JP2006024837A - 保持機構およびそれを用いた保持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 保持機構およびそれを用いた保持装置において、簡単な構造で、迅速な受け渡しができるようにする。
【解決手段】 端部に固定配置された保持面１６ａを有するステージ１６をその裏面側中央で支持台１９で支持し、ステージ裏面１６ｅと支持台１９との近傍に、被検体５を搬送するための一部がとぎれた環状のアーム部材が進退できるように退避空間２２を形成する。また、ステージ１６の外形は、アーム部材が囲うようにして上下に移動できる形状としておく。
【選択図】 図４

Description

本発明は、保持機構およびそれを用いた保持装置に関する。例えば、半導体ウエハや液晶ガラス基板など平面状の被保持面を有する被保持体を保持する保持機構およびそれを用いた保持装置に関する。

従来、例えば半導体ウエハや液晶ガラス基板などの製造工程において、それらを被検体として表面を検査する場合などに、それら被検体を吸着保持する保持機構が用いられている。このような保持機構では、被検体の平面度が損なわれないように、高精度な保持面に精度よく保持する必要がある。また、検査タクトに応じて迅速に被検体を交換する必要がある。
例えば、特許文献１には、ウエハの載置面の内部に、ウエハを真空吸着するとともに、載置面に対してウエハを上下移動する支持部材またはセンターアップ部を備える基板の吸着装置が記載されている。
また、センターアップ部により載置面上方に移動されたウエハの下方にフォーク部を差し入れて、ウエハを受け渡しする自動受け渡し機構が記載されている。
特開平０１−２１４０４２号公報（図１、４）

しかしながら、上記のような従来の保持機構およびそれを用いた保持装置には、以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、被保持体であるウエハの受け渡しを載置面の上方で行うため、載置面の内側に上下移動するセンターアップ部などが必要となる。そのため、保持面が分割されることになる。
また、被保持体を上方に移動する際に、載置面に比べて面積の小さい保持部で移動されるので、例えば近年薄くなり大型化した半導体ウエハ基板などの被保持体では、ステージをウエハと同程度の大きさにするとともに、可動な保持部を多数設ける必要がある。そのため、構造が複雑になるという問題がある。
また、センターアップ部に受け渡してから、センターアップ部が加工して、全面吸着に移行するので、受け渡しに時間がかかるという問題もある。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、構造が簡単で迅速な受け渡しが可能な保持機構およびそれを用いた保持装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の保持機構は、被保持面が形成された被保持体を前記被保持面の外周部分で、一部がとぎれた環状のアーム部材により支持して移動する外周支持移動機構を用いて、前記被保持体を受け渡しし、保持面上に保持できるようにした保持機構であって、端部に前記保持面を形成し、前記端部に隣接する側部を前記外周支持移動機構が前記アーム部材で前記保持面の外周側を囲うように前記保持面に直交する方向に移動できる形状とした保持部と、該保持部における前記保持面の裏面側で、前記保持部を支持する支持台部とを備え、前記保持部の保持面裏面側および前記支持台部近傍に、前記アーム部材を前記保持面に直交する方向に対して交差する方向へ進退させるための退避空間が形成された構成とする。
このような構成により、一部がとぎれた環状のアーム部材により被保持面の外周部分を支持して移動された被保持体を保持面近傍に移動して、アーム部材が保持面の外周を囲むような位置で保持面に直交する方向に沿って移動させて、被保持体を保持面に載置する。そして、被保持体を保持面に渡したアーム部材を、さらに退避空間まで移動させる。そして退避空間において、保持面と直交する方向に対して交差する方向にアーム部材を退避させる。これにより、保持面が固定されていても、外周支持移動機構により保持面に被保持体を渡すことができる。また、上記と逆の過程により、外周支持移動機構により、被保持体を保持面から離間させ、保持面から離間させて、保持機構の外部に移動させることができる。

また、本発明の保持機構では、前記退避空間が、前記保持面に直交する方向と交差する複数の方向から前記アーム部材を進退できるように形成された構成とすることが好ましい。
この場合、外周支持移動機構のアーム部材を複数の方向から進退させることができるので、複数の外周支持移動機構を複数方向に設けることで、複数方向から被保持体を受け渡しできるようになる。
例えば、支持台部をすべての外周支持移動機構のアーム部材をそのとぎれた部分から挿通可能な外径を有する円柱とすれば、任意の角度からアーム部材を進退させることができるので、汎用性が高くなって好都合である。

また、本発明の保持機構では、前記保持部が、前記被保持体を全面吸着する構成とすることが好ましい。
この場合、被保持体が全面吸着されるので、安定して保持される。そのため、例えば、保持機構全体を可動保持することで、被保持体を保持面に吸着・保持した状態での移動、例えば揺動移動などが可能となる。
ここで、全面吸着とは、被保持面を略覆って吸着することを意味する。

また、本発明の保持機構では、前記保持面と、該保持面からその上方に所定距離離間した位置との間で、前記被保持体を移動可能に支持する昇降リフトを設けた構成とすることが好ましい。
この場合、昇降リフトにより、保持面からその上方に所定距離離間した位置で、被保持体を受け渡すことができるから、例えば、所定距離より小さい厚さ寸法を有する適宜の支持部材を被保持体の被保持面の下方から横断して挿入することが可能となる。そのため、外周支持移動機構以外の横断支持移動機構を用いて被保持体を受け渡しすることができるので、汎用性に優れた保持機構となる。

