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JP7225613B2 - 基板搬送機構、基板処理装置及び基板搬送方法 - Google Patents

基板搬送機構、基板処理装置及び基板搬送方法 Download PDF

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Description

本開示は、基板搬送機構、基板処理装置及び基板搬送方法に関する。
半導体デバイスの製造を行う装置においては、基板である半導体ウエハ（以下「ウエハ」とする）に処理を行なう処理部と、この処理部に対して、ウエハの搬送を行う基板搬送機構と、を備える構成が知られている。基板搬送機構としては、特許文献１に、多関節アームの先端に４枚のウエハを支持するハンド部を備え、４枚のウエハを一括して搬送する基板搬送ロボットが記載されている。
特開２００６－２９４７８６号公報
本開示は、基板の搬送先のモジュールにおける当該基板の配置及びモジュール間での基板の搬送態様について自由度を高くすることができる技術を提供する。
本開示の基板搬送機構は、第１室を横方向に移動する移動体と、
前記移動体に縦軸回りに回動するように設けられた支持体と、
前記支持体の横方向に互いに離れた位置に各々縦方向に設けられた第１の回動軸及び第２の回動軸と、
前記第１の回動軸に基端側が接続され、先端側が前記支持体の外側を旋回すると共に基板を支持する第１の基板支持領域をなす第１のアームと、
前記第２の回動軸に基端側が接続され、先端側が前記支持体の外側を旋回すると共に前記第１のアームに支持される前記基板とは別の基板を支持する第２の基板支持領域をなす第２のアームと、
前記第１のアームと前記第２のアームとが干渉しないように、前記支持体に対する当該第２のアームの向きに応じて前記第２の回動軸を昇降させる昇降機構と、
を備え、
前記第１室に接続される第２室に前記基板を受け渡すために当該第２室に各々進入した状態の前記第１のアーム及び第２のアームについて向きは互いに同じであり、且つ前記第１の基板支持領域の高さと前記第２の基板支持領域の高さとが揃い、
前記第１のアームと前記第２のアームとが交差し、且つ前記第１の基板支持領域の高さと前記第２の基板支持領域の高さとが異なった状態で、前記第１室における前記移動体による移動が行われる。
本開示によれば、基板の搬送先のモジュールにおける当該基板の配置及びモジュール間での基板の搬送態様について自由度を高くすることができる。
本開示の一実施の形態に係る基板処理装置を示す平面図である。 前記基板処理装置の一部を示す縦断面図である。 前記基板処理装置の一部を示す平面図である。 処理モジュールの一例を示す縦断面図である。 前記モジュールの一部を示す平面図である。 基板搬送機構の一例を示す平面図である。 前記基板搬送機構を示す側面図である。 前記基板搬送機構を示す平面図である。 前記基板搬送機構を示す側面図である。 前記基板搬送機構の一部を示す縦断面図である。 本開示の実施の形態の作用を示す平面図である。 本開示の実施の形態の作用を示す平面図である。 本開示の実施の形態の作用を示す平面図である。 本開示の実施の形態の作用を示す平面図である。 基板搬送機構による基板の受け渡しの他の例を示す平面図である。
本開示の実施の形態に係る基板処理装置について説明する。図１、図２に示すように、この基板処理装置は、その内部が常圧雰囲気とされるローダーモジュール２を備えている。ローダーモジュール２には、ウエハＷの搬送容器であるキャリアＣを載置するための搬入出ポート１が例えば左右方向に３個並べて設置される。図１中符号２１は、キャリアＣの蓋と一緒に開閉されるドアである。
ローダーモジュール２は、ウエハＷを搬送するための搬送アーム５を備えている。搬送アーム５は、不図示の回転軸を介して接続された下段アーム部５１、上段アーム部５２及びウエハ保持部５３を下方側からこの順で連結した多関節アームとして構成される。そして、ケース体５４内に設けられた図示しないモータにより、多関節アーム全体が旋回あるいは進退するようになっている。この例では、搬送アーム５は、昇降機構５５により、ガイドレール５６に沿って、後述のロードロックモジュール３Ａ、３Ｂの高さまで昇降するように構成される。
図１に示すように、搬入出ポート１から見て、ローダーモジュール２の左側及び右側には、例えば平面視長方形状のロードロックモジュール３Ａ、３Ｂが夫々設けられる。これらロードロックモジュール３Ａ、３Ｂは、夫々の内部雰囲気を真空雰囲気と常圧雰囲気とを切り替えることができるようになっている。図１に示すように、ロードロックモジュール３Ａ、３Ｂは、平面的に見て夫々ローダーモジュール２側に傾斜するように配置され、ローダーモジュール２は、平面視、搬入出ポート１側が長い略台形形状に構成される。
ロードロックモジュール３Ａ、３Ｂの長辺をなす側面は夫々ローダーモジュール２に接続され、当該側面には搬送口３１が夫々形成される。また、ロードロックモジュール３Ａ、３Ｂの短辺をなす側面は夫々後述する搬送室９に接続され、当該側面には搬送口３３が夫々形成される。これら搬送口３１、３３は、夫々ゲートバルブ３２、３４により開閉される。
ロードロックモジュール３Ａ、３Ｂの内部には、図２に示すように、ウエハＷが載置される載置棚３００が設けられる。例えば載置棚３００は、ローダーモジュール２側から見て、２枚のウエハＷが横方向に並び、かつ上下に間隔を開けて配置されるように構成される。
