JP2015076507A - ウエーハの搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエーハを破損させることなく適切に搬送すること。
【解決手段】本発明の搬送装置（１）は、テーブル（５）に載置されているウエーハ（Ｗ）を保持して搬送するものであり、ウエーハに対向する外周保持プレート（１１）と、ウエーハの外周を保持するように外周保持プレートに進退可能に配置された外周保持部（１２）と、外周保持プレートの下面（２２）とテーブル上のウエーハの上面（３７）との距離を認識する３つ以上の認識センサ（１６）と、各認識センサの認識結果から外周保持プレートに対するウエーハの姿勢を検出して、ウエーハの外周を保持するか否かを判断する判断部（１７）を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウエーハの外周を保持して搬送するウエーハの搬送装置に関する。

近年、電気機器の薄型化や小型化に伴い、ウエーハの薄化が望まれている。また、ウエーハの外周には、製造工程中における割れや発塵防止のために面取り加工が施されている。このため、ウエーハの厚さが、例えば１００μｍ以下に研削仕上げされると、面取りされたウエーハの外周がナイフエッジ状になり、外周側から欠けが生じてウエーハが破損するという問題があった。この問題を解決するために、ウエーハの薄化後にナイフエッジになりうる面取り部を、研削加工に先だってウエーハの外周部から除去（トリミング）する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の加工方法では、チャックテーブル上にウエーハが保持され、切削ブレードでウエーハの表面側から切り込まれる。このため、チャックテーブル上にはウエーハの表面を上方に露出させた状態で搬送する必要がある。一般に、ウエーハの表面にはデバイスが形成されるため、真空吸着搬送等のように吸着パッドによってウエーハの搬送時に表面が保持されると、ウエーハの表面が傷付けられるおそれがある。このため、ウエーハの表面に触れることなくウエーハを搬送できるエッジクランプ式の搬送装置が用いられる（例えば、特許文献２参照）。

特開２０００−１７３９６１号公報 特開２０１２−０６４８７２号公報

特許文献２の搬送装置においては、ウエーハの外周を保持する複数のクランプ爪が設けられており、チャックテーブルの外周部分にはクランプ爪が入り込む切欠きが形成されている。この場合、切欠き箇所においてチャックテーブルによる支持がないため、ウエーハの外周部のトリミング時の加工品質が悪化するという問題がある。この問題を解決するために、チャックテーブルに切欠きを形成する代わりに、チャックテーブルにリフタを設けて保持面からウエーハを持ち上げる構成が考えられる。しかしながら、持ち上げられたウエーハの姿勢によっては、搬送装置にウエーハが適切に受け渡されず、ウエーハが破損するおそれがあった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ウエーハを破損させることなく適切に搬送することができるウエーハの搬送装置を提供することを目的とする。

本発明のウエーハの搬送装置は、ウエーハの外周を保持する外周保持機構と、該外周保持機構を用いて第１のテーブルから第２のテーブルにウエーハを搬送するため該外周保持機構を昇降させる昇降手段を含むウエーハの搬送装置であって、該外周保持機構は、該昇降手段に接続される外周保持プレートと、該外周保持プレートに配設されウエーハの外周を保持する少なくとも３つの外周保持部と、該外周保持部を放射方向に移動させる移動手段と、該外周保持プレートの下面と外周保持部が保持しようとする該第１のテーブルに載置されているウエーハの上面との間隔を認識する少なくとも３つの認識センサと、を備え、該各々の認識センサの認識によって該移動手段を作動させ該外周保持部でウエーハを保持するか否かを判断する判断部を備える。

この構成によれば、３つの認識センサによって外周保持プレートの下面とウエーハの上面との間隔が認識され、各認識センサの認識された間隔に基づいて外周保持プレートに対するウエーハの姿勢が検出される。よって、外周保持プレートに対して第１のテーブル上のウエーハの姿勢が適正ではない場合には、判断部によってウエーハを保持しないと判断されるため、外周保持部によってウエーハが無理に保持されることがない。よって、ウエーハの破損を防止することができる。

