JP7320369B2 - 基板処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は基板処理装置に関する。
加熱処理等、平板状の基板を水平位置として多段に載置し複数枚を同時に密閉チャンバ内で処理する装置が知られている（特許文献１）。
このような装置において、チャンバ内に基板を搬入する場合の手順について説明する。まず、基板をロボットアームによって保持させる。基板は、ロボットアームの上に載せられ、ロボットアームは基板を下から支える。次に、ロボットアームによって、基板を、チャンバの搬出入口からチャンバ内の基板加熱ユニットに挿入させる。このときのロボットアームは水平方向に動かす。ロボットアームを挿入する際の上下方向の位置は、基板加熱ユニットの基板の設置位置よりも高い位置とする。次に、ロボットアームを下降させて、基板を基板加熱ユニットに設けられた基板支持ピンの上に載置させる。これにより、ロボットアームから基板加熱ユニットに基板を受け渡させる。更に、チャンバ内のロボットアームを下降させて、ロボットアームを基板から十分に離間させる。その後、ロボットアームをチャンバから水平に引き出す。このようにして、チャンバ内に基板を搬入する。
また、チャンバから基板を搬出する手順について説明する。まず、ロボットアームをチャンバの搬出入口から基板加熱ユニットまで挿入する。このときのロボットアームは水平方向に動かす。ロボットアームを挿入する際の上下方向の位置は、基板の設置位置よりも低い位置とする。次に、ロボットアームを上昇させて、ロボットアームを基板に接触させる。更にロボットアームを上昇させることで、基板加熱ユニットの基板支持ピンからロボットアームに基板を受け渡させる。基板が基板支持ピンから十分に離間された後、基板を保持したままロボットアームをチャンバから水平に引き出す。このようにして、チャンバから基板を搬出する。
上述のように、チャンバに対して基板を搬入または搬出させる際には、チャンバ内においてロボットアームを上下動させる必要がある。ロボットアームはチャンバの搬送入口に挿入された状態で上下動させるので、搬出入口の高さは、ロボットアームの可動範囲を確保できるように設計する必要がある。すなわち、搬出入口の高さは、ある程度大きくせざるを得ない。
ところで、チャンバの搬送入口はシャッタによって開閉自在とされている。一般に、搬送入口の周囲にはＯリングが配設されている。搬送入口の閉鎖時にシャッタがＯリングに密接することで、チャンバ内の密閉性が確保されている。
チャンバ内で基板が加熱されると輻射熱が発生する。この輻射熱は、シャッタ及びＯリングにも放射されるが、搬送入口の開口面積が大きくなるほど放射熱量が大きくなる。すなわち、搬送入口の開口面積が大きいと、シャッタ及びＯリングへの熱負荷が高まり、シャッタ及びＯリングの劣化が早まり、これらの交換周期が短くなる。従って、チャンバの搬出入口はできるだけ小さくすることが望まれる。
このように、シャッタ及びＯリングの劣化を抑制するためにはチャンバの搬出入口の開口面積を縮小したい。しかし、ロボットアームの可動範囲を確保する必要性から、搬出入口の開口面積の縮小化には限界があった。
特開２００８－２６３０６３号公報
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ロボットアームによって基板の搬出入を行う場合であっても、チャンバの搬出入口の開口面積を小さくすることが可能な基板処理装置を提供することを課題とする。
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を採用する。
［１］ 複数枚の基板を多段に収納するカセットと、
前記カセットを密閉可能に収納するチャンバと、
前記カセットを前記チャンバ内で昇降させる昇降機構と、
前記基板を前記カセットに対して搬出入する搬送ロボットと、
前記昇降機構及び前記搬送ロボットの動作を制御する制御部と、を備え、
前記チャンバの側面部には、前記基板を前記カセットに搬出入する際に開口する搬出入口が設けられ、
前記搬送ロボットには、前記基板が載置されるロボットアームが備えられ、
前記ロボットアームは、水平方向に移動することによって前記チャンバの外部から前記搬出入口を通じて前記カセット内に挿入可能とされ、かつ、前記カセット内において上昇または下降が可能とされ、
