JP2010272743A - Substrate conveying device, and substrate processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、オリエンテーションフラット又はオリエンテーションノッチ（本明細書では両者を総称して「オリエンテーションマーク」という）を備えた半導体基板（例えばシリコンウエハ）の搬送に適した基板搬送装置に関する。また、この基板搬送装置を用いて複数の成膜装置に基板を順次搬送して連続的に成膜処理が行えるようにした基板処理装置に関する。 The present invention relates to a substrate transport apparatus suitable for transporting a semiconductor substrate (for example, a silicon wafer) provided with an orientation flat or an orientation notch (both are collectively referred to as “orientation marks” in this specification). In addition, the present invention relates to a substrate processing apparatus in which the substrate is sequentially transferred to a plurality of film forming apparatuses by using the substrate transfer apparatus so that film forming processing can be continuously performed.
例えば、ＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の製造には単一の半導体基板に多層膜を効率良く成膜することが要望される。多層膜を一つの成膜室で効率良く形成するのは困難で、通常、半導体基板を、搬送アームを備えた搬送室を介して複数の成膜室に順次搬送して多層膜を形成する基板処理装置を用いる。最近では一台の基板処理装置が備える成膜室の数が多くなり、複数の搬送室を用いる場合も少なくない。 For example, in the manufacture of MRAM (Magnetic Resistive Random Access Memory) or the like, it is desired to efficiently form a multilayer film on a single semiconductor substrate. It is difficult to efficiently form a multilayer film in one deposition chamber, and usually a substrate in which a semiconductor substrate is sequentially transferred to a plurality of deposition chambers via a transfer chamber having a transfer arm to form a multilayer film. A processing device is used. Recently, the number of film forming chambers provided in one substrate processing apparatus has increased, and a plurality of transfer chambers are often used.
複数の成膜室を備えた基板処理装置においては、各成膜室に、オリエンテーションマークを所定の正しい方向に向けて半導体基板を搬送することが必要となる。しかし、通常、搬送室への搬入方向と搬出方向とが異なることから、搬送アームのハンド部に載置して搬送室に搬入した半導体基板をそのまま次の成膜室に搬出したのでは、次の成膜室でオリエンテーションマークが正しい方向を向かない場合がある。また、処理を繰り返すうちに半導体基板の水平位置がずれることもある。このため、搬送途中で半導体基板の向きや水平位置を調整することが行われている。 In a substrate processing apparatus provided with a plurality of film forming chambers, it is necessary to transport the semiconductor substrate to each film forming chamber with the orientation mark directed in a predetermined correct direction. However, since the loading direction to the transfer chamber is usually different from the unloading direction, if the semiconductor substrate placed on the transfer arm and loaded into the transfer chamber is transferred directly to the next film formation chamber, In some film deposition chambers, the orientation mark may not point in the correct direction. In addition, the horizontal position of the semiconductor substrate may shift as the processing is repeated. For this reason, the orientation and horizontal position of the semiconductor substrate are adjusted during the conveyance.
従来、半導体基板のオリエンテーションフラットの向きを、搬送アームの支持台に設けたプリアライメント駆動手段とセンサーを用いて検出できるようにし、半導体基板の向き調整を搬送室内で行えるようにした装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この装置は、搬送アームで、上部に吸着手段を有するプリアライメント駆動手段の上方へ移動した半導体基板を、プリアライメント駆動手段を上昇させて吸着手段で吸着して回転させ、支持台に設けたセンサーでオリエンテーションフラットの位置を検出して半導体基板の方向を決定できるようにしたものとなっている。 Conventionally, an apparatus has been known in which the orientation flat orientation of a semiconductor substrate can be detected by using a pre-alignment driving means and a sensor provided on a support base of a transfer arm, and the orientation of the semiconductor substrate can be adjusted in the transfer chamber. (For example, refer to Patent Document 1). This apparatus is a sensor provided on a support base by a semiconductor arm moved above a pre-alignment drive means having an adsorption means at the upper part by a transfer arm, and the pre-alignment drive means is raised and sucked and rotated by the suction means. Thus, the orientation of the semiconductor substrate can be determined by detecting the position of the orientation flat.
また、半導体基板の水平位置調整を、位置調整用の駆動機構を備えた載置台を有するアライメント室で行うことも知られている（例えば、特許文献２参照）。 It is also known that the horizontal position of a semiconductor substrate is adjusted in an alignment chamber having a mounting table equipped with a position adjustment drive mechanism (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、特許文献１の装置の場合、搬送アームの駆動系以外に、プリアライメント駆動手段を昇降及び回転させる方向調整専用の駆動系が必要となり、基板搬送装置自体及びそれを用いた基板処理装置の駆動系が煩雑化する問題がある。
However, in the case of the apparatus of
また、特許文献２の装置の場合、位置調整専用の駆動系が必要となり、それを用いた基板処理装置の駆動系が煩雑化するだけでなく、アライメント室という専用の処理室を設けることによって基板処理装置が大型化してしまう問題がある。また、このアライメント室への半導体基板の出し入れに時間がかかるので、ハイスループットの要求を満たすことが極めて困難となる。
Further, in the case of the apparatus of
一方、最近の搬送アームは、多数の成膜室への半導体基板の搬送とハイスループットの要求を満たすために、水平伸縮、垂直昇降及び水平回転の各駆動が可能であることが必須となってきている。 On the other hand, recent transfer arms must be capable of horizontal expansion / contraction, vertical lift, and horizontal rotation in order to meet the requirements for high-throughput transport of semiconductor substrates to a large number of film forming chambers. ing.
