JPH02271644A - ガラス基板の搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はガラス基板の搬送装置に関し、特に半導体露光
装置に於てマスクまたはレチクルを都合良く搬送する装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

ＩＣ，ＬＳＩ、超ＬＳＩ等の半導体の製造上解決しなけ
ればならない事項の一つとして、マスクまたはレチクル
へ塵埃付着の問題がある。マスクに形成された超微細な
回路パターンをウェハに転写するとき、マスクに塵埃が
付着しているとウェハに転写された回路パターンの損害
につながり、後工程を経て製品化されたＬＳＩ等の半導
体装置の性能を低下させるばかりでなく、最悪の場合半
導体装置の機能全体を損なわせてしまう。

しかしながら従来の半導体製造装置に於ては、作業員が
直接手によってマスクまたはレチクルをマスクホルダに
装填しなければならないため、人体からの塵埃がマスク
またはレチクルに付着する可能性が大きい。さらに近年
マスクの直径が大きくなってきたことに伴ない手で扱い
にくくなってきており、作業員の取扱い上の不注意によ
り、マスクに傷を付けたり破損の恐れもある。

そのため、この様な問題を解決するために、マスク或い
はレチクル（以降マスク）の自動搬送装置は、既にいく
つか開発され使用されている。

これらの自動搬送装置では、マスクが搬送目的地となる
装置上のステージ迄搬送される場合には、最低２ケ所の
ステージ間でマスクの受渡しが必要となってくる。ここ
で言う、最低２ケ所のステージとは、例えば半導体製造
装置では、ブリアことにより行われることが多い。この
マスク真空吸着方法としては、ゴムや樹脂を吸盤状に成
形して供せられることが多いが、これらの材料は劣化し
たり、削れたりすることにより発塵の原因となりやすい
ため、金属の吸盤であることが望ましい。

しかし、金属吸盤では弾性が殆どないため、吸盤面が被
吸着物に対して少しでも傾いているとＶＡＣ，リークを
生じるため、弾性体による支持が必要である。

この支持手段は、上下方向に弾性を持ちながら、水平方
向には拘束されているような構造でないと、搬送精度を
上げることができない。このため横方向にも弾性を持つ
コイルスプリングなどは望ましくなく、降伏してしまう
ために上下のたわみ量を大きくとれない板バネを使用す
ることが多かった。

また、マスクの位置決めを行う際にもマスクハンドが位
置決め機構を兼ね備えているような構造になっているこ
とが多かった。

〔発明が解決しようとしている問題点〕しかし上記従来
例では、 １）ステージ間でのマスクの移し替えに用いられる第２
の搬送手段のチャッキングのための下降端停止位置は、
第２の搬送手段の取付部にある駆動機構部にあるセンサ
を基準に行われるため、停止位置が数ケ所ある場合は、
停止位置に見合った数のセンサが必要であった。

また、パルスモータ駆動を行って、送ったパルス数によ
り停止位置を決める構造をとっても、吸盤の上下ストロ
ークが小さいためステージ間の距離精度をきびしくしな
いと必要な駆動パルス数が１台ごとに変化させなければ
ならない。

さらにマスク厚が変化した場合は、そのマスク厚を一枚
ごとに入力するか、停止位置センサの位置調整を一枚ご
とに行う必要があった。

２）マスクに付着する異物を避けるための金属吸盤は、
吸着のための停止位置にて沈み込み機構を持たねばなら
ない。従来例では、ここに使用される板バネでは沈み込
みのストロークが大きくなると、吸着面の傾きが発生し
たり（第９図、第１０図）、回転したり（第１１図、第
１２図）に、ＶＡＣ，リークの原因となっていた。

