JP6486140B2 - 搬送ハンド、リソグラフィ装置及び被搬送物を搬送する方法 - Google Patents

Description

本発明は、被搬送物を保持する搬送ハンド、それを用いたリソグラフィ装置及び被搬送物を搬送する方法に関する。

従来、半導体デバイス製造用のウエハや液晶表示デバイス製造用のガラスプレートなどの基板を被搬送物とする搬送装置では、当該被搬送物を、吸着パッドを有する搬送ハンドを用いて吸着保持して搬送するものが一般的である。しかしながら、被搬送物に反りや歪みが発生していると、被搬送物の表面と吸着パッドの吸着面とが合致せず、良好な吸着ができない。特許文献１は、吸着パッドの下部に弾性部材を設置することで、被搬送物に反りや歪みが発生していても、吸着面を被搬送物の形状にならわせる搬送装置を開示している。また、特許文献２は、吸着面を有する吸着部材の下部にコイルスプリングを設置することで、吸着面を被搬送物の形状にならわせる吸着パッドを開示している。

実開平６−７２９７４号公報 特開平８−２２９８６６号公報

しかしながら、特許文献１、２に開示されている技術では、吸着パッドは、被搬送物の重力方向の形状変化については柔軟に吸収する構造であるが、重力方向に対して垂直な面方向にはガタを持つ構造である。そのため、被搬送物の受け渡しあるいは搬送のときに被搬送物が吸着面から面方向にずれ、搬送における位置決め精度が低下する可能性がある。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、重力方向に対して垂直な方向への被搬送物の位置ずれを低減することが可能な搬送ハンド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、本発明は、被搬送物を搬送する搬送ハンドであって、基台と、被搬送物と接触して、被搬送物との間に第１空間を形成するパッドと、基台に固定され、パッドを移動可能に支持する第１弾性部材と、基台とパッドの間に配置され、第１空間に連通する第２空間を形成する第２弾性部材を有し、第１空間及び第２空間を排気することにより、被搬送物がパッドに吸着され、被搬送物がパッドに吸着された状態で基台に対してパッドが移動して第２弾性部材とパッドとが離間することにより第１空間及び第２空間が大気開放されることを特徴とする。

本発明によれば、重力方向に対して垂直な方向への被搬送物の位置ずれを低減することが可能な搬送ハンドを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る搬送ハンドの構成を示す図である。 第１実施形態におけるパッド部の構成を示す平面図である。 第１実施形態におけるパッド部の構成を示す断面図である。 第１実施形態におけるパッド部の変形状態を示す図である。 第２実施形態におけるパッド部の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る搬送装置の構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。

（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係る搬送ハンドについて説明する。本実施形態に係る搬送ハンドは、例えば、半導体デバイス製造用のウエハや液晶表示デバイス製造用のガラスプレートなどの基板を被搬送物とする搬送装置に取り外し可能に設置され、被搬送物を負圧吸着した状態で搬送するためのものである。なお、以下の各図では、搬送ハンドが被搬送物を保持（接触）する方向、すなわち重力方向にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直となるＸＹ平面内で、搬送ハンドが搬送装置に取り付けられる方向にＸ軸を、該Ｘ軸に垂直な方向にＹ軸をそれぞれ取っている。

図１は、本実施形態に係る搬送ハンド１０の構成を示す斜視図である。搬送ハンド１０は、不図示の被搬送物の裏面に接触するパッド（吸着パッド）１を含み、負圧により吸着力を発生させる複数のパッド部１１と、パッド部１１を搭載し、搬送ハンド１０の本体でもある基台２とを有する。以下、本実施形態におけるパッド部１１の設置数は、一例として２つとして説明する。また、基台２は、全体的には板状部材であるとともに、所定の方向に延設された複数（本実施形態では２箇所）のフィンガー部２ｄを含む。パッド部１１は、フィンガー部２ｄ上（フィンガー部上）で、被搬送物を重量的にバランス良く保持し得る位置に設けられる。

