JP2015179754A - ワーク保持装置 - Google Patents

ワーク保持装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2015179754A
JP2015179754A JP2014056852A JP2014056852A JP2015179754A JP 2015179754 A JP2015179754 A JP 2015179754A JP 2014056852 A JP2014056852 A JP 2014056852A JP 2014056852 A JP2014056852 A JP 2014056852A JP 2015179754 A JP2015179754 A JP 2015179754A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
workpiece
air
suction pad
work
opening
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2014056852A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6032234B2 (ja
Inventor
太一 安田
Taichi Yasuda
太一 安田
辰男 榎本
Tatsuo Enomoto
辰男 榎本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Handotai Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to JP2014056852A priority Critical patent/JP6032234B2/ja
Application filed by Shin Etsu Handotai Co Ltd filed Critical Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority to CN201580011905.1A priority patent/CN106068555B/zh
Priority to US15/122,524 priority patent/US9728442B2/en
Priority to DE112015000945.0T priority patent/DE112015000945B4/de
Priority to KR1020167024586A priority patent/KR102136134B1/ko
Priority to SG11201607263VA priority patent/SG11201607263VA/en
Priority to PCT/JP2015/000703 priority patent/WO2015141122A1/ja
Priority to TW104105975A priority patent/TWI613750B/zh
Publication of JP2015179754A publication Critical patent/JP2015179754A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6032234B2 publication Critical patent/JP6032234B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6838Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping with gripping and holding devices using a vacuum; Bernoulli devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/34Accessories
    • B24B37/345Feeding, loading or unloading work specially adapted to lapping
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B41/00Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/06Work supports, e.g. adjustable steadies
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/06Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means
    • B25J15/0616Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means with vacuum
    • B25J15/065Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means with vacuum provided with separating means for releasing the gripped object after suction
    • B25J15/0658Pneumatic type, e.g. air blast or overpressure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/06Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means
    • B25J15/0616Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means with vacuum
    • B25J15/065Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means with vacuum provided with separating means for releasing the gripped object after suction
    • B25J15/0666Other types, e.g. pins or springs
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/06Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means
    • B25J15/0616Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means with vacuum
    • B25J15/0683Details of suction cup structure, e.g. grooves or ridges
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6835Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68785Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by the mechanical construction of the susceptor, stage or support

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

【課題】ワークを吸着パッドから脱離する際、ワークと吸着パッド間の吸着力を弱め、確実にワークを脱離できるワーク保持装置を提供する。【解決手段】通気孔を有する剛性体と、該剛性体の下端面に接着され、通気孔に連通した開口部を有する、ワークを吸着し保持するための吸着パッドと、通気孔に連通し、通気孔からエアーを吸引又は吐出することで開口部からエアーを吸引又は吐出するエアー制御機構とを具備し、開口部にワークを接触させながら、エアー制御機構で開口部からエアーを吸引することで吸着パッドにワークを吸着して保持し、開口部からエアーを吐出することで吸着パッドからワークを脱着するワーク保持装置であって、吸着パッドからワークを脱着する際に、エアー制御機構により通気孔からエアーが供給されることで、吸着パッドのワークとの接触面の少なくとも一部がワーク側に膨らむ膨らみ部を有するものであることを特徴とするワーク保持装置。【選択図】 図1

