台湾专利TW201302586A 基板搬送裝置、基板處理方法及基板搬送方法

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本發明之基板搬送裝置具備有：搬送基體；板狀保持體，係相對於該搬送基體可往水平方向自由進退地設置，且用以保持基板；壓電體，係安裝在該保持體之壓電體，而在被施加電壓後會收縮或伸長來對該保持體賦予彎曲應力；以及供電部，係對該壓電體施加電壓，來對該保持體賦予抵消該保持體所產生的撓曲之彎曲應力。
公开号:TW201302586A
申请号:TW101111238
申请日:2012-03-30
公开日:2013-01-16
发明作者:Hiroyuki Matsuura；Hiroshi Kikuchi
申请人:Tokyo Electron Ltd；
IPC主号:H01L21-00

专利说明:
基板搬送裝置、基板處理方法及基板搬送方法
本發明關於一種在藉由可自由進退地設置於搬送基體之板狀保持體，而在與支撐部之間進行基板的傳遞之基板搬送裝置中，抑制因保持基板而產生之保持體的撓曲之技術。
在半導體元件或LCD基板的製程中，係進行藉由基板搬送裝置來從多層地收納有多片基板之稱為FOUP的基板收納容器取出基板，並傳遞至下一步驟的模組。該基板搬送裝置如圖27及圖28所示，係具有可繞鉛直軸周圍自由地旋轉且自由升降所構成之搬送基體12，與可自由進退地設置於該搬送基體12來保持基板(半導體晶圓W，以下稱為「晶圓W」)的內面側之保持體(晶圓叉(fork)11)。圖27及圖28中，元件符號14及15為晶圓W的導引組件。在FOUP或縱型熱處理裝置所使用之晶舟等多層地支撐多片晶圓W之支撐構造物中，為了謀求其小型化，在晶圓W的傳遞時，必須縮小上下方向的移載餘裕(margin)(係意指為了防止移載時晶圓叉11及晶圓W與支撐構造物的衝撞所設置之餘隙(clearance)。以下在本說明書當中亦相同。)，於是便將晶圓叉11的厚度設定為例如3mm左右。
然而近年來，晶圓日益大型化，雖已評估450mm尺寸的晶圓，但隨著大口徑化，而重量亦增加。另一方面，雖為了配合晶圓尺寸而增加晶圓叉11的長度，但基於上述理由，故不希望為了提高硬度而增加晶圓叉11的厚度。使用和過去相同厚度的長晶圓叉11時，會如圖29所示般地因晶圓的重量而產生無法忽視程度般，晶圓叉11的前端垂至下方而撓曲之虞。
一旦發生上述般的撓曲，便形同圖29所示般晶圓叉11的上下方向尺寸(L1)變大之情況，而在晶圓W的傳遞時需要較大的移載餘裕。於是，便不得不加大FOUP或晶舟中晶圓的配列間距，而若欲載置與以往相同片數的晶圓W，則會相較於以往而變得大型化。另一方面，若為了將FOUP或晶舟維持為與以往相同的大小，便不得不減少晶圓W的載置片數，而有產能降低之問題發生的疑慮。因此，在保持晶圓W時，便要求要能夠抑制前端下垂般之晶圓叉11的撓曲。
JP3802119B2(圖2、圖4)中記載了藉由將叉具設置為可相對於支撐具而往θ方向自由轉動，並且將該支撐具設置為可相對於臂部而往α方向自由轉動，來調整叉具的傾斜之技術。該θ方向係指繞著延伸於叉具長度方向的水平軸線周圍旋轉之方向，該α方向係指繞著延伸於叉具寬度方向的水平軸線周圍旋轉之方向。該文獻亦中記載了藉由壓電元件來使支撐具或叉具轉動一事。又，JP2007-61920A(圖3、段落0017)中記載了關於藉由螺栓來將叉具的基端側安裝在手柄部之結構，其係於手柄部設置有偏心片，並藉由該偏心片來將叉具往上推，來矯正叉具前端的下垂之技術。
上述2個先行技術文獻所揭示之結構皆係在叉具的基端側使叉具傾斜來矯正叉具的姿勢，而非用以抵消叉具本身的撓曲。
本發明提供一種可抑制用以保持基板的保持體發生撓曲之技術。
本發明之基板搬送裝置係在藉由保持基板且可自由進退地設置於搬送基體之板狀保持體，而在與支持部之間進行基板的傳遞之基板搬送裝置中具備有：壓電體，係為了抑制該保持體發生撓曲所設置，且在被施加電壓後會收縮或伸長；以及供電部，係對該壓電體施加電壓，來對該保持體賦予朝向上方撓曲之方向的彎曲應力。
又，本發明之基板搬送方法包含以下步驟：使設置於搬送基體之板狀保持體前進而位在被支撐在支撐體之基板的下方側之步驟；接著，使該保持體相對於支撐體相對地上升來收取基板之步驟；以及對設置於該保持體之壓電體施加絕對值大於未保持有基板時的電壓來使該壓電體收縮或伸長，並對該保持體賦予朝向上方撓曲之方向的彎曲應力，來抵抗因基板的自重而產生之保持體的撓曲之步驟。
依據本發明，當保持體發生撓曲時，藉由對壓電體施加電壓，來對該保持體賦予朝向上方翹起之方向的彎曲應力，便可緩和該保持體的撓曲。
