JP7034550B2 - 搬送機構及び搬送方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウェーハを搬送する搬送機構、及び該搬送機構を用いてウェーハを搬送する搬送方法に関する。

半導体ウェーハに代表される各種のウェーハに対して研削、切削、研磨等の加工を施す際には、ウェーハを保持する保持テーブルを備えた加工装置が用いられ、ウェーハは保持テーブル上に保持された状態で加工される。このような加工装置には、加工を施すウェーハを保持テーブル上に載置する、又は加工済みのウェーハを保持テーブル上から除去するために、ウェーハを搬送する搬送機構が設けられる。

搬送機構としては、ウェーハの表面を吸引して搬送するものが広く用いられている。特許文献１には、吸引源と接続された吸引パッドをウェーハの表面に接触させてウェーハを吸引保持する搬送機構が開示されている。しかしながら、このように吸引パッドをウェーハの表面に接触させると、ウェーハの表面に傷がつき、例えばウェーハの表面に形成されたＩＣ（Integrated Circuit）等のデバイスが損傷する恐れがある。

そこで、搬送時におけるウェーハの損傷を防止するため、ウェーハの表面との接触を極力避けるように構成された搬送機構が提案されている。特許文献２には、ウェーハの外周部に係合する凹部を備えた３つの保持部によってウェーハの外周部を保持するエッジクランプ式の搬送機構が開示されている。また、特許文献３には、空気の噴出によってウェーハを非接触で吸引保持するベルヌーイ式の搬送機構が開示されている。

上記のエッジクランプ式やベルヌーイ式の搬送機構では、吸引パッドでウェーハの表面を吸引するタイプの搬送機構と比較して搬送時における搬送機構とウェーハとの接触領域が大幅に縮小される。そのため、ウェーハの損傷を防止して歩留まりを向上させることが可能となる。

特開２０１３－１４４３２３号公報 特開２００７－２５８４５０号公報 特開２００４－１１９７８４号公報

上記のエッジクランプ式の搬送機構は、凹部を備えた３つの保持部をウェーハの径方向に沿って移動させ、ウェーハの外周部と凹部とを係合させることによりウェーハを保持する。このとき、凹部からウェーハの外周部に対してウェーハの径方向内側に向かう強い圧力が付与されると、ウェーハが破損する恐れがある。そのため、ウェーハの外周部と凹部とが係合する際、保持部の位置はウェーハに圧力が付与されないように調整される。

しかしながら、ウェーハの破損を避けるために凹部の浅い領域でウェーハを保持すると、ウェーハの固定が不十分になる。この状態でウェーハを搬送すると、搬送中にウェーハが揺れて位置ずれが生じ、ウェーハを保持テーブルの所望の位置に配置しにくくなる。また、搬送中にウェーハが揺れて衝撃を受け、損傷する恐れがある。

さらに、例えば上記のエッジクランプ式の搬送機構を用いてウェーハを保持テーブル上に載置する場合は、まず保持部の下端を保持テーブル上に接近させ、その後、ウェーハを保持部から開放して保持テーブル上に着地させる。しかしながら、この着地の際にウェーハの位置がずれてしまい、保持テーブル上の所望の位置にウェーハを精度良く配置することが困難であるという問題がある。

また、上記のようなウェーハの位置ずれや損傷の問題は、ウェーハを非接触で吸引保持するためにウェーハの固定が不十分となりがちなベルヌーイ式の搬送機構でも生じ得る。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、ウェーハの位置ずれ又は損傷を防止することが可能な搬送機構、及び該搬送機構を用いてウェーハを搬送する搬送方法の提供を課題とする。

本発明の一態様によれば、ウェーハを、基台上に該基台の外周部が露出するように配置され該ウェーハよりも小さい保持面を備える保持テーブルへ搬送する搬送機構であって、搬送アームと、該搬送アームと接続され、該ウェーハを保持する搬送ヘッドと、該搬送ヘッドを移動させる移動手段と、を備え、該搬送ヘッドは、該ウェーハの外周部を上面側から押圧する押圧部を備える上部アームと、該ウェーハの外周部を下面側から支持する支持部を備え、該保持面と平行な方向に移動可能に構成された下部アームと、該上部アームに圧力を付与する与圧機構と、を含み、該与圧機構は、ばね部材と、該ばね部材の下側に配設され、該ばね部材の弾性力によって該上部アームを下向きに押圧可能なロック部材と、該ロック部材の下側に配設され、下端部が上向きに押圧されると該ロック部材を該ばね部材に向かって押し上げるガイドピンと、を備え、該ガイドピンの下端から該支持部の該ウェーハを支持する領域までの高さは、該基台の外周部の上面から該保持面までの高さよりも大きく、該押圧部と該支持部とによって該ウェーハを保持した該搬送ヘッドが下降して該ガイドピンの下端部が該基台の外周部によって押圧されると、該ばね部材が該ロック部材によって押圧されて縮み、該与圧機構による該上部アームの押圧が解除される搬送機構が提供される。

