JP5479948B2 - 搬送機構 - Google Patents

Description

本発明は、ウェーハを収容するカセットからウェーハを搬出してウェーハ載置テーブルに搬送する搬送機構に関する。

ウェーハを薄化研削する研削装置や溝入れ等を行う切削装置等においては、ウェーハを収容するカセットを各装置のカセット載置位置に載置し、搬送パッド等を用いてウェーハをカセットから装置内に搬入している。例えば研削装置の場合には、ウェーハをカセットから取り出した後、ウェーハ載置テーブルであるチャックテーブルの回転中心にウェーハの中心をあわせて載置して保持する必要があるため、カセットから取り出されたウェーハは、中心位置合わせ機構に搬送され、そこでウェーハの中心位置が一定の位置に合わされた後に、チャックテーブルに搬送される（例えば特許文献１参照）。

特開平７−２１１７６６号公報

しかし、近年は、半導体ウェーハが大口径化する傾向にあり、半導体ウェーハが大口径化すると、これに伴い中心位置合わせ機構も大型化し、このことが研削装置の大型化の要因になるという問題がある。特に、研削装置等の半導体製造装置は、クリーンルームと呼ばれる平米単価の高い設備内に設置する必要があり、装置が大型化するとその分コストの増大を招くことになるため、小型化が望まれている。中心位置合わせ機構を備える他の装置、例えば半導体ウェーハ等の各種の板状物を切削する切削装置においても、同様の問題が生ずる。

本発明は、上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、被加工物の中心位置合わせ機能を有する各種装置において、中心位置合わせ機能を損なうことなく、被加工物の大型化に伴う装置の大型化を抑制することである。

本発明は、ウェーハを収容するカセットからチャックテーブルの保持面へウェーハを搬送する搬送機構に関するもので、カセットに進入しウェーハを把持する進入プレートと、進入プレートの上方に配設され、ウェーハより外径が小さく形成され進入プレートに把持されたウェーハの表面を保持するウェーハ保持パッドとを備え、進入プレートは、板状に形成されたウェーハ把持部と、ウェーハ把持部を水平方向から支持する支持部とからなり、ウェーハ把持部は、ウェーハの外周縁を把持する少なくとも３個の把持ピンが下面に配設されているとともに、ウェーハ保持パッドを上下方向に通過させるための開口部を有し、少なくとも３個の把持ピンは、ウェーハ把持部の先端側に固定された固定把持ピンと、固定把持ピンよりも支持部側に配設され水平方向に移動可能な可動把持ピンとから構成され、支持部には、ウェーハ保持パッドを、相対的に、開口部の上方位置と、開口部から退避しウェーハ把持部のカセット内への進入を妨げない退避位置との間で水平方向に移動させる水平移動手段が配設され、進入プレートの上方には、ウェーハ保持パッドを段階的に上下方向に昇降動可能な昇降動手段が配設され、ウェーハ保持パッドは、保持面を下に向けて配設されている。

本発明は、ウェーハ把持部を構成する把持ピンを固定把持ピンと水平移動可能な可動把持ピンとで構成するとともに、ウェーハ把持部にウェーハ保持パッドを上下方向に通過させるための開口部を設け、ウェーハ把持部とウェーハ保持パッドとを水平方向に相対移動可能としたため、可動把持ピンを固定把持ピンに近づける方向に移動させてウェーハを把持することによりウェーハの中心位置を一定の位置にあわせて搬送することができ、その把持状態を維持したまま、開口部を通過して降下したウェーハ保持パッドによってウェーハを保持し、可動把持ピンを固定把持ピンから離れる方向に移動させて把持状態を解除するとともに、ウェーハをチャックテーブルに載置して保持させることができる。したがって、搬送機構と中心位置合わせ機能とを併せ持つため、装置には専用の中心位置合わせ機構が不要であり、各種装置の小型化が可能となる。

搬送機構の一例を示す斜視図である。 ウェーハ把持部をカセットの内部に進入させた状態を略示的に示す断面図である。 ウェーハ把持部に把持されたウェーハがチャックテーブルの上方に搬送された状態を略示的に示す断面図である。 ウェーハ把持部に把持されたウェーハをウェーハ保持パッドが保持した状態を略示的に示す断面図である。 ウェーハ把持部によるウェーハの把持を開放しウェーハ保持パッドがウェーハを保持した状態を略示的に示す断面図である。 ウェーハをチャックテーブルに載置した状態を略示的に示す断面図である。

図１に示す搬送機構１は、下面側においてウェーハを把持する進入プレート２を備えている。この進入プレート２は、板状に形成されたウェーハ把持部２０と、ウェーハ把持部２０を水平方向側方から支持する支持部２１とから構成される。

