JP2005135944A - 基板用搬送器具およびそれを用いて基板を搬送する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 極薄の半導体基板を、ある加工ステ−ジより次ぎの加工ステ−ジへ基板を破損させることなく搬送できる基板用搬送器具の提供。
【解決手段】 剛体材料よりなるド−ム状の基板押さえ枠３のド−ム天井板５下面に、上下に連通する流体通路６ａを有する剛体製円板状基台６を設けて前記基板押さえ枠３とこの剛体製円板状基台６により流体室４０を形成し、前記剛体製円板状基台６の下面に連通気泡の円板状スポンジ１１をこの円板状スポンジの下面が基板押さえ枠３の円環状突起枠下面より０．５〜２ｍｍ突出するように点接着４２または線接着４２してスポンジ下面を基板把持面としたヘッド２をア−ム１４に旋回または進退移動可能に取り付けた搬送器具１を用い、前記流体室４０に洗浄液を供給してスポンジ１１を湿潤させ、スポンジを下降させて基板面に当てることにより洗浄液の一部をスポンジより排出して流体室を負圧にし、基板ｗをスポンジ面に貼合させる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ある加工ステ−ジ上に載置された半導体基板を搬送器具のスポンジシ−トに貼合し、次ぎの加工ステ−ジへと基板を搬送するのに用いる基板用搬送器具およびそれを用いて基板を搬送する方法に関する。

基板の研削装置、研磨装置、エッチング装置、ダイシング装置、洗浄装置等の加工処理機を用い、半導体基板を加工処理するにおいて、仮置台あるいは真空チャック等のステ−ジ上の基板を基板搬送器具の吸着パッド機構に吸着し、吸着パッド機構を回転移動および／または前後移動させて次ぎの加工処理ステ−ジへと搬送する、あるいは真空チャック上で加工処理された基板を基板搬送器具の吸着パッドに吸着し、仮置台または次ぎの加工ステ−ジへと搬送することが行なわれている。

かかる基板の搬送器具として、基板を保持する吸着パッドと、第一の平面に位置付けられるように該吸着パッドを支持する第一の支持機構と、第二の平面に位置付けられるように該吸着パッドを支持する第二の支持機構よりなる支持手段と、前記吸着パッドを前記第一の平面と第二の平面とに選択的に位置付ける進退機構と、前記支持手段を移動させる駆動手段とから構成させる基板搬送器具が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、弾性材からなるラッパ状の吸着Ｖリングの根元部外周に段差部を設け、該吸着Ｖリングを取り付けるハンド側ア−ム（ベ−ス部材）に、該吸着Ｖリング凹部およびこの凹部の底部に吸着Ｖリング先端突出孔を設け、上記吸着Ｖリング段差部が該吸着Ｖリング装着凹部の底部に当接シ−ルするように吸着Ｖリングを挿入し、その裏面から押さえブラケットを介して着脱自在の蓋体にて密閉し、この吸着Ｖリング装着凹部を空気吸引手段に連通させた基板搬送器具も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００３−１５８１６７号公報 特開２００３−２２５８７９号公報

前記特許文献１および特許文献２に記載される基板用搬送器具は、吸着パッド下面で基板を押し、基板を吸着パッドに真空ポンプによる減圧を利用して吸着する構造であり、研削ステ−ジから研磨ステ−ジへと平坦な半導体基板を搬送するには適している。しかし、直径２００〜４５０ｍｍ、厚みが２０〜１００μｍと極薄の半導体基板においては、吸着パッドや吸着Ｖリングに残った砥粒や加工屑により基板が破損する問題がある。

本発明は、厚みが２０〜１００μｍと極薄の半導体基板やシリコンベアウエハであっても基板搬送時の基板破損がない基板用搬送器具を提供するものである。本発明の他の目的は、この基板用搬送器具を用いてある加工ステ−ジ上に載置されている基板を、次工程の加工ステ−ジ上へと搬送する方法を提供するものである。

