JP2018056339A - 基板搬送装置および基板搬送方法 - Google Patents

基板搬送装置および基板搬送方法 Download PDF

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Abstract

【課題】基板を安定して搬送する。
【解決手段】基板搬送装置の搬出入機構は、水平姿勢にて載置された基板9を搬送する。ノッチアライナーは、搬出入機構上に載置される予定の基板9を周方向に回転し、基板9の周縁部に設けられたノッチ93の周方向の位置を変更する。搬出入機構は、基板9の周縁部の下面と対向する4つの支持部47を備える。基板搬送装置では、基板9の反り状態について入力された入力情報、および、反り−ノッチ位置情報に基づいて、制御部がノッチアライナーを制御し、基板9のノッチ93の周方向の位置を決定する。これにより、搬出入機構上に載置された状態における基板9の下面と、搬出入機構の4つの支持部47とが接触する。その結果、搬出入機構による搬送中の基板9のがたつきおよび位置ずれを防止または抑制することができ、基板9を安定して搬送することができる。
【選択図】図7

Description

本発明は、基板を搬送する技術に関する。
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保持されて搬送される。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、複数の基板を一括して整列させる。
特許文献2の基板処理装置には、基板を1枚ずつ個別にピックアップして、ノッチの位置を合わせるノッチ合わせ装置が設けられている。当該基板処理装置では、ノッチ合わせが完了しているか否かを示すノッチ合わせ済み情報、および、基板に対する処理が完了しているか否かを示す処理済み情報等に基づいて、ロボットによる基板の搬送先が決定される。
一方、特許文献3の基板検査装置では、ウエハの下面を真空吸着して搬送する搬送アームが設けられている。当該基板検査装置では、ウエハが反っている場合に、搬送アームによるウエハの吸着不備の誤検出を防止するために、ウエハの反りに合わせて、吸着不備を判断する真空圧の閾値を変更している。また、閾値の変更により吸着力が低下した場合、搬送の際のウエハのずれを防止するために、ウエハの搬送速度を低下させている。
特開2010−93230号公報 特開2013−258312号公報 特開2006−339574号公報
ところで、特許文献1の基板処理装置のように、水平姿勢の基板が吸着されることなくバッチハンドにより下側から支持される場合、基板が反っていると、基板がバッチハンド上でがたつく(例えば、揺動する、または、搬送方向にずれる)おそれがあり、基板を安定して支持および搬送することが難しい。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、基板を安定して搬送することを目的としている。
請求項1に記載の発明は、基板搬送装置であって、水平姿勢にて載置された基板を搬送する搬送機構と、前記搬送機構上に載置される予定の前記基板を周方向に回転し、前記基板の周縁部に設けられたノッチの前記周方向の位置を変更するノッチ位置変更機構と、前記基板の反り状態と、前記反り状態にて前記基板が前記搬送機構上に載置される際に適切な姿勢となるノッチ位置との複数の組み合わせを含む反り−ノッチ位置情報を記憶する記憶部と、前記ノッチ位置変更機構を制御する制御部とを備え、前記搬送機構が、前記基板の前記周縁部の下面と対向する4つの支持部を備え、前記基板の反り状態について入力された入力情報、および、前記反り−ノッチ位置情報に基づいて、前記制御部が前記ノッチ位置変更機構を制御し、前記基板の前記ノッチの前記周方向の位置を決定することにより、前記搬送機構上に載置された状態における前記基板の前記下面と前記搬送機構の前記4つの支持部とが接触する。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の基板搬送装置であって、前記搬送機構が、前記4つの支持部のうちそれぞれ2つの支持部が上部に設けられる2本のハンド要素を備え、前記搬送機構上に載置された状態における前記基板が、各ハンド要素の鉛直上方、かつ、前記各ハンド要素の前記2つの支持部の間において、上向きに凸である。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の基板搬送装置であって、前記搬送機構が、他の基板を前記基板と共に搬送し、前記ノッチ位置変更機構が、前記他の基板および前記基板を順次または同時に前記周方向に回転し、前記他の基板の周縁部に設けられたノッチの前記周方向の位置を前記基板と同様に決定し、前記搬送機構が、前記他の基板の前記周縁部の下面と対向する他の4つの支持部を備え、前記搬送機構上に載置された状態における前記他の基板の前記下面と前記搬送機構の前記他の4つの支持部とが接触する。
