JP2006237256A - 基板搬送ハンド - Google Patents

Abstract

【課題】 基板への熱輻射を小さくして載置される基板の温度上昇を抑制して、基板の反りによる搬送不良を防止できるようにする。
【解決手段】 アルミナ材からなる基板搬送ハンド９の基板載置部９ｂ、９ｃの全外周面にアルミナ材より輻射率が小さいアルミニウムを成膜したことにより、基板載置部９ｂ、９ｃからガラス基板への熱輻射を小さくし、基板載置部９ｂ、９ｃの表面に載置されるガラス基板の温度上昇を抑制して、基板の反りによる搬送不良を防止することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、加熱された基板を搬送可能な輻射率の小さい基板搬送ハンドに関する。

従来の成膜装置、例えば、ガラス、シリコン及び化合物半導体等の基板上に配線用金属膜などを成膜する枚葉式ＣＶＤ装置は、中央に位置する搬送モジュールの周囲に加熱室、成膜室などの各種モジュールを設け、中央の搬送モジュールに各種モジュールへ基板を搬送するための搬送ロボット（基板搬送ハンド）が備えられている（例えば、特許文献１参照。）。

従来の基板搬送ハンドは、通常、耐熱性及び剛性が良好なアルミナ製であり、例えば成膜室にて真空状態で加熱された高温の基板を載置して取り出し、周囲の各種モジュールに搬送するようになっている。

このような従来の基板搬送ハンドについて次の提案がある。
特開平０６−２０４３１６号公報に示す例では、加熱されたウエハ等の被加熱物を搬送するロボットハンドについて、被加熱物を支持しうるハンド部の被加熱物を支持する側に、間隙を介して並列配置された、輻射熱を反射する熱反射板を備えるロボットハンドが提案され、熱歪みや熱変形によるハンド部の位置精度の低下を極力減少させるようになっている（特許文献２、［０００５］、［０００６］）。

特開平１１−２７４１０６号公報 特開平０６−２０４３１６号公報

しかしながら、アルミナ製の基板搬送ハンドを備えた従来の成膜装置では、成膜装置内で加熱された基板を取り出し載置して搬送するとき、基板搬送ハンドが成膜装置内で加熱され、かつ、載置した高温の基板により加熱され得るが、この加熱された基板搬送ハンドで、例えば室温の基板を搬送すると、基板搬送ハンドからの熱輻射によって基板温度が高温（２００℃以上）になり、基板が大きく反るなどの基板変形が発生し、搬送不良を引き起こす不具合が生じかねない。
特に、近年のようにサイズの大きい基板を載置して搬送する場合においては、より顕著に基板変形が発生し易い。

また、上記特開平０６−２０４３１６号公報に示す例では、被加熱物からの熱伝導を抑制して熱歪みや熱変形によるハンド部の位置精度の低下を減少させているが（特許文献２、［０００５］）、被加熱部を載置することにより加熱されたハンド部が室温の基板を搬送する際に、ハンド部自体の熱で生じる基板の変形を避けるようにするためには解決すべき課題がある。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、基板への熱輻射を小さくして表面に載置される基板の温度上昇を抑制して、基板の反りによる搬送不良を防止することができる基板搬送ハンドを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の基板搬送ハンドは、基板を載置して搬送を行う基板搬送ハンドを有する成膜装置において、基板搬送ハンドの少なくとも基板が載置される表面に、基板搬送ハンドを形成する金属材料よりも輻射率の小さい金属を成膜することにより、基板搬送ハンドの熱輻射を押さえて基板の温度上昇を抑制したことを特徴とするものである。
また請求項２記載の発明は、上記構成に加え、基板搬送ハンドを形成する金属材料がアルミナであり、成膜がアルミニウムであることを特徴とする。
さらに請求項３記載の発明は、成膜する金属がアルミニウム、ニッケル及びクロムのいずれか、或いはニッケルとクロムの合金であることを特徴とするものである。
前記請求項４記載の発明は、成膜する金属の厚さが１μｍ〜１ｍｍであることを特徴とするものである。

