KR20220015324A - 진공 반송 장치, 기판 처리 시스템 및 기판 처리 방법 - Google Patents

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다츠오 하타노
나오키 와타나베
데츠야 미야시타
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 반송 로보트를 이용한 경우의 문제점이 생기는 일없이, 온도에 의한 반송 동작에의 영향을 억제할 수 있는 진공 반송 장치, 기판 처리 시스템 및 기판 처리 방법을 제공한다.
[해결수단] 진공 반송 장치는, 본체부, 본체부 내에 배열된 복수의 전자 코일 및 전자 코일에 급전하며, 그 전류를 제어하는 전류 제어부를 갖는 평면 모터와, 기판을 유지하는 기판 유지부 및 내부에 복수의 자석이 배열되어 구성되며, 전자 코일에 급전됨으로써 생성된 자장에 의해 본체부의 표면으로부터 자기 부상하고, 자기 부상한 상태에서 이동되어, 기판 유지부를 이동시키는 베이스를 갖는 반송 유닛과, 본체부의 적어도 일부를 온도 조절하는 온도 조절 기구를 구비하고, 전류 제어부에 의해 전자 코일에의 전류를 제어하여 베이스의 자기 부상을 정지시켜, 베이스를 본체부의 온도 조절된 부분에 접촉시킴으로써 반송 유닛을 온도 조절한다.

Description

진공 반송 장치, 기판 처리 시스템 및 기판 처리 방법{VACUUM TRANSFER DEVICE, SUBSTRATE PROCESSING SYSTEM, AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 개시는 진공 반송 장치, 기판 처리 시스템 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
예컨대, 반도체 제조 프로세스에 있어서는, 기판인 반도체 웨이퍼의 처리를 행할 때에, 복수의 처리실과, 처리실과 접속하는 진공 반송실과, 진공 반송실 내에 마련된 기판 반송 장치를 구비하는 기판 처리 시스템이 이용되고 있다.
이러한 진공 내에서 기판을 반송하는 기판 반송 장치로서, 다관절 아암 구조의 반송 로보트가 이용되고 있다(예컨대 특허문헌 1).
또한, 특허문헌 2에서는, 반송 로보트를 이용하는 기술의, 진공 시일로부터의 가스의 침입에 의해 고진공을 유지하기 어렵고, 또한, 로보트는 이동이 한정되어 스루풋이 감소한다고 하는 문제점을 해소하기 위해, 자기 부상을 이용한 평면 모터를 이용한 기판 반송 장치가 제안되어 있다.
특허문헌 1: 일본 공개 특허 제2017-168866호 공보 특허문헌 2: 일본 공표 특허 제2018-504784호 공보
본 개시는 반송 로보트를 이용한 경우의 문제점이 생기는 일없이, 온도에 의한 반송 동작에의 영향을 억제할 수 있는 진공 반송 장치, 기판 처리 시스템 및 기판 처리 방법을 제공한다.
본 개시의 일양태에 따른 진공 반송 장치는, 진공 중에서 기판을 반송하는 진공 반송 장치로서, 본체부, 이 본체부 내에 배열된 복수의 전자 코일, 및 상기 전자 코일에 급전하며 그 전류를 제어하는 전류 제어부를 갖는 평면 모터와, 기판을 유지하는 기판 유지부, 및 내부에 복수의 자석이 배열되어 구성되며, 상기 전자 코일에 급전됨으로써 생성된 자장에 의해 상기 본체부의 표면으로부터 자기 부상하고, 자기 부상한 상태에서 이동되어, 상기 기판 유지부를 이동시키는 베이스를 갖는 반송 유닛과, 상기 본체부의 적어도 일부를 온도 조절하는 온도 조절 기구를 구비하고, 상기 전류 제어부에 의해 상기 전자 코일에의 전류를 제어하여 상기 베이스의 자기 부상을 정지시켜, 상기 베이스를 상기 본체부의 온도 조절된 부분에 접촉시킴으로써 상기 반송 유닛을 온도 조절한다.
본 개시에 따르면, 반송 로보트를 이용한 경우의 문제점이 생기는 일없이, 온도에 의한 반송 동작에의 영향을 억제할 수 있는 진공 반송 장치, 기판 처리 시스템 및 기판 처리 방법이 제공된다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 기판 처리 시스템을 나타내는 개략 평면도이다.
도 2는 제1 실시형태에 따른 기판 처리 시스템에 이용되는 진공 반송 장치를 나타내는 측단면도이다.
도 3은 도 2의 진공 반송 장치에 있어서의 반송 유닛의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 4는 평면 모터의 구동 원리를 설명하는 사시도이다.
도 5는 도 2의 진공 반송 장치의 온도 조절 동작을 설명하기 위한 측단면도이다.
도 6은 제2 실시형태에 따른 기판 처리 시스템을 나타내는 개략 평면도이다.
도 7은 제1 실시형태에 따른 기판 처리 시스템에 이용되는 진공 반송 장치에 있어서의 반송 유닛의 온도 조절을 행하고 있는 상태를 나타내는 측단면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 실시형태에 대해서 설명한다.
<제1 실시형태>
먼저, 제1 실시형태에 대해서 설명한다.
[기판 처리 시스템(100)]
도 1은 제1 실시형태에 따른 기판 처리 시스템(100)을 나타내는 개략 평면도이다.
본 실시형태의 기판 처리 시스템(100)은, 복수의 기판에 대하여 연속적으로 원하는 처리(성막 처리, 에칭 처리, 애싱 처리, 클리닝 처리 등)를 행하는 것이다. 기판은, 특별히 한정되는 것이 아니지만, 이하의 설명에서는, 기판으로서 반도체 웨이퍼(이하 단순히 웨이퍼라고도 함)를 이용한 경우를 예로 들어 설명한다.
