JP5574553B2 - 基板搬送装置及び保持装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば半導体ウエハ等の被処理基板を搬送する搬送装置、及び被処理物を保持する保持装置に関する。

半導体製造の分野では、半導体ウエハ等の基板を搬送する基板搬送装置が用いられている。この基板搬送装置により、例えば成膜室やエッチング室等の処理室間で基板が搬送され、各処理室にて基板に各種の加工処理が行われる。スループット向上のために基板を高速で搬送可能であることが求められるが、そのためには搬送される基板に加えられる加速度等により基板が滑ってしまうことを防止しなければならない。

例えば特許文献１には、基板が載置されるハンド部の上面に例えばゴムからなる滑り止めパットが設けられた基板搬送装置が記載されている。これによりハンド部に載置された基板が、搬送中に滑ってしまうことが防がれている（特許文献１の段落［００１５］、図１等参照）。

また特許文献２に記載のウエハ搬送ブレードでは、基板が載置されるウエハ・ブレードの上面の全面にセラミックからなる静電チャックが設けられ、これにより半導体ウエハの裏面の滑りが抑制されている（特許文献２の第４頁左欄第７行〜同頁右欄第２行、図２、図３参照）。

特開２００２−３５３２９１号公報 特公平５−６６０２２号公報

しかしながら特許文献１に記載のゴム製の滑り止めパッドでは、３００〜５００℃程度の高温状態において変質や変形が発生してしまい、搬送される基板の滑りが適切に抑制されなくなる。また２００℃以下の状態でも、ゴム製の滑り止めパッドの粘着性により基板がパッドに貼り付いてしまう問題がある。これにより処理室間での基板の受け渡しの際に、基板が適切な位置に搬送されないことや、基板が損傷してしまうことが起こる。

また特許文献２に記載のウエハ搬送ブレードでは、ブレード上に設けられた静電チャックにより、搬送される基板の裏面全体が支持される。そうすると処理工程中の温度等の影響により基板に反りが発生した場合に、ブレードが基板を保持する力が低下してしまう。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、被処理基板に反りが発生した場合でも、処理温度に影響されることなく、被処理基板を十分に保持することができる基板搬送装置、及び保持装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る基板搬送装置は、支持面と、静電チャックとを具備する。
前記支持面は、被処理基板に対面するように構成される。
前記静電チャックは、前記被処理基板の中心を含む中央部に接触して前記被処理基板を保持するために、前記支持面に設けられるように構成される。

本発明の他の形態に係る基板搬送装置は、支持面と、静電チャックと、保持体とを具備する。
前記支持面は、被処理基板に対面するように構成される。
前記静電チャックは、前記被処理基板の中心を含む中央部に接触して前記被処理基板を保持するために、前記支持面から突出して設けられるように構成される。
前記保持体は、前記被処理基板の前記中央部の周囲に接触して前記被処理基板を保持するために、前記静電チャックの周囲に前記支持面から突出して設けられ、前記支持面から突出する方向で移動可能であるように構成される。

本発明の一形態に係る保持装置は、支持面と、静電チャックとを具備する。
前記支持面は、被処理物に対面するように構成される。
前記静電チャックは、前記被処理物の中心を含む中央部に接触して前記被処理物を保持するために、前記支持面に設けられるように構成される。

本発明の他の形態に係る保持装置は、支持面と、静電チャックと、保持体とを具備する。
前記支持面は、被処理物に対面するように構成される。
前記静電チャックは、前記被処理物の中心を含む中央部に接触して前記被処理物を保持するために、前記支持面から突出して設けられるように構成される。
前記保持体は、前記被処理物の前記中央部の周囲に接触して前記被処理物を保持するために、前記静電チャックの周囲に前記支持面から突出して設けられ、前記支持面から突出する方向で移動可能であるように構成される。

本発明の第１の実施形態に係る基板搬送装置を示す模式的な斜視図である。 図１に示すエンドエフェクタを示す模式的な図である。 図２（Ａ）に示すＢ−Ｂ線における断面図である。 図３に示すエンドエフェクタに、反りが発生していない半導体ウエハが載置された状態を示す模式的な断面図である。 図３に示すエンドエフェクタ上に、凹状に反った半導体ウエハが載置された状態を示す模式的な断面図である。 図３に示すエンドエフェクタ上に、凸状に反った半導体ウエハが載置された状態を示す模式的な断面図である。 図２に示す円形状の静電チャックの半径と、半導体ウエハの反り量との関係について説明するための図である。 本発明の第２の実施形態に係る基板搬送装置のエンドエフェクタを示す模式的な斜視図である。 図８に示す静電チャックを構成する薄膜電極を示す模式的な図である。 本発明の第３の実施形態に係る保持装置を示す模式的な平面図である。 図１０に示すＣ−Ｃ線における断面図である。 図２に示すエンドエフェクタの変形例を示す図である。 図２に示すエンドエフェクタの変形例を示す図である。 図１０に示す保持装置の変形例を示す図である。

本発明の一実施形態に係る基板搬送装置は、支持面と、静電チャックとを具備する。
前記支持面は、被処理基板に対面するように構成される。
前記静電チャックは、前記被処理基板の中心を含む中央部に接触して前記被処理基板を保持するために、前記支持面に設けられるように構成される。

