JP2657466B2 - 円盤状物体の取り扱い装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェーハや情報
ディスク等の円盤状物体をその製造の過程で、または製
造後の検査の過程等において置き換えたり移動したりす
る際に使用する円盤状物体の取り扱い装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超ＬＳＩの製造工程では、自動化、無人
化が進むに連れて製造装置からのダストの発生が問題と
なってきている。とりわけ円盤状のウェーハの裏面に付
着したダストはそのウェーハを収納する容器内において
下側のウェーハの表面に転移してそのウェーハを汚染し
歩留りを悪化させることが知られている。オリフラ（オ
リエンテイション フラット）を一定方向に揃える場
合、従来の装置ではウェーハの中心付近を下側から吸引
保持して回転させている。このような構成では遠心力お
よび回転開始ならびに回転停止時の慣性力が問題とな
る。この慣性力によるウェーハの位置ずれを防止するた
めには吸引面積を大きくするかまたは吸引力を大きくす
る必要がある。最近ウェーハの大型化（大径化）が進み
回転停止時の慣性はかなり大きくなり、無視できなくな
ってきている。位置ずれによって表面に擦り傷がつくこ
とがあり、また、一方ではこれがゴミの発生の原因とも
なっている。そのために相当な面積でウェーハを支持す
る必要があるが、この装置とウェーハの接触部がダスト
発生や付着の主要な原因となっている。慣性力の影響を
少なくするために回転数を下げるという対策があるが、
これは取り扱いの能率低下の原因となる。

【０００３】以下、まず従来装置の問題を図１２ないし
図１９を参照してさらに詳しく説明する。図１２は従来
のウェーハ取り扱い装置のセンタリングガイド３００上
にウェーハ１を配置した状態を示している。図１３は図
１２の断面図であってウェーハ１が置かれた直後の状態
を示している。図１４はウェーハ１が置かれ、ウェーハ
のオリフラの方向を合わせるためにオリフラステージ４
００を回転している状態を示している。図１５は搬送ア
ーム１０１１がオリフラステージ４００からウェーハ１
を受け取る直前の状態を示す平面図である。図１６は図
１５に対応する断面図である。図１７は図１６の次の工
程で、搬送アーム１０１１がオリフラステージ４００よ
りウェーハ１を受け取った直後の状態を示している。

【０００４】図１２は作業者がピンセットなどでウェー
ハ１をセンタリングガイド３００に置いた状態である。
図１３に破線で示すようにウェーハ１の縁がセンタリン
グガイド３００のガイド傾斜面３０１にあたると、この
斜面に案内されて滑り落ちて実線の示す状態になる。こ
の状態においてウェーハ１のオリフラ１ａの方向は必ず
しも希望する方向ではない場合がある。オリフラステー
ジ４００はベース１０００に回転／直動軸受け７００で
上下および回転可能に支持されている。この状態でオリ
フラステージ４００がウェーハ１の裏面に接するように
図示しない機構により上昇させられる。そしてオリフラ
ステージ４００に設けられている真空経路４０２が負圧
源に接続されるとオリフラステージ４００のウェーハ吸
着溝部４０１はウェーハ１の中心部を吸着保持する。オ
リフラステージ４００はさらに上昇させられ図１４に示
す状態で一旦停止させられる。この状態でオリフラステ
ージ４００が図示されていない機構により回転させられ
る。ベース１０００にはオリフラ検出センサ８００が設
けられており、ウェーハ１の裏面には光が投射され、反
射光が検出される。オリフラ１ａでは光は反射されない
からこれによりオリフラ１ａの位置を検出することがで
きる。ウェーハ１を回転させながら反射光がなくなって
から再び反射光が戻る角度を計測してその角度の２分の
１だけ逆転させることによりオリフラ１ａの方向を一定
方向に合わせることができる。次に図１５および図１６
に示すようにウェーハ１の裏面とセンタリングガイド３
００との上端部３１３との間隙Ｂの間に搬送アーム１０
１１を図１５の矢印Ａの方向から図示しない案内機構に
より進入させ停止させる。搬送アーム１０１１には吸着
孔１０１２が設けられており、この吸着孔に内部に設け
られている通路を介して負圧が接続され吸引される。続
いてオリフラステージ４００の真空吸引を解除し、オリ
フラステージ４００を下降させ、搬送アーム１０１１上
にウェーハ１を受け取り図１５の矢印Ｃの示す方向に搬
送アーム１０１１を移動させてウェーハ１を搬送する。

