JPH09139413A - 基板搬送部品および基板搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のものと比較して基板を傷つけることが
少なく、かつパーティクルの発生が著しく少ない基板搬
送部品および該部品を用いた基板搬送装置を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 クリーンルーム内で基板を搬送するため
の搬送機構に具備される基板搬送部品は、ロックウエル
硬度（Ｍスケール）の値が８０以上３５０以下である可
撓性高分子板部材からなり、かつ基板吸着口を有する基
板保持部と空気吸引口とが形成された第１層と、上記第
１層に隣接し、かつ上記基板吸着口と上記空気吸引口と
を連通させるための吸引空気導入路が形成された金属部
材からなる第２層と、上記第２層に隣接し、第２層を覆
う高分子被膜からなる第３層とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クリーンルーム内
において基板単体を移送するために用いられる搬送機構
に適用される基板搬送部品に関する。さらに詳しくは、
シリコンウェハを傷つけることなく搬送することがで
き、また摩耗粉、塵等のパーティクルの発生が少なく、
かつ高耐久性を有する基板搬送部品および該部品を用い
た基板搬送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、シリコンウェハ、ＬＣＤガラ
ス等の基板をクリーンルーム内で搬送するための搬送機
構は、基板のパーティクル汚染を防止するため、摺動部
分を極力少なくした構成が採られている。また、この搬
送機構を有する基板搬送装置では、基板を保持するため
の基板搬送部品を駆動機構によって直進、回転、および
上下運動させることによって基板を目的の場所へ移動さ
せる。ところで、従来の基板搬送部品は、例えば特開平
６−５３３０３号に開示されているように、セラミック
を材料として製造された板部材からなる。また、このよ
うな搬送部品は機械的な把握手段を用いるかわりに真空
吸引により基板を保持する方式が採られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の基
板搬送部品は以下のような問題点を有する。すなわち、
小ピッチラックに対応するために装置本体の厚みを薄く
加工する場合、上記装置の材質がセラミックのため、ヒ
ビ割れ等が生じ易いという問題点がある。また、このよ
うな材質は硬度が高いので、保持する際にウェハを傷つ
けてしまう場合もある。さらに、セラミックはポーラス
（多孔質）な材質であるため、空隙に塵等が入り込んで
しまって洗浄しても取りきれないばかりか、ウェハを汚
染する原因となる。

【０００４】また、ウェハの吸着能力を改善し、かつ加
工を容易にすることを目的として、ステンレス等の金属
を切削加工した後、フッ素樹脂の収縮性チューブで包み
加熱融着した基板搬送部品も開発されている（特開昭５
９−１５２０６９号）。しかし、表面のロックウェル硬
度（Ｍスケール）の値が５０以下と小さいため、シリコ
ンウェハにより傷がつきパーティクルが発生してしま
う。そこで、パーティクルの発生を抑えるためのさらな
る改良が必要であり、さらにまた、使用温度が高い場
合、例えば、エピタキシャル炉からのウェハの搬送等の
場合は使用することができないという問題がある。

【０００５】さらにまた、ウェハにストレスを与えず、
かつパーティクルの発生を減らすことを目的として、可
撓性を有する高分子材料に、ダイヤモンド等の高硬度材
料をコーティングもしくは接合等で被着した搬送部品も
開発されている（実開平４−９３１４９号）。しかしな
がら、ウェハに接する表面の硬度が硬すぎるため、却っ
て、ウェハを傷つけてしまう場合がある。

【０００６】したがって、本発明は上記問題点を解決
し、基板搬送部品への基板の吸着効率を上げることによ
り基板を確実に保持し、また基板を傷つけることなく搬
送することができ、さらにパーティクルの発生を著しく
減少させた基板搬送部品および該部品を用いた基板搬送
装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に記載された基板搬送部品は、ク
リーンルーム内で基板を搬送するための搬送機構に具備
される基板搬送部品であって、ロックウエル硬度（Ｍス
ケール）の値が８０以上３５０以下である可撓性高分子
板部材からなり、かつ基板吸着口を有する基板保持部と
空気吸引口とが形成された第１層と、上記第１層に隣接
し、かつ上記基板吸着口と上記空気吸引口とを連通させ
るための吸引空気導入路が形成された金属部材からなる
第２層と、上記第２層に隣接し、該第２層を覆う高分子
被膜からなる第３層とが設けられたことを特徴とする。

