JP6592261B2

JP6592261B2 - 搬送装置および搬送方法

Info

Publication number: JP6592261B2
Application number: JP2015058303A
Authority: JP
Inventors: 早坂　拓哉; 拓哉早坂
Original assignee: Lintec Corp
Current assignee: Lintec Corp
Priority date: 2015-03-20
Filing date: 2015-03-20
Publication date: 2019-10-16
Anticipated expiration: 2035-03-20
Also published as: JP2016175159A

Description

本発明は、搬送装置および搬送方法に関する。

従来、半導体製造工程において、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という場合がある）をカセットから取り出し、取り出したウエハをロボットを用いて搬送することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載された搬送方法は、ウエハ把持装置でウエハの外周からその面方向中心に向けて把持力を付与し、当該ウエハを位置決めして搬送するようになっている。

特開２００３−２１８１８３号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたような従来の方法では、ウエハを把持する把持力が大きいと、ウエハを破損させてしまうし、把持力が小さいと、ウエハを搬送中に落下させてしまうという不都合がある。

本発明の目的は、被搬送物に与える負荷を極力小さくして当該被搬送物の位置決めをして搬送することができる搬送装置およ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に、本発明の搬送装置は、所定領域における不特定の位置にある被搬送物を保持して搬送する搬送装置において、前記被搬送物を保持面で保持する保持手段と、前記保持手段を移動させる移動手段とを備え、前記移動手段は、前記保持手段を前記保持面と平行な平面内で１つの直線方向に往復移動させ、前記被搬送物を前記直線方向に往復移動させるとともに、当該保持手段を前記被搬送物の外縁に当接させることで、当該被搬送物を前記所定領域内における特定の位置に配置し、当該特定の位置に配置された被搬送物を前記保持手段の基準位置に関連付けて保持して搬送するという構成を採用している。

本発明の搬送装置において、前記保持手段は、前記被搬送物の外縁に当接させる当接手段を備えていることが好ましい。
本発明の搬送装置において、前記被搬送物に振動を付与する振動付与手段を有することが好ましい。

一方、本発明の搬送方法は、所定領域における不特定の位置にある被搬送物を保持して搬送する搬送方法において、前記被搬送物を保持面で保持する保持手段を当該保持面と平行な平面内で１つの直線方向に往復移動させ、前記被搬送物を前記直線方向に往復移動させるとともに、当該保持手段を前記被搬送物の外縁に当接させることで、当該被搬送物を前記所定領域内における特定の位置に配置する工程と、前記特定の位置に配置された被搬送物を前記保持手段の基準位置に関連付けて保持して搬送する工程とを有するという構成を採用している。

以上のような本発明によれば、被搬送物を把持する必要がないので、被搬送物に与える負荷を極力小さくして当該被搬送物の位置決めをして搬送することができる。
また、当接手段を備えることで、被搬送物を所定領域内で容易に移動させることができる。
さらに、振動付与手段を備えることで、被搬送物を所定領域内で一層容易に移動させることができる。

本発明の第１実施形態に係る搬送装置を示す平面図。図１の搬送装置の動作説明図。本発明の第２実施形態に係る搬送装置の動作説明図。本発明の変形例を示す平面図。

以下、本発明の第１実施形態および第２実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、各実施形態において、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、それぞれが直交する関係にあり、Ｘ軸およびＹ軸は、所定平面内の軸とし、Ｚ軸は、前記所定平面に直交する軸とする。さらに、本実施形態では、Ｙ軸と平行な矢印Ｄ１方向から観た場合を基準とし、方向を示した場合、「上」がＺ軸の矢印方向で「下」がその逆方向、「左」がＸ軸の矢印方向で「右」がその逆方向、「前」がＹ軸の矢印方向、「後」がその逆方向とする。
第２実施形態以降において、第１実施形態で説明した同様の構成および同様の動作は、適宜省略または簡略化する。

〈第１実施形態〉
図１、図２において、搬送装置１０は、所定領域としてのカセットＣＴ内における不特定の位置にある被搬送物としてのウエハＷＦを保持して搬送する装置であって、ウエハＷＦを保持面２１Ａで保持する保持手段２０と、保持手段２０を移動させる移動手段３０と、ウエハＷＦに振動を付与する振動付与手段５０とを備え、カセットＣＴから取り出したウエハＷＦを位置決めし、当該搬送装置１０に対して所定の位置にある作業テーブル６０上に載置するようになっている。なお、カセットＣＴは、開口部ＣＴ１と、ウエハＷＦの左右両側を支持して当該ウエハＷＦを上下方向に多段積み可能な複数のリブＣＴ２とを備え、当該搬送装置１０に対して所定の位置にある載置台７０上の所定の位置に位置決めして載置されるようになっている。

