JPH1074821A - カセットチャンバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 上下方向の駆動力を利用してカセット支持台
を９０度反転させ、外付けのアクチュエータ手段により
水平方向への所定の角度の回転も行なうようにしたカセ
ットチャンバを提供する。 【解決手段】 カセットの底面を受ける底面支持部５２
と背面を受ける背面支持部５４を有するカセット支持台
４４と、メインシャフト４０に直結された補助台座４２
と、前記補助台座とカセット支持台を載置した状態で昇
降可能になされた昇降台座３４と、昇降台座が昇降する
ことに応じてメインシャフトを回転させて前記補助台座
とカセット支持台を略９０度回転させる回転機構５８
と、カセット搬出方向へ回転されたカセット支持台と係
合してこれを補助台座に対して所定の角度だけ水平面内
に回転させるアクチュエータ手段６２とを備えるように
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
被処理体を収納するカセットを収容するカセットチャン
バに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体ウエハに対して各種の処
理、例えば成膜処理やエッチング処理や熱酸化処理等を
行なうプロセスチャンバの前段側には、多数枚、例えば
２５枚のウエハを一度に収納できるカセットを収容する
カセットチャンバが設けられており、このカセットチャ
ンバとプロセスチャンバとの間をトランスファチャンバ
を介してウエハの受け渡しを行なうようになっている。
例えば、ウエハの収納されたカセットをカセットチャン
バ内に取り込む場合には、オペレータがカセットの搬出
入口を上向きにした状態でカセットをカセットチャンバ
のステージ側に設置し、カセットチャンバ内に組み込ま
れているはね橋式の駆動機構によって上記カセットをカ
セットチャンバに取り込みつつ略９０度回転させてカセ
ット搬出入口を上向きから水平方向に向けるようになっ
ている。

【０００３】そして、通常、１つのトランスファチャン
バに対して複数、例えば２個のカセットチャンバを接続
していることから、トランスファチャンバ内に設けられ
る搬送アームが上記２つのカセットチャンバ内の各カセ
ットにアクセスできるようにするためには、各カセット
の搬出入口を搬送アームの進退方向に対して真正面を向
くようにカセットの方向付けをするようになっている。

【０００４】この状態を図１０〜図１２を参照して説明
する。図１０はクラスタツール装置の斜視図を示し、図
１１はその平面断面図を示す。このクラスタツール装置
は、２つのプロセスチャンバ２、４とこれに接続された
１つのトランスファチャンバ６と、これに接続された２
つのカセットチャンバ８、１０により主に構成される。
各チャンバ間は、気密に開閉可能になされたゲートバル
ブＧを介して連通遮断可能になされる。上記トランスフ
ァチャンバ６内には、屈伸及び回転可能になされた例え
ば多関節式の搬送アーム１２が設けられ、この１つのア
ーム１２により各カセットチャンバ８、１０内のカセッ
トＣに収容されている半導体ウエハＷの搬入・搬出を行
なう。そのため、各カセットＣの搬出入口１４は、搬送
アーム１２の進退方向１６に対して真正面を向いている
必要があるので、各搬出入口１４は、図１１中の上下方
向に対して所定の角度θだけ角度を持たせて設置され
る。

【０００５】これに対して、オペレータは、各カセット
チャンバ８、１０のゲートドアＧ１の外側のステージ
に、搬出入口を上向きにした状態で、しかも、図１１中
において水平方向に対して平行となるようにカセットＣ
を載置するように装置規約上定められているので、この
カセットＣをカセットチャンバ内に取り込むときにはカ
セットＣを９０度回転させると共に水平方向に角度θだ
け回転させてその搬出入口１４を搬送アーム１２の中心
方向に向けなければならない。図１２はこの時の状態を
示しており、図中、破線で示されるカセットＣはカセッ
トチャンバの外側に位置するカセットＣをはね橋式に９
０度反転させてカセットチャンバ内に取り込んだ時の状
態を示す。

