JP2009160711A - エンドエフェクタ及びそれを備えた搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１個のエンドエフェクタにおいて、ウェハを２枚搬送することができるようにする。
【解決手段】ウェハを把持する把持機構を備えたエンドエフェクタ３において、エンドエフェクタ３の上面に把持機構を備え、上面の裏面にも把持機構を備え、エンドエフェクタの上面及び裏面の両方でウェハを把持可能に構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体製造装置においてウェハを搬送する装置のエンドエフェクタの構成に関するものである。

半導体製造装置に使用される搬送装置としてロボットが多用されている。ロボットのアームの先端にはエンドエフェクタが設けられていて、ここにウェハを搭載して所望の位置へとウェハを搬送する。従来は、エンドエフェクタ上面に設けられたウェハを把持する装置（エッジグリップや吸着等）により把持して、ウェハをエンドエフェクタの上面で搬送している。また、エンドエフェクタ上面にウェハを落とし込む方法により、ウェハを搬送しているものもある。いずれにしても、従来の半導体製造装置用ロボットはエンドエフェクタ上面を使用してウェハを搬送している。
特開２００２−１７０８６２号公報 特開２００３−１６８７１７号公報

半導体製造装置では、製造装置のスループットの向上が要求されている。ところが、従来の半導体製造装置用ロボットでは、アームに取り付けられたエンドエフェクタ上面のみを使用することにより、１個のエンドエフェクタで１枚のウェハを搬送することとなっていて、１個のエンドエフェクタによってウェハを２枚以上を搬送することができないので、半導体製造装置としてのスループットが上がらないという問題があった。
また、ロボット自体の搬送速度を上げる場合は、強烈な空気の流れが発生し、ウェハがエンドエフェクタから外れるので、ウェハを搬送出来ないというような問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、１個のエンドエフェクタでウェハを少なくとも２枚以上搬送することができる半導体製造装置用ロボットを提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、ウェハを把持する把持機構を備えたエンドエフェクタにおいて、前記エンドエフェクタの上面に前記把持機構を備え、前記上面の裏面にも前記把持機構を備え、前記エンドエフェクタの前記上面及び前記裏面の両方で前記ウェハを把持可能に構成されたことを特徴とするエンドエフェクタとするものである。
請求項２に記載の発明は、前記上面の前記把持機構は、前記エンドエフェクタの基端側に配置されたプッシャ機構と、前記プッシャ機構によって駆動されるプッシャと、前記エンドエフェクタの先端側に配置されたパッドと、を備え、前記プッシャの側壁と前記パッドの側壁とによって前記ウェハを狭持することを特徴とする請求項１記載のエンドエフェクタとするものである。
請求項３に記載の発明は、前記裏面の前記把持機構は、前記エンドエフェクタの基端側に配置されたプッシャ機構と、前記プッシャ機構によって駆動されるプッシャと、前記エンドエフェクタの先端側に配置されたパッドと、を備え、前記プッシャの側壁に設けられた凹部と前記パッドの側壁に設けられた凹部とによって前記ウェハを狭持することを特徴とする請求項１記載のエンドエフェクタとするものである。
請求項４に記載の発明は、前記上面と前記裏面の両方の前記把持機構が、前記エンドエフェクタの基端側に配置されたプッシャ機構と、前記プッシャ機構によって駆動されるプッシャと、前記エンドエフェクタの先端側に配置されたパッドと、を備え、前記プッシャの側壁に設けられた凹部と前記パッドの側壁に設けられた凹部とによって前記ウェハを狭持することを特徴とする請求項１記載のエンドエフェクタとするものである。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４いずれかに記載のエンドエフェクタを備えたことを特徴とする搬送装置とするものである。
請求項６に記載の発明は、請求項５記載の搬送装置を備えたことを特徴とする半導体製造装置とするものである。
請求項７に記載の発明は、上面にウェハを把持する把持機構を備え、前記上面の裏面にも前記把持機構を備えたエンドエフェクタをアームの先端に備え、前記ウェハを多段に収容するカセットに対して前記ウェハを授受するロボットのウェハ搬送方法であって、前記カセットに収容されるべきウェハＷ１と、前記ウェハＷ１の直下の段に収容されるべきウェハＷ２とに対し、前記エンドエフェクタを前記ウェハＷ１と前記ウェハＷ２との間に侵入させ、前記上面の前記把持機構によって前記ウェハＷ１を把持または開放し、
前記エンドエフェクタを前記ウェハＷ１と前記ウェハＷ２との間に位置させたまま前記エンドエフェクタを下降させ、前記裏面の前記把持機構によって前記ウェハＷ２を把持または開放することを特徴とするウェハ搬送方法とするものである。
請求項８に記載の発明は、上面にウェハを把持する把持機構を備え、前記上面の裏面にも前記把持機構を備えたエンドエフェクタをアームの先端に備え、前記ウェハを多段に収容するカセットに対して前記ウェハを授受するロボットのウェハ搬送方法であって、前記カセットに収容されるべきウェハＷ１と、前記ウェハＷ１の直下の段に収容されるべきウェハＷ２とに対し、前記エンドエフェクタを前記ウェハＷ１と前記ウェハＷ２との間に侵入させ、前記裏面の前記把持機構によって前記ウェハＷ２を把持または開放し、
前記エンドエフェクタを前記ウェハＷ１と前記ウェハＷ２との間に位置させたまま前記エンドエフェクタを上昇させ、前記上面の前記把持機構によって前記ウェハＷ１を把持または開放することを特徴とするウェハ搬送方法とするものである。
請求項９に記載の発明は、半導体製造装置に設置され、前記半導体製造装置における処理済と未処理のウェハを搬送するロボットのウェハ搬送方法であって、上面にウェハを把持する把持機構を備え、前記上面の裏面にも前記把持機構を備えたエンドエフェクタをアームの先端に備え、前記ウェハを所望の位置へ授受するロボットのウェハ搬送方法において、前記未処理のウェハを前記上面の把持機構で把持して搬送し、前記処理済のウェハを前記裏面の把持機構で把持して搬送すること、を特徴とするウェハ搬送方法とするものである。

