JP2003303871A - ウエハ保持装置及び保持方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ウエハ保持装置の簡略化を可能にして経費節
減を達成したり、故障し難くして稼動率を向上したり、
ウエハをより速く容器内の液中に浸す上でも好適なウエ
ハ保持装置及び保持方法を実現する。 【解決手段】 ウエハＷを容器１９内の液中に浸した状
態で移動等するときに用いられるウエハ保持装置２０で
あって、前記ウエハＷの周端部を段差２２ｂで受け止め
可能な本体２１と、前記本体２１に揺動可能に取り付け
られて前記液中に入られると浮力により一方向へ揺動し
て前記ウエハＷを前記段差２２ｂとの間で保持するチャ
ック板２５とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、ウエハを
容器内の液に出し入れしたり、容器内の液に浸した状態
で移動搬送するようなときに好適なウエハ保持装置及び
保持方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造では、特開２００１−３１３
２７８号等に記載されている様に対象ウエハを粗研磨や
鏡面仕上げ等の研磨処理した後、湿潤状態を維持して洗
浄工程まで搬送して研磨剤や異物等の付着物を除去する
ことがある。この操作において、従来は複数枚のウエハ
をカセット等に収容して研磨工程から洗浄工程と言うよ
うに各工程間を搬送したり洗浄していたが、近年は高精
度化及びウエハの大口径化に伴い、ウエハを一枚づつ搬
送したり洗浄する枚葉式が主流になっている。

【０００３】図４は本発明を適用した枚葉式の研磨・洗
浄設備例を示している。この例では、研磨処理部１及び
洗浄処理部２が搬送機３の両端に位置している。研磨処
理部１には研磨機４や移載用ロボット５等が設けられ、
洗浄処理部２には洗浄機６や移載用ロボット７等が設け
られている。そして、ウエハＷは、研磨機４で片面又は
両面研磨されるとロボット５のハンドにて搬送機３上の
移動部１０に受け渡され、移動部１０を介し洗浄処理部
２側へ搬送された後、ロボット７のハンドにて移動部１
０から洗浄機６に受け渡される。

【０００４】図５は前記移動部の従来例を示している。
この移動部４０は、ウエハ保持装置４１と液を入れる容
器４９を組として備え、搬送機３を構成している支持台
の固定板８に対しレール機構１１及び駆動機構１２等を
介して紙面前後へ水平移動される。ウエハ保持装置４１
は、移動板４２上に軸受４３等を介し回動自在に立設さ
れた複数の本体４４と、各本体４４をウエハ保持位置と
非保持位置に回動切り換える回動機構４５とからなる。
各本体４４は、上部側が下向きに折り曲げられ該折り曲
げられた外面に略Ｖ形の溝４４ａを有し、又、下部側が
タイミングベルト４７ａ等により連携されている。回動
機構４５は、モータ４６の回転力をタイミングベルト４
７ｂ等を介し任意の本体４４へ伝達することにより、各
本体４４をタイミングベルト４７ａ等を介し同期してウ
エハ保持位置と非保持位置とに切り換える。また、容器
４９は、液体が不図示の液供給機構により収容されたり
排出可能になっており、各本体４４の内側に位置してシ
リンダー４８により上下動される。

【０００５】以上の移動部４０は、研磨処理部１側で研
磨後のウエハＷがロボット５のハンドによりウエハ保持
装置４１の各本体４４内側に移動された後、各本体４４
をウエハ保持位置に回動切り換えることにより溝４４ａ
に嵌合保持される。そして、保持されたウエハＷは、容
器４９がシリンダー４８を介し上昇位置に動かされる
と、容器４９内の液中に浸水され、該浸水状態で洗浄処
理部２側まで移動搬送される。洗浄処理部２側では、容
器４９がシリンダー４８を介し下降位置に動かされて、
ウエハＷが容器４９内の液から離間した後、ロボット７
のハンドにてウエハＷを保持してから各本体４４を非保
持位置に切り換え、ロボット７のハンドにてウエハＷを
洗浄機６の槽内に設けられた保持部に受け渡される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記したウエハ保持装
置４１では、本体４４をウエハ保持位置と非保持位置に
切り換える回動機構４５を必須としているため複雑高価
となる。また、複数の本体４４をタイミングベルト４７
ａ，４７ｂ等を介し機械的に同期してウエハ保持位置と
非保持位置とに切り換えるため安定作動を維持し難く故
障やメンテナンス等の回数が多くなり稼動率も悪い。し
かも、上記した様な研磨後のウエハＷは一旦乾燥する
と、研磨剤や異物が研磨面に強く付着し洗浄効率も悪く
なる関係で、研磨後はウエハ保持装置４１に保持して容
器４９内の液に速く浸すことが好ましいが、モータ４６
及びタイミングベルト４７ａ，４７ｂ等を介して行うた
め迅速化し難い。

