JP2008235736A - 搬送装置及び搬送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエハと保持面とが平行でなくても、相互に平行に調整したあとで、ウエハに接触し、当該ウエハを吸着して搬送可能とする搬送装置及び搬送方法を提供すること。
【解決手段】載置面ＴＳに載置された半導体ウエハＷを吸着する保持面１５Ａを備えた吸着プレート１５と、この吸着プレート１５の外周側に設けられるとともに、保持面１５Ａよりも載置面ＴＳ側に突出する当接部材２０とを備えて搬送装置１０が構成されている。当接部材２０は、保持面１５Ａと被保持面Ｗａとが接触する前に、載置面ＴＳに当接し、全ての当接部材２０が載置面ＴＳに当接して保持面１５Ａと被保持面Ｗａとを平行とした後に、ウエハＷに接触し、保持面１５Ａによる吸着保持を可能とする。
【選択図】図２

Description

本発明は搬送装置及び搬送方法に係り、更に詳しくは、半導体ウエハ等の板状部材を搬送するにあたり、当該板状部材を損傷させることなく搬送することのできる搬送装置及び搬送方法に関する。

半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という）の搬送装置としては、当該ウエハの中央部若しくは周方向複数箇所を吸着することのできる吸盤からなる吸着保持手段が知られている。しかしながら、裏面研削によって数十μｍの厚みとなる極薄化が達成されている現状において、従来装置による吸着保持方式を採用すると、ウエハに作用する局所的な吸着力により、当該ウエハを割ってしまう、という不都合を招来する。
そこで、ウエハを面で吸着保持が可能なポーラス体が頻繁に使用されるようになった。このようなポーラス体は、極小径の金属球を焼結し、研磨によって精度の高い保持面を有するため、ウエハに対して局所的に力が加わることは少ない。しかしながら、金属製であるが故にこのポーラス体が傾いてウエハに接触した場合や、接触時の衝撃によって当該ウエハを損傷させてしまう、という不都合を生じる。

特許文献１には、ウエハを吸着して保持する吸着面を有する吸着パッドと、この吸着パッドを変位可能に支持する支持機構と、前記吸着パッドを移動させる移動アームとを備えた搬送装置が開示されている。この搬送装置は、ウエハの載置面を有するテーブルが吸着パッドの吸着面に対して傾きを有している場合に、その傾きに応じて支持機構を予め調整可能に設けたものである。

特開２００３−１５８１６７号公報

しかしながら、特許文献１に記載された搬送装置にあっては、二つのテーブル間でしかその効果を発揮することができない。従って、三つ以上のテーブル間でウエハを搬送する場合において、それぞれのテーブルに個性的な傾きがある場合には、その傾きに対応できないものとなり、結果的に、ウエハを損傷から保護することはできない。しかも、前記移動機構を予め調整若しくは設定する作業が必要となるものであり、作業も煩雑となる。

［発明の目的］
本発明は、このような不都合に着目して案出されたものであり、その目的は、ウエハ等の板状部材を搬送するに際し、当該板状部材の載置面や板状部材の被保持面に傾きがあっても、当該傾きに追従した変位を可能として保持部材と板状部材の被保持面とを自動的に平行とし、当該保持部材が傾いてウエハに接触することを防止して板状部材を搬送することのできる搬送装置及び搬送方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、載置面に載置された板状部材を保持する保持手段と、この保持手段を揺動可能に連結するとともに、当該保持手段を移動して前記板状部材を搬送する駆動手段とを備えた搬送装置において、
前記保持手段は前記板状部材を保持する保持面を有するとともに、当該保持面と前記板状部材の被保持面との相対位置を平行に調整する平行調整手段を含み、
前記平行調整手段は、前記保持面と板状部材の被保持面とが接触する前に前記載置面に当接して前記保持面と板状部材の被保持面とを平行に保つ当接部材を備えて構成される、という構成を採っている。

また、本発明は、板状部材の載置面を備えた載置手段と、前記板状部材を保持する保持面を備えた保持手段と、当該保持手段を移動して前記板状部材を搬送する駆動手段とを含む搬送装置において、
前記保持手段及び／又は載置手段は、前記保持面と前記板状部材の被保持面との相対位置を平行に調整する平行調整手段を含み、
前記平行調整手段は、前記保持面と板状部材の被保持面とが接触する前に前記載置面及び／又は保持面の周囲に当接して前記保持面と板状部材の被保持面とを平行に保つ当接部材を備える、という構成を採ってもよい。

本発明において、前記保持面は、少なくとも前記板状部材の平面形状に略対応する大きさを備えた吸着プレートに設けられ、前記当接部材は、前記吸着プレートの外周側複数箇所に設けられている。

