JP7464471B2

JP7464471B2 - 基板搬送装置

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Publication number: JP7464471B2
Application number: JP2020119379A
Authority: JP
Inventors: 孝行大槻
Original assignee: Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2020-07-10
Filing date: 2020-07-10
Publication date: 2024-04-09
Anticipated expiration: 2040-07-10
Also published as: JP2022016097A

Description

本開示は、空気清浄空間を形成するファンフィルタユニットを備えた空気清浄空間内で、基板を搬送する基板搬送装置に関する。

半導体の工場では、半導体基板の異物付着を防止するために、基板は専用の格納箱に収容されている。格納箱は、基板搬送装置を有する製造装置や検査装置等に設置された後、基板搬送装置に設けられている基板格納箱開閉装置によって開放され、格納されている基板は基板搬送ロボットによって取り出される。

基板搬送ロボットは、空気清浄空間内にて、基板を基板の処理室に搬送する機構である。基板搬送ロボットは、ハンドリングアームに取り付けられたハンドにより基板を取り出し、製造装置や検査装置等へ基板の受け渡しを行っている。

半導体の製造、計測、検査等を行う装置は、ファンフィルタユニットを備え、局所クリーン化空間を形成した基板搬送装置に搭載されている搬送ロボットにより搬送された基板の処理を行なう。

処理終了後、基板は局所クリーン化空間を形成した基板搬送装置の搬送ロボットにより基板格納箱に戻され、次の工程に進む。

このように、半導体基板へ異物が付着することを防止するため、自動化されている。

局所クリーン化空間を形成した基板搬送装置内は、その内部空間に上部のファンフィルタユニットからの清浄な空気によるダウンフローを供給し、内圧を高めることによって、外部からの異物の侵入を抑制している。

特許文献１には、搬送装置内を移動する搬送ロボットの走行装置を、側壁に設けることによって、装置上部に設置されたファンフィルタユニットから排気口に至るまでのダウンフローにとっての障害物をなくし、ダウンフローによる清浄化効果を高めた基板搬送装置が開示されている。

また、特許文献２には、床部分に設けた開口部から塵埃を排出する構成が開示されている。

特許第４９０９９１９号公報特開２０１０－３８６７号公報

上記従来技術における基板搬送装置は、基板搬送装置の上部に設置されたファンフィルタユニットからのクリーンエアーと基板搬送装置の下面に設置された排気口からの排気によりダウンフローが形成されている。

また、床面は多孔子状になっており、排気口から排気されたクリーンエアーは、床下へ流れることにより、ダウンフローを形成している。基板搬送装置の基板搬送ロボットは基板搬送空間内を高速で移動し、基板を高速で搬送する。

従来の技術では、基板搬送ロボットが基板搬送空間内を高速で移動する場合、基板搬送装置内の気体は基板搬送ロボットにより押され、基板搬送装置内の側面の壁にぶつかり、上下左右の流れを形成する。

また、基板搬送装置の設置された床面が多孔子状になっていない場合、排気口から排気されたクリーンエアーは、床面に反射し、上方向や左右方向の流れを形成する。床面から跳ね返ったエアーは、基板搬送装置内へ流入する場合があり、基板搬送装置内の壁や床面から微細な異物を巻き上げ、ファンフィルタユニットからのダウンフローの風を乱し、気流が乱れ、基板やワークの汚染につながる可能性がある。

製造装置や検査装置等では、多くのウェーハを処理するため、搬送装置の高速化が進んでおり、基板搬送ロボットの移動動作も高速化している。そのため、この問題はさらに発生しやすくなる可能性がある。

この巻き上げられる異物を防ぐためにはファンフィルタユニットからのダウンフローの風量を上げる必要があるが、ファンフィルタユニットの風量を上げると、フィルタの集塵率低下やフィルタの目詰まりのほか、基板搬送装置の設置された床面が多孔子板になっていない場合、排気口から排気されたクリーンエアーは、より強く床から跳ね返り、基板搬送装置内部に流入する原因となる。
本開示の目的は、基板搬送ロボットの動作により発生するクリーンエアーの巻き上がりや床面からの跳ね返りで発生する異物の巻き上がりを抑制し、基板搬送空間内で清浄なダウンフローを形成することができる基板搬送装置を実現することである。