前記制御部は、前記カセット内において前記ロボットアームを下降させる際に前記昇降機構によって前記カセットを上昇させ、前記カセット内において前記ロボットアームを上昇させる際に前記昇降機構によって前記カセットを下降させることを特徴とする基板処理装置。
［２］ 前記カセットから前記基板を搬出する動作として、前記制御部は、前記チャンバの前記搬出入口から前記ロボットアームを前記カセット内に挿入させ、次いで、前記ロボットアームを上昇させて前記基板を下から持ち上げる際に前記昇降機構によって前記カセットを下降させ、次いで、前記ロボットアームを前記カセットから引き抜かせることを特徴とする［１］に記載の基板処理装置。
［３］ 前記カセットに前記基板を搬入する動作として、前記制御部は、前記チャンバの前記搬出入口から、前記基板を保持した前記ロボットアームを前記カセット内に挿入させ、次いで、前記ロボットアームを下降させる際に前記昇降機構によって前記カセットを上昇させて前記基板を前記カセット内に載置し、次いで、前記ロボットアームを下降させて前記基板を前記カセット内に載置するとともに、前記昇降機構によって前記カセットを上昇させ、次いで、前記ロボットアームを前記カセットから引き抜かせることを特徴とする［１］に記載の基板処理装置。
［４］ 前記制御部は、前記ロボットアームが上昇または下降させる際に、前記カセットが前記ロボットアームの動く方向とは逆方向に動かすことによって、前記カセット内における前記ロボットアームの上昇時の変位量または下降時の変位量を小さくさせる、［１］乃至［３］の何れか一項に記載の基板処理装置。
本発明の基板処理装置によれば、制御部が、カセット内においてロボットアームを下降させる場合はカセットを上昇させ、カセット内においてロボットアームを上昇させる場合はカセットを下降させるので、従来の基板搬送装置に比べて、基板をチャンバに搬出入する際のロボットアームの上昇時の変位量及び下降時の変位量を小さくすることができ、これにより、搬出入口の開口面積を小さくすることができる。これにより、チャンバの搬出入口の開閉機構に対する熱負荷を軽減することができ、チャンバのメンテナンス頻度を少なくして、基板処理の生産性を向上させることができる。
また、本実施形態の基板処理装置によれば、カセットから基板Ｋを搬出する動作として、制御部が、ロボットアームをカセット内に挿入させた後に、ロボットアームを上昇させて基板の下から持ち上げるとともに、昇降機構によってカセットを下降させるので、従来の基板搬送装置に比べてロボットアームの上昇時の変位量を小さくすることができる。これにより、搬出入口の開口面積を小さくすることでき、また、基板Ｋの搬出時間を短縮することもできる。
また、本実施形態の基板処理装置によれば、カセットに基板を搬入する動作として、制御部が、基板を保持したロボットアームをカセット内に挿入させた後に、ロボットアームを下降させて基板をカセット内に載置するとともに、昇降機構によってカセットを上昇させるので、従来の基板搬送装置に比べてロボットアームの下降時の変位量を小さくすることができる。これにより、搬出入口の開口面積を小さくすることでき、また、基板の搬入時間を短縮することもできる。
本発明の実施形態である基板処理装置を示す平面模式図。 本発明の実施形態である基板処理装置の要部を示す側面断面図。 本発明の実施形態である基板処理装置の動作を説明する側面断面図。 本発明の実施形態である基板処理装置の動作を説明する側面断面図。 従来の基板処理装置の動作を説明する側面断面図。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態における基板処理装置を示す模式平面図であり、図において、符号１は基板処理装置である。
本実施形態に係る基板処理装置１は、図１に示すように、平面視して多角形状のトランスファチャンバ２と、トランスファチャンバ２の各辺に接続された処理室となるチャンバ１０～１０Ｅと、を有する。
本実施形態に係る基板処理装置１は、複数枚の基板を真空雰囲気等の密閉状態として処理するものとされ、その処理は特に限定されない。チャンバ１０～１０Ｅは、それぞれ、異なる処理を基板に施す処理室とされることができる。