載置棚３００は、例えば図３に示すように、３本の支柱３５と、各支柱３５の長さ方向に間隔を置いて梁出すように設けられた爪部３６とにより、ウエハＷの周縁部を支持するように構成される。載置棚３００の各部には、搬送口３１を介して搬送アーム５との間、搬送口３３を介して後述の基板搬送機構６との間で夫々ウエハＷの受け渡しが行われる。このため、支柱３５及び爪部３６は、搬送アーム５及び基板搬送機構６に対して、互いに干渉しない状態でウエハＷの受け渡しが行われるように、その形状や設置位置が設定される。
この例では、載置棚３００が例えば上下に複数段設けられている。そして、ロードロックモジュール３Ａの載置棚３００が例えば未処理ウエハ用の載置棚、ロードロックモジュール３Ｂの載置棚３００が、例えば処理済みウエハ用の載置棚として、夫々割り当てられる。以下明細書中では、搬送室９側から見て、手前側の載置棚を載置棚３００Ａと示し、奥側の載置棚を載置棚３００Ｂと示す。
図１に戻って、説明を続ける。搬送室９は前後方向に伸びる、平面視略長方形状に構成され、例えば底面部に形成された排気口９０を介して真空排気部１０に接続される。また、搬入出ポート１から見て搬送室９の左右には、例えば３台の処理モジュール４が夫々前後方向に並べて設けられる。さらに、搬送室９は、ロードロックモジュール３Ａ、３Ｂ及び各処理モジュール４との間でウエハＷの受け渡しを行うための基板搬送機構６を備えている。
基板搬送機構６の説明に先立ち、処理モジュール４の一例について、例えばウエハＷにプラズマＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）により成膜する成膜装置に適用した例を用いて説明する。この例における処理モジュール４は、真空雰囲気でウエハＷに対して処理を行うモジュールである。図１及び図４に示すように、処理モジュール４は、平面視矩形の処理容器４０を備え、処理容器４０における搬送室９側の側壁には、ゲートバルブ４２によって開閉されるウエハＷの搬入出口４１が形成される。図４中符号８０は、処理容器４０の底面に開口する排気口であり、圧力調整部８２を備えた排気管８１により真空ポンプ８３に接続される。
処理容器４０内には、搬入出口４１から見て、手前から奥に向けて、処理部４００Ａ、４００Ｂが列をなしてこの順で設けられ、これら処理部４００Ａ、４００Ｂの列は搬入出口４１から見て左右に並べて配置される。処理部４００Ａ及び４００Ｂは、ウエハＷを載置する載置台１１Ａ、１１Ｂを備え、これにより平面的に見て、ウエハＷは処理容器４０内に２×２の行列状に合計４枚載置される。載置台１１Ａ、１１Ｂは例えば扁平な円柱状に形成され、その内部にはウエハＷを加熱するためのヒータ１２が埋設される。
載置台１１Ａ、１１Ｂに載置されるウエハＷは、ロードロックモジュール３Ａ、３Ｂの載置棚３００Ａ、３００Ｂに載置されるウエハＷと、その配置間隔が互いに揃うように構成される。処理容器４０内の４つの載置台１１Ａ、１１Ｂは、支持アーム４４１により共通の支柱４４を介して、処理容器４０の下方に設けられた昇降部材４３に接続される。こうして、４つの載置台１１Ａ、１１Ｂが同時に、図４に実線で示す成膜処理を行う処理位置と、図４中鎖線で示すウエハＷの受け渡し位置との間で昇降する。図４中の符号４３１は、処理容器４０内を気密に保つためのシール部材である。
各載置台１１Ａ、１１Ｂには、基板搬送機構６との間でウエハＷの受け渡しを行なうための、例えば３本の昇降ピン４６が昇降部材４７により昇降自在に設けられる。図４及び図５中、符号４５は昇降ピン４６用の貫通孔、符号４８はシール部材である。昇降ピン４６は、図５に貫通孔４５を示すように、後述する基板搬送機構６の第１のアーム６５及び第２のアーム６６がウエハＷの受け渡しのために進入したときに、互いに干渉しない位置に設けられる。なお、図４では、図示の便宜上、昇降ピン４６同士の間隔を狭く描いている。
処理部４００Ａ及び４００Ｂの上部側には、絶縁部材７１を介して上部電極をなすガスシャワーヘッド７が各々設けられる。ガスシャワーヘッド７の下面は載置台１１Ａ、１１Ｂに対向し、当該下面にはガス吐出孔７２が多数、分散して配設される。ガスシャワーヘッド７には整合器７３を介して高周波電源７４が接続される。また、載置台１１Ａ、１１Ｂ内には、図示しない下部電極が埋設されており、これら下部電極は接地電位に接続されている。図４中符号７５はガス供給部であり、ガスシャワーヘッド７に、成膜される膜の原料となるＴｉ(チタン)元素を含む原料ガスとして例えば四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）を供給する。また、この原料ガスと反応させる反応ガスとして水素（Ｈ２）ガスとアルゴン（Ａｒ）ガスとを含むガスを、原料ガスとは独立して供給する。
処理モジュール４におけるウエハＷの成膜処理について簡単に説明する。受け渡し位置に配置された４つの載置台１１Ａ、１１ＢにウエハＷを載置した後、ヒータ１２によりウエハＷを加熱すると共に、載置台１１Ａ、１１Ｂが処理位置に移動する。次いで、ガスシャワーヘッド７から原料ガスを供給してウエハＷの表面に吸着させる吸着段階を実施する。その後、ガスシャワーヘッド７から反応ガスを供給すると共に、高周波電源７４からガスシャワーヘッド７と載置台１１Ａ、１１Ｂ内の下部電極との間に高周波電力を供給する。これにより、反応ガスを容量結合によりプラズマ化させ、ウエハＷの表面に吸着した原料ガスと反応させる反応段階を実施する。こうして、吸着段階と反応段階とを交互に繰り返して実施するプラズマＡＬＤ法により、ウエハＷ表面にＴｉ層を積層し、所定の膜厚を有するＴｉ膜を成膜する。