Description

本発明は、シリコンウェーハ等のワークを搬送する際にワークを保持する装置に関する。
例えば、シリコンウェーハ等の薄板状ワークの加工プロセスにおけるウェーハの工程間搬送は、一般にウェーハを一枚ずつ収めるスロットを複数有したボックスやカセットが使用される。搬送されたボックスやカセットは、搬送先の工程において加工装置にセットされ、そこからウェーハが取り出され、加工装置にセットされる。そして、加工が施された後のウェーハは再びボックスやカセットに収納され、次工程に送られる。
この時、カセットやボックスからのウェーハの取り出し、加工装置へのセット、加工終了後のボックスやカセットへの収納といったウェーハの搬送は、ロボットやアクチュエータ等により、人の手を介さず、自動的に行われることが多く見られる。
このようなウェーハの搬送において、ロボットやアクチュエータ等に取り付けられたハンド(以下、ワーク保持装置とも称する)がウェーハを保持し、搬送先まで移動し、そこでウェーハをリリースする(特許文献1参照)。この際のウェーハの保持には吸引吸着、エッジグリップ、ベルヌーイチャックといった方式が採用されることが一般的である。
ここで、吸引吸着を利用したワーク保持装置について図10の(a)、(b)を参照して説明する。
ワーク保持装置101には、エアー制御機構106、通気孔103が設けられ、ワークWを吸着する際にはエアーを引き、ワークWを切り離そうとする(脱着する)ときには、この吸引を止める、あるい切り離しをさらに促進するためにエアーを供給する。
この吸引吸着を利用するワーク保持装置101では、弾性を有する吸着パッド104がワーク保持部に貼り付けられることが一般的である。この吸着パッド104は開口部105にエアーを吸引してワークWを吸着する。その際に、吸着パッド104によりワークWと保持部との密着性を増すことで吸引効果を高めることができ、さらに保持装置の本体102とワークWが直接接触することによるワークのキズの発生を防止することができる。
特開2001−29388号公報
ところで、ウェーハの加工工程では、水、スラリー、薬液等の液体が使用され、ウェーハの搬送は、ウェーハが濡れている状態で実施されることがしばしばある。
従来のワークの保持装置は、このようにウェーハが濡れている際に、搬送先でウェーハの脱着が上手くできないという問題が発生することがある。
ウェーハが濡れているということは、ウェーハが保持装置に吸着保持された時、吸着パッドとウェーハの間に、液体が介在するということである。ウェーハは主に真空によりワーク保持装置に吸着されるが、この介在している液体も吸着パッドとウェーハの間に吸着力を発生させる。従って、真空を切ることで真空による吸着力は無くなるが、液体による吸着力が残り、ウェーハがワーク保持装置から切り離されないという問題を引き起こす。
また、エアーを吸着パッドの開口部から吹き出して、部分的に液体を除去することは可能であるが、吸着面全体にエアーを行き渡らせることは困難であり、液体は残留し、液体による吸着力は残留してしまう。
このように、ウェーハの切り離しの信頼性が低くなると、ウェーハのハンドリング装置内で、意図した位置にウェーハを正確に置くことができない。更に、真空を切りウェーハを脱着したいタイミングでも、液体の吸着力によりウェーハが吸着パッドに貼り付いてしまうので、ウェーハが意図しない場所に持っていかれたり、その途中でウェーハが落下し、ウェーハや装置を破損させたりする。これにより、歩留まり低下や装置復旧作業の発生による機械生産性の低下を引き起こすという問題が発生する。
本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、吸着パッドで保持したワークを吸着パッドから脱着する際に、ワークと吸着パッド間の吸着力を弱め、確実にワークを脱着させることができるワーク保持装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明によれば、通気孔を有する剛性体と、該剛性体の下端面に接着され、前記通気孔に連通した開口部を有する、ワークを吸着し保持するための吸着パッドと、前記通気孔に連通し、前記通気孔からエアーを吸引又は吐出することで前記開口部からエアーを吸引又は吐出するエアー制御機構とを具備し、前記開口部に前記ワークを接触させながら、前記エアー制御機構でエアーを吸引して前記開口部からエアーを吸引することで前記吸着パッドに前記ワークを吸着して保持し、前記エアー制御機構からエアーを吐出して前記開口部からエアーを吐出することで前記吸着パッドから前記ワークを脱着するワーク保持装置であって、前記吸着パッドから前記ワークを脱着する際に、前記エアー制御機構により前記通気孔からエアーが供給されることで、前記吸着パッドの前記ワークとの接触面の少なくとも一部が前記ワーク側に膨らむ膨らみ部を有するものであることを特徴とするワーク保持装置を提供する。
このように、吸着パッドからワークを脱着(脱離)する際に、吸着パッドのワークとの接触面を膨らませることで、ワークと吸着パッド間に液体が介在し、液体による吸着力が発生してしまう場合であっても吸着力を大幅に低減でき、確実にワークを吸着パッドから脱着することができるものとなる。
前記膨らみ部は、前記剛性体の下端部に形成された凹部と、前記吸着パッドと、この両者により区画された空間部から成り、前記エアー制御機構により、前記空間部にエアーが供給されて加圧されることで前記吸着パッドが前記ワーク側に膨らむものとすることができる。
このような構造であれば、簡単な構成で吸着パッドを膨らますことができるため、より容易にワークを吸着パッドから脱着することができるものとなる。
