JP2009290006A - 半導体ウエハの搬送装置及び搬送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送中にウエハに割れ等の損傷が生じたり、ウエハが脱落したりすることを防止することができるようにすること。
【解決手段】半導体ウエハＷの外縁側の厚みが、それ以外の領域の厚みより相対的に大きくなるように形成することで半導体ウエハＷの面内に凹部Ｗ１が形成されている。搬送装置１０は、半導体ウエハＷを保持する搬送アーム１３と、この搬送アーム１３を所定領域内で搬送可能とする多関節ロボット１１とからなる。搬送アーム１３は、半導体ウエハＷに形成された内側起立面Ｗ１ｂに対して離間近接可能に設けられた当接部材１６を含み、この当接部材１６が半導体ウエハＷを保持して搬送可能に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウエハの搬送装置及び搬送方法に係り、更に詳しくは、外縁側の厚みがそれ以外の領域の厚みより大きく形成された半導体ウエハの搬送装置及び搬送方法に関する。

近時、半導体ウエハ（以下、単に、「ウエハ」と称する）にあっては、極薄研削が求められる反面、ウエハ直径が大型化する傾向がある。このため、極薄に研削されたウエハの搬送において、ウエハはその自重によって反り返ったような状態で搬送されるため、割れてしまうという不都合がある。ここで、かかる不都合を回避すべく、特許文献１に開示される形態としたウエハが採用されている。同文献では、ウエハの外縁側の厚みが、それ以外の領域の厚みより相対的に大きくなるように研削することにより、凹部を形成してこの外縁が残存円周部とされて補強材の役目をし、ウエハが損傷することを防止できるようになっている。

ウエハの搬送装置として、上述のような反り返りを防止するために、ウエハＷを全面で吸着保持する構成が知られている（特許文献２参照）。また、他の搬送装置として、ウエハＷの外周縁複数箇所を把持して搬送する構成も知られている（特許文献３参照）。

特開２００７−１９３７９号公報 特開２００３−２３４３９２号公報 特開２０００−２１９５１号公報

しかしながら、特許文献２のような搬送装置で特許文献１のような凹部が形成されたウエハを搬送する場合、図６（Ａ）に示されるように、ウエハＷを全面吸着する吸着パッド５０によって、ウエハＷの凹部Ｗ１内が減圧されることにより、凹部Ｗ１の底を吸い上げてしまってウエハＷを損傷させてしまう、という不都合がある。
また、吸着パッド５０がウエハＷの残存円周部Ｗ２だけ吸着する場合、吸着面積が小さいため保持力が不十分となり、搬送中にウエハＷが脱落する、という不都合を招来する。

更に、特許文献３のような搬送装置で凹部が形成されたウエハを搬送する場合、図６（Ｂ）に示されるように、ウエハＷを把持する力、すなわち、把持部材５２が相互に接近する方向の力が強いと、ウエハＷの凹部Ｗ１の底が割れてしまう、という不都合がある。

［発明の目的］
本発明は、このような不都合に着目して案出されたものであり、その目的は、搬送中にウエハに割れ等の損傷が生じたり、ウエハが脱落したりすることを防止することができる半導体ウエハの搬送装置及び搬送方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、外縁側の厚みをそれ以外の領域の厚みより大きくすることで凹部が形成された半導体ウエハの搬送装置において、前記半導体ウエハを保持する保持手段と、前記保持手段を所定領域内で搬送可能とする移動手段とからなり、前記保持手段は、前記凹部の内側起立面に対して離間近接可能に設けられた当接部材を含む、という構成を採っている。

本発明において、前記当接部材の当接面は、内側起立面の平面視形状に対応した形状に設ける、という構成を採ってもよい。

また、前記当接部材の当接面は、内側起立面に対して複数個所で点接触するように設けられているとよい。

更に、前記当接部材の高さは、前記内側起立面の高さの半分以下に設定される、という構成と採ることが好ましい。

また、本発明の剥離方法は、外縁側の厚みをそれ以外の領域の厚みより大きくすることで凹部が形成された半導体ウエハの搬送方法において、
前記凹部の内側起立面に当接部材を当接して半導体ウエハを保持し、当該半導体ウエハを搬送する、という方法を採っている。

