JP6422317B2

JP6422317B2 - 小型製造装置

Info

Publication number: JP6422317B2
Application number: JP2014243651A
Authority: JP
Inventors: 史朗原; 仁前川; 孝弘福田; 博幸西原
Original assignee: DESIGN NETWORK CO., LTD.; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: DESIGN NETWORK CO., LTD.; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2014-12-02
Filing date: 2014-12-02
Publication date: 2018-11-14
Anticipated expiration: 2034-12-02
Also published as: JP2016111032A

Description

本発明は、特に、直径が２０ｍｍ以下の小口径の半導体ウェハを製造するための半導体製造装置などの小型製造装置に関するものである。

従来、半導体製造技術では、ウェハの大口径化によって、チップ製造単価の低減が図られてきた。このため、一連の製造プロセスで使用される半導体製造装置は巨大化、高価格化の一途をたどり、製造工場の規模や建設・運営コストを肥大化させることとなった。このような大規模製造システムは、少品種大量生産ではチップの製造単価低減に寄与するが、少量多品種生産の要請に応えにくく、市場状況に応じた生産量の調整を困難にするとともに、中小企業の参入を困難にする。

これらの問題を解決するためには、小口径（例えば、直径２０ｍｍ以下）の半導体ウェハを用いて低コストで半導体チップを製造できる小型の半導体製造装置が望まれる。このような小型の半導体製造装置を用いて生産ラインを構築する場合には、床面上に複数の半導体製造装置を一直線上に並設し、半導体ウェハに対する一連の製造プロセスにおいては、これら複数の半導体製造装置間で、半導体ウェハをウェハ搬送容器に収容した状態で搬送することになる（例えば、特許文献１、２参照）。

このような複数の半導体製造装置からなる生産ラインにおいて、半導体ウェハに対する一連の製造プロセスを効率よく進めるためには、複数の半導体製造装置間でウェハ搬送容器を自動的に搬送することが必要になる。

特開２０１４−１１０３５８号公報特開２０１４−１１０３５９号公報

しかしながら、半導体製造装置を設置する床面が波打っている場合には、半導体製造装置間で３方向（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向）に若干の位置ずれが発生し、ウェハ搬送容器の自動搬送を円滑に実行できなくなる恐れがある。なお、Ｘ方向は半導体製造装置の筐体の幅方向（左右方向）、Ｙ方向は半導体製造装置の筐体の奥行き方向（前後方向）、Ｚ方向は半導体製造装置の筐体の高さ方向（上下方向）を指す。

本発明は、このような事情に鑑み、複数の半導体製造装置からなる生産ラインにおいて、これらの半導体製造装置間で位置ずれがあっても、これらの半導体製造装置間でウェハ搬送容器の自動搬送を円滑に実行することが可能な技術を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、処理室および装置前室が筐体の内部に配設され、前記筐体に凹部が形成され、この凹部に、処理基板が収容された基板搬送容器を載置するための容器載置台が設けられ、前記処理基板を処理する際には、この処理基板が、前記容器載置台から搬入されて前記装置前室を経て前記処理室に搬送され、この処理室で処理された後、この処理室から前記装置前室を経て前記容器載置台に戻されて搬出される小型製造装置であって、前記凹部には、前記基板搬送容器を一時的に保持する仮置きトレイと、この仮置きトレイと前記容器載置台との間で前記基板搬送容器を搬送する容器搬送手段とが設けられ、前記容器搬送手段は、前記小型製造装置が複数並設されたときに、任意の小型製造装置の前記容器載置台と当該小型製造装置に隣接する小型製造装置の前記仮置きトレイとの間で前記基板搬送容器を搬送しうるように構成され、前記容器搬送手段によって前記基板搬送容器が前記仮置きトレイに載置されるときに、当該基板搬送容器を当該仮置きトレイ上の基準位置に位置決めする位置決め機構が組み込まれている小型製造装置としたことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記位置決め機構は、前記基板搬送容器が、前記筐体の幅方向であるＸ方向における前記仮置きトレイ上の基準位置に位置決めされたか否かを検出するＸ方向停止スイッチと、このＸ方向停止スイッチによって前記基板搬送容器がＸ方向における前記仮置きトレイ上の基準位置に位置決めされたと検出された場合に、その旨の信号を送信する送信機と、前記基板搬送容器がＸ方向における前記仮置きトレイ上の基準位置に位置決めされた旨の信号を受信する受信機と、この受信機からの信号に基づいて前記容器搬送手段による前記基板搬送容器の搬送動作を停止させる停止制御装置とからなるＸ方向位置決め機構を含んでいることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の構成に加え、前記容器搬送手段は、前記筐体に対してＸ方向に移動自在に取り付けられた搬送アームと、この搬送アームをＸ方向に駆動するアーム駆動装置と、前記搬送アームに対してＸ方向に移動自在に取り付けられ、前記基板搬送容器を着脱自在に把持する容器把持部材とを有することを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の構成に加え、前記容器把持部材は、前記搬送アームのＸ方向の移動に連動してＸ方向に移動するように構成され、前記搬送アームと前記容器把持部材との間には、当該搬送アームのＸ方向の移動を増速して当該容器把持部材に伝える増速機構が設けられていることを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の構成に加え、前記容器搬送手段は、前記筐体に定荷重ばねを介して昇降自在に支持されていることを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の構成に加え、前記位置決め機構は、前記筐体の奥行き方向であるＹ方向における筐体上の基準位置を中心として前記仮置きトレイをＹ方向に弾性的に揺動させるトレイ揺動手段と、前記容器搬送手段によって前記基板搬送容器を前記仮置きトレイに載置するときに、当該仮置きトレイをＹ方向にガイドして当該基板搬送容器を当該仮置きトレイ上の基準位置に位置決めするガイド部材とからなるＹ方向位置決め機構を含んでいることを特徴とする。

