JP2009130011A - 基板位置決め装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板を位置決めするときに、塵の発生を低減することができるとともに、極薄な基板であっても損傷させることなく、正確に位置決めすることができ、さらに、製造コストを低減することができる基板位置決め装置を提供することを課題とする。
【解決手段】基板位置決め装置1であって、円形基板Wを保持する保持面11が形成され、軸回りに回動自在な回動部材10と、保持面11の周囲に配設され、円形基板Wの裏面に対峙する環状の矯正面41が形成された矯正部材40と、円形基板Wを平面幅方向から挟み込むガイド部材30,30とを備え、回動部材10には、保持面11から圧縮空気(気体)を噴出又は吸引する保持用通気孔13が設けられ、矯正部材40には、円形基板Wの裏面と矯正面41との間に、矯正面41の内周側から外周側に向けて圧縮空気を噴出する矯正用通気孔45が全周に亘って形成されていることを特徴としている。
【選択図】図2

Description

本発明は、基板を位置決めするための基板位置決め装置に関する。
半導体製造工程で使用されるシリコンウェハや、液晶パネル製造工程で使用されるガラス基板などの平板状の円形基板を、所定の位置及び向きに位置決めするための基板位置決め装置としては、円形基板の裏面を保持する保持面が形成された保持部材と、保持面に保持された円形基板を平面幅方向から挟み込む複数のローラ部材と、を備え、保持部材には、保持面から圧縮空気を噴出又は吸引する開口部が設けられているものがある(例えば、特許文献1参照)。
このような基板位置決め装置では、保持部材の開口部から圧縮空気を噴出させ、円形基板の裏面と保持面との間に適正な流量の空気を流すことで、円形基板の裏面と保持面との間に負圧を生じさせ、円形基板の表面側の気圧を裏面側の気圧よりも高くすることによって、保持面に円形基板を浮遊保持することができる。そして、保持面に浮遊保持された円形基板を、各ローラ部材のローラによって平面幅方向から挟み込んで、円形基板を所定位置に案内した後に、ローラを回転させて円形基板の向きを調整することで、円形基板の位置決めを行うことができる。
前記した従来の基板位置決め装置では、円形基板の裏面と保持面との間に空気を流すことで、円形基板を平坦に保ちながら、円形基板の位置決めを行うことができるため、ソリなどの変形が生じ易い極薄の円形基板であっても正確に位置決めすることができる。
特開2002−368065号公報(段落0018〜0027、図1)
しかしながら、前記した従来の基板位置決め装置では、円形基板の外周縁に押し付けられたローラを回転させたときに、ローラの周面が円形基板の外周縁によって磨耗し、ローラの磨耗によって発生した削り屑が円形基板に付着してしまう場合がある。また、ローラの回転によって円形基板を回動させるためには、ローラの周面を円形基板の外周縁に強く押し付ける必要があるため、その押圧力によって円形基板が破損してしまう場合がある。特に、極薄な円形基板では、外周縁が鋭利な形状で全体の強度が低いため、前記した各問題が顕著に現れてしまう。
また、従来の基板位置決め装置では、保持面を円形基板に接触させ、保持部材を回動させることで円形基板の向きを調整する構成もあるが、従来の基板位置決め装置では、円形基板全体を平坦に保つために、円形基板の裏面全体に保持面を対峙させており、保持部材が大きいため、保持部材を回動させるための駆動機構が複雑になり、基板位置決め装置の製造コストが高くなってしまうという問題がある。
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、基板を位置決めするときに、塵の発生を低減することができるとともに、極薄な基板であっても損傷させることなく、正確に位置決めすることができ、さらに、構造を簡易化して製造コストを低減することができる基板位置決め装置を提供することを課題とする。