図２は、パッド部１１の平面図であり、図３は、パッド部１１の断面図である。パッド部１１は、パッド１と、板バネ３と、Ｏリング４とを含む。パッド１は、真空吸着により被搬送物を吸着保持可能とする吸着面（吸着領域）を有する。具体的には、パッド１は、被搬送物に接触する接触部１ａと、接触部１ａが被搬送物に接触している状態で内側の空間を排気可能な凹部１ｂとを有する。また、パッド１は、一端が凹部１ｂに連通し、他端が基台２に向けて開放されている貫通孔１ｃを有する。ここで、基台２は、その内部に、一端がパッド１に向けて開放される真空排気用穴２ａと、一端が真空排気用穴２ａに連通し、他端が不図示の真空排気手段に連設されるように開放される流路２ｂとを有する。特に、真空排気用穴２ａは、基台２にパッド１を設置したときに、パッド１の貫通孔１ｃと略同心円となるように形成されていることが望ましい。

板バネ３は、板厚方向である重力方向については変位可能とし、基台２に対して重力方向とは垂直となるＸＹ平面方向でパッド１を支持し、ＸＹ平面方向についてはパッド１の変位を規制する第１弾性部材である。すなわち、板ばね３の重力方向における剛性は、重力方向に垂直な方向における剛性よりも低い。したがって、板バネ３は、Ｚチルト方向には被搬送物の自重で被搬送物の反りや歪みの傾きにならう柔軟性と、ＸＹ平面方向には搬送の際もパッド１の位置を規制できるだけの剛性とを有するようにパッド１を支持する。また、板バネ３は、１つのフィンガー部２ｄ上の延設方向（各図の座標ではＸ軸方向）を長手方向とし、延設方向に直交する方向を短手方向とする形状を有し、１つのパッド１の位置を基準として延設方向のプラス側とマイナス側とに１つずつ設けられる。そして、それぞれの板バネ３は、例えば、一端がパッド１の下面（吸着面とは反対側の裏面）に接続され、他端が、基台２に一定の高さを有するように形成されている支持台２ｃの上面に接続されている。また、接続方法については、接着でもよいし、それ以外の固定方法でも構わない。例えば、板バネ３は、ＳＵＳ（ステンレススチール）材で、板厚０．０５ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ３０ｍｍとすれば、バネ定数のオーダーが、ＸＹ平面方向で１０^６Ｎ／ｍ、Ｚ軸方向で１０^２Ｎ／ｍ、Ｚチルト方向で１０^１Ｎ／ｍとなり、上記条件を満たす。

Ｏリング４は、中空形状であり、パッド１と基台２との間で双方に接触するように配置され、凹部１ｂの内側の空間（第１空間）に連通している空間（第２空間）をシールし、重力方向において基台２に対してパッド１を移動可能に支持する第２弾性部材である。Ｏリング４は、一方の開口がパッド１の貫通孔１ｃに合い、他方の開口が基台２の真空排気用穴２ａに合うことで、空間的に連通する流路を形成している。また、Ｏリング４は、例えば、基台２に対しては接着等で接続され、一方、パッド１に対しては接触および離間が可能となっている。なお、図３に示す例では、Ｏリング４は、パッド１のみに接触するものとしているが、板バネ３の接触面において気密性が維持されるのであれば、板ばね３を含み重力方向に移動可能な部分に接触するものとしてもよい。

図４は、一例として、吸着面に反り等が発生している被搬送物を吸着保持しているパッド部１１の状態を説明するための断面図である。この場合、板バネ３が被搬送物の自重を受けてＺチルト方向に捻れたり撓んだりすることで、板バネ３に連結されているパッド１は、被搬送物の反り等にならって傾く。ここで、板バネ３のＸＹ平面方向の剛性は、上記のとおり、Ｚチルト方向の剛性に比べて高い。そのため、パッド部１１は、被搬送物の反り等にならいつつも、ＸＹ平面方向についての移動（位置ズレ）を極力抑えることができるので、搬送ハンド１０は、高い位置決め精度を維持することが可能となる。このとき、Ｏリング４は、その弾性により潰れることで、貫通孔１ｃと真空排気用穴２ａとの真空流路（外界との気密性）は維持される。

