JPH0352248A - 搬送アーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、ウェハのオリテーションフラット（以下、オ
リフラとも略記する）を所定の向きに合せて搬送するこ
とができる搬送アームに関する。

（従来の技術及び 発明が解決しようとする課題） 例えば半導体ウェハの処理工程では、複数枚の半導体ウ
ェハをキャリア内に収納しておき、このキャリアから半
導体ウェハを１枚ずつ取出し、処理ステージに搬送する
ようにしているしこの際、処理ステージに半導体ウェハ
を載置するに際して、予め半導体ウェハのオリエンテー
ションフラットを一定の向きに合せておき、その後に処
理ステージ上での処理を行うものがある。

この種のオリフラ合せを行う装置としては、回転テーブ
ル上に半導体ウェハを載置し、その上方に例えばＩＴＶ
カメラを設け、そのカメラのパターン認識結果に基づき
回転テーブルを駆動することによってオリフラ合せを行
うものがある。

しかしながら、このような装置ではＩＴＶカメラ及びパ
ターン認識結果に基づく回転制御系を有するので装置が
高価となるばかりか、搬送アームとは別個にこの種の装
置を配置しなければならないため装置が大型化となる問
題があった。

このため、搬送アームにオリフラ合せ機能を有するよう
に構成し、かつ、パターン認識などに頼らずに機械的に
オリフラ合せが実行できれば上記の問題点を解決できる
が、正確なオリフラ合せを実現できる搬送アームがいま
だ提供されていなかった。

そこで、本発明の目的とするところは、搬送アームにウ
ェハをハンドリングした状態にて、ウェハのオリフラ合
せを正確に実現できる搬送アームを提供することにある
。

［発明の構或］ （課題を解決するための手段） 本発明は、オリエンテーションフラットを有するウェハ
を処理ステージに搬送する搬送アームにおいて、 ウェハを回転自在に支持する一対のチャック部と、 上記一対のチャック部を転回駆動し、ウェハを水平状態
．傾斜又は起立状態に設定する転回駆動部と、 上記一対のチャック部に支持されたウェハを傾斜又は起
立させた状態にて、ウェハの周側縁と接触してウェハを
回転駆動する回転ローラと、上記回転ローラを回転して
上記オリエンテーションフラットが回転ローラと対向す
る位置に設定された後に前進駆動され、上記オリエンテ
ーションフラットと接触して傾き補正を実施し、その後
に後退駆動される複数のピンとを有するものである。

（作　用） 一対のチャック部にてウェハを回転自在に支持した後、
転回駆動部の駆動よってウェハを傾斜または起立状態に
設定する。この結果、ウェハの周側縁はその自重により
回転ローラと接触する状態に設定される。その後、回転
ローラを駆動すると、ウェハの周側縁との摩擦接触によ
りウェハが一方向に従動回転されることになる。ここで
、ウェハのオリエンテーションフラット部は、円形のウ
ェハの外形線を直線状に切欠いたフラット形状となって
いるので、このオリエンテーションフラット部が回転ロ
ーラとほぼ対向する位置に設定されたところで、このオ
リエンテーションフラット部と回転ローラ′との接触が
解除されるか、あるいはその接触抵抗が十分低くなる。

この結果、ウェハの従動回転が停止されることになる。

上記の動作により、おおまかなオリフラ合せが実現でき
るが、この状態にあってはオリエンテーションフラット
部にいまだ傾きが残存する場合がある。

そこで、本発明ではウェハのオリフラが回転ローラと対
向する位置に設定された後に、複数のピンをこのオリフ
ラに向けて前進駆動している。この複数のピンの全てが
ウェハのオリフラと当接することによって、オリフラの
傾き補正が実現されることになる。

（実施例） 以下、本発明を半導体ウェハの洗浄装置に適用したー実
施例について、図面を参照して具体的に説明する。

この洗浄装置は、第１図に概略的に示すように、半導体
ウェハ１０がスピンチャック１２上に、例えばベルヌイ
チャク方式によって固定可能となっていて、このスピン
チャック１２の回転により上記半導体ウェハ１０を比較
的低速にて回転可能である。また、半導体ウェハ１０の
洗浄時に、洗浄液が装置外部へ飛散することを防止する
ために、カップ１４がウェハ１０を覆うように形成され
ている。