ウェーハ把持部２０の中心部には、表裏を貫通する開口部２００が形成されている。開口部２００を基準としてウェーハ把持部２０の先端側、すなわち開口部２００よりも支持部２１から離れる側においては、進入プレート２の下面側に固定把持ピン２０１が固着されている。一方、開口部２００よりも支持部２１に近い側には、固定把持ピン２０１に対して近づく方向及び離れる方向に移動可能な可動把持ピン２０２が配設されている。固定把持ピン２０１及び可動把持ピン２０２は、それぞれが例えば円弧状に窪む凹部を側面に有し、その凹部においてウェーハの外周縁を把持する。可動把持ピン２０２は、把持ピン駆動部２０３によって駆動されて水平方向に移動するピストン２０４の下部に垂設されており、ピストン２０４の移動にともない可動把持ピン２０２も同方向に移動する構成となっている。把持ピン駆動部２０３としては、例えばエアシリンダを用いることができる。

本実施形態では、固定把持ピン２０１は２個、可動把持ピン２０２は1個であるが、固定把持ピン２０１と可動把持ピン２０２とで合計３個以上あればよく、それぞれの数は問われない。固定把持ピン２０１が１個であれば、可動把持ピン２０２は２個以上であり、固定把持ピン２０１と可動把持ピン２０２がともに２個以上であってもよい。固定把持ピン２０１、可動把持ピン２０２のいずれかまたは双方が複数ある場合は、それぞれが離間して配設される。

進入プレート２の上方には、進入プレート２に対する水平方向の相対的な位置関係を変えることができる搬送部３を備えている。搬送部３は、搬送アーム３０と、搬送アーム３０の先端に固定された基部３１と、基部３１に起立状態で固定された壁部３２と、進入プレート２の上方において壁部３２の一方の面に固定された昇降動手段３３と、昇降動手段３３によって駆動されて段階的に上下方向に昇降するウェーハ保持パッド３４とを備えている。ウェーハ保持パッド３４は、進入プレート２の上方に配設され、保持対象のウェーハより外径が小さく形成され、下面３４０が吸引面となっており、軸部３５を介して昇降板３６に固定され、軸部３５の周囲にはコイルバネ３７が巻かれている。昇降動手段３３は、モータまたは多位置型シリンダによって昇降板３６を昇降させる。

支持部２１には、進入プレート２を水平方向に移動させることにより、ウェーハ保持パッド３４を、相対的に、開口部２００の上方位置と、開口部２００の上方から退避した退避位置とに移動させる水平移動手段２１０を備えている。水平移動手段２１０には、精密な位置制御を可能とするために、例えばパルスモータを使用する。なお、水平移動手段２１０は、ウェーハ保持パッド３４を水平方向に移動させるものであってもよいし、ウェーハ把持部２０を水平方向に移動させるものであってもよい。

次に、図１に示した搬送装置１を用いて、図２に示すカセット４に収容されているウェーハを取り出し、図３、４、５に示すチャックテーブル５の保持面５０へウェーハを搬送する場合の搬送装置１の動作について説明する。

カセット４の内部においては、複数段の支持プレート４０の上にウェーハＷがそれぞれ載置されている。最初に、搬送アーム３０の上下動により、図２に示すように、取り出そうとするウェーハＷより少し上の高さにウェーハ把持部２０を位置させる。そして、水平移動手段２１０による駆動により、取り出そうとするウェーハＷの上方の空間４１にウェーハ把持部２０を進入させる。このとき、固定把持ピン２０１及び可動把持ピン２０２によって形成される楕円弧の長径がウェーハＷの直径よりも大きくなるように、固定把持ピン２０１と可動把持ピン２０２とを離間させておき、固定把持ピン２０１と可動把持ピン２０２とが形成する楕円弧の内側にウェーハＷを収容できるようにしておく。また、ウェーハ保持パッド３４については、水平移動手段２１０によって、ウェーハ把持部２０がカセット４に進入するのを妨げない退避位置に位置させておく。

つぎに、空間４１においてウェーハ把持部２０を若干降下させ固定把持ピン２０１及び可動把持ピン２０２をウェーハＷの外周の真横に位置させてから、把持ピン駆動部２０３の駆動により可動把持ピン２０２を固定把持ピン２０１に近づける方向（図２における矢印Ａ方向）に移動させて可動把持ピン２０２がウェーハＷを外周縁を押すことにより、ウェーハＷを矢印Ａ方向に若干移動させて固定把持ピン２０１に押し付け、固定把持ピン２０１と可動把持ピン２０２とでウェーハＷを挟持する。こうして可動把持ピン２０２が移動した後における固定把持ピン２０１と可動把持ピン２０２との間隔は、ウェーハＷの外径にあわせて予め調整されており、固定把持ピン２０１と可動把持ピン２０２とでウェーハＷを挟持することにより、ウェーハＷの回路面への接触なく外周縁から把持され、回路面を傷付けることなくウェーハＷの中心位置が一定の位置に位置合わせされる。

そして、その状態でウェーハ把持部２０を若干上昇させてウェーハＷを持ち上げてから、ウェーハ把持部２０をカセット４から退避させてウェーハＷをカセット４の外部に搬出し、搬送アーム３０の回動等により、図３に示すように、ウェーハＷをチャックテーブル５の上方に移動させる。

