WO2011096208A1 - 基板保持具及び基板搬送装置及び基板処理装置 - Google Patents

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勤 廣木
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東京エレクトロン株式会社
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    • B65G2249/04—Arrangements of vacuum systems or suction cups
    • B65G2249/045—Details of suction cups suction cups

Definitions

  • the present invention relates to a substrate holder for holding a substrate to be processed on a transfer arm, a single-wafer type substrate transfer apparatus using the substrate holder, and a substrate processing apparatus.
  • a substrate is held in a single unit, and a substrate is carried in or out of each processing unit in a single unit.
  • a single-wafer type substrate transfer device is used.
  • this type of substrate transfer apparatus is configured as a transfer robot, and includes one or several transfer arms that can carry a swinging up / down movement and a forward / backward movement by placing a substrate on its back in a unit of one sheet. .
  • the transfer arm of such a substrate transfer apparatus is provided with a substrate holding part (holding tool or holding mechanism) that holds the substrate in a supine posture on the arm so that the substrate is not displaced or dropped during transfer.
  • a substrate holding part holding tool or holding mechanism
  • a conventional back surface friction method, a taper pad method, a drop method, and a vacuum suction method are used for this kind of substrate holding portion.
  • a plurality of plate-like or block-like holding pads are discretely attached to the upper surface or mounting surface of the transfer arm. Then, the substrate is placed on the back on these holding pads, and the substrate is held by a frictional force between the back surface of the substrate and the pad surface (see, for example, FIG. 8 of Patent Document 1 and the description thereof).
  • An elastomer, ceramic, or the like is used as a material for such a holding pad.
  • a plurality of holding pads having a tapered side surface are discretely attached to the mounting surface of the transfer arm at predetermined intervals so as to surround the substrate.
  • substrate is hold
  • the substrate is dropped along the tapered side surface from a position higher than the top surface of the holding pad, so that the gravity of the substrate and the reaction from the holding pad are balanced. The substrate is held in line contact at a position in the middle.
  • the pick portion of the transfer arm is formed on a fork slightly larger than the contour shape of the substrate, and a plurality of claw portions that protrude inwardly with a predetermined interval so as to surround the substrate are provided. Install on the fork. Then, the substrate is dropped to the bottom surface (mounting surface) of the claw portion along the inclined surface formed on the inner side surface of the claw portion, and the substrate is held face-up on the bottom surface of the claw portion (for example, (See FIG. 4 of Patent Document 2 and its explanation).
  • the vacuum suction system is a vacuum suction device in which a plurality of suction ports are provided on the mounting surface of the transfer arm, the back surface of the substrate is placed on these suction ports, and the suction port is connected to the suction port via an air passage.
  • the substrate is sucked and fixed to the transfer arm at the suction port (see, for example, FIG. 3 of Patent Document 2 and its explanatory text).
  • the substrate transfer technology is important for increasing production efficiency, and the transfer speed of the substrate transfer device is steadily improving.
  • the speed of the transfer arm holding the substrate is increased not only by sliding movement and elevating movement but also by swivel movement. ing.
  • the front end of the transfer arm is easily tilted forward due to the gravity of the substrate.
  • the performance or functionality of the substrate holding unit for holding the substrate in a supine posture on the transfer arm affects the transfer capability of the substrate transfer apparatus and thus the throughput of the substrate processing apparatus or processing system. It has become an important elemental technology.
  • the backside friction method as described above holds the substrate only by the frictional force between the backside of the substrate and the pad surface, so that the substrate holding force is essentially weak, and the substrate slips off from the transfer arm.
  • the friction coefficient that is, the holding force depends on the state of the back surface of the substrate, and that it is difficult to hold when the substrate is warped.
  • the substrate is likely to be inclined on the pad or the claw portion. If the substrate is inclined at an angle on the transfer arm, not only the substrate is easily dropped, but even if it is not dropped, it is difficult to detect the position of the substrate on the transfer arm with an optical sensor. Positioning when transferring the substrate from the transfer arm to another substrate support (for example, a substrate mounting table in the processing unit) becomes difficult.
  • the taper pad method requires an appropriate coefficient of friction between the taper side surface of the holding pad and the substrate, and an elastomer is often used as the material of the holding pad.
  • ceramic is used for the material of the holding pad for transporting the substrate subjected to high temperature processing such as CVD (Chemical Vapor Deposition) because the heat resistant temperature of the elastomer is low (about 300 ° C.).
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • the present invention solves the problems of the prior art as described above, and can be easily and inexpensively attached to a transport body such as a transport arm without requiring special work, and can be applied to the back surface state and warpage of the substrate.
  • Substrate holder that can stably hold the substrate in the correct posture even if the position of the substrate is slightly deviated on the placement surface of the carrier, and a single-wafer type substrate carrier apparatus and substrate using the substrate holder A processing device is provided.
  • a substrate holder is a substrate holder that is attached to a mounting surface of a transport body that transports a substrate to be processed, and that holds the substrate in contact with a peripheral edge of the substrate.
  • a plate-like or block-like pad main body fixed to the mounting surface of the carrier, and a plurality of elastically deformable protrusions extending from the pad main body, wherein a part of the plurality of protrusions is the The back surface of the substrate is held, and another part of the plurality of protrusions holds the side surface of the substrate.
  • a substrate holder is a substrate holder that is attached to a placement surface of a carrier that carries a substrate to be processed on its back, and holds the substrate in contact with the peripheral edge of the substrate.
  • a plurality of elastically deformable protrusions extending upward from an upper surface of the pad main body, the plurality of protrusions extending upward from the upper surface of the pad main body.
  • a part of the protrusions of the substrate contacts the back surface of the substrate and holds the substrate mainly in a direction perpendicular to the plate surface of the substrate, and another part of the plurality of protrusions is a side surface of the substrate.
  • the substrate is held in a direction mainly parallel to the plate surface of the substrate.
  • the substrate holding force can be arbitrarily adjusted in each of the vertical direction and the horizontal direction.
  • the substrate transfer apparatus of the present invention is a substrate transfer apparatus for transferring a substrate to be processed, and is mounted on the transfer base unit configured to be movable in a room under atmospheric pressure or reduced pressure.
  • a transfer arm configured to support the substrate on which the substrate is placed, an arm driving unit for moving the transfer arm in a predetermined direction on the transfer base unit, and the transfer to hold the substrate And a substrate holding part including the substrate holder of the present invention.
  • the substrate processing apparatus of the present invention has a single-wafer processing unit for performing a predetermined process on a substrate to be processed under atmospheric pressure or reduced pressure, and a transfer arm to which the substrate holder of the present invention is attached, And a substrate transport mechanism for placing the substrate on a transport arm, transporting the substrate, loading the substrate into the processing unit, or unloading the substrate from the processing unit.
  • the substrate holder of the present invention can be easily and inexpensively attached to a transport body such as a transport arm without requiring special work, and is also affected by the back surface state and warpage of the substrate.
  • the substrate can be stably held in a correct posture even if the position of the substrate is slightly shifted on the placement surface of the transport body.
  • the substrate transport apparatus of the present invention uses the substrate holder of the present invention, so that the arm posture, arm movement trajectory, and transport speed when the substrate is held and transported by the transport arm are not limited by the substrate holder. Arbitrary and free selection is possible, and the carrying capacity can be improved.
  • the substrate processing apparatus of the present invention can improve the transfer efficiency and the throughput by using the substrate holder of the present invention.
  • FIG. 1 and 2 show the configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • This substrate processing apparatus is configured as a cluster tool type vacuum processing apparatus which is a kind of multi-sheet type inline processing system.
  • This cluster tool type vacuum processing apparatus is installed in a clean room and has a hexagonal shape in which a pair of sides extending in the depth direction of the apparatus is approximately twice as long as the other sides.
  • Six vacuum process chambers (vacuum processing chambers) PC 1 , PC 2 , PC 3 , PC 4 , PC 5 , PC 6 and two load lock chambers (load lock chambers) LLC a and LLC b are clustered around Arranged.
  • two process chambers PC 1 and PC 2 are connected to the platform PH via the gate valves GV 1 and GV 2 on the first long side in the clockwise order of the figure
  • One process chamber PC 3 , PC 4 is connected to each of the first and second short sides via gate valves GV 3 , GV 4
  • two process chambers PC 5 , PC are connected to the second long side.
  • 6 is connected via gate valves GV 5 and GV 6
  • load lock chambers LLC a and LLC b are connected to the third and fourth short sides one by one via gate valves GV a and GV b , respectively. ing.
  • Each of the process chambers PC 1 to PC 6 is connected to a dedicated evacuation device (not shown), and the inside of the chamber is always kept in a reduced pressure state with a variable pressure.
  • an object to be processed such as a semiconductor wafer W
  • a predetermined single wafer process such as CVD, for example, is performed using a predetermined working force (processing gas, high frequency, etc.).
  • Vacuum film formation processing such as ALD (Atomic Layer Deposition) or sputtering, heat treatment, semiconductor wafer surface cleaning processing, dry etching processing, and the like are performed.
  • the platform PH is connected to a dedicated evacuation device (not shown), and the interior of the room is normally kept at a constant pressure at a constant pressure.
  • the room has a pair of extendable transfer arms 12 and 14, and a single-wafer vacuum transfer robot (substrate transfer device) 16 that can slide, swivel, and move up and down.
  • the load lock chambers LLC a and LLC b are each connected to a dedicated evacuation device (not shown) via an on-off valve so that the room can be switched to either an atmospheric pressure state or a vacuum state at any time. It has become.
  • the load lock chambers LLC a and LLC b are connected to a loader transfer chamber LM under atmospheric pressure via gate valves GV c and GV d , respectively.
  • a delivery table 18 on which the semiconductor wafer W being placed is placed is placed in the center of the interior of the load lock chambers LLC a and LLC b .
  • a load port LP and an alignment mechanism ORT are provided adjacent to the loader transfer chamber LM.
  • the load port LP is used for loading and unloading a wafer cassette CR that can store, for example, 25 batches of semiconductor wafers W with an external transfer vehicle.
  • the wafer cassette CR is configured as a FOUP (Front / open / unified / pod) or SMIF (Standard / Mechanical Interface) box.
  • the alignment mechanism ORT is used to align the notch or orientation flat of the semiconductor wafer W with a predetermined position or orientation.
  • a single-wafer type atmospheric transfer robot (substrate transfer device) 20 provided in the loader transfer chamber LM has a pair of vertically extendable and retractable transfer arms 22 and 24, and a linear guide of a linear motor 26. 28 is movable in the horizontal direction, and can be moved up and down and swiveled, and moves back and forth between the load port LP, the orientation flat aligning mechanism ORT, and the load lock chambers LLM a and LLM b. (Or batch unit).
  • the atmospheric transfer robot 20 loads the semiconductor wafer W into the loader transfer chamber LM when the LP door 25 provided on the front surface of each wafer cassette CR is open.
  • the linear guide 28 includes, for example, a permanent magnet, a driving magnetic coil, a scale head, and the like, and performs linear motion control of the atmospheric transfer robot 20 in accordance with a command from the control unit 30.
  • the atmospheric transfer robot 20 in the loader transfer chamber LM takes out one semiconductor wafer W from the wafer cassette CR on the load port LP, and transfers the semiconductor wafer W to the alignment mechanism ORT for alignment. Is transferred to one of the load lock chambers LLM a and LLM b (for example, LLM a ).
  • Load lock chambers LLM a transfer destination receives the semiconductor wafer W in atmospheric pressure, the chamber is evacuated after loading, it passes the semiconductive wafer W in the vacuum transfer robot 16 of the platform PH under a reduced pressure.
  • Vacuum transfer robot 16 using one of the transfer arms 12, 14 carries the semiconductor wafer W taken out from the load lock chamber LLM a to the first process chamber (e.g., PM 1).
  • the process chamber PM within 1, a predetermined process conditions (gas pressure, power, time, etc.) of single wafer processing of the first step in carried out in accordance with a preset recipe.
  • the vacuum transfer robot 16 carries the semiconductor wafer W from the process chamber PM 1, then the second process chamber and the unloading the semiconductor wafer W (e.g. PM 2 ) Carry it in.