請求項１の発明は、外周縁部に円環状突起枠を有する剛体材料よりなるド−ム状の基板押さえ枠、この基板押さえ枠のド−ム天井板下面に、上下に連通する流体通路を有する剛体製円板状基台を設けて前記基板押さえ枠とこの剛体製円板状基台により形成された流体室、この流体室に液体を供給する液体供給機構およびその開閉バルブ、前記剛体製円板状基台の下面に連通気泡率が５０％以上、厚みが１〜５ｍｍの円板状スポンジシ−トをこの円板状スポンジシ−トの下面が基板押さえ枠の円環状突起枠下面より０．５〜２ｍｍ突出するように点接着または線接着して設けた基板把持面、前記基板押さえ枠の上部に設けられたア−ム、およびこのア−ムを昇降および旋回または直線進退可能に移動させる移動機構を設けたことを特徴とする、基板搬送用器具を提供するものである。

請求項２の発明は前記の基板用搬送用器具を用い、次ぎの工程を経てある加工ステ−ジ上にある基板を次工程の加工ステ−ジ上へと搬送する方法を提供するものである。
（１）流体室に液体供給機構を用いて液体を供給し、円板状スポンジシ−トを湿潤させた後、開閉バルブを閉じて液体の供給を中止する。
（２）加工ステ−ジ上の基板の上面に基板押さえ枠が位置するように移動機構機構によりア−ムを旋回または前進させて移動させる。
（３）ア−ムを下降させて基板押さえ枠を基板に圧接して円板状スポンジシ−トに含まれていた液体の一部を排出することにより剛体製円板状基台の流体通路または流体室に負圧を生じさせて円板状スポンジシ−トに基板を貼合させる。
（４）ア−ムを上昇させ、旋回または後退させて基板を次工程の加工ステ−ジ上へと移動させる。
（５）ア−ムを下降させて基板押さえ枠を加工ステ−ジ上に接触させる。
（６）開閉バルブを開いて流体室に液体供給機構を用いて液体を供給し、円板状スポンジシ−トを十分に湿潤させた後、ア−ムを上昇させて基板を円板状スポンジシ−ト面から加工ステ−ジ上へと渡す。

基板を貼合する連通気泡を有する円板状スポンジシ−トは、常時、液体により洗浄されるので、砥粒や加工屑等の残跡が極めて少ない。稀に存在していても、連通気泡を有する円板状スポンジシ−トはクッション性に富むので、貼合時に残跡は円板状スポンジシ−ト内に埋没され、ノッチ効果が消滅されるので極薄基板であっても破損することはない。

（実施例１）
以下、図を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
図１は本発明の基板用搬送器具の正面図、図２は本発明の基板用搬送器具の平面図、図３は本発明の基板用搬送器具の右側面図、および、図４は基板用搬送器具のヘッド部分の拡大断面図である。

図１乃至図４に示す基板搬送器具１において、２はヘッド部分のパッド機構、３は外周縁底部に円環状突起枠４を有する剛体材料よりなるド−ム状の基板押さえ枠、５はド−ム天井板（天蓋）、６は剛体製円板状基台、６ａは流体通路用孔、７は結合材（ユニオン）７ａは栓、８，９は流体通路連結管、１０は液体供給管、１１は連通気泡スポンジ、１２は継手、１３はポリウレタンコイルチュ−ブ、１４はア−ム（柄）、１５は固定部材、１６はパッドサポ−ト板、１７は調整部材、１８はボルト、１９は固定プレ−ト、２０はボルトで前記固定プレ−ト１９を調整部材１７に固定している。４０は流体室、４２は接着剤である。

前記基板押さえ枠３のド−ム天井板５の下面には深さ１〜３ｍｍ、幅２〜５ｍｍの環状の溝５ａが複数条設けられている。

前記剛体製円板状基台６は、基板押さえ枠３の円環状突起枠４内に設けられ、基板押さえ枠３と剛体製円板状基台６とで流体室４０を構成する。剛体製円板状基台６は液体が通過できる孔６ａが多数、穿孔されている。孔６ａを有する剛体製円板状基台６は、液体が透過できる通気性ポ−ラスセラミック製であってもよい。

