JP5554013B2

JP5554013B2 - 板状部材の搬送装置及び搬送方法

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Publication number: JP5554013B2
Application number: JP2009118126A
Authority: JP
Inventors: 孝久吉岡
Original assignee: Lintec Corp
Current assignee: Lintec Corp
Priority date: 2009-05-15
Filing date: 2009-05-15
Publication date: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2029-05-15
Also published as: JP2010264550A

Description

本発明は、板状部材の搬送装置及び搬送方法に係り、更に詳しくは、板状部材を安定して支持しながら搬送することができる板状部材の搬送装置及び搬送方法に関する。

従来より、半導体ウエハ（以下、単に、「ウエハ」と称する）等の板状部材を搬送する装置としては、例えば、特許文献１〜３に記載されている。各特許文献の搬送装置は、ウエハの一方の面を吸引して支持する吸引支持手段と、この吸引支持手段を移動させるためのアーム等からなる移動手段とを備え、移動手段を作動させることでウエハを搬送可能な構成となっている。

特開２０００−１９５９２６号公報特開２００４−２３５６２２号公報特開平１１−３２１２５７号公報

しかしながら、特許文献１及び２にあっては、ウエハの搬送中、吸引支持手段に対してウエハが動かないようにするためには、吸引支持手段による吸引力を大きくすることが不可欠となる。このため、数十μｍの厚みまで極薄に裏面研削されたウエハを対象として搬送する場合、吸引領域においてウエハを凹み変形させたりすることで多大なストレスを与え、その結果、ウエハを破損させてしまうといった不都合がある。

ここで、特許文献３では、開閉可能な保持爪によりウエハを吸引支持手段側に押さえ付け、ウエハの支持力を増大させる構成となっている。ところが、同文献にあっては、ウエハの他方の面すなわち保持爪の接触する面に回路面がある場合、当該回路面を損傷させてしまう、という不都合を生じる。このため、デリケートな回路面を有するウエハ等に対しては、保持爪を使用できない、という不都合を招来する。

［発明の目的］
本発明は、このような不都合に着目して案出されたものであり、その目的は、搬送中の板状部材の他方の面に接触しないようにしつつ、板状部材が支持手段に対して移動することを防止することができる板状部材の搬送装置及び搬送方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、カカセット内で所定の間隔をおいて段積みされた複数の板状部材のうち１の板状部材の一方の面側から当該板状部材を吸引支持可能に設けられるとともに基端側と先端側とを有する支持手段と、この支持手段を移動可能に設けられた移動手段と、前記支持手段に支持された板状部材の他方の面側から離れて位置するとともに前記板状部材に対して気体を噴出して非接触となる状態で支持手段の吸引支持を補助可能に設けられた補助手段とを備え、当該補助手段は、前記支持手段に対向配置可能に設けられるとともに、先端部が前記支持手段の基端側に位置する後退位置と、前記支持手段の先端側に位置する前進位置との間で移動可能に設けられ、前記補助手段を後退位置に位置させた状態で、前記１の板状部材を前記支持手段で支持して前記カセットから引き出してから、前記補助手段を前記支持手段の延出方向であって当該支持手段の引き出し方向の反対方向に移動させることで前進位置に位置させて前記板状部材の吸引支持を補助可能に設けられる、という構成を採っている。

また、本発明の搬送方法は、カセット内で所定の間隔をおいて段積みされた複数の板状部材のうち１の板状部材を吸引支持可能に設けられるとともに、基端側と先端側とを有する支持手段により前記板状部材の一方の面側から板状部材を吸引支持しつつ、当該板状部材の他方の面側から離れて位置する補助手段により前記板状部材に対して気体を噴出して非接触となる状態で前記吸引支持を補助し、移動手段により支持手段及び補助手段を移動して板状部材を搬送する板状部材の搬送方法であって、
前記補助手段は、前記支持手段に対向配置可能に設けられるとともに、先端部が前記支持手段の基端側に位置する後退位置と、前記支持手段の先端側に位置する前進位置との間で移動可能に設けられ、前記補助手段を後退位置に位置させた状態で、前記１の板状部材を前記支持手段で支持して前記カセットから引き出してから、前記補助手段を前記支持手段の延出方向であって当該支持手段の引き出し方向の反対方向に移動させることで前進位置に位置させて前記板状部材の吸引支持を補助する、という方法を採っている。

