WO1998024123A1 - Procede et appareil de transport de substrats en feuilles minces - Google Patents

Description

明 細 薄板状基体の搬送方法及び搬送装置 技術分野

本発明 は、 例 え ば半導体集積 回路、 液晶パ ネ ル、 太陽電 池パ ネ ル に 用 い ら れ る 薄板状基体 を、 搬送 ロ ボ ッ ト を 用 い て 工程 間 で 搬送す る 搬送方法及び搬送装置 に 関 す る。

本 明細書 は 曰 本国 への特許 出願 （ 特願平 8 — 3 1 5 1 9 3 号 ） に基づ く も の で あ り、 当 該 日 本 出願の記載 内容は本 明細書の一部 と し て 取 り 込 ま れ る も の と す る。 背景技術

半導体集積回路、 半導体 レ ーザな どの半 導体素子、 ァ ク テ ィ ブマ ト リ ク ス 型液晶 ネ ル、 太陽電池ノ、' ネ ル な どは、 表面 が高度 に 清浄化 さ れ た シ リ コ ン 基板、 ガ リ ウ ム ヒ 素基 板、 ガ ラ ス 基板な どの 上 に、 種々 の所定の 薄膜な ど を 順次 積層処理 し て 製造 さ れ る。 こ れ ら の 各部品 の製造 に は極め て 高 い精度 が要求 さ れ、 処理の施 さ れ る 基板、 す な わ ち 薄 板状基体の 表面 に 僅 かで も 不純物が付着、 吸着 し て い る と、 高品 質の 製品 の製造が 困難 に な る。 ま た、 薄板状基体は、 搬送 中 に、 あ る い は 各種の処理 を 経 る こ と に よ り 帯電す る こ と があ り、 そ の結果、 雰囲気 中 の 不純物 を 引 き 寄せ、 付 着 さ せや す レ、。

例 え ば、 不純物 と な る 水分が製造工程 中 の 半導体基板の 表面 に 吸着 し て い る と、 製造工程 に 障害が起 き て し ま う。 さ ら に、 こ の水分が 多 く、 そ の雰囲気 中 に 酸素 が存在 す る と、 基板表面 に 自 然酸化膜が形成さ れ、 そ の後の所定の薄 膜形成な ど が行 え な く な る。 ま た、 液晶パ ネ ル に使用 さ れ る 薄膜 ト ラ ン ジ ス タ （ T F T ) の製造工程 に お い て、 S i N X な どか ら な る 絶縁膜の表面 に水分が存在 し て い る と、 そ の 上 に ァ モ ノレ フ ァ ス シ リ コ ン （ a — S i ) 膜 を 均 一 の厚 さ に 精度良 く 形成で き な く な る。 ま た、 集積回路 （ I C ) の製造の ゲー ト 酸化膜工程で は、 n部 ま た は p部の表面 に 水分が存在 す る と、 S i 0 ₂ と S i の 界面 に S i O x 膜が 形成 さ れて し ま レ、、 M O S ト ラ ン ジ ス タ が ス イ ッ チ と し て 機能 し な く な る。 同様 に、 キ ャ パ シ 夕 の表面 に水分が存在 す る と、 そ の 界面 に S i 0 X 膜が形成 さ れて し ま レ、、 キ ヤ パ シ 夕 電極への チ ャ ー ジ がで き ず、 記憶素子 と し て 機能 し な く な る。

ま た、 配線工程で は、 タ ン グ ス テ ン （ W ) 膜 を 形成す る 前 に、 タ ン グ ス テ ン シ リ サ イ ド に よ る ス ノ、' イ ク 防止の た め に T i N膜 を 形成す る が、 基板上 に 水分が存在す る と、 T i N膜の密着性 が低下 す る な どの不具合 を 生 じ る。

さ ら に、 水以外の 不純物、 例 え ば メ タ ン 等の有機系 不純 物の存在下 で 熱処理等 を 行 う と、 基板 （ シ リ コ ン ） 表面で 炭素 と シ リ コ ン が反応 し て、 S i C 膜が形成 さ れて し ま い. デバ イ ス の 動作特性 に 不具合 を 生 じ る。

通常、 半 導体集積 回路 な どの 製造 に 用 い ら れ る 各種処理 装置 は、 微粒子 を 除去 し た ク リ ー ン ルー ム 内 に 配置 さ れ る, 半導体集積 回路 な ど は 多 く の処理工程 を 経て 製造さ れ る の で、 各工程作業 を施 す た め に、 あ る 処理装置か ら 次工程の 処理装置へ と 次 々 に ワ ー ク （ 薄板状基体） が搬送 さ れ る。 そ の た め、 こ の搬送時 に、 薄板状基体は ク リ ー ン ルー ム 内 の空気に 晒 さ れ る こ と に な る。

ク リ ー ン ル ー ム 内 は、 通常、 温度 2 0 〜 2 5 °C、 相対湿 度約 5 0 % に 保 た れ、 微粒子 は 除去 さ れて い る も の の、 ガ ス 状不純物 は多量 に 存在 す る。 そ の た め、 ク リ ー ン ル ー ム 空気 中 に 存在 す る 不純物 が、 薄板状基体の 表面 に 吸着 す る こ と に な る。 例 え ば、 水分は瞬時 に 薄板状基体の表面 に 吸 着 す る。 こ の水分の 吸着 を 防止 す る た め に、 ク リ ー ン ルー ム 内 全体の水分 を 除去す る こ と は実際上困難で あ る。

