ5に任意にアクセスして半導体ウエハＷの搬入／搬出を行うことができる。一方、第２の搬送ロボット１６Ｒは、その各部（搬送本体４８Ｒ，搬送基台５０Ｒ、搬送アーム５２Ｒ）を動作させることで、第１、第６のプロセス・チャンバＰＣ1，ＰＣ6および右側ロードロック・チャンバＬＬＣbに任意にアクセスして半導体ウエハＷの搬入／搬出を行うことができる。
第２のパターンは、図１２に示すように、第１のパターンとは逆で、第１の搬送ロボット１６Ｌがフロント搬送エリアＦＥ内で稼動し、第２の搬送ロボット１６Ｒがリア搬送エリアＲＥ内で稼動するケースである。この場合、第１の搬送ロボット１６Ｌは、第１、第６のプロセス・チャンバＰＣ1，ＰＣ6および左側ロードロック・チャンバＬＬＣaに任意にアクセスして半導体ウエハＷの搬入／搬出を行うことができる。また、第２の搬送ロボット１６Ｒは、第２、第３、第４および第５のプロセス・チャンバＰＣ2，ＰＣ3，ＰＣ４，ＰＣ5に任意にアクセスして半導体ウエハＷの搬入／搬出を行うことができる。
第３のパターンは、図１３に示すように、第１および第２の搬送ロボット１６Ｌ，１６Ｒが共にフロント搬送エリアＦＥで稼動するケースである。この場合、第１の搬送ロボット１６Ｌは左側ロードロック・チャンバＬＬＣaにのみアクセスして半導体ウエハＷの搬入／搬出を行うことが可能であり、第２の搬送ロボット１６Ｒは右側ロードロック・チャンバＬＬＣbにのみアクセスして半導体ウエハＷの搬入／搬出を行うことが可能である。
第４のパターンは、図１４に示すように、第１および第２の搬送ロボット１６Ｌ，１６Ｒが共にリア搬送エリアＲＥ内で稼動するケースである。この場合、両搬送ロボット１６Ｌ，１６Ｒのどちらも基本姿勢でそれぞれの搬送路４６Ｌ，４６Ｒ（図１〜図１１）上を移動することしかできない。もっとも、上記したように互いに同じ向きにも逆向きにも移動可能であり、互いにすれ違うこともできる。
上記したように、このクラスタツールの真空処理装置においては、プラットフォームＰＦの周囲に隣接して複数（６つ）のプロセス・チャンバＰＣ1〜ＰＣ6および複数（２つ）のロードロック・チャンバＬＬＣa，ＬＬＣbが配置されるとともに、プラットフォームＰＦ内に第１および第２の搬送ロボット１６Ｌ，１６Ｒが設けられている。
第１の搬送ロボット１６Ｌは、プラットフォームＰＦの左側搬送エリアＴＥLを主たる動作エリアとしつつも、右側搬送エリアＴＥRにはみ出ることも可能であり、右側ロードロック・チャンバＬＬＣbを除く全てのチャンババＰＣ1〜ＰＣ6，ＬＬＣaにウエハ搬入／搬出のためのアクセスを行うことができる。一方、第２の搬送ロボット１６Ｒは、プラットフォームＰＦの右側搬送エリアＴＥRを主たる動作エリアとしつつも、左側搬送エリアＴＥLにはみ出ることも可能であり、左側ロードロック・チャンバＬＬＣaを除く全てのチャンババＰＣ1〜ＰＣ6，ＬＬＣbにウエハ搬入／搬出のためのアクセスを行うことができる。
各々の搬送ロボット１６Ｌ，１６Ｒは、１回のアクセスで、半導体ウエハＷの搬入または搬出のいずれかを行うだけであり、いわゆるピック＆プレース動作により或る半導体ウエハＷiを搬出してそれと入れ替わりに別の半導体ウエハＷjを搬入するようなことはできない。しかし、上記４つの並列稼動パターン（図１１〜図１４）を適宜組み合わせて、両搬送ロボット１６Ｌ，１６Ｒを連携動作させることにより、プロセス・チャンバＰＣ1〜ＰＣ6のいずれに対しても先に搬送ロボット１６Ｌ，１６Ｒの一方がジャストインタイムで或る半導体ウエハＷiを搬出し、後に他方（場合によっては再度一方）がジャストインタイムで別の半導体ウエハＷjを搬入することができる。
