JP2018022800A - ステージ、ステージを調整するための治具、ステージを調整するための調整方法 - Google Patents

ステージ、ステージを調整するための治具、ステージを調整するための調整方法 Download PDF

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Abstract

【課題】基板を支持するステージの各ポストの位置調整を向上させることにある。【解決手段】調整用基板によって調整される、基板を支持するためのステージであって、ベースと、前記ベースに対して位置決めされ、前記基板を支持するための複数のポストと、を備え、前記ポストは、前記調整用基板及び前記基板を支持するように構成された支持部と、前記ベースに取り付けられる挿入軸部と、を有し、前記ベースは、前記ベースの第1の位置にあり、前記調整用基板の中心と前記ベースの中心との位置合わせ用の治具ピンと係合する第1係合部と、前記第1係合部から離間した位置に設けられ、前記ポストの前記挿入軸部が配置される複数の長穴と、を有する。【選択図】図22

Description

本発明は、半導体ウェハ等の基板を支持又は保持するためのステージ、ステージの調整方法、及び、ステージを調整するための治具に関する。なお、基板には、ガラス基板上に半導体ウェハを接着したワークも含まれる。
半導体製造装置では、半導体ウェハ等の基板に何らかの処置(化学的・機械的な処理、次工程へ搬送)を施す場合、装置内で基板を現在の位置から次の工程の位置へ搬送する必要がある。このとき、基板は、基板搬送用ロボット、または様々な動力装置を利用した搬送機構を使って移動される。基板の移動先には基板を置く為のステージが用意されており、そこから更に、搬送用ロボットが基板を取り出して別の場所へ移動させ、又は、ステージ自体が移動して基板を別の場所へ移動させる。このように、ステージ上の基板は次の受け渡しを確実に実施する為、ステージ上で位置がずれない様に保持される必要がある。
最も簡単なステージの構造としては、段差を付けた支持部品(例えば、ポスト)を基板の周囲に配置されるように板状の台座(ベース)に数個取付けるものがある。このポストは製作が簡単かつ基板との接触面積を極力小さくする為、円筒状にする場合が多い。そして、ポストと基板との隙間は極力小さくした方が基板の位置ずれが小さく、基板の受け渡しを確実に実施できる。
従来、この様な構造のステージでは、ポストと基板との隙間はポストの加工精度と、ポストを固定するベースの穴位置の加工精度に依存していた。従って、各々の部品の機械加工精度の影響でポストと基板との隙間の大きさがばらつき、基板の位置ずれが大きくなってしまう場合があった。そのようなステージを使用すると、基板を上手く受け渡せず、搬送ミスとなってしまう場合があった。
なお、従来のステージの例としては、特許文献1及び特許文献2に記載されたものがある。特許文献1には、搬送用のハンド1の収納部11の周囲に8カ所のガイド片23を設け、これらのガイド片23でウェハ100を案内し、支持する構成が記載されている(特許文献1の図1)。しかし、この構成では、ガイド片23の加工精度等に起因してガイド片23とウェハ100との隙間がばらつくおそれがある。また、特許文献2の図23及び図24には、ベースプレート131の四隅に設けられたポスト132によってウェハWを支持する構成の仮置部130が記載されている。この構成も、ポスト132の加工精度、取付穴の加工精度に起因して、ポスト132とウェハWとの間の隙間がばらつくおそれがある。
特開平9−277161号公報 国際公開第2007/099976号
半導体製造装置において基板の搬送ミスを低減するためには、基板を保持するステージ(ベースにポストを取付けたもの)において、基板とポストの隙間を所定の値に保ち、基板のずれを小さくしなければならない。ずれを小さくする為に高精度の機械加工を施した
部品を使用する場合は、コストが増加するという問題が発生する。
また、各々の部品の加工精度を向上させれば隙間のばらつきを小さくする事は可能であるが、複数のステージにて隙間の大きさを完全に一致させることは困難である。
更に、近年、半導体製造装置に使用されるウェハは大径化する傾向にあり、ポストを取り付けるベースの穴を十分な精度で加工することが、従来よりも困難になっている。穴の相互の間隔が小さい場合より大きい場合の方が、同じ精度(±〜mm以内)に収めるのが難しいためである。
また、ポストに可動域を設け、調整することで、基板の位置のずれを小さくする方法も考えられる。この場合、複数のポストを均等に動かして調整しないと、ベースの中心と基板の中心がずれてしまう。また、調整する作業者の技量により出来不出来が発生する他、熟練した作業者であっても、全ての製品において同一の調整とする事は困難である。
本発明の目的は、上述した課題の少なくとも一部を解決することである。
[1] 本発明の一実施形態は、調整用基板によって調整される、基板を支持するためのステージに関する。ステージは、ベースと、前記ベースに対して位置決めされ、前記基板を支持するための複数のポストと、を備える。前記ポストは、前記調整用基板及び前記基板を支持するように構成された支持部と、前記ベースに取り付けられる挿入軸部と、を有し、前記ベースは、前記ベースの中心にあり、前記調整用基板の中心と前記ベース上の第1の位置との位置合わせ用の治具ピンと係合する第1係合部と、前記第1係合部から離間した位置に設けられ、前記ポストの前記挿入軸部が配置される複数の長穴と、を有する。第1の位置は、基板の中心と位置合わせする特定の位置であり、基板位置決め位置とも称す。第1の位置は、基板の中心と位置合わせする特定の位置であり、基板位置決め位置とも称す。第1の位置は、例えば、ステージ又はベースの中心または中心線上の位置に設定可能であるが、これらに限定されない。ステージ(ベース)上において第1の位置の周りに、基板を支持するためのポストを配置できる限り、第1の位置は、ステージ(ベース)上の任意の位置とすることが可能である。
この場合、治具ピンを、ステージのベース上の第1の位置(基板位置決め位置)、及び、実際の工程に使用する基板の半径よりも大きい調整用基板の中心に係合させ、調整用基板が各ポストに均一に当接するまで、各ポストをベースの挿入穴(長穴)内で往復移動させる。このため、ステージ(ベース)上の第1の位置と、調整用基板の中心とが一致し、かつ、各ポストと第1の位置との距離が均一となる。このため、調整用基板より小さい半径の基板をステージが保持した際に、各ポストと基板との隙間も一定かつ均一となる。この結果、複数のステージ間での基板の位置合わせのばらつきを抑制し、基板をステージに対して一定の位置に正確に合わせることができる。
また、治具ピンによって、ステージ上の第1の位置と調整用基板の中心とを一致させた状態で、各ポストの位置を調整するため、ステージ上の第1の位置と、調整用基板の中心とがずれることを防止できる。この結果、ステージに実際の工程に使用する基板Wを支持させた際に、ステージ上の第1の位置と基板の中心とがずれることを抑制ないし防止することができる。
また、本実施形態のステージは、ベース上の基板位置決め位置に治具ピンと係合するための第1係合部を設け、及び、ポストを挿入する長穴を設ければよいので、ステージの構成を大幅に変更する必要がない。
製造後のステージにおいてポストの位置を調整することによって基板の正確な位置決めを行うことができるので、ステージの製造において高精度の機械加工に依存する場合に比較して、コストの増加を抑制または防止することができる。
また、ステージ上の基板位置決め位置と中心が一致する調整用基板によってポストの位置が調整されるため、ステージ上の基板位置決め位置から各ポストまでの距離が、複数のステージ間でばらつくことを抑制または防止することができる。この結果、基板の位置(ステージに対する基板の支持位置)が、複数のステージ間でばらつくことを抑制ないし防止することができる。
更に、製造後のステージにおいてポストの位置を調整することによって基板の正確な位置決めを行うことができるので、大径の基板に対しても、ポストの調整精度のばらつきを抑制または防止することができる。
また、治具ピンによってステージ上の基板位置決め位置と調整用基板の中心とを一致させてポストの位置が調整されるため、調整する作業者の技量によらず、製品ごとの調整のばらつきを抑制または防止することができる。
[2] [1]に記載のステージにおいて、前記第1係合部は、前記第1の位置に設けられた、前記治具ピンを挿入するための穴である。
この場合、ベースの穴に治具ピンを挿入することにより、ベース及び調整用基板の中心を容易に位置合わせすることができる。
[3] [1]に記載のステージにおいて、前記第1係合部は前記第1の位置に設けられた突起であり、前記治具ピンの底部に第1挿入穴が設けられ、前記治具ピンの前記第1挿入穴に前記第1係合部の前記突起が挿入される。
この場合、ベースの突起に治具ピンの第1挿入穴を嵌合させることによって、ベースの第1の位置と調整用基板の中心とを容易に位置合わせすることができる。
[4] [1]乃至[3]の何れかに記載のステージにおいて、前記ベースの前記長穴は、前記調整用基板を設置した際に、前記調整用基板の径方向外方に延びている。
ベースの長穴の延びる方向が、調整用基板の径方向に一致するため、ポストの位置調整が容易である。
[5] [1]乃至[3]の何れかに記載のステージにおいて、前記ベースは略矩形であり、前記長穴は、前記ベースの長辺または短辺に沿って延びている。
この場合、ポストの長穴内での移動量に対して、ベース中心からのポストの距離(ポストの径方向への移動量)の変化を小さくすることが可能であり、調整用基板とポストとの当接位置の精度の高い調整が容易になる。
[6] [1]乃至[3]の何れかに記載のステージにおいて、前記ベースは略矩形であり、隣接する2つの前記長穴の一方が前記ベースの長辺に沿って延び、他方が前記ベースの短辺に沿って延びている。
