JP6215031B2 - ウェーハ受け渡し装置 - Google Patents

Description

本発明はウェーハ受け渡し装置に関するものであり、特に、各処理装置間においてウェーハを自動搬送する際等に使用するウェーハ受け渡し装置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、各種の加工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。なお、その搬送は、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。

さらに、シリコンチップを貫通するビア、すなわちＴＳＶ（through silicon via）の
ようなクリーン度の高いウェーハの加工処理では、ウェーハの洗浄精度が重要視される。また、パーティクル等の問題から各ユニットが洗浄度に応じて部屋(チャンバー)で分かれており、気流の管理が行われている。この場合、各ユニット間でのウェーハの受け渡しは、それぞれ専用の搬送ロボットが配置されている。

また、従来、ウェーハの搬送においては、一般に吸着ハンドによる搬送手段がとられている(例えば、特許文献１参照)。しかし、ＴＳＶ加工処理において、研削、洗浄後のウェーハの表面は接触することができず、ウェーハの外周縁部(エッジ部)のみを保持しなければならない。このような場合、搬送ハンドの形状はトレイ型のハンドを使用し、ウェーハの外周縁部のみをハンドで保持して搬送する手段がある(例えば、特許文献２参照)。

特開平９−６４１５２号公報 特開平７−３３５７１４号公報

しかしながら、特許文献２記載の発明のように、トレイ型のハンドを使用し、ウェーハの外周縁部のみをハンドで保持して搬送する方法では、ウェーハの受け渡し構造が複雑になるという問題点があった。

そこで、専用の爪でウェーハの外周縁部を保持するエッジクランプ型のハンドを使用し、エッジクランプ型のハンド同士の間でウェーハを受け渡しする搬送手段もあり、既に実用化に供されている。そのエッジクランプ型のハンド同士の間でウェーハを受け渡しするためには、それぞれのユニットにおいて、ウェーハの高さ位置及び／又は姿勢等を予め合わせておかないと、ウェーハを受け渡しするときに、ウェーハの高さ位置及び／又は傾き姿勢の相違によるウェーハに歪みや負荷が掛かり、問題となる。

そこで、エッジクランプ型のハンド同士によりウェーハの受け渡しを行う場合に、そのウェーハの高さ位置及び／又は姿勢等を正確に合わせて、ウェーハに負荷等をかけずに受け渡しをスムーズに行うことができるようにしたウェーハ受け渡し装置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、処理装置間で概略円板状のウェーハを受け渡しするウェーハ受け渡し装置において、(１)基準面と前記ウェーハの外周縁部下面を受けて該ウェーハを所定の姿勢で保持するウェーハ受取部を有して、ウェーハ配置領域外周に沿って所要の間隔で設けられた複数個の受け具を具備するウェーハ受け取り機構と、(２)ロボットアームの一端側に平衡子機構を介して上下方向へ揺動可能に取り付けられた本体部と、該本体部に取り付けられ、前記ウェーハの外周縁部をクランプして該ウェーハを保持する複数個のクランプ爪部を前記ウェーハの外周方向に所要の間隔で配設してなるウェーハクランプ保持手段と、前記複数の受け具の前記基準面と対応して前記本体部に複数個設けられ、それぞれ対応する前記基準面に当接されると対応する前記クランプ爪部を該基準面と対応する位置に各々配置可能な位置決め手段と、を具備する受け渡し機構、を備えるウェーハ受け渡し装置を提供する。

この構成によれば、ウェーハ受け渡し機構により運ばれて来たウェーハをウェーハ受け取り機構に受け渡すとき、ウェーハ受け渡し機構側における位置決め手段を、その位置決め手段と対応するウェーハ受け取り機構側の基準面に当接させると、その基準面と対応しているウェーハ受け渡し機構側におけるクランプ爪部がその基準面に対応した高さ位置に配置され、同時にウェーハもウェーハ受け取り機構側の基準面に対応した前記ウェーハ受取部上の位置に配置される。その後、クランプ爪部によるウェーハのクランプを解くと、ウェーハはウェーハ受け渡し機構側からウェーハ受け取り機構側のウェーハ受取部上に受け渡される。また、ウェーハ受け取り機構側のウェーハ受取部上に受け渡されたウェーハは、複数個の受け具のウェーハ受取部でそれぞれ下面側が支えられる。この複数個の受け具で支えられたウェーハは、その各ウェーハ受取部の位置に応じて、そのウェーハが配置されている高さ位置及び／又は傾き姿勢を異ならせることができる。

