JP4207530B2 - 被処理体の搬送機構 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の被処理体の搬送機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体集積回路を製造するためにはウエハに対して成膜、エッチング、酸化、拡散等の各種の処理が行なわれる。そして、半導体集積回路の微細化及び高集積化によって、スループット及び歩留りを向上させるために、同一処理を行なう複数の処理装置、或いは異なる処理を行なう複数の処理室を、共通の搬送室を介して相互に結合して、ウエハを大気に晒すことなく各種工程の連続処理を可能とした、いわゆるクラスタ化された処理システムが、すでに知られている。
【０００３】
この種の処理システムにあっては、例えば処理システムの前段に設けてある被処理体の導入ポートに設置したカセット容器より搬送機構を用いて半導体ウエハを取り出してこれを処理システムの導入側搬送室内へ取り込み、そして、このウエハを、位置合わせを行うオリエンタにて位置合わせを行った後に、真空引き可能になされたロードロック室内へ搬入し、更にこのウエハを複数の真空になされた処理室が周囲に連結された真空雰囲気の共通搬送室に他の搬送機構を用いて搬入し、この共通搬送室を中心として上記ウエハを各処理室に対して順次導入して処理を連続的に行うようになっている。そして、処理済みのウエハは、例えば元の経路を通って元のカセット容器へ収容される。
【０００４】
ところで、上記したように、この種の処理システムにあっては、内部に単数、或いは複数の搬送機構を有しており、ウエハの受け渡し、及び搬送はこれらの搬送機構により自動的に行われる。
この搬送機構は、例えば水平移動、屈伸、旋回及び昇降自在になされた多関節アームよりなり、このアーム先端に設けたピックでウエハを直接的に保持して搬送位置まで水平移動してウエハを所定の位置まで搬送するようになっている。
【０００５】
上記した従来の搬送機構としては、以下のようなものが知られている。
特開平３−１９２５２号公報（特許文献１）には、回転軸に連結されたピボットアームを用いて回転運動を直接運動に変換し、スライドレールに沿って直線運動するピボットアームの先端にピックを設け、このピックで半導体ウエハを保持して搬送するようにした搬送機構が開示されている。
特開平４−１２９６８５号公報（特許文献２）には、互いに１８０度反対方向へ進退する、いわゆるフロッグレグタイプになされた２つの多関節アーム機構を旋回可能に設け、各アームの先端にウエハを保持するピックを設けて２つのウエハを搬送できるようにした搬送機構が開示されている。
特開平６−３３８５５４号公報（特許文献３）には、並設されて異軸構造になされた２つの回転軸に、それぞれ独立して屈曲する多関節アームを設け、各アームの先端のピックでウエハを搬送するようにした搬送機構が開示されている。この場合、２つのピックは互いに干渉を避けるために、互いに高さを異ならせてそれぞれアームに取り付けられている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平３−１９２５２号公報（第４−５頁、図１−図４）。
【特許文献２】
特開平４−１２９６８５号公報（第２頁、図１）。
【特許文献３】
特開平６−３３８５５４号公報（第２−３頁、図１−図３）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特許文献１に示す搬送機構にあっては、ウエハを保持するピックが１つであるため、ウエハの交換作業に時間を要する、といった問題点があった。
また、上記特許文献２に示す搬送機構にあっては、２つのピックが１８０度異なる方向に進退するような構造になっているため、処理済みのウエハを取り出して搬出し、そこに未処理のウエハを搬入するためには、この搬送機構全体を１８０度旋回する必要があり、従って、特許文献１に示す搬送機構よりはスループットが改善されているが、この場合にもウエハの交換にかなりの時間を要す、といった問題があった。
【０００８】
更に、上記特許文献３に示す搬送機構にあっては、２つのピックの水平レベル位置が異なるので、同一水平レベルの位置に対してウエハの交換を行うためには、この搬送機構自体を昇降させる昇降機構を設けなければならず、装置自体の複雑化を余儀なくされてしまう、といった問題があった。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、昇降機構を設けることなく２つの被処理体の交換等の搬送操作を迅速に行うことが可能な被処理体の搬送機構及び処理システムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、被処理体を保持して搬送するための搬送機構において、回転可能になされた第１から第３の３本の回転軸と、前記第３の回転軸に取り付けられたベース部材と、前記ベース部材に取り付けられた第１及び第２の案内レールと、前記第１の案内レールに沿って移動する第１の移動体と、前記被処理体を保持するために前記第１の移動体に連結された第１の保持部材と、前記第１の回転軸に連結される第１のアームと、前記第１のアームの回転運動を前記第１の移動体の直線運動に変換する第１の運動方向変換機構と、前記第２の案内レールに沿って移動する第２の移動体と、前記被処理体を保持するために前記第２の移動体に連結された第２の保持部材と、前記第２の回転軸に連結される第２のアームと、前記第２のアームの回転運動を前記第２の移動体の直線運動に変換する第２の運動方向変換機構とを備え、前記ベース部材の上面には前記第１の案内レールが設けられ、下面には前記第２の案内レールが設けられることを特徴とする被処理体の搬送機構である。
【００１０】
このように、旋回可能になされたベース部材に、第１及び第２の案内レールをそれぞれ設け、これらの案内レールに沿って移動する第１及び第２の移動体に被処理体を保持する第１及び第２の保持部材をそれぞれ設け、第１及び第２の回転軸の回転運動を直線運動に変換して上記各保持部材を直線移動させるようにしたので、被処理体の交換作業等の搬送操作を迅速に行うことが可能となる。
【００１１】
請求項２の発明は、被処理体を保持して搬送するための搬送機構において、回転可能になされた第１から第３の３本の回転軸と、前記第３の回転軸に取り付けられたベース部材と、前記ベース部材に取り付けられた第１及び第２の案内レールと、前記第１の案内レールに沿って移動する第１の移動体と、前記被処理体を保持するために前記第１の移動体に連結された第１の保持部材と、前記第１の回転軸に連結される第１のアームと、前記第１のアームの回転運動を前記第１の移動体の直線運動に変換する第１の運動方向変換機構と、前記第２の案内レールに沿って移動する第２の移動体と、前記被処理体を保持するために前記第２の移動体に連結された第２の保持部材と、前記第２の回転軸に連結される第２のアームと、前記第２のアームの回転運動を前記第２の移動体の直線運動に変換する第２の運動方向変換機構とを備え、前記ベース部材の上面または下面のいずれか一方には、前記第１及び第２の案内レールが設けられ、前記第１及び第２の案内レールは互いに異なった高さ位置に配置されることを特徴とする被処理体の搬送機構である。
請求項３の発明は、被処理体を保持して搬送するための搬送機構において、回転可能になされた第１から第３の３本の回転軸と、前記第３の回転軸に取り付けられたベース部材と、前記ベース部材に取り付けられた第１及び第２の案内レールと、前記第１の案内レールに沿って移動する第１の移動体と、前記被処理体を保持するために前記第１の移動体に連結された第１の保持部材と、前記第１の回転軸に連結される第１のアームと、前記第１のアームの回転運動を前記第１の移動体の直線運動に変換する第１の運動方向変換機構と、前記第２の案内レールに沿って移動する第２の移動体と、前記被処理体を保持するために前記第２の移動体に連結された第２の保持部材と、前記第２の回転軸に連結される第２のアームと、前記第２のアームの回転運動を前記第２の移動体の直線運動に変換する第２の運動方向変換機構とを備え、前記第１の運動方向変換機構は、前記第１の移動体に設けられた第１の補助案内レールと、前記第１の補助案内レールに沿って移動可能に設けられると共に前記第１のアームの先端に回動自在に取り付けられた第１の補助移動体とよりなり、前記第２の運動方向変換機構は、前記第２の移動体に設けられた第２の補助案内レールと、前記第２の補助案内レールに沿って移動可能に設けられると共に前記第２のアームの先端に回動自在に取り付けられた第２の補助移動体とよりなることを特徴とする被処理体の搬送機構である。
この場合、例えば請求項４に規定するように、前記第１及び第２の保持部材の先端には、前記被処理体を直接的に保持する第１及び第２のピックをそれぞれ有し、前記第１及び第２の保持部材の一方には、前記第１及び第２のピックを互いに実質的に同一水平レベルに位置させるための段部が形成されている。
【００１２】
また、例えば請求項５に規定するように、前記第１及び第２の案内レールは、互いに所定の角度だけ異なった方向に向けられている。
また、例えば請求項６に規定するように前記第１及び第２の案内レールは、同一平面にあると仮定した場合に互いに交差するように配置される。これによれば、搬送機構の最小旋回半径を大きくすることなく、被処理体を保持する保持部材の移動距離を大きくすることができる。
