JP2005012081A - ウエハの把持装置および搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエハを安全かつ確実に保持し得るウエハの把持装置を提供すること、およびウエハの健全性を維持したまま正確かつ確実に搬送することのできるウエハ搬送装置を提供すること。
【解決手段】それぞれウエハ把持部８を備えて互いに平行に配置され、かつ互いに接近、離間可能に支持された一対のアーム４，５と、これらアーム４，５の一方を前記接近、離間させる第１のボールネジ２１と、同他方を前記接近、離間させる第２のボールネジ２２と、これら第１、第２のボールネジを連動させる第１、第２のギヤ３０，３１と、前記第１のボールネジ２１または第２のボールネジ２２を回転駆動する駆動源３４とを備えてなることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウエハ等を把持するウエハ把持装置、およびウエハ把持装置を備えたウエハ搬送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造においては、ウエハの研磨後、そのウエハ表面に付着したパーティクル、有機汚染物、金属不純物等を除去するために、ウエハの洗浄を行う必要がある。しかも、近年の半導体素子の高集積化の傾向に伴って、その洗浄品質について、より高く厳しい品質が要求されており、そのためウエハの洗浄品質等の点で優れたカセットレスの洗浄装置が利用されている。
このカセットレス洗浄装置では、研磨後のウエハを裸のまま把持して洗浄槽内に設けられたウエハ把持部まで搬送するための把持装置および搬送装置が必要となる。
そこで、従来より、エアシリンダと、ギヤ等を有するリンク機構とによって、２本の軸を駆動し、その軸先端に互いにハの字状に設けられた爪を開閉することによってウエハを把持および搬送する装置が提供されている。この装置においては、爪の間にウエハが位置するように軸を駆動し、この状態から両方の爪によって挟み込むことによって、すなわち両爪を互いに平行にすることによりそのウエハを把持搬送するようになっている。なお、このような把持装置については、カセット把持方式を含む種々のものが知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−２６７９１９号公報
【特許文献２】
特開平８−２６４６２０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の搬送装置では、装置の製造時において、その製造誤差等により、ハの字状の２本の爪が正確に左右対称にならない場合がある。このような場合に裸のウエハを挟み込むと、ウエハの予定していない箇所に爪が接触してしまい、ウエハが損傷するおそれがある。また、爪の位置がずれていると、たまたま、把持、搬送が可能となったとしても、把持した際にウエハの重心がずれてしまい、搬送途中に、挟まれた爪の間でウエハが移動してしまう。その結果、やはりウエハへの損傷が問題となる。
さらに、上記の構成では、ギヤの回転の際にガタが発生するおそれがあり、その場合、２本の爪を正確に移動させることができず、上記と同様の問題を生じる。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ウエハを安全かつ確実に保持し得るウエハの把持装置を提供することを目的とする。また、ウエハの健全性を維持したまま正確かつ確実に搬送することのできるウエハ搬送装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
請求項１に係る発明は、それぞれウエハ把持部を備えて互いに平行に配置され、かつ互いに接近、離間可能に支持された一対のアームと、これらアームの一方を前記接近、離間させる第１のボールネジと、同他方を前記接近、離間させる第２のボールネジと、これら第１、第２のボールネジを連動させる第１、第２のギヤと、前記第１のボールネジまたは第２のボールネジを回転駆動する駆動源とを備えてなることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、駆動源を駆動すると、第１、第２のギヤが回動させられることにより、第１、第２のボールネジのそれぞれが回動させられる。その結果、ウエハ把持部を備えた一対のアームが、互いに接近、離間させられる。このとき、アームの駆動系におけるギヤのバックラッシによって生じる誤差は、ボールネジによって、ごく僅かに抑えられ、安全かつ確実にウエハを把持することが可能となる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のウエハの把持装置において、前記駆動源がサーボモータにより構成され、前記ウエハ把持部と保持するウエハとの相対距離に応じて、該サーボモータの回転速度を制御する制御部を備えてなることを特徴とする。
