JP2005109057A

JP2005109057A - 基板搬送器具

Info

Publication number: JP2005109057A
Application number: JP2003338962A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Ito; 利洋伊東
Original assignee: Okamoto Machine Tool Works Ltd
Current assignee: Okamoto Machine Tool Works Ltd
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2005-04-21

Abstract

【課題】反りのある半導体基板をある加工処理ステ−ジより次ぎの加工ステ−ジへ吸着ミスなく、脱落させることなく搬送できる吸着パッド機構の提供。
【解決手段】外周縁底部に円環状突起枠４を有する剛体材料よりなるド−ム状基板押さえ枠３のド−ム天井板５下面に、該基板押さえ枠の軸芯を中心に同心円上に弾性ゴムよりなるラッパ状吸着Ｖリング６の複数が該吸着Ｖリングのラッパ状底部面が前記基板押さえ枠の天井板下面より０．１〜１ｍｍの高さ突出し、かつ、このラッパ状底部面が前記基板押さえ枠の円環状突起枠底部面と面一の高さとなるように設けられ、前記基板押さえ枠の上部にア−ム１４が固定されている基板搬送器具１。
【選択図】図１

Description

本発明は、あるステ−ジ上に載置された半導体基板を真空吸着し、次ぎのステ−ジへと基板を搬送するのに用いる基板搬送器具に関する。

基板の研削装置、研磨装置、エッチング装置、洗浄装置等の加工処理機を用い、半導体基板を加工処理するにおいて、仮置台あるいは真空チャック等のステ−ジ上の基板を基板搬送器具の吸着パッド機構に吸着し、吸着パッド機構を回転移動および／または前後移動させて次ぎの加工処理ステ−ジへと搬送する、あるいは真空チャック上で加工処理された基板を基板搬送器具の吸着パッドに吸着し、仮置台または次ぎの加工処理ステ−ジへと搬送することが行なわれている。

かかる基板の搬送器具として、基板を保持する吸着パッドと、第一の平面に位置付けられるように該吸着パッドを支持する第一の支持機構と、第二の平面に位置付けられるように該吸着パッドを支持する第二の支持機構よりなる支持手段と、前記吸着パッドを前記第一の平面と第二の平面とに選択的に位置付ける進退機構と、前記支持手段を移動させる駆動手段とから構成させる基板搬送器具が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、弾性材からなるラッパ状の吸着Ｖリングの根元部外周に段差部を設け、該吸着Ｖリングを取り付けるハンド側ア−ム（ベ−ス部材）に、該吸着Ｖリング凹部およびこの凹部の底部に吸着Ｖリング先端突出孔を設け、上記吸着Ｖリング段差部が該吸着Ｖリング装着凹部の底部に当接シ−ルするように吸着Ｖリングを挿入し、その裏面から押さえブラケットを介して着脱自在の蓋体にて密閉し、この吸着Ｖリング装着凹部を空気吸引手段に連通させた基板搬送器具も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００３−１５８１６７号公報特開２００３−２２５８７９号公報

前記特許文献１に記載される基板搬送器具は、吸着パッド下面で基板を押し、基板を吸着パッドに吸着する構造であり、研削ステ−ジから研磨ステ−ジへと平坦な半導体基板を搬送するには適している。しかし、厚みが４００〜１０００μｍ、直径２００〜４５０ｍｍ、反りの高さが１〜４ｍｍもある半導体基板や、ボ−ルプラグやリ−ド線が施された反りのある半導体基板の搬送には基板が反っているため基板吸着時に基板が吸着パッドに吸着されないミスを生じたり、基板搬送時に吸着パッドより基板が落下し、基板を破損させる問題がある。

前記特許文献２に記載される基板搬送器具は、吸着Ｖリングで基板を吸着する構造であり、吸着Ｖリングを複数取り付けた基板搬送器具はガラス基板のように基板が剛性が高く平坦なものであるときはよいが、上記反りを有する比較的剛性のある半導体基板の搬送においては、半導体基板を次ぎのステ−ジの真空チャック上へと搬送し、吸着Ｖリングの減圧を開放し、半導体基板を真空チャックに吸着しようとすると、真空チャックの外周縁の基板部分が反りにより浮き上がっているので半導体基板が真空チャックに完全に固定できない欠点があり、その状態で真空チャックの回転軸を回転させると遠心力により半導体基板が真空チャック上より放り出され、破損する欠点がある。

