JPS6042616B2 - ウェ−ハ吸着保持方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は半導体ウェーハのような板状のウェーハを吸
着保持する方法に関する。

〔背景技術〕

半導体工業においては、脆弱な半導体薄板（ウェーハ
）を破損させずに取り扱う工具として、真空吸着工具あ
るいはエアー噴出吸着工具が一般に用いられている。

前者は吸着ヘッド（吸着本体）の平坦な吸着面に真空吸
着孔を設けてなるものであつて、使用にあつては、ウェ
ーハ面に吸着ヘッドの吸着面を近づけ、真空吸着孔から
真空に引いてウェーハを吸着保持するものである。しか
し、この真空吸着工具ではウェーハと吸着面との間を距
離を小さしなければ真空吸着できない。特にウェーハが
傾斜していると吸着はほとんど下可能となる。したがつ
て、平坦な板上に溝を設け、この溝にウェーハを立てて
並べたり、あるいは箱治具の対応壁に溝を設け、これら
の溝にウェーハの両側縁を挿し込んで立てて収容してい
る場合には、ウェーハが出し入れできるようにこれらの
溝幅を ウェーハの厚さよりもたとえば１００μｍ程度
広くしてあることから、、ウェーハは傾斜状態で収容さ
れるため、真空吸着工具での出し入れは吸着ミスが多く
なり好ましくない。 また、後者のエアー噴出吸着工具
は、吸着ヘッドの平坦な吸着面のほぼ中央にエア噴出孔
を設けた構造となり、使用にあつてはウェーハ面に吸着
ヘッドを近づけた後噴出孔から空気（エアー）を噴出さ
せる。

すると、吸着面とウェーハ面との間”にあつては空気流
は速い速度でウェーハの半径方向に流れる。この結果、
この吸着面とウェーハ面との間隙部分が負圧となること
から、ウェーハは吸着面に近づきかつ保持される。しか
し、この状態ではウェーハと吸着面との間隙を常に負圧
とさせて吸着力を生じさせる必要があることから、常に
噴出孔からは空気が流れ出している。このため、ウェー
ハを水平状態ては保持できるが、ウェーハを鉛直状態と
すると、ウェーハはその自重で落下してしまう。したが
つて、このエアー噴出吸着工具てはウェーハを鉛直方向
に立てかけてあるものを保持することはできない欠点が
ある。しかし、このエアー噴出吸着工具では前記真空吸
着工具に較べて遠い位置にあるウェーハを破壊させるこ
となく吸い寄せることができる。たとえば、ウェーハの
直径が７６ｗＬで厚さが２００μｍである場合、２７ｒ
ｇｌｔφの吸着孔で５０〜５５ｒｏｒｒの真空度で引い
た場合ウェーハを吸い寄せることができるのは最大１７
ｎ１７を前後である。なぜならば、１Ｔｎｍ以上の間隙
ては外気を吸着孔にとり込む際の空気流速が小さく、そ
の間隙に充分な負圧を生じさせることができない。この
ため、ウェーハを吸い寄せることが困難となる。吸引力
を増せば、１顛以上も可能であるが、ウェーハ面が吸着
面に吸着されるときの衝撃が大きくウェーハを破壊して
しまう。これに対し、４．２ｗｒＩｎφの噴出孔では１
．５ｋｇ／ｄの圧縮空気を吹き出した場合５ＴｎＩ！Ｌ
前後離れていてもその間隙には圧縮空気の吹き出しによ
り高い空気流速が得られ、容易に負圧を作ることができ
、吸い寄せられる。しかも、空気吹き出したのためウェ
ーハ面が吸着面に強く吸着（密着）されることがないた
めウェーハが破壊してしまうことがない。そこで、本発
明者は、傾斜したり、遠く離れているウェーハをエアー
噴出吸着機構によつて吸い寄せた後、真空吸着機構でウ
ェーハを吸着保持することを考え、本発明を成した。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、比較的遠い位置にあつたり、近くても
傾斜している板状物を確実に、かつウェーハを破壊する
ことなく吸着保持できる吸着保持工具を提供することに
ある。