【０００７】本発明は以上のような課題を一掃すること
を目的としている。具体的には、ウエハ保持装置の大幅
な簡略化を可能にして経費節減を達成したり、故障し難
くして稼動率を向上したり、ウエハをより速く容器内の
液中に浸す上でも好適なウエハ保持装置及び保持方法を
実現することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の本発明は、実施形態の例で特定すると、
ウエハＷを容器１９内の液中に浸した状態で移動等する
ときに用いられるウエハ保持装置２０であって、前記ウ
エハＷの周端部を段差２２ｂで受け止め可能な本体２１
と、前記本体２１に揺動可能に取り付けられて前記液中
に入られると浮力により一方向へ揺動して前記ウエハＷ
を前記段差２２ｂとの間で保持するチャック板２５とを
備えていることを特徴としている。また、請求項３の発
明は、以上の発明装置を方法として捉えたもので、ウエ
ハＷを容器１９内の液中に浸す過程で保持し、容器１９
内の液から離したときに解放するウエハ保持方法であっ
て、本体２１及びチャック板２５を有し、前記ウエハＷ
が前記本体２１の一部に受け止められて前記容器内の液
に当接する前に、前記チャック板２５が前記容器内の液
から受ける浮力により揺動して前記本体側との間に前記
ウエハＷを保持する構成である。

【０００９】以上の発明特徴は、図３に示した様に、ウ
エハＷが本体２１の段差２２ｂに載せた状態から、容器
１９内の液に近づくと、チャック板２５が容器内の液か
ら受ける浮力により揺動して、段差２２ｂとの間でウエ
ハＷを保持するようにしたものである。この利点は、フ
ロート式のチャックであるため従来の機械的な駆動源や
タイミングベルト等の同期機構を必要とせず安価であ
り、作動も簡明なため故障が起こり難い。また、ウエハ
Ｗを液外つまり気中で受け止めると同時に容器１９を上
昇移動又は本体２１を下降して、容器内の液へ近づける
とチャック板２５がウエハ保持位置に切り換えられるた
めウエハＷをより迅速に容器内の液に浸し易いこと等に
ある。なお、容器１９とウエハ保持装置２０との関係
は、容器１９が上下に動く態様に限らず、本体２１及び
チャック板２５を容器側へ上下動する態様であってもよ
い。

【００１０】以上のチャック板２５は、請求項２の様に
前記ウエハＷを前記段差２２ｂとの間で保持する上側の
突起２７と、側面に突設されたフロート部２９とを有
し、前記本体２１に軸２８を介し所定範囲だけ回動可能
に取り付けられていることが好ましい。本発明は、チャ
ック板２５が容器内の液に浸されると浮力により非保持
位置から保持位置へ揺動切り換えられ、又、チャック板
２５が容器内の液から離れると元の非保持位置へ揺動切
り換えられるようにしたものである。その切換作動は、
専用のフロート部２９を有していると、切換速度や段差
２２ｂとの間の保持力等をフロート部２９の形状設定等
にて設計通りに付与し易い。なお、本発明において、ウ
エハＷは各種の基板と同じ意味で使用している。ウエハ
形状は円形に限らず角形であっても差し支えない。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明を図１〜図４に示した実施
形態によって説明する。図１は図４の移動部１０の構成
を模式的に示し、同（ａ）は容器の下降位置、同（ｂ）
は容器の上昇位置を示している。図２はウエハ保持装置
の要部を示し、同（ａ）は本体とチャック板の関係を示
し、同（ｂ）はチャック板を取り付けた状態を示してい
る。図３はウエハ保持装置の作動を示している。以下の
説明では、設備全体を概説した後、ウエハ保持装置及び
その作動について詳述する。

