WO2018207599A1 - 薄板状基板保持フィンガ、及びこのフィンガを備える搬送ロボット - Google Patents

薄板状基板保持フィンガ、及びこのフィンガを備える搬送ロボット Download PDF

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Abstract

表面処理が終了した薄板状基板（Ｗ）の被処理面に自然酸化膜を生成させることなく搬送できる保持フィンガ（２１）を提供する。保持フィンガ（２１）を、内部に前記不活性ガスを流通させるための流路が形成されたフィンガ本体（４７）と、不活性ガス供給源と前記流路とを連通させる配管部材と、前記流路と連通し、前記フィンガ本体（４７）の前記薄板状基板（Ｗ）の被処理面に対向する面に設けられていて、前記不活性ガスを前記薄板状基板（Ｗ）の前記被処理面に噴出するための噴出口と、前記フィンガ本体（４７）の前記噴出口が形成される面に配置され、前記薄板状基板（Ｗ）の周縁部と当接する当接部材（４９）と、前記薄板状基板（Ｗ）に対して進退移動可能に配置されるクランプ部材（５７）と、前記クランプ部材（５７）を進退移動させるクランプ機構を備えるよう構成する。

Description

薄板状基板保持フィンガ、及びこのフィンガを備える搬送ロボット
本発明は、半導体ウエハや液晶ディスプレイパネル、有機ＥＬディスプレイパネル、太陽電池用パネル等の薄板状基板を搬送する搬送装置内において、薄板状基板を保持した状態で、薄板状基板の被処理面に不活性ガスを供給することで、薄板状基板の表面に残留した物質をパージする薄板状基板保持フィンガ、及びそのフィンガを備える搬送ロボット、搬送装置に関するものである。
従来から、半導体ウエハ等の薄板状基板の表面に成膜、エッチングといった様々な処理を行う処理装置と接続して、薄板状基板の移載を行うＥＦＥＭ（Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｆｒｏｎｔ　Ｅｎｄ　Ｍｏｄｕｌｅ)では、空気中に浮遊する塵埃が薄板状基板に付着するのを防止するため、薄板状基板が曝される装置内部雰囲気を高清浄に保つミニエンバイロメント空間と呼ばれる空間が形成されている。このミニエンバイロメント空間は、ＦＦＵ（Ｆａｎ　　Ｆｉｌｔｅｒ　Ｕｎｉｔ）と側面の壁と空気流通可能な床とで囲まれている空間であり、ＦＦＵにより清浄化された空気が空間内に充満することで空間内は清浄化される。また、充満した清浄空気は空気流通可能な床を通過して空間外に排出されるので、空間内で発生した塵埃も空気とともに空間外に排出される。これによって、比較的安価な費用で基板が存在する空間を高い清浄度で維持できている。
しかし近年、回路線幅の微細化が急速に進行し、従来のミニエンバイロメント方式による高清浄化だけでは対応出来ない問題が現れてきている。特に、処理装置により表面処理されて密閉容器まで運び込まれた薄板状基板の表面が、ミニエンバイロメント空間内の空気に含まれる酸素や水分と反応して、自然酸化膜を形成してしまうのである。酸化膜が存在することで、薄板状基板の表面に形成されるべき回路が十分に形成されず、結果として所望の動作特性を確保できないというトラブルが発生している。また、処理装置で使用される反応ガスに含まれる化学物質が、薄板状基板上に付着したままの状態で密閉容器内に運び込まれて、密閉容器内の薄板状基板を汚染してしまい、次の処理工程に悪影響を及ぼすこととなり、歩留まりの悪化を招いてしまっているのである。
そういった問題を解決するために、密閉容器内に入り込んだ空気や汚染物質を不活性ガスの気流で除去し、その後、密閉容器内を不活性ガスで満たすことにより内部に収納された薄板状基板表面の酸化を防止する雰囲気置換装置が考えられてきた。特許文献１では、密閉容器の１つであるＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ　Ｏｐｅｎｉｎｇ　Ｕｎｉｆｉｅｄ　Ｐｏｄ）に載置された半導体ウエハに対して、ＦＯＵＰに対して進退移動可能に設けられたパージプレートから不活性ガスをＦＯＵＰ内部に供給するので、半導体ウエハの表面に付着した汚染物質を除去し、且つＦＯＵＰ内部の雰囲気を不活性ガス雰囲気に置換する装置が開示されている。このパージプレートの内部には、不活性ガスの噴出力を抑制する素子が備えられていて、不活性ガスを層流として供給することが出来る。
これにより、ＦＯＵＰ内部に収納された薄板状基板表面に塵埃を付着させること無く、半導体ウエハ表面の酸化の進行を防止することは可能になった。しかし、高度に微細化が進んだ現在では、ＦＯＵＰ内に収納された薄板状基板表面の酸化を防止するだけでは不十分で、真空雰囲気の処理装置からＦＯＵＰ内部へと薄板状基板を搬送する間も酸化を防止することが求められている。特許文献２はそうした要求に対応するためのものであり、ミニエンバイロメント空間の近傍に流路を備え、ミニエンバイロメント空間内に不活性ガスを充満させて、この不活性ガスを流路によって循環させる構成となっている。これにより、ＦＦＵから供給された不活性ガスの下降気流は床面に配置されたガス吸引口から吸引されて、その後、流路を通ってＦＦＵまで上昇移動させられて、再度ミニエンバイロメント空間へと供給される。上記構成により、ミニエンバイロメント空間全体が不活性ガスで満たされることとなるので、薄板状基板がミニエンバイロメント空間を通過する際にも、薄板状基板が大気雰囲気に曝露されることは無くなった。
特許第５４４８０００号公報 特開２０１５－１４６３４９号公報
しかしながら、特許文献２に開示された構成とすることにより様々な問題が生じている。まず、ミニエンバイロメント空間内を不活性ガスで置換するのに大量の不活性ガスが必要となり、結果として薄板状基板の生産コストが増大してしまう。また、ミニエンバイロメント空間内部で不活性ガスを循環させた場合、不活性ガスのみならず、薄板状基板表面に残留してミニエンバイロメント空間内部に持ち込まれた反応ガスの成分も装置内を循環することになるので、この残留した反応ガスを除去するために、ケミカルフィルタ等の汚染物質処理手段を新たに設ける必要がある。なお、このケミカルフィルタは、清浄度を維持するために定期的に交換する必要がある。また、ミニエンバイロメント空間内には搬送ロボット等の駆動機構が配置されていて、この駆動機構が発する熱により温められた不活性ガスは冷却されることなく循環する。その結果、空間内の温度が所定の温度以上に上昇して、電気部品などに動作不良等のトラブルを引き起こす可能性がある。さらに、ＦＦＵからミニエンバイロメント空間内に供給される不活性ガスのダウンフローは流速が低すぎて、薄板状基板に形成されたパターンの細部に残留した反応ガスの成分を除去することが出来ないのである。
本発明は、上記問題点に鑑みて為されたものであり、処理の終了した薄板状基板の表面を酸化性雰囲気に晒すことなく搬送することの可能な保持フィンガ、及び保持フィンガを備える搬送ロボットを安価に提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の薄板状基板保持フィンガは、薄板状基板を保持して、前記薄板状基板の被処理面に不活性ガスを噴出させる薄板状基板保持フィンガであって、内部に前記不活性ガスを流通させるための流路が形成されたフィンガ本体と、不活性ガス供給源と前記流路とを連通させる配管部材と、前記流路と連通し、前記フィンガ本体の前記薄板状基板の被処理面に対向する面に設けられていて、前記不活性ガスを前記薄板状基板の前記被処理面に噴出するための噴出口と、前記フィンガ本体の前記噴出口が形成される面に配置され、前記薄板状基板の周縁部と当接する当接部材と、前記薄板状部材に対して進退移動可能に配置されるクランプ部材と、前記クランプ部材を進退移動させるクランプ機構とを備えていることを特徴としている。