次に、基板搬送機構６について、図１、図６及び図７の模式図、図８の一部断面図を参照して説明する。基板搬送機構６は、基台６１、第１の移動体６２、第２の移動体６３、回動体６４を、下方側からこの順で連結した多関節アームとして構成される。基台６１は、例えば搬送室９内において、前後方向の中央部において右寄りに設けられ、図示しない昇降部材により昇降自在に構成される。
第１の移動体６２及び第２の移動体６３は、夫々水平に伸びる細長の板状体よりなる。第１の移動体６２は、その基端側が基台６１上の縦方向の回動軸６１１まわりに回動することにより、横方向に移動するように構成される。また、第２の移動体６３は、その基端側が第１の移動体６２の先端部上の縦方向の回動軸６２１まわりに回動することにより、横方向に移動するように構成される。
後述の第１のアーム、第２のアームを支持する支持体である回動体６４は、第２の移動体６３の先端部に設けられた縦方向の回動軸６３１まわりに回動するように構成される。この回動体６４の横方向に互いに離れた位置には、各々縦方向に第１の回動軸６５１及び第２の回動軸６６１が設けられる。この例では、回動体６４の長さ方向の一端側に第１の回動軸６５１が設けられ、この第１の回動軸６５１には、第１のアーム６５の基端側が接続される。また、回動体６４の長さ方向の他端側には第２の回動軸６６１が設けられ、この第２の回動軸６６１には、第２のアーム６６の基端側が接続される。
第１のアーム６５及び第２のアーム６６は、夫々水平に伸びる細長のへら状に形成され、第１のアーム６５及び第２のアーム６６の長さは回動体６４の長さよりも長くなるように設定される。これにより、第１のアーム６５の基端側が第１の回動軸６５１まわりに回転するときには、その先端側が回動体６４の外側を旋回するように構成される。また、第２のアーム６６の基端側が第２の回動軸６６１まわりに回転するときには、その先端側が回動体６４の外側を旋回するように構成される。回動体６４を回動させる回動軸６３１は、平面的に見たときに、例えば第１の回動軸６５１と第２の回動軸６６１とを結ぶ直線Ｌ（以下「直線Ｌ」という）上に位置するように設けられる。さらに、この例では、回動軸６３１と第１の回動軸６５１との距離と、回動軸６３１と第２の回動軸６６１との距離が互いに揃うように設定される。
第１のアーム６５は、ウエハＷを支持する第１の基板支持領域をなすものであり、第２のアーム６６は、第１のアーム６５に支持されるウエハＷとは別のウエハＷを支持する第２の基板支持領域をなすものである。第１の基板支持領域及び第２の基板支持領域は、ウエハＷの裏面に接してウエハＷを支持する領域であり、夫々複数例えば２枚のウエハＷを、第１のアーム６５、第２のアーム６６の長さ方向に沿って各々支持する領域として形成される。この例では、第１のアーム６５、第２のアーム６６には、互いに間隔を開けてウエハＷの裏面が支持される。第１及び第２のアーム６５、６６は、夫々ウエハＷの裏面の直径に沿った領域を支持する。第１及び第２のアーム６５、６６の幅はウエハＷの直径よりも小さく形成され、例えば第１及び第２のアーム６５、６６の先端部に支持されるウエハＷは、その中央部がアーム６５、６６の先端部に支持される。
既述のように、載置台１１Ａ、１１Ｂと、ロードロックモジュール３Ａ、３Ｂの載置棚３００Ａ、３００Ｂと、は、互いに載置されるウエハＷの配置間隔が揃うように構成されている。このため、処理モジュール４の処理部４００Ａ、ロードロックモジュール３Ａ、３Ｂの載置棚３００ＡのウエハＷは、夫々第１のアーム６５、第２のアーム６６の基端寄りに支持される。また、処理モジュール４の処理部４００Ｂ、ロードロックモジュール３Ａ、３Ｂの載置棚３００ＢのウエハＷは、夫々第１のアーム６５、第２のアーム６６の先端部に支持される。
第１及び第２のアーム６５、６６は、例えば図３に示すように、ロードロックモジュール３Ａ、３Ｂに進入したときに、載置棚３００Ａ、３００Ｂの各爪部３６に干渉しない形状に設定される。さらに、例えば図５に示すように、処理モジュール４に進入したときに、処理部４００Ａ、４００Ｂの各昇降ピン４６に干渉しない形状に設定される。
このような基板搬送機構６において、例えば基台６１上の回動軸６１１と第１の移動体６２の回動軸６２１、この回動軸６２１と第２の移動体６３の回動軸６３１は、夫々図示しないベルトにより接続される。そして、基台６１内に設けられた図示しない進退用モータ及び旋回用モータにより、多関節アーム全体が旋回あるいは進退するように構成される。
また、第１の回動軸６５１と、第２の回動軸６６１は、互いに独立して駆動するように構成される。例えば第１の回動軸６５１については、基台６１に当該回転軸６５１専用の図示しないモータが設けられる。そして、第１の移動体６２、第２の移動体６３、回動体６４の内部に設けられた第１の回動軸６５１専用のベルト及びプーリに、モータの動力が伝達されて、第１の回動軸６５１が回動するように構成される。
さらに、基板搬送機構６は、第２のアーム６６が、第１のアーム６５と干渉しないように、回動体６４に対する第２のアーム６６の向きに応じて、第２の回動軸６６１を昇降させる昇降機構を備える。例えば図７Ｂ、図８に示すように、第２の回動軸６６１の表面及び回動体６４における回動軸６６１との接合部分にはネジが形成される。また、第１の回動軸６５１と同様に、基台６１に第２の回動軸６６１専用の図示しないモータが設けられる。そして、第１の移動体６２、第２の移動体６３、回動体６４の内部に、第２の回動軸６６１専用のベルト及びプーリが設けられる。
