TWI663687B - 基板保持裝置及基板洗淨裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種基板保持裝置,可迴避搬送機器人的手的接觸,並減少晶圓等基板的彎曲量。基板保持裝置,具備:複數個夾頭1,保持基板W的周緣部;支持部件5,配置於前述基板W的下方;以及驅動裝置7,使複數個夾頭1移動至接觸基板W的周緣部為止,並使支持部件5上昇,接觸於基板W的下面,再使複數個夾頭1在離開基板W的周緣部的方向移動,並使支持部件5下降,從基板W的下面分離。

Description

基板保持裝置及基板洗淨裝置
本發明是關於一種保持晶圓等基板的基板保持裝置。又,本發明是關於一種具備該基板保持裝置的基板洗淨裝置。
在處理晶圓等基板的基板洗淨裝置,具備有保持並旋轉基板的基板保持裝置。此基板保持裝置被構成為以複數個夾頭保持基板周緣部。晶圓被這些夾頭所保持並旋轉的狀態下,輥海綿或筆海綿等洗淨具在洗淨液存在下接觸晶圓表面,來洗淨晶圓表面。
在不久的未來,直徑300mm的晶圓預計會被置換成直徑450mm的晶圓。但是,隨著晶圓尺寸增大,會產生下列問題。當以等間隔配置的四個夾頭保持直徑450mm的晶圓,則在鄰接的兩個夾頭間的晶圓彎曲,該彎曲量為0.5mm。此彎曲量是直徑300mm的晶圓的情況下的彎曲量的約五倍。如此,使大彎曲的晶圓旋轉並將上述洗淨具壓抵至其表面,洗淨具不會均勻接觸晶圓,不能進行均勻的表面洗淨。再者,藉由洗淨具的接觸,晶圓會進一步彎曲,也會有產生晶圓破裂的狀況。
若夾頭數量增加,可使晶圓彎曲量減少。但是,當夾頭數增加,會有在搬送晶圓時搬送機器人的手接觸夾頭的新問題產生。況且,由於需要確保能支持直徑450mm的晶圓重量的手強度,所以手的尺寸會變小,在手設有用來迴避夾頭的切口是有困難的。
【先前技術文獻】
【專利文獻】
【專利文獻1】日本特開平10-335287號公報
本發明有鑑於上述情事,其目的在於提供一種基板保持裝置,可迴避與搬送機器人的手的接觸,並使晶圓等基板的彎曲量減少。又,本發明之目的在於提供一種具備如此之基板保持裝置的基板洗淨裝置。
為達成上述目的,本發明的一態樣是一種基板保持裝置,其特徵在於具備:複數個夾頭,保持基板的周緣部;至少一支持部件,配置於前述基板的下方;以及驅動裝置,使前述複數個夾頭移動至接觸前述基板的周緣部為止,並使前述支持部件上昇,接觸於前述基板的下面,再使前述複數個夾頭在離開前述基板的周緣部的方向移動,並使前述支持部件下降,從前述基板的下面分離。
本發明的較佳態樣,其中前述至少一支持部件是配置於前述基板的中心周圍的複數個支持部件。
本發明的較佳態樣,其中前述複數個夾頭與前述複數個支持部件是沿著前述基板的周緣方向交互配列。
本發明的較佳態樣,其中前述驅動裝置具備:第一彈簧,使前述複數個夾頭移動至接觸前述基板周緣部為止;第二彈簧,使前述支持部件上升並接觸前述機板的下面;以及致動器,使前述複數個夾頭在離開前述基板周緣部的方向移動,並使前述支持部件下降,從前述基板的下面分離。
本發明的較佳態樣,更具備:旋轉裝置,使前述複數個夾頭與前述支持部件圍繞著前述基板的軸心旋轉。
本發明的其他態樣,其特徵在於具備:前述基板保持裝置;洗淨液供給噴嘴,將洗淨液供給至前述基板保持裝置所保持的基板的表面;以及洗淨具,在前述洗淨液存在下,擦洗前述基板的表面。
