WO2010140478A1 - 搬送モジュール - Google Patents

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WO2010140478A1
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robot
transfer
lid
processed
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勤 廣木
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東京エレクトロン株式会社
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    • H01L21/67742—Mechanical parts of transfer devices

Definitions

  • the present invention is connected to a processing chamber for processing an object to be processed such as a semiconductor wafer, a liquid crystal substrate, an organic EL element, and the like, a transfer chamber that can be in a vacuum state, and a processing chamber provided in the transfer chamber.
  • the present invention relates to a transfer module provided with a robot that delivers an object to be processed between the transfer chamber and the transfer chamber.
  • various processes such as film formation, etching, oxidation, and diffusion are performed on objects to be processed such as semiconductor substrates and liquid crystal substrates. These processes are performed in the process chamber of the process module.
  • the inside of the processing chamber is kept in a vacuum.
  • the transfer chamber connected to the processing chamber is also evacuated so that the object to be processed can be replaced while the inside of the processing chamber is maintained at a vacuum.
  • a robot for delivering the object to be processed between the processing chamber and the transfer chamber is mounted in the transfer chamber.
  • a transfer module equipped with a robot for transferring a wafer is arranged in the center of the apparatus, and a plurality of processes for performing various processes on the wafer radially around the transfer module.
  • Module Process Module: PM
  • This transfer module is called a transfer module (TM).
  • the transfer module is connected to a load lock chamber for delivering an object to be processed to the outside under atmospheric pressure.
  • the load lock chamber is a small chamber that can be easily evacuated or returned to atmospheric pressure. A robot placed outside under atmospheric pressure transfers the wafer to the load lock chamber.
  • the transfer module robot After the load lock chamber is evacuated, the transfer module robot holds the wafer in the load lock chamber, pulls it into the transfer chamber, and passes it to the process chamber of the process module. When the processing in the process module is completed, the robot of the transfer module receives the wafer from the processing chamber of the process module and passes it to the load lock chamber.
  • the load lock chamber is returned to atmospheric pressure, and a robot arranged outside under atmospheric pressure carries the wafer out of the load lock chamber.
  • one process module that performs processing on the liquid crystal substrate is connected to one transport module on which a robot for transporting the substrate is mounted.
  • the transfer chamber also serves as a load lock chamber, and the inside of the transfer chamber is evacuated or returned to atmospheric pressure.
  • the robot of the transfer module is required to have a function of rotating the object to be processed in a horizontal plane so that the wafer can be transferred even in a narrow space in the transfer chamber and a function of moving the object to be processed in the radial direction.
  • a legged type robot As a robot having a turning function and an expansion / contraction function, a legged type robot (see Patent Document 1) having four links like a leg of a leg, and a scalar type in which a plurality of connected arms move in a horizontal direction.
  • a robot see Patent Document 2) and a cylindrical coordinate system robot (see Patent Document 3) in which an arm rotates in a horizontal plane and a slider attached to the arm slides in a radial direction with respect to the arm are known.
  • the size of the wafer has increased from, for example, a diameter of 300 mm to 450 mm.
  • the transfer chamber is also increased in size.
  • the transfer chamber is provided with an openable / closable lid for cleaning the transfer chamber and for maintenance of the robot. Since the inside of the transfer chamber is vacuum, a load in tons is applied to the lid by atmospheric pressure. Increasing the area of the lid also increases the load acting on the lid in proportion to the area.
  • the lid is required to have sufficient strength, so that a large measure such as increasing the thickness of the lid or reinforcing it with a beam is required.
  • an opening / closing assist mechanism such as a gas spring for assisting the opening / closing of the lid is also increased in size.
  • a measure leads to further cost increase of the transfer chamber.
  • Patent Document 1 describes that a rotatable shaft is provided between an upper wall and a lower wall of a transfer chamber (see Patent Document 1, page 9, FIG. 10).
  • thrust bearings that guide rotation of the shaft and load atmospheric pressure acting on the upper wall are provided at the upper and lower ends of the shaft. Since the thrust bearing which becomes the generation source of particles (particles) is disposed above the object to be processed, there is a problem that particles (particles) adhere to the object to be processed.
  • an object of the present invention is to provide a transfer module that can increase the rigidity of the transfer chamber and prevent particles from adhering to the object to be processed.
  • the lid of the transfer chamber is periodically opened to clean the inside and inspect the robot.
  • the inside of the transfer chamber must be returned to atmospheric pressure.
  • a gas such as nitrogen is supplied into the transfer chamber.
  • pressure adjusting gas may be supplied into the transfer chamber so that the process gas in the process module does not go to the transfer chamber.
  • Another object of the present invention is to provide a transfer module capable of uniformly distributing gas into the transfer chamber.
  • a transfer chamber that is connected to a processing chamber that processes an object to be processed and can be evacuated, and provided in the transfer chamber, the processing chamber And a robot for delivering the object to be processed between the transfer chamber and the transfer chamber, wherein the transfer chamber has an openable / closable lid, and the robot is part of a mechanism for transferring the object to be processed.
  • the conveyance module has a hollow rotating shaft, and a pillar supporting the lid in a closed state is disposed in the hollow rotating shaft.
  • Another aspect of the present invention is a transfer chamber that is connected to a processing chamber that processes an object to be processed and can be evacuated, and is provided in the transfer chamber, between the processing chamber and the transfer chamber. And a robot for delivering the object to be processed, wherein the transfer chamber has an openable / closable lid, and the robot has a hollow rotating shaft in a part of the mechanism for transferring the object to be processed.
  • the column becomes an obstacle when the robot turns the object to be processed around the rotating shaft or moves in a radial direction.
  • the column applies a load acting on the lid due to the atmospheric pressure, the thickness of the lid can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.
  • the rotating shaft does not support the lid, a bearing is not disposed above the object to be processed, and particles (particles) can be prevented from adhering to the object to be processed.
  • the gas can be blown out from the approximate center of the transfer chamber by disposing the column for blowing out the gas in the hollow rotation shaft of the robot. Gas can be distributed evenly.
  • FIG. 1 shows an example in which the transfer module of the present invention is applied to a transfer module of a semiconductor device manufacturing apparatus called a cluster type platform.