このとき、前記膨らみ部は、前記空間部に、前記エアー制御機構から吐出されるエアーにより押圧されることによって前記吸着パッドを押圧し、前記吸着パッドを膨らませる押圧部材を有するものであることが好ましい。
このように空間部内に押圧部材を有するものであれば、押圧部材により確実に吸着パッドを膨らますことができるため、ワークを吸着パッドからより確実に脱着することができるものとなる。
またこのとき、前記膨らみ部は、前記吸着パッドの前記開口部以外の前記ワークとの接触面に位置するものとすることができる。
本発明では、膨らみ部を吸着パッドの開口部以外の位置に設けたものとすることができ、保持装置の構造がより単純化され、製造コストを抑えることができる。
本発明のワーク保持装置であれば、吸着パッドからワークを脱離する際に、吸着力を低減し、確実にワークを吸着パッドから脱着することができるものとなる。その結果、ワークの搬送において、ワークを確実に狙い位置に搬送でき、意図しないウェーハの落下によるウェーハや装置の破損などを防止できるため歩留まりの低下や生産性の低下を防止することができる。
(a)本発明のワーク保持装置の一例を示した側面断面図である。(b)本発明のワーク保持装置の一例を示した上面図である。 本発明のワーク保持装置における、ワーク脱着時の態様の一例を示した概略図である。 (a)押圧部材を有する場合の、ワーク吸着時の本発明のワーク保持装置の一例を示した側面断面図である。(b)押圧部材を有する場合の、ワーク脱着時の本発明のワーク保持装置の一例を示した側面断面図である。 (a)開口部と膨らみ部の位置が異なる場合の、ワーク吸着時の本発明のワーク保持装置の一例を示した側面断面図である。(b)開口部と膨らみ部の位置が異なる場合の、ワーク脱着時の本発明のワーク保持装置の一例を示した側面断面図である。 実施例1において製造したワーク保持装置の(a)側面断面図(b)上面図(c)正面図である。 実施例1においてウェーハを本発明のワーク保持装置で保持した場合を示した上面図である。 実施例1において測定した吸着パッド膨らみ量とエアーの吹き出し圧力の関係を示すグラフである。 実施例1において実施した実験の概略を説明する図である。 物体間に介在する液体の吸着力Fを説明する図である。 (a)従来の一般的なワーク保持装置の一例を示した側面断面図である。(b)従来の一般的なワーク保持装置の一例を示した上面図である。
以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
上記のように、保持するワークの表面が濡れている場合に、表面に存在する液体によりワークと吸着パッドの間に吸着力が発生してしまい、その結果ワークを吸着パッドから正確な位置で脱着できないという問題があった。
そこで、本発明者等はこのような問題を解決すべく、まずこの液体による吸着力がどのような特徴を有しているのかを以下のように考えた。
図9に示すように平行な2枚の平板151、152間に介在する液体153は、以下の式に記されるような吸着力Fを発生させることが知られている。
F=(πr×2γcosθ)/h=(2Aγcosθ)/h
(ここで、r:介在する液体円柱の半径、A:介在する液体の面積、γ:介在する液体の粘度、θ:平面と液体の接触角、h:介在する液体円柱の高さ(液体の厚さ)である。)
この式によれば、液体による吸着力は、介在する液体の面積、液体の粘度、および平面上における液体の接触角の余弦に比例し、介在する液体の厚さに反比例する。
従って、液体による吸着力を低減しようとする場合、液体の面積A、液体の粘度γ、および平面上における液体の接触角θの余弦を小さくし、介在する液体の厚さhを大きくすれば良い。
ここで液体の粘度、及び使用している液体は、加工プロセス上の要求あるいは、加工の結果であるため、ウェーハ加工を補助する搬送の観点からこれらのパラメータを変更するのは避けるのが望ましい。従って、本発明者等は、介在する液体の面積と厚さに着目した。
面積を小さくする方法としては、ワーク保持装置の本体や吸着パッドの形状を見直し、ワークとの接触面積自体を小さくすることも考えられる。しかし、吸着パッドと接触していないワークの領域は、ワークの自重によりワークがたわんでしまう。また、この吸着パッドに保持されておらず、たわんでいる領域は、ワークが移動したときに振動が発生する場合もある。従って単純に接触面積を小さくすると、ワークのたわみや振動の振幅が大きくなり、ワークをカセットやボックスのスロットといった狭い場所にワークを収納したり、装置の特定の場所にセットしたりするのが困難になってくる。
シリコンウェーハにおいては、大直径化が進んでおり、安易に接触面積を小さくすると、さらに大直径化が進んだときに、このようなたわみや振動といった問題がさらに顕著に発生する危険性が高い。
介在する液体の厚さを厚くする方法としては、液体と吸着パッドにおける接触角を大きくすることが考えられる。上記のように液体そのものは、加工プロセス上の理由で選定されていることが多く、搬送の観点から変更をかけるのは望ましくない。
また、液体を変更せずに接触角を大きくするためには、吸着パッドの撥水性を高めることが考えられる。吸着パッドが新しい場合には、撥水性が高いため接触角を大きくできる。しかし、例えばシリコンウェーハの研磨プロセスなどでは、研磨後のウェーハ表面を保護するため、研磨終了時に濡れ剤を多く含んだスラリーを供給することが一般的である。このような濡れ剤は、撥水性の高い吸着パッドすら、使用時間に伴い濡れ性を高めてしまい、吸着パッドライフ全般にわたり、大きな接触角を維持するのは難しい。
