JP5675416B2 - 被処理体の搬送方法及び被処理体処理装置 - Google Patents

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Description

この発明は、被処理体の搬送方法及び被処理体処理装置に関する。
電子機器の製造には被処理体が用いられ、被処理体に対して成膜やエッチング等の処理が施される。例えば、半導体集積回路装置の製造には、被処理体として半導体ウエハが用いられ、半導体ウエハに対して、成膜やエッチング等の処理が施される。これらの処理は互いに独立した処理装置にて行われるのが一般的である。例えば、成膜処理は成膜処理室を備えた成膜処理装置にて行われ、エッチング処理はエッチング処理室を備えたエッチング処理装置にて行われる。
近時、処理の一貫化を図るため、および処理装置の増加に伴うフットプリントの増大を抑えるために、搬送室の周りに複数の処理室を配置したマルチチャンバ（クラスタツール）型の被処理体処理装置が多用されるようになってきている。マルチチャンバ型の被処理体処理装置の典型例は、例えば、特許文献１に記載されている。
また、搬送室と複数の処理室との間での被処理体の搬送には、上記特許文献１、又は特許文献２に記載されるように、多関節ロボットを利用した搬送装置が使用されている。
特開２００５−６４５０９号公報 特開２００４−２８２００２号公報
成膜やエッチング等の各種処理においては、生産性を上げるために、それぞれ処理時間の短縮化が進められている。
しかしながら、各種処理における処理時間の短縮化が進んでくると、マルチチャンバ型の被処理体処理装置での処理に要する時間を律速させる要因が、処理律速から搬送律速に変化してしまう。このため、処理時間をいくら短縮しても、生産性は頭打ちになる、という事情がある。
この発明は、上記事情に鑑みて為されたもので、処理における処理時間を短縮しても生産性が頭打ちになる事情を抑制できる被処理体の搬送方法及び被処理体処理装置を提供する。
この発明の第１の態様に係る被処理体の搬送方法は、被処理体を搬送する搬送装置が配置された搬送室と、前記搬送室の周囲に配置され、前記被処理体に処理を施す複数の処理室と、前記搬送室の周囲に配置され、前記被処理体の周囲の環境を前記搬送室の内部の環境に変換する複数のロードロック室と、を備えた被処理体処理装置の被処理体の搬送方法であって、前記搬送装置は、個別に独立した旋回動作が可能な少なくとも２つの第１、第２トランスファアームと、前記少なくとも２つの第１、第２トランスファアーム各々に取り付けられた、前記被処理体を保持する少なくとも２つの第１、第２ピックとを備え、（０）前記第１、第２トランスファアームを旋回させ、被処理体を保持していない第１ピックを前記複数の処理室のうちの第１処理室の前に設定された第１受け渡し位置に移動させるとともに、処理前の第１被処理体を保持した第２ピックを前記第１受け渡し位置に隣接する位置に移動させる工程と、（１）前記第１トランスファアームを伸縮させ、前記第１処理室に収容された処理済の第２被処理体を、前記第１ピックに受け取らせる工程と、（２）前記第１、第２トランスファアームを旋回させ、前記処理前の第１被処理体を保持した前記第２ピックを前記第１受け渡し位置に移動させるとともに、前記処理済の第２被処理体を保持した第１ピックを前記複数のロードロック室のうちの第１ロードロック室の前に設定された第２受け渡し位置に隣接する位置に移動させる工程と、（３）前記第２トランスファアームを伸縮させ、前記第２ピックに保持された前記処理前の第１被処理体を、前記第１処理室に収容する工程と、（４）前記第２トランスファアームを旋回させ、被処理体を保持していない第２ピックを前記第２受け渡し位置に移動させる工程と、（５）前記第２トランスファアームを伸縮させ、前記第１ロードロック室に収容された処理前の第３被処理体を、前記第２ピックに受け取らせる工程と、（６）前記第１、第２トランスファアームを旋回させ、前記処理済の第２被処理体を保持した第１ピックを前記第２受け渡し位置に移動させるとともに、前記処理前の第３被処理体を保持した第２ピックを前記第２受け渡し位置に隣接する位置に移動させる工程と、（７）前記第１トランスファアームを伸縮させ、前記第１ピックに保持された前記処理済の第２被処理体を前記第１ロードロック室に収容する工程と、を具備する。
この発明の第２の態様に係る被処理体の搬送方法は、処理前の被処理体と処理済の被処理体とを同時に入れ替える被処理体の搬送方法と、上記第１の態様に係る被処理体の搬送方法とを、プロセスレシピ時間の長短に応じて切り替える。
この発明の第３の態様に係る被処理体処理装置は、被処理体を搬送する搬送装置が配置された搬送室と、前記搬送室の周囲に配置され、前記被処理体に処理を施す複数の処理室と、前記搬送室の周囲に配置され、前記被処理体の周囲の環境を前記搬送室の内部の環境に変換する複数のロードロック室と、少なくとも前記搬送装置を制御するプロセスコントローラと、を備え、前記搬送装置は、個別に独立した旋回動作が可能な少なくとも２つの第１、第２トランスファアームと、前記少なくとも２つの第１、第２トランスファアーム各々に取り付けられた、前記被処理体を保持する少なくとも２つの第１、第２ピックとを備え、前記プロセスコントローラが、上記第２の態様に係る被処理体の搬送方法を実行するように、前記搬送装置を制御する。
この発明によれば、処理における処理時間を短縮しても生産性が頭打ちになる事情を抑制できる被処理体の搬送方法及び被処理体処理装置を提供できる。