請求項4に記載の発明は、基板搬送装置であって、水平姿勢にて載置された基板を搬送する搬送機構と、前記基板の反り状態に基づいて前記搬送機構を制御することにより、前記搬送機構の移動開始時および移動停止時の加速度を制御する制御部とを備える。
請求項5に記載の発明は、請求項1ないし4のいずれかに記載の基板搬送装置であって、前記基板が、第1の径方向において厚さ方向の一方側に第1の曲率にて湾曲し、前記第1の径方向に直交する第2の径方向において、前記厚さ方向の前記一方側に前記第1の曲率よりも大きい第2の曲率にて湾曲する。
請求項6に記載の発明は、請求項1ないし4のいずれかに記載の基板搬送装置であって、前記基板が、第1の径方向において厚さ方向の一方側に湾曲し、前記第1の径方向に直交する第2の径方向において前記厚さ方向の他方側に湾曲する。
請求項7に記載の発明は、基板搬送方法であって、a)水平姿勢にて搬送機構上に載置される予定の基板の反り状態と、前記反り状態にて前記基板が前記搬送機構上に載置される際に適切な姿勢となるノッチ位置との複数の組み合わせを含む反り−ノッチ位置情報を記憶する工程と、b)前記基板を周方向に回転し、前記基板の周縁部に設けられたノッチの前記周方向の位置を決定する工程と、c)前記基板を前記搬送機構上に水平姿勢にて載置して搬送する工程とを備え、前記搬送機構が、前記基板の前記周縁部の下面と対向する4つの支持部を備え、前記b)工程において、前記基板の反り状態について入力された入力情報、および、前記反り−ノッチ位置情報に基づいて、前記基板の前記ノッチの前記周方向の位置が決定されることにより、前記c)工程において、前記搬送機構上に載置された前記基板の前記下面と前記搬送機構の前記4つの支持部とが接触する。
請求項8に記載の発明は、基板搬送方法であって、a)基板を搬送機構上に水平姿勢にて載置する工程と、b)前記搬送機構の移動を開始する工程と、c)前記搬送機構の移動を停止する工程とを備え、前記b)工程において、前記基板の反り状態に基づいて前記搬送機構の移動開始時の加速度が制御され、前記c)工程において、前記基板の前記反り状態に基づいて前記搬送機構の移動停止時の加速度が制御される。
本発明では、基板を安定して搬送することができる。
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。 基板の斜視図である。 搬出入機構の側面図である。 バッチハンドおよび基板を示す平面図である。 基板の整列および搬送の流れを示すフロー図である。 水平姿勢にて保持された基板を示す断面図である。 水平姿勢にて保持された基板を示す断面図である。 水平姿勢にて保持された基板を示す断面図である。 基板の搬送の流れを示すフロー図である。
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および図5参照)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、ストッカー200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、搬出入機構4に隣接して配置される。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。
ストッカー200は、フープ保持部1よりも(−Y)側において、フープ保持部1に隣接して配置される。ストッカー200は、フープストック部201と、フープ載置領域202と、ノッチアライナー203と、基板搬送ロボット204と、フープ保持部205と、第1フープ移載ロボット206と、第2フープ移載ロボット207とを備える。フープストック部201は、X方向およびZ方向に2次元に配列された複数のフープ95を下側から支持する。フープ載置領域202には、フープ95が載置される。
ノッチアライナー203は、水平姿勢の基板9を周方向に回転させて後述するノッチアライメントを実行する。換言すれば、ノッチアライナー203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。ノッチアライナー203は、基板支持部203cと、モータ203aと、ノッチ位置センサ203bとを備える。基板支持部203cは、水平姿勢の基板9を回転自在に支持する。モータ203aは、基板9を基板支持部203cと共に回転させる回転部である。ノッチ位置センサ203bは、基板支持部203cにより支持された基板9のノッチ93(図4および図5参照)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。