また、本発明の保持機構では、前記被保持体を前記保持面上に吸着するために前記保持面の中央部近傍に設けられた第１吸気口と、前記被保持体を前記保持面上に吸着するために前記保持面の周辺部近傍に設けられた少なくとも１つの第２吸気口と、前記第１吸気口および前記第２吸気口内のそれぞれの吸着圧力を検出する第１圧力センサおよび第２圧力センサとを備え、前記被保持体が前記保持面上に載置されて吸着動作を行うとき、前記第１圧力センサおよび前記第２圧力センサの出力を比較することにより、前記被保持体の吸着状態および位置ずれの有無を検知できるようにした構成とすることが好ましい。
この場合、第１吸着口および第２吸着口内の吸着圧力を、第１圧力センサおよび第２圧力センサにより検出して、それらの出力を比較して被保持体の吸着状態および位置ずれの有無を検知するので、被保持体の吸着状態および位置ずれの有無について容易かつ正確に検知することができる。
ここで、第２吸着口および第２圧力センサは、複数設けることが好ましい。また、位置ずれ方向を２次元的により正確に検出するには、第２吸着口を保持面の中心を通る十字線上の４箇所に配置することがより好ましい。

また、本発明の保持装置は、被保持面が形成された被保持体を前記被保持面の外周部分で、一部がとぎれた環状のアーム部材により支持して移動する外周支持移動機構と、上記いずれかの保持機構とを備えた構成とする。
このような構成により、上記いずれかの保持機構に対して、外周支持移動機構により被保持体を受け渡しする保持装置とすることができる。そのため、上記いずれかの保持機構と同様の作用効果を備える。

また、本発明の他の保持装置は、被保持面が形成された被保持体を前記被保持面の外周部分で、一部がとぎれた環状のアーム部材により支持して移動する外周支持移動機構と、上記保持機構のうち昇降リフトを含む保持機構と、該保持機構の昇降リフトが前記保持面から前記所定距離だけ離間した位置にあるとき、前記被保持体を横断する支持部材により前記被保持体を支持して移動する横断支持移動機構とを備えた構成とする。
このような構成により、上記保持機構のうち昇降リフトを含む保持機構に対して、外周支持移動機構および横断支持移動機構により被保持体を受け渡しする保持装置とすることができる。そのため、上記保持機構のうち昇降リフトを含む保持機構と同様の作用効果を備える。

本発明の保持機構およびそれを用いた保持装置によれば、一部がとぎれた環状のアーム部材を有する被保持面の外周部分を支持する外周支持移動機構により受け渡しと、保持装置の保持面より下方にある退避空間による退避とが可能な保持機構とすることができ、構造が簡単で迅速な受け渡しを行うことができるという効果を奏する。

以下では、本発明の実施の形態の詳細について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
本発明の実施形態に係る保持機構およびそれを用いた保持装置について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る保持機構を用いた保持装置の概略構成について説明するための平面説明図である。図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る保持装置に含まれる横断支持移動機構の概略構成について説明するための平面視部分断面図およびそのＡ−Ａ断面図である。図３（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る保持装置に含まれる外周支持移動機構の概略構成を説明するための平面説明図およびそのＢ−Ｂ断面図である。図４は、本発明の実施形態に係る保持機構の概略構成について説明するための平面図およびそのＣ−Ｃ断面図である。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る基板保持搬送部１（保持装置）は、例えば半導体ウエハなど少なくとも一方に平面状の被保持面５ｂ（図２（ｂ）参照）を有する被検体５の表面を検査する基板検査装置１００などの装置の一部を構成している。そして、被検体５を受け取って検査を行う間、所定の検査位置、検査姿勢に保持し、検査終了後に基板検査装置１００の外部に渡すことができるようになっている。
なお、被検体５の外形は、本実施形態では半導体ウエハを想定して略円板状の例で説明する。被検体５の一端には、被検体５内に形成される回路パターンの位置基準として、例えばノッチ状の基準部５ａが設けられている（図２（ａ）参照）。
基板検査装置１００の概略構成は、基板カセット２…、基板保持搬送部１、検査部３、および検査装置制御部４からなる。そして、基板保持搬送部１は、基板搬送ユニット１Ａ（横断支持移動機構）、基板搬送ユニット１Ｃ（外周支持移動機構）、および基板保持ユニット１Ｂ（保持機構）からなる。

基板カセット２は、複数の被検体５を取り出し自在に格納するもので、例えば、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、一側面に開口を有する函体からなり、開口の左右内側面に被検体５の外周の一部を水平に支持するカセット棚部６、６が突設され、さらにそれらが上下方向に所定間隔をあけて複数設けられている。

基板搬送ユニット１Ａは、基板カセット２から被検体５を取り出して、基板保持ユニット１Ｂに受け渡すための機構であり、その概略構成は、図２（ａ）に示すように、カセット搬送フィンガ７（支持部材）、保持アーム８、伸縮アーム９、および移動回転部１０からなる。
カセット搬送フィンガ７は、カセット棚部６、６の水平方向および上下方向の隙間に挿入可能な大きさを有し、被検体５を下方から保持できるようにしたブロック状部材である。そして、先端側上面には、基板カセット２に格納された被検体５の奥側の外周面を受ける受け面７ｃと、外周部端部を引っかけて水平方向に保持するフィンガ爪７ａが設けられている。後端側上面には、基板カセット２の開口側に位置する被検体５の外周面を受ける受け面７ｃと、被検体５の端部を水平方向に位置規制するためのフィンガピン７ｂ、７ｂが設けられている。カセット搬送フィンガ７の上下方向の厚みは、フィンガ爪７ａを含めて高さｈ_１とされている。

