JP2005260065A

JP2005260065A - トレー式ロボットハンド

Info

Publication number: JP2005260065A
Application number: JP2004070985A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Yamakawa; 一夫山川; Giichi Ozawa; 義一小澤
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2004-03-12
Filing date: 2004-03-12
Publication date: 2005-09-22

Abstract

【課題】厚さの薄いトレー部を有するとともに低コストのトレー式ロボットハンドを提供すること。
【解決手段】トレー式ロボットハンド１０を、ロボットハンド基部１１とロボットハンドの先端部に形成されたトレー部１２とで構成し、ロボットハンド基部１１にはトレー部１２内のウェーハＷの有無を検出する反射型センサ１３を設けるとともに、トレー部１２に反射型センサ１３に対向する面を有する反射部１２Ｃを設け、トレー部１２の底にファイバセンサを埋め込む必要がなく、トレー部１２の厚さを薄くすることができ、また安価に製造することができるようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、ウェーハを搬送するロボットハンドに関するもので、特にウェーハをウェーハカセットに搬入したりウェーハカセットから搬出したりする薄型のトレー式ロボットハンドに関する。

半導体装置の製造においては、ウェーハ表面に配線パターンを多層に形成する多層配線技術が広く用いられている。この場合、パターンを形成した層の表面を平坦化し、その後で次の層のパターンを形成することが行われているが、このウェーハ表面の平坦化工程にはＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing ：化学的機械研磨）法によるウェーハの研磨装置（ＣＭＰ装置）が用いられている。

ＣＭＰ装置内で研磨、洗浄、及び乾燥されたウェーハは極度に汚染を嫌うため、搬送に当たっては真空吸着式ロボットハンドを使用することができず、トレー式ロボットハンドのトレー内にウェーハを載置するのみで搬送している。

真空吸着式ロボットハンドの場合、ロボットハンド内のウェーハの有無の確認には真空センサを用い、所定の真空値が得られた時にウェーハ有りと判断している。しかし、トレー式ロボットハンドの場合は、真空吸着をしないので真空センサを用いることができない。

そのため、従来のトレー式ロボットハンドは、図３、及び図４に示すように、透過型ファイバセンサ１１３Ｂを用い、トレー１１２の底１１２Ａに埋没させて接着固定した投光ファイバ１１３Ａから斜め上方に光を出射するとともに、ロボットハンド基部１１１に設けられた受光ファイバ１１３Ｃで出射された光を受光するようにし、所定の受光量が得られない時にウェーハ有りと判断していた。

なお、図３（ａ）は従来のトレー式ロボットハンド１１０の平面図を、図３（Ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ断面図を表わし、図４は拡大概念図を表わしている。

また、ロボットハンド内のウェーハ有無の確認に容量センサを用いた技術も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。これは、ハンド部を２枚のブレードで構成し、上ブレード及び下ブレードに夫々電極を設け、ウェーハの近接を検出するように構成したものである。
特開平７−５８１８３号公報

ところで、ウェーハを収納するウェーハカセットは通常は１個のウェーハカセットに２５〜２６枚のウェーハを上下に一定の間隔で収納できるようになっており、両側面に夫々２５〜２６個のウェーハを挿入するスロットが形成されている。

このスロット間ピッチは、直径１５０ｍｍウェーハ用では４．７６ｍｍ、直径２００ｍｍウェーハ用では６．３５ｍｍのものが一般的に用いられている。また、直径１５０ｍｍウェーハの厚さは通常０．６７５ｍｍ、直径２００ｍｍウェーハの厚さは通常０．７２５ｍｍである。

従って、ウェーハカセット内の上下のウェーハ間の間隙は、直径１５０ｍｍウェーハでは４．７６ｍｍ−０．６７５ｍｍ＝４．０８５ｍｍであり、直径２００ｍｍウェーハでは６．３５ｍｍ−０．７２５ｍｍ＝５．６２５ｍｍで、どちらも非常に狭い間隔になっている。

一方、ウェーハカセット内からウェーハを搬出する時や、ウェーハカセット内にウェーハを搬入する時は、この狭い間隔にロボットハンドのウェーハ保持部を挿入するとともに上下運動させて行わなければならない。

