JP2004288719A - 基板搬送装置及び基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑な機構を用いず、高い搬送効率で基板を搬送することのできる基板搬送装置および、これを用いたスループットの高い処理を行うことのできる基板処理装置を提供する。
【解決手段】各々旋回アーム５１，６１、中段アーム及び基板保持アームの３つのアームからなり、共通の旋回中心の回りを旋回する第１及び第２の多関節アーム２Ａ、２Ｂを用い、第１及び第２のロードロック室１４，１５に対して基板Ｗの受け渡しを行うときには、伸縮駆動部を駆動して左右に対称でかつ前進するにつれて互いに離れる方向にカーブを描くように第１及び第２の基板保持アーム２Ａ、２Ｂを伸縮動作させ、第１及び第２の基板搬送容器１１，１２に対して基板Ｗの受け渡しを行うときには、伸縮動作の一部において更に旋回駆動部を駆動して伸縮動作と旋回動作との組み合わせにより基板保持アームを直線運動させる。
【選択図】 図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ（以下ウエハという）等の基板を搬送するための基板搬送装置、及び基板搬送装置を備えた基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造装置の中に、基板搬送装置を備えた搬送室（トランスファチャンバ）に複数の処理室（プロセスチャンバ）を接続したクラスターツールあるいはマルチチャンバシステムなどと呼ばれているシステムがある。このシステムは基板に対して例えば複数の真空処理を行う場合に、真空を破らずに連続処理を行うことができ、また処理室を大気雰囲気から遠ざけることができ、更に高いスループットが得られるなどの利点がある。
【０００３】
図１０は特許文献１に記載されたクラスターツールを示す図であり、９１、９２は、ウエハの搬送容器であるカセットＣがゲートドアＧＴを介して大気側から搬入されるカセット（キャリア）室、９３は第１の搬送室、９４，９５は予備真空室（ロードロック室）、９６は第２の搬送室であり、これらは気密構造とされて大気側とは区画されている。第２の搬送室９６及び予備真空室９４、９５は真空雰囲気とされるが、カセット室９１、９２及び第１の搬送室９３は不活性ガス雰囲気とされることもある。なおＧはゲートバルブ（仕切り弁）である。第１の搬送室９３には、第１の搬送手段９７が設けられ、カセット室９１、９２内のカセットに配列されているウエハＷは、第１の搬送手段９７により取り出されて第１または第２の予備真空室９４、９５内に搬入される。
【０００４】
一方第２の搬送室９６内には、第２の搬送手段９８が設けられ、予備真空室９４（９５）内のウエハＷは第２の搬送手段９８により、第２の搬送室９６に複数（図の例では３個）接続されている真空処理室９０のうちの所定の真空処理室９０に搬送され、そこで例えばエッチング、あるいは成膜などの真空処理が行われる。真空処理後のウエＷは、第２の搬送手段９０により搬出されて第１または第２の予備真空室９４（９５）を介して第１の搬送手段９７に搬送され、例えばカセット室９１、９２内のもとのカセットＣ内に戻される。第１及び第２の搬送手段９７、９８は、３本のアームを組み合わせた、旋回自在でかつ直線上を伸縮動作する多関節アームにより構成される。
【０００５】
クラスターツールを有効に運用するためには、ウエハの搬送効率を高くすることが重要であり、その点からすれば例えば第１の搬送室９３内に２枚のウエハを同時に搬送できる搬送手段を設置すること、また第２の搬送室９３を多角形状とし、この第２の搬送室９６内においても２枚のウエハを同時に搬送できる搬送手段を設置することが望ましい。ここで放射状に２枚のウエハを同時に搬送できる搬送装置として、特許文献２には、各々先端アームが直線上に伸縮する２つの多関節アームを共通の旋回中心の回りに旋回できるように構成した搬送装置が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−３１４７２９号公報の図１
【特許文献２】
特開平５−１０９８６６号公報の図１
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献２に記載された２つの多関節アームからなる搬送装置によれば、カセット室の間口が図１０に示したように搬送装置の旋回中心を向いていればウエハの搬送を行うことができるが、カセット室の間口が旋回中心の方向に向いていない場合には受け渡しを行うことができない。ところで工場内では自動搬送ロボットによりカセットが搬送され、また装置本体をクリーンルーム内のメンテナンス領域に配置して装置正面にカセットの搬入搬出ポートを設けることが有利であることを考慮すると、図１０のクラスターツールでは、第１の搬送室９３の正面側（図では下側のライン）に２つのカセットが並ぶように設計することが得策である。
【０００８】
しかしながらこのようなレイアウトにすると特許文献２に記載された２つの多関節アームでは対応ができないので、例えば多関節アーム自体を横方向にスライドさせるといった機構の追加が必要なり、装置が複雑化する。
