JPH07226429A - 自動姿勢変更装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 真空中でウエハの搬送を行なうウエハ搬送装
置に用いるのに適した姿勢変更装置に関し、気密容器内
の圧力変動に応答して自動的に対象物の姿勢を変更でき
る姿勢変更装置を提供することを目的とする。 【構成】 対象物を挿入・搬出可能な開口部を有し、開
口部を閉じた状態で内部の圧力を変化させることのでき
る気密容器と、可動部と保持部を有し、前記気密容器内
に配置され、前記保持部が対象物を保持することがで
き、前記可動部を介して前記気密容器に対して複数の姿
勢を取ることができる可動保持手段と、前記気密容器内
で気密容器と可動保持手段との間に接続され、前記気密
容器内の気圧に応じて変形し、変形によって前記可動保
持手段を駆動する密閉容器とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置等にお
ける姿勢変更装置に係り、特に真空中でウエハの搬送を
行なうウエハ搬送装置に用いるのに適した姿勢変更装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ウエハ受渡用の気密容器と減
圧雰囲気下で気相処理を行なう処理室とを有する半導体
製造装置が用いられている。ウエハを収納したウエハ収
納容器（以下、ウエハカセットと記す）を大気圧下で気
密容器内に搬入し、ウエハカセット搬入後に前記気密容
器を閉じ、内部を真空排気し、ウエハカセット内に収納
されているウエハを取り出してこれに続く真空域内の処
理室に搬入し、真空中でウエハにドライエッチング、イ
オン注入所望の処理を行なっている。

【０００３】処理後のウエハはウエハカセット内に収容
し、気密容器内を再び大気圧とした後、外部に搬出す
る。このようなウエハ搬送装置として実開昭１−５３６
３８号公報に記載された装置がある。

【０００４】ウエハカセットの搬入とウエハカセットか
らのウエハの搬出は独立した動作である。両動作に好適
なウエハカセットの姿勢は必ずしも一致しない。特に、
気密容器の一方の側から複数個のウエハカセットを気密
容器内に搬入し、気密容器の他の側からカセット内のウ
エハを取り出す場合、カセットの好適な姿勢は一般的に
異なったものとなる。

【０００５】従来より、ウエハカセットの搬入時とウエ
ハカセットからウエハを搬出・搬入する時に、好適な方
向にウエハカセットの向きを変更できる手段を備えたウ
エハ搬送装置が知られている。このような装置としては
実開平１−９３７３３号公報に記載された装置等があ
る。

【０００６】前記従来技術を用いて真空中で気密容器内
のウエハカセットと続く真空域中の処理室との間でウエ
ハの受け渡しを行なう場合は、気密容器中に駆動機構を
設け、この駆動機構を気密容器外部に配置したモータ等
の駆動源で駆動してウエハカセットの姿勢を変更してい
た。モータ等の駆動源の動力は動力軸により真空容器外
部より伝達されるため、動力軸は気密容器を貫通する。
気密容器の気密性を保つため動力軸の貫通部分にはＯリ
ングシールや磁性流体シール等が設けられていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、密
閉容器内部でウエハカセットの姿勢を変更する場合は気
密容器外部のモータ等を駆動して行なうため、例えば駆
動源としてモータを使用した場合はモータの他、モータ
の起動、停止、回転速度等を制御する制御装置やモータ
の回転を所望のものに制御するためにギヤ、クランク、
ブレーキ、クラッチ等の部品よりなる駆動制御機構や真
空容器を動力軸が貫通する部分に設けられたシール部等
が必要であった。

【０００８】このため、装置が複雑化し部品点数が増加
し、信頼性が低下したり保守部品が増加するなどの問題
点があった。本発明の目的は、気密容器内の圧力変動に
応答して自動的に対象物の姿勢を変更できる姿勢変更装
置を提供することである。