３）マスクの位置決めは第２の搬送手段（ハンド）基準
に行われるため、搬送のための停止精度が位置決め精度
に加算されてしまう他、重量せる第２の搬送手段上にマ
スク表面との距離を検知する機構及び複数個の沈み込み
により回転の発生しない金属吸盤を設け、マスク表面と
の距離を検知することにより、第２の搬送手段はマスク
を吸着するための下降を停止し、吸盤による吸着を実行
できるようにしたものである。

また、マスクを位置決めする際、基準に対して押付ける
機構のみを設け、基準は位置決めステージ側に置くこと
により、位置決めを行うようにしたものである。

以上により、マスク厚及び経時的なステージの上下方向
の位置変化に対しても第２の搬送手段の下降停止位置を
正確に検出することが可能であり、最終搬送目的地に設
けられた位置決め基準に対してマスクを押付けることに
より、搬送途中に生ずる搬送誤差を無視することができ
る。

また、沈み込みに伴って傾きや回転が発生するような吸
着板であると、沈み込み後ＶＡＣ，吸着することにより
、傾き量や回転量がそのまま固定されるため、吸着板が
沈み込んだままとなりてしまい、沈み込み量も保存され
てしまうという状態になってしまう。しかし、沈み込み
時に傾きや回転が生じないような板バネ（第３図）を用
いることにより、第２の搬送手段上に設けたマスク表面
との距離を検知する機構による、第２の搬送手段の下降
停止位置を正確に割出すことができる。

〔実施例〕

（Ｉ）第１図は本発明の一実施例に係るマスクの自動搬
送装置の概略の構成を示す斜視図であり、第２図はこの
自動搬送装置の中で、各ステージ間でマスクを移しかえ
る機構の断面図である。

第１図に於て、１はマスク１３を収容する防塵カセット
、２は防塵カセットを収容するカセットキャリア、３は
防塵カセットを構成する上ブタ、下皿のうち下皿のみを
内部に収容したマスクごと引き出すフォークであり、カ
セットキャリアの方向に、３０のＤＣモータによって水
平駆動される。４はフォーク部を不図示のＤＣモータに
より上下させるエレベータ、５はエレベータの上下位置
割出しに用いられるインデックス板、６はインデックス
板の形状を読みとる光電スイッチ、７は各ステージ間に
於てマスクを移しかえるマスクハンドであり、不図示の
モータにより、上下方向及び回転方向に駆動される。８
はマスクの位置を仮位置決めするＰＡステージであり、
３１のシリンダーにより、フォークの動（方向と同じ水
平方向に駆動される。１６〜１９はマスクに押し当てて
ｘ、ｙ、　　θの位置を仮位置決めするローラーであり
、第１３図にその詳細が描かれている。９はマスクを真
空吸着する金属吸盤、１０はマスク表面とマスクハンド
の距離を検光するマスク表面センサ駆動部、１１はマス
ク押付機構であり、第２図２２のシリンダーにより、マ
スクの稜線に対して平行な軸の回りに回転駆動される。

１２は１５のローダ−機構の上にあり、１５の移動と共
に露光ステージ（不図示）迄マスクを吸着して移動する
マスクチャックであり、中心部にマスクのパターンをウ
ェハー上に光学的に転写するための穴がおいている。１
３はマスクチャックに真空吸着によりチャックされたマ
スクであり、１４はマスクチャック上に設けられた、マ
スク位置決めのための基準ローラーである。１４のマス
クチャックは、図示の位置より１５のマスクローダ−に
より、露光位置迄移動する。第２図に於て２０は１０の
移動により駆動される遮光板、２１は２０によりその光
路を開閉される光電スイッチ、２２はマスク押付部の回
転駆動を行うエアシリンダ、第３図、第４図に於て２３
は金属吸盤を支持する板バネである。第５図〜第７図は
第２の搬送手段が、下降停止位置を割出す時の状態の変
化の模式図であり、第８図には主要な部分のフローチャ
ートを示しである。また第９図〜第１２図は、沈み込み
により傾きや回転を発生するような吸着板の実例であり
、第１３図は第１図に示した押付ローラー（１６〜１８
）部の詳細図である。