例えば、チャンバ１０～１０Ｅのうち1箇所は、基板を出し入れするロード／アンロード室とすることができる。
トランスファチャンバ２は、図１に示すように、その内部に、搬送ロボット２ａを有し、トランスファチャンバ２と各チャンバ１０～１０Ｅとの間で、基板を搬送可能とされている。
なお、トランスファチャンバ２には、搬送ロボット２ａを複数設置することもできる。
さらに、トランスファチャンバ２は、多角形であればよく、三角形から八角形程度まで、任意の平面形状とすることができる。
また、基板処理装置１には、トランスファチャンバ２と、チャンバ１０～１０Ｅと、搬送ロボット２ａとを制御する制御部１００が備えられている。
搬送ロボット２ａには、水平方向、垂直方向に移動可能に構成されたロボットアーム２ｂが備えられている。搬送ロボット２ａは、回転軸と、この回転軸に取り付けられたロボットアーム２ｂと、上下動装置とを有している。ロボットアーム２ｂの先端には、ロボットハンド２ｃが取り付けられている。
ロボットアーム２ｂは、互いに屈曲可能な第一、第二の能動アームと、第一、第二の従動アームとから構成されている。搬送ロボット２ａは、被搬送物である基板を、チャンバ１０～１０Ｅ間で移動させることができる。
ロボットアーム２ｂは、基板を載置できるように形成されており、複数本、例えば、平面視して２本、あるいは、４本形成されることができる。また、ロボットアーム２ｂにおける、基板の搬出入方向に沿う方向の長さは、基板をロボットアーム２ｂ上に確実に載置して搬送することができるように基板より長く形成される。
ロボットアーム２ｂの垂直方向における厚みは、後述するチャンバ１０のカセット２０に設けられた基板支持ピンの高さよりも薄く形成されている。このようにすることで、基板をロボットアーム２ｂ上に載置して、チャンバ１０へと搬送し、基板をチャンバ１０内のカセット２０における基板支持ピン上に移設する際に、基板を落下させることなくスムーズにロボットアーム２ｂ上から基板支持ピン上に移設することができる。
つまり、基板に集中荷重などがかかることなく確実に移設することができる。また、基板の処理が完了した後、チャンバ１０から搬出する際に基板支持ピンにより形成される基板と後述する支持部２１との間の隙間にロボットアーム２ｂを挿通することができるため、基板をロボットアーム２ｂ上に確実に移設することができる。
トランスファチャンバ２および各チャンバ１０～１０Ｅには、真空状態に保持できるように、図示しない真空ポンプが接続されている。また、トランスファチャンバ２および各チャンバ１０～１０Ｅには、所定の雰囲気ガスを供給するガス供給部を接続することができる。
特に、チャンバ１０には、図示しない窒素ガス供給部が設けられてもよい。窒素ガス供給部より窒素ガスをチャンバ１０内に供給すると、例えば、加熱処理をする際に、基板の昇温速度を速めることができる。また、このときチャンバ１０内の圧力は１００Ｐａ程度に保持できるように構成されることができる。
また、トランスファチャンバ２には、排気口が形成されてもよい。排気口は、トランスファチャンバ２におけるチャンバ１０との境界部近傍に形成さる。排気口により、トランスファチャンバ２内の排気をすることができるとともに、後述するシャッタ１５ａ，１６ａが開状態に保持されているときには、チャンバ１０内の排気をすることが可能となる。
この場合、チャンバ１０に排気手段を設ける必要がなくなりコスト低減できる。また、チャンバ１０からトランスファチャンバ２に流出した高温の窒素ガスは、搬送ロボット２ａに到達する前に排気口から排出されるので、高温の窒素ガスによる搬送ロボットへの悪影響を防止することができる。
本実施形態に係る基板処理装置１としては、チャンバ１０が複数枚の基板に対して同時に加熱処理を施すものとして説明する。
チャンバ１０における処理は熱処理に限定されない。また、チャンバ１０Ａ～１０Ｅは、チャンバ１０と同じ処理を施す同じ構成としてもよいし、異なる処理を施す処理室として異なる構成とすることもできる。チャンバ１０と異なる処理としては、成膜、エッチング、洗浄等を挙げることができる。
図２は、本実施形態の基板処理装置におけるチャンバを示す側断面図である。
チャンバ１０は、図１及び図２に示すように、平面視して略矩形断面を有するとともに、鉛直方向の断面形状が略矩形とされている。チャンバ１０は、密閉可能とされている。