前記課題を解決するため、本発明は、基板位置決め装置であって、平板状の基板の裏面を保持する保持面が軸方向の端部に形成され、軸回りに回動自在な回動部材と、保持面の周囲に配設され、保持面に保持された基板の裏面に対峙する環状の矯正面が形成された矯正部材と、保持面に保持された基板を平面幅方向から挟み込む複数のガイド部材と、を備え、回動部材には、保持面から気体を噴出又は吸引する保持用通気孔が設けられ、矯正部材には、保持面に保持された基板の裏面と矯正面との間に、矯正面の内周側から外周側に向けて気体を噴出する矯正用通気孔が全周に亘って形成されており、保持用通気孔及び矯正用通気孔から気体を噴出して、保持面に基板を浮遊保持した状態で、各ガイド部材によって基板を平面幅方向から挟み込むことで、基板を所定位置に案内するとともに、保持用通気孔の吸引によって基板を保持面に吸着保持し、矯正用通気孔から気体を噴出しながら、回動部材を回動させることで、基板の向きを調整するように構成されていることを特徴としている。
この構成では、基板の外周縁にローラ等の部材を摺動させることなく、基板を回動させて向きを調整するため、塵の発生を低減することができる。
また、基板を非接触の状態で所定位置に案内するため、基板を極めて弱い力で移動させることができる。また、基板の外周縁にローラ等の部材を押し付けることなく、基板を回動させことができる。このように、本発明では、基板を位置決めするときに、基板に対する負荷が小さいため、極薄の基板であっても、基板の損傷を防ぐことができる。
また、基板の裏面と矯正面との間に気体を流すことで、基板を平坦に保ちながら、各ガイド部材によって基板を挟み込んで所定位置に案内するため、基板を正確に位置決めすることができる。
また、基板の裏面と矯正面との間に気体を流すことで、基板を平坦に保つことができるため、ソリなどの変形が生じ易い極薄の基板を保持面に吸着保持するときに、基板と保持面との間に隙間を生じさせることなく、保持面に基板を吸着保持することができる。
さらに、基板を回動させるときにも、基板の裏面と矯正面との間に気体を流すことで、基板が平坦に保たれる。これにより、保持面が基板の中心部のみを吸着保持するように構成しても、基板が平坦に保たれるため、回動部材を小さくすることができる。したがって、本発明では、基板位置決め装置の構造を簡易化することができ、製造コストを低減することができる。
前記した基板位置決め装置は、保持面及び矯正面に対峙して配設される補助矯正部材を備え、この補助矯正部材には、保持面に保持された基板の表面に向けて気体を噴出する補助矯正用通気孔を形成してもよい。
この構成では、基板の裏面と矯正面との間に気体を流して、保持面に基板を保持した状態で、補助矯正部材から基板の表面に気体を吹き付けることで、基板の表面を押さえることができるため、基板のソリを確実に防ぐことができる。
本発明の基板位置決め装置によれば、基板を位置決めするときに、塵の発生を低減することができる。また、極薄の基板であっても損傷させることなく、正確に位置決めすることができる。さらに、基板位置決め装置の構造を簡易化して製造コストを低減することができる。
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態では、半導体製造工程で使用されるシリコンウェハである円形基板を所定の位置及び向きに位置決めするための基板位置決め装置を例として説明する。
本実施形態に用いられる円形基板は、平板状で50〜300μmの厚みであり、このような極薄な円形基板では、ソリなどの変形が生じ易く、小さい力でもひび割れなどの破損が生じ易い。
基板位置決め装置1は、図2に示すように、軸方向が垂直に配置された回動部材10と、この回動部材10の下部に取り付けられた駆動モータ20と、回動部材10の周囲に配設された矯正部材40と、回動部材10の左右側方に配設された二体のガイド部材30,30と、基板位置決め装置1の各部材を支持しているベース部材50と、角度検出用のセンサ60(図1参照)と、を備えている。なお、基板位置決め装置1の各部の動作は、図示しない制御部によって制御されている。
ベース部材50は、図2に示すように、水平な板状の基部51と、この基部51の上面に立設された支柱52と、この支柱52よりも上方に配設され、中心部に中心孔53aが貫通している円筒状の支持部53と、を備えている。このベース部材50は、基板位置決め装置1を構成する回動部材10、駆動モータ20、矯正部材40及び各ガイド部材30,30をそれぞれ所定の高さに支持している。
