JP7333114B2 - 空気浮上式ウェハ搬送アーム - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェハ搬送アームに関し、特に、空気浮上式ウェハ搬送アームに関するものである。

半導体ウェハ（以下、ウェハと称する）を保持して搬送する従来技術の真空吸着搬送フォーク（ＦＯＲＫ）は、外部の真空吸引装置に接続される複数の流路を有する音叉形の保持具と、各流路と連通するように保持具上に装着される複数の吸着パッドとを備え、外部の真空吸引装置で発生させた真空状態を各流路を通して吸着パッドに供給し、ウェハを保持具上に吸着保持させながら搬送作業を行う。

しかしながら、上記従来技術におけるウェハを吸着式で搬送する仕組みでは、ウェハを吸着する瞬間やウェハを吸着保持して移動させる過程中で、わずかな振動によりウェハと保持具との間に摩擦が発生することから、ウェハの表面に損傷が生じてしまう虞があり、ひいてはウェハの歩留りの低下を招いてしまうので、従来技術の真空吸着搬送フォークは全体的に改善する必要があった。

台湾実用新案登録第Ｍ６０５８２３号明細書

本発明は、前記従来技術の欠点に鑑みてなされたものであり、搬送アームから吹き出す空気圧によってウェハを浮上させながら搬送する仕組みで、搬送中の損傷に起因する歩留まりの低下を抑える空気浮上式ウェハ搬送アームを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は、空気浮上式ウェハ搬送アームであって、本体と底蓋とを備え、
前記本体は、連結部と、右アームと、左アームとを含み、
該連結部は、上面部と底面部とを有し、該上面部上に複数の空気導入孔が設けられ、
該右アーム及び左アームは、該連結部の片側辺上、左右対称の位置に、左右対称形状で突出するように形成され、該右アーム及び左アームの互いに対向する側面を内側面、当該内側面と反対する側の側面を外側面とし、該右アーム及び左アームはそれぞれ、上下両表面である載置面と流路面を有し、
該各載置面は、該外側面から内側面に向かって高さが徐々に低くなる傾斜面であって、複数の外側傾斜孔と複数の内側傾斜孔を有し、該複数の外側傾斜孔は、該右アーム及び左アームの延伸方向に沿って間隔をおいて配列されると共に、該載置面から流路面にかけて、該外側面から該内側面へ斜めに貫通しており、該複数の内側傾斜孔は、該右アーム及び左アームの延伸方向に沿って間隔をおいて配列されると共に、該載置面から流路面にかけて、該内側面から外側面へ斜めに貫通しており、
該各流路面に、複数の内側流路と複数の外側流路が設けられ、該各内側流路は、該各内側傾斜孔と前記各空気導入孔と連通し、該各外側流路は、該各外側傾斜孔と各空気導入孔と連通し、
前記底蓋は、前記各内側流路及び各外側流路を覆うように、前記連結部の底面部と各流路面に固設されることを特徴とする。

前記右アーム及び左アームの載置面上に、延伸方向に沿って間隔をおいて配列された複数の集気部が凹設され、該各集気部はそれぞれ、前記外側面に隣接するように設置されると共に、前記内側面から該外側面に向かって縮径した漏斗状を呈することを特徴とする。

前記各集気部は、前記外側傾斜孔の近くに位置する入口端部と、前記外側面の近くに位置する出口端部とを有し、
前記各載置面上に設けられた複数の集気部の数は五つであり、そのうち中間に位置する該集気部の出口端部の方向は、該外側面と直交し、両側に位置する残りの該各集気部の出口端部の方向は、当該中間に位置する集気部の出口端部の方向に偏向することを特徴とする。

前記各流路面に、前記載置面に向かって縮径するテーパ状をなすと共にそれぞれが対応する前記内側傾斜孔と連通する複数の内窪み部と、該載置面に向かって縮径するテーパ状をなすと共にそれぞれが対応する前記外側傾斜孔と連通する複数の外窪み部とがさらに形成されることを特徴とする。

