JPH0282550A - ウエハハンドラー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、ウェハハンドラーに関する。

（従来の技術） 半導体製造工程では、例えばカセットに収容されたウェ
ハをウェハ処理装置に移送するために、ウェハハンドラ
ーが使用されている。

この種のウェハハンドラーとして代表的なものに、フラ
グレッグ方式と称されるハンドラーがある（特開昭６１
−７１３８３．特開昭６１−９０８８７．特開昭６１−
９０９０３　、特開昭６１−９９３４４．特開昭６１−
９９３４５．特開昭６１−１６０９４９　、特開昭６１
−１８４８４１　、特開昭６１−２７８１４９、特開昭
６２−２１６４４．特開昭６２−１ｔ１６０７　、特開
昭６２−１６１６０８　、特開昭６２−２１６４９．特
開昭６２−４５０３８　、特開昭６２−４１１２９．特
開昭６２−１５０７３５）。

このハンドラーは、第７図に示すようにウェハを面上に
載置可能とするウェハ支持部材１と、このウェハ支持部
材１に回転自在に連結された対をなす第１のアーム部材
２．２と、第１のアーム部材２，２に一端を回動自在に
支持された対をなす第２のアーム部材３．３とを有して
構成される。

そして、第２のアーム部材３．３の一端に設けた駆動軸
に第１１−リ４を設け、また、第１．第２のアーム２．
３を連結する回転軸には第２のプーリ５が設けられ、こ
の第１．第２のプーリ４，５の径の比を２：１とすると
共に、この両プーリ４゜５間にベルト６を掛は渡してい
る。また、前記ウェハ支持部材１が第１のアーム２．２
に対して自由に回転することを防止するため、ギア（図
示せず）を噛み合わせる構成を採用している。

（発明が解決しようとする問題点） 上述したフラグレッグ方式のウェハハンドラーによれば
、同一平面に平行に配置された第１゜第２のアーム部材
の連結のみでは、このアームの関節部分の移動位置が一
義的に定まらないので、ウェハ支持部材ｌの一方向のみ
の自由度を確保できず、第１．第２のプーリ４，５及び
ベルト６を使用することが不可欠となり、さらに、支持
部材１と第１のアーム部材２．２との間でギアを使用し
てウェハ支持部材１の自由な回転を拘束しなければなら
ない。

このように、上記構成では比較的構成部材が多くなって
、コストアップが避けられない、また、ギアを用いてい
るので、ギア噛み合い時のバックラッシュの存在により
ハンドラーとして力りを有するものとなってしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、構成
部材点数を少なくしながらも、ウェハ支持部材の一方向
のみの直線移動の自由度を得ることができ、構成が簡易
でかつ安価なウェハハンドラーを堤供することを目的と
するものである。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明のウェハハンドラーは、一対の多関節アームのそ
れぞれの一端にウェハ支持部材を支持し、かつ、この一
対の多関節アームのそれぞれの移動平面を交差するよう
に配置して構成し、一方の多関節アームの他端を回転す
ることにより、上記ウェハ支持部材を直線移動するもの
である。

そして、一対の多関節アームが配置される位置の両側に
ウェハ支持部材を直線移動させるために、上記両方向へ
の移動に際して一対の多関節アームをウェハ支持部材と
干渉しない位置に配置することが好ましい、また、この
ウェハハンドラー全体を回転可能として、ウェハ支持部
材の一端を反対側に配置できるように構成とすることも
でき、さらには、このウェハ支持部材の両端側でウェハ
を支持可能とするものか良い４また、ウェハ支持部材が
両方向に移動する場合にあっては、少なくとも多関節ア
ームを構成する複数のアームが重なりあった時に、この
重なり合いを外力の付加により解除する構成を採用する
ことができる。

（作用） 一対の多関節アームのそれぞれの一端にウェハ支持部材
を取り付けてこの端部を拘束し、かつ、一対の多関節ア
ームの移動平面が交差するように配置することで、一方
の多関節アームの他端側を回転駆動した場合、この一対
の多関節アーム同士の拘束によって、関節部分の位置は
一義的に定まり、したがってウェハ支持部材の自由度は
、そのウェハ支持部材を直線移動させたい方向のみの一
方向となる。

このことを、本発明のｍ構を最も簡易化して模式化した
第５図を参考に説明すれば、第１の多関節アーム１０は
、図示ａ、ｂ、ｃの３点を関節部分とするアーム１０ａ
、１０ｂを有し、一方これと対をなす第２の多関節アー
ム２も同様にａ、ｂ。

