JPH04247638A - 着脱移送装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はウェハ等の着脱移送装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子の製造工程には、ウェハと呼
ばれるシリコン基板上に半導体素子回路を一括して形成
した後、これを細かく切断してチップと呼ばれる回路素
子を大量に生産する工程がある。この生産工程では、微
細な回路素子を大気中のダストや人体との接触、呼吸気
、搬送系からの不純物の接触混入等から保護するため、
極めてクリーンな環境が求められる。これはウェハの移
送においても同様であって、自動化はもちろんのこと、
様々な工夫がなされている。

【０００３】通常、半導体素子の生産工程では、生産装
置間のウェハの搬送に一定枚数のウェハを棚に差し込ん
で格納してあるカセットが使われる。そして、カセット
に格納されたウェハを生産装置に供給し、上記生産装置
からウェハをカセット内に回収するには、ウェハの移送
装置が用いられている。

【０００４】このウェハの移送装置の代表としてはゴム
質性のベルト上にウェハを乗せて送るベルト方式がある
。しかしながら、ベルトが不純物を付着させやすいため
、ベルトとの接触汚染の問題が生じており、またベルト
方式の移送は電車輸送に似ており、軌道が必要で軌道上
のみしか送れず、軌道は周囲の邪魔になり、自分では貨
物の積み卸しができず、しかも軌道を水平に保たないと
貨物が崩れるから、上下や側壁に沿わせた軌道は実現不
可能である。このように、移送上様々な欠点があり、ベ
ルトによるウェハの移送は減少しつつある。

【０００５】これ対して、真空着脱装置や静電着脱装置
または機械式着脱装置等でウェハの一部を掴んで移送す
る着脱方式がある。着脱方式はベルト方式の欠点がなく
、移送の自由度が高くなる。以上のことから、着脱方式
がウェハ移送の主流となりつつある。

【０００６】なお、ベルト方式でも着脱方式でも移送上
の接触面が不可欠であるが通常はウェハの半導体素子が
形成される面の逆側、すなわちウェハ裏面が移送装置と
の接触面になる。

【０００７】図３は従来のウェハの着脱移送装置を示す
斜視図である。図３に示されるように、着脱移送装置１
はカセットエレベータ２、置き台３および置き台４の近
傍に設けられている。この着脱移送装置１はカセット５
内のウェハ６を置き台３、置き台４に供給し、置き台３
、置き台４からウェハ６をカセット５内に回収する。

【０００８】カセットエレベータ２はガイド軸７に案内
されており、送りねじに直結されたパルスモータ８で上
下に昇降するようになっており、ウェハ６の送り元に相
当する。また、置き台３および置き台４は先に述べた半
導体素子製造工程に使用される各種生産装置、たとえば
ステッパと呼ばれる露光装置、感光剤を塗布したり現像
したりする装置、回路パターンの検査装置類等には必ず
存在するウェハ６の搭載個所を代表させたものであって
、ウェハ６の送り先に相当する。

【０００９】着脱移送装置１は両端にウェハ６の真空着
脱部１７が設けられたアーム１０、アーム１０を上下方
向に若干だけ昇降させる昇降台１１、アーム１０を水平
面内に回転させる回転テーブル１２、これらを搭載して
レール１３方向に移動させるスライダ１４等によって構
成される。スライダ１４はボールねじ１５とナット１６
とによってモータドライブされ、アーム１０をレール１
３に沿って送る。また、真空着脱部１７は吸着穴９を有
している。

【００１０】着脱移送装置１はカセット５から置き台３
または置き台４へのウェハ６の移送、置き台３から置き
台４へのウェハ６の移送、それらの逆のウェハ６の移送
を行なうことができる。以下、順を追って移送動作を説
明する。

【００１１】カセット５からのウェハ６の取出を行なう
には、まずアーム１０をレール１３と平行な方向にし、
昇降台１１を下限に位置させた後、スライダ１４を移動
させ、アーム１０の片方の先端をカセット５内のウェハ
６間に差し込んで、吸着穴９を真空引きしながら、昇降
台１１を上昇させる。このようにすると、ウェハ６をア
ーム１０の先端に真空吸着することができる。この状態
で、スライダ１４を後退させれば、カセット５からウェ
ハ６を取り出すことができる。また、ウェハ６をカセッ
ト５に格納するには逆の動作を実行すればよい。

