JP6468848B2 - 搬送装置 - Google Patents

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Description

本発明は、加工装置等の内部においてウェーハを搬送する搬送装置に関する。
半導体デバイス等の製造工程では、通常、ウェーハをカセットに収容して各種の加工装置に搬入する。加工装置へと搬入されたウェーハは、搬送機構によってカセットから取り出され、例えば、ウェーハを吸引保持するチャックテーブルに載置される。チャックテーブルに載置されたウェーハは、加工ユニットで加工された後、再びカセットに収容される。
これらの加工装置では、ウェーハの加工品質を維持するために、チャックテーブルに対して各ウェーハの位置、向き等を合わせることが重要になる。そこで、チャックテーブルに対するウェーハの位置、向き等を調節できる位置決め機構を備えた加工装置が実用化されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
特開平７−２１１７６６号公報 特開２００５−１１９１７号公報
上述の加工装置では、搬送機構でウェーハをチャックテーブルへと載置する前に、位置決め機構でウェーハの位置、向き等を調整している。しかしながら、このような位置決め機構を設けると、加工装置は大型化・高コスト化してしまう。さらに、ウェーハの位置決めに長い時間を要するという問題もあった。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ウェーハの搬送時に位置決めを実施できる搬送装置を提供することである。
本発明によれば、ウェーハの被保持面に対面する保持面を有する保持板と、該保持面の一端側に設けられ、ウェーハの周面に接触して該一端側へのウェーハの移動を規制する規制部材と、該保持板を移動させる移動手段と、を備え、該保持面には、ウェーハの該被保持面に対して斜めに流体を噴射し該規制部材へと向かう方向にウェーハを移動させるとともに、該保持面と該被保持面との間に負圧を発生させてウェーハを吸引保持する非接触式の吸引保持部が形成され、該保持板の該吸引保持部よりも該規制部材側の位置には、該保持面から該保持面とは反対の面まで貫通する貫通口が形成され、該吸引保持部から該流体を噴射してウェーハを該規制部材へと突き当てることで、ウェーハを該保持板の所定の位置に位置付けることを特徴とする搬送装置が提供される。
本発明において、ウェーハの該周面に対応する位置に、ウェーハの結晶方位を示す切り欠き部を検出するセンサが配置されており、該吸引保持部は、流量を制御する第一の開度調整弁が設けられた第一の吸引路を通じて流体供給源に接続され、ウェーハを第一回転方向に回転させる向きに該流体を噴射する第一吸引保持部と、流量を制御する第二の開度調整弁が設けられた第二の吸引路を通じて該流体供給源に接続され、ウェーハを該第一回転方向とは反対の第二回転方向に回転させる向きに該流体を噴射する第二吸引保持部と、からなり、該第一の開度調整弁及び該第二の開度調整弁の一方の開度を他方の開度より大きくしてウェーハを該第一回転方向又は該第二回転方向に回転させ、該センサで該切り欠き部を検出した後に該第一の開度調整弁又は該第二の開度調整弁の開度を調整してウェーハの回転を止めることで、該切り欠き部を該保持板に対して所定の向きに位置付けることが好ましい。
本発明に係る搬送装置は、ウェーハの被保持面に対面する保持面を有する保持板と、ウェーハの周面に接触してウェーハの移動を規制する規制部材と、を備え、保持面には、ウェーハの被保持面に対して斜めに流体を噴射し規制部材へと向かう方向にウェーハを移動させるとともに、保持面と被保持面との間に負圧を発生させてウェーハを吸引保持する吸引保持部が形成されているので、吸引保持部から流体を噴射してウェーハを規制部材へと突き当てることで、ウェーハを保持板の所定の位置に位置付けることができる。すなわち、本発明に係る搬送装置によれば、ウェーハの搬送時に位置決めを実施できる。