  • This second process even chamber PM 2 single wafer processing in the second step at a predetermined process condition is performed in accordance with a preset recipe.
  • the vacuum transfer robot 16 When single-wafer processing of the second step is completed, the vacuum transfer robot 16 carries the semiconductor wafer W from the second process chamber PM 2, the carry-out the semiconductor wafer W, 3-th when there is a next step In the process chamber (for example, PM 3 ), and when there is no next process, it is transported to one of the load lock chambers LLM a and LLM b . Even if processing is performed in the third and subsequent process chambers (for example, PM 5 ), when there is a next process after that, it is carried into the subsequent process chamber (for example, PM 6 ), and loaded when there is no next process. Return to one of the lock chambers LLM a and LLM b .
  • the vacuum transfer robot 16 of the platform PH alternately turns the pair of transfer arms 12 and 14 by one access to the process chambers PM 1 to PM 6 or the load lock chambers LLM a and LLM b around the platform PH.
  • a semiconductor wafer W is unloaded from the module, and a pick-and-place operation for loading another semiconductor wafer W into the module is performed.
  • the semiconductor wafer W that has undergone a series of processes in the plurality of process chambers PM 1 , PM 2 ... In the cluster tool as described above is loaded into one of the load lock chambers (for example, LLM b ), interior of the load lock chamber LLM b is switched from the vacuum state to the atmospheric pressure state. Thereafter, the atmospheric transfer robot 20 of the loader transfer chamber LM is returned to the corresponding wafer cassette CR from the load lock chamber LLM b of atmospheric pressure is taken out of the semiconductor wafer W.
  • the semiconductor wafer W staying in the load lock chambers LLM a and LLM b can be heated or cooled in a desired atmosphere.
  • the cluster tool type vacuum processing apparatus sequentially transfers one semiconductor wafer W to a plurality of process chambers via the platform PH under reduced pressure, thereby performing a series of vacuum processing on the semiconductor wafer W.
  • different film forming processes can be continuously performed in a plurality of process chambers to form a desired thin film in a line.
  • a pair of guide rails 32 and a feed screw 36 of a ball screw mechanism 34 are laid in parallel in the longitudinal direction in the platform PH, and the vacuum transfer robot 16 is a ball screw mechanism.
  • the guide 34 can be slid on the guide rail 32 by a straight drive 34.
  • one end of the feed screw 36 is coupled to a motor 38.
  • the vacuum transfer robot 16 includes a transfer base unit 40 that performs a sliding operation, and an arm expansion / contraction drive unit 42 that moves the pick units 12a and 14a of the transfer arms 12 and 14 back and forth in a direction parallel to the turning radius. is doing.
  • the arm extension / contraction drive unit 42 extends and retracts the transfer arms 12 and 14 formed of a horizontal articulated robot, and performs the loading / unloading or pick-and-place operation of the semiconductor wafer W as described above.
  • the operations of the arm extension / contraction drive unit 42, the turning drive unit in the base unit 40, the lift drive unit, and the ball screw mechanism 34 (motor 38) are controlled by the control unit 30.
  • Each of the transfer arms 12 and 14 of the vacuum transfer robot 16 is for stably holding the semiconductor wafer W so that the semiconductor wafer W can be swung, moved up and down, or moved forward and backward arbitrarily and at high speed with the semiconductor wafer W placed on its back.
  • a substrate holder (not shown in FIG. 1) of the present invention is attached.
  • a plurality (four in the illustrated example) of the present invention is provided on the upper surface or mounting surface of the fork-shaped pick portion 12a (14a) of the transfer arm 12 (14).
  • the substrate holder 50 is discretely attached at predetermined positions, that is, the base end portions and the tip end portions of the fork-shaped pick portions 12a and 14a so as to hold the peripheral portion of the semiconductor wafer W at an appropriate interval. .
  • This vacuum transfer robot 16 is provided with a substrate holder 50 of the present invention described later on each transfer arm 12, 14, so that the arm posture and arm when holding and transferring the semiconductor wafer W by each transfer arm 12, 14 are provided.
  • the movement trajectory and the conveyance speed can be arbitrarily and freely selected without being restricted by the substrate holding unit, and the conveyance capability can be improved.
  • FIG. 3 shows an external configuration of the substrate holder 50 in the first embodiment of the present invention.
  • 4 to 6 show the operation of the substrate holder 50.
  • FIG. 3 shows an external configuration of the substrate holder 50 in the first embodiment of the present invention.
  • the substrate holder 50 in this embodiment is provided with a pad main body 52 that is fixed to the mounting surface of the transfer arm 12 (14) by screwing or bonding, and the upper surface of the pad main body 52 with a certain size and density. And a plurality of (preferably many or innumerable) turf-like (especially similar to straight hair type artificial turf) projections 54.
  • the pad main body 52 of the substrate holder 50 is formed in a plate shape (for example, a disk shape) or a block shape (for example, a columnar shape).
  • the upper surface of the pad main body 52 is preferably parallel to the placement surface of the transfer arm 12 (14).
  • Metal or ceramic can be used as the material of the pad body 52, but a resin such as Teflon (registered trademark) or PEEK (trade name) can be preferably used.
  • the turf-like protrusion 54 of the substrate holder 50 has a base 54 a fixed to the upper surface of the pad main body 52, and extends obliquely upward from the base 54 a, so that external force or external energy (gravity from the semiconductor wafer W, pressing force, And a contact portion or free end portion 54b that is elastically deformed or displaced according to thermal energy or the like.
  • a configuration in which the base portion 54a is embedded in the pad main body 52 like a rhizome of turf can be suitably employed.
  • the contact portion 54b of the protrusion 54 is elongated like a turf grass and has a tapered tip portion.
  • the tip portion is transported.
  • the arm 12 (14) is inclined obliquely (preferably at an angle of 30 ° to 60 °) with respect to the direction orthogonal to the mounting surface, and the tip of the arm 12 (14) is in contact with the semiconductor wafer W. It is preferable to face the inside of the outline of the semiconductor wafer W.
  • the protrusions 54 are elastically deformed independently from external forces, and preferably have appropriate rigidity and elasticity.
  • the elastic function of the projections 54 (small modulus of elasticity) is easily bent with respect to vertical force F V from above as shown in FIG. 5 (a) While, shown in FIG. 5 (b) As shown in FIG. 5, it is desirable that the film be difficult to bend (high elastic modulus) with respect to the horizontal force F H from the side.
  • the narrow tip portion, to difficult to bend with respect to the horizontal direction of the force F H may be thickened base portion.
  • a rubber-like elastic body that can be elastically deformed in an arbitrary direction is preferable, and fluorine rubber excellent in heat resistance and chemical resistance is particularly preferable.
  • a resin that can be elastically deformed in a predetermined direction depending on the shape such as Teflon (registered trademark), PEEK, or the like, can be suitably used.
  • the semiconductor wafer W sinks to a suitable depth on the turf-like protrusion 54.
  • the thickness T is 0.8 mm.
  • the upper limit value of the subsidence amount is about the thickness of the semiconductor wafer W.
  • each of the contact portion 54b is in contact with the back surface W S of the semiconductor wafer W, of Figure 5
  • the contact portion 54b bends downward to resist the vertical force (gravity) from the semiconductor wafer W, and mainly in the vertical direction, that is, the plate surface of the semiconductor wafer W (or the transfer arms 12, 14).
  • the semiconductor wafer W is held in a direction perpendicular to the mounting surface.
  • the number of projections 54 that contacts the back surface W S of the semiconductor wafer W is relatively most contact area is large, the holding force in the lateral direction due to contact friction can be obtained to some extent.
  • a number of projections 54 which are exposed in the vicinity of the peripheral portion of the semiconductor wafer W is in contact with the side surface W S of the semiconductor wafer W, in FIG. 5 (b ),
  • the contact portion 54b is elastically deformed so as to be slightly retracted laterally to resist lateral force (pressing force) from the semiconductor wafer W, and the semiconductor is mainly parallel to the plate surface of the semiconductor wafer W.
  • the wafer W is held. Since the contact area number of the protrusions 54 is relatively small in contact with the side surface W S of the semiconductor wafer W is small, the longitudinal direction of the contact friction or drag is small.
  • the peripheral portion of the semiconductor wafer W is subjected to machining rounded, as shown in FIG. 4, it is in the grass-like protrusions 54 some of which contacts the inclined surface W R of this rounded portion.
  • Grass-like projections 54 in contact with the peripheral rounded slopes W R of such a semiconductor wafer W has a projecting portion 54 which contacts the side surface W S of the protrusion 54 and the semiconductor wafer W in contact with the back surface W B of the semiconductor wafer W
  • the semiconductor wafer W is held in a direction perpendicular to the plate surface of the semiconductor wafer W and in a direction parallel to the plate surface of the semiconductor wafer W. In this sense, the peripheral edge rounding slopes W R of the semiconductor wafer W is blessed with wafer side surface and the wafer back surface both surfaces.
  • the substrate holder 50 of this embodiment includes the pad main body 52 fixed to the mounting surface of the transfer arm 12 (14), and a large number of turf-like protrusions provided on the upper surface of the pad book 52.
  • a part of the turf-like protrusion 54 on the pad main body 52 is hidden under the semiconductor wafer W, and the rest is exposed outside the semiconductor wafer W.
  • the projections 54 hidden beneath the semiconductor wafer W is in contact with the back surface W B of the semiconductor wafer W, and relatively large deformation or displacement downwards with a relatively small elastic modulus, moderate gravity semiconductor wafer W
  • the semiconductor wafer W is held in the vertical direction by sinking to a depth.
  • the projections 54 exposed in the vicinity of the peripheral portion of the semiconductor wafer W is in contact with the side surface W S of the semiconductor wafer W, it deforms slightly horizontally with a large elastic modulus, primarily lateral
  • the semiconductor wafer W is held in the direction.
  • the projection portion 54 does not directly contact the side surface W S of the semiconductor wafer W is also bears the projections 54 in contact with the side surface W S of the semiconductor wafer W behind, that number is by no means small.
  • the wafer holding force can be arbitrarily adjusted in each of the vertical and horizontal directions. Can do.
  • the substrate holder 50 of this embodiment can stably and reliably hold the semiconductor wafer W in the supine posture on the transfer arm 12 (14) by the above configuration and operation.
  • the substrate holder 50 elastically displaces the protrusion 54 hidden under the semiconductor wafer W and sinks the semiconductor wafer W in a horizontal posture, the semiconductor wafer W is placed on the transfer arm 12 (14). Even if the position is slightly shifted, as long as the peripheral edge of the semiconductor wafer W rests on a part of the turf-like projection 54 of each substrate holder 50, the semiconductor wafer W does not tilt and the substrate holder 50 is in a horizontal posture. Retained.
  • the protrusion 54 In the transverse direction, since mainly a part of the protrusion 54 holds the side face W acting on S (contact) with the semiconductor wafer W by the elastic force of the semiconductor wafer W, the friction between the semiconductor wafer W and the protruding portion 54 The coefficient is not important, and the material and shape of the protrusion 54 can be freely selected.
  • each turf-like projection 54 when each turf-like projection 54 is hidden under the semiconductor wafer W, it deforms in the vertical direction and holds the semiconductor wafer W in the same direction. When contacting the wafer side surface outside, the semiconductor wafer W is held in the lateral direction without much deformation. Thereby, even if the mounting position of the semiconductor wafer W is slightly deviated, each turf-like protrusion 54 can respond flexibly.
  • peripheral edge of the semiconductor wafer W sinks to a suitable depth by its own weight on each substrate holder 50, even if the semiconductor wafer W is warped, it is stably and reliably held as if there is no warpage.
  • the semiconductor wafer W can be held firmly and stably by the substrate holder 50.
  • the transfer arm of the vacuum transfer apparatus is long, and when the transfer arm is extended into and out of the process chamber, it tends to lean forward due to its own weight when the transfer arm is extended, and thereby the substrate is easily displaced on the arm. This has been a conventional problem.
  • the substrate holder 50 since the substrate holder 50 has a sufficiently large holding force even in the lateral direction with respect to the semiconductor wafer W on the transfer arm 12 (14), the semiconductor is not affected even if the transfer arm 12 (14) is tilted forward. The positional deviation of the wafer W can be prevented.
  • the semiconductor wafer W does not tilt or shift on the transfer arm 12 (14). Therefore, the semiconductor wafer W is not likely to slide down, and the accuracy and reliability of detecting the position of the semiconductor wafer W on the transfer arm 12 (14) by the optical sensor is improved.
  • the substrate holder 50 contacts only the peripheral edge of the semiconductor wafer W, even if the back surface state of the semiconductor wafer W changes depending on the process received in the process chamber PM, the wafer holding force of the substrate holder 50 is Not affected at all.
  • the substrate holder 50 can be easily and inexpensively attached as a holding pad so that it can be attached to and detached from any place on the mounting surface of the transfer arm 12 (14).
  • the transfer arm 12 (14) On the substrate transfer device side, no special work is required for the transfer arm 12 (14), and no special control device for switching on / off of substrate holding is required.