根據本發明,支持部件與夾頭的基板保持動作連動並上下移動。具體來說,夾頭保持基板時,支持部件支持基板的下面,夾頭解放基板時,支持部件從基板的下面分離。因此,藉由支持部件,可使在基板處理時的基 板彎曲量減少,再者,在基板搬送時,支持部件下降,可容許進入至搬送機器人的手的基板下的空間。
1‧‧‧夾頭
2‧‧‧鉛直軸
5‧‧‧支持針(支持部件)
7‧‧‧驅動裝置
10‧‧‧旋轉台
11‧‧‧旋轉軸
14‧‧‧旋轉裝置
15‧‧‧馬達
16‧‧‧帶
20、62、63‧‧‧關節
21、65‧‧‧支軸
22、67‧‧‧支柱
25‧‧‧基板支持面
28‧‧‧第一彈簧
29‧‧‧第一上推部件
30‧‧‧升降台
31‧‧‧汽缸(致動器)
50‧‧‧上下移動針
51‧‧‧環機構
54‧‧‧第二彈簧
55‧‧‧第二上推部件
61‧‧‧環
70‧‧‧洗淨液供給噴嘴
71‧‧‧洗淨具
72‧‧‧臂
100‧‧‧手
W‧‧‧基板
p1、p2‧‧‧滑輪
第一圖表示本發明的基板保持裝置的一實施形態的平面圖。
第二圖是第一圖所示的A-A線的剖面圖。
第三圖是夾頭放開晶圓時的圖。
第四圖表示具備基板保持裝置的基板洗淨裝置的圖。
第五圖表示將晶圓在其大致半徑方向移動的洗淨具的平面圖。
以下,參照圖式來說明關於本發明的實施形態。第一圖表示本發明的基板保持裝置的一實施形態的平面圖,第二圖是第一圖所示的A-A線的剖面圖。基板保持裝置具備:複數個夾頭1,保持一種基板(晶圓W)的周緣部;複數個支持針(支持部件)5,支持在夾頭1所保持的晶圓W的下面;以及驅動裝置7,驅動這些夾頭1及支持針5。支持針5被配置於在夾頭1所保持的晶圓W的下方。在本實施形態,設有四個夾頭1及四個支持針5。代替複數個支持針5做為支持晶圓W的下面的支持部件,也可以用與晶圓W同心狀的一個環部件。
夾頭1及支持針5被等間隔配置於晶圓W的軸心周圍。再者,夾頭1及支持針5沿著在夾頭1所保持的晶圓W的周緣方向被交互地配置。四個夾頭1分別被連接於四個鉛直軸2。鉛直軸2及支持針5被支持成在旋轉台10上下自由移動。
旋轉台10被固定於旋轉軸11,可與旋轉軸11一起旋轉。旋轉軸11被支持成在圖未顯示的軸承自由旋轉。在旋轉軸11連接有旋轉裝置14。此旋轉裝置14具備:滑輪p1,固定於旋轉軸11;馬達15;滑輪p2,固定於馬達15的驅動軸;以及帶16,被橋接於滑輪p1、p2。馬達15的驅動力是經由滑輪p1、p2及帶16,傳達至旋轉軸11及旋轉台10,藉此,在旋轉台10所支持的夾頭1及支持針5圍繞晶圓W的軸心而旋轉。
夾頭1被關節20連接於鉛直軸2,夾頭1能以關節20為中 心旋轉。再者,夾頭1被支軸21支持成可旋轉。藉由如此結構,藉由鉛直軸2的上下移動,夾頭1以支軸21為中心選轉。支軸21被保持在固定於旋轉台10的支柱22。支柱22的上面構成平坦的基板支持面25,晶圓W被置於此基板支持面25上。
各鉛直軸2與旋轉台10被第一彈簧28連接。第一彈簧28的上端接觸旋轉台10,第一彈簧28的下端接觸鉛直軸2。因此,鉛直軸2被第一彈簧28往下方推抵。在鉛直軸2的下方,配置有第一上推部件29,第一上推部件29經由升降台30連接於汽缸(致動器)31。
當做為運作流體的空氣注入汽缸31,則如第三圖所示,汽缸31上推升降台30及第一上推部件29,第一上推部件29接觸鉛直軸2,再抵抗第一彈簧28,使鉛直軸2往上方移動。當空氣注入汽缸30停止,則鉛直軸2被第一彈簧28下壓。如此,鉛直軸2被汽缸31移動到上方,被第一彈簧28移動到下方。也可以使用滾珠螺桿機構及伺服馬達的組合做為致動器使用來代替汽缸31。