しかし、前述の図３、及び図４に示した従来のトレー式ロボットハンドは、トレーの底に投光ファイバを埋没させて接着固定した構造となっているため、トレー部の厚さを薄くすることができず、ウェーハをウェーハカセットに搬入又は搬出する時に、トレー部又はウェーハを上下のウェーハと接触させてしまう危険性があった。

また、前述の特許文献１に記載のロボットハンドでは、上下２枚のブレードでハンド部を構成するとともに、上部電極と下部電極を形成させ、また両電極間の絶縁も考慮しなければならず、構造が複雑になり、コストが高いという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、厚さの薄いトレー部を有するとともに低コストのトレー式ロボットハンドを提供することを目的とする。

本発明は前記目的を達成するために、ウェーハをウェーハカセットに搬入したりウェーハカセットから搬出したりするロボットハンドであって、ウェーハを前記ロボットハンドのトレー部に載置して搬送するトレー式ロボットハンドにおいて、ロボットハンド基部と、該ロボットハンドの先端部に形成されたトレー部とから構成され、前記ロボットハンド基部には前記トレー部内のウェーハの有無を検出する反射型センサが設けられるとともに、前記トレー部には前記反射型センサに対向する面を有する反射部が設けられていることを特徴としている。

本発明によれば、ロボットハンド基部に反射型センサを設けるとともに、トレー部に反射型センサに対向する面を有する反射部を設けたので、トレー部の底にファイバセンサを埋め込む必要がなく、トレー部の厚さを薄くすることができ、また安価に製造することができる。

また、本発明は、前記反射部は、前記トレー部の底部に設けられた開口部の側面に形成されていることを付加的要件としている。これによれば、厚さの薄いトレー部に容易に反射部を設けることができる。

更に本発明は、前記反射型センサが光又はレーザーを投光及び受光するセンサであって、前記反射部で反射される光又はレーザーの有無によってウェーハの有無を検出することを付加的要件としている。

これによれば、安価で信頼性の高いウェーハの有無検出を有するトレー式ロボットハンドを提供することができる。

以上説明したように本発明のトレー式ロボットハンドによれば、トレー式ロボットハンドはロボットハンド基部とトレー部とから構成され、ロボットハンド基部に反射型センサを設けるとともに、トレー部に反射型センサに対向する面を有する反射部を設けたので、トレー部の底にファイバセンサを埋め込む必要がなく、トレー部の厚さを薄くすることができ、また安価に製造することができる。

以下添付図面に従って本発明に係るトレー式ロボットハンドの好ましい実施の形態について詳説する。尚、各図において同一部材には同一の番号または記号を付している。

図１は、本発明のトレー式ロボットハンドを表わしたもので、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。また、図２は要部を拡大した概念図である。

トレー式ロボットハンド１０は、図１及び図２に示すように、ロボットハンド基部１１とトレー部１２とで構成され、材質はセラミックスが用いられている。トレー部１２はウェーハＷを載置してウェーハカセット内に挿入される部分で、全体の厚さが薄く造られている。また、トレー式ロボットハンド１０はロボットハンド基部１１の端部で図示しない搬送ロボットに取り付けられ、回転と上下移動及び水平面内移動とがなされる。

トレー部１２の底部１２Ａには、ウェーハＷを載置する時にウェーハＷの周縁近傍のみと接触するように逃げ１２Ｄが形成されている。

ロボットハンド基部１１には、取付けブロック１４がねじ止めされており、取付けブロック１４内には反射型センサ１３が格納されている。反射型センサ１３は半導体レーザとフォトダイオードとからなり、ファイバ１３Ａを経由してレーザを出射するとともに、ファイバ１３Ａに入射する反射レーザをフォトダイオードで受けて電気信号に変換する。

ファイバ１３Ａは細いファイバを多数本束ねたバンドル型ファイバで、中心部分のファイバを出射ファイバとして用い周縁部分のファイバを受光ファイバとして用いているが、各ファイバをランダムに出射ファイバと受光ファイバとに分けても良い。

