JP2008135630A - 基板搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高真空状態下において、半導体基板等を複数の処理チャンバーにおいて効率よく搬送でき、プロセスチャンバーのフットプリントを大幅に縮小可能な基板搬送装置を提供する。
【解決手段】 真空環境２内に、回転駆動軸Ｒ₄回りに旋回可能な第１アーム１３０と、第１アーム１３０に対して所定角度で回動する第２アームと、第２アームの先端で基板を把持可能なツインハンドとが配置された基板搬送装置であって、第１アーム、第２アーム、及びツインハンドを駆動する複数の駆動モータ２１，２２，２３，２４の駆動力を同軸配置された複数の各回転駆動軸Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃，Ｒ₄にそれぞれ伝達する伝達ベルト４０，４１，４２，４３により、第１アーム１３０、第２アーム、及びツインハンドは、第１アーム１３０が旋回中心点として旋回し、第２アームとによるアーム伸縮により所定位置に移動し、ツインハンドがチャンバー間での基板の受け渡しを行うようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は基板搬送装置に係り、特に高真空状態下において、半導体基板等を複数の処理チャンバーをコンパクトに配置できるような搬送平面を実現して効率よい基板搬送を行えるようにした基板搬送装置に関する。

現在、半導体や各種のＦＰＤ（Flat Panel Display）パネル等の液晶基板の製造工程において、真空環境でのプロセスが重要な位置を占めている。例えば基板処理のアウトプットを増大させるためには、真空環境内での各処理プロセス間での基板等の搬送タクトタイムの短縮がきわめて重要となっている。

また、従来、半導体製造装置では、クラスタ型の処理形態として、多角形のトランスファーチャンバーの周囲に放射状に各処理のプロセスチャンバーを配置し、トランスファーチャンバー内に設置されたスカラータイプの基板搬送装置（ロボット）による各処理プロセス間での基板の受け渡し（搬送）が行われていた。したがって、複数のプロセスチャンバーを有する半導体製造装置等では、製造装置のフットプリントが増し、効率的に設備面積を利用できないという問題があった。

この問題点を解消するために装置の小フットプリントを実現した搬送装置も提案されている（特許文献１参照）。この搬送装置は、ロードロック室と処理室との間にトランスファーチャンバーに相当する搬送室に直結して配置され、搬送室内に水平多関節ロボットが装備されている。

特開２００５−２５１８８１号公報。

ところで、特許文献１に開示された搬送装置は、基本的に小型シングルチャンバを想定しており、高精度のアームの旋回動作や長スパンで基板をプロセスチャンバーに移送することは想定していない。また、小フットプリントの要請から、クラスタツールの形状の小型化に対応するためには、真空環境内でのロボットアームの動作、特にプロセスチャンバーに応じた柔軟性を有する動作が求められている。

そこで、本発明の目的は、上述した問題を解消し、高真空状態下で使用される基板搬送装置において、複数のプロセスチャンバーをトランスファーチャンバーに対してコンパクトに配置可能にし、チャンバー間での基板搬送の効率化、ひいては製造工程でのスループットの向上が果たせ、トランスファーチャンバーをシンプルな形状とすることができ、コストダウンを図ることができる基板搬送装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、装置本体が大気中に位置し、該装置本体の蓋部を介して区画された真空環境内のトランスファーチャンバー内に、前記装置本体から突出した回転駆動軸回りに旋回可能な第１アームと、該第１アームに水平関節を介して連結され、第１アームからの回転駆動力により、前記第１アームに対して所定角度で回動する第２アームと、該第２アームの先端にそれぞれ独立して回動可能に連結され、その先端で基板を把持可能なツインハンドとが配置された基板搬送装置であって、前記第１アーム、第２アーム、及びツインハンドを駆動する複数の駆動手段と、該駆動手段の駆動力を同軸配置された複数の各回転駆動軸にそれぞれ伝達する伝達手段とが前記装置本体内に収容され、前記第１アーム、第２アーム、及びツインハンドは前記回転駆動軸に入力された回転駆動力により、前記第１アームが旋回中心点として旋回するとともに、前記第２アームとによるアーム伸縮により所定位置に移動し、前記第２アーム先端に連結されたツインハンドが前記トランスファーチャンバーに連設されたチャンバー間での前記基板の受け渡しを行うことを特徴とするものである。