本発明は、上記搬送アームの機能に着目し、新たな駆動系や専用の処理室を用いることなく、半導体基板のオリエンテーションマークの向きを調整することができるようにすることを第１の目的とする。また、本発明は、半導体基板のオリエンテーションマークの向きの調整と共に、半導体基板の水平位置調整をも行えるようにすることを第２の目的とする。更に本発明は、駆動系を煩雑にすることなく、ハイスループットの要求を満たす基板処理装置を提供することを第３の目的とする。 The first object of the present invention is to make it possible to adjust the orientation of the orientation mark of the semiconductor substrate without using a new drive system or a dedicated processing chamber, paying attention to the function of the transfer arm. To do. A second object of the present invention is to make it possible to adjust the horizontal position of the semiconductor substrate as well as the orientation of the orientation mark of the semiconductor substrate. Furthermore, a third object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus that satisfies the high throughput requirement without complicating the drive system.
本発明の第１は、前記第１の目的のために、搬送室内に伸縮、回転及び昇降駆動可能に設けられ、先端のハンド部上に半導体基板を載置して搬送する搬送アームと、
上昇位置で収縮した前記搬送アームのハンド部上に載置された前記半導体基板の下側に位置し、当該搬送アームを下降させることで、前記半導体基板が前記ハンド部上から移し置かれ、再び前記搬送アームを上昇させることで、前記ハンド部上から移し置かれた前記半導体基板が前記ハンド部上へ移し返される基板支持部材と、
オリエンテーションマークの方向が既知の半導体基板を前記ハンド部上に載置した前記搬送アームを、前記ハンド部上の正しい位置に載置された前記半導体基板の中心が前記搬送アームの回転中心の延長線上となる位置に前記ハンド部が移動するように上昇位置で収縮させ、当該搬送アームを下降させて前記半導体基板を基板支持部材上に移し置き、収縮した状態で下降位置へ下降した前記搬送アームを、前記オリエンテーションマークの方向に対して前記ハンド部の向きが所定の向きとなるまで回転させた後、搬送アームを上昇させて前記基板支持部材上から前記ハンド部上へ移し返す駆動制御を行う制御部と
を有することを特徴とする基板搬送装置を提供するものである。
For the first purpose of the present invention, for the first purpose, a transfer arm which is provided in a transfer chamber so as to be extendable, rotatable, and movable up and down, and which mounts and transfers a semiconductor substrate on a hand part at the tip,
Positioned below the semiconductor substrate placed on the hand portion of the transfer arm contracted at the raised position, the semiconductor substrate is moved from the hand portion by lowering the transfer arm, and again By raising the transfer arm, the semiconductor substrate transferred from the hand unit is transferred back onto the hand unit, and a substrate support member,
The transfer arm in which the orientation of the orientation mark is known is placed on the hand unit, and the center of the semiconductor substrate placed in the correct position on the hand unit is on the extension line of the rotation center of the transfer arm. The hand arm is contracted at the raised position so that the hand part moves to the position, the transport arm is lowered, the semiconductor substrate is transferred onto the substrate support member, and the transport arm lowered to the lowered position in the contracted state is moved. Control for performing drive control of rotating the hand unit up to a predetermined direction with respect to the direction of the orientation mark and then raising the transfer arm and moving it back from the substrate support member onto the hand unit The present invention provides a substrate transport apparatus characterized by having a section.
本発明の第２は、やはり前記第１の目的のために、搬送室内に伸縮、回転及び昇降駆動可能に設けられ、先端のハンド部上に半導体基板を載置して搬送する搬送アームと、
上昇位置で収縮した前記搬送アームのハンド部上に載置された前記半導体基板のオリエンテーションマークの方向を検出する検出手段と、
上昇位置で収縮した前記搬送アームのハンド部上に載置された前記半導体基板の下側に位置し、当該搬送アームを下降させることで、前記半導体基板が前記ハンド部上から移し置かれ、再び前記搬送アームを上昇させることで、前記ハンド部上から移し置かれた前記半導体基板が前記ハンド部上へ移し返される基板支持部材と、
前記半導体基板を前記ハンド部に載置した前記搬送アームを、前記ハンド部上の正しい位置に載置された前記半導体基板の中心が前記搬送アームの回転中心の延長線上となる位置に前記ハンド部が移動するように上昇位置で収縮させ、該搬送アームのハンド部上に載置された前記半導体基板のオリエンテーションマークの方向を前記検出手段で検出した後、当該搬送アームを下降させて前記半導体基板を基板支持部材上に移し置き、収縮した状態で下降位置へ下降した前記搬送アームを、前記検出手段で検出した前記オリエンテーションマークの方向に対して前記ハンド部の向きが所定の向きとなるまで回転させた後、搬送アームを上昇させて前記基板支持部材上から前記ハンド部上へ移し返す駆動制御を行う制御部と
を有することを特徴とする基板搬送装置を提供するものである。
The second aspect of the present invention is also provided with a transfer arm that can be extended, contracted, rotated, and moved up and down in the transfer chamber for the first purpose, and carries a semiconductor substrate placed on the hand part at the tip,
Detecting means for detecting a direction of an orientation mark of the semiconductor substrate placed on a hand portion of the transfer arm contracted at an elevated position;
Positioned below the semiconductor substrate placed on the hand portion of the transfer arm contracted at the raised position, the semiconductor substrate is moved from the hand portion by lowering the transfer arm, and again By raising the transfer arm, the semiconductor substrate transferred from the hand unit is transferred back onto the hand unit, and a substrate support member,
The transfer arm having the semiconductor substrate placed on the hand portion is placed at a position where the center of the semiconductor substrate placed at a correct position on the hand portion is on an extension line of the rotation center of the transfer arm. The semiconductor substrate is shrunk at the raised position so that it moves, and the direction of the orientation mark of the semiconductor substrate placed on the hand portion of the transfer arm is detected by the detecting means, and then the transfer arm is lowered to move the semiconductor substrate Is moved onto the substrate support member, and the transport arm lowered to the lowered position in the contracted state is rotated until the orientation of the hand portion becomes a predetermined direction with respect to the direction of the orientation mark detected by the detection means. And a control unit that performs drive control to raise the transfer arm and move it back from the substrate support member onto the hand unit. There is provided a substrate transfer device that.
