輸送機械手和光刻設備的制造方法
【專利摘要】本發明涉及輸送機械手和光刻設備。輸送機械手用于以負壓吸附狀態來對輸送物進行輸送，包括：墊，其具有：接觸輸送物的接觸部；和凹部，凹部具有可抽成真空的內部空間；基座，其在承載著墊的情況下移動；第一彈性構件，其在輸送物的重力方向上可移動地將墊支撐在基座上，并且在垂直于重力方向的方向上限制墊相對于基座的移動；以及第二彈性構件，其密封與凹部的內部空間連通的空間，并且在重力方向上可移動地將墊支撐在基座上。
【專利說明】
輸送機械手和光刻設備
技術領域
[0001]本發明涉及抓持輸送物的輸送機械手，并且涉及使用輸送機械手的光刻設備。
【背景技術】
[0002]通常，輸送裝置在利用具有吸附墊的輸送機械手吸附并抓持著輸送物的情況下來對輸送物進行輸送，其中，襯底(例如用于制造半導體器件的晶片或者用于制造液晶顯示裝置的玻璃板)作為輸送物。然而，如果在輸送物中出現了翹曲或者扭曲，輸送物的表面就不能貼合吸附墊的吸附面，從而無法實現有效吸附。日本實用新型公開N0.H6-72974公開了一種輸送裝置，其中，在吸附墊的下部中設置彈性構件，從而即使當輸送物出現翹曲或者扭曲時也能使得吸附面貼合輸送物的形狀。另外，日本專利公開N0.H8-229866公開了一種吸附墊，其中，在具有吸附面的吸附構件的下部設置盤簧，從而使得吸附面貼合輸送物的形狀。
[0003]然而，在日本實用新型公開N0.H6-72974和日本專利公開N0.H8-229866所公開的技術中，雖然吸附墊具有能夠柔性吸收輸送物沿重力方向形變的結構，但是其具有在垂直于重力方向的平面方向上產生間隙的結構。因此，在物品傳遞或輸送期間輸送物有可能在平面方向從吸附面偏移，從而降低了輸送期間的定位精度。
【發明內容】
[0004]本發明提供了一種輸送機械手，其能夠減小輸送物沿垂直于重力方向的方向上的位置偏移。
[0005]本發明提供了一種輸送機械手，用于以負壓吸附狀態來對輸送物進行輸送，包括:墊，其具有:接觸輸送物的接觸部;和凹部，凹部具有可抽成真空的內部空間；基座，其在承載著墊的情況下移動;第一彈性構件，其在輸送物的重力方向上可移動地將墊支撐在基座上，并且在垂直于重力方向的方向上限制墊相對于基座的移動；以及第二彈性構件，其密封與凹部的內部空間連通的空間，并且在重力方向上可移動地將墊支撐在基座上。
[0006]從以下(參照附圖)對示例性實施例的說明將明白本發明的其它特征。
【附圖說明】
[0007]圖1示出了根據本發明第一實施例的輸送機械手的結構。
[0008]圖2是示出第一實施例中墊單元結構的俯視圖。
[0009]圖3是示出第一實施例中墊單元構造的剖視圖。
[0010]圖4示出了第一實施例中墊單元的變形狀態。
[0011]圖5是示出第二實施例中墊單元構造的剖視圖。
[0012]圖6示出了根據本發明一個實施例的輸送裝置的構造。
[0013]圖7示出了根據本發明一個實施例的曝光設備的構造。
【具體實施方式】
[0014]在下文中，將參照附圖對本發明的優選實施例進行詳細說明。
[0015](第一實施例)
[0016]首先，將對根據本發明第一實施例的輸送機械手進行說明。根據本實施例的輸送機械手可移除地設置在輸送裝置中，在該輸送裝置中，襯底(例如，用于制造半導體器件的晶片，或者用于制造液晶顯示裝置的玻璃板)作為輸送物;并且，輸送機械手用于以負壓吸附狀態輸送該輸送物。注意，在以下每個附圖中，Z軸是輸送機械手抓持(接觸)輸送物的方向，即重力方向；X軸是在垂直于Z軸的XY平面中輸送機械手安裝至輸送裝置的方向；并且，Y軸是垂直于X軸的方向。