保持アーム８は、カセット搬送フィンガ７を支持するための部材で、カセット搬送フィンガ７の後端側に固定されている。
伸縮アーム９は、保持アーム８を水平方向に伸縮自在に保持するための機構で、例えば屈曲リンクなどにより構成される。
移動回転部１０は、伸縮アーム９を水平面内で回転可能かつ上下方向に移動可能に保持する。そして、図１に示すように、基板検査装置１００内少なくとも１軸方向に水平移動できるようになっている。
そのため、所望の基板カセット２の開口位置まで移動して、カセット棚部６上に載置された所望の被検体５の下方にカセット搬送フィンガ７を先端側から差し入れて、上方に移動させることにより、被検体５をカセット搬送フィンガ７上に保持できるようになっている。

基板搬送ユニット１Ｃは、図１に示すように、被検体５を基板検査装置１００内で移動搬送するための機構であり、搬送フィンガ１１が移動回転部１０により水平方向に伸縮、回転可能に保持されたものである。
搬送フィンガ１１は、図３（ａ）に示すように、平面視で支持アーム１１ｂの先端から、断面Ｌ字状の湾曲アーム１１ａ（一部がとぎれた環状のアーム部材）が二股に分かれてＣ字状に延されている。これにより、湾曲アーム１１ａ、１１ａの内周側には、被保持面５ｂの外周部分を受けるための内径がＤ_２（ただし、Ｄ_２＜Ｄ_３）である保持面１１ｃと、被検体５の外周端部を側面側から保持する端部保持面１１ｄとが形成されている。また、搬送フィンガ１１は、厚さｈ_２とされている（図３（ｂ）参照）。

保持面１１ｃ、端部保持面１１ｄは、本実施形態の場合、直径Ｄ_３の優弧の範囲に形成される。そして、湾曲アーム１１ａ、１１ａの先端部により、幅Ｗ（ただし、Ｗ＜Ｄ_３）だけ離間した開口が形成されている。そして、湾曲アーム１１ａ、１１ａの先端近傍に、被検体５が保持面１１ｃに載置されたとき被検体５の外周端部を径方向に押圧してクランプするクランパ１２、１２が設けられている。
被検体５を安定して保持するためには、優弧の中心角は２４０°以上であることが好ましい。この場合は、Ｗ≦（Ｄ_３／２）・√３となっている。

支持アーム１１ｂは、図示しないが、基板搬送ユニット１Ａの保持アーム８と同様に伸縮アーム９を介して移動回転部１０と接続されている。このため、搬送フィンガ１１は、被検体５を保持した状態で、水平面内の回転、上下方向移動および少なくとも１軸方向への水平移動ができるようになっている。

基板保持ユニット１Ｂの概略構成は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、基台１５、支持台１９（支持台部）、ステージ１６（保持部）、および昇降リフト２５、２５からなる。
基台１５は、支持台１９、昇降リフト２５、２５を上面に配置して、検査部３に設けられた傾斜可能面上を移動できるようにした可動支持部材である。
支持台１９は、基台１５の中央部に、基台１５の法線回りに回転可能に設けられた直径ｄ_２の円柱状支持部材である。直径ｄ_２は、搬送フィンガ１１の先端の開口幅Ｗよりも小さい寸法とされている。
支持台１９の回転は、例えば、基台１５上に設けられたモータ、伝達ギヤ列などからなるステージ回転手段２３により行われる。

ステージ１６は、上面に被検体５を載置して吸引保持するための直径ｄ_１（ｄ_１＞Ｗ）の外径を有する円板状ブロック部材であり、下面側のステージ裏面１６ｅで支持台１９の上部に、同軸に固定されている。
ここでステージ１６の外径ｄ_１は、被検体５の外径Ｄ_０より小さく、また、基板搬送ユニット１ＣのＣ字状の湾曲アーム１１ａの内径Ｄ_２よりも小さい。特に、被検体５の平面度を上げるためには、ステージ１６の外径ｄ_１は、被検体５の外径Ｄ_０の８割以上となることが望ましい。
ステージ１６の上端部は、外周に被検体５を載置するための保持面１６ａを有する吸着部側壁１６ｄが設けられ、その内周側に保持面１６ａより低い吸着部底面１６ｃが形成されている。そして、吸着部底面１６ｃ上に、ステージ１６の外形に対する複数の同心円に沿って、周方向には互いに隙間を設けた円弧状のリブ１６ｂ…が配置されている（図４（ａ）参照）。リブ１６ｂ…の上面は吸着部側壁１６ｄ上の保持面１６ａと同一平面に整列された保持面１６ａ…が設けられている。
なお、本実施形態では、リブ１６ｂ…の周方向の隙間は、径方向に隣接しない配置とされる。また、吸着部側壁１６ｄやリブ１６ｂは、模式的に厚みがあるように描いているが接触面積をできるだけ少なくするため、線状の接触部であることが望ましい。