【０００５】前述のような装置はウェーハの裏面の中心
部にオリフラステージ４００と搬送アーム１０１１が接
触する。図１８に先に説明した装置によりウェーハにダ
ストが付着した状態を装置に関連して拡大して示してあ
る。このダストは図１９の下側に示すようにウェーハの
裏面に付着しウェーハを汚染している。図中の黒点はパ
ーチクルカウンタで計測したダストの分布を示してい
る。このウェーハ（図１９の下側）をウェーハバスケッ
トなどに収容するとその下の面のウェーハの表面に図１
９の上側の図面に示すようにダストが広がって落下し転
移する。ウェーハの裏面に付着したゴミ自体はさして問
題にならないが、このようにして下側のウェーハの表面
が汚染されることは甚だこのましくない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述した装置ではオリ
フラ１ａの位置合わせの際にオリフラステージ４００上
のウェーハ１が回転により発生する遠心力、起動／停止
時の慣性力によりウェーハ１がずれる可能性がある。こ
れを防ぐために以下の３通りのうちの１つまたは２つ以
上を組み合わせて実施することが考えられる。 １）真空吸引力を上げて保持力を増大させる。しかし半
導体業界ではウェーハの吸着力による吸着痕跡等を発生
させないためにはできるだけ弱く吸着することが好まし
いとされている。 ２）吸着面積を大きくして保持力を増大させる。吸着面
積を大きくするとウェーハと装置の接触する面積が増え
るからダスト等が付着する面積が増えることになり好ま
しくない。 ３）回転数を下げて遠心力、起動／停止時の慣性力を減
少させる。回転数を下げるとオリフラ合わせに必要な時
間が長くなり好ましくない。 本発明の目的は、半導体ウェーハや情報ディスク等の円
盤状物体をその製造の過程で、または製造後の検査の過
程等において置き換えたり搬送したりする取り扱いを円
盤状の物体を汚染することなく迅速で正確に行うことが
できる円盤状物体の取り扱い装置を提供することにあ
る。本発明のさらに他の目的は、円盤状の物体の外周に
近接する内側部分の極めて限られた部分のみに取り扱い
装置の部分が接触するようにした円盤状物体の取り扱い
装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明による円盤状物体の取扱装置は、円盤状物体の
外周下面を吸引支持して移動する搬送アームと、 前記搬
送アームの進入角度位置に逃げ孔が設けられているベー
スと、 載置された円盤状物体の外周下面を吸引支持する
複数の吸着台をもち前記ベースに対して昇降および回転
が可能な回転ステージと、 前記回転ステージに前記複数
の吸着台間でそれぞれ昇降可能に支持され載置され，円
盤状物体の外周を案内し前記円盤状物体の中心合わせを
する傾斜面をそれぞれ有する複数のシューと，前記各シ
ューに対応して前記ベースに向けてそれぞれ一体に設け
られている複数のブロックを含むセンタリングガイドと
を含み、 前記複数のシューが前記吸着台よりも上位にあ
るときに前記円盤状物体を載置して中心出しを行い、前
記回転ステージを上昇させて前記複数の吸着台を前記複
数のシューより上昇させて前記円盤状物体を吸引保持し
て回転して角度出しを行い下降して前記円盤状物体を前
記複数のシューに渡し、前記円盤状物体の下面と前記複
数の吸着台間に前記搬送アームの進入間隔を確保しかつ
前記搬送アームの進入方向にあり，前記逃げ孔に対応す
るシューを前記円盤状物体の下面以下に下降させ、前記
搬送アームを前記円盤状物体の下面に侵入させ吸引搬送
するように構成されている。

