JP2000277586A

JP2000277586A - 基板搬送装置

Info

Publication number: JP2000277586A
Application number: JP7747499A
Authority: JP
Inventors: Kazuto Okada; 和人岡田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1999-03-23
Filing date: 1999-03-23
Publication date: 2000-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】基板搬送ロボットの走行方向の移動により誘
起される気流によるパーティクル巻き上げを抑制する基
板搬送装置を提供すること。【解決手段】ダウンフローが作用するハウジング内で
基板１１を載せて走行し、基板処理部に対して基板１１
の搬送を行う基板搬送装置３２であって、基板１１を載
置する基板載置手段１０を基板処理部に向けて進退させ
る第１位置及び第２位置を取りうるロボット手段１に、
走行方向に向かって作用する整流手段４、５、７を設け
る。整流手段４、５、７を設けることにより、ダウンフ
ローが作用している中をロボット手段１が高速で走行し
ても、ダウンフローによる乱れ渦の発生を抑えることが
できるため、上昇流や循環流によるパーティクルの巻き
上げを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置や
液晶製造装置等における半導体ウエハや液晶用ガラス角
型基板等の基板を搬送する基板搬送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハや液晶表示基板等の精密電
子基板の製造工程において、基板を１枚ずつ処理する枚
葉式の基板処理装置が用いられている。この基板処理装
置は、基板を一枚ずつ処理する複数の基板処理部と、各
基板処理部間で基板を搬送する基板搬送ロボットとを備
えている。基板処理部は、成膜部やエッチング部、洗浄
処理部や熱処理部、レジスト塗布部等の複数の単位処理
部を一定に配置して基板処理部を形成する。一方、基板
搬送ロボットは、ハンドの上に基板を載置し、クリーン
ルーム内をレール等の走行経路に沿って移動し、各基板
処理部へ搬送する。そして、所定の基板処理部内にハン
ドを進出・後退させて基板を基板処理部内に設置し、所
定の処理が終了した後、再びハンドを進出・後退させて
基板処理部から取り出し、所定の設置位置まで搬送す
る。このように、基板搬送ロボットが移動するクリーン
ルーム内は、パーティクルの浮遊を抑えるためのダウン
フローが形成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
ウエハは大口径化しており、また、液晶用ガラス基板も
大面積化が進んでいるため、基板搬送ロボットは、より
大きな基板に対応できるように大きくなってきている。
一方、基板搬送ロボットが走行するクリーンルームは、
基板処理装置の工場内占有面積を抑えるように省スペー
ス化の方向にある。さらに、基板搬送ロボットの搬送速
度は、スループットの向上のため高速化の方向にある。
以上の理由により、狭いクリーンルーム内を大型化した
基板搬送ロボットが高速走行すると、基板搬送ロボット
の走行方向の動きによりダウンフローが乱れて誘起され
た気流によるパーティクル巻き上げが問題となることが
判明した。

【０００４】具体的には、従来の基板搬送ロボットで
は、基板搬送ロボットの走行方向の気流に対して対策が
とられていないため、気流がロボットの胴体でせき止め
られ、その気流が上下方向に向きを変え、ロボットの胴
体端部で流れの剥離が生じかつ循環流を誘発し、ハウジ
ング上部へのパーティクル巻き上げ、堆積を生じせしめ
る。

【０００５】そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなさ
れたものであって、その目的とするところは、基板搬送
ロボットの走行方向の移動によりダウンフローが乱れて
誘起された気流によるパーティクル巻き上げを抑制する
基板搬送装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
ダウンフローが作用するハウジング内で基板を載せて走
行し、前記ハウジングに接続された基板処理部に対して
前記基板の搬送を行う基板搬送装置であって、前記基板
を載置する基板載置手段と、前記基板載置手段を前記基
板処理部に向けて進退させる第１位置及び第２位置と、
前記基板を前記基板処理部に移載するための上昇位置及
び下降位置とを取りうるロボット手段と、前記ロボット
手段を走行させるレール手段とを備え、前記ロボット手
段には、走行方向に向かって作用する整流手段が設けら
れたことを特徴とする。

