説明

基板搬送方法および基板搬送機

【課題】基板搬送機自体の位置決め調整の許容範囲を広げ、基板へのダメージ、パーティクルの発生、基板の搬送不良を防止することができる基板搬送方法および基板搬送機を提供する。
【解決手段】本基板搬送方法は、基板Wの周縁部を一対の支持アーム171で支持し、支持アーム171と基板Wの周端部との間に所定のクリアランスが形成された状態で、支持アーム171および基板Wを移動機構162,165により移動させる。支持アーム171で支持している基板Wを反転させることも可能である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体ウェハなどの基板を搬送する基板搬送方法および基板搬送機に関し、特に基板処理装置内で基板を搬送する方法および該基板処理装置に搭載される基板搬送機に関するものである。
【背景技術】
【0002】
基板の研磨や洗浄などを行う基板処理装置には、処理ユニット間で基板の受け渡しを行うための基板搬送機が不可欠である。基板搬送機には様々なタイプのものが存在するが、中でも、基板の周端部を把持して該基板を搬送する機構を持つ基板搬送機が広く使用されている。
【0003】
基板搬送機は、所定の基板搬送動作ができるように、基板搬送機と処理ユニット側の基板支持台との間で位置決め調整(ティーチング作業)を行う必要がある。この位置決め調整が不十分であると、基板と基板支持台との間で擦れが生じ、基板へのダメージやパーティクル発生の原因となってしまう。さらには、基板を所定の場所から他の所定の場所へ搬送することができないことがある。このような問題を回避するために、非常に厳密な位置決め調整が要求されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2010−50436号公報
【特許文献2】特開平10−177999号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、上述した従来の問題点を解決するためになされたものであり、基板搬送機自体の位置決め調整の許容範囲を広げ、基板へのダメージ、パーティクルの発生、基板の搬送不良を防止することができる基板搬送方法および基板搬送機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、基板を搬送する方法において、基板の周縁部を一対の支持アームで支持し、前記支持アームと前記基板の周端部との間に所定のクリアランスが形成された状態で、前記支持アームおよび前記基板を移動機構により移動させることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、基板を反転させる行程をさらに含むことを特徴とする。
【0007】
本発明の他の態様は、基板を搬送する基板搬送機において、基板の周端部を支持する一対の支持アームと、前記支持アームを互いに近接および離間する方向に移動させる開閉機構と、前記開閉機構に連結された移動機構とを備え、前記開閉機構は、前記支持アームと前記基板の周端部との間に所定のクリアランスが形成されるまで前記支持アームを互いに近接する方向に移動させ、前記移動機構は、前記所定のクリアランスを維持した状態で、前記支持アームおよび前記基板を移動させることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、基板を反転させる反転機構をさらに備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、基板の有無を検知する基板検知器をさらに備えたこと特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、基板を基板支持台(例えば、基板の仮置き台)に載置するときに、基板の横方向の動きがクリアランスにより許容される。したがって、基板と基板支持部とが強く擦り合わされることがなく、基板へのダメージ、パーティクルの発生、および基板の搬送不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の一実施形態に係る基板搬送機を備えた基板処理装置を示す図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る基板搬送機(スイングトランスポータ)を示す斜視図である。
【図3】スイングトランスポータの把持機構を示す正面図である。
【図4】支持アームのチャックを示す拡大図である。
