JP6251124B2 - 基板ホルダ用の基板着脱部及びこれを備えた湿式基板処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板ホルダ用の基板着脱部に係り、特に、半導体ウェハ等の基板を保持するための複数の基板ホルダを収容する基板着脱部、及びこれを備えた湿式基板処理装置に関する。

半導体ウエハなどの基板に対して洗浄処理、エッチング処理などの処理を行う湿式基板処理装置には、１つのキャリアに複数の基板を保持して一挙に処理槽に浸漬するバッチ式装置と、１つの基板保持部に１枚の基板を保持し、１枚ずつ処理を行う枚葉式装置に大別される。さらに、枚葉式装置も、ロボットが基板を処理槽まで搬送して各処理槽に固有の基板保持部で保持する方式と、まず基板を基板ホルダと称する基板保持部に保持させ、基板ホルダごと処理槽に搬送して浸漬処理を行う方式に分かれる。基板を保持した基板ホルダを搬送するタイプの湿式基板処理装置として、基板を基板ホルダに着脱する作業を自動的に行う基板着脱部を有する、例えばエッチング処理装置やめっき装置が知られている。

湿式基板処理装置が待機している状態では、基板ホルダはストッカに垂直姿勢で吊下げ保管されている。一方、湿式基板処理装置の運転が開始されると、基板ホルダ搬送装置がストッカから基板ホルダを取り出し、基板着脱部に載置する。基板着脱部では、搬送ロボットが基板ホルダに基板を受け渡す。基板を保持した基板ホルダは、基板ホルダ搬送装置により例えばプリウェット槽に運ばれ、最初の処理がなされるようになっている。このとき、従来の湿式基板処理装置では、ストッカと基板着脱部が別個に配置されていた（特許文献１参照）。

国際公開第０１／６８９５２号公報

しかしながら、上記従来技術に係る発明では、以下のような問題点があった。すなわち、ストッカは多数の基板ホルダを収容しており、装置内で広い場所を占有するため、湿式基板処理装置が全体として大型化してしまう。また、基板を保持した基板ホルダが基板着脱部から運ばれた後、次の基板ホルダがストッカから運ばれてくるまで、基板着脱部は何もせず待機している。すなわち、湿式基板処理装置の処理ユニットへの基板の投入速度が遅くなってしまう。本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、フットプリントを増大させること無く、多数の基板ホルダを湿式基板処理装置内に収容することができ、また迅速に基板ホルダの受け渡しをすることができる基板着脱部を提供することを目的とする。

本発明の第１手段は、複数の基板ホルダを収容し、各基板ホルダが各々水平姿勢で互いに鉛直方向に整列されるように構成されたストッカと、ストッカとの間で基板ホルダの出し入れを行う第１基板ホルダ搬送機構と、この第１基板ホルダ搬送機構を鉛直方向に昇降させる昇降機構と、第１基板ホルダ搬送機構との間で基板ホルダの受け渡しを行う第２基板ホルダ搬送機構と、この第２基板ホルダ搬送機構に保持された基板ホルダに対して基板の着脱を行う基板着脱機構と、を備える基板着脱部、という構成を採っている。

以上のような構成を採ることで、第２基板ホルダ搬送機構や基板着脱機構の下方にストッカが配置されることとなる。このため、湿式基板処理装置を上から見た場合のフットプリントを増大させることなく、多数の基板ホルダを収容できる。また、第２基板ホルダ搬送機構や基板着脱機構が基板ホルダを把持している場合でも、第１基板ホルダ搬送機構が次の基板ホルダを把持して待機することができるので、第２基板ホルダ搬送機構や基板着脱機構の待ち時間を短縮することができる。

第２手段は、第１手段の構成に加え、複数の基板ホルダを収容する複数の基板ホルダ収容部を有し、この基板ホルダ収容部は高さが相互に等しい少なくとも３箇所のホルダ受入部を備えている、という構成を採っている。

第３手段は、第１手段又は第２手段の構成に加え、基板ホルダは、直線状の第１部分と、この第１部分に対して略直角に延びると共に先端がフック形状に曲折した２本の第２部分からなり、この２本の第２部分の間に基板を保持するものであり、ホルダ受入部は第１部分の両端部及び第２部分の先端部を受け入れる、という構成を採っている。

第４手段は、第１手段から第３手段の何れかの構成に加え、第１基板ホルダ搬送機構は、基板ホルダを第１部分及び第２部分の内側から３箇所で保持すると共に、昇降機構によって鉛直方向に沿って移動可能である、という構成を採っている。

第５手段は、第１手段から第４手段の何れかの構成に加え、基板着脱機構は、ベース部材と、このベース部材を直線方向に移動自在に支持するリニアガイドと、このリニアガイドに沿ってベースを移動させるアクチュエータと、ベース上に配置されて基板を水平姿勢で保持する基板ガイドを備える、という構成を採っている。

第６手段は、第３手段から第５手段の何れかの構成に加え、第２基板ホルダ搬送機構は、２本の第２部分を外側から保持するクランパと、基板を第２部分の先端方向へ押すためのロータリーアクチュエータを備える、という構成を採っている。

第７手段は、第１手段から第６手段の何れかの構成に加え、第２基板ホルダ搬送機構は、基板ホルダを保持するチャックを２組備える、という構成を採っている。

第８手段は、第１手段から第７手段の何れかの構成に加え、昇降機構は、鉛直方向に延びるリニアガイドと、第１基板ホルダ搬送機構に結合されたボールネジと、このボールネジに螺合して鉛直方向に延びるネジ軸と、このネジ軸をタイミングベルトを介して回転させる電動モータとを備えた、という構成を採っている。

