JP5336885B2 - 基板搬送装置及び基板搬送方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板に所定の処理を施す処理装置に対して基板の搬入出を行う基板搬送装置及び基板搬送方法に関する。

例えば半導体デバイスなどの製造プロセスにおいては、基板に対してイオン注入処理、エッチング処理、成膜処理などの各種処理が行われる。これらの処理を行う場合、プロセスの一貫化、連結化あるいは複合化を図るために、複数の処理装置を有する、いわゆるマルチチャンバタイプの基板処理システムが用いられる。

マルチチャンバタイプの基板処理システムでは、処理装置に搬入される、あるいは処理装置から搬出される複数枚の基板を高さ方向に収容する基板収容容器と、処理装置と基板収容容器との間で基板の搬送を行う搬送装置が設けられている。そして、搬送装置は旋回、伸縮あるいは昇降といった動作が可能な搬送アームを備えており、基板収容容器の開口に搬送アームの基板保持部をアクセスさせて、各高さの基板を１枚ずつ取り出したり収納したりできる。また、搬送装置を挟んで基板収容容器に対向する側に設けられた処理装置に対して、基板保持部をアクセスさせ、基板を一枚ずつ搬入及び搬出させたりすることができる。

ところで、このような基板処理システムにおいては、未処理基板と処理済基板の入れ替え作業中は処理装置が稼動しない待機状態となるので、基板処理システムのスループット向上の観点から、処置装置と基板収容容器との間の基板の搬送や処理装置内の基板の入れ替えに要する時間を短縮することが重要である。そこで従来は、例えば特許文献１に開示されるように、基板を搬入する搬入用アームと、処理装置から処理済の基板を搬出する搬出用アームが別個独立に設けられ、搬出用アームで処理装置から基板を搬出した後にできる処理装置内の空きスペースに、搬入用アームで直ちに未処理基板を搬入するようにしている。このように、搬入用と搬出用のアームを独立して設けることで、特に複数の基板の処置を一括で行うバッチ処理装置において、処理装置内の基板の入れ替え時間の短縮が可能となり、これにより、スループットの向上が図られている。

特開平３−２５４１１９号公報

しかしながら、特許文献１に開示されるバッチ処理装置では、基板収容容器と処理装置との間の経路が複雑で、処理装置内の基板を全て入れ替えるのに要する時間が長いという課題があった。なぜならば、基板をバッファ領域から処理装置内の載置台に搬送するに際し、搬送アームは、（１）バッファ領域から基板を受けるための伸縮動作及び昇降動作、（２）バッファ領域から処理装置に向けての旋回動作、（３）処理装置へ基板を受け渡すための伸縮動作、という一連の動作をしなければならず、その結果、一枚の基板が搬送されるのに要する時間が長くなってしまう。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、バッチ型の処理装置を具備した基板処理システムのスループットを向上させることを目的としている。

前記の目的を達成するための本発明は、複数の基板に所定の処理を一括して施すバッチ型の処理装置に対して基板の搬送を行う基板搬送装置であって、処理装置に搬入される複数の基板を鉛直方向に多段に収容する第1の基板収容部と、前記処理装置から搬出される複数の基板を鉛直方向に多段に収容する第２の基板収容部と、前記第１の基板収容部から前記処理装置に基板を搬送する第1の基板保持部と、前記処理装置から前記第２の基板収容部に基板を搬送する第２の基板保持部と、前記第１の基板収容部を上下方向に移動させ、前記第１の基板収容部と前記第1の基板保持部との間で基板の受け渡しを行う第１の昇降機構と、前記第２の基板収容部を上下方向に移動させ、前記第２の基板収容部と前記第２の基板保持部との間で基板の受け渡しを行う第２の昇降機構と、を有し、前記第１の基板収容部の内側には、基板を支持する支持部が、平面視で前記第１の基板保持部と重ならない位置に設けられ、前記第２の基板収容部の内側には、基板を支持する支持部が、平面視で前記第２の基板保持部と重ならない位置に設けられ、前記第１の基板収容部と、前記第２の基板収容部とは、互いに逆方向に同時に上下方向に移動することを特徴としている。

本発明によれば、処理装置に搬入される基板を複数収容する第1の基板収容部及び前記第１の基板収容部内の基板を処理装置内に搬入する第1の基板保持部と、処理装置から搬出される基板を複数収容する第２の基板収容部及び前記処理装置から処理済の基板を搬出し前記第２の基板収容部内に収容する第２の基板保持部と、がそれぞれ独立して設けられているので、各基板保持部は、各基板保持部と処置装置との間の搬送ルートを直線的なものとすることができる。また、各基板保持部と各基板収容部との間での基板の受け渡しを、各基板保持部と各基板収容部を相対的に上下動させることで行うことができるので、従来の基板搬送の際に必要であった、基板保持部の旋回動作が不要となる。

さらには、処理装置に搬入される未処理の基板は第１の基板収容部及び第１の搬送機構を経由し、処理装置から搬出される処理済の基板は第２の基板収容部及び第２の搬送機構を経由する。このため、処理装置と基板収容部との間での基板の搬送の時間を短縮し、基板処理システムのスループットを向上させることができる。

前記第１の昇降機構と、前記第２の昇降機構は、単一の昇降機構を形成し、前記昇降機構は、当該昇降機構の駆動力を前記第１の基板収容部と前記第２の基板収容部に分岐伝達する駆動力伝達機構を有していてもよい。

前記処理装置は、減圧雰囲気下で複数の基板に所定の処理を施す処理チャンバを備え、前記基板搬送装置は、内部を減圧可能な搬送チャンバ内に配置され、前記搬送チャンバは、前記処理チャンバと気密に連通する開口部を備えていてもよい。

かかる場合、前記処理チャンバ内の、前記第１の基板保持部により搬入される基板の下方に対応する位置、及び前記第２の基板保持部により搬出される基板の下方に対応する位置には、それぞれ基板を支持する支持機構が設けられ、前記支持機構は上下方向に昇降可能であってもよい。

