JP3881062B2 - 基板保持機構および基板処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体基板、LCD(Liquid Crystal Display)又はPDP(Plasma Display Panel)用ガラス基板等の基板(以下、単に「基板」という)を保持する基板保持機構、これらの基板に対して処理を施す基板処理装置および基板受渡方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
基板保持機構は、主に、基板を搬送するための2台以上の搬送ロボット間の基板の受渡しの際に用いられ、例えば基板が載置される基板載置台、又は発熱源が配設された平面状の金属製の処理プレート(ホットプレート)の上面に基板を載置し、基板に加熱処理を施すホットプレート式加熱処理装置、あるいは内部に冷却水の水路が形成された平面状の金属製の処理プレート(クールプレート)の上面に基板を載置し、基板に冷却処理を施すクールプレート式冷却処理装置、さらには基板に処理液を供給し、基板を回転させて基板に薬液処理や洗浄処理を施すスピン式処理装置等に用いられる。
【0003】
ここで特に、前述のホットプレート式加熱処理装置及びクールプレート式冷却処理装置(以下、総称して「プレート式基板処理装置」という。)について、基板としてLCD用角型ガラス基板を使用した場合を例にとって説明する。
【0004】
図11は従来の基板処理装置(プレート式基板処理装置)の構成を説明するための斜視図である。また、図12〜図14は従来の基板処理装置(プレート式基板処理装置)の基板搬入から搬出までの一連の動作を、説明が容易となるよう概念的に縦断面で表した基板処理装置のフロー図である。
【0005】
なお、前述した2種類のプレート式基板処理装置の構造はどちらも図11に示すような構造であり、図中の処理プレート103が、前述のホットプレートであるかクールプレートであるかが異なるだけである。
【0006】
この従来のプレート式基板処理装置において、基板101の周辺部を保持する周辺部基板保持ピン102a及び基板の中央部を保持する中央部基板保持ピン102b(以下、これら2つを総称して「基板保持ピン102a,102b」という)は、処理プレート103を貫通し、ピンベース104に固設されて、シリンダー105によりピンベース104とともに上下動する。ここで、基板保持ピン102a,102bの先端(基板当接部)は全て同じ高さであり、ピンベース104は図示しない垂直方向のガイド部材により案内される。又、基板101は当該基板101を処理する各基板処理装置間で基板101を搬送する搬送ロボットの搬送アーム106により対向する2辺の周辺部を保持されている。
【0007】
このプレート式基板処理装置の基板搬入から搬出までの一連の動作を図12〜図14を用いて簡単に説明する。
【0008】
まず図12(a)に示すように、シリンダ105によってピンベース104及び基板保持ピン102a,102bが上昇し、搬送アーム106が基板101を、図12の紙面に対して手前の方向から処理プレート103の上方に搬入する。次に図12(b)〜図12(c)に示すように、搬送アーム106が基板保持ピン102a,102bの先端よりも低い高さまで下降し、基板保持ピン102a,102b上に基板101を載置する。次に図13(d)に示すように、搬送アーム106が紙面に対して手前の方向に退避する。次に図13(e)に示すように、基板保持ピン102a,102bが、その先端が処理プレート103の上面の処理面よりも低い高さになるまで下降する。これにより、処理プレート103の処理面に基板101が載置され、この基板101は加熱又は冷却処理が施される。処理が終了すれば図13(f)に示すように、基板保持ピン102a,102bが上昇して、処理プレート103から基板101を離隔する。次に図14(g)に示すように、搬送アーム106が、基板101と処理プレート103との間の高さにおいて、紙面に対して手前の方向から処理プレート103の上方に挿入される。そして、図14(h)〜図14(i)に示すように、搬送アーム106が上昇して基板保持ピン102a,102bから基板101を離隔し、基板101を紙面に対して手前の方向へ移動して搬出する。
【0009】
なお、前述した2種類のプレート式基板処理装置のうちクールプレート式冷却処理装置においては、基板101の冷却を効率的に行うために、多数の真空吸着孔を持った処理プレート103によって基板101を吸着保持しながら処理を行うものが多い。
【0010】
以上が従来のプレート式基板処理装置の説明であるが、前述したスピン式処理装置の基板保持チャックは処理プレート103を基板101を保持し回転する構成に変更したものに相当し、又、従来のプレート式基板処理装置において、処理プレート103及びシリンダー105を削除し基板保持ピン102a,102bを上下動しないように固定したものが前述の基板載置台に相当する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の基板保持機構においては基板101を同一高さ位置における複数の基板保持点で保持しているが、図11に示すように、中央部基板保持ピン102bによる基板保持点が有効エリア(基板を製品化する上での必要範囲)A内にあるために基板101の有効エリアA内の下面中央部に損傷を与える等の問題がある。
【0012】
