JP4299104B2 - ウエーハ搬送機構 - Google Patents

Description

本発明は、ウエーハ、特に極薄のウエーハを保持するのに好適な吸着パッドを備えたウエーハ搬送機構に関する。

ウエーハ、例えばＩＣ、ＬＳＩ等の半導体チップが表面に複数形成された半導体ウエーハは、研削装置によって裏面が研削され所定の厚さに形成される。この半導体ウエーハの厚さは、携帯電話、ノートパソコン、スマートカードなどの小型化、軽量化などに伴い、１００μｍ〜５０μｍの極薄に加工される傾向にある。したがってウエーハは、薄くなるほどその剛性が低下し、加工工程において搬送に用いられるＵ字フォーク状の搬送ハンドに保持されると撓んで反り、ウエーハが、左右の壁面にウエーハの縁部を支持する支持溝が複数形成されたカセットに水平に搬入する際に支持溝に干渉し、収納が困難になる、破損するなどの問題が発生する。

この極薄のウエーハを扱う上での問題を解決するために、搬送ハンドとしてウエーハを噴射空気によって生成されるベルヌーイ効果による負圧を利用した非接触状態で吸着保持するベルヌーイパッドを用いた非接触搬送装置（例えば、特許文献１参照）を用い、ウエーハを積層状態に筒状のケース内に上方の開口を通し順次に搬入して積み重ね収容する、いわゆるコインスタックキャリアを用いた方法が本出願人において研究されている。

特開２００２−６４１３０号公報

しかしながら、上述したとおりの形態のベルヌーイパッド及びコインスタックキャリアを用いたウエーハの搬送には、次のとおりの問題がある。

ウエーハの保持が不安定：
ウエーハは搬送装置に非接触の状態で吸着保持されるので、ウエーハが吸着面を移動する、あるいは吸着面から脱落するなどの問題が発生しやすい。したがって、防止するためには突起部材などのずれ防止手段が必要になる。

搬送装置が複雑：
ベルヌーイパッドを用い、ずれ防止突起などを備えた非接触搬送装置は、突起部材がじゃまになり、ウエーハを従来のカセットに搬出入するのには用いることができないので、例えばウエーハの研削装置においては、カセット及びコインスタックキャリアそれぞれに対応した搬送装置を備えなければならず、装置が大掛かりで複雑になる。

本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、ウエーハを非接触の吸着状態で保持するウエーハ搬送機構における、ウエーハが吸着面を移動する、また吸着面から脱落するのを防止し、さらにウエーハ搬送機構をウエーハを積層状態で収容するコインスタックキャリアあるいは複数の支持溝に縁部を支持して収容するカセットのいずれにも用いることができるようにすることである。

本発明によれば上記技術的課題を解決するウエーハ搬送機構として、ウエーハを保持する保持部が、保持体本体と、この保持体本体に配設され噴射空気によって負圧を生成しウエーハを非接触状態で吸着する複数個の吸着パッドと、該保持体本体に配設され吸着されたウエーハに当接する摩擦面を有した摩擦部材と、を備え、該吸着パッドが、円形の凹部と、この凹部の円形の周壁の接線方向に空気を噴射する噴射口とを備え、該噴射空気によって凹部内に形成される旋回流により該凹部の開口側に負圧が生成されるとともに、該噴射口の向きが該摩擦部材に噴射空気が当たらない回避する方向に向けられていることを特徴とするウエーハ搬送機構が提供される。

本発明に従って構成されたウエーハ搬送機構によれば、保持部の保持体本体に、ウエーハを非接触状態で吸着保持する吸着パッドとともに、吸着されたウエーハが当接する摩擦面を有した摩擦部材が備えられている。したがって摩擦部材によって、ウエーハが吸着面を移動する、また吸着面から脱落するのを防止することができる。さらに、保持部に吸着パッドとともに摩擦部材を備えればよいので、ウエーハを保持する保持部の形状は支持溝にウエーハが支持される形態のカセットに用いられるものと実質的に変わらないから、本発明に従って構成されたウエーハ搬送機構はコインスタックキャリア及びカセットの両方に用いることができる。

以下、本発明に従って構成されたウエーハ搬送機構について、好適実施形態を図示している添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。

ウエーハ搬送機構とともにコインスタックキャリア及びカセットを示した図１を参照して、先ず概要について説明する。全体を番号２で示すウエーハ搬送機構は、ウエーハＷを保持する保持部４と、保持部４を移動させる移動手段としての可動アーム６とを備えている。ウエーハＷは保持部４によって保持されて、カセット８あるいはコインスタックキャリア１０に出し入れされる。図１においては、ウエーハＷは保持部４の下面側に保持されている。

カセット８は、ウエーハＷが水平方向に出し入れされる略直方体の容器で、一側面（図１の右手前面）に開口部８ａが形成され、開口部８ａに続く左右側壁８ｂ、８ｂ各々の内面に、水平に延び上下に所定の間隔で複数形成された支持溝８ｃが備えられている。支持溝８ｃは、ウエーハＷを吸着保持した保持部４が自由に出入りできる大きさに設定されている。