請求項１に記載の発明によると、１個のエンドエフェクタでウェハを２枚搬送することができる。
請求項２、３に記載の発明によると、ウェハの周囲の側面を把持する把持機構が構成でき、かつ、請求項３に記載の発明では裏面の把持機構であっても凹部によってウェハを落下させない。
請求項４に記載の発明によると、反転機構によってエンドエフェクタが反転しても上面、裏面ともにウェハを落下させない構成にできる。
請求項５、６に記載の発明によると、スループットを向上させた搬送装置にすることができる。
請求項７、８に記載の発明によると、カセットなどウェハが多段に積載される場所に対して、エンドエフェクタを上下２段のウェハの隙間に位置決めさせる１度のアクションと微小な昇降動作とによって上下２枚のウェハの授受が可能となり、搬送効率が向上する。
請求項９に記載の発明によると、汚れが嫌気される未処理のウェハをエンドエフェクタの上面で把持することによって汚れにくくさせ、未処理よりも比較的汚れが嫌気されない処理済のウェハを裏面で把持することによって、半導体製造装置の歩留まりを向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は、本発明のエンドエフェクタを備えたウェハ搬送用のロボットの正面図（ａ）、側面図（ｂ）、上面図（ｃ）である。図１において、ロボット１は、胴体の上面に回転自在に設けられたアーム２と、アーム２の先端に設けられ、ウェハを把持するエンドエフェクタ３と、から構成されている。胴体はその内部に設けられた昇降機構によって上下に昇降可能である。アーム２は本実施例の場合、第１アーム２ａと第２アーム２ｂとから構成されている。第１アーム２ａの基端は胴体上に連結され、その先端に第２アーム２ｂの基端が連結されている。第２アーム２ｂの先端にエンドエフェクタ３が回転可能に支持されている。本実施例のほか、第２アーム２ｂの先端にさらに第３アームが連結され、その先端にエンドエフェクタ３が連結される場合もある。また、本実施例の場合、エンドエフェクタ３は第２アーム２ｂに対して１枚設けられているが、第２アーム２ｂに対して同軸で２枚設けられ、その２枚が回転自在に設けられる場合もある。
以上の構成によりロボット１は昇降機構により昇降し、アーム２は第１アーム２ａの回転と第２アーム２ｂの回転とによってエンドエフェクタ３を動かし、エンドエフェクタ３で把持したウェハを所望の位置へと搬送する。

本発明のエンドエフェクタ３の構成について詳細に説明する。エンドエフェクタ３は図１（ｃ）のように薄板状に形成されていて、後述するように上面と上面に対する裏面の両方でウェハＷを把持可能な把持機構を有している。
まず、エンドエフェクタ３上面の把持機構について説明する。エンドエフェクタ３のプレート３ｐの基端側には、プッシャ４が設けられている。プッシャ４の近傍には複数のパッド５が設けられている。また、エンドエフェクタ３の先端側にも同様なパッド５が複数設けられている。プッシャ４はエンドエフェクタ３の基端側に設けられている図示しないプッシャ機構によりエンドエフェクタ３の先端側へ微小に移動可能である。エンドエフェクタ３はこのパッド５にウェハＷを載置し、その後プッシャ４を動作させてプッシャ４及びプレート３ｐ先端側のパッド５とによって、少なくともウェハＷの周囲３点を把持する。
エンドエフェクタ３裏面の把持機構について説明する。図２はエンドエフェクタ３の側面図であって、エンドエフェクタ３の基端側と先端側とを示す要部拡大図である。同図のように、本発明のエンドエフェクタ３は、プレート３ｐの裏面にも上記上面のプッシャ４及びパッド５が同様な配置で設けられている。裏面のプッシャ４を駆動するプッシャ機構も設けられている。裏面のプッシャ４及びパッド５は、上面のそれに対し、後述する凹部がさらに形成されている。

