JPH0556953U

JPH0556953U - 基板処理装置

Info

Publication number: JPH0556953U
Application number: JP568992U
Authority: JP
Inventors: 潤一立道; 靖典安東
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1992-01-17
Filing date: 1992-01-17
Publication date: 1993-07-30
Anticipated expiration: 2007-01-17
Also published as: JP2587864Y2

Abstract

(57)【要約】【目的】長方形の大きい基板の上に真空中でイオン注
入などの処理を連続的自動的に行うために好適な搬送装
置を提供することが目的である。【構成】基板Ｗを大気中で搬送する大気ロボットと、
真空中で搬送する真空ロボットを用いる。これらによっ
て連続的に基板Ｗを運ぶ。真空中で搬送するための真空
ロボットは基板Ｗの短辺の方向に短い距離だけ搬送す
る。大気中の大気ロボットは長辺に沿う長い距離搬送す
るようにする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、長方形で大きい例えばガラスの基板を真空中で処理するための搬送機構を含んだ装置の改良に関する。例えば液晶パネル用のガラスの基板は３００ｍｍ×４００ｍｍの大きいものである。これにスパッタや、蒸着により薄膜を形成したり、この薄膜にイオンをド−プしたりすることがある。そして薄膜にダイオ−ドやトランジスタを形成するのである。このような処理は真空中でなされる。能率を上げるためには人手によらず、搬送装置によって自動的に搬送するようにする。大気中と真空中とを往復するのであるから、基板を搬送するための機構は、大気中で運動するものと、真空中で作用するものの両方が必要である。

【０００２】

【従来の技術】

従来は液晶パネルを自動的に真空中で処理するため、これを搬送する特別の装置は存在しない。半導体ウエハを搬送する装置は幾つも知られている。半導体ウエハの場合は先端が２股に分岐したフォ−クに乗せて直線方向に搬送するフォ− クが良く用いられる。真空中であるので直線導入機によって操作される。あるいは２本のア−ムと台とを組み合わせた搬送装置も用いられる。これは台とア−ムとを枢結しておき枢結点に於いて相互の回転角にある制限を課すことによって、台を直線運動させるものである。回転運動だけで直線搬送を実現できる。

【０００３】液晶パネルなどの基板の処理にもこのような搬送装置を利用できるはずであるが、半導体ウエハの場合と異なる事情がある。半導体ウエハは円形である。どちらむきに搬送しても同じ事である。従って真空中と大気中での搬送距離の配分について考察する必要がない。だから考察されたことはない。しかし基板は半導体ウエハに比較してずっと大きいし厚みもあり重い。基板と半導体ウエハの使用される状況からしてこれは当然のことである。半導体ウエハは直径が大きくても２００ｍｍである。化合物半導体の場合はもっと小さい。厚みは５００μｍ以下である。

【０００４】しかし基板は厚みが１０００μｍを越えることがあり大きさも３００ｍｍ×４００ｍｍなどであることもある。ウエハよりもずっと重い。重いだけでなく異方性がある。円形でなく、長方形であることが多い。基板はパネルとして利用されるので長方形であるのが最も望ましいのである。このように基板と半導体ウエハでは同じ搬送装置といっても技術的な問題が異なるのである。真空中で基板を処理して薄膜ダイオ−ド、トランジスタを形成するということは最近になって行われるようになってきた。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

基板は重いので搬送装置に大きな負担がかかる。それに異方性がある。真空中で自動搬送して連続処理をする場合は、基板用の最適の搬送装置を考案すべきである。従来このような問題が認識されなかったので、特に基板に適した真空中での搬送装置は本考案者の知る限り存在しなかったと思う。連続的自動的に基板を処理したい。大気中に未処理の基板を積み上げたカセットがあり、これを真空中の予備室へ搬入する必要がある。これは大気中で行うので搬送装置をここでは大気ロボットと呼ぶことにする。予備室から処理室へ搬送するのは真空中で行われるので真空ロボットということにする。処理室から予備室へ搬送するのも真空ロボットによってなされなければならない。予備室から大気中へはやはり大気ロボットによって搬送される。

