JP2010258480A - アライナー装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ウェハ(1)を把持する把持機構を開閉動作させるリンク機構が、リンク機構を駆動するリンク機構駆動部に対して、ベアリング(14)を介して支持されるよう構成し、把持機構とリンク機構のみが回転できる構造とした。
【選択図】図1
Description
最近のウェハの外径が300mmと大型化に移行するとともに、デザインルールの微細化によって、ウェハ裏面パーティクル汚染の問題から、プリアライナー装置においてはウェハ把持方法が、裏面を吸着する方法に変わって、ウェハのエッジや端面を把持する方式が要求されてきている。
ウェハのエッジを把持するプリアライナー装置の一例として、特許文献1(特開2003−243294)などがあり、この従来例のウェハ把持方法および回転方法について、図を用いて以下、説明する。図9はこの従来のプリアライナー装置の側断面図、図10は把持機構の上面図を示している。
図9、図10において、グリップチャックアーム120は、平面視してその先端が鋭角をなして開いた形状の略U字形の2本のアーム本体123と、これらアーム本体123の把持部124が、1個の駆動モータ125を駆動源とする旋回機構122からの動作により、装置本体111の中心軸に向かう半径方向への直線動作を実現するリンクからなる把持機構121によって保持されている。また、この把持機構121は、装置本体内において中空回転軸126に支持され、把持機構121、アーム本体123全体は、アーム先端の把持部124でウェハ101を把持した状態で駆動モータ125から伝えられるベルト駆動により所定方向、角度を高精度で制御しながら旋回できる構成となっている。すなわち、ウェハ101の把持機構121は、グリップチャックアーム120を構成する2本のアーム本体123に形成された4個の把持部124を、同時にウェハ101の中心方向に向けて、あるいは遠ざかるように移動させるリンク機構である。
2本のアーム本体123は、ウェハ101を挟んで正対し、アーム本体123には矢印X方向にアーム本体123を直線案内させるスライダ127が設置されている。さらに矢印X方向と直交するY方向にスライドするよう配置されたスライダブロック128に、2本のリンクアーム129が設置されている。リンクアーム129は、スライダブロック128が矢印Y方向に直線移動することによって、スライダ127を矢印X方向に移動させることができ、これによって2本のアーム本体123がウェハ101の把持開閉動作をする。
また、このソレノイド140に接続された電源供給用のケーブルや位置検出用のケーブル類は、装置の運転中には常にねじれなどの荷重が加わるため、断線や寿命と言った耐久性のリスクを抱えている。
また、装置内部に前記ケーブル類の回転スペース(ケーブルをさばくためのスペース)を確保する必要があり、把持部のアクテュエータなどを含めた定置ステージ全体を旋回させる必要があることから回転機構に使用するモータも容量が大きいものが必要となり、回転機構の小型化が困難であると同時に、装置の小型化も困難であるという問題を抱えていた。
さらに、アライメントに要する時間のうちのほとんどを占めている旋回動作時間について、先述の定置ステージ全体や中空シャフトなど旋回させる負荷が大きいことから高速回転が難しく、そのためアライメント時間の短縮が困難であるという問題も抱えていた。
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、ケーブル類の可動を不要とした構成することにより、タクトタイムの短縮、装置の小型化を図ったプリアライナー装置を提供することを目的とする。
請求項1の発明は、ウェハの外周を把持する把持機構と、前記ウェハを把持した前記把持機構を回転させる回転機構と、前記回転機構によって回転する前記ウェハの外周を検出する検出センサ機構と、前記把持機構を動作させるリンク機構と、前記リンク機構を駆動するリンク機構駆動部と、を備えるウェハのアライナー装置において、前記リンク機構が、前記リンク機構駆動部によって上下動作する第1部位と、前記第1部位とともに上下動作し、前記第1部位に対して回転可能に設けられ、前記ウェハの回転軸で回転可能な第2部位と、前記第1部位と前記第2部位の上下動作を水平方向の動作へ変換して前記把持機構を動作させる第3部位と、を備え、前記回転機構が前記把持機構を回転させると、前記第3部位と前記第2部位が前記把持機構とともに回転すること、を特徴とするウェハのアライナー装置とした。
