DE112015000945B4

DE112015000945B4 - Werkstückhaltegerät

Info

Publication number: DE112015000945B4
Application number: DE112015000945.0T
Authority: DE
Inventors: Taichi Yasuda; Tatsuo Enomoto
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2014-03-19
Filing date: 2015-02-17
Publication date: 2022-07-28
Anticipated expiration: 2035-02-18
Also published as: CN106068555B; TW201540629A; US9728442B2; CN106068555A; DE112015000945T5; WO2015141122A1; KR102136134B1; JP2015179754A; US20170069523A1; JP6032234B2; TWI613750B; SG11201607263VA; KR20160134665A

Abstract

Werkstückhaltegerät (1), umfassend:einen steifen Körper (2) mit einer Luftöffnung (3);einen Saugnapf (4), der an der unteren Endfläche des steifen Körpers (2) haftend angebracht ist und eine Öffnung (5) in Kommunikation mit der Luftöffnung (3) hat,die dazu ausgebildet ist, ein Werkstück (W) anzusaugen und zu halten;einen Luftsteuermechanismus (6) in Kommunikation mit der Luftöffnung (3), der dazu ausgebildet ist, Luft durch die Luftöffnung (3) anzusaugen oder abzugeben, um Luft durch die Öffnung (5) anzusaugen oder abzugeben; undeinen Blähteil (9), der dazu ausgebildet ist, dass ihm durch den Luftsteuermechanismus (6) durch die Luftöffnung (3) Luft zugeführt wird, um mindestens einen Teil eines Bereiches des Saugnapfs (4), der in Kontakt mit dem Werkstück (W) gelangt,beim Lösen des Werkstücks (W) von dem Saugnapf (4) zu dem Werkstück (W) hin aufzublähen;wobei der Saugnapf (4) dazu ausgebildet ist, das Werkstück (W) anzusaugen und zu halten, indem die Öffnung (5) in Kontakt mit dem Werkstück (W) gebracht wird,während Luft von dem Luftsteuermechanismus (6) angesaugt wird, um Luft durch die Öffnung (5) anzusaugen, und dazu ausgebildet ist, das Werkstück (W) von dem Saugnapf (4) durch Abgeben von Luft von dem Luftsteuermechanismus(6), um Luft durch die Öffnung (5) abzugeben, zu lösen,wobei der Blähteil (9) aus einem konkaven Teil (7), der an einem unteren Endteil des steifen Körpers (2) gebildet ist, dem Saugnapf (4) und einem durch beide definierten Raum (8) gebildet ist; und der Raum (8) dazu ausgebildet ist, dass ihm Luft zugeführt wird und er von dem Luftsteuermechanismus (6) mit Druck beaufschlagt wird, damit der Saugnapf (4) sich zu dem Werkstück hin aufbläht, und wobei der Blähteil (9) mit einem Druckbeaufschlagungselement (10) in dem definierten Raum versehen ist, wobei das Druckbeaufschlagungselement (10) dazu ausgebildet ist,durch Luft mit Druck beaufschlagt zu werden, die von dem Luftsteuermechanismus (6) abgegeben wird, um den Saugnapf (4)mit Druck zu beaufschlagen, damit der Saugnapf (4) sich aufbläht.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Halten eines Werkstücks beim Transport eines Werkstücks, wie z.B. eines Siliziumwafers.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Zum prozessinternen Transport eines Wafers in einem Verarbeitungsschritt eines dünnen plattenförmigen Werkstücks wie z.B. eines Siliziumwafers, ist es üblich, einen Kasten oder eine Kassette mit einer Mehrzahl von Schlitzen zur Aufbewahrung eines Wafers in jedem davon zu verwenden. Der transportierte Kasten oder die transportierte Kassette wird in einem Schritt am Ziel in ein Verarbeitungsgerät eingesetzt, und die Wafer werden daraus entnommen und in das Verarbeitungsgerät eingesetzt. Die zu verarbeitenden Wafer werden wieder in einem Kasten oder in einer Kassette platziert und zum nächsten Schritt transportiert.
Bei dieser Gelegenheit wird der Transport von Wafern, bei dem die Wafer aus einem Kasten oder einer Kassette entnommen werden, in ein Verarbeitungsgerät eingesetzt werden und in einem Kasten oder einer Kassette platziert werden, automatisch von einem Roboter oder einem Aktor und dergleichen, häufig ohne Einsatz von Handarbeit, ausgeführt.
Bei einem solchen Transport von Wafern werden die Wafer von einer an einem Roboter oder einem Aktor angebrachten Hand (nachstehend auch als ein Werkstückhaltegerät bezeichnet) gehalten, zum Ziel transportiert und dort abgesetzt (vergleiche Patentdokument 1). In diesem Fall wird üblicherweise ein Verfahren wie z.B. Ansaugverfahren, ein Kantengriff oder ein Bernoulli-Chuck zum Halten der Wafer verwendet.
Hierin wird ein Werkstückhaltegerät unter Verwendung eines Ansaugverfahrens mit Bezugnahme auf 10(a) und (b) beschrieben.
Das Werkstückhaltegerät 101 ist mit einem Luftsteuermechanismus 106 und einer Luftöffnung 103 versehen. Diese sind dazu ausgebildet, beim Ansaugen eines Werkstücks W Luft anzusaugen, und dazu ausgebildet, dieses Ansaugen beim Trennen (Lösen) des Werkstücks W zu beenden oder auch Luft zuzuführen, um das Trennen zu verbessern.
