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JP4356480B2 - Transport equipment and semiconductor manufacturing equipment - Google Patents
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JP4356480B2 - Transport equipment and semiconductor manufacturing equipment - Google Patents

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Description

本発明は、半導体処理装置に対し、処理対象である基板の搬入および搬出を行なう搬送装置に関し、特に真空環境にて処理を行なう枚葉式の処理装置に対する搬送装置に関する。   The present invention relates to a transfer apparatus that carries a substrate to be processed into and out of a semiconductor processing apparatus, and more particularly to a transfer apparatus for a single wafer processing apparatus that performs processing in a vacuum environment.

一般にロードロック式の半導体製造装置は、ロードロック室と搬送室と搬送室に接続された処理室とから成る。搬送室内には搬送ロボットが設置され、ロードロック室と処理室との間で処理対象となる基板の搬送作業を行なう。
一方、半導体製造装置における基板処理の形態としてバッチ式と枚葉式とがある。バッチ式とは処理室で1度に複数枚の基板を処理する方式であり、これに対し枚葉式とは処理室で1枚ずつ基板を処理する方式である。バッチ式の方が1回の処理枚数が多いため生産性は高いが、品質向上や近年の多品種少量生産の市場要求に対しては枚葉式の方が有利である。
そこで、枚葉式の処理装置におけるスループット向上を実現するために、クラスター型と呼ばれる処理装置が開発された。そして、クラスター型に対応して搬送ロボットには2枚の基板が搭載できるダブルフォーク構造やアームを2本にしたダブルアーム構造を採用し、処理室で基板を処理している間に次の基板を待機させて素早く未処理基板と処理済み基板を交換する搬送装置が開発されてきた。
Generally, a load-lock type semiconductor manufacturing apparatus includes a load-lock chamber, a transfer chamber, and a processing chamber connected to the transfer chamber. A transfer robot is installed in the transfer chamber, and a substrate to be processed is transferred between the load lock chamber and the processing chamber.
On the other hand, there are a batch type and a single wafer type as a form of substrate processing in a semiconductor manufacturing apparatus. The batch method is a method of processing a plurality of substrates at a time in the processing chamber, whereas the single wafer method is a method of processing the substrates one by one in the processing chamber. The batch type is more productive because the number of processed sheets per process is larger, but the single wafer type is more advantageous for quality improvement and the recent market demand for high-mix low-volume production.
Therefore, in order to improve the throughput of the single wafer processing apparatus, a processing apparatus called a cluster type has been developed. Corresponding to the cluster type, the transfer robot adopts a double fork structure that can mount two substrates or a double arm structure with two arms, and the next substrate while processing the substrate in the processing chamber. A transfer device has been developed that allows the unprocessed substrate and the processed substrate to be quickly replaced while waiting.

しかし、その結果搬送ロボットは大型化、複雑化して、搬送室の大型化をもたらし、コストやフットプリントの増大といった問題が発生していた。
また、クラスター型処理装置は、多角形の搬送室とその周囲に設置される多数の処理室を備える構成が一般的であるが、少量多品種生産を目的とした昨今の半導体製造工場では、処理室自体も1台、いわゆるシングルチャンバの製造装置が求められるようになっている。
このシングルチャンバの製造装置用の搬送装置には、主に低コスト、小フットプリントといった特性が求められている。
However, as a result, the transfer robot is increased in size and complexity, resulting in an increase in the size of the transfer chamber, resulting in an increase in cost and footprint.
In general, cluster type processing equipment has a polygonal transfer chamber and a number of processing chambers installed around it. One chamber itself, a so-called single chamber manufacturing apparatus, has been demanded.
The transfer device for a single chamber manufacturing apparatus is mainly required to have characteristics such as low cost and small footprint.

従来技術として、こうした要求に対応するための搬送装置が開示されている(例えば特許文献1)。以下に図を用いて簡単に説明する。図8は特許文献1にて開示される従来の半導体製造装置を示す図である。
図8(a)は上面図、図8(b)は側面図である。図8において、101は処理室であり、102は処理室101とゲートバルブを介して接続されたロードロック室であり、103はリンク式の単一のアーム軸を有するウェハ搬送アームである。図のようにウェハ搬送アーム103はロードロック室102内に設置され、処理室101とロードロック室102との間で半導体ウェハ(基板)の搬送作業を行なう。
また、処理室101内には水平方向に回転し、かつ上下動する支持手段104、105にて基板を支持するバッファ機構を有しており、未処理基板や処理済み基板を必要に応じて処理室101内に一時待機させ、処理室101内で処理を行なう間にロードロック室102内の処理済み基板と未処理基板を入れ替える。
As a conventional technique, a conveying apparatus for responding to such a request is disclosed (for example, Patent Document 1). This will be briefly described below with reference to the drawings. FIG. 8 is a diagram showing a conventional semiconductor manufacturing apparatus disclosed in Patent Document 1. In FIG.
FIG. 8A is a top view and FIG. 8B is a side view. In FIG. 8, 101 is a processing chamber, 102 is a load lock chamber connected to the processing chamber 101 via a gate valve, and 103 is a wafer transfer arm having a link type single arm shaft. As shown in the figure, the wafer transfer arm 103 is installed in the load lock chamber 102 and carries a semiconductor wafer (substrate) transfer operation between the processing chamber 101 and the load lock chamber 102.
Further, the processing chamber 101 has a buffer mechanism for supporting the substrate by supporting means 104 and 105 that rotate in the horizontal direction and move up and down, and process unprocessed substrates and processed substrates as needed. The chamber 101 is temporarily held, and the processed substrate and the unprocessed substrate in the load lock chamber 102 are switched while processing is performed in the processing chamber 101.