【０００６】搬送の距離は、装置のサイズによって決まるというのではなく、基板のように大きいものであると、装置の形状そのものが基板の縦横の配向によって決まる。もしも長辺に沿って搬送するものとすれば、搬送の始点と終点の位置が離れなければならないから、搬送の距離が長くなる。短辺に沿って搬送するものとすれば搬送の距離が短くなる。大気中で動作する大気ロボットは点検補修も簡単である。異常があっても直ちに分かるし異常を修繕するのも簡単である。しかし真空中で動作する真空ロボットは点検が容易でないし、異常の発見も遅れがちである。真空ロボットは十分な余裕を持って設計されるべきである。また大型の基板を処理するのであるから、真空処理装置の全体が大型化するのはやむを得ない。しかしそれでもできるだけ小型にするのが望ましい。真空装置が大型化すると周辺の装置も大きくなるし真空排気装置も強力な大きいものにしなければならないからである。真空ロボットの搬送距離を短くすることにより強度、機構の負担を軽減し故障の確率を減らすとともに、真空処理装置の小型化を図るのが本考案の目的である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案の基板処理装置は、長方形で大型の基板を真空中で処理するための装置であって、真空に引くことができ適当な処理を基板に施すための処理室と、真空に引くことができ基板を導入するための予備室と、真空に引くことができ基板を真空中から取り出すための予備室と、大気中と予備室の間において基板を搬送するための大気ロボットと、予備室と処理室の間の真空中において基板を搬送するための真空ロボットとを含み、真空中では真空ロボットによって短い距離を搬送するようにし、大気中では長い距離を大気ロボットによって搬送するようにしたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】

本考案は、真空中では短い距離を真空ロボットによって搬送するようにしている。全搬送距離が短いからア−ムを最長に延ばしたときでも真空ロボットの基部及びア−ムに掛かるモ−メントは小さい。このため長い距離を搬送しなければならないものに比較して機構学的な余裕がより多い。また搬送の距離が小さいからその間で故障が起こる確率も少ない。真空中で働く真空ロボットは、設計、製造、保守につき特別な配慮が必要である。真空中では摩擦が大きくなるから材質が制限される。また真空中でガスを放出しないものでなければならない。さらに大気中で操作するから導入機構のシ−ルにも十分の注意を払わなければならない。また真空ロボットが故障するとその修理は難しい。これらは大気ロボットとは違う特別な条件である。本考案は真空ロボットのストロ−クを短くし真空ロボットの力学的な負担を軽くしている。このために真空ロボットをより安価に製造できるし故障の確率も少ないので保守も簡単である。

【０００９】もう一つの利点がある。基板は長方形であり異方性があるが、これの短辺の方向に搬送するようにして真空中での搬送距離を短くするのが良いが、そうすると隣接する真空室間で、基板の長辺に該当する辺が相合することになる。すると真空室の全体としての体積を少なくすることができる。基板の処理装置がより小さくなるという長所がある。

【００１０】

【実施例】

図３は基板処理装置の真空室の全体平面図である。真空室は、ロ−ド側の予備室１、フォ−ク室２、処理室３、アンロ−ド側の予備室４、イオン源５よりなる。予備室１は基板を大気中から真空中へ導入するための空間である。フォ−ク室２は真空中に導入された基板を搬送するための中枢的な空間である。処理室３は基板になんらかの処理をする空間である。ここではイオン源５が処理室３の前方にあり基板にイオン注入するようになっている。本考案に於いて処理の内容は任意であり、スパッタや蒸着あるいはイオンエッチングなどでも差し支えない。予備室４は、処理の終わった基板を大気中へ搬出するための空間である。