エンドエフェクタ３の上面においては、図１（ｃ）のようにウェハＷを複数のパッド５に載置したのち、プッシャ４がエンドエフェクタ３の先端側に移動し、図２のようにプッシャ４に設けられている側壁４ａがウェハＷの側面と当接する。一方、プッシャ４に押されたウェハＷは、図２のようにプレート３ｐの先端側のパッド５に設けられている側壁５ａとも当接してエンドエフェクタ３に対して把持される。
一方、エンドエフェクタ３の裏面においても、アーム２の回転によって把持したいウェハの上部にエンドエフェクタ３を位置決めしたのち、プッシャ機構によってプッシャ４がエンドエフェクタ３の先端側に移動（スライド）し、図２のようにプッシャ４に設けられている凹部４ｂの窪みがウェハＷの側面と当接する。一方、プッシャ４に押されたウェハＷは、図２のようにプレート３ｐの先端側のパッド５に設けられている凹部５ｂの窪みとも当接してエンドエフェクタ３に対して把持される。このように、裏面ではプッシャ４の凹部４ｂとパッド５の凹部５ｂの窪みにウェハＷが入り込むようにして把持されるため、把持後はウェハＷが落下しない。ウェハＷはプッシャ４によりウェハＷの重力よりも強い力でウェハを押し付けている為、ウェハは落下しない。

なお、上記で説明したロボット１にはエンドエフェクタ３の基端に反転機構を備える場合がある。反転機構は上記のエンドエフェクタ３の上面と裏面を反転させるための回転軸を有する機構である。この場合、上記で説明した裏面のプッシャ４やパッド５の凹部を上面側のプッシャやパッドに備えるべきことは言うまでもない。

エンドエフェクタ３がウェハＷを把持出来なかった場合は、上面、裏面のそれぞれのプッシャ４はウェハＷを把持するべき位置に停止せず、規定の位置を通り過ぎてプッシャ４のストローク端まで動作する。プッシャ４がストローク端にある場合は図示しないセンサにより検出され、ロボットが把持異常により停止するよう構成すれば、エンドエフェクタ３がウェハＷを把持出来なかったことに対処することができる。

次に、上記で説明した本発明のエンドエフェクタの動作を説明する。
図６は本発明のエンドエフェクタ３を用い、ウェハを多段に収納するカセットに対してウェハを搬送する場合を示す側面図である。同図のウェハＷ１はカセットの上段側に載置されるウェハ、ウェハＷ２はウェハＷ１の直下段に載置されるウェハを示している。

同図（ａ）のように、ロボットはウェハＷ１とウェハＷ２が載置するべき段との隙間に対してエンドエフェクタ３を侵入させ（このとき、エンドエフェクタ３裏面でのみウェハＷ２を把持している状態とする）、エンドエフェクタ３裏面のウェハＷ２を載置するべき段に位置決めし、裏面のプッシャ４を基端側に引くことによりエンドエフェクタ３の裏面からウェハＷ２が外れ、カセット上にウェハＷ２を載置させる。その後、エンドエフェクタ３を若干量上昇させ、今度はエンドエフェクタ３の上面にて直上のウェハＷ１を把持し、ウェハＷ１をカセットから抜き取り、所望の位置まで搬送する。このように本発明のエンドエフェクタは、エンドエフェクタ３の上面と裏面とでウェハを把持できる構成をしているので、エンドエフェクタ３の裏面で把持したウェハＷ２をカセットに載置した後、ウェハＷ２の直上にあるウェハＷ１をすぐに把持して搬送することができ、従来のようにエンドエフェクタ３がウェハを１枚しか把持できない場合と比較すると、搬送スピードが向上し、スループットが向上する。

なお、上記では裏面でウェハＷ２を把持した状態から微量上昇してすぐに上面でウェハＷ１を把持することを説明したが、上面でウェハＷ１を把持した状態でカセットに侵入し、ウェハＷ１を載置してから微量下降してすぐに裏面でウェハＷ２を把持する搬送も考えられる。また、上面、裏面ともにウェハを把持しない状態からカセットに侵入し、上面でウェハＷ１を把持したのち微量下降してすぐに裏面にてウェハＷ２を把持し、上面、裏面の両方でウェハを把持して搬送することも考えられる。また、半導体製造装置における清浄なダウンフロー下において粉塵が付着しにくい上面では処理前のウェハを把持し、裏面では処理後のウェハを把持するようにしてもよい。