図８に、回動体６４と第２のアーム６６の接続部近傍の縦断面図を示す。図８中、符号６６２はベルト、６６３はプーリ、６６４、６６５はギアである。こうして、基台６１に設けられた図示しないモータの動力がベルト６６２を介して、プーリ６６３に接続されたギア６６４に伝達され、これによりギア６６５を介して第２の回動軸６６１が回動する。そして、第２の回動軸６６１が回動したときには、ネジの作用により、第２のアーム６６の回動体６４に対する高さ位置が変化するように構成される。従って、この例における昇降機構は、第２の回動軸６６１及び回動体６４に形成されたネジと、第２の回動軸６６１を回転させるためのモータ、プーリ、ギアにより構成される。
こうして、図６Ａ、図６Ｂに示すように、直線Ｌに対して、第１及び第２のアーム６５、６６の長さ方向が夫々直交した姿勢では、第１及び第２の基板支持領域の高さが互いに揃うように構成される。このときの第１及び第２のアーム６５、６６は、第１のアーム６５の向きと、第２のアーム６６の向きとが同じであり、且つ回動軸６３１から第１及び第２の基板支持領域までの距離が互いに同じ姿勢である。ここでいう第１及び第２の基板支持領域の高さが揃うとは、設計上高さが同じであればよく、製造上の誤差があり、それによって各領域の高さが異なる場合も含む意味であり、例えば２ｍｍ以内の高さ位置の誤差は許容される。
一方、図７Ａ、図７Ｂに示すように、回動体６４に対する第２のアーム６６の向きが、前記長さ方向が直線Ｌに直交する姿勢から変化したときには、昇降機構により第２の回動軸６６１を上昇させる。上昇したときの第２の基板支持領域の高さは、第１のアーム６５と第２のアーム６６との干渉を防ぐために、第１の基板支持領域に支持されたウエハＷの表面よりも、第２のアーム６６の下面が高くなる高さ位置である。回動体６４に対する第２のアーム６６の向きと、第２の基板支持領域の高さ位置の変動量との対応関係は、適宜設定される。
このように、基板搬送機構６は、第１のアーム６５と第２のアーム６６とが、回動体６４に対して互いに独立して、互いに干渉しないように回転自在に接続されるので、回動体６４に対する向きを変えて、姿勢を変形することができる。
これにより、例えば処理モジュール４との間でウエハＷの受け渡しを行なうときには、基板搬送機構５は、第１及び第２のアーム６５、６６の長さ方向が直線Ｌに対して夫々直交する受け渡し姿勢に設定される。そして、図１に示すように、処理モジュール４に第１のアーム６５と第２のアーム６６とが共に進入して、４枚のウエハＷを一括して搬送するように構成される。
また、ロードロックモジュール３Ａ、３Ｂとの間でウエハＷの受け渡しを行なうときには、図９及び図１０に示すように、直線Ｌに対して第１のアーム６５の長さ方向及び第２のアーム６６の長さ方向が各々傾く姿勢に設定される。そして、ロードロックモジュール３Ａ、３Ｂに対して、第１のアーム６５及び第２のアーム６６が夫々別個に進入して、２枚のウエハＷを一括して搬送するように構成される。
さらに、図１１に示すように、搬送室９内を移動するときには、直線Ｌに対して、第１のアーム６５の長さ方向及び第２のアーム６６の長さ方向が各々傾き、且つ第１のアーム６５と第２のアーム６６とが交差した搬送姿勢に構成される。このような第１及び第２のアーム６５、６６の姿勢変形は、第１及び第２の回動軸６５１、６６１用の夫々のモータ、回動軸６１１、６２１、６３１用の進退用及び旋回用モータへの、制御部１００からの制御信号に基づいて行われる。ウエハＷの搬送のスケジュールに対応して夫々のモータの駆動量が予め設定されており、第１及び第２のアーム６５、６６の移動、姿勢変形が制御され、ウエハＷの受け渡しが行われる。
基板処理装置は、図１に示すように基板処理装置内におけるウエハＷの搬送、処理モジュール４における成膜処理等のプロセス、ロードロックモジュール３Ａ、３Ｂにおける雰囲気の切り替えを制御する制御部１００を備えている。制御部１００は例えば図示しないＣＰＵと記憶部とを備えたコンピュータからなる。記憶部には処理モジュール４における成膜処理のレシピや、当該基板処理装置において、搬送アーム５及び基板搬送機構６によるウエハＷの搬送を行うためのステップ（命令）群が組まれたプログラムが記録される。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリカードなどの記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。
続いて、上述の実施の形態の作用について説明する。なお、以下、未処理のウエハＷを未処理ウエハＷ０と示す。また、処理部４００Ａにて処理された処理済みウエハＷをウエハＷＡ、４００Ｂにて処理された処理済みウエハＷをウエハＷＢと示す。
図９に示すように、未処理ウエハＷ０を収容したキャリアＣが搬入出ポート１上に載置されると、搬送アーム５は、キャリアＣから未処理ウエハＷ０を順番に取出す。そして、ロードロックモジュール３Ａのゲートバルブ３２を開いて、ウエハ載置棚３００Ａ、３００Ｂに夫々未処理ウエハＷ０を順次受け渡す。続いて、ゲートバルブ３２を閉じ、ロードロックモジュール３Ａ内の雰囲気を常圧雰囲気から真空雰囲気に切り替える。
