JP4607301B2

JP4607301B2 - 半導体処理用の搬送装置及び半導体処理システム

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Publication number: JP4607301B2
Application number: JP2000264261A
Authority: JP
Inventors: 勤広木
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1999-09-06
Filing date: 2000-08-31
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2020-08-31
Also published as: JP2001148410A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体ウエハや、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板（ＬＣＤ基板）等の被処理基板を取扱いの対象とする、半導体処理用の搬送装置及び収容装置、並びに半導体処理システムに関する。なお、ここで、半導体処理とは、半導体ウエハやＬＣＤ基板等の被処理基板上に半導体層、絶縁層、導電層等を所定のパターンで形成することにより、該被処理基板上に半導体デバイスや、半導体デバイスに接続される配線、電極等を含む構造物を製造するために実施される種々の処理を意味する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスを製造するための各工程において、半導体ウエハ、ＬＣＤ基板等の被処理基板を搬送するため、搬送装置が使用される。例えば、搬送装置により、未処理のＬＣＤ基板が、クリーンルーム内の大気側から処理室へ搬入される一方、処理済のＬＣＤ基板が処理室からクリーンルーム内の大気側へ搬出される。
【０００３】
搬送装置としては、従来、スカラ型ツインピックタイプ、スカラ型デュアルアームタイプ、フロッグレッグタイプが知られている。これ等のタイプの搬送装置は、いずれも複数のアームを旋回自在に連結した多関節アーム部を有する。多関節アーム部の基端に駆動機構が配設され、先端に被処理基板を支持する支持部が配設される。複数のアームの連係した旋回動作により、多関節アーム部の関節が屈伸し（即ち、多関節アーム部が伸縮し）、これにより支持部上の被処理基板が搬送される。
【０００４】
ＬＣＤの製造工程において処理される被処理基板（ＬＣＤ基板）は、通常、１枚の被処理基板から複数枚、例えば９枚のＬＣＤパネル製品が得られるような寸法に設定される。従って、被処理基板であるＬＣＤガラス基板の寸法は、市販のＬＣＤに比べてかなり大きなものとなる。更に、近年、ＬＣＤ自体の大型化に伴って、被処理基板であるＬＣＤガラス基板の寸法は、ますます大きくなり、例えば、９６０×１，１００ｍｍや、１，１００×１，２００ｍｍのようなものも出現している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような大型で矩形の被処理基板を取扱う場合、上記のタイプの搬送装置においては、次のような問題が生じる。即ち、多関節アーム部が縮んで搬送方向を変換するために回転する際、回転中心から被処理基板の支持部の先端までの距離或いは被処理基板の先端角部までの距離が長くなり、その旋回半径が大きくなる。従って、当該搬送装置を半導体処理システムの真空搬送室内に設置する場合、その旋回用のスペースを広く必要とすることから、搬送室が大型化し、処理システム全体の大型化及びコストアップ化の原因となる。
【０００６】
一方、大型の被処理基板を取扱う場合、半導体処理装置においては、次のような問題が生じる。即ち、搬送装置による被処理基板のロード及びアンロードをアシストするため、処理室内の載置台には、リフタ等の搬送アシスト機構が配設される。搬送アシスト機構は、被処理基板が大型化するにつれ、大型となる。しかし、搬送アシスト機構が大型化するほど、処理室内のガス流にとってより大きな障害物となり、被処理基板上の処理の面内均一性を低下させる原因となる。また、搬送アシスト機構が載置台に組込まれていると、搬送アシスト機構が被処理基板の処理に悪影響を与えたり、載置台の構造が複雑になるという問題がある。
【０００７】
本発明の１つの目的は、被処理基板の大型化にかかわらず、搬送方向を変換するための旋回用スペースの増大を抑制することが可能な半導体処理用の搬送装置を提供することである。
【０００８】
本発明の別の目的は、大型の被処理基板の搬送をアシスト可能である一方、室内のガス流を乱すおそれの少ない搬送アシスト機構を有する半導体処理用の収容装置を提供することである。
【０００９】
本発明の更に別の目的は、被処理基板の処理に悪影響を与えたり、載置台の構造が複雑になるおそれの少ない搬送アシスト機構を有する半導体処理用の収容装置を提供することである。
【００１０】
本発明の更に別の目的は、上記搬送装置や収容装置を有する、大型の被処理基板の処理に適した半導体処理システムを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の視点によれば、半導体処理用の搬送装置が提供され、これは、水平面内で伸縮可能に支持ベースに取付けられ、その伸縮によって第１方向において往復を行う先端アームを有する多関節アーム部と、
前記先端アーム上に配設され、前記第１方向において往復可能に前記先端アームに取付けられた、被処理基板を支持するための支持部材と、
前記多関節アーム部を伸縮させるための主駆動機構と、
前記支持部材を前記先端アームに対して往復させるための副駆動機構と、
を具備することを特徴とする。
【００１２】
本発明の第２の視点は、第１の視点の装置において、前記支持部材は、前記多関節アーム部の伸縮に合わせて、前記先端アームに対して往復することを特徴とする。