そ こ で、 処理装置 か ら 次の処理装置へ と 薄板状基体 を 搬 送す る 際に、 特殊な 搬送 ロ ボ ッ ト を利用 し て 不活性 ガ ス 雰 囲気下 で、 薄板状基体を 移送す る 搬送 シ ス テ ム が提案 さ れ て い る。

こ の場合の搬送 ロ ボ ッ ト は、 薄板状基体 を 不活性 ガ ス雰 囲気下で 収容 し 得 る 収納 ボ ッ ク ス （ 収納室） と、 移動の た めの搬送機構 と を 備 え て い る。 ま た、 各工程作業 を 実施す る 処理装置 に は、 不活性 ガス 雰囲気下 で 薄板状基体の 受 け 渡 し がで き る 搬送室 が付設 さ れて い る。

こ の搬送 シ ス テ ム で は、 搬送 ロ ボ ッ ト を 駆動す る こ と で、 収納 ボ ッ ク ス 内 に 不活性 ガス 雰囲気下 で 収納 し た 薄板状基 体 を、 あ る 工程の搬送室か ら 次の工程の搬送室 ま で搬送す る。 そ し て、 搬送室の前 に 搬送 ロ ボ ッ ト が到着 し た段階で、 搬送 ロ ボ ッ ト の収納 ボ ッ ク ス と 搬送室 と を 接続 し、 そ れそ れの ゲ一 ト を 開 口 さ せて、 収納ボ ッ ク ス と 搬送室 と の 間で 薄板状基体の 受 け渡 し を 行 う。 例 え ば、 収納ボ ッ ク ス か ら 搬送室に 薄板状基体 を 搬入 し た ら、 そ の薄板状基体を 搬送 室か ら 処理装置 に移動 し、 所定の処理 を 行 う。 処理が終了 し た ら、 薄板状基体 を 搬送室に 戻 し て、 再び収納 ボ ッ ク ス に戻 す。 そ し て、 ゲー ト を 閉 じ て、 送 ロ ボ ッ ト を 駆動す る こ と に よ り、 薄板状基体を 次工程へ と 搬送す る。

と こ ろ で、 搬送 ロ ボ ッ ト の収納 ボ ッ ク ス と 処理装置側の 搬送室 と の 間で 薄板状基体 を 受 け渡す場合、 収納 ボ ッ ク ス と 搬送室の各ゲー ト に 設 け た ゲー ト 弁 を 介 し て 行 う こ と に な る が、 ゲ ー ト 弁は そ の前面 に、 構造上避 け ら れな い 凹部 を 有 し て い る。 そ の た め、 こ の 凹部 に ク リ ー ンルー ム 内 の 空気が溜 ま り、 そ の結果、 薄板状基体の搬入及び搬出 の際 に、 同時 に そ の 凹部 に 溜 ま っ た 空気が、 搬送室や収納 ボ ッ ク ス 内 に 混入 し て し ま う と い う 問題が あ る。 し た が っ て、 た と え 収納 ボ ッ ク ス 内、 搬送室 内、 処理装置 内 を、 微粒子 や水分、 ガ ス 状不純物等の ほ と ん どな い高清浄な雰囲気に 保持 し た と し て も、 薄板状基体の搬入、 搬 出の際 に、 前記 の僅 か な 空気の混入 が避 け ら れ ず、 薄板状基体に施す 各処 理 に 悪影響 を 及 ぼす おそ れ があ っ た。

ま た、 収納 ボ ッ ク ス に 薄板状基体 を 収納 し て 薄板状基体 を 次工程 に 搬送す る 際 に、 収納 ボ ッ ク ス 内 を 高清浄な雰囲 気に 保持 す る た め に、 搬送 ロ ボ ッ ト に は高純度不活性 ガス を 充填 し た 容器 （ 充填容器） を 保持 さ せ て い る。 そ し て、 収納 ボ ッ ク ス 内 の 不純物 を 監視 し て い な か つ た た め、 こ の 充填容器か ら 常 に 必要量以上の ガス の流量で通気 し て い た ₍ そ の結果、 充填容器が大型化 し、 搬送 ロ ボ ッ ト 自 身が大 き く な る と い う 問題が あ っ た。 充填容器の 小型化の た め に、 ガ ス 流量 を 低下 さ せ る と 高清浄雰囲気が保持 し難 く な る と い う 問題 も 生 じ て い た。 発明 の開示

本発 明 は、 収納ボ ッ ク ス を 備 え た 搬送 ロ ボ ッ ト に よ っ て 薄板状基体 を あ る 工程 か ら 次工程へ搬送す る 場合 に、 ゲー ト 弁 の前面 の 凹部 に 溜 ま る 空気の混入 を 防止す る こ と がで き る 搬送方 法及び搬送装置 を 提供す る こ と を 目 的 と す る。

本発明 の 薄板状基体の搬送方法は、 不活性 ガ ス 雰囲気下 で 薄板状基体 を 収納 し得 る 収納室 を 備 え た 搬送 ロ ボ ッ ト を 用 い て、 処理装置 を 付設 し且つ 不活性 ガ ス 雰囲気 に保持 さ れ る 搬送室相 互 間で 薄板状基体 を 搬送す る 方法 に お い て、 前記搬送 ロ ボ ッ ト の収納室 と 処理装置側 の搬送室間で の薄 扳状基体の搬入 出時 に、 収納室 と 搬送室 と の 間 に 接続室 を 配置 し、 該接続室 を 減圧状態 に し て 内部 に 不活性 ガス を 導 入 し た後で、 収納室 と 搬送室の ゲー ト を 開 口 し て、 薄板状 基体の搬入 出 を 行 う こ と を 特徴 と し て い る。

