JP6604890B2 - 基板搬送装置および基板処理装置ならびに結露抑制方法 - Google Patents

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Description

本発明は、基板を搬送する基板搬送装置およびこれを備えた基板処理装置、ならびに、基板搬送装置に結露が発生するのを抑制する結露抑制方法に関する。
半導体ウエハなどの基板を研磨する基板処理装置は、研磨ユニットの他、研磨後の基板を洗浄する洗浄ユニット、洗浄後の基板を乾燥する乾燥ユニット、ユニット間で基板を搬送する搬送機構などから構成される。
ところで、基板処理装置内には、基板を保湿するためにリンス水が供給されている。供給されるリンス水が搬送機構にかかると、搬送機構に結露が発生して正常に動作せず搬送に支障をきたすおそれがある。
特開２００１−１３５６０４号公報 特許第５１８８９５２号公報
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、結露の発生を抑えることができる基板搬送装置およびこれを備えた基板処理装置、ならびに、基板搬送装置に結露が発生するのを抑制する結露抑制方法を提供することである。
本発明の一態様によれば、基板を把持するように構成された基板把持部と、筐体と、少なくとも一部が前記筐体内に設けられ、エアを用いて前記基板把持部を駆動する駆動機構と、を備え、前記駆動機構は、前記筐体内にエアを供給可能である、基板搬送装置が提供される。
エアを筐体内に供給することで、筐体に結露が発生するのを抑えることができる。
前記駆動機構は、少なくとも一部が前記筐体内に設けられ、前記基板把持部を駆動するためのエアを供給するとともに、前記筐体内にエアを供給する配管を有するようにしてもよい。
また、前記基板把持部は、開閉可能な１対の支持アームを含み、前記駆動機構は、前記筐体内に設けられ、前記１対の支持アームをエアによって開閉させるエアシリンダと、前記エアシリンダにエアを供給する配管と、を有するようにしてもよい。
前記配管は、前記基板把持部が基板を把持するときに加圧される第１配管と、前記基板把持部が基板を把持しないときに加圧される第２配管と、を含み、前記第２配管から前記筐体内にエアが供給されてもよい。
基板搬送装置は、前記配管に設けられたオリフィスを備えてもよい。
基板搬送装置は、前記配管に設けられたフィルタを備え、前記フィルタを介してエアが前記筐体内に供給されてもよい。
本発明の別の態様によれば、研磨ユニット、洗浄ユニットおよび乾燥ユニットと、各ユニット間で基板を搬送する、上記基板搬送機構と、を備える基板処理装置が提供される。
また、本発明の別の態様によれば、基板搬送装置に結露が発生するのを抑制する方法であって、基板を把持するように構成された基板把持部を駆動するためのエアを、前記基板搬送装置の筐体にも供給する、結露抑制方法が提供される。
エアを供給することで、結露発生を抑制できる。
基板処理装置の概略構成を示す図。 一実施形態に係るスイングトランスポータ１２の構造を示す斜視図。 把持機構１７０の上面図。 把持機構１７０の正面図。 把持機構１７０の正面図。 図４ＡのＡ−Ａ’断面図。 開閉駆動機構３０２の概略構成を示す模式図。 可動アーム３０１を離間させる場合の開閉駆動機構３０２の動作を説明する図。 可動アーム３０１を近接させる場合の開閉駆動機構３０２の動作を説明する図。 基板を把持する際の把持機構１７０の動作を説明する図。 基板を把持する際の把持機構１７０の動作を説明する図。 基板を把持する際の把持機構１７０の動作を説明する図。
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
図１は、基板処理装置の概略構成を示す図である。図１に示すように、この基板処理装置は、略矩形状のハウジング１を備えており、ハウジング１の内部は隔壁１ａ，１ｂによってロード／アンロード部２と研磨部３と洗浄部４とに区画されている。また、基板処理装置は、基板処理動作を制御する制御部５を有している。