前記第１の基板保持部を、前記処理チャンバ内の基板を載置する位置の上方から前記第１の基板収容部内の基板の下方の間で移動させる、第１の移動機構と、
前記第２の基板保持部を、前記処理チャンバ内の基板を受け取る位置の上方から前記第２の基板収容部内の基板の下方の間で移動させる、第２の移動機構と、を有していてもよく、前記第1の基板収容部及び前記第２の基板収容部は、上部にダミーウェハを載置するダミーウェハ載置部を有していてもよい。

別の観点による本発明は、前記の基板搬送装置を複数備え、前記複数の基板搬送装置に基板を受け渡す搬送室と、前記複数の基板搬送装置にそれぞれ連結されるバッチ型の処理装置と、を備えた基板処理システムである。

また、別の観点による本発明は、基板に所定の処理を施す処理装置に対して基板の搬送を行う方法であって、処理装置に搬入される複数の基板を鉛直方向に多段に収容する第1の基板収容部と、前記処理装置から搬出される複数の基板を鉛直方向に多段に収容する第２の基板収容部と、前記第１の基板収容部から前記処理装置に基板を搬送する第1の基板保持部と、前記基板処理装置から前記第２の基板収容部に基板を搬送する第２の基板保持部と、前記第１の基板収容部を上下方向に移動させる第１の昇降機構と、前記第２の基板収容部を上下方向に移動させる第２の昇降機構と、を有し、前記第１の基板収容部の内側には、基板を支持する支持部が、平面視で前記第１の基板保持部と重ならない位置に設けられ、前記第２の基板収容部の内側には、基板を支持する支持部が、平面視で前記第２の基板保持部と重ならない位置に設けられた基板搬送装置において、前記第２の基板保持部により前記処理装置から基板を搬出し、前記第２の基板保持部を前記第２の基板収容部の上方に移動させ、前記第２の基板収容部を前記第２の基板保持部に対して上昇させ、前記第２の収容容器と前記第２の基板保持部との間で基板を受け渡し、前記第１の基板収容部の下方に前記第１の基板保持部を移動させ、前記第1の基板収容部を前記第１の基板保持部に対して下降させ、前記第１の収容容器と前記第１の基板保持部との間で基板を受け渡し、前記第１の基板保持部の基板を前記処理装置内に搬入し、前記第１の基板収容部の下降と、前記第２の基板収容部の上昇は、同時に行われることを特徴としている。

本発明によれば、処理装置と基板収容部との間での基板の搬送の時間を短縮し、基板処理システムのスループットを向上させることができる。

本実施の形態にかかる基板処理システムの構成の概略を示す平面図である。 基板搬送装置及び処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。 基板収容部の構成の概略を示す説明図である。 支持部と基板保持部との位置関係を示す説明図である。 基板保持部を上昇位置及び下降位置に移動させた状態を示す説明図である。 基板が基板保持部に受け渡された状態を示す説明図である。 基板保持部を受け渡し位置に移動させた状態を示す説明図である。 基板が基板載置台に載置された後、基板載置台を所定の角度回転させた状態を示す説明図である。 基板が基板保持部に受け渡された状態を示す説明図である。 基板の入れ替え動作を示すタイムチャートである。 基板が昇降ピンから基板保持部に受け渡された状態を示す説明図である。 基板収容部が上昇位置及び下降位置に位置する状態を示す説明図である。 基板収容部と基板保持部との間で基板の受け渡しが行われた状態を示す説明図である。 基板の搬出後に基板載置台を所定の角度回転させた状態を示す説明図である。 連結部材を有する基板保持部の説明図である。 他の実施の形態に係る基板搬送装置及び処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。 支持部移動機構を備えた基板収容部の構成の概略を示す説明図である。 基板保持部を所定の基板高さまで上昇させた状態を示す説明図である。 基板収容部と基板保持部との間で基板の受け渡しが行われた状態を示す説明図である。 基板収容部の下方に支持ピンを備えた基板収容部の構成の概略を示す説明図である。 支持部を退避させた状態で支持ピンにより基板を支持した状態を示す説明図である。 基板保持部と支持ピンの位置関係を示す説明図である。 多段に設けられた支持部を有するアームの構成の概略を示す説明図である。 基板収容部内の基板の配置順を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる基板搬送装置を有する基板処理システム１の構成の概略を示す平面図である。なお、本実施の形態の基板Ｗとしては、例えば半導体ウェハが用いられる。

基板処理システム１は、図１に示すように複数の基板Ｗを収容した基板収容容器であるカセットＣを設置し、カセットＣ内部に収容された複数の基板Ｗを搬入出するカセットステーション２と、複数の基板Ｗを、例えばバッチ処理する複数の処理装置を備えた処理ステーション３とを一体に接続した構成を有している。

カセットステーション２は、カセット載置部１０と、カセット載置部１０に隣接して設けられた搬送室１１と、搬送室１１に隣接して設けられた基板Ｗの位置決めを行うアライメント部１２と、を備えている。カセット載置部１０には、複数の基板Ｗを収容可能なカセットＣをＸ方向（図１中の左右方向）に複数、例えば３つ並べて載置できる。搬送室１１には、基板搬送体１４が設けられている。基板搬送体１４は、旋回、伸縮及び昇降自在な多関節のアーム１５を備えており、カセット載置部１０のカセットＣと、アライメント部１２と、処理ステーション３に設けられた、後述する基板収容部５０、５１に対して基板Ｗを搬送できる。

処理ステーション３は、内部を減圧可能な搬送チャンバである２つのロードロック室２０、２０と、複数の基板Ｗをバッチ処理する処理装置２２、２３と、ロードロック室２０と処理装置２２、２３との間で基板の搬送を行う基板搬送装置２４をそれぞれ備えている。ロードロック室２０は、搬送室１１と処理装置２２、２３の間にそれぞれ配置され、搬送室１１と処理装置２２、２３を接続している。基板搬送装置２４は、ロードロック室２０内に配置されている。