In dem Werkstückhaltegerät 101 unter Verwendung dieses Ansaugverfahrens wird der Werkstückhalteteil normalerweise mit einem elastischen Saugnapf 104 haftend angebracht. Der Saugnapf 104 saugt das Werkstück W durch Ansaugen von Luft durch eine Öffnung 105 an. In diesem Fall ist es möglich, den Ansaugeffekt durch Erhöhung der Haftfähigkeit zwischen dem Werkstück W und dem Halteteil durch den Saugnapf 104 zu verbessern. Es ist auch möglich, das Auftreten eines Defektes an einem Werkstück zu verhindern, der durch direkten Kontakt zwischen dem Hauptkörper 102 des Haltegerätes und einem Werkstück W verursacht wird. US 2009 / 0 068 935 A1 offenbart eine Poliervorrichtung, die einen oberen Ring, der so konfiguriert ist, dass er einen Halbleiter-Wafer auf einer Substrat-Haltefläche hält, und eine Schiebevorrichtung aufweist, die so konfiguriert ist, dass sie den Halbleiter-Wafer zu dem oberen Ring liefert und den Halbleiter-Wafer von dem oberen Ring aufnimmt, wobei die Schiebevorrichtung eine Schiebebühne mit einer Substrat-Platzierungsfläche, auf der der Halbleiter-Wafer platziert wird, und einen Luftzylinder aufweist, der so konfiguriert ist, dass er die Schiebebühne vertikal bewegt, wobei die Schiebevorrichtung auch eine Hochdruck-Fluidöffnung aufweist, die so konfiguriert ist, dass sie ein Hochdruck-Fluid in Richtung des Halbleiter-Wafers ausstößt.
LITERATURLISTE
PATENTLITERATUR

Patentdokument 1: JP 2011 - 29 388 A
Patentdokument 2: US 2009 / 0 068 935 A1

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Verarbeitungsschritte eines Wafers verwenden Flüssigkeiten, wie z.B. Wasser, Slurry und ein flüssiges Reagens. Dementsprechend wird der Transport eines Wafers oft in einem Zustand ausgeführt, in dem der Wafer feucht ist.
Bei dem vorstehend beschriebenen Werkstückhaltegerät kann ein Problem darin bestehen, dass ein Wafer an seinem Ziel nicht reibungslos gelöst werden kann, wenn der Wafer wie vorstehend beschrieben feucht ist.
Wenn ein Wafer feucht ist, gelangt Flüssigkeit zwischen einen Saugnapf und den Wafer, wenn der Wafer angesaugt wird und an einem Haltegerät gehalten wird. Obgleich ein Wafer hauptsächlich mittels Vakuum an ein Werkstückhaltegerät angesaugt wird, erzeugt diese dazwischen gelangende Flüssigkeit auch eine Adsorptionskraft zwischen dem Saugnapf und dem Wafer. Dementsprechend bleibt die von der Flüssigkeit bewirkte Adsorptionskraft selbst nach Beenden des Vakuumvorgangs bestehen, obwohl die durch das Vakuum bewirkte Adsorptionskraft nicht mehr vorhanden ist, wodurch das Problem entsteht, dass der Wafer nicht von dem Werkstückhaltegerät getrennt wird.
Durch Blasen von Luft durch eine Öffnung des Saugnapfes ist es möglich, die Flüssigkeit teilweise zu entfernen, wobei es jedoch schwierig ist, Luft über die gesamte Saugoberfläche zu verteilen, so dass dementsprechend Flüssigkeit übrig bleibt, wodurch eine durch die Flüssigkeit bedingte Adsorptionskraft verbleibt.
Wenn die Zuverlässigkeit der Wafertrennung wie vorstehend beschrieben verringert wird, ist es unmöglich, den Wafer exakt in einer vorgesehenen Position in einem Waferhandhabungsgerät zu positionieren. Des Weiteren haftet ein Wafer durch die durch Flüssigkeit bedingte Adsorptionskraft selbst dann an einem Saugnapf, wenn der Wafer durch Beenden des Vakuumprozesses gelöst werden soll, wodurch es dementsprechend vorkommt, dass der Wafer an eine nicht vorgesehene Stelle gelangt oder der Wafer auf dem Weg herunterfällt, wobei der Wafer oder das Gerät kaputt gehen kann. Dies verursacht das Problem, dass die Ausbeute verringert wird oder die Maschinenproduktivität aufgrund der Reparaturarbeiten des Gerätes verringert wird.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der vorstehend beschriebenen Probleme erdacht. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Werkstückhaltegeräts, das ein Werkstück durch Verringerung der Adsorptionskraft zwischen dem Werkstück und einem Saugnapf, wenn das von dem Saugnapf gehaltene Werkstück von dem Saugnapf gelöst wird, sicher lösen kann.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Zur Lösung der Probleme stellt die vorliegende Erfindung ein Werkstückhaltegerät bereit, umfassend: einen steifen Körper mit einer Luftöffnung; einen Saugnapf, der an der unteren Endfläche des steifen Körpers haftend angebracht ist und eine Öffnung in Kommunikation mit der Luftöffnung hat, die dazu ausgebildet ist, ein Werkstück anzusaugen und zu halten; einen Luftsteuermechanismus in Kommunikation mit der Luftöffnung, der dazu ausgebildet ist, Luft durch die Luftöffnung anzusaugen oder abzugeben, um Luft durch die Öffnung anzusaugen oder abzugeben; und einen Blähteil, der dazu ausgebildet ist, dass ihm durch den Luftsteuermechanismus durch die Luftöffnung Luft zugeführt wird, um mindestens einen Teil eines Bereiches des Saugnapfs, der in Kontakt mit dem Werkstück gelangt, beim Lösen des Werkstücks von dem Saugnapf zu dem Werkstück hin aufzublähen; wobei der Saugnapf dazu ausgebildet ist, das Werkstück anzusaugen und zu halten, indem die Öffnung in Kontakt mit dem Werkstück gebracht wird, während Luft von dem Luftsteuermechanismus angesaugt wird, um Luft durch die Öffnung anzusaugen, und dazu ausgebildet ist, das Werkstück durch Abgeben von Luft durch den Luftsteuermechanismus, um Luft durch die Öffnung abzugeben, von dem Saugnapf zu lösen.
