JPH10177999A - 基板搬送用ハンド及びポリッシング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板（半導体ウエハ）を他の機器から確実に
受け取ることができ、また受け取った基板がハンドに付
着した液体によって汚染される恐れのない基板搬送用ハ
ンドを提供する。 【解決手段】 上面に基板を収納する収納部１１を設
け、その外側にガイド３１，３１を設けてなるハンド１
である。収納部１１は基板の外周下面が当接する当接面
１３，１３と、当接面１３，１３の内側で当接面１３，
１３よりもその面の高さを低くしてなる中央面１５とを
具備する。当接面１３，１３と中央面１５の面の高低差
を、中央面１５上に付着した液体が表面張力によって最
も大きい水滴になる高さ寸法よりもさらに大きい寸法に
する。中央面１５の中央に開口１７を設ける。中央面１
５を斜めに傾斜することで排水用テーパ部Ｐとする。ガ
イド３１，３１の上端辺にテーパー状の案内面３３，３
３を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はトップリングや洗浄
機などの基板を扱う各種装置とロボットアームとの間で
基板の受け渡しを行なうのに使用する基板搬送用ハンド
及び該基板搬送用ハンドを用いたポリッシング装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体ウエハの製造工程において
は、半導体ウエハ表面を平坦且つ鏡面化するためにポリ
ッシング装置が使用されている。

【０００３】この種のポリッシング装置は、各々独立し
た回転数で回転するターンテーブルとトップリングとを
有し、トップリングの下面に保持した半導体ウエハの表
面をターンテーブル上に設けた研磨面に接触して砥液を
供給しながら研磨する。

【０００４】またこのポリッシング装置には研磨後の半
導体ウエハを洗浄・乾燥するための洗浄装置が併設され
ている。

【０００５】ところで前記トップリングへの半導体ウエ
ハの受け渡しや、洗浄装置内におけるある装置から別の
装置への搬送（例えば洗浄機から別の洗浄機への搬送、
或いは洗浄機から乾燥機への搬送）は、ロボットのアー
ムの先端に取り付けたハンドによって行なわれていた。

【０００６】図４はこれらの受け渡しの内、トップリン
グとハンドの間における半導体ウエハの受け渡し状態の
１例を示す図である。同図に示すようにハンド８０は、
略平板状であってその中央に凹状の収納部８１を設け、
また該収納部８１の周囲にガイド８３を突出して構成さ
れている。

【０００７】収納部８１には、半導体ウエハ１００の外
周下面が当接する当接面８５と、該当接面８５の内側で
あって該当接面８５よりもその面の高さを低くしてなる
中央面８７とが設けられている。

【０００８】なおこのハンド８０は図示しないロボット
のアームに取り付けられることによって、水平方向（矢
印ａ，ｂ方向）と、垂直方向（矢印ｃ，ｄ方向）への移
動が可能となっている。

【０００９】一方トップリング９０は略円板状であって
その下面に真空吸着面９１を設け、その外周にガイドリ
ング９７を取り付けて構成されている。

【００１０】そしてトップリング９０からハンド８０に
半導体ウエハ１００を渡す場合は、半導体ウエハ１００
を吸着したトップリング９０の真下にハンド８０を接近
させた状態でトップリング９０による半導体ウエハ１０
０の吸着を解除して、図４に一点鎖線で示すように、半
導体ウエハ１００をハンド８０の収納部８１内に落下し
て保持させる。そしてハンド８０を矢印ｄ，ｂ方向に移
動する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
のハンド８０には、以下のような問題点があった。 従来のハンド８０のガイド８３はその上端角部が直角
に加工されていたので、半導体ウエハ１００を受け取る
際にトップリング９０とハンド８０の間にずれが生じて
いた場合、半導体ウエハ１００の外周下面が該ガイド８
３の上端角部にひっかかって半導体ウエハ１００を収納
部８１内に正規に落し込むことができなくなる恐れがあ
った。

