JP3080696B2 - 搬送装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は例えば半導体ウエハを搬
送するための搬送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハの処理工程においては、真
空雰囲気内でウエハを搬送する場合がある。例えばイオ
ン注入処理装置では、真空処理室内の注入ディスク上の
プラテンとロードロック室との間で搬送アーム等により
ウエハが搬送される。

【０００３】ところで真空雰囲気内ではウエハを保持す
るにあたって真空吸着を用いることができないため、従
来例えば摩擦係数の大きなラバー等を使用してスリップ
を防止する方法、あるいは機械的な当り面をウエハの周
囲に設けてウエハの脱落を防止する方法等が採用されて
いた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらラバー等
を用いる場合には、ラバーの汚れがウエハに付着する
し、これら材料自体からの発塵や化学的なコンタミネー
ション等も問題になる他、加速度や振動が大きくなると
ウエハが位置ずれを起こし、場合によっては脱落のおそ
れもある。

【０００５】また機械的な当り面を設けた場合には、当
り面内の許容範囲内でウエハが動き、これにより発塵や
損傷のおそれがある他、アームの先端部が厚くなり、ウ
エハキャリア等の狭いピッチの領域に対するアクセス能
力が落ちるという問題もある。

【０００６】本発明はこのような事情のもとになされた
ものであり、その目的は、例えば真空雰囲気内において
ウエハ等の被搬送物を確実に搬送することのできる搬送
装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】被搬送物を保持部に保持
した状態で−の位置から他の位置へ搬送する装置におい
て、 前記保持部に設けられ、被搬送物を静電吸着する
ための誘電体よりなる吸着層と、前記吸着層の表面より
下方位置にて、当該吸着層の面方向に互に離間して配置
された少なくとも３個の電極部と、前記電極部間のいず
れかに零以上の電圧が常に印加されるように、前記電極
部間に夫々互いに位相をずらした交流電圧を印加する交
流電源部と、前記電極部間への電圧の印加、停止を制御
する制御部と、を有することを特徴とする。

【０００８】他の発明は、真空雰囲気内にて被搬送物を
保持部に保持した状態で−の位置から他の位置へ搬送す
る装置において、前記保持部に設けられ、被搬送物を静
電吸着するための誘電体よりなる吸着層と、前記吸着層
の表面より下方位置にて、当該吸着層の面方向に互に離
間して配置された複数の電極部と、前記電極部間に電圧
を印加する電源部と、前記電極部間への電圧の印加、停
止を制御する制御部と、前記真空雰囲気気圧を検出する
気圧検出部と、この気圧検出部よりの気圧検出値が予め
定められた範囲内にあるときには、電極部間への電圧の
印加を禁止するインターロック部とを設けたことを特徴
とする。

【０００９】

【作用】例えば搬送アームの保持部がロードロック室内
のウエハを受け取る際に電極部間に交流電圧を印加する
と、導電体であるウエハが静電力により吸着される。そ
して例えば電極部を３つ設けてこれらの間に三相交流電
圧を印加すると常にいずれかの電極部間に零以上の電圧
が印加されているためウエハが保持部に強固に保持され
る。

【００１０】またウエハを所定位置に載置する際に電圧
印加を停止すると、直流電圧により駆動されている場合
には誘電分極の程度に応じて若干の保持の解除に時間が
かかるが、交流電圧により駆動されている場合には吸着
層の誘電分極が軽微であるためウエハは保持部から速や
かに離脱する。

【００１１】この場合真空雰囲気内の気圧が真空放電を
起こしやすい領域内にあればインターロック部により電
圧印加が禁止されるので配線接続部などにおける放電短
絡事故を防止できる。

【００１２】

【実施例】以下本発明の実施例を、例えば被処理物とし
てのウエハを真空処理するための真空処理室内にて使用
する場合を例にとって説明すると、図１中１は、ウエハ
の搬送アーム２の先端部に設けられたウエハ保持部であ
る。