特開2003−37146号公報JP 2003-37146 A

しかし従来の搬送装置では、処理室とロードロック室の間にはゲートバルブが1つしかない構成のため、処理室内で腐食性ガスを使用する際にロードロック室にガスが侵入すると装置の外部にまでガスが流出し危険であるという問題があった。
また、ロードロック室に搬送アームを設置する構成のため、ロードロック室の容量が大きくなって、それに伴いロードロック室内の真空引き・大気復帰を行なうポンプも大型化し、コストが増大するという問題があった。またロードロック室の大型化によりフットプリントが増大するという問題があった。
他にも真空引き・大気復帰に時間を要し、さらに1枚のウェハしかバッファリングできないためスループット向上についても限界があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、腐食性ガスの流出を防ぐとともに低コスト、小フットプリントを実現しスループットを向上できるシングルチャンバの製造装置用の搬送装置を提供することを目的とする。
However, in the conventional transfer device, since there is only one gate valve between the processing chamber and the load lock chamber, if corrosive gas is used in the processing chamber, if gas enters the load lock chamber, the outside of the device However, there was a problem that the gas leaked out.
In addition, since the transfer arm is installed in the load lock chamber, the capacity of the load lock chamber is increased, and accordingly, the pump for evacuating and returning to the atmosphere in the load lock chamber is enlarged, resulting in an increase in cost. there were. Further, there is a problem that the footprint increases due to the enlargement of the load lock chamber.
In addition, it took time to evacuate and return to the atmosphere, and furthermore, only one wafer could be buffered, so there was a limit to improving throughput.
The present invention has been made in view of such problems, and provides a transfer device for a single chamber manufacturing apparatus that can prevent the outflow of corrosive gas, realize a low cost, small footprint, and improve throughput. For the purpose.

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項1に記載の発明は、真空環境にて処理を行なう枚葉式半導体処理装置に対し、処理対象である基板を搬入および搬出する搬送装置において、前記搬送装置が、前記基板を1枚載置して上下の2位置動作を行う第1のバッファを備えるとともに、真空又は大気状態を繰り返し、前記大気状態のときに、前記第1のバッファに載置された前記基板を前記搬送装置の外部に対してやり取りするロードロック室と、前記ロードロック室と前記処理装置とが直線状に配置されるよう、前記ロードロック室と前記処理室との間に接続され、常時真空状態に保たれる搬送室と、前記搬送室に設けられ、真空状態のときの前記ロードロック室又は前記処理装置に対して前記基板を搬送する水平多関節ロボットと、前記搬送室に設けられ、前記水平多関節ロボットと前記基板を授受可能な第2のバッファと、を備え、前記水平多関節ロボットが、1本のシングルアームと、前記シングルアームの先端で該シングルアームとは独立に回転動作する前記フォークとで構成され、前記第2のバッファが、第1及び第2のプレートからなる上下2段のプレートを備え、上中下の3位置動作を行うことによって前記第1及び第2のプレートのそれぞれに前記基板を載置可能なように構成され、前記上下2段のプレートの前記基板を載置する中心位置が、前記シングルアームの回転中心に位置するよう前記第2のバッファが設置された搬送装置とした。
また、請求項2に記載の発明は、前記第1のバッファの上下の2位置動作の機構に、2位置動作を行うエアシリンダを用いた請求項1記載の搬送装置とした。
また、請求項3に記載の発明は、前記第2のバッファの上中下の3位置動作の機構に、3位置動作を行うエアシリンダを用いた請求項1記載の搬送装置とした。
また、請求項4に記載の発明は、前記上下2段のプレートは、同一形状の薄板を上下に重ねた構成である請求項1記載の搬送装置とした。
また、請求項5に記載の発明は、請求項1記載の搬送装置を備えた半導体製造装置とした。
In order to solve the above problem, the present invention is configured as follows.
The invention according to claim 1 is a transfer apparatus for carrying in and out a substrate to be processed with respect to a single-wafer semiconductor processing apparatus that performs processing in a vacuum environment, wherein the transfer apparatus mounts one substrate. And a first buffer that performs upper and lower two-position operations, and repeats a vacuum or an atmospheric state so that the substrate placed on the first buffer is external to the transfer device in the atmospheric state. The load lock chamber that communicates with the load lock chamber, and the load lock chamber and the processing chamber are connected between the load lock chamber and the processing chamber so that the load lock chamber and the processing apparatus are arranged in a straight line. A transfer chamber, a horizontal articulated robot that is provided in the transfer chamber and transfers the substrate to the load lock chamber or the processing apparatus in a vacuum state; and the horizontal articulated robot provided in the transfer chamber. A bot and a second buffer capable of transmitting and receiving the substrate, wherein the horizontal articulated robot has one single arm, and the fork that rotates at the tip of the single arm independently of the single arm. The second buffer includes upper and lower two-stage plates made up of first and second plates, and each of the first and second plates is operated by performing upper, middle, and lower three-position operations. Conveying device configured to be able to place the substrate, wherein the second buffer is installed so that the center position of the upper and lower two-stage plate is placed at the center of rotation of the single arm. It was.
According to a second aspect of the present invention, there is provided the transfer device according to the first aspect in which an air cylinder that performs a two-position operation is used as a mechanism for the two-position operation above and below the first buffer.
According to a third aspect of the present invention, there is provided the transport apparatus according to the first aspect, wherein an air cylinder that performs a three-position operation is used as a mechanism for a three-position operation of the upper, middle, and lower sides of the second buffer.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the conveying apparatus according to the first aspect , wherein the upper and lower two-stage plates are configured by stacking thin plates having the same shape vertically.
The invention described in claim 5 is a semiconductor manufacturing apparatus including the transfer device described in claim 1.

