JP2013254985A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送ロボットのアーム部の昇降範囲を大きくしつつ、最低限必要な高さ位置までアーム部を降下可能とした基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板処理装置は、内部をクリーン化可能とした筐体と、基板を搬送可能であり、筐体の内部に、筐体の底壁部に形成された凹部内に基台部が埋没された状態で配設された搬送ロボットとを備える。基台部は、基板を保持可能なハンドを有するアーム部を、昇降自在、かつ水平方向に回転自在に支持する。
【選択図】図２

Description

開示の実施形態は、基板処理装置に関する。

従来、半導体ウェハや液晶などの基板を搬送する水平多関節型の搬送ロボットの一例として、ＥＦＥＭ（Equipment Front End Module）と呼ばれる筐体内に配設されたものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

なお、ＥＦＥＭは、半導体処理装置の前面側に設けられるモジュールの一つであり、局所クリーン化された中で、基板供給部と所定の基板処理部の間で搬送ロボットを用いて基板の受け渡しを行うことができる。

搬送ロボットは、一般に、被搬送物を保持可能なハンドを有するアーム部と、アーム部を水平方向に回転自在に支持する基台部と、基台部内の縦軸に沿ってアーム部に連接した昇降部材を昇降させることにより、アーム部を昇降可能とした昇降機構とを備えている。

特開２００８−１０３７５５号公報

上述のＥＦＥＭでは、基板供給部となる基板収納容器の他に、例えば、基板の方向性を検知して整える（アライメントする）アライナ装置などのような他の装置が設けられることがある。しかも、かかる装置などは、ＥＦＥＭの設置面積を小さくする観点から、筐体内において、基板収納容器よりも上方に配置されることがある。

したがって、アライナ装置などの他装置を備えたＥＦＥＭに用いられる搬送ロボットに対し、アームの昇降範囲としては、基板を取り出すのに必要な基板収納容器の下端から上端までの間よりもさらに上方へ伸長された範囲が望まれる場合がある。

そのためには、搬送ロボットの背丈を単純に伸ばすことが考えられるが、筐体の底面から基板収納容器の下端までの高さは規格で定められている。そのため、上述した昇降機構を備えた搬送ロボットでは、必要な昇降範囲を得ようとして、アームを支持する基台部を上方へ伸ばしてしまうと、最下限まで降下したアームが、基板収納容器の下端よりも上方に位置してしまうことがある。

つまり、アームを基板収納容器の下端位置まで降下させようとすると、基台部の上面に干渉してしまうのである。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、搬送ロボットのアーム部の昇降範囲を大きくしつつ、最低限必要な高さ位置までアーム部を降下可能とした基板処理装置を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る基板処理装置は、内部をクリーン化可能とした筐体と、基板を搬送可能であり、前記筐体の内部に、当該筐体の底壁部に形成された凹部内に基台部が埋没された状態で配設された搬送ロボットとを備える。

実施形態の一態様によれば、搬送ロボットの大型化を防止しつつ、ハンドを含むアーム部の高さ方向におけるアクセス範囲を拡張することができる。

図１は、実施形態に係る搬送ロボットを具備する基板処理装置の模式的説明図である。 図２は、実施形態に係る搬送ロボットの模式的説明図である。 図３は、比較例に係る搬送ロボットの模式的説明図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する搬送ロボットおよび基板処理装置の実施形態を詳細に説明する。ただし、以下の実施形態における例示で本発明が限定されるものではない。

（基板処理装置）
先ず、実施形態に係る基板処理装置１について説明する。図１は、実施形態に係る搬送ロボット１０を具備する基板処理装置１の模式的説明図である。

図示するように、基板処理装置１は、搬送ロボット１０と、この搬送ロボット１０を内部略中央に配設した筐体２０と、筐体２０の一方の側面２１に設けられた基板供給部３と、筐体２０の他方の側面２２に設けられた基板処理部４とを備えている。なお、図中、符号１００は基板処理装置１を設置する床面を示している。