ロードロック室２０の側面には、図２に示すように、ロードロック室２０内にアーム１５を介して基板Ｗを搬送するための開口部２５と、ロードロック室２０と処理装置２２、２３との間で基板搬送装置２４を介して基板Ｗを搬送するための開口部２６が設けられている。搬送室１１とロードロック室２０との間であって開口２５に対応する位置、及びロードロック室２０と処理装置２２、２３との間であって開口２６に対応する位置には、これらの間を気密にシールし、かつ開閉可能に構成されたゲートバルブ２７、２８がそれぞれ設けられている。

処理装置２２は、開口部２６に対応する位置が開口し内部を減圧可能な処理チャンバ４０と、処理チャンバ４０内に設けられ回転自在に構成された、複数の基板Ｗを載置可能な、例えば円盤状の基板載置台４１と、を有している。本実施の形態においては、基板載置台４１は、例えば６枚の基板Ｗを同心円上に載置するようになっている。基板載置台４１上であって基板Ｗが載置される位置には、基板Ｗを下方から支持し昇降させるための支持機構である昇降ピン４２が設けられている。昇降ピン４２は、図２に示すように、基板載置台４１の厚み方向に貫通し、昇降駆動機構（図示せず）により上下動できる。そして、昇降ピン４２は、基板Ｗを搬送する際には、基板載置台４１の上方の、後述する基板保持部５６、５７と基板Wの受け渡しを行う受け渡し位置Ａ、Ｂまで上昇され、それ以外のときには基板載置台４１内に没した状態となる。なお、処理装置２２は、本実施の形態においては、例えば基板Ｗに成膜処理を施す成膜処理装置である。

基板搬送装置２４は、搬送室１１と処理装置２２との間で授受される複数の基板Ｗを一旦収容するための基板収容部５０、５１と、基板収容部５０、５１と処理装置２２との間で基板Ｗの搬送を行う搬送機構５２、５３と、基板収容部５０、５１を上下方向に昇降させる昇降機構５４、５５とを備えている。基板収容部５０、５１は、例えば図１のＸ方向に並んで配置され、搬送機構５２、５３はそれぞれ処理装置２２と基板収容部５０、５１に挟まれた位置に配置されている。

搬送機構５２、５３は、基板Wの搬送の際に基板Wを保持する、例えばＵ字状の基板保持部５６、５７と、基板保持部５６、５７を移動させる移動機構５８、５９をそれぞれ備えている。基板保持部５６、５７は移動機構５８、５９により、基板載置台４１の昇降ピン４２の上方（受け渡し位置Ａ、Ｂ）と基板収容部５０、５１内に載置されている基板の下方（待機位置Ｃ、Ｄ）との間で移動自在となっている。なお、移動機構５８、５９は、基板保持部５６、５７を受け渡し位置Ａ、Ｂと待機位置Ｃ、Ｄとの間で移動する時間を短縮するために、基板保持部５６、５７を直線的に移動させることが好ましく、移動機構５８、５９は本実施の形態では、例えば図示しない駆動機構を備えた搬送レールである。

基板収容部５０、５１は、図３に示すように、例えば搬送室１１及び処理装置２２に対向する側面と下面が開口する、略角柱状の形状を有している。基板収容部５０、５１の開口していない側面には、基板Ｗを支持する平板状の支持部７０が垂直方向に、例えば所定の間隔Ｐで多段に等間隔で設けられ、この支持部７０により複数の基板Ｗを収容することができるように構成されている。支持部７０は、例えば図４に示すように、平面視において基板保持部５６、５７と重ならない位置に設けられ、昇降機構５４、５５により基板収容部５０、５１が昇降した際に、基板保持部５６、５７とそれぞれ干渉しないよう構成されている。昇降機構５４、５５は、基板収容部５０、５１を昇降させた際に、下端の支持部７０ｂが搬送機構５２、５３の基板保持部５６、５７よりも上方となる位置（以後、上昇位置という）までの上昇、及び上端の支持部７０ｈが搬送機構５２、５３の基板保持部５６、５７よりも下方となる位置（以後、下降位置という）までの下降が可能に構成されている。すなわち、最低でも基板収容部５０、５１の上端の支持部７０ｈと下端の支持部７０ｂとの間の距離Ｑ以上の距離を、昇降可能に構成されている。

なお、本実施の形態において、基板収容部５０、５１では、処理装置２２でバッチ処理することのできる基板Ｗの枚数に合わせて、例えば６枚の基板を同時に収容できる多段型の棚を構成する。このように、基板収容部５０、５１で収容できる基板Ｗの枚数は、装置のコンパクト化およびスループット向上の両立の観点から、処理装置２２でバッチ処理できる枚数と同数としている。また、大気圧環境における基板の搬送を担う基板搬送体１４も、処理装置２２でバッチ処理できる枚数、および基板収容部５０、５１で一時的に収容できる基板の枚数と同数の基板を同時に搬送できるように、例えば後述するアーム１０１のように、多段型のピック部１００を備えることが好ましい。以上のように構成することで、いたずらに装置を大型化させることなく、バッチ処理装置全体のスループットを向上させることが可能である。また、支持部７０の形状は基板Ｗを支持して、且つ平面視において基板保持部５６、５７と重ならない形状及び配置であれば、他の形状であってもよい。

なお、処理装置２３の構成については、上述の処理装置２２の場合と同様であるので説明を省略する。処理装置２２、２３として用いる装置は、成膜処理装置に限らず、例えば塗布処理装置、エッチング処理装置、プラズマ処理装置等の装置であってもよいし、処理装置２２と処理装置２３はそれぞれ異なる装置であってもよい。

本実施の形態にかかる基板搬送装置２４は以上のように構成されており、次にこの基板搬送装置２４を有する基板処理システム１で行われる処理動作について説明する。

基板Ｗの処理を行う際には、先ず、未処理の基板Ｗが基板搬送体１４のアーム１５によってカセットステーション２のカセットＣから一枚ずつ取り出され、アライメント部１２に搬送される。基板Ｗは、アライメント部１２において位置合わせされた後、基板搬送体１４によってロードロック室２０内の基板収容部５０の支持部７０に下から上に向かって順に収容される。

