JP5164785B2 - 支持装置 - Google Patents

Description

本発明は支持装置に係り、更に詳しくは、半導体ウエハを搬送することに適した支持装置に関する。

近時の半導体ウエハ（以下、単に、「ウエハ」と称する）は、各種デバイス形成後、電子部品として利用可能としたときの小型、軽量化を達成するために、５０μｍ前後にまで裏面研削が行われるようになっている。そのため、ウエハの脆質性は益々高まることとなり、各種処理工程間の搬送時に、ウエハを損傷させることのない慎重な配慮が要求されるに至っている。
特許文献１には、ウエハの搬送を行うための保持装置が提案されている。
特開２００７−２５８４５０号公報

特許文献１の保持装置は、複数の保持部材をウエハの径方向に沿って移動可能に設け、当該保持部材に形成された円周溝内にウエハの外周部を位置させて保持する構成が採用されている。
しかしながら、このような保持装置にあっては、保持部材をウエハ中心側に移動させることで保持力を得る構成となっているため、その保持力の程度に起因してウエハを割ってしまう、という不都合を招来する。
また、吸着パッド若しくはこれに類似した構成を採用することにより、ウエハを吸着保持することが考えられるが、極薄のウエハを対象とした場合、その吸引力を大きくすると、吸引した部分が割れてしまうため、吸引力は大きくできない。一方、近時のウエハは大径化されているため、自重や搬送時の空気抵抗を考慮すると吸引力は大きくなければ、搬送途中でウエハを落下させてしまう、という相反する不都合がある。

［発明の目的］
本発明は、このような不都合に着目して案出されたものであり、その目的は、ウエハの割れや、落下を回避して当該ウエハを安定して支持することのできる支持装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、板状部材に接触する接触面を有するとともに、当該接触面のみに開口する貫通孔が設けられた自粘性の接触体と、前記貫通孔のみを通じて板状部材に吸引力を付与する吸引手段と、前記接触面が外部に臨む状態で接触体を受容する受容部を備えた保持体と、前記接触面を受容部に対して出没可能に設けて前記接触体に支持された板状部材を切り離し可能とする切離手段と、前記貫通孔から板状部材に気体を吹き付けて切り離しを補助する加圧手段とを備え、
前記接触体は、弾性部材によって構成されるとともに、前記接触面側が前記受容部の幅よりも狭くなる形状に設けられて当該狭くなる形状部分と受容部との間に隙間が形成され、
前記接触面を前記板状部材に接触させて前記貫通孔を通じて前記板状部材に吸引力を付与したときに、前記隙間内で圧縮変形が許容される、という構成を採っている。

本発明において、前記保持体は、前記接触体の外周側に位置する外側ケースと、この外側ケースの内側に前記受容部をおいて配置された内側ケースとを備えて構成されている。

本発明によれば、吸引手段による吸引力に加え、自粘性のある接触体を採用することで、板状部材として極薄に研削された大径ウエハを対象としても、吸引力のみで支持する必要がなくなるため、当該ウエハの割れを回避して吸着保持することができ、落下を防止して搬送することができる。また、切離手段を設けることにより、接触体が自粘性を有していても、当該接触体に保持された板状部材を確実に切り離すことができる。しかも、接触体が保持体に受容される構成であるため、接触面の形状安定性を維持することができる。
また、接触体を弾性部材で構成し、接触面側の幅を受容部の受容幅よりも狭い形状とすることで、受容部と接触体との間に一定の隙間が形成でき、その隙間を接触体の圧縮変形代として利用することができ、この圧縮変形を利用して板状部材の持ち上げや載置を行うことができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１、図２には、支持装置１０の部分断面図が示されている。これらの図において、支持装置１０は、テーブルＴ１に載置された板状部材としての半導体ウエハＷの外周部に接触する接触体１１と、この接触体１１を受容する受容部１２を有する保持体１３と、ウエハＷを保持する吸引力を付与する吸引手段１４と、接触体１１に保持されたウエハＷを切り離す切離手段１５と、ウエハＷを切り離すときに、ウエハＷに気体を吐出して切り離しを補助する加圧手段１６とを備えて構成されている。