回動部材10は、図2に示すように、軸方向が垂直に配置され、支持部53の中心孔53aを貫通している円形断面(図1参照)の部材である。回動部材10の上端面は水平な保持面11となっている。また、回動部材10の下部には、後記する駆動モータ20が取り付けられており、駆動モータ20によって、回動部材10は軸回りに回動自在となっている。
また、回動部材10の内部には、気流経路12が中心軸線上に形成されている。気流経路12の一端(上端)は保持面11によって閉塞されており、他端は切り替え弁(図示せず)を介して、外部のコンプレッサ及び真空ポンプ(図示せず)に接続されている。
保持面11の中央部には、図1に示すように、四つの保持用通気孔13・・・が周方向に90度間隔で形成されている。各保持用通気孔13・・・は、図2に示すように、垂直方向に保持面11を貫通して気流経路12に連通している。
回動部材10の気流経路12がコンプレッサに接続されるように切り換え弁を切り換えた場合には、コンプレッサから気流経路12内に供給された圧縮空気が、各保持用通気孔13・・・から垂直方向の上向きに噴出する。
また、回動部材10の気流経路12が真空ポンプに接続されるように切り替え弁を切り換えた場合には、真空ポンプの吸引によって、各保持用通気孔13・・・には、保持面11側から気流経路12側に向けて吸引作用が生じる。
駆動モータ20は、図2に示すように、中央部に回動部材10の下部が貫通して固定されており、出力部を駆動させることで、回動部材10が軸回りに回動するように構成されている。本実施形態では、駆動モータ20にステッピングモータを用いているため、回動部材10の回転角度を微調整することができる。
また、駆動モータ20の外側面は、ベース部材50の支柱52にスライド機構を介して取り付けられており、駆動モータ20及び回動部材10は、ソレノイドなどのアクチュエータによって、支柱52に沿って垂直方向に昇降自在するように構成されている。
矯正部材40は、図1に示すように、回動部材10の保持面11を囲むように配設された円筒状の部材であり、保持面11の外周縁と矯正部材40の内周面との間には全周に亘って隙間が形成されている。
この矯正部材40は、支持部53の上方に配設され、支持部53の上面に突設された壁部53bに支持されている。また、矯正部材40の外径は、保持面11に保持される円形基板Wの外径と略同じ寸法となっている。
図2に示すように、矯正部材40の上面は、保持面11に保持された円形基板Wの裏面に対峙する環状の矯正面41となっている。
矯正部材40の内部には、気流経路42が全周に亘って形成されている。また、矯正部材40の下面から気流経路42に通じる連通孔43が形成されており、連通孔43の下面側の開口部には空気供給管44が接続されている。空気供給管44は開閉弁(図示せず)を介して外部のコンプレッサ(図示せず)に接続されている。
矯正面41の内周縁には気流経路42に通じる矯正用通気孔45が全周に亘って形成されている(図1参照)。この矯正用通気孔45の矯正面41側の開口部は、矯正面41上で外周側に向けて水平方向に開口している。
空気供給管44に設けられた開閉弁を開いた場合には、コンプレッサから矯正部材40の気流経路42内に供給された圧縮空気が、矯正用通気孔45の矯正面41側の開口部から外周側に向けて水平に噴出される。すなわち、矯正面41の内周側から外周側に向けて、矯正面41上に圧縮空気が噴出される。
二体のガイド部材30,30は、図1に示すように、回動部材10の左右側方にそれぞれ配設されており、回動部材10の保持面11に保持された円形基板Wを平面幅方向から挟み込んで、円形基板Wを所定位置に案内する部材である。
ガイド部材30は、図2に示すように、水平部31と、この水平部31の外周縁に立設された垂直部32と、この垂直部32の上端部に取り付けられた接触部33と、から構成されており、側断面がL字形状となっている。
ガイド部材30の水平部31は、支持部53の下面にスライド機構を介して取り付けられており、各ガイド部材30,30は、ソレノイドなどのアクチュエータによって、左右幅方向に移動自在となっている。すなわち、各ガイド部材30,30は、回動部材10の中心に向けて進退自在となっている。
ガイド部材30の垂直部32は、水平部31の外周縁に立設されており、矯正部材40よりも外側に配置されている。
ガイド部材30の接触部33は、垂直部32の上端部に取り付けられている。この接触部33は、回動部材10の保持面11に円形基板Wを保持したときに、円形基板Wよりも外側に配置される。
