JP7183635B2 - 基板搬送機構、基板処理装置及び基板搬送方法 - Google Patents

基板搬送機構、基板処理装置及び基板搬送方法 Download PDF

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Description

本開示は、基板を搬送する技術に関する。
半導体デバイスの製造工程における基板処理を高いスループットで行う装置として、処理容器内に水平方向に並ぶ複数の基板処理部を設け、各基板処理部に各々基板である半導体ウエハ（以下「ウエハ」とする）を搬送し、一度に複数枚のウエハを処理する基板処理装置が知られている。このような基板処理装置は、例えば被処理対象のウエハが複数枚ストックされる基板載置部を備え、基板搬送装置により基板載置部から基板が取り出され、各基板処理部に夫々基板が搬送される。
例えば特許文献１には、水平に２×２の行列状に並べて配置された４台のステージにウェーハを受け渡す基板搬送ロボットにおいて、４枚のウェーハを水平に２×２の行列状に並べて搬送することができる基板搬送ロボットが記載されている。
また特許文献２には、１枚の基板をそれぞれ保持する複数のハンドリングアームを備えたトランスファーロボットが記載されている。そして複数の基板を収容するプロセスモジュールに対して基板を受け渡すにあたって、基板を保持した複数のハンドリングアームを左右方向に開き、基板を左右方向に離間させた状態で支持してプロセスモジュールに対して複数の基板を一括して受け渡す技術が記載されている。
特開２００６－２９４７８６号公報 特開２０１０－１５７７３６号公報
本開示はこのような事情の下になされたものであり、基板搬送機構により複数の基板を搬送するにあたって、異なるレイアウトで複数の基板を各々載置する複数のモジュールに対して基板を受け渡す技術を提供することにある。
本開示の基板搬送機構は、横方向に移動する移動体と、
前記移動体に支持される支持体と、
前記支持体に互いに離れて設けられる各々縦方向の第１の回動軸及び第２の回動軸と、
前記第１の回動軸から前方に向けて伸び、その先端側が前記支持体の外側で基板を支持する第１の基板支持領域をなす第１のアームと、
前記第２の回動軸から前方に向けて伸び、その先端側が前記支持体の外側で前記第１のアームに支持される基板とは別の基板を支持する第２の基板支持領域をなすように、第１のアームとは異なる高さに設けられる第２のアームと、
前記移動体に対して前記支持体を回動させるための縦方向の第３の回動軸と、
前記第１の基板支持領域と第２の基板支持領域との左右の距離が保たれるように前記支持体を回動させる第１の回動動作と、前記左右の距離が第１の距離と当該第１の距離よりも狭い第２の距離との間で変更されるように前記第１の回動軸及び第２の回動軸のうちの少なくとも一方の回動と共に前記支持体を回動させる第２の回動動作と、を切り替えて行う切り替え機構と、を備え、
前記第３の回動軸は、左右方向において前記第１の回動軸と、前記第２の回動軸との間に設けられ、
前記切り替え機構は前記第２の回動動作において、前記第１の回動軸及び第２の回動軸を回動させ、
基端側が前記第１の回動軸から左右の一方に向かって伸び、先端側が前方へ向かって伸びるように前記第１のアームは屈曲し、
基端側が前記第２の回動軸から左右の他方に向かって伸び、先端側が前方へ向かって伸びるように前記第２のアームは屈曲する。
本開示によれば、基板搬送機構により複数の基板を搬送するにあたって、異なるレイアウトで複数の基板を各々載置する複数のモジュールに対して基板を受け渡すことができる。
本実施の形態に係る真空処理装置を示す平面図である。 ロードロック室の斜視図である。 ウエハを平置きで支持する形態の真空搬送アームを示す斜視図である。 ウエハを段積みで支持する形態の真空搬送アームを示す斜視図である。 ウエハ保持部の回動動作を示す説明図である。 ウエハ保持部の回動動作を示す説明図である。 ウエハ保持部の回動動作を示す説明図である。 ウエハ保持部の回動動作を示す説明図である。 ウエハ保持部の側断面図である。 ウエハ保持部の縦断正面図である。 処理モジュールを示す断面図である。 ウエハ保持部と載置台とのウエハの受け渡しを示す平面図である。 本実施の形態に係る真空搬送装置の作用を示す説明図である。 本実施の形態に係る真空搬送装置の作用を示す説明図である。 ロードロック室におけるウエハの受け渡しを説明する説明図である。 ロードロック室におけるウエハの受け渡しを説明する説明図である。 本実施の形態に係る真空搬送装置の作用を示す説明図である。 本実施の形態に係る真空搬送装置の作用を示す説明図である。 本実施の形態に係る真空搬送装置の作用を示す説明図である。 本実施の形態に係る真空搬送装置の作用を示す説明図である。 本実施の形態に係る真空搬送装置の作用を示す説明図である。 ロードロック室におけるウエハの受け渡しを説明する説明図である。 ロードロック室におけるウエハの受け渡しを説明する説明図である。 真空搬送アームの他の例におけるウエハを平置きで支持する形態を示す斜視図である。 真空搬送アームの他の例におけるウエハを段積みで支持する形態を示す斜視図である。 ウエハ保持部の回動動作を示す説明図である。 ウエハ保持部の回動動作を示す説明図である。 ウエハ保持部の回動動作を示す説明図である。 ウエハ保持部の回動動作を示す説明図である。 真空搬送アームのさらに他の例におけるウエハを平置きで支持する形態を示す平面図である。 真空搬送アームの更に他の例におけるウエハを段積みで支持する形態を示す平面図である。