また、前記当接部材は、前記保持面よりも前記載置面側に突出する軸状に設けられているとともに、前記載置面に対して進退可能に設けられる、という構成を採ることが好ましい。

更に、前記保持手段は、緩衝手段を介して前記駆動手段に支持される、という構成を採るとよい。

また、本発明は、載置面に載置された板状部材を相対する保持面で保持して搬送する搬送方法において、
前記板状部材の被保持面と前記保持面とを平行とした状態で当該保持面と板状部材の被保持面とを接触させ、
次いで、前記保持面で前記板状部材の被保持面を保持して搬送する、という手法を採っている。

前記搬送方法において、前記板状部材の被保持面に保持面を接触させる際の衝撃を緩衝する、という方法を採るとよい。

本発明によれば、平行調整手段の当接部材が、保持面と板状部材の被保持面との接触に先だって載置面に当接し、それらが平行となるように調整するため、保持面は、板状部材に対して常に平行な状態で接触することとなる。従って、板状部材の被保持面に対して保持面が傾いて接触することがなくなり、当該板状部材の割れ等の損傷を効果的に防止することができる。
また、搬送先となる載置面が傾いている場合においても、当接部材が載置面に先に接触し、板状部材の被載置面と載置面とが平行な状態となって移載されるため、板状部材の割れ等を防止することとなる。
更に、当接部材が軸状に設けられて進退可能に設けられた構成により、当接部材が載置面に突き当たった際の衝撃もなく、平行調整を円滑に行うことが可能となる。
また、保持手段と駆動手段とが緩衝手段を介して連結されていることで、保持面と板状部材の被保持面とが接触した際や、載置面と板状部材の被載置面とが接触した際の衝撃も吸収されるので、板状部材を割ってしまうような不都合は生じない。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１には、本実施形態に係る搬送装置の概略斜視図が示され、図２には、その一部を断面した要部概略側面図が示されている。これらの図において、搬送装置１０は、板状部材としてのウエハＷを保持する保持手段１１と、この保持手段１１を介してウエハＷを搬送する駆動手段１２と、保持手段１１を揺動可能な状態で前記駆動手段１２に支持させる連結手段１３と、保持手段１１がウエハＷに接触する際の衝撃を吸収若しくは緩和する緩衝手段１４とを備えて構成されている。ここで、ウエハＷは、載置手段としてのテーブルＴの上面を載置面ＴＳとして載置され、その上面が被保持面Ｗａ、下面が被載置面Ｗｂとされる。

前記保持手段１１は、図２に示されるように、下面側にウエハＷの保持面１５Ａを有するポーラス体によって形成された吸着プレート１５と、スペーサ１６を介して吸着プレート１５を支持する平面視略円盤状の支持プレート１７と、前記保持面１５ＡとウエハＷとを平行に調整する平行調整手段１８とを含んで構成されている。保持面１５Ａには、ウエハＷを吸着保持する図示しない複数の吸引口が形成されおり、これら吸引口は図示しない減圧装置に接続されている。なお、本実施形態における吸着プレート１５は、ウエハＷの直径よりも大きい直径を備えたものが採用されているが、少なくともウエハＷの平面形状に略対応した大きさを備えたものであれば足りる。

前記平行調整手段１８は、保持面１５Ａと被保持面Ｗａとが接触する前に前記載置面ＴＳに当接して保持面１５Ａと被保持面Ｗａとを平行に保つ軸状の当接部材２０により構成されている。この当接部材２０は、前記支持プレート１７の外周近傍において、当該支持プレート１７の周方向略１２０度間隔を隔てた位置に設けられている。ここで、当接部材２０は、支持プレート１７に固定されたブッシュ２１を介して軸方向（図２中上下方向）に沿って進退可能に設けられており、上端側にストッパ２３が固定されている一方、下端側にはばね受け部材２４が固定されている。このばね受け部材２４とブッシュ２１との間にはコイルばね２５が介装されており、当該コイルばね２５の付勢力により、前記ストッパ２３の下面がブッシュ２１の上端面に着座する状態を初期位置として保ち、当該初期位置において、当接部材２０の先端すなわち図２中下端が前記保持面１５Ａよりも載置面ＴＳ側に突出している。

前記駆動手段１２は、Ｘ軸方向に延びるＸ軸ロボット３０と、当該Ｘ軸ロボット３０を介してＸ軸方向に移動可能に支持されたスライダ３１と、このスライダ３１の前面に固定されたＺ軸ロボット３３と、このＺ軸ロボット３３に一端側が支持される一方、他端側（先端側）が前記保持手段１１を支持するように設けられたプレート状のアーム部材３４とにより構成されている。従って、Ｘ軸ロボット３０及びＺ軸ロボット３３の駆動により、吸着プレート１５は、アーム部材３４を介してＸ軸及びＺ軸方向に移動可能となる。

