JP2001148415A - 吸着ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハに損傷を与えないようにし、かつ異常
を容易に検知できるような構成の吸着ユニットを提供す
る。 【解決手段】 本吸着ユニット２０は、吸着面２３から
突出、後退自在な突き上げピン２１を有する吸着ステー
ジ２２と、吸着ステージ２２と真空ポンプとを接続する
真空ライン２４に設けられた電磁弁２６とを備える。吸
着ユニットは、真空ラインに設けられ、真空吸着機構内
の圧力を測定す圧力センサ２８と、タイマ３０と、制御
部３２とを備える。本吸着ユニットでは、真空吸着機構
内の圧力が大気圧に戻った旨を圧力センサが検知した
後、突き上げピンを駆動するので、従来のように吸着中
の被吸着体を突き上げピンで突き上げるようなことは生
じない。よって、吸着中の被吸着体を無理に突き上げ
て、被吸着体に損傷を与えるようなことは生じない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸着ステージ上に
被吸着体を吸着、保持し、次いで被吸着体の吸着を解除
し、突き上げピンで被吸着体を上方に突き上げるように
した吸着ユニットに関し、更に詳細には、被吸着体を損
傷しないようにし、かつ突き上げまでの無駄な待ち時間
を排除して能率を上げるようにした吸着ユニットに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工場では、ウエハの搬
送、ウエハの保持等に、ウエハを真空吸着する吸着ユニ
ットを使用することが多い。ここで、図６を使用して、
半導体検査装置に設けた従来の吸着ユニットの構成及び
動作を説明する。図６（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、
吸着ユニットの構成及び動作を示す模式的側面図であ
る。従来の吸着ユニット１０は、図１に示すように、上
面に設けた吸着面１１に被吸着体であるウエハＷを真空
吸着する真空吸着機構（図示せず）を備えた吸着ステー
ジ１２と、吸着ステージ１２に設けられ、上方に突出し
てウエハＷを吸着面１１から上方に突き上げ、次いでス
テージ内部に後退する突き上げピン１４とを備えてい
る。真空吸着機構は、例えば真空チャックと言われてい
るような機構である。

【０００３】吸着ユニット１０は、吸着時には、図６
（ａ）に示すように、ウエハＷを吸着面１１に吸着して
いる。ウエハＷに対する所望の処理、例えば電気的検査
を行った後、ウエハＷを他所に移動させる際には、先
ず、吸着ユニット１０は、真空吸着機構の真空を破って
吸着機能を停止し、続いて、図６（ｂ）に示すように、
突き上げピン１４でウエハＷを上方に突き上げる。次い
で、ウエハＷと吸着ステージ１２との間に搬送アームＡ
を挿入させ、図６（ｃ）に示すように、ウエハＷを搬送
アームＡ上に載せ、他所に搬送させる。

【０００４】吸着ステージ１２の吸着機能を停止し、突
き上げピン１４による突き上げ動作を開始するタイミン
グは、従来、図７に示すように、吸着解除した後、設定
時間Ｔの経過を待ってから、突き上げている。即ち、吸
着ステージ１２の真空吸着機構内の圧力が真空状態から
大気圧に戻るまでの時間を予め予定して、設定時間Ｔと
して設定し、その時間の経過を待って、突き上げピン１
４を動作させている。図７は、吸着解除した後の経過時
間と真空吸着機構内の圧力の変化を示すチャートであっ
て、Ｔは設定時間、ΔＴは許容超過時間である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の吸着ユ
ニットには、突き上げピンの突き上げ動作のタイミング
について、以下のような問題があった。第１の問題は、
設定時間Ｔの設定が難しいことである。例えば設定時間
が短いと、圧力が大気圧に戻る前に、突き上げピン１４
が起動して、吸着されているウエハを突き上げてしま
い、ウエハにひび、割れ、欠け等の損傷を与える。逆
に、設定時間が長いと、無駄に待ち時間を設けているこ
とになり、マシンタクトが長くなり、作業効率が低下す
る。

