(57)【要約】【課題】ハンドと基板支持具との間における基板搬送精度をより安定させる。【解決手段】本発明の一形態に係る基板搬送装置は、ボット本体と、距離センサと、制御装置と、を具備する。前記ロボット本体は、ワークを保持することが可能な少なくとも１つの保持面を有するハンドと、前記ハンドに連結された多関節アームと、を含む。前記距離センサは、前記ロボット本体に設置された距離センサであって、前記ワークを載置する円形状または矩形状の載置面を有する基板支持具に対し、前記載置面を基準に予め設定された検出ポイントの少なくとも３点の３次元座標を光学的に測定する。前記制御装置は、前記距離センサによって取得された前記３次元座標のそれぞれから前記載置面の中心座標を算出し、前記載置面と前記保持面とがなす角度を制御する。【選択図】図１
2018037442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを保持することが可能な少なくとも１つの保持面を有するハンドと、前記ハンドに連結された多関節アームと、を含むロボット本体と、
前記ロボット本体に設置された距離センサであって、前記ワークを載置する円形状または矩形状の載置面を有する基板支持具に対し、前記載置面を基準に予め設定された検出ポイントの少なくとも３点の３次元座標を光学的に測定する距離センサと、
前記距離センサによって取得された前記３次元座標のそれぞれから前記載置面の中心座標を算出し、前記載置面と前記保持面とがなす角度を制御する制御装置と、
を具備する基板搬送装置。
【請求項２】
請求項１に記載された基板搬送装置であって、
前記制御装置は、前記保持面と前記載置面とが略平行になるとともに、前記載置面から前記保持面に向かう方向において、前記載置面の中心と、前記保持面が前記ワークを保持したときの前記ワークの中心と、が重なるように前記ロボット本体を制御する
基板搬送装置。
【請求項３】
請求項１に記載された基板搬送装置であって、
前記制御装置は、前記載置面の中心軸を算出し、前記載置面の中心軸と、前記保持面が前記ワークを保持したときの前記ワークの中心軸と、が略一致するように前記ロボット本体を制御する
基板搬送装置。
【請求項４】
請求項１〜３に記載された基板搬送装置であって、
前記保持面は、第１保持面と、第２保持面と、第３保持面と、を有し、
前記第１保持面、前記第２保持面および前記第３保持面は、同じ平面内に配置され、
前記第１保持面、前記第２保持面および前記第３保持面は、前記多関節アームに一軸周りに回転可能に支持され、前記一軸は、前記平面に対して直交している
基板搬送装置。
【請求項５】
ワークを保持することが可能な少なくとも１つの保持面を有するハンドと、前記ハンドに連結された多関節アームと、を含むロボット本体と、前記ロボット本体に設置された距離センサであって、前記ワークを載置する円形状または矩形状の載置面を有する基板支持具に対し、前記載置面を基準に予め設定された検出ポイントの少なくとも３点の３次元座標を光学的に測定する距離センサと、前記距離センサによって取得された前記３次元座標のそれぞれから前記載置面の中心座標を算出し、前記載置面と前記保持面とがなす角度を制御する制御装置と、を有する基板搬送装置と、
前記基板支持具を支持する支持ホルダが設置可能であり、前記支持ホルダに対向する成膜源を有する成膜室と、
を具備する成膜装置。
【請求項６】
請求項５に記載された成膜装置であって、
前記成膜室から搬送された前記支持ホルダを収容可能な移載室をさらに備え、
前記移載室に前記ハンドによって前記ワークが搬送され、
前記移載室において、前記ワークが前記基板支持具上に載置される
成膜装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載された成膜装置であって、
前記載置面は、開口を有し、
前記開口において前記ワークの一部が露出し、前記一部が前記成膜源に向かって露出する
成膜装置。
【請求項８】
ワークを載置する円形状または矩形状の載置面を有する基板支持具に、前記ワークを保持する少なくとも１つの保持面を有するハンドを対向させ、前記載置面を基準に予め設定された検出ポイントの少なくとも３点の３次元座標を取得し、
前記３次元座標のそれぞれから、前記載置面と前記保持面とがなす角度と、を算出し、
前記保持面と前記載置面とが略平行になるように前記保持面の角度を調整する、
基板搬送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を搬送することが可能な基板搬送装置、成膜装置および基板搬送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
成膜装置の中に、複数の基板を支持ホルダに設置して、支持ホルダを成膜源に対向させながら成膜を行うものがある。このような成膜装置の中で、基板を支持ホルダに複数設けられた基板支持具に置き、支持ホルダを成膜源に対向させながら成膜を行うものがある（例えば、特許文献１参照）。基板は、例えば、成膜前にハンドアームによって基板支持具のそれぞれに載置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１４０６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、支持ホルダに付着した膜の応力、支持ホルダに印加される熱量等に応じて、支持ホルダの歪曲の程度が経時的に変わる場合がある。これに応じて、支持ホルダに設置された基板支持具の空間的な傾きも経時的に変わる場合がある。この結果、ハンドアームと基板支持具とのなす角度が経時的に変わってしまい、ハンドアームと基板支持具との間における基板搬送精度が安定しないことがあった。
