JP4446246B2

JP4446246B2 - ワーク吸着装置

Info

Publication number: JP4446246B2
Application number: JP2004233389A
Authority: JP
Inventors: 隆藤田
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2004-08-10
Filing date: 2004-08-10
Publication date: 2010-04-07
Anticipated expiration: 2024-08-10
Also published as: JP2006051556A

Description

本発明はワーク吸着装置に係り、特に化学的機械研磨法（ＣＭＰ）により研磨加工される半導体ウェーハ等のワークを、研磨装置において吸着保持するワーク吸着装置に関する。

半導体技術の発展により、デザインルールの微細化、多層配線化が進行してきている。このため、従来のように、パターンを形成した層の上にそのまま次の層のパターンを形成しようとした場合、前の層の凹凸のために次の層では良好なパターンを形成することが困難であった。そこで、パターンを形成した層の表面を平坦化し、その後で次の層のパターンを形成することが行われている。この場合の平坦化装置として、ＣＭＰ法によるウェーハの研磨装置が用いられている。

従来、この種の研磨装置は、各々独立した回転機構により回転される研磨定盤とウェーハ保持ヘッドとから構成され、半導体ウェーハをウェーハ保持ヘッドに保持させた状態で、研磨定盤に貼られた研磨布に押し付けるとともに、研磨材であるスラリを供給することにより、半導体ウェーハの表面を化学的に腐食させながら機械的に研磨する。

このような研磨装置では、ウェーハの搬送機構を簡易化するために、ウェーハ搬送用のヘッドとしてウェーハ保持ヘッドが兼用されている。また、ウェーハ保持ヘッドは、ウェーハを吸着する際に、そのウェーハに付着している水滴（加工液、洗浄液等の液体）をも吸引するため、吸引して吸い込んだ水滴を減圧ポンプの前段にて貯留するドレインタンクを備えた吸引装置が知られている（例えば、特許文献１）。ドレインタンクに溜まった排液は、ドレインタンクの排水用バルブを開放してドレインタンクを大気開放した後、加圧したエアをドレインタンクに供給することにより、ドレインタンクから強制的に排水される。

なお、ワークを吸着保持する吸着保持部は、研磨装置に適用されたウェーハ保持ヘッドに限定されるものではなく、加工対象物のワークを減圧吸着する吸着保持部全般を対象としている。
特開平６−１０６４７４号公報

しかしながら、特許文献１のワーク吸着装置は、ドレインタンクに溜まった排液を排水する場合、ドレインタンクは真空に維持されているので、まず、ドレインタンクを大気開放する必要があった。このため、研磨の自動運転中では、すなわち、ウェーハ保持ヘッドがウェーハを吸着保持している状態下では、ドレインタンク内の排液を排出することができず、排水する場合には、運転を停止させる必要があるため、ウェーハの研磨効率が低下するという問題があり、また、装置の運転を停止させるタイミングを計ることも非常に困難であった。更に、排液排水後に半導体ウェーハをウェーハ保持ヘッドによって再度吸着保持する際には、ドレインタンクを再び真空状態に減圧しなければならず、この間、研磨加工が中断するので、これもまた研磨加工能率が低下する原因になっていた。更にまた、ドレインタンクの排液排水は自動化されていないので、排液排水は、オペレータによる目視検査等によって排水時期が判断されていた。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ワークの吸着搬送中においてもドレインタンクに溜まった排液を排水することができるとともに、その排液排水処理を自動化することができるワーク吸着装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、前記目的を達成するために、減圧ラインを介して接続されるとともに加工対象物のワークを減圧吸着する減圧吸着機構と、前記減圧ラインに取り付けられることにより真空に保持され、前記減圧吸着機構によって吸い込まれた排液が減圧ラインを介して捕集される第１のドレインタンクと、前記第１のドレインタンクに連通された第２のドレインタンクと、前記第１のドレインタンクに溜まった前記排液を前記第２のドレインタンクに排出するための第１のバルブと、前記第２のドレインタンクを大気開放させる第２のバルブと、前記第２のドレインタンクに溜まった排液を外部に排水するための第３のバルブと、前記減圧ラインに接続されて真空に保持されるとともに、前記第２のドレインタンクに連結ラインを介して接続された緩衝タンクと、前記連結ラインに設けられるとともに、開放されることにより前記緩衝タンクの真空によって第２のドレインタンクを減圧させる第４のバルブと、を備えたことを特徴としている。

請求項１に記載の発明は、第１のドレインタンク及び第２のドレインタンクと、緩衝タンクとを備え、これらのタンクに取り付けられている第１乃至第２のバルブの開閉タイミングを制御することにより、ワークの吸着搬送中における排液排水と、その排液排水処理を自動化することを可能としたものである。

請求項２に記載の発明は、前記緩衝タンクは、前記第２のドレインタンクの容積よりも大容積であることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、前記第２のドレインタンクは、前記第１のドレインタンクの真下にあることを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、前記第１のドレインタンクに捕集された排液の水位を検出する水位検出手段を設けるとともに、前記水位手段からの水位情報に基づいて、前記第１のバルブ、前記第２のバルブ、前記第３のバルブ、及び前記第４のバルブの開閉動作をそれぞれ制御する制御部を備えたことを特徴としている。

