JP6688714B2 - 基板配列装置および基板配列方法 - Google Patents

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Description

本発明は、複数の基板を配列する技術に関する。
従来、半導体基板（以下、単に「基板」という。）の製造工程では、基板に対して様々な処理を施す基板処理装置が利用されている。例えば、特許文献１では、複数の基板に対して一括して処理を施すバッチ式の基板処理装置が開示されている。当該基板処理装置では、水平姿勢にて厚さ方向に配列された複数の基板がバッチハンドにより搬入される。そして、姿勢変換機構により、複数の基板の姿勢が垂直姿勢へと一括して変換された後、プッシャへと一括して渡される。さらに、新たな複数の基板が搬入され、その姿勢が垂直姿勢へと変換された後、既に複数の基板を保持しているプッシャへと一括して渡される。このとき、プッシャに既に保持されている複数の基板（以下、「第１基板群」という。）は、新たな複数の基板（以下、「第２基板群」という。）の間にそれぞれ配置される。
また、当該基板処理装置では、垂直姿勢にてチャックに保持されている複数の基板の方向を整列させる基板方向整列機構が設けられている。基板方向整列機構は、各基板の周縁部に設けられたノッチの向き（すなわち、周方向の位置）が一致するように、複数の基板を整列させる。
特許文献２には、基板整列装置の構造の一例が開示されている。当該基板整列装置では、垂直姿勢の複数の基板を駆動ローラにより回転させ、複数の基板の配列方向に延びる係合軸に各基板のノッチを係合させて回転を停止させることにより、複数の基板の整列が行われる。
一方、特許文献３の半導体製造方法では、熱処理を行う際に生じるウエハの反りによる複数のウエハ間の接触傷等を防止することを目的として、複数のウエハから反り方向が同一のウエハが分別されて１つのポートに収容され、当該ポート内の複数のウエハに対して熱処理が行われる。
特開２０１０−９３２３０号公報 特開２００８−７８５４４号公報 特開平７−３０７３１９号公報
ところで、基板処理装置にて処理される基板は、特許文献３に記載されているように、基板処理装置への搬入前に行われた処理の影響で反っている場合がある。反っている基板は、反っていない平坦な基板に比べて厚さ方向の大きさが大きい。特許文献１のように、第２基板群の複数の基板の間に第１基板群の複数の基板をそれぞれ配置する場合、例えば、第１基板群の基板と第２基板群の基板とが互いに反対方向に凸となるように反っていると隣接する基板間の距離が小さくなる部分が生じ、隣接する基板同士が接触するおそれがある。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、隣接する基板間の距離の均一性を向上することを目的としている。
請求項１に記載の発明は、複数の基板を配列する基板配列装置であって、垂直姿勢にて厚さ方向に配列された複数の第１基板の下縁部を保持する第１保持部と、垂直姿勢にて厚さ方向に配列された複数の第２基板の下縁部を保持する第２保持部と、前記複数の第１基板である第１基板群および前記複数の第２基板である第２基板群のうち少なくとも一方の基板群を周方向に回転して周方向の向きを決定する基板整列機構と、前記第１保持部を前記第２保持部に対して相対的に近づけることにより、前記第２基板群の前記複数の第２基板の間に、前記第１基板群の前記複数の第１基板を、前記複数の第２基板とは表裏反対向きにそれぞれ配置する基板配列機構とを備え、前記第１基板群および前記第２基板群の各基板が、第１の径方向において厚さ方向の一方側に最小曲率にて湾曲し、前記第１の径方向と４５度以上１３５度以下の角度にて交差する第２の径方向において、厚さ方向の前記一方側に最大曲率にて湾曲し、前記複数の第２基板の間にそれぞれ配置された前記複数の第１基板の前記第１の径方向が、前記複数の第２基板の前記第１の径方向と直交する。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板配列装置であって、前記基板整列機構が、前記第１基板群および前記第２基板群の双方を周方向に回転して周方向の向きを決定する。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の基板配列装置であって、前記第１保持部に保持された前記複数の第１基板の前記第１の径方向が上下方向を向き、前記第２保持部に保持された前記複数の第２基板の前記第１の径方向が水平方向を向き、前記基板配列機構が、前記第１保持部を前記第２保持部に対して下方から近づけ、前記複数の第１基板を前記複数の第２基板の間に下方から挿入する。
請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の基板配列装置であって、前記第１保持部に保持された前記複数の第１基板の前記第１の径方向が水平方向を向き、前記第２保持部に保持された前記複数の第２基板の前記第１の径方向が上下方向を向き、前記基板配列機構が、前記第１保持部を前記第２保持部に対して下方から近づけ、前記複数の第１基板を前記複数の第２基板の間に下方から挿入する。
請求項５に記載の発明は、複数の基板を配列する基板配列方法であって、ａ）垂直姿勢にて厚さ方向に配列された複数の第１基板の下縁部を保持する工程と、ｂ）垂直姿勢にて厚さ方向に配列された複数の第２基板の下縁部を保持する工程と、ｃ）前記複数の第１基板である第１基板群および前記複数の第２基板である第２基板群のうち少なくとも一方の基板群を周方向に回転して周方向の向きを決定する工程と、ｄ）前記第２基板群の前記複数の第２基板の間に、前記第１基板群の前記複数の第１基板を、前記複数の第２基板とは表裏反対向きにそれぞれ配置する工程とを備え、前記第１基板群および前記第２基板群の各基板が、第１の径方向において厚さ方向の一方側に最小曲率にて湾曲し、前記第１の径方向と４５度以上１３５度以下の角度にて交差する第２の径方向において、厚さ方向の前記一方側に最大曲率にて湾曲し、前記ｄ）工程において、前記複数の第２基板の間にそれぞれ配置された前記複数の第１基板の前記第１の径方向が、前記複数の第２基板の前記第１の径方向と直交する。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の基板配列方法であって、前記ｃ）工程において、前記第１基板群および前記第２基板群の双方を周方向に回転して周方向の向きを決定する。