Beim Lösen (Trennen) eines Werkstücks von einem Saugnapf, wie vorstehend beschrieben, durch Aufblähen eines Bereiches des Saugnapfes, der dadurch in Kontakt mit dem Werkstück gelangt, ist es möglich, die Adsorptionskraft wesentlich zu verringern, selbst wenn eine Flüssigkeit zwischen das Werkstück und den Saugnapf gelangt und dadurch aufgrund der Flüssigkeit eine Adsorptionskraft erzeugt wird. Dementsprechend ist es möglich, das Werkstück sicher von dem Saugnapf zu lösen.
Der Blähteil ist aus einem konkaven Teil, der an einem unteren Endteil des steifen Körpers gebildet, dem Saugnapf und einem durch beide definierten Raum gebildet sein; und der Raum ist dazu ausgebildet, dass ihm Luft zugeführt wird und er von dem Luftsteuermechanismus mit Druck beaufschlagt wird, damit der Saugnapf sich zum Werkstück hin aufbläht.
Ein solcher Aufbau ermöglicht eine Aufblähung des Saugnapfes mit einer einfachen Struktur und dementsprechend ein leichteres Lösen eines Werkstücks von dem Saugnapf.
Der Blähteil ist mit einem Druckbeaufschlagungselement in dem Raum davon versehen, wobei das Druckbeaufschlagungselement dazu ausgebildet ist, mit Luft beaufschlagt zu werden, die von dem Luftsteuermechanismus abgegeben wird, um den Saugnapf mit Druck zu beaufschlagen, damit der Saugnapf sich aufbläht.
Wenn das Druckbeaufschlagungselement wie vorstehend beschrieben in dem Raum angeordnet ist, kann der Saugnapf sich durch das Druckbeaufschlagungselement sicher aufblähen und kann das Werkstück dementsprechend sicher von dem Saugnapf gelöst werden.
In diesem Fall kann sich der Blähteil an einer anderen Stelle als der Öffnung in dem Bereich des Saugnapfs befinden, der in Kontakt mit dem Werkstück gelangt. In der vorliegenden Erfindung kann sich der Blähteil an einer anderen Stelle als der Öffnung des Saugnapfs befinden, wodurch die Struktur des Haltegerätes vereinfacht werden kann und die Herstellungskosten dadurch gesenkt werden können.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Das erfindungsgemäße Werkstückhaltegerät ermöglicht eine Verringerung der Adsorptionskraft beim Lösen eines Werkstücks von dem Saugnapf und ein sicheres Ablösen des Werkstücks von dem Saugnapf. Folglich wird es beim Transport eines Werkstücks möglich, das Werkstück sicher zu einer vorgesehenen Stelle zu transportieren und eine Beschädigung des Wafers oder des Gerätes durch unbeabsichtigtes Herunterfallen des Wafers zu verhindern, wodurch es dementsprechend möglich ist, eine Verringerung der Ausbeute und der Maschinenproduktivität zu verhindern.
Figurenliste

1(a) ist eine Seitenschnittansicht, die ein Beispiel für das Werkstückhaltegerät der vorliegenden Erfindung zeigt und (b) eine Draufsicht von oben auf ein Beispiel für ein Werkstückhaltegerät der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel für eine Ausführungsform beim Lösen eines Werkstücks in dem Werkstückhaltegerät der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 (a)ist eine Seitenschnittansicht, die ein Beispiel für das erfindungsgemäße Werkstückhaltegerät beim Ansaugen eines Werkstücks zeigt, wenn ein Druckbeaufschlagungselement enthalten ist, und (b) eine Seitenschnittansicht, die ein Beispiel für das erfindungsgemäße Werkstückhaltegerät beim Lösen eines Werkstücks zeigt, wenn ein Druckbeaufschlagungselement enthalten ist;
4 (a)ist eine Seitenschnittansicht, die ein Beispiel für das erfindungsgemäße Werkstückhaltegerät beim Ansaugen eines Werkstücks zeigt, wenn sich ein Blähteil und eine Öffnung in unterschiedlichen Positionen befinden, und (b) eine Seitenschnittansicht, die ein Beispiel für das ererfindungsgemäße Werkstückhaltegerät beim Lösen eines Werkstücks zeigt, wenn sich ein Blähteil und eine Öffnung in unterschiedlichen Positionen befinden;
5(a), (b) und (c) zeigen eine Seitenschnittansicht, eine Draufsicht von oben und eine Vorderansicht des in Beispiel 1 hergestellten Werkstückhaltegeräts;
6 ist eine Draufsicht von oben, die einen Fall in Beispiel 1 zeigt, in dem ein Wafer von dem erfindungsgemäßen Werkstückhaltegerät gehalten wird;
7 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen einem Luftblasdruck und in Beispiel 1 gemessenen Blähausmaßen des Saugnapfs zeigt;
8 ist eine Figur, die einen Überblick des in Beispiel 1 durchgeführten Experiments zeigt;
9 ist eine Figur, die eine Adsorptionskraft F der Flüssigkeit zeigt, die zwischen die Objekte gelangt;
10 Stand der Technik: (a) ist eine Seitenschnittansicht, die ein Beispiel für ein herkömmliches Werkstückhaltegerät zeigt, und (b) eine Draufsicht von oben, die ein Beispiel für ein herkömmliches Werkstückhaltegerät zeigt.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wie vorstehend beschrieben, besteht ein Problem, wenn die Oberfläche eines zu haltenden Werkstücks feucht ist, darin, dass die Flüssigkeit auf der Oberfläche eine Adsorptionskraft zwischen dem Werkstück und einem Saugnapf erzeugt und das Werkstück folglich nicht an einer exakten Stelle von dem Saugnapf gelöst werden kann.