上記本発明の第２は、前記制御部が、収縮した状態で下降位置へ下降した前記搬送アームを回転させる駆動制御をも行う一方、検出手段が、該搬送アームの回転によって回転する前記半導体基板の外周縁を検出することで前記オリエンテーションマークの方向を検出可能であることを好ましい態様として含むものである。 In the second aspect of the present invention, the control unit also performs drive control to rotate the transport arm that has been lowered to the lowered position in a contracted state, while the semiconductor substrate is rotated by the rotation of the transport arm. It is preferable that the direction of the orientation mark can be detected by detecting the outer peripheral edge.
また、本発明の第３は、前記第２の目的のために、上記本発明の第２において、
前記搬送アームが、水平方向に回転駆動可能な第１アームと、該第１アームの先端部に水平方向に傾動駆動可能に接続された第２アームと、該第２アームの先端部に水平方向に傾動駆動可能に接続されたハンド部とを備え、
前記検出手段が、前記オリエンテーションマークの方向の検出と共に、前記ハンド部上に載置された前記半導体基板の中心と、前記搬送アームの回転中心の延長線との水平方向のずれである半導体基板の位置ずれをも検出可能であり、
前記制御部が、前記検出手段による前記オリエンテーションマークの方向と前記基板の位置ずれの検出後に、下降位置にある前記搬送アームのハンド部を、前記半導体基板の位置ずれを是正する方向に移動させる駆動制御をも行うことを特徴とする基板処理装置を提供するものである。
Also, a third aspect of the present invention is the above second aspect of the present invention, for the second purpose.
The transfer arm has a first arm that can be driven to rotate in the horizontal direction, a second arm that is connected to the tip of the first arm so that it can be tilted in the horizontal direction, and a horizontal direction at the tip of the second arm. And a hand portion connected to be tiltably driven,
The detecting means detects a direction of the orientation mark and detects a horizontal shift between a center of the semiconductor substrate placed on the hand portion and an extension line of a rotation center of the transfer arm. It can also detect misalignment,
Drive that moves the hand portion of the transfer arm in the lowered position in a direction to correct the positional deviation of the semiconductor substrate after the detection unit detects the orientation mark direction and the positional deviation of the substrate by the detecting means. The present invention provides a substrate processing apparatus that also performs control.
更に本発明の第４は、上記本発明の第１乃至第３のいずれかの基板搬送装置を備えた搬送室に、それぞれ基板に成膜を施す複数の成膜室が接続されていることを特徴とする基板処理装置を提供するものである。 Furthermore, a fourth aspect of the present invention is that a plurality of film forming chambers each for forming a film on a substrate are connected to a transfer chamber provided with any one of the first to third substrate transfer apparatuses of the present invention. A featured substrate processing apparatus is provided.
本発明に係る基板搬送装置によれば、搬送室へ搬入した半導体基板を、いわば基板支持部材上に仮置きした状態で搬送アームを回転させ、半導体基板のオリエンテーションマークの方向に対する搬送アームのハンド部の向きを自由に調整することができる。そして、この調整により、搬送室から搬出する半導体基板のオリエンテーションマークの向きを調整することができるので、オリエンテーションマークを所定の一定方向に向けた半導体基板の搬出が可能となる。 According to the substrate transfer apparatus of the present invention, the transfer arm is rotated with respect to the direction of the orientation mark of the semiconductor substrate by rotating the transfer arm in a state where the semiconductor substrate carried into the transfer chamber is temporarily placed on the substrate support member. Can be adjusted freely. And by this adjustment, since the orientation of the orientation mark of the semiconductor substrate unloaded from the transfer chamber can be adjusted, the semiconductor substrate can be unloaded with the orientation mark directed in a predetermined fixed direction.
