JP4495552B2 - 搬送装置 - Google Patents

Description

この発明は、対象物の保持や搬送等に用いられる搬送装置に関するものであり、特に、対象物を吸着して搬送する搬送装置に関する。

近年、半導体デバイスの小型化、高性能化、低コスト化の要求にともない、デバイスを形成する半導体ウエハは、薄膜化、大口径化している。このようなウエハを搬送する搬送装置としては、真空吸着式の搬送装置が知られている。また、空気や窒素ガス等の気体を高速で噴出させて負圧を発生させ、ベルヌーイ効果を利用した無接触搬送装置も知られている。例えば、特開平１１−２５４３６９号公報では、空気を送入する空気送入口と、送入された空気を旋回する旋回フィンが設けられた旋回室と、旋回室に連設され対象物と対向する平坦面を有するベルマウスとを備え、対象物との間に発生する空気流によって生じる「ベルヌーイ効果」を利用して無接触で対象物を保持するようにした無接触搬送装置が提案されている。

また、特開２００２−６４１３０号公報では、内周面が円周状もしくは多角形状とされ、空気が噴出する噴出口が設けられると共に、対象物と対向する端面が平坦面状とされた旋回流形成体を備え、対象物と平坦状端面との間に発生する空気流によって生じる「ベルヌーイ効果」を利用して非接触で対象物を保持するようにした非接触搬送装置が提案されている。
特開平１１−２５４３６９号公報 特開２００２−６４１３０号公報

上記従来の真空吸着式の搬送装置においては、ウエハの表面に膜成形や熱処理等による「ソリ」や、自重による「垂れ」が生じている場合に、ウエハの表面と真空吸着面との間に空隙が生じ、吸引能力が著しく低下するという問題があった。また、上記従来の無接触搬送装置および非接触搬送装置では、常時気体を噴出するため、対象物の表面に異物が付着するという問題があった。さらに、「ベルヌーイ効果」による吸引では、原理的に対象物とベルマウスとの間および対象物と旋回流形成体との間に隙間が生じるので、対象物が位置ずれするという問題があった。本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、常時気体を噴出することなく、対象物を吸着して、対象物に異物が付着することを防止することができると共に、対象物の位置ずれを抑制することができる搬送装置を提供することを目的とする。

本発明に係る搬送装置は、対象物を吸着する吸着面と、吸着面上に形成され、端部が吸着面の外周部まで達し、端部が外方に向けて開放された気体流路と、気体流路内に気体を流通させる気体吹き出し口と、吸着面上に形成された吸引口とを備え、気体吹き出し口は、上面、上面の外周縁部に形成された周壁部を含み、周壁部には、気体流路に向けて開口し、気体流路の延在方向に気体を吹き出す気体吹き出しノズルが形成される。上記吸着面は、平坦面状の中央部と、中央部の周囲に複数設けられ、中央部から外方に向けて膨出する平坦面状の膨出部とを含み、吸引口は、中央部に位置し、吸着面の内方側に配置される。上記気体流路は、膨出部の付根部に形成され、吸着面の外周部側に配置されると共に、膨出部の幅方向に延びるように形成され、気体流路の各両端部は、該気体流路が設けられた膨出部の側辺部に位置する。そして、対象物を吸着面に固定可能とされた。

本発明によれば、常時気体を噴出させることなく対象物を吸着させて、対象物に異物が付着することを防止することができ、さらに、位置ずれを防止することができる。

図１〜図８を用いて、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本実施の形態に係る搬送装置の概略構成図を示す正面図である。この図１に示されるように、搬送装置１００は、固定部１２と、吸着板１と、固定部１２と吸着板１とを接続する首部１ｂとを備えている。吸引板１の下面側には、ウエハ８などの対象物を吸着する吸着面１ａが設けられており、この吸着面１ａには、吸着面１ａ上に形成された溝部（気体流路）５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄと、溝部５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに気体を流通させる気体吹き出し口４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと、気体吸引口（吸引口）７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅとが形成されている。固定部１２は、気体吸引口７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅと連結した気体吸引管（吸引経路）３ａと、気体吹き出し口４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄに連結した気体送入管２ａと、手動スイッチ１１と、圧力センサーなどの圧力検出手段９ａと、気体吸引管３ａを介してウエハ８を吸引する吸引手段９ｂと、バルブやノズルなどから構成され気体吹き出し口４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄに気体を供給する気体供給手段１０と、制御部２０とを備えている。

