JP2005228867A - ウェーハカセット - Google Patents

Abstract

【課題】支持プレートと隔壁プレートとの間にウェーハが収容されるウェーハカセットにおいて、搬出時にウェーハを確実に保持し、ウェーハの搬出入に用いる保持部を損傷させないようにする。
【解決手段】ウェーハＷの搬出入の際にウェーハＷを保持する保持部２２を進入させるための切り欠き部１００が形成された複数の支持プレート１０と、隣り合う支持プレート１０の間に配設される複数の隔壁プレート１１とを少なくとも備えたウェーハカセット１において、隔壁プレート１１を、隣り合う２つの支持プレート１０の間において非固定状態とする。保持部２２がウェーハＷを隔壁プレート１１に押し当てると、保持部２２と隔壁プレート１１とが平行になってウェーハＷを確実に保持できるようになる。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体ウェーハを収容するウェーハカセットに関するものである。

半導体ウェーハの製造工程においては、通常はウェーハカセットと呼ばれるラックに加工対象の複数の半導体ウェーハが収容される。そして、ウェーハカセットに収容された半導体ウェーハは、進退自在なフォーク状の保持部によって吸引保持されてウェーハカセット外に搬出されて加工され、加工後の半導体ウェーハは、その保持部によって吸引保持されて再びウェーハカセットの所定のスロットに収容される（例えば特許文献１参照）。半導体ウェーハの搬出入時には、保持部の上面に形成された吸引部が半導体ウェーハの下面を吸引するのを可能とするため、ウェーハカセットにおいては半導体ウェーハの全面が支持される構成とはなっていない。

しかしながら、近年の半導体ウェーハは、その厚みが１００μｍ以下、５０以下というように極めて薄くなるように研削されるため、結晶方位及び研削歪みの影響を受けて湾曲することがある。そして、半導体ウェーハが湾曲すると、保持部が半導体ウェーハを吸引保持しようとした際にエアーの漏れが生じて保持できず、ウェーハカセット内から半導体ウェーハを搬出することができないという問題が生じる。また、保持部が半導体ウェーハをウェーハカセット内の所要位置に収容した後、吸引を解除して保持部をウェーハカセット外に退避させる際に、吸引の解除によって半導体ウェーハの湾曲を矯正する力も解除されて湾曲状態に戻ってしまい、湾曲した半導体ウェーハが保持部と接触して損傷するという問題もある。

更に、ウェーハカセット内において例えば半導体ウェーハの端部のみが支持される構成となっている場合には隣り合う半導体ウェーハ間に仕切りがないため、半導体ウェーハが湾曲していると、隣り合う半導体ウェーハ同士が接触して損傷するおそれがある。また、半導体ウェーハの湾曲の程度が高いと、隣り合う半導体ウェーハ間に保持部が進入できるだけの空間がなく、保持部を進入させようとすると半導体ウェーハに衝突して損傷させることがある。

そこで本出願人は、上記種々の問題を解決するために、ウェーハを支持するプレートとその隣接する支持プレートとの間に隔壁プレートを配設し、支持プレートと隔壁プレートとの間の空間にウェーハを収容してウェーハ同士が接触するのを防止すると共に、ウェーハを搬出する際に保持部を隔壁プレートに押し当てることにより湾曲しているウェーハを矯正した状態で吸引保持することができるウェーハカセットを開発した（特許文献１参照）。

特開２００３−１１００１４号公報

しかしながら、保持部と隔壁プレートとの平行精度が低いと、ウェーハの搬出時に保持部とウェーハとが密着しないため、ウェーハを吸引保持できないという新たな問題が生じた。

また、支持プレートと隔壁プレートとの間の空間にウェーハが存在しない場合は、保持部が隔壁プレートをウェーハと間違えて吸引保持し、ウェーハカセットごと引きずり出してしまうことがあり、保持部が損傷するという問題も生じた。

そこで本発明は、支持プレートと隔壁プレートとの間にウェーハが収容されるウェーハカセットにおいて、搬出時にウェーハを確実に保持し、保持部を損傷させないようにすることを課題とする。

本発明は、複数のウェーハを収容するウェーハカセットであって収容されたウェーハを支持すると共に、ウェーハの搬出入の際にウェーハを保持する保持部を進入させるための切り欠き部が形成された複数の支持プレートと、隣り合う支持プレートの間に配設される複数の隔壁プレートとを少なくとも備え、隔壁プレートが、隣り合う２つの支持プレートの間において非固定状態で配設されることを特徴とするものである。