上記目的を達成するため、本開示は次のように構成される。

基板搬送装置において、基板を支持するハンドリングアームを有し、基板搬送空間内を移動して、基板を搬送する基板搬送ロボットと、前記基板搬送空間の上方部に配置されたファンフィルタユニット機構と、多孔子状の異物巻き上がり防止板と、前記基板搬送ロボットの移動位置及び前記ハンドリングアームの動作向きに対応する前記異物巻き上がり防止板の下面部に配置された複数のファンと、前記複数のファンのうち、前記基板搬送ロボットが前記移動位置に位置し、かつ、前記ハンドリングアームの動作向きに対応する前記異物巻き上がり防止板の下面部に配置された前記ファンを動作させる制御部と、を備え、
前記基板搬送空間内にダウンフローを形成し、前記基板搬送ロボットが移動することにより生じる異物巻き上がりを抑制する。

本開示によれば、基板搬送ロボットの動作により発生するクリーンエアーの巻き上がりや床面からの跳ね返りで発生する異物の巻き上がりを抑制し、基板搬送空間内で清浄なダウンフローを形成することができる基板搬送装置を実現することができる。

実施例１に係る基板搬送装置の概略構成図である。実施例１に係る基板搬送装置の概略構成図である。実施例２に係る基板搬送装置の概略構成図である。実施例３に係る基板搬送装置の平面図である。ファンの動作タイミングの判断工程を示すフローチャートである。比較例を示す図である。比較例を示す図である。比較例を示す図である。

以下、添付図面を参照して本開示の実施形態について説明する。

なお、以下に説明する実施例は、基板搬送領域内に正常なダウンフローを形成し、基板搬送ロボットの動作や床面からの跳ね返り流入によって巻き上げられる異物の基板付着を抑制することができる基板搬送装置に関するものである。

本実施例では主に、基板搬送ロボットのハンドリングアームより下の高さに多孔子の板を設け、さらにファンを設けることで、基板搬送空間内に正常なダウンフローを形成する機構について説明する。

ダウンフローが形成されることで、基板搬送ロボット動作により発生した異物が巻き上がり基板に付着することを抑制することが可能となる。

上記構成によれば、基板搬送ロボットがより高速で動作することやファンフィルタユニットの風速を上げても異物の付着を抑制することが可能となる。

（実施例１）
図１および図２は、本開示の実施例１に係る基板搬送装置１０１の概略構成図である。

図１は、基板搬送装置１０１の側面図であり、図２は基板搬送装置１０１の平面図である。

図１及び図２において、基板搬送装置１０１内に設置された基板搬送ロボット１０３は、基板搬送空間１０１Ａ内を移動し、基板２０８を複数枚格納してある基板格納箱とその箱を開閉する基板格納箱開閉装置２０４、２０５、２０６の近辺に移動する。つまり、基板搬送ロボット１０３は、移動位置２０１、２０２、２０３に移動する。

基板搬送ロボット１０３は、基板格納箱開閉装置２０４、２０５、２０６によって開けられた基板格納箱より、基板を支持するハンドリングアーム２０７のハンドで基板２０８を保持する。基板搬送装置１０１内の基板搬送空間１０１Ａの上方部にはファンフィルタユニット１０２が配置され、このファンフィルタユニット１０２により、基板搬送空間１０１Ａの上方部からのダウンフローが形成されており、基板搬送ロボット１０３の動作により発生した異物を基板搬送装置１０１の外部へ排出する。