【０００８】また、本発明の請求項２に記載された基板
搬送部品は、クリーンルーム内で基板を搬送するための
搬送機構に具備される基板搬送部品であって、ロックウ
エル硬度（Ｍスケール）の値が８０以上３５０以下であ
る可撓性高分子板部材からなり、かつ基板吸着口を有す
る基板保持部が形成された第１層と、上記第１層に隣接
する金属部材からなる枠状の第２層と、記第２層に隣接
し、該第２層を覆う高分子被膜からなり、かつ空気吸引
口が形成された第３層とが設けられ、さらに、上記第１
層の上記第２層に接する面に、上記基板吸着口と上記空
気吸引口とを連通させるための吸引空気導入路と、上記
第２層を嵌合する溝とが形成されたことを特徴とする。

【０００９】さらに、本発明の請求項３に記載された基
板搬送部品は、クリーンルーム内で基板を搬送するため
の搬送機構に具備される基板搬送部品であって、ロック
ウエル硬度（Ｍスケール）の値が８０以上３５０以下で
ある可撓性高分子板部材からなり、かつ基板吸着口を有
する基板保持部が形成された第１層と、上記第１層に隣
接する金属部材からなる第２層と、上記第２層に隣接す
る高分子被膜からなり、かつ空気吸引口が形成された第
３層とが設けられ、さらに、上記第１層の上記第２層に
接する面に、上記第２層を嵌合する凹部が形成され、上
記第２層に上記基板吸着口と上記空気吸引口とを連通さ
せるための吸引空気導入路が形成されたことを特徴とす
る。

【００１０】好ましくは、上記搬送部品において、上記
第１層の基板保持部は、上記吸着口を中心とし、同心的
に形成された複数の円弧状段差部を有する。

【００１１】また、好ましくは、上記吸引空気導入路
は、角環溝形状をなす吸引側端部を有する。

【００１２】さらに、好ましくは、上記第１層、第２
層、および第３層の各層間は紫外線硬化型ワニスで接着
されている。

【００１３】つぎに、本発明にもとづく基板搬送装置
は、クリーンルーム内で基板を保持し、かつ所定の場所
へ搬送するための基板搬送機構と、該基板搬送機構を動
かすための駆動機構とを有する基板搬送装置であって、
上記基板搬送機構に具備される基板搬送部品は、請求項
１ないし３のいずれか一項に記載の基板搬送部品である
ことを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の基板搬送部品は、吸引手
段に接続された空気吸引口から吸引空気導入路を経由し
て基板吸着口に負圧を加えることにより、基板保持部に
置かれた基板を吸着保持する。この際、第１層が、可撓
性を有し、かつ表面硬度の小さい高分子材料からなる板
部材であるため、装置表面との接触や摩擦によって基板
表面が傷つく可能性が少ない。そのため、従来のものと
比較してパーティクルの発生が著しく減少する。また、
第１層と第３層との間に金属からなる第２層が設けられ
ているとともに、第１層および第３層により第２層が完
全に包み込まれた構成となっているため、金属部分の露
出が全くない。したがって、金属からなる第２層による
基板の損傷および汚染が防げる。さらにまた、金属から
なる第２層を設けているため、片持ち支持の構造である
にも関わらず、ウェハの荷重により許容撓み量を超えて
しまうことがない。

【００１５】以下に本発明を実施例により詳細に説明す
る。

【００１６】＜実施例１＞図１は、本発明にもとづく基
板搬送部品の一例を説明するための斜視図である。ま
た、図２は、本発明にもとづく基板搬送部品の構成を説
明するためのもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図
である。

