JPH08274154A - 半導体ウェハの挾持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】真空ピンセットに、両面吸着を採用することに
より、ウェハエッヂを安定して挾持する。 【構成】ウェハ裏面を吸着する第１の吸着部１と、これ
と向かいあい、ウェハ表面を吸着する第２の吸着部２と
を有し、ウェハを両面から直空吸着してウェハを挾持す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェハの挾持装
置に関し、特に半導体ウェハを１枚ずつ吸着して移送す
るための真空ピンセットに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェハの量産の製造工程において
は、キャリア内に多数配列された半導体ウェハを、一度
に他のキャリアに移し替えるような立替え機が多用され
ている。

【０００３】しかしながら、任意の１枚を取り出して調
べてみる場合や、試作実験のライン等では、半導体ウェ
ハを１枚ずつ吸着することのできる真空ピンセットが便
利な挾持装置となっている。

【０００４】半導体ウェハを挾持するこの種の真空ピン
セットを示す特開昭６１−１０２４６８号公報を参照す
ると、図５の（Ａ）の断面図、（Ｂ）の平面図に見られ
るように、半導体ウェハ３７を挾持するための断面コの
字状の挾持板３５，３６と、この挾持板３５，３６の両
側面をシールするためのシール部材３８，３９と、前記
挾持板３５，３６とシール部材３８，３９とで形成され
る空間を排気手段に連結するためのパイプ４２とを備
え、前記挾持板３５，３６でウェハ３７を挟んだ状態で
前記空間を排気することにより生ずる力によってコの字
状挾持板３５，３６の隙間が狭まるようにいずれか一方
の挾持板３５，３６に可撓性を持たせたことを特徴とす
るピンセットが示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなピンセットでは、挾持板３５，３６とウェハ３７と
で囲まれた空間４０の空気を、パイプ４２を通して、引
き込む構成となっているため、ウェハ３７の両主表面を
押圧するストレス６０，６１と、パイプ４２の方向に引
き込もうとするストレス５３とが作用する。この両スト
レスによって、ウェハ３７の両主表面には、擦過傷の生
じる心配があるばかりでなく、シール部材３８，３９に
ウェア３７の表面が押し付けられるため、このウェハ３
７の側面が損傷する心配があり、さらにシール部材３
８，３９と挾持板３５，３６との間のシール隙間５０及
びシール部材３８，３９とウェハ３７の側面とのウェハ
隙間５１から空気が流入する心配があり、このため挾持
中のウェハ３７が落下して、破損事故の生じる恐れもあ
った。ウェハ３７の側面が損傷すると、分離して発塵す
ることがあり、後工程の信頼性を低下させる原因となる
心配があり、またシール部材３８，３９と挾持板３５，
３６とが、ウェハ３７の脱着時に互いに擦れ合うことに
なり、これにより発塵も懸念される。

【０００６】この他、同例には、多数の吸着口を備えた
吸着面を半導体ウェハの一主表面に当接して、これを吸
着する真空ピンセットが従来例として示されているが、
半導体ウェハの直径が６インチから８インチあるいはそ
れ以上に大きくなると、強い吸着力が必要となり、上記
吸着面の面積も大きくする必要がある。このため、半導
体ウェハの一主表面に形成された回路機能領域に、直接
吸着面が触れることになり、回路機能がダメージを受け
る心配がある。半導体ウェハの反対側の主表面を吸着す
れば問題はないが、特に真空ピンセットを手で把持して
使用する場合にはうっかりウェハの主表面を吸着するこ
とがあり、本質的には問題が解決されていない。

【０００７】特に狭いピッチで配列された溝を備えたキ
ャリア内に、半導体ウェハを収納したり、取出したりす
る場合には、近傍の半導体ウェハとの離間距離を超える
寸法のピンセットは使用できないので、例えば排気パイ
プ等の上記寸法を超える構造があってはならないという
制約もある。

【０００８】半導体ウェハをピンセットで吸着する場
合、このウェハの略中心部分に当接することが、落下の
心配が少ないという点では優れているが、中心部分まで
深くピンセットを挿入すると、近傍の半導体ウェハに触
れて、損傷の心配がある。

