JP5149207B2 - 基板搭載装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板をトレーへ搭載する基板搭載装置に関し、特に、トレーに対する基板の位置決め技術に関する。

半導体製造分野に関わる基板として、例えば、マスク及びウエハが挙げられる。半導体の製造過程では、基板の異物、欠陥等の高精度な検査が必要である。マスク検査の場合、従来一般には光学式検査装置が用いられていた。しかし、最近はマスク上のパターンが微細化し、検出すべき欠陥や異物も微細化している。例えば、マスクのパターンサイズが６０ｎｍレベルに達し、検出すべき欠陥及び異物のサイズも５〜２０ｎｍレベルに達している。こうした微細化の要求に応えるため、マスク検査に電子ビームを用いることが提案されている。電子ビーム式の検査装置としては、ＳＥＭ式の検査装置及び写像投影型の検査装置が知られている。写像投影型の検査装置は、比較的大きいサイズの電子ビームをマスクに照射し、基板から得られる信号から基板の画像を生成する。

マスク等の基板は、トレーに搭載されることがある。トレーを用いることにより、搬送過程や各種装置へのセット時の基板の扱いが容易になる。例えば、特許文献１は、露光装置用のマスクトレーを開示している。また例えば、特許文献２は、成膜装置用のマスクトレーを開示している。本明細書では、基板をトレーに搭載する装置を、基板搭載装置という。

また、半導体製造分野では、マスク等の基板を適正位置に位置決めすることが重要である。特許文献３は、露光前のマスクを位置決めする技術を開示しており、この従来技術は、マスク上のマークの検出結果に基づいてマスクステージを移動する。また、特許文献４もマスクの位置決め技術を開示しており、この従来技術は、マスクの一端を位置決めピンで支持し、他端を押圧ピンで押圧する。

基板のトレーを用いる場合にも位置決めは重要である。従来は、基板をトレーに位置決めするために、トレーの基板収容部にテーパ面が設けられている。そして、基板外周縁がテーパ面に接することにより、基板が基板収容部の中央に位置決めされる。
特開２００４−９５８８３号公報 特開２００６−３０７２４６号公報 特開平８−２５０４１０号公報 特開平５−１８２８９１号公報

しかしながら、テーパ構造で基板を位置決めする場合、基板外周部の状態や、トレーのテーパ部の状態により、基板が斜めに配置されてしまうことがある。例えば、基板外周の凹凸形状や膜が、基板を傾斜させる原因になる。

トレー上での基板の位置精度は、後段の処理等の精度に影響する。例えば、トレーへの基板の位置決めが「仮の位置決め」であり、それから「本位置決め」が行われることがある。本位置決めでは、基板上のマークがＣＣＤカメラで撮影され、マーク位置に基づいてトレイ位置が制御される。しかし、テーパ構造を用いる場合、トレーでの基板位置の精度が低く、そのためにマーク位置のばらつきが大きく、ＣＣＤカメラの視野を広げる必要がある。視野の拡大は、撮像倍率を低下させ、本位置決めの精度を低下させる要因になる。例えば、トレーがマスク検査装置で用いられる場合、マスクの検査精度が低下する可能性がある。

また、マスク検査の場合、マスクの両面を順次検査することがある。この場合、検査過程を通じてマスクの両面への接触を極力避ける必要がある。したがって、トレーへの基板の搭載も、マスクの位置決めも、マスクになるべく接することなく高精度に行うことが求められる。

また、マスク検査では、マスクの上側表面に電位を付与することがある。表面電位は極力均一にすることが求められる。そして、上面への電位付与の構成を設けた場合でも、位置決めを適切に行うことが求められる。

以上、本発明の背景技術について、マスクとその検査技術を取り上げて説明した。しかし、上記の背景技術は、マスク以外の基板にも当てはまり、検査以外のケースにも当てはまり得る。

本発明は上記背景に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板の斜め配置を防止でき、トレーに対して基板を高精度に位置決めできる基板搭載技術を提供することにある。

本発明の一の目的は、基板になるべく接触せずに、位置決めを好適に行える基板搭載技術を提供することにある。

本発明の一の目的は、基板上面に電位を付与する場合でも位置決めを好適に行える基板搭載技術を提供することにある。

本発明の一態様は、基板を保持するトレーへと基板を搭載する基板搭載装置であって、トレーを保持するステージと、トレーに対して前記基板を位置決めするクランプ機構とを備え、クランプ機構は、基板平面に平行に移動可能な複数のクランプ体を有し、複数のクランプ体の各々が、トレーに当接するトレークランプ部と、基板に当接する基板クランプ部とを有し、複数のクランプ体が一度のクランプ動作にてトレー及び基板の両方をクランプすることにより、クランプ体のトレークランプ部と基板クランプ部の位置関係に対応してトレーに対して基板を位置決めする。

上記のように、本発明によれば、クランプ機構がトレー及び基板の両方を一度のクランプ動作でクランプする。このクランプ動作は、複数のクランプ片で異なる方向からトレー及び基板を押圧する動作である。基板平面に平行に移動するクランプ機構を用いるので、基板を傾斜させることなく位置決めできる。また、トレークランプ部と基板クランプ部を一体に備えたクランプ体でトレーと基板を一度にクランプするので、トレークランプ部と基板クランプ部の位置関係に応じてトレー対して基板が位置決めされ、トレーと基板の位置関係が正確に定まる。したがって、トレーに対して基板を高精度に位置決めできる。

また、本発明によれば、上述のように基板とトレーを一度の動作でクランプするので、基板だけでなくトレーの位置決めも同時に行えるという利点も得られる。

また、本発明によれば、クランプで基板に接するので、基板への接触をなるべく避けられる。位置決め完了後にクランプを解除することが好適であり、接触時間を低減できる。したがって、本発明によれば、基板になるべく接触せずに、位置決めを好適に行うことができる。

本発明の別の態様は、基板を保持するトレーへと基板を搭載する基板搭載方法であって、トレーをステージに保持し、トレーに保持されるべき基板を用意し、トレーに対して基板をクランプ機構を用いて位置決めし、位置決め工程では、クランプ機構が基板及びトレーの両方に当接することにより、一度のクランプ動作でトレー及び基板の両方をクランプし、トレーに接する部位と基板に接する部位の位置関係に対応してトレーに対して基板を位置決めする。

本発明の別の態様は、上記の基板搭載装置により基板を搭載されるトレーであって、トレー本体と、トレー本体から突出し、基板がトレー本体に非接触の状態で基板の下面を支持する複数の基板搭載ピンと、複数の基板搭載ピンに支持された基板を取り囲むように設けられ、かつ、トレー本体から上昇可能に設けられた額縁とを備える。基板表面に平行な方向に一度のクランプ動作でトレー本体と基板の両方がクランプされることにより、クランプ機構のトレー本体に接する部位と基板に接する部位の位置関係に対応して基板がトレーに対して位置決めされてよい。

本発明の別の態様は、上記の基板搭載装置又は方法を用いてトレーに搭載された基板に荷電粒子ビームを照射して基板を検査する基板検査装置又は方法である。
本発明の別の態様は、上記の基板搭載装置又は方法を用いてトレーに搭載された基板に荷電粒子ビームを照射して、基板製作工程の検査を行う基板製造装置又は方法である。
本発明の別の態様は、上記の基板検査装置又は方法により検査された基板、又は、上記の基板製造装置又は方法により製造された基板である。
本発明の別の態様は、上記の基板を用いて半導体装置を製造する半導体製造装置又は方法である。
本発明の別の態様は、上記の基板を用いて製造された半導体装置、又は、上記の半導体製造装置又は方法により製造された半導体装置である。
本発明の別の態様は、上記の基板搭載装置又は方法を用いてトレーに搭載されたマスクに荷電粒子ビームを照射してマスクを検査するマスク検査装置又は方法である。
本発明の別の態様は、上記の基板搭載装置又は方法を用いてトレーに搭載されたマスクに荷電粒子ビームを照射して、マスク製作工程の検査を行うマスク製造装置又は方法である。
本発明の別の態様は、上記のマスク検査装置又は方法により検査されたマスク、又は、上記のマスク製造装置又は方法により製造されたマスクである。
本発明の別の態様は、上記のマスクを用いて半導体装置を製造する半導体製造装置又は方法である。
本発明の別の態様は、上記のマスクを用いて製造された半導体装置、又は、上記の半導体製造装置又は方法により製造された半導体装置である。

上記のように、本発明は、基板の斜め配置を防止でき、トレーに対して基板を高精度に位置決めできる基板搭載技術を提供できる。また、本発明は、基板になるべく接触せずに、位置決めを好適に行える基板搭載技術を提供できる。また、本発明は、基板上面に電位を付与する場合でも位置決めを好適に行える基板搭載技術を提供できる。

以下、本発明の実施の形態の基板搭載装置について、図面を用いて説明する。

本実施の形態では、基板が、例えば、ＥＵＶ露光装置で使用されるマスクである。そして、基板搭載装置が、例えば、マスク用の基板検査装置に備えられる。

図１及び図２は、基板搭載装置が備えられた検査装置を示している。基板搭載装置について詳細に説明する前に、検査装置の概要を説明する。

図１は、検査装置１を上方から見た図である。図１に示されるように、検査装置１は、大気搬送部３と真空搬送部５に大きく分けられる。大気搬送部３は基板を大気中で扱い、真空搬送部５は基板を真空中で扱う。大気搬送部３と真空搬送部５は、開閉可能な隔壁で仕切られている。

