JP4809478B2 - 基板搬送方法 - Google Patents

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Description

本発明は基板搬送方法に係り、特に、複数枚の基板を一緒に搬送する基板搬送方法に関する。
近年では、処理速度の高速化のために、複数の基板を同時に運搬できる複数枚搬送型の搬送ロボットが開発されている。
図５は、基板搬送方法の従来技術の内容を説明するための平面図である。同図に記載された搬送ロボット１０は、伸縮自在なアーム部２０の一端が回転軸１２ａ，１２ｂに取り付けられており、他端にはハンド２５が設けられている。ハンド２５は、第一，第二の載置部１５ａ，１５ｂを有しており、各載置部１５ａ，１５ｂには、基板１６ａ，１６ｂを一枚ずつ載置できるように構成されている。
回転軸１２ａ，１２ｂと、該回転軸１２ａ，１２ｂが取り付けられた台座１１が回転すると、ハンド２５は、直線移動と回転移動する。
この搬送ロボット１０は、図６に示すような、マルチチャンバ型の真空処理装置５０の搬送室５１の内部に配置されており、基板が配置されたハンド２５を搬送室５１に接続された処理室５４2の内部に挿入し、処理室５４2内に基板を配置する。
該処理室５４2内で薄膜形成等の真空処理が終了した後、処理室５４2内にハンド２５を挿入し、ハンド２５上に基板を乗せて搬出する。
処理室５４1，５４2の内部では基板が配置される位置は決まっており、その位置を第一，第二の処理位置８ａ，８ｂとすると、第一、第二の載置部１５ａ，１５ｂ上の基板１６ａ，１６ｂを、それぞれ第一，第二の処理位置８ａ，８ｂ上に正確に配置する必要がある。
しかし、第一，第二の載置部１５ａ，１５ｂのいずれか一方を対応する処理位置８ａ又は８ｂに位置合わせすることはできても、設置誤差等により、第一，第二の処理位置８ａ，８ｂ間の距離や向きを第一，第二の載置部１５ａ，１５ｂ間の距離や向きと完全に一致させることができないから、、第一，第二の載置部１５ａ，１５ｂの両方を、第一，第二の処理位置８ａ，８ｂに対して同時に位置合わせすることはできない。
図５は、設置誤差により、ハンド２５の直線移動方向Ｖと第一，第二の載置部１５ａ，１５ｂの中心点Ｐａ，Ｐｂを結ぶ線分Ｆ1とが成す角度θ1、θ2(θ1＝θ2)と、ハンド２５の直線移動方向Ｖと第一，第二の処理位置８ａ，８ｂの中心点Ｑａ，Ｑｂを結ぶ線分Ｆ2の成す角度φ1，φ2(φ1＝φ2)とが等しくない場合を示している。このような設置誤差があると、アーム部２０の伸縮と台座１１の回転でハンド２５を移動させるだけでは、第一，第二の載置部１５ａ，１５ｂ上の基板１６ａ，１６ｂを第一，第二の処理位置８ａ，８ｂに同時に正確に置くことはできない。
搬送ロボットは例えば下記文献に記載されている。
特開平１０−２７５８４８号公報
本発明は、上記ハンド上に配置された複数枚の基板を、処理位置に正確に配置することを課題とする。
上記課題を解決するため、本発明は、搬送ロボットのハンドに第一，第二の載置部を設け、前記第一，第二の載置部に基板をそれぞれ配置し、前記ハンドを処理室内に移動させ、前記処理室内に設定された第一，第二の処理位置に前記基板を配置する基板搬送方法であって、前記第一の載置部を前記第一の処理位置上に位置させ、前記第一の載置部に配置された前記基板を第一のリフトアップ機構で持ち上げた状態で、前記ハンドを移動させ、前記第二の載置部を前記第二の処理位置上に位置させる基板搬送方法である。