【０００９】
本発明は、このような背景の下になされたものであり、その目的は、複雑な機構を避けながら高い搬送効率で基板を搬送することのできる基板搬送装置を提供することにある。また本発明の更なる目的は基板搬送容器が基板搬送装置の旋回中心に向いていなくても基板の受け渡しができるようにすることにある。本発明の他の目的は、この基板搬送装置を用いることにより、第１及び第２の基板搬送容器が左右に一直線上に配置されても基板の受け渡しができ、またスループットの高い処理を行うことのできる基板処理装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の基板搬送装置は、旋回自在な第１の旋回アーム及び基板を保持するための第１の基板保持アームを含む少なくとも３本のアームと、第１の旋回アームを駆動するための第１の旋回駆動部と、アームを伸縮駆動するための第１の伸縮駆動部と、を有する第１の多関節アームと、
前記第１の旋回アームと旋回中心が共通である旋回自在な第２の旋回アーム及び基板を保持するための第２の基板保持アームを含む少なくとも３本のアームと、第２の旋回アームを駆動するための第２の旋回駆動部と、アームを伸縮駆動するための第２の伸縮駆動部と、を有する第２の多関節アームと、を備え
第１及び第２の多関節アームの動作モードは、
第１及び第２の伸縮駆動部を動作させて第１及び第２の基板保持アームの移動軌跡が、前記旋回中心を通る水平な直線に対して左右に対称でかつ前進するにつれて前記直線から離れる方向にカーブを描くようにし、この伸縮動作の一部において第１及び第２の旋回駆動部も駆動して所定の軌跡となるようにするモードと、
第１及び第２の旋回駆動部を駆動して第１及び第２の多関節アームを旋回動作するモードと、を含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明の基板搬送装置によれば、動作モードの一部にて旋回駆動部の駆動と伸縮駆動部の駆動とを同時に行うようにしているので、搬送経路の設計の自由度が大きい。なお第１及び第２の伸縮駆動部を動作させるとは、同時に動作させる場合、及び順番に動作させる場合のいずれをも含む。
【００１２】
そして第１及び第２の多関節アームの動作モードは、第１及び第２の伸縮駆動部を動作させて第１及び第２の基板保持アームの移動軌跡が、前記旋回中心を通る水平な直線に対して左右に対称でかつ前進するにつれて前記直線から離れる方向にカーブを描くようにし、この伸縮動作時の間は第１及び第２の旋回駆動部を駆動しないモードを更に含むようにしてもよい。このようにすれば、第１及び第２の基板保持アームが旋回中心を通る水平な直線に対して左右に開きながらカーブを描いて移動するので、２つのチャンバの各々の間口（搬送口）が一直線状になく旋回中心側に向いていても、これらチャンバに対して基板の受け渡しができ、効率よく搬送することができる。更にまた伸縮駆動部の動作時に旋回駆動部を駆動することにより得られる第１及び第２の基板保持アームの移動軌跡は例えば直線とすることにより、第１及び第２の基板搬送容器が旋回中心側に向かずに例えば横一列に並んでいる場合においても基板の受け渡しを行うことができる。
【００１３】
前記第１の基板保持アーム及び第２の基板保持アームは、例えば互いに同一平面上に設けられている。また第１の多関節アーム及び第２の多関節アームは、いずれも旋回アーム、基板保持アーム及び両アームの間に介在しかつ旋回アームよりも短い中段アームからなる３本のアームを備えた構成とすることができる。
【００１４】
具体的には、第１及び第２の多関節アームは、
旋回アームの旋回中心を回転中心とし、旋回アームとは独立して回転自在な基端プーリと、
前記旋回アームの先端部に回転自在に設けられると共に、前記基端プーリとタイミングベルトにより連結され、前記中段アームと一体になって回転する支持プーリと、
前記中段アームに前記支持プーリと同軸に設けられ、旋回アームに固定された中間プーリと、
前記中段アームの先端部に回転自在に設けられると共に、前記中間プーリとタイミングベルトにより連結され、基板保持アームと一体になって回転する先端プーリと、を備え、
旋回アームを駆動せずに基端プーリを回転させたときに基板保持アームの移動軌跡がカーブを描くように各プーリの歯数比が調整されている構成とすることができる。この場合、例えば基端プーリと支持プーリとの歯数比がＡ（Ａは２よりも大きい値）：１であり、中間プーリと先端プーリとの歯数比が１：２である。
【００１５】
本発明の基板処理装置は、上記の基板搬送装置を備え、基板処理室に通じている気密構造の搬送室と、
複数の基板を棚状に保持する第１の基板搬送容器及び第２の基板搬送容器が左右に一直線上に並ぶように夫々配置される第１の載置領域及び第２の載置領域と、を備え、
第１及び第２の載置領域に夫々置かれた第１及び第２の基板搬送容器に対して夫々第１の基板保持アーム及び第２の基板保持アームにより基板の受け渡しが行われ、この受け渡し時において基板が第１の基板搬送容器または第２の基板搬送容器内を移動するときには第１の旋回アーム及び第２の旋回アームを駆動することにより、第１及び第２の基板保持アームが各々直線に沿って移動することを特徴とする。
