JPH0575539B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、真空吸着技術、特に、薄い板状物を
繰り返して吸着保持する技術に関し、例えば、半
導体装置の製造工程において、ウエハを吸着保持
するのに利用して有効な技術に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置の製造工程において、ウエハをハン
ドリングするシステムとして、エアコンベアと真
空吸着装置との間でウエハを交互に受け渡すよう
に構成されているものがある。

このようなシステムに使用される真空吸着装置
として、吸着面を有する吸着ヘツドと、吸着面に
開設されている吸引口と、吸引口に負圧を供給す
る吸引路と、吸引路の途中に介設されている第１
開閉弁と、吸引路に第２開閉弁を介して接続され
ている流体供給路とを備えており、吸引口による
ウエハの吸着保持を解除する際、第１開閉弁を閉
じて負圧の供給を停止した後、第２開閉弁を開い
て吸引口に流体を供給することにより、吸着を解
除するように構成されているものがある。

なお、真空吸着技術を述べてある例としては、
特開昭57−128939号公報、がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、このような真空吸着装置においては、
真空吸着保持の解除が第１および第２開閉弁によ
る負圧と正圧との切換によつて実行されるため、
正圧供給時にウエハが吸着ヘツドに対して遊動す
る現象が発生し、その結果、前記エアコンベアへ
のウエハの受け渡しが不確実になるという問題点
があることが、本発明者によつて明らかにされ
た。

本発明の目的は、吸着保持解除時における被吸
着物の遊動を防止することができる真空吸着装置
を提供することにある。

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。

〔問題点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。

すなわち、吸着面を有する吸着ヘツドと、吸着
面に開設されている複数個の開口と、各開口にそ
れぞれ接続されている通気路と、通気路に接続さ
れている負圧源と、通気路に接続されている正圧
源と、それぞれの通気路の途中に介設されている
弁とを備えており、 前記吸着ヘツドが吸着面にて被板状吸着物を真
空吸着するに際しては、前記弁によつて前記負圧
源の負圧が前記通気路を介して前記開口群に供給
され、また、この被板状吸着物についての真空吸
着が解除されるに際しては、前記弁によつて前記
負圧源の負圧の開口への供給が停止されるととも
に、前記正圧源の正圧が前記通気路を介して前記
開口群に供給されるように構成されている真空吸
着装置において、 前記開口群が吸着面の中央部分に配設されてい
る中央開口と、その中央開口を取り囲むように配
設されている内側開口と、この内側開口を取り囲
むように配設されている外側開口とを備えている
とともに、 前記通気路が前記内側開口に接続されている第
１通気路と、前記中央開口および外側開口に接続
されている第２通気路とを備えており、 さらに、前記第１通気路には前記負圧源および
前記正圧源との接続を切り換える第１方向制御弁
が接続され、前記第２通気路には前記負圧源およ
び前記正圧源との接続を切り換える第２方向制御
弁が接続されており、 かつ、前記第１方向制御弁と第２方向制御弁と
にはコントローラが接続され、このコントローラ
は、前記真空吸着の解除に際して、前記第２方向
制御弁によつて前記負圧源を前記第２通気路を介
して前記中央開口および外側開口に接続させた状
態のまま、前記第１方向制御弁を切り換えること
によつて前記正圧源を前記第１通気路を介して前
記内側開口に接続させるとともに、短時間経過
後、第２方向制御弁を切り換えることによつて前
記正圧源を前記第２通気路を介して前記中央開口
および外側開口に接続させるように構成されてい
ることを特徴とする。

〔作用〕

前記した手段によれば、両方向制御弁を適宜操
作することにより、真空吸着解除時に外側開口へ
の負圧供給を維持しながら、内側開口へ正圧を供
給させることができるため、被吸着物と吸着面と
の間に真空層を局部的かつ一時的に封じ込めるこ
とができる。この空気層により、被吸着物は瞬間
的に反るが、外側開口へ正圧が供給されると、そ
れ自体の復元力により吸着面から垂直に浮上す
る。すなわち、被吸着物は横に遊動することな
く、吸着面から垂直に浮き上げられて吸着を解除
されたことになる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例である真空吸着装置
を示す模式的平面図、第２図は第１図の−線
に沿う縦断面図、第３図はその作用を説明するた
めのタイムチヤート図、第４図および第５図は同
じく縦断面図である。