請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載の基板配列方法であって、前記ａ）工程、前記ｂ）工程および前記ｃ）工程の終了後において、前記複数の第１基板の前記第１の径方向が上下方向を向き、前記複数の第２基板の前記第１の径方向が水平方向を向き、前記ｄ）工程において、前記複数の第１基板を前記複数の第２基板の間に下方から挿入する。
請求項８に記載の発明は、請求項５または６に記載の基板配列方法であって、前記ａ）工程、前記ｂ）工程および前記ｃ）工程の終了後において、前記複数の第１基板の前記第１の径方向が水平方向を向き、前記複数の第２基板の前記第１の径方向が上下方向を向き、前記ｄ）工程において、前記複数の第１基板を前記複数の第２基板の間に下方から挿入する。
本発明では、隣接する基板間の距離の均一性を向上することができる。
一の実施の形態に係る基板処理装置の平面図である。 基板処理装置の一部を示す平面図である。 基板処理装置の一部を示す側面図である。 基板の斜視図である。 基板の側面図である。 基板の側面図である。 バッチ組みの流れを示すフロー図である。 姿勢変更機構およびプッシャの動きを示す側面図である。 姿勢変更機構およびプッシャの動きを示す側面図である。 バッチ組みされた基板群の一部を拡大して示す側面図である。 バッチ組みされた基板群の一部を拡大して示す側面図である。 バッチ組みされた比較例の基板群の一部を拡大して示す側面図である。 バッチ組みされた比較例の基板群の一部を拡大して示す側面図である。
図１は、本発明の一の実施の形態に係る基板処理装置１０の平面図である。基板処理装置１０は、平面視において略長方形である。基板処理装置１０は、複数の半導体基板９（以下、単に「基板９」という。）を一括して処理するバッチ式の基板処理装置である。基板９は、略円板状の基板である。基板９は、結晶方向を示すノッチ９３（図４参照）を周縁部に有する。なお、基板９の外周縁からのノッチ９３の深さは、約１ｍｍである。
基板処理装置１０は、フープ（ＦＯＵＰ）保持部１と、基板処理部２と、主搬送機構３と、搬出入機構４と、姿勢変更機構５と、プッシャ６と、受け渡し機構７と、基板整列機構８と、制御部１００と、記憶部１０１とを備える。制御部１００は、基板処理装置１０の各構成の動作等を制御する。制御部１００は、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶するＲＯＭ、および、各種情報を記憶するＲＡＭ等を含む一般的なコンピュータシステムである。フープ保持部１は、基板処理装置１０の一の角部に配置される。フープ保持部１は、フープ９５を保持する。フープ９５は、水平姿勢の複数（例えば、２５枚）の基板９を、Ｚ方向に積層した状態で収容する収容器である。
図１中のＺ方向は、重力方向に平行な方向であり、上下方向とも呼ぶ。また、図１中のＸ方向は、Ｚ方向に垂直な方向である。Ｙ方向は、Ｘ方向およびＺ方向に垂直な方向である。基板９の水平姿勢とは、基板９の主面の法線方向が略Ｚ方向を向く姿勢である。また、後述する基板９の垂直姿勢とは、基板９の主面の法線方向がＺ方向に略垂直な方向を向く姿勢である。基板処理装置１０では、複数の基板９が、水平姿勢または垂直姿勢にて、基板９の主面に略垂直な方向に積層される。換言すれば、水平姿勢または垂直姿勢の複数の基板９が、基板９の厚さ方向に配列される。
図２は、基板処理装置１０の（−Ｙ）側の部位を拡大して示す平面図である。図３は、基板処理装置１０の（−Ｙ）側の部位を示す側面図である。図２に示すように、基板処理装置１０では、フープ保持部１の（＋Ｙ）側に搬出入機構４が配置され、フープ保持部１とＹ方向に対向する。また、搬出入機構４の（＋Ｙ）側には、基板整列機構８が配置される。図３では、フープ保持部１および基板整列機構８の図示を省略している。
図２および図３に示すように、搬出入機構４の（＋Ｘ）側には、姿勢変更機構５が配置される。姿勢変更機構５の（＋Ｘ）側には、プッシャ６が配置される。プッシャ６の（＋Ｘ）側には、受け渡し機構７と、主搬送機構３とが配置される。図３に示す状態では、主搬送機構３は、受け渡し機構７の（＋Ｚ）側（すなわち、上方）に位置する。主搬送機構３の（＋Ｙ）側には、図１に示すように基板処理部２が配置される。
基板処理部２は、第１薬液槽２１と、第１リンス液槽２２と、第２薬液槽２３と、第２リンス液槽２４と、乾燥処理部２５と、第１リフタ２７と、第２リフタ２８とを備える。第１薬液槽２１、第１リンス液槽２２、第２薬液槽２３、第２リンス液槽２４および乾燥処理部２５は、Ｙ方向に沿って（＋Ｙ）側から（−Ｙ）側へとこの順に並んでいる。第１薬液槽２１および第２薬液槽２３はそれぞれ、同種または異種の薬液を貯溜する。第１リンス液槽２２および第２リンス液槽２４はそれぞれ、リンス液（例えば、純水）を貯溜する。
基板処理装置１０において基板９の処理が行われる際には、まず、複数（例えば、２５枚）の基板９が水平姿勢にて収容されているフープ９５が準備される。そして、フープ９５に収容されている複数（例えば、２５枚）の基板９から１枚の基板９が、図２および図３に示す搬出入機構４の枚葉ハンド４２により保持され、フープ９５から搬出される。枚葉ハンド４２は、１枚の基板９を水平姿勢にて保持する。搬出入機構４は、水平姿勢にてＺ方向に配列された状態の複数の基板９を一括して保持するバッチハンド４１も備えている。
