JP6224437B2 - 基板搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板搬送装置に関する。

半導体装置の製造工程で利用されるウェハやレチクル（フォトマスク）等の基板は、通常所定の収納容器に収納されている。半導体製造工程で基板を処理する際、基板は、搬送アームに取り付けられたハンドにより収納容器から抜き取られ、半導体製造装置に搬送される。基板は、半導体製造装置により、エッチング、成膜、露光、洗浄、検査等の所望の処理を施される。処理後の基板は、半導体製造装置から搬出され、次の工程へ搬送される。

基板の搬送時、基板がハンドから落ちないように、基板は、ハンドに設けられた真空吸着パッドに接続された排気機構によって真空吸着される（例えば、特許文献１を参照）。

特開平８−１７８９６号公報

しかしながら、基板は、搬送時に反ることがある。特に、所望の処理が施された基板は高温になっているため、搬送時に反り易い。近年、基板はサイズが大きく、かつ厚さが薄くなる傾向があり、これに応じて基板の搬送時の反りも大きくなる傾向がある。基板が反ると、吸着パッドと基板との間に隙間が生じ、その隙間から排気時にリークが生じ、基板の真空吸着が困難になる。基板の真空吸着が困難になると、基板がハンドから落下する恐れが生じ、基板の搬送は困難である。

他方、パッドにダメージが発生した場合、パッド毎に交換可能であれば、ハンドを交換する必要がなくなり、交換時のリードタイムや費用の負担を軽減できる。

上記課題に対して、一側面では、基板の反りを吸収しながら基板を真空吸着し、かつ交換可能なパッドを有する基板搬送装置を提供することを目的とする。

一の態様によれば、フランジ部を含み、基板を保持する複数のパッドと、複数の凹部を有し、該複数の凹部にそれぞれ挿入された前記複数のパッドを着脱可能に固定するハンドと、を備え、前記複数の凹部は、外周側の底部よりも内周側の底部が深くなるように段差部が形成され、前記フランジ部の少なくともいずれかは、前記凹部の前記外周側の底部に接触し、前記ハンドにネジで固定される外縁部と、前記段差部の底部に接触せずに配置されることにより、前記段差部内で撓むことが可能な弾性部と、前記弾性部の内縁部にて立ち上がり、基板を真空吸着により保持する基板保持部と、を有する、基板搬送装置が提供される。

他の態様によれば、基板搬送装置のハンドに形成された凹部であって外周側の底部よりも内周側の底部が深くなるように段差部が形成された該凹部に挿入され、着脱可能に固定される基板保持用のパッドであって、前記パッドは、基板を保持するフランジ部を含み、前記フランジ部は、前記凹部の前記外周側の底部に接触し、前記ハンドにネジで固定される外縁部と、前記段差部の底部に接触せずに配置されることにより、前記段差部内で撓むことが可能な弾性部と、前記弾性部の内縁部にて立ち上がり、基板を真空吸着により保持する基板保持部と、を有する、基板保持用のパッドが提供される。

一の態様によれば、基板の反りを吸収しながら基板を真空吸着し、かつ交換可能なパッドを有する基板搬送装置を提供できる。

一実施形態に係る基板搬送装置の要部の一例を示した構成図。 図１のＢ−Ｂ断面を含む図。 一実施形態に係るパッドによるウェハの反りの吸収を説明するための図。 一実施形態に係るパッドの配置の一例を示した図。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。

（はじめに）
基板は、搬送時、搬送アームに取り付けられたハンドから落ちないように排気機構によって真空吸着される。たとえば、半導体ウェハ（以下、単に「ウェハ」という。）の搬送時、反ったウェハでも搬送を可能とするためにウェハを保持する支柱に弾性を持たせた樹脂製の真空吸着パッドが使用されることがある。この場合、真空吸着パッドは接着剤で固定されるため、真空吸着パッドのみを単体で交換することは困難である。よって、ウェハを保持するパッドにダメージが発生した場合、パッド毎の交換ができず、ハンド毎に交換が必要となり、交換時のリードタイムや費用の負担が多くなる。

そこで、ウェハの反りを吸収しながらウェハを真空吸着し、かつ交換可能なパッドを有する一実施形態に係る基板搬送装置の要部について、図面を参酌しながら以下に説明する。

［基板搬送装置の要部の構成］
まず、本発明の一実施形態に係る基板搬送装置の要部の構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、一実施形態に係る基板搬送装置の要部であるハンド１０の一例を示す。

ハンド１０は、保持面１０ａ側にウェハを保持して搬送する。ハンド１０は、図示しない搬送アームに取り付けられている。ハンド１０はセラミックスにより形成されている。ハンド１０の先端はＵ字状になっており、Ｕ字状の先端部の二か所と底部の一か所の三か所にパッド２０が設けられている。ウェハは、真空吸着によってパッド２０に保持される。

