JP2006005032A

JP2006005032A - 基板ステージ装置

Info

Publication number: JP2006005032A
Application number: JP2004177734A
Authority: JP
Inventors: Heiji Tomotsugi; 平次友次
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2004-06-16
Filing date: 2004-06-16
Publication date: 2006-01-05

Abstract

【課題】Ｘ方向又はＹ方向の移動に際する基板の位置ずれを抑制することができ、かつ小型化を可能とする基板ステージ装置を提供する。
【解決手段】昇降駆動されるプッシャ部材２ａ，２ｂが基板ステージ１２５の少なくとも５箇所に設けられ、基板１２６の四隅部及び中央部を支持してロボットとの間で基板１２６の授受を行う基板ステージ装置において、基板１２６の中央部を支持するプッシャ部材２ｂが、基板１２６を支持するプッシャ部２２と、先端部にプッシャ部２２を有し、可撓性を有して押力及び引力を伝達する伝達具２０と、伝達具２０に押引力を付与する押引力付与装置１７とを有し、プッシャ部２２を、伝達具２０に押力を与えて上昇させ、伝達具２０に引力を与えて下降させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、基板ステージ装置に関するものであり、特に液晶表示装置用等のガラス基板を載置する基板ステージ装置に関するものである。

従来の基板の処理装置として、例えば液晶パネルを製造するためのガラス基板の処理装置が知られている（例えば特許文献１）。この種の基板の処理装置では、図９に示すように、未処理の液晶基板を回転駆動ステージ６５を備えたロードロック室６０に搬入し、回転駆動ステージ６５によつて液晶基板を処理する方向に合わせて回転すると共に、プロセス室６４のプロセス雰囲気に合わせてロードロック室６０内を真空雰囲気等にコントロールした後、雰囲気コントロールされた搬送室６２内に配備された搬送ロボット６３にて液晶基板を真空雰囲気等のプロセス室６４内のプロセスステージ６１に搬入し、レーザ照射部６６からのレーザ光を基板へ照射させてプロセス処理を行う。各室６０，６２，６４の液晶基板の出入口には、基板の搬入搬出時に開くゲート７２，７３，７４が配設されている。

なお、ロードロック室６０の手前には、未処理の基板及び処理済みの基板を収容するカセット６７及び基板搬送ロボット６８を備えるカセットステーション７０が配置されている。カセット６７は、長方形をなす未処理の基板及び処理済みの基板を縦横方向の内のいずれかの方向として収容している。

液晶基板をカセット６７とロードロック室６０との間で搬送する基板搬送ロボット６８及び、液晶基板をロードロック室６０とプロセスステージ６１との間で搬送する搬送ロボット６３は、いずれも２枚の基板を同時に搬送可能な２つのハンドを備える。基板搬送ロボット６８の各ハンドは、カセット６７とロードロック室６０の回転駆動ステージ６５との間で、カセット６７に収容された方向のままで基板の受渡しを行う。真空雰囲気等に配備される搬送ロボット６３の各ハンドは、基板を縦横両方向として載置可能である。

プロセス室６４内のプロセスステージ６１には、長短辺つまり縦横を有して長方形をなす基板を長短両方向に送り可能とするＸ，Ｙ駆動機構及び回動させるθ軸機構が組み込まれている。

しかして、カセット６７の基板を基板搬送ロボット６８によつてロードロック室６０の回転駆動ステージ６５に載置し、基板を縦横のいずれかの方向とした後、搬送ロボット６３によつて受け取り、プロセスステージ６１に載置し、Ｘ，Ｙ駆動機構によつて液晶基板に送りを与えながら、処理を与える。ここで、基板の載置方向ひいては基板に施すプロセス処理の方向をカセット６７内の基板投入方向を基準として９０°異なる方向に変更する必要性は、基板上に形成させる半導体等の薄膜の種類や用途によつて生ずる。

