JP3421358B2 - 搬送方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基板をカセットから基
板ホルダに搬送する搬送方法に関する。

【０００２】近年、半導体の製造工程では数多くのプロ
セス装置が使用されている。特にＬＳＩプロセス装置で
は歩留り及び品質の向上のために自動化が進められてお
り、カセットトゥカセットで処理を行っている。

【０００３】現在自動化されている装置は、シリコン系
ＬＳＩのプロセス装置であり、シリコンで使用しないプ
ロセス装置、例えば蒸着装置や分子線結晶成長（ＭＢ
Ｅ）装置等の自動化は遅れており、カセットトゥカセッ
トで処理できる装置はない。また、ＨＥＭＴ（High Ele
ctron Mobililty Transistor）素子やＧａＡｓ（ガリウ
ム・ヒ素）ＦＥＴ（Field Effect Transistor ）等の化
合物半導体を使用したＬＳＩの開発も進められており、
分子線結晶成長や真空蒸着等の製造工程において全自動
化が望まれている。

【０００４】

【従来の技術】従来、半導体の製造プロセスは、複数の
処理をマルチチャンバ装置で行われる。マルチチャンバ
装置は、基板を自動的に搬送する搬送装置を備えてい
る。この場合、基板表面を上向きにより搬送を行う。

【０００５】一般的に、基板を搬送する方法には基板カ
セットから搬送ベルトを用いて搬送するベルト搬送と、
ロボットを使用して搬送するロボット搬送がある。ベル
ト搬送では基板カセットの任意の位置から基板を取り出
す事が出来ず、またベルトにより基板にゴミが付くた
め、現在ではロボット搬送装置の方法が有利とされてい
る。

【０００６】図６に、従来のマルチチャンバ装置の構成
図を示す。図６のマルチチャンバ装置１１は、５角形の
搬送室１２に、４つのプロセス室１３ａ〜１３ｄと１つ
のロードロック室１４がそれぞれゲートバルブ１５ａ〜
１５ｅを介して設けられる。すなわち、搬送室１２，プ
ロセス室１３ａ〜１３ｄ，及びロードロック室１４は真
空状態にされ、各空間の真空状態をゲートバルブ１５ａ
〜１５ｅにより分離する。

【０００７】搬送室１２には５枚の基板を搭載できる基
板ホルダ１６が設けられ、基板を真空中で搬送する直線
状の支持アームのロボット１７が設けられる。

【０００８】一方、ロードロック室１４は外部とゲート
バルブ１５ｆにより仕切られており、該ゲートバルブ１
５ｆの近傍には支持アームのロボット１８（搬送装置）
が配置される。また、ロボット１８の周辺には基板１９
が所定数ずつ搭載された基板カセット２０ａ，２０ｂが
位置されると共に、搬送時の基板の位置出しを行うアラ
イメント装置２１が位置される。

【０００９】このようなマルチチャンバ装置１１は、基
板が基板カセット２０ａ，２０ｂから搬送ロボット１８
を用いてアライメント装置２１に運ばれ、基板のアライ
メントを行った後、ロードロック室１４に運ばれる。ロ
ードロック室１４を真空にした後、搬送ロボット１７に
より基板を基板ホルダ１６に搬送し、その後各プロセス
室１３ａ〜１３ｄに運ばれる。プロセス終了後、基板は
ロードロック室１４を通り、基板カセット２０ａ，２０
ｂに戻され、プロセス処理は終了する。

【００１０】この場合、基板カセット２０ａ，２０ｂか
ら基板１９を取り出し、ロードロック室１４に搬送する
ロボット１８には、一般的に基板を真空吸着させる支持
アームが使用される。

【００１１】ここで、図７に、従来の基板搬送を説明す
るための図を示す。図７において、基板カセット２０
ａ，２０ｂはカセットエレベータ２２に乗せられ、上下
に移動することができ、また、ロードロック室１４内に
は基板１９を受け取るエレベータ２３を備えている。搬
送法はまず、ロボット１８の支持アーム１８ａを基板カ
セット２０ａ内に伸ばし、カセットエレベータ２２を下
げて基板を吸着させる。

【００１２】ロボット１８をロードロック室１４方向に
向けて、支持アーム１８ａを伸ばし、ロードロック室１
４内のエレベータ２３を上に動かし基板を取り上げる。
その後、ロボット１８の支持アーム１８ａを縮め、ゲー
トバルブ１５ｆを閉じ、真空引きして基板１９を搬送室
１２へ送る。