【０００６】このような動作を実行する装置例として例
えば米国特許第５１８６５９４号や米国特許第５５０７
６１４号に示されるものが知られている。前者は、いわ
ゆるはね橋式の駆動機構によりカセットＣを９０度反転
させてカセットチャンバ内に取り込むことによって上方
を向いていた搬出入口を水平方向に向け、次に、これを
ピボット機構により所定の角度だけ水平回転させてアー
ム中心側に向けるようにしている。また、後者にあって
は、重力方向に対して斜め方向に設けた回転軸を回転さ
せることによって、カセットを一気に所定のポジション
に位置させるようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前者の装置
例にあっては、はね橋機構の他に、カセットを所定の角
度だけ水平回転させるピボット機構も設けなければなら
ず、駆動機構が多くなるのみならず、その分、パーティ
クルの発生量やコスト高を招来してしまう。また、後者
の装置例にあっては、真空中にて斜め方向の回転軸を回
転駆動する構造のために、水平方向の回転駆動と比較し
て回転機構部に偏当りの部分が多くなって、その分、パ
ーティクルの発生量が多くなってしまう。また、カセッ
トを斜め回転させることからその分、回転に要する空間
が大きくなり、チャンバの大型化を招来してしまう。本
発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解
決すべく創案されたものである。本発明の目的は、上下
方向の駆動力を利用してカセット支持台を９０度反転さ
せて、反転後のカセットをアクチュエータ手段により水
平方向へ所定の角度だけ回転させるようにしたカセット
チャンバを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の被処理
体を収納可能なカセットを収容して被処理体を搬入搬出
可能とするカセットチャンバにおいて、前記カセットの
底面を受ける底面支持部と背面を受ける背面支持部を有
するカセット支持台と、前記底面支持部を展開自在に支
持すると共にメインシャフトに直結された補助台座と、
前記メインシャフトを回転自在に支持すると共に前記補
助台座と前記カセット支持台を載置した状態で昇降可能
になされた昇降台座と、前記昇降台座が昇降することに
応じて前記メインシャフトを回転させて前記補助台座と
前記カセット支持台を略９０度回転させる回転機構と、
カセット搬出方向へ回転された前記カセット支持台と係
合してこれを前記補助台座に対して所定の角度だけ水平
面内に回転させるアクチュエータ手段とを備えるように
構成したものである。

【０００９】本発明によれば、オペレータはカセットの
搬出入口を上向きにした状態で、これを展開されて開い
ているカセット支持台の背面支持部上に載置する。この
時、カセット支持台はその背面支持部を下方にしてサポ
ート部材により水平に保持されている。そして、昇降台
座を上昇する前にアクチュエータ手段によりカセット支
持台を所定の角度だけ補助台座に対して回転させてこれ
を閉じる。そして、昇降台座を上昇し始めると、回転機
構の作用により補助台座とこれに展開自在に支持されて
いるカセット支持台が次第に上昇すると同時に、メイン
シャフトを軸として９０度回転して上方を向いていたカ
セットの搬出入口が水平方向を向くようになる。ここ
で、カセットはすでに所定の角度だけ水平面内で回転さ
れているので、従って、カセットが９０度回転された時
には、搬出入口は、搬送アームの進退方向に対して真正
面を向いている状態となる。

【００１０】カセットをカセットチャンバから搬出する
場合には、上記したと逆の操作を行なえばよい。この場
合、上記回転機構は、例えば昇降台座の昇降方向に起立
させて設けた固定ラックと、メインシャフトに固定して
設けたピニオンギアとにより構成されており、昇降台座
の降下に伴ってピニオンギアが固定ラックに歯合してメ
インシャフトを回転させる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係るカセットチ
ャンバの一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１
は本発明のカセットチャンバを設けたクラスタツール装
置を示す上面図、図２は本発明のカセットチャンバを示
す側面図、図３は図２に示すカセットチャンバの主要部
を示す部分断面図、図４乃至図７は本発明のカセットチ
ャンバの主要部の動作を示す図、図８は本発明のカセッ
トチャンバとカセットとの位置関係を示す図、図９はカ
セットを示す斜視図である。尚、図１０〜図１２に示す
カセットチャンバと同一部分については同一符号を付し
て説明する。