기판 처리 시스템(100)은, 클러스터 구조(멀티 챔버 타입)의 시스템이며, 복수의 처리 장치(110), 진공 반송실(120), 로드록실(130), 대기 반송실(140) 및 제어부(150)를 구비하고 있다. 또한, 기판 처리 시스템(100)은, 진공 반송실(120) 내에 마련된 진공 반송 장치(125)도 구비한다.
진공 반송실(120)은 평면 형상이 직사각 형상을 이루고, 내부가 진공 분위기로 감압되고, 장변측의 상대향하는 벽부에 복수의 처리실(110)이 게이트 밸브(G)를 통해 접속되어 있다. 또한, 진공 반송실(120)의 단변측의 한쪽의 벽부에 2개의 로드록실(130)이 게이트 밸브(G1)를 통해 접속되어 있다. 2개의 로드록실(130)의 진공 반송실(120)과 반대측에는 게이트 밸브(G2)를 통해 대기 반송실(140)이 접속되어 있다.
진공 반송실(120) 내의 진공 반송 장치(125)는, 처리실(110), 로드록실(130)에 대하여, 웨이퍼(W)의 반입출을 행한다. 진공 반송 장치(125)는, 웨이퍼(W)를 유지하는 웨이퍼 유지부인 엔드 이펙터(50)를 갖는 반송 유닛(20)을 갖고 있다. 진공 반송 장치(125)의 상세에 대해서는 후술한다.
처리실(110)과 진공 반송실(120) 사이는, 게이트 밸브(G)를 개방함으로써 연통하여 진공 반송 장치(125)에 의한 웨이퍼(W)의 반송이 가능해지고, 게이트 밸브(G)를 폐쇄함으로써 차단된다. 또한, 로드록실(130)과 진공 반송실(120) 사이는, 게이트 밸브(G1)를 개방함으로써 연통하여 진공 반송 장치(125)에 의한 웨이퍼(W)의 반송이 가능해지고, 게이트 밸브(G1)를 폐쇄함으로써 차단된다.
처리실(110)은, 웨이퍼(W)를 배치하는 배치대(111)를 갖고, 내부가 진공 분위기로 감압된 상태에서 배치대(111)에 배치된 웨이퍼(W)에 대하여 원하는 처리(성막 처리, 에칭 처리, 애싱 처리, 클리닝 처리 등)를 실시한다.
로드록실(130)은, 웨이퍼(W)를 배치하는 배치대(131)를 갖고, 대기 반송실(140)과 진공 반송실(120) 사이에서 웨이퍼(W)를 반송할 때에, 대기압과 진공 사이에서 압력 제어하는 것이다.
대기 반송실(140)은, 대기 분위기로 되어 있고, 예컨대 청정 공기의 다운 플로우가 형성된다. 또한, 대기 반송실(140)의 벽면에는, 로드 포트(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 로드 포트는, 웨이퍼(W)가 수용된 캐리어(도시하지 않음) 또는 빈 캐리어가 접속되도록 구성되어 있다. 캐리어로서는, 예컨대, FOUP(Front Opening Unified Pod) 등을 이용할 수 있다.
또한, 대기 반송실(140)의 내부에는, 웨이퍼(W)를 반송하는 대기 반송 장치(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 대기 반송 장치는, 로드 포트(도시하지 않음)에 수용된 웨이퍼(W)를 추출하여, 로드록실(130)의 배치대(131)에 배치하고, 또는, 로드록실(130)의 배치대(131)에 배치된 웨이퍼(W)를 추출하여, 로드 포트에 수용한다. 로드록실(130)과 대기 반송실(140) 사이는, 게이트 밸브(G2)를 개방함으로써 연통하여 대기 반송 장치에 의한 웨이퍼(W)의 반송이 가능해지고, 게이트 밸브를 폐쇄함으로써 차단된다.
제어부(150)는, 컴퓨터로 구성되어 있고, CPU를 구비한 주제어부와, 입력 장치, 출력 장치, 표시 장치, 기억 장치(기억 매체)를 갖고 있다. 주제어부는, 기판 처리 시스템(100)의 각 구성부의 동작을 제어한다. 예컨대, 각 처리실(110)에 있어서의 웨이퍼(W)의 처리, 진공 반송 장치(125)나 대기 반송실에 의한 기판의 반송, 게이트 밸브(G, G1, G2)의 개폐 등을 제어한다. 주제어부에 의한 각 구성부의 제어는, 기억 장치에 내장된 기억 매체(하드 디스크, 광 디스크, 반도체 메모리 등)에 기억된 제어 프로그램인 처리 레시피에 기초하여 이루어진다.
다음에, 기판 처리 시스템(100)의 동작의 일례에 대해서 설명한다. 여기서는, 기판 처리 시스템(100)의 동작의 일례로서, 로드 포트에 부착된 캐리어에 수용된 웨이퍼(W)를 처리실(110)에서 처리를 실시하여, 로드 포트에 부착된 빈 캐리어에 수용하는 동작을 설명한다. 또한, 이하의 동작은, 제어부(150)의 처리 레시피에 기초하여 실행된다.
먼저, 대기 반송실(140) 내의 대기 반송 장치(도시하지 않음)에 의해 로드 포트에 접속된 캐리어로부터 웨이퍼(W)를 추출하고, 게이트 밸브(G2)를 개방하여 대기 분위기의 로드록실(130)에 반입한다. 그리고, 게이트 밸브(G2)를 폐쇄한 후, 웨이퍼(W)가 반입된 로드록실(130)을 진공 반송실(120)에 대응하는 진공 상태로 한다. 계속해서, 대응하는 게이트 밸브(G1)를 개방하여, 로드록실(130) 안의 웨이퍼(W)를, 진공 반송 장치(125)의 반송 유닛(20)에 구비된 엔드 이펙터(50)에 의해 추출하고, 게이트 밸브(G1)를 폐쇄한다. 계속해서, 어느 하나의 처리실(110)에 대응하는 게이트 밸브(G)를 개방한 후, 엔드 이펙터(50)에 의해 그 처리실(110)에 웨이퍼(W)를 반입하여 배치대(111)에 배치한다. 그리고, 그 처리실(110)에 있어서, 엔드 이펙터(50)를 후퇴시켜, 게이트 밸브(G)를 폐쇄한 후, 성막 처리 등의 고온 처리가 행해진다.