この発明によれば、サーボモータの回転速度が、アームに設けられたウエハ把持部と実際に保持するウエハとの相対距離に応じて、制御部により制御される。したがって、例えば、ウエハ把持部のウエハへの移動速度を数段階に切り替えることによって、高速かつ安全確実な保持が可能となる。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載のウエハ把持装置において、前記ウエハ把持部が、前記アームに位置変更可能に固定されていることを特徴とする。
この発明によれば、把持するウエハの枚数、把持位置等に応じて、ウエハ把持部の位置を変更することが可能となる。
【００１０】
請求項４に係る発明は、ウエハの搬送装置において、請求項１から請求項３のいずれか一つに記載のウエハ把持装置を備えたことを特徴とする。
この発明によれば、上記に加えて、安全確実に搬送することが可能になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１から図５は、本発明の一実施形態として示したウエハ搬送装置（把持装置）１の構成を示す図である。
図１および図２に示す搬送装置１は、図３に示すウエハ支持部材５１に支持された複数のウエハＵを把持して、図示しない洗浄槽まで搬送するためのものである。
【００１２】
図１および図２において、符号２は、移動フレームを示しており、この移動フレーム２の上端には、矩形形状の台座３が固定されている。この台座３上には、その前端と後端に、前端縁と後端縁に沿ってそれぞれ保持部材６が固定されており、この保持部材６には、その上端に長さ方向にわたってレール７が設けられている。そして、台座３上には、それぞれウエハ把持部８を備えて互いに平行に配置され、かつその平行線に交差する方向にそれぞれ移動可能に支持された一対のアーム４，５が設けられている。すなわち、第１、第２のアーム４，５には、所定の間隔を空けて取付部材９が固定され、各取付部材９には、下端に溝１０を有する受け部材２０が設けられており、この受け部材２０の溝１０内に前記レール７が嵌合された構成となっている。この構成の下に、各アーム４，５はレール７に沿って移動することができ、互いに接近、離間可能な状態となっている。
【００１３】
また、台座３には、レール７と平行に第１、第２のボールネジ２１，２２が設けられている。第１のボールネジ２１は、台座３上に設けられた軸受２３，２４に回転可能に支持されている。また、第２のボールネジは２２は、台座３上に設けられた軸受２５，２６に回転可能に支持されている。第１のボールネジ２１には、雌ネジ部材２７が装着されており、この雌ネジ部材２７は、第１のアーム４に固定されている。同様にして、第２のボールネジ２２には、雌ネジ部材２８が装着されており、雌ネジ部材２８が、第２のアーム５に固定されている。これにより、第１、第２のボールネジ２１，２２が回転した場合に、各雌ネジ部材２７，２８が、ボールネジ２１，２２の軸線方向に沿って移動し、第１、第２のアームが同方向に移動されるようになっている。
【００１４】
ボールネジ２１，２２には、それぞれギヤ３０，３１が固定されており、これらギヤ３０，３１は互いに噛合された状態になっている。ボールネジ２１の軸受２３から突出する端部には大プーリ３３が固定されている。また、ボールネジ２１の近傍には、回転軸線をボールネジ２１と平行に位置させた状態で、サーボモータ３４が固定されている。サーボモータ３４の出力軸には小プーリ３５が固定されており、大プーリ３３と小プーリ３５との間には、ベルト３６が巻回されている。このような構成の下に、サーボモータ３４が駆動されると、小プーリ３５、ベルト３６、大プーリ３３を介して、第１のボールネジ２１が回転させられ、さらに、ギヤ３０，３１を介して、第２のボールネジ２２が回転させられるようになっている。
