JP6404828B2 - 小型回転アームを有する処理室および小型製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、小型回転アームを有する処理室および小型製造装置に関し、例えば、直径が２０ｍｍ以下の小口径の半導体ウェハ等の処理基板に対して、レジストの塗布、露光、現像、エッチング加工など各種の処理（プロセス）を各基板処理装置で実施可能な小型回転アームを有する処理室と、この処理室を備えた半導体製造装置とに関するものである。

従来、半導体製造技術では、半導体ウェハの大口径化（例えば、直径８インチ、１２インチ等）によって、チップ製造単価の低減が図られてきた。このため、一連の製造プロセスで使用される装置は巨大化および高価格化の一途をたどり、製造工場の規模や建設・運営コストを肥大化させることとなった。このような大規模製造システムは、少品種大量生産ではチップの製造単価の低減には寄与するものの、少量多品種生産の要請に応えにくく、市場状況に応じた生産量の調整を困難にすると共に、中小企業の参入を困難にしている。これらの問題を解決するためには、小口径の半導体ウェハを用いて低コストで半導体チップを製造できる小型の半導体製造装置が望まれる。

特開２００８−１３５６３０号公報

上述したような大口径の半導体ウェハ向けの従来の半導体製造装置では、特許文献１に示されたように、多関節水平型の搬送ロボットを用いるのが一般的であった。

しかしながら、こうした多関節水平型の搬送ロボットは、そのアームの関節を曲げる分だけ、水平面内での占有面積（フットプリント）が広くなってしまう。そのため、処理室の小型化および低価格化の妨げとなり、ひいては半導体製造装置全体の小型化および低価格化の障害になる。したがって、小口径の半導体ウェハを用いて低コストで半導体チップを製造することができないという課題があった。

本発明は、このような事情に鑑み、小型化および低価格化を実現することが可能な小型回転アームを有する処理室を提供することを第１の目的とする。また、このような処理室を採用することにより、小型化および低価格化を実現することが可能な半導体製造装置を提供することを第２の目的とする。

本発明に係る小型回転アームを有する処理室は、装置前室に隣接して設けられ、搬送口を介して前記装置前室との間で処理基板の搬送を行う処理室であって、小型回転アームを最も上部に有する搬送ロボットと、この搬送ロボットを取り巻いて前記小型回転アームの回転円弧上に位置する複数の基板処理装置とが、１つのボックス形状のハウジング内に設置され、前記小型回転アームへ処理基板が受け渡され、前記小型回転アームが回転中心を中心として回転することにより、前記各基板処理装置との間で処理基板の受け渡しを行うように構成されており、前記小型回転アームは、前記搬送口に近い側に回転中心を有するとともに、前記搬送口から遠い側に基板保持部を有し、前記装置前室の伸縮アームが前記小型回転アームと接触することなく伸びて前記搬送ロボットの上を跨ぐようにして前記小型回転アームの前記基板保持部へ処理基板が受け渡されるように構成されているとしたことを特徴とする。

本発明において、前記小型回転アームは、平行に配置された一対のハンド本体と、該ハンド本体にそれぞれ設けられた円弧状の基板載置部とを備え、前記装置前室の前記伸縮アームが、該一対のハンド本体の間の上方で伸びることによって、前記処理基板を前記基板保持部の上方まで移動させ、その後、該一対のハンド本体の間を通過するように該伸縮アームを下降させることで、該処理基板を該基板保持部に保持させることが望ましい。

本発明において、前記小型回転アームは、回転方向及び進退方向の両方に移動することが望ましい。

本発明に係る小型製造装置は、装置前室に隣接して設けられ、搬送口を介して前記装置前室との間で処理基板の搬送を行う処理室を備える小型製造装置であって、該処理室は、小型回転アームを最も上部に有する搬送ロボットと、この搬送ロボットを取り巻いて前記小型回転アームの回転円弧上に位置する複数の基板処理装置とが、１つのボックス形状のハウジング内に設置され、前記小型回転アームへ処理基板が受け渡され、前記小型回転アームが回転中心を中心として回転することにより、前記各基板処理装置との間で処理基板の受け渡しを行うように構成されており、前記小型回転アームは、前記搬送口に近い側に回転中心を有するとともに、前記搬送口から遠い側に基板保持部を有し、前記装置前室の伸縮アームが前記小型回転アームと接触することなく伸びて前記搬送ロボットの上を跨ぐようにして前記小型回転アームの前記基板保持部へ処理基板が受け渡されるように構成されていることを特徴とする。

本発明の処理室によれば、搬送ロボットおよび複数の基板処理装置が同一のハウジング内に設置されているので、処理室を小型化および低価格化することができる。その結果、製造装置全体をも小型化および低価格化することができ、小口径の処理基板を用いて低コストで基板処理を行うことが可能となる。

本発明の処理室において、装置前室と処理室との間で処理基板を搬送する際に、装置前室の伸縮アームが小型回転アームと接触することなく伸びて搬送ロボットの上を跨ぐようにして小型回転アームの基板保持部へ処理基板が受け渡される構成とすることにより、この受け渡し時にハウジング内で小型回転アームを回転させる必要がない。したがって、処理室において、搬送ロボットの水平面内での占有面積を狭くすることができる。その結果、処理室、ひいては半導体製造装置全体を小型化および低価格化することができ、半導体チップの製造コストを一層削減することが可能となる。

