JP2012199282A

JP2012199282A - 基板保持装置

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Publication number: JP2012199282A
Application number: JP2011060716A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Hayashi; 伸一林; Suguru Enokida; 卓榎木田; Nariaki Iida; 成昭飯田; Hideki Kajiwara; 英樹梶原
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2011-03-18
Filing date: 2011-03-18
Publication date: 2012-10-18
Anticipated expiration: 2031-03-18
Also published as: US8720873B2; JP5345167B2; US20120235335A1; TWI490974B; TW201250916A; KR101690223B1; KR20120106586A

Abstract

【課題】部品点数が少なく簡素な構造であるにもかかわらず、基板に反りや歪みがあっても、安定して真空吸着して保持するができる基板保持装置を提供すること。
【解決手段】吸引通路３１を有する搬送アーム本体３０と、基板を真空吸着して保持する吸着面４１と吸引口４２を有する吸着部４４と、吸引口と連通する吸引孔４５が形成される円筒状の取付部４３と、を具備するパッド本体４０と、パッド本体の取付部が遊挿可能な挿入孔５１と、吸引孔と吸引通路に連通する連通路５４が形成され、搬送アーム本体３０に対して固定されるパッド保持部材５０と、パッド本体の取付部に形成される円弧状の外周溝４６と、パッド保持部材の挿入孔に形成される円弧状の内周溝５５との間に介在され、弾性変形可能な円形断面のＯリング６０と、を具備する。
【選択図】図７

Description

この発明は、基板を真空吸着して保持する基板保持装置に関する。

一般に、半導体ウエハ等の製造ラインにおいては、半導体ウエハやＬＣＤ基板等の基板の表面に、レジストのパターンを形成するために、フォトリソグラフィ技術が用いられている。このフォトリソグラフィ技術は、基板の表面にレジスト液を塗布するレジスト塗布処理と、形成されたレジスト膜にパターンを露光する露光処理と、露光処理後の基板に現像液を供給する現像処理などの一連の処理が順次行われ、基板の表面に所定のレジストパターンを形成することができる。このような一連の処理を行う装置として、塗布・現像装置が知られている。塗布・現像装置は、上記処理を行う複数のプロセス処理装置の複合装置であって、基板搬送装置により各処理装置間でウエハを受け渡し、所定の順番にて一連の処理を行う。この基板搬送装置は、基板を保持して搬送するための搬送アームを備えており、該搬送アームには、基板を真空吸着して保持するための吸着部材を装着する構造が知られている。

従来、基板の反り，歪み，傾斜等に対応して基板を真空吸着する構造として、吸着部材を下側部材と上側部材で形成し、上側部材をコイルスプリングによって上方に付勢して、上側部材の表面に形成された吸着面が基台に対して出没自在に取付けられると共に、下側部材の中央上部に形成された球内面状の摺動面に、上側部材の中央下側に形成された球面状の玉状部を嵌合させて、球面ジョイントの摺動により、吸着面を下側部材に対して首振り状に傾斜自在に取付ける構造が知られている。上記構造に形成される排気経路の負圧を保つために、下側部材の支持軸部と台座部材の中心孔、及び下側部材に圧入されたスリーブ部材と台座部材の環状溝を、それぞれ嵌合するラビリンス構造によって密閉性を保持しており、更に排気経路の密閉性を高めるため、下側部材の底面に接触するようにＯリングを取付け、吸着部材が下降した際に台座部材とＯリングを接触させる点が記載されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−２２９８６６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の構造においては、上側部材をコイルスプリングによって上方に付勢して吸着面を出没自在にする構造に加えて、吸着面を首振り状に傾斜自在に取付けるために、上記構造に追加して上側部材の中央下側に球面状の玉状部を形成すると共に下側部材に球内面状の摺動面を形成する必要がある。更に、排気流路の密閉性を保持するために、上記構造にラビリンス構造を追加して形成した上で、Ｏリングを取り付ける。このため、その構造が複雑であると共に部品点数が増えるため製造コストが高くなるという問題がある。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、部品点数が少なく簡素な構造であるにもかかわらず、基板に反りや歪みがあっても、安定して真空吸着して保持するができる基板保持装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、この発明の基板保持装置は、吸引通路を有する搬送アーム本体と、上記基板を真空吸着して保持する吸着面と吸引口を有する吸着部と、上記吸引口と連通する吸引孔が形成される円筒状の取付部と、を具備するパッド本体と、上記パッド本体の上記取付部が遊挿可能な挿入孔と、上記吸引孔と上記吸引通路に連通する連通路が形成され、上記搬送アーム本体に対して固定されるパッド保持部材と、上記パッド本体の上記取付部に形成される円弧状の外周溝と、上記パッド保持部材の上記挿入孔に形成される円弧状の内周溝との間に介在され、弾性変形可能な円形断面の環状気密保持部材と、を具備することを特徴とする（請求項１）。