また、上記の搬送機構において、該ウェーハはリチウムタンタレート又はリチウムナイオベイトを含んでいてもよい。

また、本発明の一態様によれば、上記の搬送機構を用いて該ウェーハを該保持テーブル上に載置する搬送方法であって、該保持面からエアーを噴出させるエアー噴出工程と、該エアー噴出工程の後、該ウェーハを保持した該搬送ヘッドを下降させることにより、該ガイドピンの下端部を該基台の外周部に押し当て、該与圧機構による該上部アームの押圧を解除する与圧解除工程と、該与圧解除工程の後、該保持面からのエアーの噴出を解除して該ウェーハを該保持テーブルによって吸引保持する吸引保持工程と、該下部アームを該ウェーハの径方向外側に待避させる下部アーム待避工程と、を含む搬送方法が提供される。

また、本発明の一態様によれば、上記の搬送機構を用いて該保持テーブル上に載置された該ウェーハを該保持テーブル上から除去する搬送方法であって、該搬送ヘッドを下降させることにより、該ガイドピンの下端部を該基台の外周部に押し当て、該与圧機構による該上部アームの押圧を解除する与圧解除工程と、該与圧解除工程の後、該保持テーブルによる該ウェーハの吸引保持を解除して該保持面からエアーを噴出させるエアー噴出工程と、該下部アームを該ウェーハの外周部の下側に挿入する下部アーム挿入工程と、該下部アーム挿入工程の後、該搬送ヘッドを上昇させることにより、該ガイドピンの下端部を該基台の外周部から離して該上部アームを該与圧機構で押圧し、該ウェーハを該上部アーム及び該下部アームによって挟持する与圧工程と、を含む搬送方法が提供される。

また、上記の搬送方法において、該ウェーハはリチウムタンタレート又はリチウムナイオベイトを含んでいてもよい。

本発明の一態様に係る搬送機構は、ウェーハを保持する上部アーム及び下部アームと、ばね部材の弾性力によって上部アームを押圧可能なロック部材を備える与圧機構と、を有する搬送ヘッドによってウェーハを保持する。また、該搬送ヘッドは、ロック部材によって上部アームが押圧されるモードと、ロック部材による上部アームの押圧が解除されたモードとで動作する。

この搬送機構を用いることにより、上部アーム及び下部アームによってウェーハの外周部を上面側及び下面側から確実に保持してウェーハを搬送でき、ウェーハの揺れによる位置ずれ又は破損を防止できる。また、ウェーハを上部アームに接触させながら保持テーブル上に載置でき、ウェーハと上部アームとの間の摩擦によってウェーハを保持テーブルに着地させる際の位置ずれを防止できる。

図１（Ａ）は搬送機構を示す一部断面正面図であり、図１（Ｂ）は搬送ヘッドの拡大図である。 上部アームとロック部材との位置関係を示す平面図である。 搬送ヘッドの構造を模式的に表す図である。 ウェーハ搬送時の搬送ヘッドの拡大図である。 ロック部材による押圧が解除された状態の搬送ヘッドの拡大図である。 図６（Ａ）はエアー噴出工程の様子を示す模式図であり、図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）は与圧解除工程の様子を示す模式図である。 図７（Ａ）は吸引保持工程の様子を示す模式図であり、図７（Ｂ）は下部アーム待避工程の様子を示す模式図であり、図７（Ｃ）は搬送ヘッドが上昇する様子を示す模式図である。 図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は与圧解除工程の様子を示す模式図であり、図８（Ｃ）は下部アーム挿入工程の様子を示す模式図である。 図９（Ａ）はエアー噴出工程の様子を示す模式図であり、図９（Ｂ）及び図９（Ｃ）は与圧工程の様子を示す模式図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１（Ａ）は、本実施形態に係る搬送機構２を示す一部断面正面図である。搬送機構２は、例えば上面１１ａ及び下面１１ｂを備える円盤状のウェーハ１１を搬送する。

なお、搬送機構２によって搬送されるウェーハ１１の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば、ウェーハ１１として半導体（シリコン、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＮ、ＳｉＣ等）、ガラス、セラミックス、樹脂、金属等の材料でなるウェーハを用いてもよい。また、ウェーハ１１はリチウムタンタレート、リチウムナイオベイト等の脆性材料を含むウェーハであってもよい。

また、ウェーハ１１の上面１１ａ側の中央部にはＩＣ等のデバイスが形成されていてもよい。後述の通り、搬送機構２はウェーハ１１の外周部を保持してウェーハ１１を搬送するため、ウェーハ１１の上面１１ａ側の中央部には搬送機構２が接触せず、デバイスの損傷が回避される。

ウェーハ１１に研削、切削、研磨等の各種の加工を施す際は、加工装置の基台４上に設けられた保持テーブル６によってウェーハ１１が保持される。保持テーブル６の上面はウェーハ１１を保持する円形の保持面６ａとなっており、保持面６ａは保持テーブル６の内部に形成された流路（不図示）を介して吸引源（不図示）に接続されている。保持テーブル６上にウェーハ１１を配置した状態で保持面６ａに吸引源の負圧を作用させることにより、ウェーハ１１が保持テーブル６によって吸引保持される。

さらに、保持面６ａは保持テーブル６の内部に形成された流路を介してエアー供給源（不図示）に接続されている。エアー供給源から流路を介して保持面６ａにエアーを供給することにより、保持面６ａから保持テーブル６の上方に向かってエアーを噴出させ、ウェーハ１１を保持テーブル６上で浮遊させることができる。