本発明の処理室において、平行に配置された一対のハンド本体の間を通過するように伸縮アームを下降させることにより、簡単な構成で、伸縮アームを小型回転アームと接触させることなしに、処理基板を基板保持部に保持させることができる。

本発明の処理室において、小型回転アームを回転方向及び進退方向の両方に移動可能なものとすることにより、小型回転アームを後退させた状態で所定の角度位置まで回転させた後、この小型回転アームを基板処理装置に向けて前進させることで、処理室内において搬送ロボットと各基板処理装置との間で処理基板の受け渡しを行うことができ、従って、搬送ロボットの水平面内での占有面積を大幅に狭くすることができる。その結果、処理室、ひいては半導体製造装置全体を小型化および低価格化することができ、基板処理のコストをますます削減することが可能となる。

本発明の小型製造装置によれば、製造装置全体を小型化および低価格化することができるので、小口径の半導体ウェハを用いて低コストで半導体チップを製造することが可能となる。

本発明の実施の形態１に係る半導体製造装置の全体構成を示す概念的斜視図である。 同実施の形態１に係る小型回転アームを有するレジスト塗布装置の構成を示す概念的平面図である。 同実施の形態１に係るレジスト塗布装置の小型回転アームの移動範囲を示す平面図であって、小型回転アームが２段式で約１８０°回転する場合を示している。 比較例に係るレジスト塗布装置の小型回転アームの移動範囲を示す平面図であって、小型回転アームが１段式で３６０°回転する場合を示している。 同実施の形態１に係るレジスト塗布装置の搬送ロボットを示す側面図である。 同実施の形態１に係るレジスト塗布装置の搬送ロボットを示す平面図である。 比較例に係る半導体製造装置を示す平面図である。

［比較例］
以下、比較例に係る半導体製造装置について、図５を用いて説明する。

従来の大口径半導体ウェハ向けの従来の半導体製造装置では、図５に示すように、装置前室６５と処理室６７との間で大口径の半導体ウェハ（図示せず）を搬送（搬入および搬出）する際に、多関節水平型の搬送ロボット７０を用いるのが一般的であった。なお、図５において、符号「６１」はカセットオープナー、符号「６２」はカセット、符号「６３」はロードロック室、符号「６４」は走行搬送装置、符号「６６」はトランスファーチャンバーである。

しかしながら、こうした多関節水平型の搬送ロボット７０は、そのアームの関節を曲げる分だけ、水平面内での占有面積（フットプリント）が広くなってしまう。そのため、処理室６７の小型化および低価格化の妨げとなり、ひいては半導体製造装置全体の小型化および低価格化の障害になる。したがって、図５の半導体製造装置では、小口径の半導体ウェハを用いて低コストで半導体チップを製造することができない。
［発明の実施の形態１］
以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１、図２、図３Ａ、図４Ａ及び図４Ｂに、本発明の実施の形態１を示す。

実施の形態１に係る半導体製造装置１００は、図１、図２に示すように、装置前室１２０と、この装置前室１２０に隣接して設けられ、搬送口１３０を介して装置前室１２０との間で半導体ウェハ（処理基板）３００の搬送を行う処理室としてのレジスト塗布装置１１０とを備えている。装置前室１２０とレジスト塗布装置１１０とは、互いに分離可能に構成されている。

装置前室１２０は、ウェハ搬送容器（図示せず）に収容された半導体ウェハ３００を取り出して、レジスト塗布装置１１０に搬送するための部屋である。この装置前室１２０は、図１に示すように、１つのボックス形状（この実施の形態１では、縦長の直方体）のハウジング１２５を有している。ハウジング１２５の天板１２５ａには、図１に示すように、ウェハ搬送容器を載置するための容器載置台１２１と、この容器載置台１２１に載置されたウェハ搬送容器を上方から押圧固定する押さえレバー１２２と、半導体製造装置１００の操作を行うための操作ボタン１２４等が設けられている。また、ハウジング１２５内には、図２に示すように、ウェハ搬送容器から下方に取り出した半導体ウェハ３００を搬送口１３０を経由してレジスト塗布装置１１０に搬入するための伸縮アーム１２６が、水平方向である矢印Ａ、Ｂ方向に伸縮自在に支持されている。この伸縮アーム１２６の先端には、基板載置部１２６ａが形成されている。

一方、レジスト塗布装置１１０は、図２に示すように、搬送口１３０を介して装置前室１２０から半導体ウェハ３００を受け取り、この半導体ウェハ３００に対して、公知のレジスト膜形成処理を行うためのものである。この実施の形態１では、半導体ウェハ３００として、直径が２０ｍｍ以下（例えば１２．５±０．２ｍｍ）の小径のものを使用する。このレジスト塗布装置１１０は、図１に示すように、１つの小さなボックス形状（この実施の形態１では、縦３０ｃｍ、横３０ｃｍ、高さ２６ｃｍの直方体）のハウジング１１１を有している。ハウジング１１１内には、図２に示すように、搬送ロボット２１０が搬送口１３０の近傍に設置されているとともに、複数の基板処理装置、すなわち、ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）処理ユニット２２０、コーターカップ部２３０、レジストノズル２４０、ＥＢＲ（Ｅｄｇｅ Ｂｅａｄ Ｒｅｍｏｖａｌ）ノズル２５０、ベーク処理ユニット２６０等が、搬送ロボット２１０を取り巻くように設置されている。