（ｎ）上記構成に於て、第１図、第２図を中心に、他の
図も交えながら動作説明を行う。第１図でフォーク３は
、モータ３０により、水平方向に駆動され、カセットキ
ャリア２の中から、防塵カセットの下皿をマスクごと引
き１）定位置迄上昇し、不図示のフォトセンサにより停
止する。マスクＰＡステージ８は、ハンド７がマスク１
３を吸着しに下降する経路を空けるために、−旦水平方
向に、シリンダー３１により後退駆動される。

ここで第８図に各動作の簡単なフローチャートが示しで
あるので、以降対応させながら説明を加えていく。この
フローチャートは装置外部に接続された不図示のマイク
ロコンピュータのプログラムにより順次実行される。マ
スクハンド７は回転駆動され、フォーク３の鉛直上方に
て停止中であるが、この状態から鉛直下方へ不図示のＤ
Ｃモータにより駆動される（第８図の）。この後、第２
図に於てマスク表面センサ駆動部１０が、マスク１３に
接触し、遮光板２０が光電スイッチ２１を切る。第８図
の■で示す通り、マスクハンド７が下降している間光電
スイッチ２１のモニタが行われており、光電スイッチの
ＯＮと同時にシーケンス■に進む。この時吸盤９は第３
図の板バネ２３により支持されているため、マスク１３
がマスクハンド７に対して平行度が多少狂っていても沈
み込んで狂いを吸収することができる（第２図）。

光電スイッチ２１が透光から遮光状態となる信号を検知
することにより、マスクハンドの下降を不図示のモータ
に対して不図示のマイクロコンピュータより停止命令を
出すことにより停止させ、吸盤９にＶＡＣを供給するこ
とにより（第８図■）マスク１３を吸着させた後、マス
クハンド７を上昇させる（第８図■）。

マスクハンド７、吸盤９．マスク表面センサ駆動部１０
．マスク１３の相対的な動きを模式図第５図〜第７図を
用いて説明する。

第５図の状態から、マスクハンド７が下降する、或いは
マスク１３が上昇すると、マスク表面検知センサ１０は
押し上げられ、かつ吸盤９はマスク１３と接触し、吸盤
面とマスク１３との面の平行度の狂いは吸収される。こ
の状態は第２図の中間の図の状態に対応する。しかしこ
の時、矢印は○を付けた信号の切替り点より上にあるの
で検知に至っていない。

更にマスクハンドがδだけ下降すると、第７図に示す通
りマスク表面センサの駆動部１０は押し上げられ、検知
部２４をＯＮの状態に変化させる。本実施例では、第２
図に示す通り、マスク表面センサの駆動部１０が押し上
げられることにより、遮光板２０は中心に設けられた軸
により回転し、光電センサ２１をＯＮとする構造をとっ
た。

尚、マスクハンド７上に設けられたマスク押付ローラー
１１は押付の状態で描かれているが、吸着時には、シリ
ンダー２２により回転させられ水平方向に伸びた状態と
なっている。

以上によりマスク表面センサがＯＮとなるとハンドは直
ちに下降を停止し、吸盤９のＶＡＣをＯＮとすることは
前述の通りである。次にバンド７を上昇させると（第８
図■）、マスク１３はバンド７に真空吸着されているた
め上昇する。この上昇につれ板バネが戻り、ハンドとマ
スクの距離が正規の位置迄能れると、マスク表面センサ
の駆動部１０も下がり、マスク表面センサもＯＦＦとな
る。