基台４及び保持テーブル６の形状は、ウェーハ１１の形状、種類等に応じて適宜設定できる。ただし、基台４の上面は保持テーブル６の下面よりも大きく、保持テーブル６は基台４の外周部４ａの上面が保持テーブル６の外側で露出するように配置される。

また、保持テーブル６は保持面６ａでウェーハ１１の外周部を除く領域を保持可能となるように構成される。具体的には、保持面６ａはウェーハ１１よりも小さく、ウェーハ１１を保持面６ａ上に配置したときにウェーハ１１の外周部が保持面６ａと接触しないように形成される。例えば、保持面６ａはその径がウェーハ１１の径よりも小さくなるように形成すればよい。

ウェーハ１１を加工する際には、搬送装置２によってウェーハ１１が搬入され、保持テーブル６上に載置される。また、加工が完了したウェーハ１１は搬送装置２によって搬出され、保持テーブル６上から除去される。

ウェーハ１１を搬送する搬送機構２は、基台８と、基台８の下面側に設けられウェーハ１１を保持する複数の搬送ヘッド１０とを備える。例えば、基台８は平面視で略矩形状又は円形に形成され、基台８の外周に沿って４つの搬送ヘッド１０が等間隔に設けられる。図１（Ａ）には、４つの搬送ヘッド１０のうち、基台８の中心を鉛直方向に貫く中心線Ａを挟んで互いに対向する位置に設けられた２つの搬送ヘッド１０を図示している。ただし、基台８の形状に制限はなく、また、搬送ヘッド１０の数は２つ以上であれば任意に設定できる。

基台８の上面の中心部は搬送アーム１２の一端側に装着されており、搬送アーム１２の他端側は搬送アーム１２を水平方向及び鉛直方向に移動させる移動手段（不図示）と接続されている。そのため、搬送ヘッド１０は基台８を介して搬送アーム１２と接続され、移動手段によって搬送ヘッド１０の移動が制御される。

基台８の外周部には、基台８を上下に貫通する４個の長孔８ａが中心線Ａの周りに等角度の間隔で設けられている。各長孔８ａの長手方向は、例えば、基台８の中心と、各長孔８ａが設けられた位置と、を結ぶ直線に沿っている。この長孔８ａには、搬送ヘッド１０を構成する柱状の可動部１４が挿入される。また、基台８の下面側には、可動部１４を覆うように構成された支持部１６が装着されている。

なお、長孔８ａは、長手方向の長さが可動部１４の幅よりも大きく、且つ、長手方向と垂直な方向の長さが可動部１４の幅と略同一になるように形成される。そのため、可動部１４は長孔８ａの内部で長孔８ａの長手方向に沿って移動できる。また、可動部１４の上端側には、例えば基台８の上面側に配置されたエアーシリンダ（不図示）が接続される。

このエアーシリンダの動作により、可動部１４は長孔８ａの長手方向に沿ってスライドする。また、可動部１４の下端部には保持部１４ａが形成されており、可動部１４はこの保持部１４ａにおいて下部アーム２０の一部を囲って保持している。

下部アーム２０は、例えば、保持部１４ａによって保持される被保持部２０ａを含む。被保持部２０ａは、長手方向が保持部１４ａから中心線Ａに向かう方向に沿うように配置されており、被保持部２０ａの中心線Ａ側にはウェーハ１１の下面１１ｂ側を支持するための支持部２０ｂが支持部１６から中心線Ａ側に向かって突出する態様で設けられている。

なお、上述のように、下部アーム２０はエアーシリンダに連結された可動部１４に保持されている。そのため、エアーシリンダで可動部１４をスライドさせると、下部アーム２０は長孔８ａの長手方向に沿って水平方向にスライドする。

図１（Ｂ）は、搬送ヘッド１０の拡大図である。図１（Ｂ）に示すように、支持部２０ｂの先端には、ウェーハ１１の支持に適した段差２０ｃが形成されている。段差２０ｃは、水平方向と概ね平行な底面２０ｄと、鉛直方向と概ね平行な側面２０ｅとによって構成される。

下部アーム２０の直上には、上部アーム１８が配置されている。上部アーム１８は、長手方向が連結軸２２から中心線Ａに向かう方向に沿うように配置された被保持部１８ａを含む。被保持部１８ａには、上部アーム１８の長手方向と垂直な水平方向に伸長する貫通孔１８ｂが設けられており、上部アーム１８はこの貫通孔１８ｂに挿入される連結軸２２を介して、連結軸２２の周りに回転できる態様で支持部１６に装着される。

また、被保持部１８ａの一端側（中心線Ａ側）には、ウェーハ１１の上面１１ａ側を押圧するための押圧部１８ｃが設けられている。図１（Ｂ）に示すように、押圧部１８ｃの下端には下側に向かって突出する凸部１８ｄが設けられている。凸部１８ｄは、下部アーム２０の段差２０ｃに対応する位置に設けられ、その下面は例えば曲面によって構成されている。

なお、貫通孔１８ｂは上部アーム１８の重心の位置よりも被保持部１８ａの他端側（中心線Ａと反対側）に設けられている。そのため、上部アーム１８に外力が作用していない状態では、上部アーム１８の自重によって押圧部１８ｃが下がり、下部アーム２０の底面２０ｄによって支持されたウェーハ１１の上面１１ａが押圧部１８ｃによって押圧される。

