JP2018019015A - 基板搬送ロボット、真空処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ハンドの先端を検出しなくても基板の正確な移動ができる基板搬送ロボットを提供する。【解決手段】ハンド４０の位置決め指部５５を、支持板４１上に石英板４２を配置して構成し、石英板４２の根元部分に、支持板４１に固定される固定部５０を設ける。石英板４２は固定部５０以外の部分は支持板４１には固定せず、加熱されて支持板４１が伸びても、石英板４２は伸びず、石英板４２の先端に設けられた先端側ストッパ５６の熱膨張による移動はない。【選択図】図６
Description
本発明は、基板搬送ロボットの技術分野に係り、特に、基板の位置決めを正確に行うことができる基板搬送ロボットに関する。
従来より、ガラス板や半導体ウェハー等の基板を移動させるために、ハンド上に基板を配置し、ハンドを移動させる基板搬送ロボットは広く用いられている。
基板搬送ロボットのハンドは、細長い複数の指部（軸部）に基板を載置し基板を搬送するタイプが存在する。
基板搬送ロボットのハンドは、細長い複数の指部（軸部）に基板を載置し基板を搬送するタイプが存在する。
ハンドの先端には先端側ストッパが設けられ、基板のずれを防ぐと共に、基板の位置を決めている（先行文献１）。
基板搬送ロボットは、処理が終了した前工程の真空処理室の内部から、次の処理である後工程を行う真空処理室の内部に向けて、真空雰囲気中で基板を移動させている。
基板搬送ロボットは、処理が終了した前工程の真空処理室の内部から、次の処理である後工程を行う真空処理室の内部に向けて、真空雰囲気中で基板を移動させている。
前工程の処理を行う際には基板は加熱され、後工程に移動させようとする基板は高温に昇温されている場合がある。高温の基板がハンドの細長の指部上に乗せられると、指部が加熱される。
指部は強度が必要なためセラミックもしくは金属で構成されている。
指部が加熱され、指部が昇温すると、指部は、指部を構成する材料の熱膨張係数に応じた量だけ熱膨張して長くなり、その結果、指部の先端に設けられた先端側ストッパの位置は、指部の根元から遠ざかる方向に移動する。
指部が加熱され、指部が昇温すると、指部は、指部を構成する材料の熱膨張係数に応じた量だけ熱膨張して長くなり、その結果、指部の先端に設けられた先端側ストッパの位置は、指部の根元から遠ざかる方向に移動する。
搬送枚数の増加や搬送時間（運転時間）の経過により、指部の温度が上昇し、先端側ストッパの位置が変わるため、後工程の真空処理室に搬送される基板の位置が一定にならないという課題がある。
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、指部の温度が上昇しても先端側ストッパの位置変動が少ない基板搬送ロボットを提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明は、基板が配置されるハンドを移動させる基板搬送ロボットであって、前記ハンドは、掌部と、前記掌部に設けられ、基板が配置される複数本の細長の指部とを有し、一枚の前記基板が配置される前記複数本の指部のうち、少なくとも一本の前記指部は、根元部分が前記掌部に固定された細長の支持板と、前記支持板上に前記支持板に沿って乗せられた細長の石英板とを有する位置決め指部であり、前記石英板は先端側に先端側ストッパが設けられ、根元側に固定部が設けられ、前記固定部は、前記掌部と前記支持板とで構成される支持体に取りつけられた基板搬送ロボットである。
本発明は基板搬送ロボットであって、前記位置決め指部を二個以上有する基板搬送ロボットである。
本発明は基板搬送ロボットであって、前記石英板は、複数の石英部材が互いに固定されて形成された基板搬送ロボットである。
本発明は基板搬送ロボットであって、前記支持板はアルミナで構成された基板搬送ロボットである。