[0017]圖1是示出根據本實施例的輸送機械手10的構造的透視圖。輸送機械手10具有:多個墊單元11，墊單元包括接觸輸送物(未圖示)背面的墊(吸附墊)1并且通過負壓產生吸附力;和基座2，該基座承載著墊單元11并且用作輸送機械手10的本體。在下文中，作為一個例子，本實施例中的墊單元11的設置數量為兩個。另外，基座2完全是由板狀構件制成的，并且包括沿預定方向延伸的多個指狀部2d(在本實施例中，兩個位置)。墊單元11設置在輸送物能夠就其重量而言以均衡方式保持在指狀部2d(指狀部)上的位置處。
[0018]圖2是墊單元11的俯視圖，并且圖3是墊單元11的剖視圖。墊單元11包括墊1、板簧3和O形圈4。墊I具有能夠通過真空吸附來吸附并保持輸送物的吸附面(吸附區域)。具體地說，墊I具有接觸輸送物的接觸部I a和具有內部空間的凹部I b，該內部空間可以在接觸部I a接觸輸送物的狀態中抽成真空。另外，墊I的一端與凹部Ib連通，并且另一端具有通向基座2的通孔lc。這里，基座2具有:真空排氣孔2a，該真空排氣孔的一端通向墊I;和流路2b，該流路的一端與真空排氣孔2a連通，并且另一端敞開以便與真空排氣裝置(未示出)連續地相連。特別是，真空排氣孔2a最好是形成為使得當墊I設置在基座2上時真空排氣孔2a基本上與墊I的通孔Ic同心。
[0019]板簧3是第一彈性構件，可沿重力方向(板厚方向)位移、相對于基座2沿垂直于重力方向的XY平面方向支撐墊1、并且管制墊I在XY平面方向上的位移。也就是說，板簧3沿重力方向的第一彈性構件剛度低于沿垂直于重力方向的方向上的第一彈性構件剛度。因此，板簧3以這樣的方式支撐墊1:既具有柔性，以便能夠因輸送物重量而在Z傾斜方向上順應因輸送物翹曲和扭曲而引起的傾斜;又具有第一彈性構件剛度，以便即使在輸送物品時也能夠管制墊I在XY平面方向上的位置。另外，板簧3具有的形狀是以在一個指狀部2d上的延伸方向(每個附圖的坐標中的X軸方向)作為長方向并且以與該延伸方向正交的方向作為短方向，并且以一個墊I的位置為基準在該延伸方向的正側和負側各設一個板簧3。隨后，每個板簧3的一端例如連接至墊I的下表面(在吸附面相反側上的后表面)，并且另一端連接至形成為在基座2上具有固定高度的支撐座2c的上表面。另外，連接方法可以采用粘合劑，或者可以使用任何其它的固定方法。例如，如果板簧3是由0.0 5mm厚、I Omm寬和3 Omm長的SUS (不銹鋼)材料制成、彈簧常數的量級在XY平面方向上為106N/m、在Z軸方向上為102N/m并且在Z傾斜方向上為I O1NAi,將滿足上述條件。
[0020]O形圈4是第二彈性構件，具有中空形狀、位于墊I與基座2之間并接觸兩者、密封與凹部Ib的內部空間連通的空間、并且在重力方向上可動地將墊I支撐到基座2上。O形圈4的一個開口匹配墊I的通孔lc，另一個開口匹配基座2的真空排氣孔2a，從而形成了空間上連通的流路。另外，例如，在O形圈4通過粘合劑等連接至基座2的情況下，O形圈4可接觸墊I或者與其分開。注意，雖然O形圈4在圖3所示實例中僅與墊I接觸，但是O形圈4也可與可沿重力方向移動的部分(包括板簧3)接觸，只要在板簧3的接觸表面處維持氣密性即可。
[0021]作為一例，圖4是用于闡明吸附并保持著輸送物的墊單元11在吸附面上已經出現翹曲等情況的狀態的剖視圖。在該情況下，板簧3在接受到輸送物重量之后沿Z傾斜方向彎曲或者扭轉，并且連接至板簧3的墊I通過順應輸送物的翹曲等而傾斜。這里，如上所述，板簧3的沿XY平面方向的第一彈性構件剛度高于沿Z傾斜方向的第一彈性構件剛度。因此，墊單元11可以始終盡可能抵抗輸送物翹曲地抑制沿XY平面方向的移動(位置偏移)，因而輸送機械手10能夠維持高的定位精度。此時，O形圈4由于其彈性而塌縮，并且維持通孔Ic與真空排氣孔2a之間的真空通路(與外界有氣密性)。
[0022]另外，通常，當多個墊單元安裝至基座時，有時會出現墊吸附面的高度差異和平面平行度差異，這是因為構件公差或者組裝誤差導致的。相比之下，在本實施例中，各個墊I分別通過板簧3而傾斜，并且O形圈4分別塌縮，從而可以吸收上述差異。