また本発明の上記ウエーハの搬送装置において、該少なくとも３つの認識センサは、光学式変位計であって、該各々の認識センサが認識する少なくとも３カ所の距離の差が予め設定する規定値を超えないときにウエーハを保持すると該判断部が判断し、該規定値を超えているときにウエーハを保持しないと該判断部が判断する。

また本発明の上記ウエーハの搬送装置において、該少なくとも３つの認識センサは、該外周保持プレートの下面に垂直方向で上下する上下ピンと、該上下ピンが所定距離上昇したとき反応する上昇センサと、を備え、該外周保持機構を該昇降手段で下降させることにより、該第１のテーブルに載置されているウエーハの上面に該上下ピンの下端が接触し、更に該外周保持機構を下降させたとき該上下ピンが上昇し該上昇センサの反応が同時のときウエーハを保持し、該上昇センサの反応が同時でないときウエーハを保持しないと該判断部が判断する。

本発明によれば、３つの認識センサによって外周保持プレートの下面とウエーハの上面との間隔を認識することで、ウエーハを破損させることなく第１のテーブルから第２のテーブルに適切に搬送することができる。

第１の実施の形態に係る搬送装置の模式図である。 第１の実施の形態に係る搬送装置による搬送動作の説明図である。 第２の実施の形態に係る搬送装置の模式図である。 第２の実施の形態に係る判断部による判断処理の説明図である。

以下、添付図面を参照して、第１の実施の形態に係るウエーハの搬送装置について説明する。図１は、第１の実施の形態に係る搬送装置の模式図である。なお、本実施の形態に係る搬送装置は、図１に示す構成に限定されず、適宜変更が可能である。

図１に示すように、搬送装置１は、各種加工装置に組み込まれるエッジクランプ式の搬送装置であり、ウエーハＷの外周を保持してテーブル（第１のテーブル）５から他のテーブル（第２のテーブル（不図示））に搬送するように構成されている。ウエーハＷは、略円板状に形成されており、表面が不図示の分割予定ラインによって複数の領域に区画されている。分割予定ラインで区画された各領域には、ＩＣ、ＬＳＩ等の各種デバイスが形成されている。なお、ウエーハＷは、シリコン、ガリウムヒ素等の半導体ウエーハでもよいし、セラミック、ガラス、サファイア等の無機材料基板でもよい。

テーブル５には、載置面５１からウエーハＷを持ち上げるリフタ５２が設けられている。リフタ５２は、テーブル５の中央に昇降可能に収容されている。リフタ５２の上面が載置面５１よりも上昇することで、載置面５１からウエーハＷの外周を浮かせて、搬送装置１にウエーハＷが受け渡される。また、リフタ５２が載置面５１に面一になることで、ウエーハＷの下面３６全体がテーブル５に支持される。なお、テーブル５がエッジトリミングで使用される場合には、リフタ５２が載置面５１よりも沈み込んで、ウエーハＷの下面３６からリフタ５２を離間させる構成にしてもよい。

搬送装置１は、ウエーハＷの外周を保持する外周保持機構２と、外周保持機構２を昇降させる昇降手段３とを備えている。外周保持機構２は、上面視略円形状の外周保持プレート１１上に、ウエーハＷの外周を保持するように３つの外周保持部１２（２つのみ図示）を配置している。外周保持プレート１１の上面２１中央には支柱部１３が立設されており、支柱部１３を介して外周保持機構２が搬送アーム１４の先端側に接続されている。搬送アーム１４は昇降手段３に接続されており、昇降手段３の駆動によって外周保持機構２が水平姿勢を保ったままテーブル５に対して離間又は接近される。

外周保持プレート１１の上面２１には、放射方向に延びる３本のガイドレール２３（２本のみ図示）が配置されており、ガイドレール２３にはウエーハＷの外周を保持する外周保持部１２がスライド可能に設置されている。外周保持部１２は、横板部２５と縦板部２６とを直交させた側面視逆Ｌ字状に形成されている。外周保持部１２は、横板部２５が外周保持プレート１１の上面２１に支持された状態で、縦板部２６を外周保持プレート１１よりも下方に突出させている。横板部２５の下面には、ガイドレール２３に係合するスライダ２７が設けられている。縦板部２６の内側面２８の下端側には、ウエーハＷの外周を引っ掛けるＶ字溝２９が形成されている。