この基板搬送装置では、被処理基板が静電チャックにより保持されるので、処理温度に影響されることなく被処理基板を十分に保持することができる。また被処理基板に反りが発生した場合でも、反りによる変形が少ない中央部が静電チャックにより保持されるので、反りによる変形の影響を受けずに被処理基板を十分に保持することができる。

前記静電チャックは、前記支持面から突出して設けられていてもよい。これにより例えば被処理基板が凸状に反った場合でも、十分に被処理基板を保持することができる。

前記静電チャックの代表長さが、前記被処理基板の代表長さの１／４以下であってもよい。これにより静電チャックを形成するためのコストを抑えることができる。

前記静電チャックの形状が円形状の平面形状であってもよい。これにより、被処理基板に反りが発生した場合でも、被処理基板と静電チャックとが効率よく接触するので、被処理基板を十分に保持ことができる。

前記基板搬送装置は、前記被処理基板の前記中央部の周囲に接触して前記被処理基板を保持するために、前記静電チャックの周囲に前記支持面から突出して設けられ、前記支持面から突出する方向で移動可能であるように構成された保持体をさらに具備してもよい。

この基板搬送装置では、被処理基板の中央部の周囲が保持体により保持される。保持体は突出方向に移動可能であるので、反りによる変形に合わせて被処理基板を十分に保持することができる。

本発明の他の実施形態に係る基板搬送装置は、支持面と、静電チャックと、保持体とを具備する。
前記支持面は、被処理基板に対面するように構成される。
前記静電チャックは、前記被処理基板の中心を含む中央部に接触して前記被処理基板を保持するために、前記支持面から突出して設けられるように構成される。
前記保持体は、前記被処理基板の前記中央部の周囲に接触して前記被処理基板を保持するために、前記静電チャックの周囲に前記支持面から突出して設けられ、前記支持面から突出する方向で移動可能であるように構成される。

この基板搬送装置では、被処理基板が静電チャックにより保持されるので、処理温度に影響されることなく被処理基板を十分に保持することができる。また被処理基板に反りが発生した場合でも、反りによる変形が少ない中央部が静電チャックにより保持され、中央部の周囲が保持体により保持される。保持体は突出方向に移動可能であるので、反りによる変形に合わせて被処理基板を十分に保持することができる。

前記保持体は、前記被処理基板を保持する本体と、前記本体を前記支持面から突出する向きに付勢する付勢部材とを有してもよい。これにより被処理基板に反りが発生した場合でも、保持体が有する本体により被処理基板の中央部の周囲を十分に保持することができる。

前記静電チャックは、前記被処理基板と接触する第１の接触面を有してもよい。また前記本体は、前記被処理基板と接触する第２の接触面を有してもよい。この場合、前記静電チャック及び前記本体により前記被処理基板が保持されない状態において、前記支持面に対する前記第２の接触面の高さが、前記支持面に対する前記第１の接触面の高さよりも大きくてもよい。これにより、被処理基板が凸状に反った場合及び凹状に反った場合のいずれの場合でも、保持体の本体により被処理基板の中央部の周囲を十分に保持することができる。

前記支持面は、円形状を有する前記被処理基板と対面してもよい。この場合、前記静電チャックは、前記被処理基板の前記中心に接触する接触中心部を有してもよい。また前記保持体は、前記接触中心部を中心とする同一円上に複数設けられてもよい。これにより、被処理基板の中心から同じ距離の位置に保持体が複数設けられるので、被処理基板に反りが発生した場合でも、被処理基板の反りによる変形量が略同等である箇所を保持体によって確実に保持することができる。

本発明の一実施形態に係る保持装置は、支持面と、静電チャックとを具備する。
前記支持面は、被処理物に対面するように構成される。
前記静電チャックは、前記被処理物の中心を含む中央部に接触して前記被処理物を保持するために、前記支持面に設けられるように構成される。

本発明の他の実施形態に係る保持装置は、支持面と、静電チャックと、保持体とを具備する。
前記支持面は、被処理物に対面するように構成される。
前記静電チャックは、前記被処理物の中心を含む中央部に接触して前記被処理物を保持するために、前記支持面から突出して設けられるように構成される。
前記保持体は、前記被処理物の前記中央部の周囲に接触して前記被処理物を保持するために、前記静電チャックの周囲に前記支持面から突出して設けられ、前記支持面から突出する方向で移動可能であるように構成される。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る基板搬送装置を示す模式的な斜視図である。基板搬送装置１００は、駆動部５０と、駆動部５０に連結された多関節アーム６０と、多関節アーム６０の先端に連結されたエンドエフェクタ１を有している。エンドエフェクタ１には、被処理基板としての半導体ウエハ２が載置される。駆動部５０により多関節アーム６０が回転及び伸縮するように駆動されることで、エンドエフェクタ１に載置された半導体ウエハ２が搬送される。なお、真空中において半導体ウエハ２が搬送されてもよいし、大気中において半導体ウエハ２が搬送されてもよい。エンドエフェクタ１は、本実施形態において保持部として機能する。また駆動部５０及び多関節アーム６０は、保持部を移動させる移動機構として機能する。