【０００８】

【作用】上記構成によれば、円盤状物体の取り扱い装置
は、円盤状物体の裏面の外周付近を保持するようにし、
従来に比較して小さな面積で円盤状物体を保持して移動
させることができる。これにより円盤状物体の取り扱い
装置は、接触面積を小さくし、接触により発生するダス
ト付着の量を極力少なくすることができる。なお、円盤
状物体がプロセスウェーハで在る場合には、ウェーハの
外周部は個々のチップに切断させる場合は製品でない部
分として除去される部分であるから、この部分に仮にダ
スト付着や、スリ傷が発生しても問題にはならない。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明をさらに詳しく
説明する。図１は本発明による円盤状物体の取り扱い装
置をウェーハの取り扱い装置として構成したときの実施
例を示す略図的な断面図である。図２は図１に示した装
置の回転ステージが原点状態のオリフラ合わせステージ
の平面図である。センタリングガイドは複数個のガイド
シュー３０をもち、円盤状物体であるウェーハの外周を
案内しウェーハ１の外周に近接する内側部分を下面から
複数箇所で支持する。搬送アーム５０は、前記ウェーハ
１の外周内側を吸引支持して移動する。前記センタリン
グガイドを円盤状物体の外周に近接する内側部分を下面
から複数箇所で吸引支持し回転するステージ４０と関連
させ、ステージ４０に対して相対高さ位置を可変に設け
センタリングガイドとステージ４０間でウェーハ１の受
渡しをするように構成できる。ステージ４０は、複数の
吸着台４２をもちこの部分でウェーハ１を保持すること
ができる。

【００１０】回転ステージ軸４９には回転ステージ４０
が一体に設けられている。ユニットベース１００に設け
られた回転／直動軸受け６０は前記回転ステージ４０の
回転ステージ軸４９を回転および上下動可能に支持して
いる。回転ステージ４０には５個の吸着台４２が設けら
れている。回転ステージの吸着台を拡大して図３に示
し、図４に図３に示した吸着台を切断して示してある。
回転ステージ４０のリブ４１には回転ステージ軸４９に
連結するステージ真空経路４３が設けられており、この
真空経路４３を介して吸着台４２は図示しない負圧源に
接続される。吸着台４２の頂面には円弧状の吸着溝４６
が縁の部分４７に取り囲まれて形成されており、この吸
着溝４６はステージ真空経路４３に連通させられてい
る。回転ステージ４０はこの吸着溝４６を取り囲む部分
４７でのみウェーハ１の裏面に接触させられる。５個の
吸着台４２はウェーハ１のオリフラ１ａがどのような方
向におかれてもウェーハ１が吸着台４２上でばたつかな
いような位置に配置されている。また回転ステージ４０
に関連してセンタリングガイドが設けられている。セン
タリングガイドは６個のセンタリングガイドシュー３０
をもっている。図５にセンタリングガイドのセンタリン
グガイドシュー３０の一つを拡大して切断して示してあ
る。センタリングガイドシューの頂面３１に引き続きセ
ンタリングガイドの斜面３２が設けられている。センタ
リングガイドの斜面３２にセンタリングガイドのウェー
ハ受け部３３が設けられている。この極めて狭いウェー
ハ受け部３３でウェーハ１の下面を支持する。センタリ
ングガイドの各々のシュー３０には案内軸３４，３４が
設けられており、この案内軸３４，３４は回転ステージ
４０に設けられた軸受け１４９，１４９にすべり嵌合さ
せられている。案内軸３４，３４の下端にはストッパー
ブロック３６が固定されており、ストッパーブロック３
６と回転ステージ４０の下端間にばね３５，３５が設け
られている。これによりセンタリングガイドのシュー３
０の底面が回転ステージ４０側に付勢されている。セン
タリングガイドは、センタリングガイドシュー３０によ
りオリフラ１ａがどのような位置角度にあってもウェー
ハ１がセンタリングガイド３０上でばたつかないような
位置関係を保って配置されている。