  • the shape and thickness of the projection 54 can be varied on the substrate holder 50.
  • the protrusion 54 of the substrate holder 50 is shaped like a straight hair type artificial turf, but can be shaped like other artificial turf.
  • the protrusion 54 can be formed in a small thin piece, and for example, a configuration in which the protrusion 54 is formed as a scale-like protrusion 56 as shown in FIG. 7 can be suitably employed.
  • the scale-like protrusion 56 extends obliquely upward from the upper surface of the pad main body 52 and is elastically displaced in accordance with an external force, that is, gravity or pressing force from the semiconductor wafer W. In holding W, the same action as that of the grass-like projection 54 described above can be achieved.
  • the projections 56 exposed in the vicinity of the peripheral portion of the semiconductor wafer W is in contact with the side surface W S or peripheral rounded slopes W R of the semiconductor wafer W, in the transverse direction with a large elastic modulus slightly resilient
  • the semiconductor wafer W is prevented from being laterally displaced, and the semiconductor wafer W is held mainly in the lateral direction.
  • the wafer holding force can be arbitrarily adjusted in each of the vertical direction and the horizontal direction.
  • the substrate holder 50 in the second embodiment is a pad body that is detachably fixed to the mounting surface of the transfer arm 12 (14) with, for example, a bolt 58 (FIG. 8).
  • the projection 62 of the substrate holder 50 has, for example, a bamboo pup spring as the spring member 64, and a cap 66 is integrally covered on the upper end of the bamboo cot spring 64 (FIG. 9).
  • bamboo spring 64 is provided on the upper surface of pad body 60 so as to extend in a direction perpendicular to the mounting surface of transfer arm 12 (14), and the base end of bamboo spring 64 is embedded and fixed in pad body 60. (FIG. 10).
  • the pad main body 60 has the same shape as the pad main body 52 of the first embodiment, and may be made of the same material.
  • the cap 66 preferably has a long cylindrical portion that covers not only the upper end portion of the bamboo shoot spring 64 but also the intermediate portion, and a resin such as Teflon (registered trademark) or PEEK can be suitably used as the material.
  • the bamboo spring 64 may be a small size having a total length of 1 cm or less, and may be either a commercially available product or a custom-made product.
  • the semiconductor wafer W sinks to an appropriate depth on the attached protrusion 62.
  • volute spring 64 Compresses and deforms in the axial direction and resists vertical force (gravity) from the semiconductor wafer W, and is mainly perpendicular to the vertical direction, that is, the plate surface of the semiconductor wafer W (or the mounting surface of the transfer arms 12 and 14).
  • the semiconductor wafer W is held in the direction.
  • some of the protrusions 62 exposed in the vicinity of the peripheral edge of the semiconductor wafer W are side surfaces of the semiconductor wafer W at portions lower than the top of the cap 66.
  • volute spring 64 is almost (or little) compressive deformation No (FIG. 11).
  • spring-loaded projections 62 which the head of the cap 66 is in contact with the peripheral edge rounding slopes W R of the semiconductor wafer W, since receiving a load in the axial direction, volute spring 64 is somewhat compressed and deformed (FIG. 12).
  • the substrate holder 50 in the second embodiment is provided on the pad main body 60 fixed to the mounting surface of the transfer arm 12 (14) and the upper surface of the pad book 60.
  • a part of the spring-loaded projection 62 on the pad body 52 is hidden under the semiconductor wafer W, and the rest is a semiconductor wafer. Exposed outside of W.
  • the spring-loaded projections 62 hidden beneath the semiconductor wafer W is in contact with the back surface W B of the semiconductor wafer W, volute spring 64 is compressed and deformed in the axial direction, the semiconductor wafer W modestly deep gravity
  • the semiconductor wafer W is held mainly in the vertical direction.
  • volute spring 64 is almost in the axial direction
  • the semiconductor wafer W is held only in the horizontal direction with little compression deformation.
  • the semiconductor wafer W has a diameter of 300 mm
  • its weight is 130 g.
  • the moving speed of the transfer arm 12 (14) is 0.5 m / sec and stops in 1 second
  • the acceleration at the time of stop is 0.5 m / sec 2 and works on the semiconductor wafer W.
  • the number of protrusions 62 that resist this lateral force among the protrusions 62 that contact the semiconductor wafer W (in the example of FIG. 2, the protrusions resisting the lateral force in the two substrate holders 50 at the front of the arm).
  • the load per one is about 3 gm / sec 2 . Therefore, in the lateral direction, the strength of the protrusion 62 may be designed so that it can withstand a load of about 3 gm / sec 2 .
  • the amount of sinking of the semiconductor wafer W should be less than its thickness (for example, 0.8 mm).
  • the number of protrusions 62 that receive the weight of the semiconductor wafer W (in the example of FIG. 2, the number of protrusions 62 that receive the weight of the semiconductor wafer W in the four substrate holders 50 at the front and rear of the arm) is 240.
  • the above-described lateral strength and longitudinal elastic characteristics of the protrusion 62 are similarly applied to the protrusion 54 of the first embodiment.
  • the substrate holder 50 of the second embodiment can also achieve the same effects as the substrate holder of the first embodiment, and can be attached and detached without requiring special work on the transfer arm 12 (14).
  • the substrate can be mounted easily and inexpensively, and is not affected by the back surface state or warpage of the semiconductor wafer W, and the substrate can be moved even if the mounting position of the semiconductor wafer W is slightly shifted on the mounting surface of the transfer arm 12 (14). Can be held stably in the correct posture.
  • the substrate holder 50 of the second embodiment has a great advantage in the reproducibility, stability and durability of the substrate holding because the elastic displacement of the protrusion 62 is performed by a metal spring.
  • the substrate holder 50 of the second embodiment is formed of metal or ceramic, there is an advantage that heat resistance is high while maintaining the holding force of the substrate.
  • the material is preferably softer than the semiconductor wafer, and examples thereof include heat-resistant plastic.
  • the protrusion 62 of the substrate holder 50 may be grounded so that the electric charge of the semiconductor wafer W can be removed. According to this configuration, it is possible to eliminate the possibility of sparking between the charged semiconductor wafer W after the plasma processing and the members in the processing apparatus.
  • the spring of the protrusion 62 is not limited to a bamboo shoot spring, and for example, a compression coil spring 68 as shown in FIG. 13 can be used as well.
  • the compression coil spring 68 is accommodated in a counterbore 70 formed in the vertical direction on the upper surface of the pad main body 52, and in the vertical direction, that is, in the transfer arm 12 (14) against the load or pressing force received from the semiconductor wafer W. It is elastically deformed in a direction perpendicular to the mounting surface.
  • the lower end of the compression coil spring 68 is fixed to the bottom of the counterbore hole 70, and a cylindrical cap 66 is put on the upper end portion of the compression coil spring 68.
  • the inner wall of the counterbore 70 constitutes a cylindrical guide for guiding the cap 66 in the vertical direction and a stopper for defining the upper limit position of the shoulder 66a (and thus the top) of the cap 66.
  • FIG. 14 shows an external configuration of the substrate holder 50 in the second modification
  • FIG. 15 shows an enlarged view thereof.
  • the substrate holder 50 in this second modification is also a pad body 60 that is detachably fixed to the upper surface of the transfer arm 12 (14) with, for example, a bolt 58.
  • a plurality (preferably a large number) of protrusions 62 that are elastically displaceable accommodated in counterbore holes 70 on the upper surface of the pad body 60, and each protrusion 62 has a spring member 68.
  • the main points different from the first modification are that the number of the protrusions 62 is greatly reduced and the arrangement pattern of the protrusions 62 is devised.
  • the total number of the protrusions 62 provided on the upper surface of the pad main body 72 is reduced to, for example, several tens or less, and the arrangement density is lowered, thereby receiving the weight of the semiconductor wafer W.
  • Reduce 62 spring force Thereby, it becomes possible to sink the semiconductor wafer W more reliably.
  • a sinking amount D equivalent to the thickness T of the semiconductor wafer W may be realized. By increasing the sinking amount D to this extent, a sufficiently stable wafer holding force can be obtained even if the semiconductor wafer W is warped or insufficiently sinking.
  • a vertex that is line-symmetric with respect to a straight line N passing through the center point of the entire arm mounting surface (or the center point of the reference wafer mounting position) O and the center of the pad main body 60 is the center point.
  • a plurality of protrusions 62 are arranged at regular intervals on a V-shaped line facing O, and a plurality of V patterns (two in the illustrated example) are provided along a straight line N.
  • one projecting portion 62 on the straight line N or a pair on both sides of the straight line N at a constant pitch p (for example, p 0.2 mm) with respect to the positional deviation of the semiconductor wafer W.
  • the pad main body 60 is attached in a recess 72 formed on the upper surface of the transfer arm 12 (14), thereby reducing the thickness of the transfer arm 12 (14) including the substrate holder 50. Is realized.
  • a configuration in which chamfering or R processing 66b is applied to the top of the cap 66 of the protrusion 62 is preferably adopted. Can do.
  • the protrusion 62 that is sunk by placing the semiconductor wafer W is prevented from being completely sunk into the pad main body 60 (that is, the top of the cap 66 is slightly raised above). Is desirable. Then, the side clearance in the counterbore 70 of the pad main body 60 is appropriately increased so that the cap 66 can be displaced laterally. Thus, the holding force in the lateral direction with respect to the semiconductor wafer W can be further improved by moving the protrusion 62 carrying the semiconductor wafer W together with the movement of the semiconductor wafer W.
  • the material of the substrate holder 50 metal is preferable from the viewpoint of durability, and resin (especially Teflon (registered trademark), PEEK (trade name)) is preferable from the viewpoint of chemical resistance. Ceramic (silicon carbide, alumina), quartz, polyimide, carbon and the like are preferable. In particular, in the case of ceramic or carbon, all the parts or members of the substrate holder 50 can be made of ceramic or carbon by using a ceramic spring or carbon spring. [Other Embodiments or Modifications]
  • the above-described implementation is performed on the transfer arms 22 and 24 of the single wafer type atmospheric transfer robot (substrate transfer apparatus) 20 provided in the loader transfer chamber LM.
  • the substrate holder 50 having the form may be applied.
  • the substrate to be processed in the present invention is not limited to a semiconductor wafer, but also includes various substrates for FPD (especially organic EL, liquid crystal panel), photomasks, printed boards and the like. Therefore, for example, as shown in FIG. 17, the substrate holder 50 of the above embodiment can be attached to the transfer arm 74 of the FPD substrate transfer apparatus.
  • FPD especially organic EL, liquid crystal panel
  • photomasks especially printed boards and the like. Therefore, for example, as shown in FIG. 17, the substrate holder 50 of the above embodiment can be attached to the transfer arm 74 of the FPD substrate transfer apparatus.
  • the 17 has a pair of outer support portions 78 and a pair of inner support portions 80 that extend in parallel from the arm body 76 to the front.
  • claw portions 78a projecting inward to hold the peripheral portions on the left and right sides of the rectangular substrate G for FPD are formed at the tip of the relatively short outer support portion 78.
  • the substrate holder 50 is attached to the upper surface of 78a.
  • the distal end portion 80a of the relatively long inner support portion 80 protrudes slightly from the peripheral edge portion of the front portion of the rectangular substrate G, and the substrate holder 50 is attached to the distal end portion 80a.
  • the base end portion 80b of the inner support portion 80 protrudes slightly from the peripheral edge portion of the rear portion of the rectangular substrate G, and the substrate holder 50 is attached to the base end portion 80b.
  • the rectangular or circular opening 82 formed everywhere in the arm main body 76 is a hole for weight reduction.
  • the FPD substrate transfer apparatus can control the arm posture, the arm movement locus, and the transfer speed when holding and transferring the rectangular substrate G by the transfer arm 74.
  • Arbitrary and free selection can be made without being restricted by the substrate holding section, and the carrying ability can be improved.
  • the throughput of the substrate processing apparatus for FPD or the multi-sheet inline processing system is improved by improving the transport capability of the substrate transport apparatus.
  • the substrate transfer apparatus of the present invention it is not necessary that all the substrate holders attached to the transfer arm are the substrate holders of the present invention, and the conventional substrate holder and the substrate holder of the present invention may be used in combination. Good. Therefore, for example, in the transfer arm 12 (14) of FIG. 2 or the transfer arm 74 of FIG. 17, only the substrate holder attached to the front end of the arm that easily tilts forward is used as the substrate holder of the present invention, and is conventionally used as another substrate holder. For example, a taper pad type substrate holder may be used.
  • the substrate holder of the present invention is not limited to the transfer arm of the substrate transfer apparatus, but can be applied to any transfer body or moving body that holds or transfers the substrate or the plate-like body.
  • the substrate or the plate-like body held by the substrate holder of the present invention on the transport body or the moving body is not necessarily limited to the horizontal posture or the supine posture, and the main surface or the surface to be processed faces down. It is also possible to take a posture that is greatly inclined obliquely, and in an extreme case, it is also possible to take a vertical posture.