【００１２】ハンド８０の中央面８７には、トップリ
ング９０や半導体ウエハ１００から砥液等の液体１１０
が落下して付着している場合がある。そしてこの液体１
１０は表面張力によって球状の水滴になるが、ハンド８
０の当接面８５と中央面８７間の高低差は１．５mm程度
しかなかったので、図４に示すように、この液体１１０
が半導体ウエハ１００に接触してしまうことがある。従
って例えば砥液が付着したハンド８０を用いて洗浄後の
半導体ウエハ１００の受け渡しを行なったような場合、
該液体１１０によって洗浄後の半導体ウエハ１００が逆
に汚染されてしまうという問題点があった。

【００１３】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
ありその目的は、半導体ウエハを他の機器からハンドの
収納部内に確実に受け取ることができ、また半導体ウエ
ハがハンドに付着した液体によって汚染される恐れがな
く、また同時に軽量化が図れる基板搬送用ハンド及びポ
リッシング装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明は、ロボットのアームに取り付けられ、その上
面に基板を収納する凹状の収納部を形成してなる基板搬
送用ハンドにおいて、前記収納部は、前記基板の外周下
面が当接する当接面と、該当接面の内側であって該当接
面よりもその面の高さを低くしてなる中央面とを具備
し、前記当接面と中央面との面の高低差を、前記中央面
上に付着した液体が表面張力によって最も大きい水滴に
なる高さ寸法よりもさらに大きい寸法に形成した。また
本発明は、収納部の中央面を斜めに傾斜することで排水
用テーパ部を形成した。また本発明は、収納部の外側に
形成されるガイドの上端の収納部側の辺にテーパー状の
案内面を設けた。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に
かかるハンド１を示す斜視図、図２は図１のＡ−Ａ線で
の断面図である。

【００１６】図１，図２に示すようにこのハンド１は、
所定の厚みを有する略長方形状の板の上面に、円板状の
半導体ウエハ１００を収納する寸法形状の凹状の収納部
１１を設け、該収納部１１を設けることで該収納部１１
の外側にガイド３１，３１を形成し、且つその外周から
取っ手５１を突出して構成されている。

【００１７】前記収納部１１は、前記半導体ウエハ１０
０の外周下面が当接する円弧状の２つの当接面１３，１
３と、該両当接面１３，１３の間であって該当接面１
３，１３の面よりもその面の高さを低くしてなる中央面
１５と、該中央面１５の中央に設けられる略小判型の開
口１７とによって構成されている。

【００１８】ここで前記中央面１５はいずれの部分も開
口１７に向かって下降するように傾斜する排水用テーパ
部Ｐになっている。

【００１９】また前記当接面１３，１３と中央面１５の
面（最も高い部分）の高低差Ｔ１（図２参照）は、中央
面１５上に付着した液体が表面張力によって最も大きい
球になる高さ寸法よりもさらに大きい寸法となるように
形成されている。この実施形態では具体的にはＴ１＝６
mm以上に設計している。

【００２０】一方前記ガイド３１の上端内周辺の部分に
は、上方向に向かって広がるように傾斜するテーパー状
の案内面３３が設けられている。この案内面３３のテー
パ角度θは、該案内面３３に半導体ウエハ１００が接し
つつ滑り落ちるのにあまり大きい角度は望ましくなく、
２０°前後が望ましい。

【００２１】なおこのハンド１は金属板（例えばアルミ
板やＳＵＳ）の表面に、ハンド１の錆を防止したり、金
属で直接半導体ウエハ１００を触らないことで金属汚染
を防止したりする等のために、合成樹脂被膜を施して構
成されている。また合成樹脂皮膜を施す代わりに、半導
体ウエハ１００と直接接する部分、即ちガイド３１の案
内面３３を含む内側側面と当接面１３の部分をハンド１
とは別体に合成樹脂の成形品などで形成し、これをハン
ド１に取り付けるように構成しても良い。なお取っ手５
１は図示しないロボットアームに取り付けられる。

【００２２】次にこのハンド１の作用について説明す
る。まずこのハンド１に例えば図４に示すトップリング
９０に吸着した半導体ウエハ１００を落し込む場合は、
半導体ウエハ１００を吸着したトップリング９０の真下
に図１に示すハンド１を接近させた状態でトップリング
９０による吸着を解除し、これによって半導体ウエハ１
００をハンド１の収納部１１内に落下させる。