大気搬送部３は、ミニエンバイロメント室といわれる。大気搬送部３に隣接してスミフポッド７が設けられている。また大気搬送部３には、大気搬送ロボット９、基板回転反転ユニット１１、基板搭載ユニット１３、除電ユニット１５及びファンフィルタユニット（ＦＦＵ）が設けられている。

スミフポッド７は、検査前後の基板（マスク）を保持する構成である。大気搬送ロボット９は大気中で基板を搬送するロボットである。基板回転反転ユニット１１は、大気搬送ロボット９から基板を受け取り、回転及び反転させることができる。基板搭載ユニット１３は、トレーに基板を搭載する。基板搭載ユニット１３が本実施の形態の基板搭載装置である。除電ユニット１５は、検査前後に基板の除電処理を行う。ファンフィルタユニット（ＦＦＵ）は、図示されないが、大気搬送部３のミニエンバイロメント室内の上部に設けられている。より詳細には、ＦＦＵは、大気搬送ロボット９、基板回転反転ユニット１１、基板搭載ユニット１３、除電ユニット１５等の上方であって天井又はその付近に設けられている。

また、真空搬送部５にはロードロックチャンバ１７、トランスファーチャンバ１９、第１ターボ分子ポンプ２１、メインチャンバ２３、検査鏡筒２５及び第２ターボ分子ポンプ２７が設けられている。

ロードロックチャンバ１７には、２つのＣＣＤカメラ２９が配置されている。ＣＣＤカメラ２９は後述するように基板の位置決めに用いられる。トランスファーチャンバ１９は、ロードロックチャンバ１７からメインチャンバ２３へ基板を搬送するためのチャンバである。トランスファーチャンバ１９には真空搬送ロボット３１が備えられている。真空搬送ロボット３１は真空内で基板を搬送するロボットである。また、第１ターボ分子ポンプ２１は、ロードロックチャンバ１７及びトランスファーチャンバ１９を真空にする。メインチャンバ２３及び検査鏡筒２５は、基板に荷電粒子ビームを照射して基板を検査する構成である。第２ターボ分子ポンプ２７は、メインチャンバ２３及び検査鏡筒２５を真空にする。

図２は、メインチャンバ２３及び検査鏡筒２５を横方向から見た図である。メインチャンバ２３はステージ３３を備える。ステージ３３には、基板を保持したトレーが載置される。ステージ３３は、トレーを水平方向に移動する構成であり、Ｘ、Ｙ、θ方向にトレーを移動する。Ｘ、Ｙ方向は互いに直交する軸に沿った方向であり、θは回転軸周りの角度であり、すなわち回転移動も行われる。

検査鏡筒２５は、メインチャンバ２３の上側に接続されている。検査鏡筒２５は、電子銃３５、一次レンズ系３７、二次レンズ系３９及び検出器４１を備える。電子銃３５は荷電粒子ビーム源である。電子銃３５及び一次レンズ系３７は、電子ビーム照射系であり、基板へ電子ビームを照射する。電子ビームは、ウィーンフィルタ４３で偏向され、対物レンズ系４５を通り、基板に照射される。電子ビームが基板に照射されると、基板は、基板の情報を持つ信号を放出する。信号は、例えば、二次電子、反射電子又はミラー電子である。この信号が、対物レンズ系４５、ウィーンフィルタ４３、二次レンズ系３９を通り、検出器４１に到達し、検出器４１で検出される。

検出器４１は、画像処理部４７に接続されており、検出された信号を画像処理部４７に供給する。画像処理部４７は、画像処理機能を持ったコンピュータで構成されており、欠陥検査の処理を行う。すなわち、画像処理部４７は、検出器４１で検出された信号から試料の像を形成し、さらに、試料の像を処理して欠陥の検出及び判定を行う。

また、図２に示されるように、検査装置１は制御部４９を備える。制御部４９はコンピュータで構成されており、検査装置１の全体を制御して検査を実行する構成である。制御部４９は、図示のように、メインチャンバ２３、検査鏡筒２５及び画像処理部４７を制御する。これにより、制御部４９は、基板（トレー）を移動させ、基板に電子ビームを照射し、画像処理部４７に基板の画像を生成させる。

制御部４９は、検査条件を制御することができ、具体的には、電子ビームのビームエネルギー、倍率、ドーズ量などを制御する。ビームエネルギーは具体的には基板に電子ビームが照射されるときのランディングエネルギーである。

本実施の形態では、検査装置１が、写像投影式の検査装置である。写像投影式の検査装置では、電子ビームが、２次元画素群に対応するビームサイズ（ビーム径）を有しており、つまり、ある程度のサイズを有している。試料上の照射領域も、２次元画素群に応じた面積を有する。検出器４１で検出される信号も、２次元画素群に対応する。そして、検出器４１は、２次元画素群に対応する検知能力を有し、例えば、２次元の検知面を有するＣＣＤで構成されている。

写像投影式の検査装置をＳＥＭ式の検査装置と比較する。ＳＥＭでは電子ビームが細く、１画素に対応する。ＳＥＭでは電子ビームが走査されて、１画素の計測が繰り返され、そして、計測値が集積されて、試料の像が得られる。ＳＥＭ式の検査装置では電子ビームが１画素のビームサイズを有するのに対して、写像投影型の検査装置では電子ビームが複数画素群に対応するビームサイズを有する。写像投影型の検査装置は、微細な欠陥を検査できる。また、写像投影型の検査装置は、パターン欠陥に限られず、複数種類の検査を行うことができる。例えば、写像投影型の検査装置は、パーティクル等の異物検査にも使用可能であり、さらには、多層膜中欠陥検査にも使用可能である。

図１に戻り、検査装置１の全体的な動作を説明する。大気搬送ロボット９は、スミフポッド７から基板を取り出して、除電ユニット１５に搬送する。除電ユニット１５は基板の除電を行う。また、基板は大気搬送ロボット９により基板回転反転ユニット１１に搬送され、基板の反転及び回転が必要に応じて行われる。さらに、大気搬送ロボット９が基板を基板搭載ユニット１３に搬送する。基板搭載ユニット１３では、予め用意されたトレーに基板が搭載される。

基板がトレーに搭載されると、大気搬送ロボット９は、トレーを保持してロードロックチャンバ１７に搬送する。このとき、大気搬送部３と真空搬送部５の隔壁が開かれる。ロードロックチャンバ１７では、ＣＣＤカメラ２９が基板のマークを撮影する。これによりマーク位置が検出される。真空搬送ロボット３１は、ロードロックチャンバ１７からメインチャンバ２３へトレーを搬送し、メインチャンバ２３のステージ３３にトレーを載置する。このとき、マーク検出結果に基づいて基板が位置決めされる。

基板は、トレーへ搭載されるときに、基板搭載ユニット１３により位置決めされる。そして、更に、上記のようにステージ３３へ搭載されるときに、ＣＣＤカメラ２９の検出結果に基づき基板が位置決めされる。前者の位置決めを「仮位置決め」といい、後者の位置決めを「本位置決め」ということができる。実際の基板検査過程では、本位置決めの後に、光学顕微鏡を用いて更なる位置決めが行われてよい。光学顕微鏡は、電子線検査装置と共にメインチャンバ２３に配置される。光学顕微鏡の光学像を用いて基板がトレーと共に位置決めされ、それから電子線を用いて基板が検査される。ここでは、例えば、光学顕微鏡で検出された欠陥位置へ電子線が照射されるように基板が位置決めされる。

メインチャンバ２３では、図２を用いて説明したように、基板が電子ビーム照射により検査される。検査終了後の基板は、メインチャンバ２３からトランスファーチャンバ１９を通ってロードロックチャンバ１７へと、真空搬送ロボット３１により搬送される。

そして、大気搬送ロボット９が、ロードロックチャンバ１７から基板搭載ユニット１３へと基板を搬送する。基板搭載ユニット１３にて基板がトレーから外される。基板は基板回転反転ユニット１１に搬送され、必要に応じて回転及び反転される。続いて、基板が除電ユニット１５に搬送されて、除電が行われる。そして、基板は大気搬送ロボット９によりスミフポッド７へと戻される。

以上に検査装置１の全体的な構成及び動作を説明した。上記構成は典型的なシステム構成例であり、また、上記動作は典型的な動作パターン例である。本発明の範囲で検査装置の構成及び動作は上記の例に限定されない。

「基板搭載装置」
次に、本実施の形態の基板搭載装置について詳細に説明する。基板搭載装置は、既に述べたように図１の基板搭載ユニット１３に相当し、大気搬送ロボット９と共に機能して基板をトレーに搭載する。基板は、例えばマスクであり、より詳細には、例えば、一辺が６インチの正方形で厚さが６．３５ｍｍのガラス製マスクである。

図３〜図１２は、本実施の形態の基板搭載装置を示している。図３〜図６は、トレー無しの状態の基板搭載装置５１を示し、図７〜図１０は、トレーと共に基板搭載装置５１を示している。図３は基板搭載装置５１の平面図であり、図４は、図３の基板搭載装置５１を矢印Ａの方向から見た図であり、図５は、図３の基板搭載装置５１を矢印Ｂの方向から見た図であり、図６は、図３の基板搭載装置５１を矢印Ｃ方向から見た図であって、トレーＴ及び基板Ｓの対角線に沿って切断した図である。同様に、図７は基板搭載装置５１の平面図であり、図８は、図７の基板搭載装置５１を矢印Ｄの方向から見た図であり、図９は、図７の基板搭載装置５１を矢印Ｅの方向から見た図であり、図１０は、図７の基板搭載装置５１を矢印Ｆの方向から見た図であって、トレーＴ及び基板Ｓの対角線に沿って切断した図である。また、図１１及び図１２は、説明のために基板搭載装置５１を模式的に示す簡略図である。