次に、例えばロードロックモジュール３Ａのゲートバルブ３４を開き、基板搬送機構６における、第１及び第２のアーム６５、６６の向きを変え、第１のアーム６５をロードロックモジュール３Ａに進入させる。そして、第１のアーム６５を、例えば最上段の載置棚３００Ａ、３００Ｂに配置された未処理ウエハＷ０の下方に進入させた後、上昇させて、２枚の未処理ウエハＷ０を同時に掬い上げて保持する。次いで、未処理ウエハＷ０を保持した第１のアーム６５を搬送室９に退出させる。
続いて、図１０に示すように、基板搬送機構６における、第１及び第２のアーム６５、６６の向きを変え、第２のアーム６６をロードロックモジュール３Ａに進入させる。そして、第２のアーム６６に、例えば上から２番目の載置棚３００Ａ、３００Ｂに載置されている未処理ウエハＷ０を保持させた後、当該第２のアーム６６を搬送室９に退出させ、ゲートバルブ３４を閉じる。
こうして、例えばロードロックモジュール３Ａには第１のアーム６５、第２のアーム６６が順番に進入する。そして、ロードロックモジュール３Ａ内の２枚の未処理ウエハＷ０を第１のアーム６５及び第２のアーム６６により、夫々一括して搬出する。一方、ロードロックモジュール３Ａにおいては、未処理ウエハＷ０を払い出した後、ゲートバルブ３４を閉じ、ロードロックモジュール３Ａ内の雰囲気を常圧雰囲気に切り替える。
搬送室９では、第１のアーム６５及び第２のアーム６６に各々２枚、計４枚の未処理ウエハＷ０を保持した基板搬送機構６は、図１１に示すように、第１のアーム６５及び第２のアーム６６が交差する搬送姿勢に変形する。そして、この搬送姿勢の状態で、未処理ウエハＷ０が搬送される処理モジュール４に向けて第１及び第２の移動体６２、６３により移動する。次に、搬送対象である処理モジュール４のゲートバルブ４２を開き、第１のアーム６５及び第２のアーム６６を処理モジュール４に対する受け渡し姿勢に変形する。
次いで、図１２に示すように、当該処理モジュール４に、受け渡し姿勢の第１及び第２のアーム６５、６６を共に進入させる。そして、第１のアーム６５に保持した２枚のウエハＷ０を、処理モジュール４における搬入出口４１から見て左側に並ぶ処理部４００Ａ、４００Ｂの上方に位置させる。また、第２のアーム６６に保持した２枚のウエハＷ０を、処理モジュール４における搬入出口４１から見て右側に並ぶ処理部４００Ａ、４００Ｂの上方に位置させる。
続いて、４つの処理部４００Ａ、４００Ｂの各々において昇降ピン４６を上昇させて、第１及び第２のアーム６５、６６に夫々保持されたウエハＷ０を各々突き上げて受け取る。こうして、第１及び第２のアーム６５に支持された基端寄りのウエハＷと、先端部のウエハＷを、夫々処理部４００Ａの載置台１１Ａと、処理部４００Ｂの載置台１１Ｂに各々載置する。その後、基板搬送機構６を搬送室９内に退出させ、ゲートバルブ４２を閉じ、処理モジュール４において、既述の成膜処理を実行する。
このように、処理モジュール４に対してウエハＷの搬送を行うときには、第１アーム６５及び第２のアーム６６は受け渡し姿勢であり、第１の基板支持領域と第２の基板支持領域の高さを揃えている。このような構成とするのは、搬入出口４１に向かって見て、当該搬入出口４１の左右の高さ位置及び幅を揃えるためである。仮に処理モジュール４への受け渡し時にアーム６５、６６の高さが異なるとすると、搬入出口４１の左右で開口する高さ位置が異なったり、開口幅が異なることになる。
処理モジュール４の処理容器４０は金属により構成されて接地され、上部電極と下部電極との間の側壁はプラズマに接する導電路をなす。これにより、搬入出口４１の高さ位置及び開口幅については当該プラズマの形成状態に影響を与えるおそれが有る。つまり、上記のように搬入出口４１の高さ位置や開口幅が左右で異なると、プラズマの形成状態が処理容器内の左右で異なり、左側に載置されたウエハＷ、右側に載置されたウエハＷとの間で処理の均一性が低下するおそれが有る。しかし、上記のように処理モジュール４へ受け渡す際にはアーム６５、６６の高さが揃えられるので、搬入出口４１の左右の高さ及び幅も揃えることができる。その結果として、ウエハＷ間の処理の均一性が低下することを防ぐことができる。
その後、処理モジュール４にてウエハＷの処理が終了すると、当該処理モジュール４におけるゲートバルブ４２を開く。そして、４つの処理部４００Ａ、４００Ｂに載置された各処理済みウエハＷＡ、ＷＢ（ＷＡ、ＷＢは図示せず）を昇降ピン４６により突き上げる。次いで、第１のアーム６５、第２のアーム６６を処理モジュール４に対する受け渡し姿勢に変形して、これら第１及び第２のアーム６５、６６を共に進入させる。この後、基板搬送機構６と昇降ピンとの協働作用により、第１及び第２のアーム６５、６６の夫々に対して、基端寄りにウエハＷＡを受け渡すと共に、先端部にウエハＷＢを受け渡す。
続いて、処理済みのウエハＷＡ、ＷＢを夫々支持した第１のアーム６５及び第２のアーム６６が搬送室９に退出した後、ゲートバルブ４２を閉じ、基板搬送機構６は、既述の搬送姿勢に変形する。この搬送姿勢の状態で、ロードロックモジュール３Ｂに向けて移動するが、ロードロックモジュール３Ｂにおいては、真空雰囲気に切り替えた状態で待機している。そして、ロードロックモジュール３Ｂのゲートバルブ３４を開き、２枚の処理済みウエハＷＡ、ＷＢを保持した第１のアーム６５を載置棚３００Ａ、３００Ｂに受け渡すために、ロードロックモジュール３Ｂ内に進入させる。