また、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の構成に加え、前記位置決め機構は、前記基板搬送容器が、前記筐体の高さ方向であるＺ方向における前記仮置きトレイ上の基準位置に位置決めされたか否かを検出するＺ方向停止スイッチと、このＺ方向停止スイッチによって前記基板搬送容器がＺ方向における前記仮置きトレイ上の基準位置に位置決めされたと検出された場合に、その旨の信号を送信する送信機と、前記基板搬送容器がＺ方向における前記仮置きトレイ上の基準位置に位置決めされた旨の信号を受信する受信機と、この受信機からの信号に基づいて前記容器搬送手段による前記基板搬送容器の搬送動作を停止させる停止制御装置とからなるＺ方向位置決め機構を含んでいることを特徴とする。

本発明によれば、各小型製造装置が容器搬送手段および仮置きトレイを備え、さらに、複数の小型製造装置間で発生しうる位置ずれを吸収するための位置決め機構が組み込まれているため、複数の小型製造装置からなる生産ラインにおいて、これらの小型製造装置間で位置ずれがあっても、これらの小型製造装置間でウェハ搬送容器の自動搬送を円滑に実行することが可能となる。

本発明の実施の形態１に係る生産ラインを示す図であって、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその左側面図である。同実施の形態１に係る容器搬送手段を示す詳細図であって、（ａ）はその左側面図、（ｂ）はその正面図である。同実施の形態１に係るＸ方向位置決め機構を示す図であって、（ａ）は右側に隣接する容器搬送手段によって、仮置きトレイにウェハ搬送装容器が載置された状態を示す平面図、（ｂ）は本仮置きトレイと一体となる半導体製造装置に設置された容器搬送手段によって、仮置きトレイにウェハ搬送装容器が載置された状態を示す平面図である。同実施の形態１に係るＹ方向位置決め機構を示す図であって、（ａ）はウェハ搬送容器を仮置きトレイに載置する直前の状態を示す側面図、（ｂ）はウェハ搬送容器を仮置きトレイに載置した直後の状態を示す側面図である。同実施の形態１に係るＺ方向位置決め機構を示す側面図である。同実施の形態１に係る生産ラインの容器搬送手段によるウェハ搬送容器の搬送工程を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

［発明の実施の形態１］
図１乃至図６には、本発明の実施の形態１を示す。

実施の形態１に係る生産ライン１は、図１に示すように、この実施の形態１では３個の小型の半導体製造装置（小型製造装置）２が床面１６上に一直線上に並設されて構成されている。これら３個の半導体製造装置２（右側の半導体製造装置２Ａ、中央の半導体製造装置２Ｂ、左側の半導体製造装置２Ｃ）は、互いに所定間隔（例えば、６ｍｍ）の隙間を挟んで横向きに対向している。

各半導体製造装置２はそれぞれ、図１に示すように、所定の大きさ（例えば、幅３０ｃｍ、奥行き４５ｃｍ、高さ１４４ｃｍ）の略直方体状の筐体３を有しており、筐体３の内部には、処理室５および装置前室６が配設されている。

また、筐体３の前部には、図１に示すように、凹部７が装置前室６の上方に形成されている。この凹部７は、前面側および側面側が開放され、前面から奥行きに向けて凹んでいる。この凹部７には、小口径（例えば、直径２０ｍｍ以下）の半導体ウェハが密閉状態で収容されたウェハ搬送容器（基板搬送容器）１０を載置するための容器載置台９が設置されているとともに、このウェハ搬送容器１０を一時的に保持する仮置きトレイ８が設置されている。ここで、仮置きトレイ８は、図１（ａ）に示すように、半導体製造装置２が複数並設されたときに、任意の半導体製造装置２の容器載置台９と、その隣の半導体製造装置２の容器載置台９との間に位置するように設けられている。また、各半導体製造装置２において、容器載置台９と仮置きトレイ８との位置関係（筐体の幅方向、奥行き方向および高さ方向）は精度よく定められている。

また、半導体製造装置２が複数並設されたときには、これら複数の半導体製造装置２の並設方向（図１（ａ）左右方向）に延伸する容器搬送経路１４が複数の半導体製造装置２の凹部７を貫くように形成される。

また、筐体３には、図２に示すように、３個の半導体製造装置２間でウェハ搬送容器１０を搬送するための容器搬送手段１２がＺ軸モータ１８によって昇降自在に設けられている。この容器搬送手段１２は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、その半導体製造装置２の仮置きトレイ８と容器載置台９との間でウェハ搬送容器１０を往復搬送することができるとともに、図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、その半導体製造装置２の容器載置台９と隣の半導体製造装置２の仮置きトレイ８との間でウェハ搬送容器１０を往復搬送することができるように構成されている。

