JPH11195690A - ウエーハ移載装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 デバイス形成の際に問題となる汚染やダメー
ジを回避できるウエーハ移載装置を提供する。 【解決手段】 ロボットアーム４１の先端部にチャック
４４を取り付ける。チャック４４は、下面の周縁部のみ
がウエーハ１の上面に接触するカップ形である。その下
面の周縁部には、ウエーハ吸着のために、複数の吸引口
４４ｂを設ける。デバイス形成の対象外となるウエーハ
１の周縁部を吸着することにより、デバイス形成の際に
問題となる汚染やダメージが回避される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、例えば半導体ウエーハの研磨装
置等に組み合わせて使用されるウエーハ移載装置に関
し、更に詳しくは、両面研磨式のウエーハ研磨装置との
組み合わせ使用に特に適したウエーハ移載装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】シリコンの単結晶ロッドから採取された
シリコンウエーハは、その表面にデバイスを形成するに
先立って、表面が鏡面状態に研磨される。このウエーハ
表面の鏡面研磨は、これまではデバイス形成面にのみ実
施されていたが、８インチを超える例えば１２インチの
如き大径のウエーハにおいては、デバイスが形成されな
い裏面にも鏡面研磨に匹敵する精密研磨が要求されるよ
うになり、これに伴って両面研磨が必要になった。

【０００３】大径ウエーハで両面研磨が必要なのは、ウ
エーハの表面にデバイスを形成する過程で、その表面が
裏面に付着する微細な異物によって汚染されるのを防止
するのと、露光時に裏面の凹凸による影響を受けるため
とされている。

【０００４】シリコンウエーハの両面研磨を行う場合、
上下の定盤間でウエーハに遊星運動をさせる方式が、装
置規模、研磨精度、更には設定条件の自由度等の点から
有望視されている。この方式のウエーハ研磨装置及びこ
れに組み合わされる従来の付帯設備を、図３〜図５によ
り説明する。

【０００５】ウエーハ研磨装置１０は、図３に示すよう
に、水平に支持された環状の下定盤１１と、下定盤１１
に上方から対向する環状の上定盤１２と、ウエーハ１を
保持するために上下の定盤１１，１２間に配置される複
数のキャリア１３，１３・とを備えている。上定盤１２
は、回転自在に支持されており、且つ昇降式である。キ
ャリア１３，１３・は、下定盤１１上の周方向等間隔位
置に回転自在に支持されている。各キャリア１３は、下
定盤１１の内側に設けられた太陽ギヤ１４と、外側に設
けられたリング状のインナギヤ１５とに噛み合う遊星歯
車である。

【０００６】ウエーハ１の両面研磨を行うには、上定盤
１２を上昇させた状態で各キャリア１３にバスケット２
０（又はカセット）内のウエーハ１をセットする。次い
で、下定盤１１及び太陽ギヤ１４を低速で回転させなが
ら上定盤１２を下降させる。下降した上定盤１２は、太
陽ギヤ１４と連結されてこれと同期回転する。そして、
上下の定盤１１，１２の対向面に貼り付けられた研磨パ
ッド１６，１６の間に各ウエーハ１を所定の圧力で挟
み、下定盤１１及び太陽ギヤ１４を所定速度に増速し
て、研磨が開始される。

【０００７】研磨中、定盤とキャリアの速度差によって
定盤１１，１２間に砥液が供給される。各キャリア１３
は上下の定盤１１，１２間で自転しつつ公転し、その結
果、各キャリア１３に保持されたウエーハ１は、砥液を
含浸する研磨パッド１６，１６の間で自転運動及び公転
運動を行い、この運動の組み合わせにより、両面が均一
に研磨される。研磨が終わると、ウエーハ１は、図示し
たロード側と同じ構成のアンロード側バスケットに戻さ
れる。

【０００８】研磨に先立ってバスケット２０内のウエー
ハ１を研磨装置１０に運ぶために、バスケット２０と研
磨装置１０の間には、２つのウエーハ移載装置３０，４
０が設けられている。また研磨後、研磨装置１０からア
ンロード側のバスケットにウエーハ１を戻すために、ア
ンロード側のバスケットと研磨装置１０の間には、ウエ
ーハ移載装置３０，４０と同じ構成をした２つのウエー
ハ移載装置が設けられている。バスケット側に位置する
ウエーハ移載装置３０は、ウエーハ１を下方から支承し
若干持ち上げて後退する下面吸着式である。これに対
し、研磨装置１０の側に位置するウエーハ移載装置４０
は、ウエーハ１の上面を吸着して引き上げる上面吸着式
である。