【００１７】これらの図に示すように、基板搬送部品１
は３つの層から構成される。

【００１８】第１層２はロックウェル硬度（Ｍスケー
ル）８０以上３５０以下である可撓性を有する高分子材
料を概略短冊状に成型しかつその表面を切削加工したも
ので、長手方向に沿った一端部近傍に基板保持部８を有
し、また他端部近傍に該基板保持部に形成された吸着口
５に後述の第２層３を介して連通する空気吸引口６を有
する。

【００１９】基板保持部８は、基板吸着口５を中心とし
て同心的に形成された複数の円弧状段差部９を有する。
この実施例では、相対的に小径のいくつかの段差部９に
切欠部が形成されており、基板保持の際に基板吸着口５
とこれらの段差部９によって生じる凹部間とが連通可能
な状態となっている。ここで、部分的な切欠箇所を有す
る円弧状の段差部とする理由は、基板１０が円形である
ため、その形状に対応した形状にすることにより力学的
バランスが良くなること、また吸着保持力を高めること
ができるためである。さらに、上記形状は従来からの問
題点であるパーティクルの発生を防ぐためにも好まし
い。すなわち、非円弧状の場合は、通常回転刃による切
削加工により工作するため、断続切削目となり、仕上面
がポーラス状となって、パーティクル発生の一原因とな
るが、同心円弧状の場合は、固定刃による回転切削加工
により工作するため、固定刃の刃先を鏡面に仕上げれ
ば、仕上面に転写され、精緻な仕上面を得ることがで
き、パーティクル発生防止に効果的である。さらにま
た、仕上げ段差を設けることにより、搬送時にひずみに
対して、効果的な補強リブとして働く。

【００２０】また、上記第１層２の硬度が上記範囲内に
限定される理由は以下の通りである。すなわち、ロック
ウェル硬度（Ｍスケール）が８０より小さい場合、パー
ティクルが成形板表面に埋め込まれてしまい、基板汚染
の原因となる。また硬度が３５０より大きい場合、段差
部９等によって基板１０を傷つけてしまう。さらに、基
板１０は非常に薄いため、搬送時にストレスを与えるこ
となく吸着するためには、可撓性に富んだ材料を用いな
ければならない。そのため、上記第１層２の材料として
は、具体的にはポリプロピレン、ポリアミドイミド、ポ
リイミド、ポリエーテルエーテルケトン等が挙げられる
けれども、もちろんこれらに限定されるものではない。
好ましくは、パーティクルの発生を減少させるために、
帯電圧が小さい高分子材料の成形板が用いられる。すな
わち、帯電圧が大きい材料は静電気を帯びやすく、塵等
を付着しやすいため、帯電圧が小さいものが好適に用い
られる。さらにまた、帯電圧が大きい材料は、高電圧、
放電による回路破壊の原因となる。本発明で好適に用い
られる高分子材料は、具体的にはポリイミドである。ポ
リイミドは、発生した静電気が減衰しやすく、さらにま
た、耐熱温度３００℃以上であるため、高温下でも使用
できるという特徴を有しており、この点からも最適であ
る。

【００２１】第２層３は、第１層２に設けられた基板吸
着口５と空気吸引口６をつなげる吸引空気導入路７が形
成された矩形環状部材である。空気吸引口６からの吸引
力により、吸着口から空気を吸引し、それによって、基
板を吸着保持することができる。吸引空気導入路７の形
状は、いかなる形状であっても、連続した溝であればよ
いが、好ましい形状は、図３に示すように、吸引側末端
７ａの形状が角環溝形状である。角環溝形状を採ること
により、吸引空気導入路７を二股に分け、導入路径を１
／２にして、流速を速め、吸着効率を上げることができ
る。

【００２２】また、第２層３は、剛性と強度に富んだ金
属材料からなる。好ましくは、弾性をも有する金属であ
り、具体的には、ステンレス材や高炭素鋼材である。最
適な金属は、ステンレス鋼３０１系である。金属からな
る第２層を設ける目的は、第１層２が可撓性の高分子材
料の成形板であるために、基板１０を載せた時に生じる
撓み量を抑えることである。したがって、第２層３の形
状は、板状に限られず、例えば棒状でも構わない。