具体的には、請求項６に記載の如く、制御部は、ワークの吸着搬送中において真空状態の第１のドレインタンクに取り付けた水位検出手段から排液排水情報が出力されると、まず、第１のバルブを開放させて第１のドレインタンクに溜められた排液を、同じく真空状態の第２のドレインタンクに排出する。次に、制御部は、第１のバルブを閉鎖して第１のドレインタンクと第２のドレインタンクとを遮断する。次いで、制御部は、第２のバルブを開放させて第２のドレインタンクのみを大気開放させるとともに、第３のバルブを開放させて第２のドレインタンクに溜められた排液を外部に排水する。そして、制御部は、第３のバルブを閉鎖させて第２のドレインタンクを密閉し、第４のバルブを開放させることにより第２のドレインタンクを、緩衝タンクの真空により減圧させる。これにより、排液が実際に溜まる第１のドレインタンクは、常時真空状態下にあるので、ワークの吸着搬送中における排液排水が可能になり、また、上述の如く制御部によって第１乃至第４のバルブの開閉を制御することによって、排液排水処理を自動化することが可能になる。

請求項５に記載の発明は、前記第１のバルブ、前記第２のバルブ、前記第３のバルブ、及び前記第４のバルブの開閉動作をそれぞれ制御する制御部を備えたことを特徴としている。

具体的には、請求項７に記載の如く、制御部は、所定の時間が経過すると、まず、第１のバルブを開放させて第１のドレインタンクに溜められた排液を、同じく真空状態の第２のドレインタンクに排出する。次に、制御部は、第１のバルブを閉鎖して第１のドレインタンクと第２のドレインタンクとを遮断する。次いで、制御部は、第２のバルブを開放させて第２のドレインタンクのみを大気開放させるとともに、第３のバルブを開放させて第２のドレインタンクに溜められた排液を外部に排水する。そして、制御部は、第３のバルブを閉鎖させて第２のドレインタンクを密閉し、第４のバルブを開放させることにより第２のドレインタンクを、緩衝タンクの真空により減圧させる。これにより、排液が実際に溜まる第１のドレインタンクは、常時真空状態下にあるので、ワークの吸着搬送中における排液排水が可能になり、また、上述の如く制御部によって第１乃至第４のバルブの開閉を制御することによって、排液排水処理を自動化することが可能になる。

請求項８に記載の発明は、前記目的を達成するために、減圧ラインを介して接続されるとともに加工対象物のワークを減圧吸着する減圧吸着機構と、前記減圧ラインに配置され、前記減圧吸着機構によって吸い込まれた排液が前記減圧ラインを介して捕集される第１のドレインタンク及び第２のドレインタンクと、前記第１のドレインタンク及び前記第２のドレインタンクを、前記減圧吸着機構に交互に連通させる切替バルブと、前記第１のドレインタンクを大気開放させる第１のバルブと、前記第２のドレインタンクを大気開放させる第２のバルブと、前記第１のドレインタンクに溜まった排液を外部に排水するための第３のバルブと、前記第２のドレインタンクに溜まった排液を外部に排水するための第４のバルブと、前記減圧ラインに接続されて真空に保持された緩衝タンクと、前記緩衝タンクと前記第１のドレインタンクとの間の前記減圧ラインに設けられるとともに、開放されることにより前記緩衝タンクの真空によって第１のドレインタンクを減圧させる第５のバルブと、前記緩衝タンクと前記第２のドレインタンクとの間の前記減圧ラインに設けられるとともに、開放されることにより前記緩衝タンクの真空によって第２のドレインタンクを減圧させる第６のバルブと、を備えたことを特徴としている。

請求項８に記載の発明は、第１のドレインタンク及び第２のドレインタンクと、緩衝タンクとを備え、これらのタンクに取り付けられている切替バルブ、第１乃至第６のバルブの開閉タイミングを制御することにより、ワークの吸着搬送中における排液排水と、その排液排水処理を自動化することを可能としたものである。

請求項９に記載の発明は、前記緩衝タンクは、前記第１のドレインタンク及び第２のドレインタンクの容積よりも大容積であることを特徴としている。

請求項１０に記載の発明は、前記第１のドレインタンクに捕集された排液の水位を検出する第１の水位検出手段と、前記第２のドレインタンクに捕集された排液の水位を検出する第２の水位検出手段とを設けるとともに、前記第１の水位手段及び前記第２の水位手段からの水位情報に基づいて、前記切替バルブ、前記第１のバルブ、前記第２のバルブ、前記第３のバルブ、前記第４のバルブ、前記第５のバルブ、及び前記第６のバルブの開閉動作をそれぞれ制御する制御部を備えたことを特徴としている。