基板搬送装置１０１の動作制御は、制御ＢＯＸ（制御部）２０９により制御される。制御ＢＯＸ２０９の近辺には、プリアライメント装置２１０が配置されている。

基板搬送ロボット１０３のボディー部分とハンドリングアーム２０７との間に異物巻き上がり防止のための多孔子状の異物巻き上がり防止板４０１を配置する。さらに、異物巻き上がり防止板の下面部における両端部（基板搬送ロボット１０３が移動方向の両端部）にファン４０２、４０３を配置する。ファン４０２及び４０３は、排気口１０４への方向に流れる空気流を形成する。ファン４０２及び４０３の動作は、制御ＢＯＸ２０９により制御される。

基板搬送ロボット１０３の動作により発生した異物は、多孔子状の板である異物巻き上がり防止板４０１により巻き上がりが抑制され、ファン４０２及び４０３が形成する空気流により、異物が巻き上がることなく基板搬送装置１０１の外部へ排出される。基板搬送装置１０１の基板搬送空間１０１Ａには乱流の発生が抑制され、正常なダウンフローが形成され、搬送する基板に異物が付着することを抑制できる。

異物巻き上がり防止のための多孔子状の板である異物巻き上がり防止板４０１は、基板搬送ロボット１０３が移動する部分に穴をあけて開口部５０１を形成する。この開口部５０１により、ハンドリングアーム２０７を含む上部が板４０１より上に出るようにする。

また、異物巻き上がり防止板４０１の他の部分は５ｍｍ～１０ｍｍの円や長円穴、矩形穴を多数空けた構成とすることで、下からの異物の巻き上がりを抑制することができ、基板搬送空間１０１Ａ内に正常なダウンフローを形成できる。

図１及び図２に示した例は、基板搬送装置１０１が設置された床板１０５の面が多孔子状になっていない場合の例である。この場合、床板１０５からの反射風３０２が発生するが、基板搬送装置１０１の基板搬送空間１０１Ａには乱流の発生が抑制された、正常なダウンフローが形成されているため、反射風３０２による異物が基板搬送装置１０１内に流入することを抑制することができる。床板１０５に沿って流れる空気流３０１も発生するが、基板搬送装置１０１の外部方向に流れるので、空気流３０１による基板搬送装置１０１内への異物の侵入は回避される。

本開示の実施例１によれば、基板搬送ロボット１０３の動作により発生するクリーンエアーの巻き上がりや床板１０５の面からの跳ね返りで発生する異物の巻き上がりを抑制し、基板搬送空間１０１Ａ内で清浄なダウンフローを形成する基板搬送装置を実現することができる。

図６、図７及び図８は、本開示の実施例１とは異なる構成の比較例を示す図である。

図６、図７及び図８において、基板搬送装置１０１０に搭載された基板搬送ロボット１０３０は、ファンフィルタユニット１０２０によって与圧された基板搬送空間内にて、基板２０８０を搬送する。より具体的には、基板搬送装置１０１０の上部に設置されたファンフィルタユニット１０２０からのクリーンエアーが装置内の内圧を高めることによって、外部からの空気の侵入を遮断し、清浄な空間を保持している。

また、ファンフィルタユニット１０２０によって供給されるクリーンエアーは、基板搬送装置１０１０の下面に設置された排気口１０４０によって排気され、排気されたクリーンエアーは、基板搬送装置が設置された床面１０５０に構成された多孔子板から床下に排気されることで、装置内にダウンフローが形成される。

基板搬送ロボット１０３０はハンドリングアームとハンドを動作させるための駆動機構を備えており、上述のような清浄な空間内で基板２０８０の搬送を行っている。

基板搬送装置１０１０は、基板２０８０を搬送する基板搬送ロボット１０３０、基板２０８０が格納された基板格納箱を開閉する機構を有する基板格納箱開閉装置２０４０、２０５０、２０６０を備えている。

基板搬送ロボット１０３０は、搬送ロボット待機位置２０１０、２０２０、２０３０への移動が可能なように構成されており、それぞれの位置でハンドリングアーム２０７０のハンドにより基板格納箱への基板の出し入れを可能としている。ハンドリングアーム２０７０のハンドにより取り出された基板２０８０は、半導体製造装置や検査装置へ搬送される。

