JP2010150027A - 吸着ハンド及びこれを用いたウェーハ搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大型のウェーハの裏面を真空吸着して保持する吸着ハンドにおいて、ウェーハの自重による変形および真空吸着力による局所的な変形を抑制する。
【解決手段】ウェーハを吸着するための吸着部を有し、この吸着部と前記ウェーハの裏面との間に減圧部を生じさせることにより前記ウェーハを吸着して保持する吸着ハンドであって、前記吸着部を３か所以上設け、これらの吸着部の中心を頂点とする多角形の内側に前記ウェーハの中心が位置し、且つ前記吸着部が前記ウェーハの外周の内側に位置するように前記ウェーハを保持する。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、吸着ハンド及びこれを用いたウェーハ搬送装置に関する。

半導体ウェーハは、シリコンをはじめ、ガラスなどの脆性材料が用いられている。半導体ウェーハの局所的な変形は、材料の内部にあるクラックの進展を促進し、微細化が進む半導体製造工程において歩留まり等に影響してしまう。また、吸着による変形は、ウェーハと接する部分に微少な摩耗を発生させ、ウェーハ裏面の付着塵埃の原因にもなっている。

従来、ウェーハ搬送においては、ウェーハを裏面で保持するための吸着ハンドが使用されている。

特許文献１には、ウェーハを真空吸着して保持するハンドと、該ハンドのウェーハ保持状態を検出する第１の検出手段と、前記ハンド上のウェーハの有無を検出する第２の検出手段とを具備したウェーハ搬送装置が開示されている。

特許文献２には、ウェーハとの接触部の一部の表面を荒表面仕上げするウェーハ搬送プレートが開示されている。

現在、半導体製造において単位面積あたりの製造コストを低減するための手段として、ウェーハの大型化が進んでおり、φ４５０ｍｍウェーハの登場が予想される。ウェーハ大型化により、ウェーハ質量の増加に対応した強い把持力が必要とされ、把持力の増大に伴い、真空吸着面積を増加させる必要が生じている。また、大型ウェーハの支持位置によっては、ウェーハ自重による変形量が増加する問題が起きることが予想される。

大型ウェーハの高速搬送及び搬送中の緊急停止においても、ウェーハのずれが生じない把持力が必要である。把持力を増大させるには、真空吸着面積を広くする必要があるが、真空吸着面積を増加させると、吸着時のウェーハのひずみ変形が大きくなってしまう。変形が大きいと、吸着稜部の接触面とウェーハで微少な摩耗が発生してしまう。

大型ウェーハの搬送装置においては、これらの問題を解決し、高い把持力と低ひずみと高いクリーン性能とを持ったウェーハハンドが求められている。

特開平０５−０３６８１５号公報 特開平０７−０３７９６１号公報

本発明の目的は、大型のウェーハの裏面を真空吸着して保持する吸着ハンドにおいて、ウェーハの自重による変形および真空吸着力による局所的な変形を抑制することにある。

本発明の吸着ハンドは、ウェーハを吸着するための吸着部を有し、この吸着部と前記ウェーハの裏面との間に減圧部を生じさせることにより前記ウェーハを吸着して保持する吸着ハンドであって、前記吸着部を３か所以上設け、これらの吸着部の中心を頂点とする多角形の内側に前記ウェーハの中心が位置し、且つ前記吸着部が前記ウェーハの外周の内側に位置するように前記ウェーハを保持することを特徴とする。

本発明によれば、ウェーハの自重による変形および真空吸着力による局所的な変形を抑制することができる。

また、本発明によれば、ウェーハを搬送している途中で、緊急停止による急制動が行われた場合においても、ウェーハの落下による破損を防止することができる。

さらに、本発明によれば、ウェーハの微少なズレによる摩耗を低減することができる。

以下、本発明について実施例を用いて説明する。

ウェーハを半導体製造装置に供給・排出する搬送装置においては、主な搬送はＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）からウェーハを取出し、半導体製造装置に供給し、半導体製造装置から排出されたウェーハを取出し、ＦＯＵＰに収納する。このようなウェーハ搬送装置をミニエンバイロメント試料搬送システムと称す。

図１は、本発明による実施例を示すミニエンバイロメント試料搬送システムの上面図である。ここで、ミニエンバイロメント試料搬送システムは、ミニエン試料搬送システムとも呼ぶ。

ミニエン試料搬送システム（Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ Ｍｏｄｕｌｅ：以下、ＥＦＥＭと称する。）は、ミニエン筐体１０１、ＦＦＵ部１０２（ＦＦＵは、Ｆａｎ Ｆｉｌｔｅｒ Ｕｎｉｔの略である。）、ロードポート部１０３、１０４、１０５、半導体製造装置１０６（または、半導体検査装置）、搬送ロボット部１０７および制御コントローラ１０８を有する。