【００１２】図１に示すように本発明のカセットチャン
バ１８、２０は、先の図１０〜図１２に示したクラスタ
ツール装置のカセットチャンバ８、１０と同様にトラン
スファチャンバ６に接続される。ただし、図１１に示す
カセットチャンバの場合には、チャンバ容器のカセット
搬入口２２とその反対側壁面のウエハ搬出口２４とは平
行ではなく、角度θの傾きがあったが、本実施例のカセ
ットチャンバ１８、２０のチャンバ容器は断面が略矩形
に成形されており、カセット搬入口２２とウエハ搬出口
２４とが平行になされている。すなわち、カセット搬入
口２２はフロント側に対して角度θだけ傾いて形成され
る。尚、本発明は図１１に示すような形状のカセットチ
ャンバのようにカセット搬入口がウエハ搬出口に対して
角度θの傾きがある場合にも適用し得る。

【００１３】カセットチャンバ１８と２０の内部構成
は、図１において上下が逆様な点を除き、全く同様なの
で、ここでは図中上側のカセットチャンバ１８を例にと
って説明する。図１及び図２に示すようにこのカセット
チャンバ１８は、全体が矩形状に成形された例えばアル
ミニウム製のチャンバ容器２１を有しており、表側（フ
ロント側）にカセットＣを収容できる大きさのカセット
搬入口２２が設けられ、これに開閉可能になされたゲー
トドアＧ１が設置される。前述のようにこのカセット搬
入口２２は、フロント側に対して所定の角度θ、例えば
２２．５度だけ傾いて形成されている。このカセット搬
入口２２の反対側壁面の上方には、トランスファチャン
バ６に接続されるウエハ搬出口２４が設けられ、ここに
はゲートバルブＧが開閉可能に設置される。ここではカ
セット搬入口２２とウエハ搬出口２４は平行になされて
おり、図１に示すように搬送アーム１２のカセットチャ
ンバ１８に対する進退方向１６と同一線上に位置され
る。また、図１中においてこの進退方向１６と水平方向
とは所定の角度θ、例えば２２．５度だけ傾いている。

【００１４】被処理体としての半導体ウエハＷを収容す
るカセットＣは、例えば図９に示すように構成され、内
部に例えば２５枚のウエハＷを収容でき、ウエハＷの搬
入搬出側を搬出入口１４とし、その反対側面を背面２６
とする。また、把手２８を設けた面を上面３０とし、そ
の反対側の面を底面３２とする。さて、図１及び図２に
戻って、上記カセットＣはその搬出入口１４を上向き状
態にしてフロント側の作業領域に図中上下方向に平行に
設置される。チャンバ容器２１内には昇降台座３４が設
けられ、この昇降台座３４の下面には、昇降ロッド３５
が接続される。この昇降ロッド３５は、チャンバ容器２
１の底部２１Ａを例えばＯリング等のシール３６を介し
て気密に貫通しており、昇降機構３８により昇降ロッド
３５を昇降可能にしている。図３にも示すようにこの昇
降台座３４の一側にはメインシャフト４０を介して図２
中において水平方向に延びる補助台座４２が回転可能に
設けられ、図４にも見られるようにこの補助台座４２の
一側には、Ｌ字状になされたカセット支持台４４が展開
乃至回転可能に設けられる。

【００１５】以上の構成をより具体的に説明すると、ま
ず、昇降台座３４の一側においては２つのベアリング４
６（図３参照）を介してメインシャフト４０を回転自在
に支持しており、このメインシャフト４０の両端には、
後述する回転機構の一部を構成するピニオンギア４８が
メインシャフト４０に固設されている。また、このメイ
ンシャフト４０には、補助台座４２がネジ５０等により
固定されている。従って、補助台座４２はメインシャフ
ト４０の回転と一体的に回転することになる。