搬送装置を含む加工装置の構成例を模式的に示す斜視図である。 搬送装置を模式的に示す図である。 図３（Ａ）は、ウェーハが吸引保持された状態を模式的に示す一部断面側面図であり、図３（Ｂ）は、エアーの噴射方向を模式的に示す拡大図である。 図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、ウェーハがカセットから取り出される様子を模式的に示す図である。 ウェーハが回転する様子を模式的に示す図である。 ウェーハの切り欠き部が所定の向きに位置付けられた様子を模式的に示す図である。
添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る搬送装置を含む加工装置の構成例を模式的に示す斜視図である。なお、本実施形態では、ウェーハを切削加工する加工装置（切削装置）を例示するが、他の加工装置に本発明の搬送装置を設けることもできる。もちろん、本発明の搬送装置を単体で用いても良い。
図１に示すように、加工装置２は、各構造を支持する基台４を備えている。基台４の前方の角部には、平面視で矩形状の開口４ａが形成されており、この開口４ａ内には、カセット載置台６が昇降可能に設置されている。カセット載置台６の上面には、複数のウェーハ１１を収容する直方体状のカセット８が載置される。なお、図１では、説明の便宜上、カセット８の輪郭のみを示している。
ウェーハ１１は、例えば、シリコン等の材料でなる略円形の板状物であり、その表面１１ａ（図１では上面）側は、中央のデバイス領域と、デバイス領域を囲む外周余剰領域とに分けられている。デバイス領域は、格子状に配列されたストリート（分割予定ライン）でさらに複数の領域に区画されており、各領域にはＩＣ等のデバイス１３が形成されている。また、ウェーハ１１の外周縁には、結晶方位を示す切り欠き部１５が形成されている。ただし、ウェーハ１１はこれに限定されず、他の半導体基板、樹脂基板、セラミックス基板等の板状物でも良い。
カセット載置台６の側方には、Ｘ軸方向（前後方向、加工送り方向）に長い矩形状の開口４ｂが形成されている。この開口４ｂ内には、Ｘ軸移動テーブル１０、Ｘ軸移動テーブル１０をＸ軸方向に移動させるＸ軸移動機構（加工送り手段）（不図示）、及びＸ軸移動機構を覆う防塵防滴カバー１２が設けられている。
Ｘ軸移動機構は、Ｘ軸方向に平行な一対のＸ軸ガイドレール（不図示）を備えており、Ｘ軸ガイドレールには、Ｘ軸移動テーブル１０がスライド可能に設置されている。Ｘ軸移動テーブル１０の下面側には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｘ軸ガイドレールと平行なＸ軸ボールネジ（不図示）が螺合されている。
Ｘ軸ボールネジの一端部には、Ｘ軸パルスモータ（不図示）が連結されている。Ｘ軸パルスモータでＸ軸ボールネジを回転させることで、Ｘ軸移動テーブル１０は、Ｘ軸ガイドレールに沿ってＸ軸方向に移動する。
Ｘ軸移動テーブル１０の上方には、ウェーハ１１を吸引保持するチャックテーブル１４が設けられている。チャックテーブル１４は、モータ等の回転駆動源（不図示）と連結されており、Ｚ軸方向（鉛直方向）に平行な回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル１４は、上述のＸ軸移動機構でＸ軸方向に加工送りされる。
チャックテーブル１４の表面（上面）は、ウェーハ１１を吸引保持する保持面１４ａとなっている。この保持面１４ａは、チャックテーブル１４の内部に形成された流路（不図示）を通じて吸引源（不図示）と接続されている。