前記連結部の上面部における前記右アーム及び前記左アームの近くに位置する複数の第１位置決め部と、それぞれが該右アーム及び左アームの端部に位置する複数の第２位置決め部とをさらに含むことを特徴とする。

前記連結部は、前記上面部と底面部との間に位置する円弧状凹面の前面部を有し、
前記各第１位置決め部はそれぞれ、前記連結部の前面部と面一の第１当接面を有することを特徴とする。

前記各第２位置決め部はそれぞれ、前記内側面に面して前記前面部の形状と対応する円弧状凹面の第２当接面を有することを特徴とする。

前記右アーム及び左アームの各外側傾斜孔及び各内側傾斜孔はそれぞれ、二列ずつ左右にずらすように配列されており、整列している該各外側傾斜孔及び各内側傾斜孔の孔径は、前記連結部から離れるにつれて徐々に大きくなることを特徴とする。

前記各内側傾斜孔の軸心線及び各外側傾斜孔の軸心線と前記流路面とのなす角度が２５～５０度の範囲であることを特徴とする。

前記各内側傾斜孔及び各外側傾斜孔の孔径が０.１～０.３ｍｍの範囲であることを特徴とする。

本発明の空気浮上式ウェハ搬送アームは、外側傾斜孔及び内側傾斜孔から吹き出された気体の空気圧を利用して、ウェハを浮上させながら非接触で搬送する仕組みにより、搬送中にウェハ表面の損傷を防止し、また、第１位置決め部及第２位置決め部の設置により、浮上するように搬送されているウェハの周縁がこれらの位置決め部に当接して位置決めされるので、搬送中における横から脱落を防止することができる。

本発明の斜視図である。 本発明の分解斜視図である。 図２の他の角度から見た分解斜視図である。 本発明の流路面の底面図である。 本発明の左アームの局部拡大断面図である。 本発明の左アームの他の局部拡大断面図である。 本発明の正面図である。 本発明における、一部の気流の流れを示す模式図である。

以下、図面及び本発明の好適な実施例を参照しながら、本発明が予め決められた発明の目的を達成するために講じた技術的手段をさらに詳述する。

図１及び図２に示すように、本発明に係る空気浮上式ウェハ搬送アームは、本体１０及び底蓋２０を備える。

図１、図２及び図５に示すように、前記本体１０は、連結部１１、右アーム１２及び左アーム１３を含む。前記連結部１１は、シート体であって、上面部１１１、底面部１１２及び前面部１１３を有し、該上面部１１１と底面部１１２とは上下の表面であり、該前面部１１３は、該上面部１１１と底面部１１２との間に位置すると共に円弧状凹面を呈するものである。前記上面部１１１上には、複数の空気導入孔１１４と複数の第１位置決め部１１５とが設けられており、該各空気導入孔１１４上に、外部給気管路（図示せず）と接続するための接続ヘッド１１６を有し、該上面部１１１上の各第１位置決め部１１５はそれぞれ、前記右アーム１２及び左アーム１３に近い位置に形成され、また、該各第１位置決め部１１５は、前記前面部１１３と面一状態である第１当接面１１７を有する。

前記右アーム１２及び左アーム１３は、前記連結部１１において、左右対称位置に、左右対称形状で突出形成される。具体的に述べると、前記右アーム１２及び左アーム１３は、前記連結部１１の前面部１１３に間隔をおいて水平に並ぶように設置される。ここでは、前記右アーム１２及び左アーム１３の互いに対向している側面を内側面とし、該内側面と反対する側の側面を外側面とする。尚、該右アーム１２及び左アーム１３は対称的なものであるので、ここでは、該左アーム１３を例にして、その詳しい構造について説明する。該前記左アーム１３は、上下の表面である載置面１４及び流路面１５を有し、該載置面１４は、前記外側面から内側面に向かって高さが徐々に低くなる傾斜面であって、複数の外側傾斜孔１４１、複数の内側傾斜孔１４２、複数の集気部１４３及び第２位置決め部１４４を備える。前記各外側傾斜孔１４１は、前記左アーム１３の載置面１４から流路面１５にかけて、前記外側面から前記内側面に向かって斜めに貫設されていると共に、該左アーム１３の延伸方向に沿って間隔をおいて配列されている。尚、本実施例においては、該各外側傾斜孔１４１が二列に並べられ、且つ左右にずれるように配置され、該左アーム１３上に整列された外側傾斜孔１４１において、前記連結部１１に近い位置に配置されている外側傾斜孔１４１の孔径は、該連結部１１から遠ざかるにつれて徐々に大きくなる。また、該外側傾斜孔１４１は、その孔径が０.１ｍｍから０.３ｍｍの範囲で、且つ該各外側傾斜孔１４１の軸心線と前記流路面１５とのなす角度が２５度から５０度の範囲であることが好ましいが、これに限定されるものではなく、必要に応じて任意に設計変更することができる。

