JP3166983U - 基板の保持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板搬送装置の基板保持ガイドの起因による摩耗による不具合による交換時間の短縮と板状の処理ユニットとの間で基板受け取り不具合が生じないようにする基板の保持装置を提供する。【解決手段】基板搬送装置に装着される複数の基板保持ガイド１２は、基板であるウエハＷの端部側面を規制する規制面を含むウエハＷの外周を半周以上に渡って囲む形態のフレーム部１００に取り付けられる本体部１０１と、ウエハＷの裏面を支持する基板裏面支持部１５と一体的に連接された裏面支持受け部材１４とに分けて構成される。また、基板裏面支持部１５はウエハＷを支持したときに下方に屈曲可能に形成される。【選択図】図４

Description

本考案は、例えば半導体ウエハや液晶ディスプレイ用のガラス基板（ＦＰＤ基板）といった基板の搬送をするための基板搬送装置が有する基板保持アームの基板の保持装置に関する。

半導体デバイスやＦＰＤ基板の製造プロセスの一つである基板上にレジストパターンを形成する工程は、基板例えば半導体ウエハ（以下、ウエハという。）にレジスト膜を形成し、フォトマスクを用いてこのレジスト膜を露光した後、現像処理を行うことにより所望のパターンを得る一連の工程により行われ、これら一連の工程は従来から塗布、現像装置によって行われている。

例えば、この塗布装置でレジスト液を基板に塗布する前後に冷却処理や加熱処理が行われる。例えばレジスト処理前には一旦基板の冷却処理が行われて次にレジスト塗布処理が行われる。また、現像処理においても現像処理の前後には冷却処理や加熱処理が行われるものである。

これら各処理ユニット間におけるウエハの搬送には、図１に示すように基板搬送装置１０が使用されており、基板搬送装置には処理ユニットを搬入出するための基板保持アーム部１１が装備されている。この基板搬送装置１０は横移動（Ｙ軸）、縦移動（Ｚ軸）、回転移動（θ軸）、と基板保持アーム部１１を進退自在に前後させるＸ軸を有している。

図４に示される基板保持アーム部１１は、基板例えばウエハＷの外周をその半周以上にわたって囲む形態の例えばアルミニュウム材のフレーム部１００を有し、このフレーム部１００の内周には例えば４個の基板保持ガイド１２が設けられている。各基板保持ガイド１２は図５に示すように、ウエハＷを水平に支持する基板裏面支持部１５と、基板保持ガイド１２の両端側に例えば４５度の角度の傾斜を有する傾斜部１３を有しており、各基板保持ガイド１２は２箇所に固定用貫通孔１７が開けられており、固定用貫通孔１７を貫通する固定ねじ１８によってフレーム部１００に着脱可能に固定されるようになっている。

ところで、基板保持アーム部１１がウエハを受け取る際には、処理ユニット内でのウエハＷの位置ずれや基板保持アーム部１１の停止位置ずれが原因で基板保持アーム部１１に受け取り不具合をすることは既に知られているが、冷却処理や熱処理に用いられる板状のプレートに載置されたウエハＷを基板保持アーム部１１が受け取る際に異なる原因で受け取りの不具合を発生させることがある。例えば、図２（ａ），（ｂ）に示されるような構造の温調プレート３０は、表面が平面でその面にウエハＷを載置させたときに直接ウエハＷの裏面と温調プレート３０の表面とが接触しない様に複数のプロキシミティギャップ３１を有している。図２（ｂ）はウエハＷが載置された状態を示すものである。このプロキシミティギャップ３１は例えば１００μｍとされている。

また、この様な構造の板状のプレートの場合には基板保持アーム部１１の内径よりも温調プレート３０が若干小さな直径であり、図２に示されるプレートの周縁部に切欠き部３２を複数有し、その切欠き部３２が図３に示されるように、基板保持ガイド１２の基板裏面支持部１５が接触しない状態で通過できるように構成されている。よって、図３に二点鎖線で示すように、基板保持アーム部１１は、温調プレート３０で処理が完了したウエハＷを下方からすくい上げるように受け取ることができる。

この様な構造の板状のプレートに載置されたままのウエハＷを基板保持アーム部１１の複数の基板保持ガイドにより同時に水平に持ち上げようとしても温調プレート３０とウエハＷ裏面との間の空気の粘性の作用により吸引力が生じてしまい、基板保持アーム１１がウエハＷを持ち上げる力でその吸引力が解除されるまで時間がかかり、場合によっては解除された瞬間にウエハＷが弾いてしまい基板保持ガイド１２から外れてしまう問題も発生することも考えられる。

