JP5422680B2 - Substrate holding device - Google Patents

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Description

本発明は基板保持装置に係り、空気流によって生じる、ベルヌーイ効果とエジェクタ効果とを利用して対象物の吸着面に真空領域を形成して、基板をハンド上に保持できるようにした基板保持装置に関する。   BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a substrate holding apparatus, which forms a vacuum region on the suction surface of an object using the Bernoulli effect and ejector effect generated by an air flow so that the substrate can be held on the hand. About.

近年、半導体ウエハの薄膜化が進んだために、真空吸着機構を備えた基板保持装置では、基板の搬送工程において、薄い基板の反り、自重たわみによってハンド先端の基板吸着面と基板との間に隙間が生じて、密着度が保持できず、真空吸着が不完全となり、搬送時の精度等に問題が生じている。   In recent years, as the thickness of semiconductor wafers has been reduced, in substrate holding devices equipped with a vacuum suction mechanism, a thin substrate is warped or bent by its own weight during the substrate transport process, so that there is a gap between the substrate suction surface and the substrate at the tip of the hand. A gap is formed, the degree of adhesion cannot be maintained, vacuum suction is incomplete, and there is a problem in accuracy during conveyance.

また、基板保持装置としての搬送ロボットのハンド内に配管できる配管は、内部に組み込まれる駆動機構等とのスペースの関係で、その管径が限られている。このため、大気圧との圧力差が限られた真空吸着では大流量の真空供給が困難で、ハンドと基板との間に、基板保持のために必要な負圧を発生することができない場合もある。また、従来の吸着機構では、ウエハの吸着を保持するために、数10kPaの真空吸着を継続する必要があり、搬送する基板へのストレスが大きくなり、基板を破損させるおそれもある。   In addition, the pipe diameter that can be piped into the hand of the transfer robot as the substrate holding device is limited due to the space with the drive mechanism incorporated therein. For this reason, vacuum suction with a limited pressure difference from the atmospheric pressure makes it difficult to supply a large flow rate of vacuum, and it may not be possible to generate the negative pressure required to hold the substrate between the hand and the substrate. is there. Further, in the conventional suction mechanism, it is necessary to continue vacuum suction of several tens of kPa in order to hold the wafer, which increases the stress on the substrate to be transferred and may damage the substrate.

そこで、真空吸着機構に代えて、吸着板の吸着面から側面側に圧縮空気を吐出させることで、半導体ウエハ等の吸着対象物との間に負圧を発生させて吸着対象物を吸着板側に浮上させる、ベルヌーイ効果を利用した吸着保持機構を備えた真空ピンセットが提案されている(特許文献1)。   Therefore, instead of the vacuum suction mechanism, by discharging compressed air from the suction surface of the suction plate to the side surface side, a negative pressure is generated between the suction target object such as a semiconductor wafer and the suction target side is placed on the suction plate side. There has been proposed a vacuum tweezers equipped with a suction holding mechanism using the Bernoulli effect that floats on the surface (Patent Document 1).

また、他の構成からなる噴出空気を利用した負圧の発生機構として、ハンド側に渦流(旋回流)を発生させて、それによって生じる負圧とワークと保持面との間に生じる正圧とをバランスさせてワークを非接触状態で保持可能なハンドも提案されている(特許文献2)。   In addition, as a mechanism for generating negative pressure using blown air having another configuration, a vortex (swirl flow) is generated on the hand side, and the negative pressure generated thereby and the positive pressure generated between the workpiece and the holding surface There has also been proposed a hand that can balance a workpiece and hold a workpiece in a non-contact state (Patent Document 2).

特開2005−74606公報JP-A-2005-74606 特開2011−138877公報JP 2011-138877 A

特許文献1に開示された真空ピンセットでは、低ストレスでのウエハの保持が可能となるが、大口径のウエハを保持するに従って、吸着保持部を大きくして、その内部の溝孔に供給する圧縮エアも大流量にする必要になる。すなわち、流路の大容量化、圧縮エアの消費コストの問題がある。   With the vacuum tweezers disclosed in Patent Document 1, it is possible to hold a wafer with low stress. However, as the wafer having a large diameter is held, the suction holding portion is enlarged and supplied to the inner groove. Air also needs to have a large flow rate. That is, there is a problem of an increase in capacity of the flow path and a consumption cost of compressed air.