本発明の基板搬送ハンドでは、少なくとも基板が載置される表面に、基板搬送ハンドを形成する材料よりも輻射率が小さい金属を皮膜することにより、基板への熱輻射を小さくして載置される基板の温度上昇を抑制することができるので、基板の反りによる搬送不良を防止することができるという効果を有する。

以下、図１から図４に基づき、実質的に同一又は対応する部材には同一符号を用いて、本発明による基板搬送ハンドの好適な実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る基板搬送ハンドを備えたマルチチャンバ（多室）型枚葉式ＰＥ−ＣＶＤ成膜装置（以下、成膜装置という）を示す概略平面図である。
図１を参照して、成膜装置１は、中央部に設けた搬送室２の周囲に仕入取出室３と、加熱室４と、複数の成膜室５とがそれぞれゲートバルブ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄを介して設置されている。
仕入取出室３はガラス基板の仕入れと取出しを行い、加熱室４はガラス基板の成膜前の予備加熱を行い、成膜室５はガラス基板表面にＰＥ−ＣＶＤ成膜を行う。

搬送室２に設けた搬送機構８には、先端に基板搬送ハンド９を取付けた伸縮自在なアーム１０が接続されており、アーム１０は搬送機構８の回りに旋回可能に設けられている。
基板搬送ハンド９は、表面にガラス基板１１を載置した状態でアーム１０の旋回及び伸縮により、各ゲートバルブ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄを通して仕入取出室３、加熱室４、成膜室５に搬送室２を介してガラス基板１１を搬送するように構成されている。

図２は、本発明の実施の形態に係る基板搬送ハンドを示す概略図である。
図１及び図２を参照して、基板搬送ハンド９は、アーム１０に接続される基部９ａにガラス基板１１を載置する一対の基板載置部９ｂ、９ｃが一体に設けられている。
基板搬送ハンド９はアルミナ材で形成されているが、本実施の形態では基板搬送ハンド９の基板載置部９ｂ、９ｃの全外周面にアルミニウムが成膜（斜線部分）されている。
基板載置部９ｂ、９ｃの全外周面にアルミニウムを成膜する方法としては、例えば公知の溶射方法を用いることができる。

成膜するアルミニウムの膜厚は、本実施の形態では１５０〜２００μｍ程度とした。
成膜するアルミニウムの輻射率は、基板搬送ハンド９を形成するアルミナ材の輻射率よりも小さい。
したがって、アルミニウムを成膜した基板搬送ハンドでは、基板搬送ハンドから基板への輻射による熱移動を小さくでき、基板の温度上昇及び基板の反りを防ぐことができる。
アルミニウムのほかに輻射率の小さい金属としてニッケルやクロムを使用しても良いが、例えばＰＥーＣＶＤ装置ではフッ素系ガスをクリーニングガスとして使用するので耐腐食性のあるアルミニウムの自然酸化膜で覆われるアルミニウムの方が優れている。

図３は、成膜装置１の搬送室２と成膜室５を示す概略断面図、図４は、成膜室５を示す概略断面図である。
図３及び図４に示すように、搬送室２内には、アーム１０の旋回及び伸縮を可能とする公知の機構により構成された搬送機構８が設置され、成膜室５内には、ガラス基板１１を載置する加熱ステージ１２と、加熱ステージ１２の表面に対向してカソード１３が設置されている。

図４を参照して、加熱ステージ１２には、上下方向に複数のガイド孔１２ａが形成され、各ガイド孔１２ａ内で上下方向に昇降自在にリフトピン（昇降ピン）１４がそれぞれ設けられている。

ピン載置台１５は、成膜室５の底壁５ａの下方に設けた公知の昇降機構１７により上下方向に昇降可能に構成されており、この動作に伴い、リフトピン１４が上下方向に昇降する。
加熱ステージ１２の上面には、各リフトピン１４が下降したときにガラス基板１１を載置する載置部１４ａが入る凹部１２ｂが各ガイド孔１２ａの上部に形成されている。

