JP2009006441A - 真空ピンセットおよびこれを用いた基板搬送装置ならびに基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 反った基板を出し入れしたり温度変化により基板が形状変化したりすると真空ピンセットの吸着面が基板を傷つけたり、基板の脱着時に汚れを付着したりして、基板から形成される半導体素子等の歩留まりや信頼性を低下させていた。
【解決手段】 板状体７の先端側が二股状に分岐し、板状体７の先端部および分岐部の各表面の少なくとも３カ所に基板８を吸着する吸着部３を備えるとともに、吸着部３と連通する吸引路４を内設してなる真空ピンセット１において、吸着部３は外側面が吸着面３ａに向かって狭まっており、吸着面３ａの輪郭が曲線であるものとする。吸着面３ａと基板８との接触面積を減少させられるので、基板８を汚染しにくくなる。併せて、吸着面３ａの輪郭が曲線であることから、基板８と接触したとしても線接触にならず点接触となるため、基板８を傷つけるおそれを少なくすることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体ウエハ，液晶表示パネル用ガラス基板，半導体製造装置用マスク基板等を吸着して搬送するのに用いられる真空ピンセットおよびこれを用いた基板搬送装置ならびに基板処理装置に関する。

ＣＰＵ（中央処理装置），ＭＰＵ（超小型演算処理装置）やフラッシュメモリー等に用いられる半導体ウエハの１種であるシリコンエピタキシャルウエハは、シリコン単結晶基板の表面にシリコンエピタキシャル層を気相成長させることによって作製することができる。このような気相成長は、例えば、枚葉式の気相成長装置を用いて行なわれる。この枚葉式の気相成長装置は、シリコン単結晶基板を１枚ずつ処理する装置であり、内部にシリコン単結晶基板を載置するサセプタと、周囲にハロゲンランプ等の加熱手段を配した反応室と、サセプタ上にシリコン単結晶基板を搬送する真空ピンセットとを備えている。

この枚葉式の気相成長装置を用いてシリコンエピタキシャルウエハを作製する場合には、まず、反応室の外部からシリコン単結晶基板を真空ピンセットで吸着して搬送し、反応室の内部のサセプタに載置する。次に、反応室内を窒素ガス，水素ガス等で順次置換して加熱手段によって反応室内の温度を上げることにより、シリコン部分が空気に曝されることによってシリコン単結晶基板の表面に形成されている酸化膜（自然酸化膜）が除去される。

その後、反応室内の温度を最適温度に調整した状態でエピタキシャルガスやモノシラン（ＳｉＨ_４），ジクロルシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２）等のドーピングガスを所定時間，所定流量で供給して単結晶を成長させた後、水素ガスで置換し、反応室内の温度を約600〜900℃まで下げて窒素ガスで置換することにより、シリコンエピタキシャル層を備えたシリコンエピタキシャルウエハを得ることができる。得られたシリコンエピタキシャルウエハは、再び真空ピンセットで吸着されて、反応室の外部に搬送される。

このように、反応室の外部から気相成長装置へ、または気相成長装置から反応室の外部への基板の搬送に、真空ピンセットが用いられている。この真空ピンセットは、ここで一例として挙げた半導体ウエハの１種であるシリコンエピタキシャルウエハに限らず、液晶表示パネル用ガラス基板や半導体製造装置用マスク基板等の搬送にも用いられている。そして、真空ピンセットやこの真空ピンセットを用いた搬送ロボットとして、特許文献１および特許文献２に提案されているものがある。

図９は、特許文献１で提案されている真空ピンセットを示す、（ａ）は平面図であり，（ｂ）は（ａ）におけるＹ−Ｙ’線での断面図である。

この真空ピンセット30は、一方の端部が、二股に分岐し、平面視した形状がＹ字状をした薄肉の長尺状セラミック板32からなり、一方の主面32ａには、端部の２カ所と分岐手前の１カ所との計３カ所に凸板33ａ〜33ｃがそれぞれ貼り合わされて、その上面を各々吸着面とし、半導体ウエハ等の基板を３点で支持するものである。また、分岐手前の凸板33ｃには開口部34を設け、長尺状セラミック板32の他方の主面32ｂに刻設する溝と連通するようにしてあり、この溝を金属箔板37で塞ぐことにより吸引孔35としたものである。