こ の薄板状基体の搬送方法 に お い て、 前記不活性 ガ ス を 半導体 レ ーザ検出器に て 測定 し、 そ の結果 か ら 前記各々 の 室の 不純物存在比 を 算 出 し、 そ の デ一 夕 に 基づ い て、 各室 への 不活性 ガ ス 導入流量及び薄板状基体の搬入出動作 を 制 御 す る こ と が望 ま し い。

さ ら に、 本発 明 に よ る 薄板状基体の搬送方法 に お い て、 前記収納室、 搬送室、 接続室の 各体積 を V i 〔 c m ³ ) . V ₂ 〔 c m ^:i 〕 、 V 3 〔 c m ³ 〕 と し、 前記各室内 の 不純物 存在比 を ァ i 、 ァ ₂ 、 ァ ₃と し、 前記薄板状基体の全表面 積 を S 〔 c m ² 〕 と し た 場合、

2. 7 X 1 0 ¹⁹ C molecules / c m 〕

X ( V 1 X 7 1 + V 2 X ァ 2 + V 3 X ァ 3 )

≤ 1 0 ¹³ C molecules / c m ² 〕 x S

を 満足 し て い る 時 に、 前記薄板状基体 を 前記収納室 と 前記 搬送室 と の 間 で 搬入 出 す る 構成 と す る の が望 ま し い。

上記本発 明の薄板状基体の搬送方法 に お い て、 前記不活 性 ガ ス に 代 え て、 不活性 ガ ス と 酸素 ガ ス と の混合 ガス を 用 い る こ と も 可會 で あ る。

ま た 本発 明 の 薄板状基体の搬送装置 は、 薄板状基体の処 理装置 に 気密な搬送室 を 付設 し、 該搬送室 に 外部 と の 間で 薄板状基体 を 搬入 出 す る 搬入 出 口 を 設 け、 こ の搬入 出 口 に 該搬入 出 口 を 気密 に 遮蔽 す る ゲー ト 弁 を 設 け、 一方、 前記 搬送室間 を 移動 し得 る 搬送 ロ ボ ッ ト に、 薄板状基体 を 収納 す る 気密な 収納室 を 設け、 該収納室 に 外部 と の間 で 薄板状 基体 を 搬入 出 す る 搬入 出 口 を 設 け、 こ の搬入 出 口 に 該搬入 出 口 を 気密 に 遮蔽す る ゲ ー ト 弁 を 設 け、 収納室 と 搬送室 を 接続 し た状態で ゲー ト 弁 を 開 く こ と に よ り、 薄板状基体 を 搬入 出 す る 薄板状基体の搬送装置 に お い て、 前記収納室 と 搬送室 と の 間 に 介在 さ れ る 気密 な接続室 を 設け、 前記収納 室、 搬送室、 接続室の そ れそれ に、 不活性 ガ ス を 通気す る た め の ガス 導入 口 及 び排気 口、 通気 を 減圧 下 で 行 う た めの 真空排気手段 を 設 け た こ と を 特徴 と す る 薄板状基体の搬送 装置 で あ る。

こ の搬送装置 に お い て、 前記各室の 不純物濃度 を 測定す る 半 導体 レ ーザ検出器 と、 前記不純物濃度 か ら 各室の 不純 物存在比 を 算 出 し、 そ の算 出結果 に 基づ い て 収納室 と 搬送 室 と の 間 で の薄板状基体の搬入 出 を 制御す る 制御手段 と を 備 え た 構成 と す る の が望 ま し い。

こ れ ら の 薄板状基体の搬送装置 に お い て、 前記不活性 ガ ス に 代え て、 不活性 ガ ス と 酸素 ガス と の混合ガ ス を用 い る こ と も 可能で あ る。 図面 の簡単 な説明

図 1 は本発 明 の実施形態の概略平面 図で あ る。

図 2 は 本発 明 の実施形態 に お け る 搬送 ロ ボ ッ ト の外観斜 視図 で あ る。

図 3 は本発明 の実施形態 に お け る ゲー ト 弁の要部断面図 で、 （ a ) は閉鎖時 の状態、 （ b ) は開放時の状態 を 示 す 図 で あ る。

図 4 は 図 1 の要部 の拡大図 で あ る。 発明 を 実施 す る た め の最良の形態

以下、 本発 明 の実施形態 を 図 面 に基づ い て 説明 す る。 ま ず、 本発 明 の搬送装置の概要 に つ い て 説明す る。 こ の 搬送装置 は、 製造過程 に お い て 幾つ も の処理 が施 さ れ る 薄 板状基体 を、 搬送 ロ ボ ッ ト を 用 い て 搬送す る も の で あ る。 図 1 は、 搬送 ロ ボ ッ ト 3 0 を、 処理装置 1 に付設 し た 搬送 室 2 に接続 し た 状態 を 示 す概略平面図、 図 2 は搬送 ロ ボ ッ ト の外観図 で あ る。

こ の搬送装置で は、 薄板状基体 S の処理装置 1 に、 気密 な搬送室 2 を 付設 し て い る。 こ の例 で は、 搬送室 2 に は、 2 つ の処理装置 1 が そ れ それゲ一 ト 弁 1 a を 介 し て 接続さ れて い る。 処理装置 1 は、 薄板状基体 S に所定の処理 を施 す も の で あ り、 例 え ば薄膜形成工程 で 使用 さ れ る C V D 装 置や真空蒸着装置、 不純物 ド ー ピ ン グ工程で使用 さ れ る 拡 散炉、 エ ッ チ ン グ工程て 使用 さ れ る プラ ズ マ エ ッ チ ン グ装 置な どの多 く の基板処理装置が そ れ に 該 当 す る。 搬送室 2 に は移送ハ ン ド 5 が設け ら れて お り の移送ハ ン ド 5 に よ っ て、 収納ボ ッ ク ス 3 と 搬送室 2 間及び搬送室 2 と 処理 装置 1 間 に お い て 薄板状基体 S の取 り 入れや取 り 出 し が行 え る よ う に な っ て い る。

