JP4594241B2 - 基板搬送装置、基板搬送方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、空気などの気体により基板を浮上させながら搬送する基板搬送装置、基板搬送方法及びその方法を実施するためのコンピュータプログラムに関する。

半導体製造プロセスにおける基板の搬送機構としては、搬送アームが主流であるが、搬送アームを進退させる機構や搬送路に沿って搬送するための機構などが必要である。基板サイズが大型化するとそれらの機構も大型化し、例えば半導体ウエハのサイズが１２インチあるいは１６インチにもなると、それらの機構における駆動部もかなり大掛かりになり、この駆動部の磨耗により発生するパーティクルが基板に付着することを抑えるために専用の排気流を形成するなどの発塵対策にも工夫が必要になってくる。一方半導体製造装置も基板の大型化にともなって大型化してくることから、できるだけ構造の簡素化を図る要請が大きくなっている。

こうした観点からすれば、基板の搬送機構として気体により浮上させて搬送させる手法は、装置を薄型にできることから得策である。例えば特許文献１にはこのような手法を用いた搬送機構について記載されており、当該搬送機構についてその上面図である図１９（ａ）及びその縦断側面図である図１９（ｂ）を参照しながら以下に簡単に説明する。図中１１は基板の搬送路を形成する扁平構造体であり、図中１２はその偏平構造体の上面部を構成する上面板である。この上面板１２全体に亘って多数の気体吐出孔１３が、間隔をおき、板の厚さ方向に対して傾いて当該上面板１２の表裏を貫くように穿孔されており、図１９（ｃ）にも示すように各気体吐出孔１３は、搬送路の一端側（図中左側）から他端側（図中右側）に向かって斜め上方に気体を吐出するように形成されている。また上面板１２の下部にはカバー１４が設けられ、上面板１２とカバー１４とに囲まれる空間は閉塞空間１５をなす。図中１６は前記閉塞空間１５に連通し、閉塞空間１５にガスを供給するための気体供給管であり、このガス供給管１６の他端は、前記空間１５に例えばエアーを圧送するため不図示の気体供給源に接続されている。

このような基板の搬送機構において例えば基板であるウエハＷが搬送路の一端側に載置された状態で前記ガス供給源から気体供給管１６を介して前記閉塞空間１５にエアーが圧送されると、図１９（ｃ）に矢印で示すようにこのエアーは各気体吐出孔１３から上面板１２上に吐出される。そして吐出されたエアーがウエハＷの下面に当たるとこのエアーは、ウエハＷを押し上げて上面板１２から浮上させ、ウエハＷの下面を搬送路の一端側から他端側へと向かって流れて、浮上したウエハＷは、この搬送路の他端側に向かうエアーにより推進力を得ることで搬送路の他端側へと搬送される。

ところで浮上したウエハＷは摩擦力が作用していないため不安定な状態であり、僅かな力の作用により移動中に左右方向に位置ずれを起こしやすい。そのような位置ずれを防ぐために前記上面板１２には精密に各ガス吐出孔１３を穿孔する必要がある。しかし一般にこのように板の厚さ方向に対して斜めに多数の穴を穿孔することは技術的に困難であるため、ウエハＷを搬送するための気流が乱れることによってウエハＷの搬送に不具合が生じたりこの搬送装置の製造コストが高くついたりするおそれがある。

また搬送後のウエハＷの処理に影響を与えないようにウエハＷを搬送するためのエアーは清浄度の高いものを用いる必要があるが、搬送路の長さが長くなるにつれてこのようなエアーの消費量が多くなるため、コスト高になるという問題がある。

これらのような問題があるからこの基板をエアーにより搬送する手法は広く知られているが、現実には採用しにくい構成と言われている。
例えば基板に対してレジストの塗布及び現像を行う塗布、現像装置においては、処理ユニットの数が多いことから例えば処理ブロックを積層すると共に、運用の都合上処理ユニットの配置されたブロック内を直通搬送することも検討されており、このように長い距離を搬送する場合には気体浮上型の搬送機構は薄型であることから有利であると考えられるが、既述の課題があることから適用が阻まれている。
特開昭５７−１２８９４０号公報：第２頁左下欄第１２行〜１７行

本発明は、このような事情のもとになされたものであり、その目的は、低コストで製造でき、また基板を搬送するための気体の消費量を抑えることができる気体浮上型の基板搬送装置、基板搬送方法及びその方法を実施するためのコンピュータプログラムを提供することにある。

本発明の基板搬送装置は、基板の搬送路を形成する搬送路部材と、この搬送路部材の上面に搬送路に沿って形成された排気溝と前記搬送路部材の上面に、左右に互いに対をなし、その対が搬送路に沿って複数設けられ、各々基板の搬送方向に向かうにつれて排気溝に接近してその一端が当該排気溝に合流する気流形成溝と、この気流形成溝の他端側に穿孔され、基板に浮力を与えると共に気流形成溝の他端から一端へ向かう基板を搬送するための気流を形成する気体吐出孔と、を備えたことを特徴とする。

この搬送装置は、例えば基板の搬送路を搬送方向に複数に分割して形成した各分割区域毎に夫々対応する気体吐出孔からの気体の吐出、停止を独立して行うための開閉手段と、基板の搬送路上における搬送方向の位置を検出する位置検出手段と、この位置検出手段による検出結果に基づいて、各分割区域の気体の吐出、停止を開閉手段を介して制御する制御部と、を備えていてもよい。

前記位置検出手段は、例えば前記分割領域の各々に設けられ、基板の有無を検出する基板検出センサである。また前記基板搬送装置は搬送路からの基板の高さを検出する高さ検出手段と、この高さ検出手段の検出結果に基づいて基板が予め設定した高さに位置しているか否かを判定する手段と、を備えていてもよい。

本発明の基板搬送方法は、基板の搬送路を形成する搬送路部材上に基板を位置させる工程と、搬送路部材の上面において左右に互いに対をなし、それらの一端が各々基板の搬送方向に向かうにつれて、搬送路に沿って搬送路部材上に設けられた排気溝に接近すると共に当該排気溝に合流する、搬送路に沿って複数設けられた気流形成溝の他端側に穿孔された気体吐出孔から気体を吐出して基板に浮力を与える工程と、気流形成溝の他端から一端へ向かう、基板を搬送するための気流を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。