そして、真空ピンセット30の他方の主面32ｂにおける表面粗度を一方の主面32ａより粗くし、一方の主面32ａが凹となるように真空ピンセット30を反らせてあることにより、搬送ロボットに真空ピンセット30を設置した際に生じる真空ピンセット30の自重による撓みが相殺され、真空ピンセット30の全長がほぼ水平に保たれ、吸着面を水平に保つことができるので、半導体ウエハ等の基板を傷つけず確実に保持することができるというものである。

また図10は、特許文献２で提案されている真空ピンセットを用いた搬送ロボットの例を示す斜視図である。

この真空ピンセット41を用いた搬送ロボット40は、真空ピンセット41上に配置した複数の真空吸着部42によりガラス基板45の裏面を真空吸着して搬送するものである。真空吸着部42は、真空吸着穴43と平面状シート材44とからなり、真空吸着穴43と平面状シート材44の中央部に設けた貫通孔とを重ね、平面状シート材44の中央付近だけを真空ピンセット41上に接着剤で接合することにより、平面状シート44の外周部がガラス基板45側へ変形可能にしたものである。これにより、反りのあるガラス基板45でも真空吸着ミスを起こさない信頼性の高い搬送を実現できるというものである。
特開2001−77171号公報 特開2000−133694号公報

しかしながら、特許文献１で提案された真空ピンセット30は、他方の主面32ｂにおける表面粗度を一方の主面32ａより粗くし、一方の主面32ａが凹となるように真空ピンセット30を反らせてあることにより、真空ピンセット30を搬送ロボットに設置した際にその先端が自重によって撓んでも吸着面が水平に保てるようにしたものではあるが、高温環境下にある基板を搬送すると、凸板33ａ〜33ｃと接触する基板の裏面に傷が発生しやすいという問題があった。この傷が発生する原因は、以下の理由によるものと考えられる。

例えば、シリコンエピタキシャルウエハが反応室から搬送されるときの温度は、通常600〜900℃の高温環境下で行なわれるものが多く、反応室の外部の室温下で待機していた真空ピンセット30がシリコンエピタキシャルウエハの裏面に接触することにより、シリコンエピタキシャルウエハは急激に冷却されて凸状の反りが発生する。その後、搬送中に徐々に冷却されたシリコンエピタキシャルウエハは平坦な状態となる。このように、シリコンエピタキシャルウエハが高温環境下から急激に冷却されて凸状に形状変化する、または凸状から平坦な状態に形状変化するときに、凸板33ａ〜33ｃの輪郭と接触すると、この凸板33ａ〜33ｃの輪郭が直線であるため、シリコンエピタキシャルウエハの裏面に傷が発生すると考えられる。

また、特許文献２で提案された真空ピンセット41は、吸着面となる平板状シート44の輪郭が円周状であることからガラス基板45を傷つけるという問題はある程度改善されるものの、吸着面となる平板状シート44が比較的大きいために吸着面の汚れがガラス基板45の裏面に付着しやすいという問題があった。特に、基板がガラス基板45ではなく半導体ウエハの場合には、近年、半導体ウエハから形成される半導体素子は益々微細化する傾向にあるため、非常に微細な汚れであっても半導体素子の歩留りや信頼性を低下させるという問題もあった。

また、真空ピンセット41に平板状シート44の中央付近だけを接着剤で接合しているので、半導体素子や半導体装置の製造工程において用いられる薬品やフッ素系ガス，塩素系ガス等の腐食性ガスにより接合箇所が剥離し、平板状シート44が剥がれてガラス基板45を落下させるという問題があった。

本発明は、上記問題を解決すべく案出されたものであり、吸着する基板を傷つけることがほとんどなく、吸着面の汚れが基板の裏面に付着しにくい真空ピンセットおよびこれを用いた基板搬送装置ならびに基板処理装置を提供することを目的とするものである。

本発明の真空ピンセットは、板状体の先端側が二股状に分岐し、板状体の先端部および分岐部の各表面の少なくとも３カ所に基板を吸着する吸着部を備えるとともに、該吸着部と連通する吸引路を内設してなる真空ピンセットにおいて、前記吸着部は外側面が吸着面に向かって狭まっており、前記吸着面の輪郭が曲線であることを特徴とするものである。