請求項2の発明は、前記リンク機構駆動部が、水平方向に動作する水平方向動作機構によって前記第1部位を上下動作させること、を特徴とする請求項1記載のウェハのアライナー装置とした。
請求項3の発明は、前記水平方向動作機構に設けられた傾斜面を有するパドルを、前記第1部位に設けられたローラが転動することによって、前記第1部位が上下動作すること、を特徴とする請求項2記載のウェハのアライナー装置とした。
(1)ウェハ把持機構を開閉させるリンク機構が、リンク機構駆動部に回転軸受を介して支持されているので、ウェハ把持機構のとリンク機構のみを回転させることができる。これにより、従来のように把持機構の駆動源のケーブル類が回転する部分になくなるため、把持機構は、回転範囲が制限されないで、無限回転が可能となる。よって、ウェハアライメントの度に行う回転方向の原点位置への移動動作が不要となり、ウェハハンドリングロボットへウェハ移載した直後からウェハを受取りアライメントすることが可能となり、タクトタイムの短縮が可能となる。
(2)把持機構の駆動源のケーブル類に対する寿命や断線等の耐久性のリスクがなくなる。
(3)ウェハ把持機構とリンク機構のみを回転させることができるため、回転機構の回転スペースを小型化することが可能となり、上下方向での装置の大幅な薄型化が可能となる。
(4)回転の負荷が小さくできるため高速アライメント動作が可能となる。
(5)リンク機構駆動部の上下方向の動作を、更に水平方向に動作する水平方向動作機構によって駆動するようにすれば、装置全体を更に薄型化できる。
以下、本発明のプリアライナー装置の実施形態の第一例について、以下の図を用いて説明する。図1は実施例1のプリアライナー装置の側断面図である。図2は実施例1のプリアライナー装置の把持機構の上面図、図3は実施例1のプリアライナー装置の把持機構のリンク構成側面図、図4は実施例1のプリアライナー装置の把持機構のリンク構成上面図、図5は実施例2のプリアライナー装置の側断面図、図6は実施例2のプリアライナー装置の把持機構の上面図、図7は実施例2のプリアライナー装置の把持機構の側面図、図8は実施例2のプリアライナー装置の把持機構のリンク構成側断面図(クランパ開放状態)を示している。
旋回ベース2上には、水平方向にリニアガイドレール9a、9bが敷設され、このリニアガイドレールに係合し、水平方向に移動可能なスライダ10a、10b上にクランプアーム11a、11bが固定されており、クランプアーム11a、11bは、該スライダと同一直線上を直動できる構成となっている。旋回ベース2には、後述のリンク機構のリンクバーA13の動作をクランプアーム11a、11bに伝達するために中央部に穴を設けており、旋回ベース2上でリンク機構とクランプアーム11a、11bは接続されている。
クランプアーム11a、11bには、ウェハのエッジ部を挟み込み、ウェハを把持できるクランパ12a、12b、12c、12dが左右対称に4箇所設けられている。クランパ12a、12b、12c、12dはクランプアーム11a、11bの直動動作によってウェハ1を把持した時のウェハ中心を旋回ベース2の旋回中心と一致させるよう、ウェハ外径に沿った円弧状を形成している。
旋回ベース2の旋回中心上にリンクバーA13は配置され、リンクバーA13は、回転軸3とプーリ5の中空穴の内部で、アライナー本体Aの上下方向に敷設したリニアガイドレール21に係合するスライダ22に接続されており、上下方向に移動できる。リンクバーA13の一端部は円筒状に形成してあり旋回中心と一致するようにベアリング14が配設され、ベアリング14を介してリンクバーB15と接続している。
リンクバーB15の両端部は円筒状に形成しており、ベアリング16a、16bを介してリンクバーC17a、17bが接続され、さらに、ベアリング18a、18bを介してリンクバーD19a、19bが接続され、リンクバーD19a、19bはクランプアーム11a、11bと固定されている。