本発明によれば、補助手段により支持手段における板状部材の吸引支持が補助されるので、従来のように支持手段の吸引力を大きくすることなく搬送中に板状部材が支持手段に対して動かないようにすることができる。これにより、例えば、搬送中に板状部材を反転したり、ウエハを急加速或いは急停止したりする搬送を無理なく行うことができ、搬送方法の自由度を高めたり、搬送の迅速化を図ることが可能となる。しかも、補助手段が板状部材の他方の面から離れているので、例えば、他方の面がウエハの回路面であっても、当該回路面を損傷させないように搬送を行うことが可能となる。

また、補助手段がエア等の気体を噴出することで板状部材を支持手段側に付勢するので、簡単な構成で補助手段を形成することが可能となる。

更に、支持手段が正圧吸着手段を備えている場合、板状部材に接触する事なく当該板状部材を搬送することができ、一方の面が回路面だとしても、回路面を損傷させることなく搬送することが可能となる。

実施形態に係る搬送装置の概略平面図。図１を一部断面視した正面図。（Ａ）〜（Ｃ）は、ウエハの支持要領を示す説明図。ウエハの支持要領を示す説明図。変形例に係る搬送装置の部分正面図。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
なお、本明細書及び特許請求の範囲において、「吸引支持を補助する」とは、支持手段による吸引力を一定としても、板状部材（ウエハ）の支持力を増大させることを意味する。
また、「正圧吸引」、「気体を噴出することで吸引支持する」とは、高速で流体が移動するとその周辺の圧力が低下する法則、いわゆる、ベルヌーイの定理（スイスの数学・物理学者ダニエル・ベルヌーイが１７３８年に発表した流体力学の定理）を利用して吸引することを意味し、図５に示されるように、正圧（大気圧より大きい圧力）の気体Ｇを板状部材の面に沿って大気開放することで高速で移動する流体を再現し、その周辺に発生する負圧（大気圧より小さい圧力）Ｍによって物を引きつけて吸引又は吸引支持することをいう。なお、「負圧吸引」とは、流体（気体）を吸引することで負圧を発生させて物を引きつけることをいう。
更に、「左」、「右」は、図１及び図２を基準とし、「上」、「下」は、図２を基準として用いる。

図１、図２において、搬送装置１０は、板状部材としてのウエハＷを支持可能に設けられた支持手段１１と、この支持手段１１を移動可能に設けられた多関節型ロボットからなる移動手段１２と、支持手段１１と共に移動手段１２の先端側に支持された補助手段１３とを備え、複数枚のウエハＷを収容可能なカセットＣとテーブルＴとの間でウエハＷを搬送可能に構成されている。

前記支持手段１１は、二股状に分岐したアーム部材１５と、このアーム部材１５の先端側及び基端側にそれぞれ設けられた吸引手段１６とを備えて構成されている。吸引手段１６は、アーム部材１５に埋設されるとともに、図示しない減圧ポンプに接続されるポーラス体を備え、減圧ポンプの作動によりポーラス体表面から空気を吸引可能となっている。これにより、支持手段１１は、吸引手段１６が発生する負圧により、アーム部材１５とウエハＷとを接触させた状態で当該ウエハＷの一方の面側すなわち下面側を吸引支持可能に設けられている。なお、吸引手段１６は、１箇所に設けてもよいし、複数個所に設けてもよい。また、アーム部材１５に対して吸引手段１６を設ける位置は任意に決定できる。更に、吸引手段１６は、アーム部材１５の一方の面側全面に設けてもよいし、ウエハＷが載置される領域全てに設けてもよい。

前記移動手段１２は、昇降部１８Ａを昇降可能なベース部１８と、この昇降部１８Ａの上面に設けられ複数のアームが相対回転可能に設けられた多関節アーム部１９とを備え、ウエハＷに対する昇降部１８Ａや各アームの移動量は、各関節部に設けられた図示しないモータによって、それぞれに対応する数値情報でプログラムにより制御される。多関節アーム部１９の先端には、モータ２１を介して軸線Ｌを中心として矢印Ｒ方向に回転可能な回転部材２２が設けられ（図２参照）、回転部材２２の右面側には、支持手段１１を構成するアーム部材１５の基部が支持され、同左面側には、補助手段１３が支持されている。従って、支持手段１１及びこれに支持されるウエハＷは、移動手段１２によって直交３軸方向の空間内で移動可能であるとともに、天地反転可能となっている。