これを図12を用いて詳しく説明すると、図12(a)〜図12(c)の基板101の下降途中において、基板101は凹型に下方向にたわんでいるので、基板101が最初に中央部基板保持ピン102bに当接する図12(b)の瞬間から、基板101が全ての基板保持ピン102a,102bに当接するまでの間、中央部基板保持ピン102bだけが基板101と当接している。この場合、搬送アーム106が下降する方向は完全に垂直方向ではないので、基板101が中央部基板保持ピン102bに対して水平方向に擦れながら下降し、基板101の下面中央部に損傷を与えるという問題があった。又、基板101はある速度をもって下降するので、図12(b)に示すように、最初に中央部基板保持ピン102bに当接した瞬間に基板101の下面中央部に衝撃が加えられる。このため、基板101の下面中央部に損傷を与えるという問題があった。
【0013】
又、図14(g)〜図14(i)においては、上述した動作と逆動作となるが、基板101は水平方向に擦れながら上昇するので、同様に基板101の下面中央部に損傷を与えるという問題があった。
【0014】
又、従来のプレート式基板処理装置の基板保持機構において、図13(d)〜図13(e)に示す状態においては、基板101はある速度をもって下降し、処理プレート103に対して略平行な状態で載置されるので、基板101と処理プレート103との間に空気層が瞬間的に形成され、基板101は処理プレート103上で横滑りをおこす。このため、基板101が処理プレート103上に載置される位置が基板毎に変化するので、基板毎の処理が不均一になるという問題があった。さらには、図14(g)〜図14(i)に示すように、処理終了後に基板101を上昇させて搬送アーム106で搬出する場合に、基板101の位置が搬入時とは異なるため、搬送アーム106が基板101を受取れないという問題もあった。
【0015】
又、図13(e)〜図13(f)に示す状態においても、基板101はある速度をもって上昇し、処理プレート103に対して略平行な状態で離隔されるので、基板101と処理プレート103との間の空間が瞬間的に真空に近い状態となる。このため、基板101を下方向へ押し付ける力が働き、基板101を処理プレート103から離隔する動作が阻害される。これによって、基板101は上昇の途中に不規則な力を受け、横滑りを起こして損傷を受けたり、基板保持ピン102a,102bから脱落するという問題があり、装置全体の歩留まりを低下させていた。
【0016】
特に、クールプレート式冷却処理装置等において、処理プレート103が前述の真空吸着式の処理プレートであった場合には、基板101と処理プレート103との間の空間が瞬間的にさらに真空に近い状態となり、基板101を下方向へ押し付ける力はさらに大きくなる。このため、基板101が処理プレート103に貼り付き、この状態で基板保持ピン102a,102bが上昇するため、基板101が割れてしまうこともあり、装置全体の歩留まりを低下させていた。
【0017】
又、基板101が薄型化、大型化すれば、基板101のたわみが大きくなり、基板101の強度も低下するため、上述の各々の問題はさらに大きくなることは言うまでもない。
【0018】
そこで、本発明は、上述のような問題に鑑みてなされたものであり、第1に、基板の薄型化、大型化に対応し、基板の下面中央部に与える影響が少ない基板保持機構および基板受渡方法を提供することを目的とする。又、第2に、基板の薄型化、大型化に対応し、基板の横滑り、損傷、脱落及び破損等を防止することによって、基板毎の処理の均一性、基板搬送の信頼性及び装置歩留まりを向上させ得る基板処理装置を提供することを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための請求項1記載の発明は、基板の周辺部を保持して基板を搬送する搬送アームに対して基板を受渡しするために基板を保持する基板保持機構において、前記基板の周辺部を保持する少なくとも3つの周辺部保持部材と、前記基板の中央部を保持する少なくとも1つの中央部保持部材とを備え、前記中央部保持部材が前記基板と当接する基板当接部に回転自在な球状体を配設し、前記周辺部保持部材および前記中央部保持部材は、前記搬送アームに保持された凹型に下方向にたわんだ基板を受け取って保持するとともに、そこに保持した基板を前記搬送アームに渡すことを特徴とする基板保持機構である。
【0020】
この請求項1記載の発明によれば、中央部保持部材の基板当接部に回転自在な球状体を配設しているので、基板をこの中央部保持部材及び周辺部保持部材上に載置する場合、又はこの中央部保持部材及び周辺部保持部材上から離隔する場合において、基板の下面中央部に与える損傷を軽減することができる。
【0021】
請求項2記載の発明は、請求項1に記載の基板保持機構において、前記基板は角型形状であり、前記搬送アームは前記角型形状の基板の互いに対向する2辺の周辺部を保持し、前記周辺部保持部材は該2辺の周辺部を保持する基板保持機構である。
【0022】
この請求項2記載の発明によれば、周辺部保持部材は搬送アームが保持する2辺の周辺部を保持し、中央部保持部材が周辺部保持部材よりも低い基板当接部を有しているので、角型形状の基板が互いに対向する2辺の周辺部を保持されて、基板保持機構に受け渡された場合においても、基板をこの中央部保持部材及び周辺部保持部材上に載置する場合、又はこの中央部保持部材及び周辺部保持部材上から離隔する場合において、基板の下面中央部に与える損傷を軽減することができる。
【0023】
請求項3記載の発明は、請求項1または請求項2いずれかに記載の基板保持機構において、前記中央部保持部材の基板当接部は樹脂又はゴム材で形成される基板保持機構である。
【0024】
この請求項3記載の発明によれば、中央部保持部材の基板当接部は樹脂又はゴム材で形成されているので、基板をこの中央部保持部材及び周辺部保持部材上に載置する場合、又はこの中央部保持部材及び周辺部保持部材上から離隔する場合において、基板の下面中央部に与える損傷をさらに軽減することができる。又、特にゴム材の場合においてはその表面の摩擦係数が大きいため、基板の横滑りを防止することができ、搬送の信頼性及び装置全体の歩留まりを向上できる。
【0025】