[0023]另外，通常，在消除了真空吸附的狀態下利用輸送機械手將輸送物傳遞給特定對象，以便抑制對輸送物的損壞(例如，因輸送物從墊上突然剝離所引起的刮痕)。此時，因為輸送物不是由輸送機械手抓持，所以輸送物的定位精度會由于外圍單元振動等因素而降低。在本實施例中，O形圈4能夠接觸墊I并能夠與其分開。因此，當輸送機械手10以真空吸附狀態執行輸送物的傳遞操作時，在墊I與輸送物分開之前O形圈4與墊I分開，并且O形圈4與墊I之間的空間首先暴露于空氣中。因此，即使當輸送機械手10以真空吸附狀態執行輸送物的傳遞操作時，也可抑制對輸送物的損壞。因此，即使當輸送機械手10以真空吸附狀態執行輸送物的傳遞操作時，也可抑制例如因消除真空吸附引起外圍單元振動而導致的輸送物位置偏移。注意，墊I和O形圈4可以配置成通過使用別的方法替代把O形圈4粘附至基座2或者使用這兩種方法來使得墊I的與O形圈4接觸的接觸面積小于墊I的與輸送物接觸的接觸面積。
[0024]此外，通常，有些情況中當輸送物帶電時形成于輸送物中的用于制造半導體器件的圖案會被ESD(靜電放電)損壞，因此輸送機械手還需由具有合適導電性的材料來構成。因此，在本實施例中，采用具有導電性的陶瓷作為墊I的材料，采用SUS系列作為板簧3的材料，并且然后確保從輸送物至基座2的導電，以抑制輸送物帶電。例如，墊I和板簧3的構成材料的導電率最好為1.0XlO3Q /cm以上到1.0 X 18 Ω /cm以下，并且更優選地，最好為1.0XlO6Ω /cm以上到1.0 X 17 Ω /cm以下。相比之下，在板簧3是由例如SUS材料的導電材料構成的情況中，可以通過在導電材料的表面上設置絕緣處理層來阻止ESD。
[0025]如上所述，根據本實施例，可提供能夠減小輸送物在垂直于重力方向的方向上位置偏移的輸送機械手。
[0026](第二實施例)
[0027]接下來，將對根據本發明第二實施例的輸送機械手進行說明。圖5是示出本實施例中墊單元20構造的剖視圖。在上述第一實施例中，采用O形圈4作為第二彈性構件。然而，這是彈性構件的一例，在該實施例中墊單元20在第二彈性構件方面的特征是:采用也是具有中空形狀的基本上圓筒形彈性構件40來代替第一實施例的O形圈4。彈性構件40的動作類似于O形圈4。這里，通過采用比O形圈更軟的彈性構件(例如獨立的發泡海綿)，彈性構件40可響應輸送物表面的更大翹曲。
[0028](輸送裝置)
[0029]接下來，將對根據本發明一個實施例的輸送裝置進行說明。根據本實施例的輸送裝置例如用于制造半導體器件的設備或者用于制造液晶顯示裝置的設備，并且相對于襯底臺等往復地輸送作為輸送物(晶片或者玻璃板)的襯底。圖6是示出根據本實施例的輸送裝置100的構造的示意圖。輸送裝置100具有抓持輸送物W的輸送機械手101、能夠在支撐著輸送機械手101的情況下移動輸送機械手101的臂單元102、和驅動臂單元102的驅動單元103。另外，輸送裝置100設置成連接至輸送機械手101的墊單元101a，并且連接至真空排氣裝置104，該真空排氣裝置通過管進行真空吸附來控制對輸送物W的吸附(真空排氣)。輸送裝置100特別是采用根據上述實施例的輸送機械手作為輸送機械手101。根據該輸送裝置100，可在減小輸送物W在垂直于重力方向的方向上的位置偏移的情況下輸送該輸送物W。
[0030](光刻設備)
[0031]接下來，將對根據本發明實施例的光刻設備進行說明。根據本實施例的光刻設備例如用在半導體器件、液晶顯示裝置等制造工藝的光刻工藝中。在下文中，作為一例，根據本實施例的光刻設備是用在半導體器件制造工藝的光刻工藝中的曝光設備。