上記構成により、薄板状基板保持フィンガは薄板状基板を被処理面側から保持して、保持した薄板状基板の被処理面に向かって不活性ガスを噴出させることが可能になる。その結果、表面処理が終了した薄板状基板の被処理面に残留していた反応ガス成分は不活性ガスの噴出によって除去される。また、搬送中の薄板状基板の被処理面は酸化性雰囲気である一般大気に触れることが無くなるので、搬送中において自然酸化膜が形成されるというトラブルは解消される。
また、本発明の請求項２に記載の薄板状基板保持フィンガは、前記フィンガ本体と前記当接部材とを含む鉛直方向の寸法は、前記薄板状基板が収納される容器に形成された前記薄板状基板を載置する棚板の鉛直方向のピッチ寸法よりも小さいことを特徴としている。上記構成により、薄板状基板保持フィンガは薄板状基板を保持して不活性ガスを供給したまま薄板状基板を収容する容器の内部に進入することが可能になる。特に、容器内部を前もって不活性ガスにより雰囲気置換しておくことで、処理が終わった薄板状基板は酸化性雰囲気に曝されることが無くなるので、被処理面に自然酸化膜が形成されるトラブルの発生を防止することが出来る。
また、本発明の請求項３に記載の薄板状基板保持フィンガの前記フィンガ本体には、前記薄板状基板に前記不活性ガスを噴出させるパージ部が形成され、前記パージ部は前記薄板状基板と略同じ直径を有する円盤状の形状をしていることを特徴としている。上記構成により、保持している薄板状基板の被処理面の全面にわたって不可性ガスを噴出することが可能になる。
また、本発明の請求項４に記載の薄板状基板保持フィンガは、前記フィンガ本体の前記流路と前記噴出口との間にはフィルタが備えられていることを特徴としている。上記構成により、流路内で発生した塵埃はこのフィルタによって濾過されるので、噴出口からは清浄な不活性ガスだけが噴出される。これにより、塵埃の薄板状基板の被処理面への付着を防止することが出来る。
また、本発明の請求項５に記載の薄板状基板保持フィンガの前記パージ部の周囲には、前記パージ部と前記薄板状基板との間に形成される空間を覆って、前記空間に充満した前記不活性ガスを前記薄板状基板の周縁部から下方に向かって排出させるシールド部材が備えられていることを特徴としている。上記構成とすることで、シールド部材と薄板状基板の周縁部との隙間が流体シールの役目を果たすこととなり、空間外部からの一般大気が空間内に流入することを防止出来る。
また、本発明の請求項６に記載の薄板状基板保持フィンガの噴出口は、被保持基板の外側に向かって傾斜して設けられていることを特徴としている。さらに、請求項７に記載の薄板状基板保持フィンガでは噴出口を当接部材にも設けられていて、前記流路が前記当接部材に形成された前記噴出口にも連通していることを特徴している。上記構成とすることで、不活性ガスは被保持基板の外側に向かって噴出することになり、薄板状基板の表面に残留している反応ガスを素早く排出することが可能になる。
また、本発明の請求項８に記載の薄板状基板搬送ロボットは、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の薄板状基板保持フィンガをアーム体の先端に少なくとも一つ備え、前記アーム体を水平面内で屈伸動作させるアーム体駆動機構と、前記アーム体を鉛直方向に昇降移動させる昇降機構とを備えていることを特徴としている。ここで、薄板状基板搬送ロボットを、クリーンルーム仕様のクリーンロボットとすることで、動作中に駆動機構から発生する塵埃が搬送ロボットの外部に流出することを防止出来る。これにより、搬送ロボットは保持している薄板状基板を塵埃で汚染させることが無くなる。また、本発明の請求項９に記載の薄板状基板搬送ロボットは、請求項８に記載の薄板状基板搬送ロボットに、さらに蓄圧器を備えていることを特徴としている。上記構成とすることで、故障等で不活性ガスの供給がストップした場合でも、保持している薄板状基板を一般大気に触れさせること無く目的の場所まで搬送することが可能になる。
また、本発明の請求項１０に記載の薄板状基板搬送装置は、請求項８もしくは請求項９のいずれかに記載の薄板状基板搬送ロボットが配置される搬送空間と、前記搬送空間を形成する搬送空間形成部材と、前記搬送空間形成部材に固定され、前記薄板状基板を収容する密閉容器を所定の位置に載置して、前記密閉容器を気密に閉鎖する蓋を開閉する蓋開閉装置と、前記搬送空間形成部材の上部に備えられ、前記搬送空間に清浄な空気をダウンフローとして供給するＦＦＵとを備え、前記搬送空間の床面には、前記ＦＦＵから供給される前記清浄な空気が排出される開口が設けられていることを特徴としている。上記構成とすることで、不活性ガスの噴出によって除去された反応ガスはＦＦＵから供給される清浄な空気のダウンフローとともに搬送空間の外部へと排出されるので、搬送空間内は清浄な状態に維持される。
上記説明した本発明によれば、処理の終了した薄板状基板の被処理面を局所的に雰囲気置換した状態で搬送することが出来る。これにより、薄板状基板の搬送される空間全体を雰囲気置換する必要が無くなるので、コストの削減にも寄与することが出来る。
図１は、ＦＯＵＰ内部を雰囲気置換する従来の装置を示す断面図である。 図２は、ミニエンバイロメント空間内を雰囲気置換する従来の装置を示す断面図である。 図３は、処理システムを示す断面図である。 図４は、処理システムを示す斜視図である。 図５は、本発明の一実施形態である搬送ロボット７を示す断面図である。 図６は、ＦＯＵＰ２の概要を示す斜視図である。 図７は、ロードポート５の概要を示す断面図である。 図８は、本発明の一実施形態である保持フィンガ２１を示す斜視図である。 図９は、本発明の一実施形態である保持フィンガ２１を示す断面図である。 図１０は、本発明の一実施形態である保持フィンガ２１の動作を示す図である。 図１１は、本発明の一実施形態である保持フィンガ２１のＦＯＵＰ内におけるアクセス位置を示す図である。 図１２は、本発明の他の実施形態である保持フィンガ２１ａ、２１ｂを示す断面図である。 図１３は、本発明の他の実施形態である保持フィンガ２１ｃ、２１ｄを示す断面図である。 図１４は、本発明の他の実施形態である搬送ロボット７ａ、７ｂを示す斜視図である。
以下に本発明の一実施形態である処理システム１について、図面を参照して詳しく説明する。図３は本発明の一実施形態である処理システム１を示す断面図であり、図４はその斜視図である。なお、本実施形態の処理システム１の処理対象は半導体ウエハＷであるが、他の薄板状基板の処理システムにおいても十分適用可能である。処理システム１はクリーンルームと呼ばれる、０．５マイクロメートルダストでクラス１００程度の比較的清浄な雰囲気と２０℃前後の所定の室温に管理された工場内に設置されている。本実施形態の処理システム１は、前の工程から運搬されて来たＦＯＵＰ２を載置、開扉して、ＦＯＵＰ２内に収納される半導体ウエハＷを処理装置３との間でやり取りするＥＦＥＭ４と、半導体ウエハＷの表面に所定の処理を施す処理装置３とで構成されている。ＥＦＥＭ４は、ロードポート５、置換機能付きロードポート５´、ミニエンバイロメント空間６、半導体ウエハＷをミニエンバイロメント空間６内で搬送する搬送ロボット７、ミニエンバイロメント空間６内に清浄な空気のダウンフローを供給するＦＦＵ８で構成されている。また、処理装置３は、搬送室９と、搬送室９内に配置され真空雰囲気内で半導体ウエハＷを搬送する真空搬送ロボット１０と、処理室１１と、ロードロック室１２とで構成されている。