請求項1に記載の発明によると、搬送室に処理前の基板と処理後の基板を載置できる第2のバッファを設けたので、搬送室と処理装置との間の仕切り弁を開けて、搬送ロボットが処理装置に対して未処理の基板と処理済の基板を交換するときでも、ロードロック室と搬送室との間の仕切り弁を開ける必要がなく、搬送装置外部への腐食性ガスの流出を防止し安全性を確保することができる。また、第1のバッファは基板を1枚載置して上下の2位置しか動作を行わないようにしたので、ロードロック室の容積が小さくなり、真空引きおよび大気復帰に要する時間を短縮できる。さらにロードロック室の小型化によりポンプ容量が小さくなるためコストが低減できる。また、搬送ロボットを、1本のシングルアームとフォークとで構成されるようにしたので、アームが複数ある通常の水平多関節ロボットを使用するよりも搬送室の容量を抑えることができ、搬送室の小フットプリントも実現できる。また、第2のバッファをシングルアームの回転中心に位置するように構成したので、第2のバッファのフットプリントが必要でなくなり、かつ搬送ロボットが処理室に対して基板を交換するときに、基板をバッファリングできるためスループット向上を実現できる。
請求項2に記載の発明によると、ロードロック室に搭載する第1のバッファを簡易で低コストな機構で実現できる。
請求項3に記載の発明によると、搬送室に搭載する第2のバッファを簡易で低コストな機構で実現できる。
請求項4に記載の発明によると、2枚の基板を上下に基板1枚分の面積でバッファリングできるのでフットプリント縮小とスループット向上を同時に実現できる。
請求項5に記載の発明によると、フットプリントの小さい半導体製造装置を実現できる。

According to the first aspect of the present invention, since the second buffer capable of placing the substrate before processing and the substrate after processing is provided in the transfer chamber, the gate valve between the transfer chamber and the processing apparatus is opened, Even when the transfer robot replaces an unprocessed substrate and a processed substrate with respect to the processing apparatus, it is not necessary to open the gate valve between the load lock chamber and the transfer chamber, and the corrosive gas to the outside of the transfer apparatus can be removed . It is possible to prevent leakage and ensure safety. In addition, since the first buffer is placed on one substrate so that only the upper and lower positions are operated, the volume of the load lock chamber is reduced, and the time required for evacuation and return to the atmosphere can be shortened . Further, since the pump capacity is reduced by downsizing the load lock chamber, the cost can be reduced. In addition, since the transfer robot is configured with a single arm and a fork, the capacity of the transfer chamber can be reduced as compared with the use of a normal horizontal articulated robot having a plurality of arms. Small footprint can be realized. In addition, since the second buffer is configured to be positioned at the center of rotation of the single arm, the footprint of the second buffer is not required, and the substrate is replaced when the transfer robot replaces the substrate with respect to the processing chamber. Can improve the throughput.
According to the second aspect of the present invention, the first buffer mounted in the load lock chamber can be realized with a simple and low-cost mechanism.
According to the third aspect of the present invention, the second buffer mounted in the transfer chamber can be realized with a simple and low-cost mechanism.
According to the fourth aspect of the present invention, since two substrates can be buffered up and down with an area equivalent to one substrate, footprint reduction and throughput improvement can be realized simultaneously.
According to the invention described in claim 5, a semiconductor manufacturing apparatus having a small footprint can be realized.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の搬送装置の実施例を示す図であり、図1(a)は装置の上面図であり、図1(b)は側面図である。
図1において、1は未処理基板を装置外部から搬入し、処理済み基板を装置外部へと搬出するためのロードロック室である。ロードロック室内は図示しないポンプによって真空引き・大気復帰を繰り返す。2は基板表面に処理を施す処理室であり、製造プロセスにより様々な処理を行なう。3は搬送ロボット7とを備えた搬送室である。ロードロック室1と搬送室3はそれぞれ基板を載置するバッファ10、バッファ11を備える。
各部はそれぞれ仕切り弁によって仕切られており、4は装置外部とロードロック室1とを仕切る仕切り弁、5はロードロック室1と搬送室3とを仕切る仕切り弁、6は搬送室3と処理室2とを仕切る仕切り弁であり、それぞれ必要に応じて開閉する。なお、各仕切り弁は搬送室3内が常に真空状態に保たれるように開閉する。
FIG. 1 is a view showing an embodiment of a transfer apparatus according to the present invention, FIG. 1 (a) is a top view of the apparatus, and FIG. 1 (b) is a side view.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a load lock chamber for carrying an unprocessed substrate from the outside of the apparatus and carrying out a processed substrate to the outside of the apparatus. The load lock chamber is repeatedly evacuated and returned to the atmosphere by a pump (not shown). Reference numeral 2 denotes a processing chamber for processing the substrate surface, and performs various processes depending on the manufacturing process. A transfer chamber 3 includes a transfer robot 7. Each of the load lock chamber 1 and the transfer chamber 3 includes a buffer 10 and a buffer 11 on which a substrate is placed.
Each part is partitioned by a partition valve, 4 is a partition valve that partitions the outside of the apparatus and the load lock chamber 1, 5 is a partition valve that partitions the load lock chamber 1 and the transfer chamber 3, and 6 is a transfer chamber 3 and a processing chamber. 2 is a gate valve that partitions the door 2 and opens and closes as necessary. Each gate valve opens and closes so that the inside of the transfer chamber 3 is always kept in a vacuum state.

