(57)【要約】【課題】被搬送物を搬送先にまで高精度に搬送することができる搬送装置および搬送方法を提供する。【解決手段】基板トレイ搬送装置は、基板３を載せた基板トレイ１７を搬送アーム２６によって把持し、載置台５まで搬送する。搬送アーム２６の先端部には、反射型光ファイバーセンサー２５を有している。搬送アーム２６は縁に到達する直前に減速する。その際、センサー２５は載置台５の縁を検出する。搬送アーム２６が減速しているので、センサー２５による縁位置の検出は安定化する。制御装置３７は、センサー２５による縁位置の検出結果に基づき、載置台５の縁から載置台５の中心までの距離と、基板トレイ１７からセンサー２５までの距離とを加えた距離だけ、載置台５の縁から搬送アーム２６を移動させるように、第一の移動機構２８を制御する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一位置に設置された位置決め機構に配置された被搬送物を、第二位置に設置された載置台に搬送する搬送装置であって、
前記第二位置寄りの先端部にセンサーを有し、かつ、当該センサーから前記第一位置に向かって一定距離置いた位置において前記被搬送物を把持する把持部と、
前記把持部を上下に移動可能な高さ方向移動機構と、
前記把持部を、前記第一位置と前記第二位置との間において移動可能な第一の移動機構と、
前記第二位置からの距離が確定した所定位置に到達する前に前記把持部を減速させるように、前記第一の移動機構を制御する減速制御部と、
前記センサーからの出力に基づき前記所定位置を検出する検出制御部と、
前記検出された所定位置から前記第二位置までの距離と、前記被搬送物から前記センサーまでの距離とを加えた距離だけ、前記所定位置から前記把持部を移動させるように、前記第一の移動機構を制御する移動制御部と、を備えていることを特徴とする搬送装置。
【請求項２】
前記載置台は、回転台上に複数設置されており、回転台を回転させることによっていずれの前記載置台を前記第二位置にまで移動させるか選択可能であり、
前記把持部を、前記高さ方向移動機構および前記第一の移動機構のいずれに対しても直角方向に移動可能な第二の移動機構を有していることを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
【請求項３】
前記回転台は、回転角度を検出する角度センサーを備えており、角度センサーの出力に基づき、前記移動制御部が前記第二の移動機構による前記把持部の移動量を求めることを特徴とする請求項２に記載の搬送装置。
【請求項４】
前記把持部は、前記先端部に前記センサーを少なくとも２つ備えており、それらを前記第二の移動機構による前記把持部の移動方向に所定の間隔を持って配置しており、
前記少なくとも２つのセンサーの出力に基づき、前記移動制御部が前記第二の移動機構による前記把持部の移動量を求めることを特徴とする請求項２に記載の搬送装置。
【請求項５】
前記被搬送物は、搬送された際に前記載置台を覆う構造であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の搬送装置。
【請求項６】
前記所定位置は、前記載置台の縁であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の搬送装置。
【請求項７】
前記センサーは、反射型光ファイバーセンサーであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の搬送装置。
【請求項８】
前記載置台は、グラファイト、炭化珪素、または炭化珪素コーティングされたグラファイトのいずれかによって構成されており、
前記載置台の縁よりも第一位置寄りには、窒化ホウ素または、窒化ホウ素と窒化珪素との化合物のいずれかが前記センサーから見て臨めることを特徴とする請求項７に記載の搬送装置。
【請求項９】
第一位置に設置された位置決め機構に配置された被搬送物を、第二位置に設置された載置台まで搬送する方法であって、
前記第二位置寄りの先端部にセンサーを有し、かつ、当該センサーから前記第一位置に向かって一定距離置いた位置において前記被搬送物を把持する把持部によって前記被搬送物を把持する工程と、
前記把持部を高さ方向に移動し、前記被搬送物を第一位置から持ち上げる工程と、
第二位置に向かって前記把持部を移動させる工程と、
前記把持部が第二位置までの距離が明らかな所定位置より手前の位置に達すると前記把持部の移動を減速させる工程と、
前記センサーによって前記所定位置を検出する工程と、
前記検出された所定位置から前記第二位置までの距離と、前記被搬送物から前記センサーまでの距離とを加えた距離だけ、前記所定位置から前記把持部を移動し、前記被搬送物を前記把持部から前記載置台に載置する工程と、を備えていることを特徴とする搬送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被搬送物を保持して目標位置に搬送する搬送装置およびその搬送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、化合物半導体の用途が様々な分野において広がっている。良く用いられる化合物半導体として、特に半導体レーザー素子およびＬＥＤ（発光ダイオード）素子等が挙げられる。これらの素子の製造には、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）装置またはＭＢＥ（分子線エピタキシー法）装置が広く用いられている。