本実施の形態に係る基板処理装置の一例である真空処理装置について説明する。図１、図２に示すように、この真空処理装置は、その内部雰囲気が乾燥ガス、例えば乾燥した空気あるいは窒素ガスにより常圧雰囲気（空気の場合には大気雰囲気ということもできる）とされる矩形の常圧搬送室２を備えている。常圧搬送室２には、ウエハＷの搬送容器であるキャリアＣを載置するための搬入出ポート１が左右方向に５個並べて設置されている。搬入出ポート１側を手前側、常圧搬送室２側を奥側とすると、常圧搬送室２の正面壁には、前記キャリアＣの蓋と一緒に開閉されるドア１２が取り付けられている。常圧搬送室２内には、ウエハＷを搬送するための関節アームで構成された常圧搬送機構である常圧搬送アーム２０が設けられている。常圧搬送アーム２０は、図示しない移動機構を備え、移動機構により常圧搬送室２の長さ方向に向かって伸びるガイドレール２１に沿って移動できるように構成されている。常圧搬送室２、常圧搬送アーム２０、搬入出ポート１は、ローダーモジュールに相当する。
図１に示すように常圧搬送室２を手前側から見て奥側の壁の右寄り及び左寄りの位置には、夫々ロードロックモジュールであるロードロック室３Ａ、３Ｂが設けられている。ロードロック室３Ａ、３Ｂは、搬入出ポート１から奥側を見て、真空搬送室９の横方向の中心を通る中心軸に対して互いに鏡像対称に構成されている。
ロードロック室３Ａ、３Ｂは鏡像対称であることから、ここでは右側のロードロック室３Ａについて説明する。図１、図２に示すようにロードロック室３Ａは、形状が真空処理装置の左右方向に伸びる矩形の真空容器３０を備えている。真空容器３０における常圧搬送室２側の側面には、搬送口３１が形成され、搬送口３１には、ゲートバルブ３２が設けられている。またロードロック室３Ａの搬送口３１からロードロック室３Ａ内を見て左側の面には、ウエハＷの搬送口３３が形成され、搬送口３３は、搬送口３３を開閉するゲートバルブ３４を介して、共通の真空搬送室９が接続されている。
図２に示すようにロードロック室３Ａの内部には、搬送口３３側から見て、手前側と奥側とにこの順で並ぶように、ウエハＷを水平な姿勢で載置するウエハ載置棚３００Ａ、３００Ｂが設けられている。ウエハ載置棚３００Ａ、３００Ｂは、３本の支柱３５と、各支柱３５から水平に伸び出す爪部３６を備えており、この爪部３６にウエハＷの周縁部を支持させることにより、ウエハＷを水平な姿勢で保持することができる。
爪部３６は、各支柱３５の異なる２つの高さ位置に設けられており、各ウエハ載置棚３００Ａ、３００Ｂは、各々ウエハＷを２段で保持することができる。この時ウエハ載置棚３００Ａの上段側のウエハＷの保持する高さ位置と、ウエハ載置棚３００Ｂの上段側のウエハＷの保持する高さ位置とは同じであり、ウエハ載置棚３００Ａの下段側のウエハＷの保持する高さ位置と、ウエハ載置棚３００Ｂの下段側のウエハＷの保持する高さ位置とは同じである。
なお各支柱３５は、各々搬送口３１側及び搬送口３３側からロードロック室３Ａ内にウエハＷを搬入しようとしたときに、ウエハＷと干渉しない位置に設けられている。また爪部３６は、常圧搬送アーム２０及び後述の真空搬送アーム５を昇降させたときに各アームと干渉しないように位置に設けられている。
またロードロック室３Ａは、ロードロック室３Ａ内を排気して真空雰囲気とするための図示しない排気口が形成されると共に、ロードロック室３Ａ内に不活性ガス例えば窒素（Ｎ２）ガスを供給して大気雰囲気（常圧雰囲気）にするための図示しないガス供給口が設けられている。これによりロードロック室３Ａ内を真空雰囲気と常圧雰囲気との間で切り替えることができる。
図１に示すように真空搬送室９は手前側から奥側に向かって伸びる概略矩形に構成され、底面部にその内部を真空雰囲気とするための排気口９Ａが形成され、排気口９Ａは、真空排気部１０に接続されている。また搬入出ポート１から見て真空搬送室９の左右の側面には、処理モジュール６が各々接続されている。図１に示すように真空搬送室９における中心部から外れた位置、ここでは、搬入出ポート１から見て真空搬送室９の手前寄りの位置における中心部の右側の側壁の手前に基板搬送機構である真空搬送アーム５が設けられている。
図３、図４に示すように真空搬送アーム５は、基台５０に接続された下段腕部５１と、下段腕部５１の先端に連結された上段腕部５２と、を備えている。基台５０及び下段腕部５１と、下段腕部５１及び上段腕部５２と、は、夫々鉛直に伸びる回動軸５０Ａ、５１Ａを介して鉛直軸周りに回動自在に連結された多関節アームとして構成されている。また基台５０に図示しない昇降機構が設けられており、下段腕部５１及び上段腕部５２が昇降自在に構成されている。基台５０、下段腕部５１、上段腕部５２は、移動体に相当する。
上段腕部５２の先端には、ウエハＷを保持するウエハ保持部５００が設けられている。ウエハ保持部５００は、第１のアーム５３、第２のアーム５４及び第１のアーム５３及び第２のアーム５４を支持する支持体である回動体５５を備えている。ウエハ保持部５００は、回動体５５の中心部を通り鉛直方向に伸びる第３の回動軸５５Ａを介して上段腕部５２の先端に回動自在に接続されている。
図３、図４中の回動体５５から見て、第１のアーム５３の先端側が伸びる方向を前方とすると、詳しくは後述するが、ウエハ保持部５００は図３に示すように第１のアーム５３と、第２のアーム５４と、が左右に距離をあけて伸びる形態と、図４に示すように第１のアーム５３と、第２のアーム５４と、が上下に揃った位置を伸びる形態とを切り替えることができる。ウエハ保持部５００の構成を説明するにあたっては、図３の状態をもとに説明する。