接触部33は、図1の縦方向を長手方向とする矩形断面の部材であり、回動部材10側の側面となる接触面33aは、位置決めの対象となる円形基板Wの外周縁の曲率に合わせて円弧状に湾曲している。
また、ガイド部材30を回動部材10の中心に向けて移動させたときに、接触部33の接触面33aが、保持面11に保持された円形基板Wの外周縁に接触するように、接触部33の高さが設定されている。
基板位置決め装置1では、図4に示すように、左右の各ガイド部材30,30を回動部材10の中心に向けて移動させて、各接触部33,33によって円形基板Wを平面幅方向から挟み込んだときに、円形基板Wの中心位置と保持面11の中心位置とが合致して、円形基板Wが所定位置に位置決めされるように設定されている。
図3に示す角度検出用のセンサ60は、保持面11に保持された円形基板Wの外周縁に対応する位置に設けられている(図1参照)。センサ60は、照射部61と受光部62とが上下に対峙しており、本実施形態では、保持面11に保持された円形基板Wよりも上方となるように照射部61が配置され、円形基板Wよりも下方となるように受光部62が配置されている。
保持面11に保持された円形基板Wの中心位置と、保持面11の中心位置とが合致した状態では、円形基板Wの外周縁の円弧部分が照射部61と受光部62との間を遮るように設定されている。この状態では、受光部62は照射部61からの光を検出することができない。
図1に示すように、保持面11に保持された円形基板Wの中心位置と、保持面11の中心位置とが合致した状態で、円形基板Wの外周縁に形成されたオリフラW1が、センサ60に対応する位置に配置された場合には、照射部61と受光部62との間が空いた状態となるため、受光部62は照射部61からの光を検出する(図3参照)。
センサ60の検出結果は、図示しない制御部に入力される。制御部では、受光部62が照射部61からの光を検出したとき、すなわち、円形基板WのオリフラW1がセンサ60に対応する位置に配置されたときには、そのときの円形基板Wの向きを基準として、円形基板Wが所定の向きになるように、駆動モータ20の出力部を所定の角度だけ回動させて、回動部材10の保持面11に保持された円形基板Wの向きを調整する。
次に、本実施形態の基板位置決め装置1を用いて円形基板Wを位置決めするための各手順について説明する。なお、以下の各手順において、基板位置決め装置1の各装置の動作は、図示しない制御部によって制御される。
まず、図2に示すように、基板位置決め装置1の保持面11の各保持用通気孔13・・・及び矯正部材40の矯正用通気孔45から圧縮空気を噴出した状態で、図示しない搬送アームによって搬送された円形基板Wを保持面11及び矯正面41の上方に載せる。
保持面11及び矯正面41の上方に載せられた円形基板Wの裏面の中央部では、各保持用通気孔13・・・から噴出した圧縮空気が吹き付けられ、その空気圧によって円形基板Wは浮上する。
また、円形基板Wの裏面と矯正面41との間には、矯正用通気孔45から噴出した圧縮空気によって、矯正面41の内周側から外周側に向けて全周方向に適正な流量の空気が流れる。
円形基板Wの裏面と矯正面41との間に流れる空気は、矯正面41に沿って高速で流れるため、円形基板Wの裏面と矯正面41との間に負圧が生じる。これにより、円形基板Wの表面側の気圧が裏面側の気圧よりも高くなるため、円形基板Wは保持面11及び矯正面41から僅かに浮遊した状態で保持される。
また、円形基板Wの裏面と矯正面41との間に流れる空気によって、円形基板Wの中心から外周に亘る範囲に作用する力により、円形基板W全体が平坦に保たれる。
保持面11に円形基板Wを浮遊保持した状態で、図4に示すように、左右の各ガイド部材30,30を回動部材10の中心に向けて移動させ、各接触部33,33によって円形基板Wを平面幅方向(左右幅方向)から挟み込むことで、円形基板Wを所定位置に案内して、円形基板Wの中心位置と保持面11の中心位置とを合致させる。このとき、円形基板Wは保持面11に浮遊保持されており、保持面11に非接触であるため、各ガイド部材30,30は円形基板Wを極めて弱い力(例えば、1g程度)で押して移動させることができる。