処理装置３は真空雰囲気や不活性ガス雰囲気といった所定の雰囲気中で、半導体ウエハＷの表面に拡散処理やエッチング処理、熱処理といった所定の処理を施す処理室１１と、処理装置３とミニエンバイロメント空間６との間で半導体ウエハＷをやり取りするためのロードロック室１２と、処理室１１とロードロック室１２と隣接して配置される搬送室９と、搬送室９に配置され、ロードロック室１２と処理室１１との間、もしくは処理室１１と他の処理室１１との間で半導体ウエハＷを搬送する真空搬送ロボット１０とで構成されている。処理室１１と搬送室９、およびロードロック室１２と搬送室９とは、スリットバルブ１３と呼ばれる仕切部材によって気密に閉鎖出来るように構成されている。また、ロードロック室１２とミニエンバイロメント空間６とは、ゲートバルブ１４と呼ばれる仕切部材によって気密に閉鎖出来るように構成されている。また、処理室１１と搬送室９とロードロック室１２には、内部の雰囲気を吸引して真空状態にする真空ポンプと、不活性ガスを外部から導入するための配管が接続されている。加えて、処理室１１には各種表面処理を行うために使用される反応ガスを供給するための配管が接続されている。
ミニエンバイロメント空間６は半導体ウエハＷを搬送するために清浄な雰囲気に維持されている搬送空間であり、フレーム１５と外部雰囲気と分離するための壁部材１６との搬送空間形成部材により形成されていて、天井部分にはＦＦＵ８が配置されている。ＦＦＵ８には、ミニエンバイロメント空間６に向かって下向きに空気を供給するファン１７と、供給された空気の中に存在する微小な塵埃や有機物などの汚染物質を除去する高性能なフィルタ１８が備えられている。また、ミニエンバイロメント空間６の床面は、供給された清浄な空気がＥＦＥＭ４の外部へと流出可能な開口が設けられていて、上記の構成により、ＦＦＵ８によりミニエンバイロメント空間６に供給された清浄な空気は、ミニエンバイロメント空間６内を下向きの層流となって流れていき、床面の開口から装置外部へと流れ出ていく。さらに、本実施形態のＥＦＥＭ４では、ファン１７の回転数と床面に配置されるプレート２０によって開口部分の開口率を調整することで、ミニエンバイロメント空間６内部の気圧は外部雰囲気よりも１．５Ｐａ程度陽圧に維持されており、外部からの汚染物質や塵埃の侵入を防止することが可能である。これらの構成により、搬送ロボット７等の駆動機構から発生した塵埃は下向きの層流によって外部へと流出していき、外部からの塵埃の侵入も防止することが出来る。これにより、ミニエンバイロメント空間６内は、常に０．５マイクロメートルダストでクラス１以上の高清浄な雰囲気に維持されている。
搬送ロボット７は、ミニエンバイロメント空間６内に配置されて、ＦＯＵＰ２と処理装置３との間で半導体ウエハＷを搬送するものである。図５は本発明の一実施形態である大気搬送ロボット７の概略を示す断面図である。本実施形態の大気搬送ロボット７はスカラ型ロボットであって、塵埃の飛散を防止することが可能なクリーンロボットである。本実施形態の大気搬送ロボット７は、ＥＦＥＭ４の底面に配置されるフレーム１５に固定されている基台２４と、基台２４に対して昇降及び回動可能な胴体部２５とで構成されている。基台２４には胴体部２５を昇降移動させる昇降機構が備えられていて、胴体部２５は、この昇降機構が備える移動子にブラケット１９を介して支持されている。昇降機構は、胴体部２５を鉛直方向に案内する案内部材と、胴体部２５に固定された移動子をネジ軸の回転により昇降移動させるボールネジ機構と、ボールネジ機構を駆動するモータＭ１とで構成されている。
胴体部２５は、第１アーム２６の基端部に一体的に形成されている胴体フレーム２７と、胴体フレーム２７に固定された胴体カバー２８とで構成される。第１アーム２６の先端部には、第２アーム２９が軸受けを介して水平面内を回動可能に連結されていて、この第１アーム２６と第２アーム２９とでアーム体２２を構成している。また、胴体フレーム２７は、ブラケット１９に軸受けを介して回動可能に取り付けられていて、ブラケット１９に備えられたモータＭ２によって水平面内を回動する。これにより、胴体フレーム２７と一体化した第１アーム２６も、胴体フレーム２７とともに水平面内を回動する。
第１アーム２６（胴体フレーム２７）の先端部には第２アーム２９の基端部が軸受けを介して回動可能に支持されている。また、第２アーム２９の先端部には、本発明の一実施形態の保持フィンガ２１が軸受けを介して回動可能に支持されている。第１アーム２６（胴体フレーム２７）は内部が中空の箱状の筐体となっていて、第２アーム２９を駆動するモータＭ３と、モータＭ３からの駆動力を伝達するプーリやベルトといった伝達機構が配置されている。これにより、モータＭ３が動作することで、第２アーム２９は水平面内を回動する。また、第２アーム２９も内部が中空の箱状の筐体となっていて、内部には保持フィンガ２１を駆動するモータＭ４と、モータＭ４からの駆動力を伝達するプーリやベルトといった伝達機構が配置されている。これにより、モータＭ４が動作することで、保持フィンガ２１は水平面内を回動する。なお、保持フィンガ２１を駆動するモータＭ４と、モータＭ４の駆動力を伝達するプーリやベルトといった伝達機構を含めた構成を、ここではフィンガ駆動機構と称することとする。
上記構成により、第１アーム２６と第２アーム２９とが互いに連動して反対方向に回動することにより、アーム体２２は屈伸動作することとなり、アーム体２２の先端に配置されている保持フィンガ２１は進退移動する。この第１アーム２６を駆動するモータＭ２と第２アーム２９を駆動するモータＭ３と、各モータの駆動力を伝達するプーリやベルトといった伝達機構を含めた構成を、ここではアーム体駆動機構と称することとする。また、保持フィンガ２１はＭ４の動作により、第２アーム２９の回動に連動して第２アーム２９の回動方向とは反対の方向に回動することにより、所定の方向に対向する姿勢を維持することが可能になる。なお、これら箱状の筐体の各開口部は蓋により密閉されていて、プーリやベルトの動作により発生した塵埃が外部へと飛散しない構造となっている。
胴体部２５の側面に取り付けられている胴体カバー２８の内側には、所定の隙間をあけて、基台２４に配置された駆動部や電子部品を覆う基台カバー２３が取り付けられている。胴体カバー２８は、胴体部２５が最も高い位置まで上昇した状態であっても、下端が基台カバー２３の上端よりも下方に位置するように形成されていて、胴体部２５や基台２４に配置されるモータＭ１やベルト、プーリといった伝達機構から発生する塵埃が大気搬送ロボット７の外部に飛散することを防止している。また、本実施形態の搬送ロボット７には、不図示の不活性ガス供給源から敷設される配管を接続する継手６９と、継手６９から保持フィンガ２１へと不活性ガスを供給する配管部材５１とが配置されている。また、配管部材５１の途中には、不活性ガスに含まれる塵埃や不純物を除去するフィルタ７０が備えられている。
なお、フィルタ７０以外にも、不活性ガスの温度を調節するための温調機器や不活性ガスを除電するイオナイザを備えることも出来る。さらに、本実施形態の搬送ロボット７は、ホストＰＣとの間で信号を送受信して、予め教示されて記憶している位置データとスピードデータに則って各駆動部の動作を制御する制御部３０と接続されている。図３、４を参照。制御部３０は駆動部の動作制御に加え、不活性ガスの供給と遮断を切換える電磁弁５９の制御や、温調機器、イオナイザの制御等搬送ロボット７に備えられる電装部品全般から送信される信号を受信して、適切な状態に維持する制御も行っている。なお、本実施形態の搬送ロボット７が備えるフィルタ７０は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製であり、不活性ガス中に含まれる０．０１マイクロメートルの塵埃の９９％以上を濾過することが出来るものである。また、フィルタ７０は、搬送ロボット７の本体に限らず、リストブロック５６内に配置することも可能である。