図３に示すように回動体５５は、平面で見て左右方向に伸びる部材である。回動体５５の上面における左側の端部寄りの位置には、鉛直方向に伸びる第１の回動軸５３Ａを介して第１のアーム５３が接続されている。また回動体５５の上面における右側の端部寄りの位置には、鉛直方向に伸びる第２の回動軸５４Ａを介して第２のアーム５４が接続されている。なおこの例では、第１の回動軸５３Ａと、第２の回動軸５４Ａと、は第３の回動軸５５Ａに対して対称な位置に設けられている。
第１のアーム５３の基端の下面側には、第１のアーム５３先端側の下面の高さ位置を第２のアーム５４に保持されたウエハＷの上面の高さ位置よりも高くするための台座部５３Ｂが設けられている。なお第１のアーム５３の上面の高さ位置と第２のアーム５４の上面の高さ位置との距離は、ロードロック室３Ａ、３Ｂ内に設けられた各ウエハ載置棚３００Ａ、３００Ｂにおける上段側のウエハＷを保持する高さ位置と下段側のウエハＷを保持する高さ位置との距離と揃うように設定されている。
第１のアーム５３は、基端側が第１の回動軸５３Ａから左前方に向かって伸び、先端側が前方に向かって伸びるように屈曲している。なお第１のアーム５３を前方に向かって見たときに、第１のアーム５３の先端側は、第１の回動軸５３Ａから左側に、第１の回動軸５３Ａと回動体５５の中心部との間の離間距離と同じ距離だけ離れるように構成されている。
第２のアーム５４の下面には、台座部が設けられておらず、第２のアーム５４は、基端側が第２の回動軸５４Ａから右前方に向かって伸び、先端側が前方に向かって屈曲している。また第２のアーム５４を前方に向かって見たときに、第２のアーム５４の先端側は、第２の回動軸５４Ａから右側に、第１の回動軸５３Ａと回動体５５の中心部との間の離間距離と同じ距離だけ離れるように構成されている。なお第１のアーム５３と、第２のアーム５４とは平面で見たときに第３の回動軸５５Ａを通り前後方向に伸びる軸線Ｌに対して鏡面対称となっている。
第１のアーム５３の先端側の前後方向に伸びる部位には、回動体５５の外側において長さ方向に沿って２枚のウエハＷを支持する第１の基板支持領域５０１が形成され、第２のアーム５４の先端側の前後方向に伸びる部位には、回動体５５の外側において長さ方向に沿って２枚のウエハＷを支持する第２の基板支持領域５０２が形成されている。
図３の状態にて、第１の基板支持領域５０１における２枚のウエハＷの支持領域と、第２の基板支持領域５０２における２枚のウエハＷの支持領域とは、互いに軸線Ｌに対して鏡面対称に配置されている。
以上説明した図３に示す形態は、後述の処理モジュール６に対してウエハＷを受け渡すときに第１のアーム５３、第２のアーム５４がとる形態である。そして図４に示す形態は、ロードロック室３Ａ、３Ｂに対してウエハを受け渡すときに第１のアーム５３、第２のアーム５４がとる形態である。
図５Ａ～５Ｄは、図３に示す形態と、図４に示す形態と間の第１のアーム５３、及び第２のアーム５４の形態の変化を示す。なお図３では、第１の基板支持領域５０１と第２の基板支持領域５０２とが左右に離間するように配置されることから以下明細書中では、「ウエハＷを平置きで支持する形態」と呼び、図４では、第１の基板支持領域５０１と第２の基板支持領域５０２とが上下に重なるように配置されることから以下明細書中では、「ウエハＷを段積みで支持する形態」と呼ぶものとする。
図５Ａは、図３に示す形態であり、この形態から回動体５５を上方から見て反時計回りに回動する。この時第１のアーム５３、及び第２のアーム５４は、回動体５５の回動に合わせて、上方から見て回動体５５に対して時計回りに回転する。このように回動体５５の回動に合わせて第１のアーム５３、及び第２のアーム５４を回動させることにより、第１のアーム５３、及び第２のアーム５４は、先端の向きが保たれ、互いに平行な状態を維持する。
そして第１のアーム５３、第２のアーム５４及び回動体５５を回動させることにより図５Ａの形態から図５Ｂに示すように第１のアーム５３、及び第２のアーム５４の先端の距離が徐々に近くなる。さらに第１のアーム５３、第２のアーム５４及び回動体５５を回動させることで、第２のアーム５４が第１のアーム５３の下方にもぐる。そして図５Ａの形態から回動体５５を１８０°回動させると、図５Ｄに示すように第１のアーム５３及び第２のアーム５４に夫々形成された第１の基板載置領域５０１及び第２の基板載置領域５０２が平面視、軸線Ｌ上に揃い互いに重なる。これによりウエハＷを平置きで支持する形態から、ウエハＷを段積みで支持する形態に切り替えることができる。
また図５Ａから図５Ｄの逆の動作、即ち図５Ｄ、５Ｃ、５Ｂ、５Ａの順で動作させることにより、ウエハＷを段積みで支持する形態からウエハＷを平置きで支持する形態に戻る。
既述のようにウエハ保持部５００は、回動体５５と、第１のアーム５３及び第２のアーム５４を互いに独立して回動させることができる。そのような駆動機構の一例を図６、７に示す。図６、図７は、夫々ウエハ保持部５００の側断面図及び縦断正面図を示す。図６、図７に示すように上段腕部５２の内部には基台５０側の図示しないモータにより駆動されるベルト９１を備え、ベルト９１は、第３の回動軸５５Ａを鉛直軸周りに回動させるように設けられ、第３の回動軸５５Ａを回動させることにより回動体５５が上段腕部５２に対して独立して回動する。