基板搬送ロボット204は、フープ載置領域202に載置されたフープ95とノッチアライナー203との間で基板9を1枚ずつ搬送する。フープ保持部205は、ストッカー200の内部空間に搬入されるフープ95を保持する。第1フープ移載ロボット206は、フープストック部201とフープ載置領域202とフープ保持部205との間でフープ95の移載を行う。第2フープ移載ロボット207は、フープストック部201とフープ載置領域202とフープ保持部1との間でフープ95の移載を行う。なお、図1では、第1フープ移載ロボット206および第2フープ移載ロボット207の移動経路のみを模式的に示している。
ストッカー200では、フープ載置領域205に新しいフープ95が載置されると、第1フープ移載ロボット206が当該フープ95をフープストック部201に搬送する。第2フープ移載ロボット207は、基板処理装置10の処理スケジュールに応じて、未処理の基板9を保持する新しいフープ95を、フープストック部201からフープ保持部1まで移動させる。また、第2フープ移載ロボット207は、基板処理装置10における処理が終了したフープ95を、フープ保持部1からフープストック部201まで移動させる。
基板搬送ロボット204は、アーム204aと、アーム駆動機構204bと、基板当接部204cとを備える。アーム駆動機構204bは、アーム204aを回転かつ伸縮させる。基板当接部204cは、アーム204a上に設けられ、基板9の下面に点接触して基板9を支持する。アーム204aの上面には、3つの基板当接部204が設けられている。
基板搬送ロボット204は、アーム204aを回転かつ伸縮させ、フープ載置領域202に載置されたフープ95から1枚の基板9を取り出し、X方向を向くように回動してノッチアライナー203に向き合う。次に、アーム204aを伸長させ、取り出した基板9をノッチアライナー203の基板支持部203cに載置する。
ノッチアライナー203では、モータ203aにより、基板支持部203c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、ノッチ位置センサ203b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203a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。ノッチアライナー203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。
ノッチアライナー203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は基板搬送ロボット204によりノッチアライナー203から搬出され、フープ載置領域202上のフープ95へと戻される。以下同様に、次の基板9が、フープ載置領域202上のフープ95から取り出され、ノッチアライナー203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)、当該フープ95へと戻される。当該フープ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。収容されている各基板9の周方向の位置合わせが完了したフープ95は、第2フープ移載ロボット207によりフープ保持部1に搬送される。
図2は、基板処理装置10の一部を拡大して示す平面図である。図3は、基板処理装置10の一部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。図3では、フープ保持部1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、フープ保持部1上のフープ95に水平姿勢にて収容されている複数(例えば、25枚)の基板9が、図2および図3に示す搬出入機構4のバッチハンド41により保持され、当該フープ95から搬出される。バッチハンド41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。なお、搬出入機構4は、1枚の基板9を水平姿勢にて保持する枚葉ハンド42も備えている。
続いて、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、フープ保持部1上のフープ95に収容されている新たな複数(例えば、25枚)の基板9が、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、フープ保持部1上のフープ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および図5は、異なる反り状態を有する基板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。図4の基板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1の曲率よりも大きい第2の曲率にて湾曲する。