また、例えば請求項７に規定するように、前記第１と第２の案内レールの開き角度を調整するための調整手段が設けられている。
また、例えば請求項８に規定するように、前記第１と第２の補助案内レールは、前記第１と第２の案内レールに対してそれぞれ直交するように配置されている。
【００１３】
また、例えば請求項９に規定するように、前記第１から第３の回転軸は、第３の回転軸に中に第１及び第２の回転軸が並列させて異軸構造で設けられている。
請求項１０に係る発明は、被処理体を保持して搬送するための搬送機構において、回転可能になされた第１及び第２の回転軸と、前記第２の回転軸に取り付けられたベース部材と、前記ベース部材に取り付けられた案内レールと、前記案内レールに沿って移動する移動体と、前記被処理体を保持するために前記移動体に連結された保持部材と、前記第１の回転軸に連結されるアームと、前記アームの回転運動を前記移動体の直線運動に変換する運動方向変換機構とを備え、前記運動方向変換機構は、前記移動体に設けられ、且つ前記案内レールと略直交するように設けられた補助案内レールと、前記補助案内レールに沿って移動可能に設けられると共に前記アームの先端に回動自在に取り付けられた補助移動体とよりなることを特徴とする被処理体の搬送機構である。
従って、被処理体を保持する保持部材が進退動作を開始するとき、または停止するときには、保持部材の速度を小さくすることができ、且つ保持部材が進退動作中においては、その速度を速くすることができる。この結果、搬送のスループットを低下させることなく被処理体を安全確実に搬送することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る被処理体の搬送機構の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明の被処理体の搬送機構を設けた処理システムの一例を示す構成図、図２は本発明の被処理体の搬送機構を示す斜視図、図３は図２に示す搬送機構の上面図、図４は図２に示す搬送機構の下面図、図５は搬送機構の軸受構造を示す概略断面図、図６は搬送機構の動作を示す動作説明図である。
【００１５】
まず、上記処理システムについて説明する。
図１に示すように、この処理システム２は、複数、例えば４つの処理室４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄと、略六角形状の真空引き可能になされた共通搬送室６と、ロードロック機能を有する真空引き可能になされた第１及び第２ロードロック室８Ａ、８Ｂと、細長い導入側搬送室１０とを主に有している。
具体的には、略六角形状の上記共通搬送室６の４辺に上記各処理室４Ａ〜４Ｄが接合され、他側の２つの辺に、上記第１及び第２ロードロック室８Ａ、８Ｂがそれぞれ接合される。そして、この第１及び第２ロードロック室８Ａ、８Ｂに、上記導入側搬送室１０が共通に接続される。
【００１６】
上記共通搬送室６と上記４つの各処理室４Ａ〜４Ｄとの間及び上記共通搬送室６と上記第１及び第２ロードロック室８Ａ、８Ｂとの間は、それぞれ気密に開閉可能になされたゲートバルブＧが介在して接合されて、クラスタツール化されており、必要に応じて共通搬送室６内と連通可能になされている。また、上記第１及び第２各ロードロック室８Ａ、８Ｂと上記導入側搬送室１０との間にも、それぞれ気密に開閉可能になされたゲートバルブＧが介在されている。
【００１７】
上記４つの処理室４Ａ〜４Ｄ内には、それぞれ被処理体としての半導体ウエハを載置するサセプタ１２Ａ〜１２Ｄが設けられており、被処理体である半導体ウエハＷに対して同種の、或いは異種の処理を施すようになっている。そして、この共通搬送室６内においては、上記２つの各ロードロック室８Ａ、８Ｂ及び４つの各処理室４Ａ〜４Ｄにアクセスできる位置に、進退及び旋回可能になされた第２搬送機構１４が設けられており、これは２つのピック１４Ａ、１４Ｂを有しており、このピック１４Ａ、１４Ｂにウエハを保持して一度に２枚のウエハを取り扱うことができるようになっている。尚、この第２搬送機構１４の詳しい構造については後述する。
【００１８】
上記導入側搬送室１０は、横長の箱体により形成されており、この横長の一側には、被処理体である半導体ウエハを導入するための１つ乃至複数の、図示例では３つの搬入口１６が設けられ、各搬入口１６には、開閉可能になされた開閉ドア２１が設けられる。そして、この各搬入口１６に対応させて、導入ポート１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃがそれぞれ設けられ、ここにそれぞれ１つずつカセット容器２０を載置できるようになっている。各カセット容器２０には、複数枚、例えば２５枚のウエハＷを等ピッチで多段に載置して収容できるようになっている。
【００１９】
この導入側搬送室１０内には、ウエハＷをその長手方向に沿って搬送するための導入側搬送機構である第１搬送機構２２が設けられる。この第１搬送機構２２は、導入側搬送室１０内を長さ方向に沿って延びるように設けた案内レール２４上にスライド移動可能に支持されている。この案内レール２４には、移動機構として例えばエンコーダを有するリニアモータが内蔵されており、このリニアモータを駆動することにより上記第１搬送機構２２は案内レール２４に沿って移動することになる。
【００２０】
また、上記第１搬送機構２２は、上下２段に配置された２つの多関節アーム３２、３４を有している。この各多関節アーム３２、３４の先端にはそれぞれ２股状になされたピック２２Ａ、２２Ｂを取り付けており、このピック２２Ａ、２２Ｂ上にそれぞれウエハＷを直接的に保持するようになっている。従って、各多関節アーム３２、３４は、この中心より半径方向へ屈伸自在及び昇降自在になされており、また、各多関節アーム３２、３４の屈伸動作は個別に制御可能になされている。上記多関節アーム３２、３４の各回転軸は、それぞれ基台３６に対して同軸状に回転可能に連結されており、例えば基台３６に対する旋回方向へ一体的に回転できるようになっている。尚、ここで上記多関節アーム３２、３４は２つではなく、１つのみ設ける場合もある。
【００２１】
また、導入側搬送室１０の他端には、ウエハの位置合わせを行なうオリエンタ２６が設けられ、更に、導入側搬送室１０の長手方向の途中には、前記２つのロードロック室８Ａ、８Ｂがそれぞれ開閉可能になされた前記ゲートバルブＧを介して設けられる。
上記オリエンタ２６は、回転台２８を有しており、この上にウエハＷを載置した状態で回転するようになっている。この回転台２８の外周には、ウエハＷの周縁部を検出するための光学センサ３０が設けられ、これによりウエハＷの位置決め切り欠き、例えばノッチやオリエンテーションフラットの位置方向やウエハＷの中心の位置ずれ量を検出できるようになっている。
【００２２】
また、上記第１及び第２ロードロック室８Ａ、８Ｂ内には、ウエハＷを一時的に載置するためにウエハ径よりも小さい直径の載置台３８Ａ、３８Ｂがそれぞれ設置されている。そして、この処理システム２の動作全体の制御、例えば各搬送機構１４、２２やオリエンタ２６等の動作制御は、例えばマイクロコンピュータ等よりなる制御部４０により行われる。
【００２３】
次に、図２〜図６も参照して、上記共通搬送室６内に設けた第２搬送機構１４について説明する。
まず、この第２搬送機構１４は、図５に示すように、共通搬送室６の底板６Ａに形成した取付孔に気密状態で設けた３つの回転軸５０、５２、５４によって動作される。これらの３つの回転軸５０、５２、５４は、例えば特開平１１−１９８０７０号公報等にも開示されているように、各回転中心が同一となるように３軸同軸構造になされており、その中心より外側に向けて最内周回転軸（第１の回転軸）５０、中間回転軸（第３の回転軸）５２、最外周回転軸（第２の回転軸）５４として順次同軸状に構成される。そして、同軸状に隣り合う回転軸５０、５２、５４間及び最外周回転軸５２と底板６Ａの取付孔区画面との間には、それぞれ軸受５６が介設されており、各回転軸５０、５２、５４をそれぞれ個別に回転自在としている。
【００２４】
また、各回転軸５０、５２、５４の下部は、上記底板６ＡにＯリング等のシール部材５８を介して取付られたケーシング６０により気密に囲まれている。そして、上記各回転軸５０、５２、５４の下部と、ケーシング６０の内壁との間には、ロータとステータとよりなる例えばステップモータのような駆動モータ６２、６４、６６がそれぞれ設けられており、各回転軸５０、５２、５４を正逆回転し得るようになっている。
【００２５】
図２乃至図４に戻って、この第２搬送機構１４は、前述したようにウエハを直接的に保持する２つのピック１４Ａ、１４Ｂを有している。具体的には、まず、この第２搬送機構１４は、略Ｖ字形状に成形された板状のベース部材６８を有しており、このベース部材６８は、水平状態になるように中間回転軸（第３の回転軸）５２に取り付け固定され、旋回可能になされている（図５参照）。尚、ここで”第１〜第３の回転軸”の用語は、回転軸の配列位置を示すものではなく、単に３つの回転軸を形式的に区別するために用いている。上記ベース部材６８のＶ字形状は、例えばその開き角度が６０度程度に設定されている。この開き角度は、第２の搬送機構１４の回転中心に対する隣接された処理室４Ａ〜４Ｄ同士の取り付け方向及び第１と第２のロードロック室８Ａ、８Ｂの取り付け方向の開き角度と同一になるように設定されている。
