JP2005191199A

JP2005191199A - ウエハ搬送アーム及びウエハの搬送方法

Info

Publication number: JP2005191199A
Application number: JP2003429386A
Authority: JP
Inventors: Takehiko Hamada; 毅彦濱田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-12-25
Filing date: 2003-12-25
Publication date: 2005-07-14

Abstract

【課題】本発明は、ウエハラックの構造に関係なく、ウエハに負荷を与えることなくウエハを取り扱うことができるウエハ搬送アーム及びウエハを搬送する方法を提供する。
【解決手段】
本発明は、所定間隔をもって複数のウエハ５を上下方向に収容し得るウエハラック１１に、矩形状ウエハを搬入・搬出するためのウエハ搬送アームであって、
前記矩形状ウエハ５の前後方向に延びる両端部を支持し、且つウエハを保持する保持手段１を具備するとともに、前後方向及び上下方向に可動し得る一対の支持アーム３、３と、前記一対の支持アーム３、３、間に位置し、矩形状ウエハ５の中央領域と接触し得る突起部２１を具備するとともに、前記支持アーム３、３と連動して前後方向及び上下方向に可動し、且つ単独で上下方向に可動し得るセンターアーム２とから成るウエハ搬送アームである。また、センターアームの単独の上下駆動によりウエハ５の形状に応じて調整する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ウエハが厚み方向に所定間隔をおいて収容されたウエハラック内からウエハを搬送するに適したウエハ搬送アーム及びその搬送方法に関する。

一般に、ウエハ、大きな面積を有するガラス基板や半導体基板などが所定間隔をもって複数の上下方向に収容し得るウエハラックから、所定ウエハを搬入・搬出するためのウエハ搬送アームは、前記矩形状ウエハの前後方向に延びる両端部を支持する一対の支持アーム（バー）を用いて行われていた。そして、この支持アームの一旦には支持部材が配されていた。

このようなウエハ搬送アームを用いて、搬送するべきウエハの下部に形成され間隙に、１対の支持アームを挿入し、その一対の支持アームを上方に、ウエハが支持アーム上載置され、且つウエハがウエハラックから自由状態になるまで稼働し、その後、手前方向に平行に稼働させていた。

この一対の支持アームは、ウエハの両端、即ち、ウエハの前後方向に伸びる一対の両端近傍に位置させていた。具体的には、１対の支持アームで保持することになるため、ウエハを支持アーム上で安定的に保持でき、しかも、ウエハの自重にて撓みが発生しないような位置に設定されていた。即ち、ウエハの形状のみならず、重さを考慮して、支持アームとウエハとが当接させる位置を制御していた（特開平１１−７１０２５号公報参照）。

尚、一般にウエハは、少なくとも前面が開口した筐体状のウエハラック内に、厚み方向に所定間隔をおいて、複数積層されている。そして、ウエハラックの内側両側面には、前後方向に延びる一対のウエハ載置部が形成され、この一対の載置部に１枚のウエハが、その前後方向に延びる両端部が載置支持されて収容されている。即ち、この上下方向に複数形成されたウエハ載置部の間隔が、ウエハの上下方向の間隔になり、また、対をなす載置部の数が、１つのウエハラックに収容されるウエハの枚数となる。

また、別のウエハラックの構造は、一対の載置部以外に、開口された前面と対向する背面側から内側に分けてウエハのセンター領域を支持するセンター支持部を具備するウエハラックがある。これは、ウエハの自重によるウエハの撓みを防止するものである。
特開平１１−７１０２５号公報

また、従来のウエハ搬送アームでは、ウエハが撓まないよう支持アームとウエハが平行に配送することを前提されていた。例えば、ウエハラックの背面に内側に向けてセンター支持部がないウエハラックに収容されウエハを取り出す場合には種々の問題点があった。

そもそも、このセンター支持部がないウエハラック内では、ウエハがウエハラック左右方向に延びる幅の中心で撓んだ状態で収容されている。

この状態で、ウエハ搬送アームの一対の支持アームでウエハの下面を支持すると、ウエハと撓んだ状態から平行な状態となってしまう。この平行な状態となるウエハは、取り出す対象のウエハだけであり、例えばその直上に収容されたウエハは撓んだ状態であるため、取り出すウエハと直上のウエハが接触してしまう。