本発明の第１に係る基板搬送装置は、搬送室に搬入される半導体基板のオリエンテーションマークの方向が一定方向に揃えられている場合を対象としたものである。つまり、本発明の第１に係る基板搬送装置では、搬送アームの回転によるオリエンテーションマークに対するハンド部の向きの調整が、上記既知のオリエンテーションマークの方向に基づいて行われる。そして、この本発明の第１に係る基板搬送装置によれば、上記向きの調整を、搬送アームの伸縮、昇降、回転の邪魔にならない位置に基板支持部材を設けるだけで、その他は搬送アームが有する機能を用いて行うことができる。従って、新たな駆動系を設置することによる駆動系の煩雑化を防止できると共に、この基板搬送装置を用いることで、基板処理装置の大型化を防止でき、ハイスループット化を実現できる。 The substrate transfer apparatus according to the first aspect of the present invention is intended for the case where the orientation marks of the semiconductor substrate carried into the transfer chamber are aligned in a certain direction. That is, in the substrate transfer apparatus according to the first aspect of the present invention, the orientation of the hand portion with respect to the orientation mark is adjusted based on the known orientation mark direction by the rotation of the transfer arm. According to the substrate transfer apparatus according to the first aspect of the present invention, the adjustment of the orientation is performed only by providing the substrate support member at a position where it does not interfere with expansion / contraction, raising / lowering, and rotation of the transfer arm. It can be performed using the functions that it has. Therefore, it is possible to prevent complication of the drive system due to the installation of a new drive system, and it is possible to prevent an increase in the size of the substrate processing apparatus by using this substrate transport apparatus, thereby realizing high throughput.
本発明の第２に係る基板搬送装置よれば、上記本発明の第１に係る基板搬送装置と同様の利益が得られる他に、検出手段による検出可能な範囲内のオリエンテーションマークのずれであれば、これを是正することができる。そして、その好ましい態様によれば、オリエンテーションマークが３６０°どの方向にずれていてもこれを検出して是正することができる。 According to the substrate transfer apparatus of the second aspect of the present invention, the same benefits as the substrate transfer apparatus of the first aspect of the present invention can be obtained, and any orientation mark within a range detectable by the detection means can be used. Can correct this. And according to the preferable aspect, even if the orientation mark is misaligned in any direction of 360 °, this can be detected and corrected.
本発明の第３に係る基板搬送装置によれば、上記本発明の第２に係る基板搬送装置と同様の利益が得られる他に、半導体基板のオリエンテーションマークの方向に基づく調整だけでなく、半導体基板の水平位置の調整をも行うことができる。 According to the substrate transfer device of the third aspect of the present invention, in addition to the same benefits as the substrate transfer device of the second aspect of the present invention, not only adjustment based on the orientation mark direction of the semiconductor substrate, but also the semiconductor The horizontal position of the substrate can also be adjusted.
本発明の第４に係る基板処理装置によれば、コストダウンが可能で保守管理が容易な小型でシンプルな構造とすることができると共に、ハイスループット化した多層膜の形成が可能となる。 According to the substrate processing apparatus of the fourth aspect of the present invention, it is possible to reduce the cost and to make a small and simple structure that can be easily maintained and to form a multilayer film with high throughput.
図１及び図２において、１は搬送室で、例えばターボ分子ポンプ等の排気手段（図示されていない）によって内部を排気可能となっている。本例の搬送室１は、平面四角形状をなし、各側面部に半導体基板２を出し入れするための搬送用開口部３ａ〜３ｄが開口している。搬送室１の上面部には、着脱可能な蓋材４で気密に閉鎖された点検用開口部５が形成されている。蓋材４には、透明材料で封止された窓部６が設けられており、この窓部６上に、半導体基板２の外周縁を検出可能な検出手段７が設けられている。この検出手段７については後述する。また、搬送室１の底面部中央部には、アーム駆動機構８の上部が貫通して接続されている。