保持手段２０は、ウエハＷＦを保持する保持面２１Ａに減圧ポンプや真空エジェクタ等の図示しない吸引手段に連通した吸引口２１Ｂを有するとともに、所定の位置が基準位置ＨＣとされた保持アーム２１と、保持アーム２１のネック部２１Ｃ上に支持され、ウエハＷＦの外縁に当接する当接手段としての第１当接部材２１Ｄおよび第２当接部材２１Ｅとを備えている。
第１、第２当接部材２１Ｄ、２１Ｅは、保持アーム２１の基準位置ＨＣを通って当該保持アーム２１の延出方向に延びる基準線ＨＬに対して線対象に配置され、それぞれがウエハＷＦの外縁における任意の２点に当接することで、当該ウエハＷＦの中心ＷＣを基準線ＨＬ上に位置させることができるようになっている。

移動手段３０は、振動付与手段５０を介して作業アーム３１Ａで保持手段２０を支持し、その作業範囲内において支持した保持手段２０を何れの位置、何れの角度にでも変位可能な駆動機器としての所謂６軸ロボットである多関節ロボット３１を備えている。

振動付与手段５０は、保持アーム２１および第１、第２当接部材２１Ｄ、２１Ｅの少なくとも一方に振動を付与する駆動機器としての振動子５１を備えている。

以上の搬送装置１０を用いて、ウエハＷＦの搬送手順を説明する。
先ず、人手または多関節ロボットやベルトコンベア等の図示しない搬送機器がリブＣＴ２上の不特定の位置にウエハＷＦが収納されたカセットＣＴを載置台７０上に載置する。次いで、オペレータが操作パネルやパーソナルコンピュータ等の図示しない入力手段を介してウエハＷＦの円周部の直径寸法等を入力した後、自動運転開始の信号を入力する。すると、移動手段３０が多関節ロボット３１を駆動し、図２（Ａ）に示すように、保持アーム２１をウエハＷＦの下方に差し入れて当該ウエハＷＦをリブＣＴ２から離間させた後、図２（Ｂ）に示すように、カセットＣＴ内で保持アーム２１を前方向に所定距離移動させる。このとき、保持手段２は、吸引口２１ＢでウエハＷＦを吸着保持してもよいし、吸着保持しなくてもよい。その後、移動手段３０が多関節ロボット３１を駆動し、保持アーム２１を下方に下げてウエハＷＦをリブＣＴ２で支持させる。

次いで、移動手段３０が保持手段２０を保持面２１Ａと平行な平面内で１つの直線方向としてのＹ軸方向における後方向に移動させ、第１、第２当接部材２１Ｄ、２１ＥをウエハＷＦの外縁に当接させることで、当該ウエハＷＦをカセットＣＴ内における特定の位置に配置する。すなわち、移動手段３０が多関節ロボット３１を駆動し、保持手段２０を後方向に移動させ、図２（Ｃ）に示すように、ウエハＷＦを第１、第２当接部材２１Ｄ、２１Ｅによって押し戻す。そして、第１、第２当接部材２１Ｄ、２１ＥそれぞれにウエハＷＦの外縁が当接したことを光学センサや撮像手段等の図示しない検知手段が検知すると、ウエハＷＦの中心ＷＣが基準線ＨＬ上に位置することとなるので、当該ウエハＷＦが特定の位置に配置に配置されたことになる。その後、特定の位置に配置されたウエハＷＦを保持手段２０の基準位置ＨＣに関連付けて保持する。すなわち、移動手段３０が多関節ロボット３１を駆動し、基準位置ＨＣとウエハＷＦの中心ＷＣとが平面視（上方から下方を見た視線）で合致するように保持面２１ＡをウエハＷＦに当接させた後、保持手段２０が図示しない減圧手段を駆動し、当該ウエハＷＦを吸着保持する（図２（Ｄ）参照）。ウエハＷＦの中心ＷＣは、入力手段を介して入力されたウエハＷＦの円周部の直径寸法で解る。なお、保持アーム２１を移動させてウエハＷＦを移動させるときに、振動付与手段５０が振動子５１を駆動し、ウエハＷＦが移動し易くしてもよい。

そして、移動手段３０が多関節ロボット３１を駆動し、ウエハＷＦをカセットＣＴから取り出し、当該ウエハＷＦを上下反転させた後、保持アーム２１の基準位置ＨＣ、すなわち、ウエハＷＦの中心ＷＣを作業テーブル６０の中心ＴＣに一致させて載置する。次いで、保持手段２０が図示しない吸引手段の駆動を停止した後、移動手段３０が多関節ロボット３１を駆動し、保持アーム２１をウエハＷＦの上方から退避させ、以降上記同様の動作が繰り返される。