Ｃの３点を関節部分とするアームｌｌａ、ｌｌｂを有し
ている。そして、この第１．第２の多関節アーム１０．
１１の一端に収り付けられた一方の平面１２をウェハ支
持部材とすれば、アーム１０ａ、１０ｂ、ｌｌａ、ｌｌ
ｂのいずれかアームを回転させれば、上記ウェハ支持部
材１２は同図の上下方向のみに拘束して移動されること
になる。

この結果、この一方向のみの自由度を確保するための曲
の部材を要することがないので、部材点数を削減でき、
また、ギアなども要しないのでバックラッシュに起因す
るハンドラーのガタも生ずることがない。

（実施例） 以下、本発明を半導体ウェハのウェハハンドラーに適用
した一実施例について、図面を参照して具体的に説明す
る。

このウェハハンドラーは、第１図、第２図に示すように
、一対の多関節アーム２０．３０を、その移動平面が交
差するように傾斜して配置している。そして、両端が上
記多関節アーム２０．３０と同一角度で傾斜する傾斜部
４２と、この間に形成された水平部４４とで構成された
アーム連結部材４０が設けられ、前記傾斜部４２．４２
が前記一対の多関節アーム２０．３０の移動端に回転自
在に支持されている。そして、このアーム連結部材４０
上に、このアーム連結部材４０の長平方向と直交する方
向に沿って、ウニ八支持部材の一例であるピンセット５
０が固着されている。なお、このピンセット５０は、そ
の両端側でウエノＸ６０を例えば真空吸着によって支持
可能な真空吸着部５２．５２を有している。

次に、前記一対の多関節アーム２０．３０の詳細につい
て説明する。

この多関節アーム２０．３０は、その駆動系以外の外観
上の構成は同一となっている。すなわち、一方の多関節
アーム２０は、第１のアーム２２と第２のアーム２４と
から構成され、同様に他方の多関節アーム３０も第１ア
ーム３２と第２のアーム３４とから構成され、上記各ア
ームの両端を回転自在とする３関節（ａ、ｂ、ｃ）を有
する構造となっている。なお、上記第１のアーム２２゜
３２の一端側を第１関節ａとし、第１．第２のアームの
連結部を第２関節すとし、前記傾斜部４２゜４２と第２
のアーム２４．３４との連結部を第３関節Ｃとする。

また、前記一対の多関節アーム２０．３０の第１関節ａ
側は、一対の多関節アーム２０．３０の傾斜と同一角度
で傾斜する斜面７２．７２を有する基台７０の上記斜面
７２．７２に回転自在に支持されいる。そして、多関節
アーム２０側の上記斜面７２はさらに斜め下方側に延在
形成され、この領域を、前記多関節アーム２０の第１の
アーム２２を駆動するモータ８０の取り付は部７４とし
ている。

また、上記基台７０は、鉛直線を回転軸として、第１図
、第２図のθ方向に回転可能となっている。

次に、一対の多関節アーム２０．３０の駆動系について
、第３図を参照して説明する。

本実施例のウェハハンドラーは、一方の多関節アーム２
０側にのみ駆動系を有していて、この−方の多関節アー
ム２０の駆動により、他方の多関節アーム３０はこれに
追従し、かつ、側条関節アーム２０．３０が拘束し合い
ながらビンセ・ント５０を移動することになる。ビンセ
・ｙト５２はいかなる移動に対しても水平状態を維持し
て移動する。

多関節アーム２０の駆動系として、まず、モータ８０の
出力軸には第１のブー９８２が固着されている。一方、
前記第１関節ａには、第１のアーム２２の回転軸８４に
第２のプーリ８６が固着され、この第２のプーリ８６と
前記第１のプーリ８２との間に、ベルト８８が掛は渡さ
れている。

この結果、モータ８０が回転駆動されると、この回転出
力は第１のプーリ８２．ベルト８８．第２のプーリ８６
を介して第１のアーム２２の回転軸８４に伝達され、こ
の第１のアームが回転軸８４を中心として回転駆動され
ることになる。

本実施例の構成によれば、上記一方の多関節アーム２０
の第１のアーム２２を回転駆動することで、一対の多関
節アーム２０．３０の各関節の移動位置は一義的に定ま
り、ピンセット５０をその長平方向のいずれか一方の方
向に確実に駆動することができ、他の方向には移動の自
由度が存在しないようになっている。