そこで、本発明者等は、ワークを脱着する際に吸着パッドのワークとの接触面のすくなくとも一部をワーク側に膨らませれば、ワークと吸着パッドの間隔(介在する液体の厚さh)を強制的に大きくでき、液体の移動が生じ面積Aを小さくできることに想到し、本発明を完成させた。
以下、本発明について図1−4を参照して説明する。
図1に示すように、本発明のワーク保持装置1は、装置本体である剛性体2、剛性体2の下端面に接着された弾性を有する吸着パッド4、エアーの吸引及び吐出が可能なエアー制御機構6等から構成される。
剛性体2は、内部に通気孔3が形成されており、この通気孔3はエアー制御機構6に連通している。
また、吸着パッド4には、その上面から下面を貫通する開口部5が設けられており、図1の場合、開口部5は空間部8を介して通気孔3に接続されている。このように、開口部5はエアー制御機構6からエアーを吸引及び吐出して、開口部5からエアーを吸引及び吐出することができるものとなっている。
このようなワーク保持装置1をロボットやアクチュエータ等(不図示)に取り付けてワークWの搬送に使用する場合、ワークWを保持する際に、エアー制御機構6でエアーを吸引しながら、吸着パッド4をワークWに接触させることでワークWを吸引吸着し保持する。
そして、ロボットやアクチュエータ等(不図示)により、ワークWを保持した状態のワーク保持装置1を目的位置まで移動させる。
その後、ワーク保持装置1からワークWを脱着(脱離)させて目的位置へのワークWの搬送を完了する。
本発明は、上記のような搬送工程の中でワークWを脱着する際に、エアー制御機構6により通気孔3からエアーが供給されることで、吸着パッド4のワークWとの接触面の少なくとも一部がワークW側に膨らむ膨らみ部を有するものである。
例えば、図1の(a)、(b)に示すワーク保持装置1の構成の場合、剛性体2の下端部に形成された凹部7と、吸着パッド4と、この両者により区画された空間部8が設けられたものとすることができる。
この空間部8を覆う吸着パッド4には、エアーの通路を確保するための開口部5が設けられている。そして、この開口部5は空間部8よりも小さいものとなっている。
この構成では、図2に示すように、エアー制御機構6からエアーを吐出すると、吸着パッド4の開口部5が、空間部8より小さいため、空間部8の気圧が高まり、吸着パッド4の開口部5の周辺が膨らむ。図2に示すように、ワークW表面が濡れている場合、この膨らみ部9によりワークWと吸着パッド4の間隔は強制的に広げられ(図2の(1))、その結果、ワークWと吸着パッド4の間に介在する液体は移動して液体の面積Aは減少し(図2の(2))、且つ液体の厚さhは増加する(図2の(3))。
このように本発明のワーク保持装置では、液体が表面に残留しているワークを脱着する場合であっても、液体による吸着力を大幅に減少させ、ワークの脱離を促進することができる。また、液体が表面に残留していない乾いたワークを脱着する場合にも、もちろん本発明は使用でき、膨らみ部によりワークを下方に押圧することで、従来よりも効果的にワークの脱着を促進することができる。
そして、ワークの搬送において、本発明のワーク保持装置をロボットやアクチュエータ等に取り付けて使用すれば、ワークを確実に狙い位置に搬送でき、意図しないウェーハの落下によるウェーハや装置の破損などを防止できるため、歩留まり低下や生産性の低下を防止することができる。
さらに、図3に示すように、膨らみ部9は、空間部8に、エアー制御機構6から吐出されるエアーにより押圧されることによって吸着パッド4を押圧し、吸着パッド4を膨らませる押圧部材10を有するものであることが好ましい。
この押圧部材10は、例えば剛性体2の凹部7の深さと同じ厚さとすることができ、その中心部にエアーを通すための、通気孔3より幅が小さい穴を有するものとすることができる。このような構造であれば、ワークの吸着時には、吸着パッド4の表面形状を変形させないが(図3の(a))、脱着時にはこの押圧部材10がエアーにより押圧されることで吸着パッド4を押圧し、吸着パッド4を膨らませることが可能なものとできる(図3の(b))。
このように、空間部に押圧部材を有する膨らみ部であれば、押圧部材により確実に吸着パッドを膨らますことができるため、ワークを吸着パッドからより確実に脱着することができるものとなる。
上記図1、図2、図3では、吸着パッド4の開口部5に膨らみ部9が設けられた例を示したが、開口部5以外の場所に膨らみ部9を別途設けても良い。即ち、膨らみ部は、吸着パッド4の開口部5以外のワークWとの接触面に位置するものとできる。
例えば、図4の(a)に示すように、剛性体2内の通気孔3を開口部5と膨らみ部9のそれぞれに連通しているものとし、吸着パッド4の開口部5以外の位置に膨らみ部9を別途設ける。
このようなものであれば、図4の(b)に示すように、ワークを脱離させる際に、エアー制御機構6から吐出されたエアーにより、開口部5とは別位置の吸着パッド4表面が外側に膨らむ。
また、この場合も図4に示すように、空間部8に押圧部材10を有するものとすることができる。
また、ワークと吸着パッドの間に介在する液体による吸着力の低減量は、膨らみ部の膨らみ量が大きいほど大きくなる。膨らみ量の制御は、膨らみ部を膨らますときのエアー供給圧力、膨らみ部の面積、吸着パッドの材質や厚さを変えることで可能となる。使用環境に応じて、これらのパラメータの組み合わせを最適化すれば所望の膨らみ量を得ることができる。また、膨らみ部の形成位置は保持するワークの形状に合わせて適宜設定することで、ワークの脱着を最適化できる。