この実施形態におけるウエハ搬送方式が特に有利に機能するのは、プロセス・チャンバＰＣ1〜ＰＣ6のいずれかで処理済みの半導体ウエハＷiを搬出した後に直ぐにそれと入れ替わりで未処理の半導体ウエハＷjを搬入できない場合である。典型的には、或るプロセス・チャンバ（たとえばＰＣ4）において本来の真空枚葉処理の直後にウエハ無しの状態で行われる後処理（たとえばクリーニング処理）が長時間を要する場合である。この場合、この実施形態では、プロセス・チャンバＰＣ4から処理済みの半導体ウエハＷiを搬出した搬送ロボットたとえば左側搬送ロボット１６Ｌは、その後処理が終了するまでプロセス・チャンバＰＣ4の前で待っている必要はなく、直ちに半導体ウエハＷiを次工程の処理が行われるべき別のプロセス・チャンバ（たとえばＰＣ5）に搬入し、あるいは次工程がないときは左側ロードロック・チャンバＬＬＣaに転送することができる。そして、プロセス・チャンバＰＣ4で後処理が終了した直後に、右側搬送ロボット１６Ｒ（あるいは左側搬送ロボット１６Ｌ）がジャストインタイムでプロセス・チャンバＰＣ4にアクセスして未処理の半導体ウエハＷjを搬入することができる。
また、プラットフォームＰＦの奥行きサイズを更に長くして左右長辺にそれぞれ３台以上のプロセス・チャンバＰＣを配置するクラスタツールとした場合は、プラットフォームＰＦにおける真空搬送装置の動作スペースが奥行き方向に大きく拡大するため、２台の搬送ロボット１６Ｌ，１６Ｒを上記のように動作させる本発明の利点は一層顕著になる。
次に、この実施形態の搬送ロボット１６Ｌ（１６Ｒ）に搭載される搬送アーム５２Ｌ（５２Ｒ）を駆動するためのアーム駆動機構６４について説明する。
図１５および図１６に示すように、このアーム駆動機構６４は、搬送基台５０Ｌ（５０Ｒ）とアーム本体５５Ｌ（５５Ｒ）とに跨って設けられる。より詳しくは、搬送基台５０Ｌ（５０Ｒ）側に旋回駆動用モータ６８、直進駆動用モータ７０および第１の歯車機構７２が設けられるとともに、アーム本体５５Ｌ（５５Ｒ）側に第２の歯車機構７４およびボールねじ機構７６が設けられ、搬送基台５０Ｌ（５０Ｒ）とアーム本体５５Ｌ（５５Ｒ）との間に連結棒７８が鉛直に設けられる。
搬送基台５０Ｌ（５０Ｒ）において、第１の歯車機構７２は、同軸円筒構造の内部水平回転軸８０および外部水平回転軸８２を有している。図１６に示すように、内部水平回転軸８０と外部水平回転軸８２との間および内部水平回転軸８０と芯軸８４との間にはそれぞれ軸受８６が設けられている。
外部水平回転軸８２の一端に平歯車８８が固着され、その軸方向外側で内部水平回転軸８０の一端に平歯車９０が固着されている。これらの平歯車８８，９０には、旋回駆動用モータ６８および直進駆動用モータ７０に接続されている平歯車９２，９４がそれぞれ歯合している。
外部水平回転軸８２の他端には傘歯車９６が固着され、その軸方向外側で内部水平回転軸８０の他端には傘歯車９８が固着されている。これらの傘歯車９６，９８には、連結棒７８の下端に取り付けられた傘歯車１００，１０２がそれぞれ歯合している。
連結棒７８は、同軸円筒構造の内部垂直回転軸１０４および外部垂直回転軸１０６を有している。図１６に示すように、内部垂直回転軸１０４と外部垂直回転軸１０６との間、内部垂直回転軸１０４と芯軸１０８との間、外部垂直回転軸１０６と搬送基台５０Ｌ（５０Ｒ）の天井板との間にはそれぞれ軸受１１０が設けられている。外部垂直回転軸１０６の一端（下端）には上記傘歯車１００が固着され、その軸方向外側で内部垂直回転軸１０４の一端（下端）には上記傘歯車１０２が固着されている。
外部垂直回転軸１０６の他端（上端）はアーム本体５５Ｌ（５５Ｒ）の底板に固着されており、その軸方向外側（上方）つまりアーム本体５５Ｌ（５５Ｒ）の中で内部垂直回転軸１０４の他端（上端）には傘歯車１１２が固着されている。傘歯車１１２には、第２の歯車機構７４の傘歯車１１４が歯合している。
アーム本体５５Ｌ（５５Ｒ）内で、第２の歯車機構７４は、円筒型の水平回転軸１１６を有している。図１６に示すように、水平回転軸１１６と芯軸１１８との間には軸受１２０が設けられている。