すなわち、容器搬送手段１２は、図２に示すように、筐体３に水平に固定されたラック２０と、このラック２０に噛合したピニオン２１と、このピニオン２１をＸ方向（図２左右方向）に移動させるＸ軸モータ（アーム駆動装置）２２と、このＸ軸モータ２２によってピニオン２１と同期的にＸ方向に移動する搬送アーム２７と、この搬送アーム２７の一端（図２右端）に回転自在に取り付けられ、ピニオン２１の回転に連動して回転する駆動側プーリ２３と、搬送アーム２７の他端（図２左端）に回転自在に取り付けられた従動側プーリ２４と、駆動側プーリ２３および従動側プーリ２４に架け渡されたベルト２５と、このベルト２５の一部に固定され、ウェハ搬送容器１０の上部を吸着して把持する容器把持部材２６とから構成されている。そして、Ｘ軸モータ２２を回転駆動することにより、ピニオン２１がラック２０に噛合したままＸ方向（図２左右方向）に転動し、それに連動して搬送アーム２７がＸ方向に移動するとともに駆動プーリ２３が転動し、ベルト２５が回転するため、容器把持部材２６がＸ方向に移動するように構成されている。したがって、搬送アーム２７と容器把持部材２６との間には、搬送アーム２７のＸ方向の移動を増速して容器把持部材２６に伝える増速機構が設けられており、例えば、搬送アーム２７がＸ方向に２５ｃｍ移動すると、容器把持部材２６はＸ方向に３０ｃｍ移動することになる。

なお、容器搬送手段１２は、その非使用時には、図１に示すように、その半導体製造装置２の筐体３の直方体状の外形線ＬＮから前方（図１（ｂ）右方）にも左右方向（図１（ａ）左右方向）にも食み出さない状態で凹部７に収納されている。また、容器搬送手段１２は、その使用時（ウェハ搬送容器１０の搬送時）には、図１に示すように、その半導体製造装置２および隣の半導体製造装置２の筐体３の直方体状の外形線ＬＮから前方（図１（ｂ）右方）へ突出しないようになっている。

そして、容器搬送手段１２には、生産ライン１の構築に際して３個の半導体製造装置２間で発生しうる若干の位置ずれを吸収するための位置決め機構４が組み込まれている。この位置決め機構４は、Ｘ方向位置決め機構４Ｘ（図３参照）、Ｙ方向位置決め機構４Ｙ（図４参照）およびＺ方向位置決め機構４Ｚ（図５参照）から構成されている。

Ｘ方向位置決め機構４Ｘは、図３に示すように、ウェハ搬送容器１０がＸ方向（図３左右方向）における仮置きトレイ８上の基準位置に位置決めされたか否かを検出するＸ方向停止スイッチ３０と、このＸ方向停止スイッチ３０によってウェハ搬送容器１０がＸ方向における仮置きトレイ８上の基準位置に位置決めされたと検出された場合に、その旨の信号を送信する送信機（図示せず）と、ウェハ搬送容器１０がＸ方向における仮置きトレイ８上の基準位置に位置決めされた旨の信号を受信する受信機（図示せず）と、この受信機からの信号に基づいて容器搬送手段１２によるウェハ搬送容器１０の搬送動作を停止させる停止制御装置（図示せず）とから構成されている。ここで、Ｘ方向停止スイッチ３０は、図３（ｂ）に示すように、その半導体製造装置２の容器把持部材２６が図３左側から容器把持部材２６が移動してきたときには、回転軸ＣＴ１を中心として矢印Ｍ方向に回転して容器把持部材２６の移動を阻害しないエスケープ機能を備えているとともに、図３（ａ）に示すように、その半導体製造装置２の隣の半導体製造装置２の容器把持部材２６が図３右側から移動してきたときには、上述した位置決め検出機能を発現する。

また、Ｙ方向位置決め機構４Ｙは、図４に示すように、Ｙ方向（図４左右方向）における筐体３上の基準位置を中心として仮置きトレイ８をＹ方向に弾性的に揺動させる前後一対のコイルスプリング（トレイ揺動手段）４０と、容器搬送手段１２によってウェハ搬送容器１０を仮置きトレイ８に載置するときに、この仮置きトレイ８をＹ方向にガイドしてウェハ搬送容器１０を仮置きトレイ８上の基準位置に位置決めする前後一対のガイド部材４１とから構成されている。

さらに、Ｚ方向位置決め機構４Ｚは、図５に示すように、Ｚ方向における仮置きトレイ８上の基準位置に位置決めされたか否かを検出するＺ方向停止スイッチ５０と、このＺ方向停止スイッチ５０によってウェハ搬送容器１０がＺ方向における仮置きトレイ８上の基準位置に位置決めされたと検出された場合に、その旨の信号を送信する送信機（図示せず）と、ウェハ搬送容器１０がＺ方向における仮置きトレイ８上の基準位置に位置決めされた旨の信号を受信する受信機（図示せず）と、この受信機からの信号に基づいて容器搬送手段１２によるウェハ搬送容器１０の搬送動作を停止させる停止制御装置（図示せず）とから構成されている。

また、各半導体製造装置２の筐体３はそれぞれ、図１に示すように、平板状の底板１１を有しており、底板１１には、筐体３を床面１６上の所定位置に位置決めする位置決め手段１３が設けられている。