この発明の第１の実施形態に係る被処理体の搬送方法を実行することが可能な被処理体処理装置の一例を概略的に示す平面図 図２Ａ〜図２Ｄは搬送装置３３を拡大して示す図 図３Ａ〜図３Ｌはこの発明の第１の実施形態に係る被処理体の搬送方法の一例を搬送手順毎に示す平面図 この発明の第１の実施形態に係る被処理体の搬送方法の一例のタイムチャート 参考例に係る被処理体の搬送方法の一例のタイムチャート この発明の第２の実施形態に利用可能な被処理体の搬送方法の一例を示すタイムチャート 図５Ａ〜図５Ｌはこの発明の参考例に係る被処理体の搬送方法の一例を搬送手順毎に示す平面図 プロセスレシピ時間とスループットとの関係を示す図 図７Ａ〜図７Ｆはこの発明の第２の実施形態に利用可能な被処理体の搬送方法の一例を搬送手順毎に示す平面図 図８Ａは同時入れ替え動作の際のゲートバルブを開閉させることが可能な時間を示すタイムチャート、図８Ｂはシステム律速を起こした場合のタイムチャート、図８Ｃはこの発明の第２の実施形態に係る被処理体の搬送方法のゲートバルブを開閉させることが可能な時間を示すタイムチャート 図９Ａは同時入れ替え動作を行う搬送方法及び第１の実施形態のプロセスレシピ時間とスループットとの関係を示す図、図９Ｂは図９Ａ中の枠９Ｂの拡大図
以下、添付図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。この説明において、参照する図面全てにわたり、同一の部分については同一の参照符号を付す。
（第１の実施形態）
（被処理体処理装置）
図１は、この発明の第１の実施形態に係る被処理体の搬送方法を実行することが可能な被処理体処理装置の一例を概略的に示す平面図である。本例では、被処理体処理装置の一例として、被処理体として半導体ウエハを取り扱うマルチチャンバ（クラスタツール）型の半導体製造装置を例示する。
図１に示すように、半導体製造装置１は、半導体製造装置１の外部との間で被処理体である半導体ウエハ（以下ウエハ）Ｗを搬入出する搬入出部２と、ウエハＷに処理を施す処理部３と、搬入出部２と処理部３との間で搬入出するロードロック部４と、半導体製造装置１を制御する制御部５とを備えている。
搬入出部２は、搬入出室２１を備えている。搬入出室２１は、内部を大気圧、又はほぼ大気圧、例えば、外部の大気圧に対してわずかに陽圧に調圧可能である。搬入出室２１の平面形状は、本例では、長辺と、この長辺に直交する短辺とを有した矩形である。矩形の長辺の一辺は上記処理部３に上記ロードロック部４を介して相対する。長辺の他の一辺には、ウエハＷが収容された、又は空のキャリアＣが取り付けられるロードポート２２が備えられている。本例では、三つのロードポート２２ａ〜２２ｃが備えられている。ロードポート２２の数は三つに限られるものではなく、数は任意である。ロードポート２２ａ〜２２ｃには各々、図示せぬシャッターが設けられている。キャリアＣがロードポート２２ａ〜２２ｃのいずれかに取り付けられると、シャッターが外れる。これにより、外気の侵入を防止しつつ、キャリアＣの内部と搬入出室２１の内部とが連通される。矩形の短辺の位置には、キャリアＣから取り出されたウエハＷの向きを合わせるオリエンタ２３が備えられている。
処理部３は、搬送室３１と、ウエハＷに処理を施す複数の処理室３２とを備えている。本例では、一つの搬送室３１と、一つの搬送室３１の周囲に設けられた四つの処理室３２ａ〜３２ｄとを備えている。処理室３２ａ〜３２ｄはそれぞれ、内部を所定の真空度に減圧可能な真空容器として構成され、内部では、成膜又はエッチングといった処理が行われる。処理室３２ａ〜３２ｄはそれぞれゲートバルブＧ１〜Ｇ４を介して搬送室３１に接続される。
ロードロック部４は、複数のロードロック室４１を備えている。本例では、一つの搬送室３１の周囲に設けられた二つのロードロック室４１ａ及び４１ｂを備えている。ロードロック室４１ａ及び４１ｂはそれぞれ、内部を所定の真空度に減圧可能な真空容器として構成されるとともに、上記所定の真空度と、大気圧又はほぼ大気圧との間で圧力変換可能に構成されている。これにより、ウエハＷの周囲の環境が搬送室３１の内部の環境に変換される。ロードロック室４１ａ及び４１ｂはそれぞれゲートバルブＧ５、Ｇ６を介して搬送室３１に接続されるとともに、ゲートバルブＧ７、Ｇ８を介して搬入出室２１に接続される。
搬入出室２１の内部には、搬入出装置２４が配置されている。搬入出装置２４は、キャリアＣと搬入出室２１との相互間でのウエハＷの搬入出、搬入出室２１とオリエンタ２３との相互間でのウエハＷの搬入出、及び搬入出室２１とロードロック室４１ａ、４１ｂとの相互間でのウエハＷの搬入出を行う。搬入出装置２４は、複数の多関節アーム２５を有し、搬入出室２１の長辺方向に沿って延びるレール２６上を走行可能に構成される。本例では、二つの多関節アーム２５ａ及び２５ｂを有する。多関節アーム２５ａ、２５ｂの先端には、ハンド２７ａ及び２７ｂが取り付けられている。ウエハＷを処理部３へ搬入する際、ウエハＷはハンド２７ａ又は２７ｂに載せられてキャリアＣから搬出され、オリエンタ２３へ搬入される。次いで、ウエハＷがオリエンタ２３において向きが調節された後、ウエハＷは、ハンド２７ａ又は２７ｂに載せられてオリエンタ２３から搬出され、ロードロック室４１ａ又は４１ｂへ搬入される。反対に、ウエハＷを処理部３から搬出する際、ウエハＷはハンド２７ａ又は２７ｂに載せられてロードロック室４１ａ又は４１ｂから搬出され、キャリアＣへ搬入される。