円形基板Wを所定位置に案内した後に、図5に示すように、保持用通気孔13・・・を吸引に切り換えるとともに、回動部材10を上昇させて保持面11を円形基板Wの裏面に密着させる。このとき、矯正用通気孔45からは圧縮空気が噴出され続けており、円形基板Wが平坦に保たれているため、円形基板Wの裏面と保持面11との間に隙間を生じさせることなく、保持面11を円形基板Wの裏面に密着させて、円形基板Wの中心部を保持面11に吸着保持させることができる。
保持面11に円形基板Wを吸着保持した状態で、各ガイド部材30,30を回動部材10の中心から離れる方向に移動させ、各接触部33,33を円形基板Wの外周縁から離間させる。
各ガイド部材30,30を円形基板Wから離間させた後に、回動部材10を軸回りに回動させて、保持面11を周方向に回動させる。これにより、保持面11に吸着保持された円形基板Wも周方向に回動する。このとき、円形基板Wの中心位置と保持面11の中心位置とは合致しているため、円形基板Wの回動に伴って、円形基板Wの中心位置がずれることはない。
図1に示すように、円形基板WのオリフラW1がセンサ60に対応する位置まで円形基板Wが回動し、図3に示すように、センサ60の受光部62が照射部61からの光を検出すると、制御部は駆動モータ20の出力部を停止させ、回動部材10の回動を停止する。
制御部では、円形基板Wの回動を停止した状態を基準として、円形基板Wが所定の向きになるように、駆動モータ20の出力部を所定の角度だけ回動させて、回動部材10の保持面11に保持された円形基板Wの向きを調整する。これにより、円形基板Wが所定の位置及び向きに位置決めされる。
本実施形態の基板位置決め装置1によれば、図4に示すように、円形基板Wを所定位置に位置決めするときに、円形基板Wを非接触の状態で所定位置に案内するため、円形基板Wを極めて弱い力で移動させることができる。また、円形基板Wの外周縁にローラ等の部材を押し付けることなく、円形基板Wを回動させことができる。このように、基板位置決め装置1では、円形基板Wを位置決めするときに、円形基板Wに対する負荷が小さいため、極薄の円形基板Wであっても、円形基板Wの損傷を防ぐことができる。
また、円形基板Wを所定位置に位置決めするときに、円形基板Wの裏面と矯正面41との間に空気を流すことで、円形基板Wを平坦に保ちながら、各ガイド部材30,30によって円形基板Wを挟み込んで所定位置に案内するため、円形基板Wを正確に位置決めすることができる。
また、図5に示すように、円形基板Wを保持面11に吸着保持するときに、円形基板Wの裏面と矯正面41との間に空気を流すことで、円形基板Wが平坦に保たれるため、ソリなどの変形が生じ易い極薄の円形基板Wであっても、円形基板Wと保持面11との間に隙間を生じさせることなく、保持面11に円形基板Wを吸着保持することができる。
また、円形基板Wの向きを位置決めするときに、円形基板Wの外周縁にローラ等の部材を摺動させることなく、円形基板Wを回動させて向きを調整するため、塵の発生を低減することができる。
また、円形基板Wを回動させるときに、円形基板Wの裏面と矯正面41との間に空気を流すことで、円形基板Wが平坦に保たれる。これにより、保持面11が円形基板Wの中心部のみを吸着保持するように構成しても、円形基板Wが平坦に保たれるため、回動部材10を小さくすることができる。したがって、基板位置決め装置1の構造を簡易化することができ、製造コストを低減することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に設計変更が可能である。
例えば、図6に示すように、回動部材10及び矯正部材40の上方に補助矯正部材70を設けた基板位置決め装置1´がある。
補助矯正部材70は、上下に平面が形成された円板形状の部材であり、その外径は矯正部材40の外径よりも僅かに大きく形成され、補助矯正部材70の下面71は保持面11及び矯正面41に対峙している。
補助矯正部材70の内部には、気流経路72が形成されている。また、補助矯正部材70の下面71から気流経路72に通じる複数の補助矯正用通気孔73・・・が形成されている。各補助矯正用通気孔73・・・は垂直方向に下面71を貫通しており、補助矯正部材70の下面71全体に所定間隔で配置されている。また、補助矯正部材70の上面74から気流経路72に通じる連通孔75が形成されており、この連通孔75の上面74側の開口部には空気供給管76の一端が接続されている。空気供給管76の他端は開閉弁(図示せず)を介して、外部のコンプレッサ(図示せず)に接続されている。
