JP2017005169A - ウエハ搬送用ハンド - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ウエハの保持位置精度を向上させるようにしたウエハ搬送用ハンドを提供する。【解決手段】ハンド１では、各アクチュエータ１１に通電して各アクチュエータ１１を収縮させることで各レバー部１０の一端側がベース部３に向かって引っ張られる。これに対し、各レバー部１０の他端側は、バネ部１２の引張力Ｆ２に抗してベース部３から離れる方向に移動し、各レバー部１０の他端に設けられた各ウエハ保持部１３をベース部３から離れる方向に逃がすことができる。各レバー部１０の他端に働く開放力Ｆ１によって各ウエハ保持部１３は外側に広がるように移動する。その後、ウエハ２にベース部３を対面させる。この状態で、各アクチュエータ１１の通電を無くすと各アクチュエータ１１が伸びて、前述した開放力Ｆ１が無くなる。その結果、バネ部１２の引張力Ｆ２によって各ウエハ保持部１３の周面がウエハの外周に当接してウエハ２が挟持される。【選択図】図１

Description

本発明は、ウエハを捕捉して搬送するために利用されるウエハ搬送用ハンドに関するものである。

従来において、このような分野に関連する技術として特開２００８−２７０５７９号公報がある。この公報に記載されたウエハ搬送用ハンドにおいて、ウエハの上面を吸着するための円形のハンド本体の吸着面には、環状に溝が複数本形成されている。各溝は真空ポンプに接続されており、溝に沿って空気を吸引することで、ハンド本体の吸着面にウエハを吸着させている。ハンド本体の吸着面に吸着されたウエハは所定の場所まで搬送され、その後、溝と真空ポンプとを連結する空気路を弁により閉鎖することで、ハンド本体の吸着面からウエハを離脱させることができる。

特開２００８−２７０５７９号公報

しかしながら、前述した従来のウエハ搬送用ハンドは、空気の負圧を利用してウエハをハンドの吸着面に吸着させているので、ウエハをハンドに吸着させて保持させる際にウエハの中心とハンド本体の中心との位置ズレや、吸着時や搬送時にウエハ自体が僅かに回転するような事態が起こり易い。従って、ハンドに捕捉されたウエハの保持位置精度を出し難いといった問題を有している。

本発明は、ウエハの保持位置精度を向上させるようにしたウエハ搬送用ハンドを提供することを目的とする。

本発明は、ウエハを保持して所定の場所まで搬送するウエハ搬送用ハンドであって、
前記ウエハの平坦面に対面して配置されるベース部と、
前記ウエハの前記平坦面に対して平行な平面上に配置される棹状のレバー部と、
前記レバー部の一端と前記ベース部とを連結すると共に、通電により収縮するアクチュエータと、
前記平面上に配置されて、前記レバー部の他端と前記ベース部とを連結すると共に、前記アクチュエータの収縮力により前記レバー部の前記他端が前記ウエハの外周から離間する方向に移動する際に発生する開放力に対抗する引張力を有するバネ部と、
前記レバー部の前記他端に固定されると共に、前記ウエハの前記外周より外方に配置されて前記ウエハの前記外周に対して当接／離間を行うウエハ保持部と、を備え、
前記レバー部と前記アクチュエータと前記バネ部と前記ウエハ保持部とで一組のウエハ捕捉ユニットを構成し、前記ウエハ捕捉ユニットは前記平面上に複数組を有する。