本実施例において、この真空吸着装置は吸着ヘ
ツド２を備えており、このヘツド２は図示されな
い駆動装置により昇降されるように構成されてい
る。吸着ヘツド２は略円盤形状に形成されてお
り、その上面は被保持物としてのウエハ１の外径
よりも小径に設定されて吸着面３を構成してい
る。吸着面３には実質的に開口をそれぞれ構成し
ている中心穴４、中間穴５および周辺穴６がそれ
ぞれ円形の小穴形状に穿設されており、中央開口
としての中心穴４は吸着面３の中心線上に、中間
穴５は複数個が吸着面３の同心円上で中心穴４を
取り囲むように周方向に互いに略等間隔に、ま
た、周辺穴６は複数個が吸着面３の周辺部で中間
穴５を同心円に取り囲むように周方向に互いに略
等間隔に、それぞれ配設されている。

吸着ヘツド２の内部には第１通気路７と第２通
気路８とが互いに流体的に独立する（連通しな
い）ように配されて開設されており、第１通気路
７は中間穴５に、第２通気路８は中心穴４および
周辺穴６にそれぞれ連通するように構成されてい
る。これにより、周辺穴６群は内側開口としての
中間穴５群を取り囲む外側開口を実質的に構成す
ることになる。両通気路７，８には第１および第
２配管９，１０が実質的に通気路の一部を構成す
るように流体的にそれぞれ連結されており、両配
管９，１０は真空ポンプ等からなる負圧源１１、
およびエアタンク等からなる正圧源１２にそれぞ
れ接続されている。

両配管９，１０の途中には方向制御弁としての
第１および第２電磁弁１３，１４がそれおれ介設
されており、両電磁弁１３，１４は配管に対する
負圧源１１と正圧源１２との切り換えを実行する
ように構成されている。両電磁弁１３，１４のソ
レノイド１５，１６はコンピユータやタイマ等か
らなるコントローラ１７に接続されており、コン
トローラ１７はソレノイドを介して両電磁弁１
３，１４を適宜作動することにより、後述するよ
うな作用を実現するように構成されている。

本実施例において、第１図に示されているよう
に、吸着ヘツド２はエアコンベア２０の末端近傍
に配設されており、エアコンベア２０との間でウ
エハ１を相互に受け渡すようになつている。そし
て、このエアコンベア２０は両側面ガイド２１が
吸着ヘツド２の外方には達していない構造になつ
ている。また、吸着ヘツド２からエアコンベア２
０へのウエハの受け渡しを実行するため、吸着ヘ
ツド２には複数個の送り用吹出口１８がエアコン
ベア２０の中心線と平行になるように２列に配さ
れて、エアをエアコンベア２０側に傾斜させて上
向きに吹き出せるように開設されている。

次に作用を説明する。

被吸着物としてのウエハ１がエアコンベア２０
から吸着ヘツド２の吸着面３上に送られストツパ
（図示せず）等により機械的に位置決めされると、
コントローラ１７によりソレノイド１５，１６を
介して第３図に示されているように、第１および
第２電磁弁１３，１４が配管９，１０を負圧源１
１にそれぞれ接続させるように切り換えられる。
これにより、第１および第２通気路９，１０を経
由して負圧が中心穴４、中間穴５および周辺穴６
の全てに供給されるため、ウエハ１は吸着面３に
全体にわたつて真空吸着され、吸着ヘツド２に保
持されることになる。

この真空吸着保持状態において、吸着ヘツド２
が上昇される等してウエハ１は所望の作業を実施
される。

その後、ウエハ１についての真空吸着保持が解
除される際、第３図に示されているように、コン
トローラ１７により第２電磁弁１４が負圧側に接
続されたまま、第１電磁弁１３が正圧側に切り換
えられる。続いて、若干時間（例えば、約0.5秒
間）経過後、第２電磁弁１４も正圧側に切り換え
られるとともに、送り用吹出口１８からエアが吹
き出されると、ウエハ１は横に遊動することな
く、垂直に浮上し、エアコンベア２０の両ガイド
２１，２１間に真直ぐ適正に送り込まれる。