【００１５】
また、図１において、符号５２は制御部を示しており、この制御部５２は、ウエハ把持部８とウエハＵとの相対距離を検出する図示しないセンサからの検出結果に応じて、サーボモータ３４の速度を変化させるようになっている。すなわち、ウエハＵを把持するために所定の位置にウエハ把持部８を配し、ウエハＵの両サイドからウエハＵに向けて最初は各ウエハ把持部８を高速に移動させ、これらウエハ把持部８がウエハＵに接近する所定の相対距離に達したときに、各ウエハ把持部８を低速に移動させるようにサーボモータ３４の回転速度を切り替えるようになっている。
【００１６】
ウエハ把持部８は、各アーム４，５の先端に、それぞれ２個づつ所定の間隔を空けて設けられている。ここで、各アーム４，５は、図３から図５に示すように、矩形断面を持って一方向に延在する杆体であり、ウエハ把持部８は、これらアーム４，５に固定される保持部本体４０と、この保持部本体４０に固定された把持体４１とを備えてなるものである。保持部本体４０には、略矩形の貫通孔４２が形成され、この貫通孔４２に各アーム４，５が挿通され、それぞれネジ止めされることによって、保持部本体４０が下方に向けて突出するように各アーム４，５に固定されている。
【００１７】
把持体４１は、図２に示すように、矩形のプレート４３と、プレート４３の両側に設けられた杆体４４と、杆体４４の下端に設けられた把持部材４５とを備えており、プレート４３に形成された長孔４３ａ内にネジ５０を緊締することにより、接合部材４６を介して、保持部本体４０に固定されている。そして、ネジ５０を適宜操作することにより、把持体４１の水平方向の位置が調整できるようになっている。接合部材４６は、ネジ４８，４９を介して、保持部本体４０に設けられた取付部４７に支持されており、ネジ４８，４９を適宜操作することによって、接合部材４６と保持部本体４０の上下の位置を調整することができるようになっている。
把持部材４５には、その内面側に複数の溝が設けられており、これら溝内に複数のウエハＵの縁部が嵌合され、両側から挟み込まれることによりウエハＵが直接把持されるようになっている。
【００１８】
次に、このように構成された本実施形態に係るウエハ搬送装置１の作用について説明する。
図１および図２は、各アーム４，５が、洗浄槽へウエハＵを搬送する前の、ウエハＵを把持する位置にある状態を示している。また、図３において、搬送装置１のウエハ把持部８は、ウエハ支持部材５１に支持されたウエハＵの上方に配されている。この状態において、装置１を起動させると、図示しない駆動装置によって、移動フレーム２が駆動させられ、図４に示すように、ウエハ把持部８全体が下方へ下降する。
【００１９】
このとき、把持部材４５は、ウエハＵの中心位置より若干下方へ配置される。把持部材４５がその位置に配置されると、図示しないセンサによってウエハＵとの相対距離が検出される。制御部５２は、この検出出力によってサーボモータ３４を駆動する。サーボモータ３４を駆動すると、サーボモータ３４の出力軸が回転することによって、この回転力が小プーリ３５、ベルト３６、大プーリ３３を介して、第１のボールネジ２１に伝達される。第１のボールネジ２１が回転すると、ギヤ３０，３１を介して、第２のボールネジ２２に伝達される。この場合、第１のボールネジ２１が一方向に回転し、第２のボールネジ２２が逆方向に回転し、雌ネジ部材２７，２８を介して、各アーム４，５が互いに接近する方向に平行移動させられる。これにより、ウエハ把持部８の両把持部材４５が、ウエハＵの半径方向外方から同内方に向かって、縁部に近づくように、互いに平行移動させられる。
【００２０】
このとき、制御部５２によって、把持部材４５がウエハＵに所定の距離に近づくまで把持部材４５を高速移動させ、把持部材４５がウエハＵとの所定の距離内に入ると、把持部材４５を低速移動させるよう、サーボモータ３４の回転速度が切り替えられる。そして、把持部材４５がウエハＵの縁部に接触し、その縁部が把持部材４５に設けられた溝に嵌合されると、センサが制御部５２に停止信号を送り、この信号を受けた制御部５２によってサーボモータ３４の運転が停止させられる。この状態で、図示しない駆動装置によって、移動フレーム２が駆動させられ、図５に示すように、ウエハ把持部８とともに把持部材４５に把持されたウエハＵが上方に移動させられる。そして、そのままさらに水平方向に移動させられ、図示しない洗浄槽まで搬送される。
