JPH05102287A - 板状物搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウエハへの異物の付着を防止することができ
る構造簡単で小形の板状物搬送装置を提供する。 【構成】 ウエハ１を保持するヘッド２１、２２を非接
触形吸着装置２４によって構成する。Ｘ方向に移動する
Ｘ方向移動ブロック１４にフレーム１８をＺ方向および
θ方向へ移動するように設備し、このフレーム１８に第
１ヘッド２１および第２ヘッド２２をＹ方向へ移動する
ように設備する。 【効果】 搬送時にヘッド２１、２２がウエハ１に接触
しない。このため、異物がウエハへ付着するのを防止す
ることができる。Ｘ方向、Ｚ方向およびθ方向について
の駆動装置１３、１５、１６を第１ヘッド２１と第２ヘ
ッド２２との間で共用することができるため、ウエハ搬
送装置１０全体としての構造を簡単かつ小形化すること
ができるとともに、作動の信頼性を高めることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、板状物搬送装置、特
に、薄い板状物を搬送し処理室内に出し入れする板状物
搬送装置に関し、例えば、半導体装置の製造工程におい
て、半導体ウエハ（以下、ウエハという。）を搬送する
のに利用して有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程において、ウエハ
上にレジスト膜を形成するレジスト塗布装置として、塗
布前処理室と、塗布処理室と、複数のベーキング処理室
と、冷却処理室とを備えており、これら処理室をウエハ
が１枚宛、ウエハ搬送装置により順次搬送されながら搬
入搬出されて行くことにより、塗布処理が実行されるよ
うに構成されているものがある。

【０００３】このようなレジスト塗布装置において、各
処理室間へウエハを搬送する板状物搬送装置として、ベ
ルトコンベア式の板状物搬送装置、ウエハの裏面を真空
吸着保持するヘッドを備えている板状物搬送装置、ウエ
ハの端部をウエハ面に平行な押力により保持するヘッド
を備えている板状物搬送装置等、が一般に使用されてい
る。

【０００４】ところで、半導体装置の製造工程において
は、ウエハの受け渡しが各所で実施されているが、無人
化の要請、および、ウエハの素子形成面への異物付着や
損傷等を防止するために、ウエハを自動的に、しかも、
ウエハの素子形成面および裏面に接触せずに受け取って
移送するとともに、受け渡すウエハの搬送装置の開発が
要望されている。

【０００５】そこで、特開昭５８−１４３９８９号公報
に開示されている非接触形吸着保持装置を使用したウエ
ハの搬送装置を利用すること、が考えられる。すなわ
ち、この非接触形吸着保持装置は、ウエハにエアを吹き
付け、あるいは吸着面より流体を吸引することを併用し
てウエハとの間に流れ層を形成するか、または、吸引力
と吹き付け圧力とのバランスをとることにより、ウエハ
を吸着保持するように構成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記板状物搬
送装置においては、次のような問題点がある。 ベルトコンベア式の板状物搬送装置、真空吸着ヘッ
ドを備えている板状物搬送装置、ウエハを押力により保
持するヘッドを備えている板状物搬送装置においては、
ヘッドがウエハと接触するため、接触部に異物が付着す
る。この付着異物は塗布工程の次工程である露光工程に
おいて、露光装置のステージとウエハとの間に挟み込ま
れることにより、ウエハに局部的な隆起を発生させる。
この隆起は露光時の焦点ずれを発生させ、半導体装置の
パターン欠陥の原因になり、製造歩留りを低下させる。

【０００７】 ウエハ端部をウエハ面に平行な押力に
より保持するヘッドを備えている板状物搬送装置におい
ては、ウエハ端部におけるチッピングや、ウエハ端部に
形成された種々の膜の剥がれを発生させ、その結果、ウ
エハ表面への異物付着の原因にもなる。

【０００８】 非接触形吸着保持装置を使用した板状
物搬送装置においては、一つの処理室へウエハを出し入
れするために、ウエハ搬入用の板状物搬送装置と、ウエ
ハ搬出用の板状物搬送装置とがそれぞれ設備する必要が
あるため、設備が全体として大形かつ複雑化する。

【０００９】本発明の目的は、ウエハへの異物の付着を
防止することができるとともに、構造および機構を簡単
かつ小形化することができる板状物搬送装置を提供する
ことにある。