本実施形態では、基板搬送装置１００により、円形状を有する半導体ウエハ２が搬送される。半導体ウエハ２の直径は３００ｍｍであり、厚みは０．７７５ｍｍである。しかしながら半導体ウエハ２の大きさや形状がこれに限定されるわけではない。また、搬送される被処理基板として半導体ウエハ２に限定されるわけではなく、被処理基板の材質、形状、大きさ、厚み等は適宜設定可能である。

図２は、図１に示すエンドエフェクタ１を示す模式的な図である。図２（Ａ）はエンドエフェクタ１の平面図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。エンドエフェクタ１は、半導体ウエハ２を支持する支持部材３と、支持部材３に設けられた静電チャック４と、保持ピン５を有する。支持部材３の材料としては、例えばアルミナ等のセラミックスやステンレス鋼等が用いられる。

図２（Ａ）に示すように、支持部材３は、基部６と、基部６から延在する２本のフィンガー部７と、２本のフィンガー部７の間に配置された台部８とを有する。基部６及びフィンガー部７には、載置される半導体ウエハ２のエッジ部２ａに沿って段差９が形成される。この円弧状に形成された段差９により、半導体ウエハ２を収容する凹部１０が形成される。

凹部１０内における基部６、フィンガー部７及び台部８のそれぞれの上面は、同一平面上に位置し、従って上記各上面により構成される凹部１０の底面１１は平面状となる。この凹部１０の底面１１は、載置される半導体ウエハ２と対面する支持面に相当する（以下、底面１１を支持面１１と記載する）。また段差９は、段差９と半導体ウエハ２とが接触しない位置に、すなわち凹部１０の平面形状が半導体ウエハ２の平面形状よりも大きくなる位置に形成される。

本実施形態では、平面的に見た凹部１０の直径は３０２ｍｍであり、支持部材３の凹部１０に対応する領域の厚みは１．８ｍｍである。また凹部１０に対応する領域以外の基部６の厚みは４ｍｍであり、凹部１０に対応する領域以外のフィンガー部７の厚みは３ｍｍである。しかしながら、上記各寸法は適宜設定されてよい。

静電チャック４は、支持面１１を構成する台部８の上面から突出するように、台部８に設けられる。図２（Ａ）に示すように、静電チャック４は、載置される半導体ウエハ２の中心２ｂを含む中心部２ｃに接触して、半導体ウエハ２を保持する。すなわち台部８は、静電チャック４が半導体ウエハ２の中心部２ｃに接触するように、位置や形状が適宜設定されている。

静電チャック４は、例えば蒸着やプリント技術を使って、例えば銅、アルミニウム又は金からなる薄膜電極を形成した後、その電極を例えばスパッタリング技術等により電気的絶縁体で覆うことにより形成される。電気的絶縁体としては、ポリイミド、炭化ケイ素セラミックス、アルミナ、窒化アルミニウム等が用いられる。本実施形態では、電気絶縁体の材料として、支持部材３の材料と同じアルミナが用いられる。これにより、例えば半導体ウエハ２に対する処理工程中の温度が３００〜５００℃といった高温状態になっても、静電チャック４の電気的絶縁体に変質や変形が発生することを抑制することができる。従って静電チャック４により、適正に半導体ウエハ２を保持することができる。また静電チャック４から放出されるガスを低減することができるので、例えば真空中において半導体ウエハ２が搬送される場合に、その真空雰囲気がガスにより汚染されることを防止することができる。

また本実施形態では、円弧上の薄膜電極が台部８に形成され、図２（Ａ）に示すように円形状の平面形状を有する静電チャック４が設けられる。これにより、円形状の半導体ウエハ２に反りが発生した場合でも、半導体ウエハ２と静電チャック４とが効率よく接触するので、半導体ウエハ２を十分に保持ことができる。しかしながら静電チャック４の形成方法や、用いられる材料、静電チャック４の平面形状等は適宜設定されてよく、例えば以下の実施形態で説明するような、平面形状が略矩形状である静電チャックが用いられてもよい。その他、楕円形状や多角形状等の平面形状を有する静電チャックが用いられてもよい。

静電チャック４は、薄膜電極への電圧の印加が制御されることにより、半導体ウエハ２を保持するための保持力を適宜制御することが可能なものである。ここでいう保持力の制御とは、保持力があるかないか、つまり薄膜電極への印加電圧をＯＮ／ＯＦＦ制御する形態に限られず、保持力を可変に制御する形態も含む。

保持ピン５は、半導体ウエハ２の中心部２ｃの周囲の領域２ｄに接触して半導体ウエハ２を保持することが可能な位置に、支持面１１から突出して形成される。本実施形態では、静電チャック４の中心部１２を中心とする円Ｏ上に、３つの保持ピン５が形成される。静電チャック４の中心部１２は、半導体ウエハ２の中心２ｂに接触する接触中心部に相当する。図２（Ａ）に示すように、３つの保持ピン５は、静電チャック４の中心部１２を基準として、１２０度の等間隔で配置されている。

また図２（Ｂ）に示すように、保持ピン５は、支持面１１に形成された取り付け孔１３に嵌め込まれるようにして設けられている。そして保持ピン５は、取り付け孔１３に沿って、保持ピン５が支持面１１から突出する方向（図２に示すｚ方向）に移動可能なように設けられる。これら保持ピン５の材料としては、アルミナ等のセラミックスが用いられる。しかしながら、支持部材３に対する保持ピン５が形成される位置、保持ピン５の数や材料等は適宜設定されてよい。

