JP2010258460A

JP2010258460A - 基板搬送機構および基板搬送方法

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Publication number: JP2010258460A
Application number: JP2010107962A
Authority: JP
Inventors: Tomoo Matsushita; 智雄松下
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-05-10
Filing date: 2010-05-10
Publication date: 2010-11-11
Anticipated expiration: 2029-04-24
Also published as: JP4535408B1

Abstract

【課題】成膜装置により高温に加熱された基板を搬送中に十分冷却することができる基板搬送機構を提供する。
【解決手段】吸盤からなる第１基板保持部６２ａの列とベルヌーイチャックからなる第２基板保持部６２ｂの列とを有し基板の着脱が可能な保持体６２を備えており、搬入コンベア７０上の成膜前の基板６ａの列を第１基板保持部６２ａにより保持した状態で、トレイ４上の成膜後の基板６ｂの列を第２基板保持部６２ｂにより保持し、ついで、第１基板保持部６２ａに保持されていた成膜前の基板６ａをトレイ４上に搭載した後、搬入コンベア７０上の成膜前の基板６ａの列を第１基板保持部６２ａにより保持し、次に、第２基板保持部６２ｂに保持されていた成膜後の基板６ｂを搬出コンベア７２上に搭載する基板搬送機構。
【選択図】図５

Description

本発明は、成膜装置により高温に加熱された基板を搬送する基板搬送機構および基板搬送方法に関する。

真空蒸着装置、ＣＶＤ装置、イオンプレーティング装置、スパッタリング装置等の成膜装置においては、基板を搭載したトレイを上方位置から投入し、各基板の表面に薄膜を形成した後、下方位置から排出されるバッチ式の構成が従来から知られている。例えば、特許文献１に開示された成膜装置は、投入された基板搭載トレイを水平搬送して成膜チャンバーを通過させた後、補助チャンバーにおいて下降させ、再び前記成膜チャンバーを通過するように水平搬送し、トレイを投入位置の下方において排出するように構成されている。

この種の成膜装置に対しては、下方位置から排出されたトレイを上方に搬送し、トレイ上の成膜後の基板を新たな基板と交換して、このトレイを上方位置から再び投入するために、昇降搬送装置が用いられる。例えば、上記特許文献１に開示された補助チャンバーが備える昇降搬送装置は、搬送方向に沿って多数の搬送コロを備える保持板がトレイの両側を支持するように設けられており、この保持板等が昇降手段により上下動自在に支持されている。各搬送コロに対しては、補助チャンバーの外部から駆動軸を介して駆動力を伝達できるように構成されており、駆動軸の先端に着脱ジョイントを備えることで、保持板の昇降中は駆動軸の係合状態を解除できるように構成されている。

ところが、このような構成を有する昇降搬送装置は、成膜装置から保持板に受け取ったトレイを降下させた後、このトレイが再び成膜装置に完全に入りきるまで保持板を上昇させることができないため、トレイの投入および受け取りを迅速に行うことができないという問題があった。特に、トレイに多数の基板が搭載される場合には、トレイの搬送方向長さが長くなるため、トレイ搬送に要する待機時間が無視できないものとなっていた。

特開平１１-１３１２３２号公報

本発明は、成膜装置により高温に加熱された基板を搬送中に十分冷却することができる基板搬送機構および基板搬送方法を提供することを目的とする。

本発明の前記目的は、成膜装置の下方位置から排出されたトレイを上方に搬送しトレイ上の成膜後の基板を新たな基板と交換してトレイを上方位置から前記成膜装置に投入する昇降搬送装置に設けられ、前記昇降搬送装置の近傍に配置された搬入コンベア及び搬出コンベアと前記昇降搬送装置に搭載されたトレイとの間で基板の入れ替えを行う基板搬送機構であって、吸盤からなる第１基板保持部の列とベルヌーイチャックからなる第２基板保持部の列とを有し基板の着脱が可能な保持体を備えており、前記搬入コンベア上の成膜前の基板の列を前記第１基板保持部により保持した状態で、前記トレイ上の成膜後の基板の列を前記第２基板保持部により保持し、ついで、前記第１基板保持部に保持されていた成膜前の基板を前記トレイ上に搭載した後、前記搬入コンベア上の成膜前の基板の列を前記第１基板保持部により保持し、次に、前記第２基板保持部に保持されていた成膜後の基板を前記搬出コンベア上に搭載する基板搬送機構により達成される。