Um ein solches Problem zu lösen, haben die Erfinder die Eigenschaft dieser durch Flüssigkeit bedingten Adsorptionskraft wie folgt angenommen.
Es ist bekannt, dass die in der folgenden Gleichung gezeigte Adsorptionskraft F dadurch erzeugt wird, dass eine Flüssigkeit 153 zwischen zwei Platten 151 und 152 gelangt, die parallel zueinander angeordnet sind, wie in 9 gezeigt. $F = (π r^{2} \times 2 γ cos θ) /h = (2 A γ cos θ) /h,$
wobei „r“ einen Radius eines Zylinders einer dazwischen gelangenden Flüssigkeit darstellt, „A“ einen Bereich der dazwischen gelangenden Flüssigkeit darstellt, „γ“ die Viskosität der dazwischen gelangenden Flüssigkeit darstellt, „θ“ einen Kontaktwinkel einer Ebene und der Flüssigkeit darstellt und „h“ eine Höhe des Zylinders der dazwischen gelangenden Flüssigkeit (die Dicke der Flüssigkeit) darstellt.
Auf Grundlage dieser Gleichung ist die durch Flüssigkeit bedingte Adsorptionskraft proportional zu einem Bereich der dazwischen gelangenden Flüssigkeit, der Viskosität der dazwischen gelangenden Flüssigkeit und eines Kosinus eines Kontaktwinkels der Flüssigkeit in einer Ebene und ist umgekehrt proportional zu der Dicke der dazwischen gelangenden Flüssigkeit.
Dementsprechend ist es zur Verringerung der durch Flüssigkeit bedingten Adsorptionskraft vorteilhaft, den Bereich der Flüssigkeit „A“, die Viskosität der Flüssigkeit „γ“, den Kosinus des Kontaktwinkels „θ“ der Flüssigkeit in einer Ebene zu verkleinern und die Dicke der dazwischen gelangenden Flüssigkeit „h“ zu erhöhen. Hierin sind die Viskosität der Flüssigkeit und die zu verwendende Flüssigkeit Verarbeitungsanforderungen oder Verarbeitungsergebnisse, so dass es dementsprechend wünschenswert ist, eine Änderung dieser Parameter hinsichtlich des Transportes zur Unterstützung der Waferverarbeitung zu verhindern. Aus diesem Grund haben sich die Erfinder auf den Bereich und die Dicke der dazwischen gelangenden Flüssigkeit konzentriert.
Als ein Verfahren zur Reduzierung des Bereichs ist es plausibel, die Kontaktfläche mit einem Werkstück selber durch Überdenken der Formen des Hauptkörpers und des Saugnapfs des Werkstückhaltegeräts zu reduzieren. In einem Bereich eines Werkstücks, wo dies nicht in Kontakt mit einem Saugnapf ist, ist das Werkstück jedoch durch sein Eigengewicht gebogen. Außerdem kann in diesem gebogenen Bereich, wo es nicht von dem Saugnapf gehalten wird, Vibration auftreten, wenn das Werkstück bewegt wird. Dementsprechend wird, wenn die Kontaktfläche einfach verringert wird, das Biegen des Werkstücks oder die Amplitude der Vibration vergrößert, so dass es schwierig wird, das Werkstück an einem schmalen Platz, wie z.B. einem Schlitz einer Kassette oder eines Kastens, zu halten oder das Werkstück an einen bestimmten Platz in ein Gerät einzusetzen.
Bei Siliziumwafern werden die Durchmesser größer. Dementsprechend entsteht bei einfacher Reduzierung der Kontaktfläche ein großes Risiko, Probleme wie z.B. Biegen oder Vibrationen zu erzeugen, die stärker auffallen, wenn die Durchmesser größer sind.
Als ein Verfahren zur Vergrößerung der Dicke der dazwischen gelangenden Flüssigkeit ist es plausibel, den Kontaktwinkel zwischen der Flüssigkeit und einem Saugnapf zu vergrößern. Wie vorstehend beschrieben, wird die Flüssigkeit selber in vielen Fällen aus Gründen der Verarbeitung gewählt und ist es nicht wünschenswert, diese im Hinblick auf den Transport zu ändern.