また、一対の支持アーム上のウエハが自重で撓むように形成されたウエハ搬送アームでは、ウエハラック内でウエハの撓みを防止するためにセンター支持部を設けられている場合、ウエハを取り出す時、支持アームでウエハをすくい上げても、この状態で支持アーム上のウエハが自重で撓むため、センター支持部にウエハ裏面が接触してこすれてしまうという問題があった。

即ち、従来では、ウエハラックの構造、ウエハの寸法と自重による撓みに応じて、支持アームの間隔などを細かく制御しなくてはならず、汎用性が非常に低かった。

特に、ウエハが液晶表示装置のガラス基板表面にスイッチングトランジスタや透明電極などを形成している場合、支持アームなどによって支持される部分は、ガラス基板の周囲の捨て代部分であることが重要であり、この支持アームの構造によって、製品の不良発生率が大きく左右してしまう。これはウエハとしては液晶表示装置のガラス基板だけでなく、シリコン基板からなる半導体ウエハであっても同様である。

本発明は、上述の問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、収容されるウエハラックの構造如何を問わず、ウエハに負荷を与えることなくウエハを取り扱うことができるウエハ搬送アームを提供するものであり、また、ウエハラックに収容されたウエハを搬送する方法を提供するものである。

本発明は、所定間隔をもって複数のウエハを上下方向に収容し得るウエハラックに、矩形状ウエハを搬入・搬出するためのウエハ搬送アームであって、
前記矩形状ウエハの前後方向に延びる両端部を支持し、且つウエハを保持する保持手段を具備するとともに、前後方向及び上下方向に可動し得る一対の支持アームと、
前記一対の支持アーム間に位置し、矩形状ウエハの中央領域と接触し得る突起部を具備するとともに、前記支持アームと連動して前後方向及び上下方向に可動し、且つ単独で上下方向に可動し得るセンターアームとから成ることを特徴とするウエハ搬送アームである。

また、所定間隔をもって複数のウエハを上下方向に収容されたウエハラックから所定矩形状ウエハを、該矩形状ウエハの前後方向に延びる両端部を支持し、且つウエハを保持する保持手段を具備するとともに、前後方向及び上下方向に可動し得る一対の支持アームと、前記一対の支持アーム間に位置し、矩形状ウエハの中央領域と接触し得る突起部を具備するとともに、前記支持アームと連動して前後方向及び上下方向に可動し、且つ単独で上下方向に可動し得るセンターアームとから成る搬送アームを用いて搬出する方法であって、
前記支持アームの保持手段を所定矩形状ウエハの前後方向に延びる両端に位置させるとともに、前記センターアームの突起部を該ウエハの中央領域に位置させるように、該一対の支持アーム及びセンターアームを、該ウエハの下面の所定間隔内で前後方向に稼動させる第１の工程、
前記支持アーム及びセンターアームを上方向に第１の稼動させて、支持アームの保持部がウエハの両端に接触した時点で支持アームの上方への稼動を停止し、且つセンターアームの突起部がウエハの中央領域に接触した時点でセンターアームの上方への稼動を停止する第２の工程、
前記支持アーム及びセンターアームの上下方向の位置関係をロックして、前記支持アーム及びセンターアームを上下方向に第２の稼動させ、前記ウエハを前記ウエハラックのウエハ載置部から浮かせた状態で停止し、前記ウエハを一対の支持アーム及びセンターアームで保持する第３の工程、
前記支持アーム及びセンターアームを前後方向に移動して前記ウエハを前記ウエハラックから搬出する第４の工程とからなる
搬送アームによってウエハの搬送方法である。

本発明のウエハ搬送アームは、ウエハを保持する保持手段を具備し、前後方向及び上下方向に可動し得る一対の支持アームと、
前記一対の支持アーム間に位置し、矩形状ウエハの中央領域と接触し得る突起部を具備するとともに、前記支持アームと連動して前後方向及び上下方向に可動し、且つ単独で上下方向に可動し得るセンターアームとから成っている。すなわち、支持アームと単独に上下方向に稼働するセンターアームを有している。