制御部５は、プロセスコントローラ５１、ユーザーインターフェース５２、及び記憶部５３を含んで構成される。プロセスコントローラ５１は、マイクロプロセッサ（コンピュータ）からなる。ユーザーインターフェース５２は、オペレータが半導体製造装置１を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、半導体製造装置１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等を含む。記憶部５３は、半導体製造装置１において実施される処理を、プロセスコントローラ５１の制御にて実現するための制御プログラム、各種データ、及び処理条件に応じて半導体製造装置１に処理を実行させるためのレシピが格納される。レシピは、記憶部５３の中の記憶媒体に記憶される。記憶媒体はコンピュータ読み取り可能なもので、例えば、ハードディスクであっても良いし、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば、専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。任意のレシピはユーザーインターフェース５２からの指示等にて記憶部５３から呼び出され、プロセスコントローラ５１において実行されることで、プロセスコントローラ５１の制御のもと、半導体製造装置１においてウエハＷに対する処理が実施される。
搬送室３１の内部には、搬送装置３３が配置されている。搬送装置３３は、複数のロードロック室４１ａ、４１ｂと搬送室３１との相互間でのウエハＷの搬入出、搬送室３１と複数の処理室３２ａ〜３２ｄとの相互間での搬入出を行う。搬送装置３３は、本例では、搬送室３１のほぼ中央に配置される。搬送装置３３は、伸縮可能、かつ、回転可能な複数のトランスファアーム３４を有する。本例では、二つのトランスファアーム３４ａ及び３４ｂを有する。トランスファアーム３４ａ及び３４ｂの先端には、ピック３５ａ及び３５ｂが取り付けられている。ウエハＷは、ピック３５ａ又は３５ｂに保持され、複数のロードロック室４１ａ、４１ｂと搬送室３１との相互間でのウエハＷの搬入出、及び搬送室３１と複数の処理室３２ａ〜３２ｄとの相互間でのウエハＷの搬入出が行われる。
図２Ａ〜図２Ｄは、図１に示す搬送装置３３を拡大して示す図である。
図２に示すように、搬送装置３３は、回転軸としてθ１軸、θ２軸を持つ。
θ１軸は、トランスファアーム３４ａ及び３４ｂの双方をいっしょに回転させる軸である。θ１軸は無限回転が可能であり、例えば、図２Ｂに示すように、図２Ａに示す状態から時計回り又は反時計回りに約１８０°回転させることも、さらには、図２Ｂに示す状態から、さらに時計回り又は反時計回りに約１８０°回転させて、図２Ａに示す状態に戻すこともできる。
θ２軸は、トランスファアーム３４ｂを回転させる軸である。θ２軸は、例えば、最大回転角度２４０°以上２７０°以下の回転が可能である。本例では、最大回転角度２４０°としている。これは、搬送室３１の平面形状が六角形であることを想定し、ピック３５ａとピック３５ｂとがなす最小角度θｐｍｉｎを６０°に設定していることによる（３６０°−６０°−６０°＝２４０°）。例えば、搬送室３１の平面形状が八角形であることを想定した場合には、ピック３５ａとピック３５ｂとがなす最小角度θｐｍｉｎは４５°に設定される。この場合には、θ２軸の最大回転角度は、例えば、２７０°に設定される（３６０°−４５°−４５°＝２７０°）。図２Ｃに、θ２軸を使ってトランスファアーム３４ｂを時計回りに６０°旋回させ、ピック間角度θｐを時計回りに１２０°に拡げた場合を、図２Ｄに、θ２軸を使ってトランスファアーム３４ｂを時計回りに２４０°旋回させ、ピック間角度θｐを時計回りに３００°に拡げた場合を示す。
搬送装置３３は、θ１軸及びθ２軸を使うことで、トランスファアーム３４ａ、３４ｂを個別に独立した旋回させることが可能である。
なお、図２Ａ〜図２Ｄにおいては、θ２軸はトランスファアーム３４ｂを回転させる軸としているが、トランスファアーム３４ａを回転させる軸となるようにすることも可能である。
（搬送方法）
次に、この発明の第１の実施形態に係る被処理体の搬送方法の一例を説明する。
図３Ａ〜図３Ｌはこの発明の第１の実施形態に係る被処理体の搬送方法の一例を搬送手順毎に示す平面図、図４Ａは搬送方法の一例のタイムチャートである。なお、図３Ａ〜図３Ｌにおいては、ロードポート２２ａ〜２２ｃ、及びオリエンタ２３の図示、並びにトランスファアーム３４ａ、３４ｂへの参照符号の付与は省略する。
また、本一例においては、トランスファアーム３４ａ、３４ｂの伸縮、及び旋回に要する時間を、下記にように仮定する。
“ピック３５ａ又は３５ｂがウエハを保持している状態”
トランスファアーム３４ａ、３４ｂを伸ばす時間 ２ａ秒
トランスファアーム３４ａ、３４ｂを縮める時間 ２ａ秒
トランスファアーム３４ａ、３４ｂを旋回させる時間 ３ａ秒
“ピック３５ａ又は３５ｂがウエハを保持していない状態”
トランスファアーム３４ａ、３４ｂを伸ばす時間 １ａ秒
トランスファアーム３４ａ、３４ｂを縮める時間 １ａ秒
トランスファアーム３４ａ、３４ｂを旋回させる時間 ２ａ秒
ピック３５ａ又は３５ｂがウエハを受け取る時間 １ａ秒
同じく、ピック３５ａ又は３５ｂがウエハを受け渡す時間 １ａ秒
なお、“ａ”は、トランスファアームの種類に依存したパラメータであり、トランスファアームの種類ごとに異なった、ある定められた時間である。
また、以下に説明する被処理体の搬送方法は、そのシーケンスがプロセスレシピとともに記憶部５３に格納されており、その搬送方法は、プロセスコントローラ５１の制御のもと、実行される。これは、後述する第２の実施形態においても同様である。
まず、図３Ａ及び図４Ａに示すように、トランスファアーム３４ａ、３４ｂを旋回させ、ウエハを保持していないピック３５ａを４つの処理室のうち、処理室３２ａの前に設定されたウエハ受け渡し位置に移動させる。これとともに、処理前ウエハ（１）を保持したピック３５ｂを上記受け渡し位置に隣接する位置に移動させる。本例では、隣接する位置として処理室３２ａに隣接した処理室３２ｂの前に移動させる。