また、本発明の真空ピンセットは、上記構成において、前記吸着部は前記外側面が前記吸着面に向かって連続的に狭まっていることを特徴とするものである。

また、本発明の真空ピンセットは、上記構成において、前記吸着部は半球状であることを特徴とするものである。

また、本発明の真空ピンセットは、上記いずれかの構成において、前記吸着面は樹脂で被覆されていることを特徴とするものである。

また、本発明の基板搬送装置は、上記いずれかの構成の真空ピンセットを前記基板を吸着して搬送するのに用いることを特徴とするものである。

さらに、本発明の基板処理装置は、上記構成の基板搬送装置を前記基板を処理室に搬送するのに用いることを特徴とするものである。

本発明の真空ピンセットによれば、板状体の先端側が二股状に分岐し、板状体の先端部および分岐部の各表面の少なくとも３カ所に基板を吸着する吸着部を備えるとともに、吸着部と連通する吸引路を内設してなる真空ピンセットにおいて、吸着部は外側面が吸着面に向かって狭まっていることから、吸着面と基板との接触面積を減少させられるので、基板を汚染するおそれを少なくすることができる。併せて、基板と接する吸着面の輪郭が曲線であることから、反った基板の出し入れや温度変化による形状変化で吸着面の輪郭が接触したとしても、吸着部の吸着面と基板との接触が線接触にならず点接触となるため、基板を傷つけるおそれを少なくすることができる。

また、本発明の真空ピンセットによれば、吸着部の外側面が吸着面に向かって連続的に狭まっているときには、吸着部の外側面には吸着面と平行な面となる段差部が存在しないので、段差部に堆積していた塵埃が基板を搬送するときに舞い上がることがなく、塵埃が付着して基板を汚染するおそれを少なくすることができる。

また、本発明の真空ピンセットによれば、吸着部が半球状であるときには、上述と同様に吸着部の外側面には吸着面と平行な面となる段差部が存在しないので、段差部に堆積していた塵埃が舞い上がることがなく、塵埃が付着して基板を汚染することや、外側面から吸着面にかけての角部がまろやかであることから、基板を傷つけるおそれをさらに少なくすることができる。

また、本発明の真空ピンセットによれば、吸着面が樹脂で被覆されているときには、基板を形成する材質より樹脂は柔らかいので、基板を傷つけるおそれをさらに少なくすることができる。

また、本発明の真空ピンセットによれば、外側面が樹脂で被覆されているときには、基板を搬送しているときに外側面から粒子が離脱することがなくなるので、粒子の付着によって基板を汚染するおそれを少なくすることができる。

また、本発明の基板搬送装置によれば、基板を汚染したり、基板を傷つけたりするおそれの少ない本発明の真空ピンセットを基板を吸着して搬送するのに用いることから、基板の搬送効率を高くすることができる。

また、本発明の基板処理装置によれば、基板の搬送効率が高い本発明の基板搬送装置を基板を処理室に搬送するのに用いることから、基板の処理効率を高めて歩留まりおよび信頼性の高い基板を作製することができる。

以下、本発明の真空ピンセットおよびこれを用いた基板搬送装置並びに基板処理装置の実施の形態の例について説明する。

図１は、本発明の真空ピンセットの実施の形態の一例を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’線での断面図であり、（ｃ）は（ｂ）におけるＢ部の拡大図である。なお、（ｂ），（ｃ）においては、吸着状態を示すため基板の断面図を付加してある。また、以下の図面においては、図１と同様の部材には同じ符号を用いて示す。

この真空ピンセット１は、図１（ａ）に平面図で示すように、板状体７の一方の端部の先端側が二股状に分岐し、板状体７の先端部および分岐部の各表面の少なくとも３カ所に基板を吸着する吸着孔２と吸着面３ａを有する吸着部３を備え、他方の端部には、５カ所に孔が開口しており、中央に吸引路と連通するとともに、吸引機構に接続する吸気孔５および他の４カ所にボルトで基板搬送装置のシャフト等に締結するための貫通孔６を備えている。

また、図１（ｂ）の（ａ）におけるＡ−Ａ’線での断面図で示すように、真空ピンセット１の内部には吸着部３と吸気孔５とを連通する吸引路４を内設している。さらに、図１（ｃ）の（ｂ）におけるＢ部の拡大図で示すように、吸着部３は、吸着面３ａに向かって狭まっている大きさの異なる円筒円錐台状の吸着部材３ｂと３ｃとを積み重ねて形成されており、筒の部分が吸着孔２となる。

この真空ピンセット１を用いた基板８の搬送は、この真空ピンセット１に接続された吸引機構を作動させることによって、吸気孔５と吸引路４とを介して３カ所の吸着孔２で吸引して、このときに発生する吸着力によって吸着面３ａで基板８を吸着し、次工程に搬送するものである。このとき、本発明の真空ピンセット１は、吸着部３の外側面が吸着面３ａに向かって狭まっており、吸着面３ａの輪郭が曲線であることが重要である。