搬送室 2 に は、 外部 と の 間 で 薄板状基体 S を 搬入 出 す る 搬入 出 口 2 a が設け ら れ、 こ の搬入 出 口 2 a に は、 該搬入 出 口 2 a を 気密 に 遮蔽 し得 る ゲー ト 弁 G V 2 が設 け ら れて い る。 ま た、 の ゲー ト 弁 G V 2 の外側 に は、 内部空間 に よ っ て 接続室 4 を構成す る接続管 4 a が接合 さ れて い る。 接続管 4 a は、 図 4 に 示 す よ う に、 端の フ ラ ン ジ 4 b に よ っ て 搬送室 2 側 に 取 り 付 け ら れて お り、 他端の フ ラ ン ジ 4 b に、 搬送 ロ ボ ッ ト 3 0 側の ゲー ト 弁 G V 1 (後述 ） の 前端面 を 気密 に接続で き る よ う に な っ て い る。

一方、 搬送 ロ ボ ッ ト 3 0 は、 複数の搬送室 2 間 を 自 由 に 移動 し得 る も の で、 可搬型の薄板状基体収納ボ ッ ク ス （収 納室 ） 3 を 具備 し て い る。 こ の搬送 ロ ボ ッ ト 3 0 は、 図 2 に 示 す よ う に、 無発麈 シ ー ト 3 6 を 敷 い た 床上の マ グ ネ ッ ト レ 一ル 3 1 に 沿 っ て 誘導さ れ、 モ 一 夕 3 3 を 駆動す る こ と に よ り 自 走す る。 収納 ボ ッ ク ス 3 は気密保持が可能 な も の で あ り、 そ の前面 に は、 収納室 3 の 内部 と 外部 と の 間 で 薄板状基体 S を 搬入 出 す る 搬入 出 口 3 a が設け ら れ、 こ の 搬入 出 口 3 a に は搬入 出 口 3 a を 気密 に 遮蔽す る ゲー ト 弁 G V 1 が設 け ら れて い る。

ゲ ー ト 弁 G V 1、 G V 2 は、 図 3 ( a ) 、 （ b ) に 閉鎖 時及 び開放時 を 示 す よ う に、 搬入 出 口 2 a、 3 a を 確保 し た 適 当 な板厚の ケ ー シ ン グ 8 a に、 ス ラ イ ド 自 在 に ゲー ト 板 8 c を 設 け、 ゲー ト 板 8 c を 駆動機構 8 b に よ っ て 動作 さ せ る こ と に よ り、 前記搬入 出 口 2 a、 3 a を 開閉 し得 る も の で あ り、 ゲー ト 板 8 c を 閉 じ た 状態で 図 3 ( a ) に 示 す よ う に、 ゲ一 ト 板 8 c の前面側 に 凹部 8 d が形成さ れて い る。

ま た、 図 1 に 示 す よ う に、 前記搬送 ロ ボ ッ ト 3 0 の収納 ボ ッ ク ス 3 に は、 不活性 ガス に よ っ て 収納 ボ ッ ク ス 3 の 内 部 を 通気 （ パ ー ジ ） す る た めの ガ ス 導入 口 1 1 及び排気 口 2 1 が設 け ら れて い る。 ガ ス 導入 口 1 1 に は バル ブ V 1 が 設け ら れて お り、 ガ ス 導入 口 1 1 を ガ ス 供給源 に接続 し た 状態で こ の バル ブ V 1 を 開 く こ と に よ り、 不活性 ガ ス を 収 納ボ ッ ク ス 3 内 に 導入で き る よ う に な っ て レ、 る。

さ ら に、 搬送室 2 及び接続室 4 に も、 そ れそれ個別 に、 高清浄な雰囲 気 を 形成す る た め、 不活性 ガ ス を 通気さ せ る ガス 導入 口 1 2、 1 3 お よ び排 出 口 2 2、 2 3 が設け ら れ て い る。 各 ガス 導入 口 1 2、 1 3 に は、 ノ ノレ ブ V 2、 V 3 が設 け ら れ て お り、 ガ ス 導入 口 1 2、 1 3 を ガス 供給源に 接続 し た状態で こ れ ら の バル ブ V 2、 V 3 を 開 く こ と に よ り、 不活性 ガス を 搬送室 2、 接続室 4 に個別 に 導入で き る よ う に な つ て い る。 な お、 そ れ それの ガス 導入 口 のバル ブ V I， V 2 , V 3 の 上流 に は、 そ れ ぞれ流量制御機器 C 1 C 2， C 3 が設 け ら れて い る。