【０００９】以上のような諸問題点を解決するため、本
発明では、次の各課題を掲げる。

【００１０】（１）半導体ウェハの回路機能領域を損傷
する恐れがなく、強い吸着力を持たせること。

【００１１】（２）半導体ウェハの主表面に擦過傷の生
じないようにする。

【００１２】（３）気密性が低下して、挾持した半導体
ウェハが落下することのないようにすること。

【００１３】（４）大きな寸法の半導体ウェハでも、安
定して挾持できるようにすること。

【００１４】（５）ピンセットの操作上のケアレス・ミ
スによって、半導体ウェハの損傷が生じないようにする
こと。

【００１５】（６）半導体ウェハの表・裏を見きわめた
上で、挾持しなければならないような構成としないこ
と。

【００１６】（７）多数の半導体ウェハが狭いピッチで
配列されている場合にも、近傍のウェハに損傷を与え
ず、任意の位置のウェハが容易に取り出せるようにする
こと。逆に、狭いピッチでも、損傷を与えることなく、
容易に収納できるようにすること。

【００１７】（８）操作時に発塵することがないように
すること。

【００１８】（９）互いに擦れ合う部分を極力少なくす
ること。

【００１９】（１０）半導体ウェハの製造歩留りを低下
させることなく、高い信頼性のある半導体装置を供給で
きるようにすること。

【００２０】（１１）後の製造工程における信頼性を低
下させないようにすること。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体ウェハの
挾持装置の構成は、半導体ウエハの一主表面を吸着する
第１の吸着部と、前記ウェハの他主表面を吸着する第２
の吸着部と、内部に吸着するための吸気の通過する経路
を有しかつ前記第１，第２の吸着部を所定距離離間させ
て弾力的に連結した支持部とを備えたことを特徴とす
る。

【００２２】特に前記第１，第２の吸着部は、それぞれ
吸気口と吸気路とを内部に備えていることを特徴とす
る。

【００２３】特に前記支持部は、吸着された前記半導体
ウェハの側面から離れる方向に、吸気圧により移動する
可動部を有することを特徴とし、さらに特に前記可動部
は、前記吸気圧により、前記第１，第２の吸着部を互い
に近づける方向の弾力的可動性を有することを特徴とす
る。

【００２４】特に前記支持部は、前記半導体ウェハの配
列ピッチよりも大なる寸法の付け根部を有することを特
徴とする。

【００２５】

【実施例】本発明の一実施例の真空ピンセットの中央断
面図を示す図１、この真空ピンセットの平面図のうち右
半分を示す図２を参照すると、この実施例の真空ピンセ
ットは、第１の吸着部吸着部１と、第２の吸着部２と、
吸引部８と、支柱部２１と、付け根部４と、把持部７と
を備える。

【００２６】ここで、第１の吸着部１は、半導体ウェハ
の一主表面に接する第１の吸着面１４を内側に備え、こ
の吸着面１４には９個の吸気口１２が開口して、内部に
はこれらの吸気口１２をすべて連絡した吸気路１１があ
り、さらにこの吸気路１１は側端部において吸気路１
１′および吸気路１３に連絡している。第１の吸着部１
の上端部は、テーパ上のガイド１０が形成され、半導体
ウェハの収納を容易にしている。第１の吸着部１の上端
部は、半導体ウェハの円形端に沿って、屈曲している
（図２）。

【００２７】ここで、第１の吸着部１と、第２の吸着部
２とは、対照的構造を有するため、第２の吸着部２につ
いては説明を省略する。

【００２８】第１，第２の吸着部１，２は、半導体ウェ
ハの厚さを上回る距離だけ互いに離間した状態で、吸引
部８で一体となって連結されている。この吸引部８は、
半導体ウェハの側面に対向した側面１７を有する側面可
動部９を備え、内部には吸気路１１６いそれぞれ連絡し
た一対の吸気路１１′と、これら一対の吸気路１１′を
連絡すると共に比較的大きな内空を有する吸引路１３と
を備える。この吸引部８は、第１，第２の吸着部１，２
が吸着方向２０，２０′に沿って移動することのできる
弾力性と、側面可動部９が下方への吸引方向１６に沿っ
て移動することのできる弾力性とを備える。

【００２９】支柱部２１は、第１，第２の吸着部１，
２、吸引部８を支えると共に吸引路１３と連絡した排気
経路３を備え、パイプ状を呈する。付け根部４は、支柱
部２１を前後左右に若干移動できるように弾力的に固定
すると共に、ストッパの役目を備えており、誤ってこの
ピンセットを落とした場合でも近傍の半導体ウェハの側
面に当接することになるから、損傷するような事故は発
生しない。把持部７は、付け根部４を固定すると共に、
片手で握り易いような直径を備え、排気経路３内の空気
を吸収して真空状態に近い状態にするか、あるいは外気
とほぼ同一気圧にするかを選択するスイッチ５を有す
る。把持部７の下端は、図示されていないが、弾力性の
あるパイプを介して、真空ポンプに接続されている。