【００１６】
この発明において、例えば搬送室の周囲に、第１の載置領域を含む第１の基板搬送容器室及び第２の載置領域を含む第２の基板搬送容器室が接続される。あるいは第１及び第２の載置領域には、夫々密閉型の第１及び第２の基板搬送容器が載置され、これら密閉型の基板搬送容器の蓋を開くことで基板搬送容器内と搬送室とが連通する。搬送室は例えば真空雰囲気または不活性ガス雰囲気とされる。
【００１７】
また前記搬送室を第１の搬送室とすると、第１の搬送室の周囲に気密に接続され、第１の基板保持アーム及び第２の基板保持アームにより夫々基板の搬出入が行われる第１及び第２のロードロック室と、
これら第１及び第２のロードロック室に接続され、基板を搬送するための搬送手段が配置された第２の搬送室と、
第２の搬送室の周囲に気密に接続された複数の基板処理室と、を備え、
第１及び第２の基板保持アームが夫々第１及び第２のロードロック室に対して基板の搬出入を行うときには、第１及び第２の多関節アームが伸縮モードで動作する構成とすることができる。この場合第１及び第２のロードロック室の各搬送口は、例えば前記旋回中心側を向いている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、本発明の基板処理装置の実施の形態を示す図である。この基板処理装置は、基板である複数枚のウエハを収納するカセット（基板搬送容器）Ｃが搬入される２個の気密構造のカセット室１１、１２を備えている。これらカセット室１１、１２は横一列に並べて配置され、従ってこれらの中に載置されるカセットＣは互いに左右に一直線上に並ぶことになる。カセット室１１、１２は夫々第１の載置領域を形成する第１の基板搬送容器室及び第２の載置領域を形成する第２の基板搬送容器室に相当する。
【００１９】
カセット室１１、１２は各々大気側にゲートドアＧＤが設けられ、このゲートドアＧＤによって大気との間が気密に仕切られることとなる。カセット室１１、１２内には図２に示すようにカセット載置台１１ａを昇降させ、カセットＣ内のウエハ保持溝を順次後述の第１の搬送装置のアクセスレベルに位置させるための昇降部１１ｂが設けられている。
【００２０】
カセット室１１、１２の内側には、気密構造の第１の搬送室１３が気密に接続され、この第１の搬送室１３には、左右に並ぶ２個のロードロック室（待機室）である第１及び第２の予備真空室１４、１５を介して真空雰囲気とされる第２の搬送室１６が気密に接続されている。なおこの例ではいわゆるオープン型カセットの場合について説明しているが、密閉型カセットを用いる場合には密閉型カセットが搬送室１３の側壁に着脱されることになり、この点については後述する。
【００２１】
第１の搬送室１３内には、ウエハＷを回転させてその向きを合わせるための位置合わせステージ１７、１８と、カセット室１１、１２及び予備真空室１４、１５並びに位置合わせステージ１７、１８の間でウエハＷを搬送するための第１の基板搬送装置２と、が設けられている。第１及び第２の予備真空室１４、１５における第１の搬送室１３側の間口（搬送口）は、第１の基板搬送装置２の旋回中心１００側を向いている。ここで旋回中心１００側を向いているという意味は、第１及び第２の予備真空室１４、１５の各間口が直線上に並んでいるのではなく、上から見たレイアウトが山形になっているということであり、言い換えれば多角形の互いに隣り合う辺に沿って配置されているということである。なおカセット室１１、１２及び第１の搬送室１３は、例えば不活性ガス雰囲気あるいは真空雰囲気とされる。
【００２２】
第２の搬送室１６は、多角形状例えば八角形状に形成され、その中に第２の基板搬送装置３が設けられている。この第２の搬送室１６の八角形の各辺のうちの６個の辺には、基板処理室である真空チャンバ４（４Ａ〜４Ｆ）が気密に接続され、残りの２辺に予備真空室１４、１５が接続されている。第２の基板搬送装置３は、真空チャンバ４（４Ａ〜４Ｆ）及び予備真空室１４、１５の間で例えば２枚のウエハＷを同時に受け渡しすることができるように構成されている。図１において真空チャンバ４は図示の便宜上、単純な円形として記載してあるが、実際に円形のチャンバを用いる場合には、チャンバと第２の搬送室１６を繋ぐ搬送口を形成する部材が介在する。
【００２３】
また真空チャンバ４は例えば四角形状のチャンバであってもよい。真空チャンバ４にて行われる真空処理としては、例えばエッチングガスによるエッチング、成膜ガスによる成膜処理、アッシングガスによるアッシングなどを挙げることができる。真空チャンバ４内には、図２に示すようにウエハＷを載置するための載置台４１及び処理ガスを供給するためのガス供給部４２などが設けられ、各真空チャンバ４における載置台４１上に載置されるウエハＷの中心部は、第２の搬送室１６の中心を中心とする円の上にある。
【００２４】