この場合、ポストの長穴内での移動量に対して、ベース中心からのポストの距離(ポストの径方向への移動量)の変化を小さくすることが可能であり、調整用基板とポストとの当接位置の精度の高い調整が容易になる。
[7] [1]乃至[6]の何れかに記載のステージにおいて、前記ポストの前記支持部は、前記ポストの前記ベースへの挿入側とは反対側に向かって縮径する第1支持区画と、前記第1支持区画の前記挿入側とは反対側に位置する略一定の径を有する第2支持区画と、を有する。
この場合、調整用基板の外縁がポストの第2支持区画に当接するように調整し、実際の工程で使用する基板を第1支持区画によって支持することができる。よって、調整用基板によるポストの調整位置を容易かつ正確に確認することができる。
[8] [1]乃至[7]の何れかに記載のステージにおいて、前記治具ピンは、前記
調整用基板の中心に該調整用基板と一体に形成されているか、前記調整用基板と別体であり、前記調整用基板の中心に取り付け可能である。
治具ピンを調整用基板の中心に一体形成又は取り付けることによって、治具ピンを調整用基板の中心に位置合わせすることができる。
[9] [1]乃至[8]の何れかに記載のステージにおいて、前記長穴の底部には、前記長穴の延在方向に沿って延び、前記長穴の開口側とは反対側の前記ベースの面に貫通する貫通穴が形成されており、該貫通穴に前記ポストを固定する締結部材を挿通可能である。
長穴内で位置調整後のポストを締結部材によってしっかりと固定し、基板載置時にポストの位置がずれることを抑制ないし防止することができる。
[10] 本発明の一実施形態は、基板を支持するためのステージを調整するための治具に関する。治具は、前記基板の径より所定の長さだけ大きい径を有する調整用基板と、前記調整用基板の中心と前記ステージのベース上の第1の位置とを位置合わせするための治具ピンとを備える。前記治具ピンは、前記調整用基板の中心に該調整用基板と一体に形成されているか、または、前記調整用基板と別体であり前記調整用基板の中心に取り付け可能である。第1の位置は、基板の中心と位置合わせする特定の位置であり、基板位置決め位置とも称す。第1の位置は、基板の中心と位置合わせする特定の位置であり、基板位置決め位置とも称す。第1の位置は、例えば、ステージ又はベースの中心または中心線上の位置に設定可能であるが、これらに限定されない。ステージ(ベース)上において第1の位置の周りに、基板を支持するためのポストを配置できる限り、第1の位置は、ステージ(ベース)上の任意の位置とすることが可能である。
この調整治具では、治具ピンを、ステージのベース上の第1の位置(基板位置決め位置)、及び、実際の工程に使用する基板の半径よりも大きい調整用基板の中心に係合させ、調整用基板が各ポストに均一に当接するまで、各ポストを移動させることができる。例えば、ベースに長穴を設け、ポストを長穴内で移動させる。この結果、ステージ(ベース)上の第1の位置と、調整用基板の中心とが一致し、かつ、各ポストと第1の位置との距離が均一となる。このため、調整用基板より小さい半径の基板をステージが保持した際に、各ポストと基板との隙間も一定かつ均一となる。この結果、複数のステージ間での基板位置合わせのばらつきを抑制し、基板をステージに対して一定の位置に正確に合わせることができる。
また、治具ピンによって、ステージ上の第1の位置と調整用基板の中心とを一致させた状態で、各ポストの位置を調整するため、ステージ上の第1の位置と、調整用基板の中心とがずれることを防止できる。この結果、ステージに実際の工程に使用する基板Wを支持させた際に、ステージ上の第1の位置と基板の中心とがずれることを抑制ないし防止することができる。
また、この調整治具、ステージの大幅な変更なしに適用することができる。例えば、ステージのベース上の第1の位置において、治具ピンと係合するための係合部(中心穴、突起)を設け、及び、ポストを挿入する長穴を設ければよい。
また、製造後のステージにおいてポストの位置を調整することによって基板の正確な位置決めを行うことができるので、ステージの製造において高精度の機械加工に依存する場合に比較して、コストの増加を抑制または防止することができる。
また、ステージ上の基板位置決め位置と中心が一致する調整用基板によってポストの位置が調整されるため、ステージ上の基板位置決め位置から各ポストまでの距離が、複数のステージ間でばらつくことを抑制または防止することができる。この結果、基板の位置(ステージに対する基板の支持位置)が、複数のステージ間でばらつくことを抑制ないし防止することができる。
更に、製造後のステージにおいてポストの位置を調整することによって基板の正確な位
置決めを行うことができるので、大径の基板に対しても、ポストの調整精度のばらつきを抑制または防止することができる。
また、治具ピンによってステージ上の位置決め位置と調整用基板の中心とを一致させてポストの位置が調整されるため、調整する作業者の技量によらず、製品ごとの調整のばらつきを抑制または防止することができる。
調整治具は、調整用基板と、調整用基板の中心をステージ上の基板位置決め位置に取り付けるための治具ピンとから構成できるので、調整用治具を簡易に構成することができる。
[11] [10]に記載の治具において、前記治具ピンは、前記ベースの第1の位置にある穴に嵌合可能な第1挿入軸部を有する。
治具ピンの第1挿入軸部をベース上の第1の位置中心穴に嵌合させることによって、ベース及び調整用基板の中心を容易に位置合わせすることができる。
[12] [10]に記載の治具において、前記治具ピンは、前記ベース上の第1の位置に設けられた突起に嵌合する第1挿入穴を有する。
治具ピンの第1挿入穴をベースの突起に嵌合させることによって、ベースの第1の位置と調整用基板の中心とを容易に位置合わせすることができる。
[13] [10]乃至[12]の何れかに記載の治具において、前記調整用基板は、その中心に突起を有し、前記治具ピンは、前記調整用基板の前記突起に嵌合する第2挿入穴を有する。
調整用基板の突起を治具ピンの第2挿入穴に嵌合させることによって、ベース及び調整用基板の中心を容易に位置合わせすることができる。
[14] [10]乃至[12]の何れかに記載の治具において、前記調整用基板は、その中心に中心穴を有し、前記治具ピンは、前記調整用基板の中心穴に挿入される第2挿入軸部を有する。
調整用基板の中心穴を治具ピンの第2挿入軸部に嵌合させることによって、ベース及び調整用基板の中心を容易に位置合わせすることができる。
[15] [11]に記載の治具において、前記治具ピンは、前記第1挿入軸部よりも大きな径を有する本体部を有し、前記第1挿入軸部に対する前記本体部の段差が、前記ベースに当接して、前記治具ピンが前記ベースに対して取り付けられる。
この場合、治具ピンのベースへの取付位置を正確に規定することができる。
[16] [14]に記載の治具において、前記治具ピンは、前記第2挿入軸部よりも大きな径を有する本体部を有し、前記第2挿入軸部に対する前記本体部の段差が、前記調整用基板に当接して、前記治具ピンが前記調整用基板に対して取り付けられる。
この場合、治具ピンの調整用基板への取付位置を正確に規定することができる。
[17] 本発明の一実施形態は、基板を支持するためのステージの調整方法に関する。調整方法は、ベースと複数のポストとを備えるステージであって、前記ベースが、前記基板を位置決めするための第1の位置と、前記第1の位置から離間して設けられ、各ポストを配置するための複数の長穴とを有する前記ステージを準備するステップと、前記基板よりも大きい寸法を有する調整用基板と、治具ピンとを準備するステップと、前記各ポストを前記ベースの各長穴に配置するステップと、前記治具ピンを介して前記ベース上の第1の位置及び前記調整用基板の中心を位置合わせするステップと、前記調整用基板の寸法に応じて各ポストを前記ベースの前記長穴内で移動させて、前記調整用基板と各ポストとの当接位置を調整するステップと、を含む。第1の位置は、基板の中心と位置合わせする
特定の位置であり、基板位置決め位置とも称す。第1の位置は、例えば、ステージ又はベースの中心または中心線上の位置に設定可能であるが、これらに限定されない。ステージ(ベース)上において第1の位置の周りに、基板を支持するためのポストを配置できる限り、第1の位置は、ステージ(ベース)上の任意の位置とすることが可能である。
この場合、治具ピンを介して、ステージ上の第1の位置(基板位置決め位置)、及び、実際の工程に使用する基板の半径よりも大きい調整用基板の中心を位置合わせし、調整用基板が各ポストに均一に当接するまで、各ポストをベースの挿入穴(長穴)内で往復移動させる。このため、ステージ(ベース)上の第1の位置と、調整用基板の中心とが一致し、かつ、各ポストと第1の位置との距離が均一となる。このため、調整用基板より小さい半径の基板をステージが保持した際に、各ポストと基板との隙間も一定かつ均一となる。この結果、複数のステージ間での基板の位置合わせのばらつきを抑制し、基板をステージに対して一定の位置に正確に合わせることができる。
また、治具ピンによって、ステージ上の第1の位置と調整用基板の中心とを一致させた状態で、各ポストの位置を調整するため、ステージ上の第1の位置と、調整用基板の中心とがずれることを防止できる。この結果、ステージに実際の工程に使用する基板Wを支持させた際に、ステージ上の第1の位置と基板の中心とがずれることを抑制ないし防止することができる。
また、本実施形態のステージは、ベース上の基板位置決め位置に治具ピンと係合するための係合部を設け、及び、ポストを挿入する長穴を設ければよいので、ステージの構成を大幅に変更する必要がない。
製造後のステージにおいてポストの位置を調整することによって基板の正確な位置決めを行うことができるので、ステージの製造において高精度の機械加工に依存する場合に比較して、コストの増加を抑制または防止することができる。