また、本発明は、前記第二の処理位置上に位置する前記第二の載置部に配置された前記基板を第二のリフトアップ機構で前記第二の載置部上から持ち上げた後、前記第一，第二の載置部を前記第一，第二の処理位置上から退避させ、次いで、前記第一，第二の処理位置上の前記基板を降下させ、前記第一，第二の処理位置上に配置する基板搬送方法である。
また、前記ハンドは、鉛直な一の回転軸線を中心とする回転移動と、前記回転軸線と垂直に交叉する放射方向に伸びる直線に沿った直線移動のいずれか一方又は両方によって移動される基板搬送方法である。
また、本発明は、前記第一、第二の載置部は、二股のフォーク形状に形成され、前記第一の載置部に配置された前記基板は、前記フォーク形状の切れ込み部分に下方から挿入された第一の支持部材上に乗せられ、前記第一の支持部材が前記切れ込み部分に挿入された状態で前記ハンドを移動させる基板搬送方法である。
ハンド上の複数の基板を正確な処理位置に配置することができる。
本発明を適用できる真空処理装置の例を説明するための概略平面図 アーム部が縮んだ状態の搬送ロボットの平面図 アーム部が伸びた状態の搬送ロボットの平面図 (ａ)〜(ｆ)：ハンド上から処理室内に基板を移載する手順を説明するための図 基板搬送方法を説明するための図面 従来技術の搬送方法を説明するための図面
符号の説明
１０……搬送ロボット
１５ａ，１５ｂ……第一，第二の載置部
８ａ，８ｂ……第一，第二の処理位置
２５……ハンド
３１……主回転軸線
図１の符号５０は、本発明の搬送方法を用いることができる搬送ロボットが配置された真空処理装置を示している。この真空処理装置５０は、搬送室５１と、搬入搬出室５２と、複数の処理室５４1〜５４3を有している。搬入搬出室５２と処理室５４1〜５４3は、搬送室５１の周囲に配置され、内部が搬送室５１の内部に接続されている。
搬送ロボット１０は、搬送室５１の内部に配置されている。
搬送ロボット１０の平面図を、図２、３に示す。図２、図３に記載した搬送ロボットは、図５に記載した搬送ロボットと同じである。
該搬送ロボット１０は、台座(主回転軸)１１と、第一，第二の副回転軸１２ａ，１２ｂと、アーム部２０と、ハンド２５とを有している。
台座１１と、第一，第二の副回転軸１２ａ，１２ｂは、それぞれモータ等の駆動装置に接続されており、台座１１は、台座１１の中央に位置する鉛直な主回転軸線３１を中心に水平回転できるように構成されている。
第一，第二の副回転軸１２ａ，１２ｂは台座１１に設けられており、台座１１が回転すると第一，第二の副回転軸１２ａ，１２ｂも台座１１と一緒に主回転軸線３１を中心に回転するように構成されている。
第一，第二の副回転軸１２ａ，１２ｂの中心軸線は鉛直であり、その中心軸線を第一，第二の副回転軸線３２ａ，３２ｂとすると、第一，第二の副回転軸１２ａ，１２ｂは、第一，第二の副回転軸線３２ａ，３２ｂを中心に回転するように構成されている。
アーム部２０は、第一，第二の能動アーム１３ａ，１３ｂと、第一，第二の従動アーム１４ａ，１４ｂを有している。
第一，第二の能動アーム１３ａ，１３ｂの一端は第一，第二の副回転軸１２ａ，１２ｂに取り付けられており、第一，第二の副回転軸１２ａ，１２ｂが回転すると、第一，第二の能動アーム１３ａ，１３ｂは第一，第二の副回転軸線３２ａ，３２ｂを中心に回転する。
第一，第二の副回転軸線３２ａ，３２ｂと主回転軸線３１は互いに平行であり、同一の平面内に位置している。また、第一，第二の副回転軸線３２ａ，３２ｂは、主回転軸線３１から等距離に位置している。