次いで、第１のアーム６５を下降させ、当該アーム６５に保持されているウエハＷＡ、ＷＢを例えば最上段の載置棚３００Ａ、３００Ｂに夫々受け渡す。こうして、第１のアーム６５に保持されている２枚のウエハＷを一括してロードロックモジュール３Ｂの載置棚３００Ａ、３００Ｂに受け渡す。
同様に、２枚の処理済みウエハＷＡ、ＷＢを保持した第２のアーム６６をロードロックモジュール３Ｂ内に進入する。そして、第２のアーム６６に保持されている２枚のウエハＷを一括してロードロックモジュール３Ｂの例えば上から２番目の載置棚３００Ａ、３００Ｂに受け渡す。この後、ロードロックモジュール３Ｂのゲートバルブ３４を閉じて、当モジュール内の雰囲気を常圧雰囲気に切り替える。続いて、ゲートバルブ３２を開いて、処理済みのウエハＷを搬送アーム５により、例えば元のキャリアＣに戻す。
上述の実施形態によれば、回動体６４に、第１の回動軸６５１により回転自在に第１のアーム６５を接続すると共に、第２の回動軸６６１により回転自在に第２のアーム６６を接続する。また、第２のアーム６６が回転するときに、第１のアーム６５と干渉しないように、第２の回動軸６６１を昇降させている。このため、回動体６４に対する第１のアーム６５及び第２のアーム６６の向きを、互いに独立して、互いに干渉せずに変えることができる。これにより、ウエハＷの搬送先のモジュールにおける当該ウエハＷの配置及びモジュール間でのウエハＷの搬送態様について自由度を高くすることができる。
第１の基板支持領域及び第２の基板支持領域は、複数例えば２枚のウエハＷを、第１のアーム６５、第２のアーム６６の長さ方向に沿って各々支持する領域として構成される。このため、２本のアーム６５、６６を用いるときには、４枚のウエハＷを一括して搬送でき、１本のアーム６５（６６）を用いるときには、２枚のウエハＷを一括して搬送できる。これにより、この例では、１台の基板搬送機構６により、４枚のウエハＷの一括搬送と、２枚のウエハＷの一括搬送に対応することができる。このため、モジュール間においてウエハＷの配置が異なっていても、互いにウエハＷの受け渡しを行うことができて、モジュールにおけるウエハＷの配置やモジュール間でのウエハＷの搬送態様についての自由度が高い。
例えばウエハＷを４枚一括して搬送する基板搬送機構を用いる場合には、ウエハＷの搬送に要する時間を短縮できるため、スループットを高め、生産性の向上に寄与することができる。但し、全てのモジュールを４枚のウエハＷが平面的に見て並んで載置される構成にする必要があるため、装置の専有面積が大きくなるという懸念がある。一方、ウエハＷを２枚一括して搬送する基板搬送機構を用いる場合には、４枚のウエハＷが載置されるモジュールと、２枚のウエハＷが載置されるモジュールとに対してウエハＷを搬送できる。このため、基板処理装置に２枚のウエハＷが平面的に見て並んで載置されるモジュールも組み込むことができ、装置の小型化を図ることができる。但し、４枚のウエハＷが載置されるモジュールに対しては、ウエハＷを２枚ずつ搬送するために、搬送に要する時間が長くなってしまう。
従って、１台の基板搬送機構６により、モジュールに対して、２本のアーム６５、６６を用いた４枚のウエハＷの一括搬送と、１本のアーム６５（６６）のみを用いた２枚のウエハＷの一括搬送ができる構成はメリットが多い。つまり、処理モジュール４は４枚のウエハＷが平面的に見て並んで載置される構成とし、４枚のウエハＷを一括して搬送することにより、スループットを高めることができる。一方、ロードロックモジュール３Ａ、３Ｂは２枚のウエハＷが平面的に見て並んで載置される構成とし、２枚のウエハＷを一括して搬送することにより、４枚のウエハＷを載置する構成に対して装置の専有面積を縮小することができる。このように、１台の基板処理装置に、４枚のウエハＷが載置されるモジュールと、２枚のウエハＷが載置されるモジュールと、を組み込むことができる。このため、モジュールにおけるウエハＷの配置の自由度が高く、装置構成の自由度が高くなる。
また、基板搬送機構６は回動体６４に対してアーム５５、５６が互いに独立して回動できる。それによって、上記のようにロードロックモジュール３Ａ、３Ｂを大気搬送室に対して平面視斜めの配置として、アーム５５、５６が当該ロードロックモジュール３Ａ、３Ｂに対してウエハＷを受け渡すことができる。即ち、ロードロックモジュール３Ａ、３Ｂを搬送室９の手前に配置し、例えば左右方向に搬送室２を配置するよりも装置の左右の幅の縮小化を図ることができる。つまり、装置のフットプリントを抑制することができる。
さらに、第１のアーム６５及び第２のアーム６６を互いに独立して、かつ互いに干渉しないように回動体６４に対する向きを変えることができるので、第１のアーム６５と第２のアーム６６とが交差する姿勢を形成することができる。このため、旋回半径が縮小され、この姿勢で搬送室９内を移動することにより、搬送室９の小型化を図ることができ、この点からも基板処理装置の小型化に寄与することができる。さらにまた、第１のアーム６５と第２のアームとが交差する姿勢により形状を小さくすることによって、慣性質量を小さくすることができる。これにより、加速及び減速がしやすくなるため、第１及び第２の移動体６２、６３による旋回動作を速やかに行うことができ、有利である。