そして、例えば搬送室２から成膜室５へのガラス基板１１の搬送に際しては、先ず、アーム１０の伸縮を調製し、基板搬送ハンド９の基板載置部９ｂ、９ｃ上に載置しているガラス基板１１を加熱ステージ１２の直上に位置させる。
このとき、各リフトピン１４の載置部１４ａは、ガラス基板１１の搬送を阻害しないように予め加熱ステージ１２の凹部１２ｂに下降させておく。
この状態で、昇降機構１７を作動させて各リフトピン１４を上昇させ、その載置部１４ａをガラス基板１１の裏面に当接させ、そのままガラス基板１１を保持しながら上昇させる。

そして、ガラス基板１１が所定位置まで上昇した時点で昇降機構１７の作動を停止させた後に搬送機構８を作動させてアーム１０の伸縮を調製し、アーム１０及び基板搬送ハンド９を搬送室２に帰還させる。

次いで、昇降機構１７を再び作動させて、各リフトピン１４の載置部１４ａが加熱ステージ１２の凹部１２ｂに収納されるまで各リフトピン１４を下降させる。
上述した動作によって、ガラス基板１１が成膜室５内の加熱ステージ１２の表面に載置され、ガラス基板１１の受け渡しが終了する。
成膜室５内にガラス基板１１が受け渡されるとゲートバルブ７ｃを閉じ、真空状態で所定の成膜温度条件下にある成膜室５内でガラス基板１１に対してＣＶＤ成膜工程が開始される。

そして、成膜室５内でのガラス基板１１に対するＣＶＤ成膜工程が終了すると、ゲートバルブ７ｃを開けて上記と逆の動作により基板搬送ハンド９の基板載置部９ｂ、９ｃ上にガラス基板１１を載置し、成膜室５に搬送したときと同様にして、仕入取出室３、加熱室４に対しても、基板搬送ハンド９によりガラス基板１１を搬送することができる。

ところで、基板を加熱室４で加熱し、この加熱された基板を取り出すとき、基板搬送ハンド自体も加熱室の輻射熱及び加熱された基板で加熱される。
さらに成膜室５で成膜後、加熱された基板を取り出すときも基板搬送ハンド自体が加熱される。このような動作を繰り返していると基板搬送ハンド自体の温度が上昇していくことになる。
このようにして加熱されて過熱状態にある基板搬送ハンドが、仕入取出室から室温の基板を取り出して搬送すると、基板搬送ハンドの輻射熱により基板が加熱されることになる。

上述したように本実施の形態では、基板搬送ハンド９の基板載置部９ｂ、９ｃの全外周面にアルミナ材より輻射率が小さいアルミニウムを成膜しているので、加熱室や成膜室から基板を取り出すときに受ける輻射熱による基板載置部９ｂ、９ｃの温度上昇が抑制されると共に、加熱状態にある基板搬送ハンド９の基板載置部９ｂ、９ｃから載置されているガラス基板１１への熱移動を小さくすることができる。

具体的には、基板搬送ハンド９にアルミニウムを成膜してないアルミナ材の状態のときには輻射率が０．７程度であったが、基板搬送ハンド９の基板載置部９ｂ、９ｃにアルミニウムを成膜したことにより、この部分での輻射率を０．３以下に抑えることができる。 したがって、例えば真空状態で所定の成膜温度条件下にあった成膜室５内から基板を取り出した後などにおいて、加熱された基板搬送ハンド９の基板載置部９ｂ、９ｃの温度が２００℃程度となっていても、搬送するため載置されているガラス基板１１の温度は１００℃程度である。

このような本実施形態の基板搬送ハンド９を用いた場合には、サイズの大きいガラス基板１１でも反りがほとんど生じることはなく、安定して良好に搬送することができる。

また、本実施の形態に対する比較用として、基板搬送ハンド９の基板載置部９ｂ、９ｃにアルミニウムを成膜していないアルミナ材からなる基板搬送ハンドを用いた場合には、アルミナ材の輻射率が０．７程度あり、上記と同様の条件の場合において基板搬送ハンドの基板載置部の温度は３００℃以上となり、載置されているガラス基板の温度も２００℃を超えた。この場合には、ガラス基板に大きな反りが生じ、基板搬送不良が起きた。