更に、前記半導体ウエハは、搬送前に支持面上に載置され、
前記半導体ウエハを支持面から離間させるときに、支持面と半導体ウエハとを相対回転させたり、支持面に対して半導体ウエハを傾けたりするとよい。

本発明によれば、当接部材がウエハに形成された凹部の内側起立面に当接して当該ウエハを保持するため、従来例のように減圧によるウエハＷの凹部の底を吸い上げてウエハＷを損傷させることを防止できる。また、凹部を拡げるような力をウエハに付与して保持するため、搬送中に凹部の底側に張力が付与された状態となり、当該底側が変形することを防止してウエハが損傷するといった不都合を回避することが可能となる。しかも、ウエハの保持力も良好に維持することができ、ウエハが脱落しないように安定して搬送可能となる。

また、内側起立面と当接部材の曲率を同一とした場合、それらが密着し易くなり、ウエハの保持力をより一層良好に発揮することができる。

更に、当接部材の当接面を内側起立面に対して複数個所で点接触するように構成した場合、当接部材を内側起立面に応じた形状に設ける必要がなくなる。

また、当接部材の高さを凹部の高さの半分以下とした場合、当接面の全領域を内側起立面に接触させ易くすることができる。

更に、ウエハが支持面から離れるときに、支持面とウエハとを相対回転させたり、ウエハを傾けることで、面と面とが離間するときの負圧が凹部底面に対して垂直に作用することを効果的に防止して、支持面からウエハを離間させるときに、ウエハを損傷させてしまうことを防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１には、実施形態に係る搬送装置の概略斜視図が示されている。この図において、搬送装置１０は、テーブルＴの支持面Ｔ１上に載置されたウエハＷを保持して所定位置に搬送可能に設けられている。搬送装置１０は、移動手段としての多関節ロボット１１と、この多関節ロボット１１に支持される保持手段としての搬送アーム１３と、搬送アーム１３の先端側にそれぞれ設けられた当接部材１６とを備えている。

前記ウエハＷは、平面視円形形状とされ、図２（Ａ）に示されるように、上面側が研削されることで形成された円形の凹部Ｗ１と、この凹部Ｗ１の外周に連なってウエハＷの外縁を形成する残存円周部Ｗ２とを備え、外縁側の厚みが、それ以外の領域の厚みより相対的に大きくなっている。凹部Ｗ１は、底面Ｗ１ａと、当該底面Ｗ１ａの外縁から図２（Ａ）中上方に延びる内側起立面Ｗ１ｂとからなる。

前記多関節ロボット１１は、ベース部２０と、当該ベース部２０の上面側に配置された第１アーム２１〜第６アーム２６と、第６アーム２６の自由端側に取り付けられた保持チャック２７とを含む。第２、第３及び第５アーム２２、２３、２５は、図１に示された状態で、Ｙ-Ｚ面内でそれぞれＢ、Ｃ、Ｅ方向に回転可能に設けられているとともに、第１、第４及び第６アーム２１、２４、２６は、それぞれその軸周り、つまり、Ａ、Ｄ、Ｆ方向に回転可能に設けられている。本実施形態における多関節ロボットは数値制御（ＮＣコントロール）されるものである。すなわち、対象物（本実施形態ではウエハＷ等）に対する各関節の移動量がそれぞれに対応する数値情報で制御され、全てその移動量がプログラムにより制御されるものである。保持チャック２７は、相互に離間接近可能な一対のチャック爪２７Ａ（図２（Ａ）参照）を備えており、前記搬送アーム１３及びそれ以外の搬送アーム（図示省略）等に持ち替え可能に構成されている。