特許文献2に開示した、渦流(旋回流)を発生させてワークを搬送する非接触保持ハンドの場合、個々の吸着面での圧縮エアの消費は、特許文献1に開示された装置よりも少なくなるが、負圧発生領域が限定的であるため、薄膜化した大口径ウエハを均一に保持するためには、ウエハ吸着面に渦流を発生させる保持部を多数配置する必要があり、ワークの大口径化に伴い、特許文献1と同様に、エア消費流量の増加は避けられない。そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、当初はベルヌーイ効果による吸引保持を行い、その後、対象物を吸引保持する領域からのエアのエジェクト効果を利用した真空領域の確保を行い、対象物を比較的低真空圧で保持できるようにした基板保持装置を提供することにある。そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、エアフローによるベルヌーイ効果による基板の吸着に加え、真空領域をエジェクタ効果で実現し、基板の吸着保持を行うことができる基板保持装置を提供することにある。   In the case of the non-contact holding hand which conveys a work by generating a vortex (swirl flow) disclosed in Patent Document 2, the consumption of compressed air on each suction surface is less than that of the apparatus disclosed in Patent Document 1. However, since the negative pressure generation area is limited, in order to uniformly hold a large-diameter wafer having a thin film thickness, it is necessary to arrange a large number of holding portions that generate eddy currents on the wafer suction surface, which increases the size of the workpiece. As the diameter is increased, an increase in air consumption flow rate is unavoidable as in Patent Document 1. Therefore, the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, initially perform suction holding by the Bernoulli effect, and then use a vacuum region using the ejecting effect of air from the region for sucking and holding the object It is an object of the present invention to provide a substrate holding device which can secure an object and hold an object at a relatively low vacuum pressure. Therefore, the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and in addition to the adsorption of the substrate by the Bernoulli effect by the airflow, the substrate that can realize the vacuum region by the ejector effect and can hold the substrate by adsorption It is to provide a holding device.

上記目的を達成するために、本発明は平板を重ね合わせてなり、対向する前記平板間の長手方向に溝形状のエア供給路が形成されるとともに、一方の平板の外側面にウエハを保持するウエハ保持ベースが形成されたハンド本体と、前記エア供給路先端のエア排出孔がエアノズルとなるノズル部と、前記ウエハ保持ベースによって区画された凹所からなるデフューザ部と、前記ウエハ保持ベースによって区画された凹所からなり、前記デフューザ部の入口と前記エアノズルとの近傍にエア排出ポートを有するウエハ吸着領域と、を備え、前記エアノズルを介して前記エア供給路からのエアを前記デフューザ部に噴出して前記ウエハを保持するとともに、前記エア排出ポートから前記ウエハ吸着領域内の空気を引き出して前記ウエハ吸着領域に低真空状態を形成して前記ウエハを保持することを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention comprises a stack of flat plates, a groove-shaped air supply passage is formed in the longitudinal direction between the opposing flat plates, and a wafer is held on the outer surface of one flat plate. A hand main body having a wafer holding base formed therein, a nozzle portion in which an air discharge hole at the tip of the air supply path serves as an air nozzle, a diffuser portion formed by a recess defined by the wafer holding base, and a partition formed by the wafer holding base A wafer suction area having an air discharge port in the vicinity of the inlet of the diffuser part and the air nozzle, and air from the air supply path is ejected to the diffuser part through the air nozzle The wafer is held and the air in the wafer suction area is drawn from the air discharge port to lower the wafer suction area. To form an empty state, characterized in that for holding the wafer.

この発明は、ウエハが前記ウエハ保持ベース上に位置し、前記エア供給路からエアが噴出した際、前記デフューザ部内のエアフローによって生じるベルヌーイ効果と、前記エア排出ポートから前記ウエハ吸着領域内の空気を引き出して前記ウエハ吸着領域内を低真空状態にするエジェクタ効果とにより、前記ウエハを前記ハンド本体上に吸着保持させることを特徴とする。 The present invention, wafer located on the wafer holding base, when the air from the air supply passage is ejected, the Bernoulli effect resulting from airflow inside the diffuser portion, the air of the wafer suction region from the air discharge port The wafer is sucked and held on the hand main body by an ejector effect that pulls out and places the wafer suction region in a low vacuum state.

前記ハンド本体は、平板を重ね合わせて構成され、前記平板の対向面に形成した溝を前記エア供給路とし、一方の平板のウエハを保持する外側面に、前記デフューザ部と前記ウエハ吸着領域となる凹所が得られるように、前記ウエハ保持ベースを形成することが好ましい。   The hand body is configured by stacking flat plates, and a groove formed on an opposing surface of the flat plate is used as the air supply path, and the diffuser portion and the wafer adsorption region are formed on an outer surface holding a wafer of one flat plate. It is preferable to form the wafer holding base so as to obtain a recess.

前記ノズル部は、前記エア供給路先端のエア排出孔を塞いで、該エア排出孔と連通する溝端がエアノズルとなるようにした、前記溝が形成されたプレートを取り付けて構成することが好ましい。   It is preferable that the nozzle portion is configured by attaching a plate on which the groove is formed so that the air discharge hole at the tip of the air supply path is closed and the end of the groove communicating with the air discharge hole becomes an air nozzle.