半導体ウェハ１０を洗浄するためのスクライピングブラ
シ２２は、第２図に示すようにアーム１６の一端側に固
着され、かつ、そのアーム１６の他端側はスキャナ１８
に支持されている。そして、このスキャナ１８の駆動に
よりアーム１６を介して上記スクライピングブラシ２２
を、第１図・に示す揺動範囲にわたって揺動（公転駆動
）可能としている。すなわち、このスクライピングブラ
シ２２を用いての洗浄時には、前記半導体ウエノ＼１０
がスピンチャック１２の回転により回転駆動されため、
スクライピングブラシ２２を第１図に示す揺動範囲Ａに
わたって公転駆動させることで、半導体ウェハ１０の全
表面にスクライピングブラシ２２を当接させて洗浄する
ことが可能となる。

また、上記の洗浄効果をさらに高めるために、スクライ
ピングブラシ２２を第１図の矢印Ｃ方向に自転駆動可能
としている。

さらに、上記スクライピングブラシ２２を前記スキャナ
１８の駆動により、第１図に示す揺動範囲Ｂにわたって
揺動させることができ、前記カップ１４の外に位置する
退避位置まで退避可能としている。そして、この退避位
置にはブラシ洗浄用容器２０が配設されている。

前記スピンチャック１２に載置される半導体ウェハ１０
は、一旦ウェハ受渡台２４に載置され、このウェハ受渡
台２４より搬送アーム３０によってスピンチャック１２
まで搬送されることになる。

次に、本実施例装置の特徴的構成である前記搬送アーム
３０の詳細ついて説明する。

この搬送アーム３０は、開閉自在な一対のチャック部３
２．３２を有し、各チャック部３２．３２にはそれぞれ
ウェハ支持部３４．３４が形成され、このウェハ支持部
３４．３４にはテーパ溝３４ａが設けられている。そし
て、上記一対のチャック部３２．３２を閉鎖駆動するこ
とによって、半導体ウェハ１０の周縁部が前記テーパ溝
３４ａに挿入されて支持されることになる。

尚、一対のチャック部３２．３２の開閉駆動部について
はその説明を省略する。

前記一対のチャック部３２．３２の基端側には、ガイド
軸３６が固着されている。そして、このガイド軸３６は
、コ字状に形成された支持アーム３８の開口端側に、ベ
アリングを介して回転自在に支持されている。この支持
アーム３８の下端には旋回駆動軸４０が固着され、この
旋回駆動軸４０はベースプレート４２上に配置した軸受
体４４に回転自在に支持されている。そして、この旋回
駆動軸４０を駆動することによって、前記支持アーム３
８，ガイド軸３６を介して前記一対のチャック部３２．
３２を第３図の矢印Ａ方向に回転可能としている。

前記旋回駆動軸４０は中空筒状に形威され、その中空部
を挿通して転回駆動軸４６が配置されている。この転回
駆動軸４６の上端側は、前記支持アーム３８に設けられ
たベアリングに回転自在に支持され、さらにその上端に
は駆動傘歯車４８が固着されている。一方、前記ガイド
軸３６には、前記駆動傘歯車４８と噛合する従動傘歯車
５０が固着されている。従って、前記転回駆動軸４６を
回転駆動することによって、この回転力は駆動傘歯車４
８，従動傘歯車５０によってその回転軸方向が直交する
ように変換され、ガイド軸３６を回転駆動することによ
って、一対のチャック部３２．３２を同図の矢印Ｂ方向
に転回可能とし、この一対のチャック部３２．３２に扶
持された半導体ウェハ１０を水平状態，傾斜状態あるい
は起立状態に設定できるようにしている。

次に、前記搬送アーム３０に設けられるオリフラ合せ機
構について、第３図を参照して説明する。

前記一対のチャック部３２．３２の中心位置には、半導
体ウェハ１０の周側縁と接触してこれを回転駆動するた
めの回転ローラ５２が配置されている。この回転ローラ
５２は、半導体ウェハ１０より遠ざかる方向に後退駆動
可能となっている。

このために、ローラ移動用シリンダ５４が設けられ、こ
のシリンダ５４のロッド５４ａに固着されたブラケット
５６に前記ローラ５２が回転自在に支持されている。一
方、回転ローラ５２の回転駆動系として、同図（Ｂ）に
示すように前記ブラケット５６にはローラ回転用モータ
５８が固定され、そのモータ出力軸に前記回転ローラ５
２が固着されている。さらに、本実施例装置では、半導
体ウェハ１０のオリフラ１０ａの傾き補正をするための
機構を備えている。すなわち、第３図（Ａ）の矢視Ｄ方
向から見た同図（Ｃ）に示すように、前記回転ローラ５
２の両側には２本のピン６０，６０が設けられている。