【図5】支持アームのチャックおよび仮置き台のピンの拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る基板搬送機を備えた基板処理装置を示す図である。図1に示すように、この基板処理装置は、略矩形状のハウジング1を備えており、ハウジング1の内部は隔壁1a,1bによってロード/アンロード部2と研磨部3と洗浄部4とに区画されている。基板処理装置は、基板処理動作を制御する制御部5を有している。
【0011】
ロード/アンロード部2は、多数の基板(例えば、半導体ウェハ)をストックするウェハカセットが載置されるフロントロード部20を備えている。このロード/アンロード部2には、フロントロード部20の並びに沿って走行機構21が敷設されており、この走行機構21上にウェハカセットの配列方向に沿って移動可能な2台の搬送ロボット(ローダー)22が設置されている。搬送ロボット22は走行機構21上を移動することによってフロントロード部20に搭載されたウェハカセットにアクセスできるようになっている。
【0012】
研磨部3は、基板の研磨(平坦化)が行われる領域であり、第1研磨ユニット3A、第2研磨ユニット3B、第3研磨ユニット3C、第4研磨ユニット3Dを備えている。図1に示すように、第1研磨ユニット3Aは、研磨面を有する研磨パッド10が取り付けられた研磨テーブル30Aと、基板を保持しかつ基板を研磨テーブル30A上の研磨パッド10に押圧しながら研磨するためのトップリング31Aと、研磨パッド10に研磨液(例えばスラリ)やドレッシング液(例えば、純水)を供給するための研磨液供給ノズル32Aと、研磨パッド10の研磨面のドレッシングを行うためのドレッサ33Aと、液体(例えば純水)と気体(例えば窒素ガス)の混合流体または液体(例えば純水)を霧状にして研磨面に噴射するアトマイザ34Aとを備えている。
【0013】
同様に、第2研磨ユニット3Bは、研磨パッド10が取り付けられた研磨テーブル30Bと、トップリング31Bと、研磨液供給ノズル32Bと、ドレッサ33Bと、アトマイザ34Bとを備えており、第3研磨ユニット3Cは、研磨パッド10が取り付けられた研磨テーブル30Cと、トップリング31Cと、研磨液供給ノズル32Cと、ドレッサ33Cと、アトマイザ34Cとを備えており、第4研磨ユニット3Dは、研磨パッド10が取り付けられた研磨テーブル30Dと、トップリング31Dと、研磨液供給ノズル32Dと、ドレッサ33Dと、アトマイザ34Dとを備えている。
【0014】
第1研磨ユニット3A、第2研磨ユニット3B、第3研磨ユニット3C、および第4研磨ユニット3Dは、互いに同一の構成を有しているので、以下、第1研磨ユニット31Aについて説明する。研磨テーブル30Aの上面には研磨パッド10が貼付されており、この研磨パッド10の上面は基板を研磨する研磨面を構成する。トップリング31Aおよび研磨テーブル30Aは、その軸心周りに回転するように構成されている。基板は、トップリング31Aの下面に真空吸着により保持される。
【0015】
基板の研磨時には、研磨液供給ノズル32Aから研磨パッド10の研磨面に研磨液が供給され、基板がトップリング31Aにより研磨面に押圧されて研磨される。研磨終了後は、ドレッサ33Aによる研磨面のドレッシング(コンディショニング)が行われ、さらにアトマイザ34Aから高圧の流体が研磨面に供給されて、研磨面に残留する研磨屑や砥粒などが除去される。
【0016】
第1研磨ユニット3Aおよび第2研磨ユニット3Bに隣接して、第1リニアトランスポータ6が配置されている。この第1リニアトランスポータ6は、4つの搬送位置(第1搬送位置TP1、第2搬送位置TP2、第3搬送位置TP3、第4搬送位置TP4)の間で基板を搬送する機構である。また、第3研磨ユニット3Cおよび第4研磨ユニット3Dに隣接して、第2リニアトランスポータ7が配置されている。この第2リニアトランスポータ7は、3つの搬送位置(第5搬送位置TP5、第6搬送位置TP6、第7搬送位置TP7)の間で基板を搬送する機構である。
【0017】
基板は、第1リニアトランスポータ6によって研磨ユニット3A,3Bに搬送される。第1研磨ユニット3Aのトップリング31Aは、そのスイング動作により研磨テーブル30Aの上方位置と第2搬送位置TP2との間を移動する。したがって、トップリング31Aへの基板の受け渡しは第2搬送位置TP2で行われる。同様に、第2研磨ユニット3Bのトップリング31Bは研磨テーブル30Bの上方位置と第3搬送位置TP3との間を移動し、トップリング31Bへの基板の受け渡しは第3搬送位置TP3で行われる。第3研磨ユニット3Cのトップリング31Cは研磨テーブル30Cの上方位置と第6搬送位置TP6との間を移動し、トップリング31Cへの基板の受け渡しは第6搬送位置TP6で行われる。第4研磨ユニット3Dのトップリング31Dは研磨テーブル30Dの上方位置と第7搬送位置TP7との間を移動し、トップリング31Dへの基板の受け渡しは第7搬送位置TP7で行われる。