プロセスステージ６１上で処理の終了した基板は、搬送ロボット６３によつて受け取り、回転駆動ステージ６５に載置し、基板を縦横のいずれかの方向とした後、基板搬送ロボット６８によつてカセット６７に戻す。かくして、多数の基板に対する処理が次々に行われる。

このようなプロセスステージ６１（基板ステージ装置）は、Ｘ，Ｙ駆動機構及びθ軸機構が組み込まれ、図６〜図８に示すように基板の処理のために、Ｘ軸ステージ１２０、Ｙ軸ステージ１２１、θ軸機構１２２及びθ軸ステージ１２３を備えると共に、基板を昇降させるために、例えば第１のプッシャピン昇降駆動機構１２４又は第２のプッシャピン昇降駆動機構１４０のいずれかを備えている。Ｘ軸ステージ１２０及びＹ軸ステージ１２１は、基板１２６を載せた基板ステージ１２５をθ軸ステージ１２３を介して、図６に示すように基板１２６を半導体面上で直交する方向に移動させる機能を有し、また、θ軸機構１２２は、θ軸ステージ１２３及び基板ステージ１２５を中心軸線回りに回動させ、ひいては基板ステージ１２５に載せた基板１２６を回動させる機能を有する。

図６に示す第１のプッシャピン昇降駆動機構１２４（リンク方式）は、昇降装置１２８により、基板ステージ１２５に対して基板１２６を昇降させ、搬送ロボット６３にて基板１２６を授受させる機能を有する。この昇降装置１２８は、θ軸ステージ１２３上に水平配置したモータ１３０によつて正逆に駆動されるボールスクリュ機構１３１により、リンク部材１３２の下端を図上で左右に移動させ、リンク部材１３２の上端により、θ軸ステージ１２３に固設した案内部材１３３に沿つてアーム部材１３４を昇降させる。アーム部材１３４には、複数のプッシャピン１３５が基板ステージ１２５を挿通可能に設けられているため、アーム部材１３４の上昇によつて一組をなすプッシャピン１３５が基板ステージ１２５上面から突出し、基板１２６を仮想線にて示すように上昇させ、また、下降させて基板１２６を基板ステージ１２５上に載置させることができる。基板１２６を上昇させた状態で、基板ステージ１２５の上方の隙間に搬送ロボット６３のアームを挿入し、基板１２６の授受がなされる。プッシャピン１３５は、図７に示すように四隅のプッシャピン１３５と中央部の１本のプッシャピン１３５とを備えて５本（又はそれ以上）が設けられている。

また、図８に示す第２のプッシャピン駆動機構１４０（直動方式）は、昇降装置１４１により、基板ステージ１２５に対して基板１２６を昇降させ、搬送ロボット６３にて基板１２６を授受させる機能を有する。この昇降装置１４１は、θ軸ステージ１２３上に垂直配置したモータ１４２により、ボールスクリュ機構１４３を介してアーム部材１４４を直接的に昇降させる。アーム部材１４４には、複数（５本以上）のプッシャピン１３５が基板ステージ１２５を挿通可能に設けられているため、アーム部材１４４の上昇によつてプッシャピン１３５が基板ステージ１２５上面から突出し、基板１２６を仮想線にて示すように上昇させ、また、下降させて基板１２６を基板ステージ１２５上に載置させることができる。基板１２６を上昇させた状態で、基板ステージ１２５の上方の隙間に搬送ロボット６３のアームを挿入し、基板１２６の授受がなされる。
特開２００２−１６４４０７公報

しかしながら、第１，第２のプッシャピン昇降駆動機構１２４，１４０（リンク方式、直動方式）にあつては、プッシャピン昇降駆動機構１２４，１４０をθ軸ステージ１２３と基板ステージ１２５との間に装備し、中央部のプッシャピン１３５を含めてアーム部材１３４，１４４を介して昇降駆動している。このため、基板ステージ１２５が高位置となり、基板ステージ装置の収容スペースが大きくなるのみならず、Ｘ軸ステージ１２０又はＹ軸ステージ１２１のＸ，Ｙ方向作動に伴い基板ステージ１２５が前後左右に振られ、基板１２６に変位を生じやすい。基板１２６の変位に起因して、基板１２６への精緻な処理が困難になるという技術的課題が存在していた。

