JP2012212746A - 基板搬送装置及び基板搬送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板を保持することによる保持体の撓みを抑えること。
【解決手段】 基板を保持するために搬送基体に進退自在に設けられた板状の保持体４１の下面に、薄膜状の圧電体５を設ける。この圧電体５は、電圧を印加すると伸長するように構成され、これにより、保持体４１に上向きに反る方向の曲げ応力が与えられる。保持体４１にウエハＷを保持させると、ウエハＷの自重により保持体４１の先端が下方に垂れるように撓むが、圧電体５に電圧を印加すると、保持体４１の下面側が伸長するので、ウエハＷの自重による保持体４１の撓みに抗して、当該保持体に上向きに反る方向に曲げ応力が与えられ、保持体４１の撓みが抑えられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、搬送基体に進退自在に設けられた板状の保持体により、支持部との間で基板の受け渡しを行う基板搬送装置において、基板を保持することによる保持体の撓みを抑える技術に関する。

半導体デバイスやＬＣＤ基板の製造プロセスにおいては、多数枚の基板が多段に収納されたＦＯＵＰから基板搬送装置により基板を取り出して、次工程のモジュールに受け渡すことが行われている。前記基板搬送装置は、図２７及び図２８に示すように、基板である半導体ウエハＷ（以下「ウエハＷ」という）の裏面側を保持するフォーク１１が進退機構１３により搬送基体１２に沿って進退自在に設けられると共に、前記搬送基体１２が鉛直軸周りに回転自在、昇降自在に構成されている。図２７及び図２８中１４及び１５は、ウエハＷのガイド部材である。この際、ＦＯＵＰや縦型熱処理装置に用いられるウエハボート等の多数枚のウエハＷが多段に配設される構成では、小型化を図るために、ウエハＷの受け渡しの際の上下方向の移載マージンを小さくする必要があり、フォーク１１の厚みは例えば３ｍｍ程度に設定されている。

ところで、近年ウエハが大型化しており、４５０ｍｍサイズのウエハが検討されているが、大口径化に伴い重量が増大する。一方、ウエハサイズに合わせてフォーク１１が長くなるが、既述の理由からフォーク１１の厚さを大きくして剛性を高めることは得策ではない。このため、従来と同様の厚さのフォーク１１を用いた場合、図２９に示すように、ウエハの自重によって、フォーク１１の先端が下方に垂れるという撓みが発生するおそれがある。

この撓みが発生すると、図２９に示すように、フォーク１１の基端側から先端側までの上下方向の大きさＬ１が大きくなり、ウエハＷの受け渡しの際に大きな移載マージンが必要となってしまう。このため、例えばＦＯＵＰやウエハボートでは配列ピッチを大きくせざるを得ず、従来の同じ枚数のウエハＷを搭載しようとすると、従来に比べて大型化してしまう。一方、ＦＯＵＰやウエハボート等を従来と同じ大きさに設定すると、ウエハＷの搭載枚数が少なくなるため、スループットが低下するという問題の発生が懸念される。このため、ウエハＷを保持したときに先端が垂れ下がるというフォーク１１の撓みの発生を抑えることが要求されている。

特許文献１には、フォークを支持具に対してθ方向に回動自在に設けると共に、前記支持具をアームに対してα方向に回動自在に設けることにより、フォークの傾きを調整する技術が記載されている。前記θ方向とは、フォークの長さ方向に伸びる水平方向であり、前記α方向とは、フォークの幅方向に伸びる水平方向である。この際、圧電素子により支持具あるいはフォークを回動させる手法も記載されている。また、特許文献２には、フォークの基端側をボルトによりハンドに取り付ける構成において、ハンドに偏心駒を設け、この偏心駒によりフォークを押し上げて、フォークの先端の垂れさがりを補正する技術が記載されている。

しかしながら、これら特許文献１及び特許文献２の構成は、いずれもフォークの基端側の取り付け方を調整してフォークの姿勢を補正するものであり、フォーク自体の撓みを補正するものではないので、これらの構成を用いても、本発明の課題を解決することは困難である。

特許第３８０２１１９号公報（図２、図４） 特開２００７−６１９２０号公報（図３、段落００１７）

本発明は、このような事情の下になされたものであり、基板を保持することによる保持体の撓みを抑える技術を提供することにある。

このため、本発明の基板搬送装置は、
基板を保持し、搬送基体に進退自在に設けられた板状の保持体により、支持部との間で基板の受け渡しを行う基板搬送装置において、
前記保持体に撓みを抑えるために設けられ、電圧が印加されると収縮又は伸長する圧電体と、
前記保持体に上向きに反る方向に曲げ応力を与えるように当該圧電体に電圧を印加するための給電部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明の基板搬送方法は、
搬送基体に設けられた板状の保持体を前進させ、支持体に支持された基板の下方側に位置させる工程と、
次いで前記保持体を支持体に対して相対的に上昇させて基板を受け取る工程と、
前記保持体に設けられた圧電体に、基板が保持されていないときよりも絶対値が大きい電圧を印加して当該圧電体を収縮又は伸長させ、基板の自重による保持体の撓みに抗して、当該保持体に上向きに反る方向に曲げ応力を与える工程と、を含むことを特徴とする基板搬送方法。

