JPH11254364A - 基板搬送ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で基板のクランプ及びその解除を
確実に行なって、搬送速度を向上させることができる搬
送ロボットを提供する。 【解決手段】 基板Ｗを所定の搭載位置において搭載
し、所定の荷下ろし位置において荷下ろしする基板搬送
ロボット４２ａ，４２ｂにおいて、基板搬送ロボット
は、関節アーム部６０，６２と、関節アーム部の先端に
取り付けられたハンド部６４とを備え、ハンド部には、
基板を載置する基板載置部７０と、基板載置部に載置さ
れた基板を弾性部材８６の弾性力によってクランプする
クランプ機構Ｃとを備え、クランプ機構は、搭載位置又
は荷下ろし位置に設けられた解除部材９４ａ，９４ｂ，
９４ｃ，９４ｄによってクランプを解除可能に構成され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
基板の表面にイオン注入処理を行なうためのイオン注入
装置等に用いて好適な基板搬送ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハの大径化に伴い、従来の複
数枚を同時に処理するバッチ式イオン注入装置に替わ
り、１枚ごとに処理する枚葉式のイオン注入装置が一般
的になっている。この枚葉式のイオン注入装置では、通
常、１基のイオンビーム源に対して２基の多関節型のロ
ボットアーム（基板保持装置）を設け、基板を順次ビー
ムに曝して装置を効率的に稼動するようにしている。多
関節型のロボットアームは、基板をビームに直交する方
向に移動してその全面にビーム照射するとともに、基板
の交換作業も行なう。

【０００３】このような形式の枚葉式のイオン注入装置
においては、多関節型のロボットアームに対向して複数
枚のウエハを収容したカセットを置く２つのロードチャ
ンバを配置し、それぞれのロードロックチャンバと多関
節型のロボットアームの間に基板を授受する搬送ロボッ
トを配置して互いに平行な搬送ラインを形成している。
そして、この搬送ラインに沿ってカセットと基板保持装
置の間で基板を往復移動させて搬送するようにしてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のような搬送ロボ
ットのハンドでは、基板を確実にかつ迅速に搬送するた
めにクランプ機構を設けることが望ましい。このような
クランプ機構として真空吸着があるが、真空雰囲気中で
用いることはできず、また、基板の広い面に接触するの
でパーティクルの付着量も多い。また、ハンドにクラン
プの開閉のための駆動装置を有するクランプ機構を搭載
する場合には、ハンドの構成が複雑になって重量が増加
し、迅速な移動も困難になる。

【０００５】この発明は、このような課題に鑑み、簡単
な構成で基板のクランプ及びその解除を確実に行なっ
て、搬送速度を向上させることができる搬送ロボットを
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、基板を所定の搭載位置において搭載し、所定の荷下
ろし位置において荷下ろしする基板搬送ロボットにおい
て、前記基板搬送ロボットは、関節アーム部と、該関節
アーム部の先端に取り付けられたハンド部とを備え、該
ハンド部には、基板を載置する基板載置部と、該基板載
置部に載置された基板を弾性部材の弾性力によってクラ
ンプするクランプ機構とが設けられ、該クランプ機構
は、前記搭載位置又は荷下ろし位置に設けられた解除部
材によってクランプを解除可能に構成されていることを
特徴とする基板搬送ロボットである。

【０００７】これにより、ハンド部を駆動する搬送ロボ
ット自体の駆動力を用いてクランプ機構の開閉を行なう
ので、ハンド部自体に解除のための駆動機構を設けるこ
となく、簡単な構成で軽量なハンド部を用いて基板を安
定かつ迅速に搬送することができる。

【０００８】請求項２に記載の発明は、前記クランプ機
構は、前記ハンド部の裏面側に設けられたクランプレバ
ーと、該クランプレバーを付勢するばね部材と、該クラ
ンプレバーの先端から前記ハンド部を貫通して前記基板
載置部に突出するクランプピンと、前記クランプレバー
に設けられて前記解除部材に係合する解除部とを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の基板搬送ロボットで
ある。これにより、基板載置部の裏面側にクランプ機構
の摺動部分を設け、基板へのパーティクルの付着を防止
することができる。

【０００９】請求項３に記載の発明は、前記基板載置部
には、前記基板の裏面を頂部で受ける複数の支持ピンが
設けられていることを特徴とする請求項１に記載の基板
搬送ロボットである。これにより、基板を支持するため
に接触する部分を最小限にして、基板へのパーティクル
の付着を防止することができる。

