JP4307653B2 - 基板支持装置および基板搬送機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハードディスク（磁気記憶媒体）用の基板のように中心にセンター孔を有する基板を支持するための基板支持装置および基板搬送機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来中心にセンター孔の形成されたハードディスク用の基板を、真空成膜装置において支持したり搬送するためには、前記基板のセンター孔が利用される。前記ハードディスク用の基板の全面を有効利用するために、Ｖ溝を備えた基板支持装置によって、前記ハードディスク用の基板を基板ホルダーに搬送し、該基板ホルダーに設けた基板支持体により、前記搬送された基板を外周で保持する。そのようなＶ溝の形状を設けた基板保持部によって基板を支持する基板支持装置としては、特開平１１−３７６８６号がある。また、基板ホルダーに基板を装着する方法としては、実公平５−２３５７０号および実開平５−９４２６７号がある。
【０００３】
図６に従来の基板ホルダーと搬送用ロボットを示す。図６（ａ）は基板１を基板保持部５で支持している状態を示す断面図であり、図６（ｂ）は基板保持部で支持された基板を基板ホルダー２ａに開口した基板装着孔２ｂ位置に搬送した状態を示す断面図である。図中３は搬送用ロボットであり、５は基板保持部、６は固定爪、７は可動爪、１２は可動爪を動かす駆動機構である。
【０００４】
前記特開平１１−３７６８６号記載の基板を図６（ｂ）の状態から基板ホルダーに装着する方法を説明する。
【０００５】
カセット内（図示せず）の基板のセンター孔を基板保持部５のＶ溝により保持し、搬送用ロボット３を駆動（旋回、左右移動）して、基板を図６（ａ）、次に図６（ｂ）の位置まで移動する。この時、基板ホルダー内の基板装着孔２ｂ内に設けられた可動爪７は、駆動機構１２によって下方へ押し下げられている。次に搬送用ロボット３を鉛直方向・上方へ移動し、基板１を固形爪６に押し当てる。駆動機構１２を動作させて可動爪７の押し下げを解除すると、可動爪７が上方に移動して基板１を押さえ、基板装着が完了する。
【０００６】
また、基板１を基板装着孔に保持するための支持体においては、前記実公平５−２３５７０号の基板固定用支持スプリングの基板に接触する先端部はＶ溝を形成し、基板装着孔の中心に対向するように折曲してある。前記実開平５−９４２６７号では直線あるいは凸弧状の基板支持片によって基板を保持している。しかし、いずれの場合も基板支持体が長く、発塵の原因になった。また、前記実公平５−２３５７０号の基板固定用支持スプリングのＶ溝においては、基板縁部より基板内部に突出しているため、成膜処理の際に影となり有効面積を狭くする原因となっている。
【０００７】
【発明により解決しようとする課題】
基板外周部への膜付け面積を拡大し、ハードディスクの有効面積を広くするためには、前述の基板固定の支持体（支持爪６、７）の先端形状を広げたり、基板に接触する先端幅を狭くする必要がある。また、基板の外周部に傷をつけずに基板ホルダーに装着するためには、基板１が固定爪６に接触した時点での位置で基板を保持する必要があった。このため搬送用ロボット３の動作位置、旋回・上下・左右用の動作スピード等の調整を厳密にする必要があった。また、従来例の方法による基板の状態は、基板１が固定爪６に接触しているだけで押し付けられていないため、基板１を確実に基板装着孔に装着することができない。ハードディスク用の成膜プロセスには、加熱工程も含まれるため、基板を保持するための爪が変形することが少なくない。このように爪が変形している場合には、さらに基板の確実な受け渡し・装着が困難である。基板が落下したり、あるいは基板が傾いて装着される場合もある。その場合、その後のプロセスのために基板ホルダー２ａが移動する際に、基板落下あるいは落下しなくても上質な成膜ができない原因になっていた。
【０００８】