【０００５】
以上のような事情に鑑み、本発明では、ハンドと基板支持具との間における安定した基板搬送精度が得られる基板搬送装置、成膜装置および基板搬送方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る基板搬送装置は、ロボット本体と、距離センサと、制御装置と、を具備する。
前記ロボット本体は、ハンドと、多関節アームと、を含む。ハンドは、ワークを保持することが可能な少なくとも１つの保持面を有する。多関節アームは、前記ハンドに連結される。
前記距離センサは、前記ロボット本体に設置される。前記距離センサは、前記ワークを載置する円形状または矩形状の載置面を有する基板支持具に対し、前記載置面を基準に予め設定された検出ポイントの少なくとも３点の３次元座標を光学的に測定する。
前記制御装置は、前記距離センサによって取得された前記３次元座標のそれぞれから前記載置面の中心座標を算出し、前記載置面と前記保持面とがなす角度を制御する。
これにより、ハンドと基板支持具との間における基板搬送がより安定する。
【０００７】
上記の基板搬送装置において、前記制御装置は、前記保持面と前記載置面とが略平行になるとともに、前記載置面から前記保持面に向かう方向において、前記載置面の中心と、前記保持面が前記ワークを保持したときの前記ワークの中心と、が重なるように前記ロボット本体を制御してもよい。
これにより、ハンドによってワークが基板支持具に安定して設置される。
【０００８】
上記の基板搬送装置において、前記制御装置は、前記載置面の中心軸を算出し、前記載置面の中心軸と、前記保持面が前記ワークを保持したときの前記ワークの中心軸と、が略一致するように前記ロボット本体を制御してもよい。
これにより、ハンドによってワークが基板支持具に安定して設置される。
【０００９】
上記の基板搬送装置において、前記保持面は、第１保持面と、第２保持面と、第３保持面と、を有してもよい。
前記第１保持面、前記第２保持面および前記第３保持面は、同じ平面内に配置される。
前記第１保持面、前記第２保持面および前記第３保持面は、前記多関節アームに一軸周りに回転可能に支持され、前記一軸は、前記平面に対して直交する。
これにより、ハンドによって保持できるワーク数が複数になり、搬送時間が短縮する。
【００１０】
また、本発明の一形態に係る成膜装置は、基板搬送装置と、成膜室と、を具備する。
前記基板搬送装置は、ロボット本体と、距離センサと、制御装置と、を有する。前記ロボット本体は、ハンドと、多関節アームと、を含む。前記ハンドは、ワークを保持することが可能な少なくとも１つの保持面を有する。前記多関節アームは、前記ハンドに連結される。前記距離センサは、前記ロボット本体に設置される。距離センサは、前記ワークを載置する円形状または矩形状の載置面を有する基板支持具に対し、前記載置面を基準に予め設定された検出ポイントの少なくとも３点の３次元座標を光学的に測定する。前記制御装置は、前記距離センサによって取得された前記３次元座標のそれぞれから前記載置面の中心座標を算出し、前記載置面と前記保持面とがなす角度を制御する。
前記成膜室は、前記基板支持具を支持する支持ホルダが設置可能であり、前記支持ホルダに対向する成膜源を有する。
これにより、ハンドと基板支持具との間における基板搬送がより安定する。
【００１１】
上記の成膜装置は、前記成膜室から搬送された前記支持ホルダを収容可能な移載室をさらに具備してもよい。
前記移載室に前記ハンドによって前記ワークが搬送される。前記移載室において、前記ワークが前記基板支持具上に載置される。
これにより、成膜室を大気開放することなく、移載室においてワークが基板支持具に安定して設置される。
【００１２】
上記の成膜装置において、前記載置面は、開口を有し、前記開口において前記ワークの一部が露出し、前記一部が前記成膜源に向かって露出するように構成されてもよい。
これにより、基板支持具の載置面に安定して設置されワークに対し、成膜処理が可能になる。
【００１３】
また、本発明の一形態に係る基板搬送方法は、ワークを載置する円形状または矩形状の載置面を有する基板支持具に、前記ワークを保持する少なくとも１つの保持面を有するハンドを対向させ、前記載置面を基準に予め設定された検出ポイントの少なくとも３点の３次元座標を取得することを含む。
前記３次元座標のそれぞれから、前記載置面と前記保持面とがなす角度が算出される。
前記保持面と前記載置面とが略平行になるように前記保持面の角度が調整される。
これにより、ハンドと基板支持具との間における基板搬送がより安定する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ハンドと基板支持具との間における基板搬送精度がより安定する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係る基板搬送装置の全体構成を示す概略上面図である。
【図２】本実施形態に係るハンド、基板支持具および支持ホルダの構成を示す概略断面図である。
【図３】本実施形態に係る基板搬送装置の動作を説明するフロー図である。
【図４】本実施形態に係る基板搬送装置の動作を説明するための基板支持具および支持ホルダの概略上面図である。
