特許 7196714 クランプ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-19

(45)【発行日】2022-12-27

(54)【発明の名称】クランプ装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/677 20060101AFI20221220BHJP

   B23Q 3/06 20060101ALI20221220BHJP

   B23Q 7/04 20060101ALI20221220BHJP

   F16B 2/06 20060101ALI20221220BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 A

B23Q3/06 304J

B23Q7/04 L

F16B2/06 Z

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2019056200

(22)【出願日】2019-03-25

(65)【公開番号】P2020161521

(43)【公開日】2020-10-01

【審査請求日】2021-07-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】野原 二郎

(72)【発明者】

【氏名】花里 耕平

(72)【発明者】

【氏名】今井 敦志

【審査官】杢 哲次

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－００２２６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０６０８５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１９８８７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１００７２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６７７

Ｂ２３Ｑ ３／０６

Ｂ２３Ｑ ７／０４

Ｆ１６Ｂ ２／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ウエハの外周部に厚肉部を有し、かつウエハの内周部に凹部を有するウエハ又はフラットウエハを、第１クランプと第２クランプで挟んでクランプするクランプ装置であって、
前記第１クランプは、
ウエハの厚肉部又はフラットウエハを把持するための第１把持部と、
前記第１把持部より外側で前記第１把持部より前記第２クランプに向けて突出した突起部と、
前記第１把持部より外側で前記突起部と隣接して設けられた第１凹部と、
を有し、
前記第２クランプは、
ウエハの外周部に設けられた厚肉部を把持するための第２把持部と、
前記第２把持部より内側で前記第２把持部より前記第１クランプに向けて突出し、前記フラットウエハを把持するための突起部と、
前記第２把持部より外側で前記第２把持部より前記第１クランプに向けて突出した突出部と、
前記第２把持部より外側で前記突出部と隣接して設けられた第２凹部と、
を有し、
前記第２把持部により前記ウエハの外周部の厚肉部を把持した場合に、前記第２クランプの前記突起部は、前記ウエハの内周部の凹部とは接触しないように構成されている、
クランプ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クランプ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

クランプ爪及び載置片を使用してウエハを反転させる装置が開示されている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平０５－０５５３４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、車載用のＩＧＢＴ素子は低損失化のためにウエハの薄板化が進んでいる。薄いウエハは割れやすいため、安定して搬送、加工を行うべく、ウエハの外周部に厚みを持たせ、ウエハの内周部のみを研磨し薄化したＴＡＩＫＯ（登録商標）形状などのウエハが今後広く使用されることが期待されている。製造工程には、ウエハの表面側及び裏面側をそれぞれ加工するため、ウエハを反転する工程も含まれている。こうしたＴＡＩＫＯ（登録商標）ウエハも、従来の薄板のフラットウエハと同一の設備やウエハ把持機構を用いて、反転動作を行うことが要求されている。しかし、その際、従来のウエハクランプ機構では、クランプが閉じ切っていない場合等でクランプ力が十分ではないときは、反転動作中に、ウエハが落下してしまうという問題がある。

【0005】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、外周部に厚みを有するウエハを安定して把持可能で、かつ反転時の落下を防止したクランプ装置を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明にかかるクランプ装置は、
ウエハの外周部に厚肉部を有するウエハを、第１クランプと第２クランプで挟んでクランプするクランプ装置であって、
前記第１クランプは、
ウエハの厚肉部を把持するための第１把持部と、
前記第１把持部より外側で前記第１把持部より前記第２クランプに向けて突出した突起部と、
前記第１把持部より外側で前記突起部と隣接して設けられた第１凹部と、
を有し、
前記第２クランプは、
ウエハの厚肉部を把持するための第２把持部と、
前記第２把持部より外側で前記第２把持部より前記第１クランプに向けて突出した突出部と、
前記第２把持部より外側で前記突出部と隣接して設けられた第２凹部と、
を有する、ものである。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、外周部に厚みを有するウエハを安定して把持可能で、かつ反転時の落下を防止したクランプ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施の形態にかかるクランプ装置の全体（クランプ状態）を示す斜視図である。

