JP6311280B2 - 雰囲気置換装置、基板搬送システム及びｅｆｅｍ - Google Patents

Description

本発明は、搬送中の基板周辺の雰囲気を置換することのできる雰囲気置換装置及びこれを備えた基板搬送システム、並びにこの基板搬送システムを備えたＥＦＥＭ（Equipment Front End Module）に関するものである。

従来より、基板であるウェーハに対して種々の処理工程が行われることにより半導体の製造が行われてきている。そして、近年では素子の高集積化や回路の微細化がますます進められており、ウェーハ表面へのパーティクルや水分の付着が生じないように、ウェーハ周辺を高いクリーン度に維持することが求められている。さらには、ウェーハ表面が酸化するなど表面の性状が変化することがないよう、ウェーハ周辺を不活性ガスである窒素雰囲気としたり、真空状態としたりすることも行われている。

こうしたウェーハ周辺の雰囲気を適切に維持するために、ウェーハは、ＦＯＵＰ（Front-Opening Unified Pod）と呼ばれる密閉式の格納ポッドの内部に入れて管理され、この内部には窒素が充填される。さらに、ウェーハに処理を行う処理装置と、ＦＯＵＰとの間でウェーハの受け渡しを行うために、下記特許文献１に開示されるようなＥＦＥＭが設けられる。ＥＦＥＭは、筐体の内部で略閉止されたウェーハ搬送室を構成するとともに、その対抗壁面の一方にＦＯＵＰとの間でのインターフェース部として機能するロードポート（Load Port）を備えるとともに、他方に処理装置の一部であるロードロック室が接続される。ウェーハ搬送室内には、ウェーハを搬送するためのウェーハ搬送システムを構成するウェーハ搬送装置が設けられており、このウェーハ搬送装置を用いて、ロードポートに接続されるＦＯＵＰとロードロック室との間でウェーハの出し入れが行われる。

すなわち、ウェーハは一方の受け渡し位置となるＦＯＵＰ（ロードポート）より、ウェーハ搬送装置を用いて取り出され、もう一方の受け渡し位置となるロードロック室に搬送される。そして、処理装置では、ロードロック室を通じて搬送されるウェーハに対してプロセスチャンバーと称される処理ユニット内で処理を施し、処理の完了後に、再びロードロック室を介してウェーハが取り出されてＦＯＵＰ内に戻される。

処理装置内は、ウェーハに対する処理を速やかに行うことができるように、処理に応じた真空等の特殊な雰囲気とされる。また、ＥＦＥＭにおけるウェーハ搬送室の内部は、化学フィルタ等を通じて清浄化されたエアを導入することで、高いクリーン度のクリーンエア雰囲気とされており、搬送中のウェーハの表面にパーティクル等の付着による汚染が無いようにされている。

特開２０１２−４９３８２号公報

しかしながら、近年、ますますのクリーン化が進められる中で、ＥＦＥＭのウェーハ搬送室内はクリーン度が高いものの、ＦＯＵＰ内や処理装置内とは異なる空気雰囲気であることによる影響が懸念されるようになってきている。

すなわち、空気雰囲気であることから基板表面に水分や酸素が付着しやすく、腐食や酸化が生じる可能性がある。また、処理装置において用いられた腐食性ガス等がウェーハの表面に残留している場合には、ウェーハ表面の配線材料を腐食して歩留まりの悪化が生じる可能性もある。これを避けるために、ＦＯＵＰと同様、ウェーハ搬送室の内部を窒素雰囲気にするべく雰囲気置換装置を設けた場合には、ウェーハ搬送室の容積が大きいことから大量の窒素ガスを要してコストが増大するとともに、窒素置換に長時間を要することになる。また、ＥＦＥＭより窒素が漏れ出した場合には、周辺での酸素欠乏等の問題が生じることも考えられる。さらに、近年では、更なる効率化のために多数のＦＯＵＰを接続可能とするＥＦＥＭが提案されており、こうすることでますますウェーハ搬送室の容積が増大することになるため、より上記の問題が顕著に表れることになる。

加えて、上記の問題は、処理や保管場所とは異なる雰囲気のもとで搬送を行う限り、ウェーハ以外の基板を搬送する場合においても同様に生じるものといえる。

本発明は、このような課題を有効に解決することを目的としており、具体的には、搬送中の基板表面の雰囲気を少量のガスによって置換することができる雰囲気置換装置及びこれを備えた基板搬送システム、並びにこの基板搬送システムを備えたＥＦＥＭを提供することを目的としている。

本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

すなわち、本発明の雰囲気置換装置は、複数の受け渡し位置の間で基板搬送装置により基板の搬送を行う基板搬送システムに用いられるものであって、基板を覆うことのできるカバーと、当該カバーより周辺雰囲気とは異なる性質を有するガスを供給し得るガス供給手段と、前記基板搬送装置とは独立して移動可能に前記カバーを支持するカバー移動手段とを備えており、前記基板搬送装置により基板を搬送させるに際し、前記カバー移動手段により前記カバーを基板に相対する位置に移動させ、前記ガス供給手段よりガスを供給することで基板表面の雰囲気を前記ガスによって置換し得るように構成した。

このように構成すると、基板搬送装置により搬送される基板に相対するようカバー移動手段を用いてカバーを移動させ、このカバーより基板の表面に周辺雰囲気とは異なる性質を有するガスを供給して、基板表面の周囲の雰囲気を置換することが可能となる。そのため、基板表面の周辺雰囲気を適切に置換して基板への悪影響を回避することが可能となる上に、基板搬送装置周りの雰囲気を全て置換する場合に比べて、ガスの使用量を削減することができ、ガスに要するコストと雰囲気の置換に要する時間を減らすことも可能となる。また、このガスが周囲に漏れ出た場合であっても、使用量が少ないことから作業環境の悪化を抑制することもできる。さらには、カバー移動手段により基板とは独立してカバーを移動できるため、次に搬送される基板に備えた準備動作を行わせることも、ガスの供給が不要な場合には退避させて未使用とすることも可能となる。