また、一般に、基台に複数のパッド部が取り付けられている場合、部材部品の公差や組立誤差により、パッドの吸着面の高さや平面平行度に差異が生じることがある。これに対して、本実施形態では、パッド１が板バネ３によりそれぞれ傾いたり、Ｏリング４がそれぞれ潰れたりすることで、上記のような差異を吸収することができる。

また、一般に、搬送ハンドで被搬送物を特定の対象へ受け渡す際には、被搬送物へのダメージ（例えば、被搬送物を急にパッドから引き剥がすことによって生じる傷）を抑えるために真空吸着を解除した状態で行われる。このとき、被搬送物は、搬送ハンドに保持されていない状態となるため、周辺ユニットの振動等に起因して被搬送物の位置決め精度が低下する可能性がある。本実施形態では、Ｏリング４がパッド１に対して接触および離間が可能である。そのため、搬送ハンド１０が真空吸着状態で被搬送物の受け渡し動作を行うと、パッド１が被搬送物から離間する前に、Ｏリング４がパッド１から離間され、Ｏリング４とパッド１との間の方が先に大気開放となる。したがって、搬送ハンド１０は、真空吸着状態で被搬送物の受け渡しを行っても、被搬送物へのダメージを抑えることができる。したがって、搬送ハンド１０が真空吸着状態で受け渡しを行っても、真空吸着を解除した際の周辺ユニットの振動等に起因する被搬送物の位置ズレを抑えることができる。なお、Ｏリング４を基台２に接着する形態に代えて、あるいは併用して、パッド１の被搬送物に対する接触面積よりも、パッド１のＯリング４に対する接触面積の方が小さくなるようにパッド１およびＯリングを構成してもよい。

さらに、一般に、搬送ハンドは、被搬送物が帯電してしまうと、被搬送物内に形成された半導体デバイス製造用のパターンがＥＳＤ（静電気放電）により破壊されることがあるので、適度な導電性を有する材料で構成されることも必要である。そこで、本実施形態では、パッド１の材質を導電性のあるセラミックとし、板バネ３の材質をＳＵＳ系とすることで、被搬送物から基台２までの導通を確保させて、被搬送物の帯電を抑止することもできる。例えば、パッド１および板ばね３を構成する材質の導電率は、１．０×１０^３［Ω／ｃｍ］以上１．０×１０^８［Ω／ｃｍ］以下であることが望ましく、より好適には、１．０×１０^６［Ω／ｃｍ］以上１．０×１０^７［Ω／ｃｍ］以下であることが望ましい。一方、板バネ３をＳＵＳ材のような導電材料で構成させる場合は、導電材料の表面に絶縁加工層を施すことでＥＳＤを抑止できる。

以上のように、本実施形態によれば、重力方向に対して垂直な方向への被搬送物の位置ずれを低減することが可能な搬送ハンドを提供することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る搬送ハンドについて説明する。図５は、本実施形態におけるパッド部２０の構成を示す断面図である。上記の第１実施形態では、第２弾性部材としてＯリング４を採用した。しかしながら、これは弾性部材としての一例であり、本実施形態では、パッド部２０は、第２弾性部材として、第１実施形態におけるＯリング４に換えて、同じく中空形状である略筒状の弾性部材４０とする点を特徴とする。弾性部材４０の作用は、Ｏリング４の作用と同様である。ここで、弾性部材４０は、Ｏリングよりも柔らかい弾性部材、例えば独立発泡スポンジを採用することで、被搬送物の表面のより大きな反り等に対応できる。