また、本発明の前記目的は、成膜装置の下方位置から排出されたトレイを上方に搬送しトレイ上の成膜後の基板を新たな基板と交換してトレイを上方位置から前記成膜装置に投入する昇降搬送装置の近傍に配置された搬入コンベア及び搬出コンベアと、前記昇降搬送装置に搭載されたトレイとの間で基板の入れ替えを行う基板搬送方法であって、吸盤からなる第１基板保持部の列とベルヌーイチャックからなる第２基板保持部の列とを有し基板の着脱が可能な保持体を用いて、前記搬入コンベア上の成膜前の基板の列を前記第１基板保持部により保持した状態で、前記トレイ上の成膜後の基板の列を前記第２基板保持部により保持し、ついで、前記第１基板保持部に保持されていた成膜前の基板を前記トレイ上に搭載した後、前記搬入コンベア上の成膜前の基板の列を前記第１基板保持部により保持し、次に、前記第２基板保持部に保持されていた成膜後の基板を前記搬出コンベア上に搭載する基板搬送方法により達成される。

この基板搬送方法において、前記トレイ上の基板は、マトリクス状に配置されていることが好ましく、前記搬入コンベア及び搬出コンベアは、前記トレイ上の基板の列と同方向に基板を搬送するように設置されていることが好ましい。

本発明によれば、成膜装置により高温に加熱された基板を搬送中に十分冷却することができる基板搬送機構および基板搬送方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る昇降搬送装置の概略平面図である。図１に示す昇降搬送装置の矢示Ａ方向の正面図である。昇降搬送装置の要部拡大図である。基板搬送機構の要部側面図である。トレイに対する基板の搭載および取り出しの手順を説明するための概略平面図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る昇降搬送装置の概略平面図であり、図２は、図１における矢示Ａ方向の正面図である。

図１および図２に示すように、昇降搬送装置１は、ＣＶＤ装置等の成膜装置２の前面２ａと対向するように配置されており、成膜装置２の前面２ａにおける異なる高さ位置に形成された投入部２ｂおよび排出部２ｃとそれぞれ略同じ高さ位置に、上側支持体１０および下側支持体１１０を備えている。

上側支持体１０は、被搬送物となるカーボンプレート等からなるトレイ４の搬送方向両側を支持するように立設された一対の支持ユニット１１，１１を備えている。各支持ユニット１１は、トレイ４の下面を支持する複数の支持ローラ１２を備えており、支持ローラ１２は、成膜装置２の投入部２ｂに向けてトレイ４を水平搬送できるように、支持軸１３により回転自在に支持されている。支持ローラ１２の表面には周方向に沿って凹溝１２ａが形成されており、この凹溝１２ａがトレイ４の下面から突出するガイドリブ（図示せず）と係合することで、トレイ４を所定方向に搬送することができる。

下側支持体１１０は、上側支持体１０と同様に構成されており、トレイ４の搬送方向両側を支持するように、一対の支持ユニット１１１，１１１を備えている。各支持ユニット１１１は、トレイ４の下面を支持する複数の支持ローラ１１２を備えている。下側支持体１１０は、成膜装置２の排出部２ｃから排出されたトレイ４を受け取るように、上側支持体１０の搬送方向とは逆方向に案内する。