上記問題を解決するために基板保持アーム部１１の受け取り時の上昇速度を遅くして粘性の作用を落としながら受け取りすることや、複数の基板保持ガイド１２にはそれぞれ傾斜部１３を備えて、例えばウエハＷが受け取り時に弾くような現象が生じてウエハＷの挙動が大きかった場合にも傾斜部１３によりウエハＷを中心に向けて落とし込むことにより基板保持ガイド１２に収まるように構成されるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−２４３１３３号公報（図７〜図１３）

しかしながら、最近の基板処理装置は高生産性が求められており、処理ユニットの処理の効率化と共に搬送装置の処理スピードも速くして高生産性に対応させる必要がある。そのためには例えば図２に示されるような温調プレート１１においても基板の受け取り時の上昇速度も速くしなければならない。また、裏面から基板を支持する基板裏面支持部１５のように基板に接触させる部分が処理スピードのアップにより摩擦力が大きくなり、摩耗してしまう時間が早くなってしまう。

本考案はこのような事情の下になされたのであり、その目的は高生産性のシステムおいて処理ユニットと基板搬送装置との間で基板を受け渡す場合も速やかに基板を受け渡すことができると共に摩耗してしまった場合に速やかに交換作業が完了できる構造を有する基板搬送アームに装着される基板の保持装置を提供することにある。

このため本考案は、基板の外周をその半周以上に渡って囲む形態のフレーム部と、前記フレーム部の内周に装着された複数の基板保持ガイドと、前記フレーム部を支持する基板保持アーム部とを備え、前記基板保持ガイドは、基板の周縁部を滑降させて所定位置に案内する傾斜部と、前記傾斜部と連接する基板の端部側面を規制する規制面から離間した位置で基板の裏面を支持する基板裏面支持部と、を有する基板の保持装置において、前記基板保持ガイドは、前記基板裏面支持部と一体的に連接された板状の裏面支持受け部材と、前記傾斜部と規制面とを含む前記フレーム部に取り付けられる本体部とで構成され、前記裏面支持受け部材を前記本体部に固定して構成されていることを特徴とする。

この様に構成することによって、基板保持ガイドは基板の端部側面を横方向に規制させる本体部となるパーツと基板を裏面から支持する基板裏面支持部を備えるパーツとに分けてられ、これらをねじ固定することで一体化させることができる。これにより基板裏面支持部の基板との接触部の摩耗が顕著になった場合は、この部分のパーツだけを交換することが可能であり、処理ユニットに受け渡す際のポジションのずれに影響を及ぼす本体部の交換を伴わないので、交換後の基板搬送装置の位置教示作業を行わなくても良い。

さらに本考案の前記裏面支持受け部材は、前記本体部の下面側に固定される部分の受け部材固定部と、この受け部材固定部から前記基板裏面支持部までの間で下方に屈曲可能に形成された中間部とを有していることを特徴とする。

この様に構成することによって、基板搬送装置は板状のプレートに載置された基板を受け取る場合に基板の弾きを抑制して基板の受け取りを完了できる。この場合、中間部を可撓性部材で形成することができる。

さらに本考案の前記中間部の厚みは、前記基板裏面支持部に向かうに連れて薄くなるように形成されていることを特徴とする。

この様に構成することによって、基板を支持した際に基板裏面支持部に向けて下方側により曲がり易くすることができる。

さらに本考案の前記フレームに装着される複数の前記基板保持ガイドは、前記基板保持アームを動作させる進退方向に対するフレーム部の前進方向の先端または後端のいずれか一方に前記中間部を有する裏面支持受け部材とする方が好ましい。さらに本考案では前記中間部を含む前記裏面支持受け部材の基板裏面支持部は、基板との接触面の高さを前記複数の基板保持ガイドのうち少なくとも一つは高く設定された接触面である方が好ましい。

この様に構成することにより、板状のプレートから基板を受け取る際の基板の弾きを抑制するためには前後のいずれか一方側だけを先に基板裏面を支持して略斜めに持ち上げるようにして基板を受け取ることができるので基板の弾きを抑制できる。

さらに本考案は、前記フレーム部に装着された複数の前記基板保持ガイドにより基板を支持したときに前記中間部が下方に屈曲し基板が水平支持するように形成されている方が好ましい。