基板搭載装置５１は、トレーＴに基板Ｓを搭載する装置である。基板搭載装置５１は、概略的には、ステージ５３、リフト機構５５、クランプ機構５７、トレー保持機構５９及び額縁ドロップ機構６１で構成される。以下では、まずトレーＴの構成を説明し、それから基板搭載装置５１の各種構成について説明する。

「トレーＴ」
図７〜図１２を参照し、トレーＴの構成を説明する。図１１等に示されるように、トレーＴは、トレー本体７１と額縁７３とで構成される。トレーＴは例えばセラミック製である。

トレー本体７１は平板状であり、四角形の基板Ｓに対応して略四角形の形状を有する。トレー本体７１からは複数の基板搭載ピン７５が突出しており、基板Ｓはこれら基板搭載ピン７５に支持される。ピン本数は４である。このような構成により、基板Ｓは、基板搭載ピン７５と小さい接触面積で接触し、そして、トレー本体７１に直接接触することなく浮いた状態で保持される。また、基板搭載ピン７５は、基板Ｓが滑りにくい表面を有しており、これにより、搬送中の基板Ｓのずれが防止される。

額縁７３は、トレー本体７１に支持されており、基板Ｓを取り囲む。額縁７３は、検査時に基板Ｓの上面に電位を付与するための構成であり、端子部７７を介して電位を付与する。また、額縁７３が基板Ｓを取り囲むことによりダミーとして機能する。基板Ｓの端部での等電位面の屈曲が軽減され、端部付近の電位を均一にでき、その結果、端部を含む基板全体の電位を均一にでき、検査精度を向上できる。また、額縁７３はトレー本体７１に対して昇降可能である。図１１に示されるように、下降時は、額縁表面と基板表面が同じ高さにあり、額縁７３が基板Ｓを取り囲む。図８及び図９に示されるように、額縁７３が上昇すると、トレー本体７１と額縁７３の間に、挿入口７９が形成される。挿入口７９は、トレー本体７１と額縁７３の間の隙間又は開口であり、挿入隙間といってもよい。挿入口７９は、基板Ｓの挿入及び抜取りを可能にし、また、基板Ｓへの位置決めのためのアクセスを可能にする。

額縁７３のより詳細な構成を説明する。額縁７３は、額縁本体８１と、額縁本体８１から下方に延びる複数の額縁脚部８３を有する。

図７及び図１２に示されるように、額縁本体８１は、四角形の平板であり、四角形の開口８５を有する。額縁本体８１の材質は絶縁体でよく、例えばセラミックである。開口８５は、基板Ｓに応じた大きさを有する。基板Ｓは開口８５内に配置され、これにより基板Ｓが額縁７３に取り囲まれる。額縁本体８１と基板Ｓは直接接触しない。額縁本体８１と基板Ｓが全周にわたってほぼ一定の隙間を形成する。

額縁７３の上面には額縁カバー８６が設置されている。図８を参照すると、額縁７３の上端の幅が額縁本体８３より少し広く、そして額縁７３の上端部分が少し内側に突出しており、この上端部分が額縁カバー８６に相当する。図１７は額縁カバー８６を模式的に示している。図１７に示されるように、額縁カバー８６は、薄い平板である。額縁カバー８６は外側端部にてＬ字状に下向きに折れ曲がっており、そして、図示のように額縁本体８１の側面にねじ等で固定されている（額縁カバー８６は額縁本体８１の上面等の他の場所に固定されてもよい）。額縁カバー８６の材質は導電材であり、例えば銅である。額縁カバー８６の外周形状は額縁本体８１とほぼ同様である。しかし、額縁カバー８６の開口は、額縁本体８１の開口８５より小さく、したがって、額縁カバー８６は額縁本体８１よりも内側に突出している。基板Ｓが搭載されたとき、額縁カバー８６の内周縁は、基板Ｓの外周縁と重なり、接触する。このような重なりが生じるように、額縁カバー８６の開口サイズが定められている。したがって、上方から見たときに、額縁カバー８６は、額縁７３（額縁本体８１）と基板Ｓの隙間をカバーする。このような額縁カバー８６を設けることにより、基板Ｓの縁部における等電位面の屈曲を軽減することができる。額縁カバー８６は、図１１、図１２等の模式図では省略されている。

額縁本体８１には、２つの端子部７７が設けられている。端子部７７は、開口８５に突出している。そして、基板Ｓが開口８５内に配置されたとき、端子部７７が基板Ｓの上面に接する。上述したように、端子部７７は、基板検査時に基板Ｓの上面に電位を付与するために用いられる。また、上述の額縁カバー８６は、これら端子部７７を除く額縁全周にて基板Ｓと額縁７３の隙間を覆っている。

額縁脚部８３の本数は４であり、これら４本の額縁脚部８３が、額縁本体８１の４隅の近くにそれぞれ配置されている。図１１に示されるように、下降時は、額縁脚部８３がトレー本体７１に支持され、額縁本体８１がトレー本体７１の上方に位置し、そして、額縁上面が基板搭載ピン７５上の基板Ｓの上面とほぼ同じ高さに位置する（図１７に示されるように、詳細には、額縁本体８１の上面が基板上面と同じ高さに位置する。額縁カバー８６の上面は、基板上面とほぼ同じ高さに位置するが、詳細にはカバー厚さだけ基板上面よりも少し上にある。以下同じ）。額縁７３が上昇すると、トレー本体７１と額縁本体８１の間に挿入口７９が形成され、基板Ｓの出し入れや、基板Ｓへのアクセスが可能になる。

また、図８及び図９に示されるように、額縁７３の昇降動作をガイドするために、昇降ガイド８７が設けられている。昇降ガイド８７は、トレー本体７１から突出するガイド棒である。この昇降ガイド８７が、額縁脚部８３のガイド穴に挿入されている。これにより、額縁７３は、トレー平面に対して垂直方向にのみ移動できる。

また、図７等に示されるように、トレー本体７１は、複数の突出縁部８９を有する。本実施の形態では、４つの突出縁部８９が、トレー本体７１の４隅にそれぞれ設けられている。突出縁部８９は、額縁７３よりも外側へ突出する部分である。より詳細には、トレー本体７１の各隅に壁部が設けられ、壁部の上端から外側へ突出縁部８９が突出している。突出縁部８９は、後述するように、搬送ロボットによるトレーＴの支持に用いられ、また、額縁７３の上昇時にトレー本体７１を保持するために用いられる。

「ステージ」
ステージ５３は、トレーＴを保持する構成である。図３及び図４等に示されるように、ステージ５３は、ステージベース９１を有する。ステージベース９１には複数のステージ柱９３が立設されている。本実施の形態では、トレーＴの４隅に対応する位置に、４本のステージ柱９３が設けられている。そして、これら４本のステージ柱９３によりトレー本体７１の４隅が支持される。トレーＴは、水平方向に移動可能に保持されており、後述するクランプ機構５７による位置決め時に移動可能である。

図３等に示されるように、ステージ５３には、さらに、基板有無検知センサ９５、トレー有無検知センサ９７、基板斜め置き検知センサ９９及びトレー斜め置き検知センサ１０１が設けられている。これらセンサはステージベース９１に取り付けられている。

「リフト機構」
リフト機構５５は、額縁７３及び基板Ｓをトレー平面に対して垂直方向に移動して、これら額縁７３及び基板Ｓを昇降させる構成である。

図４、図８、図１１等に示されるように、リフト機構５５は、平板状のリフト部材であるリフトプレート１１１を有する。リフトプレート１１１は、リフト機構５５のための昇降シリンダ１１３により駆動されて、トレーＴより下の所定範囲で昇降する。

リフトプレート１１１からは、複数の額縁保持ピン１１５及び複数の基板保持ピン１１７が上向きに突出している。基板保持ピン１１７と額縁保持ピン１１５は、ほぼ同じ高さである。

額縁保持ピン１１５は、本発明の額縁保持部材に相当し、額縁７３の下面に対応する位置に配置されており、リフトプレート１１１と共に昇降する。本実施の形態では、４本の額縁保持ピン１１５が、額縁７３の４本の額縁脚部８３にそれぞれ対応する位置に配置されている。図８及び図９に示されるように、リフト機構５５の上昇時、額縁保持ピン１１５は、トレー本体７１の穴を通り抜け、額縁脚部８３の下面に当接し、額縁７３を持ち上げ、そして、トレー本体７１と額縁７３の間に挿入口７９を形成する。

また、基板保持ピン１１７は、本発明の基板保持部材に相当し、位置決め時の基板Ｓ３の下面に対応する位置に配置されており、リフトプレート１１１と共に昇降する。図７に示されるように、本実施の形態では、４本の基板保持ピン１１７が、トレーＴの４本の基板搭載ピン７５とずれて配置されている。また、図８及び図９に示されるように、リフト機構５５の上昇時、基板保持ピン１１７も、額縁保持ピン１１５と同様に、トレー本体７１の穴を通り抜けて上昇する。基板保持ピン１１７の先端は、トレーＴの基板搭載ピン７５の先端よりも少し上に達する。これにより、基板Ｓは、基板搭載ピン７５に搭載される前に、基板保持ピン１１７に保持される。