加工装置２において、開口４ｂと近接する位置には、上述したウェーハ１１をカセット８から取り出してチャックテーブル１４へと搬送する搬送装置１６が設けられている。搬送装置１６で搬送されたウェーハ１１は、例えば、表面１１ａ側が上方に露出するように保持テーブル１４に載置される。搬送装置１６の詳細については後述する。
基台４の上面には、門型の第一の支持構造１８が開口４ｂを跨ぐように配置されている。第一の支持構造１８の前面には、Ｙ軸方向（左右方向、割り出し送り方向）に平行な第一のレール２０が固定されており、この第一のレール２０には、第一の昇降ユニット２２を介して第一の保持ユニット２４が連結されている。
第一の保持ユニット２４は、第一の昇降ユニット２２によってＺ軸方向に移動し、第一のレール２０に沿ってＹ軸方向に移動する。例えば、搬送装置１６でカセット８から搬送されたウェーハ１１は、第一の保持ユニット２４に受け渡されて、チャックテーブル１４に載置される。
第一の支持構造１８の前面には、Ｙ軸方向に平行な第二のレール２６が第一のレール２０の上方に固定されており、この第二のレール２６には、第二の昇降ユニット２８を介して第二の保持ユニット３０が連結されている。第二の保持ユニット３０は、第二の昇降ユニット２８によってＺ軸方向に移動し、第二のレール２６に沿ってＹ軸方向に移動する。
第一の支持構造１８の後方には、門型の第二の支持構造３２が配置されている。第二の支持構造３２の前面には、それぞれ移動ユニット３４を介して、２組のブレードユニット３６が設けられている。ブレードユニット３６は、移動ユニット３４によってＹ軸方向及びＺ軸方向に移動する。
各ブレードユニット３６は、回転可能に支持されたスピンドル（不図示）を備えている。スピンドルの一端側には、円環状の切削ブレード３８が装着されている。スピンドルの他端側には、それぞれモータ（不図示）が連結されており、切削ブレード３８は、モータから伝達される回転力で回転する。切削ブレード３８を回転させて、チャックテーブル１４で吸引保持したウェーハ１１に切り込ませることで、ウェーハ１１を加工できる。
開口４ｂに対して開口４ａと反対側の位置には、円形状の開口４ｃが形成されている。開口４ｃ内には、ウェーハ１１を洗浄する洗浄ユニット４０が配置されている。切削ブレード３８で加工されたウェーハ１１は、第二の保持ユニット３０で洗浄ユニット４０に搬送される。洗浄ユニット４０で洗浄されたウェーハ１１は、第一の保持ユニット２４で搬送装置１６に受け渡されて、カセット８に搬入される。
図２は、搬送装置１６を模式的に示す図である。搬送装置１６は、ウェーハ１１を保持する保持板５２を備えている。保持板５２の一方側の面（本実施形態では上面）は、ウェーハ１１の被保持面（本実施形態では下面）に対面してウェーハ１１を吸引保持する保持面５４となっている。
保持面５４の一端側には、保持面５４に対して平行な方向へのウェーハ１１の移動を規制する規制部材５６が配置されている。規制部材５６は、ウェーハ１１の周面に対応する形状の側面５６ａを有している。ウェーハ１１の周面をこの側面５６ａに突き当てることで、ウェーハ１１は保持板５２の所定の位置に位置付けられる。
保持板５２及び規制部材５６の一端側には、移動アーム（移動手段）５８が連結されている。移動アーム５８により、保持板５２及び規制部材５６は各方向に移動する。保持面５４には、ウェーハ１１の被保持面に対して斜めにエアー（流体）を噴射する第一噴射口（第一吸引保持部）５４ａ及び第二噴射口（第二吸引保持部）５４ｂが形成されている。また、保持面５４には、ウェーハ１１と保持面５４との接触を防止するための補助的なエアーを噴射する複数の補助噴射口５４ｃ，５４ｄが設けられている。
