[0001] 本发明涉及一种在利用小径的处理基板(例如半导体晶圆等)制造器件(半导体器件等)的工艺中使用的小型制造装置的基板输送前室机构。

[0002] 以半导体制造工艺所使用的装置、即半导体制造装置为例说明以往的制造装置。

[0003] 以往的半导体制造装置将大量制造少品种的半导体器件作为前提。为了大量且廉价地制造同一种类的半导体器件，期望使用大口径的半导体晶圆。通过使用大口径的半导体晶圆，能够同时制造许多个半导体器件，因此，大量制造相同种类的半导体器件、降低每一个芯片的制造成本变容易。因此，以往的半导体制造工艺使用非常大型的制造装置。因而，半导体制造工厂也非常大规模，工厂的建设、运营需要高额的费用。

[0004] 在通常的半导体制造工艺中，在各处理装置之间输送半导体晶圆时，使用密闭型的晶圆输送容器。将该晶圆输送容器在容纳有半导体晶圆的状态下安放于处理装置的前室。然后，将该半导体晶圆搬入到半导体制造装置的前室内。接着，将该半导体晶圆从前室输送到处理室内，实施期望的成膜处理、加工处理、检查处理等。之后，将半导体晶圆经由前室输送到晶圆输送容器，再次容纳。

[0005] 为了确保半导体器件的充分的成品率，在经由前室从晶圆输送容器输送到处理室的过程、从处理室返回到晶圆输送容器的过程中需要使半导体晶圆不被颗粒污染。作为防止该污染的技术，例如公知有在下述专利文献1和2中公开的技术。

[0006] 现有技术文献

[0007] 专利文献

[0008] 专利文献1：美国专利第4532970号说明书

[0009] 专利文献2：美国专利第4674939号说明书

[0010] 发明要解决的问题

[0011] 近年来，对于半导体器件的多品种少量生产的要求有所升高。此外，在研究开发等中试制半导体器件的情况下，期望以1个或者多个单位制造半导体器件。为了满足这样的需要，期望一种利用小径的半导体晶圆来廉价地制造半导体器件的技术。

[0012] 此外，像上述那样，在大规模的工厂中大量制造同一品种的制品的情况下，与市场的需要变动相结合地调整生产量变得非常困难。其原因在于，在少量生产的过程中无法确保与工厂的运营成本相称的利益。并且，由于半导体制造工厂需要高额的建设投资、运营费用，因此，也存在中小企业难以参与这样的缺点。

[0013] 出于以上的理由，期望一种用于在小规模的制造工厂等中利用小径的半导体晶圆、小型的制造装置来廉价地进行半导体器件的多品种少量生产的技术。

[0014] 但是，采用上述专利文献1、2所公开的技术的半导体制造装置的前室的规模会变大，不适合小型的制造装置。

[0015] 此外，在晶圆输送机器人采用被称作SCARA型(多关节水平型)的方式的半导体制造装置的情况下，为了供关节弯曲，水平面内的占有面积变大。因此，必须进一步增大前室的面积、前室·处理室间的开口面积。

[0016] 这样的问题不仅在半导体制造装置中产生，也在对例如蓝宝石基板、铝基板等实施处理来制造电子器件的装置、制造光学器件的装置等中产生。

[0017] 本发明的课题在于提供一种利用小径的处理基板来廉价地进行器件的多品种少量生产的小型制造装置的基板输送前室机构。

[0018] 用于解决问题的方案

[0019] 本发明的基板输送前室机构的特征在于，包括：处理室，其用于对处理基板实施期望的处理；装置前室，其用于在与该处理室之间搬入和搬出所述处理基板；容器载置台，其为了安放已容纳有所述处理基板的基板输送容器而设置于所述装置前室的上表面；基板升降机构，其为了通过将所述基板输送容器的交接底部在载置有所述处理基板的状态下从下侧保持并使所述基板输送容器的交接底部下降来将该处理基板搬入到所述装置前室而设置于所述装置前室内；以及水平输送机构，其为了利用以能自所述交接底部接受所述处理基板的方式沿水平方向延伸的输送臂将该处理基板输送到所述处理室而设置于所述装置前室内。