【００２３】吸引空気導入路７は、切削加工により形成
されるが、加工時の削り屑等は基板汚染の原因となるの
で、できるだけ取り除く。基板１０の汚染を防ぐため
に、吸引空気導入路７に高分子材料を塗布することが好
ましい。塗布する高分子材料としては、帯電性が小さい
ものがよく、ポリイミドが最適である。

【００２４】第３層４は、第２層３を包み込んで第１層
２に接着される高分子被膜である。具体的には、高分子
材料から成るフィルムを用いて第２層３を包み込むか、
またはワニスを塗布して第２層３を覆うように被膜を形
成する。フィルムまたはワニスにより被膜を形成するこ
とにより、搬送部品をできるだけ薄くし、小ピッチラッ
クに対応させることができる。本発明で用いられるフィ
ルムは、ポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム等
である。また、ワニスは、金属からなる第２層と第３層
の熱膨張率の違いから生じる剪断ストレスを、層間に発
生させないために、常温硬化可能なものを用いる。紫外
線硬化型ワニスが好適に用いられ、ポリイミド系紫外線
硬化型ワニスが最適である。

【００２５】第１層、第２層および第３層の接着は、接
着剤を用いて行う。各層の材質に適した接着剤を使用す
ることができ、具体的には、熱硬化型フェノール樹脂、
エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等、またワニスタイプの
ものとしては、ポリイミド系ワニス等が挙げられるが、
好ましくは紫外線硬化型ワニスである。高温硬化型接着
剤を用いると、接着剤の焼成時に金属からなる第２層と
の熱膨張率の違いから、層間に剪断ストレスを残すから
である。最適には、ポリイミド系紫外線硬化型ワニスが
用いられる。

【００２６】＜実施例２＞図４は、本発明にもとづく基
板搬送部品の第２の実施例を説明するための斜視図であ
る。

【００２７】上記実施例１では、空気吸引口６は第１層
に形成され、また基板吸着口５と空気吸引口６とを連通
させる空気導入路７は第２層に形成されている。また、
第２層３は、第１層２の裏面に当接し、第３層４によっ
て被覆されることによって第１層２に固定される。しか
し、この実施例では空気吸引口６を第３層４に形成し、
かつ基板吸着口５と空気吸引口６とを連通させる空気導
入路７を第１層２の裏面に形成するとともに、さらに第
２層３を直接第１層２に固定するための溝部を第１層の
裏面に形成している。

【００２８】第１層２は、実施例１と同様に、ロックウ
ェル硬度８０以上３５０以下である可撓性を有する高分
子材料（例えば、ポリイミドベスペル）を概略短冊状に
成型し、かつその表面を切削加工したもので、長手方向
に沿った一端部近傍に基板保持部８を有する。

【００２９】また、この基板保持部８は、基板吸着口５
を中心として同心的に形成された複数の円弧状段差部９
を有する。

【００３０】また、第１層の裏面には、実施例１の第２
層３に形成された吸引空気導入路７と同様の形状に加工
された凹部が形成されている。この凹部は、この実施例
の基板搬送部品の空気導入路７として機能する。さら
に、この第１層の裏面には、上記吸引空気導入路７の外
側に形成され、かつ後述する第２層が嵌合するための溝
部２ａが形成されている。

【００３１】第２層３は、矩形の板部材をくり抜くこと
によて矩形環状に形成されたＳＵＳ焼入補強板からな
る。この第２層３は、上記第１層の裏面に形成された溝
部２ａに嵌合する。

【００３２】第３層４は、第１層２と第２層３とを密着
させるための高分子被膜（例えば、カプトンフィルム）
からなり、かつ空気吸引口６が形成されている。

【００３３】＜実施例３＞図５は、本発明にもとづく基
板搬送部品の第３の実施例を説明するための斜視図であ
る。

【００３４】上記実施例２では、基板吸着口５と空気吸
引口６とを連通させるための吸引空気導入路７を第１層
の裏面に形成している。しかし、この実施例は吸引空気
導入路７を第２層３側に形成した。