처리실(110)에서의 고온 처리가 종료한 후, 대응하는 게이트 밸브(G)를 개방하여, 반송 유닛(20)의 엔드 이펙터(50)가, 그 처리실(110)로부터 웨이퍼(W)를 추출한다. 그리고, 게이트 밸브(G)를 폐쇄한 후, 게이트 밸브(G1)를 개방하여, 엔드 이펙터(50)에 유지된 웨이퍼(W)를, 로드록실(130)에 반송한다. 그 후, 게이트 밸브(G1)를 폐쇄하여, 웨이퍼(W)가 반입된 로드록실(130)을 대기 분위기로 한 후, 게이트 밸브(G2)를 개방하여, 대기 반송 장치(도시하지 않음)에 의해 로드록실(130)로부터 웨이퍼(W)를 추출하여, 로드 포트의 캐리어(어느 것도 도시하지 않음)에 수납한다.
이상의 처리를 복수의 웨이퍼(W)에 대하여 동시 병행적으로 행하여, 캐리어 내의 모든 웨이퍼(W)에 대해서 처리를 실시한다.
또한, 상기 설명에서는, 진공 반송 장치(125)에 의해, 어느 하나의 처리실(110)에 웨이퍼(W)를 반송하여 처리를 행한 후, 그 웨이퍼(W)를, 로드록실(130)을 통해 반출하는 양태를 나타내었지만 이에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 하나의 처리실(110)에서 웨이퍼(W)의 처리를 행한 후, 진공 반송 장치(125)에 의해, 다른 처리실(110)에 웨이퍼(W)를 반송하여도 좋다.
[진공 반송 장치(125)]
다음에, 진공 반송 장치(125)에 대해서, 도 2∼5를 이용하여 상세하게 설명한다. 도 2는 진공 반송 장치(125)를 나타내는 측단면도이고, 도 3은 반송 유닛(20)의 일례를 나타내는 평면도이고, 도 4는 평면 모터의 구동 원리를 설명하는 사시도이고, 도 5는 진공 반송 장치(125)의 온도 조절 동작을 설명하기 위한 측단면도이다. 또한, 도 3의 (a)는 반송 유닛(20)의 자세의 일례를 나타낸다. 도 3의 (b)는 반송 유닛(20)의 자세의 다른 일례를 나타낸다.
기판 반송 장치(125)는, 평면 모터(리니어 유닛)(10)와, 반송 유닛(20)과, 온도 조절 기구(70)를 갖는다.
평면 모터(리니어 유닛)(10)는, 진공 반송실(120)의 바닥벽(121)으로 구성되는 본체부(11)와, 본체부(11)의 내부에 전체에 걸쳐 배치된 복수의 전자 코일(12)과, 복수의 전자 코일(12)에 개별적으로 급전하며, 그 전류를 제어하는 전류 제어부(13)를 갖고 있다. 전류 제어부(13)는 전원 및 제어 회로를 갖고, 제어부(150)에 의해 제어된다. 전자 코일(12)에 전류가 공급됨으로써, 자장이 생성된다.
반송 유닛(20)은, 2개의 베이스(31, 32)와, 링크 기구(링크(41, 42))와, 전술한 엔드 이펙터(50)를 갖는다. 또한, 도면에서는 반송 유닛(20)을 2개 그리고 있지만, 반송 유닛(20)은 하나여도 3개 이상이어도 좋다.
베이스(31, 32)는, 그 안에 복수의 영구 자석(35)(도 4 참조)이 배열되어 구성되어 있고, 링크 기구(링크(41, 42))를 통해 엔드 이펙터(50)를 이동시킨다. 평면 모터(리니어 유닛)(10)의 전자 코일(12)에 공급하는 전류의 방향을, 이 전류에 의해 생성되는 자장이 영구 자석(35)과 반발하는 방향으로 함으로써, 베이스(31, 32)가 본체부(11) 표면으로부터 자기 부상하도록 구성되어 있다. 베이스(31, 32)는, 전자 코일(12)에의 전류를 정지시킴으로써, 부상이 정지되어, 진공 반송실(120)의 마루면, 즉 평면 모터(10)의 본체부(11) 표면에 접촉한다. 또한, 전자 코일(12)에의 전류의 방향을 반대 방향으로 함으로써, 영구 자석(35)과 서로 끌어당기는 자장이 형성되어, 베이스(31, 32)가 평면 모터(10)의 본체부(11) 표면에 압박된다. 또한, 전류 제어부(13)에 의해 전자 코일(12)에 공급하는 전류를 개별적으로 제어함으로써, 베이스(31, 32)를 자기 부상시킨 상태에서, 평면 모터(10)의 본체부(11) 표면을 따라 이동시켜, 그 위치를 제어할 수 있다. 또한, 전류의 제어에 의해 부상량도 제어할 수 있다.
링크 기구를 구성하는 링크(41, 42)는, 2개의 베이스(31, 32)와, 엔드 이펙터(50)를 접속한다. 구체적으로는, 링크(41)의 일단측은, 수직 방향의 회전축(43)을 통해 회전 가능하게 베이스(31)와 접속되어 있다. 링크(41)의 타단측은, 수직 방향의 회전축(45)을 통해 회전 가능하게 엔드 이펙터(50)와 접속되어 있다. 링크(42)의 일단측은, 수직 방향의 회전축(44)을 통해 회전 가능하게 베이스(32)와 접속되어 있다. 링크(42)의 타단측은, 수직 방향의 회전축(46)을 통해 회전 가능하게 엔드 이펙터(50)와 접속되어 있다.