前記複数の駆動手段は、前記装置本体内の支持フレームに一体的に支持され、該支持フレームを昇降させる昇降手段の駆動により、前記回転駆動軸が前記真空環境内に位置する量が調整できるようにすることが好ましい。

前記回転駆動軸の前記真空環境内に位置する部分に真空シールを設けることが好ましい。また、この真空シールは、磁性流体シールあるいはリップシールとすることがより好ましい。

前記ツインハンドは、一方のハンドがプロセスチャンバー内に進入し前記基板の受け渡しを行う際に、他方のハンドが旋回し待避位置に位置させることが好ましい。

前記ツインハンドは、それぞれのハンドが同一位相で同一のプロセスチャンバー内に進入し、前記基板の受け渡しを行うようにすることが好ましい。

以上に述べたように本発明によれば、プロセスチャンバーの配置においてフットプリントの縮小を実現することができ、装置全体の占有面積の削減、搬送効率の向上による装置全体のスループットの向上が図れ、トランスファーチャンバーに対しては、小容積化による装置の小型化、真空環境を実現するための真空ポンプ等の装置の小型化を図ることができる。また、トランスファーチャンバーにプロセスチャンバーを複数並列配置することができるため、トランスファーチャンバーのコンポーネント化が可能になり、自在な装置レイアウトを設定できる等の効果を奏する。

以下、本発明の基板搬送装置を実施するための最良の形態として、以下の実施例について添付図面を参照して説明する。

以下、本発明の基板搬送装置の一実施の形態について、各図面を参照して説明する。
［本体駆動部の構成］
図１は、基板搬送装置１０の装置本体内に装備された各駆動手段および各駆動手段からの伝達機構の構成を説明するために示した本体正面断面図である。図２は、各駆動手段から伝達された回転力により所定の旋回動作を示す２本のアーム１３０，１４０と、アーム１４０先端に回動可能に連結された上下に位置するツインハンド２３０，２４０（先端の図示略、全体図として図３参照、以下、ツインハンドの部材であるハンドベースをそれぞれ符号２３０，２４０で示す。）を有する内部構成を説明するために示したアームの正面断面図である。図３は、上述の図１，図２の構成からなる基板搬送装置１０のアーム１３０，１４０（伸長状態）とツインハンド２３０，２４０の構成を示した正面図である。図４は、図３に示した基板搬送装置１０の平面図である（同図では、ツインハンド２３０，２４０は上下に完全に重なった状態にある）。