このように構成することにより、パッド本体に形成される外周溝と、パッド保持部材に形成される内周溝との間に介在される環状気密保持部材が弾性変形することによって、パッド本体の吸着部に形成される吸着面がパッド保持部材に対して出没可能に形成されると共に、パッド保持部材に対して３６０度いずれの方向にも傾斜可能に形成される。

この場合、上記外周溝の曲率半径と上記内周溝の曲率半径のいずれか一方は、上記環状気密保持部材の円形断面の半径より大きい曲率半径を有する方が好ましい（請求項２）。

このように構成することにより、環状気密保持部材が弾性変形しても、環状気密保持部材の円形断面の半径より大きい曲率半径を有する外周溝又は内周溝と広い範囲で面接触することができる。また、環状気密保持部材は、パッド本体のパッド保持部材からの出没、傾斜により生じる環状気密保持部材への圧縮力が分散して、外周溝及び内周溝と面接触することができる。

また、上記吸着部は、上記取付部の上端から外方に向かって鍔状に形成され、上記外周溝は、上記取付部から上記吸着部の下面にかけて形成され、上記内周溝は上記挿入孔の開口縁部に形成され、上記環状気密保持部材は、上部が上記パッド保持部材の表面から突出して上記外周溝と上記内周溝との間に介在される方が好ましい（請求項３）。

このように構成することにより、環状気密保持部材は、上部がパッド保持部材の表面から突出して、取付部から吸着部の下面にかけて形成された外周溝と広い範囲で面接触することができる。

また、上記取付部は、外方に延在する係止鍔部が形成され、上記挿入孔の下端外方側には、上記係止鍔部が係止可能な係止段部が形成されている方が好ましい（請求項４）。

このように構成することにより、パッド本体がパッド保持部材から抜け出るのを阻止することができる。

また、上記パッド保持部材は、上記搬送アーム本体に対してシール部材を介して着脱可能に固定される方が好ましい（請求項５）。

このように構成することにより、パッド保持部材と搬送アーム本体の連結部の気密を保持することができると共に、搬送アーム本体から、パッド保持部材を容易に着脱することができる。

この発明の基板保持装置によれば、パッド本体に形成される外周溝と、パッド保持部材に形成される内周溝との間に介在される環状気密保持部材が弾性変形することによって、パッド本体の吸着部に形成される吸着面がパッド保持部材に対して出没可能に形成されると共に、パッド保持部材に対して３６０度いずれの方向にも傾斜可能に形成されているため、部品点数が少なく簡素な構造であるにもかかわらず、基板に反りや歪みがあっても、安定して基板を真空吸着して保持することができる。

この発明に係る基板保持装置を備えたレジスト塗布・現像処理装置の一例を示す概略平面図である。第１実施形態に係る基板保持装置を示す斜視図（ａ）及び第２実施形態に係る基板保持装置を示す斜視図（ｂ）である。第１実施形態におけるパッド本体とパッド保持部材を示す斜視図である。上記パッド本体とパッド保持部材を示す断面図である。上記パット保持部材の挿入孔と連通路を示す裏面図である。第１実施形態に係る基板保持装置の装着状態を示す概略平面図（ａ）及び概略裏面図（ｂ）である。図２（ａ）におけＩ−Ｉ線に沿う断面図である。第１実施形態に係る基板保持装置の要部拡大断面図（ａ）及び（ａ）のII部拡大断面図（ｂ）である。第１実施形態に係る基板保持装置が基板を真空吸着する状態を示す要部拡大断面図（ａ）及び基板保持装置が湾曲した基板を真空吸着している状態を示す要部拡大断面図（ｂ）である。第４実施形態に係る基板保持装置を示す斜視図である。第４実施形態に係る基板保持装置の要部拡大断面図である。

以下に、この発明の第１，第２，第３実施形態に係る基板保持装置を添付図面に基づいて詳細に説明する。ここでは、この発明に係る基板保持装置を半導体ウエハのレジスト塗布・現像処理装置に適用した場合について説明する。

図１に示すように、レジスト塗布・現像処理装置は、基板である半導体ウエハＷ（以下にウエハＷという）が例えば１３枚密閉収容されたキャリア２０を搬入出するためのキャリアブロックＳ１と、複数個例えば５個の単位ブロックを縦に積層して構成された処理ブロックＳ２と、インターフェイスブロックＳ３と、第２の処理ブロックである露光装置Ｓ４と、を備えている。