【図５】本実施形態に係る基板搬送装置の動作を説明するための基板支持具および支持ホルダの概略断面図である。
【図６】本実施形態に係る基板搬送装置の動作を説明するための基板支持具および支持ホルダの概略断面図である。
【図７】図Ａは、本実施形態に係る基板支持具の別の構成を示す概略上面図であり、図Ｂは、その概略断面図である。
【図８】本実施形態に係る成膜室の概略側面図である。
【図９】本実施形態に係る成膜装置の概略上面図である。
【図１０】図Ａは、本実施形態に係るハンドの変形例を表す概略上面図であり、図Ｂは、本実施形態に係るハンドの変形例を表す概略下面図である。
【図１１】図Ａは、ハンドの動作を示す概略段面図であり、図Ｂは、ハンドの動作を示す概略上面図である。
【図１２】図Ａは、ハンドの動作を示す概略段面図であり、図Ｂは、ハンドの動作を示す概略上面図である。
【図１３】図Ａは、ハンドの動作を示す概略段面図であり、図Ｂは、ハンドの動作を示す概略上面図である。
【図１４】図Ａは、ハンドの動作を示す概略段面図であり、図Ｂは、ハンドの動作を示す概略上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。各実施形態の図では、ＸＹＺ軸座標系が導入される場合がある。
【００１７】
［基板搬送装置の全体構成］
図１は、本実施形態に係る基板搬送装置の全体構成を示す概略上面図である。
【００１８】
図１に示す基板搬送装置１００は、ロボット本体２００と、距離センサ３００と、制御装置４００と、を具備する。ロボット本体２００は、ハンド２１０と、多関節アーム２２０と、駆動ユニット２３０と、を有する。
【００１９】
図１には、基板搬送装置１００の他に、ワークＷ１が示されている。ワークＷ１は、ハンド２１０によって保持可能である。ワークＷ１は、例えば、半導体ウェーハである。ワークＷ１の外形は、例えば、円形である。ワークＷ１は、半導体ウェーハに限らず、その種類は問わない。また、ワークＷ１の厚さやサイズは、特に限定されない。後述するハンド２１０、基板支持具３０等に応じて、その厚さやサイズが決定される。
【００２０】
また、図１には、基板搬送装置１００の他に、基板支持具３０および支持ホルダ２０が示されている。基板支持具３０は、ワークＷ１を支持することできる。基板支持具３０は、支持ホルダ２０によって支持される。基板支持具３０は、平面形状が円形状の開口３０ｈａを有する。基板支持具３０、支持ホルダ２０、ワークＷ１および基板搬送装置１００は、例えば、大気雰囲気下にある。ワークＷ１は、大気雰囲気でハンド２１０により基板支持具３０に搬送されたり、基板支持具３０から回収されたりする。
【００２１】
支持ホルダ２０は、中心軸２０ｃを一軸として、Ｘ−Ｙ平面において回転可能になっている。支持ホルダ２０は、例えば、Ｚ軸方向に中心部が凸状に盛り上がったドーム型構造を有している（後述）。支持ホルダ２０には、複数の基板支持具３０を設置することができる。
【００２２】
ハンド２１０は、ワークＷ１を保持することが可能な保持面２１１を有する。ハンド２１０は、板状である。ハンド２１０の保持面２１１には、例えば、複数の吸引パッド２１２（例えば、真空吸着パッド）が設けられている。複数の吸引パッド２１２は、例えば、三角形の頂点の位置に配置されている。吸引パッド２１２がワークＷ１の非成膜面に接触し、吸引パッド２１２内が減圧になることにより、ワークＷ１が保持面２１１に保持可能になる（真空吸着）。
【００２３】
ハンド２１０がワークＷ１を保持したとき、保持面２１１は、ワークＷ１に対向する。本実施形態において、保持面２１１は、ワークＷ１と接触せずワークＷ１を保持することができる。例えば、ハンド２１０は、吸引パッド２１２によって保持面２１１と直接接することなくワークＷ１を保持する。保持面２１１については、例えば、ワークＷ１との接触によりワークＷ１を保持する保持面であってもよい。例えば、保持面２１１は、静電チャックでもよい。また、ハンド２１０は、多関節アーム２２０のアーム先端部２２０ｔに連結されている。アーム先端部２２０ｔに連結されたハンド２１０は、支持ホルダ２０の中心付近まで移動することができる。
【００２４】
多関節アーム２２０は、いわゆる６軸ロボットである。ハンド２１０は、多関節アーム２２０によって３次元空間での姿勢変更が可能になっている。例えば、多関節アーム２２０の伸縮、旋回または昇降等の動作によりハンド２１０が伸縮、旋回、または昇降する。すなわち、ハンド２１０が多関節アーム２２０に連結されたことにより、ハンド２１０は、例えば、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向のそれぞれに移動可能になり、さらにＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向のそれぞれの軸周りに回転可能になっている。
【００２５】
図１では、一例として、ワークＷ１の主面がＸ−Ｙ平面内にある状態をＳ１、Ｓ１の状態からワークＷ１の主面をＹ軸周りに回転させ、ワークＷ１の主面がＺ−Ｙ平面内にある状態をＳ２、さらに、Ｓ１の状態からワークＷ１をいずれかの基板支持具３０にまで延伸させた状態をＳ３としている。多関節アーム２２０は、駆動ユニット２３０によって駆動される。
【００２６】
駆動ユニット２３０は、電動モーター等の回転動力源と動力伝達機構を内蔵し、多関節アーム２２０に伸縮動力、回転動力等を伝達する。駆動ユニット２３０は、回転角度や回転速度等を制御可能に構成されている。駆動ユニット２３０の構造や配置は、特に限定されない。駆動ユニット２３０は、制御装置４００によって制御されている。