より少量のガスで基板表面周辺の雰囲気の置換を行わせるとともに、基板や基板搬送装置とカバーとの干渉を回避可能とするために本発明は、前記カバーを基板面に対して近接又は離間させるカバー接離手段を備えるように構成することを特徴とする。

基板表面以外にガスが漏れ出る量を減少させて、ガスの使用量の一層の削減を図るためには、前記カバーが、基板に相対し得る本体部と当該本体部の周縁に設けられた壁部とを備えており、前記カバー接離手段によって前記カバーを基板に近接させた際に前記本体部と壁部との間で形成される内部空間に基板を収容させ得るように構成することが好適である。

さらにガスの使用量を削減可能とするためには、前記カバーを基板に近接させた際に、前記カバーの壁部の開放端が近接又は当接することで協働して前記内部空間を略閉止し得るカバー受け部材を前記基板搬送装置側に設けるように構成することが好適である。

また、一般の配管と同様に簡単にガスを導入するのみで、ガスを基板表面全体に供給して効率よく基板表面の雰囲気を置換することを可能とするためには、前記ガス供給手段が、外部よりガスを導入するためのガス導入口と、当該ガス導入口より前記カバーの下方にガスを拡散させる拡散手段を備えるように構成することが好適である。

さらに、基板表面を昇温することで効果的に水分の除去を行うためには、前記ガス供給手段が、前記ガスを加熱する加熱手段を備えるように構成することが好適である。

また、上記の雰囲気置換装置と基板搬送装置とを備える基板搬送システムを簡単且つ安価に構成するために本発明は、前記カバー移動手段を、前記基板搬送装置の一部を構成するガイドレールを利用して構成することを特徴とする。

さらに本発明は、前方に設けられるロードポートと、このロードポートの後方に設けられた基板搬送装置とを備え、基板を処理するための処理ユニットの前方に設けられるＥＦＥＭであって、前記ロードポートと前記処理ユニットとの受け渡し位置の間で基板の搬送を行う前記基板搬送装置は、前記基板を保持するエンドエフェクタと、前記基板を覆うことのできるカバーと、前記カバーより周辺雰囲気とは異なる性質を有するガスを供給し得るガス供給手段と、前記エンドエフェクタとは独立して移動可能に前記カバーを支持するカバー移動手段とを備えており、前記基板搬送装置により基板を搬送させるに際し、前記カバー移動手段により前記カバーを基板に相対する位置に移動させ、前記ガス供給手段よりガスを供給することで基板表面の雰囲気を前記ガスによって置換し得るように構成した雰囲気置換装置を有する。

また本発明は、前記エンドエフェクタが前記受け渡し位置に移動して前記基板の受け渡しを行う際に、前記カバーは前記カバー移動手段により、前記受け渡し位置の手前に待機する。また本発明は、前記カバーは前記カバー移動手段により、前記前方又は前記後方に移動可能に設けられる。また本発明は、前記ガス供給手段が、前記基板表面を昇温させて水分を除去する加熱手段を備えている。また本発明は、前記基板搬送装置はガイドレールを備え、前記ガイドレールは前記前方及び前記後方に対して交差する方向に設けられる。

以上説明した本発明によれば、搬送中の基板表面の雰囲気を少量のガスによって置換することができるとともに、置換に要する時間やコストの増大を招くことのない雰囲気置換装置、基板搬送システム、及びＥＦＥＭを提供することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る雰囲気置換装置を含む基板搬送システムを備えたＥＦＥＭと、処理装置との位置関係を模式的に示す平面図。 同雰囲気置換装置を含む基板搬送システムの要部を模式的に示す説明図。 図２の状態より基板搬送システムにおける搬送アームを動作させた際のカバーとの位置関係を示す説明図。 同基板搬送システムの搬送アームをＦＯＵＰ内に進入させた状態を模式的に示す平面図。 同基板搬送システムの搬送アームをロードロック室内に進入させた状態を模式的に示す平面図。 同基板搬送システムの搬送アームをＦＯＵＰ内に進入させる前の状態を示す説明図。 図６の状態より搬送アームをＦＯＵＰ内に進入させた状態を示す説明図。 図７の状態より搬送アームでＦＯＵＰ内からウェーハを取り出した状態を示す説明図。 図８の状態よりウェーハをガイドレール上まで移動させた状態を示す説明図。 図９の状態より搬送アームをガイドレールに沿って移動させ、ロードロック室の前に位置させた状態を示す説明図。 図１０の状態より搬送アームをロードロック室に近づけた状態を示す説明図。 図１１の状態より搬送アームをロードロック室内に進入させた状態を示す説明図。 同雰囲気置換装置を構成するカバーの構造を示す説明図。 図１３とは異なるカバーの構造を示す説明図。 図１３及び図１４とは異なるカバーの構造を示す説明図。 本発明の第２実施形態に係る雰囲気置換装置とこれを備える基板搬送システムの構造を説明するための説明図。 本発明の第３実施形態に係る基板搬送システムの構造を説明するための説明図。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

＜第１実施形態＞
第１実施形態の雰囲気置換装置１は、図１に示すように、基板搬送装置であるウェーハ搬送装置２とともに基板搬送システムであるウェーハ搬送システムＴＳを構成している。そして、これを囲む筐体５１によって略閉止されたウェーハ搬送室５が構成され、その一方の壁面５１ａに隣接して複数（図中では４つ）のロードポート６１〜６１が設けられており、これらと上記ウェーハ搬送システムＴＳによってＥＦＥＭを構成している。なお、図中ではロードポート６１上にＦＯＵＰ６２が載置された状態を模式的に示している。各ロードポート６１は扉６１ａを備えており、この扉６１ａがＦＯＵＰ６２に設けられた蓋部６２ａと連結してともに移動することで、ＦＯＵＰ６２がウェーハ搬送室５に対して開放されるようになっている。ＦＯＵＰ６２内には、対をなして１枚のウェーハＷを支持する載置部６２ｂ，６２ｂが上下方向に多数設けられており、これらを用いることで多数のウェーハＷを格納することができる。また、ＦＯＵＰ６２内には通常窒素ガスが充填されるとともに、ロードポート６１を介してＦＯＵＰ６２内の雰囲気を窒素置換することも可能となっている。