【０００９】バスケット側に位置する下面吸着式のウエ
ーハ移載装置３０は、駆動機構３３によりＸ，Ｚ，θの
３方向に駆動される水平なロボットアーム３１と、その
先端部に設けられたチャック３２とを備えている。チャ
ック３２は、図４に示すように、ウエーハ１の下面を周
縁から中心部にかけて支承する水平面３２ａと、ウエー
ハ１の外周面を位置決めする円弧状の垂直面３２ｂとを
有し、且つ、水平面３２ａに吸引口３２ｃが設けられた
舌状吸着型である。そして、チャック３２の水平面３２
ａ上に載せたウエーハ１を吸着保持することにより、バ
スケット２０内に多段に収容された研磨前のウエーハ
１，１・が順番に受け渡しステージ５０に搬送される。
また研磨後は、別の受け渡しステージに順番に運ばれて
くるウエーハ１，１・が順次別のバスケット内に返送さ
れる。

【００１０】なお、バスケット２０はその駆動機構２１
によりＺ方向に駆動される。

【００１１】一方、研磨装置１０の側に設けられる上面
吸着式のウエーハ移載装置４０は、駆動機構４３により
Ｘ，Ｚ，θの３方向に駆動される水平なロボットアーム
４１と、その先端部に設けられたチャック４２とを備え
ている。チャック４２は、図５に示すように、ウエーハ
１より小径の水平な円盤からなり、且つその下面に吸引
口が設けられた全面吸着型である。そして、チャック４
２の下面にウエーハ１の上面を吸着することにより、受
け渡しステージ５０に順番に運ばれてくる研磨前のウエ
ーハ１，１・が順次研磨装置１０に搬送される。また研
磨後は、ウエーハ１，１・が研磨装置１０から別の受け
渡しステージに搬送される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このようなウエーハ１
の両面研磨には、付帯設備であるウエーハ移載装置３
０，４０に関連して次のような問題がある。

【００１３】バスケット側に位置する下面吸着式のウエ
ーハ移載装置３０は、バスケット２０に対してウエーハ
１の授受を行うために不可欠のものであるが、舌状吸着
型チャック３２がウエーハ下面の中央部から外周部にか
けて直接接触するために、ウエーハ１の下面が汚染され
たりダメージを受ける危険性がある。これは、下面にも
上面に匹敵する精密度及びクリーン度等が要求される両
面研磨では問題になる。

【００１４】研磨装置１０の側に位置する上面吸着式の
ウエーハ移載装置４０は、研磨装置１０のキャリア１３
内にウエーハ１をセットしたり、研磨後のウエーハ１を
キャリアから取り出すのに不可欠なものであるが、円盤
状の全面吸着型チャック４２がウエーハ１の上面全体に
直接接触するために、その上面が汚染されたりダメージ
を受ける危険性がある。そして両面研磨では、これも問
題になることは言うまでもない。

【００１５】本発明の目的は、ウエーハの両面研磨にあ
っても、デバイス形成の際に問題となる汚染やダメージ
を可及的に回避することができるウエーハ移載装置を提
供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１のウエーハ移載装置は、水平に支持さ
れたウエーハを移載するために少なくとも２方向に移動
するロボットアームと、ロボットアームに取り付けられ
て前記ウエーハの上面を吸着するチャックとを具備する
上面吸着方式のウエーハ移載装置において、チャックは
前記ウエーハの周縁部上面に円環状に接触し、且つその
円環状の接触面に、周方向に隙間をあけて形成された複
数の吸引口を有する外周部環状吸着型であることを構成
上の特徴としている。

【００１７】この構成によると、外周部環状吸着型のチ
ャックはウエーハの上面に接触するものの、その接触部
はウエーハの周縁部に限定される。ウエーハの周縁部
は、通常はデバイス形成の対象外となる領域であるの
で、ハンドリング時の把持については許容される。ま
た、チャックはウエーハの周縁部全周に接触するので、
部分的な接触とはいえウエーハを確実に保持することが
できる。

【００１８】本発明の第２のウエーハ移載装置は、水平
に支持されたウエーハを移載するために少なくとも２方
向に移動するロボットアームと、ロボットアームに取り
付けられ、前記ウエーハを下方から支承してその下面を
吸着するチャックとを具備する下面吸着方式のウエーハ
移載装置において、チャックは前記ウエーハの周縁部下
面の周方向一部に円弧状に接触し、且つその円弧状の接
触面に、周方向に隙間をあけて形成された複数の吸引口
を有する外周部弧状吸着型であることを構成上の特徴と
している。