次に本発明の基板搬送装置の実施の形態である第１の基板搬送装置２について詳述する。図３及び図４は夫々第１の基板搬送装置２の概観及び伝達系を示す図である。この基板搬送装置２はこの例では第１の搬送部をなす第１の多関節アーム２Ａと、第２の搬送部をなす第２の多関節アーム２Ｂと、を備え、第１の多関節アーム２Ａは、第１の搬送室１３の中央部を旋回中心１００（図１参照）とする第１の旋回アーム５１と、この第１の旋回アーム５１の先端部に水平方向に回動自在に設けられ、旋回アーム５１よりも短く構成された中段アーム５２と、この中段アーム５２の先端部に水平方向に回動自在に設けられ、例えばフォーク状に形成された第１の基板保持アーム（先端アーム）５３と、を備えている。
【００２５】
第２の多関節アーム２Ｂは、その旋回中心が前記旋回アーム５１の旋回中心１００と共通し、旋回アーム５１の下方側に設けられた第２の旋回部を構成する旋回アーム６１と、この旋回アーム６１に設けられ、旋回アーム６１よりも短く構成された中段アーム６２と、この中段アーム６２に設けられた第２の基板保持アーム（先端アーム）６３と、を備えている。第２の多関節アーム２Ｂの構造は第１の多関節アーム２Ａの構造と実質同じであるが、基板保持アーム６３の高さ位置を第１の多関節アーム２Ａの基板保持アーム５３と同じにするために即ち先端アーム５３、６３が同一平面上で搬送するように構成するために先端アーム６３の回動軸の長さなどにおいて異なっている。
【００２６】
第１の多関節アーム２Ａ及び第２の多関節アーム２Ｂは、基準位置においては旋回アーム５１、６１が互いに１直線上になる位置よりも後方側に回転した位置に置かれて山形状になって待機している。またこのとき中段アーム５２、６２は旋回アーム５１、６１と平行になる位置よりも後方側に回転した位置に置かれ、基板保持アーム５３、６３は中段アーム５２、６２と平行な位置よりも少し内側（旋回中心側）に回転した位置に置かれ、基板保持アーム５３、６３が互いに干渉しないように位置設定されている。
【００２７】
第１及び第２の多関節アーム２Ａ、２Ｂの伝達系について図４を参照しながら説明すると、第１の多関節アーム２Ａの旋回アーム５１は旋回中心１００を回転中心とする筒状の旋回軸７０により旋回するように構成されている。旋回アーム５１の基端側には、旋回中心１００を回転中心とし、筒状の旋回軸７０の中に設けられた回転軸７１により旋回アーム５１とは独立して回転自在な基端プーリ７２が設けられている。旋回アーム５１の先端部には、中段アーム５２を支持して中段アーム５２と一体になって回転する支持プーリ７３が回転自在に設けられており、この支持プーリ７３は、基端プーリ７２とタイミングベルト７４により連結されている。
【００２８】
支持プーリ７３の上側に設けられた中空の回転軸７５の上端部には中段アーム５２が固定されている。中段アーム５２の基端部には、前記支持プーリ７３と同軸に例えば歯数が同じである同径の中間プーリ７６が設けられる一方、中段アーム５２の先端部には、先端プーリ７７が回転自在に設けられ、この先端プーリ７７は中間プーリ７６とタイミングベルト７８により連結されている。中間プーリ７６は、既述の中空の回転軸７５内を通って旋回アーム５１に固定された軸部７６ａに固定されている。先端プーリ７７の上側に設けられた回転軸７９の上端部には基板保持アーム５３が固定されている。
【００２９】
基端プーリ７２と支持プーリ７３との歯数比は２よりも大きい値である例えば２．６７：１に設定し、中間プーリ７６と先端プーリ７７との歯数比を１：２に設定している。このため基板保持アーム５３は、後述するようにカーブを描く軌跡をとることになる。
【００３０】
第２の多関節アーム２Ｂにおいて、８０は筒状の旋回軸、８１は筒状の回転軸、８２は基端プーリ、８３は支持プーリ、８４はタイミングベルト、８５は回転軸、８６は中間プーリ、８６ａは軸部、８７は先端プーリ、８８はタイミングベルト、８９は回転軸である。基端プーリ８２の回転軸８１が第１の多関節アーム２Ａの旋回軸７０を囲むように設けられている点、基板保持アーム６３の回転軸８９が第１の多関節アーム２Ａの基板保持アーム５３の回転軸７９よりも長い点などにおいて、第２の多関節アーム２Ｂは第１の多関節アーム２Ａと異なるが、搬送の機能を決定する構成については第１の多関節アーム２Ａと全く同様である。従って、旋回軸８０及び回転軸８１の回転中心は前記旋回中心１００であり、また中段アーム６２と旋回アーム６１の長さの比、及び基端プーリ８２と支持プーリ８３との歯数比、並びに中間プーリ８６と先端プーリ８７との歯数比は同様に設定されている。
【００３１】
図４において５４及び５５は夫々第１の多関節アーム２Ａにおける旋回軸７０を駆動する第１の旋回駆動部及び回転軸７１を駆動する第１の伸縮駆動部であり、６４及び６５は夫々第２の多関節アーム２Ｂにおける旋回軸８０を駆動する第２の旋回駆動部及び回転軸８１を駆動する第２の伸縮駆動部である。これら駆動部５４、５５、６４、６５はモータ、プーリ及びベルトなどからなる機構に相当し、制御部２００により制御されるようになっている。
【００３２】