基板収容部５０内への基板Ｗの収容が完了すると、基板搬送体１４がロードロック室２０外に退避し、ロードロック室２０の大気側、すなわち搬送室１１側のゲートバルブ２７が閉まる。そして、ロードロック室２０内を排気して、内部を所定の圧力まで減圧する。

次いで、ロードロック室２０と、内部が真空状態に維持されている処理チャンバ４０との間のゲートバルブ２８を開けて、基板収容部５０内の基板Ｗを搬送機構５２により処理チャンバ４０内に搬入する。

基板Ｗを処理チャンバ４０内へ搬入する際の動作について詳述する。基板Ｗを処理チャンバ４０内へ搬入する際は、先ず基板収容部５０を昇降機構５４により上昇位置まで上昇させる。それと並行して、基板収容部５１も昇降機構５５により下降位置まで下降させる（図５）。次いで、基板保持部５６、５７を待機位置Ｃ、Ｄまでそれぞれ移動させる。その後、基板収容部５０を、支持部７０ｂに載置されている基板Ｗ１の下面と基板保持部５６の上面とが当接する付近まで下降させる。そして、その状態からさらに、基板収容部５０を隣り合う支持部７０の間隔Ｐよりも短い距離、概ねＰ／２程度下降させる。それと並行して、基板収容部５１を基板収容部５０が下降した距離と同じ距離上昇させる（図６）。この際、支持部７０は、平面視において基板保持部５６と重ならない位置に設けられているので、基板収容部５０をＰ／２程度の距離下降させることで、基板保持部５６と支持部７０とが干渉することなく上下にすれ違うことが可能である。そして、すれ違うと同時に支持部７０ｂに載置されていた基板Ｗ１が基板保持部５６に受け渡される。

基板Ｗ１を保持する基板保持部５６及び基板Ｗを保持していない基板保持部５７は、搬送機構５２によって開口部２６を介してロードロック室２０から処理チャンバ４０内に導入され、受け渡し位置Ａ、Ｂ、すなわち昇降ピン４２ａ、４２ｂの上方で待機する（図７）。次いで、基板載置台４１から昇降ピン４２ａが上昇し、基板Ｗが基板保持部５６から昇降ピン４２ａ上に受け渡される。基板Ｗ１の昇降ピン４２ａへの受け渡しが完了すると、基板保持部５６、５７は処理チャンバ４０内からロードロック室２０へ退避し、待機位置Ｃ、Ｄまで移動する。それと並行して、昇降ピン４２ａが下降し、昇降ピン４２ａに支持されていた基板Ｗ１が基板載置台４１上に載置される。その後、基板載置台４１は、例えば時計回りに所定の角度αだけ回転される（図８）。なお、角度αは基板載置台４１を一周させる角度２πを基板載置台４１に載置される基板Ｗの枚数ｎで割ったものである。

続いて、基板保持部５６、５７を待機位置Ｃ、Ｄに待機させた状態で、再度基板収容部５０、５１を間隔Ｐだけそれぞれ下降及び上昇させ、２枚目の基板Ｗ２の基板保持部５６への受け渡しを行う（図９）。そして、基板Ｗ２を再度搬送機構５２によって処理チャンバ４０内に導入する。このとき、基板載置台４１は時計回りに所定の角度αだけ回転されているので、図８に破線で示すように、先ほど基板Ｗ１を載置した位置に基板Ｗ２が載置可能となっており、基板Ｗ２は、受け渡し位置Ａで昇降ピン４２ａに受け渡され、基板載置台４１に載置される。そして、この動作を基板Ｗ６まで行うことで、基板収容部５０内の全ての基板Ｗ１〜Ｗ６が処理チャンバ４０内に搬入される。

処理チャンバ４０内に全ての基板Ｗが搬入されると、ゲートバルブ２８が閉じられる。そして、各基板Ｗ１〜Ｗ６に成膜処理が施される。また、処理装置２２で基板Ｗの処理が行われている間に、全ての基板Ｗ１〜Ｗ６の搬送が終了して空となった基板収容部５０は上昇位置まで上昇し、新たな未処理の基板Ｗ１〜Ｗ６が再度アーム１５により収容される。

処理装置２２での成膜処理が終了すると、ゲートバルブ２８が開けられる。次いで、搬送機構５３により処理済の基板Ｗａが処理チャンバ４０から搬出され、基板収容部５１に収容されると共に、未処理の基板Ｗが基板収容部５０から処理チャンバ４０に搬入される、基板Ｗの入れ替えが行われる。

基板Ｗと基板Ｗａを入れ替える際の動作について詳述する。図１０は基板Ｗ、Ｗａの入れ替え動作を示すタイムチャートである。図１０において、Ａ〜Ｄは、基板保持部５６、５７が、受け渡し位置Ａ、Ｂまたは待機位置Ｃ、Ｄのいずれに位置しているかを示し、一点鎖線の矢印は、基板Ｗ、Ｗａの所在を示している。また、基板収容部５０、５１の欄はそれぞれ、基板収容部５０、５１を上昇位置及び下降位置から距離Ｐずつ下降及び上昇した際の高さ方向の位置の変化を、基板収容部５０、５１内における基板保持部５０、５１の高さ方向の位置として示している。

