JP2020087977A - 磁気浮上搬送装置 - Google Patents
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Abstract
Description
この課題に対応するものとして、ダスト(粉塵)の発生を防ぐことを目的とした基板搬送装置が公知である(特許文献1)。特許文献1の基板搬送装置は、基板が載置されるトレイと、このトレイの下側に設けられ、このトレイを磁気浮上させ、磁気力を用いて搬送する磁気搬送ユニットと、トレイと接触されずにトレイの搬送をガイドするガイドユニットとを設けてなる。
前記磁気搬送ユニットは、前記トレイの搬送方向に対して該トレイの左右方向に発生する該トレイの横ブレを抑制するための磁気誘導部(x方向)、前記トレイの搬送方向に対して該トレイの上下方向に所望の離間距離で該トレイを浮上させるための磁気浮上部(z方向)、及び、前記トレイの搬送方向に対して該トレイの前後方向に所望の速度で該トレイを移動あるいは停止させるための磁気搬送部(y方向)、から構成されていることを特徴とする。
前記磁気誘導部において、前記第一磁気誘導部が前記トレイの搬送方向に対して所望の距離離間した位置に局在して配され、前記第二磁気誘導部が前記トレイの搬送方向に対して連続して配されることが好ましい。
前記磁気誘導部において、前記第一磁気誘導部が電磁石であり、前記第二磁気誘導部が磁性を有する平板状の部材であることが好ましい。
前記磁気浮上部において、前記第一磁気浮上手段と前記第二磁気浮上手段が互いに対向するように配されて組を構成しており、該磁気浮上部には前記組が2つ以上含まれていることが好ましい。
前記磁気浮上部において、前記第一磁気浮上手段と前記第二磁気浮上手段が前記トレイに及ぼす合力が、トレイ重心に対して回転モーメントを発生させない向きであることが好ましい。
前記磁気浮上部において、前記第一磁気浮上手段と前記第二磁気浮上手段が互いに対向するように配されており、前記対向する面に対する垂線方向が、前記組の全てにおいて、前記トレイの上下方向と同じ向きであることが好ましい。
前記磁気浮上部において、前記第一磁気浮上手段と前記第二磁気浮上手段が互いに対向するように配されており、前記対向する面に対する垂線方向が、前記組の全てにおいて、前記トレイの上下方向と異なる向きであることが好ましい。
前記磁気搬送部において、前記磁気回転手段の回転軸が、前記トレイの搬送方向に対して直交して配されることが好ましい。
前記磁気搬送部ごとに、所定のゾーン上にある前記トレイの搬送方向において所望の離間距離をもって配した組をなす、トレイ識別用の第一センサを備えることが好ましい。
前記磁気搬送部ごとに、所定のゾーン上にある前記トレイの位置検出用の第二センサ(在荷センサ)を備えることが好ましい。
前記磁気搬送部ごとに、所定のゾーン上にある前記トレイの横ブレの量を測定するための第三センサ(レーザー変位計)を備えることが好ましい。
前記磁気搬送ユニットは、前記トレイの搬送方向に対して該トレイの左右方向に発生する該トレイの横ブレを抑制するための磁気誘導部(x方向)、前記トレイの搬送方向に対して該トレイの上下方向に所望の離間距離で該トレイを浮上させるための磁気浮上部(z方向)、及び、前記トレイの搬送方向に対して該トレイの前後方向に所望の速度で該トレイを移動あるいは停止させるための磁気搬送部(y方向)、から構成されている。
上記構成によれば、磁気搬送ユニットは磁気力によって三次元的に、基板を載置するトレイを磁気浮上させた状態を保ちながら、磁気力を用いて搬送することが可能となる。本発明の磁気浮上搬送装置は、従来の装置(特許文献1)が必須とした、磁気浮上手段どうしの間に設けるスペーサ部材が不要である。ゆえに、本発明の磁気浮上搬送装置では、従来の装置(特許文献1)で懸念された、トレイを磁気浮上させて、トレイを搬送させる度に、スペーサ部材が擦れるモードが生じることにより、スペーサ部材から発塵するという問題が解消される。