前記接触体１１は環状をなし、図１中下端面がウエハＷに対する接触面１１Ａとされている。この接触体１１は、可撓性、耐熱性、弾性等に優れたシリコーン系、ウレタン系、アクリル系、フッ素系のエラストマを素材とし、特に感圧、感熱粘着剤等を介さなくても、その濡れ性によってウエハＷに粘着できる自粘性を有する弾性部材が採用されている。接触体１１は、その周方向に沿う所定間隔毎に、接触面１１Ａに貫通する貫通孔１１Ｂを複数備えており、これら各貫通孔１１Ｂの図１中上端側は保持体１３に形成されたチャンバＣに連通するように設けられている。また、接触体１１は、受容部１２よりも下方に突出可能な高さを備えている一方、接触面１１Ａ側の幅（図３（Ａ）中Ｌ１）が上端側の幅（同図中Ｌ２）よりも狭くなる形状に設けられて断面視テーパ状に設けられている。従って、接触体１１と受容部１２の内面との間には隙間Ｄ（図３（Ａ）参照）が形成されることとなり、これにより、ウエハＷを吸引したときに、この隙間Ｄが接触体１１の変形許容代として作用し、ウエハＷの吸引に伴って、接触体１１が受容部１２内で膨らんだように圧縮変形し、接触面が変位することが可能になっている（図３（Ｂ）参照）。

前記保持体１３は、外側ケース２０と、この外側ケース２０にガイド軸３６を介して配置されて受容部１２を形成する内側ケース２１とを含む。外側ケース２０は、円板状をなす上壁２２の外周に外周壁２３を備えた下部開放型に設けられ、内側ケース２１は、上壁２２よりも小径に設けられた内側上壁２４と、この内側上壁２４の外周に位置する内周壁２５とからなり、当該内周壁２５と外周壁２２との間に、周方向に沿う閉ループ状の受容部１２が形成され、図１に示されるように、接触面１１Ａが下方に面して外部に臨む状態で接触体１１を受容可能に設けられている。また、上壁２２と内側上壁２４との間にチャンバＣが形成されている。なお、チャンバＣ内には、切離手段を構成する直動モータ２７の出力軸２８が貫通しており、この直動モータ２７を介して保持体１３が搬送アーム３０に支持されるようになっている。

前記吸引手段１４は、減圧ポンプＰ１によって構成され、バルブＶとパイプ２６とを介してチャンバＣに接続されている。これにより、バルブＶが作動して減圧ポンプＰ１に連通することで、接触体１１の貫通孔１１Ｂを通じてウエハＷを吸着する吸着力を付与する。

前記切離手段１５は出力軸２８の下端に固定された昇降板３４を含む。この昇降板３４は、その外側端部に接触体１１を固定してこれを支持するもので、当該昇降板３４には貫通孔１１Ｂに通じる穴３４Ａが形成されている。昇降板３４の面内にはガイド軸３６が貫通しており、当該昇降板３４は、直動モータ２７の動作によって図１中上下方向に移動可能になっている。これにより、接触体１１の接触面１１Ａは、直動モータ２７の動作によって受容部１２に対して出没可能に設けられている。なお、昇降板３４が外周壁２３とガイド軸３６とに接触する部分には、チャンバＣ内の気密性を確保するために図示しないシール材が設けられている。

前記加圧手段１６は、加圧ポンプＰ２によって構成され、バルブＶとパイプ２６とを介してチャンバＣに接続されている。これにより、バルブＶが作動して加圧ポンプＰ２に連通することで、接触体１１の貫通孔１１Ｂを通じてウエハＷを切り離すときに、当該ウエハＷに気体を吹き付けて切り離しの補助をする。

次に、前記支持装置１０を用いたウエハＷの搬送動作について、図３をも参照しながら説明する。なお、ウエハＷは、図１中下面に保護用の接着シートＳが貼付された状態で、テーブルＴ１に支持されているものとする。

図１に示されるように、テーブルＴ１に支持されたウエハＷの上方に支持装置１０が位置した状態で、当該支持装置１０が下降する。この下降は、接触面１１ＡがウエハＷに当接する位置まで行われる（図３（Ａ）参照）。接触面１１ＡとウエハＷとが相互に接触すると、接触体１１自体の粘性によりウエハＷが接触面１１Ａに粘着する。このとき、接触体１１が弾性又は柔軟性を有するため、当該接触体１１がウエハＷに接触することによるウエハＷへの衝撃は緩和される。

そして、バルブＶを介してチャンバＣ内が減圧ポンプＰ１に連通され、チャンバＣ内が減圧され、貫通孔１１Ｂを介して接触面１１Ａ側にウエハＷの吸引力が付与される。このとき、接触体１１は、隙間Ｄを変形代として、幅が拡大するように圧縮変形する（図３（Ｂ）参照）。この圧縮変形によって、接触面１１Ａの位置が変位し、ウエハＷが上方に持ち上げられ、これにより、ウエハＷがテーブルＴ１から離間する。