  • This semiconductor device manufacturing apparatus is mainly classified into an inlet transport system 1 and a processing system system 2.
  • the entrance transfer system 1 is provided with an entrance transfer chamber 3 formed in a vertically long shape.
  • a cassette container for storing a plurality of wafers as processing objects is installed.
  • a positioning device 5 for recognizing a notch of the wafer and positioning the wafer is provided.
  • an articulated robot 7 that carries a wafer between the entrance port 4 and the load lock chamber 6 is mounted.
  • the articulated robot 7 has a slide shaft 8 so that it can slide in the longitudinal direction of the entrance transfer chamber 3.
  • the pickup for holding the wafer of the articulated robot 7 can move in the vertical direction and the horizontal direction so that the wafer can be delivered.
  • a transfer module 10 formed in a polygonal shape is arranged.
  • a plurality of process modules 11 are arranged radially around the transfer module 10.
  • Each process module 11 performs various processes such as film formation, etching, oxidation, and diffusion on a wafer in a vacuumed processing chamber.
  • a load lock chamber 6 is connected to the transfer module 10.
  • the load lock chamber 6 is a small chamber in which evacuation and return to atmospheric pressure are repeatedly performed.
  • the transfer module 10 and the process module 11, and the transfer module 10 and the load lock chamber 6 are connected via gate valves 13 and 16.
  • the load lock chamber 6 and the entrance transfer chamber 3 are connected via a gate valve 15.
  • the overall movement of the semiconductor device manufacturing equipment is as follows. As shown in FIG. 1, first, the articulated robot 7 holds the wafer accommodated in the cassette container of the inlet port 4 and conveys it to the positioning device 5. After the positioning device 5 positions the wafer, the articulated robot 7 transports the wafer to the load lock chamber 6. At this time, the inside of the load lock chamber 6 is at atmospheric pressure.
  • the gate valve 15 on the inlet transfer chamber 3 side of the load lock chamber 6 is closed, and the load lock chamber 6 is evacuated. Thereafter, the gate valve 13 is opened, and the load lock chamber 6 and the transfer module 10 are communicated.
  • the transfer module 10 is evacuated in advance.
  • the robot 12 mounted on the transfer module 10 holds the wafer in the load lock chamber 6 and takes it into the transfer chamber 14. Thereafter, the robot 12 delivers the wafer to the process module 11.
  • the robot 12 takes out the wafer from the process module 11 and passes the wafer to the process module 11 (at the next site) that performs the next process.
  • the robot 12 transports the wafer in the process module 11 to the load lock chamber 6.
  • the articulated robot 7 carries out the processed wafer from the load lock chamber 6 to the outside.
  • the transfer chamber of the transfer module 10 is formed in a polygonal box shape corresponding to the number and arrangement of process modules such as a quadrangle, a hexagon, and an octagon.
  • the length of one side of the process module 11 is about 800 to 900 mm.
  • the length of one side of the polygon of the transfer chamber 14 is set to about 1000 mm, for example, and when two process modules 11 are connected, For example, it is set to about 1800 mm.
  • the transfer chamber 14 includes a main body 21 in which the robot 12 is accommodated, and a lid 22 that can be opened and closed with respect to the main body 21.
  • the main body portion 21 includes a bottom wall portion 21a formed in a polygonal shape and a side wall portion 21b surrounding the bottom wall portion 21a.
  • a slit 23 for taking in and out the wafer is opened in the side wall portion 21b.
  • a lid 22 is attached to the side wall portion 21b so as to be openable and closable. The opening / closing operation of the lid 22 is guided by a hinge attached to the side wall portion 21b.
  • a large-diameter O-ring (not shown) for sealing the inside of the transfer chamber 14 is disposed between the lid 22 and the side wall.
  • the material of the main body 21 and the lid 22 is aluminum or stainless steel, and a protective film such as alumina may be coated.
  • an opening 25 is opened in the center of the bottom wall portion 21a.
  • a structure 26 that closes the opening 25 is attached to the lower side of the bottom wall portion 21a.
  • This structure 26 constitutes the base of the robot 12.
  • a pillar 28 protruding upward from the bottom is integrally provided.
  • a transport mechanism of the robot 12 is assembled around the pillar 28.
  • the first and second transport mechanisms 31, 32 of the foot type are arranged symmetrically with respect to the column 28.
  • the robot 12 turns the first and second transport mechanisms 31 and 32 in a horizontal plane and expands and contracts the first and second transport mechanisms 31 and 32 in the radial direction.
  • the idle time of the process module 11 can be eliminated. Specifically, immediately after the first transport mechanism 31 takes out the processed wafer W in the process module 11, the robot 12 moves the first and second transport mechanisms 31 and 32 in a contracted state 180 in a horizontal plane. Rotate degrees. Then, the second transfer mechanism 32 is extended and an unprocessed wafer W is put into the process module 11.
  • Each of the first and second transport mechanisms 31 and 32 extends and retracts the four links like a heel foot and puts in and out the wafer.
  • the first and second transport mechanisms 31 and 32 are disposed on the lower side of the first arm 33 extending from the column 28 in the radial direction, and opposite to the first arm 33 from the column 28.
  • a second arm 34 extending in the direction. The length of the first arm 33 and the length of the second arm 34 are the same.
  • the first arm 33 is coupled to a hollow first rotating shaft 36 surrounding the column 28.
  • the second arm 34 is coupled to a hollow second rotating shaft 37 that surrounds the first rotating shaft 36.
  • the first and second rotary shafts 36 and 37 are driven to rotate by hollow first and second direct drive motors 38 and 39 coupled to the structure 26, respectively.
  • the stator sides of the direct motors 38 and 39 are coupled to the structure 26, and the mover side is coupled to the rotary shafts 36 and 37.
  • the rotation centers of the first and second rotation shafts 36 and 37 coincide with the center of the column 28.
  • the first and second rotary shafts 36 and 37 may be rotationally driven using a hollow planetary gear mechanism.
  • the first transport mechanism 31 further includes a first link 41 rotatably connected to the tip of the first arm 33 via a pin, and a pin connected to the tip of the second arm 34. And a second link 42 rotatably connected thereto.