Abstract

【課題】基板の裏面状態や反りにも影響されず、搬送体の載置面上で基板の位置が多少ずれても基板を正しい姿勢で安定に保持できる基板保持具を提供する。 【解決手段】この基板保持具（５０）は、半導体ウエハ（Ｗ）の周縁部を保持するに際して、パッド本体（５２）上の芝状突起部（５４）の一部が半導体ウエハ（Ｗ）の下に隠れ、残りは半導体体ウエハ（Ｗ）の外で露出する。 そして、半導体ウエハ（Ｗ）の下に隠れた突起部（５４）は、半導体ウエハ（Ｗ）の裏面（ＷＢ）に接触して、半導体ウエハ（Ｗ）を重力で程よい深さに沈ませ、主に縦の方向で半導体ウエハ（Ｗ）を保持する。また、半導体ウエハ（Ｗ）の周縁部の近くで露出している突起部（５４）の幾つかは半導体ウエハ（Ｗ）の側面（ＷＳ）に接触して、主に横の方向で半導体ウエハ（Ｗ）を保持する。

Description

基板保持具及び基板搬送装置及び基板処理装置
　本発明は、被処理基板を搬送アーム上で保持するための基板保持具、およびこの基板保持具を用いる枚葉式の基板搬送装置ならびに基板処理装置に関する。
　今日、半導体デバイスやＦＰＤ（Flat Panel Display）の製造ラインでは、被処理基板（半導体ウエハ、ガラス基板等）を１枚ずつ処理する枚葉式の形態を採る工程がある。特に、最近は、プロセスの一貫化、連結化あるいは複合化をはかるために、搬送系の搬送路に沿って、またはその周りに多数台の処理ユニットを集約配置するマルチ枚葉式のインライン処理システムが増えている。
　このような枚葉式の処理ユニット用あるいはマルチ枚葉式のインライン処理システム用の搬送系には、基板を一枚単位で保持し、各処理ユニットに対して基板を一枚単位で搬入または搬出する枚葉式の基板搬送装置が使われている。通常、この種の基板搬送装置は、搬送ロボットして構成され、基板を一枚単位で仰向けに載せて、旋回運昇降移動および進退移動を行える１本または数本の搬送アームとを備えている。
　このような基板搬送装置の搬送アームには、搬送中に基板が位置ずれしたり落ちたりしないように仰向け姿勢の基板をアーム上で保持する基板保持部（保持具または保持機構）が備わっている。従来のこの種の基板保持部には、裏面摩擦方式、テーパパッド方式、落とし込み方式、真空吸着方式が用いられている。
　裏面摩擦方式は、搬送アームの上面または載置面に複数個の板片状またはブロック状の保持パッドを離散的に取り付ける。そして、基板をこれらの保持パッドの上に仰向けに載せて、基板の裏面とパッド表面との間の摩擦力で基板を保持する（たとえば特許文献１の図８およびその説明文参照）。斯様な保持パッドの材質には、エラストマー、セラミック等が用いられている。
　テーパパッド方式は、テーパ側面を有する（縦断面が台形状の）保持パッドを基板を囲うように所定の間隔を置いて複数個離散的に搬送アームの載置面に取り付ける。そして、それらの保持パッドのテーパ側面に基板の周縁部が係止するようにして、基板を仰向けに保持する（たとえば特許文献１の図４およびその説明文参照）。この方式では、搬送アームの載置面の上で、基板が保持パッドの頂面よりも高い位置からテーパ側面に沿って落とし込まれ、基板の重力と保持パッドからの反作用とが均衡するテーパ側面の途中の位置で基板が線接触で保持される。
　落とし込み方式は、搬送アームのピック部を基板の輪郭形状に倣ってそれよりも少し大き目のフォークに形成し、基板を囲うように所定の間隔を置いて内側に突出して延びる複数個の爪部をフォークに取り付ける。そして、これら爪部の内側面に形成された傾斜面に沿って基板を爪部の底面（載置面）まで落とし込ませ、爪部の底面にて基板を面接触で仰向けに保持する（たとえば特許文献２の図４およびその説明文参照）。
　真空吸着方式は、搬送アームの載置面に複数個の吸着口を設け、これらの吸着口の上に基板の裏面を載せ、該吸着口に空気通路を介して接続されている真空吸引装置に真空引きを行わせることにより、基板を吸着口にて搬送アームに吸着固定する（たとえば特許文献２の図３およびその説明文参照）。
特開２０００－３９５１ 特開２００２－６４０５７
　半導体デバイスやＦＰＤの製造ラインにおいて、基板搬送技術は生産効率を高める上で重要であり、基板搬送装置の搬送速度は日進月歩で向上している。特に、マルチ枚葉式のインライン処理システムに使用される枚葉式の基板搬送装置にあっては、基板を保持する搬送アームの動作がスライド移動や昇降移動だけでなく旋回運動もからめて高速化している。一方で、基板の大型化によって、搬送アームの先端部が基板の重力で前のめりに傾きやすくなっている。
　このような技術的背景の下で、搬送アーム上で仰向け姿勢の基板を保持するための基板保持部の性能ないし機能性が、基板搬送装置の搬送能力ひいては基板処理装置または処理システムのスループットを左右する重要な要素技術になってきている。
　その点、上記のような裏面摩擦方式は、基板の裏面とパッド表面との間の摩擦力のみで基板を保持するため、本質的に基板保持力が弱く、基板がすべって搬送アームから脱落しやすい。さらに、基板の裏面の状態によって摩擦係数つまり保持力が左右されることや、基板が反っているときの保持が難しいことなどの弱点がある。
　一方、テーパパッド方式や落とし込み方式は、搬送アーム上に基板を載せるときの位置がずれると、基板がパッドまたは爪部の上に乗り上げて斜めに傾きやすい。搬送アーム上で基板が斜めに傾くと、基板が脱落しやすくなるだけでなく、たとえ脱落しなくても、搬送アーム上の基板の位置を光学センサで検出するのが難しくなり、結果として、当該搬送アームから他の基板支持部（たとえば処理ユニット内の基板載置台）へ基板を移載する際の位置合わせが難しくなる。
　また、テーパパッド方式は、保持パッドのテーパ側面と基板との間に適度な摩擦係数を必要とし、保持パッドの材質にはエラストマーをよく使っている。もっとも、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等の高温の処理を受ける基板の搬送には、エラストマーの耐熱温度が低いため（約３００℃）、保持パッドの材質にセラミックが用いられる。しかし、裏面摩擦方式でも当てはまることであるが、接触タイプの保持パッドがセラミック製の場合は、基板がすべりやすく、安定した保持が困難になる。
　真空吸着方式は、基板保持力の面では全く問題ないが、搬送アームの構造ないし基板搬送装置の設備を煩雑化・高価格化させることが実用上の大きな不利点となっており、減圧下で動作する真空搬送装置では機能し得ないという使用上の制限もある。また、パーティクルが付着しやすいという問題もある。
　本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するものであり、搬送アーム等の搬送体に特別な細工を要することなく簡単かつ安価に取付可能であり、基板の裏面状態や反りにも影響されず、搬送体の載置面上で基板の位置が多少ずれても基板を正しい姿勢で安定に保持できる基板保持具、およびこの基板保持具を用いる枚葉式の基板搬送装置ならびに基板処理装置を提供する。
　本発明の第１の観点における基板保持具は、被処理基板を搬送する搬送体の載置面に取り付けられ、前記基板をその基板周縁部に接触して保持する基板保持具であって、前記搬送体の載置面に固定される板状またはブロック状のパッド本体と、前記パッド本体から延びる弾性的に変形可能な複数の突起部とを有し、前記複数の突起部の一部が前記基板の裏面を保持し、前記複数の突起部の他の一部が前記基板の側面を保持する。
　本発明の第２の観点における基板保持具は、被処理基板を仰向けに載せて搬送する搬送体の載置面に取り付けられ、前記基板をその基板周縁部に接触して保持する基板保持具であって、前記搬送体の載置面に固定される板状またはブロック状のパッド本体と、前記パッド本体の上面から上方に延びる弾性的に変形可能な複数の突起部とを有し、前記複数の突起部の一部が、前記基板の裏面に接触して主に前記基板の板面と垂直な方向で前記基板を保持し、前記複数の突起部の他の一部が、前記基板の側面に接触して主に前記基板の板面と平行な方向で前記基板を保持する。
　本発明の基板保持具においては、搬送体の載置面上で被処理基板の周縁部を保持するに際して、基板の下に隠れる突起部は基板の裏面を保持し、基板の周縁部の近くで露出している突起部の幾つかは基板の側面を保持する。突起部の形状、サイズ、配置密度、弾性力等をパラメータとすることによって、縦方向および横方向の各々で基板保持力を任意に調整することができる。
　本発明の基板搬送装置は、被処理基板を搬送するための基板搬送装置であって、大気圧下または減圧下の室内で移動できるように構成された搬送ベース部と、前記搬送ベース部に搭載され、前記基板を載せて支持できるように構成された搬送アームと、前記搬送ベース部上で前記搬送アームを所定の方向に移動させるためのアーム駆動部と、前記基板を保持するために前記搬送アームに取り付けられ、本発明の基板保持具を含む基板保持部とを有する。
　本発明の基板処理装置は、大気圧下または減圧下で被処理基板に所定の処理を施すための枚葉式の処理ユニットと、本発明の基板保持具を取り付けた搬送アームを有し、前記搬送アームに前記基板を載せて、前記基板を搬送し、前記処理ユニットに前記基板を搬入し、または前記処理ユニットから前記基板を搬出する基板搬送機構とを有する。
　本発明の基板保持具は、上記のような構成および作用により、搬送アーム等の搬送体に特別な細工を要することなく簡単かつ安価に取付可能であり、基板の裏面状態や反りにも影響されず、搬送体の載置面上で基板の位置が多少ずれても基板を正しい姿勢で安定に保持することができる。
　本発明の基板搬送装置は、本発明の基板保持具を用いることにより、搬送アームで基板を保持して搬送する際のアーム姿勢、アーム移動軌跡、搬送速度を基板保持部の制限を受けることなく任意かつ自由に選択することが可能であり、搬送能力を向上させることができる。
　本発明の基板処理装置は、本発明の基板保持具を用いることにより、搬送効率を改善し、スループットを向上させることができる。
本発明の一実施形態における基板処理装置の構成を示す平面図である。 上記基板処理装置で使用される基板搬送装置の搬送アームの要部の外観構成を示す斜視図である。 第１の実施例における基板保持具の外観構成を模式的に示す斜視図である。 上記基板保持具の一作用を模式的に示す側面図である。 上記基板保持具の一作用を模式的に示す側面図である。 上記基板保持具の一作用を模式的に示す側面図である。 第１の実施例の一変形例における基板保持具の外観構成を模式的に示す斜視図である。 第２の実施例における基板保持具の外観構成を模式的に示す平面図である。 上記基板保持具の突起部の構成を示す斜視図である。 上記基板保持具の構成を模式的に示す一部断面側面図である。 上記基板保持具の一作用を模式的に示す側面図である。 上記基板保持具の一作用を模式的に示す側面図である。 第２の実施例の一変形例における基板保持具の構成を示す図（側面図および部分拡大断面図）である。 第２の実施例の第２の変形例における基板保持具の外観構成を模式的に示す平面図である。 上記第２の変形例における基板保持具の外観構成を拡大して示す平面図である。 上記第２の変形例における基板保持具の構成を示す図（側面図および部分拡大断面図）である。 ＦＰＤ用の矩形基板を搬送するための搬送アームに実施形態の基板保持具を取り付けた例を示す平面図である。
　以下、添付図を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
 
