JP6024267B2 - 基板保持リング把持機構 - Google Patents

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Description

本発明は、環状かつ平板状のリングであって基板が粘着保持される粘着シートが張設された基板保持リングを搬送する際に、基板保持リングを把持する把持機構に関する。
半導体素子などの電子デバイスや、発光素子、受光素子などの光デバイスといったデバイスを製造するプロセスは、一般に、成膜処理等が施された基板(母基板)を多数個の素片に分割する工程を含む。係る分割工程においては、通常、分割対象たる基板の保持部材として、環状かつ平板状のリングに粘着シートが張設された金属製の基板保持リング(ウェハリング、ダイシングリングなどとも称される)が用意され、基板を該粘着シートに貼り付けた状態の基板保持リングが、分割を行う装置へと搬送される。
そのような基板保持リングをマガジンなどと称される収容体に多段に収容しておき、基板に所望の処理を行うにあたって所定の搬送機構により搬出する態様、および、処理が終了した後にウェハリングを該搬送機構により収容体に収容するという態様が既に公知である(例えば、特許文献1および特許文献2参照)。
このような搬送機構による基板保持リングの搬送は、通常、搬送機構に備わる把持手段が、水平姿勢にある基板保持リングの外周端部を一側方から把持し、当該水平姿勢を保って搬送機構が移動することにより行われる。例えば、特許文献1の場合はクランプ作動部、特許文献2の場合はグリッパが、それぞれ、把持手段に該当する。
特開2005−310976号公報 特開2010−28064号公報
基板保持リングは通常、異なる基板の分割に繰り返し使用されるものである。それゆえ、反りのない一様に平坦な状態を保って使用され続けるのが理想的である。しかしながら、実際には、繰り返しの使用のなかで、あるいは、粘着シートの貼り替えが行われることで、基板保持リングに反りが生じてしまうことがある。係る反りは通常、粘着シートが貼り付けられた側の面が凸になる形態にて生じる。換言すれば、基板保持リングを粘着シートが下側にくる態様にて水平姿勢に保った場合、外周端部に向かうほど、上方に反った状態となる。
反りがなく一様に平坦な基板保持リングの場合、水平姿勢にある基板保持リングの外周端部を搬送機構の把持手段が一側方から把持したとしても、基板保持リングは水平姿勢に保たれる。これに対し、全体としては水平姿勢にあるものの上述のような反りがある基板保持リングの外周端部を同様に把持した場合、基板保持リングは、把持手段によって把持された部分は水平になるものの、当該把持部分とは反対側の外周端部に向かうほど、水平位置から浮き上がった姿勢となってしまう。
搬送機構が、このような姿勢にある基板保持リングを収容体との間で搬入もしくは搬出しようとすると、収容体の収容口の近傍に基板保持リングが衝突したり、あるいは収容体の内部に基板保持リングが接触したりするなどして、基板保持リングがさらに変形してしまうなどの不具合が生じうる。
なお、収容体の収容口のサイズや収容部の間隔を大きくすることで係る不具合を解消する対応も考えられるが、係る対応の場合、収容体の単位体積当たりの基板保持リングの収容個数(基板の収容枚数)が小さくなり、製造コストを増大させることとなるため現実的ではない。むしろ、製造コストの点からは、ある程度の範囲内の反りを許容しつつ、収容体の単位体積当たりの基板保持リングの収容個数を出来るだけ大きくすることが望ましい。
特許文献1および特許文献2には、このような反りのある基板保持リングの扱いについて、何らの開示も示唆もなされてはいない。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、一様に平坦な基板保持リングのみならず、外周端部に反りのある基板保持リングであっても、水平姿勢を保って把持し、搬送することが出来る、基板保持リングの把持機構を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、発明は、環状かつ平板状のリングであって基板が粘着保持される粘着シートが張設された基板保持リングを把持する把持機構であって、前記基板保持リングを下方から支持する支持手段と、前記基板保持リングを上方から押止する押止手段と、を備え、前記支持手段が前記基板保持リングの相対的に外周側を支持し、前記押止手段が前記基板保持リングの相対的に内周側を押止することによって、前記支持手段による支持領域と前記押止手段による押止領域とが水平方向にずれた状態で前記基板保持リングを把持する、ことを共通の特徴とし、請求項1の発明は、前記支持領域と前記押止領域とが水平方向において重なりを有さない、ことを特徴とする。