この状態から、処理済ウエハ（ａ）と処理前ウエハ（１）とを入れ替える入れ替え動作を開始する。
最初の入れ替え動作の手順として、トランスファアーム３４ａを伸縮させ、処理室３２ａに収容された処理済ウエハ（ａ）を、ピック３５ａに受け取らせる手順に入る。
この手順においては、図３Ｂ及び図４Ａに示すように、トランスファアーム３４ａを伸ばし、ピック３５ａを、搬送室３１から処理室３２ａへと進める。ここまでに要する時間は約１ａ秒である。次いで、図３Ｃ及び図４Ａに示すように、処理室３２ａに収容された処理済ウエハ（ａ）をピック３５ａに受け取る。次いで、トランスファアーム３４ａを縮め、処理済ウエハ（ａ）を搬送室３１に搬出する。ここまでに要する時間は約４ａ秒である。
次に、トランスファアーム３４ａ、３４ｂを旋回させ、処理前ウエハ（１）を保持したピック３５ｂを処理室３２ａの前に設定されたウエハ受け渡し位置に移動させるとともに、処理済ウエハ（ａ）を保持したピック３５ａをロードロック室４１ｂの前に設定された受け渡し位置に隣接する位置に移動させる手順に入る。なお、本例では、隣接する位置としてロードロック室４１ｂに隣接した処理室３２ｄの前を選択した。
この手順においては、図３Ｄ及び図４Ａに示すように、θ１軸を使って、トランスファアーム３４ａ及び３４ｂを反時計回りに旋回させ、ピック３５ｂを処理室３２ａの前の受け渡し位置に移動させる。トランスファアーム３４ａについては、さらにθ１軸を使って反時計回りに旋回させる。このとき、トランスファアーム３４ｂは、θ２軸を使ってピック３５ｂが処理室３２ａの前から移動しないように停止させておけば良い。旋回を続けるトランスファアーム３４ａは、最終的にはピック３５ａがロードロック室４１ｂの前を通過し、その隣の処理室３２ｄの前に位置するまで移動される。これは、ピック３５ｂがロードロック室４１ｂに移動してきたとき、ピック３５ａがピック３５ｂを妨げないようにする配慮である。ここまでに要する時間は約７ａ秒である。
次に、トランスファアーム３４ｂを伸縮させ、ピック３５ｂに保持された処理前ウエハ（１）を、処理室３２ａに収容する手順に入る。
この手順においては、図３Ｅ及び図４Ａに示すように、トランスファアーム３４ｂを伸ばし、ピック３５ｂを、搬送室３１から処理室３２ａへと進める。次いで、処理前ウエハ（１）をピック３５ｂから処理室３２ａ内にある図示せぬ載置台に受け渡す。ここまでに要する時間は、約１０ａ秒である。次いで、図３Ｆ及び図４Ａに示すように、トランスファアーム３４ｂを縮め、ピック３５ｂを処理室３２ａから搬送室３１に戻す。ここまでに要する時間は、約１１ａ秒である。
次に、トランスファアーム３４ｂを旋回させ、ウエハを保持していないピック３５ｂをロードロック室４１ｂの前に設定されたウエハ受け渡し位置に移動させる手順に入る。
この手順においては、図３Ｇ及び図４Ａに示すように、θ２軸を使って、トランスファアーム３４ｂを反時計回りに旋回させ、ピック３５ｂをロードロック室４１ｂの前に設定されたウエハ受け渡し位置に移動させる。このとき、ピック３５ｂはウエハを保持していないので、トランスファアーム３４ｂは、ピック３５ｂがウエハ保持している場合に比較して、より速く旋回させることができる。もしも、ピック３５ｂがウエハを保持している場合には、ウエハの位置ずれや落下を抑制するため、ウエハが滑らないように、トランスファアーム３４ｂをゆっくりと旋回させなければならない。この場合の旋回には、例えば、３ａ秒の時間を要する。しかし、本例のように、ピック３５ａがウエハを保持していない場合には、ウエハの位置ずれや落下を考慮しなくて良い。このため、旋回には、例えば、より短い２ａ秒で済む。よって、本例においては、図３Ｇに示す状態までに要する時間は、約１３ａ秒で済む。
次に、トランスファアーム３４ｂを伸縮させ、ロードロック室４１ｂに収容された処理前ウエハ（２）を、ピック３５ｂに受け取らせる手順に入る。
この手順においては、図３Ｈ及び図４Ａに示すように、トランスファアーム３４ｂを伸ばし、ピック３５ｂを、搬送室３１からロードロック室４１ｂへと進める。ここまでに要する時間は、約１４ａ秒である。次いで、図３Ｉ及び図４Ａに示すように、ロードロック室４１ｂ内にある処理前ウエハ（２）をピック３５ｂに受け取る。次いで、トランスファアーム３４ｂを縮め、処理前ウエハ（２）を搬送室３１に搬出する。ここまでに要する時間は約１７ａ秒である。
次に、トランスファアーム３４ａ、３４ｂを旋回させ、処理済ウエハ（ａ）を保持したピック３５ａをロードロック室４１ｂの前に設定されたウエハ受け渡し位置に移動させるとともに、処理前ウエハ（２）を保持したピック３５ｂを上記受け渡し位置に隣接する位置に移動させる手順に入る。
この手順においては、図３Ｊ及び図４Ａに示すように、θ１軸を使って、トランスファアーム３４ａ、３４ｂを時計回りに旋回させ、ピック３５ａをロードロック室４１ｂの前に設定されたウエハ受け渡し位置に、ピック３５ｂは、例えば、ロードロック室４１ａの前に移動させる。ここまでに要する時間は、約２０ａ秒である。
次に、トランスファアーム３４ａを伸縮させ、ピック３５ａに保持された処理済ウエハ（ａ）をロードロック室４１ｂに収容する手順に入る。
この手順においては、図３Ｋ及び図４Ａに示すように、トランスファアーム３４ａを伸ばし、ピック３５ａを、搬送室３１からロードロック室４１ｂへと進める。次いで、処理済ウエハ（ａ）をピック３５ａからロードロック室４１ｂ内にある図示せぬ載置台に受け渡す。ここまでに要する時間は、約２３ａ秒である。次いで、図３Ｌ及び図４Ａに示すように、トランスファアーム３４ａを縮め、ピック３５ａをロードロック室４１ｂから搬送室３１に戻す。ここまでに要する時間は、約２４ａ秒である。