前記基板搬送方法は、例えば基板の搬送路上における搬送方向の位置を検出する工程と、基板の搬送路を搬送方向に複数に分割して形成した各分割区域の気体の吐出、停止の制御を、前記工程による検出結果に基づいて行う工程と、を備えている。また例えば搬送路からの基板の高さを検出する工程と、基板の高さの検出結果に基づいて基板が予め設定した高さに位置しているか否かを判定工程と、を備えている。なおこれらの基板の搬送は、例えばこのような基板の搬送を実施するためのステップ群を含むコンピュータプログラムを備え、基板を搬送路部材から浮上した状態で搬送路に沿って基板を搬送する基板搬送装置により実施される。

本発明の基板搬送装置によれば、搬送路部材に搬送路に沿って排気溝を形成すると共に、基板の進行方向斜めに向いた左右一対の気流形成溝を搬送路に沿って複数形成してその下流端（一端）を排気溝に接続し、気流形成溝の上流端（他端）に気体吐出孔を形成している。このため気体吐出孔からの気体は、基板に浮力を与えると共に圧力勾配により気流形成溝を介して排気溝に流れ、このように気流形成溝に形成される気流が、基板に推進力を与えて基板が搬送路に沿って搬送される。従って気体吐出孔は、真上に気体を吐出するように構成すればよいので、搬送路部材の加工作業が容易である。
さらにまた他の発明によれば、浮上した基板に俯角方向から気体を吐出させて基板に推進力を与えるようにしているため、気体を斜めに吐出する気体吐出部を設けるにしても、搬送路の上面（浮上する基板の下方側）に設ける場合のような設置スペースの制限がなく、従って基板推進用の気体吐出部としてノズルなどの突出する部材を用いることができるので、装置の製造が容易である。
また他の発明によれば、基板の搬送路を搬送方向に複数に分割し、基板の搬送路上における搬送方向の位置を検出してその検出結果に基づいて各分割区域の気体の吐出、停止を制御するようにしているので、気体の消費量を抑えることができる。

図１〜図４は、本発明の実施の形態に係る基板搬送装置を示す図であり、図中２は基板の搬送路を形成する搬送路部材である長尺な搬送路プレートである。この搬送路プレート２は、水平に設けられており、その一端側（図１中左端側）及び他端側が夫々搬入用の受け渡し台３及び搬出用の受け渡し台４をなすものである。搬入用の受け渡し台２は、外部の馬蹄形の搬送アーム２０から基板である半導体ウエハＷ（以下ウエハという）が搬入される部位であり、搬送アーム２０と受け渡し台３との間でウエハの受け渡しができるように３本の昇降ピン３１が突出、没入自在に設けられている。また搬出用の受け渡し台４についても同様に３本の昇降ピン４１が突出、没入自在に設けられており、図示しない搬送アームと受け渡し台４との間でウエハＷの受け渡しができるように構成されている。

搬送路プレート２は搬送方向に複数に分割されており、図１では受け渡し台３、４も含めて８個に分割されている。この分割された領域を分割区域と呼ぶことにすると、搬送路プレート２の一端側から他端側に向けて８つの分割区域Ｓ１〜Ｓ８が配列されていることになる（分割区域Ｓ１、Ｓ８は夫々受け渡し台３、４に相当する）。

例えば搬送路プレート２の分割区域Ｓ１〜Ｓ７においては、当該プレート２を厚さ方向（鉛直方向）に貫通する浮上補助用気体吐出孔２２が、例えばプレート２の幅方向に２つ間隔をおいて配列されており、これら２つを組とすると、この組が搬送方向に沿って間隔をおいて多数配列されている。各浮上補助用気体吐出孔２２は、後述の気体吐出孔５３と共に真上にエアーを吐出してウエハＷを搬送路プレート２から浮上させる役割を有している。

また例えば分割区域Ｓ１〜Ｓ７における搬送路プレート２の上面には２本の排気溝５１が、分割区域Ｓ１〜Ｓ７に亘って前記浮上補助用気体吐出孔２２の配列群を左右から挟むように当該搬送路プレート２の搬送方向に沿って並行状に形成されている。さらに搬送路プレート２の上面における各排気溝５１の両側には、ウエハＷの搬送方向に向かうにつれて排気溝５１に接近して、その一端が排気溝５１に合流する気流形成溝５２が形成されている。そしてこの気流形成溝５２はこの例ではプレート２の中心線に対して左右対称に対をなして設けられ、この対をなす気流形成溝５２，５２が搬送路に沿って間隔をおいて配列されている。言い換えれば気流形成溝５２，５２は、ウエハＷの搬送方向に対して斜めに伸びた状態で左右の排気溝５１，５１に夫々接続された構成となっている。

この気流形成溝５２周辺の構成について図５及び図６をも参照しながら説明する。図５は気流形成溝５２の周辺の拡大斜視図であり、図６は、図５におけるＩ−Ｉ矢視断面図である。図６（ａ）中ｈ１で示す搬送気流形成溝の深さは例えば０．５ｍｍ〜１．０ｍｍであり、各気流形成溝５２における搬送路プレート２の左右両端側に向かう端部の底面には搬送路プレート２を厚さ方向に貫通する気体吐出孔５３が穿孔されている。また排気溝５１の深さｈ２は、後述するように前記気体吐出孔５３から吐出され、気流形成溝５２を介して流入したエアーを効率良く下流側に逃がすために気流形成溝５２の深さよりも大きく形成されており、例えば１．０ｍｍ〜２．０ｍｍである。

図６（ａ）に示すように気流形成溝５２の気体吐出孔５３は、真上に向けてエアーを吐出するように形成されている。そして図６（ｂ）に矢印で示すように気体吐出孔５３の上方にウエハＷが位置する場合においては、その気体吐出孔５３から吐出されたエアーは、このウエハＷの下面に当たり前記浮上補助用気体吐出孔２２から吐出されるエアーと共に当該ウエハＷに浮力を与えてウエハＷを搬送路プレート２２から浮上させる。このように気体吐出孔５３から吐出されてウエハＷに当たったエアーは、当該吐出孔５３周辺の圧力勾配により気流形成溝５２に沿って排気溝５１へと流入する。浮上したウエハＷは、この気流形成溝５２に沿ったエアーの流れによって図７に示すように受け渡し台３側から受け渡し台４側へ向かう力を受けると共に搬送路の左右両側から中心へ向かう力を受けてそのウエハＷの中心が搬送路の中心に沿うように受け渡し台４に向かって搬送される。なお図８で示すように搬送路プレート２を上面から見た場合に各気流形成溝５２と排気溝５１とのなす角θ１は例えば３０度〜６０度である。また気流形成溝５２の幅ｌ１の大きさは例えば３ｍｍ〜１０ｍｍであり、排気溝５１の幅ｌ２の大きさは７ｍｍ〜２０ｍｍである。