したがって、本発明は、基板が載置されたトレイを搬送した際に、真空処理装置内において発生するダストの量を著しく抑制することが可能な、磁気浮上搬送装置をもたらす。
図1は、本発明の一実施形態による磁気浮上搬送装置を示す正面図であり、基板を垂直搬送する構成例である。図2は、図1に示す磁気浮上搬送装置のA−A位置における側面図である。図3は、本発明の第1実施形態の磁気浮上搬送装置における磁気搬送ユニットの側面図である。図4は、磁気搬送ユニットを構成する磁気搬送部の側面図である。
図1における「基板の垂直搬送」とは、基板の一側面が基板搬送方向において下面となるように支持され、基板の主面をなす表面および裏面が基板搬送方向におけて下面と垂直を成した状態で、基板が搬送される方式を意味する。このような基板搬送方式は、たとえばCVD(chemical vapor deposition)法やスパッタリング(Sputter deposition)法による成膜などに好適に用いられる。
なお、図1において、トレイ100の中央域に●印で示した位置が「トレイ重心CG」である。このトレイ重心CGの周囲に点線で描写した矢印MRが「トレイ重心CGまわりのモーメントの回転方向」を表しており、図1に示した回転方向は「正方向」である。
磁気誘導部210は、トレイ100の搬送方向(y方向)に対してトレイ100の左右方向(x方向)に発生するトレイ100の横ブレを抑制する。
磁気浮上部220は、トレイ100の搬送方向(y方向)に対してトレイ100の上下方向(z方向)に所望の離間距離でトレイ100を浮上させる。
磁気搬送部230は、トレイ100の搬送方向(y方向)に対してトレイ100の前後方向(y方向)に所望の速度で該トレイを移動あるいは停止させる。
よって、本発明の磁気浮上搬送装置は、基板Sが載置されたトレイ100を搬送した際に、真空処理装置内において発生するダストの量を著しく抑制することが可能となる。
また、トレイ100には基板Sが着脱可能なように、基板Sを保持するクランプ(不図示)が複数設けられる。これにより、基板Sは、その周縁が所定の幅において、トレイ100の四辺に接触した状態とされ、クランプ(不図示)により固定される。
前述したように、本発明の磁気浮上搬送装置において、磁気搬送ユニット200を構成する磁気誘導部210は、トレイ100の搬送方向(y方向)に対してトレイ100の左右方向(x方向)に発生するトレイ100の横ブレを抑制する役割を担う。
磁気誘導部210は、図3に示すように、トレイ100を載置する搬送基台110の第1領域111において幅方向の側面に対向して、両方の側面に各々配置される。図3の場合、一方が磁気誘導部210Aであり、他方が磁気誘導部210Bである。磁気誘導部210(210A、210B)は、所望の離間距離(G3A、G3B)に配された第一磁気誘導部211(211A、211B)と、トレイ100を載置する搬送基台110の第1領域111において幅方向の側面にあって、第一磁気誘導部211(211A、211B)に対向する領域を覆うように配された第二磁気誘導部212(212A、212B)と、から構成されている。
前述したように、本発明の磁気浮上搬送装置において、磁気搬送ユニット200を構成する磁気浮上部220は、トレイ100の搬送方向(y方向)に対してトレイ100の上下方向(z方向)に所望の離間距離でトレイ100を浮上させる役割を担う。
前述したように、本発明の磁気浮上搬送装置において、磁気搬送ユニット200を構成する磁気搬送部230は、トレイ100の搬送方向(y方向)に対してトレイ100の前後方向[y方向(図3では紙面の手前方向)、−y方向(図3では紙面の奥行き方向)]に所望の速度で該トレイを移動あるいは停止させる役割を担う。