【０００９】本発明の他の目的は、気密容器内部でウエ
ハカセットの姿勢を変更でき、部品点数が少なく信頼性
の高いウエハ搬送装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の姿勢変更装置
は、対象物を挿入・搬出可能な開口部を有し、開口部を
閉じた状態で内部の圧力を変化させることのできる気密
容器と、可動部と保持部を有し、前記気密容器内に配置
され、前記保持部が対象物を保持することができ、前記
可動部を介して前記気密容器に対して複数の姿勢を取る
ことができる可動保持手段と、前記気密容器内で気密容
器と可動保持手段との間に接続され、前記気密容器内の
気圧に応じて変形し、変形によって前記可動保持手段を
駆動する密閉容器とを有する。

【００１１】

【作用】気密容器内の密閉容器は気密容器内の圧力変化
に応じて変形する。たとえば、気密容器の内が真空の状
態では密閉容器は外部に対し内圧が相対的に高くなるの
で少なくとも一方向に伸び、気密容器の内部が真空より
大気圧に戻ると密閉容器の内圧が相対的に低くなるので
密閉容器は縮む。

【００１２】密閉容器の変形により可動保持手段の姿勢
が変更されるので、可動保持手段に保持される対象物の
姿勢も変更される。たとえば、気密容器内部の圧力に応
じてウエハカセットを所望の姿勢に変更することができ
る。

【００１３】特別の動力源を備えず、気密容器内の圧力
変化により伸縮する密閉容器により気密容器内の対象物
の姿勢を変更するので、構造が単純となる。部品点数が
少なく信頼性が高くなる。

【００１４】

【実施例】本発明の一実施例よるウエハ搬送装置を図１
〜図５を参照して説明する。図１は本実施例の要部（姿
勢変更装置）を示した斜視図、図２は図１におけるＡ−
Ａ断面を表す断面図、図３は大気圧下でのウエハカセッ
ト搬送状態を示す平面図、図４は真空下でのウエハ搬送
状態を示す平面図、図５は大気圧下でのウエハカセット
搬送状態を示した部分断面図である。

【００１５】また、図３、図５は後述するゲートバルブ
１４、１６を閉じ前面扉１８を開けた状態、図４はゲー
トバルブ１４、１６を開け前面扉１８を閉じた状態をそ
れぞれ示している。

【００１６】図１、図２に示す姿勢変更装置は、図３、
図４、図５に示すウエハ搬送装置の真空カセット室内に
設けられる。まず、ウエハ搬送装置の全体について概略
的に説明する。

【００１７】図３、図４および図５に示すように本実施
例のウエハ搬送装置３０の内部は２箇所に設けたゲート
バルブ１４、１６により気密構造を有する３室に分割さ
れている。図５に示す無人搬送車２１とウエハカセット
８の受け渡しを行なう側（以下、無人搬送車２１とのウ
エハカセット８の受け渡し側をウエハ搬送装置３０の前
側と言う）より真空カセット室１７、真空搬送室１５、
真空処理室１３と配置されいる。真空カセット室１７、
真空搬送室１５、真空処理室１３はそれぞれ図示してい
ない真空ポンプに接続されており、別個に排気可能であ
る。

【００１８】真空カセット室１７内部には、図３、図４
に示すように２個のカセット載置台１が設けてある。内
部にウエハ１９を収納したウエハカセット８がカセット
載置台１上に載置される。図２に示すようにウエハカセ
ット８には多数の溝８ａが設けてあり、各溝８ａにウエ
ハ１９が１枚づつ収納される。多数の溝８ａはウエハカ
セット前面８ｂ側よりウエハカセット後面８ｃ側へ向か
って水平に設けてあり、ウエハカセット８からのウエハ
１９の出し入れはウエハカセット前面８ｂより行なうよ
うになっている。