本発明は、このような従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、その構成は、次の通りである。
請求項１の発明は、昇降駆動されるプッシャ部材２ａ，２ｂが基板ステージ１２５の少なくとも５箇所に設けられ、基板１２６の四隅部及び中央部をプッシャ部材２ａ，２ｂによつて支持してロボットとの間で基板１２６の授受を行う基板ステージ装置において、
前記基板１２６の中央部を支持する少なくとも１つのプッシャ部材２ｂが、基板１２６を支持するプッシャ部２２，４０と、先端部にプッシャ部２２，４０を有し、可撓性を有して押力及び引力を伝達する伝達具と、伝達具に押引力を付与する押引力付与装置１７とを有し、
押引力付与装置１７によつて伝達具に押力を与えてプッシャ部２２，４０を上昇させ、押引力付与装置１７によつて伝達具に引力を与えてプッシャ部２２，４０を下降させることを特徴とする基板ステージ装置である。
請求項２の発明は、前記伝達具が、先端部にプッシャ部２２を有するばね鋼製の帯状部材２０からなり、該帯状部材２０が基板ステージ１２５側に設ける案内装置２５，２６によつて案内されることを特徴とする請求項１の基板ステージ装置である。
請求項３の発明は、前記伝達具が、プッシャ部４０を弾性的に上昇付勢する弾性体４１と、先端部にプッシャ部４０を有する索状部材４２とを有し、索状部材４２が基板ステージ１２５側に設ける案内装置２５Ａ，２６Ａによつて案内されることを特徴とする請求項１の基板ステージ装置である。

請求項１に係る発明によれば、基板の中央部を支持する少なくとも１つのプッシャ部材が、押引力付与装置によつて伝達具に押引力を付与することによつて昇降するプッシャ部を備えるため、押引力付与装置によつてプッシャ部を遠隔操作することになる。これにより、基板ステージの下方に配置する昇降駆動機構の部材を削減して基板ステージの高さを低くすることが可能になる。その結果、基板ステージ装置を小形化することが可能になると共に、基板ステージ装置のＸ方向又はＹ方向の移動に際する基板の位置ずれを抑制することができ、基板に対する高精度の処理を与えることが可能になる。

本発明の第１実施の形態に係る基板ステージ装置について、図１〜図４を参照し、従来例と同一機能部分には同一符号を付して説明する。基板ステージ装置５１は、図１，図２に示すように基板１２６の処理のために、Ｘ軸ステージ１２０、Ｙ軸ステージ１２１、θ軸機構１２２及びθ軸ステージ１２３を備えると共に、基板１２６を昇降させるために、プッシャ部材２の昇降駆動機構１を備えている。Ｘ軸ステージ１２０及びＹ軸ステージ１２１は、基板１２６を載せた基板ステージ１２５をθ軸ステージ１２３を介して、図９に示すように基板１２６を半導体が形成されている基板面上で直交する方向Ｘ，Ｙに移動させる機能を有し、また、θ軸機構１２２は、θ軸ステージ１２３を中心軸線回りに回動させ、ひいては基板１２６を載せた基板ステージ１２５を回動させる機能を有する。プッシャ部材２は、図３に示すように四隅のプッシャ部材２ａと中央部の１本のプッシャ部材２ｂとを備える。

プッシャ部材の昇降駆動機構１は、四隅のプッシャ部材２ａを昇降させる機構と、中央部のプッシャ部材２ｂを昇降させる機構とを併有する。

四隅のプッシャ部材２ａを昇降させる機構は、図１，図２に示すように基板ステージ１２５の周縁部下面に固設する回転駆動源であるモータ１０と、モータ１０によつて回転駆動されるボールねじ機構１１と、ボールねじ機構１１によつて図１上で左右に駆動されるラック部材１２と、ラック部材１２の一端部上面に形成するラックに噛合するピニオン１４と、ラック部材１２の他端部下面に形成するラックに噛合するピニオン１５とを備える。