ここで、トレーＴの基板搭載ピン７５に搭載されるときの高さ方向の基板Ｓの位置を、基板搭載高さという。また、上記のリフト機構５５の基板保持ピン１１７に保持されるときの高さ方向の基板Ｓの位置を、基板保持高さという。上記のように基板保持高さは基板搭載高さより上である。更に、基板保持高さは、上述の挿入口７９に対応した高さにある。この基板保持高さへ基板保持ピン１１７が到達し、そして基板Ｓが、基板搭載ピン７５に搭載される前に基板保持ピン１１７により基板保持高さに保持され、そして基板Ｓが後述のようにクランプされる。

また、基板保持ピン１１７は、滑りやすい材質、例えばポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ、登録商標）でできている。これにより、基板Ｓの位置決めが容易である。

また、図４等に示されるように、リフト機構５５は、額縁保持ピン１１５の高さを調節する額縁保持高さ調節機構１１９及び基板保持ピン１１７の高さを調節する基板保持高さ調節機構１２１を有する。額縁保持高さ調節機構１１９はねじ構造を有する。額縁保持ピン１１５の外周に雄ねじが設けられ、この雄ねじがリフトプレート１１１の雌ねじに係合しており、額縁保持ピン１１５を回すことによりピン高さを調節できる。基板保持高さ調節機構１２１も同様のねじ構造を有する。このような構成により、額縁保持高さ調節機構１１９及び基板保持高さ調節機構１２１は、額縁保持ピン１１５及び基板保持ピン１１７の高さを独立して調節できる。

「クランプ機構」
クランプ機構５７は、基板ＳをトレーＴに対して位置決めするための構成である。本実施の形態では、クランプ機構５７が、トレー平面に平行な方向に移動し、そして、基板ＳとトレーＴの両方を一度のクランプ動作でクランプする。以下にクランプ機構５７の詳細を説明する。

図７、図１０、図１１及び図１２等に示されるように、クランプ機構５７は、複数のクランプ体で構成される。本実施の形態の例ではクランプ体の数が２つであり、固定側クランプ体１３１び従動側クランプ体１３３が設けられている。固定側クランプ体１３１と従動側クランプ体１３３は、基板Ｓ及びトレイＴの対角線に沿って向き合って配置されている。

固定側クランプ体１３１及び従動側クランプ体１３３は、固定側シリンダ１３５及び従動側シリンダ１３７にそれぞれ連結されている。固定側クランプ体１３１が固定側シリンダ１３５により直線状に駆動され、また、従動側クランプ体１３３が従動側シリンダ１３７により直線上に駆動され、これにより、クランプ機構５７が開閉する。これら固定側シリンダ１３５及び従動側シリンダ１３７は、本発明のクランプ移動機構に相当する。

固定側クランプ体１３１は、固定側の２本のトレークランプアーム１３９及び２本の基板クランプアーム１４１を有する。トレークランプアーム１３９及び基板クランプアーム１４１は、トレーＴへ向けて延びている。トレークランプアーム１３９の高さはトレー本体７１の高さと対応しており、基板クランプアーム１４１の高さは、リフト機構５５の基板保持ピン１１７に支持されたときの基板保持高さと対応しており、したがって、基板クランプアーム１４１がトレークランプアーム１３９よりも上方に位置する。

２本のトレークランプアーム１３９は、図示のように水平方向に離れており、各トレークランプアーム１３９がトレークランプ部１４３を先端付近に有する。トレークランプ部１４３は、保持ピンで構成されており、位置決めのためのクランプ時にトレーＴに接する部位である。クランプ機構５７の移動方向が、トレーＴの対角線に沿っており、したがって、接触面に対して斜めである。そこで、トレークランプ部１４３のピンは、トレークランプアーム１３９からトレー対角線に向けて斜めに突き出している。

基板クランプアーム１４１もトレークランプアーム１３９と同様の構成を有している。すなわち、２本の基板クランプアーム１４１が水平方向に離れており、各基板クランプアーム１４１が基板クランプ部１４５を先端付近に有する。基板クランプ部１４５は、保持ピンで構成されており、位置決めのためのクランプ時に基板Ｓに接する部位である。クランプ機構５７の移動方向が、基板Ｓの対角線に沿っており、したがって、接触面に対して斜めである。そこで、基板クランプ部１４５のピンは、基板クランプアーム１４１から基板対角線に向けて斜めに突き出している。

また、基板Ｓの外形はトレーＴよりも小さい。そのため、図６に示されるように、基板クランプアーム１４１は、トレークランプアーム１３９よりも多く突き出している。

次に、従動側クランプ体１３３について説明する。固定側クランプ体１３１と比べると、従動側クランプ体１３３は、幅狭の形状を有している。

従動側クランプ体１３３は、固定側クランプ体１３１と同様に、トレーＴへ向かって突出するトレークランプアーム１４７及び基板クランプアーム１４９を有しており、トレークランプアーム１４７の高さがトレー本体７１の高さと対応しており、基板クランプアーム１４９の高さが、リフト機構５５の基板保持ピン１１７に支持されたときの基板Ｓの高さと対応している。トレークランプアーム１４７の本数は固定側と同様に２本である。一方、基板クランプアーム１４９の本数は固定側と異なり、１本のみである。

２本のトレークランプアーム１４７は、アーム間隔が狭い点と、アーム長が短い点を除き、固定側と同様の構成を有する。すなわち、２本のトレークランプアーム１４７は水平方向に離れており、各トレークランプアーム１４７がトレークランプ部１５１を先端付近に有する。トレークランプ部１５１は保持ピンで構成されており、クランプ時にトレーＴに接する。トレークランプ部１５１のピンはトレー対角線に向けて斜めに突き出している。

基板クランプアーム１４９は上述のように１本である。アーム先端に基板クランプ部１５３が設けられている。基板クランプ部１５３は、アーム先端を切り欠くことにより形成された凹部である。基板クランプ部１５３は、クランプ時に、凹部の両側の縁部にて、基板Ｓの端面の２箇所にそれぞれ当接する。

本実施の形態では、従動側のトレークランプ部１５１がトレーＴに接触するより先に基板クランプ部１５３が基板Ｓに接触するように、トレークランプアーム１４７及び基板クランプアーム１４９が配置されている。また、図６に示されるように、基板クランプアーム１４９は、直動ガイド１５５上に配置されており、クランプ移動方向に沿って直線状に移動可能である。また、基板クランプアーム１４９の背後にはバネ式プッシャ１５７が配置されている。バネ式プッシャ１５７は本発明の付勢部に相当する。基板クランプアーム１４９とその基板クランプ部１５３はバネ式プッシャ１５７により基板Ｓへ向けて弾性的に付勢される。そして、基板Ｓのクランプの反力で基板クランプ部１５３が基板Ｓに押されたときに、基板クランプ部１５３は、基板Ｓへ向けて弾性的に付勢されつつ、従動側クランプ体１３３上で後退可能である。上記弾性構造の機能については後述する。

また、クランプ機構５７では、固定側クランプ体１３１にトレークランプ位置調節機構１５９及び基板クランプ位置調節機構１６１が設けられている。

トレークランプ位置調節機構１５９は、各々のトレークランプ部１４３に設けられており、トレーＴへ向けてのトレークランプ部１４３の突出量を調節する機構である。トレークランプ位置調節機構１５９はねじ構造を有する。トレークランプ部１４３の保持ピンの外周に雄ねじが設けられ、この雄ねじがトレークランプアーム１３９の雌ねじに係合しており、保持ピンを回すことによりピン高さを調節できる。基板クランプ位置調節機構１６１は、各々の基板クランプ部１４５に設けられており、基板Ｓへ向けての基板クランプ部１４５の突出量を調節する機構である。基板クランプ位置調節機構１６１もトレークランプ位置調節機構１５９と同様のねじ構造を有している。このような構成により、固定側クランプ体１３１のトレークランプ部１４３及び基板クランプ部１４５の突出量を独立して調節できる。

また、従動側クランプ体１３３も、固定側クランプ体１３１と同様に、トレークランプ位置調節機構１６３を有する。トレークランプ位置調節機構１６３は各々のトレークランプ部１５１に設けられており、固定側と同様のねじ構造を有する。

また、本実施の形態の例では、トレーＴが４箇所でクランプされ、基板Ｓも４箇所でクランプされる。しかし、クランプ点の数は上記に限定されない。クランプ点の必要最小数は、トレー及び基板の形状によって異なる。例えば、基板が円形である場合に、基板が３点でクランプされてもよい。

「トレー保持機構」
図４、図５、図８及び図１１等に示されるように、トレー保持機構５９は、トレー平面に対して垂直方向の駆動機構である。トレー保持機構５９は、トレー本体７１へ向けて下降してトレー本体７１と当接する複数のトレー保持ピン１７１を有する。トレー保持ピン１７１は本発明のトレー保持部材に相当する。図５に示されるように、トレー保持ピン１７１は、ピン取付アーム１７３に取り付けられており、ピン取付アーム１７３がトレー保持機構５９用の昇降シリンダ１７５に連結されており、昇降シリンダ１７５によりトレー保持ピン１７１が昇降される。