ウエハＷは受け渡し台３から受け渡し台４に向かって搬送されるため、上流側（受け渡し台３側）の気流形成溝５２から順次排気溝５１に向けてエアーが流れることによって、排気溝５１においては上流側から下流側に向かう排気流が形成される。

続いて搬送路の終端部であるウエハ搬出用の受け渡し台４について図９（ａ）をも参照しながら説明する。図９（ａ）はこの受け渡し台４上における中央部を示した斜視図であり、この中央部においてはウエハＷの外縁に対応する位置よりもウエハＷの中心に寄った位置にて前記中心を中心とする円に沿って周方向に複数例えば６個の位置合わせ用気体吐出孔６１が配列されている。更に前記円よりも小さい同心円に沿って環状溝６２が形成されると共にこの環状溝６２から各位置合わせ用気体吐出孔６１に向かうように放射状に、この受け渡し台４上においてウエハＷを位置合わせするための位置合わせ用気流形成溝６３が形成されている。また環状溝６２の底面において例えば各位置合わせ用気流形成溝６３の中央方向への延長上には吸引孔６４が設けられており、図４に示すように搬送路プレート２の裏面においてこの吸引孔６４には排気管６５の一端が接続されている。排気管６５の他端は、後述の通気室の外部へと伸長し、バルブＶ９を介して例えば真空ポンプなどの吸引手段６６に接続されている。

そしてウエハＷが、搬送路の下流側へと向かって搬送され、分割区域Ｓ７からこの受け渡し台４上にウエハＷが搬送されると例えば気体吐出孔６１からエアーが吐出される。また例えばこのエアーの吐出と略同時に吸引孔６４から吸引排気が行われて、図９（ｂ）に矢印で示すように各気体吐出孔６１から放射状の気流形成溝６３を通過して各吸引孔６４に向かう気流が形成される。受け渡し台４に搬送されたウエハＷは、この気流に乗って受け渡し台４上において浮上した状態で所定の位置に位置合わせされて静止する。

なおこの受け渡し台４において吸引孔６４と気体吐出孔６１とは夫々逆に設けられていてもよい。つまりその位置合わせ用気流形成溝６３において受け渡し台４の外側に向かう端部に吸引孔６４が、環状溝６２に気体吐出孔６１が夫々設けられ、これらの吸引孔６４及び吐出孔６１から夫々気体の吐出及び吸引が行われて環状溝６２から前記気流形成溝６３の端部に向かう、受け渡し台４を放射状に広がる気流が形成され、この気流に乗ることでウエハＷが受け渡し台４上に位置合わせされるように構成されていてもよい。

気体吐出孔２２、５３、６１は、分割区域Ｓ１〜Ｓ８毎に独立して気体を吐出、制御できるよう構成されている。即ち、図４に示すように搬送路プレート２の下面側には分割区域Ｓ１〜Ｓ８毎に通気室形成部材２４ａにより中空領域である通気室２４が形成され、各気体吐出孔２２、５３、６１の入り口側がこの通気室２４に開口している。分割領域Ｓ１（Ｓ８）に関しては、図１０に示すように通気室２４における昇降ピン３１（４１）の設置位置に対応する部位にスリーブ３２（４２）が配置されていて、通気室２４の下方から昇降ピン３１（４１）が、スリーブ３２（４２）内及び受け渡し台３（４）に形成された孔を介して昇降できるようになっている。なお図１０中、３３（４３）は、昇降ピン３１（４１）を支持部材３４（４４）を介して昇降させる昇降機構である。なお搬送路プレート２は一体のプレートで構成してもよいが、各分割区域Ｓ１〜Ｓ８を構成するプレートを連結した構造であってもよい。

各通気室２４には気体供給管２５が接続されており、各気体供給管２５には気体の供給、停止を行うための開閉手段であるバルブＶ１〜Ｖ８が介設されている。なおＦはパーティクル除去用のフィルタである。各気体供給管２５は、基端側が共通の配管２６に接続されていて、流量調整部であるマスフローコントローラＭＦＣ及びバルブＶ１０を介してエアーの供給源である気体供給源２７に接続されている。

また分割区域Ｓ２〜Ｓ８には、ウエハＷの搬送方向の位置を検出する位置検出手段をなす光センサである反射型センサあるいは静電容量センサからなるウエハ検出センサ７１が設けられており、この例では分割領域Ｓ２〜Ｓ８における幅方向中央部かつ上流端に配置されている。各ウエハ検出センサ７１は、図４に示すように制御部１００に接続されており、制御部１００は、これらウエハ検出センサ７１からの検出信号に基づいてウエハＷの位置を判断し、その判断結果（検出結果）に基づいてバルブＶ１〜Ｖ９を制御する例えばソフトウエアからなるプログラムを備えている。

例えばこのプログラムは、分割区域Ｓ２〜Ｓ７において、一の分割区域のウエハ検出センサ７１がウエハＷを検出したときに当該分割区域に対応するバルブが開いてエアーが吐出し、当該分割区域の一つ下流側の分割区域のウエハ検出センサ７１がウエハＷを検出しなくなったときに前記一の分割区域に対応するバルブが閉じて気体の吐出が停止し、後述するような当該基板搬送装置の作用を実施できるようにステップ群が組まれている。従って例えば分割区域Ｓ２に着目すると、この分割領域Ｓ２の入り口に設けられたウエハ検出センサ７１がオンになったときにバルブＶ２が開き、一つ下流側の分割領域Ｓ３の入り口のウエハ検出センサ７１がオンからオフになったときにバルブＶ２が閉じることになる。