すなわち、第1実施形態では、磁気搬送部230が、搬送基台を構成する第2領域112と支持台240による内部空間の中に収納されて配置された。これに伴い、磁気搬送部230が、磁気浮上部220より下方に配されている。
磁気回転手段231は、図3及び図4に示すように、回転基台231Sの外周面上に複数の磁石231M(231a、231b、231c、231d、231e、231f、231g・・・)に配されている。回転基台231Sは、回転軸231Jに接続され、回転手段(たとえば、モータ)231Rにより、順方向R1あるいは逆方向R2へ回転可能とされている。図3及び図4における符号AORは、回転軸231Jの中心軸を表している。
図3におけるガイドユニット300は、トレイ100の上部に接続されて配されたトレイ上部100Tの上面に設けられた磁石310と、トレイ上部100Tと対向する位置に配されたガイドユニット基台330の下面に設けられた磁石320と、から構成される。その際、磁石310と磁石320は互いに吸引力が働くように磁極が選択される。たとえば、磁石310の磁石320に対向する面がN極の場合は、磁石320の磁石310に対向する面はS極とされる。両者の磁極は逆の組合せとしても構わない。
図3では、ガイドユニット300を2組(300A、300B)設けた例を示しているが、2組に限定されるものではなく、1組あるいは3組以上であっても構わない。
本発明の磁気浮上搬送装置は、磁気搬送ユニット200を構成する磁気搬送部230(y方向)ごとに、所定のゾーン上にあるトレイ100の搬送方向(図5A〜図5CではL1方向)において、少なくとも1つのトレイ識別用の第一センサ(S1、S2)を備える。これは、トレイ100と回転基台231Sとの関係が多少曖昧であっても、回転基台231Sはトレイ100が来る前から過ぎ去った後まで余分に制御しても特に害がないからである。トレイ識別センサの役割は、トレイの種類を識別することにある。
なお、以下に述べるが、第一センサ(S1、S2)は、所定のゾーンに存在しなくてもよい。
図5Aは、トレイ100先端部100Lが、2つのセンサ(S1、S2)から出射された光線の光路(SL1、SL2)の何れにも、到達していない状態を表している。このような状態にある場合は、本発明の磁気搬送ユニット200を構成する磁気搬送部230の一部である回転基台231Sと回転軸231Jは動作を停止(フリーランが可能な状況と)している。
図5Bは、トレイ100先端部100Lが、トレイ100の進行方向L1において、手前側に位置する、トレイ識別用の第一センサの一方(S1)から出射された光線の光路(SL1)には、到達した状態を表している。ただし、トレイ100先端部100Lは、トレイ識別用の第一センサの他方(S2)から出射された光線の光路(SL2)には、到達していない。このような状態にある場合は、本発明の磁気搬送ユニット200を構成する磁気搬送部230の一部である回転基台231Sと回転軸231Jは未だ、動作を停止(フリーランが可能な状況と)している。
図5Cは、トレイ100先端部100Lが、2つのセンサ(S1、S2)から出射された光線の光路(SL1、SL2)の何れにも、到達した状態を表している。
そして、このような状態になって初め、本発明の磁気搬送ユニット200を構成する磁気搬送部230は、回転基台231Sと回転軸231Jの動作を開始する。
この動作はトレイ100をL1下流側への移動を引き起こし、相対的に下流側に存在する回転手段231Rの磁極合わせが導かれ、その結果、トレイ100の連続移動が実現される。
本発明の磁気浮上搬送装置は、トレイ識別センサ以外の各種センサとして、たとえば、磁気搬送部230ごとに、所定のゾーン上にある前記トレイの位置検出用の第二センサ(在荷センサ)や、磁気搬送部230ごとに、所定のゾーン上にある前記トレイの横ブレの量を測定するための第三センサ(レーザー変位計)を備えることが好ましい。