また、ステージ上の基板位置決め位置と中心が一致する調整用基板によってポストの位置が調整されるため、ステージ上の基板位置決め位置から各ポストまでの距離が、複数のステージ間でばらつくことを抑制または防止することができる。この結果、基板の位置(ステージに対する基板の支持位置)が、複数のステージ間でばらつくことを抑制ないし防止することができる。
更に、製造後のステージにおいてポストの位置を調整することによって基板の正確な位置決めを行うことができるので、大径の基板に対しても、ポストの調整精度のばらつきを抑制または防止することができる。
また、治具ピンによってステージ上の基板位置決め位置と調整用基板の中心とを一致させてポストの位置が調整されるため、調整する作業者の技量によらず、製品ごとの調整のばらつきを抑制または防止することができる。
[18] [17]に記載の方法において、前記治具ピンは、前記調整用基板の中心に該調整用基板と一体に形成されており、前記位置合わせするステップは、前記治具ピンを前記ベース上の第1の位置に取り付けることを含む。
この場合、調整用基板への治具ピンの取り付けが不要になり、調整作業が簡略化される。
[19] [17]に記載の方法において、前記治具ピンは、前記調整用基板と別体であり、前記位置合わせするステップは、前記治具ピンの各端部をそれぞれ前記ベース上の第1の位置および前記調整用基板の中心に取り付けることを含む。
調整用基板から治具ピンを取り外した状態で、調整用基板及び治具ピンを保管できるので、調整用治具の保管スペースを節約できる。
一実施形態による例示的な研磨装置の全体構成を示す平面図である。 研磨装置の概略を示す斜視図である。 例示的なスイングトランスポータを示す斜視図である。 仮置部を示す斜視図である。 仮置部が下降した状態を示す斜視図である。 スイングトランスポータの把持部を示す上面図である。 スイングトランスポータの把持部の側面図である。 スイングトランスポータの把持部のコマの拡大側面図である。 例示的なリニアトランスポータの正面図である。 リニアトランスポータの平面図である。 リニアトランスポータの搬送ステージの上面図である。 リニアトランスポータの搬送ステージの側面図である。 リニアトランスポータの搬送ステージのピンの拡大側面図である。 例示的な反転機を示す斜視図である。 反転機の平面図である。 反転機の側面図である。 反転機の開閉機構を示す縦断面図である。 反転機の開閉機構を示す縦断面図であり、ウェハをリリースする状態を示す図である。 リフタを示す縦断面図である。 リフタのステージを示す上面図である。 リフタのステージを示す側面図である。 リフタのステージの爪を示す部分拡大側面図である。 洗浄部の搬送ユニットを示す斜視図である。 比較例に係るステージの斜視図である。 比較例に係るステージの一部切り欠き側面図である。 一実施形態に係るステージの斜視図である。 ベースの平面図である。 ポストの挿入側と反対側からみた斜視図である。 ポストの挿入側からみた斜視図である。 調整治具の斜視図である。 調整治具を設置した状態のステージの一部切欠き側面図である。 ベースの第2面側からみた斜視図であり、締結部材によるポストの固定を示す。 ベースの第2面側における締結部材の拡大斜視図である。 調整後における調整治具を設置した状態のステージの一部切欠き側面図である。 実際の工程で使用する基板を支持した状態の調整後のステージの一部切欠き側面図である。 第1の変形例に係るベースの平面図である。 第2の変形例に係るベースの平面図である。 第3の変形例に係るベースの平面図である。 治具ピンとベースとの係合構造の変形例を示す断面図である。 治具ピンと調整用基板との係合構造の変形例を示す断面図である。 治具ピンと調整用基板及びベースとの係合構造の変形例を示す断面図である。 治具ピンの係合位置がステージの中心と異なる位置にある場合のベースの平面図である。 治具ピンと調整用基板を一体に形成した調整治具の斜視図である。
以下、本発明の実施形態を添付図面とともに説明する。一例として、国際公開第2007/099976号パンフレット(特許文献2)に開示されるものと類似の半導体ウェハの研磨装置を取り挙げる。なお、添付図面において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、以下に説明される研磨装置において、搬送ステージに関する構造以外については、公知の構成または国際公開第2007/099976号パンフレットに開示されている構成を採用できるので、それらの詳細な説明は省略する。
(第1実施形態)
図1は、一実施形態による例示的な研磨装置の全体構成を示す平面図である。図2は、研磨装置の概略を示す斜視図である。図1に示すように、研磨装置は、略矩形状のハウジング1を備えており、ハウジング1の内部は隔壁1a,1b,1cによってロード/アンロード部2と研磨部3(3a,3b)と洗浄部4とに区画されている。これらのロード/アンロード部2、研磨部3a,3b、および洗浄部4は、それぞれ独立に組み立てられ、独立に排気されるものである。なお、以下の説明では、半導体ウェハを例に挙げて説明するが、ガラス基板上に半導体ウェハを接着したワーク、その他の基板に適用可能である。
ロード/アンロード部2は、多数の半導体ウェハをストックするウェハカセットを載置する2つ以上(本実施形態では4つ)のフロントロード部20を備えている。これらのフロントロード部20は、研磨装置の幅方向(長手方向と垂直な方向)に隣接して配列されている。フロントロード部20には、オープンカセット、SMIF(Standard Manufacturing Interface)ポッド、またはFOUP(Front Opening Unified Pod)を搭載することができる。ここで、SMIF、FOUPは、内部にウェハカセットを収納し、隔壁で覆うことにより、外部空間とは独立した環境を保つことができる密閉容器である。
研磨部3は、半導体ウェハの研磨が行われる領域であり、第1研磨ユニット30Aと第2研磨ユニット30Bとを内部に有する第1研磨部3aと、第3研磨ユニット30Cと第4研磨ユニット30Dとを内部に有する第2研磨部3bとを備えている。これらの第1研磨ユニット30A、第2研磨ユニット30B、第3研磨ユニット30C、および第4研磨ユニット30Dは、図1に示すように、装置の長手方向に沿って配列されている。
図1に示すように、第1研磨ユニット30Aは、研磨面を有する研磨テーブル300Aと、半導体ウェハを保持しかつ半導体ウェハを研磨テーブル300Aに対して押圧しながら研磨するためのトップリング301Aと、研磨テーブル300Aに研磨液やドレッシング液(例えば、水)を供給するための研磨液供給ノズル302Aと、研磨テーブル300Aのドレッシングを行うためのドレッサ303Aと、液体(例えば純水)と気体(例えば窒素)の混合流体または液体(例えば純水)を霧状にして、1または複数のノズルから研磨面に噴射するアトマイザ304Aと、を備えている。また、同様に、第2研磨ユニット30Bは、研磨テーブル300Bと、トップリング301Bと、研磨液供給ノズル302Bと、ドレッサ303Bと、アトマイザ304Bとを備えており、第3研磨ユニット30Cは、研磨テーブル300Cと、トップリング301Cと、研磨液供給ノズル302Cと、ドレッサ303Cと、アトマイザ304Cとを備えており、第4研磨ユニット30Dは、研磨テーブル300Dと、トップリング301Dと、研磨液供給ノズル302Dと、ドレッサ303Dと、アトマイザ304Dとを備えている。
第1研磨部3aの第1研磨ユニット30Aおよび第2研磨ユニット30Bと洗浄部4との間には、長手方向に沿った4つの搬送位置(ロード/アンロード部2側から順番に第1搬送位置TP1、第2搬送位置TP2、第3搬送位置TP3、第4搬送位置TP4とする)の間でウェハを搬送する第1リニアトランスポータ5が配置されている。この第1リニ
アトランスポータ5の第1搬送位置TP1の上方には、ロード/アンロード部2の搬送ロボット22から受け取ったウェハを反転する反転機31が配置されており、その下方には上下に昇降可能なリフタ32が配置されている。また、第2搬送位置TP2の下方には上下に昇降可能なプッシャ33が、第3搬送位置TP3の下方には上下に昇降可能なプッシャ34がそれぞれ配置されている。なお、第3搬送位置TP3と第4搬送位置TP4との間にはシャッタ12が設けられている。
また、第2研磨部3bには、第1リニアトランスポータ5に隣接して、長手方向に沿った3つの搬送位置(ロード/アンロード部2側から順番に第5搬送位置TP5、第6搬送位置TP6、第7搬送位置TP7とする)の間でウェハを搬送する第2リニアトランスポータ6が配置されている。この第2リニアトランスポータ6の第6搬送位置TP6の下方にはプッシャ37が、第7搬送位置TP7の下方にはプッシャ38が配置されている。なお、第5搬送位置TP5と第6搬送位置TP6との間にはシャッタ13が設けられている。
洗浄部4は、研磨後の半導体ウェハを洗浄する領域であり、ウェハを反転する反転機41と、研磨後の半導体ウェハを洗浄する4つの洗浄機42〜45と、反転機41および洗浄機42〜45の間でウェハを搬送する搬送ユニット46とを備えている。これらの反転機41および洗浄機42〜45は、長手方向に沿って直列に配置されている。また、これらの洗浄機42〜45の上部には、クリーンエアフィルタを有するフィルタファンユニット(図示せず)が設けられており、このフィルタファンユニットによりパーティクルが除去されたクリーンエアが常時下方に向かって吹き出している。また、洗浄部4の内部は、研磨部3からのパーティクルの流入を防止するために研磨部3よりも高い圧力に常時維持されている。