基板搬送装置１０は、装置本体１１を収容するケーシング１２とケーシング１２の蓋部に相当する基底プレート１３とから構成され、基板搬送装置１０は、真空環境内の基台（固定部）５に形成された開口部３に基底プレート１３を介して支持され、アーム１３０，１４０（図２）とハンドベース２３０，２４０（図３）全体とが真空環境２内に位置するように設置されている。基底プレート１３の中心軸Ｏ（図３，図４）を中心とし、気密シール（図示せず）が施された開口部３には、ケーシング１２本体内に収容された駆動手段２０から付与される回転力により、それぞれが独立して回転可能な４本の回転駆動軸Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃，Ｒ₄が、各軸受部（符号略）を介して支持されている。また、回転駆動軸Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃，Ｒ₄と、これらを回転駆動する駆動手段２０としての４基の駆動モータ２１，２２，２３，２４はケーシング１２内に収容された駆動部支持フレーム２５内の支持フランジ（図示せず）に固定されている。この駆動部支持フレーム２５は外周が、ケーシング１２の内周面に沿って鉛直方向に配列された複数本のリニアガイドレール２６にガイド軸受２７を介して支持されている。またフレーム２５の底部の一部２５ａはケーシング１２の底部に設置された駆動モータ２８と駆動モータ２８の減速機（図示せず）を介して回転制御されるボールネジ８に螺着した昇降部材２９で支持されている。これにより駆動部支持フレーム２５全体は、駆動モータ２８によるボールネジ８の回転が昇降部材２９のＺ軸方向の移動に変換され、リニアガイドレール２６とガイド軸受２７とによって鉛直方向（Ｚ軸方向）に昇降制御される。本実施例では駆動部支持フレーム２５の昇降ストロークは最大５０mmに設定されているが、その昇降範囲は、後に詳述する各アーム１３０，１４０ないしツインハンド２３０，２４０の必要昇降量に応じて適宜設定できる。第１アーム１３０を真空環境２内に上昇させた際に突出した、最外周の回転駆動軸Ｒ₄の周囲には金属製のベローズ６が装着されている。ベローズ６は第１アーム１３０の昇降に合わせて蛇腹部が追従して伸縮する。ベローズ６の内部と回転駆動軸Ｒ₄の外周との間の軸受空間内には多段磁極片（図示せず）を配置した磁性流体シール７が施され、この可動部における真空シールが形成されている。なお、低真空度対応の装置においては、四フッ化エチレン樹脂製等のリップシールを用いて真空シールとすることも可能である。

一方、駆動部支持フレーム２５に軸受支持されている各回転駆動軸Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃，Ｒ₄は、１本の中実の上側ハンド旋回駆動軸Ｒ₁と、この上側ハンド旋回駆動軸Ｒ₁を玉軸受３１で回転可能に支持するとともに、独立して回転駆動可能な中空筒状の下側ハンド回転駆動軸Ｒ₂と、下側ハンド回転駆動軸Ｒ₂を玉軸受３２で回転可能に支持するとともに、独立して回転駆動可能な空筒状の第２アーム回転駆動軸Ｒ₃と、第２アーム回転駆動軸Ｒ₃を玉軸受３３で回転可能に支持するともに、独立して回転駆動可能な玉軸受３４で中間位置が支持された中空筒状の第１アーム回転駆動軸Ｒ₄とからなる４本の同軸回転軸から構成されている。

各回転駆動軸Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃，Ｒ₄（以下、総称して示す場合、Ｒiと記す。）の各軸下端には、図１に示したように、所定径のプーリ３５，３６，３７，３８が、各回転駆動軸Ｒiを独立して回転できるように、上下方向に４段に位置して各玉軸受（符号略）で支持されている。また各回転駆動軸Ｒiの端部は図示しないスラスト部材で軸方向に拘束されている。回転駆動軸Ｒiの各プーリ３５，３６，３７，３８と、駆動部支持フレーム２５の図示しない固定フランジに固定された各駆動モータ２１，２２，２３，２４の減速機側のプーリ４５，４６，４７，４８との間には、伝達ベルト４０，４１，４２，４３が掛け渡されている。このように、各回転駆動軸Ｒiのプーリ３５，３６，３７，３８には、図示しない制御部により制御された各駆動モータ２１，２２，２３，２４の減速機のプーリ４５，４６，４７，４８の回転により、伝達ベルト４０，４１，４２，４３を通じて、所定の回転駆動力が伝達される。このときの各回転駆動軸Ｒiの回転動作は、所定の制御シーケンスにより、各回転角度、回転角速度、回転方向が高精度に制御される。