【００１０】請求項４に記載の発明は、前記基板載置部
には、前記基板の側面を案内するガイドピンが設けられ
ていることを特徴とする請求項１に記載の基板搬送ロボ
ットである。これにより、基板を案内するために接触す
る部分を最小限にして、基板へのパーティクルの付着を
防止することができる。

【００１１】請求項５に記載の発明は、イオンビーム照
射領域及び基板供給部を有する真空チャンバと、該真空
チャンバ内において前記基板供給部から基板を出し入れ
する請求項１ないし４のいずれかに記載の基板搬送ロボ
ットとを有することを特徴とするイオン注入装置であ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態のイオン注入装置を説明する。図１は、イオ
ン注入装置の全体の構成を示す平面図であり、全体とし
て矩形の底面を有する真空チャンバ１０を有している。
図１において真空チャンバ１０の左側には、例えば、円
形断面のイオンビーム１２を水平方向に走査しつつ放出
するイオンビーム源（図示略）が配置されており、真空
チャンバ１０にはビーム通過窓１４が形成されて、これ
の内側にビーム照射領域１６が形成されている。真空チ
ャンバ１０内には、ビーム照射領域１６の両側に一対の
基板保持ロボット１８ａ，１８ｂが設けられ、照射領域
１６の後方には基板Ｗに当たらずに通過したイオンビー
ム１２を受けてその強度を測定するイオン電流検出器２
０が設けられている。

【００１３】基板保持ロボット１８ａ，１８ｂは、旋回
式多関節ロボットであり、２つの関節アーム２２ａ，２
２ｂを備えて先端が鉛直面内で移動可能な伸縮アーム２
２と、アーム２２ｂの先端に設けられた基板保持台２６
を有している。伸縮アーム２２及び基板保持台２６は、
全体が水平回動機構によって水平面内で旋回可能になっ
ており、基板受渡し位置３４で基板の受け渡しができる
ようになっている。

【００１４】真空チャンバ１０には、窓１４と対向する
壁部に、一対のロードロックチャンバ３６ａ，３６ｂが
それぞれゲートバルブ３８ａ，３８ｂを介して設けら
れ、これには多段の棚を有するカセット４０ａ，４０ｂ
が昇降可能に収容されるようになっている。各ロードロ
ックチャンバ３６ａ，３６ｂの前側には、左右一対の搬
送ロボット４２ａ，４２ｂが配置され、基板受渡し位置
３４にある基板保持台２６と各ロードロックチャンバ３
６ａ，３６ｂ内のカセット４０ａ，４０ｂとの間で基板
Ｗの搬送を行なうようになっている。

【００１５】真空チャンバの一側部には、基板を一時的
に収容するカセットを有するバッファチャンバ４４が設
けられている。また、これらの一対の搬送ロボット４２
ａ，４２ｂの間には、搬送ロボット間での基板Ｗの授受
を中継する中継台４６が設けられている。この中継台４
６は、図２に示すように、それぞれの端部に基板Ｗを保
持する保持ロッド４８が立設されたＴ字型の台本体５０
を有し、これは底板５４の下面に固定されたエアシリン
ダ５６の軸に支柱５２を介して接続されて昇降可能とな
っている。支柱５２と底板５４の隙間はベローズ５８に
より覆われている。

【００１６】搬送ロボット４２ａ，４２ｂは、互いに関
節部で連結されて水平面内で回動可能な２つのアーム６
０，６２と、その先端にやはり水平面内で揺動自在に設
けられたハンド６４とを備えている。このハンド６４
は、図３に示すように、全体がほぼ矩形の板状をなして
おり、基端側の肉厚部６６にはハンド６４をアーム６２
に取り付けるための取付穴６８が形成され、先端側の薄
肉の基板載置部７０は肉厚部６６との間で円弧状の境界
面７２を形成している。基板載置部７０の４つの角部に
は、基板Ｗの裏面に接してこれを支持する支持ピン７４
が設けられ、基板載置部７０の支持ピン７４よりさらに
先端側には基板載置面からの突出長さが支持ピン７４よ
り大きいガイドピン７６が設けられている。これは、基
板の縁部に接してこれを位置決めするためのものであ
る。