  • the lengths of the first and second links 41 and 42 are the same, and are longer than the lengths of the first and second arms 33 and 34.
  • a first support plate 45 as a support for supporting the wafer W is rotatably connected to the tips of the first link 41 and the second link 42 via pins.
  • the first and second links 41 and 42 rotate in a horizontal plane.
  • the second transport mechanism 32 further includes a third link 43 that is rotatably connected to the tip of the first arm 33 via a pin, and is rotatably connected to the tip of the second arm 34 via a pin. And a fourth link 44.
  • a second support plate 46 that supports the wafer W is rotatably connected to the tips of the third link 43 and the fourth link 44 via pins.
  • the third and fourth links 43 and 44 rotate in a horizontal plane.
  • the column 28 penetrates the first and second rotating shafts 36 and 37 and protrudes upward.
  • the upper end of the column 28 contacts the closed lid 22.
  • a load in tons is applied to the lid 22 by atmospheric pressure.
  • the load acting on the lid 22 is supported by the pillar 28 and the side wall portion 21b. Only the compressive load is applied to the column 28 from the lid 22, and no moment is applied thereto.
  • the diameter of the column 28 is set so that the compressive load acting on the column 28 is equal to or less than the buckling load of the column 28.
  • the diameter of the column 28 is set to about 50 to 60 mm.
  • a sensor for measuring the wafer is attached to the lid 22.
  • the thickness of the lid 22 must be considerably increased.
  • the thickness of the lid 22 can be made much thinner than a conventional lid, resulting in a significant cost. Down is possible.
  • the opening / closing assist mechanism is also simple (can be reduced in some cases), so that the cost can be similarly reduced.
  • FIG. 4 shows an operation diagram of the first and second transport mechanisms 31 and 32.
  • the first and second arms 33, 34 are arranged on a straight line (the angle formed by the first and second arms 33, 34 is 180 degrees)
  • the first And the 2nd conveyance mechanisms 31 and 32 will be in the folded state.
  • the first and second rotary shafts 36 and 37 are rotated in the same direction in this state, the first and second transport mechanisms 31 and 32 in the folded state can be turned in a horizontal plane (FIG. 4). (B)).
  • the turning radius can be reduced by turning the first and second transport mechanisms 31 and 32 in a folded state.
  • FIG. 5A shows an example in which a blowout port 47 for blowing gas to the column 28 is provided.
  • a gas passage 28 a extending in the vertical direction is formed at the center of the column 28.
  • the gas passage 28a diverges radially at the upper end of the column 28 (see 28b).
  • Gas outlets 47 are formed on the outer peripheral surface of the column 28 at equal intervals in the circumferential direction.
  • a pressure adjusting gas may be blown out from the blowout port 47 so that the process gas in the process module 11 does not go to the transfer chamber 14. Since the column 28 is disposed at substantially the center of the transfer chamber 14, gas can be blown from a substantially equal distance toward the plurality of radial process modules 11 around the transfer chamber 14. For this reason, it becomes possible to prevent the gas from leaking equally to any of the process modules 11. On the other hand, if the column 28 is displaced from the center, it is difficult to prevent the process gas from leaking out from the process module 11 located far from the column 28.
  • FIG. 6 shows an example in which an adhesive peel-off unit is arranged on the upper part of the pillar 28.
  • a female screw 22a is formed at the center of the lid 22, and a male screw 52 is screwed into the female screw 22a.
  • the lower end of the male screw 52 contacts the upper end of the column 28.
  • the lid 22 can be lifted from the column 28 by turning the male screw 52.
  • An annular O-ring 53 is disposed between the upper surface of the column 28 and the lower surface of the lid 22 so as to surround the male screw 52. The load on the lid 22 is supported by the column 28 via the O-ring 53.
  • a large-diameter O-ring for sealing the inside of the transfer chamber 14 is disposed between the side wall 21b and the lid 22.
  • Fluoro rubber is used for the material of the large-diameter O-ring. Fluoro-based rubber has stickiness.
  • the present invention is not limited to a robot having a steam-added-type transport mechanism, and if it is a robot having a mechanism for turning a wafer around a hollow shaft and moving the wafer in a radial direction, a SCARA robot And can be applied to a robot in a cylindrical coordinate system.
  • Fig. 7 shows a SCARA robot.
  • the SCARA robot has a plurality of arms 51 and 56 that turn in a horizontal plane.
  • the first arm 51 rotates around a hollow rotating shaft (not shown).
  • a column 54 is disposed in the hollow rotating shaft.
  • the wafer W can be turned in a horizontal plane by rotating the first arm 51.
  • the wafer W can be moved in the radial direction by rotating the first arm 51 and the second arm 56 in opposite directions.
  • Fig. 8 shows a cylindrical coordinate system robot.
  • This robot includes a ⁇ axis 61 for turning the wafer and an R axis 62 for sliding the wafer in the radial direction.
  • the ⁇ axis 61 has a hollow rotation axis.
  • a column 64 passes through the hollow rotation shaft of the ⁇ -axis 61.
  • the R-axis 62 is provided with a linear guide that guides the movement of the wafer in the radial direction. The wafer can be moved in the radial direction by linearly driving the linear guide block 63 of the R axis 62 by the belt 65 or the like.
  • the transfer module of the present invention is not limited to a semiconductor device manufacturing apparatus, but can also be applied to an FPD manufacturing apparatus.
  • one process module for processing is connected to one transfer module on which a robot for transferring a liquid crystal substrate is mounted.
  • the transfer chamber also serves as a load lock chamber, and the inside of the transfer chamber is evacuated or returned to atmospheric pressure.
  • the transfer module of the present invention can be applied to an in-line type semiconductor device manufacturing apparatus in which the entrance and exit of the wafer are different.
  • the transfer module 71 on the entrance side only puts the wafer into the process module 73, and the transfer module 72 on the exit side only takes out the wafer from the process module 73.
  • the robot of the transport module may not have two transport mechanisms, but may have only one transport mechanism. When the inside of the processing chamber is cleaned after the wafer is processed by the process module, even a single transfer mechanism of the robot can work sufficiently.
  • the lid does not have to be supported by the pillar.