なお制御部１００は、例えばコンピュータからなるプログラム格納部を有しており、このプログラム格納部に前記プログラムが格納されることでこのプログラムが制御部１００に読み出されて制御部１００は、既述の各ステップを実行する。なおこのプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカードなどの記録媒体に収納された状態でプログラム格納部に格納される。

また分割区域Ｓ１（搬入用の受け渡し台３）については、例えば昇降ピン３１が上昇位置にありつまりウエハＷが載置されている状態にあり、かつ搬出用の受け渡し台４にウエハＷが存在しないときに例えば当該受け渡し台４の昇降ピン４１が下降位置にあるときに、バルブＶ１が開かれて気体吐出孔２２、５３から気体が吐出すると共に、分割領域Ｓ２の入り口のウエハ検出センサ７１がオンからオフになったときにバルブＶ１が閉じられてエアーの吐出が停止する。更に分割領域Ｓ８（搬出用の受け渡し台４）については、当該分割区域Ｓ８の入り口のウエハ検出センサ７１がオンになったときにバルブＶ８，Ｖ９が開かれて気体吐出孔６１からエアーが吐出すると共に吸引孔６４からの吸引排気が行われ、気流形成溝６３に既述の受け渡し台４の中央へ向かう気流が形成されると共に、昇降ピン４１が上昇位置にあるときにバルブＶ８，Ｖ９が閉じられる。前記プログラムは、このようなシーケンスが組まれるように構成されている。

搬送路プレート２における分割区域Ｓ２〜Ｓ７においては、図１及び図３に示すようにウエハＷの軌道が左右に外れたときに落下しないように両側縁に夫々ガイド部材７２、７３が設けられており（図１では、片方のガイド部材７３は省略してある）、これらガイド部材７２、７３には、例えば分割区域Ｓ２〜Ｓ７毎にウエハＷの浮上高さを検出するための高さ検出手段が設けられている。この例では、図１１に示すようにウエハＷが正常に浮上しているときの高さ例えば１．０ｍｍよりも低いレベルＨ１と高いレベルＨ２との夫々に光軸を有する透過型の光センサである高さ検出センサ７４、７５が配置されている。なお高さ検出センサ７４（７５）における発光部７４ａ（７５ａ）及び受光部７４ｂ（７５ｂ）は、夫々ガイド部材７２、７３に設けられている。

これら光センサ７４あるいは７５は、実際には、ウエハＷの厚さよりも小さい間隔で上下に複数配列されていて、ウエハＷがある高さゾーンに位置しているときに検出できるように構成される。

前記受光部７４ｂ（７５ｂ）の出力は制御部１００に送られ、制御部１００は、いずれかの受光信号が検出されたときに、アラームを出力する機能を有している。また制御部１００は、その受光信号に応じた表示、例えば受光部７４ｂによりウエハＷを検出したときには浮上力低下に応じた信号或いは表示を行い、また受光部７５ｂによりウエハＷを検出したときには浮上力が大きすぎた旨の信号或いは表示を行う機能を備えた構成としてもよい。

また制御部１００は、例えば分割区域Ｓ２のウエハ検出センサ７１がウエハＷを検出してから分割区域Ｓ８のウエハ検出センサ７１がウエハＷを検出するまでに経過した時間を計測する機能を有しており、例えば予め設定された時間が経過しても分割区域Ｓ８のウエハ検出センサ７１がウエハＷを検出しない場合は、搬送路においてウエハＷの搬送が停止している旨のアラームを出力する機能を有している。

次に既述の実施の形態の作用について説明する。今、図１に示すように外部から搬送アーム２０によりウエハＷが保持されて、搬送路プレート２の一端側の搬入用の受け渡し台３の上方に位置すると、昇降ピン３１が突出して搬送アーム２０上のウエハＷを突き上げて保持し、続いて搬送アーム２０が退避し、昇降ピン３１が下降してウエハＷが受け渡し台３上に載置される。続いて搬送路プレート２の他端側の搬出用の受け渡し台４にウエハＷが載置されていないことを条件にバルブＶ１及びＶ１０（図４参照）が開かれて受け渡し台３の浮上補助用気体吐出孔２２及び気体吐出孔５３からエアーが吐出する。

このように各気体吐出孔２２，５３から吐出されたエアーは、受け渡し台３に置かれたウエハＷの下面に当たり、当該ウエハＷを搬送路プレート２から浮上させる。また気体吐出孔５３から吐出されたエアーは、ウエハＷに当たると気流形成溝５２を排気溝５１へと流れ、浮上したウエハＷには摩擦が働いていないことからウエハＷは、その気流形成溝５２を流れる気流による力を受けて搬送路プレート２上を下流側に向けて移動し始める。ウエハＷが搬入用の受け渡し台３の上に位置しているときには、他の分割区域Ｓ２〜Ｓ８におけるバルブＶ２〜Ｖ８は閉じていてエアーの吐出は行われていないが、ウエハＷが分割区域Ｓ２の入り口を通過すると、そこに位置しているウエハ検出センサ７１によりウエハＷの通過を検出され、その結果分割区域Ｓ２におけるバルブＶ２が開かれて気体吐出孔２２，５１からエアーが吐出される。

こうしてウエハＷは、さらに分割区域Ｓ２の下流側へと進んでいく。搬送路プレート２からのウエハＷの浮上高さは既述のように例えば１．０ｍｍである。なお図１２は、ウエハＷの位置とエアーの吐出との対応を示す図である。今分割区域Ｓ３にウエハＷが収まっているとすると、当該分割区域Ｓ３においてのみエアーが吐出している。そしてウエハＷが前進してその一部が分割区域Ｓ４にさしかかると、その入り口のウエハ検出センサ７１がオフからオンになり、当該分割区域Ｓ４においてもバルブＶ４が開かれてエアーが吐出し、ウエハＷは分割区域Ｓ３及びＳ４から吐出するエアーにより浮上した状態になっている。更にウエハＷが前進して分割区域Ｓ３を通過し終えて分割区域Ｓ４の入り口のウエハ検出センサ７１がオンからオフに変わると、分割区域Ｓ３におけるバルブＶ３が閉じてエアーの吐出が停止する。