生産ライン１は以上のような構成を有するので、この生産ライン１において半導体ウェハに一連の製造プロセスを施す際には、例えば、以下に説明するとおり、右側の半導体製造装置２Ａから中央の半導体製造装置２Ｂを経て左側の半導体製造装置２Ｃへ順送りでウェハ搬送容器１０を搬送しつつ、各半導体製造装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃにおいて、このウェハ搬送容器１０内に収容された半導体ウェハに対して一連の製造プロセスを施す。

まず、第１処理工程では、右側の半導体製造装置２Ａにおいて、半導体ウェハが、容器載置台９から搬入されて装置前室６を経て処理室５に搬送され、処理室５で所定の処理が施された後、処理室５から装置前室６を経て容器載置台９に戻されて搬出される。

次に、第１搬送工程に移行し、右側の半導体製造装置２Ａの容器搬送手段１２と中央の半導体製造装置２Ｂの容器搬送手段１２とが相互に連携して、右側の半導体製造装置２Ａの容器載置台９から中央の半導体製造装置２Ｂの仮置きトレイ８に一時的に仮置きされた後、中央の半導体製造装置２Ｂの仮置きトレイ８から中央の半導体製造装置２Ｂの容器載置台９へウェハ搬送容器１０が搬送されて載置される。

すなわち、まず、右側の半導体製造装置２Ａにおいて、図６（ｂ）に示すように、容器載置台９にウェハ搬送容器１０が載置されているとともに、この容器載置台９の上方に容器搬送手段１２の容器把持部材２６が位置決めされている状態で、Ｚ軸モータ１８を回転駆動して容器搬送手段１２を下降させ、容器把持部材２６でウェハ搬送容器１０を吸着して把持した後、Ｚ軸モータ１８を駆動して容器搬送手段１２を上昇させる。次いで、図６（ｃ）に示すように、Ｘ軸モータ２２を回転駆動して容器把持部材２６を中央の半導体製造装置２Ｂの仮置きトレイ８の上方に位置決めする。その後、Ｚ軸モータ１８を回転駆動して容器搬送手段１２を下降させ、容器把持部材２６によるウェハ搬送容器１０の吸着状態を解除して、中央の半導体製造装置２Ｂの仮置きトレイ８にウェハ搬送容器１０を載置する。次に、Ｚ軸モータ１８を駆動して容器搬送手段１２を上昇させるとともに、Ｘ軸モータ２２を回転駆動して容器把持部材２６を右側の半導体製造装置２Ａへ戻す。

その後、中央の半導体製造装置２Ｂにおいて、図６（ｄ）に示すように、Ｘ軸モータ２２を回転駆動して容器把持部材２６を仮置きトレイ８の上方に位置決めする。次に、Ｚ軸モータ１８を回転駆動して容器搬送手段１２を下降させ、容器把持部材２６でウェハ搬送容器１０を吸着して把持した後、Ｚ軸モータ１８を駆動して容器搬送手段１２を上昇させる。次いで、図６（ｅ）に示すように、Ｘ軸モータ２２を回転駆動して容器把持部材２６を容器載置台９の上方に位置決めする。その後、Ｚ軸モータ１８を回転駆動して容器搬送手段１２を下降させ、容器把持部材２６によるウェハ搬送容器１０の吸着状態を解除して、容器載置台９にウェハ搬送容器１０を載置する。

このとき、中央の半導体製造装置２ＢにはＸ方向位置決め機構４Ｘが組み込まれているので、ウェハ搬送容器１０はＸ方向において精度よく位置決めされる。すなわち、右側の半導体製造装置２Ａの容器把持部材２６を中央の半導体製造装置２Ｂの仮置きトレイ８の上方に位置決めするときには（図６（ｃ）参照）、図３（ａ）に示すように、中央の半導体製造装置２ＢのＸ方向位置決め機構４ＸのＸ方向停止スイッチ３０がウェハ搬送容器１０の位置決めを検出すると、その旨の信号を中央の半導体製造装置２ＢのＸ方向位置決め機構４Ｘの送信機が右側の半導体製造装置２ＡのＸ方向位置決め機構４Ｘの受信機に無線で送信する。すると、右側の半導体製造装置２ＡのＸ方向位置決め機構４Ｘの受信機が右側の半導体製造装置２ＡのＸ方向位置決め機構４Ｘの停止制御装置にその旨の信号を送信する。すると、右側の半導体製造装置２ＡのＸ方向位置決め機構４Ｘの停止制御装置が、ウェハ搬送容器１０の搬送動作を停止させる。その結果、ウェハ搬送容器１０をＸ方向において精度よく位置決めすることができる。

また、中央の半導体製造装置２ＢにはＹ方向位置決め機構４Ｙも組み込まれているので、ウェハ搬送容器１０はＹ方向においても精度よく位置決めされる。すなわち、右側の半導体製造装置２Ａの容器把持部材２６に把持されたウェハ搬送容器１０を中央の半導体製造装置２Ｂの仮置きトレイ８に載置するときには、図４（ａ）に示すように、仮置きトレイ８の中心ＣＴ３に対して容器把持部材２６の中心ＣＴ２がＹ方向（図４左右方向）にずれていても、容器搬送手段１２の下降に伴って、図４（ｂ）に示すように、前後一対のコイルスプリング４０の弾性に抗する形で仮置きトレイ８がＹ方向（図４左向き）に移動して、その中心ＣＴ３を容器把持部材２６の中心ＣＴ２に合致させる。その結果、ウェハ搬送容器１０をＹ方向において精度よく位置決めすることができる。その後、容器把持部材２６がウェハ搬送容器１０の把持状態を解除して退避すると、ウェハ搬送容器１０を仮置きトレイ８上に残したまま上昇する。このとき、仮置きトレイ８は、前後一対のコイルスプリング４０の弾性により、Ｙ方向（図４右向き）に移動して筐体３上の基準位置（図４（ａ）の中心ＣＴ３の位置）に戻る。