  • a CCD camera or the like for monitoring the movement of the wafer inside the transfer chamber may be attached to the column.
  • Transfer module DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Process module 12 ... Robot 14 ... Transfer chamber 21 ... Main-body part 22 ... Cover 26 ... Structure 28, 54, 64 ... Pillar 31, 32 ... First and second transfer mechanism 33 ... First arm 34 ... First Second arm 36 ... first rotary shaft 37 ... second rotary shaft 41 ... first link 42 ... second link 43 ... third link 44 ... fourth link 45 ... first support plate (support body) 46 ... Second support plate (support) 47 ... Air outlet 52 ... Male thread (screw) 53 ... O-ring (seal member)

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Abstract

　搬送室の剛性を高くすることができる搬送モジュールを提供する。内部を真空にすることが可能な搬送室（１４）に開閉可能に蓋（２２）を設ける。搬送室（１４）内にロボット（１２）を搭載する。ロボット（１２）は、被処理体（Ｗ）を搬送する機構の一部に中空の回転軸（３６，３７）を有する。ロボット（１２）の中空の回転軸（３６，３７）内には、閉じた状態の蓋（２２）を支える柱（２８）が配置される。大気圧によって蓋（２２）に作用する荷重を柱（２８）が負荷するので、蓋（２２）の肉厚を薄くすることができ、製造コストの削減を図れる。しかも、ロボットが被処理体（Ｗ）を回転軸（３６，３７）の回りを旋回させたり、放射方向に移動させたりする際、柱（２８）が邪魔になることもない。

Description

搬送モジュール
　本発明は、半導体ウェハ、液晶用基板、有機ＥＬ素子等の被処理体を処理する処理チャンバに接続され、内部を真空状態にすることができる搬送室と、この搬送室内に設けられ、処理チャンバと搬送室との間で被処理体を受け渡すロボットと、を備える搬送モジュールに関する。
　半導体デバイスやＦＰＤ（Flat Panel Display）の製造にあたり、半導体基板や液晶用基板等の被処理体には、成膜、エッチング、酸化、拡散等の各種の処理が施される。これらの処理はプロセスモジュールの処理チャンバ内で行われる。処理を安定させるために処理チャンバの内部は真空に保持される。処理チャンバの内部を真空に保ったまま被処理体を入れ替えられるように、処理チャンバに接続される搬送室も真空にされる。搬送室内には、処理チャンバと搬送室との間で被処理体を受け渡しするロボットが搭載される。
　クラスタ型プラットフォームと呼ばれる半導体デバイスの製造装置においては、装置の中央にウェハを搬送するロボットが搭載された搬送モジュールが配置され、搬送モジュールの周囲に放射状に、ウェハに各種の処理を行う複数のプロセスモジュール（Process Module：ＰＭ）が配置される。この搬送モジュールはトランスファーモジュール（Transfer Module：ＴＭ）と呼ばれる。搬送モジュールには、大気圧下の外部と被処理体を受け渡しするロードロック室が接続される。ロードロック室は、内部を真空にしたり、大気圧に戻したりするのが容易な小部屋からなる。大気圧下の外部に配置されるロボットがウェハをロードロック室に搬送する。ロードロック室が真空にされた後、搬送モジュールのロボットがロードロック室内のウェハを保持し、搬送室内に引き込んだ後、プロセスモジュールの処理チャンバに渡す。プロセスモジュールでの処理が終わったら、搬送モジュールのロボットはプロセスモジュールの処理チャンバからウェハを受け取り、ロードロック室に渡す。ロードロック室は大気圧に戻され、大気圧下の外部に配置されるロボットがウェハをロードロック室から搬出する。
　また、基板を搬送するロボットが搭載された一つの搬送モジュールに対して、液晶用基板に処理を行う一つのプロセスモジュールが接続される。この場合、搬送室がロードロック室を兼ね、搬送室の内部が真空にされたり、大気圧に戻されたりする。
　搬送モジュールのロボットには、搬送室内の狭い空間でもウェハを搬送できるように被処理体を水平面内で旋回させる機能や、被処理体を放射方向に移動させる機能が要求される。
　旋回機能及び伸縮機能を備えるロボットとして、蛙の足のように四本のリンクを構成した蛙足式のロボット（特許文献１参照）、連結された複数本のアームが水平方向に動作するスカラ型ロボット（特許文献２参照）、アームが水平面内で回転すると共に、アームに取り付けたスライダがアームに対して半径方向にスライドする円筒座標系ロボット（特許文献３参照）が知られている。
特開平３－１３６７７９号公報 特開平８－２７４１４０号公報 特開２００４－１６５５７９号公報
　近年、１チップ当たりのコストを下げるためにウェハのサイズが、例えば口径３００ｍｍから４５０ｍｍに大型化してきる。ウェハのサイズの大型化に伴い、搬送室の大型化も余儀無くされている。しかし、搬送室の寸法をスケールアップ（大型化）しても、従来の搬送室の構成のままではウェハサイズの大型化に対応することが困難である。なぜならば、搬送室内の清掃やロボットのメンテナンスのために搬送室には開閉可能な蓋が設けられる。搬送室の内部は真空なので、大気圧によって蓋にはトン単位の荷重がかかる。蓋の面積を大きくすると、面積に比例して蓋に作用する荷重も大きくなる。蓋には十分な強度が要求されるので、蓋の板厚を増やしたり、梁で補強したりするなどの大掛かりな対策が必要になるからである。また、重くなった蓋を容易に開閉できるようにしなければならないことから、蓋の開閉をアシストするガススプリング等の開閉アシスト機構も大型化する。もちろん、このような対策は搬送室のさらなるコストアップを招く。