ロード／アンロード部２は、多数の基板（例えば、半導体ウェハ）をストックするウェハカセットが載置されるフロントロード部２０を備えている。このロード／アンロード部２には、フロントロード部２０の並びに沿って走行機構２１が敷設されており、この走行機構２１上にウェハカセットの配列方向に沿って移動可能な１台の搬送ロボット（ローダー）２２が設置されている。搬送ロボット２２は走行機構２１上を移動することによってフロントロード部２０に搭載されたウェハカセットにアクセスできるようになっている。
研磨部３は、基板の研磨（平坦化）が行われる領域であり、第１研磨ユニット３Ａ、第２研磨ユニット３Ｂ、第３研磨ユニット３Ｃ、第４研磨ユニット３Ｄを備えている。
洗浄部４は、研磨された基板の洗浄および乾燥が行われる領域であり、基板を洗浄する第１洗浄ユニット１９０および第２洗浄ユニット１９２、洗浄後の基板を乾燥する乾燥ユニット１９４、第１洗浄ユニット１９０および第２洗浄ユニット１９２間で基板を搬送する第１搬送ユニット１９１、第２洗浄ユニット１９２および乾燥ユニット１９４間で基板を搬送する第２搬送ユニット１９３を備えている。
続いて、基板の搬送について説明する。基板処理装置は、ハウジング１の長手方向に基板を搬送する第１リニアトランスポータ６および第２リニアトランスポータ７、リフタ１１、基板の表裏を反転する機能を有するとともに揺動可能なスイングトランスポータ１２を備えている。
リフタ１１は、後述する第１搬送位置ＴＰ１に配置され、搬送ロボット２２から基板を受け取る。すなわち、隔壁１ａには、リフタ１１と搬送ロボット２２との間に位置するシャッタ（図示せず）が設けられており、基板の搬送時にはシャッタが開かれて搬送ロボット２２からリフタ１１に基板が渡されるようになっている。基板はこのリフタ１１を介して搬送ロボット２２から第１リニアトランスポータ６に渡される。
第１リニアトランスポータ６は第１研磨ユニット３Ａおよび第２研磨ユニット３Ｂに隣接して配置されている。この第１リニアトランスポータ６は、研磨ユニット３Ａ，３Ｂが配列する方向に沿った４つの搬送位置（第１搬送位置ＴＰ１、第２搬送位置ＴＰ２、第３搬送位置ＴＰ３、第４搬送位置ＴＰ４）の間で基板を搬送する。
すなわち、基板は第１リニアトランスポータ６によって研磨ユニット３Ａ，３Ｂに搬送される。より具体的には、第２搬送位置ＴＰ２において、第１リニアトランスポータ６から第１研磨ユニット３Ａに基板が受け渡される。また、第３搬送位置ＴＰ３において、第１リニアトランスポータ６から第２研磨ユニット３Ｂに基板が受け渡される。
スイングトランスポータ１２は、第１リニアトランスポータ６と、第２リニアトランスポータ７と、洗浄部４との間に配置されている。第１リニアトランスポータ６から第２リニアトランスポータ７への基板の受け渡しは、スイングトランスポータ１２によって行われる。
第２リニアトランスポータ７は第３研磨ユニット３Ｃおよび第４研磨ユニット３Ｄに隣接して配置されている。この第２リニアトランスポータ７は、研磨ユニット３Ｃ，３Ｄが配列する方向に沿った３つの搬送位置（第５搬送位置ＴＰ５、第６搬送位置ＴＰ６、第７搬送位置ＴＰ７）の間で基板を搬送する機構である。
すなわち、基板は第２リニアトランスポータ７によって研磨ユニット３Ｃ，３Ｄに搬送される。より具体的には、第６搬送位置ＴＰ６において、第２リニアトランスポータ７から第３研磨ユニット３Ｃに基板が受け渡される。また、第７搬送位置ＴＰ７において、第２リニアトランスポータ７から第４研磨ユニット３Ｄに基板が受け渡される。
また、研磨部３で研磨された基板はスイングトランスポータ１２により第１リニアトランスポータ６（または第２リニアトランスポータ７）から仮置き台１８０へ受け渡され、第１搬送ユニット１９１を介して洗浄部４に搬送される。隔壁１ｂには、仮置き台１８０と第１搬送ユニット１９１との間に位置するシャッタ（図示せず）が設けられており、基板の搬送時にはシャッタが開かれて仮置き台１８０から第１搬送ユニット１９１が基板を受け取る。
図２は、一実施形態に係るスイングトランスポータ１２の構造を示す斜視図である。スイングトランスポータ１２は基板処理装置のフレーム１６０に設置された基板搬送機構であり、鉛直方向に延びるリニアガイド１６１と、リニアガイド１６１に取り付けられたスイング機構１６２と、スイング機構１６２を鉛直方向に移動させる昇降駆動機構１６５とを備えている。この昇降駆動機構１６５としては、サーボモータとボールねじを有するロボシリンダなどを採用することができる。
