JP5159528B2 - 板状部材の支持装置および支持方法 - Google Patents

Description

本発明は、板状部材を支持する支持装置および支持方法に関する。

従来、半導体製造工程において、半導体ウェハ（以下、単にウェハという）を搬送する際の支持装置として、ウェハに相対する円盤状の吸引盤を備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この支持装置において、吸引盤の吸引面には複数のガス流出部材が設けられ、これらのガス流出部材からウェハに向かってガスを噴出させることで、ベルヌーイ効果によって非接触でウェハを吸引することができるとともに、吸引面の外周部に設けられた複数のピンによって、吸引面と平行な方向へのウェハの移動を規制することができるように構成されている。

特開２００５−３４０５２２号公報

ところで、特許文献１に記載されたような従来の支持装置は、その吸着（吸引）盤に対応した径寸法のウェハを支持することはできるものの、径寸法が異なるウェハを支持するためには、径寸法ごとに各々対応するサイズの吸着盤を準備しておくとともに、ウェハの径寸法が変更になる度に吸着盤を取り換えたり支持装置全体を型換えしたりする必要がある。このため、装置を構成する部品点数が多くなるとともに、型換えの手間を要することから半導体製造工程全体が長時間化していた。また、従来の支持装置において、ウェハの径寸法に応じた複数の位置にピンを設けておくことも考えられるが、そのように吸着盤を構成すると、径大なウェハの内周部にピンが当接してしまい、適切に吸引保持できなくなったり、ウェハを破損させてしまったり等、不都合を生じる可能性がある。

本発明は、以上のような不都合に着目して案出されたものであり、その目的は、板状部材のサイズが異なっても適切に支持することができる板状部材の支持装置および支持方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明の板状部材の支持装置は、板状部材に相対する支持体と、前記支持体に設けられて前記板状部材を吸引する吸引手段と、前記支持体から前記板状部材に向かって突没自在に設けられるとともに、当該板状部材に当接してその移動を規制可能な内側規制手段と、前記内側規制手段よりも外側にて前記支持体から前記板状部材に向かって突出して設けられるとともに、当該板状部材に当接してその移動を規制可能な外側規制手段とを有して構成され、前記吸引手段は、面内方向の寸法が異なる少なくとも二種の板状部材のうちの小なる板状部材に相対する位置に設けられる内側吸引手段と、この内側吸引手段よりも外側にて面内方向の寸法が大なる板状部材に相対する位置に設けられる外側吸引手段とを含んで構成され、前記支持体側から前記板状部材に向かって気体を噴出して負圧領域を形成し、前記内側規制手段は、前記内側吸引手段よりも外側に設けられ、前記外側規制手段は、前記外側吸引手段よりも外側に設けられ、前記支持体の前記内側吸引手段と前記外側吸引手段との間には、当該支持体を貫通するエア抜き孔が設けられ、前記小なる板状部材に対しては、前記内側規制手段を前記支持体から突出させた状態で前記吸引手段によって吸引することで、前記小なる板状部材に前記内側吸引手段よりも外側で前記内側規制手段を当接させて当該板状部材を支持し、前記大なる板状部材に対しては、前記内側規制手段を前記支持体側に没入させた状態で前記吸引手段によって吸引することで、前記大なる板状部材に前記外側吸引手段よりも外側で前記外側規制手段を当接させて当該板状部材を支持する、という構成を採用している。

さらに、本発明の板状部材の支持装置では、前記小なる板状部材に対しては、前記内側吸引手段を作動させるとともに前記外側吸引手段を非作動として当該板状部材を吸引し、前記大なる板状部材に対しては、前記内側吸引手段および前記外側吸引手段の両方を作動させて当該板状部材を吸引することが好ましい。