搬送ロボット２１０は、図２に示すように、半導体ウェハ３００を装置前室１２０の伸縮アーム１２６から受け取って、ＨＭＤＳ処理ユニット２２０、コーター部２３０、ベーク処理ユニット２６０に順次搬送するためのものである。この搬送ロボット２１０は、図２、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、ベース２１５を有しており、ベース２１５の上側には、２段式（すなわち、回転方向及び進退方向の両方の移動が可能な方式）の小型回転アーム２１１が搬送ロボット２１０の最も上部に位置して設けられている。

すなわち、小型回転アーム２１１は、図２に示すように、搬送口１３０に近い側（図２上側）に回転中心ＣＴ１を有するとともに、搬送口１３０から遠い側（図２下側）に基板保持部２１４を有しており、図３Ａに示すように、この回転中心ＣＴ１を中心として矢印Ｍ、Ｎ方向に、所定の基準角度位置Ｐ１から第１角度位置Ｐ２、第２角度位置Ｐ３、第３角度位置Ｐ４まで約１８０°回転しうるように構成されている。ここで、基準角度位置Ｐ１は、小型回転アーム２１１の基板保持部２１４が装置前室１２０とは正反対に向いた角度位置である。また、第１角度位置Ｐ２は、小型回転アーム２１１の基板保持部２１４がＨＭＤＳ処理ユニット２２０に向き合う角度位置である。また、第２角度位置Ｐ３は、小型回転アーム２１１の基板保持部２１４がコーターカップ部２３０に向き合う角度位置である。さらに、第３角度位置Ｐ４は、ベーク処理ユニット２６０に向き合う角度位置である。なお、この実施の形態１では、第２角度位置Ｐ３は、基準角度位置Ｐ１に一致している。また、第１角度位置Ｐ２は、第２角度位置Ｐ３から矢印Ｎ方向に約９０°離れている。さらに、第３角度位置Ｐ４は、第２角度位置Ｐ３から矢印Ｍ方向に約９０°離れている。

また、小型回転アーム２１１は、図２、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、水平方向である矢印Ｃ、Ｄ方向に進退しうるように構成されており、ベース２１５上に回転中心ＣＴ１を中心として矢印Ｍ、Ｎ方向に約１８０°回転自在に支持されたアーム本体２１７と、このアーム本体２１７から横向き（矢印Ｃ方向）に突出され、この突出方向（矢印Ｃ方向）と直角な水平方向である矢印Ｅ、Ｆ方向にエアシリンダ２１９によって同期的に開閉自在に支持された一対のハンド部２１２ａ、２１２ｂとを備えている。各ハンド部２１２ａ、２１２ｂはそれぞれ、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、互いに平行に配置されたハンド本体２１６ａ、２１６ｂと、このハンド本体２１６ａ、２１６ｂより高い位置に形成された円弧状の基板載置部２１３ａ、２１３ｂとを有している。そして、これら一対の基板載置部２１３ａ、２１３ｂによって基板保持部２１４が形成されている。この基板保持部２１４に半導体ウェハ３００が載置されるときは、半導体ウェハ３００の外縁部が基板載置部２１２ａ、２１２ｂに接触するように載置される。

さらに、小型回転アーム２１１には、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、一対のハンド部２１２ａ、２１２ｂ間の全閉時（半導体ウェハ３００の載置時）の距離Ｌ１を微調整するためのハンド部センタリング調整機構２７０が設けられており、このハンド部センタリング調整機構２７０は、第１雌ねじ部２７１、ストッパ２７２、セットビス２７３、第２雌ねじ部２７５およびロックナット２７６等から構成されている。

すなわち、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、一方のハンド部２１２ｂのハンド本体２１６ｂには、第１雌ねじ部２７１が矢印Ｅ、Ｆ方向に平行な方向に貫通して形成されており、第１雌ねじ部２７１には、ボルト形状のストッパ２７２が螺合している。また、他方のハンド部２１２ａのハンド本体２１６ａには、第２雌ねじ部２７５が、第１雌ねじ部２７１に対向する形で矢印Ｅ、Ｆ方向に平行な方向に貫通して形成されており、第２雌ねじ部２７５には、長ねじボルト形状のセットビス２７３が螺合している。さらに、セットビス２７３にはロックナット２７６が螺合している。そのため、エアシリンダ２１９を駆動して一対のハンド部２１２ａ、２１２ｂを全閉にすると、図４Ｂに示すように、セットビス２７３の先端部がストッパ２７２の頭部に当たった状態で一対のハンド部２１２ａ、２１２ｂが停止する。したがって、セットビス２７３を所望の位置までねじ込んでロックナット２７６でハンド部２１２ａに固定することにより、一対のハンド部２１２ａ、２１２ｂ間の全閉時の距離Ｌ１を簡便に微調整することが可能となり、小型回転アーム２１１の利便性が向上する。

ＨＭＤＳ処理ユニット２２０は、ＨＭＤＳ処理（すなわち、フォトレジストと半導体ウェハ３００との密着性を向上させるために、半導体ウェハ３００表面のＯＨ基（ヒドロキシル基）をＨＭＤＳで置換する処理）を行うための機構である。このＨＭＤＳ処理ユニット２２０は、図２に示すように、ホットプレート２２１と昇降装置２２３とを備えている。さらに、昇降装置２２３は、４つの昇降自在のピン部材２２２ａ〜２２２ｄを有している。