以上のような第１実施形態によれば、ウエハＷＦを把持する必要がないので、ウエハＷＦに与える負荷を極力小さくして当該ウエハＷＦの位置決めをして搬送することができる。

〈第２実施形態〉
図３において、搬送装置１０Ａは、第１実施形態の搬送装置１０における保持手段２０の代わりに、保持手段２０Ａが採用されている点が異なっている。保持手段２０Ａは、ウエハＷＦを保持する保持面２２Ａに減圧ポンプや真空エジェクタ等の図示しない吸引手段に連通した図示しない吸引口を有する保持アーム２２を備えている。保持アーム２２は、保持面２２Ａの反対側の面に支持された２体の駆動機器としての直動モータ２２Ｂと、各直動モータ２２Ｂのそれぞれの出力軸２２Ｃに支持されたブラケット２２Ｄの左右両端に支持され、保持面２２Ａの開口部２２Ｅから突出した当接手段としての前側ピン２２Ｆおよび後側ピン２２Ｇとを備えている。前側ピン２２Ｆおよび後側ピン２２Ｇは、それぞれがウエハＷＦの外縁における任意の２点当接することで、当該ウエハＷＦの中心ＷＣを保持アーム２２の基準位置ＨＣを通る基準線ＨＬ上に位置させることができるようになっている。なお、カセットＣＴＡは、開口部ＣＴ１と、ウエハＷＦの左右両側を支持して当該ウエハＷＦを上下方向に多段積み可能な複数のリブＣＴ２と、開口部ＣＴ１の反対側である後側に形成された開口部ＣＴ３とを備えている。

以上の搬送装置１０Ａを用いて、ウエハＷＦの搬送手順を説明する。
先ず、第１実施形態と同様にして、自動運転開始の信号を入力すると、図３（Ａ）に示すように、保持アーム２２をウエハＷＦの下方に差し入れた後、保持手段２０Ａが各直動モータ２２Ｂを駆動し、図３（Ｂ）に示すように、前側、後側ピン２２Ｆ、２２Ｇを接近させる。このとき、前側、後側ピン２２Ｆ、２２Ｇで形成される内接円の直径は、ウエハＷＦの直径よりも大きくなるように設定されており、例えば、ウエハＷＦの直径が３００ｍｍの場合、当該内接円の直径は、３０３ｍｍ等になるように設定されている。これにより、前側、後側ピン２２Ｆ、２２ＧのいずれかにウエハＷＦが当接したとしても、当該ウエハＷＦに把持力が付与されることはない。なお、前側、後側ピン２２Ｆ、２２Ｇの間隔は、当該前側、後側ピン２２Ｆ、２２ＧでウエハＷＦを移動させるときに、当該ウエハＷＦが通り抜けない間隔であればよく、内接円が描けない配置でもよい。

次いで、移動手段３０が多関節ロボット３１を駆動し、図３（Ｃ）に示すように、保持手段２０Ａを後方向に移動させ、ウエハＷＦを前側ピン２２Ｆによって押し戻す。そして、各前側ピン２２ＦそれぞれにウエハＷＦの外縁が当接したことを光学センサや撮像手段等の図示しない検知手段が検知すると、ウエハＷＦの中心ＷＣが基準線ＨＬ上に位置することとなるので、当該ウエハＷＦが特定の位置に配置に配置されたことになる。その後、移動手段３０および保持手段２０が多関節ロボット３１および図示しない減圧手段を駆動し、基準位置ＨＣとウエハＷＦの中心ＷＣとが平面視で合致するようにして保持面２１ＡでウエハＷＦを吸着保持する（図３（Ｅ）参照）。

以上の第２施形態でも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

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され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。また、上記に開示した形状、材質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、材質などの限定の一部も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。

第１、第２当接部材２１Ｄ、２１ＥそれぞれにウエハＷＦの外縁が当接したことを検知する検知手段は、図４（Ａ）に示すように、第１、第２当接部材２１Ｄ、２１Ｅを電気的に絶縁させた状態で保持アーム２１に支持させ、それらの導通を検出する導通チェッカや抵抗器等の導通検出手段８０を採用してもよい。この場合、第１、第２当接部材２１Ｄ、２１Ｅそれぞれに導電性を有する被搬送物の外縁が当接することで、当該被搬送物の中心が保持アーム２１の基準線ＨＬ上に位置したことを検出することができ、位置決めの完了を判断することができる。このような導通検出手段８０は、第２実施形態の前側、後側ピン２２Ｆ、２２Ｇに採用してもよい。