一方、ウェーハ受け取り機構において複数個の受け具のウェーハ受取部で支えられている上記ウェーハをウェーハ受け渡し機構で受け取るときには、ウェーハ受け渡し機構側における位置決め手段を、その位置決め手段と対応するウェーハ受け取り機構側の基準面に当接させる。すると、その基準面と対応しているウェーハ受け渡し機構側における各クランプ爪部がそれぞれ、その基準面に対応した高さ位置、すなわちウェーハの外周縁部をクランプ可能な位置に各々配置される。したがって、その位置において各クランプ爪部によるウェーハのクランプ動作を行わせると、そのクランプ爪部がウェーハの外周縁部をクランプしてウェーハ受取部上から確実に受け取ることができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成において、前記受け具が少なくとも３個以上である、ウェーハ受け渡し装置を提供する。

この構成によれば、ウェーハ受取機構側では、ウェーハの外周部下面を３箇所以上のウェーハ受取部で支えて、バランス良く保持することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の構成において、前記受け具が同一形状をした円柱状の駒であり、上側端面を前記基準面とし、周面に小径部と、その小径部の外径よりも径が大きい大径部と、前記小径部の下縁から下方に傾斜しながら前記大径部の上縁へつながるテーパー部と、を有してなるウェーハ受け渡し装置を提供する。

この構成によれば、ウェーハの外径が異なっても外径の相違はテーパー部で吸収することができるとともに、ウェーハを水平以外に傾いた状態にしてウェーハ受取部上に配置することもできる。

請求項４記載の発明は、請求項１、２又は３記載の構成において、前記受け具が、上下方向に高さ調整可能に設けられている、ウェーハ受け渡し装置を提供する。

この構成によれば、各受け具を上下方向に高さ調整することにより、ウェーハの配置されている高さ位置及び傾き姿勢を設定して、正確に受け渡しをすることができる。

本発明によれば、ウェーハの高さ位置及び／又は傾き姿勢を正確に合わせて、ウェーハの受け渡しをスムーズに行うことができるので、従来の装置において問題となっていた、ウェーハの受け渡し時に発生するレベルの相違によるウェーハの歪みや負荷を無くすことができるとともに、傾きによる落下等も解消することができ、ウェーハに対する不具合を無くすことができる。

本発明を適用したウェーハ受け渡し装置の概略構成を示す斜視図。 同上受け渡し装置におけるレベル調整動作を説明する図。 同上受け渡し装置におけるウェーハクランプ手段を説明する図。

本発明はウェーハの高さ位置及び／又は姿勢等を正確に合わせて、ウェーハに負荷等をかけずに受け渡しをスムーズに行うことができるようにしたウェーハ受け渡し装置を提供するという目的を達成するために、処理装置間で概略円板状のウェーハを受け渡しするウェーハ受け渡し装置において、(１)基準面と前記ウェーハの外周縁部下面を受けて該ウェーハを所定の姿勢で保持するウェーハ受取部を有して、ウェーハ配置領域外周に沿って所要の間隔で設けられた複数個の受け具を具備するウェーハ受け取り機構と、(２)ロボットアームの一端側に平衡子機構を介して上下方向へ揺動可能に取り付けられた本体部と、該本体部に取り付けられ、前記ウェーハの外周縁部をクランプして該ウェーハを保持する複数個のクランプ爪部を前記ウェーハの外周方向に所要の間隔で配設してなるウェーハクランプ保持手段と、前記複数の受け具の前記基準面と対応して前記本体部に複数個設けられ、それぞれ対応する前記基準面に当接されると対応する前記クランプ爪部を該基準面と対応する位置に各々配置可能な位置決め手段と、を具備する受け渡し機構、を備えることにより実現した。