また、各外周保持部１２は電動式の移動手段１５に連結されており、移動手段１５の作動によって外周保持部１２がガイドレール２３に沿って放射方向に進退移動される。各外周保持部１２が中央に向けて移動されることで、各外周保持部１２のＶ字溝２９がウエーハＷの外周を挟み込んでウエーハＷが保持される。このとき、縦板部２６の内側面２８が外周保持プレート１１の下面２２に対して直交するため、外周保持プレート１１に対してウエーハＷが平行でなければ、ウエーハＷの外周がＶ字溝２９から外れてしまう。そこで、搬送装置１では、テーブル５からウエーハＷを受け取る前に外周保持プレート１１に対するウエーハＷの姿勢を検出している。

外周保持プレート１１の下面２２には、ウエーハＷの姿勢を検出するための３つの認識センサ１６（２つのみ図示）が取り付けられている。各認識センサ１６は、非接触式の光学式変位計であり、発光素子３１からウエーハＷの上面３７に発光し、上面３７からの反射を受光素子３２で受光して、外周保持プレート１１の下面２２とテーブル５（リフタ５２）上のウエーハＷの上面３７との間隔（距離）を認識する。また、各認識センサ１６は、外周保持部１２でウエーハＷを保持するか否かを判断する判断部１７に接続されている。判断部１７は、各認識センサ１６から入力された認識結果に基づいて、リフタ５２上のウエーハＷを保持するか否かを判断する。

この場合、判断部１７は、各認識センサ１６で認識された３カ所の距離の差を算出する。３カ所の距離の差は、３カ所で認識された距離のうち、最も大きな距離の値と最も小さな距離の値との差から求められる。そして、各認識センサで認識された３カ所の距離の差と規定値とが比較されて、外周保持プレート１１に対するウエーハＷの姿勢が検出される。距離の差が規定値を超えない場合には、外周保持プレート１１に対してウエーハＷが平行であることを示している。また、距離の差が規定値を超える場合には、外周保持プレート１１に対してウエーハＷが傾いていることを示している。

このため、判断部１７は、各認識センサ１６で認識された３カ所の距離の差が規定値を超えない場合には、外周保持部１２でウエーハＷを保持可能であると判断する。また、判断部１７は、各認識センサ１６で認識された３カ所の距離の差が規定値を超える場合には、外周保持部１２でウエーハＷが保持可能ではないと判断する。判断部１７において外周保持部１２でウエーハＷが保持可能ではないと判断された場合には、移動手段１５による外周保持部１２の移動が禁止される。なお、外周保持プレート１１に対してウエーハＷが平行ではない旨をオペレータに報知して、搬送装置１やテーブル５のメンテナンスを促してもよい。

なお、判断部１７は、認識センサ１６の認識によって外周保持部１２でウエーハＷを保持するか否かを判断するプロセッサやメモリ等により構成されている。メモリは、用途に応じてＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成される。メモリの一部には、各認識センサ１６で認識された３カ所の距離の差と比較するための規定値や判断部１７の判断処理に使用されるプログラムが記憶されている。なお、規定値は、Ｖ字溝２９の大きさ等を考慮して、規定値内であれば外周保持部１２でウエーハＷを適切に保持できるように設定されている。

図２を参照して、搬送装置によるウエーハの搬送動作について説明する。図２は、第１の実施の形態に係る搬送装置によるウエーハの搬送動作の説明図である。なお、図２は、ウエーハの搬送動作の一例を示しており、この例に限定されるものではない。

