JP2015115574A - ウェーハ搬送システム - Google Patents

Abstract

【課題】ウェーハを載置位置から簡単、確実に引き剥がし、そのウェーハを保持し、汚れなどの不具合を発生させずに搬送できるウェーハ搬送システム。【解決手段】チャックテーブル１２上に真空チャックされたウェーハＷを、チャックテーブル１２から他の場所に搬送するウェーハ搬送システムであって、真空チャックが解かれたウェーハＷに対してチャックテーブル１２側から水を噴出してウェーハＷをチャックテーブル１２上から浮かすウェーハ浮上手段と、浮上したウェーハＷのエッジ部分をクランプしてウェーハＷを保持するクランプ爪部２１を有するウェーハクランプ保持手段と、クランプ爪部２１で保持されているウェーハＷに対してチャックテーブル１２側からエアを噴出してウェーハＷとチャックテーブル１２間の水を除去するためのエア供給手段と、クランプ爪部２１で保持されているウェーハＷをクランプ爪部２１と共に所要位置へ搬送する搬送手段とを備える。【選択図】図５

Description

本発明はウェーハ搬送システムに関するものであり、特に、半導体デバイス製造工程においてウェーハに不具合を与えることなく該ウェーハを所要位置に向けて搬送するためのウェーハ搬送システムに関するものである。

従来、例えばシリコンインゴット等からスライスされて切り出された薄層状のシリコンウェーハ等のウェーハは、各種の処理を経て最後に製品化される。そのウェーハの処理では、ウェーハを各種の処理工程へ順に搬送して処理するのが通常である。また、その搬送も、幾枚にも重ねて搬送する場合と、一枚ずつ搬送する場合とがあるが、本発明ではウェーハを一枚ずつ搬送する場合である。

そして、半導体デバイス製造工程において、そのウェーハを一枚ずつ搬送する場合は、ウェーハの片面を吸着盤により真空吸着保持して次の処理工程に搬送するのが一般的である(例えば、特許文献１参照)。

また、一般に、電子機器にあっては、半導体チップの放熱性を良好にするため、及び、半導体素子を多数用いる小型電子機器で半導体チップの厚さをできるだけ薄くするために、ウェーハの厚さを、１００〜５０μm程度、あるいはそれ以下に形成することがある。

これらウェーハの薄片化に伴い、ウェーハの欠けや割れなどの不具合が各処理工程で発生しやすくなる。対策としてデバイス保護用の部材を、従来は樹脂系テープにより保護しているが、ガラスやシリコン、または樹脂系基板でも剛性がある基板などで、保護することが増えてきている。

特開平９−６４１５２号公報。

上述したウェーハの片面を吸着盤で真空吸着保持して搬送する方法は、ウェーハを吸着盤で吸着保持した状態であってもウェーハと吸着盤との間に隙間が生じない。このため、ウェーハの搬送途中でウェーハの両面洗浄を行う必要があるような場合には、ウェーハの外周縁をクランプする方法に切り替えなければならない。この場合、円柱のような複数個のピン又は同等品を用意し、そのピンをウェーハの外周面等に接触させクランプする必要があり、その構造が複雑であった。

また、例えばウェーハの表面を研削処理する工程では、ウェーハを研削加工するにあたり、水を使用している。このため、ウェーハの研削後に、ウェーハを真空吸着していたチャックテーブルの真空状態を解除しても、ウェーハとチャック間の水膜による張力でウェーハを簡単に剥がすことができない。

そこで、これらを解決するために、ウェーハを剥がすときには、通常、ウェーハを吸着盤で吸着して、チャックテーブルの真空チャックを停止し、次いでチャックテーブルの下側からウェーハに向けてエアを吹き付けてリリースをし、その後、所要の位置へ移送するようにしている。

さらにウェーハの表面を吸着盤で何回も吸着すると、吸着面に汚れが堆積し、その汚れをウェーハへ転写してしまい、その後のウェーハ処理工程などへ不具合を与えるという問題点があった。