図1に示すように、第1リニアトランスポータ5と第2リニアトランスポータ6との間には、第1リニアトランスポータ5、第2リニアトランスポータ6、および洗浄部4の反転機41の間でウェハを搬送するスイングトランスポータ(ウェハ搬送機構)7が配置されている。このスイングトランスポータ7は、第1リニアトランスポータ5の第4搬送位置TP4から第2リニアトランスポータ6の第5搬送位置TP5へ、第2リニアトランスポータ6の第5搬送位置TP5から反転機41へ、第1リニアトランスポータ5の第4搬送位置TP4から反転機41にそれぞれウェハを搬送できるようになっている。
以下、それぞれの搬送機構について説明する。
スイングトランスポータ
スイングトランスポータ7について説明する。
図3は、例示的なスイングトランスポータを示す斜視図である。より詳細には、洗浄部4の反転機41とともにスイングトランスポータ7を示す斜視図である。図3に示すように、本実施形態におけるスイングトランスポータ7は、第1研磨部3aの筐体のフレーム102に設置されており、上下に延びる断面略コ字状のフレーム102の内部に配置されたロボシリンダ104と、ロボシリンダ104上を上下動するベースブラケット106と、ロボシリンダ104を上下動させるモータ107と、ベースブラケット106に取り付けられたモータカバー108と、モータカバー108内に収容されたモータの回転軸に取り付けられた旋回アーム110と、旋回アーム110の先端に取り付けられたウェハ把持機構112と、を備えている。
ウェハ把持機構112は、ウェハWの周縁を両側から把持する一対の把持部114と、把持部114のロッド114aをウェハWの径方向(矢印A)に開閉させる開閉機構116とを備えている。一対の把持部114は、ウェハWの中心を挟んで互いに対向するよう
に配置されており、それぞれの把持部114の両端には、ウェハWの外周部に点接触するコマ(チャック機構)118がそれぞれ2つ設けられている。これらのコマ118は把持部114の両端から下方に突出して設けられている。
開閉機構116は、例えばエアシリンダにより構成されており、把持部114を互いに近接する方向に移動させてウェハWを把持し、把持部114を互いに離間する方向に移動させてウェハWをリリースする。
図4Aは、スイングトランスポータの把持部を示す上面図である。図4Bは、スイングトランスポータの把持部の側面図である。図4Cは、スイングトランスポータの把持部のコマの拡大側面図である。
なお、図4A、図4B、図4Cにおいて、図示および説明の明瞭化のために、把持部114以外の構造を省略している。図4Cに示されるように、コマ118は異なる傾斜角のテーパー部120a、120bが形成されており、それぞれのテーパー部120a、120bにおいて、寸法の異なるウェハ(W1、W2)を支持することができる。そのため、かかる実施形態のスイングトランスポータ7においては、寸法の異なるウェハを搬送することができる。なお、本実施形態では、それぞれの把持部114に2つのコマ118を設けた例を説明したが、これに限られるものではなく、それぞれの把持部114に3つ以上のコマ118を設けてもよい。
このように、本実施形態のスイングトランスポータ7のウェハ把持機構112は、一対の把持部114を1方向に互いに反対向きに移動することによってウェハWの把持とリリースとを行っているため、確実にウェハWを把持することができる。
ロボシリンダ104内にはボール螺子とスライドガイドが設けられており、モータ107の駆動によりロボシリンダ104上のベースブラケット106が上下動するようになっている(矢印B)。これによりベースブラケット106とともにウェハ把持機構112が上下動するようになっており、フレーム102に沿ってウェハ把持機構112を上下動させる上下動機構がロボシリンダ104およびベースブラケット106によって構成されている。
また、旋回アーム110は、モータカバー108内のモータの駆動により該モータの回転軸を中心として旋回するようになっている(矢印C)。これにより、ウェハ把持機構112が、第1リニアトランスポータ5、第2リニアトランスポータ6、および洗浄部4の反転機41の間で移動されるようになっており、フレーム102に隣接するモータ108の回転軸を中心としてウェハ把持機構112を旋回させる旋回機構がモータカバー108内のモータおよび旋回アーム110によって構成されている。なお、本実施形態では、フレーム102に隣接するモータカバー108内のモータの回転軸を中心としてウェハ把持機構112を旋回する例を説明したが、これに限られるものではなく、フレーム102を中心としてウェハ把持機構112を旋回してもよい。
ウェハWを把持する場合には、把持部114を開いた状態で、把持部114のコマ118がウェハWの下方に位置するまでベースブラケット106を下降させる。そして、開閉機構116を駆動して把持部114を互いに近接する方向に移動させ、把持部114のコマ118の最内周部をウェハWの最外周よりも内側に位置させる。この状態で、ベースブラケット106を上昇させ、ウェハWを把持部114のコマ118に把持した状態で持ち上げる。本実施形態では、コマ118とウェハWとが点接触し、ウェハWの接触面積を極力小さくすることができるので、ウェハを把持する際にウェハWの表面に付着するごみを低減することができる。
リニアトランスポータ
次に、第1研磨部3aの第1リニアトランスポータ5について説明する。
図5は、例示的なリニアトランスポータの正面図である。図6は、リニアトランスポータの平面図である。図7Aは、リニアトランスポータの搬送ステージの上面図である。図7Bは、リニアトランスポータの搬送ステージの側面図である。図7Cは、リニアトランスポータの搬送ステージのピンの拡大側面図である。
図5および図6に示すように、第1リニアトランスポータ5は、直線往復移動可能な4つの搬送ステージTS1,TS2,TS3,TS4を備えており、これらのステージは上下に2段の構成となっている。すなわち、下段には第1搬送ステージTS1、第2搬送ステージTS2、第3搬送ステージTS3が配置され、上段には第4搬送ステージTS4が配置されている。
下段の搬送ステージTS1,TS2,TS3と上段の搬送ステージTS4とは、図6の平面図上では同じ軸上を移動するが、設置される高さが異なっているため、下段の搬送ステージTS1,TS2,TS3と上段の搬送ステージTS4とは互いに干渉することなく自由に移動可能となっている。第1搬送ステージTS1は、反転機31とリフタ32とが配置された第1搬送位置TP1と、プッシャ33が配置された(ウェハの受け渡し位置である)第2搬送位置TP2との間でウェハを搬送する。第2搬送ステージTS2は、第2搬送位置TP2と、プッシャ34が配置された(ウェハの受け渡し位置である)第3搬送位置TP3との間でウェハを搬送する。第3搬送ステージTS3は、第3搬送位置TP3と第4搬送位置TP4との間でウェハを搬送する。また、第4搬送ステージTS4は、第1搬送位置TP1と第4搬送位置TP4との間でウェハを搬送する。
図6に示すように、各搬送ステージTS1,TS2,TS3,TS4には、それぞれ4本のピン(ポストとも称す)50が固定されており、このピン50により搬送ステージに載置されたウェハの外周縁がガイドされて位置決めされた状態でウェハが搬送ステージ上に支持されるようになっている。これらのピン50は、ポリプロピレン(PP)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)やポリエーテルエーテルケトン(PEEK)などの樹脂から形成される。また、各搬送ステージには、透過型センサなどによりウェハの有無を検知するセンサ(図示せず)が構成されており、各搬送ステージ上のウェハの有無を検知することができるようになっている。
図7Cに示されるように、ピン50は異なる傾斜角のテーパー部50a、50bが形成されており、それぞれのテーパー部50a、50bおいて、寸法の異なるウェハ(W1、W2)を支持することができる。そのため、かかる実施形態のリニアトランスポータ5においては、寸法の異なるウェハを搬送することができる。
反転機
次に、第1研磨部3aの反転機31について説明する。第1研磨部3aの反転機31は、ロード/アンロード部2の搬送ロボット22のハンドが到達可能な位置に配置され、研磨前のウェハを搬送ロボット22から受け取り、このウェハの上下を反転してリフタ32に渡すものである。
図8は、例示的な反転機を示す斜視図である。図9は、反転機の平面図である。図10は、反転機の側面図である。
図8から図10に示すように、反転機31は、ウェハWの周縁を両側から把持する一対
の円弧状の把持部310と、把持部310に取り付けられたシャフト314と、シャフト314をその軸方向に移動させ把持部310を開閉させる開閉機構312とを備えている。一対の把持部310は、ウェハWの中心を挟んで互いに対向するように配置されており、それぞれの把持部310の両端には、ウェハWの外周部に線接触するチャック部311がそれぞれ2つ設けられている。なお、本実施形態では、それぞれの把持部310に2つのチャック部311を設けた例を説明するが、これに限られるものではなく、それぞれの把持部310に3つ以上のチャック部311を設けてもよい。
図11は、反転機の開閉機構を示す縦断面図である。図12は、反転機の開閉機構を示す縦断面図であり、ウェハをリリースする状態を示す図である。
図11に示すように、開閉機構312は、それぞれのシャフト314および把持部310を閉方向に付勢する圧縮ばね315と、それぞれのシャフト314に連結されたスライド式エアシリンダ313とを備えている。この開閉機構312は、圧縮ばね315により把持部310を互いに近接する方向に移動させてウェハWを把持するようになっており、このときエアシリンダ313の可動部313aはメカストッパ317に当接するようになっている。また、開閉機構312は、エアシリンダ313の駆動により把持部310を互いに離間する方向に移動させてウェハWをリリースするようになっている。このときの状態を図12に示す。