スイング機構１６２にはスイングアーム１６６を介して反転機構１６７が連結されている。さらに反転機構１６７には基板を把持する把持機構１７０が連結されている。スイングトランスポータ１２の側方には、フレーム１６０に設置された仮置き台１８０が配置されている。この仮置き台１８０は図１の第１リニアトランスポータ６と洗浄部４との間に位置している。
スイングアーム１６６は、スイング機構１６２の図示しないモータの駆動により該モータの回転軸を中心として旋回するようになっている。これにより、反転機構１６７および把持機構１７０が一体的に旋回運動し、把持機構１７０は、第４搬送位置ＴＰ４、第５搬送位置ＴＰ５、および仮置き台１８０の間を移動する。
図３および図４Ａ，４Ｂは、それぞれ把持機構１７０の上面図および正面図である。また、図５は、図４ＡのＡ−Ａ’断面図である。把持機構１７０は、筐体３００と、筐体３００の側面から両側に延びる一対の可動アーム３０１ａ，３０１ｂと、可動アーム３０１ａ，３０１ｂを移動させる開閉駆動機構３０２（図５）と、可動アーム３０１の先端に取り付けられて可動アーム３０１ａ，３０１ｂとそれぞれ直交する方向に延びる支持アーム３０３ａ，３０３ｂとを有する。可動アーム３０１ａ，３０１ｂおよび支持アーム３０３ａ，３０３ｂは基板把持部を構成する。
支持アーム３０３ａ，３０３ｂは開いた状態（図４Ｂ）と閉じた状態（図４Ａ）とをとり得、閉じた状態において基板を把持する。支持アーム３０３ａ，３０３ｂには、その両端から下方に突出しており、基板の周縁部を支持するためのチャック３０４ａ，３０４ｂが設けられている。
可動アーム３０１ａ，３０１ｂはエアチャック４１を有する開閉駆動機構３０２によって駆動されて、互いに近接（図４Ａ）および離間（図４Ｂ）する方向に移動する。また、図２に示す昇降駆動機構１６５によってスイング機構１６２は、鉛直方向に移動可能である。これにより、反転機構１６７および把持機構１７０が一体的に昇降運動し、把持機構１７０は、第４搬送位置ＴＰ４、第５搬送位置ＴＰ５、および仮置き台１８０の間を昇降移動する。
図６は、開閉駆動機構３０２の概略構成を示す模式図である。開閉駆動機構３０２はエアを用いて支持アーム３０３ａ，３０３ｂを開いたり閉じたりするものであり、エアチャック４１と、配管４２ａ，４２ｂと、圧力制御部４３とを備えている。エアチャック４１は、ハウジング４１０と、左右にスライド可能なエアシリンダ４１ａ，４１ｂとを有する。配管４２ａ，４２ｂはエアシリンダ４１ａ，４１ｂをそれぞれスライドさせる。
エアシリンダ４１ａ，４１ｂは筐体３００内に設けられたハウジング４１０内に設けられ、可動アーム３０１ａ，３０１ｂがそれぞれ取り付けられる。すなわち、可動アーム３０１ａは筐体３００およびハウジング４１０を貫通し、一端がエアシリンダ４１ａに取り付けられ、他端に支持アーム３０３ａ（図６には不図示）が取り付けられている。また、可動アーム３０１ｂは筐体３００を貫通し、一端がエアシリンダ４１ｂに取り付けられ、他端に支持アーム３０３ｂ（図６には不図示）が取り付けられている。
図６においてスポットが付された配管４２ａは、一端が圧力制御部４３に接続される。そして、配管４２ａはハウジング４１０内で分岐しており、一方の先端部４２１ａがエアシリンダ４１ａの左側面に接続され、他方の先端部４２２ａがエアシリンダ４１ｂの右側面に接続される。
図６において斜線が付された配管４２ｂは、一端が圧力制御部４３に接続される。そして、配管４２ｂはハウジング４１０内で分岐しており、一方の先端部４２１ｂがエアシリンダ４１ｂの左側面に接続され、他方の先端部４２２ｂがエアシリンダ４１ａの右側面に接続される。
圧力制御部４３は、配管４２ａ，４２ｂにエアを供給して加圧したり、配管４２ａ，４２ｂを排気したりする。圧力制御部４３は筐体３００内にあってもよいが、筐体３００外にあってもよく、その場合、配管４２ａ，４２ｂの一部は筐体３００の外にある。
図７は、可動アーム３０１を離間させる場合の開閉駆動機構３０２の動作を説明する図である。圧力制御部４３は配管４２ａを排気し、配管４２ｂを加圧する。配管４２ａの排気は配管４２ａ内のエアが抜けるまでの一時的なものであってもよく、一方で配管４２ｂの加圧（エア供給）は継続して行われる。これにより、配管４２ｂの先端部４２１ｂがエアシリンダ４１ｂを右側に、先端部４２２ｂがエアシリンダ４１ａを左側に移動させる。これにより、エアシリンダ４１ａ，４１ｂが離間し、これらに取り付けられた可動アーム３０１ａ，３０１ｂが離間する。その結果、支持アーム３０３ａ，３０３ｂは開く。つまり、配管４２ａ，４２ｂは支持アーム３０３ａ，３０３ｂを駆動するためのエアを供給できる。