このため、撓んだ状態のウエハに対して、支持アームでウエハの両端部を保持し、センターアームで撓んだ状態のウエハの中央部を添えるように、支持アームより下方位置でウエハを支持できる。また、平行状態のウエハに対しては、支持アーム、センターアームともに同一平面に位置するように設定できる。

これにより、ウエハラック内でウエハが撓んだ状態で収容されている場合でも、また、平行の状態で収容されている場合でも、このウエハ搬送アームで対応できるとともに、ウエハの現状に応じた保持できるのでウエハへの負荷が軽減される。

ウエハラック内に収容された他のウエハの関係においても、実質的にはその上下方向に隣接するウエハの形状と近似させた状態で取り出しができるため、ウエハ主面で互いにこすれてしまうことがないため、ウエハを用いた製造においても不良の発生が軽減できる。

また、センターアームは、ウエハの中央部付近を突起部で保持することになるため、接触部分の面積を最小減にとどめることができ、製造上の不良を大きく軽減できる。

また、一対の支持アームは、単にウエハを載置・支持するのではなく、保持手段、例えば、吸着ヘッドやウエハの両主面から挟時するなど手段により、支持アームで支持したのち、脱落などの事故を未然に防止できる。

また、本発明では、前記支持アームの保持手段を所定矩形状ウエハの前後方向に延びる両端に位置させるとともに、前記センターアームの突起部を該ウエハの中央領域に位置させるように、該一対の支持アーム及びセンターアームを、該ウエハの下面の所定間隔内で前後方向に稼動させる第１の工程、
前記支持アーム及びセンターアームを上方向に第１の稼動させて、支持アームの保持部がウエハの両端に接触した時点で支持アームの上方への稼動を停止し、且つセンターアームの突起部がウエハの中央領域に接触した時点でセンターアームの上方への稼動を停止する第２の工程、
前記支持アーム及びセンターアームの上下方向の位置関係をロックして、前記支持アーム及びセンターアームを上下方向に第２の稼動させ、前記ウエハを前記ウエハラックのウエハ載置部から浮かせた状態で停止し、前記ウエハを一対の支持アーム及びセンターアームで保持する第３の工程、
前記支持アーム及びセンターアームを前後方向に移動して前記ウエハを前記ウエハラックから搬出する第４の工程とからなる搬送アームによってウエハの搬送する方法である。すなわち、第２の工程で、ウエハラック内でウエハでどのような状態、即ち、平行または撓んだ状態であろうとも、その収容の状態で、ウエハの両端部及びウエハの中央領域で保持できるため、ウエハに多大な負荷をかけることなく、ウエハ搬送アームで搬出することができる。上述のようにセンターアームの上下方向の稼働、特に、その上下方向の停止が、支持アーム上下方向の停止は別制御でおこなわれることから、上述のようにウエハラックに収容されたウエハの状態で、ウエハを持ち上げることが可能となる。

以下、本発明のウエハ搬送アーム及びウエハの搬送方法を図面に用いて説明する。図１は本発明のウエハ搬送アームの要部斜視図である。図２は本発明のウエハ搬送アームを用いてウエハを搬送させるにあたってもウエハとウエハ搬送アームとの位置関係を示す概略図である。尚、図２では、ウエハラック内でウエハが撓まないようセンター支持部を設けたウエハラックを示す。

図１において、ウエハ搬送アームは、一対の支持アーム３、３、センターアーム２とから主に構成されている。

１対の支持アーム３、３は、その一端が支持具１０によって固定されている。そして、この矩形状ウエハ１の前後方向（ウエハラックの開口に対して）に延びており、両端部を支持するように所定間隔をおいて配置されている。また、両支持アーム３、３の上面には、例えば樹脂の台座を介して矩形状のウエハ５を受ける保持手段である吸着パッド１の設けられている。

そして、且この支持アーム３、３は、前後方向に稼働可能であるとともに、上下方向に可動し得るものである。これは、支持具１０を電動モーター、エアシリンダなどで動作させて、その結果、支持アーム３、３は一体となり、前後方向及び上下方向に稼働される。

また、保持手段である吸着パッド１は、例えばエア吸着によるものが例示でき、支持アーム３の内部または支持アーム３の下面を介して吸引用管を設け、吸着ポンプなどの動作により吸着するものである。尚、保持手段としてはこの吸着パッドにかぎらず、一方のウエハ５の両端をウエハの上下から挟持する挟持手段を設けてもよい。