具体的には、請求項１２に記載の如く、制御部は、ワークの吸着搬送中において排液が溜められている真空状態下の第１のドレインタンクの第１の水位検出手段から排液排水情報が出力されると、まず、切替バルブによって第２のドレインタンク側が減圧吸着機構と連通するように切り替える。これにより、第１のドレインタンクが減圧吸着機構と遮断される。そして制御部は、第１のバルブを開放させて第１のドレインタンクを大気開放させ、この後に第３のバルブを開放させて第１のドレインタンクに溜まった排液を排水する。次に制御部は、第１のバルブと第３のバルブとを閉鎖させるとともに、第５のバルブを開放させて緩衝タンクの真空により第１のドレインタンクを減圧させて真空状態下に素早く復帰させる。次いで制御部は、排液が溜められている第２のドレインタンクの第２の水位検出手段から排液排水情報が出力されると、まず、切替バルブによって第１のドレインタンク側が減圧吸着機構と連通するように切り替える。これにより、第２のドレインタンクが減圧吸着機構と遮断される。そして制御部は、第２のバルブを開放させて第２のドレインタンクを大気開放させ、この後に第４のバルブを開放させて第２のドレインタンクに溜まった排液を排水する。次に制御部は、第２のバルブと第４のバルブとを閉鎖させるとともに、第６のバルブを開放させて緩衝タンクの真空により第２のドレインタンクを減圧させ、素早く真空状態下に復帰させる。これにより、排液が実際に溜まる第１のドレインタンク及び第２のドレインタンクのうちの一つのドレインタンクは、常時真空状態下にあるので、ワークの吸着搬送中における排液排水が可能になり、また、上述の如く制御部によって切替バルブ、第１乃至第６のバルブの開閉を制御することによって、排液排水処理を自動化することが可能になる。

請求項１１に記載の発明は、前記切替バルブ、前記第１のバルブ、前記第２のバルブ、前記第３のバルブ、前記第４のバルブ、前記第５のバルブ、及び前記第６のバルブの開閉動作をそれぞれ制御する制御部を備えたことを特徴としている。

具体的には、請求項１３に記載の如く、制御部は、まず、切替バルブによって第２のドレインタンク側が減圧吸着機構と連通するように切り替える。これにより、第１のドレインタンクが減圧吸着機構と遮断される。そして制御部は、第１のバルブを開放させて第１のドレインタンクを大気開放させ、この後に第３のバルブを開放させて第１のドレインタンクに溜まった排液を排水する。次に制御部は、第１のバルブと第３のバルブとを閉鎖させるとともに、第５のバルブを開放させて緩衝タンクの真空により第１のドレインタンクを減圧させて真空状態下に素早く復帰させる。次いで制御部は、所定の時間が経過すると、まず、切替バルブによって第１のドレインタンク側が減圧吸着機構と連通するように切り替える。これにより、第２のドレインタンクが減圧吸着機構と遮断される。そして制御部は、第２のバルブを開放させて第２のドレインタンクを大気開放させ、この後に第４のバルブを開放させて第２のドレインタンクに溜まった排液を排水する。次に制御部は、第２のバルブと第４のバルブとを閉鎖させるとともに、第６のバルブを開放させて緩衝タンクの真空により第２のドレインタンクを減圧させ、素早く真空状態下に復帰させる。これにより、排液が実際に溜まる第１のドレインタンク及び第２のドレインタンクのうちの一つのドレインタンクは、常時真空状態下にあるので、ワークの吸着搬送中における排液排水が可能になり、また、上述の如く制御部によって切替バルブ、第１乃至第６のバルブの開閉を制御することによって、排液排水処理を自動化することが可能になる。

本発明に係るワーク吸着装置によれば、第１のドレインタンク及び第２のドレインタンクと、緩衝タンクとを備え、これらのタンクに取り付けられている第１乃至第２のバルブの開閉タイミングを制御したので、ワークの吸着搬送中における排液排水、及びその排液排水処理を自動化することができる。

また、本発明に係るワーク吸着装置によれば、第１のドレインタンク及び第２のドレインタンクと、緩衝タンクとを備え、これらのタンクに取り付けられている切替バルブ、第１乃至第６のバルブの開閉タイミングを制御したので、ワークの吸着搬送中における排液排水、及び排液排水処理を自動化することができる。

以下、添付図面に従って本発明に係るワーク吸着装置の好ましい実施の形態について説明する。

図１は、実施の形態のワーク吸着装置１０の構成を示した図である。同図に示すワーク吸着装置１０は、半導体ウェーハＷをＣＭＰ法により研磨する研磨装置に適用された装置であり、その構成は減圧ポンプ１２、ウェーハ保持ヘッド（減圧吸着機構）１４、第１のドレインタンク１６、水位センサー（水位検出手段）１８、第２のドレインタンク２０、第１のバルブ２２、第２のバルブ２４と第４のバルブ２６とからなる三方弁２８、第３のバルブ３０、バッファタンク（緩衝タンク）３２、及び図２に示すＣＰＵ（制御部）３４を主としている。

ウェーハ保持ヘッド１４は、減圧ポンプ１２に減圧ライン３６、３８、４０を介して接続され、このウェーハ保持ヘッド１４にウェーハＷが減圧吸着されて所定の位置に搬送される。

図３は、ウェーハ研磨装置５０の一例を示す要部断面図である。このウェーハ研磨装置５０は、回転する研磨定盤５２の表面に研磨布５４が貼付されている。研磨布５４の上方には、ウェーハ保持ヘッド１４が、ウェーハＷを保持しながら回転され、ウェーハＷを研磨布５４に当接させるように配置されている。