【００１０】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、次の通り
である。

【００１２】すなわち、Ｘ方向、Ｚ方向およびθ方向に
移動するフレームに、それぞれ独立してＹ方向に移動す
るアームが複数設備されているとともに、各アームに板
状物を保持するヘッドがそれぞれ設備されており、各ヘ
ッドは板状物に流体を吹き付け、あるいは、吸着面より
流体を吸引することを併用して板状物との間に流れ層を
形成するか、吸引圧力と吹き付け圧力のバランスをとる
ことにより、板状物を保持するとともに、保持された板
状物の側面に係合部が当接するように構成されているこ
とを特徴とする。

【００１３】

【作用】前記した手段によれば、板状物搬送時に、ヘッ
ドが板状物に接触しないため、板状物に異物が付着する
ことはない。

【００１４】また、板状物搬送装置の駆動装置がＹ方向
以外は共用化されているため、可動部分が減少し、構造
を簡単かつ小形化することができる。

【００１５】さらに、複数のヘッドを一つの処理室への
搬入用と搬出用とで兼用することができるため、処理室
への板状物の出し入れ時間を短縮することができる。

【００１６】

【実施例】図１は本発明の一実施例であるウエハ搬送装
置を示す一部省略斜視図、図２はその主要部を示す一部
切断拡大部分底面図、図３は同じく一部切断拡大部分正
面断面図、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はその
作用を説明するための各概略側面図である。

【００１７】本実施例において、本発明に係る板状物搬
送装置は、レジストをウエハに塗布するレジスト塗布装
置１において、ウエハを各処理室に搬送するウエハ搬送
装置１０として構成されている。このレジスト塗布装置
１には、ウエハとレジストとの密着性を高めるための前
処理を実施する前処理室２と、ウエハを余熱するための
ベーキング処理室３と、ベーキング後のウエハ温度を一
定に安定させる冷却処理室４と、ウエハにレジストが実
際に塗布される処理室とが設備されている。これら処理
室は半導体装置の製造工程において、クリーンルームに
互いに隣接して直列に並設されている。

【００１８】本実施例において、図１に示されているよ
うに、このウエハ搬送装置１０はガイドレール１１を備
えており、ガイドレール１１はレジスト塗布工程におけ
る処理室２、３、４群の近傍位置に、これらと平行方向
（以下、Ｘ方向とする。）に敷設されている。ガイドレ
ール１１の近傍には送りねじ軸１２が平行に敷設されて
おり、送りねじ軸１２はパルスモータ１３により正逆回
転されるように構成されている。この送りねじ軸１２お
よびガイドレール１１には移動ブロック１４がＸ方向に
進退可能に跨設されている。移動ブロック１４は送りね
じ軸１２の雄ねじに噛合されている雌ねじ（図示せず）
を備えており、送りねじ軸１２を駆動するパルスモータ
１３の正逆回転に伴ってＸ方向に進退移動されるように
なっている。

【００１９】Ｘ方向移動ブロック１４には支軸１７が上
下方向（以下、Ｚ方向ということがある。）に摺動自
在、かつ、水平面内で回転（以下、θ方向ということが
ある。）自在に支承されており、この支軸１７はパルス
モータ（図示せず）を駆動源とするねじ式のジャッキ１
５および回転駆動装置１６によりＺ方向およびθ方向に
駆動されるように構成されている。

【００２０】支軸１７の上端部にはフレーム１８が支持
されており、フレーム１８には第１アーム１９および第
２アーム２０が互いに上下に配されて、ガイドレール１
１と直角方向（以下、Ｙ方向ということがある。）であ
ってレジスト塗布装置１の向きに突出され、摺動自在に
それぞれ支承されている。第１アーム１９および第２ア
ーム２０はそれぞれ、フレーム１８内に設備されたパル
スモータを駆動源とするベルト伝動装置（図示せず）に
より駆動されるように構成されている。第１アーム１９
の先端部には第１ヘッド２１が、第２アーム２０の先端
部には第２ヘッド２２が互いに干渉しないように、それ
ぞれ垂直方向下向きに据え付けられている。

【００２１】第１ヘッド２１および第２ヘッド２２は同
一構造に構成されているので、片方のヘッド２１につい
てその構成を代表的に説明する。図２および図３に示さ
れているように、ヘッド２１は平面形状が板状物として
のウエハ９の外形よりも大きい平板形状に形成されてい
る本体２３と、本体２３に設備された３台の非接触形吸
着装置２４と、本体２３下面の外周辺部にウエハ９の外
周と係合するように突設されている４個の係合部片２５
とを備えている。係合部片２５はウエハ９が遊動するの
を防止するのに必要な高さが本体２３の下面から突出す
る方向に設けられている。