各 ガ ス 排 出 口 2 1、 2 2、 2 3 は真 空排気手段 （ 一部 を 真空 ポ ン プ 2 5 と し て 図 示 ） に 接続さ れ、 各室の排気 ラ イ ン に は、 不純物 を 測 定す る 不純物測 定手段、 例 え ば半導体 レ ーザ検出器 K l、 Κ 2、 Κ 3 が設 け ら れて い る。 ま た、 半導体 レ ーザ検出器 Κ 1、 Κ 2、 Κ 3 の測 定結果 に応 じ て、 各ゲー ト 弁 G V 1、 G V 2、 各 ガ ス 導入 口 の流量制御機器 C 1 , C 2， C 3 や移送ハ ン ド 5 の動作制御 を 行 う べ く、 制御手段 1 0 が設 け ら れて い る。 排気 ラ イ ン に、 半導体 レ —ザ検出器 （ 不純物測定手段 ） を 設 け た オ ン ラ イ ン計測 の 他、 各室 に 窓部 を 設 け、 こ の 窓部 を 介 し て レ ーザ発振器、 発振器か ら の レ ーザ光 を 受光 す る 受光器を 設ければ、 そ の 場計測 （ i n - s i t u計測 ） を 行 う こ と も で き る。

こ こ で 導入 す る 不活性 ガ ス は、 薄板状基体 S と 反応せず 且つ微粒子 や水分の 除去 さ れ た ガ ス で あ っ て、 こ の不活性 ガ ス と し て は、 例 え ば、 窒素 ガ ス、 ァ ル ゴ ン ガス、 へ リ ウ ム ガ ス 等 を 利用 す る こ と がで き る。 ま た、 万 が一搬送 ロ ボ ッ ト ゃ処理装置等 が破損 し、 ク リ ー ン ルー ム 内 に 大量の不 活性 ガ ス が流出 し て し ま う 場合 に そ な え て、 安全対策 と し て あ ら か じ めパ ー ジ ガ ス に、 酸素 ガ ス を 添加 し た 不活性 ガ ス を 使用 す る こ と も で き る。 そ の 際 に 添加 す る 酸素 ガ ス は. 微粒子、 水分、 ガ ス 状不純物 を 除去 し た も の を 使用 す る。 な お、 上記混合ガ ス 中 の酸素濃度 は、 1 8 %未満 の場合ク リ ー ン ルー ム 内 に 酸素濃度の低 い ガ ス が大量 に 流れ る お そ れ が あ り、 ま た 酸素 濃度 が 2 2 % 以上 の ガ ス が ク リ ー ンル — ム 内 に 流れ た 場合、 わ ず か な 静電気力 に よ っ て 発火 す る お そ れ があ る こ と な どか ら、 混合ガ ス 中 の酸素濃度は 1 8 容量 ％ か ら 2 2 容量 ％ と す る こ と が望 ま し い。

半導体 レ ーザ検出器 K 1、 K 2、 K 3 は赤外領域に 発振 波長 を 持つ レ ーザ光 を 発振す る 発振器 と、 そ の発振 さ れ た レ ーザ光 を 受光 し、 受光 し た レ ーザ光 の吸収ス ぺ ク ト ル を 測定 す る 受 光器 と を 少 な く と も 具備 し て 構成 さ れて い る。

発振器 ま た は 受光器は、 後述 す る 波長の レ ーザ光 を 発振 し、 ま た は 受光 す る も の で あ れ ば、 限定 さ れ る も の で は な い が、 発振器 と し て は、 波長可変 レ ーザで あ っ て、 I n G a A s P 系 の D F B ( Distributed Feedback) 半導体 レ 一 ザが好適で あ る。 D F B 半導体 レ ーザ は回 折格子 が電流注 入領域内 に あ り、 ま た 単一モ ー ド 発振で あ る た め、 モ ノ ク ロ メ 一 夕 等の分光器 を 必要 と せ ず、 光量の損失 も 小 さ く、 ま た 装置の 小型化 を 図れ る。

同様 に、 単一モ ー ド 発振で 回折格子 が電流注入領域外 に あ る D B R ( Distributed Bragg Ref lection) も 好適で あ る。

受 光器 と し て は、 使用 す る 発振器の レ ーザ光の波長 に感 度 を 有 す る 光検出器で あ っ て、 例 え ば、 G e や I n G a A s 等 で構成 さ れ る 固体素子光検出器が好適で あ る。 こ の よ う な 半導体 レ ーザ検出器 に よ る 測定で あ る と、 収納 ボ ッ ク ス、 接続室、 搬送室の各室か ら の排気 ラ イ ン、 も し く は各 室 に 半導体 レ ーザ光 の透過す る 窓部 を 設け、 そ の 窓部 に 発 振器や受光器 を 設け る こ と に よ っ て、 各室 内 の雰囲気 中の 不純物の測 定が 可能 と な り、 微量の 不純物の検出 （ 0. 1 p p m レ ベル ） が可能 と な る。 ま た 発振波長の調整 も 容易 で あ る。 ま た、 瞬時 に 不純物の 濃度 を 検出 す る こ と が で き る の で、 不純物 デー タ を フ ィ ー ド バ ッ ク さ せて 活用 す る の に 好適で あ る。

前記不純物 と し て H ₂0 を 検出 す る も の で あ れば、 発振 波長 を 1. 3 5 〜 1. 4 2 〃 m と すれ ば よ い。 同様に、

C 0 に 対 し て は 1. 4 3 〜 ： L . 4 6 〃 m

C H 4 に 対 し て は 1 2 9 1. 5 0 m

S i H 4 に 対 し て は 1 1 9 2 0 j ui

H F に 対 し て は 1. 2 5 〜 ： L . 3 5 m、

H B r に 対 し て は 1. 3 4 〜 1. 3 7 〃 m、 0 ₂ に対 し て は 0. 7 5 〜 0. 7 8 / m

と すれば よ い。 さ ら に、 発振器か ら の 発振波長 を 0. 7 5 〜 2 〃 mの 範囲 で掃引 すれば、 こ れ ら ガス 状不純物で あ る H ₂ 、 C 0 ₂ 、 C H 4 , S i H 4 , H F、 H B r、 〇 ₂ 等 を 同時 に 測定す る こ と が可會 έ と な る。