筐体２０は、気体を浄化するフィルタ２を上部に備え、このフィルタ２により浄化されてダウンフローされる清浄気流を外部と遮断して内部をクリーン化可能とした、いわゆるＥＦＥＭ（Equipment Front End Module）である。筐体２０の底壁部を形成する基台設置フレーム２３の下面には、筐体２０を床面１００から所定距離Ｄ（例えば１００ｍｍ）だけ離隔して支持できるようにした脚具２４が設けられている。

搬送ロボット１０は、被搬送物である半導体ウェハや液晶パネルなどの基板５を保持可能なハンド１１を有するアーム部１２を備えている。アーム部１２は、筐体２０の底壁部を形成する基台設置フレーム２３上に設置した基台部１３の上で、昇降自在、かつ水平方向に回転自在に支持されている。なお、搬送ロボット１０については、後に詳述する。

基板供給部３は、具体的には、複数の基板５を高さ方向に多段に収納した箱状のカセット３０と、このカセット３０の蓋を開閉して、筐体２０内へ基板５を取り出せるようにした、カセットオープナ（図示せず）とを具備している。カセット３０とカセットオープナとのセットは所定高さのテーブル３１の上に設けられ、筐体２０の一方の側面２１に所定の間隔をあけて並設されている。

他方、基板処理部４は、例えば、ＣＶＤ、エッチング、露光などといった所定の処理が基板５に対して行われるものである。本実施形態における基板処理装置１の基板処理部４には、必要な処理装置４０が、筐体２０の他方の側面２２に、各基板供給部３にそれぞれ対向して設けられている。

このように、基板供給部３と基板処理部４とは、搬送ロボット１０を挟んで互いに対向して配置されている。

また、筐体２０の内部にはアライナ装置６が設けられている。アライナ装置６は、基板供給部３のカセット３０や、基板処理部４の処理装置４０よりも上方に位置している。

かかる構成により、基板処理装置１における搬送ロボット１０は、基台部１３から上方へアーム部１２を昇降させたり、回転させたりしながら、ハンド１１に搭載した基板５を目的の位置へと搬送することができる。

すなわち、本実施形態における搬送ロボット１０は、局所クリーン化された筐体２０内において、先ず、カセット３０内の基板５を取り出し、アライナ装置６へと搬送する。アライナ装置６で基板５をアライメントをさせた後は、アライメントが終了した基板５を処理装置４０へ搬送する。そして、処理装置４０で処理が終わった基板５を、再びカセット３０に収納する。

（搬送ロボット）
ここで、本実施形態に係る搬送ロボット１０について、図２および図３を参照しながらより具体的に説明する。図２は実施形態に係る搬送ロボット１０の模式的説明図、図３は比較例に係る搬送ロボット５０の模式的説明図である。

図３に示した比較例に係る搬送ロボット５０は、実施形態に係る搬送ロボット１０に対し、基台部５３の高さ寸法や基台固定用フランジ８の取付位置が実施形態に係る搬送ロボット１０の基台部１３と異なるのみで、機能的には同じである。したがって、図３においては、実施形態に係る搬送ロボット１０と同一の構成要素には、基台部１３を除いて図２と同一の符号を付し、比較例に係る搬送ロボット５０についての説明は省略する。

図２に示すように、搬送ロボット１０は、前述したように、基板５を保持可能なハンド１１を有するアーム部１２を備えている。アーム部１２は、基端部が連結体１２０に連結された第１アーム１２１と、この第１アーム１２１の先端部に基端部が連結された第２アーム１２２と、この第２アーム１２２の先端部に基端部が連結されたハンド１１とを備えている。

なお、基板５を保持可能なハンド１１の構造としては、図２に示す本実施形態に係る搬送ロボット１０のように、基板５を搬送可能な状態に載置可能な構造とした。しかし、その他にも、例えば、図示しないが、基板５を吸着する構造としてもよいし、基板５を把持可能、または挟持可能な構造としてもよい。

第１アーム１２１は、後述する昇降機構７を介して昇降自在に設けられた連結体１２０の上端に、図示しない回動軸を介して水平方向に回動自在に連結されている。第２アーム１２２は、第１アーム１２１の先端部に、垂直方向に延在する第１回動軸１２３を介して回動自在に連結されている。そして、ハンド１１は、この第２アーム１２２の先端部に、垂直方向に延在する第２回動軸１２４を介して回動自在に連結されている。