隔壁プレートには、保持部に形成された吸引部に対応する位置に吸引部対応孔が形成されていること、保持部に形成された物体センサーに対応する位置に物体センサー対応孔が形成されていることが望ましい。

より具体的な構成例としては、少なくとも３本以上の支持ロッドと、支持ロッドの上端に固定される天井板と、支持ロッドの下端に固定される底板とを含み、支持プレート及び隔壁プレートには支持ロッドを貫通させる貫通孔が形成され、支持ロッドには支持プレートと隔壁プレートとの間隔を維持するスペーサが嵌入され、スペーサに隔壁プレートの貫通孔が遊嵌すること、支持プレートと支持プレートの直上の隔壁プレートとの間に支持ロッドに挿入された固定スペーサが介在し、隔壁プレートと隔壁プレートの直上の支持プレートとの間に支持ロッドに挿入され固定スペーサに支持された遊嵌スペーサが介在すること、遊嵌スペーサの外周側にはばねが挿入されることが挙げられる。

本発明においては、隔壁プレートが非固定状態で配設されているため、ウェーハを搬出する際に保持部がウェーハを隔壁プレートに押し当てると、保持部と隔壁プレートとが平行でなかったとしても、その押し当てる力によって隔壁プレートがウェーハ及び保持部と平行になり、隔壁プレートがウェーハの全面を均一な力で押し返すため、保持部がウェーハに密着した状態となってウェーハを確実に保持することができる。

また、隔壁プレートにおいて、保持部に形成された吸引部に対応する位置に吸引部対応孔が形成されていると、支持プレートと隔壁プレートとの間にウェーハが存在しない場合に、吸引部が誤って隔壁プレートを吸引保持することがないため、保持部がウェーハカセットを引きずり出すことがなく、保持部が損傷しない。

更に、隔壁プレートにおいて、保持部に形成された物体センサーに対応する位置に物体センサー対応孔が形成されていると、支持プレートと隔壁プレートとの間にウェーハが存在しない場合に、物体センサーが隔壁プレートをウェーハと誤認識することがない。隔壁プレートに上記吸引部対応孔が形成されていない場合であっても、物体センサーが物体の存在を検出しなかったときは、吸引部に吸引力が作用しないようにすることにより、吸引部が誤って隔壁プレートを吸引保持するのを防止することができ、これによって保持部がウェーハカセットを引きずり出すことがなく、保持部が損傷しない。隔壁プレートに吸引部対応孔が形成されている場合には、より確実に吸引部が誤って隔壁プレートを吸引保持するのを防止することができる。

支持プレート及び隔壁プレートに支持ロッドを貫通させる貫通孔が形成され、支持ロッドに支持プレートと隔壁プレートとの間隔を維持するスペーサが嵌入され、スペーサに隔壁プレートの貫通孔が遊嵌することにより、スペーサの長さによって隔壁プレートの移動の範囲を定めることができる。また、支持プレートと支持プレートの直上の隔壁プレートとの間に支持ロッドに挿入された固定スペーサが介在し、隔壁プレートと隔壁プレートの直上の支持プレートとの間に支持ロッドに挿入され固定スペーサに支持された遊嵌スペーサが介在する構成とすると、固定スペーサによって隔壁プレートの下部が支持されて直下の支持プレートとの距離が一定以上に保たれると共に、隔壁プレートが直上の支持プレートに対して近づく方向に傾きながら上昇可能となる。遊嵌スペーサにばねが挿入されると、ばねによって隔壁プレートが下方に付勢され、保持部による上方への力が加えられていないときは、隔壁プレートの位置が一定に保たれる。

図１に示すウェーハカセット１は、複数の支持プレート１０を備えており、上下方向に隣り合う支持プレート１０の間には隔壁プレート１１が配設され、ウェーハは支持プレート１０と隔壁プレート１１との間に形成される空間に収容され、支持プレート１０によって下方から支持される。ウェーハカセット１にウェーハを搬入する場合、及び、ウェーハカセット１からウェーハを搬出する場合には、例えば図示の搬出入装置２が用いられる。

搬出入装置２は、上下動及び旋回動が可能なアーム部２０と、アーム部２０の先端において駆動部２１に回動可能に取り付けられた保持部２２とを備えている。保持部２２にはウェーハを保持する吸引部２２０と物体センサー２２１とを備えており、ウェーハカセット１からウェーハを搬出する際には、物体センサー２２１がウェーハの有無を検出することができる。そして、検出結果に基づき、吸引部２２０における吸引力を制御することができる。