また、ＥＦＥＭを構成するウェーハ搬送室５には、ロードポート６１と対向する壁面５１ｂに隣接して処理装置ＰＥの一部を構成するロードロック室８１が接続できるようになっており、ロードロック室８１の扉８１ａを開放することで、ウェーハ搬送室５とロードロック室８１とを連通した状態とすることが可能となっている。処理装置ＰＥとしては種々のものを使用でき、一般には、ロードロック室８１と隣接して搬送室８２が設けられ、さらに搬送室８２と隣接して複数（図中では３つ）の処理ユニット８３が設けられる構成となっている。搬送室８２と、ロードロック室８１や処理ユニット８３〜８３との間には、それぞれ扉８２ａ，８３ａ〜８３ａが設けられており、これを開放することで各々の間を連通させることができ、搬送室８２内に設けられた搬送ロボット８２ｂを用いてロードロック室８１及び処理ユニット８３〜８３の間でウェーハＷを移動させることが可能となっている。

図２、図３は、本実施形態におけるウェーハ搬送システムＴＳを拡大して示した模式図であり、図２（ａ）は各部を基準位置に設定した際の平面図、図２（ｂ）はその状態における正面図である。また、図３（ａ）は、後述する搬送アーム２２をＦＯＵＰ６２内に進入させるべく伸長させた状態を示す平面図、図３（ｂ）はその状態における正面図である。以下、図２及び図３を用いて、ウェーハ搬送システムＴＳの構成について説明する。

雰囲気置換装置１とともにウェーハ搬送システムＴＳを構成するウェーハ搬送装置２は、壁面５１ａ，５１ｂ（図１参照）と平行になるようにウェーハ搬送室５の底面に直線状に配置されたガイドレール２４と、ガイドレール２４上に支持され、このガイドレール２４に沿って移動可能とされたベース２１と、ベース２１上で支持された搬送アーム２２とから構成されている。

搬送アーム２２は、一般的に知られている種々の構造とすることができ、例えば、ＳＣＡＲＡ型の水平多関節ロボットや、リンク式のアームロボットなどを好適に使用することができる。この実施形態では、搬送アーム２２を複数のアーム要素２２ａ〜２２ｃより構成し、これらを相対移動させることで、アーム要素２２全体を伸長させることができるように構成している。末端のアーム要素２２ｃの先にはＵ字形に形成された板状のエンドエフェクタ２３が設けられており、その上部にウェーハＷを載置することが可能となっている。また、搬送アーム２２はベース２１に対して、水平旋回することが可能となっており、エンドエフェクタ２３を壁面５１ａ，５１ｂのいずれの方向に向けることも可能となっている。

上記のように構成することで、ウェーハ搬送装置２は、搬送アーム２２を構成するエンドエフェクタ２３上に載置したウェーハＷを、壁面５１ａ，５１ｂに平行な方向と、直交する方向の２軸に移動させることが可能となっている。さらに、ベース２１は昇降動作も可能となっており、この動作を組み合わせることで、エンドエフェクタ２３によりウェーハＷを持ち上げることも、エンドエフェクタ２３上のウェーハＷを所定の受け渡し位置に移載させることも可能となっている。本実施形態におけるＥＦＥＭにおいては、複数のロードポート６１に設置されるＦＯＵＰ６２及びこれに対向するロードロック室８１（図１参照）が、ウェーハＷを受け渡すための受け渡し位置として設定されており、この間でウェーハ搬送装置２を用いてウェーハＷを移動させることが可能となっている。

雰囲気置換装置１は、大きくはウェーハＷの表面を覆った状態で雰囲気置換用のガスＧを供給するためのカバー３と、このカバー３を支持するためのカバー支持手段４とから構成されている。

カバー３は、円盤状の本体部３１とその周縁より下方に向けて延在する壁部３２とから構成されたフード状の形態となっている。そして、平面視においてウェーハＷよりもやや大きく形成され、ウェーハＷを覆うことが可能な大きさとされている。そのため、本体部３１と壁部３２とにより形成される下方に開放された内部空間Ｓ（図１３参照）内に、ウェーハＷを収容することも可能となっている。

カバー３は、後に詳述するように種々の構造とすることができるが、ここでは、図１３（ｂ）に示すカバー３Ｂの構造のものを採用している。すなわち、上面３１ｂの中央にガス供給口３４が設けられており、図示しないガス供給源よりガス供給口３４を通じて供給されるガスＧを、拡散板３３によって拡散させながら下方に向かって放出可能となっている。ガス供給源は、ガスＧの供給と供給停止とを選択的に変更することが可能となっており、必要な際にのみガスＧを供給することが可能としている。また、供給圧力や流量を変更するように構成することもできる。これらガス供給源と、ガス供給口３４から拡散板３３に至るカバー３内が備えるガスＧの供給構造とによって、カバー３よりガスＧを供給するためのガス供給手段ＭＧは構成されている。ここでは、ガスＧとして窒素ガスを用いるようにしている。

図２，３に戻って、カバー支持手段４は、上述したガイドレール２４に支持され、ガイドレール２４に沿って移動可能とされたカバー用ベース４１に加えて、これに順次支持されるカバー用レール４２、可動ブロック４３、支柱４４、昇降ブロック４５及び支持アーム４６より構成されている。

具体的な構成を説明すると、カバー用ベース４１上には、カバー用レール４２がガイドレール２４に直交する水平方向に延在するように設けられており、このカバー用レール４２に可動ブロック４３が移動可能に支持されている。こうすることで、可動ブロック４３は壁面５１ａ，５１ｂ（図１参照）に対して直交する方向に移動することが可能となっている。また、可動ブロック４３上には、上方に向かって支柱４４が起立して設けられており、可動ブロック４３とともに移動することができるようになっている。そして、支柱４４には昇降ブロック４５が支柱４４に沿って上下方向に移動可能に設けられており、昇降ブロック４５よりガイドレール２４と平行に支持アーム４６が延び、その先端でカバー３を構成する本体部３１の上面３１ｂ（図１３参照）の中央を支持するようになっている。