【００１３】
本発明の第３の視点は、第２の視点の装置において、前記支持部材の往復を前記多関節アーム部の伸縮に連動させるため、前記副駆動機構は前記主駆動機構に機械的に接続されることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第４の視点は、第３の視点の装置において、前記副駆動機構は、前記先端アームに軸支された一対のプーリと、前記一対のプーリ間に掛け渡されたベルトとを有し、前記ベルトに前記支持部材が連結されることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第５の視点は、第３の視点の装置において、前記副駆動機構は、前記先端アームに軸支された一対のスプロケットと、前記一対のスプロケット間に掛け渡されたチェーンとを有し、前記チェーンに前記支持部材が連結されることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第６の視点は、第３の視点の装置において、前記副駆動機構は増速器を介して前記主駆動機構に接続されることを特徴とする。
【００１７】
本発明の第７の視点は、第１の視点の装置において、前記副駆動機構を前記主駆動機構とは独立に駆動するための制御部を更に具備することを特徴とする。
【００１８】
本発明の第８の視点は、第７の視点の装置において、前記副駆動機構は、前記先端アーム上に配設されたピストンシリンダと、前記ピストンシリンダにより往復されるピストンロッドとを有し、前記ピストンロッドに前記支持部材が連結されることを特徴とする。
【００１９】
本発明の第９の視点は、第７の視点の装置において、前記副駆動機構は、前記先端アーム上に配設されたボールネジと、前記ボールネジに回転駆動力を付与するため、前記先端アーム上に配設されたモータと、前記ボールネジに螺合するボールナットとを有し、前記ボールナットに前記支持部材が連結されることを特徴とする。
【００２０】
本発明の第１０の視点は、第１の視点の装置において、前記多関節アーム部及び前記支持部材が収縮した状態において前記支持部材を挟むように配設された、被処理基板を支持するための一対の預かり棚と、前記支持部材と前記預かり棚との間で、被処理基板を授受するように、前記支持部材と前記預かり棚とを相対的に上下に駆動するための垂直駆動機構と、を更に具備することを特徴とする。
【００２１】
本発明の第１１の視点は、第１０の視点の装置において、前記多関節アーム部は前記支持ベースに対して水平面内で回転可能であり、前記搬送装置は前記多関節アーム部を回転させるための回転駆動機構を更に具備することを特徴とする。
【００２２】
本発明の第１２の視点によれば、半導体処理用の搬送装置が提供され、これは、
水平面内で伸縮可能に支持ベースに取付けられ、その伸縮によって第１方向において往復を行う先端アームを有し、前記支持ベースに対して水平面内で回転可能な多関節アーム部と、
前記先端アーム上に配設された、被処理基板を支持するための支持部材と、
前記多関節アーム部が収縮した状態において前記支持部材を挟むように配設された、被処理基板を支持するための一対の預かり棚と、
前記多関節アーム部を伸縮させるための主駆動機構と、
前記多関節アーム部を回転させるための回転駆動機構と、
前記支持部材と前記預かり棚との間で、被処理基板を授受するように、前記支持部材と前記預かり棚とを相対的に上下に駆動するための垂直駆動機構と、
を具備することを特徴とする。
【００２３】
本発明の第１３の視点によれば、半導体処理用の収容装置が提供され、これは、
気密な収容室と、
前記収容室内に配設され、被処理基板を支持する載置面を有し、搬送装置により被処理基板がロード及びアンロードされる載置台と、
前記載置面に対する被処理基板のロード及びアンロードをアシストするために配設され、被処理基板のための異なる高さの支持レベルを夫々提供する第１リフタのセット及び第２リフタのセットと、
前記第１及び第２リフタを前記載置台に対して上下に駆動するためのリフタ駆動機構と、
を具備し、
前記第１リフタのセット及び第２リフタのセットは、前記載置台を包囲するように配設され、
前記第１及び第２リフタは被処理基板を支持するためのフィンガを有し、前記フィンガは前記載置台側へ突出する突出位置と、前記載置台から退避する退避位置との間で回転可能であり、
前記第１リフタに対応して前記載置台に凹部が形成され、前記第１リフタの前記フィンガは、前記突出位置において、前記凹部内に突出して前記載置面の下側に潜り込むことを特徴とする。
【００２４】
本発明の第１４の視点は、第１３の視点の装置において、
前記リフタ駆動機構を介して前記１及び第２リフタの動作を制御するための制御部を更に具備し、前記制御部は、
前記搬送装置により搬入される未処理の被処理基板を、前記第２リフタのセットにより、前記載置面の上方の上側レベルで支持する工程と、
処理済の被処理基板を、前記第１リフタのセットにより、前記載置面と前記上側レベルとの間の中間レベルで支持する工程と、
前記搬送装置により前記処理済の被処理基板を前記中間レベルから搬出した後、前記未処理の被処理基板を前記上側レベルから前記載置面上に降ろすように前記第１及び第２リフタのセットを駆動する工程と、
を行うように設定されることを特徴とする。
【００２５】
本発明の第１５の視点は、第１３の視点の装置において、
前記装置は半導体処理装置として構成され、
前記載置台を下側位置と上側位置との間で移動させるための台駆動機構であって、前記下側位置において、搬送装置により前記載置台に対して被処理基板がロード及びアンロードされ、前記上側位置において、被処理基板に対して処理が施される台駆動機構と、
前記上側位置にある前記載置台の直上に配設された供給口を有する、前記収容室内に処理ガスを供給するための供給系と、