一方、本発明の板状部材の支持方法は、板状部材に相対する支持体と、面内方向の寸法が異なる少なくとも二種の板状部材のうちの小なる板状部材に相対する位置に設けられる内側吸引手段およびこの内側吸引手段よりも外側にて面内方向の寸法が大なる板状部材に相対する位置に設けられる外側吸引手段を含んで構成され、前記支持体側から前記板状部材に向かって気体を噴出して負圧領域を形成する吸引手段と、前記内側吸引手段よりも外側に設けられ、前記支持体から前記板状部材に向かって突没自在に設けられる内側規制手段と、前記外側吸引手段よりも外側に設けられ、前記内側規制手段よりも外側にて前記支持体から前記板状部材に向かって突出して設けられる外側規制手段と、前記支持体の前記内側吸引手段と前記外側吸引手段との間に設けられ、当該支持体を貫通するエア抜き孔とを備えた装置を用いる板状部材の支持方法であって、前記小なる板状部材に対しては、前記内側規制手段を前記支持体から突出させた状態で前記吸引手段から噴出する気体を前記エア抜き孔から排気しながら当該板状部材を前記支持体側に吸引することで、前記小なる板状部材に前記内側吸引手段よりも外側で前記内側規制手段を当接させて移動を規制しつつ当該板状部材を支持し、前記大なる板状部材に対しては、前記内側規制手段を前記支持体側に没入させた状態で前記吸引手段から噴出する気体を前記エア抜き孔から排気しながら当該板状部材を前記支持体側に吸引することで、前記大なる板状部材に前記外側吸引手段よりも外側で前記外側規制手段を当接させて移動を規制しつつ当該板状部材を支持することを特徴とする。

以上のような本発明によれば、内側規制手段を突没自在に設けるとともに、面内方向の寸法つまりサイズが小さな板状部材に対しては、内側規制手段を突出させることで、内側規制手段を板状部材に当接させてその移動を規制することができる。一方、サイズが大きな板状部材に対しては、内側規制手段を支持体側に没入させることで、この内側規制手段が板状部材に当接しないようにするとともに、外側規制手段を板状部材に当接させてその移動を規制することができる。従って、板状部材のサイズに応じて内側規制手段の突没を切り替えることで、いずれのサイズの板状部材に対しても適切に規制手段を当接させることができ、吸引不良等の不都合を生じることなく、確実に板状部材を支持することができる。また、少なくとも二種の板状部材を適切に支持できるので、板状部材のサイズごとの支持体を準備したり、サイズ変更の度に支持体を交換したりする必要がなく、支持装置の部品点数が削減できるとともに、型換えの手間や時間を省略できて製造工程全体の効率化を図ることができる。

なお、支持対象である板状部材としては、大小二種のサイズのものに限らず、三種類以上のサイズを有した板状部材も対象とすることができる。すなわち、支持体から突没自在に設けられる内側規制手段として、最も内側の第１内側規制手段、その外側の第２内側規制手段、さらに外側の第３内側規制手段のように、内側規制手段を多重に設けておき、それぞれを突没移動可能に構成すればよい。このような三種以上のサイズの板状部材に対応させることで、さらに部品点数が削減できるとともに型換えの手間や時間を省略することができる。

また、吸引手段として、板状部材に向かって気体を噴出して負圧領域を形成することにより吸引する非接触型の吸引手段、いわゆるベルヌーイ効果を利用したベルヌーイチャックを用いることで、板状部材に対する接触部分を規制手段のみに限定することができ、板状部材への傷付き等の不具合を防止することができる。
さらに、吸引手段として内側吸引手段と外側吸引手段とを設け、これらの動作を板状部材のサイズに応じて切り替え制御することで、各種サイズの板状部材をより確実に吸引することができるうえ、無駄なエネルギー消費を抑制することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る板状部材の支持装置１を示す部分断面図である。なお、図１および図３は、それぞれ図２のＡ−Ａ断面矢視図である。
図１において、支持装置１は、板状部材としてのウェハＷを搬送する搬送装置の一部を構成するものであり、搬送に際してウェハＷを吸引することで上方からウェハＷを支持できるように構成されている。この支持装置１は、図示しない搬送装置の駆動部等に連結される搬送アーム２の先端に、アーム連結部２Ａを介して取り付けられている。

支持装置１は、図２にも示すように、ウェハＷの上面側に相対するとともに全体略円盤状に形成された支持体である吸引盤３と、この吸引盤３の下面である吸引面３Ａに設けられる吸引手段としての複数の吸引部材４とを備え、吸引盤３には、上下に貫通する複数のエア抜き孔５が設けられている。さらに、支持装置１は、吸引面３ＡからウェハＷに向かって突没自在に設けられる内側規制手段としての内側規制突起６４を有する内側規制部６と、吸引面３Ａの外周部から下方に突出して設けられる外側規制手段としての複数の外側規制突起７とを備えて構成されている。これらの内側規制突起６４および外側規制突起７は、それぞれ後述するように径寸法の異なるウェハＷの上面に当接することで、ウェハＷの面方向つまり吸引面３Ａに平行な方向への移動や、平行な面内での回転を規制できるようになっている。