【０００６】第２の問題は、設定時間を適正に設定した
としても、電磁弁、及びその他の部品の故障、性能劣化
のために、真空吸着機構内の圧力が真空状態で保持さ
れ、突き上げピン１４が吸着中のウエハを突き上げてし
まい、ウエハに損傷を与えることである。例えば、部品
の劣化が進むと、大気圧に戻る時間が予定以上に長くな
り、吸着中のウエハを突き上げる。また、真空ポンプ等
の真空吸引装置に吸着ステージ１２の真空吸引機構を接
続している真空配管の電磁弁の動作が正常でない場合な
ど、いくら待っても大気圧に戻らず、そのままウエハを
突き上げてしまう恐れがある。例えば、異物が電磁弁内
に入ったり、電磁弁が摩耗した場合、電磁弁を閉止して
も、僅かに電磁弁内に隙間が出来て、そこから真空がリ
ークし、完全には吸着解除にならないからである。

【０００７】第３の問題は、従来の吸着ユニットでは、
ひび、割れ、欠け等の損傷が実際にウエハに発生するま
で、吸着ユニットの異常を検知できないことである。更
には、電磁弁等の異常、事故を修理しても、正常に戻っ
たかどうか、判別する手段は、長時間の確認作業（ダミ
ーランニング）と、見た目で判別していた。そのため
に、正常／異常の判別が難しく、時間がかかるという問
題があった。

【０００８】そこで、本発明の目的は、ウエハに損傷を
与えないようにし、かつ異常を容易に検知できるような
構成の吸着ユニットを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
には、本発明に係る吸着ユニットは、真空吸着機構を備
えた吸着面を上面に有し、吸着面上に被吸着体を吸着す
るようにした吸着ステージと、吸着ステージの吸着面か
ら上方に突き出し、被吸着体を上方に突き上げる突き上
げピンと、突き上げピンを駆動して上方に被吸着体を突
き上げさせる制御装置と、真空吸着機構を吸引する真空
吸引装置に接続する真空吸引管に設けられ、自在に開閉
して、真空吸着機構を吸着動作させ、また吸着解除させ
る電磁弁とを備えた吸着ユニットにおいて、真空吸着機
構と電磁弁との間の真空吸引管に設けられた圧力センサ
を備え、制御装置は、真空吸着機構内の圧力が大気圧で
ある旨を圧力センサが検知した後、突き上げピンを駆動
するようにしたことを特徴としている。

【００１０】本発明では、真空吸着機構内の圧力が大気
圧に戻った旨を圧力センサが検知した後、突き上げピン
を駆動するので、従来のように吸着中の被吸着体を突き
上げピンで突き上げるようなことは生じない。よって、
吸着中の被吸着体を無理に突き上げて、被吸着体に損傷
を与えるようなことも生じない。本発明は、被吸着体
は、吸着面に接する面を有する限り、制約はないもの
の、例えばウエハ等の板状の被吸着体の吸着、保持に最
適である。

【００１１】また、好適には、電磁弁を閉止した時点か
ら所定の設定時間が経過した旨を検出するタイマを備
え、タイマが設定時間の経過を検出した時点で、真空吸
着機構内の圧力が大気圧である旨を圧力センサが検知し
ないときには、制御装置は、吸着ユニットが異常である
と判断し、吸着ユニットの動作を停止させるようにす
る。これにより、吸着ユニットの異常を容易に検知する
ことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、実施形態例を挙げ、添付
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細
に説明する。実施形態例 本実施形態例は、本発明に係る吸着ユニットの実施形態
の一例であって、図１は本実施形態例の吸着ユニットの
構成を示すブロック図である。本実施形態例の吸着ユニ
ット２０は、圧力センサ及びタイマを設け、制御装置の
構成が異なることを除いて、従来の吸着ユニット１０と
同じ構成を備えている。即ち、吸着ユニット２０は、図
１に示すように、従来の吸着ユニット１０と同様、吸着
面２３から突出、後退自在な突き上げピン２１を有する
吸着ステージ２２と、吸着ステージ２２と真空ポンプ
（図示せず）とを接続する真空ライン２４に設けられた
電磁弁２６とを備えている。本実施形態例では、更に、
吸着ユニット２０は、真空ライン２４に設けられ、真空
ライン２４の圧力、従って真空吸着機構内の圧力を測定
する圧力センサ２８と、タイマ３０と、制御部３２とを
備えている。