（搬送装置）
次に、本発明の一実施形態に係る搬送装置について説明する。本実施形態に係る搬送装置は、例えば、半導体デバイス製造装置や液晶表示デバイス製造装置などに用いられ、被搬送物である基板（ウエハやガラスプレート）を基板ステージなどとの間で搬送するものである。図６は、本実施形態に係る搬送装置１００の構成を示す概略図である。搬送装置１００は、被搬送物Ｗを保持する搬送ハンド１０１と、搬送ハンド１０１を支持して移動可能とするアーム部１０２と、アーム部１０２を駆動させる駆動部１０３とを有する。また、搬送装置１００は、搬送ハンド１０１のパッド部１０１ａに連設され、真空吸着による被搬送物Ｗの吸着（真空排気）を制御する真空排気手段１０４に、配管を介して接続されている。搬送装置１００は、特に搬送ハンド１０１として、上記各実施形態に係る搬送ハンドを採用する。このような搬送装置１００によれば、重力方向に対して垂直な方向への被搬送物Ｗの位置ずれを低減しつつ被搬送物Ｗを搬送することができる。

（リソグラフィ装置）
次に、本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置について説明する。本実施形態に係るリソグラフィ装置は、例えば、半導体デバイスや液晶表示デバイスなどの製造工程におけるリソグラフィ工程で用いられるものである。以下、一例として、本実施形態に係るリソグラフィ装置は、半導体デバイスの製造工程におけるリソグラフィ工程で用いられる露光装置であるものとする。

図７は、本実施形態に係る露光装置２００の構成を示す概略図である。露光装置２００は、例えば、ステップ・アンド・リピート方式にて、レチクルＲに形成されているパターンの像をウエハＷ上（基板上）に露光（処理）する投影型露光装置である。露光装置２００は、処理手段として、照明系２０１と、レチクルステージ２１０と、投影光学系２１１と、ウエハステージ２０４と、上記の搬送装置１００と、制御部２０６とを備える。照明系２０１は、不図示の光源から放出された光を調整してレチクルＲを照明する。レチクルＲは、ウエハＷ上に転写されるべきパターン（例えば回路パターン）が形成されている、例えば石英ガラス製の原版である。レチクルステージ２１０は、レチクルＲを保持して、Ｘ軸およびＹ軸の各方向に移動可能である。投影光学系２１１は、レチクルＲを通過した光を所定の倍率（例えば１／２倍）でウエハＷ上に投影する。ウエハＷは、表面上にレジスト（感光剤）が塗布されている、例えば単結晶シリコンからなる基板である。ウエハステージ２０４は、チャック２０５を介してウエハＷを保持し、少なくともＸ軸およびＹ軸の各方向に移動可能である。制御部２０６は、例えばコンピューターなどで構成され、露光装置２００の各構成要素に回線を介して接続されて、プログラムなどに従って各構成要素の動作を統括し得る。そして、露光装置２００は、上記の搬送装置１００を採用する。このような露光装置２００によれば、ウエハＷの搬送時に、重力方向に対して垂直な方向へのウエハＷの位置ずれが低減されるので、例えば、歩留まりの向上に有利となり得る。

なお、上記説明では、リソグラフィ装置として露光装置の例を説明したが、リソグラフィ装置は、それに限らない。例えば、電子線のような荷電粒子線で基板（基板上の感光剤）に描画（処理）を行う描画装置であってもよく、または、型（モールド）を用いて基板上のインプリント材を成形して基板上にパターンを形成（処理）するインプリント装置であってもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

１ パッド
１ａ 接触部
１ｂ 凹部
２ 基台
３ 板バネ
４ Ｏリング
１０ 搬送ハンド

Claims (15)