次に、密閉可能な容器の一例であるＦＯＵＰ２について図６を参照して説明する。図６はＦＯＵＰ２を示す斜視図である。ＦＯＵＰ２は、内部を高清浄な雰囲気に維持することで、被収納物である半導体ウエハＷを低清浄な外部雰囲気から隔絶し、クリーンルーム内に配置される各処理システム１の間で半導体ウエハＷの搬送を行うための密閉可能な容器である。ＦＯＵＰ２は、内部に半導体ウエハＷを収納する箱状の容器であるキャリア３１と、キャリア３１に設けられている開放面を気密に閉鎖する蓋３２とで構成されている。また、キャリア３１の内側の壁には、半導体ウエハＷを水平な状態で載置するための棚板３３が鉛直方向に所定の間隔をあけて複数形成されている。半導体ウエハＷは、各棚板３３の上に、被処理面を上に向けた状態で載置される。蓋３２にはロック機構が備えられていて、キャリア３１の開口部周縁に形成された係合のための孔３４に対してロック部材３５を出没移動させることで、蓋３２とキャリア３１との係合と解除を行うことが出来る。なお、ロック機構は蓋３２部材に備えられるラッチキー３６と連結されていて、ラッチキー３６を時計回りもしくは反時計回りに回転させることで、ロック部材３５を出没移動させることが出来る。これにより、ラッチキー３６を所定の方向に回転させることで、キャリア３１と蓋３２とをロック状態とアンロック状態に切り替えることが出来る。このラッチキー３６の回転は、手動もしくは後で説明するロードポート５の蓋開閉機構４３によって行われる。
蓋３２のキャリア３１に対向する面には、キャリア３１内に収納された半導体ウエハＷの縁部を水平方向に押さえつけることで、ＦＯＵＰ２の搬送中に半導体ウエハＷの動きを規制するリテーナ３７と呼ばれる部材が備えられている。また、キャリア３１の底面には、ＦＯＵＰ２内部に雰囲気を吸引する吸気ポート３８と、ＦＯＵＰ２内部に不活性ガスを供給する供給ポート３９が備えられている。吸気ポート３８と供給ポート３９は、ロードポート５に備えられている吸気ノズル３８´と供給ノズル３９´にそれぞれ接続されることで、ＦＯＵＰ２内部の雰囲気を不活性ガス雰囲気に置換することが可能な構成となっている。
次に、本実施形態のＥＦＥＭ４が備える公知のロードポート５と置換機能を備えるロードポート５´について説明する。図７は置換機能付きロードポート５´の一例を示す断面図である。ロードポート５は、ミニエンバイロメント空間６を形成するフレーム１５に固定されており、前の工程から運ばれてきたＦＯＵＰ２を載置して、ＦＯＵＰ２内部を閉鎖する蓋３２をキャリア３１から分離するための装置である。ロードポート５は、位置決め機構によってＦＯＵＰ２を所定の位置に載置するステージ４１と、ＦＯＵＰ２の蓋３２と一体化するＦＩＭＳドア４２と、ＦＩＭＳドア４２に設けられて蓋３２に備えられるラッチキー３６を回転させる蓋開閉機構４３とが備えられている。また、ステージ４１とＦＩＭＳドア４２にはそれぞれ不図示の駆動機構が備えられていて、ステージ４１とＦＩＭＳドア４２を所定の方向に移動させることが出来る。
ＦＯＵＰ２がステージ４１上に運ばれて来ると、ロードポート５はステージ４１をＦＩＭＳドア４２に向かって前進させて、蓋３２をＦＩＭＳドア４２に当接させる。次にロードポート５は、蓋開閉機構４３を動作させて、蓋３２に備えられるラッチキー３６を、ロック部材３５がアンロック状態になるまで回転させた後、ステージ４１もしくはＦＩＭＳドア４２を移動させて、蓋３２とキャリア３１とを分離させる。その後ロードポート５は、搬送ロボット７のウエハアクセス動作に干渉しない位置まで、蓋３２と一体化したＦＩＭＳドア４２を下降させて、キャリア３１を載置したステージ４１を、搬送ロボット７が半導体ウエハＷにアクセス可能な位置まで前進移動させる。なお、処理済みの半導体ウエハＷのキャリア３１への搬送が終了すると、ロードポート５は、ステージ４１とＦＩＭＳドア４２とを動作させて、キャリア３１の開口部を蓋３２で気密に閉鎖する。
次に、上述した一般的なロードポート５の機能に加えて、ＦＯＵＰ２内部に不活性ガスを供給することでＦＯＵＰ２内部を不活性ガス雰囲気に置換する機能を備えるロードポート５´について説明する。本実施形態のＥＦＥＭ４は、この置換機能付きロードポート５´を少なくとも一つ備えている。本実施形態が備える置換機能付きロードポート５´は、一般的なロードポート５が備える構成に加えて、吸気ノズル３８´と供給ノズル３９´を備えている。吸気ノズル３８´は、不図示の吸引ポンプと接続されていて、ＦＯＵＰ２の吸気ポート３８を介してＦＯＵＰ２の内部雰囲気を吸引するものである。また、供給ノズル３９´は、不図示の不活性ガス源と接続されていて、ＦＯＵＰ２の供給ポート３９を介してＦＯＵＰ２内部に不活性ガスを充満させるものである。また、ステージ４１内には吸気ノズル３８´と供給ノズル３９´をそれぞれ昇降移動させる昇降手段が備えられていて、雰囲気置換が必要な時には、吸気ノズル３８´と供給ノズル３９´とを上昇移動させて各ポート３８、３９に接続させて、雰囲気置換が不要な時は吸気ノズル３８´と供給ノズル３９´とを下降移動させる構成になっている。
また、吸気ノズル３８´、供給ノズル３９´を備える以外に、ＦＯＵＰ２の開扉後に、キャリア３１の開放面に対向する位置まで上昇移動して、キャリア３１内部に不活性ガスを充満させるパージプレートを備えるものもある。このパージプレートは、キャリアの開放面に対向する位置に噴出口が設けられている箱状の部材であり、不図示の不活性ガス供給源と接続されている。また、不図示の昇降機構に支持されていて、搬送ロボット７がキャリア３１にアクセスしていない時に上昇移動してキャリア３１内に不活性ガスを供給するように構成されている。また、搬送ロボット７がキャリア３１内にアクセスするときには不活性ガスの供給を停止して、搬送ロボット７の動作に干渉しない位置まで下降移動するように構成されている。処理が終わった半導体ウエハＷが収納されているＦＯＵＰ２の内部雰囲気を、これらの置換機能付きロードポート５´によって不活性ガス雰囲気にすることで、半導体ウエハＷの被処理面の自然酸化を防止することが出来る。なお、置換機能付きロードポート５´の他の実施形態として、例えば、キャリア３１の開口部付近に不活性ガスを噴射するノズルを配置するものなどが存在するが、本発明のＥＦＥＭ４に搭載される置換機能付きロードポート５´は上述した実施形態に限定されることはなく、ＦＯＵＰ２内部の雰囲気を不活性ガス雰囲気に置換できるものであれば、如何なる形態のものであってもよい。
次に、本発明の一実施形態である保持フィンガ２１について説明する。図８は保持フィンガ２１を示す斜視図である。また、図９（ａ）は上面から見た図であり、図９（ｂ）は断面図である。本実施形態の保持フィンガ２１は、薄板状基板Ｗを保持した状態で薄板状基板Ｗの被処理面に向かって不活性ガスを噴出させて、それによって薄板状基板Ｗの被処理面に自然酸化膜が発生するのを防止するものである。保持フィンガ２１から噴出した不活性ガスは、保持フィンガ２１と薄板状基板Ｗとで形成される空間４０内に充満して、この空間に残留している大気とともに空間４０外へと流出していく。そして、不活性ガスを継続して供給することで、空間４０内に残留していた大気と反応ガス成分は全て空間４０の外部へと流出して、空間４０内は不活性ガス雰囲気に置換される。また、空間４０内に噴出された不活性ガスは、順次保持フィンガ２１と薄板状基板Ｗとの間の隙間から空間外部に流出することになり、この外部へ流出する不活性ガスの外向きの流れがシールの役割を果たすので、薄板状基板Ｗの上側の面である被処理面へ大気が流入するのを防止することが出来る。これにより、薄板状基板Ｗの被処理面に自然酸化膜が生成されることを防止できる。
本実施形態の保持フィンガ２１は、薄板状基板搬送ロボット７のアーム体２２の先端部分に取り付けられて使用される。本実施形態の保持フィンガ２１は、内部に不活性ガスを流通させるための流路４６が形成されたフィンガ本体４７と、流路４６と連通し、フィンガ本体４７の半導体ウエハＷの被処理面に対向する面に形成されて、不活性ガスを半導体ウエハＷの被処理面に噴出するための噴出口４８と、フィンガ本体４７の噴出口４８が形成される面に配置され、半導体ウエハＷの周縁部と当接する当接部材４９と、半導体ウエハＷに対して進退動作することで、フィンガ本体４７の下方において半導体ウエハＷを把持もしくは解放するクランプ機構５０と、不図示の不活性ガス供給源と流路４６とを連通させる配管部材５１とを備えている。なお、本実施形態の保持フィンガ２１の保持対象である薄板状基板は半導体ウエハＷであるが、本発明はこれに限定されることはない。