トレー保持機構５９は、額縁７３の上昇時にトレー本体７１が上昇するのを防ぐ機能をもつ。すなわち、トレー保持機構５９は、リフト機構５５が額縁７３を持ち上げるときにトレー保持ピン１７１を下降させてトレー本体７１に当接させ、これにより、トレー本体７１を拘束し、上昇を防ぐ。

本実施の形態では、トレー保持ピン１７１の本数が４である。これら４本のトレー保持ピン１７１は、トレー本体７１の４隅の突出縁部８９にそれぞれ対応するように配置されており、下降時に突出縁部８９に当接及び押圧する。このように、突出縁部８９の上面は、トレー保持ピン１７１の当接部位として機能する。さらに、突出縁部８９の下面は、トレー搬送時のロボットによる支持面としても機能する。

また、図５に示されるように、トレー保持機構５９は、トレー保持ピン１７１の高さを調節する高さ調節機構１７７を有する。高さ調節機構１７７は、リフト機構５５の調節機構と同様のねじ構造を有している。すなわち、トレー保持ピン１７１の外周に雄ねじが設けられ、この雄ねじがピン取付アーム１７３の雌ねじに係合しており、トレー保持ピン１７１を回すことによりピン高さを調節できる。

「額縁ドロップ機構」
図４、図５、図８及び図１１等に示されるように、額縁ドロップ機構６１は、トレー平面に対して垂直方向の駆動機構である。額縁ドロップ機構６１は、額縁７３へ向けて下降して額縁７３を押圧する複数の額縁ドロップピン１８１を有する。額縁ドロップピン１８１は、本発明の額縁ドロップ部材に相当する。図５に示されるように、額縁ドロップピン１８１は、ピン取付アーム１８３に取り付けられており、ピン取付アーム１８３が額縁ドロップ機構６１用の昇降シリンダ１８５に連結されており、昇降シリンダ１８５により額縁ドロップピン１８１が昇降される。

本実施の形態では、額縁ドロップピン１８１の本数が４本であり、それぞれ額縁７３の上方に配置されている。額縁ドロップ機構６１は、クランプ機構５７による位置決め終了後の額縁リフト解除時に額縁ドロップピン１８１を下降させて額縁７３を押圧させ、額縁７３をトレー本体７１に確実に着地させる。額縁７３の着地が検出されてよく、これにより確実な下降動作が保証される。

また、図５に示されるように、額縁ドロップ機構６１は、額縁ドロップピン１８１の高さを調節する高さ調節機構１８７を有する。高さ調節機構１８７も、リフト機構５５の調節機構と同様のねじ構造を有している。すなわち、額縁ドロップピン１８１の外周に雄ねじが設けられ、この雄ねじがピン取付アーム１８３の雌ねじに係合しており、額縁ドロップピン１８１を回すことによりピン高さを調節できる。

以上に本実施の形態に係る基板搭載装置５１の各部の構成について説明した。次に、基板搭載装置５１の動作を説明する。

図１３及び図１４は、基板搭載装置５１の動作の概要を模式的に示している。図１３に示されるように、基板Ｓの搭載前、トレーＴはステージ５３に既に配置されている。額縁７３は下降しており、額縁脚部８３にてトレー本体７１に支持されている。

リフト機構５５は下降しており、額縁保持ピン１１５及び基板保持ピン１１７も下方に位置している。クランプ機構５７は開いており、固定側クランプ体１３１及び従動側クランプ体１３３は後退し、所定の退避位置にある。さらに、トレー保持機構５９及びドロップ機構６１は上昇しており、トレー保持ピン１７１及び額縁ドロップピン１８１はトレーＴの上方に位置している。

搭載動作が開始すると、まず、トレー保持機構５９がトレー保持ピン１７１を下降させる。トレー保持ピン１７１は、トレー本体７１の突出縁部８９に当接し、トレー本体７１を押さえつける。

そして、リフト機構５５が額縁保持ピン１１５及び基板保持ピン１１７を上昇させる。額縁保持ピン１１５は、トレー本体７１の穴を通り抜けて、額縁脚部８３の下面に当接し、額縁７３を持ち上げる。このとき、額縁７３は、額縁脚部８３に設けられた直動タイプの昇降ガイド８７（図９）に案内されて鉛直方向に上昇する。

また、基板保持ピン１１７も、額縁保持ピン１１５と同様に、トレー本体７１の穴を通り抜けて上昇する。基板保持ピン１１７の先端は、トレーＴの基板搭載ピン７５の先端よりも少し上に達する。

額縁保持ピン１１５が額縁７３を持ち上げたことにより、トレー本体７１と額縁本体８１との間に挿入口７９が形成される。この挿入口７９から、基板搬送部（基板搬送手段）であるロボットにより基板Ｓが挿入され、基板保持高さの基板保持ピン１１７上に置かれる。基板Ｓは、図７の矢印Ｄの方向から挿入される。基板保持ピン１１７がトレーＴの基板搭載ピン７５よりも突出しているので、基板Ｓは、基板搭載ピン７５ではなく基板保持ピン１１７に保持される。上記ロボットは、図１の大気搬送ロボット９である。例えば、搬送ロボットがフォーク型のアームを有し、アーム先端で基板Ｓの下面を支持し、アームを伸ばして基板Ｓを挿入する。

ここで、本実施の形態では、額縁保持ピン１１５の先端の高さと基板保持ピン１１７の先端の高さはほぼ同じである。しかし、額縁脚部８３の下面が基板Ｓの下面より下方に位置している。基板保持ピン１１７が基板Ｓの下面に当接するのよりも早く、額縁保持ピン１１５が額縁脚部８３の下面に当接する。そして、リフト機構５５は、額縁脚部８３の高さの分だけ、額縁７３を高く持ち上げることができる。その結果、額縁本体８１は、基板保持ピン１１７の先端の基板保持高さより上に到達し、十分な大きさの挿入口７９を形成できる。

次に、図１４に示されるように、クランプ機構５７が、トレーＴに対して基板Ｓを位置決めする。本実施の形態では、クランプ機構５７がトレーＴ及び基板Ｓを一度にクランプすることにより、基板Ｓを正確に位置決めする。

図１５は、クランプ動作を説明する図である。図示のように、クランプ開始前は、固定側クランプ体１３１及び従動側クランプ体１３３は、トレーＴ及び基板Ｓから離れている。クランプ開始時（位置決め開始時）、まず、固定側クランプ体１３１が固定側シリンダ１３５（図１０）に駆動されて、所定の固定側クランプ位置まで移動して停止する。

次に、従動側クランプ体１３３が従動側シリンダ１３７により駆動されて、トレーＴの端部及び基板Ｓの端部に当接し、トレーＴ及び基板Ｓを固定側クランプ体１３１へ向けて押圧する。従動側のトレークランプ部１５１がトレー本体７１を固定側のトレークランプ部１４３に向けて押圧し、従動側の基板クランプ部１５３が基板Ｓを固定側の基板クランプ部１４５に向けて押圧する。

これにより、トレー本体７１と基板Ｓが一度のクランプ動作でクランプされる。トレー本体７１及び基板Ｓは、固定側クランプ体１３１に当接する位置にて位置決めされる。これにより、基板ＳとトレーＴとの相対的位置関係が決まり、したがって基板ＳがトレーＴに対して位置決めされる。

クランプが完了すると、従動側クランプ体１３３が後退して基板Ｓ及びトレーＴから離れ、続いて、固定側クランプ体１３１が後退して基板Ｓ及びトレーＴから離れ、こうしてクランプが解除される。

上記のようにして、本実施の形態によれば、トレーＴと基板Ｓが一度のクランプ動作で同時に位置決めされる。固定側クランプ体１３１は、トレークランプ部１４３と基板クランプ部１４５が一体的に設けられた構成を有し、これらの位置関係が固定されている。このような固定側クランプ体１３１にトレーＴ及び基板Ｓが押圧される。その結果、トレーＴ及び基板Ｓのそれぞれの位置、そしてトレーＴに対する基板Ｓの位置が、トレークランプ部１４３と基板クランプ部１４５の位置関係に対応して決定される。したがって、高い位置決め精度が得られる。

また、本実施の形態では、上記のように固定側クランプ体１３１が前進し、その後で従動側クランプ体１３３が前進する。このようにクランプ機構５７を構成することにより、トレー移動量を少なくできるという利点も得ることができる。

また、クランプ動作では、固定側のクランプ力よりも従動側のクランプ力が小さくなるように、固定側シリンダ１３５及び従動側シリンダ１３７が制御される。固定側クランプ力は、固定側シリンダ１３５が固定側クランプ体１３１を固定する力であり、従動側クランプ力は、従動側シリンダ１３７が従動側クランプ体１３３を移動する力である。このようなクランプ力の設定により、固定側クランプ体１３１のずれを防ぎ、高い位置決め精度が得られる。

また、本実施の形態では、既に説明したように基板保持ピン１１７がトレーＴの基板搭載ピン７５よりも上に突出する。したがって、図１４に示されるように、位置決め時は、基板Ｓが基板搭載ピン７５ではなく基板保持ピン１１７に保持されている。基板搭載ピン７５は後段の搬送を考慮して滑りにくい表面を有しているのに対して、基板保持ピン１１７は滑りやすい表面を有している。したがって、基板Ｓは水平方向に動きやすい状態におかれている。これにより、位置決め時の基板Ｓの損傷を防ぐことができる。また、基板Ｓが適正位置へ確実に移動するので、位置決め精度も向上できる。