【００３０】第１，第２の吸着部１，２，吸引部８，支
柱部２１は、電気絶縁性の高くない合成ゴムからなり、
付け根部４，把持部７等も電気絶縁性の低い合成樹脂を
素材とすることが、静電気の発生による半導体ウェハの
回路機能の破壊を招くことがないという点で、好まし
い。

【００３１】尚図２において、中心線１９の右側のみを
示し、左側を省略しているが、この中心線１９を対称軸
として、対称性をなしているので、左側は図示していな
い。また図１は、図２の中心線に沿って切断し、その切
断面を左側から見た断面図である。

【００３２】以上のように構成された真空ピンセットを
用いて、半導体ウェハを吸着した状態を示す図３を参照
すると、第１，第２の吸着部１，２の間に、半導体ウェ
ハ６が静かに挿入されるように、把持部７を手に持っ
て、操作する。

【００３３】次に、半導体ウェハ６がほぼ挿入された時
点で、スイッチ５を押すと、吸気口１２から吸引を開始
する。半導体ウェハ６の一主表面は第１の吸着面１４
に、反対の主表面は第２の吸着面１５に、それぞれ密着
する。この密着する部分の面は、図２に斜線で示したウ
ェハ接触面１８となる。ここで、半導体ウェハ６の挿入
角度が著しくずれている場合には、一方の吸着部が吸着
作動をしないことが考えられるが、この場合でも支柱部
２１の弾力性及び把持部７を軽く握ること等により、双
方の吸着部１，２が相前後して、吸着作動することにな
る。

【００３４】密着した吸気口１２からの吸気がなくなる
と、側面可動部９が直ちに下方に吸引されて、側面１７
は半導体ウェハの側面から離れる。この間の空間は、図
２の側面１７が側端に開放されているので、空気の流出
入は自由となっている。

【００３５】こうして、半導体ウェハは、両主表面と垂
直な方向から押圧するストレスが作用するのみで、半導
体ウェハの側面を排気経路３の方向へ引込もうとするス
トレスがないため、半導体ウェハの両主表面に擦過傷の
生じる心配がなく、このため発塵の心配もない。さら
に、第１，第２の吸着部１，２が、たとえ半導体ウェハ
の主表面上の回路構成領域に触れていても、回路損傷の
心配もない。

【００３６】所望の位置に半導体ウェハ６を載置する
と、これを開放する必要がある。このときは、スイッチ
５を押している指を離すことにより、吸着力は消失し、
次に静かにこのピンセットを退避させる。

【００３７】第１，第２の吸着面１４，１５の距離は、
半導体ウェハ６の厚さよりも大となる必要があり、０．
２ｍｍ以上０．６ｍｍ以下の余裕が好ましい。第１，第
２の吸着部１，２の厚さは、半導体ウェハ６の配列され
るピッチより小となる必要があり、２．０ｍｍ以上の余
裕ができるような寸法が好ましい。

【００３８】この実施例によれば、両面吸着構造である
ため、吸着面が小さくても、強い吸着力が得られる。即
ち、回路形成領域に触れないで、落下させる心配もな
く、安心して移送することができる。また半導体ウェハ
の表裏面に注意して吸着する必要もない。大きな寸法の
ウェハを、安心して取扱うことができる。

【００３９】またウェハの主表面が擦れ合うようなスト
レスが印加されないため、発塵の心配がなく、後工程の
信頼性を低下させるような原因もなくすことができる。

【００４０】この実施例によれば、吸気口１２を９個一
列に配列しているが、これに限定されるものではなく、
１０個を二列に配列する等適宜変更することも可能であ
る。また、この実施例は手で握るピンセットの場合につ
いて説明したが、これに限定されるものではなく、ハン
ドリング手段の先端に固定することにより、移動制御，
吸着制御を自動化したライン上に用いられてもよい。こ
の場合には、把持部７の構造が適宜変更される。

【００４１】本発明の他の実施例の真空ピンセットを示
す図４の断面図を参照すると、この実施例は、第１，第
２の吸着部１′，２′の内部に吸気口及び吸気路がない
点と、吸引部８′の構造以外は、上記一実施例と共通し
ているため、共通した部分の説明は省略する。