そこで、ウェーハを載置位置から簡単、かつ、確実に引き剥がすことができるとともに、その引き剥がしたウェーハを確実に保持して、かつ、汚れなどの不具合が発生しないように、所要位置へ搬送できるようにしたウェーハ搬送システムを提供するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、チャックテーブル上に真空チャックされた概略円板状のウェーハを、前記チャックテーブルから他の場所に搬送するウェーハ搬送システムにおいて、前記真空チャックが解かれた前記ウェーハに対して前記チャックテーブル側から水を噴出して前記ウェーハを前記チャックテーブル上から浮かすウェーハ浮上手段と、前記チェックテーブル上で浮上した前記ウェーハのエッジ部分をクランプして該ウェーハを保持するためのクランプ爪部を有するウェーハクランプ保持手段と、前記クランプ爪部で保持されている前記ウェーハに対して前記チャックテーブル側からエアを噴出して前記ウェーハと前記チャックテーブル間の前記水を除去するためのエア供給手段と、前記クランプ爪部で保持された前記ウェーハを前記クランプ爪部と共に所要位置へ搬送する搬送手段と、を備えるウェーハ搬送システムを提供する。

このシステム構成によれば、ウェーハを真空吸着保持しているチャックテーブルの真空チャックを停止し、次いでウェーハのエッジ部分をクランプ可能な位置にウェーハクランプ保持手段のクランプ爪部を配置する。続いて、ウェーハ浮上手段によりチャックテーブル側からウェーハに向けて水を噴出し、チャックテーブル上からウェーハを浮かす。チャックテーブルからウェーハが浮いたところで、ウェーハクランプ保持手段のクランプ爪部によりウェーハのエッジ部分をクランプする。また、クランプしたらエア供給手段によりチャックテーブル側からウェーハに向けてエアを噴出し、ウェーハとチャックテーブル間の水を除去して、その間の表面張力を無くす。これにより、ウェーハのエッジ部分をクランプ爪部でクランプしているウェーハクランプ保持手段により、小さな力でチャックテーブル上からウェーハを簡単に引き剥がすことができる。また、その引き剥がしたウェーハはクランプ爪部で安定的に保持され、搬送手段によりウェーハクランプ保持手段と共に所要の位置へ搬送することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成において、前記クランプ爪部は、前記ウェーハの外周外側に位置して外周方向に所要の間隔で複数設けられているとともに、各クランプ爪部は前記ウェーハが配置されている領域の外側から内側の領域に移動可能な下側爪と、常にウェーハが配置されている領域の内側にセットされる上側爪とを有し、かつ、前記上側爪の前記ウェーハと対向する面が外側から内側に向かって昇るように傾斜している傾斜面として形成されている、ウェーハ搬送システムを提供する。

このシステム構成によれば、ウェーハのエッジ部分をクランプ可能な位置にウェーハクランプ保持手段のクランプ爪部を配置し、次いでウェーハ浮上手段により水を噴出してウェーハを浮かすと、浮いたウェーハは外周方向に所要の間隔で設けられている各クランプ爪部における上側爪の傾斜面にそれぞれ当接する。また、各傾斜面は外側から内側に向かって昇るように傾斜しているので、各クランプ爪部における上側爪の傾斜面に当接したウェーハはその傾斜面によって中心側に移動されて位置決めされる。これにより、常に、クランプ爪部の同一位置にてウェーハをクランプすることができる。

本発明によれば、チャックテーブル上からウェーハを引き剥がす際、ウェーハをクランプ爪部で無理矢理引き剥がすのではなく、水による浮上と、エアによる表面張力の除去とで、ウェーハとチャックテーブル間の拘束力を取り除いた状態にして、小さな力でウェーハを引き剥がすことができるので、引き剥がし時にウェーハに与える不具合を無くすことができる。また、クランプ爪部は引き剥がしから所要位置への搬送に至るまでエッジ部分だけがクランプされて、ウェーハ表面には一切接触しないで搬送をすることができるので、接触により表面に与える不具合を無くすことができる。したがって、本ウェーハ搬送システムでは、ウェーハを載置位置であるチャックテーブル上から簡単、かつ、確実に引き剥がすことができるとともに、その引き剥がしたウェーハを確実に保持して所要位置へ搬送することができる。
なお本発明は、機構の性質上、ウェーハとそのデバイス保護基板のトータル厚みが薄いものへの適用は難しい為、トータル厚みが400um以上のものへ適用する。

