JP5005933B2 - 基板搬送器具用吸着パッドおよび基板の搬送方法 - Google Patents

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本発明は、あるステージ上に載置された半導体基板を真空吸着し、次ぎのステージへと基板を搬送するのに用いる基板搬送器具の吸着パッド、およびそれを用いて研削装置等の真空チャックテーブル上に載置された基板を基板搬送器具の吸着パッドで吸着し、次ぎのステージへと基板を搬送する方法に関する。
基板の研削装置、研磨装置、エッチング装置、洗浄装置等の加工処理機を用い、半導体基板表面を平坦化加工処理するにおいて、真空チャックテーブル等のステージ上の基板を基板搬送器具の吸着パッドに吸着し、吸着パッドを支持するアームを回転移動および/または前後移動させて次ぎの加工処理ステージへと搬送する、あるいは真空チャックテーブル上で加工処理された基板を基板搬送器具の吸着パッドに吸着し、仮置台や洗浄スピナー等の次ぎの加工処理ステ−ジ上へと搬送することが行なわれている(例えば、特許文献1参照。)。
図10に示すように、研削装置や研磨装置の真空チャックテーブル100上に載置され、裏面が研削加工または研磨加工等の平坦化加工された半導体基板wは、基板裏面を洗浄液で洗浄後、吸着パッド3下面で基板裏面を吸着し、ついで、真空チャックテーブルの下面側から基板下面に向けて真空孔100aより加圧水が吹き付けられて(いわゆるバックフラッシュ)基板の真空チャックテーブルからの剥離を容易としている。また、基板wが基板搬送器具1に吸着されて次ぎのステージへと搬送された真空チャックテーブル100は、セラミック砥石を用いてその表面を洗浄される。
前記の基板搬送器具として、
基板(ウエーハ)を保持する吸着パッドと、
該吸着パッドを3点で支持する第一の調整ボルトと、該第一の調整ボルトを遊嵌支持する第一のボルト支持部と、該第一の調整ボルトに螺合し該第一の調整ボルトを進退させる第一の調整ナットと、該第一の調整ボルトに遊嵌して該吸着パッドと該第一ボルト支持部とによって挟持される第一の圧縮バネとから構成される第一の支持機構と、
第二の平面に位置付けられるように該吸着パッドを支持するために前記第一のボルト支持部を3点で支持する第二の調整ボルトと、該第二の調整ボルトを進退させる第二の調整ナットと、該第二の調整ボルトに遊嵌して該第一のボルト支持部と該第二のボルト支持部とによって挟持される第二の圧縮バネと、該第二のボルト支持部に形成され該第一のボルト支持部を規制する規制部とから構成される第二の支持機構と、
該吸着パッドを該第一の平面と該第二の平面とに選択的に位置付けるため、進出状態と退避状態とに位置付けられるピストンロッドを有し該第二のボルト支持部に固定されるエアーシリンダーと、該第一のボルト支持部とピストンロッドとを連結する連結部とから構成される進退機構と、
該エア−シリンダ−の頭頂部に移動アームを固定し、該移動ア−ムの移動により前記第一の支持手段を移動させる駆動手段、
とから構成させる基板搬送器具が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
また、異なった径の基板を吸着、搬送できる基板の搬送器具として、 搬送手段の搬送アームに設けられて基板を吸着保持する基板吸着パッドにおいて、パッド本体と、前記パッド本体の基板吸着面側に同心円状に複数形成された環状の溝と、前記各溝に個別に接続されたエアの吸気ラインと、前記各吸気ラインが接続され、エアを吸引するエア吸引手段と、前記各吸気ラインに個別に設けられたバルブと、吸着する基板の外径に応じて前記バルブの開閉を切り換える切換手段と、からなる基板吸着も提案されている(例えば、特許文献3参照。)。
さらに、基板を保持可能な吸着パッドと、