[0020] 本发明的基板输送前室机构期望的是，所述处理室和所述装置前室以能够分离的方式构成。

[0021] 本发明的基板输送前室机构期望的是，还包括输送臂升降机构，该输送臂升降机构为了使所述水平输送机构下降来将所述处理基板载置于所述处理室内的基板载置台而设置于所述装置前室内。

[0022] 本发明的基板输送前室机构适合在所述处理基板是直径为20mm以下的晶圆的情况下应用。

[0023] 发明的效果

[0024] 根据本发明，能够利用基板升降机构将处理基板从设置于上表面的容器载置台搬入到装置前室内，之后利用水平输送机构将处理基板沿水平方向输送而搬入到处理室内，因此，能够将装置前室小型化。

[0025] 此外，在本发明中，通过以能够分离的方式构成处理室和装置前室，能够提高该装置前室的通用性，降低小型制造装置的制造成本。

[0026] 此外，在本发明中，通过设置输送臂升降机构，能够使水平输送机构下降而将处理基板载置于处理室内的基板载置台。

[0027] 此外，在本发明中，通过将处理基板设为直径为20mm以下的晶圆，装置前室的小型化、低价格化变容易。附图说明

[0028] 图1是示意地表示本发明的实施方式1的小型制造装置的整体结构的立体图。

[0029] 图2是概略地表示该实施方式1的装置前室的结构的外观立体图。

[0030] 图3是概略地表示该实施方式1的装置前室的整体的内部结构的左侧视图。

[0031] 图4是概略地表示该实施方式1的装置前室的整体的内部结构的主视图。

[0032] 图5是该实施方式1的图4的A－A剖视图。

[0033] 图6是该实施方式1的图4的B－B剖视图。

[0034] 图7是表示该实施方式1的输送臂的结构的侧视图。

[0035] 图8是用于说明该实施方式1的输送臂的结构的俯视图。

[0036] 图9是表示将该实施方式1的输送臂分解后的状态的俯视图。

[0037] 图10是该实施方式1的图8的C－C剖视图。

[0038] 图11是用于说明实施方式1的小型制造装置的动作的概略的剖视图。

[0039] 图12是用于说明实施方式1的小型制造装置的动作的概略的剖视图。

[0040] 图13是用于说明实施方式1的小型制造装置的动作的概略的剖视图。

[0041] 图14是用于说明实施方式1的小型制造装置的动作的示意图。

[0042] [发明的实施方式1]

[0043] 以下，以将本发明应用于半导体制造装置的基板输送前室机构的情况为例说明本发明的实施方式1。

[0044] 图1是示意地表示本实施方式1的小型半导体制造装置的整体结构的立体图。图2是示意地表示装置前室120的结构的外观立体图。此外，图3～图6是表示装置前室120的内部结构的概略图，图3是左侧视图，图4是主视图，图5是图4的A－A剖视图，图6是图4的B－B剖视图。

[0045] 根据图1可理解，本实施方式1的小型半导体制造装置100容纳处理室110和作为前室的装置前室120。处理室110和装置前室120以能够分离的方式构成。由此，各式各样的种类的处理室110能够共用装置前室120，因而，能够降低小型半导体制造装置整体的制造成本。

[0046] 处理室110经由未图示的晶圆输送口从装置前室120接受半导体晶圆131(参照图3～图5)。而且，对该半导体晶圆131进行公知的处理(即成膜、蚀刻、检查处理等)。省略关于处理室110的详细说明。在本实施方式1中，半导体晶圆131使用直径是20mm以下(例如12.5±0.2mm)的小径的半导体晶圆。

[0047] 另一方面，装置前室120是用于取出已容纳在晶圆输送容器130中的半导体晶圆131并将其输送到处理室110的室。

[0048] 装置前室120具有利用由金属等形成的顶板120a、侧板120b－120e等构成的壳体，该顶板120a自侧板120d突出，在该突出部分的背侧设有背板120f(参照图4)。而且，顶板120a和背板120f之间的间隙部分形成有用于从外部向装置前室120中导入空气的供气路径120g(详细见后述)。