本発明は、厚みが２０〜１００μｍと薄い可撓性基板や、厚みが１００〜４００ｍｍの平坦な基板は勿論のこと、厚みが４００〜１０００μｍと比較的剛性があり、かつ、反りの高さが１〜４ｍｍの反りのある半導体基板であっても半導体基板の吸着を完全に行い、基板搬送時の基板脱落がなく、かつ、次ぎのステ−ジが真空チャックであっても該真空チャック上への半導体基板の固定を完全に行うことができる基板搬送器具を提供するものである。

請求項１の発明は、外周縁底部に円環状突起枠を有する剛体材料よりなるド−ム状の基板押さえ枠のド−ム天井板下面に、該基板押さえ枠の軸芯を中心に同心円上に弾性ゴムよりなるラッパ状吸着Ｖリングの複数が該吸着Ｖリングのラッパ状底部面が前記基板押さえ枠の天井板下面より０．１〜１ｍｍの高さ突出し、かつ、このラッパ状底部面が前記基板押さえ枠の円環状突起枠底部面と面一の高さとなるように設けられ、前記基板押さえ枠の上部にア−ムが固定されていることを特徴とする基板搬送器具を提供するものである。

請求項２の発明は、前記基板搬送器具において、基板押さえ枠のド−ム天井板下面には、複数条の環状溝が設けられていることを特徴とする。

基板の吸着時に、ステ−ジ上の基板の外周部が基板押さえ枠の円環状突起枠に押さえられ、複数の吸着Ｖリングにより反った基板がフラット状に修復されて吸着されるため、および、吸着Ｖリング、円環状突起枠の底面と、吸着Ｖリングを支持するド−ム天井板下面間に高低差（段差）があることにより前記基板の吸着時に基板の伸縮分をこの段差により調整できることとなり、基板が強固に基板搬送器具に吸着される。よって、基板の吸着ミスは消滅するとともに、搬送時の基板の落下が防止される。また、半導体基板が次ぎのステ−ジである真空チャック上へ搬送された場合、反った半導体基板の外周縁が円環状突起枠により押さえられて浮き上がりが消滅されるので、真空チャックの減圧が十分に機能し、半導体基板の真空チャック上への固定を完全になすことができる。

複数条の環状溝の存在により、反った基板をラッパ状吸着Ｖリングが吸着したときにラッパ状吸着Ｖリングが伸縮して生じた内部歪応力が溝に吸収され、ラッパ状吸着Ｖリングの底部により基板面のシ−ルが強固になされる。また、半導体基板が次ぎのステ−ジへと搬送され、ラッパ状Ｖリングの減圧が開放された際、半導体基板のド−ム天井板に接触している面積が小さいのでラッパ状Ｖリングからの半導体基板の放れを容易とする。

（実施例１）
以下、図を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
図１は本発明の基板搬送器具の正面図、図２は本発明の基板搬送器具の平面図、図３は本発明の基板搬送器具の右側面図、図４は図１に示す基板搬送器具の吸着パッド機構部分を拡大した図、および、図５は基板搬送器具の吸着パッド機構部分を下側から見た図である。

図１乃至図５に示す基板搬送器具１において、２は吸着パッド機構、３は外周縁底部に円環状突起枠４を有する剛体材料よりなるド−ム状の基板押さえ枠、５はド−ム天井板、５ａは窓、６はラッパ状吸着Ｖリング、７は結合材（ユニオン）７ａは栓、８，９は気体通路連結管、１０はラッパ状吸着Ｖリングの中空支持管、１１は気体流路通気管、１２は継手、１３はポリウレタンコイルチュ−ブ、１４はア−ム（柄）、１５は固定部材、１６はパッドサポ−ト板、１７は調整部材、１８はボルト、１９は固定プレ−ト、２０はボルトで前記固定プレ−ト１９を調整部材１７に固定している。