第９手段は、第１手段から第８手段の何れかの構成に加え、基板着脱機構及び第２基板ホルダ搬送機構の下方に、ストッカを備える、という構成を採っている。

第１０手段は、基板を保持する基板ホルダと、基板ホルダを収容して処理を行う処理槽と、基板ホルダを処理槽に搬送する搬送機と、第１手段から第９手段の何れかの構成の基板着脱部と、を備える湿式基板処理装置、という構成を採っている。

第１１手段は、第１０手段の構成に加え、第２基板ホルダ搬送機構を鉛直方向に昇降させる第２昇降機構をさらに備え、第２昇降機構は基板を保持した基板ホルダを搬送機に受け渡すように構成された、という構成を採っている。

第１２手段は、第１０手段又は第１１手段の構成に加え、第２基板ホルダ搬送機構は、基板ホルダを保持するチャックを２組備えることを特徴とする、という構成を採っている
。

第１４手段は、第１２手段の構成の湿式基板処理装置を用いた基板ホルダ搬送方法であって、第２基板ホルダ搬送機構は、一方のチャックで処理前の基板を把持する一方の基板ホルダを受け取ると共に、他方のチャックで処理後の基板を把持する他方の基板ホルダを受け取り、一方の基板ホルダを搬送機に受け渡すと共に、第２の基板ホルダから基板を取り外し、この第２の基板ホルダを第１基板ホルダ搬送機構に受け渡す、という構成を採っている。

本発明の一実施形態に係るストッカを備えた湿式基板処理装置の概略平面図である。 図１に開示した湿式基板処理装置に装備される基板搬送装置と基板着脱部の斜視図である。 図１に開示した湿式基板処理装置に装備される基板着脱部の正面図である。 図１に開示した湿式基板処理装置に装備される基板着脱部の斜視図である。 基板ホルダを示す図であり、図５（Ａ）は平面図であり、図５（Ｂ）は斜視図である。 図５に開示した基板ホルダのホルダ部の拡大斜視図である。 図３に開示した第１基板ホルダ搬送機構を示し、図７（Ａ）は背面側から見た斜視図であり、図７（Ｂ）は正面側からみた斜視図であり、図７（Ｃ）は側面図である。 図３に開示した基板着脱機構を示し、図８（Ａ）は斜視図であり、図８（Ｂ）は基板を把持した状態の斜視図であり、図８（Ｃ）は側面図である。 図３に開示した第２基板ホルダ搬送機構を示し、図９（Ａ）は斜視図であり、図９（Ｂ）は側面図である。 図３に開示したストッカを示し、特に、基板ホルダが上方に移動した状態を示す斜視図である。 ストッカの動作を説明する図であり、図１１（Ａ−１）から（Ｄ−１）は斜視図であり、図１１（Ａ−２)から（Ｄ−２）は一部を省略した平面図である。 図１１に続くストッカの動作を説明する図であり、図１２（Ａ−１）から（Ｄ−１）は斜視図であり、図１２（Ａ−２)から（Ｄ−２）は一部を省略した平面図と斜視図である。 第２基板ホルダ搬送機構に備えられたロータリーアクチュエータを示し、図１３（Ａ）は基板を押す前の状態を示し、図１３（Ｂ）は基板を押している状態を示す。 垂直姿勢で基板ホルダを保持するストッカを備えた、第２の実施形態に係る基板着脱部の側方断面図である。

以下に、添付図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。なお、以下に説明する個別の構成要素を任意に組み合わせた発明についても、本発明が対象とする技術思想に含まれるものである。

［全体概要］
図１は、本実施形態に係る湿式基板処理装置２５０を示す概略平面図である。また、図３及び図４は湿式基板処理装置２５０に装備される基板着脱部４０ａ，４０ｂを示す図であり、更に図５は基板ホルダ８０を示す図であり、図６は図５のホルダ部８３−１の拡大図である。

図１に示すように、この湿式基板処理装置２５０には、半導体ウェハ等の基板を収納した４台のカセット３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄと、処理後の基板を乾燥させる２台の
基板乾燥機３１ａ，３１ｂと、基板ホルダに対して基板の着脱を行う基板着脱部４０ａ，４０ｂと、これらのユニット間で基板を搬送する２台のロボットハンド３２ａ，３２ｂが配置されている。なお、基板乾燥機３１ａ、３１ｂが配置される位置に、それぞれ２台の基板乾燥機を上下方向に配置して、湿式基板処理装置２５０に４台の基板乾燥機を配置するようにしてもよい。

後述するレジスト剥離ユニット１４０で処理される基板は、カセット３０ａ又はカセット３０ｂからロボットハンド３２ａにより取り出され、基板着脱部４０ａに搬送される。基板着脱部４０ａにて基板ホルダに装着された基板は、その後レジスト剥離ユニット１４０でレジストが剥離される。レジスト剥離ユニット１４０でレジストが剥離された基板は、基板着脱部４０ａにおいて基板ホルダから取り出される。基板ホルダから取り出された基板は、ロボットハンド３２ａにより基板着脱部４０ａから基板乾燥機３１ａに搬送される。基板は、基板乾燥機３１ａにより、ＩＰＡおよびＤＩＷ（Ｄｅ−Ｉｏｎｉｚｅｄ Ｗａｔｅｒ）を用いて洗浄および乾燥される。乾燥した基板は、ロボットハンド３２ａによりカセット３０ａ又はカセット３０ｂに戻される。

