JP2005203452A - 基板保持反転装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単で動作が確実であり真空中でも使用可能な基板保持機構を提供し、かつ、その基板保持機構を用いた構造が簡単な基板反転機構にて真空中で基板を反転させる基板反転装置を提供する。
【解決手段】２つのコの字状のアーム１、２をその中間で交差させ２つのコの字状のアームに設けた基板接触部品にて基板を両側から挟み基板を保持する基板保持機構と基板保持機構を回転させる機構を真空チャンバー１０に取付け基板反転装置を構成する。
【選択図】図２２

Description

本発明は、半導体ウエハ、液晶用基板、プラズマディスプレイ用基板等を搬送する搬送用ロボット、真空チャンバ内搬送装置、およびスパッタまたはＣＶＤまたはドライエッチング等を行うプロセス処理装置に関する。

一般に、基板は被処理面を上側にして搬送され処理されるが、被処理面を下にしなければならない処理も存在する。この処理を行う工程の前に、基板を反転させて被処理面を下向きにする。処理が終了した後再度反転させて被処理面を元に戻す。基板の反転に先立って、基板を何らかの方法でクランプする。
例えば、被処理面を下にしなければならない処理として蒸着がある。この場合は処理が真空中であるので、基板のクランプにおいて真空チャック等の手段は使えないので通常機械的なクランプを行う。
基板はロボットアーム先端に設けたエンドエフェクター上に載置して搬送する。通常はエンドエフェクターに載置するだけで基板はクランプしないが、搬送速度を高くする場合等には、基板の脱落を防止するため、基板をクランプする。
特開２００１−１５８９６２ 成膜装置及び方法 特開２００２−３２４８２８ 基板両面処理装置 特開２００３−０６９２１３ 基板反転旋回装置 特開２００３−１００６９５ 基板洗浄装置 特開２００１−１５６１５４ 処理方法、これを用いた製造方法、基板 製造方法、および製造装置

本発明の目的の第１は構造が簡単で動作が確実な基板保持機構を提供しようとするものである。
特許文献４ 特開２００３−１００６９５（図２９）は基板を搬送し反転させようとするものである。反転に先立って基板をクランプするため、エアシリンダーで基板の側面を押し付けている。構造は簡単であるが、押し込む力が力が弱いと脱落する、逆に過大であると基板を破損したり、基板がバックリングを起こす。エアシリンダーはその構造上微小で一定の力を発生させることは難しいので、動作が確実とは言えない。

本発明の第２の目的は構造が簡単な基板反転機構を提供しようとするものである。
特許文献２ 特開２００２−３２４８２８（図２７）は基板を搬送し反転させようとするものである。リニアーガイドの上下に設けた部品で基板を挟み込んだ後、反転する。リニアーガイドは寸法も大きく、駆動機構も個別に必要である。さらにこれらを反転させるので、寸法が大きい、構造が複雑になる、高価になる問題がある。

本発明の第３の目的は真空中で動作可能な簡単な基板反転装置を提供しようとするものである。
特許文献１ 特開２００１−１５８９６２（図２６）は真空蒸着を行う装置の例であり、基板の被処理面を下側にする必要があるので基板を反転させている。構造が複雑であり、フットプリントも基板の２倍以上になっている。一般に、真空中で反転させるためには、基板をクランプするための直線導入が必要であり通常ベローズが使用される、また、反転させるために回転運動用の真空導入が別途必要である、このため構造が非常に複雑になってしまう。

本発明の第４の目的は構造が簡単な基板搬送機構を提供しようとするものである。
特許文献４ 特開２００３−１００６９５（図２９）は基板を搬送し反転させようとするものである。ここで例として記載されている搬送機構はエンドエフェクターを基板の下に差し入れた後、搬送機構全体を上昇させて基板を持ち上げ、エアシリンダーでクランプさせて完了するものである。搬送機構全体を持ち上げる駆動軸が必要であり構造が複雑になる。

