JP3130704U - 試験のためのウエハ保持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 試験のためのウエハの搬出入と保持を円滑かつ確実に行い得るウエハ保持装置を提供する。
【解決手段】 保持台１０はウエハＷの大きさより大きい保持面を上面に有して設定され、試験台２の頂部に架設される。この保持台１０は試験台２の頂部に架設された架台９の上面に接合された形で固定され、架台９の上面には浅い環状凹部９Ｋが形成されている。他方保持台１０には吸引ノズルＮが均等な間隔で多数個穿設されている。各吸引ノズルＮの部位には空間Ａが形成され、この空間Ａが排気管８を介して排気されることにより多数の吸引ノズルＮの細孔からは吸気が行われ、上方に載置されるウエハＷが吸着保持される。保持台１０は、保持台１０を貫通して上下動する上下動ピンＰが複数個のヨーク７に垂設されウエハＷの上下動、搬出入操作を容易にする。
【選択図】 図１

Description

本考案は、半導体分野に係り、特に半導体たとえばウエハの製造過程でウエハを試験する場合、そのウエハ保持装置に関するものである。

試験機（硬度計など）にてウエハの上面を試験する場合、ウエハの保持方法として真空吸着や静電吸着方法などが利用されている（特許文献１参照）。試験する台上にウエハを保持させる必要がある。この場合のウエハの移動、搬送にはロボットハンドが利用されている。
特開平７−２６３５２８号公報

ところで、このような試験のためのウエハ保持装置においては、つぎのような問題がある。すなわち、ウエハは高価であるためその搬送にはロボットが使用され、ロボットハンドによるウエハ搬送後、試験機本体たとえば試験機におけるウエハ保持台にセットされる。このウエハの上面には半導体部品が集積されて搭載されているため、ウエハに接触できる面は下面のみであり、ロボットハンドはウエハ下面を支える形で保持させて搬送している。一方試験機の機台上にて試験を行なう場合、力および変位を測定するため、試験部の底面は面で受ける必要がある。

したがって、ロボットハンドにて試験機の機台上に試料を保持させる場合、ロボットハンド部と試料つかみ具が衝突（干渉）しないようにする必要がある。この解決方法の一つとして、ウエハ端部をロボットハンドでつかみ、つかみ具の固定面はその内側にする方法があるが、試験を行なう部分は製品として使用できないため、試験部はウエハ端部である場合が多く、この方法は使用できないのが実情である。

本考案が提供する試験のためのウエハ保持装置は、上記課題を解決するために、試験されるウエハの全面より広い平面を上面として有するウエハ保持台と、このウエハ保持台の前記上面でウエハに対応する位置に多数の吸引用細孔が開口設置された吸引機構と、前記ウエハ保持台の上方位置に進退してウエハを受け取りまたは受け渡すウエハ授受機構と、ウエハ保持台の上方位置にあるウエハをウエハ保持台の上面に変位させまたはウエハ保持台の上面にあるウエハをウエハ保持台の上方位置へ変位させることができるウエハ上下動機構とを備えたものである。したがって、ロボットハンドと干渉することなく、ウエハ下面を固定できる。

ロボットハンドと試料台が干渉することなく、ウエハを固定、所望の位置に所望の状態で位置決めでき、かつ保持させることができる。

本考案の特徴は、第１にウエハを保持する台の上面に多数の吸引用細孔を有し、この吸引孔による吸引力でウエハを保持すること、第２に吸引孔に対してウエハを進退させる上下動機構を有すること、第３に前記上下動機構に対してウエハを受け渡しまたは受け取ることができる授受機構を有することにある。したがって、これら３つの特徴を全て具備した保持装置が理想の形態である。

本考案による実施例は図１に示されている。この図１は本考案にかかる試験のためのウエハ保持装置全体の構成を示す図である。この図１においては中央部を境にして異なる状態の断面が合わせて表示されている。
図においてＸＹレール１１上に載置された機台１には試験台２が架設されている。この試験台２にはエアシリンダ３が中央部に内設されている。４はこのエアシリンダ３が加圧エアを送入するエア供給管であり、５はエア排出管である。このエアの供給、排出の作動によってエアシリンダ３に内設したピストン（図示せず）が作動し、このピストンに連接されたロッド６が上下動する。