同様に、後述するエッチングユニット１１０でエッチング処理される基板は、カセット３０ｃ又はカセット３０ｄからロボットハンド３２ｂにより取り出され、基板着脱部４０ｂに搬送される。基板着脱部４０ｂにて基板ホルダに装着された基板は、その後エッチングユニット１１０でエッチング処理される。エッチングユニット１１０でエッチング処理がされた基板は、基板着脱部４０ｂにおいて基板ホルダから取り出される。基板ホルダから取り出された基板は、ロボットハンド３２ｂにより基板着脱部４０ｂから基板乾燥機３１ｂに搬送される。基板は、基板乾燥機３１ｂにより、ＩＰＡおよびＤＩＷを用いて洗浄および乾燥される。乾燥した基板は、ロボットハンド３２ｂによりカセット３０ｃ又はカセット３０ｄに戻される。

また、湿式基板処理装置２５０には、基板に形成されたレジストを剥離する処理を行うレジスト剥離ユニット１４０が設けられている。レジスト剥離ユニット１４０は、基板表面の親水性を向上させるための２つのプリウェット槽１４５ａ，１４５ｂと、基板に形成されたレジストを剥離するための３つのレジスト剥離モジュール１５０とを備えている。レジスト剥離モジュール１５０は、それぞれ複数の槽から構成される。プリウェット槽１４５ａ，１４５ｂは、プリウェット槽１４５ａ，１４５ｂに対して基板ホルダの収納又は取り出しを行う水平移動可能なリフタ７０を、槽の両側に沿って備えている。同様に、レジスト剥離モジュール１５０は、レジスト剥離モジュール１５０を構成する複数の槽に対して基板ホルダの収納又は取り出しを行う水平移動可能なリフタ７０を、槽の両側に沿って備えている。また、レジスト剥離ユニット１４０は、基板着脱部４０ａ、プリウェット槽１４５ａ，１４５ｂが備えるリフタ７０、及びレジスト剥離モジュール１５０が備えるリフタ７０との間で基板を搬送する基板搬送装置５０ａ（搬送機）を備えている。

基板のレジストを剥離するときは、基板を保持した基板ホルダが、基板着脱部４０ａから基板搬送装置５０ａに受け渡され、基板搬送装置５０ａによりプリウェット槽１４５ａ，１４５ｂが備えるリフタ７０に受け渡される。リフタ７０は、受け渡された基板ホルダをプリウェット槽１４５ａ及びプリウェット槽１４５ｂのうち、空いている方の槽に収納する。基板は、プリウェット槽１４５ａ又はプリウェット槽１４５ｂにおいてＤＩＷ及びＩＰＡを吹き付けられる。プリウェット槽１４５ａ又はプリウェット槽１４５ｂで基板が処理された後、基板ホルダは、リフタ７０によりプリウェット槽１４５ａ又はプリウェット槽１４５ｂから取り出され、基板搬送装置５０ａに受け渡される。基板ホルダは、基板搬送装置５０ａによりいずれかのレジスト剥離モジュール１５０が有するリフタ７０に受け渡され、リフタ７０によりレジスト剥離モジュール１５０の処理槽に収納される。基板がレジスト剥離モジュール１５０で処理された後、基板ホルダは、レジスト剥離モジュー
ル１５０が有するリフタ７０により処理槽から取り出され、基板搬送装置５０ａに受け渡される。基板ホルダは、基板搬送装置５０ａにより、基板着脱部４０ａに戻される。

また、湿式基板処理装置２５０には、基板に形成されたシード層のエッチングを行うエッチングユニット１１０が設けられている。エッチングユニット１１０は、基板表面の親水性を向上させるための２つのプリウェット槽１１５ａ，１１５ｂと、基板に形成されたシード層をエッチングするための３つのエッチングモジュール１２０とを備えている。エッチングモジュール１２０は、それぞれ複数の槽から構成される。プリウェット槽１１５ａ，１１５ｂは、プリウェット槽１１５ａ，１１５ｂに対して基板ホルダの収納又は取り出しを行うリフタ７０を、槽の両側に沿って備えている。同様に、エッチングモジュール１２０は、エッチングモジュール１２０を構成する複数の槽に対して基板ホルダの収納又は取り出しを行うリフタ７０を、槽の両側に沿って備えている。また、エッチングユニット１１０は、基板着脱部４０ｂ、プリウェット槽１１５ａ，１１５ｂが備えるリフタ７０、及びエッチングモジュール１２０が備えるリフタ７０との間で基板を搬送する基板搬送装置５０ｂ（搬送機）を備えている。

基板のシード層をエッチングするときは、基板を保持した基板ホルダが、基板着脱部４０ｂから基板搬送装置５０ｂに受け渡され、基板搬送装置５０ｂによりプリウェット槽１１５ａ，１１５ｂが備えるリフタ７０に受け渡される。リフタ７０は、受け渡された基板ホルダをプリウェット槽１１５ａ及びプリウェット槽１１５ｂのうち、空いている方の槽に収納する。基板は、プリウェット槽１１５ａ又はプリウェット槽１１５ｂにおいてＤＩＷ又はＩＰＡを吹き付けられる。プリウェット槽１１５ａ又はプリウェット槽１１５ｂで基板が処理された後、基板ホルダは、リフタ７０によりプリウェット槽１１５ａ又はプリウェット槽１１５ｂから取り出され、基板搬送装置５０ｂに受け渡される。基板ホルダは、基板搬送装置５０ｂによりいずれかのエッチングモジュール１２０が有するリフタ７０に受け渡され、リフタ７０によりエッチングモジュール１２０の処理槽に収納される。基板がエッチングモジュール１２０で処理された後、基板ホルダは、エッチングモジュール１２０が有するリフタ７０により処理槽から取り出され、基板搬送装置５０ｂに受け渡される。基板ホルダは、基板搬送装置５０ｂにより、基板着脱部４０ｂに戻される。