ファイバ１３Ａは固定ブロック１５にねじで固定され、固定ブロック１５は取付けブロック１４に設けられたピン１６を中心に回転調整可能になっており、ファイバ１３Ａの向きを微調整するようになっている。

トレー部１２の底部１２Ａには開口部１２Ｂが形成され、開口部１２Ｂのファイバ１３Ａに対向する側面が斜めに形成されており、その斜めに形成された側面の表面が鏡面に磨かれて反射部１２Ｃを形成している。

なお、ロボットハンド１０の材質はセラミックスが好適であるが、ステンレス鋼や樹脂等を用いることもできる。また、開口部１２Ｂの斜めに形成された側面を鏡面加工することなく、反射板を貼付して反射部１２Ｃを形成しても良い。

このように構成されたロボットハンド１０では、反射型センサ１３のファイバ１３Ａから出射されたレーザが反射部１２Ｃで反射してファイバ１３Ａに戻るように、固定ブロック１５の取付け角度が微調整される。

トレー部１２にウェーハＷが載置されるとウェーハＷがレーザを遮るので、ファイバ１３Ａにはレーザが戻らず、反射型センサ１３のフォトダイオードの出力は大幅に減少し、トレー部１２にウェーハＷが載置されたことが確認される。これによりウェーハＷを確実に搬送することができる。

本実施の形態においては、ロボットハンド１０のトレー部１２の厚さを１．９ｍｍまで薄くすることができた。これにより、直径１５０ｍｍウェーハ用ウェーハカセット内の上下のウェーハ間の間隙４．０８５ｍｍ、及び直径２００ｍｍウェーハ用ウェーハカセット内の上下のウェーハ間の間隙５．６２５ｍｍにたいしても余裕を持って挿入できるようになった。このため、ウェーハＷをウェーハカセットに搬入又は搬出する時に、トレー部１２又はウェーハＷを上下のウェーハＷと接触させてしまう危険性をなくすことができた。

また、本発明では、反射型センサ１３はトレー部１２に形成された反射部１２Ｃからの反射レーザの有無を検出するように構成されているので、レーザをウェーハＷに向けて投射してそのウェーハＷからの反射を検出する構成と比べ、検出の安定性がはるかに優れている。

また、ファイバをトレーの底に埋没させて接着固定した従来例に比べ、接着工数と接着コストが削減できるとともに、部品交換も容易でメンテナンス性が優れている。更にレーザの光軸調整を容易に行うことができる。

なお、前述の実施の形態では、反射型センサ１３はレーザを用いていたが、本発明はこれに限るものではない。反射型センサ１３と反射部１２Ｃとを用いる構成であればレーザに限らず集光された光を用いてもよい。あるいは、超音波を用いても本発明を実施することができる。

本発明の実施の形態に係るトレー式ロボットハンドを表わす平面図及び側断面図図１の要部を拡大した概念図従来のトレー式ロボットハンドを表わす平面図及び側断面図図３の要部を拡大した概念図

符号の説明

１０…トレー式ロボットハンド、１１…ロボットハンド基部、１２…トレー部、１２Ａ…底部、１２Ｂ…開口部、１２Ｃ…反射部、１３…反射型センサ

Claims

ウェーハをウェーハカセットに搬入したりウェーハカセットから搬出したりするロボットハンドであって、ウェーハを前記ロボットハンドのトレー部に載置して搬送するトレー式ロボットハンドにおいて、
ロボットハンド基部と、
該ロボットハンドの先端部に形成されたトレー部とから構成され、
前記ロボットハンド基部には前記トレー部内のウェーハの有無を検出する反射型センサが設けられるとともに、前記トレー部には前記反射型センサに対向する面を有する反射部が設けられていることを特徴とするトレー式ロボットハンド。
前記反射部は、前記トレー部の底部に設けられた開口部の側面に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のトレー式ロボットハンド。
前記反射型センサが光又はレーザーを投光及び受光するセンサであって、前記反射部で反射される光又はレーザーの有無によってウェーハの有無を検出することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のトレー式ロボットハンド。