【０００３】
ＭＯＣＶＤ装置は、加熱された基板に原料となるガスを照射することによって成膜処理を行う装置である。ＭＢＥ装置は、真空中において蒸発させた原料を、基板に照射することによって成膜処理を行う装置である。いずれの装置も、結晶成長の原理を利用して、成膜処理を行っている。ＭＯＣＶＤ装置は、ＭＢＥ装置と比較して生産性およびメンテナンス性が良い。このことから、工業的に化合物半導体を量産する場合には、一般的にＭＯＣＶＤ装置が使用されている。
【０００４】
一般的なＭＯＣＶＤ装置を図８に示す。図８は、ＭＯＣＶＤ装置の断面を示す図である。
【０００５】
このＭＯＣＶＤ装置１は、反応室２、モーター９およびガス供給器１５を備えている。
【０００６】
反応室２の内部において、複数の載置台５を回転台４の上面に設けている。各載置台５には、基板３がそれぞれ載置されている。基板３の材料としては、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、またはサファイアガラス等を用いる。生産する化合物半導体によって適切なものが使用される。
【０００７】
回転台４の詳細を図９に示す。図９は、回転台４の上面を示す図である。
【０００８】
回転台４は、回転軸８の上端に支持されている。この回転軸８はモーター９によって回転するようになっている。回転台４の上面に設けられた複数の載置台５は、それぞれ自転するように構成されている。したがって、載置台５の上に載せられた基板３は、回転台４の回転および載置台５の自転によって、公転と自転とをすることになる。これは、生成する結晶成長層の均一性を向上させ、均一な膜を生成するためである。
【０００９】
載置台５を自転させる仕組みとして、特許文献１では、ギヤの噛み合わせを利用して回転させる方法が開示されている。各載置台５はそれぞれ自転ギヤ６の上に設置されており、回転台４の外周には固定ギヤ７が設置されている。この自転ギヤ６は、回転台４上に設置されているため、回転台４の回転と同期しており、回転台４の外周に固定された固定ギヤ７と噛み合うことによって自転する。
【００１０】
また、特許文献２では、載置台５の下から回転駆動用ガスを供給して載置台５を浮上させ、回転させる方法が開示されている。
【００１１】
さらに、回転台４の下方にはヒーター１０が配置されており、ヒーター１０によって基板３を加熱するようになっている。また、回転台４の上方には反応室２内部の空間を隔てる略平行な隔壁１１が設けられている。
【００１２】
反応室２の上部には配管１２が接続されている。この配管１２には、ガス供給器１５が接続されており、内部に成膜処理の原料である原料ガス１４を保持している。この原料ガス１４は、配管１２の先端にあるガス吹き出し口１３から、回転台４の表面に沿って供給される。この際、原料ガス１４は、ヒーター１０によって加熱された基板３に達すると、化学反応を起こす。その結果、結晶成長が行われ、基板３上に成膜処理が施される。余分な原料ガス１４は、基板３の上を通過後、回転台４の外周に設けられた排気経路１６から排気される。
【００１３】
ＭＯＣＶＤ装置１では、成膜処理を行うために、装置内部に基板３を載置台５の上にセットしなければならない。通常、これは手作業によって行われている。
【００１４】
反応室２が開閉するＭＯＣＶＤ装置１を図１０に示す。図１０は、反応室２が開いているＭＯＣＶＤ装置１の断面を示す図である。
【００１５】
一般的に、反応室２は、反応室２ａおよび反応室２ｂの上下に分かれており、反応室２ｂを上昇させて開くようにしていることが多い。その際、反応室２内部の隔壁１１は、反応室２ｂと共に上昇する場合、もしくは作業者によってその都度取り除かれる場合がある。
【００１６】
基板３は、破損しやすい材料でできている。そのため、基板３を取り扱う作業者には、高度な技術が要求され、慎重に作業をしなければならない。このことから、基板３を載置する作業は、時間がかかる。そのため、この作業を自動化する工夫が行われている。
【００１７】
特許文献３では、ロボットハンドによって基板３を搬送する装置が開示されている。載置台５に設けられたマークをロボットハンドが検出することによって、載置台５との位置関係を認識する。その情報に基づいて、ロボットハンドは載置台５に基板３を載置する。
【００１８】
また、特許文献４では、基板３を載置する目標位置である載置台５の中心点と、実際の基板３の中心点との誤差を補正する装置が開示されている。基板３に基準指標を設け、その中心点を検出する。その中心点と、載置台５の中心点とのオフセット量を求め、基板３を載置する位置を補正する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２００２−１７５９９２号広報（２００２年６月２１日公開）
【特許文献２】特表２００４−５１３２４３号広報（２００４年４月３０日公表）
【特許文献３】特開平８−７１９７３号広報（１９９６年３月１９日公開）
【特許文献４】特開平１１−４２５７９号広報（１９９９年２月１６日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