また上段腕部５２の内部の先端側には、プーリ９３が設けられ、プーリ９３には、第３の回動軸５５Ａの内部を上方に向かって伸びるアーム用回動軸９０の下端が接続されている。なお第３の回動軸５５Ａと、アーム用回動軸９０と、の間には、わずかな隙間が設けられており、第３の回動軸５５Ａと、アーム用回動軸９０と、互いに干渉しないように回動することができる。またアーム用回動軸９０の上端には、回動体５５内部に設けられたギア９４に接続されており、ギア９４の回転により、第１のギアボックス９５内のギアが回動し、第１の回動軸５３Ａを介して、第１のアーム５３が回動する。またギア９４の回転により、第２のギアボックス９６内のギアが回動し、第２の回動軸５４Ａを介して、第２のアーム５４が回動する。このような構成により第１のアーム５３及び第２のアーム５４と、回動体５５とを互いに独立して回動させることができる。
そしてベルト９１、９２をいずれも回転させたとき、例えばベルト９１、９２を同じ方向に同時に回転させたときには、第１のアーム５３、及び第２のアーム５４が回動体５５の回動に合わせて、回動体５５の回動方向と同じ方向に回動する。このように第１のアーム５３、及び第２のアーム５４を回動体５５の回動に合わせて回動させることで、回動体５５に対する第１のアーム５３、及び第２のアーム５４の相対的な位置が変わらない。このように第１のアーム５３及び第２のアーム５４を回動体５５に対して相対的に回動させずに、回動体５５を回動させることで、第１のアーム５３と第２のアーム５４と、の間の距離を一定にしたまま回動体５５を回動させる第１の回動動作を行うことができる。
また２本のベルト９１、９２のうちベルト９１のみを回転させることで、第１のアーム５３、及び第２のアーム５４の先端側が伸びる方向を変えずに回動体５５だけ回動させることができる。この時第１のアーム５３、及び第２のアーム５４は、回動体５５に対して相対的に回動することで、図５Ａ～Ｄに示すように第１のアーム５３と第２のアーム５４と、の間の距離を変更することができ、例えば図３に示すウエハＷを平置きで支持する形態と、図４に示すウエハＷを段積みで支持する形態とを切り替える第２の回動動作を実行することができる。
続いて処理モジュール６について、図８の縦断側面図を参照しながら説明する。２つの処理モジュール６は、ウエハＷにプラズマＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）により成膜する成膜モジュールであり、２つとも同様に構成され、処理モジュール６間で互いに並行してウエハＷの処理を行うことができる。処理モジュール６は、平面視、矩形の真空容器（処理容器）６１を備えており（図１参照）、真空容器６１の側壁にはゲートバルブＧによって開閉されるウエハＷの搬送口６２が開口している。図８中の符号６３は真空容器６１の底面に開口した排気口であり、排気管６４を介して真空ポンプ６５に接続されている。図８中の符号６６は排気管６４に介設された圧力調整部であり、真空容器６１内が所望の圧力の真空雰囲気となるように真空ポンプ６５による排気口６３からの排気量を調整する。
真空容器６１内には、搬送口６２から見て、手前から奥に向けてウエハＷを載置する載置台６７Ａ、６７Ｂが列をなしてこの順に設けられ、この載置台６７Ａ、６７Ｂの列は搬送口６２から見て左右に並べられて設けられることで、平面で見てウエハＷは真空容器６１内に２×２の行列状に、合計４枚載置される。載置台６７Ａ、６７Ｂは互いに同様に構成されており、円形且つ水平に形成されている。図９に示すように搬送口６２から見て左側の載置台６７Ａと、載置台６７Ｂと、は、夫々ウエハＷを平置きで支持する形態としたウエハ保持部５００における第１のアーム５３の基端側の第１の基板支持領域５０１と、先端側の第１の基板支持領域５０１と、に対応する位置に設けられている。また搬送口６２から見て右側の載置台６７Ａと、載置台６７Ｂと、は、夫々ウエハＷを平置きで支持する形態としたウエハ保持部５００における第２のアーム５４の基端側の第２の基板支持領域５０２と、先端側の第２の基板支持領域５０２と、に対応する位置に設けられている。図８中の符号７０は載置台６７Ａ、６７Ｂに各々埋設されたヒーターであり、載置台６７Ａ、６７Ｂに載置された各ウエハＷを３００℃～４５０℃に加熱する。
図８中の符号６８は真空容器６１の底面の中央部を貫通する支柱であり、当該支柱６８の上端からは４つの支持アーム６９が水平に放射状に伸びて、載置台６７Ａ、６７Ｂを下方側から支持している。支柱６８の下端側は、真空容器６１の下方外側で昇降機構７１に接続されており、当該昇降機構７１により支柱６８及び支持アーム６９を介して載置台６７Ａ、６７Ｂが、図８中に実線で示す位置と鎖線で示す位置との間で昇降する。実線で示す位置は、ウエハＷを処理するための処理位置であり、鎖線で示す位置は、載置台６７Ａ、６７Ｂと上記の真空搬送アーム５との間でウエハＷを受け渡すための受け渡し位置である。なお、図８中の７２は、真空容器６１内を気密に保つためのシール部材である。
図８、図９に示すように各載置台６７Ａ、６７Ｂには、第１のアーム５３及び第２のアーム５４を避けるように３つの貫通孔７３が形成されており（図８では２つのみ表示している）、各貫通孔７３には真空搬送アーム５との間でウエハＷを受け渡すために昇降する昇降ピン７５が設けられている。図８中の符号７４は、昇降ピン７５を昇降させる昇降機構７４であり、真空容器６１の下方の外側に設けられている。なお図８中の７６は、真空容器６１内の気密性を確保するためのベローズである。