本発明を適用したウェーハ搬送システムの構成を示すブロック図。 ウェーハチェックテーブルとウェーハクランプ保持手段と搬送手段の概略配置構成を示す斜視図。 図２の概略正面面図。 ウェーハクランプ保持手段のクランプ爪部を説明する図。 本発明に係るウェーハ搬送システムにおける処理手順の一例を説明する図。

本発明は、ウェーハを載置位置から簡単、かつ、確実に引き剥がすことができるとともに、その引き剥がしたウェーハを確実に保持して、かつ、汚れなどの不具合が発生しないように、所要位置へ搬送できるようにしたウェーハ搬送システム提供するという目的を達成するために、チャックテーブル上に真空チャックされた概略円板状のウェーハを、前記チャックテーブルから他の場所に搬送するウェーハ搬送システムにおいて、前記真空チャックが解かれた前記ウェーハに対して前記チャックテーブル側から水を噴出して前記ウェーハを前記チャックテーブル上から浮かすウェーハ浮上手段と、前記チェックテーブル上で浮上した前記ウェーハのエッジ部分をクランプして該ウェーハを保持するためのクランプ爪部を有するウェーハクランプ保持手段と、前記クランプ爪部で保持されている前記ウェーハに対して前記チャックテーブル側からエアを噴出して前記ウェーハと前記チャックテーブル間の前記水を除去するためのエア供給手段と、前記クランプ爪部で保持された前記ウェーハを前記クランプ爪部と共に所要位置へ搬送する搬送手段と、を備える構成として実現した。

以下、本発明の実施形態によるウェーハ搬送システムの具体的な実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明を適用したウェーハ搬送システムの一構成例を示すブロック図である。このシステムでは、システム全体を制御する中心的処理機能を担う制御部１１と、ウェーハＷの加工を行うためのチャックテーブル１２等を有している。

前記制御部１１は、例えばコンピュータである。その制御部１１には、ウェーハ真空吸着手段１３と、ウェーハ浮上手段１４と、ウェーハクランプ保持手段１５と、エア供給手段１６と、搬送手段１７と、が制御可能に接続されている。

前記チャックテーブル１２は、本実施例では図２に示すように電子デバイスが設けられた薄い円板状のウェーハＷが載せられるものである。チャックテーブル１２には、その載せられたウェーハＷを真空チャックして保持する前記真空吸着手段１３と、前記真空チャックが解かれたウェーハＷの下面に対してチャックテーブル１２側から水を噴出してウェーハＷをチャックテーブル１２上から浮かす前記ウェーハ浮上手段１４と、前記真空チャックが解かれているウェーハＷの下面に対してチャックテーブル１２側からエアを噴出してウェーハＷとチャックテーブル１２間に存在する水を除去する前記エア供給手段１６と、が接続されている。したがって、チャックテーブル１２のウェーハ載置面１２ａには、図示しないが、ウェーハＷの下面を真空チャックするエア吸入口、ウェーハＷの下面に向けて水を噴出する水噴出口、ウェーハＷの下面に向けてエアを噴出するエア噴出口がそれぞれ設けられている。なお、これらエア吸入口、水噴出口、エア噴出口は、互いに共用するようにして設置される場合もある。

前記ウェーハ浮上手段１４は、図示しない水噴出装置(水ブロー機構)と前記チャックテーブル１２の水噴出口に接続された同じく図示しない水供給管とを有している。そして、制御部１１の制御により水噴出装置で圧力調整された水を、水噴出口からウェーハＷの下面に向けて噴出(水ブロー)することにより、ウェーハＷの全体をチャックテーブル１２の載置面１２ａ上から浮上させることができるようになっている。なお、ここでの水圧は、少なくとも前記ウェーハクランプ保持手段１５における後述するクランプ爪部２１の下側爪２２ａをウェーハＷの下面側に差し込み可能な隙間ができるように、例えば0.2〜0.3Mpほどで行われる。