すなわち、ウェハWを把持する場合には、片方のエアシリンダ313を加圧し、他方のエアシリンダ313は圧縮ばね315の付勢力のみによって閉じられる。このとき、加圧されたエアシリンダ313の可動部313aのみがメカストッパ317に押し付けられ、その位置に固定される。このとき、圧縮ばね315によって付勢される他方のエアシリンダ313に接続された把持部310の位置がセンサ319により検出される。ウェハWがない場合には、加圧されない方のエアシリンダ313はフルストローク位置にあり、センサ319の応答がないため、ウェハWが把持されていないことが検出される。
上述したように、圧縮ばね315をウェハWの把持に用い、エアシリンダ313をウェハWのリリースに用いることにより、エアシリンダ313の空気圧によりウェハWが破損することを防止することができる。
図8から図10に示すように、開閉機構312には、ウェハWの中心軸と垂直な軸周りに回転する回転軸316が取り付けられている。この回転軸316は反転機構318に連結されており、反転機構318により回転されるようになっている。したがって、反転機構318が駆動されると、回転軸316を中心として開閉機構312および把持部310が回転し、把持部310に把持したウェハWが反転されるようになっている。
仮置部
図3Aは、仮置部を示す斜視図である。図3Bは、仮置部が下降した状態を示す斜視図である。
図3に示すように、洗浄部4の反転機41は、把持部114の下方に仮置部130を有している。図3Aに示すように、仮置部130は、矩形状のベースプレート131と、ベースプレート131の四隅に設けられたコマ(ポスト)132と、ベースプレート131を支持する支持筒133と、支持筒133を上下動するエアシリンダ134とを備えている。それぞれのポスト132の上部には略半球状の突起132aが設けられており、この突起132aによりウェハWの位置決めがなされる。支持筒133はロッド135を介してエアシリンダ134に連結されており、エアシリンダ134の駆動により支持筒133とともにベースプレート131が上下動するようになっている。
ウェハWが反転されると、仮置部130のエアシリンダ134が駆動され、ベースプレート131がウェハWの受取位置まで上昇される。ベースプレート131がウェハWの受取位置まで上昇されると、開閉機構312が駆動され、把持部310を互いに離間する方向に移動させる。これにより、ウェハWが把持部310からリリースされ、ベースプレート131のポスト132上に載置される。その後、仮置部130のエアシリンダ134が駆動され、図3Bに示すように、ベースプレート131が所定の位置まで下げられる。この仮置部130のポスト132上に載置されたウェハWは、後述する搬送ユニット46に受け渡され、各洗浄機42〜45に順次搬送され、それぞれの洗浄機で洗浄される。
このような仮置部130は、洗浄前のウェハのバッファとして利用することができるので、プロセス全体のタクトタイムを向上することができる。また、反転機41に洗浄機構を設ければ、各洗浄機42〜45による洗浄の前にウェハWの仮洗浄を行うこともできる。
リフタ
次に、第1研磨部3aのリフタ32について説明する。第1研磨部3aのリフタ32は、搬送ロボット22および第1リニアトランスポータ5がアクセス可能な位置に配置されており、これらの間でウェハを受け渡す受け渡し機構として機能する。すなわち、反転機31により反転されたウェハを第1リニアトランスポータ5の第1搬送ステージTS1または第4搬送ステージTS4に受け渡すものである。
図13は、リフタを示す縦断面図である。図14Aは、リフタのステージを示す上面図である。図14Bは、リフタのステージを示す側面図である。図14Cは、リフタのステージの爪を示す部分拡大側面図である。
リフタ32は、ウェハを載置するステージ322と、ステージ322の上昇下降動作を行うシリンダ323とを備えており、シリンダ323とステージ322とはスライド可能なシャフト324で連結されている。図14Aに示されるように、ステージ322は複数の爪325に分かれていて、それぞれの爪325はオリフラ付きウェハを載置した場合でも搬送に影響しない範囲内にウェハを保持できるような間隔で配置される。この爪325は反転機31のチャック部311と位相が一致しない向きに配置されている。つまりチャック部311がウェハを保持する第1のウェハエッジ部と、リフタ32の爪325が保持する第2のウェハエッジ部は一致しない。また、反転機31や第1リニアトランスポータ5とのウェハ受け渡しを行う爪325にはウェハが載置される面があり、それより上方はウェハが載置される際に搬送位置決め誤差を吸収し、ウェハを求芯するようにテーパー状になっている。図14Cに示されるように、爪325はウェハ支持部材326を備える。好ましくは、ウェハ支持部材326は、エラストマ材料から形成されることが好ましい。より好ましくは、ウェハ支持部材326はデュロメータDスケール30から50、最も好ましくは40の硬度のエラストマ材料から形成することができる。
洗浄部の搬送ユニット
次に、洗浄部4の搬送ユニット46について説明する。
図15は、洗浄部の搬送ユニットを示す斜視図である。図15に示すように、搬送ユニット46は、洗浄機内のウェハを着脱自在に把持するウェハ把持機構としての4つのチャッキングユニット461〜464を備えており、これらのチャッキングユニット461〜464は、メインフレーム465から水平方向に延びるガイドフレーム466に取り付けられている。メインフレーム465には、鉛直方向に延びるボールねじ(図示せず)が取り付けられており、このボールねじに連結されたモータ468の駆動により、チャッキン
グユニット461〜464が上下に昇降するようになっている。したがって、モータ468およびボールねじは、チャッキングユニット461〜464を上下動させる上下動機構を構成する。
また、メインフレーム465には、洗浄機42〜45の並びと平行に延びるボール螺子469が取り付けられており、このボール螺子469に連結されたモータ470の駆動により、メインフレーム465およびチャッキングユニット461〜464が水平方向に移動するようになっている。したがって、モータ470およびボール螺子469は、チャッキングユニット461〜464を洗浄機42〜45の配列方向(チャッキングユニット461〜464の配列方向)に沿って移動させる移動機構を構成する。
本実施形態では、洗浄機42〜45と同数のチャッキングユニットを用いている。チャッキングユニット461,462とチャッキングユニット463,464とは基本的に同一構造であり、メインフレーム465に対して対称であるため、以下ではチャッキングユニット461,462についてのみ説明する。
チャッキングユニット461は、ウェハWを保持する開閉自在の1対のアーム471a,471bを備え、チャッキングユニット462は1対のアーム472a,472bを備えている。それぞれのチャッキングユニットのアームには、少なくとも3つ(本実施形態では4つ)のチャックコマ473が設けられている。これらのチャックコマ473によりウェハWの周縁部を挟み込んで保持し、ウェハを次の洗浄機に搬送できるようになっている。
図15に示すように、ガイドフレーム466には、チャッキングユニット461のアーム471a,471bとチャッキングユニット462のアーム472a,472bとを互いに近接する方向または互いに離間する方向に開閉するためのエアシリンダ474が設けられている。また、詳細には説明しないがエアシリンダ474の運動をアーム471a、471b、472a、472bへ伝達するリンク機構などが設けられる。したがって、エアシリンダ474によりアーム471a,471b,472a,472bを閉じることにより、ウェハWの端面をアーム471a,471b,472a,472bに挟み込んでウェハWを保持することができるようになっている。このように、エアシリンダ474は、各チャッキングユニット461〜464のアームを互いに近接する方向または互いに離間する方向に開閉する開閉機構を構成する。なお、各チャッキングユニットは、エアシリンダのストロークを検知することによってウェハの有無を検知可能となっている。なお、真空吸着によりウェハを保持することとしてもよく、この場合には、真空圧力を測定することによってウェハ有無の検知を行うことができる。
また、チャッキングユニット461のアーム471a,471bとチャッキングユニット462のアーム472a,472bは、ガイドフレーム466に回転可能に設けられた回転軸475に取り付けられている。また、ガイドフレーム466には、回転軸475を中心としてこれらのアーム471a,471b,472a,472bを回転させるエアシリンダ476が設けられている。このエアシリンダ476のロッドの先端にはピン477を中心として回転可能なリンク部材478が設けられている。このリンク部材478はロッド479を介して回転軸475に連結されている。このように、エアシリンダ476、リンク部材478、およびロッド479は、各チャッキングユニット461〜464のアームを、回転軸475を中心として回転させる回転機構を構成する。
ステージ
図16は、比較例に係るステージの斜視図である。図17は、比較例に係るステージの一部切り欠き側面図である。この比較例に係るステージ700は、例えば、図3、図5、
及び図7A−7Cに示す第1〜第4搬送ステージTS1〜TS4、及び/又は、図1、図3、図3A、図3Bの仮置部130、及び/又は、図13及び図14A−14Cのステージ322の代わりに使用することが可能である。ただし、ステージ700は、上記に示したステージに限らず、半導体製造装置または半導体製造設備の任意の場所に配置されるものである。また、ステージ700は、研磨装置に限らず、めっき装置等の半導体製造装置または半導体製造設備の任意の場所に配置されるものである。