コーターカップ部２３０は、半導体ウェハ３００に対するレジスト膜の形成や、ＥＢＲ処理、裏面洗浄処理等を行うための機構である。このコーターカップ部２３０は、図２に示すように、半導体ウェハ３００を保持して回転させるための回転台２３１を備えている。

レジストノズル２４０は、レジスト膜形成工程において、コーターカップ部２３０の回転台２３１上で回転する半導体ウェハ３００にフォトレジスト液を供給するためのノズルである。このレジストノズル２４０を用いてフォトレジストを供給する際には、コーターカップ部２３０の回転台２３１に載置された半導体ウェハ３００の中心部上方までノズル口２４１を回転移動させて、この半導体ウェハ３００上にフォトレジスト液を滴下する。

ＥＢＲノズル２５０は、ＥＢＲ工程（すなわち、半導体ウェハ３００の周縁部に形成されたレジスト膜を除去する工程）において、半導体ウェハ３００の周縁部にレジスト溶解液を供給するためのノズルである。このＥＢＲノズル２５０を用いてレジスト膜を除去する際には、コーターカップ部２３０の回転台２３１に載置された半導体ウェハ３００の周縁部上方までノズル口２５１を回転移動させて、この半導体ウェハ３００上にレジスト溶液を滴下する。

ベーク処理ユニット２６０は、フォトレジスト膜を固化するために半導体ウェハ３００を加熱するための機構である。このベーク処理ユニット２６０は、図２に示すように、ホットプレート２６１と昇降装置２６３とを備えている。さらに、昇降装置２６３は、４つの昇降自在のピン部材２６２ａ〜２６２ｄを有している。

なお、上述した複数の基板処理装置（ＨＭＤＳ処理ユニット２２０、コーターカップ部２３０、レジストノズル２４０、ＥＢＲノズル２５０、ベーク処理ユニット２６０等）は、図２に示すように、いずれも搬送ロボット２１０の小型回転アーム２１１の回転円弧上に位置している。

以上説明したように、半導体製造装置１００は、搬送ロボット２１０および複数の基板処理装置（ＨＭＤＳ処理ユニット２２０、コーターカップ部２３０、レジストノズル２４０、ＥＢＲノズル２５０、ベーク処理ユニット２６０等）が同一の小さなハウジング１１１内に設置されているので、レジスト塗布装置１１０を小型化および低価格化することができる。その結果、半導体製造装置１００全体をも小型化および低価格化することができ、小口径の半導体ウェハ３００を用いて低コストで半導体チップを製造することが可能となる。

また、小型回転アーム２１１には、上述したとおり、ハンド部センタリング調整機構２７０が設けられており、一対のハンド部２１２ａ、２１２ｂ間の全閉時の距離Ｌ１を簡便に微調整することができるので、小型回転アーム２１１上で半導体ウェハ３００の位置合わせを実行して半導体ウェハ３００の偏心を抑制することが可能となる。

次に、この半導体製造装置１００において、レジスト塗布装置１１０で半導体ウェハ３００にレジストを塗布する動作について、図２〜図４Ｂを用いて説明する。

まず、第１工程で、装置前室１２０からレジスト塗布装置１１０へ半導体ウェハ３００を搬入する。このとき、図３Ａに実線で示すように、搬送ロボット２１０の小型回転アーム２１１が矢印Ｄ方向に後退するとともに基準角度位置Ｐ１に位置決めされた状態である。そして、装置前室１２０の伸縮アーム１２６の基板載置部１２６ａに半導体ウェハ３００を載置した後、この伸縮アーム１２６を半導体ウェハ３００とともに矢印Ａ方向に伸ばす。すると、この伸縮アーム１２６は、搬送口１３０を経てレジスト塗布装置１１０のハウジング１１１内に侵入した後、搬送ロボット２１０の上を跨ぐようにして小型回転アーム２１１と接触することなく前方（図２の下方、図４Ａ及び図４Ｂの右方）へ進む。そこで、半導体ウェハ３００を伸縮アーム１２６の基板載置部１２６ａから小型回転アーム２１１の基板保持部２１４に受け渡す。

なお、伸縮アーム１２６の基板載置部１２６ａから小型回転アーム２１１の基板保持部２１４に半導体ウェハ３００を受け渡す具体的な手法は、次のとおりである。すなわち、伸縮アーム１２６が搬送ロボット２１０、ハンド本体２１６ａ、２１６ｂの間の領域の上方を矢印Ａ方向に前進して、図４Ａ及び図４Ｂに想像線で示すように、半導体ウェハ３００が小型回転アーム２１１の基板保持部２１４の真上に達したところで、伸縮アーム１２６をハンド本体２１６ａ、２１６ｂの基板載置部２１３ａ、２１３ｂの間を通過させて、下降させる。すると、伸縮アーム１２６の基板載置部１２６ａから小型回転アーム２１１の基板保持部２１４に半導体ウェハ３００が移動する。その後、伸縮アーム１２６を矢印Ｂ方向に縮める。これにより、半導体ウェハ３００が伸縮アーム１２６の基板載置部１２６ａから小型回転アーム２１１の基板保持部２１４に受け渡される。