第一，第二の能動アーム１３ａ，１３ｂの他端には、第一，第二の従動アーム１４ａ，１４ｂの一端が回転可能に取り付けられており、第一，第二の従動アーム１４ａ，１４ｂの他端には、ハンド２５が回動可能に取り付けられている。
図中、符号３３ａ，３３ｂは、第一，第二の能動アーム１３ａ，１３ｂに対する第一，第二の従動アーム１４ａ，１４ｂの第一，第二の回転中心を示しており、符号３４ａ，３４ｂは第一，第二の従動アーム１４ａ，１４ｂに対するハンド２５の第一、第二の回動中心を示している。
第一、第二の回動中心３４ａ，３４ｂはハンド２５に対して静止しており、従って、第一、第二の回動中心３４ａ，３４ｂ間の距離は一定である。
第一，第二の能動アーム１３ａ，１３ｂと第一，第二の従動アーム１４ａ，１４ｂが取り付けられた部分は規制プレート３０に挿入されており、従って、第一、第二の回転中心３３ａ，３３ｂは規制プレート３０に対して静止しており、第一、第二の回転中心３３ａ，３３ｂ間の距離も一定である。
第一，第二の副回転軸線３２ａ，３２ｂと第一，第二の回転中心を結ぶ線分の水平成分(Ｌａ，Ｌｂ)と、第一，第二の回転中心３３ａ，３３ｂと第一，第二の回動中心３４ａ，３４ｂを結ぶ線分の水平成分(Ｍａ，Ｍｂ)の大きさは全て等しくされ(Ｌａ＝Ｌｂ＝Ｍａ＝Ｍｂ)、また、第一，第二の副回転軸線３２ａ，３２ｂ間の水平方向の距離と、第一、第二の回転中心３３ａ，３３ｂ間の水平方向の距離と、第一、第二の回動中心３４ａ，３４ｂ間の水平方向の距離は互いに平行であり、大きさが互いに等しくされている。
これにより、第一，第二の副回転軸１２ａ，１２ｂは、同方向に同一角度しか回転できない。
第一，第二の回動中心３４ａ，３４ｂは、主回転軸線３１と第一，第二の副回転軸線３２ａ，３２ｂとが位置する鉛直な平面内に位置しており、第一、第二の副回転軸１２ａ，１２ｂが回転してハンド２５が移動する際にも、その関係が維持される。ハンド２５の高さは一定であり、水平面内で移動するから、第一、第二の副回転軸１２ａ，１２ｂが回転し、アーム部２０が伸縮する際には、ハンド２５は、主回転軸線３１を中心に放射方向に伸びる直線のうち、第一、第二の副回転軸線３２ａ，３２ｂと垂直に交叉する直線と平行に直線移動する。図２はアーム部２０が縮み、ハンド２５が放射方向に伸びる直線に沿って移動し、主回転軸線３１に近づいた状態、図３は、反対方向の移動により、主回転軸線３１から遠ざかった状態を示している。
ハンド２５には、基板１６ａ，１６ｂが配置される第一，第二の載置部１５ａ，１５ｂが設けられている。第一，第二の載置部１５ａ，１５ｂは、ハンド２５が有する両腕板部２４に固定されており、第一，第二の載置部１５ａ，１５ｂは、相対的に互いに静止され、同じ方向に一緒に移動するようにされている。
第一，第二の副回転軸１２ａ，１２ｂの回転によってハンド２５が直線移動する際には、第一，第二の載置部１５ａ，１５ｂの中心点Ｐａ，Ｐｂは、ハンド２５の主回転軸線３１を中心に伸び、第一、第二の副回転軸線３２ａ，３２ｂと垂直に交叉する放射方向の直線と平行な方向に移動する。
また、第一，第二の載置部１５ａ，１５ｂの中心点Ｐａ，Ｐｂは、台座１１の回転によって、主回転軸線３１を中心に回転移動する。
第一，第二の載置部１５ａ，１５ｂは、その中心点Ｐａ，Ｐｂの鉛直上方に基板１６ａ，１６ｂの中心点が位置するように形成されており、第一，第二の載置部１５ａ，１５ｂ上に基板１６ａ，１６ｂがそれぞれ配置された状態で、ハンド２５が直線移動と回転移動をすると、基板１６ａ，１６ｂを所望位置に搬送することができる。