【００２６】
そして、図３にも示すようにこのベース部材６８の上面の一側には、第１の案内レール７０Ａが直線状に設けられており、この第１の案内レール７０Ａにはこのレールに沿って移動可能に第１の移動体７２Ａが外れないように嵌装されている。
そして、この第１の移動体７２Ａの上面側には、Ｌ字状に成形されて、先端側が上記第１の案内レール７０Ａと略平行になるようになされた第１の保持部材７４Ａが取り付け固定されている。そして、この第１の保持部材７４Ａの先端部に上記一方のピック１４Ａが取り付けられている。
【００２７】
また、上記第１の保持部材７４Ａの基部側には、第１の運動方向変換機構７６Ａが設けられている。そして、上記最内周回転軸（第１回転軸）５０には、その基部側を連結させて第１のアーム７８Ａが取り付けられており、この第１のアーム７８Ａの先端部は上記第１の運動方向変換機構７６Ａに連結されて、この第１のアーム７８Ａの回転運動を上記第１の移動体７２Ａの直線運動に変換するようになっている。具体的には、この第１の運動方向変換機構７６Ａは、上記第１の保持部材７４Ａの基端部、すなわち第１の移動体７２Ａ側に取り付けた短い第１の補助案内レール８０Ａと、この第１の補助案内レール８０Ａに沿って移動可能に外れないように嵌装させて設けられた第１の補助移動体８２Ａとよりなり、上記第１のアーム７８Ａの先端部が、上記第１の補助移動体８２Ａの上部に回転軸８４Ａを介して回転自在に取り付けられている。この場合、上記第１の補助案内レール８０Ａは、この下部の第１の案内レール７０Ａに対して平面的に見て略直交するように配置されている。
【００２８】
このように構成することにより、上記最内周回転軸５０を回転して第１のアーム７８Ａを正逆方向へ旋回することにより、上記第１の運動方向変換機構７６Ａの第１の補助移動体８２Ａが第１の補助案内レール８０Ａ上をスライド移動し、この時、この下部の第１の移動体７２Ａは第１の案内レール７０Ａに沿ってスライド移動するので、第１の保持部材７４Ａの先端に設けたピック１４Ａは、上記第１の案内レール７０Ａに沿って前進及び後退することになる。
ここで他方のピック１４Ｂに対しても、ベース部材６８の下面側（裏面側）に全く同様な構成で取り付けられている。
【００２９】
そして、図４にも示すように上記ベース部材６８の下面（裏面）の他側には、第２の案内レール７０Ｂが直線状に設けられており、この第２の案内レール７０Ｂにはこのレールに沿って移動可能に第２の移動体７２Ｂが外れないように嵌装されている。
そして、この第２の移動体７２Ｂの上面側（図２では下面側）には、Ｌ字状に成形されて、先端側が上記第２の案内レール７０Ｂと略平行になるようになされた第２の保持部材７４Ｂが取り付け固定されている。そして、この第２の保持部材７４Ｂの先端部に上記他方のピック１４Ｂが取り付けられている。
【００３０】
また、上記第２の保持部材７４Ｂの基部側には、第２の運動方向変換機構７６Ｂが設けられている。そして、上記最外周回転軸（第２回転軸）５４には、その基部側を連結させて第２のアーム７８Ｂが取り付けられており、この第２のアーム７８Ｂの先端部は上記第２の運動方向変換機構７６Ｂに連結されて、この第２のアーム７８Ｂの回転運動を上記第２の移動体７２Ｂの直線運動に変換するようになっている。具体的には、この第２の運動方向変換機構７６Ｂは、上記第２の保持部７４Ｂの基端部、すなわち第２の移動体７２Ｂ側に取り付けた短い第２の補助案内レール８０Ｂと、この第２の補助案内レール８０Ｂに沿って移動可能に外れないように嵌装させて設けられた第２の補助移動体８２Ｂとよりなり、上記第２のアーム７８Ｂの先端部が、上記第２の補助移動体８２Ｂの上部（図２では下部）に回転軸８４Ｂを介して回転自在に取り付けられている。この場合、上記第２の補助案内レール８０Ｂは、この下部の第２の案内レール７０Ｂに対して平面的に見て略直交するように配置されている。
【００３１】
このように構成することにより、上記最外周回転軸５４を回転して第２のアーム７８Ｂを正逆方向へ旋回することにより、上記第２の運動方向変換機構７６Ｂの第２の補助移動体８２Ｂが第２の補助案内レール８０Ｂ上をスライド移動し、この時、この下部の第２の移動体７２Ｂは第２の案内レール７０Ｂに沿ってスライド移動するので、第２の保持部材７４Ｂの先端に設けたピック１４Ｂは、上記第２の案内レール７０Ｂに沿って前進及び後退することになる。
【００３２】
ここで第２の保持部材７４Ｂは、第１の保持部材７４Ａとは異なり、この第２の保持部材７４Ｂの長手方向の途中には、これを２つに切断して両者を上下に高さを異ならせて接続した段部８６が設けられており、これにより、両ピック１４Ａ、１４Ｂを互いに実質的に同一水平レベルになるようにしている。尚、この段部８６を第２の保持部材７４Ｂではなく、第１の保持部材７４Ａに設けるようにしてもよい。尚、図３及び図４から分かるように、第１、第２の案内レール７０Ａ、７０Ｂは、それらが同一平面にあると仮定したならば、それらは交差するように配置されている。従って、搬送機構の最小旋回半径を大きくすることなく、被処理体を保持する保持部材の移動距離を大きくすることができる。
【００３３】
次に、以上のように構成された本実施例の動作について説明する。
まず、図１に示すように、３つの導入ポート１８Ａ〜１８Ｃの内のいずれかの導入ポートに設置されたカセット容器２０内からは、第１の搬送機構２２を用いて未処理の半導体ウエハＷが取り出され、このウエハＷはオリエンタ２６に搬送されてここで位置合わせが行われる。
この位置合わせ後のウエハＷは、再度、第１の搬送機構２２に保持されて、第１及び第２のロードロック室８Ａ、８Ｂの内のいずれか一方のロードロック室へ搬入される。このロードロック室内のウエハＷは、共通搬送室６内に設けた本発明に係る第２の搬送機構１４を用いて予め真空状態になされている共通搬送室６内に取り込まれ、そして、このウエハＷは、４つの処理室４Ａ〜４Ｄの内の所定の処理室内に搬入されてこのウエハＷに対して所定の処理が行われる。このウエハＷを処理室内へ搬入する際には、一般的には、先に処理室内に搬入されて処理済みになっている処理済みウエハと未処理ウエハとの置き換えが行われる。このようにして、ウエハＷは、上記第２の搬送機構１４を用いて必要に応じて順次他の処理室へ搬送され、その都度、所定の処理が行われる。そして、全ての処理が完了したウエハＷは２つのロードロック室８Ａ、８Ｂの内のいずれか一方のロードロック室を介して、元のカセット容器２０内に戻されることになる。
【００３４】
次に、上記第２の搬送機構１４の動作について図２〜図６も参照して詳しく説明する。
また、第２の搬送機構１４の特定のピックが特定の方向、例えば特定の処理室やロードロック室に向くように方向付けする場合には、この中間回転軸５２を回転することによってベース部材６８を旋回させて、特定のピック、例えばピック１４Ａをその方向に向ける（図６（Ａ）参照）。この際、両ピック１４Ａ、１４Ｂを、これらの旋回方向以外の方向に対する静止状態を維持するためには、最内周回転軸５０及び最外周回転軸５４も上記中間回転軸５２と同期させて周方向に回転する。
【００３５】
そして、この状態で第１のピック１４Ａを進退させるには、最内周回転軸５０を正逆回転して第１のアーム７８Ａを正逆方向へ旋回することにより、第１の運動変換機構７６Ａの第１の補助移動体８２Ａが第１の補助案内レール８０Ａ上をスライド移動し、この時、第１の移動体７２Ａは第１の案内レール７０Ａに沿ってスライド移動するので、第１の保持部材７４Ａの先端に設けたピック１４Ａは、第１の案内レール７０Ａに沿って前進及び後退することになる。このようにして、各処理室４Ａ〜４Ｄ内や第１及び第２のロードロック室８Ａ、８Ｂ内に対してウエハＷの搬出入を行うことができる（図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）参照）。
【００３６】
また、他方のピック１４Ｂに対しては、最外周回転軸５４を正逆回転することにより、上述したと同様にピック１４Ｂを進退させることができる。従って、処理室内のウエハＷの置き換えをする場合には、一方の空のピック、例えばピック１４Ａで処理済みのウエハを受け取り、その後、ベース部材６８を６０度旋回し、他方のピック１４Ｂに保持している未処理のウエハを処理室内に搬入するように動作する。
ここで、両ピック１４Ａ、１４Ｂは略同一水平レベルに設定されているので、第２の搬送機構１４の全体を昇降させる昇降機構を設けることなく、ウエハＷの搬出入を行うことが可能となる。尚、ここで略同一水平レベルとは、処理室内等に設けられるウエハＷを受け渡しするためのリフタピン（図示せず）によって吸収することができる高さの差分は同一水平レベルに含まれるものとする。
【００３７】
また、ウエハの置き換え時には、ベース部材６８を６０度程度だけ旋回すればよいので、従来機構の場合よりもその旋回角度が少なくて済み、その分、置き換え操作を迅速に行うことができる。更には、両ピック１４Ａ、１４Ｂの開き角度、すなわち進退方向は、隣り合う２つの処理室同士の設置方向にそれぞれ向けられているので、必要な場合には、同時に２つのピック１４Ａ、１４Ｂを進退させて両処理室に対して同時にアクセスすることもできる。