吸着部底面１６ｃの中心部、および吸着部側壁１６ｄ近傍の吸着部底面１６ｃには、それぞれ被検体５を真空吸着するための吸気口１７（第１吸着口）、吸気口１８（第２吸着口）が設けられている。これら吸気口１７、１８には、ステージ１６、支持台１９の内部を通る吸気流路１７ａ、１８ａが接続され、不図示の真空ポンプに接続されている。そして、吸気流路１７ａ、１８ａの途中には、それぞれ圧力センサ２０、２１が設けられ、吸気中の流路内の圧力がモニタできるようになっている。

昇降リフト２５は、ステージ１６の外周側で、被検体５の端部を保持するリフトピン２６と、リフトピン２６を上下方向に移動する昇降部２７とからなる。
そして、ステージ１６の中心軸上に被検体５の中心が略一致するように被検体５を載置するとき、被検体５の下方からリフトピン２６を上昇させて、ステージ１６の外周側を通って被検体５の外周端部を受けてステージ１６の上方に移動できるように、ステージ１６の近傍に配置されている。

リフトピン２６は、図４（ｂ）に示すように、鉛直断面では、被検体５を水平に保持する保持面受け部２６ａを備え、保持面受け部２６ａ上に被検体５の端部側面に沿うように延された側面受け部２６ｂが延され、側面受け部２６ｂの上端に上方に向けて拡径する傾斜面２６ｃが設けられている。そしてこのような略Ｌ字状の断面が被検体５の外形に沿って延された平面視円弧状の部材とされている。
また、リフトピン２６、２６は、ステージ１６の中心を挟んで互いに対向されている。

リフトピン２６の上端は、最も下降したとき、基台１５の上面から高さＨ_１の位置にあり、ステージ裏面１６ｅとの距離がＭとなっている。距離Ｍは、湾曲アーム１１ａの厚さｈ_２に対して、Ｍ＞ｈ_２とされている。
したがって、昇降リフト２５を最も下降させたとき、ステージ裏面１６ｅの下面には３６０°の方向から、支持台１９を湾曲アーム１１ａの開口部で挟み込むようにして、侵入させることができる退避空間２２が形成されている。
一方、リフトピン２６を、上端が基台１５から高さＨ_２となるように上昇させたとき、保持面受け部２６ａと保持面１６ａとの距離Ｌは、カセット搬送フィンガ７を被検体５の下方から挿入できるように、Ｌ＞ｈ_１とされている。

昇降リフト昇降手段２４は、１軸の往復機構であれば何でもよく、例えばラック・ピニオンをモータで駆動するものや、空気圧制御によりシリンダを伸縮するものなどが採用できる。

基台１５上には、被検体５がステージ１６上に保持されて、ステージ回転手段２３により水平面内で回転移動されるとき、基準部５ａの到来を検知する基準部検出センサ２８が設けられている。これにより、基準部５ａの位置が所望の位置に来たとき、ステージ回転手段２３による回転移動を停止して、位置決めすることができる。

検査部３は、図示しないが、基板保持ユニット１Ｂ上に保持された被検体５を検査するため、基台１５を移動させたり、傾斜・揺動させたりする可動機構が設けられている。そして、検査部３内の照明手段や観察手段（いずれも不図示）を用いて、被検体５を必要に応じた位置、姿勢で検査できるようになっている。
検査装置制御部４は、基板検査装置１００の全体の動作を制御し、必要な検査データを取得するための制御ユニットである。

次に、基板保持搬送部１の動作について説明する。
図５（ａ）は、本発明の実施形態に係る保持装置における基板搬送ユニット１Ｃとの間での被検体５の受け渡しする動作を説明するための平面視の動作説明図である。図５（ｂ）は、図４（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面説明図である。図６は、同じく基板搬送ユニット１Ａとの間での被検体５の受け渡し動作を説明するための図４（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面説明図である。図７は、本発明の実施形態に係る保持装置の昇降リフトの動作について説明するための断面説明図である。

基板搬送ユニット１Ｃは、昇降リフト２５を用いることなく被検体５を基板保持ユニット１Ｂに受け渡しできるようにしたものである。そのため、以下の動作中は、図５（ｂ）に示すように、リフトピン２６を下降させておく。
被検体５を基板搬送ユニット１Ｃから基板保持ユニット１Ｂに渡すには、被検体５を搬送フィンガ１１の保持面１１ｃ上に載置し、クランパ１２でクランプする。そして、伸縮アーム９、移動回転部１０を用いて、搬送フィンガ１１をステージ１６の上方のステージ中心と被検体中心が一致する位置に移動し、上方から見て湾曲アーム１１ａ、１１ａの内周面がステージ１６の外周からわずかに離れて囲む状態で下降させる。

図５（ｂ）の２点鎖線のように、保持面１１ｃと保持面１６ａが同高さとなると、被保持面５ｂが保持面１６ａ上に載置される。ここで、搬送フィンガ１１を停止し、吸気流路１７ａ、１８ａに接続する真空ポンプ（不図示）により、吸気口１７、１８を通して真空吸引する。それにより、吸着部側壁１６ｄ、吸着部底面１６ｃと被保持面５ｂとで囲まれた閉領域内が負圧とされ、被検体５が保持面１６ａ上に真空吸着される。
このようにして被検体５がステージ１６上に保持される。このとき、被検体５は水平方向には搬送フィンガ１１でクランプされているので、吸引時に横滑りして位置ずれすることがない。