前記連結手段１３は、前記支持プレート１７と前記アーム部材３４の先端側に位置する緩衝手段１４との間に設けられている。この連結手段１３は、概略的に図示されたユニバーサルジョイント３６により構成されており、下方に突出する軸３７が支持プレート１７の中央部に連結され、保持手段１１をフレキシブルに回動可能に支持している。これにより、全ての当接部材２０が載置面ＴＳに当接したときに被保持面Ｗａと保持面１５Ａとが平行となるように設定されている。

前記緩衝手段１４は、前記ユニバーサルジョイント３６の上端に連結された連結板４０と、この連結板４０の周方向略１２０度間隔を隔てた位置に立設されるとともに、前記アーム部材３４を貫通して延びる３本の昇降軸４２と、この昇降軸４２が貫通する状態で当該昇降軸４２と前記アーム部材３４との間に設けられたブッシュ４３と、各昇降軸４２の上端を相互に連結するように固定された頂板４４と、当該頂板４４とアーム部材３４にその両端が固定されたコイルばね４５とを備えて構成されている。コイルばね４５は、頂板４４を上方に付勢する付勢力を有するが、前記保持手段１１及び連結手段１３の重量により、その付勢力に抗して幾分縮んだ状態が初期状態となる。

次に、本実施形態に係る搬送装置１０を用いたウエハ搬送方法について、図３ないし図６をも参照しながら説明する。ここでは、テーブルＴの載置面ＴＳと前記初期状態における保持手段１１とは平行でないものとし、ウエハＷの被載置面Ｗｂと被保持面Ｗａとは平行であるものとする（図２参照）。

駆動手段１２の駆動により保持手段１１がテーブルＴの上方に位置した状態で、Ｚ軸ロボット３３が駆動して保持手段１１を下降させると、図３に示されるように、保持面１５ＡがウエハＷに接触する前に、同図中右側に位置する当接部材２０の先端（下端）が載置面ＴＳに当接する。そして、更に保持手段１１を下降させると、図４に示されるように、ユニバーサルジョイント３６を介して保持手段１１全体が同図中左回りに回転し、それまで当接していなかった他の当接部材２０を順次載置面ＴＳに当接させることとなる。この時点では、保持面１５ＡとウエハＷとは依然として被接触状態に保たれる。

全ての当接部材２０の先端が当接した時点で、保持面１５Ａと被保持面Ｗａとは平行に向き合った状態となる。この状態で更に保持手段１１を下降させると、保持面１５Ａがコイルばね２５の付勢力に抗して下方に押し下げられることとなる。ここで、保持面１５Ａは、各当接部材２０がブッシュ２１に沿って摺動することによって、被保持面Ｗａとの平行度が高精度に維持されつつウエハＷに接近することとなる。
そして、図５に示されるように、保持面１５Ａに被保持面Ｗａが接触し、当該ウエハＷは、図示しない減圧装置の吸引により吸着プレート１５に保持されることとなる。この吸着プレート１５とウエハＷとの接触の際の衝撃は、緩衝手段１４のコイルばね４５が延びて保持手段１１が上昇することによって緩衝され、ウエハＷの損傷を防止するようになっている。

図６に示されるように、ウエハＷが保持面１５Ａに吸着保持された状態で、Ｚ軸シリンダ３３を駆動して保持手段１１を上昇させると、保持手段１１は、ユニバーサルジョイント３６を介してニュートラル位置に復帰し、この状態で、図示しない別途のテーブル等の載置面に移載される。この際、移載先の載置面と保持手段１１とが平行でない場合であっても、ウエハＷを載置する前に当接部材２０が先に載置面に接触し、被載置面Ｗｂと載置面とが平行な状態となって載置されることとなる。

従って、このような実施形態によれば、保持面１５Ａと被保持面Ｗａとの接触に先だって、当接部材２０の先端と載置面ＴＳとの接触により保持面１５Ａと被保持面Ｗａとが平行になるように調整可能としたから、保持面１５Ａは被保持面Ｗａに対して平行な状態で接触するようになる。従って、傾いて接触することによるウエハの割れを確実に防止することができる。
また、緩衝手段１４は、保持面１５Ａと被保持面Ｗａ、又は、載置面と被載置面Ｗｂとが接触したときの衝撃を緩和するため、ウエハＷの損傷を回避することができる。

更に、当接部材２０は、その先端が保持面１５Ａより載置面ＴＳ側に突出しているとともに、載置面ＴＳの傾きに応じて軸方向に変位して平行を維持するものであるため、ウエハＷが載置される面がどのような状態であっても、これに自動的に追従することとなり、作業者による設定等一切を不要として煩雑な作業を回避することができる。