ハンドが不図示の上限のリミットスイッチを切り、駆動
を停止すると、ＰＡステーション８は水平方向について
後方に下がり、ハンドの上昇、下降経路から退避してい
たが、前進してハンド７に、保持されたマスクの鉛直下
線上進シリンダ３１により駆動される（第８図■、■）
。この時、マスク表面センサとなる光電センサ２１は前
述の通りＯＦＦになっているが、これを第８図■にて確
認する。これは、板バネ２３がマスクハンド７が上昇し
ても万が−にマスク表面センサの光電センサ２１がＯＦ
Ｆに切りかわっていない場合、第８図■、■、＠、■が
マスクハンド７の下降開始と共に行われてしまい、マス
クをＰＡステーション８迄落下させてしまう。これを防
ぐための安全確認である。

安全確認が行われた後にハンド７は再び下降し、マスク
１３はＰＡステーション８に接触する。マスク１３とＰ
Ａステーション１３が接触することにより、マスクはハ
ンド７に対して相対的に持ち上げられ、マスク表面セン
サ２１はＯＦＦの状態からＯＮの状態に切りかわる。

マスク表面センサ２１の出力がＯＮとなると同時にハン
ドの下降駆動用モータ（不図示）は回転を停止し、吸盤
９のＶＡＣはＯＦＦにきりかえる。再びハンドを不図示
の上限のリミットスイッチ迄上昇させ、（第８図■）、
ＰＡステーション８上でマスクの仮位置決めを行う（第
８図０）。

まず基準ローラー１６．１７をＰＡステーション８の中
心に向けて駆動する。この駆動経路には、ストッパーが
設けてあり、基準ローラーの駆動は一定位置にて停止す
る。

この後、押付側ローラー１８．１９を駆動することによ
りマスクはｘ、Ｘ方向に対して位置決めされる。

また、基準ローラー１６は２個により構成され、マスク
のθも位置決めできるようになっている。

以上の部分の詳細を第１３図を用いて説明する。第１３
図に於て、３３ａ〜３３ｄは押付アーム３５ａ〜３５ｄ
のそれぞれを駆動するためのエアシリンダである。押付
ローラー１６〜１９は、押付アーム３５　ａ　−ｄ上に
回転可能であるように固定されている。支持台３５ａ〜
３５ｄはＰＡステージ８（第１図）に固着されると共に
、前記エアシリンダー３３ａ〜３３ｄを図示のように保
持している。支持台３６ｃ、３６ｄには押付アーム３５
ｃ、３５ｄに支持されたローラー１６．１７の中心方向
Ｏへの移動量を規制するためのピン３８ａ、３８ｂが固
着されている。この３８ａ。

３８ｂによって規制されたローラー１６．１７はマスク
１３（本図では円状に描かれている）をセンタリングす
る際の基準となる。ローラー１８はマスク１３をＸ方向
、即ちマスク１３をローラー１７に当接させる方向に押
圧し、ローラー１９はマスク１３をＹ方向、即ちマスク
１３をローラー１６に当接させる方向に押圧する。ロー
ラー１８．１９を支持する押圧アーム３５ａ、３５ｂに
はシリンダー３３ａ、３３ｂがアーム３５ａ。

３５ｂを中心Ｏの方向へ移動させる時、シリンダー３３
ａ、３３ｂの押圧力に抗する付勢力を発生するバネ３７
ａ、３７ｂが取付けられている。

これにより、マスク１３をセンタリングする際のローラ
ー１９．１８のマスク抑圧はローラー１６．１７のマス
ク押圧力よりも低くなっている。これは４ケのローラー
の押圧力が同等であると、アーム３５ｃ、３５ｄがビン
３８ａ、３８ｂに当接する前の状態でも押圧力がバラン
スしてしまい、マスク１３のセンタリングが不正確とな
るので、これを防止するためである。

６０ａ、６０ｂは空気供給源６１からのエアを制御する
ための制御弁で、制御弁６０ａはシリンダー３３ｃ、３
３ｂを介してローラー１６．１７の移動を同時に制御す
る。制御弁６０ａ、６０ｂはマスク１３のセンタリング
の際、基準となるローラー１６．１７と、この基準とな
るローラー１６．１７にマスク１３の周縁を当接するた
めのローラー１８．１９を独立に制御可能とするために
設けられている。センタリング後に、シリンダー３３ａ
〜３３ｄへの供給エアを同時に切ると摩擦力等の影響に
より、押圧用ローラー１８゜１９よりも基準ローラー１
６．１７の方が早くマスク１３から離れて、−旦位置決
めされたマスク１３を動かしてしまうことを防ぐためで
ある。