コインスタックキャリア１０は、ウエーハＷが上下方向に出し入れされ積層状態で収容される容器で、本実施例においてはラック１２に備えられた上下２段の支持板１２ａ、１２ａそれぞれに１個、計２個載置されている。コインスタックキャリア１０は、ラック１２の支持板１２ａ上の所定の位置に載せられる矩形の基板１０ａ、及び基板１０ａ上に立設され上端に開口部１０ｂを有した円筒体１０ｃを備え、円筒体１０ｃには、周方向に均等に４個所、開口部１０ｂから下方に向け所定の幅で延びる切欠き１０ｄが形成されている。

円筒体１０ｃの内径は、ウエーハＷを積み重ねて収容することができるウエーハＷと略同じ大きさに、また切欠き１０ｄの幅は、ウエーハＷを保持する保持部４を円筒体１０ｃの中で上下に移動させるときに保持部４と可動アーム６との連結部を通すことができる大きさに形成されている。

保持部４について、ウエーハＷの吸着面側の拡大図である図２、並びにその部分拡大図及び断面図である図３を参照して説明する。保持部４は、Ｃ字形平板状に形成された保持体本体１４と、保持体本体１４に配設され噴射空気によって負圧を生成しウエーハＷを非接触状態で吸着する複数個（実施例では６個）の吸着パッド１６と、保持体本体１４に配設され、吸着されたウエーハＷに当接する摩擦面を有した複数個（実施例では４個）の摩擦部材１８を備えている。

保持体本体１４は、例えばステンレス鋼板によって形成するのが好都合である。保持体本体１４は、対向した一対の弧状部１４ａ、１４ａを有し、この弧状部１４ａ、１４ａを結ぶ基部１４ｂが可動アーム６に連結されている。弧状部１４ａは、ウエーハＷの外径と略同一の外径Ｄ１の外縁と、内径Ｄ２の内縁の所定の幅を有している。弧状部１４ａの各々には、吸着パッド１６が円弧方向に間隔をおいて３個、対向した弧状部１４ａ、１４ａの間を通り基部１４ｂを通る軸線Ｙを中心に対称の位置に配設されている。摩擦部材１８は、弧状部１４ａ、１４ａそれぞれの吸着パッド１８と吸着パッド１８の間に配設されている。

主として図３を参照して説明すると、吸着パッド１６は、ウエーハＷを噴射空気によって生成されるベルヌーイ効果による負圧を利用した非接触状態で吸着保持する、いわゆるベルヌーイパッドである。すなわち、円板状の本体１６ａの一面側に開口した円形の凹部１６ｂの周壁にその接線方向を向いた噴射口１６ｃが一対備えられている。噴射口１６ｃから噴射される噴射空気によって凹部１６ｂ内に形成される旋回流により開口側に負圧が生成される周知のもの（例えば前記の特許文献１参照）である。この吸着パッド１６は、開口した端面を保持体本体１４の表面から寸法Ｔ１突出させた状態で、保持体本体１４に埋め込まれ接着されて取り付けられている。一対の噴射口１６ｃ、１６ｃには保持体本体１４の中に形成された流路（図示していない）を通して圧縮空気が供給される。

複数の吸着パッド１６各々の噴射口１６ｃ、１６ｃの向きは、噴射空気を矢印Ｆで示す、一方を平板状の保持体本体１４の内方に向けて他方を外方に向けて、摩擦部材１８に噴射空気が当たらない回避する方向に向けられている。

摩擦部材１８は、静電気の帯電を防止するために、導電性を有するカーボン入りの合成ゴムシートによって形成されていることが好ましく、その大きさは、弧状部１４ａの内縁及び外縁並びに一対の吸着パッド１６，１６の間に配設される大きさに、厚さは保持体本体１４の表面から上記の吸着パッド１６の突出寸法Ｔ１よりも僅かに突出したウエーハＷと接触する寸法Ｔ２突出させた位置になるように規定されている。摩擦部材１８は、導電性接着剤によって保持本体１４に接着されている。

吸着パッド１６のウエーハＷを吸着する力は、噴射口１６ｃからの噴射空気量を調整することにより、生成される負圧の大きさを調整して制御される。この吸着力の大きさは、ウエーハＷが摩擦部材１８の摩擦面が延びる方向への移動を阻止することができる大きさに、摩擦部材１８の摩擦面の大きさと関連させて設定される。

保持体本体１４の基部１４ｂにはウエーハＷが吸着保持されているか否かを検出する、ウエーハセンサ２０が両面テープによって接着され取り付けられている。

図１にもどって可動アーム６について説明する。可動アーム６は、ウエーハ搬送機構２が取り付けられる例えば研削装置に設置される上下動手段６ａと、上下動手段６ａに取付けられた旋回手段６ｂと、旋回手段６ｂの上端に上下に延びる軸線Ｘ１を中心に水平方向に旋回自在に取付けられた第１アーム６ｃと、第１アーム６ｃの先端部に上下に延びる軸線Ｘ２を中心に水平方向に旋回自在に取付けられた第２アーム６ｄとを備えている。第２のアーム６ｄの先端部に上下に延びる軸線Ｘ３を中心に保持体本体１４が旋回自在に、かつ前述の軸線Ｙを中心に回動自在に取り付けられている。