また、前述したように、本実施の形態では、従動側クランプ体１３３が、基板クランプアーム１４９を直動ガイド１５５上に有しており、かつ、基板クランプアーム１４９の後ろ側にバネ式プッシャ１５７が配置されている。この構成はクランプ時に下記のように機能する。

図１６を参照すると、本実施の形態では、従動側のトレークランプ部１５１がトレーＴに接触するより先に基板クランプ部１５３が基板Ｓに接触するように、トレークランプアーム１４７及び基板クランプアーム１４９が配置されている。

したがって、従動側クランプ体１３３が移動していくと、最初に基板クランプ部１５３が基板Ｓに当接し、押圧する。基板Ｓの反対側が固定側クランプ体１３１に当接し、基板Ｓからの反力でバネ式プッシャ１５７が縮み、基板クランプアーム１４９は直動ガイド１５５上で後退する。この時点で、基板Ｓはバネ式プッシャ１５７のバネ力でクランプされる。続いてトレークランプ部１５１がトレーＴに当接し、押圧する。そして、基板ＳとトレーＴの両方がクランプされ、位置決めされる。

ここで、仮に直動ガイド１５５及びバネ式プッシャ１５７が設けられていないとする。この場合、寸法誤差によりトレークランプ部１５１と基板クランプ部１５３の一方が対象物に当接できず、そのため、位置決め精度が低下する。本実施の形態では、上記構成により、トレークランプ部１５１と基板クランプ部１５３が確実にトレーＴ及び基板Ｓに当接でき、位置決め精度を向上できる。

また、本実施の形態は、トレーＴではなく基板Ｓに弾性構造を適用している。基板ＳはトレーＴと比べて重要が小さく、更に、基板Ｓは位置決め時にリフト機構５５の基板保持ピン１１７に保持されている。したがって、基板Ｓは動きやすく、そして、バネ等を介して押圧された場合でも、より確実に位置決めのために移動できる。これにより、更に位置決め精度を向上できる。

図１４に戻ると、位置決めが完了し、クランプが解除された後、リフト機構５５が下降し、額縁保持ピン１１５及び基板保持ピン１１７も下降する。額縁７３が下降し、額縁脚部８３がトレー本体７１に支持され、額縁７３は元の位置に戻る。また、基板Ｓが下降し、基板搭載ピン７５に支持される。基板Ｓの上面と額縁７３の上面は同じ高さになる（前述のように、詳細には額縁本体８１の上面が基板上面と同じ高さに位置し、額縁カバー８６の上面は基板上面より少し高い位置にある）。額縁７３の端子部７７は、基板Ｓの上面に接する。また、額縁カバー８６は、基板Ｓの全周（２つの端子部７７の部分を除く）に渡って、額縁７３と基板Ｓの隙間を覆う。

リフト機構５５が下降するとき、額縁ドロップ機構６１が額縁ドロップピン１８１を下降させる。額縁ドロップピン１８１は、額縁７３の上面に当接し、押圧する。これにより、額縁ドロップ機構６１は額縁７３の下降を補助する。額縁７３は、自重に加えて、額縁ドロップピン１８１の作用を受け、確実に元の位置まで下降する。

次に、額縁ドロップ機構６１が額縁ドロップピン１８１を上昇させ、トレー保持機構５９がトレー保持ピン１７１を上昇させる。これにより、一連の搭載動作が完了する。搭載動作が完了すると、ロボットが、基板Ｓが搭載されたトレーＴを搬送する。ロボットはアームを有し、アームでトレー本体７１の突出縁部８９の下面を支持する。このロボットは、前述した通り、図１の大気搬送ロボット９であり、トレーＴをロードロックチャンバ１７へと搬送する。

以上に、基板ＳをトレーＴに位置決めしながら搭載する動作を説明した。次に、トレーＴから基板Ｓを取り外すときの動作を説明する。

本実施の形態では、基板搭載装置５１が検査装置に備えられている。検査が終了すると、トレーＳがロボットにより搬送され、基板搭載装置５１のステージ５３に載せられる。このとき、基板搭載装置５１は、上記の搭載完了時と同じ状態にある。すなわち、基板搭載装置５１では、リフト機構５５が下降しており、額縁保持ピン１１５及び基板保持ピン１１７も下方に位置している。クランプ機構５７は開いており、固定側クランプ体１３１及び従動側クランプ体１３３は後退し、所定の退避位置にある。また、トレー保持機構５９及びドロップ機構６１は上昇しており、トレー保持ピン１７１及び額縁ドロップピン１８１はトレーＴの上方に位置している。

まず、トレー保持機構５９がトレー保持ピン１７１を下降させ、トレー本体７１を押さえつける。続いて、リフト機構５５が額縁保持ピン１１５及び基板保持ピン１１７を上昇させる。額縁７３は上昇し、トレー本体７１と額縁本体８１の間に挿入口７９が形成される。額縁７３の端子部７７は基板Ｓの上面から離れる。額縁カバー８６も基板Ｓの上方へ移動する。また、基板Ｓはリフト機構５５の基板保持ピン１１７により持ち上げられる。これにより、基板Ｓは、トレー上の基板搭載ピン７５から離れて浮き上がる。

続いて、ロボットがアームを伸ばし、挿入口７９から基板Ｓにアクセスし、基板Ｓの下面を支持し、基板Ｓを挿入口７９から取り出す。基板Ｓは、図７の矢印Ｄと反対方向に取り出される。

ここで、上記の基板取出動作の前に、再度位置決めが実行されてよい。具体的には、額縁が上昇した後、クランプ機構５７により位置決めが行われる。位置決め動作は、基板搭載過程の位置決めと同様でよい。それからロボットにより基板Ｓが取り出される。このように再度位置決めを行うことにより、搬送の確実性を増すことができる。

基板Ｓが取り出されると、リフト機構５５が下降し、額縁７３が元の位置に戻る。このとき、額縁ドロップ機構６１が額縁ドロップピン１８１を下降させ、額縁７３の下降を補助する。続いて、額縁ドロップ機構６１が額縁ドロップピン１８１を上昇させ、トレー保持機構５９がトレー保持ピン１７１を上昇させる。これにより、一連の基板取外しの動作が完了する。

「その他の実施の形態」
上述では本発明の基板搭載装置について説明した。本発明のその他の実施の形態は、例えば下記の通りである。
上記の基板搭載装置又は方法を用いてトレーに搭載されたマスクに荷電粒子ビームを照射してマスクを検査するマスク検査装置又は方法。
上記の基板搭載装置又は方法を用いてトレーに搭載されたマスクに荷電粒子ビームを照射して、マスク製作工程の検査を行うマスク製造装置又は方法。
上記のマスク検査装置又は方法により検査されたマスク。上記のマスク製造装置又は方法により製造されたマスク。
上記のマスクを用いて半導体装置を製造する半導体製造装置又は方法。
上記のマスクを用いて製造された半導体装置。上記の半導体製造装置又は方法により製造された半導体装置。

マスクの種類としては、例えばＣｒマスク、ＥＵＶマスク、ナノインプリント用マスクが挙げられる。Ｃｒマスクは光露光に用いられ、ＥＵＶマスクはＥＵＶ露光に用いられ、ナノインプリントマスクは、ナノインプリントによるレジストパターン形成に用いられる。これらのマスクの各々について、パターンが形成されたマスクが検査の対象であってよい。また、パターン形成前の膜が形成された状態のマスク（ブランクス）が検査の対象であってよい。

以下、上記実施の形態により得られたマスクを適用可能な半導体装置の製造方法を述べる。この製造方法は、下記の工程（１）〜（５）を含む。
（１）ウエハを製造するウエハ製造工程（又はウエハを準備するウエハ準備工程）
（２）露光に使用するマスクを製造するマスク製造工程（又はマスクを準備するマスク準備工程）
（３）ウエハに必要な加工処理を行うウエハプロセッシング工程
（４）ウエハ上に形成されたチップを１個ずつ切り出し、動作可能にするチップ組立工程
（５）チップを検査するチップ検査工程

上記（３）のウエハプロセッシング工程では、設計された回路パターンがウエハ上に順次積層され、、メモリ、ＭＰＵ等として動作する多数のチップが形成される。このウエハプロセッシング工程は、以下の複数の工程を含む。
（Ａ）絶縁層となる誘電体薄膜、配線部及び電極部を形成する金属薄膜等を形成する薄膜形成工程（ＣＶＤ、スパッタリング等を用いる）
（Ｂ）薄膜層及びウエハ基板を酸化する酸化工程
（Ｃ）薄膜層及びウエハ基板等を選択的に加工するためにマスク（レクチル）を用いてレジストパターンを形成するリソグラフィー工程
（Ｄ）レジストパターンに従って薄膜層及び基板を加工するエッチング工程（例えばドライエッチング技術を用いる）
（Ｅ）イオン・不純物注入拡散工程
（Ｆ）レジスト剥離工程
（Ｇ）加工されたウエハを検査する工程

ウエハプロセッシング工程は、必要な層数だけ繰り返し行われる。（Ｃ）のリソグラフィー工程は、下記の通りである。
（ａ）前段の工程で回路パターンが形成されたウエハ上にレジストをコートするレジスト塗布工程
（ｂ）レジストを露光する工程
（ｃ）露光されたレジストを現像してレジストのパターンを得る現像工程
（ｄ）現像されたレジストパターンを安定化するためのアニール工程