【００１２】置き台３へウェハ６を移送するには、カセ
ット５からウェハ６を取り出した状態のまま、回転テー
ブル１２を１８０度回転させ、ウェハ６が置き台３の上
に位置するまでスライダ１４を移動させた後、昇降台１
１を下降させて、吸着穴９の真空引きを停止すれば、ウ
ェハ６を置き台３上に搭載できる。この状態で、スライ
ダ１４を後退させれば、置き台３にウェハ６を供給でき
る。また、置き台３からウェハ６を回収するには、逆の
動作を実行すればよい。

【００１３】アーム１０の両側に真空着脱部１７が設け
られているから、アーム１０の回転中心の両側でウェハ
６を着脱でき、２枚のウェハ６を同時に吸着することが
できる。これは一方の真空着脱部１７で置き台３上のウ
ェハ６を吸着して１８０度反転させ、他方の真空着脱部
１７で吸着しておいたウェハ６を置き台３上に搭載する
ためである。このようにすると、置き台３上のウェハ６
を交換する時間を短くできる。すなわち、アーム１０が
１枚のウェハ６しか吸着することができないと、置き台
３上のウェハ６を取る毎に、一旦カセット５に行ってウ
ェハ６を置いた後、新たなウェハ６を吸着し直し、また
戻ってくる必要があるためである。

【００１４】置き台４へのウェハ６の移送は、前述した
置き台３への移送とは若干異なっている。大きな違いは
ウェハ６の置き台３への受渡しがスライダ１４の移動が
主であるのに対し、置き台４への受渡しはアーム１０の
回転が主となる点である。すなわち、置き台４はアーム
１０をレール１３と直角になるまで回転させたとき、置
き台４上にウェハ６が届く距離以内にしてある。したが
って、置き台４へのウェハ６の移送は、置き台３への移
送の場合と同様にカセット５からウェハ６を取り出した
のち、スライダ１４を置き台４と対応する位置で止め、
ウェハ６が置き台４上に位置するように、アーム１０を
９０度回転させ、昇降台１１を下降させて、吸着穴９の
真空引きを停止すれば、ウェハ６を置き台４上に供給で
きる。また、置き台４からウェハ６を回収するには、逆
の動作を実行すればよい。

【００１５】図４は図３に示したウェハの着脱移送装置
の一部を示す拡大図、すなわちアーム１０の先端に設け
てある真空着脱部１７の構造を説明するための拡大図で
、図４（ａ）はウェハ６を吸着する前の状態を示す断面
図、図４（ｂ）はウェハ６を吸着した後の状態を示す断
面図、図４（ｃ）はウェハ側から見た真空着脱部１７の
平面図である。真空着脱部１７のウェハ６と接触して真
空を気密するシール部１９の中央部にはシール部１９よ
り若干だけ彫り下げてある真空ポケット２０が設けられ
ており、真空ポケット２０内に吸着穴９が設けられてお
り、貫通孔１８を介して吸着穴９と真空ポンプ（図示せ
ず）とが接続されている。なお、シール部１９やウェハ
６の裏面には微小な凹凸２１が存在する。

【００１６】ウェハ６を吸着するには、まず図４（ａ）
に示すように、真空着脱部１７をウェハ６の下側に差し
込んだ後、図４（ｂ）に示すように、真空着脱部１７を
上昇させて、ウェハ６に接触させる。この後、貫通孔１
８を介して吸着穴９から排気すれば、ウェハ６を真空吸
着することができる。ウェハ６の吸着を解除するときは
、この逆の動作を実行すればよい。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】このようなウェハの着
脱移送装置においては、置き台３、置き台４上のウェハ
６を交換するには、新旧２枚のウェハ６をアーム１０の
両端に吸着したまま回転テーブル１２を１８０度反転さ
せる必要が生じる。この時のウェハ６先端の回転半径は
ウェハ６の直径にアーム１０の全長の２分の１を加え、
アーム１０先端におけるウェハ６の真空着脱部１７の長
さを差し引いた値となり、概ねウェハ６の直径の１．５
〜２倍の回転半径となり、この回転半径内はウェハ６移
送上の占有面積となる。そして、占有面積は回転半径の
二乗に比例するため、占有面積はウェハ６の面積の９〜
１６倍の面積となる。しかも、置き台３および置き台４
にウェハ６を移送しようとすれば、回転テーブル１２は
２箇所で１８０度反転せざるを得ないし、また反転箇所
間の距離をとらないと、ウェハ６を吸着して１８０度反
転する際に、置き台３、４上のウェハ６と反転するウェ
ハ６が衝突するので、実際にはさらに広い占有面積が必
要となることはいうまでもない。これがウェハ６の移動
経路の占有面積の大半を占め、着脱移送装置１そのもの
の小型化を阻害する。また、置き台が多数設けられてい
ると、置き台に移送されたウェハ６と真空吸着部１７に
吸着されたウェハ６とが衝突するから、置き台を多数設
けることができないので、多数の生産装置にウェハ６を
移送することができない。