キャリアブロックＳ１には、複数個（例えば４個）のキャリア２０を載置可能な載置台２１と、この載置台２１から見て前方の壁面に設けられる開閉部２２と、開閉部２２を介してキャリア２０からウエハＷを取り出すと共に、キャリア２０と棚ユニットＵ５に設けられた図示しない受渡しステージとの間でウエハＷの受け渡しを行うための基板搬送装置２３が設けられている。基板搬送装置２３は、ウエハＷを保持するトランスファーアームＣと、図示しない駆動装置及びレール２３ａ等から構成されている。

キャリアブロックＳ１の奥側には筐体２４にて周囲を囲まれる処理ブロックＳ２が接続されている。処理ブロックＳ２は下方側から、現像処理を行うための単位ブロック（ＤＥＶ層）、レジスト膜の下層側に形成される反射防止膜（以下「第１の反射防止膜」という）の形成処理を行うための反射防止膜形成用単位ブロック（図示せず）、レジスト液の塗布処理を行うための塗布膜形成用単位ブロック（図示せず）、レジスト膜の上層側に形成される反射防止膜（以下「第２の反射防止膜」という）の形成処理を行うための反射防止膜形成用単位ブロック（図示せず）が縦に積層して構成されている。

図１は、縦に積層された単位ブロックのうち、ＤＥＶ層について示した概略平面図である。ＤＥＶ層について説明すると、キャリアブロックＳ１側から奥側に向かって右側に、現像処理を行うための複数個の現像処理部を備えた現像ユニット２５が設けられている。そして、キャリアブロックＳ１側から奥側に向かって左側には、順に加熱系のユニットを多段化した例えば４個の棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４が設けられており、この図では現像ユニット２５にて行なわれる処理の前処理及び後処理を行なうための各種ユニットを複数段、例えば３段ずつに積層した構成とされている。棚ユニットＵ１〜Ｕ４に積層された各処理ユニットは、それぞれ処理容器内に収容されており、各処理容器には図示しないウエハＷ搬出入口が形成されている。

処理ブロックＳ２の中央付近には、ウエハＷの搬送領域が形成されており、この搬送領域には、例えば、ＤＥＶ層においては、ＤＥＶ層内の全てのモジュール（ウエハＷが置かれる場所）、例えば棚ユニットＵ１〜Ｕ４の各処理ユニット、現像ユニット２５，棚ユニットＵ５，Ｕ６の各部との間でウエハの受け渡しを行うための基板搬送装置２６が設けられている。基板搬送装置２６は、ウエハＷを保持し、この発明の第１実施形態に係る基板保持装置（メインアームＡ）と、メインアームＡを水平のＸ，Ｙ方向及び鉛直のＺ方向に移動自在、並びに鉛直軸回りに回転自在に移動自在に構成するための図示しない駆動装置、レール等から構成されており、駆動装置は制御部１００により搬送プログラムに基づいて駆動制御されている。

なお、縦に積層された他のブロックにおいても、上述の現像処理用の単位ブロック（ＤＥＶ層）と同様に基板搬送装置２６が設けられて構成されている。

処理ブロックＳ２のキャリアブロックＳ１側には、図１に示すように、トランスファーアームＣとメインアームＡがアクセスできる位置に、棚ユニットＵ５が設けられると共に、この棚ユニットＵ５内に積層される各ユニット間でウエハＷの受け渡しを行うための基板搬送装置２７が設けられている。基板搬送装置２７は、ウエハＷを保持し、この発明の第２実施形態に係る基板保持装置（受け渡しアームＤ）と、受け渡しアームＤを水平のＸ，Ｙ方向及び鉛直のＺ方向に移動自在、並びに鉛直軸回りに回転自在に移動自在に構成するための図示しない駆動装置、レール等から構成されており、駆動装置は制御部１００により搬送プログラムに基づいて駆動制御されている。

この場合、棚ユニットＵ５は、メインアームＡとの間でウエハＷの受け渡しを行うように、図示しない受渡しステージを備えており、また、区画された複数の収納ブロック（図示せず）を備えると共に、複数の載置棚１３、及びレジスト塗布前にウエハＷを所定温度に調整するためや、反射防止膜形成処理前にウエハＷを所定温度に調整するためや、露光処理後に加熱処理されたウエハＷを所定温度に調整するための冷却プレート１４を備えている。