【００１３】このような搬送装置においては、支持アー
ム１８ａの断面形状は一般的に図７に示すように、薄く
直線型をしている。これは直線が最も作り易くかつ強度
的に有利なためであると共に、一般的に使用する基板カ
セット２０ａの基板ピッチが２インチから６インチ基板
において約５mmと狭いためである。

【００１４】このように、自動化された半導体プロセス
では、基板１９表面を常に上に向けて搬送されるため、
図６，図７に示す構成で基板１９の搬送を行っている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、蒸着装置や分
子線結晶成長装置（ＭＢＥ装置）等では基板表面を下向
きにしなければならない。

【００１６】ここで、蒸着装置等に使用される基板ホル
ダの構成図を示す。図８（Ａ）は全体平面図であり、図
８（Ｂ）は断面図である。図８（Ａ），（Ｂ）における
基板ホルダ２４は、４つの穴２４ａが基板１９の径より
大きめに形成され、穴２４ａの縁周に基板１９を載置す
る突起２４ｂが形成されたものである。

【００１７】このように、基板１９を基板ホルダ２４の
穴２４ａの上方から基板表面を下向きにしてセットする
ものであり、図６，図７に示すような搬送装置を使用す
ることができない。基板カセットに基板表面を下向きに
して搭載する場合も考えられるが、基板表面に支持アー
ムを接触させなければならず塵埃等の問題から好ましく
ない。

【００１８】従って、自動でカセットトゥカセットの基
板を搬送することができず、作業者が基板をセットしな
ければならず効率を向上させることができないという問
題がある。

【００１９】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、基板の複雑な搬送の自動化を図る搬送方法を提
供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記課題は、複数の基板
を平行に保持する基板カセットと、基板を表面下向きに
保持する嵌合部を有する基板ホルダとの間で、該基板の
搬送を行う搬送方法において、前記基板を吸着する吸着
部と該吸着部を支持する支持部とからなり、該吸着部の
吸着面と該支持部とが階段状に形成され、該基板の裏面
を吸着する支持アームと、該支持アームを水平移動させ
ると共に、該支持アームを前記吸着面の方向を軸に回転
させる駆動機構と、で構成した搬送装置を用いて搬送す
ることにより解決される。

【００２１】

【作用】上述のように、支持アームは、支持部及び吸着
部により構成され、吸着部は吸着面が支持部と所定の距
離を有して該支持部の先端に形成される。

【００２２】従って、支持アームにより基板の裏面を吸
着して駆動機構により吸着面の方向を軸に回転させるこ
とにより、基板ホルダの嵌合部に対する基板の表面下向
きの搭載、取り出しを、支持部が基板ホルダに接触させ
ずに行うことが可能となる。すなわち、カセットトゥカ
セットの基板搬送を全自動化することが可能となり、パ
ーティクルの低減、作業能率の向上を図ることが可能と
なる。

【００２３】

【実施例】図１に、本発明の一実施例の構成図を示す。
図１は、基板を分子線結晶成長（ＭＢＥ）させる場合を
示したもので、搬送装置３１及びＭＢＥ装置３２を示し
ている。

【００２４】まず、ＭＢＥ装置３２は、ＭＢＥ成長室４
１にゲートバルブ４２を介してロードロック室４３が取
り付けてあり、磁気結合式のトランスファロッド４４に
より上下動するホルダカセット４５上の基板ホルダ４６
（図８と同様）の搬送を行うシステムである。また、基
板ホルダ４６取り出し口にもゲートバルブ４７が取り付
けてあり、これを開閉することにより基板ホルダ４６の
取り出しを行う。また、ホルダカセット４５は磁気結合
式のトランスファロッド４４と連動しており、上下する
リフタ（図に表われず）により基板ホルダ４６の出し入
れができるようになっている。

【００２５】一方、搬送装置３１は、架台５１上で、Ｍ
ＢＥ装置３２のゲートバルブ４７近傍に、３軸３アーム
の第１のロボット５２が配置されており、ホルダカセッ
ト４５とホルダ台５３の間で基板ホルダ４６の搬送を行
う。