また、搬送ロボット１０は、アーム部１２を水平方向に回転自在に支持するとともに、筐体２０の底壁部を形成する基台設置フレーム２３に設置される基台部１３と、この基台部１３の内部に設けられた以下に具体的に説明する昇降機構７とを備えている。

基台部１３は、底壁１３１と天井壁１３２と側壁１３３とから箱型に構成されている。本実施形態における基台部１３の外形形状は、平面視で四角形としているが、必ずしも四角形には限らず、適宜の多角形であってもよいし、円形であっても構わない。

基台部１３に内蔵された昇降機構７は、駆動源となるモータ７０と、モータ７０に連動連結され、基台部１３の内部に立設された縦軸である螺杆７１とを備えている。なお、モータ７０と螺杆７１とは、図示するように、モータ軸７００に設けた第１プーリ７０１と、螺杆７１の下端近傍に設けた第２プーリ７０２とを伝動ベルト７０３を介して連動連結されている。

また、昇降機構７は、さらに、アーム部１２の連結体１２０に連接するとともに、螺杆７１に螺合した昇降部材７２と、この昇降部材７２の昇降動作をガイドする一対のリニアガイド７３、７３とを備えている。リニアガイド７３は、基台部１３の底壁１３１から天井壁１３２にかけて、側壁１３３に沿って対向状態に立設している。

昇降機構７をかかる構成としたことにより、モータ７０を駆動して螺杆７１を回転させると、螺杆７１に沿って昇降部材７２が直線的に所定の昇降範囲で昇降し、基台部１３の上方に規定されたアーム部昇降範囲α内においてアーム部１２が昇降する。ここで、基台部１３の内部における昇降部材７２の昇降範囲は、基台部１３の上方に規定されたアーム部１２の昇降範囲であるアーム部昇降範囲αと略同距離に規定されている。なお、設置時の高さ方向のばらつきや、基板５の受け渡しのためには、搬送ロボット１０は基板５に対して上下方向に余裕を持ってアクセスできることが必要となるため、基台部１３の内部における昇降部材７２の昇降範囲は、実際には、アーム部昇降範囲αよりもやや大きくしている。

また、螺杆７１は、基台部１３の底壁１３１に下端が、基台部１３の天井壁１３２に上端がそれぞれ軸受７４を介して回転自在に支持されているが、支持する位置としては底壁１３１や天井壁１３２に限定されるものではない。

螺杆７１は、昇降部材７２が一定の昇降範囲で昇降できるだけの螺子部が形成されていればよく、底壁１３１と天井壁１３２との間に適宜設けたブラケットなどを介して配設されていてもよい。

なお、本実施形態における螺杆７１は、例えばボールネジシャフトなどを好適に用いることができ、昇降部材７２にはボールネジナットを設けることができる。

上記構成において、本実施形態に係る基台部１３は、図２に示すように、当該基台部１３の側面となる側壁１３３に、底壁１３１から所定高さｈとなる位置に、基台取付部としての基台固定用フランジ８を設けている。

そして、筐体２０の基台設置フレーム２３に基台収容凹部２５を形成し、この基台収容凹部２５内に、底壁１３１から基台固定用フランジ８までを埋没させた状態で基台部１３を固定している。なお、図示しないが、基台固定用フランジ８にはボルト挿通孔が設けられており、連結ボルトを介して基台固定用フランジ８と基台設置フレーム２３とを連結固定している。

すなわち、基板処理装置１では、搬送ロボット１０を筐体２０内に配設した状態において、ハンド１１がカセット３０内の最下段に収納された基板５にアクセスできるようにするために、基台部高さＨ０が予め規定されている。ここで、基台部高さＨ０とは基台設置フレーム２３の上面から基台部１３の天井壁１３２までの高さである。

他方、アライナ装置６にまでハンド１１が届くようにするためには、アーム部昇降範囲αとしては、単に、カセット３０の最下段に位置する基板５１と最上段に位置する基板５２との間の離間距離で規定される第１の昇降範囲Ｘ１だけでは足りない。すなわち、第１の昇降範囲Ｘ１よりも、所定長だけ伸長しなければならない。