つまり、第一磁気誘導部211(211A、211B)と第二磁気誘導部212(212A、212B)がギャップG3を隔てて一周する磁気回路が物理的に(配置として)成立したか否か、を確認するためのセンサが、第二センサである。
図6は、本発明の第2実施形態の磁気浮上搬送装置における磁気搬送ユニットの側面図である。図6において、各構成には1000番台の符号を用いた。図1と同じ構成箇所を表す場合、下3桁は同じ番号とした。
ただし、第1実施形態の磁気浮上搬送装置(図3)と第2実施形態の磁気浮上搬送装置(図6)には、本質的に差は存在しない。本発明を使用する者は、たとえば、磁場干渉の兼ね合いから、何れかの実施形態を選択すればよい。
図7は、本発明の第3実施形態の磁気浮上搬送装置における磁気搬送ユニットの側面図である。図7において、各構成には2000番台の符号を用いた。図1と同じ構成箇所を表す場合、下3桁は同じ番号とした。
第3実施形態の磁気浮上搬送装置においては、ハの字構成を採用することにより、x方向にズレようとする力(サイドフォース)を抑制することが可能となる。
(31)θ2が5°を下回る場合はθ2が0°の場合(第1実施形態)と殆ど変わらず、浮上しようとする磁力(J1A、J2A)がメインであり、トレイ100がその幅方向(X方向、−X方向)にブレ量を抑えるだけの磁力(J2A、J2B)が得られない。
(32)θ2が30°を超える場合は、浮上しようとする磁力(J1A、J2A)が急激に減少するため芳しくない。
(33)θ2の好適な範囲は5°以上30°以下である。θ2がこの範囲内にある場合は、浮上しようとする磁力(J1A、J2A)が保持されるとともに、トレイ100がその幅方向(X方向、−X方向)にブレ量を抑えるだけの磁力(J2A、J2B)も得られる。
以上より、第3実施形態の構成とした磁気浮上搬送装置は、x方向にズレようとする力(サイドフォース)の抑制に有効である。
図8は、本発明の第4実施形態の磁気浮上搬送装置における磁気搬送ユニットの側面図である。第4実施形態は、第2実施形態と第3実施形態の折衷案である。図8において、各構成には3000番台の符号を用いた。図1と同じ構成箇所を表す場合、下3桁は同じ番号とした。図8においても、トレイ100の幅方向をなす水平線に対してハの字状とした磁石がなす角度をθ2と定義する。
ただし、第3実施形態の磁気浮上搬送装置(図7)と第4実施形態の磁気浮上搬送装置(図8)には、本質的に差は存在しない。本発明を使用する者は、たとえば、磁場干渉の兼ね合いから、何れかの実施形態を選択すればよい。
この構成例においても、本発明の磁気浮上搬送装置は有効である。この構成例とした場合は、大面積の基板Sを搬送するトレイ100として好適である。基板Sの板厚が小さくても、その面積が大きくなるに連れて、基板Sの重量が嵩むことになる。このような場合、図2に示すように基板Sを垂直に保持して縦搬送すると、基板Sが損傷を受ける可能性が高まる。これを防ぐために、基板Sを傾斜させて縦搬送する。これにより、基板Sは自重を基板Sの裏面でも受けながら、トレイ100によって容易に搬送できる。
Claims (14)
- 基板を載置するトレイと、
前記トレイの下方に配され、該トレイを磁気浮上させると共に、磁気力を用いて搬送する磁気搬送ユニットと、
前記トレイの上方に配され、該トレイと非接触の状態で前記トレイの搬送を支援するガイドユニットと、を含む磁気浮上搬送装置であって、
前記磁気搬送ユニットは、
前記トレイの搬送方向に対して該トレイの左右方向に発生する該トレイの横ブレを抑制するための磁気誘導部(x方向)、
前記トレイの搬送方向に対して該トレイの上下方向に所望の離間距離で該トレイを浮上させるための磁気浮上部(z方向)、及び
前記トレイの搬送方向に対して該トレイの前後方向に所望の速度で該トレイを移動あるいは停止させるための磁気搬送部(y方向)、から構成されている
ことを特徴とする磁気浮上搬送装置。 - 前記磁気誘導部が、