本発明によれば、基板を保持し、搬送基体に進退自在に設けられた板状の保持体により、支持部との間で基板の受け渡しを行う基板搬送装置において、前記保持体に撓みを抑えるために、電圧が印加されると収縮又は伸長する圧電体を設けている。そして、保持体が撓むときには、圧電体に電圧を印加して、当該保持体に上向きに反る方向に曲げ応力を与えているので、前記保持体の撓みを緩和することができる。

本発明の基板搬送装置とＦＯＵＰとウエハボートを示す構成図である。 本発明に係る基板搬送装置を示す平面図である。 前記基板搬送装置を示す側面図である。 前記基板搬送装置の一部を示す拡大側面図である。 前記基板処理装置に設けられる圧電体の作用を説明するための側面図である。 前記基板処理装置の動作を制御する制御部を示す構成図である。 前記圧電体に印加される電圧と、保持体の相対的高さ位置との関係を示す電圧パターンを示す特性図である。 前記基板処理装置の作用を説明する側面図である。 前記基板処理装置の作用を説明する側面図である。 前記基板処理装置の作用を説明する側面図である。 前記基板処理装置の作用を説明する側面図である。 前記基板処理装置の作用を説明する側面図である。 前記基板処理装置の作用を説明する側面図である。 前記基板処理装置の作用を説明する側面図である。 前記圧電体に印加される電圧と、保持体の相対的高さ位置との関係を示す電圧パターンを示す特性図である。 前記基板処理装置の作用を説明する側面図である。 本発明の他の例の基板搬送装置を示す平面図である。 本発明のさらに他の例の基板搬送装置を示す回路図である。 本発明のさらに他の例の基板搬送装置を示す斜視図である。 図１９に示す基板搬送装置を示す平面図である。 図１９に示す基板搬送装置を示す側面図である。 図１９に示す基板搬送装置に設けられる圧電体を示す説明図である。 本発明のさらに他の例の基板搬送装置を示す平面図である。 本発明のさらに他の例の基板搬送装置の一部を示す拡大側面図である。 図２４に示す基板搬送装置の作用を説明するための特性図である。 本発明の圧電体に印加される電圧と、保持体の相対的高さ位置との関係を示す電圧パターンを示す特性図である。 従来の基板搬送装置を示す平面図である。 従来の基板搬送装置を示す側面図である。 従来の基板搬送装置を示す側面図である。

以下、本発明の基板搬送装置の一実施の形態について、図１に示すように、ウエハＷを収納するＦＯＵＰ２と、ウエハＷを棚状に保持するウエハボート３との間でウエハＷの受け渡しを行う基板搬送装置４を例にして説明する。前記ＦＯＵＰ２は、多数枚例えば２５枚のウエハＷを多段に収納する収納容器であり、例えばウエハＷは、容器２１内部において、その裏面側の周縁領域を支持部２２に載置することにより、所定のピッチで棚状に配列された状態で収納されている。

また、前記ウエハボート３は、例えば１００枚のウエハＷを所定間隔で上下に配列して保持できるように構成されている。例えばウエハボート３は、天板３１と底板３２との間に複数本の支柱３３を備えており、この支柱３３に形成された図示しない溝状の支持部にウエハＷの周縁部が保持されるようになっている。

このウエハボート３は、昇降自在に構成されたボートエレベータ３４の上に設けられ、ウエハボート３を熱処理炉３５に搬入するロード位置と、熱処理炉３５の下方側のアンロード位置（図１に示す位置）との間で昇降自在に構成されている。前記アンロード位置は、基板搬送装置４によってＦＯＵＰ２との間でウエハＷの受け渡しが行われる位置であり、図中３６は熱処理炉３５の蓋体、３７は保温筒である。

前記基板搬送装置４は、図１〜図３に示すように、ウエハＷの裏面側を保持する略水平な板状の保持体４１を備えている。この例の保持体４１は、例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等のセラミックスにより構成されている。例えば保持体４１は、外形の平面形状が略矩形状に構成され、その短辺はウエハＷの直径よりも短く、その長辺はウエハＷの直径よりも僅かに長く設定されている。また、この例の保持体４１は、その長さ方向（図２中Ｘ方向）の略中央部から先端側は２本のアーム部４１ａ，４１ｂに分かれている。

前記保持体４１はその基端側が進退機構４２に接続され、この進退機構４２は、例えば搬送基体４３内部に設けられたタイミングベルトを用いた駆動機構（図示せず）によって、搬送基体４３に沿って進退移動するように構成されている。また、この搬送基体４３は、昇降機構及び回転機構を備えた駆動機構４４により、昇降自在及び鉛直軸回りに回転自在に構成されている。前記昇降機構は例えば昇降モータＭにより構成されており、この昇降モータＭはエンコーダＥに接続され、エンコーダＥのパルス値は後述する制御部６に出力されるように構成されている。

この例では、前記保持体４１の上面に、基端側及び先端側に夫々ガイド部材４５，４６が設けられている。これらガイド部材４５，４６は、例えば夫々ウエハＷを載置する載置面４５ａ，４６ａと、これら載置面４５ａ，４６ａから立設し、ウエハＷの外端面の一部を当接させてウエハＷを位置決めする壁部４５ｂ，４６ｂと、を備えている。ウエハＷは、これらガイド部材４５，４６に、裏面側の周縁部の一部を載置することにより、位置決めした状態で保持体４１に保持される。

また、保持体４１には、例えば２本に分岐されている領域よりも基端側に寄った位置に圧電体５が設けられている。この圧電体５は、例えばチタン酸鉛やジルコン酸鉛等の圧電性セラミックスにより、厚さが１ｍｍ程度の薄膜状に構成され、例えば保持体４１の下面に耐熱性のある接着剤により接着されている。