前記下側位置にある前記載置台の直下に配設された排気口を有する、前記収容室内を真空排気するための排気系と、
を更に具備し、前記第１リフタのセット及び第２リフタのセットは、前記下側位置にある前記載置台を包囲するように配設されることを特徴とする。
【００２６】
本発明の第１６の視点によれば、半導体処理システムが提供され、これは、
気密な処理室と、
前記処理室内に配設された被処理基板を支持する載置面を有する載置台と、
前記処理室内に処理ガスを供給するための供給系と、
前記処理室内を真空排気するための排気系と、
前記処理室にゲートを介して接続された気密な搬送室と、
前記処理室に対して被処理基板をロード及びアンロードするために前記搬送室内に配設された搬送装置と、
を具備し、前記搬送装置は、
水平面内で伸縮可能に支持ベースに取付けられ、その伸縮によって第１方向において往復を行う先端アームを有する多関節アーム部と、
前記先端アーム上に配設され、前記第１方向において往復可能に前記先端アームに取付けられた、被処理基板を支持するための支持部材と、
前記多関節アーム部を伸縮させるための主駆動機構と、
前記支持部材を前記先端アームに対して往復させるための副駆動機構と、
を具備することを特徴とする。
【００２７】
本発明の第１７の視点は、第１６の視点のシステムにおいて、前記搬送装置は、前記多関節アーム部及び前記支持部材が収縮した状態において前記支持部材を挟むように配設された、被処理基板を支持するための一対の預かり棚と、前記支持部材と前記預かり棚との間で、被処理基板を授受するように、前記支持部材と前記預かり棚とを相対的に上下に駆動するための垂直駆動機構と、を更に具備することを特徴とする。
【００２８】
本発明の第１８の視点は、第１６の視点のシステムにおいて、
前記載置面に対する被処理基板のロード及びアンロードをアシストするため、前記載置台を包囲するように配設され、被処理基板のための異なる高さの支持レベルを夫々提供する第１リフタのセット及び第２リフタのセットと、
前記第１及び第２リフタを前記載置台に対して上下に駆動するためのリフタ駆動機構と、
を更に具備することを特徴とする。
【００２９】
本発明の第１９の視点は、第１６の視点のシステムにおいて、前記支持部材は、前記多関節アーム部の伸縮に合わせて、前記先端アームに対して往復することを特徴とする。
【００３０】
本発明の第２０の視点は、第１６の視点のシステムにおいて、前記副駆動機構を前記主駆動機構とは独立に駆動するための制御部を更に具備することを特徴とする。
【００３１】
更に、本発明に係る実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が省略されることで発明が抽出された場合、その抽出された発明を実施する場合には省略部分が周知慣用技術で適宜補われるものである。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【００３３】
図１及び図２は本発明の実施の形態に係るプラズマエッチングシステムを示す斜視図及び縦断側面図である。このシステムは、例えば、ＬＣＤの製造において、ＬＣＤ基板上にＴＦＴ（Thin Film Transistor）を形成するため、ポリシリコン膜或いはアモルファスシリコン膜をパターニングするために使用される。
【００３４】
図１及び図２図示の如く、このシステムは、支持フレーム１１上に配置された気密な処理室１２、気密な搬送室１３、及び気密なロードロック室１４を有する。ロードロック室１４はゲートバルブ１６を介してクリールーム内の大気側に接続され、また、室１２〜１４はゲートバルブ１７を介して互いに接続される。搬送室１３内には、搬送装置１８が配設され、搬送装置１８により、未処理のＬＣＤ基板Ｌが、ロードロック室１４から処理室１２へ搬入される一方、処理済のＬＣＤ基板Ｌが処理室１２からロードロック室１４へ搬出される。
【００３５】
処理室１２は、導電性材料、例えばアルミニウム製の筐体から分解可能に組立てられる。処理室１２の２側面には、メンテナンスドア２１、２２が配設される。一方のドア２１は通常のメンテナンスに使用され、他方のドア２２は後述する下部電極２４をメンテナンスするために使用される。
【００３６】
処理室１２内には、ＬＣＤ基板Ｌを水平に支持するため、載置台２３が配設される。載置台２３は、導電性材料、例えばアルミニウム製の下部電極２４と、これを支持するセラミックス製の絶縁枠２５とからなる。載置台２３は昇降機構２６の一対のシャフト２６ａに水平に支持される。シャフト２６ａは、メンテナンスドア２２の壁面に沿って垂直上方に延在し、ドア２２の上に配設された駆動部２７に接続される。
【００３７】
昇降機構２６により載置台２３は下側位置（図２中に一点鎖線で示す）と上側位置（図２中に実線で示す）との間で移動される。載置台２３の下側位置において、ＬＣＤ基板Ｌが搬送装置１８により載置台２３に対してロード及びアンロードされる。載置台２３の上側位置において、ＬＣＤ基板Ｌに対してエッチング処理が施される。
【００３８】
載置台２３の中には冷媒流路（図示せず）が配設され、エッチング中、ＬＣＤ基板Ｌが冷却可能となる。また、載置台２３の表面上にはＬＣＤ基板Ｌを静電吸着するための静電チャック（図示せず）が配設される。更に、下部電極２４にはマッチングボックス２８を介してＲＦ電源２９が接続される。エッチング中、ＲＦ電源２９からは例えば１３．５６ＭＨｚの高周波（ＲＦ）電力が下部電極２４に供給され、これにより処理ガスがプラズマ化される。なお、冷媒の供給管や電気配線は、昇降機構２６の一対のシャフト２６ａを通して配設される。
【００３９】
載置台２３の上側位置に近接するように、処理室１２の天井には、導電性材料、例えばアルミニウム製の筐体からされたシャワーヘッド３１が配設される。シャワーヘッド３１は接地されており、上部電極として機能する。シャワーヘッド３１は、処理室１２外に配設された処理ガスの供給源３２に接続される。シャワーヘッド３１の下面には、処理ガスを放出するための多数の放出孔（図示せず）が形成される。即ち、シャワーヘッド３１の下面のガス放出孔により構成される給気系の供給口は、上側位置にある載置台２３の直上に配置されることとなる。