［第１アーム、第２アームの構成と連係動作］
（第１アームの構成と旋回動作）
第１アーム１３０は図２にその断面構成を示したように、駆動側軸部１３０Ａと、従動側軸部１３０Ｂとが両端に位置し、両軸間を複数本のタイミングベルトが干渉することなく収容されたステンレス製中空部材からなる。第１アーム１３０のケーシングに相当するアームカバー１３４内の駆動側軸部１３０Ａには回転駆動軸Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃が延設され、それぞれの軸端に駆動軸側プーリ１３５Ｕ，１３５Ｌ，１３６が軸支されている。一方、従動側軸部１３０Ｂには従動回転軸Ｊ₁₁，Ｊ₁₂，Ｊ₁₃が軸受に支持され、それぞれの軸下側端に従動軸側プーリ１３８，１３７Ｌ，１３７Ｕが軸支され、これら各プーリに下側からそれぞれタイミングベルト１３２，１３１Ｌ，１３１Ｕが掛け渡されている。第１アーム１３０のアームカバー１３４の駆動側軸部１３０Ａの下面には中空筒状の第１アーム回転駆動軸Ｒ₄の上端面が固着されており、第１アーム回転駆動軸Ｒ₄の回転駆動により、第１アーム１３０は所定旋回動作が直接制御される。

（第２アームの構成と旋回動作）
第２アーム１４０も、図２にその断面構成を示したように、アームのケーシングに相当するステンレス製中空部材からなるアームカバー１４４内の第１従動軸部１４０Ａ（第１アーム従動側軸部１３０Ｂと同一構成）と、第２従動側軸部１４０Ｂとが両端に位置し、両軸間を複数本のタイミングベルトが干渉することなく収容されている。この第２アームを駆動するために、装置本体１１内の駆動モータ２３の減速機プーリ４７と第２アーム回転駆動軸Ｒ₃下端のプーリ３７との間にはタイミングベルト４２が掛け渡されている。一方、第２アーム回転駆動軸Ｒ₃の上端は第１アーム１３０のアームカバー１３４内に突出し、この突出軸部に玉軸受に支持された駆動側プーリ１３６が固着されている。この第２アーム回転駆動軸Ｒ₃と同軸に入れ子状に配置された回転駆動軸Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃の上端には独立して回転可能な駆動プーリ１３５Ｕ，１３５Ｌ，１３６が重層して配置されている。

（第１アーム、第２アームの連係動作）
第１アーム１３０の従動側軸部１３０Ｂには第１関節部Ｊ1として機能する従動回転軸Ｊ₁₁，Ｊ₁₂，Ｊ₁₃が設けられている。これら従動回転軸Ｊ₁₁，Ｊ₁₂，Ｊ₁₃は、１本の中実の第２アーム回転軸Ｊ₁₁と、この第２アーム回転軸Ｊ₁₁を玉軸受（符号略）で回転可能に支持するともに、独立して回転駆動可能な中空筒状の下側ハンド回転軸Ｊ₁₂と、下側ハンド回転軸Ｊ₁₂を玉軸受で回転可能に支持するともに、独立して回転駆動可能な空筒状の上側ハンド回転軸Ｊ₁₃とで構成されている。図２に示したように、本実施例では、各従動軸Ｊ₁₁，Ｊ₁₂，Ｊ₁₃の端部に取り付けられた各従動側プーリ１３８，１３７Ｕ，１３７Ｌの直径は、第２アーム回転駆動軸の駆動プーリの直径をＤ₁としたとき、従動プーリ１３８の直径Ｄ₂は１／２×Ｄ₁であり、その他のプーリ１３７Ｕ，１３７Ｌの直径もＤ₂に設定されている。しかし各プーリの直径は、アームの旋回関係を規定するのにふさわしい種々の比率で設定できることはいうまでもない。

第２アーム回転軸Ｊ₁₁は、下端がスラスト軸受１３９で支持され、上端が第２アーム１４０の上面を形成するプレート１４５下面に一体的に固着されている。さらに、第１アーム１３０と、第２アーム１４０とが摺接する部位には玉軸受を介して第１アーム側関節リング部材１４６と、第２アーム側関節リング部材１４７とが対向して装着され、第１関節部Ｊ1が形成されている。したがって、第２アーム１４０自体は、第１アーム１３０の駆動プーリ１３６、タイミングベルト１３２，従動プーリ１３８を介して中実の第２アーム回転軸Ｊ₁₁がその上端で第２アーム１４０のアームカバー１４４のプレート１４５に回転駆動力が伝達され、第１関節部Ｊ1回りの旋回動作が実現する。