このウエハ搬送用ハンドでは、アクチュエータに通電してアクチュエータを収縮させることで、レバー部の一端側がベース部に向かって引っ張られる。これに対し、レバー部の他端側は、バネ部の引張力に抗してベース部から離れる方向に移動し、レバー部の他端に設けられたウエハ保持部をベース部から離れる方向に逃がすことができる。このように、レバー部の他端に働く開放力によってウエハ保持部は外側に広がるように移動する。その後、ベース部をウエハに対面させる。この状態で、アクチュエータの通電を無くすとアクチュエータが伸びて、前述した開放力が無くなる。その結果、バネ部の引張力によってウエハ保持部がウエハの外周に当接してウエハが挟持される。そして、所定の場所までハンドを移動させた後、アクチュエータに再度通電してハンドからウエハを解放させる。このように、ハンドは、通電時にはウエハを解放し、非通電時にはウエハを保持することができるので、故障等によりアクチュエータが非通電になっても、ハンドからウエハが脱落することがない。従って、ウエハの搬送途中において、ウエハが落下して損傷するような事態が回避される。また、引張力によりウエハの外周をウエハ保持部でしっかりと挟持させているので、搬送中であってもウエハの保持位置がズレ難く、その結果、ウエハの保持位置精度を向上させることができる。

また、板バネからなる前記バネ部の一端は前記レバー部の前記他端に連結され、前記バネ部の他端は前記ベース部に固定される取付部に連結され、前記レバーと前記バネ部と前記取付部とは、バネ鋼材により一体に成形されている。
前述した各部分が別体の構成であると、各部分管の摺動によって発塵が生じるが、このような構成を採用するとハンドから発塵し難くなり、ウエハに対する塵の影響を抑制することができる。

また、前記バネ部はＶ字形状の板バネにより形成され、前記Ｖ字形状の頂部は前記アクチュエータに向けられている。
バネ部にＶ字形状の板バネを利用することで、小さな開放力でウエハ保持部を外側に大きく逃がすことができる。

また、４組の前記ウエハ捕捉ユニットのうちの第１及び第２のウエハ捕捉ユニットと第３及び第４のウエハ捕捉ユニットとは、前記ウエハの中点を通る基準軸線に対して対称の位置関係をもって配置され、前記第１及び第２のウエハ捕捉ユニットの第１及び第２のウエハ保持部と前記第３及び第４のウエハ捕捉ユニットの第３及び第４のウエハ保持部とは、前記基準軸線に対して対称の位置関係をもって配置され、
前記第１のウエハ保持部と前記第３のウエハ保持部は、前記ウエハに形成されオリエンテーションフラット上に当接し、前記第２のウエハ保持部と前記第４のウエハ保持部は前記オリエンテーションフラット以外で前記ウエハの外周上に当接する。
このような構成を採用すると、ウエハの回転を容易に規制することができるので、ウエハの搬送時にウエハの位置ズレが起こり難い。

本発明によれば、ウエハの保持位置精度を向上させることができる。

本発明に係るウエハ搬送用ハンドの一実施形態を示す斜視図である。 図１に示されたハンドでウエハを挟持する前の状態を示す平面図である。 図１に示されたハンドでウエハを挟持した後の状態を示す平面図である。 ウエハ保持部を示す斜視図である。 他のウエハ保持部を示す斜視図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係るウエハ搬送用ハンドの好適な実施形態について詳細に説明する。

図１及び図２に示されるように、ウエハ搬送用ハンド１は、半導体製造装置のクリーン室内で所定の場所から加工装置までウエハ２を搬送するために利用されるので、発塵し難い構成が好ましい。ハンド１は、水平方向に移動自在なアーム５の先端に取り付けられて利用される。このハンド１は平板状をなすベース部３を有する。このベース部３は、アーム５の先端にネジ４によって固定されるネック部３ａと、ネック部３ａの端部に設けられた矩形のヘッド部３ｂとで構成されている。ヘッド部３ｂは、ハンド１でウエハ２を捕捉する際に、ウエハ２の平坦面２ａの中央に対面するように配置される。

ベース部３の先端側には４組のウエハ捕捉ユニットＡ１〜Ａ４が固定されている。各ウエハ捕捉ユニットＡ１〜Ａ４は、ウエハ２の平坦面２ａに対して平行な平面上に配置される棹状のレバー部１０と、レバー部１０の一端とベース部３とを連結すると共に、通電により収縮する紐状のアクチュエータ１１と、ウエハ２の平坦面２ａに対して平行な平面上に配置されて、レバー部１０の他端とベース部３との間で延在すると共に、アクチュエータ１１の収縮力によりレバー部１０の他端がウエハ２の外周２ｂから離間する方向に移動する際に発生する開放力Ｆ１に対抗する引張力Ｆ２を有するバネ部１２と、レバー部１０の他端に固定されると共に、ウエハ２の外周２ｂより外方に配置されてウエハ２の外周２ｂに対して当接／離間を行うウエハ保持部１３と、バネ部１２をベース部３に固定するための取付部１４と、を備えている。