図１の「Ａ」には、パッドの展開図が示されている。図１の「Ａ」の拡大図が、図１の右側に示されている。パッド２０は、フランジ部２１と、フランジ部２１を固定する固定部材２２と、固定部材２２でフランジ部２１をサンドイッチしてハンド１０にネジ止めするネジ２３とを有している。

フランジ部２１は、ウェハの反りを吸収しながらウェハを保持するために弾性のある樹脂パッドで形成されている。樹脂パッドの材質の一例としては、弾性があり、かつ高温のウェハを保持可能なように、耐熱温度が高いポリイミド、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン，polyetheretherketone）が好ましい。樹脂パッドの材質は、ポリイミドのように導電性のない物質でもよいし、導電性のある物質でもよい。パッドに電荷が溜まる場合、ウェハにパッドが触れた時点でウェハ上の素子が壊れる可能性がある。よって、パッドに電荷が溜まる場合には、パッドの材質は、導電性のある物質であることが好ましい。

フランジ部２１は、円形に形成されている。フランジ部２１は、後述されるように撓みながらウェハを搬送することが可能なように、撓む部分の応力を均等にするために真円であることが好ましい。ただし、フランジ部２１の形状は、楕円であってもよいし、矩形であってもよい。

フランジ部２１は、内縁部にて立ち上がり、ウェハを保持する基板保持部２１ａを形成する。基板保持部２１ａの内部は貫通している。これにより、フランジ部２１の中央部に貫通口２１ａが形成される。貫通口２１ａは、後述されるようにウェハを真空吸着する際の排気通路の一部を構成する。

フランジ部２１は、ハンド１０に形成された凹部１０ｂに挿入され、固定部材２２により上部から押さえられた状態でネジ２３によりハンド１０に固定される。これにより、パッド２０が、着脱可能にハンド１０に固定される。固定部材２２はセラミックスにより形成されている。

本実施形態では、フランジ部２１と固定部材２２とは別体となっている。これにより、フランジ部２１のみを単体で交換でき、パッド２０にトラブルが生じたときのリードタイムやコストの負担を軽減できる。

ただし、フランジ部２１と固定部材２２とは、一体化して形成されてもよい。この場合には、フランジ部２１の外縁部は、外縁部の内側よりも肉厚の形状を有し、肉厚の外縁部でネジ２３によりハンド１０に固定される。外縁部の内側は、フランジ部２１が撓めるように薄肉になっていればよい。

図１の左側の全体図に戻り、本実施形態では、三つのパッド２０においてウェハを真空吸着することが可能である。そのため、すべてのパッド２０は、貫通口２１ａを介してウェハを真空吸着する際の排気通路３０と連通する。排気通路３０は、例えばハンド１０に形成され、ドライポンプＰ等の排気機構に接続され、ドライポンプＰによる排気によってパッド２０に保持したウェハを真空吸着する。

ただし、ウェハを真空吸着可能なパッド２０は、少なくとも一つあればよい。ウェハを真空吸着可能なパッド２０が一つ又は二つ設けられている場合であっても、ウェハは、三点で保持しなければならないため、ウェハを真空吸着する機能を有しないパッドをハンド１０の残りの箇所に設ける必要がある。

また、例えば、四つ以上のパッド２０がハンド１０に設けられることは好ましくない。四つのパッド２０のうちウェハが接触しないパッド２０が生じ、そこから真空排気時にリークが発生するためである。特に小さい基板の場合、撓みが小さいためウェハが接触しないパッド２０にてリークが生じ易い。よって、ハンド１０に設けられるパッド２０は、三つが好ましい。三つのパッド２０の配置については後述される。

［基板搬送装置の要部の詳細］
次に、本発明の一実施形態に係る基板搬送装置の要部の詳細について、図２を参照しながら説明する。図２には、図１のＢ−Ｂ断面を含む図である。

フランジ部２１は、ハンド１０に形成された凹部１０ｂに挿入される。固定部材２２は、フランジ部２１の外縁部２１ｃを上部から押さえ、その状態でネジ２３を用いてハンド１０を固定する。フランジ部２１の外縁部２１ｃの内側は固定部材２２から露出し、フランジ部２１が撓むように薄肉になっている。このように、フランジ部２１は、外縁部２１ｃにてハンド１０に固定され、その内側で撓むことが可能な弾性部２１ｄを有している。弾性部２１ｄの内縁部は立ち上がり、上面でウェハを保持する基板保持部２１ａが形成されている。フランジ部２１の径方向の断面では、径方向に延びる弾性部２１ｄと弾性部２１ｄの内側で弾性部２１ｄから垂直に延びる基板保持部２１ａにより、Ｌ字形状が形成される。弾性部２１ｄの厚さは、基板保持部２１ａの厚さより薄い。

