TWI607520B - 搬運手及微影設備 - Google Patents

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TWI607520B
TWI607520B TW105103596A TW105103596A TWI607520B TW I607520 B TWI607520 B TW I607520B TW 105103596 A TW105103596 A TW 105103596A TW 105103596 A TW105103596 A TW 105103596A TW I607520 B TWI607520 B TW I607520B
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松平泰尚
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Description

搬運手及微影設備
本發明關於保持被搬運物的搬運手，以及關於使用搬運手的微影設備。
習知地，搬運裝置在藉由使用具有吸附墊的搬運手吸附並保持著被搬運物的同時來搬運被搬運物，在搬運裝置中，基板(例如，用於製造半導體裝置的晶圓、或者用於製造液晶顯示裝置的玻璃板)作為被搬運物。然而，如果在被搬運物中出現了翹曲或者扭曲，被搬運物的表面就無法符合吸附墊的吸附表面，且因此有效吸附為不可能的。日本實用新型公開第H6-72974號揭露了一種搬運裝置，其中，在吸附墊的下部中設置彈性構件，且從而使得吸附表面可符合被搬運物的形狀，即使當被搬運物出現翹曲或者扭曲時亦然。此外，日本專利公開第H8-229866號揭露了一種吸附墊，其中，在具有吸附表面的吸附構件的下部設置螺旋彈簧，且從而使得吸附表面符合被搬運物的形狀。
然而，在日本實用新型公開第H6-72974號和日本專利公開第H8-229866號所揭露的技術中，雖然吸附墊具有能夠彈性地吸收被搬運物之在重力方向上的形狀變化的結構，但是其具有在垂直於重力方向的平面方向上造成背隙(backlash)的結構。因此，在物品輸送或搬運期間，被搬運物有可能在平面方向上從吸附表面偏移，從而降低了搬運期間的定位精度。
本發明提供了一種搬運手，其能夠減少被搬運物之在垂直於重力方向的方向上的位置偏移。
本發明為一種搬運手，用於以負壓的吸附狀態來搬運被搬運物，且搬運手包括：墊，其具有接觸被搬運物的接觸部、以及具有可抽成真空的內部空間之凹部；基座，其在承載著墊的情況下移動；第一彈性構件，其在被搬運物的重力方向上可移動地將墊支撐在基座上，且在垂直於重力方向的方向上限制墊之相對於基座的移動；以及第二彈性構件，其密封與凹部的內部空間連通的空間，且在重力方向上可移動地將墊支撐在基座上。
從以下例示性實施例的說明(參照附圖)，本發明的更多特徵將變得清楚明瞭。
1‧‧‧墊
1a‧‧‧接觸部
1b‧‧‧凹部
1c‧‧‧通孔
2‧‧‧基座
2a‧‧‧真空排氣孔
2b‧‧‧流動路徑
2c‧‧‧支撐基座
2d‧‧‧指部
3‧‧‧平板彈簧
4‧‧‧O形環
10‧‧‧搬運手
11‧‧‧墊單元
20‧‧‧墊單元
40‧‧‧彈性構件
100‧‧‧搬運裝置
101‧‧‧搬運手
101a‧‧‧墊單元
102‧‧‧臂單元
103‧‧‧驅動單元
104‧‧‧真空排氣裝置
200‧‧‧曝光設備
201‧‧‧照明系統
204‧‧‧晶圓台
205‧‧‧夾具
206‧‧‧控制單元
210‧‧‧標線片台
211‧‧‧投影光學系統