また、図２（ａ）に示すように、カバー用ベース４１をウェーハ搬送装置２のベース２１に近接させ、可動ブロック４３をガイドレール２４の上方に位置させた基準位置にした場合には、支持アーム４６によって支持されるカバー３はウェーハ搬送装置２の真上に位置するようにしている。この際、ウェーハ搬送装置２が搬送アーム２２を縮めて、エンドエフェクタ２３上で保持するウェーハＷをベース２上に移動させた場合には、平面視においてカバー３によりウェーハＷが覆われるような位置関係となる。

上記のように構成することで、カバー用ベース４１とガイドレール２４とによってカバー３を壁面５１ａ，５１ｂに平行な方向に移動させるとともに、カバー用レール４２と可動ブロック４３とによってカバー３を壁面５１ａ，５１ｂに垂直な方向に移動させることができるようになっている。すなわち、これらのカバー用ベース４１、ガイドレール２４、カバー用レール４２及び可動ブロック４３は、搬送アーム２２により移動されるウェーハＷに追従してカバー３を動作させることのできるカバー移動手段ＭＨを構成している。さらには、支柱４４と昇降ブロック４５とによってカバー３を上下方向に移動させ、ウェーハＷの表面が形成する基板面としてのウェーハ面Ｆに対して、カバー３を近接又は離間させることが可能となっている。すなわち、これら支柱４４及び昇降ブロック４５は、ウェーハ面Ｆに対してカバー３を接離させるカバー接離手段ＭＶを構成している。

上記のように構成した雰囲気置換装置１を備えるウェーハ搬送システムＴＳを制御部Ｃｐ（図１参照）により制御を行い動作させることで、以下のようにしてウェーハＷの搬送を行うことが可能となる。制御部ＣｐはＥＦＥＭ全体を制御するものとして適宜に構成されており、ウェーハ搬送装置２と同期してカバー移動手段ＭＨ及びカバー接離手段ＭＶによってカバー３を移動させるとともに、ガス供給手段ＭＧによってカバー３よりガスＧの供給ができるようになっている。

すなわち、図４に示すように、基板搬送システムＴＳを構成するウェーハ搬送装置２は、ガイドレール２４に沿ってウェーハＷを取り出す対象となるＦＯＵＰ６２の前までベース２１を移動させ、搬送アーム２２を伸長させてエンドエフェクタ２３をＦＯＵＰ６２内に進入させ、ＦＯＵＰ６２よりウェーハＷを取り出す。そして、図５に示すように、ロードロック室８１の前にまでベース２１を移動させ、搬送アーム２２を逆方向に伸長させることでエンドエフェクタ２３をロードロック室８１内に進入させて、ウェーハＷを移載させる。これらの搬送経路の一部において、カバー３はウェーハＷに追従してウェーハＷに相対するように移動しながら、ガス供給手段ＭＧ（図１３参照）によってウェーハＷの表面にガスＧを供給して、ウェーハＷの表面の雰囲気を置換することが可能となっている。

上記の動作について、図６〜図１２を用いてさらに詳細に説明する。

図６は、ウェーハＷの搬送を行うために、基板搬送装置１のベース２１をガイドレール２４に沿って移動させ、搬送アーム２２を一方の受け渡し位置であるロードポート６１の前に位置させた状態を示している。なお、この図では、搬送に関係の無い他のロードポート６１については記載を省略してある。カバー移動手段ＭＨは、ベース２１とは独立してカバー３を移動させることができるため、カバー３は適宜の位置にすることができる。また、ベース２１は、カバー３とは独立して動作可能であるため、軽量で精度良く動作させることが可能となっている。

図７は、図６の状態より、ロードポート６１の扉６１ａとＦＯＵＰ６２の蓋部６２ａを開放させ、搬送アーム２２を伸長させてエンドエフェクタ２３をＦＯＵＰ６２内に進入させた状態を示している。エンドエフェクタ２３は、取り出す対象となるウェーハＷの直ぐ下に僅かな隙間を持たせながら進入しており、ベース２１を所定量上昇させることで、エンドエフェクタ２３でウェーハＷを持ち上げて保持させることができる。この状態において、カバー移動手段ＭＨによりカバー３をＦＯＵＰ６２の手前に位置させる。この際、カバー接離手段ＭＶによって、カバー３における壁部３２の開放端３２ａ（図１３参照）が、エンドエフェクタ２３上に持ち上げたウェーハＷの上面（ウェーハ面Ｆ）よりも高い位置になるようにしている。

図８は、図７の状態より搬送アーム２２を縮ませて、ウェーハＷ（図７参照）をＦＯＵＰ６２より取り出した状態を示している。カバー３はＦＯＵＰ６２の手前で待機していたため、ウェーハＷがＦＯＵＰ６２の手前にまで取り出されることで、直ぐにカバー３によってウェーハＷを覆い相対する状態とすることができる。この状態において、カバー接離手段ＭＶによりカバー３を下方に移動させることで、内部空間ＳにウェーハＷの上部が僅かに収容されるようにしている。さらに、ガス供給手段ＭＧ（図１３参照）によって、ガスＧの供給が開始され、ウェーハＷの表面の雰囲気をそれまでのウェーハ搬送室５内と同じエア雰囲気よりガスＧの雰囲気に置換する。ロードポート６１は、ウェーハＷが干渉しない位置になった段階で扉６１ａとＦＯＵＰ６２の蓋部６２ａとを閉止させ、ＦＯＵＰ６２内を窒素ガスで満たすようにしており、取り出したウェーハＷ以外に収容されているウェーハＷ表面の酸化や水分の付着を防ぐようにしてある。