【００１６】一方、Ｌ字状のカセット支持台４４は、カ
セットＣの底面３２を受けて保持する底面支持部５２と
カセットＣの背面２６を受けて保持する背面支持部５４
とよりなり、両支持部５２、５４は直角に接合されてい
る。また、上記底面支持部５２は、複数、例えば３つの
高さ調整ネジ５７（図２においては２つ記す）により高
さ調整可能に接合された２枚の支持板５２Ａ、５２Ｂよ
りなり、上側支持板５２Ａの高さ調整及び水平レベル調
整可能としている。そして、上記底面支持部５２の下側
支持板５２Ｂの一側が、上記補助台座４２のメインシャ
フト４０の長さ方向と直交する方向の一側にヒンジ５６
を介して展開乃至回転可能に連結されている。従って、
この補助台座４２と底面支持部５２は、折り畳まれて互
いに面接触したり、ヒンジ５６を中心として回転して開
いたりする（図７参照）。

【００１７】一方、図２及び図４にも示すようにチャン
バ容器２２の底部２２Ａからは、上記ピニオンギア４８
と相俟って回転機構５８を構成する２本の固定ラック６
０が昇降ロッド３５の進退方向、すなわち垂直方向に起
立させて設けている。この２本の固定ラック６０は、上
記２つのピニオンギア４８が降下してきた時にこれと歯
合する場所に位置されており、上記昇降台座３４の降下
に伴ってこのピニオンギア４８を固定ラック６０に歯合
させてメインシャフト４０を９０度だけ回転し得るよう
になっている。図２及び図４〜図７に示すように昇降台
座３４が下降する時は、ピニオンギア４８は反時計方向
に回転し、逆に上昇する時には、時計方向へ回転するよ
うになっている。この固定ラック６０の高さは、図５に
おいてカセット支持台４４が反時計方向へ回転した時
に、カセットＣがカセット搬入口２１から外側へ飛び出
す様な状態となるように設定されている。このようにし
て、カセット支持台４４は、メインシャフト４０を回転
中心として９０度回動できるようになっている。

【００１８】一方、図１及び図４乃至図７に示すように
チャンバ容器２２の外側には、このカセット搬入口２１
の近傍に位置させて、例えばエアーシリンダ等よりなる
アクチュエータ手段６２が設けられている。このアクチ
ュエータ手段６２は、本体がチャンバ容器２２の外側面
に支持アーム６４を介して固定されており、係合ロッド
６６が出没可能になされている。この係合ロッド６６は
図示するようにその先端が略９０度に上方に屈曲変形さ
れて、フック６６Ａを構成している。そして、このフッ
ク６６Ａを、９０度外側へ展開された時の上記背面支持
部５４の係合孔６８（図４参照）に挿入して、これと係
合し得るようになっている。従って、この係合状態でア
クチュエータ手段６２を駆動することにより、カセット
支持台４４の全体をヒンジ５６を回転中心として所定の
角度θだけ回転し得るようになっている。この時、背面
支持部５４上に背面を下にして載置されるカセットＣの
搬出入口１４は勿論、上向きになされていることにな
る。

【００１９】尚、昇降台座３４の上面には、図２に示す
ように位置合わせ凸部６９が設けられ、これに対向する
位置の補助台座４２の下面には位置合わせ凹部７０を設
けて、カセット支持台４４の位置合わせを行なうように
なっている。

【００２０】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。まず、カセットＣがチャンバ容
器２１内に取り込まれて、トランスファチャンバ６との
間でウエハＷの受け渡しを行なうために、カセットＣが
チャンバ６内の上方に位置されている状態から、このカ
セットＣをチャンバ容器２１の外側へ排出する場合を例
にとって説明する。図２に示す状態においては、昇降台
座３２が上方に位置されており、カセット支持台４４上
に支持されるカセットＣの搬出入口１４は水平方向右側
を向いており、しかも、トランスファチャンバ６内の搬
送アーム１２の進退方向に対して真正面を向いている。
この時のカセットＣの荷重は、カセット支持台４４の底
面支持部５２により受けられている。この時の上面図は
図８に示されており、カセットＣは図８中において水平
方向に対して角度θだけ傾いた状態となっている。