R‧‧‧標線片
W‧‧‧被搬運物(晶圓)
圖1顯示根據本發明第一實施例的搬運手的 結構。
圖2是顯示第一實施例中的墊單元的結構的平面圖。
圖3是顯示第一實施例中的墊單元的配置的剖視圖。
圖4顯示第一實施例中的墊單元的變形狀態。
圖5是顯示第二實施例中的墊單元的配置的剖視圖。
圖6顯示根據本發明一個實施例的搬運裝置的配置。
圖7顯示根據本發明一個實施例的曝光設備的配置。
在下文中，將參照附圖對本發明的較佳實施例進行詳細說明。
(第一實施例)
首先，將對根據本發明第一實施例的搬運手進行說明。根據本實施例的搬運手可移除地設置在搬運裝置中，在搬運裝置中，基板(例如，用於製造半導體裝置的晶圓、或者用於製造液晶顯示裝置的玻璃板)作為被搬運物；並且，搬運手用於以負壓的吸附狀態來搬運被搬運 物。注意，在下面的每個圖式中，Z軸是搬運手保持(接觸)被搬運物的方向(亦即，重力方向)、X軸是在垂直於Z軸的XY平面中搬運手被附接到搬運裝置的方向、以及Y軸是垂直於X軸的方向。
圖1是顯示根據本實施例的搬運手10的配置的立體圖。搬運手10具有複數個墊單元11，墊單元11包括接觸被搬運物(未示)的背面的墊(吸附墊)1，且藉由負壓產生吸附力；以及基座2，其承載著墊單元11且用作為搬運手10的本體。在下文中，作為一個例子，本實施例中的墊單元11的設置數量為兩個。此外，基座2完全是由板狀構件所製成的，且包括在預定方向上延伸的複數個指部2d(在本實施例中，兩個位置)。墊單元11被設置在被搬運物能夠就其重量而言能以良好的平衡的方式被保持在指部2d(指部)上的位置處。
圖2是墊單元11的平面圖，且圖3是墊單元11的剖視圖。墊單元11包括墊1、平板彈簧(plate spring)3以及O形環4。墊1具有能夠藉由真空吸附來吸附並保持被搬運物的吸附表面(吸附區域)。具體而言，墊1具有接觸被搬運物的接觸部1a、以及具有內部空間的凹部1b，內部空間可以在接觸部1a接觸被搬運物的狀態下被抽成真空。此外，墊1的一端與凹部1b連通，且其另一端具有朝向基座2敞開的通孔1c。在此處，基座2具有其一端朝向墊1敞開的真空排氣孔2a、以及流動路徑2b，流動路徑2b的一端與真空排氣孔2a 連通，且另一端敞開以便與真空排氣裝置(未示)連續地相連。特別是，真空排氣孔2a較佳地是形成為使得當墊1被設置在基座2上時，真空排氣孔2a實質上地與墊1的通孔1c為同心的。
平板彈簧3是第一彈性構件，其可在重力方向(板的厚度方向)上位移、相對於基座2在垂直於重力方向的XY平面方向上支撐墊1、並調節墊1在XY平面方向上的位移。亦即，平板彈簧3在重力方向上的第一彈性構件之剛性低於其在垂直於重力方向的方向上的第一彈性構件之剛性。據此，平板彈簧3支撐墊1，以具有彈性，此彈性順應由於在Z傾斜方向上之被搬運物的重量所造成的被搬運物的翹曲和扭曲所引起的傾斜；且具有第一彈性構件的剛性，此剛性允許調節墊1在XY平面方向上的位置，即使是在搬運物品時亦然。此外，平板彈簧3具有一形狀，此形狀以在一個指部2d上的延伸方向(每個圖式的座標中的X軸方向)作為長邊方向，且以與該延伸方向正交的方向作為短邊方向，並且，在一個墊1的位置的基礎上，在延伸方向的正側和負側逐一地設置平板彈簧3。接著，每個平板彈簧3的一端，例如，連接至墊1的下表面(在相對於吸附表面的側上的後表面)，且其另一端連接至形成為在基座2上具有固定高度的支撐基座2c的上表面。此外，黏合劑可被使用來作為連接方法，或者可以使用任何其它的固定方法。例如，如果平板彈簧3是由具有0.05mm的厚度、10mm的寬度以及30mm的長 度的SUS(不銹鋼)材料所製成，且彈簧常數(spring constant)的量級在XY平面方向上為106N/m、在Z軸方向上為102N/m且在Z傾斜方向上為101N/m，將滿足上述條件。