チャンバ１０は、図２に示すように、天井部１１ａと、天井部１１ａと平行な底部１２ａと、平面視して天井部１１ａと底部１２ａとの輪郭に沿って立設された側部１１ｂ、１２ｅとを有する。また、図２には示されないが、平面視して天井部１１ａと底部１２ａとの輪郭に沿って立設された別の側部がある。
チャンバ１０の側部１２ｅには、図２に示すように、後述するように基板を出し入れする搬出入口１５，１６が設けられる。搬出入口１５，１６は、上下方向に離間して、例えば２箇所設けられる。なお、搬出入口１５，１６の設置数はこれに限定されるものではなく、１箇所でもよく、３箇所以上でもよい。
搬出入口１５，１６には、それぞれ開閉可能なシャッタ１５ａ，１６ａが設けられる。
シャッタ１５ａ，１６ａは、いずれもシャッタ駆動部１５ｂ，１６ｂによって開閉可能とされている。
シャッタ駆動部１５ｂが、シャッタ１５ａを開放した際には、搬送ロボット２ａが、上下動装置によってロボットアーム２ｂを搬出入口１５に対応する高さ位置まで移動して、ロボットアーム２ｂに支持された基板を搬出入口１５からチャンバ１０内に搬出入可能とされる。
シャッタ駆動部１６ｂが、シャッタ１６ａを開放した際には、搬送ロボット２ａが、上下動装置によってロボットアーム２ｂを搬出入口１６に対応する高さ位置まで移動して、ロボットアーム２ｂに支持された基板を搬出入口１６からチャンバ１０内に搬出入可能とされる。
チャンバ１０の内部には、図２に示すように、処理する基板を複数支持するカセット２０が設けられる。
カセット２０は、図２に示すように、略矩形の支持部２１が上下方向に複数設けられる。複数の支持部２１は、ほぼ等しい輪郭形状を有する。複数の支持部２１は、互いに上下方向に離間して配置される。
複数の支持部２１は、ほぼ等しい上下方向の離間距離を有する。複数の支持部２１は、例えばその四隅に立設された支持柱２２によって、互いの上下間隔を維持される。
支持柱２２は、上下方向における複数の支持部２１間の離間を維持可能であれば、この構成に限るものではない。
本実施形態のカセット２０においては、支持部２１が６段配置される。したがって、本実施形態のカセット２０においては、６枚の基板を支持して同時に処理することが可能とされる。なお、支持部２１の段数はこれに限定されるものではない。
複数の支持部２１は、それぞれの上に基板を載置可能とされている。複数の支持部２１は、いずれも、載置する基板よりもやや大きい輪郭形状とされる。
また、複数の支持部２１は、それぞれの上に載置された基板を加熱する図示略のヒータを備えている。支持部２１に備えられたヒータは、いずれも、基板の全面で等しい加熱状態となるように配置される。具体的には、支持部に備えられたヒータは、支持部の全面に対応した配置とされることができる。
ヒータは、例えば、カーボンからなる板状部材を２枚重ね合わせ、その板状部材どうしの間にシースヒータが挟持された構成としたものを用いることができる。ヒータは、チャンバ１０の外部に設けられた図示しないヒータ電源よりシースヒータに電圧を印加することで、加熱されるように構成されている。加熱されたヒータからの輻射熱により基板を加熱できるように構成されている。
なお、カセット２０は、最上部の支持部２１の上側に、支持部２１とほぼ同じ輪郭形状のヒータ２１ａを有する。ヒータ２１ａは、支持柱２２によって最上部の支持部２１との上下間隔を維持される。ヒータ２１ａと最上部の支持部２１との上下間隔は、上下方向に隣り合う支持部２１と支持部２１との上下間隔と等しく設定される。ヒータ２１ａは、ヒータと略同等の構成を有する。
カセット２０の最上部のヒータ２１ａ、および、各段の支持部２１に備えられたヒータは、図示しないヒータ線を介して、チャンバ１０の外部に設けられたヒータ電源から加熱電力を供給される。
支持部２１の上面位置には、載置された基板を支持する基板支持ピンを有していてもよい。基板支持ピンは、ヒータの上面に複数取り付けられており、基板を載置したときに、基板の自重による撓みを最小限に抑制すべく適正な位置に取り付けられている。また、基板支持ピンは、平面視して搬送ロボット２ａのロボットアーム２ｂと干渉しない位置に設けられている。