上記ＭＯＣＶＤ装置１は、数１００℃から１０００℃を超える高温環境下で動作する。このため、熱膨張による影響を避ける意味から、自転ギヤ６および固定ギヤ７の嵌め合いの公差を大きく取らざるをえない。その結果、回転台４停止時の載置台５の位置はｍｍ単位でずれることがあった。
【００２１】
前述した特許文献３および特許文献４に開示される方法は、装置を立ち上げた時に設定した目標位置に、基板３を載置することの自動化を目的としている。そのため、目標位置である載置台５の位置が搬送時に毎回変化するような搬送には適用できない。
【００２２】
特許文献３に開示される方法の延長技術として、基板３を目標位置に搬送する際、その都度マークとロボットハンドとの位置関係を検出する方法も考えられる。しかし、搬送前の段階で基板３の位置決めをしておらず、ロボットハンドが基板３をどのような状態で保持したのか不明である。そのため、基板３を目標位置に適切に搬送することは困難である。
【００２３】
前述したように、ＭＯＣＶＤ装置１では、高温環境下で成膜処理が行われる。そのため、搬送時において載置台５の温度が下がりきらず、１００℃以上の場合がある。特に、装置のスループットを向上するために装置内部の温度が下がりきる前に搬送を行う場合には、装置内部の温度は４００℃を超える。なおかつ搬送をしている最中にも温度は刻々と変化する。そうした環境下において、特許文献３および特許文献４に開示される方法では搬送途中の温度変化による目標位置の変化に追従できず、適用することができない。
【００２４】
また、基板３は、２５℃程度の常温から４００℃程度の高温下に移動すると、急激な温度変化によってダメージを受ける場合がある。特に、線膨張係数の比較的大きいサファイアガラス基板（線膨張係数７．７×１０−６／℃）等は、熱衝撃で割れることがある。したがって、その場合は基板３の移動速度を可能な限り下げ、基板３に急激な温度変化を与えないようにしなければならない。これは装置のスループットの低下につながる。
【００２５】
特許文献３および特許文献４に開示される方法は、いずれもマークまたは基準指標を目載置台５に設けなければならない。ＭＯＣＶＤ装置１では、均一な成膜処理を行うために、基板３の温度の均一性が高く要求される。したがって、載置台５にマークまたは基準指標を設けることは、基板３の温度の不均一性を招いてしまう。
【００２６】
ＭＯＣＶＤ装置１の反応室２内部では、成膜処理後に生成物が隔壁１１に堆積し、これが落下することが知られている。したがって、載置台５ではない位置にマークまたは基準指標を設けることでできたとしても、その上に生成物が落下する可能性がある。その場合、マークまたは基準指標の検出が正しく行えなくなり、適切な搬送を行うことができない。
【００２７】
本発明は、上記の問題点を鑑みて成されたものであり、その目的は、自動的に搬送物を搬送し、高精度に載置することができる搬送装置およびその搬送方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
第一位置に設置された位置決め機構に配置された被搬送物を、第二位置に設置された載置台に搬送する搬送装置であって、
前記第二位置寄りの先端部にセンサーを有し、かつ、当該センサーから前記第一位置に向かって一定距離置いた位置において前記被搬送物を把持する把持部と、
前記把持部を上下に移動可能な高さ方向移動機構と、
前記把持部を、前記第一位置と前記第二位置との間において移動可能な第一の移動機構と、
前記第二位置からの距離が確定した所定位置に到達する前に前記把持部を減速させるように、前記第一の移動機構を制御する減速制御部と、
前記センサーからの出力に基づき前記所定位置を検出する検出制御部と、
前記検出された所定位置から前記第二位置までの距離と、前記被搬送物から前記センサーまでの距離とを加えた距離だけ、前記所定位置から前記把持部を移動させるように、前記第一の移動機構を制御する移動制御部と、を備えていることを特徴としている。
【００２９】
上記の構成によれば、本発明に係る搬送装置では、第一位置に設置された被搬送物を把持部が把持し、第二位置に設置された載置台にまで搬送する。
【００３０】
具体的には、把持部が被搬送物を把持し、第一の移動機構によってそのまま第二位置まで移動を開始する。把持部の先端にはセンサーが備えられており、当該センサーは第二位置までの距離が確定した所定位置を検出する。所定位置に到達する前に、把持部は減速するように構成されている。センサーが所定位置を検出すると、所定位置から第二位置までの距離と、被搬送物からセンサーまでの距離とを加えた距離だけ、所定位置から把持部を移動させる。これによって、把持部は第二位置まで到達し、被搬送物は載置台上に載置される。
【００３１】
したがって、本発明に係る搬送装置は、所定位置に到達する前に把持部を減速させることによって、センサーによる所定位置検出処理を安定化できる。その結果、被搬送物のより正確な搬送が可能となる。また、搬送先位置が変化している場合でも、把持部に備えられたセンサーによって搬送先の変化に対応することが可能であり、正確に被搬送物を搬送することができる。したがって、本発明に係る搬送装置は、搬送先位置の変化の有無に関わらず、被搬送物を第二位置まで精度良く搬送することが可能となる。
【００３２】
前記載置台は、回転台上に複数設置されており、回転台を回転させることによっていずれの前記載置台を前記第二位置にまで移動させるか選択可能であり、
前記把持部を、前記高さ方向移動機構および前記第一の移動機構のいずれに対しても直角方向に移動可能な第二の移動機構を有していることを特徴としている。