【００１７】そしてハンド６４には、図４に示すような
クランプ機構Ｃが設けられている。すなわち、境界面７
２の近傍には、境界面に交差する方向に延びる２つの長
穴７８がハンド６４を貫通して形成され、この長穴７８
にはそれぞれクランプピン８０が長穴７８に沿って移動
可能に設けられている。このクランプピン８０は、ハン
ド６４の裏面側に設けられた一対のクランプレバー８２
ａ，８２ｂの外端にそれぞれ取り付けられている。これ
らのクランプレバー８２ａ，８２ｂは、その中央部にお
いてハンド６４に設けられた支軸８４によって水平面内
で回動自在に支持されている。

【００１８】図４において右側に示す第１のクランプレ
バー８２ａの内端側とハンド６４の肉厚部６６の間には
該内端をハンド６４の基端側に付勢するばね８６が設け
られ、さらに、第１のクランプレバー８２ａの内端には
第２のクランプレバー８２ｂの内端部と係合して第２の
クランプレバー８２ｂをハンド６４の基端側に向けて押
す係合ピン８８が設けられている。ばね８６の付勢力に
よって２つのクランプレバー８２ａ，８２ｂの内端は連
動して基端側に付勢されるので、クランプレバー８２
ａ，８２ｂの外端はそれぞれハンド６４の先端側に付勢
され、この結果、クランプピン８０は基板載置部７０に
載置された基板Ｗの側面を先端側に押して基板をガイド
ピン７６に押しつけ、これをクランプする。ハンド６４
の肉厚部６６には第２のクランプレバー８２ｂの内端の
後退限度を決めるストッパピン９０が設けられている。

【００１９】第２のクランプレバー８２ｂの内端近傍に
は、ハンド６４の下側に突出する解除ピン９２が設けら
れている。この解除ピン９２は、ハンド６４が所定位置
に移動した時に、外部の所定位置に設けられたクランプ
解除部材に係合して押され、その結果、第２のクランプ
レバー８２ｂの内端をばね８６の付勢力に抗して先端側
に押してクランプを解除するためのものである。図５に
示すクランプ解除部材９４ａは、ロードロックチャンバ
３６ａ，３６ｂの入口部の所定高さに設けられており、
ハンド６４が前進するに従い解除ピン９２を押すように
テーパ面９５が形成されている。

【００２０】同図のクランプ解除部材９４ｂは、搬送ロ
ボット４２ａ，４２ｂと基板受渡し位置３４との間に設
けられ、クランプ解除部材９４ｃはバッファチャンバ４
４の入口に設けられている。なお、中継台４６に設けら
れたクランプ解除部材９４ｄは、チャンバの床面から延
びる支柱９６の先端に水平に延びるロッドの先端側に構
成され、他端側に設けたばね９８によってハンド６４の
前進方向と逆向きに付勢されている。このクランプ解除
部材９４ｄは、第２のクランプレバー８２ｂの先端に直
接接触してこれを開くように動作する。

【００２１】以上のように構成されたイオン注入装置に
おける基板Ｗの流れを説明する。ここでは、図１におい
て上側のロードロックチャンバ３６ｂに収容されたカセ
ット４０ｂから２つの基板保持ロボット１８ａ，１８ｂ
に交互に基板を供給して処理を行なう場合を説明する。

【００２２】まず、搬送ロボット４２ａ，４２ｂは、図
５に実線で示すように、ロードロックチャンバ３６ａ，
３６ｂのカセット４０ａ，４０ｂに収容された基板Ｗの
下側にハンド６４を進入させる。すると、ハンド６４の
前進に伴い、クランプ解除部材９４ａのテーパ面９５が
解除ピン９２を内側に押し、各クランプレバー８２ａ，
８２ｂ及びクランプピン８０を開く。その状態でカセッ
ト４０ｂを下降させて、基板Ｗをハンド６４の基板載置
部７０に移す。そして、ハンド６４を後退させると、ば
ね８６の付勢によりクランプレバー８２ａ，８２ｂ及び
クランプピン８０がクランプ位置に戻り、クランプピン
８０が基板Ｗの側面に接して基板Ｗをガイドピン７６と
の間でクランプする。

【００２３】基板Ｗをクランプして安定に保持した搬送
ロボット７２ｂは、アーム６０，６２を伸縮又は旋回さ
せ、図５において仮想線で示すように、基板Ｗを中継台
４６の上部に搬送する。ここで、先の場合と同様に、ハ
ンド６４の前進に伴ってクランプ解除部材９４ｄの先端
が解除ピン９２を内側に押し、各クランプレバー８２
ａ，８２ｂ及びクランプピン８０を開く。そこで、エア
シリンダ５６を動作させて中継台４６を上昇させて保持
ロッド４８で基板を持ち上げ、搬送ロボット４２ｂを後
退させる。