本実施形態のフィンガ本体４７は、不活性ガスの流路４６が形成されている上部材４７ａと不活性ガスを噴出させるための複数の貫通孔（噴出口）４８が形成されている下部材４７ｂとの２つの部材から構成される。下部材４７ｂに設けられている貫通孔（噴出口）４８の位置は、上部材４７ａと下部材４７ｂを貼り合せた際に流路４６と連通する位置に配置されている。これにより、流路４６内に供給された不活性ガスは、貫通孔４８から半導体ウエハＷの被処理面に向かって噴出する。また、上部材４７ａには流路４６と連通する位置に継手部材５２が取り付けられていて、不活性ガスを流通させる配管部材５１が電磁弁５９を経由して継手部材５２に接続される。なお、本実施形態のフィンガ本体４７の材質は、陽極酸化処理されたアルミニウムを使用しているが、本発明はこれに限定されることは無く、例えばセラミックやカーボン、エンジニアリングプラスチック等といった材料を用いることも可能である。
また、本実施形態のフィンガ本体４７は、保持対象である半導体ウエハＷの直径と略同一の円盤状に形成されているパージ部５３と、円盤状のパージ部５３から左右対称に突出して形成されている係止部５４と、係止部５４とは反対の位置に配置されてリストブロック５６に固定される基部５５とで構成される。パージ部５３には、保持している半導体ウエハＷの被処理面に不活性ガスを吹き付けるための噴出口４８が所定の位置に複数配置されている。本実施形態のパージ部５３は、被保持基板である半導体ウエハＷと略同じ直径に形成されている。これは、ＦＦＵ８からのダウンフローを遮断しながら半導体ウエハＷの被処理面全体に不活性ガスを供給できて、且つ、ＦＯＵＰ２に挿入する際にＦＯＵＰ２の壁面等に衝突しないようにすることを目的にしている。なお、本発明の保持フィンガ２１は上記形状に限定されることは無く、ＦＯＵＰ２に衝突しないのであれば、被保持基板の直径よりも小さく形成したり、大きく形成したりすることも可能である。また、円盤状に限らず正方形や長方形、六角形といった多角形にすることも十分可能である。
係止部５４は、フィンガ本体４７の先端部に形成されていて、半導体ウエハＷの周縁部と当接する当接部材４９が固定されている。なお、本実施形態の係止部５４は、上面視してフィンガ本体４７の水平面内に延在する中心線Ｃに関して対称の位置になるように配置されている。また、本実施形態の係止部５４に固定される当接部材４９は、フィンガ本体４７の半導体ウエハＷが保持される面、すなわちパージ部５３の噴出口４８が形成される面と同一の面に固定される。また、本実施形態の当接部材４９は略円柱形状をしていて、半導体ウエハＷを当接する部分には半導体ウエハＷの周縁部と係合するようにＶ字状の切り欠き４９ａが形成されている。また、係止部５４と当接部材４９とは、ＦＯＵＰ２内に収納されている被保持基板を保持して移送するために、ＦＯＵＰ２内に形成されている左右一対の棚板３３の水平面内における離間寸法よりも小さい寸法になるように配置されている。また、公知のＦＯＵＰ２では、内部の所定の位置に半導体ウエハＷが載置された場合、半導体ウエハＷとＦＯＵＰ２後方の壁面２ａとの間には、半導体ウエハＷを取り置きするための空間４５が設けられている。本実施形態の係止部５４と当接部材４９は、ＦＯＵＰ２に対して半導体ウエハＷを移送する場合、この空間４５まで移動する。図１１を参照。
上記構成とすることでフィンガ本体４７は、ＦＯＵＰ２等に接触することなく、棚板３３に載置されている半導体ウエハＷをＦＯＵＰ２外部へと移送すること、および、保持した半導体ウエハＷをＦＯＵＰ２内部の所定の棚板３３上に載置することが出来る。フィンガ本体４７がＦＯＵＰ２内部に収納される半導体ウエハＷにアクセスする動作の詳細については後述する。なお、当接部材４９の材料は、半導体ウエハＷの周縁部と当接する部材であるので、当接の際に微小な塵埃の発生の少ないＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）材や超高分子ポリエチレン、耐摩耗性ポリエステルといった耐摩耗性の高い硬質合成樹脂材が用いられることが好ましい。基部５５は、フィンガ本体４７の基端部分であり、ネジや接着剤といった公知の技術でリストブロック５６に固定されている。また、基部５５には、フィンガ本体４７に形成されている流路４６とリストブロック５６内まで敷設されている配管部材５１とを接続する継手部材５２が取り付けられている。また、基部５５には、半導体ウエハＷに対して進退移動することで半導体ウエハＷの把持と解放を行うクランプ部材５７が配置されている。
また、本実施形態のフィンガ本体４７の高さ寸法は、ＦＯＵＰ２内部に配置されている棚板３３の上下方向のピッチよりも小さくなるように構成されている。なお、ＦＯＵＰ２の棚板３３の上下方向のピッチは、半導体製造装置・材料分野の国際規格であるＳＥＭＩ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｏｒ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）規格によって規定されていて、直径３００ｍｍの半導体ウエハＷを収納するＦＯＵＰ２の場合で１０ｍｍである。これに、同じくＳＥＭＩで規定される棚板３３の厚み約１ｍｍと半導体ウエハＷの厚み約０．８ｍｍを減算すると本実施形態のフィンガ本体４７が通過可能な上下方向の寸法は約８ｍｍと想定される。これを踏まえて、本実施形態のフィンガ本体４７の最大厚さ寸法は、厚さ３ｍｍのフィンガ本体４７と高さ４．５ｍｍの当接部との合計７．５ｍｍで構成されているので、フィンガ本体４７は棚板３３上に収納された半導体ウエハＷの隙間を通過することができる。
クランプ部材５７は、リストブロック５６内に配置されるクランプ機構５０の一部であり、クランプ機構５０の動作により、半導体ウエハＷに対して進退移動させられる。本実施形態のクランプ部材５７はクランプ機構５０に備えられるプッシュロッド５８の二股に分岐した端部のそれぞれに取り付けられていて、それぞれ略円柱形状をしている。また、クランプ部材５７の半導体ウエハＷと当接する部分には、半導体ウエハＷの周縁部と係合するようにＶ字状の切り欠き５７ａが形成されている。なお、クランプ部材５７の材料は、当接部材４９と同様に、半導体ウエハＷの周縁部と当接する部材であるので、当接の際に微小な塵埃の発生の少ないＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）材や超高分子ポリエチレン、耐摩耗性ポリエステルといった耐摩耗性の高い硬質合成樹脂材が用いられることが好ましい。
次に、本実施形態のリストブロック５６について説明する。リストブロック５６は、フィンガ本体４７を支持する部材であり、本実施形態のフィンガ本体４７は、リストブロック５６にネジによって固定されている。本実施形態のリストブロック５６はアルミニウム製の箱状の部材であり、基端部が搬送ロボット７のアーム体２２先端に連結されている。リストブロック５６の内部には、フィンガ本体４７への不活性ガスの供給と閉鎖を制御する電磁弁５９と、クランプ部材５７を進退移動させるクランプ機構５０と、アーム体２２先端部に配置されるプーリに対してリストブロック５６を固定する固定部材６０とを備えている。本実施形態が備える電磁弁５９は、公知の電磁弁であり、不活性ガスの供給のための配管部材５１の途中に取り付けられていて、搬送ロボット７内に備えられている制御部３０から送信される電気信号によって、電磁弁５９の内部に形成された不活性ガスの流通路を遮断したり開放したりするものである。なお、本実施形態の搬送ロボット７では、電磁弁５９をリストブロック５６内に備えるようになっているが、これに限らず、搬送ロボット７の本体内部やアーム体２２内部に備えるようにしてもよい。