以上のように、本発明を実施するための最良の構成、方法等は、前記記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上説明した実施形態に対し、形状、位置若しくは配置等に関し、必要に応じて当業者が様々な変更を加えることができるものである。

例えば、前記実施形態では、保持手段１１に平行調整手段１８を設けた場合を図示説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、平行調整手段１８を構成する当接部材をテーブルＴ内に設け、その先端側を載置面ＴＳから突出させて軸方向に進退可能とし、当該当接部材の先端（上端）を吸着プレート１５の外周側に当接可能として平行を維持することもできる。また、平行調整手段１８は保持手段１１及びテーブルＴの双方に、相互に干渉しない状態で設けることも可能である。

更に、前記実施例では、ウエハＷの被載置面Ｗｂと被保持面Ｗａとが平行である場合を説明したが、図７に示されるようにそれらが平行でない場合は、全ての当接部材２０が載置面ＴＳに当接したときに、保持面１５Ａと被保持面Ｗａとが平行になるように前記当接部材２０とストッパ２３とを調整しておけばよい。

また、駆動手段１２は、吸着プレート１５をＸ軸、Ｚ軸の直交二軸方向に移動可能とするものを採用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、Ｙ軸方向へも移動可能とすることもできる。加えて、駆動手段１２の構造も図示構成例以外のものを採用することができ、例えば、自由端が三次元方向に移動可能となるロボットアーム等を用いてもよい。

更に、本発明における板状部材は半導体ウエハＷに限定されるものではなく、ガラス板、鋼板、または、樹脂板等、その他の板状部材も対象とすることができ、半導体ウエハは、シリコンウエハや化合物ウエハであってもよい

本実施形態に係る搬送装置の概略斜視図。 前記搬送装置の一部を断面した要部概略側面図。 一つの当接部材が載置面に当接した初期段階を示す要部概略側面図。 全ての当接部材が載置面に当接した段階を示す要部概略側面図。 保持面がウエハに接触した状態を一部断面した要部概略側面図。 ウエハを保持した保持手段がテーブルから上方に離れた状態を示す要部概略側面図。 ウエハの被載置面と被保持面とが平行でない場合において、全ての当接部材が載置面に当接した段階を示す変形例の説明図。

符号の説明

１０ 搬送手段
１１ 保持手段
１２ 駆動手段
１３ 連結手段
１４ 緩衝手段
１５ 吸着プレート
１５Ａ 保持面
１８ 平行調整手段
２０ 当接部材
３６ ユニバーサルジョイント
Ｔ テーブル（載置手段）
ＴＳ 載置面
Ｗ 半導体ウエハ（板状部材）

Claims (7)

1. 載置面に載置された板状部材を保持する保持手段と、この保持手段を揺動可能に連結するとともに、当該保持手段を移動して前記板状部材を搬送する駆動手段とを備えた搬送装置において、
   前記保持手段は前記板状部材を保持する保持面を有するとともに、当該保持面と前記板状部材の被保持面との相対位置を平行に調整する平行調整手段を含み、
   前記平行調整手段は、前記保持面と板状部材の被保持面とが接触する前に前記載置面に当接して前記保持面と板状部材の被保持面とを平行に保つ当接部材を備えて構成されていることを特徴とする搬送装置。
2. 板状部材の載置面を備えた載置手段と、前記板状部材を保持する保持面を備えた保持手段と、当該保持手段を移動して前記板状部材を搬送する駆動手段とを含む搬送装置において、
   前記保持手段及び／又は載置手段は、前記保持面と前記板状部材の被保持面との相対位置を平行に調整する平行調整手段を含み、
   前記平行調整手段は、前記保持面と板状部材の被保持面とが接触する前に前記載置面及び／又は保持面の周囲に当接して前記保持面と板状部材の被保持面とを平行に保つ当接部材を備えて構成されていることを特徴とする搬送装置。
3. 前記保持面は、少なくとも前記板状部材の平面形状に略対応する大きさを備えた吸着プレートに設けられ、前記当接部材は、前記吸着プレートの外周側複数箇所に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の搬送装置。
4. 前記当接部材は、前記保持面よりも前記載置面側に突出する軸状に設けられているとともに、前記載置面に対して進退可能に設けられていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の搬送装置。
5. 前記保持手段は、緩衝手段を介して前記駆動手段に支持されていることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の搬送装置。
6. 載置面に載置された板状部材を相対する保持面で保持して搬送する搬送方法において、
   前記板状部材の被保持面と前記保持面とを平行とした状態で当該保持面と板状部材の被保持面とを接触させ、
   次いで、前記保持面で前記板状部材の被保持面を保持して搬送することを特徴とする搬送方法。
7. 前記板状部材の被保持面に保持面を接触させる際の衝撃を緩衝することを特徴とする請求項６記載の搬送方法。

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