O形環4是第二彈性構件，其具有中空形狀、被定位於墊1與基座2之間以接觸兩者、密封與凹部1b的內部空間連通的空間、且在重力方向上可移動地將墊1支撐到基座2上。O形環4的一個開口匹配墊1的通孔1c，且另一個開口匹配基座2的真空排氣孔2a，並從而形成了空間上連通的流動路徑。此外，例如，當O形環4藉由黏合劑等而被連接至基座2時，O形環4可接觸墊1或者從其分離。注意，雖然O形環4在圖3所顯示的例子中僅與墊1接觸，但如果平板彈簧3的接觸表面處維持氣密性，O形環4也可以與可在重力方向上移動的部分(其包括平板彈簧3)接觸。
作為例子，圖4是用於說明吸附並保持著被搬運物的墊單元11在吸附表面上已經出現翹曲等的狀態的剖視圖。在此情況下，平板彈簧3在接受到被搬運物的重量之後在Z傾斜方向上被彎曲或扭轉，且連接至平板彈簧3的墊1由於順應被搬運物的翹曲等而傾斜。在此處，如上所述，平板彈簧3在XY平面方向上的第一彈性構件的剛性高於在Z傾斜方向上的第一彈性構件的剛性。據此，墊單元11可以始終盡可能地抵抗被搬運物的翹曲而抑制在XY平面方向上的移動(位置偏移)，且因此，搬 運手10能夠維持高的定位精度。此時，O形環4由於其彈性而塌陷，且維持通孔1c與真空排氣孔2a之間的真空通路(與外界有氣密性)。
此外，一般而言，當複數個墊單元被附接至基座時，由於其構件部件的公差或者組裝誤差，有時後會出現墊的吸附表面的高度差異以及平面平行度差異。相反地，在本實施例中，墊1分別藉由平板彈簧3而傾斜，且O形環4分別塌陷，且因此，可以吸收上述的差異。
此外，一般而言，在取消了真空吸附的狀態下，藉由搬運手執行將被搬運物至特定物件的輸送，以抑制對被搬運物的損壞(例如，因被搬運物從墊上突然剝離所造成的刮痕)。此時，因為被搬運物不是由搬運手所保持，由於週邊單元的振動等，被搬運物的定位精度可能會降低。在本實施例中，O形環4能夠接觸墊1並能夠從其分離。因此，當搬運手10以真空吸附狀態執行被搬運物的輸送操作時，在墊1與被搬運物分離之前先使O形環4從墊1分離，且O形環4與墊1之間的空間會先暴露於空氣中。因此，即使當搬運手10以真空吸附狀態來執行被搬運物的輸送操作時，也能夠抑制對被搬運物的損壞。據此，即使當搬運手10以真空吸附狀態來執行被搬運物的輸送操作時，也能夠抑制由於，例如，因取消真空吸附所造成之週邊單元的振動，所引起的被搬運物之位置偏移。注意，墊1和O形環4可以配置成，藉由使用其他的方法來取代O形環4對基座2的黏接、或者同時使用這兩種方 法，來使得墊1的與O形環4接觸的接觸面積小於墊1的與被搬運物接觸的接觸面積。
此外，一般而言，存有當被搬運物帶電時形成於被搬運物中的用於製造半導體裝置的圖案會被ESD(靜電放電(electrostatic discharge))損壞的情況，且因此，搬運手還需由具有適當的導電性的材料來構成。據此，在本實施例中，使用具有導電性的陶瓷來作為墊1的材料，使用SUS系列來作為平板彈簧3的材料，且接著確保從被搬運物至基座2的導電，以同樣能夠抑制被搬運物的帶電。例如，構成墊1和平板彈簧3的材料的導電率理想地為1.0×103Ω/cm或更多且1.0×108Ω/cm或更少，且更佳地，其理想地為1.0×106Ω/cm或更多且1.0×107Ω/cm或更少。相反地，在平板彈簧3是由像是SUS材料的導電材料所構成的情況下，可藉由在導電材料的表面上設置絕緣處理層來抑制ESD。