【００３３】
上記の構成によれば、複数ある載置台のうちいずれの載置台を第二位置にまで移動させるか自由に選択することができる。また、回転台停止時に生じた回転台停止角度の誤差を補正することができる。
【００３４】
前記回転台は、回転角度を検出する角度センサーを備えており、角度センサーの出力に基づき、前記移動制御部が前記第二の移動機構による前記把持部の移動量を求めることを特徴としている。
【００３５】
上記の構成によれば、回転台停止時に生じた回転台停止角度の誤差を補正するために、把持部が移動すべき量を算出することができる。
【００３６】
前記把持部は、前記先端部に前記センサーを少なくとも２つ備えており、それらを前記第二の移動機構による前記把持部の移動方向に所定の間隔を持って配置しており、
前記少なくとも２つのセンサーの出力に基づき、前記移動制御部が前記第二の移動機構による前記把持部の移動量を求めることを特徴としている。
【００３７】
上記の構成によれば、複数のセンサーの情報に基づいて回転台停止角度の誤差を補正することができるので、第二位置をより正しく認識することができる。
【００３８】
前記被搬送物は、搬送された際に前記載置台を覆う構造であることを特徴としている。
【００３９】
上記の構成によれば、載置台上に異物が堆積することを防止できる。
【００４０】
前記所定位置は、前記載置台の縁であることを特徴としている。
【００４１】
上記の構成によれば、センサーが載置台の縁を検出することによって、載置台の位置を認識できる。
【００４２】
前記センサーは、反射型光ファイバーセンサーであることが好ましい。
【００４３】
上記の構成によれば、搬送先位置が高温下であっても、耐熱性を有する反射型光ファイバーセンサーでは問題なく所定位置を検出することができる。
【００４４】
前記載置台は、グラファイト、炭化珪素、または炭化珪素コーティングされたグラファイトのいずれかによって構成されており、
前記載置台の縁よりも第一位置寄りには、窒化ホウ素または、窒化ホウ素と窒化珪素との化合物のいずれかが前記センサーから見て臨めることが好ましい。
【００４５】
上記の構成によれば、載置台とその外側とのコントラストが十分に大きくなるので、載置台の縁を検出しやすくなる。
【００４６】
第一位置に設置された位置決め機構に配置された被搬送物を、第二位置に設置された載置台まで搬送する方法であって、
前記第二位置寄りの先端部にセンサーを有し、かつ、当該センサーから前記第一位置に向かって一定距離置いた位置において前記被搬送物を把持する把持部によって前記被搬送物を把持する工程と、
前記把持部を高さ方向に移動し、前記被搬送物を第一位置から持ち上げる工程と、
第二位置に向かって前記把持部を移動させる工程と、
前記把持部が第二位置までの距離が明らかな所定位置より手前の位置に達すると前記把持部の移動を減速させる工程と、
前記センサーによって前記所定位置を検出する工程と、
前記検出された所定位置から前記第二位置までの距離と、前記被搬送物から前記センサーまでの距離とを加えた距離だけ、前記所定位置から前記把持部を移動し、前記被搬送物を前記把持部から前記載置台に載置する工程と、を有することを特徴とする搬送方法。
【００４７】
上記の構成によれば、所定位置に到達する前に把持部を減速させることによって、センサーによる所定位置検出処理を安定化でき、被搬送物のより正確な搬送が可能となる。
【発明の効果】
【００４８】
本発明に係る搬送装置は、所定位置に到達する前に把持部を減速させることによって、センサーによる所定位置検出処理を安定化できる。その結果、被搬送物のより正確な搬送が可能となる。また、搬送先位置が変化している場合でも、把持部に備えられたセンサーによって搬送先の変化に対応することが可能であり、正確に被搬送物を搬送することができる。したがって、本発明に係る搬送装置は、搬送先位置の変化の有無に関わらず、被搬送物を第二位置まで精度良く搬送することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態に係るＭＯＣＶＤ装置および基板トレイ搬送装置の断面を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る基板トレイ搬送装置の断面を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る基板トレイの断面を示す図である。
【図４】本発明に一実施形態に係る基板トレイの搬送の初期段階における、基板トレイ搬送装置およびＭＯＣＶＤ装置の断面を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る反射型光ファイバーセンサーが載置台の縁を検出する状態の断面を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る基板トレイを載置台に勘合させている状態の断面を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る複数の反射型光ファイバーセンサーを備えた基板トレイ搬送装置の上面を示す図である。
【図８】従来のＭＯＣＶＤ装置の断面を示す図である。
【図９】回転台の上面を示す図である。
【図１０】反応室が開いている従来のＭＯＣＶＤ装置の断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