前記基板押さえ枠３のド−ム天井板５の下面には深さ１〜３ｍｍ、幅２〜５ｍｍの環状の溝５ａが複数条設けられている。この複数条の環状溝５ａの存在により、反った基板をラッパ状吸着Ｖリング６が吸着したときにラッパ状吸着Ｖリングが伸縮して生じた内部歪応力が溝５ａに吸収され、ラッパ状吸着Ｖリングの底部により基板面のシ−ルが強固になされるとともに、溝５ａを構成する幅１〜３ｍｍの立リブ５ｂが天井板５を補強する効果がある。また、天井板５の一部には、吸着パッド機構２を軽量化するため窓５ｃを複数設けても良い。窓５ｃを設けることによりド−ム天井板５は撓み易くなり、半導体基板ｗを押さえたときのて天井板５に伝わる応力の分散が容易となり、ラッパ状Ｖリング６の底部の半導体基板への密着も良好となる。

前記ラッパ状吸着Ｖリング６は基板押さえ枠の外周縁円環状突起枠内のド−ム天井板下面に、該基板押さえ枠の軸芯中心に同心円上に３〜１２個（図３では６個）と複数設けられる。同心円は１重でもよいし、２重、あるいは３重であってもよい。
この弾性ゴムよりなるラッパ状吸着Ｖリング６のラッパ状底部面６ａは前記基板押さえ枠３の天井板５下面より０．１〜１ｍｍの高さ（ｈ）突出し、かつ、このラッパ状底部面６ａが前記基板押さえ枠の円環状突起枠底部４ａ面と面一の高さとなるように設けられる。また、、

ド−ム状の基板押さえ枠３、天井板５を構成する剛性材料としては、いわゆるテフロン（デュポン社の登録商標）と呼ばれるポリ（四弗化エチレン）、ポリ（ジフロロ−ジクロロエチレン）、ナイロン６、ナイロン６，１０、ポリアセタ−ル、ガラス繊維補強エポキシ樹脂、ガラス繊維補強ポリブチレンテレフタレ−ト、セラミック、アルミニウム、ステンレス、等のロックウエル硬度がＤ５０以上のものが好ましい。なかでも、摩擦係数の小さい、ロックウエル硬度がＤ５０〜Ｄ５５のポリ（四弗化エチレン）が好ましい。外周縁円環状突起４の幅は、３〜１２ｍｍ、高さは３〜３０ｍｍ、天井材の厚みは、２．９〜１１．９ｍｍが好ましい。

ラッパ状吸着Ｖリング６素材の弾性ゴムとしては、シリコンゴム、ニトリルゴム（ＮＲ系）、クロロプレンゴム（ＣＲ系）、エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体ゴム（ＥＰＤＭ系）およびこれらの発泡体が好ましい。特に、弾性ゴムのＣ硬度（ＳＲＩＳ０１０１）が５〜６０、見掛け密度（ＳＲＩＳ０１０１）が０．１２〜０．３０ｇ／ｃｍ^３の発泡体が好ましい。ラッパ状吸着Ｖリング６の底部６ａの直径は１５〜５０ｍｍ、拡径したラッパ状の環状リング底部６ａの厚みは０．１〜１．０ｍｍ、好ましくは０．５〜０．８ｍｍである。

ポリウレタンコイルチュ−ブ１３は、図１に示すように継手２１に結合され、図示されていない真空ポンプに連結されている。この継手２１はスクエアＦシリンダ２２の後方の上部に設けた支持板２３を介してボルトで固定されている。このポリウレタンコイルチュ−ブ１３を真空ポンプで減圧することによりラッパ状吸着Ｖリング６と基板ｗに囲まれる室は減圧され、基板はラッパ状吸着Ｖリング６の底部６ａに吸着される。

吸着パッド機構２を支持するア−ム１４はスクエアＦシリンダ２２により図１で示される左右方向に進退可能となっている。このスクエアＦシリンダ２２の上部をステッピングモ−タ３３の下部に設けたア−ムホルダ２５に固定する。

前記ア−ムホルダ２５中央にはア−ム軸が設けられている。ア−ム軸は小ア−ム軸２８、大ア−ム軸３４部分よりなる。小ア−ム軸２８の上部はステッピングモ−タ３３のベアリングケ−ス３２下部で軸受け３３される。小ア−ム軸２８の上部には大ア−ム軸３４が連結され、前記下部軸受３３と上部軸受３５により回転可能に軸受けされている。大ア−ム軸３４の上部はステッピングモ−タ３３の回転軸３６に連結されている。ステッピングモ−タ３３の駆動によりア−ム軸２８，３４が回動され、ホルダ２５は小ア−ム軸２８回りに回動する。ホルダ２５の回動によりホルダに固定されているスクエアＦシリンダ２２も小ア−ム軸２８回りに回動する。よって、スクエアＦシリンダ２２に支持されている吸着パッド機構２のア−ム１４も小ア−ム軸２８回りに回動することとなる。