【００２６】ホルダ台５３には光学センサ５４が備えら
れ、基板ホルダ４６の原点検出及びアライメントを行
う。また、ホルダ台５３には第１のロボット５２から基
板ホルダ４６を受け取るために上下動するリフタ（図に
表われず）と、基板４６ａをセットするための回転機構
も装備している。

【００２７】基板ホルダ４６への基板４６ａの搭載は、
上下機構を持つ基板カセット５５ａ，５５ｂから第２の
ロボット５６（図２において説明する）により基板４６
ａを受け取り、アライメント装置５７により基板アライ
メントを行った後、基板ホルダ４６にセットする。な
お、アライメント装置５７には、図示しないが基板を受
け取るための上下機構と基板４６ａの中心を検出する光
学センサと回転台が装備されている。

【００２８】なお、図１におけるＭＢＥ装置３２は、例
えば真空蒸着装置に置換することができる。

【００２９】ここで、図２に、図１の第２のロボットの
構成図を示す。図２（Ａ）は平面図であり、図２（Ｂ）
は側面である。図２（Ａ），（Ｂ）において、第２のロ
ボット５６は、３軸３アームのロボットであり、基台６
１上に回転自在な第１〜第３のアーム６２ａ〜６２ｃを
備えた駆動機構と、第３のアーム６２ｃに内設されたモ
ータ、アクチュエータ等の回転機構６３（駆動機構に含
む）の回転軸に取り付けられた支持アーム６４により構
成される。このモータ６３は、支持アーム６４を長手方
向を軸に回転させる。

【００３０】支持アーム６４は、支持部６５ａとその先
端に形成される基板の真空吸着を行う吸着部６５ｂとが
Ｚ型形状に形成されたものである。すなわち、Ｚ型形状
とは、吸着部６５ｂの吸着面と支持部６５ａとが折曲げ
部６５ｃによる所定の距離ｄ（図８に示す基板ホルダ２
４（４６）の嵌合部である穴２４ａ（４６ａ）の深さよ
り大）で形成されたものである。

【００３１】ここで、図３に、図２による搬送動作の工
程図を示す。図３において、まず、ロボット５６の支持
アーム６４の吸着部６５ｂの基板吸着面を上に向けた状
態で基板カセット５５ａ，５５ｂに支持アーム６４を差
し込む（図３（Ａ））。この時、支持アーム６４が他の
基板に接触しないぐらいまで差し込む。

【００３２】そして、基板４６ａを吸着し少し手前に所
定量引き出し（図３（Ｂ））、基板カセット５５ａに置
いた後、支持アーム６４の折曲げ部６５ｃが基板外周よ
り内側になる様に差し込む（図３（Ｃ））。その後、基
板４６ａを吸着し、基板カセット５５ａから取り出し、
支持アーム６４を回転機構６３により回転させ、基板４
６ａの表面を下向きにする（図３（Ｄ））。

【００３３】そして、基板ホルダ４６方向にアームを伸
ばし、ホルダ台５３のリフタにより基板ホルダ４６を上
に移動させ基板４６ａを嵌合部４６ｂで受け取る（図３
（Ｅ））。

【００３４】このように、自動化で基板カセット５５ａ
から基板ホルダ４６に基板４６ａをセットすることがで
きる。

【００３５】この例では基板ホルダ４６の基板４６ａを
セットする嵌合部４６ｂが基板４６ａの大きさに対して
十分なマージンをもって設計されている場合、即ち基板
位置の精度を必要としない場合について示したため、ア
ライメント装置５７を使用しない最も簡単な方法につい
て示した。

【００３６】従って、実際の装置においては基板ホルダ
のマージンを大きく設計しない実際的な場合には、搬送
においてはアライメント装置５７を使用する場合が多
い。この場合、図３（Ｂ）の状態で基板４６ａを吸着し
た後、アライメント装置５７でアライメントを行い、そ
の後図３（Ｃ）のように受け取ることにより、同様に搬
送することができる。

【００３７】また、アライメント装置５７を用いる場合
は、アライメント装置５７部分で基板４６ａの持ち替え
を行うため無駄な動作をすることなく効率の良い基板搬
送が可能である。

【００３８】次に、図４に、図２の他の実施例の構成図
を示す。図４（Ａ）は平面図、図４（Ｂ）は側面図であ
る。図４における第２のロボット５６は、図２に示す第
３のアーム６２ｃの一端に第１の支持アーム７１を回転
機構６３を介して取り付け、他端に第２の支持アーム７
２を、該回転機構６３を介して取り付けたものである。