本発明は、真空槽と、上記いずれかの基板搬送ロボットが前記真空槽内に配置された搬送室と、前記搬送室に接続され、前記基板を真空処理する処理室と、を有する真空処理装置である。
本発明は基板搬送ロボットであって、前記位置決め指部を二個以上有する基板搬送ロボットである。
本発明は基板搬送ロボットであって、前記石英板は、複数の石英部材が互いに固定されて形成された基板搬送ロボットである。
本発明は基板搬送ロボットであって、前記支持板はアルミナで構成された基板搬送ロボットである。
本発明は、真空槽と、上記いずれかの基板搬送ロボットが前記真空槽内に配置された搬送室と、前記搬送室に接続され、前記基板を真空処理する処理室と、を有する真空処理装置である。
指部に石英から成る石英板を設け、石英板の先端に先端側ストッパを設けたので、先端側ストッパの熱膨張による移動量が小さくなり、基板の位置決めが正確になる。
図１は、処理対象物の真空処理を行う真空処理装置１０であり、この真空処理装置１０は、搬送室１１と、複数の真空処理室１２と、少なくとも一台の搬出入室１３とを有している。
各真空処理室１２と搬出入室１３とは搬送室１１の周囲に配置され、ゲートバルブを開閉することによって、各真空処理室１２の内部と搬出入室１３の内部とは、搬送室１１の内部と接続又は遮断されるように構成されている。
図２に示すように、搬送室１１は、真空槽２１と、搬送ロボット２０とを有している。
図３は搬送ロボット２０の側面の拡大図であり、図４は斜視図である。
図３は搬送ロボット２０の側面の拡大図であり、図４は斜視図である。
搬送ロボット２０は、ハンド４０と、スライド板３３と、台座３２と、支柱部３１と、を有している。
ハンド４０とスライド板３３と台座３２とは、真空槽２１の内部に配置されており、支柱部３１は、下部が真空槽２１の外部に設けられており、支柱部３１の真空槽２１の内部の部分には、下方から、台座３２とスライド板３３とハンド４０とがこの順序で取りつけられている。
ハンド４０とスライド板３３と台座３２とは、真空槽２１の内部に配置されており、支柱部３１は、下部が真空槽２１の外部に設けられており、支柱部３１の真空槽２１の内部の部分には、下方から、台座３２とスライド板３３とハンド４０とがこの順序で取りつけられている。
各室１１〜１３の真空槽には、真空排気装置１４が接続されており、真空排気装置１４を動作させて各室１１〜１３の内部を真空排気する。搬送ロボットの動作は制御装置によって制御されている。
台座３２は支柱部３１に回転および昇降可能に設置される。スライド板３３は、台座３２に固定されモーター２３によって支柱部３１の内部の第一回転軸が回転すると、スライド板３３は、台座３２と共に所望角度回転する。
ハンド４０は、掌部３４と、掌部３４に設けられた複数の指部５１ａ〜５４ａ、５１ｂ〜５４ｂとを有している。掌部３４と指部５１ａ〜５４ａ、５１ｂ〜５４ｂとは、金属製、又はアルミナ等のセラミックス製である。
スライド板３３は水平に配置され、上方を向く表面には案内溝４９が設けられている。スライド板３３は長方形形状であり、案内溝４９は直線状であって、スライド板３３の長辺と平行に設けられており、また、案内溝４９は水平に配置されている。
掌部３４は、案内溝４９が延びる方向に沿って移動できるように案内溝４９に取りつけられている。モーター（不図示）によって掌部３４は案内溝４９に沿ってスライド板３３上を水平に移動できる。この例では、掌部３４は、水平面内を直線移動する。
掌部３４には、水平にされた複数の指部５１ａ〜５４ａ、５１ｂ〜５４ｂが設けられている。この例では、指部５１ａ〜５４ａ、５１ｂ〜５４ｂは、掌部３４の移動方向と平行に、同じ方向を向くように、互いに離間して設けられている。
指部５１ａ〜５４ａと指部５１ｂ〜５４ｂは上下２段に設けられている。指部５１ａ〜５４ａと指部５１ｂ〜５４ｂはそれぞれ別の基板を保持することができる。