また、ロードロック室1、処理室2および搬送室3の各部が仕切られているため、仮に処理室2において使用した腐食性ガスが搬送室3に漏れたとしても直ちに装置外部にまで汚染が広がるという危険を防止できる。   Further, since each part of the load lock chamber 1, the processing chamber 2, and the transfer chamber 3 is partitioned, even if the corrosive gas used in the processing chamber 2 leaks into the transfer chamber 3, the contamination immediately spreads to the outside of the apparatus. Can be prevented.

搬送ロボット7はシングルアーム8を備えた水平多関節機構のロボットであり、アーム先端のフォーク9に基板を載せてロードロック室1内のバッファ10、搬送室3内のバッファ11および処理室2に対して搬送動作を行なう。
搬送ロボット7は、適切な長さのシングルアーム8とフォーク9のみの簡単な構成で、それぞれが独立して動作できるものであればよい。これにより、従来の水平多関節機構で多用される、複数のアームがそれぞれフォークを備える構成に比べて低コストを実現できる。
The transfer robot 7 is a horizontal multi-joint mechanism robot having a single arm 8, and a substrate is placed on a fork 9 at the tip of the arm and placed in the buffer 10 in the load lock chamber 1, the buffer 11 in the transfer chamber 3, and the processing chamber 2. The transfer operation is performed.
The transfer robot 7 may be a simple configuration having only a single arm 8 and a fork 9 having appropriate lengths, and can be operated independently. As a result, a low cost can be realized as compared to a configuration in which a plurality of arms each include a fork, which is frequently used in a conventional horizontal articulated mechanism.

ロードロック室1は、基板を1枚搭載でき、かつ上下2位置のみの動作をするバッファ10を備える。バッファ10が上下動作する目的は、搬送ロボット7に上下動機構を付加することなしに基板授受を実現するためである。
一般的に、搬送ロボットに上下動させるには、アームやフォークを旋回させるための機構すべてを上下させるために複雑な機構と容量の大きなモータが必要であり、基板の方を上下動できるバッファを設けた方が低コストで、構成も簡単となる。
本実施例では、バッファ10を上下動させる機構12には一般的に用いられるサーボモータとボールネジの組み合わせではなく、安価で、構造の簡単な2位置エアシリンダを用いている。
The load lock chamber 1 includes a buffer 10 on which a single substrate can be mounted and operates only in two upper and lower positions. The purpose of the vertical movement of the buffer 10 is to realize substrate transfer without adding a vertical movement mechanism to the transfer robot 7.
Generally, in order to move the transfer robot up and down, a complicated mechanism and a large-capacity motor are required to move up and down all the mechanisms for turning the arm and fork, and a buffer that can move the substrate up and down is provided. Providing it is cheaper and the configuration is simpler.
In this embodiment, the mechanism 12 that moves the buffer 10 up and down is not a combination of a servo motor and a ball screw that are generally used, but a two-position air cylinder that is inexpensive and has a simple structure.

また、ロードロック室は、極力容積を小さくすることが必要である。これはポンプによって真空引き・大気復帰する時間を節約することで、スループットが向上するからである。ここではロードロック室に設けるのは基板1枚分のバッファであるため、ロードロック室の容積を抑制することは困難ではない。   Further, the load lock chamber needs to have a volume as small as possible. This is because the throughput is improved by saving time for evacuation and returning to the atmosphere by the pump. Here, since the buffer for one substrate is provided in the load lock chamber, it is not difficult to suppress the volume of the load lock chamber.

搬送室3のバッファ11のプレートは同じ形状をした薄板であり、それを2枚上下に配置した構成となっている。基板が搭載される上下2段のプレート中心は、搬送ロボット7のフォーク9の動作範囲内で、かつアーム8の旋回中心上に位置するよう設置する。また、それぞれのプレートは基板を載置するのに十分な面積を有しており、なおかつ図5に示すように、二股に分かれたフォーク9の先端の間に納まる形状をしている。
また、バッファ11も搬送ロボット7と基板の授受を行なう際に上下動する。バッファ11の上下動の機構は、バッファ10と同様にエアシリンダを用いて安価に実現することができる。しかし、エアシリンダでは微妙な上下動速の制御が不可能なため基板授受の際に基板が微動して粉塵を発生しやすいというデメリットもあるため、本実施例ではサーボモータとボールネジを用いた機構13によりバッファ11を上下動させている。
The plate of the buffer 11 in the transfer chamber 3 is a thin plate having the same shape, and two plates are arranged vertically. The center of the upper and lower two-stage plates on which the substrate is mounted is installed so as to be located within the operating range of the fork 9 of the transfer robot 7 and on the turning center of the arm 8. Each plate has a sufficient area for mounting the substrate, and as shown in FIG. 5, it has a shape that fits between the ends of the fork 9 divided into two forks.
The buffer 11 also moves up and down when transferring the substrate to and from the transfer robot 7. The mechanism for moving the buffer 11 up and down can be realized at low cost using an air cylinder, as with the buffer 10. However, since the air cylinder cannot control the subtle vertical movement speed, there is a demerit that the substrate is finely moved and dust is generated during the transfer of the substrate. In this embodiment, a mechanism using a servo motor and a ball screw is used. 13, the buffer 11 is moved up and down.