【００１２】（研磨・洗浄設備）図４は上述した如く本
発明のウエハ保持装置を適用した研磨・洗浄設備例を模
式的に示している。この設備では、研磨処理部１と洗浄
処理部２とが搬送機３の両端に配置されていると共に仕
切９等で区画されている点、搬送機３は不図示の支持台
上に設けられた固定板８にレール機構１１を構成してい
るレール部材１３及びラック部材１５を有している点、
研磨処理部１には研磨機４や移載用ロボット５等が設け
られ、洗浄処理部２には洗浄機６や移載用ロボット７等
が設けられている点を特徴としている。そして、作業的
には、対象ウエハＷが研磨機４で片面又は両面研磨され
ると、ウエハＷがロボット５のハンドにて研磨機４側か
ら搬送機３上の移動部１０に受け渡され、移動部１０を
介し洗浄処理部２側へ搬送された後、ロボット７のハン
ドにて移動部１０から洗浄機６に受け渡されて、洗浄機
６の槽内に保持されたウエハＷについて薬液や純水で洗
浄等が施される。なお、以上の設備は概略であり、実際
には移動部１０が搬送部３上に複数設けられ、複数のウ
エハＷを同時に移動搬送することもある。即ち、設備構
造自体は、例えば、特開２００１−３１３２７８号等の
公知のものであってもよい。

【００１３】（移動部）この移動部１０は、図１に示さ
れる様に、移動板３２上に設けられてウエハＷを着脱す
るウエハ保持装置２０と、ウエハＷを液に浸す容器１９
とを組として備えており、前記レール部材１３に嵌合す
るレール部材１４を介し摺動自在に配置された状態で、
駆動機構１２により図４の左右方向へ移動される。この
駆動機構１２は、固定板８上に設けられて図１の紙面前
後方向に延びているラック部材１５と、移動板３２上に
設けられて出力軸１６ａを貫通孔３２ａから下向きに突
出しているモータ１６と、出力軸１６ａに軸装されてラ
ック部材１５のラック歯と噛み合っているピニオン１７
等からなる。そして、移動部１０は、不図示の制御部か
らの信号によりモータ１６を駆動し、レール機構１１等
を介して研磨機側の受け渡し位置と洗浄機側の受け渡し
位置との間を移動する。

【００１４】容器１９は、ウエハＷが余裕を持って収容
される大きさのものであればよく、移動板３２上に固定
されたシリンダー１８により上昇されたり下降される。
即ち、シリンダー１８は、エアーや油圧等により突出さ
れるピストンロッド１８ａを有し、該ピストンロッド１
８ａの先端が容器１９の底面中央部に連結されている。
そして、容器１９は、不図示の制御部からの信号により
シリンダー１８を介し図１（ａ）の最下降位置と同
（ｂ）の最上昇位置とに切り換えられる。なお、この容
器１９には、不図示の液供給機構により洗浄液と同じか
類似した液が供給され、又、容器内から液を適宜に排出
可能になっている。容器１９の上下動機構としては、シ
リンダー機構に限らず、モータ等を利用した他の直動機
構でもよい。

【００１５】（ウエハ保持装置）このウエハ保持装置２
０は本発明の要部であり、移動板３２上に立設された複
数のアーム形本体２１と、各本体２１に揺動可能に取り
付けられたフロート式のチャック板２５とからなる。本
体２１は少なくとも２以上で構成される。形態例では、
４〜６本構成を想定しており、各本体２１が同心円上に
あって容器１９を内側に配置できるよう２本又は３本づ
つ対向して立設されている。形状的には略柱形であり、
下端２１ａが移動板３２に固定され、上端２１ｂが隙間
Ｓを保って下向きに折り曲げられている。隙間Ｓは容器
１９の側面部を逃げる寸法に設定されている。下向きに
折り曲げられた部分２１ｃには、図２の示される様に外
面上側にテーパー部２２が設けられ、下側に取付孔２３
が設けられると共に上下略中間部に係止ピン２４が設け
られている。部分２１ｃは、テーパー部２２の存在によ
り上側が下側よりも細くなっている。即ち、テーパー部
２２は、部分２１ｃの上面より下向きで末広がりとなる
比較的長い傾斜面２２ａと、該傾斜面２２ａの下側に位
置して緩く傾斜された段差２２ｂとから形成されてい
る。傾斜部２２ａは、ウエハＷがロボット５のハンドに
把持されて下方へ垂直移動されながら段差２２ｂ上に載
せられるときに、ウエハ周端部に当たらないよう逃げる
部分である。段差２２ｂはウエハＷを受け止める箇所で
ある。この例では、ウエハ下面に極力当たることなく、
ウエハ周端部分と当接してウエハＷを受け止める形状と
なっている。取付孔２３は段差２２ｂの真下つまり片側
に変位した箇所に設けられている。係止ピン２４は取付
孔２３に対し斜め上位置に設けられている。

