JPH0555342A - ウエーハチヤツクおよびウエーハ搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】簡単な構造により、処理ステージ上のウェーハ
を把持し、移動し、正確に処理ステージ上に載置するこ
とのできるウェーハチャックおよびウェーハ搬送装置を
提供する。 【構成】開閉動作でウェーハの外周縁を保持するクラン
プ爪２とウェーハ外周に接触してウェーハを載置する固
定爪３とを並設し、ウェーハを反転した後クランプ爪２
から固定爪３に持ち替えて次の処理ステージへ受け渡
す。 【効果】ウェーハを受け渡す際に、ウェーハを上方向に
自由な固定爪で支持することで下降するウェーハチャッ
クまたは上昇するウェーハステージの停止位置を高精度
に必要がなく受渡しが容易である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、平坦な板状被加工物
（以下、ウェーハという）を把持、反転、あるいは搬送
するためのウェーハチャックおよびそのウェーハチャッ
クを備えたウェーハ搬送装置に係り、特に半導体製造用
のウェーハに対して洗浄やエッチング等の一連の処理を
施す処理ラインの各処理ステージ間でウェーハを搬送す
るためのウェーハチャックおよびそのウェーハチャック
を備えたウェーハチャック搬送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ウェーハ処理の典型としての半
導体製造ラインは、ウェーハの研磨，洗浄，不純物拡
散，パターン露光，エッチング，等の工程を１または複
数組合せてなり、処理されるウェーハは上記一連の処理
工程中にその表裏を反転する必要がある。

【０００３】従来の半導体製造ラインにおけるウェーハ
搬送装置においては、ウェーハの反転を要する場合のウ
ェーハの保持は、当該ウェーハの外周縁を挟み込み把持
するか、あるいはウェーハの裏面を真空吸着する手段が
採用されている。図８は従来の真空吸着方式のウェーハ
搬送装置を説明する概略斜視図であって、１はウェー
ハ、５はハンド反転機構部、６はスライド部、７は回転
軸、８は回転上下機構部、９はウェーハチャックであ
る。

【０００４】同図において、ウェーハチャック９は真空
吸着ヘッド９１を有し、この真空吸着ヘッド９１でウェ
ーハ１の裏面を吸着して保持する。ウェーハチャック９
は反転機構部５により矢印Ａ方向に回転し、ウェーハ１
の表裏を反転可能としている。回転機構部５はスライド
部６上を矢印Ｂ方向に移動可能であり、また、スライド
部６は回転上下機構部８により矢印Ｃ方向に回転される
と共に、矢印Ｄ方向に昇降可能とされている。

【０００５】ウェーハチャック９の真空吸着ヘッド９１
は、処理ステージのテーブル（図示せず）上に載置され
ているウェーハ１を下方からアクセスして吸着し、回転
上下機構部８による矢印Ｄ方向上方への移動で該テーブ
ル上からウェーハ１をリフトアップさせ、次の処理ステ
ージでの処理が裏面処理である場合は、ハンド反転機構
部５による矢印Ａ方向の回転でウェーハの表裏を反転
し、あるいは反転しながらスライド部６による矢印Ｂ方
向の搬送行い、次の処理ステージの処理テーブル上にウ
ェーハを搬送し載置する。

【０００６】なお、ウェーハの表裏を反転させるウェー
ハ搬送装置を開示したものとしては、例えば特開昭６２
−２０１７５６号公報を挙げることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ウェーハ外周縁をは挟
み込み把持する従来のウェーハチャックでは、ウェーハ
を反転後に次の処理ステージに乗せる際には、ステージ
の高さ位置と把持したウェーハを処理ステージ上に載置
するためのチャック開放時のウェーハ高さ位置を高精度
に合わせなければステージ上に精度よくウェーハを乗せ
ることができない。

【０００８】真空吸着によりウェーハを保持する方式の
ウェーハチャックにおいても、ウェーハを反転後に次の
処理ステージに乗せる際に該処理ステージの高さ位置と
吸着保持を解除する高さ位置を高精度に合わせなければ
ステージ上に精度よくウェーハを乗せることができな
い。上記位置を誤ると、ウェーハが所定の位置からずれ
たり、処理ステージから落下し、あるいは処理ステージ
上でウェーハを破損させることにも成りかねない。

【０００９】つまり、従来技術による何れのチャックも
次の処理ステージに正確にウェーハを受け渡すことが困
難であり、上記チャック解放時の位置を誤るとウェーハ
をステージ上に正しく載置できず、場合によってはテー
ブルから落下，あるいは破損する事態も発生する。従来
の前記各種チャックでこのような問題をなくそうとする
と、ウェーハチャックの上下，回転，移動等を高精度で
実行する機構の構造および制御装置の規模が大きくなっ
てしまうという問題がある。