圧力検出手段９ａは、気体吸引管３ａ内の圧力を検出し、検出された圧力を制御部２０に送信する。制御部２０は、圧力検出手段９ａにより検出された気体吸引管３ａ内の圧力に基づいて、気体供給手段１０の気体供給量を制御する。また、制御部２０は、手動スイッチ１１からのＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいて、気体供給手段１０および吸引手段９ｂの駆動／停止を制御する。

図２は、吸着板１の下面側の平面図であり、この図２に示されるように、吸着面１ａは、平坦面状の中央部１０ｅと、中央部１０ｅから外方に向けて膨出する平坦面状の膨出部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄとを備えている。中央部１０ｅには、複数の気体吸引口７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅが形成されており、膨出部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの付根部には、溝部５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが形成されている。溝部５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、膨出部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの幅方向に向けて延在しており、溝部５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの両端部は、吸着板１の外周部にまで達しており、外方に向けて開放されている。

また、溝部５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの中央部には、気体吹き出し口４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが設けられている。なお、溝部５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄと、気体吸引口７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅは、上記の位置に限られず、図３に示されるように、溝部５ｅ、５ｆ、５ｇ、５ｈ、５ｉ、５ｊが放射線状に配置され、気体吸引口７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅが溝部５ｅ、５ｆ、５ｇ、５ｈ、５ｉ、５ｊより内方に配置されてもよい。この際、溝部５ｅ、５ｆ、５ｇ、５ｈ、５ｉ、５ｊは、膨出部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの外周縁部から膨出部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの付根部に亘って形成されており、気体吹き出し口４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉ、４ｊが、溝部５ｅ、５ｆ、５ｇ、５ｈ、５ｉ、５ｊの中央部１０ｅ側の端部に配置されている。すなわち、気体吹き出し口４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉ、４ｊは、吸引板１の外周部側に配置されており、気体吸引口７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅは、気体吹き出し口４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉ、４ｊより内方側に配置されておればよい。また、溝部５ｅ、５ｆ、５ｇ、５ｈ、５ｉ、５ｊは、気体が良好に流通するために、直線状に形成されている。

図４は、吸着板１の上面側からの正面図であり、この図４に示されるように、吸着板１の上面には、気体送入管２ａが開口して形成された気体送入口２と、気体吸引管３ａが開口して形成された気体排出口３とが形成されている。図５は、図２のｖ−ｖ線における断面図であり、この図５に示されるように、気体吹き出し口４ｃは、円形状の上面１４ａと、上面１４ａの外周縁部に形成された周壁部１４ｂとを備えている。周壁部１４ｂには、溝部５ｃに向けて開口する気体吹き出しノズル６が形成されている。気体吹き出し口４ａ、４ｂ、４ｄは、気体吹き出し口４ｃと同様に構成されており、周壁部には、それぞれ、溝部５ａ、５ｂ、５ｄの方向に向けて気体吹き出しノズルが形成されている。