請求項2の発明は、前記共通の特徴を有する把持機構であって、前記支持手段が、前記基板保持リングの形状に応じた略弓形の形状を有し、前記基板保持リングの下面を支持する平坦な支持部と、前記基板保持リングの前記外周端部に側方から当接する当接部と、を備え、前記押止手段が、前記支持手段に軸支された所定の回動軸に対して回動可能に設けられてなり、前記基板保持リングが前記当接部に当接しつつ前記支持部によって支持された状態で、前記押止手段が前記基板保持リングを上方から付勢することで、前記基板保持リングを把持する、ことを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項2に記載の把持機構であって、前記押止手段が、前記回動軸が挿嵌された柱部と、前記柱部に対して傾斜して設けられた平板部と、前記平板部から延在し、前記基板保持リングを把持する際に前記基板リングを押止する押止爪と、を備え、前記柱部が略垂直姿勢にあるときに前記基板保持リングを把持する把持姿勢となる、ことを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項2又は3のいずれかに記載の把持機構であって、前記支持領域と前記押止領域とが水平方向において重なりを有さない、ことを特徴とする。
請求項1ないし請求項4の発明によれば、従来は水平姿勢での搬送が困難であった反りのある基板保持リングについても、水平姿勢で把持し搬送することができる。
本実施の形態に係る基板保持リング把持機構100が基板保持リング1を把持する様子を示す斜視図である。 基板保持リング1をカセット3に収容する前後の様子を示す図である。 可動部20の斜視図である。 基板保持リング1を把持した状態の基板保持リング把持機構100の側面図である。 図2のA−A断面における断面図である。 図5に示す部分Eの拡大図である。 基板保持リング1を保持した状態の基板保持リング把持機構1000の上面図である。 図7のB−B断面における断面図である。 外周部分が反り部分1fとなっている基板保持リング1を例示する図である。 基板保持リング把持機構100が反りのある基板保持リング1を把持した場合の、押止爪23を通る位置での垂直断面図である。 従来の基板保持リング把持機構1000が反りのある基板保持リング1を把持した場合の、押止爪1023を通る位置での垂直断面図である。
<基板保持リング把持機構100の概略>
図1は、本実施の形態に係る基板保持リング把持機構100が基板保持リング1を把持する様子を示す斜視図である。
基板保持リング1は、環状かつ平板状をなす金属製のリングである本体1aと、粘着シート1bとから構成される。基板保持リング1は、ウェハリング、ダイシングリングなどとも称される。より詳細には、粘着シート1bは、その粘着面が本体1aの内周端1cに囲まれた円形の領域に露出して、平坦な基板保持領域1dをなすように、本体1aの裏面に張設貼付されてなる。
基板保持リング把持機構100は、概略、基板保持リング1を水平姿勢にて把持する機構である。なお、基板保持リング把持機構100は、基板保持リング1を搬送する図示しない搬送機構の一部をなしている。すなわち、基板保持リング1を水平姿勢にて把持した状態で、当該搬送機構が図示しない駆動手段によって駆動されることで、基板保持リング1が搬送されるようになっている。
図2は、基板保持リング1の搬送の一態様を例示すべく、基板保持リング1をカセット3に収容する前後の様子を示す図である。なお、図2においては基板を保持しない基板保持リング1が搬送される様子を例示するが、基板保持リング1の搬送態様は、基板の保持の有無によらず同様である。図2(a)は、基板保持リング把持機構100によって基板保持リング1をカセット3に収容する様子を示す上面図である。図2(b)は、カセット3に基板保持リング1が収容された状態を示す断面図である。図2には、基板保持リング1の収容方向をx軸正方向とする右手系のxyz座標を付している(図4および図5においても同様)。
基板保持リング把持機構100に把持された基板保持リング1は、水平姿勢で搬送されて、図2(a)において矢印AR1にて示すように、カセット3に収容される。カセット3は通常、水平方向の一方端側が開口部3aとなっている。また、図2(b)に示すように、カセット3には、図2(a)においては図示を省略している載置部3bが多段に設けられている。
基板保持リング1を把持した基板保持リング把持機構100を含む搬送機構が、基板保持リング1を収容しようとする載置部3bの高さに合わせてカセット3内に侵入し、それぞれの載置部3bとの間で基板保持リング1の受け渡しを行うことで、基板保持リング1がカセット3に収容される。
その反対に、基板保持リング1を把持していない状態の基板保持リング把持機構100を含む搬送機構をカセット3に侵入させ、載置部3bに載置されている基板保持リング1を基板保持リング把持機構100によって把持した後、カセット3の外へと退避させることで、カセット3から基板保持リング1を搬出できる。
<基板保持リング把持機構100の詳細構成>