図２Ａに示すように、リフタ５２によってテーブル５の載置面５１からウエーハＷが持ち上げられ、ウエーハＷの外周が載置面５１から離されている。また、テーブル５の上方に外周保持機構２が位置付けられ、昇降手段３によって外周保持機構２が水平姿勢を保った状態でテーブル５に近づけられている。このとき、外周保持部１２がウエーハＷの径方向外側に位置し、外周保持部１２のＶ字溝２９の高さ位置がウエーハＷの外周に合わせられている。そして、３つの認識センサ１６において外周保持プレート１１の下面２２とリフタ５２上のウエーハＷの上面３７との距離が認識される。

リフタ５２によってウエーハＷが水平状態で持ち上げられている場合、外周保持プレート１１の下面２２に対してウエーハＷの上面３７が平行になる。よって、３つの認識センサ１６で認識された３カ所の距離の差（ａ−ｂ）が規定値よりも小さくなり、判断部１７において外周保持部１２でウエーハＷを保持可能であると判断される。すなわち、全ての外周保持部１２のＶ字溝２９に対してウエーハＷの外周の高さが合わせられていると判断される。

次に、図２Ｂに示すように、判断部１７においてウエーハＷが保持可能であると判断されると、移動手段１５によって外周保持部１２が引き寄せられる。これにより、外周保持部１２のＶ字溝２９にウエーハＷの外周が入り込み、外周保持部１２によってウエーハＷの外周が保持される。このとき、全ての外周保持部１２のＶ字溝２９からウエーハＷの外周が外れることがなく、外周保持部１２の平坦部分がウエーハＷの外周に衝突して破損することもない。次に、図２Ｃに示すように、外周保持部１２によってウエーハＷが保持されると、昇降手段３によって外周保持機構２が持ち上げられ、リフタ５２からウエーハＷが適切に受け渡される。

一方、図２Ｄに示すように、リフタ５２によってウエーハＷが傾いた状態で持ち上げられている場合、外周保持プレート１１の下面２２に対してウエーハＷの上面３７が平行にならない。よって、３つの認識センサ１６で認識された３カ所の距離の差（ａ−ｂ）が規定値以上になり、判断部１７において外周保持部１２でウエーハＷを保持しないと判断される。すなわち、外周保持部１２のＶ字溝２９に対してウエーハＷの外周の高さが合わせられていないと判断される。移動手段１５の作動が禁止されて外周保持部１２がウエーハＷ側に引き込まれることがない。よって、外周保持部１２のＶ字溝２９からウエーハＷの外周が外れた状態で、外周保持部１２の平坦部分がウエーハＷの外周に衝突することがなく、ウエーハＷの破損が防止される。

以上のように、第１の実施の形態に係る搬送装置１によれば、３つの認識センサ１６によって外周保持プレート１１の下面２２とウエーハＷの上面３７との間隔が認識され、各認識センサ１６の認識された間隔に基づいて外周保持プレート１１に対するウエーハＷの姿勢が検出される。よって、外周保持プレート１１に対してテーブル５上のウエーハＷの姿勢が適正ではない場合には、判断部１７によってウエーハＷを保持しないと判断されるため、外周保持部１２によってウエーハＷが無理に保持されることがない。よって、テーブル５から搬送装置１にウエーハＷが受け渡される際にウエーハＷの破損が防止される。

次に、図３及び図４を参照して、第２の実施の形態に係る搬送装置について説明する。図３は、第２の実施の形態に係る搬送装置の模式図である。図４は、第２の実施の形態に係る判断部による判断処理の説明図である。なお、第２の実施の形態は、認識センサとして非接触式の光学式変位計の代わりに接触式センサを用いる点でのみ第１の実施の形態と相違している。したがって、主に相違点について詳細に説明する。また、図３及び図４において、説明の便宜上、第１の実施の形態と同一の名称については同一の符号を付して説明する。また、図３及び図４においては外周保持部及び移動手段については省略している。

図３に示すように、外周保持機構４の外周保持プレート１１の上面２１には、ウエーハＷの姿勢を検出するための３つの認識センサ４１（２つのみ図示）が取り付けられている。各認識センサ４１は、ウエーハＷの上面３７に上下ピン４２を接触させて、上下ピン４２が所定距離上昇したときの上昇センサ４３の反応によってウエーハＷの姿勢を検出している。上下ピン４２は、外周保持プレート１１の下面２２に対して垂直方向で上下するように、外周保持プレート１１に保持されている。上昇センサ４３は、外周保持プレート１１の上面２１に設けられたＬ字片４４を介して上下ピン４２の上方で支持されている。