[0049] 在装置前室120的顶板120a上设有用于载置晶圆输送容器130的容器载置台121(参照图3)和用于从上方按压固定所载置的晶圆输送容器130的压杆122(参照图2)。
像后述那样，从晶圆输送容器130搬入到装置前室120内的半导体晶圆131利用输送臂123通过输送口120h(参照图3)而被输送到处理室110。此外，在装置前室120的顶板120a上设有用于操作小型半导体制造装置100的操作按钮124等。

[0050] 如图3～图6所示，装置前室120被分隔板201气密地分隔成用于搬入·搬出半导体晶圆131的净化室210和容纳后述的马达机构238、245、249的驱动室220。

[0051] 此外，在装置前室120中设有在与安放于容器载置台121的晶圆输送容器130之间搬入·搬出半导体晶圆131的晶圆升降机构230和利用输送臂123向处理室110搬入半导体晶圆131或者自该处理室110搬出半导体晶圆131的水平输送机构240等。

[0052] 首先，利用图3～图5说明晶圆升降机构230的结构。

[0053] 晶圆升降机构230具有用于载置半导体晶圆131的大致圆筒形状的升降体231，在该升降体231的上表面部形成有缩径的载置部231a。在载置部231a的上表面设有例如3个突起231b。而且，晶圆输送容器130的交接底部132以载置有半导体晶圆131的状态保持在这些突起231b上(详细见后述)。如图5所示，该升降体231利用升降轴232以上下运动自由的方式支承。

[0054] 该升降轴232贯通分隔板201的开口孔201a和晶圆升降波纹管233(详细见后述)而连结固定在升降体231的下表面中央部，支承该升降体231(参照图5)。

[0055] 该晶圆升降波纹管233是为了维持净化室210和驱动室220的气密性而设置的。晶圆升降波纹管233的上端气密地固着于升降体231的下表面周缘部。此外，晶圆升降波纹管233的下端以包围开口孔201a的外缘外侧的方式气密地固着于分隔板201的上表面。
该晶圆升降波纹管233随着升降体231的升降而在铅垂方向上伸缩。

[0056] 此外，该升降轴232支承在形成为大致钩形的支承构件234。在该支承构件234的上板部234a上支承固定有升降轴232的下端。此外，支承构件234的侧板部234b固定支承在作为后述的“升降构件”的螺母236上。在该螺母236上螺纹接合有作为“驱动轴”的丝杠轴235。

[0057] 该丝杠轴235沿着铅垂方向配设在驱动室220内。丝杠轴235的上端以旋转自由的方式支承在分隔板201的下表面。另一方面，丝杠轴235的下端在连结于晶圆升降马达机构238的旋转轴的状态下被支承。

[0058] 螺母236通过晶圆升降马达机构238使丝杠轴235向一个方向旋转而沿着引导构件237上升，通过晶圆升降马达机构238使丝杠轴235向另一个方向旋转而沿着引导构件237下降。

[0059] 接着，利用图3、图4及图6说明水平输送机构240的结构。

[0060] 水平输送机构240包括输送臂123、用于使该输送臂123升降的机构、以及用于使该输送臂123伸缩的机构。

[0061] 如图6所示，滑动机构241包括引导板241a和滑动板241b。引导板241a固定在分隔板201的上表面。此外，滑动板241b被引导板241a引导而上下运动。在该滑动板241b上固定有升降板242，该升降板242大致水平地配置。

[0062] 臂升降波纹管243a、243b是为了维持净化室210和驱动室220的气密性而设置的。臂升降波纹管243a、243b的上端气密地固着于升降板242的下表面。此外，臂升降波纹管243a、243b的下端以包围开口孔201b、201c的外缘外侧的方式气密地固着于分隔板201的上表面。这些臂升降波纹管243a、243b随着升降板242的升降而在上下方向上伸缩。

[0063] 升降轴244用于使升降板242升降。升降轴244的上端部分被压入到设置于升降板242的下表面的压入孔242a中。另一方面，升降轴243的下端抵接·支承在设置于臂升降马达机构245的板245d(详细见后述)的上表面。