【００１１】図６に搬送アームの平面図、図７に断面図
を示す。搬送アーム５０の先端にはウェーハ１の外周に
内側に沿う吸着孔５１および腹部にオリフラ１ａの内側
に相当する位置で２個の吸引孔５２，５３が設けられて
いる。各吸引孔５１，５２，５３をもつ吸引ブロック
は、搬送アームの上面よりも立ち上がっており、前記吸
引孔を取り囲む周縁でのみウェーハ１の裏面に接触す
る。各吸引孔５１，５２および５３は搬送アーム５０内
に設けられている真空経路５４を介して図示しない真空
源に接続される。各吸引孔中心はウェーハ１の外周から
４〜５ｍｍ内側に引き込んだ位置にある。搬送アーム５
０は図示しない機構により水平を保った状態で３次元移
動させられる。

【００１２】次に図８ないし図１１を参照して前記装置
のウェーハ取り扱い動作を詳しく説明する。図８に示す
初期状態は図２に示す原点位置に対応する。 （１）センタリングガイドのシュー３０のウェーハ受け
部３３は吸着台４２の頂面よりも間隔Ｇだけ高い位置に
あり、ウェーハ受け部３３にウェーハ１が載置されたと
き吸着台４２はウェーハ１の裏面に接触しない状態にあ
る。センタリングガイドのシュー３０に案内軸３４を介
して接続されているストッパーブロック３６はユニット
ベース１００に設けられた孔１１２に落ち込んでいな
い。なお図５にストッパーブロック３６が前記孔１１２
に落ち込んでいる状態を示してある。 （２）作業者がピンセットでウェーハ１を挟み、図２の
矢印Ｈの示す方向にウェーハ１を導入してセンタリング
ガイドのシュー３０に置く。このときウェーハ１のオリ
フラ１ａの方向は必ずしも一定していない。 （３）センタリングガイドのシュー３０に載置されたウ
ェーハ１は、シュー３０の斜面３２に案内されて図８の
２点鎖線で示すウェーハ１の位置におちつく。 （４）回転ステージ４０に設けられた吸着台４２の吸着
溝部４６には図示されていない真空源の真空ポンプに電
磁弁を介して接続され、真空吸引が開始される。 （５）回転ステージ４０がこれも図示されていない機構
により回転／直動軸受け６０に案内されて上昇させられ
吸引台４２の頂面がウェーハ１の裏面を吸着保持し、図
９に示す間隙Ｋおよび間隙Ｍ（ストッパーブロック３６
の下面とユニットベース１００の上面との間隙）が得ら
れる高さまで上昇後停止させられる。 （６）この位置でオリフラ検出センサ７０（図２参照）
の光軸はウェーハ１の外周端面に一致しており照射光が
反射されて戻る状態にある。しかしオリフラ１ａに対応
するときは反射光は返ってこない。図２においてθ２＋
θ３＝１８０°でありθ３は図２の矢印Ｈと検出センサ
６０の光軸のなす角であり、θ１はオリフラの占める角
度である。このθ１は反射光が戻ってこなくなってから
戻ってくるようになるまでの角度により求められる。こ
れらの角度設定条件によりウェーハ１のオリフラ１ａの
方向をＥまたはＦ方向に合わせて回転ステージ４０の回
転を停止すると同時にウェーハ１の真空吸着保持を解除
する。 （７）回転ステージ４０が図示されていない機構により
回転／軸受け６０に案内されて下降し、図８の示す状態
になる。 （８）搬送アーム５０が図示されていない案内機構によ
り図２のＥ方向より進入してくる。このときもし偶然に
も作業者が図２に示すような方向にウェーハ１のオリフ
ラ１ａをおいて配置した場合には、搬送アーム５０は図
８に示す間隙Ｐと図２に示す間隙Ｊの間より進入する。
しかし一方、これ以外の方向にオリフラ１ａを向けて配
置した場合には搬送アーム５０の進入はセンタリングガ
イドシュー３０または吸着台４２によってその進入が阻
止される。これらを回避するために、センタリングガイ
ドシュー３０が搬送アーム５０の進入を阻害する場合に
は、ユニットベース１００にベース溝１１２を設けてお
き、センタリングガイドシュー下端に固定されたブロッ
ク３６がベース溝１１２に落ち込んで図５および図１０
の状態となり、搬送アーム５０の進入に十分な間隙Ｎを
得る。一方、吸着台４２が搬送アーム５０の進入を阻害
する場合には、図８に示すが如く回転ステージ４０の下
降停止位置において、センタリングガイドシュー３０の
シューのウェーハ受け部３３と吸着台４２の頂面とはこ
れも搬送アームの進入に十分な間隙Ｇが得られるような
寸法設定がなされている。なお図２の手前側Ｈ方向に設
けられているベース溝１１７は図６に示すようにウェー
ハ１の外周と搬送アームの先端がほぼ同位置であるため
に搬送アーム５０の進入量が万一所定量以上であった場
合には、ガイド傾斜部３２に衝突する危険性を回避する
ために設けられたものである。 （９）進入してきた搬送アーム５０が所定の位置で進入
を停止し、その直後に図示されていない真空源に接続さ
れ、吸着孔５１，５２および５３により真空吸引が開始
される。 （１０）進入し、停止状態にある搬送アーム５０は、図
示されない機構により所定量だけの上昇を開始する。 （１１）搬送アーム５０は、上昇過程でウェーハ１をす
くい取り、所定の位置まで上昇して停止する（図１
１）。 （１２）搬送アーム５０は図２の矢印Ｆの示す方向に後
退し、図示されていない次の搬送工程で図示されていな
いウェーハ収納容器までウェーハを搬送し、収納する。 （１３）回転ステージ４０は図示されない機構により図
９の位置まで上昇する。 （１４）回転ステージ４０は図示されていない機構によ
り回転／軸受け６０に案内されて下降して図８の状態で
停止し、図２の原点状態になり、動作（２）の状態に戻
る。