【００２４】中継台４６に保持された基板Ｗは、さらに
他方の搬送ロボット７２ａで保持されて受渡し位置３４
まで搬送され、ここで空の基板保持台２６を有する基板
保持ロボット１８ｂに渡され、照射位置１６においてイ
オン注入処理が行われる。この間に、搬送ロボット４２
ｂは、ロードロックチャンバ３６ｂから次の基板を取り
出し、中継台４６を介さずに直接に上側の基板保持ロボ
ット１８ａに搬送し、イオン注入処理を行なう。処理が
終わった基板Ｗは、バッファチャンバ４４を介して又は
直接にロードロックチャンバ３６ｂのカセットに戻され
る。

【００２５】このように、搬送用のハンド６４に基板Ｗ
を確実に固定するクランプ機構Ｃが設けられているの
で、ハンド６４を迅速に移動することができ、また、他
の部分との基板Ｗの受け渡しも確実に行われる。そし
て、ハンド自体にクランプを解除するための駆動機構を
搭載していないので、ハンド６４を軽量化することがで
き、アームの強度やアームの駆動装置の性能を低下させ
ることができる。また、この実施の形態では、基板載置
部７０において基板を４つの支持ピン７４で支持してい
るので、基板との接触によるパーティクルの発生が少な
く、それによる汚染も軽減することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ハンド部を駆動する搬送ロボット自体の駆動力を用
いてクランプ機構の開閉を行なうので、ハンド部自体に
解除のための駆動機構を設けることなく、簡単な構成で
基板のクランプ及びその解除を確実に行なって、搬送速
度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１つの実施の形態のイオン注入装置
を示す平面図である。

【図２】図１のII線に沿った断面図である。

【図３】搬送ロボットのハンドを示す図である。

【図４】搬送ロボットのハンドの裏面側のクランプ機構
を示す図である。

【図５】搬送ロボットが基板を搬送する過程を示す図で
ある。

【符号の説明】

１０ 真空チャンバ １２ イオンビーム １４ 窓 １６ ビーム照射領域 １８ａ，１８ｂ 基板保持ロボット ２６ 基板保持台 ４２ａ，４２ｂ 基板搬送ロボット ４６ 中継台 ６０，６２ 関節アーム ６４ ハンド ７０ 基板載置部 ７４ 支持ピン ７６ ガイドピン ７８ 長穴 ８０ クランプピン ８２ａ，８２ｂ クランプレバー ８６ ばね ９２ 解除ピン ９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄ 解除部材 Ｃ クランプ機構 Ｗ 基板

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を所定の搭載位置において搭載し、
   所定の荷下ろし位置において荷下ろしする基板搬送ロボ
   ットにおいて、 前記基板搬送ロボットは、関節アーム部と、該関節アー
   ム部の先端に取り付けられたハンド部とを備え、 該ハンド部には、基板を載置する基板載置部と、該基板
   載置部に載置された基板を弾性部材の弾性力によってク
   ランプするクランプ機構とを備え、 該クランプ機構は、前記搭載位置又は荷下ろし位置に設
   けられた解除部材によってクランプを解除可能に構成さ
   れていることを特徴とする基板搬送ロボット。
2. 【請求項２】 前記クランプ機構は、前記ハンド部の裏
   面側に設けられたクランプレバーと、該クランプレバー
   を付勢するばね部材と、該クランプレバーの先端から前
   記ハンド部を貫通して前記基板載置部に突出するクラン
   プピンと、前記クランプレバーに設けられて前記解除部
   材に係合する解除部とを有することを特徴とする請求項
   １に記載の基板搬送ロボット。
3. 【請求項３】 前記基板載置部には、前記基板の裏面を
   頂部で受ける複数の支持ピンが設けられていることを特
   徴とする請求項１に記載の基板搬送ロボット。
4. 【請求項４】 前記基板載置部には、前記基板の側面を
   案内するガイドピンが設けられていることを特徴とする
   請求項１に記載の基板搬送ロボット。
5. 【請求項５】 イオンビーム照射領域及び基板供給部を
   有する真空チャンバと、該真空チャンバ内において前記
   基板供給部から基板を出し入れする請求項１ないし４の
   いずれかに記載の基板搬送ロボットとを有することを特
   徴とするイオン注入装置。