半導体 レ 一ザ を 用 い た 不純物の 定量は、 種 々 の 公知 の手 段 を 応用 すれば よ く、 例 え ば特開平 5 — 9 9 8 4 5 号公報 に 記載 さ れ て レ、 る 方 法 な ど を 適用 で き る。 簡易 に は、 測定 し た 吸収ス ペ ク ト ル か ら、 収納 ボ ッ ク ス 3、 接続室 4、 搬 送室 2 内 の 不活性 ガ ス の 吸収ス ぺ ク ト ル を 差 し 引 き、 不純 物 に 係 る 吸収 ピ ー ク を 確定、 同定 し、 な る べ く 近傍に 妨害 ピー ク が な い 吸収 ピ ー ク を 選択 し て、 そ の 吸収強度 か ら 不 純物の定量 を 行 え ば よ い。 ま た、 波長の掃引 は、 発振器へ の注入電流あ る い は発振器の温度 を 変 え る こ と に よ っ て 容 易 に 行 う こ と が で き る。

以上の よ う に、 各室内 の圧力 が大気圧以 下 の場合、 特 に 有効 な 半導体 レ ーザ検出器 を 用 い た 不純物測定手段に つ い て 説明 し た が、 各室 内 の圧力 が大気圧 を越 え る 場合、 ガス ク ロ マ ト グ ラ フ を 各室の ガス 排 出 口 に 接続 し て 設 けれ ば、 ガ ス 中 の水分な どの 不純物 を 簡 易 的 に かつ 安価 に 計測 す る こ と がで き る。

次 に 本発 明 の搬送方法 を 前記搬送装置の作用 と と も に説 明 す る。

収納ボ ッ ク ス 3 内 に 薄板状基体 S を 収納 し た搬送 ロ ボ ッ ト 3 0 を、 あ る 工程 に 搬送 し た 場合、 収納ボ ッ ク ス 3 を接 続室 4 を 介 し て 搬送室 2 に 接続 す る。 そ う す る と、 制御手 段 1 0 の指令に よ っ て、 接続室 4 が減圧状態 に さ れ た 上で、 不活性 ガ ス が通気さ れ、 そ れ と 同時 に、 収納ボ ッ ク ス 3、 接続室 4、 搬送室 2 内 の 不純物濃度が半導体 レ ーザ検出器 K 1、 K 2、 K 3 に よ っ て 測定 さ れ る。 そ し て、 制御手段 1 0 に て 前記不純物濃度 か ら 各室の 不純物存在比 が算 出 さ れ、 そ の デー タ を も と に、 導入 さ れ る パー ジ ガス （ 不活性 ガ ス ） の流量が制御 さ れ る。 ま た、 そ れ と 共に、 不純物存 在比 が所定値 に な っ た 時 に、 ゲ ー ト 弁 G V 1、 G V 2 が開 かれて、 接続室 4 を 介 し て 収納 ボ ッ ク ス 3 と 搬送室 2 間で、 薄板状基体 S の搬入 · 搬 出 が行 われ る。

と こ ろ で、 収納ボ ッ ク ス 3 内 の不純物存在比が高 く な る と、 搬送 ロ ボ ッ ト 3 0 に よ る 次工程への移動 中 に、 収納ボ ッ ク ス 3 内 で 薄板状基体 S の表面の不純物量が増大 し て し ま う。 ま た、 搬送室 2 内 の 不純物存在比が高 く な る と、 処 理 し た 薄板状基体 S の表面 に 多 量の 不純物が吸着 し て し ま い、 歩留 ま り の低下 や次工程で の悪影響 を 招 く お そ れ があ る。 そ の た め、 常 に、 収納ボ ッ ク ス 3 及び搬送室 2 の各室 の 不純物の存在比が規定値以下 と な る よ う に、 パ ー ジ ガス の流量が制御 さ れ る。

上記の よ う に、 接続室 4 を 介 し て 収納ボ ッ ク ス 3 と 搬送 室 2 を接続 し、 接続室 4 内 を ガ ス ノ、'一 ジ し た 状態で、 薄板 状基体 S の搬入 出 を 行 う こ と に よ り、 収納 ボ ッ ク ス 3 及び 搬送室 2 の ゲー ト 弁 G V 1、 G V 2 の 凹部 8 d ( 図 3 参照） に溜 ま っ て い た ク リ ー ン ルー ム 内 の空気が、 薄板状基体 S の搬入 出時 に 伴 っ て 搬送室 2 内 へ混入 し な い よ う に な る。 し た が っ て、 薄板状基体 S の搬入 と 同 時 に 混入 す る 不純物 に よ る 悪影響 を 回避 す る こ と が で き る。

特 に、 半導体 レ ーザ検 出器 K 1、 K 2、 K 3 で 得 ら れ た 不純物デ一 夕 に よ っ て 各室 2、 3、 4 内 の パ ー ジ ガ ス の流 量 を 制御 し、 規定値以 内 の 不純物の存在比 と な っ た段階で、 ゲー ト 弁 G V 1、 G V 2 を 開 き、 同時 に移送ハ ン ド 5、 6 に よ る 薄板状基体 S の搬入 出 を 実行 す る の で、 常 に 高清浄 な雰囲気下 で 薄板状基体 S を 移送す る こ と がで き る。