図5に示す基板9は、第1の径方向K3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)に湾曲する。第1の径方向K3は、図4中に示す第1の径方向K1と同じ方向でなくてよい。図5の基板9は、第1の径方向K3に直交する第2の径方向K4において、厚さ方向の他方側(すなわち、第1の径方向K3における湾曲方向と反対の方向)に湾曲する。
以下の説明では、図4および図5に示す基板9の反りの状態をそれぞれ、「第1の反り状態」および「第2の反り状態」ともいう。また、反っている基板9を水平姿勢とした場合の厚さ方向における最下点と最上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。当該基板9が垂直姿勢にて保持されている場合、基板9の厚さ方向の大きさは、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である。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。
次に、基板処理装置10の搬出入機構4について説明する。図6は、搬出入機構4を示す側面図である。搬出入機構4は、バッチハンド41と、枚葉ハンド42と、ハンド進退機構44と、ハンド旋回機構45と、ハンド昇降機構46とを備える。ハンド進退機構44は、バッチハンド41および枚葉ハンド42を水平方向に個別に移動する。ハンド旋回機構45は、バッチハンド41および枚葉ハンド42を個別に水平方向に回転する。ハンド昇降機構46は、バッチハンド41および枚葉ハンド42を個別に上下方向に移動する。
図7は、バッチハンド41により水平姿勢にて保持される基板9を示す平面図である。図6および図7に示すように、バッチハンド41は、複数の基板9にそれぞれ対応する複数対のハンド要素43を備える。複数対のハンド要素43は、上下方向(すなわち、Z方向)に配列される。各一対のハンド要素43は、水平姿勢の基板9の下面をそれぞれ下側から支持する。
各ハンド要素43は、略X方向に延びる部材である。具体的には、各ハンド要素43は、平面視において略帯状の板状部材である。2本のハンド要素43は、Y方向に並んで配置される。ハンド要素43は、水平姿勢の基板9を下側から支持する支持アームである。基板9は、バッチハンド41により吸着されることなく、2本のハンド要素43上に水平姿勢にて載置される。搬出入機構4は、水平姿勢にて載置された複数の基板9を搬送する搬送機構である。
2本のハンド要素43は、基板9の周縁部の下面と上下方向に対向する4つの支持部47を備える。図7中では、4つの支持部47を二点鎖線にて囲んで示す。4つの支持部47は、平面視において、基板9の周縁部と2本のハンド要素43とが交差する位置に位置する。
次に、ノッチアライナー203による基板9の整列および搬出入機構4による基板9の搬送の流れについて、図8のフロー図を参照しつつ説明する。図1に示す基板処理装置10では、まず、ノッチアライナー203にて複数の基板9の周方向の位置決定が行われるよりも前に、「反り−ノッチ位置情報」が予め入力されて記憶部101に記憶される(ステップS11)。反り−ノッチ位置情報は、複数の基板9に共通する反り状態と、当該反り状態の基板9が水平姿勢にて搬出入機構4上に載置される際に基板9が適切な姿勢となるノッチ位置との複数の組み合わせを含む。
当該ノッチ位置とは、基板9の周方向におけるノッチ93の位置である。水平姿勢の基板9のノッチ位置は、例えば、図7に示すように、ノッチ93が2本のハンド要素43から(+Y)側に最も離れた位置に位置している状態を基準位置(すなわち、ノッチ位置が0°の位置)とする。そして、ノッチ93が基準位置から周方向に離れている場合、基板9を上側(すなわち、(+Z)側)から見たときの基準位置とノッチ93との間の反時計回り方向の角度をノッチ位置という。
反り−ノッチ位置情報に含まれる反り状態とノッチ位置との組み合わせは、例えば、図4または図5に示す基板9の反り状態を示す符号(数字または記号等)と、ノッチ位置を示す角度との組み合わせである。当該ノッチ位置は、図4または図5に示す反り状態の基板9が、水平姿勢にて一対のハンド要素43上に載置された状態において、基板9の下面と一対のハンド要素43の4つの支持部47とが接触するように基板9を周方向に回転させたときのノッチ93の位置である。
