JP6597765B2

JP6597765B2 - Ｅｆｅｍ

Info

Publication number: JP6597765B2
Application number: JP2017243731A
Authority: JP
Inventors: 幹雄瀬川; 育志谷山; 伸川久; 光夫夏目
Original assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Current assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Priority date: 2017-12-20
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2019-10-30
Anticipated expiration: 2033-11-11
Also published as: JP2018074174A

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、本発明は、基板搬送装置を備えるＥＦＥＭであって、前記基板搬送装置は、基板搬送室内を移動して基板を搬送する搬送アームと、前記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するガス供給部と、が設けられ、前記カバーは、本体部とその周縁より下方に向けて延在する壁部とを備え、前記搬送アームの移動に伴い前記基板搬送室内を移動し、前記搬送アームに基板を保持するとともに、基板に対してカバーを相対させ、この状態からカバーを下方に移動させて基板とカバーを近接可能であり、前記ガス供給部は、前記本体部と壁部とにより構成される空間を窒素ガスで置換した後、窒素ガスの供給量を減少させる、ことを特徴とする。

また、本発明は、基板搬送装置を備えるＥＦＥＭであって、前記基板搬送装置は、基板搬送室内を移動して基板を搬送する搬送アームと、前記基板を覆うことのできる本体部とその周縁より下方に向けて延在する壁部とを有するカバーと、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するガス供給部と、が設けられ、前記搬送アームは基板搬送室に露出し、前記搬送アームに基板を保持するとともに、基板に対してカバーを相対させ、この状態から基板とカバーとが近接可能であり、前記ガス供給部は、前記基板の表面上を窒素ガスで置換した後、窒素ガスの供給量を減少させる、ことを特徴とする。

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窒素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実施形態に係るウェーハ搬送装置を備えたＥＦＥＭと、処理装置との位置関係を模式的に示す平面図。同ウェーハ搬送装置の要部を拡大して模式的に示す説明図。図２の状態より搬送アームを動作させた状態を示す説明図。図２のウェーハ搬送装置におけるカバー支持手段を説明するための説明図。同ウェーハ搬送装置の搬送アームをＦＯＵＰ内に進入させた状態を模式的に示す平面図。同ウェーハ搬送装置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。同ウェーハ搬送装置を構成するカバーの構造を示す説明図。図７とは異なるカバーの構造を示す説明図。図７及び図８とは異なるカバーの構造を示す説明図。本発明の第２実施形態に係るウェーハ搬送装置の要部を拡大して模式的に示す説明図。図１０の状態より搬送アームを動作させた状態を示す説明図。本発明の第３実施形態に係るウェーハ搬送装置を備えたＥＦＥＭを模式的に示す平面図。同ウェーハ搬送装置の要部を拡大して模式的に示す説明図。図１３の状態より搬送アームを動作させた状態を示す説明図。同ウェーハ搬送装置の搬送アームをＦＯＵＰ内に進入させた状態を模式的に示す平面図。同ウェーハ搬送装置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。本発明の第４実施形態に係るウェーハ搬送装置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実施形態の基板搬送装置は、図１で示すようにウェーハ搬送装置２として構成されており、基板としてのウェーハＷを搬送するものとなっている。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装置２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装置２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、ウェーハ搬送装置２の構成について説明する。

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、カバー支持手段４によって搬送アーム２２の上方で支持されるカバー３とを備えている。

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。すなわち、本実施形態におけるベース２１はガイドレール２４上で搬送アーム２２を支持するものであるとともに、内部に組み込まれたアクチュエータ（図示せず）を用いることで、搬送アーム２２に、ガイドレール２４に沿った移動、壁面５１ａ，５１ｂに向けた伸縮動作、及び昇降動作を行わせることができるようになっている。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。

本実施形態におけるウェーハ搬送装置２は、上述したように搬送アーム２２上に設けられたカバー３と、このカバー３をベース２１上で支持するカバー支持手段４とを備えている点に大きな特徴がある。