従って、このウェハハンドラーの駆動系としては、上記
のものだけで足りるが、本実施例ではこのピンセット５
０の直線往復駆動を確実ならしめるために、付加的な駆
動系を設けている。これは、前記回転軸８４の上側に第
３のプーリ９０を固着し、さらに、第１．第２アーム２
２．２４の連結部分の回転軸９２に第４のプーリ９４を
固着し、この第３．第４のプーリ９０，９４間に、ベル
ｊ・９６を掛は渡している。なお、第３のプーリ９０と
第４のプーリ９４の直径の比は、２：１となっている。

また、このような稼動部を有するウェハハンドラーでの
稼動時のゴミの拡散を防止するため、本実施例では多関
節アーム２０．３０の内部を真空引き可能となっている
。

すなわち、一方の多関節アーム２０について説明すれば
、第１．第２のアーム２２．２４は第３図に示すように
、内部が切欠された中空形状となつていて、また、第１
．第２．第３の各関節ａ。

ｂ、ｃに配置された回転軸８４，９２．９８も同様に中
空軸となっていて、多関節アーム２０の内部は連通した
状態となっている。このような構成は、他方の多関節ア
ーム３０も同様になっている。

次に、作用について説明する。

まず、本実施例のウェハハンドラーは、一対の多関節ア
ーム２０．３０の移動平面を互いに交差するように配置
し、一方の多関節アーム２０における第１のアーム２２
の関Ｈａの回転軸８４をモータ８０によって回転して駆
動することになる。

そして、上記モー８０の駆動により第１のアーム２２が
第１関節ａにて回転すると、この一対の多関節アーム２
０．３０の他の関節の移動位置が一義的に定まり、従来
の７ラグレツグ方式のように、一対のアームの双方を同
期回転し、かつ、第１゜第２アームの回転比を２＝１に
管理して駆動するような、複雑な構成を採用する必要が
ない。

そして、本実施例のウェハハンドラーでは、第４図に示
すように、この一対の多関節アーム２０゜３０が配置さ
れる位置よりも右側の位置と左側の位置との両側に、ピ
ンセット５０を移動可能としている。すなわち、本実施
例のウェハハンドラーは、第２図に示すように一対の多
関節アーム２０゜３０の第１．第２アーム２２．２４及
び３２゜３４が完全に重なり合うことができ、しかもこ
の状態より左右のいずれの方向にもビンセット５０が移
動する場合にも、このビンセット５０の移動に干渉する
部材は全く存在しないようになっている。従って、ビン
セット５０の移動ストロークを大きく確保することがで
きる。

ここで、このように一対の多関節アーム２０３０の両側
に移動する場きには、必ず第２図に示すようにアーム同
士が重なり合う状態がある。そして、この場合には、第
１のアーム２２を駆動しても第１．第２のアーム２２．
２４の相対的位置が重なり合ったままで変化ゼず、重な
った状態で第１関節ａの回転軸８４を中心として両アー
ム２２．２４が回転する恐れがある。このことは、他方
の多関節アーム３０についても同様である。

このような現象は、ビンセット５０が連続移動する場合
にはその慣性力によって、第２図の状態の後に第１．第
２のアーム２２．２４の位置がずれることから、実際に
生ずる可能性が低いが、ａｌｌ段設計上のような現象が
生ずる恐れがある以上この対策が必要である。

本実施例では、第１関節ａでの回転軸８４の回転力を、
第３．第４のプーリ９０．９４及びベルト９６を用いて
第２関節すの回転軸９２にも伝達し、第２のアーム２４
を回転させる構成を採用している。なお、一対の多関節
アーム２０．３０の拘束状態下で第２のアーム２４を回
転駆動する必要上、第３．第４のプーリ９０．９４の直
径比を２：１に設定している。

次に、このウェハハンドラーを用いて、ウェハ６０を搬
送する動作について、第６図を参照して説明する。

同図において、このウェハハンドラーのビンセット５０
の移動経路の一端には、ウェハ６０を上下方向の所定ピ
ッチで例えば２５枚収容したカセット１００が設けられ
、そのｆｌ！！端側には、ウェハエツチング、アッシン
グなどのウェハ処理を実行する処理装置１１０が設けら
れている。そして、カセット１００より取り出しなウェ
ハ６０を前記処理装置１１０の供給し、処理が終了した
ウェハ６０をカセット１００に戻し搬送し、新たなウェ
ハ６０をカセット１００より処理装置１１０に移送する
ようにして連続処理を実行するようになっている、 このような場合、まず、第６図（Ａ）に示すようにビン
セット５０の一端をカセット１００内に挿入移動し、−
枚のウェハ６０−１をピンセット５０上に真空吸着する
。