複数の吸引部材４は、それぞれウェハＷに向かって気体Ｇを噴出して負圧領域を形成することで、当該吸引部材４自体や吸引面３ＡをウェハＷに接触させることなく、非接触でウェハＷを吸引可能な吸引手段としてのベルヌーイチャックで構成されている。そして、吸引部材４は、図２に示すように、吸引盤３の内周部の４箇所に設けられる内側吸引手段としての内側吸引部材４Ａと、吸引盤３の外周部の８箇所に設けられる外側吸引手段としての外側吸引部材４Ｂとに分けて設けられている。４つの内側吸引部材４Ａは、吸引盤３内部に設けられる内側整圧空間４１に連通され、この内側整圧空間４１に連結される配管４２を介して図示しない気体供給装置に接続されている。一方、８つの外側吸引部材４Ｂは、吸引盤３内部に設けられるリング状の外側整圧空間４３に連通され、この外側整圧空間４３に連結される配管４４を介して図示しない気体供給装置に接続されている。この気体供給装置は、内側吸引部材４Ａおよび外側吸引部材４Ｂの各々に独立して気体Ｇを供給することができるようになっている。

複数のエア抜き孔５は、内側吸引部材４Ａと外側吸引部材４Ｂとの略中間位置に設けられており、後述する図３のように径大のウェハＷ２を支持する際に、内側吸引部材４Ａおよび外側吸引部材４Ｂから噴出した気体Ｇが、吸引面３ＡとウェハＷ２との間からエア抜き孔５を通って吸引盤３の上方に排気されるようになっている。

内側規制部６は、搬送アーム２と吸引盤３との間に設けられる支持板６１と、搬送アーム２に設けられてその出力軸６３が支持板６１に連結される直動モータ６２と、支持板６１から下方に突出して設けられる複数（４本）の内側規制突起６４とを有して構成されている。内側規制突起６４は、吸引盤３に設けられた挿通孔３Ｂに挿通され、支持板６１および内側規制突起６４は、直動モータ６２の駆動によって上下移動可能に構成されている。従って、内側規制突起６４は、その先端が吸引面３ＡからウェハＷに向かって突没可能とされ、突出した位置でウェハＷに当接可能であるとともに、吸引盤３側に没入することでウェハＷに当接しないように構成されている。このような内側規制突起６４は、その全体または先端部がシリコンゴム等の弾性部材で構成されており、ウェハＷ１に当接する際の衝撃が緩和できるとともにウェハＷ１への傷付きが防止できるようになっている。

外側規制突起７は、吸引盤３の外周縁に沿って８箇所に設けられ、吸引面３Ａ側から挿入されて吸引盤３に突没不能に固定されている。この外側規制突起７は、その全体または先端部がシリコンゴム等の弾性部材で構成されており、ウェハＷ２に当接する際の衝撃が緩和できるとともにウェハＷ２への傷付きが防止できるようになっている。そして、外側規制突起７の吸引面３Ａからの突出寸法は、内側規制部６の内側規制突起６４を突出させた位置における突出寸法と略同一に設定されている。
以上の支持装置１において、各複数の内側吸引部材４Ａ、外側吸引部材４Ｂ、内側規制突起６４、外側規制突起７およびエア抜き孔５は、それぞれ吸引盤３の中心に対して同心円状に配置され、ウェハＷがバランスよく吸引、支持されるようになっている。

次に、本実施形態における板状部材の支持方法として、支持装置１の動作を説明する。なお、ここでは、径寸法の異なる二種のウェハＷ１，Ｗ２を支持する場合の動作として、図１に基づいて径小なウェハＷ１を支持する手順を説明し、図３に基づいて径大なウェハＷ２を支持する手順を説明する。

先ず、径小なウェハＷ１を支持する場合には、図１に示すように、内側規制部６の直動モータ６２を作動させて内側規制突起６４を下方に移動させ、内側規制突起６４の先端部を吸引面３Ａから突出させる。次に、吸引盤３をウェハＷ１に接近させるとともに、内側吸引部材４Ａに接続された気体供給装置を作動させて内側吸引部材４Ａから気体Ｇを噴出させる。一方、外側吸引部材４Ｂに接続された気体供給装置を作動させずに、内側吸引部材４Ａの吸引力によりウェハＷ１を吸引し、内側規制突起６４の先端をウェハＷ１に当接させる。このように内側吸引部材４ＡでウェハＷ１を吸引し、かつ内側規制突起６４でウェハＷ１の移動を規制することでウェハＷ１を支持することができ、支持した状態のウェハＷ１を適宜な位置まで搬送することができる。搬送先では、気体供給装置を停止して内側吸引部材４Ａへの気体Ｇの供給を停止することで吸引が解除され、ウェハＷ１を吸引盤３から離脱させることができる。