特許文献５ 特開２００１−１５６１５４（図３０）は従来の搬送機構の例である。基板の受け取りはエンドエフェクターを基板の下に差し入れた後、搬送機構全体を上昇させて基板を持ち上げて行う。基板の移載において搬送機構全体を上昇させて基板を持ち上げることが必要であり構造が複雑になってしまう。
従来の搬送機構では特に必要ない限り基板をクランプは行われず、エンドエフェクターの上に載せるだけの状態で搬送する、このため基板を高速に搬送すると基板がズレてしまう、基板が振動して発生したパーティクルで基板を汚染してしまう問題があった。特に、基板のズレは重大な事故を招くので深刻な問題である。
しかし、ロボットアームの先端に搭載可能な簡単で動作が確実な基板保持機構が無いため、速度を低くするとか、脱落した基板をバルブで挟み込む等の最悪の結果を招く２次災害を防止するために基板検知センサーを設ける等の対処をしていた。

本発明の第５の目的は構造が簡単な基板反転搬送機構を提供しようとするものである。

２つのコの字状のアームをその中間で交差させて２つのコの字状のアームに設けた基板接触部品にて基板を両側から挟み基板を保持する。

２つのコの字状のアームをその中間で交差させ２つのコの字状のアームに設けた基板接触部品にて基板を両側から挟み基板を保持する基板保持機構と基板保持機構を回転させる機構とによって基板反転機構を構成する。

真空チャンバーに２つのコの字状のアームをその中間で交差させ２つのコの字状のアームに設けた基板接触部品にて基板を両側から挟み基板を保持する基板保持機構と基板保持機構を回転させる機構とによって基板反転機構を設け基板反転チャンバーを構成する。

２つのコの字状のアームをその中間で交差させ２つのコの字状のアームに設けた基板接触部品にて基板を両側から挟み基板を保持する基板保持機構をロボットアームの先端に設け基板搬送装置を構成する。

２つのコの字状のアームをその中間で交差させ２つのコの字状のアームに設けた基板接触部品にて基板を両側から挟み基板を保持する基板保持機構と基板保持機構を回転させる機構とによって構成した基板反転機構をロボットアームの先端に設け基板反転搬送装置を構成する。

第１の目的：図１（開いた状態）と図３（基板を挟んだ状態）とに示すよう、回転支持だけの簡単な構造であり、図２０（基板に接触した状態）に示すよう基板とは接触用の部品としか接触せず基板をその両側から挟むので力が加わりすぎても接触用の部品自体が押し合うだけであり基板を破損する恐れはない。簡単な構造で動作が確実な基板保持機構が実現できる。

第２の目的：図４（開いた状態）と図７（基板を挟んだ状態）と図９（反転中）とに示すよう、高価で大きな場所を占有してしまうリニアーガイドを使わない回転支持だけの簡単な構造で基板反転機構が実現できる。

駆動機構の例として開閉用のエアシリンダーとリンク、反転用のモータとギアーとを図１１〜図１３ に示している。同じ長さのリンクが上下に設けてあるのでエアシリンダーの動作に伴ってコの字状のアームはそれぞれ反対方向に同じ角度回転する。開閉用のエアシリンダーとリンクとは反転に伴って回る。

第３の目的：図１１（開いた状態）と図１２（基板を挟んだ状態）と図１３（反転中）とに示すよう、回転支持だけの簡単な構造で基板反転機構が実現できる。真空チャックではなく、機械的なクランプであるので真空中でも使用できる。
また、基板自体の大きさしか占有していないので、フットプリントは最小になっている。また、断面図 図２３に示すよう駆動は回転によって行われるので、真空導入に例えばＯリング方式が採用できる。ベローズによる真空導入と比べて構造が簡単であり安価に構成できる。クランプのための動作が回転であるので、反転のための真空導入と同軸で行え構造が非常に簡単になっている。