図１は上記したように中央部から作動状態が異なる２つの状態が示されているが、左方部は前記ロッド６が伸長した状態を示し、右方部のロッド６は伸長せず収縮した状態を示している。
したがって図１からも明らかなとおり、左方部ではロッド６が上方に伸長しクロスヘッド１２が上方に変位した状態が示されている。他方、右方部はロッド６が収縮したままでクロスヘッド１２は下方位にある。クロスヘッド１２の上方にはヨーク７が結合されている。

他方、試験台２の上方にはウエハＷを保持する保持台１０が架設されている。なお図１ではウエハはＷ−Ａ、Ｗ−Ｂの符号で示されているが、後述から明らかなとおり、Ａ、Ｂの表記はウエハＷの位置を表すものであり、Ｗ−Ａは保持台１０上に置かれた状態のウエハＷを示し、Ｗ−Ｂは保持台１０から上方に変位された状態のウエハＷを示している。

つぎにこの保持台１０の構成について説明する。保持台１０は図に示すとおり、ウエハＷの大きさ（面積）を上回る大きさの保持面を上面に有して設定され、試験台２の頂部に架設される。
保持台１０の構成をより詳細に説明すると、保持台１０は試験台２の頂部に架設された架台９の上面に接合された形で固定されている。この架台９は保持台１０とともにその左方部が断面して示されているが、この図から明らかなとおり架台９の上面には浅い環状凹部９Ｋが形成されている。他方保持台１０には吸引ノズルＮが均等な間隔で多数個穿設されている。この吸引ノズルＮの穿設範囲は上記架台９の環状凹部９Ｋと同等の大きさで環状をなす領域に設けられている。

このように形成された架台９と保持台１０は接合ねじ１４にてシール部材１３を挟んで固く接合され一体となっている。この接合により各吸引ノズルＮの部位には空間Ａが形成され、この空間Ａが排気管８を介して排気される。この排気により多数の吸引ノズルＮの細孔からは吸気が行われ、上方に載置されるウエハＷを吸着して保持する。

保持台１０においてさらに重要な構成は、保持台１０を貫通して上下動する上下動ピンＰ（図面では上方に変位していない状態のピンはＰ−Ａで示し、上方に変位した状態のピンはＰ−Ｂで示している）が複数個のヨーク７に垂設されていることである。
すなわち図１において左方部は上下動ピンＰが上方へ変位し、ウエハＷを支持している状態を示し、右方部は上下動ピンＰが上方へ変位せず、ウエハＷを支持していない状態を示している。

この上下動ピンＰは図２に示すとおり、吸引ノズルＮが穿設されている環状の領域において等間隔に配設されている。したがって保持台１０には、この上下動ピンＰが上下動できる貫通孔１０Ｈが４個設けられている。そしてこの上下動ピンＰの上下動は後述する制御部からの指示にしたがって作動するエアシリンダ３の駆動により、ヨーク７を介して上下動される。９Ｇは貫通孔１０Ｈに対して上下動ピンＰを案内するガイド部材で架台９に設置されている。

保持台１０には、さらにウエハＷの位置決め機構ＰＣと、ストッパーピンＳＰが設けられている。通常ウエハＷには図２に示すように円周の一部に切欠部（凹部）ＷＫが形成され、そのようなウエハＷが供給されるときストッパーピンＳＰに当接するまで供給される。その後前記ウエハＷの位置決め機構ＰＣの作動により切欠部ＷＫに基づいて試験位置等が正しく位置決めされるよう設定する。位置決め機構ＰＣはエアシリンダ機構が設けられて可動ピンＧが保持台１０の中心に向って作動しウエハＷの位置決めを行うようになっている。

さらに本考案においては、ウエハＷを搬入、搬出する搬送用のロボットハンドが保持台１０に対して作動するよう構成されている。このロボットハンドは図１においては符号１５で示されるが、薄い板状をなし、かつ図２に示されるように上面から見るとＹ字形をなしていてウエハＷが載置されやすい形状をなしている。このロボットハンド１５は図１に示す高さの位置にて制御装置（図示せず）から制御信号に基づいてロボット（図示せず）が作動し、その作動にしたがって保持台１０に対して進退する。以下その作動を順に説明する。