以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例1)
まず、図5の(a)、(b)、(c)に示すような、膨らみ部9が、吸着パッド4の開口部5以外のワークWとの接触面に位置する態様の本発明のワーク保持装置を製造した。
ワーク保持装置は以下のように製造した。
図5に示すように、ワーク保持装置1の本体となる剛性体2は、厚さ3mmのPVC板2a(ポリ塩化ビニル板)と厚さ5mmのステンレス板2bとの重ね合わせ構造を採用した。そして、PVC板2aのステンレス板2bとの重ね合せ面に幅6mm、深さ1.5mmの溝を設けることによりエアーの通り路である通気孔3の一部を形成した。また、ウェーハ吸着のため、剛性体2には直径6mmの穴を通気孔3の一部としてステンレス板2b側に設けた。また、吸着パッドの膨らみ部9は、ステンレス板2bに直径15mmで穴をくり抜き、この穴と同じ深さで、直径が0.1mm小さい押圧部材10をこの穴に装着した。なお、押圧部材10は、吸着パッド4と同じ材質を用いた。
この剛性体2の下端面に吸着パッド4として、厚さ0.5mmのバッキングパッド(ニッタハース製 R601)を両面テープで貼り付けた。吸着パッド4には、十分な吸着力を確保するため、面積160mmの開口部5を形成した。そして、PVC板2a側から通気孔3にエアー制御機構6の配管を接続した。以上のようにしてワーク保持装置1を製造した。
次に、このワーク保持装置1で直径300mmのウェーハWを保持した。この際、ウェーハWを保持する際にワーク保持装置1とウェーハWとが接触する面積は、4050mmとし、図6に示すように、膨らみ部9はウェーハWの外周と重なるように配置した。
ウェーハの吸着時の吸着圧力は、0.1MPaとした。これは、ワーク保持装置1を使用した施設の真空圧力が0.1MPaであり、この圧力で安定してウェーハを吸着できるパッドくり抜きサイズが160mmであったためである。
ウェーハ脱着時のエアーの吹き出し圧力は0.1MPaに設定した。このとき、エアー吹き出し圧力を変化させたときの、吸着パッドの膨らみ部の膨らみ量を測定した。その結果を図7に示す。
このとき、膨らみ量は、エアーの吹き出し圧力が低いときはばらつきが大きいが、0.1MPaを超えるころから、圧力の増加に伴い安定して膨らみ量は増加した。従ってここでは、エアーの吹き出し圧力は、十分な吸着力低減能力を得られ、且つ吸着パッドの膨らみ量がより安定し始める0.1MPaとした。吸着力の低減にはエアーの吹き出し圧力を上げ、パッド変形量を大きくした方が有利であるが、0.1MPa程度のエアーの吹き出し圧力であれば、圧力が大きくなり過ぎてパッド自体が伸びてしまう危険性が無く、また、膨らみ部周辺から吸着パッドが剥がれる危険性も無い。また、ここでは、エアーの吹き出し圧力は0.1MPaとしたが、もちろん0.1MPa以下としても吸着力を低減させられる。
このように製造したワーク保持装置を、研磨機に付属する自動ハンドリング装置に採用したところ、吸着パッドとウェーハに介在する液体による吸着力が原因となるウェーハ移載や収納に関するエラ−の発生が1か月間でゼロとなった。
また、濡れたウェーハを吸引吸着した吸着パッドがウェーハを切り離す際、吸着パッドとウェーハに介在する液体による吸着力を、吸着パッドの一部が変形することで低減できることを確認するため、以下の実験を行った。
図8に示すように、直径300mmのウェーハWをテーブル200の上に接着固定した。次に、テーブル200の上に固定されたウェーハWの表面を十分に水で濡らした。次に、本発明のワーク保持装置1をウェーハW表面に押さえつけ、ウェーハ上を濡らした水によりワーク保持装置1をウェーハに吸着させた。この時、真空は用いていないので、吸着する力は吸着パッド4とウェーハW間に介在する水のみによるものであった。次に、吸着したワーク保持装置1にバネばかり300を装着し、ワーク保持装置1に吹き出し圧力0.05MPaでエアーを供給しながら水平方向に引っ張った。そして、ウェーハWに吸着したワーク保持装置1がウェーハ上を動き出すときのバネばかりの読み値から、介在する液体の吸着力を測定した。この実験を繰り返し行い、バネばかりの読み値の平均値を算出したところ、その値は平均5.6gであった。この値は、後述する比較例よりも著しく小さい値であり、本発明であればワーク保持装置がウェーハを脱着する際における、ウェーハが吸着パッドに吸着する力を大幅に低減できることを確認できた。
(比較例1)
図10に示すような、従来のワーク保持装置を使用したこと、即ち、本発明の膨らみ部を持たないワーク保持装置を使用したこと以外、実施例1と同様な条件で実験及び直径300mmのウェーハの保持を行った。
また、実施例1と同様に、従来のワーク保持装置を、研磨機に付属する自動ハンドリング装置に採用したところ、吸着パッドとウェーハに介在する液体による吸着力が原因となるウェーハ移載や収納に関するエラ−が1か月間に13件発生する結果となった。
図8に示した実施例1における実験と同様に、従来のワーク保持装置において、水に濡れたウェーハを吸引吸着した吸着パッドがウェーハを切り離す際、吸着パッドとウェーハに介在する液体による吸着力を測定した。
その結果、バネばかりの読み値の平均値を算出したところ、その値は平均61gとなり、実施例1の十倍以上の吸着力となっていることが分かった。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
1…ワーク保持装置、 2…剛性体、 3…通気孔、
4…吸着パッド、 5…開口部、 6…エアー制御機構、
7…凹部、 8…空間部、 9…膨らみ部、
10…押圧部材、 W…ワーク。

