JP2014060353A - 搬送装置及び搬送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属コンタミの問題を解消し、基板の帯電を除電しつつ当該基板を搬送する。
【解決手段】接地された導電体を含むベース部材と、前記ベース部材に固定され半導体基板と接触する絶縁体の吸着部材と、前記吸着部材に接触した前記半導体基板を前記吸着部材を介して吸着する吸着機構部と、前記吸着部材に開口部が設けられ、前記半導体基板の接触面の反対側に前記開口部の空間を挟んで前記導電体が配置された除電機構部とを備え、前記空間が負圧にされている。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば多段に積み重ねられた基板を１枚ずつ吸着して次工程に搬送する搬送装置及び搬送方法に関する。

従来、シリコンウェハ等の基板を搬送する搬送装置の搬送アームには、アルミ合金やセラミックス、ステンレス等からなるものが用いられている（例えば、特許文献１参照）。

図９は、従来技術の搬送アームの概略構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ線断面図である。

図９に示す搬送アーム１０１は、図示しない駆動部に連係されたベース部材１０２と、ベース部材１０２の一面（図９（ｂ）では下面）に支持固定された吸着部材１０３とで構成されている。吸着部材１０３には、真空引きのための吸着穴１０３ａが設けられており、基板１０４は、吸着部材１０３の表面（図９（ｂ）では下面）に接触させた状態で、吸着穴１０３ａを真空引きすることで、吸着部材１０３に吸着保持されて、搬送される。

特開平７−１０６４００号公報

このとき、吸着部材１０３がプラスチックや樹脂などの絶縁性の非金属材料で形成されていると、吸着部材１０３と基板１０４との接触による摩擦によって基板１０４が帯電することがある。その結果、基板１０４と吸着部材１０３との間で引き合う力が働き、真空引きを停止しても基板１０４が吸着部材１０３から離れにくくなるといった課題があった。

ここで、基板１０４に接する吸着部材１０３が金属であれば、ベース部材１０２を通じて帯電電荷を逃がすことができるので、上記の引き合う力は発生しない。しかし、その場合は、基板に金属が直接接触することから、基板が金属で汚染されるいわゆる金属コンタミ（金属コンタミネーション）の問題が発生する。

本発明はかかる問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、いわゆる金属コンタミの問題を解消し、基板の帯電を除電しつつ当該基板を搬送することのできる搬送装置及び搬送方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の搬送装置は、接地された導電体を含むベース部材と、前記ベース部材に固定され半導体基板と接触する絶縁体の吸着部材と、前記吸着部材に接触した前記半導体基板を前記吸着部材を介して吸着する吸着機構部と、前記吸着部材に開口部が設けられ、前記半導体基板の接触面の反対側に前記開口部の空間を挟んで前記導電体が配置された除電機構部とを備え、前記空間が負圧にされていることを特徴としている。

また、本発明の搬送方法は、上記構成の搬送装置を用いた搬送方法であっで、半導体基板を吸着機構部によって吸着する工程と、吸着された半導体基板を除電機構部によって除電する工程と、を含むことを特徴としている。

本発明によれば、吸着部材に開口部を設け、半導体基板の接触面の反対側に、開口部の空間を挟んで導電体を配置している。そして、この状態で空間（すなわち、導電体と半導体基板の接触面との間の隙間）を負圧状態にして、半導体基板に帯電している電荷を、半導体基板と導電体との間で放電させている。放電（火花放電）が起こる電位差は、対象物間の気圧に反比例するため、導電体と半導体基板との間の隙間を負圧にすることで、放電を助長させることができる。

また、本発明の搬送装置では、前記ベース部材が前記導電体で構成されていてもよい。

また、本発明の搬送装置では、前記空間を負圧にする真空経路が前記導電体に設けられた構成としてもよい。

また、本発明の搬送装置では、前記開口部は前記半導体基板を吸着する吸着穴を兼ねた構成としてもよい。

また、本発明の搬送装置では、前記吸着機構部は、前記吸着部材に形成された吸着用の真空経路を負圧にして前記半導体基板を吸着する構成とすることが好ましい。

また、本発明の搬送装置では、前記空間を負圧にする真空経路が前記吸着機構部の前記真空経路とは別経路として又は一部共通して設けられた構成とすることが好ましい。

また、本発明の搬送装置では、前記導電体は螺子部材であることが好ましい。また（６）、前記螺子部材は、前記吸着部材を前記ベース部材に固定する固定螺子であることが好ましい。