図９は、図８の状態より更に搬送アーム２２を縮ませて、エンドエフェクタ２３（図７参照）を平面視においてベース２１の中央に位置させた状態を示している。このような搬送アーム２２の動きと連動して、カバー移動手段ＭＨはカバー３を移動させるようにしている。こうすることで、ウェーハＷ（図７参照）表面の雰囲気の置換を、長時間、効率よく行うことが可能となっている。そのため、ウェーハＷの搬送に要する時間を無駄にすることもない。

図１０は、図９の状態よりベース２１を移動させて、他方の受け渡し位置であるロードロック室８１の前に位置させた状態を示している。この移動に連動してカバー移動手段ＭＨを構成するカバー用ベース４１もガイドレール２４上を移動し、カバー３をウェーハＷ（図７参照）と相対させた状態を維持させることが可能となっている。そのため、移動中も、ウェーハＷ表面へのガスＧの供給を継続して行うことが可能となっている。

図１１は、図１０の状態より搬送アーム２２をロードロック室８１側に向けて伸長させ、エンドエフェクタ２３（図７参照）をロードロック室８１の扉８１ａの手前にまで位置させた状態を示している。この際にも、カバー移動手段ＭＨによってカバー３はウェーハＷ（図７参照）に追従し、相対する位置を維持しており、ウェーハＷ表面へのガスＧの供給を継続して行うことが可能となっている。

図１２は、図１１の状態より、ロードロック室８１の扉８１ａを開放し、搬送アーム２２をさらに伸長させてエンドエフェクタ２３をロードロック室内に進入させた状態を示している。この際、カバー３はロードロック室８１の手前の位置で停止させるとともに、カバー接離手段ＭＶにより上昇させることで、ロードロック室８２、ウェーハＷ及び搬送アーム２２に干渉することがないようにしている。この状態より、ベース２１を下降させることで、搬送アーム２２の位置を下げて、エンドエフェクタ２３上のウェーハＷをロードロック室８１内に移載するようになっている。この時、カバー３には、次の搬送動作のために搬送アーム２２の動作とは独立して、次に搬送するウェーハＷの存在する位置周辺に先行して移動するような準備動作を行わせるようにしても良い。なお、表面の雰囲気置換の必要が無いウェーハＷを搬送する場合には、ガイドレール２４の端部付近に退避させるような使い方をすることもできる。

上述したように、本雰囲気置換装置１を備えるウェーハ搬送システムＴＳを用いることで、ウェーハＷをＦＯＵＰ６２よりロードロック室８１に搬送する際に、ウェーハ搬送室５の内部全体の雰囲気を置換しなくても、カバー３を介してウェーハＷの表面周りの局所的な雰囲気を置換することでウェーハＷの表面状態を適切に維持することが可能となる。

また、ウェーハＷをロードロック室８１よりＦＯＵＰ６２に搬送する場合にも、上述した図６〜図１２の動作を逆に行わせることで、同様にウェーハＷの表面周りの局所的な雰囲気を置換させることができる。

ここで、カバー３の具体的な構造について説明を行う。図１３〜１５に示したカバー３Ａ〜３Ｇの何れタイプのものでも採用することができ、目的に応じて使い分けることができる。

図１３（ａ）に示すカバー３Ａは、最もシンプルな構造を備えるものであり、上述した円盤状の本体部３１の周縁３１ａより壁部３２を垂下させた形態となっている。上面３１ｂの中央には、通常の気体供給用配管口と同様に構成されたガス供給口３４が設けられており、支持アーム４６（図２，３参照）を通じてガスＧを供給することが可能となっている。ガス供給口３４は、内部空間Ｓに連通しており、供給されたガスＧを内部空間に充満させつつ下方に向けて放出することができる。この際、ガスＧとして窒素ガスを用いる場合には、空気よりも軽い性質を持つことから、容易に内部空間Ｓより空気を排除して内部空間Ｓ内の窒素ガスの濃度を高めた状態にすることが可能となる。そのため、窒素ガスの濃度が一定以上に高まった状態となってからは、窒素ガスの供給量を減少させてもよく、このようにしてもウェーハＷ表面の雰囲気を窒素ガスによって置換した状態を維持することができる。

図１３（ｂ）に示すカバー３Ｂは、カバー３Ａの構造を基にして本体部３１の下方に拡散手段としての拡散板３３を設けたものとなっている。拡散板３３は、多数の小孔３３ａを開けたものであり、ガスＧはこれを通過することでほぼ均一に拡散して下方に向けて放出される。そのため、これを用いた場合には、ウェーハＷ表面のいずれの位置においても、適切にガスＧを供給することが可能となる。

図１４（ａ）に示すカバー３Ｃは、上述したカバー３Ａ（図１３参照）の構造を基にして本体部３１の内部に、加熱手段としての加熱用ヒータ３５を設けたものである。このように構成することで、供給するガスＧを加熱してウェーハＷの表面に供給することができ、ウェーハＷ表面の雰囲気温度を上昇させることができる。そのため、ウェーハＷ表面の温度を上げて、水分の除去を図ることができる。さらには、処理装置ＰＥ（図１参照）の内部で昇温するプロセスが必要な場合には、予熱を与えることで処理時間を短縮することにもつながる。

図１４（ｂ）に示すカバー３Ｄは、上述した３Ａ（図１３参照）の構造を基にして本体部３１の内部に、ガスＧを拡散するための拡散手段として分岐配管３７を設けたものである。こうすることでも、ガスＧを均一に拡散して放出して、ウェーハＷ表面のいずれの位置においても適切にガスＧを供給することが可能となる。

図１５（ａ）に示すカバー３Ｅは、上述したカバー３Ｂ（図１３参照）の構造と、カバー３Ｃ（図１４参照）の構造とを組み合わせたものである。こうすることで、ガスＧを加熱するとともに拡散してウェーハＷ表面に適切に供給することが可能となる。また、この例で示すように拡散板３３は複数（図中では２つ）設けてもよく、よりガスＧを拡散させて均一に供給することが可能となる。