さらに、基板保持リング把持機構100の構成について、より詳細に説明する。
図1および図2(a)に示すように、基板保持リング把持機構100は、主に、基板保持リング1を下方から支持し、かつ、搬送機構と連続する基部10と、基部10に対して回動可能に設けられた可動部20とから構成される。基部10と可動部20とはいずれも金属製であるのが好ましい。
図3は、可動部20の斜視図である。また、図4は、基板保持リング1を把持した状態の基板保持リング把持機構100の側面図である。
基部10は、把持に際して基板保持リング1を裏面側から支持する平坦な支持部11と、支持部11に支持された基板保持リング1の側部が(より具体的には基板保持リング1の外周端1eが)当接する少なくとも1つの当接部12とを備える。
支持部11は、平面視において基板保持リング1の略円形の形状に沿った略弓形の形状を有する。当接部12は、支持部11から垂直に(z軸正方向に)突出する突出部として設けられてなり、把持に際して基板保持リング1の水平面内における位置を定める位置決め部材としての役割を担っている。当接部12は、基板保持リング1の外周端1eの形状に応じた位置に設けられてなる。
なお、本実施の形態では、平面視円形状をなす4つの当接部12が支持部11の形状に沿って互いに離間して備わる態様を例示しているが、これは必須の態様ではなく、基板保持リング1を好適に当接固定できる限りにおいて、形状、配置、および個数の異なる支持部11および当接部12が用いられる態様であってもよい。
可動部20は、主に、略矩形状の厚板からなる部位である平板部21と、平板部21の裏面側から延在する略角柱状の部位である柱部22と、平板部21の水平方向の2つの端部のそれぞれから若干の傾斜を持って延在する2つの押止爪23とを備える。図2(a)などに示すように、平板部21と押止爪23とは全体として、上面視コの字型の形状をなしている。
押止爪23は、基板保持リング1に対し上方から接触し、これを押止することにより、支持部11との間で基板保持リング1を把持する部位である。図3に示すように、可動部20において実際に基板保持リング1を押止する押止爪23の先端部23aには滑り止め加工が施されてなる。
なお、本実施の形態では、可動部20が2つの押止爪23を備える構成となっているが、これは必須の態様ではない。例えば、平板部21が一様な直線状の端部を有し、該端部全体が押止部となって基板保持リング1を押止するようになっていてもよい。あるいは、可動部20が1つまたは3つ以上の押止爪23を有していてもよい。
柱部22は先端部(平板部21からもっとも離れた位置)に円筒形の貫通孔22aを有する。貫通孔22aは、2つの押止爪23が離間する方向と平行に設けられてなる。図4に示すように、係る貫通孔22aには略円柱状の部材である回動軸22bが挿嵌されている。該回動軸22bは、先端に円柱状の突起部22cを有しており、該突起部22cが基部10の裏面側に備わる軸受13にて軸支されてなる。これにより、可動部20は、回動軸22bの周りにおいて回動可能な状態で基部10と一体になっている。
基板保持リング把持機構100においては、支持部11の上面11aを水平にした状態で、可動部20を回動軸22b周りで適宜に回動させることによって、可動部20の姿勢を、支持部11との間で基板保持リング1を把持する把持姿勢と、基板保持リング1を把持しない(基板保持リング1を把持状態から解放する)非把持姿勢との間で自在に切り替えられるようになっている。なお、支持部11の上に実際に基板保持リング1が存在しなくとも、可動部20の姿勢が把持状態のときと同じであれば、このときの可動部20は把持姿勢にあると称し、非把持状態のときと同じであれば、このときの可動部20は把持姿勢にあると称するものとする。
より詳細にいえば、可動部20においては平板部21さらには押止爪23が柱部22に対し傾斜している。そして、水平に配置された支持部11の上面11aの上に水平な基板保持リング1が配置された状態においては、柱部22が略垂直な姿勢にあれば、可動部20の自重が付勢力(トルク)となって押止爪23が基板保持リング1を上方から付勢することで、基板保持リング1が安定的に把持される。係る場合、把持姿勢においては平板部21さらには押止爪23の厚みや柱部22に対する傾斜の程度は、この付勢力が基板保持リング1に対して上方から好適に作用するように定められる。あるいは、可動部20が図示しない付勢手段によって付勢され、その付勢力によって支持部11との間で基板保持リング1を把持するように構成されていてもよい。
いずれの場合も、可動部20においては、定常の状態では柱部22が略垂直姿勢となった把持姿勢となるように付勢力が作用し、係る付勢力に反する外力が加えられることで、把持姿勢から非把持姿勢へと切り替わるようになっている。具体的には、平板部21の上方から特にその上部側を押し下げるように外力が加えられると、可動部20は回動軸22bの周りで回動して把持姿勢から非把持姿勢へと切り替わり、係る外力が解除されると、非把持姿勢から把持姿勢へと復帰する。なお、可動部20の回動は、把持姿勢の場合と、平板部21に対して外力が作用して平板部の21の裏面が基部10と当接する場合との間に規制される。