図３は、本実施形態に係る静電チャック４と保持ピン５とを詳しく説明するための図であり、図２（Ａ）に示すＢ−Ｂ線における断面図である。図３では、エンドエフェクタ１に半導体ウエハ２が載置されない状態、すなわち静電チャック４及び保持ピン５により半導体ウエハ２が保持されない状態が図示されている。

上記したように、静電チャック４は支持面１１から突出するように台部８に設けられる。従って図３に示すように、半導体ウエハ２と接触する静電チャック４の接触面１４は、支持面１１から高さＨ₁の位置に配置される。高さＨ₁は、搬送される半導体ウエハ２の反り量を考慮して適宜設定されればよく、詳しくは後述する。

保持ピン５は、半導体ウエハ２の周囲の領域２ｄと接触し、半導体ウエハ２を保持する本体１５を有する。この本体１５が半導体ウエハ２の周囲の領域２ｄと接触することにより、例えば搬送される半導体ウエハ２の大きさに比べて静電チャック４の大きさが小さい場合に、鉛直方向で半導体ウエハ２が静電チャック４に対して傾いてしまうことを防止することができる。本実施形態では、半導体ウエハ２と本体１５との静摩擦力が静電チャック４で発生する吸引力に加わることにより、半導体ウエハ２が保持ピン５と静電チャック４に保持される。しかしながら、本体１５として静電チャックが用いられ、静電気力のみにより半導体ウエハ２が保持されてもよい。

図３に示すように、半導体ウエハ２を保持しない状態での支持面１１に対する本体１５の接触面１６の高さＨ₂は、静電チャック４の接触面１４の高さＨ₁よりも大きい。図３では、静電チャック４の接触面１４の高さＨ₁と、保持ピン５の接触面１６の高さＨ₂との差を、差ｈとして図示している。保持ピン５の接触面１６の高さＨ₂と差ｈについては後述する。

また保持ピン５は、保持ピン５が嵌め込まれる取り付け孔１３の底面１７と本体１５との間に設けられた、付勢部材としてのバネ１８を有する。このバネ１８により、支持面１１から突出する向き（ｚ軸の正の向き）に本体１５が付勢される。バネ１８としては、例えばコイルバネや薄板バネ、その他本体１５を付勢することができる各種の付勢部材が用いられる。

なお、図３に示す保持ピン５の本体１５は、半導体ウエハ２と接触する接触面１６の径が、バネ１８と接続されている部分の径よりも小さくなるような形状を有している。しかしながら、本体１５の形状は適宜設定されてよい。

次に、本実施形態に係る基板搬送装置１００のエンドエフェクタ１に、半導体ウエハ２が載置されるときの動作を説明する。図４はそのための図であり、エンドエフェクタ１上に、反りが発生していない半導体ウエハ２が載置された状態が図示されている。

図４に示すように、半導体ウエハ２の中心２ｂを含む中心部２ｃが、静電チャック４の接触面１４に接触する。そして静電チャック４が有する図示しない薄膜電極に電圧が印加されることで、半導体ウエハ２の中心部２ｃが、半導体ウエハ２の温度に影響されることなく十分に保持される。静電チャック４上に半導体ウエハ２が載置される前に、静電チャック４の薄膜電極に電圧が印加されてもよい。そして静電気力による吸着力が発生している静電チャック４上に半導体ウエハ２が載置されてもよい。

半導体ウエハ２の中心部２ｃの周囲の領域２ｄでは、保持ピン５の本体１５の接触面１６と、半導体ウエハ２とが接触する。このとき保持ピン５が、支持面１１に対する突出方向（ｚ方向）で、半導体ウエハ２の自重により押圧される。これにより保持ピン５の本体１５が、バネ１８が付勢する向きと反対の向きに、取り付け孔１３に沿って距離ｈだけ移動する。この結果、反りが発生していない半導体ウエハ２の周囲の領域２ｄが、突出する向きに付勢された保持ピン５の本体１５により、十分に保持される。

なお、保持ピン５が有するバネ１８の弾性力や長さは、搬送される半導体ウエハ２を十分に保持することができる範囲で適宜設定されればよい。例えば、半導体ウエハ２の重量や、半導体ウエハ２の材料と保持ピン５の本体１５の材料とで定められる静止摩擦係数等に基づいて、バネ１８の弾性力や長さが適宜設定されればよい。

図５は、エンドエフェクタ１上に反りが発生した半導体ウエハ２’が載置された状態を示す模式的な断面図である。図５では、凹状に反った半導体ウエハ２’、すなわち周囲の領域２’ｄが支持面１１から離れる向きに変形した半導体ウエハ２’が図示されている。図４に示す反りが発生していない半導体ウエハ２と比べた場合の、図５に示す半導体ウエハ２’のエッジ部２’ａにおける変形量を変形量Ｄ₁と記載する。