このピン６０．６０はホルダ６２にその一端側が固着さ
れ、このホルダ６２はピン移動用シリンダ６４のロッド
６４ａに固着されている。この結果、ピン移動用シリン
ダ６４を駆動することによって、２本ピン６０．６０に
よって半導体ウェハ１０が第３図（Ａ）に示す上方に押
上げられるように移動され、この２本のピン６０．６０
にオリフラ１０ａが接触することによってオリフラ１０
ａの傾き補正が実施される。

次に、スピンチャック１２の詳細について説明する。

本実施例のスピンチャック１２は、ベルヌイチャック方
式を採用している。このため、半導体ウェハ１０の周縁
側のみ支持する構成となっている。

，この半導体ウェハ１０の周縁部を支持する支持ピンと
しては、半導体ウェハ１０の円弧部分を支持する円弧部
支持ピン７０とオリフラ部１０ａを支持するオリフラ支
持ピン７２とがある。前記円弧部支持ピン７０は、第４
図（Ａ）に示すように、半導体ウェハ１０の周縁部底面
と当接する水平な支持面７０ａと、ウェハ１０の周側縁
に並行な垂直壁７０ｂとからなり、この垂直壁７０ｂの
高さは半導体ウェハ１０の上面よりも突出する高さとな
っている。

一方、前記オリフラ支持ピン７２としては、第４図（Ｂ
）または同図（Ｃ）のいずれかのものを採用できる。同
図（Ｂ）に示すものは、ウェハ１０の周側縁と平行な垂
直壁７２ａのみで構成したものであり、この垂直壁７２
ａの上面高さはウェハ１０の表面と面一となっている。

同図（Ｃ）に示すものは、上記の垂直壁７２ａに傾斜面
で構成された支持面７２ｂを追加したものである。

ベルヌイチャックとして構成されるスピンチャック１２
によるウェハ１０の固定原理は、下記のとおりである。

すなわち、円弧部支持ピン７０またはオリフラ支持ピン
７２によってその周縁部のみが支持される半導体ウェハ
１０は、チャック台７４との間に空間部７６が形威され
ることになる。

そして、このチャック台７４の中央部より不活性ガス例
えばＮ２ガスを噴出させると、このＮ２ガスは半導体ウ
ェハ１０の裏面，周側縁を辿ってその上面にまわり込ん
で流れることになる。そして、ベルヌイチャックの固定
原理としては、半導体ウェハ１０の上面側にまわり込む
不活性ガスの圧力により、半導体ウェハ１０を各支持ピ
ン７０．７２に押付けて固定することにある。また、こ
のガスの流れにより、半導体エハ１０の裏面側を液密に
て支持できる効果もある。

この洗浄装置における洗浄工程は、ウェハ受渡台２４上
にある半導体ウェハ１０を、搬送アーム３０に支持し、
これをスピンチャック１２上に移送させて行うことにあ
る。そこで、まずウェハ受渡台２４上にある半導体ウェ
ハ１０を搬送アーム３０に支持する。このために、旋回
駆動軸４０の駆動により搬送アーム３０をウェハ受渡台
２４の位置まで旋回する。その後、転回駆動軸４６を駆
動し、一対のチャック部３２．３２を水平状態に設定し
、さらにこの一対のチャック部３２．３２を閉鎖駆動し
て、テーバ溝３４ａ内に半導体ウ工ハ１０を支持する。

次に、この搬送アーム３０にて半導体ウェハ１０をハン
ドリングした状態で、オリフラ合せを実施する。このた
めに、転回駆動軸４６を駆動し、一対のチャック部３２
．３２を第２図に示すような起立状態とし、半導体ウェ
ハ１ｏが垂直に起立された状態とする。この結果、一対
のチャック部３２、３２に支持されている半導体ウェハ
１ｏは、その自重により回転ローラ５２の周面に接触す
ることになる。尚、回転ローラ５２に接触させるために
は、半導体ウェハ１０を必ずしも起立状態とするもので
なく、傾斜状態とするものであってもよい。

回転ローラ５２を第６図（Ａ）に示すように回転駆動す
ると、半導体ウェハ１ｏの周側縁は回転ローラ５２の周
面と摩擦接触して同図の矢印方向に回転駆動されること
なる。そして、同図（Ｂ）に示すように、半導体ウェハ
１０のオリフラ１０ａが回転ローラ５２とほぼ対向する
位置に設定されると、このオリフラ１０ａは円形のウェ
ハ１０の外形線を直線状に切欠いたフラット形状となっ
ているので、オリフラ１０ａと回転ローラ５２との接触
が解除されることなる。この状態にて、回転ローラ５２
の駆動が停止される。