尚、この両ピック１４Ａ、１４Ｂの開き角度は６０度に限定されず、０〜１８０度の任意の開き角度で設定してもよいが、いずれにしても両ピック１４Ａ、１４ＢのウエハＷが互いに干渉しないように設定する。
【００３８】
また、ベース部材６８に対する上記第１及び第２の案内レール７０Ａ、７０Ｂの取り付け位置を調整する調整手段を設けて両ピック１４Ａ、１４Ｂの開き角度を調整するようにしてもよく、これによれば取り付ける共通搬送室６の平面形状の角数に対応させて両ピック１４Ａ、１４Ｂの開き角度を調整することができる。
また、上記第１及び第２の案内レール７０Ａ、７０Ｂ及び第１及び第２の補助案内レール８０Ａ、８０Ｂの各スライド面にはパーティクルが発生し難い、例えばフッ素樹脂等の被膜を形成するのが好ましい。
【００３９】
また、上記実施例では、中間回転軸５２のベース部材６８を取り付け、最内周回転軸５０に第１のアーム７８Ａを取り付け、最外周回転軸５４に第２のアーム７８Ｂを取り付けるようにしたが、これに限定されず、例えば図７に示すように構成してもよい。図７は各回転軸と第１及び第２のアーム及びベース部材との取り付け状態の変形例を示す構成図である。すなわち、最外周回転軸５４にベース部材６８を取り付け、最内周回転軸５０に第１のアーム７８Ａを取り付け、中間回転軸５２に第２のアーム７８Ｂを取り付けるようにしてもよい。
【００４０】
この場合には、第１の案内レール７０Ａは、上記ベース部材６８の一側から起立させた第１の脚部９０Ａを介して取り付けられる。また、第２の案内レール７０Ｂは、上記ベース部材６８の他側から起立させた第２の脚部９０Ｂを介して取り付けられる。ここでこの第２の脚部の高さ（長さ）は上記第１の脚部の高さ（長さ）とは異ならせてあり、第１及び第２の案内レール７０Ａ、７０Ｂ同士が干渉しないようになっている。他の部分の構成は図２〜図５において説明したと同様である。ここでは、第１の回転軸は最内周回転軸５０となり、第２の回転軸は最外周回転軸５４となり、第３の回転軸は中間回転軸５２となる。
【００４１】
この場合には、最も大きな回転トルクが負荷されるベース部材６８が取り付けられる回転軸を、３つの回転軸５０、５２、５４の内の直径が最も大きな最外周回転軸５４としたので、図５に示す構造の搬送機構よりも、その回転動作の安定性を向上させることができる。この場合、第２の案内レール７０Ｂを第２の脚部９０Ｂに取り付ける代りに、これをベース部材６８に取り付けてもよい。
また、上記各実施例の場合には、３つの回転軸５０、５２、５４が３軸同軸構造になされている場合を例にとって説明したが、これに限定されず、例えば図８に示すような軸構造に本発明を適用してもよい。
図８は異なる軸構造の一例を示す概略断面図である。すなわち、図８に示すように、共通搬送室６の底板６Ａに支持部材９０を設け、この底板６Ａと支持部材９０とで、直径の一番大きな内部が中空状の大口径回転軸９２を、軸受９４を介して回転自在に設ける。
【００４２】
そして、上記大口径の回転軸９２内を挿通させるように並列させて２本の回転軸９６、９８をそれぞれ軸受１００、１０２を介して回転自在に設ける。これにより、２つの回転軸９６、９８は、異軸構造で並列されることになる。
そして、各回転軸９２、９６、９８の下方は、シール部材５８を介して設けたケーシング６０により気密に覆われることになる。尚、図示例では駆動モータの記載は省略している。
この場合には、大口径回転軸９２が第３の回転軸となって、これにベース部材６８（図７参照）が取り付けられる。そして、２つの回転軸９６、９８が例えば第１及び第２回転軸となって、それらに第１のアーム７８Ａ及び第２のアーム７８Ｂがそれぞれ取り付けられることになる。
【００４３】
また、上記各実施例では、第２の搬送機構１４全体は、水平方向へは移動できない構造となっているが、この第２の搬送機構１４に水平移動機構を設けてこの全体を水平方向（Ｘ軸方向）へ移動できるようにしてもよい。
また、上記した第２の搬送機構１４を、ここでは真空引き可能になされた共通搬送室６内に設けたが、これに限定されず、大気圧雰囲気の搬送室に設けてもよいし、或いは前述した水平移動機構を伴って、導入側搬送室１０に設けるようにしてもよい。
また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、これに限定されず、ガラス基板、ＬＣＤ基板等の場合にも本発明を適用できるのは勿論である。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の被処理体の搬送機構によれば次のように優れた作用効果を発揮することができる。
旋回可能になされたベース部材に、第１及び第２の案内レールをそれぞれ設け、これらの案内レールに沿って移動する第１及び第２の移動体に被処理体を保持する第１及び第２の保持部材をそれぞれ設け、第１及び第２の回転軸の回転運動を直線運動に変換して上記各保持部材を直線移動させるようにしたので、被処理体の交換作業等の搬送操作を迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の被処理体の搬送機構を設けた処理システムの一例を示す構成図である。
【図２】本発明の被処理体の搬送機構を示す斜視図である。
【図３】図２に示す搬送機構の上面図である。
【図４】図２に示す搬送機構の下面図である。
【図５】搬送機構の軸受構造を示す概略断面図である。
【図６】搬送機構の動作を示す動作説明図である。
【図７】各回転軸と第１及び第２のアーム及びベース部材との取り付け状態の変形例を示す構成図である。
【図８】異なる軸構造の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
２ 処理システム
４Ａ〜４Ｄ 処理室
６ 共通搬送室（搬送室）
８Ａ，８Ｂ ロードロック室
１０ 導入側搬送室（搬送室）
１４ 第２搬送機構
１４Ａ，１４Ｂ ピック
２２ 第１搬送機構
５０，５２，５４ 回転軸
６８ ベース部材
７０Ａ 第１の案内レール
７０Ｂ 第２の案内レール
７２Ａ 第１の移動体
７２Ｂ 第２の移動体
７４Ａ 第１の保持部材
７４Ｂ 第２の保持部材
７６Ａ 第１の運動方向変換機構
７６Ｂ 第２の運動方向変換機構
７８Ａ 第１のアーム
７８Ｂ 第２のアーム
８０Ａ 第１の補助レール
８０Ｂ 第２の補助レール
８２Ａ 第１の補助移動体
８２Ｂ 第２の補助移動体
８６ 段部
９０Ａ 第１の脚部
９０Ｂ 第２の脚部
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の被処理体の搬送機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体集積回路を製造するためにはウエハに対して成膜、エッチング、酸化、拡散等の各種の処理が行なわれる。そして、半導体集積回路の微細化及び高集積化によって、スループット及び歩留りを向上させるために、同一処理を行なう複数の処理装置、或いは異なる処理を行なう複数の処理室を、共通の搬送室を介して相互に結合して、ウエハを大気に晒すことなく各種工程の連続処理を可能とした、いわゆるクラスタ化された処理システムが、すでに知られている。
【０００３】
この種の処理システムにあっては、例えば処理システムの前段に設けてある被処理体の導入ポートに設置したカセット容器より搬送機構を用いて半導体ウエハを取り出してこれを処理システムの導入側搬送室内へ取り込み、そして、このウエハを、位置合わせを行うオリエンタにて位置合わせを行った後に、真空引き可能になされたロードロック室内へ搬入し、更にこのウエハを複数の真空になされた処理室が周囲に連結された真空雰囲気の共通搬送室に他の搬送機構を用いて搬入し、この共通搬送室を中心として上記ウエハを各処理室に対して順次導入して処理を連続的に行うようになっている。そして、処理済みのウエハは、例えば元の経路を通って元のカセット容器へ収容される。
【０００４】
ところで、上記したように、この種の処理システムにあっては、内部に単数、或いは複数の搬送機構を有しており、ウエハの受け渡し、及び搬送はこれらの搬送機構により自動的に行われる。
この搬送機構は、例えば水平移動、屈伸、旋回及び昇降自在になされた多関節アームよりなり、このアーム先端に設けたピックでウエハを直接的に保持して搬送位置まで水平移動してウエハを所定の位置まで搬送するようになっている。
【０００５】
上記した従来の搬送機構としては、以下のようなものが知られている。
特開平３−１９２５２号公報（特許文献１）には、回転軸に連結されたピボットアームを用いて回転運動を直接運動に変換し、スライドレールに沿って直線運動するピボットアームの先端にピックを設け、このピックで半導体ウエハを保持して搬送するようにした搬送機構が開示されている。
特開平４−１２９６８５号公報（特許文献２）には、互いに１８０度反対方向へ進退する、いわゆるフロッグレグタイプになされた２つの多関節アーム機構を旋回可能に設け、各アームの先端にウエハを保持するピックを設けて２つのウエハを搬送できるようにした搬送機構が開示されている。
特開平６−３３８５５４号公報（特許文献３）には、並設されて異軸構造になされた２つの回転軸に、それぞれ独立して屈曲する多関節アームを設け、各アームの先端のピックでウエハを搬送するようにした搬送機構が開示されている。この場合、２つのピックは互いに干渉を避けるために、互いに高さを異ならせてそれぞれアームに取り付けられている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平３−１９２５２号公報（第４−５頁、図１−図４）。