前記エア供給手段１６は、図示しないエアコンプレッサ(エアブロー機構)と前記チャックテーブル１２のエア噴出口に接続された同じく図示しないエア供給管とを有している。そして、制御部１１の制御によりエアコンプレッサで圧力調整されたエアを、水噴出口からウェーハＷの下面に向けて噴出(エアブロー)することにより、ウェーハＷとチャックテーブル１２の載置面１２ａの間に存在する水を除去して、ウェーハＷとウェーハ載置面間に働く表面張力を無くすことができるようになっている。なお、ここでのエア圧は、20〜30Kpaほどで行われる。

前記搬送手段１７及び前記ウェーハクランプ保持手段１５は、図２及び図３にチャックテーブル１２及びウェーハＷと共に概略構成が示されている。本実施例では、チャックテーブル１２は円板状に形成されており、その載置面１２ａも円板状に形成されている。

前記搬送手段１７は、一端側（基端側）１７ａが例えばロボットアーム等に固定されており、他端側（自由先端側１７ｂ）には前記ウェーハクランプ保持手段１５が取り付けられている。その搬送手段１７は例えばロボットアームの動きに連動して、図２及び図３に示す動作位置から図示しない所要の位置に前記ウェーハクランプ手段１５と共に移動可能になっている。すなわち、このウェーハクランプ手段１５との移動により、加工処理前のウェーハＷを前工程位置からチャックテーブル１２上に移動させ、加工処理後のウェーハＷをチャックテーブル１２上から所要の位置に設けられた後工程位置へ移動させることができるようになっている。

前記ウェーハクランプ保持手段１５は、図２及び図３に示すように、搬送手段１７の自由先端１７ｂ側の下面側に回転可能に取り付けられた本体部１５ａから２方向に延ばされた状態にして水平に取り付けられている爪用の第１アーム１８ａと、その第１アーム１８ａの先端と直角に交差して水平に取り付けられている１対の爪用の第２アーム１８ｂと、爪用の第１アーム１８ａと交差して本体部１５ａから２方向に延ばされた状態にして水平に取り付けられている高さ調整用の第１アーム１９ａと、その第１アーム１９ａの先端と直角に交差して水平に取り付けられている１対の高さ調整用の第２アーム１９ｂと、を有している。

前記１対の爪用の第２アーム１８ｂの各両端部には、それぞれ下側に向かって突出されたクランプ爪部２１が取り付けられている。これら４個クランプ爪部２１は、前記位置決めピン２０と外周方向にそれぞれ所要量ずつずらされ、かつチャックテーブル１２におけるウェーハ載置面１２ａの後述するウェーハ配置領域ＳＷ(図４参照)の直ぐ外側に対応して設けられている。

また、各クランプ爪部２１は、図４に示すように、チャックテーブル１２におけるウェーハ載置１２ａ上で、かつ、ウェーハＷが配置されている領域ＳＷ（以下、これを「ウェーハ配置領域ＳＷ」と言う）の外側から内側の領域に移動可能な下側爪２２ａと、セット時には常にウェーハ配置領域ＳＷの内側に配置されている上側爪２２ｂと、下側爪２２ａと上側爪２２ｂとの間を接続している垂直面部２２ｃとを一体に有している。そして、それら下側爪部２２ａ、上側爪部２２ｂ、垂直面部２２ｃをウェーハクランプ保持手段１５の内側に向けて配置している。また、下側爪２２ａは、ウェーハＷと対向する面が内側から外側に向かって昇るように傾斜している傾斜面として形成されており、上側爪２２ｂは、ウェーハＷと対向する面が内側から外側に向かって昇るように傾斜している傾斜面として形成されている。