前記吸着パッドの底面に基板を吸着するための減圧機構と、
前記吸着パッドを4点で支持する4本の第一調整ネジボルトと、これら第一調整ネジボルトを遊嵌支持する第一ボルト支持部と、該第一調整ネジボルトに螺合し該第一調整ネジボルトを進退させる第一調整ナットと、該第一調整ネジボルトに遊嵌して該吸着パッドと該第一ボルト支持部とによって挟持される第一レベリング調整用圧縮バネとから構成される第一支持機構と、
前記4本の第一調整ネジボルト間に位置し、前記吸着パッドを2点で支持する2本の第二有頭調整ネジボルトと、これら第二有頭調整ネジボルトを支持する前記第一ボルト支持部と、該第二有頭調整ネジボルトに遊嵌して前記第一ボルト支持部と該パッドと該第一ボルト支持部上に位置する第二有頭調整ネジボルトの頭部とによって挟持される第二ショック吸収用圧縮バネとから構成される第二支持機構と、
移動アームの駆動手段と、
前記移動ア−ムの底凹陥部に半月状頭部が2線で線接触する蒲鉾状プレートを設け、該蒲鉾状プレートに設けた第三ボルト孔に嵌挿させ、前記移動アームを該蒲鉾状プレートを介して前記第一ボルト支持部に支持する第三有頭ボルトとから構成される第三の支持機構と、から構成される基板搬送器具も提案されている(例えば、特許文献4参照。)。
特開平11−307489号公報 特開2003−158167号公報 特開2001−24051号公報 特開2005−303096号公報
前述したように、基板の真空チャックテーブルからの剥離を容易とするための真空チャックテーブルの下面側から基板下面に向けて加圧水を吹き付けるバックフラッシュにより、真空チャックテーブルの真空孔に付着していた研削屑や研磨屑等の加工屑101が加圧水により吹き上げられ飛散し、吸着パッド3と基板w上面間に作用する減圧により基板の外周上面に吸引されて付着し、基板搬送中に加工屑を含む加圧水の飛散物が乾燥すると、これら乾燥した加工屑を基板から除去することが非常に困難となる。
前記特許文献2、特許文献3および特許文献4に記載される基板搬送器具の吸着パッドの外径は、基板の外径と略同一か、もしくは、若干小さいか若干大きい。しかしながら、吸着パッド3と基板w上面間に作用する減圧により基板の外周上面に加工屑を含む加圧水が吸引され、基板外周上面に加工屑が付着する防止策がなされておらず、次工程への洗浄スピナー上にすばやく基板を搬送して加工屑を含む加圧水の飛散物が乾燥するのを防ぐ必要があった。しかし、基板の外径が300mm、450mmと大きくなると搬送にも時間が要し、搬送中の加圧水飛散物の乾燥を防ぐことができない。
本発明の一は、基板外周上面に加工屑が付着することを防止できる基板搬送器具の吸着パッドの提供を目的とする。本発明の二は、真空チャックテーブル上に載置している基板を基板外周上面に加工屑が付着することなく基板搬送器具を用いて次ぎのステージへと搬送する方法を提供するものである。
請求項1の発明は、吸着パッド(3)の基板吸着面には、同心円状のV字状吸着溝(3e)が複数個設けられ、この同心円状のV字状吸着溝(3e)は放射状直線溝(3f)の複数により連結されており、前記同心円状のV字状吸着溝(3e)の外側位置であって吸着パッド(3)の中心点(O)より被加工物の基板外周径の距離位置近傍に、前記V字状吸着溝(3e)の溝幅よりも大きく外方向に傾斜した環状液体通路溝(3g)が設けられており、これらの環状液体通路溝(3g)には開口部を有する孔(3h)が複数設けられていることを特徴とする、基板搬送器具用吸着パッド(3)を提供するものである。
