CN105904474B - 输送机械手和光刻设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及输送机械手和光刻设备。输送机械手用于以负压吸附状态来对输送物进行输送，包括：垫，其具有：接触输送物的接触部；和凹部，凹部具有可抽成真空的内部空间；基座，其在承载着垫的情况下移动；第一弹性构件，其在输送物的重力方向上可移动地将垫支撑在基座上，并且在垂直于重力方向的方向上限制垫相对于基座的移动；以及第二弹性构件，其密封与凹部的内部空间连通的空间，并且在重力方向上可移动地将垫支撑在基座上。

Description

输送机械手和光刻设备
技术领域
本发明涉及抓持输送物的输送机械手，并且涉及使用输送机械手的光刻设备。
背景技术
通常，输送装置在利用具有吸附垫的输送机械手吸附并抓持着输送物的情况下来对输送物进行输送，其中，衬底(例如用于制造半导体器件的晶片或者用于制造液晶显示装置的玻璃板)作为输送物。然而，如果在输送物中出现了翘曲或者扭曲，输送物的表面就不能贴合吸附垫的吸附面，从而无法实现有效吸附。日本实用新型公开No.H6-72974公开了一种输送装置，其中，在吸附垫的下部中设置弹性构件，从而即使当输送物出现翘曲或者扭曲时也能使得吸附面贴合输送物的形状。另外，日本专利公开No.H8-229866公开了一种吸附垫，其中，在具有吸附面的吸附构件的下部设置盘簧，从而使得吸附面贴合输送物的形状。
然而，在日本实用新型公开No.H6-72974和日本专利公开No.H8-229866所公开的技术中，虽然吸附垫具有能够柔性吸收输送物沿重力方向形变的结构，但是其具有在垂直于重力方向的平面方向上产生间隙的结构。因此，在物品传递或输送期间输送物有可能在平面方向从吸附面偏移，从而降低了输送期间的定位精度。
发明内容
本发明提供了一种输送机械手，其能够减小输送物沿垂直于重力方向的方向上的位置偏移。
本发明提供了一种输送机械手，用于以负压吸附状态来对输送物进行输送，包括：垫，其具有：接触输送物的接触部；和凹部，凹部具有可抽成真空的内部空间；基座，其在承载着垫的情况下移动；第一弹性构件，其在输送物的重力方向上可移动地将垫支撑在基座上，并且在垂直于重力方向的方向上限制垫相对于基座的移动；以及第二弹性构件，其密封与凹部的内部空间连通的空间，并且在重力方向上可移动地将垫支撑在基座上。
从以下(参照附图)对示例性实施例的说明将明白本发明的其它特征。
附图说明
图1示出了根据本发明第一实施例的输送机械手的结构。
图2是示出第一实施例中垫单元结构的俯视图。
图3是示出第一实施例中垫单元构造的剖视图。
图4示出了第一实施例中垫单元的变形状态。
图5是示出第二实施例中垫单元构造的剖视图。
图6示出了根据本发明一个实施例的输送装置的构造。
图7示出了根据本发明一个实施例的曝光设备的构造。
具体实施方式
在下文中，将参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
(第一实施例)
首先，将对根据本发明第一实施例的输送机械手进行说明。根据本实施例的输送机械手可移除地设置在输送装置中，在该输送装置中，衬底(例如，用于制造半导体器件的晶片，或者用于制造液晶显示装置的玻璃板)作为输送物；并且，输送机械手用于以负压吸附状态输送该输送物。注意，在以下每个附图中，Z轴是输送机械手抓持(接触)输送物的方向，即重力方向；X轴是在垂直于Z轴的XY平面中输送机械手安装至输送装置的方向；并且，Y轴是垂直于X轴的方向。