前記圧電体５は例えば矩形状に構成され、電極５１,５２を備えている。これら電極５１,５２は、例えば図４に示すように、圧電体５の上面側及び下面側に互いに対向するように形成されており、夫々給電路５３ａ,５３ｂを介して、外部の給電部をなす電圧供給部５４に接続されている。この例では、電極５１,５２は、圧電体５の上面全体及び下面全体を夫々覆うように設けられている。これら電極５１,電極５２及び給電路５３は、例えば金属層により構成され、例えば保持体４１や圧電体５に耐熱性のある接着剤により接着されている。

前記圧電体５は、図５（ａ）に示すように、電圧を印加しない場合には変形しないが、電圧を印加したときに保持体４１に上向きに反る方向に曲げ応力を与える構成であれば、種々の構成を用いることができる。例えば、保持体４１の下面側に圧電体５を設ける場合には、図５（ｂ）に示すように、電圧を印加すると、長さ方向（図２、図５中Ｘ方向）に伸長するものが用いられる。これにより、電圧を印加すると保持体４１の下面側が伸長するため、保持体４１に上向きに反る方向に曲げ応力が与えられる。

また、保持体４１の上面側に圧電体５を設ける場合には、図５（ｃ）に示すように、電圧を印加すると、長さ方向（図２、図５中Ｘ方向）に収縮するものが用いられる。これにより、電圧を印加すると保持体４１の上面側が収縮するため、保持体４１に上向きに反る方向に曲げ応力が与えられる。

この例の圧電体５の一例を挙げると、圧電体５の上面側の電極５１を正電極とし、及び下面側の電極５２を負電極とするように電圧を印加することにより、逆圧電効果によって、伸長するように構成された圧電体５が用いられている。この際、印加する電圧の大きさに比例して収縮の程度が大きくなる。

従って、圧電体５の長さ方向を保持体４１の長さ方向に揃えた状態で、圧電体５を保持体４１の下面に貼設すると共に、電極５１及び電極５２を図４のように設けて電圧を印加すると、圧電体５によって保持体４１に上向きに反る方向に曲げ応力が与えられ、当該保持体４１は先端側が反り上がるように変形することになる。前記電圧供給部５４は、制御部６からの制御信号に基づいて、圧電体５に対して電圧を印加するように構成されている。

このような基板搬送装置４によって、例えばＦＯＵＰ２からウエハＷを受け取るときには、先ず、搬送基体４３により保持体４１の高さを調整してから、ＦＯＵＰ２内にて支持部２２に保持されているウエハＷの下方側に保持体４１を前進させる。次いで、保持体４１を支持体２２に対して上昇させて、支持部２２に保持されているウエハＷを保持体４１上に受け取った後、支持部２２に干渉しない位置まで保持体４１を上昇させてから、ウエハＷを保持した保持体４１をＦＯＵＰ２から後退させる。これらの一連の動作では、保持体４１の昇降動作は搬送基体４３を昇降することにより行われる。以降では、ＦＯＵＰ２の支持部２２からウエハＷを受け取るときの保持体４１の動作を例にして説明する。

続いて、前記制御部６について図６を参照して説明する。この制御部６は、例えばコンピュータからなり、プログラム６１、ＣＰＵ６２、ボートエレベータ制御部６３及び搬送制御部６４を備えている。ボートエレベータ制御部６３は、ボートエレベータ３４の昇降動作を制御するものであり、搬送制御部６４は、基板搬送装置４の進退機構４２、回転機構及び昇降機構を備えた駆動機構４４を制御するものである。また、図６中６０はバスである。

前記プログラム６１には、制御部６から基板搬送装置４に搬送制御部６３を介して制御信号を送り、所定の基板搬送操作を進行させるように命令（各ステップ）が組み込まれている。このプログラムは、コンピュータ記憶媒体例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）等の記憶部に格納されて制御部６にインストールされる。また、前記プログラム６１には、保持体４１がウエハＷを保持する際に、圧電体５に所定の電圧パターンで電圧を印加するように電圧供給部５４に制御指令を出力する命令（ステップ）が組み込まれている。

具体的には、電圧供給部５４は、図７に示す電圧パターンに基づいて電圧を発生するように構成されている。前記電圧パターンは、保持体４１の相対的高さ位置と圧電体５に印加される電圧との関係を示すものであり、図７中、横軸は、保持体４１の相対的高さ位置、縦軸は圧電体５に印加される電圧を夫々示している。高さ位置ｈ１は、前記保持体４１が前記支持部２２上のウエハＷの下方側から上昇して当該ウエハＷに接触する高さ位置、つまり支持部２２にて保持されているウエハＷの下面と保持体４１の上面が接触するときの保持体４１の基端側の高さ位置である。また、高さ位置ｈ２は、図８に示すように、圧電体５に電圧を印加しないでウエハＷを保持した場合、ウエハＷの自重で保持体４１の先端が下がったときに、この先端がウエハＷを保持していた支持部２２から離れるときの保持体４１の基端側の高さ位置である。

保持体４１は搬送基体４３を駆動機構４４により昇降させることにより昇降されるので、前記高さ位置ｈ１，ｈ２は、駆動機構４４の昇降モータＭのエンコーダＥのパルス値により管理された値である。また、前記高さ位置ｈ１，ｈ２は、ＦＯＵＰ２の全ての支持部２２及びウエハボート３の全ての支持部との間で共通する値である。