水平回転軸１１６の一端には上記傘歯車１１４が固着され、他端には平歯車１２２が固着されている。この平歯車１２２には、ボールねじ機構７４の送りねじ１２４の一端に固着された平歯車１２６が歯合している。
搬送アーム５２Ｌ（５２Ｒ）は１本の板体からなり、その基端部に送りねじ１２４と螺合するボールねじ１２８が取り付けられている。また、送りねじ１２４と平行に延びるガイドレール１３０が設けられており、このガイドレール１３０上で摺動するガイド部１３２も搬送アーム５２Ｌ（５２Ｒ）の基端部に取り付けられている。
かかる構成のアーム駆動機構６４においては、旋回駆動用モータ６８を作動させると、その回転駆動力が平歯車９２→平歯車８８→外部水平回転軸８２→傘歯車９６→傘歯車１００を介して外部垂直回転軸１０６に伝達され、外部垂直回転軸１０６が回転することによってこれと一体にアーム本体５５Ｌ（５５Ｒ）が旋回する。モータ６８の回転方向および回転量を制御することによって、アーム本体５５Ｌ（５５Ｒ）の旋回方向（時計回り／反時計回り）および旋回角度を制御することができる。
また、直進駆動用モータ７０を作動させると、その回転駆動力が平歯車９４→平歯車９０→内部水平回転軸８０→傘歯車９８→傘歯車１０２→内部垂直回転軸１０４→傘歯車１１２→傘歯車１１４→水平回転軸１１６→平歯車１２２→平歯車１２６を介してボールねじ機構７６の送りねじ１２４に伝達され、送りねじ１２４が回転することによって搬送アーム５２Ｌ（５２Ｒ）がアーム長手方向つまり旋回円の半径方向にスライド移動する。モータ７０の回転方向および回転量を制御することによって、搬送アーム５２Ｌ（５２Ｒ）の移動方向（前進／後退）およびストロークを制御することができる。
この実施形態では、搬送ロボット１６Ｌ，１６Ｒの各部つまり搬送本体４８Ｌ（４８Ｒ），搬送基台５０Ｌ（５０Ｒ）、搬送アーム５２Ｌ（５２Ｒ）がいずれも水平方向でスライド動作または旋回運動を行う構成であり、縦（鉛直）方向の屈伸・伸縮動作や旋回運動は一切行わないので、縦（鉛直）方向に大きな動作スペースを必要としない。これによって、プラットフォームＰＦの縦方向サイズを小さくすることができ、上記のように隣のプロセス・モジュールＰＭに備えられるＡＰＣバルブ３４をプラットフォーム直下のスペース３８（図２）に突き出せるレイアウトが可能となっている。また、プラットフォームＰＦ内において、半導体ウエハＷの上を搬送機構の部材が通過することはないので、半導体ウエハＷにパーティクルが付着する懸念が解消される。さらに、プラットフォームＰＦ内において、半導体ウエハＷに縦（鉛直）方向の加速度（特に上向きの加速度）を与えることがないので、搬送アーム５２Ｌ（５２Ｒ）上で半導体ウエハＷを安定に保持することができる。
また、この実施形態のように搬送ロボット１６Ｌ，１６Ｒの各部を水平スライド／水平旋回型の機構に統一する構成においては、各部の駆動源をプラットフォームＰＦの外に配置することが容易であり、それによって電気ケーブル類を収容する関節ダクトまたはフレキシブル管をプラットフォームＰＦ内に引き回す必要がなくなり、搬送ロボット１６Ｌ，１６Ｒの移動範囲やスライドストロークを大きくとれるという利点もある。
たとえば、図１７および図１８に示すように、搬送本体４８Ｌ（４８Ｒ）上で搬送基台５０Ｌ（５０Ｒ）をオフセット方向（Ｘ方向）でスライド移動させるための機構において、搬送基台５０Ｌ（５０Ｒ）側のボールねじ機構６２Ｌ（６２Ｒ）と駆動源の電気モータ１４０との間に、スプライン軸１４２，平歯車１４４、平歯車１４６、水平回転軸１４８、傘歯車１５０、傘歯車１５２からなる伝動機構１５４を介在させることにより、電気モータ１４０をプラットフォームＰＦの外に配置することができる。
図１７において、平歯車１４６、水平回転軸１４８および傘歯車１５０は一体的な歯車機構１５６であり、搬送本体４８Ｌ（４８Ｒ）に連結されている。図１８に示すように、スプライン軸１４２の外周には軸方向に延びる溝１５８が形成されており、平歯車１４４はこの溝１５６に沿って歯車機構１５６と一緒に軸方向で移動できるようになっている。