【００２１】さて、この状態から図４に示すように昇降
ロッド３５を下方へ移動して昇降台座３４を降下させ
て、ある程度の量だけ、昇降台座３４が降下するとピニ
オンギア４８が、容器底部２１Ａから起立させて設けて
ある固定ラック６０の歯と歯合する。ピニオンギア４８
と固定ラック６０が歯合した状態で更に昇降台座３４を
降下させると、図５に示すようにピニオンギア４８が反
時計方向に回転し、この時、ピニオンギア４８はメイン
シャフト４０に固定されているので、メインシャフト４
０及びこれに固定されている補助台座４２及びカセット
支持台４４も一体的に反時計方向に回転することにな
る。従って、水平方向を向いていたカセットＣの搬出入
口１４は徐々に上向き姿勢となってくる。そして、更
に、反時計方向への回転を続け、図６に示すように最終
的にカセット支持台４４を９０度回転させる。このよう
にカセット支持台４４を９０度回転させると、カセット
Ｃは、チャンバ容器２１のカセット搬入口２２から外側
へ排出され、その排出入口１４は上向き状態になされて
いる。この時のカセットＣの状態は図８中において破線
で示されており、カセット搬入口２２に対して平行にな
されている。

【００２２】また、上記カセット支持台４４の９０度の
反転途中においては、チャンバ容器２１の外側に設置し
たアクチュエータ手段６２を駆動して係合ロッド６６を
縮退させて、その先端のフック６６Ａをカセット支持台
４４の背面支持部５４に設けた係合孔６８が倒れ込んで
くる場所に位置させておく。従って、カセット支持台４
４が９０度反転した時には、図６に示すようにフック６
６Ａが係合孔６６内に挿入して両者が係合される。次
に、図７に示すように更に係合ロッド６６を伸長させる
ことによって、カセット支持台４４を、ヒンジ５６を回
転中心として角度θだけ回転させてこれを補助台座４２
から開くようにする。これにより、カセットＣは、フロ
ント側に対して平行状態となる。この時のカセットＣの
状態は、図８において実線で示されており、背面支持部
５４でカセットＣの背面を受けてこの荷重を支えること
になる。

【００２３】従って、カセットＣの搬出入口１４は当然
のこととして上方を向くことになり、カセットＣの搬出
工程が完了する。また、カセットＣの搬入工程は、前記
した搬出工程と全く逆の経路をたどって行なわれること
になる。すなわち、オペレータがカセット支持台４４の
背面支持部５４に搬出入口１４を上向き状態でカセット
Ｃを載置すると、アクチュエータ手段６２の係合ロッド
６６を縮退させてカセット支持台４４を角度θだけ回転
することによってこれを閉じる。

【００２４】次に、昇降台座３４を徐々に上昇させる
と、ピニオンギア４８が固定ラック６０に沿って上昇し
てメインシャフト４０が時計方向に回転し、これによ
り、カセット支持台４４も時計方向に回転してチャンバ
容器２１内に取り込まれることになる。そして、更に昇
降台座３４の上昇を続けると、カセット支持台４４が９
０度時計方向に回転してその荷重が補助台座４２及び昇
降台座３４に受けられ、この状態で更に上昇を続けるこ
とになる。このように、カセット支持台４４を９０度反
転させ、チャンバ容器２１の外側に設けたアクチュエー
タ手段６２により角度θだけカセット支持台４４の自由
端を回転させたり、或いは、その逆の操作を行なうよう
にしたので、昇降台座３２の昇降力によりカセットＣの
９０度の反転動作を行い、外付けのアクチュエータ手段
によりこの角度θの水平方向への回転動作を行なうこと
が可能となる。