【００３５】すなわち、この実施例の基板搬送部品を構
成する第１層２は、実施例１または２と同様に、ロック
ウェル硬度８０以上３５０以下である可撓性を有する高
分子材料（例えば、ポリイミドベスペル）を概略短冊状
に成型し、かつその表面を切削加工したもので、長手方
向に沿った一端部近傍に基板保持部８を有する。

【００３６】この基板保持部８は、基板吸着口５を中心
として同心的に形成された複数の円弧状段差部９を有す
る。

【００３７】また、第１層２の裏面には、後述する第２
層３が嵌合するための凹部２ｂが形成されている。

【００３８】第２層３は、短冊状の板部材（例えば、Ｓ
ＵＳ焼入板）からなるもので、上記第１層２の凹部２ｂ
に嵌合して第１層２を補強する。また、第２層３の第１
層裏面と対向する面上に、その長手方向に沿って形成さ
れた溝からなる吸引空気導入路７を有する。吸引空気導
入路７の一端部は第１層２に形成された基板吸着口と対
向する。一方、吸引空気導入路７の他端部には第３の空
気吸引口６と連通するための孔６ａが形成されている。

【００３９】第３層４は、第１層２と第２層３とを密着
させるための高分子被膜（例えば、カプトンフィルム）
からなり、かつ空気吸引口６が形成されている。

【００４０】つぎに、上記実施例１の構成からなる基板
搬送部品の一例を実際に制作し、従来のものと比較す
る。

【００４１】まず、本発明にもとづく基板搬送部品を以
下のように製造した。

【００４２】所定の寸法からなる板状ポリイミド（デュ
ポン社製ベスペル）に基板吸着口、空気吸引口、基板吸
着口を中心とした複数の同心円段差形状を有する基板保
持部および第２層との嵌合部を切削加工により設け、第
１層を製造した。次に、ＳＫＨ鋼の板に、吸引側末端が
角環溝形状である吸引空気導入路を切削加工により設け
た後、ポリイミドワニスを吸引空気導入路に塗布し、５
分間そのまま放置し、常温で加圧しながら硬化させ、第
２層を製造した。第３層としてはポリイミドフィルム
（デュポン社製カプトン）を使用した。第１層に第２層
を接着し、次に第２層を包み込むように第３層を接着し
た。接着には、エポキシ系接着剤を使用した。

【００４３】製造した基板搬送部品を用いてＳＯＧ塗布
工程を実施した。この際、繰り返し使用に伴うパーティ
クルの変化を測定した。まず、基板搬送部品を洗浄し、
０．３μｍのパーティクルを１個以下にした後、基板保
持部にウェハを置いて搬送を行った。このようなウェハ
搬送を２０回繰り返し、その際に生ずるウェハ接触面の
パーティクル量をレーザスキャンにより測定した。測定
結果を、表１に示す。ここで、比較例として第１層、第
２層および第３層を板状セラミックを用いて切削加工に
より製造した以外は、実施例と同様に製造した基板搬送
部品を用いて同様の実験を行い、その結果を表２にまと
めた。

【００４４】表１および表２に示す結果から明らかなよ
うに、本発明にもとづく基板搬送部品を用いた場合は、
２０回搬送後のパーティクルの量が比較例と比べて著し
く少ないことがわかる。なお、パーティクルの数が搬送
回数に比例して直線的に増加するような測定結果は得ら
れなかった。その理由として、搬送中に一部のパーティ
クルが基板搬送部品から落ちるためと考えられる。

【００４５】

【表１】

【００４６】

【表２】

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の基板搬送
部品は、従来のものと比較して基板を傷つけることが少
なく、かつパーティクルの発生が著しく少ないため、シ
リコンウエハ、ＬＣＤガラス等の基板をクリーンルーム
内で搬送することに好適に用いることができる。また、
本発明の基板搬送部品は、破損、ヒビ割れ等の問題を生
ずることなく、小ピッチラックに対応するように薄くす
ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にもとづく基板搬送部品の構成を説明す
るための斜視図である。

【図２】本発明にもとづく基板搬送部品の構成を説明す
るためのもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図であ
る。

