JPH05160241A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板搬送装置の基板ホルダ−を１台にして
も、二つのゲ−トバルブを同時に開くことがなく、かつ
生産性も低下させない。 【構成】 処理済みの基板を新しい基板と交換するに
は、まず、基板搬送室８内の搬送ロボット１４でロ−ド
ロック室７から基板を取り出して、第１の保持ステ−ジ
１２に載せておく。ベ−ス１１を回転させてから、処理
室６のゲ−トバルブ６ａを開いて、処理済みの基板１６
を搬送ロボット１４の基板ホルダ−１９で取り出して、
第２の保持ステ−ジ１３に載せ、第１の保持ステ−ジ１
２上の新しい基板を基板ホルダ−１９でつかんで、処理
室６に搬入する。その後、ゲ−トバルブ６ａを閉じて、
処理室６で成膜を行っている間に、第２の保持ステ−ジ
１３上の処理済み基板をロ−ドロック室７に戻す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロ−ドロック室と処理
室の間で基板を搬送する基板搬送装置を備える基板処理
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】真空室内で基板上に成膜したり基板上の
膜をエッチングしたりする基板処理装置においては、処
理室を大気にさらさないロ−ドッロックタイプの装置が
普及してきている。図４は、複数の処理室を備える従来
のマルチチャンバ−型のスパッタリング装置の平面断面
図である。この装置は、複数の処理室１と、ロ−ドロッ
ク室２と、基板搬送室３とを備えている。基板搬送室３
には基板搬送装置４がある、この基板搬送装置４によっ
て、ロ−ドロック室２と処理室１との間で、あるいは処
理室１相互の間で、基板を搬送する。

【０００３】一般に、処理済みの基板を新しい基板と交
換する作業を考えると、処理室１のゲ−トバルブ１ａと
ロ−ドロック室２のゲ−トバルブ２ａを開けておいて、
基板搬送装置４により、処理室１から処理済みの基板を
取り出してロ−ドロック室２に戻し、ロ−ドロック室２
から新しい基板を取り出して処理室１に入れる作業とな
る。この場合、処理室１は基板搬送室３を介してロ−ド
ロック室２とも連通可能になり、処理室１の汚染の危険
性が増大する。そこで、二つのゲ−トバルブ１ａ、２ａ
を同時には開かないようにするのが好ましい。すなわ
ち、処理室１のゲ−トバルブ１ａだけを開けて基板を取
り出して、処理室１のゲ−トバルブ１ａを閉じてからロ
−ドロック室２のゲ−トバルブ２ａを開けて、ロ−ドロ
ック室２に処理済みの基板を戻す。その後、そのロ−ド
ロック室２から新しい基板を取り出して、ロ−ドロック
室２のゲ−トバルブ２ａを閉じる。そして、処理室１の
ゲ−トバルブ１ａを再び開けて、新しい基板を処理室１
に搬入する。このようにすれば、二つのゲ−トバルブ１
ａ、２ａが同時に開くことはない。

【０００４】しかし、このような手順にすると、基板交
換に非常に時間がかかり、生産性が低下することにな
る。そこで、二つのゲ−トバルブを同時に開くことな
く、しかも短時間に基板を交換するために、搬送ロボッ
トを２台設置することが知られている。図４に示した基
板搬送装置４は、この種のタイプもので、２台の搬送ロ
ボット４ａ、４ｂを備えている。この基板搬送装置４で
基板を交換する手順は次の通りである。処理室１で基板
を処理している間に、第１の搬送ロボット４ａが新しい
基板５ａをロ−ドロック室２から取り出して、基板搬送
室３で待機している。そして、基板処理が完了して処理
室１のゲ−トバルブ１ａを開けたら、第２の搬送ロボッ
ト４ｂが処理済みの基板５ｂを処理室１から取り出す。
その直後に、第１の搬送ロボット４ａが新しい基板５ａ
を処理室１に搬入してゲ−トバルブ１ａを閉じる。そし
て、処理室１で基板の処理をしている間に、第２の搬送
ロボット４ｂが処理済みの基板５ｂをロ−ドロック室２
に戻し、同時に第１の搬送ロボット４ａがロ−ドロック
室２から新しい基板を取り出す。このような手順によ
り、二つのゲ−トバルブ１ａ、２ａを同時に開くことな
く、生産性を高めることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図４に示すような従来
の基板搬送装置の場合、２台の搬送ロボットを使用する
ことによって、二つのゲ−トバルブを同時に開くことな
く、かつ生産性が低下しないようにしている。しかし、
このような構成にすると、可動部分が増加して発塵が多
くなるという問題がある。また、２台の搬送ロボットを
収容するために基板搬送室の容量を大きくする必要があ
り、その結果、処理室を排気する能力を増やさなければ
ならず、また装置占有面積も大きくなる。