図２に示すように、ウェーハカセット１は、垂直方向に配設される３本以上（図示の例では４本）の支持ロッド１２を有しており、その先端のボルト部１２ａが天井板１３に形成された固定孔１３０に嵌合し、支持ロッド１２と天井板１３とがナット１２ｂによって固定される。また、支持ロッド１２の下端には底板１４に形成された固定孔１４０が嵌合して支持ロッド１２と底板１４とが固定される。

支持プレート１０には、図１に示した保持部２２を支持プレート１０に対して垂直な方向に進入させるための切り欠き部１００、支持ロッド１２を貫通させる貫通孔１０１が形成されており、更に図示の例では、ウェーハの外周を支持する外周支持ロッド１５を貫通させる外周支持ロッド孔１０２が複数形成されている。なお、図２においては外周支持ロッド１５を１本のみ図示している。

隔壁プレート１１においては、保持部２２に形成された吸引部２２０に対応する位置に吸引部対応孔１１０、保持部２２に形成された物体センサー２２１に対応する位置に物体センサー対応孔１１１が形成されていると共に、支持ロッド１２を貫通させる貫通孔１１２が形成されている。更に、図示の例では、ウェーハの外周を支持する外周支持ロッド１５を貫通させる外周支持ロッド孔１１３が複数形成されている。

支持ロッド１２は、支持プレート１０及び隔壁プレート１１に形成された貫通孔１０１、１１２を貫通しており、支持プレート１０と隔壁プレート１１とが上下方向に交互に配設されている。そして、支持ロッド１２には固定スペーサ１６及び遊嵌スペーサ１７が嵌入される。図３に示すように、固定スペーサ１６は、支持プレート１０の上に載置された状態で支持プレート１０と隔壁プレート１１との間の間隔を一定に維持している。一方、遊嵌スペーサ１７は、隔壁プレート１１の貫通孔１１２に遊嵌しており、隔壁プレート１１は非固定状態となっている。即ち、隔壁プレート１１は、遊嵌スペーサ１７の高さの分だけ、不特定の方向に傾きながらガタガタして移動できる状態となっている。また、図示の例では、固定スペーサ１６の外周側にばね１８が挿入されている。

ウェーハカセット１に収容されているウェーハを搬出する際には、図４（Ａ）に示すように、保持部２２を支持プレート１０とその下方に位置する隔壁プレート１１との間に進入させた後、図４（Ｂ）に示すように、切り欠き部１００内を上昇させることによりウェーハＷの下面を吸引保持しようとする。このとき、図示の例のようにウェーハＷが湾曲していると、ウェーハＷの下面を吸着することができないため、図４（Ｃ）に示すように、保持部２２を更に上昇させることによりウェーハＷを隔壁プレート１１に押し当ててウェーハＷを平面状にしてから吸着する。

隔壁プレート１１の貫通孔１１２には遊嵌スペーサ１７が遊嵌した状態となっているため、保持部２２の上昇によりウェーハＷが隔壁プレート１１の下面に押し当てられた際に隔壁プレート１１が保持部２２と平行でない場合は、図４（Ｃ）において誇張して示すように、隔壁プレート１１がウェーハＷと平行になるように傾斜しながら移動するため、保持部２２がウェーハＷを確実に保持することができる。こうしてウェーハＷ２２が保持されると、保持部２２がウェーハカセット１の外部に退避することにより、保持されたウェーハＷが搬出される。なお、図４において、ばねは省略している。

なお、図４（Ａ）〜（Ｃ）ではウェーハＷが湾曲している場合を例に挙げて説明したが、ウェーハが湾曲していない場合においても、隔壁プレート１１が移動することにより、保持部２２が隔壁プレート１１と平行になり、ウェーハが隔壁プレート１１にぴったりと押し当てられてウェーハを確実に吸引保持することができる。

図１及び図２に示したように、隔壁プレート１１には吸引部対応孔１１０が形成されているため、保持部２２がウェーハＷを保持しようとした際に支持プレート１０の上面側にウェーハが存在しない場合には、保持部２２に備えた吸引部２２０が誤って隔壁プレート１１を吸引することがない。従って、保持部２２がウェーハカセット１を引きずり出すことがなく、保持部２２が損傷することがない。