【００２２】非接触形吸着装置２４は流体としてのエア
を吹き出させるように開設されている吹出口２６と、こ
の吹出口２６に形成されている絞り２６ａと、吹出口２
６を取り囲むように環状に配されて吹き出しエアを吸引
するように開設されている吸引口２７とを備えている。
吹出口２６は給気路２８を介してエア供給装置（図示せ
ず）に接続されており、吸引口２７を吸引路２９を介し
て真空排気装置（図示せず）に接続されている。

【００２３】ヘッド本体２３の基端部下面には、ウエハ
を移送中に押さえるための押力発生装置３０が配設され
ている。押力発生装置３０は本体３１を備えており、こ
の本体３１はヘッド本体２３の基端部下面に径方向内向
きに延在するように据え付けられている。本体３１の両
側面には半円形形状のガイド３２が一対、が外向きに突
設されており、両ガイド３２、３２にはチューブ３３が
外挿されている。チューブ３３はゴム等の可撓性材料が
用いられて膨張収縮自在に形成されており、本体３１に
開設された給排気口３４からの給排気によって膨張収縮
するように構成されている。本体３１の先端部には一対
のストッパ３５、３５が左右両側に張り出すように固定
されている。また、チューブ３３の左右両側には一対の
板ばね３６、３６が本体３１と平行にそれぞれ突設され
ており、両板ばね３６、３６の先端部には当接片３７、
３７がそれぞれ固着されている。

【００２４】そして、両板ばね３６、３６はチューブ３
３が収縮している時には各ストッパ３５、３５に当接し
て閉じた状態になっている。この閉じた状態で、各当接
片３７、３７がウエハ９の側面に当接した状態になり、
両板ばね３６、３６の弾発力によりウエハ９は反対側の
係合部片２５、２５に押接された状態になって、移送中
のヘッド２１に対する遊動が防止されることになる。

【００２５】また、両板ばね３６、３６はチューブ３３
が膨張すると、各ストッパ３５、３５から離れる方向に
開いた状態になる。この開いた状態で、各当接片３７、
３７がウエハ９の側面から離れるため、ウエハ９に対す
る前記押力が解除されることになる。

【００２６】次に、前記構成に係るウエハ搬送装置１０
の作用を図４を参照にして、レジスト塗布装置１におけ
るベーキング処理室３にウエハ９を搬入搬出する場合に
ついて代表的に説明する。

【００２７】ここで、このベーキング処理室３はホット
プレート構造に構成され、ヒータブロック５にウエハ９
を密着させるか、または、近接させることにより、ウエ
ハ９をベーキングするようになっている。このベーキン
グ処理室３のヒータブロック５にはウエハ９を下から支
えて保持するための突き上げピン６が複数本、上下方向
に摺動するように挿通されている。

【００２８】今、ベーキング処理が終了したウエハ９を
ベーキング処理室３から搬出し、次のウエハ９をベーキ
ング処理室３に搬入する場合につき説明する。この場
合、図４（ａ）に示されているように、第１ヘッド２１
はウエハ９を保持していない状態になっており、第２ヘ
ッド２２は次にベーキング処理するウエハ９を保持した
状態になっている。そして、２台のヘッド２１および２
２はＸ方向移動ブロック１４およびフレーム１８の移動
によってベーキング処理室３の直前に搬送されて待期状
態になっている。

【００２９】そして、図４（ｂ）に示されているよう
に、ベーキング処理が終了し、ウエハ９が突き上げピン
６によりヒータブロック５の上方へ持ち上げられると、
第１ヘッド２１の係合片２５とウエハ９とが干渉しない
位置までフレーム１８が上昇した後、第１ヘッド２１が
第１アーム１９の伸長作動によってベーキング処理室３
内に挿入され、ヒータブロック５の真上で停止される。

【００３０】第１ヘッド２１が停止した後、フレーム１
８は下降する。持ち上げられたウエハ９が第１ヘッド２
１の下面にきわめて接近すると、フレーム１８は下降を
停止し吹出口２６からのエア吹出しによる静圧流体軸受
の形成と、吸引口２７からのエア吸引による負圧の発生
により、ウエハ９は第１ヘッド２１によって非接触にて
保持される。