本実施形態のクランプ機構５０は、供給ポート６５ａ、６５ｂに圧縮空気を供給することによりピストンロッド６３を往復移動させるエアシリンダ６５と、エアシリンダ６５の動作により移動可能な移動部材６２と、基端部を移動部材６２に固定され、先端部にクランプ部材５７を備えるプッシュロッド５８とを備えている。本実施形態が備える移動部材６２はピストンロッド６３とプッシュロッド５８とを連結する部材であり、アルミニウム製の略直方体形状をしている。また、移動部材６２の一端はピストンロッド６３の先端に固定されていて、もう一端にはプッシュロッド５８の基端が固定されている。また、本実施形態が備えるエアシリンダ６５は中心線Ｃに対して平行になるように配置されていて、プッシュロッド５８は、中心線Ｃに対して平行に配置され、且つ、リストブロック５６に形成された孔６４を貫通するように配置されている。上記構成により、エアシリンダ６５に圧縮空気が供給されることで、ピストンロッド６３が中心線Ｃに対して平行に往復移動することとなり、移動部材６２によってピストンロッド６３に連結されているプッシュロッド５８も中心線Ｃに対して平行に往復移動する。また、プッシュロッド５８の先端部に備えられているクランプ部材５７は、半導体ウエハＷに対して進退移動する。
エアシリンダ６５の各供給ポート６５ａ、６５ｂには圧縮空気を供給するための配管７３ａ、７３ｂの先端がそれぞれ接続されている。配管７３ａ、７３ｂの基端は搬送ロボット７の胴体部２５内に備えられた不図示の電磁弁にそれぞれ接続されている。電磁弁は制御部３０と電気的に接続されていて、制御部３０の指令によって、供給源から供給される圧縮空気をエアシリンダ６５に供給若しくは遮断する。
上記構成により、制御部３０の指令によって、片方の電磁弁が動作することで片方の供給ポート６５ａに圧縮空気の供給が開始されると、エアシリンダ６５が作動してピストンロッド６３を半導体ウエハＷに向かって前進させる。このピストンロッド６３の前進移動が移動部材６２とプッシュロッド５８を介してクランプ部材５７へと伝達され、クランプ部材５７が半導体ウエハＷをクランプする。また、制御部３０がもう片方の電磁弁を動作させることで、もう片方の供給ポート６５ｂに圧縮空気が供給されて、エアシリンダ６５はピストンロッド６３を半導体ウエハＷに対して後退させる。これによってクランプ部材５７のクランプ動作は解除される。
さらに、本実施形態のリストブロック５６にはクランプ機構５０のクランプ動作を検出するための二つの透過光式センサ６６が備えられている。これは、移動部材６２に固定されているセンサドグ６７がこの透過光式センサ６６のうちのいずれかの光軸を遮光することで、制御部３０は、クランプ機構５０が半導体ウエハＷを把持する位置にあるか、把持を解放する位置にあるかを検知することが出来る。なお、本実施形態のエアシリンダ６５を備えるクランプ機構５０に代えて、公知のモータやバネ等の付勢部材を駆動源にした実施形態とすることも可能である。
次に、本実施形態の保持フィンガ２１を備える搬送ロボット７が、処理を終了した半導体ウエハＷ´を処理装置３からＦＯＵＰ２まで搬送する動作について説明する。なお、搬送ロボット７と真空搬送ロボット１０の各動作位置は、作業者によって予め教示されている。処理装置３内での処理が終了した半導体ウエハＷ´は、真空搬送ロボット１０によってロードロック室１２まで搬送される。ロードロック室１２は処理済みの半導体ウエハＷ´が搬送されると、内部に不活性ガスを充満させて、真空状態から大気圧と略同一の圧力状態にした後、ゲートバルブ１４を開けて、搬送ロボット７が半導体ウエハＷ´にアクセスできる状態にする。その後、大気搬送ロボット７が各駆動機構を動作させて、保持フィンガ２１をロードロック室１２内に配置された半導体ウエハＷ´の上方位置まで移動させる。次に、大気搬送ロボット７は昇降機構を動作させて、半導体ウエハＷ´が把持可能な位置まで保持フィンガ２１を下降移動させる。保持フィンガ２１が半導体ウエハＷ´を把持可能な位置まで下降移動させたら、搬送ロボット７はクランプ機構５０を動作させて、当接部材４９とクランプ部材５７によって半導体ウエハＷ´を把持する。
透過光式センサ６６によって半導体ウエハＷ´が正常に把持されたことが検出されると、搬送ロボット７は電磁弁５９を作動させて、保持フィンガ２１のパージ部５３から半導体ウエハＷ´の被処理面に向かって不活性ガスを噴出させる。次に搬送ロボット７は、各駆動機構を動作させて、ロードポート５上に載置されているＦＯＵＰ２の所定の空きスロットに対向する位置まで、ミニエンバイロメント空間６内で半導体ウエハＷを搬送する。なお、半導体ウエハＷを搬送している間も、保持フィンガ２１は半導体ウエハＷに向かって不活性ガスを噴出させ続けている。なお、ミニエンバイロメント空間６内は、上部に配置されたＦＦＵから清浄空気のダウンフローが供給されているが、この清浄なダウンフローは、パージ部５３から噴出している不活性ガスの流れによって半導体ウエハＷの処理面まで到達することは出来ない。これにより、半導体ウエハＷの被処理面に自然酸化膜が生成されることは無くなる。
次に搬送ロボット７は、アーム体２２を伸長動作させて、目的の棚板３３´の上方であって予め教示された位置まで保持フィンガ２１を移動させる。図１０（ａ）を参照。目的の棚板３３´の上方まで保持フィンガ２１を前進移動させると、搬送ロボット７は、昇降機構を動作させて、保持している半導体ウエハＷ´の底面が目的の棚板３３´の上面に接触するまで保持フィンガ２１を下降移動させる。図１０（ｂ）を参照。保持フィンガ２１の下降移動が終了すると、搬送ロボット７は電磁弁５９を作動させて不活性ガスの噴出を停止させる。また、クランプ機構５０を動作させて、クランプ部材５７を後退移動、すなわち半導体ウエハＷ´の把持を解除する方向に移動させる。
次に搬送ロボット７は、上昇時の当接部材４９のＶ字状の切り欠き４９ａと載置された半導体ウエハＷ´の周縁部との接触を避けるために、アーム体２２を動作させて保持フィンガ２１を微小前進移動させる。その後、搬送ロボット７は昇降機構を動作させて、載置した半導体ウエハＷ´に接触しない位置まで保持フィンガ２１を上昇移動させる。図１０（ｃ）を参照。そして、搬送ロボット７は、各駆動機構を動作させて、次の搬送動作に移行するか、もしくは、保持フィンガ２１を所定の待機位置まで移動させる。以上が、本実施形態の保持フィンガ２１を備える搬送ロボット７が、半導体ウエハＷ´を処理装置３からＦＯＵＰ２へと搬送する動作である。なお、上記動作に限らず、本実施形態の保持フィンガ２１を備える搬送ロボット７は、半導体ウエハＷをＦＯＵＰ２から処理装置３へと搬送することも十分可能である。
上述のように、半導体ウエハＷ´の搬送中は、常に保持フィンガ２１から不活性ガスが半導体ウエハＷ´の被処理面に向けて噴出されているので、半導体ウエハＷ´の被処理面は大気に触れることが無くなり、自然酸化膜が生成されることは無い。特に、保持フィンガ２１のパージ部５３の大きさを被搬送基板と同じか、もしくは被搬送基板よりも大きくしておけば、被搬送基板が大気に触れる可能性をより小さくすることが出来る。また、本実施形態では、処理済みの半導体ウエハＷ´を保持フィンガ２１によって保持した後に不活性ガスを噴出させているが、本発明はこれに限定されることは無く、保持フィンガ２１が処理済みの半導体ウエハＷ´の上方まで移動した時点で不活性ガスを噴出させることも可能である。また、搬送先であるＦＯＵＰ２の内部空間を、置換機能付きロードポート５´で予め不活性ガス雰囲気に置換しておけば、搬送される被搬送基板がＦＯＵＰ２内部で大気に触れることを無くすことが出来る。