【００１３】以下本発明を例えば被処理体としてのウエ
ハを真空処理室内にて搬送する搬送アームに適用した実
施例について説明する。図１中１は、搬送アーム２の先
端部に設けられたウエハ保持部でありこのウエハ保持部
１は図２に示すように例えば１〜２ｍｍ程度の薄い板状
の例えばセラミックなどの誘電体により構成されてい
る。前記ウエハ保持部１内には、ウエハ保持部１の長さ
方向に沿って分割された３つの電極部としての電極層４
Ａ、４Ｂ、４Ｃがウエハ保持部１の表面から例えば２０
０μｍ程度の深さの位置に埋設されている。この例では
電極層４Ａ〜４Ｃの上方に位置する部分が吸着層３に相
当する。

【００１４】ここで前記電極層４Ａ〜４Ｃには、夫々端
子４１Ａ〜４１Ｃが設けられており、これら端子４１Ａ
〜４１Ｃは、電気的には夫々三相スイッチ部５を介して
三相交流電源部６のＵ、Ｖ、Ｗ相に接続されている。

【００１５】ここで前記各端子４１Ａ〜４１Ｃから三相
スイッチ部５に至るまでの具体的な配線の一例に関して
図２及び図３を参照しながら説明すると、この例では、
搬送アーム２が第１〜第３のアーム２１〜２３よりなる
多関節アームとして構成されており、第３アーム２３は
基台２４に対して回動自在に取り付けられている。また
基台２４と第３アーム２３との接合部には、基台２４に
対して固定された固定プーリＰ１が設けられると共に、
第１アーム２１と第２アーム２２との関節部には、第１
アーム２１に対して固定された固定プーリＰ２が設けら
れている。更に第２アーム２２と第３アーム２３との間
には、これらアーム２２、２３に対して回動自在な回動
プーリＰ３が設けられている。

【００１６】そして回動プーリＰ３を例えば上下２段に
分割しかつ互いに連動する構造とし三相交流の電流路を
なす例えば第１のフレキシブルプリントサーキット（Ｆ
ＰＣ）７１の一端及び他端を夫々固定プーリＰ２及び回
動プーリＰ３の上段側の部分Ｐ３１に固定すると共に、
（図３の（Ａ）参照）第２のＦＰＣ７２の一端及び他端
を夫々回動プーリＰ３の下段側の部分Ｐ３２及び固定プ
ーリＰ１に固定し、（図３の（Ｂ）参照）、第１のＦＰ
Ｃ７１及び第２のＦＰＣ７２の間を回動プーリＰ３の軸
部内を貫通して接続する。ただしＦＰＣは概念上分割し
て説明したが実際には１本のものでも構成できる。なお
固定プーリＰ１側のＦＰＣ７２の端部は、例えば基台２
４の軸部の中を通って外部の三相スイッチ部５に接続さ
れる。

【００１７】一方第１のアーム２１においては、一端が
固定プーリＰ２にてＦＰＣ７１に接続された三相交流配
線７がアーム２１の裏面に沿って設けられ、この三相交
流配線７の他端側の芯線は、アーム２１の裏面に突出し
ている前記端子４１Ａ〜４１Ｃに接続されている（図２
参照）。

【００１８】このような配線方法によれば、搬送アーム
２の長さ方向に沿ってウエハＷを並行に搬送する場合、
回動プーリＰ３は第１のＦＰＣ７１及びＦＰＣ７２によ
って自転が制限され、例えばアームを縮退させる場合、
ＦＰＣ７１、７２は、例えば固定プーリＰ１、Ｐ２から
ほどけると共に回動プーリＰ３に巻き付くことになるか
ら、ＦＰＣ７１、７２に弛みが生じないなどの利点があ
る。

【００１９】一方この実施例では、搬送装置本体が設置
される真空処理室内に、気圧検出部８１が設けられてお
り、例えばイオン注入処理全体をコントロールするコン
トローラ８２よりの指令と気圧検出部８１の検出結果と
を入力条件とするインターロック部９の出力によって、
前記三相スイッチ部５のオン、オフ制御が行われる。前
記インターロック部９は、気圧検出部８１の気圧検出値
が所定範囲のときに例えば論理「０」のロック指令を出
力する比較部９１と、この比較部９１よりの指令とコン
トローラ８２よりの指令とを入力条件とするアンド回路
９２とから構成されている。この処理はもちろんソフト
ウエアによっても行なうことが可能である。