以下、本発明に係る実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００５１】
なお、本実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは、同一符号を付けてその繰り返しの説明は省略する。
【００５２】
〔第一の実施形態〕
（ＭＯＣＶＤ装置１および基板トレイ搬送装置１９の概要）
本発明の実施形態に係るＭＯＣＶＤ装置１および基板トレイ搬送装置１９の概要について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るＭＯＣＶＤ装置１および基板トレイ搬送装置１９の断面を示す図である。
【００５３】
図１に示すように、本実施形態に係るＭＯＣＶＤ装置１の外部には、基板トレイ１７の位置決め機構１８と基板トレイ搬送装置１９とが配置されている。
【００５４】
本発明の概略としては、第一位置上に設置された位置決め機構１８に配置された基板トレイ１７を基板トレイ搬送装置１９が把持し、ＭＯＣＶＤ装置１の内部の第二位置に設置された載置台まで搬送する。ＭＯＣＶＤ装置１内では成膜処理が行われ、成膜処理終了後に基板トレイ１７は再び基板トレイ搬送装置１９によって把持され、搬出される。
【００５５】
（ＭＯＣＶＤ装置１の構成）
本実施形態に係るＭＯＣＶＤ装置１の構成を説明する。
【００５６】
ＭＯＣＶＤ装置１は、図１に示すように、反応室２、モーター９、ガス供給器１５およびエンコーダ３０を備えている。
【００５７】
ＭＯＣＶＤ装置１には、従来のＭＯＣＶＤ装置１００と同様に、反応室２の内部において、回転台４の上面に複数の略円盤形の載置台５が設けられている。本実施形態では、回転台４の上に計８台の載置台５が設置されている。各載置台５には、それぞれ基板トレイ１７が載っており、各基板トレイ１７には、それぞれ基板３が載置されている。
【００５８】
回転台４は、回転軸８の上端に支持されている。回転軸８は、モーター９によって回転するようになっているため、回転台４を回転させる。回転台４の上面に設けられた複数の載置台５は、それぞれ自転するように構成されている。載置台５が自転する仕組みとしては、ギヤの噛み合わせを利用する方法を採用している。各載置台５はそれぞれ自転ギヤ６の上に設置されており、回転台４の外周には固定ギヤ７が設置されている。自転ギヤ６は、回転台４の回転と同期しており、回転台４の外周に固定された固定ギヤ７と噛み合うことによって自転する。したがって、載置台５の上に載せられた基板３は、回転台４の回転および載置台５の自転によって、公転と自転とをすることになる。
【００５９】
載置台５の材質には、高い熱伝導性および高い耐久性が求められるため、グラファイト、ＳｉＣ（炭化珪素）またはＳｉＣコーティングされたグラファイトを使用する。また、自転ギヤ６には、ＢＮ（窒化ホウ素）またはＳＢＮ（窒化ホウ素と窒化珪素との化合物）を素材として使用する。これらを用いるのは、載置台５の縁をセンサーによって検出しやすくするためでもある。これについては、後ほど詳しく説明する。
【００６０】
図１に示すように、回転台４の下にはヒーター１０が配置されており、基板３を加熱するようになっている。また、回転軸８にはエンコーダ３０が取り付けられており、回転台４の回転角度を出力する。
【００６１】
（基板トレイ搬送装置１９の構成）
基板トレイ搬送装置１９の構成を、図２を参照して説明する。図２は、基板トレイ搬送装置１９の断面を示す図である。
【００６２】
基板トレイ搬送装置１９は、図２に示すように、吸着ヘッド２２、搬送アーム２６、高さ方向移動機構２７、第一の移動機構２８および第二の移動機構２９を備えている。
【００６３】
図３に示すように、基板トレイ搬送装置１９の先端には吸着ヘッド２２が備えられている。吸着ヘッド２２は、４つの吸着パッド２３を有している。吸着パッド２３には真空配管２４が接続されており、真空配管２４の内部を大気圧の状態から真空状態にすることが可能である。真空配管２４の内部が真空状態になることによって、基板トレイ１７を上方から吸着保持し、搬送することできる。吸着パッド２３は、基板トレイ１７の上面を吸着するように設定されており、誤って基板３を吸着しないようになっている。この際、基板トレイ１７の上面を吸着しているが、下面または側面を吸着保持しても良い。また、基板トレイ１７を真空配管２４によって吸着する方法以外に、静電チャック等を利用した方法を採用しても良い。本実施形態では、基板トレイ１７を用いて基板３を搬送する設計としているが、その他の炉内部材を用いても差し支えない。
【００６４】
本実施形態に係る基板トレイ１７の構成を、図３を参照して説明する。図３は、本実施形態に係る基板トレイ１７の断面を示す図である。
【００６５】
基板トレイ１７は、略円盤形の石英板である。図３に示すように、基板トレイ１７は、上面に凹部２０を有し、下面に凸部２１を有する。凹部２０は、基板３を載置するための部位である。凸部２１は、載置台５と勘合する部位であり、載置台５の外周に合わせて凸部２１の寸法を設定している。
【００６６】
（反射型光ファイバーセンサー２５が有する検出機構）