<支持部と押止爪との配置関係>
以上のような構成要素を有する基板保持リング把持機構100においては、支持部11と押止爪23との配置関係が特徴的である。以下、この点について説明する。
図5は、図2のA−A断面における断面図である。図6は、図5に示す部分Eの拡大図である。
図2(a)、図5、および図6に示すように、基板保持リング把持機構100は、上面11aが水平な支持部11と可動部20との間で基板保持リング1を把持する際、支持部11の弓形状端部11bが基板保持リング1の内周端1cよりも外側に(外周端1e寄りに)位置する一方、可動部20の押止爪23は基板保持リング1のうち支持部11によって支持される位置よりも内周側に当接するように、構成されてなる。すなわち、本実施の形態に係る基板保持リング把持機構100において、基板保持リング1の把持は、基板保持リング1の外周側を支持部11が支持し、基板保持リング1の内周側を押止爪23が押止することによって実現されてなる。換言すれば、基板保持リング1は、支持部11による支持位置と押止爪23による押止位置とが水平方向においてずれた状態で、把持されるようになっている。
より詳細にいえば、図6に示すように、基板保持リング把持機構100は、基板保持リング1のうち支持部11によって支持される支持領域RE1の中心位置C1よりも、基板保持リング1のうち押止爪23によって押止される押止領域RE2の中心位置C2の方が、基板保持リング1の内周端1c寄りに位置するように、構成されてなる。また、図6に示す場合においては、基板保持リング把持機構100は、支持領域RE1と押止領域RE2とが重なりを有さないように構成されてなる。
加えて、図6に示すように、基板保持リング把持機構100においては、押止爪23が基板保持リング1を押止している状態にあるとき、押止爪23よりも基板保持リング1の外周側において基板保持リング1との間にギャップGが形成されるようになっている。
なお、図5および図6に示す一断面だけに着目すると、以上のように支持部11による支持位置と押止爪23による押止位置とがずれた状態では基板保持リング1は好適に把持されないようにも見受けられる。しかしながら、実際には、基板保持リング1は、その外周端1eを当接部12に当接されつつ、外周方向に沿って延在する支持部11によって下方を支持されており、かつ、押止爪23によって相異なる2箇所を押止されているので、その把持状態は安定的なものとなっている。
基板保持リング把持機構100が上述のような構成を有することの作用効果を、従来の基板保持リング把持機構1000と対比しつつ説明する。図7は、基板保持リング1を保持した状態の基板保持リング把持機構1000の上面図である。図8は、図7のB−B断面における断面図である。
基板保持リング把持機構1000は、支持部11による基板保持リング1の支持位置と押止爪1023による基板保持リング1の押止位置とが鉛直方向において一致するように、押止爪1023が設けられた以外は、本実施の形態に係る基板保持リング把持機構100と同一の構成を有する。係る構成を有する基板保持リング把持機構1000においては、基板保持リング1の外周寄りを把持するようになっている。
基板保持リング1が一様に水平な形状を有してなる場合、基板保持リング把持機構100と基板保持リング把持機構1000とはともに、基板保持リング1を水平姿勢にて好適に把持することが可能である。しかしながら、基板保持リング1は、常に一様水平な形状を有するのが理想的ではある。しかしながら、実際には、繰り返しの使用のなかで、あるいは、粘着シート1bの貼り替えが行われることで、粘着シート1bを貼付した側が凸になるように、外周部分に反りが生じてしまうことがある。
図9は、外周部分が反り部分1fとなっている基板保持リング1を例示する図である。図9(a)は上面図であり、図9(b)は図9(a)におけるC−C断面図である。また、図10は、本実施の形態に係る基板保持リング把持機構100がそのような反りのある基板保持リング1を把持した場合の、押止爪23を通る位置での垂直断面図である。一方、図11は、従来の基板保持リング把持機構1000がそのような反りのある基板保持リング1を把持した場合の、押止爪1023を通る位置での垂直断面図である。
図10と図11とを対比すると、図11に示すように、基板保持リング1の外周寄りを上下から把持する従来の基板保持リング把持機構1000の場合、反り部分1fを把持することになるため、この反り部分1fは水平となるものの、基板保持リング1全体としては傾斜した姿勢となってしまう。すなわち、外周部分に反りが生じた基板保持リング1を水平姿勢で把持しかつ搬送することは困難である。