搬送先で第一，第二の載置部１５ａ，１５ｂ上の基板１６ａ，１６ｂを、処理室５４1〜５４3内の第一，第二の処理位置８ａ，８ｂにそれぞれ配置する場合、第一，第二の処理位置８ａ，８ｂの中心点Ｑａ，Ｑｂを結ぶ線分の水平成分が、第一，第二の載置部１５ａ，１５ｂの中心点Ｐａ，Ｐｂ間を結ぶ線分の水平成分と平行でない場合や、第一，第二の処理位置８ａ，８ｂの中心点Ｑａ，Ｑｂ間の距離が、第一，第二の載置部１５ａ，１５ｂの中心点Ｐａ，Ｐｂ間の距離と異なる場合や、それらの組合せである場合は、第一，第二の載置部１５ａ，１５ｂ上の基板１６ａ，１６ｂを同時に、第一，第二の処理位置８ａ，８ｂに正確に乗せることはできない。
図４(ａ)〜(ｆ)は、第一，第二の載置部１５ａ，１５ｂ上の基板１６ａ，１６ｂを、処理室５４1〜５４3内に配置された台４６上の第一，第二の処理位置８ａ，８ｂに正確に配置する方法を説明するための模式的な図面である。
基板１６ａ，１６ｂは、搬入搬出室５２内で第一，第二の載置部１５ａ，１５ｂ上に乗せられており、先ず、ハンド２５の回転移動と直線移動により、第一，第二の載置部１５ａ，１５ｂのうち、いずれか一方を、対応する処理位置８ａ又は８ｂ上に移動させ、その処理位置８ａ又は８ｂの真上で静止させる(図４(ａ))。
ここでは、第一の載置部１５ａを第一の処理位置８ａ上に移動させ、第一の載置部１５ａの中心点Ｐａが、第一の処理位置８ａの中心点Ｑａの真上に位置するようにしている。この状態では、第二の載置部１５ｂの中心点Ｐｂは、第二の処理位置８ｂの中心点Ｑｂの真上からずれた場所に位置している。
第一，第二の処理位置８ａ，８ｂには、第一，第二のリフトアップ機構４４ａ，４4ｂが設けられており、第一，第二の処理位置８ａ，８ｂのうち、位置ずれが無い方の第一の処理位置８ａに対応するリフトアップ機構を動作させ、その第一の処理位置８ａの上方に位置する基板１６ａを第一の載置部１５ａ上から持ち上げる。
ここでは、第一，第二のリフトアップ機構４4ａ，４4ｂは、第一，第二のモーター４５ａ，４５ｂと、第一、第二の処理位置８ａ，８ｂの下方にそれぞれ配置された台又は複数のピンから成る第一，第二の支持部材４７ａ，４７ｂとを有しており、第一，第二の支持部材４７ａ，４７ｂは第一，第二のモータ４５ａ，４５ｂによって昇降移動するように構成されている。
第一，第二の支持部材４７ａ，４７ｂのピンは台４６に設けられた鉛直な孔４９ａ，４９ｂ内に挿通されており(孔４９ａ，４９ｂは図４(ａ)に示し、図４(ｂ)〜(ｆ)では省略する)、支持部材４７ａ，４７ｂを上昇させたときに、その上端が、第一、第二の処理位置８ａ，８ｂの表面よりも上方に突き出し、下降させると、上端を第一、第二の処理位置８ａ，８ｂの表面よりも下方に位置させ、ピンの上端を孔４９ａ，４９ｂ内に収容できるようにされている。
第一，第二の載置部１５ａ，１５ｂには、第一，第二の切れ込みがそれぞれ形成されており、先端が開放された二股のフォーク状に形成されている。
第一，第二の載置部１５ａ，１５ｂは、第一，第二の切れ込み部分では、基板１６ａ，１６ｂの底面が露出されている。
位置ずれが無い方の第一の載置部１５ａの下方から、第一の支持部材４７ａを上昇させると、第一の支持部材４７ａの上端部は基板１６ａの底面に接触し、更に上昇すると、基板１６ａは、第一の載置部１５ａ上から持ち上げられる(同図(ｂ))。