また、確実な基板の受け渡し、基板装着および有効面積の確保が保証されないことや発塵の問題のために、装置のスループットを上げることが困難であった。
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、簡単な搬送用ロボットの調整によって、基板外周端面に傷をつけずに確実に基板ホルダーに取付け、有効面積の広い成膜処理を高スループットで行うことができる基板支持装置および基板搬送機構を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の基板支持装置は、中心にセンター孔を有する円板状の基板を鉛直姿勢で支持し、前記円板状基板の面方向に有効に作用する構造の緩衝機構を備えていることを特徴としている。すなわち、前記基板のセンター孔を支持する基板保持部分を固定する支持部と搬送機構を連結する弾性を有する板体から構成される緩衝機構によって、基板ホルダー内に開口した基板装着孔の孔縁内側に設けられた基板支持爪のうち基板ホルダー鉛直方向上部に備えられた固定爪に、基板外周面に傷をつけることなく適当な力で基板を押しつけることができる。したがって、基板を受け渡す位置精度および基板支持爪の弾性や材質の許容範囲を広くすることができる。また前記基板支持装置を複数連結することもできる。
【００１０】
また、基板ホルダー側の複数の基板支持爪の先端形状は同型であり、基板を支持する溝を備えていて、この溝は断面が概略Ｖ字型で上方に開口している。このようすることにより、基板をしっかり掴むことができると共に、しかも基板の有効面積を広くすることができる。
【００１１】
また、上記基板支持爪のうち駆動機構によって動作することのできる可動爪は、鉛直方向下方に設置されているため、爪に付着した膜が剥離しても基板に付着しない。また、従来例では、複数の可動爪を有するが、本発明では可動爪を一個所にしたことによって発塵の原因を低減することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明は、真空中においてハードディスク用成膜処理を行うための成膜装置において、成膜前・後の基板の基板収納容器（カセット）から基板を取り出し、基板ホルダーへの基板の装着・脱着・カセットへの再度収納に使用される。
【００１３】
本発明は、基板を傷けることなく、正しい姿勢で正確かつ確実に保持する為に、基板支持装置に緩衝機構を備えたものである。前記緩衝機構は、円板状基板の面方向に有効に作用する構造であって、基板のセンター孔を支持する基板保持部分を固定する支持部と、搬送用ロボットを連結する複数の連結板とから構成されている。前記連結板はバネ材または弾性を有する板材で構成されている。
【００１４】
本発明は、板状の基板ホルダー内に少くとも一箇所の円板状の基板装着孔が開口してあり、該基板装着孔の孔縁内側には少くとも３個の基板支持爪が設けてあって、基板の外周縁部を、前記基板支持爪で保持する基板ホルダーに、前記基板支持装置によって基板を基板ホルダーへ搬送する基板搬送機構である。また前記基板支持爪の少くとも１個は可動である。
【００１５】
【実施例１】
図１（ａ）は本発明の１実施形態の基板支持装置を用いてハードディスク用基板１を鉛直姿勢で基板カセット９から取り出した状態を示す概略図の一部断面図であり、図１（ｂ）は搬送用ロボット３を旋回して基板１を基板ホルダー側に移動した状態を示す概略図の一部断面図である。また図１（ｃ）は、基板１を基板ホルダー２ａの基板装着孔２ｂへ受け渡す状態を示す概略図の一部断面図である。
【００１６】
図３は、基板ホルダー２ａ、基板１と搬送用ロボット３の正面図である。図３（ａ）は図１（ｂ）に対応する詳細を示す一部拡大断面図であり、図３（ｂ）は図１（ｃ）に対応する詳細を示す一部拡大断面図である。
【００１７】