一方、上記処理ブロックＳ２のインターフェイスブロックＳ３側には、メインアームＡがアクセスできる位置に棚ユニットＵ６が設けられると共に、この棚ユニットＵ６を構成する各ユニット間でウエハＷの受け渡しを行うための基板搬送装置２７が設けられている。基板搬送装置２７は、ウエハＷを保持し、この発明の第３実施形態に係る基板保持装置（受け渡しアームＥ）と、受け渡しアームＥを水平のＸ，Ｙ方向及び鉛直のＺ方向に移動自在、並びに鉛直軸回りに回転自在に移動自在に構成するための図示しない駆動装置、レール等から構成されており、駆動装置は制御部１００により搬送プログラムに基づいて駆動制御されている。

この場合、棚ユニットＵ６は、棚ユニットＵ５と同様に、メインアームＡとの間でウエハＷの受け渡しを行うように、図示しない受渡しステージを備えており、また、区画された複数の収納ブロック（図示せず）を備えると共に、複数の載置棚１３、露光処理後に加熱処理されたウエハＷを所定温度に調整するための冷却プレート１４を備えている。

次に、図２を参照してこの発明に係る基板保持装置について説明する。図２（ａ）は、この発明の第１実施形態に係る基板保持装置であるメインアームＡの斜視図である。メインアームＡは、吸引通路３１を有する搬送アーム本体３０と、ウエハＷを真空吸着して保持する吸着面４１と吸引口４２とを有する吸着部４４と、吸引口４２と連通する吸引孔４５が形成される円筒状の取付部４３と、を具備するパッド本体４０と、パッド本体４０の取付部４３が遊挿可能な挿入孔５１と、吸引孔４５と吸引通路３１に連通する連通路５４が形成され、搬送アーム本体３０に対して固定されるパッド保持部材５０と、パッド本体４０の取付部４３に形成される円弧状の外周溝４６と、パッド保持部材５０の挿入孔５１に形成される円弧状の内周溝５５との間に介在され、弾性変形可能な円形断面の環状気密保持部材、例えばＯリング６０と、で主に構成されている。

搬送アーム本体３０は、一対の湾曲アーム片３０ａ，３０ｂにより略馬蹄形状に形成されており、各湾曲アーム片３０ａ，３０ｂの先端部及び基端部側下部の４箇所に、パッド本体４０とパッド保持部材５０から構成されるパッドユニットＨが装着される。

また、搬送アーム本体３０には、吸引通路３１が形成されている。吸引通路３１は、図７に示すように、搬送アーム本体３０のウエハＷを保持する表面側に、基端側から各パッドユニットＨが連結される接続孔３１ｃまでを連通する溝部３１ａと、溝部３１ａをウエハＷを保持する表面側から覆って密閉する蓋部３１ｂとから形成される。この場合、接続孔３１ｃは、溝部３１ａの底面から裏面側に向かって形成され、後述するパッド保持部材５０の接合部５３が連結される切欠部３１ｄに連通している。切欠部３１ｄの底面には、ボルト６６によりパッドユニットＨを固定するためのねじ穴３１ｅが２箇所形成されている。このように構成される吸引通路３１は、搬送アーム本体３０の基端側から図示しない真空排気部に接続されており、パッドユニットＨを介してウエハＷを真空吸着することができる。

一方、図２（ｂ）は、この発明の第２実施形態に係る基板保持装置である受け渡しアームＤの斜視図である。受け渡しアームＤの搬送アーム本体３２は、湾曲アーム片３２ａと，載置棚１３との干渉を回避するための短縮アーム片３２ｂにより変形馬蹄形状に形成されており、湾曲アーム片３２ａの先端部及び基端部側下部及び、短手アーム片３２ｂの基端部側の３箇所に、パッドユニットＨが装着されている。この場合、搬送アーム本体３２には、搬送アーム本体３０と同様の構造を有する吸引通路３４が形成されている。なお、上述したこの発明の第３実施形態に係る基板保持装置である受け渡しアームＥは、受け渡しアームＤの搬送アーム本体３２に形成された湾曲アーム片３２ａと短縮アーム片３２ｂを逆に配置した構造を有する。

パッド本体４０は、図３から図８に示すように、ウエハＷを真空吸着して保持する吸着面４１と吸引口４２とを有する吸着部４４と、吸引口４２と連通する吸引孔４５が形成される円筒状の取付部４３と、取付部４３に形成される円弧状の外周溝４６と、を具備する。更に、吸着部４４は、取付部４３の上端から外方に向かって鍔状に形成され、外周溝４６は取付部４３から吸着部４４の下面４４ｂにかけて形成されている。また、パッド本体４０の取付部４３の下部には、外方に延在する係止鍔部４７が形成されている。