本発明のエンドエフェクタが適用されたウェハ搬送ロボットの正面、側面図、上面図 本発明のエンドエフェクタ要部側面図 本発明のエンドエフェクタを使ったウェハの搬送方法を示す側面図

符号の説明

１ ロボット
２ アーム
２ａ 第１アーム
２ｂ 第２アーム
３ エンドエフェクタ
３ｐ プレート
４ プッシャ
４ａ 側壁
４ｂ 凹部
５ パッド
５ａ 側壁
５ｂ 凹部
Ｗ ウェハ

Claims (9)

1. ウェハを把持する把持機構を備えたエンドエフェクタにおいて、
   前記エンドエフェクタの上面に前記把持機構を備え、
   前記上面の裏面にも前記把持機構を備え、
   前記エンドエフェクタの前記上面及び前記裏面の両方で前記ウェハを把持可能に構成されたことを特徴とするエンドエフェクタ。
2. 前記上面の前記把持機構は、前記エンドエフェクタの基端側に配置されたプッシャ機構と、前記プッシャ機構によって駆動されるプッシャと、前記エンドエフェクタの先端側に配置されたパッドと、を備え、
   前記プッシャの側壁と前記パッドの側壁とによって前記ウェハを狭持することを特徴とする請求項１記載のエンドエフェクタ。
3. 前記裏面の前記把持機構は、前記エンドエフェクタの基端側に配置されたプッシャ機構と、前記プッシャ機構によって駆動されるプッシャと、前記エンドエフェクタの先端側に配置されたパッドと、を備え、
   前記プッシャの側壁に設けられた凹部と前記パッドの側壁に設けられた凹部とによって前記ウェハを狭持することを特徴とする請求項１記載のエンドエフェクタ。
4. 前記上面と前記裏面の両方の前記把持機構が、前記エンドエフェクタの基端側に配置されたプッシャ機構と、前記プッシャ機構によって駆動されるプッシャと、前記エンドエフェクタの先端側に配置されたパッドと、を備え、
   前記プッシャの側壁に設けられた凹部と前記パッドの側壁に設けられた凹部とによって前記ウェハを狭持することを特徴とする請求項１記載のエンドエフェクタ。
5. 請求項１乃至４いずれかに記載のエンドエフェクタを備えたことを特徴とする搬送装置。
6. 請求項５記載の搬送装置を備えたことを特徴とする半導体製造装置。
7. 上面にウェハを把持する把持機構を備え、前記上面の裏面にも前記把持機構を備えたエンドエフェクタをアームの先端に備え、前記ウェハを多段に収容するカセットに対して前記ウェハを授受するロボットのウェハ搬送方法であって、
   前記カセットに収容されるべきウェハＷ１と、前記ウェハＷ１の直下の段に収容されるべきウェハＷ２とに対し、
   前記エンドエフェクタを前記ウェハＷ１と前記ウェハＷ２との間に侵入させ、
   前記上面の前記把持機構によって前記ウェハＷ１を把持または開放し、
   前記エンドエフェクタを前記ウェハＷ１と前記ウェハＷ２との間に位置させたまま前記エンドエフェクタを下降させ、
   前記裏面の前記把持機構によって前記ウェハＷ２を把持または開放することを特徴とするウェハ搬送方法。
8. 上面にウェハを把持する把持機構を備え、前記上面の裏面にも前記把持機構を備えたエンドエフェクタをアームの先端に備え、前記ウェハを多段に収容するカセットに対して前記ウェハを授受するロボットのウェハ搬送方法であって、
   前記カセットに収容されるべきウェハＷ１と、前記ウェハＷ１の直下の段に収容されるべきウェハＷ２とに対し、
   前記エンドエフェクタを前記ウェハＷ１と前記ウェハＷ２との間に侵入させ、
   前記裏面の前記把持機構によって前記ウェハＷ２を把持または開放し、
   前記エンドエフェクタを前記ウェハＷ１と前記ウェハＷ２との間に位置させたまま前記エンドエフェクタを上昇させ、
   前記上面の前記把持機構によって前記ウェハＷ１を把持または開放することを特徴とするウェハ搬送方法。
9. 半導体製造装置に設置され、前記半導体製造装置における処理済と未処理のウェハを搬送するロボットのウェハ搬送方法であって、上面にウェハを把持する把持機構を備え、前記上面の裏面にも前記把持機構を備えたエンドエフェクタをアームの先端に備え、前記ウェハを所望の位置へ授受するロボットのウェハ搬送方法において、
   前記未処理のウェハを前記上面の把持機構で把持して搬送し、
   前記処理済のウェハを前記裏面の把持機構で把持して搬送すること、を特徴とするウェハ搬送方法。
   
   

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