【００４０】
一方、処理室１２の底部の中央には、排気ポート３３が形成され、排気ポート３３にＴＭＰ（ターボ分子ポンプ）３４を含む排気系が接続される。この排気系により処理室１２内を真空排気して所定の真空度まで減圧することができる。即ち、排気ポート３３により構成される排気系の排気口は下側位置にある載置台２３の直下に配置されることとなる。
【００４１】
処理室１２の底部には、下部電極２４の下側位置を包囲するように、ＬＣＤ基板Ｌのロード及びアンロードを補助する搬送アシスト機構が配設される。搬送アシスト機構は、図１０（ａ）〜（ｆ）図示の如く、２対の第１リフタ３６からなるセットと、２対の第２リフタ３７からなるセットとを含む。図３図示の如く、第１及び第２リフタ３６、３７の夫々はＬＣＤ基板Ｌを支持するためのフィンガ３６ａ、３７ａを有する。フィンガ３６ａ、３７ａはリフタ駆動機構３８により載置台２３に対して上下に駆動さると共に水平面内で回転される。
【００４２】
第１リフタ３６のフィンガ３６ａに対応して、載置台２３の絶縁枠２５には半円形の凹部３９が形成される。このため、第１リフタ３６のフィンガ３６ａは、図３図示の如く、凹部３９内に水平に突出して載置台２３の載置面の下側に潜り込む突出位置と、載置台２３から退避する退避位置との間で回転可能となる。
【００４３】
一方、第２リフタ３７のフィンガ３７ａに対応する位置には、載置台２３に凹部が形成されていない。このため、第２リフタ３７のフィンガ３７ａは、載置台２３の載置面の上方で水平に突出する突出位置と、載置台２３から退避する退避位置との間で回転可能となる。なお、第２リフタ３７のフィンガ３７ａの上面上には、ＬＣＤ基板Ｌを位置決めするためのテーパ面３７ｃを有するテーパブロック３７ｂが付設される。
【００４４】
載置台２３の昇降機構２６及びリフタ駆動機構３８は、制御部４１により制御される。即ち、載置台２３の昇降動作と、第１及び第２リフタ３６、３７のフィンガ３６ａ、３７ａの上下及び回転動作とは、制御部４１の制御下で連係して行われる。
【００４５】
なお、第１及び第２リフタ３６、３７を含む搬送アシスト機構は、排気ポート３３から離れ、寧ろ処理室１２の側壁に近接して配置される。その配置は、エッチング処理中、シャワーヘッド３１から、上側位置にある載置台２３の周囲を通って排気ポート３３に至る処理ガス流を乱さないように選択される。これにより、搬送アシスト機構が、処理ガス流を乱してＬＣＤ基板上の処理の面内均一性を低下させるのを防止することができる。また、搬送アシスト機構は載置台２３に組込まれていないため、被処理基板の処理に悪影響を与えたり、載置台の構造が複雑になることは殆どない。なお、この搬送アシスト機構は、処理室以外にも、真空予備室等に設けられた載置台に対する搬送アシスト機構として使用することができる。
【００４６】
図４及び図５は搬送室１３内に配設された搬送装置１８を示す斜視図及び縦断側面図である。図４及び図５図示の如く、搬送室１３の床１３ａ、即ち搬送装置１８の支持ベース上には、搬送装置１８の多関節アーム部５１が水平面内で回転且つ伸縮可能に取付けられる。多関節アーム部５１は、これを駆動するため、床１３ａの下に配設された駆動部５０に接続される。多関節アーム部５１は、第１乃至第３アーム５３、５５、５７からなり、これ等は、第１及び第２関節５４、５６を介して互いに旋回可能に接続される。なお、以下の説明において、第３アーム５７を必要に応じて先端アームと呼ぶ。
【００４７】
第１乃至第３アーム５３、５５、５７の夫々は、細長い中空のケーシングにより外郭が形成される。第１乃至第３アーム５３、５５、５７には、多関節アーム部５１を回転及び伸縮させるための主駆動機構の一部である主トランスミッション５２が配設される。図５図示の如く、主トランスミッション５２は、第１及び第２アーム５３、５５のケーシング内の基端及び先端に配設された歯車プーリ５３ａ、５３ｂ、５５ａ、５５ｂと、これ等の歯車プーリ間に掛け渡されたタイミングベルト５３ｃ、５５ｃと、駆動部５０並びに第１乃至第３アーム５３、５５、５７を接続するため、垂直方向に延びる同軸シャフト５８、５９、６０と、を具備する。
【００４８】
同軸シャフト５８の芯シャフト５８ａは、駆動部５０の第１モータ５０ａの回転駆動力を第１アーム５３のケーシングに伝達する。一方、同軸シャフト５８の外側シャフト５８ｂは、駆動部５０の第２モータ５０ｂの回転駆動力を歯車プーリ５３ａに伝達する。第１モータ５０ａは、多関節アーム部５１を伸縮駆動するために使用され、第２モータ５０ｂは、多関節アーム部５１を回転駆動するために使用される。
【００４９】
第２モータ５０ｂは、床１３ａの底部に固定されたフレーム６１に固定される。第１モータ５０ａは、第２モータ５０ｂにより同軸シャフト５８の外側シャフト５８ｂと共に回転されるフレーム６２に固定される。なお、図５中、符号６３ａ、６３ｂはカップリングを示し、６４は磁性流体シールを示す。
【００５０】
主トランスミッション５２は、多関節アーム部５１の伸縮により、第３アーム即ち先端アーム５７が、ＬＣＤ基板Ｌを搬送する方向において直線的に往復を行うように設定される。具体的には、歯車プーリ５３ａ、５３ｂ間の距離と歯車プーリ５５ａ、５５ｂ間の距離とは同一に設定される。また、歯車プーリ５３ａ、５３ｂの径の比（即ち歯数の比）は２：１で、歯車プーリ５５ａ、５５ｂの径の比（即ち歯数の比）は１：２に設定される。
【００５１】
第３アーム即ち先端アーム５７上には、ＬＣＤ基板Ｌを支持するための支持部材６７が、先端アーム５７の往復方向と同方向において往復可能に取付けられる。支持部材６７には支持部材６７の往復方向に延びる一対のスティック７１が両側部に配設される。スティック７１上には、テフロン（商標）等からなる複数個の突起６８が付設され、突起６８上にＬＣＤ基板Ｌが水平状態に支持可能となる。