〔発明の概要〕

本発明は、ウェーハを吸着する面を有し、かつこの吸着
面には空気を吹き出す噴出孔と、空気を吸い込む吸着孔
とを備え、噴出孔からの空気吹き出しによりウェーハを
吸着面に近づけ、吸着孔からの空気吸い込みによりウェ
ーハを吸着面に吸着するようにしたウェーハ吸着保持方
法にある。

〔実施例〕第１図は本発明に使用される吸着保持工具の
一実施例の一部を示す。

同図に示すように、手動時においては把持部となり、自
動移送の場合には移送装置の移動部に固定されるアーム
１の先端には、吸着ヘッド２が取り付けられている。こ
の吸着ヘッド（工具本体）２は下方に向つて長い直方体
で形成され、一面は平坦な吸着面３を有している。そし
て、この吸着面３の中央部分には真空吸着用の吸着孔４
と、エアーを噴出する噴出孔５とが設けられている。こ
れらの吸着孔４および噴出孔５はいずれも吸着ヘッド２
内に設けられる導孔６を介して、それぞれ吸着ヘッド２
上部に固定される真空用バイブ７および圧縮空気用バイ
ブ８に連通している。そして、使用時には真空用バイブ
７は真空ポンプに、圧縮空気用バイブ８は圧縮ポンプ（
コンプレッサ）にそれぞれ操作バルブ機構を介して接続
される。つぎに、第２図ａ−ｄを参考にして箱治具に収
容されているウェーハを吸着保持する動作について説明
する。

同図ａで示すように、箱治具９の両側壁１０の内壁には
台形断面の収容溝１１が設けられており、この１対の収
容溝１１内には１枚のウェーハ１２が挿し込まれている
。そこで、このようなウェーハ１２の近傍に吸着ヘッド
２をその吸着面３を対面させるようにして箱治具の土方
から挿し込む。この場合、ウェーハ１２を破損させない
ように吸着ヘッド２を降下させるため、ウェーハ面と吸
着面３との間は隙間１３が生じる。つぎに、同図ｂで示
すように、噴出孔５から圧縮空気を噴射させる。すると
、圧縮空気は隙間１３を高速Ｖ１で流れて通り抜け大気
中に拡散する。この時、隙間１３内の圧力が大気圧より
抵下する。すなわち、隙間１３内とウェーハ１２の反対
面側との間にはベルヌーイの定理より、つぎのような関
係が生じる。ここで、Ｖ：隙間内における空気の流速 （ｍ／ｓ） Ｖ２：ウエーハの隙間とは反対面側に
おける空気の流速であつて、こ の場合流動
はほとんどないから 零となる。

ｇ：定数９．８０（ｍ／ｓ） Ｐ：隙間内における圧力 Ｐ２：ウエーハの隙間とは反対面側における圧力て
大気圧 ｒ：空気の単位体積当りの重量（Ｋ９／
ｄ）であり変化しないものと考え る。

すると、 Ｒｖｌ− となり、工は零よりも大きい。

したがつて、Ｐ２〉Ｐ１となつて、ウェーハにはこの圧
力差による力Ｆが加わり、同図ｃて示すように、ウェー
ハは吸着ヘッド２の吸着面に近づく。

そこで、つぎに吸着孔４から真空に引くことによつて、
ウェーハ１２は充分に吸着面３に近づいているため、同
図ｄで示すようにウェーハ１２は吸着ヘッド２の吸着面
３に密着する。そこで、圧縮空気の流出を停止する。そ
の後、この吸着ヘッド２は所定の位置に動いて真空動作
を停止して所定位置にウェーハを置くことになる。この
ように、この実施例の吸着保持方法によれば、強力な吸
着力を有するエアー噴出吸着機構によつてたとえば、５
ＷＬ前後と遠くにあるウェーハを０．５〜１Ｔｆ０ｎ前
後の近くに修正させたり、あるいは、傾斜しているウェ
ーハを直立させて吸着面に近づけた後、直立状態のウェ
ーハであつても保持できる真空吸着機構で吸着する。

このため、真空吸着機構て確実にウェーハの吸着保持が
行なわれ従来のようなウェーハの保持不良（吸着不良）
は生じない。第３図Ａ，ｂは２本の平行な棒１４に設け
た溝１５にウェーハ１２を挿し込んだ場合におけるウェ
ーハ１２の取り出しを示す。