真空容器６１の天井において載置台６７Ａ及び６７Ｂの上方には、絶縁部材７７Ａを介してガスシャワーヘッド７７が各々設けられている。ガスシャワーヘッド７７の下面は載置台６７Ａ、６７Ｂに対向し、当該下面にはガス吐出孔７８が多数、分散して配設されている。またガスシャワーヘッド７には整合器７０１を介して高周波電源７０２が接続される。また載置台６７Ａ、６７Ｂ内には、図示しない下部電極が埋設されており、下部電極は、接地電位に接続されている。図８中の符号７９はガス供給部であり、ガスシャワーヘッド７７に四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）、水素（Ｈ２）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス、窒素（Ｎ２）ガスを夫々独立して供給し、これらのガスがガス吐出口７８から各々吐出される。
処理モジュール６によるウエハＷの成膜処理について説明すると、受け渡し位置に位置する２つの載置台６７Ａ、２つの載置台６７ＢにウエハＷが載置された後、ヒーター７０によりウエハＷが加熱されると共に載置台６７Ａ、６７Ｂが上昇して処理位置に移動する。次いで、ガスシャワーヘッド７７から成膜用のガスとしてＴｉＣｌ４ガスを供給し、ウ
エハＷの表面に吸着させる。さらに反応ガスとしてＡｒガス及びＨ２ガスを供給する。さらに高周波電源７０２からガスシャワーヘッド７７と載置台６７Ａ、６７Ｂ内の下部電極との間に高周波電力を印加することにより供給された反応ガスを容量結合によりプラズマ化する。これによりＴｉＣｌ４ガスとＨ２ガスとが活性化されて反応し、ウエハＷの表面にＴｉ（チタン）の層が成膜される。
このようにＴｉＣｌ４ガスの吸着、Ａｒガス及びＨ２ガスの供給と共に反応ガスのプラズマ化を順番に複数回繰り返す。これにより上記のＴｉ層の形成が繰り返し行われて、所望の膜厚を有するＴｉ膜が形成される。


真空処理装置は、図１に示すように真空処理装置内におけるウエハＷの搬送、真空搬送アーム５におけるウエハ保持部５００の切り替え機構の駆動、処理モジュール６における成膜処理のプロセス、ロードロック室３Ａ、３Ｂにおける雰囲気の切り替えを制御する制御部１００を備えている。制御部１００は例えば図示しないＣＰＵと記憶部とを備えたコンピュータからなり、この記憶部には処理モジュール６における成膜処理のレシピや、当該真空処理装置において、常圧搬送アーム２０及び真空搬送アーム５によるウエハＷの搬送行うためのステップ（命令）群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリカードなどの記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。
続いて真空処理装置の作用について説明する。図１０に示すようにウエハＷを収容したキャリアＣが搬入出ポート１上に載置されると、当該キャリアＣ内のウエハＷが、常圧搬送アーム２０によって取り出され、ロードロック室３Ａ、３Ｂのウエハ載置棚３００に受け渡される。そしてロードロック室３Ａ、３Ｂの各ウエハ載置棚３００にウエハＷを載置した後、常圧搬送アーム２０を常圧搬送室２に退避させ、ゲートバルブ３２を閉じ、ロードロック室３Ａ、３Ｂ内の雰囲気を真空雰囲気に切り替える。
続いて、図１１に示すように例えばロードロック室３Ａと真空搬送室９との間のゲートバルブ３４を開き、真空搬送アーム５のウエハ保持部５００をウエハＷを段積みで支持する形態に切り替えてロードロック室３Ａに進入させる。この時図１２に示すように第２のアーム５４がロードロック室３Ａにおける下段側の２枚のウエハＷの下方に進入し、第１のアーム５３が上段側の２枚のウエハＷの下方に進入する。そして図１３に示すように真空搬送アーム５を上昇させると、第１及び第２のアーム５３、５４は、ロードロック室３Ａ内の４枚のウエハＷを一括して掬い上げる。
次いで図１４に示すように真空搬送アーム５をロードロック室３Ａから真空搬送室９に退避させ、ゲートバルブ３４を閉じる。さらに真空搬送アーム５の回動体５５を回動させてウエハＷを平置きで支持する形態に切り替える（第２の回動動作を実行する）。
そして図１５に示すように例えば真空処理装置の手前側から見て、真空搬送室９の右側の処理モジュール６のゲートバルブＧを開き、ウエハＷを平置きで支持する形態でウエハ保持部５００を処理モジュール６内に進入させる。
この時ウエハ保持部５００を処理モジュール６に進入させたときに真空搬送アーム５に支持されている４枚のウエハＷは、夫々処理モジュール６の４台の載置台６７Ａ、６７Ｂの上方に位置する。そして、各載置台６７Ａ、６７Ｂに設けられた昇降ピン７５を上昇させて、昇降ピン７５により真空搬送アーム５に支持されているウエハＷを夫々突き上げて受け取る。さらに真空搬送アーム５を真空搬送室９に退避させ、昇降ピンを下降させ、各載置台６７Ａ、６７Ｂにウエハを載置する。このように４枚のウエハＷは、夫々対応する載置台６７Ａ、６７Ｂに一括して受け渡される。
同様に真空処理装置の手前側から見て真空搬送室９の左側に設けられた処理モジュール６にロードロック室３Ｂ内に搬送されたウエハＷが真空搬送アーム５によって一括して受け渡される。その後各処理モジュール６にて、ウエハＷに既述の成膜処理が行われる。