この様に構成することにより、受け取られた基板は基板保持ガイドの中間部により自重で下方に曲がりその状態で水平に保ちながら基板の搬送をすることができる。

以上のように構成される本考案の基板保持ガイドを用いることにより、基板保持ガイドの基板支持部の一部に不具合を生じたとしても基板保持ガイド全部を交換せずともよく、また、基板搬送装置の位置調整を行わなくて済むので生産の低下を抑えられる。また、基板を処理する板状の処理プレートに対して基板搬送装置が基板の受渡しを行うときに、基板を受け取る際に発生する可能性のある基板の弾きを抑制することができる。基板の受渡しによって発生する基板支持する部材の摩耗が生じても速やかに交換を行い且つ速やかに生産を開始することができる。

本考案に係る基板保持ガイドを備える基板搬送装置の示す概略斜視図である。 基板保持アーム部が基板を受け取る温調プレートを示す概略平面図（ａ）及び（ａ）のＸ−Ｘ´線に沿う断面図（ｂ）である。 基板保持アーム部と温調プレートとの関係を示す概略平面図である。 本考案における基板保持ガイドを装着した基板保持アーム部を示す概略斜視図である。 本考案における基板保持ガイドの詳細を示す平面図である。 本考案における基板保持ガイドの取付状態を示す平面図である。 本考案における基板保持ガイドに取り付される裏面支持受け部材の平面図（ａ）及び（ａ）のｄ−ｄ´線に沿う断面図（ｂ）及びｄ−ｄ´線に沿う変形例の断面図（ｃ）である。 図６のＡ−Ａ´線に沿う断面図（ａ）、Ｂ−Ｂ´線に沿う断面図（ｂ）及びＣ−Ｃ´線に沿う断面図（ｃ）である。 本考案における基板保持ガイドを備える基板保持アームが温調プレートから基板を受け取る流れを説明する概略側面図である。

以下に、この考案の最良の実施形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本考案に係る半導体ウエハを複数の基板処理ユニットに搬送するための基板搬送装置１０の外観である。この基板搬送装置１０は、複数の駆動軸を有して横移動自在（Ｙ軸）、回転方向自在（θ軸）、昇降自在（Ｚ軸）、水平方向進退自在（Ｘ軸）の動きによりウエハＷの受渡しを行うように制御される。ここでは、半導体処理装置全体についての詳細は省略する。図２には、この基板搬送装置１０によってウエハＷが受け渡される基板処理ユニットのうち受け取り動作をする際に本考案を適用したときに効果のある代表的な温調プレート３０について説明する。

基板搬送装置１０のＸ軸にはウエハＷを保持して例えば温調プレート３０に受渡しを行う基板保持アーム部１１が備えられている。この基板保持アーム部１１は例えば金属のアルミニュームのフレームでウエハＷの外周の半周以上に渡って囲いウエハＷの裏面を複数の箇所で支持するための基板保持ガイド１２が取り付けられている。なお、本説明ではフレーム先端部両側に２箇所と開口奥側両端に２箇所の４箇所にあるが、開口奥側には１箇所の計３箇所取り付けされる場合もあり搬送装置の使用形態によって選択される。

温調プレート３０は、図２（ａ）に示すように円形であり表面にはウエハＷの裏面と温調プレート３０との間の距離を例えば１００μｍ程度の隙間で離間させて載置するためのプロキシミティギャップ３１がウエハＷとプレート表面と接触しないように複数全面にちりばめられて設けられている。図２（ｂ）で矢視Ｘ−Ｘ´で断面を説明すると、温調プレート３０の周縁には例えば４箇所の切欠き部３２が設けられている平板状のプレートであって、ウエハＷと外形が同じであり基板保持アームのフレームの内円よりも若干小さく構成されている。

この温調プレート３０の切欠き部３２と基板保持アーム部１１の基板保持ガイド１２が干渉をせずに通過できるような関係で構成されている。図３は、ウエハＷが温調プレート３０に載置された状態で基板保持ガイド１２が切欠き部３２を通過して受け取られる位置関係を示している。ウエハＷは二点鎖線で示されており基板保持ガイド１２の円弧状端部に沿って規制されて受け取りされる。

次に基板保持ガイド１２について説明をする。図４は、ウエハＷが基板保持ガイド１２によって規制されつつ裏面支持部１５によって保持されている状態を示している。図５は基板保持ガイド１２の詳細を示す。基板保持ガイド１２は、フレーム部１００に固定するための固定用貫通孔１７が両端２箇所に設けられており、固定用貫通孔１７を貫通する固定ねじ１８がフレーム部１００に設けられたねじ穴１７ａにねじ結合することにより固定されている。また、基板保持ガイド１２は基板非接触部位１６を有しウエハＷの端面の接触面積を抑えるように構成され、さらにウエハＷがずれていた場合には基板非接触部位１６両端に設けられる傾斜部１３によって受け止めてウエハＷを下方に落とし込むように構成されている。これにより、ウエハＷはフレーム部１００の４箇所に装着された基板保持ガイド１２の規制面２２よって規制されて保持される。また、基板裏面支持部１５は基板保持ガイド１２の本体部１０１から伸びる裏面支持受け部材１４の先端に設けられている。