以下，關於本發明之基板搬送裝置的一實施型態，如圖1所示，係以在收納晶圓W之FOUP2與層架狀地保持晶圓W之晶舟3之間進行晶圓W的傳遞之基板搬送裝置4為例來加以說明。該FOUP2係多層地收納多片(例如25片)晶圓W之收納容器。晶圓W之分別的內面側的周緣區域係被載置於支撐部22，且係在以特定間距層架狀地配列之狀態下被收納在容器本體21的內部。
又，該晶舟3係構成為能夠以特定間隔來使例如100片的晶圓W上下配列並加以保持。例如晶舟3係構成為在頂板31與底板32之間具備有複數根支柱33，並以形成於該支柱33之未圖示的溝狀支撐部來保持晶圓W的周緣部。
該晶舟3係設置於可自由升降地構成之晶舟升降機34上，可在將晶舟3搬入至熱處理爐35之載置位置與熱處理爐35下方側的卸載位置(圖1所示之位置)之間自由升降。該卸載位置係藉由基板搬送裝置4而在與FOUP2之間進行晶圓W的傳遞之位置。圖1中，元件符號36為熱處理爐35的蓋體，元件符號37為保溫筒。
該基板搬送裝置4如圖1~如圖3所示，係具備有保持晶圓W的內面側之略水平的板狀保持體41。此範例的保持體41係由例如氧化鋁(Al₂O₃)等陶瓷所構成。例示之實施型態中，保持體41從俯視方向觀之整體為略矩形，其短邊係較晶圓W的直徑要短，而其長邊係較晶圓W的直徑略長。又，保持體41的前端側係從其長度方向(圖2中的X方向)的略中央部分開成2根臂部41a、41b。
該保持體41的基端側係連接於進退組件42，該進退組件42係構成為可藉由使用例如搬送基體43內部所設置的時序皮帶(timing belt)之驅動機構(未圖示)，而沿著搬送基體43進退移動於保持體41的長度方向(圖2中的X方向)。又，該搬送基體43係構成為可藉由具備升降機構及旋轉機構之驅動機構44，而自由升降及繞鉛直軸周圍自由旋轉。該升降機構係由例如升降馬達M所構成，該升降馬達M係連接於編碼器E，編碼器E的脈衝值會被輸出至後述控制部6。
例示之實施型態中，在該保持體41的上面，其基端側及前端側係分別設置有導引組件45、46。該等導引組件45、46係具有例如分別載置晶圓W之載置面45a、46a，與自該等載置面45a、46a直立而抵接於晶圓W外端面的一部分來定位晶圓W之壁部45b、46b。晶圓W係藉由內面側之周緣部的一部分會被載置於該等導引組件45、46，而在受到定位之狀態下被保持在保持體41。
又，保持體41係在較保持體41分開成二根之位置要靠基端側的區域處設置有壓電體5。該壓電體5係由例如鈦酸鉛或鋯酸鉛等壓電性陶瓷所構成之厚度1mm左右的薄膜所構成，且藉由具耐熱性的接著劑被黏接在保持體41的下面。
該壓電體5係形成為例如矩形，且具備電極51、52。該等電極51、52例如圖4所示，係形成為相互地對向於壓電體5的上面側及下面側，且分別透過供電線53a、53b而連接於構成外部的供電部之電壓供應部54。此範例中，電極51、52係設置為分別覆蓋壓電體5的上面整體及下面整體。電極51、電極52及供電線53係由例如金屬層所構成，且藉由例如耐熱性接著劑被黏接在保持體41及壓電體5。
該壓電體5只要是如圖5(a)所示般當未施加電壓的情況不會變形，但當施加電壓後會對保持體41賦予彎曲應力來使保持體41的前端部向上翹起者，則其結構及配置可為任意的結構及配置。當保持體41的下面側設置有壓電體5的情況，如圖5(b)所示，係使用施加電壓後會往長度方向(圖2、圖5中的X方向)伸長者。藉此，由於施加電壓後保持體41的下面側會伸長，因此便可對保持體41賦予朝向上方翹起之方向的彎曲應力。
又，保持體41的上面側亦可設置有壓電體5，此情況下如圖5(c)所示，係使用施加電壓後會往長度方向(圖2、圖5中的X方向)收縮者。藉此，由於施加電壓後保持體41的上面側會收縮，因此便可對保持體41賦予朝向上方翹起之方向的彎曲應力。
本實施型態中，係使用藉由施加電壓來使壓電體5上面側的電極51為正電極及下面側的電極52為負電極，如此便會因逆壓電效果而伸長所構成的壓電體5。壓電體5的收縮會與所施加之電壓的大小成比例地變大。
於是，在使得壓電體5的長度方向(收縮方向)與保持體41的長度方向一致之狀態下，將壓電體5貼設在保持體41的下面，並且如圖4般地設置電極51及電極52來施加電壓後，則壓電體5便會對保持體41賦予朝向上方翹起之方向的彎曲應力，來使該保持體41的前端側向上翹起般地變形。該電壓供應部54係構成為會依據來自控制部6的控制訊號來對壓電體5施加電壓。