ウェーハ１１を搬送する際は、上部アーム１８と下部アーム２０とによってウェーハ１１が把持される。具体的には、支持部２０ｂの底面２０ｄがウェーハ１１の下面１１ｂを支持し、押圧部１８ｃの凸部１８ｄがウェーハ１１の上面１１ａを上側から押圧することにより、ウェーハ１１の外周部が押圧部１８ｃと支持部２０ｂとによって挟持される。そして、搬送機構２に備えられた複数の搬送ヘッド１０がそれぞれウェーハ１１の外周部を挟持することにより、ウェーハ１１が水平に保持される。

なお、押圧部１８ｃ及び支持部２０ｂがウェーハ１１と接触した際にウェーハ１１が傷つくことを避けるため、押圧部１８ｃ及び支持部２０ｂのウェーハ１１と接触する部分はそれぞれ、ゴムや樹脂などの柔軟な材料によって形成される、又は、該材料によって表面が覆われていることが好ましい。

さらに搬送ヘッド１０は、上部アーム１８の上面と接触して上部アーム１８に下向きの圧力を付与する与圧機構２４を備える。与圧機構２４は、外力の付与によって上部アーム１８に対して上下方向（鉛直方向）に移動可能なロック部材２６を上部アーム１８の直上に備える。ロック部材２６は、その一部が上部アーム１８と重畳するように配置される。

図２は、上部アーム１８とロック部材２６との位置関係を示す平面図である。ロック部材２６は、上部アーム１８の押圧部１８ｃ側と重畳する直方体状の第１領域２６ａと、上部アーム１８と重畳しない直方体状の第２領域２６ｂとによって構成される。また、図１（Ｂ）に示すように、第１領域２６ａの下端には上部アーム１８に向かって突出する凸部２６ｃが形成されている。ロック部材２６が上部アーム１８に対して下方に移動すると、凸部２６ｃが上部アーム１８の上面と接触する。

ロック部材２６の上側には、棒状のロッド部材に巻き付けられたコイルばね等によって構成されるばね部材２８が設けられている。このロッド部材の一端側は基台８の内部に上下方向に移動できる態様で挿入され、他端側はロック部材２６の第２領域２６ｂの上面と接続される。また、ばね部材２８は、自然長よりも縮んだ状態で基台８とロック部材２６との間に保持されている。ロッド部材が上下にスライドするとばね部材２８が伸縮し、ロック部材２６が上部アーム１８に対して上下方向に移動する。

具体的には、ロック部材２６に上側に向かって外力が付与されると、ロッド部材が基台８に挿入されるとともにばね部材２８が縮み、ロック部材２６が上方に移動して凸部２６ｃが上部アーム１８の上面から離れる。また、ロック部材２６への外力の付与が解除されると、ばね部材２８が伸びてロック部材２６が下方に移動し、凸部２６ｃが上部アーム１８の上面を押圧する。

なお、ばね部材２８はコイルばねに限定されず、一端側が基台８と接続され他端側がロック部材２６の第２領域２６ｂの上面と接続された任意の弾性体によって構成できる。

ロック部材２６の下側には、ロック部材２６の第２領域２６ｂの下面と接続された棒状のガイドピン３０が設けられている。ガイドピン３０は、ロック部材２６の第２領域２６ｂの下面から支持部１６の下側に突出するように配置されており、ガイドピン３０の下端部には保持テーブル６を支持する基台４の外周部４ａと接触可能な接触部３０ａが形成されている。

図１（Ａ）に示すように、ガイドピン３０は、搬送機構２に保持されたウェーハ１１を保持テーブル６上に位置付けた際、接触部３０ａが基台４の外周部４ａと重畳する位置に配置される。また、ガイドピン３０の長さは、ガイドピン３０の下端から支持部２０ｂのウェーハ１１を支持する領域、すなわち底面２０ｄ（図１（Ｂ）参照）までの高さＨ_１が、基台４の外周部４ａの上面から保持テーブル６の保持面６ａまでの高さＨ_２よりも大きくなるように設定される。

ガイドピン３０の接触部３０ａが基台４の外周部４ａと重畳するように搬送機構２を位置付けた状態で、搬送アーム１２を下降させて搬送機構２を保持テーブル６に近づけていくと、接触部３０ａが基台４の外周部４ａと接する。この状態からさらに搬送アーム１２を下降させると、接触部３０ａが基台４の外周部４ａによって上向きに押圧され、ガイドピン３０がロック部材２６を上方に押し上げる。これにより、ばね部材２８が縮んでロック部材２６が上部アーム１８に対して上方に移動し、ロック部材２６の凸部２６ｃが上部アーム１８から離れる。

一方、接触部３０ａが基台４の外周部４ａによって押圧された状態から、搬送アーム１２を上昇させると、ガイドピン３０の接触部３０ａが基台４の外周部４ａから離れ、ばね部材２８が伸びてロック部材２６が上部アーム１８に対して下方に移動する。これにより、ロック部材２６の凸部２６ｃと上部アーム１８とが接触し、上部アーム１８はばね部材２８の弾性力によって下部アーム２０側に押圧される。