吸着パッド２３から第二位置の方向へ一定距離置いた吸着ヘッド２２の先端部には、反射型光ファイバーセンサー２５が取り付けられている。反射型光ファイバーセンサー２５は、そのセンサー先端を下向きにして取り付けられており、そこから光を発している。通常、反射型光ファイバーセンサー２５は、発した光に対する対象物からの反射光の光量変化を計測することによって、対象物の有無を検出する。本実施形態では、前述のように載置台５にはグラファイト、ＳｉＣまたはＳｉＣコーティングされたグラファイトを使用しており、自転ギヤ６にはＢＮまたはＳＢＮを使用している。すなわち載置台５の縁よりも第一位置よりには、窒化ホウ素または、窒化ホウ素と窒化珪素との化合物のいずれかが、反射型光ファイバーセンサー２５から見て臨めるようになっている。
【００６７】
グラファイト、ＳｉＣまたはＳｉＣコーティングされたグラファイトの反射率は、ＢＮまたはＳＢＮと比較して非常に小さいので、載置台５および自転ギヤ６のコントラストは十分に大きくなる。したがって、本実施形態では、載置台５および自転ギヤ６のコントラストを検出することによって、載置台５の縁を検出することができる。また、反射型光ファイバーセンサー２５は制御装置３７の検出制御部に接続されており、センサーが縁を検出した信号を検出制御部に発することができる。なお、反射型光ファイバーセンサー２５によって載置台５の縁を検出するのは、第二位置である載置台５までの距離が確定した所定位置を検出するためである。
【００６８】
本実施形態では、反射型光ファイバーセンサー２５として、耐熱性を有する竹中電子工業株式会社のＧＸＨ５００Ｊシリーズを使用している。反射型光ファイバーセンサー２５は比較的安価であり、バリエーションも多いため、対象物の有無を検出する目的では工業的に広く用いられている。位置検出としては、精度および汎用性の良さから、反射型光ファイバーセンサー２５よりもビデオカメラを使用した画像処理による方法の方が広く用いられる。ただし、ビデオカメラを使用した画像処理装置は高価であり、なおかつ大きく、耐熱性に劣るため、本実施形態には適用することが困難である。また、本実施形態では反射型光ファイバーセンサー２５を使用しているが、静電容量型または渦電流検知型のセンサーも適用可能である。基本的には非接触型が望ましいが、カンチレバー等を用いた機械スイッチ式でも構成可能である。
【００６９】
（基板トレイ搬送装置１９が有する移動機構）
基板トレイ搬送装置１９が有する移動機構を説明する。
【００７０】
図２に示すように、吸着ヘッド２２は搬送アーム２６に接続されている。搬送アーム２６は、高さ方向移動機構２７に固定されており、なおかつ高さ方向移動機構２７は第一の移動機構２８に固定されている。高さ方向移動機構２７は、上下に移動可能であり、第一の移動機構２８は、搬送アーム２６が伸びている方向と同じ向きに移動可能である。また、高さ方向移動機構２７および第一の移動機構２８のいずれの移動方向に対しても、直角方向に移動する第二の移動機構２９が配置されている。第一の移動機構２８は、第二の移動機構２９に固定されている。したがって、第二の移動機構２９が移動すると、高さ方向移動機構２７および第一の移動機構２８のいずれも動くことになる。
【００７１】
高さ方向移動機構２７、第一の移動機構２８および第二の移動機構２９はそれぞれ制御装置３７の移動制御部に接続されており、この移動制御部が各機構を制御している。
【００７２】
（基板トレイ１７の搬送手順）
基板トレイ１７の具体的な搬送手順を、図４、図５および図６を参照して説明する。
【００７３】
ＭＯＣＶＤ装置１への基板トレイ１７の搬送は、回転台４上に複数ある載置台５のうち、特定の一つを搬送先とする。
【００７４】
まず、ＭＯＣＶＤ装置１内部で基板３への成膜処理が終了し、成膜処理された基板３およびその他の被搬送物をすでに搬出した状態とする。図４は、基板トレイ１７の搬送の初期段階における、基板トレイ搬送装置１９およびＭＯＣＶＤ装置１の断面を示す図である。図４に示すように、ＭＯＣＶＤ装置１の反応室２は開いた状態となっている。
【００７５】
基板３を載置した基板トレイ１７が図示しない搬送装置によって、位置決め機構１８に搬送される動作から行われる。基板トレイ１７は、位置決め機構１８によって所定の位置に位置決めされ、その後吸着ヘッド２２によって保持される。
【００７６】
この際、回転軸８に設けられたエンコーダ３０から回転台４の現在の停止角度θが出力される。制御装置３７は、回転台４の現在の停止角度θと、本来回転台４を停止させるべきだった停止角度θ０との差である停止角度の誤差Δθを求める。そこから第二の移動機構２９が動くべき移動量Ｌｙを計算する。具体的には、複数ある載置台５の公転半径Ｒと停止角度誤差Δθから、次式（１）で求める。
Ｌｙ  ＝  Ｒ  ×  ｓｉｎΔθ……（１）
第二の移動機構２９は、求められたＬｙだけ移動する。
【００７７】
それと同時に、第一の移動機構２８が移動することによって、吸着ヘッド２２により保持された基板トレイ１７を、搬送先である載置台５に向かって移動を開始する。この際、第一の移動機構２８の移動速度を２００ｍｍ／ｓｅｃとする。なお、制御装置３７には、載置台５の縁よりも十分手前である位置を予め入力しておく。載置台５の縁よりも十分手前である位置とは、載置台５の縁からおおよそ２ｍｍ手前から４ｍｍ手前の区間である。載置台５の縁よりも十分手前である位置として、載置台５の縁よりもおおよそ２ｍｍ手前を入力した例を以下に示す。
【００７８】
