JP2015103696A - 基板搬送装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板の反りを吸収しながら基板を真空吸着し、かつ交換可能なパッドを有する基板搬送装置を提供する。【解決手段】フランジ部を含み、基板を保持する複数のパッドと、複数の凹部を有し、該複数の凹部に挿入された前記複数のパッドを着脱可能に固定するハンドと、を備え、前記フランジ部の少なくともいずれかは、該フランジ部の外縁部にて前記ハンドに交換可能に固定され、前記凹部内で撓むことが可能な弾性部と、前記弾性部の内縁部にて立ち上がり、基板を真空吸着により保持する基板保持部と、を有する基板搬送装置が提供される。【選択図】図1

Description

本発明は、基板搬送装置に関する。
半導体装置の製造工程で利用されるウェハやレチクル(フォトマスク)等の基板は、通常所定の収納容器に収納されている。半導体製造工程で基板を処理する際、基板は、搬送アームに取り付けられたハンドにより収納容器から抜き取られ、半導体製造装置に搬送される。基板は、半導体製造装置により、エッチング、成膜、露光、洗浄、検査等の所望の処理を施される。処理後の基板は、半導体製造装置から搬出され、次の工程へ搬送される。
基板の搬送時、基板がハンドから落ちないように、基板は、ハンドに設けられた真空吸着パッドに接続された排気機構によって真空吸着される(例えば、特許文献1を参照)。
特開平8−17896号公報
しかしながら、基板は、搬送時に反ることがある。特に、所望の処理が施された基板は高温になっているため、搬送時に反り易い。近年、基板はサイズが大きく、かつ厚さが薄くなる傾向があり、これに応じて基板の搬送時の反りも大きくなる傾向がある。基板が反ると、吸着パッドと基板との間に隙間が生じ、その隙間から排気時にリークが生じ、基板の真空吸着が困難になる。基板の真空吸着が困難になると、基板がハンドから落下する恐れが生じ、基板の搬送は困難である。
他方、パッドにダメージが発生した場合、パッド毎に交換可能であれば、ハンドを交換する必要がなくなり、交換時のリードタイムや費用の負担を軽減できる。
上記課題に対して、一側面では、基板の反りを吸収しながら基板を真空吸着し、かつ交換可能なパッドを有する基板搬送装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、一の態様によれば、
フランジ部を含み、基板を保持する複数のパッドと、
複数の凹部を有し、該複数の凹部にそれぞれ挿入された前記複数のパッドを着脱可能に固定するハンドと、を備え、
前記フランジ部の少なくともいずれかは、
該フランジ部の外縁部にて前記ハンドに交換可能に固定され、前記凹部内で撓むことが可能な弾性部と、
前記弾性部の内縁部にて立ち上がり、基板を真空吸着により保持する基板保持部と、を有する、基板搬送装置が提供される。
上記課題を解決するために、他の態様によれば、
基板搬送装置のハンドに形成された凹部に挿入され、着脱可能に固定される基板保持用のパッドであって、
前記パッドは、基板を保持するフランジ部を含み、
前記フランジ部は、
該フランジ部の外縁部にて前記ハンドに交換可能に固定され、前記凹部内で撓むことが可能な弾性部と、
前記弾性部の内縁部にて立ち上がり、基板を真空吸着により保持する基板保持部と、を有する、基板保持用のパッドが提供される。
一の態様によれば、基板の反りを吸収しながら基板を真空吸着し、かつ交換可能なパッドを有する基板搬送装置を提供できる。
一実施形態に係る基板搬送装置の要部の一例を示した構成図。 図1のB−B断面を含む図。 一実施形態に係るパッドによるウェハの反りの吸収を説明するための図。 一実施形態に係るパッドの配置の一例を示した図。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
(はじめに)
基板は、搬送時、搬送アームに取り付けられたハンドから落ちないように排気機構によって真空吸着される。たとえば、半導体ウェハ(以下、単に「ウェハ」という。)の搬送時、反ったウェハでも搬送を可能とするためにウェハを保持する支柱に弾性を持たせた樹脂製の真空吸着パッドが使用されることがある。この場合、真空吸着パッドは接着剤で固定されるため、真空吸着パッドのみを単体で交換することは困難である。よって、ウェハを保持するパッドにダメージが発生した場合、パッド毎の交換ができず、ハンド毎に交換が必要となり、交換時のリードタイムや費用の負担が多くなる。
そこで、ウェハの反りを吸収しながらウェハを真空吸着し、かつ交換可能なパッドを有する一実施形態に係る基板搬送装置の要部について、図面を参酌しながら以下に説明する。