以上本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の変形・変更が可能である。
たとえば、搬送ロボット１６Ｌ，１６Ｒにおける各部のスライド移動は必ずしも直線である必要は無く、必要的に応じて曲げることも可能である。
また、上記した実施形態では、五角形のプラットフォームＰＦの底辺に２つのロードロック・チャンバＬＬＣa，ＬＬＣbを左右に配置し、第１の搬送ロボット１６Ｌは左側のロードロック・チャンバＬＬＣaにのみアクセスでき、第２の搬送ロボット１６Ｒは右側のロードロック・チャンバＬＬＣbにのみアクセスできるように構成した。しかし、たとえばプラットフォームＰＦの底辺を二等辺三角形の２つの斜辺に変形して（プラットフォームＰＦを六角形にして）それら２つの斜辺にロードロック・チャンバＬＬＣa，ＬＬＣbを接続し、両搬送ロボット１６Ｌ，１６Ｒのいずれもが両ロードロック・チャンバＬＬＣa，ＬＬＣbのいずれにもアクセスできるようにすることも可能である。
また、図示省略するが、プラットフォームＰＦ内のスペースに余裕があれば、搬送ロボット１６Ｌ，１６Ｒの双方または一方に搬送アーム５２Ｌ（５２Ｒ）を複数本備える構成も可能である。その場合は、たとえばプロセス・チャンバに対する１回のアクセスで、一方の搬送アームを用いて処理済みの半導体ウエハを搬出（ピック）してそれと入れ替わりに他方の搬送アームを用いて未処理の半導体ウエハを搬入（プレース）する、いわゆるピック＆プレース動作も可能である。
本発明における被処理体は、半導体ウエハに限らず、たとえばＦＰＤ基板であってもよく、クラスタツールの真空処理装置で任意の処理を受ける任意の被処理体であってよい。
本発明の一実施形態におけるクラスタツール方式の真空処理装置の構成を示す略平面図である。 上記真空処理装置におけるプラットフォーム（真空搬送室）周りの縦方向のレイアウトを模式的に示す略断面図である。 上記真空処理装置のプラットフォーム内に設けられる第１および第２の真空搬送ロボットの構成を示す斜視図である。 実施形態におけるプラットフォーム内の第１および第２の真空搬送ロボットのウエハ搬入／搬出動作の一段階を示す略平面図である。 上記第１および第２の真空搬送ロボットのウエハ搬入／搬出動作の一段階を示す略平面図である。 上記第１および第２の真空搬送ロボットのウエハ搬入／搬出動作の一段階を示す略平面図である。 上記第１および第２の真空搬送ロボットのウエハ搬入／搬出動作の一段階を示す略平面図である。 上記第１および第２の真空搬送ロボットのウエハ搬入／搬出動作の一段階を示す略平面図である。 上記第１および第２の真空搬送ロボットのウエハ搬入／搬出動作の一段階を示す略平面図である。 上記第１および第２の真空搬送ロボットのウエハ搬入／搬出動作の一段階を示す略平面図である。 プラットフォーム内で同時に稼動する上記第１および第２の搬送ロボットの相互の位置関係に係る第１のパターンを示す略平面図である。 上記第１および第２の搬送ロボットの相互の位置関係に係る第２のパターンを示す略平面図である。 プラットフォーム内で同時に稼動する上記第１および第２の搬送ロボットの相互の位置関係に係る第３のパターンを示す略平面図である。 上記第１および第２の搬送ロボットの相互の位置関係に係る第４のパターンを示す略平面図である。 実施形態におけるアーム駆動機構の構成を示す分解斜視図である。 上記アーム駆動機構の要部の構成を示す一部断面側面図である。 実施形態の搬送ロボットにおいて搬送基台をオフセット方向でスライド移動させるための駆動機構を示す斜視図である。 図１８の駆動機構に用いられるスプライン軸の断面構造を示す断面図である。
符号の説明
ＰＦ プラットフォーム（真空搬送室）