【0018】
第1搬送位置TP1には、搬送ロボット22から基板を受け取るためのリフタ11が配置されている。基板はこのリフタ11を介して搬送ロボット22から第1リニアトランスポータ6に渡される。リフタ11と搬送ロボット22との間に位置して、シャッタ(図示せず)が隔壁1aに設けられており、基板の搬送時にはシャッタが開かれて搬送ロボット22からリフタ11に基板が渡されるようになっている。
【0019】
第1リニアトランスポータ6と、第2リニアトランスポータ7と、洗浄部4との間にはスイングトランスポータ12が配置されている。第1リニアトランスポータ6から第2リニアトランスポータ7への基板の受け渡しは、スイングトランスポータ12によって行われる。基板は、第2リニアトランスポータ7によって第3研磨ユニット3Cおよび/または第4研磨ユニット3Dに搬送される。また、研磨部3で研磨された基板はスイングトランスポータ12により洗浄部4に搬送される。
【0020】
図2はスイングトランスポータ12の構造を示す斜視図である。このスイングトランスポータ12は、本発明の一実施形態に係る基板搬送機である。スイングトランスポータ12は、基板処理装置のフレーム160に設置されており、鉛直方向に延びるリニアガイド161と、リニアガイド161に取り付けられたスイング機構162と、スイング機構162を鉛直方向に移動させる昇降駆動機構165とを備えている。この昇降駆動機構165としては、サーボモータとボールねじを有するロボシリンダなどを採用することができる。
【0021】
スイング機構162にはスイングアーム166を介して反転機構167が連結されている。さらに反転機構167には基板Wを把持する把持機構170が連結されている。スイングトランスポータ12の側方には、図示しないフレームに設置された基板Wの仮置き台180が配置されている。この仮置き台180は、図1に示すように、第1リニアトランスポータ6に隣接して配置されており、第1リニアトランスポータ6と洗浄部4との間に位置している。
【0022】
スイングアーム166は、スイング機構162の図示しないモータの駆動により該モータの回転軸を中心として旋回するようになっている。これにより、反転機構167および把持機構170が一体的に旋回運動し、把持機構170は、第4搬送位置TP4、第5搬送位置TP5、および仮置き台180の間を移動する。
【0023】
把持機構170は、基板Wを支持する一対の支持アーム171を有している。それぞれの支持アーム171は、基板Wの周端部を支持するチャック172を備えている。これらのチャック172は各支持アーム171の両端に位置しており、下方に突出して設けられている。基板Wはこれら複数の(図2では4つの)チャック172により保持される。把持機構170は、一対の支持アーム171を基板Wに近接および離間する方向に移動させる開閉機構173をさらに備えている。
【0024】
図3は、把持機構170を示す正面図である。図3に示すように、支持アーム171は、開閉機構173に連結されており、図3の矢印で示すように、支持アーム171は互いに近接および離間する方向に移動する。基板Wは、支持アーム171のチャック172によって保持される。
【0025】
図4は、支持アーム171のチャック172を示す拡大図である。チャック172は円筒状の部材であり、図4に示すように、チャック172には基板Wの周端部が緩やかに嵌合する環状の溝175が形成されている。この溝175は、円筒面175aと、この円筒面175aの上端から上方に傾斜する環状のテーパ面175bと、円筒面175aの下端から下方に傾斜する環状のテーパ面175cとから構成されている。基板Wの周端部は、テーパ面175c上に載置される。
【0026】
チャック172が基板Wを支持しているとき、チャック172と基板Wの周端部との間には所定のクリアランスが形成されている。すなわち、基板Wはチャック172によって完全には拘束されず、チャック172の溝175により緩やかに保持されるようになっている。支持アーム171のチャック172と基板Wの周端部とのクリアランスは、基板Wの半径方向におけるクリアランスであり、より具体的には、溝175を構成する円筒面175aと基板Wの周端部とのクリアランスである。このクリアランスは、基板Wを支持しているときの2つの支持アーム171間の間隔(距離)によって決定される。支持アーム171間の間隔は、開閉機構173に予め設定されている。
【0027】
開閉機構173の下部には、基板検知センサ176が設けられている。この基板検知センサ176は、支持アーム171の間に基板が存在するか否かを検知するように構成されている。基板の搬送中に基板の落下などの原因で基板が存在しないと基板検知センサ176によって検知されると、基板の搬送動作が停止されるようになっている。