前記ノズル部は、センターパッド内に設けられ、該センターパッド外周に前記ウエハ吸着領域を区画するリング状パッドが設けられ、該リング状パッドの一部が前記センターパッドのノズル部のエア排出ポートのエアフロー経路上で切欠かれ、前記ノズル部からのエアフローに伴い、エジェクタ効果により前記ウエハ吸着領域内に低真空状態が形成され、前記センターパッドと前記リング状パッドとにより、前記ウエハを保持することが好ましい。また、前記センターパッドと前記リング状パッドとの組み合わせによる吸着パッドを、前記ハンドの表面に、基板保持に必要な数、位置だけ配置することで、その作用を十分に発揮できる。

The nozzle portion is provided in a center pad, and a ring-shaped pad that divides the wafer suction region is provided on an outer periphery of the center pad, and a part of the ring-shaped pad is provided in an air discharge port of the nozzle portion of the center pad. A notch is formed on the air flow path, and a low vacuum state is formed in the wafer adsorption region by an ejector effect with the air flow from the nozzle portion, and the wafer is held by the center pad and the ring-shaped pad. preferable. Further, by arranging as many suction pads as a combination of the center pad and the ring-shaped pad on the surface of the hand as necessary for holding the substrate, the operation can be sufficiently exerted.

本発明によれば、エアフローによるベルヌーイ効果による基板の吸着に加え、真空領域をエジェクタ効果で実現することで、圧縮エアの消費を軽減し、対象基板に応じた適正な保持性能を提供することができるという効果を有する。   According to the present invention, in addition to the adsorption of the substrate by the Bernoulli effect by the air flow, by realizing the vacuum region by the ejector effect, it is possible to reduce the consumption of compressed air and provide an appropriate holding performance according to the target substrate. It has the effect of being able to.

本発明の基板保持装置の一実施例によるハンドを示した平面図。The top view which showed the hand by one Example of the board | substrate holding apparatus of this invention. 図1に示したハンドを示した斜視図。The perspective view which showed the hand shown in FIG. 図2に示したハンドの分解斜視図。The disassembled perspective view of the hand shown in FIG. 基板保持装置の他の実施例によるハンドを示した平面図。The top view which showed the hand by the other Example of a board | substrate holding | maintenance apparatus. 図4に示したハンドのノズルプレート部分を拡大して示した断面図。Sectional drawing which expanded and showed the nozzle plate part of the hand shown in FIG. 図4に示したハンドのウエハ吸着状態を示した説明図。Explanatory drawing which showed the wafer adsorption state of the hand shown in FIG. 本発明の基板保持装置の一実施例による吸着パッドを示した平面図、断面図。The top view and sectional view showing the suction pad by one example of the substrate holding device of the present invention. 図7に示した吸着パッドを配置したハンドの例を示した平面図。The top view which showed the example of the hand which has arrange | positioned the suction pad shown in FIG.

以下、本発明の基板保持装置の実施するための形態として、以下の実施例について添付図面を参照して説明する。   Hereinafter, as embodiments for carrying out a substrate holding device of the present invention, the following embodiments will be described with reference to the accompanying drawings.

以下、第1の実施例について図1〜図3を参照して説明する。図1は、本発明の基板保持装置のハンド10を示した平面図である。図2は、ハンド10を立体視して示した斜視図、図3は図2の組立状態の構成部品を分解して示した分解斜視図である。   The first embodiment will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a plan view showing a hand 10 of a substrate holding apparatus of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing the hand 10 in a three-dimensional view, and FIG. 3 is an exploded perspective view showing the assembled components shown in FIG.

本発明の基板保持装置としてのハンド10は、各図に示したように、2枚の同形の平板11(以後区別する場合には上板11a、下板11bと記す。)を密着して作られている。ハンド10は図示しない搬送ロボット等の旋回アーム先端に取り付けられ、ハンド10根元に形成されたエア供給孔12に、図示しないアーム先端まで導かれたエア供給路が接続されるようになっている。本実施例のハンド10は、図1に示したように、平面視してほぼ長方形状をなし、先端の所定保持位置に小径のウエハ1を吸着させ、アームの旋回によりウエハ1を所定位置に移動する。   As shown in each drawing, a hand 10 as a substrate holding apparatus of the present invention is made by closely contacting two identically shaped flat plates 11 (hereinafter referred to as an upper plate 11a and a lower plate 11b). It has been. The hand 10 is attached to the tip of a swing arm such as a transport robot (not shown), and an air supply path led to the tip of the arm (not shown) is connected to an air supply hole 12 formed at the base of the hand 10. As shown in FIG. 1, the hand 10 according to the present embodiment has a substantially rectangular shape in plan view, sucks a small-diameter wafer 1 to a predetermined holding position at the tip, and moves the wafer 1 to a predetermined position by turning the arm. Moving.