請求項4記載の発明は、そこに載置された基板に処理を施す平面状の処理面を有する基板処理台と、前記基板の周辺部を保持する少なくとも3つの周辺部保持部材と、前記基板の中央部を保持する少なくとも1つの中央部保持部材と、前記基板を前記基板処理台に対して載置又は離隔するために、前記周辺部保持部材及び中央部保持部材を上位置と下位置との間で上下動させる全体駆動手段と、前記基板処理台に配設され、基板を加熱する発熱源と、前記周辺部保持部材及び中央部保持部材のいずれか一方を他方に対して上下動させる部分駆動手段とを備え、前記中央部保持部材が前記基板と当接する基板当接部の高さ位置を前記周辺部保持部材が前記基板と当接する基板当接部の高さ位置より低くし、前記上位置は、基板の周囲を保持して搬送する搬送アームに対して基板を受け渡しするための位置であり、当該上位置において前記周辺部保持部材および前記中央部保持部材は、前記搬送アームに保持された凹型に下方向にたわんだ基板を凹型になるように受け取って保持するとともに、そこに凹型になるように保持した基板を前記搬送アームに渡すとともに、前記全体駆動手段は、基板と前記基板処理台の上面との間隔が所定の間隔となるように、前記上位置と下位置との間の中間位置において、前記周辺部保持部材及び中央部保持部材を停止させることを特徴とする基板処理装置である。
【0026】
この請求項4記載の発明によれば、第1に、中央部保持部材が周辺部保持部材よりも低い基板当接部を有しているので、基板をこの中央部保持部材及び周辺部保持部材上に載置する場合、又はこの中央部保持部材及び周辺部保持部材上から離隔する場合において、基板の下面中央部に与える損傷を軽減することができる。第2に、中央部保持部材が周辺部保持部材よりも低い基板当接部を有しているので、基板処理台の処理面に対して、基板は凹型下向きにたわんだ状態で載置され、従来のように基板と基板処理台との間に空気層が形成されることがなく、基板は基板処理台上で横滑りをおこさない。このため、基板毎の処理が均一になり、又搬送アームが基板を基板処理装置から搬出する場合の搬送の信頼性が向上する。第3に、中央部保持部材が周辺部保持部材よりも低い基板当接部を有しているので、基板が基板処理台から離隔される際に、基板の周辺部から中央部へと順番に離隔され、基板と基板処理台との間の空間は徐々に大気圧状態となる。このため、基板を基板処理台から離隔する動作はスムーズに行われるので、従来のように基板が横滑りを起こして損傷を受けたり、脱落することがなく、搬送の信頼性及び装置全体の歩留まりを向上できる。
【0027】
また、この請求項4記載の発明によれば、発熱源が配設された平面状の基板処理台の上面に基板を載置し、基板に加熱処理を施すホットプレート式加熱処理装置において、基板と基板処理台の上面の間隔が所定の間隔となった状態で基板を緩やかに加熱する予備加熱処理を施すことができるので、基板を基板処理台上に載置した時の熱による基板の反りを抑え、基板の加熱処理の均一性を向上させることができる。さらに、その予備加熱処理の時の基板と基板処理台の上面は略平行に保たれるので、予備加熱処理の均一性を向上させることができる。
【0028】
請求項5記載の発明は、請求項4に記載の基板処理装置において、前記基板は角型形状であり、前記周辺部保持部材は前記角型形状の基板の互いに対向する2辺の周辺部を保持する基板処理装置である。
【0029】
この請求項5記載の発明によれば、周辺部保持部材は搬送アームが保持する2辺の周辺部を保持し、中央部保持部材が周辺部保持部材よりも低い基板当接部を有しているので、角型形状の基板が互いに対向する2辺の周辺部を保持されて基板処理装置に受け渡された場合においても、基板をこの中央部保持部材及び周辺部保持部材上に載置する場合、又はこの中央部保持部材及び周辺部保持部材上から離隔する場合において、基板の下面中央部に与える損傷を軽減することができる。
【0030】
請求項6記載の発明は、請求項4又は5いずれかに記載の基板処理装置において、前記基板処理台は前記処理面に基板を吸着させる吸着手段を備えた基板処理装置である。
【0031】
この請求項6記載の発明によれば、特に真空吸着式のクールプレート式冷却処理装置等の基板処理台に基板を吸着させる吸着手段を備えている基板処理装置においても、基板を基板処理台から離隔する動作がスムーズに行われるので、基板が割れるようなことがなく、又、静電気の発生が軽減され、搬送の信頼性及び装置全体の歩留まりを向上できる。
【0032】
請求項7記載の発明は、請求項4乃至6いずれかに記載の基板処理装置において、前記中央部保持部材は弾性体により上下動可能に支持される基板処理装置である。
【0033】
この請求項7記載の発明によれば、中央部保持部材は弾性体により上下動可能に支持されているので、基板が中央部保持部材の基板当接部に当接する瞬間の衝撃を緩和することができる。又、基板の大きさ、厚み、材質、状態等によって基板のたわみ量は変化するが、そのたわみ量の変化に対応して中央部保持部材の高さを変化させることができる。特に基板を基板処理台に載置又は基板処理台から離隔する場合における基板のたわみ量の急激な変化にも対応し、その動作を確実かつスムーズに行うことができるので、搬送の信頼性及び装置全体の歩留まりを向上できる。
【0034】
請求項8記載の発明は、請求項4乃至7いずれかに記載の基板処理装置において、前記中央部保持部材の基板当接部は樹脂又はゴム材で形成される基板処理装置である。
【0035】
この請求項8記載の発明によれば、中央部保持部材の基板当接部は樹脂又はゴム材で形成されているので、基板をこの中央部保持部材及び周辺部保持部材上に載置する場合、又はこの中央部保持部材及び周辺部保持部材上から離隔する場合において、基板の下面中央部に与える損傷をさらに軽減することができる。又、特にゴム材の場合においてはその表面の摩擦係数が大きいため、基板の横滑りを防止することができるので、搬送の信頼性及び装置全体の歩留まりを向上できる。