また、凹部１０ｂには、外周側の底部よりも内周側の底部が深くなるように段差部１０ｃが形成されている。この段差部１０ｃにより、弾性部２１ｄと凹部１０ｂの底部との間に空間Ｓが生じ、ウェハの自重に応じて弾性部２１ｄが撓むことを可能にしている。

段差部１０ｃは、例えば、０．２ｍｍ程度であってもよい。また、弾性部２１ｄの厚さは、１ｍｍ以下であればよい。弾性部２１ｄの厚さは、基板保持部２１ａの厚さよりも薄く、基板保持部２１ａの厚さが０．５ｍｍの場合、弾性部２１ｄの厚さは、０．２ｍｍ程度であってもよい。

ハンド１０には、排気通路３０が形成されている。また、ハンド１０には、フランジ部２１に形成された貫通口２１ｂと排気通路３０とを連通する溝部１０ｄが設けられている。ウェハは、ドライポンプＰにより排気通路３０→溝部１０ｄ→貫通口２１ｂで形成される排気通路を用いた排気により真空吸着される。このとき、フランジ部２１の外縁部２１ｃは弾性のある薄肉になっており、固定部材２２により均一な力で押さえられている。これにより、ウェハを真空吸着する際の排気通路（つまり、排気通路３０→溝部１０ｄ→貫通口２１ｂで形成される通路）を真空シールすることができる。

以上、本実施形態に係る基板搬送装置の要部の構成について詳細に説明した。次に、本実施形態に係るパッド２０により、搬送中のウェハの反りを吸収する仕組みについて、図３を参照しながら説明する。

［ウェハの反りを吸収する仕組み］
図３は、本実施形態に係るパッド２０により、保持しているウェハの反りを吸収する仕組みを概念的に説明するための図である。

ウェハＷは、所望の処理後、高温になっていることがある。図３に示されるように、高温状態のウェハＷは、搬送中に反る場合がある。ウェハＷが反ると、図３の右下の比較例に示されるように、フランジ部９１が撓まない場合、パッド９０の保持面とウェハＷとの間に隙間が生じ、その隙間から真空排気時にリークが生じ、ウェハＷの真空吸着が困難になる。ウェハＷの真空吸着が困難になると、ウェハＷがハンド１０から落下する恐れがあるため、ウェハＷを搬送できなくなる。

よって、基板搬送装置は、ウェハＷの反りを吸収しながらウェハＷを搬送する必要がある。そこで、本実施形態に係るパッド２０は、縦方向に撓むことが可能な薄肉の弾性部２１ｄが形成されたフランジ部２１を有する。これにより、ウェハＷの自重でフランジ部２１が撓み、凹部１０ｂの段差部１０ｃにより形成された空間Ｓを利用してパッド２０が反ることでウェハＷの撓みを吸収する。

このように、本実施形態に係るパッド２０では、薄肉の弾性部２１ｄが形成されたフランジ部２１が撓むことで、パッド２０の保持面とウェハＷとの間に隙間が生じない。これにより、ウェハＷの反りを吸収し、ウェハＷを確実に真空吸着しながら搬送することができる。

［パッドの配置］
最後に、本発明の一実施形態に係るパッド２０の配置について、図４を参照しながら説明する。図４は、ハンド１０に固定された一実施形態に係るパッド２０の配置の一例を示す。図４の（ａ）では、三つのパッド２０は、各パッド２０の位置を支点Ｔとして結ぶ領域Ａｒ内にウェハＷの重心Ｇがオーバーラップされる位置でハンド１０に固定される一例を示す。領域Ａｒ内からウェハＷの重心Ｇが外れると、ウェハＷが搬送中に落下する可能性は高い。図４の（ａ）に示した位置に三つのパッド２０を配置することにより、搬送中のウェハＷの落下を防止することができる。

図４の（ｂ）では、三つのパッド２０は、各パッド２０の位置を支点Ｔとして結ぶ領域Ａｒ内にウェハＷの重心Ｇがオーバーラップされる位置でハンド１０に固定される他の例を示す。さらに、図４の（ｂ）では、領域Ａｒ内であって、三つのパッド２０が、三つのパッド２０の位置から等距離又はその近傍にウェハＷの重心Ｇがオーバーラップされる位置でハンド１０に固定される。このとき、パッド２０は、１２０℃のピッチで等間隔に配置されている。

図４の（ｂ）に示したパッド２０の配置の場合、図４の（ａ）に示した、三つのパッド２０の配置がウェハＷの重心Ｇに対して等距離でない場合よりも、ウェハＷの落下時のマージンが大きくなり、搬送中のウェハＷの落下をより確実に防止することができる。