図３（ａ）および（ｂ）は、上側支持体１０および下側支持体１１０の各支持ユニット１１，１１１を成膜装置２側から見た要部拡大図である。支持ローラ１２は、トレイ４の搬送方向（図面を貫通する方向）に対して水平直交方向に延びる支持軸１３により支持されている。支持軸１３は、側壁１４およびこの側壁１４にブラケット１５を介して取り付けられた保持板１６をそれぞれ貫通して延びており、先端部には一対の挟持片１７ａ，１７ｂからなる係合部１７が設けられている。支持軸１３と、側壁１４および保持板１６との間には、それぞれ耐熱ブッシュ１８，１９が介在されており、耐熱ブッシュ１８，１９は、支持軸１３を回転可能かつ軸方向に進退可能に支持する。

支持軸１３には従動ギヤ２０が設けられており、この従動ギヤ２０は、側壁１４と保持板１６との間に回転自在に支持された回転軸２１が備える駆動ギヤ２２と噛み合うように配置されている。駆動ギヤ２２は軸方向に長い円筒状に形成されており、支持軸１３の進退によって従動ギヤ２０の位置が変化しても噛合状態が維持される。また、回転軸２１にはスプロケット２３が設けられている。スプロケット２３は、複数の支持ローラ１２に個別に対応して設けられており、駆動モータ（図示せず）の作動により、チェーン２４を介して回転駆動される。

また、上側支持体１０は、回動軸２５により鉛直面に沿って回動自在に配置された複数の回動アーム２６を備えている。各回動アーム２６は、先端部に転動自在に配置されたカムフォロア２７を備えており、カムフォロア２７が、対応する係合部１７の挟持片１７ａ，１７ｂの間に介在することで、回動アーム２６の回動により支持軸１３が進退する。回動軸２５には、回動アーム２６とは異なる方向に突出する作動板２８が設けられている。作動板２８には長孔２８ａが形成されており、エアシリンダや油圧シリンダなどのアクチュエータ２９のロッド２９ａの先端部に設けられた突出片２９ｂが長孔２８ａに係合することで、ロッド２９ａの進退により作動板２８および回転軸２５を介して回動アーム２６が回動する。アクチュエータ２９は、ブラケット３０に回動可能に構成されている。これら回動軸２５、回動アーム２６、カムフォロア２７、作動板２８およびアクチュエータ２９は、支持ローラ１２を退避させるための退避手段として機能する。

下側支持体１１０の支持ユニット１１１も、上側支持体１０の支持ユニット１１と同様の構成を有している。すなわち、支持ローラ１１２は、トレイ４の搬送方向（図面を貫通する方向）に対して水平直交方向に延びる支持軸１１３により支持されている。支持軸１１３は、側壁１１４およびこの側壁１１４にブラケット１１５を介して取り付けられた保持板１１６をそれぞれ貫通して延びており、先端部には一対の挟持片１１７ａ，１１７ｂからなる係合部１１７が設けられている。支持軸１１３と、側壁１１４および保持板１１６との間には、それぞれ耐熱ブッシュ１１８，１１９が介在されており、耐熱ブッシュ１１８，１１９は、支持軸１１３を回転可能かつ軸方向に進退可能に支持する。

支持軸１１３には従動ギヤ１２０が設けられており、この従動ギヤ１２０は、側壁１１４と保持板１１６との間に回転自在に支持された回転軸１２１が備える駆動ギヤ１２２と噛み合うように配置されている。駆動ギヤ１２２は軸方向に長い円筒状に形成されており、支持軸１１３の進退によって従動ギヤ１２０の位置が変化しても噛合状態が維持される。また、回転軸１２１にはスプロケット１２３が設けられている。スプロケット１２３は、複数の支持ローラ１１２に個別に対応して設けられており、駆動モータ（図示せず）の作動により、チェーン１２４を介して回転駆動される。