処理チャンバ４０内で成膜処理が施された基板Ｗａ１は、受け渡し位置Ｂにおいて、昇降ピン４２ｂにより上昇する（図１０のＴ１）。次いで、搬送機構５２、５３の基板保持部５６、５７を受け渡し位置Ａ、Ｂに移動させ（図１０のＴ２）、その状態で昇降ピン４２ｂを下降させることで、基板Ｗａ１が昇降ピン４２ｂから基板保持部５７に受け渡される（図１０のＴ３及び図１１）。そして、搬送機構５２、５３の基板保持部５６、５７を処理チャンバ４０内からロードロック室２０へ退避させ、待機位置Ｃ、Ｄまで移動させる（図１０のＴ４）。この際、基板収容部５１は支持部７０ｈが待機位置Ｄの下方に位置するよう、予め昇降機構５５により下降位置まで下降されている（図１２）。そして、基板収容部５１を距離Ｐだけ上昇させると共に、基板収容部５０を、基板収容部５１と逆の方向に同じ距離移動、すなわち距離Ｐだけ下降させる（図１０のＴ５）。これにより、基板保持部５７から基板収容部５１への基板Ｗａ１の受け渡し、及び基板収容部５０から基板保持部５６への基板Ｗの受け渡しが同時に行われる（図１０のＴ５及び図１３）。なお、図９及び図１３においては、基板保持部５６が、破線で示される位置から実線で示される位置に上昇した記載となっているが、これは基板収容部５０と基板保持部５６との相対的な高さ方向の位置が変化したことを便宜上示すものであり、実際に昇降しているのはいずれも基板保持部５６ではなく、基板収容部５０である。

また、基板保持部５６、５７のロードロック室２１への退避と同時に、基板載置台４１を時計回りに所定の角度αだけ回転させる。これにより、受け渡し位置Ａの下方に対応する基板載置台４１の位置に新たな未処理の基板Ｗ１が載置可能となる（図１４）。そして、基板載置台４１の回転動作が終了した後、昇降ピン４２ｂを上昇させ、昇降ピン４２ｂで基板Ｗａ２を支持した状態で待機させる（図１０のＴ６）。その後、未処理基板Ｗ１を保持する基板保持部５６及び基板を保持していない基板保持部５７を処理チャンバ４０内に移動させる（図１０のＴ７）。その後、昇降ピン４２ｂを下降させ、受け渡し位置Ｂにおいて基板保持部５７に処理済の基板Ｗａ２を受け渡すと共に、昇降ピン４２ａを上昇させ、受け渡し位置Ａにおいて未処理基板Ｗ１が昇降ピン４２ａに受け渡される（図１０のＴ８）。その後、基板保持部５６、５７をロードロック室２０に退避させ、待機位置Ｃ、Ｄまで移動させる（図１０のＴ９）。そして、基板収容部５０、５１をそれぞれ下降、上昇させ、基板収容部５０から基板保持部５６への基板Ｗ２の受け渡し、及び基板保持部５７から基板収容部５１への基板Ｗａ２の受け渡しを行う（図１０のＴ１０）。これにより、例えば図１０のＴ８〜Ｔ１０の間に、基板保持部５７から基板収容部５１への基板Ｗａ１の受け渡し、及び基板収容部５０から基板保持部５６への基板Ｗの受け渡しが同時に行われる。そして、それと並行して基板載置台４１を時計回りに所定の角度αだけ回転させ、全ての基板Ｗ及びＷａの入れ替えが終了する図１０のＴｎまでこの作業を行う。その後、処理チャンバ４０内の基板が全て未処理基板Ｗに入れ替わったところで、再び成膜処理を実施する。

そして、処理済基板Ｗａは、成膜処理の実施中に、基板収容部５１からアーム１５に受け渡され、カセットＣに戻される。それと共に、新たな未処理基板Ｗがアーム１５により基板収容部５０に収容される。こうして一連の処理が終了し、この一連の作業が繰り返し行われる。なお、処理装置２３で行われる処理は処理装置２２で行われる処理と同様であるので、ここでは説明を省略する。

以上の実施の形態によれば、処理装置に搬入する未処理基板Ｗを複数収容する基板収容部５０と基板収容部５０内の基板Ｗを処理装置２２内に搬入する搬送機構５２と、処理装置２２から処理済の基板Ｗａを搬出する搬送機構５３と搬出された基板Ｗａを複数収容する基板収容部５１と、をそれぞれ独立して設けているので、カセットＣから基板収容部５０への未処理基板Ｗの搬入、及び基板収容部５１に収容された基板ＷａのカセットＣへの搬出は、処理装置２２で基板Ｗの処理を行っている間に行うことができる。このため、基板収容部５０、５１の基板Ｗ、Ｗａの入れ替え作業により処理装置側で待ち時間が発生することがない。また、基板保持部５６、５７は基板収容部５０、５１と処理装置２２との間を最短距離で直線的に動作すればよいので、基板のＷ、Ｗａの搬送時間を短縮することができる。

そして、基板保持部５６、５７と基板収容部５０、５１の支持部７０が、平面視において互いに重ならない位置に設けられ、基板収容部５０、５１が昇降機構５４、５５により昇降自在に構成されているので、基板保持部５６、５７を基板収容部５０、５１内に進入させた状態、すなわち待機位置Ａ、Ｂに待機させた状態で、基板収容部５０、５１を支持部７０間の間隔Ｐだけ上下方向に移動させれば、基板保持部５６、５７が支持部７０とすれ違う際に、支持部７０との基板Ｗ、Ｗａの受け渡しを行うことができる。このため、例えば基板収容部５０の上端の支持部７０ｈと基板Ｗの受け渡しを行う場合に、従来の搬送アームのように、例えば基板収容部５０の高さ方向の距離Ｑに亘って上下方向に移動する動作や、旋回する動作が不要となる。

さらには、処理装置２２内への基板Ｗを搬入する間に、処理装置２２からの基板Ｗａの搬出も並行して行うことができる。したがって、処理装置２２と基板収容部５０、５１との間での基板Ｗ、Ｗａの入れ替え時間を短縮し、基板処理システム１のスループットをさらに向上させることができる。

なお、以上実施の形態では、基板収容部５０、５１にそれぞれ昇降機構５４、５５を設けていたが、例えば昇降機構を基板収容部５０、５１に対して１つ設け、当該昇降機構の駆動力を分岐伝達する駆動力伝達機構として、例えばギヤを設け、基板収容部５０と基板収容部５１が互いに逆方向に同時に上下方向に移動するように構成してもよい。これにより、基板収容部５０、５１に対して独立に設けていた昇降機構５４、５５が不要となり、基板搬送装置２４をコンパクトに構成できる。