センターアーム２は、一対の支持アーム３、３間に位置するものである。そして、センターアーム２には、矩形状ウエハ１の中央領域と接触し得る突起部２１が設けられている。図では、センターアーム２は、一対の支持アーム３、３を横切るように、支持アーム３、３間に形成されているが、その一端を支持具１０に固定して、１対の支持アーム３、３と並んで配置してもよい。

センターアーム２は、支持アーム３、３に比較して下方に設けられている。即ち、ウエハ５が撓んだ状態であっても、支持アーム３、３でウエハの両端を保持して、かつその中央領域をセンターアーム２の突起部２１で保持できるようにするためである。

また、センターアーム２で、ウエハ５の中央領域に突起部２１が形成されている。センターアーム２及び突起部２１は、支持アーム３、３と連動して前後方向及び上下方向に可動できるものである。しかも、連動して動作する以外にセンターアーム２だけが、上下方向に稼働できるようになっている。センターアーム２全体を上下方向に稼働させることが困難な場合には、突起部２１にリフト機能を設けてこの部分のみを上下稼働させるウエハ搬送アームで、ウエハラック１１内の上下方向に所定間隔を持って積層された矩形状ウエハ５に対して、ウエハラック11内に収容されている状態で、安定して取り出せ、また、搬送することができる。

図2は、ウエハラック11内に収容された矩形状ウエハ5と、このウエハ5を取り出す際の位置関係をしめしている。図2のウエハラック11は、前面が開口した筐体状のウエハラックの平面であり、ウエハラック11内には、厚み方向に所定間隔をおいて、複数積層されている。そして、ウエハラック11の内側両側面には、前後方向に延びる一対のウエハ載置部12、12が形成されている。この一対の載置部12、12に、１枚のウエハ5がその前後方向に延びる両端部で載置支持されて収容されている。特に、図2に示すウエハラック11は、ウエハラック11内でウエハ5が平行に収容されるように、開口された前面と対向する背面側から内側に分けてウエハ5のセンター領域、ウエハ搬送アームのセンタアーム２の突起部２１よりも奥行き側の領域を支持するセンター支持部14を有している。このセンター支持部14は、載置部１１と対をなして形成されており、ウエハ5の自重によるウエハ5の撓みを防止する。これにより、載置部11、11、センター支持部１４で支持されたウエハ5は略平行に収容されることになる。尚、図2において、センター支持部14がないウエハラック11においては、収容されたウエハ5は自重により中心線で湾曲して撓んだ状態で収容されていることになる。

このように、本発明のウエハ搬送アームは、一対の支持アーム３、３とは別に、少なくとも一対の支持アーム３、３の上下方向の稼動とは、別に制御されて稼動するセンターアーム２、特に、突起部２１を有しているため、ウエハ５のウエハラック収容状態に応じ、簡単に対応し、ウエハラック１１に収容された状態でウエハを搬出することができる。

図３には、センター支持部１４を有するウエハラック１１に収容されたウエハ５、即ち、複数のウエハ５は上下方向に所定間隔を持って収容されているうちの所定ウエハ５を搬出する状態を示す。

支持アーム３、３、センターアーム２は、少なくとも取り出すウエハ５の下部に存在する間隔に挿入できる高さ方向に位置される。例えば、このウエハラック１１では、ウエハ５が平行に配置され、所定間隔も平行であるため、支持アーム３、３、センタアーム２を同一平面上の位置関係としてもよい。そして、支持アーム３、３及びセンターアーム２を、該ウエハ５の下面の所定間隔に、開口の前方向に稼動して、支持アーム３、３がウエハ５の両端部の所定位置まで、また、センターアーム２がセンター支持部１４に当接しない程度の中央領域に達するまで移動する（第１の工程）。

次に、前記支持アーム３、３及びセンターアーム２を上方向に稼動（第１の上下方向の稼動）させて、支持アーム３、３の保持部１がウエハ５の両端部に接触した時点で支持アーム３、３の上方への稼動を停止する。また、センターアーム２の突起部２１がウエハの中央領域に接触した時点でセンターアーム２の上方への稼動を停止する。（第２の工程）。