吸着パッド機構２のア−ム１４の上下方向の昇降は、ステッピングモ−タ３３を固定するスライダ３７をシリンダ３８で上下に移動することにより行なわれる。

本発明の基板搬送装置１を用い、あるステ−ジ上に載置された基板を次ぎのステ−ジへと搬送するには、ステッピングモ−タ３３の駆動によりラッパ状吸着Ｖリング６を備える吸着パッド機構２のア−ム１４を回動させ、基板上にラッパ状吸着Ｖリング６を位置させ、スクエアＦシリンダ２２でア−ム１４を前進させつつ、シリンダ３６でスライダ３５に固定されているステッピングモ−タ３３を下降させることにより結果としてア−ム１４を下降させてド−ム状の基板押さえ枠３および複数のラッパ状吸着Ｖリング６およびを基板ｗに接触させ、ついで、ポリウレタンコイルチュ−ブ１３内を減圧することにより基板を複数のラッパ状吸着Ｖリング６に吸着する。

ついで、シリンダ３８によりスライダ３７を上昇させることによりア−ム１４をステ−ジから離れるように上昇させ、更に、ステッピングモ−タ３３を駆動して吸着パッド機構２のア−ム１４を回動させ、ついで、スクエアＦシリンダ２２でア−ム１４を後退させつつ、ステッピングモ−タ３３を駆動して吸着パッド機構２を回動させて次ぎの加工ステ−ジ上へと吸着パッド機構２を導き、シリンダ３８の駆動により吸着パッド機構２を下降させて基板を次ぎの加工ステ−ジ上へ位置させ、ついで、ポリウレタンリングコイル１３内の減圧を停止することにより基板をステ−ジ上に載置する。

基板が搬送された次ぎのステ−ジが真空チャックであるときは、真空チャック上に載置された基板の外周縁が基板搬送器具の基板押さえ枠３の円環状突起枠４により真空チャック面に押さえられている間に真空チャックを減圧し、基板を真空チャック上に完全に固定させる。

本発明の基板搬送器具は、直径２００〜４５０ｍｍ、反りの高さが１〜４ｍｍと大きい半導体基板であっても、吸着パッド機構の基板押さえ枠でステ−ジ上の基板を押さえ、複数のラッパ状吸着Ｖリングで吸着固定するので、基板の吸着ミス無く行い、次ぎの加工ステ−ジへの搬送を基板の脱落・破損なしに行うことができる。

本発明の基板搬送器具の正面図である。（実施例１）本発明の基板搬送器具の平面図である。本発明の基板搬送器具の右側面図である。図１に示す基板搬送器具の搬送パッド部分を拡大した図である。基板搬送器具の搬送パッド部分を下側から見た図である。

符号の説明

１基板搬送器具
ｗワ−ク
２吸着パッド機構
３ド−ム状の基板押さえ枠
４円環状突起枠
５ド−ム天井板
５ａ環状溝
６ラッパ状吸着Ｖリング
７結合材（ユニオン）
１３ポリウレタンコイルチュ−ブ
１４ア−ム（柄）
２２スクエアＦシリンダ
３３ステッピングモ−タ
３７スライダ
３８シリンダ

Claims

外周縁底部に円環状突起枠を有する剛体材料よりなるド−ム状の基板押さえ枠のド−ム天井板下面に、該基板押さえ枠の軸芯を中心に同心円上に弾性ゴムよりなるラッパ状吸着Ｖリングの複数が該吸着Ｖリングのラッパ状底部面が前記基板押さえ枠の天井板下面より０．１〜１ｍｍの高さ突出し、かつ、このラッパ状底部面が前記基板押さえ枠の円環状突起枠底部面と面一の高さとなるように設けられ、前記基板押さえ枠の上部にア−ムが固定されていることを特徴とする、基板搬送器具。
基板押さえ枠のド−ム天井板下面には、複数条の環状溝が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の基板搬送器具。