【００２１】
この動作において、第１、第２のボールネジ２１，２２は、ギヤ３０，３１によって互いに連動するものであることから、ギヤ３０，３１間にバックラッシが発生するおそれがあるが、そのバックラッシによる誤差は、ボールネジの軸方向の動きに吸収されるため、第１、第２のボールネジ２１，２２の両者間の伝達ロスは極めて僅かな誤差となる。そのため、サーボモータ３４から各アーム４，５に至る駆動力伝達系において、ギヤ３０，３１の伝達によるバックラッシの影響を微小なものにすることができ、各アーム４，５をサーボモータ３４の回転に追従させて忠実に移動させることができる。したがって、精密かつ確実なウエハＵの把持が可能となる。
【００２２】
また、この動作において、各アーム４，５が平行に配置され、互いに接近、離間されるように移動させられるため、従来のように、互いにハの字状に設けられた爪をそれぞれの回動支点から回動させることによって挟むものに比べて、誤差を抑制し、正確に把持することができる。
また、サーボモータ３４を高速、低速回転とに切り換えて把持部材４５をウエハＵにアプローチさせるので、一連の搬送時間を短縮することができるとともに、正確かつ確実に把持することができる。
【００２３】
なお、上記の実施の形態においては、大プーリ３３、ベルト３６および小プーリ３５により構成されるものとしたが、これに代えて、タイミングベルトおよびこのタイミングベルトに対応するプーリによって構成してもよい。これにより、駆動力の伝達をより正確かつ確実に行うことができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、アームの駆動系におけるギヤのバックラッシによって生じる誤差は、ボールネジによって、ごく僅かに抑えられ、ウエハの把持を安全かつ確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における搬送装置（把持装置）の平面図である。
【図２】同実施形態における搬送装置（把持装置）の側面図である。
【図３】同実施形態における搬送装置（把持装置）のウエハ把持部の動作を示す図であって、ウエハ把持部がウエハを把持する前の待機状態を示した説明図である。
【図４】同実施形態における搬送装置（把持装置）のウエハ把持部の動作を示す図であって、ウエハを把持するときの把持位置を示した説明図である。
【図５】同実施形態における搬送装置（把持装置）のウエハ把持部の動作を示す図であって、ウエハ把持部がウエハを把持して上昇した状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 搬送装置（把持装置）
４ 第１のアーム（アーム）
５ 第２のアーム（アーム）
８ ウエハ把持部
２１ 第１のボールネジ
２２ 第２のボールネジ
３０，３１ ギヤ（第１のギヤ、第２のギヤ）
３４ サーボモータ（駆動源）
５２ 制御部

Claims (4)

1. それぞれウエハ把持部を備えて互いに平行に配置され、かつ互いに接近、離間可能に支持された一対のアームと、これらアームの一方を前記接近、離間させる第１のボールネジと、同他方を前記接近、離間させる第２のボールネジと、これら第１、第２のボールネジを連動させる第１、第２のギヤと、前記第１のボールネジまたは第２のボールネジを回転駆動する駆動源とを備えてなることを特徴とするウエハの把持装置。
2. 請求項１に記載のウエハの把持装置において、前記駆動源がサーボモータにより構成され、前記ウエハ把持部と把持するウエハとの相対距離に応じて、該サーボモータの回転速度を制御する制御部を備えてなることを特徴とするウエハ把持装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のウエハ把持装置において、前記ウエハ把持部が、前記アームに位置変更可能に設置されていることを特徴とするウエハ把持装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一つに記載のウエハ把持装置を備えたことを特徴とするウエハの搬送装置。

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