以上に本発明の好適な実施の形態について説明した。上述したように、本発明によれば、クランプ機構がトレー及び基板の両方を一度のクランプ動作でクランプする。このクランプ動作は、複数のクランプ片で異なる方向からトレー及び基板を押圧する動作である。基板平面に平行に移動するクランプ機構を用いるので、基板を傾斜させることなく位置決めできる。また、トレークランプ部と基板クランプ部を一体に備えたクランプ体でトレーと基板を一度にクランプするので、トレークランプ部と基板クランプ部の位置関係に応じてトレー対して基板が位置決めされ、トレーと基板の位置関係が正確に定まる。したがって、トレーに対して基板を高精度に位置決めできる。

また、本発明によれば、上述のように基板とトレーを一度の動作でクランプするので、基板だけでなくトレーの位置決めも同時に行えるという利点も得られる。

また、本発明によれば、クランプで基板に接するので、基板への接触をなるべく避けられる。位置決め完了後にクランプを解除することが好適であり、接触時間を低減できる。したがって、本発明によれば、基板になるべく接触せずに、位置決めを好適に行うことができる。

特に、上記の実施の形態の例では、基板がマスクであり、基板搭載装置が、荷電粒子型の検査装置（特に写像投影型の検査装置）に設けられている。この場合、マスクの両面を順次検査することがあり、マスクの両面への接触を極力避ける必要がある。したがって、基板搭載も、マスクの位置決めも、マスクになるべく接することなく高精度に行うことが求められる。本発明によれば、このようなマスク検査の要求に好適に応えることができる。

また、本発明に適用されるマスクは、例えば、一辺が６インチの正方形で、厚さが６．３５ｍｍのガラス製マスクであり、ウエハと比べて重量が大きいが、このようなマスクも上述の基板搭載装置によれば好適に位置決めできる。

また、本発明が適用される検査装置は、例えば上述の実施の形態で示されたように真空チャンバ中でマスク検査を行うが、このような場合にも本発明は好適にマスクを位置決めできる。

また、上記の実施の形態の例において、検査装置全体から見ると、基板搭載装置は、基板の仮位置決めを行っている。本位置決めは後段で行われる。すなわち、ロードロックチャンバでＣＣＤカメラにより基板のマークが検出され、マーク位置に基づきメインチャンバでのトレーセット位置が制御され、これにより本位置決めが行われる。この本位置決めの精度は、仮位置決めの精度の影響を受ける。例えば、仮位置決め精度が低いためにＣＣＤカメラの視野を広げると、ＣＣＤカメラの倍率が下がり、本位置決め精度が低下する。本発明によれば、このような本位置決め精度の低下も防ぐことができ、検査精度を向上できる。

本発明のその他の利点を説明する。本発明によれば、複数のクランプ体として、固定側クランプ体と従動側クランプ体が設けられてよい。まず、固定側クランプ体が所定の固定側クランプ位置に配置されてよく、それから、従動側クランプ体が移動してトレー及び基板を固定側クランプ体へ向けて押圧してよい。固定側クランプ体のトレークランプ部と基板クランプ部の位置関係がクランプ時に固定されていてよい。これにより、固定側クランプ体と従動側クランプ体が連携し、固定側クランプ体のトレークランプ部と基板クランプ部の位置関係により規定される所定の位置へと基板を正確に位置決めできる。また、固定側クランプ体が前進してから従動側クランプ体が前進するので、位置決め過程でのトレー移動量を少なくできるという利点も得ることができる。

また、従動側クランプ体では、トレークランプ部がトレーに接触するより先に基板クランプ部が基板に接触するようにトレークランプ部及び基板クランプ部が配置されてよく、クランプ時に基板クランプ部を基板へ向けて弾性的に付勢する付勢部が設けられてよい。付勢部は、基板のクランプの反力で従動側の基板クランプ部が基板から押圧されたときに基板クランプ部を後退可能にしてよい。付勢部は例えば弾性部材であり、従動側の基板クランプ部の背後に配置されてよい。弾性部材は例えばバネである。このような構成により、トレークランプ部と基板クランプ部の寸法誤差による位置決め精度の低下を防ぎ、高精度で基板を位置決めできる。また、トレーと比べて重量が小さくて動きやすい基板に弾性構造を適用することにより、さらに位置決め精度を向上できる。

また、本発明によれば、クランプ体は、トレークランプ部のトレーへ向けての突出量を調節するトレークランプ位置調節機構と、基板クランプ部の基板へ向けての突出量を調節する基板クランプ位置調節機構とを有してよい。トレークランプ部の突出量と基板クランプ部の突出量は独立して調節されてよい。このような構成により、クランプ体のトレークランプ部及び基板クランプ部の突出量を調節でき、更に位置決め精度を向上できる。

また、本発明によれば、基板搭載装置が、位置決め時の基板に対応する位置に配置されており昇降可能な複数の基板保持部材を有してよい。基板が複数の基板保持部材によりトレーの基板搭載高さより上の基板保持高さに保持された状態でクランプ機構が基板をクランプしてよい。これにより、基板がトレーから離れた状態で基板がクランプされるので、位置決め時のトレーと基板の摺動を回避できる。したがって、基板になるべく接触せずに位置決めを行うことができ、また、摺動による位置決め精度低下を防ぐことができ、更に、摺動による基板損傷を防ぐこともできる。

また、本発明によれば、トレーが、トレー本体と、トレー本体から上昇可能であり基板を取り囲む額縁を含んでよい。基板搭載装置が、額縁に対応する位置に配置されており昇降可能な複数の額縁保持部材を有してよい。額縁保持部材が額縁を持ち上げることにより、基板の挿入及びクランプ体の挿入のための挿入口を額縁とトレー本体の間に形成してよい。これにより、基板周囲の額縁から基板上面に電位を付与できる。また、額縁で基板を取り囲むことで、基板縁部付近の電位を均一にできる。額縁が基板縁部に適当に接することが好適であり、これにより電位を好適に均一化できる。上記の実施の形態では、額縁と基板の隙間を覆うように額縁カバーが設けられ、額縁カバーが基板縁部に接する。さらに、本発明では額縁を持ち上げるので、基板上面に電位を付与するために額縁を設けた場合でも、クランプ機構と額縁との干渉を防ぎ、クランプによる位置決めを好適に行うことができる。

より具体的には、上記の実施の形態で説明したようにリフト機構が設けられてよい。リフト機構は、額縁に対応する位置に配置された複数の額縁保持部材と、基板に対応する位置に配置された複数の基板保持部材とを有してよく、複数の額縁保持部材及び複数の基板保持部材を連動して昇降させてよい。そして、リフト機構は、額縁保持部材を上昇させて額縁を持ち上げることにより、基板の挿入及びクランプ体の挿入のための挿入口を額縁とトレー本体の間に形成してよい。更に、リフト機構は、基板保持部材を上昇させてトレーの基板搭載高さよりも上であって挿入口に応じた高さである基板保持高さへ基板保持部材を突出させてよい。基板は、挿入口を通して挿入可能になり、基板保持高さで基板保持部材に保持される。クランプ体も挿入口を通して干渉無しに挿入可能である。

このような構成により、挿入口の形成のために額縁を適切に持ち上げることができる。また、位置決め時にトレーから離れた上方の位置に基板を適切に保持することができる。したがって上述した本発明の利点が好適に得られる。更に、額縁保持部材と基板保持部材を共通のリフト機構に設けることにより構成を簡単にできる。

また、本発明によれば、額縁が、基板を取り囲む額縁本体と、額縁本体から下方に延びる額縁脚部とを有してよい。額縁脚部の下面が基板の下面より下方に位置してよい。額縁保持部材が額縁脚部に対応する位置に配置されてよく、額縁脚部を支持することにより、基板保持部材による基板保持高さよりも上に額縁本体を位置させて、挿入口を形成してよい。この構成により、基板保持部材と額縁保持部材が同時に同じ距離だけ上昇した場合でも、基板保持高さより高い位置へ額縁本体を持ち上げることができ、額縁本体とトレー本体の間に基板及びクランプの挿入口を好適に形成できる。したがって、リフト機構の構成を簡単にできる。

また、本発明によれば、基板搭載装置が、額縁保持部材の高さを調節する額縁保持高さ調節機構と、基板保持部材の高さを調節する基板保持高さ調節機構とを有してよい。額縁保持部材の高さと基板保持部材の高さは独立して調節されてよい。この構成により、額縁保持部材の高さ及び基板保持部材の高さを調節でき、額縁と基板の位置関係を好適に調節できる。

また、本発明によれば、トレー保持機構が設けられてよい。トレー保持機構は、トレー本体に対応する位置に配置されたトレー保持部材を有してよく、トレー保持部材を昇降させてよい。リフト機構が額縁を持ち上げるときにトレー保持機構がトレー保持部材を下降させてトレー本体に当接させ、トレー本体の上昇を防いでよい。この構成により、額縁上昇に伴ってトレー本体が上昇するのを防ぎ、トレーと基板の同時クランプによる位置決めを好適に行える。

また、本発明によれば、トレー本体が、額縁よりも外側に突出する突出縁部を有してよく、突出縁部の上面がトレー保持部材の当接面であってよく、突出縁部の下面がトレーを搬送する搬送ロボットの支持面であってよい。この構成により、トレー本体の突出縁部を、基板搭載時のトレー保持と搭載完了後のトレー搬送の両方に用いることができる。これら２つの機能を簡素な構成で実現できる。