基板支持ピンは、支持部２１上に取り付けられた支柱と、支柱の上部に設けられたローラとを備えている。ローラは、その中心軸を中心に回転可能に構成されている。ローラの中心軸は水平方向に延在する。このローラに基板が載置されることにより、基板が加熱により熱伸びする際に、基板に傷が発生することを防止することができる。
それぞれの基板支持ピンは、ローラの回転方向が基板の中心からそれぞれの基板支持ピンへ指向する方向に沿うように配置されている。つまり、基板が加熱されたときに、基板の熱伸び方向に対応するように基板支持ピンを配置する。なお、基板の中心に対応する位置の基板支持ピンはローラを設けず、固定されたピンとしてもよい。このように構成することで、基板を加熱しても基板の中心位置がずれなくなり、加熱が完了した基板を搬出入する際に、位置合わせをすることなく、確実に基板を搬出することができる。
カセット２０の最下層（底部）となる支持部２１の下側位置には、図２に示すように、昇降軸２３が下向きに延在するように接続される。昇降軸２３は、平面視した支持部２１の中央位置に接続される。
昇降軸２３は、チャンバ１０の底部１２ａに設けられた貫通部１２ｇを貫通する。昇降軸２３は、貫通部１２ｇを上下方向に摺動可能とされる。貫通部１２ｇは、昇降軸２３の外周面との間で摺動可能にシールされている。
昇降軸２３は中空状とされる。昇降軸２３の内部には、支持部２１に備えられたヒータと、チャンバ１０外部に設けられたヒータ電源とを接続する複数本のヒータ線が全て通される。
昇降軸２３の内部は、チャンバ１０内部と連通している。昇降軸２３の内部における下端部には図示略のシールフランジが設けられる。シールフランジは、昇降軸２３における下端部で、昇降軸２３の内部を密閉可能にシールしている。
昇降軸２３は、図２に示すように、昇降駆動部３０に接続されている。
昇降駆動部３０は、カセット２０をチャンバ１０内で昇降させる。昇降駆動部３０は、昇降軸２３の下端を支持する昇降支持部３１と、昇降支持部３１を上下方向に位置規制して昇降するボールネジ３２，３２と、ボールネジ３２を回転駆動する昇降回転部３３と、を有する。
ボールネジ３２は、鉛直方向に立設される。ボールネジ３２は、昇降支持部３１を上下方向に貫通する貫通孔３１ａに螺合されている。
昇降回転部３３によってボールネジ３２を回転することで、昇降支持部３１が上下方向に位置規制した状態で昇降する。これにより、昇降駆動部３０が昇降軸２３を昇降する。
昇降駆動部３０と昇降軸２３とは、昇降機構を構成している。
昇降駆動部３０によって昇降軸２３を昇降することで、チャンバ１０内でカセット２０が上下方向に移動される。昇降機構の動作は、制御部１００によって制御される。
カセット２０が、チャンバ１０内で最も上側位置に移動された場合を考える。
この場合、図２に示すように、最下段となる支持部２１は、搬出入口１６に対応する高さ位置となる。同時に、下から４段目、上から３段目となる支持部２１は、搬出入口１５に対応する高さ位置となる。
この状態で、シャッタ駆動部１５ｂが、シャッタ１５ａを開放した際には、搬送ロボット２ａが、上下動装置によってロボットアーム２ｂを搬出入口１５に対応する高さ位置まで移動する。そして、ロボットアーム２ｂに支持された基板を搬出入口１５から上から３段目となる支持部２１に搬出入可能である。
同様に、シャッタ駆動部１６ｂが、シャッタ１６ａを開放した際には、搬送ロボット２ａが、上下動装置によってロボットアーム２ｂを搬出入口１６に対応する高さ位置まで移動する。そして、ロボットアーム２ｂに支持された基板を搬出入口１６から最下段となる支持部２１に搬出入可能である。
さらに、多段とされた支持部２１における一段分だけ、カセット２０がチャンバ１０内で下側に移動された場合を考える。
この場合、上から５段目、下から２段目となる支持部２１は、搬出入口１６に対応する高さ位置となる。同時に、下から５段目、上から２段目となる支持部２１は、搬出入口１５に対応する高さ位置となる。
この状態で、シャッタ駆動部１５ｂが、シャッタ１５ａを開放した際には、搬送ロボット２ａが、上下動装置によってロボットアーム２ｂを搬出入口１５に対応する高さ位置まで移動する。そして、ロボットアーム２ｂに支持された基板を搬出入口１５から上から２段目となる支持部２１に搬出入可能である。