ハンド10の先端は、ウエハ1を直接載置可能な平板表面10aと、平板表面10aから所定深さで形成され区画された凹所10bから形成されている。凹所10bには略U字形をなして、外面がハンド10の側端と一致し、対向する同形のウエハ保持ベース13が形成されている。このウエハ保持ベース13は、内部にウエハ吸着領域14を形成するとともに、凹所10bに4カ所のデフューザ15を区画する形状となっている。ウエハ保持ベース13の先端とエアノズル21とデフューザ入口15aとの間の近傍に位置するように、ウエハ吸着領域14のエア排出ポート16として機能する。このハンド10は、本実施例ではポリアセタール(POM:ポリオキシメチル)加工品で、凹所10bの一部であるウエハ吸着領域14とデフューザ15とは、図2に立体的に示したように、上述したウエハ保持ベース13を残すように、ハンド10の平板表面10aを所定深さで研削した凹所10bに相当する。   The tip of the hand 10 is formed by a flat plate surface 10a on which the wafer 1 can be directly placed and a recess 10b formed and partitioned at a predetermined depth from the flat plate surface 10a. The recess 10b is formed in a substantially U shape, and is formed with a wafer holding base 13 having the same shape and having an outer surface coinciding with the side end of the hand 10 and facing. The wafer holding base 13 has a shape in which a wafer suction region 14 is formed inside and four diffusers 15 are defined in the recess 10b. It functions as the air discharge port 16 of the wafer suction region 14 so as to be positioned in the vicinity of the front end of the wafer holding base 13, the air nozzle 21, and the diffuser inlet 15 a. In this embodiment, the hand 10 is a processed product of polyacetal (POM: polyoxymethyl), and the wafer adsorption region 14 and the diffuser 15 which are part of the recess 10b are three-dimensionally shown in FIG. This corresponds to the recess 10b in which the flat surface 10a of the hand 10 is ground to a predetermined depth so as to leave the wafer holding base 13 described above.

デフューザ15の形状は、図1,図2に示したように、エアノズル21側のデフューザ入口15aから排気ポート15bにかけて平面視してわずかに幅が広くなる平面テーパ形状となっている。このテーパ形状は、後述するエアノズル21から噴出して生じるエアフローによるベルヌーイ効果がウエハ保持のために効果的に得られるように決定することが好ましい。デフューザ15内において必要に応じて凹所10bの深さを変えるテーパ、段差を設けることも可能である。   As shown in FIGS. 1 and 2, the shape of the diffuser 15 is a planar taper shape that is slightly wider in plan view from the diffuser inlet 15a on the air nozzle 21 side to the exhaust port 15b. This taper shape is preferably determined so that a Bernoulli effect due to airflow generated from an air nozzle 21 described later can be effectively obtained for wafer holding. In the diffuser 15, it is also possible to provide a taper and a step for changing the depth of the recess 10b as required.

エア供給路20、エアノズル21の構成について、図1〜図3を参照して説明する。ハンド10の同形の平板11の対向面には、長手方向に所定深さの溝17が形成されている。この溝17が平板11a,11bを合わせたエア供給路20となる。さらに図3に示したように、上板に形成された溝(図3中、破線表示)には、根元側にエア供給孔12が、先端側凹所10b内に2個のエア排気孔23が形成されている。このうち、エア排気孔23の上面を塞ぐようにノズルプレート25が取り付けられている。ノズルプレート25は小さな平板で、その下面に所定幅の溝26が形成され、その溝26の端部がエアノズル21として、デフューザ入口15aに向くとともに、エア排気孔23のほぼ中心位置と重なるように取り付けられている。これにより、エア供給孔12から供給されるエアは、ハンド10内のエア供給路20を経て、エア排気孔23、ノズルプレート25内の溝26を通り、溝端のエアノズル21からデフューザ15に所定圧のエアを噴出させることができる。ノズルから噴出したエアはデフューザ15内で所定のエアフローを形成してハンド10側面の排気ポート15bから外部に排気される。なお、上述した平板11a、11b同士、ノズルプレート25等の各部品は、皿子ネジ(図示せず)による螺着、接着剤による接着等で気密性を保持して一体化することが好ましい。また、各部材は、POMのようなエンジニアリングプラスチック他の強度、耐久性に富む合成樹脂材料や、アルミニウム板、ステンレス板等の金属板等、用途に応じた材料で製作することができる。   The configurations of the air supply path 20 and the air nozzle 21 will be described with reference to FIGS. A groove 17 having a predetermined depth is formed in the longitudinal direction on the opposing surface of the flat plate 11 having the same shape of the hand 10. The groove 17 serves as an air supply path 20 that combines the flat plates 11a and 11b. Further, as shown in FIG. 3, in the groove formed on the upper plate (shown by a broken line in FIG. 3), the air supply hole 12 is provided on the root side, and the two air exhaust holes 23 are provided in the tip side recess 10b. Is formed. Among these, the nozzle plate 25 is attached so as to block the upper surface of the air exhaust hole 23. The nozzle plate 25 is a small flat plate, and a groove 26 having a predetermined width is formed on the lower surface thereof. The end of the groove 26 serves as the air nozzle 21 so as to face the diffuser inlet 15a and overlap with the substantially central position of the air exhaust hole 23. It is attached. As a result, the air supplied from the air supply hole 12 passes through the air supply path 20 in the hand 10, passes through the air exhaust hole 23 and the groove 26 in the nozzle plate 25, and passes through the air nozzle 21 at the groove end to the diffuser 15 with a predetermined pressure. The air can be ejected. The air ejected from the nozzle forms a predetermined air flow in the diffuser 15 and is exhausted to the outside from the exhaust port 15 b on the side surface of the hand 10. In addition, it is preferable that the components such as the flat plates 11a and 11b and the nozzle plate 25 described above are integrated while maintaining airtightness by screwing with a countersunk screw (not shown), bonding with an adhesive, or the like. In addition, each member can be made of a material according to the application, such as engineering plastics such as POM, synthetic resin materials having high strength and durability, and metal plates such as aluminum plates and stainless steel plates.