【特許文献２】
特開平４−１２９６８５号公報（第２頁、図１）。
【特許文献３】
特開平６−３３８５５４号公報（第２−３頁、図１−図３）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特許文献１に示す搬送機構にあっては、ウエハを保持するピックが１つであるため、ウエハの交換作業に時間を要する、といった問題点があった。
また、上記特許文献２に示す搬送機構にあっては、２つのピックが１８０度異なる方向に進退するような構造になっているため、処理済みのウエハを取り出して搬出し、そこに未処理のウエハを搬入するためには、この搬送機構全体を１８０度旋回する必要があり、従って、特許文献１に示す搬送機構よりはスループットが改善されているが、この場合にもウエハの交換にかなりの時間を要す、といった問題があった。
【０００８】
更に、上記特許文献３に示す搬送機構にあっては、２つのピックの水平レベル位置が異なるので、同一水平レベルの位置に対してウエハの交換を行うためには、この搬送機構自体を昇降させる昇降機構を設けなければならず、装置自体の複雑化を余儀なくされてしまう、といった問題があった。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、昇降機構を設けることなく２つの被処理体の交換等の搬送操作を迅速に行うことが可能な被処理体の搬送機構及び処理システムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、被処理体を保持して搬送するための搬送機構において、回転可能になされた第１から第３の３本の回転軸と、前記第３の回転軸に取り付けられたベース部材と、前記ベース部材に取り付けられた第１及び第２の案内レールと、前記第１の案内レールに沿って移動する第１の移動体と、前記被処理体を保持するために前記第１の移動体に連結された第１の保持部材と、前記第１の回転軸に連結される第１のアームと、前記第１のアームの回転運動を前記第１の移動体の直線運動に変換する第１の運動方向変換機構と、前記第２の案内レールに沿って移動する第２の移動体と、前記被処理体を保持するために前記第２の移動体に連結された第２の保持部材と、前記第２の回転軸に連結される第２のアームと、前記第２のアームの回転運動を前記第２の移動体の直線運動に変換する第２の運動方向変換機構とを備え、前記ベース部材の上面には前記第１の案内レールが設けられ、下面には前記第２の案内レールが設けられることを特徴とする被処理体の搬送機構である。
【００１０】
このように、旋回可能になされたベース部材に、第１及び第２の案内レールをそれぞれ設け、これらの案内レールに沿って移動する第１及び第２の移動体に被処理体を保持する第１及び第２の保持部材をそれぞれ設け、第１及び第２の回転軸の回転運動を直線運動に変換して上記各保持部材を直線移動させるようにしたので、被処理体の交換作業等の搬送操作を迅速に行うことが可能となる。
【００１１】
請求項２の発明は、被処理体を保持して搬送するための搬送機構において、回転可能になされた第１から第３の３本の回転軸と、前記第３の回転軸に取り付けられたベース部材と、前記ベース部材に取り付けられた第１及び第２の案内レールと、前記第１の案内レールに沿って移動する第１の移動体と、前記被処理体を保持するために前記第１の移動体に連結された第１の保持部材と、前記第１の回転軸に連結される第１のアームと、前記第１のアームの回転運動を前記第１の移動体の直線運動に変換する第１の運動方向変換機構と、前記第２の案内レールに沿って移動する第２の移動体と、前記被処理体を保持するために前記第２の移動体に連結された第２の保持部材と、前記第２の回転軸に連結される第２のアームと、前記第２のアームの回転運動を前記第２の移動体の直線運動に変換する第２の運動方向変換機構とを備え、前記ベース部材の上面または下面のいずれか一方には、前記第１及び第２の案内レールが設けられ、前記第１及び第２の案内レールは互いに異なった高さ位置に配置されることを特徴とする被処理体の搬送機構である。
請求項３の発明は、被処理体を保持して搬送するための搬送機構において、回転可能になされた第１から第３の３本の回転軸と、前記第３の回転軸に取り付けられたベース部材と、前記ベース部材に取り付けられた第１及び第２の案内レールと、前記第１の案内レールに沿って移動する第１の移動体と、前記被処理体を保持するために前記第１の移動体に連結された第１の保持部材と、前記第１の回転軸に連結される第１のアームと、前記第１のアームの回転運動を前記第１の移動体の直線運動に変換する第１の運動方向変換機構と、前記第２の案内レールに沿って移動する第２の移動体と、前記被処理体を保持するために前記第２の移動体に連結された第２の保持部材と、前記第２の回転軸に連結される第２のアームと、前記第２のアームの回転運動を前記第２の移動体の直線運動に変換する第２の運動方向変換機構とを備え、前記第１の運動方向変換機構は、前記第１の移動体に設けられた第１の補助案内レールと、前記第１の補助案内レールに沿って移動可能に設けられると共に前記第１のアームの先端に回動自在に取り付けられた第１の補助移動体とよりなり、前記第２の運動方向変換機構は、前記第２の移動体に設けられた第２の補助案内レールと、前記第２の補助案内レールに沿って移動可能に設けられると共に前記第２のアームの先端に回動自在に取り付けられた第２の補助移動体とよりなることを特徴とする被処理体の搬送機構である。
この場合、例えば請求項４に規定するように、前記第１及び第２の保持部材の先端には、前記被処理体を直接的に保持する第１及び第２のピックをそれぞれ有し、前記第１及び第２の保持部材の一方には、前記第１及び第２のピックを互いに実質的に同一水平レベルに位置させるための段部が形成されている。
【００１２】
また、例えば請求項５に規定するように、前記第１及び第２の案内レールは、互いに所定の角度だけ異なった方向に向けられている。
また、例えば請求項６に規定するように前記第１及び第２の案内レールは、同一平面にあると仮定した場合に互いに交差するように配置される。これによれば、搬送機構の最小旋回半径を大きくすることなく、被処理体を保持する保持部材の移動距離を大きくすることができる。
また、例えば請求項７に規定するように、前記第１と第２の案内レールの開き角度を調整するための調整手段が設けられている。
また、例えば請求項８に規定するように、前記第１と第２の補助案内レールは、前記第１と第２の案内レールに対してそれぞれ直交するように配置されている。
【００１３】
また、例えば請求項９に規定するように、前記第１から第３の回転軸は、第３の回転軸に中に第１及び第２の回転軸が並列させて異軸構造で設けられている。
請求項１０に係る発明は、被処理体を保持して搬送するための搬送機構において、回転可能になされた第１及び第２の回転軸と、前記第２の回転軸に取り付けられたベース部材と、前記ベース部材に取り付けられた案内レールと、前記案内レールに沿って移動する移動体と、前記被処理体を保持するために前記移動体に連結された保持部材と、前記第１の回転軸に連結されるアームと、前記アームの回転運動を前記移動体の直線運動に変換する運動方向変換機構とを備え、前記運動方向変換機構は、前記移動体に設けられ、且つ前記案内レールと略直交するように設けられた補助案内レールと、前記補助案内レールに沿って移動可能に設けられると共に前記アームの先端に回動自在に取り付けられた補助移動体とよりなることを特徴とする被処理体の搬送機構である。
従って、被処理体を保持する保持部材が進退動作を開始するとき、または停止するときには、保持部材の速度を小さくすることができ、且つ保持部材が進退動作中においては、その速度を速くすることができる。この結果、搬送のスループットを低下させることなく被処理体を安全確実に搬送することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る被処理体の搬送機構の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明の被処理体の搬送機構を設けた処理システムの一例を示す構成図、図２は本発明の被処理体の搬送機構を示す斜視図、図３は図２に示す搬送機構の上面図、図４は図２に示す搬送機構の下面図、図５は搬送機構の軸受構造を示す概略断面図、図６は搬送機構の動作を示す動作説明図である。
【００１５】
まず、上記処理システムについて説明する。
図１に示すように、この処理システム２は、複数、例えば４つの処理室４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄと、略六角形状の真空引き可能になされた共通搬送室６と、ロードロック機能を有する真空引き可能になされた第１及び第２ロードロック室８Ａ、８Ｂと、細長い導入側搬送室１０とを主に有している。
具体的には、略六角形状の上記共通搬送室６の４辺に上記各処理室４Ａ〜４Ｄが接合され、他側の２つの辺に、上記第１及び第２ロードロック室８Ａ、８Ｂがそれぞれ接合される。そして、この第１及び第２ロードロック室８Ａ、８Ｂに、上記導入側搬送室１０が共通に接続される。