【００１３】電磁弁２６には、動作信号ライン３４を介
して制御部３２から動作信号が入力され、動作信号に従
って、電磁弁２６は、動作する。タイマ３０には、制御
部３２から電磁弁２６に送られる動作信号が、動作信号
ライン３４から分岐した信号線を介して、電磁弁２６と
同時に入力され、タイマ３０は、その動作信号に基づい
て、電磁弁２６の開放後の経過時間を計測する。また、
タイマ３０には、圧力センサ２８から圧力センサ信号ラ
イン３６を介して真空吸着機構内の圧力が大気圧である
かどうかの情報が入力され、一方、タイマ出力ライン３
８を介して圧力センサ２８の圧力検知の情報及び設定時
間が経過した旨の情報を制御部３２に出力する。タイマ
３０に予め設定しておいた時間とは、真空吸着機構の吸
着解除から真空吸着機構内の圧力が大気圧に戻るまでの
時間として予め予定した時間であって、例えば図７に示
す設定時間Ｔである。ΔＴは許容超過時間である。

【００１４】図２を参照して、吸着ユニット２０の動作
を説明する。図２は吸着ユニットの基本動作手順を示す
フローチャートである。先ず、ステップ１で、吸着ユニ
ット２０は、電磁弁２６を閉止して、吸着の解除を行
う。ステップ２で、吸着の解除と同時に、タイマ３０で
計時を開始する。次いで、ステップ３でタイマ３０の設
定時間内に、吸着ユニット２０の吸着機構の圧力が大気
圧に戻ったかどうか、圧力センサ２８が検知する。圧力
センサ２８が圧力が大気圧に戻っていることを検知する
と、タイマ３０はその旨の正常信号を制御部３２に送信
し、ステップ４に移行する。タイマ３０が大気圧に戻っ
たことを検知できないときには、異常検知信号を制御部
３２へ送信し、ステップ５に移行する。ステップ４で
は、制御部３２は、突き上げピン１４の駆動モータ３４
を駆動して突き上げピン１４を押し上げ、ウエハＷを突
き上げる。ステップ５では、制御部３２はエラー警報を
発報し、吸着ユニット２０の動作を停止させる。

【００１５】従来の吸着ユニットでは、前述のように、
吸着ユニットの部品の性能が低下したり、吸着ユニット
の動作環境が変化したりして、吸着ユニットが正常に動
作しなくなっても、吸着ユニットの吸着解除から設定時
間が経過すると、被吸着体の突き上げを開始するので、
吸着機構の圧力が大気圧に戻らないうちに、被吸着体は
突き上げられ、ダメージを受けたり、搬送不良の原因と
なったりしていた。そのために、吸着機構の圧力が大気
圧に戻って、暫く経ってから、例えばＴ＋ΔＴだけ経過
してから、突き上げピンによる突き上げを開始していた
ために、マシンタクト悪化の原因となっていた。

【００１６】本実施形態例の吸着ユニット２０では、圧
力センサ２８が吸着機構の圧力が大気圧に戻ったことを
確認し、かつタイマ３０が吸着解除から圧力センサ２８
による圧力確認までの時間を監視することにより、従来
の吸着ユニットに生じていた問題を解消することでき
る。即ち、本吸着ユニット２０では、真空吸着機構内の
圧力が大気圧に戻った旨を圧力センサ２８が検知した
後、突き上げピン２１を駆動するので、従来のように吸
着中の被吸着体を突き上げピンで突き上げるようなこと
は生じない。よって、吸着中の被吸着体を無理に突き上
げて、被吸着体に損傷を与えるようなこともない。ま
た、タイマ３０が、吸着解除の後、所定時間内に、真空
吸着機構内の圧力が大気圧に戻ったどうかを検出するこ
とにより、吸着ユニット２０の状態が正常か異常かを判
断している。

【００１７】以下に、図３から図５を参照して、吸着ユ
ニット２０の構成及び動作を更に詳しく説明する。図３
は本実施形態例の吸着ユニット２０の制御系について更
に詳しく表示したブロック図である。吸着ユニット２０
のタイマ３０は、図３に示すように、シーケンサ４０内
にタイマＴ１、Ｔ２として設けられ、更にシーケンサ４
０は、リレーＡ１、Ｂ１、Ｒ１〜Ｒ４を備えている。タ
イマＴ１、Ｔ２はカウントアップする際、そのカウント
時間を表示する。タイマ３０の時間カウント中に、圧力
センサ２８がＯＮすると、タイマ３０は、カウントアッ
プを直ちにに停止し、停止した時間を表示する。圧力セ
ンサ２８は、大気圧以下でＯＦＦ状態にあり、大気圧に
なるとＯＮする。