第４の目的：図１４、図１５、図１６に示す一連の動作によって、基板を持ち上げた後クランプする。このため搬送機構全体を持ち上げる必要が無いので構造が簡単になる。搬送機構全体を持ち上げる動作が、２つのコの字状のアームをその中間で交差させて基板を挟むことによってなされている。基板をクランプする必要が無い場合でも、上下機構が省略できるので構造が簡単になっている。
図２１（基板に接触した状態）に示すよう基板とは接触用の部品としか接触せず基板をその両側から挟むので力が加わりすぎても接触用の部品自体が押し合うだけであり基板を破損する恐れはない。また、基板が挟み込む形で保持されているので高速に搬送してもズレることはないし、振動を起こしパーティクルを発生させることもない。
前項の説明にあるよう基板保持機構は簡単な構造であるので、特開２００３−１００６９５と同じようにロボットアームの先端に組込むことが可能である。

第５の目的：前項の基板保持機構に図１１に示す反転用の駆動機構を追加すれば簡単に基板の反転が行える。

本発明の実施例１ 基板保持機構を図１、図２、図３に示す。使用するコの字状のアームの形状を 図２４、図２５ に示す、図２０ に基板との接触部を拡大した斜視図を示す。図１１〜図１３ は反転の機能まで含む駆動手段の例であり、開閉はエアシリンダーとリンクで実現される。同じ長さのリンクが上下に設けてあるのでエアシリンダーの動作に伴ってコの字状のアームはそれぞれ反対方向に同じ角度回転する。

本発明を基板反転機構として適用した例を実施例２として図４〜図１０、図１１〜図１３に示す。図４→図１０ の順にエンドエフェクター上の基板を持ち上げクランプし反転する、図１０で反転を完了し、以降 図７→図４の逆順に動作し基板をエンドエフェクターに引き渡す。
使用するコの字状のアームの形状を 図２４、図２５ に示す、図２０ に基板との接触部を拡大した斜視図を示す。図１１〜図１３ に駆動手段の例として、開閉用のエアシリンダーとリンク、反転用のモータとギアーとを示している。同じ長さのリンクが上下に設けてあるのでエアシリンダーの動作に伴ってコの字状のアームはそれぞれ反対方向に同じ角度回転する。開閉用のエアシリンダーとリンクとは反転に伴って回る。

本発明の実施例３の主要部品を図２２に示す。実施例２の基板反転機構とほぼ同じ構造であるが、断面図 図２３に示す真空導入の部品が追加される。

基板保持機構を搬送機構の先端に取付けた例を実施例４として図１４〜図１９に示す。また、図２１に基板との接触部を拡大した斜視図を示す。

実施例５ 基板反転機構を搬送機構の先端に取付けた例は実施例４と外見殆ど同じであり図１６〜図２１に示す。また、基板との接触部も図２３とほぼ同じであるが、基板保持機構に図１１に示す反転用の駆動機構が追加される。