【００１１】各真空室の間と、大気と真空の境界にはゲ−トバルブが設けられる。大気中と予備室１の間にはゲ−トバルブ７、予備室１とフォ−ク室２の間にはゲ−トバルブ８がある。フォ−ク室２と処理室３の間にはゲ−トバルブ９、フォ−ク室２とアン予備室４の間にはゲ−トバルブ１０が設けられる。さらに予備室４と大気中の間にはゲ−トバルブ１１がある。これらのバルブを閉じるとそれぞれの真空室は独立の真空となる。バルブを開けば相互に基板を搬送できるようになる。

【００１２】搬送の経路の一例を予備室１をロ−ド側に、予備室４をアンロ−ド側とした場合について、図にＡ〜Ｆで示した。Ａは大気中からロ−ド側の予備室１へ搬送する経路、Ｂはロ−ド側の予備室１からフォ−ク室２へ搬送する経路、Ｃはフォ− ク室２から処理室３へ搬送する経路、Ｄは処理室３からフォ−ク室２へ戻す経路、Ｅはフォ−ク室２からアンロ−ド側の予備室４へ搬送する経路、Ｆはアンロ− ド側の予備室４から大気中へ搬出する経路を示している。これら全ての搬送が大気ロボット、真空ロボットによって自動的連続的に行われる。それぞれの真空室は独立の真空排気装置を備え真空計を持っている。真空排気装置は例えばロ−タリポンプとタ−ボ分子ポンプを組み合わせたものである。真空計は例えば、電離真空計とサ−モカップル真空計とを併用する。予備室１の配管１２、フォ−ク室２の配管１３、処理室３の配管１４、予備室４の配管１５が真空排気装置につながれ真空に引けるようになっている。それぞれの真空室には、真空計２０、２１、２２、２３が設けられる。また処理が終了した時に大気圧を導入するための窒素の導入用の配管１６、１７、１８、１９がそれぞれの真空室に設けられる。イオン源５にはイオンに励起すべき原料ガスを導入するための配管２４が設けられる。

【００１３】図１はこれらの真空室間で基板Ｗを搬送するためのロボットの配置を示す平面図である。図２は正面図である。キャリヤエレベ−タ３０に支持されたロ−ド側のカセット３１には多数枚の基板Ｗが上下方向に収納されている。キャリヤエレベ−タ３０はこれを上下に動かすことができる。ロ−ド側のカセット３１の長辺の延長上にロ−ド側の予備室１の長辺があるように配置している。この方向に長辺が平行になるように基板Ｗがロ−ド側のカセット３１に積み上げられている。予備室１でもその長辺に基板Ｗの長辺が平行になるようになっている。カセット３１と予備室１の中間にロ−ド用の大気ロボット３２が設置される。これはカセット３１から、予備室１へ、基板Ｗをその長辺に平行な経路Ａに沿って搬送するものである。

【００１４】予備室１内部にはセット台３３がある。これは基板Ｗを水平に保持し上下に変位させることができる。フォ−ク室２には真空ロボット３４が設けられる。予備室１とフォ−ク室２の間では基板が短辺に平行な経路Ｂに沿って搬送される。基板はフォ−ク室２から処理室３へも搬送されるがこの際も短辺に平行な経路Ｃに沿って搬送される。処理室３ではタ−ゲット３５に固定される。これはタ−ゲット機構部３６によって支持される。これが９０度回転してイオン源の方に基板Ｗが向くようになっている。この状態でイオン源５からのイオンの照射処理を受ける。

【００１５】処理を終わると処理室３から逆に搬送されるが、逆の経路Ｄも当然短辺に平行である。フォ−ク室２とアンロ−ド側の予備室４の間でも短辺に平行な経路Ｅに沿っている。アンロ−ド側の予備室４にはセット台３７がある。これも基板Ｗを保持して上下に動くことができる。フォ−ク室２を中心として予備室１と予備室４が反対側にあり、処理室３がこれらに対して直角の方向にある。両予備室１、４、処理室３は基板Ｗの長方形であることを反映して長方形になっているが、フォ−ク室２とはその短辺を介して接している。従ってフォ−ク室の中心から各真空室の反対側の外壁までの距離が短くなり、真空室の全体の体積が少なくて済む。これは真空処理装置の据付面積を節減できるので極めて有利な性質である。予備室４から基板を大気中に取り出すためにアンロ−ド用の大気ロボット３８が設けられる。これは予備室４の長辺に平行な中心線の延長上に設けられる。大気ロボット３８のさらに延長上にはアンロ−ド側のカセット３９がある。これはキャリヤエレベ−タ４０の上に戴置される。アンロ−ド用の大気ロボット３８も基板Ｗを長辺に平行な経路Ｆに沿って搬送するものである。