【００１３】以上詳しく説明した実施例について本発明
の範囲内で種々の変形を施すことができる。前記実施例
はオリフラをもつ半導体ウェーハの取り扱い装置に付い
て説明したが、オリフラではない位置合わせ手段、例え
ばノッチを用いたものにも同様に適用できる。また半導
体ウェーハ以外の円盤状の物体、例えば情報ディスクの
処理や取り扱いにも同様に適用できる。

【００１４】

【発明の効果】以上、説明したように本発明による円盤
状物体の取り扱い装置は、円盤状物体の外周を案内し前
記円盤状物体の外周に近接する内側部分を下面から複数
箇所で支持するセンタリングガイドと、前記円盤状物体
の外周内側を吸引支持して移動する搬送アームと、から
構成されている。したがって、センタリングガイドで定
位した円盤状物体を搬送アームとセンタリングガイド間
で受渡し搬送等が可能であり、この際円盤状物体の外周
の一部のみが装置と接触するだけで、円盤状物体の主要
な部分が装置に接触して汚染される恐れはない。また本
発明による円盤状物体の取り扱い装置は、円盤状物体の
外周に近接する内側部分を下面から複数箇所で吸引支持
し回転するステージと、前記ステージに対して相対高さ
位置が可変に設けられ前記円盤状物体の外周を案内し前
記円盤状物体の外周に近接する内側部分を下面から複数
箇所で支持するセンタリングガイドと、前記円盤状物体
の外周内側を吸引支持して移動する搬送アームとから構
成されている。したがって、センタリングガイドとステ
ージ間、センタリングガイドと搬送アーム間の円盤状物
体の受渡しが可能となり、円盤状物体の角度位置の調整
も可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による円盤状物体の取り扱い装置の実施
例を示す略図的断面図である。