　特許文献１には、搬送室の上壁と下壁との間に回転可能なシャフトを設けることが記載されている（特許文献１の９頁、図１０参照）。しかし、特許文献１に記載の発明においては、シャフトの上端及び下端に、シャフトの回転を案内すると共に上壁に作用する大気圧を負荷するスラストベアリングが設けられる。パーティクル（粒子）の発生源になるスラストベアリングが被処理体よりも上方に配置されるので、被処理体にパーティクル（粒子）が付着するという問題がある。
　そこで本発明は、搬送室の剛性を高くすることができ、被処理体にパーティクル（粒子）が付着するのも防止できる搬送モジュールを提供することを目的とする。
　ところで、搬送室の蓋は内部をクリーニングしたり、ロボットを点検したりするために定期的に開けられる。蓋を開けるためには、搬送室の内部を大気圧に戻さなければならない。このため、搬送室の内部には窒素等のガスが供給される。搬送モジュールとプロセスモジュールとで被処理体を受け渡しするときにも、プロセスモジュール内のプロセスガスが搬送室に行かないよう搬送室の内部に圧力調整用のガスが供給されることもある。
　搬送室の内部に窒素等のガスや圧力調整用のガスを供給する場合、搬送室が大型化しても搬送室の内部の全体に均一にガスを行き渡らせられることが望まれる。そこで本発明の他の目的は、搬送室の内部にガスを均一に行き渡らせることができる搬送モジュールを提供すことにある。
　上記課題を解決するために、本発明の一態様は、被処理体を処理する処理チャンバに接続され、内部を真空にすることが可能な搬送室と、前記搬送室内に設けられ、前記処理チャンバと前記搬送室との間で被処理体を受け渡すロボットと、を備える搬送モジュールにおいて、前記搬送室は開閉可能な蓋を有し、前記ロボットは前記被処理体を搬送する機構の一部に中空の回転軸を有し、前記中空の回転軸内には、閉じた状態の前記蓋を支える柱が配置される搬送モジュールである。
　本発明の他の態様は、被処理体を処理する処理チャンバに接続され、内部を真空にすることが可能な搬送室と、前記搬送室内に設けられ、前記処理チャンバと前記搬送室との間で被処理体を受け渡すロボットと、を備える搬送モジュールにおいて、前記搬送室は開閉可能な蓋を有し、前記ロボットは前記被処理体を搬送する機構の一部に中空の回転軸を有し、前記中空の回転軸内には、前記搬送室内にガスを吹き出す吹出口を有する柱が配置される搬送モジュールである。
　本発明の一態様によれば、中空の回転軸内に柱を配置することで、ロボットが被処理体を回転軸の回りを旋回させたり、放射方向に移動させたりする際、柱が邪魔になることがない。しかも、大気圧によって蓋に作用する荷重を柱が負荷するので、蓋の肉厚を薄くすることができ、製造コストの削減を図れる。さらに、回転軸が蓋を支持することがないから、被処理体の上方にベアリングが配置されることがなく、被処理体にパーティクル（粒子）が付着するのを防止できる。
　本発明の他の態様によれば、ロボットの中空の回転軸内にガスを吹き出す柱を配置することにより、搬送室の略中央からガスを吹き出すことができ、大型化しても搬送室の内部に均一にガスを行き渡らせることができる。
クラスタ型プラットフォームと呼ばれる半導体デバイスの製造装置の平面図 本発明の一実施形態の搬送モジュール（トランスファーモジュール）の斜視図 上記搬送モジュールの断面図 ロボットの第一及び第二の搬送機構の動作図 柱の吹出口を示す図（図中（ａ）は斜視図、図中（ｂ）は断面図） 固着はがしユニットを示す断面図 スカラ型ロボットを示す斜視図 円筒座標系のロボットの側面図 インライン型の半導体デバイスの製造装置の平面図
　以下、添付図面を参照して、本発明の搬送モジュールの一実施形態を説明する。図１は、本発明の搬送モジュールをクラスタ型プラットフォームと呼ばれる半導体デバイスの製造装置のトランスファーモジュールに適用した例を示す。この半導体デバイス製造装置は、主に入口搬送系１と処理システム系２とに分類される。
　入口搬送系１には、縦長に形成される入口搬送室３が設けられる。入口搬送室３の側面の入口ポート４には、被処理体としてのウェハを複数枚収容するカセット容器が設置される。入口搬送室３の長手方向の端部には、ウェハのノッチ等を認識してウェハの位置決めを行う位置決め装置５が設けられる。入口搬送室３には、入口ポート４とロードロック室６との間でウェハの受け渡しを行う多関節ロボット７が搭載される。多関節ロボット７は、入口搬送室３の長手方向にスライドできるようスライド軸８を有する。多関節ロボット７の、ウェハを保持するピックアップは、ウェハを受け渡しできるように垂直方向にかつ水平方向に移動できる。
　処理システム系２の中央には、多角形に形成されたトランスファーモジュール１０が配置される。トランスファーモジュール１０の周囲には放射状に複数のプロセスモジュール１１が配置される。各プロセスモジュール１１は、真空引きされた処理チャンバ内でウェハに成膜、エッチング、酸化、拡散等の各種の処理を行う。トランスファーモジュール１０にはロードロック室６が連結される。ロードロック室６は、真空引きと大気圧復帰が繰り返し行われる小部屋からなる。トランスファーモジュール１０とプロセスモジュール１１、及びトランスファーモジュール１０とロードロック室６は、ゲートバルブ１３，１６を介して連結される。ロードロック室６と入口搬送室３とは、ゲートバルブ１５を介して連結される。