なお、ここで所定長とは、カセット３０の最上段に位置する基板５２からの所定高さの寸法である。すなわち、カセット３０の最上段に位置する基板５２と、当該最上段に位置する基板５２よりも上方に設けられたアライナ装置６との間に規定される第２の昇降範囲Ｘ２に相当する離間距離である。

そこで、本実施形態に係る搬送ロボット１０は、アーム部昇降範囲αの中に第２の昇降範囲Ｘ２を確保するために、基台部１３の丈Ｈ１を第２の昇降範囲Ｘ２に相当する長さだけ長くしている。

すなわち、基台部１３の上背を、第２の昇降範囲Ｘ２に相当する長さ分だけ高くしたことにより、この延長分だけ基台部１３の内部における昇降部材７２の昇降範囲を長くとることを可能としている。

しかも、この延長した第２の昇降範囲Ｘ２に相当する長さ寸法を、基台固定用フランジ８の取付高さ寸法と同じくして、基台部１３の高さの延長分を基台設置フレーム２３の厚みｔの中で吸収している。

本実施形態では、図２に示すように、基台固定用フランジ８の取付高さとなる、底壁１３１からの所定高さｈの寸法と、基台設置フレーム２３の厚みｔの寸法とを等しくしている。したがって、図示するように、基台部１３の底面壁１３１の裏面と基台設置フレーム２３の裏面とは略面一になっている。

このように、本実施形態に係る搬送ロボット１０の基台部１３は、丈Ｈ１としては、基板処理装置１として規定される基台部高さＨ０（基台設置フレーム２３の上面から基台部１３の天井壁１３２までの高さ）よりも高く形成されている。しかし、それにも拘わらず、アーム部１２のハンド１１は、カセット３０内の最下段に収納された基板５に、基台部１３の天井壁１３２と干渉することなく円滑にアクセスすることができる。

また、勿論のことながら、アーム部昇降範囲αの中に第２の昇降範囲Ｘ２が確保されているため、アーム部１２のハンド１１はアライナ装置６にまで問題なく届く。

ここで、実施形態に係る搬送ロボット１０の基台部１３の構成を、図３に示した搬送ロボット５０と比較する。図３に示すように、比較例に係る搬送ロボット５０の基台部５３は、側壁１３３の最下端に基台固定用フランジ８が設けられている。すなわち、基台部５３は、筐体２０の基台設置フレーム２３上に載置された状態で基台固定用フランジ８を介して連結固定され、基台設置フレーム２３の上面と底面壁１３１の裏面とが当接状態にある。

すなわち、比較例に係る搬送ロボット５０は、基台部５３の丈Ｈ２を基板処理装置１として規定される基台部高さＨ０（基台設置フレーム２３の上面から基台部５３の天井壁１３２までの高さ）と等しくせざるをえない。

したがって、上述した昇降機構７（図２および図３参照）を有する限り、比較例に係る搬送ロボット５０では、アーム部昇降範囲αを、第１の昇降範囲Ｘ１よりも伸長することは難しい。つまり、比較例に係る搬送ロボット５０では、図３に示すように、第１の昇降範囲Ｘ１がそのままアーム部昇降範囲αになる。

このように、本実施形態に係る搬送ロボット１０は、基台部１３を、基台設置フレーム２３に形成した基台収容凹部２５内に、底壁１３１から所定高さｈに設定された基台固定用フランジ８までを埋没させた状態で固定している。

そのため、カセット３０よりも上方に位置するアライナ装置６にまでハンド１１が届くとともに、例えば、第１アーム１２１が基台部１３の天井壁１３２に干渉することなく、カセット３０の最下段に位置する基板５１にもアクセスすることができる。

また、基台部１３を、基台設置フレーム２３に対してこのように固定したことにより、比較例に係る搬送ロボット５０のように、基台部５３を基台設置フレーム２３上に載置した状態で固定するよりも、固定強度を高めることが可能となる。

また、アーム部昇降範囲αは、カセット３０の最下段に位置する基板５１と最上段に位置する基板５２との間の離間距離で規定される第１の昇降範囲Ｘ１と、最上段に位置する基板５２と、これよりも所定高さだけ上方に設定された位置との間の離間距離で規定される第２の昇降範囲Ｘ２とを含むこととした。