本発明の搬送装置の動作を図2〜6を用いて説明する。
初期状態では、仕切り弁4、5、6は全て閉じた状態であり、ロードロック室1は大気と同じ状態、処理室2および搬送室3は真空状態となっている。また、処理室2には処理済み基板はないとする。
The operation of the transport device of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the initial state, the gate valves 4, 5, and 6 are all closed, the load lock chamber 1 is in the same state as the atmosphere, and the processing chamber 2 and the transfer chamber 3 are in a vacuum state. Further, it is assumed that there is no processed substrate in the processing chamber 2.

(1)まずロードロック室1と装置外部との間の仕切り弁4を開け、未処理基板14をロードロック室1の所定の場所すなわちバッファ10に載置する。
(2)仕切り弁4を閉め、ロードロック室1内の雰囲気を図示しないポンプによって所定の圧力まで排気し、搬送室3と同じ真空状態にする。
(3)ロードロック室1と搬送室3との間の仕切り弁5を開け、搬送ロボット7は図2に示すようにアーム8を伸ばして未処理基板14をロードロック室1のバッファ10からフォーク9へと取り出し、再びアーム8を縮めて搬送室3内に搬入する。ロードロック室1と基板のやりとりを行う際はフォーク9が直線状に移動するようアーム8を動作させる。その後再び仕切り弁5を閉じる。その後ロードロック室1内を装置外部の大気と同じ状態に戻す。
(4)搬送室3内で搬送ロボット7は図3、図4、図5のようにアーム8を旋回させ、未処理基板14を処理室2の手前まで搬送する。処理室2と搬送室3との間の仕切り弁6を開け、搬送ロボット7は図6に示すようにアーム8を伸ばしてフォーク9上の未処理基板14を処理室2内に搬入する。基板搬入後、搬送ロボット7は直ちにアーム8を縮めてフォーク9を搬送室3内に戻し、仕切り弁6を閉じる。処理室2と基板のやりとりを行なう際はフォーク9が直線状に移動するようアーム8を動作させる。
(5)処理室2にて処理が行なわれている間、搬送ロボット7は(1)〜(3)のシーケンスに沿ってロードロック室1からもう1枚の未処理基板14を搬送室3へと搬送する。その後搬送室3内のバッファ11の上段に未処理基板14を載置する。搬送ロボット7とバッファ11との基板の授受については後述する。
(6)処理室2での処理が完了すると仕切り弁6を開け、搬送ロボット7は再び図6に示すようにフォーク9が直線状に移動するようアーム8を動作させ、処理室2から処理済み基板15を取り出す。そして図5のようにアーム8が旋回し、処理済み基板15をバッファ11の下段に載置する。ここで(5)と(6)において、未処理基板14はバッファ11の上段に、処理済み基板15はバッファ11の下段に載置する。これは、処理室2での処理内容によっては、処理済み基板15が汚染されたものとなることがあり、仮に処理済み基板15を上段に、未処理基板14を下段に搭載すると、処理済み基板15からの粉塵が未処理基板14上に落下して付着する恐れがあるためである。また、処理室2で腐食性ガスを使用する場合に備え、搬送ロボット7のアーム8やフォーク9およびバッファ11の表面には腐食低減の処理を行っている。
(7)搬送ロボット7は続いてバッファ11の上段の未処理基板14をフォーク9に載置し、図6に示すように処理室2内に搬送する。その後、仕切り弁6を閉じて処理室2にて処理を行なう。なお(6)(7)の間にポンプにてロードロック室1内を再び真空状態にしておく。
(8)処理室2で処理が行なわれている間に搬送ロボット7はバッファ11の下段から処理済み基板15を取り出し、図4、図3のようにアーム8が旋回した後、仕切り弁5を開けて図2のように処理済み基板15をロードロック室1内のバッファ10に載置する。
(9)搬送ロボット7がアーム8を縮めて搬送室3に戻ったら仕切り弁5を閉じ、ポンプにてロードロック室1を装置外部の大気と同じ状態にした後、仕切り弁4を開けて処理済み基板15を外部へと搬出する。
以上の動作を繰り返し、基板を一枚ずつ搬送し、処理を行なう。
なお搬送ロボット7の動作軌跡を説明するため、図2〜6のうち図5以外は搬送室3内のバッファ11を省略している。
(1) First, the gate valve 4 between the load lock chamber 1 and the outside of the apparatus is opened, and the unprocessed substrate 14 is placed in a predetermined place of the load lock chamber 1, that is, the buffer 10.
(2) The gate valve 4 is closed, the atmosphere in the load lock chamber 1 is exhausted to a predetermined pressure by a pump (not shown), and the same vacuum state as that of the transfer chamber 3 is obtained.
(3) The gate valve 5 between the load lock chamber 1 and the transfer chamber 3 is opened, and the transfer robot 7 extends the arm 8 and forks the unprocessed substrate 14 from the buffer 10 of the load lock chamber 1 as shown in FIG. Then, the arm 8 is contracted again and carried into the transfer chamber 3. When exchanging the substrate with the load lock chamber 1, the arm 8 is operated so that the fork 9 moves linearly. Thereafter, the gate valve 5 is closed again. Thereafter, the inside of the load lock chamber 1 is returned to the same state as the atmosphere outside the apparatus.
(4) In the transfer chamber 3, the transfer robot 7 turns the arm 8 as shown in FIGS. 3, 4, and 5 to transfer the unprocessed substrate 14 to the front of the process chamber 2. The gate valve 6 between the processing chamber 2 and the transfer chamber 3 is opened, and the transfer robot 7 extends the arm 8 and carries the unprocessed substrate 14 on the fork 9 into the process chamber 2 as shown in FIG. After carrying in the substrate, the transfer robot 7 immediately contracts the arm 8 to return the fork 9 into the transfer chamber 3 and closes the gate valve 6. When exchanging the substrate with the processing chamber 2, the arm 8 is operated so that the fork 9 moves linearly.