続いて、枚葉ハンド４２が水平方向に回転し、枚葉ハンド４２が基板整列機構８に向かって前進することにより、１枚の基板９が搬出入機構４から基板整列機構８へと渡される。基板整列機構８は、基板９を周方向に回転して周方向の向きを変更し、基板９の周方向の位置を決定する。
基板整列機構８は、基板支持部８０と、モータ８１と、センサ８２とを備える。基板支持部８０は、水平姿勢の基板９を回転自在に支持する。モータ８１は、基板９を基板支持部８０と共に回転させる回転部である。センサ８２は、基板支持部８０により支持された基板９のノッチ９３を光学的に検出することにより、回転中の基板９の角度位置（すなわち、基板９の周方向の向き）を取得する。基板整列機構８では、モータ８１により、基板支持部８０により支持された基板９が周方向に回転されて、基板９の周方向の向きが変更される。そして、センサ８２により、回転中の基板９のノッチ９３が検出され、検出後の所定のタイミングで（すなわち、ノッチ９３の検出から所定時間の経過後に）モータ８１が停止される。なお、当該所定時間はゼロであってもよい。これにより、基板９のノッチ９３が所定位置に位置した状態で、基板９の回転が停止される。すなわち、周方向における基板９のノッチ９３の位置合わせが行われる。基板整列機構８は、基板９のノッチ９３の周方向の位置を変更するノッチ位置変更機構である。
基板整列機構８において、基板９の周方向の位置が決定されると、当該基板９は枚葉ハンド４２により基板整列機構８から搬出され、フープ保持部１上のフープ９５へと戻される。以下同様に、次の基板９がフープ９５から取り出され、基板整列機構８にて当該基板９の周方向の位置が決定され（すなわち、周方向におけるノッチ９３の位置合わせが行われ）、フープ９５へと戻される。フープ９５内の全ての基板９について当該動作が繰り返されることにより、フープ９５内の複数の基板９の周方向の向きが変更され、複数の基板９の周方向の位置が決定される。換言すれば、当該複数の基板９が周方向において整列される。
なお、基板９の周方向の位置決定においては、フープ９５に収容された全ての基板９のノッチ９３が、周方向の同じ位置に位置してもよく、異なる位置に位置してもよい。例えば、複数の基板９の配列方向における奇数番目の各基板９については、ノッチ９３の周方向の位置が第１の所定位置とされ、当該配列方向における偶数番目の各基板９については、ノッチ９３の周方向の位置は、上記第１の所定位置とは異なる第２の所定位置とされてもよい。
基板整列機構８による複数の基板９の整列（すなわち、ノッチ９３の周方向の位置合わせ）が終了すると、搬出入機構４のバッチハンド４１により、複数の基板９がフープ９５から搬出される。次に、バッチハンド４１が水平方向に回転し、姿勢変更機構５に向かって前進することにより、複数の基板９が搬出入機構４から姿勢変更機構５へと渡される。姿勢変更機構５は、水平姿勢にてＺ方向に積層された状態の複数の基板９を、水平保持部５１により一括して保持する。姿勢変更機構５は、保持部回転機構５４により、Ｙ方向を向く回転軸５４１を中心として、当該複数の基板９を水平保持部５１、垂直保持部５２および取付ブロック５３と共に、図３における反時計回り方向に９０度だけ回転させる。これにより、複数の基板９の姿勢を水平姿勢から垂直姿勢に一括して変更する。垂直姿勢の複数の基板９は、垂直保持部５２により一括して保持される。
そして、プッシャ６の保持部昇降機構６２が駆動することにより昇降保持部６１が上昇し、図３中に二点鎖線にて示す垂直保持部５２から、複数の基板９を受け取って保持する。すなわち、垂直保持部５２とプッシャ６との間で、垂直姿勢の複数の基板９の受け渡しが行われる。昇降保持部６１は、垂直姿勢にて略Ｘ方向に配列された状態（すなわち、積層された状態）の複数の基板９を一括して保持する。姿勢変更機構５の水平保持部５１および垂直保持部５２が、図３における時計回り方向に９０度だけ回転して保持部昇降機構６２の上方から退避すると、昇降保持部６１が、Ｚ方向を向く回転軸６３を中心として水平に１８０度回転した後、保持部昇降機構６２により下降する。これにより、複数の基板９の積層方向の位置が、回転前に比べて基板９のピッチの半分（すなわち、積層方向において隣接する２枚の基板９間の距離の半分であり、以下、「ハーフピッチ」という。）だけ移動する。
その後、上記と同様の手順にて、フープ９５に収容されている新たな複数（例えば、２５枚）の基板９が、基板整列機構８により周方向に順次整列された後、搬出入機構４により姿勢変更機構５へと渡される。姿勢変更機構５では、当該新たな複数の基板９の姿勢が、水平姿勢から垂直姿勢に一括して変更される。そして、プッシャ６の昇降保持部６１が再び上昇し、姿勢変更機構５から当該新たな複数の基板９を受け取って保持する。このとき、昇降保持部６１に既に保持されている複数の基板９（以下、「第１基板群」と呼ぶ。）は、新たな複数の基板９（以下、「第２基板群」と呼ぶ。）の間に下方から挿入される。このように、姿勢変更機構５およびプッシャ６により、第１基板群と第２基板群とを組み合わせてバッチを形成するバッチ組みが行われる。
上述のように、第１基板群の複数の基板９（以下、「第１基板９」とも呼ぶ。）は、第２基板群の間に挿入されるよりも前に１８０度回転している（すなわち、反転している）。このため、第１基板群の複数の第１基板９は、第２基板群の複数の基板９（以下、「第２基板９」とも呼ぶ。）の間に、複数の第２基板９とは表裏反対向きにそれぞれ配置される。換言すれば、昇降保持部６１に保持された複数（例えば、５０枚）の基板９では、隣接する各一対の基板９は、表面同士または裏面同士を対向させた状態（すなわち、フェース・ツー・フェース状態）である。なお、基板９の表面とは、例えば回路パターンが形成される主面であり、基板９の裏面とは、当該表面とは反対側の主面である。
プッシャ６では、第１基板群を保持した昇降保持部６１が、第２基板群を受け取る前に１８０度回転することなく、基板９の配列方向にハーフピッチだけ水平移動することにより、隣接する各一対の基板９が表面と裏面とを対向させた状態（すなわち、フェース・ツー・バック状態）でバッチ組みを行うこともできる。