そして、第２の昇降範囲Ｘ２に応じて、底壁１３１から基台固定用フランジ８までの所定高さｈを設定している。そして、この所定高さｈを基台設置フレーム２３の厚みｔに相当する寸法以内に設定している。したがって、基台部１３の底壁１３１が基台設置フレーム２３の下方に突出することがない。

そのため、例えば、筐体２０をフォークリフトなどで搬送する場合、フォークリフトのフォークを基台設置フレーム２３の下部に差し込んでも基台部１３の底壁１３１にぶつかる虞がない。

また、本実施形態に係る搬送ロボット１０は、螺杆７１であるボールネジシャフトにおける螺子部の下端が、図２に示すように、基台設置フレーム２３の厚みｔの範囲内に位置している。そして、昇降部材７２の昇降可能な範囲の下端についても基台設置フレーム２３の厚みｔの範囲内に位置させている。

したがって、基台設置フレーム２３の上面から基台部１３の天井壁１３２までの高さである基台部高さＨ０が制限される中で、基台部１３の内部において、アーム部昇降範囲αに応じた昇降部材７２の昇降範囲を効率的に設定することができる。

上述した実施形態のさらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

例えば、本実施形態における基台固定用フランジ８の取付高さ、すなわち、底壁１３１からの所定高さｈの寸法を、基台設置フレーム２３の厚みｔの寸法と等しくしたが、必ずしも等しくする必要はない。所定高さｈの寸法は、基台設置フレーム２３の厚みｔの寸法以内に設定されていればよい。すなわち、基台部１３の底面壁１３１が基台設置フレーム２３の下方に突出しなければよい。

また、昇降機構７の構造についても、基台部１３の内部に立設された縦軸に沿ってアーム部１２に連接した昇降部材７２が昇降する構造であれば、縦軸は必ずしも上述したボールネジシャフトのような螺杆７１である必要はない。また、モータ７０のレイアウトや、螺杆７１への動力伝達構造なども、必ずしもプーリやベルト（例えば、第１プーリ７０１、第２プーリ７０２、伝動ベルト７０３）などを用いる必要もない。

１ 基板処理装置
２ フィルタ
３ 基板供給部
４ 基板処理部
５，５１，５２ 基板（被搬送物）
６ アライナ装置
７ 昇降機構
８ 基台固定用フランジ（基台取付部）
１０，５０ 搬送ロボット
１１ ハンド
１２ アーム部
１３，５３ 基台部
２０ 筐体
２３ 基台設置フレーム
３０ カセット
７１ 螺杆（縦軸）
７２ 昇降部材
α アーム部昇降範囲（昇降範囲）
Ｘ１ 第１の昇降範囲
Ｘ２ 第２の昇降範囲

Claims (5)

1. 内部をクリーン化可能とした筐体と、
   基板を搬送可能であり、前記筐体の内部に、当該筐体の底壁部に形成された凹部内に基台部が埋没された状態で配設された搬送ロボットと、
   を備えることを特徴とする基板処理装置。
2. 前記基台部は、
   前記基板を保持可能なハンドを有するアーム部を、昇降自在、かつ水平方向に回転自在に支持する
   ことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記筐体は、
   一側面には基板供給部が設けられ、他側面には、前記搬送ロボットを挟んで前記基板供給部と対向して位置する基板処理部が設けられる
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置。
4. 前記搬送ロボットは、
   前記凹部内に、前記基台部の底壁から所定高さに設定された基台取付部までが埋没した状態で固定されている
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の基板処理装置。
5. 前記基板は、高さ方向の所定領域内に多段に配設されており、
   前記アーム部の昇降範囲は、
   前記所定領域の最下段に位置する基板と、最上段に位置する基板との間の離間距離で規定される第１の昇降範囲と、
   前記最上段に位置する基板と、当該最上段に位置する基板よりも所定高さだけ上方に設定された位置との間の離間距離で規定される第２の昇降範囲と、
   を含み、
   前記基台部の底壁から前記基台取付部までの前記所定高さは、前記第２の昇降範囲に応じて設定される
   ことを特徴とする請求項４に記載の基板処理装置。

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