次に、径大なウェハＷ２を支持する場合には、図３に示すように、内側規制部６の直動モータ６２を作動させて内側規制突起６４を上方に移動させ、内側規制突起６４を吸引面３Ａ側に没入させる。次に、吸引盤３をウェハＷ２に接近させるとともに、内側吸引部材４Ａおよび外側吸引部材４Ｂに接続された気体供給装置をともに作動させ、内側吸引部材４Ａおよび外側吸引部材４Ｂの両方から気体Ｇを噴出させ、それらの吸引力によりウェハＷ２を吸引し、外側規制突起７の先端をウェハＷ２に当接させる。このように内側吸引部材４Ａおよび外側吸引部材４ＢでウェハＷ２を吸引し、かつ外側規制突起７でウェハＷ２の移動を規制することでウェハＷ２を支持することができる。この際、内側吸引部材４Ａおよび外側吸引部材４Ｂから噴出した気体Ｇの一部を、エア抜き孔５から上方に排気することで、吸引面３ＡとウェハＷ２との間に気体Ｇが滞留せず、所定の吸引力が得られるようになっている。そして、支持した状態のウェハＷ２を搬送先まで搬送した後に、気体供給装置を停止して内側吸引部材４Ａおよび外側吸引部材４Ｂの両方への気体Ｇの供給を停止することで吸引が解除され、ウェハＷ２を吸引盤３から離脱させることができる。

以上のような本実施形態によれば、次のような効果がある。
すなわち、ウェハＷの径寸法に応じて内側規制突起６４の突没を切り替え、径小なウェハＷ１に対しては内側規制突起６４を当接させ、径大なウェハＷ２に対しては外側規制突起７を当接させることで、いずれのウェハＷ１，Ｗ２も確実に支持することができる。従って、単一の支持装置１によって径寸法の異なるウェハＷ１，Ｗ２を支持できるので、ウェハＷ１，Ｗ２のサイズごとに支持装置１や吸引盤３を準備する必要がなく、部品点数が削減できるとともに、型換えの手間や時間が省略できて半導体製造工程全体の効率化を図ることができる。

以上のように、本発明を実施するための最良の構成、方法等は、前記記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。また、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

例えば、前記実施形態では、板状部材が半導体ウェハである場合を示したが、板状部材は半導体ウェハＷに限定されるものではなく、ガラス板、鋼板、または、樹脂板等、その他の板状部材も対象とすることができ、半導体ウェハとしては、シリコンウェハや化合物ウェハ等が例示できる。
また、前記実施形態では、二種の径寸法のウェハＷ１，Ｗ２を支持する支持装置１を示したが、本発明の支持装置は、三種以上の径寸法の板状部材を支持するものであってもよい。すなわち、前記実施形態の内側規制突起６４と同様に吸引盤３から突没自在な他の内側規制突起を、内側規制突起６４よりも内周側に設ければ、前記径小なウェハＷ１よりも径寸法の小さなウェハ（板状部材）にも対応でき、他の内側規制突起を内側規制突起６４と外側規制突起７との中間位置に設ければ、前記径小なウェハＷ１と径大なウェハＷ２との中間サイズのウェハ（板状部材）にも対応させることができる。

また、前記実施形態では、吸引手段として、ベルヌーイチャックで構成され非接触でウェハＷを吸引可能な複数の吸引部材４を採用したが、これに限らず、接触型の吸引手段を採用してもよい。
また、前記実施形態では、内側規制突起６４および外側規制突起７をそれぞれウェハＷ１，Ｗ２の上面に当接させる構成としたが、これに限らず、ウェハＷ（板状部材）の外周端縁に内側および外側の規制手段を当接させる構成であってもよい。さらに、内側および外側の規制手段としては、支持体から板状部材に向かって外側に傾斜した傾斜面を有して構成され、この傾斜面に板状部材の端縁を当接させるものであってもよい。
さらに、前記実施形態では、搬送装置の一部を構成する支持装置１について説明したが、本発明の支持装置は、搬送装置の一部を構成するものに限られない。そして、本発明の支持装置は、ウェハＷ（板状部材）を上方から吸引支持するものに限らず、支持テーブルのようにウェハ（板状部材）を下方から支持するものであってもよい。
また、外側規制突起７も内側規制突起６４と同様に、直動モータ等を介して突没自在に構成されていてもよい。このような構成とすることで、内側吸引部材４Ａ、外側吸引部材４Ｂの吸引力に応じて、内、外側規制突起６４，７それぞれの突出量を個別に変更することが可能となり、ウェハＷ１，Ｗ２をより確実に支持できるようになる。