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７参照）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７（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、ガイドレール２４の延在する方向に離間させ、搬送アーム２１に干渉しない適宜の位置においてベース２１より起立させた一対の支柱４１，４１と、これらにより上下方向にそれぞれ移動可能に支持された昇降ブロック４２，４２とから構成されている。昇降ブロック４２，４２はカバー３の本体部３１の上面３１ｂ（図７参照）を支持している。

ここで、図２（ａ），（ｂ）に示すウェーハ搬送装置２を、９０度異なる角度から見た図を図４（ａ）に示す。ベース２１は、上述したように、ガイドレール２４によって移動可能に支持されており、搬送アーム２２を支持するとともに、この搬送アーム２２に伸縮動作や昇降動作を行わせることができるようにしている。上述した一対の支柱４１，４１は、ベース２１の側面よりガイドレール２４に沿った方向に張り出されてから上方に向かって起立するものとなっており、この支柱４１，４１の上部で上記昇降ブロック４２，４２は支持されるようになっている。

なお、こうした構成に代えて、図４（ｂ）に示すようなウェーハ搬送装置５０２の構造にしても良い。すなわち、ベース５２１を、ガイドレール２４に沿った移動機構を備える直動プレート部５２１ａと、搬送アーム２２の伸縮動作や昇降動作を行わせるための機構を備える本体部５２１ｂとから構成し、カバー３を支持するためのカバー支持手段５０４を、直動プレート部５２１ａより上方に向かって起立させた支柱５４１と、その上部において昇降可能に支持させた昇降ブロック５４２によって構成してもよい。

図２，３に戻って、本実施形態におけるウェーハ搬送装置２を構成するカバー３は、搬送アーム２２と同じベース２１上で支持されていることから、搬送アーム２２とともにガイドレール２４に沿って移動可能となっている。さらには、支柱４１と可動ブロック４２との相対移動によってカバー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４１及び昇降ブロック４２を機能的に見た場合、これらはウェーハ面Ｆに対してカバー３を接離させるカバー接離手段ＭＶを構成しているといえる。

さらに、カバー３に設けられているガス供給口３４に対しては、上述したガス供給源かよりガスＧが供給される配管４３が接続されている。

上記のように構成したウェーハ搬送装置２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、搬送アーム２２の動作と同期してカバー接離手段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。

ここでは、一例として、一方の受け渡し位置であるロードポート６１に接続されたＦＯＵＰより、ロードロック室８１にウェーハＷを搬送する場合について説明を行う。

すなわち、図５に示すように、ウェーハ搬送装置２は、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の前に位置させる。そして、このロードポート６１の扉６１ａと、これに接続されたＦＯＵＰ６２の蓋部６２ａとを開放させ、搬送アーム２２を伸長させてエンドエフェクタ２３をＦＯＵＰ６２内に進入させる。この際、図３に示すように、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、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。この時点においては、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７参照）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。

そして、図２に示すように、搬送アーム２２を縮めて、エンドエフェクタ２３に保持されたウェーハＷをベース２１の上方に位置させる。こうすることで、ウェーハＷは、カバー３と相対することになる。この状態において、カバー接離手段ＭＶを用いてカバー３を下方に移動させることで、カバー３の内部空間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７参照）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。

この際、カバー３は、上述したように平面視においてウェーハＷよりやや大きい形状となっていることから、内部空間Ｓ内にウェーハＷを収容した場合でも、ウェーハＷの周囲に隙間が形成される。そのため、ガス供給口３４よりガスＧを供給することで、ウェーハＷの上面の雰囲気を形成していた空気はウェーハＷの周囲の隙間より効率よく外部に排出されて、内部空間Ｓの雰囲気を窒素ガスによって置換することが可能となっている。

また、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。

上記のようにウェーハＷの表面の雰囲気の置換と並行して、ベース２１がガイドレール２４に沿って移動し、ロードロック室８１の前に到達する。ウェーハＷの表面の雰囲気の置換を搬送の一部と並行して行うことで、時間の増加が生じないようになっている。