ここで、本発明におけるエアフローによるベルヌーイ効果と、ウエハ吸着領域14におけるエジェクタ効果の作用について、図1を参照して説明する。
図1に示したように、本実施例では、ウエハ1(仮想線で図示)がハンド10先端の所定位置に載置された状態で、所定圧(0.25〜0.5MPa)のエアを、1個のエアノズル25からエア流量5〜10リットル/分程度で噴出する設計となっている。そのため、エアは、エア供給路20で20〜40リットル/分の流量が得られるように、図示しないエア供給源からエア導入孔12を介してエア供給路20に供給される。エアは、さらにエア供給路20を通じて先端側のエア排気孔23からノズルプレート25の溝26内に流れ、その溝端のエアノズル21から上面がウエハ1で塞がれたデフューザ15に向けて噴出され、デフューザ15内で所定のエアフローとなり、排気ポート15bから排気される。このときデフューザ15内とウエハ1の上面との間でベルヌーイ効果による静圧差が生じ、ウエハ1がハンド10側に引かれる吸引力が生じる。これによりウエハ1の一部がハンド10表面に吸着されるとともに、デフューザ入口15aに入るエアフローに引き込まれるように、ウエハ吸着領域14のエア排出ポート16からウエハ吸着領域14内の空気がエジェクタ効果によってエアフローの空気の粘性に伴い引き出される。このウエハ吸着領域14内から引き出された空気は、さらにエアフローとともに排気ポート15bから排出される。このエジェクタ効果により、ウエハ吸着領域14内には低真空状態が生じる。このため、ウエハ保持ベース13に載っているウエハ1には、この低真空状態(1〜2kPa程度)による十分なウエハ保持力が加わる。
Here, the action of the Bernoulli effect by the air flow and the ejector effect in the wafer suction region 14 according to the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, in this embodiment, air with a predetermined pressure (0.25 to 0.5 MPa) is applied in a state where the wafer 1 (illustrated with phantom lines) is placed at a predetermined position at the tip of the hand 10. It is designed to eject from one air nozzle 25 at an air flow rate of about 5 to 10 liters / minute. Therefore, air is supplied to the air supply path 20 through the air introduction hole 12 from an air supply source (not shown) so that a flow rate of 20 to 40 liters / minute can be obtained in the air supply path 20. The air further flows through the air supply path 20 from the air exhaust hole 23 on the front end side into the groove 26 of the nozzle plate 25, and is ejected from the air nozzle 21 at the end of the groove toward the diffuser 15 whose upper surface is closed by the wafer 1. A predetermined air flow is generated in the diffuser 15 and exhausted from the exhaust port 15b. At this time, a static pressure difference due to the Bernoulli effect occurs between the inside of the diffuser 15 and the upper surface of the wafer 1, and a suction force that pulls the wafer 1 toward the hand 10 is generated. As a result, a part of the wafer 1 is adsorbed on the surface of the hand 10 and the air in the wafer adsorbing region 14 from the air discharge port 16 of the wafer adsorbing region 14 is drawn by the ejector effect so as to be drawn into the air flow entering the diffuser inlet 15a. Pulled out with the viscosity of the air in the airflow. The air drawn out from the wafer suction area 14 is further discharged from the exhaust port 15b together with the air flow. Due to the ejector effect, a low vacuum state is generated in the wafer suction region 14. For this reason, the wafer 1 placed on the wafer holding base 13 is applied with a sufficient wafer holding force due to this low vacuum state (about 1 to 2 kPa).

次に、第2の実施例について図4〜図6を参照して説明する。図4は、本実施例の基板保持装置のハンド10を示した平面図である。図5両図は、ノズルプレート25位置を拡大してノズルの詳細を示した断面図である。   Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a plan view showing the hand 10 of the substrate holding apparatus of this embodiment. FIGS. 5A and 5B are cross-sectional views showing details of the nozzle by enlarging the nozzle plate 25 position.