図２は、基板搬送装置５０ａと処理槽６６を示す。基板搬送装置５０ｂについても同様な構成であるので、説明を省略する。処理槽６６は、プリウェット槽およびレジスト剥離ユニットを簡易的に示している。基板搬送装置５０ａは、基板ホルダ８０を把持するための把持機構５４（把持部）と、把持機構５４に把持された基板ホルダ８０を搬送するための搬送機構５１（搬送部）とを有する。

把持機構５４は、上下方向に開閉するチャック５４Ａを有し、基板ホルダ８０を把持することができる。さらに、基板Ｗが基板ホルダ８０から外れることを防止するため、把持機構５４は基板押え５７を備える。基板搬送装置５０ａが基板着脱部４０ａにおいて、基板を保持した基板ホルダを受け取る際には、基板Ｗの面内方向が水平方向を向いた状態で基板ホルダ８０を把持する。基板ホルダ８０を把持した把持機構５４は、搬送機構５１によって、ガイドレール５３の一端から他端まで、ガイドレール５３に沿って走行することができる。搬送機構５１は、基板Ｗの面内方向が水平方向を向いた状態で、基板ホルダ８０が処理槽６６の上方を通過するように、基板ホルダ８０を搬送する。

図１に示すように、湿式基板処理装置２５０では、カセット３０ａ，３０ｂ、基板乾燥機３１ａ、ロボットハンド３２ａ、基板着脱部４０ａ、及びレジスト剥離ユニット１４０に対して、カセット３０ｃ，３０ｄ、基板乾燥機３１ｂ、ロボットハンド３２ｂ、基板着脱部４０ｂ、及びエッチングユニット１１０が略対称の位置関係となるように構成されている。なお、本発明は、一枚の基板を保持する基板ホルダを用いて処理する湿式基板処理
装置に適用でき、例えば、電界めっき装置や無電解めっき装置に適用可能である。

［基板着脱部］
次に、本実施形態の特徴点の１つである基板着脱部４０ａ，４０ｂについて詳細に説明する。ここで、２つの基板着脱部４０ａ，４０ｂの機能は基本的に同一であるので、基板着脱部４０ａについてのみ説明する。図３は、基板着脱部４０ａの正面図であり、図４は基板着脱部４０ａの斜視図である。基板着脱部４０ａは複数の基板ホルダ８０を保持するものであり（但し、図３、図４においては１つの基板ホルダ８０のみ収容されている）、水平姿勢にされた基板ホルダ８０を受け入れると共に、複数の基板ホルダ８０が鉛直方向に整列されるように構成されたストッカ６１を備えている。

ストッカ６１は、４本の柱状部材６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄを備えている。そして、各柱状部材６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄには、水平方向に開口する複数のスリット状のホルダ受入部６７が形成されている。ホルダ受入部６７は、各柱状部材毎に４１個設けられており、それぞれの柱状部材６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄにおいて、対応する４つのホルダ受入部６７の高さ相互に等しくなっている。これら４つのホルダ受入部６７によって１つのホルダ収容部が形成され、１つの基板ホルダ８０を収容する。

［基板ホルダ］
図５は、本実施形態のストッカ６１に収容される基板ホルダ８０を示す図である。図示のように、基板ホルダ８０は、細長く形成された板状部材である基部８１と２つのアーム部８２−１，８２−２（第１部分）と、基板を保持するための２つのホルダ部８３−１，８３−２（第２部分）とを有する。基部８１とアーム部８２−１，８２−２とホルダ部８３−１，８３−２が交わる箇所が基板ホルダ８０の被把持部８５−１，８５−２であり、被把持部８５−１，８５−２が基板搬送装置５０ａ（または５０ｂ）に把持される。

アーム部８２−１，８２−２は、基部８１の両端から延在して形成される板状部材である。アーム部８２−１，８２−２は後述するように基板ホルダ８０を処理槽に浸漬した際に処理槽の側壁に懸架される部分である。ホルダ部８３−１，８３−２は、基部８１の両端から、基部８１の長手方向に対して略直角方向に形成された、略Ｌ字状の板状部材である。基板ホルダ８０は、ホルダ部８３−１とホルダ部８３−２との間の空間８４に、半導体ウェハなどの基板を収容し、保持することができる。

図６は、図５に示すホルダ部８３−１の拡大斜視図である。図６においては、基板ホルダ８０が基板Ｗを保持している状態が示されている。ホルダ部８３−１は、ホルダ部８３−２と対向する面、即ち図５に示した空間８４に対向する面に沿って複数のスリット８４ａ，８４ｂ，８４ｃを有している。また、図示していないが、ホルダ部８３−２も、ホルダ部８３−１と対向する面に沿ってホルダ部８３−１と同様の複数のスリットを有している。基板Ｗは、その外周部がホルダ部８３−１のスリット８４ａ，８４ｂ，８４ｃとホルダ部８３−２のスリットに挿入されることで、基板ホルダ８０に保持される。

再度、図３及び図４に戻り、ストッカ６１について説明する。これらの図に示すように、基板ホルダ８０がストッカ６１に収容されている状態では、２つのアーム部８２−１，８２−２の端部と、ホルダ部８３−１，８３−２の先端部がホルダ受入部６７に受け入れられている。相互に対応する４つのホルダ受入部６７は高さが等しいので、基板ホルダ８０は４点で略水平姿勢で保持される。但し、基板ホルダ８０は最低３点で支持すれば水平を維持することが可能である。このため、ホルダ収容部は３つのホルダ受入部６７の組み合わせであってもよい。