基板搬送装置１０１０に搭載された基板搬送ロボット１０３０は、基板格納箱開閉装置２０４０、２０５０、２０６０によって開けられた基板格納箱からハンドリングアーム２０７０により、基板２０８０を取りだし、半導体製造装置や検査装置へ搬送する。その際に基板搬送ロボット１０３０が走行軸により高速で基板搬送装置１０１０内を左右に動作することで、基板搬送装置１０１内の気体は基板搬送ロボット１０３０により矢印の方向へ押され、基板搬送装置１０１０内の側面の壁にぶつかり、矢印３０３０の流れを形成する。

また、基板搬送装置１０１０の設置された床面１０５０が多孔子板になっていない場合、排気口１０４０から排気されたクリーンエアーは、床から跳ね返り、矢印３０２０の流れを形成する。この矢印３０２０、３０３０の方向への空気の流れにより、基板搬送装置１０１０内の壁や床面から微細な異物を巻き上げ、ファンフィルタユニット１０２０からのダウンフローの風を乱し、気流が乱れ、基板やワークの汚染につながる可能性がある。

このように、本開示の実施例１とは異なる比較例では、実施例１による効果を発揮することは困難である。

（実施例２）
次に、本開示の実施例２について説明する。

図３は、実施例２に係る基板搬送装置１０１の概略構成図であり、側面を表した図である。なお、図１に示した実施例１と同等の部分には、同一の符号が付されている。

実施例１と実施例２との相違点は、実施例２においては、実施例１におけるファンフィルタユニット１０２に代えてファンフィルタ６０１が配置されている点である。

実施例２における基板搬送装置１０１に搭載されるファンフィルタユニット６０１は、実施例１におけるファンフィルタユニット１０２より小型のファンフィルタユニットである。例えば、ファンフィルタユニット６０１は、実施例１におけるファンフィルタユニット１０２の約半分の能力である。

小型のファンフィルタユニット６０１であっても、異物巻き上がり防止のための多数穴の開いた異物巻き上がり防止板４０１の下面に設けたファン４０２、４０３により、ファンフィルタユニット６０１に覆われていない部分の空気を吸い込むことで、流れを作り出し、乱流の発生が抑制されたダウンフローを形成することができる。

そして、異物巻き上がり防止板４０１により、基板搬送ロボット１０３の動作による異物巻き上がりを抑制することで、効率的に基板への異物付着を抑制することができる。

実施例２によれば、実施例１と同様な効果を得ることができる他、ファンフィルタユニット６０１を小型化することができる。

（実施例３）
次に、本開示の実施例３について説明する。

図４は、実施例３に係る基板搬送装置１０１の平面図である。

図４においては、基板搬送ロボット１０３の動作向きを示しており、基板搬送ロボット１０３のそれぞれの移動位置及び動作向きに対応する異物巻き上がり防止板４０１の下面にファン６０２～６０９を追加して配置する。ファン６０２～６０９の動作は、制御ＢＯＸ２０９によって制御される。

図示した例では、基板搬送ロボット１０３の所定の移動位置が７０１、２０３、７２であり、移動位置が７０１のとき、動作向きに対応するファンはファン６０２である。

また、移動位置が２０３のとき、動作向きに対応するファンはファン６０５であり、移動位置が７０２のとき、動作向きに対応するファンはファン６０７である。

基板搬送ロボット１０３が移動してきた際に、ファン６０２～６０９のうちの対応するファンを動作させることで、効率的にダウンフローを形成し、基板への異物付着を抑制し、基板搬送空間１０１Ａ内に正常なダウンフローを形成することが可能である。

図５は、ファン６０２～６０９の動作タイミングの判断工程を示すフローチャートである。

図５のステップＳ１において、基板搬送装置１０１を制御する制御ＢＯＸ２０９により基板搬送ロボット１０３の移動位置が確認される（監視される）。そして、ステップＳ２において、基板搬送ロボット１０３の移動位置がファン６０２～６０９のうちのいずれかが回転すべき（動作すべき）位置か否かを制御ＢＯＸ２０９が判断する。