【００１６】
上記共通搬送室６と上記４つの各処理室４Ａ〜４Ｄとの間及び上記共通搬送室６と上記第１及び第２ロードロック室８Ａ、８Ｂとの間は、それぞれ気密に開閉可能になされたゲートバルブＧが介在して接合されて、クラスタツール化されており、必要に応じて共通搬送室６内と連通可能になされている。また、上記第１及び第２各ロードロック室８Ａ、８Ｂと上記導入側搬送室１０との間にも、それぞれ気密に開閉可能になされたゲートバルブＧが介在されている。
【００１７】
上記４つの処理室４Ａ〜４Ｄ内には、それぞれ被処理体としての半導体ウエハを載置するサセプタ１２Ａ〜１２Ｄが設けられており、被処理体である半導体ウエハＷに対して同種の、或いは異種の処理を施すようになっている。そして、この共通搬送室６内においては、上記２つの各ロードロック室８Ａ、８Ｂ及び４つの各処理室４Ａ〜４Ｄにアクセスできる位置に、進退及び旋回可能になされた第２搬送機構１４が設けられており、これは２つのピック１４Ａ、１４Ｂを有しており、このピック１４Ａ、１４Ｂにウエハを保持して一度に２枚のウエハを取り扱うことができるようになっている。尚、この第２搬送機構１４の詳しい構造については後述する。
【００１８】
上記導入側搬送室１０は、横長の箱体により形成されており、この横長の一側には、被処理体である半導体ウエハを導入するための１つ乃至複数の、図示例では３つの搬入口１６が設けられ、各搬入口１６には、開閉可能になされた開閉ドア２１が設けられる。そして、この各搬入口１６に対応させて、導入ポート１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃがそれぞれ設けられ、ここにそれぞれ１つずつカセット容器２０を載置できるようになっている。各カセット容器２０には、複数枚、例えば２５枚のウエハＷを等ピッチで多段に載置して収容できるようになっている。
【００１９】
この導入側搬送室１０内には、ウエハＷをその長手方向に沿って搬送するための導入側搬送機構である第１搬送機構２２が設けられる。この第１搬送機構２２は、導入側搬送室１０内を長さ方向に沿って延びるように設けた案内レール２４上にスライド移動可能に支持されている。この案内レール２４には、移動機構として例えばエンコーダを有するリニアモータが内蔵されており、このリニアモータを駆動することにより上記第１搬送機構２２は案内レール２４に沿って移動することになる。
【００２０】
また、上記第１搬送機構２２は、上下２段に配置された２つの多関節アーム３２、３４を有している。この各多関節アーム３２、３４の先端にはそれぞれ２股状になされたピック２２Ａ、２２Ｂを取り付けており、このピック２２Ａ、２２Ｂ上にそれぞれウエハＷを直接的に保持するようになっている。従って、各多関節アーム３２、３４は、この中心より半径方向へ屈伸自在及び昇降自在になされており、また、各多関節アーム３２、３４の屈伸動作は個別に制御可能になされている。上記多関節アーム３２、３４の各回転軸は、それぞれ基台３６に対して同軸状に回転可能に連結されており、例えば基台３６に対する旋回方向へ一体的に回転できるようになっている。尚、ここで上記多関節アーム３２、３４は２つではなく、１つのみ設ける場合もある。
【００２１】
また、導入側搬送室１０の他端には、ウエハの位置合わせを行なうオリエンタ２６が設けられ、更に、導入側搬送室１０の長手方向の途中には、前記２つのロードロック室８Ａ、８Ｂがそれぞれ開閉可能になされた前記ゲートバルブＧを介して設けられる。
上記オリエンタ２６は、回転台２８を有しており、この上にウエハＷを載置した状態で回転するようになっている。この回転台２８の外周には、ウエハＷの周縁部を検出するための光学センサ３０が設けられ、これによりウエハＷの位置決め切り欠き、例えばノッチやオリエンテーションフラットの位置方向やウエハＷの中心の位置ずれ量を検出できるようになっている。
【００２２】
また、上記第１及び第２ロードロック室８Ａ、８Ｂ内には、ウエハＷを一時的に載置するためにウエハ径よりも小さい直径の載置台３８Ａ、３８Ｂがそれぞれ設置されている。そして、この処理システム２の動作全体の制御、例えば各搬送機構１４、２２やオリエンタ２６等の動作制御は、例えばマイクロコンピュータ等よりなる制御部４０により行われる。
【００２３】
次に、図２〜図６も参照して、上記共通搬送室６内に設けた第２搬送機構１４について説明する。
まず、この第２搬送機構１４は、図５に示すように、共通搬送室６の底板６Ａに形成した取付孔に気密状態で設けた３つの回転軸５０、５２、５４によって動作される。これらの３つの回転軸５０、５２、５４は、例えば特開平１１−１９８０７０号公報等にも開示されているように、各回転中心が同一となるように３軸同軸構造になされており、その中心より外側に向けて最内周回転軸（第１の回転軸）５０、中間回転軸（第３の回転軸）５２、最外周回転軸（第２の回転軸）５４として順次同軸状に構成される。そして、同軸状に隣り合う回転軸５０、５２、５４間及び最外周回転軸５２と底板６Ａの取付孔区画面との間には、それぞれ軸受５６が介設されており、各回転軸５０、５２、５４をそれぞれ個別に回転自在としている。
【００２４】
また、各回転軸５０、５２、５４の下部は、上記底板６ＡにＯリング等のシール部材５８を介して取付られたケーシング６０により気密に囲まれている。そして、上記各回転軸５０、５２、５４の下部と、ケーシング６０の内壁との間には、ロータとステータとよりなる例えばステップモータのような駆動モータ６２、６４、６６がそれぞれ設けられており、各回転軸５０、５２、５４を正逆回転し得るようになっている。
【００２５】
図２乃至図４に戻って、この第２搬送機構１４は、前述したようにウエハを直接的に保持する２つのピック１４Ａ、１４Ｂを有している。具体的には、まず、この第２搬送機構１４は、略Ｖ字形状に成形された板状のベース部材６８を有しており、このベース部材６８は、水平状態になるように中間回転軸（第３の回転軸）５２に取り付け固定され、旋回可能になされている（図５参照）。尚、ここで”第１〜第３の回転軸”の用語は、回転軸の配列位置を示すものではなく、単に３つの回転軸を形式的に区別するために用いている。上記ベース部材６８のＶ字形状は、例えばその開き角度が６０度程度に設定されている。この開き角度は、第２の搬送機構１４の回転中心に対する隣接された処理室４Ａ〜４Ｄ同士の取り付け方向及び第１と第２のロードロック室８Ａ、８Ｂの取り付け方向の開き角度と同一になるように設定されている。
【００２６】
そして、図３にも示すようにこのベース部材６８の上面の一側には、第１の案内レール７０Ａが直線状に設けられており、この第１の案内レール７０Ａにはこのレールに沿って移動可能に第１の移動体７２Ａが外れないように嵌装されている。
そして、この第１の移動体７２Ａの上面側には、Ｌ字状に成形されて、先端側が上記第１の案内レール７０Ａと略平行になるようになされた第１の保持部材７４Ａが取り付け固定されている。そして、この第１の保持部材７４Ａの先端部に上記一方のピック１４Ａが取り付けられている。
【００２７】
また、上記第１の保持部材７４Ａの基部側には、第１の運動方向変換機構７６Ａが設けられている。そして、上記最内周回転軸（第１回転軸）５０には、その基部側を連結させて第１のアーム７８Ａが取り付けられており、この第１のアーム７８Ａの先端部は上記第１の運動方向変換機構７６Ａに連結されて、この第１のアーム７８Ａの回転運動を上記第１の移動体７２Ａの直線運動に変換するようになっている。具体的には、この第１の運動方向変換機構７６Ａは、上記第１の保持部材７４Ａの基端部、すなわち第１の移動体７２Ａ側に取り付けた短い第１の補助案内レール８０Ａと、この第１の補助案内レール８０Ａに沿って移動可能に外れないように嵌装させて設けられた第１の補助移動体８２Ａとよりなり、上記第１のアーム７８Ａの先端部が、上記第１の補助移動体８２Ａの上部に回転軸８４Ａを介して回転自在に取り付けられている。この場合、上記第１の補助案内レール８０Ａは、この下部の第１の案内レール７０Ａに対して平面的に見て略直交するように配置されている。
【００２８】
このように構成することにより、上記最内周回転軸５０を回転して第１のアーム７８Ａを正逆方向へ旋回することにより、上記第１の運動方向変換機構７６Ａの第１の補助移動体８２Ａが第１の補助案内レール８０Ａ上をスライド移動し、この時、この下部の第１の移動体７２Ａは第１の案内レール７０Ａに沿ってスライド移動するので、第１の保持部材７４Ａの先端に設けたピック１４Ａは、上記第１の案内レール７０Ａに沿って前進及び後退することになる。
ここで他方のピック１４Ｂに対しても、ベース部材６８の下面側（裏面側）に全く同様な構成で取り付けられている。
【００２９】
そして、図４にも示すように上記ベース部材６８の下面（裏面）の他側には、第２の案内レール７０Ｂが直線状に設けられており、この第２の案内レール７０Ｂにはこのレールに沿って移動可能に第２の移動体７２Ｂが外れないように嵌装されている。
そして、この第２の移動体７２Ｂの上面側（図２では下面側）には、Ｌ字状に成形されて、先端側が上記第２の案内レール７０Ｂと略平行になるようになされた第２の保持部材７４Ｂが取り付け固定されている。そして、この第２の保持部材７４Ｂの先端部に上記他方のピック１４Ｂが取り付けられている。
【００３０】