レバー部１０は外方に膨出するような円弧状を有している。直線状に形成された取付部１４は、バネ部１２の端部に連結されると共に、ウエハ２の平坦面２ａに対して平行な平面上でレバー部１０に対向して配置されている。取付部１４はベース部３にネジ１５によって固定されている。取付部１４の端部とレバー部１０の端部とはバネ部１２によって連結され、バネ部１２はＶ字形状の板バネによって形成されている。バネ部１２はＶ字形状の頂部１２ａがアクチュエータ１１に向くように配置されている。このようにバネ部１２にＶ字形状の板バネを利用することで、アクチュエータ１１の収縮に起因する小さな開放力Ｆ１でウエハ保持部１３を外側に大きく逃がすことができる。

レバー部１０とバネ部１２と取付部１４とは、バネ鋼材によって一体に形成されている。このような構成を採用すると、別体で構成する場合に比べて摺動部分が無く、ハンド１から発塵し難くなり、ウエハ２に対する塵の影響を抑制することができる。レバー部１０とバネ部１２と取付部１４とで略Σ形状の指部材Ｂを構成する。そして、指部材Ｂのうちのレバー部１０及びバネ部１２はベース部３から外方に向かって突出している。

指部材Ｂのレバー部１０の端部にはアクチュエータ１１の一端部が固定され、アクチュエータ１１の他端部は、円形の固定板１６によってベース部３のヘッド部３ｂに固定されている。固定板１６はネジ１７によってヘッド部３ｂに固定され、アクチュエータ１１は、固定板１６とヘッド部３ｂとで挟み込むようにしてベース部３に取り付けられている。この固定板１６の周囲には各取付部１４が配置されている。

固定板１６から放射状に延在するアクチュエータ１１が伸縮する際、ベース部３の影響を受けないようにするために、ベース部３には直線状のアクチュエータ収容凹部１８が形成されている。アクチュエータ収容凹部１８内にアクチュエータ１１が配置されると、アクチュエータ１１は取付部１４の下を通って固定板１６とレバー部１０との間を延在する。

指部材Ｂのレバー部１０において、一端側にはアクチュエータ１１の端部が固定されている。アクチュエータ１１の他端側すなわちバネ部１２とレバー部１０との連結部分には、ウエハ２の外周２ｂに対して当接／離間を行うためのウエハ保持部１３が固定されている。図４に示されるようにウエハ保持部１３は円筒部１３ｅを有し、ネジ１９によりレバー部１０に固定されている。円筒部１３ｅの下端にはフランジ部１３ｆが設けられている。ハンド１によってウエハ２を搬送する際、フランジ部１３ｆによってウエハ２の落下を防止することができる。

更に、ベース部３上において、４組のウエハ捕捉ユニットＡ１〜Ａ４は左右対称になるように配置されている。図２において、左側に位置する第１及び第２のウエハ捕捉ユニットＡ１，Ａ２と、右側に位置する第３及び第４のウエハ捕捉ユニットＡ３，Ａ４とが左右対称の関係になっている。基準軸線Ｌに対して、第１のウエハ捕捉ユニットＡ１と第３のウエハ捕捉ユニットＡ３とが左右対称であり、第２のウエハ捕捉ユニットＡ２と第４のウエハ捕捉ユニットＡ４とが左右対称である。また、第１及び第２のウエハ捕捉ユニットＡ１，Ａ２の第１及び第２のウエハ保持部１３ａ，１３ｂと第３及び第４のウエハ捕捉ユニットＡ３，Ａ４の第３及び第４のウエハ保持部１３ｃ，１３ｄとは、基準軸線Ｌに対して対称の位置関係をもって配置されている。