このように分割区域Ｓ１〜Ｓ８では、ウエハＷの移動に伴って必要な区域についてだけエアーの吐出がなされ、ウエハＷは前記気流形成溝５２を流れる気流によって搬送路の中心とウエハＷの中心が一致するように位置規制されながら下流側に搬送され、搬出用の受け渡し台４まで搬送される。ウエハＷが、この受け渡し台４の入り口にさしかかりこの受け渡し台４のウエハ検出センサ７１がオフからオンになると、バルブＶ８が開いて気体吐出孔６１からエアーが吐出されると共にバルブＶ９が開いて吸引孔６４から吸引排気が行われ、各位置合わせ用気流形成溝６３を当該受け渡し台４の中心へと向かう気流が形成される。

さらにウエハＷが受け渡し台４の中央部へ移動し、前記ウエハ検出センサ７１がオンからオフになるとバルブＶ７が閉じられ、分割区域Ｓ７における気体吐出孔２２，５３からの気体の吐出が停止する。ウエハＷは、気体吐出孔５３からの気体が停止した後も慣性によって下流側へ移動し、前記位置合わせ用気流形成溝６３に形成される気流に乗って受け渡し台４における予定された位置にてエアーにより浮上した状態で静止する。

続いて昇降ピン４１がこのウエハＷを突き上げ、バルブＶ８，Ｖ９を閉じてエアーの吐出及び吸引を停止し、その後昇降ピン４１が下降してウエハＷが受け渡し台４上に載置されることになる。しかる後、図示しない搬送アームにより昇降ピン４１との協働作用で当該ウエハＷが受け取られて受け渡し台４から搬出される。

またこうしたウエハＷの一連の搬送中において気体吐出系統などに不具合が生じてウエハＷの浮力が足りなくなり、ウエハＷの高さレベルがＨ１になったとすると、高さ検出センサ７４によりウエハＷが検出されてオンになり、この結果制御部１００は、ウエハＷの浮力が足らないと判断してアラームを発する。またウエハＷの浮力が大きすぎて、ウエハＷの高さレベルがＨ２になったとすると、高さ検出センサ７５によりウエハＷが検出され、この結果制御部１００は、ウエハＷの浮力が大きすぎると判断してアラームを発する。なお高さレベルＨ１、Ｈ２は、既述のように各々１点の高さではなく、ある高さゾーンのウエハＷを検出できるように設定されている。さらにウエハＷの浮力が失われ、一つの分割区域の高さ検出センサ７４とその一つ下流側の高さ検出センサ７４との間にウエハＷが落下して搬送が停止した場合、分割区域Ｓ２のウエハ検出センサ７１がウエハＷを検出してから所定の時間が経過したときに制御部１００が、搬送路においてウエハＷの搬送が停止していると判断してアラームを発する。

既述の実施の形態によれば、水平に設けられたウエハＷの搬送路をなす搬送路プレート２に２本の排気溝５１が夫々並行するように形成され、搬送路の左右には互いに対となり、ウエハＷの搬送方向に向かうにつれてその一端が排気溝５１に接近して当該排気溝５１に合流すると共にその他端には気体吐出孔５３が形成された気流形成溝５２が、搬送路に沿って多数設けられている。このため気体吐出孔５３から吐出されたエアーは、ウエハＷに当たり、ウエハＷに浮力を与えると共に圧力勾配により気流形成溝５２を介して排気溝５１に流れ、このように気流形成溝５２を流れる気流がウエハＷに推進力を与えてウエハＷが搬送路に沿って搬送される。この例のように気体吐出孔５３は、真上に気体を吐出するように鉛直方向に穿孔すればよいので例えば前記搬送路部材に基板を浮上させると共に搬送方向に押し出すために搬送路に斜め上方に気体を吐出するような気体吐出孔を穿孔する必要がなく、搬送路プレート２の加工作業が容易である。

また搬送路の左右に形成された前記気流形成溝５２の一端は搬送路の中心線に向かうように形成されており、前記ウエハＷは搬送路の中心に向かう力を受けながら搬送されるので搬送中にウエハＷが左右にふらついたり、搬送路の外へ飛び出したりすることが抑えられ、ウエハＷを搬送路の中心に沿って搬送することができる。

また搬送路プレート２を搬送方向に複数に分割し、ウエハ検出センサ７１によりウエハＷの搬送路上における搬送方向の位置を検出してその検出結果に基づいて各分割区域Ｓ１〜Ｓ８のうちウエハＷの搬送に寄与する区域についてのみエアーを吐出するようにしているので、即ちウエハＷが通過する区域について順次エアーを吐出し、通過した後はその区域のエアーの吐出を停止するようにしているのでエアーの消費量を抑えることができる。

次に本発明の他の実施の形態を図１３（ａ）に示す。この実施形態においては先の実施形態と異なり搬送路に気流形成溝５２及び排気溝５１を形成せず、搬送路の上方に搬送路と並行する天板８１が設けられ、またその天板８１の下面に例えば搬送路の他端側（受け渡し台４側）に向けて下方斜めにその気体吐出孔８３からエアーを吐出する多数の気体吐出部であるノズル８２が設けられている。図１４（ａ）は、天板８１を下方から見た図であり、例えばこの図に示すようにノズル８２は、天板８１の幅方向に２つずつ対となるように設けられ、またその対は、天板８１の長さ方向に多数、略等間隔に設けられている。前記気体吐出孔８３が搬送路の中心線に向かうように設けられている。

この図１３（ａ）の実施形態においてウエハＷは、浮上補助用気体吐出孔２２から吐出されるエアーのみによって搬送路プレート２から浮上し、この浮上したウエハＷにノズル８２からエアーが吐出されるとウエハＷは、搬送路の中心に向かうと共に他端側に向かう推進力を受けて搬送路の中心に沿って搬送される。なお図１３（ｂ）で示すように搬送されるウエハＷを側面からみた場合、鎖線で示す気体吐出孔８３からの気体の吐出方向とウエハＷとのなす角θ２は例えば１５度〜４５度である。また図１４（ｂ）で示すようにウエハＷを上面から見た場合にノズル８２とウエハＷの進行方向（受け渡し台４へ向かう方向）とのなす角θ３は例えば１２０度から１８０度である。

このような実施形態においては、搬送路の上方に設けたノズル８２から浮上したウエハＷに俯角方向からエアーを吐出させてウエハＷに推進力を与えるようにしており、ノズルの形状や設置スペースが制限されることが抑えられるため装置の製造が容易である。