　図２に示すように、トランスファーモジュール１０は、平面多角形に形成される搬送室１４と、搬送室１４内に搭載されるロボット１２と、を備える。このロボット１２は、ロードロック室６に搬送された未処理のウェハを受け取り、トランスファーモジュール１０内に引き入れた後、プロセスモジュール１１に渡す。また、プロセスモジュール１１内の処理済みのウェハを受け取り、トランスファーモジュール１０内に引き入れた後、ロードロック室６に搬送する。ロボット１２は、搬送室内の水平面内でウェハを旋回させる機能と、放射方向にウェハを移動させる機能を併せ持つ。ロボット１２は、まず水平面内でウェハＷを旋回させて、放射状に配列されたプロセスモジュール１１又はロードロック室６の方向に向ける。そして、ウェハＷを放射方向に移動させて、ウェハＷを搬送室１４からプロセスモジュール１１又はロードロック室６内に移動させる。
　半導体デバイス製造装置の全体の動きは以下のとおりである。図１に示すように、まず多関節ロボット７は、入口ポート４のカセット容器内に収容されたウェハを保持し、位置決め装置５に搬送する。位置決め装置５がウェハを位置決めした後、多関節ロボット７はウェハをロードロック室６に搬送する。このとき、ロードロック室６の内部は大気圧になっている。
　次に、ロードロック室６の入口搬送室３側のゲートバルブ１５を閉じ、ロードロック室６を真空にする。その後、ゲートバルブ１３を開け、ロードロック室６とトランスファーモジュール１０とを連通させる。トランスファーモジュール１０はあらかじめ真空にされている。トランスファーモジュール１０に搭載されるロボット１２は、ロードロック室６内のウェハを保持し、搬送室１４内に取り込む。その後、ロボット１２はプロセスモジュール１１にウェハを渡す。プロセスモジュール１１での処理が終わると、ロボット１２はプロセスモジュール１１からウェハを取り出し、次の処理を行う（次のサイトの）プロセスモジュール１１にウェハを渡す。プロセスモジュール１１での処理の全体が終了すると、ロボット１２はプロセスモジュール１１内のウェハをロードロック室６に搬送する。
　次に、ロードロック室６のゲートバルブ１３を閉じ、ゲートバルブ１５を開け、ロードロック室６を大気圧に復帰させる。多関節ロボット７は、処理が終了したウェハをロードロック室６から外部に搬出する。
　図２に示すように、トランスファーモジュール１０の搬送室は、四角形、六角形、八角形等の、プロセスモジュールの数や配置に対応した多角形の箱型に形成される。プロセスモジュール１１の一辺の長さは８００～９００ｍｍ程度である。搬送室１４の多角形の一辺に一つのプロセスモジュール１１が接続される場合、搬送室１４の多角形の一辺の長さは例えば１０００ｍｍ程度に設定され、二つのプロセスモジュール１１が接続される場合、例えば１８００ｍｍ程度に設定される。
　搬送室１４は、ロボット１２が収容される本体部２１と、本体部２１に対して開閉可能な蓋２２と、を有する。本体部２１は、多角形に形成される底壁部２１ａと、底壁部２１ａの周囲を囲む側壁部２１ｂと、を有する。側壁部２１ｂには、ウェハを出し入れするためのスリット２３が空けられる。側壁部２１ｂには、蓋２２が開閉可能に取り付けられる。蓋２２の開閉動作は側壁部２１ｂに取り付けた蝶番によって案内される。蓋２２と側壁部との間には、搬送室１４の内部を密封するための大口径のＯリング（図示せず）が配置される。本体部２１及び蓋２２の材質は、アルミやステンレスであり、アルミナ等の保護膜が被膜されていてもよい。
　蓋２２は、多角形の本体部２１に対応して多角形に形成される。蓋２２には搬送室１４内部のウェハを視認したり、測定したりするための窓やセンサが取り付けられる。ウェハに処理を行っている間、搬送室１４の蓋２２は閉じられ、搬送室１４の内部は真空にされる。搬送室１４の内部を清掃したり、ロボット１２を点検したりするときに、蓋２２が開けられる。
　図３の断面図に示すように、底壁部２１ａの中央には、開口２５が空けられる。底壁部２１ａの下側には開口２５を塞ぐ構造体２６が取り付けられる。この構造体２６はロボット１２のベースを構成する。構造体２６の中央には、底部から上方に突出する柱２８が一体に設けられる。柱２８の周囲にロボット１２の搬送機構が組み立てられる。
　図２に示すように、柱２８に関して対称に蛙足式の第一及び第二の搬送機構３１，３２が配置される。ロボット１２は、第一及び第二の搬送機構３１，３２を水平面内で旋回させ、かつ第一及び第二の搬送機構３１，３２を放射方向に伸縮させる。二つの搬送機構３１，３２を設けることでプロセスモジュール１１の空き時間をなくすことができる。具体的には、第一の搬送機構３１がプロセスモジュール１１内の処理済みのウェハＷを取り出した直後、ロボット１２は縮んだ状態の第一及び第二の搬送機構３１，３２を水平面内で１８０度回転させる。そして、第二の搬送機構３２を伸ばし、未処理のウェハＷをプロセスモジュール１１内に入れる。
　第一及び第二の搬送機構３１，３２それぞれは、四本のリンクを蛙の足のように伸縮させてウェハを出し入れする。第一及び第二の搬送機構３１，３２は、柱２８から半径方向に伸びる第一のアーム３３、及び第一のアーム３３の下側に配置され、柱２８から第一のアーム３３とは反対方向に伸びる第二のアーム３４と、を備える。第一のアーム３３の長さと第二のアーム３４の長さは同一である。
　図２に示すように、第一のアーム３３は柱２８を囲む中空の第一の回転軸３６に結合される。第二のアーム３４は第一の回転軸３６を囲む中空の第二の回転軸３７に結合される。第一及び第二の回転軸３６，３７はそれぞれ、構造体２６に結合された中空の第一及び第二のダイレクトドライブモータ３８，３９によって回転駆動される。ダイレクトモータ３８，３９の固定子側が構造体２６に結合され、可動子側が回転軸３６，３７に結合される。第一及び第二の回転軸３６，３７の回転中心は、柱２８の中心に一致する。ダイレクトドライブモータ３８，３９を用いる替わりに中空の遊星歯車機構を用いて第一及び第二の回転軸３６，３７を回転駆動させてもよい。
　図２に示すように、第一の搬送機構３１はさらに、第一のアーム３３の先端にピンを介して回転可能に連結される第一のリンク４１と、第二のアーム３４の先端にピンを介して回転可能に連結される第二のリンク４２と、を備える。第一及び第二のリンク４１，４２の長さは同一であり、第一及び第二のアーム３３，３４の長さよりも長い。第一のリンク４１及び第二のリンク４２の先端には、ウェハＷを支持する支持体としての第一の支持プレート４５がピンを介して回転可能に連結される。第一及び第二のリンク４１，４２は水平面内を回転する。