【００１８】また、図４に示すように、ウェハ６と真空
着脱部１７との間の真空気密はシール部１９でなされる
が、シール面となるウェハ６の裏面およびシール部１９
の面等には加工精度に基づく凹凸２１が必ず存在するの
で、真空シールが確実になされるわけではなく、またウ
ェハ６と真空着脱部１７とが常に平行に接触するわけで
もない。これらは真空気密を悪化させ、ひいてはウェハ
６の吸着ミスを誘発するため、移送トラブルの主原因と
なっている。

【００１９】一般に、ウェハ６の吸着トラブルを防止す
る最も単純な方法は、吸着面積の拡大、真空ポンプの容
量の増大であるが、ウェハ６の接触汚染やダスト吸引を
招くこと、排気ポンプが大形で高価となる等の欠点があ
る。また、吸着面積が制限される場合も少なくない。こ
のため、真空着脱部１７の加工精度を高めて、凹凸２１
の量を減少させたり、ウェハ６の真空着脱部１７との位
置決め精度を高めて、なるべく平行に接触させることで
対処するが、精度向上が必要となればやはり機構が高価
となる欠点は避けられない。

【００２０】この発明は上述の課題を解決するためにな
されたもので、小型化を図ることができ、また多数の生
産装置等に被移送体を移送することができる着脱移送装
置、小型の真空排気装置を用いあるいは被移送体と着脱
部との接触状態が悪くても被移送体を確実に着脱するこ
とができる着脱移送装置を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
、この発明においては、回転する回転テーブルと、上記
回転テーブルに倒立可能に取り付けられかつ被移送体を
着脱できる着脱部を有するアームとを設ける。

【００２２】この場合、上記アームをＬ字形にするのが
好ましい。

【００２３】また、上記着脱部として、内部が開口しか
つ内縁部が真空ポケットの外側に固定されたシール膜を
有する真空着脱部を用いるのが好ましい。

【００２４】

【作用】この着脱移送装置においては、着脱部に被移送
体をチャックし、アームを倒立した状態とすれば、移送
経路の占有面積を小さくすることができ、また置き台を
多数設けたとしても、置き台に移送された被移送体と吸
着部に吸着された被移送体とが衝突することはない。

【００２５】また、アームをＬ字形にすれば、被移送体
の倒立位置や移送距離を比較的自由に設定することがで
きる。

【００２６】さらに、着脱部として、内部が開口しかつ
内縁部が真空ポケットの外側に固定されたシール膜を有
する真空着脱部を用いれば、小型の真空排気装置を用い
てもあるいは被移送体と着脱部との接触状態が悪くても
、確実に被移送体を真空吸着することができる。

【００２７】

【実施例】この発明におけるウェハの着脱移送装置にお
いては、図１に示されるように、２本のＬ形アーム２２
を回転テーブル１２上の昇降台１１上に対向して設置し
てある。Ｌ形アーム２２の先端には吸着穴３３を有する
真空着脱部３１が設けられている。Ｌ形アーム２２は倒
立軸２３により昇降台１１に倒立可能に取り付けられて
おり、Ｌ形アーム２２は回転モータ２４により倒立され
、また水平とされる。また、置き台４の両側に置き台２
５、２６が設けられている。

【００２８】Ｌ形アーム２２の形状寸法と倒立軸２３の
位置はウェハ６を倒立させたときウェハ６の面が回転テ
ーブル１２の回転中心に近接するように、また対向する
２本のＬ形アーム２２を同時に倒立させても、Ｌ形アー
ム２２に吸着されたウェハ６の面同士が接触しない距離
を保つように定めてある。カセットエレベータ２、置き
台３、置き台４は従来と何等変わらない。