藉由上述基板搬送裝置4來從例如FOUP2收取晶圓W時，首先，係在藉由搬送基體43來調整保持體41的高度後，使保持體41前進至在FOUP2內被保持在支撐部22之晶圓W的下方。接著，使保持體41相對於支撐部22上升，而將被保持在支撐部22之晶圓W收取在保持體41上後，使保持體41上升至不會干擾到支撐部22之位置處後，使得保持有晶圓W之保持體41從FOUP2後退。該等一連串的動作中，保持體41的升降動作係藉由升降搬送基體43而進行。以下，將以從FOUP2的支撐部22收取晶圓W時之保持體41的動作為例來加以說明。
接著，針對該控制部6，參照圖6來加以說明。該控制部6係由例如電腦所構成，其具備有程式61、CPU62、晶舟升降機控制部63及搬送控制部64。晶舟升降機控制部63係用以控制晶舟升降機34的升降動作，搬送控制部64係用以控制基板搬送裝置4之進退組件42的驅動機構以及具備有旋轉機構及升降機構之驅動機構44。又，圖6中的元件符號60為匯流排。
該程式61係寫入有透過搬送控制部63來將控制訊號從控制部6傳送至基板搬送裝置4，以進行特定的基板搬送操作之命令(各步驟)。該程式61係被收納在電腦記憶媒體，例如軟碟、光碟、硬碟、MO(磁光碟)等記憶部且安裝在控制部6。又，該程式61係寫入有當保持體41保持有晶圓W時，會對電壓供應部54輸出控制指令而以特定的電壓圖形來對壓電體5施加電壓之命令(步驟)。
具體來說，電壓供應部54係構成會依據圖7所示之電壓圖形而產生電壓。該電壓圖形係表示保持體41的相對高度位置與施加在壓電體5的電壓之關係，圖7中，橫軸為保持體41的相對高度位置，縱軸為施加在壓電體5的電壓。高度位置h1為該保持體41從該支撐部22上之晶圓W的下方位置處上升而接觸該晶圓W之高度位置，亦即支撐部22所保持之晶圓W的下面與保持體41的上面相接觸時之保持體41基端部的高度位置。又，高度位置h2如圖8所示，係未對壓電體5施加電壓來保持晶圓W之情況下，保持體41的前端因晶圓W的重量而垂下時，該前端自保持有晶圓W之支撐部22遠離時之保持體41基端部的高度位置。
由於保持體41係藉由驅動機構44會使搬送基體43升降而升降，因此該高度位置h1、h2便為可藉由驅動機構44之升降馬達M的編碼器E的脈衝值而掌握之位置。又，該高度位置h1、h2係在FOUP2的所有支撐部22及晶舟3的所有支撐部之間的共通值。
然後，該電壓圖形係設定為當該保持體41保持有晶圓W時，會對該壓電體5施加較保持體41未保持有晶圓W時要大之電壓，此範例中，保持體41未保持有晶圓W時的電壓係設定為零。又，該電壓圖形係設定為因該保持體41的上升而該晶圓W自該支撐部22遠離後的電壓值會大於該保持體41位在該高度位置h1時的電壓值。
更具體地說明，如圖7所示，直到保持體41進入至待保持之晶圓W的下方且保持體41上升至該高度位置h1止之前的電壓為零。然後，使保持體41的基端側上升至該高度位置h1後便開始施加電壓，接著，直到上升至高度位置h2為止之前隨著升降量的增大而成比例地慢慢增加電壓值，超過該高度位置h2後係施加電壓V1。
此處，當保持體41從支撐部22收取晶圓W時，雖在高度位置h1處，保持體41的上面會接觸晶圓W的下面，但在此時間點下由於晶圓W係被保持在支撐部22，因此便為晶圓W的重量未施加在保持體41之狀態。如此地，若在晶圓W的負重完全或幾乎未施加在保持體41之狀態下瞬間施加高電壓，則保持體41的前端側便會向上翹起，而有保持體41上發生晶圓W的位置偏移之虞。另一方面，若在保持體41的基端部成為高度位置h2之時間點下瞬間施加電壓，便無法使FOUP2等處之晶圓W上下方向的配列間隔較(h2-h1)要來得小。因此，本實施型態中，電壓圖形係被設定為包含有在保持體41的基端部成為高度位置h1時開始施加電壓，而直到成為高度位置h2為止之前會對應於該保持體41的上升來連續增加電壓值之區域。如此地，當對壓電體5施加電壓時，則在保持體41的基端側上升至高度位置h2時，便可如圖9所示般地矯正保持體41的姿勢來使保持體41為大致呈水平。
對應於高度位置h1之施加電壓(圖8之範例中為零)及對應於高度位置h2之施加電壓(圖8之範例中為V1)可藉由實驗來預先求得。高度位置h1與高度位置h2之間之中間高度位置處的施加電壓可與高度位置變化量h2-h1成比例地變化，亦可取代此，而階段性地變化為藉由實驗所求得的適當值。此外，圖8~圖14及圖16中為了容易理解圖式，係將高度位置h1與h2之間的距離以及保持體41的撓曲程度極為誇張地描繪。又，圖14中，W(S1)~W(S5)係分別顯示圖7所示之步驟S1~S5中晶圓W的狀態。