つぎに、水平移動手段２１０がウェーハ把持部２０を引き込み方向（図２の矢印Ａと逆の方向）に移動させ、ウェーハ保持パッド３４の下方にウェーハＷを移動させる。すなわち、開口部２００の上方にウェーハ保持パッド３４が位置した状態とする。そして、昇降動手段３３がウェーハ保持パッド３４を前記退避位置の高さから１段階降下させ、図４に示すように、ウェーハ保持パッド３４が、ウェーハ把持部２０に把持されたウェーハＷの表面を吸引保持する。このとき、固定把持ピン２０１と可動把持ピン２０２とによって挟持されたウェーハの中心とウェーハ保持パッド３４の中心とが合致するようにあらかじめ調整されているが、チャックテーブル５の回転中心は、ウェーハＷ及びウェーハ保持パッド３４の中心と合致していない。

こうしてウェーハ保持パッド３４がウェーハＷの表面を吸引保持した後は、水平移動手段２１０がウェーハ把持部２０を先端側に押し出す方向（矢印Ｂ方向）に移動させて、ウェーハＷの中心とチャックテーブル５の中心とを一致させる。また、把持ピン駆動部２０３が可動把持ピン２０２をウェーハＷから離れる方向（矢印Ｃ方向）に移動させ、固定把持ピン２０１及び可動把持ピン２０２によるウェーハＷの把持状態を解除する。その後、ウェーハ保持パッド３４をさらにもう１段階降下させて開口部２００を上下方向に通過させ、ウェーハＷをチャックテーブル４の保持面４０に載置し、ウェーハ保持パッド３４による吸引を解除してウェーハ保持パッド３４を上昇させる。チャックテーブル５においては、保持面５０に吸引力を作用させてウェーハＷを吸引保持する。このように、カセット４から搬出されたウェーハＷは、ウェーハＷの中心とチャックテーブル５の中心とが位置合わせされた状態で搬送される。

以上のように、搬送機構１は、固定把持ピン２０１と可動把持ピン２０２によってウェーハＷの中心位置合わせを行うことができるため、ウェーハの搬送と中心位置合わせという２つの機能を併せ持つ。したがって、専用の中心位置合わせ機構は不要であり、各種加工装置の小型化が可能となる。

また、ウェーハ把持部２０が搬送部３に対して水平方向に移動し、ウェーハ把持部２０のみがカセット４に進入する構成としたため、空間４１の高さが比較的低くても、ウェーハ把持部２０をカセット内に進入させてウェーハの中心位置合わせを行うことが可能となる。

なお、本実施形態では、ウェーハの表面を吸引保持するウェーハ保持パッド３４を用いたが、ウェーハの表面に破損しやすいデバイスが形成されている場合等、必要に応じて、流体層を介して非接触状態でウェーハを保持する機能を有するパッドを用いることが望ましい

１：搬送機構
２：進入プレート
２０：ウェーハ把持部
２００：開口部 ２０１：固定把持ピン ２０２：可動把持ピン
２０３：把持ピン駆動部
２０４：ピストン
２１：支持部 ２１０：水平移動手段
３：搬送部
３０：搬送アーム ３１：基部 ３２：壁部 ３３：昇降動手段
３４：ウェーハ保持パッド ３４０：下面（吸引面）
３５：軸部 ３６：昇降板 ３７：コイルバネ
４：カセット ４０：支持プレート
５：チャックテーブル ５０：保持面

Claims (1)

1. ウェーハを収容するカセットからチャックテーブルの保持面へ該ウェーハを搬送する搬送機構であって、
   該カセットに進入し該ウェーハを把持する進入プレートと、
   該進入プレートの上方に配設され、該ウェーハより外径が小さく形成され該進入プレートに把持された該ウェーハの表面を保持するウェーハ保持パッドと、
   を備え、
   該進入プレートは、板状に形成されたウェーハ把持部と、該ウェーハ把持部を水平方向から支持する支持部とからなり、
   該ウェーハ把持部は、該ウェーハの外周縁を把持する少なくとも３個の把持ピンが下面に配設されているとともに、該ウェーハ保持パッドを上下方向に通過させるための開口部を有し、
   該少なくとも３個の把持ピンは、該ウェーハ把持部の先端側に固定された固定把持ピンと、該固定把持ピンよりも該支持部側に配設され水平方向に移動可能な可動把持ピンとから構成され、
   該支持部には、該ウェーハ保持パッドを、相対的に、該開口部の上方位置と、該開口部から退避し該ウェーハ把持部の該カセット内への進入を妨げない退避位置との間で水平方向に移動させる水平移動手段が配設され、
   該進入プレートの上方には、該ウェーハ保持パッドを段階的に上下方向に昇降動可能な昇降動手段が配設され、
   該ウェーハ保持パッドは、保持面を下に向けて配設されている、
   搬送機構。

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