前記補助手段１３は、回転部材２２に支持された単軸ロボット２４と、この単軸ロボット２４のスライダ２４Ａにより左右方向に移動可能に設けられた直動モータ２５と、この直動モータ２５の出力軸２５Ａに支持されるとともに、アーム部材１５と略同じ平面形状（基端側がアーム部材１５よりも長い）をなす補助アーム部材２６とを備えている。補助アーム部材２６は、図示しない加圧ポンプに接続され、その下面側から空気等の気体を噴出可能に設けられている。なお、補助アーム部材２６の空気等の気体を噴出する噴出領域は、１箇所に設けてもよいし、複数個所に設けてもよい。また、補助アーム部材２６に対する噴出領域を設ける位置は任意に決定できる。更に、空気等の気体を噴出する噴出領域は、補助アーム部材２６の一方の面側全面に設けてもよいし、ウエハＷに対応した領域全てに設けてもよい。

次に、前記搬送装置１０によるカセットＣ及びテーブルＴ間でのウエハＷの搬送方法について説明する。

先ず、移動手段１２を作動させることにより、回路面が上面とされてカセットＣに収容されているウエハＷの下面側にアーム部材１５を進入させる（図３（Ａ）参照）。次いで、アーム部材１５の上面とウエハＷの下面とを接触させた状態として図示しない減圧ポンプを作動させ、当該ウエハＷを吸引支持させる。

アーム部材１５にウエハＷを支持させた後、単軸ロボット２４を作動させて補助アーム部材２６をアーム部材１５の上方に対向する位置まで移動させる（図３（Ｂ）参照）。このとき、直動モータ２５により、ウエハＷ上面と補助アーム部材２６との間の隙間を十分にひろげた状態で移動させる。その後、直動モータ２５を作動させて補助アーム部材２６を下降させ、ウエハＷの上面から補助アーム部材２６を離れて位置させつつ、それらの間の隙間を小さくさせる（図３（Ｃ）参照）。なお、カセットＣに収容されているウエハＷの上下方向の間隔が狭い場合には、アーム部材１５でウエハＷをカセットＣから引き出してから、補助アーム部材２６をウエハＷの上方に移動させるようにしてもよい。

図３（Ｃ）に示される位置に補助アーム部材２６を移動させた後、図示しない加圧ポンプを作動させ、補助アーム部材２６からウエハＷ側に向かって空気を噴出させてウエハＷをアーム部材１５側に付勢させる（図４参照）。これにより、補助アーム部材２６とウエハＷとを非接触に維持しつつ、アーム部材１５上での吸引部１６によるウエハＷの吸引支持が補助される。この状態で、移動手段１２を作動させてウエハＷをテーブルＴ上に移動させ、テーブルＴ上面から突出したリフタＴ１上に、回路面を上面とした状態でウエハＷを載置させる。次いで、補助アーム部材２６からの空気の噴出を停止させ、直動モータ２５を作動させて補助アーム部材２６を上昇させた後、単軸ロボット２４を作動させて補助アーム部材２６をウエハＷ上から退避させる。次に、吸引部１６による吸引を停止させ、移動手段１２を作動させてアーム部材１５をテーブルＴ上から退避させた後、リフタＴ１を下降させてテーブルＴ上にウエハＷを載置させる。

テーブルＴ上に載置されたウエハＷは、公知のシート貼付装置Ｐ（図１参照）によりその上面である回路面に接着シートＳが貼付される。接着シートＳを貼付後、リフタＴ１によりウエハＷを上昇させた後、アーム部材１５と補助アーム部材２６とで前述と同様の要領でウエハＷを支持し、当該ウエハＷを引き出したカセットＣの元の位置に搬送して収容する。なお、回路面に貼付された接着シートＳが下面となるようにウエハＷをカセットＣ内に収容してもよい。この場合、モータ２１によって支持手段１１と補助手段１３とを１８０度を回転させるように制御すればよい。

従って、このような実施形態によれば、補助アーム部材２６がウエハＷに非接触となるので、ウエハＷの回路面に触れて当該回路面を損傷させることを防止しつつ、補助アーム部材２６のエア噴出によりウエハＷの支持力を増大させることができる。これにより、搬送中に、モータ２１を作動させてウエハＷを反転させたり、急加速或いは急停止したりしても、アーム部材１５に対してウエハＷが位置ずれすることを回避でき、搬送の位置精度を高めつつ搬送方法や搬送速度の自由度を向上させることが可能となる。

以上のように、本発明を実施するための最良の構成、方法等は、前記記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上説明した実施形態に対し、形状、位置若しくは配置等に関し、必要に応じて当業者が様々な変更を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