このハンド10の構成は、図1に示したハンド10とほぼ同様であるが、デフューザ15をハンド10の左右に張り出した形状として、それぞれのデフューザ入口15aにノズルプレート25を配置しているため、ウエハ吸着領域14を区画するウエハ保持ベース13を大きくとることができ、より直径の大きなウエハ1(基板)を保持することができる。この実施例も図5両図に示したように、2枚の平板11a、11bを一体的に貼り合わせた構成からなり、対向する面に図4に示したように、略T字形をなすエア供給路20となる溝が上板11aと下板11bとに形成されている。さらにエア供給路20の先端に、ウエハ吸着領域14端部のエア排出ポート16との間隔を調整した状態で、エア排気孔23を塞ぐようにノズルプレート25を配置し、ハンド10に沿った向きにデフューザ15を形成して、その延長を十分確保するようにしてある。   The configuration of the hand 10 is almost the same as that of the hand 10 shown in FIG. 1, but the diffuser 15 is formed in a shape projecting to the left and right of the hand 10, and the nozzle plate 25 is disposed at each diffuser inlet 15 a. The wafer holding base 13 that partitions the wafer suction region 14 can be made large, and the wafer 1 (substrate) having a larger diameter can be held. As shown in FIGS. 5A and 5B, this embodiment also has a structure in which two flat plates 11a and 11b are integrally bonded to each other. As shown in FIG. A groove serving as the supply path 20 is formed in the upper plate 11a and the lower plate 11b. Further, a nozzle plate 25 is arranged at the front end of the air supply path 20 so as to close the air exhaust hole 23 in a state where the distance from the air discharge port 16 at the end of the wafer suction region 14 is adjusted, and the direction along the hand 10 The diffuser 15 is formed on the upper surface to ensure sufficient extension.

図5各図は、ハンド10本体の凹所10bに取り付けられたノズルプレート25位置を拡大して示した断面図である。図5(a)に示したように、同図に示したように、ハンド10本体の下板11bに形成された溝端に対応して上板11aにはエア排出孔23(円孔)が形成され、そのエア排出孔23を塞ぐようにノズルプレート25が取り付けられている。ノズルプレート25の厚さは凹所10bの深さと等しく、図5(a)に示したように、ノズルプレート25の上面とハンド10上面とは同一平面を構成し、真空吸着機能が有効に機能するようになっている。ノズルプレート25に形成された溝26は本実施例では深さ0.2mm、幅2mmに設定され、エアノズル21の断面に相当する。   Each drawing in FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing the position of the nozzle plate 25 attached to the recess 10b of the hand 10 body. As shown in FIG. 5A, as shown in the figure, an air discharge hole 23 (circular hole) is formed in the upper plate 11a corresponding to the groove end formed in the lower plate 11b of the hand 10 body. The nozzle plate 25 is attached so as to close the air discharge hole 23. The thickness of the nozzle plate 25 is equal to the depth of the recess 10b, and as shown in FIG. 5A, the upper surface of the nozzle plate 25 and the upper surface of the hand 10 constitute the same plane, and the vacuum suction function functions effectively. It is supposed to be. The groove 26 formed in the nozzle plate 25 is set to a depth of 0.2 mm and a width of 2 mm in this embodiment, and corresponds to a cross section of the air nozzle 21.

本実施例におけるベルヌーイ効果とエジェクタ効果について、図6各図を参照して説明する。なお、各図において、載置されているウエハ1の図示を省略している。各エアノズル21からエアが対向位置にあるデフューザ15に向けて噴出されると、図示しないウエハ1とデフューザ15とに囲まれた空間内に図6(a)に示したようなエアフローが生じる。これによりウエハ1上面とデフューザ15との間にはベルヌーイ効果による静圧差が生じ、その静圧差によって生じる下向き力(ウエハ1がハンド10上に載置されている場合)により、ウエハ1はハンド10に吸着される。引き続き、図6(b)に示したように、デフューザ入口15a付近の高速なエアフローによって、その近傍に位置するウエハ吸着領域14のエア排出ポート16から、エジェクタ効果によってウエハ吸着領域14内の空気が引き出される。ウエハ保持ベース13にウエハ1が載置されているため、閉空間であるウエハ吸着領域14に低真空状態が形成される。これにより、ウエハ1の保持がより確実になる。   The Bernoulli effect and ejector effect in the present embodiment will be described with reference to FIGS. In addition, in each figure, illustration of the mounted wafer 1 is abbreviate | omitted. When air is ejected from each air nozzle 21 toward the diffuser 15 at the opposite position, an air flow as shown in FIG. 6A is generated in a space surrounded by the wafer 1 and the diffuser 15 (not shown). Thereby, a static pressure difference due to the Bernoulli effect is generated between the upper surface of the wafer 1 and the diffuser 15, and the wafer 1 is moved to the hand 10 by a downward force (when the wafer 1 is placed on the hand 10) generated by the static pressure difference. To be adsorbed. Subsequently, as shown in FIG. 6B, due to the high-speed air flow in the vicinity of the diffuser inlet 15a, the air in the wafer suction area 14 is caused by the ejector effect from the air discharge port 16 in the wafer suction area 14 located in the vicinity thereof. Pulled out. Since the wafer 1 is placed on the wafer holding base 13, a low vacuum state is formed in the wafer suction region 14 that is a closed space. Thereby, holding of the wafer 1 becomes more reliable.