第一噴射口５４ａ及び補助噴射口５４ｃは、エアーの流量を制御する第一の開度調整弁６０ａが設けられた第一の吸引路６２ａを通じてエアーの供給源（流体供給源）６４に接続されている。一方、第二噴射口５４ｂ及び補助噴射口５４ｄは、エアーの流量を制御する第二の開度調整弁６０ｂが設けられた第二の吸引路６２ｂを通じてエアーの供給源６４に接続されている。
そのため、保持面５４にウェーハ１１の被保持面を対面させ、第一の開度調整弁６０ａ及び第二の開度調整弁６０ｂの開度を調整すれば、ウェーハ１１の被保持面にエアーを吹き付けることができる。
ウェーハ１１の被保持面と保持面５４との隙間を流れるエアーの流速が高まると、この隙間の圧力はベルヌーイの定理に従って低下する。よって、第一の開度調整弁６０ａ及び第二の開度調整弁６０ｂの開度を調整し、ウェーハ１１の被保持面と保持面５４との隙間に所定の負圧を発生させることで、ウェーハ１１を保持板５２で吸引保持できる。
なお、保持板５２には、保持面５４から保持面５４とは反対の面まで貫通する複数の貫通口５４ｅが形成されている。そのため、ウェーハ１１の被保持面に吹き付けられたエアーの一部は、貫通口５４ｅを通じて保持面５４とは反対の面側へと抜ける。
図３（Ａ）は、ウェーハ１１が吸引保持された状態を模式的に示す一部断面側面図であり、図３（Ｂ）は、エアーの噴射方向を模式的に示す拡大図である。なお、図３（Ｂ）では、図３（Ａ）の領域Ａを拡大して示している。図３（Ｂ）に示すように、第一噴射口５４ａのエアーの噴射方向Ｂは、保持面５４の一端側（規制部材５６側）に向かって傾斜している。第二噴射口５４ｂのエアーの噴射方向も同様である。
よって、第一噴射口５４ａ及び第二噴射口５４ｂからウェーハ１１の被保持面にエアーを吹き付けると、ウェーハ１１は規制部材５６へと向かう方向に移動する。これにより、ウェーハ１１の周面を規制部材５６の側面５６ａに突き当てて、保持板５２の所定の位置にウェーハ１１を位置付けることができる。
なお、第一噴射口５４ａのエアーの噴射方向Ｂは、ウェーハ１１を第一回転方向（例えば、平面視で時計回り）に回転させる向きに傾斜している。一方、第二噴射口５４ｂのエアーの噴射方向は、ウェーハ１１を第一回転方向とは反対の第二回転方向（例えば、平面視で反時計回り）に回転させる向きに傾斜している。
よって、第一の開度調整弁６０ａ及び第二の開度調整弁６０ｂの一方の開度を他方の開度より大きくすれば、ウェーハ１１を第一回転方向又は第二回転方向に回転させることができる。図２に示すように、ウェーハ１１の周面に対応する位置には、ウェーハ１１の切り欠き部１５を検出する切り欠き部検出センサ６６が配置されており、上述した回転を利用してウェーハ１１の向きを調整できるようになっている。
ウェーハ１１の向きを調整する際には、まず、ウェーハ１１を第一回転方向又は第二回転方向に回転させて、切り欠き部検出センサ６６で切り欠き部１５を検出する。その後、任意のタイミングで第一の開度調整弁６０ａ又は第二の開度調整弁６０ｂの開度を調整し、ウェーハ１１の回転を止めることで、切り欠き部１５を保持板５２に対して所定の向きに位置付けることができる。
また、保持板５２の保持面５４には、ウェーハ１１の有無を検出するウェーハ検出センサ６８が設けられている。なお、切り欠き部検出センサ６６にウェーハ検出センサ６８の機能を持たせても良い。その場合、ウェーハ検出センサ６８を省略できる。
上述した搬送装置１６でウェーハ１１を搬送する手順について説明する。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、ウェーハ１１がカセット８から取り出される様子を模式的に示す図である。まず、図４（Ａ）に示すように、カセット８の内部に搬送装置１６の保持板５２を挿入し、保持面５４をウェーハ１１の被保持面（下面）に対面させる。