【００２７】
制御装置４００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等のコンピュータに用いられるハードウェア要素および必要なソフトウェアにより実現される。ＣＰＵに代えて、またはこれに加えて、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のＰＬＤ(Programmable Logic Device)、あるいは、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等を用いてもよい。
【００２８】
また、ロボット本体２００は、距離センサ３００を備える。例えば、距離センサ３００は、ハンド２１０の保持面２１１に設置されている。
【００２９】
基板搬送装置１００の構成は、図１の例に限らない。例えば１基の駆動ユニット２３０に対して複数の多関節アーム２２０が連結されたとすることもできる。基板搬送装置１００は、例えば、複数のプロセスチャンバに連結された基板搬送室に収容され、プロセスチャンバ間で基板を搬送する装置として用いられる。
【００３０】
［ハンド、基板支持具および支持ホルダの構成］
図２は、本実施形態に係るハンド、基板支持具および支持ホルダの構成を示す概略断面図である。図２には、ワークＷ１も併せて示されている。
【００３１】
図２に示すように、ワークＷ１は、複数の吸引パッド２１２を介してハンド２１０の保持面２１１に保持される。ワークＷ１は、保持面２１１に対して略平行に設置されている。ここで、「略平行」とは、２つの部材が平行または２つの部材が実質的に平行であることを言う。ワークＷ１は、基板支持具３０に対向する。
【００３２】
基板支持具３０は、支持ホルダ２０に支持されている。基板支持具３０は、支持ホルダ２０に対して脱着可能である。基板支持具３０の外端３０ｅは、例えば、円形である。また、基板支持具３０は、外端３０ｅの角部３０ｃｎと同心円状に設けられた多段状の開口を有する。例えば、基板支持具３０は、開口３０ｈａと、この開口３０ｈａに連通する開口３０ｈｂとを有する。
【００３３】
ここで、開口３０ｈａの内径は、開口３０ｈｂの内径よりも小さい。これにより、基板支持具３０においては、環状の内壁３０ｗｂと、内壁３０ｗｂに連なる環状の載置面３０ｐと、載置面３０ｐに連なる環状の内壁３０ｗａとが形成される。ここで、環状の内壁３０ｗｂの内径はワークＷ１の外径よりも大きい。これにより、載置面３０ｐにワークＷ１を載置することができる。
【００３４】
例えば、基板搬送装置１００は、ワークＷ１の中心軸と開口３０ｈａの中心軸とを略一致させ、開口３０ｈｂの上からワークＷ１を開口３０ｈｂ内に挿入し、吸引パッド２１２からワークＷ１を離す。これにより、ワークＷ１の外端が載置面３０ｐに引っ掛かる。これにより、ワークＷ１が載置面３０ｐに載置される。ワークＷ１は、基板支持具３０の内壁３０ｗｂによって、その位置が決まる。
【００３５】
ここで、ワークＷ１は、成膜面が載置面３０ｐに接するように基板支持具３０によって支持される。これにより、ワークＷ１の成膜面の一部が開口３０ｈａから下に向かって露出する。露出した面は、成膜源（不図示）に対向する。この露出した面に、例えば、成膜が施される。
【００３６】
なお、支持ホルダ２０は回転するため、遠心力によるワークＷ１のずれや落下を防止するため、ワークＷ１の上には、蓋（後述）を設置してもよい。この蓋は、ハンド２１０によって搬送することもできる。
【００３７】
本実施形態においては、空間座標における載置面３０ｐの中心軸の位置と向きを算出するため、載置面３０ｐを基準に予め設定された検出ポイントの少なくとも３点の３次元座標が光学的に測定される（後述）。そして、この検出ポイントに基づいて、載置面３０ｐの中心軸が算出される。
【００３８】
例えば、この検出ポイントとは、基板支持具３０の角部３０ｃｎにおける任意の位置の３点である。ここで、角部３０ｃｎは円形状である。これにより、角部３０ｃｎの任意の位置の３点が決定されれば、角部３０ｃｎの中心軸が求められる。さらに、環状の載置面３０ｐは、角部３０ｃｎと同心円状に設けられている。また、載置面３０ｐから角部３０ｃｎまでの高さは、基板支持具３０の周方向において同じ高さまたは実質的に同じ高さである。これにより、円状の角部３０ｃｎの中心軸が決定すれば、載置面３０ｐの中心軸が求められる。
【００３９】
なお、検出ポイントは、基板支持具３０の角部３０ｃｎの３点に限らず、角部３０ｃｎと同心円状に設けられた内壁３０ｗａの任意の位置から選出された３点であってもよい。また、検出ポイントは、内壁３０ｗｂの任意の位置から選出された３点であってもよい。あるいは、載置面３０ｐと同心円状に設けられた検出用マーク（例えば、溝、突起）が基板支持具３０に少なくとも３点形成され、この検出用マークを基準に載置面３０ｐの中心軸が求められてもよい。
【００４０】
また、支持ホルダ２０には、基板支持具３０を収容する開口２０ｈが設けられている。ここで、開口２０ｈの内径は、基板支持具３０の外端３０ｅの外径よりも小さい。また、基板支持具３０の外端３０ｅにも段差が設けられ、基板支持具３０には、支持ホルダ２０に当接する当接面３０ｒが設けられている。そして、基板支持具３０の中心軸と開口２０ｈの中心軸とを一致させ、開口２０ｈの上から基板支持具３０を開口２０ｈに落下させることにより、基板支持具３０の当接面３０ｒが開口２０ｈ付近の爪部２０ｔで引っ掛かる。ここで、「略一致」とは、２つの中心軸が重なっているか、または２つの中心軸が実質的に同軸上にあることを言う。これにより、基板支持具３０は、支持ホルダ２０によって支持される。