【００１６】つまり大気ロボット３２、３８は大気中で基板をその長辺に沿う方向に搬送する。搬送距離はより長い。真空ロボット３４は真空中で基板Ｗをその短辺に沿う方向に搬送する。搬送距離はより短い。基板Ｗの長辺と短辺について搬送距離が直接の関係はないように思われるがそうではない。基板Ｗの滞留点の間の距離は当然できるだけ短くなるように設計されるが、長辺に沿う方向はより多くの余裕を取らなければならないし短辺に沿う方向はそうでない。このようなわけで、長辺に沿う方向には長く、短辺に沿う方向には短くなる傾向にある。

【００１７】大気ロボット３２、３８はいずれも１直線上に基板Ｗを搬送することができる。真空ロボット３４も同様である。これらは基台の上に回転できる２本のア−ムを枢結しさらにこの上に戴置台を設けたものである。ロ−ド用の大気ロボット３２は、基台４２の上に下ア−ム４３の一端が枢結される。下ア−ム４３の他端に上ア−ム４４の一端が枢結される。また上ア−ム４４の他端には戴置台４５の一端が枢支される。真空ロボット３４も同様の構造で基台４６、下ア−ム４７、上ア−ム４８、戴置台４９をそれぞれ端点に於いて枢結したものである。アンロ−ド用の大気ロボット３８も基台５１、下ア−ム５２、上ア−ム５３、戴置台５４よりなる。ある条件のもとでア−ムを相互に連携して回転させるから、戴置台を一定方向に保ちながら直線方向にある一定のストロ −ク間で送ることができる。ストロ−クをＱとして中心からの距離Ｒが０≦Ｒ≦ Ｑとなる。

【００１８】このようなリンク式の搬送機構は公知であるが念のため図４によって説明する。原点Ｏが基台の中心である。下ア−ムが線分ＯＭ、上ア−ムが線分ＭＮ、戴置台が直線ＮＰで表されている。ただし点Ｐは戴置台の中心である。上ア−ム、下ア−ムの枢結点間の長さは等しくてＯＭ＝ＭＮ＝ａである。またＮＰ＝ｂである。下ア−ムのＸ軸からの回転角をΘとする。下ア−ムと上ア−ムの枢結点に於ける相対回転角をΨとする。また上ア−ムと戴置台の間の相対回転角をΦとする。これらの回転角は独立に変化するのではなく、２Θ＋Ψ＝１８０° （１） Φ＝Θ＋Ψ （２）という拘束条件を満たすように変化させる。これはタイミングベルトの組合わせによって実現できる。あるいはステップモ−タを駆動源とした独立の駆動機構を枢結点に備えてステップモ−タのパルス数を上記の関係を満足するように制御してもよい。

【００１９】上記の拘束条件が満たされていると、戴置台のＸ軸に関する回転角は、点Ａの回転−Θ、点Ｍの回転（１８０−Ψ）、点Ｎの回転（Φ−１８０）を加えたものになるので、これは丁度０°となる。つまり戴置台はＸ軸に常に平行である。そしてＮ点、Ｐ点は常にＸ軸上を動く。Ｐ点の位置はｘ＝ｂ＋２ａcos Θ （３）となる。Θが最大値Θ₂ をとればｘは最小になる。この時丁度ｘ＝０にしようとすれば、０＝ｂ＋２ａcos Θ₂ （４）である。最大値つまりストロ−クをＱとすると、これはΘが最小Θ₁ の時の値であるが、Ｑ＝ｂ＋２ａcos Θ₁ （５）となる。ロ−ド用、アンロ−ド用大気ロボット３２、３８は中心から互いに反対方向に等距離だけ基板を運ぶので、途中で全体が１８０度回転するようになっている。