［実施形態の基板搬送装置及び基板処理装置］
　図１および図２に、本発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を示す。この基板処理装置は、マルチ枚葉式インライン処理システムの一種であるクラスタツール方式の真空処理装置として構成されている。
　このクラスタツール方式の真空処理装置は、クリーンルーム内に設置され、装置奥行き方向に延びる一対の辺が他の辺よりも約２倍長い六角形の形状を有する真空のプラットホーム（真空搬送室）ＰＨの周りに６つの真空プロセス・チャンバ（真空処理室）ＰＣ１，ＰＣ２，ＰＣ３，ＰＣ４，ＰＣ５，ＰＣ６と２つのロードロック・チャンバ（ロードロック室）ＬＬＣａ，ＬＬＣｂとをクラスタ状に配置している。
　より詳細には、プラットホームＰＨには、図の時計回りの順序で、第１の長辺に２台のプロセス・チャンバＰＣ１，ＰＣ２がゲートバルブＧＶ１，ＧＶ２を介して連結され、第１および第２の短辺にプロセス・チャンバＰＣ３，ＰＣ４がゲートバルブＧＶ３，ＧＶ４を介してそれぞれ１台ずつ連結され、第２の長辺に２台のプロセス・チャンバＰＣ５，ＰＣ６がゲートバルブＧＶ５，ＧＶ６を介して連結され、第３および第４の短辺にロードロック・チャンバＬＬＣａ，ＬＬＣｂがゲートバルブＧＶａ，ＧＶｂを介してそれぞれ１台ずつ連結されている。
　各々のプロセス・チャンバＰＣ１～ＰＣ６は、専用の真空排気装置（図示せず）に接続されており、室内が可変の圧力で常時減圧状態に保たれる。典型的には、室内の中央部に配置した載置台１０の上に被処理体たとえば半導体ウエハＷを載せ、所定の用力（処理ガス、高周波等）を用いて所要の枚葉処理、たとえばＣＶＤ、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）あるいはスパッタ等の真空成膜処理、熱処理、半導体ウエハ表面のクリーニング処理、ドライエッチング加工等を行うようになっている。
　プラットホームＰＨは、専用の真空排気装置（図示せず）に接続されており、室内が通常は一定の圧力で常時減圧状態に保たれる。室内には、伸縮可能な一対の搬送アーム１２，１４を有し、スライド動作、旋回動作および昇降動作の可能な枚葉式の真空搬送ロボット（基板搬送装置）１６が設けられている。
　ロードロック・チャンバＬＬＣａ，ＬＬＣｂは、それぞれ開閉弁を介して専用の真空排気装置（図示せず）に接続されており、室内を大気圧状態および真空状態のいずれにも随時切り換えられるようになっている。プラットホームＰＨから見て反対側でロードロック・チャンバＬＬＣａ，ＬＬＣｂはそれぞれゲートバルブＧＶｃ，ＧＶｄを介して大気圧下のローダ搬送室ＬＭに連結されている。ロードロック・チャンバＬＬＣａ，ＬＬＣｂの室内の中央部には留置中の半導体ウエハＷを載せる受渡台１８が配置されている。
　ローダ搬送室ＬＭと隣接してロードポートＬＰおよび位置合わせ機構ＯＲＴが設けられている。ロードポートＬＰは、外部搬送車との間でたとえば１バッチ２５枚の半導体ウエハＷを収納可能なウエハカセットＣＲの投入、払出しに用いられる。ここで、ウエハカセットＣＲはＦＯＵＰ（Front open unified pod）やＳＭＩＦ（Standard Mechanical Interface）ボックスなどとして構成されている。位置合わせ機構ＯＲＴは、半導体ウエハＷのノッチまたはオリフラを所定の位置または向きに合わせるために用いられる。
　ローダ搬送室ＬＭ内に設けられている枚葉式の大気搬送ロボット（基板搬送装置）２０は、上下二段重ねの伸縮可能な一対の搬送アーム２２，２４を有し、リニアモータ２６のリニアガイド２８上で水平方向に移動可能であるとともに、昇降・旋回可能であり、ロードポートＬＰ、オリフラ合わせ機構ＯＲＴおよびロードロック・チャンバＬＬＭａ，ＬＬＭｂの間を行き来して半導体ウエハＷを枚葉単位（あるいはバッチ単位）で搬送する。この大気搬送ロボット２０は、それぞれのウエハカセットＣＲ前面に設けられているＬＰドア２５の開状態において半導体ウエハＷをローダ搬送室ＬＭ内に搬入する。リニアガイド２８は、たとえば永久磁石からなるマグネット、駆動用磁気コイルおよびスケールヘッド等で構成され、制御部３０からのコマンドに応じて大気搬送ロボット２０の直線運動制御を行う。
　ここで、ロードポートＬＰに投入されたウエハカセットＣＲ内の１枚のウエハにこのクラスタツール内で一連の処理を受けさせるための基本的なウエハ搬送シーケンスを説明する。
　ローダ搬送室ＬＭ内の大気搬送ロボット２０は、ロードポートＬＰ上のウエハカセットＣＲから１枚の半導体ウエハＷを取り出し、この半導体ウエハＷを位置合わせ機構ＯＲＴに搬送して位置合わせを受けさせ、それが済んだ後にロードロック・チャンバＬＬＭａ，ＬＬＭｂのいずれか一方（たとえばＬＬＭａ）に移送する。移送先のロードロック・チャンバＬＬＭａは、大気圧状態で半導体ウエハＷを受け取り、搬入後に室内を真空引きし、減圧状態で半導ウエハＷをプラットホームＰＨの真空搬送ロボット１６に渡す。
　真空搬送ロボット１６は、搬送アーム１２，１４の片方を用いて、ロードロック・チャンバＬＬＭａより取り出した半導体ウエハＷを１番目のプロセス・チャンバ（たとえばＰＭ１）に搬入する。プロセス・チャンバＰＭ１内では、予め設定されたレシピにしたがい所定のプロセス条件（ガス、圧力、電力、時間等）で第１工程の枚葉処理が行われる。
　この第１工程の枚葉処理が終了した後に、真空搬送ロボット１６は、半導体ウエハＷをプロセス・チャンバＰＭ１から搬出し、その搬出した半導体ウエハＷを次に２番目のプロセス・チャンバ（たとえばＰＭ２）に搬入する。この２番目のプロセス・チャンバＰＭ２でも、予め設定されたレシピにしたがい所定のプロセス条件で第２工程の枚葉処理が行われる。
　この第２工程の枚葉処理が終了すると、真空搬送ロボット１６は、半導体ウエハＷを２番目のプロセス・チャンバＰＭ２から搬出し、その搬出した半導体ウエハＷを、次工程があるときは３番目のプロセス・チャンバ（たとえばＰＭ３）に搬入し、次工程がないときはロードロック・チャンバＬＬＭａ，ＬＬＭｂの片方に搬送する。３番目以降のプロセス・チャンバ（たとえばＰＭ５）で処理が行われた場合も、その後に次工程があるときは後段のプロセス・チャンバ（たとえばＰＭ６）に搬入し、次工程がないときはロードロック・チャンバＬＬＭａ，ＬＬＭｂの片方に戻す。
　なお、プラットホームＰＨの真空搬送ロボット１６は、その周囲の各プロセス・チャンバＰＭ１～ＰＭ６または各ロードロック・チャンバＬＬＭａ，ＬＬＭｂに対する１回のアクセスで、一対の搬送アーム１２，１４を交互に使用し、最初に当該モジュールから半導体ウエハＷを搬出し、次いでそれと入れ替わりに当該モジュールに別の半導体ウエハＷを搬入するピック＆プレース動作を行えるようになっている。
　上記のようにしてクラスタツール内の複数のプロセス・チャンバＰＭ１，ＰＭ２・・で一連の処理を受けた半導体ウエハＷがロードロック・チャンバの片方（たとえばＬＬＭｂ）に搬入されると、このロードロック・チャンバＬＬＭｂの室内は減圧状態から大気圧状態に切り替えられる。しかる後、ローダ搬送室ＬＭ内の大気搬送ロボット２０が、大気圧状態のロードロック・チャンバＬＬＭｂから半導体ウエハＷを取り出して該当のウエハカセットＣＲに戻す。なお、ロードロック・チャンバＬＬＭａ，ＬＬＭｂにおいて滞在中の半導体ウエハＷに所望の雰囲気下で加熱または冷却処理を施すこともできる。
　上記のように、このクラスタツール方式の真空処理装置は、減圧下のプラットホームＰＨを介して一つの半導体ウエハＷを複数のプロセス・チャンバに順次転送することで、当該半導体ウエハＷに一連の真空処理をインラインで連続的に施すことが可能であり、特に真空薄膜形成加工では複数のプロセス・チャンバで異なる成膜加工を連続的に行って所望の薄膜をインラインで積層形成することができる。
　このクラスタツール方式の真空処理装置において、プラットホームＰＨ内には、その長手方向に一対のガイドレール３２とボールねじ機構３４の送りねじ３６が平行に敷設されており、真空搬送ロボット１６はボールねじ機構３４の直進駆動によってガイドレール３２上をスライド移動できるようになっている。ボールねじ機構３４において、送りねじ３６の一端はモータ３８に結合されている。
　真空搬送ロボット１６は、スライド動作を行う搬送ベース部４０と、搬送アーム１２，１４のピック部１２ａ，１４ａを旋回半径と平行な方向で往復直進移動または進退移動させるアーム伸縮駆動部４２とを有している。アーム伸縮駆動部４２は、水平多関節ロボットからなる搬送アーム１２，１４を伸縮運動させて、上記のような半導体ウエハＷの搬入出またはピック＆プレース動作を行う。アーム伸縮駆動部４２、ベース部４０内の旋回駆動部、昇降駆動部、およびボールねじ機構３４（モータ３８）の各動作は制御部３０によって制御される。
　以下、このクラスタツール方式の真空処理装置において、真空搬送ロボット１６の搬送アーム１２，１４に適用した本発明の実施形態による基板保持具について説明する。
　真空搬送ロボット１６の各搬送アーム１２，１４は、半導体ウエハＷを仰向けに載せた状態で旋回運動、昇降移動あるいは進退移動を任意かつ高速に行えるように、半導体ウエハＷを安定に保持するための本発明の基板保持具（図１では不図示）を取り付けている。
　具体的には、図２に示すように、搬送アーム１２（１４）のフォーク状のピック部１２ａ（１４ａ）の上面または載置面には、複数個（図示の例は４個）の本発明による基板保持具５０が適当な間隔を置いて半導体ウエハＷの周縁部を保持するように離散的に所定の箇所つまりフォーク状のピック部１２ａ，１４ａの基端部および先端部に取り付けられている。
　この真空搬送ロボット１６は、各搬送アーム１２，１４に後述する本発明の基板保持具５０を取り付けることで、各搬送アーム１２，１４で半導体ウエハＷを保持して搬送する際のアーム姿勢、アーム移動軌跡、搬送速度を基板保持部の制限を受けることなく任意かつ自由に選択することが可能であり、搬送能力を向上させることができる。
　また、プラットホームＰＨで稼働する真空搬送ロボット１６の搬送能力が向上することによって、上記クラスタツール方式の真空処理装置におけるシステム全体のスループットが向上する。
 