近接する第１のウエハ保持部１３ａの周面と第３のウエハ保持部１３ｃの周面とは、ウエハ２に形成されオリエンテーションフラット２ｃに当接する。このオリエンテーションフラット２ｃは基準軸線Ｌに対して直交して延在する。第１のウエハ保持部１３ａと第３のウエハ保持部１３ｃとは基準軸線Ｌに対して対称の位置関係を有する。第２のウエハ保持部１３ｂの周面と第４のウエハ保持部１３ｄの周面はオリエンテーションフラット２ｃ以外でウエハ２の外周２ｂ上に当接する。第２のウエハ保持部１３ｂと第４のウエハ保持部１３ｄとは基準軸線Ｌに対して対称の位置関係を有する。

このように、オリエンテーションフラット２ｃに第１のウエハ保持部１３ａの周面と第３のウエハ保持部１３ｃの周面を当接させることで、ウエハ２の回転を容易に規制することができるので、ウエハ２の搬送時にウエハ２の位置ズレが起こり難い。

各アクチュエータ１１を同時に伸縮させるために、ベース部３の表面及び裏面には、配線２０が銅箔により形成されている。なお、バンド１においてベース部３以外は導電性の材料で形成されている。ベース部３の表面に設けられる配線２０は、ネック部３ａに位置する第１の外部接続端部２１ａから延在して先端が第２及び第４のウエハ捕捉ユニットＡ２，Ａ４の取付部１４に接続された第１の配線部２１と、第４のウエハ捕捉ユニットＡ４の取付部１４と第３のウエハ捕捉ユニットＡ３の取付部１４とを接続する第２の配線部２２と、第３のウエハ捕捉ユニットＡ３の取付部１４と第１のウエハ捕捉ユニットＡ１の取付部１４とを接続する第３の配線部２３と、円形の固定板１６とベース部３の裏面に設けられた銅箔の配線（不図示）とを接続する第４の配線部２４と、を有している。ベース部３の裏面に設けられた配線（不図示）には第２の外部接続端部が設けられている。そして、第１の外部接続端部２１ａと第２の外部接続端部（不図示）とを直流電源に接続し、通電をオン／オフすることでアクチュエータ１１の伸縮を行う。

このウエハ搬送用ハンド１では、各アクチュエータ１１に通電して各アクチュエータ１１を収縮させることで、各レバー部１０の一端側がベース部３に向かって引っ張られる。これに対し、各レバー部１０の他端側は、バネ部１２の引張力Ｆ２に抗してベース部３から離れる方向に移動し、各レバー部１０の他端に設けられた各ウエハ保持部１３をベース部３から離れる方向に逃がすことができる。

各レバー部１０の他端に働く開放力Ｆ１によってウエハ保持部１３は外側に広がるように移動する。このようにして、第１〜第４のウエハ捕捉ユニットＡ１〜Ａ４を動作させた後、ベース部３を降下させて、ウエハ２にベース部３のヘッド部３ｂを対面させる（図２参照）。この状態で、各アクチュエータ１１の通電を無くすと各アクチュエータ１１が伸びて、前述した開放力Ｆ１が無くなる。その結果、バネ部１２の引張力Ｆ２によって各ウエハ保持部１３の周面がウエハの外周に当接してウエハ２が挟持される（図３参照）。

所定の場所までハンド１を移動させた後、各アクチュエータ１１に再度通電してハンド１からウエハ２を解放させる。このように、ハンド１は、通電時にはウエハ２を解放し、非通電時にはウエハ２を保持することができるので、故障等によりアクチュエータ１１が非通電になっても、ハンド１からウエハ２が脱落することがない。従って、ウエハ２の搬送途中において、ウエハ２が落下して損傷するような事態が回避される。また、引張力Ｆ２によりウエハ２の外周２ｂをウエハ保持部１３でしっかりと挟持させているので、搬送中であってもウエハ２の保持位置がズレ難く、その結果、ウエハ２の保持位置精度を向上させることができる。