【００４１】
距離センサ３００は、ワークＷ１で覆われないように、ハンド２１０の保持面２１１に設置されている。距離センサ３００は、距離センサ３００と測定対象物との距離を光学的に測定する。距離センサ３００からは、例えば、保持面２１１に対して垂直にレーザ光ＬＬが出射される。これにより、距離センサ３００から保持面２１１に対向する測定対象物までの距離が測定される。例えば、距離センサ３００は、レーザ光ＬＬの反射光強度に基づいて距離を測定する手段、レーザ光ＬＬの反射光強度の急激な変位を捉えて距離を測定する手段等を有する。また、距離センサ３００は、カメラとすることもできる。そして、距離センサ３００は、基板支持具３０に対し、載置面３０ｐを基準に予め設定された検出ポイントの少なくとも３点の３次元座標を測定する。
【００４２】
例えば、距離センサ３００の位置（３次元座標（Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓ））は、制御装置４００によって管理されている。ここで、本実施形態での３次元座標とは、基準点ＲＰから３次元座標である。そして、距離センサ３００が測定する測定対象物の３次元座標（Ｘｍ、Ｙｍ、Ｚｍ）は、距離センサ３００と測定対象物との距離を測定することで取得できる。これは、距離センサ３００の位置が制御装置４００によって判明しているためである。
【００４３】
距離センサ３００は、ハンド２１０とともに、支持ホルダ２０の主面２０ｓに沿って走査される（矢印ＳＣ）。さらに、距離センサ３００は、基板支持具３０と支持ホルダ２０との段差を横切るように走査される。この走査によって、基板支持具３０の角部３０ｃｎの任意の位置が距離センサ３００によって取得される。
【００４４】
なお、距離センサ３００は、ハンド２１０の保持面２１１ではなく、多関節アーム２２０に設けられてもよい。また、距離センサ３００は、保持面２１１から引き伸ばされた保持部材に設けられてもよい。但し、距離センサ３００は、測定対象物に対向できる位置に設けられる。
【００４５】
制御装置４００は、距離センサ３００によって取得された３次元座標のそれぞれから載置面３０ｐの中心座標を算出する。さらに、制御装置４００は、載置面３０ｐと保持面２１１とがなす角度を制御する（後述）。
【００４６】
［基板搬送装置の動作］
図３は、本実施形態に係る基板搬送装置の動作を説明するフロー図である。
本実施形態では、基板支持具３０にハンド２１０を対向させ、基板支持具３０の載置面３０ｐを基準に予め設定された検出ポイントの少なくとも３点の３次元座標が取得される（ステップＳ１０）。
【００４７】
次に、３次元座標のそれぞれから、載置面３０ｐと、ハンド２１０の保持面２１１と、がなす角度θが算出される（ステップＳ２０）。
次に、保持面２１１と載置面３０ｐとが略平行になるように、保持面２１１の角度が変えられる（ステップＳ３０）。
【００４８】
そして、ハンド２１０が載置面３０ｐに接近する。ここで、ハンド２１０がワークＷ１を保持しているときは、載置面３０ｐにワークＷ１が載置される。または、載置面３０ｐにワークＷ１が載置されているときは、ハンド２１０よりワークＷ１が載置面３０ｐから取り出される（ステップＳ４０）。
【００４９】
上記の動作を以下に詳細に説明する。
図４は、本実施形態に係る基板搬送装置の動作を説明するための基板支持具および支持ホルダの概略上面図である。
図５および図６は、本実施形態に係る基板搬送装置の動作を説明するための基板支持具および支持ホルダの概略断面図である。
【００５０】
上述したように、本実施形態では、基板支持具３０の載置面３０ｐを基準に予め設定された検出ポイントの少なくとも３点の３次元座標が取得される。例えば、基板支持具３０の角部３０ｃｎのうち、３点の位置座標が距離センサ３００によって取得さえる。
【００５１】
具体的には、距離センサ３００によって図４に示す３点の３次元座標（点Ｐ（Ｘｐ、Ｙｐ、Ｚｐ）、点Ｑ（Ｘｑ、Ｙｑ、Ｚｑ）および点Ｒ（Ｘｒ、Ｙｒ、Ｚｒ））が取得される（ステップＳ１０）。取得された点Ｐ、点Ｑおよび点Ｑの３次元座標については、制御装置４００に格納される。
【００５２】
基板搬送装置１００においては、３点の３次元座標（点Ｐ、点Ｑ、点Ｒ）が取得されると、制御装置４００は、この３点の３次元座標のそれぞれに基づいて、載置面３０ｐの中心３０ｃの３次元座標（中心座標）を算出する。さらに、制御装置４００は、３点（点Ｐ、点Ｑ、点Ｒ）を含む平面の角度を算出する。角度とは、基準面（例えば、地面）と、３点（点Ｐ、点Ｑ、点Ｒ）を含む平面とのなす角度である。ここで、３点（点Ｐ、点Ｑ、点Ｒ）を含む平面と載置面３０ｐとは、略平行である。これにより、載置面３０ｐの角度が算出される。
【００５３】
ハンド２１０の保持面２１１の角度は、制御装置４００に常時、格納されている。制御装置４００は、保持面２１１の角度と載置面３０ｐの角度とから、載置面３０ｐと保持面２１１とがなす角度を算出することができる（ステップＳ２０）。
【００５４】
支持ホルダ２０には、ワークＷ１に対し成膜処理を行う毎に膜が堆積する。また、支持ホルダ２０には、成膜中に熱が印加されることもある。但し、膜応力は、膜の厚さに応じて変わる。また、印加される熱量は、成膜条件によっても異なる。これにより、支持ホルダ２０の歪曲の程度は、成膜処理毎に変わる場合がある。その結果、ハンド２１０の保持面２１１と基板支持具３０の載置面３０ｐとのなす角度θも経時的に変化する場合がある。