また、従来の保持フィンガで被搬送基板を保持する場合、搬送中の振動によって被搬送基板が撓み、被搬送基板と保持フィンガ２１とが接触して、被搬送基板の表面が損傷してしまうトラブルが発生することがある。しかしながら、本発明の保持フィンガ２１であれば、被搬送基板に向かって噴出される不活性ガスの噴出力によって被搬送基板を保持フィンガから離れる方向に付勢しているので、接触により基板表面が損傷するといったトラブルを低減させることが出来る。また、噴出される不活性ガスの層が緩衝材の役割を果たすので、被搬送基板と保持フィンガ２１との隙間を従来の保持フィンガよりも小さくすることが出来るので、従来の保持フィンガよりも上下方向の寸法を小さくすることが出来る。
また、本発明の保持フィンガ２１に供給される不活性ガスの流量は、半導体ウエハＷの表面を雰囲気置換出来る流量である必要がある。しかしながら、不活性ガスの供給流量が多すぎると、保持フィンガ２１がＦＯＵＰ２内に進入した際に、ＦＯＵＰ２の内部に残留している塵埃を不活性ガスの気流で巻き上げてしまい、この巻き上げられた塵埃が半導体ウエハＷに付着してしまうというトラブルが発生する。そこで、本発明の保持フィンガ２１では、不活性ガスの流量を毎分１０～２０リットル程度に設定しておくことが望ましい。なお、流量の調整は、リストブロック５６内に備えられる不図示の流量調整弁で調整される。さらに、搬送動作中に供給源からの不活性ガスの供給が停止するトラブルに対処するために、不活性ガスの蓄圧器を備えることとしても良い。なお、蓄圧器は緊急事態対応用のものであり、搬送ロボット７が搬送中の半導体ウエハＷを所定の位置へ搬送し終えるまで不活性ガスを供給できる容量を有するものであればよい。
上記したように、本発明の第１の実施形態である保持フィンガ２１では、不活性ガスを噴出させる噴出口４８は平板状のパージ部５３に設けられている。これに加えて、平板状のパージ部５３の周囲に、パージ部５３の周囲に不活性ガスの横方向への流出を防止するシールド部材６８を設けて、不活性ガスを被保持基板の下方へと流出させることも可能である。図１２（ａ）は第２の実施形態の保持フィンガ２１ａを示す断面図である。本実施形態の保持フィンガ２１ａの被保持基板は半導体ウエハＷであり、半導体ウエハＷの被処理面に不活性ガスを噴出させるパージ部５３は上面視して略円盤状の形状をしている。この円盤状のパージ部５３に略円筒状のシールド部材６８を取付けることで、パージ部５３と半導体ウエハＷとの間に形成される空間４０´は、第一の実施形態の空間４０よりも高い陽圧に維持される。また、噴出された不活性ガスは半導体ウエハＷとシールド部材６８との隙間から外部へと流出することになり、この外部へ流出する不活性ガスが流体シールの役目を果たすので、外部からの大気が半導体ウエハＷの被処理面に到達することを防止することが出来る。なお、本実施形態のシールド部材６８の下端は、保持されている半導体ウエハＷの下側の面よりも上方になるように構成されることが望ましい。これは、シールド部材６８が半導体ウエハＷを取り置きする際に、棚板３３等の半導体ウエハＷを支持している部材と接触しないようにするためである。また、パージ部５３の周囲にシールド部材６８を設ける場合、半導体ウエハＷを取り置きする際に半導体ウエハＷとシールド部材６８との接触を防止するために、パージ部５３とシールド部材６８の水平面内の寸法を保持対象となる半導体ウエハＷよりも大きくしておくことが望ましい。
さらに他の実施形態として、パージ部５３に加えて当接部材４９´に流路４６´と噴出口４８ａを設け、当接部材４９´からも不活性ガスを噴出させる構成としてもよい。当接部材４９´からも不活性ガスを噴出させることで、不活性ガスを、下向きの気流のみならず横向きの気流としても噴出させることが出来るので、下向きの気流では除去することが難しいパターンの隅に残留している反応ガスを効果的に除去することが出来る。図１２（ｂ）を参照。
さらに、他の実施形態として、図１３（ａ）に開示されているように、パージ部５３に設けられている噴出口４８ｂを、被保持基板の外側に向けて傾斜させて設けてもよい。噴出口４８ｂを被保持基板の外側に向けて傾斜させて設けることで、不活性ガスは被保持基板の外側に向かって噴出するので、鉛直方向に噴出したものに比べて、噴出した不活性ガスの流れがスムーズに外側に向かうようになる。これにより、被保持基板の表面に残留している反応ガスをこの不活性ガスの流れにのせて素早く排出することが出来る。さらに、不活性ガスの外に向かう流れが形成されるで、外部の大気が被保持基板の表面に到達することを効果的に防止することが出来る。
また、他の実施形態として、不活性ガスの塵埃を除去するシート状のフィルタを、フィンガ本体４７の上部材４７ａと下部材４７ｂとで挟み込んで固定する構成としてもよい。上記構成とすることで、不活性ガスに含まれる塵埃を半導体ウエハＷに向かって噴出される直前に除去することが可能になる。特に、シート状のフィルタ７１をフィンガ本体４７に設けることで、流路４６や不活性ガスの供給経路に配置される配管部材５１や電磁弁５９の内部で発生していた塵埃が半導体ウエハＷに付着するのを防止することが出来る。図１３（ｂ）を参照。なお、シート状のフィルタ７１は、フィルタ７０と同様に、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製であり、不活性ガス中に含まれる０．０１マイクロメートルの塵埃の９９％以上を濾過することが出来るものが好ましい。
さらに、他の実施形態として、フィンガ本体４７の噴出口４８にベルヌーイ効果を利用したノズルを備え、ベルヌーイ・チャックとすることも出来る。ベルヌーイ・チャックとは、流体（本願では不活性ガスや空気）の速度が増すにつれてその流線上の静圧が減少するというベルヌーイの定理（原理）を利用するものであり、本実施形態では、半導体ウエハＷとフィンガ本体４７との間に供給する不可性ガスの流速を調整することで、半導体ウエハＷとフィンガ本体４７との間の静圧を低下させて、大気圧との差である負圧によって半導体ウエハＷをフィンガ本体４７に引きつけるものである。本実施形態のフィンガ本体４７にベルヌーイ・チャックを用いることにより、保持フィンガ２１は、半導体ウエハＷの表面に不活性ガスを噴出させることで空間４０の雰囲気置換を行いながら、非接触状態で半導体ウエハＷを保持することが出来るようになる。
本実施形態の保持フィンガ２１は、ベルヌーイ効果を利用した公知のノズルをフィンガ本体４７の流路４６に対応する位置に備えているのみならず、本実施形態の保持フィンガ２１は、ベルヌーイ・チャックに加えて、半導体ウエハＷを保持するためのクランプ機構５０と当接部材４９を備える構成としている。上記構成により、保持フィンガ２１は以下のような動作を行うことが出来る。まず、保持フィンガ２１は半導体ウエハＷをクランプ機構５０と当接部材４９により保持して、公知のノズルからは雰囲気置換を行う流量の不活性ガスを噴出させる。そして、半導体ウエハＷを所定の位置に載置する時に、保持フィンガ２１は噴出口からベルヌーイ効果を発生させるに十分な流量の不活性ガスを噴出させる。次に、保持フィンガ２１はクランプ機構５０を動作させて半導体ウエハＷの機械的保持を解除して、ベルヌーイ・チャックのみで半導体ウエハＷを保持する。その後、搬送ロボット７が動作することで半導体ウエハＷは所定の位置に載置される。上記動作手順とすることで、搬送ロボット７は半導体ウエハＷを載置する際に、半導体ウエハＷと当接部材４９との接触を回避する動作を行う必要が無くなる。
本発明の保持フィンガ２１は搬送ロボット７の各アーム体２２の先端部に上下方向に間隔を空けて、それぞれが個別に動作可能に取り付けることも出来る。フィンガを上下方向に２つ取り付ける場合、本発明の保持フィンガ２１を２つ備えることとしても良いし、片方を本発明の保持フィンガ２１とし、もう片方を不活性ガスでの置換機能を有さない公知のフィンガ７２を備えることとしても良い。上下のフィンガを共に本発明の保持フィンガ２１にする搬送ロボット７ａでは、処理前の半導体ウエハＷを搬送する保持フィンガ２１と、処理の済んだ半導体ウエハＷ´を搬送する保持フィンガ２１´とは区別して使用することが好ましい。特に、上側に配置されている保持フィンガ２１で処理前の半導体ウエハＷをＦＯＵＰ２から処理装置３に搬送して、下側の保持フィンガ２１´で処理の終わった半導体ウエハＷ´を処理装置３からＦＯＵＰ２へ搬送することが望ましい。これは、処理後の半導体ウエハＷ´の表面に残留している反応ガスや塵埃が、処理前の半導体ウエハＷに付着するのを防止するためである。