【００１０】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解消し、比較的簡単な構造により、処理ステージ上のウ
ェーハを把持し、処理ステージ上にウェーハを移動し、
当該ウェーハを処理ステージから落下させたり、あるい
は破損させることなく正確に処理ステージ上に載置する
ことのできるウェーハチャックおよびウェーハ搬送装置
を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、次の処理ステージに比較的容易にウェー
ハを受け渡すことができるウェーハチャックおよびこの
ウェーハチャックを備えたウェーハ搬送装置として、処
理ステージ上のウェーハの外周縁を挟み込むクランプ爪
と、ウェーハの周縁を載置保持する固定爪とを併置して
備え、また、このウェーハチャックの上下回転と移動を
させる搬送機構部を備えたことを特徴とする。

【００１２】すなわち、処理ステージ上のウェーハを把
持して拾い上げ、所定の処理ステージ上に載置するため
のウェーハチャックとして、前記ウェーハの平面に並行
な方向で開閉することにより該ウェーハ外周縁を挟み込
み保持し、あるいは解放する複数のクランプ片を有する
クランプ爪と、前記クランプ爪に並設され、該クランプ
爪の解放に応じて前記ウェーハの外周の所定個所を載置
保持する複数の載置片を有する固定爪とを備え、このウ
ェーハチャックにより処理ステージ上のウェーハを所定
の処理ステージ上に搬送するためのウェーハ搬送装置と
して、前記クランプ爪および固定爪を支持すると共に、
クランプ爪の開閉を駆動するクランプ爪駆動部と、前記
クランプ爪および固定爪の上下位置を反転させる回転機
構部と、前記クランプ爪および固定爪を上下移動させる
と共に、処理ステージ間で移動させる搬送機構部とを備
えたことを特徴とする。

【００１３】

【作用】処理ステージ間でウェーハを受け渡す際に、受
け取るべき処理ステージからウェーハを上昇させるかス
テージを下降させて当該ウェーハをすくい取ることによ
り容易に受渡しができる。処理ステージからウェーハを
受け取る場合は、固定爪がクランプ爪の上側に位置した
状態でクランプ爪を開いてそのクランプ片が当該ウェー
ハの外周縁と対向する位置に置き、クランプ爪を閉じて
クランプ片でウェーハの外周縁を挟み込み把持して保持
する。

【００１４】クランプ片でウェーハを保持した状態で所
定の処理ステージに搬送し、反転を必要とする場合に
は、固定爪がクランプ爪の下側となるように回転機構部
によってクランプ爪と固定爪とを回転させてウェーハの
反転を行い、クランプ爪を解放することにより固定爪の
載置片に当該ウェーハの外周を載置保持して固定爪にウ
ェーハを持ちかえる。その後固定爪を用いて所定の処理
ステージ上にウェーハを搬送し、回転上下機構部によっ
てウェーハチャックを下降させ、あるいは当該処理ステ
ージを上昇させることにより当該処理ステージ上にウェ
ーハを載置させることで容易に受け渡しを行うことがで
きる。なお、ウェーハの反転は当該処理ステージへの搬
送途上、あるいは当該処理ステージの上方位置において
行うようにすることもできる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例につき、図面を参照し
て詳細に説明する。図１は本発明によるウェーハチャッ
クの１実施例の説明図であって、（ａ）は平面図、
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ｏ−Ｂ線に沿った断面図である。
同図において、１はウェーハ、２はクランプ爪、２ａは
クランプ片、２ｂは可動アーム、３は固定爪、３ａは載
置片、３ｂは固定アーム、４はクランプ爪駆動部であ
る。クランプ爪２は矢印で示したようにクランプ爪駆動
部４によって開閉される。同図はウェーハ１がクランプ
爪２に備えた複数のクランプ爪２ａにより保持されてい
る状態を示している。

【００１６】ウェーハ１を処理ステージ（図示せず）か
ら持ち出す場合は、図示のクランプ爪を開いた位置
（２’の位置）で処理ステージ上に移動し、クランプ爪
を閉じて２の位置にすることによりウェーハを把持す
る。この時固定爪３は上側にあることが望ましい。次に
この状態でウェーハを反転すると図６（ｂ）の状態とな
る。この状態でクランプ爪２を開いてクランプ爪２’の
位置とするとウェーハ１は自重で落下し、下側にある固
定爪３の載置片３ａ上に乗ることになる。この状態で次
の処理ステージ上に移動し、ウェーハチャックを降下さ
せるか処理ステージを上昇させることにより、上方への
拘束がなされていないウェーハは当該処理ステージ上に
載置され、精度よく容易にウェーハ１の受渡しができ
る。