【００３１】続いて、押力発生装置３０において、給排
気口３４が排気されてチューブ３３が収縮される。この
チューブ３３の収縮作動により、各板ばね３６、３６が
閉じられるため、ウエハ９は当接片３７、３７を介して
板ばね３６の弾発力により、反対側の係合片２５に押接
されて遊動が防止された状態になる。

【００３２】次いで、図４（ｃ）に示されているよう
に、第２ヘッド２２の係合片２５と突き上げピン６が干
渉しない高さまでフレーム１８が上昇された後、第１ヘ
ッド２１は第１アーム１９の短縮作動によりベーキング
処理室３から後退され、第１ヘッド２１に吸着保持され
た処理済みのウエハ９がベーキング処理室３から搬出さ
れる。このとき、ウエハ９の第１ヘッド２１に対する遊
動は前記押力発生装置３０により抑止されているため、
チッピングや成膜の剥がれの発生は防止されることにな
る。

【００３３】その後、図４（ｃ）に示されているよう
に、第２ヘッド２２が第２アーム２０の伸長作動によっ
てベーキング処理室３内に進入され、ヒータブロック５
の真上で停止される。第２ヘッド２２が停止すると、突
き上げピン６とウエハ９がきわめて接近するまでフレー
ム１８が下降する。

【００３４】次いで、押力発生装置３０の給排気口３４
に給気され、チューブ３３が膨張されることにより、板
ばね３６によるウエハ９の押さえ作動が解除される。続
いて、第２ヘッド２２において非接触保持作動を実行し
ていた非接触形吸着装置２４のエアの吸吹が停止され
る。これにより、ウエハ９は第２ヘッド２２による吸着
保持を解除されるため、突き上げピン６上に移載される
ことになる。

【００３５】ウエハ９を受け取ると、図４（ｄ）に示さ
れているように、突き上げピン６は下降される。これに
より、ウエハ９はヒートブロック５上に移載されるか、
または、ヒートブロック５にきわめて近接される。この
状態で、ウエハ９はヒートブロック５により加熱されて
ベーキング処理される

【００３６】他方、ウエハ９を突き上げピン６に受け渡
した第２ヘッド２２は、係合片２５と突き上げピン６が
干渉しない高さまでフレーム１８を上昇させた後、図４
（ｄ）に示されているように、第２アーム２０の短縮作
動により、ベーキング処理室３から搬出され、第１ヘッ
ド２１が待期している位置まで後退される。

【００３７】以上のようにして、処理済みのウエハ９を
受け取った第１ヘッド２１と、次のウエハ９を受け渡し
て空になった第２ヘッド２２とは、移動ブロック１４の
Ｘ方向への移動作動により、次の冷却処理室４へ移動さ
れて行く。ちなみに、各処理室に対するＺ方向やθ方向
の調整等は、Ｚ方向駆動装置としてのジャッキ１５およ
びθ方向駆動装置１６により実行される。

【００３８】そして、冷却処理室４においては、冷却処
理済みのウエハ９が空の第２ヘッド２２により搬出され
た後、第１ヘッド２１に保持されたベーキング処理済み
のウエハ９が処理室に搬入されることになる。

【００３９】前記実施例によれば次の効果が得られる。 ウエハを保持するヘッドを非接触形吸着装置によっ
て構成することにより、搬送時にヘッドがウエハに接触
しないため、異物がウエハへ付着するのを防止すること
ができる。

【００４０】 Ｘ方向に移動する移動ブロックにフレ
ームをＺ方向およびθ方向へ移動するように設備し、こ
のフレームに第１ヘッドおよび第２ヘッドをＹ方向へ移
動するように設備することにより、Ｘ方向、Ｚ方向およ
びθ方向についての駆動装置を第１ヘッドと第２ヘッド
との間で共用することができるため、ウエハ搬送装置全
体としての構造を簡単かつ小形化することができるとと
もに、作動の信頼性を高めることができる。

【００４１】 第１ヘッドおよび第２ヘッドのいずれ
をもウエハを処理室に対して搬入し、かつ搬出するのに
使用することにより、前記の効果をより一層高めるこ
とができるとともに、搬入搬出時間を短縮することがで
きる。