【００５２】
先端アーム５７にはまた、支持部材６７を先端アーム５７に対して往復させるための副駆動機構の一部である副トランスミッション６６が配設される。図５及び図６図示の如く、副トランスミッション６６は、第３アーム５７のケーシング内の基端及び先端に配設された歯車プーリ５７ａ、５７ｂと、これ等の歯車プーリ間に掛け渡されたタイミングベルト５７ｃと、を具備する。歯車プーリ５７ａは、同軸シャフト６０の芯シャフト６０ａを介して第２アーム５５のケーシングに接続される。芯シャフト６０ａには、第２アーム５５のケーシングの回転を５倍に増速して歯車プーリ５７ａに伝達する増速器６０ｃが配設される。なお、支持部材６７のストロークを十分取れるようであれば、増速器６０ｃは省略することができる。
【００５３】
第３アーム５７のケーシングの天井（開閉カバー）には、タイミングベルト５７ｃの片側に沿って長孔６９が形成される。タイミングベルト５７ｃの片側には長孔６９を貫通して上方に突出するコネクタ７０が固定される。コネクタ７０は、タイミングベルト５７ｃと支持部材６７とを接続する。従って、タイミングベルト５７ｃは、多関節アーム部５１が第１モータ５０ａにより伸縮駆動されるのに連動して走行し、これに伴って支持部材６７が往復駆動される。
【００５４】
要約すると、上述の構成を有する搬送装置１８においては、処理室１２及びロードロック室１４のいずれかの方向に向くように、第２モータ５０ｂにより多関節アーム部５１の全体が１８０°回転され、搬送方向が変換される。そして、第１モータ５０ａにより多関節アーム部５１が伸縮駆動され、また、多関節アーム部５１の伸縮に連動して支持部材６７が往復駆動され、ＬＣＤ基板Ｌが搬送される。多関節アーム部５１が最も収縮した状態において、支持部材６７も最も収縮する（退避する）。この時、多関節アーム部５１の回転中心（同軸シャフト５８の中心）から、支持部材６７の先端（スティック７１の先端）までの距離が、同回転中心から第１及び第２アーム５３、５５の先端までの距離（旋回半径）以下となるように設定される。
【００５５】
図２及び図８（ａ）〜（ｄ）図示の如く、搬送室１３内にはまた、多関節アーム部５１及び支持部材６７が収縮した状態において支持部材６７を挟むように、ＬＣＤ基板Ｌを支持するための一対の預かり棚７６が配設される。預かり棚７６は、搬送室１３の床１３ａの下に配設された垂直駆動機構７７により搬送装置１８に対して上下に駆動される。この預かり棚７６の上下動作により、搬送装置１８の支持部材６７と預かり棚７６との間で、ＬＣＤ基板Ｌが授受される。
【００５６】
また、ロードロック室１４内には、ＬＣＤ基板Ｌを支持するための２段の支持レベル７９、８０を有するバッファ７８が配設される。バッファ７８は、ロードロック室１４の床の下に配設された垂直駆動機構８１により搬送装置１８に対して上下に駆動される。このバッファ７８の上下動作により、搬送装置１８の支持部材６７とバッファ７８の支持レベル７９、８０との間で、ＬＣＤ基板Ｌが授受される。
【００５７】
多関節アーム部５１の駆動部５０、預かり棚７６の垂直駆動機構７７、及びバッファ７８の垂直駆動機構８１は、制御部４１により制御される。即ち、多関節アーム部５１の伸縮及び回転動作と、預かり棚７６或いはバッファ７８の上下動作とは、制御部４１の制御下で連係して行われる。
【００５８】
図７（ａ）〜（ｄ）は搬送装置１８及び預かり棚７６の基本的な動作を、処理室１２からＬＣＤ基板Ｌを取出す際の動作を例にとって示す平面図である。図７（ａ）図示の如く、多関節アーム部５１が概ね伸び切り且つ支持部材６７が先端アーム５７から伸び出した状態において、支持部材６７上に処理室１２内のＬＣＤ基板Ｌが移載される。次に、図７（ｂ）図示の如く、第１モータ５０ａにより多関節アーム部５１が収縮するに連れ、支持部材６７も連動して先端アーム５７側に引込まれる。
【００５９】
図７（ｃ）図示の如く、多関節アーム部５１が最も収縮した状態において、支持部材６７も最も縮み（退避し）、これによりＬＣＤ基板Ｌが搬送室１３内へ搬入される。この状態で、支持部６７より下にあった預かり棚７６が上昇し、ＬＣＤ基板Ｌが支持部材６７から預かり棚７６へ移載される。次に、図７（ｄ）図示の如く、ＬＣＤ基板Ｌを預かり棚７６上に置いたまま、多関節アーム部５１が１８０°回転し、ロードロック室１４側に向きを変える。次に、ＬＣＤ基板Ｌを支持している預かり棚７６が下降し、ＬＣＤ基板Ｌが預かり棚７６から支持部材６７へ移載される。
【００６０】
このように、搬送室１３内において、多関節アーム部５１が搬送方向の変換をする際、ＬＣＤ基板Ｌを回転させない。このため、多関節アーム部５１の回転中心（同軸シャフト５８の中心）からＬＣＤ基板Ｌの先端角部まで距離が大きくても、多関節アーム部５１の旋回用のスペースが影響を受けない。しかも、多関節アーム部５１が収縮した状態において、支持部材６７も収縮し（退避し）、第１及び第２アーム５３、５５で決まる多関節アーム部５１の旋回半径内に納まるため、同旋回半径を拡張することがない。なお、図７（ｄ）中の一点鎖線の円は多関節アーム部５１の旋回半径の軌跡を示す。
【００６１】
図８（ａ）〜（ｄ）及び図９（ａ）〜（ｄ）は搬送装置１８及びロードロック室１４のバッファ７８の動作関係を示す斜視図である。説明の前提として、図８（ａ）図示の如く、搬送室１３の多関節アーム部５１の支持部材６７上に処理済のＬＣＤ基板Ｌが支持される。ロードロック室１４のバッファ７８の上側支持レベル７９に未処理のＬＣＤ基板Ｌ’が支持される。この状態から、以下の手順で、処理済のＬＣＤ基板Ｌがロードロック室１４へ搬出され、未処理のＬＣＤ基板Ｌ’が搬送室１３へ搬入される。
【００６２】