次いで、接触体１１による吸引力を付与した状態で、支持装置１０が搬送アーム３０を介してテーブルＴ２の上方に移動し、テーブルＴ２に向かって下降する（図３（Ｂ）参照）。この下降は、接触体１１による吸着を解除したときに接触体１１が弾性変形する高さを考慮して、テーブルＴ２の上面と接着シートＳの下面とを離間させておく。

前記吸着を解除する（バルブＶが動作して、チャンバＣ内に大気を導入する）ことで接触体１１が初期形状に弾性変形してウエハＷがテーブルＴ２の上面に載置されると（図３（Ｃ）参照）、保持体１３の外周下端がウエハＷに当接する位置まで搬送アーム３０が下降する。そして、直動モータ２７を作動して昇降板３４を上昇させる。この上昇により、ウエハＷに粘着していた接触面１１Ａは、ウエハＷから離間する（図３（Ｄ）参照）。なお、接触面１１ＡがウエハＷから離れるときに、バルブＶを介してチャンバＣ内を加圧ポンプＰ２に連通させて、ウエハＷと接触体１１との切り離しの補助を行うように制御してもよい。

そして、支持装置１０が上昇することでウエハＷの移載を完了する。

従って、このような実施形態によれば、接触体１１の自粘性と、貫通孔１１Ｂを通じた吸引とによりウエハＷを支持する構成としたから、粘着力と吸引力とが相互に補完し合ってウエハＷの支持力を確保することができ、ウエハＷの破損や落下を回避しつつ当該ウエハＷを搬送することができる、という効果を得る。

本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、主に特定の実施の形態に関して特に図示し、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上に述べた実施の形態に対し、形状、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

すなわち、前記実施形態では、環状の接触体１１を受容部１２内に受容した構成を図示、説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、受容部１２を周方向に断続的に形成し、各受容部に接触体をそれぞれ配置する構成としてもよい。

また、板状部材としてウエハＷを対象として示したが、ガラス板、鋼板、陶器、木板または樹脂板等、その他の板状部材も対象とすることができ、半導体ウエハは、シリコンウエハや化合物ウエハであってもよい。

更に、前記実施形態では、支持装置１０は搬送アーム３０を介してテーブルＴ１、Ｔ２間を移動する構成としたが、テーブルＴ１、Ｔ２が支持装置１０の下方に交互に位置するよう設ける構成、或いは、支持装置１０及びテーブルＴ１、Ｔ２をそれぞれ移動可能とする構成も採用することができる。

板状部材を吸着保持する直前状態における支持装置の部分断面図。 板状部材を移載する際の支持装置の部分断面図。 （Ａ）〜（Ｄ）は、ウエハを移載する際の支持装置の動作説明図。

符号の説明

１０ 支持装置
１１ 接触体
１１Ａ 接触面
１１Ｂ 貫通孔
１２ 受容部
１３ 保持体
１４ 吸引手段
１５ 切離手段
１６ 加圧手段
２０ 外側ケース
２１ 内側ケース
Ｗ 半導体ウエハ（板状部材）

Claims (2)

1. 板状部材に接触する接触面を有するとともに、当該接触面のみに開口する貫通孔が設けられた自粘性の接触体と、前記貫通孔のみを通じて板状部材に吸引力を付与する吸引手段と、前記接触面が外部に臨む状態で接触体を受容する受容部を備えた保持体と、前記接触面を受容部に対して出没可能に設けて前記接触体に支持された板状部材を切り離し可能とする切離手段と、前記貫通孔から板状部材に気体を吹き付けて切り離しを補助する加圧手段とを備え、
   前記接触体は、弾性部材によって構成されるとともに、前記接触面側が前記受容部の幅よりも狭くなる形状に設けられて当該狭くなる形状部分と受容部との間に隙間が形成され、
   前記接触面を前記板状部材に接触させて前記貫通孔を通じて前記板状部材に吸引力を付与したときに、前記隙間内で圧縮変形が許容されることを特徴とする支持装置。
2. 前記保持体は、前記接触体の外周側に位置する外側ケースと、この外側ケースの内側に前記受容部をおいて配置された内側ケースとを備えて構成されていることを特徴とする請求項１記載の支持装置。

Images