JPH11168129A

JPH11168129A - 基板搬送装置およびプラズマ処理装置

Info

Publication number: JPH11168129A
Application number: JP33415397A
Authority: JP
Inventors: Kunihiko Watanabe; 邦彦渡辺; Masahiro Tanaka; 政博田中; Takemi Toritsuka; 武美鳥塚
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-12-04
Filing date: 1997-12-04
Publication date: 1999-06-22

Abstract

(57)【要約】【課題】基板の位置ずれ、落下、クラック等の破損を有
効に防止できる基板搬送装置およびプラズマ処理装置を
提供する。【解決手段】減圧下で基板１を搬送する基板搬送装置に
おいて、搬送する基板１の内側に、基板１の下面と接触
する複数個の基板受け３ａを設け、基板１の外周部と接
触する複数個の基板受け３ｂを設け、さらに基板１の外
側に複数個の基板受け３ｃを設け、基板受け３ｂ、３ｃ
を基板受け３ａより高い位置に、かつ基板１から遠ざか
るにしたがって徐々に高い位置に設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示パネル
や、半導体装置等の製造プロセスにおいて、ガラス基板
や半導体ウェハ等の各種基板を減圧下で搬送する基板搬
送装置、および該基板搬送装置を具備するプラズマ処理
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示パネル製造用のガラス基板や半
導体装置製造用の半導体ウェハ上に、各種の薄膜を成膜
したり、成膜した薄膜に所要のパターニングを施すため
の装置としてプラズマ処理装置が知られている。

【０００３】この種のプラズマ処理装置として代表的な
ものに、スパッタリング装置、プラズマＣＶＤ装置、ド
ライエッチング装置がある。

【０００４】これらのプラズマ処理装置では、基板仕込
室にガラス基板または半導体ウェハ等の基板を搬入した
後、当該基板仕込室を真空に減圧し、真空搬送ロボット
により基板を順次加熱室またはプラズマ処理室に搬送
し、所定の処理を施した後、基板取出室に搬送し、当該
基板取出室を大気圧まで戻して基板を搬出する（後で図
５、図６を用いて詳述）。

【０００５】しかし、当該プラズマ処理装置内における
基板搬送は、真空減圧下で行われるため、大気中におけ
る真空吸着による基板固定が不可能であり、また、絶縁
物であるガラス基板の場合は静電吸着による基板固定が
困難であり、基板の位置ずれが起こりやすく、最悪の場
合は基板が破損したりする（基板にクラックや欠けが発
生）。

【０００６】図７（ａ）は従来の基板搬送装置の基板保
持部の概略上面図、（ｂ）はその側面図である。

【０００７】１は搬送する基板、２は真空搬送ロボット
ハンド、４はロボットハンド２の基板受けホルダ、３は
基板受けホルダ４上に設けられ、基板１の下面と接触し
該基板１を保持する６個の基板受け（パッド）、５は基
板ストッパである。

【０００８】基板１を合成樹脂等からなる基板受け３と
の摩擦により保持し、また、基板１の位置ずれを最小限
に抑えるため、図７に示すような基板ストッパ５を基板
受けホルダ４に設けている。すなわち、ロボットハンド
２の６個の基板受け３上に保持した基板１の位置ずれが
起きないように、該基板１の対向する２辺の近傍に、４
個の角柱状の基板ストッパ５が設けてあり、基板１の搬
送中に、該基板１が動いたとしても、この基板ストッパ
５に基板１の辺が接触することで大きな位置ずれを防止
している。

【０００９】なお、従来の基板搬送装置の構成を開示し
たものとしては、例えば、プレスジャーナル社発行の
「月刊エルシーディインテリジェンス（ＬＣＤ Intell
igence）」１９９７年５月号、第１００〜１０９頁があ
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】図７の従来の基板搬送
装置では、基板ストッパ５が基板１の辺に対して直立し
て設けてあり、基板１の位置ずれがある範囲を超える
と、基板１の端面（側面）が基板ストッパ５と接触し、
基板１にクラックや欠けが発生することがある。すなわ
ち、基板の位置ずれを防止するために設けた基板ストッ
パ５が、かえって基板の破損の原因となるという問題が
あった。