Zur Vergrößerung des Kontaktwinkels ohne Ändern der Flüssigkeit ist es plausibel, die Abweisefähigkeit des Saugnapfs zu verbessern. Wenn der Saugnapf neu ist, ist die Abweisefähigkeit hoch und kann der Kontaktwinkel dadurch vergrößert werden. In dem Polierprozess eines Siliziumwafers ist es jedoch z.B. üblich, am Ende des Poliervorgangs ein Slurry zuzuführen, das viele Benetzungsmittel enthält, um die Waferoberfläche nach dem Polieren zu schützen. Ein solches Benetzungsmittel verbessert die Benetzbarkeit mit der Betriebszeit, selbst bei einem Saugnapf mit hoher Abweisefähigkeit, so dass es dementsprechend schwierig ist, über die gesamte Lebenszeit des Saugnapfs einen großen Kontaktwinkel aufrechtzuerhalten.
Dementsprechend haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung festgestellt, dass es durch Blähen mindestens eines Teils eines Bereichs des Saugnapfs, der in Kontakt mit dem Werkstück gelangt, zu dem Werkstück hin beim Lösen eines Werkstücks möglich ist, eine Vergrößerung des Abstandes zwischen dem Werkstück und dem Saugnapf zu erzwingen (die Dicke h der dazwischen gelangenden Flüssigkeit) und es möglich ist, eine Bewegung der Flüssigkeit zu bewirken, um den Bereich A zu reduzieren; und haben die vorliegende Erfindung dadurch vervollständigt.
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung mit Bezugnahme auf 1-4 beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, umfasst das erfindungsgemäße Werkstückhaltegerät 1 einen steifen Körper 2, der ein Hauptkörper des Gerätes ist, einen Saugnapf 4, der an der unteren Endfläche des steifen Körpers 2 haftend angebracht ist und Elastizität besitzt, einen Luftsteuermechanismus 6, der Luft ansaugen und abgeben kann usw.
In dem steifen Körper 2 ist eine Luftöffnung 3 gebildet, die in Kommunikation mit dem Luftsteuermechanismus 6 ist.
Der Saugnapf 4 ist mit einer Öffnung 5 versehen, die durch die obere Fläche zur unteren Fläche davon verläuft. Im Fall von 1 ist die Öffnung 5 durch einen Raum 8 mit der Luftöffnung 3 verbunden. Wie vorstehend beschrieben, kann die Öffnung 5 Luft davon ansaugen und abgeben durch Ansaugen und Abgeben von Luft durch den Luftsteuermechanismus 6.
Wenn ein solches Werkstückhaltegerät 1 an einem Roboter oder Aktor (nicht gezeigt) befestigt ist und zum Transport eines Werkstücks W verwendet wird, wird der Saugnapf 4 in Kontakt mit dem Werkstück W gebracht, während von dem Luftsteuermechanismus 6 Luft angesaugt wird, um das Werkstück W durch ein Ansaugverfahren beim Halten des Werkstücks W zu halten.
Dann wird das Werkstückhaltegerät 1, das das Werkstück W hält, von einem Roboter oder Aktor (nicht gezeigt), in eine vorgesehene Position bewegt. Anschließend wird das Werkstück W von dem Werkstückhaltegerät 1 gelöst (getrennt), um den Transport des Werkstücks W in eine vorgesehene Position auszuführen.
Die vorliegende Erfindung umfasst einen Blähteil, der dazu ausgebildet ist, mindestens einen Teil eines Bereichs des Saugnapfes 4, der in Kontakt mit dem Werkstück W gelangt, zu dem Werkstück W hin aufzublähen, indem von dem Luftsteuermechanismus durch die Luftöffnung 3 Luft zugeführt wird, wenn das Werkstück W in dem vorhergehenden Transportschritt gelöst wird.
In der Struktur des in 1(a) und (b) gezeigten Werkstückhaltegeräts können z.B. ein konkaver Teil 7, der an einem unteren Endteil des steifen Körpers 2 gebildet ist, der Saugnapf 4 und ein durch die beiden definierter Raum 8 vorgesehen sein.
Der Saugnapf 4, der diesen Raum 8 bedeckt, ist mit einer Öffnung 5 versehen, um eine Luftpassage zu schaffen. Diese Öffnung 5 ist kleiner als der Raum 8.
In dieser Struktur ist die Öffnung 5 des Saugnapfs 4 kleiner als der Raum 8. Dementsprechend nimmt, wie in 2 gezeigt, wenn Luft von dem Luftsteuermechanismus 6 abgegeben wird, der Luftdruck in dem Raum 8 zu, so dass sich die Umgebung der Öffnung 5 des Saugnapfs 4 aufbläht. Wie in 2 gezeigt, erzwingt, wenn das Werkstück W benetzt wird, dieser Blähteil 9 eine Vergrößerung des Abstandes zwischen dem Werkstück W und dem Saugnapf 4 ((1) in 2). Folglich bewegt sich eine Flüssigkeit, die zwischen das Werkstück W und den Saugnapf 4 gelangt, derart, dass der Bereich A der Flüssigkeit ((2) in 2) reduziert wird und die Dicke h der Flüssigkeit ((3) in 2) zunimmt.
Wie vorstehend beschrieben, ist es bei einem solchen erfindungsgemäßen Werkstückhaltegerät, selbst beim Lösen eines Werkstücks, auf dessen Oberfläche sich eine Restflüssigkeit befindet, möglich, die durch die Flüssigkeit bedingte Adsorptionskraft wesentlich zu reduzieren, um das Ablösen des Werkstücks dadurch zu erleichtern. Selbstverständlich kann die vorliegende Erfindung auch zum Lösen eines trockenen Werkstücks mit einer Oberfläche ohne verbleibende Flüssigkeit verwendet werden. Es ist möglich, das Ablösen eines Werkstücks im Vergleich zum Stand der Technik durch Drücken des Werkstücks abwärts durch den Blähteil effektiver zu fördern.