この真空ピンセット１によれば、吸着部３の外側面が吸着面３ａに向かって狭まっていることにより、吸着面３ａが基板８と接触する面積を減少させることができるので、基板８を汚染するおそれを少なくすることができる。また、基板８と接触する吸着面３ａの輪郭が曲面であることにより、表面や裏面に向かって反った基板８の搬送時や温度変化による形状変化で基板８に吸着面３ａが接触したとしても線接触にならず点接触となるため、基板８を傷つけるおそれを少なくすることができる。

図２は、本発明の真空ピンセットの実施の形態の他の例を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’線での断面図であり、（ｃ）は（ｂ）におけるＢ部の拡大図である。

この真空ピンセット１は、図２（ｃ）に示すように、吸着部３は、下段に上下面の形状の等しい円筒状の吸着部材３ｂと、上段に吸着部材３ｂの上面と等しい下面を有して吸着面３ａである上面に向かって狭まっている円筒円錐台状の吸着部材３ｃとを積み重ねて形成されている。このような形態においても、図１に示した真空ピンセット１と同様の効果を得ることができる。さらに、図１の真空ピンセット１と比較して、吸着部３の外側面に吸着面３ａと平行な面となる段差部が存在しないので、段差部に堆積していた塵埃が基板８を搬送するときに舞い上がることがなく、塵埃が付着して基板８を汚染するおそれを少なくすることができる。

図３および図４は、本発明の真空ピンセットの実施の形態のさらに他の例を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’線での断面図である。

この図３および図４に示す本発明の真空ピンセット１のように、吸着部３の外側面が吸着面３ａに向かって連続的に狭まっていることが好適である。この真空ピンセット１によれば、図３に示す吸着部３は円錐台状であり、図４に示す吸着部３は楕円錐台状であって、これらの吸着部３の外側面が吸着面３ａに向かって連続的に狭まっているときには、吸着部３の外側面には吸着面３ａと平行な面となる段差部が存在しないので、段差部に堆積していた塵埃が基板を搬送するときに舞い上がることがなく、塵埃が付着して基板８を汚染するおそれを少なくすることができる。また、吸着部３が一体的に形成されていることにより、図１および図２に示す真空ピンセット１と比較して、吸着部３に接合面がなく接合面からの粒子の剥離等による基板８を汚染するおそれを少なくすることができる。

図５は、本発明の真空ピンセットの実施の形態のさらに他の例を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’線での断面図である。

この図５に示す本発明の真空ピンセット１のように、吸着部３が半球状であることが好適である。この真空ピンセット１によれば、吸着部３が全体の形状として半球状であるときには、吸着部３の外側面には吸着面３ａと平行な面となる段差部が存在しないので、段差部に堆積していた塵埃が舞い上がることがなく、塵埃が付着して基板８を汚染するおそれを少なくできる。また、外側面から吸着面３ａにかけての角部がまろやかであることから、基板８を傷つけるおそれをさらに少なくすることができる。

また、本発明の真空ピンセット１は、樹脂の耐熱温度を超えない使用環境で用いるときには、吸着面３ａが樹脂で被覆されていることが好適である。吸着面３ａが樹脂で被覆されているときには、基板８を形成する材質より樹脂は柔らかいので、基板８を傷つけるおそれをさらに少なくすることができる。

加えて、本発明の真空ピンセット１は、吸着面３ａとともに外側面が樹脂で被覆されていることが好適である。外側面が樹脂で被覆されているときには、基板８を搬送しているときに外側面から塵埃等の粒子が離脱することがなくなるので、粒子の付着によって基板８を汚染するおそれを少なくすることができる。

この吸着面３ａや外側面を被覆する樹脂としては、ポリイミド樹脂およびポリテトラフロロエチレン樹脂，ポリ三フッ化塩化エチレン樹脂，ポリビニリデンフルオライド樹脂等のフッ素樹脂が好適である。これらの内でもポリイミド樹脂は、真空中でガスが発生することがほとんどなく、耐熱性に優れている。また、フッ素樹脂は、化学的に安定で、耐熱性に優れている。これら樹脂の厚みは、例えば0.5〜1.0ｍｍである。

