(57)【要約】【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。【選択図】図４
2011096208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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。【０００４】
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。【０００５】
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。【０００６】
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。【０００７】
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）。【０００８】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−３９５１
【特許文献２】特開２００２−６４０５７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
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。【００１１】
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。【００１２】
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。【００１３】
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。【００１４】
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。【００１５】
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。【００１６】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
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。【００１８】
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。【００１９】
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。【００２０】
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。【００２１】
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。
【発明の効果】
【００２２】
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。【００２３】
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。【００２４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】上記基板保持具の一作用を模式的に示す側面図である。
【図５】上記基板保持具の一作用を模式的に示す側面図である。
【図６】上記基板保持具の一作用を模式的に示す側面図である。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】上記基板保持具の突起部の構成を示す斜視図である。
【図１０】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。
【図１１】上記基板保持具の一作用を模式的に示す側面図である。
【図１２】上記基板保持具の一作用を模式的に示す側面図である。
【図１３】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。
【図１４】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。
【図１５】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。
【図１６】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。
【図１７】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。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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］
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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］
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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］
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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］
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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）。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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）。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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］
【００９４】
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。
【００９５】
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］
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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］
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【符号の説明】
【０１１２】
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
【図１】
2011096208.tif 000003
【図２】
2011096208.tif 000004
【図３】
2011096208.tif 000005
【図４】
2011096208.tif 000006
【図５】
2011096208.tif 000007
【図６】
2011096208.tif 000008
【図７】
2011096208.tif 000009
【図８】
2011096208.tif 000010
【図９】
2011096208.tif 000011
【図１０】
2011096208.tif 000012
【図１１】
2011096208.tif 000013
【図１２】
2011096208.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2011096208.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
2011096208.tif 000018
【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年2月12日(2013.2.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項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同じ方向に延びる弾性的に変形可能な複数の突起部と
を有し、
各々の前記突起部が、前記基板の下に隠れる場合は、前記基板の重みで弾性変形して前記基板の重力に抗し、
各々の前記突起部が、前記基板の外側で前記基板の側面に接触する場合は、少しだけ弾性変形して、または殆ど弾性変形しないで、その接触による押圧力に抗し、
前記パッド本体上で、前記複数の突起部の一部が前記基板の裏面を保持するとともに、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。
【請求項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へ延びる弾性的に変形可能な複数の突起部と
を有し、
各々の前記突起部が、前記基板の下に隠れる場合は、前記基板の重みで縦方向に弾性変形して前記基板の重力に抗し、
各々の前記突起部が、前記基板の外側で前記基板の側面に接触する場合は、横方向に少しだけ弾性変形して、または殆ど弾性変形しないで、その接触による押圧力に抗し、
前記パッド本体上で、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するとともに、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。
【請求項３】
前記突起部の構成は、バネ部材を有する構成、および芝状又は小薄片状に形成される構成のいずれかである、請求項１または請求項２に記載の基板保持具。
【請求項４】
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し、
前記突起部は、バネ部材を有する、
基板保持具。
【請求項５】
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し、
前記突起部は、バネ部材を有する、
基板保持具。
【請求項６】
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３〜５のいずれか一項に記載の基板保持具。
【請求項７】
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３〜６のいずれか一項に記載の基板保持具。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
前記芝状又は小薄片状に形成される場合の突起部は、ゴム状弾性体からなる、請求項３に記載の基板保持具。
【請求項１１】
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１〜１０のいずれか一項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。
【請求項１２】
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枚葉式の処理ユニットと、
請求項１〜１０のいずれか一項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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
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、旋回運動、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。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
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同じ方向に延びる弾性的に変形可能な複数の突起部とを有し、各々の前記突起部が、前記基板の下に隠れる場合は、前記基板の重みで弾性変形して前記基板の重力に抗し、各々の前記突起部が、前記基板の外側で前記基板の側面に接触する場合は、少しだけ弾性変形して、または殆ど弾性変形しないで、その接触による押圧力に抗し、前記パッド本体上で、前記複数の突起部の一部が前記基板の裏面を保持するとともに、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へ延びる弾性的に変形可能な複数の突起部とを有し、各々の前記突起部が、前記基板の下に隠れる場合は、前記基板の重みで縦方向に弾性変形して前記基板の重力に抗し、各々の前記突起部が、前記基板の外側で前記基板の側面に接触する場合は、横方向に少しだけ弾性変形して、または殆ど弾性変形しないで、その接触による押圧力に抗し、前記パッド本体上で、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するとともに、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。
本発明の第３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し、前記突起部は、バネ部材を有する。
本発明の第４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し、前記突起部は、バネ部材を有する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
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ＷB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ＷB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。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
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。
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2011096208.tif 000020
【国際調査報告】
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2011096208.tif 000022
2011096208.tif 000023
2011096208.tif 000024