【０００７】整流手段を設けることにより、従来のよう
に、ダウンフローが作用しているなかをロボット手段が
高速で走行しても、ダウンフローによる乱れ渦の発生を
抑えることができるため、上昇流や循環流によるパーテ
ィクルの巻き上げを防止できる。ここで、第１位置は、
基板載置手段が基板処理部に向けて移動した位置であ
り、第２位置は、走行時等における基板載置手段の基準
位置である。また、上昇位置は、基板載置手段が基板処
理部内に進入し、基板載置手段に基板を載置させるため
に上昇する位置である。また、下降位置は、基板載置手
段が基板処理部内に進入し、基板載置手段上の基板を基
板処理部に設置させるために下降する位置である。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明の構成に加えて、前記整流手段が、フィン形状、船首
形状のいずれか又はその組み合わせであることを特徴と
する。走行方向に向けて作用するフィン形状又は船首形
状は、走行方向の流れを整流する。フィン形状の場合、
フィンによる出っ張りを少なくできるため、複数のフィ
ンを設けることが好ましい。船首形状の場合、走行速度
とダウンフローの流速との合成ベクトルの方向に船首を
向けることが好ましい。出っ張りを少なくした簡単形状
で走行方向の流れを整流できる。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明の構成に加えて、前記ロボット手段は、前記レール手
段に沿って走行する走行台と、走行台から昇降する昇降
軸と、前記昇降軸に対して水平旋回する第１アームと、
前記第１アームに対して水平旋回するとともに、前記基
板載置手段を水平旋回可能に支持する第２アームとを有
し、前記第１アーム及び前記第２アームはその端を走行
方向に向けて重なるものであることを特徴とする。進退
機能と昇降機能を備えたロボット手段をコンパクトに形
成できる構造であるため、ロボット手段が小型になり、
高速走行させやすい。即ち、狭いスペースで高速搬送を
行っても摺動部から極力発塵がなく、たとえ発塵して
も、一度装置に沈降体積したパーティクルが再飛散する
ことがない。また、第１アームと第２アームは、走行時
にその端を走行方向に向けて重ねた状態になり、走行方
向の断面積が少なくなるため、ロボット手段を高速走行
させやすい。

【００１０】請求項４記載の発明は、請求項３記載の発
明の構成に加えて、前記走行台に、水平方向のフィン形
状、走行方向に向かう船首形状のいずれか又はその組み
合わせによる整流手段が設けられていることを特徴とす
る。走行台は走行方向移動に限定されるため、出っ張り
の少ないフィンを多数枚上下に重ねるか、走行方向に向
かう船首形状を採用しやすい。このため、走行台の出っ
張りを少なくして、整流作用を高めることができる。

【００１１】請求項５記載の発明は、請求項３又は請求
項４記載の発明の構成に加えて、走行方向に向かって重
なった前記第１アーム及び前記第２アームに、水平方向
のフィン形状、走行方向に向かう船首形状のいずれか又
はその組み合わせによる整流手段が設けられていること
を特徴とする。第１アーム及び第２アームは、水平旋回
するため、出っ張りの少ないフィンを各アームに設けた
り、各アームを走行方向に向かう船首形状としやすい。
このため、走行時に各アームを重ねると、フィン又は船
首形状が重なる状態になり、走行時の整流作用が有効に
働く。また、第１アームと第２アームの旋回時にも整流
作用が働く形状になり、旋回時の渦の発生も抑制され
る。第１アームと第２アームの姿勢が良く、整流作用を
高められる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に係る基
板搬送装置を図面に基づいて説明する。図３に示すよう
に、基板搬送装置３２は、ハウジング１４内に設けられ
たレール９（レール手段）と、レール９上を走行する基
板搬送ロボット１（ロボット手段）とを有しており、基
板を成膜又はエッチング装置２３に搬送するようになっ
ている。図１に示すように、基板搬送ロボット１は、基
板載置手段を構成するフォーク１０と、走行台８と、昇
降軸６と、第１アーム２と、第２アーム３とを有してお
り、第１アーム２及び第２アーム３の端を走行方向に向
けて重ねて走行するようになっている。