【0036】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【0037】
図1は本発明の第1実施形態にかかるLCD用ガラス基板を処理するための基板処理装置(プレート式基板処理装置)の構成を説明するための斜視図である。また、図2〜図4は、本発明の第1実施形態にかかるLCDガラス基板を処理するための基板処理装置(プレート式基板処理装置)の基板搬入から搬出までの一連の動作を、説明が容易となるよう概念的に縦断面で表した基板処理装置のフロー図である。
【0038】
この第1実施形態のプレート式基板処理装置において、基板1の周辺部を保持する周辺部基板保持ピン2a及び基板の中央部を保持する中央部基板保持ピン2b(以下、これら2つを総称して「基板保持ピン2a,2b」という)は、処理プレート3を貫通し、ピンベース4に固設されている。このピンベース4は、図示しない垂直方向のガイド部材により案内され、シリンダー5により上下動する。ここで、中央部基板保持ピン2bの先端(基板当接部)は周辺部基板保持ピン2aの先端(基板当接部)よりも低くなっている。又、基板1は、当該基板1を処理する各基板処理装置間で基板1を搬送する搬送ロボットに支持された搬送アーム6により対向する2辺の周辺部を保持される。なお、有効エリアAは、例えば基板1の外周から10mm以上離隔した範囲である。
【0039】
すなわち、この第1実施形態は、従来の基板処理装置(図11)と比べ、中央部基板保持ピン102bが周辺部基板保持ピン102aより低くくなっている点が異なる。
【0040】
図2〜図4を用い、この第1実施形態の基板搬入から搬出までの一連の動作を説明する。まず図2(a)に示すように、シリンダ5によってピンベース4及び基板保持ピン2a,2bが上昇し、搬送アーム6が基板1を、図2の紙面に対して手前の方向から処理プレート3の上方に搬入する。次に図2(b)〜図2(c)に示すように、搬送アーム6が周辺部基板保持ピン2aの先端よりも低い高さまで下降し、基板保持ピン2a,2b上に基板1を載置する。次に図3(d)に示すように、搬送アーム6が紙面に対して手前の方向に退避する。次に図3(e)に示すように、基板保持ピン2a,2bが、その先端が処理プレート3の上面よりも低い高さになるまで下降する。これにより、処理プレート3の上面に基板1が載置され、この基板1に対し加熱又は冷却処理が施される。処理が終了すれば、図3(f)に示すように基板保持ピン2a,2bが上昇して、処理プレート3から基板1を離隔する。次に図4(g)に示すように、搬送アーム6が、基板1と処理プレート3の間の高さにおいて、紙面に対して手前の方向から処理プレート3の上方に挿入される。そして、図4(h)〜図4(i)に示すように、搬送アーム6が上昇して基板保持ピン2a,2bから基板1を離隔し、基板1を紙面に対して手前の方向へ移動して搬出する。
【0041】
この第1実施形態によれば、図2(a)〜図2(c)に示す基板1の下降途中において、基板1は凹型に下方向にたわんでいるが、中央部基板保持ピン2bの先端は周辺部基板保持ピン2aの先端より低いので、基板1が中央部基板保持ピン2bと当接しながら下降している時間、すなわち基板1が中央部基板保持ピン2bに対して水平方向に擦れながら下降している時間は従来よりも短い。よって、基板1の下面中央部に与える損傷は軽減される。
【0042】
ここで、中央部基板保持ピン2bの先端の高さは、搬送アーム6で保持した基板1のたわみに対して最適化し、基板1の下降時に全ての基板保持ピン2a,2bに対して基板1が同時に当接するように調節するのが理想であるが、実際には基板1によってたわみ量が異なるので、このような調整を行うことは困難である。しかし、中央部基板保持ピン2bの先端を周辺部基板保持ピン2aの先端より低くしておけば、少なくとも基板1の下面中央部に与える損傷は、中央部基板保持ピン2bの先端が周辺部基板保持ピン2aの先端と同じ高さの場合に比べて、軽減される。
【0043】
さらに、図4(g)〜図4(i)に示す基板上昇途中においては、上述の図2(a)〜図2(c)の基板1の下降動作と逆動作となるが、中央部基板保持ピン2bの先端は周辺部基板保持ピン2aの先端より低いので、同様の理由により、基板1の下面中央部に与える損傷は軽減される。
【0044】
又、図3(d)〜図3(e)の基板1の処理プレート3上への載置時には、基板1はある速度をもって下降するが、処理プレート3に対して凹型に下方向にたわんだ状態で載置され、基板1と処理プレート3との間には空気層が形成されることはないので、基板1は処理プレート3上で横滑りをおこさない。このため、基板1が処理プレート3上に載置される位置が基板処理毎に変化することはなく、基板毎の処理は均一に行われる。さらには、図4(g)〜図4(i)の処理終了後に基板1を上昇させて搬送アーム6で搬出する場合に、基板1の位置が搬入時と同じであるので、搬送アーム6が基板1を受取れないということがない。このため、基板1と搬送アーム6の間の受渡しを確実に行うことができ、基板搬送の信頼性が向上する。
【0045】
さらに、図3(e)〜図3(f)の基板1の処理プレート3からの離隔時においても、基板1はある速度をもって上昇するが、処理プレート3に対して基板1の周辺部から中央部へと離隔されて行くので、基板1と処理プレート3との間の空間はその外側の空間より大気が流入して徐々に大気圧となる。このため、基板1を下方向へ押し付ける力は働かず、基板1を処理プレート3から離隔する動作はスムーズになる。これによって、基板1が横滑りを起こして損傷を受けたり、基板保持ピン2a,2bから脱落するということがなく、基板搬送の信頼性及び装置全体の歩留まりが向上する。
【0046】