同様に、シャッタ駆動部１６ｂが、シャッタ１６ａを開放した際には、搬送ロボット２ａが、上下動装置によってロボットアーム２ｂを搬出入口１６に対応する高さ位置まで移動する。そして、ロボットアーム２ｂに支持された基板を搬出入口１６から下から２段目となる支持部２１に搬出入可能である。
さらに、多段とされた支持部２１における一段分だけ、カセット２０がチャンバ１０内で下側に移動された場合を考える。
この場合、上から４段目、下から３段目となる支持部２１は、搬出入口１６に対応する高さ位置となる。同時に、最上段となる支持部２１は、搬出入口１５に対応する高さ位置となる。
この状態で、シャッタ駆動部１５ｂが、シャッタ１５ａを開放した際には、搬送ロボット２ａが、上下動装置によってロボットアーム２ｂ及びロボットハンド２ｃを搬出入口１５に対応する高さ位置まで移動する。そして、ロボットハンド２ｃに支持された基板を搬出入口１５から最上段となる支持部２１に搬出入可能である。
同様に、シャッタ駆動部１６ｂが、シャッタ１６ａを開放した際には、搬送ロボット２ａが、上下動装置によってロボットアーム２ｂを搬出入口１６に対応する高さ位置まで移動する。そして、ロボットアーム２ｂに支持された基板を搬出入口１６から下から３段目となる支持部２１に搬出入可能である。
昇降駆動部３０によって昇降軸２３を昇降する際には、チャンバ１０内でカセット２０が上下方向に移動可能な空間が形成されていることが必要である。
したがって、チャンバ１０の高さ寸法は、チャンバ１０内でカセット２０を上下方向に移動可能とする空間高さに規定される。
本実施形態では、複数の搬出入口１５，１６において、その高さ位置を上述するように設定したことで、チャンバ１０の高さ寸法を小さくできる。
次に、基板をチャンバ１０に対して搬出入する動作について詳細に説明する。
本実施形態の基板処理装置１では、上述のように、ロボットアーム２ｂが、水平方向に移動して搬出入口１５、１６からチャンバ１０内に挿入可能とされ、かつ、カセット２０内において上昇または下降が可能とされている。また、制御部１００は、搬送ロボット２ａ及び昇降駆動部３０の動作を制御することができるようになっている。具体的には、制御部１００は、カセット２０内においてロボットアーム２ｂを下降させる場合は昇降機構によってカセット２０を上昇させ、カセット２０内においてロボットアーム２ｂを上昇させる場合は昇降機構によってカセット２０を下降させる。
カセット２０内においてロボットアーム２ｂを下降させる場合とは、基板をカセット２０内に設置する場合である。この場合は、昇降機構によってカセット２０を上昇させることで、ロボットアーム２ｂに保持された基板と、カセット２０内に設置された支持部２１とを相互に接近させる。これにより、ロボットアーム２ｂの下降時の変位量を少なくする。
また、カセット２０内においてロボットアーム２ｂを上昇させる場合とは、基板をカセット２０から取り出す場合である。この場合は、昇降機構によってカセット２０を下降させることで、ロボットアーム２ｂに保持された基板と、カセット２０内に設置された支持部２１とを相互に離間させる接近させる。これにより、ロボットアーム２ｂの上昇時の変位量を少なくする。
以下、図３及び図４を参照して、基板処理装置１の動作をより詳細に説明する。図３及び図４では、搬出入口１５に対する搬出入動作を説明するが、搬出入口１６に対する搬出入動作も同様である。
まず、図３に基づき、カセット２０から基板を搬出する動作を説明する。図３（ａ）は、チャンバ１０内のカセット２０の支持部２１に基板Ｋが載置されている状態を示す。基板Ｋは、チャンバ１０内において各種の処理が施された状態にある。支持部２１の上面には複数の基板支持ピン２１ｂが備えられており、基板支持ピン２１ｂの上に基板Ｋが載せられている。基板Ｋと支持部２１とは基板支持ピン２１ｂによって離間されており、基板Ｋと支持部２１との間にロボットアーム２ｂが挿入可能な空間が設けられている。なお、図３（ａ）には、上段側の支持部２１も図示している。チャンバ１０の側部１２ｅに設けられた搬出入口１５は開口されている。
次に、図３（ｂ）に示すように、制御部１００の指令に基づき、搬出入口１５からロボットアーム２ｂをチャンバ１０内のカセット２０に挿入させる。ロボットアーム２ｂは、カセット２０内の支持部２１と基板Ｋとの間の空間、すなわち基板Ｋよりも低い位置に向けて水平方向から挿入させる。