［ツインハンドの構成］
第２アーム１４０も、第１アーム１３０と同様にステンレス製の中空箱形のアーム部材１４４からなり、アーム内部の先端側には、第２関節部Ｊ2として機能する従動回転軸Ｊ₂₁，Ｊ₂₂が配置されている。これら従動回転軸Ｊ₂₁，Ｊ₂₂は、１本の中実の上側ハンド回転軸Ｊ₂₁と、この上側ハンド回転軸Ｊ₂₁を玉軸受（符号略）で回転可能に支持するともに、独立して回転駆動可能な中空筒状の下側ハンド回転軸Ｊ₂₂とで構成されている。各プーリ１４７Ｕ，１４７Ｌの直径は、Ｄ₂に設定され、第２アーム１４０内では、従動回転軸Ｊ₁₁，Ｊ₁₂に装着されたプーリ１４５Ｌ，１４５Ｕに対してタイミングベルト１４１Ｌ，１４１Ｕが、第２関節部Ｊ2の回転軸に装着されたプーリ１４７Ｌ，１４７Ｕとの間に掛け渡されている。

上側ハンド回転軸Ｊ₂₁は、下端がスラスト玉軸受２３２で支持された中実軸で、上端が上側ハンド２３０の取付孔にフランジ２３１を介して一体的に固着されている。下側ハンド回転軸Ｊ₂₂は、上端が第２アーム１４０の開口から所定量突出した中空軸で、その上端は下側ハンド２４０の取付孔にフランジ２４１を介して一体的に固着されている。このような構成により、第２アーム１４０の先端側に第２関節部Ｊ2が形成され、この第２関節部Ｊ2において、第２アーム１４０と上側ハンド２３０、下側ハンド２４５が独立して所定の旋回角で回転する。

上側ハンドベース２３０と、下側ハンドベース２４０については、図３，図６において、ハンドベースの一部に設けられた切欠部以外は同一形状をなす、一般的な形状を例示している。本実施例では、略Ｕ字形をなすハンド２３５に製品仕様に応じた所定直径の円形基板Ｓが載置可能な収納面が根元部２３５ａと先端部２３５ｂとに形成されている。

上側ハンド２３５と下側ハンド２４５とは、それぞれ独立した駆動モータ２１，２２と伝達経路を、装置本体１１、第１アーム１３０および第２アーム１４０内に有するため、図示しない制御部からの動作情報により、両ハンド２３５，２４５とは完全に独立した旋回動作が行える。これにより、たとえば図６に示したように、一方のハンド２３０が図示しないプロセスチャンバー内まで進入し、ハンド２３５に載置した基板Ｓ_aの受け渡しを行う際に、他の基板Ｓ_bをハンド２４５に載置した他方のハンドベース２４０は、待避状態まで旋回にすることができる。その後、第１アーム１３０、第２アーム１４０を屈曲させてプロセスチャンバー（図示せず）内のハンド２３５を後退させるとともに待避位置に旋回させる一方、他方のハンド２４５を処理チャンバーに向けて旋回させ、引き続き第１アーム１３０、第２アーム１４０を伸張させることにより、基板Ｓの連続的な受け渡しが実現する。

［第１アームと第２アームによる伸縮動作］
次に、第２アーム１４０と第１アーム１３０とが連係して実現するアームの伸縮動作について説明する。本実施例において、図５に示した第１アーム１３０と第２アーム１４０の姿勢が初期状態である。この状態で基板Ｓをハンド先端の基板保持部に保持した状態で第１アーム１３０を旋回させることで、基板Ｓを搬送するハンド伸張方向の位置決めが可能となる。図５に示した状態から、第１アーム１３０を角度θだけ旋回させる。このとき第２アーム回転駆動軸Ｊ₁₃の駆動角度を同期させると、第１アーム１３０の旋回角に対して第２アーム回転駆動軸Ｒ₃の駆動プーリ１３６の回転角に対して従動軸Ｊ₁のプーリ１３８の直径が１／２に設定されているので、当初の図５の角度から２θだけ回動する。すなわち、第１アーム１３０と第２アーム１４０の軸芯間距離が等しく設定されているため、後述するハンド２３０の根元部は、図５→図４のようにＸ軸方向に直進することができる。