１は、中央にセンター孔を有するハードディスク用基板（以下基板という）、２ａは基板ホルダー、２ｂは基板装着孔、３は基板搬送用ロボット（以下搬送用ロボットという）、４ａは支持部、４ｂは弾性を有する板材（以下板材という）、５は基板保持部、６は固定爪、７は可動爪、８は緩衝機構、９は基板カセット（以下カセットという）、１２は可動爪用駆動機構（以下駆動機構という）である。図４は可動爪７を鉛直方向へ押し下げる駆動機構１２を示す１実施例である。１０はクランプ、１１はエアシリンダーである。前記図１により、本発明の基板支持装置および基板搬送機構によって基板１を基板ホルダー２ａへ取付ける方法を説明する。
【００１８】
図１（ａ）に示すように、カセット９内に垂直に設置されている基板のうちの１枚の基板のセンター孔を基板保持部５で保持し、搬送用ロボット３によって鉛直姿勢で取り出す。図１（ｂ）に示すように、搬送用ロボット３は基板１を支持した状態で旋回し、基板１を基板ホルダー２ａ内に基板１より大きく開口した基板装着孔２ｂの前面へ移動させる。次に図３（ａ）に示すように、搬送用ロボット３を矢示ａ方向に動かし、基板ホルダー２ａの基板受け渡し位置で基板１を停止させる。この状態では、図４に示すように、駆動機構１２におけるエアシリンダー１１はｃ方向へ移動していて、エアシリンダー１１に連結したクランプ１０が基板装着孔２ｂの下方に配置された可動爪７を下方へ押し下げている。
【００１９】
この状態において、図１（ｃ）及び図３（ｂ）に示すように搬送用ロボット３をｂ方向（上）へ動かし、基板１を固定爪６に押し当てる。この時、緩衝機構８の板材の弾性機能が損なわれない程度に基板１が充分固定爪６を押し付けるように、基板１が固定爪６に接触した位置よりやや上方位置まで搬送用ロボット３を動かす。この緩衝機構８によって、過剰な押し付ける力を逃すことができるので、基板１を固定爪６へ確実に接触させることができると共に、基板１の外周を傷をつけるおそれがない。
【００２０】
この状態において、駆動機構１２のエアシリンダー１１を図４中ｃ´方向へ移動する。この時、可動爪７を下方へ押し付けていたクランプ１０は解除され、可動爪７は定位置に戻り、基板１の端面を保持され、基板１は確実に基板装着孔２ｂに装着される。これによって、基板１の基板ホルダー２ａへ取付けは完了する。
【００２１】
次に、搬送用ロボット３を下降し（図３（ｂ）のｂ´方向）させ、基板保持部５を基板１のセンター孔から外す。この状態で搬送用ロボット３を図３（ａ）のａ´方向に動かして、基板保持部５を引抜き、さらに搬送用ロボット３を初期位置に戻して、一連の動作は終了する。
【００２２】
前記操作によって、基板ホルダー２ａに装着された基板１に一連の成膜処理が施される。成膜処理が終了後、前期操作を逆順で行うことによって、基板ホルダー２ａに保持されている基板１をカセット９に戻すことができる。
【００２３】
図５は固定爪６および可動爪７の先端形状を示すが、基板１の厚さが変わる場合には、形状も自ら異る。
【００２４】
通常、ハードディスクを作製するための真空処理装置においては、基板ホルダー２ａに複数の基板１を装着する。例えば、静止状態で成膜する場合には矩形の固定ホルダーに複数の基板１を装着する。また、回転成膜の場合には、円形の回転ホルダーに複数の基板１を装着する。いずれの基板ホルダー２ａにおいても、本発明の実施形態である基板支持装置を複数連結することにより、複数の基板１を同時にカセットから取り出し、同時に基板ホルダー２ａへの装着・離脱を行うことができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の基板支持装置は、弾性機能を有する緩衝機構を備えているので、基板を最適な力で固定爪に押し付けることができる。この作用によって、基板外周部分を傷つけることなく、安定した状態で基板の受け渡しを行うことができる。基板受け渡しの精密な位置調整が不要となったので、簡単に搬送機構の調整を行うことができる。基板を受ける基板支持爪の材質においても、弾力性を有するＳＵＳ６３１、Ｃ３０４ＣＳＰ、インコネル６２５、Ｃ１７００等にすることができ、適用できる弾性力や材質幅が広がる。また、本発明の基板支持爪の形状を採用することにより、基板を確実に掴むことができると共に、基板へ影響を低減できるので、基板の有効面積を広くできる効果がある。またこの基板支持爪のうち可動爪を鉛直方向下側に配置したことにより、成膜処理により可動爪に付着した膜がはがれた場合に基板への付着を回避できる効果がある。