[基板搬送装置の要部の構成]
まず、本発明の一実施形態に係る基板搬送装置の要部の構成について、図1を参照しながら説明する。図1は、一実施形態に係る基板搬送装置の要部であるハンド10の一例を示す。
ハンド10は、保持面10a側にウェハを保持して搬送する。ハンド10は、図示しない搬送アームに取り付けられている。ハンド10はセラミックスにより形成されている。ハンド10の先端はU字状になっており、U字状の先端部の二か所と底部の一か所の三か所にパッド20が設けられている。ウェハは、真空吸着によってパッド20に保持される。
図1の「A」には、パッドの展開図が示されている。図1の「A」の拡大図が、図1の右側に示されている。パッド20は、フランジ部21と、フランジ部21を固定する固定部材22と、固定部材22でフランジ部21をサンドイッチしてハンド10にネジ止めするネジ23とを有している。
フランジ部21は、ウェハの反りを吸収しながらウェハを保持するために弾性のある樹脂パッドで形成されている。樹脂パッドの材質の一例としては、弾性があり、かつ高温のウェハを保持可能なように、耐熱温度が高いポリイミド、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン,polyetheretherketone)が好ましい。樹脂パッドの材質は、ポリイミドのように導電性のない物質でもよいし、導電性のある物質でもよい。パッドに電荷が溜まる場合、ウェハにパッドが触れた時点でウェハ上の素子が壊れる可能性がある。よって、パッドに電荷が溜まる場合には、パッドの材質は、導電性のある物質であることが好ましい。
フランジ部21は、円形に形成されている。フランジ部21は、後述されるように撓みながらウェハを搬送することが可能なように、撓む部分の応力を均等にするために真円であることが好ましい。ただし、フランジ部21の形状は、楕円であってもよいし、矩形であってもよい。
フランジ部21は、内縁部にて立ち上がり、ウェハを保持する基板保持部21aを形成する。基板保持部21aの内部は貫通している。これにより、フランジ部21の中央部に貫通口21aが形成される。貫通口21aは、後述されるようにウェハを真空吸着する際の排気通路の一部を構成する。
フランジ部21は、ハンド10に形成された凹部10bに挿入され、固定部材22により上部から押さえられた状態でネジ23によりハンド10に固定される。これにより、パッド20が、着脱可能にハンド10に固定される。固定部材22はセラミックスにより形成されている。
本実施形態では、フランジ部21と固定部材22とは別体となっている。これにより、フランジ部21のみを単体で交換でき、パッド20にトラブルが生じたときのリードタイムやコストの負担を軽減できる。
ただし、フランジ部21と固定部材22とは、一体化して形成されてもよい。この場合には、フランジ部21の外縁部は、外縁部の内側よりも肉厚の形状を有し、肉厚の外縁部でネジ23によりハンド10に固定される。外縁部の内側は、フランジ部21が撓めるように薄肉になっていればよい。
図1の左側の全体図に戻り、本実施形態では、三つのパッド20においてウェハを真空吸着することが可能である。そのため、すべてのパッド20は、貫通口21aを介してウェハを真空吸着する際の排気通路30と連通する。排気通路30は、例えばハンド10に形成され、ドライポンプP等の排気機構に接続され、ドライポンプPによる排気によってパッド20に保持したウェハを真空吸着する。
ただし、ウェハを真空吸着可能なパッド20は、少なくとも一つあればよい。ウェハを真空吸着可能なパッド20が一つ又は二つ設けられている場合であっても、ウェハは、三点で保持しなければならないため、ウェハを真空吸着する機能を有しないパッドをハンド10の残りの箇所に設ける必要がある。
また、例えば、四つ以上のパッド20がハンド10に設けられることは好ましくない。四つのパッド20のうちウェハが接触しないパッド20が生じ、そこから真空排気時にリークが発生するためである。特に小さい基板の場合、撓みが小さいためウェハが接触しないパッド20にてリークが生じ易い。よって、ハンド10に設けられるパッド20は、三つが好ましい。三つのパッド20の配置については後述される。
[基板搬送装置の要部の詳細]
次に、本発明の一実施形態に係る基板搬送装置の要部の詳細について、図2を参照しながら説明する。図2には、図1のB−B断面を含む図である。