そして、搬送フィンガ１１のクランプを解除し、搬送フィンガ１１をステージ１６の保持面１６ａのより下方に下降させることで、被検体５を保持面１６ａ上に残したまま、搬送フィンガ１１を退避空間２２の領域に移動させる。そして湾曲アーム１１ａ、１１ａの開口を通して支持台１９の側方を移動させ、基板保持ユニット１Ｂから水平方向に離間させる。
なお、搬送フィンガ１１がステージ１６の上方に来た時点で、事前にステージ１６の真空吸引を開始し、クランパ１２を解除しておけば、下降の移動途中に停止する必要がなく一連の動きで受け渡しができ、受け渡しを迅速に滑りを防止しながら完了することができる。

保持面１６ａは、被保持面５ｂに沿う平面に固定配置されているから、保持面が可動に分割されている場合とは異なり、常に一定の平面度を保つことができる。また、複数の保持面１６ａが被保持面５ｂの大部分を広い範囲で覆っているので、真空吸引を受けても被保持面５ｂを撓ませることなく安定して保持することができる。
そのため、高精度の平面度を保った状態で被検体５を検査することができるものである。また、例えば検査部３で基板保持ユニット１Ｂを揺動移動させて、マクロ検査などを行うことができる。

上記動作を逆に行えば、保持面１６ａ上の被検体５をステージ１６から受け取って、搬送フィンガ１１により適宜の位置に搬送することができる。
なお、リフトピン２６を位置精度良好に移動できるようにしておけば、いったん吸引を止めて２つのリフトピン２６を上昇させ、保持面受け部２６ａに被検体５を載置した後、リフトピン２６を下降させることにより、被検体５が多少位置ズレしてステージ１６に載置された場合でも傾斜面２６ｃに沿って被検体５が移動し、側面受け部２６ｂにより精度よく位置決めされるので位置合わせ（アライメント）を行うことができる。

次に基板搬送ユニット１Ａと基板保持ユニット１Ｂとの間の受け渡し動作について説明する。
基板搬送ユニット１Ａは、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、カセット搬送フィンガ７を基板カセット２に納められた被検体５の下方から差し入れ、フィンガ爪７ａの位置を被検体５の外周端部に合わせつつ上昇させて、基板カセット２から被検体５を取り出す。
一方、基板保持ユニット１Ｂのリフトピン２６、２６は、上端が高さＨ_２の位置まで上昇させておく（図４（ｂ）参照）。
そして、伸縮アーム９、移動回転部１０を駆動して、カセット搬送フィンガ７の位置を移動し、リフトピン２６、２６の上方で、保持面受け部２６ａ、２６ａおよびステージ１６を覆う位置に被検体５を移動する。
次に、カセット搬送フィンガ７を下降させて、被検体５を保持面受け部２６ａ、２６ａ上に載置する。このとき、リフトピン２６に傾斜面２６ｃが設けられているので、被検体５の外周端部と側面受け部２６ｂとの位置が水平方向に多少ずれても、自重により外周端部が側面受け部２６ｂに案内される。そのため、側面受け部２６ｂ、２６ｂにより水平方向に位置決めされて、保持面受け部２６ａ上に落ち着くものである。これにより位置合わせが行われ、次工程で位置ズレのない状態で作業を行うことができる。

そしてカセット搬送フィンガ７をさらに下降させ、被保持面５ｂと保持面１６ａとの間（距離Ｌ）で、例えば水平方向など下降方向に交差する方向に引抜いて、被検体５の下面から退避させる。
その後、リフトピン２６、２６をともに下降させ、被検体５を保持面１６ａに載置したところで、下降を停止し、真空吸引して保持する。その後、リフトピン２６、２６は、退避空間２２が形成される位置までさらに下降させて待機させる。

上記の動作を逆に行えば、保持面１６ａ上の被検体５をステージ１６から受け取って、カセット搬送フィンガ７により適宜の位置に搬送することができる。また、基板カセット２の適宜のカセット棚部６上に被検体５を収納することができる。

さて、上記のようにステージ１６に対して被検体５を受け渡しする場合、何らかの原因で被検体５が正常に吸着保持されない恐れもある。本実施形態では、被検体５の吸着保持状態を圧力センサ２０、２１により検知できるようになっている。この検知動作について簡単に説明する。
図７は、被検体の保持機構への吸着保持状態の検知動作の原理について説明するための模式説明図である。
被検体５の吸着保持状態は、Ａ：正常状態（図７（ａ）参照）、Ｂ：被検体５が水平方向に位置ずれして保持面１６ａと密着できない場合（図７（ｂ）参照）、Ｃ：被検体５が存在しない場合（図７（ｃ）参照）に分類される。
このうちＢ状態は、例えば、被検体５が水平方向に位置ずれしその外周端部をガイドするリフトピン２６などに乗り上げるなどした場合である。また、被検体５が水平方向に位置ずれして搬送フィンガ１１に正しく保持されなかった場合などでも起こる。

