(57)【要約】【課題】  半導体ウエハを保持する装置において、半導体ウエハやウエハ支持具の損傷を防止する。【解決手段】  半導体ウエハを保持する保持装置は、半導体ウエハの周囲に複数配置されるウエハ支持具を有している。ウエハ支持具には、半導体ウエハの下方に挿入される挿入部が形成されている。その挿入部には、上方に突出しており、半導体ウエハの下面に当接する突出部が形成されている。この構成によると、半導体ウエハをその下面で支持することができ、半導体ウエハやウエハ支持具の損傷を有意に防止することができる。【選択図】図７
2010141069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハを保持する保持装置であって、
半導体ウエハの周囲に複数配置されるウエハ支持具を有し、
前記ウエハ支持具には、半導体ウエハの下方に挿入される挿入部が形成されており、
前記挿入部には、上方に突出しており、半導体ウエハの下面に当接する突出部が形成されていることを特徴とする保持装置。
【請求項２】
前記突出部は、半導体ウエハの外周縁から離れた位置で、半導体ウエハの下面に当接することを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
【請求項３】
前記突出部の表面は、少なくとも半導体ウエハの下面に当接する範囲において、曲面であることを特徴とする請求項１又は２に記載の保持装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の保持装置と、
前記保持装置を移動させる移動装置と、
を備えた半導体ウエハを搬送する搬送装置。
【請求項５】
半導体ウエハを保持する保持装置に用いられ、半導体ウエハの周囲に複数配置されるウエハ支持具であって、
半導体ウエハの下方に挿入される挿入部が形成されており、
前記挿入部には、上方に突出して半導体ウエハの下面に当接する突出部が形成されていることを特徴とするウエハ支持具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハを保持する保持装置、及びその保持装置を用いて半導体ウエハを搬送する搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、半導体ウエハを１枚毎に搬送する搬送装置が開示されている。この搬送装置は、半導体ウエハを保持する保持装置と、その保持装置を移動させる移動装置を備えている。保持装置は、半導体ウエハの周囲に複数配置され、半導体ウエハに当接して支持するウエハ支持具（可動コマ）を有している。ウエハ支持具は、中心軸に対して回転対称であり、かつ、中央部の回転半径が両側の回転半径よりも小さい、「つづみ」に類する形状を有している。この保持装置は、ウエハ支持具の窪んだ側面を、半導体ウエハの外周縁（エッジ）に当接させて、半導体ウエハを保持している。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１４２５５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の保持装置では、半導体ウエハを保持する際に、ウエハ支持具を半導体ウエハの外周縁に当接させている。そのことから、半導体ウエハの外周縁を損傷させてしまうことがある。また、ウエハ支持具についても、半導体ウエハの外周縁との接触により、損傷してしまうことがある。半導体ウエハやウエハ支持具が損傷すれば、その破片は半導体装置の製造工程において異物となり、半導体装置の製造に重大な支障をきたすこともあり得る。
本発明は、上記の問題を解決する。本発明は、半導体ウエハを保持する装置において、半導体ウエハやウエハ支持具の損傷を防止する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、半導体ウエハを保持する保持装置に具現化される。この保持装置は、半導体ウエハの周囲に複数配置されるウエハ支持具を有する。そのウエハ支持具には、半導体ウエハの下方に挿入される挿入部が形成されている。その挿入部には、上方に突出しており、半導体ウエハの下面に当接する突出部が形成されている。
【０００６】
この保持装置では、半導体ウエハを保持する際に、ウエハ支持具の突出部が半導体ウエハの下面に当接する。それにより、半導体ウエハをその下面で支持することができる。半導体ウエハをその外周縁で支持する構成に比して、半導体ウエハやウエハ支持具に加わる応力は有意に小さくなる。その結果、半導体ウエハやウエハ支持具の損傷を、有意に防止することができる。
【０００７】
半導体ウエハの外周縁は損傷しやすく、特に半導体ウエハが薄肉であれば、突出部を下面側から当接させただけでも、半導体ウエハの外周縁を損傷させてしまうことがある。