そして、図６に示すように、ロードロック室８１の扉８１ａ（図５参照）を開放させて、この内部に搬送アーム２２のエンドエフェクタ２３を進入させる。この際、カバー３はカバー接離手段ＭＶにより上昇させることで、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。そして、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、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。

上述したように、このウェーハ搬送装置２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７〜９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７（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、配管４３（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Ｓ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７（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８（ａ）に示すカバー３Ｃは、上述したカバー３Ａ（図７参照）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８（ｂ）に示すカバー３Ｄは、上述した３Ａ（図７参照）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９（ａ）に示すカバー３Ｅは、上述したカバー３Ｂ（図７参照）の構造と、カバー３Ｃ（図８参照）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９（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９（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基板搬送装置としてのウェーハ搬送装置２は、ベース２１により支持され、基板であるウェーハＷを保持して搬送する搬送アーム２２と、搬送アーム２２と同一のベース２１に設けられた支柱４１と、支柱４１を介して搬送アーム４２と相対し得る位置に配置され、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を供給するガス供給手段ＭＧとを備えており、搬送アーム２２によりウェーハＷを搬送させるに際し、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、搬送アーム２２によりウェーハＷを搬送させるに際し、ガス供給手段ＭＧによって搬送アーム２２の上方に配置されたカバー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できる。そのため、ウェーハＷ表面の周辺雰囲気を適切に変更することで、雰囲気による悪影響を抑制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を減らすことも可能となる。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、ガス供給手段ＭＧを備えるカバー３が、搬送アーム２２と同一のベース２１に設けられていることから、全体をコンパクト化して設置面積を抑制することも可能である。

そして、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ため、カバー接離手段ＭＶによってカバー３を動作させることで、ウェーハＷや搬送アーム２２とカバー３との干渉を避けることができる上に、搬送状態に応じてウェーハＷにカバー３を近接させ、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となっている。

また、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の縁部３１ａ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ため、カバー３に設けた壁部３２により、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となっている。

さらに、ベース２１を移動可能に支持するガイドレール２４を備えるように構成しているため、搬送アーム２２を長くすることなく、ウェーハＷを搬送可能とする範囲を拡大することができる上に、ベース２１に付随して搬送アーム２２とカバー３とを同時に移動させることができるため、ガイドレール２４に沿った方向にウェーハＷを搬送させる場合には、継続してウェーハＷ表面の雰囲気の置換を行うことができる。

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。

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装置２と、これを覆う筐体５１とを備え、筐体５１の壁面５１ａ，５１ｂに隣接してウェーハＷを受け渡すための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装置２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１０は、第２実施形態の基板搬送装置としてのウェーハ搬送装置１０２を示す模式図である。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。

本実施形態におけるウェーハ搬送装置１０２は、搬送アーム２２を支持するベース１２１の形状を平面視略矩形状とするとともに、カバー３を支持するカバー支持手段１０４の構造を第１実施形態とは異ならせている。

具体的には、搬送アーム２２の側方に支柱１４１を起立させて、その支柱１４１の上部に、ガイドレール２４と直交する水平方向に延びるカバー用レール１４４が設けられ、このカバー用レール１４４に可動ブロック１４５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１４５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。さらに、可動ブロック１４５には昇降ブロック１４６が垂直方向に移動可能となるよう支持され、この昇降ブロック１４６によりカバー３が支持されている。

上記のように構成することで、カバー用レール１４４及び可動ブロック１４５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を動作させることを可能としており、これらによりカバー移動手段ＭＨが構成されている。また、可動ブロック１４５に対して昇降ブロック１４６が相対移動することでカバー３を上下方向に移動可能としており、これらによって、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が構成されている。

このカバー３に設けられているガス供給口３４に対しては、前述のガス供給源からの配管１４３が接続されている。

このようなウェーハ搬送装置１０２も、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。この際、制御部Ｃｐは搬送アーム２２の動作と同期してカバー移動手段ＭＨとカバー接離手段ＭＶとによってカバー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の供給が行われる。