(5) While the processing is being performed in the processing chamber 2, the transfer robot 7 transfers another unprocessed substrate 14 from the load lock chamber 1 to the transfer chamber 3 according to the sequence of (1) to (3). And carry. Thereafter, the unprocessed substrate 14 is placed on the upper stage of the buffer 11 in the transfer chamber 3. The transfer of the substrate between the transfer robot 7 and the buffer 11 will be described later.
(6) When the processing in the processing chamber 2 is completed, the gate valve 6 is opened, and the transfer robot 7 operates the arm 8 again so that the fork 9 moves linearly as shown in FIG. The substrate 15 is taken out. Then, as shown in FIG. 5, the arm 8 turns to place the processed substrate 15 on the lower stage of the buffer 11. Here, in (5) and (6), the unprocessed substrate 14 is placed on the upper stage of the buffer 11, and the processed substrate 15 is placed on the lower stage of the buffer 11. Depending on the processing contents in the processing chamber 2, the processed substrate 15 may be contaminated. If the processed substrate 15 is mounted on the upper stage and the unprocessed substrate 14 is mounted on the lower stage, the processed substrate 15 is processed. This is because the dust from 15 may fall and adhere to the untreated substrate 14. Further, in preparation for the case where corrosive gas is used in the processing chamber 2, the surface of the arm 8, the fork 9, and the buffer 11 of the transfer robot 7 is subjected to corrosion reduction processing.
(7) Next, the transfer robot 7 places the upper unprocessed substrate 14 on the buffer 11 on the fork 9 and transfers it into the processing chamber 2 as shown in FIG. Thereafter, the gate valve 6 is closed and processing is performed in the processing chamber 2. During (6) and (7), the inside of the load lock chamber 1 is again evacuated by a pump.
(8) While the processing is being performed in the processing chamber 2, the transfer robot 7 takes out the processed substrate 15 from the lower stage of the buffer 11, and after the arm 8 turns as shown in FIGS. Then, the processed substrate 15 is placed on the buffer 10 in the load lock chamber 1 as shown in FIG.
(9) When the transfer robot 7 retracts the arm 8 and returns to the transfer chamber 3, the gate valve 5 is closed and the load lock chamber 1 is brought into the same state as the atmosphere outside the apparatus by a pump, and then the gate valve 4 is opened and processed. The finished substrate 15 is carried out to the outside.
The above operation is repeated, and the substrates are transferred one by one and processed.
In addition, in order to explain the operation trajectory of the transfer robot 7, the buffer 11 in the transfer chamber 3 is omitted in FIGS.

以上のように、アーム8とフォーク9をそれぞれ独立して駆動できるシングルアームの搬送ロボット7を採用し、さらに直線的に基板を搬送する直線搬送区間と非直線搬送区間とを組み合わせた小さな動作軌跡により搬送ができるよう搬送室3内の適切な位置に搬送ロボット7を配置した。またバッファ11は、搬送ロボット7のアーム回転中心で基板が授受できるような位置に設置している。その結果搬送室3の容量を抑え、小フットプリントを実現している。   As described above, a single-arm transfer robot 7 that can independently drive the arm 8 and the fork 9 is adopted, and a small movement locus that combines a linear transfer section and a non-linear transfer section for linearly transferring a substrate. The transfer robot 7 is arranged at an appropriate position in the transfer chamber 3 so that the transfer can be carried out by the above. The buffer 11 is installed at a position where the substrate can be transferred at the center of the arm rotation of the transfer robot 7. As a result, the capacity of the transfer chamber 3 is reduced and a small footprint is realized.