反射型光ファイバーセンサー２５が予め入力された位置を通過すると、制御装置３７の減速制御部によって第一の移動機構２８は２ｍｍ／ｓｅｃまで減速する。したがって、載置台５の縁の上空を通過するおおよそ２ｍｍ手前で第一の移動機構２８は減速し、減速状態で約４ｍｍ移動する。こうすることで反射型光ファイバーセンサー２５が載置台５の縁の上空を比較的低速で通過することになる。
【００７９】
（反射型光ファイバーセンサー２５による検出）
図５は、反射型光ファイバーセンサー２５が載置台５の縁を検出する状態の断面を示す図である。図５に示すように、反射型光ファイバーセンサー２５は載置台５の方へ移動しながら、センサー先端から投射光３１を発している。前述したように、載置台５にはＳｉＣコーティングされたグラファイトを使用しており、自転ギヤ６にはＳＢＮを素材として使用している。ＳｉＣコーティングされたグラファイトの反射率は、ＳＢＮの反射率と比較して非常に小さい。したがって、反射型光ファイバーセンサー２５は、投射光３１に対する反射光３２の光量が多い状態から少ない状態へと移動していく。
【００８０】
第一の移動機構２８は、自身の座標を常時検出し、制御装置３７に常時出力している。一方、反射型光ファイバーセンサー２５は、検出した光量が、予め定められた閾値を越えた瞬間（または下回った瞬間）に、信号を制御装置３７に出力するように設定されている。
【００８１】
反射型光ファイバーセンサー２５が反射光の強度変化を感知すると、すなわち閾値をまたがる変化を感知すると、この感知をきっかけに信号を制御装置３７に発する。その信号を受け取った時点において、第一の移動機構２８から制御装置３７に入力された座標を、制御装置３７は載置台５の縁位置として検出する。
【００８２】
この検出処理時、反射型光ファイバーセンサー２５は低速で移動しているため、反射型光ファイバーセンサー２５は、投射光３１に対する反射光３２の光量変化のタイミングを精度良く感知することができる。なお、制御装置３７は、予め入力した位置よりも手前の位置における反射型光ファイバーセンサー２５からの出力を感知しない（すなわち無視する）ように設定されている。したがって、予め入力した位置を反射型光ファイバーセンサー２５が過ぎた時点から、制御装置３７は反射型光ファイバーセンサー２５からの出力を感知するようになる。結果、載置台５の縁以外にコントラストの変化が発生しない領域を実質的にスキャンしているので、縁ではない部分を反射型光ファイバーセンサー２５が誤って縁として検出してしまうことを防ぐことができる。
【００８３】
成膜処理中において、載置台５は基板トレイ１７に覆われているため、生成物が堆積する可能性は低い。このことから、載置台５に生成物が堆積することによって、載置台５の縁の検出に誤差が生じる問題はない。また、載置台５の縁を検出させることによって、マークまたは基準指標を載置台５に新たに設けることで基板３の温度が不均一になることを防ぐことができる。
【００８４】
なお、成膜処理された基板３を搬出した直後のＭＯＣＶＤ装置１内部の温度は、約４００℃あり、そこから徐々に下がっている。したがって、常温下にあった基板３が高温のＭＯＣＶＤ装置１内部に搬送されると急激な温度上昇によって、破壊等の問題が発生する場合がある。本実施形態では、載置台の縁近傍において第一の移動機構２８が低速で移動している。このため、基板３は徐々に昇温されることになり、破壊等の発生を抑止できる。
【００８５】
（基板トレイ１７の勘合）
図６は、基板トレイ１７を載置台５に勘合させている状態の断面を示す図である。本実施形態における載置台５の直径は１１５ｍｍである。吸着ヘッド２２に保持された状態での基板トレイ１７の中心から反射型光ファイバーセンサー２５までの距離は８０ｍｍである。したがって、載置台５の縁から１１５／２＋８０＝１３７．５ｍｍだけ第一の移動機構２８を載置台５の方向に移動すると、吸着ヘッド２２は載置台５にまで到達する。その後、図６に示すように、高さ方向移動機構２７により吸着ヘッド２２を載置台５に接近させると、基板トレイ１７は載置台５と正確に勘合する。
【００８６】
基板トレイ１７を載置台５に搬送し、勘合が完了すると、吸着ヘッド２２は再び位置決め機構１８の位置に移動する。次に搬送すべき基板トレイ１７が図示しない搬送装置によって位置決め機構１８に搬送されると、吸着ヘッド２２は再びそれを保持し搬送する。その際、回転台４を回転させて、第二位置に新たな載置台５を移動させることによって、新たな搬送先とすることができる。こうして、いずれの載置台５を第二位置にまで移動するか選択可能である。
【００８７】
本実施形態では、八箇所の載置台５すべてへ基板トレイ１７を搬送すると、ＭＯＣＶＤ装置１は反応室２を閉じ、成膜処理を開始する。成膜処理が終了すると、上記搬送動作を逆方向に行い、搬出作業を行う。この際、載置台５と基板トレイ１７との精密な勘合が必要ないため、反射型光ファイバーセンサー２５による載置台５の縁の検出は行わない。
【００８８】
本実施形態では、１回の搬送で１個の基板トレイ１７を搬送する装置を示したが、１回の搬送で複数個の基板トレイ１７を搬送する装置を採用しても良い。
【００８９】
（本実施形態の効果）
前述したとおり、本実施形態では、基板トレイ１７の搬送をすべて自動化している。また、回転台４を停止した時に停止する角度に誤差が生じてしまっても、その誤差をエンコーダ３０が検出するようになっている。その情報に基づいて、基板トレイ搬送装置１９を移動させることによって補正できる。さらに、基板トレイ搬送装置１９の先端に付けられた反射型光ファイバーセンサー２５が載置台５を検出することによって、精度良く基板トレイ１７を載置台５の上に載置することができる。同時に、基板トレイ１７は高温のＭＯＣＶＤ装置１内に低速で搬送されるため、急な温度上昇による基板３の破壊を防ぐことができる。