【００５５】
例えば、図５に示すように、ワークＷ１の中心軸Ｃ１と、載置面３０ｐの中心軸Ｃ２と、が一致せず、交差している状態では、ワークＷ１を安定して載置面３０ｐに載置することができない。例えば、この状態でワークＷ１を載置面３０ｐに近づけると、ワークＷ１が基板支持具３０の角部３０ｃｎに接触する可能性がある。ワークＷ１が基板支持具３０の角部３０ｃｎに接触すると、ワークＷ１がハンド２１０から落下したり、ワークＷ１が破損したりする場合がある。
【００５６】
本実施形態では、多関節アーム２２０が制御装置４００から信号を受け、保持面２１１と載置面３０ｐとが略平行になるように、保持面２１１の角度が調整される（ステップＳ３０）。さらに、載置面３０ｐから保持面２１１に向かう方向において、載置面３０ｐの中心と、保持面２１１がワークＷ１を保持したときのワークＷ１の中心と、が重なるように制御される。これにより、図６に示すように、保持面２１１がワークＷ１を保持したときには、ワークＷ１の中心軸Ｃ１と、載置面３０ｐの中心軸Ｃ２と、が略一致する。
【００５７】
また、制御装置４００は、３点の３次元座標から載置面３０ｐの中心軸Ｃ２の位置と方向とを直接的に算出し、載置面３０ｐの中心軸Ｃ２と、ワークＷ１の中心軸Ｃ１と、が略一致するようにロボット本体２００を制御することもできる。
【００５８】
この後、ハンド２１０は、載置面３０ｐに接近する。そして、載置面３０ｐにワークＷ１が接触したら、吸引パッド２１２からワークＷ１が離れる。これにより、載置面３０ｐにワークＷ１が載置される。また、載置面３０ｐにワークＷ１が載置されているときは、ハンド２１０をワークＷ１に接近させた後、吸引パッド２１２によってワークＷ１を吸引することよってワークＷ１が載置面３０ｐから取り出される（ステップＳ４０）。
【００５９】
このように、本実施形態によれば、基板支持具３０の傾きが基板支持具３０に堆積した膜の応力または基板支持具３０に印加される熱量によって経時的に変化しても、ハンド２１０によって、ワークＷ１が基板支持具３０に安定して載置される。これにより、ハンド２１０と基板支持具３０との間における基板搬送精度がより安定する。また、基板支持具３０を支持する支持ホルダ２０から皮膜を除去する洗浄回数も減り、生産性が向上する。
【００６０】
また、本実施形態に係る基板搬送装置１００は、保持面２１１を基板支持具３０に対向させる毎に、少なくとも３点の３次元座標を取得し、ハンド２１０の角度を調整することもできる。または、基板搬送装置１００は、定期的に、少なくとも３点の３次元座標を取得することもできる。例えば、基板搬送装置１００は、測定した基板支持具３０の角度が許容範囲であると判断した場合は、ハンド２１０の角度を改めて調整せず、ハンド２１０によってワークＷ１を搬送することもできる。
【００６１】
［基板保持具の変形例］
図７Ａは、本実施形態に係る基板支持具の別の構成を示す概略上面図であり、図７Ｂは、その概略断面図である。
図７Ａおよび図７Ｂに示す基板支持具３１の載置面３１ｐは、矩形状である。ワークとしては、ガラス基板、石英基板、樹脂基板などの透明基板が用いられる。
【００６２】
基板支持具３１は、開口３１ｈａと、開口３１ｈａに繋がった開口３１ｈｂと、を有する。開口３１ｈａおよび開口３１ｈｂの平面形状は、矩形である。載置面３１ｐの中心軸は、開口３１ｈａの中心軸および開口３１ｈｂの中心軸に略一致している。基板支持具３１においては、検出ポイントとして距離センサ３００により、矩形４角の任意の３箇所の位置が測定される。３箇所の位置は、例えば、外端３１ｅの角部３１ｃｎ（点Ｐ'、点Ｑ'、点Ｒ'）である。
【００６３】
基板支持具３１において、３点の３次元座標（点Ｐ'、点Ｑ'、点Ｒ'）が取得されると、制御装置４００は、３点の３次元座標のそれぞれに基づいて、載置面３１ｐの中心３１ｃの３次元座標（中心座標）を算出する。さらに、制御装置４００は、３点（点Ｐ、点Ｑ、点Ｒ）を含む平面の角度を算出する。
【００６４】
［成膜装置の構成］
本実施形態に係る成膜装置は、基板搬送装置１００を具備する。まず、成膜装置に含まれる成膜室の構成について説明する。
図８は、本実施形態に係る成膜室の概略側面図である。
【００６５】
成膜室１１は、成膜源と、成膜源に対向する支持ホルダ２０と、を有する。成膜室１１は、真空排気手段により減圧状態が維持される。成膜室１１の側壁には、所定のガスを導入するためのガス導入手段が設けられてもよい。
【００６６】
図８には、成膜源として、電子ビーム蒸着源が例示される。成膜源は、スパッタリング源であってもよい。例えば、成膜室１１の下に、蒸発材料１１ｍを収容することが可能なハース（hearth）１１ｈｔが設けられている。ハース１１ｈｔは、例えば、冷却機構が内蔵された銅製の容器である。蒸発材料１１ｍには、電子銃１１ｅｇから出射された電子ビーム１１ｅｂが照射して、蒸発材料１１ｍがワークＷ１に向かって蒸発する。成膜室１１には、蒸発材料１１ｍのワークＷ１への遮断するため、シャッタ１１ｓが設けられている。
【００６７】
支持ホルダ２０は、成膜室１１に設置可能である。成膜室１１に設置された支持ホルダ２０は、中心軸２０ｃを中心にＸ−Ｙ平面において回転することができる。支持ホルダ２０は、基板支持具３０を介して複数のワークＷ１を支持することができる。支持ホルダ２０に支持されたワークＷ１においては、成膜源に向かって、その処理面が露出している。成膜室１１においては、ハース１１ｈｔから蒸発材料１１ｍが蒸発すると、複数のワークＷ１に膜を形成することができる。