実施例１ の基板保持機構が開いた状態を示す斜視図。 実施例１ の基板保持機構の主要部品をあらわす斜視図。 実施例１ の基板保持機構が閉じ，基板をクランプした状態を示す斜視図。 実施例２ 及び 実施例３ の基板反転機構が開いた状態を示す斜視図。 実施例２ 及び 実施例３ の基板反転機構が開いた状態でありエンドエフェクターに載置された基板が接近している状態を示す斜視図。 実施例２ 及び 実施例３ の基板反転機構が閉じる過程でエンドエフェクターに載置された基板の裏面とコの字状のアームの基板接触部とが接触した時点の状態を示す斜視図。 実施例２ 及び 実施例３ の基板反転機構が閉じ基板がクランプされた状態を示す斜視図、この状態において基板は持ち上げられエンドエフェクターから離れている。 実施例２ 及び 実施例３ の基板反転機構が閉じ基板がクランプされた状態を示す斜視図、この時点でエンドエフェクターは退避して見えなくなっている。 実施例２ 及び 実施例３ の基板反転機構が閉じられ基板をクランプし反転している状態を示す斜視図。 実施例２ 及び 実施例３ の基板反転機構が閉じられ基板をクランプし反転を終了した状態を示す斜視図。 実施例２ 及び 実施例３ の基板反転機構が開いた状態を駆動機構側から見た斜視図。駆動手段の例として、開閉用のエアシリンダーとリンク、反転用のモータとギアーとを設けている。 実施例２ 及び 実施例３ の基板反転機構が閉じられ基板をクランプした状態を駆動機構側から見た示す斜視図。リンクがエアシリンダーによって引き込まれて角度が小さくなっている。 実施例２ 及び 実施例３ の基板反転機構が閉じられ基板をクランプし反転を行っている途中の状態を駆動機構側から見た斜視図。 実施例４ のロボットアーム先端に取付けた基板保持機構が開いた状態でカセット内の基板に接近している状態をカセット側から見た側面図。 実施例４ のロボットアーム先端に取付けた基板保持機構が閉じる過程でカセット内の基板の裏面とコの字状のアームの基板接触部とが接触した時点の状態をカセット側から見た側面図。 実施例４ のロボットアーム先端に取付けた基板保持機構が閉じ基板がクランプされた状態をカセット側から見た側面図、この状態において基板は持ち上げられカセットの側壁から離れている。 実施例４ のロボットアーム先端に取付けた基板保持機構がカセット内に進入した状態を示す平面図。 実施例４ のロボットアーム先端に取付けた基板保持機構が閉じ基板がクランプされた状態をカセット側から見た側面図、この状態において基板は持ち上げられカセットの側壁から離れている。 実施例４ の全体像を示す斜視図。 実施例１、実施例２、実施例３の基板とアームとの接触部の詳細を示す斜視図。基板は下側のアームに載った状態になっている。 実施例４の基板とアームとの接触部の詳細を示す斜視図。基板は下側のアームに載った状態になっている。 実施例３の構成部品を示す説明図。各パーツを引き出した状態を斜視図によって示している。 実施例３の回転中心を水平方向に見た断面図。真空導入のためにＯリングを３段設けている。 コの字アームの形状の一例を示す斜視図。右と左とで基板との接触面が反対になっている。 コの字アームの形状の一例を示す斜視図。図２４のコの字アームと対となっている。 特許文献１ 特開２００１−１５８９６２ に記載されている図、真空チャンバーの内部で基板を反転させている。 特許文献２ 特開２００２−３２４８２８ に記載されている図、リニアーガイドによって支持された基板保持部材を上下に動作させて基板を挟んだ後、反転させる。。 特許文献３ 特開２００３−０６９２１３ に記載されている図、大気中で基板を反転させている。 特許文献４ 特開２００３−１００６９５ に記載されている図、ロボットアームの先端に基板を側面から押し込むことによって基板を保持している。 特許文献５ 特開２００１−１５６１５４ に記載されている図、基板の受け渡しはエンドエフェクターを基板の下に差し入れた後、搬送機構全体を上昇させて基板を持ち上げて行う。

符号の説明

１ コの字状アーム−１
２ コの字状アーム−２
３ 基板との接触部品
４ 開閉用リンク
５ 開閉用シリンダー
６ 反転用ギアー
７ 反転用駆動モータ
８ 角型基板
９ ウェハー
１０ チャンバー
１１ エンドエフェクター
１２ カセット
１３ ロボットアーム
１４ チャンバー上部カバー
１５ チャンバー下部カバー
１６ ベアリング
１７ Ｏリング

Claims (5)

1. ２つのコの字状のアームをその中間で交差させて２つのコの字状のアームに取付けた基板接触部品にて基板を両側から挟み基板を保持する基板保持機構。
2. 請求項１の基板保持機構と基板保持機構を回転させる機構とによって構成された基板反転機構。
3. 真空チャンバーに請求項２の基板反転機構を設けた基板反転チャンバー
4. ロボットアームの先端に請求項１の基板保持機構を設けた基板搬送装置。
5. ロボットアームの先端に請求項２の基板反転機構を設けた基板搬送装置。