このとき、基板保持部２１４は、図４Ａに示すように、ハンド本体２１６ａ、２１６ｂより高い位置に形成されているので、伸縮アーム１２６を下降させて縮めても、この伸縮アーム１２６がハンド本体２１６ａ、２１６ｂに干渉する恐れはなく、したがって、伸縮アーム１２６の基板載置部１２６ａから小型回転アーム２１１の基板保持部２１４への半導体ウェハ３００の受け渡し動作を容易に実行することができる。

次に、第２工程に移行し、レジスト塗布装置１１０において、搬送ロボット２１０が、半導体ウェハ３００をＨＭＤＳ処理ユニット２２０へ搬送する。それには、小型回転アーム２１１を矢印Ｄ方向に後退させたまま矢印Ｎ方向に約９０°回転させて、図３Ａに想像線で示すように、第１角度位置Ｐ２に位置決めした後、この小型回転アーム２１１をＨＭＤＳ処理ユニット２２０に向けて矢印Ｃ方向に前進させる。そして、半導体ウェハ３００がＨＭＤＳ処理ユニット２２０の昇降装置２２３の真上に達したところで、小型回転アーム２１１を停止させ、半導体ウェハ３００を小型回転アーム２１１からＨＭＤＳ処理ユニット２２０に受け渡す。

なお、小型回転アーム２１１からＨＭＤＳ処理ユニット２２０に半導体ウェハ３００を受け渡す具体的な手法は、次のとおりである。すなわち、半導体ウェハ３００がＨＭＤＳ処理ユニット２２０の昇降装置２２３の真上に達した状態で、昇降装置２２３の４つのピン部材２２２ａ〜２２２ｄを上昇させて半導体ウェハ３００を下から押し上げることにより、半導体ウェハ３００を小型回転アーム２１１の基板保持部２１４から離間させる。続いて、小型回転アーム２１１のハンド部２１２ａ、２１２ｂを矢印Ｅ方向に開いた後、昇降装置２２３の４つのピン部材２２２ａ〜２２２ｄを下降させて半導体ウェハ３００をホットプレート２２１内に収容する。その後、小型回転アーム２１１を矢印Ｄ方向に後退させ、そのハンド部２１２ａ、２１２ｂを矢印Ｆ方向に閉じる。これにより、半導体ウェハ３００が小型回転アーム２１１からＨＭＤＳ処理ユニット２２０に受け渡される。

次いで、第３工程に移行し、ＨＭＤＳ処理ユニット２２０において、半導体ウェハ３００に対してＨＭＤＳ処理を行う。

次に、第４工程に移行し、レジスト塗布装置１１０において、搬送ロボット２１０により、半導体ウェハ３００をＨＭＤＳ処理ユニット２２０からコーターカップ部２３０へ搬送する。

それには、まず、半導体ウェハ３００をＨＭＤＳ処理ユニット２２０から小型回転アーム２１１に受け渡す。具体的には、小型回転アーム２１１のハンド部２１２ａ、２１２ｂを矢印Ｅ方向に開き、その状態で、小型回転アーム２１１をＨＭＤＳ処理ユニット２２０に向けて矢印Ｃ方向に前進させる。そして、小型回転アーム２１１の基板保持部２１４が半導体ウェハ３００の真上に達したところで、小型回転アーム２１１を停止させる。続いて、昇降装置２２３の４つのピン部材２２２ａ〜２２２ｄを上昇させて、半導体ウェハ３００を、基板保持部２１４の上方に押し上げる。その後、小型回転アーム２１１のハンド部２１２ａ、２１２ｂを矢印Ｆ方向に閉じた後、昇降装置２２３の４つのピン部材２２２ａ〜２２２ｄを下降させる。これにより、半導体ウェハ３００がＨＭＤＳ処理ユニット２２０から小型回転アーム２１１に受け渡される。

その後、小型回転アーム２１１を半導体ウェハ３００とともに矢印Ｄ方向に後退させた後、この小型回転アーム２１１を矢印Ｄ方向に後退させたまま矢印Ｍ方向に約９０°回転させて、図３Ａに想像線で示すように、第２角度位置Ｐ３に位置決めする。

続いて、この小型回転アーム２１１をコーターカップ部２３０に向けて矢印Ｃ方向に前進させる。そして、半導体ウェハ３００がコーターカップ部２３０の回転台２３１の真上に達したところで、小型回転アーム２１１を停止させ、コーターカップ部２３０のスピンチャック（図示せず）を上昇させて、このスピンチャックで半導体ウェハ３００を把持する。続いて、小型回転アーム２１１のハンド部２１２ａ、２１２ｂを矢印Ｅ方向に開いた後、このスピンチャックを下降させる。その後、小型回転アーム２１１を矢印Ｄ方向に後退させ、そのハンド部２１２ａ、２１２ｂを矢印Ｆ方向に閉じる。これにより、半導体ウェハ３００が小型回転アーム２１１からコーターカップ部２３０に受け渡される。

次いで、第５工程に移行し、コーターカップ部２３０において、半導体ウェハ３００に対して、レジストノズル２４０およびＥＢＲノズル２５０を用いて、レジスト膜の形成、ＥＢＲ処理、裏面洗浄処理等を行う。

次に、第６工程に移行し、レジスト塗布装置１１０において、搬送ロボット２１０により、半導体ウェハ３００をコーターカップ部２３０からベーク処理ユニット２６０へ搬送する。