その状態では、第一の支持部材４７ａは第一の載置部１５ａの切れ込み内に挿通されている。
第一の支持部材４７ａが第一の載置部１５ａに挿通される際に、第一の支持部材４７ａは第一の載置部１５ａには接触しないようにされており、第一の支持部材４７ａの外周と、第一の支持部材４７ａの周囲に位置する第一の載置部１５ａの部材の間には、水平方向に最小距離ＬH以上の隙間ＬLが形成されるように構成されている。
他方、第二の載置部１５ｂの中心点Ｐｂは、対応する第二の処理位置８ｂの中心点Ｑｂの真上に位置しておらず、中心点Ｐｂ，Ｑｂ間は、水平方向に誤差距離ＬEだけ離間している。
この誤差距離ＬEの大きさは予め分かっており、本発明では、第一，第二の支持部材４７ａ，４７ｂや第一，第二の載置部１５ａ，１５ｂの切れ込みの大きさが、最小距離ＬHが誤差距離ＬEよりも大きくなるように(ＬE＜ＬH)形成されている。
また、誤差距離ＬEが生じている向きも予め分かっており、誤差距離ＬEをゼロにするためのハンド２５の移動量と移動方向は予め求められている。
第一の支持部材４７ａによって、第一の処理位置８ａの真上に位置する第一の載置部１５ａから基板１６ａを上方に持ち上げた後、台座１１と第一、第二の副回転軸１２ａ，１２ｂを回転させ、ハンド２５の直線移動と回転移動を組み合わせて、予め求めておいた方向に、求めておいた距離だけハンド２５を移動させ、第二の載置部１５ｂの中心点Ｐｂを第二の処理位置８ｂの中心点Ｑｂの真上に位置させる(同図(ｃ))。
この状態では、水平方向の誤差距離ＬEはゼロになっており、第二の載置部１５ｂの下方に位置する第二の支持部材４７ｂを上昇させ、第二の載置部１５ｂの切れ込み内に挿通して、第二の載置部１５ｂ上の基板１６ｂの裏面に当接させ、基板１６ｂを第二の載置部１５ｂ上から持ち上げると、ハンド２５によって処理室内に搬入された基板１６ａ，１６ｂは、ハンド２５上から両方とも持ち上げられる(同図(ｄ))。
第一，第二の載置部１５ａ，１５ｂの切れ込みの開口部分は、第一，第二の載置部１５ａ，１５ｂの放射方向の最遠方位置に配置されており、
上記のように、ハンド２５上の基板１６ａ，１６ｂを全部持ち上げた後、アーム部２０を縮め、ハンド２５を主回転軸線３１に近づく方向に直線移動させると、第一，第二の支持部４７ａ，４７ｂは、第一，第二の載置部１５ａ，１５ｂの切れ込みの開口部分を相対的に通過し、第一，第二の載置部１５ａ，１５ｂは第一，第二の処理位置８ａ，８ｂの上方から移動される（同図(ｅ)）。
その状態で、第一，第二の支持部４７ａ，４７ｂを降下させると、第一，第二の支持部４７ａ，４７ｂ上の基板１６ａ，１６ｂは、第一，第二の支持部４７ａ，４７ｂと一緒に降下し、第一，第二の処理位置８ａ，８ｂ上に配置される(同図(ｆ))。
基板１６ａ，１６ｂの中心点が第一、第二の載置部１５ａ，１５ｂの中心点Ｐａ，Ｐｂを通る鉛直線上に位置していた場合、基板１６ａ，１６ｂの中心点は第一、第二の処理位置８ａ，８ｂの中心点Ｑａ，Ｑｂを通る鉛直線上に配置される。
以上は、第一、第二の副回転軸が離間して配置された搬送ロボットについて説明したが、本発明は、第一、第二の副回転軸が同軸に配置され、第一、第二の副回転軸線が一致する搬送ロボットについても適用することができる。
また、ハンドが二以上の回転軸線(上記実施例では主回転軸線)を有し、回転軸線に対する向きを変更できる搬送ロボットについても有効である。