【００４２】この実施例の第１，第２の吸着部１′，
２′は、半導体ウェハの主表面を直接吸着するものでは
なく、吸引方向２２，２２′の作用により挾持する形を
とる。この吸引作用は、吸引部８′の作用によって、間
接的に伝達される。吸引部８′には、内部に吸気路１
１，吸引路１３′を備える。吸引路１３′と外部との肉
厚は、吸気路１１と外部との肉厚よりも大きく設定して
ある。側面１７を有する側面可動部９′は、肉厚の比較
的大きなブロックを構成し、吸気圧により排気経路３の
方向に弾力的に移動する。

【００４３】今、スイッチ５の操作により排気が開始さ
れると、可動部９′は排気経路３の方向に、陰圧により
移動し、吸引路１３′が狭くなり、場合によっては下端
に達するまで移動する。このため、第１の吸着部１′と
第２の吸着部２′とに、互いに接近する方向のストレス
が加わることになり、図３の場合と同様に半導体ウェハ
６を挾持することになる。

【００４４】この実施例の半導体ウェハ６の挾持力は、
上記一実施例の場合に比較すると弱くなっているため、
比較的小さい寸法の半導体ウェハ用とするか、あるい
は、排気力のより強い排気モータを使用すればよい。

【００４５】この実施例の説明していない部分の構造，
効果及び応用例は、上述した一実施例の場合と共通する
か、これに準じたものとなっているので、図示及び説明
を省略する。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体ウェハの両主表面上から吸着もしくは押圧するス
トレスにより、このウェハを挾持するもので、ウェハの
主表面と平行なストレスが発生しないため、ウェハの主
表面に損傷を与える心配がなく、高い挾持力が得られ、
上述した（１）乃至（１１）の各課題がことごとく達成
された。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の挾持装置として真空ピンセ
ットを示す断面図である。

【図２】一実施例の挾持装置の右半分を示す平面図であ
る。

【図３】一実施例の挾持装置で半導体ウェハを吸着した
状態を示す断面図である。

【図４】本発明の他の実施例の挾持装置を示す断面図で
ある。

【図５】（Ａ），（Ｂ）は従来の真空ピンセットを示す
断面図，平面図である。

【符号の説明】 １，１′ 第１の吸着部 ２，２′ 第２の吸着部 ３ 排気経路 ４ 付け根部 ５ スイッチ ６，３７ 半導体ウェハ ７ 把持部 ８ 吸引部 ９，９′ 側面可動部 １０ ガイド １１，１１′ 吸気路 １２ 吸気口 １３，１３′ 吸引路 １４ 第１の吸着面 １５ 第２の吸着面 １６ 吸引方向 １７ 側面 １８ ウェハ接触面 １９ 中心線 ２０，２０′ 吸着方向 ２１ 支柱部 ２２，２２′ 吸引方向 ３５，３６ 挾持板 ３８，３９ シール部材 ４０ 空間 ４２ パイプ ５０ シール隙間 ５１ ウェハ隙間 ５３，６０，６１ ストレス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６５Ｇ 49/07 Ｂ６５Ｇ 49/07 Ｆ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウェハの一主表面を吸着する第１
   の吸着部と、前記ウェハの他主表面を吸着する第２の吸
   着部と、内部に吸着するための吸気の通過する経路を有
   しかつ前記第１，第２の吸着部を所定距離離間させて弾
   力的に連結した支持部とを備えたことを特徴とする半導
   体ウェハ挾持装置。
2. 【請求項２】 前記第１，第２の吸着部は、それぞれ吸
   気口と吸気路とを内部に備えている請求項１記載の半導
   体ウェハの挾持装置。
3. 【請求項３】 前記支持部は、吸着された前記半導体ウ
   ェハの側面から離れる方向に、吸気圧により移動する可
   動部を有する請求項１記載の半導体ウェハの挾持装置。
4. 【請求項４】 前記可動部は、前記吸気圧により、前記
   第１，第２の吸着部を互いに近づける方向の弾力的可動
   性を有する請求項３記載の半導体ウェハの挾持装置。
5. 【請求項５】 前記支持部は、前記半導体ウェハの配列
   ピッチよりも大なる寸法の付け根部を有する請求項１記
   載の半導体ウェハの挾持装置。