それには、まず、半導体ウェハ３００をコーターカップ部２３０から小型回転アーム２１１に受け渡す。具体的には、小型回転アーム２１１のハンド部２１２ａ、２１２ｂを矢印Ｅ方向に開き、小型回転アーム２１１をコーターカップ部２３０に向けて矢印Ｃ方向に前進させる。そして、小型回転アーム２１１の基板保持部２１４がコーターカップ部２３０の回転台２３１の真上に達したところで、小型回転アーム２１１を停止させ、コーターカップ部２３０のスピンチャック（図示せず）を、基板保持部２１４の上方まで上昇させる。そして、小型回転アーム２１１のハンド部２１２ａ、２１２ｂを矢印Ｆ方向に閉じる。続いて、このスピンチャックを下降させて、小型回転アーム２１１の基板保持部２１４で半導体ウェハ３００を保持する。これにより、半導体ウェハ３００がコーターカップ部２３０から小型回転アーム２１１に受け渡される。

その後、小型回転アーム２１１を半導体ウェハ３００とともに矢印Ｄ方向に後退させた後、この小型回転アーム２１１を矢印Ｄ方向に後退させたまま矢印Ｍ方向に約９０°回転させて、図３Ａに想像線で示すように、第３角度位置Ｐ４に位置決めする。

続いて、この小型回転アーム２１１をベーク処理ユニット２６０に向けて矢印Ｃ方向に前進させる。そして、半導体ウェハ３００がベーク処理ユニット２６０の昇降装置２６３の真上に達したところで、小型回転アーム２１１を停止させ、半導体ウェハ３００を小型回転アーム２１１からベーク処理ユニット２６０に受け渡す。

なお、小型回転アーム２１１からベーク処理ユニット２６０に半導体ウェハ３００を受け渡す具体的な手法は、次のとおりである。すなわち、半導体ウェハ３００がベーク処理ユニット２６０の昇降装置２６３の真上に達した状態で、昇降装置２６３の４つのピン部材２６２ａ〜２６２ｄを上昇させて半導体ウェハ３００を下から押し上げることにより、半導体ウェハ３００を小型回転アーム２１１の基板保持部２１４から離間させる。続いて、小型回転アーム２１１のハンド部２１２ａ、２１２ｂを矢印Ｅ方向に開いた後、昇降装置２２３の４つのピン部材２６２ａ〜２６２ｄを下降させて半導体ウェハ３００をホットプレート２６１内に収容する。その後、小型回転アーム２１１を矢印Ｄ方向に後退させ、そのハンド部２１２ａ、２１２ｂを矢印Ｆ方向に閉じる。これにより、半導体ウェハ３００が小型回転アーム２１１からベーク処理ユニット２６０に受け渡される。

次いで、第７工程に移行し、ベーク処理ユニット２６０において、ホットプレート２６１上の半導体ウェハ３００に対して、フォトレジスト膜を固化するために加熱する。

次に、第８工程に移行し、半導体ウェハ３００を搬送ロボット２１０に戻す。

それには、まず、半導体ウェハ３００をベーク処理ユニット２６０から小型回転アーム２１１に受け渡す。具体的には、小型回転アーム２１１のハンド部２１２ａ、２１２ｂを矢印Ｅ方向に開き、その状態で、小型回転アーム２１１をベーク処理ユニット２６０に向けて矢印Ｃ方向に前進させる。そして、小型回転アーム２１１の基板保持部２１４が半導体ウェハ３００の真上に達したところで、小型回転アーム２１１を停止させる。続いて、昇降装置２６３の４つのピン部材２６２ａ〜２６２ｄを上昇させて半導体ウェハ３００を、下から、基板保持部２１４の上方まで押し上げる。その後、小型回転アーム２１１のハンド部２１２ａ、２１２ｂを矢印Ｆ方向に閉じた後、昇降装置２６３の４つのピン部材２６２ａ〜２６２ｄを下降させる。これにより、半導体ウェハ３００がベーク処理ユニット２６０から小型回転アーム２１１に受け渡される。

その後、小型回転アーム２１１を半導体ウェハ３００とともに矢印Ｄ方向に後退させた後、この小型回転アーム２１１を矢印Ｄ方向に後退させたまま矢印Ｎ方向に約９０°回転させて、図３Ａに実線で示すように、基準角度位置Ｐ１に位置決めする。

最後に、第９工程に移行し、レジスト塗布装置１１０から装置前室１２０へ半導体ウェハ３００を搬出する。

それには、まず、装置前室１２０の伸縮アーム１２６を矢印Ａ方向に伸ばす。すると、この伸縮アーム１２６は、搬送口１３０からレジスト塗布装置１１０のハウジング１１１内に侵入した後、搬送ロボット２１０の上を跨ぐようにして小型回転アーム２１１と接触することなく前方（図２の下方、図４Ａ及び図４Ｂの右方）へ進む。そこで、半導体ウェハ３００を小型回転アーム２１１の基板保持部２１４から伸縮アーム１２６の基板載置部１２６ａに受け渡す。

なお、小型回転アーム２１１の基板保持部２１４から伸縮アーム１２６の基板載置部１２６ａに半導体ウェハ３００を受け渡す具体的な手法は、次のとおりである。すなわち、伸縮アーム１２６がハンド本体２１６ａ、２１６ｂの間の領域を矢印Ａ方向に前進して、その基板載置部１２６ａが半導体ウェハ３００の真下に達したところで、伸縮アーム１２６を小型回転アーム２１１の基板保持部２１４の基板載置部２１３ａ、２１３ｂの間を通過するように、上昇させる。すると、小型回転アーム２１１の基板保持部２１４から伸縮アーム１２６の基板載置部１２６ａに半導体ウェハ３００が移動する。その後、伸縮アーム１２６を矢印Ｂ方向に縮める。これにより、半導体ウェハ３００が小型回転アーム２１１の基板保持部２１４から伸縮アーム１２６の基板載置部１２６ａに受け渡される。