上昇センサ４３のハウジング４５は、下側の一部を切り欠いたＣ字状に形成されている。ハウジング４５の切欠き部分４６は、上下ピン４２の上昇時に上下ピン４２の上端部が入り込むように、上下ピン４２の軸線上に位置付けられている。切欠き部分４６には、発光素子（不図示）と受光素子（不図示）とが向かい合うように設けられており、発光素子から受光素子に向けて検出光が出射されている。上下ピン４２が所定距離上昇したときに、上下ピン４２の上端部によって検出光が遮られることで上昇センサ４３が反応する。３つの上昇センサ４３は判断部１７に接続されている。

判断部１７では、昇降手段３によって外周保持機構４を下降させた場合に、３つの上昇センサ４３の反応に応じてリフタ５２上のウエーハＷを保持するか否かが判断される。昇降手段３によって外周保持機構４が下降されると、ウエーハＷの上面３７に各上下ピン４２の下端が接触する。昇降手段３によって更に外周保持機構４が下降させると、ウエーハＷの上面３７によって各上下ピン４２が押し返される。これにより、各上下ピン４２が所定距離上昇されて、各上下ピン４２の上端部が上昇センサ４３の切欠き部分４６に入り込むことで各上昇センサ４３が反応する。判断部１７は、３つの上昇センサ４３の反応が同時のときにウエーハＷを保持すると判断し、３つの上昇センサ４３の反応が同時ではないときにウエーハＷを保持しないと判断する。

図４Ａに示すように、リフタ５２によってウエーハＷが水平状態で持ち上げられている場合、外周保持プレート１１に対してウエーハＷの上面３７が平行になる。よって、外周保持機構４の下降に応じて３つの上下ピン４２がウエーハＷの上面３７から同時に押し返され、３つの上下ピン４２が所定距離上昇したときに３つの上昇センサ４３が同時に反応する。よって、判断部１７において外周保持部１２でウエーハＷを保持可能であると判断されて、外周保持機構４によってウエーハＷが保持される。なお、上昇センサ４３が同時に反応するとは、完全に同時に反応する場合に限られない。実質的に同時とみなせる程度を含んでおり、外周保持機構４でウエーハＷを適切に保持できる程度に誤差を含んでいる。

一方、図４Ｂに示すように、リフタ５２によってウエーハＷが傾いた状態で持ち上げられている場合、外周保持プレート１１の下面２２に対してウエーハＷの上面３７が平行にならない。よって、外周保持機構４の下降に応じて３つの上下ピン４２がウエーハＷの上面３７からバラバラのタイミングで押し返され、３つの上下ピン４２が所定距離上昇したときに一部の上昇センサ４３が遅れて反応する。よって、判断部１７において外周保持部１２でウエーハＷを保持できないと判断され、移動手段１５（図１参照）の作動が禁止される。この場合、外周保持プレート１１に対してウエーハＷが平行ではない旨をオペレータに報知して搬送装置１やテーブル５のメンテナンスを促してもよい。

以上のように、第２の実施の形態に係る搬送装置１においても、第１の実施の形態同様に、外周保持部１２によってウエーハＷが無理に保持されることがなく、ウエーハＷの破損を防止することができる。また、接触式の認識センサ４１を用いることで、非接触式の認識センサ１６と比較して、判断部１７による判断精度を高めることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記した第１の実施の形態において、非接触式の認識センサ１６が光学式変位計で構成されたが、この構成に限定されない。非接触式の認識センサ１６は、非接触で外周保持プレート１１の下面２２とウエーハＷの上面３７との間隔を認識できれば、どのように構成されていてもよい。また、上記した第２の実施の形態において、接触式の認識センサ４１が上下ピン４２と上昇センサ４３とで構成されたが、この構成に限定されない。接触式の認識センサ４１は、接触によって外周保持プレート１１の下面２２とウエーハＷの上面３７との間隔を認識できれば、どのように構成されていてもよい。