前記トレイを載置する搬送基台の側面に対向し、かつ、所望の離間距離に配された第一磁気誘導部と、
前記トレイを載置する搬送基台の側面にあって、前記第一磁気誘導部に対向する領域を覆うように配された第二磁気誘導部と、から構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気浮上搬送装置。 - 前記磁気誘導部において、
前記第一磁気誘導部が前記トレイの搬送方向に対して所望の距離離間した位置に局在して配され、前記第二磁気誘導部が前記トレイの搬送方向に対して連続して配される
ことを特徴とする請求項1または2に記載の磁気浮上搬送装置。 - 前記磁気誘導部において、
前記第一磁気誘導部が電磁石であり、前記第二磁気誘導部が磁性を有する平板状の部材である、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の磁気浮上搬送装置。 - 前記磁気浮上部が、
前記トレイを載置する搬送基台のうち、前記トレイと接する上面を有する第1領域の下面において、外側に配された第一磁気浮上手段と、
前記搬送基台の下方に設けられた支持台の上面において、前記第1領域の下面に対向し、かつ、所望の離間距離に配された第二磁気浮上手段と、
から構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気浮上搬送装置。 - 前記磁気浮上部において、
前記第一磁気浮上手段と前記第二磁気浮上手段が互いに対向するように配されて組を構成しており、該磁気浮上部には前記組が2つ以上含まれている
ことを特徴とする請求項5に記載の磁気浮上搬送装置。 - 前記磁気浮上部において、前記第一磁気浮上手段と前記第二磁気浮上手段が前記トレイに及ぼす合力が、トレイ重心に対して回転モーメントを発生させない向きである
ことを特徴とする請求項6に記載の磁気浮上搬送装置。 - 前記磁気浮上部において、
前記第一磁気浮上手段と前記第二磁気浮上手段が互いに対向するように配されており、
前記対向する面に対する垂線方向が、前記組の全てにおいて、前記トレイの上下方向と同じ向きである
ことを特徴とする請求項6に記載の磁気浮上搬送装置。 - 前記磁気浮上部において、
前記第一磁気浮上手段と前記第二磁気浮上手段が互いに対向するように配されており、
前記対向する面に対する垂線方向が、前記組の全てにおいて、前記トレイの上下方向と異なる向きである
ことを特徴とする請求項6に記載の磁気浮上搬送装置。 - 前記磁気搬送部が、
前記トレイを載置する搬送基台のうち、前記トレイと接する上面を有する第1領域の下面において、内側に配された磁気搬送手段と、
前記搬送基台の下方に設けられた支持台の上面において、前記磁気搬送手段と対向し、かつ、所望の離間距離に配された磁気回転手段と、
から構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気浮上搬送装置。 - 前記磁気搬送部において、
前記磁気回転手段の回転軸が、前記トレイの搬送方向に対して直交して配される
ことを特徴とする請求項10に記載の磁気浮上搬送装置。 - 前記磁気搬送部ごとに、所定のゾーン上にある前記トレイの搬送方向において所望の離間距離をもって配した組をなす、トレイ識別用の第一センサを備える、
ことを特徴とする請求項10または11に記載の磁気浮上搬送装置。 - 前記磁気搬送部ごとに、所定のゾーン上にある前記トレイの位置検出用の第二センサを備える、
ことを特徴とする請求項10または11に記載の磁気浮上搬送装置。 - 前記磁気搬送部ごとに、所定のゾーン上にある前記トレイの横ブレの量を測定するための第三センサを備える、
ことを特徴とする請求項10または11に記載の磁気浮上搬送装置。
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