このとき、基板保持部２１４は、図４Ａに示すように、ハンド本体２１６ａ、２１６ｂより高い位置に形成されているので、伸縮アーム１２６を矢印Ａ方向に伸ばすだけで伸縮アーム１２６の基板載置部１２６ａを基板保持部２１４の下方に差し込むことができ、したがって、小型回転アーム２１１の基板保持部２１４から伸縮アーム１２６の基板載置部１２６ａへの半導体ウェハ３００の受け渡し動作を容易に実行することができる。

その後、伸縮アーム１２６を半導体ウェハ３００とともに矢印Ｂ方向に縮める。すると、この伸縮アーム１２６は、搬送ロボット２１０の上を跨ぐようにして小型回転アーム２１１と接触することなく搬送口１３０を経て装置前室１２０のハウジング１２５に戻る。

ここで、レジスト塗布装置１１０において半導体ウェハ３００にレジストを塗布する動作が終了する。

このように、この半導体製造装置１００において、装置前室１２０とレジスト塗布装置１１０との間で半導体ウェハ３００を搬送（搬入および搬出）する際には、装置前室１２０の伸縮アーム１２６が小型回転アーム２１１と接触することなく伸びて搬送ロボット２１０の上を跨ぐようにして小型回転アーム２１１の基板保持部２１４へ半導体ウェハ３００が受け渡されるため、ハウジング１１１内で小型回転アーム２１１を回転させる必要がない。したがって、レジスト塗布装置１１０において、搬送ロボット２１０の水平面内での占有面積を狭くすることができる。その結果、レジスト塗布装置１１０、ひいては半導体製造装置１００全体を小型化および低価格化することができ、半導体チップの製造コストを一層削減することが可能となる。

また、この半導体製造装置１００においては、搬送ロボット２１０の小型回転アーム２１１の回転角度が約１８０°であるとともに、この小型回転アーム２１１が２段式であって、レジスト塗布装置１１０内において搬送ロボット２１０と各基板処理装置（ＨＭＤＳ処理ユニット２２０、コーターカップ部２３０、レジストノズル２４０、ＥＢＲノズル２５０、ベーク処理ユニット２６０等）との間で半導体ウェハ３００の受け渡しを行う際には、小型回転アーム２１１を後退させた状態で基準角度位置Ｐ１から第１角度位置Ｐ２、第２角度位置Ｐ３、第３角度位置Ｐ４まで回転させた後、この小型回転アーム２１１を基板処理装置に向けて前進させることにより、この半導体ウェハ３００の受け渡しを実行することができる。その結果、以下に説明するとおり、１段式（進退不可）で３６０°回転する小型回転アーム２１１を有する場合と比べて、搬送ロボット２１０の水平面内での占有面積を大幅に狭くすることができる。

すなわち、搬送ロボット２１０の小型回転アーム２１１が１段式（すなわち、回転はできるが、進退はできない方式）で３６０°回転すると仮定すると、図３Ｂに示すように、搬送ロボット２１０の水平面内での占有領域は、格子模様の領域Ｓ２になる。これに対して、この実施の形態１のように、搬送ロボット２１０の小型回転アーム２１１が２段式（すなわち、回転方向及び進退方向の両方の移動が可能な方式）で約１８０°回転する場合には、図３Ａに示すように、搬送ロボット２１０の水平面内での占有領域は、格子模様の領域Ｓ１になる。ここで、領域Ｓ１、Ｓ２の面積を比較すると、まず、小型回転アーム２１１の回転角度が３６０°から約１８０°にほぼ半減したことにより、前者は後者のほぼ半分になる。これに加えて、小型回転アーム２１１が２段式であれば、その進退の程度に応じて前者は後者より小さくなる。例えば、小型回転アーム２１１の基板保持部２１４の回転半径が、小型回転アーム２１１を後退させることによって半分（１／２）になるとすると、小型回転アーム２１１が回転時に掃く面積（小型回転アーム２１１の回転中心ＣＴ１から基板保持部２１４までの距離を半径とする円の面積）は、基板保持部２１４の回転半径の２乗に比例することから、１／４になる。したがって、この半導体製造装置１００は、１段式（進退不可）で３６０°回転する小型回転アーム２１１を有する場合と比べて、搬送ロボット２１０の水平面内での占有面積を大幅に狭くすることができる。

その結果、レジスト塗布装置１１０、ひいては半導体製造装置１００全体を小型化および低価格化することができ、半導体チップの製造コストをますます削減することが可能となる。

［発明のその他の実施の形態］
なお、上述した実施の形態１では、半導体ウェハ３００を用いる半導体製造装置について説明したが、本発明は、他の種類の処理基板（例えば、サファイア基板等の絶縁性基板や、アルミニウム基板等の導電性基板）や、非円盤形状（例えば、矩形）の処理基板からデバイスを製造する製造装置にも適用することができる。