【００１１】また、基板の位置ずれの範囲がさらに大き
くなると、基板１が基板ストッパ５の上に乗り上げてし
まうことが起きる（図４（ｂ）参照）。この場合、基板
１を支える基板受け３の一部が該基板１の下面に接触で
きず、乗り上げた基板１は基板ストッパ５の上を滑りや
すくなるので、さらに基板の位置ずれがひどくなり、基
板が落下することもある。

【００１２】基板１の基板ストッパ５への乗り上げを防
止するために、基板１と基板ストッパ５との間隙を大き
くすると、基板ストッパ５の本来の目的である基板位置
ずれ防止機能が充分に発揮できなくなってしまう。

【００１３】本発明の目的は、上記従来技術の問題を解
消し、基板の位置ずれ、落下、クラック等の破損を有効
に防止することができる基板搬送装置およびプラズマ処
理装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、基板保持機能と基板ストッパ機能を併せ持った基板
受け構造を採用した。

【００１５】すなわち、本発明の基板搬送装置は、減圧
下で基板を搬送する基板搬送装置において、搬送する基
板の内側に、該基板の下面と接触する複数個の第１の基
板受けを設け、基板の外周部、基板の外側の少なくとも
一方に、複数個の第２の基板受けを設けたことを特徴と
する。

【００１６】また、上記第２の基板受けを、上記第１の
基板受けより高い位置に設けたことを特徴とする。

【００１７】また、上記第２の基板受けを、基板から遠
ざかるにしたがって徐々に高い位置に設けたことを特徴
とする。

【００１８】また、上記基板受けの形状が、球の一部で
あることを特徴とする。

【００１９】また、上記基板受けが合成樹脂または石英
からなることを特徴とする。

【００２０】さらに、本発明のプラズマ処理装置は、減
圧下で基板を搬送する基板搬送装置を具備するプラズマ
処理装置において、搬送する基板の内側に、該基板の下
面と接触する複数個の第１の基板受けを設け、基板の外
周部直下、基板の外側の少なくとも一方の、上記第１の
基板受けより高い位置に、複数個の第２の基板受けを設
けたことを特徴とする。

【００２１】本発明は、基板受けを利用して基板ストッ
パ機能を持たせたことが特徴である。これにより、基板
がストッパ機能を有する基板受けに接触してもダメージ
が少なく、また、基板が基板受けに乗り上げても、従来
の基板受けと同じ機能を果たし、また、基板受けを基板
から遠ざかるにつれて徐々に高くすることにより、基板
中央部の重心が基板外周部より下がることにより位置ず
れが防止される。このように本発明では、上記の構成に
より、搬送する基板の位置ずれが抑制され、安定な搬送
が可能となり、落下、クラックや欠け等の破損を有効に
防止できる。なお、基板内側の第１の基板受けに追加し
て設ける第２の基板受けは、基板外周部、基板外側のい
ずれか一方に設けることにより本発明の効果は得られ
る。また、第２の基板受けを第１の基板受けより高い位
置に設け、複数個の第２の基板受けを、基板から遠ざか
るにつれて徐々に高く設けるのが望ましいが、第１の基
板受けと第２の基板受け、複数個の第２の基板受けは同
じ高さに設けても本発明の効果は得られる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する
図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その
繰り返しの説明は省略する。

【００２３】図５は本発明の一実施の形態のクラスタ型
プラズマ処理装置の概略上面図である。

【００２４】１１は基板仕込室、１２は基板取出室、１
３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは加熱室またはプラズマ
処理室、１４は基板搬送室、１０は真空搬送室１４内に
備えられた真空搬送ロボット、２はロボットハンド、７
はロボットアーム、１は基板である。