ＰＣ1〜ＰＣ6 プロセス・チャンバ
ＬＬＣa，ＬＬＣb ロードロック・チャンバ
ＧＶ1〜ＧＶ6，ＧＶa，ＧＶb ゲートバルブ
１６ａ 第１の真空搬送ロボット
１６ｂ 第２の真空搬送ロボット
４６Ｌ 左側ガイドレール
４６Ｒ 右側ガイドレール
４８Ｌ（４８Ｒ） 搬送本体
５０Ｌ（５０Ｒ） 搬送基台
５２Ｌ（５２Ｒ） 搬送アーム
５５Ｌ（５５Ｒ） アーム本体
６４ アーム搬送機構

Claims (8)

  1. 室内が減圧状態に保たれる真空搬送室と、
    前記真空搬送室の周囲に隣接して設けられ、減圧下の室内で被処理体に所定の処理が行われる１つまたは複数の真空処理室と、
    前記真空搬送室の周囲に隣接して設けられ、室内が選択的に大気状態または減圧状態に切り換えられ、大気空間と前記真空搬送室との間で転送される被処理体を一時的に留め置く１つまたは複数のロードロック室と、
    前記ロードロック室といずれかの前記真空処理室との間で、または異なる前記真空処理室の間で、前記被処理体を搬送するために前記真空搬送室内に設けられる第１および第２の真空搬送ロボットと
    を有し、
    前記第１および第２の真空搬送ロボットが、前記ロードロック室側から見て前記真空搬送室の左側搬送エリアおよび右側搬送エリアでそれぞれ奥行き方向に延びる第１および第２の搬送路上でそれぞれ前記真空搬送室内を移動できるように構成され、
    前記第１の真空搬送ロボットは、前記左側搬送エリアに隣接するすべての前記真空処理室に対して、および前記右側搬送エリアに隣接する少なくとも１つの前記真空処理室に対して、および少なくとも１つの前記ロードロック室に対して、前記被処理体の搬入または搬出のためのアクセスが可能であり、
    前記第２の真空搬送ロボットは、前記右側搬送エリアに隣接するすべての前記真空処理室に対して、および前記左側搬送エリアに隣接する少なくとも１つの前記真空処理室に対して、および少なくとも１つの前記ロードロック室に対して、前記被処理体の搬入または搬出のためのアクセスが可能であり、
    前記第１の真空搬送ロボットは、前記左側搬送エリア内にすべて収まる基本姿勢で前記第１の搬送路上を移動するとともに、アクセス可能ないずれの前記真空処理室に対しても前記左側搬送エリアから前記右側搬送エリアにはみ出して前記被処理体の搬入または搬出を行い、
    前記第２の真空搬送ロボットは、前記右側搬送エリア内にすべて収まる基本姿勢で前記第２の搬送路上を移動するとともに、アクセス可能ないずれの前記真空処理室に対しても前記右側搬送エリアから前記左側搬送エリアにはみ出して前記被処理体の搬入または搬出を行い、
    前記第１および第２の真空搬送ロボットが、
    前記第１および第２の搬送路上でそれぞれ前記真空搬送室内を移動できるように構成された第１および第２の搬送本体と、
    前記奥行き方向と交差する水平なオフセット方向で前記左側搬送エリア内に収まる第１の復動位置と前記左側搬送エリアから前記右側搬送エリアにはみ出る第１の往動位置との間で移動できるように前記第１の搬送本体に搭載された第１の搬送基台、および前記オフセット方向で前記右側搬送エリア内に収まる第２の復動位置と前記右側搬送エリアから前記左側搬送エリアにはみ出る第２の往動位置との間で移動できるように前記第２の搬送本体に搭載された第２の搬送基台と、
    水平面内で旋回運動できるとともに、水平な方向で直進移動できるように前記第１および第２の搬送基台にそれぞれ搭載され、かつ前記被処理体を支持できるように構成された第１および第２の搬送アームと
    をそれぞれ有する、真空処理装置。
  2. 室内が減圧状態に保たれる真空搬送室と、
    前記真空搬送室の周囲に隣接して設けられ、減圧下の室内で被処理体に所定の処理が行われる１つまたは複数の真空処理室と、