図9および図10は、図4に示す反り状態の基板9が、水平姿勢にてバッチハンド41により下側から支持された状態(すなわち、バッチハンド41上に載置された状態)を示す断面図である。図9および図10はそれぞれ、図7中のIX−IXの位置、および、X−Xの位置における断面を示す。換言すれば、図9および図10は、一対のハンド要素43の4つの支持部47における断面を示す。図9および図10では、ノッチ位置がそれぞれ異なる3枚の基板9が、バッチハンド41に同時に保持されたと仮定した場合の図である。図9および図10中の最も上側の基板9は、ノッチ93が基準位置に位置する状態(すなわち、ノッチ位置が0°の状態)を示す。図9および図10中の中央の基板9は、ノッチ位置が45°の状態を示す。図9および図10中の最も下側の基板9は、ノッチ位置が90°の状態を示す。
図9および図10に示す例では、ノッチ位置が90°の場合、一対のハンド要素43上に載置された状態における基板9の下面と、一対のハンド要素43の4つの支持部47とが接触する。ノッチ位置が90°の場合、水平姿勢の基板9の上端と、基板9の周縁部のうち支持部47に当接する当接部との間の厚さ方向の距離D2は最も小さい。また、ノッチ位置が0°の場合も、基板9の下面と4つの支持部47とが接触する。ノッチ位置が0°の場合、距離D2は、ノッチ位置が90°の場合に次いで小さい。
一方、ノッチ位置が45°の場合、基板9の下面は、一対のハンド要素43において(+X)側に位置する2つの支持部47のうち、(+Y)側の支持部47とは接触するが、(−Y)側の支持部47とは接触しない。また、基板9の下面は、一対のハンド要素43において(−X)側に位置する2つの支持部47のうち、(−Y)側の支持部47とは接触するが、(+Y)側の支持部47とは接触しない。ノッチ位置が45°の場合、上述の距離D2が最も大きい。
反り−ノッチ位置情報には、例えば、図4に示す基板9の反り状態を示す符号とノッチ位置90°との組み合わせが含まれる。また、反り−ノッチ位置情報には、例えば、図4に示す基板9の反り状態を示す符号とノッチ位置0°との組み合わせが含まれる。
図1に示すノッチアライナー203では、ステップS11よりも後に、基板処理装置10に搬入される複数の基板9に共通する反り状態が入力され、反り状態に係る入力情報として記憶部101に記憶される。当該入力情報は、例えば、複数の基板9の反り状態を示す符号である。
続いて、制御部100により基板搬送ロボット204が制御されることにより、フープ載置領域202上のフープ95に収容されている1枚目の基板9がノッチアライナー203に搬入され、ノッチアライナー203において当該基板9の回転が開始される(ステップS12)。続いて、制御部100が、ノッチ位置センサ203bにより検出されるノッチ93の位置と上述の入力情報および反り−ノッチ位置情報とに基づいて、モータ203aを制御する。これにより、基板9のノッチ93の周方向の位置が変更されて所望の位置に決定される。具体的には、ノッチ位置センサ203b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モータ203aが停止される。モータ203aが停止されるタイミングは、上述の入力情報および反り−ノッチ位置情報に基づいて、制御部100により決定される。
より具体的には、反り−ノッチ位置情報に含まれる複数の上記組み合わせから、入力情報が示す基板9の反り状態に対応するノッチ位置が制御部100により抽出される。そして、基板9のノッチ93の位置が、抽出されたノッチ位置に一致するまで、基板9が回転される。ノッチ93の位置が当該ノッチ位置に一致すると、基板9の回転が停止され、基板9のノッチ93の周方向の位置が決定される(ステップS13)。ノッチ93の位置が決定された基板9は、基板搬送ロボット204によりフープ載置領域202上のフープ95に戻される。上述のステップS12,S13の処理を、フープ載置領域202上のフープ95に収容された全ての基板9について繰り返し実行することにより、当該フープ95に収容された全ての基板9が、各基板9のノッチ93の位置が制御部100により抽出されたノッチ位置に一致した状態で、順次整列される。基板処理装置10では、ノッチアライナー203、記憶部101および制御部100は、周縁部にノッチ93を有する複数の基板9を整列させる基板整列装置である。なお、フープ載置領域202上のフープ95および基板搬送ロボット204も、当該基板整列装置に含まれると捉えることもできる。