フランジ部21は、ハンド10に形成された凹部10bに挿入される。固定部材22は、フランジ部21の外縁部21cを上部から押さえ、その状態でネジ23を用いてハンド10を固定する。フランジ部21の外縁部21cの内側は固定部材22から露出し、フランジ部21が撓むように薄肉になっている。このように、フランジ部21は、外縁部21cにてハンド10に固定され、その内側で撓むことが可能な弾性部21dを有している。弾性部21dの内縁部は立ち上がり、上面でウェハを保持する基板保持部21aが形成されている。フランジ部21の径方向の断面では、径方向に延びる弾性部21dと弾性部21dの内側で弾性部21dから垂直に延びる基板保持部21aにより、L字形状が形成される。弾性部21dの厚さは、基板保持部21aの厚さより薄い。
また、凹部10bには、外周側の底部よりも内周側の底部が深くなるように段差部10cが形成されている。この段差部10cにより、弾性部21dと凹部10bの底部との間に空間Sが生じ、ウェハの自重に応じて弾性部21dが撓むことを可能にしている。
段差部10cは、例えば、0.2mm程度であってもよい。また、弾性部21dの厚さは、1mm以下であればよい。弾性部21dの厚さは、基板保持部21aの厚さよりも薄く、基板保持部21aの厚さが0.5mmの場合、弾性部21dの厚さは、0.2mm程度であってもよい。
ハンド10には、排気通路30が形成されている。また、ハンド10には、フランジ部21に形成された貫通口21bと排気通路30とを連通する溝部10dが設けられている。ウェハは、ドライポンプPにより排気通路30→溝部10d→貫通口21bで形成される排気通路を用いた排気により真空吸着される。このとき、フランジ部21の外縁部21cは弾性のある薄肉になっており、固定部材22により均一な力で押さえられている。これにより、ウェハを真空吸着する際の排気通路(つまり、排気通路30→溝部10d→貫通口21bで形成される通路)を真空シールすることができる。
以上、本実施形態に係る基板搬送装置の要部の構成について詳細に説明した。次に、本実施形態に係るパッド20により、搬送中のウェハの反りを吸収する仕組みについて、図3を参照しながら説明する。
[ウェハの反りを吸収する仕組み]
図3は、本実施形態に係るパッド20により、保持しているウェハの反りを吸収する仕組みを概念的に説明するための図である。
ウェハWは、所望の処理後、高温になっていることがある。図3に示されるように、高温状態のウェハWは、搬送中に反る場合がある。ウェハWが反ると、図3の右下の比較例に示されるように、フランジ部91が撓まない場合、パッド90の保持面とウェハWとの間に隙間が生じ、その隙間から真空排気時にリークが生じ、ウェハWの真空吸着が困難になる。ウェハWの真空吸着が困難になると、ウェハWがハンド10から落下する恐れがあるため、ウェハWを搬送できなくなる。
よって、基板搬送装置は、ウェハWの反りを吸収しながらウェハWを搬送する必要がある。そこで、本実施形態に係るパッド20は、縦方向に撓むことが可能な薄肉の弾性部21dが形成されたフランジ部21を有する。これにより、ウェハWの自重でフランジ部21が撓み、凹部10bの段差部10cにより形成された空間Sを利用してパッド20が反ることでウェハWの撓みを吸収する。
このように、本実施形態に係るパッド20では、薄肉の弾性部21dが形成されたフランジ部21が撓むことで、パッド20の保持面とウェハWとの間に隙間が生じない。これにより、ウェハWの反りを吸収し、ウェハWを確実に真空吸着しながら搬送することができる。
[パッドの配置]
最後に、本発明の一実施形態に係るパッド20の配置について、図4を参照しながら説明する。図4は、ハンド10に固定された一実施形態に係るパッド20の配置の一例を示す。図4の(a)では、三つのパッド20は、各パッド20の位置を支点Tとして結ぶ領域Ar内にウェハWの重心Gがオーバーラップされる位置でハンド10に固定される一例を示す。領域Ar内からウェハWの重心Gが外れると、ウェハWが搬送中に落下する可能性は高い。図4の(a)に示した位置に三つのパッド20を配置することにより、搬送中のウェハWの落下を防止することができる。
図4の(b)では、三つのパッド20は、各パッド20の位置を支点Tとして結ぶ領域Ar内にウェハWの重心Gがオーバーラップされる位置でハンド10に固定される他の例を示す。さらに、図4の(b)では、領域Ar内であって、三つのパッド20が、三つのパッド20の位置から等距離又はその近傍にウェハWの重心Gがオーバーラップされる位置でハンド10に固定される。このとき、パッド20は、120℃のピッチで等間隔に配置されている。
図4の(b)に示したパッド20の配置の場合、図4の(a)に示した、三つのパッド20の配置がウェハWの重心Gに対して等距離でない場合よりも、ウェハWの落下時のマージンが大きくなり、搬送中のウェハWの落下をより確実に防止することができる。