次に、図３（ｃ）に示すように、制御部１００の指令に基づき、ロボットアーム２ｂをカセット２０内で上昇させる。また、制御部１００の指令に基づき、昇降機構によりカセット２０を下降させる。ロボットアーム２ｂが上昇し、また、カセット２０が下降する間に、ロボットアーム２ｂと基板Ｋとが相互に接近して接触し、基板支持ピン２１ｂからロボットアーム２ｂに基板Ｋが受け渡される。そして、ロボットアーム２ｂに保持された基板Ｋは、基板保持ピン２１ａから離間される。
次に、図３（ｄ）に示すように、制御部１００の指令に基づき、ロボットアーム２ｂを基板Ｋとともにチャンバ１０及びカセット２０から引き出す。ロボットアーム２ｂは、水平方向に引き出される。
次に、図４に基づき、カセット２１に基板を搬入する動作を説明する。
まず、図４（ａ）に示すように、制御部１００の指令に基づき、搬出入口１５からロボットアーム２ｂを基板Ｋとともにチャンバ１０のカセット２０内に挿入させる。ロボットアーム２ｂは、カセット２０内の支持部２１の上方の空間であって、基板Ｋの設置予定位置よりも上側の位置に向けて水平方向から挿入させる。
次に、図４（ｂ）に示すように、制御部１００の指令に基づき、ロボットアーム２ｂを基板Ｋとともにカセット２０内で下降させる。また、制御部１００の指令に基づき、昇降機構によりカセット２０を上昇させる。ロボットアーム２ｂとともに基板Ｋが下降し、また、カセット２０が上昇する間に、基板Ｋと支持部２１が相互に接近して基板Ｋと基板保持ピン２１ａとが接触し、ロボットアーム２ｂから基板支持ピン２１ｂに基板Ｋが受け渡される。そして、ロボットアーム２ｂは基板Ｋから離間される。
次に、図４（ｃ）に示すように、制御部１００の指令に基づき、チャンバ１０の搬出入口１５からロボットアーム２ｂを引き出す。ロボットアーム２ｂは、水平方向に引き出される。そして、図４（ｄ）に示すように、支持部２１の基板支持ピン２１ｂに載せられた基板Ｋに対して、各種の処理が開始される。
次に、比較のため、従来の基板処理装置における動作について図５を参照して説明する。従来の基板処理装置では、ロボットアームのみがカセット内において上下動し、カセット自体は上下動しない構成とされている。従来の基板処理装置の動作は、基板をチャンバから取り出す動作のみについて説明する。
図５（ａ）は、チャンバ内のカセット２２０の支持部２２１に基板Ｋが載置されている状態を示す。従来の基板処理装置では、図５（ｂ）に示すように、搬出入口２１５からロボットアーム２０２ｂをカセット内に挿入させる。ロボットアーム２０２ｂは、カセット２２０内の支持部２２１と基板Ｋとの間の空間、すなわち基板Ｋよりも低い位置に向けて水平方向から挿入させる。
次に、図５（ｃ）に示すように、ロボットアーム２０２ｂを上昇させて、ロボットアーム２０２ｂを基板Ｋに接触させる。更にロボットアーム２０２ｂを上昇させることで、支持部２２１の基板支持ピン２２１ｂからロボットアーム２０２ｂに基板を受け渡す。
次いで、図５（ｄ）に示すように、基板Ｋが基板支持ピン２２１ｂから十分に離間された後、基板Ｋを保持したままのロボットアーム２０２ｂを、チャンバの搬出入口２１５から水平方向に引き出す。このようにして、カセット２２０から基板Ｋを搬出する。
本実施形態の基板処理装置１のカセット２０内におけるロボットアーム２ｂの上昇時の変位または下降時の変位量（以下、変位量という）をΔＬ１とし、従来の基板処理装置におけるロボットアーム２０２ａの上昇時の変位量または下降時の変位量（変位量）をΔＬ２とすると、本実施形態の変位量ΔＬ１は、従来の変位量ΔＬ２に比べて小さくなる。これは、ロボットアーム２ｂが上昇または下降する際に、カセット２１がロボットアーム２ｂの動く方向とは逆方向に動くためである。このように、本実施形態では、ロボットアーム２ｂの変位量ΔＬ１が従来の変位量ΔＬ２よりも小さくなるため、搬出入口１５、１６の高さ方向の寸法を小さくすることができ、これにより、搬出入口１５、１６の開口面積を小さくすることができる。