指部５１ａ〜５４ａと指部５１ｂ〜５４ｂは上下２段に設けられている。指部５１ａ〜５４ａと指部５１ｂ〜５４ｂはそれぞれ別の基板を保持することができる。
図４、６の符号１６は、ハンド４０の指部５１ａ〜５４ａ、５１ｂ〜５４ｂに配置された基板を示している。
同程度の高さに設けられた、指部５１ａ〜５４ａ、５１ｂ〜５４ｂには、それぞれ基板１６が一枚乗せられるようになっている。このハンド４０では、上方の指部５１ａ〜５４ａと下方の指部５１ｂ〜５４ｂにそれぞれ一枚ずつ基板１６を配置できるので、ハンド４０には、二枚の基板１６を配置することができる。掌部３４が案内溝４９に沿って移動すると、ハンド４０とハンド４０に配置された基板１６とは、掌部３４及び指部５１ａ〜５４ａ、５１ｂ〜５４ｂと一緒に前進移動又は後退移動する。
同程度の高さに設けられた、指部５１ａ〜５４ａ、５１ｂ〜５４ｂには、それぞれ基板１６が一枚乗せられるようになっている。このハンド４０では、上方の指部５１ａ〜５４ａと下方の指部５１ｂ〜５４ｂにそれぞれ一枚ずつ基板１６を配置できるので、ハンド４０には、二枚の基板１６を配置することができる。掌部３４が案内溝４９に沿って移動すると、ハンド４０とハンド４０に配置された基板１６とは、掌部３４及び指部５１ａ〜５４ａ、５１ｂ〜５４ｂと一緒に前進移動又は後退移動する。
ハンド４０を前進させると、搬送室１１内に位置するハンド４０を前工程の真空処理室１２内に移動させることができ、ハンド４０を前工程の真空処理室１２に対する定位置で静止させ、前工程の真空処理室１２内に配置された基板１６をハンド４０上に乗せた後ハンド４０を後退させ、ハンド４０を搬送室１１内に移動させ、台座３２を回転させてハンド４０の向きを変え、ハンド４０を前進させ、後工程の真空処理室１２内に基板１６を移動させ、後工程の真空処理室１２に対する定位置に静止させると、後工程の真空処理室１２内の台上に基板１６を配置することができる。
同程度の高さに配置され、同じ基板１６が配置される複数の指部５１ａ〜５４ａ、５１ｂ〜５４ｂのうち、少なくとも一本、望ましくは二本以上の指部５１ａ、５３ａ、５４ａ、５１ｂ、５３ｂ、５４ｂは、図５に示すように、細長の支持板４１と、支持板４１上に配置された石英から成る石英板４２とを有する位置決め指部５５にされている。他の指部５２ａ、５２ｂは、平板状の支持板４３を有しており、その上には石英板は設けられていない。
同じ基板１６が配置される複数の指部５１ａ〜５４ａ、５１ｂ〜５４ｂのうち、端に位置する指部５１ａ、５１ｂ、５４ａ、５４ｂは、位置決め指部５５にするのが望ましい。
同じ基板１６が配置される複数の指部５１ａ〜５４ａ、５１ｂ〜５４ｂのうち、端に位置する指部５１ａ、５１ｂ、５４ａ、５４ｂは、位置決め指部５５にするのが望ましい。
図７は、位置決め指部５５の側面の断面図であり、図８(ａ)は、図５の位置決め指部５５のＩ−Ｉ線截断断面図である。支持板４１は開口が上方を向いたコ字形形状であり、石英板４２は、支持板４１の底面上に配置されており、コ字形形状の二個の壁部分により、石英板４２は支持板４１上から脱落しないようになっている。石英板４２は後述する固定部５０によって掌部３４側の一端で固定され、かつ、支持板４１に対してすべり移動が可能にされている。石英板４２は支持板４１より熱膨張性が小さく、石英板４２は一端しか拘束されていないので、温度が上昇して支持板４１が伸びても、支持板４１は石英板４２に対してずれて、石英板４２は伸長前とほぼ同じ長さを維持できる。
図８(ｂ)は、図５の位置決め指部５５のＩＩ−ＩＩ線截断断面図であり、石英板４２には、複数箇所に孔６３が形成され、各孔６３内に、ベアリング６４が配置されている。ベアリング６４は、支持板４１に固定されている。
石英板４２の孔６３は指部（５１ａ等）の長さ方向に長穴になっており、支持板４１と石英板４２の位置がずれても干渉しないように構成されている。ベアリング６４は、石英板４２に取り付けることも可能だが、強度上、支持板４１に取り付けることが好ましい。