また、本発明によれば、額縁ドロップ機構が設けられてよい。額縁ドロップ機構は、額縁に対応する位置に配置された額縁ドロップ部材を有してよく、額縁ドロップ部材を昇降させてよい。額縁リフト解除時に額縁ドロップ機構が額縁ドロップ部材を下降させて額縁を押圧させてよい。この構成により、基板及びクランプとの干渉防止のために持ち上げられた額縁を、基板を取り囲む位置へ確実に戻すことができる。

また、本発明では、基板が、半導体製造用のマスクでよい。また、基板が四角形でよい。従来は円形基板の位置決め機構が一般的に用いられているが、四角形のマスクの位置決めには適用できない。本発明によれば四角形のマスクの位置決めを好適に行える。ただし、本発明の範囲内で、基板はマスクに限定されず、ウエハでもよい。また、基板形状も四角形に限定されず、円形でもよい。図１８は、基板形状が円形である場合の基板搭載装置の例を示している。円形基板は例えばウエハである。図示のように、基板に合わせてトレー形状も円形に変更されている。基板及びトレーの形状変更に適合するための変更を除き、図１８の基板搭載装置２０１は上述の実施の形態と概ね同様の構成を有してよい。図１８の基板搭載装置２０１は、上述した本発明の各種構成、すなわちステージ、リフト機構、クランプ機構、トレー保持機構、ドロップ機構等を同様に備えてよい。横方向から見た構成（断面の構成を含む）も上述した四角形基板についての実施の形態と概ね同様でよい。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明した。しかし、本発明は上述の実施の形態に限定されず、当業者が本発明の範囲内で上述の実施の形態を変形可能なことはもちろんである。

以上のように、本発明は、トレーに対して基板を高精度に位置決めできる基板搭載技術として有用である。

本発明の実施の形態における基板搭載装置を備えた検査装置を示す図である。 検査装置のメインチャンバと検査鏡筒を示す図である。 トレーが載せられていないときの基板搭載装置の平面図である。 図３の基板搭載装置を矢印Ａの方向から見た図である。 図３の基板搭載装置を矢印Ｂの方向から見た図である。 図３の基板搭載装置を矢印Ｃ方向から見た図であって、概ねトレー及び基板の対角線に沿って切断した図である。 トレーが載せられているときの基板搭載装置の平面図である。 図７の基板搭載装置を矢印Ｄの方向から見た図である。 図７の基板搭載装置を矢印Ｅの方向から見た図である。 図７の基板搭載装置を矢印Ｆ方向から見た図であって、概ねトレー及び基板の対角線に沿って切断した図である。 基板搭載装置の構成を模式的に示す図である。 基板搭載装置の構成を模式的に示す図である。 基板搭載装置の動作を示す図である。 基板搭載装置の動作を示す図である。 基板搭載装置のクランプ動作を示す図である。 基板搭載装置のクランプ動作を示す図である。 額縁カバーを示す図である。 基板が円形である場合の基板搭載装置の例を示す図である。

１ 検査装置
９ 大気搬送ロボット
１３ 基板搭載ユニット
５１ 基板搭載装置
５３ ステージ
５５ リフト機構
５７ クランプ機構
５９ トレー保持機構
６１ ドロップ機構
７１ トレー本体
７３ 額縁
７５ 基板搭載ピン
７７ 端子部
７９ 挿入口
８１ 額縁本体
８３ 額縁脚部
１１５ 額縁保持ピン
１１７ 基板保持ピン
１３１ 固定側クランプ体
１３３ 従動側クランプ体
１３９、１４７ トレークランプアーム
１４１、１４９ 基板クランプアーム
１４３、１５１ トレークランプ部
１４５、１５３ 基板クランプ部
１５５ 直動ガイド
１５７ バネ式プッシャ
１７１ トレー保持ピン
１８１ 額縁ドロップピン
Ｔ トレー
Ｓ 基板

Claims (13)

1. 基板を保持するトレーへと前記基板を搭載する基板搭載装置であって、
   前記トレーを保持するステージと、
   前記トレーに対して前記基板を位置決めするクランプ機構とを備え、
   前記クランプ機構は、基板平面に平行に移動可能な複数のクランプ体を有し、前記複数のクランプ体の各々が、前記トレーに当接するトレークランプ部と、前記基板に当接する基板クランプ部とを有し、前記複数のクランプ体が一度のクランプ動作にて前記トレー及び前記基板の両方をクランプすることにより、前記クランプ体の前記トレークランプ部と前記基板クランプ部の位置関係に対応して前記トレーに対して前記基板を位置決めし、
   前記トレーが、トレー本体と、該トレー本体から上昇可能であり前記基板を取り囲む額縁を含み、
   前記額縁に対応する位置に配置されており昇降可能な複数の額縁保持部材が設けられており、前記額縁保持部材が上昇して前記額縁を持ち上げることにより、前記基板の挿入及び前記クランプ体の挿入のための挿入口を前記額縁と前記トレー本体の間に形成することを特徴とする基板搭載装置。
2. 基板を保持するトレーへと前記基板を搭載する基板搭載装置であって、
   前記トレーを保持するステージと、
   前記トレーに対して前記基板を位置決めするクランプ機構とを備え、
   前記クランプ機構は、基板平面に平行に移動可能な複数のクランプ体を有し、前記複数のクランプ体の各々が、前記トレーに当接するトレークランプ部と、前記基板に当接する基板クランプ部とを有し、前記複数のクランプ体が一度のクランプ動作にて前記トレー及び前記基板の両方をクランプすることにより、前記クランプ体の前記トレークランプ部と前記基板クランプ部の位置関係に対応して前記トレーに対して前記基板を位置決めし、
   前記トレーが、トレー本体と、該トレー本体から上昇可能であり前記基板を取り囲む額縁を含み、
   前記額縁に対応する位置に配置された複数の額縁保持部材と、前記基板に対応する位置に配置された複数の基板保持部材とを有し、前記複数の額縁保持部材及び前記複数の基板保持部材を連動して昇降させるリフト機構が備えられており、
   前記リフト機構は、前記額縁保持部材を上昇させて前記額縁を持ち上げることにより、前記基板の挿入及び前記クランプ体の挿入のための挿入口を前記額縁と前記トレー本体の間に形成し、かつ、前記基板保持部材を上昇させて前記トレーの基板搭載高さよりも上であって前記挿入口に応じた高さである基板保持高さへ前記基板保持部材を突出させることを特徴とする基板搭載装置。
3. 前記額縁が、前記基板を取り囲む額縁本体と、前記額縁本体から下方に延びる額縁脚部とを有し、前記額縁脚部の下面が前記基板の下面より下方に位置しており、前記額縁保持部材が前記額縁脚部に対応する位置に配置されており、前記額縁脚部を支持することにより、前記基板保持部材による前記基板保持高さよりも上に前記額縁本体を位置させて、前記挿入口を形成することを特徴とする請求項２に記載の基板搭載装置。
4. 前記額縁保持部材の高さを調節する額縁保持高さ調節機構と、前記基板保持部材の高さを調節する基板保持高さ調節機構とを有することを特徴とする請求項２又は３に記載の基板搭載装置。
5. 前記トレー本体に対応する位置に配置されたトレー保持部材を有しており該トレー保持部材を昇降させるトレー保持機構を備え、前記リフト機構が前記額縁を持ち上げるときに前記トレー保持機構が前記トレー保持部材を下降させて前記トレー本体に当接させ、前記トレー本体の上昇を防ぐことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の基板搭載装置。
6. 前記トレー本体が、前記額縁よりも外側に突出する突出縁部を有し、前記突出縁部の上面が前記トレー保持部材の当接面であり、前記突出縁部の下面が前記トレーを搬送する搬送ロボットの支持面であることを特徴とする請求項５に記載の基板搭載装置。
7. 前記額縁に対応する位置に配置された額縁ドロップ部材を有しており該額縁ドロップ部材を昇降させる額縁ドロップ機構を備え、額縁リフト解除時に前記額縁ドロップ機構が前記額縁ドロップ部材を下降させて前記額縁を押圧させることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の基板搭載装置。
8. 前記基板は、半導体製造用のマスクであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の基板搭載装置。
9. 前記基板が四角形であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の基板搭載装置。
10. 前記基板の検査装置に設けられ、検査前の段階で前記基板を前記トレーに搭載することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の基板搭載装置。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の基板搭載装置により基板を搭載されるトレーであって、
    トレー本体と、
    前記トレー本体から突出し、前記基板が前記トレー本体に非接触の状態で前記基板の下面を支持する複数の基板搭載ピンと、
    前記複数の基板搭載ピンに支持された前記基板を取り囲むように設けられ、かつ、前記トレー本体から上昇可能に設けられた額縁とを備え、
    基板表面に平行な方向に一度のクランプ動作で前記トレー本体と前記基板の両方がクランプされることにより、クランプ機構の前記トレー本体に接する部位と前記基板に接する部位の位置関係に対応して前記基板が前記トレーに対して位置決めされることを特徴とするトレー。
12. 請求項１〜１１のいずれかに記載の基板搭載装置を有し、該基板搭載装置によってトレーに搭載された基板を検査することを特徴とする基板検査装置。
13. 請求項１２に記載の基板検査装置により検査された基板であるマスクを用いて半導体装置を製造することを特徴とする半導体製造装置。

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