昇降保持部６１上にてバッチ組みされた複数の基板９は、昇降保持部６１から受け渡し機構７の搬入チャック７１へと渡される。搬入チャック７１は、受け取った複数の基板９を垂直姿勢にて保持した状態で、保持部昇降機構６２の上方から（＋Ｘ）方向へと移動する。続いて、受け渡し機構７の仲介チャック７２が下降し、搬入チャック７１から複数の基板９を受け取って上昇する。そして、主搬送機構３の基板チャック３１が、仲介チャック７２から複数の基板９を受け取る。基板チャック３１は、垂直姿勢にてＸ方向に配列された複数の基板９を保持する。
主搬送機構３は、基板チャック３１に保持された未処理の複数の基板９を（＋Ｙ）方向へと搬送し、図１に示す基板処理部２の第１リフタ２７の上方に位置させる。第１リフタ２７は、垂直姿勢にてＸ方向に配列された複数の基板９を、基板チャック３１から一括して受け取る。第１リフタ２７は、当該複数の基板９を第１薬液槽２１へと下降させ、第１薬液槽２１内の薬液中に一括して浸漬させる。そして、複数の基板９を当該薬液中に所定時間だけ浸漬することにより、複数の基板９の薬液処理が終了する。
続いて、第１リフタ２７が、複数の基板９を第１薬液槽２１から引き上げ、（−Ｙ）方向へと移動する。第１リフタ２７は、複数の基板９を第１リンス液槽２２へと下降させ、第１リンス液槽２２内のリンス液中に一括して浸漬させる。そして、複数の基板９を当該リンス液中に所定時間だけ浸漬することにより、複数の基板９のリンス処理が終了する。リンス処理が終了すると、第１リフタ２７が、複数の基板９を第１リンス液槽２２から引き上げる。主搬送機構３の基板チャック３１は、第１リフタ２７から複数の基板９を一括して受け取り、第２リフタ２８の上方へと移動する。
第２リフタ２８は、第１リフタ２７と同様に、基板チャック３１から複数の基板９を一括して受け取り、第２薬液槽２３内の薬液中に一括して浸漬させる。複数の基板９の薬液処理が終了すると、第２リフタ２８は、複数の基板９を第２薬液槽２３から引き上げ、第２リンス液槽２４内のリンス液中に一括して浸漬させる。複数の基板９のリンス処理が終了すると、第２リフタ２８が、複数の基板９を第２リンス液槽２４から引き上げる。主搬送機構３の基板チャック３１は、第２リフタ２８から複数の基板９を一括して受け取り、乾燥処理部２５の上方へと移動する。
乾燥処理部２５は、基板チャック３１から複数の基板９を一括して受け取り、複数の基板９に対して一括して乾燥処理を行う。当該乾燥処理では、例えば、減圧雰囲気中で基板９に対して有機溶剤（例えば、イソプロピルアルコール）が供給され、基板９を回転させることにより、基板９上の液体が遠心力により除去される。複数の基板９の乾燥処理が終了すると、主搬送機構３の基板チャック３１が、乾燥処理部２５から処理済みの複数の基板９を一括して受け取り、（−Ｙ）方向へと移動する。
続いて、図２および図３に示す受け渡し機構７の払出チャック７３が、主搬送機構３の基板チャック３１から複数の基板９を一括して受け取り、（−Ｘ）方向へと移動してプッシャ６の昇降保持部６１の上方に位置する。プッシャ６の昇降保持部６１は上昇し、払出チャック７３から複数の基板９を受け取る。昇降保持部６１は、垂直姿勢にてＸ方向に配列された複数（例えば、５０枚）の基板９を保持する。
次に、昇降保持部６１が下降し、プッシャ６と垂直保持部５２との間で垂直姿勢の複数の基板９の受け渡しが行われる。具体的には、当該複数の基板９のうち、第２基板群の複数（例えば、２５枚）の基板９が、図３中に二点鎖線にて示す垂直保持部５２へと渡される。換言すれば、第１基板群と第２基板群とにより構成されていたバッチが解除され、第１基板群と第２基板群とが分離する。姿勢変更機構５の水平保持部５１および垂直保持部５２は、図３における時計回り方向に９０度だけ回転する。これにより、第２基板群の複数の基板９の姿勢が、垂直姿勢から水平姿勢に一括して変更される。当該複数の基板９は、水平姿勢にてＺ方向に積層された状態で、水平保持部５１により一括して保持される。そして、搬出入機構４のバッチハンド４１が、水平保持部５１から複数の基板９を受け取り、フープ９５へと搬入する。処理済みの複数の基板９が搬入されたフープ９５は、新たなフープ９５と交換される。
上述のように、姿勢変更機構５において第２基板群の複数の基板９の姿勢が、垂直姿勢から水平姿勢に変更されると、第１基板群の複数（例えば、２５枚）の基板９を保持した昇降保持部６１は上昇する。また、第２基板群の複数の基板９を搬出入機構４に渡した水平保持部５１および垂直保持部５２は、図３における反時計回り方向に９０度だけ回転する。
そして、昇降保持部６１が再び下降し、プッシャ６と垂直保持部５２との間で垂直姿勢の複数の基板９の受け渡しが行われる。具体的には、第１基板群の複数の基板９が、図３中に二点鎖線にて示す垂直保持部５２へと渡される。水平保持部５１および垂直保持部５２は、図３における時計回り方向に９０度だけ再び回転する。これにより、第１基板群の複数の基板９の姿勢が、垂直姿勢から水平姿勢に一括して変更される。当該複数の基板９は、水平姿勢にてＺ方向に積層された状態で、水平保持部５１により一括して保持される。そして、搬出入機構４のバッチハンド４１が、水平保持部５１から複数の基板９を受け取り、フープ９５へと搬入する。なお、プッシャ６から姿勢変更機構５への基板９の移動においては、姿勢変更機構５による第１基板群の受け取りが先に行われ、第２基板群の受け取りが後に行われてもよい。
姿勢変更機構５およびプッシャ６は、制御部１００により制御されることにより、上述のように、基板９の姿勢を水平姿勢から垂直姿勢へと変更し、また、垂直姿勢から水平姿勢へと変更する。換言すれば、姿勢変更機構５、プッシャ６および制御部１００は、基板９の姿勢を水平姿勢および垂直姿勢のうち一方の姿勢から他方の姿勢へと変更する姿勢変更装置である。