Beim Transport eines Werkstücks ist es bei Verwendung des erfindungsgemäßen Werkstückhaltegeräts, das an einem Roboter oder Aktor befestigt ist, möglich, ein Werkstück sicher zu einer vorgesehenen Position zu transportieren und eine Beschädigung des Wafers oder des Gerätes durch unbeabsichtigtes Herunterfallen des Wafers zu verhindern. Dementsprechend ist es möglich, eine Verringerung der Ausbeute und der Produktivität zu verhindern.
Wie in 3 gezeigt, ist der Blähteil 9 vorzugsweise mit einem Druckbeaufschlagungselement 10 in dem Raum 8 versehen, wobei das Druckbeaufschlagungselement 10 dazu ausgebildet ist, durch Luft, die von dem Luftsteuermechanismus 6 abgegeben wird, mit Luftdruck beaufschlagt zu werden, um den Saugnapf 4 mit Druck zu beaufschlagen, so dass sich der Saugnapf 4 aufbläht.
Dieses Druckbeaufschlagungselement 10 kann z.B. eine Dicke haben, die gleich der Tiefe des konkaven Teils 7 des steifen Körpers 2 ist, und kann mit einem Loch versehen sein, das kleiner ist als die Luftöffnung 3, damit Luft durch den Mittelteil strömen kann. Durch eine solche Struktur ist es, auch dann, wenn sich die Oberflächenstruktur des Saugnapfs 4 beim Ansaugen eines Werkstücks (A in 3) nicht ändert, möglich, dieses Druckbeaufschlagungselement 10 durch Luft mit Druck zu beaufschlagen und den Saugnapf 4 beim Lösen mit Druck zu beaufschlagen und den Saugnapf 4 ((b) in 3) sich aufblähen zu lassen.
Wie vorstehend beschrieben, kann sich in einem Blähteil mit einem Druckbeaufschlagungselement in dem Raum davon der Saugnapf durch das Druckbeaufschlagungselement sicherer aufblähen und kann ein Werkstück dementsprechend sicherer von dem Saugnapf abgelöst werden.
Die vorstehend beschriebenen 1, 2 und 3 zeigen ein Beispiel, in dem der Saugnapf 4 mit dem Blähteil 9 an der Öffnung 5 versehen ist, aber der Blähteil 9 kann auch separat an einer anderen Stelle als der Öffnung 5 vorgesehen sein. Das heißt, der Blähteil kann sich an einer anderen Stelle als der Öffnung 5 in dem Bereich des Saugnapfs 4 befinden, der in Kontakt mit dem Werkstück W gelangt.
Beispielsweise ist, wie in 4(a) gezeigt, eine Luftöffnung 3 in einem steifen Körper 2 so eingestellt, dass sie mit einer Öffnung und einem Blähteil 9 in Kommunikation ist, und ist der Blähteil 9 separat in einer anderen Position eines Saugnapfs 4 als der Öffnung 5 angeordnet.
In einem solchen Gerät, wie in 4(b) gezeigt, bläht sich die Oberfläche des Saugnapfs 4 an einer anderen Stelle als der Öffnung 5 auf, indem beim Ablösen eines Werkstücks Luft von dem Luftsteuermechanismus 6 abgegeben wird.
In diesem Fall kann ein Druckbeaufschlagungselement 10 auch in einem Raum 8 enthalten sein, wie in 4 gezeigt.
Das Maß der Reduzierung der Adsorptionskraft, die dadurch bedingt ist, dass eine Flüssigkeit zwischen ein Werkstück und einen Saugnapf gelangt, ist größer als das Ausmaß des Aufblähens des Blähteils. Das Ausmaß des Aufblähens kann durch Ändern des Drucks zum Zuführen von Luft beim Blähen des Blähteils, der Fläche des Blähteils und des Materials und der Dicke des Saugnapfs gesteuert werden. Es ist möglich, ein erwünschtes Ausmaß des Aufblähens durch Optimieren der Kombination dieser Parameter gemäß einer Umgebung, in dem das Gerät verwendet wird, zu erreichen. Es ist auch möglich, das Ablösen eines Werkstücks durch geeignetes Einstellen der Position, um den Blähteil gemäß der Form eines zu haltenden Werkstücks zu bilden, zu optimieren.
Beispiel
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung genauer mit Bezugnahme auf ein Beispiel und ein Vergleichsbeispiel beschrieben.
(Beispiel 1)
Zuerst wurde ein erfindungsgemäßes Werkstückhaltegerät in einer Ausführungsform hergestellt, in der der Blähteil 9 sich an einer anderen Stelle als der Öffnung 5 in dem Bereich des Saugnapfs 4, der in Kontakt mit dem Werkstück W gelangt, befindet, wie in 5(a), (b) und (c) gezeigt.
Das Werkstückhaltegerät wurde folgendermaßen hergestellt.