如上所述，根據本實施例，可提供能夠減少被搬運物在垂直於重力方向的方向上之位置偏移的搬運手。
(第二實施例)
接下來，將對根據本發明第二實施例的搬運手進行說明。圖5是顯示本實施例中的墊單元20的配置的剖視圖。在上述的第一實施例中，採用O形環4來作為第二彈性構件。然而，這是彈性構件的一個例子，且在此 實施例中，作為第二彈性構件的墊單元2具有一特徵，在此特徵中，亦具有中空形狀之實質上圓筒形的彈性構件40被採用來取代第一實施例的O形環4。彈性構件40的操作類似於O形環4的操作。在此處，藉由採用比O形環更軟的彈性構件(例如，獨立的發泡海綿)，彈性構件40可回應被搬運物之表面的更大翹曲。
(搬運裝置)
接下來，將對根據本發明一個實施例的搬運裝置進行說明。根據本實施例的搬運裝置係使用於，例如，用於製造半導體裝置的設備、或用於製造液晶顯示裝置的設備，且從基板台等搬運作為被搬運物(晶圓或者玻璃板)的基板、或將作為被搬運物(晶圓或者玻璃板)的基板搬運到基板台等。圖6是顯示根據本實施例的搬運裝置100的配置的示意圖。搬運裝置100具有保持被搬運物W的搬運手101、能夠在支撐著搬運手101的情況下移動搬運手101的臂單元102、以及驅動臂單元102的驅動單元103。此外，搬運裝置100被設置成連接至搬運手101的墊單元101a，並連接至真空排氣裝置104，真空排氣裝置104經由管藉由真空吸附來控制對被搬運物W的吸附(真空排氣)。搬運裝置100特別是採用根據上述實施例的搬運手來作為搬運手101。根據這種搬運裝置100，能夠在減少被搬運物W在垂直於重力方向的方向上之位置偏移的情況下搬運該被搬運物W。
(微影設備)
接下來，將對根據本發明的實施例的微影設備進行說明。根據本實施例的微影設備被使用於，例如，半導體裝置、液晶顯示裝置等的製造過程中的微影製程中。在下文中，作為一例，根據本實施例的微影設備是用在半導體裝置的製造過程中的微影製程中的曝光設備。
圖7是顯示根據本實施例的曝光設備200的配置的示意圖。曝光設備200為，例如，投影曝光設備，其藉由分步重複方法(step-and-repeat method)來將形成在標線片R上的圖案影像曝光(處理)到晶圓W上(基板上)。曝光設備200包括照明系統201、標線片台210、投影光學系統211、晶圓台204、如上所述的搬運裝置100、以及作為處理單元的控制單元206。照明系統201調整從光源(未示)發出的光且照射標線片R。標線片R為，例如，由石英玻璃(silica glass)所製成的原片，其上形成有要被轉印到晶圓W上的圖案(例如，電路圖案)。標線片台210在保持著標線片R的情況下可沿X軸方向和Y軸方向中的每一個方向移動。投影光學系統211以預定的放大倍數(例如，1/2)將穿過標線片R的光投影到晶圓W上。晶圓W為，例如，由單晶矽所製成的基板，其表面上施加有光阻(感光劑)。晶圓台204經由夾具205來保持晶圓W，且至少可在X軸方向和Y軸方向中的每一個方向上移動。控制單元206為，例如，由 計算機所構成，經由線路被連接至曝光設備200的每個部件，且可以根據程式等來整合各個部件的操作。曝光設備200接著應用上述的搬運裝置100。根據如上所述的曝光設備200，減少了在晶圓W的轉移期間之晶圓W在垂直於重力方向的方向上的位置偏移，且因此有利於，例如，提高良率。