制御部２００内には第１及び第２の多関節アーム２Ａ、２Ｂの動作モードに対応するプログラムが記憶され、この動作モードには、第１及び第２の伸縮駆動部５５、６５を駆動して伸縮動作させる伸縮モードと、第１及び第２の多関節アーム２Ａ、２Ｂを図１の実線で示す基準位置に置いた状態で第１及び第２の旋回駆動部５４、６４を駆動して旋回動作する旋回モードと、第１及び第２の伸縮駆動部５５、６５を駆動して伸縮動作させその一部においてこの例ではウエハＷがカセットＣ内を移動するときにおいて、第１及び第２の伸縮駆動部５５、６５及び第１及び第２の旋回駆動部５４、６４を同時に駆動する伸縮／旋回モードと、が含まれている。
【００３３】
なお、第１及び第２の多関節アーム２Ａ、３Ｂにおける旋回軸７０、８０及び回転軸７１、８１並びにこれらに関連する部位の具体的構造の一例について図５に示しておく。図５中、５４ａ、５５ａは夫々旋回軸７０及び回転軸７１を回転させるためのプーリであり、夫々モータＭ１及びこのモータＭ１の裏に隠れて見えないモータＭ２により駆動される。６４ａは旋回軸８０を回転させるプーリであり、モータＭ３により駆動プーリ６４ｃ及びベルト６４ｂを介して駆動される。６５ａは回転軸８１を回転させるプーリであり、モータＭ４により駆動プーリ６５ｃ及びベルト６５ｂを介して駆動される。モータＭ１〜Ｍ４は搬送室３の底面をなすベースＢＥに固定されている。
【００３４】
ここで図１に戻って第２の搬送室１６に配置されている第２の基板搬送装置３について簡単に述べておくと、第２の基板搬送装置３は、各々旋回、伸縮可能な３本のアームからなる第１の多関節アーム３Ａ及び第２の多関節アーム３Ｂからなり、最上段に位置する先端アーム３１Ａ、３１Ｂは両側にウエハＷを保持できる構成となっている。また第１の多関節アーム３Ａ及び第２の多関節アーム３Ｂは、先端アーム３１Ａ、３１Ｂが実線に示す基準位置から前進（後退）するときに互いに離れる方向にカーブを描いて移動し、互いに隣接する真空チャンバ４、４あるいは予備真空室１４、１５に対して同時にウエハＷの受け渡しができるように構成されている。
【００３５】
次いで上述の実施の形態の作用について説明する。先ず基板搬送装置２における動作モードのうち既述の伸縮モードについて述べる。第１の多関節アーム２Ａにおいては、旋回軸７０の駆動部である第１の旋回駆動部５４（図４参照）については停止し、回転軸７１の駆動部である第１の伸縮駆動部５５については動作させて（駆動させて）基端プーリ７２を回転させると、中段アーム５２を支持している回転軸７５が回転しようとする。このとき旋回軸７０は駆動部５４から回転力は与えられていないが、フリーな状態（回転可能な状態）にあるため、図６に示す実線位置にて基端プーリ７２が時計方向に回転すると中段アーム５２が旋回アーム５１に対して開こうとするため、鎖線で示すように時計方向に回転すると共に旋回アーム５１も反時計方向に回転する。
【００３６】
ここで基端プーリ７２と支持プーリ７３との歯数比が２．６７：１であることから、旋回アーム５１が基準位置からα度だけ回転すると中段アーム５２は−２．６７α度回転する。また中段アーム５２が時計方向に回転すると、中間プーリ７６が中段アーム５２に対して相対的に反時計方向に回転するので、基板保持アーム５３は反時計方向に回転し、中間プーリ７６と先端プーリ７７との歯数比が１：２であるから、基板保持アーム５３は１．３３５α度回転する。従って図６に示すように第１の多関節アーム２Ａを基準位置から伸長させて基板保持アーム５３を前進させると、基板保持アーム５３、詳しくは基板保持アーム５３に保持されるウエハＷの中心位置の軌跡は、水平な直線Ｌ０に対して離れる方向にカーブを描くことになる。直線Ｌ０は、基準位置にある第１及び第２の基板保持アーム５３、６３から等距離にある点を結んだ、旋回中心１００通る水平な直線である。また第２の多関節アーム２Ｂにおいても第２の旋回駆動部６４（図４参照）については停止し、回転軸８１の駆動部である第２の伸縮駆動部６５については動作させると同様の動きをし、基板保持アーム６３の移動軌跡は、直線Ｌ０に対して前記基板保持アーム５３の移動軌跡と対称になる。
【００３７】
続いて基板搬送装置２の動作モードのうち旋回モードについて説明する。この旋回モードにおいては、第１の多関節アーム２Ａについて、基準位置にある状態で第１の旋回駆動部５４及び第１の伸縮駆動部５５を同時に動作させて基端プーリ７２及び旋回軸７０を反時計方向に回転させ、かつ第２の多関節アーム２Ｂについて、基準位置にある状態で第２の旋回駆動部６４及び第２の伸縮駆動部６５を同時に動作させて基端プーリ８２及び旋回軸８０を反時計方向に回転させる。これにより第１及び第２の多関節アーム２Ａ及び３Ｂは図１の実線で示してある基準位置にある状態のまま反時計方向に旋回中心１００を中心として回転する。更に基板搬送装置２の動作モードのうち伸縮／旋回モードについて説明する。このモードでは、基準位置にある第１及び第２の多関節アーム３Ａ、３Ｂに対して、既述の伸縮モードと同様に第１及び第２の旋回駆動部５４、６４を駆動せず、第１及び第２の伸縮駆動部５５、６５を駆動し、これにより第１及び第２の基板保持アーム５３、６３が直線Ｌ０に対して対象に左右に開くようなカーブを描いて前進する。
【００３８】