一方のピニオン１５は、図２に示すように基板ステージ１２５の他端部両側のブラケット１５０に軸受を介して回転自在に支持される回転軸１６の一端部に設けられ、回転軸１６の中間部に設けた昇降機構を介して、四隅の内の２本のプッシャ部材２ａ，２ａが昇降される。昇降機構は、２本のプッシャ部材２ａ，２ａを取り付けたＬ字状をなす取付部材１７と、取付部材１７に設けた２つのラック１８とを有し、各ラック１８が回転軸１６の中間部に設けたピニオン１９とそれぞれ噛合している。

このモータ１０、ボールねじ機構１１、ラック部材１２及びピニオン１４，１５は、θ軸機構１２２及びθ軸ステージ１２３の側方に配置し、ラック部材１２の移動方向（Ｙ方向）と直交する回転軸１６も、θ軸機構１２２及びθ軸ステージ１２３の側方に配置してある。従つて、取付部材１７の水平配置される一部を除く昇降駆動機構１は、平面視でθ軸機構１２２及びθ軸ステージ１２３の外側に配置されている。また、取付部材１７は、基板ステージ１２５及びθ軸ステージ１２３に昇降自在に支持されている。他方のピニオン１４は、一方のピニオン１５と同様の構造によつて四隅の内の残りの２本のプッシャ部材２ａ，２ａに連結され、プッシャ部材２ａ，２ａを昇降させる。

中央部のプッシャ部材２ｂは、図４に示すように基板１２６を当接支持するプッシャ部２２と、プッシャ部２２に先端部が結合され、可撓性を有して押力及び引力を伝達する伝達具であるばね鋼製の帯状部材２０と、帯状部材２０に押引力を付与する押引力付与装置とを有し、押引力付与装置によつて帯状部材２０に押力を与えてプッシャ部２２を上昇させ、押引力付与装置によつて帯状部材２０に引力を与えてプッシャ部２２を下降させる。プッシャ部２２は、基板１２６を損傷しない軟質材（例えばナイロン）によつて形成されている。

具体的には、図４に示すように先端部に１つのプッシャ部２２を取り付けた一対の帯状部材２０を基板ステージ１２５側に昇降案内されるように設け、各帯状部材２０の正面視で左右に位置する基端部を押引力付与装置を構成する取付部材１７にそれぞれ固着させてある。この取付部材１７は、前述したようにモータ１０駆動によつて四隅のプッシャ部材２ａを昇降させる機能を有し、図１に示す正面視で左右両側に位置している。各帯状部材２０は、基板ステージ１２５側に設けられ、方向を変える案内装置であるローラ２５，２６によつてＺ字状に変位させ、更にプッシャ部２２付近の重ね合わせた先端部を一対のガイドロール２７によつて案内している。一方のローラ２５及びガイドロール２７は、一対の帯状部材２０の先端部を基板ステージ１２５に形成した通孔１２５ａ内に垂直に導くように設けられ、帯状部材２０の上端部のプッシャ部２２は、通孔１２５ａの中心に位置している。

しかして、一対の取付部材１７が同期して昇降駆動されることにより、各帯状部材２０の基端部に押力又は引力が作用するので、左右対称に配置したローラ２５，２６及びガイドロール２７によつて案内される各帯状部材２０の先端部及びプッシャ部２２が昇降する。プッシャ部２２は、上昇して基板ステージ１２５の上面から突出し、下降して基板ステージ１２５の上面から没入する。

次に作用について説明する。
いま、全てのプッシャ部材２ａ，２ｂが下降し、図９に示す搬送ロボット６３によつて未処理の基板１２６が図１，図２に仮想線にて示す位置に搬送されているものとする。この状態から、１つのモータ１０によつてボールねじ機構１１を回転駆動させ、ラック部材１２を図１上で右方に移動させれば、ラック部材１２と噛合するピニオン１４，１５、一対の回転軸１６、ピニオン１９を介してラック１８が上昇するので、ラック１８と一体の一対の取付部材１７が上昇する。