In FIGS. 1 and 2,
本発明に係る基板搬送装置は、上記搬送室１内に設けられた搬送アーム９と基板支持部材１０を備えたものとなっている。
The substrate transfer apparatus according to the present invention includes a
搬送アーム９は、第１アーム９ａ、第２アーム９ｂ及びハンド部９ｃを備え、ハンド部９ｃ上の４箇所から突出した載置ピン９ｄ上に半導体基板２を載置して搬送するものとなっている。第１アーム９ａはアーム駆動機構８に支持されており、第２アームは第１アーム９ａの先端部に水平方向に傾動可能に接続されており、ハンド部９ｃは第２アーム９ｂの先端部に水平方向に傾動可能に接続されている。第１アーム９ａは、アーム駆動機構８によって水平方向への回転駆動と垂直方向への昇降駆動が可能で、これによって搬送アーム９全体を回転駆動可能で昇降駆動可能となっている。また、第２アーム９ｂとハンド部９ｃは、それぞれアーム駆動機構８によって水平方向に傾動駆動可能となっている。そして、これらの傾動駆動により、搬送アーム９の伸縮駆動が可能となっていると共に、ハンド部９ｃを二次元方向に移動可能となっている。
The
基板支持部材１０は、搬送室１内の上面四隅部分にねじ止めされ、搬送室１内に垂下された支持柱１１の下端から搬送室１内の中央部に向かって延出した細長い棒状の部材で構成されている。各基板支持部材１０の先端部間には、ハンド部９ｃが昇降できる間隔が開けられている。また、各基板支持部材１０の先端部間の間隔は、半導体基板２の直径より狭くなっており、各基板支持部材１０の先端部上に半導体基板２の周縁部が乗せられることで、半導体基板２を載置できるようになっている。
The
前記搬送アーム９の駆動と検出手段７による検出は、例えばコンピューター等の制御部（図示されていない）で制御されるもので、以下にこの制御部による駆動制御と共に、上記本発明に係る基板搬送装置についても更に説明する。
The driving of the
図３に示される状態は、搬送アーム９が伸長して、搬送用開口部３ａから前段の成膜室へ延出し、搬送窒１内に搬入すべき半導体基板２をハンド部９ｃ上に載置した状態である。ハンド部９ｃの上面には４本の載置ピン９ｄが突出しており、半導体基板２はこの載置ピン９ｄ上に載置されている。この時、搬送アーム９は上昇位置にある。
In the state shown in FIG. 3, the
上記の状態から、ハンド部９ｃが向きを変えずに直線的に搬送室１内に引き込まれるように搬送アーム９を収縮させて半導体基板２を搬送室１内に搬入した状態が図１及び図２（ａ）に示される状態である。搬送アーム９の収縮は、ハンド部９ｃが、ハンド部９ｃ上の正しい位置に載置された半導体基板２の中心が搬送アーム９の回転中心の延長線上となる位置に移動するように行われる。このように搬送アーム９を収縮させた状態において、図２（ａ）に示されるように、ハンド部９ｃの載置ピン９ｄ上に載置されている半導体基板２の位置は基板支持部材１０より高い位置にあり、ハンド部９ｃ、第２アーム９ｂ及び第１アーム９ａは基板支持部材１０より低い位置にある。各載置ピン９ｄの位置は、上記のように収縮させた状態で搬送アーム９を回転駆動したときの各載置ピン９ｄの回転軌跡が各基板支持部材１０の先端より内側となるよう調整されている。また、搬送アーム９の回転中心は搬送室１のほぼ中央に設定されており、搬送室１は、上記収縮した状態での搬送アーム９の回転を許容する大きさとなっている。
From the above state, the state in which the
上記のように、上昇位置で収縮した状態の搬送アーム９を少なくとも３６０°回転駆動し、回転する半導体基板２の外周縁を検出手段７で検出し、外周縁の位置情報に基づいてオリエンテーションマークの方向及び半導体基板２の位置ずれを検出する。半導体基板２の位置ずれとは、ハンド部９ｃ上の半導体基板２の中心と、搬送アーム９の回転中心の延長線との水平方向のずれ（ずれ量とその方向）である。検出手段７としては、例えばレーザー変位計を用いることができる。この検出手段７は、上昇位置で収縮した搬送アーム９のハンド部９ｃ上の半導体基板２の外周縁を検出できる位置に設けられている。
As described above, the
上記のようにして半導体基板２を１回転又は複数回転させて、オリエンテーションマークの方向と、半導体基板２の位置ずれを検出した後、回転前と同じ向きに戻った搬送アーム９を、そのまま下降位置まで下降させる。この下降後の平面状態は上昇位置にあるときと同じ図１に示される状態で、側面状態は図２（ｂ）に示される状態である。
After the
上記搬送アーム９の下降は、ハンド部９ｃの載置ピン９ｄの先端が基板支持部材１０より低い位置へ移動するまで行われる。この下降途中で、ハンド部９ｃの載置ピン９ｄ上に載置されている半導体基板２の周縁部が基板支持部材１０の先端部に接し、更に搬送アーム９が下降することで、半導体基板２が基板支持部材１０上に移し置かれる。そして、搬送アーム９が下降位置まで下降し、半導体基板２が基板支持部材１０上に移し置かれた状態で、先に検出したオリエンテーションマークの方向に対してハンド部９ｃの向きが所定の向きとなるまで搬送アーム９を回転させ、図４の状態とする。この回転により、基板支持部材１０上に載置されている半導体基板２のオリエンテーションマークの向きと、ハンド部９ｃの向きとの関係が、予め設定されている所定の関係に調整される。また、先に検出した半導体基板２の位置ずれ情報に基づき、搬送アーム９の回転駆動と、第２アーム９ｂ及びハンド部９ｃの傾動駆動を複合させることで、基板載置部材１０に載置された半導体基板２とハンド部９ｃの位置ずれを是正する位置補正を行う。なお、図４は、向きの調整を分かりやすく表示するため、オリエンテーションマークの方向が極端にずれた場合を想定している。
The
上記方向と位置の調整を行った後、そのままの状態で搬送アーム９を再び上昇位置まで上昇させる。この上昇により、基板載置部材１０に載置されていた半導体基板２がハンド部９ｃの載置ピン９ｄ上に移し返される。移し返された半導体基板２は、ハンド部９ｃ上の正しい位置に、正しい方向にオリエンテーションマークを向けて載置されることになる。
After adjusting the direction and position, the
上記のようにして、半導体基板２を再びハンド部９ｃの載置ピン９ｄ上に載置して上昇位置まで上昇した搬送アーム９を、ハンド部９ｃが正しく搬出方向を向く位置まで回転駆動し、図５に示される状態とする。本例では、半導体基板２を搬入した搬出用開口部３ａから９０°ずれた搬送用開口部３ｂから半導体基板２を搬出するもので、ハンド部９ｃは搬送用開口部３ｂに直交する方向に向けられている。そして、この図５の状態から、ハンド部９ｃがその向きを変えることなく、搬送用開口部３ｂの外へ直線的に移動するように搬送アーム９を伸長させて図６に示される状態とすることで、半導体基板２を搬送室１から次段の成膜室へ搬出することができる。
As described above, the
次に、本発明の他の態様について説明する。 Next, another aspect of the present invention will be described.