【００１６】チャック板２５は、前記部分２１ｃの下側
面部分にほぼ収まる板幅及び大きさをなし、背面側に突
設された軸２８と、上側に突設された突起２７及び回動
規制用切欠部２６ａと、上片側の逃げ用テーパー部２６
ｂと、表面側に取り付けられたフロート部２９とを有し
ている。軸２８は、前記取付孔２３に挿通された状態で
Ｅリング等で抜け止めされることにより、本体２１に対
しチャック板２５を回動自在に組み付け可能にする。突
起２７は、段差２２ｂとの間にウエハＷの対応部を挟ん
で保持する箇所であり、チャック板２５が軸２８及び取
付孔２３の嵌合を介し本体２１に取り付けられた状態、
つまりチャック板２５が容器内の液による浮力を受けて
いない状態（以下、非保持位置と言う）において、図２
（ｂ）の如く自重で揺動して傾斜面２２ａから突出しな
い手前に位置している。切欠部２６ａは、チャック板２
５の上側で突起２７の片側に段差として形成されてお
り、チャック板２５の非保持位置で係止ピン２４と当接
して図２（ｂ）の状態から時計回りに更に回動しないよ
うに規制する。フロート部２９は内部中空の筒状をな
し、チャック板２５の表面に装着されている。フロート
部２９は、チャック板２５を液中に入れたときに浮力を
受け、チャック板２５が該浮力により軸２８を支点とし
て一方向へ回動されるようにする。この様なフロート部
２９は、チャック板２５と一体に形成してもよく、形状
及び大きさも任意に設計可能である。

【００１７】（作動）次に、上記ウエハ保持装置２０の
作動を図３を参照しながら説明する。図３（ａ）は、図
１（ａ）と同じく容器１９が最下降位置にありウエハ保
持装置２０が容器１９から離れて非保持位置にある態様
である。この態様は、例えば、上記した移動部１０が研
磨機側の受け渡し位置にあり、研磨後のウエハＷがロボ
ット５のハンドにより研磨機４からウエハ保持装置２０
を構成している各本体２１の段差２２ｂに受け渡した状
態である。なお、この状態において、チャック板２５
は、自重により軸２８を支点として時計回りに回動され
るが、切欠部２６ａが係止ピン２４に当接することによ
り該回動が係止され、全体が部分２１ｃの側面に収まっ
ている。このため、ウエハＷは、水平状態で下向きに移
動されるだけで、段差２２ｂに受け止められて移載され
る。

【００１８】図３（ｂ）は、容器１９が上昇を開始して
チャック板２５の下部側が容器内の液に入り、ウエハ保
持装置２０のチャック板２５がウエハ保持位置方向へ揺
動した態様である。即ち、容器１９が最下降位置から上
昇される過程では、まず、容器内の液中に部分２１ｃ及
びチャック板２５の下部側から浸液した後、フロート部
２９が液中に入る。すると、チャック板２５は、フロー
ト部２９が液中に浸かることによって生ずる浮力によ
り、軸２８を中心として図の逆時計回り、つまりウエハ
保持位置である閉じ方向へ回動する。この回動は、突起
２７が段差２２ｂ上に受け止められているウエハＷの周
端部分に接触することにより止まる。この結果、ウエハ
Ｗは段差２２ｂと突起２７との間に所定の強さで保持さ
れる。なお、チャック板２５は、フロート部２９が段差
２２ｂによりも下側に位置するよう設計され、ウエハＷ
が容器内の液に接触する前段階でフロート部２９による
浮力によって非保持位置である開からウエハ保持位置で
ある閉じ方向へ回動切り換えられるようになっている。
このため、発明のウエハ保持装置２０は、従来構造に対
し機械的な回動切換機構を必要とないばかりでなく、機
械的な同期機構も不要となる。後者の点は、この種の容
器１９自体は水平状態で上下動されることから、複数の
本体２１及びチャック板２５を同一高さに設置しておく
だけで、例えば、全てのチャック板２５が同時に容器内
の液に浸され開から閉じ方向へ回動切り換えられるため
である。