【００１８】吸着ユニット２０は、更に、突き上げピン
２１の先端の位置を検出する突き上げピン上昇端センサ
４２を有し、信号ライン４４を介して突き上げピン上昇
端センサ４２からシーケンサ４０に信号を出力する。図
３中、シーケンサ４０のＩＮ（Ｖ１）、ＩＮ（Ｓ１）、
及びＩＮ（Ｓ２）は、それぞれ、制御部３２から電磁弁
２６への信号、圧力センサ２８の出力、及び突き上げピ
ン上昇端センサ４２の出力の入力端子であり、ＯＵＴ１
からＯＵＴ３は制御部３２への出力端子である。

【００１９】本実施形態例の吸着ユニット２０では、次
に図４を参照して、説明するように、吸着ステージ２２
の吸着解除から１秒以内に、吸着ステージ２２の真空吸
着機構の圧力が大気圧に戻れば、正常であるであると
し、被吸着体、例えばウエハＷを突き上げピン２１で突
き上げる。また、吸着解除の１秒後から４秒後の間に、
真空吸着機構の圧力がが大気圧に戻らなければ、異常と
判定し、吸着ユニット２０は緊急停止（以下、エラー停
止と言う）する。吸着解除から４秒以上経っても、真空
吸着機構の圧力が大気圧に戻らないときは、重度の故障
と判定し、吸着ユニット２０は、エラー停止する。

【００２０】ここで、図４を参照して、シーケンサの動
作順序を説明する。図４はシーケンサの動作順序を示す
プログラムである。 電磁弁２６（図４ではＶ１と表示している）の開放に
より、吸着ステージ２２が被吸着体を吸着すると、始動
用リレーＡ１がＯＮする。リレーＢ１はＯＦＦになる。 電磁弁Ｖ１の閉止により、吸着状態が解除されると、
タイマＴ１が０〜１秒までカウントアップし、カウント
アップが終了すると、その旨を出力する。 タイマＴ１がカウントアップ１秒をするまでに、圧力
センサ２８（図４ではＳ１と表示している）が大気圧を
検知し、ＯＮすると、リレーＲ１がＯＮする。また、タ
イマＴ１がカウントアップを終了しても大気圧に戻らな
い場合、リレーＲ２がＯＮする。リレーＲ１がＯＮする
場合は、正常な状態であって、でＯＵＴ１が出力す
る。一方、リレーＲ２がＯＮする場合は異常な状態なの
で、でＯＵＴ２、又はでＯＵＴ３が出力する。

【００２１】リレーＲ２がＯＮすると、タイマ２０〜
３秒までカウントアップし、カウントアップが終了する
と、出力Ｔ２がＯＮする。 タイマＴ２が３秒のカウントアップをするまでに、圧
力センサＳ１が大気圧を検知しＯＮすると、リレーＲ３
がＯＮする。タイマＴ１がカウントアップを終了して
も、大気圧に戻らない場合にはリレーＲ４がＯＮする。
リレーＲ３がＯＮする場合は、真空吸着機構の圧力が大
気圧に戻るのが遅いことを意味し、でＯＵＴ２が出力
する。リレーＲ４がＯＮする場合は、吸着状態が大気圧
に戻らないことを意味し、でＯＵＴ３が出力される。
突き上げピン２１が被吸着体を突き上げ、突き上げピン
センサ４２（図４ではＳ２と表示）がＯＮするか、ＯＵ
Ｔ２、ＯＵＴ３が出力されると、リセット用リレーＢ１
がＯＮし、始動用リレーＡ１及びリレーＲ２はＯＦＦす
る。但し、タイマＴ２が動作する場合は故障であるか
ら、リレーＲ２、Ｒ４はシーケンサ４０自体をリセット
しないと、ＯＦＦしない。

【００２２】次に、図５を参照して、設備用コントロー
ラの動作順序を説明する。図５（ａ）は本実施形態例の
制御部の動作順序を示すプログラムであり、図５（ｂ）
は、従来の制御部の動作順序を示すプログラムである。
本実施形態例の吸着ユニット２０の制御部３２（設備用
コントローラ）は、図５（ａ）に示すように、動作す
る。シーケンサ４０より制御部３２のＩＮ１へ入力があ
ったとき、突き上げピン２１の駆動モータ３４（図５
（ａ）ではＭと表示）が起動し、突き上げを開始する。
ＩＮ２に入力があっときは、エラーＥ１となり、吸着ユ
ニット２０はエラー停止する。ＩＮ３に入力があったと
きは、エラーＥ２となり、吸着ユニット２０は重度の故
障としてエラー停止する。