尚、マスク１３が矩形であれば、基準ローラー１６．１
７のうちいずれかのローラーを２ケとし、θが発生しな
いようにしてやればよい。また、この位置決めの際には
、ＰＡステーション８のマスク１３に対する接触部３２
にはフィルターを通したエアを供給し、マスクを微小量
浮上させることによりマスクとマスク受の間の摺動を軽
減することが望ましい。

マスクのｘ、ｙ、θ仮位置決めが完了した後、ハンド７
は再び下降し、ここまで述べた手順に従ってマスクを吸
着して上昇した後（第８図■〜０）、回転して、マスク
ローダ−１５の上に乗せられたマスクチャック１４の上
進回転する。この後マスクハンド７はマスクを吸着した
まま下降し、マスクをマスクチャック１２上迄下降させ
る。再び前述のシーケンスが実行され（第８図Ｏ〜０）
、吸盤９のＶＡＣを切り、ハンド７を上昇させるが、こ
の時マスクハンドの上昇量は、マスク表面センサ２１が
ＯＮ→ＯＦＦとなった瞬間から一定量と定める。この駆
動を行うためには、ハンド７の駆動源はパルスモータを
使用することが望ましいが、ＤＣモータにより駆動時間
を定めて、一定量の駆動を行うことができる。

ハンドは押付ローラー１１が回転してマスクに接触する
前にマスクチャック１２に当たってしまうような位置よ
りも上昇した後、押付ローラー１１はシリンダー２２に
より回転駆動され、マスクをマスクチャック上に３ヶ設
けられた基準ローラー１４に改めて押し当てることによ
って、外形基準に対して最終的な位置決めを行う（第８
図Ｏ）。このため、マスク搬送中に生じる搬送誤差、即
ちハンド７がマスク１３を吸着する時のシフトや、ハン
ドの回転角のバラつきは打ち消され、マスクチャックに
対して高い位置決め精度を保障することができる。　こ
の後、マスクハンドは上昇しく第８図Ｏ）、供給動作を
終了させる。

また、ここで金属吸盤９を支持する板バネ２３は沈み込
みによって発生する回転、傾きがキャンセルされるよう
に放射状の形状を有し、かつ円周方向の回転がキャンセ
ルされるようになっていることが必要である。

本実施例では第３図に示すような板バネをエツチングに
より作成し、使用に供した。この板バネ２３では、円周
部に対し中心部が紙面法線方向に弾性を持つよう考案さ
れたものであり、紙面に平行な方向に対しては高い剛性
を持っている。本板バネの特徴は、円周部に対する中心
部の接続用となっている４本の支持部の形状が“く”の
字をしていることであり、さらに円周部への接続部と中
心部への接続部を、中心からの同一放射線上からずらし
、“く”の字の２つの直線部の長さを同一となるように
しである。これにより、円周部に対して中心部がたわん
でも、“く”の字の腰の部分が右回りに回転するが、中
心部は周辺部に対して回転を発生することはない。この
ような形状の板バネ２３を使って組立てられた金属吸盤
（第４図）では、沈み込みのためのガイド部を必要とせ
ず、このためガイド部との滑り、或いは転がり接触によ
り発生するパーティクルは一切発生しない。