図６は、ウエハ８を搬送する際における搬送装置１００の動作を示したフローチャート図であり、搬送装置１００がウエハ８を搬送する際には、まず、手動スイッチ１１をＯＮにする。手動スイッチ１１がＯＮとなると、手動スイッチ１１のＯＮ信号が制御部２０に送信され、ＯＮ信号を受信した制御部２０は、気体供給手段１０と吸引手段９ｂとを起動させる。図７（ａ）は、搬送装置１００が起動した際における吸着板１の側面図であり、この図７（ａ）に示されるように、気体供給手段１０と、吸引手段９ｂとが起動すると、気体吸引口７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅから気体が吸引され、気体吹き出し口４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄから気体が溝部５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに沿って噴出する。そして、ウエハ８に吸着面１ａを近接させると、溝部５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに沿って流れの速い気体が流れているため、「ベルヌーイ効果」によりウエハ８が吸着面１ａに引き寄せられる。また、気体吸引口７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅは、外気を吸引しているため、ウエハ８は、吸着面１ａに引き付けられる。なお、溝部５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを流れる気体は、溝部５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの開放された両端部から外部に排出される。

図７（ｂ）は、ウエハ８が吸着面１ａに近接した際における吸着板１の側面図であり、この図７（ｂ）に示されるように、ウエハ８が吸着面１ａに近接すると、反りの大きいウエハ８の特に外周部は溝部５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを流れる気体流から「ベルヌーイ効果」による吸着力を受ける。このため、ウエハ８の「垂れ」や「反り」の部分には、吸引力または負圧がかかり矯正され、平坦面状となる。気体吹き出し口４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの気体吹き出し量は、吹き出しを開始した後、所定時間経過後、漸次少なくなる。このため、ウエハ８が気体から受ける負圧が小さくなる一方で、気体吸引口７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅから受ける吸引力が一定であるため、ウエハ８は、吸着面１ａに当接する。

ここで、溝部５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄと気体吸引口７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅとが協働してウエハ８を平坦面状にするため、ウエハ８のうち溝部５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄより内方に位置する部分は確実に平坦面状とされ、その一方で、気体吸引口７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅが溝部５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄより内方に配置されているため、気体吸引口７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅには、平坦面状のウエハ８が当接することとなる。したがって、ウエハ８が吸着面１ａに当接する際、ウエハ８のうち少なくとも溝部５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄより内方の部分は、矯正され平坦面状とされており、吸着面１ａにウエハ８が隙間なく当接する。このように、吸着面１ａとウエハ８との間に隙間が形成され難いため、ウエハ８と気体吸引口７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅとの間に外部の気体が入り難く、気体吸引口７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅはウエハ８を良好に吸引し、ウエハ８は吸着面１ａに吸着する。図７（ｃ）は、ウエハ８が吸着面１ａに吸着した際における吸着板１の側面図であり、この図７（ｃ）に示されるように、ウエハ８が気体吸引口７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅに吸着した状態で、吸引手段９ｂがさらに気体を吸引すると、気体吸引管３ａ内の内圧が低下し、略真空状態となる。そして、図６に示されるように、圧力検出手段９ａが検出する気体吸引管３ａ内の圧力が所定圧力以下となったことを制御部２０が検知すると、制御部２０が気体供給手段１０の駆動を停止させる。すなわち、気体供給手段１０は、ウエハ８が吸着面１ａに吸着するまでの間のみ駆動され、気体供給量が抑えられている。

図８は、ウエハ８を搬送する際における搬送装置１００の斜視図であり、この図８において、吸引手段９ｂは、気体供給手段１０の駆動が停止された際においても、真空引きを行なっているため、ウエハ８の吸着状態が維持される。このようにウエハ８の吸着状態が維持された状態で、ウエハ８を所定の位置に搬送する。すなわち、ウエハ８は、吸着面１ａに吸い付く吸着力を及ばされた状態で搬送されるため、位置ずれが抑制される。そして、図６に示されるように、所定位置にまでウエハ８を搬送すると、手動スイッチ１１がＯＦＦとなる。手動スイッチ１１が制御部２０にＯＦＦ信号を発信して、ＯＦＦ信号を受信した制御部２０が吸引手段９ｂの真空引きを停止させる。吸引手段９ｂの真空引きが停止すると、ウエハ８の吸着状態が解除されて、ウエハ８が所定の位置に配置される。