この場合、パッド本体４０は、図８（ａ）に示すように、上パッド部材４０Ａと、下パッド部材４０Ｂと、を嵌合して形成される。なお、上パッド部材４０Ａ及び下パッド部材４０Ｂは、合成樹脂製例えばポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）等の樹脂を用いて形成することができるが、好ましくはＰＢＩにカーボンファイバーを含んだ強化合成樹脂製であることが好ましい。

上パッド部材４０Ａは、円筒状の取付部外筒４３ａと、取付部外筒４３ａの上端から外方に向かって鍔状に形成され、表面に吸着面４１を有する吸着部４４と、取付部外筒４３ａから吸着部４４の下面４４ｂにかけて形成される円弧状の外周溝４６と、を具備する。

一方、下パッド部材４０Ｂは、円筒状の取付部内筒４３ｂと、取付部内筒４３ｂの上端に開口される吸引口４２と、吸引口４２から取付部内筒４２ａの下端まで貫通して形成される吸引孔４５と、取付部内筒４２ａの下端から外方に延在する係止鍔部４７と、を具備する。

このように形成される上パッド部材４０Ａと下パッド部材４０Ｂは、上パッド部材４０Ａに形成される取付部外筒４３ａと、下パッド部材４０Ｂに形成される取付部内筒４３ｂを、接着剤を介して嵌合することによりパッド本体４０を組み立てることができる。

この場合、上パッド部材４０Ａの取付部外筒４３ａと下パッド部材４０Ｂの取付部内筒４３ｂにより、パッド本体４０に、吸引口４２と連通する吸引孔４５が形成される円筒状の取付部４３が形成される。

パッド保持部材５０は、図３から図７に示すように、パッド本体４０の取付部４３が遊挿可能な挿入孔５１と、吸引孔４５と吸引通路３１に連通する連通路５４と、挿入孔５１に形成される円弧状の内周溝５５と、を具備する。なお、内周溝５５は、挿入孔５１の開口縁部に形成されており、挿入孔５１の下端外方側には、パッド本体４０の係止鍔部４７が係止可能な係止段部５１Ａが形成されている。また、一方の端部には搬送アーム本体３０にシール部材例えばシール用Ｏリング６５を介して脱着可能に固定するための接合部５３が形成されている。

この場合、連通路５４は、パッド保持部材５０のウエハＷを保持する表面と対向する面（裏面）側に、一端部内方側から他端部内方側に渡って形成される溝部５４ｃと、溝部５４ｃを覆って密閉するための蓋部５２と、から形成される。図５に示すように、連通路５４の一端部と連通して、パッド本体４０の取付部４３が遊挿可能な挿入孔５１が表面に向かって形成されている。一方、連通路５４の他端部と連通して、吸引通路３１に連通するための連通孔５６が表面に向かって形成されている。また、溝部５４ｃの周囲には、溝部５４ｃを裏面側から密閉する蓋部５２が嵌合されるための、蓋受け溝５４ｂが設けられている。

接続部５３には、図３，図４，図５に示すように、上述した連通孔５６が円筒状の突起部５７を貫通して形成されており、突起部５７の基端側の外周を囲うように周溝５８が形成される。この周溝５８には、搬送アーム本体３０との連結部の気密を保持するためのシール部材例えば弾性変形可能な合成ゴム製のシール用Ｏリング６５が挿入される。また、図３，図５，図７に示すように、搬送アーム本体３０の切欠部３１ｄに形成されるねじ孔３１ｅに連通する貫通孔５９が２箇所形成されている。

環状気密保持部材は、図４，図７，図８に示すように、例えば弾性変形可能な合成ゴム製の円形断面のＯリング６０を用いる。この場合、図８（ｂ）に示すように、パッド保持部材５０に形成される内周溝５５の曲率半径ｒ１とパッド本体４０に形成される外周溝４６の曲率半径ｒ２は、Ｏリング６０の円形断面の半径Ｒより若干大きい曲率半径を有している。また、Ｏリング６０は、内周溝５５に支持される際に、その上部がパッド保持部材５０の表面から突出している。

上記のように構成される搬送アーム本体３０にパッドユニットＨを組み付けるには、図６，図７に示すように、パッドユニットＨのパッド本体４０が配置された端部側を搬送アーム本体３０の内周側に向けて、搬送アーム本体３０の接続孔３１ｃに裏面側から、パッド保持部材５０の突起部５７を挿入すると共に、切欠部３１ｄに接続部５３を嵌合する。その際、搬送アーム本体３０とパッド保持部材５０の間には、シール用Ｏリング６５は弾性変形されて介在される。次いで、接続部５３に形成された貫通孔５９に裏面側からボルト６６を挿入し、搬送アーム本体３０のねじ穴３１ｅにねじ結合する。このように、パッド保持部材５０は、搬送アーム本体３３に対してシール用Ｏリング６５を介して脱着可能に固定されている。