そして、前記電圧パターンは、前記保持体４１にウエハＷが保持されているときには、保持体４１にウエハＷが保持されていないときよりも大きな電圧が前記圧電体５に印加されるように設定されており、この例では保持体４１にウエハＷが保持されていないときの電圧はゼロに設定されている。また、前記電圧は、前記保持体４１が前記高さ位置ｈ１にあるときの電圧値よりも、前記保持体４１の上昇により前記ウエハＷが前記支持部２２から離れた後の電圧値の方が大きくなるように設定されている。

より具体的に説明すると、図７に示すように、保持体４１を保持予定のウエハＷの下方側に進入させ、保持体４１を前記高さ位置ｈ１に上昇させるまでは電圧はゼロに設定されている。そして、保持体４１の基端側を前記高さ位置ｈ１に上昇したときに電圧の印加を開始し、次いで、高さ位置ｈ２まで上昇させるまでは、昇降量の増大に比例して徐々に電圧値を大きくして、前記高さ位置ｈ２以上では電圧Ｖ１を印加するように設定されている。

ここで、保持体４１は、支持部２２からウエハＷを受け取る際、高さ位置ｈ１にて保持体４１の上面にウエハＷの下面が接触するが、この時点ではウエハＷは支持部２２に保持されているので、ウエハＷの自重が保持体４１にかかっていない状態である。この段階で、電圧を一気に印加すると、保持体４１へのウエハＷの荷重がない状態、またはほとんど荷重がない状態で保持体４１の先端側が反り上がるという曲がり応力が発生するので、これにより保持体４１上でウエハＷの位置ずれが発生するおそれがある。一方、保持体４１の基端側が高さ位置ｈ２になった段階で電圧を一気に印加すると、ＦＯＵＰ２等でのウエハＷの上下方向の配列間隔を（ｈ２−ｈ１）よりも小さくすることができなくなってしまう。このため、この例では、保持体４１の基端側が高さ位置ｈ１になったときに電圧の印加を開始し、高さ位置ｈ２になるときまで、前記保持体４１の上昇に応じて電圧値が連続的に大きくなる領域を含むように、電圧パターンが設定されている。こうして、圧電体５に電圧を印加したときには、保持体４１の基端側が高さ位置ｈ２まで上昇したときに、図９に示すように、保持体４１がほぼ水平になるように、保持体４１の姿勢が補正されるようになっている。

この際、電圧値Ｖ１及びＶ２は、予め実験により求められた値であり、高さ位置ｈ１に対応する電圧Ｖ１と、高さ位置ｈ２に対応する電圧Ｖ２とを決定して、その間を徐々に電圧を上昇させるようにしてもよいし、段階的に測定して求めてもよい。また、図８以降の説明では、説明の便宜上、高さ位置ｈ１とｈ２の大きさや、保持体４１の撓みの程度を極めて誇張して描いている。

続いて、本発明の基板搬送装置４の作用について、ＦＯＵＰ２内のウエハＷをウエハボート３に移載する場合を例にして、図１０〜図１４を用いて説明する。先ず、図１０に示すように、保持予定のウエハＷの下方側に保持体４１を進入させる。このウエハＷは図示しない支持部２２により保持されている。次いで、図１１に示すように、保持体４１を上昇させ、保持体４１の基端側を高さ位置ｈ１に上昇させる。この段階では、ウエハＷは図１２のステップＳ１の状態であり、既述のように、ウエハＷの自重が保持体４１にかからず、保持体４１の姿勢は水平である。

そして、圧電体５へ電圧の印加を開始し、圧電体５に印加する電圧を徐々に大きくしながら、保持体４１を上昇させる。電圧の印加により保持体４１が上向きに反り上がるように変形するが、保持体４１へウエハＷの自重が徐々にかかって来ており、この自重の増加に合わせて電圧を大きくしているので、ウエハＷの跳ね上がりが起きにくい。また、保持体４１自体が上昇しているので、この保持体４１の動きによって、保持体４１の変形がウエハＷに与える影響が抑制され、ウエハＷの位置ずれはガイド部材４５，４６により抑えられる。

図１２のステップＳ２のウエハＷは、保持体４１の基端側は高さ位置ｈ１により上昇しているものの、図１３に示すようにウエハＷの先端側は未だ支持部２２に載置されている状態であり、保持体４１にある程度のウエハＷの自重がかかっている。この段階では、保持体４１の撓みが小さく、印加電圧も小さい。続いて、ステップＳ３のウエハＷは、保持体４１の上昇により、ウエハＷの先端側が支持部２２から離れた状態である。この段階では、保持体４１への荷重が大きくなるため、ステップＳ２よりも大きな電圧を印加する。さらに、ステップＳ４では、ステップＳ３よりも大きな電圧を印加しているので、保持体４１の上向きに反る方向への曲げ応力が大きくなり、より水平に近い状態になる。

そして、図１４に示すように、保持体４１の基端側が前記高さ位置ｈ２に上昇したときのウエハＷの状態がテップＳ５であるが、このステップＳ５では、ステップＳ４よりもさらに大きな電圧を印加しているので、保持体４１の曲げ応力がさらに大きくなり、保持体４１はほぼ水平な状態に補償される。このように、保持体４１の高さ位置に応じて、圧電体５への印加電圧を連続的に大きくしているので、保持体４１の撓みが保持体４１の変形で補償され、ウエハＷの位置ずれを抑えながら、保持体４１をなるべく水平に近い状態で上昇させ、高さ位置ｈ２ではほぼ水平な状態で保持することができる。