また図１３（ａ）に示す実施の形態においても、搬送路プレート２を搬送方向に複数に分割し、ウエハ検出センサ７１によりウエハＷの搬送路上における搬送方向の位置を検出してその検出結果に基づいて各分割区域Ｓ１〜Ｓ８に対応するノズル８２及び浮上補助用気体吐出孔２２からのエアーの吐出、停止を制御する手法やウエハＷの浮上高さ位置を検出してアラームを出す手法を適用してもよい。

次いで本発明の基板搬送装置を半導体製造装置に適用した例について図１５〜図１８を参照しながら述べておく。この半導体製造装置は、ウエハにレジストを塗布し、露光後のウエハに対して現像液により現像する塗布、現像装置である。
図１５は、このシステムの一実施の形態における平面図を示し、図１６は同概略斜視図、図１７は同概略側面図である。この塗布、現像装置は、大気雰囲気中のクリーンルーム内に設置されており、基板例えばウエハであるウエハＷが１３枚密閉収納されたキャリア１２０を搬入出するためのキャリアブロックＰ１と、複数個例えば４個のブロックＢ１〜Ｂ４及び搬送ブロックＭ１を縦に配列して構成された処理ブロックＰ２と、インターフェイスブロックＰ３と、露光装置Ｐ４と、を備えている。

前記キャリアブロックＰ１には、前記キャリア１２０を複数個載置可能な載置台１２１と、この載置台１２１から見て前方の壁面に設けられる開閉部１２２と、開閉部１２２を介してキャリア１２０からウエハＷを取り出すためのトランスファーアームＣとが設けられている。このトランスファーアームＣは、後述するブロックＢ１及びＢ２の受け渡しステージＴＲＳ１〜２との間でウエハＷの受け渡しを行うように、進退自在、昇降自在、鉛直軸回りに回転自在、キャリア２０の配列方向に移動自在に構成されている。

キャリアブロックＰ１の奥側には筐体１２４にて周囲を囲まれる処理ブロックＰ２が接続されている。処理ブロックＰ２は、この例では下方側から、現像処理を行うための第１のブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１、搬送ブロックＭ１、レジスト膜の下層側に形成される反射防止膜（以下「下部反射防止膜」という）の形成処理を行うための第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２、レジスト液の塗布処理を行うための第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３、レジスト膜の上層側に形成される反射防止膜（以下「上部反射防止膜」という）の形成処理を行うための第４のブロック（ＴＣＴ層）Ｂ４、として割り当てられている。これらブロックＢ１〜Ｂ４及び搬送ブロックＭ１はキャリアブロックＰ１からインターフェイスブロックＰ３へ向かって伸びている。ここで前記ＤＥＶ層Ｂ１が現像用のブロック、ＢＣＴ層Ｂ２、ＣＯＴ層Ｂ３、ＴＣＴ層Ｂ４、が感光材料例えばレジストからなる塗布膜を形成するための塗布膜形成用のブロックに相当する。なお各ブロック間は仕切り板（ベース体）により区画されている。

続いて第１〜第４のブロックＢ（Ｂ１〜Ｂ４）の構成について説明するが本実施形態においてこれらのブロックＢ１〜Ｂ４には共通部分が多く含まれており、各ブロックＢは略同様のレイアウトで構成されている。そこでＤＥＶ層Ｂ１を例として図１５を参照しながら説明する。このＤＥＶ層Ｂ１の中央部には、横方向、詳しくはＤＥＶ層Ｂ１の長さ方向（図中Ｙ方向）に、キャリアブロックＰ１とインターフェイスブロックＰ３とを接続するためのウエハＷの搬送用通路Ｒ１が形成されている。

この搬送用通路Ｒ１のキャリアブロックＰ１側から見て、手前側（キャリアブロックＰ１側）から奥側に向かって右側には、液処理ユニットとして現像液の塗布処理を行うための複数個の塗布部を備えた現像ユニット３００が搬送用通路Ｒ１に沿って設けられている。またＤＥＶ層Ｂ１の手前側から奥側に向かって左側には、順に加熱・冷却系の熱系処理ユニットを多段化した４個の棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４、排気ユニット５００が搬送用通路Ｒ１に沿って設けられている。即ち現像ユニット３００と棚ユニットＵ１〜Ｕ４とが搬送用通路Ｒ１を介して対向して配列されている。棚ユニットＵ１〜Ｕ４は現像ユニット３００にて行われる処理の前処理及び後処理を行うための熱系処理ユニットが２段に積層されている。

既述の熱系処理ユニットの中には、例えば露光後のウエハＷを加熱処理したり、現像処理後のウエハＷのを乾燥させるために加熱処理したりする加熱ユニットや、この加熱ユニットにおける処理の後にウエハＷを所定温度に調整するための冷却ユニット等が含まれている。なお本実施形態では当該ＤＥＶ層Ｂ１における棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３として加熱ユニットが２段に積層され、棚ユニットＵ４として冷却ユニットが２段に積層されている。

ここで搬送ブロックＭ１には、ウエハＷをキャリアブロックＰ１からインターフェイスブロックＰ３へ直行して搬送する直通搬送手段である本発明の基板搬送装置２Ａが設けられている。この基板搬送装置２Ａは、既述のエアー浮上型の基板搬送装置により構成されており、例えば図１に示したと同様に構成されており、既述の搬入用の受け渡し台３に相当する受け渡しステージＴＲＳＢ１から搬出用の受け渡し台４に相当する受け渡しステージＴＲＳＢ５にウエハＷを搬送する役割を持っている。

搬送用通路Ｒ１及び搬送領域Ｍ２におけるキャリアブロックＰ１と隣接する領域は、第１のウエハ受け渡し領域Ｒ２となっていて、この領域Ｒ２には、図１２及び図１４に示すようにメインアームＡ１と、基板搬送装置２Ａと、及びトランスファーアームＣとがアクセスできる位置に棚ユニットＵ５が設けられると共に、この棚ユニットＵ５に対してウエハＷの受け渡しを行うための昇降搬送手段である受け渡しアームＤ１を備えている。