本発明の一実施形態に係る板状部材の支持装置の部分断面図。 図１の支持装置の平面図。 図１の支持装置の動作説明図。

符号の説明

１ 支持装置
３ 吸引盤（支持体）
４ 吸引部材（吸引手段）
４Ａ 内側吸引部材（内側吸引手段）
４Ｂ 外側吸引部材（外側吸引手段）
７ 外側規制突起（外側規制手段）
６４ 内側規制突起（内側規制手段）
Ｗ，Ｗ１，Ｗ２ ウェハ（板状部材）

Claims (3)

1. 板状部材に相対する支持体と、
   前記支持体に設けられて前記板状部材を吸引する吸引手段と、
   前記支持体から前記板状部材に向かって突没自在に設けられるとともに、当該板状部材に当接してその移動を規制可能な内側規制手段と、
   前記内側規制手段よりも外側にて前記支持体から前記板状部材に向かって突出して設けられるとともに、当該板状部材に当接してその移動を規制可能な外側規制手段とを有して構成され、
   前記吸引手段は、面内方向の寸法が異なる少なくとも二種の板状部材のうちの小なる板状部材に相対する位置に設けられる内側吸引手段と、この内側吸引手段よりも外側にて面内方向の寸法が大なる板状部材に相対する位置に設けられる外側吸引手段とを含んで構成され、前記支持体側から前記板状部材に向かって気体を噴出して負圧領域を形成し、
   前記内側規制手段は、前記内側吸引手段よりも外側に設けられ、
   前記外側規制手段は、前記外側吸引手段よりも外側に設けられ、
   前記支持体の前記内側吸引手段と前記外側吸引手段との間には、当該支持体を貫通するエア抜き孔が設けられ、
   前記小なる板状部材に対しては、前記内側規制手段を前記支持体から突出させた状態で前記吸引手段によって吸引することで、前記小なる板状部材に前記内側吸引手段よりも外側で前記内側規制手段を当接させて当該板状部材を支持し、
   前記大なる板状部材に対しては、前記内側規制手段を前記支持体側に没入させた状態で前記吸引手段によって吸引することで、前記大なる板状部材に前記外側吸引手段よりも外側で前記外側規制手段を当接させて当該板状部材を支持することを特徴とする板状部材の支持装置。
2. 前記小なる板状部材に対しては、前記内側吸引手段を作動させるとともに前記外側吸引手段を非作動として当該板状部材を吸引し、前記大なる板状部材に対しては、前記内側吸引手段および前記外側吸引手段の両方を作動させて当該板状部材を吸引することを特徴とする請求項１に記載の板状部材の支持装置。
3. 板状部材に相対する支持体と、面内方向の寸法が異なる少なくとも二種の板状部材のうちの小なる板状部材に相対する位置に設けられる内側吸引手段およびこの内側吸引手段よりも外側にて面内方向の寸法が大なる板状部材に相対する位置に設けられる外側吸引手段を含んで構成され、前記支持体側から前記板状部材に向かって気体を噴出して負圧領域を形成する吸引手段と、前記内側吸引手段よりも外側に設けられ、前記支持体から前記板状部材に向かって突没自在に設けられる内側規制手段と、前記外側吸引手段よりも外側に設けられ、前記内側規制手段よりも外側にて前記支持体から前記板状部材に向かって突出して設けられる外側規制手段と、前記支持体の前記内側吸引手段と前記外側吸引手段との間に設けられ、当該支持体を貫通するエア抜き孔とを備えた装置を用いる板状部材の支持方法であって、
   前記小なる板状部材に対しては、前記内側規制手段を前記支持体から突出させた状態で前記吸引手段から噴出する気体を前記エア抜き孔から排気しながら当該板状部材を前記支持体側に吸引することで、前記小なる板状部材に前記内側吸引手段よりも外側で前記内側規制手段を当接させて移動を規制しつつ当該板状部材を支持し、
   前記大なる板状部材に対しては、前記内側規制手段を前記支持体側に没入させた状態で前記吸引手段から噴出する気体を前記エア抜き孔から排気しながら当該板状部材を前記支持体側に吸引することで、前記大なる板状部材に前記外側吸引手段よりも外側で前記外側規制手段を当接させて移動を規制しつつ当該板状部材を支持することを特徴とする板状部材の支持方法。

Images