さらに、中央の半導体製造装置２ＢにはＺ方向位置決め機構４Ｚも組み込まれているので、ウェハ搬送容器１０はＺ方向においても精度よく位置決めされる。すなわち、右側の半導体製造装置２Ａの容器把持部材２６に把持されたウェハ搬送容器１０を中央の半導体製造装置２Ｂの仮置きトレイ８に載置するときには、図５に示すように、中央の半導体製造装置２ＢのＺ方向位置決め機構４ＺのＺ方向停止スイッチ５０がウェハ搬送容器１０の位置決めを検出すると、その旨の信号を中央の半導体製造装置２ＢのＺ方向位置決め機構４Ｚの送信機が右側の半導体製造装置２ＡのＺ方向位置決め機構４Ｚの受信機に無線で送信する。すると、右側の半導体製造装置２ＡのＺ方向位置決め機構４Ｚの受信機が右側の半導体製造装置２ＡのＺ方向位置決め機構４Ｚの停止制御装置にその旨の信号を送信する。すると、右側の半導体製造装置２ＡのＺ方向位置決め機構４Ｚの停止制御装置が、ウェハ搬送容器１０の搬送動作を停止させる。その結果、ウェハ搬送容器１０をＺ方向において精度よく位置決めすることができる。

また、中央の半導体製造装置２Ｂにおいて、仮置きトレイ８からウェハ搬送容器１０を受け取るときには、上述したとおり、図３（ｂ）に示すように、Ｘ方向位置決め機構４ＸのＸ方向停止スイッチ３０がエスケープ機能を発現するので、容器把持部材２６の移動を阻害しない。しかも、上述したとおり、容器載置台９と仮置きトレイ８との位置関係は精度よく定められているので、Ｘ方向位置決め機構４Ｘに頼らなくてもウェハ搬送容器１０を円滑に受け取ることができる。

その後、第２処理工程に移行し、中央の半導体製造装置２Ｂにおいて、半導体ウェハが、容器載置台９から搬入されて装置前室６を経て処理室５に搬送され、処理室５で所定の処理が施された後、処理室５から装置前室６を経て容器載置台９に戻されて搬出される。

次いで、第２搬送工程に移行し、中央の半導体製造装置２Ｂの容器搬送手段１２と左側の半導体製造装置２Ｃの容器搬送手段１２とが相互に連携して、中央の半導体製造装置２Ｂの容器載置台９から左側の半導体製造装置２Ｃの仮置きトレイ８に一時的に仮置きされた後、左側の半導体製造装置２Ｃの仮置きトレイ８から左側の半導体製造装置２Ｃの容器載置台９へウェハ搬送容器１０が搬送されて載置される。

すなわち、まず、中央の半導体製造装置２Ｂにおいて、図６（ｂ）に示すように、容器載置台９にウェハ搬送容器１０が載置されているとともに、この容器載置台９の上方に容器搬送手段１２の容器把持部材２６が位置決めされている状態で、Ｚ軸モータ１８を回転駆動して容器搬送手段１２を下降させ、容器把持部材２６でウェハ搬送容器１０を吸着して把持した後、Ｚ軸モータ１８を駆動して容器搬送手段１２を上昇させる。次いで、図６（ｃ）に示すように、Ｘ軸モータ２２を回転駆動して容器把持部材２６を左側の半導体製造装置２Ｃの仮置きトレイ８の上方に位置決めする。その後、Ｚ軸モータ１８を回転駆動して容器搬送手段１２を下降させ、容器把持部材２６によるウェハ搬送容器１０の吸着状態を解除して、左側の半導体製造装置２Ｃの仮置きトレイ８にウェハ搬送容器１０を載置する。次に、Ｚ軸モータ１８を駆動して容器搬送手段１２を上昇させるとともに、Ｘ軸モータ２２を回転駆動して容器把持部材２６を中央の半導体製造装置２Ｂへ戻す。

その後、左側の半導体製造装置２Ｃにおいて、図６（ｄ）に示すように、Ｘ軸モータ２２を回転駆動して容器把持部材２６を仮置きトレイ８の上方に位置決めする。次に、Ｚ軸モータ１８を回転駆動して容器搬送手段１２を下降させ、容器把持部材２６でウェハ搬送容器１０を吸着して把持した後、Ｚ軸モータ１８を駆動して容器搬送手段１２を上昇させる。次いで、図６（ｅ）に示すように、Ｘ軸モータ２２を回転駆動して容器把持部材２６を容器載置台９の上方に位置決めする。その後、Ｚ軸モータ１８を回転駆動して容器搬送手段１２を下降させ、容器把持部材２６によるウェハ搬送容器１０の吸着状態を解除して、容器載置台９にウェハ搬送容器１０を載置する。