このように基板搬送ハンドに載置されるガラス基板に大きな反りが生じるのは、基板搬送ハンドを形成するアルミナ材は輻射率が大きいために、基板搬送ハンドから基板への熱移動が大きいことに起因している。

基板搬送ハンドの温度が高く、ガラス基板の温度が低いとき、つまり、加熱していないガラス基板を基板搬送ハンドが搬送するときには、基板搬送ハンドから基板へ与えるエネルギーは輻射率に比例する。
アルミニウムの輻射率はアルミナに比べ小さいため、基板に与える熱エネルギーも小さくなる。
したがって、基板の温度よりも基板搬送ハンドの温度が高い場合は、アルミナに比べ基板の温度上昇が抑えられ、基板の反りも生じない。

上記の説明は、基板搬送ハンド９の温度の方がガラス基板１３の温度よりも高い場合であったが、逆に最初の状態で基板搬送ハンド９の温度の方が、ガラス基板１３の温度よりも低い場合においても、同様に加熱されたガラス基板１３による基板搬送ハンドの温度上昇を抑えることができる。

本実施形態は、基板搬送ハンドを備えた成膜装置としてマルチチャンバ（多室）型枚葉式ＰＥ−ＣＶＤ成膜装置を用いた場合であったが、これに限定されることなく、これ以外にも例えばスパッタ装置などでも同様に本発明を適用することができる。

また、本実施形態では、基板搬送ハンド９の基板載置部９ｂ、９ｃの全外周面にアルミニウムを成膜した構成であったが、これに限らず、例えば基板載置部９ｂ、９ｃのガラス基板１１が載置される表面のみ、あるいは基部９ａを含む基板搬送ハンド９の全外周面にアルミニウムを成膜するようにしてもよい。

また、本実施形態では、基板搬送ハンド９の基板載置部９ｂ、９ｃに膜厚が１５０〜２００μｍ程度のアルミニウムを成膜した構成であったが、これに限らず、成膜するアルミニウムの膜厚を１μｍ程度〜１ｍｍ程度の範囲内で任意に設定してもよい。
さらに本実施形態では、基板搬送ハンド９の基板載置部９ｂ、９ｃに成膜金属としてアルミニウムを成膜した構成であったが、これに限らず、アルミナ材よりも輻射率が小さい金属であれば他の金属を用いることができる。例えばニッケル、クロム及びこれらの合金が利用可能である。

以上のように、本発明に係る基板搬送ハンドは、搬送する基板の温度上昇を抑え、基板の反りを生じることのない基板搬送装置として極めて有用である。

本発明の実施に形態に係る基板搬送ハンドを備えた成膜装置を示す概略平面図である。 本発明の実施の形態に係る基板搬送ハンドを示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る成膜装置の搬送室と成膜室を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態に係る成膜装置の成膜室へのガラス基板の搬送状態を示す概略断面図である。

符号の説明

１ 成膜装置
２ 搬送室
３ 仕入取出室
４ 加熱室
５ 成膜室
９ 基板搬送ハンド
９ａ 基部
９ｂ、９ｃ 基板載置部
１０ アーム
１１ ガラス基板
１２ 加熱ステージ
１３ カソード
１４ リフトピン
１４a 載置部

Claims (4)

1. 基板を載置して搬送を行う基板搬送ハンドを有する成膜装置において、
   上記基板搬送ハンドの少なくとも基板が載置される表面に、基板搬送ハンドを形成する金属材料よりも輻射率の小さい金属を成膜することにより、基板搬送ハンドの輻射熱を押さえて載置する基板の温度上昇を抑制したことを特徴とする基板搬送ハンド。
2. 前記基板搬送ハンドを形成する金属材料がアルミナであり、前記成膜がアルミニウムであることを特徴とする請求項１記載の基板搬送ハンド。
3. 前記成膜する金属がアルミニウム、ニッケル及びクロムのいずれか、或いはニッケルとクロムの合金であることを特徴とする請求項１記載の基板搬送ハンド。
4. 前記成膜する金属の厚さが１μｍ〜１ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の基板搬送ハンド。

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