［第１基板ホルダ搬送機構］
図３及び図４において、基板ホルダ８０の近傍には、第１基板ホルダ搬送機構７１が設けられている。この第１基板ホルダ搬送機構７１は、ホルダ受入部６７から基板ホルダ８０を引き出したり、逆にホルダ受入部６７に基板ホルダ８０を挿入するためのものである。また、第１基板ホルダ搬送機構７１は昇降機構に取り付けられており、鉛直方向に昇降できるようになっている。図３において、昇降機構は、鉛直方向に直線状に延びるリニアガイド７５ａと、このリニアガイド７５ａと平行に延びるネジ軸７５ｂと、このネジ軸７５ｂに螺合するボールネジ７５ｃと、タイミングベルトを介してネジ軸７５ｃを回転させる駆動モータ７５ｄとを備えている。そして、ボールネジ７５ｃが、後述する昇降ベースに固定されている。

図７は、第１基板ホルダ搬送機構７１の詳細図である。この図に示すように、第１基板ホルダ搬送機構７１は、板状の昇降ベース７１ａと、この昇降ベース７１ａに設置されるシリンダベース駆動用シリンダ７１ｂと、シリンダベース駆動用シリンダ７１ｂに連結されて水平移動するシリンダベース７１ｃと、このシリンダベース７１ｃ上に配置される３つのホルダクランプシリンダ７１ｄを備えている。昇降ベース７１ａは、上述したリニアガイド７５ａとネジ軸７５ｂとボールネジ７５ｃを備える昇降機構に連結されており、ネジ軸７５ｂの回転によってリニアガイド７５ａに沿って鉛直方向に昇降するようになっている。

昇降ベース７１ａ上に配置されているシリンダベース駆動シリンダ７１ｂは、昇降ベース７１ａに対してシリンダベース７１ｃを一方向に往復移動させるものである。具体的な方向は、基板ホルダ８０をホルダ受入部６７に対して挿入し、またにホルダ受入部６７から引き抜く方向である。このシリンダベース駆動シリンダ７１ｂは、空気圧や油圧によって作動するアクチュエータである。但し、電動モータなどを駆動源としたアクチュエータにしてもよい。

シリンダベース７１ｃは概ねＴ字型の板状部材であり、昇降ベース７１ａ及びシリンダベース駆動シリンダ７１ｂの上方に配置されている。シリンダベース７１ｃ上には、３つのホルダクランプシリンダ７１ｄが設けられ、クランプ部材７１ｅ１、７１ｅ２を３方向に移動させることができるようになっている。３つのホルダクランプシリンダ７１ｄは、２つが同一直線上で逆方向にクランプ部材７１ｅ１を移動させるように配置され、もう１つのホルダクランプシリンダ７１ｄは、同一直線に対して直角な方向にクランプ部材７１ｅ２を移動させるようになっている。クランプ部材７１ｅ１，７１ｅ２はＬ字状の形状を有しており、垂直面で基板ホルダ８０をクランプすると共に、水平面で基板ホルダ８０を持ち上げるようになっている。なお、１つのホルダクランプシリンダ７１ｄのクランプ部材７１ｅ２には、水平面に爪部が形成されている。これは、クランプ部材７１ｅ２で基板ホルダ８０の基部８１をクランプした時に、基板ホルダ８０の基部８０がクランプ部材７１ｅ２の水平面から意図せず外れてしまうのを防止するためである。

［基板着脱機構］
昇降機構の上端部には、図８に示すような基板着脱機構９１が設けられている。この基板着脱機構９１は、基板ホルダ８０に基板Ｗを装着したり、逆に基板ホルダ８０から基板Ｗを取り外すためのものである。基板着脱機構９１は、水平方向に平行に延びる２本のリニアガイド９１ａと、このリニアガイド９１ａの間に配置されるアクチュエータ９１ｂと、アクチュエータ９１ｂの作動力によってリニアガイド９１ａに沿って直線移動する略正方形のベース９１ｃを備えている。ベース９１ｃの４つの角には略Ｌ字状の基板ガイド９１ｄが設置されている。。また、ベース９１ｃの中心にはセンターピン９１ｅが設けられている。このセンターピン９１ｅは、基板ガイド９１ｄが基板Ｗを把持した場合と同じ高さを有しており、基板Ｗを把持した時に基板Ｗが撓むのを防止する。

基板Ｗを基板ホルダ８０に装着するときは、図７に示す第１基板ホルダ搬送機構７１のクランプ部材７１ｅ１，７１ｅ２により把持された基板ホルダ８０が、基板着脱機構９１の上方に配置される。そして、この基板ホルダ８０は後述する第２基板ホルダ搬送機構９３に受け渡される。一方、基板着脱機構９１は、ロボットハンド３２ａ，３２ｂから受け取った基板Ｗを基板ガイド９１ｄ上に載置させている。この状態で、基板着脱機構９１が基板Ｗを、基板ホルダ８０の空間８４（図５参照）に位置決めする。続いて基板着脱機構９１は、ベース９１ｃを水平方向に移動させて図５に示したスリット８４，８４ｂ，８４ｃに基板Ｗの外周部を挿入する。基板Ｗが装着された基板ホルダ８０は、後段の処理部（図示略）に搬送される。

一方、処理された後の基板Ｗを基板ホルダ８０から取り外すときは、まず、処理部（図示略）から戻された基板ホルダ８０が、第２基板ホルダ搬送機構９３に受け渡される。その後、第２基板ホルダ搬送機構９３に基板着脱機構９１が接近し、基板Ｗの外周に基板ガイド９１ｄを位置させる。この状態で、基板着脱機構９１は、基板ホルダ８０から基板Ｗを取り外す方向にベース９１ｃを水平移動させる。基板ホルダ８０から基板Ｗが取り外されると、基板ホルダ８０は第２基板ホルダ搬送機構９３から第１基板ホルダ搬送機構７１に受け渡される。その後、基板ホルダ８０は、第１基板ホルダ搬送機構７１によって、ストッカ６１に戻される。