即ち、この第１の上方稼動の停止は、支持アーム３、３とセンターアーム２とで別動作となる。このためには、支持アーム３、３の最上面付近、センターアーム２の最上面付近にウエハの接触を感知するセンサを設け、それぞれ停止のタイミングを制御してもよい。

この状態で、支持アーム３、３の保持手段１を動作させてウエハ５を支持アームでしっかりと保持する。

次に、図３に示すように、支持アーム３、３及びセンターアーム２の上下方向の位置関係、即ち、支持アーム３、３及びセンターアーム２の突起部２１がウエハの下面に接触している状態をロックして、支持アーム３、３及びセンターアーム２を上下方向に稼動（第２の上方稼動）させ、ウエハ５をウエハラック１１のウエハ載置部１２、センター支持部１４から浮かせた状態とする。この時、持ち上げ量は、上側に位置するウエハ５に接触しない程度とする。そして、この持ち上げた状態で停止し、このまま、ウエハ５を一対の支持アーム３、３及びセンターアーム２で保持する（第３の工程）。

次に、支持アーム３、３及びセンターアーム２を前後方向の手前、即ち、ウエハラック１１の開口からウエハ５を抜き出すように移動して、ウエハ５をウエハラックから搬送する（第４の工程）。

その後は、このウエハ搬送アームを用いて、ウエハ処理工程、処理装置にまで搬送する。

図４には、センター支持部１４をもたないウエハラック１１に収容されたウエハ５、即ち、複数のウエハ５は上下方向に所定間隔を持って、且つ撓んだ状態で収容されているうちの所定ウエハ５を搬出する状態を示す。

支持アーム３、３、センターアーム２は、少なくとも取り出すウエハ２の下部に存在する間隔に挿入できる高さ方向に位置される。例えば、このウエハラック１１では、各ウエハ５が撓んで配置され、所定間隔はそれぞれ弧状に平行となっている。このため、支持アーム３、３は、センターアーム２を高さ方向の位置関係は、少なくとも支持アーム３、３が高い位置に、センターアーム２の突起部２１はそれよりも低い位置に設定される。そして、支持アーム３、３及びセンターアーム２を、撓んだウエハ５の下面の所定間隔に、開口の前方向に稼動して、支持アーム３、３がウエハ５の両端部の所定位置まで、また、センターアーム２が中央領域に達するまで移動する（第１の工程）。

最初の支持アーム３、３、センターアーム２の設定位置によっては、この第１の上方稼動の停止は、支持アーム３、３が先であったり、また、センターアーム２が先であったりしてもよい。即ち、最初の支持アーム３、３及びセンターアーム２の設定は、ウエハ５の撓み状態にかかわらず、取り出すウエハ５の下面に存在する間隔内に、他のウエハ５と衝突することなく挿入できればよい。

この第２の工程では、ウエハ５が撓んでいるため、支持アーム３、３とセンターアーム２の高さ方向の停止位置は、当然相違することになる。

次に、図４に示すように、支持アーム３、３及びセンターアーム２の上下方向の位置関係、即ち、支持アーム３、３及びセンターアーム２の突起部２１がウエハの下面に接触している状態をロックして、支持アーム３、３及びセンターアーム２を連動して上下方向に稼動（第２の上方稼動）させる。そして，ウエハ５をウエハラック１１のウエハ載置部１２から浮かせた状態とする。この時、持ち上げ量は、上側に位置するウエハ５に衝突しない程度とする。そして、この持ち上げた状態で停止し、このまま、ウエハ５を一対の支持アーム３、３及びセンターアーム２で保持する（第３の工程）。

このように、一対の支持アーム３、３の他に、ウエハ中央領域を保持するセンターアーム２、具体的は突起部２１を設け、上下方向の稼動（第１の上下稼動）における停止位置を別々制御できるようにすることにより、ウエハラック１１に収容されているウエハ５が平行状態であろうとも、また、撓んだ状態であろうとも、収容されている状態で取り出すことができるため、搬出時に、収容されている状態とは異なる応力がウエハに印加されることがないため、ウエハの負荷が軽減され、破損が防止できる。