そして、保持体４１にて保持されたウエハＷを例えばウエハボート３の支持部に受け渡すときには、電圧Ｖ１を圧電体５に印加した状態で、ウエハボート３の支持部の上方側に前記保持体４１を進入させる。次いで、その位置から保持体４１を下降させてウエハＷを支持部に受け渡すが、当該支持部に対する高さ位置ｈ２から高さ位置ｈ１まで下降させる際、図７に示す電圧パターンに従って圧電体５に印加する電圧値を調整する。こうして、保持体４１は前記高さ位置ｈ１より下方側の進入位置まで下降させてから後退させるが、前記高さ位置ｈ１より下方側の位置では、電圧をゼロにする。

このようにして、ＦＯＵＰ２内のウエハＷをウエハボート３に移載した後、ボートエレベータ３４を上昇させて、ウエハボート３を縦型熱処理炉３５内のロード位置に搬入し、ウエハＷに対して一括して所定の熱処理を行う。熱処理後は、ウエハボート３をアンロード位置に下降し、基板搬送装置４により、既述の手法にて、ウエハボート３上の支持部のウエハＷを、ＦＯＵＰ２の支持部２２に受け渡す。

上述の実施の形態によれば、保持体４１の上面に、電圧の印加により上面側が収縮する圧電体５を設けているので、ウエハＷの保持により撓む保持体４１に、上向きに反る方向に曲げ応力が与えられる。これにより、前記ウエハＷの自重により発生する保持体４１の撓みを、圧電体５の収縮変形により補償することができ、前記保持体４１の撓みを抑えて、ウエハＷを保持した保持体４１をほぼ水平な状態にすることができる。

この際、保持体４１の基端側の高さ位置に応じて、徐々に圧電体５へ印加する電圧が大きくなるように調整している。これにより、保持体４１を上向きに反るように変形させる場合であっても、保持体４１上のウエハＷの位置ずれを抑えながら、ウエハＷの自重による保持体４１の撓み量に合わせて保持体４１を変形させることができ、保持体４１の姿勢をほぼ水平な状態、又は水平に近い状態に保った状態で上昇させることができる。

この結果、例えば４５０ｍｍの大きなサイズのウエハＷを保持する場合であっても、保持体４１の基端側から先端側までの上下方向の大きさの増大を抑えることができる。これにより、ウエハＷの受け渡しの際の上下方向の移載マージンの増大が抑制され、例えばＦＯＵＰ２やウエハボート３のように多数枚のウエハが多段に搭載される構成において、ウエハＷの配列ピッチを小さくすることができる。このため、多数枚のウエハを多段に搭載する構成部材を備えた装置の大型化を抑えることができ、また、装置内において、所定の容量の領域に多数枚のウエハＷを収納することができるので、生産性の向上を図ることができる。

さらに、圧電体５を保持体４１の下面側に設けているので、圧電体５とウエハＷとが接触するおそれが少なく、コンタミネーションの発生を抑えることができる。

続いて、上述の圧電体５に供給される電圧パターンの他の例について、図１５及び図１６を用いて説明する。この例の電圧パターンは、前記保持体の上昇に応じて電圧値が段階的に大きくなっており、保持体４１の基端側の高さが、高さ位置ｈ１と高さ位置ｈ２との間にあるときに、圧電体５へ一定の大きさの電圧を印加するものである。図１６のステップＳ１１は、保持体４１の基端側を高さ位置ｈ１に上昇させた状態であり、この時点では、既述のようにウエハＷは支持部２２に保持されているので、ウエハＷの姿勢は水平である。

次いで、保持体４１を上昇させるが、図１６のステップＳ１２は、保持体４１の基端側は高さ位置ｈ１と高さ位置ｈ２との間にあるものの、ウエハＷの先端側は未だ支持部２２に載置され、保持体４１の先端側が下方に垂れた状態のウエハＷであり、ここで圧電体５への電圧Ｖ１の印加を開始する。この段階では、保持体４１にウエハＷの自重がある程度かかった状態であるので、保持体４１に電圧Ｖ１を印加して保持体４１を収縮させても、ウエハＷが跳ね上がりにくく、保持体４１自体が上昇していることとも合わせて、ウエハＷの位置ずれの発生が抑えられる。

ステップＳ１２以降は、圧電体５への電圧の印加により、保持体４１に上向きに反る方向で曲げ応力が発生し、保持体４１の先端が反り上がった状態で上昇していくが、ステップＳ１３は、保持体４１先端の反り上がりが途中の段階のウエハＷ、ステップＳ１４は、保持体４１先端の反り上がりが終了した段階のウエハＷである。このように、保持体４１の基端側が高さ位置ｈ１及びｈ２の間にあるときに、一定の電圧Ｖ１の印加を開始しても、ウエハＷの位置ずれを抑えながら、ウエハＷの自重による保持体４１の撓みを保持体４１の変形を補償し、高さ位置ｈ２ではウエハＷをほぼ水平な状態で保持することができる。