そのことから、半導体ウエハの損傷を確実に防止するためには、ウエハ支持具の突出部は、半導体ウエハの外周縁から離れた位置で、半導体ウエハの下面に当接することが好ましい。即ち、ウエハ支持具の突出部は、半導体ウエハの外周縁に接触しないことが好ましい。
この構成によると、半導体ウエハが薄肉であっても、半導体ウエハの損傷を確実に防止することができる。
【０００８】
前記した突出部の表面は、少なくとも半導体ウエハの下面に当接する範囲において、曲面であることが好ましい。
この構成によると、半導体ウエハとウエハ支持具の当接部分に加わる応力が低下し、半導体ウエハやウエハ支持具の損傷を効果的に防止することができる。
【０００９】
本発明に係る半導体ウエハの保持装置は、半導体ウエハを搬送する搬送装置に好適に利用することができる。即ち、本発明に係る半導体ウエハの保持装置に、その保持装置を移動させる移動装置を組み合せることで、半導体ウエハを搬送する搬送装置を具現化することができる。この搬送装置によると、半導体ウエハやウエハ支持具の損傷を防止しながら、半導体ウエハを保持し、搬送することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、半導体ウエハを保持し、搬送する際に、半導体ウエハやウエハ支持具の損傷を防止することができる。半導体ウエハやウエハ支持具の破片が異物となり、半導体装置の製造に重大な支障をきたすといった従来の問題が解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明を実施する好適な実施形態を列記する。
（形態１）  ウエハ支持具は、比較的に強度が高く、耐摩耗性に優れる材料で形成することが好ましく、例えばセラミック材料（特にアルミナ）で形成することが好ましい。
（形態２）  半導体ウエハの保持装置は、複数のウエハ支持具を互いに接近／離間させるクランプ機構を有することが好ましい。
（形態３）  ウエハ支持具には、その一部が半導体ウエハの下方に挿入される円板部が形成されていることが好ましい。そして、その円板部の上面には、半導体ウエハの下方に挿入される位置に、半球状に突出する突出部が形成されていることが好ましい。この構成であると、ウエハ支持具の突出部が、半導体ウエハの外周縁に接触しない。そのことから、半導体ウエハの破損を、より確実に防止することができる。
（形態４）  ウエハ支持具には、その一部が半導体ウエハの下方に挿入される円板部が形成されていることが好ましい。そして、その円板部の上面には、上方に突出する突出部が環状に形成されていることが好ましい。この構成であると、ウエハ支持具の形状を中心軸に対して回転対称とすることができるので、ウエハ支持具を製造する際にその形状に加工しやすい。
【実施例】
【００１２】
本発明を実施した実施例について図面を参照しながら説明する。図１、図２に、本実施例のウエハ搬送装置１０の構成を模式的に示す。図１は、ウエハ搬送装置１０の構成を模式的に示す平面図であり、図２は、ウエハ搬送装置１０の構成を模式的に示す正面図である。ウエハ搬送装置１０は、半導体ウエハ１００を搬送する装置であり、主に、半導体ウエハ１００から半導体素子を製造する工程で用いられる。ウエハ搬送装置１０は、例えば、ステージ装置１１０に載置された半導体ウエハ１００を保持し、他の装置又はパレット（図示省略）まで搬送することができる。あるいは、他の装置又はパレット（図示省略）に載置された半導体ウエハ１００を保持し、ステージ装置１１０まで搬送することができる。
【００１３】
図１、図２に示すように、ウエハ搬送装置１０は、ロボット２０と、ロボット２０に取り付けられたウエハ保持装置３０を備えている。
ロボット２０は、ロボット本体２２と、ロボット本体２２に設けられたロボットアーム２４を備えている。ロボットアーム２４は、多自由度を有しており、その末端リンク２４ａの位置及び向きを調節可能となっている。ロボットアーム２４の末端リンク２４ａには、ウエハ保持装置３０が固定されている。ロボット２０は、ロボットアーム２４によってウエハ保持装置３０を移動させることができ、ウエハ保持装置３０の位置及び向きを自由に調節することができる。
【００１４】
ウエハ保持装置３０は、搬送する半導体ウエハ１００を保持する装置である。ウエハ保持装置３０は、クランプ機構３２と、第１可動フレーム３４と、第２可動フレーム３６と、四つのウエハ支持具４０を備えている。
クランプ機構３２は、ロボットアーム２４の末端リンク２４ａに固定されている。第１可動フレーム３４及び第２可動フレーム３６は、クランプ機構３２によって支持されている。クランプ機構３２は、複数のアクチュエータ（図示省略）を有しており、第１可動フレーム３４及び第２可動フレーム３６を、水平方向（図１、図２における左右方向）に進退させることができる。
【００１５】