本発明は、前述した実施形態に限定されず、下記のような種々の変形が可能である。

図５に示されるように、ウエハ保持部３０の円筒部３０ａには、周方向にＶ溝３０ｂが形成されている。このＶ溝３０ｂ内にウエハ２の外周２ｂが入り込むことで、ウエハ２を確実に捕捉することができ、ハンド１によってウエハ２を搬送する際の落下を防止することができる。

バネ部としては、Ｕ字状、Ｓ字状、Ｗ字状などの板バネであってもよい。

アクチュエータは通電により収縮するものであれば任意のものを用いることができる。また、アクチュエータとして形状記憶合金のワイヤを用いると、アクチュエータ自体に摺動部がないため発塵を抑制することができる。

１…ウエハ搬送用ハンド ２…ウエハ ２ａ…ウエハの平坦面 ２ｂ…ウエハの外周 ２ｃ…オリエンテーションフラット ３…ベース部 １０…レバー部 １１…アクチュエータ １２…バネ部 １３，３０…ウエハ保持部 １３ａ…第１のウエハ保持部１３ｂ…第１のウエハ保持部 １３ｃ…第１のウエハ保持部 １３ｄ…第１のウエハ保持部 １４…取付部 Ｌ…基準軸線 Ａ１…第１のウエハ捕捉ユニット Ａ２…第２のウエハ捕捉ユニット Ａ３…第３のウエハ捕捉ユニット Ａ４…第４のウエハ捕捉ユニット Ｆ１…開放力 Ｆ２…引張力

Claims (4)

1. ウエハを保持して所定の場所まで搬送するウエハ搬送用ハンドであって、
   前記ウエハの平坦面に対面して配置されるベース部と、
   前記ウエハの前記平坦面に対して平行な平面上に配置される棹状のレバー部と、
   前記レバー部の一端と前記ベース部とを連結すると共に、通電により収縮するアクチュエータと、
   前記平面上に配置されて、前記レバー部の他端と前記ベース部とを連結すると共に、前記アクチュエータの収縮力により前記レバー部の前記他端が前記ウエハの外周から離間する方向に移動する際に発生する開放力に対抗する引張力を有するバネ部と、
   前記レバー部の前記他端に固定されると共に、前記ウエハの前記外周より外方に配置されて前記ウエハの前記外周に対して当接／離間を行うウエハ保持部と、を備え、
   前記レバー部と前記アクチュエータと前記バネ部と前記ウエハ保持部とで一組のウエハ捕捉ユニットを構成し、前記ウエハ捕捉ユニットは前記平面上に複数組を有する、
   ウエハ搬送用ハンド。
2. 板バネからなる前記バネ部の一端は前記レバー部の前記他端に連結され、前記バネ部の他端は前記ベース部に固定される取付部に連結され、前記レバーと前記バネ部と前記取付部とは、バネ鋼材により一体に成形されている、
   請求項１記載のウエハ搬送用ハンド。
3. 前記バネ部はＶ字形状の板バネにより形成され、前記Ｖ字形状の頂部は前記アクチュエータに向けられている、
   請求項１又は２記載のウエハ搬送用ハンド。
4. ４組の前記ウエハ捕捉ユニットのうちの第１及び第２のウエハ捕捉ユニットと第３及び第４のウエハ捕捉ユニットとは、前記ウエハの中点を通る基準軸線に対して対称の位置関係をもって配置され、前記第１及び第２のウエハ捕捉ユニットの第１及び第２のウエハ保持部と前記第３及び第４のウエハ捕捉ユニットの第３及び第４のウエハ保持部とは、前記基準軸線に対して対称の位置関係をもって配置され、
   前記第１のウエハ保持部と前記第３のウエハ保持部は、前記ウエハに形成されオリエンテーションフラット上に当接し、前記第２のウエハ保持部と前記第４のウエハ保持部は前記オリエンテーションフラット以外で前記ウエハの外周上に当接する、
   請求項１〜３の何れか一項に記載のウエハ搬送用ハンド。

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