(57)【要約】【課題】  シリコンウェハー等の基板等に反りが生じている場合でも確実に基板搬送装置等の載置面に基板を保持できるようにする。【解決手段】  基板Ｓのほぼ中央位置が載置される基板載置面に吸着孔を形成し、吸着孔を介して生じさせた吸引力により、基板Ｓを吸着ヘッド３に吸着保持するようにした基板保持装置において、吸着ヘッド３の直径よりわずかに小さい面積を有する吸気空間１０を、吸着ヘッド３の基板載置面下に形成する。吸気空間１０の平面の全面にわたり、吸着ヘッド３の基板載置面と吸気空間１０とを貫通する微細孔１２を、所定２mmの間隔以下で分布するように形成する。そして真空発生手段Ｐによって吸気空間１０、微細孔１２を介して生じた吸引力により、吸着ヘッド３の基板載置面上に載置された基板Ｓの反りを補正しつつ吸着保持するようにした。【選択図】  図１
2006156616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板のほぼ中央位置が載置される基板載置面に吸着孔を形成し、該吸着孔を介して生じさせた吸引力により、前記基板を前記基板載置面に吸着保持するようにした基板保持装置において、
前記基板載置面よりわずかに小さい面積を有する吸気空間を、前記基板載置面下に形成し、前記吸気空間の平面の全面にわたり、該基板載置面と前記吸気空間とを貫通する微細孔を、所定間隔以下で分布するように形成し、前記吸気空間、微細孔を介して生じた吸引力により、前記基板載置面上に載置された基板の反りを補正しつつ吸着保持するようにしたことを特徴とする基板保持装置。
【請求項２】
前記吸気空間に導気経路が連接され、真空発生手段により、前記吸引力を発生させることを特徴とする請求項１に記載の基板保持装置。
【請求項３】
前記基板載置面は、エンドエフェクタ先端に取り付けられた吸着ヘッドであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板保持装置。
【請求項４】
前記基板載置面は、アライメント装置の基板保持手段上面に形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板保持装置。
【請求項５】
前記微細孔を、直径φ０．１〜０．２mm、形成間隔２mm以下としたことを特徴とする請求項１記載の基板保持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板保持装置に係り、基板搬送ロボットやアライメント装置において、反り等がある薄いシリコンウェハを確実に保持できるようにした基板保持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の基板搬送ロボットの搬送アームの先端に装着される、一般的な構造のエンドエフェクタは、図１（ａ）に例示したように、幅、先端直径４０mm程度で所定長を有し、φ１００〜１５０mm程度の基板を先端部に吸着保持して、搬送アームの動作に伴って基板を処理プロセス、チャンバー間で搬送することができる。ところで、近年のＬＳＩ等の半導体デバイスの高集積化、コンパクト化に伴い、母材となるシリコンウェハー（以下、基板と記す。）の薄形化が進んでいる。基板は通常、ＣＭＰ装置等の化学的機械研磨装置を用いて５０μm程度まで平坦化、薄形化されるため、処理前において基板自体に反りが生じ、基板搬送において、エンドエフェクタ１先端での吸着時に基板を確実に保持できないおそれが生じてきている。
【０００３】
また、半導体製造装置や検査装置に付帯して位置決め用に用いられるアライメント装置等において、基板の方向、位置調整を行う際も、基板が載置される基板保持部としてのスピンドルの上面板上に載置される際も、同様に基板の反りを補正できない状態で載置されるため、適正なアライメント（位置決め）が行えないという問題もある。
【０００４】
この種の問題を解決する技術として特許文献１に開示された基板保持装置がある。この基板保持装置は、投影露光装置等の基板載置面に組み込まれる装置で、基板載置面には同心円状の溝部が所定間隔をあけて形成され、それぞれの凹所に独立して連通する通気孔が形成され、載置される基板の直径に応じて、載置面上での基板吸着範囲を制御できるようになっている。
【特許文献１】特開平７−２３１０３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述の特許文献１では、載置面より小さい直径の基板あるいは載置面より大きい直径の基板を載置することが想定されているが、後者の場合、基板の反りが大きい場合、基板が載置面に密着できない個所で基板と載置面との間に隙間が生じる。このとき、真空源の容量に対して隙間部分の円周溝個所で圧力降下が生じ、十分な吸着力が得られないという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、基板等に反りが生じている場合でも確実に基板載置面に基板を保持できるようにした基板保持装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は基板のほぼ中央位置が載置される基板載置面に吸着孔を形成し、該吸着孔を介して生じさせた吸引力により、前記基板を前記基板載置面に吸着保持するようにした基板保持装置において、前記基板載置面よりわずかに小さい面積を有する吸気空間を、前記基板載置面下に形成し、前記吸気空間の平面の全面にわたり、該基板載置面と前記吸気空間とを貫通する微細孔を、所定間隔以下で分布するように形成し、前記吸気空間、微細孔を介して生じた吸引力により、前記基板載置面上に載置された基板の反りを補正しつつ吸着保持するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