また、本発明の搬送装置では、前記空間を負圧にする真空経路が前記螺子部材に設けられている構成とすることが好ましい。

本発明は上記のように構成したので、いわゆる金属コンタミの発生を抑制しつつ基板の除電を行うことができるため、搬送時のトラブルを低減することができる。

本発明に係る搬送装置の全体構成を概略的に示した説明図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る搬送アームの概略構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 （ａ），（ｂ）は、実施の形態１に係る搬送アームの変形例１を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 （ａ），（ｂ）は、実施の形態１に係る搬送アームの変形例２を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態２に係る搬送アームの概略構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態３に係る搬送アームの概略構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線断面図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態４に係る搬送アームの概略構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ線断面図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態５に係る搬送アームの概略構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ線断面図である。 従来技術の搬送アームの概略構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ線断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

＜搬送装置の全体構成の説明＞
図１は、本発明に係る搬送装置の全体構成を概略的に示した説明図である。

本発明の係る搬送装置１は、大別すると、搬送アーム２、真空ポンプ３、駆動部４、ベルトコンベヤ５から構成されている。

水平方向に配置れている搬送アーム２の基端部は、垂直方向に支持固定されている駆動部４の駆動軸４ａに連結されており、駆動軸４ａに支持されて上下方向に往復移動自在、及び、駆動軸４ａを中心に水平方向に１８０度若しくは３６０度回転自在に設けられている。

なお、この図では駆動部４による搬送アーム２の駆動形態として、上下方向の往復移動と、駆動軸を中心とした回転駆動とを示しているが、駆動部２１はこのような上下移動と回転駆動のみに限定されるものでなく、構成が許す限りにおいて、任意の方向へ搬送アーム１１を駆動させるように構成されていてもよい。

また、搬送アーム２は、ベース部材２１と、ベース部材２１の先端部に取り付けられた吸着部材２２とを備えているが、これらの詳細については後述する。

この搬送装置１によって搬送される半導体基板（以下、単に基板という。）６は、水平状態で多段に積載されており、この積載状態で、搬送装置１の吸着位置（図１に示す位置）まで搬送される。搬送された基板６は、搬送アーム２によってベルトコンベア５に１枚ずつ搬送される。なお、搬送方法については後述する。

＜実施の形態１に係る搬送アーム２Ａの説明＞
図２（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る搬送アーム２Ａの概略構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

上記したように、搬送アーム２Ａは、ベース部材２１と、絶縁体である吸着部材２２とを備えている。吸着部材２２は、接地された導電体である４本の金属螺子２３によってベース部材２１に固定されている。金属螺子２３は、図２（ａ）に示す平面視において、吸着部材２２の中央部に形成された貫通穴である吸着穴２２ａの周囲４箇所に形成された螺子穴（開口部）２２ｂに螺子込み固定されている。

螺子穴２２ｂに螺子込まれた金属螺子２３の頭部２３ａと、基板６を吸着する吸着面２２ｃとの間には空間２４が形成されている。すなわち、基板６の接触面の反対側に螺子穴２２ｂの空間２４を挟んで金属螺子２３が配置された構成としている。この空間２４は、金属螺子２３の頭部２３ａと吸着面２２ｃに吸着された基板６との距離が除電に適した所定距離Ｌに設定されている。ここで、所定距離Ｌは、例えば０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度が好適である。また、金属螺子２３の頭部２３ａの面積（すなわち、基板６との対向面積）は、設計の許す範囲でより広くすることが、基板６を除電する除電性能を向上させる上で好ましい。

実施の形態１では、基板６の搬送時、この空間２４を負圧とする。すなわち、負圧状態とすることで、基板６に帯電している電荷を、基板６と導電体である金属螺子２３との間で放電させることができる。放電（火花放電）が起こる電位差は、対象物間の気圧に反比例するため、金属螺子２３と基板６との間の空間（隙間）２４を負圧にすることで、放電を助長させることができる。

そのため、この空間２４には、真空ポンプ３に接続するための除電用の真空経路２５が設けられている。

この真空経路２５は、空間２４の横方向から吸着部材２２内を横方向に延設され、次にベース部材２１に向かって縦方向に延設され、ベース部材２１内で再度横方向に延設されて、吸着穴２２ａを真空引きするための吸着用の真空経路２９に接続されている。