【００１９】図３、図４に示すように、ウエハ搬送装置
３０の前部には、前面扉１８が設けてあり、真空カセッ
ト室１７とウエハ搬送装置３０の外部とを気密に分離す
る。前面扉１８を開けると、ウエハカセット８をウエハ
搬送装置３０の前部より真空カセット室１７に搬入搬出
できる。前面扉１８を閉じると、真空カセット室１７を
ウエハ搬送装置３０の外部空間から遮断できる。

【００２０】真空カセット室１７の隣には真空搬送室１
５が配置されている。真空搬送室１５の隣には真空処理
室１３が配置されている。真空搬送室１５の内部には、
ウエハカセット８からウエハ１９の搬入および搬出を行
う搬送手段として多関節搬送ロボット１２が設けてあ
る。多関節搬送ロボット１２は真空カセット室１７内の
ウエハカセット８と真空処理室１３との間でウエハ１９
の受渡しを行なう。

【００２１】真空処理室１３では搬入されたウエハに対
し真空下で所望する処理（例えばエッチング処理）を行
なう。次に、図１、図２を用いてカセット載置台１の周
辺部分の構造を説明する。真空カセット室１７の底面部
分にはシールフランジ１１が気密に取り付けられてい
る。シールフランジ１１下部の真空カセット室１７外側
にエレベータ駆動部９が設けてある。エレベータ駆動部
９の動力は、図２に示すようにボール螺子１０を駆動
し、ベース２を上下に移動させる。シールフランジ１１
には図１に示すように、Ｏリング溝が形成されており、
真空シールを構成する。ボール螺子１０の貫通部分を気
密封止することにより真空カセット室１７の気密性が保
持されている。

【００２２】ボール螺子１０は真空カセット室１７の底
面部分と垂直に固定された案内板２０により真空カセッ
ト室１７の底面部分に対して垂直に、かつ回転可能に保
持されている。

【００２３】上述のように、ボール螺子１０にはベース
２が取り付けられており、エレベータ駆動部９を駆動し
ボール螺子１０を回転させることによりベース２を案内
板２０に沿って上下方向に移動することができる。

【００２４】ベース２上にはカセット載置台１がベアリ
ング４を介して旋回自在に支持されてある。また、カセ
ット載置台１の上面にはウエハカセット８の位置決めお
よび保持を行なう複数の位置決め用ストッパ７が設けて
ある。ウエハカセット８はストッパ７と結合してカセッ
ト載置台１上に載置され、その位置が決められる。

【００２５】図１に示すように、カセット載置台１の側
面から凸部１ａが突出している。ベース２上面から凸部
２ａが突出し、凸部１ａと対向する。内部を完全密閉し
たベローズ３が凸部１ａと凸部２ａとの間に接続されて
いる。ベローズ３は弾性的に伸縮可能である。ベローズ
３内部に大気圧の空気を封入してあり、ベローズ３は内
外の気圧差に応じて伸縮する。ベローズ３外部が真空な
ら、ベローズ３は内圧に押されて伸長し、ベローズ３外
部が大気圧となると元の長さに収縮する。

【００２６】カセット載置台１の下部から凸部５が突出
している。これに対向してベース２上面から２つのスト
ッパ６、６ａが突出して設けてある。カセット載置台１
の凸部５はベース２のストッパ６、６ａ間に配置されて
おり、ベアリング４を回転軸としたカセット載置台１の
旋回範囲を制限する。ベローズ３の伸縮によりカセット
載置台１はベアリング４を軸として回転し、凸部５とス
トッパ６、６ａの係合によって回転範囲を制限される。
真空下でベローズ３が伸びた状態では凸部５がストッパ
６に当たり、大気圧下でベローズ３が縮んだ状態では凸
部５がストッパ６ａに当たる。このように真空下と大気
圧下でそれぞれカセット載置台１の位置が決定される。

【００２７】ウエハ搬送装置３０の前面扉１８、ゲート
バルブ１４、１６、エレベータ駆動部９、多関節搬送ロ
ボット１２および図示していない各室（真空処理室１
３、真空搬送室１５、真空カセット室１７）用真空ポン
プや無人搬送車２１は図示していない制御部により制御
される。