また、基板保持部５６、５７にそれぞれ設けられていた移動機構５８、５９についても、移動機構５８、５９に代わって、例えば図１５に示すように基板保持部５６、５７に対して一つの移動機構６０を設け、移動機構６０により、例えば下方に凸に湾曲した略Ｕ字状の連結部材６１により基板保持部５６と基板保持部５７を締結してもよい。この場合も、基板保持部５６、５７に対して独立に設けていた移動機構５８、５９が不要となり、基板搬送装置２４をコンパクトに構成できる。なお、図１５において連結部材６１を下方に凸に湾曲した略Ｕ字状としたのは、基板保持部５６、５７が移動する際に、連結部材６１と基板収容部５０、５１とが干渉しないように、連結部材６１に垂直部６１aを設けるためである。したがって、連結部材６１の形状は、基板収容部５０、５１との干渉が発生しない形状であれば、図１５の形状に限定されるものではない。なお、連結部材６１の水平部６１ｂは、基板保持部５６、５７が処理チャンバ４０内の受け渡し位置Ａ、Ｂまで進入した際に、連結部材６１の垂直部６１ａが、ロードロック室２０の開口２６と干渉しない長さとなっている。

また、連結部材６１を用いる場合、移動機構６０の駆動部６０ａは、ロードロック室２０の開口２５より下方に配置されるので、この場合、例えば駆動部６０ｃをロードロック室２０の搬送室１１に対向する側であって、開口２５より下方の部分を、例えば図１６に示すように搬送室１１側に突出した形状とし、当該突出した箇所に駆動部６０ａを配置すれば、ロードロック室２０の大きさを変えることなく移動機構６０を配置することができる。

以上実施の形態では、昇降機構５４、５５により基板収容部５０、５１をそれぞれ昇降させたが、例えば図１７に示すように、基板収容部５０、５１の支持部７０を基板Ｗ、Ｗａの内側と外側との間、すなわち図１のＸ方向に移動させる支持部移動機構７１を設け、昇降機構５４、５５により基板保持部５６、５７を昇降させるように構成してもよい。このような構成の基板搬送装置２４により、基板収容部５０、５１との間で基板Ｗ及び基板Ｗａの受け渡しを行う際は、例えば基板保持部５７に基板Ｗａを保持した状態で基板保持部５６、５７をそれぞれ待機位置Ｃ、Ｄまで移動させる。次いで、例えば図１８に示すように支持部移動機構７１により支持部７０を、基板Ｗａの内側から外側、すなわち平面視において基板Ｗａと重ならない位置まで退避させた状態で、基板保持部５７を所定の高さまで上昇させる。それと並行して、基板保持部５６を所定の高さまで上昇させ、基板Ｗを支持部７０から基板保持部５６に受け渡す。なお、例えば図１８において、基板保持部５６を上昇させる際は、基板保持部５６は基板Ｗを保持しておらず、基板Ｗと支持部７０との干渉が発生しないため、この時点で基板収容部５０の支持部７０を退避させておく必要はない。

そして、基板収容部５６、５７を所定の高さに上昇させた後、基板収容部５０においては、支持部７０を基板Ｗと干渉しない位置まで退避させ、基板保持部５６を下降させる。基板収容部５１においては、支持部７０を退避前の位置に移動させ、その後に基板保持部５７を下降させて、支持部７０への基板Ｗａの受け渡しを行う（図１９）。これにより、支持部７０の間を基板保持部５７が基板Ｗａを保持したまま上昇し、基板Ｗａの受け渡しを行うことができる。かかる場合、従来の搬送アームにおいてバッファ領域である基板収容部５０、５１と処理チャンバ４０との間での基板の受け渡しの際に行われていた、搬送アームの旋回動作が不要となり、処理容器２２と基板収容部５０、５１との間での基板Ｗ、Ｗａの入れ替え時間が短縮できる。これにより、基板処理システム１のスループットを向上させることができる。

また、基板収容部５０、５１と基板保持部５６、５７との間での基板Ｗ、Ｗａの受け渡しは、上述の基板収容部５０、５１を昇降させる方法、支持部７０を退避させ、基板保持部５６、５７を昇降させる方法の他に、例えば図２０に示すように、基板収容部５０、５１の下方に、基板Ｗ，Ｗａを支持する他の支持部として支持ピン８０、８１を設け、この支持ピン８０を昇降機構５４、５５により昇降させることで行う方法が提案できる。具体的には、例えば支持部７０を基板Ｗ、Ｗａと干渉しない位置まで退避させる支持部移動機構７１を有する基板収容部５０、５１の下方であって、基板保持部５６、５７が待機位置Ｃ、Ｄから処理装置２２に向かって移動する際に干渉しない位置に、支持ピン８０、８１を設ける。そして、例えば基板保持部５６を、基板Ｗを保持していない状態で待機位置Ｃまで移動させ、次いで支持ピン８０を上昇させ支持ピン８０により基板Ｗを支持する。それと並行して、基板保持部５７を、基板Ｗａを保持した状態で待機位置Ｄまで移動させ、次いで支持ピン８１を上昇させ、支持ピン８１により基板Ｗａを支持する（図２１）。そして、基板収容部５０においては、支持部７０を退避させ、その後、支持ピン８０を下降させれば、支持ピン８０と基板収容部５０との間で基板Ｗの受け渡しが行われる。基板収容部５１においては、支持部７０を退避前の位置に移動させ、その後支持ピン８１を下降させれば、支持ピン８１と支持部７０との間で基板Ｗａの受け渡しが行われる。この際、基板保持部５６、５７が待機位置Ｃ、Ｄから処理装置２２に向かって移動する際に干渉しない位置に支持ピン８０、８１が設けられているので、例えば基板収容部５０から基板保持部５６に基板Ｗを受け渡す際に、予め支持ピン８０により基板Ｗを、例えばＰ／２だけ待機位置Ｃの上方で支持しておけば、基板保持部５６を待機位置Ｃに移動させた後に、最小限の動作、すなわち支持ピンをＰ／２だけ下降させることで、基板収容部５０と基板保持部５６との受け渡しを行うことができる。したがって、処理容器２２と基板収容部５０、５１との間での基板Ｗ、Ｗａの入れ替え時間を短縮し、基板処理システム１のスループットを向上させることができる。