これで、処理済ウエハ（ａ）と処理前ウエハ（１）との入れ替え動作が終了する。
この後、例えば、処理済ウエハ（ｂ）と処理前ウエハ（２）とを入れ替える、次の入れ替え動作が行われる。この際、ピック３５ａを処理室３２ｂの前に設定されたウエハ受け渡し位置まで移動させるが、ピック３５ａはウエハを保持していない。このため、θ１軸を使って、処理前ウエハ（２）を保持しているピック３５ｂよりも、速く旋回させることができる。ピック３５ｂについては、θ２軸を使ってピック３５ａよりもゆっくりと旋回させれば良い。ピック３５ａが処理室３２ｂの前に移動するのに要する時間は、図４Ａに示すように、約２ａ秒である。
よって、第１の実施形態に係る被処理体の搬送方法においては、入れ替え動作の開始から、次の入れ替え動作の開始までの時間は、約２６ａ秒となる。
このように第１の実施形態に係る搬送方法によれば、処理済のウエハを、処理前のウエハに約２６ａ秒で交換できる。このため、１時間あたりに交換可能なウエハの枚数は、概算で、
３６００秒 ÷ ２６ａ秒 ＝ 約１３８．５／ａ枚
とすることができる。
（参考例）
上記第１の実施形態による利点を、より明確とするために、参考例を説明する。
図５Ａ〜図５Ｌはこの発明の参考例に係る被処理体の搬送方法の一例を搬送手順毎に示す平面図、図４Ｂは参考例に係る搬送方法のタイムチャートである。なお、図５Ａ〜図５Ｌにおいては、ロードポート２２ａ〜２２ｃ、及びオリエンタ２３の図示、並びにトランスファアーム３４ａ、３４ｂへの参照符号の付与は省略する。
本参考例に使用される搬送装置は、トランスファアーム３４ａ、３４ｂの角度が固定されており、トランスファアーム３４ａ、３４ｂが個別に独立した動作を行えない搬送装置である。
参考に係る被処理体の搬送方法が、上記第１の実施形態に係る被処理体搬送方法と異なるところは、図５Ｄ〜図５Ｇに示す手順である。これらの手順以外の図５Ａ〜図５Ｃ、図５Ｈ〜図５Ｌに示す手順は、上記図３Ａ〜図３Ｃ、図３Ｈ〜図３Ｌに示した手順と同じである。よって、異なる手順のみ説明する。
まず、図５Ｄ及び図４Ｂに示すように、トランスファアーム３４ａ及び３４ｂを反時計回りに旋回させ、ピック３５ｂを処理室３２ａの前に移動させる。トランスファアーム３４ａは、トランスファアーム３４ｂと角度が固定されている。このため、例えば、ピック３５ａは、ロードロック室４１ａの前に位置している。
次に、図５Ｅ及び図４Ｂに示すように、トランスファアーム３４ｂを伸ばし、ピック３５ｂを、搬送室３１から処理室３２ａへと進める。次いで、処理前ウエハ（１）をピック３５ｂから処理室３２ａ内にある図示せぬ載置台に受け渡す。
次に、図５Ｆ及び図４Ｂに示すように、トランスファアーム３４ｂを縮め、ピック３５ｂを処理室３２ａから搬送室３１に戻す。ここまでに要する時間は、上記第１の実施形態と同じ、約１１ａ秒である。
次に、図５Ｇ及び図４Ｂに示すように、トランスファアーム３４ａ及び３４ｂを反時計回りに旋回させ、ピック３５ａを処理室３２ｄの前に、ピック３５ｂをロードロック室４１ｂの前に移動させる。しかし、ピック３５ａが処理済ウエハ（ａ）を保持している。このため、トランスファアーム３４ａ及び３４ｂは、処理済ウエハ（ａ）が位置ずれをおこしたり、落下したりすることを抑制するため、ゆっくりと旋回させなければならない。したがって、旋回には、３ａ秒の時間を要することになる。
この後、図５Ｈ〜図５Ｌに示すように、第１の実施形態と同様に、処理前ウエハ（２）をピック３５ｂに受け取り、処理済ウエハ（ａ）をロードロック室４１ｂの図示せぬ載置台に受け渡す。ここまでに要する時間は、約２５ａ秒である。
さらに、この後、例えば、処理済ウエハ（ｂ）と処理前ウエハ（２）とを入れ替える、次の入れ替え動作が行われる。次の入れ替え動作の際には、ピック３５ａを処理室３２ｂの前に移動させなければならないが、ピック３５ｂが処理前ウエハ（２）を保持している。このときにも、処理前ウエハ（２）が位置ずれをおこしたり、落下したりしないようにするために、ゆっくりと旋回させなければならならない。つまり、この旋回にも、３ａ秒の時間を要する。
したがって、参考例に係る被処理体の搬送方法では、入れ替え動作の開始から、次の入れ替え動作の開始までの時間は、約２８ａ秒要することになる。
参考例に係る搬送方法では、１時間あたりに交換可能なウエハの枚数は、概算で、
３６００秒 ÷ ２８ａ秒 ＝ 約１２８．６／ａ枚
となる。これは、参考例が、上記第１の実施形態に比較して、１時間あたりに交換可能なウエハの枚数が約１０／ａ枚少なくなることを意味する。パーセンテージにすれば、上記第１の実施形態は、参考例に比較して、スループットが約８％向上することになる。
図６は、プロセスレシピ時間とスループットとの関係を示す図である。なお、図６中の“ｂ”は、プロセスの種類に依存したパラメータであり、プロセスごとに異なった、ある定められた時間である。
図６では、上記参考例が処理律速から搬送律速に変わるプロセスレシピ時間を１００ｂとし、搬送律速になったときのスループットを１００％として、第１の実施形態のスループットと比較したものである。
図６に示すように、第１の実施形態は、参考例に比較して、処理律速から搬送律速に変わるプロセスレシピ時間が短くなる。これは、入れ替え動作の開始から、次の入れ替え動作の開始までの時間が約２６ａ秒で済み、参考例に比較して約２ａ秒短縮されることによる。また、搬送律速になった後でも、上述した通りであるが、スループットは、約８％向上する。