例えば、前段の成膜室から次段の成膜室へと半導体基板２を搬送する場合、前段の成膜室における半導体基板２のオリエンテーションマークの方向は既知である。半導体基板２のオリエンテーションマークの方向や水平位置にさほど大きなずれを生じる恐れがない場合、検出手段７を省略すると共に、この検出手段７によるオリエンテーションマークの方向等の検出用の搬送アーム９の回転駆動を省略することができる。既知のオリエンテーションマークの方向を基準にハンド部９ｃの向きを調整する基板搬送装置として、構造を簡略化することができる。
For example, when the
例えば、オリエンテーションマークをハンド部９ｃの後方に向けて半導体基板２を搬送用開口部３ｂから搬出する必要があると仮定する。また、搬送室１への搬入時には、半導体基板２が、オリエンテーションマークをハンド部９ｃの後方から前方に向かって左側に向けてほぼ正しい位置に常に載置されるとする。この場合、搬入すべき半導体基板２をハンド部９ｃに載置した搬送アーム９を収縮させて図１及び図２（ａ）の状態とし、次いで搬送アーム９を下降位置まで下降させ、半導体基板２を基板支持部材１０上に移し置いてから図５に示される位置まで回転させる。そして、再び搬送アーム９を上昇位置へ上昇させて半導体基板２をハンド部９ｃ上に移し返すだけで、オリエンテーションマークをハンド部９ｃの後方に向けて半導体基板２をハンド部９ｃに載置し直すことができる。この場合、検出手段７が不要であるので、装置構成をより簡略で廉価なものとすることができる。また、検出手段７による検出時の搬送アーム９の回転も不要であるので、よりハイスループットな処理が可能となる。
For example, it is assumed that the
上記のように、搬送室１に搬入される半導体基板２のオリエンテーションマークの位置と向きがほぼ一定の場合、所定の領域内に移動したオリエンテーションマークの存在と向きを検出できる検出手段７を用い、向き調整の精度を向上させることもできる。例えば、検出手段７としてＣＣＤカメラを用い、搬入された半導体基板２のオリエンテーションマークの方向を画像認識できるようにする。このようにすると、画像認識できる範囲内にオリエンテーションマークが移動してくれば、オリエンテーションマークの方向のずれをも検出することができる。そして、この検出手段７によるオリエンテーションマークの方向の検出後、搬送アーム９の回転駆動により、検出した方向のずれを是正すれば、オリエンテーションマークの方向を精度よく正しい方向に維持した搬送が可能となる。また、検出手段７としてＣＣＤカメラを用いる場合、１台だけでなく、複数台用いることで検出精度を向上させることもできる。
As described above, when the position and orientation of the orientation mark of the
上記のように、搬送アーム９を回転させながらのオリエンテーションマークの方向等の検出を行わない場合、搬送アーム９が上昇位置にあるとき、ハンド部９ｃが基板支持部材１０と同等又はこれより高い位置に位置するものとすることができる。この場合、載置ピン９ｄを省略して、ハンド部９ｃ上に直接半導体基板２が載置されるようにすることもできる。
As described above, when the direction of the orientation mark or the like while rotating the
例えばＣＣＤカメラ等、所定の領域内におけるオリエンテーションマークの存在と向きを検出できる検出手段７を用いる場合でも、搬送アーム９を１又は複数回転させながら検出を行うことが好ましい。このようにすると、検出手段７で半導体基板２の外周縁を３６０°検出することができ、オリエンテーションマークの方向がどの方向にずれていても確実に検出することができる。また、検出手段７によって、３６０°に亘って半導体基板２の周縁の位置情報を得ることで、半導体基板２の水平方向の位置ずれも精度よく検出することができる。
For example, even when using detection means 7 such as a CCD camera that can detect the presence and orientation of an orientation mark in a predetermined area, it is preferable to perform detection while rotating the
図１〜図６で説明した搬送室１は、平面四角形をなしているが、三角形や五角形以上の多角形とすることもできる。また、図１〜図６で説明した搬送室１は、平面四角形の各辺を構成する総ての側面部に搬送用開口部３ａ〜３ｄが設けられたものとなっている。しかし、搬送用開口部３ａ，３ｂ，…は、上記いずれの平面形状の搬送室１とした場合でも、少なくとも二箇所の側面部に設けられていれば足る。
The
なお、基板支持部材１０は、緊急避難的な半導体基板２の仮置き場として利用することも可能である。
The
次に、本発明に係る基板搬送装置を備えた基板処理装置の一例について説明する。 Next, an example of a substrate processing apparatus provided with the substrate transfer apparatus according to the present invention will be described.