各処理モジュール６で成膜処理を終えると、図１６に示すように各載置台６７Ａ、６７ＢのウエハＷを昇降ピン７５で突き上げた状態とし、例えば手前側から見て右側の処理モジュール６におけるゲートバルブＧを開く。そしてウエハ保持部５００をウエハＷを平置きで支持する形態で処理モジュール６に進入させる。この時第１のアーム５３及び第２のアーム５４は、夫々対応するウエハＷの下方に第１の基板支持領域５０１、第２の基板支持領域５０２を揃える位置に進入しており、昇降ピン７５を下降させることで４枚のウエハＷが一括して第１のアーム５３、第２のアーム５４に受け渡される。なお図１６～１８では、処理済みのウエハＷにハッチングを付して示している。
次いで図１７に示すようにウエハ保持部５００を真空搬送室９に退避させ、さらにウエハ保持部５００をウエハＷを段積みで支持する形態に切り替える。その後、図１８に示すようにロードロック室３Ａの真空搬送室９側のゲートバルブ３４を開き、真空搬送アーム５をウエハＷを段積みで支持する形態でロードロック室３Ａに進入させる。この時図１９示すように第１のアーム５３及び第２のアーム５４の先端側に支持されているウエハＷが夫々ウエハ載置棚３００Ｂの上段側及び下段側のウエハＷを保持する爪部３６の上方に位置する。また第１のアーム５３及び第２のアーム５４の基端側に支持されているウエハＷが夫々ウエハ載置棚３００Ａの上段側及び下段側のウエハＷを保持する爪部３６の上方に位置する。さらに図２０に示すように真空搬送アーム５を下降させることにより、第１のアーム５３及び第２のアームに保持されたウエハＷがウエハ載置棚３００Ａ、３００Ｂに受け渡される。
その後真空搬送アーム５を真空搬送室９に退避させ、ロードロック室３Ａにおいては、ゲートバルブ３４を閉じた後、常圧雰囲気に切り替える。さらに常圧搬送室２側のゲートバルブ３２を開き、常圧搬送アーム２０により、ウエハ載置棚３００Ａ、３００Ｂに支持された４枚の処理済みウエハＷをキャリアＣに戻す。
さらに真空搬送アーム５は、真空搬送装置の手前側から見て真空搬送室９の左側の処理モジュール６から処理済みのウエハＷを取り出し、同様にロードロック室３Ｂに搬送する。その後常圧搬送アーム２０により、ロードロック室３Ｂから処理済みのウエハＷを取り出し、キャリアＣに搬送する。
ところで真空処理装置においては、装置のスループットを向上させるために処理モジュールを基板を各々保持する載置台を水平に複数、例えば実施の形態に示したように載置台６７Ａ、６７Ｂを２×２の行列状に４台設けた構成とし、各々の載置台６７Ａ、６７ＢでウエハＷの処理をする装置が知られている。このような装置においては装置のスループットをさらに向上させるため、処理モジュールに基板を搬送する真空搬送機構を、従来は２×２の行列状に配置された４枚の基板を平置きで支持し、一括して受け渡しを行う装置としていた。
しかしながら従来型の４枚の基板を平置きで支持する真空搬送機構の場合には、処理モジュールに搬入する基板を真空搬送機構に受け渡すためのモジュール、例えば真空搬送機構が設けられる真空搬送室９に接続されるロードロックモジュール側においても同様に４枚の基板を２×２の行列状に平置きで配置し、基板を真空搬送機構に一括して受け渡すようにする必要がある。そのためロードロックモジュール側に水平に４枚の基板を載置する領域を確保する必要があり装置の設置面積が大型化してしまう問題がある。
またロードロックモジュール側において、水平に並ぶ基板の枚数を少なくすることで、例えば基板を２枚×２段の段積みとすることで装置の設置面積の大型化を避けることができる。しかしながらこの場合には、２×２の行列状に載置台が設けられた処理モジュールに基板を搬送するにあたって真空搬送装置を水平に２枚の基板を支持する構成として基板を２枚ごと２回アクセスさせる必要がある。あるいは真空搬送機構を２枚×２段の段積み保持する機構を採用し、基板を２段の段積みで受け取り、処理モジュール側に新たに段積みで支持された基板を平積みで支持するように展開する移載機構を設け、基板を平積みで支持するように展開する工程が必要になるなどスループットが低下する問題がある。
また処理モジュール内に移載機構を設けることでパーティクル発生の要因ともなるおそれがある。
上述の実施の形態によれば、真空搬送アーム５において回動体５５に鉛直軸方向に伸びる第１の回動軸５３Ａ及び第２の回動軸５４Ａを互いに離間するように設けている。さらに第１のアーム５３を第１の回動軸５３Ａから左側に向かって伸び、先端側が前方に屈曲するように設け、第２のアーム５４を第２の回動軸５４Ａから右側に伸び、先端側が前方に屈曲するように、第１のアーム５３と異なる高さに設けている。
そして第１のアーム５３の先端側と、第２のアーム５４の先端側とに夫々、互いに異なるウエハＷを第１のアーム５３、第２のアーム５４の長さ方向に２枚保持する第１の基板支持領域５０１と第２の基板支持領域５０２とを設けている。また回動体５５に第３の回動軸５５Ａを設け、第１の基板支持領域５０１と第２の基板支持領域５０２との左右の距離を変更するように回動体５５を回動させる第１の回動動作と、第１の基板支持領域５０１と第２の基板支持領域５０２との互いの距離を変化させずに回動体５５を回動させる第２の回動動作と、を切り替えることができるように構成している。
そのためウエハＷを左右に離間し水平に２×２の行列状に並べて支持する平置きの状態と、ウエハＷを上下に２枚×２段に配置して支持できる段積みの状態で切り替えることができる。このような真空搬送アーム５を真空処理装置に適用することで、処理モジュール６及びロードロック室３Ａ、３Ｂのレイアウトを広く選択することができる。