なお、プロセスレシピ時間が１００ｂ以上になると、第１の実施形態も参考例もともに処理律速となる。このため、第１の実施形態でも参考例でもスループットは変わらない。つまり、第１の実施形態は、プロセスレシピ時間が短いプロセスにおいての適用に有利である、ということである。
このように、第１の実施形態は、トランスファアーム３４ａ、３４ｂを個別に独立した動作が可能なように構成する。かつ、処理済ウエハを保持したピックを、ウエハを保持していないピックがロードロック室の前に設定されたウエハ受け渡し位置にきたときに、このピックを妨げない位置に移動させておく。この手順を備えることで、ウエハを保持していないピックをロードロック室前のウエハ受け渡し位置まで旋回させる際に、処理済ウエハを保持したピックは旋回させないようにすることができる。このため、ウエハを保持していないピックをロードロック室前まで旋回させる際には、ウエハを保持している場合に比較して、より速く旋回させることができる。
したがって、第１の実施形態によれば、スループットを向上させることができ、各種処理における処理時間を短縮しても生産性が頭打ちになる事情を抑制できる被処理体の搬送方法が得られる、という利点を得ることができる。
（第２の実施形態）
搬送装置３３は、トランスファアーム３４ａ、３４ｂが、個別に独立した動作が可能なように構成されている。このような搬送装置３３を用いると、処理済ウエハ及び処理前ウエハを同時に交換する搬送方法を行うことができる。
第２の実施形態は、上記処理済ウエハ及び処理前ウエハを同時に交換する搬送方法と、上記第１の実施形態に係る搬送方法とを、プロセスレシピ時間に応じて切り換えるようにしたものである。
第２の実施形態の説明に先立ち、第２の実施形態に利用可能な処理済ウエハ及び処理前ウエハを同時に交換する搬送方法の一例を説明する。
図７Ａ〜図７Ｆはこの発明の第２の実施形態に利用可能な被処理体の搬送方法の一例を搬送手順毎に示す平面図、図４Ｃは上記利用可能な被処理体に係る搬送方法のタイムチャートである。なお、図７Ａ〜図７Ｆにおいては、ロードポート２２ａ〜２２ｃ、及びオリエンタ２３の図示、並びにトランスファアーム３４ａ、３４ｂへの参照符号の付与は省略する。
まず、図７Ａ及び図４Ｃに示すように、トランスファアーム３４ａ、３４ｂを旋回させ、ウエハを保持していないピック３５ａをロードロック室４１ａの前に移動させる。これとともに、同じくウエハを保持していないピック３５ｂを４つの処理室のうち、処理室３２ａの前に設定されたウエハ受け渡し位置に移動させる。
この状態から、処理済ウエハ（ａ）と処理前ウエハ（１）とを同時に入れ替える同時入れ替え動作を開始する。
最初の入れ替え動作の手順として、トランスファアーム３４ａ、３４ｂを伸縮させ、ロードロック室４１ａに収容された処理前ウエハ（１）をピック３５ｂに、処理室３２ａに収容された処理済ウエハ（ａ）をピック３５ｂに受け取らせる手順に入る。
この手順においては、図７Ｂ及び図４Ｃに示すように、トランスファアーム３４ａ、３４ｂを伸ばし、ピック３５ａを搬送室３１からロードロック室４１ａへ、ピック３５ｂを搬送室３１から処理室３２ａへと進める。ここまでに要する時間は約１ａ秒である。次いで、図７Ｃ及び図４Ｃに示すように、ロードロック室４１ａに収容された未処理ウエハ（１）をピック３５ａに、処理室３２ａに収容された処理済ウエハ（ａ）をピック３５ｂに受け取る。次いで、トランスファアーム３４ａ、３４ｂを縮め、処理前ウエハ（１）、及び処理済ウエハ（ａ）をそれぞれ搬送室３１に搬出する。ここまでに要する時間は約４ａ秒である。
次に、トランスファアーム３４ａ、３４ｂを旋回させ、処理前ウエハ（１）を保持したピック３５ａを処理室３２ａの前に設定されたウエハ受け渡し位置に移動させるとともに、処理済ウエハ（ａ）を保持したピック３５ｂをロードロック室４１ａの前に設定された受け渡し位置に移動させる手順に入る。
この手順においては、図７Ｄ及び図４Ｃに示すように、θ１軸を使って、トランスファアーム３４ａ及び３４ｂを反時計回りに旋回させ、ピック３５ａを処理室３２ａの前の受け渡し位置に移動させる。トランスファアーム３４ｂについては、さらにθ２軸を使って反時計回りに旋回させ、ピック３５ｂをロードロック室４１ａの前の受け渡し位置に移動させる。ここまでに要する時間は約７ａ秒である。
次に、トランスファアーム３４ａ、３４ｂを伸縮させ、ピック３５ａに保持された処理前ウエハ（１）を処理室３２ａに、ピック３５ｂに保持された処理済ウエハ（ａ）をロードロック室４１ａに収容する手順に入る。
この手順においては、図７Ｅ及び図４Ｃに示すように、トランスファアーム３４ａ、３４ｂを伸ばし、ピック３５ａを搬送室３１から処理室３２ａへ、ピック３５ｂを搬送室３１からロードロック室４１ａへと進める。次いで、処理前ウエハ（１）をピック３５ａから処理室３２ａ内にある図示せぬ載置台に受け渡す。これとともに、処理済ウエハ（ａ）をピック３５ｂからロードロック室４１ａ内にある図示せぬ載置台に受け渡す。ここまでに要する時間は、約１０ａ秒である。次いで、図７Ｆ及び図４ｃに示すように、トランスファアーム３４ａ、３４ｂを縮め、ピック３５ａを処理室３２ａから搬送室３１に、ピック３５ｂをロードロック室４１ａから搬送室３１に戻す。ここまでに要する時間は、約１１ａ秒である。
これで、処理済ウエハ（ａ）と処理前ウエハ（１）との同時入れ替え動作が終了する。
この後、例えば、処理済ウエハ（ｂ）と処理前ウエハ（２）とを同時に入れ替える、次の同時入れ替え動作が行われる。この際、ピック３５ａをロードロック室４１ｂの前に設定されたウエハ受け渡し位置に、ピック３５ｂを処理室３２ｂの前に設定されたウエハ受け渡し位置まで移動させる。この同時入れ替え動作においても、ピック３５ａ、３５ｂはそれぞれウエハを保持していない。このため、θ１軸、θ２軸を使って、ウエハを保持している場合よりも速く旋回させることができる。このため、ピック３５ｂについては、θ２軸を使ってピック３５ａよりもゆっくりと旋回させれば良い。ピック３５ａがロードロック室４１ｂの前に、ピック３５ａが処理室３２ｂの前に移動するのに要する時間は、図４Ｃに示すように、約２ａ秒である。