또한, 링크 기구는, 링크 각도가 연동하여 움직이도록 구성되어 있어도 좋다. 예컨대, 링크 기구는, 엔드 이펙터(50)의 연신 방향(회전축(45, 46)을 연결하는 선에 대하여 직교하는 방향)과 링크(41)가 이루는 각과, 엔드 이펙터(50)의 연신 방향과 링크(42)가 이루는 각이, 동각이 되도록 연동시키는 각도 연동 기구(도시하지 않음)를 구비하고 있어도 좋다. 각도 연동 기구(도시하지 않음)는, 예컨대, 기어나 벨트 등에 의해 구성된다. 이에 의해, 링크 기구는, 회전축(43, 44)의 간격(즉 베이스(31, 32)의 간격)을 변화시킴으로써, 엔드 이펙터(50)의 방향을 유지한 채로 신축할 수 있다.
엔드 이펙터(50)는, 전술한 바와 같이, 웨이퍼(W)를 반송할 때에 웨이퍼(W)를 유지하는 것이며, 링크 기구(링크(41, 42))에 접속되어 있다. 그리고, 2개의 베이스(31, 32)와 엔드 이펙터(50)가 링크 기구(링크(41, 42))를 통해 접속되어 있음으로써, 엔드 이펙터(50)를 도 3의 (a)의 후퇴 위치 및 도 3의 (b)의 전진 위치에 위치시킬 수 있다.
즉, 도 3의 (a)의 후퇴 위치에서는 베이스(31, 32)의 간격이 D1이 되고, 엔드 이펙터(50)의 신장 거리(H1)가 일의로 결정된다. 또한, 도 3의 (b)의 전진 위치에서는 베이스(31, 32)의 간격이 D2가 되고, 엔드 이펙터(50)의 신장 거리(H2)가 일의로 결정된다.
또한, 베이스(31, 32)의 간격은, 베이스(31)의 기준 위치와 베이스(32)의 기준 위치의 거리이고, 본 예에서는, 회전축(43)과 회전축(44)의 거리이다. 또한, 신장 거리는, 베이스(31)의 회전축(43)과 베이스(32)의 회전축(44)을 연결하는 직선과, 엔드 이펙터(50)에 배치된 웨이퍼(W)의 중심의 거리이다. 또한, 도면 부호 61, 62는, 링크(41, 42)의 회전 각도를 제한하는 스토퍼이며, 필요에 따라 마련된다.
온도 조절 기구(70)는, 진공 반송실(120)의 바닥벽(121), 즉 평면 모터(10)의 본체부(11) 내에 마련된 온도 조절 매체 유로(71)와, 온도 조절 매체 공급원(72)과, 온도 조절 매체 순환로(73, 74)를 갖고 있다. 온도 조절 매체로서는, 예컨대 물을 이용할 수 있다.
온도 조절 기구(70)는, 온도 조절 매체 공급원(72)으로부터 공급된 온도 조절 매체를 온도 조절 매체 순환로(73, 74)에 의해 온도 조절 매체 유로(71)에 통류시킴으로써, 평면 모터(10)의 본체부(11)를 원하는 온도로 제어한다. 그리고, 도 5에 나타내는 바와 같이, 베이스(31, 32)의 부상을 정지시켜, 베이스(31, 32)가 진공 반송실(120)의 마루면 즉 평면 모터(10)의 본체부(11) 표면에 접촉함으로써, 온도 조절 매체에 의한 온도 조절에 의해 베이스(31, 32)를 포함하는 반송 유닛(20)이 온도 조절된다. 또한, 전자 코일(12)에의 전류의 방향을 반대 방향으로 하여 영구 자석(35)과 서로 끌어당기는 자장을 형성함으로써, 베이스(31, 32)가 본체부(11) 표면(마루면)에 압박되어, 온도 조절 매체에 의한 반송 유닛(20)의 온도 조절 효과를 향상시킬 수 있다. 또한, 온도 조절 기구(70)의 냉각 영역은, 평면 모터(10)의 본체부(11)(진공 반송실(120)의 마루면)의 전체면이어도 좋지만, 그 일부여도 좋다. 또한, 이때의 온도 조절은, 예컨대 웨이퍼(W)가 가열 웨이퍼인 경우는 냉각이고, 웨이퍼(W)가 냉각 웨이퍼인 경우는 가열이다.
이와 같이 구성되는 진공 반송 장치(125)에서는, 평면 모터(리니어 유닛)(10)의 전류 제어부(13)에 의해 전자 코일(12)에 공급하는 전류를 제어하여 영구 자석(35)과 반발하는 자장을 생성함으로써, 베이스(31, 32)가 자기 부상한 상태가 된다. 이때의 부상량은 전류의 제어에 의해 제어할 수 있다.
자기 부상한 상태에서, 전자 코일(12)에 공급하는 전류를 개별적으로 제어함으로써, 베이스(31, 32)를 평면 모터(10)의 본체부(11) 표면(진공 반송실(120)의 마루면)을 따라 이동시켜, 그 위치를 제어할 수 있다. 이에 의해 반송 유닛(20)을 이동 및 선회시킬 수 있다.
또한, 베이스(31, 32)의 간격이 원하는 간격이 되도록, 전자 코일(12)에 공급하는 전류를 제어함으로써, 엔드 이펙터(50)의 연신 거리를 변화시킬 수 있다. 예컨대, 처리실(110)이나 로드록실(130)에 액세스할 때는, 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 베이스(31, 32)의 간격을 좁게 하여 엔드 이펙터(50)의 연신 거리를 길게 한다. 이에 의해, 베이스(31, 32)를 평면 모터(10)의 본체부(11) 표면(진공 반송실(120)의 마루면) 상에 존재시킨 채로, 엔드 이펙터(50)를 처리실(110) 내나 로드록실(130) 내에 삽입할 수 있다. 또한, 예컨대, 진공 반송실(120) 내에서 반송 유닛(20)을 이동 및 선회시킬 때는, 도 3의 (a)에 나타내는 바와 같이, 베이스(31, 32)의 간격을 넓혀 엔드 이펙터(50)의 연신 거리를 짧게 한다. 이에 의해 웨이퍼(W)를 유지하는 엔드 이펙터(50)를 베이스(31, 32)에 근접시킬 수 있어, 링크 기구(링크(41, 42))의 늘어짐, 진동을 작게 할 수 있어, 반송 중인 웨이퍼(W)의 어긋남을 저감할 수 있다.