図６、図８はフレーム１００に取付けられた状態の基板保持ガイド１２を示す図で、基板保持ガイド１２を短幅方向の３箇所を矢視Ａ−Ａ´，Ｂ−Ｂ´とＣ−Ｃ´によって説明をする。また、基板保持ガイド１２は、ウエハＷの裏面を支持する基板裏面支持部１５と一体的に連接された板状の裏面支持受け部材１４と傾斜部１３と規制面２２とを含むフレーム部１００に取り付けられる本体部１０１とで構成され、裏面支持受け部材１４を本体部１０１に固定して構成されている。

次に、基板保持ガイド１２と裏面支持受け部材１４について詳細に説明する。先ず図８（ａ）は、基板保持ガイド１２をフレーム１００に固定する固定ねじ１８の部分を示す短幅方向のＡ−Ａ´線に沿う断面である。本体１０１はフレーム部１００に本体部１０１の上面よりも固定ねじが飛び出さないザグリ穴を有する固定用貫通孔１７を貫通する固定ねじ１８をフレーム部１００に設けられたねじ穴１７ａにねじ結合することによって装着される。本体部１０１には傾斜形状の基板非接触部位１６が形成されてウエハＷはこの基板非接触部位１６には接触しないが、この部分は長手方向に連なっている。また、本体部１０１下面には図７に示される裏面支持受け部材１４（図６中、斜線で区別）が固定接続さている。

裏面支持受け部材１４は、図７に示すように本体部１０１の下面側に固定されて一体的に接続されている。図７（ａ）は全体の平面図であり、ウエハＷを一点支持する場合はＴ字状となり２点支持の場合はＷ字状でもある。本願説明にはＴ字状で説明する。図７（ｂ）はｄ−ｄ´の矢視の断面図であるが、この基板裏面支持部１５の本体側に取り付けする部位が受け部材固定部２０と基板裏面支持部１５と、この基板裏面支持部１５と受け部材固定部２０との間をつなぐ下方に屈曲可能に形成される中間部２１（図７中、クロス斜線で区別）とにより構成されている。この裏面支持受け部材１４は本体部１０１に固定するための裏面支持部受け部材留め孔１９が長手幅の両端側に設けられている。

図８（ｂ）は基板裏面支持部１５の中心からのＢ−Ｂ´線に沿う断面図を示す。本体部１０１は弓なりをしているので、横断面からは基板非接触部位１６が長手方向に伸びた先にある傾斜部１３と垂直状の規制面２２も図示される。本体部１０１の下方には裏面支持受け部材１４が固定されてその部分が細かく図７（ｂ）の如く部位分けされている。なお、ウエハＷを支持する基板裏面支持部１５は点接触するように球面が好ましい。また接触面１５ａを別の材質にするように基板裏面支持部１５に接着固定させても良い。

図８（ｃ）は本体部１０１と裏面支持受け部材１４を固定している様子を示すＣ−Ｃ´線に沿う断面である。裏面支持受け部材１４は、受け部材固定部２０の端部の部位に設けられる裏面支持部受け部材留め孔１９を貫通する固定ねじ１９ａを本体部１０１の傾斜部１３の下面部に設けられる固定ねじ穴１９ｂにねじ結合により固定される。固定ねじ１９ａは下面が平らになるように皿ねじが好ましい。この様にして基板保持アーム部１１のフレーム１００に基板保持ガイド１２が装着され、基板保持ガイド１２はウエハＷを支持するための裏面支持受け部材１４と固定されて一体的に連接されている。

本考案を適用することによって、基板搬送装置１０は、ウエハＷをプロセス処理する処理ユニットとの間でウエハＷの受渡しを行うための教示位置のポジションデータを使って搬送位置決めをされているが、基板支持部１５の破損や摩耗などによる裏面支持受け部材１４の交換作業を行ったとしても、本体部１０１は別に固定されているためウエハＷの規制位置にずれを生じることがなく生産の停止時間を短くできる。

次に、本考案を基本とした別の構成例を説明する。処理ユニットの例である前述の温調プレート３０との受け取り時にウエハＷの弾きのない受け取りを可能にするために図７（ｃ）に示す裏面支持受け部材１４のｄ−ｄ´線に沿う断面で中間部２１を受け部材固定部２０の厚さよりも薄くし、または基板裏面支持部１５に向けて徐々に厚みが薄くなるように形成すると共に、中間部２１を下方に屈曲可能に形成する。より好ましくは裏面支持受け部材１４の少なくともこの中間部２１にあたる部分の材質を可撓性部材で構成してもよい。