【図２】前記実施例において回転ステージが原点状態に
あるオリフラ合わせステージの平面図である。

【図３】回転ステージの吸着台を拡大して示した平面図
である。

【図４】図３に示した回転ステージの断面図である。

【図５】センタリングガイドの構造を示す拡大断面図で
ある。

【図６】搬送アームの平面図である。

【図７】図６に示した搬送アームの断面図である。

【図８】ウェーハが置かれる以前の状態でのセンタリン
グガイドと吸着台との高さ関係を示した説明図であっ
て、図２のＢ−Ｃの切断面に対応する。

【図９】ウェーハが載置され、オリフラ合わせ動作中で
のセンタリングガイドと吸着台との高さ関係を示す説明
図であって、図２のＢ−Ｃの切断面に対応する。

【図１０】図９に示した状態の次工程で、搬送アームが
ウェーハを取りに行く直前の状態を示す説明図であっ
て、ガイドシューの相互関係を示す。

【図１１】ウェーハが搬送アームにより、すくい上げら
れた直後の状態を示す説明図である。

【図１２】従来のウェーハ取り扱い装置のオリフラ合わ
せステージの平面図である。

【図１３】前記ウェーハ取り扱い装置の断面図である。

【図１４】図１３に示した状態の次の工程でウェーハが
置かれ、オリフラ合わせを行っている状態を示す図であ
る。

【図１５】図１４に示した工程の次の工程であって、搬
送アームがオリフラステージよりウェーハを受け取る直
前の状態を示す平面図である。

【図１６】図１５に示した状態での断面図である。

【図１７】図１６の状態の次の工程で、搬送アームがオ
リフラステージよりウェーハを受け取った後の状態を示
す図である。

【図１８】図１７に示したウェーハにダストが付着した
状態を拡大して示した説明図である。

【図１９】図１２から図１８に示した従来装置でウェー
ハを取り扱った場合に付着したダストの転移分布等を説
明するための説明図である。

【符号の説明】

１ ウェーハ １ａ ウェーハのオリフラ ３０ センタリングガイドのシュー ３１ シューの頂面 ３２ シューの斜面 ３３ シューのウェーハ受け部 ３６ ブロック ４０ 回転ステージ ４１ 回転ステージリブ ４２ 吸着台 ４３ ステージ真空経路 ４４ スリーブ４９ 回転ステージ軸 ５０ 搬送アーム ６０ 回転／直動軸受け ７０ オリフラセンサ ３００ センタリングガイド ３０１ ガイド傾斜部 ３１３ ガイド上端部 ４００ オリフラステージ ４０１ ウェーハ吸着溝 ４０２ 真空経路 ７００ 回転／直動軸受け ８００ オリフラ検出センサ １０００ ベース １０１１ 搬送アーム １０１２ 吸着孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ１１Ｂ 7/26 8940−5Ｄ Ｇ１１Ｂ 7/26 (56)参考文献 特開 平４−346247（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−172131（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−30417（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−111320（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−6690（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−172131（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円盤状物体の外周下面を吸引支持して移
   動する搬送アームと、 前記搬送アームの進入角度位置に逃げ孔が設けられてい
   るベースと、 載置された円盤状物体の外周下面を吸引支持する複数の
   吸着台をもち前記ベースに対して昇降および回転が可能
   な回転ステージと、 前記回転ステージに前記複数の吸着台間でそれぞれ昇降
   可能に支持され載置され，円盤状物体の外周を案内し前
   記円盤状物体の中心合わせをする傾斜面をそれぞれ有す
   る複数のシューと，前記各シューに対応して前記ベース
   に向けてそれぞれ一体に設けられている複数のブロック
   を含むセンタリングガイドとを含み、 前記複数のシューが前記吸着台よりも上位にあるときに
   前記円盤状物体を載置して中心出しを行い、 前記回転ステージを上昇させて前記複数の吸着台を前記
   複数のシューより上昇させて前記円盤状物体を吸引保持
   して回転して角度出しを行い下降して前記円盤状物体を
   前記複数のシューに渡し、 前記円盤状物体の下面と前記複数の吸着台間に前記搬送
   アームの進入間隔を確保しかつ前記搬送アームの進入方
   向にあり，前記逃げ孔に対応するシューを前記円盤状物
   体の下面以下に下降させ、 前記搬送アームを前記円盤状物体の下面に侵入させ吸引
   搬送するように構成した 円盤状物体の取り扱い装置。