【0028】
反転機構167は、把持機構170に連結された回転軸168と、この回転軸168を回転させるモータ(図示せず)とを有している。モータにより回転軸168を駆動させることにより、把持機構170は、その全体が180度回転し、これにより把持機構170に把持された基板Wが反転する。このように、把持機構170全体が反転機構167により反転するので、従来必要であった把持機構と反転機構との間の基板の受け渡しを省くことができる。なお、基板Wを第4搬送位置TP4から第5搬送位置TP5に搬送するときは、反転機構167は基板Wを反転させず、被研磨面が下を向いた状態で基板Wが搬送される。一方、基板Wを第4搬送位置TP4または第5搬送位置TP5から仮置き台180に搬送するときは、研磨された面が上を向くように反転機構167によって基板Wが反転させられる。
【0029】
基板Wの搬送は次のようにして行われる。まず、支持アーム171を開いた状態で、チャック172の溝175が基板Wと同一平面内に位置するまで把持機構170を昇降駆動機構165により下降させる。そして、開閉機構173を駆動して支持アーム171を互いに近接する方向に移動させ、支持アーム171のチャック172と基板Wの周端部との間にクリアランスが形成された状態で基板Wの周端部を支持する。この状態で、昇降駆動機構165により支持アーム171および基板Wを上昇させ、さらにスイング機構162により支持アーム171および基板Wを旋回させる。本実施形態においては、昇降駆動機構165およびスイング機構162は、基板Wおよび支持アーム171を移動させる移動機構を構成する。
【0030】
スイング機構162により基板Wを旋回させる前に、基板Wを反転機構167により反転させてもよい。溝175の上側のテーパ面175bと下側のテーパ面175cとは対称的な形状を有しており、基板Wが反転したときは、上側のテーパ面175bにより基板Wの周端部が支持される。基板Wの周端部は、チャック172の溝175に挿入されているので、基板Wが反転しても、チャック172から基板Wが落下することはない。したがって、スイングトランスポータ12は、基板Wの把持、反転、および搬送を一連の動作として行うことができる。
【0031】
仮置き台180は、ベースプレート181と、このベースプレート181の上面に固定された複数の(図2では2本の)垂直ロッド182と、ベースプレート181の上面に固定された1つの逆L字型の水平ロッド183とを有している。水平ロッド183は、ベースプレート181の上面に接続された垂直部183aと、この垂直部183aの上端から把持機構170に向かって水平に延びる水平部183bとを有している。水平部183bの上面には基板Wを支持するための複数の(図2では2つの)ピン184が設けられている。垂直ロッド182の上端にも、基板Wを支持するためのピン184がそれぞれ設けられている。これらのピン184の先端は同一水平面内に位置している。水平ロッド183は、垂直ロッド182よりも基板Wの旋回移動の中心(すなわち、スイング機構162のモータの回転軸)に近い位置に配置されている。
【0032】
反転機構167により反転させられた把持機構170は、基板Wを把持したまま、仮置き台180に向かってスイング機構162により移動される。開閉機構173は、水平ロッド183の水平部183bとベースプレート181との間の空間に進入し、基板Wおよび支持アーム171はピン184の上方を移動する。全てのピン184が基板Wの下方に位置したときに、スイング機構162による把持機構170の旋回が停止される。この状態で、把持機構170が下降し、さらに支持アーム171が開くことで基板Wが仮置き台180のピン184上に載置される。
【0033】
図5は、支持アーム171のチャック172および仮置き台180のピン184の拡大図である。図5においては、反転機構167により反転させられたチャック172および基板Wが示されている。図5に示すように、各ピン184の上端には下方に傾斜するテーパ面184aが形成されている。スイングトランスポータ12によって搬送された基板Wは、テーパ面184a上に載置される。
【0034】
上述したように、チャック172と基板Wの周端部との間にはクリアランスが設けられている。このクリアランスは、基板Wを仮置き台180のピン184上に置いたときの、基板Wの横方向の動きを許容する。したがって、スイングトランスポータ12と仮置き台180との間に位置決め誤差があったり経時的な位置ずれが生じたとしても、基板Wと仮置き台180とが強く擦り合わされることがない。結果として、基板Wへのダメージ、基板Wからのパーティクルの発生、基板Wの搬送不良などを防止することができる。
【0035】