しかしながら、同時入れ替え動作では、ロードロック室４１ａ、４１ｂと搬送室３１、並びに処理室３２ａ〜３２ｄと搬送室３１との間にあるゲートバルブＧ１〜Ｇ６を開閉させることが可能な時間が短くなり、搬送律速、処理律速に加え、新たにシステム律速を起こす場合がある。例えば、トランスファアームの旋回が高速になり、トランスファアームの種類に依存したパラメータ“ａ”が非常に短い時間になったときに、搬送装置３３のスループットは、処理室３２ａ〜３２ｄ、ロードロック室４１ａ、４１ｂ、搬送室３１、ゲートバルブＧ１〜Ｇ６の動作に起因したシステム律速を起こしやくなる。
図８Ａは、同時入れ替え動作の際のゲートバルブＧ１〜Ｇ６を開閉させることが可能な時間を示すタイムチャートである。
図８Ａに示すように、同時入れ替え動作の場合、ゲートバルブＧ１〜Ｇ４が開閉可能となる時間は、例えば、ピック３５ｂを処理室３２ａから搬送室３１に戻してから、ピック３５ａを搬送室３１から処理室３２ｂに進めるまでの間の、約２ａ秒である。
同じく、ゲートバルブＧ５、Ｇ６が開閉可能となる時間は、例えば、ピック３５ａをロードロック室４１ａから搬送室３１に戻してから、ピック３５ｂを搬送室３１からロードロック室４１ｂに進めるまでの間の、約２ａ秒である。
もしも、約２ａ秒の間に、ゲートバルブＧ１〜Ｇ６の開閉が完了しない場合、システム律速となる。システム律速を起こした場合には、図８Ｂに示すタイムチャートに示すように、搬送装置３３自体は、トランスファアーム３４ａ、３４ｂを約２ａ秒で旋回可能であり、約２ａ秒で次の同時入れ替え動作に入ることが可能にも関わらず、次の同時入れ替え動作２ａ秒を超えた時間、例えば、約３ａ秒を要することになる。
このような同時入れ替え動作に対し、上記第１の実施形態においては、ゲートバルブＧ１〜Ｇ４の開閉タイミングと、ゲートバルブＧ５、Ｇ６の開閉タイミングとがずれている。このため、同時に開閉することはない。
このため、図８Ｃのタイミングチャートに示すように、ゲートバルブＧ１〜Ｇ４が開閉可能となる時間は、例えば、ピック３５ｂを処理室３２ａから搬送室３１に戻してから、ピック３５ａを搬送室３１から処理室３２ｂに進めるまでの間の、約１５ａ秒である。
同じく、ゲートバルブＧ５、Ｇ６が開閉可能となる時間は、例えば、ピック３５ａをロードロック室４１ｂから搬送室３１に戻してから、ピック３５ｂを搬送室３１からロードロック室４１ａに進めるまでの間の、約１５ａ秒である。
したがって、上記第１の実施形態によれば、同時入れ替え動作を行う搬送方法に比較して、システム律速を起こし難い。
図９Ａは、同時入れ替え動作を行う搬送方法及び第１の実施形態の、プロセスレシピ時間とスループットとの関係を示す図である。
図９Ａに示すように、プロセスレシピ時間が短い場合には、スループットは、同時入れ替え動作を行う搬送方法が優れている。しかし、同時入れ替え動作を行う搬送方法がシステム律速を起こしている場合には、あるプロセスレシピ時間を境にして、スループットは、第１の実施形態が優れるように逆転する。
この理由は、ウエハの入れ替えが終わり、次の入れ替え動作に備えてトランスファアーム３４ａ、３４ｂを旋回させる時間が、システム律速を起こさない第１の実施形態は、約２ａ秒で済む。これに対して、システム律速を起こしている同時入れ替え動作においては、システムに束縛、例えば、ゲートバルブＧ１〜Ｇ６の開閉動作に束縛されて、ウエハの入れ替えが終わってから次の入れ替え動作に入るまでの時間が、例えば、約３ａ秒要することによる。
図９Ｂは、図９Ａ中の枠９Ｂの拡大図である。
そこで、第２の実施形態は、図９Ｂ中の一点鎖線に示すように、プロセスレシピ時間が短い場合には、トランスファアーム３４ａ、３４ｂが、個別に独立した動作が可能な搬送装置３３を用いて、同時入れ替え動作を行う搬送方法を実施し、プロセスレシピ時間が長い場合には、第１の実施形態に係る搬送方法を実施する。両搬送方法の切り替えは、図９Ｂに示すように、同時入れ替え動作を行う搬送方法によるスループット曲線と、第１の実施形態に係る搬送方法によるスループット曲線とが交差し、スループットが互いに逆転するプロセスレシピ時間Ｔｃに基づいて行う。プロセスレシピ時間が、時間Ｔｃ以上になる場合には、第１の実施形態に係る搬送方法を実施し、時間Ｔｃ未満になる場合には、同時入れ替え動作を行う搬送方法を実施する。
このような第２の実施形態によれば、プロセスレシピ時間の長短に応じて、同時入れ替え動作を行う搬送方法、及び第１の実施形態に係る搬送方法と切り替えて実施する。このため、上記第１の実施形態に係る搬送方法のみを用いる場合に比較して、プロセスレシピ時間が短い場合においても、スループットを、さらに向上させることができる、という利点を得ることができる。
また、同時入れ替え動作を行う搬送方法のみを用いる場合に比較すると、プロセスレシピが長い場合において、さらに、スループットを、さらに向上させることができる、という利点を得ることができる。
以上、この発明をいくつかの実施形態に従って説明したが、この発明は、上記実施形態に限定されることは無く、種々変形可能である。
例えば、上記一実施形態においては、２つのトランスファアーム３４ａ、３４ｂ、並びに２つのピック３５ａ、３５ｂを備えた搬送装置３３を例示したが、トランスファアームの数、並びにピックの数は２つに限られることはない。トランスファアーム、並びにピックは、少なくとも２つ以上あれば良い。少なくとも２つ以上あるトランスファアーム、並びにピックのうちの２つ、あるいは４つ、あるいは６つ、…に、上記第１の実施形態に係る被処理体の搬送方法を行わせれば、スループット向上の利点を得ることができるからである。