ウェーハ保持ヘッド１４は、ヘッド本体５６、バックプレート５８、リテーナリング６０、保護シート６２、バックプレート用エアバッグ６４及びリテーナーリング用エアバッグ６６等から構成されている。

バックプレート用エアバッグ６４は、ゴムシート６８とヘッド本体５６とで形成される空間で、エアライン７０からエアが供給され、バックプレート５８を研磨布５４に向けて加圧する。リテーナーリング用エアバッグ６６は、ゴムシート６８とヘッド本体５６とで形成される空間で、バックプレート用エアバッグ６４よりも外周側に設けられる。このリテーナーリング用エアバッグ６６には、エアライン７２からエアが供給され、リテーナリング６０を研磨布１２に向けて押圧する。

また、バックプレート５８の下面には外周部にエア噴出口７４、７４…が形成され、中央部にはエア噴出口７６、７６…が形成されている。エア噴出口７４、７４…はメインエア噴射経路７８に接続され、一方エア噴出口７６、７６…は、サブエア経路８０及び不図示の切替バルブを介して正圧ライン及び図１の減圧ライン３６に接続されている。よって、切替バルブによって減圧ライン３６を開放することにより、ウェーハ保持ヘッド１４によってウェーハＷが減圧吸着される。

保護シート６２は、周縁部がリテーナーリング６０に保持されており、ウェーハＷが硬いバックプレート５８に直接接触することを防止し、ウェーハＷに当接してバックプレート５８からのエア圧をウェーハＷに伝達する。バックプレート５８から噴射されたエアはバックプレート５８とリテーナーリング６０との隙間から外部に排気される。メインエア経路７８によるエアの圧力とサブエア経路８０によるエアの圧力とをそれぞれ調整することによって、ウェーハＷの研磨形状が制御される。

保護シート６２にはウェーハ吸着用の吸着口（不図示）が形成されており、ウェーハＷの搬送時にウェーハＷを吸着保持するために使用される。すなわち、ウェーハＷの吸着時は、切替バルブによってサブエア経路８０が減圧ライン３６に切り替えられ、複数の吸着口を経由してウェーハＷに吸引力が伝達される。

ウェーハ保持ヘッド１４は以上のように構成され、このウェーハ保持ヘッド１４によって保持されたウェーハＷが研磨定盤５２上の研磨布５４に押し付けられ、研磨定盤５２とウェーハ保持ヘッド１４とがそれぞれ回転されながら、研磨布５４上にスラリを供給することにより、ウェーハＷが研磨される。

一方、図１に示す第１のドレインタンク１６は、減圧ライン３６と減圧ライン３８との間に設置され、その内部は常時真空に維持されている。したがって、第１のドレインタンク１６に、ウェーハ保持ヘッド１４によって吸い込まれた排液が減圧ライン３６を介して溜められる。

第１のドレインタンク１６には、水位センサー１８が取り付けられている。この水位センサー１８は、第１のドレインタンク１６に溜められた排液の液面を検出するセンサーであり、第１のドレインタンク１６において排液が十分に溜まったことを検出する高さ位置に取り付けられている。水位センサー１８によって排液の液面を検出したことを示す信号は、図２に示したＣＰＵ３４に出力され、ＣＰＵ３４はこの信号に基づき第１乃至第４のバルブ２２、２４、２６、３０の開閉を制御する。

第１のバルブ２２は、第１のドレインタンク１６に溜まった排液を第２のドレインタンク２０に排出するためのバルブであり、第２のバルブ２４は、第２のドレインタンク２０を大気開放させるためのバルブである。また、第３のバルブ３０は、第２のドレインタンク２０に溜まった排液を外部に排水するためのバルブであり、第４のバルブ２６は、開放されることによりバッファタンク３２の真空によって第２のドレインタンク２０を減圧させるためのバルブである。

ここで、第１のドレインタンク１６と第２のドレインタンク２０を一つのドレインタンクＡとして、この間部をゲート弁などの遮蔽板で仕切ることにより二つの部屋に分割し、同様のシーケンスで排水する場合も本発明の内容と本質的に変わらない。

バッファタンク３２は、減圧ポンプ１２に接続されて真空に保持されるとともに、第２のドレインタンク２０に連結ライン８２を介して接続されている。この連結ライン８２に、第２のバルブ２４と第４のバルブ２６からなる三方弁２８が取り付けられている。なお、バッファタンク３２は、第２のドレインタンク２０を瞬時に真空状態下に復帰させるため、第２のドレインタンク２０の容積よりも圧倒的に大容量のものが使用されている。例えば、第２のドレインタンクの容量５００ｍｌに対し、３０ｌの容量のものが使用されている。