    前記真空搬送室の周囲に隣接して設けられ、室内が選択的に大気状態または減圧状態に切り換えられ、大気空間と前記真空搬送室との間で転送される被処理体を一時的に留め置く１つまたは複数のロードロック室と、
    前記ロードロック室といずれかの前記真空処理室との間で、または異なる前記真空処理室の間で、前記被処理体を搬送するために前記真空搬送室内に設けられる第１および第２の真空搬送ロボットと
    を有し、
    前記第１および第２の真空搬送ロボットが、前記ロードロック室側から見て前記真空搬送室の左側搬送エリアおよび右側搬送エリアでそれぞれ奥行き方向に延びる第１および第２の搬送路上でそれぞれ前記真空搬送室内を移動できるように構成され、
    前記第１の真空搬送ロボットは、前記左側搬送エリアに隣接するすべての前記真空処理室に対して、および前記右側搬送エリアに隣接する少なくとも１つの前記真空処理室に対して、および少なくとも１つの前記ロードロック室に対して、前記被処理体の搬入または搬出のためのアクセスが可能であり、
    前記第２の真空搬送ロボットは、前記右側搬送エリアに隣接するすべての前記真空処理室に対して、および前記左側搬送エリアに隣接する少なくとも１つの前記真空処理室に対して、および少なくとも１つの前記ロードロック室に対して、前記被処理体の搬入または搬出のためのアクセスが可能であり、
    前記第１の真空搬送ロボットは、前記左側搬送エリア内にすべて収まる基本姿勢で前記第１の搬送路上を移動するとともに、アクセス可能ないずれの前記真空処理室に対しても前記左側搬送エリアから前記右側搬送エリアにはみ出して前記被処理体の搬入または搬出を行い、
    前記第２の真空搬送ロボットは、前記右側搬送エリア内にすべて収まる基本姿勢で前記第２の搬送路上を移動するとともに、アクセス可能ないずれの前記真空処理室に対しても前記右側搬送エリアから前記左側搬送エリアにはみ出して前記被処理体の搬入または搬出を行い、
    前記第１および第２の真空搬送ロボットが、
    前記第１および第２の搬送路上でそれぞれ前記真空搬送室内を移動できるように構成された第１および第２の搬送本体と、
    前記奥行き方向と交差する水平なオフセット方向で移動できるように前記第１および第２の搬送本体にそれぞれ搭載された第１および第２の搬送基台と、
    前記第１および第２の搬送基台にそれぞれ搭載され、水平面内で旋回運動できる第１および第２の搬送アーム本体と、
    前記第１および第２の搬送アーム本体に搭載され、前記第１および第２の搬送アーム本体上で水平方向に直進移動できる第１および第２の搬送アームと、
    前記第１および第２の搬送アームに取り付けられ、前記被処理体を支持できるように構成されたエンドエフェクタと
    をそれぞれ有し、
    前記第１の搬送基台は、前記左側搬送エリア内に収まる第１の復動位置と前記左側搬送エリアから前記右側搬送エリアにはみ出る第１の往動位置との間で移動可能であり、
    前記第２の搬送基台は、前記右側搬送エリア内に収まる第２の復動位置と前記右側搬送エリアから前記左側搬送エリアにはみ出る第２の往動位置との間で移動可能である、真空処理装置。
  3. 前記第１および第２の搬送本体は、前記第１および第２の搬送路上でそれぞれスライド移動する、請求項１または請求項２に記載の真空処理装置。
  4. 前記第１および第２の搬送本体は、前記第１および第２の搬送路上で互いにすれ違いながら移動できる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の真空処理装置。
  5. 前記第１および第２の搬送基台は、前記オフセット方向でスライド移動可能に前記第１および第２の搬送本体にそれぞれ搭載される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の真空処理装置。