そ し て、 不純物デー タ に よ っ て 各室 2 , 3， 4 内 の パ一 ジ ガ ス の流量 を 制御 し て い る の で、 必要 な 量 だ け の ガ ス を 各室 内 へ導入で き、 特 に 搬送 ロ ボ ッ ト に 保持 さ れて い る ノ、 ° ー ジ ガ ス （ 不活性 ガ ス ま た は 不活性 ガ ス と 酸素 ガ ス の混合 ガ ス ） が充填 さ れて い る 容器を 小型化 す る こ と が で き る よ う に な る。

具体的 に は、 不純物が水分 ま た は有機炭素 の場合、 次の 段階で 搬入 出 を 実行 す る。

収納ボ ッ ク ス 3 の体積 を V ！ 〔 c m ³ 〕 、 搬送室 2 の体 積 を V ₂ 〔 c m ³ 〕 、 接続室 4 の体積 を V ₃ 〔 c m ³ 〕 、 収納 ボ ッ ク ス 3 内 の 不純物存在比 を "X i 、 搬送室 2 内 の不 純物存在比 を ァ ₂ 、 接続室 4 内 の 不純物存在比 ァ ₃ 、 収納 ボ ッ ク ス 3 あ る い は搬送室 2 に 収納 し て い る 薄板状基体 S の全表面積 を S 〔 c m ² 〕 と し た 場合、

2. 7 X 1 0 ¹⁹ 〔 molecules / c m ³ 〕

x ( V i x r i + V 2 X γ -ι + V a x ァ 3 )

≤ 1 0 ¹³ C molecules / c m ² 〕 x S ( 式 a ) を 満足 し た 時 に、 ゲ ー ト 弁 G V 1 を 開 き、 移送ハ ン ド 5 に よ っ て 収納 ボ ッ ク ス 3 か ら 搬送室 2 内 へ薄板状基体 S を 搬 入 す る。

こ の よ う に、 搬送系 内 の 不純物吸着量 を 1 0 ^{1 3} X S 以下. 好 ま し く は 1 0 X S と すれ ば、 薄板状基体の表面の 不純 物吸着 を 単分子層 吸着以下 に す る こ と がで き る。 単分子層 吸着で あ れ ば、 不純物が水分の場合、 水分子の周 り に は ガ ス 分子 し か存在 し な い の で、 酸素存在下で も 自 然酸化膜は 形成 さ れ な い。 ま た、 有機汚染物 （ 有機炭素物 ） の場 合 も、 単分子層 吸着で あ れ ば、 わ ず か な エ ネ ル ギ ーで 除去す る こ と が可能 と な る。

そ し て、 上記 （ 式 a ) を 満足 し て 搬送室 2 内へ搬入 さ れ た 薄板状基体 S は、 所定の処理装置 1 へ移送ハ ン ド 5 に よ り 取 り 入れ ら れ、 処理装置 1 に よ っ て 所定の処理 を施 さ れ る。 所定の処理 が終 了 し た 後、 薄板状基体 S は、 移送ハ ン ド 5 に よ り 搬送室 2 か ら 収納ボ ッ ク ス 3 へ再び移送 さ れ、 搬送 ロ ボ ッ ト 3 0 を 駆動 す る こ と で、 次工程へ と 搬送 さ れ る。 [実施例 ]

本発 明の搬送装置 を 用 い て 薄板状基体 s の搬送 を 行 い、 薄板状基体 s の表面の 自 然酸化膜の有無及び有機汚染物 を 測定 し た。

但 し、 条件は以下 の通 り で あ る。

( 1 ) 体積 ： 収納ボ ッ ク ス 2. 5 3 X 1 0 ⁴ c m ³

搬送室 6. 1 2 X 1 0 ⁴ c m ³ 接続室 0 7 0 x 1 0 c m

( 2 ) 薄板状基体 ： 抵抗値 ：

2 〜 4 Ω · c mの η ( 1 0 0 ) 型 シ リ コ ン 基板

表面積 ： 1. 4 1 X 1 0 ³ 〔 0 111 ² /枚〕 2 5 〔枚〕

= 3. 5 3 X 1 0 ⁴ 〔 c m ² 〕 半導体 レ ーザ検出器 K 1、 K 2、 K 3 に よ る 測定結果か ら、 次の 不純物存在比の結果 が得 ら れ た。

( 3 ) 不純物存在比

水分 有機汚染物 収納 ボ ッ ク ス 4 0 2 x 1 0 搬送室 3 x 1 0 2 X 0 接続室 3 x 1 0 1. 2 x 1 0 こ の条件で 薄板状基体 S を 収納ボ ッ ク ス 3 か ら 搬送室 2 へ搬送す る 搬送実験 を 行 い、 収納ボ ッ ク ス 3 に返還 さ れ た 薄板状基体 S の 表面 の 自 然酸化膜、 有機汚染物の付着 を、 X線光電子分光分析装置 お よ び F T — I R ( フ ー リ エ 変換 型赤外分光計） に て 測定 し た と こ ろ、 両者 と も 確認さ れな か た。 産業上の利 用 可能性

以 上説明 し た よ う に、 本発 明 に よ れ ば、 搬送 ロ ボ ッ 卜 の 収納室 と 処理装置側 の搬送室 と を接続室 を 介 し て 接続 し、 接続室内 を ガス パー ジ し た 状態で、 薄板状基体の搬入 出 を 行 う よ う に し た ので、 収納ボ ッ ク ス 及び搬送室の ゲ一 ト 弁 の 凹部 に 溜 ま っ て い た ク リ ー ン ルー ム 内 の 空気が、 薄板状 基体の搬入 出 に 伴 っ て 搬送室内 へ混入 し な い よ う に な る。 し た が っ て、 薄板状基体の搬入 と 同 時 に 混入 す る 不純物 に よ る 悪影響 を 防 ぐ こ と が で き る。