【００２５】図６は本発明の一実施の形態のインライン
型プラズマ処理装置の概略上面図である。

【００２６】１１は基板仕込室、１２は基板取出室、１
３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは加熱室またはプラズマ
処理室、１４ａ、１４ｂは基板搬送室、１５は基板移載
室、１０ａ、１０ｂは真空搬送ロボット、２はロボット
ハンド、７はロボットアーム、１は基板である。

【００２７】図５、図６に示すプラズマ処理装置では、
基板仕込室１１にガラス基板または半導体ウェハ等の基
板１を搬入した後、当該基板仕込室１１を真空に減圧
し、真空搬送ロボット１０（１０ａ、１０ｂ）により基
板１を順次加熱室またはプラズマ処理室１３ａ〜１３ｄ
に搬送し、加熱、スパッタリング、プラズマＣＶＤ、ド
ライエッチング等の所定の処理を施した後、基板取出室
１２に搬送し、当該基板取出室１２内を大気圧まで戻し
て基板を搬出する。

【００２８】真空搬送ロボット１０（１０ａ、１０ｂ）
は、基板搬送室１４（１４ａ、１４ｂ）内に設置され、
図示は省略するが、荒引きポンプ、ターボ分子ポンプ、
メカニカルブースタポンプ等により、所要の真空度に排
気された後、駆動される。

【００２９】次に、真空搬送ロボット１０（１０ａ、１
０ｂ）のロボットハンド２、すなわち、基板保持機構に
ついて以下詳述する。

【００３０】図１（ａ）は本発明の一実施の形態の基板
搬送装置の基板保持部の概略上面図、（ｂ）はその側面
図である。

【００３１】１は搬送する基板、２は真空搬送ロボット
ハンド、４ａ、４ｂはロボットハンド２の基板受けホル
ダ、３ａ、３ｂ、３ｃは合計１４個の基板受け（パッ
ド）で、３ａは基板１の内側の基板受けホルダ４ａ上に
配置され、該基板１の下面と接触し該基板１を摩擦によ
り保持する６個の基板受け（第１の基板受け）、３ｂは
基板１の外周部直下の基板受けホルダ４ｂ上に配置さ
れ、該基板１の外周部の下面と接触し該基板１を摩擦に
より保持する４個の基板受け、３ｃは基板１の外側の基
板受けホルダ４ｂ上に配置された４個の基板受けである
（３ｂ、３ｃが第２の基板受け）。

【００３２】基板受け３ａ、３ｂ、３ｃの形状は半球状
（断面形状が半円）で、その形成材料は耐熱性のフッ素
樹脂等の合成樹脂や石英（ガラスを含む）等からなる。

【００３３】図１（ａ）に示すように、基板１の外周部
に基板受け３ｂが設置され、基板１の外側に基板受け３
ｃが設置されており、各基板受けホルダ４ｂには、基板
受け３ｂ、３ｃが合計２個設置されている。

【００３４】また、図１（ｂ）に示すように、基板受け
３ａはすべて同じ高さに設けられ、基板受け３ｂ、３ｃ
は、基板受け３ａより高い位置に設けられている。ま
た、基板受け３ｂ、３ｃは、基板１から遠ざかるにした
がって徐々に高い位置になるように設けられている。す
なわち、端部の基板受け３ａ、３ｂ、３ｃの最上部に接
する面が斜平面となるように設けられる。このため、基
板受けホルダ４ｂの上面が斜平面に形成されている。

【００３５】図２（ａ）は基板受けホルダ４ｂ部の拡大
詳細上面図、（ｂ）はその側面図である。

【００３６】図３（ａ）は別の例の基板受けホルダ４ｂ
部の拡大詳細上面図、（ｂ）はその側面図である。図２
と図３とは、基板受けホルダ４上の基板受け３ｂ、３ｃ
の配置のみ異なる。