上記のように構成された搬送装置１００によれば、ウエハ８を吸着面１ａに吸着させるときのみ気体が吹き出されているので、気体内に含まれている異物等がウエハ８の表面に付着することを低減することができる。また、気体供給量を低減することができるため、搬送装置１００のランニングコストを低廉なものとすることができる。さらに、ウエハ８が吸着面１ａに吸着する際には、ウエハ８の反りや垂れを矯正した状態で気体吸引口７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅに吸着させることができ、気体吸引口７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅが吸引能力を確実に発揮して、ウエハ８を吸着面１ａに良好に吸着させることができる。そして、ウエハ８は吸着面１ａに吸着した状態で搬送されるため、搬送時におけるウエハ８の位置ずれを抑制することができ、位置ずれ防止のためのガイド機構を設ける必要がなく、搬送装置１００の製造コストを低廉なものとすることができる。

その上、溝部５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに沿って、気体を流通させることにより、「ベルヌーイ効果」を得ることができるので、吸引板１を薄く構成することができ、搬送装置１００の小型化・薄型化を図ることができる。なお、本実施の形態に係る搬送装置１００は、真空ピンセットに適用することができる。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、搬送装置に好適である。

本実施の形態に係る搬送装置の概略構成図を示す正面図である。 吸着板の下面側の平面図である。 図３は、本実施の形態における変形例の吸着板の平面図である。 吸着板の上面側からの正面図である。 図２のｖ−ｖ線における断面図である。 ウエハを搬送する際における搬送装置の動作を示したフローチャート図である。 （ａ）は、搬送装置が起動した際における吸着板の側面図であり、（ｂ）は、ウエハが吸着面に近接した際における吸着板の側面図であり、（ｃ）は、ウエハが吸着面に吸着した際における吸着板の側面図である。 ウエハを搬送する際における搬送装置の斜視図である。

符号の説明

１ 吸着板、１ａ 吸着面、２ 気体送入口、３ 気体排出口、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 気体吹き出し口、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ 溝部（気体流路）、６ 気体吹き出しノズル、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ 気体吸引口（吸引口）、８ ウエハ（対象物）、９ａ 圧力検出手段、９ｂ 吸引手段、１０ 気体供給手段、１１ 手動スイッチ、１２ 固定部、２０ 制御部。

Claims (3)

1. 対象物を吸着する吸着面と、
   前記吸着面上に形成され、端部が前記吸着面の外周部まで達し、前記端部が外方に向けて開放された気体流路と、
   前記気体流路内に気体を流通させる気体吹き出し口と、
   前記吸着面上に形成された吸引口と、
   を備え、
   前記気体吹き出し口は、上面、前記上面の外周縁部に形成された周壁部を含み、
   前記周壁部には、前記気体流路に向けて開口し、前記気体流路の延在方向に前記気体を吹き出す気体吹き出しノズルが形成され、
   前記吸着面は、平坦面状の中央部と、前記中央部の周囲に複数設けられ、前記中央部から外方に向けて膨出する平坦面状の膨出部とを含み、
   前記吸引口は、前記中央部に位置し、前記吸着面の内方側に配置され、
   前記気体流路は、前記膨出部の付根部に形成され、前記吸着面の外周部側に配置されると共に、前記膨出部の幅方向に延びるように形成され、
   前記気体流路の各両端部は、該気体流路が設けられた膨出部の側辺部に位置し、
   前記対象物を前記吸着面に固定可能な搬送装置。
2. 前記吸引口と連結した吸引経路と、
   前記吸引経路を介して前記対象物を吸引する吸引手段と、
   前記吸引経路内の圧力を検出する圧力検出手段と、
   前記気体吹き出し口に前記気体を供給する気体供給手段と、
   前記圧力検出手段により検出された前記吸引経路内の圧力に基づいて、前記気体供給手段の気体供給量を制御する制御部と、
   をさらに備えた、請求項１に記載された搬送装置。
3. 前記制御部は、前記吸引手段および前記気体供給手段の駆動／停止を制御する、請求項２に記載の搬送装置。

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