JP4607301B2 - 半導体処理用の搬送装置及び半導体処理システム - Google Patents
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Description
【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 (14)
- 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。
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