ミニエン筐体１０１は、システム外部を固定板（外装カバー）で覆い、外部と隔離した空間を提供する。また、ミニエン筐体１０１は、ロードポート部１０３、１０４、１０５、半導体装置接続部等の接合部の機能も有する。

ＦＦＵ部１０２は、送風ファンとフィルターとを含む（図示せず）。ミニエン筐体１０１の上部に設置され、クリーンエア（清浄空気）をダウンフローする（下向きに流す）ことでミニエン筐体１０１内にクリーン環境を実現する。

ロードポート部１０３、１０４、１０５は、密閉容器固定台と容器開閉部とを備えている。そして、ロードポート部１０３、１０４、１０５は、ミニエン筐体１０１内に複数箇所に設置され、半導体製造装置１０６及びミニエン筐体１０１の試料搬送口の機能を有する。

搬送ロボット部１０７は、ミニエン筐体１０１の内部に設置され、水平動作、上下動作及び旋回動作を行う機構部１２１と、ウェーハ１１１を乗せて搬送するための吸着ハンド１０９（ウェーハハンド）とを有する。この搬送ロボット部１０７により、ロードポート部１０３、１０４、１０５と半導体製造装置１０６との間でウェーハ１１１の搬送を行うようになっている。

制御コントローラ１０８は、半導体製造装置１０６との通信、並びにＦＦＵ部１０２、ロードポート部１０３、１０４、１０５及び搬送ロボット部１０７の制御を行い、ＥＦＥＭ全体のコントロールを行う。

以下、ＥＦＥＭを用いたウェーハ搬送シーケンスの実施例の概略を説明する。

ウェーハ１１１は、ロードポート部１０３、１０４、１０５に設置されたＦＯＵＰ１１０から搬送ロボット１０７を介して取出し、半導体製造装置１０６の接続部（図示せず）を通じて搬送する。また、ウェーハ１１０は、搬送ロボット部１０７により、半導体装置接続部の開口部を介して回収し、ロードポート部１０３、１０４、１０５に設置されたＦＯＵＰ１１０に開口部を通じて搬送し、収納する。

ロードポート部１０３、１０４、１０５からのウェーハ１１０の搬送においては、ロードポート部１０３、１０４、１０５に供給されたＦＯＵＰ１１０のロードポート部１０３、１０４、１０５側の蓋が、ロードポート部１０３、１０４、１０５の開閉機構により外され、ウェーハ１１１と搬送ロボット１０７とがアクセス可能となる。ＦＯＵＰ１１０内のウェーハ１１１は、搬送ロボット１０７により取出され、半導体製造装置１０６に供給されるようになっている。

図２Ａは、本発明による実施例を示す吸着ハンドの斜視図である。また、図２Ｂは、図２Ａの部分Ｐの拡大斜視図である。

図２Ａにおいて、吸着ハンド２０１は、３か所に吸着部２１１を有し、大型のウェーハ２０２を吸着して固定することができるようになっている。本実施例においては、吸着部２１１を３か所としているが、これに限定されるものではなく、更に多くの吸着部２１１を設けてもよい。すなわち、吸着部２１１を３か所以上設け、これらの吸着部２１１の中心を頂点とする多角形の内側にウェーハ２０２の中心が位置し、且つ、吸着部２１１の全体がウェーハ２０２の外周の内側に位置するようにウェーハ２０２を保持する。

ウェーハ２０２の直径が４５０ｍｍの場合、１つの吸着部２１１の寸法は、２０〜３０ｍｍ程度とすることが望ましい。

また、吸着部２１１の外部には、支持部２０４を設けてある。これは、吸着ハンド２０１によりウェーハ２０２を吸着した場合に、ウェーハ２０２の自重による変形を抑制するためのものである。支持部２０４の設置個数や設置位置は、本図で示すものに限定されるものではなく、必要な位置に適宜設置することが望ましい。

図２Ｂにおいて、吸着部２１１は、周囲に吸着稜部２０３を有し、その中央部に吸引口２２１、吸引口２２１の周囲に凸部２１４を有している。これは、吸着部２１１の真空吸着力によりウェーハ２０２が局所的に変形する場合に、吸着部２１１の内部においてウェーハ２０２を支持して変形を抑制するためのものである。

吸着ハンド２０１にウェーハ２０２を乗せたとき、ウェーハ２０２と吸着部２１１との間に密閉空間が形成され、この密閉空間の空気を吸引口２２１から排気することにより、真空領域（減圧部とも呼ぶ。）が形成される。吸着ハンド２０１の位置決めに際しては、吸着ハンド２０１のすべての吸着部２１１がウェーハ２０２で覆われるように、吸着ハンド２０１を移動する。