【００１９】この構成によると、外周部弧状吸着型のチ
ャックはウエーハの下面に接触するものの、その接触部
はウエーハ周縁部の一部分に限定される。ウエーハの周
縁部は、通常はデバイス形成の対象外となる領域である
ので、ハンドリング時の把持については許容される。ま
た、チャックはウエーハの周縁部に円弧状に接触するの
で、部分的な接触とはいえウエーハを確実に保持するこ
とができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明の第１のウエーハ移載
装置についてその実施形態を示すウエーハ移載装置の主
要部の平面図及び側面図である。

【００２１】本実施形態のウエーハ移載装置は、受け渡
しステージ５０と研磨装置１０の間に設けられて、受け
渡しステージ５０から研磨装置１０へのウエーハ搬送を
行う上面吸着式のウエーハ移載装置４０である（図３参
照）。本ウエーハ移載装置４０は、図示されない駆動機
構によりＸ，Ｚ，θの３方向に駆動される水平なロボッ
トアーム４１と、ロボットアーム４１の先端部に水平に
取り付けられた外周部環状吸着型のチャック４４とを備
えている。

【００２２】外周部環状吸着型のチャック４４は、ウエ
ーハ１と同じ外径の円盤からなる。このチャック４４
は、その下面の周縁部のみがウエーハ１の上面に接触す
るように、下面の周縁部が下方へ環状に突出したカップ
形状であり、その環状の突出部４４ａの下面には、ウエ
ーハ１を吸着するために、複数の吸引口４４ｂが周方向
に所定の間隔で設けられている。そして複数の吸引口４
４ｂは、真空配管４５を介して図示されない吸引装置に
接続されている。

【００２３】本ウエーハ移載装置４０は次のように使用
される。

【００２４】まず、移載すべきウエーハ１の上方に、チ
ャック４４を誘導する。次いでチャック４４を下降させ
て、その突出部４４ａの下面をウエーハ１の周縁部上面
に接触させる。この状態で複数の吸引口４４ｂから吸引
を行うことにより、ウエーハ１の周縁部上面が全周にわ
たってチャック４４に吸着される。そして、この状態で
チャック４４を移動させ、目標位置にウエーハ１を降ろ
した状態で吸引を停止する。これにより、ロード側の受
け渡しステージ５０に載置された研磨前のウエーハ１が
両面研磨装置１０のキャリアに移載される。

【００２５】また、両面研磨装置１０のキャリアにセッ
トされた研磨後のウエーハ１をアンロード側の受け渡し
ステージに移載するウエーハ移載装置としての使用も可
能である。

【００２６】本ウエーハ移載装置４０によると、チャッ
ク４４によってウエーハ１の上面が吸着されるが、その
吸着接触部が周縁部に限定される。この周縁部は、通常
はデバイス形成領域外とされるので、ハンドリング時の
接触については許容される。従って、デバイス形成の際
の影響も軽微である。

【００２７】ウエーハ１の下面に接触する突出部４４ａ
の幅は、デバイス形成領域外の３〜５ｍｍが好ましい。
この幅が小さすぎるとウエーハ１の保持性、安定性が低
下する。この幅が大きすぎると、ウエーハ１の有効部分
における汚染やダメージが問題になる。

【００２８】図２は本発明の第２のウエーハ移載装置に
ついてその実施形態を示すウエーハ移載装置の主要部の
平面図及び側面図である。

【００２９】本実施形態のウエーハ移載装置は、バスケ
ット２０と受け渡しステージ５０の間に設けられてバス
ケット２０から受け渡しステージ５０へのウエーハ搬送
を行う下面吸着式のウエーハ移載装置３０である（図３
参照）。本ウエーハ移載装置３０は、図示されない駆動
機構によりＸ，Ｚ，θの３方向に駆動される水平なロボ
ットアーム３１と、ロボットアーム３１の先端部に水平
に取り付けられた外周部弧状吸着型のチャック３４とを
備えている。

【００３０】外周部弧状吸着型のチャック３４は、ウエ
ーハ１の外周面形状に対応した円弧状である。この円弧
状のチャック３４は、ウエーハ１の周縁部の下面に接触
する円弧状の水平面３４ａと、同周縁部の外周面に当接
する円弧状の垂直面３４ｂとを有し、円弧状の水平面３
４ａには、ウエーハ１を吸着するために、複数の吸引口
３４ｃが周方向に所定の間隔、より具体的には水平面３
４ａの全体に分散して設けられている。そして複数の吸
引口３４ｃは、真空配管３５を介して図示されない吸引
装置に接続されている。