Claims (4)

  1. 通気孔を有する剛性体と、該剛性体の下端面に接着され、前記通気孔に連通した開口部を有する、ワークを吸着し保持するための吸着パッドと、前記通気孔に連通し、前記通気孔からエアーを吸引又は吐出することで前記開口部からエアーを吸引又は吐出するエアー制御機構とを具備し、前記開口部に前記ワークを接触させながら、前記エアー制御機構でエアーを吸引して前記開口部からエアーを吸引することで前記吸着パッドに前記ワークを吸着して保持し、前記エアー制御機構からエアーを吐出して前記開口部からエアーを吐出することで前記吸着パッドから前記ワークを脱着するワーク保持装置であって、
    前記吸着パッドから前記ワークを脱着する際に、前記エアー制御機構により前記通気孔からエアーが供給されることで、前記吸着パッドの前記ワークとの接触面の少なくとも一部が前記ワーク側に膨らむ膨らみ部を有するものであることを特徴とするワーク保持装置。
  2. 前記膨らみ部は、前記剛性体の下端部に形成された凹部と、前記吸着パッドと、この両者により区画された空間部から成り、前記エアー制御機構により、前記空間部にエアーが供給されて加圧されることで前記吸着パッドが前記ワーク側に膨らむものであることを特徴とする請求項1に記載のワーク保持装置。
  3. 前記膨らみ部は、前記空間部に、前記エアー制御機構から吐出されるエアーにより押圧されることによって前記吸着パッドを押圧し、前記吸着パッドを膨らませる押圧部材を有するものであることを特徴とする請求項2に記載のワーク保持装置。
  4. 前記膨らみ部は、前記吸着パッドの前記開口部以外の前記ワークとの接触面に位置するものであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のワーク保持装置。
JP2014056852A 2014-03-19 2014-03-19 ワーク保持装置 Active JP6032234B2 (ja)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014056852A JP6032234B2 (ja) 2014-03-19 2014-03-19 ワーク保持装置
US15/122,524 US9728442B2 (en) 2014-03-19 2015-02-17 Workpiece holding apparatus
DE112015000945.0T DE112015000945B4 (de) 2014-03-19 2015-02-17 Werkstückhaltegerät
KR1020167024586A KR102136134B1 (ko) 2014-03-19 2015-02-17 워크유지장치
CN201580011905.1A CN106068555B (zh) 2014-03-19 2015-02-17 工件支承装置
SG11201607263VA SG11201607263VA (en) 2014-03-19 2015-02-17 Workpiece holding apparatus
PCT/JP2015/000703 WO2015141122A1 (ja) 2014-03-19 2015-02-17 ワーク保持装置
TW104105975A TWI613750B (zh) 2014-03-19 2015-02-25 工件保持裝置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014056852A JP6032234B2 (ja) 2014-03-19 2014-03-19 ワーク保持装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015179754A true JP2015179754A (ja) 2015-10-08
JP6032234B2 JP6032234B2 (ja) 2016-11-24