次に、保持板５２をウェーハ１１の被保持面と接触しない程度に接近させて、第一噴射口５４ａ及び第二噴射口５４ｂからウェーハ１１の被保持面にエアーを噴射する。その結果、図４（Ｂ）に示すように、ウェーハ１１の被保持面と保持面５４との隙間に所定の負圧が発生して、ウェーハ１１は保持板５２に吸引保持される。また、ウェーハ１１は、規制部材５６に突き当てられて、保持板５２の所定の位置に位置付けられる。
なお、保持板５２にウェーハ１１を吸引保持させる際には、保持面５２にウェーハ１１を載置してから（すなわち、ウェーハ１１の被保持面に保持面５４を接触させてから）エアーを噴射するように制御しても良い。
保持板５２の所定の位置にウェーハ１１を位置付けた後には、ウェーハ１１の向きを調整する。図５は、ウェーハ１１が回転する様子を模式的に示す図であり、図６は、ウェーハ１１の切り欠き部１５が所定の向きに位置付けられた様子を模式的に示す図である。なお、図５及び図６では、ウェーハ１１のデバイス１３等を省略している。
例えば、第一の開度調整弁６０ａの開度を第二の開度調整弁６０ｂの開度より大きくして、図５に示すように、ウェーハ１１を第一回転方向Ｃに回転させる。そして、切り欠き部検出センサ６６によってウェーハ１１の切り欠き部１５を検出する。
次に、第一の開度調整弁６０ａの開度と第二の開度調整弁６０ｂの開度とを同程度に調整し、図６に示すように、ウェーハ１１の回転を止める。ここで、第一の開度調整弁６０ａ及び第二の開度調整弁６０ｂの開度の調整は、切り欠き部検出センサ６６による切り欠き部１５の検出タイミングやウェーハ１１の回転速度等を勘案して、切り欠き部１５が所望の方向に位置付けられるタイミングで実施する。これにより、ウェーハ１１の切り欠き部１５は、保持板５２に対して所定の向きに位置付けられる。
以上のように、本実施形態に係る搬送装置１６は、ウェーハ１１の被保持面に対面する保持面５４を有する保持板５２と、ウェーハ１１の周面に接触してウェーハ１１の移動を規制する規制部材５６と、を備え、保持面５４には、ウェーハ１１の被保持面に対して斜めに流体を噴射し規制部材５６へと向かう方向にウェーハ１１を移動させるとともに、保持面５４と被保持面との間に負圧を発生させてウェーハ１１を吸引保持する第一噴射口（第一吸引保持部）５４ａ及び第二噴射口（第二吸引保持部）５４ｂが形成されているので、第一噴射口５４ａ及び第二噴射口５４ｂからエアー（流体）を噴射してウェーハ１１を規制部材５６へと突き当てることで、ウェーハ１１を保持板５２の所定の位置に位置付けることができる。
また、本実施形態に係る搬送装置１６には、ウェーハ１１の結晶方位を示す切り欠き部１５を検出する切り欠き部検出センサ６６が配置されているので、第一の開度調整弁６０ａ及び第二の開度調整弁６０ｂの一方の開度を他方の開度より大きくしてウェーハ１１を第一回転方向又は第二回転方向に回転させ、切り欠き部検出センサ６６で切り欠き部１５を検出した後に第一の開度調整弁６０ａ又は第二の開度調整弁６０ｂの開度を調整してウェーハ１１の回転を止めることで、切り欠き部１５を保持板５２に対して所定の向きに位置付けることができる。
このように、本実施形態に係る搬送装置１６では、ウェーハ１１の搬送時に位置決めを実施できる。つまり、位置決め機構を別に設ける必要がないので、加工装置２の大型化・高コスト化を抑制できる。また、搬送時にウェーハ１１を位置決めできるので、位置決め機構を別に設ける場合等と比較して、ウェーハ１１の位置決めに要する時間を短縮できる。