【０００６】この発明の目的は、基板ホルダ−を１台に
したにもかかわらず、二つのゲ−トバルブを同時に開く
ことなく、かつ生産性も低下させることのない基板搬送
装置を備える基板処理装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、真空排気
可能な少なくとも一つの処理室と、真空排気可能な基板
搬送室と、真空排気可能なロ−ドロック室とを備える基
板処理装置において、ロ−ドロック室と処理室との間で
基板を搬送するための基板搬送装置が基板搬送室に配置
され、前記基板搬送装置は、基板搬送室に対して回転可
能なベ−スと、このベ−スに取り付けられて基板を一時
的に保持できる二つの保持ステ−ジと、前記ベ−スに取
り付けられて基板を搬送することができる単一の搬送ロ
ボットとを有することを特徴としている。

【０００８】第２の発明は、第１の発明において、前記
搬送ロボットはベ−スの回転中心と処理室とを結ぶ直線
に沿って基板を移動させることができて、前記二つの保
持ステ−ジは前記直線上においてベ−スの回転中心より
処理室に近い位置と処理室から遠い位置に配置されるこ
とを特徴としている。

【０００９】第３の発明は、第２の発明において基板を
直線的に移動させるための構造に関するものであり、前
記搬送ロボットは、ベ−スに対して回転可能な１対の第
１ア−ムと、各第１ア−ムの先端に回転可能に結合され
た１対の第２ア−ムと、これら第２ア−ムの先端に結合
された一つの基板ホルダ−とを有し、第１ア−ムの長さ
と第２ア−ムの長さは等しくて、ベ−スに対する第１ア
−ムの回転角度と第１ア−ムに対する第２ア−ムの回転
角度の比率が１対２となるように構成されていることを
特徴としている。

【００１０】

【作用】第１の発明は、二つの保持ステ−ジと単一の搬
送ロボットを利用して、同時に二つのゲ−トバルブを開
けることなく、迅速に基板を交換することができる。処
理済みの基板を交換する場合は、処理室のゲ−トバルブ
を開けたら、搬送ロボットにより処理済みの基板を取り
出して、これを第１の保持ステ−ジに載せる。そして、
同じ搬送ロボットを利用して、第２の保持ステ−ジに載
せてある新しい基板を処理室に搬入し、ゲ−トバルブを
閉じる。そして、処理室で基板を処理している間に、第
１の保持ステ−ジに載せてある処理済みの基板を、搬送
ロボットによってロ−ドロック室に戻し、新しい基板を
ロ−ドロック室から取り出して、第２の保持ステ−ジに
載せる。このようにして、単一の搬送ロボットにより短
時間で基板が交換できる。

【００１１】第２の発明は、搬送ロボットにより基板を
直線方向に移動させるようにしたものであり、かつ、ベ
−スの回転中心よりも処理室に近い位置と処理室から遠
い位置に二つの保持ステ−ジを配置してある。処理室や
ロ−ドロック室のゲ−トバルブを開けている間の基板交
換作業の際は、基本的に基板は直線運動だけさせること
になり、基板の移動は迅速に行える。この場合、もしベ
−スの回転中心と処理室の間の空間に二つの保持ステ−
ジを配置するような構成であると、ベ−スの回転中心か
ら処理室までの距離が遠くなり、基板搬送機構の占有面
積が大きくなるという問題がある。本発明では、ベ−ス
の回転中心の前後に保持ステ−ジを配置したことによ
り、基板搬送装置の占有面積が少なくて済む。

【００１２】第３の発明は、第１ア−ムと第２ア−ムの
長さを等しくして、かつ、ベ−スに対する第１ア−ムの
回転角度と第１ア−ムに対する第２ア−ムの回転角度の
比率を１対２にすることによって、基板ホルダ−の直線
運動を可能にしたものである。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の一実施例の平面断面図であ
る。この装置は、複数の処理室を備えるマルチチャンバ
−型のスパッタリング装置である。このスパッタリング
装置は、４個の処理室６と、２個のロ−ドロック室７
と、基板搬送室８とを備えている。処理室６とロ−ドロ
ック室７と基板搬送室８はそれぞれ独立に真空排気可能
となっている。基板搬送室８の内部には基板搬送装置１
０がある。この基板搬送装置１０は、回転するベ−ス１
１と、二つの保持ステ−ジ１２、１３と、単一の搬送ロ
ボット１４とを備えている。