なお、基板保持部５６、５７が待機位置Ｃ、Ｄから処理装置２２に向かって移動する際に干渉しないような支持ピン８０の配置としては、例えば図２２に示すように、基板保持部５６、５７の外側を囲むような配置が提案できる。

さらに、支持部移動機構７１と支持ピン８０を備えた基板収容部５０、５１を用いる場合は、搬送機構５２、５３を、例えば基板収容部５０、５１の上方に待機位置を設け、当該待機位置において、基板Ｗ、Ｗａの外周縁部を上方から保持する基板保持機構５６、５７を設けてもよい

以上実施の形態では、搬送機構５２、５３は移動機構５８、５９により水平方向にスライドする構成であったが、移動機構として例えば基板搬送体１４と同様の伸縮自在のアームを有する構造としてもよい。

また、搬送機構５２、５３の基板保持部５６、５７は、いずれの場合においても基板収容部５０、５１と基板の受け渡しを行う位置より遠くの位置、すなわち待機位置Ｂ、Ｄよりも搬送室１１側の位置に移動する必要がない。このため、基板保持部５６、５７を移動させるための移動機構をコンパクトに構成できる。

また、以上の実施の形態では、カセットステーション２のカセットＣと基板収容部５０、５１との間の基板のやり取りは、一つのアーム１５を有する基板搬送体１４により行われているが、基板搬送体１４に代えて、例えば図２３に示すような、垂直方向に多段に設けられたピック部１００を有するアーム１０１を設けてもよい。複数のピック部１００を、例えば基板収容部５０、５１に収容される基板Ｗ、Ｗａの枚数ｎと同じ数設けたアーム１０１を用いれば、カセットＣと基板収容部５０、５１との間での基板Ｗ、Ｗａの入れ替え作業が、一回のアーム１０１の動作により行うことができる。

なお、基板搬送装置２４を用いて処理装置２２への基板Ｗ、Ｗａの搬入出を行う場合、アーム１５から基板収容部５０内に下からＷ１の順に収容された基板Ｗは、処理装置２２から搬出され搬送機構５３により基板収容部５１内に、図２４に示すように、上からＷａ１の順に収容され、当初とは基板Ｗの位置が逆転するという現象が生じる。これは、基板収容部５０内から基板Ｗを搬出する際は、基板収容部５０を下降させることで基板保持部５６への受け渡しを基板Ｗ１から順番に行うのに対して、基板収容部５１に処理済の基板Ｗａを収容する際は、基板収容部５０を上昇させることで支持部７０への受け渡しを、上から基板Ｗａ１の順番で収容するためである。この基板収容部５１での基板Ｗａの順序の反転は、アーム１５を使う場合には、アーム１５により基板Ｗａを基板収容部５１からカセットＣへ１枚ずつ搬送する際は問題とならないが、上述のアーム１０１を用いる場合に問題となる場合がある。アーム１５による搬送の際には、基板Ｗａ１を基板収容部５１の上から順に搬送し、カセットＣに下から順に収容することで、順序を再度反転させることができるのに対して、アーム１０１を用いた場合は、基板収容部５１の順序のままカセットＣに収容されるためである。

この場合、基板収容部５１での基板Ｗａの順序の反転を防止する方法としては、上記実施の形態において時計回りに回転する基板載置台４０を、例えば処理チャンバ４０内での基板Ｗの処理終了後に逆回転、すなわち反時計回りに回転させて、基板Ｗａ６から基板Ｗａ１の順で処理チャンバ４０から搬出することが提案できる。その際、基板Ｗａの搬出は、搬入を行った基板保持部５６により行われ、基板収容部５０の上から基板Ｗａ６の順で収容される。それと並行して、基板収容部５１の未処理基板Ｗが搬送機構５３により処理チャンバ４０内に搬入される。この場合、基板収容部５０及び搬送機構５２は、処理装置２２との間で搬入と搬出の動作を交互に繰り返すことになるが、基板搬送装置２４全体としては、例えば搬送機構５２により基板Ｗを処理装置２２に搬入する場合は、搬送機構５３が処理装置２２からの搬出を、搬送機構５３により基板Ｗを処理装置２２に搬入する場合は、搬送機構５２が処理装置２２からの搬出を並行して行うことができる。このため、依然として従来行われていた基板収容容器内での未処理基板Ｗと処理済み基板Ｗａとの入れ替えが作業が不要である。このため、基板処理システム１のスループットを向上させることができる

以上の実施の形態では、基板収容部５０、５１に収容されるものは基板Ｗ、Ｗａであったが、例えば、処理装置内でバッチ処理される基板Ｗの枚数をｎ枚とした場合、基板収容部５０、５１内に（２ｎ−１）箇所の支持部７０を設け、基板収容部５０、５１の上方の支持部７０ｈから（ｎ−１）番目までの支持部７０にダミーウェハを収容してもよい。かかる場合、例えばｎ枚の基板をバッチ処理する処理装置２２において、基板載置台４１上に基板Ｗをｎ枚載置することが、処理開始のインターロック条件となっており、基板Ｗがｎ枚より少ない場合はその差分の枚数のダミーウェハを外部から処理装置２２に搬入する必要がある場合においても、基板収容部５０、５１内に収容しているダミーウェハを処理装置２２に搬出することで、外部からダミーウェハを持ち込む必要がない。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。本発明は、基板がウェハ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板である場合にも適用できる。また、本発明は、処理装置で行われる処理がＣＶＤ処理以外のプラズマ処理、例えばエッチング処理にも適用でき、さらにプラズマ処理以外の処理にも適用できる。さらに、本発明は、本実施の形態の搬送アームの形状に限定されず、他の種々の搬送アームにも適用できる。