【００２６】
本発明の支持装置および基板搬送機構によれば、簡単な搬送用ロボットの調整によって、基板外周端面に傷をつけずに確実に基板ホルダーに取付け、有効面積の広い成膜処理を高スループットで行うことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の基板支持装置および基板搬送機構において、ハードディスク用の基板を搬送する状態を示す概略図の一部断面図で、
（ａ）基板を鉛直姿勢でカセットから取り出した状態を示す概略図の一部断面図。
（ｂ）搬送機構を旋回して基板を基板ホルダー側に移動した状態を示す概略図の一部断面図。
（ｃ）基板を基板ホルダーの基板装着孔へ受け渡す状態を示す概略図の一部断面図。
【図２】本発明の実施形態の基板支持装置および基板搬送機構を示す基板ホルダーの基板と搬送機構の正面図。
【図３】（ａ）同じく基板を基板ホルダー側に移動した状態を示す詳細図の一部断面拡大図。
（ｂ）同じく基板を基板ホルダーの基板装着孔へ受け渡す状態を示す詳細図の一部断面拡大図。
【図４】同じく駆動機構が可動爪を動作させる状態を示す一部断面図。
【図５】同じく実施形態である基板支持爪の先端形状を示す一部拡大図。
【図６】従来の基板支持装置において、
（ａ）基板を基板ホルダー側に移動した状態を示す詳細図の一部断面拡大図。
（ｂ）同じく基板を基板ホルダーの基板装着孔へ受け渡す状態を示す詳細図の一部断面拡大図。
【符号の説明】
１ 基板
２ａ 基板ホルダー
２ｂ 基板装着孔
３ 搬送用ロボット
４ａ 支持部
４ｂ 弾性を有する板材（板材と表記）
５ 基板保持部
６ 固定爪
７ 可動爪
８ 緩衝機構
９ 基板カセット（カセットと表記）
１０ クランプ
１１ エアシリンダー
１２ 可動爪用駆動機構（駆動機構と表記）

Claims (8)

1. 中心にセンター孔を有する円板状基板を鉛直姿勢で支持する基板支持装置において、基板保持部に緩衝機構を備え、該緩衝機構は、円板状基板の面方向に有効に作用する構造であることを特徴とする基板支持装置。
2. 中心にセンター孔を有する円板状基板を鉛直姿勢で支持する基板支持装置において、基板保持部に緩衝機構を備え、該緩衝機構は、基板のセンター孔を支持する基板保持部分を固定する支持部と搬送用ロボットを連結する複数の連結板とから構成されていることを特徴とする基板支持装置。
3. 該緩衝機構は、基板のセンター孔を支持する基板保持部分を固定する支持部と搬送用ロボットを連結する複数の連結板とから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の基板支持装置。
4. 連結板は、バネ材または弾性を有する板材で構成されていることを特徴とする請求項２又は３記載の基板支持装置。
5. 板状の基板ホルダー内に、少なくとも一箇所の円板状基板の装着孔が開口してあり、該基板装着孔の孔縁内側に、少なくとも３個の基板支持爪が設けてあって、前記基板の外周縁部を、前記基板支持爪で保持する基板ホルダーに、請求項１乃至４のいずれか１つに記載されている基板支持装置によって基板を基板ホルダーへ搬送することを特徴とした基板搬送機構。
6. 前記円板状基板を鉛直姿勢で基板ホルダーに装着・離脱することを特徴とする請求項５記載の基板搬送機構。
7. 前記基板支持爪のうち少なくとも１個の基板支持爪が可動であることを特徴とする請求項５記載の基板搬送機構。
8. 中央にセンター孔を有する円板状基板の両面を同時に処理する真空成膜処理装置に用いることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１つに記載の基板搬送機構。

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