JPH04101795A - ウェハ把持装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体製造工程におけるウェハの把持・ハン
ドリング装置に関する。

〔従来の技術〕

半導体製造工程では、デバイスの高集積化に伴って、微
細な塵埃が、デバイスの品質に増々影響するようになっ
た。従って、現場では、クリーンルームのクリーン度を
高め、クリーンルーム内の発塵源を防止すると共に、ウ
ェハへの塵埃付着の防止を行う工夫が増々必要になって
いる。

ウェハ把持用のグリッパも発塵防止策が必要で、特開昭
６２−１１１４４０号公報に記載された圧電素子を用い
た方式もその一つである。この方式は、圧電素子の変位
を変位拡大機構で拡大させ、爪に伝えて、爪の開閉を行
うもので、機械的しゆう動面がないので、発塵しないこ
とを特徴としている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来例は、ウェハと爪との接触における発塵につい
て考慮されていない。つまり、爪がウェハに接触する瞬
間には、二本の爪の片方が先に接触し、ウェハを押して
、後にもう片方が接触するようになる。そうすると、ウ
ェハの表面は台と擦れ、発埃することになる。

本発明の目的は、ウェハを把持する時に、ウェハを動か
さずに把持し、塵埃の発生をなくしたウェハ把持装置を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明はロボットの先端に
取付け、ウェハのハンドリング作業を行うためのウェハ
把持装置において、ウェハを把持する一対もしくは二対
の爪と、その開閉用の駆動源となる圧電素子と、ウェハ
と爪との接触力を検出する力検出手段と、力検出データ
を演算処理する演算処理手段とを含むことを特徴とする
。

〔作用〕

圧電素子の変位は爪に伝わり、同時にウェハと二本の爪
との接触力が検出され、接触力の弱い方の爪がさらに変
位して、ウェハを動かさない範囲で接触力を増し、これ
を交互に行って接触力を増し、ウェハを把持していく。

従って、ウェハを動かすことなく、ウェハを把持するこ
とができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図を用いて説明する。

第２図は本発明のウェハ把持装置の一実施例の概略を示
したものである０本発明のウェハ把持装置はロボット本
体（図示せず）の先端１１に取付けて使用する。

本発明の把持装置の主な構成は、バイモルフ形圧電素子
（以後圧電素子と称す）が四個１２ないし１５と、圧電
素子を固定しているベース１６と、ウェハ１を把持する
一対の爪１７・１８よりなっている。

ウェハ１は、対向した二箇所から爪１７・１８によって
把持され、爪１７・１８は、圧電素子１３・１５に取す
付いている。圧電素子１３．１５は、さらに圧電素子１
２．１４に取り付き、Ｌ字形に構成する。

圧電素子１３ないし１８は外部から電圧を印すると、そ
の極性により、第３図に示すように、弓形（破線で示し
た形状）となる、すなわち、二枚のセラミックス２１．
２２を二枚重ね合わせ、一方に十電極、もう一方に一電
極を接続し、電圧を印加すると、＋電極を接続した側に
、変位する。従って、第２図に示した構成で、爪１７．
１８の開閉が可能となる。

次に、本発明の把持装置を駆動させる制御回路の構成を
第１図を用いて説明する。２１は力検出センサーで、爪
１７に取り付け、ウェハ１の把持力を検出する。２３は
加算器で、２１の力検出センサから力検出回路を経て、
得られたデータと、コンピュータよりＤ／Ａ　（デジタ
ル／アナログ）変換器を経て、送信された力目標値ｆ１
との差を演算し、駆動制御回路に送信する。駆動制御回
路では、加算器２４から送られてきたデータを基に、予
め決められている爪１７の駆動指令を、圧電素子１２と
圧電素子１３の駆動回路に送信し、圧電素子１２と圧電
素子１３を駆動する。また、駆動制御回路には、加算器
２４から送られてきたデータにより、力検出センサ２１
のデータが、力目標値ｆ、に到達していると判断した場
合は、コンピュータに送信して、爪１７の駆動を完了し
たことを知らせる。コンピュータは、次に、爪１８を駆
動させるために、爪１８駆動制御回路に指令を送る。爪
１８駆動制御回路では、予め決められている駆動指令を
圧電素子１４の駆動回路と圧電素子１５の駆動回路に送
信し、圧電素子１４．１５を駆動する。その後、力検出
センサ２２により、ウェハ１の把持力を検出する。以降
は、今まで述べた制御回路と同様であるので省略する。