凸部２１４は、減圧部の内部でウェーハ２０２を支持するためのものである。凸部２１４の設置個数や設置位置は、本図で示すものに限定されるものではなく、必要な位置に適宜設置することが望ましい。

図３は、本発明による実施例の吸着ハンドの裏側を示す斜視図である。

吸着ハンド２０１の外部には、真空ポンプ２０５が設置してあり、電磁弁２０８を備えた配管２２２、接続部２０７および真空経路２０６により、表側の吸引口２２１からの吸引が可能となっている。

搬送ロボット部１０７により吸着ハンド２０１を移動し、吸着ハンド２０１の表側にウェーハ２０２を乗せたとき、電磁弁２０８を開として吸引口２２１からの吸引を開始する。

図４は、本発明による実施例を示す減圧部の凸部の拡大縦断面図である。

本図において、吸着部２１１の吸着稜部２０３の高さに比べて、吸着部２１１の内部にある凸部２１４の高さは若干低くしてある。すなわち、吸着ハンド２０１の平面部２３２を基準面として、吸着稜部２０３の高さより凸部２１４の高さを低くしてある。

これにより、吸着稜部２０３と凸部２１４との加工誤差等により、凸部２１４の高さが吸着稜部２０３の高さを上回ることを防止し、ウェーハ２０２の浮き上がりによるエア漏れを最小限に抑えて減圧部の真空度維持することができる。

なお、本図には示していないが、凸部２１４の高さと同様の理由から、吸着部２１１の外部に設けた支持部２０４の高さも、吸着ハンド２０１の平面部２３２を基準面として、吸着稜部２０３の高さより低くしてある。

また、ウェーハ２０２を吸着している時、ウェーハ２０２が変形してウェーハ２０２に微少なズレを生じてしまう。この微少なズレは、ウェーハ２０２と吸着稜部２０３、凸部２１４または支持部２０４との摩耗を引き起こし、ウェーハ２０２の裏面に異物（塵埃）が付着する要因となっていた。

上記の摩耗を抑制し、ウェーハ２０２の裏面に異物（塵埃）が付着することを防止するため、ウェーハ２０２との接触する部位である吸着稜部２０３に面取り部２３１を設けることが望ましい。ここで、面取り部２３１の断面形状は曲率を有する曲線状とすることが一層望ましい。また、ウェーハ２０２を支持する凸部２１４または支持部２０４の形状を弧形状とし、ウェーハ２０２との接触面積を小さくすることが望ましい。

本発明による実施例を示すミニエンバイロメント試料搬送システムの上面図である。 本発明による実施例を示す吸着ハンドの斜視図である。 図２Ａの部分Ｐの拡大斜視図である。 本発明による実施例を示す吸着ハンドの裏側の斜視図である。 本発明による実施例を示す減圧部の凸部の拡大縦断面図である。

符号の説明

１０１：ミニエン筐体、１０２：ＦＦＵ部、１０３、１０４、１０５：ロードポート部、１０６：半導体製造装置、１０７：搬送ロボット部、１０８：制御コントローラ、１０９：吸着ハンド、１１０：ＦＯＵＰ、１１１：ウェーハ、２０１：吸着ハンド、２０２：ウェーハ、２０３：吸着稜部、２０４：支持部、２０５：真空ポンプ、２０６：真空経路、２０７：接続部、２０８：電磁弁、２１１：吸着部、２１４：凸部、２３１：面取り部、２３２：平面部。

Claims (9)

1. ウェーハを吸着するための吸着部を有し、この吸着部と前記ウェーハの裏面との間に減圧部を生じさせることにより前記ウェーハを吸着して保持する吸着ハンドであって、前記吸着部を３か所以上設け、これらの吸着部の中心を頂点とする多角形の内側に前記ウェーハの中心が位置し、且つ前記吸着部が前記ウェーハの外周の内側に位置するように前記ウェーハを保持することを特徴とする吸着ハンド。
2. 前記吸着部が吸着稜部を有することを特徴とする請求項１記載の吸着ハンド。
3. 前記吸着部の前記減圧部に凸部を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の吸着ハンド。
4. 前記吸着部の外部に前記ウェーハの変形を抑制するための支持部を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の吸着ハンド。
5. 吸着ハンドの平面部を基準面として、前記吸着稜部の高さより前記凸部の高さを低くしたことを特徴とする請求項３又は４に記載の吸着ハンド。
6. 吸着ハンドの平面部を基準面として、前記吸着稜部の高さより前記支持部の高さを低くしたことを特徴とする請求項４又は５に記載の吸着ハンド。
7. 前記吸着稜部に面取り部を設けたことを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載の吸着ハンド。
8. 前記凸部の先端の断面形状が弧形状であることを特徴とする請求項３〜７のいずれか一項に記載の吸着ハンド。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の吸着ハンドを用いたことを特徴とするウェーハ搬送装置。

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