先ず、図８（ｂ）図示の如く、多関節アーム部５１及び支持部材６７が伸長し、支持部材６７上の処理済のＬＣＤ基板Ｌがロードロック室１４へ搬出され、バッファ７８の上下支持レベル７９、８０間に挿入される。次に、バッファ７８が上昇し、処理済のＬＣＤ基板Ｌが、支持部材６７から下側支持レベル８０へ移載される。次に、図８（ｃ）図示の如く、多関節アーム部５１及び支持部材６７が収縮し、これ等が搬送室１３に戻る。
【００６３】
次に、支持部材６７がバッファ７８の上側支持レベル７９の高さ位置になるまで、バッファ７８が下降する。次に、多関節アーム部５１及び支持部材６７が伸長し、支持部材６７が上側支持レベル７９に支持された未処理のＬＣＤ基板Ｌ’の下側に進入する。次に、図８（ｄ）図示の如く、バッファ７８が更に下降し、未処理のＬＣＤ基板Ｌ’が、上側支持レベル７９から支持部材６７へ移載される。
【００６４】
次に、図９（ａ）図示の如く、多関節アーム部５１及び支持部材６７が収縮し、支持部材６７上の未処理のＬＣＤ基板Ｌ’が搬送室１３へ搬入される。次に、図９（ｂ）図示の如く、預かり棚７６が上昇し、未処理のＬＣＤ基板Ｌ’が支持部材６７から預かり棚７６へ移載される。そして、預かり棚７６は未処理のＬＣＤ基板Ｌ’を支持部材６７の上方に保持する。
【００６５】
次に、図９（ｃ）図示の如く、ＬＣＤ基板Ｌ’を預かり棚７６上に置いたまま、多関節アーム部５１が１８０°回転し、処理室１２側に向きを変える。次に、図９（ｄ）図示の如く、ＬＣＤ基板Ｌ’を支持している預かり棚７６が下降し、ＬＣＤ基板Ｌ’が預かり棚７６から支持部材６７へ移載される。次に、以下のような手順で、未処理のＬＣＤ基板Ｌ’が処理室１２へ搬入される。
【００６６】
図１０（ａ）〜（ｆ）は搬送装置１８及び処理室１２の載置台２３の動作関係を示す斜視図である。前述の如く、処理室１２の載置台２３は、昇降機構２５により下側位置（図２中に一点鎖線で示す）と上側位置（図２中に実線で示す）との間で移動可能となる。載置台２３の下側位置において、搬送装置１８により載置台２３に対してＬＣＤ基板Ｌがロード及びアンロードされる。
【００６７】
説明の前提として、図１０（ａ）図示の如く、載置台２３が下側位置に配置され、その上に処理済のＬＣＤ基板Ｌが載置される。また、搬送室１３内の多関節アーム部５１の支持部材６７上に未処理のＬＣＤ基板Ｌ’が支持される。この状態から、以下の手順で、処理済のＬＣＤ基板Ｌが搬送室１３へ搬出され、未処理のＬＣＤ基板Ｌ’が処理室１２へ搬入される。
【００６８】
先ず、図１０（ｂ）図示の如く、多関節アーム部５１及び支持部材６７が伸長し、支持部材６７上の未処理のＬＣＤ基板Ｌ’が処理室１２へ搬入され、処理済のＬＣＤ基板Ｌの上方に配置される。次に、図１０（ｃ）図示の如く、第２リフタ３７のフィンガ３７ａが上昇した後に旋回して載置台２３上方で水平に突出する共に更に上昇し、未処理のＬＣＤ基板Ｌ’を支持部材６７から受取る。そして、第２リフタ３７は未処理のＬＣＤ基板Ｌ’を上側レベルに保持する。次に、多関節アーム部５１及び支持部材６７が収縮し、これ等が搬送室１３に戻る。
【００６９】
次に、図１０（ｄ）図示の如く、第１リフタ３６のフィンガ３６ａが旋回して凹部３９内に水平に突出すると共に上昇し、処理済みのＬＣＤ基板Ｌを載置台２３から受取る。そして、第１リフタ３６は処理済のＬＣＤ基板Ｌを載置台２３の載置面と上記上側レベルとの間の中間レベルに保持する。次に、図１０（ｅ）図示の如く、多関節アーム部５１及び支持部材６７が伸長し、支持部材６７が処理済のＬＣＤ基板Ｌの下側に進入する。この状態で、第１リフタ３６が下降し、処理済のＬＣＤ基板Ｌが第１リフタ３６から支持部材６７へ移載される。
【００７０】
次に、図１０（ｆ）図示の如く、多関節アーム部５１及び支持部材６７が収縮し、処理済のＬＣＤ基板Ｌが搬送室１３へ搬出される。次に、第２リフタ３７が下降し、未処理のＬＣＤ基板Ｌ’が第１リフタ３６へ移載される。そして、第２リフタ３７のフィンガ３７ａが回転して載置台２３から退避する。更に、第１リフタ３６が下降し、未処理のＬＣＤ基板Ｌ’が載置台２３上に載置される。
【００７１】
次に、第１リフタ３６のフィンガ３６ａが回転して載置台２３から退避する。そして、載置台２３が下側位置（図２中に一点鎖線で示す）から上側位置（図２中に実線で示す）へ上昇され、この位置でＬＣＤ基板Ｌに対してエッチング処理が施される。
【００７２】
第１及び第２リフタ３６、３７等を含む搬送アシスト機構は、載置台２３の上側位置（プロセス位置）から離れた処理室１２の底部の側壁近傍に配置される。しかも、その配置は、エッチング処理中、シャワーヘッド３１から、上側位置にある載置台２３の周囲を通って排気ポート３３に至る処理ガス流を乱さないように選択される。換言すれば、エッチング処理中、シャワーヘッド３１から排気ポート３３へ形成される処理ガス流にとって搬送アシスト機構は障害物とならない。このため、エッチング処理中、処理ガス流に乱れが生じてＬＣＤ基板上の処理の面内均一性を低下させる可能性が低くなる。
【００７３】
なお、上述の実施の形態において、支持部材６７を先端アーム５７に対して往復させるための副駆動機構の副トランスミッション６６は、歯車プーリ５７ａ、５７ｂと、タイミングベルト５７ｃと、を具備し、主駆動機構の主トランスミッション５２に機械的に接続される。このような構成の他、支持部材６７を先端アーム５７に対して往復させるための機構として、以下に述べるようなものを使用することができる。
【００７４】
図１１（ａ）、（ｂ）は、支持部材６７を先端アーム５７に対して往復させるための機構の変更例を示す概略平面図及び概略縦断側面図である。この変更例においては、第３アーム５７のケーシング内の基端及び先端に駆動及び従動スプロケット８６、８７が配設され、これ等のスプロケット間にエンドレスチェーン８８が掛け渡される。エンドレスチェーン８８は、コネクタ７０により支持部材６７と接続される。従って、多関節アーム部５１が第１モータ５０ａにより伸縮駆動されるのに連動してエンドレスチェーン８８が走行し、これに伴って支持部材６７が往復駆動される。