そして第１の基板保持アーム５３について説明すると、所定の位置、この例ではカセットＣに臨む位置までくると、より詳しくは図７の実線に示すようにカセットＣの水平な中心線Ｌ１の延長線上に基板保持アーム５３に保持されるウエハＷの中心Ｗ０が位置する箇所までくると、旋回軸７０が反時計方向に回動するように第１の旋回駆動部５４を駆動する。その結果、図７に示すように第１の基板保持アーム５３は、前進しながら右に曲がろうとする動作と内側（直線Ｌ０側）に回転しようとする動作とが組合わさって図７の実線位置から鎖線位置まで直線的に移動する。即ちウエハＷの中心Ｗ０の移動軌跡が直線になる。
【００３９】
第２の基板保持アーム６３についても全く同様にして対称な動作を行う。第２の基板保持アーム６３がカセットＣに臨む位置までくると、即ちカセットＣの水平な中心線Ｌ１の延長線上に基板保持アーム６３に保持されるウエハＷの中心Ｗ０が位置する箇所までくると、旋回軸８０が時計方向に回動するように第２の旋回駆動部６４を駆動する。その結果、第２の基板保持アーム６３は、前進しながら左に曲がろうとする動作と内側（直線Ｌ０側）に回転しようとする動作とが組合わさって直線的に移動する。
【００４０】
第１の基板搬送装置２は以上のような動作をするので、基板処理装置を運転する上で例えば次のような搬送を行う。図１を参照すると、処理前のウエハＷはカセットＣに保持されて外部からカセット室１１あるいは１２内に搬入され、ゲートドアＧＤが閉じられて気密空間とされた後、例えば不活性ガス雰囲気とされる。そしてカセット室１１、１２の内側のゲートバルブＧが開かれ、不活性ガス雰囲気とされている第１の搬送室１３内の第１及び第２の多関節アーム２Ａ、２Ｂが既述の伸縮／旋回モードの動作を行う。このモードでは、第１及び第２の基板保持アーム５３、６３が互いに開きながらカーブを描いて前進し、カセット室１１、１２内のカセットＣに臨む位置までくると、直線移動してカセットＣ内に進入し、図２に示した昇降機構１１ｂによりカセットＣが下降してウエハＷが第１及び第２の基板保持アーム５３、６３に受け渡される。
【００４１】
次いで第１及び第２の基板保持アーム５３、６３は進入時の軌跡に沿って図８の実線で示される基準位置まで後退する。その後ウエハＷの位置合わせを行うため、第１及び第２の基板保持アーム５３、６３上のウエハＷを順次位置合わせステージ１７、１８に受け渡す。即ち第１及び第２の旋回駆動部５４、６４を駆動させることにより第１及び第２の旋回アーム５１、６１を同時に所定角度旋回し、第１の伸縮駆動部５５を駆動することにより第１の基板保持アーム５３を伸長させてウエハＷを位置合わせステージ１７上に受け渡し、ここで位置合わせが行われた後、第１の基板保持アーム５３を後退させ、次いで第１及び第２の旋回アーム５１、６１を同時に所定角度旋回し、第２の基板保持アーム６３上のウエハＷについても同様にして位置合わせステージ１８により位置合わせを行う。続いて旋回モードにより第１及び第２の旋回アーム５１、６１を同時に旋回して、第１及び第２の多関節アーム２Ａ、２Ｂは図１の実線で示される姿勢になる。しかる後、第１及び第２の多関節アーム２Ａ、２Ｂは伸縮モードの動作を行い、第１の基板保持アーム５３、６３が互いに開きながらカーブを描いて前進し、夫々予備真空室１４、１５内に進入してウエハＷを受け渡す。
【００４２】
そして予備真空室１４、１５を所定の真空雰囲気とした後、予備真空室１４、１５内のウエハＷは、第２の基板搬送装置３により、互いに隣接する所定の真空チャンバ４、例えば真空チャンバ４Ｃ、４Ｄに同時に搬入されて所定の真空処理がなされる。一方既に真空処理が終了したウエハＷは第２の基板搬送装置３により真空チャンバ４から搬出されており、夫々予備真空室１４、１５に搬入される。これらウエハＷは、第１及び第２の多関節アーム２Ａ、２Ｂに受け渡され、元のカセットＣ内に戻される。
【００４３】
上述の実施の形態によれば、伸縮モードにおいて第１及び第２の基板保持アーム５３、６３が互いに開くようにカーブを描いて前進するので、各々の間口（搬送口）が旋回中心側に向いている第１及び第２の予備真空室１４、１５に対してウエハＷの受け渡しができる。また伸縮／旋回モードにおいて第１及び第２の基板保持アーム５３、６３が互いに開きながらカーブを描いて前進し、途中から伸縮動作及び旋回動作を組み合わせて直線上を進退できるようにしているので、２個のカセットＣが直線上に横並びに配置されていてその間口が旋回中心に向いていなくてもウエハＷの受け渡しを行うことができる。
【００４４】
また中段アーム５２、６２の長さを旋回アーム５１、６１よりも短くし、中段アーム５２、６２を後方側に回転させて山形に折れた格好で基板保持アーム５１、６１を互いに寄せてこの姿勢で旋回するので、旋回半径が小さく、こうしたことから、搬送室１３のスペースを狭くすることができると共に高い効率でウエハＷの搬送を行うことができ、装置の搬入搬出ポートにおいて例えば２個のカセットＣを直線に沿って横並びに配置することができる。
【００４５】