【００２５】従って、従来のカセットチャンバと比較し
て、チャンバ内にピボット機構を設ける必要がなく、ま
た、斜め方向の回転軸を設ける必要がないので、パーテ
ィクルの発生を抑制できるのみならず、構造が簡単とな
ってコストの削減を図ることができる。また、カセット
の斜め回転がなくなることから、チャンバ自体の大きさ
もコンパクト化することが可能となる。更に、パーティ
クルを発生し易いアクチュエータ手段６２は、チャンバ
容器２１の外側に配置しているので、これより発生した
パーティクルがウエハ面に付着することもない。また、
昇降台座３４内に、例えば検査用の複数枚のダミーウエ
ハを収納できる構造としてもよい。尚、上記実施例にお
いては、被処理体として半導体ウエハを例にとって説明
したが、これに限定されず、ガラス基板、ＬＣＤ基板等
にも適用し得るのは勿論である。また、本発明のカセッ
トチャンバを採用する装置は、いわゆるクラスタツール
装置に限定されない。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のカセット
チャンバ６によれば、次のようにすぐれた作用効果を発
揮することができる。昇降台座の昇降駆動力によりカセ
ット支持台の９０度の反転操作を行い、チャンバ容器の
外側に設けたアクチュエータ手段によりこれの水平面内
における所定の角度の回転操作を行なうようにしたの
で、構造が極めて簡単となり、従来必要とされたピボッ
ト機構等を不要にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカセットチャンバを設けたクラスタツ
ール装置を示す上面図である。

【図２】本発明のカセットチャンバを示す側面図であ
る。

【図３】図２に示すカセットチャンバの主要部を示す部
分断面図である。

【図４】本発明のカセットチャンバの主要部の動作を示
す図である。

【図５】本発明のカセットチャンバの主要部の動作を示
す図である。

【図６】本発明のカセットチャンバの主要部の動作を示
す図である。

【図７】本発明のカセットチャンバの主要部の動作を示
す図である。

【図８】本発明のカセットチャンバとカセットとの位置
関係を示す図である。

【図９】カセットを示す斜視図である。

【図１０】一般的なカセットチャンバを有するクラスタ
ツール装置を示す斜視図である。

【図１１】図１０に示すクラスタツール装置の平面断面
図である。

【図１２】カセットチャンバ内に収容されたカセットの
状態を示す図である。

【符号の説明】

１２ 搬送アーム １４ 搬出入口 １６ 進退方向 １８、２０ カセットチャンバ ２１ チャンバ容器 ２２ カセット搬入口 ３４ 昇降台座 ３５ 昇降ロッド ４０ メインシャフト ４２ 補助台座 ４４ カセット支持台 ４８ ピニオンギア ５２ 底面支持部 ５４ 背面支持部 ５６ ヒンジ ５８ 回転機構 ６６ 固定ラック ６２ アクチュエータ手段 ６６ 係合ロッド ６８ 係合孔 Ｃ カセット Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松島 圭一 山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の１ 東京エレクトロン山梨株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の被処理体を収納可能なカセットを
   収容して被処理体を搬入搬出可能とするカセットチャン
   バにおいて、前記カセットの底面を受ける底面支持部と
   背面を受ける背面支持部を有するカセット支持台と、前
   記底面支持部を展開自在に支持すると共にメインシャフ
   トに直結された補助台座と、前記メインシャフトを回転
   自在に支持すると共に前記補助台座と前記カセット支持
   台を載置した状態で昇降可能になされた昇降台座と、前
   記昇降台座が昇降することに応じて前記メインシャフト
   を回転させて前記補助台座と前記カセット支持台を略９
   ０度回転させる回転機構と、カセット搬出方向へ回転さ
   れた前記カセット支持台と係合してこれを前記補助台座
   に対して所定の角度だけ水平面内に回転させるアクチュ
   エータ手段とを備えたことを特徴とするカセットチャン
   バ。
2. 【請求項２】 前記回転機構は、前記昇降台座の昇降方
   向に起立させて設けた固定ラックと、前記メインシャフ
   トに固定して設けたピニオンギアとよりなり、前記昇降
   台座の降下に伴って前記ピニオンギアを前記固定ラック
   に歯合させて前記メインシャフトを回転させるように構
   成したことを特徴とする請求項１記載のカセットチャン
   バ。
3. 【請求項３】 前記アクチュエータ手段は、チャンバ容
   器の外側に設置されていることを特徴とする請求項１ま
   たは２記載のカセットチャンバ。