請求項2の発明は、前記着パッド(3)を移動アーム(14)に備えた基板搬送器具(1)を用い、真空チャックテーブル上に載置されている平坦化加工された基板(W)の加工面を洗浄後、前記吸着パッド(3)下面を基板(W)に押し付けて基板を吸着するとともに前記吸着パッド(3)の環状液体通路溝(3g)に設けた孔(3h)に洗浄液を供給し、ついで、真空チャックテーブルの下面側から基板下面に向けて真空孔より加圧水を吹き付けると共に基板を吸着している吸着パッド(3)を次ぎのステージ上へと移動することを特徴とする、基板の搬送方法を提供するものである。
加圧水によるバックフラッシュにより飛散した加圧水は、吸着パッドの環状液体通路溝より流出される洗浄液により基板上面と吸着パッド下面間の僅かな隙間に侵入するのが妨げられる。よって、バックフラッシュにより飛散した加圧水飛散物に含有される加工屑が基板上面に付着することがないので、基板を次のステージ、例えば洗浄スピナー上へ搬送している間に加圧水、洗浄液が乾燥しても基板上面に加工屑が付着することはない。
以下、図面を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
図1は吸着パッドを下面側から見た平面図、図2は固定器具を上面に備える吸着パッドを上側からみた平面図、図3は図2におけるI−I切断線から見た吸着パッドの断面図、図4は基板搬送器具の正面図、図5は基板搬送器具の平面図、図6は基板搬送器具の側面図、図7は基板搬送器具の吸着パッド部分の拡大平面図、図8は図7におけるA−A切断線から見た基板搬送器具の正面図、および図9は図7におけるB−B切断線から見た基板搬送器具の正面図である。
図1、図2および図3で示される吸着パッド3は、300mm径および450mm径と異なった径の基板の吸着に適用し得る吸着パッド3で、下面の基板吸着面には、幅0.5〜3mm、深さ0.5〜3mmの同心円状(中心点O)のV字状吸着溝3eが9輪設けられ、これら吸着溝3eは幅0.5〜3mm、深さ0.3〜3mmの放射状に配置される直線溝3fでお互いに連通されている。前記V字状吸着溝3eの複数には、後述する真空孔4a,4bが複数個設けられている。V字状吸着溝3eおよび放射状直線溝3fは、減圧度を高めるため45〜60度傾斜しているのが好ましい。V字状吸着溝3eのピッチ間隔は8〜35mmが好ましい。この同心円状のV字状吸着溝の外側位置であって吸着パッドの中心点より被加工物の基板外周径の距離位置に幅0.8〜2mm、深さ1.5〜8mmの環状液体通路溝3gが2輪設けられている。内側の環状液体通路溝3gは、300mm径基板用に設けられた洗浄液流路の役目をなし、外側の環状液体通路溝3gは、450mm径基板用に設けられた洗浄液流路の役目をなす。内側の環状液体通路溝3gは、吸着パッド3の中心点Oから半径148mmのところに設けられ、外側の環状液体通路溝3gは、吸着パッド3の中心点Oから半径223mmのところに設けられる。環状液体通路溝3gの内側窪みには洗浄液供給用の直径0.5〜2mmの孔3hが穿孔されており、この孔3hは、それぞれ洗浄液供給機構40に接続されている。図1の円内拡大図に示す実施例においては、V字状吸着溝3eの溝幅は1mm、環状液体通路溝3gの開口部幅は2mm、内側窪みには洗浄液供給用の直径1mmの孔3hを示す。
吸着パッド3の素材としては、いわゆるテフロン(デュポン社の登録商標)と呼ばれるポリ(四弗化エチレン)、ポリ(ジフロロ−ジクロロエチレン)、ナイロン6、ナイロン6,10、ポリアセタ−ル、ガラス繊維補強エポキシ樹脂、ガラス繊維補強ポリブチレンテレフタレート、セラミック、テフロン膜コートアルミニウム板等のロックウエル硬度がD50以上のものが好ましい。なかでも、摩擦係数の小さい、ロックウエル硬度がD50〜D55のポリ(四弗化エチレン)またはテフロン膜コートアルミニウム板が好ましい。
次ぎに、上記吸着パッド3を移動アーム14に備える基板搬送器具1の一例について、図4乃至図9を用いて説明する。