当該基板整列装置により整列された複数の基板9を収容したフープ95は、第2フープ移載ロボット207により、フープ載置領域202上からフープ保持部1へと移動され、フープ保持部1上に載置される。その後、当該フープ95から、複数の基板9が水平姿勢にて図6に示す搬出入機構4へと渡され、搬出入機構4上に載置される。具体的には、バッチハンド41の各一対のハンド要素43上に1枚の基板9が載置される。上述のように、各基板9のノッチ93の周方向の位置は、ステップS13においてノッチアライナー203により所望のノッチ位置に決定されているため、一対のハンド要素43上に載置された状態における各基板9の下面は、上述の4つの支持部47と接触している。これにより、搬出入機構4による搬送時における各基板9のがたつきおよび位置ずれが防止または抑制され、基板9の安定した搬送が実現される。基板処理装置10では、搬出入機構4、ノッチアライナー203、制御部100および記憶部101は、基板9を搬送する基板搬送装置である。なお、フープ載置領域202上のフープ95および基板搬送ロボット204も、当該基板搬送装置に含まれると捉えることもできる。また、第2フープ移載ロボット207も、当該基板搬送装置に含まれてもよい。
図11は、ハンド要素43および基板9を、図7中のXI−XIの位置にて切断した断面図である。図11に示す例では、ハンド要素43の鉛直上方(すなわち、(+Z)側)、かつ、ハンド要素43の2つの支持部47の間において、基板9は上向きに凸である。図示は省略するが、他方のハンド要素43の鉛直上方、かつ、当該ハンド要素43の2つの支持部47の間においても、基板9は上向きに凸である。
バッチハンド41上に水平姿勢にて載置された複数の基板9は、ハンド旋回機構45およびハンド進退機構44が駆動されることにより、姿勢変更機構5へと搬送される(ステップS14)。基板9の搬送時には、ハンド昇降機構46も必要に応じて駆動されてよい。図12は、ステップS14の詳細な流れを示す図である。ステップS14では、まず、バッチハンド41の移動が開始され、バッチハンド41が加速される(ステップS141)。そして、バッチハンド41が姿勢変更機構5に近づくと、バッチハンド41が減速され、バッチハンド41の移動が停止される(ステップS142)。
ステップS14の基板9の搬送時には、搬出入機構4が制御部100により制御されることにより、搬出入機構4の移動開始時および移動停止時の加速度が制御される。具体的には、記憶部101に記憶されている上述の入力情報(すなわち、複数の基板9に共通する反り状態を示す情報)に基づいて、制御部100によりハンド進退機構44が制御され、ステップS141におけるバッチハンド41の移動開始時の加速度が決定される。例えば、上記入力情報から推定される距離D2が所定の閾値よりも大きい場合、搬送時におけるバッチハンド41上の基板9の安定性が低下する可能性があると判断され、移動開始時の加速度が通常の加速度よりも低く設定される。ステップS142におけるバッチハンド41の移動停止時の加速度についても、同様に設定される。これにより、搬出入機構4による基板9の搬送の安定性を向上することができる。搬出入機構4では、ハンド旋回機構45またはハンド昇降機構46の移動開始時および移動停止時の加速度が、ハンド進退機構44の場合と同様に、基板9の反り状態に基づいて制御部100により制御されてもよい。
以上に説明したように、上述の基板搬送装置は、搬送機構である搬出入機構4と、ノッチ位置変更機構であるノッチアライナー203と、記憶部101と、制御部100とを備える。搬出入機構4は、水平姿勢にて載置された基板9を搬送する。ノッチアライナー203は、搬出入機構4上に載置される予定の基板9を周方向に回転し、基板9の周縁部に設けられたノッチ93の周方向の位置を変更する。記憶部101は、反り−ノッチ位置情報を記憶する。反り−ノッチ位置情報は、基板9の反り状態と、当該反り状態にて基板9が搬出入機構4上に載置される際に適切な姿勢となるノッチ位置との複数の組み合わせを含む。制御部100は、ノッチアライナー203を制御する。搬出入機構4は、基板9の周縁部の下面と対向する4つの支持部47を備える。
基板搬送装置では、基板9の反り状態について入力された入力情報、および、反り−ノッチ位置情報に基づいて、制御部100がノッチアライナー203を制御し、基板9のノッチ93の周方向の位置を決定する。これにより、搬出入機構4上に載置された状態における基板9の下面と、搬出入機構4の4つの支持部47とが接触する。その結果、搬出入機構4による搬送中の基板9のがたつきおよび位置ずれを防止または抑制することができ、基板9を安定して搬送することができる。
また、基板搬送装置では、搬出入機構4は、2本のハンド要素43を備える。2本のハンド要素43の上部には、上述の4つの支持部47のうちそれぞれ2つの支持部47が設けられる。搬出入機構4上に載置された状態における基板9は、各ハンド要素43の鉛直上方、かつ、各ハンド要素43の2つの支持部47の間において、上向きに凸である。これにより、基板9の下面と、各ハンド要素43の2つの支持部47とを好適に接触させることができる。その結果、搬出入機構4による基板9の搬送の安定性を向上することができる。