また、上述した実施の形態１では、レジスト塗布装置１１０のハウジング１１１が縦３０ｃｍ、横３０ｃｍ、高さ２６ｃｍの直方体に形成されている場合について説明したが、このハウジング１１１のサイズ（縦、横、高さ）は、これに限るわけではない。ただし、レジスト塗布装置１１０を小型化および低価格化する観点からは、縦５０ｃｍ以下、横５０ｃｍ以下が好ましく、縦３０ｃｍ以下、横３０ｃｍ以下がさらに好ましい。また、このハウジング１１１の形状は直方体に限るわけではなく、例えば、立方体、円筒状その他の立体形状に形成しても構わない。

また、上述した実施の形態１では、複数の基板処理装置として、ＨＭＤＳ処理ユニット２２０、コーターカップ部２３０、レジストノズル２４０、ＥＢＲノズル２５０、ベーク処理ユニット２６０等を備えたレジスト塗布装置１１０について説明した。しかし、これら以外の装置・機器（例えば、レーザ加熱装置など）を基板処理装置として備えている場合にも本発明を同様に適用することができる。

また、上述した実施の形態１では、処理室がレジスト塗布装置１１０である場合について説明したが、レジスト塗布装置１１０以外の処理室（例えば、現像装置など）に本発明を同様に適用することも可能である。

また、上述した実施の形態１では、２段式の小型回転アーム２１１を有する搬送ロボット２１０について説明したが、この小型回転アーム２１１の段数は、１段であっても３段以上（進退方向に移動する機構を２段設けた方式）であっても構わない。小型回転アーム２１１の段数が増えるほど、小型回転アーム２１１の後退時の基板保持部２１４の回転半径が小さくなり、搬送ロボット２１０の水平面内での占有面積を狭くする効果が高まることは言及するまでもない。

さらに、上述した実施の形態１では、本発明を小口径の半導体ウェハ３００に適用した場合について説明したが、８インチや１２インチ等の大口径の半導体ウェハ３００等にも本発明を同様に適用することができる。

また、本発明は、半導体ウェハを用いる製造装置だけでなく、他の種類の基板（例えばサファイア基板等の絶縁性基板や、アルミニウム基板等の導電性基板）や、非円盤形状（例えば矩形）の処理基板からデバイスを製造する製造装置にも適用することができる。

１００……半導体製造装置
１１０……レジスト塗布装置（処理室）
１１１……ハウジング
１２０……装置前室
１２５……ハウジング
１２６……伸縮アーム
１３０……搬送口
２１０……搬送ロボット
２１１……小型回転アーム
２１４……基板保持部
２２０……ＨＭＤＳ処理ユニット（基板処理装置）
２３０……コーターカップ部（基板処理装置）
２４０……レジストノズル（基板処理装置）
２５０……ＥＢＲノズル（基板処理装置）
２６０……ベーク処理ユニット（基板処理装置）
３００……半導体ウェハ（処理基板）
ＣＴ１……小型回転アームの回転中心

Claims (4)

1. 装置前室に隣接して設けられ、搬送口を介して前記装置前室との間で処理基板の搬送を行う処理室であって、
   小型回転アームを最も上部に有する搬送ロボットと、この搬送ロボットを取り巻いて前記小型回転アームの回転円弧上に位置する複数の基板処理装置とが、１つのボックス形状のハウジング内に設置され、前記小型回転アームへ処理基板が受け渡され、前記小型回転アームが回転中心を中心として回転することにより、前記各基板処理装置との間で処理基板の受け渡しを行うように構成されており、
   前記小型回転アームは、前記搬送口に近い側に回転中心を有するとともに、前記搬送口から遠い側に基板保持部を有し、前記装置前室の伸縮アームが前記小型回転アームと接触することなく伸びて前記搬送ロボットの上を跨ぐようにして前記小型回転アームの前記基板保持部へ処理基板が受け渡されるように構成されていることを特徴とする小型回転アームを有する処理室。
2. 前記小型回転アームは、平行に配置された一対のハンド本体と、該ハンド本体にそれぞれ設けられた円弧状の基板載置部とを備え、
   前記装置前室の前記伸縮アームが、該一対のハンド本体の間の上方で伸びることによって、前記処理基板を前記基板保持部の上方まで移動させ、その後、該一対の基板載置部の間を通過するように該伸縮アームを下降させることで、該処理基板を該基板保持部に保持させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の処理室。
3. 前記小型回転アームが、回転方向及び進退方向の両方に移動することを特徴とする請求項１に記載の小型回転アームを有する処理室。
4. 装置前室に隣接して設けられ、搬送口を介して前記装置前室との間で処理基板の搬送を行う処理室を備える小型製造装置であって、
   該処理室は、
   小型回転アームを最も上部に有する搬送ロボットと、この搬送ロボットを取り巻いて前記小型回転アームの回転円弧上に位置する複数の基板処理装置とが、１つのボックス形状のハウジング内に設置され、前記小型回転アームへ処理基板が受け渡され、前記小型回転アームが回転中心を中心として回転することにより、前記各基板処理装置との間で処理基板の受け渡しを行うように構成されており、
   前記小型回転アームは、前記搬送口に近い側に回転中心を有するとともに、前記搬送口から遠い側に基板保持部を有し、前記装置前室の伸縮アームが前記小型回転アームと接触することなく伸びて前記搬送ロボットの上を跨ぐようにして前記小型回転アームの前記基板保持部へ処理基板が受け渡されるように構成されていることを特徴とする小型製造装置。

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