ステージ700は、ベース710と、ベース710に対して固定された複数のポスト720とを備えている。ポスト720は、支持部721と、本体部722と、挿入部723とを備え、支持部721と、本体部722と、挿入部723とは同軸上に形成されている。4つのポスト720が、ベース710の四隅に配置されている。半導体ウェハ等の基板Wは、ポスト720の支持部721において支持される。ベース710には、ポスト720に対応して挿入穴711が設けられている。挿入穴711は、基板Wに寸法に適合するようにポスト720を移動可能なように、基板Wの径方向に対応する方向に延びる長穴として形成されている。ステージ700の組み立ては、ポスト720の挿入部723をベース710の挿入穴711に挿入し、ベース710の裏面からボルト等の締結部材730によってポスト720をベース710に仮止めする。仮止めの状態で、基板Wをポスト720に支持させて各ポスト720の位置を挿入穴711内で調整する。調整後に、締結部材730を締め付けて、各ポスト720をベース710にしっかりと固定する。このステージ700では、各ポスト720の移動のさせ方によっては、図16及び図17に示すように、基板Wの中心Cwの位置と、ステージ700の中心Cbの中心がずれてしまい、その結果、ステージ700上における基板Wの位置がばらつく問題がある。言い換えれば、複数のステージ700間で、基板Wの中心Cwの位置がステージ700上でばらつき、基板Wのステージ700上での位置が一定にならない。ステージ700上の基板Wの位置ずれの大きさによっては、基板Wの受け渡しが失敗するおそれがある。
図18は、一実施形態に係るステージの斜視図である。図19は、ベースの平面図である。図20Aは、ポストの挿入側と反対側からみた斜視図である。図20Bは、ポストの挿入側からみた斜視図である。
一実施形態に係るステージ500は、ベース510と、ベース510に対して固定された複数のポスト520とを備えている。このステージ500には、図25に示すように、半導体ウェハ等の基板Wが複数のポスト520上に載置され、支持または保持される。なお、基板Wは、位置合わせ用のオリエーションフラットやノッチ等を有する場合があるが、全体としては一定の半径R0を有する略円形である。
ベース510は、図19に示すように略矩形の板状部材である。ベース510は、ポスト520が挿入される側の面である第1面510aと、第1面510aに対向する反対側の面である第2面510bと、を有する。本実施形態では、ベース510は、長辺510cと、短辺510dとを有する長方形の形状であるが、各辺が等しい正方形の形状であってもよい。ベース510は、ポスト520を挿入するための挿入穴511と、ベース510の中心Cbに設けられ、後述する治具ピン610の第1挿入軸部612(図21、図22参照)を挿入するための中心穴512と、を有している。挿入穴511は、ベース510の四隅それぞれの近傍に設けられている。また、ベース510の形状は、基板位置決め位置としての第1の位置P1に後述の治具ピン610を係合できる構造、及び、第1の位置P1の周りにポストを配置できる構造であれば、任意の形状とすることが可能である。
なお、ここでは、治具ピン610の第1挿入軸部612を挿入する中心穴512をベース510の中心Cbに設けた場合を例に挙げて説明する。つまり、基板Wの中心に位置合わせすべきステージ(ベース)上の特定の位置(第1の位置P1、基板位置決め位置)を
ステージ(ベース)の中心Cbとした場合を例に挙げる。しかしながら、基板Wの中心に位置合わせすべきステージ(ベース)上の特定の位置は、ステージ(ベース)の中心Cbに限定されず、特定の位置の周りに基板を支持するためのポストを配置できる限り、ステージ(ベース)上の任意の位置とすることが可能である。本実施形態によれば、特定の位置(第1の位置P1、基板位置決め位置)を何れの位置に設定した場合であっても、複数のステージ間で、基板Wの中心が特定の位置に整列するように基板Wを支持できるので、基板Wの位置ずれを抑制ないし防止できる。
図30は、治具ピンの係合位置がステージの中心と異なる位置にある場合のベースの平面図である。同図に示すように、治具ピン610(第1挿入軸部612)を挿入するベース510上の穴512bは、ベース510の中心Cbとは異なる第1の位置P1にある。この場合、基板Wがポスト520に支持された際に、基板Wの中心Cwは、ベース510の中心Cbとは異なる第1の位置P1にある穴512bに一致または整列する。なお、後述する図27、図29の変形例のように、第1の位置P1に穴512bに代えて突起512aを設けても良い。
なお、第1の位置P1は、基板の中心と整合させるためのステージ500(ベース510)上の基板位置決め位置である。図19は、第1の位置P1がベースの中心Cbである場合を示し、図30は、第1の位置P1がベースの中心Cb以外の位置にある場合を示す。第1の位置P1は、ステージ(ベース)上において第1の位置P1の周りに基板を支持するためのポストを配置できる限り、ステージ(ベース)上の任意の位置とすることが可能である。
各挿入穴511は、ポスト520の後述する挿入軸部523を往復移動可能に受け入れる寸法及び形状を有する。各挿入穴511の底部には、後述するボルト等の締結部材530(図23A、図23B参照)を第2面510b側から挿通させるための貫通穴513が形成されている。貫通穴513は、ベース510の第2面510bから挿入穴511の底部まで貫通している。貫通穴513も、ポスト520の挿入穴511内での移動に伴って、締結部材530の挿入位置を変更可能なように、長穴に形成されている。
中心穴512は、ベース510の中心Cbにおいて、後述する治具ピン610の第1挿入軸部612(図21、図22参照)が挿入、嵌合可能な径を有する。図30の例では、穴512bは、ベース510の第1の位置P1において、後述する治具ピン610の第1挿入軸部612(図21、図22参照)が挿入、嵌合可能な径を有する。本実施形態では、中心穴512(穴512b)は、ベース510の第1面510aから第2面510bまで貫通する貫通穴として形成される。但し、中心穴512(穴512b)は、必ずしも貫通穴である必要はなく、治具ピン610の第1挿入軸部612に嵌合してこれを支持できる構成であれば、有底の穴であってもよい。
この例では、4つのポスト520が設けられ、それに対応して4つの挿入穴511が設けられている。なお、ポスト520及び挿入穴511の数は4つに限らず、3つ以下でも、5つ以上でもよい。また、挿入穴511の数は、ポスト520の数以上であればよい。また、ベース510は、略矩形の板状部材に限らず、中心穴512(穴512b)及び挿入穴511を設けることが可能である限り、ステージ322のように、周縁部の1または複数の箇所が切り欠かれた形状、又は、中央部の本体から放射状に複数の延長部分が延びる形状であってもよい。
ポスト520は、図20Aに示すように、支持部521と、本体部522と、挿入軸部523と、を備えている。支持部521と、本体部522と、挿入軸部523とは、一体に形成されてもよいし、一部または全部が別体で形成されたのちに互いに接続されてもよ
い。
挿入軸部523は、略円筒状をなす部材である。挿入軸部523は、長穴からなる挿入穴511に挿入され、挿入穴511内で位置を調整された後に、ボルト等の締結部材530によってベース510に対して固定される。挿入軸部523の挿入側端面(底面)には、図20Bに示すように、締結部材530のねじに螺合する螺子穴523aが設けられている。ベース510の第2面510b側から貫通穴513に挿通された締結部材530(図22参照)が、ポスト520の螺子穴523aに螺合することによって、ポスト520がベース510に対して固定される。
本体部522は、図20Aに示すように、挿入軸部523よりも大きい径の略円筒状を有し、挿入軸部523と同軸に配置されている。支持部521は、本体部522の挿入軸部523とは反対側に本体部522と同軸に設けられる。支持部521は、本体部522と連続して配置され、挿入側とは反対方向に向かって縮径するテーパー形状の第1支持区画521aと、第1支持区画521aの本体部522とは反対側に位置する概ね一定の径を有する略円筒状の第2支持区画521bと、を有している。第1支持区画521a及び第2支持区画521bは、本体部522と同軸に配置されている。第2支持区画521bの先端側には、挿入側とは反対の方向に向かって縮径するテーパー部525が形成され、このテーパー部525は、基板Wを支持部521へ案内する案内部として機能する。
ここでは、ポスト20の支持部521と、本体部522と、挿入軸部523とが同軸に配置される例を示したが、支持部521と、本体部522と、挿入軸部523とのうち少なくとも一部が偏心された構成のポスト20を採用することも可能である。
何れのポスト520においても、ポスト520の挿入軸部523を、長穴である挿入穴511内で位置を変位させると、ポスト520の支持部521の面と、ベース510の中心Cb(または基板Wの中心Cw)との距離が変化する。図30の例では、ポスト520の支持部521の面と、ベース510の穴512b(または基板Wの中心Cw)との距離が変化する。これにより、各ポスト520(支持部521の第2支持区画521b)と、基板Wとの間の隙間S(図25)の大きさを調整することができる。
ステージ調整用の治具
図21は、調整治具の斜視図である。図22は、調整治具を設置した状態のステージの一部切欠き側面図である。図23Aは、ベースの第2面側からみた斜視図であり、締結部材によるポストの固定を示す。図23Bは、ベースの第2面側における締結部材の拡大斜視図である。図24は、調整後における調整治具を設置した状態のステージの一部切欠き側面図である。図25は、実際の工程で使用する基板を支持した状態の調整後のステージの一部切欠き側面図である。なお、図22、図24、図25のベースは、図19のA−A線に沿った断面で示されている。
調整治具600は、調整用基板Waと、調整用基板Waをステージ500に取り付けるための治具ピン610とを備えている。
調整用基板Waは、実際の工程で使用する基板W(図25参照)の半径R0よりも所定の長さΔRだけ大きい半径R1(=R0+ΔR)を有する。所定の長さΔRは、実際の工程で使用する基板Wをステージ500に載置した際に、基板Wと各ポスト520との間に形成される隙間S(図25)に対応する。