図１５（ｂ）に示すカバー３Ｆは、上述したカバー３Ｅの構造を基にして、壁部３２の開放端３２ａを下方に延長したものである。こうすることで、内部空間ＳによってウェーハＷだけでなく、搬送アーム２２を全て覆うような構成とすることも可能であり、ウェーハＷ周辺の空間に占めるガスＧの濃度をより高めることが可能となる。

図１５（ｃ）に示すカバー３Ｇは、上述したカバー３Ｅの構造を基にして、加熱手段を加熱ヒータ３５より加熱ランプ３６に変更したものである。このようにしても、ガスＧを加熱するとともに拡散してウェーハＷ表面に適切に供給することが可能となる。また、加熱ランプ３６より照射される光がウェーハＷに到達するようにすることで、ガスＧを媒介とすることなく直接ウェーハＷの表面を昇温させるようにしても良い。

以上のように、本実施形態における雰囲気置換装置１は、複数の受け渡し位置の間で、基板搬送装置としてのウェーハ搬送装置２により基板としてのウェーハＷの搬送を行う基板搬送システムとしてのウェーハ搬送システムＴＳに用いられるものであって、ウェーハＷを覆うことのできるカバー３と、カバー３より周辺雰囲気とは異なる性質を有するガスＧを供給し得るガス供給手段ＭＧと、ウェーハ搬送装置２とは独立して移動可能にカバー３を支持するカバー移動手段ＭＨとを備えており、ウェーハ搬送装置２によりウェーハＷを搬送させるに際し、カバー移動手段ＭＨによりカバー３をウェーハＷに相対する位置に移動させ、ガス供給手段ＭＧよりガスＧを供給することでウェーハＷ表面の雰囲気をガスＧによって置換し得るように構成したものである。

このように構成しているため、ウェーハ搬送装置２により搬送されるウェーハＷに相対するよう、カバー移動手段ＭＨを用いてカバー３を移動させ、カバー３よりウェーハＷの表面に周辺雰囲気とは異なる性質を有するガスＧを供給して、ガスＧによってウェーハＷ表面の周囲の雰囲気を置換することが可能である。そのため、ウェーハＷ表面に影響を及ぼす周辺雰囲気を適切に変更することでウェーハＷ表面への悪影響を回避することが可能となる上に、ウェーハ搬送装置２周りの雰囲気を全て置換する場合に比べて、ガスＧの使用量を削減することができ、ガスＧの費用と雰囲気の置換に要する時間とを減らすことも可能になる。また、このガスＧが周囲に漏れ出た場合であっても、使用量が少ないことから作業環境の悪化も抑制することができる。さらには、カバー移動手段ＭＨによりウェーハＷとは独立してカバー３を移動できるようにしていることから、次に搬送されるウェーハＷに備えた準備動作を行わせることも、ガスＧの供給が不要な場合には退避させて未使用とすることも可能であり、より効率的に用いることができる。

また、カバー３を基板面としてのウェーハ面Ｆに対して近接又は離間させるカバー接離手段ＭＶを備えるように構成していることから、ウェーハＷやウェーハ搬送装置２を構成する搬送アーム２２との干渉を避けることができる上に、搬送状態に応じて近接させることで、より少量のガスＧでウェーハＷ表面周辺の雰囲気の置換を行わせることも可能である。

さらに、カバー３が、ウェーハＷに相対し得る本体部３１と本体部３１の周縁に設けられた壁部３２とを備えており、カバー接離手段ＭＶによってカバー３をウェーハＷに近接させた際に本体部３１と壁部３２との間で形成される内部空間ＳにウェーハＷを収容させ得るように構成していることから、内部空間ＳにウェーハＷを収容した状態でガスＧを供給することで、ウェーハＷ表面以外にガスＧが漏れ出る量を減少させて、よりガスＧの使用量の削減を図ることも可能である。

また、ガス供給手段ＭＧが、外部よりガスＧを導入するためのガス導入口３４と、ガス導入口３４よりカバー３の下方にガスＧを拡散させる拡散手段としての拡散板３３又は分岐配管３７を備えるように構成することで、ガス導入口３４を一般の配管と同様に簡単な構成とした上で、ガスＧを効果的に拡散させてウェーハＷの表面全体に供給して効率よく表面の雰囲気を置換させることが可能となる。

さらには、ガス供給手段ＭＧが、ガスＧを加熱する加熱手段としてのヒータ３５又は加熱ランプ３６を備えるように構成することで、供給するガスＧを加熱して、ウェーハＷの表面を昇温することができ、水分の除去を行うことも可能となる。また、処理装置ＰＥにおいて昇温することが必要な場合には、予熱を与えて処理時間を短縮することもできる。

また、この実施形態における基板搬送システムとしてのウェーハ搬送システムＴＳは、上記のように構成された雰囲気置換装置１と、ウェーハ搬送装置２とを備えるものであって、カバー移動手段ＭＶが、ウェーハ搬送装置２の一部を構成するガイドレール２４を利用して構成するようにしているため、全体の製造コストを削減するとともに、設備全体の設置スペースを小さくすることも可能である。また、ウェーハ搬送装置２のみを備える既存のＥＦＥＭに対して容易に後付けして構成することも可能となる。

さらに、基板としてウェーハＷを用い、上記のウェーハ搬送システムＴＳと、このウェーハ搬送システムＴＳを覆う筐体５１とを備え、筐体５１の壁面５１ａ，５１ｂに隣接して受け渡し位置としてのロードポート６１と、ロードロック室８１を設定するように構成することで、筐体５１内に設けられたウェーハ搬送システムＴＳを用いて、ウェーハＷの表面の雰囲気を適切にしながら受け渡し位置間で搬送を行うＥＦＥＭとして有効に構成されている。

＜第２実施形態＞
図１６は、第２実施形態の雰囲気置換装置１０１を示す模式図である。この場合においても、雰囲気置換装置１０１は、基板搬送装置であるウェーハ搬送装置２とともに基板搬送システムであるウェーハ搬送システムＴＳを構成している。この図において、第１実施形態と同じ部分には同じ符号を付し、説明を省略する。