上記の実施形態では、第１基板ホルダ搬送機構７１のクランプ部材７１ｅ１、７１ｅ２が基板ホルダ８０を内側から外側方向へ押すようにして支持するので、第１基板ホルダ搬送機構７１が基板ホルダ８０を支持したまま基板着脱機構９１が基板Ｗを基板ホルダ８０に装着することはできない。しかし、第１基板ホルダ搬送機構７１が基板ホルダ８０との間に隙間を有して基板ホルダ８０を下から支持し、基板着脱機構９１が第１基板ホルダ搬送機構７１と基板ホルダ８０の隙間から基板Ｗを受け渡すようにすることもできる。この場合、第２基板ホルダ搬送機構９３で基板ホルダ８０を支持した状態で、基板ホルダ８０に基板Ｗを受け渡す必要はない。

［第２基板ホルダ搬送機構］
次に、図９に基づいて、第２基板ホルダ搬送機構９３について説明する。第２基板ホルダ搬送機構９３は、基板着脱機構９１の近傍に設けられている（図４又は図１０参照）。この第２基板ホルダ搬送機構９３は、第１基板ホルダ搬送機構７１から基板ホルダ８０を受け取って、他の処理ユニット（図示略）に受け渡したり、逆に他の処理ユニットから基板ホルダ８０を受け取ったりするものである。第２基板ホルダ搬送機構９３は、板状で略Ｃ字状のベース９３ａと、このベース９３ａの両端部の上下両面に配置される４つのクランパ９３ｂ、９３ｃと、各クランパ９３ｂ、９３ｃを移動させるためのクランパ駆動シリンダ９３ｄを備えている。クランパ９３ｂ、９３ｃの断面は、略くの字状となっており、これらのクランパの間に基板ホルダ８０を把持する。

上側及び下側の２つのクランパ９３ｂ、９３ｃは、クランパ駆動シリンダ９３ｄの作動力によって、相互に近寄ったり離間するように動作して、基板ホルダ８０を把持したり解放したりできるようになっている。図９（Ｂ）は、下側のクランパ９３ｃが相互に近寄って、基板ホルダ８０を把持している状態を示している。上側及び下側のクランパ駆動シリンダ９３ｄは相互に独立に制御が可能であり、上側のクランパ９３ｂにのみ基板ホルダ８０を保持する場合や、下側のクランパ９３ｃにのみ基板ホルダ８０を保持する場合や、更には上側及び下側の両方のクランパ９３ｂ、９３ｃに基板ホルダ８０を保持することも可能である。

図１０は、基板ホルダ８０に基板Ｗが保持されており、この基板ホルダ８０を第２基板ホルダ搬送機構９３が把持している状態を示している。この図に示すように、第２基板ホ
ルダ搬送機構９３は、鉛直方向に延びる昇降レール９５ａとアクチュエータ９５ｂによって、鉛直方向に昇降することが可能である。なお、図１０は、第２基板ホルダ搬送機構９３が最上方に位置し、第１基板ホルダ搬送機構７１が最下方の位置にある状態を示している。上述したように、基板着脱機構や第２基板ホルダ搬送機構の下方にホルダ収容部が設けられているため、フットプリントを増大させることなく、多機能なストッカを実現することができる。

［動作］
次に、本実施形態の基板着脱部４０ａ動作について、図１１及び図１２に基づいて説明する。図１１（Ａ−１），（Ａ−２）はストッカ６１のホルダ収容部６７の最下部に１つの基板ホルダ８０が収容されており、その下方に第１基板ホルダ搬送機構７１が位置している状態を示している。そして、第１基板ホルダ搬送機構７１のホルダクランプシリンダ７１ｄは、クランプ部材７１ｅ１，７１ｅ２が基板ホルダ８０に当接しない位置となるように退避させている。次に、図１１（Ｂ−1),（Ｂ−２）に示すように、ホルダクランプシリンダ７１ｄがクランプ部材７１ｅ１，７１ｅ２を押し出し、基板ホルダ８０の内側に当接させる。これにより、基板ホルダ８０は第１基板ホルダ搬送機構７１によって保持される。

次に、図１１（Ｃ−１），（Ｃ−２）に示すように、シリンダベース駆動用シリンダ（図示略）が作動して、シリンダベース７１ｃを移動させる。シリンダベース７１ｃの移動方向は、基板ホルダ８０がホルダ受入部６７から離脱する方向（図では上方）である。これにより、基板ホルダ８０は上下方向に移動できるようになる。移動距離は、例えば５０ｍｍ程度である。そして、図１１（Ｄ−１），（Ｄ−２）に示すように、第１基板ホルダ搬送機構７１は、ネジ軸７５ｂの回転とボールネジ７５ｃの作用によって、リニアガイド７５ａに沿って鉛直上方に向かって移動する。そして、基板着脱機構９１（図３参照）の近傍で停止する。それと共に、基板ホルダ８０は第２基板ホルダ搬送機構９３のクランパ９３ｂ、９３ｃによって左右の両側から把持される。すなわち、第１基板ホルダ搬送機構７１及び第２基板ホルダ搬送機構９３の両方によって把持されている状態である。