半導体ウエハ２’の反りは、例えば、半導体ウエハ２’に対する処理工程中の温度の影響や半導体ウエハ２’に形成される膜の応力等により発生する。

図５に示すように、半導体ウエハ２’の中心部２’ｃが、静電チャック４により保持される。半導体ウエハ２’に反りが発生する場合でも、半導体ウエハ２’の中心部２’ｃでは、反りによる変形が比較的少ない。従って半導体ウエハ２’に反りが発生した場合でも、反りの影響が少ない半導体ウエハ２’の中心部２’ｃは、静電チャック４により十分に保持される。

半導体ウエハ２’の周囲の領域２’ｄでは、反りの影響により半導体ウエハ２’が支持面１１から離れるように変形する。しかしながら図４に示すように、保持ピン５の本体１５の接触面１６は、静電チャック４の接触面１４よりも、支持面１１に対して高い位置に配置されている。従ってエンドエフェクタ１に、凹状に反った半導体ウエハ２’が載置される場合でも、半導体ウエハ２’の周囲の領域２’ｄは、保持ピン５の本体１５により十分に保持される。

静電チャック４の接触面１４の高さＨ₁と、保持ピン５の本体１５の接触面１６の高さＨ₂との差ｈは、処理される半導体ウエハ２’の反りによる変形量に基づいて適宜設定されればよい。例えば半導体ウエハ２’に発生する可能性のある反りによる変形量のうち、許容の範囲の変形量を適宜設定し、その許容の範囲の変形量に基づいて、差ｈの大きさが設定されればよい。本実施形態では、半導体ウエハ２’のエッジ部２’ａの変形量がＤ₁であり、保持ピン５の本体１５と接触する部分２’ｅの変形量はｈであるとする。そしてこれらの変形量を許容範囲として設定し、変形量ｈの大きさと略等しい大きさで差ｈが設定されている。あるいは、半導体ウエハ２’における許容範囲の変形量よりも若干大きく差ｈが設定されてもよい。この場合、保持ピン５の本体１５が、凹状に変形した半導体ウエハ２’により若干押圧された状態で、半導体ウエハ２’の周囲の領域２’ｄを保持することになる。

図６は、エンドエフェクタ１上に凸状に反った半導体ウエハ２’’が載置された状態を示す模式的な断面図である。図６に示すように、凸状に反った半導体ウエハ２’’は、周囲の領域２’’ｄが支持面１１に近づく向きに変形している。半導体ウエハ２’’のエッジ部２’’ａにおける変形量をＤ₂とする。

図６に示すように、反りによる変形が比較的少ない半導体ウエハ２’’の中心部２’’ｃが、静電チャック４により十分に保持される。なお静電チャック４の接触面１４の高さＨ₁は、凸状に変形する半導体ウエハ２’’の変形量Ｄ₂に基づいて設定されている。すなわち凸状に変形する半導体ウエハ２’’が、フィンガー部７の上面（支持面１１の一部）に接触しないように、接触面１４の高さＨ₁が適宜設定される。これにより半導体ウエハ２’’とフィンガー部７とが接触することで、半導体ウエハ２’’の中央部２’’ｃが浮き上がってしまい、静電チャック４による保持力が低下してしまうことを防止することができる。また、半導体ウエハ２’’とフィンガー部７とが接触することで、ダストが発生してしまうことを防止することができる。

なお、処理される半導体ウエハ２’’が、例えば半導体ウエハ２’’に形成される膜の材料等により、凸状に変形する可能性が低いと判断される場合には、静電チャック４の接触面１４の高さＨ₁が任意に設定されてもよい。例えば静電チャック４の接触面１４と支持面１１とが同一面状となるように設定されてもよい。この場合、保持ピン５の接触面１６が、支持面１１から所定の高さに位置するように、保持ピン５が配置されればよい。

半導体ウエハ２’’の周囲の領域２’’ｄでは、反りの影響により、半導体ウエハ２’’が支持面１１に近づくように変形する。しかしながら本実施形態の保持ピン５は、取り付け孔１３に沿って突出方向（ｚ方向）で移動可能であるので、半導体ウエハ２’’の変形に合わせて、半導体ウエハ２’’の周囲の領域２’’ｄを十分に保持することができる。このことはエンドエフェクタ１に凸状に変形した半導体ウエハ２’’が載置される場合でも、反りが発生していない半導体ウエハ２が図４に示す状態から凸状に変形した場合でも同様である。

本実施形態では、半導体ウエハ２’’のエッジ部２’’ａの変形量がＤ₂であり、保持ピン５の本体１５と接触する部分２’’ｅの変形量はｈ’であるとする。従って保持ピン５の本体１５が、バネ１８により付勢される向きと反対側の向きで、距離ｈ’だけ移動可能なように設けられている。すなわち半導体ウエハ２’’の変形量Ｄ₂（変形量ｈ’）に基づいて、バネ１８の長さや弾性力、あるいは本体１５の大きさ等を適宜設定し、保持ピン５の移動量を所期のものとすればよい。なお、図５に示す差ｈと図６に示す距離ｈ’が略等しくなるように、保持ピン５がエンドエフェクタ１に設けられてもよい。

凸状に反った半導体ウエハ２’’がエンドエフェクタ１上から、例えば図示しない処理室のステージ等に移動すると、バネ１８の弾性力により保持ピン５の本体１５が移動し、図４に示す状態に戻る。