次に、図３に示したＣＰＵ３４によるワーク吸着装置１０の制御方法について説明する。

ＣＰＵ３４は、ウェーハ保持ヘッド１４によるウェーハＷの吸着時において真空状態の第１のドレインタンク１６に取り付けた水位センサー１８から排液排水情報（第１のドレインタンク１６に排液が十分に溜まったことを示す情報）が出力されると、又は所定の時間が経過すると、まず、第１のバルブ２２を開放させて第１のドレインタンク１６に溜められた排液を、同じく真空状態の第２のドレインタンク２０に排出する。次に、ＣＰＵ３４は、第１のバルブ２２を閉鎖して第１のドレインタンク１６と第２のドレインタンク２０とを遮断する。次いで、ＣＰＵ３４は、第２のバルブ２４を開放させて第２のドレインタンク２０のみを大気開放させるとともに、第３のバルブ３０を開放させて第２のドレインタンク２０に溜められた排液を外部に排水する。そして、ＣＰＵ３４は、第３のバルブ３０を閉鎖させて第２のドレインタンク２０を密閉し、第４のバルブ２６を開放させることにより第２のドレインタンク２０を、バッファタンク３２の真空により減圧させる。これにより、排液が実際に溜まる第１のドレインタンク１６は、常時真空状態下にあるので、ウェーハ保持ヘッド１４によるウェーハＷの吸着時における排液排水が可能になり、また、上述の如くＣＰＵ３４によって第１乃至第４のバルブ２２、２４、２６、３０の開閉を制御することによって、排液排水処理を人手によらず自動化することが可能になる。

図４は、図３に示したＣＰＵ３４による第１乃至第４のバルブ２２、２４、２６、３０の開閉動作の一例を示したタイミングチャートである。

図４によれば、まず、電源ＯＮ時の時刻ｔ１において、第１のバルブ２２及び第３のバルブ３０が閉鎖され、また、三方弁２８の第２のバルブ２４が開放されるとともに第４のバルブ２６が閉鎖されて大気開放側に設定されている。次に、イニシャル開始時の時刻ｔ２において、第３のバルブ３０のみ開放され、この状態がイニシャル終了時の時刻ｔ３まで継続される。次いで、イニシャル終了時の時刻ｔ３において、第３のバルブ３０が閉鎖され、これと同時に三方弁２８の第２のバルブ２４が閉鎖されるとともに第４のバルブ２６が開放されて真空側に設定変更される。これにより、図１に示した第２のドレインタンク２０は、バッファタンク３２の真空により減圧され、瞬時に真空状態下になる。

この後、図４の如く時刻ｔ４になると、第１のバルブ２２が開放され、この状態が時刻ｔ５まで継続され、時刻ｔ５になると第１のバルブ２２が閉鎖される。ここで、時刻ｔ３〜ｔ４までの所要時間ａが、「切替時間」であり、排液排水のために大気開放された第２のドレインタンク２０の真空度が規定値まで上昇する時間である。この所要時間ａ中にウェーハ保持ヘッド１４により吸い込まれた排液が第１のドレインタンク１６に溜められる。また、時刻ｔ４〜ｔ５までの所要時間ｂが、「動作時間」であり、真空により吸い込まれた排液を第１のドレインタンク１６から第２のドレインタンク２０に溜める時間である。

この後、時刻ｔ６になると、第３のバルブ３０が開放され、また、三方弁２８の第２のバルブ２４が開放されるとともに第４のバルブ２６が閉鎖されて大気開放側に設定される。この状態は、時刻ｔ７まで継続される。これにより、第２のドレインタンク２０は大気開放され、第３のバルブ３０も開放されるので、第２のドレインタンク２０に溜められた排液が第２のドレインタンク２０から外部に排水される。なお、この時、第１のバルブ２２は閉鎖されているので、第１のドレインタンク１６は真空状態に維持され、ウェーハ保持ヘッド１４によって吸い込まれた排液が継続して溜められている。ここで、時刻ｔ５〜ｔ６までの所要時間ｃが、「排水前時間」であり、排液排水前の準備として、大気開放する前に第１のバルブ２２を先行して閉鎖しておくために要する時間である。また、時刻ｔ６〜ｔ７までの所要時間ｄが、「排水時間」であり、第２のドレインタンク２０に溜まった排液を排水する時間である。このように、ＣＰＵ３４は、時刻ｔ３〜ｔ７までの時間内において、ａ、ｂ、ｃ、ｄの各所要時間を１サイクルとして第１乃至第４のバルブ２２、２４、２６、３０の開閉タイミングを制御することにより、ウェーハ保持ヘッド１４によるウェーハ搬送中の排液排水処理が可能になり、また、排液排水処理を自動化できる。

なお、バルブ２６及びバルブ２６とバッファタンク３２とを連結するラインＬは、第２のドレインタンク２０の容積が十分に小さく、第１のドレインタンク１６の真空圧に影響しない場合には、必要としない場合がある。

図５は、他の実施の形態のワーク吸着装置１００の構成を示した図である。同図に示すワーク吸着装置１００は、減圧ポンプ１０２、ウェーハ保持ヘッド（減圧吸着機構）１０４、第１のドレインタンク１０６、第１の水位センサー１０８、第２のドレインタンク１１０、第２の水位センサー１１２、切替バルブ１１４、第１のバルブ１１６と第５のバルブ１１８とからなる三方弁１２０、第３のバルブ１２２、第２のバルブ１２４と第６のバルブ１２６とからなる三方弁１２８、第４のバルブ１３０、バッファタンク（緩衝タンク）１３２、及び図６に示すＣＰＵ（制御部）１３４を主として構成されている。