図７において、１Ａ〜１Ｃは本発明に係る基板搬送装置を備えた搬送室である。搬送室１Ａ，１Ｂは、図１〜６で説明した４箇所の搬送用開口部３ａ〜３ｄを有するもので、搬送室１Ｃは、２箇所の搬送用開口部３ａ，３ｄのみを有するものとなっている。また、１２Ａ〜１２Ｄは、搬送室１Ａ〜１Ｃを介して半導体基板２（図１〜図６参照）が搬送される成膜室である。搬送室１Ａの搬送用開口部３ｂ，３ｃと、搬送室１Ｂの搬送用開口部３ａ〜３ｄと、搬送室１Ｃの搬送用開口部３ａ，３ｄは、それぞれ隣接する成膜室１２Ａ〜１２Ｄとゲートバルブを介して接続されている。また、搬送室１Ａの搬送用開口部３ａ，３ｄは、それぞれＬＬ室等へゲートバルブを介して接続されている。
In FIG. 7,
半導体基板２は、矢印１３ａ〜１３ｊの順で搬送されるものである。つまり、まず矢印１３ａで示されるように、搬送室１Ａに設けられた搬送装置により、例えばＬＬ室などから搬送室１Ａ内に搬入された半導体基板２は、矢印１３ｂで示されるように成膜室１２Ａへと搬出される。成膜室１２Ａで処理された半導体基板２は、矢印１３ｃ，１３ｄで示されるように、搬送室１Ｂに設けられた搬送装置により、搬送室１Ａを介して成膜室１２Ｂへ搬送される。成膜室１２Ｂで処理された半導体基板２は、矢印１３ｅ，１３ｆで示されるように、搬送室１Ｃに設けられた搬送装置により、搬送室１Ｃを介して成膜室１２Ｃへ搬送される。そこでの処理後、矢印１３ｇ，１３ｈで示されるように、再び搬送室１Ｂを介して成膜室１２Ｄへ搬送され、更に処理された後、矢印１３ｉ，１３ｊで示されるように、搬送室１Ａを介してＬＬ室などへと搬出されることになる。
The
各成膜室１２Ａ〜１２Ｄでの半導体基板２の受け渡しは、各成膜室１２Ａ〜１２Ｄに図８に示されるような昇降ピン１４を備えたホルダー１５を設けておき、図９に示されるような手順で行うことができる。
The delivery of the
まず、図９（ａ）に示されるように、昇降ピン１４が上昇してホルダー１５上に突出した状態で、図１〜図６で説明した搬送アーム９を上昇位置でホルダー１５上へと伸長させ、ハンド部９ｃを昇降ピン１４の上方に位置させる。その状態が図９（ｂ）に示される状態で、ハンド部９ｃの載置ピン９ｄ上に載置された半導体基板２はホルダー１５の真上に位置し、オリエンテーションマークの方向も定められた方向と一致している。このオリエンテーションマークの位置合わせは、前述したように、ホルダー１５上への搬送前に搬送室１Ａ〜１Ｃ内で行われるものである。次に搬送アーム９を下降位置へと下降させ、ハンド部９ｃの位置を下げることで、図９（ｃ）に示されるように、半導体基板２を昇降ピン１４上に載置する。その後、搬送アーム９を収縮させて搬送室１Ａ〜１Ｃ内へ引き込むことで、図９（ｄ）に示される状態とし、昇降ピン１４を下降させることで、半導体基板２を正しい位置と方向でホルダー１５上に設置することができる。ホルダー１５上から搬送室１Ａ〜１Ｃへの半導体基板２の搬入は、これとは逆の手順で行うことができる。まず、図９（ｅ）の状態から昇降ピン１４を上昇させて図９（ｄ）の状態とし、下降位置にある搬送アーム９を伸長させて、ハンド部９ｃを半導体基板２の下側に移動させて図９（ｃ）の状態とする。その後、搬送アーム９を上昇位置へ上昇させて、図９（ｂ）に示されるようにハンド部９ｃ上に半導体基板２を載置し、搬送アーム９を収縮させることで、搬送室１Ａ〜１Ｃへ搬入することができる。
First, as shown in FIG. 9A, the
図１〜図６で説明した搬送装置は、いわば上記基板処理装置の中央の搬送室１Ｂに設けられたもので、その作動状況として説明した内容は、矢印１３ｃ，１３ｄで示される搬送室１Ｂへの搬入から搬出までの内容に相当する。搬送室１Ａ，１Ｃに設けられた搬送装置も、半導体基板２の搬送時に同様の作動をなすものである。このような基板処理装置とすれば、多数の成膜室１２Ａ，１２Ｂ，…を接続した場合でも、ハイスループットを実現しながら、半導体基板２を、オリエンテーションマークを所定の方向に向けて各成膜室１２Ａ，１２Ｂ，…へ搬送することができる。また、オリエンテーションマークの方向や半導体基板の水平位置にずれを生じても、その是正をしながら搬送することも可能となる。
The transfer apparatus described with reference to FIGS. 1 to 6 is, so to speak, provided in the transfer chamber 1B in the center of the substrate processing apparatus, and the contents described as the operation status thereof are to the transfer chamber 1B indicated by
１、１Ａ，１Ｂ，１Ｃ：搬送室、２：半導体基板、３ａ〜３ｄ：搬送用開口部、４：蓋材、５：点検用開口部、６：窓部、７：検出手段、８：アーム駆動機構、９：搬送アーム、９ａ：第１アーム９ｂ：第２アーム、９ｃ：ハンド部、９ｄ：載置ピン、１０：基板支持部材、１１：支持柱、１２Ａ〜１２Ｄ：成膜室、１３ａ〜１３ｊ：半導体基板の搬送方向を示す矢印
1, 1A, 1B, 1C: transfer chamber, 2: semiconductor substrate, 3a to 3d: transfer opening, 4: cover material, 5: inspection opening, 6: window, 7: detection means, 8: arm Drive mechanism, 9: transfer arm, 9a:
Claims (5)
上昇位置で収縮した前記搬送アームのハンド部上に載置された前記半導体基板の下側に位置し、当該搬送アームを下降させることで、前記半導体基板が前記ハンド部上から移し置かれ、再び前記搬送アームを上昇させることで、前記ハンド部上から移し置かれた前記半導体基板が前記ハンド部上へ移し返される基板支持部材と、
オリエンテーションマークの方向が既知の半導体基板を前記ハンド部上に載置した前記搬送アームを、前記ハンド部上の正しい位置に載置された前記半導体基板の中心が前記搬送アームの回転中心の延長線上となる位置に前記ハンド部が移動するように上昇位置で収縮させ、当該搬送アームを下降させて前記半導体基板を基板支持部材上に移し置き、収縮した状態で下降位置へ下降した前記搬送アームを、前記オリエンテーションマークの方向に対して前記ハンド部の向きが所定の向きとなるまで回転させた後、搬送アームを上昇させて前記基板支持部材上から前記ハンド部上へ移し返す駆動制御を行う制御部と
を有することを特徴とする基板搬送装置。 A transfer arm which is provided in the transfer chamber so as to be capable of extending, contracting, rotating and moving up and down, and which carries a semiconductor substrate placed on the hand part at the tip;
Positioned below the semiconductor substrate placed on the hand portion of the transfer arm contracted at the raised position, the semiconductor substrate is moved from the hand portion by lowering the transfer arm, and again By raising the transfer arm, the semiconductor substrate transferred from the hand unit is transferred back onto the hand unit, and a substrate support member,
The transfer arm in which the orientation of the orientation mark is known is placed on the hand unit, and the center of the semiconductor substrate placed in the correct position on the hand unit is on the extension line of the rotation center of the transfer arm. The hand arm is contracted at the raised position so that the hand part moves to the position, the transport arm is lowered, the semiconductor substrate is transferred onto the substrate support member, and the transport arm lowered to the lowered position in the contracted state is moved. Control for performing drive control of rotating the hand unit up to a predetermined direction with respect to the direction of the orientation mark and then raising the transfer arm and moving it back from the substrate support member onto the hand unit And a substrate transport apparatus.