四つのウエハ支持具４０は、第１可動フレーム３４又は第２可動フレーム３６に固定されている。詳しくは、四つのウエハ支持具４０のうち、二つのウエハ支持具４０は第１可動フレーム３４に固定されており、他の二つのウエハ支持具４０は第２可動フレーム３６に固定されている。先に説明したように、第１可動フレーム３４及び第２可動フレーム３６は、クランプ機構３２によって水平方向に進退する。第１可動フレーム３４及び第２可動フレーム３６が水平方向に進退することにより、第１可動フレーム３４に固定された二つのウエハ支持具４０と、第２可動フレーム３６に固定された二つのウエハ支持具４０は、互いに接近したり離間したりする。
【００１６】
ウエハ支持具４０は、ウエハ保持装置３０が半導体ウエハ１００を保持する際に、半導体ウエハ１００に直接的に当接する治具である。四つのウエハ支持具４０は、半導体ウエハ１００の周囲に配置されるように、水平面内でほぼ同一円周上に配設されている。ここで、本実施例のウエハ保持装置３０は、四つのウエハ支持具４０を有しているが、半導体ウエハ１００を支持するためには、三つのウエハ支持具４０のみでも足りる。
ウエハ支持具４０は、セラミック材料の一種であるアルミナで形成されている。なお、ウエハ支持具４０は、必ずしもアルミナで形成する必要はない。ただし、半導体ウエハ１００との接触時に損傷を受けないよう、比較的に強度の高い材料で形成することが好ましい。
【００１７】
図３、図４を参照して、ウエハ支持具４０の形状について説明する。図３は、図１中のIII−III線における断面図を示している。図４は、図３中のIV−IV線における断面図を示している。図３、図４に示すように、ウエハ支持具４０は、柱状の軸部４２と、軸部４２の下端に設けられたフランジ状の円板部４４を有している。半導体ウエハ１００を保持する際に、円板部４４の一部は半導体ウエハ１００の下方に挿入される。なお、図示省略するが、軸部４２には貫通孔が形成されており、ウエハ支持具４０はその貫通孔を通じて第１可動フレーム３４又は第２可動フレーム３６にねじ留めされている。
円板部４４の上面４４ａには、半導体ウエハ１００の下方に挿入される範囲に、突出部４６が設けられている。突出部４６は、円板部４４の外周縁４４ｅに隣接しており、半導体ウエハ１００のより内側に挿入されるようになっている。突出部４６は、半球形状を有しており、その表面は球面となっている。突出部４６は、円板部４４と一体で形成してもよいし、円板部４４とは別体で形成して円板部４４に接合してもよい。
【００１８】
次に、ウエハ搬送装置１０による半導体ウエハ１００の搬送動作について説明する。図５、図６、図７は、ウエハ搬送装置１０が、ステージ装置１１０に載置された半導体ウエハ１００を保持し、搬送を開始するまでの一連の状態を示している。
先ず、図５に示すように、ロボット２０が動作し、半導体ウエハ１００の上方から、半導体ウエハ１００に向けてウエハ保持装置３０を下降させる。なお、この下降動作に先立って、クランプ機構３２は、第１可動フレーム３４を後退移動（図５において左方に移動）させておくとともに、第２可動フレーム３６を前進移動（図５において右方に移動）させておく。それにより、第１可動フレーム３４側のウエハ支持具４０と、第２可動フレーム３６側のウエハ支持具４０を、互いに離間させておく。クランプ機構３２によるこの動作を、ここではアンクランプ動作と称する。クランプ機構３２によるアンクランプ動作により、四つのウエハ支持具４０の間には、半導体ウエハ１００が通過可能な距離が確保される。また、このロボット２０による下降動作では、ウエハ支持具４０の突出部４６が、半導体ウエハ１００の下面１００ｂよりも下方に位置するまで、ウエハ保持装置３０を下降させる。
【００１９】
次いで、図６に示すように、クランプ機構３２が、第１可動フレーム３４及び第２可動フレーム３６を移動させる。クランプ機構３２は、第１可動フレーム３４を前進移動（図６において右方に移動）させるとともに、第２可動フレーム３６を後退移動（図６において左方に移動）させる。それにより、第１可動フレーム３４側のウエハ支持具４０と、第２可動フレーム３６側のウエハ支持具４０を、互いに接近させる。クランプ機構３２によるこの動作を、ここではクランプ動作と称する。クランプ機構３２によるクランプ動作により、各ウエハ支持具４０の円板部４４は、その一部が半導体ウエハ１００の下方に挿入される。このとき、円板部４４に設けられた突出部４６についても、半導体ウエハ１００の下方に挿入され、半導体ウエハ１００の下面１００ｂに対向する。なお、ここまでの段階では、ウエハ支持具４０のいずれの部位も、半導体ウエハ１００に接触していない。また、第１可動フレーム３４及び第２可動フレーム３６についても、半導体ウエハ１００に接触することはない。これらの接触が確実に禁止されるように、ウエハ支持具４０の軸部４２には、十分な長さが確保されている。
【００２０】