このとき、左側の半導体製造装置２ＣにはＸ方向位置決め機構４Ｘが組み込まれているので、ウェハ搬送容器１０はＸ方向において精度よく位置決めされる。すなわち、中央の半導体製造装置２Ｂの容器把持部材２６を左側の半導体製造装置２Ｃの仮置きトレイ８の上方に位置決めするときには（図６（ｃ）参照）、図３（ａ）に示すように、左側の半導体製造装置２ＣのＸ方向位置決め機構４ＸのＸ方向停止スイッチ３０がウェハ搬送容器１０の位置決めを検出すると、その旨の信号を左側の半導体製造装置２ＣのＸ方向位置決め機構４Ｘの送信機が中央の半導体製造装置２ＢのＸ方向位置決め機構４Ｘの受信機に無線で送信する。すると、中央の半導体製造装置２ＢのＸ方向位置決め機構４Ｘの受信機が中央の半導体製造装置２ＢのＸ方向位置決め機構４Ｘの停止制御装置にその旨の信号を送信する。すると、中央の半導体製造装置２ＢのＸ方向位置決め機構４Ｘの停止制御装置が、ウェハ搬送容器１０の搬送動作を停止させる。その結果、ウェハ搬送容器１０をＸ方向において精度よく位置決めすることができる。

また、左側の半導体製造装置２ＣにはＹ方向位置決め機構４Ｙも組み込まれているので、ウェハ搬送容器１０はＹ方向においても精度よく位置決めされる。すなわち、中央の半導体製造装置２Ｂの容器把持部材２６に把持されたウェハ搬送容器１０を左側の半導体製造装置２Ｃの仮置きトレイ８に載置するときには、図４（ａ）に示すように、仮置きトレイ８の中心ＣＴ３に対して容器把持部材２６の中心ＣＴ２がＹ方向（図４左右方向）にずれていても、容器搬送手段１２の下降に伴って、図４（ｂ）に示すように、前後一対のコイルスプリング４０の弾性に抗する形で仮置きトレイ８がＹ方向（図４左向き）に移動して、その中心ＣＴ３を容器把持部材２６の中心ＣＴ２に合致させる。その結果、ウェハ搬送容器１０をＹ方向において精度よく位置決めすることができる。その後、容器把持部材２６がウェハ搬送容器１０の把持状態を解除して退避すると、ウェハ搬送容器１０を仮置きトレイ８上に残したまま上昇する。このとき、仮置きトレイ８は、前後一対のコイルスプリング４０の弾性により、Ｙ方向（図４右向き）に移動して筐体３上の基準位置（図４（ａ）の中心ＣＴ３の位置）に戻る。

さらに、左側の半導体製造装置２ＣにはＺ方向位置決め機構４Ｚも組み込まれているので、ウェハ搬送容器１０はＺ方向においても精度よく位置決めされる。すなわち、中央の半導体製造装置２Ｂの容器把持部材２６に把持されたウェハ搬送容器１０を左側の半導体製造装置２Ｃの仮置きトレイ８に載置するときには、図５に示すように、左側の半導体製造装置２ＣのＺ方向位置決め機構４ＺのＺ方向停止スイッチ５０がウェハ搬送容器１０の位置決めを検出すると、その旨の信号を左側の半導体製造装置２ＣのＺ方向位置決め機構４Ｚの送信機が中央の半導体製造装置２ＢのＺ方向位置決め機構４Ｚの受信機に無線で送信する。すると、中央の半導体製造装置２ＢのＺ方向位置決め機構４Ｚの受信機が中央の半導体製造装置２ＢのＺ方向位置決め機構４Ｚの停止制御装置にその旨の信号を送信する。すると、中央の半導体製造装置２ＢのＺ方向位置決め機構４Ｚの停止制御装置が、ウェハ搬送容器１０の搬送動作を停止させる。その結果、ウェハ搬送容器１０をＺ方向において精度よく位置決めすることができる。

また、左側の半導体製造装置２Ｃにおいて、仮置きトレイ８からウェハ搬送容器１０を受け取るときには、上述したとおり、図３（ｂ）に示すように、Ｘ方向位置決め機構４ＸのＸ方向停止スイッチ３０がエスケープ機能を発現するので、容器把持部材２６の移動を阻害しない。しかも、上述したとおり、容器載置台９と仮置きトレイ８との位置関係は精度よく定められているので、Ｘ方向位置決め機構４Ｘに頼らなくてもウェハ搬送容器１０を円滑に受け取ることができる。

最後に、第３処理工程に移行し、左側の半導体製造装置２Ｃにおいて、半導体ウェハが、容器載置台９から搬入されて装置前室６を経て処理室５に搬送され、処理室５で所定の処理が施された後、処理室５から装置前室６を経て容器載置台９に戻されて搬出される。

ここで、半導体ウェハに対する一連の製造プロセスが終了する。

なお、上述した一連の製造プロセスでは、ウェハ搬送容器１０を順送りで搬送しつつ半導体ウェハに一連の製造プロセスを施す場合の手順について説明したが、この順送りの他にも任意の順番でウェハ搬送容器１０を搬送しつつ半導体ウェハに一連の製造プロセスを施すことが可能である。