【００２３】そして半導体ウエハ１００を落下させたと
き、トップリング９０とハンド１の位置がずれていたと
しても、該半導体ウエハ１００の外周はガイド３１に設
けた案内面３３に当接して案内されて滑り落ちるので、
半導体ウエハ１００は該ガイド３１の上端にひっかかる
ことなく、確実に収納部１１内に落ち込む。

【００２４】一方トップリング９０には半導体ウエハ１
００を研磨した際の砥液や水等の液体が付着しているの
で、該液体がハンド１上に落下し、該ハンド１上に溜ろ
うとする。

【００２５】しかしながらこのハンド１においては図２
に示すように、中央面１５上に付着した液体が表面張力
によって最も大きい球状の水滴４０になったとしても、
中央面１５と当接面１３，１３間の高さ寸法Ｔ１は最も
大きい水滴４０の高さ寸法よりも大きい寸法に形成され
ているので、該水滴４０は半導体ウエハ１００の下面に
触れる恐れはない。

【００２６】しかも本実施形態の場合は、中央面１５を
排水用テーパ部Ｐとしているので、中央面１５上に付着
した水滴４０は該中央面１５上を滑って開口１７から下
に落下する。

【００２７】また開口１７を設けたので、トップリング
９０や半導体ウエハ１００等から落下してくる液体を受
ける中央面１５自体の面積が小さく、この点からも中央
面１５上に水滴が溜りにくい。

【００２８】つまりたとえハンド１上に液体が落下して
も該ハンド１に付着したままの状態になりにくく、また
たとえ付着した液体が水滴４０となって大きくなったと
しても、半導体ウエハ１００にこの水滴が触れる恐れも
なく、これらのことから半導体ウエハ１００が汚染され
る恐れはなくなる。

【００２９】なおハンド１に開口１７を設けたのは、前
記目的の他に、ハンド１の軽量化を図るためでもある。

【００３０】上記各作用は、トップリングとの半導体ウ
エハの受け渡し時のみでなく、他の反転機や洗浄機や乾
燥機等との受け渡し時にも同様に生じることは言うまで
もない。

【００３１】ここで図３は本発明の他の実施形態にかか
るハンドの中央面１５−２の部分の横断面図（図１のＢ
−Ｂ部分に相当する部分の断面図）である。同図に示す
ようにこの中央面１５−２の場合、その中央を最も高く
することでその両側に排水用テーパ部Ｐ１，Ｐ２を設け
ている。このように構成しても前記実施形態と同様の作
用が発揮される。

【００３２】なお収納部や排水用テーパ面や開口等の形
状は上記実施形態の他に種々の変形が可能であることは
言うまでもない。

【００３３】図５は上記ハンド１を利用するポリッシン
グ装置の１例の内部構造を示す概略平面図である。同図
に示すようにこのポリッシング装置はポリッシング部２
３０と洗浄部２５０とから構成されている。

【００３４】ポリッシング部２３０はターンテーブル２
３３の両側にトップリング２３５を取り付けたポリッシ
ングユニット２３７と、ドレッシングツール２３９を取
り付けたドレッシングユニット２４１とを設置し、更に
ワーク受渡装置２４３を設置して構成されている。

【００３５】洗浄部２５０は、中央に矢印Ｚ方向に移動
可能な２台の搬送ロボット２５１，２５３を設置し、そ
の一方側に１次・２次洗浄機２５５，２５７とスピン乾
燥機（又は洗浄機能付きスピン乾燥機）２５９を並列に
設置し、他方側にウエット用のワーク反転機２６１と、
ドライ用のワーク反転機２６３を並列に設置して構成さ
れている。

【００３６】ここで図６は洗浄部２５０の要部斜視図で
ある。同図に示すように、搬送ロボット２５１，２５３
は何れもその上面に２組ずつのアーム機構２５４を取り
付けて構成されている。各アーム機構２５４の先端には
それぞれ半導体ウエハを保持するハンド３５５，３５
６，３５７，３５８が取り付けられている。なおハンド
３５５，３５６と、ハンド３５７，３５８はそれぞれ上
下に重なるように配置されている。

【００３７】なお３つのハンド３５５，３５６，３５８
は何れも前記図１に示すハンド１であり、もう１つのハ
ンド３５７はその上面に半導体ウエハを真空吸着して保
持する構造の真空吸着機構付きのハンドである。