この場合は、同図ａに示すように、吸着ヘッド２をウェ
ーハ１２の近傍に臨ませた後噴出孔５からエアーを噴き
出し、この状態で下方からプランジャ１６を上昇させて
ウェーハ１２を溝１５から抜け出させる。すると、ウェ
ーハ１２は前記同様の理由で吸着ヘッド２の吸着面３に
近づく、そこで、その後は前記手順でウェーハを吸着保
持する。なお、本発明に使用される吸着保持治具は前記
実施例に限定されない。

たとえば、第４図ａに示すように、噴出孔５をうがつた
吸着ヘッド２の下部の吸着面部分１７を吸着面３よりも
低くしてもよい。このようにすると、この吸着面部分１
７は平坦化（鏡面化）しなくともよく、吸着ヘッドの価
格を安価にすることができる。また、同図ｂで示すよう
に、吸着ヘッド２の噴出孔５を含む一段低い吸着面部分
１７を有する工具下部本体１８をステンレスやテフロン
等で形成し、吸着孔４を有する工具上部本体１９を耐熱
性の優れた石英等で形成してもよい。

この楊合、この吸着ヘッドを熱処理炉（拡散炉）から取
り出してすぐのウェーハの取り扱い時に用いる場合、ま
だ高温状態にあるウェーハと直接接触する吸着面３を有
する工具上部本体１９は石英で形成されているから劣化
は生じない。また、ウェーハに直接接触しない工具下部
本体１８はステンレスで形成されていても支障は生じな
い。この結果、石英は加工性が悪く、複雑な形状のもの
は製作できないが、ステンレス等の金属やテフロン等の
樹脂は加工が容易であることから、吸着ヘッドが安価に
製造できる。また、この際、テフロン等の樹脂は熱に弱
いことから、取り扱うウェーハの温度状態に適さない場
合は用いない。また、本発明に使用される吸着保持工具
の吸着面は必ずしも平坦である必要はなく、複吸着物の
形状に合わせて決定すればよい。

また、実施例ではウェーハを直立にした場合における吸
着保持工具について説明したが、水平状態や斜めの状態
のウェーハの吸着保持用に用いてもよい。

〔効 果〕

以上のように、本発明の吸着保持方法によれば比較的離
れていたり、傾斜している被吸着物を確実に吸着保持で
きる。

また、本発明によれは、鉛直状態（直立状態）の被吸着
物を側方から確実に吸着保持することができるなどの効
果を奏する。

さらにまた、本発明によれば、急激にウェーハを吸着面
に吸着せず、ベルヌーイの定理に基づく空気吹き出しに
よるウェーハ吸引、そして空気吸い込みによるウェーハ
吸着の２段階によつて行なわれるようにしたものである
ため、ソフトにウェーハ吸着ができる。

このため、ウェーハのクラツキング防止にすぐれた効果
が期待できる。図面の簡単な説明第１図は本発明の吸着
保持工具の一実施例を示す一部斜視図、第２図ａ−ｄは
吸着状態を示す説明図、第３図Ａ，ｂは同じく他の吸着
状態を示す説明図、第４図Ａ，ｂは本発明の他の実施例
を示門す一部断面図である。

１・・・・・・アーム、２・・・・・・吸着ヘッド、３
・・・・・・吸着面、４・・・・・・吸着孔、５・・・
・・・噴出孔、６・・・・・導孔、７・・・・・・真空
用バイブ、８・・・・・・圧縮空気用バイブ、９・・・
・・・箱治具、１０・・・・・・側壁、１１・・・・・
・収容溝、）１２・・・・・・ウェーハ、１３・・・・
・隙間、１４・・・・・・棒、１５・・・・・・溝、１
６・・・・・・プランジャ、１７・・・・・吸着面部分
、１８・・・・・工具下部本体、１９・・・・・工具上
部本体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ウェーハを吸着する面を有し、かつこの吸着面には
   空気を吹き出す噴出孔と、空気を吸い込む吸着孔とを備
   え、噴出孔からの空気吹き出しによりウェーハを吸着面
   に近づけ、吸着孔からの空気吸い込みによりウェーハを
   吸着面に吸着するようにしたウェーハ吸着保持方法。