次いで、図７に示すように、ロボット２０が動作し、ウエハ保持装置３０を上方に移動させる。ウエハ保持装置３０が上方に移動すると、ウエハ支持具４０の突出部４６が半導体ウエハ１００の下面１００ｂに当接し、半導体ウエハ１００が持ち上げられる。即ち、半導体ウエハ１００が、ウエハ保持装置３０によって保持される。このとき、半導体ウエハ１００には、ウエハ支持具４０の突出部４６のみが接触している。突出部４６は、半導体ウエハ１００の外周縁１００ｅから離れた位置で、半導体ウエハ１００の下面１００ｂのみに当接する。即ち、突出部４６は、半導体ウエハ１００の外周縁１００ｅには接触しない。外周縁１００ｅは、損傷しやすく、また、鋭利でもある。そのような外周縁１００ｅに接触しないことから、半導体ウエハ１００を損傷させることがなく、また、ウエハ支持具４０が損傷を受けることもない。特に、突出部４６の表面が曲面であることから、半導体ウエハ１００やウエハ支持具４０の損傷がより確実に防止される。
【００２１】
ウエハ保持装置３０が半導体ウエハ１００を保持した後、ロボット２０はさらに動作を続け、半導体ウエハ１００を他の装置やパレットまで搬送し、載置する。半導体ウエハ１００を載置する動作は、上記した半導体ウエハ１００を保持する動作と逆の手順及び逆の動作で行われる。即ち、仮に半導体ウエハ１００をステージ装置１１０に載置するとすれば、先ず、図７に示す状態から、ロボット２０がウエハ保持装置３０を下降させる。それにより、図６に示すように、半導体ウエハ１００が、ウエハ支持具４０から離間し、ステージ装置１１０上に載置される。次いで、図６に示す状態から、クランプ機構３２がアンクランプ動作を行う。それにより、図５に示すように、ウエハ支持具４０の円板部４４が、半導体ウエハ１００の下方から離脱する。最後に、図５に示す状態から、ロボット２０が、ウエハ保持装置３０を上昇させる。以上により、半導体ウエハ１００を載置する動作は完了する。
【００２２】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、ウエハ支持具４０の円板部４４には、一つの突出部４６に限られず、複数の突出部４６を設けてもよい。また、突出部４６の形状は、半球形状に限られず、他の形状であってもよい。ただし、少なくとも半導体ウエハ１００の下面１００ｂと接触する範囲は、半導体ウエハ１００やウエハ支持具４０の損傷を防止するために、曲面であることが好ましい。
【００２３】
図８、図９に、ウエハ支持具４０の変形例を示す。このウエハ支持具４０では、円板部４４の外周縁４４ｅに沿って、突出部４６が環状に形成されている。このウエハ支持具４０でも、突出部４６によって半導体ウエハ１００の下面１００ｂを支持することができる。ただし、突出部４６を環状に形成した場合、突出部４６が半導体ウエハ１００の外周縁１００ｅにも接触する。しかしながら、外周縁１００ｅに加わる力は僅かであるので、半導体ウエハ１００やウエハ支持具４０の損傷は有意に抑制される。また、この変形例のウエハ支持具４０は、回転対称の形状を有しているので、その成形加工を行いやすいという利点を持つ。
【００２４】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ウエハ搬送装置の構成を模式的に示す平面図。
【図２】ウエハ搬送装置の構成を模式的に示す正面図。
【図３】図１中のIII−III線断面図。
【図４】図３中のIV−IV線断面図。
【図５】ウエハ搬送装置による搬送動作の一状態を示す図。
【図６】ウエハ搬送装置による搬送動作の一状態を示す図。
【図７】ウエハ搬送装置による搬送動作の一状態を示す図。
【図８】ウエハ支持具の変形例を示す図。
【図９】図８中のIX−IX線断面図。
【符号の説明】
【００２６】
１０：ウエハ搬送装置
２０：ロボット
２２：ロボット本体
２４：ロボットアーム
２４ａ：末端リンク
３０：ウエハ保持装置
３２：クランプ機構
３４：第１可動フレーム
３６：第２可動フレーム
４０：ウエハ支持具
４４：ウエハ支持具の円板部
４６：ウエハ支持具の突出部
１００：半導体ウエハ
１００ｂ：半導体ウエハの下面
１１０：ステージ装置
【図１】
2010141069.tif 000003
【図２】
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【図３】
2010141069.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2010141069.tif 000008
【図７】
2010141069.tif 000009
【図８】
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【図９】
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