又、特にクールプレート式冷却処理装置等において、処理プレート3が前述の真空吸着式の処理プレートであった場合には、本実施形態は特に有効であり、従来のように基板1が割れてしまうことがないので、装置全体の歩留まりが向上する。又、基板1を処理プレート3から離隔する時には少なくとも剥離帯電をおこし、基板1は帯電するが、本実施形態ではその帯電量は従来に比べて少ない。このため、基板1と周囲の金属部品との間で静電気が飛び、基板1上の回路がショートすることはなく、又、搬送アーム6にも静電気が飛び、搬送アーム6を支持し走行する図示しない搬送ロボットが停止してしまうことがない。よって、さらに、装置全体の歩留まりが向上する。ただし、ここで言う「真空」とは絶対真空を意味するのではなく、周囲の大気圧よりも低い「負圧」の意味である。
【0047】
ここで、処理プレート3を、基板1を保持し回転する基板保持チャックに変更することにより、本発明を前述のスピン式処理装置に適用することが可能であるし、又、このプレート式基板処理装置において、処理プレート3及びシリンダー5を削除し、基板保持ピン2a,2bが上下動しないようにすることにより、本発明を前述の基板載置台に適用することが可能となる。
【0048】
又、中央部基板保持ピン2bの先端を樹脂又はゴム材で形成すれば、基板を基板保持ピン2a,2b上に載置する場合又は基板保持ピン2a,2b上から離隔する場合において、基板の下面中央部に与える損傷をさらに軽減することができる。又、特にゴム材で形成した場合は、その表面の摩擦係数が大きいため、基板の横滑りを防止することができる。
【0049】
又、図1においては、中央部基板保持ピン2bは基板の中心に1本となっているが、装置の構造の都合上の理由等で、その位置は中心から外れていても良く、又、中央部基板保持ピン2bの1本当たりの負荷を軽減して基板の下面中央部に与える損傷を軽減するために、中央部基板保持ピン2bの数を複数本としても良い。さらに、図1において、基板保持の信頼性を向上させるために、基板の短辺2辺の中点付近に中央部基板保持ピン2bの先端と同じ高さの先端を持つ基板保持ピンを2本追加するようなものであっても良い。
【0050】
なお、周辺部基板保持ピン2aは、それらのみで基板1を支持し得るように、少なくとも3本配設することが必要である。
【0051】
さらに、中央部基板保持ピン2bをネジ等によりその高さを調節するように構成すれば、基板1の厚みが変更される等で基板1のたわみが大きく変化する場合においても、中央部基板保持ピン2bを基板1のたわみに対応した適切な高さとすることができる。
【0052】
又、基板保持ピン2a,2bを上下動させるシリンダ5にかえてギア又はボールネジ等を利用したスピードコントロール可能なモータ駆動機構を採用すればさらに良い。例えば、基板1の処理プレート3に対する載置時において、基板1の下降速度をその瞬間のみ低速にすれば、基板1の横滑りをさらに軽減できる。同様に、基板1の処理プレート3に対する離隔時において、基板1の上昇速度をその瞬間のみ低速にすれば、基板1の横滑り、脱落、割れ等をさらに軽減できる。
【0053】
最後に、この第1実施形態は、LCD用ガラス基板と同じ角型形状のPDP用ガラス基板に対しても適用できる。
【0054】
図5は本発明の第1実施形態にかかる半導体基板における基板処理装置(プレート式基板処理装置)の構成を説明するための平面図である。図5において、図1と同じ機能部分については同一の参照符号を使用する。
【0055】
第1実施形態は半導体基板のような円形基板に対しても適用できるが、この場合は搬送アーム6は基板1の外周の周辺部を保持し、基板保持ピン2a,2bは例えば図5に示すように基板1の周辺部3点及び中央部1点の計4点にて保持する。このとき、中央部基板保持ピン2bの先端は周辺部基板保持ピン2aの先端より低いので、基板1は中心部が最も窪んだすり鉢状の状態で保持される。
【0056】
図6は、本発明の第2実施形態にかかる基板処理装置(プレート式基板処理装置)の構成を概念的に表した基板処理装置の縦断面図である。図6において、図1と同じ機能部分については同一の参照符号を使用する。
【0057】
この第2実施形態にかかる基板処理装置においては、中央部基板保持ピン2bはピンベース4に対して金属ばね10を介して連結されており、さらに、中央部基板保持ピン2bは中央部基板保持ピン2bの下部と金属ばね10を囲む筒11によって上下方向に案内される。又、中央部基板保持ピン2bの先端は周辺部基板保持ピン2aの先端の高さより低い方向へ上下動可能である。なお、その他の構成は第1実施形態と同様である。
【0058】
基板1を基板保持ピン2a,2b上に載置すると、中央部基板保持ピン2bは基板1の重さによって下方向へ動き、基板1を保持した状態では基板1は凹型下方向にたわんだ形状となる。
【0059】
以上のように、この第2実施形態によれば、前述の第1実施形態における効果に加えて、基板1を基板保持ピン2a,2b上に載置する場合に、基板1が中央部基板保持ピン2bの先端に当接する瞬間の衝撃を吸収し、緩和することができる。又、基板1の大きさ、厚み、材質、状態等によって基板1のたわみ量は変化するが、そのたわみ量の変化に対応して中央部基板保持ピン2bの先端の高さを変化させることができる。特に基板1を処理プレート3に載置又は処理プレート3から離隔する場合における基板1のたわみ量の急激な変化にも対応し、その動作を確実かつスムーズに行うことができる。よって、基板1の下面中央部に与える損傷を軽減し、基板1の大きさ、厚み、材質、状態等に関係なくさらに確実に基板1を保持する事ができる。
【0060】
なお、金属ばね10はガスばね、ゴム材、軟性の樹脂等の弾性体にて代用可能である。
【0061】
又、中央部基板保持ピン2bの先端を樹脂又はゴム材で形成すれば、基板を基板保持ピン2a,2b上に載置する場合、又は基板保持ピン2a,2b上から離隔する場合において、基板の下面中央部に与える損傷をさらに軽減することができる。又、特にゴム材で形成した場合は、その表面の摩擦係数が大きいため、基板の横滑りを防止することができる。