図１ないし図３に示す基板処理装置１０では、上述のように、略円板状の基板９の処理が行われるが、基板９は、基板処理装置１０に搬入されるよりも前に行われた処理（すなわち、前処理）の影響で反っている場合がある。基板９の反りには様々な種類があるが、１つのフープ９５に収容されている複数の基板９では、通常、反り状態は共通である。具体的には、当該複数の基板９では、ノッチ９３の位置を基準とした場合の反り状態が共通である。基板９の反り状態とは、基板９の反りの向き（例えば、表面側に凸となる向き）、および、基板９の反りの大きさ等を含む情報である。
図４は、反っている基板９の例を示す斜視図である。図４に示す基板９は、第１の径方向Ｋ１において、厚さ方向の一方側（すなわち、図中の上向きに凸となる方向）に第１の曲率にて湾曲する。また、基板９は、第１の径方向Ｋ１に直交する第２の径方向Ｋ２において、厚さ方向の上記一方側（すなわち、第１の径方向Ｋ１における湾曲方向と同じ方向）に第２の曲率にて湾曲する。図４に示す例では、第１の径方向Ｋ１における第１の曲率は、基板９の各径方向の曲率のうち最小であり、以下、「最小曲率」ともいう。また、第２の径方向Ｋ２における第２の曲率は、基板９の各径方向の曲率のうち最大であり、以下、「最大曲率」ともいう。最小曲率および最大曲率は共に正である。
以下の説明では、垂直姿勢にて保持されている基板９において、基板９の厚さ方向の最も一方側に位置する点と、最も他方側に位置する点との間の厚さ方向の距離を、基板９の「厚さ方向の大きさ」という。基板９が反っておらず、平坦である場合、基板９の厚さ方向の大きさは、基板９の厚さと同じである。反っている基板９の厚さ方向の大きさは、例えば、基板９が平坦である場合の厚さよりも約０．５ｍｍ大きい。
図５は、図４に示す基板９を、第１の径方向Ｋ１に沿って（すなわち、第２の径方向Ｋ２に垂直な方向に沿って）見た側面図である。図６は、図４に示す基板９を、第２の径方向Ｋ２に沿って（すなわち、第１の径方向Ｋ１に垂直な方向に沿って）見た側面図である。図５および図６中では、基板９の図中の上側の曲線は、基板９の表面９４を示し、基板９の図中の下側の曲線は、基板９の外周縁９６を示す。図５および図６では、表面９４と外周縁９６とを容易に区別するために、外周縁９６を破線にて示す。図５に示すように、第１の径方向Ｋ１に沿って見た基板９では、基板９の外周縁９６は、基板９の表面９４と同じ方向（すなわち、上向き）に凸である。図６に示すように、第２の径方向Ｋ２に沿って見た基板９では、基板９の外周縁９６は、基板９の表面９４とは反対方向（すなわち、下向き）に凸である。
上述のように、基板処理装置１０では、第１基板群を保持している昇降保持部６１により、姿勢変更機構５により保持されている第２基板群を受け取るバッチ組みが行われる。図７は、バッチ組みの流れを示すフロー図である。図８および図９は、バッチ組みの際の姿勢変更機構５およびプッシャ６の動きを示す側面図である。図８および図９では、図の理解を容易にするために、複数の基板９の枚数を実際よりも少なく描いている。また、図８および図９では、図４に示す反り状態の基板９（すなわち、第１基板９および第２基板９）のバッチ組みの様子を示しているが、図を簡素化するために、図８および図９中では、基板９を反りのない状態で描いている。
基板処理装置１０では、上述の基板整列機構８により、第１基板群の複数の第１基板９が周方向に順次回転されて周方向の向きが決定される（ステップＳ１１）。換言すれば、第１基板群が基板整列機構８により整列され、各第１基板９のノッチ９３（図４参照）の周方向の位置が、所望の位置に決定される。
続いて、整列後の第１基板群が、搬出入機構４および姿勢変更機構５を経由してプッシャ６に渡される。プッシャ６では、第１基板群の複数の第１基板９が、第１保持部である昇降保持部６１により保持される（ステップＳ１２）。昇降保持部６１は、垂直姿勢にて厚さ方向に配列された複数の第１基板９の下縁部を保持する。昇降保持部６１に保持された直後の第１基板群では、複数の第１基板９の表面は（＋Ｘ）方向を向く。複数の第１基板９を保持した昇降保持部６１は、図８に示す回転軸６３を中心として水平に１８０°回転する。これにより、複数の第１基板９の積層方向の位置が、（＋Ｘ）側にハーフピッチだけ移動する。また、複数の第１基板９の表面は（−Ｘ）方向を向く。
次に、基板整列機構８により、第２基板群の複数の第２基板９が周方向に順次回転されて周方向の向きが決定される（ステップＳ１３）。換言すれば、第２基板群が基板整列機構８により整列され、各第２基板９のノッチ９３（図４参照）の周方向の位置が、所望の位置に決定される。ステップＳ１３における第２基板群の整列は、ステップＳ１１よりも後であれば、ステップＳ１２における昇降保持部６１による第１基板群の保持と並行して、あるいは、ステップＳ１２よりも前に行われてもよい。
整列後の第２基板群は、搬出入機構４を経由して姿勢変更機構５へと渡される。姿勢変更機構５では、水平保持部５１により水平姿勢の複数の第２基板９が保持される。そして、複数の第２基板９の姿勢が、水平姿勢から図８に示す垂直姿勢へと変更される。これにより、複数の第２基板９が、第２保持部である垂直保持部５２により保持される（ステップＳ１４）。垂直保持部５２は、垂直姿勢にて厚さ方向に配列された複数の第２基板９の下縁部を保持する。垂直保持部５２に保持された第２基板群では、複数の第２基板９の表面は（＋Ｘ）方向を向く。第２基板群は、昇降保持部６１により保持された第１基板群よりも上方（すなわち、（＋Ｚ）側）に位置する。また、第２基板群は、第１基板群よりも上述のハーフピッチだけ（−Ｘ）側に位置する。
第２基板群が垂直保持部５２により保持されると、制御部１００（図１参照）により保持部昇降機構６２（図３参照）が制御されることにより、昇降保持部６１が上方に移動し、垂直保持部５２に対して下方から相対的に近づく。昇降保持部６１は、垂直保持部５２の一対の垂直支持部材５２１および水平保持部５１の一対の水平支持部材５１１の間を通過して上昇する際に、垂直姿勢の複数の基板９を垂直保持部５２から受け取って、図９に示すように保持する。これにより、第１基板群および第２基板群のバッチ組みが行われ、プッシャ６の昇降保持部６１により第１基板群および第２基板群が保持される。