ド−ム状の基板押さえ枠３、天井板５を構成する剛性材料としては、ポリ（四弗化エチレン）、ポリ（ジフロロ−ジクロロエチレン）、ナイロン６、ナイロン６，１０、ポリアセタ−ル、ガラス繊維補強エポキシ樹脂、ガラス繊維補強ポリブチレンテレフタレ−ト、セラミック、アルミニウム、ステンレス等のロックウエル硬度がＤ５０以上のものが好ましい。なかでも、摩擦係数の小さい、ロックウエル硬度がＤ５０〜Ｄ５５のポリ（四弗化エチレン）が好ましい。外周縁円環状突起４の幅は、３〜１２ｍｍ、高さは３〜３０ｍｍ、天井材の厚みは、２．９〜１１．９ｍｍが好ましい。

剛体製円板状基台６の下面には、連通（連続）気泡率が５０％以上、好ましくは、７５％以上、厚みが１〜５ｍｍ、好ましくは１．２〜３ｍｍの円板状スポンジシ−トをこの円板状スポンジシ−トの下面が基板押さえ枠の円環状突起枠下面より０．５〜２ｍｍ突出するように点接着４２または線接着４２してスポンジシ−ト下面を基板把持面とする。

スポンジシ−トの素材としては、ポリビニ−ルアルコ−ルスポンジ、尿素樹脂スポンジ、メラミン樹脂スポンジ、低密度ポリエチレン連通気泡発泡体、ウレタンフォ−ム等、気泡の平均径が１０〜１２０μｍと細かく、密度が０．０１〜０．１５ｇ／ｃｍ^３の柔軟性のあるスポンジ（発泡体を含む）を用いる。

ポリウレタンコイルチュ−ブ１３は、図１に示すように継手２１に結合され、継手２１は、図示されていない給水ポンプに連結されている。継手２１と給水ポンプ間には開閉バルブが設けられている。この継手２１はスクエアＦシリンダ２２の後方の上部に設けた支持板２３を介してボルトで固定されている。このポリウレタンコイルチュ−ブ１３に給水ポンプで液体、例えば純水を供給することにより液体は、基板押さえ枠３下面の流体室４０、剛体製円板状基台６の孔６ａと通り、スポンジ１１を湿潤し、過剰な液体はスポンジ表面より溢れ出る。

パッド機構２を支持するア−ム１４はスクエアＦシリンダ２２により図１で示される左右方向に進退可能となっている。このスクエアＦシリンダ２２の上部をステッピングモ−タ３３の下部に設けたア−ムホルダ２５に固定する。

前記ア−ムホルダ２５中央にはア−ム軸が設けられている。ア−ム軸は小ア−ム軸２８、大ア−ム軸３４部分よりなる。小ア−ム軸２８の上部はステッピングモ−タ３３のベアリングケ−ス３２下部で軸受け３３される。小ア−ム軸２８の上部には大ア−ム軸３４が連結され、前記下部軸受３３と上部軸受３５により回転可能に軸受けされている。大ア−ム軸３４の上部はステッピングモ−タ３３の回転軸３６に連結されている。ステッピングモ−タ３３の駆動によりア−ム軸２８，３４が回動され、ホルダ２５は小ア−ム軸２８回りに回動する。ホルダ２５の回動によりホルダに固定されているスクエアＦシリンダ２２も小ア−ム軸２８回りに回動する。よって、スクエアＦシリンダ２２に支持されている吸着パッド機構２のア−ム１４も小ア−ム軸２８回りに回動することとなる。

パッド機構２のア−ム１４の昇降は、ステッピングモ−タ３３を固定するスライダ３７をシリンダ３８でア−ムを上下に移動することにより行なわれる。

本発明の基板用搬送装置１を用い、ある加工ステ−ジ上に載置された基板を次ぎの加工ステ−ジへと搬送するには、次ぎの工程を経て行う。
（１）流体室４０に給水ポンプ（液体供給機構）を用いて液体、例えば純水を供給し、円板状スポンジシ−ト１１を湿潤させた後、開閉バルブを閉じて液体の供給を中止する。
（２）加工ステ−ジ上の基板の上面に基板押さえ枠３が位置するように移動機構機構によりア−ム１４を旋回または前進させて移動させる。
（３）ア−ム１４を下降させて基板押さえ枠３を基板に圧接して円板状スポンジシ−ト１１に含まれていた液体の一部を排出することにより剛体製円板状基台の流体通路６ａまたは流体室４０に負圧を生じさせて円板状スポンジシ−ト１１に基板を貼合させる。
（４）ア−ム１４を上昇させ、旋回または後退させて基板を次工程の加工ステ−ジ上へと移動させる。
（５）ア−ム１４を下降させて基板押さえ枠を加工ステ−ジ上に接触させる。
（６）開閉バルブを開いて流体室４０に液体供給機構を用いて液体を供給し、円板状スポンジシ−ト１１を十分に湿潤させた後、ア−ムを上昇させて基板を円板状スポンジシ−ト面から加工ステ−ジ上へと渡す。この際、事前に加工ステ−ジの吸着チャックを減圧して基板をチャックに固定してから開閉バルブを開くのが好ましい。