【００２０】例えば、大気ロボット３２であれば、まず戴置台をＸ方向に向けてから運動させカセット３１に至りここから基板Ｗを取り出す。この時キャリヤエレベ−タが昇降して基板Ｗをカセット３１の棚から、戴置台の上に載せるようになっている。ア−ムを回転させ戴置台を引き戻し戴置台の中心が基台の中心に重なるようにする。この状態で基台の上の部分を半回転させる。戴置台が−Ｘ方向を向く。この位置でア−ムを延ばしてゆく。そしてゲ−トバルブの開いている予備室１の内部へ戴置台が入り、基板Ｗをセット台の上に載せる。途中に於ける半回転によって基板Ｗの方向が逆転するがこれは差し支えないことである。一方向への運動のストロ−クをＬ（Ｑ＝Ｌ）とすると、途中で半回転するので、−Ｌ≦Ｘ≦Ｌの領域で戴置台が運動する。真空中の真空ロボット３４は少し事情が異なる。これはフォ−ク室２の中心にある。予備室１からフォ−ク室２へ経路Ｂに沿って基板Ｗを搬送する事もある。またフォ−ク室２から予備室４へ基板Ｗを搬送することもある。これらは図１に想定したＸＹ座標系でＹ方向への搬送である。さらにこの他にフォ−ク室２から処理室３へ向けて経路Ｃに沿う−Ｘ方向の搬送もある。逆に処理室３からフォ− ク室２へ戻す＋Ｘ方向の搬送もある。

【００２１】まず真空ロボットのア−ムを回転させ経路Ｂに沿う搬送を行う。これにより基板Ｗがフォ−ク室２に入る。この時短辺に沿う方向に搬送しているので長辺がＸ軸に平行である。これを４５度回転させると、図１に二点鎖線で示すようにフォ −ク室２内で、長辺がＹ軸に平行な配置になる。これをア−ムを延ばすことにより処理室３へ送り、タ−ゲット３５の上に戴置する。タ−ゲット３５はこれを真空チャックなどの手段で固定する。このときは図２に実線でしめす搬送位置にあり基板Ｗは水平である。真空ロボット３４はフォ−ク室２に後退させゲ−トバルブ９を閉じる。タ−ゲット３５はタ−ゲット機構部３６の作用によって、Ｙ軸方向を向いた主軸の廻りに９０°回転できるようになっている。これは鎖線で示す注入位置である。イオン源からのイオンビ−ムは水平に進行しているので基板Ｗに直角に当たる。基板Ｗを鉛直方向にしてイオン注入するのはごみなどが付着するのを防ぐためである。

【００２２】イオン注入が終了すると、タ−ゲット機構部３６を駆動して基板Ｗを４５°回転し水平の搬送位置に戻す。ゲ−トバルブを開き、真空ロボット３４のア−ムを延ばして基板Ｗを掬い、戴置台４９の上に再び保持する。ア−ムを縮退させてフォ−ク室２へ処理済みの基板Ｗを戻す。これは短辺に平行な運動であるから経路Ｄは短い。真空ロボット３４の基台より上の部分を４５°回転させる。そして今度はアンロ−ド側の予備室４の方へＸ方向にア−ムを延ばしてゆく。これも短辺に沿う移動である。予備室４のセット台３７の上に基板Ｗを載せる。真空ロボット３４のア−ムを縮退させる。ゲ−トバルブ１０を閉じる。フォ−ク室２に於いて真空ロボット３４を１８０°回転させて予備室１に向けておく。予備室４のゲ−トバルブ１１を開き、アンロ−ド用の大気ロボット３８のア−ムを−Ｘ方向に延ばしてセット台３７にあった基板Ｗを戴置台の上に載せる。ア−ム５２，５３を縮退させる。戴置台の中心が基台の中心に一致する位置まで引き戻す。ここで大気ロボット３８を１８０°回転させる。戴置台がアンロ−ド側のカセット３９の方を向く。ア−ムを延ばして基板Ｗをアンロ−ド側のカセット３９の中に差し入れる。キャリヤエレベ−タ４０を少し上げることによって基板Ｗをカセットの棚に置くことができる。