Family

ID=54144114

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014056852A Active JP6032234B2 (ja) 2014-03-19 2014-03-19 ワーク保持装置

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9728442B2 (ja)
JP (1) JP6032234B2 (ja)
KR (1) KR102136134B1 (ja)
CN (1) CN106068555B (ja)
DE (1) DE112015000945B4 (ja)
SG (1) SG11201607263VA (ja)
TW (1) TWI613750B (ja)
WO (1) WO2015141122A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018137300A (ja) * 2017-02-21 2018-08-30 株式会社ディスコ 剥離装置
JP2021077685A (ja) * 2019-11-06 2021-05-20 三益半導体工業株式会社 搬送ヘッドおよび搬送装置

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014212176A1 (de) * 2014-06-25 2015-12-31 Siemens Aktiengesellschaft Pulverbettbasiertes additives Fertigungsverfahren und Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens
US10724572B2 (en) * 2017-08-23 2020-07-28 Todd H. Becker Electronically-releasable suction cup assembly secured to an appliance
CN107871703A (zh) * 2017-10-27 2018-04-03 德淮半导体有限公司 晶圆加工装置及其加工方法
CN109037109A (zh) * 2018-08-03 2018-12-18 德淮半导体有限公司 一种半导体设备及清洗晶圆的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4669915A (en) * 1985-11-19 1987-06-02 Shell Offshore Inc. Manipulator apparatus with flexible membrane for gripping submerged objects
JP2005123485A (ja) * 2003-10-17 2005-05-12 Ebara Corp 研磨装置
JP2012204709A (ja) * 2011-03-28 2012-10-22 Okamoto Machine Tool Works Ltd 半導体基板保持用のパッドおよびそれを用いて半導体基板を搬送する方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3602543A (en) * 1968-12-18 1971-08-31 Munck Int As Arrangement in suction cup for vacuum lifting
FR2431635A1 (fr) * 1978-07-20 1980-02-15 Sgn Soc Gen Tech Nouvelle Dispositif de prehension par ventouse
US4221356A (en) * 1978-11-09 1980-09-09 Fortune William S Vacuum operated holding fixture
JPS5864038A (ja) * 1981-10-13 1983-04-16 Nec Corp ボンデイングプレ−ト
US4620738A (en) * 1985-08-19 1986-11-04 Varian Associates, Inc. Vacuum pick for semiconductor wafers
US5423716A (en) * 1994-01-05 1995-06-13 Strasbaugh; Alan Wafer-handling apparatus having a resilient membrane which holds wafer when a vacuum is applied
US5685513A (en) * 1995-05-17 1997-11-11 Nihon Biso Co., Ltd. Vacuum-suction attachment pad
JP3027551B2 (ja) * 1997-07-03 2000-04-04 キヤノン株式会社 基板保持装置ならびに該基板保持装置を用いた研磨方法および研磨装置
JP3398094B2 (ja) 1999-07-16 2003-04-21 株式会社リブドゥコーポレーション 使い捨てパンツ
JP4372423B2 (ja) * 2001-05-29 2009-11-25 株式会社荏原製作所 研磨装置および研磨方法
TWI368757B (en) * 2003-04-30 2012-07-21 Olympus Corp Device for floating a substrate
NL1024965C2 (nl) * 2003-12-08 2005-06-09 Goudsmit Magnetic Systems B V Grijpmiddelen en hefinrichting voor het vastpakken en optillen van een voorwerp, in het bijzonder een plaat.
DE102006031434B4 (de) * 2006-07-07 2019-11-14 Erich Thallner Handhabungsvorrichtung sowie Handhabungsverfahren für Wafer
JP5379589B2 (ja) 2009-07-24 2013-12-25 東京エレクトロン株式会社 真空吸着パッド、搬送アーム及び基板搬送装置
US9650726B2 (en) * 2010-02-26 2017-05-16 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for deposition processes
US9108319B2 (en) * 2011-02-01 2015-08-18 Delaware Capital Formation, Inc. Electric suction cup
JP5692106B2 (ja) * 2012-02-01 2015-04-01 東京エレクトロン株式会社 周縁露光装置、周縁露光方法及び記憶媒体
CN202643070U (zh) 2012-05-25 2013-01-02 绍兴县力锐家具制造有限公司 一种真空吸盘装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4669915A (en) * 1985-11-19 1987-06-02 Shell Offshore Inc. Manipulator apparatus with flexible membrane for gripping submerged objects
JP2005123485A (ja) * 2003-10-17 2005-05-12 Ebara Corp 研磨装置
JP2012204709A (ja) * 2011-03-28 2012-10-22 Okamoto Machine Tool Works Ltd 半導体基板保持用のパッドおよびそれを用いて半導体基板を搬送する方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018137300A (ja) * 2017-02-21 2018-08-30 株式会社ディスコ 剥離装置
JP2021077685A (ja) * 2019-11-06 2021-05-20 三益半導体工業株式会社 搬送ヘッドおよび搬送装置
JP7352168B2 (ja) 2019-11-06 2023-09-28 三益半導体工業株式会社 搬送ヘッドおよび搬送装置