接著，針對本發明之基板搬送裝置4的作用，以將FOUP2內的晶圓W移載至晶舟3之情況為例並使用圖10~圖14來加以說明。首先，如圖10所示，使保持體41進入至待移載晶圓W的下方。該晶圓W係藉由未圖示之支撐部22而被保持。接著，如圖11所示，使保持體41上升來使保持體41的基端側上升至高度位置h1。此階段中，晶圓W係為圖12中S1的狀態，如上所述，由於晶圓W的重量並未施加在保持體41，因此保持體41的姿勢會呈水平。
然後，開始對壓電體5施加電壓，係一邊慢慢地增加施加在壓電體5的電壓，一邊上升保持體41。保持體41的前端側會因電壓的施加而往上方翹起般地變形。此時，由於係對應於隨著保持體41的上升而保持體41從晶圓W所承受之負重的增加，來增加施加電壓，因此晶圓W便不易彈起。又，由於保持體41本身會上升，因此便可抑制因該保持體41的移動而保持體41的變形對晶圓W所造成的影響，並且晶圓W的位置偏移會因導引組件45、46而受到抑制。
對應於圖7的步驟S2之圖12的晶圓W(S2)係保持體41的基端側雖會從高度位置h1上升，但如圖13所示般地為晶圓W的前端側仍係載置於支撐部22之狀態，而仍有某種程度的晶圓W自重施加在保持體41。此階段中，保持體41的撓曲較小，且施加電壓亦較小。接著，對應於步驟S3之晶圓W(S3)係因保持體41的上升，而晶圓W的前端側會自支撐部22遠離之狀態。此階段中，由於施加在保持體41的負重變大，因此係施加較步驟S2要大之電壓。再者，由於步驟S4中係施加較步驟S3要大之電壓，因此壓電體5所產生之使得保持體41朝向上方翹起之方向的彎曲應力便會變大，而使保持體41成為較接近水平之狀態。
然後，圖14係以晶圓W(S5)來顯示當保持體41的基端側上升至該高度位置h2時(圖7的步驟S5)的晶圓W，步驟S5中由於係施加較步驟S4更大的電壓V1，因此從壓電體5對保持體41所給予的彎曲應力便會變得更大，而使保持體41成為接近水平之狀態。如此地，由於係對應於保持體41之高度位置的上升，來連續地增加對壓電體5的施加電壓，因此便可藉由壓電體5所產生之保持體41的變形來補償(抵消)因晶圓W的重量而導致保持體41的撓曲，且一邊抑制晶圓W的位置偏移，一邊使保持體41在接近水平之狀態下上升，而在高度位置h2處以幾乎水平的狀態來保持保持體41。
然後，將藉由保持體41所保持的晶圓W傳遞至例如晶舟3的支撐部時，係在對壓電體5施加電壓V1之狀態下，使保持體41進入至晶舟3之1個支撐部的上方。接著，從該位置處使保持體41下降來將晶圓W傳遞至該支撐部。相對於晶舟3之該支撐部而從高度位置h2下降至高度位置h1時，係依據圖7所示之電壓圖形來將施加在壓電體5的電壓值調整為連續降低。保持體41從該高度位置h1下降至下方的位置後雖會後退，但若保持體41的高度位置低於高度位置h1時則電壓便會成為零。
重複以上的動作來將FOUP2內的複數晶圓W移載至晶舟3後，便使晶舟升降機34上升，來將晶舟3搬入至縱型熱處理爐35內的載置位置，並對晶圓W一次性地進行特定的熱處理。在熱處理後會使晶舟3下降至卸載位置，且藉由基板搬送裝置4而以上述方法來將晶舟3之支撐部上的晶圓W傳遞至FOUP2的支撐部22。
依據上述實施型態，由於保持體41的上面係設置有上面側會因電壓的施加而收縮之壓電體5，因此可對會因保持晶圓W而撓曲之保持體41，賦予使得保持體41的前端部朝向上方翹起般的彎曲應力。藉此，便可藉由壓電體5的收縮變形來補償因該晶圓W的重量而產生之保持體41的撓曲，從而可抑制該保持體41的撓曲，來使保持有晶圓W之保持體41為接近水平的狀態。
此時，係對應於保持體41之基端側的高度位置，來慢慢增加施加在壓電體5的電壓。藉此，則縱使是藉由壓電體5來使得保持體41朝向上方翹起般的變形之情況，便仍可抑制保持體41上之晶圓W的位置偏移，且對應於從晶圓W所承受之負重所產生之保持體41的撓曲量，而藉由壓電體5來使保持體41變形，從而便可抑制保持體41的撓曲，且將保持體41的姿勢保持在水平或接近水平之狀態下來使其上升。
其結果，則縱使是保持例如450mm的大尺寸晶圓W之情況，便仍可抑制從保持體41的基端到前端之全部範圍中上下方向的大小(亦即，從保持體的最高高度位置到最低高度位置之間的距離)的增大。藉此，便可抑制在晶圓W的傳遞時上下方向的移載餘裕增大。於是，便可在例如FOUP2或晶舟3之多層地載置多片晶圓之構造物中縮小晶圓W的配列間距。於是，便可抑制具備有多層地載置多片晶圓的構成組件之裝置的大型化，又，由於可在裝置內將多片晶圓W收納在特定容量的區域，因此可謀求生產性的提高。
再者，由於係將壓電體5設置在保持體41的下面側，因此可減少壓電體5與晶圓W相接觸之虞，從而可抑制污染的發生。