ウエハ1の吸着力はウエハ保持ベース13で囲まれたウエハ吸着領域14の面積に比例し大きくすることができるので、供給するエア量を大きくすることなく、ウエハ1の保持力を増加させることができ、デフューザ15とウエハ吸着領域14の拡大により、より大きな直径のウエハ1の保持が可能にある。特にエジェクタ効果によって、ウエハ吸着領域14内に発生する真空圧はエア供給路20の断面積、真空ポート形状等により調整可能である。このため、直径が大きく、厚い基板の搬送、保持に必要な真空圧を発生させることで対応可能である。   Since the suction force of the wafer 1 can be increased in proportion to the area of the wafer suction region 14 surrounded by the wafer holding base 13, the holding force of the wafer 1 can be increased without increasing the amount of air to be supplied. In addition, the wafer 1 having a larger diameter can be held by expanding the diffuser 15 and the wafer suction region 14. In particular, the vacuum pressure generated in the wafer suction region 14 due to the ejector effect can be adjusted by the cross-sectional area of the air supply path 20, the vacuum port shape, and the like. For this reason, it is possible to cope with this by generating a vacuum pressure necessary for transporting and holding a thick substrate having a large diameter.

次に、エジェクタ効果を利用した吸着パッドの実施例を、図7,図8を参照して説明する。この吸着パッド30は、図7(a),(b)に示したように、エア供給路20の先端排気孔位置のハンド10の表面に形成された円形凹所10d内において、センターパッド31とリング状パッド32とから構成されている。センターパッド31は上面が平滑で、直径の大きな側となる円錐台形状をなし、内部にエア供給溝33が形成され、エアノズル33aがパッド下端位置で図7(a)に示した向きに形成されている。リング状パッド32は、図7(b)に示したように、中心方向に向かったテーパ内周面32aが形成され、この内周面32aのうち、センターパッド31のエアノズル33aの向いている部分にエア排気ポート34が形成されている。   Next, an example of a suction pad using the ejector effect will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 7A and 7B, the suction pad 30 has a center pad 31 and a center pad 31 in a circular recess 10 d formed on the surface of the hand 10 at the tip exhaust hole position of the air supply path 20. It is comprised from the ring-shaped pad 32. FIG. The center pad 31 has a frustoconical shape with a smooth upper surface and a large diameter side, an air supply groove 33 is formed inside, and an air nozzle 33a is formed in the direction shown in FIG. ing. As shown in FIG. 7B, the ring-shaped pad 32 is formed with a tapered inner peripheral surface 32a facing the central direction, and a portion of the inner peripheral surface 32a facing the air nozzle 33a of the center pad 31. An air exhaust port 34 is formed in the front.

この吸着パッド30では、センターパッド31からのエアフローがリング状パッド32のエア排気ポート34から排気されるように形成されるのに伴い、リング状パッド32からのエジェクタ効果によりセンターパッド31とリング状パッド32との間の円周状の空間に真空領域35が形成される。そこで、図8に示したように、たとえば3個の吸着パッド30をハンド10の所定位置に適当な間隔で配置することで、これらの吸着パッド30を用いて、ハンド10上にウエハ(図示せず)を載置保持することができる。このとき各吸着パッド30にエアを供給する経路をハンド10内に形成する点は、上述の実施例と同様である。   In the suction pad 30, as the air flow from the center pad 31 is exhausted from the air exhaust port 34 of the ring-shaped pad 32, the ejector effect from the ring-shaped pad 32 causes the center pad 31 and the ring-shaped pad 32 to be exhausted. A vacuum region 35 is formed in a circumferential space between the pads 32. Therefore, as shown in FIG. 8, for example, three suction pads 30 are arranged at predetermined positions on the hand 10 at appropriate intervals, and a wafer (not shown) is formed on the hand 10 using these suction pads 30. Can be placed and held. At this time, a path for supplying air to each suction pad 30 is formed in the hand 10 in the same manner as in the above-described embodiment.

図7(b)は、リング状パッド32の直径を大きくすることで、真空領域35を拡大した変形例を示している。この場合、エジェクタ効果は図7(a)と同様に作用するが、真空となる面積が大きいため、同じエア消費量で、リング状パッド32の大きさに応じた吸着力を確保することができる。   FIG. 7B shows a modification in which the vacuum region 35 is enlarged by increasing the diameter of the ring-shaped pad 32. In this case, the ejector effect acts in the same manner as in FIG. 7A, but since the area to be evacuated is large, the suction force according to the size of the ring-shaped pad 32 can be secured with the same air consumption. .

以上の説明では、第1及び第2の実施例において、ハンド内のエア供給路からのエア排出孔に設けられるエアノズルからは反対方向にエアフローがでるように設定されていたが、反対方向を向いて形成されるエアフローはまったく同じ流量、流速である必要はなく、また方向も正反対である必要はない。さらに片側のみにエアノズルを設けることも可能である。この場合には、ベルヌーイ効果が生じる前の段階でエアフローによってウエハ1が滑らないようにすることが好ましい。   In the above description, in the first and second embodiments, the air flow is set in the opposite direction from the air nozzle provided in the air discharge hole from the air supply path in the hand. The airflow formed in this way does not have to be exactly the same flow rate and flow velocity, and the direction need not be opposite. It is also possible to provide an air nozzle only on one side. In this case, it is preferable to prevent the wafer 1 from slipping by airflow before the Bernoulli effect occurs.