【００１３】走行台８は、レール９上を走行するように
なっており、レール９に対して垂直方向に昇降軸６が設
けられている。昇降軸６の上端には、第１アーム２が水
平面に対して角度θ₁で水平旋回可能に支持されてい
る。また、第１アーム２には、第１アーム２に対して角
度θ₂で水平旋回する第２アーム３が回動自在に支持さ
れている。さらに、第２アーム３には、角度θ₃で水平
旋回するフォーク１０が回動自在に支持されている。こ
の第１アーム２及び第２アーム３は、走行方向の断面積
が小さくなるように走行方向に沿って長く形成されてお
り、略同形状に形成されている。また、第２アーム３及
びフォーク１０は、図示されないチェーンスプロケット
等の連動機構を介してそれぞれ昇降軸６と連結されてい
る。

【００１４】昇降軸６には、昇降駆動機構が設けられて
おり、昇降軸６は、ｚ方向に昇降するようになってい
る。また、昇降軸６には、旋回駆動機構が設けられてお
り、昇降軸６の回転に応じて第１アーム２が角度θ₁で
水平旋回すると共に、上記の連動機構を介して第２アー
ム３及びフォーク１０も角度θ₂、θ₃で水平旋回する
ようになっている。

【００１５】このように、昇降軸６の回転により第１ア
ーム２、第２アーム３、フォーク１０がそれぞれ水平面
を旋回すると、フォーク１０は、成膜又はエッチング装
置２３（図３参照）に向けて進退する第１位置又は第２
位置をとるようになっている。第１位置は、第１アーム
２、第２アーム３、フォーク１０が水平旋回し、フォー
ク１０がロードロック室２０内に進入する（基板を設置
する）位置である。また、第２位置は、走行時の基準位
置であり、第１アーム２、第２アーム３、フォーク１０
が走行方向に沿って重なった位置である。

【００１６】また、昇降軸６のｚ方向の昇降により、フ
ォーク１０は、基板を移載するための上昇位置又は下降
位置をとるようになっている。この上昇位置は、フォー
ク１０がウエハカセット１５又はロードロック室２０内
に進入し、フォーク１０の上面に基板を載置させるため
に上昇する位置である。また、下降位置は、フォーク１
０がウエハカセット１５又はロードロック室２０内に進
入し、フォーク１０上の基板をウエハカセット１５又は
ロードロック室２０に設置させるために下降する位置で
ある。

【００１７】基板搬送ロボット１の走行台８及び各アー
ム２、３には、整流手段を構成するフィン４、５、７が
水平面に対して平行に設けられている。このフィン（整
流板）４、５、７は、走行方向に向かって作用し、走行
方向の流れを整流するようになっている。第１アーム２
及び第２アーム３のフィン４、５の形状は、走行方向端
部が丸みを帯びるように形成されており、走行方向に向
かって作用するようになっている。また、フォーク１０
がウエハカセット１５（図３参照）やロードロック室２
０（図３参照）に入る際に妨げにならないように、走行
方向に沿って長く形成されている。また、走行台８に
は、５枚のフィン７が設けられており、このフィン７
は、円板状に形成され、走行方向の流れを整流するよう
になっている。また、フィン７の円周方向の長さｌ
₁と、各フィン７の間隔ｌ₂は、同程度の長さであるの
が好ましい。

【００１８】基板処理装置１２は、図３に示すように、
ハウジング１４内の基板搬送装置３２と、成膜又はエッ
チング装置２３と、ウエハカセット１５、ウエハカセッ
ト架台１６を有しており、図４に示すように、成膜又は
エッチング装置２３ａ〜２３ｃは、３台列設されてお
り、ウエハカセット１５ａ〜１５ｄは、カセット架台１
６上に４台列設されている。ハウジング１４内には、図
３及び図４に示すように、ダウンフローを形成するヘパ
フィルター１３と、レール９が設けられており、基板搬
送ロボット１がレール９上を走行するようになってい
る。また、ハウジング１４のカセット架台１６側には、
各ウエハカセット１５に対応して開閉シャッター１７ａ
〜１７ｄが設けられており、ハウジング１４の成膜又は
エッチング装置２３側には、各ロードロック室２０ａ〜
２０ｃに対応してゲートバルブ１８ａ〜１８ｃが設けら
れている。