また、図１及び図２に示したように、隔壁プレート１１には物体センサー対応孔１１１が形成されているため、保持部２２がウェーハを保持しようとした際に支持プレート１０の上面側にウェーハが存在しない場合には、保持部２２に備えた物体センサー２２１が物体を検知せず、ウェーハがないことを確認することができるため、物体センサー２２１による検出結果に応じて吸引部２２０に作用させる吸引力を弱くしたりアーム部２０の駆動により保持部２２を退避させたりすることにより、隔壁プレート１１をウェーハと間違えて吸引してしまうことがなくなる。

図１〜図４に示したウェーハカセット１は、種々の加工装置において用いられる。ここでは図５に示す研削装置３について説明する。研削装置３はウェーハの面を研削する装置であり、第一のウェーハカセット載置領域３０ａ、第二のウェーハカセット載置領域３０ｂを有している。第一のウェーハカセット載置領域３０ａに載置された第一のウェーハカセット１ａには、研削前のウェーハが複数収容されている。一方、第二のウェーハカセット載置領域３０ｂに載置された第二のウェーハカセット１ｂには、研削後のウェーハが収容されていく。

第一のウェーハカセット載置領域３０ａ、第二のウェーハカセット載置領域３０ｂの近傍には搬出入装置２が配設されており、搬出入装置２を構成する保持部２２が第一のウェーハカセット１ａ内に進入してウェーハを保持して搬出する。このとき、図４に示したように、ウェーハが湾曲していても、また、隔壁プレート１１と保持部２２とが平行でなくても、上述のように確実にウェーハを保持して搬出することができる。そして、第一のウェーハカセット１ａから搬出されたウェーハは、位置合わせテーブル３１に載置され、ここで中心位置の位置合わせが行われる。

位置合わせテーブル３１の近傍には第一の搬送手段３２ａ及びターンテーブル３３が配設されており、ターンテーブル３３は複数（図示の例では４つ）のチャックテーブル３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄを回動自在に保持している。位置合わせテーブル３１において位置合わせがされたウェーハは、第一の搬送手段３２ａによってチャックテーブル３４ａに搬送されて保持される。そして、ターンテーブル３３が所要角度回転することにより第一の研削手段３５の直下に位置付けられる。

第一の研削手段３５は、第一の支持板３６に取り付けられており、第一の支持板３６は垂直方向に配設された第一のガイドレール３６０に摺動可能に係合している。第一の支持板３６は、第一のパルスモータ３６１によって駆動され第一のガイドレール３６０にガイドされて昇降する構成となっており、第一の支持板３６の昇降に伴って第一の研削手段３５も昇降する。

第一の研削手段３５は、垂直方向の軸心を有するスピンドル３５０の下端にマウンタ３５１を介して研削ホイール３５２が固定され、研削ホイール３５２の下面に研削砥石３５３が固着されていると共にスピンドル３５０の上端にモータ３５４が連結された構成となっており、モータ３５４に駆動されてスピンドル３５０が回転するのに伴い研削砥石３５３が回転する構成となっている。

第一の研削手段３５の直下に位置付けられたウェーハＷは、研削砥石３５３が回転しながら第一の研削手段３５が下降し、回転する研削砥石３５３がウェーハＷの面に接触することにより研削される。ここでは例えば粗研削が行われる。

粗研削が終了した後は、ターンテーブル３３が所要角度回転することにより粗研削後のウェーハＷが第二の研削手段３７の直下に位置付けられる。ここで、第二の研削手段３７は、第二の支持板３８に取り付けられており、垂直方向に配設された第二のガイドレール３８０に摺動可能に係合している。第二の支持板３８は、第二のパルスモータ３８１によって駆動され第二のガイドレール３８０にガイドされて昇降する構成となっており、第二の支持板３８の昇降に伴って第二の研削手段３７も昇降する。

第二の研削手段３７は、垂直方向の軸心を有するスピンドル３７０の下端にマウンタ３７１を介して研削ホイール３７２が固定され、研削ホイール３７２の下面に研削砥石３７３が固着されていると共にスピンドル３７０の上端にモータ３７４が連結された構成となっており、モータ３７４に駆動されてスピンドル３７０が回転するのに伴い研削砥石３７３が回転する構成となっている。

第二の研削手段３７の直下に位置付けられたウェーハＷは、研削砥石３７３が回転しながら第二の研削手段３７が下降し、回転する研削砥石３７３がウェーハＷの面に接触することにより研削される。ここでは例えば仕上げ研削が行われる。

仕上げ研削が終了すると、ウェーハＷが第二の搬送手段３２ｂ近傍に位置付けられる。第二の搬送手段３２ｂの近傍には洗浄手段３９が配設されており、仕上げ研削後のウェーハＷは、第二の搬送手段３２ｂによって洗浄手段３９の保持テーブル３９０に搬送され、ここで洗浄水によって研削屑が除去され、乾燥される。