次に本発明の把持装置の操作手順を説明する。

力検出センサ２１から加算器２３に送られた値をちとす
ると、加算器２３で、力目標値ｆ１と検出データｆ！と
の差が計算される。力目標値ｆ１は、ウェハ台３１上の
ウェハ１を爪１７が押しても動かない範囲で、しかも、
力検出センサ２２のデータｆ３よりも大きい値で決定さ
れる。すなわち、 ｆ　ｓ　＜　ｆ　ｔ≦ｆ４ の関係となる。ここで、ｆ４とは、ウェハ１をウェハ台
３１が支持することによって、ウェハ支持台３１とウェ
ハ１の間で摩擦抵抗が発生し、静摩擦抵抗から動摩擦抵
抗になる瞬間の力検出センサ２１の値である。

爪１７駆動制御回路は、ｆ、−ｆ、の値から、カ目標値
に到達したが、さらに圧電素子を駆動するがどうかを判
断する。これ以後の手順は、制御回路で述べた通りであ
るから省略する。

次に、ウェハ１を目標把持力まで、把持する状態を第４
図を用いて説明する。第４図は、横軸に時間、縦軸に把
持力を示しており、センサ２１の出力がウェハ１のずれ
ない範囲で、爪２１の把持力を高める。次に、爪２２の
把持力を、やはり、ウェハｌが動かない範囲で、センサ
２２で検出しつつ高める。このようにして、交互に把持
力を増していき、目標の把持力に到達した時点で、把持
動作は完了する。

このようにして、ウェハを動がすことなく、把持でき、
ウェハを傷付けたり、発塵させることがない。

本発明の把持装置では、ウェハを把持状態から、開放す
る場合にも、同様な手順によって行い、ウェハを傷付け
たり、発塵させることはない。

また、ウェハ置き台に力検出センサを設け、圧電素子を
変位させて、力検出センサがらのデータを検出しつつ、
ウェハ置き台に載せていくことによって、置くときの衝
撃をなくすこともでき、同様の効果を得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ウェハ把持において、ウェハとグリッ
パの位置ずれがあっても、ウェハを押して擦ることはな
いので、ウェハを傷付けたり１発塵することはない。

また、放すときにも、爪開放のタイミングがずれること
により、ウェハを押して擦ることはないので、ウェハを
傷付けたり、発塵することはない。

また、ウェハを置くときにも、ウェハに衝撃を与えるこ
とはないので、同様の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の把持装置制御ブロック図、第２図は
本発明の斜視図、第３図はパイモル形圧電素子の変位前
の状態（実線）と変位後の状態（破線）を示す説明図、
第４図は、本発明の把持装置で把持するときの目標把持
力に到達するまでのステップを示す説明図である。 １・・・・・・・・・・・・・・・・・・ウェハ１２、
１３．１４．１５・・・バイモルフ形圧電素子１７．１
８・・・・・・・・・・・・爪２１．２２・・・・・・
・・・・・・力検出センサ！ｉｆ’ｉ１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ウェハのハンドリング作業を行うための、ウェハ把
   持装置において、 前記ウェハを把持する一対もしくは二対の爪と、前記爪
   を開閉するための圧電素子と、前記ウェハと前記爪との
   把持力を検出する検出手段を設けたことを特徴とするウ
   ェハ把持装置。 ２、請求項１において、前記爪の開閉用には、バイモル
   フ形圧電素子をＬ形に連結し、前記ウェハの上方から把
   持する構成としたウェハ把持装置。 ３、請求項１において、一対の前記爪によるウェハの把
   持装置の二本の独立に運動可能な第一爪と第二爪の構成
   で、前記第一爪に作用する把持力を検出し、それが所定
   の力目標値となる様に圧電素子を変位させる駆動制御回
   路と、前記第二爪に作用する把持力を検出し、それが所
   定の力目標値となる様に圧電素子を変位させる駆動制御
   回路を設けたウェハ把持装置。 ４、請求項１において、ウェハ置き台に力検出手段を設
   け、それが所定の力目標値となるように、前記圧電素子
   を変位させる駆動制御回路を設けたウェハ把持装置。