すなわち、実施の形態１では、吸着機構部は、吸着用の真空経路２９及び真空ポンプ３を含む概念であり、除電機構部は、除電用の真空経路２５、吸着用の真空経路２９及び真空ポンプ３を含む概念である。すなわち、除電用の真空経路は、吸着用の真空経路と一部共通する構成としている。

また、図２では、除電用の各真空経路２５は、前後両側の空間２４同士を連結して一つにまとめてからベース部材２１内に導入し、ベース部材２１内の左右２箇所で吸着用の真空経路２９に連結する構造としているが、真空経路２５の配置経路はこのような経路に限定されるものではなく、任意の配置とすることが可能である。例えば、４つの空間２４から延設される各真空経路２５を個別に吸着用の真空経路２９に連結してもよく、各真空経路２５を一つにまとめてから吸着用の真空経路２９に連結してもよい。

また、実施の形態１では、接地された導電体として金属螺子２３を用いているが、螺子に限定されるものではなく、金属棒のようなものでもよい。また、導電体は、ベース部材２１に円柱状の突起部を一体形成することで、ベース部材２１に直接形成されていてもよい。この場合、吸着部材２２とベース部材２１とは例えば接着材等によって接着固定すればよい。

＜実施の形態１の効果＞
上記構成の搬送アーム２Ａによれば、ベース部材２１は、その素材を変更することなく、形状のみの変更で対応できる。また、金属螺子２３と基板６とは空間２４を介して非接触であるため、金属汚染の影響を無視できる。そのため、金属螺子２３は金属製であれば何でもよく、螺子の材質を考慮する必要がない。また、除電対策として、例えばイオナイザーのような高価なシステムを構築する必要がなく、安価に除電を行うことができる。

＜変形例１の説明＞
図３（ａ），（ｂ）は、実施の形態１に係る搬送アーム２Ａの変形例１を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

変形例１に係る搬送アーム２Ａ′と上記搬送アーム２Ａとの違いは、螺子穴２２ｂの形状を搬送アーム２Ａより大きくした点のみであり、その他の構成は上記搬送アーム２Ａと同じであるので、ここでは同部材に同符号を付して詳細な説明を省略する。

＜変形例１の効果＞
変形例１の搬送アーム２Ａ′によれば、導電体である金属螺子２３と基板６との空間２４を挟んだ対向面積をより大きくできるので、その分、除電性能を高めることができる。

＜変形例２の説明＞
図４（ａ），（ｂ）は、実施の形態１に係る搬送アーム２Ａの変形例２を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。

変形例２に係る搬送アーム２Ａ″と上記搬送アーム２Ａとの違いは、螺子穴２２ｂをさらに２箇所増やして６箇所とした点、及び除電用の真空経路を６箇所に対応するように若干変形した点のみであり、その他の構成は上記搬送アーム２Ａと同じであるので、ここでは同部材に同符号を付して詳細な説明を省略する。

すなわち、真空経路２５は、図４（ａ），（ｂ）中、左側の３つの空間２４から導出された３つの真空経路２５ａを一つにまとめて真空経路２５として、吸着用の真空経路２９に左側から連結し、右側の３つの空間２４から導出された３つの真空経路２５ｂを一つにまとめて真空経路２５として、吸着用の真空経路２９に右側から連結した構成としている。ただし、上記したように、真空経路２５ａ，２５ｂの配置経路はこのような経路に限定されるものではなく、任意の配置とすることが可能である。

＜変形例２の効果＞
変形例２の搬送アーム２Ａ′によれば、上記変形例１と同様、導電体である金属螺子２３と基板６との空間２４を挟んだ対向面積をより大きくできるので、その分、除電性能を高めることができる。

＜実施の形態２に係る搬送アーム２Ｂの説明＞
図５（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態２に係る搬送アーム２Ｂの概略構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。

実施の形態２と実施の形態１との違いは、実施の形態１では、除電用の真空経路２５を空間２４の側面から導出しているが、実施の形態２では、金属螺子２３に軸芯を通る真空経路２５ｃを形成し、金属螺子２３の先端部（図５（ｂ）では下端部）からベース部材２１内に導出した後、横方向に延設して吸着用の真空経路２９に連結した構造としたものである。