ウェーハ保持ヘッド１０４は、減圧ポンプ１０２に減圧ライン１３６、１３８、１４０、１４２を介して接続され、このウェーハ保持ヘッド１０４にウェーハＷが減圧吸着されて所定の位置に搬送される。なお、ウェーハ保持ヘッド１０４と図３に示したウェーハ保持ヘッド１４と同一構造なので、ここではウェーハ保持ヘッド１０４の詳細な説明を省略する。

図５に示す第１のドレインタンク１０６は、減圧ライン１３６と減圧ライン１３８との間に設置され、その内部は常時真空に維持されている。したがって、第１のドレインタンク１０６に、ウェーハ保持ヘッド１０４によって吸い込まれた排液が減圧ライン１３６を介して溜められる。

また、減圧ライン１３６には切替バルブ１１４が設けられており、この切替バルブ１１４の切り替え動作によって、減圧ライン１３６の経路が第１のドレインタンク１０６側に、又は第２のドレインタンク１１０側に切り替えられる。

第１のドレインタンク１０６には、水位センサー１０８が取り付けられている。この水位センサー１０８は、第１のドレインタンク１０６に溜められた排液の液面を検出するセンサーであり、第１のドレインタンク１０６において排液が十分に溜まったことを検出する高さ位置に取り付けられている。また、同様に第２のドレインタンク１１０にも、水位センサー１１２が取り付けられている。この水位センサー１１２は、第２のドレインタンク１１０に溜められた排液の液面を検出するセンサーであり、第２のドレインタンク１１０において排液が十分に溜まったことを検出する高さ位置に取り付けられている。水位センサー１０８、１１２によって排液の液面を検出したことを示す信号は、図６に示したＣＰＵ１３４に出力され、ＣＰＵ１３４はこの信号に基づき切替バルブ１１４、第１乃至第６のバルブ１１６、１１８、１２２、１２４、１２６、１３０の開閉を制御する。

第１のバルブ１１６は、第１のドレインタンク１０６を大気開放させるためのバルブであり、また、第２のバルブ１２４は、第２のドレインタンク１１０を大気開放させるためのバルブである。更に、第３のバルブ１２２は、第１のドレインタンク１０６に溜まった排液を外部に排水するためのバルブであり、第４のバルブ１３０は、第２のドレインタンク１１０に溜まった排液を外部に排水するためのバルブである。更にまた、第５のバルブ１１８は、開放されることによりバッファタンク１３２の真空によって第１のドレインタンク１０６を減圧させるバルブであり、第６のバルブ１２６は、開放されることによりバッファタンク１３２の真空によって第２のドレインタンク１１０を減圧させるバルブである。

バッファタンク１３２は、減圧ポンプ１０２に接続されて真空に保持されるとともに、第１のドレインタンク１０６に減圧ライン１３８を介して接続されるとともに、第２のドレインタンク１１０に減圧ライン１４０を介して接続されている。この減圧ライン１３８に、第１のバルブ１１６と第５のバルブ１１８からなる三方弁１２０が取り付けられ、減圧ライン１４０に、第２のバルブ１２４と第６のバルブ１２６からなる三方弁１２８が取り付けられている。なお、バッファタンク１３２は、第１及び第２のドレインタンク１０６、１１０を瞬時に真空状態下に復帰させるため、第１のドレインタンク１０６及び第２のドレインタンク１１０の容積よりも圧倒的に大容量のものが使用されている。例えば、第２のドレインタンクの容量５００ｍｌに対し、３０ｌの容量のものが使用されている。

次に、図６に示したＣＰＵ１３４によるワーク吸着装置１００の制御方法について説明する。

ＣＰＵ１３４は、ウェーハ保持ヘッド１０４によるウェーハＷの吸着時において、排液が溜められている真空状態下の第１のドレインタンク１０６の第１の水位センサー１０８から排液排水情報が出力されると、又はＣＰＵ１３４がタイマによって時間管理している場合には所定の時間が経過すると、まず、切替バルブ１１４によって第２のドレインタンク１１０側がウェーハ保持ヘッド１０４と連通するように切り替える。これにより、第１のドレインタンク１０６がウェーハ保持ヘッド１０４と遮断される。

そしてＣＰＵ１３４は、第１のバルブ１１６を開放させて第１のドレインタンク１０６を大気開放させ、この後に第３のバルブ１２２を開放させて第１のドレインタンク１０６に溜まった排液を外部に排水する。

次にＣＰＵ１３４は、第１のバルブ１１６と第３のバルブ１２２とを閉鎖させるとともに、第５のバルブ１１８を開放させてバッファタンク１３２の真空により第１のドレインタンク１０６を減圧させて真空状態下に素早く復帰させる。

次いでＣＰＵ１３４は、排液が溜められている第２のドレインタンク１１０の第２の水位センサー１１２から排液排水情報が出力されると、又はＣＰＵ１３４がタイマによって時間管理している場合には所定の時間が経過すると、まず、切替バルブ１１４によって第１のドレインタンク１０６側がウェーハ保持ヘッド１０４と連通するように切り替える。これにより、第２のドレインタンク１１０がウェーハ保持ヘッド１０４と遮断される。

そしてＣＰＵ１３４は、第２のバルブ１２４を開放させて第２のドレインタンク１１０を大気開放させ、この後に第４のバルブ１３０を開放させて第２のドレインタンク１１０に溜まった排液を外部に排水する。