上記は処理室５４1〜５４3に基板を配置する手順について説明したが、第一、第二の処理位置８ａ，８ｂ上に配置された基板をハンド２５によって処理室５４1〜５４3外に搬出する際には、図４(ａ)〜(ｆ)の順序で説明した上記手順を逆に辿る。
即ち、図４(ｆ)に示すように、基板１６ａ，１６ｂが第一、第二の処理位置８ａ，８ｂ上に正確に配置されている場合に、先ず、第一、第二の支持部材４７ａ，４７ｂによって第一、第二の処理位置８ａ，８ｂ上の基板１６ａ，１６ｂを両方とも持ち上げる(同図(ｅ))。
次に、基板１６ａ，１６ｂと第一、第二の処理位置８ａ，８ｂの間に第一、第二の載置部１５ａ，１５ｂを挿入し、第一、又は第二の載置部１５ａ，１５ｂのうち、いずれか一方を対応する処理位置８ａ，８ｂの真上に位置させる。ここでは、第二の載置部１５ｂを第二の処理位置８ｂの真上に位置させている(同図(ｄ))。
その状態で第二の支持部材４７ｂを降下させ、第二の支持部材４７ｂ上の基板１６ｂを、第二の載置部１５ｂ上に乗せる(同図(ｃ))。
次に、ハンド２５を移動させ、第一の載置部１５ａを第一の処理位置８ａの真上に位置させ(同図(ｂ))、第一の支持部材４７ａを降下させると、第一の支持部材４７ａ上の基板１６ａは、第一の載置部１５ａ上に乗せられる。
第一、第二の載置部１５ａ，１５ｂ上の基板１６ａ，１６ｂの中心は、第一、第二の載置部１５ａ，１５ｂの中心点Ｐａ，Ｐｂ上に位置しており、正確な移載が行なわれる。
なお、上記はハンド２５上に二枚の基板１６ａ，１６ｂが配置された場合を説明したが、三個以上の載置部を有し、各載置部にそれぞれ基板が配置される場合であっても、載置部と処理位置とを一個ずつ真上に位置させる度に、その載置部から基板を持ち上げればよい。
処理室５４1〜５４3内での処理が終了し、上記のように第一、第二の載置部１５ａ，１５ｂ上に乗せられた基板１６ａ，１６ｂは、搬入搬出室５２に移動され、カセット等に移載される。

Claims (4)

  1. 搬送ロボットのハンドに第一，第二の載置部を設け、前記第一，第二の載置部に基板をそれぞれ配置し、前記ハンドを処理室内に移動させ、前記処理室内に設定された第一，第二の処理位置に前記基板を配置する基板搬送方法であって、
    前記第一の載置部を前記第一の処理位置上に位置させ、前記第一の載置部に配置された前記基板を第一のリフトアップ機構で持ち上げた状態で、前記ハンドを移動させ、前記第二の載置部を前記第二の処理位置上に位置させる基板搬送方法。
  2. 前記第二の処理位置上に位置する前記第二の載置部に配置された前記基板を第二のリフトアップ機構で前記第二の載置部上から持ち上げた後、前記第一，第二の載置部を前記第一，第二の処理位置上から退避させ、次いで、前記第一，第二の処理位置上の前記基板を降下させ、前記第一，第二の処理位置上に配置する請求項１記載の基板搬送方法。
  3. 前記ハンドは、鉛直な一の回転軸線を中心とする回転移動と、前記回転軸線と垂直に交叉する放射方向に伸びる直線に沿った直線移動のいずれか一方又は両方によって移動される請求項１項記載の基板搬送方法。
  4. 前記第一、第二の載置部は、二股のフォーク形状に形成され、前記第一の載置部に配置された前記基板は、前記フォーク形状の切れ込み部分に下方から挿入された第一の支持部材上に乗せられ、
    前記第一の支持部材が前記切れ込み部分に挿入された状態で前記ハンドを移動させる請求項１記載の基板搬送方法。
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