本発明の基板用搬送器具は、直径２００〜４５０ｍｍ、厚みが２０〜１００μｍと極薄の半導体基板であっても、基板の貼合面が柔軟性に富む連通気泡のスポンジシ−トであるため、基板が破損することはない。また、スポンジシ−トに液体を供給して基板を貼合するので、スポンジシ−トが常時洗浄され、かつ、湿潤しているので砥粒や加工屑がスポンジシ−トに残ることはない。

本発明の基板用搬送器具の正面図である。 本発明の基板用搬送器具の平面図である。 本発明の基板用搬送器具の右側面図である。 図１に示す基板用搬送器具のパッド機構部分を拡大した図である。

符号の説明

１ 基板用搬送器具
ｗ ワ−ク
２ パッド機構
３ ド−ム状の基板押さえ枠
４ 円環状突起枠
５ ド−ム天井板
５ａ 環状溝
６ 剛体製円板状基台
６ａ 孔
７ 結合材（ユニオン）
１１ 連通気泡の円板状スポンジシ−ト
１３ ポリウレタンコイルチュ−ブ
１４ ア−ム（柄）
２２ スクエアＦシリンダ
３３ ステッピングモ−タ
３７ スライダ
３８ シリンダ
４０ 流体室
４２ 接着剤

Claims (2)

1. 外周縁部に円環状突起枠を有する剛体材料よりなるド−ム状の基板押さえ枠、この基板押さえ枠のド−ム天井板下面に、上下に連通する流体通路を有する剛体製円板状基台を設けて前記基板押さえ枠とこの剛体製円板状基台により形成された流体室、この流体室に液体を供給する液体供給機構およびその開閉バルブ、前記剛体製円板状基台の下面に連通気泡率が５０％以上、厚みが１〜５ｍｍの円板状スポンジシ−トをこの円板状スポンジシ−トの下面が基板押さえ枠の円環状突起枠下面より０．５〜２ｍｍ突出するように点接着または線接着して設けた基板把持面、前記基板押さえ枠の上部に設けられたア−ム、およびこのア−ムを昇降および旋回または直線進退可能に移動させる移動機構を設けたことを特徴とする、基板搬送用器具。
2. 請求項１に記載の基板搬送用器具を用い、次ぎの工程を経てある加工ステ−ジ上にある基板を次工程の加工ステ−ジ上へと搬送する方法。
   （１）流体室に液体供給機構を用いて液体を供給し、円板状スポンジシ−トを湿潤させた後、開閉バルブを閉じて液体の供給を中止する。
   （２）加工ステ−ジ上のウエハの上面に基板押さえ枠が位置するように移動機構機構によりア−ムを旋回または前進させて移動させる。
   （３）ア−ムを下降させて基板押さえ枠をウエハに圧接して円板状スポンジシ−トに含まれていた液体の一部を排出することにより剛体製円板状基台の流体通路または流体室に負圧を生じさせて円板状スポンジシ−トに基板を貼合させる。
   （４）ア−ムを上昇させ、旋回または後退させて基板を次工程の加工ステ−ジ上へと移動させる。
   （５）ア−ムを下降させて基板押さえ枠を加工ステ−ジ上に接触させる。
   （６）開閉バルブを開いて流体室に液体供給機構を用いて液体を供給し、円板状スポンジシ−トを十分に湿潤させた後、ア−ムを上昇させて基板を円板状スポンジシ−ト面から加工ステ−ジ上へと渡す。

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