基板搬送器具1は、基板wを保持可能な吸着パッド3と、前記吸着パッドの下面に基板を吸着するための減圧機構4と、前記吸着パッド3を4点で支持する4本の第一調整ネジボルト8と、これら第一調整ネジボルトを遊嵌支持する第一ボルト支持部6と、該第一調整ネジボルトに螺合し該第一調整ネジボルト8を進退させる第一調整ナット8aと、該第一調整ネジボルトに遊嵌して吸着パッド3と第一ボルト支持部6とによって挟持される第一レベリング調整用圧縮バネ8bとから構成される第一支持機構と、前記4本の第一調整ネジボルト間に位置し、前記吸着パッド3を2点で支持する2本の第二有頭調整ネジボルト9と、これら第二有頭調整ネジボルト9を支持する前記第一ボルト支持部6と、第二有頭調整ネジボルト9に遊嵌して前記第一ボルト支持部6と吸着パッド3と第一ボルト支持部6上に位置する第二有頭調整ネジボルト9の頭部とによって挟持される第二ショック吸収用圧縮バネ8bとから構成される第二支持機構と、移動アーム14の駆動手段と、前記移動アームの底凹陥部に半月状頭部が2線で線接触する蒲鉾状プレート11を設け、該蒲鉾状プレートに設けた第三ボルト孔に嵌挿させ、前記移動アームを該蒲鉾状プレートを介して前記第一ボルト支持部6に支持する第三有頭ボルト16とから構成される第三の支持機構と、吸着パッドの環状液体通路溝3gに設けられた孔3fに洗浄液を供給する液体供給機構40と、から構成される。
前記減圧機構4は、吸着パッド3の前記3本の立筋3b上に1個のエルボーユニオン4aと2個の2−両口チーズユニオン4bを、前記小円板3b上に3個の2−両口チ−ズユニオン4bと1個のエルボーユニオン4cを設け、これらユニオンの気体流通路4a、4bに通じる真空孔4a2、4b2が大円板3aの上下方向に設けられる。2−両口チーズユニオン4bの両袖はポリ(四弗化エチレン)製チューブ5で他の2−両口チ−ズユニオン4b、エルボーユニオン4aおよび2−ハーフユニオン7の袖口に結合され、連通されている。2−ハーフユニオン7の他方の袖口(2−両口チーズユニオン4bに連通されていない側の袖口)は、ポリウレタンコイルチューブ13に連通され、該ポリウレタンコイルチューブ13の他端は、図4、図5、図6に示すようにテトラ型継手21に結合され、図示されていない真空ポンプに連結されている。このテトラ型継手21はスクエアFシリンダ22の後方側の上部に設けた支持板23を介してボルトで固定されている。このポリウレタンコイルチューブ13を真空ポンプで減圧することにより吸着パッド3に設けられた真空孔4a2、4b2が減圧されて基板wを吸着パッド底面3cに吸着する。
前記吸着パッド3の小円板3bは、4本の第一調整ネジボルト8と2本の第二有頭調整ネジボルト9により第一ボルト支持部6に支持される。これら第一調整ネジボルト8を遊嵌支持する第一ボルト支持部6と、該第一調整ネジボルト8に螺合し該第一調整ネジボルトを進退させる第一調整ナット8aと、該第一調整ネジボルトに遊嵌して該吸着パッド3と該第一ボルト支持部6とによって挟持される第一レベリング調整用圧縮バネ8bとから第一支持機構は構成される。第一調整ナット8aの第一調整ネジボルト8回りの回動による高さ調整は5mmまで可能であるが、実際は1mmまでで十分である。
前記4本の第一調整ネジボルト8間に位置し、吸着パッド3を二点で移動アームの調整ピース底凹陥部14bに支持する前記2本の第二有頭調整ネジボルト9と、これら第二有頭調整ネジボルトを支持する前記第一ボルト支持部6と、第二有頭調整ネジボルト9に遊嵌して前記第一ボルト支持部6と該パッドと該第一ボルト支持部6上に位置する第二有頭調整ネジボルトの頭部9aとによって挟持される第二ショック吸収用圧縮バネ9bとから第二支持機構は構成される。図9の円内拡大図に示されるように移動アーム14の調整ピ−ス底凹陥部14bと蒲鉾状プレートとは2線で線接触P,Qしているので第一ボルト支持部が第三有頭ボルトで移動アームに安定して支持される。