治具ピン610は、本体部611と、本体部611のベース挿入側に配置された第1挿入軸部612と、本体部611のベース挿入側と反対側に配置された第2挿入軸部613
と、を備えている。本体部611と、第1挿入軸部612と、第2挿入軸部613とは一体に形成されてもよいし、一部または全部が別体で形成されたのちに互いに接続されてもよい。本体部611は、略円筒状に形成され、図22に示すように、ステージ500に設置された際に、ベース510と調整用基板Waとの間の距離に対応する軸方向の長さを有する。本体部611の軸方向の長さは、調整用基板Waをステージ500に設置した際に、調整用基板Waの外縁がポスト520の第2支持区画521bの高さに整合するように選択される。第1挿入軸部612は、ベース510の中心穴512に挿入され、嵌合される寸法及び形状を有している。図30の例では、第1挿入軸部612は、ベース510の穴512bに挿入され、嵌合される寸法及び形状を有している。第1挿入軸部612は、中心穴512(穴512b)に回転不能に嵌合されてもよいし、中心穴512(穴512b)内で回転可能に嵌合されてもよい。
本実施形態では、ベース510の中心穴512(穴512b)は、第1面510aから第2面510bまで貫通する貫通穴である。本実施形態では、第1挿入軸部612は、ベース510の厚さよりも大きい長さを有し、ベース510の中心穴512(穴512b)を貫通し、先端側がベース510の第2面510bから突出している(図22参照)。なお、他の実施形態では、第1挿入軸部612は、ベース510の厚さよりも小さい長さを有する。その場合、ベース510の中心穴512(穴512b)の深さは、少なくとも、第1挿入軸部612の長さに対応する長さを有すればよく、中心穴512(穴512b)は有底の穴であってもよい。
ステージ500の調整は、以下のように行われる。
先ず、ステージ500のベース510の各挿入穴511に各ポスト520を挿入して設置する。このとき、締結部材530は、未だ取り付けないか、又は、ポスト520が挿入穴511内で往復移動可能な程度に仮止めする。
次に、図22に示すように、ステージ500に調整治具600を取り付ける。先ず、ステージ500に治具ピン610を取り付ける。具体的には、治具ピン610の第1挿入軸部612を、ステージ500のベース510の中心穴512(穴512b)に挿入し、嵌合させることによって、治具ピン610をステージ500に取り付ける(図22)。次に、治具ピン610に調整用基板Waを取り付ける。具体的には、調整用基板Waの中心穴620を治具ピン610の第2挿入軸部613に嵌合させる。このとき、調整用基板Waは、治具ピン610の第2挿入軸部613に対して回転不能に嵌合されてもよいし、治具ピン610の第2挿入軸部613に対して回転可能に嵌合されてもよい。調整用基板Waを治具ピン610に取り付けると、調整用基板Waの外周部は、ポスト520の支持部521に接近する(図22)。
次に、図24に示すように、各ポスト520の支持部521の第2支持区画521bが、調整用基板Waの外縁に当接する位置まで、各ポスト520を挿入穴511内で往復移動させる。各ポスト520の第2支持区画521bが調整用基板Waの外縁に当接したとき、各ポスト520の位置調整が完了する。
調整後の各ポストの位置で、図23A及び図23Bに示すように、ポスト520に対して締結部材530を締め付けて、ポスト520をベース510に対してしっかりと固定する。このようにベース510上で各ポスト520の位置を調整した後、調整治具600(調整用基板Wa及び治具ピン610)をステージ500から取り外す。
ポスト位置の調整後、図25に示すように、実際の工程に使用する基板Wをステージ500上に載置し、ポスト520によって支持又は保持すると、基板Wと各ポスト520の支持部521の第2支持区画521bとの間には一定の隙間S=ΔR(調整用基板Waの半径R1と基板Wの半径R0との差に相当)が均一に形成される。
なお、上記調整方法では、治具ピン610をステージ500(ベース510)に取り付
けた後、治具ピン610に調整用基板Waを取り付ける手順を説明したが、予め治具ピン610に調整用基板Waを取り付けた後に、治具ピンをステージ500(ベース510)に取り付けるようにしてもよい。また、治具ピンを調整用基板の中心に一体に形成してもよく、この場合、調整用基板の中心に一体形成された治具ピンをベースの第1の位置P1に取り付ける。
本実施形態では、治具ピン610の第1挿入軸部612を、ステージ500のベース510の中心穴512(穴512b)、及び、実際の工程に使用する基板Wの半径よりもΔR大きい調整用基板Waの中心穴620に取り付け、調整用基板Waが各ポスト520(第2支持区画521b)に均一に当接するまで、各ポスト520をベース510の挿入穴511内で往復移動させる。このため、ステージ500(ベース510)の第1の位置P1(例えば、ベースの中心Cb、穴512b)と、調整用基板Waの中心Cwaとが一致し、かつ、各ポスト520と中心穴512(又は穴512b)との距離(最短距離)が均一となる。このため、調整用基板WaよりΔR小さい半径R0の基板Wをステージ500が保持した際に、各ポスト520と基板Wとの隙間Sも一定かつ均一となる。この結果、複数のステージ間でのばらつきを抑制し、基板Wをステージ500に対して一定の位置に正確に合わせることができる。
また、治具ピン610によって、ステージ500の第1の位置P1(例えば、ベースの中心Cb、穴512b)と調整用基板Waの中心Cwaとを一致させた状態で、各ポスト520の位置を調整するため、ステージ500の第1の位置P1と、調整用基板Waの中心Cwaとがずれることを防止できる。この結果、ステージ500に実際の工程に使用する基板Wを支持させた際に、ステージの第1の位置P1と基板Wの中心Cwとがずれることを抑制ないし防止することができる。
また、本実施形態のステージは、ベース510に治具ピン610を挿入する中心穴512(穴512b)を設け、ポスト520を挿入する挿入穴511を長穴にすればよいので、ステージ500の構成を大幅に変更する必要がない。
また、ポストには、テーパー部からなる第1支持区画521aと、略一定の径からなる第2支持区画521bとを設け、第2支持区画521bを調整用基板Waの外縁を当接させて各ポスト520の位置決めを行い、実際の工程に使用する基板Wを第1支持区画521aに支持させるようにしてので、ポスト520の位置調整を容易かつ正確に行うことができ、各ポスト520と基板との間の隙間Sを均一にすることができる。
製造後のステージにおいてポストの位置を調整することによって基板の正確な位置決めを行うことができるので、ステージの製造において高精度の機械加工に依存する場合に比較して、コストの増加を抑制または防止することができる。
また、ステージの第1の位置P1(基板位置決め位置)と中心が一致する調整用基板によってポストの位置が調整されるため、ステージの第1の位置から各ポストまでの距離が、複数のステージ間でばらつくことを抑制または防止することができる。この結果、ステージの第1の位置P1に対する基板の位置(ステージに対する基板の支持位置)が、複数のステージ間でばらつくことを抑制ないし防止することができる。
更に、製造後のステージにおいてポストの位置を調整することによって基板の正確な位置決めを行うことができるので、大径の基板に対しても、ポストの調整精度のばらつきを抑制または防止することができる。
また、治具ピンによってステージの第1の位置P1と調整用基板の中心とを一致させてポストの位置が調整されるため、調整する作業者の技量によらず、製品ごとの調整のばらつきを抑制または防止することができる。
調整治具は、調整用基板と、調整用基板の中心をステージの第1の位置P1に取り付け
るための治具ピンとから構成できるので、調整用治具を簡易に構成することができる。
(変形例)
(1)図26Aは、第1の変形例に係るベースの平面図である。図26Bは、第2の変形例に係るベースの平面図である。図26Cは、第3の変形例に係るベースの平面図である。
上記実施形態では、ベース510の挿入穴511の長穴は、基板Wをステージ500に設置した際に、基板Wの径方向外方に延びるが、例えば、図26A〜図26Cに示すような長穴を採用することもできる。図26Aでは、挿入穴511は、ベース510の長辺510cに沿って延びる長穴である。図26Bでは、挿入穴511は、ベース510の短辺510dに沿って延びる長穴である。図26Cでは隣接する2つの挿入穴511の一方がベース510の長辺510cに沿って延び、他方がベース510の短辺510dに沿って延びている。第1乃至第3の変形例に係るベースでは、ポスト520の長穴511内での移動量に対して、ベース510の第1の位置P1(例えば、ベースの中心Cb、穴512b)からのポスト520の距離(ポスト520の径方向への移動量)の変化を小さくすることが可能であり、調整用基板Waとポスト520との当接位置の精度の高い調整が容易になる。
(2)図27は、治具ピンとベースとの係合構造の変形例を示す断面図である。
上記実施形態では、治具ピン610の第1挿入軸部612と、ベース510の中心穴512(穴512b)との組み合わせで、治具ピン610とベース510とを係合させたが、図27に示すように、ベース510の第1の位置P1(例えば、中心Cb、穴512b)に突起512aを設け、治具ピン610の本体部611のステージ側端面に第1挿入穴611aを設けて、治具ピン610の第1挿入穴611aをベース510の突起512aに嵌合させるようにしてもよい。この場合、治具ピン610は、本体部611と、第1挿入穴611aと、第2挿入軸部613と、を備える。ベース510は、中心穴512(穴512b)の代わりに突起512aを有する。