ベアリング６４は、本体６５と、本体６５の上端に配置され、回転可能に本体６５に取りつけられたボール６６とを有しており、ボール６６は、支持板４１や石英板４２よりも高い位置に配置されている。
ベアリング６４は、位置決め指部５５以外の指部５２ａ、５２ｂにも配置されており、同じ基板１６が配置される指部５１ａ〜５４ａ、５１ｂ〜５４ｂに配置されたベアリング６４のボール６６は、同じ高さに配置されている。
従って、基板１６を、ハンド４０に配置する際には、基板１６の裏面はボール６６と接触する。
従って、基板１６を、ハンド４０に配置する際には、基板１６の裏面はボール６６と接触する。
基板１６に水平方向の力が印加され、水平に移動する際にはボール６６は回転する。従って、基板１６と支持板４１や石英板４２は接触せず、摺動によるダストや基板１６の傷が発生しないようにされている。
ところで、本実施例で用いられる石英板４２は、複数の細長の石英部材４２1〜４２3によって構成されており、各石英部材４２1〜４２3は、端部同士が互いにはめ込まれて構成された連結部６０によって連結されて一枚の石英板４２にされている。
図８(ｄ)は、連結部６０の拡大平面図であり、ここでは真ん中の石英部材４２2と先端側の石英部材４２3とを連結する連結部６０が示されている。一方の石英部材４２3に形成された凸部６４が、他方の石英部材４２2の凹部６３にはめ込まれて連結部６０が構成されている。
複数の石英部材４２1〜４２3のうち、一枚の石英部材４２1が掌部３４に最も近い根元側に位置し、他の一枚の石英部材４２3が根元側とは反対の先端側に位置し、残りの一枚又は複数枚の石英部材４２2が根元側と先端側の二枚の石英部材４２1、４２3の間に位置し、連結部６０によって一枚の石英板４２にされている。
掌部３４と支持板４１とは、金属やアルミナ等の、石英よりも機械的強度の高い材料で構成されており、掌部３４と支持板４１とは、ネジ４５等によって互いに固定されている。
石英板４２の根本の部分は、掌部３４上又は支持板４１上に位置しており、石英板４２の根本側の部分には、石英板４２を支持板４１に固定する固定部５０が設けられている。固定部５０は根元に位置する石英部材４２1に設けられている。
図７に示すように、この例では、石英板４２には石英板側貫通孔４６ａが形成され、支持板４１には、石英板側貫通孔４６ａと連通する支持板側貫通孔４６ｂとが形成されており、上部がフランジ状に形成されたボルト４４が、その下端が石英板側貫通孔４６ａと支持板側貫通孔４６ｂとに挿通されて固定部５０が形成され、石英板４２の掌部３４側の一端は、固定部５０によって、支持板４１に固定されている。
固定部５０は、掌部３４に設けられていても良く、また、石英板４２と支持板４１とをクランプ等で挟み込んで固定することもできる。
固定部５０は、掌部３４に設けられていても良く、また、石英板４２と支持板４１とをクランプ等で挟み込んで固定することもできる。
石英板４２の掌部３４側の一端が、支持板４１または掌部３４に固定されればよいから、互いに固定された掌部３４と支持板４１とを支持体３０と呼ぶと、石英板４２は、固定部５０によって、支持体３０に固定されていればよいことになり、石英板４２の重量は、支持体３０によって支持される。
石英板４２は、固定部５０から、石英板４２の先端又は支持板４１の先端まで、底面が支持体３０に接触されているが、石英板４２の、固定部５０よりも先端側の部分は、支持体３０に固定されず分離されており、昇温によって支持板４１が石英板４２よりも大きく伸長するときは、固定部５０とは反対側の石英板４２の先端側で、支持板４１と石英板４２とは別々の伸長量で伸長する。
石英板４２の両端のうち、固定部５０とは反対側である先端側には、指部５１ａ〜５４ａ、５１ｂ〜５４ｂ上に配置される基板１６の側面と接触する高さに先端側ストッパ５６が設けられており、指部５１ａ〜５４ａ、５１ｂ〜５４ｂ上に配置された基板１６が先端方向に移動すると先端側ストッパ５６に接触し、停止するようになっている。