また、下側支持体１１０は、回動軸１２５により鉛直面に沿って回動自在に配置された複数の回動アーム１２６を備えている。各回動アーム１２６は、先端部に転動自在に配置されたカムフォロア１２７を備えており、カムフォロア１２７が、対応する係合部１１７の挟持片１１７ａ，１１７ｂの間に介在することで、回動アーム１２６の回動により支持軸１１３が進退する。回動軸１２５には、回動アーム１２６とは異なる方向に突出する作動板１２８が設けられている。作動板１２８には長孔１２８ａが形成されており、エアシリンダや油圧シリンダ等のアクチュエータのロッド１２９ａの先端部に設けられた突出片１２９ｂが長孔１２８ａに係合することで、ロッド１２９ａの進退により作動板１２８および回転軸１２５を介して回動アーム１２６が回動する。なお、図３においては、シリンダおよびこれを支持するブラケットの図示を省略している。これら回動軸１２５、回動アーム１２６、カムフォロア１２７、作動板１２８およびアクチュエータについても、支持ローラ１１２を退避させるための退避手段として機能する。

本実施形態の昇降搬送装置１は、トレイ４を上下動する昇降装置５０を備えている。図２に示すように、昇降装置５０は、本体５０ａから突出するボールねじ５１の上端に支持された昇降テーブル５２を備えており、昇降テーブル５２の上面には、トレイ４の下面と当接する耐熱性のジャッキ５３がマトリクス状に複数配置されている。昇降テーブル５２は、駆動モータ（図示せず）の駆動によりボールねじ５１のねじ軸が回転することで、ガイド部材５４に沿って上下動し、ジャッキ５３に支持されたトレイ４を、上側支持体１０と下側支持体２０との間で昇降させることができる。昇降テーブル５２の昇降機構は本実施形態のものに限定されず、昇降シリンダなど所望の高さ位置で停止させることができる他の構成であってもよい。

以上の構成を有する昇降搬送装置１によれば、上側支持体１０および下側支持体１１０が有する支持ローラ１２，１１２は、図３（ａ）に示すように側壁１４から内方に突出した状態から油圧シリンダのロッド２９ａ，１２９ａを後退させることにより、図３（ｂ）に示すように、回動アーム２６，１２６が矢示Ｂ方向に回動する結果、側壁１４に接近するように矢示Ｃ方向に移動する。これにより、昇降装置５０によりトレイ４を昇降させる際に、支持ローラ１２，１１２を退避させてトレイ４との干渉を防止することができるので、トレイ４の迅速な昇降搬送が可能になる。

例えば、図２において、上側支持体１０の支持ローラ１２を突出させた状態では、図２に破線で示すようにトレイ４は支持ローラ１２により支持されるため、昇降テーブル５２を、下側支持体１１０と略同じ高さ位置（図２に実線で示す位置）まで下降させても、支持ローラ１２の駆動によりトレイ４を成膜装置に投入することができると共に、成膜装置から排出されるトレイ４を受け入れ可能な状態になる。したがって、成膜装置との間におけるトレイ４の投入および受け取りを同時に行うことができ、トレイ４の搬送を迅速に効率良く行うことができる。特に、トレイ４の搬送方向長さが長い場合には、トレイ４の全体が成膜装置に投入されるのに要する時間は無視できないものとなるため、トレイの支持体自体を上下動させる従来の構成と比較した効果はより顕著なものとなる。

下側支持体１１０が受け取ったトレイ４は、上側支持体１０の支持ローラ１２を退避させた状態（図２に実線で示す状態）で、昇降テーブル５２を上側支持体１０と略同じ高さ位置（図２に破線で示す位置）まで上昇させることにより、トレイ４が昇降テーブル５２に支持された状態で、トレイ４上の基板の入れ替え作業を行うことができる。トレイ４は、耐熱ジャッキ５３により下面全体が支持されているため、入れ替え作業中のトレイ４の撓みを防止することができ、成膜後の基板の取り出しや新たな基板の搭載を確実に行うことができる。入れ替え作業の完了後は、上側支持体１０の支持ローラ１２を突出させて、昇降テーブル５２を下降させることにより、上記手順を繰り返すことができる。