[0032]圖7是示出根據本實施例的曝光設備200的構造的示意圖。曝光設備200例如是投影曝光設備，其通過分步重復方法來把形成在掩膜版R上的圖案像曝光(處理)到晶片W(襯底)上。曝光設備200包括照明系統201、掩膜版臺210、投影光學系統211、晶片臺204、如上所述的輸送裝置100和作為處理單元的控制單元206。照明系統201調節從光源(未示出)發出的光并且照射掩膜版R。掩膜版R例如是由石英玻璃制成的原版，其上形成有要轉印到晶片W上的圖案(例如，電路圖案)。掩膜版臺210在保持著掩膜版R的情況下可沿X軸和Y軸方向中的每一個方向移動。投影光學系統211以預定的放大倍數(例如，1/2)將穿過掩膜版R的光投影到晶片W上。晶片W例如是由單晶硅制成的襯底，表面上涂布有光刻膠(感光劑)。晶片臺204通過夾具205保持晶片W，并且可至少沿X軸和Y軸方向中的每一個方向移動。控制單元206例如是由計算機構成的，經由線路連接至曝光設備200的每個部件，并且可以根據程序等來集成各個部件的操作。這樣，曝光設備200采用了上述輸送裝置100。根據如上所述的曝光設備200，減小了在晶片W轉移期間晶片W在垂直于重力方向的方向上的位置偏移，并且因此有利于例如提尚成品率。
[0033]注意，在上述說明中描述了曝光設備的例子作為光刻設備，但本發明不限于此。例如，也可以使用:繪圖設備，其用帶電粒子束(例如電子束)在襯底(襯底上的感光劑)上執行繪圖(處理)；或者壓印設備，其采用模具來對襯底上的壓印材料成形并在襯底上執行圖案的成形(處理)。
[0034]雖然已經參照示例性實施例描述了本發明，但是應當理解本發明不限于所公開的示例性實施例。以下權利要求的范圍應給予最寬泛的解釋，以便涵蓋所有變型和等同結構和功能。
[0035]本申請要求2015年2月25日提交的日本專利申請N0.的優先權，其全部內容通過引用并入于此。
【主權項】
1.一種輸送機械手，用于以負壓吸附狀態來對輸送物進行輸送，包括: 墊，其具有:接觸輸送物的接觸部;和凹部，凹部具有可抽成真空的內部空間； 基座，其在承載著墊的情況下移動； 第一彈性構件，其在輸送物的重力方向上可移動地將墊支撐在基座上，并且在垂直于重力方向的方向上限制墊相對于基座的移動；以及 第二彈性構件，其密封與凹部的內部空間連通的空間，并且在重力方向上可移動地將墊支撐在基座上。2.根據權利要求1所述的輸送機械手，其中，第二彈性構件設置在包括墊或第一彈性構件并可沿重力方向移動的部分與基座之間。3.根據權利要求1所述的輸送機械手，其中，第一彈性構件是板簧，重力方向作為板簧的厚度方向。4.根據權利要求3所述的輸送機械手， 其中，基座包括沿預定方向延伸的多個指狀部， 其中，墊、第一彈性構件和第二彈性構件設置在每個指狀部上，以及 其中，板簧具有的形狀是以所述多個指狀部的延伸方向作為長方向并且以與該長方向正交的方向作為短方向。5.根據權利要求1所述的輸送機械手，其中，第二彈性構件是O形圈。6.根據權利要求1所述的輸送機械手，其中，墊和第一彈性構件的構成材料的導電率為1.0XlO3Q /cm 以上到 I.0 X 18 Ω /cm 以下。7.根據權利要求6所述的輸送機械手，其中，墊和第一彈性構件的構成材料的導電率為1.0XlO6Q /cm 以上到 I.0 X 17 Ω /cm 以下。8.根據權利要求1所述的輸送機械手，其中，第一彈性構件具有導電材料部和設置在導電材料部表面上的絕緣處理層。9.根據權利要求1所述的輸送機械手，其中，墊相對于第二彈性構件的接觸面積小于墊相對于輸送物的接觸面積。10.根據權利要求1所述的輸送機械手，其中，沿重力方向的第一彈性構件剛度低于沿垂直于重力方向的方向的第一彈性構件剛度。11.一種光刻設備，其特征在于，包括根據權利要求1到10中任一項所述的輸送機械手和對由輸送機械手輸送的襯底進行處理的處理單元。
【文檔編號】B65G49/07GK105904474SQ201610097161
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年2月23日
【發明人】松平泰尚
【申請人】佳能株式會社