次に、その後、図１２（Ａ−１），（Ａ−２）に示すように、第１基板ホルダ搬送機構７１のホルダクランプシリンダ７１ｄが作動して、クランプ部材７１ｅ１，７１ｅ２を退避させる。その後、第１基板ホルダ搬送機構７１が僅かに下方に降下する。これにより、クランプ部材７１ｅ１，７１ｅ２は基板ホルダ８０から離間する。次に、基板着脱機構９１が上昇して、基板Ｗが基板ホルダ８０と同じ高さになる。その状態で、基板ホルダ８０は図１２（Ｂ−１），（Ｂ−２）に示すように、基板Ｗが基板ホルダ８０のホルダ部８３−１、８３−２の先端に向かって水平移動する。この基板Ｗの移動は、基板着脱機構９１のアクチュエータ９１ｂの作用によって行われる（図８参照）。なお、第１基板ホルダ搬送機構７１は、第２基板ホルダ搬送機構９３に基板ホルダを受け渡した後、ホルダ収容部６７に収容された次の基板ホルダを支持して次の基板の脱着の準備を行う。

次に、図１２（Ｃ−1），（Ｃ−２）及び図１３に示すように、第２基板ホルダ搬送機構９３に搭載されたロータリーアクチュエータ９３ｅによって、基板Ｗが基板ホルダ８０のホルダ部の先端に向かって押される（図１２（Ｃ−２）の点線円部）。これは、図１３に拡大図が示されている。図１３（Ａ）に示すように、ロータリーアクチュエータ９３ｅは、サーボモータ９３ｆと、このサーボモータ９３ｆの回転軸に取り付けられた回転体９３ｇと、この回転体９３ｇの先端部近傍に突設されたピン９３ｈとを備えている。基板ホルダ８０に基板Ｗをセットする際には、ピン９３ｈは水平方向を向いており、基板ホルダ８０や基板Ｗに干渉しないようになっている。そして、基板Ｗが基板ホルダ８０にセットされると、図１３（Ｂ）に示すように、サーボモータ９３ｆが作動して回転体９３ｇを回転させる。これにより、ピン９３ｈが回転して、基板Ｗの外周部に接触する。そして、ピ
ン９３ｈが基板Ｗを押すようにして、基板Ｗが基板ホルダ８０に確実に保持される。

その後、図１２（Ｄ−１），（Ｄ−２）に示すように、第２基板ホルダ搬送機構９３が上昇して、基板ホルダ８０の受け渡し位置まで移動する。そして、基板搬送装置５０ａ（５０ｂ）が基板ホルダ８０の被把持部８５−１、８５−２を把持する。この状態で、図１３に示したロータリーアクチュエータ９３ｅのサーボモータ９３ｆが逆回転して、基板ホルダ８０からピン９３ｈが退避する。それと同時に第２基板ホルダ搬送機構９３のクランパ９３ｂ、９３ｃも退避する。これにより、基板ホルダ８０は基板搬送装置５０ａ（５０ｂ）のみによって把持されることになる。基板搬送装置５０ａ（５０ｂ）は、上述したように基板ホルダ８０を処理槽６６へ搬送する。以上のステップにより、基板ホルダ８０が基板ホルダ受入部６７から引き出され、最終的に処理ユニットまで搬送される一連のプロセスが終了する。

以上の説明は、１つの基板ホルダ８０に着目したものである。しかしながら、本実施形態では、第２基板ホルダ搬送機構９３が２組のクランパ９３ｂ、９３ｃを備えている。すなわち、上側のクランパ９３ｂと下側のクランパ９３ｃを備えている。このため、例えば、下側のクランパ９３ｃに処理前の基板を保持した基板ホルダ８０を把持すると共に、上側のクランパ９３ｂに処理後の基板を保持した基板ホルダ８０を把持するような動作が可能となる。こうすることで、処理前の基板を保持した基板ホルダ８０を基板搬送装置５０ａ（５０ｂ）へ受け渡す動作と、処理済みの基板を保持した基板ホルダ８０を基板搬送装置５０ａ（５０ｂ）から受け取る動作を、短時間で行うことができる。例えば、１時間当たり１５０枚程度の処理能力があるメッキ装置に対して本実施形態のストッカ６１を適用すると、１時間当たり２００枚程度までスループットを向上させることが可能である。

次に、図１４を参照しながら、本発明の第２の実施形態について説明する。当該実施形態に係る基板着脱部４０ｃでは、ストッカ６１ｃが基板ホルダ８０ｃを垂直姿勢で収容している点が、第１の実施形態と異なっている。すなわち、本実施形態のストッカ６１ｃは、それぞれ垂直姿勢にされた基板ホルダ８０ｃを、水平方向に沿って多数並べて収容できるようになっている。図１４では、説明の便宜上９個の基板ホルダ８０ｃを収容できるストッカ６１ｃを示している。本ストッカ６１ｃは、水平方向（図中のＸ方向）に移動できるように構成されている。これは、利用する基板ホルダ８０ｃを選択したい場合に、ストッカ６１ｃを水平移動させて、目的の基板ホルダ８０ｃが昇降機構７１Ｐの上方に位置決めできるようにするためである。

そして、昇降機構７１Ｐは、基板ホルダ８０ｃを上方に持ち上げるために上昇したり（図のＺ方向）、使用後の基板ホルダ８０ｃをストッカ６１ｃに戻すために降下するようになっている。図１４では、左から５番目に位置する基板ホルダ８０ｃが持ち上げられた状態を示している。また、本実施形態で用いられている基板ホルダ８０ｃは、開閉式のものである。すなわち、回動ヒンジ８１ｃ３を介して連結されるホルダ本体８１ｃ１と開閉部８１ｃ２とからなる基板ホルダ８１ｃである。もちろん、第１の実施形態で説明したような、スリット式の基板ホルダ８０を用いてもよい。