ま た、 不純物デー タ に よ っ て 収納室、 搬送室、 接続室内 の パ ー ジ ガ ス の流量 を 制御 し て い る の で、 必要な 量 だ けの ガ ス を 各室 内 へ導入で き、 特 に、 搬送 ロ ボ ッ ト に 保持 さ れ て レ、 る パー ジ ガ ス を 充填 し た 容器を 小型化 す る こ と が で き る。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 不活性 ガ ス 雰囲気下 で 薄板状基体 を 収納 し得 る 収納室 を 備 え た 搬送 ロ ボ ッ ト を 用 い て、 処理装置 を 付設 し且つ 不 活性 ガ ス 雰 囲気 に 保持 さ れ る 搬送室相 互間 で 薄板状基体 を 搬送 す る 方法 に お い て、

前記搬送 ロ ボ ッ 卜 の収納室 と 処理装置側 の搬送室間 で の 薄板状基体の搬入 出 時 に、 収納室 と 搬送室 と の 間 に接続室 を 配置 し、 該接続室 を 減圧状態 に し て 内部 に 不活性 ガ ス を 導入 し た後で、 収納室 と 搬送室の ゲー ト を 開 口 し て、 薄板 状基体の搬入 出 を 行 う こ と を 特徴 と す る 薄板状基体の搬送 方法。

2 . 前記不活性 ガス を 半導体 レ ーザ検出器に て 測定 し、 そ の結果 か ら 前記各々 の室の 不純物存在比 を 算 出 し、 そ のデ 一 夕 に基づ い て、 各室への 不活性 ガス 導入流量及び薄板状 基体の搬入 出動作 を 制御 す る こ と を 特徴 と す る 請求の範囲 第 1 項記載の薄板状基体の搬送方法。

3 . 前記収納室、 搬送室、 接続室の各体積を V 〔 c m ³ 〕 、 V 2 C c m ³ 〕 、 V 3 C c m ³ 〕 と し、 前記各室内 の不純物 存在比 を ァ 、 ァ 2 、 ァ 3と し、 前記薄板状基体の全表面 積 を S 〔 c m ² 〕 と し た 場合、

2. 7 x 1 0 ^{1 9} ( molecules / c m ³ )

X ( V 1 X 7 1 + V 2 X 7 2 十 V ₃ X 7 3 )

≤ 1 0 ¹³ C molecules / c m ² 〕 x S

を 満足 し て い る 時 に、 前記薄板状基体 を 前記収納室 と 前記 搬送室 と の 間で 搬入 出 す る こ と を 特徴 と す る 請求の範 囲第 1 項 ま た は第 2 項記載の 薄板状基体の搬送方法。

4. 請求の 範囲第 1 項か ら 第 3 項の い ずれ か 1 項記載 の薄 板状基体の搬送方法 に お い て、 前記不活性 ガ ス に代え て、 不活性 ガ ス と 酸素 ガ ス と の混合 ガ ス を 用 い る こ と を 特徴 と す る 薄板状基体の搬送方法。

5. 薄板状基体の処理装置 に 気密 な搬送室 を付設 し、 該 搬送室 に 外部 と の 間 で 薄板状基体 を 搬入 出 す る 搬入 出 口 を 設け、 こ の搬入 出 口 に 該搬入 出 口 を 気密 に 遮蔽す る ゲ 一 ト 弁 を 設け、 一方、 前記搬送室間 を 移動 し得 る 搬送 ロ ボ ッ ト に、 薄板状基体 を 収納す る 気密 な収納室 を 設け、 該収納室 に 外部 と の 間 で 薄板状基体 を 搬入 出 す る 搬入 出 口 を 設 け、 こ の搬入 出 口 に 該搬入 出 口 を 気密 に 遮蔽す る ゲ一 ト 弁 を 設 け、 収納室 と 搬送室 を 接続 し た 状態で ゲ一 ト 弁 を 開 く こ と に よ り、 薄板状基体 を 搬入 出 す る 薄板状基体の搬送装置 に お い て、

前記収納室 と 搬送室 と の 間 に 介在 さ れ る 気密な接続室 を 設け、

前記収納室、 搬送室、 接続室の そ れ ぞれ に、 不活性 ガス を 通気す る た め の ガ ス 導入 口 及び排気 口、 通気 を 減圧 下で 行 う た めの 真空排気手段 を 設 け た こ と を 特徴 と す る 薄板状 基体の搬送装置。

6 . 前記各室の 不純物濃度 を 測定す る 半導体 レ ーザ検出器 と、 前記不純物濃度 か ら 各室の 不純物存在比 を 算 出 し、 そ の算 出結果 に 基づ い て 収納室 と 搬送室 と の 間 で の 薄板状基 体の搬入 出 を 制御す る 制御手段 と を 備 え た こ と を 特徴 と す る 請求の範 囲第 5 項記載の 薄板状基体の搬送装置。

7 . 請求 の範 囲第 5 項 ま た は第 6 項記載の 薄板状基体の搬 送装置 に お い て、 前記不活性 ガ ス に 代 え て、 不活性 ガ ス と 酸素 ガ ス と の混合ガ ス を 用 い る こ と を 特徴 と す る 薄板状基 体の搬送装置。