以下、本発明の実施形態によるウェーハ受け渡し装置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受け渡し装置の概略構成を示す斜視図である。同図において、ウェーハ受け渡し装置１０は、ロボットアーム１１と、ウェーハ受け取り機構１２とウェーハ受け渡し機構１３等により構成されており、全体の動作は図示しないコンピュータ等の制御部に格納されたプログラムの手順に従って操作される。

前記ロボットアーム１１は、少なくとも二つの異なる処理装置(ユニット)、例えば切削処理装置(切削処理ユニット)から洗浄処理装置(洗浄処理ユニット)へ、又は、反対に洗浄処理装置から切削処理装置へ前記ウェーハ受け渡し機構１３を移動させるものである。そのロボットアーム１１及びウェーハ受け渡し機構１３は、各処理装置毎に用意されるもの、あるいは１つのロボットアーム１１及びウェーハ受け渡し機構１３が各処理装置共通に使用される場合もあり、その設置は各処理装置の配置構成やタクトタイム等によって変更される。

前記ロボットアーム１１は、一端側(基端側)１１aが図示しないロボット本体に取り付けられ、他端側１１ｂが自由端となった片持ち状の部材として構成されている。また、その他端側１１ｂの下面側には、平衡子機構１４を介して前記受け渡し機構１３が上下方向へ揺動可能に取り付けられている。

前記受け取り機構１２は、各処理装置の内部、又は、処理装置と処理装置との間に設けられる。その受け取り機構１２は、基板１５と、その基板１５上から上方に突出した状態で立設されている４本の支柱体１６と、その各支柱体１６の上端にそれぞれ取り付けられた受け具としての４個の受取駒１７とで構成されている。なお、これら４個の受取駒１７は、概略円板状をしたウェーハＷが配置される概略円状の領域(以下、「ウェーハ配置領
域ＳＷ」という)の外周に対応して、その外周方向にそれぞれ所要量ずつずらされた状態
で設けられている。

前記各受取駒１７は、概略円柱状の駒であり、上側端面を基準面１７ａとし、周面には小径部１７ｂと、その小径部１７ｂの外径よりも径が大きい大径部１７ｃと、前記小径部１７ｂの下縁から下方に傾斜しながら前記大径部１７ｃの上縁へつながるウェーハ受取部としてのテーパー部１７ｄとで構成されている。

そして、各受取駒１７は、前記小径部１７ｂが前記ウェーハ配置領域ＳＷの直ぐ外側に位置すると共に、前記大径部１７ｃ及び前記テーパー部１７ｄが前記ウェーハ配置領域ＳＷの内側に位置するようにして配置されており、ウェーハ配置領域ＳＷ内に運ばれて来たウェーハＷの外周縁下面を各受取駒１７のテーパー部１７ｄの外面で受けて支えることができるようになっている。また、各受取駒１７の基準面１７ａは水平で、それぞれの基準面１７ａが図２に示す水平線Ｈと同じ高さ位置に配置されている場合には、ウェーハＷは同図に示すように水平線Ｈと平行、すなわち水平に配置される。また、４個の受取駒１７のうちの任意の駒が上または下側に高さ調整されると、その高さ調整された駒の位置に応じた量及び方向へウェーハＷが傾く。

受け渡し機構１３は、図１に示すように、本体部１３ａと、その本体部１３ａに取り付けられた位置決め手段１３ｂ及びウェーハクランプ保持手段１３ｃとを具備している。

前記本体部１３ａは、前記ロボットアーム１１の他端側(自由端側)１１ｂの下面に前記平衡子機構１４を介して上下方向へ揺動可能に取り付けられている。したがって、本体部１３ａに取り付けられたウェーハクランプ保持手段１３ｂ及び位置決め手段１３ｃは、平衡子機構１４を中心として本体部１３ａと共に上下方向へ一体に揺動する。