そして、これらクランプ爪部２１は、爪用の第１アーム１８ａを移動制御させることにより、前記ウェーハ配置領域ＳＷの外側から内側の領域内に移動したクランプ位置（図４中に実線で示す位置）と、下側爪２２ａが前記ウェーハ配置領域ＳＷの内側から外側の領域に移動した非クランプ位置（図４中に二点鎖線で示す位置）とに、択一的に切り替え移動可能になっている。

図５は、前記制御部１１に設定されているプログラムに従って処理される、本実施例におけるウェーハ搬送システムの処理手順の一例を示す図である。以下、図５を使用して本実施例におけるウェーハ搬送システムの作用を手順（１）〜（６）の順に説明する。

手順（１）：チャックテーブル１２のウェーハ載置面１２ａ上にセットされたウェーハＷの加工が終了したら、制御部１１は、ウェーハ真空吸着手段１３による真空チャックを停止する。

手順（２）：次いで、制御部１１は、前記非クランプ位置にクランプ爪部２１を配置させた状態で、ウェーハクランプ手段１５をチャックテーブル１２のウェーハ載置面１２ａと略当接する位置、すなわちウェーハＷがウェーハ載置面１２ａから浮上されたときに、クランプ爪部２１の下側爪２２がウェーハＷの下面に入り込むことが可能な位置まで下降させる。この下降された後における各クランク爪部２１は、図２中に二点鎖線で示すように、それぞれ下側爪２２aがウェーハ配置領域ＳＷの外側に配置され、上側爪２２ｂがウ
ェーハ配置領域ＳＷの内側に配置された状態でセットされる。

手順（３）：次に、制御部１１は、ウェーハ浮上手段１４を動作させ、水噴出装置で圧力調整された水を、水噴出口からウェーハＷの下面に向けて噴出させてウェーハＷの全体をチャックテーブル１２の載置面１２ａ上から浮上させる。このとき、各クランプ爪部２１の上側爪２２ｂがウェーハ配置領域ＳＷ内に突出しているので、載置面１２ａから浮上されたウェーハＷは、上側爪２２ｂの傾斜面に当接し、その傾斜面によって中心側に移動される。

手順（４）：続いて、制御部１１は、ウェーハクランプ手段１５を動作させ、爪用の第１アーム１８ａを介してクランプ爪部２１を前記非クランプ位置から前記クランプ位置に移動させる。この場合、ウェーハＷはウェーハ浮上手段１４によりチャックテーブル１２の載置面１２ａから浮上されているので、クランプ爪部２１は下側爪２２aがウェーハＷ
の下面にスムーズに入り込む状態となって移動される。そして、クランプ爪部２１の上下の爪２２ａ、２２ｂで上方向の移動がそれぞれ規制されるとともに、垂直面部２２ｃが、ウェーハＷの周面に当接されて、クランプ爪部２１によってウェーハＷの外周周縁部、すなわちエッジ部分がクランプされる。また、ウェーハＷがクランプ爪部２１でクランプされたら、ウェーハ浮上手段１４による水の噴出を停止させる。

手順（５）：続いて、制御部１１は、クランプ爪部２１を前記クランプ位置に保持したままエア供給手段１６を動作させ、エアコンプレッサで圧力調整されたエアを、エア噴出口からウェーハＷの下面に向けて噴出する。そして、このエアの噴出により、ウェーハＷとチャックテーブル１２のウェーハ載置面１２ａの間に存在する水を除去して、ウェーハＷとウェーハ載置面１２ａ間の表面張力を無くす。

手順（６）：次いで、制御部１１は、クランプ爪部２１をクランプ位置に保持したまま、搬送手段１７を動作させ、ウェーハクランプ保持手段１５をウェーハＷと共に上方に持ち上げてウェーハＷをチャックテーブル１２から引き剥がす。続いて、基端側１７ｂを支点として搬送手段１７を水平回転させ、ウェーハＷを次工程へ搬送させる。したがって、ここでのウェーハＷの引き剥がしは、手順（５）においてウェーハＷとチャックテーブル１２のウェーハ載置面１２ａとの間の水を除去して表面張力を無くしているので、小さな引き剥がし力でウェーハＷをチャックテーブル１２から簡単に引き剥がすことができる。これにより、引き剥がし時にウェーハＷに与える不具合を無くすことができる。