【００１９】成膜又はエッチング装置２３は、ロードロ
ック室２０と、搬送チャンバー２１と、プロセスチャン
バー２２を有しており、基板（ウエハ）１１をロードロ
ック室２０から搬送チャンバー２１を介してプロセスチ
ャンバー２２まで搬送し、プロセスチャンバー２２で成
膜又はエッチングするようになっている。ロードロック
室２０には、プロセスチャンバー２２内の真空状態を維
持したまま基板（ウエハ）１１を搬入するために、ゲー
トバルブ１８、２４、真空ポンプ１９が設けられてい
る。ロードロック室２０は、基板搬送ロボット１から基
板（ウエハ）１１を受け取ると、一旦ゲートバルブ１
８、２４を閉じてロードロック室２０内を密閉し、真空
ポンプ１９によりロードロック室２０内を真空状態にし
た後、基板（ウエハ）１１を搬送チャンバー２１に送る
ようになっている。

【００２０】このように、基板処理装置１２は、基板搬
送ロボット１により基板（ウエハ）１１を成膜又はエッ
チング装置２３まで搬送させ、基板（ウエハ）１１にエ
ッチング等を施すようになっている。尚、基板（ウエ
ハ）１１は、円板状の物に限定されない。

【００２１】次に、上記の基板搬送装置３２の構成に基
づいて、基板搬送装置３２の動作を説明する。基板搬送
ロボット１が所定の開閉シャッター１７の正面に停止す
ると、開閉シャッター１７が開き、基板搬送ロボット１
は、図２に示すように、第１アーム及び第２アーム、フ
ォーク１０をそれぞれの軸を中心として水平旋回させ、
フォーク１０をウエハカセット１５の基板（ウエハ）１
１の下側に位置させる。次に、フォーク１０の上面に基
板１１を載置するために、昇降軸６を上昇させ、基板１
１の下側に位置しているフォーク１０を上昇させる。フ
ォーク１０の上昇により基板１１をフォーク１０上面に
載置すると、再び、第１アーム２、第２アーム３、フォ
ーク１０を水平旋回させて、図１に示す状態（第２位
置）に戻し、所望の成膜又はエッチング装置２３に向け
て走行する。

【００２２】図２及び図３に示すように、基板搬送ロボ
ット１は、ハウジング１４内のレール９上をｘ軸方向に
走行する。ハウジング１４内は、ヘパフィルター１３に
よるダウンフローが形成されており、基板１１表面上に
堆積したパーティクルをハウジング１４下方に流す。ま
た、各アーム２、３のフィン４、５と走行台８のフィン
７により気流を整流するため、基板搬送ロボット１が高
速走行しても走行により発生する気流に悪影響を与えな
い。図５（ｂ）に示すように、気流は、フィン４、５、
７の上面に沿って流れる。このため、ダウンフローが作
用している中を基板搬送ロボット１が高速走行しても、
ダウンフローが乱れ渦を発生するのを抑制する。また、
走行台８又はアーム２、３の走行方向正面にぶつかった
気流は、走行台８の下方から走行台８の下面に沿って流
れる。このため、移動方向に垂直な風上側の壁面でせき
止められた気流を水平方向に逃がし、上昇流及びそれに
伴い発生する循環流を抑制する。このように、ダウンフ
ローにより基板１１上のパーティクルの堆積を抑制し、
基板搬送ロボット１は、フィン４、５、７の整流作用に
より気流の影響を抑えながら基板を搬送する。

【００２３】一方、フィンが設けられていない従来の基
板搬送ロボットの場合には、図５（ａ）に示すように、
走行台の走行方向正面に気流が衝突すると、走行台の上
面及び下面から気流が剥離するため、上昇流や循環流が
生じ、基板上に堆積したパーティクルが舞上がってしま
う。