なお、図１〜図５に示す真空ピンセット１は、いずれも吸着面３ａの輪郭が円形であるものを示したが、輪郭は円形に限定されることはなく、楕円であってもよく、輪郭線が曲線であればどのようなものであってもよい。また、図１〜図５に示す真空ピンセット１は、厚みが1.8〜３ｍｍ，長さが160〜350ｍｍであり、特に直径が203.2ｍｍ（８インチ）および304.8ｍｍ（12インチ）である基板８を吸着して搬送するのに好適である。

図６は、本発明の真空ピンセットを用いた基板搬送装置およびこの基板搬送装置を用いた基板処理装置の実施の形態の一例を示す平面図である。

図６に示すように、本発明の基板処理装置20は、搬送室９のほぼ中央に基板搬送装置10を設置し、搬送室９の周囲にゲートバルブ16を介して複数の処理室14ａ〜14ｄおよび処理前後の基板８を収納する基板カセット17を備えた２個の基板カセット室15を配置して、基板８を１枚ごとに連続的に処理するマルチチャンバ方式の基板処理装置20である。

ここで、各処理室14ａ〜14ｄでは、例えば以下のような処理が行なわれる。処理室14ａでは、基板８に対して酸化処理が施され、その表面にシリコン酸化膜が形成される。また、処理室14ｂでは、プラズマドライエッチング装置を用いて、基板８上に形成された酸化膜が除去される。また、処理室14ｃでは、エピタキシャル層を形成するためのエピタキシャル処理が行なわれる。また、処理室14ｄでは、例えば、アルミニウム，チタン，窒化チタン等からなる層がスパッタリング法により基板８上に形成される。

そして、搬送室９のほぼ中央に設置されている本発明の基板搬送装置10は、軸方向に回転するシャフト11と、シャフト11に対して回転可能に取り付けられた第１のアーム12と、第１のアーム12の先端に同じく回転可能に取り付けられた第２のアーム13と、第２のアーム13の先端に固定された真空ピンセット１とを備えた多関節型の基板搬送装置10である。

この基板搬送装置10は、処理室14および基板カセット室15のゲートバルブ16が開口した後、第２のアーム13を伸長させ、処理室14内に進入させるまたは基板カセット室15内の基板カセット17に収納された基板８の間隙に真空ピンセット１を進入させて、その搬出および搬入を行なう。

そして、これらを備えた本発明の基板処理装置20を用いた基板８の処理は、まず処理前の基板８がカセット単位で基板カセット室15内に運び込まれる。そして、基板カセット室15内を真空引きまたは不活性ガスとの置換が行なわれた後、搬送室９と基板カセット室15との間のゲートバルブ16が開き、基板搬送装置10によって基板カセット17に複数収納された基板８同士の間隙に真空ピンセット１を進入させて基板８を１枚取り出し、搬送室９内に搬送される。

次に、所定の処理室14ａ〜14ｄ内の真空引きまたは不活性ガスとの置換が行なわれた後、搬送室９と処理室14ａ〜14ｄとの間のゲートバルブ16が開き、基板８が各処理室14ａ〜14ｄ内に搬入されて、成膜やエッチング等の処理が行なわれる。そして、最終的に処理が終わった基板８は、基板搬送装置10により搬送されて基板カセット室15内の基板カセット17に収納される。このようにして、基板８は外気に晒されることなく、所定の雰囲気中で一連の処理が行なわれる。

この本発明の基板搬送装置10に、基板８を汚染したり、基板８に傷つけたりすることがほとんどない本発明の真空ピンセット１を用いることにより、基板の搬送効率を高くすることができる。

また、本発明の基板処理装置20は、本発明の真空ピンセット１を用いた基板８の搬送効率が高い本発明の基板搬送装置10を基板８を吸着して処理室14ａ〜14ｄに搬送する機構として設置していることにより、基板８の処理効率を高くすることができる。

次に、このような本発明の真空ピンセット１を得るための製造方法について図７を用いて説明する。

図７は、図５の本発明の真空ピンセットの各部位を示す、（ａ）は吸着部３，（ｂ）は板状体７ａ，（ｃ）は板状体７ｂ，（ｄ）は板状体７ｃの成形体の平面図であり、図８は、図７（ａ）〜（ｄ）の各部位の積層状態を示す平面図である。

このように、本発明の真空ピンセット１は、吸着部３や板状体７ａ〜７ｃのように、複数の部位に分けて成形した成形体を積層して焼成することが好適であり、これによれば、積層構造の吸着部３や板状体７ａ〜７ｃの各層が有機系の接着剤によらずに接合されているため、半導体素子や半導体装置の製造工程において用いられる薬品やフッ素系ガス，塩素系ガス等の腐食性ガスに対する耐食性にも優れたものとなり、使用条件の制約を受けないものとすることができる。