次に、図２に示す円形状の静電チャック４の半径Ｘと、半導体ウエハ２の反り量との関係について説明する。図７は、そのための図である。

ここでは半導体ウエハ２が中心２ｂから凹状に変形するものとし、その変形による半導体ウエハ２の形状の曲率半径をＲとする。具体的な例示として、直径３００ｍｍの半導体ウエハ２が凸状に１ｍｍ反ったとすると、半導体ウエハ２の曲率半径Ｒは、約１１ｍとなる。

また静電チャック４の平面度を０．０５ｍｍとし、静電チャック４の吸着可能な許容間隔を０．１ｍｍとする。すなわち図７に示す静電チャック４の表面１９から０．１ｍｍ以下の範囲においては、半導体ウエハ２に静電気力が作用するので、その範囲に含まれる半導体ウエハ２は保持されることになる。半導体ウエハ２に厳密には接触していない領域であって、半導体ウエハ２を保持することが可能な領域２０も、実質的には半導体ウエハ２に接触してこれを保持しているものとみなす。従って、図７に示す表面１９は、図４等に示す静電チャック４の接触面１４に相当する。図７に示すように静電チャック４の端部２１においては、半導体ウエハ２の反り量Ｙは０．０５ｍｍ以下でなければならない。

上記のような条件において、以下の２つの式に基づいて、静電チャック４の半径Ｘを算出する。

上記した条件と、式（１）及び（２）との関係により、静電チャック４の半径Ｘは、約３３ｍｍ以下となる。すなわち半導体ウエハ２の中心２ｂに対応する位置２２から半径３３ｍｍの範囲で静電チャック４を形成すればよいことになる。半導体ウエハ２の直径は３００ｍｍであるから、その半導体ウエハ２の半径の４分の１以上の大きさの半径を有する静電チャック４を形成すればよいことが分かる。

すなわち本実施形態では、半導体ウエハ２の半径及び静電チャック４の半径が、半導体ウエハ２及び静電チャック４の代表長さに相当するものとして採用される。半導体ウエハ２の直径及び静電チャック４の直径が、半導体ウエハ２及び静電チャック４の代表長さとしてそれぞれ採用されてもよい。また例えばＦＰＤ（Flat Panel Display）に用いられるガラス基板等の矩形の平面形状を有する基板が搬送される場合、その基板の対角線の長さや端辺の長さ等が代表長さとして採用されてもよい。また矩形の平面形状を有する静電チャックが用いられる場合も、静電チャックの対角線の長さや端辺の長さ等が代表長さとして採用されてもよい。

このように、静電チャック４の大きさを、半導体ウエハ２の反り量に基づいて適宜設定することができる。これにより半導体ウエハ２が凸状に変形した際に、半導体ウエハの吸着に寄与しない領域に静電チャック４が形成されてしまうことを防止することができる。この結果、静電チャック４を形成するためのコストを抑えることができる。また、例えば静電チャック４を必要以上に大きくすることによる、静電チャック４からの放電の問題や、ダストの問題等を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１００では、半導体ウエハ２が静電チャック４により保持されるので、半導体ウエハ２の温度に影響されることなく半導体ウエハ２を十分に保持することができる。また半導体ウエハ２に反りが発生した場合でも、反りによる変形が少ない中央部２ｃが静電チャック４により保持され、中央部２の周囲の領域２ｄが保持ピン５により保持される。上記したように保持ピン５は突出方向に移動可能であるので、反りによる変形に合わせて半導体ウエハ２を十分に保持することができる。

また図５及び６に示すように、保持ピン５の本体１５は、バネ１８により突出する向きに付勢されている。また凹状に変形する半導体ウエハ２の変形量に基づいて、保持ピン５の本体１５の接触面１６の高さＨ₂と静電チャック４の接触面１４の高さＨ₁との差ｈが適宜設定されている。さらに、凸状に変形する半導体ウエハ２の変形量に基づいて、静電チャック４の接触面１４の高さＨ₁が適宜設定される。これにより半導体ウエハ２が凸状に反った場合及び凹状に反った場合のいずれの場合でも、静電チャック４及び保持ピン５により半導体ウエハ２を十分に保持することができる。

また図２に示すように、３つの保持ピン５が、静電チャック４の中心部１２を中心とする円Ｏ上に、１２０度の等間隔で配置される。従って半導体ウエハ２の中心部２ｃから同じ距離の位置に保持ピン５が複数設けられることになる。これにより半導体ウエハ２に反りが発生した場合でも、半導体ウエハ２の反りによる変形量が略同等である箇所を保持ピン５によって確実に保持することができる。

＜第２の実施形態＞
図８は、本発明の第２の実施形態に係る基板搬送装置のエンドエフェクタを示す模式的な斜視図である。これ以降の説明では、上記の実施形態で説明した基板搬送装置１００における構成及び作用と同様な部分については、その説明を省略又は簡略化する。

本実施形態に係る基板搬送装置では、エンドエフェクタ２０１に設けられる静電チャック２０４が、基部２０６に接続された台部２０８から取り外し可能な構造となっている。静電チャック２０４は、台部２０８に、ネジ２２３により接続される。しかしながら静電チャック２０４を台部２０８に取り付ける方法は、どのような方法でも構わない。