【００２９】このようなウェハの着脱移送装置において
は、回転テーブル１２を回転させる際、ウェハ６を倒立
させることができるから、ウェハ６の先端の回転半径を
小さくすることができるとともに、移送軌跡を直線に近
づけることができるので、移送経路に要する占有面積を
縮小することができる。すなわち、Ｌ形アーム２２を倒
立させると、回転半径はほぼウェハ６の半径となる。し
たがって、従来におけるウェハの着脱移送装置の回転半
径はウェハ６の径の約１．５〜２倍必要であったのに対
し、この発明の場合には０．５倍にできることに相当す
る。そして、面積は回転半径の二乗に比例するから、ウ
ェハ６の移送経路上の占有面積を従来の９分の１〜１６
分の１に縮小できる利点が生じたことになる。

【００３０】また、２本のＬ形アーム２２はそれぞれ独
立して倒立できるので、Ｌ形アーム２２を倒立させるだ
けで着脱移送装置１と置き台３、４、２５、２６間にお
けるウェハ６の移送ができる。すなわち、置き台３、４
、２５、２６上のウェハ６の搭載位置にＬ形アーム２２
を導いてウェハ６を吸着した後、Ｌ形アーム２２を倒立
させれば、置き台３、４、２５、２６から着脱移送装置
１側にウェハ６を移送することができ、逆にウェハ６を
吸着したままＬ形アーム２２を倒せば、着脱移送装置１
から置き台３、４、２５、２６側にウェハ６を移送する
ことができる。このＬ形アーム２２の倒立による移送経
路を鉛直方向から見れば、移送位置間を直進している。 したがって、カセット５へのウェハ６の入出を含んだ全
ての移送経路を、ほぼ直線軌道とすることができる。こ
のように、倒立による移送はウェハ６を含む機構の待避
、移送経路の直進化および移送距離の確保等ウェハ移送
に有益な様々の利点を生じさせている。また、Ｌ字形ア
ーム２２を用いているから、これらの利点をさらに増幅
させることができるとともに、その寸法形状によりウェ
ハ６の倒立位置や移送距離を比較的自由に設定すること
ができるから、設計が容易である。

【００３１】また、置き台を多数設けたとしても、置き
台に移送されたウェハ６と真空吸着部１２に吸着された
ウェハ６とが衝突することはないから、置き台を多数設
けることができるので、多数の生産装置にウェハ６を移
送することができる。なお、ここでは置き台２５、２６
を追加して説明したが、実際には着脱移送装置１を挟ん
で対向する位置にも同数の置き台を設置できることはい
うまでもない。このことはスライダ１４と並行する位置
に設置する置き台の数を減らせば、スライダ１４の移動
ストロークを短縮でき、着脱移送装置１の小型化を達成
でき、逆にいえばスライダ１４の移動ストロークを伸長
させれば、走行経路の両サイドにさらに多数の置き台を
設置できる。加えて、スライダ１４の走行経路は図１で
示した１軸方向に限るものではなく、たとえばＸＹ２軸
走行、これにＺ軸やθ軸、すなわち上下方向軸や回転軸
等を加えた立体走行経路、あるいはジェットコースタの
ような曲がりくねった走行経路をとっても何等差し支え
ないので、極めてバリエーションに富んだウェハ６の移
送が可能である。

【００３２】図２は図１に示したウェハの着脱移送装置
の一部を示す拡大図、すなわちＬ形アーム２２の先端に
設けてある真空着脱部３１の構造を説明するための拡大
図で、図２（ａ）はウェハ６を吸着する前の状態を示す
断面図、図２（ｂ）はウェハ６を吸着した後の状態を示
す断面図、図２（ｃ）はウェハ６側から見た真空着脱部
３１の平面図である。真空着脱部３１の真空ポケット３
２の周囲には凸段差２８が設けられており、凸段差２８
の周囲には凹段差２９が設けられている。真空ポケット
３２内に吸着穴３３が設けられており、貫通孔３４を介
して吸着穴３３と真空ポンプ（図示せず）とが接続され
ている。シール膜２７は外形が真空着脱部３１の外側と
ほぼ同形状の極めて薄いポリイミド樹脂膜であり、シー
ル膜２７の内側には真空ポケット３２の外形より一回り
小さな開口がある。シール膜２７の開口部の周囲すなわ
ち内縁部は凸段差２８に気密接着されており、凹段差２
９によりシール膜２７に接着剤が回り込むのを防止して
いる。