次にＣＰＵ１３４は、第２のバルブ１２４と第４のバルブ１３０とを閉鎖させるとともに、第６のバルブ１２６を開放させてバッファタンク１３２の真空により第２のドレインタンク１１０を減圧させ、真空状態下に素早く復帰させる。

これにより、排液が実際に溜まる第１のドレインタンク１０６及び第２のドレインタンク１１０のうち少なくとも一つのドレインタンクは、常時真空状態下にあるので、ウェーハの搬送中における排液排水が可能になり、また、上述の如くＣＰＵ３４によって切替バルブ１１４、第１乃至第６のバルブ１１６、１１８、１２２、１２４、１２６、１３０の開閉を制御することによって、排液排水処理を自動化することが可能になる。

なお、図１及び図５の例において、減圧ポンプ１２、１０２を使用したが、排気速度の大きい減圧ポンプを使用する場合は、バッファタンクはなくてもよい。よって、バッファタンクのない場合には、第５バルブ及び第６バルブは存在せず、ＣＰＵ１３４は、第５バルブ及び第６バルブ以外のバルブを開閉制御する。

実施の形態のワーク吸着装置の構造を模式的に示した説明図図１に示したワーク吸着装置の制御系を示すブロック図実施の形態のウェーハ保持ヘッドの縦断面図図１に示したワーク吸着装置のバルブ開閉時刻を示したタイミングチャート他の実施の形態のワーク吸着装置の構造を模式的に示した説明図図５に示したワーク吸着装置の制御系を示すブロック図

符号の説明

１０、１００…ワーク吸着装置、１２、１０２…減圧ポンプ、１４、１０４…ウェーハ保持ヘッド、１６、１０６…第１のドレインタンク、１８、１０８…水位センサー、２０、１１０…第２のドレインタンク、２２、１１６…第１のバルブ、２４、１２４…第２のバルブ、２６、１３０…第４のバルブ、３０、１２２…第３のバルブ、３２…バッファタンク、３４、１３４…ＣＰＵ、１１８…第５のバルブ、１２６…第６のバルブ