上昇位置で収縮した前記搬送アームのハンド部上に載置された前記半導体基板のオリエンテーションマークの方向を検出する検出手段と、
上昇位置で収縮した前記搬送アームのハンド部上に載置された前記半導体基板の下側に位置し、当該搬送アームを下降させることで、前記半導体基板が前記ハンド部上から移し置かれ、再び前記搬送アームを上昇させることで、前記ハンド部上から移し置かれた前記半導体基板が前記ハンド部上へ移し返される基板支持部材と、
前記半導体基板を前記ハンド部に載置した前記搬送アームを、前記ハンド部上の正しい位置に載置された前記半導体基板の中心が前記搬送アームの回転中心の延長線上となる位置に前記ハンド部が移動するように上昇位置で収縮させ、該搬送アームのハンド部上に載置された前記半導体基板のオリエンテーションマークの方向を前記検出手段で検出した後、当該搬送アームを下降させて前記半導体基板を基板支持部材上に移し置き、収縮した状態で下降位置へ下降した前記搬送アームを、前記検出手段で検出した前記オリエンテーションマークの方向に対して前記ハンド部の向きが所定の向きとなるまで回転させた後、搬送アームを上昇させて前記基板支持部材上から前記ハンド部上へ移し返す駆動制御を行う制御部と
を有することを特徴とする基板搬送装置。 A transfer arm which is provided in the transfer chamber so as to be extendable, rotatable, and movable up and down, and which carries and transfers a semiconductor substrate on the hand part at the tip,
Detecting means for detecting a direction of an orientation mark of the semiconductor substrate placed on a hand portion of the transfer arm contracted at an elevated position;
Positioned below the semiconductor substrate placed on the hand portion of the transfer arm contracted at the raised position, the semiconductor substrate is moved from the hand portion by lowering the transfer arm, and again By raising the transfer arm, the semiconductor substrate transferred from the hand unit is transferred back onto the hand unit, and a substrate support member,
The transfer arm having the semiconductor substrate placed on the hand portion is placed at a position where the center of the semiconductor substrate placed at a correct position on the hand portion is on an extension line of the rotation center of the transfer arm. The semiconductor substrate is shrunk at the raised position so that it moves, and the direction of the orientation mark of the semiconductor substrate placed on the hand portion of the transfer arm is detected by the detecting means, and then the transfer arm is lowered to move the semiconductor substrate Is moved onto the substrate support member, and the transport arm lowered to the lowered position in the contracted state is rotated until the orientation of the hand portion becomes a predetermined direction with respect to the direction of the orientation mark detected by the detection means. And a control unit that performs drive control to raise the transfer arm and move it back from the substrate support member onto the hand unit. That substrate transport apparatus.
前記検出手段が、前記オリエンテーションマークの方向の検出と共に、前記ハンド部上に載置された前記半導体基板の中心と、前記搬送アームの回転中心の延長線との水平方向のずれである半導体基板の位置ずれをも検出可能であり、
前記制御部が、前記検出手段による前記オリエンテーションマークの方向と前記基板の位置ずれの検出後に、下降位置にある前記搬送アームのハンド部を、前記半導体基板の位置ずれを是正する方向に移動させる駆動制御をも行うことを特徴とする請求項２又は３に記載の基板搬送装置。 The transfer arm has a first arm that can be driven to rotate in the horizontal direction, a second arm that is connected to the tip of the first arm so that it can be tilted in the horizontal direction, and a horizontal direction at the tip of the second arm. And a hand portion connected to be tiltably driven,
The detecting means detects a direction of the orientation mark and detects a horizontal shift between a center of the semiconductor substrate placed on the hand portion and an extension line of a rotation center of the transfer arm. It can also detect misalignment,
Drive that moves the hand portion of the transfer arm in the lowered position in a direction to correct the positional deviation of the semiconductor substrate after the control unit detects the orientation mark direction and the positional deviation of the substrate by the detecting means. 4. The substrate transfer apparatus according to claim 2, wherein control is also performed.
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