第６図（Ｂ）に示す状態では、必ずしも同図の鎖線で示
すような正確なオリフラ合せができるとは限らず、同図
の実線で示すようにオリフラ１０ａにいまだ傾きが残存
する場合がある。

そこで、次のステップで、第６図（Ｃ）に示すように２
本のピン６０．６０を半導体ウエノ＼１０のオリフラ１
０ａに向けて前進駆動する。そして、このオリフラ１０
ａが２本のピン６０．６０に当接することによって、オ
リフラの傾きがならし補正され、正確なオリフラ合せが
実現されることになる。この後、前記ピン６０．６０及
び回転ローラ５２が退避駆動されることで、一対のチャ
ック部３２．３２に半導体ウェハ１０がオリフラの向き
を一致させて支持されることなる。

この後は、旋回駆動軸４０及び転回駆動軸４６の駆動に
より、搬送アーム３０をスピンチャック１２の上方に設
定し、半導体ウェハ１０をスピンチャック１２に受渡す
ことになる。この際、搬送アーム３０にて予め半導体ウ
ェハ１０のオリフラ合せが実行されているので、チャッ
ク台７４上の円弧部支持ピン７０及びオリフラ支持ピン
７２に半導体ウェハ１０を確実に載置することが可能と
なる。

その後に、第５図に示すベルヌイチャックの原理により
半導体ウェハ１０をスピンチャック１２上に固定し、ス
ピンチャック１２を回転駆動することで半導体ウェハ１
０を一方向に回転させる。

一方、アーム１６が公転駆動されて、スクライピングブ
ラシ２２を半導体ウェハ１０の上方に設定し、アーム１
６の下降駆動によりスクライピングプラシ２２を所定の
コンタクト圧力にて半導体ウェハ１０に接触させる。そ
して、スクライピングプラシ２２より洗浄液を吐出しな
がら、アームｌ６の揺動駆動及びスクライピングブラシ
２２の自転駆動により、半導体ウェハ１０の全表面の洗
浄を行うことになる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

このオリフラ合せ機能を有する搬送アーム３０は、ウェ
ハの洗浄装置に適用されるものに限らず、ウェハの搬送
途中においてオリフラ合せを必要とする種々の装置に適
用可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、ウェハを搬送アームにハンドリン
グした状態にて回転ローラを回転して、オリエンテーシ
ョンフラットのおおまかな位置合せを実行し、その後、
複数のピンの前進駆動によりオリエンテーションフラッ
トの傾き補正を実施しているので、搬送アームにてウェ
ハをハンドリングした状態にて、オリエンテーションフ
ラットの正確な位置合せを実施することとが可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を洗浄装置の搬送アームに適用した実
施例の平面図、 第２図は、実施例装置の正面図、 第３図（Ａ），（Ｂ）．（Ｃ）は、搬送アームの概略説
明図、Ｃ−Ｃ断面図、矢視Ｄから見た複数のピンの概略
説明図、 第４図（Ａ）．（Ｂ），（Ｃ）は、それぞれチャック台
に設けられた支持ピンの概略説明図、第５図は、ベルヌ
イチャック方式の原理説明図、第６図（Ａ），（Ｂ），
（Ｃ）は、それぞれオリフラ合せの動作説明図である。 １０・・・ウェハ、 １０ａ・・・オリエンテーションフラット、３０・・・
搬送アーム、 ３２．３２，・・・一対のチャック部、３６，４６，４
８．５０・・・転回駆動部、６０．６０・・・複数のピ
ン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）オリエンテーションフラットを有するウェハを処
   理ステージに搬送する搬送アームにおいて、ウェハを回
   転自在に支持する一対のチャック部と、 上記一対のチャック部を転回駆動し、ウェハを水平状態
   、傾斜又は起立状態に設定する転回駆動部と、 上記一対のチャック部に支持されたウェハを傾斜又は起
   立させた状態にて、ウェハの周側縁と接触してウェハを
   回転駆動する回転ローラと、上記回転ローラを回転して
   上記オリエンテーションフラットが回転ローラと対向す
   る位置に設定された後に前進駆動され、上記オリエンテ
   ーションフラットと接触して傾き補正を実施し、その後
   に後退駆動される複数のピンとを有することを特徴とす
   る搬送アーム。