また、上記第２の保持部材７４Ｂの基部側には、第２の運動方向変換機構７６Ｂが設けられている。そして、上記最外周回転軸（第２回転軸）５４には、その基部側を連結させて第２のアーム７８Ｂが取り付けられており、この第２のアーム７８Ｂの先端部は上記第２の運動方向変換機構７６Ｂに連結されて、この第２のアーム７８Ｂの回転運動を上記第２の移動体７２Ｂの直線運動に変換するようになっている。具体的には、この第２の運動方向変換機構７６Ｂは、上記第２の保持部７４Ｂの基端部、すなわち第２の移動体７２Ｂ側に取り付けた短い第２の補助案内レール８０Ｂと、この第２の補助案内レール８０Ｂに沿って移動可能に外れないように嵌装させて設けられた第２の補助移動体８２Ｂとよりなり、上記第２のアーム７８Ｂの先端部が、上記第２の補助移動体８２Ｂの上部（図２では下部）に回転軸８４Ｂを介して回転自在に取り付けられている。この場合、上記第２の補助案内レール８０Ｂは、この下部の第２の案内レール７０Ｂに対して平面的に見て略直交するように配置されている。
【００３１】
このように構成することにより、上記最外周回転軸５４を回転して第２のアーム７８Ｂを正逆方向へ旋回することにより、上記第２の運動方向変換機構７６Ｂの第２の補助移動体８２Ｂが第２の補助案内レール８０Ｂ上をスライド移動し、この時、この下部の第２の移動体７２Ｂは第２の案内レール７０Ｂに沿ってスライド移動するので、第２の保持部材７４Ｂの先端に設けたピック１４Ｂは、上記第２の案内レール７０Ｂに沿って前進及び後退することになる。
【００３２】
ここで第２の保持部材７４Ｂは、第１の保持部材７４Ａとは異なり、この第２の保持部材７４Ｂの長手方向の途中には、これを２つに切断して両者を上下に高さを異ならせて接続した段部８６が設けられており、これにより、両ピック１４Ａ、１４Ｂを互いに実質的に同一水平レベルになるようにしている。尚、この段部８６を第２の保持部材７４Ｂではなく、第１の保持部材７４Ａに設けるようにしてもよい。尚、図３及び図４から分かるように、第１、第２の案内レール７０Ａ、７０Ｂは、それらが同一平面にあると仮定したならば、それらは交差するように配置されている。従って、搬送機構の最小旋回半径を大きくすることなく、被処理体を保持する保持部材の移動距離を大きくすることができる。
【００３３】
次に、以上のように構成された本実施例の動作について説明する。
まず、図１に示すように、３つの導入ポート１８Ａ〜１８Ｃの内のいずれかの導入ポートに設置されたカセット容器２０内からは、第１の搬送機構２２を用いて未処理の半導体ウエハＷが取り出され、このウエハＷはオリエンタ２６に搬送されてここで位置合わせが行われる。
この位置合わせ後のウエハＷは、再度、第１の搬送機構２２に保持されて、第１及び第２のロードロック室８Ａ、８Ｂの内のいずれか一方のロードロック室へ搬入される。このロードロック室内のウエハＷは、共通搬送室６内に設けた本発明に係る第２の搬送機構１４を用いて予め真空状態になされている共通搬送室６内に取り込まれ、そして、このウエハＷは、４つの処理室４Ａ〜４Ｄの内の所定の処理室内に搬入されてこのウエハＷに対して所定の処理が行われる。このウエハＷを処理室内へ搬入する際には、一般的には、先に処理室内に搬入されて処理済みになっている処理済みウエハと未処理ウエハとの置き換えが行われる。このようにして、ウエハＷは、上記第２の搬送機構１４を用いて必要に応じて順次他の処理室へ搬送され、その都度、所定の処理が行われる。そして、全ての処理が完了したウエハＷは２つのロードロック室８Ａ、８Ｂの内のいずれか一方のロードロック室を介して、元のカセット容器２０内に戻されることになる。
【００３４】
次に、上記第２の搬送機構１４の動作について図２〜図６も参照して詳しく説明する。
また、第２の搬送機構１４の特定のピックが特定の方向、例えば特定の処理室やロードロック室に向くように方向付けする場合には、この中間回転軸５２を回転することによってベース部材６８を旋回させて、特定のピック、例えばピック１４Ａをその方向に向ける（図６（Ａ）参照）。この際、両ピック１４Ａ、１４Ｂを、これらの旋回方向以外の方向に対する静止状態を維持するためには、最内周回転軸５０及び最外周回転軸５４も上記中間回転軸５２と同期させて周方向に回転する。
【００３５】
そして、この状態で第１のピック１４Ａを進退させるには、最内周回転軸５０を正逆回転して第１のアーム７８Ａを正逆方向へ旋回することにより、第１の運動変換機構７６Ａの第１の補助移動体８２Ａが第１の補助案内レール８０Ａ上をスライド移動し、この時、第１の移動体７２Ａは第１の案内レール７０Ａに沿ってスライド移動するので、第１の保持部材７４Ａの先端に設けたピック１４Ａは、第１の案内レール７０Ａに沿って前進及び後退することになる。このようにして、各処理室４Ａ〜４Ｄ内や第１及び第２のロードロック室８Ａ、８Ｂ内に対してウエハＷの搬出入を行うことができる（図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）参照）。
【００３６】
また、他方のピック１４Ｂに対しては、最外周回転軸５４を正逆回転することにより、上述したと同様にピック１４Ｂを進退させることができる。従って、処理室内のウエハＷの置き換えをする場合には、一方の空のピック、例えばピック１４Ａで処理済みのウエハを受け取り、その後、ベース部材６８を６０度旋回し、他方のピック１４Ｂに保持している未処理のウエハを処理室内に搬入するように動作する。
ここで、両ピック１４Ａ、１４Ｂは略同一水平レベルに設定されているので、第２の搬送機構１４の全体を昇降させる昇降機構を設けることなく、ウエハＷの搬出入を行うことが可能となる。尚、ここで略同一水平レベルとは、処理室内等に設けられるウエハＷを受け渡しするためのリフタピン（図示せず）によって吸収することができる高さの差分は同一水平レベルに含まれるものとする。
【００３７】
また、ウエハの置き換え時には、ベース部材６８を６０度程度だけ旋回すればよいので、従来機構の場合よりもその旋回角度が少なくて済み、その分、置き換え操作を迅速に行うことができる。更には、両ピック１４Ａ、１４Ｂの開き角度、すなわち進退方向は、隣り合う２つの処理室同士の設置方向にそれぞれ向けられているので、必要な場合には、同時に２つのピック１４Ａ、１４Ｂを進退させて両処理室に対して同時にアクセスすることもできる。
尚、この両ピック１４Ａ、１４Ｂの開き角度は６０度に限定されず、０〜１８０度の任意の開き角度で設定してもよいが、いずれにしても両ピック１４Ａ、１４ＢのウエハＷが互いに干渉しないように設定する。
【００３８】
また、ベース部材６８に対する上記第１及び第２の案内レール７０Ａ、７０Ｂの取り付け位置を調整する調整手段を設けて両ピック１４Ａ、１４Ｂの開き角度を調整するようにしてもよく、これによれば取り付ける共通搬送室６の平面形状の角数に対応させて両ピック１４Ａ、１４Ｂの開き角度を調整することができる。
また、上記第１及び第２の案内レール７０Ａ、７０Ｂ及び第１及び第２の補助案内レール８０Ａ、８０Ｂの各スライド面にはパーティクルが発生し難い、例えばフッ素樹脂等の被膜を形成するのが好ましい。
【００３９】
また、上記実施例では、中間回転軸５２のベース部材６８を取り付け、最内周回転軸５０に第１のアーム７８Ａを取り付け、最外周回転軸５４に第２のアーム７８Ｂを取り付けるようにしたが、これに限定されず、例えば図７に示すように構成してもよい。図７は各回転軸と第１及び第２のアーム及びベース部材との取り付け状態の変形例を示す構成図である。すなわち、最外周回転軸５４にベース部材６８を取り付け、最内周回転軸５０に第１のアーム７８Ａを取り付け、中間回転軸５２に第２のアーム７８Ｂを取り付けるようにしてもよい。
【００４０】
この場合には、第１の案内レール７０Ａは、上記ベース部材６８の一側から起立させた第１の脚部９０Ａを介して取り付けられる。また、第２の案内レール７０Ｂは、上記ベース部材６８の他側から起立させた第２の脚部９０Ｂを介して取り付けられる。ここでこの第２の脚部の高さ（長さ）は上記第１の脚部の高さ（長さ）とは異ならせてあり、第１及び第２の案内レール７０Ａ、７０Ｂ同士が干渉しないようになっている。他の部分の構成は図２〜図５において説明したと同様である。ここでは、第１の回転軸は最内周回転軸５０となり、第２の回転軸は最外周回転軸５４となり、第３の回転軸は中間回転軸５２となる。
【００４１】
この場合には、最も大きな回転トルクが負荷されるベース部材６８が取り付けられる回転軸を、３つの回転軸５０、５２、５４の内の直径が最も大きな最外周回転軸５４としたので、図５に示す構造の搬送機構よりも、その回転動作の安定性を向上させることができる。この場合、第２の案内レール７０Ｂを第２の脚部９０Ｂに取り付ける代りに、これをベース部材６８に取り付けてもよい。
また、上記各実施例の場合には、３つの回転軸５０、５２、５４が３軸同軸構造になされている場合を例にとって説明したが、これに限定されず、例えば図８に示すような軸構造に本発明を適用してもよい。
図８は異なる軸構造の一例を示す概略断面図である。すなわち、図８に示すように、共通搬送室６の底板６Ａに支持部材９０を設け、この底板６Ａと支持部材９０とで、直径の一番大きな内部が中空状の大口径回転軸９２を、軸受９４を介して回転自在に設ける。
【００４２】