パッドユニットＨは、図２（ａ）に示すように、湾曲アーム片３０ａ，３０ｂの先端部及び基端部側下部の下方から、パッド本体４０が配置された端部側を内周側に向けて装着される。メインアームＡにより搬送されるウエハＷは、湾曲アーム片３０ａ，３０ｂの内周側側面による当接と、ウエハＷの裏面側周縁の４箇所に配置されるパッドユニットＨによる真空吸着により、安定的に保持される。

一方、受け渡しアームＤを構成する搬送アーム本体３２に、パッドユニットＨを装着する場合は、湾曲アーム片３２ａの先端部及び基端部側下部及び、短縮アーム片３２ｂの基端部側の３箇所にメインアームＡと同様にして装着することができる。

上記のように構成されるメインアームＡのウエハＷの保持状態について説明する。

図９（ａ）は、メインアームＡが、反りや歪みのないウエハＷ（平らなウエハＷ）を真空吸着する状態を示す要部拡大断面図である。パッドユニットＨは、吸着面４１に対して平らなウエハＷを真空吸着すると、パッドユニットＨ内の吸引孔５２ａ、連通路５４が負圧となり、パッド本体４０を若干下降させる。この場合、Ｏリング６０は、パッド本体４０の下降により弾性変形しても、パッド本体４０に形成される円弧状の外周溝４６と、パッド保持部材５０に形成される円弧状の内周溝５５と面接触して気密を保っている。

図９（ｂ）は、メインアームＡが、中心部から周縁に連れて上方に反ったウエハＷ（湾曲したウエハＷ）を真空吸着する状態を示す拡大断面図である。パッドユニットＨは、湾曲したウエハＷが載置されると、ウエハＷの反りに伴って、Ｏリング６０を弾性変形して、パッド本体４０ごと吸着面４１を傾斜した状態で、パッドユニットＨ内の吸引孔５２ａ、連通路５４を負圧にしてウエハＷを真空吸着する。Ｏリング６０は、パッド本体４０の傾斜により弾性変形しても、パッド本体４０に形成される円弧状の外周溝４６と、パッド保持部材５０に形成される円弧状の内周溝５５と面接触して気密を保つことができるため、パッド本体４０が３６０度いずれの方向に傾斜しても安定してウエハＷを真空吸着して保持することができる。

このように、第１実施形態に係るメインアームＡによれば、パッド本体４０に形成される外周溝４６と、パッド保持部材５０に形成される内周溝５５との間に介在されるＯリング６０が弾性変形することによって、パッド本体４０の吸着部４４に形成される吸着面４１がパッド保持部材５０に対して出没可能に形成されると共に、パッド保持部材５０に対して３６０度いずれの方向にも傾斜可能に形成されているため、部品点数が少なく簡素な構造であるにもかかわらず、ウエハＷに反りや歪みがあっても、安定してウエハＷを真空吸着して保持することができる。

また、内周溝５５の曲率半径ｒ１と外周溝４６の曲率半径ｒ２は、Ｏリング６０の円形断面の半径Ｒより大きい曲率半径ｒ１，ｒ２を有することにより、Ｏリング６０が弾性変形しても、Ｏリング６０の円形断面の半径より大きい曲率半径を有する外周溝４６及び内周溝５５と広い範囲で面接触することができるため、気密性が向上することにより安定してウエハＷを真空吸着して保持することができる。また、Ｏリング６０は、パッド本体４０のパッド保持部材５０からの出没、傾斜により生じるＯリング６０への圧縮力が分散して、外周溝４６及び内周溝５５と面接触することができるため、Ｏリング６０の耐久性を維持することができる。

また、吸着部４４は、取付部４３の上端から外方に向かって鍔状に形成され、外周溝４６は、取付部４３から吸着部４４の下面４４ｂにかけて形成され、内周溝５５は挿入孔５１の開口縁部に形成され、Ｏリング６０は、上部がパッド保持部材５０の表面から突出して外周溝４６と内周溝５５との間に介在されることにより、Ｏリング６０は、上部がパッド保持部材５０の表面から突出して、取付部４３から吸着部４４の下面４４ｂにかけて形成された外周溝４６と広い範囲で面接触することができるため、気密性が向上することにより安定してウエハＷを真空吸着して保持することができる。

また、取付部４３は、外方に延在する係止鍔部４７が形成され、挿入孔５１の下端外方側には、係止鍔部４７が係止可能な係止段部５１Ａが形成されることにより、パッド本体４０がパッド保持部材５０から抜け出るのを阻止することができるため、真空吸着を解除してウエハＷを受け渡す際にパッド本体４０がパッド保持部材５０から抜け出るのを防止することができる。