次に、カセット１００よりビンセット５０を離脱移動し
く第６図（Ｂ）参照）、この状態で、処理装置１１０内
に既に搬入されているウェハ６０〜０の処理終了を待機
する。

処理装置１１０での処理が終了したら、第６図（Ｂ）の
状態よりビンセット５０を右側に移動し、他方の真空吸
着部５２にて処理済みウェハ６００を支持する（第６図
（Ｃ）参照）、そして、ピンセット５０を左側に移動し
、処理袋ｆ１１０より離脱した位置に停止する（第６図
（Ｄ）参照）。

その後、基台７０を１８０°回転さぜ、ウェハ６０−１
を支持した側のビンセット５０が、前記処理装置１１０
と対向するように、一方、処理済みのウェハ６０−０を
支持した側がカセット１００に対向するようにそれぞれ
設定する（第６図（Ｅ）参照）。

そして、上記の状態よりビンセット５０を左側に移動し
、新なウェハ６０−１を処理装置１１０に受は渡すく第
６図（Ｆ）参照）。

これ以降、処理装置１１０での処理が開始されるので、
この処理時間を利用して処理済みウェハ６０−０をカセ
ット１００に戻し搬送し、以降は第６図（Ａ）に戻って
その動作を繰り返すことになる。

このように、上記のようなダブルピンセット構造であっ
て、かつ、基台７０を回転自在としておけば、新たなウ
ェハをビンセット５０に支持しなから、処理済みのウェ
ハを支持することができ、この状態で基台７０を回転す
れば、この新たなウェハを即座に処理装置１１０に受は
渡すことができる。従って、吸着部が一つしかない場合
には、処理済みウェハ６０−０を受けとった後には、こ
れをカセット１００に戻した後に新たなウェハ６０−１
をカセット１００より受けとり、これを処理装置１１０
に移動する動作が必要であったが、上記実施例では処理
済みウェハ６０−〇を処理袋［１１０より受けとった後
、ビンセット５０を回転させて既に保持している新たな
ウェハ６０−１を即座に処理袋［１１０に受は渡すこと
かできるので、ウェハの受は渡しのスルー１ツトを大幅
に向上することができる。

なお、半導体ウェハを被搬送物とする場合には、この種
のウェハハンドラーがクリーンルーム内に配置され、稼
動部の稼動によって生ずるゴミの拡散を嫌うので、本実
施例ではアーム及びその連結部分を中空構造とし、この
内部を真空引きすることで、稼動部でのゴミを外部に拡
散することを確実に防止することができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

本発明は、ウェハハンドラーの一対の多関節アーム２０
．３０をその移動平面が交差するように配置することで
、一対の多関節アームの一部を駆動した時に各関節の移
動位置が一義的に定まる構成を採用している点か特徴で
あり、ダブルピンセット楕遺、基台７０の回転Ｓ遺、ビ
ンセットが一対の多関節アームの両側に移動する構成等
を必すしも採用するものに限らない。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば一対の多関節アー
ムを、そのそれぞれの移動平面が交差するように配置す
ることで、ウェハ支持部材の直線移動方向のみの自由度
を複雑な構成を採用せずに確保することができ、従来よ
りも構成が簡易で安価なウェハハンドラーを提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１１図は、本発明を適用したウェハハンドラーの一実
施例の概略斜視図、第２図は、第１図のウェハハンドラ
ーの各アームが重なり合った中立状態を説明するための
概略斜視図、第３図は、第１図に示ずウェハハンドラー
の一方の多関節アームの内部構造を説明するための概略
断面図、第４図は、ウェハハンドラーの両側へのビンセ
ットの移動を説明するための概略斜視図、第５図は、一
対の多関節アームの移動平面が交差する場合の最も簡易
化したｍ横を模式的に示す概略説明図、第６図は、第１
図のウェハハンドラーを用いてのウェハ移し換え動作を
説明するための動作説明図、第７図は従来のフラグレッ
ク方式のウェハハンドラーを説明するための概略説明図
である。 ２０３０・・・一対の多関節アーム、 ４０・・・アーム連結部材、 ５０・・・ウェハ支持部材（ビンセット）、６０・・・
ウェハ、 ７０・・・基台、 ８０・・・モータ。 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）一対の多関節アームのそれぞれの一端にウェハ支
   持部材を支持し、かつ、この一対の多関節アームのそれ
   ぞれの移動平面を交差するように配置して構成し、一方
   の多関節アームの他端を回転することにより、上記ウェ
   ハ支持部材を直線移動することを特徴とするウェハハン
   ドラー。