上述の実施の形態では、第１の搬送室１３にカセット室１１、１２を接続しているが、搬送容器が密閉型カセットである場合には、図９に示すように第１の搬送室１３の一辺側に仕切り壁３０１を設け、この仕切り壁３０１の外側に図では見えない載置領域を形成する進退自在な２個の載置台を設け、これら載置台の上に密閉型のカセット３０２、３０３を載置して前進させ、カセット３０２、３０３のフランジ部を仕切り壁３０１の外面に密着させる構成が採用される。この場合においてもカセット３０２、３０３は横並びに一直線上に配列される。仕切り壁３０１には夫々扉３０４、３０５により開閉される搬送口３０６、３０７が横並びに形成され、夫々扉３０４、３０５とカセット３０２、３０３側の蓋とを同時に開いてカセット３０２、３０３の内部空間を搬送室１３に連通させ、その後カセット３０２、３０３内のウエハＷに対して第２の搬送手段２により受け渡しが行われる。なおこの場合には、第２の搬送手段２は図示しない昇降部により昇降できる構成とされる。
【００４６】
上述の実施の形態では、第１の多関節アーム２Ａと第２の多関節アーム２Ｂとの旋回軸７０、８０は互いに独立して駆動させる構造としているが、両者の旋回軸を共通化つまり共通の旋回駆動部で駆動するようにしてもよい。この場合には、例えば第１の多関節アーム２Ａを伸縮して基板の受け渡しを行い、次いで第２の多関節アーム２Ｂを伸縮して基板の受け渡しを行うことになる。また本発明の基板搬送装置は、第１の伸縮駆動部５４及び第２の伸縮駆動部６４を共通化して、第１の多関節アーム２Ａと第２の多関節アーム２Ｂを１軸で駆動するようにしてもよい。なお本発明で用いられる第１、第２の多関節アームは３本のアームを用いる代わりに４本以上のアームを用いるようにしてもよい。
【００４７】
本発明は、第１及び第２の多関節アーム２Ａ、２Ｂが配置される第１の搬送室１３に予備真空室（ロードロック室）を接続せずに例えば真空処理を行う基板処理室を接続する場合にも適用できる。また基板処理室は枚葉式の真空処理室に限らず、バッチ式で熱処理を行うための例えば縦型のバッチ炉と、このバッチ炉内に基板を搬入するための例えば不活性ガス雰囲気のローディングエリアと、を含む区画空間であってもよい。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の基板搬送装置によれば、動作モードの一部にて旋回駆動部の駆動と伸縮駆動部の駆動とを同時に行うようにしているので、搬送経路の設計の自由度が大きい。そして伸縮駆動部のみを駆動して第１及び第２の基板保持アームが、旋回中心を通る水平な直線に対して左右に開きながらカーブを描いて移動するモードを加えることにより、互いに隣接する２つのチャンバの各々の間口（搬送口）が旋回中心側に向いていても、これらチャンバに対して基板の受け渡しができ、効率よく搬送することができる。更にまた伸縮駆動部に加えて旋回駆動部も駆動することにより基板保持アームが直線運動するようにしているため、第１及び第２の基板搬送容器が例えば左右に一直線上に（横一列に）並んでいる場合においても基板の受け渡しを行うことができる。また本発明の基板処理装置によれば、上記の基板搬送装置を用いることにより、第１及び第２の基板搬送容器を左右に一直線上に配置することができ、またスループットの高い処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る基板処理装置の実施の形態を示す全体平面図である。
【図２】上記の基板処理装置の概略を示す概略縦断面図である。
【図３】本発明に係る基板搬送装置の実施の形態を示す概観図である。
【図４】上記の基板搬送装置の伝達系を示す説明図である。
【図５】上記の基板搬送装置の一部について具体的な構成例を示す断面図である。
【図６】上記の基板搬送装置の動作を示す説明図である。
【図７】上記の基板搬送装置の動作を示す説明図である。
【図８】上記の基板処理装置におけるウエハの搬送の様子を示す説明図である。
【図９】本発明に係る基板処理装置の他の実施の形態の一部を示す平面図である。
【図１０】従来の基板処理装置を示す平面図である。
【符号の説明】
Ｗ 半導体ウエハ
Ｃ ウエハカセット
１１、１２ カセット室
１３ 第１の搬送室
１４、１５ 予備真空室
１６ 第２の搬送室
２ 第１の基板搬送装置
３ 第２の基板搬送装置
４（４Ａ〜４Ｆ） 真空チャンバ
２Ａ 第１の多関節アーム
２Ｂ 第２の多関節アーム
５１、６１ 旋回アーム
５２、６２ 中段アーム
５３、６３ 基板保持アーム
５４、６４ 旋回駆動部
５５、６５ 伸縮駆動部
７０、８０ 旋回軸
７２、８２ 基端プーリ
７３、８３ 支持プーリ
７６、８６ 中間プーリ
７７、８７ 先端プーリ
１００ 旋回中心
３０２、３０３ 密閉型カセット

Claims (12)

1. 旋回自在な第１の旋回アーム及び基板を保持するための第１の基板保持アームを含む少なくとも３本のアームと、第１の旋回アームを駆動するための第１の旋回駆動部と、アームを伸縮駆動するための第１の伸縮駆動部と、を有する第１の多関節アームと、
   前記第１の旋回アームと旋回中心が共通である旋回自在な第２の旋回アーム及び基板を保持するための第２の基板保持アームを含む少なくとも３本のアームと、第２の旋回アームを駆動するための第２の旋回駆動部と、アームを伸縮駆動するための第２の伸縮駆動部と、を有する第２の多関節アームと、を備え