本発明者等による実験、検討によれば、このウエーハ搬送機構２は、ウエーハＷとして、シリコンウエーハ、リチームタンタレートウエーハ、サファイヤーウエーハ、紙ウエーハ、そしてシート状ウエーハを吸着保持し搬送するのに好適である。

上述したとおりのウエーハ搬送機構２の作用について説明する。

ウエーハ搬送機構２によれば、保持部４の保持体本体１４に、ウエーハＷを非接触状態で吸着保持する吸着パッド１６とともに、吸着されたウエーハＷが当接する摩擦面を有した摩擦部材１８が備えられている。したがって摩擦部材１８によって、ウエーハＷが吸着面を移動する、また吸着面から脱落するのを防止できる。さらに、保持部４に吸着パッド１６とともに摩擦部材１８を備えればよいので、ウエーハＷを保持する保持部４の形状、特に厚さは従来のカセットに用いられているものと実質的に変わらない。したがって、本発明に従って構成されたウエーハ搬送機構はコインスタックキャリア及びカセットの両方に用いることができる。

また、保持部４の保持体本体１４に取り付けられた吸着パッド１６の噴射口１６ｃの噴射空気の向きＦを、摩擦部材１８を回避する方向にしたので、摩擦部材１８に当接したウエーハＷが噴射空気によって移動されるのを防止でき、ウエーハＷを確実に吸着保持することができる。

さらに、保持体本体１４を、対向する一対の弧状部１４ａ、１４ａを有したＣ字形に形成し、それぞれに複数の吸着パッド１６および摩擦部材１８を備えたので、ウエーハＷを撓ませることなく安定した状態で吸着保持できる。

また、ウエーハＷを保持する保持部４を可動アーム６に連結し、ウエーハＷが出し入れされるカートリッジ８、コインスタックキャリア１０などに対して、接近、離反、回動、旋回などを自在にしたので、ウエーハＷのカセット、コインスタックキャリアなどへの搬出入を容易に行うことができる。

さらに、摩擦部材１８が導電性を有する合成ゴムによって形成され、ステンレス鋼によって形成した保持体本体１４に導電性接着剤によって接着され取り付けられているので、ウエーハＷを吸着搬送する際の静電気による不具合を防止できる。

本発明に従って構成されたウエーハ保持機構並びにウエーハが搬出入されるカセット及びコインスタックキャリアの斜視図。 図１の矢印Ａ方向に見て示したウエーハ保持部の吸着面側の拡大平面図。 （ａ）図２の部分拡大図及び（ｂ）この拡大図のＢ−Ｂ矢印方向の断面図。

符号の説明

２：ウエーハ搬送機構
４：保持部
６：可動アーム（移動手段）
１４：保持体本体
１４ａ：弧状部
１６：吸着パッド
１８：摩擦部材
Ｗ：ウエーハ

Claims (5)

1. ウエーハを保持する保持部を備えたウエーハ搬送機構であって、該保持部が、保持体本体と、該保持体本体に配設され噴射空気によって負圧を生成しウエーハを非接触状態で吸着する複数個の吸着パッドと、該保持体本体に配設され吸着されたウエーハに当接する摩擦面を有した摩擦部材と、を備え、
   該吸着パッドが、円形の凹部と、この凹部の円形の周壁の接線方向に空気を噴射する噴射口とを備え、該噴射空気によって凹部内に形成される旋回流により該凹部の開口側に負圧が生成されるとともに、
   該噴射口の向きが該摩擦部材に噴射空気が当たらない回避する方向に向けられていることを特徴とするウエーハ搬送機構。
2. 該保持体本体が、対向する一対の弧状部を有したＣ字形平板状に形成され、この一対の弧状部を結ぶ基部が保持本体を移動させる移動手段に連結され、 該吸着パッドが、該弧状部の各々に間隔をおいて、少なくとも２個、一対の弧状部の間を通り該基部を通る軸線を中心に対称の位置に配設され、該摩擦部材が、該弧状部各々の吸着パッドと吸着パッドの間に配設されている、請求項１記載のウエーハ搬送機構。
3. 該摩擦部材が、導電性を有する合成ゴムによって形成されている、請求項１又は２記載のウエーハ搬送機構。
4. 該移動手段が可動アームを備え、この可動アームの先端に、該保持体本体が水平方向に位置した該軸線を中心に回動を自在に取り付けられている、請求項２又は３記載のウエーハ搬送機構。
5. 該ウエーハが、シリコンウエーハ、リチームタンタレートウエーハ、サファイヤーウエーハ、紙ウエーハ、シート状ウエーハを含む、請求項１から４までのいずれかに記載のウエーハ搬送機構。

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