基板搬送装置では、制御部100は、基板9の反り状態に基づいて搬出入機構4を制御することにより、搬出入機構4の移動開始時および移動停止時の加速度を制御する。これにより、上述のように、搬出入機構4による基板9の搬送の安定性を向上することができる。
上述の基板搬送装置は、1枚の基板9を搬送してもよく、複数の基板9を一括して搬送してもよい。基板搬送装置において複数の基板9を一括して搬送する場合、搬出入機構4は、他の基板9を上述の1枚の基板9と共に搬送する。ノッチアライナー203は、当該他の基板9および上記1枚の基板9を順次周方向に回転し、他の基板9の周縁部に設けられたノッチ93の周方向の位置を、上記1枚の基板9と同様に変更する。搬出入機構4は、当該他の基板9の下面と対向する他の4つの支持部47を備える。そして、搬出入機構4上に載置された状態における当該他の基板9の周縁部の下面と、搬出入機構4の当該他の4つの支持部47とが接触する。これにより、搬出入機構4による搬送中の複数の基板9のがたつきおよび位置ずれを防止または抑制することができる。その結果、複数の基板9を安定して搬送することができる。また、制御部100は、複数の基板9の反り状態に基づいて搬出入機構4を制御することにより、搬出入機構4の移動開始時および移動停止時の加速度を制御する。これにより、搬出入機構4による複数の基板9の搬送の安定性を向上することができる。
上述の基板搬送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。
ノッチアライナー203は、基板9を周方向に回転してノッチ93の周方向の位置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、ノッチアライナー203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のノッチ93の周方向の位置をそれぞれ決定する機構であってもよい。すなわち、ノッチアライナー203のモータ203aは、複数の基板9を順次または同時に周方向に回転する回転部である。いずれの場合であっても、上述と同様に、搬出入機構4により複数の基板9を安定して搬送することができる。また、ノッチアライナー203は、垂直姿勢の基板9を順次または同時に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。さらには、ノッチアライナー203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、基板搬送装置(すなわち、搬出入機構4、ノッチアライナー203、記憶部101および制御部100)では、ノッチアライナー203によるノッチ93の位置決定により、搬出入機構4上に載置された状態における基板9の下面と搬出入機構4の4つの支持部47とが接触しているのであれば、ステップS14における搬出入機構4の加速度の制御は、必ずしも行われなくてもよい。
基板処理装置10では、基板9の搬送前のノッチ93の位置決定は行われなくてもよい。ノッチ93の位置決定が省略される場合、搬出入機構4上に載置された状態における基板9の下面は、搬出入機構4の4つの支持部47全てとは必ずしも接触しなくてよい。この場合、ノッチアライナー203は省略され、上述の基板搬送装置は、搬送機構である搬出入機構4と、制御部100とを備える。搬出入機構4は、水平姿勢にて載置された1枚または複数の基板9を搬送する。制御部100は、当該1枚または複数の基板9の反り状態に基づいて搬出入機構4を制御することにより、搬出入機構4の移動開始時および移動停止時の加速度を制御する。具体的には、例えば、基板9の反り状態に基づいて、基板9の下面が4つの支持部47のうち1つまたは2つと接触していないと判断される場合、搬出入機構4の移動開始時の加速度および移動停止時の加速度が、通常の加速度よりも低く設定される。これにより、上述のように、搬出入機構4による搬送中の当該1枚または複数の基板9のがたつきおよび位置ずれを防止または抑制することができる。その結果、当該1枚または複数の基板9を安定して搬送することができる。
上述の基板搬送装置は、基板処理装置10の他の構成から独立した装置として使用されてもよい。あるいは、当該基板搬送装置は、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。
4 搬出入機構
9 基板
43 ハンド要素
47 支持部
93 ノッチ
100 制御部
101 記憶部