接著，針對上述對壓電體5所供應之電壓圖形的其他範例，使用圖15及圖16來加以說明。此範例中係對應於該保持體的上升而瞬間(不連續地)增加電壓值。亦即，當保持體41的基端部成為高度位置h1與高度位置h2之間的某一特定高度位置時，會對壓電體5瞬間施加一定的大小的電壓。圖15的步驟S11係對應於保持體41的基端部上升至高度位置h1之時間點，此時由於晶圓W係如上述般地被保持在支撐部22，因此晶圓W的姿勢便會是從圖16的晶圓W(S11)亦可明瞭般地為水平。
接著，使保持體41持續上升。圖15的步驟S12係對應於保持體41的基端部位在高度位置h1與高度位置h2之間之時間點，此時由圖16的晶圓W(S12)亦可明瞭，晶圓W的前端部(應該被支撐在保持體41的前端部之部分)係尚未載置於支撐部22，而保持體41的前端部係朝向下方下垂般地撓曲。此時，開始對壓電體5施加電壓V1。此時間點由於係晶圓W的重量會某種程度地施加在保持體41之狀態，因此縱使對保持體41施加電壓V1來使保持體41收縮，而晶圓W仍會不容易彈起，且亦因保持體41本身在上升中，故可抑制晶圓W位置偏移的發生。
步驟S12之後係藉由對壓電體5施加電壓，來產生使得保持體41的前端部朝向上方翹起般的彎曲應力，則保持體41的前端部便會如同該前端部的下垂量慢慢減少般地慢慢上升。圖16係分別顯示保持體41的前端在上升中時之晶圓W(S13)，以及保持體41之前端的上升結束後時之晶圓W(S14)。如此地，則當保持體41的基端部位在高度位置h1及h2之間時，縱使開始瞬間施加一定的電壓V1，便仍可一邊抑制晶圓W的位置偏移，一邊補償因晶圓W的重量而產生之保持體41的撓曲，且可在高度位置h2處將晶圓W保持為接近水平的狀態。
又，此圖15所示之電壓圖形亦係對該壓電體5施加在步驟S12中該保持體41保持有晶圓W時會較要未保持有晶圓W時要來得大之電壓，並且該保持體41未保持有晶圓W時的電壓係設定為零。又，該電壓係設定為藉由該保持體41的上升而該晶圓W自該支撐部22遠離後的電壓值會較該保持體41位在該高度位置h1時的電壓值要來得大。
接著，針對其他實施型態使用圖17來加以說明。此實施型態之基板搬送裝置4A係在保持體41之前端側的臂部41a、41b亦具備有壓電體55、56。該等壓電體55、56係配合臂部41a、41b的形狀而形成為細長的矩形，且與壓電體5同樣地藉由具耐熱性之接著劑而被貼附在臂部41a、41b的下面。
該壓電體55係與壓電體5同樣地於其上面側具備有電極51a，且於其下面側具備有電極52a，電極51a係藉由供電線531且透過供電線53a而連接於電壓供應部54，電極52a係藉由供電線532且透過供電線53b而連接於電壓供應部54。又，該壓電體56係與壓電體5同樣地於其上面側具備有電極51b，且於其下面側具備有電極52b，電極51b係藉由供電線533、531且透過供電線53a而連接於電壓供應部54，電極52b係藉由供電線534、532且透過供電線53b而連接於電壓供應部54。此外，圖17中為了便於圖示，雖係將電極51、51a、51b及電極52、52a、52b描繪為排列在保持體41的上面側，但實際的上下關係係如說明書所記載。
然後，壓電體55、56係構成為在未施加有電壓時不會變形，但施加有電壓時則會往長度方向(圖17中的X方向)伸長。此範例中，係從電壓供應部54施加電壓來使電極51、51a、51b成為正電極，而電極52、52a、52b則成為負電極。又，係構成為此時亦會從該電壓供應部54對該等壓電體55、56施加對應於保持體41的高度位置之電壓，例如係依據圖7或圖15所示之電壓圖形來施加電壓。其他的結構則與上述圖2所示之基板搬送裝置4相同。
依據上述結構，由於保持體41之下面的長度方向整體係設置有壓電體5、55、56，因此便會因對壓電體5、55、56施加電壓時之該壓電體5、55、56的伸長，而在保持體41的長度方向整體產生使得保持體41的前端部朝向上方翹起般的彎曲應力。於是，由於可藉由壓電體來增加保持體41的變形量，因此縱使保持有晶圓W時的撓曲量較大之情況，而仍可使保持體41的姿勢為接近水平狀態。
接著，作為再一其他實施型態，針對藉由設置有用以檢測保持體41的撓曲量之撓曲檢測部並依據該檢測值來控制從電壓供應部24施加在壓電體5的電壓值而將該撓曲量矯正為較小之結構，使用圖18來加以說明。此處，係以使用歪斜感測器400來作為撓曲檢測部之情況為例來加以說明。該歪斜感測器40例如圖18所示，係設置於保持體41之前端部的上面。該歪斜感測器400亦可設置保持體41的下面，或是設置在保持體41的內部。