図３は、搬送ヘッド１０の構造を模式的に表す図である。搬送ヘッド１０が備える上部アーム１８、下部アーム２０、及び与圧機構２４はいずれも、搬送アーム１２の移動に伴って移動する。

上部アーム１８は、連結軸２２を中心に矢印Ｂで示す方向に回転可能となっており、一端側に押圧部１８ｃを、他端側に接触部１８ｅをそれぞれ備える。また、搬送ヘッド１０には支持部１６（図１参照）に固定された回転抑制部３２が設けられている。上部アーム１８が図３において反時計回りに一定以上回転すると、接触部１８ｅが回転抑制部３２と接触して上部アーム１８の回転が妨げられる。これにより、押圧部１８ｃと支持部２０ｂとによって挟持されるウェーハ１１に過度の圧力が付与されることを防止できる。

下部アーム２０は一端側に支持部２０ｂを備え、下部アーム２０の他端側は可動部１４（図１参照）を介してエアーシリンダ３４と接続されている。このエアーシリンダ３４はピストンロッドを備えており、ピストンロッドの往復運動によって下部アーム２０が保持テーブル６の保持面６ａと概ね平行な方向（矢印Ｃで示す方向）に移動する。

与圧機構２４は、ロック部材２６、ばね部材２８、及びガイドピン３０によって構成されており、ロック部材２６は上部アーム１８を押圧する凸部２６ｃを備え、ガイドピン３０は基台４の外周部４ａと接触する接触部３０ａを備える。ロック部材２６及びガイドピン３０は、ばね部材２８の収縮によって上部アーム１８に対して鉛直方向（矢印Ｄで示す方向）に移動できる。

上記の搬送ヘッド１０によってウェーハ１１を保持した状態で搬送アーム１２を移動させることにより、ウェーハ１１を所望の場所に搬送できる。以下、ウェーハ１１を搬送して保持テーブル６上に載置する際の搬送ヘッド１０の動作の詳細について説明する。

図４は、ウェーハ搬送時の搬送ヘッド１０の拡大図である。ウェーハ１１を搬送する際は、支持部２０ｂの底面２０ｄによってウェーハ１１の下面１１ｂを支持し、押圧部１８ｃの凸部１８ｄによってウェーハ１１の上面１１ａを上側から押圧する。これにより、ウェーハ１１の外周部が押圧部１８ｃと支持部２０ｂとによって挟持され、ウェーハ１１が搬送ヘッド１０に保持される。

ばね部材２８は、自然長よりも縮んだ状態で基台８とロック部材２６との間に保持されており、ロック部材２６にはばね部材２８の弾性力が付与されている。そのため、上部アーム１８がロック部材２６によって下側に押圧され、ウェーハ１１の上面１１ａ側が押圧部１８ｃの凸部１８ｄによって押圧される。

このときウェーハ１１の上面１１ａ側には、上部アーム１８の自重に由来する圧力が付与されるとともに、ばね部材２８の弾性力に由来する圧力がロック部材２６を介して付与され、ウェーハ１１の外周部は上部アーム１８と下部アーム２０との間で確実にロックされる。そのため、搬送時にウェーハ１１が揺れてウェーハ１１の位置ずれや破損が生じることを防止できる。特に、ウェーハ１１がリチウムタンタレート、リチウムナイオベイト等の脆性材料でなる場合、ウェーハ１１の揺れによる衝撃を抑えることは有益である。

なお、図４に示すように、ウェーハ１１の上面１１ａに上部アーム１８の自重に由来する圧力と、ばね部材２８の弾性力に由来する圧力とが付与される搬送ヘッド１０の動作モードを、以下「ばね与圧モード」とも称する。

そして、搬送アーム１２を移動させ、搬送ヘッド１０に保持されたウェーハ１１を保持テーブル６の上方に搬送すると、図４に示すようにガイドピン３０の接触部３０ａが基台４の外周部４ａと重畳するように位置付けられる。この状態で搬送ヘッド１０を下降させることにより、ウェーハ１１が保持テーブル６上に載置される。

具体的には、まず、エアー供給源（不図示）から保持テーブル６の保持面６ａにエアーを供給することにより、保持面６ａから上方に向かってエアーを噴出させるとともに、搬送アーム１２を下降させてウェーハ１１を保持テーブル６に近づける。ここで、ガイドピン３０の下端から支持部２０ｂのウェーハ１１を支持する領域、すなわち底面２０ｄまでの高さＨ_１は、基台４の外周部４ａの上面から保持テーブル６の保持面６ａまでの高さＨ_２よりも大きいため、ウェーハ１１が保持テーブル６の保持面６ａに到達する前に接触部３０ａが基台４の外周部４ａと接する。

さらに搬送アーム１２が下降すると、接触部３０ａが基台４の外周部４ａによって押圧されてガイドピン３０が上側に押し上げられる。その結果、ロック部材２６に上向きの圧力が付与されてばね部材２８が縮み、ロック部材２６が上部アーム１８に対して上側に移動して凸部２６ｃが上部アーム１８から離れる。これにより、ロック部材２６による上部アーム１８の押圧が解除される。図５は、ロック部材２６による押圧が解除された状態の搬送ヘッド１０の拡大図である。