【００３８】このポリッシング装置全体の動作を図５，
図６を用いて説明すると、研磨前の半導体ウエハを収納
したカセット２６５が図示する位置にセットされると、
搬送ロボット２５３のハンド３５７がカセット２６５か
ら半導体ウエハを１枚ずつ取り出してワーク反転機２６
３に受け渡して反転する。さらに該半導体ウエハはワー
ク反転機２６３から搬送ロボット２５１のハンド３５５
に受け渡されてポリッシング部２３０のワーク受け渡し
装置２４３（図５参照）に搬送される。

【００３９】ワーク受渡装置２４３上の半導体ウエハ
は、矢印Ｐで示すように回動するポリッシングユニット
２３７のトップリング２３５下面に保持されてターンテ
ーブル２３３上に移動され、回転する研磨面２３４上で
研磨される。このとき研磨面２３４上には図示しない供
給管から砥液が供給される。

【００４０】研磨後の半導体ウエハは再びワーク受渡装
置２４３に戻され、搬送ロボット２５１のハンド３５６
（図６参照）によってワーク反転機２６１に受け渡され
てリンス液でリンスされながら反転された後、ハンド３
５６によって１次洗浄機２５５に移送されて洗浄され、
更にハンド３５５によって２次洗浄機２５７に移送され
て洗浄され、ハンド３５８によってスピン乾燥機２５９
でスピン乾燥され、ハンド３５７によって元のカセット
２６５に戻される。

【００４１】なお図５に示すドレッシングユニット２４
１は適宜矢印Ｒで示すようにターンテーブル２３３上に
移動し、回転するドレッシングツール２３９を回転する
研磨面２３４に押し付け、研磨面２３４の再生（目立
て）を行う。

【００４２】以上のポリッシング装置において、ハンド
３５７は乾燥した半導体ウエハのみを扱うので本発明に
かかるハンド１を用いる必要はないが、それ以外のハン
ド３５５，３５６，３５８は砥液やリンス液や洗浄液が
付着した半導体ウエハを保持するので、本発明にかかる
ハンド１を用いることで、ハンド１上に落下した水滴に
よって半導体ウエハが汚染されることを防止するのであ
る。

【００４３】図７は本発明の更に他の実施形態にかかる
ハンド１−３を示す斜視図である。なお前記図１に示す
ハンド１と同一又は相当部分には同一符号を付してその
詳細な説明は省略する。

【００４４】このハンド１−３において前記図１に示す
ハンド１と相違する点は、ハンド１−３の収納部１１を
縦方向に横切るように直線状の切欠き６０を設けた点
と、取っ手５１の上面に突部６１を設けた点のみであ
る。なお切欠き６０を設けることによって開口１７は２
つに分割され、各開口１７の周囲に排水用テーパ面Ｐが
形成されている。

【００４５】本実施形態によれば、前記図１に示すハン
ド１の効果と同一の効果が発揮されるばかりか、更に本
実施形態においては以下の作用効果が生じる。

【００４６】即ち切欠き６０を設けることによって当接
面１３の面積が減少し、半導体ウエハとの接触面積が更
に少なくなるため、半導体ウエハへのダスト等の付着も
更に少なくなる。

【００４７】また半導体ウエハを保持して回転する回転
部材とハンド１−３との間における半導体ウエハの受け
渡しが可能となる。即ち例えば、図５に示す２次洗浄機
２５７やスピン乾燥機２５９では、図８に示すように半
導体ウエハ１００の外周を複数本の爪７１でチャックし
て高速回転するチャック機構が用いられるが、ハンド１
−３を用いれば、該ハンド１−３に設けた切欠き６０の
部分に爪７１を挿入することによって、爪７１に把持し
たままの半導体ウエハ１００の下にハンド１−３を容易
に挿入できるのである。

【００４８】また図７に示す取っ手５１に設けた突部６
１は、半導体ウエハ１００の取り扱いに伴ってハンド１
−３に飛散した水滴が、このハンド１−３を取り付けた
ロボット本体にかからないようにするための水滴の飛び
出し防止部材である。

【００４９】なおハンド１−３に付着した水滴がロボッ
ト本体にかからないようにするために、さらに図９に示
すように搬送ロボット２５１のアーム機構２５４に取り
付けたハンド１−３の下側に防水パン７５を設置しても
良い。