また、上記した各実施の形態において、３つの認識センサ１６、４１の認識結果に応じて外周保持部１２でウエーハＷを保持するか否かが判断される構成としたが、この構成に限定されない。外周保持機構２、４は、少なくとも３つの認識センサ１６、４１を備えていればよく、４つ以上の認識センサ１６、４１の認識結果に応じて外周保持部１２でウエーハＷを保持するか否かが判断される構成でもよい。

また、上記した各実施の形態において、３つの外周保持部１２によってウエーハＷを保持する構成としたが、この構成に限定されない。外周保持機構２、４は、少なくとも３つの外周保持部１２を備えていればよく、４つ以上の外周保持部１２によってウエーハＷを保持する構成でもよい。

また、上記した各実施の形態において、テーブル５のリフタ５２によってウエーハＷが持ち上げられる構成としたが、この構成に限定されない。テーブル５は、外周保持機構２、４にウエーハＷの外周を保持させることが可能な構成であれば、どのような構成でもよい。

また、上記した各実施の形態においては、水平状態で昇降する外周保持機構２、４に対してリフタ５２が傾いた場合に、判断部１７によってウエーハＷを保持しないと判断されたが、この場合に限定されない。水平状態で持ち上がるリフタ５２に対して外周保持機構２、４が傾いた場合にも、判断部１７によってウエーハＷを保持しないと判断される。すなわち、判断部１７は、外周保持機構２、４とリフタ５２とが所定の水平度が得られない場合に、ウエーハＷを保持しないと判断する。

以上説明したように、本発明は、ウエーハを破損させることなく適切に搬送することができるという効果を有し、特に、エッジトリミング後のウエーハの外周を保持して搬送するウエーハの搬送装置に有用である。

１ 搬送装置
２、４ 外周保持機構
３ 昇降手段
５ テーブル（第１のテーブル）
１１ 外周保持プレート
１２ 外周保持部
１５ 移動手段
１６、４１ 認識センサ
１７ 判断部
２２ 外周保持プレートの下面
２９ Ｖ字溝
３７ ウエーハの上面
４２ 上下ピン
４３ 上昇センサ
５２ リフタ
Ｗ ウエーハ

Claims (3)

1. ウエーハの外周を保持する外周保持機構と、該外周保持機構を用いて第１のテーブルから第２のテーブルにウエーハを搬送するため該外周保持機構を昇降させる昇降手段を含むウエーハの搬送装置であって、
   該外周保持機構は、該昇降手段に接続される外周保持プレートと、該外周保持プレートに配設されウエーハの外周を保持する少なくとも３つの外周保持部と、該外周保持部を放射方向に移動させる移動手段と、該外周保持プレートの下面と外周保持部が保持しようとする該第１のテーブルに載置されているウエーハの上面との間隔を認識する少なくとも３つの認識センサと、を備え、
   該各々の認識センサの認識によって該移動手段を作動させ該外周保持部でウエーハを保持するか否かを判断する判断部を備えたウエーハの搬送装置。
2. 該少なくとも３つの認識センサは、光学式変位計であって、
   該各々の認識センサが認識する少なくとも３カ所の距離の差が予め設定する規定値を超えないときにウエーハを保持すると該判断部が判断し、該規定値を超えているときにウエーハを保持しないと該判断部が判断する請求項１記載のウエーハの搬送装置。
3. 該少なくとも３つの認識センサは、該外周保持プレートの下面に垂直方向で上下する上下ピンと、該上下ピンが所定距離上昇したとき反応する上昇センサと、を備え、
   該外周保持機構を該昇降手段で下降させることにより、該第１のテーブルに載置されているウエーハの上面に該上下ピンの下端が接触し、更に該外周保持機構を下降させたとき該上下ピンが上昇し該上昇センサの反応が同時のときウエーハを保持し、該上昇センサの反応が同時でないときウエーハを保持しないと該判断部が判断する請求項１記載のウエーハの搬送装置。

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