Claims

減圧ラインを介して接続されるとともに加工対象物のワークを減圧吸着する減圧吸着機構と、
前記減圧ラインに取り付けられることにより真空に保持され、前記減圧吸着機構によって吸い込まれた排液が減圧ラインを介して捕集される第１のドレインタンクと、
前記第１のドレインタンクに連通された第２のドレインタンクと、
前記第１のドレインタンクに溜まった前記排液を前記第２のドレインタンクに排出するための第１のバルブと、
前記第２のドレインタンクを大気開放させる第２のバルブと、
前記第２のドレインタンクに溜まった排液を外部に排水するための第３のバルブと、
前記減圧ラインに接続されて真空に保持されるとともに、前記第２のドレインタンクに連結ラインを介して接続された緩衝タンクと、
前記連結ラインに設けられるとともに、開放されることにより前記緩衝タンクの真空によって第２のドレインタンクを減圧させる第４のバルブと、
を備えたことを特徴とするワーク吸着装置。
前記緩衝タンクは、前記第２のドレインタンクの容積よりも大容積であることを特徴とする請求項１に記載のワーク吸着装置。
前記第２のドレインタンクは、前記第１のドレインタンクの真下にあることを特徴とする請求項１、又は２に記載のワーク吸着装置。
前記第１のドレインタンクに捕集された排液の水位を検出する水位検出手段を設けるとともに、前記水位手段からの水位情報に基づいて、前記第１のバルブ、前記第２のバルブ、前記第３のバルブ、及び前記第４のバルブの開閉動作をそれぞれ制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項３に記載のワーク吸着装置。
前記第１のバルブ、前記第２のバルブ、前記第３のバルブ、及び前記第４のバルブの開閉動作をそれぞれ制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項３に記載のワーク吸着装置。
前記制御部は、前記水位検出手段から水位上限情報が出力されると、まず、前記第１のバルブを開放させて前記第１のドレインタンクに溜められた排液を前記第２のドレインタンクに排出し、次に、第１のバルブを閉鎖して第１のドレインタンクと第２のドレインタンクとを遮断し、次いで、前記第２のバルブを開放させて第２のドレインタンクを大気開放させるとともに前記第３のバルブを開放させて第２のドレインタンクに溜められた排液を外部に排水し、そして、第３のバルブを閉鎖させて前記第４のバルブを開放させることにより第２のドレインタンクを前記緩衝タンクの真空により減圧させるように第１のバルブ、第２のバルブ、第３のバルブ、及び第４のバルブの開閉動作をそれぞれ制御することを特徴とする請求項４に記載のワーク吸着装置。
前記制御部は、所定の時間が経過すると、まず、前記第１のバルブを開放させて前記第１のドレインタンクに溜められた排液を前記第２のドレインタンクに排出し、次に、第１のバルブを閉鎖して第１のドレインタンクと第２のドレインタンクとを遮断し、次いで、前記第２のバルブを開放させて第２のドレインタンクを大気開放させるとともに前記第３のバルブを開放させて第２のドレインタンクに溜められた排液を外部に排水し、そして、第３のバルブを閉鎖させて前記第４のバルブを開放させることにより第２のドレインタンクを前記緩衝タンクの真空により減圧させるように第１のバルブ、第２のバルブ、第３のバルブ、及び第４のバルブの開閉動作をそれぞれ制御することを特徴とする請求項５に記載のワーク吸着装置。
減圧ラインを介して接続されるとともに加工対象物のワークを減圧吸着する減圧吸着機構と、
前記減圧ラインに配置され、前記減圧吸着機構によって吸い込まれた排液が前記減圧ラインを介して捕集される第１のドレインタンク及び第２のドレインタンクと、
前記第１のドレインタンク及び前記第２のドレインタンクを、前記減圧吸着機構に交互に連通させる切替バルブと、
前記第１のドレインタンクを大気開放させる第１のバルブと、
前記第２のドレインタンクを大気開放させる第２のバルブと、
前記第１のドレインタンクに溜まった排液を外部に排水するための第３のバルブと、
前記第２のドレインタンクに溜まった排液を外部に排水するための第４のバルブと、
前記減圧ラインに接続されて真空に保持された緩衝タンクと、
前記緩衝タンクと前記第１のドレインタンクとの間の前記減圧ラインに設けられるとともに、開放されることにより前記緩衝タンクの真空によって第１のドレインタンクを減圧させる第５のバルブと、
前記緩衝タンクと前記第２のドレインタンクとの間の前記減圧ラインに設けられるとともに、開放されることにより前記緩衝タンクの真空によって第２のドレインタンクを減圧させる第６のバルブと、
を備えたことを特徴とするワーク吸着装置。
前記緩衝タンクは、前記第１のドレインタンク及び第２のドレインタンクの容積よりも大容積であることを特徴とする請求項８に記載のワーク吸着装置。
前記第１のドレインタンクに捕集された排液の水位を検出する第１の水位検出手段と、前記第２のドレインタンクに捕集された排液の水位を検出する第２の水位検出手段とを設けるとともに、前記第１の水位手段及び前記第２の水位手段からの水位情報に基づいて、前記切替バルブ、前記第１のバルブ、前記第２のバルブ、前記第３のバルブ、前記第４のバルブ、前記第５のバルブ、及び前記第６のバルブの開閉動作をそれぞれ制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項８に記載のワーク吸着装置。
前記切替バルブ、前記第１のバルブ、前記第２のバルブ、前記第３のバルブ、前記第４のバルブ、前記第５のバルブ、及び前記第６のバルブの開閉動作をそれぞれ制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項８に記載のワーク吸着装置。
前記制御部は、排液が溜められている前記第１のドレインタンクの前記第１の水位検出手段から排液排水情報が出力されると、まず、前記切替バルブによって前記第２のドレインタンク側が前記減圧吸着機構と連通するように切り替えるとともに、前記第１のバルブを開放させて第１のドレインタンクを大気開放させた後に前記第３のバルブを開放させて第１のドレインタンクに溜まった排液を排水し、次に、第１のバルブと第３のバルブとを閉鎖させるとともに前記第５のバルブを開放させて前記緩衝タンクの真空により第１のドレインタンクを減圧させ、
次いで、排液が溜められている前記第２のドレインタンクの前記第２の水位検出手段から排液排水情報が出力されると、まず、前記切替バルブによって前記第１のドレインタンク側が前記減圧吸着機構と連通するように切り替えるとともに、前記第２のバルブを開放させて第２のドレインタンクを大気開放させた後に前記第４のバルブを開放させて第２のドレインタンクに溜まった排液を排水し、次に、第２のバルブと第４のバルブとを閉鎖させるとともに前記第６のバルブを開放させて前記緩衝タンクの真空により第２のドレインタンクを減圧させるように第１のバルブ、第２のバルブ、第３のバルブ、第４のバルブ、第５のバルブ、及び第６のバルブの開閉動作をそれぞれ制御することを特徴とする請求項１０に記載のワーク吸着装置。
前記制御部は、所定の時間が経過すると、まず、前記切替バルブによって前記第２のドレインタンク側が前記減圧吸着機構と連通するように切り替えるとともに、前記第１のバルブを開放させて第１のドレインタンクを大気開放させた後に前記第３のバルブを開放させて第１のドレインタンクに溜まった排液を排水し、次に、第１のバルブと第３のバルブとを閉鎖させるとともに前記第５のバルブを開放させて前記緩衝タンクの真空により第１のドレインタンクを減圧させ、
次いで、所定の時間が経過すると、まず、前記切替バルブによって前記第１のドレインタンク側が前記減圧吸着機構と連通するように切り替えるとともに、前記第２のバルブを開放させて第２のドレインタンクを大気開放させた後に前記第４のバルブを開放させて第２のドレインタンクに溜まった排液を排水し、次に、第２のバルブと第４のバルブとを閉鎖させるとともに前記第６のバルブを開放させて前記緩衝タンクの真空により第２のドレインタンクを減圧させるように第１のバルブ、第２のバルブ、第３のバルブ、第４のバルブ、第５のバルブ、及び第６のバルブの開閉動作をそれぞれ制御することを特徴とする請求項１１に記載のワーク吸着装置。