また、パッド保持部材５０は、搬送アーム本体３０に対してシール用Ｏリング６５を介して着脱可能に固定されることにより、パッド保持部材５０と搬送アーム本体３０の連結部の気密を保持することができるため、安定してウエハＷを真空吸着して保持することができる。また、搬送アーム本体３０から、パッド保持部材５０を容易に着脱することができるため、故障が発生したパッドユニットＨのみを交換することが可能となり、コスト低減を図ることができる。

上述した第１実施形態に係るメインアームＡは、基板である半導体ウエハＷを保持して搬送したが、例えば、この発明に係る基板保持装置は、ＦＰＤ（フラット・パネル・ディスプレイ）等の製造において用いられるガラス基板（基板）を搬送するための受渡しアームＦとして用いることができる。

第４実施形態に係る基板保持装置（受渡しアームＦ）について説明する。図１０，図１１に示すように、受渡しアームＦは、吸引通路３５を有する搬送アーム本体３３と、第１実施形態と同様に構成されるパッド本体４０と、パッド本体４０の取付部４３が遊挿可能な挿入孔７１と、吸引孔４５と吸引通路３５に連通する連通路７４が形成され、搬送アーム本体３３に対して固定されるパッド保持部材７０と、パッド本体４０の取付部４３に形成される円弧状の外周溝４６と、パッド保持部材７０の挿入孔７１に形成される円弧状の内周溝７５との間に介在されるＯリング６０と、で主に構成されている。

搬送アーム本体３３は、一対のフォーク片３３ａ，３３ｂにより略フォーク状に形成されており、各フォーク片３３ａ，３３ｂの先端付近の表面、基端部の表面の３箇所に、パッド本体４０とパッド保持部材７０から構成されるパッドユニットＨａが装着される。

また、搬送アーム本体３３には、吸引通路３５が形成されている。吸引通路３５は、図１１に示すように、搬送アーム本体３３のウエハＷを保持する表面と対向する裏面側に、基端側からパッドユニットＨａが連結される接続孔３５ｃまでを連通する溝部３５ａと、溝部３５ａをウエハＷを保持する裏面側から覆って密閉する蓋部３５ｂとから形成される。この場合、接続孔３５ｃは、溝部３５ａの裏面側から表面側に向かって形成され、接続孔３５ｃの上端外方側には、シール用Ｏリング６５を挿入するための周溝３５ｄが形成されている。また、搬送アーム本体３３の表面には、ボルト６６によりパッドユニットＨａを固定するためのねじ穴３５ｅが２箇所形成されている。

パッド保持部材７０は、図１１に示すように、パッド本体４０の取付部４３が遊挿可能な円形の挿入孔７１と、吸引孔４５と吸引通路３５に連通する連通路７４と、挿入孔７１に形成される円弧状の内周溝７５と、を具備する。なお、内周溝７５は、挿入孔７１の開口縁部に形成されており、挿入孔７１の下端外方側には、パッド本体４０の係止鍔部４７が係止可能な係止段部７１Ａが形成されている。

この場合、連通路７４は、パッド保持部材７０のウエハＷを保持する表面と対向する面（裏面）側に、一端部内方側から他端部内方側に渡って形成される溝部７４ｃと、溝部７４ｃを覆って密閉するための蓋部７２と、から形成される。図１１に示すように、連通路７４の一端部と連通して、パッド本体４０の取付部４３が遊挿可能な挿入孔７１が表面に向かって形成されている。一方、連通路７４の他端部と連通して、吸引通路３５に連通するための連通孔７６が裏面に向かって形成されている。また、溝部７４ｃの周囲には、溝部７４ｃを裏面側から密閉する蓋部７２が嵌合されるための、蓋受け溝７４ｂが設けられている。

上述した連通孔７６は、蓋部７２に形成される円筒状の突起部７７を貫通して形成されている。突起部７７の基端側には、搬送アーム本体３３との連結部の気密を保持するためのシール用Ｏリング６５が装着される。

また、パッド保持部材７０の両端部には、搬送アーム本体３３の表面にボルト６６により固定するための貫通孔５９Ａがそれぞれ１箇所形成されている。

なお、第２実施形態において、その他の部分は、第１実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して、説明は省略する。

上記のように構成される搬送アーム本体３３にパッドユニットＨａを組み付けるには、図１１に示すように、搬送アーム本体３３の接続孔３５ｃに表面側から、シール用Ｏリング６５を弾性変形して突起部７７を接続孔３５ｃに挿入する。次いで、パッド保持部材７０の両端に形成された貫通孔５９Ａに表面側からボルト６６を挿入し、搬送アーム本体３３のねじ穴３５ｅにねじ結合する。このように、パッド保持部材７０は、搬送アーム本体３３に対してシール用Ｏリング６５を介して脱着可能に固定されている。