凸部２６ｃが上部アーム１８から離れると、ウェーハ１１の上面１１ａ側に上部アーム１８の自重に由来する圧力のみが付与された状態となる。すなわち、ウェーハ１１の上面１１ａ側にはウェーハ１１の搬送時（図４参照）よりも弱い圧力が付与される。なお、図５に示すようにウェーハ１１の上面１１ａに上部アーム１８の自重に由来する圧力のみが付与される搬送ヘッドの動作モードを、以下「自重与圧モード」とも称する。

自重与圧モードでウェーハ１１が保持テーブル６に接近すると、保持面６ａから噴出されるエアーによってウェーハ１１が支持部２０ｂの底面２０ｄから離れて浮遊し、支持部２０ｂによるウェーハ１１の支持が解除された状態となる。なお、上部アーム１８は連結軸２２を中心に回転可能であるため、エアーを噴出する保持面６ａの近傍にウェーハ１１が配置されると、ウェーハ１１は浮遊して上部アーム１８の押圧部１８ｃ側を押し上げ、上部アーム１８は押圧部１８ｃが上側に移動するように回転する。

その後、保持面６ａからのエアーの噴出を停止し、保持面６ａに吸引源（不図示）の負圧を作用させることにより、ウェーハ１１が保持面６ａに吸引保持される。なお、このときエアーの噴出を徐々に弱めることにより、ウェーハ１１が保持テーブル６上に着地する際の衝撃を緩和できる。

このように、本実施形態に係る搬送機構２では、ウェーハ１１が保持テーブル６に接近してガイドピン３０が基台４に接触すると、搬送ヘッド１０の動作がばね与圧モードから自重与圧モードに自動的に切り替わる。これにより、上部アーム１８によるウェーハ１１の押圧が弛められ、ウェーハ１１が保持テーブル６と接触する際の衝撃を緩和できる。

また、ウェーハ１１の着地時、ウェーハ１１の上面１１ａ側が上部アーム１８の凸部１８ｄと接触しているため、ウェーハ１１の水平方向の移動がウェーハ１１と上部アーム１８との間の摩擦によって制限される。そのため、ウェーハ１１を保持テーブル６上に載置する際のウェーハ１１の位置ずれを防止できる。

次に、本実施形態に係る搬送機構２を用いたウェーハ１１の搬送方法の具体例について説明する。以下、ウェーハ１１を保持テーブル６に載置するウェーハ載置工程と、保持テーブル６上に載置されたウェーハ１１を保持テーブル６から除去するウェーハ除去工程とについて説明する。図６及び図７はウェーハ載置工程の様子を模式的に示す図であり、図８及び図９はウェーハ除去工程の様子を模式的に示す図である。

なお、図６から図９では搬送方法の説明の便宜のため、ウェーハ１１、保持テーブル６、上部アーム１８の押圧部１８ｃ、下部アーム２０の支持部２０ｂ、及びロック部材２６の凸部２６ｃを模式的に示している。以下で説明のない搬送機構２の構成及び機能の詳細については、図１から図５の説明を参酌できる。

＜ウェーハ載置工程＞
まず、エアー供給源から保持テーブル６の保持面６ａにエアーを供給し、保持面６ａからエアーを噴出させる（エアー噴出工程）。図６（Ａ）は、エアー噴出工程の様子を示す模式図である。

その後、上部アーム１８の押圧部１８ｃと下部アーム２０の支持部２０ｂとによって挟持されたウェーハ１１を保持テーブル６の上方に配置した状態から、搬送ヘッド１０を保持テーブル６に向かって下降させ、上部アーム１８、下部アーム２０、及びロック部材２６を保持テーブル６に近づける。これにより、図５に示すようにガイドピン３０の接触部３０ａが基台４の外周部４ａに押し当てられてばね部材２８が縮み、ロック部材２６による上部アーム１８の押圧が解除される（与圧解除工程）。

図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）は、与圧解除工程の様子を示す模式図である。与圧解除工程によって、搬送ヘッド１０の動作はばね与圧モード（図６（Ｂ））から自重与圧モード（図６（Ｃ））に切り替わる。そして、自重与圧モードでウェーハ１１が保持テーブル６の保持面６ａに接近すると、ウェーハ１１は保持面６ａから噴出されるエアーによって浮遊し、押圧部１８ｃのみと接触した状態となる。

次に、保持面６ａからのエアーの噴出を解除して、保持面６ａに吸引源の負圧を作用させる。これにより、ウェーハ１１が保持テーブル６によって吸引保持される（吸引保持工程）。図７（Ａ）は、吸引保持工程の様子を示す模式図である。

なお、吸引保持工程の間、ウェーハ１１の上面１１ａ側は上部アーム１８の押圧部１８ｃと接触しており、ウェーハ１１の水平方向の移動がウェーハ１１と押圧部１８ｃとの間の摩擦によって制限される。そのため、ウェーハ１１を保持テーブル６上に着地させる際のウェーハ１１の位置ずれが防止される。