［第１アームの旋回動作とハンドの直線移動の同期］
第１アーム１３０と第２アーム１４０とは上述したように、同期をとってそれぞれのアーム１３０，１４０が第１アーム回転駆動軸Ｒ₄、第２アーム回転駆動軸Ｊ₁₃を中心に旋回するが、第１アーム１３０の旋回に伴う第２アーム１４０の旋回時にハンド２３５，２４５は常に基板搬送方向を向くように直線移動する。これらハンド２３５，２４０の直線動作を実現するためには、第１アーム回転駆動軸Ｒ₄を角度θだけ旋回する間に、上側ハンド回転駆動軸Ｒ₁と、独立して回転駆動可能な下側ハンド回転駆動軸Ｒ₂とを、旋回角度−θだけ旋回させる。これにより、第２アーム１４０先端に装着されたハンド２３５，２４５は常にＸ軸方向に直線移動することができる。

［クラスタツールへの適用例］
上述した基板搬送装置１０は、真空環境において、アームの旋回、伸縮動作に加えてツインハンドを備えているため、基板のハンドリングの自由度が高い。そのため、装置の占有面積を最小化させるような各種のプロセスチャンバーのレイアウトを実現することができる。図７、図８はプロセスチャンバーの配置例を示した部分平面図、図９はクラスタツールへの適用の自由度を高めるために３アームを備えた基板搬送装置を示した平面図である。

図７は基板搬送装置１０が初期姿勢で旋回可能な内法寸法を有するトランスファーチャンバー５０で、このトランスファーチャンバー５０の側面に並列して２室のプロセスチャンバー５１，５２が連結されている。同図では、第１アーム１３０と第２アーム１４０とが最大離隔を確保し、プロセスチャンバー５２の所定位置に基板Ｓを納めることができるようなチャンバーレイアウトを例示した。したがって、並列設置されたプロセスチャンバー５１，５２の離隔は同図より狭くあるいは３室のプロセスチャンバーを隣接させて配置することも可能である。その場合には、半導体製造装置のフットプリントをより小さくすることができ、工場内における装置の占有面積の大幅な削減を果たすことができる。なお、図７では、基板Ｓをプロセスチャンバー５２に納める際に他方のハンド２４５が待避状態に位置した状態が示されている。

図８は、本発明の基板搬送装置１０を、１つのプロセスチャンバーで並列処理が行えるツインステージ付きチャンバー５３に適用した実施例を示した部分平面図である。同図（ａ）に示したように、上下位置にあるツインハンド２３５，２４５を、載置する基板Ｓが干渉しないような所定のなす角に設定し、アーム１３０，１４０の伸長により２枚の基板Ｓをツインステージ付きチャンバー５３内に同期をとって納め、また処理後の基板Ｓを同時に取り出すようにすることもできる。

図９各図は、変形例としての３アームタイプの基板搬送装置１０の平面図を示している。同図（ｂ）に示したように、第２アーム１４０の先端に第２アーム１４０のアーム長と等しい第３アーム１５０を備え、さらに第３アーム１５０の先端にツインハンド２３５，２４０を装着した構成からなる。また、アーム１３０，１４０，１５０は同図（ｂ）のように、重層させて折りたためるため、旋回時のフットプリントも最小化できる。このように３本のアーム１３０，１４０，１５０によってロングストロークの基板搬送を実現でき、プロセスチャンバーのさらなる多列配置を可能にでき、これにより、フットプリントの一層の縮小化を図ることができる。