まず、図１１に示すように、カバー移動手段ＭＨによってカバー３をロードポート６１の直前にまで移動させることができる。そのため、搬送アーム２２を伸長させてＦＯＵＰ６２の内部に進入させウェーハＷを取り出す際に、予めカバー３をＦＯＵＰ６２の手前で待機させておき、ウェーハＷがＦＯＵＰ６２より取り出されて直ぐに、カバー３によりウェーハＷを覆い相対する状態とすることができる。この状態で、カバー接離手段ＭＶを用いてカバー３をウェーハＷに近接させてガスＧを供給するようにすると、ウェーハＷがエア雰囲気にさらされる時間を短くすることができる。

そして、搬送アーム２２を縮める動作と連動して、カバー移動手段ＭＨによってカバー３を移動させ、図１０の状態を経て、もう一方の受け渡し位置であるロードロック室８１（図６参照）の手前に移動させるまで、ウェーハＷとカバー３とを相対させた状態でガスＧを供給し続ける。ロードロック室８１の直前でカバー３は搬送アーム２２に連動した動作を止め、カバー接離手段ＭＶによって上昇する。そして搬送アーム２２によってウェーハＷはロードロック室８１の内部に移載される。

上記のように、本実施形態におけるウェーハ搬送装置１０２では、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができるとともに、搬送アーム２２による搬送中のウェーハＷに対して、より長時間ガスＧを供給することができ、ウェーハＷ表面の雰囲気置換による効果をより高めることができる。さらには、カバー３をウェーハＷとほぼ同じ大きさの小型のものとしながらも効果的にガスＧを供給することができるため、ガスＧの無駄を避けることもできる。

以上のように、本実施形態におけるウェーハ搬送装置１０２は、カバー３をガイドレール２４と直交する方向に移動可能に支持するカバー移動手段ＭＨを備えるように構成しているため、搬送アーム２２の動作と連動してカバー移動手段ＭＨによりカバー３を移動させることで、より長時間ウェーハＷを覆うことができ、ウェーハＷ表面の雰囲気置換による効果をより高めることが可能である。また、カバー３を小型化してガスＧの供給量をさらに削減することも可能である。

＜第３実施形態＞
図１２は、第３実施形態のウェーハ搬送装置２０２を示す模式図である。この図において、第１実施形態及び第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。

本実施形態におけるウェーハ搬送装置２０２は、ベース２１上でカバー支持手段２０４により支持されるカバー２０３が平面視略長方形状になっている点に特徴がある。具体的には、カバー２０３は長手方向をガイドレール２４と直交するように配置されており、ガイドレール２４を挟んで一方の受け渡し位置であるロードポート６１が隣接する壁面５１ａと、もう一方の受け渡し位置であるロードロック室８１が隣接する壁面５１ｂとに、短辺がそれぞれ近接するものとなっている。また、短辺の長さはベース２１よりもやや大きくしている。

図１３、図１４は、本実施形態におけるウェーハ搬送装置２０２を拡大して示した模式図であり、図１３（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１４（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１４（ｂ）はその状態における正面図である。これらの図において、第１実施形態及び第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。

以下、図１３及び図１４を用いて、ウェーハ搬送装置２０２の構成について説明する。

このウェーハ搬送装置２０２は、平面視略長方形状のカバー２０３を備えており、その下方に搬送アーム２２が配されている。カバー２０３は、カバー支持手段２０４によってベース２１上で支持されており、ガイドレール２４に沿ったベース２１の動作とともに移動することができる。

カバー２０３は長方形状である以外の構造は、ほぼ上述したカバー３Ｂ（図７参照）とほぼ同一の構造を備えており、矩形状に形成された本体部２３１と、その周縁より垂下するように設けられた壁部２３２とから構成され、これらにより下方に向かって開放された内部空間が形成されている。ただし、長手方向でガスＧの供給量が極度に不均一となることがないように、本体部２３１の上面２３１ｂには、中央に設けたガス供給口２３４に加え、これより長手方向に両側に離間させた位置にガス供給口２３４，２３４を設け、これら合計３箇所のガス供給口２３４〜２３４にガス供給用の配管２４３を分岐させて接続するようにしている。こうすることで、長手方向の３箇所よりガスＧが供給でき、カバー２０３の下方に向けて供給されるガスＧの分布を均一化することができる。もちろん、ガス供給口２３４は、３箇所に留まらず４箇所以上に設けても良い。なお、図７と同様に、ガス供給手段ＭＧについても構成されている。