【００２４】次に、基板搬送ロボット１が所望の成膜又
はエッチング装置２３の正面に到達すると、成膜又はエ
ッチング装置２３は、ゲートバルブ２４を閉めたまま、
ゲートバルブ１８を開ける。基板搬送ロボット１が第１
アーム２及び第２アーム３、フォーク１０をそれぞれの
軸を中心として水平旋回させ、基板１１を載置したフォ
ーク１０をロードロック室２０内に搬入する。そして、
昇降軸６を下降させ、基板１１からフォーク１０を離
し、ロードロック室２０内に基板１１を設置する。ロー
ドロック室２０に基板（ウエハ）１１が設置されると、
再び、第１アーム２及び第２アーム３、フォーク１０を
水平旋回させて、図１に示す状態（第２位置）に戻し、
基板１１の処理が終了するまで待機する。

【００２５】一方、成膜又はエッチング装置２３は、ゲ
ートバルブ１８を閉めて真空ポンプ１９によりロードロ
ック室２０内を真空状態にする。ロードロック室２０内
が真空状態になると、ゲートバルブ２４を開けて基板
（ウエハ）１１を搬送チャンバー２１を介してプロセス
チャンバー２２に搬出される。プロセスチャンバー２１
に基板（ウエハ）１１を搬入すると、基板（ウエハ）１
１にエッチング等が施される。エッチング等の処理が終
了すると、再び、基板１１は、プロセスチャンバー２２
から搬送チャンバー２１を介してロードロック室２０内
に搬送され、待機中の基板搬送ロボット１により上記と
同様の手順でフォーク１０に載置され、所望のウエハカ
セット１５まで搬送される。

【００２６】次に、基板搬送ロボット１の変形例を説明
する。図６に示すように、基板搬送ロボット３３と図１
の基板搬送ロボット１の異なる点は、第１アーム２５
と、第２アーム２６と、走行台２８、の各形状である。
第１アーム２５及び第２アーム２６は、走行方向に沿っ
て長く形成されており、重なると船首形状となるように
形成されている。第１アーム２５及び第２アーム２６が
重なったときの断面形状は、図５（ｃ）に示すように、
台形状であり走行方向の流れを整流するようになってい
る。

【００２７】走行台２８は、レール９に沿って船首形状
に形成されており、さらに、走行台２８の上面には、整
流板２７が設けられており、気流の影響を抑えるように
なっている。また、これらの船首形状の先端角度θは、
基板搬送ロボット３３の移動速度とダウンフロー気流速
度の合成ベクトルの向きとなるように形成される。この
ように、船首形状の先端角度θを形成することにより、
船首でせき止められた流れを水平方向に逃がし、ゲルト
ラー渦による微小撹乱促進効果を奏し、剥離を抑制する
ようになっている。

【００２８】さらに、基板搬送ロボット１の別の変形例
を説明する。図７に示すように、基板搬送ロボット３４
と図１の基板搬送ロボット１の異なる点は、走行台３１
の形状である。この走行台３１は、半円柱状に形成され
た第２整流板３０が設けられ、さらに、走行台３１の上
面には、すり鉢状の第１整流板２９が設けられており、
気流の影響を抑えるようになっている。この第２整流板
３０は、例えば、テフロンシート等の変形自在な材質で
形成されており、気流からの動圧で変形するようになっ
ている。

【００２９】尚、本実施形態に係る第１アーム２及び第
２アーム３の長手方向の断面形状は、図５（ｄ）に示す
ように、半割翼型であってもよい。また、図１及び図７
の第１アーム２、第２アーム３の形状を図６に示す船首
形状としてもよい。即ち、本実施形態に係る基板搬送ロ
ボット１、３３、３４は、走行時において走行方向の流
れを整流しながら走行するものであればよいので、図
１、図６、図７の基板搬送ロボットに限定されず、各基
板搬送ロボット１、３３、３４は、それぞれの走行台や
第１アーム２、第２アーム３の形状を組み合わせたり、
フィンの数を単数にしてもよい。また、基板搬送ロボッ
ト１、３３、３４の構造に限られず、図８に示すよう
に、支持部材３６ａ、３６ｂに垂直面内で旋回するアー
ム３８を有し、このアーム３８に水平姿勢を保持するハ
ウジング部３７を設け、このハウジング部３７から基盤
保持部３９を進退自在に設けたロボット３５にも適用で
きる。この場合、支持部材３６ａ、３６ｂや、ハウジン
グ部３７を走行方向（ｘ軸方向）が船首形状となるよう
に形成する。