【００３９】第１の支持アーム７１は、支持部７１ａ
と、その先端に形成された基板の真空吸着を行う吸着部
７１ｂが、吸着面と支持部７１ａとで前述と同様に所定
の距離ｄを有するように形成される。なお、第２の支持
アーム７２は、直線状に形成されたもので先端の吸着部
７２ａにおいて真空吸着を行う。

【００４０】また、回転機構６３により、第１及び第２
の支持アーム７１，７２が共に長手方向を軸に回転す
る。

【００４１】この図４に示す第２のロボット５６を用い
る場合、図５に示すような基板停留台７３を使用する。

【００４２】ここで、図５に、図４による搬送動作の工
程図を示す。図５において、まず、第２のロボット５６
の第２の支持アーム７２の基板吸着面を上に向けた状態
で基板カセット５５ａ（５５ｂ）に第２の支持アーム７
２を差し込む（図５（Ａ））。そして、基板４６ａを吸
着部７２ａにより吸着し、基板カセット５５ａより取り
出し基板停留台７３の上に置く（図５（Ｂ））。

【００４３】次に、第１の支持アーム７１の吸着部７１
ｂで基板停留台７３より基板４６ａを受け取り（図５
（Ｃ））、その後、基板４６ａを吸着し、第１の支持ア
ーム７１を回転機構６３により回転させて、基板４６ａ
を下向きにする（図５（Ｄ））。そして、基板ホルダ４
６方向に第１の支持アーム７１を伸ばし、ホルダ台５３
のリフタにより基板ホルダ４６を上に移動させて、基板
４６ａを嵌合部４６ｂで受け取る（図５（Ｅ））。

【００４４】このように自動化で基板カセット５５ａ，
５５ｂから基板ホルダ４６に基板４６ａをセットするこ
とができる。

【００４５】なお、この例ではアライメント装置５７を
使用せず、基板停留台７３を使用した例を示したが、基
板停留台７３の役割をアライメント装置５７に行わせる
ことにより、無駄な動作をすることなく効率の良い基板
搬送を行うことができる。

【００４６】また、第１及び第２の支持アーム７１，７
２を同一のロボットで駆動する場合を示したが、別々の
ロボットで駆動してもよい。

【００４７】さらに、上記実施例は、ＭＢＥ装置もしく
は蒸着装置を例にカセットトゥカセットの搬送装置３１
を取り付けた場合を示したが、例えばロードロック室内
にホルダ台を設置しても、前記の目的を達成することが
でき、第１のロボット５２を省くことができる。また、
本発明ではＭＢＥ装置及び蒸着装置のみならず他の窪み
のある嵌合部を有する基板ホルダに基板セットを行う装
置にも適用できる。

【００４８】このように、任意の基板カセット位置より
基板を取り出すことができるカセットトゥカセットの搬
送装置を自動化することができ、化合物半導体ＬＳＩ用
のプロセス装置とし使用されている蒸着装置及びＭＢＥ
装置等を全自動の装置として使用することができる。ま
た、全自動化により、作業者を削減することができ、か
つ作業者の削減によりＬＳＩにおけるパーティクルを削
減することができる。

【００４９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、基板を吸
着する支持アームを、回転可能に支持部及び吸着部で構
成し、該吸着部を吸着面が支持部と所定の距離を有して
該支持部の先端に形成することにより、複雑な基板搬送
の自動化を図ることができ、基板の処理工程の効率を向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成図である。

【図２】図１の第２のロボットの構成図である。

【図３】図２による搬送動作の工程図である。

【図４】図２の他の実施例の構成図である。

【図５】図４による搬送動作の工程図である。

【図６】従来のマルチチャンバ装置の構成図である。

【図７】従来の基板搬送を説明するための図である。

【図８】従来の蒸着装置等に使用される基板ホルダの構
成図である。

【符号の説明】

３１ 搬送装置 ３２ ＭＢＥ装置 ４１ ＭＢＥ成長室 ４２，４７ ゲートバルブ ４３ ロードロック室 ４４ トランスファロッド ４５ ホルダカセット ４６ 基板ホルダ ４６ａ 基板 ５２ 第１のロボット ５３ ホルダ台 ５４ 光学センサ ５５ａ，５５ｂ 基板カセット ５６ 第２のロボット ５７ アライメント装置 ６２ｃ 第３のアーム ６３ 回転機構 ６４ 支持アーム ６５ａ，７１ａ 支持部 ６５ｂ，７１ｂ，７２ａ 吸着部 ７１ 第１の支持アーム ７２ 第２の支持アーム ７３ 基板停留台