本発明は、基板に所定の処理を施す処理装置に対して基板の搬送を行うのに有用である。

１ 基板処理システム
２ カセットステーション
３ 処理ステーション
１１ 搬送室
１２ アライメント部
１４ 基板搬送体
１５ アーム
２０ ロードロック室
２２、２３ 処理装置
２４ 基板搬送装置
２５ 開口部
２６ 開口部
２７、２８ ゲートバルブ
４０ 処理チャンバ
４１ 基板載置台
４２ 昇降ピン
４２ａ 昇降ピン
４２ｂ 昇降ピン
５０、５１ 基板収容部
５２、５３ 搬送機構
５４、５５ 昇降機構
５６、５７ 基板保持部
５８、５９ 移動機構
６０ 移動機構
６０ａ 駆動部ａ
６１ 連結部材
６１ａ 垂直部
６１ｂ 水平部
７０ 支持部
７０ｈ 支持部
７０ｂ 支持部
７１ 支持部移動機構
８０、８１ 支持ピン
１００ ピック部
１０１ アーム
Ｃ カセット

Claims (8)

1. 複数の基板に所定の処理を一括して施すバッチ型の処理装置に対して基板の搬送を行う基板搬送装置であって、
   処理装置に搬入される複数の基板を鉛直方向に多段に収容する第1の基板収容部と、
   前記処理装置から搬出される複数の基板を鉛直方向に多段に収容する第２の基板収容部と、
   前記第１の基板収容部から前記処理装置に基板を搬送する第1の基板保持部と、
   前記処理装置から前記第２の基板収容部に基板を搬送する第２の基板保持部と、
   前記第１の基板収容部を上下方向に移動させ、前記第１の基板収容部と前記第1の基板保持部との間で基板の受け渡しを行う第１の昇降機構と、
   前記第２の基板収容部を上下方向に移動させ、前記第２の基板収容部と前記第２の基板保持部との間で基板の受け渡しを行う第２の昇降機構と、を有し、
   前記第１の基板収容部の内側には、基板を支持する支持部が、平面視で前記第１の基板保持部と重ならない位置に設けられ、
   前記第２の基板収容部の内側には、基板を支持する支持部が、平面視で前記第２の基板保持部と重ならない位置に設けられ、
   前記第１の基板収容部と、前記第２の基板収容部とは、互いに逆方向に同時に上下方向に移動することを特徴とする、基板搬送装置。
2. 前記第１の昇降機構と、前記第２の昇降機構は、単一の昇降機構を形成し、
   前記昇降機構は、当該昇降機構の駆動力を前記第１の基板収容部と前記第２の基板収容部に分岐伝達する駆動力伝達機構を有していることを特徴とする、請求項１に記載の基板搬送装置。
3. 前記処理装置は、減圧雰囲気下で複数の基板に所定の処理を施す処理チャンバを備え、
   前記基板搬送装置は、内部を減圧可能な搬送チャンバ内に配置され、
   前記搬送チャンバは、前記処理チャンバと気密に連通する開口部を備えていることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の基板搬送装置。
4. 前記処理チャンバ内の、前記第１の基板保持部により搬入される基板の下方に対応する位置、及び前記第２の基板保持部により搬出される基板の下方に対応する位置には、それぞれ基板を支持する支持機構が設けられ、
   前記支持機構は上下方向に昇降可能であることを特徴とする、請求項３に記載の基板搬送装置。
5. 前記第１の基板保持部を、前記処理チャンバ内の基板を載置する位置の上方から前記第１の基板収容部内の基板の下方の間で移動させる、第１の移動機構と、
   前記第２の基板保持部を、前記処理チャンバ内の基板を受け取る位置の上方から前記第２の基板収容部内の基板の下方の間で移動させる、第２の移動機構と、を有することを特徴とする、請求項３または４のいずれかに記載の基板搬送装置。
6. 前記第1の基板収容部と前記第２の基板収容部は、上部にダミーウェハを載置するダミーウェハ載置部を有していることを特徴とする、請求項１〜５に記載の基板搬送装置。
7. 請求項１〜６に記載の基板搬送装置を複数備え、前記複数の基板搬送装置に基板を受け渡す搬送室と、
   前記複数の基板搬送装置にそれぞれ連結されるバッチ型の処理装置と、を備えた基板処理システム。
8. 基板に所定の処理を施す処理装置に対して基板の搬送を行う方法であって、
   処理装置に搬入される複数の基板を鉛直方向に多段に収容する第1の基板収容部と、
   前記処理装置から搬出される複数の基板を鉛直方向に多段に収容する第２の基板収容部と、
   前記第１の基板収容部から前記処理装置に基板を搬送する第1の基板保持部と、
   前記基板処理装置から前記第２の基板収容部に基板を搬送する第２の基板保持部と、
   前記第１の基板収容部を上下方向に移動させる第１の昇降機構と、
   前記第２の基板収容部を上下方向に移動させる第２の昇降機構と、を有し、
   前記第１の基板収容部の内側には、基板を支持する支持部が、平面視で前記第１の基板保持部と重ならない位置に設けられ、
   前記第２の基板収容部の内側には、基板を支持する支持部が、平面視で前記第２の基板保持部と重ならない位置に設けられた基板搬送装置において、
   前記第２の基板保持部により前記処理装置から基板を搬出し、
   前記第２の基板保持部を前記第２の基板収容部の上方に移動させ、
   前記第２の基板収容部を前記第２の基板保持部に対して上昇させ、前記第２の収容容器と前記第２の基板保持部との間で基板を受け渡し、
   前記第１の基板収容部の下方に前記第１の基板保持部を移動させ、
   前記第1の基板収容部を前記第１の基板保持部に対して下降させ、前記第１の収容容器と前記第１の基板保持部との間で基板を受け渡し、
   前記第１の基板保持部の基板を前記処理装置内に搬入し、
   前記第１の基板収容部の下降と、前記第２の基板収容部の上昇は、同時に行われることを特徴とする、基板の搬送方法。
   

Images