本実施形態においては、上側支持体１０の支持ローラ１２だけでなく、下側支持体１１０の支持ローラ１１２も退避可能に構成されている。下側支持体１１０の支持ローラ１１２の退避は、例えば、不良やトラブルの発生等によりトレイ４の払い出しを行うため、成膜装置２からの受け取り位置よりも下方に位置する払い出し位置までトレイ４を下降させるときに行うことができる。

本実施形態の昇降搬送装置１は、上記のようなトレイ４上の基板の入れ替え作業を行うための基板搬送機構を、付加的な構成要素として備えている。図２に示すように、基板搬送機構６０は、門型に形成された枠体８の天井部８ａに設けられており、天井部８ａに形成されたレール（図示せず）に沿って、トレイ４の搬送方向（図面を貫通する方向）に移動可能に設けられている。

基板搬送機構６０は、基板の着脱が可能な保持体６２と、この保持体６２を上下動可能に支持する油圧シリンダ６４とを備えており、油圧シリンダ６４のロッド６４ａの進退により、トレイ４に対して保持体６２を接近または離隔させることができる。保持体６２は、搬送方向に対して直交方向に並ぶ複数の保持部が２列に形成されており、図２においては、手前側（成膜装置側）の列の基板保持部６２ａを図示している。この基板保持部６２ａは、吸盤により基板を着脱できるように構成されている。一方、反対側の列の基板保持部６２ｂは、図４に側面図で示すようにベルヌーイチャックにより構成されており、円板状部材６２１ｂの下面外周に沿って複数配置された突部６２２ｂと、エア導入管６２３ｂとを備えている。エア導入管６２３ｂから円板状部材６２１ｂに導入されたエアは、外周に向けて放射状に噴射され、突部６２２ｂと基板６ｂとの微小隙間を通過することにより、基板６ｂを吸着することができる。吸盤からなる基板保持部６２ａの列は、成膜前の基板搬送に用いられ、ベルヌーイチャックからなる基板保持部６２ｂの列は、成膜後の基板搬送に用いられる。

上記の構成を有する基板搬送機構６０は、図１に示すように、昇降搬送装置１の近傍に配置された基板の搬入コンベア７０および搬出コンベア７２と、昇降搬送装置１に搭載されたトレイ４との間で、保持体６２を水平移動および垂直移動させることにより、基板の入れ替えを行うことができる。この手順の一例を、図５に示す概略平面図に基づき説明する。

昇降搬送装置１においては、成膜装置２から受け取ったトレイ４を昇降装置５０により上昇させることで、図５（ａ）に示すように、トレイ４上には、成膜後の基板６ｂが、昇降搬送装置１の水平搬送方向と直交方向に列をなすように、マトリクス状に配置されている。一方、搬入コンベア７０および搬出コンベア７２は、トレイ４上の基板６ｂの列と同方向に基板を搬送するように設置されており、搬入コンベア７０上に成膜前の基板６ａが一列に配置されている。保持体６２は、吸盤からなる基板保持部６２ａにより、搬入コンベア７０上の成膜前の基板６ａの列を吸着保持する。

ついで、図５（ｂ）に示す位置まで保持体６２を移動させ、ベルヌーイチャックからなる基板保持部６２ｂにより、トレイ４上の成膜後の基板６ｂの一列目を吸着保持する。次に、図５（ｃ）に示す位置まで保持体６２を移動させ、基板保持部６２ａの吸着を解除して、成膜前の基板６ａの列をトレイ４上に搭載する。

そして、保持体６２を移動させて、搬入コンベア７０上の成膜前の基板６ａを基板保持部６２ａにより再び吸着した後、図５（ｄ）に示す位置まで保持体６２を移動させ、基板保持部６２ｂの吸着を解除して、成膜後の基板６ｂの列を搬出コンベア７２上に搭載する。この後、図５（ｅ）に示す位置まで保持体６２を移動させ、基板保持部６２ｂにより、トレイ４上の成膜後の基板６ｂの二列目を吸着保持する。