[0064] 臂升降马达机构245包括马达245a。在该马达245a使凸轮245b旋转时，旋转板245c一边旋转一边升降，由此，板245d升降。

[0065] 支承台246a、246b呈大致圆筒形，载置固定在升降板242的上表面。

[0066] 在该支承台246a、246b的上表面载置固定有输送臂123的基板700(详细见后述)。

[0067] 臂伸缩马达机构249使驱动轴248旋转，由此，使输送臂123伸缩。该臂伸缩马达机构249固定在上下运动的板245d上。因此，随着板245d的升降，臂伸缩马达机构249和驱动轴248也升降。

[0068] 图7～图10是表示输送臂123的结构的概略图，图7是侧视图，图8是俯视图，图9是表示分解的状态的俯视图，图10是图8的C－C剖视图。

[0069] 如图7～图10所示，输送臂123具有在基板700上沿上下方向层叠第1滑动臂710、第2滑动臂720、第3滑动臂730以及第4滑动臂740而成的结构。而且，输送臂123将半导体晶圆131经由装置前室120的输送口120h和气密地连结该装置前室120和处理室110的连结部140搬入到处理室110内(参照图8)。

[0070] 如图9所示，在基板700的两端设有皮带轮701、702。而且，在这些皮带轮701、702之间卷绕有带703。该皮带轮701连结于上述驱动轴248(参照图6)，与该驱动轴248的旋转相应地旋转。

[0071] 并且，基板700包括滑动构件704。滑动构件704构成为利用导轨705的引导在长度方向上移动自由。并且，该滑动构件704夹持带703，并且连结固定在设置于上层的第1滑动臂710的底面。

[0072] 此外，基板700包括传递构件706。该传递构件706配置在皮带轮702的后方(图7～图9中是右侧)，固定在基板700上。而且，该传递构件706夹持设置于上层的第1滑动臂710的带713。并且，该传递构件706抵接于上层的第1滑动臂710的右侧面，引导该第1滑动臂710的移动。

[0073] 在第1滑动臂710的两端以旋转自由的方式设有皮带轮711、712，在这些皮带轮711、712之间卷绕有带713。

[0074] 并且，第1滑动臂710包括滑动构件714。滑动构件714构成为利用导轨715的引导在长度方向上移动自由。并且，该滑动构件714夹持带713，并且连结固定在设置于上层的第2滑动臂720的底面。

[0075] 此外，第1滑动臂710包括传递构件716。该传递构件716配置在皮带轮712的后方(图7～图9中是右侧)，固定在第1滑动臂710上。此外，该传递构件716夹持被设置于上层的第2滑动臂720的带723。并且，传递构件716抵接于上层的第2滑动臂720的左侧面，引导该第2滑动臂720的移动。

[0076] 第2滑动臂710与上述第1滑动臂同样，在两端以旋转自由的方式设有皮带轮721、722，在这些皮带轮721、722之间卷绕有带723。

[0077] 第2滑动臂710的滑动构件724构成为利用导轨725的引导在长度方向上移动自由。此外，该滑动构件724夹持带723，并且连结固定在上层的第3滑动臂730的底面。

[0078] 并且，第2滑动臂720的传递构件726配置在皮带轮722的后方(图7～图9中是右侧)，固定在第2滑动臂720上。此外，该传递构件726夹持被设置于上层的第3滑动臂730的带733。并且，传递构件726抵接于第3滑动臂730的右侧面，引导该第3滑动臂730的移动。

[0079] 在第3滑动臂730的两端设有皮带轮731、732。皮带轮731、732以旋转自由的方式设置。在这些皮带轮731、732之间卷绕有带733。

[0080] 并且，第3滑动臂730的滑动构件734构成为利用导轨735的引导在长度方向上移动自由。此外，该滑动构件734夹持带733。

[0081] 第4滑动臂740包括沿与输送臂123的伸缩方向成直角的方向延伸的水平板741。该水平板741连结固定在上述第3滑动臂730的滑动构件734上。

[0082] 并且，第4滑动臂740包括固定在该水平板741的顶端且沿输送臂123的伸缩方向延伸的手柄部742。

[0083] 在手柄部742的顶端部分设有用于真空吸附半导体晶圆131(图7～图10中未表示)的吸附孔743。该吸附孔743经由吸引管744与吸引孔745相连(参照图9)。吸引孔745经由树脂制的配管(未图示)连接于真空泵(未图示)。