【００２８】次に、ウエハ搬送装置３０全体の動作を説
明する。なお、図１、図２に示す姿勢変更装置（カセッ
ト載置台１）は、図３、図４の左側のカセット載置台１
Ａに対応するものである。右側のカセット載置台１Ｂは
左右を対称的に置き換えた姿勢制御機構が設けられてい
る。

【００２９】待機状態では、前面扉１８、ゲートバルブ
１４、１６を閉じ、ウエハ搬送装置３０の真空処理室１
３、真空搬送室１５、真空カセット室１７は真空ポンプ
により真空に排気されている。図５に示すように、ウエ
ハ１９を収納したウエハカセット８を積んだ無人搬送車
２１がウエハ搬送装置３０前の所定の位置で停止する。
この状態で真空カセット室１７を大気圧に戻す。

【００３０】真空カセット室１７が大気圧に戻った後、
前面扉１８を開放する。大気圧下では図１、図２に示す
ベローズ３が縮みカセット載置台１Ａが反時計回り方向
にが回転し（カセット載置台１Ｂは時計回り方向に回転
し）、凸部５とストッパ６ａとが当たり、ベローズ３の
収縮力により固定される。すなわち、図３に示すように
カセット載置台１は無人搬送車２１による搬送方向を向
く。この状態で図５に示すように、無人搬送車２１はア
ーム２２によりウエハカセット８をウエハカセット前面
８ｂが真空搬送室１５側を向くようにカセット載置台１
Ａ、１Ｂ上に載置する。カセット載置台１上面に設けて
あるストッパ７によりウエハカセット８は所定の位置に
位置決めされる。

【００３１】ウエハカセット８がカセット載置台１上に
載置されると前面扉１８を閉じ真空カセット室１７内の
空気を真空カセット室１７に接続された真空ポンプによ
り排気する。真空カセット室１７の気圧の減少に伴いベ
ローズ３の内圧が相対的に高まるためベローズ３は伸
び、カセット載置台１は回転をはじめる。

【００３２】ベローズ３が一定量以上に伸長するとカセ
ット載置台１の凸部５とストッパ６とが当たり、カセッ
ト載置台１Ａ、１Ｂは図４に示す方向を向き、ベローズ
３の伸び力により固定される。すなわち、カセット載置
台１上に載置されたウエハカセット８の前面８ｂは多関
節搬送ロボット１２による搬送方向を向く。

【００３３】真空カセット室１７を真空搬送室１５、真
空処理室１３と同程度の真空度になるまで排気した後、
ゲートバルブ１４、１６を開ける。エレベータ駆動部９
を駆動しカセット載置台１の高さを調整する。多関節搬
送ロボット１２によりウエハカセット８の溝８ａに収納
されたウエハ１９が取り出され、真空処理室１３へ搬送
される。カセット載置台を順次昇降させることにより多
関節ロボット１２の高さに対応する溝８ａに収納された
ウエハ１９がウエハカセット８から真空処理室１３へ搬
送される。ウエハ１９を真空処理室１３へ搬送後、ゲー
トバルブ１４、１６を閉じる。

【００３４】真空処理室１３に搬入されたウエハ１９は
真空処理室１３内でエッチング等の所定の気相（または
真空）処理工程を受けた後、再び真空カセット室１７の
ウエハカセット８に戻される。すなわち、真空カセット
室１７、真空搬送室１５、真空処理室１３が同程度の真
空度の状態でゲートバルブ１４、１６を開け、前述した
動作とは反対の動作により多関節搬送ロボット１２とエ
レベータを駆動し真空処理室１３よりウエハカセット８
の溝８ａにウエハ１９が収納される。