前記吸気空間に導気経路が連接され、真空発生手段により、前記吸引力を発生させることが好ましい。
【０００９】
前記基板載置面は、エンドエフェクタ先端に取り付けられた吸着ヘッドに適用されることが好ましい。
【００１０】
また、前記基板載置面は、アライメント装置の基板保持手段上面に形成されるようにすることが好ましい。
【００１１】
前記微細孔は、直径φ０．１〜０．２mm、形成間隔２mm以下程度で加工することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、薄いシリコンウェハー等を搬送する際、あるいは所定の位置決め作業において、基板に生じている反り等を取り除いた状態で基板保持面に確実に保持させることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の基板保持装置の実施するための最良の形態として、以下の実施例について添付図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１（ａ）は基板搬送ロボットの搬送アームの先端に装着されたエンドエフェクタ１上にシリコンウェハー（以下、基板Ｓ）を載置した状態を示した部分平面図である。本実施例では、基板搬送ロボットとして、多軸水平多関節型ロボットが用いられ、搬送アームの旋回に伴い、搬送アーム先端に装着されたエンドエフェクタ１上の基板Ｓを、図示しない収納カセット、処理工程位置等に高精度に移送できるようになっている。断面図を同図（ｂ）に示したように、エンドエフェクタ１は扁平な平板形状からなり、一端が図示しない搬送アーム先端の関節部２の側面に、その一部が差し込まれ、埋設されるようにして支持されている。本実施例では、エンドエフェクタ１は、幅４０mm、長さ２００mm、厚さ２mmのアルミニウム板を加工した本体部材４と、本体部材４の先端に取着された直径４０mmの吸着ヘッド３とから構成されている。このうち吸着ヘッド３は、先端が半円状に加工されたエンドエフェクタ１の上面に複数本の皿ネジ５により固着された樹脂製円板からなり、本実施例ではエンプラの一例として耐熱性に富むＰＥＥＫ樹脂板が使用されている。なお、吸着ヘッド３の材質としては耐熱性を有し、載置される基板表面を傷つけない程度の表面硬度を有する樹脂製品であれば、種々の熱可塑性エンプラを使用することができる。
【００１５】
本実施例では、図１（ｂ）に示したように、上述のエンドエフェクタ１の本体部材４と、その先端に固着された吸着ヘッド３を通じて、基板搬送ロボット内の真空発生手段Ｐに連通する真空吸着経路が形成されている。この真空吸着経路は、エンドエフェクタ１においては、図１（ａ），（ｂ）に示したように、本体部材４の下面には長さ方向に沿って、ほぼ中央位置に幅６mm、深さ０．８mmの角溝６が形成され、先端部は直径２８mmにくり抜かれている。そして本体部材４と同寸法の薄いアルミニウム製の底板８が本体部材４の下面を覆うように気密性を保持して密着されている。したがって、このエンドエフェクタ１内には真空吸着経路としての導気路１１と、導気路１１の先端に連通した扁平な円環状の吸気空間１０とが形成されている。
【００１６】
図２各図は、図１に示したエンドエフェクタ１内に形成された吸気空間１０と、吸気空間１０に連通する導気路１１の一部と、吸気空間１０を覆うように取り付けられた吸着ヘッド３とを拡大して示した平面図（同図（ａ））と、その断面図（同図（ｂ））である。吸着ヘッド３の表面には、外周に沿って８個のネジ固定用の取付孔と、本体部材４の吸気空間１０の平面のほぼ全面にわたり、円形の中心位置から放射状に所定間隔をあけて微細孔が貫通形成されている。この微細孔１２として、本実施例では、直径φ０．１mmの円孔が、配列形状、位置等によって微差はあるが、平均して約１．５mmの間隔をあけて図２（ａ）に例示したように形成されている。また、本体部材４の吸気空間１０を形成するくり抜かれた部分周囲の表面には円周溝１３が形成され、その内部にＯリング１４が装着されている。このＯリング１４は、吸着ヘッド３が皿ネジ５の締着により本体部材４に取り付けられる際に、円周溝１３の断面を閉塞するように変形し、本体部材４と吸着ヘッド３との気密性が保持される。微細孔１２の直径は、基板Ｓが載置される面の大きさ、微細孔１２の数にもよるが、φ０．１〜０．２mm程度とすることが好ましい。φ０．１mm以下では、微細加工が必要となり、コストアップにつながる一方、φ０．２mm以上とすると、基板Ｓと密着していない部分での吸引力低下が大きくなるので、上述の範囲とすることが好ましい。また、配置間隔についても、２mm以上とすると、基板Ｓの反りの段階的な補正がスムースにいかない。