[0084] 如图4和图5所示，装置前室120包括供气阀251和排气阀252。

[0085] 供气阀251设置于背板120f(参照图4)。而且，供气阀251用于将利用过滤等除去了颗粒的清洁的空气等从外部导入到供气路径120g内。

[0086] 排气阀253固定在排气口201d的下侧(参照图5)。在排气阀253上连结有排气管257。

[0087] 接着，说明容器载置台121。

[0088] 像上述那样，在容器载置台121上安放有晶圆输送容器130(例如参照图5)。而且，将该晶圆输送容器130的交接底部132在载置有半导体晶圆131的状态下搬入到净化室210内。晶圆输送容器130可以使用例如在日本特愿2010－131470等中公开的输送容器。

[0089] 另一方面，在没有安放晶圆输送容器130时，容器载置台121的开口部被升降体231的上端部分堵塞(未图示)。

[0090] 接着，利用图11～图14说明本实施方式的小型半导体制造装置的动作。

[0091] 像上述那样，在没有安放晶圆输送容器130时，升降体231上升至最高的位置，堵塞容器载置台121的搬入口121a。在该状态下，在容器载置台121上安放晶圆输送容器130(参照图11)。此时，晶圆输送容器130的交接底部132(例如参照图5)利用例如电磁体(未图示)的吸附力等保持在升降体231上。

[0092] 晶圆输送容器130在安放于容器载置台121之后，通过压下杆122(参照图1和图2)而被按压固定在该容器载置台121上。

[0093] 接着，通过晶圆升降马达机构238进行驱动，丝杠轴235开始旋转。由此，螺母236下降，其结果，在升降轴232下降的同时升降体231下降(参照图12)。在本实施方式1中，由于利用晶圆升降波纹管233来相对于驱动室220密闭净化室210，因此，即使由晶圆升降马达机构238、丝杠轴235的驱动引起颗粒扩散等，也不必担心净化室210内被污染。

[0094] 在使升降体231下降时，晶圆输送容器130的交接底部132在保持于升降体231的状态下下降(参照图12)。其结果，半导体晶圆131在载置于交接底部132的状态下被搬入到装置前室120内。在交接底部132下降时，盖部133仍然堵塞容器载置台121。因此，即使交接底部132被搬入到装置前室120内，颗粒进入到该装置前室120内的可能性也很小。

[0095] 在升降体231下降至预定位置而停止时，接着，通过臂伸缩马达机构249进行驱动，驱动轴248开始旋转，由此，基板700的皮带轮701开始旋转(参照图9和图14)。

[0096] 在皮带轮701旋转时，带703转动。像上述那样，滑动构件704夹持带703，并且连结固定在第1滑动臂710的底面。因此，在带703转动时，滑动构件704被轨道705引导而沿延伸方向(图9中的左方向)移动，其结果，第1滑动臂710也沿延伸方向移动。

[0097] 此外，像上述那样，传递构件706固定在基板700上，并且夹持第1滑动臂710的带713。因此，在第1滑动臂710沿延伸方向移动时，该第1滑动臂710的带713开始转动。

[0098] 在带713转动时，第1滑动臂710的滑动构件714被轨道715引导而沿延伸方向移动。因而，第2滑动臂720相对于第1滑动臂710相对地沿延伸方向移动。于是，在第2滑动臂720相对地移动时，利用第1滑动臂710的传递构件716使第2滑动臂720的带723转动。

[0099] 在带723转动时，第2滑动臂720的滑动构件724被轨道725引导而沿延伸方向移动。其结果，第3滑动臂730相对于第2滑动臂720相对地沿延伸方向移动。于是，在第3滑动臂730相对地移动时，利用第2滑动臂720的传递构件726使第3滑动臂730的带
733转动。

[0100] 在带733转动时，第3滑动臂730的滑动构件734被轨道735引导而沿延伸方向移动。其结果，第4滑动臂740相对于第3滑动臂730相对地沿延伸方向移动。

[0101] 这样，利用驱动轴248的旋转能够使输送臂123延伸。在本实施方式1中，由于利用臂升降波纹管243b来相对于驱动室220密闭净化室210，因此，即使臂伸缩马达机构249、驱动轴248进行驱动而颗粒扩散等，也不必担心净化室210内被污染。