また、この図１５に示す電圧パターンにおいても、ステップＳ１２にて前記保持体４１にウエハＷが保持されているときに、ウエハＷが保持されていないときよりも大きい電圧が前記圧電体５に印加され、前記保持体４１にウエハＷが保持されていないときの電圧はゼロに設定されている。また、前記電圧は、前記保持体４１が前記高さ位置ｈ１にあるときの電圧値よりも、前記保持体４１の上昇により前記ウエハＷが前記支持部２２から離れた後の電圧値の方が大きくなるように設定されている。

続いて、本実施の形態の他の例について、図１７により説明する。この例の基板搬送装置４Ａは、保持体４１の先端側のアーム部４１ａ，４１ｂにも圧電体５５，５６を備えている。これら圧電体５５，５６は、アーム部４１ａ，４１ｂの形状に合わせて、細長い矩形状に形成されており、圧電体５と同様に、耐熱性のある接着剤によりアーム部４１ａ，４１ｂの下面に貼設されている。

前記圧電体５５は、圧電体５と同様に、その上面側に電極５１ａを備えると共に、その下面側に電極５２ａを備えており、電極５１ａは、給電路５３１により給電路５３ａを介して電圧供給部５４に接続され、電極５２ａは、給電路５３２により給電路５３ｂを介して電圧供給部５４に接続されている。また、前記圧電体５６は、圧電体５と同様に、その上面側に電極５１ｂを備えると共に、その下面側に電極５２ｂを備えており、電極５１ｂは、給電路５３３，５３１により給電路５３ａを介して電圧供給部５４に接続され、電極５２ｂは給電路５３４，５３２により給電路５３ｂを介して電圧供給部５４に接続されている。なお、図１７では、図示の便宜上、電極５１，５１ａ，５１ｂ及び電極５２，５２ａ，５２ｂは、保持体４１の上面側に並ぶように描いている。

そして、圧電体５５，５６は、電圧を印加しない場合には変形しないが、電圧を印加したときには、長さ方向（図１７中Ｘ方向）に伸長するように構成されている。この例では、電極５１，５１ａ，５１ｂが正電極となり、電極５２，５２ａ，５２ｂが負電極となるように電圧供給部５４から電圧が印加されている。また、この際、これら圧電体５５，５６に対しても、前記電圧供給部５４から、保持体４１の高さ位置に対応した電圧を印加するように構成され、例えば図７又は図１５に示す電圧パターンに従って、電圧が印加されるようになっている。その他の構成は、上述の図２に示す基板搬送装置４と同様である。

このような構成によれば、保持体４１の下面の長さ方向全体に圧電体５，５５，５６が設けられているので、圧電体５，５５，５６に電圧を印加したときの当該圧電体５，５５，５６の伸長によって、保持体４１の長さ方向全体に上向きに反る方向に曲げ応力が発生する。このため、保持体４１の長さ方向の変形量を大きくすることができるので、ウエハＷを保持したときの撓み量が大きい場合にも、保持体４１の姿勢を水平状態に近付けることができる。

続いて、上述の実施の形態の他の例として、保持体４１の撓み量を検出する撓み検出部を設け、この検出値に基づいて電圧供給部２４から圧電体５に印加する電圧値を制御することにより、前記撓み量を小さくなるように補正する構成について、図１８を用いて説明する。ここでは、撓み検出部として、歪みセンサ４００を用いる場合を例にして説明する。この歪みセンサ４０は、例えば、図１８に示すように、保持体４１の先端側の上面に設けられている。この歪みセンサ４００は、保持体４１の下面に設けるようにしてもよいし、保持体４１の内部に設けるようにしてもよい。

この例の電圧供給部５４は、フィードバック信号をなす前記歪みセンサ４００からの検出値と、圧電体５に印加する電圧の設定値との差分に応じた大きさの電圧を出力するように構成されている。具体的には、図１８に示すように、前記電圧供給部５４には、加算部４１１と積分機能を備えたアンプ４１２とを含む演算増幅部４１０が接続されると共に、前記加算部４１１は信号変換部４２０を介して歪みセンサ４００に接続されている。

前記加算部４１１は、歪みセンサ４００から信号変換部４２０を介して送られた保持体４１の歪みに対応する電圧（歪み検出値）と、圧電体５に印加する電圧の設定値との差分を求めるものであり、前記アンプ４１２は、この差分を積分して出力するものである。従って、歪みセンサ４００の歪み検出値は、フィードバック信号として機能する。

そして、ウエハＷが保持体４１に保持されていないときに、保持体４１及びウエハＷの自重により保持体４１が撓む作用を解消して保持体４１を水平に維持するために、必要な圧電体４１への印加電圧をＥ０とすると、電圧設定値はＥ０に対応する大きさである。また、信号変換部４２０においては、ウエハＷが保持体４１に保持されていないときに歪みセンサ４００から得られる歪みの大きさに応じた電圧値をＥ０に相当する値とし、歪みが大きくなるにつれて電圧値が増えるように設定する。

このような構成とすれば、ウエハＷが保持体４１に保持されていないときには、加算部４１１の出力はゼロであり、保持体４１は水平に維持されているが、ウエハＷが保持体４１に保持されると、保持体４１が撓んで歪みセンサ４００で検出される歪みの値が大きくなり、信号変換部４２０の出力値がＥ０を越えるので、概略的な言い方をすれば、当該出力値と電圧設定値Ｅ０との差分に応じた電圧が、圧電体５に供給される。このため、圧電体５が伸長して、保持体４１に上向きに反る方向に曲げ応力が与えられるので、歪み検出値が小さくなり、加算部４１１における加算値が小さくなり、やがて当該加算値がゼロとなって、保持体４１が水平に維持されることになる。