静電チャック２０４が、エンドエフェクタ２０１から取り外し可能であるので、例えば故障等が発生した静電チャック２０４を新しいものに容易に交換することができる。また、搬送される図示しない半導体ウエハの予想される反り量に基づいて、適当な静電チャック２０４をエンドエフェクタ２０１に取り付けることができる。例えば、静電チャック２０４の接触面２１４の高さや、保持ピン２０５の接触面２１６の高さとの差、あるいは静電チャック２０４の接触面２１４の面積等を半導体ウエハの種類等に合わせて適宜設定し、その静電チャック２０４を適宜取り付けることができる。

図９は、本実施形態の静電チャック２０４を構成する薄膜電極を示す模式的な図である。図９に示すように、本実施形態では、静電チャック２０４を構成する基板２２４に薄膜電極２２５ａ及び２２５ｂが形成される。また基板２２４上には、薄膜電極２２５ａ及び２２５ｂにそれぞれ電気的に接続される配線２２６ａ及び２２６ｂが形成される。各配線２２６ａ及び２２６ｂは、台部２０８との接続部分付近に位置する電極取り出し部２２７ａ及び２２７ｂまで延在する。薄膜電極２２５ａ及び２２５ｂと、配線２２６ａ及び２２６ｂとは、例えば蒸着やプリント技術により同時に形成されてもよいし、個別に形成されてもよい。

図１に示す多関節アーム６０の内部または外部に形成された図示しない配線により、電極取り出し部２２７ａ及び２２７ｂ、配線２２６ａ及び２２６ｂを介して、２つの薄膜電極２２５ａ及び２２５ｂにそれぞれ極性の異なる電圧が印加される。そして２つの薄膜電極２２５ａ及び２２５ｂ間に電位差が生じることで、半導体ウエハが静電チャック２０４に吸着する。

このように本実施形態では、双極方式の静電チャック２０４が用いられる。図９に示す薄膜電極２２５ａ及び２２５ｂに代えて、複数の歯を有する櫛歯状の薄膜電極が２つ形成されてもよい。あるいは、基板２２４に１つの薄膜電極が形成され、その１つの薄膜電極と半導体ウエハとの間に電圧差を生じさせる単極方式の静電チャックが設けられてもよい。

＜第３の実施形態＞
図１０は、本発明の第３の実施形態に係る保持装置を示す模式的な平面図である。図１１は、図１０に示すＣ−Ｃ線における断面図である。

本実施形態に係る保持装置３００は、例えば成膜室やエッチング室等の処理室に設けられるものであり、搬送された半導体ウエハ３０２を保持することが可能である。この保持装置３００に保持された半導体ウエハ３０２に、各種の加工処理が行われる。

図１０及び図１１に示すように、保持装置３００は半導体ウエハ３０２が載置されるステージ３２５を有する。ステージ３２５は、載置された半導体ウエハ３０２と対面する支持面３１１を有する。ステージ３２５の材料としては、アルミナ等の絶縁材料が用いられる。

ステージ３２５の中央部３２６には、半導体ウエハ３０２の中央部３０２ｃと接触しこれを保持する静電チャック３０４が、支持面３１１から突出するように設けられる。静電チャック３０４の周囲には、半導体ウエハ３０２の周囲の領域３０２ｄを保持する保持ピン３０５が複数設けられている。上記した実施形態で説明したものと同様に、保持ピン３０５は突出方向で移動可能となっており、半導体ウエハ３０２と接触する本体３１５と、本体３１５を突出する向きに付勢するバネ３１８とを有する。

このような構成を有する保持装置３００により、半導体ウエハ３０２に反りが発生した場合でも、反りによる変形の少ない半導体ウエハ３０２の中央部３０２ｃが静電チャック３０４により十分に保持される。また半導体ウエハ３０２の変形に合わせて移動可能な複数の保持ピン３０５により、半導体ウエハ３０２の周囲の領域３０２ｄが十分に保持される。

静電チャック３０４や保持ピン３０５等の各寸法や、形成される位置等は、半導体ウエハ３０２の反り量に基づいて適宜設定されればよい。

本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更され得る。

例えば図１２及び図１３は、図２に示すエンドエフェクタ１の変形例を示す図である。図１２に示すエンドエフェクタは、図２に示すエンドエフェクタ１と比べて、静電チャックが設けられる台部の平面形状が異なるものである。

図１２（Ａ）に示すエンドエフェクタ４０１が有する台部４０８は、静電チャック４０４と基部４０６との間に配置され、基部４０６に接続される部分４０８ａの平面から見た幅の大きさが、図２に示す台部８よりも小さく設定されている。図１２（Ｂ）に示すエンドエフェクタ５０１では、２本のフィンガー部５０７の間に、２つの台部５０８ａ及び５０８ｂが形成されている。そして２つの台部５０８ａ及び５０８ｂが交差する領域に、静電チャック５０４が設けられている。このように、載置される半導体ウエハの中心部に静電チャックが接触するのであれば、エンドエフェクタが有する台部の形状は適宜設定されてよい。

図１３に示すエンドエフェクタ６０１は、基部６０６から延在する３本のフィンガー部６０７ａ〜６０７ｃを有しており、３つのフィンガー部６０７ａ〜６０７ｃのうち中央に位置するフィンガー部６０７ｂに静電チャック６０４が形成されている。すなわち、図１３に示すエンドエフェクタ６０１では、フィンガー部６０７ｂが上記の実施形態で説明した台部としても機能する。このように静電チャックがフィンガー部に設けられてもよい。またフィンガー部の数も適宜設定可能である。