【図2】本実施の形態にかかるクランプ装置の全体（上クランプと下クランプを並べて配置）を示す斜視図である。

【図3】本実施の形態にかかるクランプ装置のクランプ部の一部分を詳細に示す斜視図である。

【図4】本実施の形態にかかるクランプ装置の上クランプの断面図である。

【図5】本実施の形態にかかるクランプ装置の下クランプの断面図である。

【図6】本実施の形態にかかるクランプ装置により、ＴＡＩＫＯウエハをクランプした状態を説明する概略断面図である。

【図7】本実施の形態にかかるクランプ装置により、ＴＡＩＫＯウエハをクランプした状態と、フラットウエハをクランプした状態を比較する概略断面図である。

【図8】本実施の形態にかかるクランプ装置により、ＴＡＩＫＯウエハをクランプした状態と、フラットウエハをクランプした状態を比較する概略断面図である。

【図9】本実施の形態にかかるクランプ装置により、ＴＡＩＫＯウエハを反転する途中（ウエハが鉛直した状態）を説明する概略断面図である。

【図10】本実施の形態にかかるクランプ装置により、ＴＡＩＫＯウエハを反転する前後を説明する概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載および図面は、適宜、簡略化されている。

【0010】

本発明は、外周部に厚みを有するウエハを安定して把持可能で、かつ反転時の落下を防止したクランプ装置に関し、特に、ウエハの外周部に厚みを有し、ウエハの内周部のみを研磨し薄化したウエハ（例えば、ＴＡＩＫＯ（登録商標）ウエハ）と、通常のフラットウエハの両方を把持可能なクランプ装置に関するものである。本発明の実施形態にかかるクランプ装置によれば、治工具の取り替えなど、特別な段替えなく、それぞれの異なる形状のウエハを保持することができる。

【0011】

図１は、本実施の形態にかかるクランプ装置のクランプ部全体（クランプ状態）を示す斜視図である。
図１に示すクランプ装置のクランプ部は、円板状のウエハ（図示せず）の片側の外周端部をクランプするものである。つまり、このようなクランプ部を両側に並べて配置して、ウエハの両側の外周端部をクランプする。クランプ部は、下クランプ２０（第１クランプ）と上クランプ３０（第２クランプ）とを含み、それらによって、ウエハ（図示せず）の外周端部を把持するものである。クランプ装置は、下クランプ２０と上クランプ３０をそれぞれ上下に駆動する駆動部（図示せず）を有し、ウエハ搬送ロボット（図示せず）に保持されたウエハを下クランプ２０と上クランプ３０により挟んで把持することができる。また、クランプ装置は、下クランプ２０と上クランプ３０を反転させる反転機構（図示せず）を備え、それにより、ウエハを保持したまま、ウエハの上下の面を反転させることができる。

【0012】

図２は、下クランプ２０と上クランプ３０の各把持面を上向きにして、並べて配置した図である。下クランプ２０は、ウエハの外周端部が置かれる平坦部２１０と、平坦部２１０より外側に設けられ、平坦部２１０に置かれたウエハがずれないように位置決めするための突起部２１を有している。平坦部２１０は、円板状ウエハの外周端部に合わせて、円弧状に形成されている。その円弧状の平坦部２１０の外周側（外側）には、３つの突起部２１が互いに略等間隔に離間して設けられている。なお、突起部２１の数は、３つに限定されるものではなく、それ以上又はそれ以下の数の突起部を設けてもよい。

【0013】

上クランプ３０は、下クランプ２０の円弧状の平坦部２１０に対向して設けられた平坦部３１０と、下クランプ２０の円弧状の平坦部２１０の内周側に対向して設けられた円弧状の突起部３１を有する。

【0014】

図３は本実施の形態にかかるクランプ装置のクランプ部の一部分を詳細に示す斜視図である。図４は、本実施の形態にかかるクランプ装置の上クランプの断面図である。図４（ａ）は、凹部３３におけるクランプ装置の上クランプの断面図である。図４（ｂ）は、壁部３４及び勾配部３５におけるクランプ装置の上クランプの断面図である。図５は、本実施の形態にかかるクランプ装置の下クランプの断面図である。図５（ａ）は、突起部２１における下クランプの断面図である。図５（ｂ）は、突起部２１がない箇所（凹部２３）における下クランプの断面図である。