以上の構成によれば、保持体４１の撓み量を歪みセンサ４００により検出し、この検出値に基づいて圧電体５に印加する電圧値を制御しているので、保持体４１の撓みの発生に追従して、圧電体５が伸長する。このため、保持体４１が水平に近い状態に維持されやすく、短い時間でウエハＷを保持した保持体４１をほぼ水平な姿勢に安定させることができる。

また、撓み検出部としては歪みセンサの代わりに光センサを用いるようにしてもよい。例えば前記光センサは、光軸が上下方向に並ぶように設けられたラインセンサ等により構成され、前記上下方向に並ぶ光軸は、保持体４１がウエハＷを保持したときに、前記光軸の一部が遮断されるように設けられる。これにより、保持体４１がどの位置の光軸を遮断するかによって、保持体４１の撓み量が検出されるようになっている。そして、図１８に示す例と同様に、電圧供給部５４は、フィードバック信号をなす光センサからの検出値と、圧電体５に印加する電圧の設定値との差分に応じた大きさの電圧を出力するように構成される。

続いて、本発明の第２の実施の形態について、図１９〜図２３を用いて説明する。この実施の形態の基板搬送装置４Ｂが、上述の実施の形態の基板搬送装置４と異なる点は、薄膜状の圧電体５の代わりに、保持体４１に多数個の圧電素子７０を積層した圧電体７（７Ａ，７Ｂ）を設けたことである。当該実施の形態では、保持体４１の上面に圧電体７を設ける場合を例にして説明する。

この例では、前記圧電素子７０は、図１９に示すように薄い板状に構成され、保持体４１の幅方向（図１５中Ｙ方向）の両側において、夫々保持体４１の長さ方向（図１５中Ｘ方向）全体に亘って配列されている。前記圧電素子７０は、例えばチタン酸鉛等により構成されている。

これら圧電素子７０は、並列に入力電圧が印加されるように結線されている。つまり、図１９及び図２２に示すように、給電路７１により一つ置きの圧電素子７０ａが電圧供給部７３の正極側に接続され、前記圧電素子７０ａに隣接する圧電素子７０ｂは給電路７２により電圧供給部７３の負極側に接続されている。図２２中の矢印は、分極方向を示している。前記給電路７１，７２は例えば金属層により構成され、保持体４１の表面に前記金属層を形成し、この金属層に配線回路を印刷して、不要の薄膜を除去することにより形成される。

前記圧電素子７０ａ，７０ｂは、分極方向が保持体４１の長さ方向に揃い、かつ圧電素子７０ａの分極方向が保持体４１の基端側から先端側へ向かうように配列することにより、電圧を印加したときに保持体４１の長さ方向に収縮するように構成されている。

この例においても、各圧電素子７０ａ，７０ｂには、図７又は図１５に示す電圧パターンに応じて電圧が供給され、既述の実施の形態と同様の動作で、ＦＯＵＰ２とウエハボート３との間でウエハＷの受け渡しが行われる。

このような構成によれば、保持体４１の上面に、圧電素子７０を多数積層した圧電体７を設けているので、電圧を印加したときのトータルの変位量（収縮量）が大きくなる。このため、サイズの大きいウエハＷを保持する場合等、ウエハＷの自重による保持体４１の撓みが大きい場合にも、撓みを補償して、保持体４１をほぼ水平な状態かまたは水平に近い状態に補正することができる。

以上において、本発明の基板搬送装置の保持体８１は、図２３のように、先端部が２本のアーム部に分岐せず、ウエハＷの裏面側中央領域にウエハＷの直径方向に伸びる矩形状に構成してもよい。この場合、保持体８１に圧電素子７０の圧電体７を設ける場合には、保持体８１の上面に、例えば保持体８１の長さ方向に沿って圧電素子７０が配列される。また、この形状の保持体８１に図２又は１７に示す圧電体５を設けるようにしてもよい。

ここで、図１９に示す例や、図２３に示す例では、保持体４１，８１の長さ方向全体に圧電素子７０が配列されているが、圧電素子７０の数や保持体４１，８１上の設置領域は、保持体４１，８１の撓みの程度に応じて、適宜選択可能である。また、圧電体５の設置領域や、その大きさ、設置枚数についても、保持体４１，８１の撓みの程度に応じて、適宜選択可能である。この際、圧電体５は、上下方向に積層して設けるようにしてもよい。

以上において、本発明の基板搬送装置では、保持体４１，８１によりウエハＷを保持していないときには、圧電体５、圧電素子７０に電圧を印加せず、ウエハＷを保持しているときに、圧電体５、圧電素子７０に所定の電圧を印加するようにしてもよい。この際、本発明の基板搬送装置は、図２４及び図２５に示すように、ガイド部材４６（４５）の載置面４６ａ（４５ａ）に、ウエハＷが載置されたときに接触するように感圧センサ８２を設け、この感圧センサ８２によって、圧電体５、圧電素子７０への電圧供給を制御してもよい。