例えば、生産ライン１において、上述した順送りと逆の手順により、左側の半導体製造装置２Ｃから中央の半導体製造装置２Ｂを経て右側の半導体製造装置２Ａへ逆送りでウェハ搬送容器１０を搬送しつつ半導体ウェハに一連の製造プロセスを施すこともできる。

また、生産ライン１において、左側の半導体製造装置２Ｃ、右側の半導体製造装置２Ａ、中央の半導体製造装置２Ｂの順番でウェハ搬送容器１０を搬送しつつ半導体ウェハに一連の製造プロセスを施すことも可能である。この場合、左側の半導体製造装置２Ｃから右側の半導体製造装置２Ａへウェハ搬送容器１０を搬送する際には、左側の半導体製造装置２Ｃから中央の半導体製造装置２Ｂを経由して右側の半導体製造装置２Ａへウェハ搬送容器１０を搬送すればよい。

以上説明したとおり、半導体ウェハに対する一連の製造プロセスにおいては、生産ライン１を構成する３個の半導体製造装置２の容器搬送手段１２が相互に連携することにより、これらの半導体製造装置２間でウェハ搬送容器１０が搬送される。その結果、３個の半導体製造装置２間でウェハ搬送容器１０を自動的に搬送することができ、半導体ウェハに対する一連の製造プロセスを効率よく進めることが可能となる。

また、各半導体製造装置２はそれぞれ仮置きトレイ８が設けられているため、生産ライン１で複数の半導体ウェハを連続的に処理する場合に、各半導体ウェハに対する一連の製造プロセスの途中でウェハ搬送容器１０を仮置きトレイ８に仮置きすることにより、容器搬送手段１２の待機時間、ひいては、すべての半導体ウェハに対する一連の製造プロセス全体の所要時間を短縮することができる。

しかも、各半導体製造装置２が容器搬送手段１２および仮置きトレイ８を備え、さらに、複数の半導体製造装置２間で発生しうる位置ずれを吸収するための位置決め機構４が組み込まれているため、床面の波打ち等に起因して複数の半導体製造装置２間で若干の位置ずれがあっても、これらの半導体製造装置２間でウェハ搬送容器１０を確実に搬送することができる。

また、容器搬送手段１２は、上述したとおり、その非使用時には、その半導体製造装置２の筐体３の直方体状の外形線ＬＮから前方にも左右方向にも食み出さない状態で凹部７に収納されているので、３個の半導体製造装置２を並設して生産ライン１を構築するときには、これらの半導体製造装置２の据え付け作業や取り替え作業を円滑に行うことができる。

さらに、容器搬送手段１２は、上述したとおり、その使用時には、その半導体製造装置２および隣の半導体製造装置２の筐体３の直方体状の外形線ＬＮから前方へ突出しないようになっているので、容器搬送手段１２を用いて半導体製造装置２間でウェハ搬送容器１０を搬送するときに、この容器搬送手段１２が作業者の邪魔になる事態を回避することができる。

また、各半導体製造装置２の筐体３には、上述したとおり、筐体３を床面１６上の所定位置に位置決めする位置決め手段１３が設けられているので、半導体製造装置２を床面１６上に設置すると同時に、この半導体製造装置２の位置決めを行うことができ、半導体製造装置２の位置調節作業を別途行う必要はない。

さらに、ウェハ搬送容器１０の搬送中においては、半導体ウェハは、常にウェハ搬送容器１０内に密閉状態で収容されているので、空気中の微粒子がウェハ搬送容器１０内に侵入して半導体ウェハに付着する恐れはない。そのため、生産ライン１全体を密閉する必要がなく、生産ライン１を低廉に構築することができる。

［発明のその他の実施の形態］
なお、上述した実施の形態１では、第１搬送工程において、右側の半導体製造装置２Ａの容器把持部材２６に把持されたウェハ搬送容器１０がＸ方向における基準位置に位置決めされたか否かを検出するのに、中央の半導体製造装置２ＢのＸ方向位置決め機構４ＸのＸ方向停止スイッチ３０および送信機を用いる場合について説明した。しかし、この検出動作を右側の半導体製造装置２Ａ自身が行うようにしてもよい。この場合、右側の半導体製造装置２Ａと中央の半導体製造装置２Ｂとの間で信号をやり取りする必要がなくなる利点がある。このことは、第２搬送工程についても同様である。

また、上述した実施の形態１では、第１搬送工程において、右側の半導体製造装置２Ａの容器把持部材２６に把持されたウェハ搬送容器１０がＺ方向における基準位置に位置決めされたか否かを検出するのに、中央の半導体製造装置２ＢのＺ方向位置決め機構４ＺのＺ方向停止スイッチ５０および送信機を用いる場合について説明した。しかし、この検出動作を右側の半導体製造装置２Ａ自身が行うようにしてもよい。この場合、右側の半導体製造装置２Ａと中央の半導体製造装置２Ｂとの間で信号をやり取りする必要がなくなる利点がある。このことは、第２搬送工程についても同様である。

また、上述した実施の形態１において、左右一対の螺旋状の定荷重ばね（図示せず）で容器搬送手段１２を昇降自在に支持するようにしても構わない。この場合、定荷重ばねが伸縮しても荷重がほぼ一定となるため、容器搬送手段１２の昇降動作を円滑にすることができる。