【００２０】ここで上述の気圧検出値の「所定範囲」と
は、真空放電を起こす領域であり、この例では三相交流
配線７の芯線と端子４１Ａ〜４１Ｃとの接続部が真空雰
囲気内に露出しているため、例えばこの接続部が真空放
電を起こす領域を予め見い出しておいて、インターロッ
クのかかる気圧範囲として設定しておけばよい。

【００２１】即ち前記端子４１Ａ〜４１Ｃ間に例えば２
ＫＶの交流電圧を印加する場合、大気圧中ではこれらの
間においては放電しないよう、充分な間隔が確保できる
が、真空引きによりある気圧範囲を通過する間は極めて
真空放電が起こり易くなり、一般に電極間隔では対処で
きない。更に真空引きをしてある気圧以下になると真空
放電が起こらなくなる。この気圧範囲は印加電圧の大き
さなどによって変わるため、実際に使用する条件下で放
電領域を測定しておき、これらの範囲内でインターロッ
クが機能するように設定すればよい。

【００２２】次に上述実施例の作用について述べる。今
搬送アーム２が図示しないイオン注入装置のロードロッ
ク室内にウエハを取りにいき、ウエハ保持部１の上にウ
エハＷが載ったとすると（図２の状態）、コントローラ
８２から三相スイッチ部５のオン指令が出力される。

【００２３】一方気圧検出部８１よりの気圧検出値が設
定範囲の外であれば、比較部９１の出力から論理「１」
の信号が出力され、この結果インターロックが作用する
ことなく、前記コントローラ８２からのオン指令が三相
スイッチ部５に与えられ、三相スイッチ部５がオン状態
となる。この結果電源部６から電極層４Ａ〜４Ｃ間に夫
々三相交流の相間電圧が印加される。これによって導電
体であるウエハＷとの間に静電力が作用してウエハＷが
吸着層３に静電吸着される。

【００２４】ここで電極層４Ａ〜４Ｃには三相交流電圧
が印加されているので、電極層４Ａ〜４Ｃ間のいずれか
に常に電圧が印加されており、従ってウエハＷには常に
静電力が作用し、ウエハＷが保持部１に強固に保持され
る。

【００２５】その後図３に示す基台２４の回動とアーム
２１〜２３による保持部１の直線移動との組み合わせに
より、ウエハがイオン注入のための注入ディスク上の所
定位置に搬送され、ウエハの受け渡しの際コントローラ
８２により三相スイッチ部５をオフして静電吸着を解除
する。

【００２６】この場合誘電体に印加されている電圧は交
流電圧であり、このため誘電分極が進行する前に電界の
向きが変わり、誘電分極が軽微であるから、電圧印加を
停止すると、静電力は瞬時に解除される。

【００２７】以上において、電極層４Ａ〜４Ｃの端子４
１Ａ〜４１Ｃと三相交流配線７の芯線との接続部を真空
雰囲気に露出する構造とする場合、インターロック部９
を設けることなく、真空放電を起こす気圧範囲内では搬
送アームを使用しないようにしてもよいが、短絡を確実
に防止するためには、インターロック部９を設けること
が好ましい。

【００２８】また本発明では、アーム２（２１〜２３）
の中に外部に連通する連通路を形成して、この中に三相
交流配線７を通すと共に、電極層４Ａ〜４Ｃの下方側に
前記連通路の終端位置に相当する中空領域を形成し、こ
の中空領域にて、端子４１Ａ〜４１Ｃと配線７との接続
を行えば、接続部は大気圧雰囲気にあるからインターロ
ック部９を設けなくとも短絡が起こらない。

【００２９】そしてまた本発明では、上述実施例の構成
において前記接続部を完全にモールドして真空雰囲気か
ら遮断すれば、気圧に関係なく使用できるが、メンテナ
ンス性が損なわれる。そこで本実施例のように接続部を
真空雰囲気に露出するか、あるいは上述のように中空領
域にて接続を行い、更に例えばウエハ保持部１をアーム
２に対して着脱自在に取り付けるようにすれば、ウエハ
保持部１の交換等のメンテナンスを容易に行うことがで
きる。