【００２３】一方、従来の吸着ユニット１０では、図５
（ｂ）に示すように、設備用コントローラが動作する。
吸着ユニットの電磁弁Ｖ１を閉止することにより、吸着
を解除すると、タイマＴ０が０〜１秒までカウントアッ
プし、終了すると、出力Ｔ０がＯＮする。出力Ｔ０がＯ
Ｎすると、突き上げピン１４の駆動モータＭが起動し、
被吸着体の突き上げを開始する。従来の吸着ユニット１
０では、単に、タイマが吸着解除から設定時間の経過を
検出しているだけであって、本実施形態例のように、圧
力センサとの協働の下に正確に吸着ユニット２０の動作
状況を認識するようなことはしていない。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、真空吸着機構内の圧力
が、確実に大気圧になったことを確認した時点で被吸着
体を突き上げるので、 （１）被吸着体に損傷を与えるようなことが生じない。 （２）マシンタクトの適正化し、作業効率を向上させる
ことができる。 （３）部品の状態や環境の変化等による若干の圧力上昇
時間の変化に、自動的に対応できる。また、大気圧にな
るまでの所要時間が設定時間を超えたときには、その時
間を表示し、エラー停止することから、部品の劣化、故
障等の異常を早期発見することができ、しかも、悪化状
態を数値で確認できる。更には、部品修理後の状態と修
理前の状態とを数値で比較出来るので、修理個所が適切
であったかを簡単に判別できる。即ち、故障が直ったこ
とを確認し易く、それに伴いダウンタイムの短縮につな
がる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例の吸着ユニットの構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】吸着ユニットの基本動作手順を示すフローチャ
ートである。

【図３】実施形態例の吸着ユニット２０の制御系につい
て更に詳しく表示したブロック図である。

【図４】シーケンサの動作順序を示すプログラムであ
る。

【図５】図５（ａ）は本実施形態例の制御部の動作順序
を示すプログラムであり、図５（ｂ）は、従来の制御部
の動作順序を示すプログラムである。

【図６】図６（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、吸着ユニ
ットの構成及び動作を示す模式的側面図である。

【図７】吸着解除した後の経過時間と真空吸着機構内の
圧力の変化を示すチャートである。

【符号の説明】

１０……従来の吸着ユニット、１１……吸着面、１２…
…吸着ステージ、１４……突き上げピン、２０……実施
形態例の吸着ユニット、２１……突き上げピン、２２…
…吸着ステージ、２３……吸着面、２４……真空ライ
ン、２６……電磁弁、２８……圧力センサ、３０……タ
イマ、３２……制御部、３４……動作信号ライン、３６
……圧力センサ信号ライン、３８……タイマ出力ライ
ン、４０……シーケンサ、４２……突き上げピン上昇端
センサ、４４……突き上げピン上昇端センサ信号ライ
ン。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空吸着機構を備えた吸着面を上面に有
   し、吸着面上に被吸着体を吸着するようにした吸着ステ
   ージと、吸着ステージの吸着面から上方に突き出し、被
   吸着体を上方に突き上げる突き上げピンと、突き上げピ
   ンを駆動して上方に被吸着体を突き上げさせる制御装置
   と、真空吸着機構を吸引する真空吸引装置に接続する真
   空吸引管に設けられ、自在に開閉して、真空吸着機構を
   吸着動作させ、また吸着解除させる電磁弁とを備えた吸
   着ユニットにおいて、 真空吸着機構と電磁弁との間の真空吸引管に設けられた
   圧力センサを備え、 制御装置は、真空吸着機構内の圧力が大気圧である旨を
   圧力センサが検知した後、突き上げピンを駆動するよう
   にしたことを特徴とする吸着ユニット。
2. 【請求項２】 電磁弁を閉止した時点から所定の設定時
   間が経過した旨を検出するタイマを備え、 タイマが設定時間の経過を検出した時点で、真空吸着機
   構内の圧力が大気圧である旨を圧力センサが検知しない
   ときには、制御装置は、吸着ユニットが異常であると判
   断し、吸着ユニットの動作を停止させるようにしたこと
   を特徴とする請求項１に記載の吸着ユニット。