移動アーム14は、移動アームの駆動手段の駆動を受けて前記吸着パッド3を左右に回転移動、又は前後移動または上下移動させる。吸着パッド3の第三の支持機構は、吸着パッド3を前記移動アーム14の先に取り付けられたパッドサポートブレード14a底面に設けた調整ピース底凹陥部14bに蒲鉾状プレート11の半月状の頭部が2本の直線で線接触させ、2個の第三有頭ボルト16により前記移動アーム14の調整ピース、蒲鉾状プレート11に設けた第三ボルト孔に嵌挿させ、前記移動アーム14の調整ピ−スを該蒲鉾状プレート11を介して前記第一ボルト支持部6に2点で支持する第三有頭ボルト16とから構成される。12は継手で、移動アーム14に減圧機構4の部材の2ーハーフユニオン7を固定部材15で固定する。
上述したように、吸着パッド機構2を支持する移動アーム14はスクエアFシリンダ22により図4および図6で示される左右方向に進退可能となっている。このスクエアFシリンダ22の上部をステッピングモータ33の下部に設けたアームホルダ25に固定する前記ア−ムホルダ25中央には移動アーム軸が設けられている。アーム軸は小アーム軸28、大アーム軸34部分よりなる。小アーム軸28の上部はステッピングモータ33のベアリングケース32下部で軸受け33される。小アーム軸28の上部には大アーム軸34が連結され、前記下部軸受33と上部軸受35により回転可能に軸受けされている。大ア−ム軸34の上部はステッピングモ−タ33の回転軸36に連結されている。ステッピングモ−タ33の駆動によりアーム軸28,34が回動され、ホルダ25は小アーム軸28回りに回動する。ホルダ25の回動によりホルダに固定されているスクエアFシリンダ22も小アーム軸28回りに回動する。よって、スクエアFシリンダ22に支持されている吸着パッド機構2のアーム14も小ア−ム軸28回りに回動することとなる。
吸着パッド機構2の移動アーム14の昇降は、ステッピングモータ33を固定するスライダ37をシリンダ38で上下に移動することにより行なわれる。
この基板搬送装置1を用い、あるステージ(仮置台、真空チャックテーブル)上に載置された基板を次ぎのステージ(真空チャックテーブル、洗浄スピナー)へと搬送するには、先に第一調整ナット8aを第一調整ネジボルト8回りに回動させて第一ステージの真空チャックテーブル100平面に吸着パッド底面3cが平行となるように調整する。ついで、ステッピングモータ33の駆動により吸着パッド機構2を支持するアーム14を回動させ、基板上に吸着パッド3を位置させ、スクエアFシリンダ22で移動アーム14を前進させつつ、シリンダ36でスライダ35に固定されているステッピングモータ33を下降させることにより結果としてアーム14を下降させて吸着パッド底部3cを基板wに接触させ、ついで、ポリウレタンコイルチュ−ブ13内を減圧(−70KPa〜−95KPa)することにより基板wを吸着パッド底部3cに吸着するとともに洗浄液供給機構40から洗浄液(純水)が吸着パッド3下面の環状液体通路溝3gに供給され、環状液体通路溝3gが洗浄液に満たされて、あるいは少し過剰に供給されて滲み出て飛散加圧水の基板w/吸着パッド3間への侵入を防ぐ。この基板吸着の際、真空チャックテーブル100下面側から基板w下面に向けて真空孔100aより加圧水が吹き付けられて基板wが真空チャックテーブル100から剥離することを容易としている。
続いて、シリンダ38によりスライダ37を上昇させることにより移動アーム14を真空チャックテーブル100から離れるように上昇させ、更に、ステッピングモータ33を駆動して吸着パッド機構2の移動アーム14を回動させ、ついで、スクエアFシリンダ22で移動アーム14を後退させつつ、ステッピングモータ33を駆動して吸着パッド機構2を回動させて次ぎの洗浄スピナー上へと吸着パッド機構2を導き、シリンダ38の駆動により吸着パッド機構2を下降させて基板を次ぎの洗浄スピナー上へ位置させ、ついで、ポリウレタンリングコイル13内の減圧を停止することにより基板を洗浄スピナー上に載置する。