本実施形態においてウェーハ搬送装置２は、第１実施形態において説明したものと同じものとなっており、雰囲気置換装置１０１の構造が異なるにすぎない。

図１６（ａ）は、ウェーハ搬送システムＴＳを、ウェーハ搬送装置２を構成するガイドレール２４（図１参照）が延在する方向より見た場合の位置関係を模式的に示している。

雰囲気置換装置１０１は、ウェーハ搬送室５を構成する筐体５１に設定された天井面５１より、カバー支持手段１０４を介して吊り下げられた状態で支持されている。カバー支持手段１０４は、ガイドレール２４（図１参照）に沿ってカバー３を水平に移動させるカバー移動手段ＭＨと、カバー３を上下方向に移動させることでカバー３をウェーハ面Ｆに対して近接又は離間させるカバー接離手段ＭＶを備えている。

カバー３は、本体部１３１とその周縁に設けられ垂下する壁部１３２とを備えており、これらによって下方が開放された内部空間Ｓが形成されている。また、本体部１３１の上面１３１ｂの中央にはガス供給口１３４が設けられ、カバー支持手段１０４を介してガスＧの供給が可能となっている。本体部１３１は、拡散板３３を備えており供給されたガス
Ｇを拡散させながら下方に向けて供給することが可能となっている。

また、図１６（ｂ）に示すように、搬送アーム２２を縮めてベース２１上にエンドエフェクタ２３とともにウェーハＷを位置させた際に、カバー３が、搬送アーム２２全体を上方から覆い、内部空間Ｓに収容できるようにしている。こうすることで、一層ウェーハＷの周辺におけるガスＧの濃度を高めて、雰囲気置換による効果を一層高めることが可能となっている。

このように構成した場合でも、上述した第１実施形態に準じる効果を得ることができるとともに、雰囲気置換装置１とウェーハ搬送装置２との独立性をより高めることができる。

すなわち、本実施形態では、基板としてウェーハＷを用い、雰囲気置換装置１０１とウェーハ搬送装置２とを備えるウェーハ搬送システムＴＳと、この基板搬送システムＴＳを覆う筐体５１とを備え、カバー移動手段ＭＨを筐体内に設けられた天井面５１ｃに支持させ、筐体５１の壁面５１ａ，５１ｂに隣接して受け渡し位置としてロードポート６１と、ロードロック室８１を設定するように構成することで、筐体５１内に設けられたウェーハ搬送装置２に干渉することなく、雰囲気置換装置１０１を高い自由度で容易に移動させることができ、ウェーハＷの搬送を行うＥＦＥＭとして有効に構成することができる。

＜第３実施形態＞
図１７は、第３実施形態におけるウェーハ搬送システムＴＳの構成を模式的に示したものである。この図において、第１実施形態や第２実施形態と同じ部分には同じ符号を付し、説明を省略する。このウェーハ搬送システムＴＳは、第２実施形態において説明した雰囲気置換装置１０１を用い、ウェーハ搬送装置２０２の構造を変更したものとなっている。

具体的には、ウェーハ搬送装置２０２を構成し搬送アーム２２を支持するベース２１の上部に、円板状のカバー受け部材２２５を設けている。カバー受け部材２２５は、平面視においてカバー１０３よりもやや大きな直径とされており、カバー１０３が下方に移動してきた場合に、カバー１０３における壁部１３２の開放端１３２ａとカバー受け部材２２５の上面２２５ａとの間が近接することで、協働して内部空間Ｓを略閉止することが可能となっている。こうすることで、内部空間ＳにガスＧを供給した場合にガスＧの濃度を一層高め、雰囲気置換による効果を増大させることもできる。

もちろん、開放端１３２ａと上面２２５ａとを接触させるようにしてもよく、ガスＧによる雰囲気の置換が終了した後に両者の接触を行わせて密閉するようにすれば、ガスＧの供給を停止しても雰囲気を置換した状態で維持することができ、ウェーハＷの表面が汚染されることもない。

以上のように構成した場合でも、上記の実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。さらには、カバー１０３をウェーハＷに近接させた際に、カバー１０３の壁部１３２の開放端１３２ａが近接又は当接することで協働して内部空間Ｓを略閉止し得るカバー受け部材２２５をウェーハ搬送装置２０２側に設けるように構成しているため、カバー１０３とカバー受け部材２２５との間で略閉止空間を形成し、その内部にウェーハＷを収容することで、一層ガスＧの使用量を削減することができる。

なお、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。

例えば、上述の実施形態では、ウェーハＷ周辺の雰囲気を置換するためのガスＧとして窒素ガスを使用していたが、処理に応じて空気やオゾン等種々様々なガスＧを用いることができる。ウェーハ搬送室５内ではクリーンエア雰囲気とされており、この雰囲気を構成するエアと異なる性質を持つものであればよく、更にクリーン度の高い清浄エアを用いることも、加熱手段によって温度を上げられたエアであっても使用することができる。

また、上述の実施形態では、カバー３，１０３が備える内部空間ＳにウェーハＷの一部又は全体を収容させた状態でガスＧを供給するようにしていたが、カバー３，１０３内にウェーハＷを収容することなく、カバー３，１０３をウェーハＷ表面に近接させた状態でガスＧを供給するようにしても上記に準じた効果を得ることができる。さらには、カバー３，１０３を本体部３１，１３１のみで構成し、垂下する壁部３２，１３２を有しない構成としても、同様の効果を得ることができる。

さらには、カバー供給手段ＭＧによるガスＧの供給開始や供給停止するタイミングは、処理プロセスに応じて適宜変更することが可能である。具体的には、ＦＯＵＰ６２より取り出してから、数秒後にガスＧの供給を開始するようにしても良いし、カバー３内におけるガスＧの濃度に応じて供給量を変更するようにしても良い。さらに、ガスＧを供給する場合をロードロック室８１より処理後のウェーハＷを取り出してＦＯＵＰ６２内に戻す経路にのみ限定することでも、上記に準じた効果を得ることができる。