此實施型態之電壓供應部54係構成為會輸出大小對應於作為反饋訊號之來自該歪斜感測器400之檢測值與施加在壓電體5之電壓設定值的差值之電壓。具體來說，如圖18所示，該電壓供應部54係連接有包含加算部411與具備積分功能的增幅器412之運算增幅部410，並且該加算部411係透過訊號轉換部420而連接於歪斜感測器400。
該加算部411係用以求得對應於從歪斜感測器400透過訊號轉換部420傳送而來之保持體41的歪斜之電壓(歪斜檢測值)與施加在壓電體5的電壓設定值之差值，該增幅器412會將該差值積分並輸出。因此，歪斜感測器400的歪斜檢測值便為反饋訊號。
然後，當晶圓W未被保持在保持體41時，為了消除因保持體41及晶圓W的自重而導致保持體41發生撓曲之作用來將保持體41維持為水平，若使所需之對壓電體5的施加電壓為E0，則電壓設定值便會為對應於E0之大小。又，訊號轉換部420中係設定為會隨著歪斜變大而電壓值會增加(對應於當晶圓W未被保持在保持體41時，從歪斜感測器400所獲得之歪斜的大小的電壓值為相當於E0之值)。
若為上述般的結構，雖然當晶圓W未被保持在保持體41時，加算部411的輸出為零而保持體41係維持為水平，但當晶圓W被保持在保持體41時，由於保持體41會撓曲，使得歪斜感測器400所檢測的歪斜值變大，而訊號轉換部420的輸出值會大於E0，因此概略來說，便會對壓電體5供應對應於該輸出值與電壓設定值E0的差值之電壓。於是，由於壓電體5會伸長而對保持體41賦予朝向上方翹起之方向的彎曲應力，因此歪斜檢測值便會變小，且加算部411中的加算值會變小，之後該加算值會成為零，而將保持體41維持為水平。
依據上述結構，由於係藉由歪斜感測器400來檢測保持體41的撓曲量，並依據該檢測值來控制施加在壓電體5的電壓值，因此便會隨著保持體41之撓曲的發生而壓電體5會伸長。因此，可容易將保持體41維持為接近水平之狀態，且可在短時間內將保持有晶圓W之保持體41穩定為幾乎水平的姿勢。
又，亦可取代歪斜感測器而使用光感測器來作為撓曲檢測部。例如該光感測器係由於上下方向排列有複數光軸所設置之線狀感測器等所構成，該排列在上下方向之光軸係設置為當保持體41保持有晶圓W時，該光軸的一部分會被阻隔。藉此，便可藉由保持體41係阻隔何處位置的光軸來檢測保持體41的撓曲量。然後，與圖18所示之範例同樣地，電壓供應部54係構成為會輸出大小對應於作為反饋訊號之來自光感測器的檢測值與施加在壓電體5之電壓設定值的差值之電壓。
接著，針對再一其他實施型態，使用圖19~圖23來加以說明。此實施型態的基板搬送裝置4B與上述實施型態的基板搬送裝置4之相異點為係取代薄膜狀的壓電體5，而設置有將多數個的壓電體70一列地排列所構成之作為所謂的「層積形壓電元件」所構成之壓電元件7(7A、7B)。此處，係以保持體41的上面設置有壓電元件7之情況為例來加以說明。
壓電體70係如圖19所示般地構成為薄板狀，且分別遍佈保持體41的長度方向(圖15中的X方向)整體而配列在保持體41的寬度方向(圖15中的Y方向)的兩側。該壓電體70係由例如鈦酸鉛等所構成。
該等壓電體70係被結線而成為並聯地施加有輸入電壓。亦即，如圖19及圖22所示，藉由供電線71，一個壓電體70a係連接於電壓供應部73的正極側，鄰接於該壓電體70a之壓電體70b係藉由供電線72而連接於電壓供應部73的負極側。圖22中的箭頭係表示分極方向。該供電線71、72係由例如金屬層所構成。供電線71、72係藉由於保持體41表面形成上述金屬層，並在該金屬層印刷配線電路且去除不需要的薄膜所形成。
該壓電體70a、70b係構成為藉由分極方向會與保持體41的長度方向一致，且壓電體70a的分極方向會從保持體41的基端側朝向前端側(壓電體70b則相反)般地配列，而在施加電壓時會往保持體41的長度方向收縮。
此範例中，各壓電體70a、70b亦會被供應有對應於圖7或圖15所示電壓圖形之電壓，且以相同於上述實施型態之動作來藉由基板搬送裝置4B在FOUP2與晶舟3之間進行晶圓W的傳遞。
依據上述結構，由於保持體41的上面係設置有層積有多個壓電體70之壓電元件7，因此施加電壓時的總位移量(收縮量)便會變大。於是，在保持大尺寸的晶圓W之情況等，縱使是因晶圓W的自重而導致保持體41的撓曲變大之情況，仍可補償撓曲來使保持體41為水平姿勢或是接近水平姿勢。
基板搬送裝置的保持體亦可如圖23所示之保持體81般地前端部並非分歧為2根臂部，而是構成為在晶圓W的內面側中央區域處朝向晶圓W的直徑方向延伸之矩形狀。此情況下，當保持體81係設置有多個壓電體70所構成的壓電元件7之情況，則壓電體70係沿著例如保持體81的長度方向而配列在保持體81的上面。又，亦可在上述形狀的保持體81設置有圖2或17所示之壓電體5。