203 ノッチアライナー
S11〜S14,S141,S142 ステップ

Claims (8)

  1. 基板搬送装置であって、
    水平姿勢にて載置された基板を搬送する搬送機構と、
    前記搬送機構上に載置される予定の前記基板を周方向に回転し、前記基板の周縁部に設けられたノッチの前記周方向の位置を変更するノッチ位置変更機構と、
    前記基板の反り状態と、前記反り状態にて前記基板が前記搬送機構上に載置される際に適切な姿勢となるノッチ位置との複数の組み合わせを含む反り−ノッチ位置情報を記憶する記憶部と、
    前記ノッチ位置変更機構を制御する制御部と、
    を備え、
    前記搬送機構が、前記基板の前記周縁部の下面と対向する4つの支持部を備え、
    前記基板の反り状態について入力された入力情報、および、前記反り−ノッチ位置情報に基づいて、前記制御部が前記ノッチ位置変更機構を制御し、前記基板の前記ノッチの前記周方向の位置を決定することにより、前記搬送機構上に載置された状態における前記基板の前記下面と前記搬送機構の前記4つの支持部とが接触することを特徴とする基板搬送装置。
  2. 請求項1に記載の基板搬送装置であって、
    前記搬送機構が、前記4つの支持部のうちそれぞれ2つの支持部が上部に設けられる2本のハンド要素を備え、
    前記搬送機構上に載置された状態における前記基板が、各ハンド要素の鉛直上方、かつ、前記各ハンド要素の前記2つの支持部の間において、上向きに凸であることを特徴とする基板搬送装置。
  3. 請求項1または2に記載の基板搬送装置であって、
    前記搬送機構が、他の基板を前記基板と共に搬送し、
    前記ノッチ位置変更機構が、前記他の基板および前記基板を順次また同時に前記周方向に回転し、前記他の基板の周縁部に設けられたノッチの前記周方向の位置を前記基板と同様に決定し、
    前記搬送機構が、前記他の基板の前記周縁部の下面と対向する他の4つの支持部を備え、
    前記搬送機構上に載置された状態における前記他の基板の前記下面と前記搬送機構の前記他の4つの支持部とが接触することを特徴とする基板搬送装置。
  4. 基板搬送装置であって、
    水平姿勢にて載置された基板を搬送する搬送機構と、
    前記基板の反り状態に基づいて前記搬送機構を制御することにより、前記搬送機構の移動開始時および移動停止時の加速度を制御する制御部と、
    を備えることを特徴とする基板搬送装置。
  5. 請求項1ないし4のいずれかに記載の基板搬送装置であって、
    前記基板が、
    第1の径方向において厚さ方向の一方側に第1の曲率にて湾曲し、
    前記第1の径方向に直交する第2の径方向において、前記厚さ方向の前記一方側に前記第1の曲率よりも大きい第2の曲率にて湾曲することを特徴とする基板搬送装置。
  6. 請求項1ないし4のいずれかに記載の基板搬送装置であって、
    前記基板が、
    第1の径方向において厚さ方向の一方側に湾曲し、
    前記第1の径方向に直交する第2の径方向において前記厚さ方向の他方側に湾曲することを特徴とする基板搬送装置。
  7. 基板搬送方法であって、
    a)水平姿勢にて搬送機構上に載置される予定の基板の反り状態と、前記反り状態にて前記基板が前記搬送機構上に載置される際に適切な姿勢となるノッチ位置との複数の組み合わせを含む反り−ノッチ位置情報を記憶する工程と、
    b)前記基板を周方向に回転し、前記基板の周縁部に設けられたノッチの前記周方向の位置を決定する工程と、
    c)前記基板を前記搬送機構上に水平姿勢にて載置して搬送する工程と、
    を備え、
    前記搬送機構が、前記基板の前記周縁部の下面と対向する4つの支持部を備え、
    前記b)工程において、前記基板の反り状態について入力された入力情報、および、前記反り−ノッチ位置情報に基づいて、前記基板の前記ノッチの前記周方向の位置が決定されることにより、前記c)工程において、前記搬送機構上に載置された前記基板の前記下面と前記搬送機構の前記4つの支持部とが接触することを特徴とする基板搬送方法。
  8. 基板搬送方法であって、
    a)基板を搬送機構上に水平姿勢にて載置する工程と、
    b)前記搬送機構の移動を開始する工程と、
    c)前記搬送機構の移動を停止する工程と、
    を備え、
    前記b)工程において、前記基板の反り状態に基づいて前記搬送機構の移動開始時の加速度が制御され、
    前記c)工程において、前記基板の前記反り状態に基づいて前記搬送機構の移動停止時の加速度が制御されることを特徴とする基板搬送方法。
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