【００９０】
したがって、本実施形態に係るＭＯＣＶＤ装置１および基板トレイ搬送装置１９によって、基板トレイ１７を自動的に、なおかつ安定的で高精度に載置台５まで搬送することができる。
【００９１】
〔第二の実施形態〕
（複数のセンサーを備えた基板トレイ搬送装置１９の概要）
本発明の第二の実施形態に係る基板トレイ搬送装置１９について、図７を参照して説明する。図７は、複数の反射型光ファイバーセンサー２５を備えた基板トレイ搬送装置１９の上面を示す図である。
【００９２】
前述した実施形態ではエンコーダ３０の出力に基づき補正を行っているが、複数の反射型光ファイバーセンサー２５を用いて補正を行っても良い。複数の反射型光ファイバーセンサー２５を設けることによって、基板トレイ１７を載置すべき載置台５の中心を求めることができる。例として、２つの反射型光ファイバーセンサー２５を備えた場合を以下に示す。
【００９３】
この場合、図７に示すように、２つの反射型光ファイバーセンサー２５は、座標（ｘ１，ｙ１）３３および座標（ｘ２，ｙ２）３４を検出する。これらの座標と、載置台５の半径ｒ３５によって、載置台５の中心の座標（ｘｒ，ｙｒ）を求めることができる。具体的には、次式（２）および（３）から求める。
【００９４】
すなわち、ｙ１＝０，ｘ１＝−ｘ２とすると、載置台５の中心座標（ｘｒ，ｙｒ）は、Ａ＝−４×ｘ１２／ｙ２２＋１、Ｂ＝√｛−４×（ｘ１２＋ｙ２２／４−ｒ２）×（−Ａ）｝と置き、結果、
ｘｒ＝Ｂ／（２×Ａ）……（２）
ｙｒ＝ｙ２／２−２×（ｘ１／ｙ２）×ｘｒ……（３）
が成立する。
【００９５】
この場合はエンコーダ３０を設置するのを省略できるが、複数の反射型光ファイバーセンサー２５を搭載することによって、吸着ヘッド２２が大きくなる課題がある。
【００９６】
回転台４の回転を制御する機能が十分に高い場合は、前述した回転台４の停止角度の誤差はほとんどない。また、回転台４の慣性モーメントを小さくすることによって停止角度の誤差を十分に小さくできる場合も同様である。これらの場合は、第二の移動機構２９、エンコーダ３０、および複数の反射型光ファイバーセンサー２５を設置することを省略できる。前述した実施形態は、量産を目的とした装置であるため、大型化されており、なおかつ回転台４の慣性モーメントが大きく、停止角度誤差が大きい。そのため、第二の移動機構２９とエンコーダ３０とを搭載している。
【００９７】
したがって、装置を設計する際の環境、または装置を使用する際の環境等によって、適切な装置を選択すると良い。
【００９８】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施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言うまでもない。
【００９９】
例えば本発明の搬送装置１９は、ＭＯＣＶＤ装置およびＭＢＥ装置などの成膜装置に限らず、急激な温度上昇のない装置内への被搬送物の搬送にも活用できる。
【０１００】
また、反射型光ファイバーセンサー２５によって検出される所定位置は、載置台５の縁に限らない。ＭＯＣＶＤ装置１において一定のコントラストを有し、かつ載置台５の中心（第二位置）から距離が確定した位置であれば、縁以外の如何なる位置でも良い。そのような条件を満たす位置としては、例えば自転ギヤ６の縁がある。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明に係る成膜装置の搬送装置は、例えば成膜処理を行うＭＯＣＶＤ装置内の載置台に基板を搬送する搬送装置として利用できる。
【符号の説明】
【０１０２】
１  ＭＯＣＶＤ装置
２  反応室
３  基板（被搬送物）
４  回転台
５  載置台
６  自転ギヤ
７  固定ギヤ
８  回転軸
９  モーター
１０  ヒーター
１１  隔壁
１２  配管
１３  ガス吹き出し口
１４  原料ガス
１５  ガス供給器
１６  排気経路
１７  基板トレイ
１８  位置決め機構
１９  基板トレイ搬送装置（搬送装置）
２０  凹部
２１  凸部
２２  吸着ヘッド
２３  吸着パッド
２４  真空配管
２５  反射型光ファイバーセンサー（センサー）
２６  搬送アーム（把持部）
２７  高さ方向移動機構
２８  第一の移動機構
２９  第二の移動機構
３０  エンコーダ
３１  投射光
３２  反射光
３３，３４  座標
３５  載置台５の半径
３６  反射型光ファイバーセンサー間の距離
３７  制御装置（減速制御部、検出制御部、移動制御部）
１００  従来のＭＯＣＶＤ装置
【図１】
2011009295.tif 000003
【図２】
2011009295.tif 000004
【図３】
2011009295.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2011009295.tif 000008
【図７】
2011009295.tif 000009
【図８】
2011009295.tif 000010
【図９】
2011009295.tif 000011
【図１０】
2011009295.tif 000012