図１、図４～図６に示すように、前記各内側傾斜孔１４２は、前記各外側傾斜孔１４１の内側に位置し、前記左アーム１３の載置面１４から流路面１５にかけて、前記内側面から前記外側面に向かって斜めに貫設されると共に、該左アーム１３の延伸方向に沿って間隔をおいて配列されている。尚、本実施例においては、該各内側傾斜孔１４２が二列に並べられ、且つ左右にずれるように配置され、該左アーム１３上に整列された内側傾斜孔１４２において、前記連結部１１に近い位置に配置されている内側傾斜孔１４２の孔径は、該連結部１１から遠ざかるにつれて徐々に大きくなる。また、該内側傾斜孔１４２は、その孔径が０.１ｍｍから０.３ｍｍの範囲で、且つ該各内側傾斜孔１４２の軸心線と前記流路面１５とのなす角度が２５度から５０度の範囲であることが好ましいが、これに限定されるものではなく、必要に応じて任意に設計変更することができる。

図１に示すように、前記各集気部１４３は、前記載置面１４上において前記外側面に隣接するように凹設されると共に、入口端部１４５及び出口端部１４６を有し、該入口端部１４５は、前記外側傾斜孔１４１の近くに位置し、該出口端部１４６は、該外側面の近くに位置する。更に、前記集気部１４３は、前記入口端部１４５から出口端部１４６にかけてその開口幅が徐々に縮径し、いわゆる漏斗状を呈する。本実施例においては、前記左アーム１３が五つの集気部１４３を備え、それらの集気部１４３が該左アーム１３の延伸方向に沿って間隔をおいて配列されており、そのうち、中央に位置する集気部１４３の出口端部１４６の開口方向は、前記外側面と直交し、該中間位置の集気部１４３の両側にある、残りの各集気部１４３の出口端部１４６の開口方向は、当該中間位置の集気部１４３に偏っているが、これに限定されるものではなく、該集気部１４３を設置するか否か、またはその設置数量や配置形式などは、必要に応じて任意に設計変更することができる。

前記第２位置決め部１４４は、前記左アーム１３の端部に突出形成されると共に、前記内側面に面して前記前面部１１３の形状と対応する円弧状凹面に形成された第２当接面１４７を有する。

図３及び図４に示すように、前記流路面１５には、複数の内側流路１５１、複数の外側流路１５２、複数の内窪み部１５３及び複数の外窪み部１５４を備え、該各内側流路１５１は、前記左アーム１３の延伸方向に沿って延在すると共に、前記各内側傾斜孔１４２及び各空気導入孔１１４と連通しており、該各外側流路１５２は、該左アーム１３の延伸方向に沿って延伸すると共に、前記各外側傾斜孔１４１及び各空気導入孔１１４と連通しており、該各内窪み部１５３は、前記載置面１４に向かって縮径するテーパ状をなすと共に、対応する該内側傾斜孔１４２と連通しており、該各外窪み部１５４は、該載置面１４に向かって縮径するテーパ状をなすと共に、対応する該外側傾斜孔１４１と連通している。

前記底蓋２０は、前記各内側流路１５１及び各外側流路１５２を覆うように、前記連結部１１の底面部１１２及び各流路面１５に固設されるシート体であり、該各内側流路１５１及び各外側流路１５２は底蓋２０によって覆われることにより内部空間が形成される。