【００３７】以下、図１を用いて、本発明により基板位
置ずれを防止する作用（機能）について説明する。

【００３８】ロボットハンド２により基板１を保持した
とき、基板１の内側の６個の基板受け３ａ、および基板
１の外周部の４個の基板受け３ｂは、基板１に接触し、
基板１を摩擦により保持する機能を果たしている。４個
の基板受け３ｂは、ここでは、その最上部よりやや内側
で基板１を保持している。４個の基板受け３ｂは、この
基板保持機能の他に、基板１の位置ずれに対してストッ
パの機能を果たしている。すなわち、基板１がずれるた
めには、基板受け３ｂの最上部を乗り越えて移動する必
要があるため、該基板受け３ｂが位置ずれの障壁となっ
ている。

【００３９】また、基板受け３ｂの最上部が、基板受け
３ａの最上部より高い（例えば０．５ｍｍ）位置にある
ので、図１（ｂ）に示すごとく、基板１が下に向かって
凸形に変形し、基板外周部の高さより基板中央部の重心
が低くなるため、これによっても基板の位置ずれが防止
できる。

【００４０】なお、基板１の外側の４個の基板受け３ｃ
は、基板１と全く接触していない。また、基板受け３ｃ
は、基板１の端面より外側で、基板１下面より上側とな
っているので、万が一、基板搬送中に、基板１の位置が
大きくずれた場合も、基板受け３ｂのさらに外側の基板
受け３ｃに基板１の端部が当ることにより、位置ずれの
進行が防止できる。すなわち、基板ストッパの機能を果
たしている基板受け３ｂを乗り越えた場合でも、その外
側の基板受け３ｃが順次ストッパの役割を果たすように
なっている。

【００４１】また、従来の基板ストッパ（図７の符号
５）がなく、基板１の端面に接触するものがないので、
位置ずれが万が一生じても、基板にクラックや欠け等の
破損が起きない。

【００４２】このように、回転モーメントがかかりやす
い基板外周部および外側に基板受け３ｂ、３ｃを設けた
ので、基板１の位置ずれが起こりにくく、搬送中の位置
ずれに対しても、基板１の支持位置が基板受け３ｂ、３
ｃと順々に変化し、基板１にクラック等の破損が発生し
にくくなっている。さらに、従来のロボットを少し改良
するだけで本発明を容易に実施することができる。

【００４３】基板１が正規の位置に比較的近く保持され
た場合は、図７に示した従来の装置でも、基板受け３に
より基板位置ずれ防止効果が得られる。ただし、搬送中
に基板１がずれた場合は、前述のように、基板１の端面
が基板ストッパ５に当り、基板１の端面近傍にクラック
や欠けが発生する原因となる。

【００４４】次に、基板が比較的大きくずれた場合につ
いて、図４を用い、本発明と従来技術とを比較して説明
する。

【００４５】図４は基板が比較的大きく右にずれた場合
の、本発明および従来技術による基板搬送装置での搬送
の様子を示す側面図である。（ａ）が本発明の図１の基
板搬送装置、（ｂ）が従来の図７の基板搬送装置の場合
を示す。

【００４６】（ａ）の本発明の基板搬送装置では、基板
ストッパ機能は、基板１の右側の基板受け３ｃと、基板
１の左側の基板受け３ａが果たしており、図１（ｂ）の
正規の位置の保持状態と原理的に同じ効果を得ることが
できる。

【００４７】ところが、（ｂ）の従来の基板搬送装置の
場合は、基板１が右側の基板ストッパ５の上に乗り上げ
てしまい、基板１の左端以外は基板受け３と接しておら
ず、基板１は基板ストッパ５上を滑べりやすく、非常に
不安定であり、さらなる位置ずれや落下を起こす可能性
が大きい。

【００４８】このような従来技術における問題は、基板
１の端部付近の基板受け３と基板ストッパ５の構成が不
連続、つまり、基板受け３と基板ストッパ５との段差が
大きく、基板ストッパ５が角柱状である構成に起因す
る。

【００４９】基板の基板ストッパ５への乗り上げを防止
するためには、基板１と基板ストッパ５との間隙を大き
くすればよいが、これでは基板位置ずれの許容値を大き
くすることになり、基板ストッパ５の本来の効果が得に
くくなる。