前記位置決め手段１３ｂは、前記本体部１３ａから２方向に延ばされた状態にして、その本体部１３ａに取り付けられている高さ調整用の第１アーム部２０ａと、その高さ調整用の第１アーム部２０ａと各々概略直角に交差して該第１アーム部２０ａの先端に水平に取り付けられている１対の高さ調整用の第２アーム部２０ｂと、を有している。また、前記１対の高さ調整用の第２アーム部２０ｂの各両端部にはそれぞれ下側に向かって、前記ウェーハ受け取り機構１２における受取駒１７の基準面１７ａと対応するようにして高さ調整ピン２２が取り付けられている。

前記ウェーハクランプ保持手段１３ｃは、前記本体部１３ａから２方向に延ばされた状態にして、その本体部１３ａに取り付けられている爪用の第１アーム部１９ａと、その第１アーム部１９ａと各々概略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アーム部１９ｂと、その１対の爪用の第２アーム部１９ｂの各両端部にそれぞれ下側に向かって突出した状態にして取り付けられている４個のクランプ爪部２１等で構成されている。

前記１対の爪用の第２アーム部１９ｂの各両端部にそれぞれ取り付けられた４個の前記クランプ爪部２１は、前記高さ調整ピン２２と外周方向にそれぞれ所要量ずつずらされ、かつ、前記ウェーハ配置領域ＳＷの直ぐ外側に対応して設けられている。

また、前記各クランプ爪部２１は、図３に示すように、ウェーハＷの周面と対向する面側に、下側爪２３ａと、上側爪２３ｂと、これら下側爪２３ａと上側爪２３ｂとの間を接続している垂直面部２３ｃとが設けられている。また、下側爪２３ａの上面側は上縁から上方に傾斜しながら垂直部２３ｃの下縁へつながるテーパー状に形成され、上側爪２３ｂの下面側は下縁から下方に傾斜しながら垂直部２３ｃの上縁へつながるテーパー状に形成されている。

そして、それらクランプ爪部２１は、爪用の第１アーム部１９ａを回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
３中に実線で示す位置)と、下側爪２３ａが前記ウェーハ配置領域ＳＷの内側から外側の
領域内に移動した非クランプ位置(図３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。

次に、本発明に係るウェーハ受け渡し装置１０の作用を説明する。先ず、ウェーハＷは、外周縁部の下面側がクランプ爪部２１の下側爪２３ａで支えられたクランプ状態で、前処理工程から図１及び図２に示すウェーハ受け渡し位置の上方に配置されると、各位置決め手段１３ｂにおける高さ調整ピン２２の下端部がそれぞれ対応している受取駒１７の基準面１７ａの上方で該基準面１７aと対向する。また、ロボットアーム１１が下降すると
、各位置決め手段１３ｂにおける高さ調整ピン２２の下端部が、それぞれ対応している受取駒１７ａの基準面１７ａ上に当接する。

そして、このようにして各位置決め手段１３ｂにおける高さ調整ピン２２の下端部が、それぞれ対応している受取駒１７の基準面１７ａと当接すると、ロボットアーム１１にウェーハ受け渡し機構１３の本体部１３aが平衡子機構１４を介して接続されているので
、その平衡子機構１４の姿勢調整により、本体部１３aの姿勢が基準面１７ａを基準と
して制御される。本実施例では、受取駒１７の基準面１７は、図２に示すように全ての基準面１７ａが同一水平線Ｈとなるように設定された状態で示しているので、本体部１３ａと位置決め手段１３ｂとウェーハクランプ保持手段１３ｃはそれぞれ水平に調整される。そして、ウェーハＷも水平な状態に調整され、該ウェーハＷの外周縁が、それぞれ対応する各受取駒１７のテーパー部１７ｄ上の同じ位置に当接する。

続いて、制御部により爪用の第１アーム部１９ａが制御され、クランプ爪部２１が図３中に実線で示す前記クランプ位置から二点鎖線で示す非クランプ位置に移動される。これにより、ウェーハＷはクランプ爪部２１のクランプから解除されて、各受取駒１７のテーパー部１７ｄに載置され、ウェーハ受け渡し機構１３側からウェーハ受け取り機構１２側に受け渡される。