이와 같이 진공 반송 장치(125)에 평면 모터(10)를 이용함으로써, 특허문헌 1에 기재되어 있는 것 같은 다관절 아암 구조의 반송 로보트를 이용하는 기술에서 문제가 되는, 진공 시일로부터의 가스의 침입의 문제를 해소할 수 있다. 이 때문에, 고진공을 유지할 수 있다. 또한, 평면 모터(10)를 이용함으로써, 발진의 문제도 생기기 어렵다. 또한, 반송 로보트는 이동이 한정되어 스루풋이 감소한다고 하는 문제점이 존재하지만, 본 실시형태와 같이 평면 모터(10)를 이용함으로써, 반송의 자유도가 높아, 스루풋을 높게 유지할 수 있다.
그런데, 웨이퍼(W)에 대하여 고온 처리(예컨대 CVD, ALD, PVD 등의 성막 처리)나 저온 처리(예컨대 MRAM용의 막의 성막 처리)를 연속하여 행하는 경우, 웨이퍼(W)의 열 또는 냉열이 엔드 이펙터(50)에 전열한다. 그리고, 엔드 이펙터(50)의 열 또는 냉열이, 또한 링크 기구(링크(41, 42))를 통해 베이스(31, 32)에 전열하여, 반송 유닛(20) 전체의 온도가 변화한다. 이에 의해 반송 정밀도에 영향이 미친다. 또한, 웨이퍼(W)의 온도가 높고, 베이스(31, 32)가 퀴리 온도 이상이 되는 경우에는, 영구 자석(35)의 자력이 소실되어 자기 부상에 의한 반송을 행할 수 없게 되어 버린다. 또한, 진공 반송실(120) 내는 진공이며, 자기 부상하고 있는 반송 유닛(20)의 온도 조절은 곤란하다.
그래서, 본 실시형태에서는, 진공 반송 장치(125)를, 평면 모터(10)의 본체부(11)를 온도 조절하는 온도 조절 기구(70)를 갖는 것으로 하였다. 이에 의해, 베이스(31, 32)의 자기 부상을 정지시켜 베이스(31, 32)를 본체부(11)의 표면에 접촉시킴으로써, 온도 조절 매체에 의한 반송 유닛(20)의 온도 조절이 가능해진다. 이때, 전자 코일(12)에의 전류를 정지시켜 자기 부상을 정지시킬 뿐이어도 좋지만, 전류의 방향을 반대 방향으로 하여 영구 자석(35)과 서로 끌어당기는 자장을 형성하여, 베이스(31, 32)를 본체부(11) 표면(마루면)에 압박함으로써 반송 유닛(20)의 온도 조절 효과를 향상시킬 수 있다.
구체적인 순서로서는, 진공 반송 장치(125)는, 기판 처리 시스템(100)으로 웨이퍼(W)를 처리할 때에는, 평면 모터(10)의 전자 코일(12)에 전류를 공급하여 영구 자석(35)과 반발하는 자장을 형성하고, 베이스(31, 32)를 자기 부상시킨 상태에서 웨이퍼(W)를 반송한다. 또한, 기판 처리 시스템(100)의 아이들링 시나 웨이퍼(W)의 처리 종료 후 등, 웨이퍼(W)를 반송하지 않을 때에, 베이스(31, 32)를 자기 부상을 정지시킨 상태로 하여 본체부(11)의 표면에 접촉시켜, 온도 조절 기구(70)에 의해 반송 유닛(20)을 온도 조절한다. 온도 조절 시에는, 반송 유닛(20)이 일정 온도에 들어가기까지의 시간, 베이스(31, 32)를 본체부(11)의 표면에 접촉시킨 상태를 유지한다. 이 경우에, 전류의 방향을 부상 시와는 반대 방향으로 하여 영구 자석(35)과 서로 끌어당기는 자장을 형성하여, 베이스(31, 32)를 본체부(11) 표면(마루면)에 압박함으로써 온도 조절 효과를 높게 할 수 있다.
이와 같이, 온도 조절 기구(70)를 평면 모터(10)의 본체부(11)에 마련하고, 베이스(31, 32)의 자기 부상을 정지시켜 베이스(31, 32)를 본체부(11) 표면에 접촉시킨다고 하는 간단한 동작으로 반송 유닛(20)을 온도 조절할 수 있다. 이에 의해, 반송 유닛(20)의 온도가 변화하여 반송 정밀도가 저하하거나, 반송 동작 시에 자기 부상을 할 수 없다고 하는 온도에 의한 반송 동작에의 영향을 억제할 수 있다.
<제2 실시형태>
다음에, 제2 실시형태에 대해서 설명한다.
[기판 처리 시스템(100')]
도 6은 제2 실시형태에 따른 기판 처리 시스템(100')을 나타내는 개략 평면도이다.
본 실시형태의 기판 처리 시스템(100')은, 도 1의 기판 처리 시스템(100)과 마찬가지로, 복수의 기판에 대하여 연속적으로 원하는 처리를 행하는 것이다. 기판 처리 시스템(100')의 기본 구성은, 기판 처리 시스템(100)과 동일하다. 그러나, 기판 처리 시스템(100')은, 제1 실시형태에 있어서의 진공 반송 장치(125)와 다른 구성의 진공 반송 장치(125')를 구비하고 있다. 따라서, 기판 처리 시스템(100')에 있어서, 기판 처리 시스템(100)과 동일한 것에는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략하며, 이하에 진공 반송 장치(125')에 대해서 설명한다.