なお、本発明は上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、保持板５２の上面側を保持面５４としてウェーハ１１の下面側を吸引保持する態様の搬送装置１６を例示しているが、本発明の搬送装置は、保持板の下面側に規制部材及び噴射口（吸引保持部）を設けて保持面とし、ウェーハの上面側を吸引保持できるように構成されても良い。
また、上記実施形態では、複数の噴射口（第一噴射口５４ａ及び第二噴射口５４ｂ）を吸引保持部としているが、一つの噴射口を吸引保持部としても良い。すなわち、吸引保持部は１箇所でも良い。
その他、上記実施形態に係る構成、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
２ 加工装置
４ 基台
４ａ，４ｂ，４ｃ 開口
６ カセット載置台
８ カセット
１０ Ｘ軸移動テーブル
１２ 防塵防滴カバー
１４ チャックテーブル
１４ａ 保持面
１６ 搬送装置
１８ 第一の支持構造
２０ 第一のレール
２２ 第一の昇降ユニット
２４ 第一の保持ユニット
２６ 第二のレール
２８ 第二の昇降ユニット
３０ 第二の保持ユニット
３２ 第二の支持構造
３４ 移動ユニット
３６ ブレードユニット
３８ 切削ブレード
４０ 洗浄ユニット
５２ 保持板
５４ 保持面
５４ａ 第一噴射口（第一吸引保持部）
５４ｂ 第二噴射口（第二吸引保持部）
５４ｃ，５４ｄ 補助噴射口
５４ｅ 貫通口
５６ 規制部材
５６ａ 側面
５８ 移動アーム（移動手段）
６０ａ 第一の開度調整弁
６０ｂ 第二の開度調整弁
６２ａ 第一の吸引路
６２ｂ 第二の吸引路
６４ 供給源（流体供給源）
６６ 切り欠き部検出センサ
６８ ウェーハ検出センサ
１１ ウェーハ
１１ａ 表面
１３ デバイス
１５ 切り欠き部
Ａ 領域
Ｂ 噴射方向
Ｃ 第一回転方向

Claims (2)

  1. ウェーハの被保持面に対面する保持面を有する保持板と、
    該保持面の一端側に設けられ、ウェーハの周面に接触して該一端側へのウェーハの移動を規制する規制部材と、
    該保持板を移動させる移動手段と、を備え、
    該保持面には、ウェーハの該被保持面に対して斜めに流体を噴射し該規制部材へと向かう方向にウェーハを移動させるとともに、該保持面と該被保持面との間に負圧を発生させてウェーハを吸引保持する非接触式の吸引保持部が形成され、
    該保持板の該吸引保持部よりも該規制部材側の位置には、該保持面から該保持面とは反対の面まで貫通する貫通口が形成され、
    該吸引保持部から該流体を噴射してウェーハを該規制部材へと突き当てることで、ウェーハを該保持板の所定の位置に位置付けることを特徴とする搬送装置。
  2. ウェーハの該周面に対応する位置には、ウェーハの結晶方位を示す切り欠き部を検出するセンサが配置されており、
    該吸引保持部は、
    流量を制御する第一の開度調整弁が設けられた第一の吸引路を通じて流体供給源に接続され、ウェーハを第一回転方向に回転させる向きに該流体を噴射する第一吸引保持部と、
    流量を制御する第二の開度調整弁が設けられた第二の吸引路を通じて該流体供給源に接続され、ウェーハを該第一回転方向とは反対の第二回転方向に回転させる向きに該流体を噴射する第二吸引保持部と、からなり、
    該第一の開度調整弁及び該第二の開度調整弁の一方の開度を他方の開度より大きくしてウェーハを該第一回転方向又は該第二回転方向に回転させ、該センサで該切り欠き部を検出した後に該第一の開度調整弁又は該第二の開度調整弁の開度を調整してウェーハの回転を止めることで、該切り欠き部を該保持板に対して所定の向きに位置付けることを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
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