次いで、ロボットアーム１１が上昇し、そのロボットアーム１１と共にウェーハ受け渡し機構１３が上昇すると、ウェーハＷが各受取駒１７のテーパー部１７ｄ上に取り残され、ロボットアーム１１とウェーハＷ受け渡し機構１３だけが前処理工程に戻る。そして、次のウェーハＷを前処理工程から運んで来る準備をする。

次に、後処理工程からウェーハＷを保持していない空のウェーハ受け渡し機構１３が、先に取り残されたウェーハＷが置かれているウェーハ受け渡し位置の上方にロボットアーム１１と共に移動されて来る。次いで、ロボットアーム１１が下降すると、各位置決め手段１３ｂにおける高さ調整ピン２２の下端部が、それぞれ対応している受取駒１７の基準面１７ａ上に当接する。

このようにして各高さ調整ピン２２の下端部が、それぞれ受取駒１７ａの基準面１７ａと当接すると、ウェーハ受け渡し機構１３の本体部１３ａは平衡子機構１４を介してロボットアーム１１に接続されているので、その平衡子機構１４の姿勢調整により、本体部１３ａの姿勢が基準面１７ａを基準として制御される。また、同時に、クランプ爪部２１の下側爪２３ａが、ウェーハＷの下面よりも僅かに下側の位置に配置される。続いて、制御部により爪用の第１アーム部１９ａが制御され、クランプ爪部２１が図３中に二点鎖線で示す前記非クランプ位置から実線で示すクランプ位置に移動される。これにより、ウェーハＷはクランプ爪部２１でクランプされる。

次いで、ロボットアーム１１が上昇し、そのロボットアーム１１と共にウェーハ受け渡し機構１３が上昇すると、ウェーハＷは、クランプ爪部２１の下側爪２３ａで下面側が支えられ、ロボットアーム１１とウェーハ受け渡し機構１３と共に後処理工程に送られる。また、その後処理工程では、前のウェーハ受け渡し位置での動作と同様にして、ウェーハＷを後処理工程側のウェーハ受け渡し位置に配置すると、ウェーハＷが後工程処理側のウェーハ受け渡し位置に受け渡される。

以上説明したように、上記実施例のウェーハ受け渡し装置１０の構成によれば、ウェーハ受け渡し機構１３により運ばれて来たウェーハＷをウェーハ受け取り機構１２に受け渡すときには、ウェーハ受け渡し機構１３側における位置決め手段１３ｂの高さ調整ピン２２を、その高さ調整ピン２２と対応しているウェーハ受け取り機構１３側の基準面１７ａに当接させる。すると、その基準面１７ａと対応しているウェーハ受け渡し機構１３側におけるクランプ爪部２１が、その基準面１７ａに対応した高さ位置に配置され、同時にウェーハＷもウェーハ受け取り機構１２側の基準面１７ａに対応した前記ウェーハ受取部であるテーパー部１７ｄ上の位置に配置される。その後、クランプ爪部２１によるクランプを解くと、ウェーハＷはウェーハ受け渡し機構１３側からウェーハ受け取り機構１２側のテーパー部１７ｄ上に受け渡される。そして、ウェーハ受け取り機構１２側のテーパー部１７ｄ上に受け渡されたウェーハＷは、複数個の受取駒１７のテーパー部１７ｄでそれぞれ下面側が支えられる。この複数個の受取駒１７のテーパー部１７ｄで支えられたウェーハＷは、その各テーパー部１７ｄ上の位置に応じて、そのウェーハが配置されている高さ位置及び／又は傾き姿勢が設定されることになる。