当該バッチ組みの際には、第２基板群の間に第１基板群が下方から挿入され、第１基板群の複数の第１基板９が、第２基板群の複数の第２基板９の間にそれぞれ配置される。複数の第１基板９は、複数の第２基板９とは表裏反対向きに配置される（ステップＳ１５）。具体的には、複数の第１基板９の表面は、上述のように（−Ｘ）方向を向き、複数の第２基板９の表面は（＋Ｘ）方向を向く。基板処理装置１０では、昇降保持部６１を上昇させる保持部昇降機構６２が、複数の第２基板９の間に複数の第１基板９をそれぞれ配置する基板配列機構である。また、昇降保持部６１、垂直保持部５２、基板整列機構８および保持部昇降機構６２は、複数の基板９を配列する基板配列装置である。
図１０は、バッチ組みされた第１基板群および第２基板群の一部を拡大して示す側面図である。図１０では、第１基板群の第１基板と第２基板群の第２基板との区別を容易にするために、第１基板および第２基板にそれぞれ符号９ａ，９ｂを付す。図１０では、第１基板９ａおよび第２基板９ｂの表面９４と外周縁９６とを容易に区別するために、外周縁９６を破線にて示す（図１１ないし図１３においても同様）。昇降保持部６１では、第１基板９ａおよび第２基板９ｂは、第１基板９ａおよび第２基板９ｂの下縁部の外周縁９６が上下方向に略平行となるように保持される。
基板処理装置１０では、上述のステップＳ１１，Ｓ１３において、第１基板群および第２基板群の周方向の向きが所望の向きに決定されている。その結果、複数の第２基板９ｂの間にそれぞれ配置された複数の第１基板９ａの第１の径方向Ｋ１が、複数の第２基板９ｂの第１の径方向Ｋ１と略直交する。換言すれば、複数の第１基板９ａの第１の径方向Ｋ１が、複数の第２基板９ｂの第１の径方向Ｋ１と略直交するように、第１基板群および第２基板群の周方向の向きが基板整列機構８により決定されている。第１基板９ａの表面９４と第２基板９ｂの表面９４とはＸ方向に対向しており、対向する表面９４同士は十分な空隙を介して離間している。なお、複数の第１基板９ａの第１の径方向Ｋ１は、複数の第２基板９ｂの第１の径方向Ｋ１と厳密に直交する必要はなく、実質的に直交していればよい。換言すれば、複数の第１基板９ａの第１の径方向Ｋ１と、複数の第２基板９ｂの第１の径方向Ｋ１との成す角度は、実質的に９０°であればよい。
図１０に示す例では、複数の第１基板９ａの第１の径方向Ｋ１がおよそ上下方向を向き、複数の第２基板９ｂの第１の径方向Ｋ１がおよそ水平方向を向く。なお、複数の第１基板９ａの第１の径方向Ｋ１は、厳密に上下方向を向く必要はなく、実質的に上下方向を向いていればよい。また、複数の第２基板９ｂの第１の径方向Ｋ１は、厳密に水平方向を向く必要はなく、実質的に水平方向を向いていればよい。
図１１は、図１０に示す例とは異なる向きの複数の第１基板９ａおよび複数の第２基板９ｂを昇降保持部６１により保持した例である。図１１に示す例では、複数の第１基板９ａの第１の径方向Ｋ１がおよそ水平方向を向き、複数の第２基板９ｂの第１の径方向Ｋ１がおよそ上下方向を向く。なお、複数の第１基板９ａの第１の径方向Ｋ１は、厳密に水平方向を向く必要はなく、実質的に水平方向を向いていればよい。また、複数の第２基板９ｂの第１の径方向Ｋ１は、厳密に上下方向を向く必要はなく、実質的に上下方向を向いていればよい。複数の第２基板９ｂの間にそれぞれ配置された複数の第１基板９ａの第１の径方向Ｋ１は、複数の第２基板９ｂの第１の径方向Ｋ１と略直交する。なお、複数の第１基板９ａの第１の径方向Ｋ１は、複数の第２基板９ｂの第１の径方向Ｋ１と実質的に直交していればよい。第１基板９ａの表面９４と第２基板９ｂの表面９４とはＸ方向に対向しており、対向する表面９４同士は十分な空隙を介して離間している。
図１２は、本発明に対する比較例として、第１基板９ａの第１の径方向Ｋ１および第２基板９ｂの第１の径方向Ｋ１を、仮におよそ水平方向を向けた場合の状態を示す図である。すなわち、図１２に示す比較例ではそれぞれ、第１基板９ａの第１の径方向Ｋ１および第２基板９ｂの第１の径方向Ｋ１は、およそ同じ方向を向く。図１２に示す比較例では、第１基板９ａの上端部と、当該第１基板９ａの（＋Ｘ）側に隣接する第２基板９ｂの上端部とのＸ方向の距離が非常に小さく、当該第１基板９ａと第２基板９ｂとが接触するおそれがある。また、基板処理部２における薬液処理等の際に、基板間における処理液の動きが阻害され、基板に対する処理に悪影響を及ぼすおそれがある。
図１３は、本発明に対する比較例として、第１基板９ａの第１の径方向Ｋ１および第２基板９ｂの第１の径方向Ｋ１を、仮におよそ上下方向を向けた場合の状態を示す図である。すなわち、図１３に示す比較例ではそれぞれ、第１基板９ａの第１の径方向Ｋ１および第２基板９ｂの第１の径方向Ｋ１は、およそ同じ方向を向く。図１３に示す比較例では、第１基板９ａの上端部と、当該第１基板９ａの（−Ｘ）側に隣接する第２基板９ｂの上端部とのＸ方向の距離が非常に小さく、当該第１基板９ａと第２基板９ｂとが接触するおそれがある。また、基板処理部２（図１参照）における薬液処理等の際に、基板間における処理液の動きが阻害され、基板に対する処理に悪影響を及ぼすおそれがある。
一方、図１０および図１１に示す例では、基板整列機構８により第１基板群および第２基板群の周方向の向きを決定することにより、隣接する第１基板９ａと第２基板９ｂとの間に十分な空隙が確保される。このため、第１基板９ａと第２基板９ｂとの接触が防止または抑制される。なお、基板処理装置１０では、複数の第１基板９ａの第１の径方向Ｋ１が、複数の第２基板９ｂの第１の径方向Ｋ１と略直交するのであれば、基板整列機構８により、必ずしも第１基板群および第２基板群の双方の向きが決定される必要はなく、第１基板群および第２基板群のうち少なくとも一方の基板群の周方向の向きが決定されていればよい。この場合、当該一方の基板群における第１の径方向Ｋ１が、バッチ組みした際に他方の基板群における第１の径方向Ｋ１と略直交するように、当該一方の基板群の周方向の向きが基板整列機構８により決定される。