【００６８】
また、成膜室１１には、ゲートバルブ１３Ａを介して移載室１２が連結している。移載室１２は、真空排気手段により減圧状態が維持されたり、大気に開放されたりする。移載室１２において、支持ホルダ２０を待機させることができる。
【００６９】
例えば、成膜室１１での処理が終わった支持ホルダ２０は、成膜室１１から移載室１２に搬送される。このとき、基板支持具３０には、成膜済のワークＷ１が載置されている。一方、成膜室１１で処理を行う場合には、支持ホルダ２０が移載室１２から成膜室１１に搬送される。このとき、基板支持具３０には、成膜前のワークＷ１が載置されている。
【００７０】
ここで、成膜前のワークＷ１は、成膜室１１および移載室１２とは別の処理室からハンド２１０によって移載室１２に搬送される。そして、移載室１２おいて、ハンド２１０により基板支持具３０に載置される。この搬送の際に、上述した基板搬送方法が適用される。
【００７１】
図９は、本実施形態に係る成膜装置の概略上面図である。
成膜装置１０は、成膜室１１および移載室１２の他に、ワークＷ１を仕込む仕込室１４Ａと、成膜処理がなされたワークＷ１を取り出す取出室１４Ｂと、基板搬送装置１００が収容された搬送室１５と、を有する。仕込室１４Ａは、ゲートバルブ１３Ｌを介して搬送室１５に連結されている。取出室１４Ｂは、ゲートバルブ１３Ｍを介して搬送室１５に連結されている。搬送室１５は、ゲートバルブ１３Ｎを介して移載室１２に連結されている。仕込室１４Ａおよび取出室１４Ｂには、複数のワークＷ１を収容することができる。
【００７２】
成膜装置１０において、成膜装置１０の外部から仕込室１４Ａに複数のワークが設置されると、図示しない搬送手段によって、仕込室１４Ａから一枚のワークＷ１が搬送室１５に搬送される。その後、このワークＷ１は、搬送室１５内のステージ１６Ａに載置される。そして、このワークＷ１は、ハンド２１０によって保持され、上述した基板搬送方法によって移載室１２内で基板支持具３０に載置される。このとき、ゲートバルブ１３Ｎは、開状態にある。また、移載室１２および搬送室１５内は、大気雰囲気である。さらに、支持ホルダ２０を所定の角度、回転させて、ワークＷ１がさいちされていない別の基板支持具３０にワークＷ１を載置する動作を繰り返し行うことにより、支持ホルダ２０には、複数のワークＷ１が設置される。
【００７３】
この後、ゲートバルブ１３Ｎが閉状態になり、移載室１２内の雰囲気が所定の圧力になると、ゲートバルブ１３Ａが開状態になり、支持ホルダ２０が移載室１２から成膜室１１に搬送される。この後、成膜室１１において、複数のワークＷ１に成膜が施される。
【００７４】
一方、成膜室１１での処理が終了したら、支持ホルダ２０は再び移載室１２に搬送される。このときのワークＷ１は、成膜済の基板である。さらに、移載室１２において、ハンド２１０によってワークＷ１が保持される。そして、このワークが移載室１２から搬送室１５に搬送され、搬送室１５内のステージ１６Ｂに載置される。ステージ１６Ｂに載置されたワークについては、図示しない搬送手段によって、取出室１４Ｂに送られる。本実施形態では、移載室１２において、支持ホルダ２０からワークを取り出すときも、上述した基板搬送方法を用いることもできる。
【００７５】
本実施形態に係る成膜装置１０によれば、ハンド２１０と基板支持具３０との間における基板搬送精度がより安定する。例えば、成膜室１１を大気開放することなく、ハンド２１０により、ワークＷ１が移載室１２において基板支持具３０に安定して載置される。または、ワークＷ１が移載室１２において基板支持具３０から安定して取り出される。
【００７６】
［ハンドの変形例］
図１０Ａは、本実施形態に係るハンドの変形例を表す概略上面図であり、図１０Ｂは、本実施形態に係るハンドの変形例を表す概略下面図である。
【００７７】
本実施形態に係るハンド２１０Ｂは、少なくとも１つの保持面を有する。
例えば、図１０Ａおよび図１０Ｂに示すハンド２１０Ｂは、第１ハンド２１０ａ、第２ハンド２１０ｂおよび第３ハンド２１０ｃを有する。距離センサ３００は、例えば、第１ハンド２１０ａに設置されている。第１ハンド２１０ａは、第１保持面２１１ａを有する。第２ハンド２１０ｂは、第２保持面２１１ｂを有する。第３ハンド２１０ｃは、第３保持面２１１ｃを有する。第１保持面２１１ａ、第２保持面２１１ｂおよび第３保持面２１１ｃのそれぞれには、複数の吸引パッド２１２が設けられている。
【００７８】
第１保持面２１１ａ、第２保持面２１１ｂおよび第３保持面２１１ｃは、同じ平面内に配置されている。第１保持面２１１ａ、第２保持面２１１ｂおよび第３保持面２１１ｃは、多関節アーム２２０のアーム先端部２２０ｔに一軸（軸２１５）の周りに回転可能に支持されている。例えば、ハンド２１０Ｂは、時計回りに回転するとする。軸２１５は、第１保持面２１１ａ、第２保持面２１１ｂおよび第３保持面２１１ｃが配置された平面に対して直交している。この平面内において、第１ハンド２１０ａ、第２ハンド２１０ｂおよび第３ハンド２１０ｃのうち、隣り合うハンドがなす角度は、例えば、１２０度である。
【００７９】
図１１Ａ〜図１４Ｂは、本実施形態に係るハンドの動作を示す概略図である。図１１Ａ〜図１４Ｂの各図Ａには、ハンドの動作を示す概略段面が示され、各図Ｂには、ハンドの動作を示す概略上面図が示されている。ハンド２１０Ｂの動作制御は制御措置４００によって行われる。
【００８０】