基板を仮置台より真空チャックテ−ブル上へ搬送するときは、第一ステージの仮置台テーブル平面と第二ステージの真空チャックテーブル平面とが平行でなく、若干傾斜していても、吸着パッド3が基板に接触し、チャック上に押し付けられた際、移動アーム14のパッドサポートブレード14a底面に設けた調整ピース底凹陥部14bに蒲鉾状プレート11は2個の第三有頭ボルト16によって線接触させられているため蒲鉾状プレート11の横ずれが防止される。ステージテーブルの傾斜に応じて基板吸着器具の吸着パッド3の第一ボルト支持部6が傾斜し、吸着パッド3の底面を真空チャックテーブル平面に平行に支持する。
なお、図7の吸着パッド機構2には、内側か外側の環状液体通路溝3gへ洗浄液を供給する洗浄液供給機構40への切換バルブ機構41が設けられ、洗浄液を供給する管およびポンプは省略されている。基板の外径に従って、この切換バルブ機構41のバルブ切り換えによって洗浄液がパッド下面に設けられた内側の環状液体通路溝3gか外側の環状液体通路溝3gへ供給されるのか選択される。ただし、この図7はおよびV字状吸着溝3eを吸引する際の300mm径か450mm径基板用への減圧切換バルブは図示されていない。
本発明の吸着パッド3は、吸着パッドの下面に設けられた環状液体通路溝3gに供給される洗浄水により、飛散加圧水の基板w/吸着パッド3間への侵入を防ぐことができる。
本発明の吸着パッドを下方から見た平面図である。 本発明の吸着パッドを上方から見た平面図である。 図2におけるI−I切断線から見た吸着パッドの断面図である。 基板搬送器具の正面図である。 基板搬送器具の平面図である。 基板搬送器具の側面図である。 基板搬送器具の吸着パッド部分の拡大平面図である。 図7におけるA−A切断線から見た基板搬送器具の正面図である。 図7におけるB−B切断線から見た基板搬送器具の正面図である。 別の態様を示す基板搬送器具の正面図である。(公知)
符号の説明
1 基板搬送器具
w 基板
2 吸着パッド機構
3 吸着パッド
3a 吸着パッド下面
3e V字状吸着溝
3f 放射状直線溝
3g 環状液体通路溝
3h 孔
4 減圧機構
40 洗浄液供給機構

Claims (2)

  1. 吸着パッド(3)の基板吸着面には、同心円状のV字状吸着溝(3e)が複数個設けられ、この同心円状のV字状吸着溝(3e)は放射状直線溝(3f)の複数により連結されており、前記同心円状のV字状吸着溝(3e)の外側位置であって吸着パッド(3)の中心点(O)より被加工物の基板外周径の距離位置近傍に、前記V字状吸着溝(3e)の溝幅よりも大きく外方向に傾斜した環状液体通路溝(3g)が設けられており、これらの環状液体通路溝(3g)には開口部を有する孔(3h)が複数設けられていることを特徴とする、基板搬送器具用吸着パッド(3)。
  2. 請求項1に記載の着パッド(3)を移動アーム(14)に備えた基板搬送器具(1)を用い、真空チャックテーブル上に載置されている平坦化加工された基板(w)の加工面を洗浄後、前記吸着パッド(3)下面を基板(w)に押し付けて基板を吸着するとともに前記吸着パッド(3)の環状液体通路溝(3g)に設けた孔(3h)に洗浄液を供給し、ついで、真空チャックテーブルの下面側から基板下面に向けて真空孔より加圧水を吹き付けると共に基板を吸着している吸着パッド(3)を次ぎのステージ上へと移動することを特徴とする、基板(w)の搬送方法。
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