また、被処理体は、半導体集積回路装置等の製造に使用される半導体ウエハを例示したが、被処理体は、半導体ウエハに限られることはなく、フラットパネルディスプレイや太陽電池の製造に使用されるガラス基板であっても良い。
その他、この発明はその要旨を逸脱しない範囲で様々に変形することができる。
３１…搬送室、３２（３２ａ〜３２ｄ）…処理室、３３…搬送装置、３４（３４ａ、３４ｂ）…トランスファアーム、３５（３５ａ、３５ｂ）…ピック、４１（４１ａ、４１ｂ）…ロードロック室

Claims (7)

  1. 被処理体を搬送する搬送装置が配置された搬送室と、前記搬送室の周囲に配置され、前記被処理体に処理を施す複数の処理室と、前記搬送室の周囲に配置され、前記被処理体の周囲の環境を前記搬送室の内部の環境に変換する複数のロードロック室と、を備えた被処理体処理装置の被処理体の搬送方法であって、
    前記搬送装置は、個別に独立した旋回動作が可能な少なくとも２つの第１、第２トランスファアームと、前記少なくとも２つの第１、第２トランスファアーム各々に取り付けられた、前記被処理体を保持する少なくとも２つの第１、第２ピックとを備え、
    （０） 前記第１、第２トランスファアームを旋回させ、被処理体を保持していない第１ピックを前記複数の処理室のうちの第１処理室の前に設定された第１受け渡し位置に移動させるとともに、処理前の第１被処理体を保持した第２ピックを前記第１受け渡し位置に隣接する位置に移動させる工程と、
    （１） 前記第１トランスファアームを伸縮させ、前記第１処理室に収容された処理済の第２被処理体を、前記第１ピックに受け取らせる工程と、
    （２） 前記第１、第２トランスファアームを旋回させ、前記処理前の第１被処理体を保持した前記第２ピックを前記第１受け渡し位置に移動させるとともに、前記処理済の第２被処理体を保持した第１ピックを前記複数のロードロック室のうちの第１ロードロック室の前に設定された第２受け渡し位置に隣接する位置に移動させる工程と、
    （３） 前記第２トランスファアームを伸縮させ、前記第２ピックに保持された前記処理前の第１被処理体を、前記第１処理室に収容する工程と、
    （４） 前記第２トランスファアームを旋回させ、被処理体を保持していない第２ピックを前記第２受け渡し位置に移動させる工程と、
    （５） 前記第２トランスファアームを伸縮させ、前記第１ロードロック室に収容された処理前の第３被処理体を、前記第２ピックに受け取らせる工程と、
    （６） 前記第１、第２トランスファアームを旋回させ、前記処理済の第２被処理体を保持した第１ピックを前記第２受け渡し位置に移動させるとともに、前記処理前の第３被処理体を保持した第２ピックを前記第２受け渡し位置に隣接する位置に移動させる工程と、
    （７） 前記第１トランスファアームを伸縮させ、前記第１ピックに保持された前記処理済の第２被処理体を前記第１ロードロック室に収容する工程と、
    を具備することを特徴とする被処理体の搬送方法。
  2. 前記（４）工程における前記第２トランスファアームの旋回速度が、前記第２ピックが被処理体を保持している状態における旋回速度よりも速いことを特徴とする請求項１に記載の被処理体の搬送方法。
  3. 処理前の被処理体と処理済の被処理体とを同時に入れ替える被処理体の搬送方法と、
    請求項１または請求項２に記載された被処理体の搬送方法とを、プロセスレシピ時間の長短に応じて切り替えることを特徴とする被処理体の搬送方法。
  4. 前記プロセスレシピ時間が短い場合、前記処理前の被処理体と処理済の被処理体とを同時に入れ替える被処理体の搬送方法を実施し、
    前記プロセスレシピ時間が長い場合、前記請求項１または請求項２に記載された被処理体の搬送方法を実施することを特徴とする請求項３に記載の被処理体の搬送方法。
  5. 前記同時に入れ替える搬送方法の際、被処理体の搬送時間がシステム律速を起こし、
    前記請求項１または請求項２に記載された被処理体の搬送方法の際、前記被処理体の搬送時間がシステム律速を起こしていないことを特徴とする請求項４に記載の被処理体の搬送方法。
  6. 前記搬送方法の切り替えが、前記同時に入れ替える搬送方法によるスループット曲線と、前記請求項１または請求項２に記載された被処理体の搬送方法によるスループット曲線とが交差し、スループットが互いに逆転するプロセスレシピ時間に基づいて行われることを特徴とする請求項５に記載の被処理体の搬送方法。
  7. 被処理体を搬送する搬送装置が配置された搬送室と、
    前記搬送室の周囲に配置され、前記被処理体に処理を施す複数の処理室と、
    前記搬送室の周囲に配置され、前記被処理体の周囲の環境を前記搬送室の内部の環境に変換する複数のロードロック室と、
    少なくとも前記搬送装置を制御するプロセスコントローラと、を備え、
    前記搬送装置は、個別に独立した旋回動作が可能な少なくとも２つの第１、第２トランスファアームと、前記少なくとも２つの第１、第２トランスファアーム各々に取り付けられた、前記被処理体を保持する少なくとも２つの第１、第２ピックとを備え、
    前記プロセスコントローラが、請求項３から請求項６のいずれか一項に記載された被処理体の搬送方法を実行するように、前記搬送装置を制御することを特徴とする被処理体処理装置。
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