Als ein steifer Körper 2, der ein Hauptkörper des Werkstückhaltegeräts 1 ist, wurde eine Überlagerungsstruktur einer PVC-Platte 2a (Polyvinylchloridplatte) mit einer Dicke von 3 mm und eine rostbeständige Platte 2b mit einer Dicke von 5 mm verwendet, wie in 5 gezeigt. Auf die überlagerte Fläche zwischen der PVC-Platte 2a und der rostbeständigen Platte 2b wurde eine Ausnehmung mit einer Breite von 6 mm und einer Tiefe von 1,5 mm gebildet, um einen Teil einer Luftöffnung 3 zu bilden, die eine Luftpassage darstellt. Der steife Körper 2 wurde mit einem Loch mit einem Durchmesser von 6 mm auf der Seite der rostbeständigen Platte 2b als ein Teil der Luftöffnung 3 versehen, um ein Werkstück anzusaugen. Für einen Blähteil 9 des Saugnapfs wurde die rostbeständige Platte 2b ausgehöhlt, um ein Loch mit einem Durchmesser von 15 mm zu bilden, und in dieses Loch wurde ein Druckbeaufschlagungselement 10 mit der gleichen Tiefe wie der des Loches und mit einem um 0,1 mm kleineren Durchmesser als dem des Loches installiert. Für das Druckbeaufschlagungselement 10 wurde das gleiche Material wie das für den Saugnapf 4 verwendet.
Auf die untere Endfläche des steifen Körpers 2 wurde mit doppelseitigem Klebeband haftend ein rückseitiger Napf mit einer Dicke von 0,5 mm (hergestellt von Nitta Haas ® Incorporated , R601) als der Saugnapf 4 angebracht. Auf diesen Saugnapf 4 wurde eine Öffnung 5 mit einer Fläche von 160 mm² gebildet, um eine ausreichende Saugkraft sicherzustellen. Mit der Luftöffnung 3 wurde eine Röhre eines Luftsteuermechanismus 6 von der Seite der PVC-Platte 2a verbunden. Wie vorstehend beschrieben, wurde das Werkstückhaltegerät 1 so hergestellt.
Dann wurde ein Wafer W mit einem Durchmesser von 300 mm von dem Werkstückhaltegerät 1 gehalten. In diesem Fall war der Bereich, in dem das Werkstückhaltegerät 1 beim Halten des Wafers W in Kontakt mit dem Wafer W war, auf 4050 mm² eingestellt. Wie in 6 gezeigt, wurde der Blähteil 9 derart angeordnet, dass er mit dem Umfang des Wafers W überlappt.
Der Adsorptionsdruck beim Ansaugen des Wafers wurde auf 0,1 MPa eingestellt, da das Werkstückhaltegerät 1 in der Einrichtung mit einem Vakuumdruck von 0,1 MPa verwendet wurde, und die Größe zum Aushöhlen des Saugnapfes, die den Wafer mit diesem Druck stabil ansaugen kann, betrug 160 mm².
Der Luftblasdruck wurde beim Lösen eines Wafers auf 0,1 MPa eingestellt. In diesem Fall wurden die Blähausmaße des Blähteils des Saugnapfs beim Ändern des Luftblasdrucks gemessen. Die Ergebnisse sind in 7 gezeigt.
In diesem Fall variierten die Blähausmaße stark, wenn der Luftblasdruck gering war, aber nahm das Blähausmaß stabil zu, wenn der Druck 0,1 MPa überstieg. Dementsprechend wurde der Luftblasdruck auf 0,1 MPa eingestellt, wodurch in diesem Fall eine ausreichende Fähigkeit zur Verringerung der Adsorptionskraft möglich ist und das Blähmaß des Saugnapfs stabiler wird. Zur Verringerung der Adsorptionskraft ist es vorteilhaft, den Luftblasdruck zu erhöhen und das Verformungsausmaß des Saugnapfes zu vergrößern. Ein Luftblasdruck von circa 0,1 MPa birgt jedoch weder ein Risiko, dass der Napf selber sich durch einen zu hohen Druck ausdehnt, noch ein Risiko, dass der Saugnapf sich aus der Nähe des Blähteils löst. Obwohl der Luftblasdruck in diesem Fall auf 0,1 MPa eingestellt wurde, kann die Adsorptionskraft selbstverständlich auch auf 0,1 MPa oder weniger verringert werden.
Das somit hergestette Werkstückhaltegerät wurde als ein automatischer Handhabungsapparat verwendet, der an einer Poliervorrichtung angebracht wurde. Das Auftreten eines Fehlers im Zusammenhang mit dem Transport oder Aufbewahren eines Wafers, der durch eine Adsorptionskraft verursacht wird, die dadurch bedingt ist, dass eine Flüssigkeit zwischen den Saugnapf und den Wafer gelangt, wurde in einem Monat null.
Ferner wurde das folgende Experiment durchgeführt, um zu überprüfen, dass beim Ansaugen eines benetzten Wafers durch einen Saugnapf die durch zwischen den Saugnapf und den Wafer gelangende Flüssigkeit bedingte Adsorptionskraft durch Verformen eines Teils des Saugnapfs, wenn der Wafer abgelöst wird, verringert werden kann.