注意，在上述說明中，曝光設備的例子作為微影設備被說明，但本發明不限於此。例如，也可以使用繪圖設備，其用帶電粒子束(例如，電子束)在基板(基板上的感光劑)上執行繪圖(處理)；或是壓印設備，其藉由使用模具來模製基板上的壓印材料並在基板上執行圖案的成形(處理)。
雖然已參照例示性實施例說明了本發明，但應理解的是，本發明不侷限於所揭露的例示性實施例。以下申請專利範圍的範疇應被賦予最寬廣的解釋，以包含所有這樣的修改以及相等的結構和功能。
本申請案請求2015年2月25日提交之日本專利申請第2015-034657號的效益，其全部內容藉由引用併入於此。
1‧‧‧墊
1a‧‧‧接觸部
1b‧‧‧凹部
1c‧‧‧通孔
2a‧‧‧真空排氣孔
2b‧‧‧流動路徑
2c‧‧‧支撐基座
2d‧‧‧指部
3‧‧‧平板彈簧
4‧‧‧O形環
11‧‧‧墊單元

Claims (13)

  1. 一種搬運手，用於搬運被搬運物，該搬運手包含：墊，其具有在該墊與該被搬運物之間的第一空間、經過該第一空間與該被搬運物接觸、並藉由將該第一空間抽成真空來吸附該被搬運物；基座，其在承載著該墊的情況下移動；平板彈簧，其連接到該墊及該基座，且在重力方向上支撐該墊；以及彈性構件，其密封該墊與該基座之間的第二空間，該第二空間與該第一空間連通，且該彈性構件在該第一空間被抽成真空的情況下在該重力方向上可移動地支撐該墊，其中，該平板彈簧為可變形的，且在垂直於該重力方向的方向上限制該墊之相對於該基座的移動。
  2. 如申請專利範圍第1項的搬運手，其中，該彈性構件被設置在該墊與該基座之間。
  3. 如申請專利範圍第1項的搬運手，其中，該平板彈簧被設置為使得該平板彈簧的厚度方向為該重力方向。
  4. 如申請專利範圍第3項的搬運手，其中，該基座包括在預定方向上延伸的複數個指部，其中，該墊、該平板彈簧和該彈性構件設置在每一個指部上，以及其中，該平板彈簧具有以該複數個指部的延伸方向作為長邊方向並以與該長邊方向正交的方向作為短邊方向的 形狀。
  5. 如申請專利範圍第1項的搬運手，其中，該彈性構件是O形環。
  6. 如申請專利範圍第1項的搬運手，其中，構成該墊和該平板彈簧的材料的導電率為1.0×103Ω/cm或更多且1.0×108Ω/cm或更少。
  7. 如申請專利範圍第6項的搬運手，其中，構成該墊和該平板彈簧的該材料的該導電率為1.0×106Ω/cm或更多且1.0×107Ω/cm或更少。
  8. 如申請專利範圍第1項的搬運手，其中，該平板彈簧件具有導電材料部、以及設置在該導電材料部的表面上的絕緣處理層。
  9. 如申請專利範圍第1項的搬運手，其中，該墊相對於該彈性構件的接觸面積小於該墊相對於該被搬運物的接觸面積。
  10. 如申請專利範圍第1項的搬運手，其中，使得該平板彈簧可在該重力方向上彎曲之該平板彈簧在該重力方向上的剛性低於該平板彈簧在垂直於該重力方向的該方向上的剛性。
  11. 如申請專利範圍第1項的搬運手，其中，該平板彈簧包括兩平板彈簧，該兩平板彈簧沿著該兩平板彈簧的每一個之延伸方向的方向被佈置，且該兩平板彈簧的每一個具有連接到該墊的一端及連接到該基座的另一端。
  12. 如申請專利範圍第1項的搬運手，其中，該平板 彈簧為可變形的，使得該墊相對於該基座傾斜。
  13. 一種微影設備，其特徵在於，包含如申請專利範圍第1至12項之任一項的搬運手、以及處理單元，該處理單元對基板進行處理以在該基板上形成圖案，該基板已藉由該搬運手被搬運。
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