この本発明の真空ピンセット１の製造方法は、まず、セラミック原料粉末，焼結助剤，バインダ等を混合したスラリーをドクターブレード法で成形したシートを打ち抜くか、またはセラミック原料粉末，焼結助剤，バインダ等を混合したスラリーを噴霧乾燥した顆粒を用いてプレス成形する。さらに、必要に応じて切削加工を施し、半球状の吸着部３と、吸気孔５および貫通孔６を有する板状体７ａと、吸着孔２，吸気孔５，貫通孔６および一方の面に図７（ｃ）中に点線で示す吸引路４となる溝を有する板状体７ｂと、貫通孔６を有する板状体７ｃを得ることができる。

次に、吸着部３，板状体７ａ，板状体７ｂ，板状体７ｃが互いに対向する面に密着液を塗布し、吸着孔２，吸気孔５および貫通孔６の位置を合わせて図８に示すように積層して加圧した後、焼成することにより本発明の真空ピンセット１を得ることができる。なお、焼成温度は用いるセラミック原料粉末により異なり、例えばセラミック原料粉末としてアルミナ原料粉末を用いたときには、焼成温度は1500〜1600℃とすればよい。

また、吸着面３ａや外側面を樹脂で被覆する場合は、プライマー（下地剤）を塗装後に乾燥させてから、ポリイミド樹脂およびポリテトラフロロエチレン樹脂，ポリ三フッ化塩化エチレン樹脂，ポリビニリデンフルオライド樹脂等のフッ素樹脂のいずれかをスプレーにより塗布し、塗布した樹脂のガラス転位点や融点を超える温度で熱処理すればよい。なお、樹脂の被覆が不要な部分については、プライマー（下地剤）を塗装する前にマスキングを施し、熱処理後にマスキングを取り除けばよい。

このようにして作製された本発明の真空ピンセット１は、吸着部３，板状体７ａ〜７ｃのように複数の部位に分けて成形した成形体を積層して焼成することにより、各層間が有機系の接着剤によらずに接合されているため、半導体素子や半導体装置の製造工程において用いられる薬品やフッ素系ガス，塩素系ガス等の腐食性ガスに対する耐食性にも優れたものとなり、使用条件の制約を受けないものとすることができる。

また、吸着部３の外側面が吸着面３ａに向かって狭まっていることにより、吸着面３ａが基板８と接触する面積を減少させることができるので、基板８を汚染するおそれを少なくすることができる。また、基板８と接触する吸着面３ａの輪郭が曲面であることにより、表面や裏面に向かって凸状に反った基板８の搬送時に基板８と吸着面３ａとの接触が線接触にならず点接触となるため、基板８を傷つけるおそれを少なくすることができる。

さらに、吸着部３の外側面が吸着面３ａに向かって連続的に狭まっていることにより、吸着部３の外側面には吸着面３ａと平行な面となる段差部が存在しないので、段差部に堆積していた塵埃が基板８を搬送するときに舞い上がることがなく、塵埃が付着して基板８を汚染するおそれを少なくすることができる。

また、吸着部３が半球状であることにより、外側面から吸着面３ａにかけての角部がまろやかであることから、基板８を傷つけるおそれをさらに少なくすることができる。

さらに、吸着面３ａおよび外側面が樹脂で被覆されていることにより、基板８を形成する材質より樹脂は柔らかいので、樹脂の耐熱温度を超えない使用環境で用いるときには、基板８を傷つけるおそれをさらに少なくすることができる。

また、このように優れた本発明の真空ピンセット１を基板８を吸着して搬送するのに用いた本発明の基板搬送装置10は、基板８を汚染したり、基板８に傷つけたりすることがほとんどない本発明の真空ピンセット１を用いることから、基板８の搬送効率を高くすることができる。さらに、この基板８の搬送効率の高い本発明の基板搬送装置10を基板８を処理室に搬送するのに用いた本発明の基板処理装置20は、基板８の処理効率を高くすることができる。