【００４２】 押力発生装置を設けるとともに、この
押力発生装置を膨張収縮するチューブと板ばねとの組合
せ機構によって構成することにより、搬送中におけるウ
エハのヘッドに対する水平方向の遊動を確実に抑止する
ことができるため、ウエハのチャピングや成膜の剥がれ
等を簡単な構造にて防止することができる。

【００４３】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。

【００４４】例えば、押力発生装置は、膨張収縮するチ
ューブおよび板ばねの組合せ機構によって構成するに限
らず、バイメタルや圧電素子、形状記憶合金等を用いて
構成してもよい。

【００４５】Ｘ方向駆動装置、Ｚ方向駆動装置およびθ
方向駆動装置の組合せは、前記実施例に係る組合せに限
らず、必要に応じて組み換えることができる。

【００４６】ヘッドは２組設備するに限らず、３組以上
設備してもよい。

【００４７】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるウエハ
の搬送技術に適用した場合について説明したが、それに
限定されるものではなく、ホトマスクやガラス板、液晶
パネル、その他の基板等の板状物についての搬送装置全
般に適用することができる。

【００４８】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次
の通りである。

【００４９】板状物を保持するヘッドを非接触形吸着装
置によって構成することにより、搬送時にヘッドが板状
物に接触しないため、異物がウエハへ付着するのを防止
することができる。

【００５０】Ｘ方向移動する移動ブロックにフレームを
Ｚ方向およびθ方向へ移動するように設備し、このフレ
ームに第１ヘッドおよび第２ヘッドをＹ方向へ移動する
ように設備することにより、Ｘ方向、Ｚ方向およびθ方
向についての駆動装置を第１ヘッドと第２ヘッドとの間
で共用することができるため、板状物搬送装置全体とし
ての構造を簡単かつ小形化することができるとともに、
作動の信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるウエハ搬送装置を示す
一部省略斜視図である。

【図２】その主要部を示す一部切断拡大部分底面図であ
る。

【図３】同じく一部切断拡大部分正面断面図である。

【図４】その作用を説明するための各概略側面図であ
る。

【符号の説明】

１…レジスト塗布装置、２…前処理室、３…ベーキング
処理室、４…冷却処理室、１０…ウエハ搬送装置（板状
物搬送装置）、１１…ガイドレール、１２…送りねじ
軸、１３…パルスモータ、１４…Ｘ方向移動ブロック、
１５…ジャッキ装置（Ｚ方向駆動装置）、１６…θ方向
駆動装置、１７…支軸、１８…フレーム、１９…第１ア
ーム、２０…第２アーム、２１…第１ヘッド、２２…第
２ヘッド、２３…本体、２４…非接触形吸着装置、２５
…係合部片、２６…吹出口、２７…吸引口、２８…給気
路、２９…吸引路、３０…押力発生装置、３１…本体、
３２…ガイド、３３…チューブ、３４…給排気口、３５
…ストッパ、３６…板ばね、３７…当接片。

フロントページの続き (72)発明者 塚越 雅樹 群馬県高崎市西横手町111番地 株式会社 日立製作所高崎工場内 (72)発明者 田中 深志 東京都青梅市藤橋３丁目３番地２ 日立東 京エレクトロニクス株式会社内 (72)発明者 時末 裕充 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ方向、Ｚ方向およびθ方向に移動する
   フレームに、それぞれ独立してＹ方向に移動するアーム
   が複数設備されているとともに、各アームに板状物を保
   持するヘッドがそれぞれ設備されており、 各ヘッドは板状物に流体を吹き付け、あるいは、吸着面
   より流体を吸引することを併用して板状物との間に流れ
   層を形成するか、吸引圧力と吹き付け圧力のバランスを
   とることにより、板状物を保持するとともに、保持され
   た板状物の側面に係合部が当接するように構成されてい
   ることを特徴とする板状物搬送装置。
2. 【請求項２】 Ｘ方向に敷設されたガイドレールおよび
   送りねじ軸に跨設されているＸ方向移動ブロックと、こ
   の移動ブロック上に設備されたＺ方向駆動装置およびθ
   方向駆動装置によりＺ方向およびθ方向に移動される支
   軸と、この支軸の一端部に支持されているフレームとを
   備えており、このフレームに各アームがＹ方向に移動す
   るようにそれぞれ設備されていることを特徴とする請求
   項１記載の板状物搬送装置。
3. 【請求項３】 前記ヘッドに保持した板状物を係合部に
   押接させる押力発生装置が設備されていることを特徴と
   する請求項１記載の板状物搬送装置。