上述したように、本実施例のウェーハ搬送システムによれば、チャックテーブル１２上からウェーハＷをクランプする際、ウェーハ浮上手段１４の水による浮上と、エア供給手段１６のエアによる表面張力の除去とで、ウェーハＷとチャックテーブル１２間の拘束力を取り除いて小さな力でウェーハＷを引き剥がすことができるので、引き剥がし時にウェーハＷに与える不具合を無くすことができる。また、クランプ爪部２１はウェーハＷのエッジ部分をクランプし、引き剥がしから所要位置への搬送に至るまで、回路等が形成されている表面には一切接触することがないので、接触により与える汚れなど不具合を無くすことができる。

さらに、ウェーハＷのエッジ部分をクランプ可能な位置にウェーハクランプ保持手段１５のクランプ爪部２１を配置し、その後、ウェーハ浮上手段１４により水を噴出してウェーハＷをウェーハ載置面１２ａから浮かすと、浮いたウェーハＷのエッジ部分は外周方向に所要の間隔で設けられている各クランプ爪部２１における上側爪２２ｂの傾斜面とそれぞれ当接し、その上側爪２２ｂの傾斜面に当接したウェーハＷはその傾斜面によって中心側に移動して位置決めされるので、常に同一位置にてクランプすることができる。

なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。例えば、上記実施例では、クランプ爪部２１を４個設けた構造を開示したが、３個以上であれば幾つであってもよい。

本発明はウェーハＷを搬送する以外に、回路基板を搬送する場合にも応用できる。

１１ 制御部
１２ チャックテーブル
１２ａ ウェーハ載置面
１３ ウェーハ真空吸着手段
１４ ウェーハ浮上手段
１５ ウェーハクランプ保持手段
１５ａ 本体部
１６ エア供給手段
１７ 搬送手段
１７ａ 一端側（基端側）
１７ｂ 他端側（自由先端側）
１８ａ 爪用の第１アーム
１８ｂ 爪用の第２アーム
１９ａ 高さ調整用の第１アーム
１９ｂ 高さ調整用の第２アーム
２０ 位置決めピン
２１ クランプ爪部
２２ａ 下側爪
２２ｂ 上側爪
２２ｃ 垂直面部
ＳＷ ウェーハ配置領域

Claims (2)

1. チャックテーブル上に真空チャックされた概略円板状のウェーハを、前記チャックテーブルから他の場所に搬送するウェーハ搬送システムにおいて、
   前記真空チャックが解かれた前記ウェーハに対して前記チャックテーブル側から水を噴出して前記ウェーハを前記チャックテーブル上から浮かすウェーハ浮上手段と、
   前記チェックテーブル上で浮上した前記ウェーハのエッジ部分をクランプして該ウェーハを保持するためのクランプ爪部を有するウェーハクランプ保持手段と、
   前記クランプ爪部で保持されている前記ウェーハに対して前記チャックテーブル側からエアを噴出して前記ウェーハと前記チャックテーブル間の前記水を除去するためのエア供給手段と、
   前記クランプ爪部で保持されている前記ウェーハを前記クランプ爪部と共に所要位置へ搬送する搬送手段と、
   を備えることを特徴とするウェーハ搬送システム。
2. 前記クランプ爪部は、前記ウェーハの外周外側に位置して外周方向に所要の間隔で複数設けられているとともに、各クランプ爪部は前記ウェーハが配置されている領域の外側から内側の領域に移動可能な下側爪と、常にウェーハが配置されている領域の内側にセットされる上側爪とを有し、かつ、前記上側爪の前記ウェーハと対向する面が外側から内側に向かって昇るように傾斜している傾斜面として形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のウェーハ搬送システム。

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