その他の構成は実施の形態１に係る搬送アーム２Ａ及び変形例１，２に係る搬送アーム２Ａ′，２Ａ″と同じであるので、ここでは同部材に同符号を付して詳細な説明を省略する。

＜実施の形態２の効果＞
実施の形態１に係る搬送アーム２Ａの効果、及び変形例１，２に係る搬送アーム２Ａ′，２Ａ″の効果に加え、実施の形態２に係る搬送アーム２Ｂでは、吸着部材２２に除電用の真空経路を形成する必要がないので、吸着部材２２を従来構造のまま使用することができる。

＜実施の形態３に係る搬送アーム２Ｃの説明＞
図６（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態３に係る搬送アーム２Ｃの概略構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線断面図である。

実施の形態３と実施の形態１との違いは、実施の形態１の搬送アーム２Ａから導電体である金属螺子２３を削除し、ベース部材２１自体を導電体として使用した点である。そのため、実施の形態３では、吸着部材２２′が薄型に形成されている。すなわち、吸着部材２２′の厚みは、吸着部材２２′に吸着された基板６の吸着面とベース部材２１との空間２４を介した距離が、除電できる距離以内となる厚みとされている。具体的には、吸着部材２２′の厚みは、０．１ｍｍから１．０ｍｍの範囲内とするのが良い。

その他の構成は、実施の形態１に係る搬送アーム２Ａ及び変形例１，２に係る搬送アーム２Ａ′，２Ａ″と同じであるので、ここでは同部材に同符号を付して詳細な説明を省略する。

＜実施の形態３の効果＞
実施の形態１に係る搬送アーム２Ａの効果、及び変形例１，２に係る搬送アーム２Ａ′，２Ａ″の効果に加え、実施の形態３に係る搬送アーム２Ｃでは、別部材の導電体が不要となることから、搬送アームの構造を簡単にすることができる。

＜実施の形態４に係る搬送アーム２Ｄの説明＞
図７（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態４に係る搬送アーム２Ｄの概略構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ線断面図である。

実施の形態４に係る搬送アーム２Ｄは、空間２４から導出された真空経路２５ｃを、吸着用の真空経路２９に連結することなくベース部材２１から外部に導出し、真空ポンプ３の近傍で真空経路２９と真空経路２５ｃとを連結させたものである。また、実施の形態４では、このような構成としたことから、真空経路２５ｃの連結部より上流側（すなわち、搬送アーム２側）に開閉弁２６を備える構成としてもよい。開閉弁２６を備えることで、除電用の真空度を吸着用の真空度とは別に調整することができる。

また、吸着用の真空経路２９にも、連結部より上流側（すなわち、搬送アーム２側）に開閉弁２６を備える構成としてもよい。両方の真空経路に開閉弁を設けることで、吸着用の真空度と除電用の真空度とを完全に切り離して個別に調整することができる。

さらに、除電用の真空経路２５ｃに別の真空ポンプを接続して、それぞれの真空経路を別々の真空ポンプで制御するようにしてもよい。

その他の構成は、実施の形態２に係る搬送アーム２Ｂと同じであるので、ここでは同部材に同符号を付して詳細な説明を省略する。

なお、実施の形態４は、実施の形態２に係る搬送アーム２Ｂに適用した場合について例示しているが、吸着用の真空経路と除電用の真空経路とを別経路とすることについては、実施の形態１（変形例含む），２についても同様に適用することができる。

＜実施の形態４の効果＞
実施の形態２に係る搬送アーム２Ｂの効果に加え、実施の形態４に係る搬送アーム２Ｄでは、吸着用の真空経路と除電用の真空経路とを別経路としたので、吸着用及び除電用の真空度を個別に設定することができる。すなわち、吸着用の真空経路を吸着に適した真空度に設定し、除電用の真空経路を除電に適した真空度に設定することができる。

＜実施の形態５に係る搬送アーム２Ｅの説明＞
図８（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態５に係る搬送アーム２Ｅの概略構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ線断面図である。

実施の形態５に係る搬送アーム２Ｅは、上記各実施の形態１〜４では存在していた吸着穴２２ａを無くして除電用の空間２４のみを残し、この除電用の空間２４を利用して基板６の吸着も行う構成としたものである。すなわち、除電用の空間２４での吸着力で基板６を十分に吸着可能であれば、除電用の空間２４を吸着用の吸着穴として兼用することが可能である。