図１、図４及び図７に示すように、本発明に係る空気浮上式ウェハ搬送アームを使用する際には、まず、連結部１１を介して移動手段（図示せず）に接続し、接続ヘッド１１６に外部の給気管路（図示せず）を接続してから利用する。本発明のウェハ搬送アームが搬送対象のウェハ３０の一方の側面に移動すると、給気管路から空気導入孔１１４を通って各内側流路１５１及び各外側流路１５２に濾過処理された気体を供給し、供給された気体は、各内側流路１５１及び各外側流路１５２を通過して、各内側傾斜孔１４２及び各外側傾斜孔１４１から吹き出す。図１、図７及び図８に示すように、左アーム１３及び右アーム１２の気体の吹き出し方は同じであることから、ここでは、右アーム１２を例にして、気体の流れる様子について説明する。内側傾斜孔１４２から吹き出し気体は、ウェハ３０に当たって内側下方に流れ、左アーム１３から吹き出した気体も同様であり、両気流がぶつかり合う領域とウェハ３０との間に真空領域が発生する。外側傾斜孔１４１から吹き出した気体は、右アーム１２とウェハ３０との間の狭い空間を通過して圧縮されて、横から勢いよく流出し、そのうち、一部の気体は集気部１４３に流入する。その後、漏斗状の集気部１４３を経過した気体は再び加速して、アームとウェハ３０との間からより強く流出する。ベルヌーイの原理によれば、流速の速い流体は、流速の遅い流体よりも圧力が低いという現象により、外側傾斜孔１４１から吹き出されてウェハ３０の下方を流れる気体の流速が、ウェハ３０上方の気体の流速よりもはるかに速くなることから、ウェハ３０の下方の圧力は上方の圧力よりも低くなる。さらに、上述したように、左、右アーム１２、１３とウェハ３０との間に真空領域が形成されることで、ウェハ３０は、その上方の圧力が下方の圧力よりも大きくなることから、本発明のウェハ搬送アームに接近する傾向がある。一方、各内側傾斜孔１４２及び各外側傾斜孔１４１から吹き出された気体の圧力を調整することにより、ウェハ３０下方に吹き付ける気体の推力を、ウェハ３０上方の圧力と等しく調整すれば、ウェハ３０は吸引力及び吹き付け力の作用により、左アーム１３と右アーム１２の上方に安定して非接触で保持され、これにより、搬送中にウェハ３０表面の損傷を防止することができる。

また、図１及び図７に示すように、第１位置決め部１１５及第２位置決め部１４４の設置により、浮上している最中のウェハ３０は、その周縁が第１当接面１１７及び第２当接面１４７に当接するように位置決めされているので、搬送中に横から脱落することはない。

以上の説明は、本発明の好適な実施形態に過ぎず、本発明に対して何ら限定を行うものではない。本発明について、比較的好適な実施形態をもって上記のとおり開示したが、これは本発明を限定するものではなく、すべての当業者が、本発明の技術構想を逸脱しない範囲において、本発明の技術の本質基づいて上記の実施形態に対して行ういかなる簡単な修正、変更及び修飾も、依然としてすべて本発明の技術構想の範囲内にある。

１０ 本体
１１ 連結部
１１１ 上面部
１１２ 底面部
１１３ 前面部
１１４ 空気導入孔
１１５ 第１位置決め部
１１６ 接続ヘッド
１１７ 第１当接面
１２ 右アーム
１３ 左アーム
１４ 載置面
１４１ 外側傾斜孔
１４２ 内側傾斜孔
１４３ 集気部
１４４ 第２位置決め部
１４５ 入口端部
１４６ 出口端部
１４７ 第２当接面
１５ 流路面
１５１ 内側流路
１５２ 外側流路
１５３ 内窪み部
１５４ 外窪み部
２０ 底蓋
３０ ウェハ

Claims (10)