例えば、図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、第１保持面２１１ａと載置面３０ｐとが略平行になるように、第１保持面２１１ａの角度が調整される。第１保持面２１１ａには、第１ワークＷ１が保持されている。
【００８１】
このとき、載置面３０ｐに、すでに第２ワークＷ２と、第３ワークＷ３と、重なって載置されているとする。つまり、載置面３０ｐに第１ワークＷ１が載置されている前に、第２ワークＷ２および第３ワークＷ３がすでに載置面３０ｐ上に載置されている。第２ワークＷ２は、例えば、基板蓋である。第２ワークＷ２の厚さは、第１ワークＷ１の厚さよりも厚い。第３ワークＷ３は、成膜済の半導体ウェーハである。第２ワークＷ２は、第３ワークＷ３の上に位置している。
【００８２】
次に、ハンド２１０Ｂを時計回りに回転させて、第２ワークＷ２が第２保持面２１１ｂに保持された場合の第２ワークＷ２の中心軸Ｃ１と、載置面３０ｐの中心軸Ｃ２と、を略一致させる。そして、第２ハンド２１０ｂによって、第２ワークＷ２が載置面３０ｐから取り出される。この状態を図１２Ａおよび図１２Ｂに示す。
【００８３】
ハンド２１０Ｂを時計回りに回転させても、第１保持面２１１ａには、第１ワークＷ１が保持されたままである。ハンド２１０Ｂを回転させても、第１保持面２１１ａ、第２保持面２１１ｂおよび第３保持面２１１ｃは、同じ平面内にある。これにより、第１保持面２１１ａおよび第２保持面２１１ｂと、載置面３０ｐとのなす角度は変わらない。この結果、第２ワークＷ２は、安定して第２ハンド２１０ｂにより、第３ワークＷ３上から取り出すことができる。なお、第２保持面２１１ｂが載置面３０ｐに対し進む距離は、第１保持面２１１ａが載置面３０ｐに対し進む距離よりも短くなる。その差は、第２ワークＷ２と第１ワークＷ１の厚さの差である。
【００８４】
次に、ハンド２１０Ｂを時計回りに回転させて、第３ワークＷ２が第３保持面２１１ｃに保持された場合の第３ワークＷ３の中心軸Ｃ１と、載置面３０ｐの中心軸Ｃ２と、を略一致させる。そして、第３ハンド２１０ｃによって、第３ワークＷ３が載置面３０ｐから取り出される。この状態を図１３Ａおよび図１３Ｂに示す。
【００８５】
ハンド２１０Ｂを時計回りに回転させても、第１保持面２１１ａには、第１ワークＷ１が保持され、第２保持面２１１ｂには、第２ワークＷ２が保持されたままである。ハンド２１０Ｂを回転させても、第１保持面２１１ａおよび第３保持面２１１ｃと、載置面３０ｐとのなす角度は変わらない。その結果、第３ワークＷ３は、安定して第３ハンド２１０ｃにより、載置面３０ｐから取り出すことができる。
【００８６】
次に、ハンド２１０Ｂを時計回りに回転させて、第１ワークＷ１の中心軸Ｃ１と、載置面３０ｐの中心軸Ｃ２と、を略一致させる。そして、第１ハンド２１０ａによって、第１ワークＷ１を載置面３０ｐに載置する。この状態を図１４Ａおよび図１４Ｂに示す。
【００８７】
ハンド２１０Ｂを時計回りに回転させても、第２保持面２１１ｂには、第２ワークＷ２が保持され、第３保持面２１１ｃには、第３ワークＷ３が保持されたままである。この後、第２ワークＷ２については、第１ワークＷ１上に載置され、第３ワークＷ３については、上述したステージ１６Ｂに載置される。
【００８８】
このように、ハンドによって保持できるワークの数が増えると、ワークの搬送時間が短縮し、成膜装置の生産性が向上する。
【００８９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００９０】
１０…成膜装置
１１…成膜室
１１ｍ…蒸発材料
１１ｈｔ…ハース
１１ｅｇ…電子銃
１１ｅｂ…電子ビーム
１１ｓ…シャッタ
１２…移載室
１３Ａ、１３Ｌ、１３Ｍ、１３Ｎ…ゲートバルブ
１４Ａ…仕込室
１４Ｂ…取出室
１５…搬送室
１６Ａ、１６Ｂ…ステージ
２０…支持ホルダ
２０ｃ…中心軸
２０ｈ…開口
２０ｔ、３０ｔ…爪部
２０ｓ…主面
３０、３１…基板支持具
３０ｅ、３１ｅ…外端
３０ｃｎ、３１ｃｎ…角部
３０ｈａ、３０ｈｂ、３１ｈａ、３１ｈｂ…開口
３０ｃ、３１ｃ…中心
３０ｐ、３１ｐ…載置面
３０ｒ…当接面
１００…基板搬送装置
２００…ロボット本体
２１０、２１０Ｂ…ハンド
２１０ａ…第１ハンド
２１０ｂ…第２ハンド
２１０ｃ…第３ハンド
２１５…軸
２１１…保持面
２１１ａ…第１保持面
２１１ｂ…第２保持面
２１１ｃ…第３保持面
２１２…吸引パッド
２２０…多関節アーム
２２０ｔ…アーム先端部
２３０…駆動ユニット
３００…距離センサ
４００…制御装置
Ｗ１…ワーク、第１ワーク
Ｗ２…第２ワーク
Ｗ３…第３ワーク
ＲＰ…基準点
【図１】
2018037442.tif 000003
【図２】
2018037442.tif 000004
【図３】
2018037442.tif 000005
【図４】
2018037442.tif 000006
【図５】
2018037442.tif 000007
【図６】
2018037442.tif 000008
【図７】
2018037442.tif 000009
【図８】
2018037442.tif 000010
【図９】
2018037442.tif 000011
【図１０】
2018037442.tif 000012
【図１１】
2018037442.tif 000013
【図１２】
2018037442.tif 000014
【図１３】
2018037442.tif 000015
【図１４】
2018037442.tif 000016