吸着穴２２ａを無くした以外の構成は、実施の形態１に係る搬送アーム２Ａと同じであるので、ここでは同部材に同符号を付して詳細な説明を省略する。

なお、実施の形態５は、実施の形態１に係る搬送アーム２Ａに適用した場合について例示しているが、実施の形態１の変形例１，２、及び実施の形態２，３についても同様に適用することができる。

＜本発明に係る搬送方法の説明＞
次に、上記実施の形態１〜５に係る搬送アームを備えた搬送装置１による基板６の搬送方法について説明する。

図１に示す状態において、駆動部４を用いて搬送アーム２を駆動し、最上段の基板６に搬送アーム２の吸着部材２２の吸着面２２ｃ（図１では下面）を接触させる。

次に、真空ポンプ３を用いて、吸着部材２２の吸着穴２２ａ及び除電用の空間２４を低圧又は真空にする。ただし、実施の形態５では、空間２４が吸着穴２２ａを兼ねている。

これにより、最上段の基板６が吸着される（吸着工程）。このとき、上記したように、吸着部材２２が絶縁性の非金属材料で形成されていると、吸着部材２２と基板６との接触による摩擦によって基板６が帯電することがあるが、本発明では、低圧又は真空状態である空間２４を挟んで、導電体である金属螺子（又は金属棒等）２３と基板６とが対向配置されているので、基板６から導電体への放電が助長され、基板６が確実に除電されることになる（除電工程）。

そして、この低圧又は真空を保持した状態で、駆動部４により搬送アーム２を上昇させ、その後水平方向に１８０度回転（旋回）させて、ベルトコンベア５上まで基板６を移動させる。

最後に、低圧又は真空を所定の速度で解除し、所定の速度でベルトコンベヤ５上に基板６を降ろす。この後、除電された基板６は、図示しない次の工程へ、ベルトコンベヤ５により搬送されていく。

ここで、上記「所定の速度」とは、基板６を損傷させずに吸着・搬送・吸着解除し、その間に除電が十分に行われる速度ということであって、基板６を損傷させず搬送等し、かつ、除電も十分に行うことができるのであれば、より速い速度であることが好ましい。

＜搬送方法の効果＞
上記搬送方法によれば、基板と、接地されている導電体とを非接触に保った状態で、真空放電により除電できるため、基板と導電体とが接触することによって生じるいわゆる金属コンタミの発生を抑制しつつ、確実に除電を行うことができる。

なお、今回開示した実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

本発明に係る搬送装置及び搬送方法は、接地されている導電体と帯電している基板とを低圧又は真空を保持した状態で対向配置することで、基板を除電できることから、いわゆる金属コンタミを抑制した上で除電しつつ基板を搬送する種々の用途に利用することができる。

１ 搬送装置
２（２Ａ，２Ａ′，２Ａ″，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ） 搬送アーム
３ 真空ポンプ
４ 駆動部
４ａ 駆動軸
５ ベルトコンベア
６ 基板（半導体基板）
２１ ベース部材
２２ 吸着部材
２２ａ 吸着穴
２２ｂ 螺子穴（開口部）
２２ｃ 吸着面
２３ 金属螺子（金属棒，導電体）
２３ａ 頭部
２４ 空間
２５，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２９ 真空経路

Claims (5)

1. 接地された導電体を含むベース部材と、
   前記ベース部材に固定され半導体基板と接触する絶縁体の吸着部材と、
   前記吸着部材に接触した前記半導体基板を前記吸着部材を介して吸着する吸着機構部と、
   前記吸着部材に開口部が設けられ、前記半導体基板の接触面の反対側に前記開口部の空間を挟んで前記導電体が配置された除電機構部とを備え、
   前記空間が負圧にされていることを特徴とする半導体基板の搬送装置。
2. 請求項１に記載の搬送装置であって、
   前記ベース部材は前記導電体で構成されていることを特徴とする搬送装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の搬送装置であって、
   前記空間を負圧にする真空経路が前記導電体に設けられていることを特徴とする搬送装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の搬送装置であって、
   前記開口部は前記半導体基板を吸着する吸着穴を兼ねていることを特徴とする搬送装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の搬送装置を用いた搬送方法であって、
   前記半導体基板を前記吸着機構部によって吸着する工程と、
   吸着された前記半導体基板を前記除電機構部によって除電する工程と、を含むことを特徴とする搬送方法。

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