一対の取付部材１７の上昇により、取付部材１７と一体の四隅のプッシャ部材２ａが上昇すると共に、各取付部材１７に基端部を固着する各帯状部材２０の垂直部に押力が作用する。押力が作用した各帯状部材２０は、一対のローラ２５，２６によつて方向が変えられ、垂直をなす先端部が一対のガイドロール２７によつて案内されながら上昇し、プッシャ部２２が上昇する。全てのプッシャ部材２ａ及びプッシャ部２２の上昇量は、取付部材１７の上昇量に等しい。

これにより、図１，図２に仮想線にて示すように四隅のプッシャ部材２ａ及びプッシャ部２２の上端部が基板１２６の下面を当接支持する。基板１２６の下面がプッシャ部材２ａ及びプッシャ部２２によつて支持されたなら、搬送ロボット６３を退避させる。かくして、基板１２６が搬送ロボット６３からプッシャ部材２ａ及びプッシャ部２２に受け渡される。

続いて、モータ１０を逆回転させ、一対の取付部材１７を下降させる。取付部材１７の下降により、四隅のプッシャ部材２ａが下降すると共に、各帯状部材２０に引力が作用する。引力が作用した各帯状部材２０は、一対のローラ２５，２６によつて方向が変えられ、先端部が一対のガイドロール２７によつて案内されながら下降し、プッシャ部２２が下降する。これにより、四隅のプッシャ部材２ａ及びプッシャ部２２の上端部が基板１２６の下面を支持しながら同期して下降するので、四隅のプッシャ部材２ａ及びプッシャ部２２の上端が基板ステージ１２５の上面から没入することにより、基板１２６が基板ステージ１２５の上面に載置される。基板ステージ１２５に載置された基板１２６は、図９に示すレーザ照射部６６からのレーザ光を基板１２６へ照射させてプロセス処理を行う。

プロセス処理が終了したなら、基板ステージ１２５上の基板１２６を搬送ロボット６３に受け渡す。基板ステージ１２５上の基板１２６は、上述と逆の動作により、搬送ロボット６３に受け渡すことができる。なお、プッシャ部材２ｂは、基板１２６の中央部の少なくとも１箇所を支持すればよく、複数個を装備することも可能である。

次に、第２実施の形態について、図５を参照して、第１実施の形態と同一機能部分には同一符号を付して説明する。

第２実施の形態では、基板の中央部の少なくとも１箇所を支持するプッシャ部材２ｂが、第１実施の形態と比較して相違している。中央部の１本のプッシャ部材２ｂは、図５に示すように基板１２６を当接支持するプッシャ部４０と、プッシャ部４０を常時弾性的に上昇付勢する弾性体４１と、プッシャ部４０に先端部が結合され、可撓性を有して押力及び引力を伝達する索状部材４２と、索状部材４２に押引力を付与する押引力付与装置とを有し、押引力付与装置によつて索状部材４２に押力を与えてプッシャ部４０を上昇させ、また、押引力付与装置によつて索状部材４２に引力を与えてプッシャ部４０を下降させる。弾性体４１及び索状部材４２が、押力及び引力を伝達する伝達具を構成している。プッシャ部４０の基板１２６との当接部は、基板１２６を損傷しない材質によつて形成されている。

具体的には、図５に示すように弾性体４１によつてプッシャ部４０を基板ステージ１２５に対して常時弾性的に上昇付勢すると共に、先端部にプッシャ部４０を取り付けた１本の索状部材４２を基板ステージ１２５側に案内されるように設け、索状部材４２の基端部を押引力付与装置を構成する取付部材１７に固着させてある。この取付部材１７は、前述したようにモータ１０によつて四隅のプッシャ部材２ａを昇降させる。索状部材４２は、基板ステージ１２５側に設けられ、方向を変える案内装置であるローラ２５Ａ，２６Ａによつて案内される。ローラ２５Ａ，２６Ａは、図４に示す一方のローラ２５，２６と同じ箇所に配設されている。弾性体４１は、コイルスプリングからなり、基板ステージ１２５に形成した大径部及び小径部からなる通孔１２５ｂの環状段面１２５ｃに下端を着座させて設けられ、索状部材４２の上端部は、通孔１２５ｂ及び弾性体４１の中心に位置させてある。