例えば、支持手段１１は、種々の設計変更が可能であり、図５に示されるように、ウエハＷの下面に気体Ｇを噴出することで当該ウエハＷを吸引支持可能な正圧吸引手段２７を備えた構成としてもよい。この場合、気体Ｇの噴出によって板状部材に接触する事なく当該板状部材を搬送することができる。正圧吸引手段２７としては、特に限定されないが、円錐凹部を有する外部材２７Ａと、この外部材２７Ａの円錐凹部と所定のクリアランスＣを形成可能な円錐凸部を有し、閉ループ状の噴出口２７Ｃを形成する内部材２７Ｂとからなり、図示しない加圧ポンプの作動により噴出口２７Ｃに気体を供給可能に設けられている。

また、移動手段１２は、図示構成例に限られるものでなく、各種の直動モータや単軸ロボット、エアシリンダ或いはこれらを組み合わせた構成として、前述のようにウエハＷの搬送を行えるようにしてもよい。

更に、本発明における板状部材としては、半導体ウエハに限定されるものではなく、ガラス板、鋼板、または、樹脂板等、その他の板状部材も対象とすることができ、半導体ウエハは、シリコンウエハや化合物ウエハであってもよい。

また、支持手段１１を構成するアーム部材１５や、補助手段１３を構成する補助アーム部材２６は、前記実施形態に示されるような二股状に分岐した形状のものに限定されることはなく、三股以上に分岐した形状のもの、二股状に分岐することのないＩ型、板状部材と同形状のもの、板状部材と相似的な関係となる形状のもの、円形、三角形、四角形やそれ以上の多角形、幾何学的な形状であってもよい。

更に、補助手段１３が噴出する気体としては、大気、空気、窒素ガスやネオンガスに代表される不活性ガス、板状部材の静電気を除去するためのイオンを含んだガス等であってもよい。

また、補助手段１３が支持手段１１の吸引支持を補助する手段として、気体以外に、液体、磁力等であってもよい。磁石の場合は、板状部材に磁力を帯びさせ、同じ磁極のものを板状部材に近づけることで、その反発力で板状部材を支持手段１１側に付勢するように構成すればよい。

更に、負圧吸引手段１６はポーラス体以外に、複数又は単数の孔で構成してもよい。

１０搬送装置
１１支持手段
１２移動手段
１３補助手段
２７正圧吸引手段
Ｗ半導体ウエハ（板状部材）

Claims

カセット内で所定の間隔をおいて段積みされた複数の板状部材のうち１の板状部材の一方の面側から当該板状部材を吸引支持可能に設けられるとともに基端側と先端側とを有する支持手段と、この支持手段を移動可能に設けられた移動手段と、前記支持手段に支持された板状部材の他方の面側から離れて位置するとともに前記板状部材に対して気体を噴出して非接触となる状態で支持手段の吸引支持を補助可能に設けられた補助手段とを備え、当該補助手段は、前記支持手段に対向配置可能に設けられるとともに、先端部が前記支持手段の基端側に位置する後退位置と、前記支持手段の先端側に位置する前進位置との間で移動可能に設けられ、前記補助手段を後退位置に位置させた状態で、前記１の板状部材を前記支持手段で支持して前記カセットから引き出してから、前記補助手段を前記支持手段の延出方向であって当該支持手段の引き出し方向の反対方向に移動させることで前進位置に位置させて前記板状部材の吸引支持を補助可能に設けられていることを特徴とする板状部材の搬送装置。
カセット内で所定の間隔をおいて段積みされた複数の板状部材のうち１の板状部材を吸引支持可能に設けられるとともに、基端側と先端側とを有する支持手段により前記板状部材の一方の面側から板状部材を吸引支持しつつ、当該板状部材の他方の面側から離れて位置する補助手段により前記板状部材に対して気体を噴出して非接触となる状態で前記吸引支持を補助し、移動手段により支持手段及び補助手段を移動して板状部材を搬送する板状部材の搬送方法であって、
前記補助手段は、前記支持手段に対向配置可能に設けられるとともに、先端部が前記支持手段の基端側に位置する後退位置と、前記支持手段の先端側に位置する前進位置との間で移動可能に設けられ、前記補助手段を後退位置に位置させた状態で、前記１の板状部材を前記支持手段で支持して前記カセットから引き出してから、前記補助手段を前記支持手段の延出方向であって当該支持手段の引き出し方向の反対方向に移動させることで前進位置に位置させて前記板状部材の吸引支持を補助することを特徴とする板状部材の搬送方法。