前記搬送アーム１３は、図３に示されるように、平面視で１２０°間隔毎に設けられた３本のアーム１２と、それらアーム１２の基部側に設けられたチャックホルダ２９とを備え、３本のアーム１２の自由端側にそれぞれ当接部材１６が設けられているとともに、チャックホルダ２９にチャック爪２７Ａが嵌め込み可能となっている。

前記当接部材１６は、アーム１２に固定されるとともに、ウエハＷの径方向すなわち図３の一点鎖線の延出方向に進退可能な出力軸３１を備えたトルク制御可能な直動モータ１５と、出力軸３１に取り付けられたＬ型アーム３２と、このＬ型アームの外側突出部３３の先端に設けられて内側起立面Ｗ１ｂに当接可能な当接体３６とから構成されている。当接体３６はゴム等の弾性部材により構成され、その当接面３４は、内側起立面Ｗ１ｂの平面視形状に対応して円弧状に形成されており、その曲率は内側起立面Ｗ１ｂの曲率と同一に設定され、当該内側起立面Ｗ１ｂと密着可能となっている。また、当接面３４の図２（Ａ）中上下方向の高さは、内側起立面Ｗ１ｂの高さの半分以下に設定されている。

次に、前記搬送装置１０によるウエハＷの搬送方法について説明する。

図１に示されるように、ウエハＷがテーブルＴの支持面Ｔ１上に載置されると、当接部材１６が直動モータ１５を介して、Ｌ型アーム３２をチャックホルダ２９側に後退した状態で多関節ロボット１１を作動し、図２（Ａ）に示されるように、ウエハＷの凹部Ｗ１内に全ての当接体３６が位置するように移動させる。このとき、各当接部材１６の当接面３４が内側起立面Ｗ１ｂと離れた状態であり、それらの離間距離が全て同じとなるよう多関節ロボット１１が駆動制御される。その後、各直動モータ１５を介して当接体３６が進行する方向に変位させて当接面３４が当接する位置に移動させる（図２（Ｂ）参照）。これにより、各当接体３６によって、凹部Ｗ１を径方向外側に向かって拡げる力がウエハＷに付与されて当該ウエハＷが保持される。

各当接部材１６によりウエハＷを保持した後、多関節ロボット１１を作動することでウエハＷが所定位置に搬送される。ここで、ウエハＷが支持面Ｔ１から離れる瞬間に、第６アーム２６を矢印Ｆ方向に回転させ、支持面Ｔ１とウエハＷとを相対回転させたり、ウエハＷの直径方向一側から持ち上げるようにして他側との高さを変えてウエハＷ下面を支持面Ｔ１に対して傾けたりしてもよい。これにより、ウエハＷを支持面Ｔ１から離間させるときに生じる負圧がウエハＷの載置面に影響を与えることを軽減することができる。

多関節ロボット１１を介してウエハＷを所定位置に搬送した後、各直動モータ１５を作動して各当接体３６の当接面３４が内側起立面Ｗ１ｂから離れる位置に移動し、ウエハＷの保持を解除させる。その後、次のウエハＷを搬送すべく以降上記同様の動作が行われる。

従って、このような実施形態によれば、３体の当接部材１６によりウエハＷを安定して搬送することができる。また、各当接部材１６により凹部Ｗ１の底面Ｗ１ａが外側に引っ張られてフラットな状態に保ち易くすることができ、搬送中に底面Ｗ１ａが変形したり割れたりして損傷することを防止することが可能となる。ここで、各当接部材１６の保持力を高めるべく、各当接部材１６から凹部Ｗ１に付与する力を大きくしても、図４に示されるように、内側起立面Ｗ１ｂと底面Ｗ１ａとの交差位置でウエハＷが割れることとなる。これにより、底面Ｗ１ａにおける回路面が損傷することを回避できるばかりでなく、当接部材１６の保持力をできるだけ大きく設定し易くすることが可能となる。