【図３】本発明にもとづく基板搬送部品の第２層に形成
された吸引空気導入路の吸引側末端部の形状を説明する
ための平面図である。

【図４】本発明にもとづく基板搬送部品の第２の例の構
成を説明するための斜視図で、（ａ）は第１層、（ｂ）
は第１層の裏面、（ｃ）は第２層、そして（ｄ）は第３
層を示す。

【図５】本発明にもとづく基板搬送部品の第３の例の構
成を説明するための斜視図で、（ａ）は第１層、（ｂ）
は第１層の裏面、（ｃ）は第２層、そして（ｄ）は第３
層を示す。

【符号の説明】

１ 基板搬送部品 ２ 第１層 ３ 第２層 ４ 第３層 ５ 基板吸着口 ６ 空気吸引口 ７ 吸引空気導入路 ７ａ 角環溝形状を有する吸引空気導入路末端部 ８ 基板保持部 ９ 段差部 １０ 基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 酒井 修司 神奈川県横浜市都筑区早渕二丁目２番１号 デュポン株式会社中央技術研究所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クリーンルーム内で基板を搬送するため
   の搬送機構に具備される基板搬送部品であって、 ロックウエル硬度（Ｍスケール）の値が８０以上３５０
   以下である可撓性高分子板部材からなり、かつ基板吸着
   口を有する基板保持部と空気吸引口とが形成された第１
   層と、 前記第１層に隣接し、かつ前記基板吸着口と前記空気吸
   引口とを連通させるための吸引空気導入路が形成された
   金属部材からなる第２層と、 前記第２層に隣接し、該第２層を覆う高分子被膜からな
   る第３層とが設けられたことを特徴とする基板搬送部
   品。
2. 【請求項２】 クリーンルーム内で基板を搬送するため
   の搬送機構に具備される基板搬送部品であって、 ロックウエル硬度（Ｍスケール）の値が８０以上３５０
   以下である可撓性高分子板部材からなり、かつ基板吸着
   口を有する基板保持部が形成された第１層と、 前記第１層に隣接する金属部材からなる枠状の第２層
   と、 前記第２層に隣接し、該第２層を覆う高分子被膜からな
   り、かつ空気吸引口が形成された第３層とが設けられ、 さらに、前記第１層の前記第２層に接する面に、前記基
   板吸着口と前記空気吸引口とを連通させるための吸引空
   気導入路と、前記第２層を嵌合する溝とが形成されたこ
   とを特徴とする基板搬送部品。
3. 【請求項３】クリーンルーム内で基板を搬送するための
   搬送機構に具備される基板搬送部品であって、 ロックウエル硬度（Ｍスケール）の値が８０以上３５０
   以下である可撓性高分子板部材からなり、かつ基板吸着
   口を有する基板保持部が形成された第１層と、 前記第１層に隣接する金属部材からなる第２層と、 前記第２層に隣接する高分子被膜からなり、かつ空気吸
   引口が形成された第３層とが設けられ、 さらに、前記第１層の前記第２層に接する面に、前記第
   ２層を嵌合する凹部が形成され、前記第２層に前記基板
   吸着口と前記空気吸引口とを連通させるための吸引空気
   導入路が形成されたことを特徴とする基板搬送部品。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか一項に記載
   の部品において、 前記第１層の基板保持部は、前記吸着口を中心とし、同
   心的に形成された複数の円弧状段差部を有することを特
   徴とする基板搬送部品。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれか一項に記載
   の部品において、 前記吸引空気導入路は、角環溝形状をなす吸引側端部を
   有することを特徴とする基板搬送部品。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれか一項に記載
   の部品において、 前記第１層、第２層、および第３層の各層間は紫外線硬
   化型ワニスで接着されていることを特徴とする基板搬送
   部品。
7. 【請求項７】 クリーンルーム内で基板を保持し、かつ
   所定の場所へ搬送するための基板搬送機構と、該基板搬
   送機構を動かすための駆動機構とを有する基板搬送装置
   であって、 前記基板搬送機構に具備される基板搬送部品は、請求項
   １ないし３のいずれか一項に記載の基板搬送部品である
   ことを特徴とする基板搬送装置。