この棚ユニットＵ５において、ブロックＢ１には受け渡しステージＴＲＳ１Ｂ、受け渡しステージＴＲＳ１が上段からこの順に設けられており、受け渡しステージＴＲＳ１ＢにはトランスファーアームＣ、受け渡しアームＤ１がアクセスできるように構成されている。受け渡しステージＴＲＳ１はメインアームＡ１、トランスファーアームＣ、及び受け渡しアームＤ１がアクセスできるように構成されている。当該受け渡しステージＴＲＳ１及び受け渡しステージＴＲＳ１Ｂの構造としては例えば方形の筺体内を備え、当該筺体内にはウエハＷを載置することでウエハＷの温度を予定した温度に調節する機構を備えたステージが設けられ、また当該ステージ上を突没自在なピンが設けられている。例えば筺体の各アームに向かう側面に設けられた搬送口を介して各アームが前記筺体内に進入し、前記ピンを介してステージから浮いたウエハＷの裏面を各アームが保持することができる、または前記ピンを介してプレート上に各アームにより搬送されたウエハＷが載置されるような構造を備えている。

なおこの例では図１４に示すようにブロックＢ２〜Ｂ４には各２基の受け渡しステージＴＲＳ２〜ＴＲＳ４が設けられているが各ＴＲＳは総て既述のような構造を有しており、受け渡しステージＴＲＳ２〜ＴＲＳ４は各層に設けられたメインアームＡ２〜Ａ４、及び受け渡しアームＤ１とウエハＷの受け渡しができるように構成されている。またＴＲＳ２にはこれらのアームの他にトランスファーアームＣともウエハの受け渡しができるように構成されている。ところで各ＴＲＳの数は限定されるものではなく、各ブロックに対応して２基以上設けられていてもよい。

前記受け渡しアームＤ１はＢ１からＢ４の各層を移動して、各層に設けられた受け渡しステージＴＲＳ１〜ＴＲＳ４及び受け渡しステージＴＲＳ１Ｂに対してウエハＷの受け渡しを行うことができるように、進退自在及び昇降自在に構成されている。また前記受け渡しステージＴＲＳ１、ＴＲＳ２及び受け渡しステージＴＲＳ１Ｂは、この例ではトランスファーアームＣとの間でウエハＷの受け渡しが行われるように構成されている。

さらにＤＥＶ層Ｂ１の搬送用通路Ｒ１及び搬送ブロックＭ１の搬送領域Ｍ２のインターフェイスブロックＰ３と隣接する領域は、第２のウエハ受け渡し領域Ｒ３となっていて、この領域Ｒ３には、図１５に示すように棚ユニットＵ６が設けられている。棚ユニットＵ６は図１７に示すように、受け渡しステージであるＴＲＳ５Ｂ，ＴＲＳ５が上からこの順に設けられており、受け渡しステージＴＲＳ５Ｂは基板搬送装置１０とインターフェイスアームＢとの間でウエハＷの受け渡しが行えるように構成されている。また受け渡しステージＴＲＳ５はメインアームＡ１及びインターフェイスアームＢとの間でウエハＷの受け渡しが行えるように構成されている。受け渡しステージＴＲＳ５Ｂ，ＴＲＳ５は例えば既述の受け渡しステージＴＲＳ１Ｂと同様の構造を有しており、ウエハＷの冷却機能を備え、受け渡されたウエハＷの温調管理ができるように構成されている。

また処理ブロックＰ２における棚ユニットＵ６の奥側には、インターフェイスブロックＰ３を介して露光装置Ｐ４が接続されている。インターフェイスブロックＰ３には、処理ブロックＰ２の棚ユニットＵ６と露光装置Ｐ４とに対してウエハＷの受け渡しを行うためのインターフェイスアームＢが備えられている。このインターフェイスアームＢは例えばウエハＷの裏面側中央領域を支持するための１本のアーム２０１が基台２０２に沿って進退自在に設けられている。前記基台２０２は、昇降台２０３に回転機構２０４により鉛直軸回りに回転自在に取り付けられ、昇降レール２０５に沿って昇降自在に設けられている。こうしてアーム２０１は、進退自在、昇降自在、鉛直軸回りに回転自在に構成されている。

なお既述の受け渡しアームＤ１も、鉛直軸回りに回転しない他は、インターフェイスアームＢと同様に構成されている。
このインターフェイスアームＢは、処理ブロックＰ２と露光装置Ｐ４との間に介在するウエハＷの搬送手段をなすものであり、この実施形態では、ブロックＢ１の受け渡しステージＴＲＳ５からウエハＷを受け取り露光装置Ｐ４へ搬入する一方で、露光装置Ｐ４からウエハＷを受け取り、ステージＴＲＳ５Ｂに受け渡すように構成されている。

ここでこの塗布、現像装置における作用について先ずレジスト膜の上下に夫々反射防止膜を形成する場合におけるウエハＷの流れの例について説明する。外部からキャリア１２０がキャリアブロックＰ１に搬入され、トランスファーアームＣによりこのキャリア１２０内からウエハＷが取り出される。ウエハＷは、トランスファーアームＣから、棚ユニットＵ５の受け渡しステージＴＲＳ２を介してＢＣＴ層Ｂ２のメインアームＡ２に受け渡される。そしてＢＣＴ層Ｂ２では、メインアームＡ２により、冷却ユニット→反射防止膜形成ユニット（図示していないが、現像ユニット３００に対応するユニットである）→加熱ユニット→棚ユニットＵ５の受け渡しステージＴＲＳ２の順序で搬送されて、下部反射防止膜が形成される。

続いて受け渡しステージＴＲＳ２のウエハＷは受け渡しアームＤ１により、ＣＯＴ層Ｂ３の受け渡しステージＴＲＳ３に搬送され、次いで当該ＣＯＴ層Ｂ３のメインアームＡ３に受け渡される。そしてＣＯＴ層Ｂ３では、メインアームＡ３により、ウエハＷは冷却ユニット→レジスト塗布ユニット→加熱ユニットの順序で搬送されて下部反射防止膜の上層にレジスト膜が形成された後、周縁露光ユニットに搬送されて周縁部が露光され、さらに棚ユニットＵ５の受け渡しステージＴＲＳ３に搬送される。