【００７５】
図１２（ａ）、（ｂ）は、支持部材６７を先端アーム５７に対して往復させるための機構の別の変更例を示す概略平面図及び概略縦断側面図である。この変更例においては、第３アーム５７のケーシング内にピストンエアシリンダ８９が配設され、そのピストンロッド９０に支持部材６７が連結される。エアシリンダ８９の駆動部９１は、制御部４１により、多関節アーム部５１の伸縮動作と独立に制御される。
【００７６】
つまり、この変更例においては、支持部材６７のための副駆動機構は、多関節アーム部５１のための主駆動機構とは独立に制御部４１により制御される。従って、例えば、図７（ａ）において、多関節アーム部５１が伸びる間は、支持部材６７は先端アーム５７から伸び出さず、多関節アーム部５１が伸び切ってから、支持部材６７が先端アーム５７から伸び出すようにエアシリンダ８９の駆動部９１を制御することができる。また、多関節アーム部５１が伸び始める前に、支持部材６７が先端アーム５７から伸び出すようにエアシリンダ８９の駆動部９１を制御してもよい。更に、図７（ａ）の場合と同様に、多関節アーム部５１の伸縮に連動して支持部材６７が先端アーム５７に対して進退するようにエアシリンダ８９の駆動部９１を独立して制御してもよい。
【００７７】
図１３（ａ）、（ｂ）は、支持部材６７を先端アーム５７に対して往復させるための機構の更に別の変更例を示す概略平面図及び概略縦断側面図である。この変更例においては、第３アーム５７のケーシング内にボールネジ９２と、ボールネジに回転駆動力を付与するためのモータ９４とが配設される。ボールネジ９２には、ボールネジ９２の回転によって直線運動するナット９３が螺合し、これに支持部材６７が連結される。モータ９４は、制御部４１により、多関節アーム部５１の伸縮動作と独立に制御される。
【００７８】
つまり、この変更例においても、図１２（ａ）、（ｂ）図示の変更例と同様、支持部材６７のための副駆動機構は、多関節アーム部５１のための主駆動機構とは独立に制御部４１により制御される。従って、多関節アーム部５１の伸縮動作と、支持部材６７の進退動作とは、図１２（ａ）、（ｂ）図示の変更例と同様に、任意の態様で組み合せることができる。
【００７９】
なお、上記実施の形態においては、預かり棚７６及びバッファ７８に垂直駆動機構７７、垂直駆動機構８１を配設して、搬送装置１８に対して上下動させるようにしている。しかし、搬送装置１８に垂直駆動機構を配設して、これを上下動させるように構成することもでき、この場合、預かり棚７６及びバッファ７８の垂直駆動機構７７、８１は不要となる。
【００８０】
また、本発明が適用可能な搬送装置の多関節アーム部は、上記実施の形態の構成に限定されるものではなく、スカラ型ツインピックタイプ、スカラ型デュアルアームタイプ、フロッグレッグタイプのいずれであってもよい。換言すれば、本発明は、多関節アーム部が水平面内で伸縮可能であり且つその先端アームが多関節アーム部の伸縮によって搬送方向において往復を行うような搬送装置であれば適用することができる。
【００８１】
更に、上記実施の形態においては、半導体処理装置としてプラズマエッチング装置を例に挙げて説明したが、本発明は、成膜装置やアッシング装置等の他の処理装置に対しても適用可能である。また、被処理基板として、ＬＣＤ基板ではなく、半導体ウエハを処理する装置にも、本発明を適用することができる。
【００８２】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【００８３】
【発明の効果】
本発明によれば、被処理基板の大型化にかかわらず、搬送方向を変換するための旋回用スペースの増大を抑制することが可能な半導体処理用の搬送装置を提供することができる。
【００８４】
また、本発明によれば、大型の被処理基板の搬送をアシスト可能である一方、室内のガス流を乱すおそれの少ない搬送アシスト機構を有する半導体処理用の収容装置を提供することができる。
【００８５】
また、本発明によれば、被処理基板の処理に悪影響を与えたり、載置台の構造が複雑になるおそれの少ない搬送アシスト機構を有する半導体処理用の収容装置を提供することができる。
【００８６】
更に、本発明によれば、上記搬送装置や収容装置を有する、大型の被処理基板の処理に適した半導体処理システムを提供するができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るプラズマエッチングシステムを示す斜視図。
【図２】図１図示のシステムを示す縦断側面図。
【図３】図１図示のシステムの処理室内に配設された搬送アシスト機構の一部を示す拡大斜視図。
【図４】図１図示のシステムの搬送室内に配設された搬送装置を示す斜視図。
【図５】図４図示の搬送装置を示す縦断側面図
【図６】図４図示の搬送装置の先端アーム内を示す概略平面図。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、図１図示のシステムにおける搬送装置と預かり棚との基本的な動作を、処理室からＬＣＤ基板を取出す際の動作を例にとって示す平面図。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、図１図示のシステムにおける搬送装置及びロードロック室のバッファの動作関係を示す斜視図。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は、図８（ａ）〜（ｄ）に続く、搬送装置及びロードロック室のバッファの動作関係を示す斜視図。
【図１０】（ａ）〜（ｆ）は、図１図示のシステムにおける搬送装置及び処理室の載置台の動作関係を示す斜視図。
【図１１】（ａ）、（ｂ）は、図４図示の搬送装置において支持部材を先端アームに対して往復させるための機構の変更例を示す概略平面図及び概略縦断側面図。