これに対して、本実施の形態に係る基板保持リング把持機構100の場合、図10に示すように、反り部分1fを支持部11によって下方から支持する一方で、押止爪23は、係る反り部分1fよりも内周側の平坦性の高い部分を押止する。これにより、外周部分に反りのある基板保持リング1であったとしても、水平姿勢で把持することが出来るようになっている。これは、別の見方をすれば、反り部分1fの水平方向からのずれを図6に示したギャップGのところで吸収することで、水平姿勢での把持を可能にしているともいえる。
係る対比結果によれば、本実施の形態に係る基板保持リング把持機構100は、従来は水平姿勢での搬送が困難であった反りのある基板保持リング1についても、水平姿勢で把持し搬送することができるという、優れた作用効果を奏するものであるといえる。係る作用効果は、支持部11による支持位置が基板保持リング1の外周側となり、押止爪23による押止位置が基板保持リングの内周側となるように、基板保持リング把持機構100が構成されていることに由来するものである。
以上、説明したように、本実施の形態によれば、基板保持リング把持機構を、支持部による支持位置が基板保持リングの外周側となり、押止爪による押止位置が基板保持リングの内周側となるように構成することで、従来は水平姿勢での搬送が困難であった反りのある基板保持リングについても、水平姿勢で把持し搬送することができる。
1 基板保持リング
1a (基板保持リングの)本体
1b 粘着シート
1c (基板保持リングの)内周端
1d 基板保持領域
1e (基板保持リングの)外周端
1f (基板保持リングの)反り部分
3 カセット
3a (カセットの)開口部
3b (カセットの)載置部
10 基部
11 支持部
11a (支持部の)上面
11b (支持部の)弓形状端部
12 当接部
13 軸受
20 可動部
21 平板部
22 柱部
22a 貫通孔
22b 回動軸
22c 突起部
23、1023 押止爪
23a 先端部
100、1000 基板保持リング把持機構
RE1 支持領域
RE2 押止領域

Claims (4)

  1. 環状かつ平板状のリングであって基板が粘着保持される粘着シートが張設された基板保持リングを把持する把持機構であって、
    前記基板保持リングを下方から支持する支持手段と、
    前記基板保持リングを上方から押止する押止手段と、
    を備え、
    前記支持手段が前記基板保持リングの相対的に外周側を支持し、前記押止手段が前記基板保持リングの相対的に内周側を押止することによって、前記支持手段による支持領域と前記押止手段による押止領域とが水平方向にずれた状態で前記基板保持リングを把持する、
    ことを特徴とする基板保持リング把持機構であって、
    前記支持領域と前記押止領域とが水平方向において重なりを有さない、
    ことを特徴とする基板保持リング把持機構
  2. 環状かつ平板状のリングであって基板が粘着保持される粘着シートが張設された基板保持リングを把持する把持機構であって、
    前記基板保持リングを下方から支持する支持手段と、
    前記基板保持リングを上方から押止する押止手段と、
    を備え、
    前記支持手段が前記基板保持リングの相対的に外周側を支持し、前記押止手段が前記基板保持リングの相対的に内周側を押止することによって、前記支持手段による支持領域と前記押止手段による押止領域とが水平方向にずれた状態で前記基板保持リングを把持する、
    ことを特徴とする基板保持リング把持機構であって、
    前記支持手段が、
    前記基板保持リングの形状に応じた略弓形の形状を有し、前記基板保持リングの下面を支持する平坦な支持部と、
    前記基板保持リングの前記外周端部に側方から当接する当接部と、
    を備え、
    前記押止手段が、前記支持手段に軸支された所定の回動軸に対して回動可能に設けられてなり、
    前記基板保持リングが前記当接部に当接しつつ前記支持部によって支持された状態で、前記押止手段が前記基板保持リングを上方から付勢することで、前記基板保持リングを把持する、
    ことを特徴とする基板保持リング把持機構。
  3. 請求項2に記載の把持機構であって、
    前記押止手段が、
    前記回動軸が挿嵌された柱部と、
    前記柱部に対して傾斜して設けられた平板部と、
    前記平板部から延在し、前記基板保持リングを把持する際に前記基板リングを押止する押止爪と、
    を備え、
    前記柱部が略垂直姿勢にあるときに前記基板保持リングを把持する把持姿勢となる、
    ことを特徴とする基板保持リング把持機構。
  4. 請求項2又は3のいずれかに記載の把持機構であって、
    前記支持領域と前記押止領域とが水平方向において重なりを有さない、
    ことを特徴とする基板保持リング把持機構。
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