さらに、次のような効果も得られる。図1に示すように、基板Wは、第4搬送位置TP4または第5搬送位置TP5、スイングトランスポータ12、仮置き台180の順に搬送される。もし、支持アーム171のチャック172と基板Wとの間のクリアランスが設けられていないとすると、搬送位置TP4またはTP5とスイングトランスポータ12との間の位置決め誤差の影響により、スイングトランスポータ12と仮置き台180との間の位置決めが難しくなる。上記実施形態によれば、チャック172と基板Wとの間に設けられたクリアランスが位置決め誤差を吸収することができるので、スイングトランスポータ12と仮置き台180との間の位置決め調整を容易にすることができる。
【0036】
仮置き台180に載置された基板Wは、洗浄部4の第1の搬送ロボット209によって洗浄部4に搬送される。図1に示すように、洗浄部4は、研磨された基板Wを洗浄液で洗浄する一次洗浄モジュール201および二次洗浄モジュール202と、洗浄された基板Wを乾燥する乾燥モジュール205とを備えている。第1の搬送ロボット209は、基板Wを仮置き台180から一次洗浄モジュール201に搬送し、さらに一次洗浄モジュール201から二次洗浄モジュール202に搬送するように動作する。二次洗浄モジュール202と乾燥モジュール205との間には、第2の搬送ロボット210が配置されている。この第2の搬送ロボット210は、基板Wを二次洗浄モジュール202から乾燥モジュール205に搬送するように動作する。
【0037】
乾燥された基板Wは、搬送ロボット22により乾燥モジュール205から取り出され、ウェハカセットに戻される。このようにして、研磨、洗浄、および乾燥を含む一連の処理が基板に対して行われる。
【0038】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。
【符号の説明】
【0039】
1 ハウジング
2 ロード/アンロード部
3 研磨部
3A,3B,3C,3D 研磨ユニット
4 洗浄部
5 制御部
6 第1リニアトランスポータ
7 第2リニアトランスポータ
10 研磨パッド
11 リフタ
12 スイングトランスポータ(基板搬送機)
20 フロントロード部
21 走行機構
22 搬送ロボット
30A,30B,30C,30D 研磨テーブル
31A,31B,31C,31D トップリング
32A,32B,32C,32D 研磨液供給ノズル
33A,33B,33C,33D ドレッサ
34A,34B,34C,34D アトマイザ
162 スイング機構
165 昇降駆動機構
167 反転機構
170 把持機構
171 支持アーム
172 チャック
175 溝
176 基板検知センサ
180 仮置き台
201 一次洗浄モジュール
202 二次洗浄モジュール
205 乾燥モジュール
209 第1搬送ロボット
210 第2搬送ロボット

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板を搬送する方法において、
基板の周縁部を一対の支持アームで支持し、
前記支持アームと前記基板の周端部との間に所定のクリアランスが形成された状態で、前記支持アームおよび前記基板を移動機構により移動させることを特徴とする基板搬送方法。
【請求項2】
基板を反転させる行程をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の基板搬送方法。
【請求項3】
基板を搬送する基板搬送機において、
基板の周端部を支持する一対の支持アームと、
前記支持アームを互いに近接および離間する方向に移動させる開閉機構と、
前記開閉機構に連結された移動機構とを備え、
前記開閉機構は、前記支持アームと前記基板の周端部との間に所定のクリアランスが形成されるまで前記支持アームを互いに近接する方向に移動させ、
前記移動機構は、前記所定のクリアランスを維持した状態で、前記支持アームおよび前記基板を移動させることを特徴とする基板搬送機。
【請求項4】
基板を反転させる反転機構をさらに備えたことを特徴とする請求項3に記載の基板搬送機。
【請求項5】
基板の有無を検知する基板検知器をさらに備えたこと特徴とする請求項3または4に記載の基板搬送機。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2012−253130(P2012−253130A)
【公開日】平成24年12月20日(2012.12.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−123369(P2011−123369)
【出願日】平成23年6月1日(2011.6.1)
【出願人】(000000239)株式会社荏原製作所 (1,477)
【Fターム(参考)】