同様に、片方を本発明の保持フィンガ２１にして、もう片方を公知のフィンガ７２にする搬送ロボット７ｂでは、処理前の半導体ウエハＷをＦＯＵＰ２から処理装置３に搬送する際には置換機能を有さない公知のフィンガ７２を用いて、処理が済んだ半導体ウエハＷ´を処理装置３からＦＯＵＰ２に搬送する際には本発明の保持フィンガ２１を用いて、半導体ウエハＷの処理面に不活性ガスを噴出させながら搬送することが望ましい。上記構成とすることで、公知のフィンガ７２に支持される処理前の半導体ウエハＷを清浄な状態で搬送することが出来る。
薄板状基板を被処理面側から保持して、被処理面に向かって不活性ガスを噴出させることにより、薄板状基板の搬送空間全体を雰囲気置換することなく、被処理面を局所的に雰囲気置換した状態で搬送することができる。
１　　　　　処理システム
２　　　　　ＦＯＵＰ
２ａ　　　　　壁面
３　　　　　処理装置
４　　　　　ＥＦＥＭ
５　　　　　ロードポート
５’　　　　　置換機能付きロードポート
６　　　　　ミニエンバイロメント空間
７，７ａ，７ｂ　　　　　搬送ロボット
８　　　　　ＦＦＵ
９　　　　　搬送室
１０　　　　　真空搬送ロボット
１１　　　　　処理室
１２　　　　　ロードロック室
１３　　　　　スリットバルブ
１４　　　　　ゲートバルブ
１５　　　　　フレーム
１６　　　　　壁部材
１７　　　　　ファン
１８，７０　　　　　フィルタ
１９　　　　　ブラケット
２０　　　　　プレート
２１，２１ａ，２１’　　　　　保持フィンガ
２２　　　　　アーム体
２３　　　　　基台カバー
２４　　　　　基台
２５　　　　　胴体部
２６　　　　　第１アーム
２７　　　　　胴体フレーム
２８　　　　　胴体カバー
２９　　　　　第２アーム
３０　　　　　制御部
３１　　　　　キャリア
３２　　　　　蓋
３３，３３’　　　　　棚板
３４，６４　　　　　孔
３５　　　　　ロック部材
３６　　　　　ラッチキー
３７　　　　　リテーナ
３８　　　　　吸気ポート
３８’　　　　　吸気ノズル
３９，６５ａ，６５ｂ　　　　　供給ポート
３９’　　　　　供給ノズル
４０，４０’，４５　　　　　空間
４１　　　　　ステージ
４２　　　　　ＦＩＭＳドア
４３　　　　　蓋開閉機構
４６，４６’　　　　　流路
４７　　　　　フィンガ本体
４７ａ　　　　　上部材
４７ｂ　　　　　下部材
４８　　　　　噴出口（貫通孔）
４８a，４８ｂ　　　　　噴出口
４９，４９’　　　　　当接部材
４９ａ，５７ａ　　　　　切り欠き
５０　　　　　クランプ機構
５１　　　　　配管部材
５２　　　　　継手部材
５３　　　　　パージ部
５４　　　　　係止部
５５　　　　　基部
５６　　　　　リストブロック
５７　　　　　クランプ部材
５８　　　　　プッシュロッド
５９　　　　　電磁弁
６０　　　　　固定部材
６２　　　　　移動部材
６３　　　　　ピストンロッド
６５　　　　　エアシリンダ
６６　　　　　透過光式センサ
６７　　　　　センサドグ
６８　　　　　シールド部材
６９　　　　　継手
７１　　　　　シート状フィルタ
７２　　　　　置換機能を有さない公知のフィンガ
７３ａ，７３ｂ　　　　　配管
Ｃ　　　　　中心線
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４　　　　　モータ
Ｗ　　　　　半導体ウエハ
Ｗ’　　　　　処理が終了した半導体ウエハ

 

Claims (10)

  1. 薄板状基板を保持して、前記薄板状基板の被処理面に不活性ガスを噴出させる薄板状基板保持フィンガであって、
    内部に前記不活性ガスを流通させるための流路が形成されたフィンガ本体と、
    不活性ガス供給源と前記流路とを連通させる配管部材と、
    前記流路と連通し、前記フィンガ本体の前記薄板状基板の被処理面に対向する面に設けられていて、前記不活性ガスを前記薄板状基板の前記被処理面に噴出するための噴出口と、
    前記フィンガ本体の前記噴出口が形成される面に配置され、前記薄板状基板の周縁部と当接する当接部材と、
    前記薄板状部材に対して進退移動可能に配置されるクランプ部材と、
    前記クランプ部材を進退移動させるクランプ機構と、を備えている
    ことを特徴とする薄板状基板保持フィンガ。
  2. 前記フィンガ本体と前記当接部材とを含む鉛直方向の寸法は、
    前記薄板状基板が収納される容器に形成された前記薄板状基板を載置する棚板の鉛直方向のピッチ寸法よりも小さい
    ことを特徴とする、請求項１に記載の薄板状基板保持フィンガ。
  3. 前記フィンガ本体には、前記薄板状基板に前記不活性ガスを噴出させるパージ部が形成され、
    前記パージ部は前記薄板状基板と略同じ直径を有する円盤状の形状をしている
    ことを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の薄板状基板保持フィンガ。
  4. 前記フィンガ本体の前記流路と前記噴出口との間にはフィルタが備えられている
    ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の薄板状基板保持フィンガ。
  5. 前記パージ部の周囲には、前記パージ部と前記薄板状基板との間に形成される空間を覆って、前記空間に充満した前記不活性ガスを前記薄板状基板の周縁部から下方に向かって排出させるシールド部材が備えられている
    ことを特徴とする請求項３もしくは請求項４に記載の薄板状基板保持フィンガ。
  6. 前記噴出口は被保持基板の外側に向かって傾斜して設けられている
    ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の薄板状基板保持フィンガ。
  7. 前記噴出口は、前記当接部材にも設けられていて、
    前記流路が前記当接部材に形成された前記噴出口にも連通している
    ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の薄板状基板保持フィンガ。
  8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の薄板状基板保持フィンガをアーム体の先端に少なくとも一つ備え、
    前記アーム体を水平面内で動作させるアーム体駆動機構と、
    前記アーム体を鉛直方向に昇降移動させる昇降機構と、を備えている
    ことを特徴とする薄板状基板搬送ロボット。
  9. 請求項８に記載の薄板状基板搬送ロボットであって、さらに蓄圧器を備えている
    ことを特徴とする薄板状基板搬送ロボット。
  10. 請求項８もしくは請求項９のいずれかに記載の薄板状基板搬送ロボットが配置される搬送空間と、
    前記搬送空間を形成する搬送空間形成部材と、
    前記搬送空間形成部材に固定され、前記薄板状基板を収容する密閉容器を所定の位置に載置して、前記密閉容器を気密に閉鎖する蓋を開閉する蓋開閉装置と、
    前記搬送空間形成部材の上部に備えられ、前記搬送空間に清浄な空気をダウンフローとして供給するＦＦＵと、を備え、
    前記搬送空間の床面は、前記ＦＦＵから供給される前記清浄な空気の排出口が設けられている
    ことを特徴とする薄板状基板搬送装置。

     
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