［基板保持具に関する実施例１］
　図３に、本発明の第１の実施例における基板保持具５０の外観構成を示す。図４～図６に、この基板保持具５０の作用を示す。
　この実施例における基板保持具５０は、搬送アーム１２（１４）の載置面にネジ止めまたは接着等で固定されるパッド本体５２と、このパッド本体５２の上面に一定のサイズおよび密度で設けられている複数（好ましくは多数または無数）の芝状（特に直毛タイプの人工芝に似た）突起部５４とを有している。
　図２および図３に示すように、基板保持具５０は、半導体ウエハＷの周縁部を保持する際に、パッド本体５２上の芝状突起部５４の一部が半導体ウエハＷの下に隠れ、残りの芝状突起部５４は半導体ウエハＷの外で露出するように、搬送アーム１２（１４）の所定の箇所に配設されている。
　基板保持具５０のパッド本体５２は、板片状（たとえば円板状）またはブロック状（たとえば円柱状）に形成されている。パッド本体５２の上面は、搬送アーム１２（１４）の載置面に平行になっているのが好ましい。パッド本体５２の材質は、金属やセラミックも使用可能であるが、テフロン（登録商標）やＰＥＥＫ（商標名）等の樹脂を好適に用いることができる。
　基板保持具５０の芝状突起部５４は、パッド本体５２の上面に固定される基部５４ａと、この基部５４ａから斜め上方に延びて、外力あるいは外部エネルギー（半導体ウエハＷからの重力、押圧力、熱エネルギー等）に応じて弾性的に変形または変位する接触部または自由端部５４ｂとを有している。
　突起部５４の基部５４ａをパッド本体５２に固定する構造として、たとえば図４に示すように、基部５４ａを芝の根茎のようにパッド本体５２に埋め込んで植設する形態を好適に採ることができる。あるいは、突起部５４をパッド本体５２と一体成型する形態も可能である。
　突起部５４の接触部５４ｂは、図４に示すように、芝草の葉のように細長くて先端部がテーパ形状になっているのが好ましく、半導体ウエハＷと接触しないときはその先端部が搬送アーム１２（１４）の載置面と直交する方向に対して斜めに（好ましくは３０°～６０°の角度で）傾いているのが好ましく、半導体ウエハＷと接触しているときにその先端部が当該半導体ウエハＷの輪郭の内側を向いているのが好ましい。
　また、突起部５４は、外力に対して個々独立に弾性変形するようになっており、適度な剛性と弾力率を有しているのが好ましい。特に、突起部５４の弾性機能として、図５の（ａ）に示すように上からの垂直方向の力ＦＶに対しては撓みやすい（弾性率が小さい）一方で、図５の（ｂ）に示すように横からの水平方向の力ＦＨに対しては撓みにくい（弾性率が大きい）特性が望ましい。例えば、垂直方向の力ＦＶに対して撓みやすくするには、先端部を細く、水平方向の力ＦＨに対して撓みにくくするには、基部を太くすればよい。
　突起部５４の材質としては、その素材自体が任意の方向で弾性変形可能なゴム状弾性体が好ましく、耐熱性および耐薬品性に優れたフッ素ゴムが特に好ましい。あるいは、形状次第で所定の方向に弾性変形可能な樹脂たとえばテフロン（登録商標）やＰＥＥＫ等も好適に使用できる。
　この実施例の基板保持具５０は、上記のような突起部５４の弾性機能により、搬送アーム１２（１４）上で半導体ウエハＷがその周縁部にて当該基板保持具５０の上に載ると、図４に示すように、芝状突起部５４の上で半導体ウエハＷが程よい深さに沈むようになっている。この沈み込み量Ｄは、半導体ウエハＷの厚みＴよりは小さく、その半分程度（Ｄ＝０．４～０．６Ｔ）が最も好ましい。なお、たとえば３００ｍｍ口径の半導体ウエハＷにおいては、厚みＴ＝０．８ｍｍである。半導体ウエハＷの反りや沈み込み不足を考慮すると、沈み込み量の上限値は、半導体ウエハＷの厚み程度となる。
　ここで、パッド本体５２上の芝状突起部５４のうち、半導体ウエハＷの下に隠れた突起部５４は、各々の接触部５４ｂが半導体ウエハＷの裏面ＷＳに接触して、図５の（ａ）のようにその接触部５４ｂが下に撓んで半導体ウエハＷからの縦方向の力（重力）に抗し、主に縦方向つまり半導体ウエハＷの板面（または搬送アーム１２，１４の載置面）と垂直な方向で半導体ウエハＷを保持する。また、半導体ウエハＷの裏面ＷＳと接触する突起部５４の本数は比較的多くて接触面積が大きいので、接触摩擦による横方向の保持力もある程度得られる。
　パッド本体５２上の芝状突起部５４のうち、半導体ウエハＷの周縁部の近くで露出している突起部５４の幾つかは半導体ウエハＷの側面ＷＳに接触して、図５の（ｂ）のようにその接触部５４ｂが横に少し後退するように弾性変形して半導体ウエハＷからの横向きの力（押圧力）に抗し、主に半導体ウエハＷの板面と平行な方向で半導体ウエハＷを保持する。なお、半導体ウエハＷの側面ＷＳと接触する突起部５４の本数は比較的少なくて接触面積が小さいため、縦方向の接触摩擦または抗力は小さい。
　また、一般に半導体ウエハＷの周縁部は丸め加工を施されており、図４に示すように、芝状突起部５４の中にはこの丸め部分の斜面ＷＲに接触するものもある。このように半導体ウエハＷの周縁丸め斜面ＷＲに接触する芝状突起部５４は、半導体ウエハＷの裏面ＷＢに接触する突起部５４と半導体ウエハＷの側面ＷＳに接触する突起部５４との間で中間に位置し、かつ中間の弾性変形姿勢をとり、半導体ウエハＷの板面と垂直な方向および平行な方向で半導体ウエハＷを保持する。この意味で、半導体ウエハＷの周縁丸め斜面ＷＲは、ウエハ側面およびウエハ裏面双方の面を持ち合わせている。
　図６に示すように、半導体ウエハＷが他へ移載されるために搬送アーム１２（１４）から相対的に上方へ分離すると、それまで半導体ウエハＷとの接触で弾性的に変形していた突起部５４は、弾性復元力によって元（無負荷時）の状態または原姿勢に戻るようになっている。
　上記のように、この実施例の基板保持具５０は、搬送アーム１２（１４）の載置面に固定されるパッド本体５２と、このパッド本５２の上面に設けられている多数の芝状突起部５４とを有し、半導体ウエハＷの周縁部を保持するに際して、パッド本体５２上の芝状突起部５４の一部が半導体ウエハＷの下に隠れ、残りは半導体体ウエハＷの外で露出する。そして、半導体ウエハＷの下に隠れた突起部５４は、半導体ウエハＷの裏面ＷＢに接触して、比較的小さな弾性率で比較的大きく下方に変形または変位し、半導体ウエハＷを重力で程よい深さに沈ませ、主に縦の方向で半導体ウエハＷを保持する。また、半導体ウエハＷの周縁部の近くで露出している突起部５４の幾つかは半導体ウエハＷの側面ＷＳに接触して、大きな弾性率で横方向に少しだけ変形し、主に横の方向で半導体ウエハＷを保持する。さらに、半導体ウエハＷの側面ＷＳに直接接触しない突起部５４の中には、半導体ウエハＷの側面ＷＳに接触する突起部５４を背後で支えるものもあり、その数は決して少なくはない。芝状突起部５４の太さ、高さ、形状、配置密度、弾性力、半導体ウエハＷの重量等をパラメータとすることによって、縦方向および横方向の各々でウエハ保持力を任意に調整することができる。
　この実施例の基板保持具５０は、上記のような構成および作用により、搬送アーム１２（１４）上で仰向け姿勢の半導体ウエハＷを安定確実に保持することができる。
　すなわち、基板保持具５０は、半導体ウエハＷの下に隠れる突起部５４を下向きに弾性変位させて半導体ウエハＷを水平姿勢のまま沈ませるので、搬送アーム１２（１４）上に半導体ウエハＷを載せるときの位置が多少ずれても、半導体ウエハＷの周縁部が各基板保持具５０の芝状突起部５４の一部の上に載る限り、半導体ウエハＷは傾かずに水平姿勢で基板保持具５０に保持される。
　横方向においては、主として突起部５４の一部が半導体ウエハＷの側面ＷＳに作用（接触）して弾性力により半導体ウエハＷを保持するので、半導体ウエハＷと突起部５４との間の摩擦係数は重要ではなく、突起部５４の材質および形状を自由に選ぶことができる。
　この実施例の基板保持具５０においては、各々の芝状突起部５４が、半導体ウエハＷの下に隠れた場合は縦の方向で変形して同方向で半導体ウエハＷを保持し、半導体ウエハＷの外側でウエハ側面に接触する場合はあまり変形せずに横方向で半導体ウエハＷを保持するようになっている。これにより、半導体ウエハＷの載置位置が多少ずれても、各々の芝状突起部５４がフレキシブルに対応することができる。
　また、各基板保持具５０上で半導体ウエハＷの周縁部が自重で程よい深さに沈むので、半導体ウエハＷに反りがあっても、反りが無いのと同様に安定確実に保持される。
　また、搬送中に搬送アーム１２（１４）のピック部が前のめりに傾いても、基板保持具５０にて半導体ウエハＷをしっかりと安定に保持することができる。特に、クラスタツールの処理装置においては、真空搬送装置の搬送アームが長く、プロセス・チャンバへの基板の出し入れに際して搬送アームが伸びた時に自重により前のめりに傾きやすく、それによってアーム上で基板がずれやすいことが従来の問題となっていた。しかし、この実施形態では、搬送アーム１２（１４）上の半導体ウエハＷに対して基板保持具５０が横方向でも十分大きな保持力を有するので、搬送アーム１２（１４）が前のめりに傾いても半導体ウエハＷの位置ずれを防止することができる。
　このように、搬送アーム１２（１４）上で半導体ウエハＷが傾いたり位置ずれを起こすことはない。したがって、半導体ウエハＷがすべり落ちるおそれがないのはもちろん、搬送アーム１２（１４）上の半導体ウエハＷの位置を光学センサによって検知する精度および信頼性が向上する。
　さらに、基板保持具５０は半導体ウエハＷの周縁部だけにしか接触しないので、プロセス・チャンバＰＭで受けたプロセス次第で半導体ウエハＷの裏面状態が変わっても、基板保持具５０のウエハ保持力はその影響を全く受けない。
　また、基板保持具５０は、保持パッドとして搬送アーム１２（１４）の載置面の任意の箇所に着脱可能または張替自在に簡単かつ安価に取り付けられる。基板搬送装置側では、搬送アーム１２（１４）に特別な細工をしなくて済み、基板保持のオン・オフを切り換えるための特別な制御装置も一切不要である。
　
［実施例１の変形例］
　上述した第１の実施例において、基板保持具５０上で突起部５４の形状や太さを異ならせることも可能である。たとえば、基板保持具５０上で半導体ウエハＷが載置されない外側の突起部５４を太め（強め）に構成することにより、搬送中の半導体ウエハＷのずれを確実に防止することができる。
　また、上述した第１の実施例では基板保持具５０の突起部５４を直毛タイプの人工芝に似た形体にしたが、他の人工芝に似た形体とすることも可能である。あるいは、突起部５４を小薄片状に形成することも可能であり、たとえば図７に示すように鱗状の突起部５６として形成する構成を好適に採ることができる。
　図７において、この鱗状突起部５６は、パッド本体５２の上面から斜め上方に延びて、外力つまり半導体ウエハＷからの重力あるいは押圧力に応じて弾性的に変位するようになっており、半導体ウエハＷを保持する上で上述した芝状突起部５４と同様の作用を奏することができる。
　すなわち、半導体ウエハＷの周縁部を保持するに際して、パッド本体５２上の鱗状突起部５６の一部が半導体ウエハＷの下に隠れ、残りは半導体体ウエハＷの外で露出する。そして、半導体ウエハＷの下に隠れた突起部５４は、半導体ウエハＷの裏面ＷＢに接触して半導体ウエハＷを水平姿勢のまま重力で程よく沈ませ、主に縦の方向で半導体ウエハＷを保持する。また、半導体ウエハＷの周縁部の近くで露出している突起部５６の幾つかは半導体ウエハＷの側面ＷＳまたは周縁丸め斜面ＷＲに接触して、大きな弾性率で横方向に少しだけ弾性変位することにより、半導体ウエハＷの横ずれを防ぎ、主に横の方向で半導体ウエハＷを保持する。鱗状芝突起部５６のサイズ、高さ、配置密度、弾性力、半導体ウエハＷの重量等をパラメータとすることによって、縦方向および横方向の各々でウエハ保持力を任意に調整することができる。
 