当接手段は、図４（Ｂ）および図４（Ｃ）に示すように、ウエハＷＦとの当接面が当該ウエハＷＦの外縁の形状に倣った第３、第４当接部材２１Ｆ、２１Ｇであってもよい。
第３当接部材２１Ｆの場合、図示のように、その円弧の径を所定の径とすることで、当該所定の径寸法を有したウエハＷＦＡに専用に用いてもよいし、当該直径寸法よりも大きな直径寸法のウエハＷＦＢに対してその２つの端部２１ＦＡを当接させて用いてもよい。
第４当接部材２１Ｇの場合、角部の角度を異ならせて、六角形以外の多角形の被搬送物に対応させてもよし、ウエハＷＦの収まり性を向上させるために、角部に開口や穴等の逃げ部２１ＧＡを設けてもよい。
図４（Ｄ）に示すように、保持アーム２１の先端部２１ＨをウエハＷＦの外縁に当接させて当該ウエハＷＦを特定の位置に配置するようにしてもよく、この場合、保持手段にわざわざ当接手段を設ける必要がなくなる。

保持手段２０、２０Ａは、被搬送物を磁着、接着、粘着、静電チャック、ベルヌーイ吸着装置等で保持可能に構成されていてもよい。
保持手段２０、２０Ａの基準位置ＨＣは、どのような位置でもよく、支持面２１Ａ、２２Ａの内部でもよいし、支持面２１Ａ、２２Ａの外部でもよい。
保持アーム２１、２２の形状は、Ｉ型、Ｙ型、丸型等何ら限定されることはない。
当接手段は、駆動機器としての回動モータを介して保持アーム２１のネック部２１Ｃ上に支持させてもよく、この回動モータを振動付与手段として機能させたり、被搬送物の外縁の形状に合わせて当接部材同士で形成する角度を変更させたりしてもよい。
第２実施形態における前側ピン２２Ｆおよび後側ピン２２Ｇは、１本でもよいし、３本以上でもよいし、基準線ＨＬに直交する方向に移動できる構成としてもよい。

移動手段３０が保持手段２０、２０Ａおよび当接手段の少なくとも一方を介してウエハＷＦに振動を付与するようにしてもよく、この場合、移動手段３０が振動付与手段となる。
移動手段３０は、保持アーム２２をＸ軸方向に移動させ、ウエハＷＦをカセットＣＴ内における特定の位置に配置するようにしてもよく。この場合、当接手段は、保持アーム２１をウエハＷＦの下方に差し入れたときに、当該ウエハＷＦの左右の少なくとも一方に配置されるように構成すればよい。
移動手段３０は、第１実施形態において、図２（Ａ）〜（Ｃ）で示した位置決め動作を１回だけ行っても、第１、第２当接部材２１Ｄ、２１ＥそれぞれにウエハＷＦの外縁が当接しなかった場合、それらが当接するまで当該位置決め動作を複数回繰り返してもよい。
移動手段３０は、第２実施形態において、保持アーム２２を後方向に移動させても、各前側ピン２２ＦそれぞれにウエハＷＦの外縁が当接しなかった場合、図３（Ｄ）に示すように、保持アーム２１を前方向に移動させ、後側ピン２２ＧそれぞれにウエハＷＦの外縁を当接させてもよい。なお、それでも後側ピン２２ＧそれぞれにウエハＷＦの外縁が当接しなかった場合、前側ピン２２Ｆそれぞれまたは、後側ピン２２ＧそれぞれにウエハＷＦの外縁が当接するまで、前方向と後方向との移動を繰り返し行ってもよい。
移動手段３０が保持アーム２１、２２を前方または後方に移動させる距離は、作業者が任意に決定することができ、それら距離は、同じ距離でもよいし、異なる距離でもよい。
移動手段３０は、例えば、基準位置ＨＣとウエハＷＦの中心ＷＣとが、基準線ＨＬ方向および当該基準線ＨＬに直交する方向の少なくとも一方の方向に所定距離ずれた状態で、保持面２１ＡでウエハＷＦを保持してもよい。このような場合でも、ずれて保持したウエハＷＦの中心ＷＣが基準位置ＨＣに対してどの方向にどれだけずれているかが解るように、ウエハＷＦを基準位置ＨＣに関連付けて保持できていれば、搬送先でウエハＷＦを所定の位置に載置することができる。
移動手段３０は、例えば、三角形や四角形以上の多角形の被搬送物における１つの角部や、被搬送物に形成された目印等を基準位置ＨＣに関連付けて保持手段２０、２０Ａで保持するようにしてもよい。