以下に本発明の実施例を示す。

ここで、この本発明の真空ピンセット１と従来の真空ピンセットとを用いて基板の処理を行ない、処理後の基板に傷や汚れの付着の有無について確認を行なった。まず、吸着部３の外側面が吸着面３ａに向かって狭まっており、吸着面３ａの輪郭が曲線である図１〜５に示す本発明の真空ピンセット１の作製を実施した。アルミナ原料粉末と焼結助剤とバインダ等を混合したスラリーをドクターブレード法でシート成形し、これを金型で打ち抜くことにより、図７に示す吸気孔５および４つの貫通孔６を有した板状体７ａと、一方の端部の先端側が二股状に分岐し、他方の端部に４つの貫通孔６を有した板状体７ｃとを得た。板状体７ｂについては、金型で打ち抜いて外辺と孔を開けた後に、吸引路４となる溝の切削加工を施して、一方の端部の先端側が二股状に分岐し、他方の端部に吸気孔５および４つの貫通孔６を有し、先端部および分岐部の３カ所に吸着孔２を有した板状体７ｂを得た。

次に、アルミナ原料粉末と焼結助剤とバインダ等を混合したスラリーを噴霧乾燥した顆粒を用いてプレス成形することにより、外側面が吸着面３ａに向かって狭まっており、吸着面３ａの輪郭が曲線である、図１〜５に示す吸着部３の成形体を得た。なお、図１，２に示す吸着部３の成形体は、吸着部３ｂ，３ｃをプレス成形し、互いに対向する面に密着液を塗布して積み重ねて、図１，２に示す吸着部３の成形体を得た。

次に、吸着部３，板状体７ａ，板状体７ｂ，板状体７ｃの成形体の互いに対向する面に密着液を塗布し、吸着孔２，吸気孔５および貫通孔６の位置を合わせて積層して加圧した後、1500〜1600℃の焼成温度で焼成することにより、厚みが1.8ｍｍ，長さが160ｍｍの図１〜５に示す本発明の真空ピンセット１を得た。また、従来の真空ピンセットについては、吸着部の形状が板状体に接する面と吸着面とが同形状で吸着面の輪郭が直線を有する四角形の角筒状であることを除いて、同様の方法で作製した。

次に、図１〜５に示す本発明の真空ピンセット１を基板搬送装置10に個別に取り付け、基板処理装置20にてシリコン単結晶からなる基板８の処理を行なった。その後、この基板８を用いて基板カセット室15と処理室14ａ〜14ｄとの間の搬入，搬出を100回繰り返し、吸着面３ａと接触した基板８の裏面を目視で観察して傷の個数を調べた。また、図９に示す従来の真空ピンセット30についても、同様の処理を行ない、処理後の基板８を用いて基板カセット室15と処理室14ａ〜14ｄとの間の搬入，搬出を100回繰り返した後、クリーンルーム（清浄度クラス10）内で吸着面３ａと接触した基板８の裏面を目視で観察して傷の個数を調べた。

加えて、基板８の裏面のうち、真空ピンセット１，30の吸着面３ａと接触した面にレーザーを走査させて、付着した塵埃である粒径0.3μｍ以上の微粒子（パーティクル）の個数をパーティクルカウンタで測定した。

結果を表１に示す。なお、表１の試料Ｎｏ．１〜５は、それぞれ図１〜５に示す真空ピンセット１を用いた基板８の測定結果であり、試料Ｎｏ．６は、図８に示す従来の真空ピンセット30を用いた基板８の測定結果である。

比較例である試料Ｎｏ．６は傷が５個で微粒子（パーティクル）の個数が８６個と両方とも多かったのに対し、本発明の試料Ｎｏ．１〜５の真空ピンセット１は、吸着部３の外側面が吸着面３ａに向かって狭まっており、吸着面３ａの輪郭が曲線であることから、基板８に発生した傷の個数が２個以下と少なく、吸着面３ａと接触する面に付着した微粒子（パーティクル）の個数も23個以下と少なく、試料Ｎｏ．６より優れていることが分かった。

特に、本発明の試料Ｎｏ．３〜５の真空ピンセット１は、吸着部３の外側面が吸着面３ａに向かって連続的に狭まっていることにより、吸着部３の外側面には吸着面３ａと平行な面となる段差部が存在しないので、段差部に堆積していた塵埃が基板８を脱着するときに舞い上がることがないため、吸着面３ａと接触する面に付着した微粒子（パーティクル）の個数も12個以下とさらに少なく好適であることが分かった。

さらに、本発明の試料Ｎｏ．５の真空ピンセット１は、吸着部３が半球状であることにより、外側面から吸着面３ａにかけての角部がまろやかであることから、基板８に発生した傷がなく、吸着面３ａと接触した面に付着した微粒子（パーティクル）の個数も10個と最も少なく、好適であることが分かった。