そして、上記大口径の回転軸９２内を挿通させるように並列させて２本の回転軸９６、９８をそれぞれ軸受１００、１０２を介して回転自在に設ける。これにより、２つの回転軸９６、９８は、異軸構造で並列されることになる。
そして、各回転軸９２、９６、９８の下方は、シール部材５８を介して設けたケーシング６０により気密に覆われることになる。尚、図示例では駆動モータの記載は省略している。
この場合には、大口径回転軸９２が第３の回転軸となって、これにベース部材６８（図７参照）が取り付けられる。そして、２つの回転軸９６、９８が例えば第１及び第２回転軸となって、それらに第１のアーム７８Ａ及び第２のアーム７８Ｂがそれぞれ取り付けられることになる。
【００４３】
また、上記各実施例では、第２の搬送機構１４全体は、水平方向へは移動できない構造となっているが、この第２の搬送機構１４に水平移動機構を設けてこの全体を水平方向（Ｘ軸方向）へ移動できるようにしてもよい。
また、上記した第２の搬送機構１４を、ここでは真空引き可能になされた共通搬送室６内に設けたが、これに限定されず、大気圧雰囲気の搬送室に設けてもよいし、或いは前述した水平移動機構を伴って、導入側搬送室１０に設けるようにしてもよい。
また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、これに限定されず、ガラス基板、ＬＣＤ基板等の場合にも本発明を適用できるのは勿論である。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の被処理体の搬送機構によれば次のように優れた作用効果を発揮することができる。
旋回可能になされたベース部材に、第１及び第２の案内レールをそれぞれ設け、これらの案内レールに沿って移動する第１及び第２の移動体に被処理体を保持する第１及び第２の保持部材をそれぞれ設け、第１及び第２の回転軸の回転運動を直線運動に変換して上記各保持部材を直線移動させるようにしたので、被処理体の交換作業等の搬送操作を迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の被処理体の搬送機構を設けた処理システムの一例を示す構成図である。
【図２】本発明の被処理体の搬送機構を示す斜視図である。
【図３】図２に示す搬送機構の上面図である。
【図４】図２に示す搬送機構の下面図である。
【図５】搬送機構の軸受構造を示す概略断面図である。
【図６】搬送機構の動作を示す動作説明図である。
【図７】各回転軸と第１及び第２のアーム及びベース部材との取り付け状態の変形例を示す構成図である。
【図８】異なる軸構造の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
２ 処理システム
４Ａ〜４Ｄ 処理室
６ 共通搬送室（搬送室）
８Ａ，８Ｂ ロードロック室
１０ 導入側搬送室（搬送室）
１４ 第２搬送機構
１４Ａ，１４Ｂ ピック
２２ 第１搬送機構
５０，５２，５４ 回転軸
６８ ベース部材
７０Ａ 第１の案内レール
７０Ｂ 第２の案内レール
７２Ａ 第１の移動体
７２Ｂ 第２の移動体
７４Ａ 第１の保持部材
７４Ｂ 第２の保持部材
７６Ａ 第１の運動方向変換機構
７６Ｂ 第２の運動方向変換機構
７８Ａ 第１のアーム
７８Ｂ 第２のアーム
８０Ａ 第１の補助レール
８０Ｂ 第２の補助レール
８２Ａ 第１の補助移動体
８２Ｂ 第２の補助移動体
８６ 段部
９０Ａ 第１の脚部
９０Ｂ 第２の脚部
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
Claims (10)
- 被処理体を保持して搬送するための搬送機構において、
回転可能になされた第１から第３の３本の回転軸と、
前記第３の回転軸に取り付けられたベース部材と、
前記ベース部材に取り付けられた第１及び第２の案内レールと、
前記第１の案内レールに沿って移動する第１の移動体と、
前記被処理体を保持するために前記第１の移動体に連結された第１の保持部材と、
前記第１の回転軸に連結される第１のアームと、
前記第１のアームの回転運動を前記第１の移動体の直線運動に変換する第１の運動方向変換機構と、
前記第２の案内レールに沿って移動する第２の移動体と、
前記被処理体を保持するために前記第２の移動体に連結された第２の保持部材と、
前記第２の回転軸に連結される第２のアームと、
前記第２のアームの回転運動を前記第２の移動体の直線運動に変換する第２の運動方向変換機構とを備え、
前記ベース部材の上面には前記第１の案内レールが設けられ、下面には前記第２の案内レールが設けられることを特徴とする被処理体の搬送機構。 - 被処理体を保持して搬送するための搬送機構において、
回転可能になされた第１から第３の３本の回転軸と、
前記第３の回転軸に取り付けられたベース部材と、
前記ベース部材に取り付けられた第１及び第２の案内レールと、
前記第１の案内レールに沿って移動する第１の移動体と、
前記被処理体を保持するために前記第１の移動体に連結された第１の保持部材と、
前記第１の回転軸に連結される第１のアームと、
前記第１のアームの回転運動を前記第１の移動体の直線運動に変換する第１の運動方向変換機構と、
前記第２の案内レールに沿って移動する第２の移動体と、
前記被処理体を保持するために前記第２の移動体に連結された第２の保持部材と、
前記第２の回転軸に連結される第２のアームと、
前記第２のアームの回転運動を前記第２の移動体の直線運動に変換する第２の運動方向変換機構とを備え、
前記ベース部材の上面または下面のいずれか一方には、前記第１及び第２の案内レールが設けられ、前記第１及び第２の案内レールは互いに異なった高さ位置に配置されることを特徴とする被処理体の搬送機構。 - 被処理体を保持して搬送するための搬送機構において、
回転可能になされた第１から第３の３本の回転軸と、
前記第３の回転軸に取り付けられたベース部材と、
前記ベース部材に取り付けられた第１及び第２の案内レールと、
前記第１の案内レールに沿って移動する第１の移動体と、
前記被処理体を保持するために前記第１の移動体に連結された第１の保持部材と、
前記第１の回転軸に連結される第１のアームと、
前記第１のアームの回転運動を前記第１の移動体の直線運動に変換する第１の運動方向変換機構と、
前記第２の案内レールに沿って移動する第２の移動体と、
前記被処理体を保持するために前記第２の移動体に連結された第２の保持部材と、
前記第２の回転軸に連結される第２のアームと、
前記第２のアームの回転運動を前記第２の移動体の直線運動に変換する第２の運動方向変換機構とを備え、
前記第１の運動方向変換機構は、
前記第１の移動体に設けられた第１の補助案内レールと、
前記第１の補助案内レールに沿って移動可能に設けられると共に前記第１のアームの先端に回動自在に取り付けられた第１の補助移動体とよりなり、
前記第２の運動方向変換機構は、
前記第２の移動体に設けられた第２の補助案内レールと、
前記第２の補助案内レールに沿って移動可能に設けられると共に前記第２のアームの先端に回動自在に取り付けられた第２の補助移動体とよりなることを特徴とする被処理体の搬送機構。 - 前記第１及び第２の保持部材の先端には、前記被処理体を直接的に保持する第１及び第２のピックをそれぞれ有し、前記第１及び第２の保持部材の一方には、前記第１及び第２のピックを互いに実質的に同一水平レベルに位置させるための段部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の被処理体の搬送機構。
- 前記第１及び第２の案内レールは、互いに所定の角度だけ異なった方向に向けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の被処理体の搬送機構。
- 前記第１及び第２の案内レールは、同一平面にあると仮定した場合に互いに交差するように配置されることを特徴とする請求項５記載の被処理体の搬送機構。
- 前記第１と第２の案内レールの開き角度を調整するための調整手段が設けられていることを特徴とする請求項５又は６記載の被処理体の搬送機構。
- 前記第１と第２の補助案内レールは、前記第１と第２の案内レールに対してそれぞれ直交するように配置されていることを特徴とする請求項３記載の被処理体の搬送機構。
- 前記第１から第３の回転軸は、第３の回転軸に中に第１及び第２の回転軸が並列させて異軸構造で設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の被処理体の搬送機構。
- 被処理体を保持して搬送するための搬送機構において、
回転可能になされた第１及び第２の回転軸と、
前記第２の回転軸に取り付けられたベース部材と、
前記ベース部材に取り付けられた案内レールと、
前記案内レールに沿って移動する移動体と、
前記被処理体を保持するために前記移動体に連結された保持部材と、
前記第１の回転軸に連結されるアームと、
前記アームの回転運動を前記移動体の直線運動に変換する運動方向変換機構とを備え、
前記運動方向変換機構は、
前記移動体に設けられ、且つ前記案内レールと略直交するように設けられた補助案内レールと、
前記補助案内レールに沿って移動可能に設けられると共に前記アームの先端に回動自在に取り付けられた補助移動体とよりなることを特徴とする被処理体の搬送機構。
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