ステップＳ２において、基板搬送ロボット１０３の移動位置がファン６０２～６０９のうちのいずれかが回転すべき位置では無い場合は、ステップＳ４に進み、ファン６０２～６０９の回転を停止する。そして、処理はステップＳ１に戻る。

ステップＳ２において、基板搬送ロボット１０３の移動位置がファン６０２～６０９のうちのいずれかが回転すべき位置である場合は、ステップＳ３に進み、ファン６０２～６０９のうちの対応するファンの回転を開始させる。そして、一定条件（一定時間経過後や基板搬送ロボット１０３の位置が変化した等の条件）が成立すると、ステップＳ４に進み、ファンの回転が停止される。そして、処理はステップＳ１に戻る。

実施例３によれば、実施例１と同様な効果が得られる他、複数のファン６０２～６０９を配置し、基板搬送ロボット１０３の移動位置に応じて、必要なファンが回転するように構成したので、高効率に基板への異物付着を抑制し、基板搬送空間内１０１Ａに正常なダウンフローを形成することが可能となる。

なお、その他の実施例としては、実施例３における複数のファン６０２～６０９を基板搬送ロボット１０３の移動位置に関係なく、ファン６０２～６９を常に回転させておく例がある。

ファン６０２～６９を常に回転させておくことで、基板搬送装置１０１を制御する制御ＢＯＸ２０９による基板搬送ロボット１０３の位置監視をする必要がなく、移動位置２０３、７０１、７０２へ移動した際に基板への異物付着を抑制し、基板搬送空間１０１Ａ内に正常なダウンフローを形成することが可能となる。

なお、本開示においては、基板搬送空間１０１Ａ内にダウンフローを形成し、基板搬送ロボット１０３が基板搬送空間１０１Ａ内を移動することにより生じる異物巻き上がりを抑制する機構をダウンフロー形成機構と定義する。

実施例１及び実施例２におけるダウンフロー形成機構は、異物巻き上がり防止板４０１とファン４０２、４０３である。

実施例３におけるダウンフロー形成機構は、異物巻き上がり防止板４０１、ファン６０２～６０９である。

ダウンフロー形成機構は、基板搬送ロボット１０３にハンドリングアーム２０７より下方位置に配置される。

１０１・・・基板搬送装置、１０１Ａ・・・基板搬送空間、１０２、６０１・・・ファンフィルタユニット、１０３・・・基板搬送ロボット、１０４・・・排気口、１０５・・・床板、２０１～２０３、７０１、７０２・・・基板搬送ロボットの移動位置、２０４～２０６・・・基板を複数枚収納できる箱とその箱を開閉する装置、２０７・・・ハンドリングアーム、２０８・・・基板、２０９・・・制御ＢＯＸ、２１０・・・プリアライメント装置、３０１・・・空気流、３０２・・・反射風、４０１・・・異物巻き上がりを防止板、４０２、４０３、６０２～６０９・・・ファン、５０１・・・開口部

Claims

基板を支持するハンドリングアームを有し、基板搬送空間内を移動して、基板を搬送する基板搬送ロボットと、
前記基板搬送空間の上方部に配置されたファンフィルタユニット機構と、
多孔子状の異物巻き上がり防止板と、
前記基板搬送ロボットの移動位置及び前記ハンドリングアームの動作向きに対応する前記異物巻き上がり防止板の下面部に配置された複数のファンと、
前記複数のファンのうち、前記基板搬送ロボットが前記移動位置に位置し、かつ、前記ハンドリングアームの動作向きに対応する前記異物巻き上がり防止板の下面部に配置された前記ファンを動作させる制御部と、
を備え、
前記基板搬送空間内にダウンフローを形成し、前記基板搬送ロボットが移動することにより生じる異物巻き上がりを抑制することを特徴とする基板搬送装置。
請求項１に記載の基板搬送装置において、
前記異物巻き上がり防止板は、前記基板搬送ロボットのボディー部分と前記ハンドリングアームとの間に配置されることを特徴とする基板搬送装置。