此處，圖19所示之範例，或圖23所示之範例雖係於保持體41、81的長度方向整體配列有壓電體70，但壓電體70的個數或壓電體70在保持體41、81上之設置區域可對應於保持體41、81的撓曲程度來適當地選擇。又，關於壓電體5的設置區域，或其大小、設置片數，亦可對應於保持體41、81的撓曲程度來適當地選擇。此時，亦可將複數壓電體5層積於上下方向來加以設置。
上述各實施型態中，亦可在檢測到保持體41、81未保持有晶圓W時不對壓電體5、70施加電壓，而在檢測到保持有晶圓W時對壓電體5、70施加特定的電壓。例如圖24及圖25所示，亦可在導引組件46(45)的載置面46a(45a)設置有當載置有晶圓W時會相接觸之感壓感測器82，並藉由該感壓感測器82來控制對壓電體5、70的電壓供應。
具體來說，係在將晶圓W保持在保持體41、81上且感壓感測器82成為開啟狀態時，藉由例如控制部6來對電壓供應部54、73輸出開始對壓電體5、70施加電壓的指令。又，係構成為當晶圓W從保持體41、81遠離而感壓感測器82成為關閉狀態時，會藉由例如控制部6來對電壓供應部54、73輸出停止對壓電體5、70施加電壓的指令。此情況下，亦可對應於保持有晶圓W之保持體41、81的高度位置，來調整施加的電壓值，或是亦可無關於該保持體41、81的高度位置而維持在一定的電壓值。
又，施加在壓電體5、70的電壓圖形如圖26所示，只要是使得保持體41未保持有晶圓W時的電壓小於該保持體41保持有晶圓W時的電壓，則亦可從較保持體41在高度位置h1處接觸晶圓W的下面之時間點要之前的時間點來開始施加電壓。如圖26所示，其係因為若在接觸晶圓W的下面之前對壓電體5、70施加的電壓較小，則保持體41便不會產生大的彎曲應力，且在將晶圓W從支撐部22傳遞至保持體41時，發生晶圓W彈起之虞便較小，若施加有晶圓W的負重，便會成為接近水平之狀態。
又，壓電體5、70只要是在施加電壓後，會對保持體41、81賦予使其前端部朝向上方翹起的彎曲應力之結構，則亦可設置在保持體41、81的上面或下面任一者，或是亦可設置在保持體41、81的內部。又，壓電體5、70的設置位置亦可組合保持體41、81的上面、下面及內部當中的2個以上。
又，為了矯正將保持體41、81安裝在進退組件42時因保持體41、81本身的自重而產生之撓曲，亦可對壓電體5、70施加電壓來抵消保體41、81本身的撓曲。此情況下，將晶圓W保持在保持體41時，由於撓曲量會變得更大，因此當保持體41保持有晶圓W時，係對該壓電體5、70施加較未保持有晶圓W時要大的電壓。為了縮小移載餘裕，雖被要求必須使保持體41、81較薄，但另一方面，由於晶圓W日益大口徑化，因此在未保持有晶圓W時，保持體41、81本身仍會有發生撓曲之虞，因而此撓曲的減輕係為有效的。
此處，壓電體雖係藉由對應於其種類而施加0~+E1的電壓，來對保持體41賦予使該保持體41朝向上方翹起般的彎曲應力般而加以動作者，但亦有施加-E2~-E3的電壓而加以動作者。因此，對壓電體的施加電壓係由對應於壓電體的種類之動作電壓範圍來選擇。是以，上述各實施型態的說明中，「電壓值較大(較小)」係意指「電壓值的絕對值較大(較小)」。
又，上述實施型態中，雖係使保持有基板之保持體41為水平姿勢，但未限定於此，縱使保持體41非為水平姿勢，只要可減少撓曲即可。
搬送對象不限於半導體晶圓W，而亦可為玻璃基板。又，基板搬送裝置不限於多層地保持基板之構造物所設置的支撐部，而亦可為相對於任意的支撐部(例如置放有單一基板之構造物的支撐部)來進行基板傳遞之裝置。
本申請案係依據2011年3月31日所申請之日本專利申請第2011-077033號而主張優先權，並參照其全部內容而援用於此。
E‧‧‧編碼器
M‧‧‧升降馬達
W‧‧‧晶圓
2‧‧‧FOUP
21‧‧‧容器本體
22‧‧‧支撐部
3‧‧‧晶舟
31‧‧‧頂板
32‧‧‧底板
33‧‧‧支柱
34‧‧‧晶舟升降機
35‧‧‧熱處理爐
36‧‧‧蓋體
37‧‧‧保溫筒
4‧‧‧基板搬送裝置
41‧‧‧保持體
41a、41b‧‧‧臂部
42‧‧‧進退組件
43‧‧‧搬送基體
44‧‧‧驅動機構
45、46‧‧‧導引組件
45a、46a‧‧‧載置面
45b、46b‧‧‧壁部
5‧‧‧壓電體
51、52‧‧‧電極
53a、53b‧‧‧供電線
54‧‧‧電壓供應部
6‧‧‧控制部
60‧‧‧匯流排
61‧‧‧程式
62‧‧‧CPU
63‧‧‧晶舟升降機控制部
64‧‧‧搬送控制部
圖1係顯示一實施型態之基板搬送裝置、FOUP及晶舟之概略側視圖。
圖2為該基板搬送裝置的俯視圖。
圖3為該基板搬送裝置的側視圖。
圖4係顯示該基板搬送裝置的一部分之放大側視圖。