【0015】

下クランプ２０は、図３に示すように、ウエハの外周端部が置かれる平坦部２１０と、平坦部２１０の外側に設けられ、平坦部２１０に置かれたウエハの位置を規制する２つの突起部２１と、２つの突起部２１の間に形成された凹部２３と、を備える。このように、突起部２１と凹部２３は、隣接して設けられる。突起部２１は、壁部２１４と、壁部２１４の上端から上クランプ３０に向けて勾配している勾配部２１５と、を備える。突起部２１は、平坦部２１０の表面から上クランプ３０に向けて突出している。

【0016】

上クランプ３０には、下クランプ２０の突起部２１に対応した位置に、凹部３３が設けられている。また、上クランプ３０には、下クランプ２０の平坦部２１０に対応した位置に、ウエハをクランプするための平坦部３１０が設けられている。また、上クランプ３０には、この平坦部３１０の外側に設けられ、平坦部３１０から突出した壁部３４と、壁部３４の上端部から下クランプ２０に向けて勾配した勾配部３５が設けられている。上クランプ３０の壁部３４及び勾配部３５は、下クランプ２０の凹部２３に対向する位置に設けられている。このように、突出部３６と凹部３３は、隣接して設けられている。

【0017】

図６は、本実施の形態にかかるクランプ装置により、ＴＡＩＫＯウエハをクランプした状態を説明する概略断面図である。
前述したように、クランプ装置のクランプ部は、図６に示すように、左右に並べて配置され、ウエハの両側の外周端部をクランプする。ＴＡＩＫＯウエハ１１は、ウエハの外周部に設けられた厚肉部１２０（補強部とも呼ばれる場合もある）と、ウエハの内周部のみを研磨し薄化した凹部１１０（デバイス領域とも呼ばれる場合もある）とを有する。ＴＡＩＫＯウエハ１１の内周部の凹部１１０は、通常の略平板状フラットウエハの厚さよりも薄くしている。これにより、デバイスの特性を向上させつつ、ＴＡＩＫＯ形状により強度を増大させて、ウエハの反りによる割れや欠けを防止している。

【0018】

クランプ装置のクランプ部は、図６に示すように、ＴＡＩＫＯウエハ１１の両側の外周端部でＴＡＩＫＯウエハ１１をクランプしている。左側クランプ部の下クランプ２０の平坦部２１０と、右側クランプ部の下クランプ２０の平坦部２１０の上に、ＴＡＩＫＯウエハ１１は水平に置かれる。さらに、左側クランプ部の上クランプ３０の平坦部３１０と、右側クランプ部の上クランプ３０の平坦部３１０は、ＴＡＩＫＯウエハ１１の環状の厚肉部１２０の両側部を挟んでクランプしている。この際、上クランプ３０の内周側にある突起部３１（図２参照）は、ＴＡＩＫＯウエハ１１の薄い部分である凹部１１０と接触しない。

【0019】

図７を参照して、本実施の形態にかかるクランプ装置により、ＴＡＩＫＯウエハをクランプした状態と、フラットウエハをクランプした状態を比較する。図７（ａ）は、ＴＡＩＫＯウエハをクランプした状態を示し、図７（ｂ）はフラットウエハをクランプした状態を示す。

【0020】

図７（ｂ）に示すように、上クランプ３０の内周側にある突起部３１は、フラットウエハ１０と接触し、把持する（すなわち、突起部３１は、フラットウエハ１０のための把持部である）。フラットウエハ１０の厚さＷ２は、ＴＡＩＫＯウエハ１１の厚肉部１２０の厚さＷ１より薄く、ＴＡＩＫＯウエハ１１の凹部１１０の厚さより厚い。したがって、図７（ａ）に示すように、ＴＡＩＫＯウエハ１１は、その厚肉部１２０において、クランプされる。一方、フラットウエハ１０は、突起部３１でウエハを挟んでクランプされる。