  6. 各々の前記真空処理室の室内を排気するための真空排気装置が当該真空処理室の下に配置されるとともに、前記真空搬送室はいずれの前記真空排気装置よりも高い位置に配置され、少なくとも１つの前記真空排気装置に含まれるＡＰＣバルブが前記真空搬送室の下に突き出ている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の真空処理装置。
  7. 前記第１および第２の真空搬送ロボットに用いられるすべての駆動源が前記真空搬送室の外に設けられる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の真空処理装置。
  8. 室内が減圧状態に保たれる真空搬送室の周囲に、前記真空搬送室に隣接して設けられ、減圧下の室内で被処理体に所定の処理が行われる１つまたは複数の真空処理室と、前記搬送室に隣接して設けられ、室内が選択的に大気状態または減圧状態に切り換えられ、大気空間と前記真空搬送室との間で転送される被処理体を一時的に留め置く１つまたは複数のロードロック室とを配置する真空処理装置において、前記真空搬送室と前記真空処理室または前記ロードロック室との間で前記被処理体の受け渡しを行うために前記真空搬送室内に設けられる真空搬送装置であって、
    前記ロードロック室側から見て前記真空搬送室の左側搬送エリアおよび右側搬送エリアでそれぞれ奥行き方向に延びる第１および第２の搬送路上でそれぞれ前記真空搬送室内を移動できるように構成された第１および第２の真空搬送ロボットを備え、
    前記第１の真空搬送ロボットは、前記左側搬送エリアに隣接するすべての前記真空処理室に対して、および前記右側搬送エリアに隣接する少なくとも１つの前記真空処理室に対して、および少なくとも１つの前記ロードロック室に対して、前記被処理体の搬入または搬出のためのアクセスが可能であり、
    前記第２の真空搬送ロボットは、前記右側搬送エリアに隣接するすべての前記真空処理室に対して、および前記左側搬送エリアに隣接する少なくとも１つの前記真空処理室に対して、および少なくとも１つの前記ロードロック室に対して、前記被処理体の搬入または搬出のためのアクセスが可能であり、
    前記第１の真空搬送ロボットは、前記左側搬送エリア内にすべて収まる基本姿勢で前記第１の搬送路上を移動するとともに、アクセス可能ないずれの前記真空処理室に対しても前記左側搬送エリアから前記右側搬送エリアにはみ出して前記被処理体の搬入または搬出を行い、
    前記第２の真空搬送ロボットは、前記右側搬送エリア内にすべて収まる基本姿勢で前記第２の搬送路上を移動するとともに、アクセス可能ないずれの前記真空処理室に対しても前記右側搬送エリアから前記左側搬送エリアにはみ出して前記被処理体の搬入または搬出を行い、
    前記第１および第２の真空搬送ロボットが、
    前記第１および第２の搬送路上でそれぞれ前記真空搬送室内を移動できるように構成された第１および第２の搬送本体と、
    前記奥行き方向と交差する水平なオフセット方向で前記左側搬送エリア内に収まる第１の復動位置と前記左側搬送エリアから前記右側搬送エリアにはみ出る第１の往動位置との間で移動できるように前記第１の搬送本体に搭載された第１の搬送基台、および前記オフセット方向で前記右側搬送エリア内に収まる第２の復動位置と前記右側搬送エリアから前記左側搬送エリアにはみ出る第２の往動位置との間で移動できるように前記第２の搬送本体に搭載された第２の搬送基台と、
    水平面内で旋回運動できるとともに、水平な方向で直進移動できるように前記第１および第２の搬送基台にそれぞれ搭載され、かつ前記被処理体を支持できるように構成された第１および第２の搬送アームと
    をそれぞれ有する、真空搬送装置。
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