以上、本実施形態に係る基板搬送装置のハンド10と基板保持用のパッド20の構成、及び三つのパッド20の配置について説明した。本実施形態に係る基板保持用のパッド20によれば、ウェハを真空吸着して搬送する際、パッド20をハンド10に固定するために接着剤を用いていないため、パッド20を容易に交換することができる。また、本実施形態に係る基板保持用のパッド20によれば、長時間、ウェハを吸着してもウェハに固着することがなく、反ったウェハでも安定して真空吸着することができる。
また、フランジ部21と固定部材22とが別体となっているため、パッド20を構成するフランジ部21を単体で交換することができる。これにより、トラブル時のリードタイムや費用の負担を軽減することができる。また、フランジ部21に薄肉でかつ弾性を有する弾性部21aを設けることにより、反ったウェハを保持する場合においてもフランジ部21の弾性部21aがウェハの反りに追従する形で変形するため、ウェハと基板保持部21aとの間に隙間が生じない。これにより、ウェハを確実に真空吸着した状態で搬送することができる。
以上、基板搬送装置及び基板搬送装置のハンド10に設けられる基板保持用のパッド20を上記実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。また、上記実施形態及び変形例を矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
例えば、本発明に係る基板搬送装置は、半導体製造装置内に基板を搬送するために使用可能である。半導体製造装置の一例としては、エッチング処理装置、アッシング処理装置、成膜処理装置、露光装置、洗浄装置、検査装置等が挙げられる。また、本発明に係る基板搬送装置は、半導体装置の製造工程でフォトマスクやウェハ等の基板を搬送するために使用可能である。
本発明に係る基板搬送装置により搬送される基板は、ウェハに限られず、例えば、レチクル(フォトマスク)、フラットパネルディスプレイ用の大型基板、EL素子又は太陽電池用の基板等であってもよい。
10:ハンド
10a:保持面
10b:凹部
10c:段差部
10d:溝部
20:パッド
21:フランジ部
21a:基板保持部
21b:貫通口
21c:外縁部
21d:弾性部
22:固定部材
23:ネジ
30:排気通路

Claims (7)

  1. フランジ部を含み、基板を保持する複数のパッドと、
    複数の凹部を有し、該複数の凹部にそれぞれ挿入された前記複数のパッドを着脱可能に固定するハンドと、を備え、
    前記フランジ部の少なくともいずれかは、
    該フランジ部の外縁部にて前記ハンドに交換可能に固定され、前記凹部内で撓むことが可能な弾性部と、
    前記弾性部の内縁部にて立ち上がり、基板を真空吸着により保持する基板保持部と、を有する、
    基板搬送装置。
  2. 前記弾性部は、
    前記凹部の底部に設けられた段差部による空間を利用して、前記基板保持部が保持した基板の自重により前記凹部内で撓む、
    請求項1に記載の基板搬送装置。
  3. 前記弾性部は、
    前記フランジ部の外縁部を該外縁部の内側よりも厚く形成する、又は、固定部材により前記フランジ部の外縁部を押さえる、ことで前記ハンドに固定される、
    請求項1又は2に記載の基板搬送装置。
  4. 前記フランジ部は、真円又は楕円である、
    請求項1〜3のいずれか一項に記載の基板搬送装置。
  5. 前記複数のパッドと、前記複数の凹部とは、三つずつ設けられ、
    前記三つのパッドは、各パッドの位置を支点として結ぶ領域内に前記保持される基板の重心がオーバーラップされる位置で前記ハンドに固定される、
    請求項1〜4のいずれか一項に記載の基板搬送装置。
  6. 前記三つのパッドは、
    前記三つのパッドの位置から等距離又はその近傍に基板の重心がオーバーラップされる位置で前記ハンドに固定される、
    請求項5に記載の基板搬送装置。
  7. 基板搬送装置のハンドに形成された凹部に挿入され、着脱可能に固定される基板保持用のパッドであって、
    前記パッドは、基板を保持するフランジ部を含み、
    前記フランジ部は、
    該フランジ部の外縁部にて前記ハンドに交換可能に固定され、前記凹部内で撓むことが可能な弾性部と、
    前記弾性部の内縁部にて立ち上がり、基板を真空吸着により保持する基板保持部と、を有する、
    基板保持用のパッド。
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