图1是示出根据本实施例的输送机械手10的构造的透视图。输送机械手10具有：多个垫单元11，垫单元包括接触输送物(未图示)背面的垫(吸附垫)1并且通过负压产生吸附力；和基座2，该基座承载着垫单元11并且用作输送机械手10的本体。在下文中，作为一个例子，本实施例中的垫单元11的设置数量为两个。另外，基座2完全是由板状构件制成的，并且包括沿预定方向延伸的多个指状部2d(在本实施例中，两个位置)。垫单元11设置在输送物能够就其重量而言以均衡方式保持在指状部2d(指状部)上的位置处。
图2是垫单元11的俯视图，并且图3是垫单元11的剖视图。垫单元11包括垫1、板簧3和O形圈4。垫1具有能够通过真空吸附来吸附并保持输送物的吸附面(吸附区域)。具体地说，垫1具有接触输送物的接触部1a和具有内部空间的凹部1b，该内部空间可以在接触部1a接触输送物的状态中抽成真空。另外，垫1的一端与凹部1b连通，并且另一端具有通向基座2的通孔1c。这里，基座2具有：真空排气孔2a，该真空排气孔的一端通向垫1；和流路2b，该流路的一端与真空排气孔2a连通，并且另一端敞开以便与真空排气装置(未示出)连续地相连。特别是，真空排气孔2a最好是形成为使得当垫1设置在基座2上时真空排气孔2a基本上与垫1的通孔1c同心。
板簧3是第一弹性构件，可沿重力方向(板厚方向)位移、相对于基座2沿垂直于重力方向的XY平面方向支撑垫1、并且管制垫1在XY平面方向上的位移。也就是说，板簧3沿重力方向的第一弹性构件刚度低于沿垂直于重力方向的方向上的第一弹性构件刚度。因此，板簧3以这样的方式支撑垫1：既具有柔性，以便能够因输送物重量而在Z倾斜方向上顺应因输送物翘曲和扭曲而引起的倾斜；又具有第一弹性构件刚度，以便即使在输送物品时也能够管制垫1在XY平面方向上的位置。另外，板簧3具有的形状是以在一个指状部2d上的延伸方向(每个附图的坐标中的X轴方向)作为长方向并且以与该延伸方向正交的方向作为短方向，并且以一个垫1的位置为基准在该延伸方向的正侧和负侧各设一个板簧3。随后，每个板簧3的一端例如连接至垫1的下表面(在吸附面相反侧上的后表面)，并且另一端连接至形成为在基座2上具有固定高度的支撑座2c的上表面。另外，连接方法可以采用粘合剂，或者可以使用任何其它的固定方法。例如，如果板簧3是由0.05mm厚、10mm宽和30mm长的SUS(不锈钢)材料制成、弹簧常数的量级在XY平面方向上为106N/m、在Z轴方向上为102N/m并且在Z倾斜方向上为101N/m，将满足上述条件。
O形圈4是第二弹性构件，具有中空形状、位于垫1与基座2之间并接触两者、密封与凹部1b的内部空间连通的空间、并且在重力方向上可动地将垫1支撑到基座2上。O形圈4的一个开口匹配垫1的通孔1c，另一个开口匹配基座2的真空排气孔2a，从而形成了空间上连通的流路。另外，例如，在O形圈4通过粘合剂等连接至基座2的情况下，O形圈4可接触垫1或者与其分开。注意，虽然O形圈4在图3所示实例中仅与垫1接触，但是O形圈4也可与可沿重力方向移动的部分(包括板簧3)接触，只要在板簧3的接触表面处维持气密性即可。
作为一例，图4是用于阐明吸附并保持着输送物的垫单元11在吸附面上已经出现翘曲等情况的状态的剖视图。在该情况下，板簧3在接受到输送物重量之后沿Z倾斜方向弯曲或者扭转，并且连接至板簧3的垫1通过顺应输送物的翘曲等而倾斜。这里，如上所述，板簧3的沿XY平面方向的第一弹性构件刚度高于沿Z倾斜方向的第一弹性构件刚度。因此，垫单元11可以始终尽可能抵抗输送物翘曲地抑制沿XY平面方向的移动(位置偏移)，因而输送机械手10能够维持高的定位精度。此时，O形圈4由于其弹性而塌缩，并且维持通孔1c与真空排气孔2a之间的真空通路(与外界有气密性)。
另外，通常，当多个垫单元安装至基座时，有时会出现垫吸附面的高度差异和平面平行度差异，这是因为构件公差或者组装误差导致的。相比之下，在本实施例中，各个垫1分别通过板簧3而倾斜，并且O形圈4分别塌缩，从而可以吸收上述差异。