【００３１】本ウエーハ移載装置３０は次のように使用
される。

【００３２】まず、移載すべきウエーハ１の周縁部下方
に、チャック３４を誘導する。次いでチャック３４を上
昇させて、その円弧状の水平面３４ａをウエーハ１の周
縁部下面に接触させると共に、円弧状の垂直面３４ｂを
同周縁部の外周面に当接させる。この状態で複数の吸引
口３４ｃから吸引を行うことにより、ウエーハ１の周縁
部下面が周方向の一部で部分的にチャック３４に吸着さ
れる。そして、この状態でチャック３４を移動させ、目
標位置にウエーハ１を降ろした状態で吸引を停止する。
これにより、バスケット２０に収容された研磨前のウエ
ーハ１が受け渡しステージ５０に移載される。

【００３３】また、アンロード側の受け渡しステージに
載置された研磨後のウエーハ１をアンロード側のバスケ
ットに移載するウエーハ移載装置としての使用も可能で
ある。

【００３４】本ウエーハ移載装置３０によると、チャッ
ク３４によってウエーハ１が下面側から吸着保持される
が、その吸着接触部がウエーハ１の周縁部に限定され
る。このウエーハ周縁部は、通常はデバイス形成の対象
外となる領域であるので、ハンドリング時の接触につい
ては許容される。従って、デバイス形成の際の影響も軽
微である。

【００３５】ウエーハ１の下面に接触する水平面３４ａ
の幅はデバイス形成領域外の３〜５ｍｍが好ましい。こ
の幅が小さすぎるとウエーハ１の保持性、安定性が低下
する。この幅が大きすぎると、ウエーハ１の有効部分に
おける汚染やダメージが問題になる。また、水平面３４
ａの周方向の長さは、中心角で表して１００〜１５０°
が好ましい。これが小さすぎるとウエーハ１の保持性、
安定性が低下し、逆に大きすぎる場合はバスケットへの
ウエーハ１の装脱着ができなくなる。

【００３６】

【発明の効果】以上に説明した通り、本発明のウエーハ
移載装置は、吸着式のチャックをウエーハの表面に面接
触させるので、そのウエーハを確実に保持することがで
きる。しかも、面接触部をウエーハの周縁部に限定した
ので、両面研磨においても、デバイス形成の際にハンド
リングによる影響を軽微なものにすることができる。従
って、両面研磨を必要とする大径のウエーハにおいて
も、歩留りよくデバイス形成を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１のウエーハ移載装置についてその
実施形態を示すウエーハ移載装置の主要部の構成図であ
り、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

【図２】本発明の第２のウエーハ移載装置についてその
実施形態を示すウエーハ移載装置の主要部の構成図であ
り、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

【図３】ウエーハ両面研磨装置及びその付帯設備の構成
図である。

【図４】従来の下面吸着式ウエーハ移載装置の主要部の
構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図であ
る。

【図５】従来の上面吸着式ウエーハ移載装置の構造を示
す主要部の側面図である。

【符号の説明】

１ ウエーハ １０ 研磨装置 ２０ バスケット ３０ ウエーハ移載装置（下面吸着式） ３１ ロボットアーム ３４ チャック ４０ ウエーハ移載装置（上面吸着式） ４１ ロボットアーム ４４ チャック ５０ 受け渡しステージ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 弘 大阪府柏原市河原町１番22号 株式会社柏 原機械製作所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水平に支持されたウエーハを移載するた
   めに少なくとも２方向に移動するロボットアームと、ロ
   ボットアームに取り付けられて前記ウエーハの上面を吸
   着する上面吸着チャックとを具備する上面吸着方式のウ
   エーハ移載装置において、上面吸着チャックは前記ウエ
   ーハの周縁部上面に円環状に接触し、且つその円環状の
   接触面に、周方向に隙間をあけて形成された複数の吸引
   口を有する外周部環状吸着型であることを特徴とするウ
   エーハ移載装置。
2. 【請求項２】 水平に支持されたウエーハを移載するた
   めに少なくとも２方向に移動するロボットアームと、ロ
   ボットアームに取り付けられ、前記ウエーハを下方から
   支承してその下面を吸着する下面吸着チャックとを具備
   する下面吸着方式のウエーハ移載装置において、下面吸
   着チャックは前記ウエーハの周縁部下面の周方向一部に
   円弧状に接触し、且つその円弧状の接触面に、周方向に
   隙間をあけて形成された複数の吸引口を有する外周部弧
   状吸着型であることを特徴とするウエーハ移載装置。