以上に説明したように、上述の基板配列装置は、第１保持部である昇降保持部６１と、第２保持部である垂直保持部５２と、基板整列機構８と、基板配列機構である保持部昇降機構６２とを備える。昇降保持部６１は、垂直姿勢にて厚さ方向に配列された複数の第１基板９ａの下縁部を保持する。垂直保持部５２は、垂直姿勢にて厚さ方向に配列された複数の第２基板９ｂの下縁部を保持する。基板整列機構８は、複数の第１基板９ａである第１基板群および複数の第２基板９ｂである第２基板群のうち、少なくとも一方の基板群を周方向に回転して周方向の向きを決定する。基板配列機構である保持部昇降機構６２は、昇降保持部６１を垂直保持部５２に対して相対的に近づけることにより、第２基板群の複数の第２基板９ｂの間に、第１基板群の複数の第１基板９ａを、複数の第２基板９ｂとは表裏反対向きにそれぞれ配置する。
第１基板群および第２基板群の各基板９（すなわち、第１基板９ａおよび第２基板９ｂ）は、第１の径方向Ｋ１において厚さ方向の一方側に最小曲率にて湾曲し、第１の径方向Ｋ１と直交する第２の径方向Ｋ２において、厚さ方向の上記一方側に最大曲率にて湾曲する。複数の第２基板９ｂの間にそれぞれ配置された複数の第１基板９ａの第１の径方向Ｋ１は、複数の第２基板９ｂの第１の径方向Ｋ１と略直交する。これにより、図１０および図１１に例示するように、交互に配列された複数の第１基板９ａおよび複数の第２基板９ｂにおいて、配列方向にて隣接する基板間の配列方向の距離（すなわち、厚さ方向にて隣接する第１基板９ａと第２基板９ｂとの間の厚さ方向の距離）の上下方向における均一性を向上することができる。その結果、バッチ組みの際およびバッチ組み後の基板搬送の際等に、第１基板９ａと第２基板９ｂとが接触することを防止または抑制することができる。また、基板処理部２における薬液処理等の際に、隣接する第１基板９ａと第２基板９ｂとの間における処理液の動きを所望の動きに近づけ、第１基板９ａおよび第２基板９ｂに対する好適な処理を実現することができる。
図１０に示すように、昇降保持部６１に保持された複数の第１基板９ａの第１の径方向Ｋ１はおよそ上下方向を向き、垂直保持部５２に保持された複数の第２基板９ｂの第１の径方向Ｋ１はおよそ水平方向を向く。換言すれば、ステップＳ１１〜Ｓ１４の終了後において、複数の第１基板９ａの第１の径方向Ｋ１はおよそ上下方向を向き、複数の第２基板９ｂの第１の径方向Ｋ１はおよそ水平方向を向く。そして、保持部昇降機構６２は、昇降保持部６１を垂直保持部５２に対して下方から近づけ、複数の第１基板９ａを複数の第２基板９ｂの間に下方から挿入する。このように、複数の第１基板９ａの第１の径方向Ｋ１を、バッチ組みの際の第１基板群と第２基板群との相対移動方向に向けることにより、第１基板９ａと第２基板９ｂとが接触することを、より好適に防止し、または、より一層抑制することができる。
また、図１１に示すように、昇降保持部６１に保持された複数の第１基板９ａの第１の径方向Ｋ１はおよそ水平方向を向き、垂直保持部５２に保持された複数の第２基板９ｂの第１の径方向Ｋ１はおよそ上下方向を向く。換言すれば、ステップＳ１１〜Ｓ１４の終了後において、複数の第１基板９ａの第１の径方向Ｋ１はおよそ水平方向を向き、複数の第２基板９ｂの第１の径方向Ｋ１はおよそ上下方向を向く。そして、保持部昇降機構６２は、昇降保持部６１を垂直保持部５２に対して下方から近づけ、複数の第１基板９ａを複数の第２基板９ｂの間に下方から挿入する。このように、複数の第２基板９ｂの第１の径方向Ｋ１を、バッチ組みの際の第１基板群と第２基板群との相対移動方向に向けることにより、第１基板９ａと第２基板９ｂとが接触することを、より好適に防止し、または、より一層抑制することができる。
上述のように、基板整列機構８は、第１基板群および第２基板群の双方を周方向に回転して周方向の向きを決定する。これにより、バッチ組みされた状態における第１基板群の周方向の向き、および、第２基板群の周方向の向きを予め設定する際に、設定の自由度を向上することができる。
上述の基板配列装置および基板処理装置１０では、様々な変更が可能である。
基板整列機構８は、基板９を周方向に回転して周方向の向きを変更するものであれば、様々な構造を有する装置であってよい。例えば、基板整列機構８は、垂直姿勢の基板９を順次周方向に回転して周方向の向きを変更する機構であってもよい。また、基板整列機構８は、複数の基板９を同時に周方向に回転させ、複数の基板９のそれぞれの周方向の向きを変更する機構であってもよい。さらには、基板整列機構８では、基板９のノッチ９３が所定の係合軸と係合することにより、基板９の回転が停止されてもよい。
例えば、基板配列機構（すなわち、保持部昇降機構６２）は、昇降保持部６１を略水平に移動することにより、昇降保持部６１を垂直保持部５２へと近づけ、複数の第２基板９ｂの間に複数の第１基板９ａをそれぞれ配置してもよい。また、例えば、基板配列機構は、垂直保持部５２を移動することにより、昇降保持部６１を垂直保持部５２に対して相対的に近づけてもよい。
上述の基板配列装置では、複数の第２基板９ｂの間にそれぞれ配置された複数の第１基板９ａの第１の径方向Ｋ１が、複数の第２基板９ｂの第１の径方向Ｋ１と略直交するのであれば、複数の第１基板９ａの第１の径方向Ｋ１、および、複数の第２基板９ｂの第１の径方向Ｋ１は、いずれの方向を向いていてもよい。
上述の基板配列装置により配列される第１基板群および第２基板群の各基板９では、最小曲率にて湾曲する第１の径方向Ｋ１と、最大曲率にて湾曲する第２の径方向Ｋ２とは、必ずしも直交する必要はなく、第２の径方向Ｋ２は、第１の径方向Ｋ１と４５度以上１３５度以下の角度にて交差していればよい。当該基板９を上述のように配列する場合であっても、上記と同様に、配列方向にて隣接する基板間の配列方向の距離の上下方向における均一性を向上することができる。