このように構成される第４実施形態に係る受渡しアームＦによれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、上述した第１実施形態に係るメインアームＡは、外周溝４６の曲率半径ｒ１と内周溝５５の曲率半径ｒ２の両方が、Ｏリング６０の円形断面の半径Ｒより大きい曲率半径ｒ１，ｒ２を有していたが、外周溝４６の曲率半径と内周溝５５の曲率半径のいずれか一方が、Ｏリング６０の円形断面の半径Ｒより大きい曲率半径を有すればよい。

例えば、内周溝５５の曲率半径がＯリング６０の円形断面の半径Ｒより大きい曲率半径を有し、外周溝４６の曲率半径とＯリング６０の円形断面の半径Ｒは同一であってもよい。このように構成することにより、Ｏリング６０が弾性変形しても、Ｏリング６０の円形断面の半径より大きい曲率半径を有する内周溝５５と広い範囲で面接触することができるため、気密性が向上することにより安定してウエハＷを真空吸着して保持することができる。また、Ｏリング６０は、パッド本体４０のパッド保持部材５０からの出没、傾斜により生じるＯリング６０への圧縮力が分散して、外周溝４６及び内周溝５５と面接触することができるため、Ｏリング６０の耐久性を維持することができる。

以上、この発明の実施の形態の一例について説明したが、この発明はこの形態に限らず種々の態様を採りうるものである。例えば、この発明に係る基板保持装置は、基板を下方から水平に真空吸着して保持する場合について説明したが、保持される基板の向きは水平に限定されるものではない。この発明に係る基板保持装置は、基板を上方から水平に真空吸着して保持することができ、更には、基板を鉛直方向や斜め方向に真空吸着して保持することができる。

Ａメインアーム（基板保持装置）
Ｄ，Ｅ受渡しアーム（基板保持装置）
Ｆ受渡しアーム（基板保持装置）
Ｗ半導体ウエハ（基板）
ＲＯリングの半径（環状気密保持部材の円形断面の半径）
ｒ１外周溝の曲率半径
ｒ２内周溝の曲率半径
３０，３２，３３搬送アーム本体
３１，３４，３５吸引通路
４０パッド本体
４１吸着面
４２吸引口
４３取付部
４４吸着部
４４ｂ下面
４６外周溝
４５吸引孔
４７係止部
５０，７０パッド保持部材
５１，７１挿入孔
５１Ａ，７１Ａ係止段部
５４，７４連通路
５５，７５内周溝
６０Ｏリング（環状気密保持部材）
６５シール用Ｏリング（シール部材）

Claims

吸引通路を有する搬送アーム本体と、
上記基板を真空吸着して保持する吸着面と吸引口を有する吸着部と、上記吸引口と連通する吸引孔が形成される円筒状の取付部と、を具備するパッド本体と、
上記パッド本体の上記取付部が遊挿可能な挿入孔と、上記吸引孔と上記吸引通路に連通する連通路が形成され、上記搬送アーム本体に対して固定されるパッド保持部材と、
上記パッド本体の上記取付部に形成される円弧状の外周溝と、上記パッド保持部材の上記挿入孔に形成される円弧状の内周溝との間に介在され、弾性変形可能な円形断面の環状気密保持部材と、
を具備することを特徴とする基板保持装置。
請求項１記載の基板保持装置において、
上記外周溝の曲率半径と上記内周溝の曲率半径のいずれか一方は、上記環状気密保持部材の円形断面の半径より大きい曲率半径を有する、ことを特徴とする基板保持装置。
請求項１又は２記載の基板保持装置において、
上記吸着部は、上記取付部の上端から外方に向かって鍔状に形成され、上記外周溝は、上記取付部から上記吸着部の下面にかけて形成され、上記内周溝は上記挿入孔の開口縁部に形成され、上記環状気密保持部材は、上部が上記パッド保持部材の表面から突出して上記外周溝と上記内周溝との間に介在される、ことを特徴とする基板保持装置。
請求項１ないし３のいずれかに記載の基板保持装置において、
上記取付部は、外方に延在する係止鍔部が形成され、上記挿入孔の下端外方側には、上記係止鍔部が係止可能な係止段部が形成されている、ことを特徴とする基板保持装置。
請求項１ないし４のいずれかに記載の基板保持装置において、
上記パッド保持部材は、上記搬送アーム本体に対してシール部材を介して着脱可能に固定される、ことを特徴とする基板保持装置。