次いで受け渡しステージＴＲＳ３のウエハＷは受け渡しアームＤ１により、ＴＣＴ層Ｂ４の受け渡しステージＴＲＳ４に搬送され、当該ＴＣＴ層Ｂ４のメインアームＡ４に受け渡される。そしてＴＣＴ層Ｂ４では、メインアームＡ４により、冷却ユニット→第２の反射防止膜形成ユニット（図示していないが、現像ユニット３００に対応するユニットである）→加熱ユニットの順序で搬送されてレジスト膜の上層に上部反射防止膜が形成された後に、棚ユニットＵ５の受け渡しステージＴＲＳ４に搬送される。

受け渡しステージＴＲＳ４のウエハＷは受け渡しアームＤ１により、受け渡しステージＴＲＳ１Ｂに搬送される。次いでウエハＷは本発明の基板搬送装置により既述のように浮上してインターフェイスブロックＰ３側に移動し、受け渡しステージＴＲＳ５Ｂに搬送される。なおこのステージＴＲＳ５Ｂは、ウエハＷを露光装置における露光時の温度に調整するための温度調整プレートである冷却プレートとして構成してもよい。ステージＴＲＳ５Ｂ上上に載置されたウエハＷはインターフェイスアームＢにより露光装置Ｐ４に搬送され、ここで所定の露光処理が行われる。

露光処理後のウエハＷはインターフェイスアームＢにより棚ユニットＵ６の受け渡しステージＴＲＳ５に搬送され、このステージＴＲＳ５上のウエハＷは、ＤＥＶ層Ｂ１のメインアームＡ１に受け取られ、当該ＤＥＶ層Ｂ１にて、棚ユニットＵ１〜Ｕ４に含まれる加熱ユニット→冷却ユニット→現像ユニット３００→加熱ユニット→冷却ユニットの順序で搬送され、所定の現像処理が行われる。こうして現像処理が行われたウエハＷは棚ユニットＵ５の受け渡しステージＴＲＳ１に搬送されトランスファーアームＣにより、キャリアブロックＰ１に載置されている元のキャリア１２０に戻される。

本発明の基板搬送装置の実施の形態を示す斜視図である。 上記実施の形態を示す上面図である。 上記実施の形態を示す横断面図である。 上記実施の形態を示す縦断面図である。 上記実施の形態の搬送路の搬送面を示す斜視図である。 前記搬送路の縦断面図である。 前記搬送路をウエハが搬送される様子を示した説明図である。 前記搬送路に形成された気流形成溝と排気溝との構成を示す説明図である。 前記搬送路の終端の構成を示し斜視図である 搬送路部材の両端部を示す縦断面図である。 基板の高さを検出する様子を示す説明図である。 基板の搬送位置に応じて気体の吐出位置が変わっていく様子を示す説明図である。 本発明の他の実施の形態における基板の搬送の一例の様子を示す縦断面図である。 前記実施形態のノズルの構成を示す説明図である。 本発明に係る基板搬送装置を塗布、現像装置に適用した実施の形態を示す平面図である。 前記塗布、現像装置を示す斜視図である。 前記塗布、現像装置を示す側部断面図である。 前記塗布、現像装置におけるＤＥＶ層の塗布ユニット、棚ユニット、メインアーム及び排気ユニットを示す斜視図である。 従来の基板搬送装置の構成の一例を示す説明図である。

符号の説明

Ｗ 半導体ウエハ
２ 搬送路プレート
２２ 浮上補助用気体吐出孔
２４ 通気室
２５ 気体供給管
３、４ 受け渡し台
５１ 排気溝
５２ 気流形成溝
５３ 気体吐出孔
７１ ウエハ位置検出センサ
７４、７５ ウエハ高さ検出センサ
Ｓ１〜Ｓ８ 分割区域
Ｖ１〜Ｖ１０ バルブ

Claims (8)

1. 基板の搬送路を形成する搬送路部材と、
   この搬送路部材の上面に搬送路に沿って形成された排気溝と
   前記搬送路部材の上面に、左右に互いに対をなし、その対が搬送路に沿って複数設けられ、各々基板の搬送方向に向かうにつれて排気溝に接近してその一端が当該排気溝に合流する気流形成溝と、
   この気流形成溝の他端側に穿孔され、基板に浮力を与えると共に気流形成溝の他端から一端へ向かう基板を搬送するための気流を形成する気体吐出孔と、
   を備えたことを特徴とする基板搬送装置。
2. 基板の搬送路を搬送方向に複数に分割して形成した各分割区域毎に夫々対応する気体吐出孔からの気体の吐出、停止を独立して行うための開閉手段と、
   基板の搬送路上における搬送方向の位置を検出する位置検出手段と、
   この位置検出手段による検出結果に基づいて、各分割区域の気体の吐出、停止を開閉手段を介して制御する制御部と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の基板搬送装置。
3. 位置検出手段は、前記分割領域の各々に設けられ、基板の有無を検出する基板検出センサであることを特徴とする請求項２記載の基板搬送装置。
4. 搬送路からの基板の高さを検出する高さ検出手段と、
   この高さ検出手段の検出結果に基づいて基板が予め設定した高さに位置しているか否かを判定する手段と、を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の基板搬送装置。
5. 基板の搬送路を形成する搬送路部材上に基板を位置させる工程と、
   搬送路部材の上面において左右に互いに対をなし、それらの一端が各々基板の搬送方向に向かうにつれて、搬送路に沿って搬送路部材上に設けられた排気溝に接近すると共に当該排気溝に合流する、搬送路に沿って複数設けられた気流形成溝の他端側に穿孔された気体吐出孔から気体を吐出して基板に浮力を与える工程と、
   気流形成溝の他端から一端へ向かう、基板を搬送するための気流を形成する工程と、
   を備えたことを特徴とする基板搬送方法。
6. 基板の搬送路上における搬送方向の位置を検出する工程と、
   基板の搬送路を搬送方向に複数に分割して形成した各分割区域の気体の吐出、停止の制御を、前記工程による検出結果に基づいて行う工程と、を備えたことを特徴とする請求項５に記載の基板搬送方法。
7. 搬送路からの基板の高さを検出する工程と、
   基板の高さの検出結果に基づいて基板が予め設定した高さに位置しているか否かを判定工程と、を備えたことを特徴とする請求項５または６に記載の基板搬送方法。
8. 基板を搬送路部材から浮上した状態で搬送路に沿って搬送する基板搬送装置に用いられるコンピュータプログラムにおいて、請求項５ないし７のいずれか一つを実施するためのステップ群を含むコンピュータプログラム。

Images