   第１及び第２の多関節アームの動作モードは、
   第１及び第２の伸縮駆動部を動作させて第１及び第２の基板保持アームの移動軌跡が、前記旋回中心を通る水平な直線に対して左右に対称でかつ前進するにつれて前記直線から離れる方向にカーブを描くようにし、この伸縮動作の一部において第１及び第２の旋回駆動部も駆動して所定の軌跡となるようにするモードと、
   第１及び第２の旋回駆動部を駆動して第１及び第２の多関節アームを旋回動作するモードと、を含むことを特徴とする基板搬送装置。
2. 第１及び第２の多関節アームの動作モードは、第１及び第２の伸縮駆動部を動作させて第１及び第２の基板保持アームの移動軌跡が、前記旋回中心を通る水平な直線に対して左右に対称でかつ前進するにつれて前記直線から離れる方向にカーブを描くようにし、この伸縮動作時の間は第１及び第２の旋回駆動部を駆動しないモードを更に含むことを特徴とする請求項１記載の基板搬送装置。
3. 伸縮駆動部の動作時に旋回駆動部を駆動することにより得られる第１及び第２の基板保持アームの移動軌跡は直線であることを特徴とする請求項１または２記載の基板搬送装置。
4. 前記第１の基板保持アーム及び第２の基板保持アームは、互いに同一平面上に設けられてい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基板搬送装置。
5. 第１の多関節アーム及び第２の多関節アームは、いずれも旋回アーム、基板保持アーム及び両アームの間に介在しかつ旋回アームよりも短い中段アームからなる３本のアームを備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の基板搬送装置。
6. 第１及び第２の多関節アームは、
   旋回アームの旋回中心を回転中心とし、旋回アームとは独立して回転自在な基端プーリと、
   前記旋回アームの先端部に回転自在に設けられると共に、前記基端プーリとタイミングベルトにより連結され、前記中段アームと一体になって回転する支持プーリと、
   前記中段アームに前記支持プーリと同軸に設けられ、旋回アームに固定された中間プーリと、
   前記中段アームの先端部に回転自在に設けられると共に、前記中間プーリとタイミングベルトにより連結され、基板保持アームと一体になって回転する先端プーリと、を備え、
   旋回アームを駆動せずに基端プーリを回転させたときに基板保持アームの移動軌跡がカーブを描くように各プーリの歯数比が調整されていることを特徴とする請求項５記載の基板搬送装置。
7. 基端プーリと支持プーリとの歯数比がＡ（Ａは２よりも大きい値）：１であり、中間プーリと先端プーリとの歯数比が１：２であることを特徴とする請求項６記載の基板搬送装置。
8. 請求項１に記載の基板搬送装置を備え、基板処理室に通じている気密構造の搬送室と、
   複数の基板を棚状に保持する第１の基板搬送容器及び第２の基板搬送容器が左右に一直線上に並ぶように夫々配置される第１の載置領域及び第２の載置領域と、を備え、
   第１及び第２の載置領域に夫々置かれた第１及び第２の基板搬送容器に対して夫々第１の基板保持アーム及び第２の基板保持アームにより基板の受け渡しが行われ、この受け渡し時において、基板が第１の基板搬送容器内を移動するときには第１の伸縮駆動部及び第１の旋回駆動部を同時に駆動し、また基板が第２の基板搬送容器内を移動するときには第２の伸縮駆動部及び第２の旋回駆動部を同時に駆動し、これにより第１及び第２の基板保持アームが各々直線に沿って移動することを特徴とする基板処理装置。
9. 搬送室の周囲に、第１の載置領域を含む第１の基板搬送容器室及び第２の載置領域を含む第２の基板搬送容器室が接続されていることを特徴とする請求項８記載の基板処理装置。
10. 第１及び第２の載置領域には、夫々密閉型の第１及び第２の基板搬送容器が載置され、これら密閉型の基板搬送容器の蓋を開くことにより基板搬送容器内と搬送室とが連通することを特徴とする請求項８記載の基板処理装置。
11. 前記搬送室を第１の搬送室とすると、第１の搬送室の周囲に気密に接続され、第１の基板保持アーム及び第２の基板保持アームにより夫々基板の搬出入が行われる第１及び第２のロードロック室と、
    これら第１及び第２のロードロック室に接続され、基板を搬送するための搬送手段が配置された第２の搬送室と、
    第２の搬送室の周囲に気密に接続された複数の基板処理室と、を備え、
    第１及び第２の基板保持アームが夫々第１及び第２のロードロック室に対して基板の搬出入を行うときには、第１及び第２の旋回駆動部を駆動せずに第１及び第２の伸縮駆動部を駆動することを特徴とする請求項８ないし１０のいずれかに記載の基板処理装置。
12. 第１及び第２のロードロック室の各搬送口は、前記旋回中心側を向いていることを特徴とする請求項１１記載の基板処理装置。

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