Also Published As

Publication number Publication date
US9728442B2 (en) 2017-08-08
TW201540629A (zh) 2015-11-01
DE112015000945T5 (de) 2017-01-05
DE112015000945B4 (de) 2022-07-28
KR102136134B1 (ko) 2020-07-22
CN106068555B (zh) 2018-11-20
KR20160134665A (ko) 2016-11-23
WO2015141122A1 (ja) 2015-09-24
US20170069523A1 (en) 2017-03-09
JP6032234B2 (ja) 2016-11-24
CN106068555A (zh) 2016-11-02
TWI613750B (zh) 2018-02-01
SG11201607263VA (en) 2016-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6032234B2 (ja) ワーク保持装置
JP6120748B2 (ja) 剥離装置、剥離システム、剥離方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体
TW201522186A (zh) 晶圓處理系統及處理晶圓之方法
CN102683256A (zh) 制造半导体装置的设备和方法
TWI574781B (zh) 在兩頭平面硏磨的工件搬入出方法及兩頭平面硏磨盤
JP2010135436A (ja) 基板への接着テープ貼り付け装置
JP6029354B2 (ja) ウェーハ研削装置およびウェーハ研削方法
JP5914062B2 (ja) 板状ワークの保持解除方法及び加工装置
KR20160046732A (ko) 점착 테이프 부착 방법 및 점착 테이프 부착 장치
JP2015118719A (ja) ガラス基板分離装置、ガラス基板分離方法及びガラス基板の製造方法
JP5329916B2 (ja) 半導体ウエハの支持具
JP2014083622A (ja) バキュームパッド装置及び吸着搬送方法
JP2009066719A (ja) 基板吸着搬送装置
JP7214455B2 (ja) 保護部材形成装置
JP7494913B2 (ja) 吸着パッド
JP2016103626A (ja) 搬送用パッドおよびそれを用いる搬送装置、搬送方法
JP2020098842A (ja) ウェハ保持装置及びウェハ搬送保持装置
JP2010182918A (ja) 化学機械研磨機用のバッキングフィルム
JP2004220023A (ja) 基板の貼り合わせ装置及び貼り合わせ方法
JPH11333711A (ja) 研磨ヘッド及びそれを用いた研磨装置
JP2007201173A (ja) 吸着治具
JP6226768B2 (ja) 基板吸着離脱機構及び真空装置
JP2014176914A (ja) 吸着パッド及び吸着装置
JP4965406B2 (ja) 装着装置及び装着方法
JP2006289539A (ja) 研磨機及び被研磨体の研磨方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160222

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160816

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160901

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20160901

TRDD Decision of grant or rejection written
A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20160916

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160927

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161010

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6032234

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250