図８は、可動アーム３０１を近接させる場合の開閉駆動機構３０２の動作を説明する図である。圧力制御部４３は配管４２ｂを排気し、配管４２ａを加圧する。配管４２ｂの排気は配管４２ｂ内のエアが抜けるまでの一時的なものであってもよく、一方で配管４２ａの加圧（エア供給）は継続して行われる。これにより、配管４２ａの先端部４２１ａがエアシリンダ４１ａを右側に、先端部４２２ａがエアシリンダ４１ｂを左側に移動させる。これにより、エアシリンダ４１ａ，４１ｂが近接し、これらに取り付けられた可動アーム３０１ａ，３０１ｂが近接する。その結果、支持アーム３０３ａ，３０３ｂは閉じる。
以上説明したスイングトランスポータ１２による基板搬送を説明する。
図４Ｂに示すように、基板を把持していない待機時には、可動アーム３０１ａ，３０１ｂは互いに離間している。
図９Ａ〜９Ｃは、基板を把持する際の把持機構１７０の動作を説明する図である。第１リニアトランスポータ６（不図示）によって搬送された基板Ｗが、第４搬送位置ＴＰ４において把持機構１７０に受け渡される様子を示している。
図９Ａに示すように、第１リニアトランスポータ６に載置された基板Ｗの上方に、スイングトランスポータ１２の把持機構１７０が移動する。このとき、可動アーム３０１ａ，３０１ｂは互いに離間し、支持アーム３０３ａ，３０３ｂは開いている。
次に、図９Ｂに示すように、昇降駆動機構１６５（図２）に駆動されて、チャック３０４ａ，３０４ｂが基板Ｗの側方に位置するよう把持機構１７０が下降する。
続いて、図９Ｃに示すように、開閉駆動機構３０２によって可動アーム３０１ａ，３０１ｂが互いに近接し、支持アーム３０３ａ，３０３ｂが閉じる。これによって基板Ｗの周縁がチャック３０４ａ，３０４ｂに把持される。その後、昇降駆動機構１６５に駆動されて把持機構１７０は上昇する。
このようなスイングトランスポータ１２は、第１リニアトランスポータ６から第２リニアトランスポータ７に基板Ｗを移動させるために、次のようにして第４搬送位置ＴＰ４に載置された基板Ｗを第５搬送位置ＴＰ５に搬送する。
まず、スイングトランスポータ１２は、支持アーム３０３ａ，３０３ｂが開いた状態で、第４搬送位置ＴＰ４の上方に移動する（図９Ａ）。次いで、把持機構１７０が下降し（図９Ｂ）、第４搬送位置ＴＰ４に載置された基板Ｗを支持アーム３０３ａ，３０３ｂが把持する（図９Ｃ）。その後、基板Ｗを支持したまま把持機構１７０が上昇し、スイング機構１６２に駆動されて把持機構１７０は揺動し第５搬送位置ＴＰ５の上方に移動する。次いで、把持機構１７０が下降し、支持アーム３０３ａ，３０３ｂが開いて基板Ｗを第５搬送位置ＴＰ５に載置する。
また、スイングトランスポータ１２は、第４搬送位置ＴＰ４（または第５搬送位置ＴＰ５）から洗浄部４に基板Ｗを移動かつ反転させるために、次のようにして第５搬送位置ＴＰ５に載置された基板Ｗを仮置き台１８０に搬送する。
まず、スイングトランスポータ１２は、支持アーム３０３ａ，３０３ｂが開いた状態で、第５搬送位置ＴＰ５の上方に移動する（図９Ａ）。次いで、把持機構１７０が下降し（図９Ｂ）、第５搬送位置ＴＰ５に載置された基板Ｗを支持アーム３０３ａ，３０３ｂが把持する（図９Ｃ）。その後、基板Ｗを支持したまま把持機構１７０が上昇し、反転機構１６７が基板Ｗを反転する。次いで、スイング機構１６２に駆動されて把持機構１７０は揺動し仮置き台１８０の上方に移動する。そして、把持機構１７０が下降し、支持アーム３０３ａ，３０３ｂが開いて基板Ｗを仮置き台１８０に載置する。
ここで、図１に示す基板処理装置内は湿度が高いため、湿度が高い空気が筐体３００に流入することもある。また、基板処理装置は、基板を保湿するため、基板を処理していない待機中にも方々からリンス水が供給されている。場合によっては、スイングトランスポータ１２がリンス水を浴び、筐体３００が冷やされることもある。仮にスイングトランスポータ１２の筐体３００の内部（例えばその天井面）に結露が発生すると、筐体３００内のエアシリンダ４１ａ，４１ｂの動作に悪影響を与え、基板搬送に支障をきたしかねない。