［基板保持具に関する実施例２］
　次に、図８～図１２につき、本発明の第２の実施例における基板保持具５０の構成および作用を説明する。
　この第２の実施例における基板保持具５０は、図８～図１０に示すように、搬送アーム１２（１４）の載置面にたとえばボルト５８（図８）で着脱可能に固定されるパッド本体６０と、このパッド本体６０の上面に一定の密度またはピッチで林立して設けられている複数（好ましくは多数）の突起部６２とからなり、各々の突起部６２が金属製のバネ部材６４を有している構成を特徴とする。
　この基板保持具５０の突起部６２は、バネ部材６４としてたとえば竹の子ばねを有し、この竹の子ばね６４の上端部にキャップ６６を一体に被せている（図９）。竹の子ばね６４は搬送アーム１２（１４）の載置面に対して垂直な方向に延びるようにパッド本体６０の上面に設けられ、竹の子ばね６４の基端部はパッド本体６０に埋め込まれて固定されている（図１０）。
　パッド本体６０は、上記第１実施例のパッド本体５２と同様の形状を有し、同様の材質からなるものでよい。キャップ６６は、竹の子ばね６４の上端部だけでなく中間部も覆うような長めの円筒部を有するのが好ましく、素材としてたとえばテフロン（登録商標）やＰＥＥＫ等の樹脂を好適に用いることができる。竹の子ばね６４は、全長１ｃｍ以下の小型サイズのものを使用してよく、市販品または特注品のいずれであってもよい。
　この実施形態の基板保持具５０においては、搬送アーム１２（１４）上で半導体ウエハＷがその周縁部にて当該基板保持具５０の上に載ると、図１１または図１２に示すように、バネ付き突起部６２の上で半導体ウエハＷが程よい深さに沈むようになっている。この沈み量Ｄは、半導体ウエハＷの厚みＴよりは小さく、その半分程度（Ｄ＝０．４～０．６Ｔ）が最も好ましい。
　ここで、パッド本体６０上のバネ付き突起部６２のうち、半導体ウエハＷの下に隠れた突起部６２は、キャップ６６の頂部にて半導体ウエハＷの裏面ＷＳに接触して、竹の子ばね６４が軸方向に圧縮変形して半導体ウエハＷからの縦方向の力（重力）に抗し、主に縦方向つまり半導体ウエハＷの板面（または搬送アーム１２，１４の載置面）と垂直な方向で半導体ウエハＷを保持する。
　また、パッド本体６０上のバネ付き突起部６２のうち、半導体ウエハＷの周縁部の近傍で露出している突起部６２の幾つかは、キャップ６６の頂部よりも低い部位で半導体ウエハＷの側面ＷＳまたは丸め斜面ＷＲに接触して、半導体ウエハＷからの横向きの力（押圧力）に抗し、主に半導体ウエハＷの板面と平行な方向で半導体ウエハＷを保持する。
　この場合、キャップ６６の円筒状胴部で半導体ウエハＷの側面ＷＳと接触するバネ付き突起部６２は、軸方向の荷重を殆ど受けないので、竹の子ばね６４は殆ど（あるいは僅かしか）圧縮変形しない（図１１）。一方、キャップ６６の頭部が半導体ウエハＷの周縁丸め斜面ＷＲと接触するバネ付き突起部６２は、軸方向に荷重を受けるので、竹の子ばね６４が幾らか圧縮変形する（図１２）。
　このように、この第２の実施例における基板保持具５０は、搬送アーム１２（１４）の載置面に固定されるパッド本体６０と、このパッド本６０の上面に林立して設けられている多数のバネ付き突起部６２とを有し、半導体ウエハＷの周縁部を保持するに際して、パッド本体５２上のバネ付き突起部６２の一部が半導体ウエハＷの下に隠れ、残りは半導体体ウエハＷの外で露出する。そして、半導体ウエハＷの下に隠れたバネ付き突起部６２は、半導体ウエハＷの裏面ＷＢに接触し、竹の子ばね６４が軸方向で圧縮変形して、半導体ウエハＷを重力で程よい深さに沈ませ、主に縦の方向で半導体ウエハＷを保持する。また、半導体ウエハＷの周縁部の近くで露出しているバネ付き突起部６２の幾つかは半導体ウエハＷの側面ＷＳまたは周縁丸め斜面ＷＲに接触して、竹の子ばね６４が軸方向では殆どまたは少ししか圧縮変形せず、主に横の方向で半導体ウエハＷを保持する。バネ付き突起部６２の直径、高さ、キャップ形状、配置密度、バネ係数、半導体ウエハＷの重量等をパラメータとすることによって、縦方向および横方向の各々でウエハ保持力を任意に調整することができる。
　たとえば、半導体ウエハＷが３００ｍｍ口径のものである場合、その重量は１３０ｇである。真空搬送ロボット１６において、搬送アーム１２（１４）の移動速度が０．５m/secで、１秒で停止すると仮定すると、停止時の加速度は０．５m/sec２であり、半導体ウエハＷに働く横方向の力は１３０ｇ×０．５m/sec２＝６５gm/sec２となる。半導体ウエハＷに接触する突起部６２の中でこの横方向の力に抗する突起部６２の本数（図２の例ではアーム前部の２つの基板保持具５０において横方向の力に抗する突起部６２の本数）をたとえば２０本とすると、１本当たりの負荷は約３gm/sec２である。したがって、横方向では、約３gm/sec２の負荷に耐えられるように突起部６２の強度を設計すればよい。
　縦方向では、半導体ウエハＷの沈み込む量は、その厚み（たとえば０．８ｍｍ）以下にするのがよい。この場合、半導体ウエハＷの重量を受け止める突起部６２の本数（図２の例ではアーム前部および後部の４つの基板保持具５０において半導体ウエハＷの重量を受け止める突起部６２の本数）を２４０本とすると、１本当たりの負荷は１３０ｇ／２４０本＝約０．５ｇ／本となる。したがって、縦方向では、約０．５ｇの負荷に対して０．８ｍｍ以下の沈み込み量で確実に下方に変形または変位するように突起部６２の弾性特性を設計すればよい。
　上記のような突起部６２における横方向の強度および縦方向の弾性特性は、上記第１の実施形態の突起部５４においても同様に当てはまる。
　この第２の実施例の基板保持具５０も、上記第１の実施例の基板保持具と同様の効果を奏することが可能であり、搬送アーム１２（１４）に特別な細工を要することなく着脱可能に簡単かつ安価に取付可能であり、半導体ウエハＷの裏面状態や反りにも影響されず、搬送アーム１２（１４）の載置面上で半導体ウエハＷの載置位置が多少ずれても基板を正しい姿勢で安定に保持することができる。
　加えて、第２の実施例の基板保持具５０は、突起部６２の弾性変位が金属製のバネによって行われるため、基板保持の再現性、安定性および耐久性において大なる利点を有する。
　さらに、第２の実施例の基板保持具５０を金属やセラミックにて形成した場合には、基板の保持力を保ちつつ、耐熱性が高いという利点を有する。また、金属汚染を考慮した場合には、半導体ウエハより柔らかい素材であることが好ましく、例えば、耐熱性プラスチックがあげられる。
　さらに、半導体ウエハＷの電荷を除去することができるよう、基板保持具５０の突起部６２を接地してもよい。この構成によると、プラズマ処理後の帯電した半導体ウエハＷと処理装置内の部材等の間でスパークが起こる恐れをなくすことができる。
 
［実施例２の変形例１］
　上記第２の実施例の基板保持具５０において、突起部６２のバネは、竹の子ばねには限定されず、たとえば図１３に示すような圧縮コイルばね６８も同様に使用できる。
　この圧縮コイルばね６８は、パッド本体５２の上面に縦方向に形成されたざぐり穴７０の中に収容され、半導体ウエハＷから受ける荷重または押圧力に対して縦方向つまり搬送アーム１２（１４）の載置面に対して垂直な方向で弾性変形するようになっている。圧縮コイルばね６８の下端はざぐり穴７０の底に固定され、圧縮コイルばね６８の上端部に円柱状のキャップ６６が被せられる。ざぐり穴７０の内壁は、キャップ６６を縦方向で案内するための筒状案内部と、キャップ６６の肩部６６ａ（ひいては頂部）の上限位置を規定するためのストッパとを構成している。
 