【００５０】なお上記各実施形態においてはハンドをポ
リッシング装置に適用させた例を述べたが、本発明にか
かるハンドはポリッシング装置に限らず、フォトレジス
ト装置，他の洗浄装置，スパッタリング装置など、他の
半導体製造装置に広く適用することができる。

【００５１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば以下のような優れた効果を有する。 ハンドの収納部内の当接面と中央面との面の高低差
を、中央面上に付着した液体が表面張力によって最も大
きい水滴になる高さ寸法よりもさらに大きい寸法に形成
したので、基板がハンドに付着した液体によって汚染さ
れる恐れがなくなる。

【００５２】中央面に排水用テーパ部を設けた場合
は、該中央面上に付着した水滴が重力によって自然に滑
り落ちるのでハンド上に液体が溜らず、この点からも基
板の汚染が防止される。

【００５３】ハンドの中央面に開口を設けた場合は、
ハンドの上から開口内に落下して通り抜けていく液体は
ハンド上に付着しなくなり、この点からも更に基板の汚
染が防止される。

【００５４】ハンドに設けたガイドの上端内周辺にテ
ーパー状の案内面を設けたので、基板を他の機器からハ
ンドの収納部内に落下した際に該基板を収納部内に確実
に落し込むことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかるハンド１を示す斜
視図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線上断面図である。

【図３】本発明の他の実施形態にかかるハンドの中央面
１５−２の横断面図である。

【図４】従来のトップリングとハンドの間における半導
体ウエハの受け渡し状態を示す図である。

【図５】ハンド１を利用するポリッシング装置の内部構
造を示す概略平面図である。

【図６】洗浄部２５０の要部斜視図である。

【図７】本発明の更に他の実施形態にかかるハンド１−
３を示す斜視図である。

【図８】チャック機構とハンド１−３の関係を示す図で
ある。

【図９】ハンド１−３と防水パン７５を取り付けた搬送
ロボット２５１を示す図である。

【符号の説明】

１ ハンド １１ 収納部 １３，１３ 当接面 １５ 中央面 Ｐ 排水用テーパ部 １７ 開口 ３１ ガイド ３３ 案内面 １００ 半導体ウエハ（基板）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットのアームに取り付けられ、その
   上面に基板を収納する凹状の収納部を形成してなる基板
   搬送用ハンドにおいて、 前記収納部は、前記基板の外周下面が当接する当接面
   と、該当接面の内側であって該当接面よりもその面の高
   さを低くしてなる中央面とを具備し、前記当接面と中央
   面との面の高低差を、前記中央面上に付着した液体が表
   面張力によって最も大きい水滴になる高さ寸法よりもさ
   らに大きい寸法に形成したことを特徴とする基板搬送用
   ハンド。
2. 【請求項２】 ロボットのアームに取り付けられ、その
   上面に基板を収納する凹状の収納部を形成してなる基板
   搬送用ハンドにおいて、 前記収納部には、前記基板の外周下面が当接する当接面
   と、該当接面の内側であって該当接面よりもその面の高
   さを低くしてなる中央面とを設け、さらに前記中央面を
   斜めに傾斜することで排水用テーパ部を形成したことを
   特徴とする基板搬送用ハンド。
3. 【請求項３】 前記ハンドの所定部分に切欠き又は開口
   を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の基板搬
   送用ハンド。
4. 【請求項４】 ロボットのアームに取り付けられ、その
   上面に基板を収納する凹状の収納部を設けるとともに該
   収納部の外側にガイドを形成してなる基板搬送用ハンド
   において、 前記ガイドの上端の収納部側の辺にテーパー状の案内面
   を設けたことを特徴とする基板搬送用ハンド。
5. 【請求項５】 ワークを保持するトップリングと、該ト
   ップリングに保持したワークの表面を研磨する研磨面を
   有するターンテーブルと、前記トップリングとターンテ
   ーブルによって研磨されたワークの受け渡しを行うハン
   ドを有するロボットとを具備し、 前記ハンドとして、請求項１乃至４のうちの何れか１項
   記載の基板搬送用ハンドを用いたことを特徴とするポリ
   ッシング装置。