【００１４】まず最初に、このスパッタリング装置にお
ける基本的な基板搬送手順を説明する。新しい基板を基
板搬送室８内に待機させるための手順は次の通りであ
る。ロ−ドロック室７を大気にした後、ゲ−トバルブ７
ｂを開いて、ロ−ドロック室７に基板を搬入する。その
後、ゲ−トバルブ７ｂを閉じてロ−ドロック室７を排気
する。次に、基板搬送装置１０のベ−ス１１を回転させ
て、基板搬送室８内の搬送ロボット１４がロ−ドロック
室７に対向するようにする。ロ−ドロック室７のゲ−ト
バルブ７ａを開き、搬送ロボット１４の基板ホルダ−１
９により基板をロ−ドロック室７から取り出して、第１
の保持ステ−ジ１２に載せる。ゲ−トバルブ７ａは閉じ
る。そして、ベ−ス１１を回転させて搬送ロボット１４
を処理室６の方向に向ける。以上で、新しい基板が基板
搬送室８内に待機された状態となる。このとき、搬送ロ
ボット１４の基板ホルダ−１９は基板を保持していない
状態である。

【００１５】次に、処理済みの基板を新しい基板に交換
する手順を説明する。処理室６においてスパッタリング
による成膜処理が完了したら、処理室６のゲ−トバルブ
６ａを開いて、処理済みの基板１６を搬送ロボット１４
の基板ホルダ−１９で取り出す。取り出した基板１６を
第２の保持ステ−ジ１３に載せたら、第１の保持ステ−
ジ１２上に載っている新しい基板を基板ホルダ−１９で
つかんで、処理室６に搬入する。その後、ゲ−トバルブ
６ａを閉じる。処理室６で成膜を行っている間に、ベ−
ス１１を回転させて、搬送ロボット１４をロ−ドロック
室７の方に向ける。その後、ロ−ドロック室７のゲ−ト
バルブ７ａを開けて、第２の保持ステ−ジ１３に載って
いる処理済みの基板をロ−ドロック７室に搬入する。そ
して、新しい基板をロ−ドロック室７から取り出し、こ
れを第１の保持ステ−ジ１２に載せて、ゲ−トバルブ７
ａを閉じる。最後に、ベ−ス１１を処理室６の方に向け
て再び待機状態となる。

【００１６】次に、基板搬送装置１０の詳しい構成を説
明する。図２は基板搬送装置１０の斜視図である。ベ−
ス１１は磁性流体シ−ル装置２０によって基板搬送室に
回転可能に取り付けられている。ベ−ス１１には、２本
のシャフト２１、２２が取り付けられている。シャフト
２１、２２は、ベ−ス１１に対して回転可能に、かつ上
下方向に移動可能に取り付けられている。シャフト２
１、２２には第１ア−ム２３、２４が連結され、これに
さらに第２ア−ム２５、２６が連結されている。シャフ
ト及びア−ム類の構成は左右対称なので、以下の説明で
は片側の構造だけ説明する。シャフト２１の上端には第
１ア−ム２３の基端が結合されている。第１ア−ム２３
の先端は垂直部２７になっていて、この垂直部２７に第
２ア−ム２５が回転可能に結合されている。第２ア−ム
２５の先端は、基板ホルダ−１９に回転可能に結合され
ている。搬送ロボット１４は、ベ−ス１１とシャフト２
１、２２と第１ア−ム２３、２４と第２ア−ム２５、２
６と基板ホルダ−１９とによって構成されている。

【００１７】第１ア−ム２３の水平部の高さ位置と基板
ホルダ−１９の高さ位置との中間の高さ位置に二つの保
持ステ−ジ１２、１３が配置されている。基板ホルダ−
１９は、後述するように、矢印２８の方向に直線上を移
動するようになっており、上から見たときに、この直線
軌跡に沿って二つの保持ステ−ジ１２、１３が配置され
ている。第１の保持ステ−ジ１２はベ−ス１１の回転中
心よりも後方（基板ホルダ−１９の後退方向）にあり、
第２の保持ステ−ジ１３はベ−ス１１の回転中心よりも
前方（基板ホルダ−１９の前進方向）に配置されてい
る。

【００１８】基板ホルダ−１９は、その下面側に、基板
をチャッキングするための機構を備えている。本実施例
では、電磁アクチュエ−タの作用によって進退する爪を
４個備えており、この爪で基板の側縁を支持するように
なっている。