圧力センサ２０、２１が大気圧との差圧を検出するものとすると、Ａ状態（正常状態）では、吸気口１７、１８とも空気の流入がほとんどないから吸引圧と同じ圧Ｐ_１となる。
Ｂ状態では、ステージ１６の周辺側でリークが発生し、吸気口１８から比較的自由に空気が流れ込むので、吸気流路１８ａでは圧力Ｐ_３となる。一方、吸気口１７の近傍は被保持面５ｂと保持面１６ａとが密着するので空気の流入はなく、吸気口１８の近傍から流入する空気の一部がリブ１６ｂで仕切られて抵抗を受けながらわずかに流入する。そのため、吸気流路１７ａ内は、圧力Ｐ_２（ただし、Ｐ_１＜Ｐ_２＜Ｐ_３）となる。
Ｃ状態では、吸気口１７、１８から自由に空気が流れ込むので、吸気流路１７ａ、吸気流路１８ａ内の圧力はＰ_４（ただし、Ｐ_３＞Ｐ_４）となる。

したがって、圧力センサ２０、２１の圧力値をＰ_ｃ、Ｐ_ｏとすれば、それらの検出値と各状態との関係が、一例として下表のように表せる。ただし、各区間の境界値は装置の条件に応じて決まる値である。
圧力センサ２０は、ステージ１６の中心部の吸気口１７に通じる吸気流路１７ａに設けられているため、被検体５の有無を検知できる。圧力センサ２１は、ステージ１６の周辺部近傍の吸気口１８に通じる吸気流路１８ａに設けられているため、被検体５の位置ずれに敏感である。そして、それぞれの出力を比較判定することで被検体５の保持状態を正確に検知できるようになっている。
状態 Ｐ_ｃ（ｋＰａ） Ｐ_ｏ（ｋＰａ）
Ａ（正常） −２０〜−１５ −２０〜−１５
Ｂ（位置ずれ） −２０〜−１５ −１５〜−１０
Ｃ（被検体無） −１５〜 ０ −１０〜 ０

この検知情報は、例えばＢ状態、Ｃ状態の異常が検知された場合、例えば検査装置制御部４を通して異常を検知した旨通知する、搬送動作を停止するなど適宜に活用することができる。
例えば圧力センサ２０、２１自体の異常などにより、下表以外の組合せの出力が得られる場合もあるが、その場合、原因が特定できない異常であることを検知するものとする。

なお、吸気口１８は、ステージ１６の周辺部に複数設けてもよい。例えば、図８に示すように、ステージ１６の中心を通り十字線上の４箇所に設けるとよい。
このような構成とすれば、各吸気口１８の４つの圧力値を比較することで、被検体５の水平面内の位置ずれ方向を検出することができる。そのため、検出情報により位置修正などの対処を迅速に行うことができるという利点がある。
もちろん、４箇所以上設けてもよく、その場合、より高精度の検知が可能となる。

このように本実施形態の基板保持ユニット１Ｂによれば、退避空間２２が形成されるので、搬送フィンガ１１を用いる基板搬送ユニット１Ｃにより被検体５を保持面１６ａに渡した後、退避空間２２により退避させて、他の搬送動作を行うことができる。したがって、従来例のように保持面１６ａの一部を上昇させて搬送フィンガ１１を退避させなくよいので、ステージ１６の構成を簡単にすることができる。
また、この場合の受け渡しでは、昇降リフト２５や保持面の一部を移動させる必要がないので、その昇降を行う時間が不要となる分だけ迅速な受け渡しができる。

一方、基板保持ユニット１Ｂは、昇降リフト２５を備えるため、被検体５の下面から径方向に横断して挿入することで被検体５を保持するカセット搬送フィンガ７を有する基板搬送ユニット１Ａとの間の受け渡しも行うことができる。そのため、多様な移動機構と組み合わせて用いることができる汎用性に優れた保持機構となっている。そのため、それらを組み合わせた保持装置も種々の装置に柔軟に適用できるという利点がある。

次に本実施形態の第１変形例について説明する。
図９は、本発明の実施形態の第１変形例に係る昇降リフトについて説明するための断面図である。
本変形例は、上記実施形態の昇降リフトを変形したものである。すなわち、昇降リフト２５、２５に代えて昇降リフト３１、３１を備えるようにした。昇降リフト３１は、昇降リフト２５のリフトピン２６、昇降部２７に対応して、それぞれ傾斜リフトピン２９、昇降部２７を備える。以下、上記実施形態と異なる点を中心に簡単に説明する。

傾斜リフトピン２９は、図９に示すように、被保持面５ｂを保持するため水平方向に延びる受け面２９ｂと、その法線すなわち鉛直軸に対して角度θの傾斜で上方かつ被検体５の径方向外側に延びる傾斜壁面２９ｃとを有する略Ｌ字状断面を有し、被検体５を載置したとき被検体５の外周端部を位置規制できるように、傾斜壁面２９ｃの下端が被検体５の外周形状に沿うように延されている。平面視では、昇降リフト２５と同様に短い円弧状とされ、昇降リフト２５、２５は、互いにステージ１６の中心を挟んで対向されている。
傾斜リフトピン２９の下側には、傾斜壁面２９ｃと同方向に延びる少なくとも１本の傾斜ピン２９ａが設けられている。

昇降部２７は、昇降リフト２５の上部にピンスライド機構３０を設けた構成とされる。
ピンスライド機構３０は、傾斜ピン２９ａを水平面に対して角度θだけ傾斜した状態でスライド移動可能に保持し、傾斜リフトピン２９を傾斜壁面２９ｃの傾斜方向に沿って移動できるようにしたものである。例えばエアシリンダやラック・ピニオンをモータ駆動する機構などが採用できる。