(3)図28は、治具ピンと調整用基板との係合構造の変形例を示す断面図である。
図28に示すように、調整用基板Waの中心Cwaに突起620aを設け、治具ピン610の本体部611の基板側端面に第2挿入穴611bを設けて、調整用基板Waの突起620aを治具ピン610の第2挿入穴611bに嵌合させるようにしてもよい。この場合、治具ピン610は、本体部611と、第1挿入軸部612と、第2挿入穴611bと、を備える。調整用基板Waは、中心穴620の代わりに突起620aを有する。
(4)図29は、治具ピンと調整用基板及びベースとの係合構造の変形例を示す断面図である。
図29に示すように、ベース510の第1の位置P1(例えば、中心Cb、穴512b)に突起512aを設け、調整用基板Waの中心Cwaに突起620aを設け、治具ピン610の本体部611のステージ側及び基板側端面にそれぞれ第1挿入穴611a及び第2挿入穴611bを設けて、治具ピン610の第1挿入穴611aをベース510の突起512aに嵌合させ、及び調整用基板Waの突起620aを治具ピン610の第2挿入穴611bに嵌合させるようにしてもよい。この場合、治具ピン610は、本体部611と、第1挿入穴611aと、第2挿入穴611bと、を備える。
(5)図31は、治具ピンと調整用基板を一体に形成した調整治具の斜視図である。
図21、図27−図29の治具ピン610を調整用基板Waの中心Cwaに一体に形成してもよく、この場合、調整用基板Waの中心Cwaに一体形成された治具ピン610をベース510の第1の位置P1に取り付ける。例えば、図21、図28の場合、第1の挿入軸部612を中心穴512又は穴512bに挿入する。例えば、図27、図29の場合
、ベース510の突起512aを治具ピン610の第1挿入穴611aに挿入する。
なお、治具ピン610を調整用基板Waと一体に形成する代わりに、治具ピン610をベース510の第1の位置P1(基板位置決め位置)においてベース510と一体に形成してもよい。この場合、治具ピン610と調整用基板Waとの取付構造は、例えば図21、図27−図29に図示した構成を採用することができる。
以上、いくつかの例に基づいて本発明の実施形態について説明してきたが、上記した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明には、その均等物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。
TS1〜TS4…第1〜第4搬送ステージ
322…ステージ
500…ステージ
510…ベース
510a…第1面
510b…第2面
510c…長辺
510d…短辺
511…挿入穴
512…中心穴
512a…突起
512b…穴
513…貫通穴
520…ポスト
521…支持部
521a…第1支持区画
521b…第2支持区画
522…本体部
523…挿入軸部
523a…螺子穴
525…テーパー部
530…締結部材
600…調整治具
610…治具ピン
611…本体部
611a…第1挿入穴
611b…第2挿入穴
612…第1挿入軸部
613…第2挿入軸部
620…中心穴
620a…突起
700…ステージ
710…ベース
711…挿入穴
720…ポスト
721…支持部
722…本体部
723…挿入部
730…締結部材

Claims (19)

  1. 調整用基板によって調整される、基板を支持するためのステージであって、
    ベースと、
    前記ベースに対して位置決めされ、前記基板を支持するための複数のポストと、
    を備え、
    前記ポストは、
    前記調整用基板及び前記基板を支持するように構成された支持部と、
    前記ベースに取り付けられる挿入軸部と、を有し、
    前記ベースは、
    前記ベースの中心にあり、前記調整用基板の中心と前記ベース上の第1の位置との位置合わせ用の治具ピンと係合する第1係合部と、
    前記第1係合部から離間した位置に設けられ、前記ポストの前記挿入軸部が配置される複数の長穴と、を有する、ステージ。
  2. 請求項1に記載のステージにおいて、
    前記第1係合部は、前記第1の位置に設けられた、前記治具ピンを挿入するための穴である、ステージ。
  3. 請求項1に記載のステージにおいて、
    前記第1係合部は前記第1の位置に設けられた突起であり、前記治具ピンの底部に第1挿入穴が設けられ、前記治具ピンの前記第1挿入穴に前記第1係合部の前記突起が挿入される、ステージ。
  4. 請求項1乃至3の何れかに記載のステージにおいて、
    前記ベースの前記長穴は、前記調整用基板を設置した際に、前記調整用基板の径方向外方に延びている、ステージ。
  5. 請求項1乃至3の何れかに記載のステージにおいて、
    前記ベースは略矩形であり、
    前記長穴は、前記ベースの長辺または短辺に沿って延びている、ステージ。
  6. 請求項1乃至3の何れかに記載のステージにおいて、
    前記ベースは略矩形であり、
    隣接する2つの前記長穴の一方が前記ベースの長辺に沿って延び、他方が前記ベースの短辺に沿って延びている、ステージ。
  7. 請求項1乃至6の何れかに記載のステージにおいて、
    前記ポストの前記支持部は、
    前記ポストの前記ベースへの挿入側とは反対側に向かって縮径する第1支持区画と、
    前記第1支持区画の前記挿入側とは反対側に位置する略一定の径を有する第2支持区画と、
    を有するステージ。
  8. 請求項1乃至7の何れかに記載のステージにおいて、
    前記治具ピンは、前記調整用基板の中心に該調整用基板と一体に形成されているか、または、前記調整用基板と別体であり前記調整用基板の中心に取り付け可能である、ステージ。
  9. 請求項1乃至8の何れかに記載のステージにおいて、
    前記長穴の底部には、前記長穴の延在方向に沿って延び、かつ前記長穴の開口側とは反対側の前記ベースの面に貫通する貫通穴が形成されており、該貫通穴に前記ポストを固定する締結部材を挿通可能である、ステージ。
  10. 基板を支持するためのステージを調整するための治具であって、
    前記基板の径より所定の長さだけ大きい径を有する調整用基板と、
    前記調整用基板の中心と前記ステージのベース上の第1の位置とを位置合わせするための治具ピンとを備え、
    前記治具ピンは、前記調整用基板の中心に該調整用基板と一体に形成されているか、または、前記調整用基板と別体であり前記調整用基板の中心に取り付け可能である、治具。
  11. 請求項10に記載の治具において、
    前記治具ピンは、前記ベース上の前記第1の位置にある穴に挿入可能な第1挿入軸部を有する、治具。
  12. 請求項10に記載の治具において、
    前記治具ピンは、前記ベース上の前記第1の位置に設けられた突起に嵌合する第1挿入穴を有する、治具。
  13. 請求項10乃至12の何れかに記載の治具において、
    前記調整用基板は、その中心に突起を有し、
    前記治具ピンは、前記調整用基板の前記突起に嵌合する第2挿入穴を有する、治具。
  14. 請求項10乃至12の何れかに記載の治具において、
    前記調整用基板は、その中心に中心穴を有し、
    前記治具ピンは、前記調整用基板の中心穴に挿入される第2挿入軸部を有する、治具。
  15. 請求項11に記載の治具において、
    前記治具ピンは、前記第1挿入軸部よりも大きな径を有する本体部を有し、
    前記第1挿入軸部に対する前記本体部の段差が、前記ベースに当接して、前記治具ピンが前記ベースに対して取り付けられる、治具。
  16. 請求項14に記載の治具において、
    前記治具ピンは、前記第2挿入軸部よりも大きな径を有する本体部を有し、
    前記第2挿入軸部に対する前記本体部の段差が、前記調整用基板に当接して、前記治具ピンが前記調整用基板に対して取り付けられる、治具。
  17. 基板を支持するためのステージの調整方法であって、
    ベースと複数のポストとを備えるステージであって、前記ベースが、前記基板を位置決めするための第1の位置と、前記第1の位置から離間して設けられ、各ポストを配置するための複数の長穴とを有する前記ステージを準備するステップと、
    前記基板よりも大きい寸法を有する調整用基板と、治具ピンとを準備するステップと、
    前記各ポストを前記ベースの各長穴に配置するステップと、
    前記治具ピンを介して前記ベース上の前記第1の位置及び前記調整用基板の中心を位置合わせするステップと、
    前記調整用基板の寸法に応じて各ポストを前記ベースの前記長穴内で移動させて、前記調整用基板と各ポストとの当接位置を調整するステップと、
    を含む方法。
  18. 請求項17に記載の方法において、
    前記治具ピンは、前記調整用基板の中心に該調整用基板と一体に形成されており、
    前記位置合わせするステップは、前記治具ピンを前記ベース上の前記第1の位置に取り付けることを含む、方法。
  19. 請求項17に記載の方法において、
    前記治具ピンは、前記調整用基板と別体であり、
    前記位置合わせするステップは、前記治具ピンの各端部をそれぞれ前記ベース上の前記第1の位置および前記調整用基板の中心に取り付けることを含む、方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11305399B2 (en) * 2018-08-02 2022-04-19 Ebara Corporation Jig for a polishing apparatus
JP7475463B2 (ja) 2020-07-10 2024-04-26 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 基板ハンドリングシステム

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