【００１９】図３（ｃ）は、容器１９が最上昇位置に達
しウエハＷが容器内の液中に完全に浸された態様であ
る。この状態では、ウエハＷがフロート部２９の浮力に
比例した一定の力を突起２７を介し常に受け、移動部１
０が動いたとしても段差２２ｂと突起２７との間に安定
保持されている。そして、容器１９が最上昇位置に達し
た後、上記したモータ１６が駆動してレール機構１１等
を介し洗浄機側の受け渡し位置まで移動搬送される。な
お、洗浄機側の受け渡し位置では、容器１９が最下降位
置まで移動される。容器１９の下降過程では、図３
（ｂ）から（ａ）の態様、つまりチャック板２５が自重
により軸２８を支点として非保持位置である開方向へ回
動される。そして、ウエハＷは、ロボット７のハンドに
て洗浄機６の保持部に受け渡される。その後は、移動部
１０が再び研磨機側の受け渡し位置まで移動され、次の
ウエハＷを同様に保持して移動搬送することになる。

【００２０】なお、以上の実施形態では、本発明を研磨
・洗浄設備に適用した例で述べたが、これ以外の製造工
程でも同様に適用可能なものである。その一例として
は、本発明のウエハ保持装置及び保持方法を枚葉式のエ
ッチング処理工程等で使用することである。また、以上
のウエハ保持装置２０は基本形態例であり、本体２１及
びチャック板２５の具体的な形状、チャック板２５の取
付構造、フロート部２９の形状等は必要に応じて変形可
能なものである。勿論、フロート部２９としては、容器
内の液に入れられたとき浮力を受けてチャック板２５を
一方向に揺動できればよく、本体２９の対応部に一体に
形成したり、逆に、本体２９に着脱又は交換可能に構成
してもよいものである。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明のウエハ保
持装置及び保持方法は、従来の機械的な駆動機構や同期
機構等を省略して簡素化及び経費削減を可能にし、トラ
ブル発生の虞もなくし、常に安定した保持作動を実現で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のウエハ保持装置及び容器例を示す模
式構成図である。

【図２】 上記ウエハ保持装置の要部を示す部分拡大図
である。

【図３】 上記ウエハ保持装置の作動を示す模式図であ
る。

【図４】 ウエハ保持装置の使用例を示す研磨・洗浄設
備の模式図である。

【図５】 従来のウエハ保持装置例を示す参考図であ
る。

【符号の説明】

３…搬送機（１は研磨処理部、２は洗浄処理部） １０…移動部（１１はレール機構、１２は駆動機構） １９…液用容器 ２０…ウエハ保持装置 ２１…本体（２１ａは下端、２１ｂは上端、２１ｃは折
り曲げられた部分） ２２…テーパー部（２２ａは傾斜面、２２ｂは段差） ２５…チャック板（２７は突起、２８は軸、２９はフロ
ート部） Ｗ…ウエハ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエハを容器内の液中に浸した状態で移
   動等するときに用いられるウエハ保持装置であって、 前記ウエハの周端部を段差で受け止め可能な本体と、前
   記本体に揺動可能に取り付けられて前記液中に入られる
   と浮力により一方向へ揺動して前記ウエハを前記段差と
   の間で保持するチャック板とを備えていることを特徴と
   するウエハ保持装置。
2. 【請求項２】 前記チャック板は、前記ウエハを前記段
   差との間で保持する上側の突起と、側面に突設されたフ
   ロート部とを有し、前記本体に軸を介し所定範囲だけ回
   動可能に取り付けられている請求項１に記載のウエハ保
   持装置。
3. 【請求項３】 ウエハを容器内の液中に浸す過程で保持
   し、容器内の液から離したときに解放するウエハ保持方
   法であって、本体及びチャック板を有し、前記ウエハが
   前記本体の一部に受け止められて前記容器内の液に当接
   する前に、前記チャック板が前記容器内の液から受ける
   浮力により揺動して前記本体側との間に前記ウエハを保
   持することを特徴とするウエハ保持方法。