カバー支持手段２０４は、上述した第１実施形態におけるカバー支持手段４（図２参照）と同様に構成されており、ガイドレール２４の延在する方向に離間させ、ベース２１上で起立させた一対の支柱２４１，２４１と、これらにより上下方向に移動可能にそれぞれ支持された昇降ブロック２４２，２４２により構成されている。そして、昇降ブロック２４２，２４２はカバー２０３の本体部２３１の上面２３１ｂを支持している。これら支柱４１及び昇降ブロック４２を機能的に見た場合、これらはウェーハ面Ｆに対してカバー３を接離させるカバー接離手段ＭＶを構成しているといえる。

ＦＯＵＰ６２よりウェーハＷを取り出す場合には、図１３に示すように、まず、ベース２１をＦＯＵＰ６２の前側に位置させる。この際、カバー２０３の短辺のうち一方がロードポート６１の扉６１ａの直前に位置することになる。

この状態より、ロードポート６１の扉６１ａとＦＯＵＰ６２の蓋部６２ａとを開放し、図１４に示すように、搬送アーム２２を伸長させてエンドエフェクタ２３をＦＯＵＰ６２内に進入させる。この状態でベース部２１を上昇させることで、エンドエフェクタ２３上でウェーハＷを保持することができる。

図１５は、この状態におけるＥＦＥＭ全体を示した平面図であり、この状態より搬送アーム２２を縮めてウェーハＷをＦＯＵＰ６２の外にまで取り出す。カバー２０３は、ＦＯＵＰ６２の直前にまで延びていることから、ウェーハＷがＦＯＵＰ６２外に取り出されて直ぐにウェーハＷとカバー２０３とは相対する位置関係となる。この状態において、カバー２０３はカバー接離手段（図１３，１４参照）によって下方に移動され、内部空間ＳによってウェーハＷの上方の一部を収容する。さらに、ガス供給手段（図７参照）によってガスＧの供給を開始する。

搬送アーム２２はさらに縮められて、ウェーハＷがベース２１の上方に位置する状態となる。この過程において、ガスＧがウェーハＷの表面に供給され続けることで、ウェーハＷの表面の雰囲気は継続してガスＧによって置換される。この際、搬送アーム２２によるウェーハＷの移動に合わせて、適宜ガス供給口２３４〜２３４のうち何れかが選択されて、ガスＧの供給先が変更されるようにしておけば、さらにガスＧの供給量を削減することもできる。

さらに、ベース２１は、ガイドレール２４に沿ってロードロック室８１の前にまで移動する。そして、ガスＧの供給を継続したままで、搬送アーム２２をロードロック室８１の手前にまで移動させる。その後、搬送アーム２２やウェーハＷにカバー２０３が干渉しないようにカバー２０３を僅かに上昇させるとともに、ロードロック室８１の扉８１ａを開放し、図１６に示すように搬送アーム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８１内に進入させる。この際、カバー２０３は、短辺の一方がロードロック室８１側にも近接するように延在していることから、ガスＧによるウェーハＷ表面の雰囲気の置換はウェーハＷがロードロック室８１に進入する直前まで継続して行うことができ、より長時間雰囲気の置換を行うことでウェーハＷ表面がエアに触れる時間を短くできるようになっている。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の位置を下げてウェーハＷをロードロック室８１内に載置することができる。

このウェーハ搬送装置２０２を用いる場合でも、上述した実施形態と同様、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。