リンクバーA13、リンクバーB15、リンクバーC17a、17b、リンクバーD19a、19b にてリンク機構を形成しており、リンクバーA13が上下することで、リニアガイドレール9a、9bに係合するスライダ10a、10bによる水平方向の拘束とリンクバーC17a、17bへ配設したベアリング16a、16bおよび18a、18bにより、リンクバーC17a、17dの一端が水平方向に移動し、クランプアーム11a、11bを水平動作させる構成としている。
実施例1においては、リンクバーA13の一端は、シリンダ29に接続されており、シリンダ29の押出、引込によりリンクバーA13を上下動作させる構成としている。
実施例1は、装置の設置面積を小さくする目的の場合に好適な例である。
実施例2においては、リンクバーA13の下端は、ローラ20が配設されており、ローラ20と当接する傾斜を設けたパドル24は、アライナー本体A上に敷設されたリニアガイドレール28と係合するスライダ27に固定されており、一方、水平方向に配設したシリンダ30とも接続されている。シリンダ30の押出動作によりパドル24は回転中心方向へ水平移動し、パドル24先端の傾斜部をローラ20が転動することにより、リンクバーA13が上昇する構成としている。
さらに、2つのクランプアーム11a、11bの間には、圧縮バネ23a、23bを配設しており、圧縮バネ23a、23bによりクランプアーム11a、11bは、互いに装置外側方向へと反発し合う荷重を印加している。そのため、リンクバーC17a、17b、リンクB15を介してリンクバーA13は、常に下側方向への荷重が印加されている。よって、シリンダ30の引込動作によりパドル24が後退移動し傾斜部が動いてもローラ20は、常にパドル24先端の傾斜部と当接し下降する構成としている。
この実施例2は、ローラ20、パドル24、スライダ27、リニアガイドレール28を介してシリンダ30を水平方向へ設置したことにより、装置高さを薄くする目的の場合に好適な例である。
さらに、プリアライナー本体には、ウェハ外周のノッチ部を検出する検出センサ25a、25bが回転中心軸に対して180度対向するように設置されている。
まず、本装置にウェハを搭載するための動作を説明する。
実施例1においては、シリンダ29が引込側へ動作することで、リニアガイドレール21に係合するスライダ22上に固定されたリンクバーA13が下降し、リンクバーC17a、17bが装置外側方向へ移動して、クランプアーム11a、11bが装置外側方向へ移動しクランパ12a、12b、12c、12dが開くことでウェハ搭載が可能となる。
実施例2においては、シリンダ30が引込側に動作することにより、パドル24が装置外側方向へ移動する。パドル24の装置回転中心方向の先端部とリニアガイドレール21とスライダ22を介した上下方向のリンクバーA13は、リンクバーA13の下端に設けられたローラ20を介してパドル24の傾斜部を降りることにより、リンクバーA13が下方向へ移動し、さらにリンクバーB15、リンクバーC17a、17bを介し、回転中心に対し装置外側方向へ力を加えているバネ23a、23bに助勢されながらクランプアーム11a、11bを装置外側方向へ開く。
そして、いずれの実施例においても、4つのクランパ12a、12b、12c、12dが形成するウェハ把持部がウェハ外径より少し開いた位置で停止し、シリンダ30に取り付けた図示しないオートスイッチ26aによりクランパ12a、12b、12c、12dの開放動作完了を確認する。この状態で、図示しないウェハハンドリングロボット等がクランパ12a、12b、12c、12dにウェハを移載する。
実施例1においては、シリンダ19が押し出し方向へ動作することで、リニアガイドレール21に係合するスライダ22上に固定されたリンクバーA13が上昇し、リンクバーC17a、17bが装置中心方向へ移動して、クランプアーム11a、11bが装置内側方向へ移動しクランパ12a、12b、12c、12dが閉じることでウェハ把持動作を完了する。