　第二の搬送機構３２はさらに、第一のアーム３３の先端にピンを介して回転可能に連結される第三のリンク４３と、第二のアーム３４の先端にピンを介して回転可能に連結される第四のリンク４４と、を備える。第三のリンク４３及び第四のリンク４４の先端には、ウェハＷを支持する第二の支持プレート４６がピンを介して回転可能に連結される。第三及び第四のリンク４３，４４は水平面内を回転する。
　第一及び第二の搬送機構３１，３２は、図示しない昇降機構によって上下方向に移動される。支持プレート４６，４５にウェハＷを支持させるためである。
　図３に示すように、柱２８は第一及び第二の回転軸３６，３７を貫通し、上方に突出する。柱２８の上端は閉じた状態の蓋２２に接触する。搬送室１４の内部を真空にしたとき、蓋２２には大気圧によってトン単位の荷重が作用する。蓋２２に作用する荷重は柱２８及び側壁部２１ｂによって支持される。柱２８には蓋２２から圧縮荷重のみが作用し、モーメントが作用することはない。柱２８に作用する圧縮荷重が柱２８の座屈荷重以下になるように、柱２８の直径が設定される。柱２８の直径は５０～６０ｍｍ程度に設定される。
　蓋２２にはウェハを測定するセンサが取り付けられる。センサが位置ずれしないようにするためには、蓋２２の剛性を高くし、蓋２２のたわみを少なくしなければならない。蓋２２が側壁部２１ｂのみによって支持される場合、蓋２２を支持するスパンが長くなるので、蓋２２の肉厚をかなり厚くしなければならない。これに対し、本実施形態のように蓋２２を搬送室１４の中央の柱２８で支持することにより、蓋２２の肉厚を従来の蓋と比べてはるかに薄くすることができ、大幅なコストダウンが可能になる。また、蓋２２の重量も軽くなることから開閉アシスト機構も簡易的（場合によっては削減もできる）なものになるので、同様にコストダウンを図れる。
　図４は、第一及び第二の搬送機構３１，３２の動作図を示す。図４（ａ）に示すように、第一及び第二のアーム３３，３４一直線上に配列される（第一及び第二のアーム３３，３４のなす角度が１８０度になる）と、第一及び第二の搬送機構３１，３２は折り畳まれた状態になる。この状態で第一及び第二の回転軸３６，３７を同方向に回転させると、折り畳まれた状態の第一及び第二の搬送機構３１，３２を水平面内で旋回させることができる（図４（ｂ））。折り畳まれた状態の第一及び第二の搬送機構３１，３２を旋回させることで、回転半径を小さくすることができる。
　第一及び第二の搬送機構３１，３２が折り畳まれた状態（図４（ａ））において、例えば第一の回転軸３６を反時計方向に回転させ、第二の回転軸３７を時計方向に回転させると、第一の搬送機構３１を伸ばし、第一の支持プレート４５を放射方向に移動させることができる（図４（ｃ））。このとき、第二の搬送機構３２は柱２８に接近するが、柱２８に当たることはない。これとは逆に、第一及び第二の搬送機構３１，３２が折り畳まれた状態（図４（ａ））において、第一の回転軸３６を時計方向に回転させ、第二の回転軸３７を反時計方向に回転させると、第二の搬送機構３２を伸ばし、第二の支持プレート４６を放射方向に移動させることができる（図４（ｄ））。このとき、第一の搬送機構３１は柱２８に向かって移動するが、柱２８に当たることはない。
　図５（ａ）は、柱２８にガスを吹き出す吹出口４７を設けた例を示す。図５（ｂ）に示すように、柱２８の中心部には、上下方向に伸びるガス通路２８ａが形成される。ガス通路２８ａは柱２８の上端部で放射状に分岐する（２８ｂ参照）。柱２８の外周面には周方向に均等間隔を空けてガスの吹出口４７が形成される。ガスの吹出口４７から窒素等の気体を吹き出すことによって、搬送室１４の内部を大気圧に戻すことが可能になる。
　また、トランスファーモジュール１０とプロセスモジュール１１とでウェハを受け渡しするときに、プロセスモジュール１１内のプロセスガスが搬送室１４に行かないよう吹出口４７から圧力調整用のガスを吹き出してもよい。柱２８は、搬送室１４の略中央に配置されるので、搬送室１４周囲の放射状の複数のプロセスモジュール１１に向けて略等しい距離からガスを吹出すことができる。このため、いずれのプロセスモジュール１１に対しても等しくガスが漏れ出るのを防止できるようになる。これに対し、もし柱２８が中央からずれていると、柱２８から遠い位置のプロセスモジュール１１からプロセスガスが漏れ出るのを防止するのが困難になる。
　図６は、柱２８の上部に固着はがしユニットを配置した例を示す。蓋２２の中央部には雌ねじ２２ａが形成され、この雌ねじ２２ａに雄ねじ５２が螺合する。雄ねじ５２の下端は柱２８の上端に当接する。雄ねじ５２を回すことによって、蓋２２を柱２８から持ち上げることができる。柱２８の上面と蓋２２の下面との間には、雄ねじ５２を囲むように環状のＯリング５３が配置される。蓋２２の荷重はＯリング５３を介して柱２８に支持される。
　上述のように、側壁部２１ｂと蓋２２との間には、搬送室１４の内部をシールするための大口径のＯリングが配置される。この大口径のＯリングの材質にはフッソ系のゴムが使用される。フッソ系のゴムは固着性を有する。蓋２２を大気圧で抑えた状態で時間が経つと、大口径のＯリングが蓋２２に固着する。こうなると、搬送室１４の内部を大気圧に戻しても、蓋２２を開けることが困難になる。固着はがしユニットを設けることにより、蓋２２を柱２８から持ち上げることができ、Ｏリングが固着しても蓋２２を持ち上げることができる。
　本発明は、蒸気の蛙足式の搬送機構を有するロボットに限られることはなく、中空軸の回りをウェハを旋回させ、かつウェハを放射方向に移動させる機構を有するロボットならば、スカラ型ロボットや円筒座標系のロボットに適用することができる。
　図７はスカラ型ロボットを示す。スカラ型ロボットは水平面内で旋回する複数本のアーム５１，５６を有する。第一のアーム５１は図示しない中空の回転軸の回りを回転する。中空の回転軸内には柱５４が配置される。このスカラ型ロボットにおいては、第一のアーム５１を回転させることによりウェハＷを水平面内で旋回させることができる。そして、第一のアーム５１及び第二のアーム５６を反対方向に回転させることによりウェハＷを放射方向に移動させることができる。