【図１２】（ａ）、（ｂ）は、図４図示の搬送装置において支持部材を先端アームに対して往復させるための機構の別の変更例を示す概略平面図及び概略縦断側面図。
【図１３】（ａ）、（ｂ）は、図４図示の搬送装置において支持部材を先端アームに対して往復させるための機構の更に別の変更例を示す概略平面図及び概略縦断側面図。
【符号の説明】
１２…処理室
１３…搬送室
１４…ロードロック室
１８…搬送装置
２３…載置台
２６…昇降機構
３１…シャワーヘッド
３６…第１リフタ
３７…第２リフタ
５１…多関節アーム部
５２…主トランスミッション
５７…先端アーム
６６…副トランスミッション
６７…支持部材
７６…預かり棚
７８…バッファ
Ｌ…ＬＣＤ

Claims

矩形の被処理基板を搬送するための室に配設された搬送装置であって、
水平面内で伸縮可能に支持ベースに取付けられ、その伸縮によって第１方向において往復を行う先端アームを有する多関節アーム部と、
前記先端アーム上に配設され、前記第１方向において往復可能に前記先端アームに取付けられた、前記被処理基板を支持するための支持部材と、
前記多関節アーム部を伸縮させるための主駆動機構と、
前記支持部材を前記先端アームに対して往復させるための副駆動機構と、
前記室内で前記多関節アーム部を前記支持ベースを中心に水平面内で回転させるための回転駆動機構と、
前記多関節アーム部及び前記支持部材が収縮した状態において前記支持部材を挟むように配設された、前記被処理基板を支持するための一対の預かり棚と、
を具備し、前記支持部材及び前記多関節アーム部が収縮した状態における前記支持部材及び前記多関節アーム部の水平面内での旋回半径が、前記被処理基板の対角長の半分未満であり、前記支持部材及び前記多関節アーム部は、前記室内に搬送してきた前記被処理基板を前記預かり棚に預けることにより、前記被処理基板を回転させることなく、向きを変えることを特徴とする半導体処理用の搬送装置。
前記支持部材は、前記多関節アーム部の伸縮に合わせて、前記先端アームに対して往復することを特徴とする請求項１に記載の半導体処理用の搬送装置。
前記支持部材の往復を前記多関節アーム部の伸縮に連動させるため、前記副駆動機構は前記主駆動機構に機械的に接続されることを特徴とする請求項２に記載の半導体処理用の搬送装置。
前記副駆動機構は、前記先端アームに軸支された一対のプーリと、前記一対のプーリ間に掛け渡されたベルトとを有し、前記ベルトに前記支持部材が連結されることを特徴とする請求項３に記載の半導体処理用の搬送装置。
前記副駆動機構は、前記先端アームに軸支された一対のスプロケットと、前記一対のスプロケット間に掛け渡されたチェーンとを有し、前記チェーンに前記支持部材が連結されることを特徴とする請求項３に記載の半導体処理用の搬送装置。
前記副駆動機構は増速器を介して前記主駆動機構に接続されることを特徴とする請求項３に記載の半導体処理用の搬送装置。
前記副駆動機構を前記主駆動機構とは独立に駆動するための制御部を更に具備することを特徴とする請求項１に記載の半導体処理用の搬送装置。
前記副駆動機構は、前記先端アーム上に配設されたピストンシリンダと、前記ピストンシリンダにより往復されるピストンロッドとを有し、前記ピストンロッドに前記支持部材が連結されることを特徴とする請求項７に記載の半導体処理用の搬送装置。
前記副駆動機構は、前記先端アーム上に配設されたボールネジと、前記ボールネジに回転駆動力を付与するため、前記先端アーム上に配設されたモータと、前記ボールネジに螺合するボールナットとを有し、前記ボールナットに前記支持部材が連結されることを特徴とする請求項７に記載の半導体処理用の搬送装置。
前記支持部材と前記預かり棚との間で、前記被処理基板を授受するように、前記支持部材と前記預かり棚とを相対的に上下に駆動するための垂直駆動機構を更に具備することを特徴とする請求項１に記載の半導体処理用の搬送装置。
前記旋回半径は、前記被処理基板の長辺長の半分より大きいことを特徴とする請求項１に記載の半導体処理用の搬送装置。
半導体処理システムであって、
気密な処理室と、
前記処理室内に配設された矩形の被処理基板を支持する載置面を有する載置台と、
前記処理室内に処理ガスを供給するための供給系と、
前記処理室内を真空排気するための排気系と、
前記処理室にゲートを介して接続された気密な搬送室と、
を具備し、
前記搬送室は、
前記処理室に対して前記被処理基板をロード及びアンロードするための搬送装置と、
前記搬送装置を挟むように配設された、前記被処理基板を支持するための一対の預かり手段と、
前記搬送装置と前記預かり手段との間で、前記被処理基板を授受するように、前記搬送装置と前記預かり手段とを相対的に上下に駆動するための垂直駆動機構と、
を具備し、
前記搬送装置は、
水平面内で伸縮可能に支持ベースに取付けられ、その伸縮によって第１方向において往復を行う先端アームを有する多関節アーム部と、
前記先端アーム上に配設され、前記第１方向において往復可能に前記先端アームに取付けられた、前記被処理基板を支持するための支持部材と、
前記多関節アーム部を伸縮させるための主駆動機構と、
前記支持部材を前記先端アームに対して往復させるための副駆動機構と、
前記多関節アーム部を前記支持ベースを中心に水平面内で回転させるための回転駆動機構と、
を具備し、前記支持部材及び前記多関節アーム部が収縮した状態における前記支持部材及び前記多関節アーム部の水平面内での旋回半径が、前記被処理基板の対角長の半分未満であり、前記支持部材及び前記多関節アーム部は、前記搬送室内に搬送してきた前記被処理基板を前記預かり手段に預けることにより、前記被処理基板を回転させることなく、向きを変えることを特徴とする半導体処理システム。
前記旋回半径は、前記被処理基板の長辺長の半分より大きいことを特徴とする請求項１２に記載の半導体処理システム。
前記一対の預かり手段の夫々は、預かり棚からなることを特徴とする請求項１２または１３に記載の半導体処理システム。