具体的には、保持体４１、８１上にウエハＷを保持して、感圧センサ８２がオン状態となったときに、例えば制御部６により電圧供給部５４,７３に、圧電体５、圧電素子７０への電圧印加を開始するように指令を出力する。また、保持体４１、８１からウエハＷが離れ、感圧センサ８２がオフ状態となったときに、例えば制御部６により電圧供給部５４,７３に、圧電体５、圧電素子７０への電圧印加を停止するように指令を出力するように構成される。この場合、ウエハＷを保持している保持体４１，８１の高さ位置に応じて、印加する電圧値を調整するようにしてもよいし、前記保持体４１，８１の高さ位置によらず、一定の電圧値に維持するようにしてもよい。

さらに、圧電体５，７に印加される電圧パターンは、図２６に示すように、保持体４１にウエハＷが保持されていないときの電圧を、前記保持体４１にウエハＷが保持されているときよりも小さい値に設定するものであり、このように、保持体４１が高さ位置ｈ１にてウエハＷの下面に接触する前から電圧の印加を開始するようにしてもよい。ウエハＷの下面に接触する前に印加される電圧は小さいため、保持体４１には大きな曲げ応力が発生せず、保持体４１へ支持部２２からウエハＷを受け渡すときに、ウエハＷの跳ね上がりが起こるおそれが小さく、ウエハＷの荷重がかかると、水平に近い状態になるからである。

また、本発明では、圧電体５や圧電素子７０は、電圧を印加すると、保持体４１，８１に上向きに反る曲げ応力を与える構成であれば、保持体４１，８１の上面又は下面のどちらに設けてもよいし、保持体４１，８１の内部に設けるようにしてもよい。また、保持体４１，８１の上面、下面又は内部のいずれかを組み合わせて設けてもよい。

さらに、本発明では、進退機構４２に保持体４１，８１を取り付けたときの保持体４１,８１自体の自重による撓みを補正するために、圧電体５、７に電圧を印加して、保持体４１，８１自体の撓みの解消するようにしてもよい。この場合には、保持体４１にウエハＷを保持したときには、さらに撓み量が大きくなるため、保持体４１にウエハＷが保持されているときには、ウエハＷが保持されていないときよりも大きい電圧が前記圧電体５，７に印加される。移載マージンを小さくするため、保持体４１，８１を薄くする要請がある一方、ウエハＷが大口径化しつつあることから、ウエハＷを保持していないときに保持体４１，８１自体に撓みが発生するおそれがあり、この撓みの軽減は有効である。

ここで、圧電体は、その種別に応じて、０〜＋Ｅ１の電圧を印加することにより、保持体４１に上向きに反る曲げ応力を与えるように動作するものもあれば、−Ｅ２〜−Ｅ３の電圧を印加することにより動作するものもある。このため、圧電体の種別に応じて、動作する範囲の電圧値から選択して使用すればよい。従って、本発明でいう電圧値が大きいとは、電圧値の絶対値が大きいことを意味している。

さらにまた、本発明では、基板を保持することにより発生する保持体４１の撓みを抑えることが目的であり、保持体４１が水平状態ではなくても、本来の撓みが軽減される場合は本発明の範囲に含まれる。

さらにまた本発明は、半導体ウエハＷのみならずガラス基板の搬送にも適用できる。また、本発明の基板搬送装置は、基板が多段に保持されている支持部に対しての基板の受け渡しに限らず、基板を支持する全ての支持部に対して基板の受け渡しを行う基板搬送装置に適用できる。

Ｗ 半導体ウエハ
２ ＦＯＵＰ
２２ 支持部
３ ウエハボート
４ 基板搬送装置
４１ 保持体
４２ 進退機構
５，７ 圧電体
５１,５２ 電極
５４ 電圧供給部
６ 制御部

Claims (6)

1. 基板を保持し、搬送基体に進退自在に設けられた板状の保持体により、支持部との間で基板の受け渡しを行う基板搬送装置において、
   前記保持体に撓みを抑えるために設けられ、電圧が印加されると収縮又は伸長する圧電体と、
   前記保持体に上向きに反る方向に曲げ応力を与えるように当該圧電体に電圧を印加するための給電部と、を備えたことを特徴とする基板搬送装置。
2. 前記電圧は、前記保持体が前記支持部上の基板の下方側から当該基板に接触する高さ位置での電圧値の絶対値よりも、前記保持体の相対的上昇により前記基板が前記支持部から離れた後の電圧値の絶対値の方が大きくなるように設定されることを特徴とする請求項１記載の基板搬送装置。
3. 前記給電部は、前記保持体の相対的高さ位置と前記電圧の値との関係を示す電圧パターンに基づいて電圧を発生するものであることを特徴とする請求項１又は２記載の基板搬送装置。
4. 前記電圧パターンは、前記保持体の上昇に応じて電圧値が段階的あるいは連続的に大きくなる領域を含むことを特徴とする請求項３記載の基板搬送装置。
5. 前記保持体の撓み量を検出する撓み検出部を設け、
   前記給電部は、フィードバック信号をなす前記撓み検出部からの検出値と、圧電体に印加する電圧の設定値との差分に応じた大きさの電圧を出力するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の基板搬送装置。
6. 搬送基体に設けられた板状の保持体を前進させ、支持体に支持された基板の下方側に位置させる工程と、
   次いで前記保持体を支持体に対して相対的に上昇させて基板を受け取る工程と、
   前記保持体に設けられた圧電体に、基板が保持されていないときよりも絶対値が大きい電圧を印加して当該圧電体を収縮又は伸長させ、基板の自重による保持体の撓みに抗して、当該保持体に上向きに反る方向に曲げ応力を与える工程と、を含むことを特徴とする基板搬送方法。

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