このような構成によれば、ピンスライド機構３０を駆動して傾斜ピン２９ａをスライド移動することで、受け面２９ｂを上下方向に平行移動するとともに、互いに対向する傾斜ピン２９ａ、２９ａの間隔を可変できる。
例えば、図９の実線の状態では、傾斜ピン２９ａが収縮しており、被検体５が、径方向を対向する傾斜壁面２９ｃ、２９ｃの下端で挟まれて水平方向に位置規制された状態で受け面２９ｂ、２９ｂ上に載置される。
一方、図９の２点鎖線のように、傾斜ピン２９ａを伸長すると、例えば、傾斜ピン２９ａが実線の状態から高さｔだけ平行移動して上昇する。そのとき、対向する傾斜壁面２９ｃの間隔が増大し、例えば、Ｄ_０からｄ_３（ただし、ｄ_３＞Ｄ_０）となる。

そのため、基板搬送ユニット１Ａから被検体５を受け取る場合、昇降部２７を上昇させてステージ１６の上方に移動するとともに傾斜リフトピン２９を上昇させておくことで、受け入れ幅を拡大し、多少被検体５が位置ずれしていても受け面２９ｂ、２９ｂ上に確実に載置することができる。
次に昇降部２７を下降させて被検体５を保持面１６ａ上に移動するまでの間に、傾斜リフトピン２９を下降させることで、被検体５を傾斜壁面２９ｃの下端で挟んで位置決めすることができる。
したがって、本変形例によれば、被検体５の受け取りが円滑となるとともに、被検体５の正確な位置決めが一層容易となるという利点がある。

次に本実施形態の第２変形例について説明する。
図１０（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態の第２変形例に係る昇降リフトについて説明するための平面図およびそのＤ−Ｄ断面図である。
本変形例は、上記実施形態の昇降リフトを変形したものである。すなわち、昇降リフト２５、２５に代えて３本以上でステージ１６の外側で被検体５を支持するリフトピン３２（昇降リフト）を備えるようにした。以下、上記実施形態と異なる点を中心に簡単に説明する。

リフトピン３２…の本数は、被検体５を安定して保持できれば、３本以上であればよいが、より多い方が安定して保持しやすく、それぞれを比較的細径とすることができる。本実施形態では、図１０（ａ）に示すように、ステージ１６の中心に対して対称な矩形状に４本配置する場合で説明する。
リフトピン３２…は、昇降リフト２５と同様（図４（ｂ）参照）に進退可能に設けられた可動部材である。そして、図１０（ｂ）に示すように、被検体５をステージ１６の上方に持ち上げた状態で、ステージ１６の中心部上方において、カセット搬送フィンガ７を昇降方向に交差する方向に進退できるようにしたものである。
また、リフトピン３２…の平面視の配置間隔は、カセット搬送フィンガ７が複数の方向からステージ１６上に進退できる幅とされる（図１０（ａ）参照）。この場合、リフトピン３２…の矩形配置の縦横比を大きくすることで、カセット搬送フィンガ７の水平面内の進退方向の角度範囲を広く取ることができる。

このような構成によれば、複数のリフトピン３２が複数なので、リフトピン３２を細径としても安定して被検体５を昇降させることができる。
また、搬送フィンガ１１を持つ基板搬送ユニット１Ｃと併設されているので複数種類のフィンガーに対応できるものとなっている。
また、リフトピン３２を吸着部底面１６ｃに進退可能に設けられた可動ピン部材としてもよい。このようにしても複数種類の支持移動機構に対応することができる。

なお、上記の説明では、説明を簡単にするため、すべて保持面が水平に配置され、保持面の上側で被保持体を保持する保持機構の例で説明したが、保持面は必要に応じて水平面から適宜の角度で傾斜していてもよい。その場合、上記の上下方向、水平面などを適宜読み替えることは容易である。
また、昇降リフトによる昇降方向は外周支持移動機構のアーム部材や横断支持移動機構の支持部材を避ける方向に移動できればよく、鉛直軸方向の移動に限るものではない。

また、上記の説明では、保持機構がいわゆる全面吸着による保持を行う例で説明したが、本発明は、被保持体を比較的狭い範囲を部分的に吸着する部分吸着による保持を行う場合でも同様に適用できる。
また、上記の説明では、ステージ１６を位置固定するものとして説明したが、移動可能としてもよく、また、揺動機能を設けたものとしてもよい。

また、上記の説明では、被保持体は略円板状の例で説明したが、被保持体はこのような形状に限定されるものではなく、例えば液晶ガラス基板などであれば、矩形平板とされる。この場合、外周支持移動機構のアーム部材や横断支持移動機構の支持部材の形状はそれぞれに合わせて適宜形状に変更されることは言うまでもない。
また、上記の説明では、吸着部底面に円弧状のリブが配置されているものを説明したが、略円錐状の突起を多数設けてもよい。特に接触によるキズなどの不具合を防止するためウエハに対する接触部の面積比が１％未満とすることが望ましい。

また、上記の説明では、被保持面が平面の例で説明したので、保持面も平面に整列されるとした。ただし、保持面は、被保持面に沿って当接する包絡面を形成していればよく、個々の保持面は、曲面で形成されて被保持面と点接触もしくは線接触するようにしてもよい。
また、被保持面が曲面で形成されていてもよい。この場合には、保持面もそれに合わせた曲面に整列して設けることは言うまでもない。