なお、以上で説明した各アームのアーム長さ、アームの旋回により達成される搬送動作、距離、取り付けられるハンド形状、寸法は、搬送予定の基板の大きさ及び搬送距離で決定される。また、各軸受は玉軸受などのダストフリーの転動体を採用することで転がり抵抗を最小限にでき、優れた位置決め特性が確保できる。さらに、その用途、仕様に応じて上下動（Ｚ軸方向）ストローク、アームの搬送シーケンスは適宜選択、付加、削除することができることはいうまでもない。

図１０（ａ），図１０（ｂ）は、半導体製造装置のクラスタツール６０のインテグレーション化における本発明の基板搬送装置１０を適用した例を示した概略レイアウト図、図１０（ｃ）は比較のために、従来の基板搬送装置７０を用いたクラスタツールのレイアウト図である。なお、図１０（ａ），（ｂ）において、基板搬送装置１０は、初期状態と基板Ｓを載置してプロセスチャンバー内にアクセスした状態とを説明のため、複数のアームの位置状態を表示してある。

図１０（ａ）に示したクラスタツール６０は、内部にカセット６２が収納された規格化された３ＦＯＵＰのカセットオープナー６１と、ロードロック室６３に移送可能な走行搬送装置６４を備えたプラットホーム６５と、ロードロック室６３と、平面形状がほぼ正方形をなすトランスファーチャンバー６６と、その周囲の３辺にそれぞれ配置された３基のプロセスチャンバー６７，６７…とで構成されている。トランスファーチャンバー６６のほぼ中央位置に設置された本発明の基板搬送装置１０を操作することにより、各プロセスチャンバー６７間の基板Ｓの受け渡しのタクトタイムを最小化することができる。

また、図１０（ｂ）に示したように、トランスファーチャンバーの長辺に２基のプロセスチャンバー６７，６７を並列配置し、他のプロセスチャンバー６７，６７を対辺位置にも設けた。これにより、トランスファーチャンバー６６の周囲に５基のプロセスチャンバー６７，６７…をよりコンパクトに配置することもできる。図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）との比較のために、従来の基板搬送装置７０を用いて５基のプロセスチャンバーとにアクセスするために六角形トランスファーチャンバー６６を採用した例を示している。図１０（ｂ），（ｃ）との比較からも明らかなように、本発明の基板搬送装置１０を採用することにより、半導体製造装置全体のフットプリントを大幅に減少させることができる。

図１１（ａ）は、図１０（ｂ）で示したクラスタツールのトランスファーチャンバー６６をステージ６８で直列に連結して、コンポーネント化して多重チャンバーを実現したクラスタツール６０の実施例を示している。図１１（ｂ）はこの多重チャンバーに対応した従来の六角形トランスファーチャンバーを適用したクラスタツール６０の例を示している。このように、多重チャンバー化された場合、本発明によればクラスタツールのフットプリントの省スペース化の効果は倍加することが明らかである。

図１２は、多重プロセスを一方向経路で実現する、インライン方式のクラスタツール６０の実施例を示したレイアウト図である。同図に示したように、カセット６２に収納された基板は、ＩＮ側の受け入れ側プラットホーム６５からロードロック室６３を介して最初のプロセスチャンバー６６の処理プロセスの後、ステージ６８を介してラインとして３基のプロセスチャンバー６６における各処理プロセスを連続させることができ、最終的にロードロック室６３を介してＯＵＴ側の搬出側プラットホーム６９から処理済み基板としてカセット６２に収容される。このインライン方式では、プロセスチャンバー６６のレイアウト、配置数、ステージ６８による連結方向等は自由に設計できるため、省スペースの要請に高く応えることができる。