【0062】
図7及び図8は、本発明の第3実施形態にかかる基板処理装置(プレート式基板処理装置)の構成及び基板1に対する処理の一連の動作を概念的に縦断面図で表した基板処理装置のフロー図である。図7及び図8において、図1と同じ機能部分については同一の参照符号を使用する。
【0063】
この第3実施形態にかかる基板処理装置においては、周辺部基板保持ピン2aは発熱ヒータ20が埋設された処理プレート3を貫通し、ピンベース4に固設され、一方、中央部基板保持ピン2bは処理プレート3を貫通し、ピンベース4に固設された第1シリンダ21に連結されている。すなわち、中央部基板保持ピン2bは周辺部基板保持ピン2aに対して上下動する。
【0064】
さらに、このピンベース4は第2シリンダ22及び第3シリンダ23により上下動する。又、第2シリンダ22はブラケット24を介して第3シリンダ23に連結されている。よって、第2シリンダ22及び第3シリンダ23の両方のシリンダロッドを伸ばせば、ピンベース4は上限位置となり、その両方のシリンダロッドを縮めれば、ピンベース4は下限位置となる。又、第2シリンダ22のシリンダロッドを伸ばし、第3シリンダ23のシリンダロッドを縮めれば、ピンベース4は上限位置と下限位置の間の中間位置となる。
【0065】
なお、その他の構成は第1実施形態と同様である。
【0066】
ここで、上述の中間位置においてピンベース4を停止させる目的を説明する。この第3実施形態の基板処理装置は前述したホットプレート式加熱処理装置であり、基板1に加熱処理を施すのが目的であるが、常温に近い基板1が例えば約100度に加熱された処理プレート3(ホットプレート)上に直ちに載置されると、基板1の上下面の温度差が瞬間的に大きくなるため、基板1が凹型に反ってしまい、基板1の中央部だけが処理プレート3に接した状態となる。このため、基板1の温度の分布は不均一(基板1の中央部の温度が最も高く、周辺部に行くにしたがって低くなる)となり、基板1に対する加熱処理が不均一となる。
【0067】
これを解決するためには、基板1と処理プレート3とを所定の間隔だけ離した状態で基板1を緩やかに予備的に加熱(以下、この加熱処理を「予備加熱処理」という。)した後に、基板1を処理プレート3上に載置し加熱処理すれば、基板1の上下面の温度差は小さくなり、基板1が凹型に反ることは抑えられる。よって、基板1に対する加熱処理は均一となる。
【0068】
すなわち、予備加熱処理時に基板1を処理プレート3と所定の間隔だけ離した状態にするために、基板保持ピン2a,2bの積載されたピンベース4を中間位置において停止させる必要がある。
【0069】
図7及び図8を用いて、この第3実施形態における基板に対する処理の一連の動作について説明する。
【0070】
始めに、図7(a)に示すように、予め第2シリンダ22及び第3シリンダ23のシリンダロッドはともに伸び、第1シリンダ21のシリンダロッドは縮んだ状態とする。この状態においては、ピンベース4は上限位置に停止し、中央部基板保持ピン2bの先端は周辺部基板保持ピン2aの先端よりも低い状態で、基板1が基板保持ピン2a,2bに載置される。この時、基板1は凹型下向きにたわんだ状態になる。
【0071】
次に、図7(b)に示すように、中央部基板保持ピン2bは、第1シリンダ21によってその先端が周辺部基板保持ピン2aの先端と同じ高さになるまで上昇し、基板1は処理プレート3の上面に対して略平行になる。
【0072】
さらに、図7(c)に示すように、第3シリンダ23のシリンダロッドが縮み、ピンベース4が前述の中間位置に移動し、基板1と処理プレート3の上面との間が所定の間隔(数mm)となり、予備加熱処理が数秒〜数分間行われる。この時、基板1は処理プレート3の上面に対して略平行に保持されている。
【0073】
予備加熱処理の終了後、図8(d)に示すように、中央部基板保持ピン2bは第1シリンダ21によって下降し、基板1は凹型下向きにたわんだ状態になる。
【0074】
その後、直ちに、図8(e)に示すように、第2シリンダ22のシリンダロッドが縮み、ピンベース4が下限位置となり、基板1は下降して処理プレート3上に載置され加熱処理が施される。
【0075】
加熱処理の終了後、図8(f)に示すように、第2シリンダ22及び第3シリンダ23のシリンダロッドはともに伸び、ピンベース4は上限位置となり、基板1は上昇し処理プレート3から離隔される。
【0076】
以上のように、この第3実施形態によれば、前述の第1実施形態における効果に加えて、図7(c)に示す状態において予備加熱処理を施すことができるので、基板1は緩やかに加熱され、熱による反りがなく、処理プレート3上での加熱処理を均一に行うことができる。又、その予備加熱処理時においても、基板1は処理プレート3の上面に対して略平行に所定の間隔を空けて保持されるので、基板1の温度の分布は均一となり、基板1に対する予備加熱処理を均一に施すことができる。
【0077】
図9は、本発明の第4実施形態にかかる基板処理装置(プレート式基板処理装置)の構成を概念的に表した基板処理装置の縦断面図である。又、図10は図9における中央部基板保持ピン2bの先端(基板当接部)の拡大図である。図9及び図10において、図1と同じ機能部分については同一の参照符号を使用する。
【0078】
この第4実施形態にかかる基板処理装置においては、基板1の周辺部を保持する周辺部基板保持ピン2aの先端と基板1の中央部を保持する中央部基板保持ピン2bの先端は同じ高さであり、中央部基板保持ピン2bの先端部には、回転自在なボール30が埋設されている。
【0079】