[진공 반송 장치(125')]
다음에, 진공 반송 장치(125')에 대해서 설명한다. 도 7은 진공 반송 장치(125')에 있어서의 반송 유닛의 온도 조절을 행하고 있는 상태를 나타내는 측단면도이다.
기판 반송 장치(125')는, 평면 모터(리니어 유닛)(10')와, 반송 유닛(20)과, 온도 조절 기구(70')를 갖는다.
평면 모터(리니어 유닛)(10')는, 진공 반송실(120)의 바닥벽(121)과, 바닥벽(121)으로부터 확장한 확장부(15)로 구성되는 본체부(11')와, 본체부(11')의 내부에 전체에 걸쳐 배치된 복수의 전자 코일(12)과, 복수의 전자 코일(12)에 개별적으로 전류를 공급하며, 그 전류를 제어하는 전류 제어부(13)를 갖고 있다. 전류 제어부(13)는 전원 및 제어 회로를 갖고, 제어부(150)에 의해 제어된다. 제1 실시형태의 진공 반송 장치(125)와 마찬가지로, 전자 코일(12)에 전류가 공급됨으로써, 자장이 생성된다. 바닥벽(121)과 확장부(15) 사이에는 단열재(16)가 마련되어 있다.
반송 유닛(20)은, 제1 실시형태와 동일한 구성이며, 2개의 베이스(31, 32)와, 링크 기구(링크(41, 42))와, 엔드 이펙터(50)를 갖는다.
온도 조절 기구(70')는, 평면 모터(10')의 본체부(11') 중, 확장 영역(15)에 마련된 온도 조절 매체 유로(71')와, 온도 조절 매체 공급원(72')과, 온도 조절 매체 순환로(73', 74')와, 온도 조절실(160)를 갖고 있다. 온도 조절 매체로서는, 예컨대 물을 이용할 수 있다.
온도 조절 기구(70')는, 온도 조절 매체 공급원(72')으로부터 온도 조절 매체 순환로(73', 74')에 의해 온도 조절 매체 유로(71')에 온도 조절 매체를 통류시킴으로써, 평면 모터(10')의 본체부(11')에 있어서의 확장부(15)를 원하는 온도로 제어한다.
또한, 온도 조절실(160)은, 확장부(15)에 대응하는 공간에 규정되며, 확장부(15)를 바닥벽으로 하는 실로서, 반송 유닛(20)을 수용 가능하고, 진공 반송실(120)의 대기 반송실(140)과는 반대측의 단변에 형성되어 있다. 진공 반송실(120)과 온도 조절실(160) 사이에는 개폐 부재인 게이트 밸브(G3)가 마련되고, 게이트 밸브(G3)를 폐쇄함으로써, 진공 반송실(120)과 온도 조절실(160)이 차단된다. 온도 조절실(160)에는, 온도 조절 가스 도입부(161)와, 배기부(165)가 마련되어 있고, 온도 조절실(160) 내에 온도 조절 가스를 도입함으로써, 반송 유닛(20)의 온도 조절을 보조한다. 온도 조절 가스 도입부(161)는, 온도 조절실(160)의 천장벽에 마련된 가스 도입 구멍(160a)에 접속되는 가스 도입 배관(162)과, 온도 조절 가스 공급원(163)과, 가스 도입 배관(162)에 마련된 밸브(164)를 갖는다. 배기부(165)는, 바닥벽을 구성하는 확장부(15)에 마련된 가스 배출 구멍(160b)에 접속되는 배기 배관(166)과, 배기 펌프(167)와, 배기 배관(166)에 마련된 밸브(168)를 갖는다. 온도 조절실(160)에는 그 안의 압력을 계측하는 압력계(170)가 접속되어 있다. 압력계(170)의 계측값은 제어부(150)에 보내지고, 제어부(150)는 압력계(170)의 계측값에 기초하여 밸브(164) 및 밸브(168)의 개폐 제어를 행한다.
온도 조절 기구(70')에서 반송 유닛(20)을 온도 조절할 때에는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 반송 유닛(20)이 온도 조절실(160)에 반송되고, 게이트 밸브(G3)가 폐쇄된다. 그 후, 베이스(31, 32)의 부상을 정지시켜, 베이스(31, 32)를 평면 모터(10')의 본체부(11')에 있어서의 확장부(15)의 표면에 접촉시켜, 반송 유닛(20)에 대하여 온도 조절 매체에 의한 온도 조절을 개시한다. 다음에, 밸브(164)를 개방하여, 온도 조절실(160)에 온도 조절 가스를 도입한다. 압력계(170)의 계측값이 소정의 압력이 되면 밸브(164)를 폐쇄하고, 일정 시간 유지하여, 온도 조절 가스에 의한 온도 조절을 행한다. 일정 시간 경과 후, 배기 밸브(168)를 개방하여, 온도 조절실(160) 내의 온도 조절 가스를 배기한다. 압력계(170)의 계측값이 진공 반송실(120)과 거의 동일한 압력(진공도)이 되면 게이트 밸브(G3)를 개방하여, 반송 유닛(20)을 부상시켜 진공 반송실(120)에 반송시킨다. 이에 의해, 온도 조절 매체에 의한 온도 조절과 온도 조절 가스의 온도 조절을 행할 수 있기 때문에, 온도 조절 효과를 높일 수 있다. 또한, 제1 실시형태와 마찬가지로, 전자 코일(12)에의 전류의 방향을 반대 방향으로 하여 영구 자석(35)과 서로 끌어당기는 자장을 형성함으로써, 베이스(31, 32)가 본체부(11') 표면(마루면)에 압박되어, 온도 조절 매체에 의한 반송 유닛(20)의 온도 조절 효과를 향상시킬 수 있다. 이때의 온도 조절은, 예컨대 웨이퍼(W)가 가열 웨이퍼인 경우는 냉각이고, 웨이퍼(W)가 냉각 웨이퍼인 경우는 가열이다.