【００３０】

【発明の効果】請求項１又は請求項２記載の発明は、整
流手段を設けることにより、従来のように、ダウンフロ
ーが作用している中をロボット手段が高速で走行して
も、ダウンフローが乱れ渦を発生するのを抑えることが
できるため、上昇流や循環流によるパーティクルの巻き
上げを防止できるという効果を奏する。

【００３１】請求項３乃至請求項５記載の発明は、請求
項１又は請求項２記載の発明の効果に加えて、ロボット
手段を小型化しやすいので、高速走行させやすい。ま
た、第１アームと第２アームは、走行時にその端を走行
方向に向けて重ねた状態になり、走行方向の断面積が少
なくなるため、ロボット手段を高速走行させやすい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基板搬送ロボットを説明する図であ
る。

【図２】本発明の基板搬送ロボットを説明する図であ
る。

【図３】基板処理装置の概略を説明する図である。

【図４】基板処理装置の上面図である。

【図５】基板搬送ロボットの走行時における気流の状態
を説明する図である。

【図６】本発明の他の実施形態に係る基板搬送ロボット
を説明する図である。

【図７】本発明の他の実施形態に係る基板搬送ロボット
を説明する図である。

【図８】本発明の他の実施形態に係る基板搬送ロボット
を説明する図である。

【符号の説明】

１基板搬送ロボット２第１アーム３第２アーム４フィン（整流板）５フィン（整流板）６昇降軸７フィン（整流板）８走行台９レール１０フォーク１１基板（ウエハ）１２基板処理装置１３ヘパフィルター１４ハウジング１５ウエハカセット１６ウエハカセット架台１７開閉シャッター１８ゲートバルブ１９ポンプ２０ロードロック室２１搬送チャンバー２２プロセスチャンバー２３成膜２４ゲートバルブ２５アーム２６アーム２７整流板２８回転駆動モータ２９第１整流板３０第２整流板３１走行台３２基板搬送装置３３基板搬送ロボット３４基板搬送ロボット３５基板搬送ロボット３６支持部材３７ハウジング部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ダウンフローが作用するハウジング内で
基板を載せて走行し、前記ハウジングに接続された基板
処理部に対して前記基板の搬送を行う基板搬送装置であ
って、前記基板を載置する基板載置手段と、前記基板載置手段を前記基板処理部に向けて進退させる
第１位置及び第２位置と、前記基板を前記基板処理部に
移載するための上昇位置及び下降位置とを取りうるロボ
ット手段と、前記ロボット手段を走行させるレール手段とを備え、前記ロボット手段には、走行方向に向かって作用する整
流手段が設けられたことを特徴とする基板搬送装置。
【請求項２】前記整流手段は、フィン形状、船首形状
のいずれか又はその組み合わせである請求項１記載の基
板搬送装置。
【請求項３】前記ロボット手段は、前記レール手段に
沿って走行する走行台と、走行台から昇降する昇降軸
と、前記昇降軸に対して水平旋回する第１アームと、前
記第１アームに対して水平旋回するとともに、前記基板
載置手段を水平旋回可能に支持する第２アームとを有
し、前記第１アーム及び前記第２アームはその端を走行
方向に向けて重なるものである請求項１記載の基板搬送
装置。
【請求項４】前記走行台に、水平方向のフィン形状、
走行方向に向かう船首形状のいずれか又はその組み合わ
せによる整流手段が設けられている請求項３記載の基板
搬送装置。
【請求項５】走行方向に向かって重なった前記第１ア
ーム及び前記第２アームに、水平方向のフィン形状、走
行方向に向かう船首形状のいずれか又はその組み合わせ
による整流手段が設けられている請求項３又は請求項４
記載の基板搬送装置。