石英板４２の熱膨張係数は０．６×１０-6／Ｋであり、アルミナは７．２×１０-6／Ｋであり、加熱されたときの支持板４１の熱膨張量は、石英板４２の熱膨張量よりも１０倍以上大きくなっており、位置決め指部５５が加熱されると、支持板４１が、石英板４２よりも大きく熱膨張する。
石英板４２と支持板４１とは、固定部５０以外の部分では互いに固定されていないので、固定部５０では支持板４１と石英板４２とが互いに固定された状態で、支持板４１の先端が、石英板４２に妨げられずに伸び、支持板４１の先端の真空槽２１に対する位置が大きく変化する。
石英板４２の熱膨張による伸びは、支持板４１の伸びに比較して少量であり、石英板４２の先端に位置する先端側ストッパ５６の、真空槽２１に対する位置の変化は小さい。
石英板４２の熱膨張による伸びは、支持板４１の伸びに比較して少量であり、石英板４２の先端に位置する先端側ストッパ５６の、真空槽２１に対する位置の変化は小さい。
掌部３４が真空槽２１に対して同じ位置に配置されたハンド４０上に、真空槽２１に対する位置が同じになるように基板１６を複数回配置する際に、ハンド４０の指部５１ａ〜５４ａ、５１ｂ〜５４ｂの温度が異なり、基板１６と支持板４１の先端との間の位置関係は大きく異なっても、基板１６と先端側ストッパ５６との間の位置関係には大きな違いは無い。
従って、指部５１ａ〜５４ａ、５１ｂ〜５４ｂの温度が異なっても、ハンド４０に配置する基板１６は、先端側ストッパ５６に対して同じ位置に配置することができる。
従って、指部５１ａ〜５４ａ、５１ｂ〜５４ｂの温度が異なっても、ハンド４０に配置する基板１６は、先端側ストッパ５６に対して同じ位置に配置することができる。
また、符号５７は、根元側ストッパであり、指部５１ａ〜５４ａ、５１ｂ〜５４ｂ上に配置された基板１６が、根元側ストッパ５７を超えて移動することがないようにされている。
なお、図中、符号５８はＬ字形形状の補助板であり、補助板５８の先端に取りつけられた側方ストッパ５９は、基板１６の四辺のうち、先端側ストッパ５６と根元側ストッパ５７とがそれぞれ接触する辺とは異なる辺に接触し、基板１６が移動方向とは垂直な方向に移動しないようにされている。図２、３、７では、補助板５８は省略してある。
根元側ストッパ５７の一例を図８(ｃ)に示す。
符号６９はストッパ本体であり、この例では、複数の位置決め孔７２ａと、一個のストッパ長穴６８とを有している。石英板４２には、固定用貫通孔７２ｂが設けられており、固定用貫通孔７２ｂに、位置決め用のピン７４が配置されている。
符号６９はストッパ本体であり、この例では、複数の位置決め孔７２ａと、一個のストッパ長穴６８とを有している。石英板４２には、固定用貫通孔７２ｂが設けられており、固定用貫通孔７２ｂに、位置決め用のピン７４が配置されている。
複数の位置決め孔７２ａは、ストッパ長穴６８が伸びる方向に沿って配置され、複数の位置決め孔７２ａとストッパ長穴６８とは一列に並ぶように形成されている。
複数の位置決め孔７２ａのうち、最適な位置の位置決め孔７２ａに、固定用貫通孔７２ｂ上に突き出されたピン７４の上部が挿入されるように、ストッパ本体６９を石英板４２に乗せる。
複数の位置決め孔７２ａのうち、最適な位置の位置決め孔７２ａに、固定用貫通孔７２ｂ上に突き出されたピン７４の上部が挿入されるように、ストッパ本体６９を石英板４２に乗せる。
ストッパ本体６９には、ストッパ長穴６８が形成され、ストッパ長穴６８と連通する位置の石英板４２の部分には石英板長穴６２ａが形成されている。
石英板長穴６２ａの下方位置の支持板４１の部分には、石英板長穴６２ａと連通する支持板細穴６２ｂが形成されている。支持板細穴６２ｂには、上部がフランジ状に形成されたボルト６１の細い下端が、ストッパ長穴６８と石英板長穴６２ａとを通過して挿通され、ボルト６１の支持板細穴６２ｂよりも上部は、石英板長穴６２ａの内部とストッパ長穴６８の内部とに位置しており、ボルト６１のフランジの側面のうち石英板４２が伸びる方向とは垂直な方向に向いた部分が、ストッパ本体６９と接触するようにされており、ピン７４とボルト６１とによって、ストッパ本体６９が石英板４２に固定されている。