ウエハＷの試験とそのための搬出入作動はつぎの手順で行われる。
（１）ウエハＷがロボットハンド１５によって図２の状態で保持され図１に示すように保持台１０の上方に搬入される。
（２）エアシリンダ３が作動して上下動ピンＰがピンＰ−Ａの位置から上昇してピンＰ−Ｂの位置まで変位し、ロボットハンド１５からウエハＷを受け取る。
（３）ウエハＷを受け渡したロボットハンド１５はそのまま退避する。
（４）エアシリンダ３が逆作動して上下動ピンＰが下降をはじめピンＰ−Ｂの位置からピンＰ−Ａの位置に変位し、ウエハＷが保持台１０の上面に載置される。
（５）位置決め機構ＰＣが作動してウエハＷが試験位置に位置決めされる。
（６）位置決めが終了すると多数の吸引ノズルＮにて吸着が行われる。
（７）この状態において硬度試験が行われる。硬度試験の場合は、硬度計の測定子などがウエハＷの面に押圧されて硬さ試験が行われる。試験終了後はつぎの行程でウエハＷの搬出が行われる。
（８）多数の吸引ノズルＮからの吸引作動が停止される。
（９）吸引作動が停止後、再びエアシリンダ３が作動を開始し、４本の上下動ピンＰが保持台１０の上面から突出するよう上昇する。
（１０）４本の上下動ピンＰの上昇によってウエハＷは保持台１０の上面から離脱され、ウエハＷは図１のピンＰ−Ｂの位置まで移動する。
（１１）ロボットハンド１５が作動し上方に移動したウエハＷと保持台１０の上面との間に進入する。
（１２）次にエアシリンダ３の作動によって各上下動ピンＰが下降し、ウエハＷも各上下動ピンＰの下降にしたがって下方に移動する。この移動によって上下動ピンＰの元の位置までの下降にしたがい、ウエハＷはロボットハンド１５に係止され、最終的にはロボットハンド１５に受け取られる。
（１３）ロボットハンド１５が保持台１０の上方位置から退避し、元の位置に復帰する。
以上で試験行程が終了する。

本考案が提供する試験のためのウエハ保持装置の構成と作動は以上詳述したとおりであるが、その構成は上記ならびに図示例に限定されるものではない。まず保持台１０の上面に設置する吸引ノズルＮであるが、図示例では環状の領域に多数個設置したが円形領域の全面に均等設置してもよい。つぎに上下動ピンＰは４本設置したがこの個数に限定されず６本としてもよく逆に少なくして３本にすることもできる。ただ２本ではウエハＷを安定して上下動できないので３本以上が望ましい。２本のピンとして両者間にウエハＷを支える板を介設するようにすることも可能である。ロボットハンド１５の形状等についても図示例のようなＹ字形、Ｕ字形に限定されない。ピンの配置、形状を考慮してウエハＷを搬出入しやすい形状にすることが望ましい。

本考案が提供する試験のためのウエハ保持装置の構成を示す縦断面図である。 ウエハとこのウエハの搬出入を行うロボットの構成を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 機台
２ 試験台
３ エアシリンダ
４ エア供給管
５ エア排出管
６ ロッド
７ ヨーク
９ 架台
９Ｇ ガイド部材
９Ｋ 環状凹部
１０ 保持台
１０Ｈ 貫通孔
１１ ＸＹレール
１２ クロスヘッド
１３ シール部材
１４ 接合ねじ
１５ ロボットハンド
Ａ 空間
Ｇ 可動ピン
Ｎ 吸引ノズル
Ｐ 上下動ピン
ＰＣ 位置決め機構
ＳＰ ストッパーピン
Ｗ ウエハ
ＷＫ 切欠部

Claims (3)

1. 試験されるウエハの全面より広い平面を上面として有するウエハ保持台と、このウエハ保持台の前記上面でウエハに対応する位置に多数の吸引用細孔が開口設置された吸引機構と、ウエハ保持台の上方位置にあるウエハをウエハ保持台の上面に変位させまたはウエハ保持台の上面にあるウエハをウエハ保持台の上方位置へ変位させることができるウエハ上下動機構とを備えたことを特徴とする試験のためのウエハ保持装置。
2. ウエハ保持装置の外周周辺部には、ウエハ保持台の中心に向かって作動可能なピンと、このピンをウエハ保持台の中心に向かって移動させる往復動機構とを備え、前記ピンがウエハ保持台に載置されたウエハにおける周辺の凹部に係合し、ピンの作動にてウエハ保持台の中心にウエハを位置決めさせるウエハ位置決め機構が設置されていることを特徴とする請求項１記載の試験のためのウエハ保持装置。
3. ウエハ上下動機構は、ウエハ保持台の上面に出没可能な少なくとも３本以上の上下動ピンにて構成されていることを特徴とする請求項１記載の試験のためのウエハ保持装置。

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