すなわち、基板搬送機構６０は、保持体６２によりトレイ４上の成膜後の基板６ｂを吸着し、この吸着により空いたスペースに成膜前の基板６ａを搭載した後、吸着した成膜後の基板６ｂを搬出コンベア７２上に載置する前に、搬入コンベア７０上の成膜前の基板６ａを吸着する。したがって、成膜装置２により高温に加熱された基板６ｂを、ベルヌーイチャックからなる基板保持部６２ｂにより長期間保持して噴射エアにより冷却することができ、搬送中に基板６ｂを十分に冷却することができる。

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明の具体的な態様は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、昇降搬送装置を成膜装置との間における投入および受け取りに使用しているが、本発明の昇降搬送装置は、このような用途に限定されるものではなく、例えば、キュア炉や乾燥炉など、入口および出口の高さ位置が異なる各種処理装置に適用可能である。被搬送体も、用途に応じてトレイ以外のものであってもよい。また、これらの装置側に被搬送体の搬送機構が設けられている場合には、上側支持体１０および下側支持体１１０の支持ローラ１２，１１２は、必ずしもチェーン等により駆動可能に構成されている必要はない。

また、本実施形態においては、上側支持体１０および下側支持体１１０は、支持ローラ１２，１１２により被搬送体を支持するように構成されているが、被搬送体との摺動摩擦が少なく被搬送体の排出や受け取りを確実に行うことが可能であれば、支持ローラ１２，１１２以外の支持部材を用いることもできる。

１昇降搬送装置
４トレイ
１０上側支持体
１１支持ユニット
１２支持ローラ
１１０下側支持体
１１１支持ユニット
１１２支持ローラ
５０昇降装置
６０基板搬送機構

Claims

成膜装置の下方位置から排出されたトレイを上方に搬送しトレイ上の成膜後の基板を新たな基板と交換してトレイを上方位置から前記成膜装置に投入する昇降搬送装置に設けられ、前記昇降搬送装置の近傍に配置された搬入コンベア及び搬出コンベアと前記昇降搬送装置に搭載されたトレイとの間で基板の入れ替えを行う基板搬送機構であって、
吸盤からなる第１基板保持部の列とベルヌーイチャックからなる第２基板保持部の列とを有し基板の着脱が可能な保持体を備えており、
前記搬入コンベア上の成膜前の基板の列を前記第１基板保持部により保持した状態で、前記トレイ上の成膜後の基板の列を前記第２基板保持部により保持し、
ついで、前記第１基板保持部に保持されていた成膜前の基板を前記トレイ上に搭載した後、前記搬入コンベア上の成膜前の基板の列を前記第１基板保持部により保持し、
次に、前記第２基板保持部に保持されていた成膜後の基板を前記搬出コンベア上に搭載する基板搬送機構。
成膜装置の下方位置から排出されたトレイを上方に搬送しトレイ上の成膜後の基板を新たな基板と交換してトレイを上方位置から前記成膜装置に投入する昇降搬送装置の近傍に配置された搬入コンベア及び搬出コンベアと、前記昇降搬送装置に搭載されたトレイとの間で基板の入れ替えを行う基板搬送方法であって、
吸盤からなる第１基板保持部の列とベルヌーイチャックからなる第２基板保持部の列とを有し基板の着脱が可能な保持体を用いて、前記搬入コンベア上の成膜前の基板の列を前記第１基板保持部により保持した状態で、前記トレイ上の成膜後の基板の列を前記第２基板保持部により保持し、
ついで、前記第１基板保持部に保持されていた成膜前の基板を前記トレイ上に搭載した後、前記搬入コンベア上の成膜前の基板の列を前記第１基板保持部により保持し、
次に、前記第２基板保持部に保持されていた成膜後の基板を前記搬出コンベア上に搭載する基板搬送方法。
前記トレイ上の基板は、マトリクス状に配置されており、
前記搬入コンベア及び搬出コンベアは、前記トレイ上の基板の列と同方向に基板を搬送するように設置されている請求項２に記載の基板搬送方法。