続いて、本開示の基板搬送機構６を用いた他の搬送例について、図１３を参照して説明する。この例は、搬送室９に接続された一の処理モジュール４Ａにて処理を行ったウエハＷを、基板搬送機構６により他の処理モジュール４Ｂに搬送し、当該他の処理モジュール４Ｂにおいてさらに処理を行う場合に適用される。なお、処理モジュール４Ａ、４Ｂは、説明の便宜上用いた符号であり、処理モジュール４Ｂの図示は省略する。また、図１３に示す第１及び第２のアーム６５、６６の形態は、図示の便宜上のものであり、実際の搬送時のアーム６５、６６の形態とは異なっている。ここでは、ウエハＷを支持していないアームを空のアームと表現する。また、第１のウエハＷ１が処理モジュール４Ａにて処理が行われた処理済みウエハＷ１、第２のウエハＷ２はロードロックモジュール３Ａから受け取られた未処理のウエハＷとして説明する。
先ず、図１３（Ｓ１）に示すように、処理モジュール４Ａに収納された第１の基板である第１のウエハＷ１を受け取るために、第１のアーム６５が当該処理モジュール４Ａに進入するステップを実行する。つまり、空の第１のアーム６５を処理モジュール４Ａに進入させ、搬入出口から見て左側の載置台１１Ａ、１１ＢからウエハＷ１を受け取る。そして、第１のウエハＷ１を支持した第１のアーム６５が当該処理モジュール４Ａから退出するステップを行う。
その後、図１３（Ｓ２）に示すように、第２の基板である第２のウエハＷ２を支持した第２のアーム６６が、前記処理モジュール４Ａに当該ウエハＷ２を搬送するために、当該処理モジュール４Ａに進入するステップを実行する。そして、搬入出口から見て左側の載置台１１Ａ、１１Ｂに第２のウエハＷ２を受け渡した後、空の第２のアーム６６が処理モジュール４Ａから退出する。
続いて、第１のウエハＷ１を支持する第１のアーム６５を、例えば次工程の処理を行なう処理モジュール４Ｂに搬送し、第１のアーム６５が処理モジュール４Ｂに進入して、載置台１１Ａ、１１ＢにウエハＷ１を受け渡す。この後、空の第１のアーム６５は処理モジュール４Ｂから退出する。一方、空の第２のアーム６６は、ロードロックモジュール３Ａに進入し、未処理のウエハＷ２を受け取って支持する。
次いで、図１３（Ｓ３）に示すように、空の第１のアーム６５を処理モジュール４Ａに進入して、処理モジュール４Ａにおける搬入出口から見て右側の載置台１１Ａ、１１Ｂから第１のウエハＷ１を受け取るステップを実行する。そして、第１のウエハＷ１を支持した第１のアーム６５が当該処理モジュール４Ａから退出するステップを行う。その後、図１３（Ｓ４）に示すように、第２の基板である第２のウエハＷ２を支持した第２のアーム６６を処理モジュール４Ａに進入するステップを実行し、搬入出口から見て右側の載置台１１Ａ、１１Ｂに第２のウエハＷ２を受け渡す。そして、空の第２のアーム６６が処理モジュール４Ａから退出する。これらのステップは、制御部１００から出力される制御信号に基づいて実行される。
こうして、処理モジュール４Ａの４つの載置台１１Ａ、１１Ｂには、未処理のウエハＷ２が載置され、所定の処理が実行される。一方、処理モジュール４Ｂについても、既述の搬送動作を繰り返すことにおり、４つの載置台１１Ａ、１１ＢにウエハＷ１が載置され、次工程の処理が実施される。
このように、本開示の基板搬送機構６を用いることにより、処理モジュール４に対するウエハＷの搬送を４枚一括のみならず、２枚一括で行うことができるので、搬送の自由度が高い。
以上において、回動体６４を縦軸回りに回動させる回動軸６３１は、必ずしも第１の回動軸６５１及び第２の回動軸６６１と横方向に離れている必要はない。例えば回動軸６３１と第１の回動軸６５１を縦方向に重ねて、例えば共通の構成にしてもよいし、回動軸６３１と第２の回動軸６６１を縦方向に重ねて、例えば共通の構成にしてもよい。また、第２の回動軸６６１の昇降機構としては、回動体６４に第２の回動軸６６１を回転させるモータを設け、ネジが形成された第２の回動軸６６１を回転させることにより、昇降させるようにしてもよい。
さらに、第２の回動軸６６１は、ネジを利用して回動軸を昇降させることには限られない。例えば回動体６４に、第２の回動軸６６１を回動させるモータと、当該モータが設けられるアクチュエータからなる昇降機構と、を設け、第２の回動軸６６１及びモータが昇降機構により昇降するものであってもよい。なお、各例においてモータにより回動軸を回動させると説明しているが、このモータによる回動は図８で説明したようにプーリ及びベルトを介してモータの回動よりも低い速度で回動軸を回動させてもよい。その他にギアを介して回動軸をモータの回動よりも低い速度となるように回動させてもよいし、モータに直接回動軸を接続して、当該回動軸を回動させてもよい。
また、第２のアーム６６と第１のアーム６５とが干渉しないように、各アームの長さ方向が直線Ｌ（図６Ａ参照）に直交する姿勢から変化したときには、第２の回動軸６６１が下降するように構成してもよい。さらに、第２の回動軸６６１を昇降させる昇降機構と、第１の回転軸６５１を昇降させる昇降機構と、を両方設けるようにしてもよい。そして、回動体６４に対する第２のアーム６６の向きに応じて、第１の回転軸６５１、第２の回動軸６６１の一方が上昇し、他方が下降するように構成してもよい。また、上述の基板搬送機構は、第１の移動体６２及び第２の移動体６３を備える構成としたが、一つの移動体に回動体が接続される構成であってもよい。
本開示の基板処理装置は例示であり、２枚の基板が搬送室から見て手前側と奥側に並んで配置される構成の処理モジュールを組み込み、当該処理モジュールに基板搬送機構より、２枚の基板を一括して受け渡すようにとしてもよい。また、ロードロックモジュールを、４枚の基板が平面的に見て２×２の行列状に載置される構成とし、このロードロックモジュールに対して、基板搬送機構により４枚の基板を一括して受け渡すようにしてもよい。さらに、第１のアーム及び第２のアームの一方において、その先端部に基板を支持し、複数の基板が配置される処理モジュール又は１枚の基板のみが配置される処理モジュールに、１枚の基板を受け渡すようにしてもよい。さらにまた、処理モジュールにおいて、真空雰囲気にて基板に実施される処理は、成膜処理に限らず、エッチング処理やアッシング処理であってもよい。