진공 반송 장치(125')에 있어서는, 웨이퍼(W)를 반송할 때의 동작은 제1 실시형태에 있어서의 진공 반송 장치(125)와 동일하다. 즉, 평면 모터(리니어 유닛)(10')의 전류 제어부(13)에 의해 전자 코일(12)에 공급하는 전류를 제어하여 영구 자석(35)과 반발하는 자장을 생성함으로써, 베이스(31, 32)를 자기 부상시킨다. 그리고, 자기 부상한 상태에서, 전자 코일(12)에 공급하는 전류를 개별적으로 제어함으로써, 베이스(31, 32)를 평면 모터(10')의 본체부(11') 표면(진공 반송실(120)의 마루면)을 따라 이동시켜, 그 위치를 제어할 수 있다. 이에 의해 반송 유닛(20)을 이동 및 선회시킬 수 있다. 또한, 도 3의 (a), (b)에 나타내는 바와 같이, 베이스(31, 32)를 평면 모터(10')의 본체부(11')의 표면 상에 존재시킨 채로, 엔드 이펙터(50)를 처리실(110) 내나 로드록실(130) 내에 삽입할 수 있다. 또한, 반송 유닛(20)을 이동 및 선회시킬 때에, 도 3의 (a)에 나타내는 바와 같이, 베이스(31, 32)의 간격을 넓게 하여 엔드 이펙터(50)의 연신 거리를 짧게 함으로써, 반송 중의 웨이퍼(W)의 어긋남을 저감할 수 있다.
진공 반송 장치(125')에서는, 제1 실시형태의 진공 반송 장치(125)와 마찬가지로, 평면 모터(10')를 이용함으로써, 고진공을 유지할 수 있고, 또한 반송의 자유도가 높아, 스루풋을 높게 유지할 수 있다.
또한, 진공 반송 장치(125')에서는, 온도 조절 기구(70')는, 반송 유닛(20)을 온도 조절 매체에 의한 온도 조절에 더하여, 온도 조절실(160)에 있어서 온도 조절 가스에 의한 온도 조절을 행하기 때문에, 온도 조절 효과를 높게 할 수 있다. 이 때문에, 반송 유닛(20)이 일정 온도에 들어가기까지의 시간을 단축할 수 있어, 스루풋을 높일 수 있다.
그리고, 이와 같이 반송 유닛(20)을 온도 조절할 수 있음으로써, 반송 유닛(20)의 온도가 변화하여 반송 정밀도가 저하하거나, 반송 동작 시에 자기 부상을 할 수 없다고 하는 온도에 의한 반송 동작에의 영향을 억제할 수 있다.
<다른 적용>
이상, 실시형태에 대해서 설명하였지만, 이번에 개시된 실시형태는, 모든 점에서 예시로서 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 상기 실시형태는, 첨부된 청구범위 및 그 주지를 일탈하는 일없이, 여러 가지 형태로 생략, 치환, 변경되어도 좋다.
예컨대, 상기 실시형태에서는, 진공 반송 장치의 반송 유닛으로서, 엔드 이펙터(50)와, 베이스(31, 32)와, 이들을 접속하는 링크(41, 42)를 포함하는 링크 기구를 갖는 것을 이용하였지만, 링크 기구는 필수적이지 않다. 링크 기구를 마련하지 않는 경우는, 베이스는 1개여도 좋다. 또한, 링크 기구로서 다관절의 것을 이용하여도 좋고, 또한, 수평 방향으로 변위하는 링크 기구와 높이 방향으로 변화하는 링크 기구를 조합하여도 좋다.
또한, 기판으로서 반도체 웨이퍼(웨이퍼)를 이용한 경우에 대해서 나타내었지만, 반도체 웨이퍼에 한정되지 않고, FPD(플랫 패널 디스플레이) 기판이나, 세라믹스 기판 등의 다른 기판이어도 좋다.

Claims (17)

  1. 진공 중에서 기판을 반송하는 진공 반송 장치로서,
    본체부, 이 본체부 내에 배열된 복수의 전자 코일, 및 이 전자 코일에 급전하며 그 전류를 제어하는 전류 제어부를 갖는 평면 모터와,
    기판을 유지하는 기판 유지부, 및 내부에 복수의 자석이 배열되어 구성되며, 상기 전자 코일에 급전됨으로써 생성된 자장에 의해 상기 본체부의 표면으로부터 자기 부상하고, 자기 부상한 상태에서 이동되어, 상기 기판 유지부를 이동시키는 베이스를 갖는 반송 유닛과,
    상기 본체부의 적어도 일부를 온도 조절하는 온도 조절 기구
    를 구비하고,
    상기 전류 제어부에 의해 상기 전자 코일에의 전류를 제어하여 상기 베이스의 자기 부상을 정지시키고, 상기 베이스를 상기 본체부의 온도 조절된 부분에 접촉시킴으로써 상기 반송 유닛을 온도 조절하는 것인 진공 반송 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반송 유닛은, 2개의 상기 베이스와, 상기 베이스 각각과 상기 기판 유지부를 연결하는 링크 기구를 갖는 것인 진공 반송 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 링크 기구는, 2개의 상기 베이스의 간격을 조정함으로써, 상기 기판 유지부의 연신량을 조정하는 것인 진공 반송 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자 코일에 공급하는 전류의 방향을, 이 전류에 의해 생성되는 자장이 상기 자석과 반발하는 방향으로 함으로써, 상기 베이스가 상기 본체부의 표면으로부터 자기 부상하는 것인 진공 반송 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 온도 조절 기구에 의해 상기 반송 유닛을 온도 조절할 때에, 상기 전자 코일에 공급하는 전류의 방향을, 상기 베이스가 자기 부상할 때와는 반대 방향으로 하여 상기 자석과 서로 끌어당기는 자장을 형성하여, 상기 베이스를 상기 본체부에 압박하는 것인 진공 반송 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 온도 조절 기구는, 상기 본체부 내에 마련된, 온도 조절 매체를 통류시키는 온도 조절 매체 유로를 갖는 것인 진공 반송 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진공 반송 장치는, 진공으로 유지된 진공 반송실의 내부를 이동 가능하고, 상기 평면 모터의 상기 본체부는, 상기 진공 반송실의 바닥벽을 구성하는 것인 진공 반송 장치.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진공 반송 장치는, 진공으로 유지된 진공 반송실의 내부를 이동 가능하고, 상기 평면 모터의 상기 본체부는, 상기 진공 반송실로부터 확장한 확장부에도 존재하도록 구성되고,
    상기 온도 조절 기구는, 상기 확장부에 마련된 온도 조절부와, 상기 확장부에 대응하는 공간을 규정하며, 온도 조절 가스가 도입 가능하고 또한 개폐 부재에 의해 개폐 가능하며, 상기 반송 유닛을 수용 가능한 온도 조절실을 갖는 것인 진공 반송 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 온도 조절부는, 상기 확장부에 마련된, 온도 조절 매체를 통류시키는 온도 조절 매체 유로를 갖는 것인 진공 반송 장치.