上述の基板配列装置は、必ずしも基板処理装置１０に含まれる必要はなく、基板処理装置１０から独立して基板処理装置１０の外部に設けられてもよい。基板配列装置は、上述の基板処理装置１０以外の様々な装置に組み込まれて使用されてもよい。
基板処理装置１０は、半導体基板以外に、液晶表示装置、プラズマディスプレイ、ＦＥＤ（field emission display）等の表示装置に使用されるガラス基板の処理に利用されてもよい。あるいは、基板処理装置１０は、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、セラミック基板および太陽電池用基板等の処理に利用されてもよい。
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。
８ 基板整列機構
９ 基板
９ａ 第１基板
９ｂ 第２基板
５２ 垂直保持部
６１ 昇降保持部
６２ 保持部昇降機構
Ｋ１ 第１の径方向
Ｋ２ 第２の径方向
Ｓ１１〜Ｓ１５ ステップ

Claims (8)

  1. 複数の基板を配列する基板配列装置であって、
    垂直姿勢にて厚さ方向に配列された複数の第１基板の下縁部を保持する第１保持部と、
    垂直姿勢にて厚さ方向に配列された複数の第２基板の下縁部を保持する第２保持部と、
    前記複数の第１基板である第１基板群および前記複数の第２基板である第２基板群のうち少なくとも一方の基板群を周方向に回転して周方向の向きを決定する基板整列機構と、
    前記第１保持部を前記第２保持部に対して相対的に近づけることにより、前記第２基板群の前記複数の第２基板の間に、前記第１基板群の前記複数の第１基板を、前記複数の第２基板とは表裏反対向きにそれぞれ配置する基板配列機構と、
    を備え、
    前記第１基板群および前記第２基板群の各基板が、
    第１の径方向において厚さ方向の一方側に最小曲率にて湾曲し、
    前記第１の径方向と４５度以上１３５度以下の角度にて交差する第２の径方向において、厚さ方向の前記一方側に最大曲率にて湾曲し、
    前記複数の第２基板の間にそれぞれ配置された前記複数の第１基板の前記第１の径方向が、前記複数の第２基板の前記第１の径方向と直交することを特徴とする基板配列装置。
  2. 請求項１に記載の基板配列装置であって、
    前記基板整列機構が、前記第１基板群および前記第２基板群の双方を周方向に回転して周方向の向きを決定することを特徴とする基板配列装置。
  3. 請求項１または２に記載の基板配列装置であって、
    前記第１保持部に保持された前記複数の第１基板の前記第１の径方向が上下方向を向き、
    前記第２保持部に保持された前記複数の第２基板の前記第１の径方向が水平方向を向き、
    前記基板配列機構が、前記第１保持部を前記第２保持部に対して下方から近づけ、前記複数の第１基板を前記複数の第２基板の間に下方から挿入することを特徴とする基板配列装置。
  4. 請求項１または２に記載の基板配列装置であって、
    前記第１保持部に保持された前記複数の第１基板の前記第１の径方向が水平方向を向き、
    前記第２保持部に保持された前記複数の第２基板の前記第１の径方向が上下方向を向き、
    前記基板配列機構が、前記第１保持部を前記第２保持部に対して下方から近づけ、前記複数の第１基板を前記複数の第２基板の間に下方から挿入することを特徴とする基板配列装置。
  5. 複数の基板を配列する基板配列方法であって、
    ａ）垂直姿勢にて厚さ方向に配列された複数の第１基板の下縁部を保持する工程と、
    ｂ）垂直姿勢にて厚さ方向に配列された複数の第２基板の下縁部を保持する工程と、
    ｃ）前記複数の第１基板である第１基板群および前記複数の第２基板である第２基板群のうち少なくとも一方の基板群を周方向に回転して周方向の向きを決定する工程と、
    ｄ）前記第２基板群の前記複数の第２基板の間に、前記第１基板群の前記複数の第１基板を、前記複数の第２基板とは表裏反対向きにそれぞれ配置する工程と、
    を備え、
    前記第１基板群および前記第２基板群の各基板が、
    第１の径方向において厚さ方向の一方側に最小曲率にて湾曲し、
    前記第１の径方向と４５度以上１３５度以下の角度にて交差する第２の径方向において、厚さ方向の前記一方側に最大曲率にて湾曲し、
    前記ｄ）工程において、前記複数の第２基板の間にそれぞれ配置された前記複数の第１基板の前記第１の径方向が、前記複数の第２基板の前記第１の径方向と直交することを特徴とする基板配列方法。
  6. 請求項５に記載の基板配列方法であって、
    前記ｃ）工程において、前記第１基板群および前記第２基板群の双方を周方向に回転して周方向の向きを決定することを特徴とする基板配列方法。
  7. 請求項５または６に記載の基板配列方法であって、
    前記ａ）工程、前記ｂ）工程および前記ｃ）工程の終了後において、前記複数の第１基板の前記第１の径方向が上下方向を向き、前記複数の第２基板の前記第１の径方向が水平方向を向き、
    前記ｄ）工程において、前記複数の第１基板を前記複数の第２基板の間に下方から挿入することを特徴とする基板配列方法。
  8. 請求項５または６に記載の基板配列方法であって、
    前記ａ）工程、前記ｂ）工程および前記ｃ）工程の終了後において、前記複数の第１基板の前記第１の径方向が水平方向を向き、前記複数の第２基板の前記第１の径方向が上下方向を向き、
    前記ｄ）工程において、前記複数の第１基板を前記複数の第２基板の間に下方から挿入することを特徴とする基板配列方法。
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