上記した各実施形態に係る基板搬送装置では、エンドエフェクタについて詳しく説明し、エンドエフェクタ以外の多関節アーム等の構成は、図１に示すものを例示した。しかしながら、エンドエフェクタ以外の、被処理基板を搬送するための構成は、図１に示すものに限られず適宜設定されてよい。

図４等に示すように、上記の各実施形態では、保持ピンが取り付け孔に嵌め込まれた。しかしながら、支持面から突出する方向に移動可能であるならば、保持ピンが支持面上に伸縮可能なように形成されてもよい。

また図１４に示す保持装置７００のように、半導体ウエハ７０２の中央部７０２ｃを保持する静電チャック７０４のみが支持面７１１上に形成され、保持ピンが形成されない構成でもよい。このような構成でも、半導体ウエハ７０２の材料、重量、または反り量によっては、半導体ウエハ７０２を十分に保持することができる。なお本発明の一実施形態に係る基板搬送装置として、半導体ウエハの中央部を保持する静電チャックのみが支持面上に形成され、保持ピンが形成されない構成を有するエンドエフェクタを具備するものも考えられる。

被処理基板としては、半導体ウエハに限られず、ディスプレイ、ソーラーパネル等に用いられるガラス基板であってもよい。あるいは、基板に限られず、部品や部材等の被処理物が搬送又は保持される場合でも、本発明は適用可能である。

Ｏ…円
２、２’、２’’、３０２、７０２…半導体ウエハ
２ｂ、２’ｂ、２’’ｂ…半導体ウエハの中心
２ｃ、２’ｃ、２’’ｃ、３０２ｃ、７０２ｃ…半導体ウエハの中心部
２ｄ、２’ｄ、２’’ｄ、３０２ｄ…半導体ウエハの周囲の領域
４、２０４、３０４、４０４、５０４、６０４、７０４…静電チャック
５、２０５、３０５…保持ピン
１１、３１１、７１１…支持面
１２…静電チャックの中心部
１４、２１４…静電チャックの接触面
１５、３１５…保持ピンの本体
１６、２１６…保持ピンの接触面
１８、３１８…バネ
１００…基板搬送装置
３００、７００…保持装置

Claims (7)

1. （ａ）被処理基板に対面するように構成された支持面と、
   前記被処理基板の中心を含む中央部に接触して前記被処理基板の前記中央部を保持する、前記支持面から突出して設けられるように構成された静電チャックと、
   前記被処理基板の前記中央部の周囲に接触して前記被処理基板の前記中央部の周囲を保持する、前記静電チャックの周囲に前記支持面から突出するように、当該突出する方向で移動可能に設けられた本体と、前記本体を前記支持面から突出する向きに付勢する付勢部材とを有する保持体と
   を有する保持部と、
   （ｂ）前記保持部を移動させる移動機構と
   を具備する基板搬送装置。
2. 請求項１に記載の基板搬送装置であって、
   前記静電チャックは、前記被処理基板と接触する第１の接触面を有し、
   前記本体は、前記被処理基板と接触する第２の接触面を有し、
   前記静電チャック及び前記本体により前記被処理基板が保持されない状態において、前記支持面に対する前記第２の接触面の高さが、前記支持面に対する前記第１の接触面の高さよりも大きい
   基板搬送装置。
3. 請求項２に記載の基板搬送装置であって、
   前記第１の接触面の高さと、前記第２の接触面の高さとの差は、前記被処理基板の想定される変形量をもとに設定される
   基板搬送装置。
4. 請求項１から３のうちいずれか１項に記載の基板搬送装置であって、
   前記支持面は、円形状を有する前記被処理基板と対面し、
   前記静電チャックは、前記被処理基板の前記中心に接触する接触中心部を有し、
   前記保持体は、前記接触中心部を中心とする同一円上に複数設けられる
   基板搬送装置。
5. 請求項１から４のうちいずれか１項に記載の基板搬送装置であって、
   前記静電チャックの代表長さが、前記被処理基板の代表長さの１／４以下である
   基板搬送装置。
6. 請求項１から５のうちいずれか１項に記載の基板搬送装置であって、
   前記静電チャックの形状が円形状の平面形状である
   基板搬送装置。
7. 被処理基板に対面するように構成された支持面と、
   前記被処理基板の中心を含む中央部に接触して前記被処理基板の前記中央部を保持する第１の接触面を有し、前記支持面から突出して設けられるように構成された静電チャックと、
   前記被処理基板の前記中央部の周囲に接触して前記被処理基板の前記中央部の周囲を保持する第２の接触面を有し、前記静電チャックの周囲に前記支持面から突出するように、当該突出する方向で移動可能に設けられた本体と、前記本体を前記支持面から突出する向きに付勢する付勢部材とを有する保持体と
   を具備し、
   前記静電チャック及び前記本体により前記被処理基板が保持されない状態において、前記支持面に対する前記第２の接触面の高さが、前記支持面に対する前記第１の接触面の高さよりも大きく、その高さの差が、前記被処理基板の想定される変形量をもとに設定されている
   保持装置。

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