【００３３】このような真空着脱部３１によってウェハ
６を吸着するには、まず図２（ａ）のように、ウェハ６
の下側に真空着脱部３１を差し込んだのち、図２（ｂ）
のように、真空着脱部３１を上昇させて、ウェハ６に接
触させる。この後、貫通孔３４を介し吸着穴３３から排
気すれば、ウェハ６を真空着脱部３１に真空吸着するこ
とができる。また、吸着を解除するときは、この逆の動
作を実行すればよい。

【００３４】そして、シール膜２７はウェハ６の吸着面
に沿って一巡するよう片持ちばり状に配置された極めて
薄い膜である。したがって、シール膜２７の内側が真空
引きされると、大気がウェハ６の裏面とシール膜２７の
上面との狭い隙間を流れるため、霧吹きと同じ原理によ
りシール膜２７が自動的にウェハ６裏面に吸着し、この
瞬間から真空ポケット３２内の圧力がどんどん低下する
。このため、シール膜２７は大気圧によってさらにウェ
ハ６裏面に強く押し付けられ、高気密が達成される。 とくに、シール膜２７が極めて薄いので、ウェハ６の裏
面の凹凸２１に良く馴染んで変形するから、高気密化が
図れ、この利点が真空ポケット３２内をより高真空にし
て吸着力を高める。また、シール膜２７自身が変形して
気密を保つため、ウェハ６の裏面と真空着脱部３１との
間の接触が不完全であったとしても、シール膜２７自身
が変形して隙間を埋めるように作用するので、真空着脱
部３１の加工精度や位置決め精度等が多少悪くても、こ
れを吸収する働きすなわち自己気密性があるので、機構
、部品等にさほどの精密さが要求されない。

【００３５】なお、上述実施例においては、被移送体が
ウェハ６の場合について説明したが、被移送体はウェハ
に限るものでない。すなわち、ウェハ６のような平面体
の移送に限られるものでもなく、たとえば立体等の移送
にも十分適用可能であることはいうまでもない。また、
上述実施例においては、着脱部として真空着脱部３１を
用いたが、静電着脱部、機械式着脱部等を用いてもよい
。また、上述実施例においては、ポリイミド樹脂からな
るシール膜２７を用いたが、他の材料からなるシール膜
を用いてもよい。また、上述実施例においては、２本の
Ｌ形アーム２２を設けたが、１本または３本以上のＬ形
アームを設けてもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る着
脱移送装置においては、移送経路の占有面積を小さくす
ることができるから、小形化を図ることができ、また置
き台を多数設けたとしても、置き台に移送された被移送
体と吸着部に吸着された被移送体とが衝突することはな
いから、置き台を多数設けることができるので、多数の
生産装置等に被移送体を移送することができる。

【００３７】また、アームをＬ字形にすれば、被移送体
の倒立位置や移送距離を比較的自由に設定することがで
きるから、設計が容易である。

【００３８】さらに、着脱部として、内部が開口しかつ
内縁部が真空ポケットの外側に固定されたシール膜を有
する真空着脱部を用いれば、小型の真空排気装置を用い
てもあるいは被移送体と着脱部との接触状態が悪くても
、確実に被移送体を真空吸着することができるから、被
移送体を確実に移送することができる。

【００３９】このように、この発明の効果は顕著である
。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るウェハの着脱移送装置を示す斜
視図である。

【図２】図１に示したウェハの着脱移送装置の一部を示
す拡大図である。

【図３】従来のウェハの着脱移送装置を示す斜視図であ
る。

【図４】図３に示したウェハの着脱移送装置の一部を示
す拡大図である。

【符号の説明】

６…ウェハ １２…回転テーブル １４…スライダ ２２…Ｌ形アーム ２７…シール膜 ３１…真空着脱部 ３２…真空ポケット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転する回転テーブルと、上記回転テーブ
   ルに倒立可能に取り付けられかつ被移送体を着脱できる
   着脱部を有するアームとを具備することを特徴とする着
   脱移送装置。
2. 【請求項２】上記アームがＬ字形をしていることを特徴
   とする請求項１記載の着脱移送装置。
3. 【請求項３】上記着脱部として、内部が開口しかつ内縁
   部が真空ポケットの外側に固定されたシール膜を有する
   真空着脱部を用いたことを特徴とする請求項１記載の着
   脱移送装置。