【００３０】更に本発明では、電極間に直流電圧を印加
してもよく、この場合電圧の印加を停止した後誘電分極
の程度に応じて被搬送物の保持の解除に若干時間がかか
るが、搬送に余裕のあるシステムに対しては適応するこ
とができる。

【００３１】また電極間に交流電圧を印加する場合１組
の電極間に単相交流を印加するようにしてもよいし、あ
るいは２個１組の電極部間に互いに位相をずらした単相
交流電圧を各組の電極部間に印加するようにしてもよ
い。

【００３２】更にまた本発明はフレキシブルな基体部の
上に、電極層を内蔵したフレキシブルな誘電体膜を着脱
自在に貼着して、ウエハの反りを吸収できるウエハ保持
部を構成するといった手法を採用することもできる。

【００３３】なお、本発明の搬送装置は、真空雰囲気に
限らず大気圧中で使用してもよい。

【００３４】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、少なくとも３
個の電極部間のいずれかに零以上の電圧が常に印加され
るように、前記電極部間に夫々互いに位相をずらした交
流電圧を印加するようにして静電吸着により被搬送物を
保持しているため、単に単相交流を用いた場合に比べ
（この場合は零電圧が存在する）被搬送物を強固に保持
することができる。従って大気圧中であっても真空雰囲
気であっても被搬送物を強固に保持することができ、従
って急激に加速あるいは減速しても位置ずれや脱落が起
きないので、迅速かつ確実な搬送を行うことができる。
しかもラバーを用いた場合のようなウエハへの汚れの付
着等のおそれもない。

【００３５】更に請求項２の発明によれば、真空雰囲気
内で搬送装置を使用するにあたって、真空放電が起こる
気圧領域では電極部への電圧印加に対しインターロック
がかかるため、短絡を確実に防止することができるし、
また端子の接続部をモールドしたり、アーム内に封じ込
むといった構造をとることなく、真空雰囲気に露出させ
ておくことができるから、構造が簡単になる上メンテナ
ンスも容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の要部の電気的接続を示す説明
図である。

【図２】本発明の実施例の要部の構造を示す断面図であ
る。

【図３】本発明の実施例の全体を示す平面図である。

【符号の説明】

１ ウエハ保持部 ２ 搬送アーム ３ 吸着層 ４Ａ〜４Ｃ 電極層 ４１Ａ〜４１Ｃ 端子 ６ 三相交流電源 ８１ 気圧検出部 ９ インターロック部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被搬送物を保持部に保持した状態で−の
   位置から他の位置へ搬送する装置において、 前記保持部に設けられ、被搬送物を静電吸着するための
   誘電体よりなる吸着層と、 前記吸着層の表面より下方位置にて、当該吸着層の面方
   向に互に離間して配置された少なくとも３個の電極部
   と、 前記電極部間のいずれかに零以上の電圧が常に印加され
   るように、前記電極部間に夫々互いに位相をずらした交
   流電圧を印加する交流電源部と、 前記電極部間への電圧の印加、停止を制御する制御部
   と、 を有することを特徴とする搬送装置。
2. 【請求項２】 真空雰囲気内にて被搬送物を保持部に保
   持した状態で−の位置から他の位置へ搬送する装置にお
   いて、 前記保持部に設けられ、被搬送物を静電吸着するための
   誘電体よりなる吸着層と、 前記吸着層の表面より下方位置にて、当該吸着層の面方
   向に互に離間して配置された複数の電極部と、 前記電極部間に電圧を印加する電源部と、 前記電極部間への電圧の印加、停止を制御する制御部
   と、 前記真空雰囲気気圧を検出する気圧検出部と、 この気圧検出部よりの気圧検出値が予め定められた範囲
   内にあるときには、電極部間への電圧の印加を禁止する
   インターロック部とを設けたことを特徴とする搬送装
   置。