1. 被搬送物を搬送する搬送ハンドであって、
   基台と、
   前記被搬送物と接触して、前記被搬送物との間に第１空間を形成するパッドと、前記基台に固定され、前記パッドを移動可能に支持する第１弾性部材と、
   前記基台と前記パッドの間に配置され、前記第１空間に連通する第２空間を形成する第２弾性部材を有し、
   前記第１空間及び前記第２空間を排気することにより、前記被搬送物が前記パッドに吸着され、前記被搬送物が前記パッドに吸着された状態で前記基台に対して前記パッドが移動して前記第２弾性部材と前記パッドとが離間することにより前記第１空間及び前記第２空間が大気開放されることを特徴とする搬送ハンド。
2. 前記パッドまたは前記第２弾性部材が重力方向に移動することにより、前記第１空間及び前記第２空間が大気開放されることを特徴とする請求項１に記載の搬送ハンド。
3. 前記第２弾性部材は、重力方向に移動可能であり前記パッドまたは前記第１弾性部材を含む部分と、前記基台との間に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の搬送ハンド。
4. 前記第１弾性部材は、重力方向に厚みを有する板ばねであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の搬送ハンド。
5. 前記基台は、所定の方向に延設された複数のフィンガー部を含み、
   前記パッド、前記第１弾性部材および前記第２弾性部材は、各フィンガー部上に設けられ、
   前記板ばねは、前記複数のフィンガー部の延設方向を長手方向とし、前記方向に直交する方向を短手方向とする形状であることを特徴とする請求項４に記載の搬送ハンド。
6. 前記第２弾性部材は、Ｏリングであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の搬送ハンド。
7. 前記パッドおよび前記第１弾性部材を構成する材質の導電率は、１．０×１０３［Ω／ｃｍ］以上１．０×１０８［Ω／ｃｍ］以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の搬送ハンド。
8. 前記パッドおよび前記第１弾性部材を構成する材質の導電率は、１．０×１０６［Ω／ｃｍ］以上１．０×１０７［Ω／ｃｍ］以下であることを特徴とする請求項７に記載の搬送ハンド。
9. 前記第１弾性部材は導電材料から構成され、前記第１弾性部材の表面に絶縁加工層が設けられていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の搬送ハンド。
10. 前記パッドと前記第２弾性部材との接触面積は、前記パッドと前記被搬送物との接触面積よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の搬送ハンド。
11. 前記第１弾性部材の重力方向における剛性は、重力方向に垂直な方向における剛性よりも低いことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の搬送ハンド。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の搬送ハンドと、
    前記搬送ハンドによって搬送された基板を処理する処理手段と、を備えることを特徴とするリソグラフィ装置。
13. 被搬送物と接触して前記被搬送物との間に第１空間を形成するパッドと、基台に固定され前記パッドを移動可能に支持する第１弾性部材と、前記基台と前記パッドの間に配置され前記第１空間に連通する第２空間を形成する第２弾性部材とを有する搬送ハンドを用いて前記被搬送物を搬送する方法であって、
    前記第２空間側から前記第１空間を排気して前記被搬送物が前記パッドに吸着された状態で前記被搬送物を搬送するステップと、
    前記被搬送物が前記パッドに吸着された状態で前記基台に対して前記パッドを移動して前記第２弾性部材と前記パッドとを離間させることにより前記第１空間及び前記第２空間を大気開放させるステップと、
    前記第１空間及び前記第２空間が大気開放された状態で前記パッドから前記被搬送物を引き離すステップを含むことを特徴とする被搬送物を搬送する方法。
14. 前記大気開放させるステップは、前記被搬送物が前記パッドに吸着された状態で前記パッドから前記被搬送物を引き離す方向に前記パッドを移動させる動作を含むことを特徴とする請求項１３に記載の被搬送物を搬送する方法。
15. 前記大気開放させるステップは、前記被搬送物が前記パッドに吸着された状態で前記基台に対して前記パッドを移動させることにより前記第２空間側に隙間を作る動作を含むことを特徴とする請求項１３に記載の被搬送物を搬送する方法。

Images