また、上述した実施の形態１では、３個の半導体製造装置２からなる生産ライン１について説明したが、生産ライン１を構成する半導体製造装置２の個数は、３個に限るわけではなく、複数（２個以上）であれば何個でも構わない。

また、上述した実施の形態１では、本発明を小口径の半導体ウェハに適用する場合について説明したが、８インチや１２インチ等の大口径の半導体ウェハ等にも本発明を同様に適用することができる。

さらに、上述した実施の形態１では、半導体ウェハを用いる半導体製造装置２を例に採って説明したが、本発明は、他の種類の基板（例えば、サファイア基板などの絶縁性基板や、アルミニウム基板などの導電性基板）や、非円盤形状（例えば、矩形）の処理基板からデバイスを製造する製造装置にも同様に適用することができる。

本発明は、半導体製造装置のみならず、様々な分野で多品種少量生産をする生産ラインに広く適用することができる。

１……生産ライン
２……半導体製造装置（小型製造装置）
３……筐体
４……位置決め機構
５……処理室
６……装置前室
７……凹部
８……仮置きトレイ
９……容器載置台
１０……ウェハ搬送容器（基板搬送容器）
１１……底板
１２……容器搬送手段
１３……位置決め手段
１４……容器搬送経路
２２……Ｘ軸モータ（アーム駆動装置）
２６……容器把持部材
２７……搬送アーム
３０……Ｘ方向停止スイッチ
４０……コイルスプリング（トレイ揺動手段）
４１……ガイド部材
５０……Ｚ方向停止スイッチ

Claims

処理室および装置前室が筐体の内部に配設され、
前記筐体に凹部が形成され、
この凹部に、処理基板が収容された基板搬送容器を載置するための容器載置台が設けられ、
前記処理基板を処理する際には、この処理基板が、前記容器載置台から搬入されて前記装置前室を経て前記処理室に搬送され、この処理室で処理された後、この処理室から前記装置前室を経て前記容器載置台に戻されて搬出される小型製造装置であって、
前記凹部には、前記基板搬送容器を一時的に保持する仮置きトレイと、この仮置きトレイと前記容器載置台との間で前記基板搬送容器を搬送する容器搬送手段とが設けられ、
前記容器搬送手段は、前記小型製造装置が複数並設されたときに、任意の小型製造装置の前記容器載置台と当該小型製造装置に隣接する小型製造装置の前記仮置きトレイとの間で前記基板搬送容器を搬送しうるように構成され、
前記容器搬送手段によって前記基板搬送容器が前記仮置きトレイに載置されるときに、当該基板搬送容器を当該仮置きトレイ上の基準位置に位置決めする位置決め機構が組み込まれていることを特徴とする小型製造装置。
前記位置決め機構は、前記基板搬送容器が、前記筐体の幅方向であるＸ方向における前記仮置きトレイ上の基準位置に位置決めされたか否かを検出するＸ方向停止スイッチと、このＸ方向停止スイッチによって前記基板搬送容器がＸ方向における前記仮置きトレイ上の基準位置に位置決めされたと検出された場合に、その旨の信号を送信する送信機と、前記基板搬送容器がＸ方向における前記仮置きトレイ上の基準位置に位置決めされた旨の信号を受信する受信機と、この受信機からの信号に基づいて前記容器搬送手段による前記基板搬送容器の搬送動作を停止させる停止制御装置とからなるＸ方向位置決め機構を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の小型製造装置。
前記容器搬送手段は、前記筐体に対してＸ方向に移動自在に取り付けられた搬送アームと、この搬送アームをＸ方向に駆動するアーム駆動装置と、前記搬送アームに対してＸ方向に移動自在に取り付けられ、前記基板搬送容器を着脱自在に把持する容器把持部材とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の小型製造装置。
前記容器把持部材は、前記搬送アームのＸ方向の移動に連動してＸ方向に移動するように構成され、
前記搬送アームと前記容器把持部材との間には、当該搬送アームのＸ方向の移動を増速して当該容器把持部材に伝える増速機構が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の小型製造装置。
前記容器搬送手段は、前記筐体に定荷重ばねを介して昇降自在に支持されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の小型製造装置。
前記位置決め機構は、前記筐体の奥行き方向であるＹ方向における筐体上の基準位置を中心として前記仮置きトレイをＹ方向に弾性的に揺動させるトレイ揺動手段と、前記容器搬送手段によって前記基板搬送容器を前記仮置きトレイに載置するときに、当該仮置きトレイをＹ方向にガイドして当該基板搬送容器を当該仮置きトレイ上の基準位置に位置決めするガイド部材とからなるＹ方向位置決め機構を含んでいることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の小型製造装置。
前記位置決め機構は、前記基板搬送容器が、前記筐体の高さ方向であるＺ方向における前記仮置きトレイ上の基準位置に位置決めされたか否かを検出するＺ方向停止スイッチと、このＺ方向停止スイッチによって前記基板搬送容器がＺ方向における前記仮置きトレイ上の基準位置に位置決めされたと検出された場合に、その旨の信号を送信する送信機と、前記基板搬送容器がＺ方向における前記仮置きトレイ上の基準位置に位置決めされた旨の信号を受信する受信機と、この受信機からの信号に基づいて前記容器搬送手段による前記基板搬送容器の搬送動作を停止させる停止制御装置とからなるＺ方向位置決め機構を含んでいることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の小型製造装置。