另外，通常，在消除了真空吸附的状态下利用输送机械手将输送物传递给特定对象，以便抑制对输送物的损坏(例如，因输送物从垫上突然剥离所引起的刮痕)。此时，因为输送物不是由输送机械手抓持，所以输送物的定位精度会由于外围单元振动等因素而降低。在本实施例中，O形圈4能够接触垫1并能够与其分开。因此，当输送机械手10以真空吸附状态执行输送物的传递操作时，在垫1与输送物分开之前O形圈4与垫1分开，并且O形圈4与垫1之间的空间首先暴露于空气中。因此，即使当输送机械手10以真空吸附状态执行输送物的传递操作时，也可抑制对输送物的损坏。因此，即使当输送机械手10以真空吸附状态执行输送物的传递操作时，也可抑制例如因消除真空吸附引起外围单元振动而导致的输送物位置偏移。注意，垫1和O形圈4可以配置成通过使用别的方法替代把O形圈4粘附至基座2或者使用这两种方法来使得垫1的与O形圈4接触的接触面积小于垫1的与输送物接触的接触面积。
此外，通常，有些情况中当输送物带电时形成于输送物中的用于制造半导体器件的图案会被ESD(静电放电)损坏，因此输送机械手还需由具有合适导电性的材料来构成。因此，在本实施例中，采用具有导电性的陶瓷作为垫1的材料，采用SUS系列作为板簧3的材料，并且然后确保从输送物至基座2的导电，以抑制输送物带电。例如，垫1和板簧3的构成材料的导电率最好为1.0×103Ω/cm以上到1.0×108Ω/cm以下，并且更优选地，最好为1.0×106Ω/cm以上到1.0×107Ω/cm以下。相比之下，在板簧3是由例如SUS材料的导电材料构成的情况中，可以通过在导电材料的表面上设置绝缘处理层来阻止ESD。
如上所述，根据本实施例，可提供能够减小输送物在垂直于重力方向的方向上位置偏移的输送机械手。
(第二实施例)
接下来，将对根据本发明第二实施例的输送机械手进行说明。图5是示出本实施例中垫单元20构造的剖视图。在上述第一实施例中，采用O形圈4作为第二弹性构件。然而，这是弹性构件的一例，在该实施例中垫单元20在第二弹性构件方面的特征是：采用也是具有中空形状的基本上圆筒形弹性构件40来代替第一实施例的O形圈4。弹性构件40的动作类似于O形圈4。这里，通过采用比O形圈更软的弹性构件(例如独立的发泡海绵)，弹性构件40可响应输送物表面的更大翘曲。
(输送装置)
接下来，将对根据本发明一个实施例的输送装置进行说明。根据本实施例的输送装置例如用于制造半导体器件的设备或者用于制造液晶显示装置的设备，并且相对于衬底台等往复地输送作为输送物(晶片或者玻璃板)的衬底。图6是示出根据本实施例的输送装置100的构造的示意图。输送装置100具有抓持输送物W的输送机械手101、能够在支撑着输送机械手101的情况下移动输送机械手101的臂单元102、和驱动臂单元102的驱动单元103。另外，输送装置100设置成连接至输送机械手101的垫单元101a，并且连接至真空排气装置104，该真空排气装置通过管进行真空吸附来控制对输送物W的吸附(真空排气)。输送装置100特别是采用根据上述实施例的输送机械手作为输送机械手101。根据该输送装置100，可在减小输送物W在垂直于重力方向的方向上的位置偏移的情况下输送该输送物W。
(光刻设备)
接下来，将对根据本发明实施例的光刻设备进行说明。根据本实施例的光刻设备例如用在半导体器件、液晶显示装置等制造工艺的光刻工艺中。在下文中，作为一例，根据本实施例的光刻设备是用在半导体器件制造工艺的光刻工艺中的曝光设备。