次に、実施例１と同様の方法で、図５の本発明の真空ピンセット１を２つ作製した。このうち一方の真空ピンセット１には、吸着面３ａと外側面とにポリイミド樹脂をスプレーにより塗布して、ポリイミド樹脂のガラス転位点を超える温度で熱処理を施した。そして、このポリイミド樹脂を被覆した真空ピンセット１を試料Ｎｏ．７として、また樹脂を被覆しなかった真空ピンセット１を試料Ｎｏ．８として基板搬送装置10に個別に取り付け、ポリイミド樹脂の耐熱温度を超えない使用環境において基板８の脱着を500回繰り返し行なった後、吸着面３ａと接触した基板８の裏面を目視で観察して傷の個数を調べた。

その結果、いずれの本発明の真空ピンセット１も優れた耐久性を示したが、樹脂を被覆しなかった試料Ｎｏ．８では基板８の裏面に傷が２個観察されたのに対し、樹脂を被覆した試料Ｎｏ．７では基板８の裏面に傷が確認されず、より好適であることが分かった。

このことから、吸着面３ａおよび外側面が樹脂で被覆されている本発明の真空ピンセット１を用いると、基板８を形成する材質より吸着面３ａおよび外側面を被覆する樹脂は柔らかいので、樹脂の耐熱温度を超えない使用環境においては、基板８を傷つけるおそれをさらに少なくできることが分かった。

以上の実施例１，２の結果から、基板８を汚染したり基板８に傷をつけたりすることが少ない優れた本発明の真空ピンセット１を用いた本発明の基板搬送装置10は、基板８の吸着および搬送において不具合の生じる可能性が低く、搬送を停止させることがないので搬送効率が高いことが分かった。さらに、この基板８の搬送効率の高い本発明の基板搬送装置10を用いた本発明の基板処理装置20は、基板８の処理効率が高くなり、この基板処理装置20で処理した基板８は、半導体素子や半導体装置の微細化にも対応可能な信頼性の高いものであることが分かった。

本発明の真空ピンセットの実施の形態の一例を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’線での断面図であり、（ｃ）は（ｂ）におけるＢ部の拡大図である。 本発明の真空ピンセットの他の実施の形態の他の例を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’線での断面図であり、（ｃ）は（ｂ）におけるＢ部の拡大図である。 本発明の真空ピンセットの他の実施の形態のさらに他の例を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’線での断面図である。 本発明の真空ピンセットの他の実施の形態のさらに他の例を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’線での断面図である。 本発明の真空ピンセットの他の実施の形態のさらに他の例を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’線での断面図である。 本発明の真空ピンセットを用いた基板搬送装置およびこの基板搬送装置を用いた基板処理装置の平面図である。 図５の本発明の真空ピンセットの各部位を示す、（ａ）は吸着部３，（ｂ）は板状体７ａ，（ｃ）は板状体７ｂ，（ｄ）は板状体７ｃの成形体の平面図である。 図７（ａ）〜（ｄ）の各部位の積層状態を示す平面図である。 従来の真空ピンセットの例を示す、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＹ−Ｙ’線での断面図である。 従来の真空ピンセットを用いた搬送ロボットの例を示す斜視図である。

符号の説明

１：真空ピンセット
２：吸着孔
３：吸着部
３ａ：吸着面
４：吸引路
５：吸気孔
６：貫通孔
７：板状体
８：基板
９：搬送室
10：基板搬送装置
14ａ〜14ｄ：処理室
20：基板処理装置

Claims (7)

1. 板状体の先端側が二股に分岐し、板状体の先端部および分岐部の各表面の少なくとも３カ所に基板を吸着する吸着部を備えるとともに、該吸着部と連通する吸引路を内設してなる真空ピンセットにおいて、前記吸着部は外側面が吸着面に向かって狭まっており、前記吸着面の輪郭が曲線であることを特徴とする真空ピンセット。
2. 前記吸着部は前記外側面が前記吸着面に向かって連続的に狭まっていることを特徴とする請求項１に記載の真空ピンセット。
3. 前記吸着部は半球状であることを特徴とする請求項１に記載の真空ピンセット。
4. 前記吸着面は樹脂で被覆されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の真空ピンセット。
5. 前記外側面は樹脂で被覆されていることを特徴とする請求項４に記載の真空ピンセット。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の真空ピンセットを前記基板を吸着して搬送するのに用いることを特徴とする基板搬送装置。
7. 請求項６に記載の基板搬送装置を前記基板を処理室に搬送するのに用いることを特徴とする基板処理装置。

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