Wie in 8 gezeigt, wurde ein Wafer mit einem Durchmesser von 300 mm haftend an einem Tisch 200 befestigt. Dann wurde die Oberfläche des an dem Tisch 200 befestigten Wafers W ausreichend mit Wasser benetzt. Anschließend wurde die Oberfläche des Wafers W mit dem erfindungsgemäßen Werkstückhaltegerät 1 heruntergedrückt und wurde der Wafer haftend an dem Werkstückhaltegerät 1 angebracht, indem die Oberfläche mit Wasser benetzt wurde. In diesem Fall war die Adsorptionskraft einzig dadurch bedingt, dass Wasser zwischen den Saugnapf 4 und den Wafer W gelangt, da kein Vakuum verwendet wurde. Dann wurde eine Federwaage 300 an dem Werkstückhaltegerät 1 montiert, an dem der Wafer haftend angebracht war, und wurde das Werkstückhaltegerät 1 in eine horizontale Richtung gezogen, während Luft mit einem Ansaugdruck von 0,05 MPa zugeführt wurde. Dann wurde die durch die dazwischen gelangende Flüssigkeit bedingte Adsorptionskraft auf Grundlage eines Wertes gemessen, der von der Federwaage angegeben wurde, als das an dem Wafer W haftend angebrachte Werkstückhaltegerät 1 anfing, sich auf dem Wafer zu bewegen. Dieses Experiment wurde wiederholt und der Mittelwert der von der Federwaage angezeigten Werte wurde als 5,6 g berechnet. Dieser Wert ist bemerkenswert kleiner als der des später beschriebenen Vergleichsbeispiels, wodurch gezeigt wurde, dass die vorliegende Erfindung die Adsorptionskraft zwischen einem Wafer und einem Saugnapf beim Lösen eines Werkstückhaltegeräts vom Wafer stark verringern kann.
(Vergleichsbeispiel 1)
Ein Experiment des Haltens eines Wafers mit einem Durchmesser von 300 mm wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 ausgeführt, außer dass anstatt eines herkömmlichen Werkstückhaltegeräts, wie in 10 gezeigt, ein Werkstückhaltegerät ohne einen Blähteil der vorliegenden Erfindung verwendet wurde.
Das frühere Werkstückhaltegerät wurde als ein an einer Poliervorrichtung angebrachter automatischer Handhabungsapparat verwendet, wie in Beispiel 1. Dies führte zu 13 Fehlern in einem Monat im Zusammenhang mit dem Transport oder dem Aufbewahren eines Wafers, die durch die durch zwischen den Saugnapf und den Wafer gelangende Flüssigkeit bedingte Adsorptionskraft verursacht werden.
Beim Ansaugen eines mit Wasser benetzten Wafers durch einen Saugnapf mit einem herkömmlichen Werkstückhaltegerät wurde die durch zwischen den Saugnapf und den Wafer gelangende Flüssigkeit bedingte Adsorptionskraft gemessen, wenn der Wafer abgelöst war, wie in dem in 8 gezeigten Experiment in Beispiel 1. Folglich wurde der Mittelwert der von der Federwaage angezeigten Werte als 61 g berechnet, was zeigte, dass die Adsorptionskraft im Vergleich zu Beispiel 1 mehr als das Zehnfache betrug.

Claims

Werkstückhaltegerät (1), umfassend: einen steifen Körper (2) mit einer Luftöffnung (3); einen Saugnapf (4), der an der unteren Endfläche des steifen Körpers (2) haftend angebracht ist und eine Öffnung (5) in Kommunikation mit der Luftöffnung (3) hat, die dazu ausgebildet ist, ein Werkstück (W) anzusaugen und zu halten; einen Luftsteuermechanismus (6) in Kommunikation mit der Luftöffnung (3), der dazu ausgebildet ist, Luft durch die Luftöffnung (3) anzusaugen oder abzugeben, um Luft durch die Öffnung (5) anzusaugen oder abzugeben; und einen Blähteil (9), der dazu ausgebildet ist, dass ihm durch den Luftsteuermechanismus (6) durch die Luftöffnung (3) Luft zugeführt wird, um mindestens einen Teil eines Bereiches des Saugnapfs (4), der in Kontakt mit dem Werkstück (W) gelangt, beim Lösen des Werkstücks (W) von dem Saugnapf (4) zu dem Werkstück (W) hin aufzublähen; wobei der Saugnapf (4) dazu ausgebildet ist, das Werkstück (W) anzusaugen und zu halten, indem die Öffnung (5) in Kontakt mit dem Werkstück (W) gebracht wird, während Luft von dem Luftsteuermechanismus (6) angesaugt wird, um Luft durch die Öffnung (5) anzusaugen, und dazu ausgebildet ist, das Werkstück (W) von dem Saugnapf (4) durch Abgeben von Luft von dem Luftsteuermechanismus(6), um Luft durch die Öffnung (5) abzugeben, zu lösen, wobei der Blähteil (9) aus einem konkaven Teil (7), der an einem unteren Endteil des steifen Körpers (2) gebildet ist, dem Saugnapf (4) und einem durch beide definierten Raum (8) gebildet ist; und der Raum (8) dazu ausgebildet ist, dass ihm Luft zugeführt wird und er von dem Luftsteuermechanismus (6) mit Druck beaufschlagt wird, damit der Saugnapf (4) sich zu dem Werkstück hin aufbläht, und wobei der Blähteil (9) mit einem Druckbeaufschlagungselement (10) in dem definierten Raum versehen ist, wobei das Druckbeaufschlagungselement (10) dazu ausgebildet ist, durch Luft mit Druck beaufschlagt zu werden, die von dem Luftsteuermechanismus (6) abgegeben wird, um den Saugnapf (4)mit Druck zu beaufschlagen, damit der Saugnapf (4) sich aufbläht.
Werkstückhaltegerät (1) nach Anspruch 1, wobei sich der Blähteil (9) an einer anderen Stelle als der Öffnung (5) in dem Bereich des Saugnapfs (4) befindet, der in Kontakt mit dem Werkstück (W) gelangt.