一方、ウェーハ受け取り機構１２側において複数個の受取駒１７のテーパー部１７ｄで支えられているウェーハＷを、ウェーハ受け渡し機構１３で受け取るときには、ウェーハ受け渡し機構１３側における位置決め手段１３ｂの高さ調整ピン２２を、その高さ位置決めピン２２と対応するウェーハ受け取り機構１２側の基準面１７ａに当接させる。すると、その基準面１７ａと対応しているウェーハ受け渡し機構１３側における各クランプ爪部２１がそれぞれ、その基準面１７ａに対応した高さ位置、すなわち、複数個のクランプ爪部２１は、前のウェーハ受け渡し機構１３からウェーハ受け取り機構１２にウェーハＷを受け渡したときと同じ位置に各々配置され、テーパー部１７ｄ上に配置されているウェーハＷの高さ位置、傾き姿勢等に合わせられる。すなわち、ウェーハＷの外周縁部をクランプ可能な位置に各々配置される。したがって、その位置で各クランプ爪部２１にウェーハＷのクランプ動作を行わせると、クランプ爪部２１がウェーハＷの外周縁部をクランプしてテーパー部１７ｄ上からウェーハＷを確実に受け取ることができる。

したがって、従来の装置において問題となっていた、ウェーハの受け渡し時に発生するレベルの相違によるウェーハＷの歪みや負荷を無くし、ウェーハＷに対する不具合を解消することができる。また、ウェーハＷを水平以外に傾いた状態にしてウェーハ受取部上に配置し、その傾いたウェーハＷでもスムーズに受け取ることができるので、傾きによる落下等も解消することができる。なお、上記実施例では、受け具を構成している受取駒１７を４個設けた構成を開示したが、３個以上所要の間隔で設けたものであればよいものである。

また、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。

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することができる。

１０ ウェーハ受け渡し装置
１１ ロボットアーム
１１ａ 一端側
１１ｂ 他端側
１２ ウェーハ受け取り機構
１３ ウェーハ受け渡し機構
１３ａ 本体部
１３ｂ 位置決め手段
１３ｃ ウェーハクランプ保持手段
１４ 平衡子機構
１５ 基板
１６ 支柱体
１７ 受取駒(受け具)
１７ａ 基準面
１７ｂ 小径部
１７ｃ 大径部
１７ｄ テーパー部(ウェーハ受取部)
１９ａ 爪用の第１アーム部
１９ｂ 爪用の第２アーム部
２０ａ 高さ調整用の第１アーム部
２０ｂ 高さ調整用の第２アーム部
２１ クランプ爪部
２２ 高さ調整ピン
２３ａ 下側爪
２３ｂ 上側爪
２３ｃ 垂直面部
ＳＷ ウェーハ配置領域
Ｈ 水平線

Claims (4)

1. 処理装置間で概略円板状のウェーハを受け渡しするウェーハ受け渡し装置において、
   (１)基準面と前記ウェーハの外周縁部下面を受けて該ウェーハを所定の姿勢で保持するウェーハ受取部を有して、ウェーハ配置領域外周に沿って所要の間隔で設けられた複数個の受け具を具備するウェーハ受け取り機構と、
   (２)ロボットアームの一端側に平衡子機構を介して上下方向へ揺動可能に取り付けられた本体部と、
   該本体部に取り付けられ、前記ウェーハの外周縁部をクランプして該ウェーハを保持する複数個のクランプ爪部を前記ウェーハの外周方向に所要の間隔で配設してなるウェーハクランプ保持手段と、
   前記複数の受け具の前記基準面と対応して前記本体部に複数個設けられ、それぞれ対応する前記基準面に当接されると対応する前記クランプ爪部を該基準面と対応する位置に各々配置可能な位置決め手段と、
   を具備する受け渡し機構、
   を備えることを特徴とするウェーハ受け渡し装置。
2. 前記受け具が少なくとも３個以上であることを特徴とする請求項１記載のウェーハ受け渡し装置。
3. 前記受け具が同一形状をした円柱状の駒であり、上側端面を前記基準面とし、周面に小径部と、その小径部の外径よりも径が大きい大径部と、前記小径部の下縁から下方に傾斜しながら前記大径部の上縁へつながるテーパー部と、を有してなる、ことを特徴とする請求項１又は２記載のウェーハ受け渡し装置。
4. 前記受け具が、上下方向に高さ調整可能に設けられている、ことを特徴とする請求項１、２又は３記載のウェーハ受け渡し装置。

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