その後、エアーシリンダ３４（図３参照）を動作させ、下部アーム２０をウェーハ１１の径方向外側に待避させる（下部アーム待避工程）。図７（Ｂ）は、下部アーム待避工程の様子を示す模式図である。そして、下部アーム２０を待避させた状態で搬送ヘッド１０を保持テーブル６から離すように上昇させる。下部アーム待避工程によって下部アーム２０はウェーハ１１の外側に待避しているため、搬送ヘッド１０が上昇しても下部アーム２０がウェーハ１１に接触することはない。

図７（Ｃ）は、搬送ヘッド１０が上昇する様子を示す模式図である。搬送ヘッド１０が上昇すると、ガイドピン３０が基台４から離れ（図４参照）、搬送ヘッド１０の動作が自重与圧モードからばね与圧モードに切り替わる。なお、搬送ヘッド１０の上昇によって上部アーム１８は押圧部１８ｃが下がる向きに回転するが、上部アーム１８の回転の範囲は回転抑制部３２（図３参照）によって制限される。

上記の工程により、ウェーハ１１が保持テーブル６によって吸引保持される。その後、ウェーハ１１に対して所望の加工が実施される。

＜ウェーハ除去工程＞
ウェーハ１１の加工を実施した後は、加工済みのウェーハ１１を保持テーブル６上から除去する。まず、ウェーハ１１が吸引保持された保持テーブル６の上方に搬送ヘッド１０を配置した状態から搬送ヘッド１０を下降させ、上部アーム１８、下部アーム２０、及びロック部材２６を保持テーブル６に近づける。これにより、図５に示すようにガイドピン３０の接触部３０ａが基台４の外周部４ａに押し当てられてばね部材２８が縮み、ロック部材２６による上部アーム１８の押圧が解除される（与圧解除工程）。

図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、与圧解除工程の様子を示す模式図である。与圧解除工程によって、搬送ヘッド１０の動作はばね与圧モード（図８（Ａ））から自重与圧モード（図８（Ｂ））に切り替わる。そして、上部アーム１８の押圧部１８ｃがウェーハ１１の上面１１ａに接近又は接触した状態で、搬送ヘッド１０を停止させる。

次に、エアーシリンダ３４（図３参照）を動作させ、下部アーム２０の支持部２０ｂをウェーハ１１の外周部の下側に挿入する（下部アーム挿入工程）。図８（Ｃ）は、下部アーム挿入工程の様子を示す模式図である。下部アーム挿入工程により、押圧部１８ｃと支持部２０ｂとの間にウェーハ１１の外周部が配置された状態となる。

なお、下部アーム挿入工程において、支持部２０ｂがウェーハ１１の側面と接触しないように下部アーム２０の水平方向の位置を制御することが好ましい。これにより、ウェーハ１１に径方向内側に向かう圧力が付与されることを防止し、ウェーハ１１の破損を回避できる。

この状態で、保持テーブル６によるウェーハ１１の吸引保持を解除して、保持テーブル６の保持面６ａから上方に向かってエアーを噴出させる（エアー噴出工程）。図９（Ａ）は、エアー噴出工程の様子を示す模式図である。エアー噴出工程によってウェーハ１１は保持テーブル６から浮遊し、押圧部１８ｃのみと接触した状態となる。なお、下部アーム挿入工程はエアー噴出工程の後に実施してもよい。

その後、搬送ヘッド１０を保持テーブル６から離すように上昇させる。これにより、下部アーム２０が上昇して支持部２０ｂがウェーハ１１の下面１１ｂ側に接触する。また、ガイドピン３０が基台４から離れ（図４参照）、搬送ヘッド１０の動作が自重与圧モードからばね与圧モードに切り替わり、ウェーハ１１が上部アーム１８と下部アーム２０とによって保持される（与圧工程）。

図９（Ｂ）及び図９（Ｃ）は、与圧工程の様子を示す模式図である。与圧工程によって、搬送ヘッド１０の動作は自重与圧モード（図９（Ｂ））からばね与圧モード（図９（Ｃ））に切り替わる。そして、ウェーハ１１は押圧部１８ｃと支持部２０ｂとによって挟持される。上記の工程により、加工済みのウェーハ１１が保持テーブル６上から除去される。

以上の通り、本実施形態に係る搬送機構２は、ウェーハ１１を挟持する上部アーム１８及び下部アーム２０と、ばね部材２８の弾性力によって上部アーム１８をウェーハ１１に向かって押圧するロック部材２６を備える与圧機構２４と、を有する搬送ヘッド１０によってウェーハ１１を保持する。また、搬送ヘッド１０は、ロック部材２６によって上部アーム１８が押圧されるモードと、ロック部材２６による上部アーム１８の押圧が解除されたモードとで動作する。

上記の搬送機構２を用いることにより、上部アーム１８及び下部アーム２０によってウェーハ１１の外周部を上面１１ａ側及び下面１１ｂ側から確実に保持してウェーハ１１を搬送でき、ウェーハ１１の揺れを防止できる。また、ウェーハ１１を上部アーム１８に接触させながら保持テーブル６上に載置でき、ウェーハ１１と上部アーム１８との間の摩擦によってウェーハ１１を保持テーブル６に着地させる際の位置ずれを防止できる。

なお、ウェーハ１１を保持テーブル６上に搬送する際には、まず、ウェーハ１１が収容されたカセット等からウェーハ１１を取り出し、このウェーハ１１を搬送機構２によって保持する必要がある。このウェーハ１１の保持は、例えば上記のウェーハ除去工程と同様の動作によって行うことができる。