  10. 기판 처리 시스템으로서,
    기판에 대하여 진공 중에서 처리를 행하는 처리실과,
    상기 처리실이 접속되며, 진공으로 유지된 진공 반송실과,
    상기 진공 반송실의 내부를 이동 가능하게 마련되며, 상기 처리실에 대하여 기판을 반출 및 반입하는 진공 반송 장치
    를 구비하고,
    상기 진공 반송 장치는,
    본체부, 이 본체부 내에 배열된 복수의 전자 코일, 및 이 전자 코일에 급전하여 그 전류를 제어하는 전류 제어부를 갖는 평면 모터와,
    기판을 유지하는 기판 유지부, 및 내부에 복수의 자석이 배열되어 구성되며, 상기 전자 코일에 급전됨으로써 생성된 자장에 의해 상기 본체부의 표면으로부터 자기 부상하고, 자기 부상한 상태에서 이동되어, 상기 기판 유지부를 이동시키는 베이스를 갖는 반송 유닛과,
    상기 본체부의 적어도 일부를 온도 조절하는 온도 조절 기구
    를 구비하고,
    상기 전류 제어부에 의해 상기 전자 코일에의 전류를 제어하여 상기 베이스의 자기 부상을 정지시켜, 상기 베이스를 상기 본체부의 온도 조절된 부분에 접촉시킴으로써 상기 반송 유닛을 온도 조절하는 것인 기판 처리 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 전자 코일에 공급하는 전류의 방향을, 이 전류에 의해 생성되는 자장이 상기 자석과 반발하는 방향으로 함으로써, 상기 베이스가 상기 본체부의 표면으로부터 자기 부상하는 것인 기판 처리 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 온도 조절 기구에 의해 상기 반송 유닛을 온도 조절 할 때에, 상기 전자 코일에 공급하는 전류의 방향을, 상기 베이스가 자기 부상할 때와는 반대 방향으로 하여 상기 자석과 서로 끌어당기는 자장을 형성하여, 상기 베이스를 상기 본체부에 압박하는 것인 기판 처리 시스템.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 온도 조절 기구는, 상기 본체부 내에 마련된, 온도 조절 매체를 통류시키는 온도 조절 매체 유로를 갖는 것인 기판 처리 시스템.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 평면 모터의 상기 본체부는, 상기 진공 반송실의 바닥벽을 구성하는 것인 기판 처리 시스템.
  15. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평면 모터의 상기 본체부는, 상기 진공 반송실로부터 확장한 확장부에도 존재하도록 구성되고,
    상기 온도 조절 기구는, 상기 확장부를 온도 조절하는 온도 조절부와, 상기 확장부에 대응하는 공간을 규정하며, 온도 조절 가스가 도입 가능하고 또한 개폐 부재에 의해 개폐 가능하며, 상기 반송 유닛을 수용 가능한 온도 조절실을 갖는 것인 기판 처리 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 온도 조절부는, 상기 확장부에 마련된, 온도 조절 매체를 통류시키는 온도 조절 매체 유로를 갖는 것인 기판 처리 시스템.
  17. 기판 처리 방법으로서,
    기판에 대하여 진공 중에서 처리를 행하는 처리실과, 이 처리실이 접속되며 진공으로 유지된 진공 반송실과, 이 진공 반송실의 내부를 이동 가능하게 마련되며, 상기 처리실에 대하여 기판을 반출 및 반입하는 진공 반송 장치를 구비하고, 상기 진공 반송 장치는, 본체부, 이 본체부 내에 배열된 복수의 전자 코일, 및 상기 전자 코일에 급전하며 그 전류를 제어하는 전류 제어부를 갖는 평면 모터; 기판을 유지하는 기판 유지부, 및 내부에 복수의 자석이 배열되어 구성되며, 상기 전자 코일에 급전됨으로써 생성된 자장에 의해 상기 본체부의 표면으로부터 자기 부상하고, 자기 부상한 상태에서 이동되어, 상기 기판 유지부를 이동시키는 베이스를 갖는 반송 유닛; 상기 본체부의 적어도 일부를 온도 조절하는 온도 조절 기구를 구비하는 것인 기판 처리 시스템을 준비하는 것과,
    상기 전자 코일에 급전됨으로써 생성된 자장에 의해 상기 본체부의 표면으로부터 상기 베이스를 자기 부상시키고, 자기 부상한 상태의 상기 베이스를 상기 본체부를 따라 이동시켜, 상기 기판 유지부에 유지된 기판을 상기 처리실에 반입하여, 상기 기판의 처리를 행하는 것과,
    상기 전류 제어부에 의해 상기 전자 코일에의 전류를 제어하여 상기 베이스의 자기 부상을 정지시켜, 상기 베이스를 상기 본체부의 온도 조절된 부분에 접촉시킴으로써 상기 반송 유닛을 온도 조절하는 것
    을 포함하는 기판 처리 방법.
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