次に、搬送ロボット7とバッファ11が、基板を授受する様子を側面から見た図7を用いて説明する。図7のように、搬送ロボット7のフォーク9に対して、2段構成のバッファ11が上下端と中間点の合計3位置へ動作できるようにすることで、基板の授受を実現している。   Next, the manner in which the transfer robot 7 and the buffer 11 exchange the substrate will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 7, the transfer of the substrate is realized by enabling the two-stage buffer 11 to move to the fork 9 of the transfer robot 7 to a total of three positions including the upper and lower ends and the intermediate point.

図7(a)はバッファ11が下端へ移動することにより、バッファ11の上段に載置された未処理基板14をフォーク9に授与した後の状態を示す。
またこの状態からバッファ11が上方へ移動することにより、フォーク9に載置された未処理基板14をバッファ11の上段に授与することができる。
FIG. 7A shows a state after the unprocessed substrate 14 placed on the upper stage of the buffer 11 is transferred to the fork 9 as the buffer 11 moves to the lower end.
Further, when the buffer 11 moves upward from this state, the unprocessed substrate 14 placed on the fork 9 can be transferred to the upper stage of the buffer 11.

図7(b)はバッファ11が上方へ移動することにより、フォーク9に載置された未処理基板14をバッファ11の上段に授与した後の状態を示す。
またこの状態からバッファ11が下方へ移動することにより、バッファ11の上段に載置された未処理基板14をフォーク9に授与することができる。
FIG. 7B shows a state after the unprocessed substrate 14 placed on the fork 9 is transferred to the upper stage of the buffer 11 as the buffer 11 moves upward.
Further, by moving the buffer 11 downward from this state, the unprocessed substrate 14 placed on the upper stage of the buffer 11 can be transferred to the fork 9.

図7(c)はバッファ11が上端へ移動することにより、フォーク9に載置された処理済み基板15をバッファ11の下段に授与した後の状態を示す。
またこの状態からバッファ11が下方へ移動することにより、バッファ11の下段に載置された処理済み基板15をフォーク9に授与することができる。
FIG. 7C shows a state after the processed substrate 15 placed on the fork 9 is transferred to the lower stage of the buffer 11 as the buffer 11 moves to the upper end.
Further, by moving the buffer 11 downward from this state, the processed substrate 15 placed on the lower stage of the buffer 11 can be transferred to the fork 9.

図7(d)はバッファ11が下方へ移動することにより、バッファ11の下段に載置された処理済み基板15をフォーク9に授与した後の状態を示す。
またこの状態からバッファ11が上方へ移動することにより、フォーク9に載置された処理済み基板15をバッファ11の下段に授与することができる。
FIG. 7D shows a state after the processed substrate 15 placed on the lower stage of the buffer 11 is transferred to the fork 9 as the buffer 11 moves downward.
Further, by moving the buffer 11 upward from this state, the processed substrate 15 placed on the fork 9 can be transferred to the lower stage of the buffer 11.

以上の状態のうち、図7(b)と(d)のバッファ11の上下位置は同一でよい。すなわち、バッファ11は、3位置を動作できるものであればよい。
本実施例では前述のようにサーボモータとボールネジを組み合わせた機構を用いたが、3位置動作ができるエアシリンダでもよい。
また、ロードロック室1内のバッファ10の動作機構12についても、サーボモータとボールネジによる駆動方式としてもよい。
Among the above states, the vertical positions of the buffers 11 in FIGS. 7B and 7D may be the same. That is, the buffer 11 only needs to be able to operate at three positions.
In this embodiment, a mechanism combining a servo motor and a ball screw is used as described above, but an air cylinder capable of three-position operation may be used.
Further, the operation mechanism 12 of the buffer 10 in the load lock chamber 1 may be driven by a servo motor and a ball screw.

本発明は搬送室に上下動するバッファを設けることによってフットプリント縮小とスループット向上とを同時に実現でき、枚葉式の半導体製造装置に広く適用できる。 The present invention can simultaneously reduce footprint and improve throughput by providing a vertically moving buffer in the transfer chamber, and can be widely applied to single wafer type semiconductor manufacturing apparatuses.

本発明の搬送装置を示す図The figure which shows the conveying apparatus of this invention 本発明の搬送装置における搬送ロボットのアームの動作および基板の軌跡を示す上面図The top view which shows the operation | movement of the arm of a conveyance robot in the conveyance apparatus of this invention, and the locus | trajectory of a board | substrate. 本発明の搬送装置における搬送ロボットのアームの動作および基板の軌跡を示す上面図The top view which shows the operation | movement of the arm of a conveyance robot in the conveyance apparatus of this invention, and the locus | trajectory of a board | substrate. 本発明の搬送装置における搬送ロボットのアームの動作および基板の軌跡を示す上面図The top view which shows the operation | movement of the arm of a conveyance robot in the conveyance apparatus of this invention, and the locus | trajectory of a board | substrate. 本発明の搬送装置における搬送ロボットのアームの動作および基板の軌跡を示す上面図The top view which shows the operation | movement of the arm of a conveyance robot in the conveyance apparatus of this invention, and the locus | trajectory of a board | substrate. 本発明の搬送装置における搬送ロボットのアームの動作および基板の軌跡を示す上面図The top view which shows the operation | movement of the arm of a conveyance robot in the conveyance apparatus of this invention, and the locus | trajectory of a board | substrate. 本発明の搬送装置における搬送ロボットとバッファとの基板の授受を説明する側面図The side view explaining transfer of the board | substrate with the transfer robot and buffer in the transfer apparatus of this invention 従来の半導体製造装置を示す図Diagram showing conventional semiconductor manufacturing equipment