【００１９】図３は搬送ロボット１１の動作を説明する
ための平面図である。第１ア−ム２３、２４と第２ア−
ム２５、２６の長さは互いに等しく、また、第１ア−ム
２３、２４に対する第２ア−ム２５、２６の回転角度
は、常にベ−スに対する第１ア−ム２３、２４の回転角
度の２倍となるように構成されている。したがって、第
１ア−ム２３、２４が回転すると、第２ア−ム２５、２
６の先端は直線運動をする。基板ホルダ−１９は、二つ
の第２ア−ム２５、２６の先端に結合されているので、
その姿勢を保ちながら直線運動をすることになる。すな
わち、第１ア−ム２３、２４が図３の紙面の上方に回転
すると基板ホルダ−１９は上方に移動し、紙面の下方に
回転すると基板ホルダ−１９は下方に移動する。第１ア
−ム２３、２４が紙面の水平状態よりも下方に下がる
と、基板ホルダ−１９は想像線２９で示すようにベ−ス
の回転中心３０よりも後退することができる。

【００２０】なお、第１ア−ム２３、２４に対する第２
ア−ム２５、２６の回転角度が、常にベ−スに対する第
１ア−ム２３、２４の回転角度の２倍となるようにする
ためには、初段歯車と終段歯車の歯数比が２対１となる
ような歯車列を使用したり、同様な直径比を有するプ−
リを利用したベルト伝動装置を使用したりすればよい。

【００２１】本発明は、上述の実施例で説明したスパッ
タリング装置に限定されずに、真空中で基板を処理する
タイプのその他の成膜装置やエッチング装置などにも適
用できる。

【００２２】

【発明の効果】第１の発明は、二つの保持ステ−ジと単
一の搬送ロボットを利用することにより、同時に二つの
ゲ−トバルブを開けることなく、迅速に基板を交換でき
る。

【００２３】第２の発明は、搬送ロボットにより基板を
直線方向に移動させるようにしてあるので、基板の余分
な運動がなく、基板交換作業が迅速に行える。また、二
つの保持ステ−ジをベ−スの回転中心の前後に配置して
あるので、基板搬送装置の占有面積が少なくて済む。

【００２４】第３の発明は、第１ア−ムと第２ア−ムの
長さを等しくして、かつ、ベ−スに対する第１ア−ムの
回転角度と第１ア−ムに対する第２ア−ムの回転角度と
の比率を１対２にすることによって、極めて単純な構成
によって、外部からの回転駆動力を基板ホルダ−の直線
運動に変換できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の平面断面図である。

【図２】基板搬送装置の斜視図である。

【図３】搬送ロボットの動作原理を示す平面図である。

【図４】従来の装置の平面断面図である。

【符号の説明】

６ 処理室 ７ ロ−ドロック室 ８ 基板搬送室 １０ 基板搬送装置 １１ ベ−ス １２、１３ 保持ステ−ジ １４ 搬送ロボット １６ 基板 １９ 基板ホルダ− ２３、２４ 第１ア−ム ２５、２６ 第２ア−ム ３０ ベ−スの回転中心

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空排気可能な少なくとも一つの処理室
   と、真空排気可能な基板搬送室と、真空排気可能なロ−
   ドロック室とを備える基板処理装置において、 ロ−ドロック室と処理室との間で基板を搬送するための
   基板搬送装置が基板搬送室に配置され、 前記基板搬送装置は、基板搬送室に対して回転可能なベ
   −スと、このベ−スに取り付けられて基板を一時的に保
   持できる二つの保持ステ−ジと、前記ベ−スに取り付け
   られて基板を搬送することができる単一の搬送ロボット
   とを有することを特徴とする基板処理装置。
2. 【請求項２】 前記搬送ロボットはベ−スの回転中心と
   処理室とを結ぶ直線に沿って基板を移動させることがで
   きて、前記二つの保持ステ−ジは前記直線上においてベ
   −スの回転中心より処理室に近い位置と処理室から遠い
   位置に配置されることを特徴とする請求項１記載の基板
   処理装置。
3. 【請求項３】 前記搬送ロボットは、ベ−スに対して回
   転可能な１対の第１ア−ムと、各第１ア−ムの先端に回
   転可能に結合された１対の第２ア−ムと、これら第２ア
   −ムの先端に結合された一つの基板ホルダ−とを有し、
   第１ア−ムと第２ア−ムの長さは等しくて、ベ−スに対
   する第１ア−ムの回転角度と第１ア−ムに対する第２ア
   −ムの回転角度の比率が１対２となるように構成されて
   いることを特徴とする請求項２記載の基板処理装置。