以上説明したように、本実施形態の基板処理装置１によれば、制御部１００が、カセット２０内においてロボットアーム２ｂを下降させる場合はカセット２０を上昇させ、カセット２０内においてロボットアーム２ｂを上昇させる場合はカセット２０を下降させるので、従来の基板搬送装置に比べて、基板Ｋをチャンバ１０に搬出入する際のロボットアーム２ｂの上昇時の変位量及び下降時の変位量を小さくすることができ、これにより、搬出入口１５、１６の開口面積を小さくすることができる。これにより、チャンバ１０の搬出入口１５、１６の開閉機構に対する熱負荷を軽減することができ、チャンバ１０のメンテナンス頻度を少なくして、基板処理の生産性を向上させることができる。
また、本実施形態の基板処理装置１によれば、カセット２１から基板Ｋを搬出する動作として、制御部１００が、ロボットアーム２ｂをカセット２０内に挿入させた後に、ロボットアーム２ｂを上昇させて基板Ｋの下から持ち上げるとともに、昇降機構によってカセット２０を下降させるので、従来の基板搬送装置に比べてロボットアーム２ｂの上昇時の変位量を小さくすることができる。これにより、搬出入口１５、１６の開口面積を小さくすることでき、また、基板Ｋの搬出時間を短縮することもできる。
また、本実施形態の基板処理装置１によれば、カセット２１に基板Ｋを搬入する動作として、制御部１００が、基板Ｋを保持したロボットアーム２ｂをカセット２０内に挿入させた後に、ロボットアーム２ｂを下降させて基板Ｋをカセット２０内に載置するとともに、昇降機構によってカセット２０を上昇させるので、従来の基板搬送装置に比べてロボットアーム２ｂの下降時の変位量を小さくすることができる。これにより、搬出入口１５、１６の開口面積を小さくすることでき、また、基板Ｋの搬入時間を短縮することもできる。
１…基板処理装置、２ａ…搬送ロボット、２ｂ…ロボットアーム、１２ｅ…側面部、１５、１６…搬出入口、１０…チャンバ、２０…カセット、１００…制御部、Ｋ…基板。

Claims (4)

  1. 複数枚の基板を多段に収納するカセットと、
    前記カセットを密閉可能に収納するチャンバと、
    前記カセットを前記チャンバ内で昇降させる昇降機構と、
    前記基板を前記カセットに対して搬出入する搬送ロボットと、
    前記昇降機構及び前記搬送ロボットの動作を制御する制御部と、を備え、
    前記チャンバの側面部には、前記基板を前記カセットに搬出入する際に開口する搬出入口が設けられ、
    前記搬送ロボットには、前記基板が載置されるロボットアームが備えられ、
    前記ロボットアームは、水平方向に移動することによって前記チャンバの外部から前記搬出入口を通じて前記カセット内に挿入可能とされ、かつ、前記カセット内において上昇または下降が可能とされ、
    前記制御部は、前記カセット内において前記ロボットアームを下降させる際に前記昇降機構によって前記カセットを上昇させ、前記カセット内において前記ロボットアームを上昇させる際に前記昇降機構によって前記カセットを下降させることを特徴とする基板処理装置。
  2. 前記カセットから前記基板を搬出する動作として、前記制御部は、前記チャンバの前記搬出入口から前記ロボットアームを前記カセット内に挿入させ、次いで、前記ロボットアームを上昇させて前記基板を下から持ち上げる際に前記昇降機構によって前記カセットを下降させ、次いで、前記ロボットアームを前記カセットから引き抜かせることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記カセットに前記基板を搬入する動作として、前記制御部は、前記チャンバの前記搬出入口から、前記基板を保持した前記ロボットアームを前記カセット内に挿入させ、次いで、前記ロボットアームを下降させる際に前記昇降機構によって前記カセットを上昇させて前記基板を前記カセット内に載置し、次いで、前記ロボットアームを前記カセットから引き抜かせることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
  4. 前記制御部は、前記ロボットアームが上昇または下降させる際に、前記カセットが前記ロボットアームの動く方向とは逆方向に動かすことによって、前記カセット内における前記ロボットアームの上昇時の変位量または下降時の変位量を小さくさせる、請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の基板処理装置。
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