1. 空気浮上式ウェハ搬送アームであって、本体と底蓋とを備え、
   前記本体は、連結部と、右アームと、左アームとを含み、
   該連結部は、上面部と底面部とを有し、該上面部上に複数の空気導入孔が設けられ、
   該右アーム及び左アームは、該連結部の片側辺上、左右対称の位置に、左右対称形状で突出するように形成され、該右アーム及び左アームの互いに対向する側面を内側面、当該内側面と反対する側の側面を外側面とし、該右アーム及び左アームはそれぞれ、上下両表面である載置面と流路面を有し、
   該各載置面は、該外側面から内側面に向かって高さが徐々に低くなる傾斜面であって、複数の外側傾斜孔と複数の内側傾斜孔を有し、該複数の外側傾斜孔は、該右アーム及び左アームの延伸方向に沿って間隔をおいて配列されると共に、該載置面から流路面にかけて、該外側面から該内側面へ斜めに貫通しており、該複数の内側傾斜孔は、該右アーム及び左アームの延伸方向に沿って間隔をおいて配列されると共に、該載置面から流路面にかけて、該内側面から外側面へ斜めに貫通しており、
   該各流路面に、複数の内側流路と複数の外側流路が設けられ、該各内側流路は、該各内側傾斜孔と前記各空気導入孔と連通し、該各外側流路は、該各外側傾斜孔と各空気導入孔と連通し、
   前記底蓋は、前記各内側流路及び各外側流路を覆うように、前記連結部の底面部と各流路面に固設されることを特徴とする空気浮上式ウェハ搬送アーム。
2. 前記右アーム及び左アームの載置面上に、延伸方向に沿って間隔をおいて配列された複数の集気部が凹設され、該各集気部はそれぞれ、前記外側面に隣接するように設置されると共に、前記内側面から該外側面に向かって縮径した漏斗状を呈することを特徴とする請求項１に記載の空気浮上式ウェハ搬送アーム。
3. 前記各集気部は、前記外側傾斜孔の近くに位置する入口端部と、前記外側面の近くに位置する出口端部とを有し、
   前記各載置面上に設けられた複数の集気部の数は五つであり、そのうち中間に位置する該集気部の出口端部の方向は、該外側面と直交し、両側に位置する残りの該各集気部の出口端部の方向は、当該中間に位置する集気部の出口端部の方向に偏向することを特徴とする請求項２に記載の空気浮上式ウェハ搬送アーム。
4. 前記各流路面に、前記載置面に向かって縮径するテーパ状をなすと共にそれぞれが対応する前記内側傾斜孔と連通する複数の内窪み部と、該載置面に向かって縮径するテーパ状をなすと共にそれぞれが対応する前記外側傾斜孔と連通する複数の外窪み部とがさらに形成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の空気浮上式ウェハ搬送アーム。
5. 前記連結部の上面部における前記右アーム及び前記左アームの近くに位置する複数の第１位置決め部と、それぞれが該右アーム及び左アームの端部に位置する複数の第２位置決め部とをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の空気浮上式ウェハ搬送アーム。
6. 前記連結部は、前記上面部と底面部との間に位置する円弧状凹面の前面部を有し、
   前記各第１位置決め部はそれぞれ、前記連結部の前面部と面一の第１当接面を有することを特徴とする請求項５に記載の空気浮上式ウェハ搬送アーム。
7. 前記各第２位置決め部はそれぞれ、前記内側面に面して前記前面部の形状と対応する円弧状凹面の第２当接面を有することを特徴とする請求項６に記載の空気浮上式ウェハ搬送アーム。
8. 前記右アーム及び左アームの各外側傾斜孔及び各内側傾斜孔はそれぞれ、二列ずつ左右にずらすように配列されており、整列している該各外側傾斜孔及び各内側傾斜孔の孔径は、前記連結部から離れるにつれて徐々に大きくなることを特徴とする請求項７に記載の空気浮上式ウェハ搬送アーム。
9. 前記各内側傾斜孔の軸心線及び各外側傾斜孔の軸心線と前記流路面とのなす角度が２５～５０度の範囲であることを特徴とする請求項８に記載の空気浮上式ウェハ搬送アーム。
10. 前記各内側傾斜孔及び各外側傾斜孔の孔径が０.１～０.３ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項９に記載の空気浮上式ウェハ搬送アーム。

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