［実施例２の変形例２］
　次に、図１４～図１６につき、バネ付き突起部６２を備える第２の実施例における第２の変形例を説明する。図１４にこの第２の変形例における基板保持具５０の外観構成を示し、図１５にその拡大図を示す。
　この第２の変形例における基板保持具５０も、上述した第１の変形例（図１３）と同様に、搬送アーム１２（１４）の上面にたとえばボルト５８で着脱可能に固定されるパッド本体６０と、このパッド本体６０上面のざぐり穴７０に収容される弾性変位可能な複数（好ましくは多数）の突起部６２とを備え、各々の突起部６２がバネ部材６８を有している。上記第１の変形例と異なる主な点は、突起部６２の本数を大幅に減らしていることと、突起部６２の配置パターンに工夫を凝らしていることである。
　より詳細には、図１５に示すように、パッド本体７２の上面に設ける突起部６２の総数をたとえば数１０本以下に減らし、配置密度を低くすることにより、半導体ウエハＷの重量を受け止める突起部６２のバネ力を減らす。これにより、半導体ウエハＷをより確実に沈み込ませることが可能となる。また、図１６に示すように、たとえば半導体ウエハＷの厚みＴと同等の沈み込み量Ｄを実現するように構成してもよい。沈み込み量Ｄをこの程度に大きくすることにより、半導体ウエハＷに反りや沈み込み不足があっても、十分に安定なウエハ保持力を得ることができる。
　また、図１５に示すように、アーム全体の載置面の中心点（または基準ウエハ載置位置の中心点）Ｏとパッド本体６０の中心を通る直線Ｎに対して線対称な頂点が中心点Ｏを向くＶ字のライン上に突起部６２を一定の間隔で複数配置し、かつ直線Ｎに沿ってＶパターンを複数列（図示の例は２列）設けている。このような突起部配置パターンによれば、半導体ウエハＷの位置ずれに対して一定ピッチｐ（たとえばｐ＝０．２ｍｍ）毎に直線Ｎ上の１個の突起部６２または直線Ｎの両側の一対の突起部６２，６２により半導体ウエハＷの側面を効率よく安定に保持し、かつ半導体ウエハＷの下敷きになるすべての突起部６２を確実に十分な深さまで沈み込ませることができる。
　この実施例では、他にも種種の特徴点がある。たとえば、図１６に示すように、搬送アーム１２（１４）の上面に形成した凹部７２の中にパッド本体６０を取り付けており、これにより基板保持具５０を備える搬送アーム１２（１４）の薄型化を実現している。
　パッド本体６０を搬送アーム１２（１４）と一体に作り込むことも可能である。それによって、部品点数を減らし、搬送アーム１２（１４）の洗浄作業を容易に行うことができる。
　また、基板保持具５０上で半導体ウエハＷの裏面にダメージを与えないように、図１６に示すように突起部６２のキャップ６６の頂部に面取り加工またはＲ加工６６ｂを施す構成を好適に採ることができる。あるいは、図示省略するが、キャップ６６の頂部に剛体のボールをその上部だけが露出するように回転可能に埋め込む構成（ボールジョイント）を採用することも可能である。
　また、図１６に示すように、半導体ウエハＷを載せて沈む突起部６２は、パッド本体６０の中に完全に沈み込まないようにする（つまり、キャップ６６の頂部が少しだけ上に出るようにする）のが望ましい。そして、キャップ６６が横方向に変位できるように、パッド本体６０のざぐり穴７０内のサイド・クリアランスを適度に大きくする。これにより、半導体ウエハＷの動きに合わせて、これを担持する突起部６２も一緒に横に動くことにより、半導体ウエハＷに対する横方向の保持力を一層向上させることができる。
　基板保持具５０の材質に関しては、耐久性の面からは金属が好ましく、耐薬品性の面からは樹脂（特に、テフロン（登録商標）、ＰＥＥＫ（商標名））が好ましく、耐熱性の面ではセラミック（炭化ケイ素、アルミナ）、石英、ポリイミド、カーボン等が好ましい。特に、セラミックやカーボンの場合は、セラミックバネやカーボンバネを用いることで、基板保持具５０の全ての部品または部材をセラミック製あるいはカーボン製とすることができる。
 
［他の実施形態又は変形例］
　以上本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態に減退されず、その技術的思想の範囲内で他の実施形態または種種の変形・変更が可能である。
　たとえば、上記実施形態のクラスタツール方式の真空処理装置（図１）においては、ローダ搬送室ＬＭ内に設けられる枚葉式の大気搬送ロボット（基板搬送装置）２０の搬送アーム２２，２４に上記実施形態の基板保持具５０を適用してもよい。
　また、本発明における被処理基板としては、半導体ウエハに限らず、ＦＰＤ（特に有機ＥＬ、液晶パネル）用の各種基板、フォトマスク、プリント基板等も含まれる。したがって、たとえば図１７に示すように、ＦＰＤ用の基板搬送装置の搬送アーム７４に上記実施形態の基板保持具５０を取り付けることができる。
　図１７の搬送アーム７４は、アーム本体７６から前方に平行に延びる一対の外側支持部７８および一対の内側支持部８０を有している。ここで、比較的短めの外側支持部７８の先端には、ＦＰＤ用の矩形の基板Ｇの左右両側の周縁部を保持するために内側に突出する爪部７８ａが形成されており、この爪部７８ａの上面に基板保持具５０が取り付けられる。また、比較的長めの内側支持部８０の先端部８０ａは、矩形基板Ｇの前部の周縁部より少しはみ出るようになっており、この先端部８０ａにも基板保持具５０が取り付けられる。さらに、内側支持部８０の基端部８０ｂが矩形基板Ｇの後部の周縁部より少しはみ出るようになっており、この基端端部８０ｂにも基板保持具５０が取り付けられる。なお、アーム本体７６の随所に形成されている矩形または円形の開口８２は、軽量化のための孔である。
　このように、搬送アーム７４に基板保持具５０を取り付けることで、ＦＰＤ用の基板搬送装置は、搬送アーム７４で矩形基板Ｇを保持して搬送する際のアーム姿勢、アーム移動軌跡、搬送速度を基板保持部の制限を受けることなく任意かつ自由に選択することが可能であり、搬送能力を向上させることができる。そして、基板搬送装置の搬送能力が向上することによって、ＦＰＤ用の基板処理装置またはマルチ枚葉式インライン処理システムのスループットが向上する。
　なお、本発明の基板搬送装置においては、搬送アームに取り付ける基板保持具が全て本発明の基板保持具である必要はなく、従来の基板保持具と本発明の基板保持具とを併用してもよい。したがって、たとえば図２の搬送アーム１２（１４）または図１７の搬送アーム７４において、前のめりに傾きやすいアーム先端部に取り付ける基板保持具だけを本発明の基板保持具とし、他の基板保持具に従来のたとえばテーパパッド方式の基板保持具を用いることも可能である。
　また、本発明の基板保持具は、基板搬送装置の搬送アームに限らず、基板または板状体を保持して搬送または移動する任意の搬送体または移動体に適用可能である。その場合、搬送体または移動体上で本発明の基板保持具により保持される基板または板状体は必ずしも水平姿勢や仰向け姿勢に限定されず、主面または被処理面を下に向けた姿勢や、斜めに大きく傾いた姿勢を採ることも可能であり、極端には垂直姿勢を採ることも可能である。
　１２，１４　　搬送アーム
　１６　　真空搬送ロボット
　２０　　大気搬送ロボット
　５０　　基板保持具
　５２　　パッド本体
　５４　　突起部
　５６　　突起部
　６２　　突起部
 

Claims (31)

  1. 　被処理基板を搬送する搬送体の載置面に取り付けられ、前記基板をその基板周縁部に接触して保持する基板保持具であって、
    　前記搬送体の載置面に固定される板状またはブロック状のパッド本体と、
    　前記パッド本体から延びる弾性的に変形可能な複数の突起部と
    　を有し、
    　前記複数の突起部の一部が前記基板の裏面を保持し、
    　前記複数の突起部の他の一部が前記基板の側面を保持する、
    　基板保持具。
  2. 　被処理基板を仰向けに載せて搬送する搬送体の載置面に取り付けられ、前記基板をその基板周縁部に接触して保持する基板保持具であって、
    　前記搬送体の載置面に固定される板状またはブロック状のパッド本体と、
    　前記パッド本体の上面から上方に延びる弾性的に変形可能な複数の突起部と
    　を有し、
    　前記複数の突起部の一部が、前記基板の裏面に接触して主に前記基板の板面と垂直な方向で前記基板を保持し、
    　前記複数の突起部の他の一部が、前記基板の側面に接触して主に前記基板の板面と平行な方向で前記基板を保持する、
    　基板保持具。
  3. 　前記突起部にバネ部材を有する、請求項１または請求項２に記載の基板保持具。
  4. 　前記バネ部材は、前記搬送体の載置面に対して垂直な方向で弾性的に変形可能に取り付けられる、請求項３に記載の基板保持具。
  5. 　前記バネ部材の少なくとも基端部は、前記パッド本体の中に埋まっている、請求項３に記載の基板保持具。
  6. 　前記突起部が、前記バネ部材の上端部を覆うキャップ部を有する、請求項３に記載の基板保持具。
  7. 　前記キャップ部は、前記バネ部材の中間部を覆う筒部を有する、請求項６に記載の基板保持具。
  8. 　前記キャップ部は樹脂からなる、請求項６に記載の基板保持具。
  9. 　前記キャップ部は、導電体からなり、電気的に接地される、請求項７に記載の基板保持具。
  10. 　前記パッド本体に、前記キャップ部を前記搬送体の載置面に対して垂直な方向で案内するための筒状案内部が設けられている、請求項６に記載の基板保持具。
  11. 　前記キャップ部は、前記搬送体の載置面に対して平行な方向に変位可能に設けられている、請求項６に記載の基板保持具。
  12. 　前記パッド本体が、前記搬送体の載置面に形成されている凹部の中に取り付けられる、請求項１または請求項２に記載の基板保持具。
  13. 　前記パッド本体が、前記搬送体に一体形成されている、請求項１または請求項２に記載の基板保持具。
  14. 　前記パッド本体上で、頂点が前記搬送体全体の載置面中心点を向くＶ字のライン上に前記突起部を一定の間隔で複数配置する、請求項１または請求項２に記載の基板保持具。
  15. 　前記突起部が芝状または小薄片状に形成されている、請求項１または請求項２に記載の基板保持具。
  16. 　前記突起部が鱗状に形成されている、請求項１５に記載の基板保持具。
  17. 　前記突起部の先端部は、前記搬送体の載置面と直交する方向に対して斜めに傾いている、請求項１５に記載の基板保持具。
  18. 　前記突起部は、その先端部が前記搬送体に載置される前記基板の輪郭の内側を向くように形成されている、請求項１５に記載の基板保持具。
  19. 　前記突起部の弾性は、前記基板から受ける力に対して、前記基板の板面と垂直な方向における弾性率よりも前記基板の板面と平行な方向における弾性率の方が大きい、請求項１５に記載の基板保持具。
  20. 　前記突起部の基部が前記パッド本体に埋め込まれている、請求項１５に記載の基板保持具。
  21. 　前記突起部が、前記パッド本体と一体成型で形成されている、請求項１５に記載の基板保持具。
  22. 　前記突起部がゴム状弾性体からなる、請求項１５に記載の基板保持具。
  23. 　前記突起部がフッ素ゴムからなる、請求項２２記載の基板保持具。
  24. 　前記突起部が樹脂からなる、請求項１５に記載の基板保持具。
  25. 　前記基板の裏面と接触する前記突起部の弾性変位によって前記基板の沈む深さは前記基板の厚さよりも小さい、請求項１または請求項２に記載の基板保持具。
  26. 　前記パッド本体は、前記基板の周縁部を保持する際に、前記複数の突起部の一部が前記基板の下に隠れ、前記複数の突起部の残りは前記基板の外で露出するように、前記搬送体の所定の箇所に配設される、請求項１または請求項２に記載の基板保持具。
  27. 　被処理基板を搬送するための基板搬送装置であって、
    　大気圧下または減圧下の室内で移動できるように構成された搬送ベース部と、
    　前記搬送ベース部に搭載され、前記基板を載せて支持できるように構成された搬送アームと、
    　前記搬送ベース部上で前記搬送アームを所定の方向に移動させるためのアーム駆動部と、
    　前記基板を保持するために前記搬送アームに取り付けられ、請求項１または請求項２に記載の基板保持具を含む基板保持部と
    　を有する基板搬送装置。
  28. 　前記搬送アームは、水平面内で旋回運動できるとともに、旋回円の半径と平行な方向で進退移動できるように構成されている、請求項２７に記載の基板搬送装置。
  29. 　前記基板保持具は、前記搬送アームに着脱可能に取り付けられる、請求項２７に記載の基板搬送装置。
  30. 　大気圧下または減圧下で被処理基板に所定の処理を施すための枚葉式の処理ユニットと、
    　請求項１または請求項２に記載の基板保持具を取り付けた搬送アームを有し、前記搬送アームに前記基板を載せて、前記基板を搬送し、前記処理ユニットに前記基板を搬入し、または前記処理ユニットから前記基板を搬出する基板搬送機構と
    　を有する基板処理装置。
  31. 　前記基板保持具は、前記搬送アームに着脱可能に取り付けられる、請求項３０に記載の基板処理装置。
     
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