【００５０】本発明の効果を検証するために、図１の基
板搬送装置を具備する図５のクラスタ型プラズマ処理装
置において、基板１として、５５０ｍｍ×６５０ｍｍサ
イズ、厚さ０．７ｍｍのＬＣＤ製造用ガラス基板を１０
０枚搬送した手順について説明する。なお、本テストの
目的は、搬送の安定性の検証であるため、基板１上に成
膜を施さないで行った。

【００５１】まず第１に、基板仕込室１１から１枚目の
基板１を搬入し、真空に減圧した後、真空搬送ロボット
１０を用いて加熱室１３ａに基板１を搬送した。

【００５２】第２に、加熱室１３ａにおいて、基板１を
約３００℃に加熱した。

【００５３】第３に、真空搬送ロボット１０を用いて、
加熱室１３ａからプラズマ処理室１３ｂに基板１を搬送
した。

【００５４】第４に、真空搬送ロボット１０を用いて、
プラズマ処理室１３ｂからプラズマ処理室１３ｄに基板
１を搬送した。

【００５５】第５に、真空搬送ロボット１０を用いて、
プラズマ処理室１３ｄから基板取出室１２に基板１を搬
送した。

【００５６】第６に、基板取出室１２において、基板１
を約１００℃に冷却されるまで保持した。

【００５７】第７に、基板取出室１２内を大気圧に戻し
て、基板１を搬出した。

【００５８】次に、２枚目の基板に関しては、上記手順
第３の搬送先および第４の搬送元をプラズマ処理室１３
ｃとした。また、３枚目以降は、プラズマ処理室１３ｂ
と１３ｃとを交互に搬送することにした。

【００５９】この搬送テストを、基板１の搬入を１２０
秒毎に行い、合計１００枚ほど実施し、基板１の位置ず
れや破損に関して調査した。

【００６０】図１の基板搬送装置を具備した図５のプラ
ズマＣＶＤ装置の場合、１００枚の搬送テストで、基板
破損は発生しなかった。

【００６１】また、大気圧に戻した時点での基板位置の
変動幅は、最大４．５ｍｍ（左右±２．３ｍｍ）であっ
た。この値は、加熱された基板１の熱が真空搬送ロボッ
ト１０に伝わることにより、ロボットアーム７が熱膨張
を起こし、位置ずれが発生することを考慮すると、搬送
の基板保持機能による基板位置ずれはほとんど発生しな
いと考えられる。

【００６２】同様のテストを図７の従来の基板搬送装置
を具備した同様のプラズマＣＶＤ装置において実施した
ところ、７９枚目の基板が２０ｍｍ以上も大きくずれた
ため、搬送テストを中止した。それまでの７８枚の基板
の位置変動幅も、最大１２ｍｍ（左右±６ｍｍ）であっ
た。

【００６３】さらに、図１の基板搬送装置を具備した図
６のインライン型プラズマＣＶＤ装置の場合において
も、上記と同様の効果が確認された。

【００６４】以上本発明を実施の形態に基づいて具体的
に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変
更可能であることは勿論である。例えば、ロボットハン
ド２上の基板受け３ａ、３ｂ、３ｃの配列、数や、真空
搬送ロボット１０自体の構造が異なる場合にも本発明は
有効である。また、図１〜３において基板受け３ｃの外
側にも同様の基板受けを設けてもよい。その場合、その
最上部が基板受け３ｃの最上部よりさらに高くなるよう
に設けるのがよい。また、基板内側の基板受け３ａに追
加して設ける基板受け３ｂ、３ｃは、基板外周部、基板
外側のいずれか一方に設けることにより本発明の効果は
得られる。また、基板受け３ｂ、３ｃを基板受け３ａよ
り高い位置に設け、基板受け３ｂ、３ｃを基板１から遠
ざかるにつれて徐々に高く設けるのが望ましいが、基板
受け３ａと基板受け３ｂ、３ｃ、基板受け３ｂと基板受
け３ｃとは同じ高さに設けても本発明の効果は得られ
る。さらに、本発明は、上記液晶表示パネル製造用のガ
ラス基板の搬送に限るものではなく、半導体ウェハへの
スパッタリング成膜装置、プラズマＣＶＤ装置、あるい
はドライエッチング装置、その他のプラズマ利用装置や
半導体製造装置にも同様に適用して大きな効果が得られ
る。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板位置ずれを防止し、安定した搬送が可能となり、基
板落下や基板破損が低減できる基板搬送装置およびプラ
ズマ処理装置を提供することができる。したがって、製
品歩留りの向上、基板ずれや破損対処のためのロスタイ
ムの低減、装置稼動率の向上を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の基板搬送装置の基板保
持部の概略上面図、（ｂ）はその側面図である。