本発明の基板搬送装置の装置本体の内部及び一部断面を示した断面図。 基板搬送装置のアーム部分の内部及び一部断面を示した断面図。 本発明の基板搬送装置の設置状態を示した全体正面図。 図３に示した基板搬送装置の平面形状を示した平面図。 図４に示した伸長状態に対する初期状態での平面形状を示した平面図。 ツインハンドの旋回状態を例示した平面形状を示した平面図。 基板搬送装置のトランスファーチャンバー内での設置例を示した部分平面図。 基板搬送装置のトランスファーチャンバー内での他の設置例を示した部分平面図。 基板搬送装置のアーム構成の変形例を示した平面図。 クラスタツールのインテグレーション化の例を示した概略全体平面図。 クラスタツールのインテグレーション化の例を示した概略全体平面図。 クラスタツールのインテグレーション化の例を示した概略全体平面図。

符号の説明

２ 真空環境
３ 開口部
４ 大気中
５ 基台
６ ベローズ
７ 真空シール
１０ 基板搬送装置
１１ 装置本体
１２ ケーシング
１３ 基台プレート（蓋）
２０ 駆動手段
２１，２２，２３，２４，２８ 駆動モータ
４１，４２，４３，４４ 伝達ベルト
４５，４６，４７，４８ プーリ
５０，６６ トランスファーチャンバー
５１，５２，５３，６７ プロセスチャンバー
６０ クラスタツール
６２ カセット
６３ ロードロック室
６８ ステージ
１３０ 第１アーム
１３１，１３２ 伝達ベルト
１３４ アーム部材
１３５Ｌ，１３５Ｕ，１３６ プーリ
１４０ 第２アーム
１４１，１４２ 伝達ベルト
１４４ アーム部材
１４５Ｌ，１４５Ｕ，１４７Ｌ，１４７Ｕ プーリ
２３０ 上側ハンド
２４０ 下側ハンド
２３５，２４５ 基板保持部
Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃，Ｒ₄ 回転駆動軸
Ｊ1 第１関節部
Ｊ2 第２関節部
Ｊ₁₁，Ｊ₁₂，Ｊ₁₃ 従動回転軸
Ｊ₂₁，Ｊ₂₂ 従動回転軸
Ｓ 基板

Claims (7)

1. 装置本体が大気中に位置し、該装置本体の蓋部を介して区画された真空環境内のトランスファーチャンバー内に、前記装置本体から突出した回転駆動軸回りに旋回可能な第１アームと、該第１アームに水平関節を介して連結され、第１アームからの回転駆動力により、前記第１アームに対して所定角度で回動する第２アームと、該第２アームの先端にそれぞれ独立して回動可能に連結され、その先端で基板を把持可能なツインハンドとが配置された基板搬送装置であって、
   前記第１アーム、第２アーム、及びツインハンドを駆動する複数の駆動手段と、該駆動手段の駆動力を同軸配置された複数の各回転駆動軸にそれぞれ伝達する伝達手段とが前記装置本体内に収容され、前記第１アーム、第２アーム、及びツインハンドは前記回転駆動軸に入力された回転駆動力により、前記第１アームが旋回中心点として旋回するとともに、前記第２アームとによるアーム伸縮により所定位置に移動し、前記第２アーム先端に連結されたツインハンドが前記トランスファーチャンバーに連設されたチャンバー間での前記基板の受け渡しを行うことを特徴とする基板搬送装置。
2. 前記複数の駆動手段は、前記装置本体内の支持フレームに一体的に支持され、該支持フレームを昇降させる昇降手段の駆動により、前記回転駆動軸が前記真空環境内に位置する量が調整されることを特徴とする請求項１に記載の基板搬送装置。
3. 前記回転駆動軸の前記真空環境内に位置する部分に真空シールが設けられたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板搬送装置。
4. 前記真空シールは、磁性流体シールであることを特徴とする請求項３に記載の基板搬送装置。
5. 前記真空シールは、リップシールであることを特徴とする請求項３に記載の基板搬送装置。
6. 前記ツインハンドは、一方のハンドがプロセスチャンバー内に進入し前記基板の受け渡しを行う際に、他方のハンドが旋回し待避位置に位置することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の基板搬送装置。
7. 前記ツインハンドは、それぞれのハンドが同一位相で同一のプロセスチャンバー内に進入し、前記基板の受け渡しを行うことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の基板搬送装置。

Images