【００１７】
ここで、この吸着ヘッド３による基板Ｓの吸着、保持の作用について簡単に説明する。たとえば基板Ｓが図示しないカセット内に多段に収容されている状態で、所定の基板Ｓに対して基板搬送ロボットの搬送アーム先端のエンドエフェクタ１の先端が、その吸着ヘッド３の中心位置と基板Ｓ中心との位置をほぼ一致させるように、カセット内に進入し、吸着ヘッド３が基板Ｓ下方から基板Ｓを載置するように接近し、載置された状態で、ロボット本体内に装備された真空ポンプ等の真空発生手段Ｐによる真空引き動作が開始される。吸着ヘッド３上に載置された薄い基板Ｓに反りがある場合、基板Ｓと吸着ヘッド３の基板載置面とは密着して吸着された個所と、隙間が生じた個所とが生じる。このとき、吸着ヘッド３の基板保持面３ａには多数の微細孔１２が形成されているため、基板Ｓと吸着ヘッド３との密着部分以外の隙間部分では、微細孔１２は開放状態にあり、そこでの真空吸引力は増大する。これにより、密着個所に近い部分から基板Ｓの反りが補正されるように徐々に基板Ｓと吸着ヘッド３のとの密着範囲が拡大する。そして最終的に吸着ヘッド３の微細孔１２が分布している範囲全体で基板Ｓが密着保持される。このように、微細孔１２が基板保持面３ａに多数分布しているため、基板Ｓの反りが吸着ヘッド３のどの位置にあっても、密着された個所から徐々に吸着部分が吸着ヘッド３全面に広がり、最終的に基板Ｓの吸着ヘッド３に接触した部位全面を密着させることができる。
【００１８】
吸着ヘッド３に形成する微細孔１２のせん孔パターンは、図２（ａ）に示したように、放射状に所定間隔を開けて配置しても良いし、また所定の直径ごとの同心円の円周に沿って所定間隔をあけて形成しても、縦横に等間隔をあけて形成しても良い。また、微細孔１２の直径もφ０．１〜０．２mm程度に設定することで、上述の吸引力の変化による基板吸着を効率よく行うことが可能となる。
【実施例２】
【００１９】
図３（ａ）は、基板Ｓがアライナー装置２０の基板保持部としてのスピンドル２１に保持された状態を示した平面図である。同図（ｂ）は、その断面図である。アライナー装置２０に載置された基板Ｓは、同図（ａ）に示した状態で、センタリング、図示しないオリフラの位置合わせ（オリフラロケート）が高速、高精度に行われた後に、図示しない搬送ロボットによって処理工程に移送される。したがって、この位置合わせ精度を高めるためには、基板Ｓがアライナー装置２０のスピンドル上面上２１ａに密着して保持されることが必要がある。このため、基板Ｓの反り等を取り除いた状態での基板保持を行うことが重要である。そこで、本発明の基板保持装置を適用することが好ましい。
【００２０】
本実施例では、基板保持部としてのスピンドル２１は、ケーシング２２内に収容されたステッピングモータ等の位置調整モータ２３の回転駆動軸２４のケーシング２２上面から突出した上端に支持されている。この回転駆動軸２４は内部に中空部２５が形成された筒状の中空軸で、中空部２５が導気路として使用され、この導気路を介して真空発生手段Ｐと、スピンドル２１内に形成された吸気空間１０とが連通されている。そして吸気空間１０、微細孔１２を介してスピンドル上面２１ａに、基板Ｓを載置して吸着保持するようになっている。
【００２１】
スピンドル２１は、図３（ａ）に示したように、回転駆動軸２４上端に固着された支持部２６にボルト止めされたＰＥＥＫ樹脂成形品からなり、スピンドル上面２１ａの下側の内部には扁平円筒状の吸気空間１０が形成されている。スピンドル上面２１ａには、そのほぼ全面にわたり、図１（ａ）の実施例と同様に、円形の中心位置から放射状に所定間隔をあけてφ０．１mmの微細孔１２が貫通形成されている。本実施例においても、配列形状、位置等によって微差はあるが、平均して約１．５mm間隔で形成されている。
【００２２】
このように構成された基板保持装置では、位置調整モータ２３の回転駆動軸２４の中空部２５の下端に、一例としての真空ポンプＰからの通気管２７が連接されている。したがって、この構成からなるアライナー装置２０では、基板Ｓがスピンドル上面２１ａに載置保持されると、図示しない制御部で真空発生装置が運転制御され、吸気空間１０、微細孔１２を介して生じた吸引力で、基板Ｓの反り等が補正された状態で、基板Ｓがスピンドル上面２１ａに密着し、その基板保持状態でセンタリング、オリフラロケート等の位置決めを高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の基板保持装置を基板搬送ロボットのエンドエフェクタに適用した実施例を示した平面図、断面図。
【図２】図１に示した基板保持装置を拡大して示した拡大平面図、拡大断面図。
【図３】本発明の基板保持装置をアライナー装置の基板保持部に適用した実施例を示した平面図、断面図。
【符号の説明】
【００２４】
１  エンドエフェクタ
３  吸着ヘッド
１０  吸気空間
１２  微細孔
２０  アライナー装置
２５  中空部
２１  スピンドル
Ｐ  真空発生手段（真空ポンプ）
Ｓ  基板（シリコンウェハー）
【図１】
2006156616.tif 000003
【図２】
2006156616.tif 000004
【図３】
2006156616.tif 000005