しかして、取付部材１７が昇降駆動されることにより、弾性体４１による弾性力を受ける索状部材４２の基端部に押力又は引力が作用するので、ローラ２５Ａ，２６Ａによつて案内される索状部材４２の垂直配置された先端部及びプッシャ部４０が、弾性体４１による上昇付勢力を受けながら昇降する。プッシャ部４０は、第１実施の形態のプッシャ部２２と同様に、上昇して基板ステージ１２５の上面から突出し、下降して基板ステージ１２５の上面から没入する。これにより、図９に示す搬送ロボット６３との間の基板１２６の授受に関し、第１実施の形態と同様の作用を得ることができる。

索状部材４２は、ワイヤーによつて構成できる他、１本のばね鋼製の帯状部材（２０）によつて構成することができる。また、弾性体４１は、座屈を防止してストロークを大きくするために、複数個を支持体を介在させて直列に配置することも可能であり、また、弾性的反発力を大きくするために、複数個を並列に配置することも可能である。弾性体４１を並列配置するときは、径の異なるコイルスプリングを同心状に設けることができる。

本発明の第１実施の形態に係る基板ステージ装置を示す正面図。同じく基板ステージ装置を示す右側面図。同じく基板ステージ装置の基板ステージを示す平面図。同じく要部を示す正面図。本発明の第２実施の形態に係る基板ステージ装置を示す正面図。従来の基板ステージ装置を示す正面図。同じく基板ステージ装置の基板ステージを示す平面図。従来の他の基板ステージ装置を示す正面図。従来の基板の処理装置の概略を示す平面図。

符号の説明

１：昇降駆動機構
２，２ａ，２ｂ：プッシャ部材
１７：取付部材（押引力付与装置）
２０：帯状部材
２２，４０：プッシャ部
２５，２６，２５Ａ，２６Ａ：ローラ（案内装置）
４１：弾性体
４２：索状部材
５１：基板ステージ装置
１２０：Ｘ軸ステージ
１２１：Ｙ軸ステージ
１２２：θ軸機構
１２３：θ軸ステージ１２３
１２５：基板ステージ
１２６：基板

Claims

昇降駆動されるプッシャ部材（２ａ，２ｂ）が基板ステージ（１２５）の少なくとも５箇所に設けられ、基板（１２６）の四隅部及び中央部をプッシャ部材（２ａ，２ｂ）によつて支持してロボットとの間で基板（１２６）の授受を行う基板ステージ装置において、
前記基板（１２６）の中央部を支持する少なくとも１つのプッシャ部材（２ｂ）が、基板（１２６）を支持するプッシャ部（２２，４０）と、先端部にプッシャ部（２２，４０）を有し、可撓性を有して押力及び引力を伝達する伝達具と、伝達具に押引力を付与する押引力付与装置（１７）とを有し、
押引力付与装置（１７）によつて伝達具に押力を与えてプッシャ部（２２，４０）を上昇させ、押引力付与装置（１７）によつて伝達具に引力を与えてプッシャ部（２２，４０）を下降させることを特徴とする基板ステージ装置。
前記伝達具が、先端部にプッシャ部（２２）を有するばね鋼製の帯状部材（２０）からなり、該帯状部材（２０）が基板ステージ（１２５）側に設ける案内装置（２５，２６）によつて案内されることを特徴とする請求項１の基板ステージ装置。
前記伝達具が、プッシャ部（４０）を弾性的に上昇付勢する弾性体（４１）と、先端部にプッシャ部（４０）を有する索状部材（４２）とを有し、索状部材（４２）が基板ステージ（１２５）側に設ける案内装置（２５Ａ，２６Ａ）によつて案内されることを特徴とする請求項１の基板ステージ装置。