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、各請求項に示した範囲内での種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲内で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。   In addition, this invention is not limited to the Example mentioned above, A various change within the range shown to each claim is possible. In other words, embodiments obtained by combining technical means appropriately changed within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.

10 ハンド
13 ウエハ保持ベース
14 ウエハ吸着領域
15 デフューザ
16 エア排出ポート
20 エア供給路
21 エアノズル
23 エア排出孔
25 ノズルプレート
30 吸着パッド
31 センターパッド
32 リング状パッド
35 真空領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Hand 13 Wafer holding base 14 Wafer adsorption | suction area 15 Diffuser 16 Air discharge port 20 Air supply path 21 Air nozzle 23 Air discharge hole 25 Nozzle plate 30 Adsorption pad 31 Center pad 32 Ring-shaped pad 35 Vacuum area

Claims (5)

平板を重ね合わせてなり、対向する前記平板間の長手方向に溝形状のエア供給路が形成されるとともに、一方の平板の外側面にウエハを保持するウエハ保持ベースが形成されたハンド本体と、前記エア供給路先端のエア排出孔がエアノズルとなるノズル部と、前記ウエハ保持ベースによって区画された凹所からなるデフューザ部と、前記ウエハ保持ベースによって区画された凹所からなり、前記デフューザ部の入口と前記エアノズルとの近傍にエア排出ポートを有するウエハ吸着領域と、
を備え、
前記エアノズルを介して前記エア供給路からエアを前記デフューザ部に噴出して前記ウエハを保持するとともに、前記エア排出ポートから前記ウエハ吸着領域内の空気を引き出して前記ウエハ吸着領域に低真空状態を形成して前記ウエハを保持することを特徴とする基板保持装置。
A hand body in which a flat plate is overlapped, a groove-shaped air supply path is formed in the longitudinal direction between the opposing flat plates, and a wafer holding base for holding a wafer is formed on the outer surface of one flat plate ; An air discharge hole at the front end of the air supply path includes a nozzle portion serving as an air nozzle, a diffuser portion including a recess defined by the wafer holding base, and a recess defined by the wafer holding base. A wafer suction region having an air discharge port in the vicinity of the inlet and the air nozzle ;
With
Air is ejected from the air supply path to the diffuser section through the air nozzle to hold the wafer, and air in the wafer adsorption area is drawn from the air discharge port to bring the wafer adsorption area into a low vacuum state. A substrate holding apparatus formed to hold the wafer.
ウエハが前記ウエハ保持ベース上に位置し、前記エア供給路からエアが噴出した際、前記デフューザ部内のエアフローによって生じるベルヌーイ効果と、前記エア排出ポートから前記ウエハ吸着領域内の空気を引き出して前記ウエハ吸着領域内を低真空状態にするエジェクタ効果とにより、前記ウエハを前記ハンド本体上に吸着保持させる請求項1に記載の基板保持装置。 When the wafer is positioned on the wafer holding base and air is ejected from the air supply path, the Bernoulli effect generated by the air flow in the diffuser section and the air in the wafer adsorption region are drawn out from the air discharge port, The substrate holding apparatus according to claim 1, wherein the wafer is sucked and held on the hand main body by an ejector effect that places the suction region in a low vacuum state. 前記ノズル部は、前記エア供給路先端のエア排出孔を塞いで、該エア排出孔と連通する溝の先端がエアノズルとなる溝が形成されたプレートを取り付けてなる請求項1または請求項2に記載の基板保持装置。 Said nozzle portion, closing the air discharge hole of the air supply passage leading end, to claim 1 or claim 2 the tip of the groove is formed by attaching a plate having a groove formed as a air nozzle to the air discharge hole communicating with The board | substrate holding apparatus of description. 前記ノズル部は、センターパッド内に設けられ、該センターパッド外周に前記ウエハ吸着領域を区画するリング状パッドが設けられ、該リング状パッドの一部が前記センターパッドのノズル部のエア排出ポートのエアフロー経路上で切欠かれ、前記ノズル部からのエアフローに伴い、エジェクタ効果により前記ウエハ吸着領域内に低真空状態が形成され、前記センターパッドと前記リング状パッドとにより、前記ウエハを保持する請求項1に記載の基板保持装置。   The nozzle portion is provided in a center pad, and a ring-shaped pad that divides the wafer suction region is provided on an outer periphery of the center pad, and a part of the ring-shaped pad is provided in an air discharge port of the nozzle portion of the center pad. A notch is formed on an air flow path, and a low vacuum state is formed in the wafer adsorption region by an ejector effect in accordance with an air flow from the nozzle portion, and the wafer is held by the center pad and the ring pad. 2. The substrate holding apparatus according to 1. 前記センターパッドと前記リング状パッドとの組み合わせによる吸着パッドを、前記ハンドの表面に、基板保持に必要な数、位置だけ配置した請求項に記載の基板保持装置。 5. The substrate holding apparatus according to claim 4 , wherein the number of suction pads, which are combinations of the center pad and the ring-shaped pad, are arranged on the surface of the hand in the number and position necessary for holding the substrate.
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