【００１７】図２は本実施例のウェーハチャックを構成
するクランプ爪の説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は
（ａ）のＣ−Ｏ−Ｄ線に沿った断面図である。クランプ
爪２は一対の可動アーム２ｂと、この可動アームから延
びる略々円弧をなす一対のブランチアーム２１，２２の
対向する側に形成した複数（本実施例では４つ）のクラ
ンプ片２ａとからなり、クランプ爪駆動部４によって前
記図１の矢印方向に開閉される。

【００１８】クランプ爪２のクランプ片２ａは、（ｂ）
に示したように、内周方向に凹溝２ｃを形成してあり、
この凹溝２ｃによってウェーハを確実に把持するように
なっている。クランプ爪駆動部４は、液圧シリンダ，気
圧シリンダで操作されるクランク機構、あるいはモータ
駆動されるラック・ピニオン機構、その他の既知の駆動
機構で構成される。

【００１９】図３は本実施例のウェーハチャックを構成
する固定爪の説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は
（ａ）のＥ−Ｏ−Ｆ線に沿った断面図である。固定爪３
は固定アーム３ｂから延びる一対のブランチアーム３
１，３２の対向する側に形成した複数（本実施例では４
つ）の載置片３ａを有し、アーム３ｂはクランプ爪駆動
部４において前記クランプ爪２に対して固定されてい
る。この載置片３ａは、ウェーハ１の載置中心Ｏからの
距離が当該ウェーハの半径よりも外側から中心Ｏ方向に
突出しており、また、ブランチアーム３１の先端部間距
離Ｗ₂ は図示しない処理テーブルが通過できる寸法とさ
れている。

【００２０】すなわち、クランプ爪２と固定爪３とは、
そのブランチアーム２１と３１とが並行平面上で互いに
隣接して並設され、後述する回転機構部により共に回転
される。図４は本発明によるウェーハ搬送装置の説明図
であって、５はウェーハチャックを回転させる回転機構
部、６はウェーハチャックを位置移動させるスライド
部、７はウェーハチャックを回転および上下させるため
の回転軸、８は回転軸７を駆動する回転上下機構部、図
１と同一符号は同一部分に対応する。

【００２１】同図において、ウェーハチャックのクラン
プ爪２と固定爪３とはクランプ爪駆動部４を介して回転
機構部５に取り付けられており、クランプ爪駆動部４に
よりクランプ爪２が開閉駆動され、回転機構部５により
矢印Ａ方向に回転される。また、ウェーハチャックはス
ライド部６により回転機構部５ごと矢印Ｂ方向に移動可
能とされる。回転上下機構部８はスライド部６を矢印Ｃ
および矢印Ｄ方向に回転および上下移動させ、ウェーハ
チャックを処理ステージにアクセスさせ、あるいは処理
ステージ間でウェーハを搬送させる。

【００２２】図５，図６，図７は本実施例のウェーハチ
ャックの動作を説明する模式図であって、その動作を図
５の（ａ）→（ｂ）→図６の（ａ）→（ｂ）→図７の
（ａ）→（ｂ）の順序で説明する。まず、ある処理ステ
ージ１０上に載置されているウェーハ１を反転させる場
合について説明する。

【００２３】図５（ａ）のように固定爪３の固定片３ａ
がクランプ爪２のクランプ片２ａの上側に位置させ、ク
ランプ爪２のクランプ片２ａを解放した状態でウェーハ
１にアクセスし、クランプ片２ａの凹部２ｃがウェーハ
１の外周縁と対向する位置でクランプ爪駆動部４により
クランプ爪２を矢印Ｅ方向に駆動して閉とする（図５の
（ｂ））。このとき、上記凹部２ｃの最奥部を含む平面
がウェーハ１を含む平面よりも若干上方に位置させるこ
とにより、クランプ片２ａがウェーハ１をクランプする
ときに該ウェーハ１が処理ステージ１０から持ち上げら
れる。これにより、ウェーハ１と処理ステージ１０との
間の擦れを回避できる。