以上のように本実施形態におけるウェーハ搬送装置２０２は、搬送アーム２２との間でウェーハＷを受け渡す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とがガイドレール２４を挟む両側に設定されており、カバー２０３がガイドレール２４と直交する方向に延在するように構成されていることから、ガイドレール２４の延在する方向及びこれに直交する方向の２軸に対してウェーハＷを搬送させるに際し、搬送中のウェーハＷの表面をカバー２０３によって長時間覆うことができるため、簡単な構成でありながら搬送中の基板表面にガスを有効に供給することが可能となる。

＜第４実施形態＞
図１７は、第４実施形態おけるウェーハ搬送装置３０２の構造を模式的に示したものである。この図において、第１〜第３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。

このウェーハ搬送装置３０２は、第１実施形態におけるウェーハ搬送装置２（図２参照）の構成を基にして、カバー３０３の形状を変更するとともに、ベース２１の上部にカバー受け部材３２５を設けたものとなっている。

具体的には、カバー３０３は、円盤上の本体部３３１と、その周縁より垂下するように形成された壁部３３２より構成されており、これらによって下方に開口された内部空間Ｓを形成されている。本体部３３１は第１実施形態のカバー３（図２参照）よりも大きく形成されており、搬送アーム２２がベース２１上で短縮された状態において、これ全体を内部空間Ｓに収容することができるようになっている。

また、ベース２１の上部には、円板状のカバー受け部材３２５が設けられている。カバー受け部材２２５は、平面視においてカバー３０３よりもやや大きな直径とされており、カバー３０３が下方に移動してきた場合に、カバー３０３における壁部３３２の開放端３３２ａとカバー受け部材３２５の上面３２５ａ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３３２ａと上面３２５ａ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３０３をウェーハＷに近接させた際に、カバー３０３の壁部３３２の開放端３３２ａ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３２５をベース２１に設けるように構成しているため、カバー３０３とカバー受け部材３２５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、上述した実施形態では、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いため、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３，２０３，３０３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３，２０３，３０３内にウェーハＷを収容することなく、カバー３，２０３，３０３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３，２０３，３０３を本体部３１，２３１，３３１のみで構成し、垂下する壁部３２，２３２，３３２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。

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２，１０２，２０２，３０２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基板搬送装置に用いることができる。

さらには、搬送アーム２２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もできる。

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。

２，１０２，２０２，３０２…ウェーハ搬送装置（基板搬送装置）
３，３Ａ〜３Ｇ，２０３，３０３…カバー
５…ウェーハ搬送室
２１…ベース
２２…搬送アーム
２４…ガイドレール
３１，２３１，３３１…本体部
３２，２３２，３３２…壁部
３２ａ，２３２ａ，３３２ａ…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
６１…ロードポート
８１…ロードロック室
３２５…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
Ｗ…ウェーハ（基板）

Claims

基板搬送装置を備えるＥＦＥＭであって、
前記基板搬送装置は、
基板搬送室内を移動して基板を搬送する搬送アームと、
前記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するガス供給部と、が設けられ、
前記カバーは、本体部とその周縁より下方に向けて延在する壁部とを備え、前記搬送アームの移動に伴い前記基板搬送室内を移動し、
前記搬送アームに基板を保持するとともに、基板に対してカバーを相対させ、この状態からカバーを下方に移動させて基板とカバーを近接可能であり、
前記ガス供給部は、前記本体部と壁部とにより構成される空間を窒素ガスで置換した後、窒素ガスの供給量を減少させる、ことを特徴とするＥＦＥＭ。
基板搬送装置を備えるＥＦＥＭであって、
前記基板搬送装置は、
基板搬送室内を移動して基板を搬送する搬送アームと、
前記基板を覆うことのできる本体部とその周縁より下方に向けて延在する壁部とを有するカバーと、
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するガス供給部と、が設けられ、
前記搬送アームは基板搬送室に露出し、
前記搬送アームに基板を保持するとともに、基板に対してカバーを相対させ、
この状態から基板とカバーとが近接可能であり、
前記ガス供給部は、前記基板の表面上を窒素ガスで置換した後、窒素ガスの供給量を減少させる、ことを特徴とする、
ＥＦＥＭ。