可撓性を有しない裏面支持受け部材１４´と可撓性を有する裏面支持受け部材１４とをそれぞれ基板保持アーム部１１の進行方向前と後（図中、右側と左側）とに取付けして、これらを装着した基板保持アーム部１１で温調プレート３０に載置されているウエハＷを受け取る様子を順に図９を用いて説明する。

図９（ａ）は温調プレート３０には載置されたウエハ３１があり基板保持アーム部１１が左から右に向けて進行して温調プレート３０と所定の距離をあけて下面に位置させる。

このとき可撓性を有する側（図中左側）の基板裏面支持部１５の接触面１５ａが最も接近している。

図９（ｂ）で基板保持アーム部１１を上昇させる。このときに可撓性を有する側の基板裏面支持部１５の接触面１５ａが最初にウエハＷの裏面に到達してウエハＷを持ち上げるので、ウエハＷは一方側で一時的に持ち上がり斜めに浮き上がる。斜めにウエハＷが浮き上がることでウエハＷと温調プレート３０との間の空気の粘性は解除される。ここで、可撓性を有する側の基板裏面支持部１５は下方に曲がるので、ウエハＷは図９（ｃ）に示されるようにウエハＷの自重で曲がった状態を保ちながら他方の基板保持ガイド１２に支持されて水平に支持される。

このように構成することにより水平面を有する基板処理プレートに載置されたウエハＷを受け取る際においてもウエハＷの跳ね上げる挙動を抑えながらウエハＷを支持できる。また、基板搬送装置が受け取ったウエハＷを水平に保持して他の処理ユニットにも搬送し受渡しができる。

前記実施形態では、ウエハＷの保持装置について説明したが、本考案は半導体基板以外にもガラス基板などの種々の平板上の基板搬送装置に適用できるものである。

Ｗ ウエハ
１０ 基板搬送装置
１１ 基板保持アーム部
１２ 基板保持ガイド
１３ 傾斜部
１４ 裏面支持受け部材
１５ 基板裏面支持部
１５ａ 接触面
１６ 基板非接触部位
２０ 受け部材固定部
２１ 中間部
２２ 規制面
１００ フレーム部
１０１ 本体部

Claims (7)

1. 基板の外周をその半周以上に渡って囲む形態のフレーム部と、前記フレーム部の内周に装着された複数の基板保持ガイドと、前記フレーム部を支持する基板保持アーム部とを備え、前記基板保持ガイドは、基板の周縁部を滑降させて所定位置に案内する傾斜部と、前記傾斜部と連接する基板の端部側面を規制する規制面から離間した位置で基板の裏面を支持する基板裏面支持部と、を有する基板の保持装置において、
   前記基板保持ガイドは、前記基板裏面支持部と一体的に連接された板状の裏面支持受け部材と前記傾斜部と規制面とを含む前記フレーム部に取り付けられる本体部とで構成され、前記裏面支持受け部材を前記本体部に固定して構成されている、ことを特徴とする基板の保持装置。
2. 前記裏面支持受け部材は、前記本体部の下面側に固定される部分の受け部材固定部と、この受け部材固定部から前記基板裏面支持部までの間で下方に屈曲可能に形成された中間部とを有している、ことを特徴とする請求項１に記載の基板の保持装置。
3. 前記中間部は、可撓性部材で形成されている、ことを特徴とする請求項２に記載の基板の保持装置。
4. 前記中間部の厚みは、前記基板裏面支持部に向かうに連れて薄くなるように形成されている、ことを特徴とする請求項２または３に記載の基板の保持装置。
5. 前記フレーム部に装着された複数の前記基板保持ガイドは、前記基板保持アームを動作させる進退方向に対するフレーム部の前進方向の先端または後端のいずれか一方に前記中間部を有する裏面支持受け部材としている、こと特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の基板の保持装置。
6. 前記中間部を有する前記裏面支持受け部材の基板裏面支持部は、基板との接触面の高さを前記複数の基板保持ガイドのうち少なくとも一つは高く設定された接触面である、ことを特徴とする請求項５に記載の基板の保持装置。
7. 前記フレーム部に装着された複数の前記基板保持ガイドにより基板を支持したときに前記中間部が下方に屈曲して基板が水平支持するように構成されている、ことを特徴とする請求項５または６に記載の基板の保持装置。

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