そこで、本実施形態では結露を抑制する仕組みを設けている。
図６に示すように、把持機構１７０における開閉駆動機構３０２は、筐体３００内に設けられた配管４２ｂをハウジング４１０の外側で分岐し、先端部４２３ｂからエアを筐体３００内にも供給し循環させる。望ましくは、開閉駆動機構３２０はオリフィス４４を有し、エアシリンダ４１ａ，４１ｂなど他の部材に影響を与えないよう、少しずつエアを筐体３００内に供給する。また、望ましくは、開閉駆動機構３０２はフィルタ４５を有し、これを介してクリーンなエアを筐体３００内に供給する。このように筐体３００の内部にエアを供給することで、空気循環が生じて温度変化が小さくなり、結露の発生を抑制できる。
なお、配管４２ｂのみを分岐してエアを供給してもよいし、配管４２ａのみを分岐してエアを供給してもよいし、配管４２ａ，４２ｂの両方から筐体３００にエアを供給してもよい。ただし、可動アーム３０１を離間させる際（つまり基板Ｗを保持していないとき）に加圧される配管４２ｂを分岐するのがより望ましい。これにより、基板Ｗを保持していないときにエアを筐体３００内に供給できるためである。
このように、本実施形態では、筐体３００内にエアを供給するため、筐体３００内に結露が発生するのを抑制できる。しかも、可動アーム３０１ａ，３０１ｂを駆動させるためのエアを用いるため、追加の部材を最小限に留めることができる。
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。
３Ａ〜３Ｄ 研磨ユニット
１９０，１９２ 洗浄ユニット
１９４ 乾燥ユニット
１２ スイングトランスポータ
１７０ 把持機構
３００ 筐体
３０１ａ，３０１ｂ 可動アーム
３０２ 開閉駆動機構
３０３ａ，３０３ｂ 支持アーム
３０４ａ，３０４ｂ チャック
４１ａ，４１ｂ エアシリンダ
４２ａ，４２ｂ エア配管
４３ 圧力制御部
４４ オリフィス
４５ フィルタ

Claims (6)

  1. 基板を把持するように構成された基板把持部と、
    筐体と、
    少なくとも一部が前記筐体内に設けられ、エアを用いて前記基板把持部を駆動する駆動機構と、を備え、
    前記駆動機構は、少なくとも一部が前記筐体内に設けられ、前記基板把持部を駆動するためのエアを供給するとともに、前記筐体内にエアを供給する配管を有し、
    前記配管は、
    前記基板把持部が基板を把持するときに加圧される第１配管と、
    前記基板把持部が基板を把持しないときに加圧される第２配管と、
    を含み、
    前記第２配管から前記筐体内にエアが供給される、基板搬送装置。
  2. 基板を把持するように構成された基板把持部と、
    筐体と、
    少なくとも一部が前記筐体内に設けられ、エアを用いて前記基板把持部を駆動する駆動機構と、を備え、
    前記駆動機構は、前記筐体内にエアを供給可能であり、
    前記基板把持部は、開閉可能な１対の支持アームを含み、
    前記駆動機構は、
    前記筐体内に設けられ、前記１対の支持アームをエアによって開閉させるエアシリンダと、
    前記エアシリンダにエアを供給する配管と、を有し、
    前記配管は、
    前記基板把持部が基板を把持するときに加圧される第１配管と、
    前記基板把持部が基板を把持しないときに加圧される第２配管と、
    を含み、
    前記第２配管から前記筐体内にエアが供給される、基板搬送装置。
  3. 前記配管に設けられたオリフィスを備える、請求項１または２に記載の基板搬送装置。
  4. 前記配管に設けられたフィルタを備え、
    前記フィルタを介してエアが前記筐体内に供給される、請求項１乃至３のいずれかに記載の基板搬送装置。
  5. 研磨ユニット、洗浄ユニットおよび乾燥ユニットと、
    各ユニット間で基板を搬送する、請求項１乃至４のいずれかに記載の基板搬送装置と、を備える基板処理装置。
  6. 請求項１乃至４のいずれかに記載の基板搬送装置に結露が発生するのを抑制する方法であって、
    前記基板把持部を駆動するためのエアを、前記基板搬送装置の筐体にも供給する、結露抑制方法。
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