先端側ストッパ５６は、ストッパ本体に位置決め孔とストッパ長穴６８とが形成されており、ピンとボルトとで石英板４２に固定されている点で同じである。
石英板長穴６２ａの下方位置の支持板４１の部分には、石英板長穴６２ａと連通する支持板細穴６２ｂが形成されている。支持板細穴６２ｂには、上部がフランジ状に形成されたボルト６１の細い下端が、ストッパ長穴６８と石英板長穴６２ａとを通過して挿通され、ボルト６１の支持板細穴６２ｂよりも上部は、石英板長穴６２ａの内部とストッパ長穴６８の内部とに位置しており、ボルト６１のフランジの側面のうち石英板４２が伸びる方向とは垂直な方向に向いた部分が、ストッパ本体６９と接触するようにされており、ピン７４とボルト６１とによって、ストッパ本体６９が石英板４２に固定されている。
先端側ストッパ５６は、ストッパ本体に位置決め孔とストッパ長穴６８とが形成されており、ピンとボルトとで石英板４２に固定されている点で同じである。
１０……真空処理装置
１６……基板
２０……搬送ロボット
２１……真空槽
３０……支持体
３４……掌部
４０……ハンド
４１……支持板
４２……石英板
４２1〜４２3……石英部材
５０……固定部
５１ａ〜５４ａ、５１ｂ〜５４ｂ……指部
５５……位置決め指部
６０……連結部
１６……基板
２０……搬送ロボット
２１……真空槽
３０……支持体
３４……掌部
４０……ハンド
４１……支持板
４２……石英板
４２1〜４２3……石英部材
５０……固定部
５１ａ〜５４ａ、５１ｂ〜５４ｂ……指部
５５……位置決め指部
６０……連結部
Claims (5)
- 基板が配置されるハンドを移動させる基板搬送ロボットであって、
前記ハンドは、
掌部と、
前記掌部に設けられ、基板が配置される複数本の細長の指部とを有し、
一枚の前記基板が配置される前記複数本の指部のうち、少なくとも一本の前記指部は、根元部分が前記掌部に固定された細長の支持板と、前記支持板上に前記支持板に沿って乗せられた細長の石英板とを有する位置決め指部であり、
前記石英板は先端側に先端側ストッパが設けられ、根元側に固定部が設けられ、
前記固定部は、前記掌部と前記支持板とで構成される支持体に取りつけられた
基板搬送ロボット。 - 前記位置決め指部を二個以上有する請求項１記載の基板搬送ロボット。
- 前記石英板は、複数の石英部材が互いに固定されて形成された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の基板搬送ロボット。
- 前記支持板はアルミナで構成された請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の基板搬送ロボット。
- 真空槽と、
請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の基板搬送ロボットが前記真空槽内に配置された搬送室と、
前記搬送室に接続され、前記基板を真空処理する処理室と、
を有する真空処理装置。
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- 2016-07-29 JP JP2016149937A patent/JP6742849B2/ja active Active
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2017
- 2017-07-24 KR KR1020170093481A patent/KR102269697B1/ko active IP Right Grant
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