又、第３図の様な板バネ形状でなくても、第１１図で示
す様な放射形状のものでも同様の効果が得られる。

〔他の実施例〕

本実施例では常にハンドをマスクの吸着位置迄下降させ
ているが、ハンドを上下させずに各ステージを上下させ
てマスクをハンドに吸着させてもよい。

また、マスク表面を検知する遮光板は吸盤と独立な機構
となっているが吸盤に付けても良い。

〔発明の効果〕

以上説明した通り、ハンド７に沈み込みにより回転や傾
きを発生しない板バネにより支持された金属吸盤と、マ
スクの表面とハンドの距離を検出するセンサを設けるこ
とにより、 （イ）マスクの厚みがバラついていても発塵性を抑えて
確実に搬送を行うことができる。

（ロ）マスクを吸着保持している、していないに関らず
、下降停止位置を正確に検出できる。

（ハ）マスクを置き換える複数個のステージがあっても
、停止位置を検出するセンサは１ケで済むと同時に、個
々のステージの高さ方向の位置変化及び組付誤差に対し
ても、停止位置調整を行う必要がない。

（ニ）ハンドには、マスクを位置決める際の押付機構を
持ち、最終搬送目的地に設けられた基準に対して押付を
行うため、ハンドの組付誤差及びガタ調整の許容範囲を
大きくとることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動搬送装置全体の斜視図、 第２図は第１図のうち、マスクをステージ間で移し替え
るマスクハンド断面図、 第３図は吸盤を支持する板バネの形状、第４図は吸盤の
断面図、 第５図はマスクハンドがマスクに向って下降中の状態を
表す模式図、 第６図はマスクがハンドの吸盤に接触し、吸盤がマスク
に密着した状態を表す模式図、第７図はマスクがハンド
の吸盤に密着し、かつ沈み込んだ状態を表す模式図、 第８図は全体のシーケンスのうち、主要な部分をフロー
チャートに表したものである。 第９図は沈み込みにより傾きを発生する板バネにより支
持された吸盤の一実施例、 第１０図は沈み込みにより傾きを発生する板バネにより
支持された吸盤の傾きが発生する様子、第１１図は沈み
込みにより回転を発生する板バネの一実施例、 第１２図は沈み込みにより回転を発生する板バネにより
支持される吸盤の一実施例、 第１３図はマスクを仮位置決めするための機構の平面図
、 ３はフォーク部、７はマスクハンド、９は金属吸盤、１
０はマスク表面センサ駆動部、１１はマスク押付機構、
１４は基準、２３は金属吸盤を支持する板バネ。 ＶＡＣ ↑

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ガラス基板を収納する防塵容器から、ガラス基板を
   取り出し仮位置決めステージを経て、所望の位置へ搬送
   する装置に於てガラス基板を防塵容器から一旦引き 出し、ガラス基板を前記位置決めステージ付近まで搬送
   する第１の搬送手段と、位置決めステージ付近迄搬送さ
   れたガラス基板を該位置決めステージへと移しかえ且つ
   、前記ステージから前記所望の位置へ搬送する第２の手
   段を具備し、該第２の搬送手段が、ガラス基板の表面に
   対する距離の検知機構と、上昇、下降機構と、ガラス基
   板を吸着する吸盤と該吸盤に上下方向に弾性を持たせ、
   且つ横方向に拘束力を持たせる支持手段とを有すること
   を特徴とするガラス基板の搬送装置。 ２）前記ガラス基板表面との距離検知機構の出力により
   、前記第２の搬送手段は下降を停止することが可能であ
   る請求項１のガラス基板の搬送装置。 ３）前記第２の搬送手段は、位置決めステージ上から、
   更に次のステージ迄ガラス基板を搬送することができる
   請求項１のガラス基板の搬送装置。 ４）前記第２の搬送手段は、ガラス基板位置決めのため
   の押付機構を持ち、位置決め基準物は位置決めステージ
   上のみに持つことを特徴とする請求項１のガラス基板の
   搬送装置。 ５）該吸盤の支持手段は、上下方向にたわんでも吸盤に
   対して傾きを発生しないような構造になっていることを
   特徴とする請求項１に記載のガラス基板の搬送装置。