符号の説明Explanation of symbols

1 ロードロック室
2 処理室
3 搬送室
4、5、6仕切り弁
7 搬送ロボット
8 アーム
9 フォーク
10、11 バッファ
12、13 バッファ動作機構
14 未処理基板
15 処理済み基板
101 リアクタ
102 ロードロックチャンバ
103 搬送アーム
104、105 支持手段
106 シリンダ
107 サセプタドライブモータ
108 シリンダ
109 ロータリーアクチュエータ
110 ベローズ
111 ロータリーアクチュエータ
112 半導体ウェハ
113 ゲートバルブ
114 サセプタ
115 ウェハリフトピン
116 Oリング
117 軸手段
118 ドライポンプ
119 シャワーヘッド
120 フラッパーバルブ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Load lock chamber 2 Processing chamber 3 Transfer chamber 4, 5, 6 Gate valve 7 Transfer robot 8 Arm 9 Fork 10, 11 Buffer 12, 13 Buffer operation mechanism 14 Unprocessed substrate 15 Processed substrate 101 Reactor 102 Load lock chamber 103 Transfer Arm 104, 105 Support means 106 Cylinder 107 Susceptor drive motor 108 Cylinder 109 Rotary actuator 110 Bellows 111 Rotary actuator 112 Semiconductor wafer 113 Gate valve 114 Susceptor 115 Wafer lift pin 116 O-ring 117 Shaft means 118 Dry pump 119 Shower head 120 Flapper valve

Claims (5)

真空環境にて処理を行なう枚葉式半導体処理装置に対し、処理対象である基板を搬入および搬出する搬送装置において、
前記搬送装置が、
前記基板を1枚載置して上下の2位置動作を行う第1のバッファを備えるとともに、真空又は大気状態を繰り返し、前記大気状態のときに、前記第1のバッファに載置された前記基板を前記搬送装置の外部に対してやり取りするロードロック室と、
前記ロードロック室と前記処理装置とが直線状に配置されるよう、前記ロードロック室と前記処理室との間に接続され、常時真空状態に保たれる搬送室と、
前記搬送室に設けられ、真空状態のときの前記ロードロック室又は前記処理装置に対して前記基板を搬送する水平多関節ロボットと、
前記搬送室に設けられ、前記水平多関節ロボットと前記基板を授受可能な第2のバッファと、を備え、
前記水平多関節ロボットが、1本のシングルアームと、前記シングルアームの先端で該シングルアームとは独立に回転動作する前記フォークとで構成され、
前記第2のバッファが、第1及び第2のプレートからなる上下2段のプレートを備え、上中下の3位置動作を行うことによって前記第1及び第2のプレートのそれぞれに前記基板を載置可能なように構成され、
前記上下2段のプレートの前記基板を載置する中心位置が、前記シングルアームの回転中心に位置するよう前記第2のバッファが設置されたことを特徴とする搬送装置。
In a transfer apparatus that carries in and out a substrate to be processed with respect to a single-wafer semiconductor processing apparatus that performs processing in a vacuum environment ,
The transfer device is
The substrate placed on the first buffer when the substrate is provided with a first buffer for placing one of the substrates and performing upper and lower two-position operations, and repeatedly performing vacuum or atmospheric conditions. A load lock chamber that communicates with the outside of the transfer device;
A transfer chamber connected between the load lock chamber and the processing chamber so that the load lock chamber and the processing apparatus are arranged in a straight line, and kept in a vacuum state at all times;
A horizontal articulated robot that is provided in the transfer chamber and transfers the substrate to the load lock chamber or the processing apparatus in a vacuum state;
A second buffer provided in the transfer chamber and capable of transferring the substrate with the horizontal articulated robot;
The horizontal articulated robot is composed of one single arm and the fork that rotates at the tip of the single arm independently of the single arm,
The second buffer includes upper and lower two-stage plates composed of first and second plates, and the substrate is placed on each of the first and second plates by performing upper, middle, and lower three-position operations. Configured to be able to be placed,
The transport apparatus according to claim 1, wherein the second buffer is installed so that a center position on which the substrate of the upper and lower two-stage plates is placed is positioned at a rotation center of the single arm .
前記第1のバッファの上下の2位置動作の機構に、2位置動作を行うエアシリンダを用いたことを特徴とする請求項1記載の搬送装置。 The conveying apparatus according to claim 1 , wherein an air cylinder that performs a two-position operation is used as a mechanism for the two-position operation above and below the first buffer. 前記第2のバッファの上中下の3位置動作の機構に、3位置動作を行うエアシリンダを用いたことを特徴とする請求項1記載の搬送装置。 2. The conveying apparatus according to claim 1 , wherein an air cylinder that performs a three-position operation is used as a mechanism for an upper, middle, and lower three-position operation of the second buffer. 前記上下2段のプレートは、同一形状の薄板を上下に重ねた構成であることを特徴とする請求項1記載の搬送装置。 The transport apparatus according to claim 1, wherein the upper and lower two-stage plates are configured by vertically stacking thin plates having the same shape . 請求項1記載の搬送装置を備えたことを特徴とする半導体製造装置。 A semiconductor manufacturing apparatus comprising the transfer apparatus according to claim 1 .
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