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−91959（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−135015（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−312259（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−65639（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−130935（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−24440（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/68 B65G 49/06 - 49/07 H01L 21/203 H01L 21/363 B65G 1/00 - 1/20 B25J 15/00 - 15/12 H05K 13/00 - 13/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の基板（４６ａ）を平行に保持する
   基板カセット（５５ａ，５５ｂ）と、穴形状に形成さ
   れ、基板（４６ａ）を表面下向きに保持する嵌合部（４
   ６ｂ）を有する基板ホルダ（４６）との間で、該基板
   （４６ａ）の搬送を行う搬送方法において、 該基板（４６ａ）を吸着する吸着部（６５ｂ）と該吸着
   部（６５ｂ）を支持する支持部（６５ａ）とからなり、
   該吸着部（６５ｂ）の吸着面と該支持部（６５ａ）とが
   階段状に形成され、該基板（４６ａ）の裏面を吸着する
   支持アーム（６４）を他の基板に接触しない位置まで該
   基板カセット（５５ａ，５５ｂ）に差し込み、該基板
   （４６ａ）の裏面を吸着して所定量該基板（４６ａ）を
   該基板カセット（５５ａ，５５ｂ）から引き出した後、
   吸着を解除して該基板カセット（５５ａ，５５ｂ）に該
   基板（４６ａ）置く工程と、 該吸着部（６５ｂ）の吸着面の全面が該基板（４６ａ）
   の外周の内側に位置するまで、該支持アーム（６４）を
   該基板カセット（５５ａ，５５ｂ）に再度差し込んだ
   後、再度該基板（４６ａ）の裏面を吸着する工程と、 該支持アーム（６４）により吸着した該基板（４６ａ）
   を該基板カセット（５５ａ，５５ｂ）より取り出し、該
   支持アーム（６４）を、該支持アーム（６４）を水平移
   動させると共に、該支持アーム（６４）を該吸着面の方
   向を軸に回転させる駆動機構（６３）により回転させて
   該基板（４６ａ）の表面を下向きにする工程と、 該基板（４６ａ）を、該基板ホルダ（４６）の該嵌合部
   （４６ｂ）に、表面下向きに嵌合、保持させる工程と、 を含むことを特徴とする搬送方法。
2. 【請求項２】 複数の基板（４６ａ）を平行に保持する
   基板カセット（５５ａ，５５ｂ）と、穴形状に形成さ
   れ、基板（４６ａ）を表面下向きに保持する嵌合部（４
   ６ｂ）を有する基板ホルダ（４６）との間で、該基板
   （４６ａ）の搬送を行う搬送方法において、 先端に吸着部（７２ａ）が具備された直線状の、該支持
   アーム（６４）を水平移動させると共に、該支持アーム
   （６４）を該吸着面の方向を軸に回転させる駆 動機構
   （６１〜６３）により水平移動される第２の支持アーム
   （７２）により、該基板カセット（５５ａ，５５ｂ）に
   保持されている該基板（４６ａ）の裏面を表面上向きに
   して吸着する工程と、 該第２の支持アーム（７２）により吸着された該基板
   （４６ａ）を、表面上向きにして搬送し、基板停留台
   （７３）に載置する工程と、 該基板（４６ａ）を吸着する吸着部（６５ｂ）と該吸着
   部（６５ｂ）を支持する支持部（６５ａ）とからなり、
   該吸着部（６５ｂ）の吸着面と該支持部（６５ａ）とが
   階段状に形成され、該基板（４６ａ）の裏面を吸着する
   第１の支持アーム（７１）により、該基板停留台（７
   ３）上の該基板（４６ａ）の裏面を吸着させて取り出す
   工程と、 該第１の支持アーム（７１）により吸着した該基板（４
   ６ａ）を、該第１の支持アーム（７１）を該駆動機構
   （６３）により回転させて該基板（４６ａ）の表面を下
   向きにする工程と、 該基板（４６ａ）を、該基板ホルダ（４６）の該嵌合部
   （４６ｂ）に、表面下向きに嵌合、保持させる工程と、 を含むことを特徴とする搬送方法。