具体的には、まず、ロボットアーム等を用いてウェーハ１１の下面１１ｂ側を支持し、ウェーハ１１をカセットから取り出す。そして、ウェーハ１１を前述の支持テーブル６と同様の形状・寸法で構成された仮置き用テーブル上に仮置きする。なお、この仮置き用テーブルは、前述の基台４と同様の形状・寸法で構成された仮置き用基台の上に設けられている。

そして、ウェーハ１１が載置された仮置き用テーブルの上方に搬送機構２を位置付け、搬送機構２をウェーハ除去工程と同様に動作させる（図８、図９参照）。これにより、ウェーハ１１が搬送ヘッド１０によって保持される。このようにして搬送ヘッド１０に保持されたウェーハ１１は、上記のウェーハ載置工程を経て支持テーブル６上に載置される。

その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

２ 搬送機構
４ 基台
４ａ 外周部
６ 保持テーブル
６ａ 保持面
８ 基台
８ａ 長孔
１０ 搬送ヘッド
１２ 搬送アーム
１４ 可動部
１４ａ 保持部
１６ 支持部
１８ 上部アーム
１８ａ 被保持部
１８ｂ 貫通孔
１８ｃ 押圧部
１８ｄ 凸部
１８ｅ 接触部
２０ 下部アーム
２０ａ 被保持部
２０ｂ 支持部
２０ｃ 段差
２０ｄ 底面
２０ｅ 側面
２２ 連結軸
２４ 与圧機構
２６ ロック部材
２６ａ 第１領域
２６ｂ 第２領域
２６ｃ 凸部
２８ ばね部材
３０ ガイドピン
３０ａ 接触部
３２ 回転抑制部
３４ エアーシリンダ
１１ ウェーハ
１１ａ 上面
１１ｂ 下面

Claims (5)

1. ウェーハを、基台上に該基台の外周部が露出するように配置され該ウェーハよりも小さい保持面を備える保持テーブルへ搬送する搬送機構であって、
   搬送アームと、
   該搬送アームと接続され、該ウェーハを保持する搬送ヘッドと、
   該搬送ヘッドを移動させる移動手段と、を備え、
   該搬送ヘッドは、
   該ウェーハの外周部を上面側から押圧する押圧部を備える上部アームと、
   該ウェーハの外周部を下面側から支持する支持部を備え、該保持面と平行な方向に移動可能に構成された下部アームと、
   該上部アームに圧力を付与する与圧機構と、を含み、
   該与圧機構は、
   ばね部材と、
   該ばね部材の下側に配設され、該ばね部材の弾性力によって該上部アームを下向きに押圧可能なロック部材と、
   該ロック部材の下側に配設され、下端部が上向きに押圧されると該ロック部材を該ばね部材に向かって押し上げるガイドピンと、を備え、
   該ガイドピンの下端から該支持部の該ウェーハを支持する領域までの高さは、該基台の外周部の上面から該保持面までの高さよりも大きく、
   該押圧部と該支持部とによって該ウェーハを保持した該搬送ヘッドが下降して該ガイドピンの下端部が該基台の外周部によって押圧されると、該ばね部材が該ロック部材によって押圧されて縮み、該与圧機構による該上部アームの押圧が解除されることを特徴とする搬送機構。
2. 該ウェーハはリチウムタンタレート又はリチウムナイオベイトを含むことを特徴とする、請求項１に記載の搬送機構。
3. 請求項１に記載の搬送機構を用いて該ウェーハを該保持テーブル上に載置する搬送方法であって、
   該保持面からエアーを噴出させるエアー噴出工程と、
   該エアー噴出工程の後、該ウェーハを保持した該搬送ヘッドを下降させることにより、該ガイドピンの下端部を該基台の外周部に押し当て、該与圧機構による該上部アームの押圧を解除する与圧解除工程と、
   該与圧解除工程の後、該保持面からのエアーの噴出を解除して該ウェーハを該保持テーブルによって吸引保持する吸引保持工程と、
   該下部アームを該ウェーハの径方向外側に待避させる下部アーム待避工程と、を含むことを特徴とする搬送方法。
4. 請求項１に記載の搬送機構を用いて該保持テーブル上に載置された該ウェーハを該保持テーブル上から除去する搬送方法であって、
   該搬送ヘッドを下降させることにより、該ガイドピンの下端部を該基台の外周部に押し当て、該与圧機構による該上部アームの押圧を解除する与圧解除工程と、
   該与圧解除工程の後、該保持テーブルによる該ウェーハの吸引保持を解除して該保持面からエアーを噴出させるエアー噴出工程と、
   該下部アームを該ウェーハの外周部の下側に挿入する下部アーム挿入工程と、
   該下部アーム挿入工程の後、該搬送ヘッドを上昇させることにより、該ガイドピンの下端部を該基台の外周部から離して該上部アームを該与圧機構で押圧し、該ウェーハを該上部アーム及び該下部アームによって挟持する与圧工程と、を含むことを特徴とする搬送方法。
5. 該ウェーハはリチウムタンタレート又はリチウムナイオベイトを含むことを特徴とする、請求項３又は４に記載の搬送方法。

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