ストッカ６１ｃの上方は、基板受渡部となっている。この基板受渡部は、ロボットハンド９１Ｐによって把持されている基板Ｗを、基板ホルダ８１ｃに装着するためのものである。基板ホルダ８１ｃは、“開”状態、すなわち基板を受け入れるための状態で基板を受け入れ、“閉”状態、すなわち基板を保持するための状態で基板を保持する。基板ホルダの開閉機構は、公知（任意）の機構を用いることができる。また、処理が終わった後の基板Ｗを、基板ホルダ８１ｃから取り外す場合にも、ロボットハンド９１Ｐが用いられる。以上のように、当該実施形態に係る基板着脱部４０ｃでは、基板受渡部の下方にストッカ６１ｃが配置されているため、基板着脱部全体のフットプリントを小さく抑えることがで
きる。

本発明は、半導体基板などの基板を処理する湿式基板処理装置において、基板ホルダを収容すると共に基板ホルダに基板を装着する基板着脱部に利用することが可能である。

１ 湿式基板処理装置
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ 基板処理部
６１，６１ｃ ストッカ
６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄ 柱状部材
６７ ホルダ受入部
７１ 第１基板ホルダ搬送機構
７１ａ 昇降ベース
７１ｂ ベース駆動シリンダ
７１ｃ シリンダベース
７１ｄ ホルダクランプシリンダ
７１ｅ１，７１ｅ２ クランプ部材
７１Ｐ 昇降機構
７５ａ リニアガイド
７５ｂ ネジ軸
８０，８０ｃ 基板ホルダ
９１ 基板着脱機構
９１ａ リニアガイド
９１ｂ アクチュエータ
９１ｃ ベース
９１ｄ 基板ガイド
９１ｅ センターピン
９３ 第２基板ホルダ搬送機構
９３ａ ベース
９３ｂ，９３ｃ クランパ
９３ｄ クランパ駆動シリンダ
９３ｅ ロータリーアクチュエータ
Ｗ 基板

Claims (13)

1. 複数の基板ホルダを収容し、各基板ホルダが各々水平姿勢で互いに鉛直方向に整列されるように構成されたストッカと、
   前記ストッカとの間で前記基板ホルダの出し入れを行う第１基板ホルダ搬送機構と、
   この第１基板ホルダ搬送機構を鉛直方向に昇降させる昇降機構と、
   前記第１基板ホルダ搬送機構との間で前記基板ホルダの受け渡しを行う第２基板ホルダ搬送機構と、
   この第２基板ホルダ搬送機構に保持された基板ホルダに対して前記基板の着脱を行う基板着脱機構とを備える、基板着脱部。
2. 前記複数の基板ホルダを収容する複数の基板ホルダ収容部を有し、この基板ホルダ収容部は高さが相互に等しい少なくとも３箇所のホルダ受入部を備えている、請求項１に記載の基板着脱部。
3. 前記基板ホルダは、直線状の第１部分と、この第１部分に対して略直角に延びると共に先端がフック形状に曲折した２本の第２部分からなり、この２本の第２部分の間に前記基板を保持するものであり、前記ホルダ受入部は前記第１部分の両端部及び前記第２部分の先端部を受け入れる、請求項１又は２に記載の基板着脱部。
4. 前記第１基板ホルダ搬送機構は、前記基板ホルダを前記第１部分及び第２部分の内側から３箇所で保持すると共に、前記昇降機構によって鉛直方向に沿って移動可能である、請求項１から３の何れか一項に記載の基板着脱部。
5. 前記基板着脱機構は、ベース部材と、このベース部材を直線方向に移動自在に支持するリニアガイドと、このリニアガイドに沿って前記ベースを移動させるアクチュエータと、前記ベース上に配置されて基板を水平姿勢で保持する基板ガイドを備える、請求項１から４の何れか一項に記載の基板着脱部。
6. 前記第２基板ホルダ搬送機構は、前記２本の第２部分を外側から保持するクランパと、基板を前記第２部分の先端方向へ押すためのロータリーアクチュエータを備える、請求項３から５の何れか一項に記載の基板着脱部。
7. 前記第２基板ホルダ搬送機構は、前記基板ホルダを保持するチャックを２組備えることを特徴とする、請求項１から６の何れか一項に記載の基板着脱部。
8. 前記昇降機構は、鉛直方向に延びるリニアガイドと、前記第１基板ホルダ搬送機構に結合されたボールネジと、このボールネジに螺合して鉛直方向に延びるネジ軸と、このネジ軸をタイミングベルトを介して回転させる電動モータとを備えた、請求項１から７の何れか一項に記載の基板着脱部。
9. 前記前記基板着脱機構及び第２基板ホルダ搬送機構の下方に、前記ストッカを備える、請求項１から８の何れか一項に記載の基板着脱部。
10. 基板を保持する基板ホルダと、
    前記基板ホルダを収容して処理を行う処理槽と、
    前記基板ホルダを前記処理槽に搬送する搬送機と、
    請求項１から９の何れか一項に記載の基板着脱部とを備える、湿式基板処理装置。
11. 前記第２基板ホルダ搬送機構を鉛直方向に昇降させる第２昇降機構をさらに備え、
    前記第２昇降機構は前記基板を保持した前記基板ホルダを前記搬送機に受け渡すように構成されたことを特徴とする、請求項１０に記載の湿式基板処理装置。
12. 前記第２基板ホルダ搬送機構は、前記基板ホルダを保持するチャックを２組備えることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の湿式基板処理装置。
13. 請求項１２に記載の湿式基板処理装置を用いた基板ホルダ搬送方法であって、
    前記第２基板ホルダ搬送機構は、一方のチャックで処理前の基板を把持する一方の基板ホルダを受け取ると共に、他方のチャックで処理後の基板を把持する他方の基板ホルダを受け取り、
    前記一方の基板ホルダを前記搬送機に受け渡すと共に、前記第２の基板ホルダから前記基板を取り外し、この第２の基板ホルダを前記第１基板ホルダ搬送機構に受け渡す、基板ホルダ搬送方法。