実施例2においては、シリンダ30が押し出し方向へ移動し、リニアガイドレール27上のスライダ28に固定されたパドル24が装置外側方向へ移動する。パドル24の先端の傾斜部により、垂直方向のリンクバーA13は、リニアガイドレール21とスライダ22を介して、下部に取り付けられたローラ20がパドル24の傾斜部に当接しながら登ることにより、リニアガイドレール21とスライダ22を介したリンクバーA13が垂直上方向へ移動し、回転中心に対し装置外側方向へ力を印加しているバネ23a、23bに反発しながらクランプアーム11a、11bを装置中心方向へ閉じる。そして、4つのクランパ12a、12b、12c、12dが形成するウェハ把持部が閉じることでウェハを把持し、シリンダ30に取り付けたオートスイッチ26bによりクランパ12a、12b、12c、12dの把持動作完了を確認する。
旋回用モータ6によって、プーリ7、タイミングベルト8およびプーリ5を介して、ベアリング4の内輪が回転し、さらにベアリング4の内輪に当接した接続部品3、旋回ベース2、クランプアーム11a、11bが回転する機構となっている。このとき回転機構と把持機構との位置関係は、ベアリング4、接続部品3、旋回ベース2の中空部分に把持機構のリンク機構であるリニアガイドレール21、スライダ22に固定された上下方向のリンクバーA13と水平方向の把持リンク機構を構成するリンクバーB15は、ベアリング14を介することにより、リンクバーB15より下部の把持機構は回転しない機構となっている。
このときクランパ12a、12b、12c、12dに搭載されたウェハ1を180°旋回させることで、2箇所の検出センサ部25a、25bがウェハ1の外周にあるノッチもしくはオリフラを検出する。検出センサ25a、25bのノッチ検出タイミングと、旋回用モータ6に備わるエンコーダ情報などを、図示しない上位コントローラにて、目的の位置までノッチを回転させる量を演算後、ノッチを目的の位置へ移動させてアライメント動作を完了する。
その後、図示しないウェハハンドリングロボットがウェハを本装置から移動させ、一連のアライメント動作が終了する。
また、次のウェハをアライメントする場合は、回転軸を原点復帰することなく継続して現在位置からアライメントを開始することができる。
0 本体
1 ウェハ
2 旋回ベース
3 回転軸
4 ベアリング
5 プーリ
6 旋回用モータ
7 プーリ
8 タイミングベルト
9 リニアガイドレール
10 スライダ
11 クランプアーム
12 クランパ
13 リンクバーA
14 ベアリング
15 リンクバーB
16 ベアリング
17 リンクバーC
18 ベアリング
19 リンクバーD
20 ローラ
21 リニアガイドレール
22 スライダ
23 圧縮バネ
24 パドル
25 検出センサ
26 オートスイッチ
27 スライダ
28 リニアガイドレール
29 シリンダ
30 シリンダ
101 ウェハ
111 装置本体
120 グリップチャックアーム
121 把持機構
122 旋回機構
123 アーム本体
124 把持部
125 駆動モータ
127 スライダ
128 スライダブロック
129 リンクアーム
Claims (3)
- ウェハの外周を把持する把持機構と、前記ウェハを把持した前記把持機構を回転させる回転機構と、前記回転機構によって回転する前記ウェハの外周を検出する検出センサ機構と、前記把持機構を動作させるリンク機構と、前記リンク機構を駆動するリンク機構駆動部と、を備えるウェハのアライナー装置において、
前記リンク機構が、
前記リンク機構駆動部によって上下動作する第1部位と、
前記第1部位とともに上下動作し、前記第1部位に対して回転可能に設けられ、前記ウェハの回転軸で回転可能な第2部位と、
前記第1部位と前記第2部位の上下動作を水平方向の動作へ変換して前記把持機構を動作させる第3部位と、
を備え、
前記回転機構が前記把持機構を回転させると、前記第3部位と前記第2部位が前記把持機構とともに回転すること、
を特徴とするウェハのアライナー装置。 - 前記リンク機構駆動部が、水平方向に動作する水平方向動作機構によって前記第1部位を上下動作させること、
を特徴とする請求項1記載のウェハのアライナー装置。 - 前記水平方向動作機構に設けられた傾斜面を有するパドルを、前記第1部位に設けられたローラが転動することによって、前記第1部位が上下動作すること、
を特徴とする請求項2記載のウェハのアライナー装置。
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