圖5係用以說明該基板搬送裝置所設置之壓電體的作用之側視圖。
圖6係顯示控制該基板搬送裝置的動作之控制部之結構圖。
圖7係顯示表示施加在該壓電體的電壓與保持體的相對高度位置之關係之電壓圖形之特性圖。
圖8係用以說明該基板搬送裝置的作用之側視圖。
圖9係用以說明該基板搬送裝置的作用之側視圖。
圖10係用以說明該基板搬送裝置的作用之側視圖。
圖11係用以說明該基板搬送裝置的作用之側視圖。
圖12係用以說明該基板搬送裝置的作用之側視圖。
圖13係用以說明該基板搬送裝置的作用之側視圖。
圖14係用以說明該基板搬送裝置的作用之側視圖。
圖15係顯示表示施加在壓電體的電壓與保持體的相對高度位置之關係之電壓圖形之特性圖。
圖16係用以說明該基板搬送裝置的作用之側視圖。
圖17為其他實施型態之基板搬送裝置的俯視圖。
圖18為再一其他實施型態之基板搬送裝置的電路圖。
圖19為本發明再一其他範例的基板搬送裝置的立體圖。
圖20為圖19所示之基板搬送裝置的俯視圖。
圖21為圖19所示之基板搬送裝置的側視圖。
圖22為圖19所示基板搬送裝置所設置之壓電體之說明圖。
圖23為再一其他實施型態之基板搬送裝置的俯視圖。
圖24係顯示再一其他實施型態之基板搬送裝置的一部分之放大側視圖。
圖25係用以說明圖24所示之基板搬送裝置的作用之特性圖。
圖26係顯示表示施加在壓電體的電壓與保持體的相對高度位置之關係之電壓圖形的特性圖。
圖27為習知基板搬送裝置的俯視圖。
圖28為習知基板搬送裝置的側視圖。
圖29為習知基板搬送裝置的側視圖。
W‧‧‧晶圓
41‧‧‧保持體
41a、41b‧‧‧臂部
42‧‧‧進退組件
45、46‧‧‧導引組件
5‧‧‧壓電體
53a、53b‧‧‧供電線
54‧‧‧電壓供應部

权利要求:
Claims (9)
[1] 一種基板搬送裝置，其具備有：搬送基體；板狀保持體，係相對於該搬送基體可往水平方向自由進退地設置，且用以保持基板；壓電體，係安裝在該保持體之壓電體，而在被施加電壓後會收縮或伸長來對該保持體賦予彎曲應力；以及供電部，係對該壓電體施加電壓，來對該保持體賦予抵消該保持體所產生的撓曲之彎曲應力。
[2] 如申請專利範圍第1項之基板搬送裝置，其中該保持體係具有基端部與前端部；該基端部係連接於該搬送基體，該前端部為自由端；該供電部係構成為當該保持體保持有基板時，會對該壓電體施加電壓，來使該壓電體對該保持體賦予使該保持體的該前端部向上翹起之彎曲應力。
[3] 如申請專利範圍第1項之基板搬送裝置，其中該供電部係以下述之構成方式來控制施加在該壓電體之電壓：在該保持體從位在藉由支撐體而受到支撐之基板下方的高度位置處上升來收取該基板之過程中，當該保持體保持該基板而該基板自該支撐體遠離後對該壓電體所施加之電壓的絕對值係大於當該保持體位在開始接觸該基板之高度位置處時所施加在該壓電體之電壓的絕對值。
[4] 如申請專利範圍第1項之基板搬送裝置，其中該供電部係構成為在該保持體從位在藉由支撐體而受到支撐之基板下方的高度位置處上升來收取該基板之過程中，會依據表示該保持體之相對於該基板的相對高度位置與對該壓電體的施加電壓之關係之預先設定的電壓圖形來控制施加在該壓電體之電壓。
[5] 如申請專利範圍第3項之基板搬送裝置，其中該電壓圖形係包含有隨著該保持體的上升而電壓值會連續地增加之區域。
[6] 如申請專利範圍第3項之基板搬送裝置，其中該電壓圖形係包含有隨著該保持體的上升而電壓值會跳升之區域。
[7] 如申請專利範圍第1項之基板搬送裝置，其係另具備有檢測該保持體的撓曲量之撓曲檢測部；該供電部係構成為依據該撓曲檢測部所檢測之撓曲量，來控制施加在該壓電體之電壓，以使該撓曲量為預先設定的量以下。
[8] 一種基板處理方法，係在基板搬送方法中包含：準備申請專利範圍第1項之基板搬送裝置；使該保持體前進而位在被支撐在支撐體之基板的下方；接著，使該保持體相對於支撐體相對地上升，並藉由該保持體來收取基板；對該壓電體施加電壓，來對該保持體賦予抵消因保持基板而產生之該保持體的撓曲之彎曲應力。
[9] 一種基板搬送方法，係在基板處理方法中包含：使設置於搬送基體之板狀保持體前進來使該保持體位在被支撐在支撐體之基板的下方；接著，使該保持體相對於支撐體相對地上升，而藉由該保持體來收取基板之步驟；對設置於該保持體之壓電體施加絕對值大於未保持有基板時的電壓來使該壓電體收縮或伸長，並從該壓電體對該保持體賦予使該保持體的前端部向上翹起之彎曲應力，以抵消因保持基板而產生之該保持體的撓曲。

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