[0102] 输送臂123首先延伸至升降体231的位置，在其顶端部(设有吸附孔743的部分)进入到半导体晶圆131和交接底部132之间的间隙的状态下停止。于是，通过进一步驱动晶圆升降马达机构238而使升降体231稍稍再次下降，在设置于第4滑动臂740的手柄部742(参照图9)的吸附孔743上载置半导体晶圆131。并且，通过从排气孔745进行排气，将半导体晶圆131真空吸附于手柄部742。

[0103] 接着，使驱动轴248再次开始旋转，使输送臂123延伸至处理室110内。于是，将半导体晶圆131输送到处理室110内的晶圆载置台111上(参照图13)。

[0104] 而且，通过使驱动轴248停止旋转而使输送臂停止延伸，接着，通过停止从排气孔745排气而停止吸附半导体晶圆131。

[0105] 接着，驱动臂升降马达机构245，使凸轮245b稍稍旋转。由此，旋转板245c下降，板245d也下降。由此，输送臂123、水平输送机构240整体稍稍下降。其结果，半导体晶圆131载置在晶圆载置台111上。

[0106] 接着，输送臂123收缩，返回到净化室210内。由此，结束从晶圆输送容器130向处理室110输送半导体晶圆131。之后，在处理室110内对半导体晶圆131进行期望的处理。

[0107] 利用与以上说明相反的操作，能够将半导体晶圆131从处理室110内输送到晶圆输送容器130。

[0108] 像以上说明的那样，采用本实施方式1，能够利用晶圆升降机构230将半导体晶圆131从设置于装置前室120的顶板120a的容器载置台121搬入到装置前室120内，之后利用水平输送机构240将半导体晶圆131沿水平方向输送而搬入到处理室110内，因此，能够将装置前室120小型化。

[0109] 此外，在本实施方式1中，通过以能够分离的方式构成处理室110和装置前室120，能够提高该装置前室120的通用性，降低小型半导体制造装置100的制造成本。

[0110] 并且，通过设置输送臂升降机构，能够使水平输送机构240下降而将半导体晶圆131载置于处理室110内的晶圆载置台11。

[0111] 另外，在本实施方式1中，以采用半导体晶圆的半导体制造装置为例进行了说明，但本发明也可以应用于自其他种类的基板(例如蓝宝石基板等绝缘性基板、铝基板等导电性基板)、非圆盘形状(例如矩形)的处理基板制造器件的制造装置。

[0112] 此外，在本实施方式1中，“器件”采用半导体器件作为例子，但本发明也可以应用于制造其他种类的器件(例如光学元件、光集成电路等光器件)的制造装置。

[0113] 并且，本发明不仅可以应用于对基板进行处理的装置，也可以应用于进行制造工艺中的其他工序(例如器件的检查工序)的装置。本发明的“处理室”也包含进行其他工序的形态。

[0114] 在本实施方式中，设为使输送臂123的第1～第4滑动臂710～740在上下方向上层叠的结构，但也可以设为使多个滑动臂在水平方向上层叠的结构，而且也可以是其他的结构。

[0115] 附图标记说明

[0116] 100、小型半导体制造装置；110、处理室；120、装置前室；121、容器载置台；123、输送臂；130、晶圆输送容器；131、半导体晶圆；132、交接底部；133、盖部；201、分隔板；210、净化室；220、驱动室；230、晶圆升降机构；231、升降体；231a、载置部；231b、突起；232、升降轴；233、晶圆升降波纹管；234、支承构件；235、丝杠轴；236、螺母；237、引导构件；238、晶圆升降马达机构；240、水平输送机构；241、滑动机构；242、升降板；243a、243b、臂升降波纹管；244、升降轴；245、臂升降马达机构；246a、246b、支承台；248、驱动轴；249、臂伸缩马达机构；251、供气阀；252、排气阀；253、排气管；700、基板；701、702、711、712、721、722、731、732、皮带轮；703、713、723、733、带；704、714、724、734、滑动构件；705、715、725、735、导轨；706、716、726、736、传递构件；710、第1滑动臂；720、第2滑动臂；730、第3滑动臂；
740、第4滑动臂。