そして次に、搬出入装置２の保持部２２によって洗浄後のウェーハＷが吸着され、保持部２２が第二のウェーハカセット１ｂの所定のスロットに進入し、吸引を解除すると共に支持プレート１０の切り欠き部１００を下降して下方に位置する隔壁プレート１１との間の空間から退避することによって、ウェーハＷが第二のウェーハカセット１ｂに収容される。

本発明は、半導体ウェーハ等の板状物を収容し、収容された板状物を確実に搬出するのに利用することができる。

ウェーハカセット及び搬出入装置の一例を示す斜視図である。 同ウェーハカセットを示す分解斜視図である。 同ウェーハカセットの一部を拡大して示す断面図である。 同ウェーハカセットからウェーハを搬出する様子を示す略示的断面図であり、（Ａ）は保持部をウェーハカセット内に進入させる工程、（Ｂ）は保持部を上昇させる工程、（Ｃ）はウェーハを保持する工程を示す。 研削装置の一例を示す斜視図である。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ：ウェーハカセット
１０：支持プレート
１００：切り欠き部 １０１：貫通孔 １０２：外周支持ロッド孔
１１：隔壁プレート
１１０：吸引部対応孔 １１１：物体センサー対応孔 １１２：貫通孔
１１３：外周支持ロッド孔
１２：支持ロッド
１２ａ：ボルト部 １２ｂ：ナット
１３：天井板
１３０：固定孔
１４：底板
１４０：固定孔
１５：外周支持ロッド １６：固定スペーサ １７：遊嵌スペーサ
１８：ばね
２：搬出入装置
２０：アーム部 ２１：駆動部
２２：保持部
２２０：吸引部 ２２１：物体センサー
３：研削装置
３０ａ：第一のウェーハカセット載置領域
３０ｂ：第二のウェーハカセット載置領域
３１：位置合わせテーブル ３２ａ：第一の搬送手段 ３２ｂ：第二の搬送手段
３３：ターンテーブル ３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ：チャックテーブル
３５：第一の研削手段
３５０：スピンドル ３５１：マウンタ ３５２：研削ホイール
３５３：研削砥石 ３５４：モータ
３６：第一の支持板
３６０：第一のガイドレール ３６１：第一のパルスモータ
３７：第二の研削手段
３７０：スピンドル ３７１：マウンタ ３７２：研削ホイール
３７３：研削砥石 ３７４：モータ

３８：第二の支持板
３８０：第二のガイドレール ３８１：第二のパルスモータ
３９：洗浄手段
３９０：保持テーブル

Claims (6)

1. 複数のウェーハを収容するウェーハカセットであって、
   収容されたウェーハを支持すると共に、ウェーハの搬出入の際に該ウェーハを保持する保持部を進入させるための切り欠き部が形成された複数の支持プレートと、
   隣り合う支持プレートの間に配設される複数の隔壁プレートと
   を少なくとも備え、
   該隔壁プレートは、隣り合う２つの支持プレートの間において、非固定状態で配設されるウェーハカセット。
2. 前記隔壁プレートには、前記保持部に形成された吸引部に対応する位置に吸引部対応孔が形成されている請求項１に記載のウェーハカセット。
3. 前記隔壁プレートには、前記保持部に形成された物体センサーに対応する位置に物体センサー対応孔が形成されている請求項１または２に記載のウェーハカセット。
4. 少なくとも３本以上の支持ロッドと、
   該支持ロッドの上端に固定される天井板と、
   該支持ロッドの下端に固定される底板と
   を含み、
   前記支持プレート及び前記隔壁プレートには、該支持ロッドを貫通させる貫通孔が形成され、
   該支持ロッドには、該支持プレートと該隔壁プレートとの間隔を維持するスペーサが嵌入され、
   該スペーサには、該隔壁プレートの貫通孔が遊嵌する請求項１、２または３に記載のウェーハカセット。
5. 前記支持プレートと該支持プレートの直上の隔壁プレートとの間には、前記支持ロッドに挿入された固定スペーサが介在し、該隔壁プレートと該隔壁プレートの直上の支持プレートとの間には、該支持ロッドに挿入され該固定スペーサに支持された遊嵌スペーサが介在する請求項４に記載のウェーハカセット。
6. 前記遊嵌スペーサの外周側にはばねが挿入される請求項４または５に記載のウェーハカセット。

Images