基板位置決め装置1´では、空気供給管76に設けられた開閉弁を開いて、コンプレッサから補助矯正部材70の気流経路72に圧縮空気が供給されると、各補助矯正用通気孔73・・・から保持面11に保持された円形基板Wの表面全体に向けて、圧縮空気が垂直に吹き付けられる。
この基板位置決め装置1´によれば、保持面11に円形基板Wを浮遊保持した状態で、補助矯正部材70から円形基板Wの表面に圧縮空気を吹き付けることで、円形基板Wの表面を押さえることができるため、円形基板Wのソリを確実に防ぐことができ、円形基板Wを平坦に保つことができる。したがって、円形基板Wの位置決め精度を高めることができる。
また、本実施形態では、図1に示すように、二体のガイド部材30,30によって円形基板Wを平面幅方向から挟み込むように構成されているが、二体以上のガイド部材30によって円形基板Wを平面幅方向から挟み込むことで、円形基板Wを所定位置に案内してもよい。
また、ガイド部材30の移動機構や回動部材10の回動機構は限定されるものではなく、各種の駆動機構を用いることができる。
また、本実施形態の円形基板Wは、半導体製造工程で使用されるシリコンウェハであるが、これに限定されるものではなく、例えば、液晶パネル製造工程で使用されるガラス基板であってもよい。
さらに、位置決めの対象となる基板の外周形状は円形である必要はなく、基板の外周縁の形状に対応させてガイド部材30の形状を設定することで、各種形状の基板を位置決めすることができる。
本実施形態の基板位置決め装置を示した平面図である。 本実施形態の基板位置決め装置を示した図で、図1のA−A断面図である。 本実施形態の基板位置決め装置を示した図で、図1のB−B断面図である。 本実施形態の基板位置決め装置を示した図で、円形基板を所定位置に案内するときの態様を示した側断面図である。 本実施形態の基板位置決め装置を示した図で、円形基板の向きを調整するときの態様を示した側断面図である。 他の実施形態の基板位置決め装置を示した側断面図である。
符号の説明
1 基板位置決め装置
10 回動部材
11 保持面
12 気流経路
13 保持用通気孔
20 駆動モータ
30 ガイド部材
33a 接触面
40 矯正部材
41 矯正面
42 気流経路
45 矯正用通気孔
50 ベース部材
60 センサ
61 照射部
62 受光部
70 補助矯正部材
71 下面
72 気流経路
73 補助矯正用通気孔
W 円形基板

Claims (2)

  1. 平板状の基板の裏面を保持する保持面が軸方向の端部に形成され、軸回りに回動自在な回動部材と、
    前記保持面の周囲に配設され、前記保持面に保持された前記基板の裏面に対峙する環状の矯正面が形成された矯正部材と、
    前記保持面に保持された前記基板を平面幅方向から挟み込む複数のガイド部材と、を備え、
    前記回動部材には、前記保持面から気体を噴出又は吸引する保持用通気孔が設けられ、
    前記矯正部材には、前記保持面に保持された前記基板の裏面と前記矯正面との間に、前記矯正面の内周側から外周側に向けて気体を噴出する矯正用通気孔が全周に亘って形成されており、
    前記保持用通気孔及び前記矯正用通気孔から気体を噴出して、前記保持面に前記基板を浮遊保持した状態で、前記各ガイド部材によって前記基板を平面幅方向から挟み込むことで、前記基板を所定位置に案内するとともに、
    前記保持用通気孔の吸引によって前記基板を前記保持面に吸着保持し、前記矯正用通気孔から気体を噴出しながら、前記回動部材を回動させることで、前記基板の向きを調整するように構成されていることを特徴とする基板位置決め装置。
  2. 前記基板位置決め装置は、前記保持面及び前記矯正面に対峙して配設される補助矯正部材を備え、
    前記補助矯正部材には、前記保持面に保持された前記基板の表面に向けて気体を噴出する補助矯正用通気孔が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の基板位置決め装置。
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