振動付与手段５０は、ウエハＷＦの大きさや重量等に応じて振動の振幅を調整可能な振幅調整手段を備えてもよい。
振動子５１は、所定の振幅および周波数でウエハＷＦに振動を付与可能に設けられ、例えば、圧電素子を利用した圧電型や、回転型の電動モータの回転軸に偏心錘を取り付けたアンバランスマス型、駆動コイルに電流を流すことで発生する力を利用した動電型、さらには公知の超音波振動発生装置、電動モータやエアを利用した公知のバイブレータなど、任意の原理で振動するものを採用することができ、ウエハＷＦに対して直接的または間接的に振動を付与できるものであればよい。
振動付与手段５０は、保持手段２０および当接手段の少なくとも一方に設けてもよいし、省略してもよい。

カセットＣＴは、ウエハを１体だけまたは、複数体収納できるものでもよい。
所定領域は、カセットＣＴ以外の部材の中や載置台７０の上面等でもよい。
第１、第２実施形態にいて、第１、第２当接部材２１Ｄ、２１Ｅそれぞれ、前側ピン２２Ｆそれぞれまたは、後側ピン２２ＧそれぞれとウエハＷＦの外縁とが当接したことを検知する検知手段は設けなくてもよい。このような場合、保持アーム２１、２２の前方向への移動と後方向への移動とを何回繰り返すと、それらにウエハＷＦの外縁が当接するかを統計的に導き出しておき、移動手段３０がその回数分前方向への移動と後方向への移動とを繰り返すように構成してもよい。

被搬送物は、材質、種別、形状等何ら限定されることはなく、例えば、食品、樹脂容器、シリコン半導体ウエハや化合物半導体ウエハ等の半導体ウエハ、回路基板、光ディスク等の情報記録基板、ガラス板、鋼板、陶器、木板または樹脂板等、任意の形態の部材や物品なども対象とすることができる。

本発明における手段および工程は、それら手段および工程について説明した動作、機能または工程を果たすことができる限りなんら限定されることはなく、まして、前記実施形態で示した単なる一実施形態の構成物や工程に全く限定されることはない。例えば、保持手段は、被搬送物を保持面で保持可能なものであれば、出願当初の技術常識に照らし合わせ、その技術範囲内のものであればなんら限定されることはない（他の手段および工程についての説明は省略する）。

また、前記実施形態における駆動機器は、回動モータ、直動モータ、リニアモータ、単軸ロボット、多関節ロボット等の電動機器、エアシリンダ、油圧シリンダ、ロッドレスシリンダおよびロータリシリンダ等のアクチュエータ等を採用することができる上、それらを直接的または間接的に組み合せたものを採用することもできる（実施形態で例示したものと重複するものもある）。

１０、１０Ａ搬送装置
２０、２０Ａ保持手段
２１Ａ、２２Ａ保持面
３０移動手段
２１Ｄ、２１Ｅ、２１Ｆ、２１Ｇ当接手段
５０振動付与手段
ＣＴ、ＣＴＡカセット（所定領域）
ＨＣ基準位置
ＷＦウエハ（被搬送物）

Claims

所定領域における不特定の位置にある被搬送物を保持して搬送する搬送装置において、
前記被搬送物を保持面で保持する保持手段と、
前記保持手段を移動させる移動手段とを備え、
前記移動手段は、前記保持手段を前記保持面と平行な平面内で１つの直線方向に往復移動させ、前記被搬送物を前記直線方向に往復移動させるとともに、当該保持手段を前記被搬送物の外縁に当接させることで、当該被搬送物を前記所定領域内における特定の位置に配置し、当該特定の位置に配置された被搬送物を前記保持手段の基準位置に関連付けて保持して搬送することを特徴とする搬送装置。
前記保持手段は、前記被搬送物の外縁に当接させる当接手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
前記被搬送物に振動を付与する振動付与手段を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の搬送装置。
所定領域における不特定の位置にある被搬送物を保持して搬送する搬送方法において、
前記被搬送物を保持面で保持する保持手段を当該保持面と平行な平面内で１つの直線方向に往復移動させ、前記被搬送物を前記直線方向に往復移動させるとともに、当該保持手段を前記被搬送物の外縁に当接させることで、当該被搬送物を前記所定領域内における特定の位置に配置する工程と、
前記特定の位置に配置された被搬送物を前記保持手段の基準位置に関連付けて保持して搬送する工程とを有することを特徴とする搬送方法。