この第4実施形態によれば、基板1を下降させ、基板保持ピン2a,2b上に載置する途中において、基板1は凹型に下方向にたわんでいても、中央部基板保持ピン2bの先端には回転自在な球状のボール30が埋設されているので、基板1が中央部基板保持ピン2bに対して水平方向に擦れようとすると、ボール30が回転し、その擦れは起こらない。よって、基板1の下面中央部に与える損傷は軽減される。
【0080】
さらに、基板1が上昇する途中においては、上述の基板1の下降動作と逆動作となるが、中央部基板保持ピン2bの先端には回転自在なボール30が埋設されているので、上述と同様に、基板1の下面中央部に与える損傷は軽減される。
【0081】
又、第1実施形態と同様に中央部基板保持ピン2bの先端を中央部基板保持ピン2aの先端より低くすれば、基板1の下面中央部に与える損傷はさらに軽減される。
【0082】
ボール30としては金属、樹脂、ゴム材等の材質を使用することができるが、樹脂又はゴム材にした場合は、基板1の下面中央部に与える損傷はより軽減される。
【0083】
以上、第1〜第4実施形態において、周辺部基板保持ピン2a及び中央部基板保持ピン2bはそれぞれ周辺部保持部材及び中央部保持部材に相当するが、上述した実施形態のようなピン形状とせず、ボール形状あるいは円錐又は角錐形状としても良い。すなわち、基板1を保持できる形状であれば良い。
【0084】
又、シリンダ5、第2シリンダ22及び第3シリンダ23は全体駆動手段に相当するが、第1実施形態の説明で述べたようにモータ等を使用しても良い。
【0085】
さらに、第1シリンダ21は部分駆動手段に相当するが、同様にモータ等を使用しても良い。
【0086】
又、基板保持ピン2a,2bの先端は基板当接部に相当し、基板1と1点で当接するように構成されているが、複数の点あるいは面で当接するように構成されていても良い。
【0087】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、中央部保持部材の基板当接部に回転自在な球状体を有しているので、基板をこの中央部保持部材及び周辺部保持部材上に載置する場合、又はこの中央部保持部材及び周辺部保持部材上から離隔する場合において、基板の下面中央部に与える損傷を軽減することができる。
【0088】
又、請求項2記載の発明によれば、周辺部保持部材は搬送アームが保持する2辺の周辺部を保持し、中央部保持部材が周辺部保持部材よりも低い基板当接部を有しているので、角型形状の基板が互いに対向する2辺の周辺部を保持されて基板保持機構に受け渡された場合においても、基板をこの中央部保持部材及び周辺部保持部材上に載置する場合、又はこの中央部保持部材及び周辺部保持部材上から離隔する場合において、基板の下面中央部に与える損傷を軽減することができる。
【0089】
又、請求項3記載の発明によれば、中央部保持部材の基板当接部は樹脂又はゴム材で形成されているので、基板をこの中央部保持部材及び周辺部保持部材上に載置する場合、又はこの中央部保持部材及び周辺部保持部材上から離隔する場合において、基板の下面中央部に与える損傷をさらに軽減することができる。又、特にゴム材の場合においてはその表面の摩擦係数が大きいため、基板の横滑りを防止することができる。
【0090】
又、請求項4記載の発明によれば、第1に、中央部保持部材が周辺部保持部材よりも低い基板当接部を有しているので、基板をこの中央部保持部材及び周辺部保持部材上に載置する場合、又はこの中央部保持部材及び周辺部保持部材上から離隔する場合において、基板の下面中央部に与える損傷を軽減することができる。第2に、中央部保持部材が周辺部保持部材よりも低い基板当接部を有しているので、基板処理台の処理面に対して、基板は凹型下向きにたわんだ状態で載置され、従来のように基板と基板処理台との間に空気層が形成されることがなく、基板は基板処理台上で横滑りをおこさない。このため、基板毎の処理が均一になり、又搬送アームが基板を受取る場合の搬送の信頼性が向上する。第3に、中央部保持部材が周辺部保持部材よりも低い基板当接部を有しているので、基板が処理プレートから離隔される際に、基板の周辺部から中央部へと順番に離隔され、基板と基板処理台との間の空間は徐々に大気圧状態となる。このため、基板を基板処理台から離隔する動作はスムーズに行われるので、従来のように基板が横滑りを起こして損傷を受けたり、脱落することがなく、装置全体の歩留まりを向上できる。
【0091】
又、請求項4記載の発明によれば、発熱源が配設された平面状の基板処理台の上面に基板を載置し、基板に加熱処理を施すホットプレート式加熱処理装置において、基板と基板処理台の上面との間隔が所定の間隔となった状態で基板を緩やかに加熱する予備加熱処理を施すことができるので、基板を基板処理台上に載置した時の熱による基板の反りを抑え、基板の加熱処理の均一性を向上させることができる。さらに、その予備加熱処理の時の基板と基板処理台の上面は略平行に保たれるので、予備加熱処理の均一性を向上させるこ とができる。
【0092】
又、請求項5記載の発明によれば、周辺部保持部材は搬送アームが保持する2辺の周辺部を保持し、中央部保持部材が周辺部保持部材よりも低い基板当接部を有しているので、角型形状の基板が互いに対向する2辺の周辺部を保持されて基板処理装置に受け渡された場合においても、基板をこの中央部保持部材及び周辺部保持部材上に載置する場合、又はこの中央部保持部材及び周辺部保持部材上から離隔する場合において、基板の下面中央部に与える損傷を軽減することができる。
【0093】
又、請求項6記載の発明によれば、特に真空吸着式のクールプレート式冷却処理装置等の基板処理台に基板を吸着させる吸着手段を備えている基板処理装置においても、基板を基板処理台から離隔する動作がスムーズに行われるので、基板が割れるようなことがなく、又、静電気の発生が軽減され、装置全体の歩留まりを向上できる。
【0094】