また、上記の第１変形例の説明では、昇降リフトの上端部が傾斜移動する例を挙げたが、水平方向に移動するようにしてもよい。その場合、例えば、外周支持移動機構の可動領域の外側で昇降するようにして、支持部の上方で径方向内側に移動するようにすれば、アーム部材との干渉が避けられるので、並行的な動作が可能となりタクト時間を短縮できて好都合である。

また、上記の説明では、保持装置が基板検査装置に用いられる例で説明したが、本発明の保持装置はそのような用途に限定されるものではない。

本発明の実施形態に係る保持機構を用いた保持装置の概略構成について説明するための平面説明図である。 本発明の実施形態に係る保持装置に含まれる横断支持移動機構の概略構成について説明するための平面視部分断面図およびそのＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施形態に係る保持装置に含まれる外周支持移動機構の概略構成を説明するための平面説明図およびそのＢ−Ｂ断面図である。 本発明の実施形態に係る保持機構の概略構成について説明するための平面図およびそのＣ−Ｃ断面図である。 本発明の実施形態に係る保持装置における基板搬送ユニット１Ｃとの間での被検体５の受け渡しする動作を説明するための平面視の動作説明図、およびその場合の図４（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面説明図である。 同じく横断支持移動機構との間での被保持体の受け渡し動作を説明するための図４（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面説明図である。 本発明の実施形態に係る保持装置の昇降リフトの動作について説明するための断面説明図である。 第２吸着口を複数配置した場合の配置例を示す平面説明図である。 本発明の実施形態の第１変形例に係る昇降リフトについて説明するための断面図である。 本発明の実施形態の第２変形例に係る昇降リフトについて説明するための平面図およびそのＤ−Ｄ断面図である。

符号の説明

１ 基板保持搬送部（保持装置）
１Ａ 基板搬送ユニット（横断支持移動機構）
１Ｂ 基板保持ユニット（保持機構）
１Ｃ 基板搬送ユニット（外周支持移動機構）
３ 検査部
４ 検査装置制御部
５ 被検体（被保持体）
５ｂ 被保持面
７ カセット搬送フィンガ（支持部材）
１１ 搬送フィンガ
１１ａ 湾曲アーム（一部がとぎれた環状のアーム部材）
１６ ステージ（保持部）
１６ａ 保持面
１６ｃ 吸着部底面
１６ｅ ステージ裏面
１７ 吸気口（第１吸気口）
１８ 吸気口（第２吸気口）
１９ 支持台（支持台部）
２０ 圧力センサ（第１圧力センサ）
２１ 圧力センサ（第２圧力センサ）
２２ 退避空間
２５、３１ 昇降リフト
２６ リフトピン
２９ 傾斜リフトピン
３２ リフトピン（昇降リフト）
１００ 基板検査装置

Claims (7)

1. 被保持面が形成された被保持体を前記被保持面の外周部分で、一部がとぎれた環状のアーム部材により支持して移動する外周支持移動機構を用いて、前記被保持体を受け渡しし、保持面上に保持できるようにした保持機構であって、
   端部に前記保持面を形成し、前記端部に隣接する側部を前記外周支持移動機構が前記アーム部材で前記保持面の外周側を囲うように前記保持面に直交する方向に移動できる形状とした保持部と、
   該保持部における前記保持面の裏面側で、前記保持部を支持する支持台部とを備え、
   前記保持部の保持面裏面側および前記支持台部近傍に、前記アーム部材を前記保持面に直交する方向に対して交差する方向へ進退させるための退避空間が形成されたことを特徴とする保持機構。
2. 前記退避空間が、前記保持面に直交する方向と交差する複数の方向から前記アーム部材を進退できるように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の保持機構。
3. 前記保持部が、前記被保持体を全面吸着する構成とされたことを特徴とする請求項１または２に記載の保持機構。
4. 前記保持面と、該保持面からその上方に所定距離離間した位置との間で、前記被保持体を移動可能に支持する昇降リフトを設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の保持機構。
5. 前記被保持体を前記保持面上に吸着するために前記保持面の中央部近傍に設けられた第１吸気口と、
   前記被保持体を前記保持面上に吸着するために前記保持面の周辺部近傍に設けられた少なくとも１つの第２吸気口と、
   前記第１吸気口および前記第２吸気口内のそれぞれの吸着圧力を検出する第１圧力センサおよび第２圧力センサとを備え、
   前記被保持体が前記保持面上に載置されて吸着動作を行うとき、前記第１圧力センサおよび前記第２圧力センサの出力を比較することにより、前記被保持体の吸着状態および位置ずれの有無を検知できるようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の保持機構。
6. 被保持面が形成された被保持体を前記被保持面の外周部分で、一部がとぎれた環状のアーム部材により支持して移動する外周支持移動機構と、
   請求項１〜５のいずれかに記載の保持機構とを備えたことを特徴とする保持装置。
7. 被保持面が形成された被保持体を前記被保持面の外周部分で、一部がとぎれた環状のアーム部材により支持して移動する外周支持移動機構と、
   請求項４または請求項４に従属する請求項５に記載の保持機構と、
   該保持機構の昇降リフトが前記保持面から前記所定距離だけ離間した位置にあるとき、前記被保持体を横断する支持部材により前記被保持体を支持して移動する横断支持移動機構とを備えたことを特徴とする保持装置。

Images