以上のように、本発明を実施するための最良の構成、方法等は、前記記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上説明した実施形態に対し、形状、位置若しくは配置等に関し、必要に応じて当業者が様々な変更を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

例えば、当接体３６を移動させるための構成は、種々の変更が可能であり、図５に示される構成としてもよい。同図において、Ｌ型アーム３２の上端部は、直動モータ１５の出力軸３１に第１のピン４１を介して回動可能に連結されている。また、第１のピン４１の下方において、アーム１２とＬ型アーム３２とが第２のピン４２を介して回動可能に連結されている。これにより、Ｌ型アーム３２は、図中実線で示される当接面３４が内側起立面Ｗ１ｂから離れた位置と、二点鎖線で示される当接面３４が内側起立面Ｗ１ｂに当接する位置との間で移動可能となる。

また、当接部材１６は、２体又は４体以上の複数としてもよいが、ウエハＷの保持安定性を考えると、３体とすることが好ましい。

更に、前記支持面Ｔ１とウエハＷとを相対回転させる場合、テーブルＴを回転させたり、テーブルＴ及び前記第６アーム２６の両方を回転させてもよい。

また、直動モータ１５は、エアシリンダ、油圧シリンダ等に代えてもよい。

更に、当接体３６の当接面３４を内側起立面Ｗ１ｂに対して点接触するように形成すれば、内側起立面Ｗ１ｂの平面視形状に対応して当接面３４を円弧状に形成する必要がなくなる。

実施形態に係る搬送装置の概略斜視図。 （Ａ）は、図３のＡ−Ａ断面Ｂ矢視図、（Ｂ）は、当接部材によりウエハを保持した状態の説明図。 搬送装置の要部平面図。 ウエハが割れた場合の説明図。 変形例に係る搬送装置の要部概略断面図。 （Ａ）及び（Ｂ）は、従来構造の不都合を示す説明図。

符号の説明

１０ 搬送装置
１１ 多関節ロボット（移動手段）
１３ 搬送アーム（保持手段）
１６ 当接部材
３４ 当接面
Ｔ１ 支持面
Ｗ 半導体ウエハ
Ｗ１ 凹部
Ｗ１ｂ 内側起立面

Claims (7)

1. 外縁側の厚みをそれ以外の領域の厚みより大きくすることで凹部が形成された半導体ウエハの搬送装置において、
   前記半導体ウエハを保持する保持手段と、
   前記保持手段を所定領域内で搬送可能とする移動手段とからなり、
   前記保持手段は、前記凹部の内側起立面に対して離間近接可能に設けられた当接部材を含むことを特徴とする半導体ウエハの搬送装置。
2. 前記当接部材の当接面は、内側起立面の平面視形状に対応した形状に設けられていることを特徴とする請求項１記載の半導体ウエハの搬送装置。
3. 前記当接部材の当接面は、内側起立面に対して複数個所で点接触するように設けられていることを特徴とする請求項１記載の半導体ウエハの搬送装置。
4. 前記当接部材の高さは、前記内側起立面の高さの半分以下に設定されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の半導体ウエハの搬送装置。
5. 外縁側の厚みをそれ以外の領域の厚みより大きくすることで凹部が形成された半導体ウエハの搬送方法において、
   前記凹部の内側起立面に当接部材を当接して半導体ウエハを保持し、当該半導体ウエハを搬送することを特徴とする半導体ウエハの搬送方法。
6. 前記半導体ウエハは、搬送前に支持面上に載置され、
   前記半導体ウエハを支持面から離間させるときに、支持面と半導体ウエハとを相対回転させることを特徴とする請求項５記載の半導体ウエハの搬送方法。
7. 前記半導体ウエハは、搬送前に支持面上に載置され、
   前記半導体ウエハを支持面から離間させるときに、支持面に対して半導体ウエハを傾けることを特徴とする請求項５記載の半導体ウエハの搬送方法。

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