又、請求項7記載の発明によれば、中央部保持部材は弾性体により上下動可能に支持されているので、基板が中央部保持部材の基板当接部に当接する瞬間の衝撃を緩和することができる。又、基板の大きさ、厚み、材質、状態等によって基板のたわみ量は変化するが、そのたわみ量の変化に対応して中央部保持部材の高さを変化させることができる。特に基板を基板処理台に載置又は基板処理台から離隔する場合における基板のたわみ量の急激な変化にも対応し、その動作を確実かつスムーズに行うことができるので、搬送の信頼性及び装置全体の歩留まりを向上できる。
【0095】
又、請求項8記載の発明によれば、中央部保持部材の基板当接部は樹脂又はゴム材で形成されているので、基板をこの中央部保持部材及び周辺部保持部材上に載置する場合、又はこの中央部保持部材及び周辺部保持部材上から離隔する場合において、基板の下面中央部に与える損傷をさらに軽減することができる。又、特にゴム材の場合においてはその表面の摩擦係数が大きいため、基板の横滑りを防止することができるので、搬送の信頼性及び装置全体の歩留まりを向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態にかかるLCD用ガラス基板を処理するための基板処理装置の斜視図である。
【図2】 本発明の第1実施形態にかかるLCD用ガラス基板を処理するための基板処理装置の動作を示すフロー図である。
【図3】 本発明の第1実施形態にかかるLCD用ガラス基板を処理するための基板処理装置の動作を示すフロー図である。
【図4】 本発明の第1実施形態にかかるLCD用ガラス基板を処理するための基板処理装置の動作を示すフロー図である。
【図5】 本発明の第1実施形態にかかる半導体基板を処理するための基板処理装置の平面図である。
【図6】 本発明の第2実施形態にかかる基板処理装置の縦断面図である。
【図7】 本発明の第3実施形態にかかる基板処理装置の動作を示すフロー図である。
【図8】 本発明の第3実施形態にかかる基板処理装置の動作を示すフロー図である。
【図9】 本発明の第4実施形態にかかる基板処理装置の縦断面図である。
【図10】 第4実施形態にかかる中央部基板保持ピン2bの先端部の拡大図である。
【図11】 従来の基板処理装置の斜視図である。
【図12】 従来の基板処理装置の動作を示すフロー図である。
【図13】 従来の基板処理装置の動作を示すフロー図である。
【図14】 従来の基板処理装置の動作を示すフロー図である。
【符号の説明】
1,101 基板
2a,102a 周辺部基板保持ピン
2b,102b 中央部基板保持ピン
3,103 処理プレート
4,104 ピンベース
5,105 シリンダ
6,106 搬送アーム
20 発熱ヒータ
21 第1シリンダ
22 第2シリンダ
23 第3シリンダ
30 ボール
Claims (8)
- 基板の周辺部を保持して基板を搬送する搬送アームに対して基板を受渡しするために基板を保持する基板保持機構において、
前記基板の周辺部を保持する少なくとも3つの周辺部保持部材と、
前記基板の中央部を保持する少なくとも1つの中央部保持部材とを備え、
前記中央部保持部材が前記基板と当接する基板当接部に回転自在な球状体を配設し、
前記周辺部保持部材および前記中央部保持部材は、前記搬送アームに保持された凹型に下方向にたわんだ基板を受け取って保持するとともに、そこに保持した基板を前記搬送アームに渡すことを特徴とする基板保持機構。 - 請求項1に記載の基板保持機構において、
前記基板は角型形状であり、前記搬送アームは前記角型形状の基板の互いに対向する2辺の周辺部を保持し、前記周辺部保持部材は該2辺の周辺部を保持する基板保持機構。 - 請求項1または請求項2に記載の基板保持機構において、
前記中央部保持部材の基板当接部は樹脂又はゴム材で形成される基板保持機構。 - そこに載置された基板に処理を施す平面状の処理面を有する基板処理台と、
前記基板の周辺部を保持する少なくとも3つの周辺部保持部材と、
前記基板の中央部を保持する少なくとも1つの中央部保持部材と、
前記基板を前記基板処理台に対して載置又は離隔するために、前記周辺部保持部材及び中央部保持部材を上位置と下位置との間で上下動させる全体駆動手段と、
前記基板処理台に配設され、基板を加熱する発熱源と、
前記周辺部保持部材及び中央部保持部材のいずれか一方を他方に対して上下動させる部分駆動手段とを備え、
前記中央部保持部材が前記基板と当接する基板当接部の高さ位置を前記周辺部保持部材が前記基板と当接する基板当接部の高さ位置より低くし、
前記上位置は、基板の周囲を保持して搬送する搬送アームに対して基板を受け渡しするための位置であり、当該上位置において前記周辺部保持部材および前記中央部保持部材は、前記搬送アームに保持された凹型に下方向にたわんだ基板を凹型になるように受け取って保持するとともに、そこに凹型になるように保持した基板を前記搬送アームに渡すとともに、
前記全体駆動手段は、基板と前記基板処理台の上面との間隔が所定の間隔となるように、前記上位置と下位置との間の中間位置において、前記周辺部保持部材及び中央部保持部材を停止させることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項4に記載の基板処理装置において、
前記基板は角型形状であり、前記周辺部保持部材は前記角型形状の基板の互いに対向する2辺の周辺部を保持する基板処理装置。 - 請求項4又は5いずれかに記載の基板処理装置において、
前記基板処理台は前記処理面に基板を吸着させる吸着手段を備えた基板処理装置。 - 請求項4乃至6いずれかに記載の基板処理装置において、
前記中央部保持部材は弾性体により上下動可能に支持される基板処理装置。 - 請求項4乃至7いずれかに記載の基板処理装置において、
前記中央部保持部材の基板当接部は樹脂又はゴム材で形成される基板処理装置。
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