従って処理モジュール６に２×２の行列状に並ぶ複数の載置台６７Ａ、６７Ｂを設け、ロードロック室３Ａ、３ＢをウエハＷを２枚×２段の段積みで保持する構成とした場合においても、真空搬送アーム５により、複数の載置台６７Ａ、６７Ｂ及びウエハＷを段積みで保持するロードロック室３Ａ、３Ｂのいずれに対してもウエハＷを一括で受け渡すことができる。そのため装置の大型化を抑制しながら、スループットを改善することができる。
また真空搬送アーム５は、ウエハＷを支持するアームを３本備えていてもよい。例えば図２１、図２２に示すように例えば第３の回動軸５５Ａと重なるように第４の回動軸５６Ａを設け、第４の回動軸５６Ａから先端側が前方に伸び、第１のアーム５３と、第２のアーム５４と、の間の高さ位置に位置する第３のアーム５６を設ける。そして第３のアーム５６の先端側に第１の基板支持領域５０１及び第２の基板支持領域５０２の各々で保持するウエハＷと異なるウエハＷを保持する第３の基板支持領域５０３を設けている。さらに第３のアーム５６も回動体５５の回動角度によらず常に前方に向かって伸びる姿勢を維持する。従って第１のアーム５３の先端側、第２のアーム５４の先端側及び第３のアーム５６は、常に平行となっている。
このような構成の真空搬送アーム５において、図２３Ａに示すように回動体５５を第１の回動軸５３Ａが左側、第２の回動軸５４Ａを右側に移動するように回動させることで第１の基板支持領域５０１、第２の基板支持領域５０２及び第３の基板支持領域５０３が左右方向に離れるように配置され、６枚のウエハＷを平置きで支持する形態となる。さらに図２３Ａの状態から回動体５５を上方から見て反時計回りに回動すると、図２３Ｂ、図２３Ｃに示すように第１のアーム５３の先端側、第２のアーム５４の先端側及び第３のアーム５６が互いに平行を維持したまま、互いの距離を徐々に短くする。そして図２３Ａの状態から回動体５５を上方から見て反時計回りに１８０°回動させると図２３Ｄに示すように第１の基板支持領域５０１、第２の基板支持領域５０２及び第３の基板支持領域５０３の水平方向の位置が互いに揃い、上下方向にウエハを３段の段積みで支持する形態とすることができる。
このような真空搬送アーム５を用いることで処理モジュール６に設ける載置台６７Ａ、６７Ｂを搬送口側から見て３列×２行の行列状に配置し、ロードロック室３Ａ、３Ｂを３段の構成とすることができる。
さらに図２４Ａ、２４Ｂに真空搬送アーム５の更に他の例を示す。この真空搬送アーム５のウエハ保持部５００は、回動体５５に互いに離間するように設けられた鉛直方向に伸びる第１の回動軸５３Ａと、第２の回動軸５４Ａと、を備えている。第１のアーム５３は、第１の回動軸５３Ａから左側前方に伸びだし、先端側が屈曲して前方に伸びている。また第１のアーム５３の第１の回動軸５３Ａから前方に向かって屈曲する部位までの距離は、第１の回動軸５３Ａと、第２の回動軸５４Ａと、の離間距離と同じ距離に設定されている。さらに第２のアーム５４は第２の回動軸５４Ａから前方に向かって伸びるように構成されている。そして第１のアーム５３及び第２のアーム５４には夫々ウエハを保持する第１の基板支持領域５０１及び第２の基板支持領域５０２が設けられている。
このような真空搬送アーム５において、図２４Ａに示すように第１の回動軸５３Ａを通り前後方向に伸びる軸線Ｌ´と第１のアームの基端側の部位が伸びる方向のなす角度θ１と、軸線Ｌ´と、回動体５５の伸びる方向がなす角度θ２とが同じ角度となるように回動体５５を回動させることにより、第１の基板支持領域５０１と、第２の基板支持領域５０２と、が左右に離間しウエハＷを平置きで支持する形態とすることができる。
さらに回動体５５を図２４Ａの状態から反時計回り方向に回動させ、図２４Ｂに示すように回動体５５を第１のアーム５３の下方に揃えることで、第２のアーム５４も第１のアーム５３の下方に揃う位置に移動する。この時第１の基板支持領域５０１と、第２の基板支持領域５０２と、の位置が揃い、ウエハＷを段積みで支持する形態とすることができる。このような構成とした場合にも回動体５５を回動させることで、真空搬送アーム５のウエハ保持部５００をウエハＷを平置きで保持する状態と、ウエハを段積みで保持する状態とで切り替えることができるため同様の効果を得ることができる。
さらに支持体に第２の回動動作において、平行される第１のアーム５３と第２のアーム５４と間の第２の距離は、第１の基板支持領域と第２の基板支持領域とが上下に重なることは必須ではなく、第２の回動動作を行った時に第１の基板支持領域と第２の基板支持領域との左右の距離が、第１の距離で平行に並ぶ状態と、第１の距離よりも狭い第２の距離で平行に並ぶ状態との間で切り替えられれば良い。
さらには第１の基板支持領域、第２の基板支持領域及び第３の基板支持領域にて支持される基板の枚数は夫々２枚とは限らず、１枚あるいは、３枚以上であってもよい。また基板搬送機構は、ロードロック室と、処理モジュールと、の間で基板を受け渡すことは必須ではなく。例えば真空搬送室９に複数の基板を仮置きするための仮置き部を接続し、仮置き部と、処理モジュールとの間で基板を受け渡す基板搬送機構に適用してもよい。
以上に検討したように、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
２ 常圧搬送室
３Ａ，３Ｂ ロードロック室
６ 処理モジュール
５ 真空搬送アーム
５３ 第１のアーム
５３Ａ 第１の回動軸
５４ 第２のアーム
５４Ａ 第２の回動軸
５５ 回動体
５５Ａ 第３の回動軸
５６ 第３のアーム
５６Ａ 第４の回動軸