【図２】（ａ）は基板受けホルダ４ｂ部の拡大詳細上面
図、（ｂ）はその側面図である。

【図３】（ａ）は別の例の基板受けホルダ４ｂ部の拡大
詳細上面図、（ｂ）はその側面図である。

【図４】基板が比較的大きく右に位置ずれを起こした場
合の、（ａ）本発明および（ｂ）従来の基板搬送装置で
の搬送の様子を示す側面図である。

【図５】本発明の一実施の形態のクラスタ型プラズマ処
理装置の概略上面図である。

【図６】本発明の一実施の形態のインライン型プラズマ
処理装置の概略上面図である。

【図７】（ａ）は従来の基板搬送装置の基板保持部の概
略上面図、（ｂ）はその側面図である。

【符号の説明】

１…基板、２…真空搬送ロボットハンド、３ａ、３ｂ、
３ｃ…基板受け、４ａ、４ｂ…基板受けホルダ、７…ロ
ボットアーム、１０、１０ａ、１０ｂ…真空搬送ロボッ
ト、１１…基板仕込室、１２…基板取出室、１３ａ、１
３ｂ、１３ｃ、１３ｄ…加熱室またはプラズマ処理室、
１４、１４ａ、１４ｂ…基板搬送室、１５…基板移載
室。

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【手続補正書】

【提出日】平成９年１２月２５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】減圧下で基板を搬送する基板搬送装置にお
いて、搬送する基板の内側に、該基板の下面と接触する
複数個の第１の基板受けを設け、基板の外周部、基板の
外側の少なくとも一方に、複数個の第２の基板受けを設
けたことを特徴とする基板搬送装置。
【請求項２】上記第２の基板受けを、上記第１の基板受
けより高い位置に設けたことを特徴とする請求項１記載
の基板搬送装置。
【請求項３】上記第２の基板受けを、基板から遠ざかる
にしたがって徐々に高い位置に設けたことを特徴とする
請求項１または２記載の基板搬送装置。
【請求項４】減圧下で基板を搬送する基板搬送装置にお
いて、搬送する基板の内側に、該基板の下面と接触する
複数個の第１の基板受けを設け、基板の外周部直下、基
板の外側の少なくとも一方の、上記第１の基板受けより
高い位置に、複数個の第２の基板受けを設けたことを特
徴とする基板搬送装置。
【請求項５】上記第２の基板受けを、基板から遠ざかる
にしたがって徐々に高い位置に設けたことを特徴とする
請求項４記載の基板搬送装置。
【請求項６】上記基板受けの形状が、球の一部であるこ
とを特徴とする請求項１または４記載の基板搬送装置。
【請求項７】上記基板受けが合成樹脂または石英からな
ることを特徴とする請求項１または４記載の基板搬送装
置。
【請求項８】減圧下で基板を搬送する基板搬送装置を具
備するプラズマ処理装置において、搬送する基板の内側
に、該基板の下面と接触する複数個の第１の基板受けを
設け、基板の外周部直下、基板の外側の少なくとも一方
の、上記第１の基板受けより高い位置に、複数個の第２
の基板受けを設けたことを特徴とするプラズマ処理装
置。
【請求項９】上記第２の基板受けを、基板から遠ざかる
にしたがって徐々に高い位置に設けたことを特徴とする
請求項８記載のプラズマ処理装置。