上述の実施形態では、ウェーハＷの受け渡しをロードポート６１上のＦＯＵＰ６２とロードロック室８１間で行うものとしていたが、本発明は、この形態に限ることなくＦＯＵＰ６２同士の間で搬送を行う場合にも適宜用いることができる。さらには、ウェーハＷの受け渡し位置は水平方向に離間して配置させるものだけでなく、上下方向に離間して配置させる場合も考えられ、こうした場合においても上下方向にウェーハＷを移動させるのに追従してカバー３をウェーハＷに相対させるよう移動させ、ガスＧを供給してウェーハＷ周辺の雰囲気を置換させるようにすればよい。

また、上述の実施形態では、基板としてウェーハＷを用いるものを前提としており、ウェーハ搬送装置２やウェーハ搬送システムＴＳとして構成していたが、本発明はガラス基板等様々な精密加工品を対象とする搬送システムに用いることができる。すなわち、ガラス基板等の一般的な基板を対象とする基板搬送装置や基板搬送システムとして構成することができる。

基板搬送装置としては、上述したリンク式アームロボットや、ＳＣＡＲＡ型多関節ロボットに限ることなく多様なものを使用することができ、水平２軸に動作するＸＹステージや、コンベヤ等の搬送手段も利用することができる。

その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１，１０１…雰囲気置換装置
２，２０２…ウェーハ搬送装置（基板搬送装置）
３，３Ａ〜３Ｇ，１０３…カバー
５…ウェーハ搬送室
２２…搬送アーム
２４…ガイドレール
３１，１３１…本体部
３２，１３２…壁部
３２ａ，１３２ａ…開放端
３３…拡散板（拡散手段）
３４…ガス導入口
３５…ヒータ（加熱手段）
３６…加熱ランプ（加熱手段）
３７…分岐配管（拡散手段）
５１…筐体
５１ａ，５１ｂ…壁面
５１ｃ…天井面
６１…ロードポート
８１…ロードロック室
２２５…カバー受け部材
Ｆ…ウェーハ面（基板面）
Ｇ…ガス
ＭＧ…ガス供給手段
ＭＨ…カバー移動手段
ＭＶ…カバー接離手段
Ｓ…内部空間
ＴＳ…ウェーハ搬送システム（基板搬送システム）
Ｗ…ウェーハ（基板）

Claims (9)

1. 複数の受け渡し位置の間で基板搬送装置により基板の搬送を行う基板搬送システムに用いられるものであって、
   基板を覆うことのできるカバーと、
   当該カバーより周辺雰囲気とは異なる性質を有するガスを供給し得るガス供給手段と、
   前記基板搬送装置とは独立して移動可能に前記カバーを支持するカバー移動手段とを備えており、
   前記基板搬送装置により基板を搬送させるに際し、前記カバー移動手段により前記カバーを基板に相対する位置に移動させ、前記ガス供給手段よりガスを供給することで基板表面の雰囲気を前記ガスによって置換し得るように構成し、
   前記カバーを基板面に対して近接又は離間させるカバー接離手段を備えることを特徴とする雰囲気置換装置。
2. 前記カバーが、基板に相対し得る本体部と当該本体部の周縁に設けられた壁部とを備えており、前記カバー接離手段によって前記カバーを基板に近接させた際に前記本体部と壁部との間で形成される内部空間に基板を収容させ得るように構成したことを特徴とする請求項１記載の雰囲気置換装置。
3. 前記カバーを基板に近接させた際に、前記カバーの壁部の開放端が近接又は当接することで協働して前記内部空間を略閉止し得るカバー受け部材を前記基板搬送装置側に設けたことを特徴とする請求項２記載の雰囲気置換装置。
4. 複数の受け渡し位置の間で基板搬送装置により基板の搬送を行う基板搬送システムにおいて、
   基板を覆うことのできるカバーと、
   当該カバーより周辺雰囲気とは異なる性質を有するガスを供給し得るガス供給手段と、
   前記基板搬送装置とは独立して移動可能に前記カバーを支持するカバー移動手段とを備えており、
   前記基板搬送装置により基板を搬送させるに際し、前記カバー移動手段により前記カバーを基板に相対する位置に移動させ、前記ガス供給手段よりガスを供給することで基板表面の雰囲気を前記ガスによって置換し得るように構成した雰囲気置換装置を有し、
   前記カバー移動手段が、前記基板搬送装置の一部を構成するガイドレールを利用して構成されていることを特徴とする基板搬送システム。
5. 前方に設けられるロードポートと、このロードポートの後方に設けられた基板搬送装置とを備え、基板を処理するための処理ユニットの前方に設けられるＥＦＥＭであって、
   前記ロードポートと前記処理ユニットとの受け渡し位置の間で基板の搬送を行う前記基板搬送装置は、
   前記基板を保持するエンドエフェクタと、
   前記基板を覆うことのできるカバーと、
   前記カバーより周辺雰囲気とは異なる性質を有するガスを供給し得るガス供給手段と、
   前記エンドエフェクタとは独立して移動可能に前記カバーを支持するカバー移動手段とを備えており、
   前記基板搬送装置により基板を搬送させるに際し、前記カバー移動手段により前記カバーを基板に相対する位置に移動させ、前記ガス供給手段よりガスを供給することで基板表面の雰囲気を前記ガスによって置換し得るように構成した雰囲気置換装置を有するＥＦＥＭ。
6. 前記エンドエフェクタが前記受け渡し位置に移動して前記基板の受け渡しを行う際に、前記カバーは前記カバー移動手段により、前記受け渡し位置の手前に待機する請求項５記載のＥＦＥＭ。
7. 前記カバーは前記カバー移動手段により、前記前方又は前記後方に移動可能に設けられる請求項５又は６記載のＥＦＥＭ。
8. 前記ガス供給手段が、前記基板表面を昇温させて水分を除去する加熱手段を備えている請求項５〜７の何れかに記載のＥＦＥＭ。
9. 前記基板搬送装置はガイドレールを備え、前記ガイドレールは前記前方及び前記後方に対して交差する方向に設けられる請求項５〜８の何れかに記載のＥＦＥＭ。
   

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