また、ウエハラック１１に収容されている他のウエハ５との衝突や接触を防止できるため、ウエハの破損、ウエハ処理工程における不良の発生率を低減することができる。

また、例えば、センター支持部１４の有無に関係なく、広くウエハをウエハラック１１から取り出すことができるため、非常に汎用性が高まる。

尚、ウエハラック１１から取り出したウエハが、ウエハ処理工程で平行度を要求される場合に、ウエハ５をウエハラック１１から取り出したのち、センターアーム２の突起部２１の高さを、支持アーム３、３の保持手段１の高さに徐々に調整するようにすれば、ウエハ５を破損することなく、平行に保持して、ウエハの所定処理工程に搬送することができる。

また、ウエハの所定処理を終了したウエハ５において、ウエハラック１１に収容する際には、既に収容されているウエハ５やこれまで経験則を参照には、収容前に、先にウエハ５の撓み状態、または、平行状態を、センターアーム２の突起部２１の上下加減で設定し、ウエハラック１１の載置部１２から少し高い箇所に挿入し、支持アーム３、３及びセンターアーム２を徐々に下方向に移動して、ウエハ５をウエハラック１１のウエハ載置部１２に載置すればよい。

上述の前後方向の稼動や上下方向の稼動は、それぞれ油圧シリンダー、エアシリンダ、モータなどを動力源として、周知の方法で駆動させ、また、停止させることができる。

本発明のウエハ搬送アームの要部斜視図である。本発明のウエハ搬送アームとウエハラック内のウエハとの平面的に位置関係を説明する平面図である。本発明のウエハ搬送方法の一例を説明する概略図である。本発明のウエハ搬送方法の他の例を説明する概略図である。

符号の説明

１‥吸着パッド
２‥センターアーム
２１突起部
３‥支持アーム
１４‥センター支持部
５‥ウエハ
１０・・支持具
１１‥ウエハラック
１２・・ウエハ載置部

Claims

所定間隔をもって複数のウエハを上下方向に収容し得るウエハラックに、矩形状ウエハを搬入・搬出するためのウエハ搬送アームであって、
前記矩形状ウエハの前後方向に延びる両端部を支持し、且つウエハを保持する保持手段を具備するとともに、前後方向及び上下方向に可動し得る一対の支持アームと、
前記一対の支持アーム間に位置し、矩形状ウエハの中央領域と接触し得る突起部を具備するとともに、前記支持アームと連動して前後方向及び上下方向に可動し、且つ単独で上下方向に可動し得るセンターアームとから成ることを特徴とするウエハ搬送アーム。
所定間隔をもって複数のウエハを上下方向に収容されたウエハラックから所定矩形状ウエハを、該矩形状ウエハの前後方向に延びる両端部を支持し、且つウエハを保持する保持手段を具備するとともに、前後方向及び上下方向に可動し得る一対の支持アームと、前記一対の支持アーム間に位置し、矩形状ウエハの中央領域と接触し得る突起部を具備するとともに、前記支持アームと連動して前後方向及び上下方向に可動し、且つ単独で上下方向に可動し得るセンターアームとから成る搬送アームを用いて搬送する方法であって、
前記支持アームの保持手段を所定矩形状ウエハの前後方向に延びる両端に位置させるとともに、前記センターアームの突起部を該ウエハの中央領域に位置させるように、該一対の支持アーム及びセンターアームを、該ウエハの下面の所定間隔内で前後方向に稼動させる第１の工程、
前記支持アーム及びセンターアームを上方向に第１の稼動させて、支持アームの保持部がウエハの両端に接触した時点で支持アームの上方への稼動を停止し、且つセンターアームの突起部がウエハの中央領域に接触した時点でセンターアームの上方への稼動を停止する第２の工程、
前記支持アーム及びセンターアームの上下方向の位置関係をロックして、前記支持アーム及びセンターアームを上下方向に第２の稼動させ、前記ウエハを前記ウエハラックのウエハ載置部から浮かせた状態で停止し、前記ウエハを一対の支持アーム及びセンターアームで保持する第３の工程、
前記支持アーム及びセンターアームを前後方向に移動して前記ウエハを前記ウエハラックから搬出する第４の工程とからなる
搬送アームによってウエハの搬送方法。