图7是示出根据本实施例的曝光设备200的构造的示意图。曝光设备200例如是投影曝光设备，其通过分步重复方法来把形成在掩膜版R上的图案像曝光(处理)到晶片W(衬底)上。曝光设备200包括照明系统201、掩膜版台210、投影光学系统211、晶片台204、如上所述的输送装置100和作为处理单元的控制单元206。照明系统201调节从光源(未示出)发出的光并且照射掩膜版R。掩膜版R例如是由石英玻璃制成的原版，其上形成有要转印到晶片W上的图案(例如，电路图案)。掩膜版台210在保持着掩膜版R的情况下可沿X轴和Y轴方向中的每一个方向移动。投影光学系统211以预定的放大倍数(例如，1/2)将穿过掩膜版R的光投影到晶片W上。晶片W例如是由单晶硅制成的衬底，表面上涂布有光刻胶(感光剂)。晶片台204通过夹具205保持晶片W，并且可至少沿X轴和Y轴方向中的每一个方向移动。控制单元206例如是由计算机构成的，经由线路连接至曝光设备200的每个部件，并且可以根据程序等来集成各个部件的操作。这样，曝光设备200采用了上述输送装置100。根据如上所述的曝光设备200，减小了在晶片W转移期间晶片W在垂直于重力方向的方向上的位置偏移，并且因此有利于例如提高成品率。
注意，在上述说明中描述了曝光设备的例子作为光刻设备，但本发明不限于此。例如，也可以使用：绘图设备，其用带电粒子束(例如电子束)在衬底(衬底上的感光剂)上执行绘图(处理)；或者压印设备，其采用模具来对衬底上的压印材料成形并在衬底上执行图案的成形(处理)。
虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但是应当理解本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围应给予最宽泛的解释，以便涵盖所有变型和等同结构和功能。
本申请要求2015年2月25日提交的日本专利申请No.2015-034657的优先权，其全部内容通过引用并入于此。

Claims (10)

1.一种输送机械手，用于吸附输送物，输送机械手包括：
基座；
垫，配置成接触输送物并在垫与输送物之间提供有第一空间；
第一弹性构件，固定在基座上并配置成可动地支撑所述垫；以及
第二弹性构件，设置在基座与垫之间并提供了与第一空间连通的第二空间，
其中，垫接触第二弹性构件，以允许第一空间和第二空间抽成真空并使输送物吸附到垫上；以及
其中，由第一弹性构件支撑的垫可移动成与第二弹性构件分开，以解除垫对输送物的吸附。
2.根据权利要求1所述的输送机械手，其中，第一弹性构件配置成在重力方向上可移动地将垫支撑在基座上，并且在垂直于重力方向的方向上限制垫相对于基座的移动。
3.根据权利要求1所述的输送机械手，其中，第一弹性构件是板簧，重力方向作为板簧的厚度方向。
4.根据权利要求3所述的输送机械手，
其中，基座包括沿预定方向延伸的多个指状部，
其中，垫、第一弹性构件和第二弹性构件设置在每个指状部上，以及
其中，板簧具有的形状是以所述多个指状部的延伸方向作为长方向并且以与该长方向正交的方向作为短方向。
5.根据权利要求1所述的输送机械手，其中，第二弹性构件是O形圈。
6.根据权利要求1所述的输送机械手，其中，垫和第一弹性构件的构成材料的导电率为1.0×103Ω/cm以上到1.0×108Ω/cm以下。
7.根据权利要求6所述的输送机械手，其中，垫和第一弹性构件的构成材料的导电率为1.0×106Ω/cm以上到1.0×107Ω/cm以下。
8.根据权利要求1所述的输送机械手，其中，第一弹性构件具有导电材料部和设置在导电材料部表面上的绝缘处理层。
9.根据权利要求1所述的输送机械手，其中，垫相对于第二弹性构件的接触面积小于垫相对于输送物的接触面积。
10.一种光刻设备，其特征在于，包括根据权利要求1到9中任一项所述的输送机械手和对由输送机械手输送的衬底进行处理的处理单元。
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