雖然圖未表示,在升降台30固定有對應四個鉛直軸2的第一上推部件29,四個鉛直軸2被共同的汽缸31同步往上方移動。當鉛直軸2上升,則如第三圖所示,夾頭1在離開基板支持面25上的晶圓W的周緣部的方向旋轉。當汽缸31的活塞下移,則因四個第一彈簧28,四個鉛直軸2同步下降。當鉛直軸2下降,則如第二圖所示,夾頭1在接近基板支持面25上的晶圓W的周緣部的方向旋轉,藉由接觸晶圓W的周緣部來保持晶圓W。如此,保持晶圓W的力是由第一彈簧28所產生,放開晶圓W的力是由汽缸31所產生。
支持針5經由環機構51連接於上下移動針(上下移動部件)50。支持針5及上下移動針50在鉛直方向延伸。上下移動針50被支持成可在旋轉台10上下移動,在上下移動針50與旋轉台10之間配置有第二彈簧54。第二彈簧54的上端接觸旋轉台10,第二彈簧54的下端接觸上下移動針50。因此,上下移動針50被第二彈簧54往下方推抵。在上下移動針50的下方,配置有第二上推部件55。此第二上推部件55經由升降台30被連接於上述汽缸31。藉由如此結構,上下移動針50被汽缸31移動到上方, 被第二彈簧54移動到下方。
環機構51具備:環61,在支持針5與上下移動針50之間延伸;關節62,將環61的一端與支持針5彼此連接成可旋轉;以及關節63,將環61的另一端與上下移動針50彼此連接成可旋轉。環61被支軸65支持成可旋轉,此支軸65被保持在固定於旋轉台10的支柱67。支軸65位於關節62與關節63之間。因此,當上下移動針50上升,則如第三圖所示,環61在支軸65周圍旋轉並將支持針5下移。當上下移動針50下降,則如第二圖所示,環61在支軸65周圍以相反方向旋轉,並使支持針5上升。如此,支持針5被汽缸31移動到下方,被第二彈簧54移動到上方。支持針5位於上升位置時,支持針5的上端位於與基板支持面25同樣高度。
雖然圖未顯示,但在升降台30,固定有對應四個上下移動針50的四個第二上推部件55,四個上下移動針50被共同的汽缸31同步移動到上方。當上下移動針50上升,則如第三圖所示,支持針5下降並離開晶圓W。支持針5位於下降位置時,搬送機器人的手100,不接觸支持針5,可進入晶圓W的下方所形成的空間。因此,如第三圖所示,支持針5下降時,進行以搬送機器人的手100的晶圓W引入及取出。
當將晶圓W引入基板保持裝置時,如第三圖所示,在支持針5下降的狀態下,晶圓W被搬送機器人的手100置於基板支持面25上。在此狀態下,當汽缸31的活塞下移,則因四個第二彈簧54,四個上下移動針50同步下降。當上下移動針50下降,則如第二圖所示,支持針5上升,藉由接觸晶圓W的下面來支持晶圓W。
在進行晶圓W的洗淨等處理時,晶圓W被夾頭1及支持針5支持。因此,晶圓W的彎曲量降低,實現均勻的晶圓W的表面處理,更防止晶圓W的破裂。
如上述,汽缸31藉由使共同的升降台30上升,使夾頭1離開晶圓W,並使支持針5下降。另一方面,汽缸31使升降台30下降時,第一彈簧28使夾頭1在接觸晶圓W的周緣部的方向移動,第二彈簧54使支持針5上升至接觸晶圓W的下面為止。因此,在本實施形態,驅動夾頭1及支持針5的驅動裝置7,至少包含汽缸31、第一彈簧28及第二彈簧54。 第四圖表示上述基板保持裝置適用於用來洗淨晶圓等基板的基板洗淨裝置的例圖。如第四圖所示,此基板洗淨裝置具備:基板保持裝置,使晶圓W保持水平並旋轉;洗淨液供給噴嘴70,將洗淨液供給至基板保持裝置所保持的基板W的表面;以及洗淨具71,擦洗基板W的表面。做為洗淨液,使用藥液及/或純水。洗淨具71被保持於臂72的前端,被臂72內藏的馬達(圖未顯示)旋轉。第四圖所示的洗淨具71,是所謂的海綿型洗淨具。