【００２４】ウェーハ１をクランプ２で把持した後、ク
ランプ爪駆動部４を前記の回転機構部５により矢印Ｆ方
向に１８０度回転する（図６の（ａ））。これにより、
ウェーハ１は上下の面が反転し、固定爪３がクランプ爪
２の下側になり、その載置片３ａがクランプ爪２ａの下
方に位置する（図６の（ｂ））。この状態で、前記回転
上下機構部８を駆動して所定の処理ステージ１０上にウ
ェーハを位置させ、クランプ爪２のクランプ片２ａを図
７（ａ）の矢印Ｇ方向に解放させると、ウェーハ１は固
定爪３の載置片３ａ上に落ち込んで載置される。

【００２５】固定爪３の載置片３ａ上にウェーハ１を載
置した状態で前記回転上下機構部８を駆動し、ウェーハ
チャックを図７（ｂ）の矢印Ｈ方向に下降させると、ウ
ェーハ１は処理ステージ１０上に載置される。これによ
り、ウェーハ１は処理ステージ１０上にソフトランディ
ングされ、ウェーハ表面が擦られるこがもなく、また従
来のウェーハチャックのように上下方向の解放位置を正
確に制御する必要がない。

【００２６】このように、本実施例によれば、ウェーハ
を精度よくある位置から別の位置に移動させることがで
き、また同一の処理ステージにおいて必要に応じて反転
させることができる。なお、クランプ爪を解放状態のま
まとし、固定爪をクランプ爪の下側に位置させ、この固
定爪のみを用いてウェーハを搬送することも当然可能で
ある。また、ウェーハをクランプ爪あるいは固定爪によ
り保持するため、真空雰囲気中でのウェーハの搬送およ
び反転が可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来技術のように、ウェーハを受け渡す際の位置ずれや
落下を防ぐために、下降するウェーハチャックまたは上
昇する処理ステージの停止位置を高精度で調整する必要
がなく、また、真空雰囲気中でのウェーハの搬送および
反転が可能であるなど、上記従来技術の欠点を除いて優
れた機能のウェーハチャックおよびウェーハ搬送装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるウェーハチャックの１実施例の説
明図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−
Ｏ−Ｂ線に沿った断面図である。

【図２】本発明の一実施例に係るウェーハチャックを構
成するクランプ爪の説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）
は（ａ）のＣ−Ｏ−Ｄ線に沿った断面図である。

【図３】本発明の一実施例に係るウェーハチャックを構
成する固定爪の説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は
（ａ）のＥ−Ｏ−Ｆ線に沿った断面図である。

【図４】本発明によるウェーハ搬送装置の一実施例の説
明図である。

【図５】本発明の一実施例のウェーハチャックの動作を
説明する模式図である。

【図６】本発明の一実施例のウェーハチャックの動作を
説明する模式図である。

【図７】本発明の一実施例のウェーハチャックの動作を
説明する模式図である。

【図８】従来の真空吸着方式のウェーハ搬送装置を説明
する概略斜視図である。

【符号の説明】

１・・・ウェーハ ２・・・クランプ爪 ２ａ・・・ク
ランプ片 ２ｂ・・・可動アーム ３・・・固定爪 ３
ａ・・・載置片 ３ｂ・・・固定アーム ４・・・クラ
ンプ爪駆動部 ５・・・回転機構部 ６・・・スライド
部 ７・・・回転軸 ８・・・回転上下機構部 ９・・
・ウェーハチャック

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】処理ステージ上でウェーハを保持し、ある
   いは解放するためのウェーハチャックにおいて、前記ウ
   ェーハの面に並行な方向で開閉することにより該ウェー
   ハ外周縁を挟み込み保持しあるいは解放する複数のクラ
   ンプ片を有するクランプ爪と、前記クランプ爪に並設さ
   れ該クランプ爪の解放に応じて前記ウェーハの外周の所
   定個所を載置保持可能とした複数の載置片を有する固定
   爪とを備えたことを特徴とするウェーハチャック。
2. 【請求項２】処理ステージ上のウェーハを他の処理ステ
   ージ上に搬送するためのウェーハ搬送装置において、前
   記ウェーハの平面に並行な方向で開閉することにより該
   ウェーハ外周縁を挟み込んで把持しあるいは解放する複
   数のクランプ片を有するクランプ爪と、前記クランプ爪
   に並設され該クランプ爪の解放に応じて前記ウェーハの
   外周の所定個所を載置保持可能とした複数の載置片を有
   する固定爪と、前記クランプ爪および固定爪を支持する
   と共に、クランプ爪を開閉駆動するクランプ爪駆動部
   と、前記クランプ爪および固定爪の上下位置を反転させ
   る回転機構部と、前記クランプ爪および固定爪を上下移
   動させると共に、処理ステージ間で移動させる搬送機構
   部とを備えたことを特徴とするウェーハ搬送装置。