５００ ウエハ保持部
５０１ 第１の基板支持領域
５０２ 第２の基板支持領域
５０３ 第３の基板支持領域
Ｗ ウエハ

Claims (8)

  1. 横方向に移動する移動体と、
    前記移動体に支持される支持体と、
    前記支持体に互いに離れて設けられる各々縦方向の第１の回動軸及び第２の回動軸と、
    前記第１の回動軸から前方に向けて伸び、その先端側が前記支持体の外側で基板を支持する第１の基板支持領域をなす第１のアームと、
    前記第２の回動軸から前方に向けて伸び、その先端側が前記支持体の外側で前記第１のアームに支持される基板とは別の基板を支持する第２の基板支持領域をなすように、第１のアームとは異なる高さに設けられる第２のアームと、
    前記移動体に対して前記支持体を回動させるための縦方向の第３の回動軸と、
    前記第１の基板支持領域と第２の基板支持領域との左右の距離が保たれるように前記支持体を回動させる第１の回動動作と、前記左右の距離が第１の距離と当該第１の距離よりも狭い第２の距離との間で変更されるように前記第１の回動軸及び第２の回動軸のうちの少なくとも一方の回動と共に前記支持体を回動させる第２の回動動作と、を切り替えて行う切り替え機構と、を備え、
    前記第３の回動軸は、左右方向において前記第１の回動軸と、前記第２の回動軸との間に設けられ、
    前記切り替え機構は前記第２の回動動作において、前記第１の回動軸及び第２の回動軸を回動させ、
    基端側が前記第１の回動軸から左右の一方に向かって伸び、先端側が前方へ向かって伸びるように前記第１のアームは屈曲し、
    基端側が前記第２の回動軸から左右の他方に向かって伸び、先端側が前方へ向かって伸びるように前記第２のアームは屈曲する基板搬送機構。
  2. 前記左右の距離が第２の距離であるときに、前記第１の基板支持領域と前記第２の基板支持領域とが互いに重なる請求項１記載の基板搬送機構。
  3. 前記第１の基板支持領域及び前記第２の基板支持領域は、複数の前記基板を前記第１のアームの先端側、前記第２のアームの先端側の長さ方向に沿って各々支持する領域である請求項１または２記載の基板搬送機構。
  4. 前記第３の回動軸に重なる縦方向の第４の回動軸と、
    当該第４の回動軸から前方に伸び出し、その先端側が前記支持体の外側において前記第１のアーム、第２のアームに各々支持される基板とは別の基板を支持する第３の基板支持領域をなす第３のアームと、
    前記第１の基板支持領域と第２の基板支持領域との左右の距離が、前記第１の距離であるときと第２の距離であるときとで前記第３のアームの向きが揃うように前記第３のアームが回動する請求項１ないし３のいずれか一つに記載の基板搬送機構。
  5. 前記支持体及び移動体は、多関節アームを構成する請求項１ないし４のいずれか一つに記載の基板搬送機構。
  6. 真空雰囲気の搬送室と、
    前記搬送室に接続され、真空雰囲気で前記基板に処理を行う処理モジュールと、
    前記搬送室に接続されるロードロックモジュールと
    前記ロードロックモジュールと前記処理モジュールとの間で前記基板を搬送するために前記搬送室に設けられる請求項１ないし５のいずれか一つに記載の基板搬送機構と、
    前記基板を格納した搬送容器が載置され、当該搬送容器と前記ロードロックモジュールとの間で前記基板を搬送するローダーモジュールと、
    を備える基板処理装置。
  7. 前記左右の距離について、
    少なくとも前記処理モジュールに前記基板を受け渡すときには前記第１の距離とされる請求項６記載の基板処理装置。
  8. 移動体を横方向に移動する工程と、
    前記移動体に支持される支持体に互いに離れて設けられる縦方向の第１の回動軸及び第２の回動軸を各々回動させる工程と、
    前記第１の回動軸から前方に伸び、その先端側が前記支持体の外側で第１の基板支持領域をなす第１のアームに基板を支持する工程と、
    前記第２の回動軸から前方に伸び、その先端側が前記支持体の外側で第２の基板支持領域をなすと共に前記第１のアームとは異なる高さに設けられる第２のアームに、前記第１のアームに支持される基板とは別の基板を支持する工程と、
    縦方向の第３の回動軸まわりに前記移動体に対して前記支持体を回動させる工程と、
    前記第１の基板支持領域と第２の基板支持領域との左右の距離が保たれるように前記支持体を回動させる第１の回動動作を行う工程と、
    前記左右の距離が第１の距離と当該第１の距離よりも狭い第２の距離との間で変更されるように前記第１の回動軸及び第２の回動軸のうちの少なくとも一方の回動と共に前記支持体を回動させる第２の回動動作を行う工程と、
    切り替え機構により前記第１の回動動作と、前記第２の回動動作とを切り替える工程と、
    を備え、
    前記第２の回動動作を行う工程は、前記切り替え機構により前記第１の回動軸及び第２の回動軸を回動させる工程を含み、
    前記第３の回動軸は、左右方向において前記第１の回動軸と、前記第２の回動軸との間に設けられ、
    基端側が前記第１の回動軸から左右の一方に向かって伸び、先端側が前方へ向かって伸びるように前記第１のアームは屈曲し、
    基端側が前記第２の回動軸から左右の他方に向かって伸び、先端側が前方へ向かって伸びるように前記第２のアームは屈曲する基板搬送方法。
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