今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
６２ 第１の移動体
６３ 第２移動体
６４ 回動体
６５ 第１のアーム
６６ 第２のアーム
６５１ 第１の回動軸
６６１ 第２の回動軸

Claims (8)

  1. 第１室を横方向に移動する移動体と、
    前記移動体に縦軸回りに回動するように設けられた支持体と、
    前記支持体の横方向に互いに離れた位置に各々縦方向に設けられた第１の回動軸及び第２の回動軸と、
    前記第１の回動軸に基端側が接続され、先端側が前記支持体の外側を旋回すると共に基板を支持する第１の基板支持領域をなす第１のアームと、
    前記第２の回動軸に基端側が接続され、先端側が前記支持体の外側を旋回すると共に前記第１のアームに支持される前記基板とは別の基板を支持する第２の基板支持領域をなす第２のアームと、
    前記第１のアームと前記第２のアームとが干渉しないように、前記支持体に対する当該第２のアームの向きに応じて前記第２の回動軸を昇降させる昇降機構と、
    を備え、
    前記第１室に接続される第２室に前記基板を受け渡すために当該第２室に各々進入した状態の前記第１のアーム及び第２のアームについて向きは互いに同じであり、且つ前記第１の基板支持領域の高さと前記第２の基板支持領域の高さとが揃い、
    前記第１のアームと前記第２のアームとが交差し、且つ前記第１の基板支持領域の高さと前記第２の基板支持領域の高さとが異なった状態で、前記第１室における前記移動体による移動が行われる基板搬送機構。
  2. 前記第１の基板支持領域及び前記第２の基板支持領域は、複数の基板を前記第１のアーム、前記第２のアームの長さ方向に沿って各々支持する領域である請求項１記載の基板搬送機構。
  3. 前記移動体及び支持体は、多関節アームを構成する請求項１または２記載の基板搬送機構。
  4. 前記第１の回動軸と第２の回動軸とを結ぶ直線に対して、前記第１のアームの長方向及び第２のアームの長さ方向が各々傾いた状態で、前記移動体による移動が行われる請求項１ないし３のいずれか一つに記載の基板搬送機構。
  5. 前記第１室であり真空雰囲気の搬送室と、
    前記搬送室に接続され、真空雰囲気で前記基板に処理を行い、前記第２室を備える処理モジュールと、
    前記搬送室に接続されるロードロックモジュールと、
    前記ロードロックモジュールと前記処理モジュールとの間で前記基板を搬送するために前記搬送室に設けられる請求項１ないし４のいずれか一つに記載の基板搬送機構と、
    前記基板を格納した搬送容器が載置され、当該搬送容器と前記ロードロックモジュールとの間で前記基板を搬送するローダーモジュールと、
    を備える基板処理装置。
  6. 前記ロードロックモジュールには前記第１のアーム、第２のアームが順番に進入し、
    前記処理モジュールには前記第１のアーム及び第２のアームが共に進入して基板の搬送が行われるように制御信号を出力する制御部が設けられる請求項５記載の基板処理装置。
  7. 前記処理モジュールに収納された第１の基板を受け取るために第１のアームが当該処理モジュールに進入するステップと、
    次いで前記基板を支持した第１のアームが当該処理モジュールから退出するステップと、
    その後、第２の基板を支持した第２のアームが前記処理モジュールに基板を搬送するために当該処理モジュールに進入するステップと、
    が行われるように制御信号を出力する制御部が設けられる請求項５記載の基板処理装置。
  8. 第１室にて移動体を横方向に移動させる工程と、
    前記移動体に設けられた支持体を縦軸回りに回動させる工程と、
    前記支持体の横方向に互いに離れた位置に各々縦方向に設けられた第１の回動軸及び第２の回動軸を回動させる工程と、
    前記第１の回動軸に基端側が接続される第１のアームについて、基板を支持する第１の基板支持領域をなす先端側を、前記支持体の外側を旋回させる工程と、
    前記第２の回動軸に基端側が接続される第２のアームについて、前記第１のアームに支持される前記基板とは別の基板を支持する第２の基板支持領域をなす先端側を、前記支持体の外側を旋回させる工程と、
    前記第１のアームと前記第２のアームとが干渉しないように、前記支持体に対する当該第２のアームの向きに応じて前記第２の回動軸を昇降させる工程と、
    前記第１室に接続される第２室に前記基板を受け渡すために当該第２室に各々進入した状態の前記第１のアーム及び第２のアームについて、向きを互いに同じにし、且つ前記第１の基板支持領域の高さと前記第２の基板支持領域の高さとを揃える工程と、
    前記第１のアームと前記第２のアームとが交差し、且つ前記第１の基板支持領域の高さと前記第２の基板支持領域の高さとが異なった状態で、前記第１室における前記移動体による移動を行う工程と、
    を備える基板処理方法。
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