　図８は円筒座標系のロボットを示す。このロボットはウェハを旋回させるθ軸６１と、ウェハを半径方向にスライドさせるＲ軸６２と、を備える。θ軸６１は中空の回転軸を有する。θ軸６１の中空の回転軸内を柱６４が貫通する。Ｒ軸６２にはウェハが半径方向に移動するのを案内するリニアガイドが設けられる。Ｒ軸６２のリニアガイドのブロック６３をベルト６５等により直線的に駆動させることによりウェハを半径方向に移動させることができる。
　なお、本発明は上記実施形態に限られず、本発明の要旨を変更しない範囲でさまざまに変更可能である。
　例えば本発明の搬送モジュールは、半導体デバイスの製造装置に限られることなく、ＦＰＤの製造装置に適用することもできる。この場合、液晶用基板を搬送するロボットが搭載された一つの搬送モジュールに、処理を行う一つのプロセスモジュールが接続される。そして、搬送室がロードロック室を兼ね、搬送室の内部が真空にされたり、大気圧に戻されたりする。
　また、本発明の搬送モジュールは、図９に示すように、ウェハの入口と出口とが異なるインライン型の半導体デバイスの製造装置にも適用することができる。入口側の搬送モジュール７１はプロセスモジュール７３内にウェハを入れるのみであり、出口側の搬送モジュール７２はプロセスモジュール７３からウェハを取り出すのみになる。
　搬送モジュールのロボットは、二つの搬送機構を備えていなくても、一つの搬送機構を備えるだけでもよい。プロセスモジュールでウェハを処理した後、処理チャンバ内をクリーニングする場合、ロボットの搬送機構が一つでも充分に仕事をすることができる。
　柱に複数の吹出口を設けた場合、柱で蓋を支えなくてもよい。柱には搬送室の内部のウェハの移動を監視するＣＣＤカメラ等を取り付けてもよい。
　本明細書は、２００９年６月３日出願の特願２００９－１３４４９６に基づく。この内容はすべてここに含めておく。
１０…トランスファーモジュール（搬送モジュール）
１１…プロセスモジュール
１２…ロボット
１４…搬送室
２１…本体部
２２…蓋
２６…構造体
２８，５４，６４…柱
３１，３２…第一及び第二の搬送機構
３３…第一のアーム
３４…第二のアーム
３６…第一の回転軸
３７…第二の回転軸
４１…第一のリンク
４２…第二のリンク
４３…第三のリンク
４４…第四のリンク
４５…第一の支持プレート（支持体）
４６…第二の支持プレート（支持体）
４７…吹出口
５２…雄ねじ（ねじ）
５３…Ｏリング（シール部材）

Claims (7)

  1. 　被処理体を処理する処理チャンバに接続され、内部を真空にすることが可能な搬送室と、前記搬送室内に設けられ、前記処理チャンバと前記搬送室との間で被処理体を受け渡すロボットと、を備える搬送モジュールにおいて、
    　前記搬送室は、開閉可能な蓋を有し、
    　前記ロボットは、前記被処理体を搬送する機構の一部に中空の回転軸を有し、
    　前記中空の回転軸内には、閉じた状態の前記蓋を支える柱が配置される搬送モジュール。
  2. 　前記柱には、前記搬送室内にガスを吹き出す吹出口が設けられることを特徴とする請求項１に記載の搬送モジュール。
  3. 　被処理体を処理する処理チャンバに接続され、内部を真空にすることが可能な搬送室と、前記搬送室内に設けられ、前記処理チャンバと前記搬送室との間で被処理体を受け渡すロボットと、を備える搬送モジュールにおいて、
    　前記搬送室は、開閉可能な蓋を有し、
    　前記ロボットは、前記被処理体を搬送する機構の一部に中空の回転軸を有し、
    　前記中空の回転軸内には、前記搬送室内にガスを吹き出す吹出口を有する柱が配置される搬送モジュール。
  4. 　前記蓋には、前記柱の上部に当接可能なねじが螺合し、
    　前記柱に当接した前記ねじを回すことによって、前記蓋が前記柱から持ち上がることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の搬送モジュール。
  5. 　前記柱の上部と前記蓋との間には、前記ねじを囲むように環状のシール部材が設けられることを特徴とする請求項４に記載の搬送モジュール。
  6. 　前記ロボットの前記機構は、伸縮可能な蛙足式の搬送機構であり、
    　前記蛙足式の搬送機構は、
    　中空の第一の回転軸と、
    　中空の前記第一の回転軸の外周側又は内周側に配置される中空の第二の回転軸と、
    　前記第一の回転軸に結合される第一のアームと、
    　前記第二の回転軸に結合される第二のアームと、
    　前記第一のアームに回転可能に連結される第一のリンクと、
    　前記第二のアームに回転可能に連結される第二のリンクと、
    　前記第一及び第二のリンクに回転可能に連結され、被処理体を支持する第一の支持体と、を有し、
    　前記柱は、中空の前記第一及び前記第二の回転軸を貫通することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の搬送モジュール。
  7. 　前記蛙足式の搬送機構は、前記柱に関して対称に配置される第一及び第二の蛙足式の搬送機構を含み、
    　第一の蛙足式の搬送機構は、前記第一及び前記第二の回転軸、前記第一及び前記第二のアーム、前記第一及び前記第二のリンク、及び前記第一の支持体を有し、
    　第二の蛙足式の搬送機構は、前記第一及び前記第二の回転軸、前記第一及び前記第二のアーム、前記第一のアームに回転可能に連結される第三のリンク、前記第二のアームに回転可能に連結される第四のリンク、前記第三及び第四のリンクに回転可能に連結され、被処理体を支持する第二の支持体、を有し、
    　折り畳まれた状態の前記第一及び前記第二の蛙足式の搬送機構の一方を伸ばしたとき、他方の蛙足式の搬送機構が前記柱に接近し、かつ前記柱に当たらないことを特徴とする請求項６に記載の搬送モジュール。
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