【００２３】注意すべきことは、真空ロボットが搬送しているのは短辺に平行な方向でストロ−クが短いということである。真空ロボットの各部分に掛かる負担が軽く搬送の距離も短いので故障が少ない。この例では大気中では長辺の方向に搬送している。短辺の方向に搬送するようにできるが、そうすると、カセット３１、３９、予備室１、４がＹ軸方向に１直線にならぶことになる。すると全体の体積が増えてしまって好ましくない。なお、上述の実施例では、予備室１をロ−ド側に、予備室４をアンロ−ド側としたが、それぞれの予備室１、４のそれぞれをロ−ド及びアンロ−ドとし、基板をロ−ドした同一の予備室から当該基板をアンロ−ドするようにしてもよいのは勿論である。

【００２４】

【考案の効果】

真空中では長方形の基板Ｗの短辺に沿う方向に移動させることにより真空ロボットによる搬送の距離を短くしている。真空ロボットのア−ムを短くできるしストロ−クも短縮できる。移動距離が短いからこの間での故障の確率は低い。また伸び切ったときのモ−メントも小さいから過大な力が各部位にかからない。強度的にも余裕がでる。真空ロボットに対して無理をさせない構造となっているから故障の惧れが少なく保守点検が容易である。また真空室も４つあり中央のフォ−ク室に対して２つの予備室と処理室がその長辺において接しているから、短辺を介して接する場合に比較して、全体の体積をより小さくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例に係る基板処理装置の搬送機構
を中心として描いた全体平面図

【図２】同じものの正面図。

【図３】基板処理装置の真空室の配置を示す平面図。

【図４】搬送機構の搬送の原理を示すための線図。

【符号の説明】

１予備室２フォ−ク室３処理室４予備室５イオン源７〜１１ゲ−トバルブ３０キャリヤエレベ−タ３１カセット３２大気ロボット３３セット台３４真空ロボット３５タ−ゲット３７セット台３８大気ロボット３９カセット４０キャリヤエレベ−タ

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】長方形の基板を真空中で処理するための
装置であって、真空に引くことができ適当な処理を基板
に施すための処理室と、真空に引くことができ基板を導
入するための予備室と、真空に引くことができ基板を真
空中から取り出すための予備室と、大気中と予備室の間
において基板を搬送するための大気ロボットと、予備室
と処理室の間の真空中において基板を搬送するための真
空ロボットとを含み、真空中では真空ロボットによって
短い距離を搬送するようにし、大気中では長い距離を大
気ロボットによって搬送するようにしたことを特徴とす
る基板処理装置。
【請求項２】長方形の基板を真空中で処理するための
装置であって、真空に引くことができ適当な処理を基板
に施すための処理室と、真空に引くことができ基板を導
入するための予備室と、真空に引くことができ基板を真
空中から取り出すための予備室と、処理室、予備室に隣
接し真空に引くことのできるフォ−ク室と、大気中と予
備室の間において基板を搬送するための大気ロボット
と、フォ−ク室に設置され予備室と処理室の間の真空中
において基板を搬送するための真空ロボットとを含み、
予備室、処理室は基板Ｗの短辺長辺の形状にしたがって
長方形状であり、フォ−ク室と、予備室及び処理室はそ
の長辺を介して隣接した構造となっており、真空中では
真空ロボットによって短い距離を搬送するようにし、大
気中では長い距離を大気ロボットによって搬送するよう
にしたことを特徴とする基板処理装置。