【0021】

図８を参照して、ＴＡＩＫＯウエハ１１をクランプした状態とフラットウエハ１０をクランプした状態のクランプ部の鉛直位置（高さ）を比較して説明する。
図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、いずれの場合も、下クランプ２０の平坦部２１０の鉛直位置（高さ）は同じである。また、上クランプ３０の平坦部３１０の鉛直位置（高さ）も、同じである。このように、上クランプ３０の平坦部３１０の鉛直位置（高さ）を同じ高さにして、ＴＡＩＫＯウエハ１１とフラットウエハ１０の両方をクランプすることができるので、１つのセンサ５００で、クランプ閉じ端を検出することができる。したがって、本実施の形態にかかるクランプ装置は、製造コスト削減の観点からも有利となる。

【0022】

次に、図６、図９及び図１０を参照してウエハの反転動作を説明する。
図６に示すように、クランプ装置は、反転機構（図示せず）により、ＴＡＩＫＯウエハ１１の上下の面を反転させる。

【0023】

図９は、ＴＡＩＫＯウエハ１１を９０度回転させた状態を示す。点線で示すウエハが平らに配置された状態時の厚肉部１２０の位置から、厚肉部１２０が下方にずれ、上クランプ３０の壁部３４によりウエハの落下が防止されている。このように、ＴＡＩＫＯウエハ１１をクランプする上クランプ３０の平坦部３１０から、下クランプ２０に対して突出した突出部３６（壁部３４や勾配部３５）を設けることで、ウエハの落下を防止することができる。

【0024】

図１０（ａ）は、ＴＡＩＫＯウエハを反転する前の状態を示す。図１０（ｂ）は、ＴＡＩＫＯウエハを反転した後の状態を示す。図１０（ａ）に示すように、反転前は、下クランプ２０の突起部２１（壁部２１４と勾配部２１５からなる）が、ウエハの位置決め機構として機能する。また、反転後は、図１０（ｂ）に示すように、上クランプ３０の突出部３６（壁部３４及び勾配部３５）が、ウエハの位置決め機構として機能する。これらのウエハの位置決め機構により、ウエハの有効領域（ＴＡＩＫＯウエハ１１では凹部１１０に相当し、本例のフラットウエハ１０では、外周から約５ｍｍよりも内側の領域に相当する）へのクランプ部の接触やウエハの位置ズレによる搬送不良を防止することができる。

【0025】

なお、本実施例では、ウエハの有効領域は、外周から約５ｍｍよりも内側の領域に相当するとしたが、これに限定されず、有効領域は様々な形態がある。一般的に、有効領域とは、デバイスが造られている領域である。

【0026】

上記実施形態では、ＴＡＩＫＯウエハ１１の反転について記載したが、本クランプ装置は、図７（ｂ）の状態で、クランプ部により把持したフラットウエハ１０を反転することもできる。この場合も、フラットウエハの落下防止等の同様の効果を得ることができる。

【0027】

図１０（ａ）に示すように、ＴＡＩＫＯウエハ１１をクランプした状態では、下クランプ２０の突起部２１は、上クランプ３０の凹部３３に接触することなく、収容される。同様に、図１０（ｂ）に示すように、ＴＡＩＫＯウエハ１１をクランプした状態では、突出部３６は、凹部２３に接触することなく、収容される。

【0028】

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。上記実施の形態では、ＴＡＩＫＯ（登録商標）ウエハを例に説明したが、これに限定されず、多種多様なウエハにも適用可能である。

【0029】

また、平坦部は、必ずしも完全に平らである必要はなく、ウエハを把持可能であれば、多少の凹凸があってもよい。

【符号の説明】

【0030】

１０ フラットウエハ
１１ ＴＡＩＫＯウエハ
２０ 下クランプ（第１クランプ）
２１ 突起部
２３ 凹部（第１凹部）
３０ 上クランプ（第２クランプ）
３１ 突起部
３３ 凹部（第２凹部）
３４ 壁部
３５ 勾配部
３６ 突出部
１１０ 凹部
１２０ 厚肉部
２１０ 平坦部（第１把持部）
２１４ 壁部
２１５ 勾配部
２２０ 平坦部
２３０ 平坦部
３１０ 平坦部（第２把持部）
３２０ 平坦部
３３０ 平坦部
５００ センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】