晶圓W的洗淨,如下所述地進行。以基板保持裝置使晶圓W旋轉,供給洗淨液至晶圓W的表面。在洗淨具71接觸晶圓W表面的狀態下使洗淨具71旋轉,再者,如第五圖所示,以臂72使洗淨具71在晶圓W的大致半徑方向移動。晶圓W的表面,在洗淨液存在下被洗淨具71擦洗。
上述實施形態是以本發明所屬技術領域中具有通常知識者能實施本發明為目的所記載者。上述實施形態的各種變形例,若為本領域人適當然能完成,本發明的技術思想也能適用於其他實施形態。因此,本發明並不受限於所記載的實施形態,而應為根據申請專利範圍所定義的技術思想的最大範圍。

Claims (6)

  1. 一種基板保持裝置,其特徵在於包含:複數個夾頭,保持基板的周緣部;複數個支持部件,配置於前述基板的下方,且配置於前述基板的中心周圍;以及旋轉台,支持前述複數個夾頭及前述複數個支持部件;其中,前述複數個支持部件可相對於前述旋轉台上下移動,且前述基板保持裝置更包含:驅動裝置,使得前述複數個夾頭移動至接觸於前述基板的周緣部為止,並使前述複數個支持部件上昇,再使前述複數個夾頭在從前述基板的周緣部離開的方向上移動,並使前述複數個支持部件下降而從前述基板的下面分離。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的基板保持裝置,其中前述複數個夾頭及前述複數個支持部件可與前述旋轉台一起旋轉。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的基板保持裝置,其中前述複數個夾頭與前述複數個支持部件是沿著前述基板的周緣方向交互配列。
  4. 一種基板洗淨裝置,其特徵在於具備:申請專利範圍第1~3項中任一項所述的基板保持裝置;洗淨液供給噴嘴,將洗淨液供給至被保持於前述基板保持裝置的基板的表面;以及洗淨具,擦洗前述基板的表面。
  5. 一種基板洗淨裝置,其特徵在於包含:複數個夾頭,配置於基板的中心周圍,將前述基板夾持成水平;可上下移動的複數個支持部件,配置於前述基板的中心周圍;馬達,產生可讓前述複數個夾頭及前述複數個支持部件繞著前述基板的軸心周圍旋轉的驅動力;旋轉台,配置於被前述複數個夾頭所夾持的前述基板的下方,將前述馬達的驅動力傳達至前述複數個夾頭;洗淨液供給噴嘴,將洗淨液供給至被前述複數個夾頭所夾持的前述基板;洗淨具,可與被前述複數個夾頭所夾持的前述基板的表面相接觸;以及驅動裝置,使得前述複數個夾頭接觸於前述基板的周緣部,並使前述複數個支持部件上昇,再使前述複數個夾頭從前述基板的周緣部離開,並使前述複數個支持部件下降;其中,前述複數個支持部件可相對於前述旋轉台上下移動。
  6. 一種基板保持方法,其特徵在於包含下列工序:使得複數個夾頭移動至接觸於基板的周緣部為止,藉由前述複數個夾頭保持該基板的周緣部,並使得被配置於前述基板的中心周圍的複數個支持部件上昇,以支持前述基板;藉由使得支持前述複數個夾頭及前述複數個支持部件的旋轉台旋轉,以使得前述基板旋轉;使得前述複數個夾頭從前述基板的周緣部離開,並使前述複數個支持部件下降而從前述基板的下面分離;其中,前述複數個支持部件可相對於前述旋轉台上下移動。
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