【００３５】この間周囲が真空であるためベローズ３の
伸びによりウエハカセット８は、図４に示すように前面
８ｂを多関節搬送ロボット１２方向に向けている。多関
節搬送ロボット１２によりウエハカセット８の溝８ａに
ウエハ１９を収容した後ゲートバルブ１４、１６を閉じ
る。次に真空カセット室１７を大気圧にし、前面扉１８
を開放する。このとき、周囲が大気圧となるためベロー
ズ３が縮み、カセット載置台１が図３に示すように回転
し、ウエハカセット８は無人搬送車２１による搬出方向
を向く。前述した動作と反対の動作により無人搬送車２
１のアーム２２を駆動してウエハカセット８をウエハ搬
送装置３０外へ搬出する。

【００３６】以上詳述したように、本実施例によれば簡
単な機構で自動的にウエハカセット８を所望の方向に向
かせることができる。ウエハカセットの回転（姿勢変
更）装置は外部からの動力が不要であるから真空部分を
貫通する動力伝達機構が不要である。これにより複雑な
シール機構が不要になる。圧力差による伸縮を利用して
いるので部品点数が少なくてすみ、構造が単純であるた
め信頼性が高い。以上の実施例ではウエハカセットを水
平に回転させたが、ウエハカセット以外の対象物を移動
させてもよく、ウエハカセットを上下に移動させるよう
に載置台と密閉容器を組み合わせてもよい。また、上下
移動と水平回転を組み合わせても良い。これらの組合せ
以外にも周囲の圧力によりその圧力差を利用して姿勢を
変更するものであれば良い。

【００３７】また、伸縮可能な密閉容器としてベローズ
を使用したが密閉容器の内外の圧力差に応じて変形する
ものであれば良く、例えばシリンダ状やダイヤグラム状
であっても良い。

【００３８】ベローズ内には、大気圧の空気を封入した
が大気圧以外でもベローズの所望する伸縮量が確保でき
るものであれば良く、また封入するものは空気以外に不
活性ガスや圧縮性流体であっても良い。真空処理装置に
用いる場合を説明したが、加圧処理装置に用いることも
できる。この場合、密閉容器内の圧力は外圧の変化範囲
に応じて選択すればよい。

【００３９】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、気密容器内の圧力に応
じて姿勢を変更できる可動保持手段を備えた姿勢変更装
置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例によるウエハ搬送装置の要部
を示す斜視図である。

【図２】 図１におけるＡ−Ａ断面を表す断面図であ
る。

【図３】 大気圧下でのウエハカセット搬送状態を示す
平面図である。

【図４】 真空下でのウエハ搬送状態を示す平面図であ
る。

【図５】 無人搬送車によるウエハカセットの搬送状態
を示す断面図である。

【符号の説明】

１（１Ａ、１Ｂ）…カセット載置台、１ａ…凸部、２…
ベース、２ａ…凸部、３…ベローズ、４…ベアリング、
５…凸部、６、６ａ…ストッパ、７…ストッパ、８…ウ
エハカセット、８ａ…溝、８ｂ…ウエハカセット前面、
８ｃ…ウエハカセット後面、９…エレベータ駆動部、１
０…ボール螺子、１１…シールフランジ、１２…多関節
搬送ロボット、１３…真空処理室、１４、１６…ゲート
バルブ、１５…真空搬送室、１７…真空カセット室、１
８…全面扉、１９…ウエハ、２０…案内板、２１…無人
搬送車、２２…アーム、３０…ウエハ搬送装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対象物を挿入・搬出可能な開口部を有し、
   開口部を閉じた状態で内部の圧力を変化させることので
   きる気密容器と、 可動部と保持部を有し、前記気密容器内に配置され、前
   記保持部が対象物を保持することができ、前記可動部を
   介して前記気密容器に対して複数の姿勢を取ることがで
   きる可動保持手段と、 前記気密容器内で気密容器と可動保持手段との間に接続
   され、前記気密容器内の気圧に応じて変形し、変形によ
   って前記可動保持手段を駆動する密閉容器とを有する姿
   勢変更装置。