以上、本実施形態に係る基板搬送装置のハンド１０と基板保持用のパッド２０の構成、及び三つのパッド２０の配置について説明した。本実施形態に係る基板保持用のパッド２０によれば、ウェハを真空吸着して搬送する際、パッド２０をハンド１０に固定するために接着剤を用いていないため、パッド２０を容易に交換することができる。また、本実施形態に係る基板保持用のパッド２０によれば、長時間、ウェハを吸着してもウェハに固着することがなく、反ったウェハでも安定して真空吸着することができる。

また、フランジ部２１と固定部材２２とが別体となっているため、パッド２０を構成するフランジ部２１を単体で交換することができる。これにより、トラブル時のリードタイムや費用の負担を軽減することができる。また、フランジ部２１に薄肉でかつ弾性を有する弾性部２１ａを設けることにより、反ったウェハを保持する場合においてもフランジ部２１の弾性部２１ａがウェハの反りに追従する形で変形するため、ウェハと基板保持部２１ａとの間に隙間が生じない。これにより、ウェハを確実に真空吸着した状態で搬送することができる。

以上、基板搬送装置及び基板搬送装置のハンド１０に設けられる基板保持用のパッド２０を上記実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。また、上記実施形態及び変形例を矛盾しない範囲で組み合わせることができる。

例えば、本発明に係る基板搬送装置は、半導体製造装置内に基板を搬送するために使用可能である。半導体製造装置の一例としては、エッチング処理装置、アッシング処理装置、成膜処理装置、露光装置、洗浄装置、検査装置等が挙げられる。また、本発明に係る基板搬送装置は、半導体装置の製造工程でフォトマスクやウェハ等の基板を搬送するために使用可能である。

本発明に係る基板搬送装置により搬送される基板は、ウェハに限られず、例えば、レチクル（フォトマスク）、フラットパネルディスプレイ用の大型基板、ＥＬ素子又は太陽電池用の基板等であってもよい。

１０：ハンド
１０ａ：保持面
１０ｂ：凹部
１０ｃ：段差部
１０ｄ：溝部
２０：パッド
２１：フランジ部
２１ａ：基板保持部
２１ｂ：貫通口
２１ｃ：外縁部
２１ｄ：弾性部
２２：固定部材
２３：ネジ
３０：排気通路

Claims (7)

1. フランジ部を含み、基板を保持する複数のパッドと、
   複数の凹部を有し、該複数の凹部にそれぞれ挿入された前記複数のパッドを着脱可能に固定するハンドと、を備え、
   前記複数の凹部は、外周側の底部よりも内周側の底部が深くなるように段差部が形成され、
   前記フランジ部の少なくともいずれかは、
   前記凹部の前記外周側の底部に接触し、前記ハンドにネジで固定される外縁部と、
   前記段差部の前記内周側の底部に接触せずに配置されることにより、前記段差部内で撓むことが可能な弾性部と、
   前記弾性部の内縁部にて立ち上がり、基板を真空吸着により保持する基板保持部と、を有する、
   基板搬送装置。
2. 前記弾性部は、
   前記凹部の底部に設けられた段差部による空間において、前記基板保持部が保持した基板の自重により前記凹部内で撓む、
   請求項１に記載の基板搬送装置。
3. 前記弾性部は、
   前記フランジ部の外縁部を該外縁部の内側よりも厚く形成する、又は、固定部材により前記フランジ部の外縁部を押さえる、ことで前記ハンドに固定される、
   請求項１又は２に記載の基板搬送装置。
4. 前記フランジ部は、真円又は楕円である、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板搬送装置。
5. 前記複数のパッドと、前記複数の凹部とは、三つずつ設けられ、
   前記三つのパッドは、各パッドの位置を支点として結ぶ領域内に前記保持される基板の重心がオーバーラップされる位置で前記ハンドに固定される、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板搬送装置。
6. 前記三つのパッドは、
   前記三つのパッドの位置から等距離又はその近傍に基板の重心がオーバーラップされる位置で前記ハンドに固定される、
   請求項５に記載の基板搬送装置。
7. 基板搬送装置のハンドに形成された凹部であって外周側の底部よりも内周側の底部が深くなるように段差部が形成された該凹部に挿入され、着脱可能に固定される基板保持用のパッドであって、
   前記パッドは、基板を保持するフランジ部を含み、
   前記フランジ部は、
   前記凹部の前記外周側の底部に接触し、前記ハンドにネジで固定される外縁部と、
   前記段差部の前記内周側の底部に接触せずに配置されることにより、前記段差部内で撓むことが可能な弾性部と、
   前記弾性部の内縁部にて立ち上がり、基板を真空吸着により保持する基板保持部と、を有する、
   基板保持用のパッド。

Images