ところで、真空吸着保持解除時に、全ての穴に
正圧が同時に供給された場合、第４図に示されて
いるように、ウエハ１が吸着面３に対して微小に
傾斜するため、第１図に想像線で示されているよ
うに、ウエハ１が横にずれてエアコンベア２０の
両ガイド２１，２１間に送り込まれずに片側のガ
イド２１に衝突する等の事故が発生する。これ
は、各穴における正圧の大きさにばらつきが発生
しウエハ１が傾斜するため、起こると考えられ
る。

しかし、本実施例においては、真空吸着保持解
除時において、中心穴４および周辺穴６と中間穴
５とに対する負圧から正圧への切り換えに時的差
が設けられるため、ウエハ１は垂直に浮上しエア
コンベア２０に適正に送り込まれる。

すなわち、まず、第２電磁弁１４が負圧側に接
続されたままで、第１電磁弁１３が正圧側に切り
換えられると、第２通気路１０を介して中心穴４
および周辺穴６に負圧が供給され、第１通気路９
を介して中間穴５に正圧が供給されるため、第５
図に示されているように、ウエハ１は吸着面３と
の間に局部的な空気層１９が同心円形状に形成さ
れるように極く微小に弾性変形する。このとき、
中央開口としての中心穴４はウエハ１の中央部を
吸着し、外側開口としての周辺穴６群はウエハ１
の周辺部を吸着することにより、内側開口として
の中間穴５群による空気層１９を同心円形状に封
じ込めることになる。しかし、ウエハ１はそれ自
体の弾性により元の平板形状に瞬間的に復元す
る。

この復元時、第２電磁弁１４が正圧側に切り換
えられると、正圧分布のばらつき如何にかかわら
ず、ウエハ１は横に遊動することなく垂直に浮上
し、送り用吹出口１８からのエア吹き出しに従つ
てエアコンベア２０に適正に送り込まれる。この
ウエハ１の弾性変形からの復元に際して、ウエハ
１は周辺部に加えて中央部が吸着されているた
め、負圧から正圧への移動時における反作用（ベ
ンド作用）が適正に抑制され、その結果、確実に
垂直に上昇することができる。

前記実施例によれば次の効果が得られる。

(1) 吸着面に内側開口と、この内側開口を内部か
ら取り囲む中央開口および外側開口とを設ける
とともに、両開口に各通気路をそれぞれ接続
し、これら通気路に負圧および正圧の供給を切
り換える方向制御弁をそれぞれ介設することに
より、両方向制御弁を適宜操作することによつ
て、真空吸着解除時に外側開口への負圧供給を
維持しながら、内側開口へ正圧を供給させるこ
とができるため、被吸着物を局部的かつ一時的
に弾性変形させることができ、その結果、変形
後の復元を利用して被吸着物を吸着面に対して
垂直に浮上させ、適正な真空吸着解除を実現さ
せることができる。

(2) 真空吸着解除時に被吸着物を吸着面に対して
垂直に浮上させることにより、被吸着物をエア
コンベア等に横ずれ等を起こすことなく適正に
送り込むことができるため、エアコンベアの両
側面ガイドを真空吸着装置の対向部まで延長し
得ない状況の場合であつても、吸着解除後の物
品をエアコンベアの両側面ガイド間に衝突事故
や脱落事故を発生することなく適正に送り込む
ことができる。

ちなみに、エアコンベアのガイドを真空吸着
装置の所まで延長し得ない状況としては、密着
式露光装置において、露光ステージに設備され
ている真空吸着装置にウエハがエアコンベアに
より浮け渡されるハンドリングシステムが採用
されている場合がある。つまり、この場合、真
空吸着装置の周りには露光ステージの他の機器
が設備されているため、エアコンベアのガイド
を真空吸着装置の所まで延長することができな
い。

(3) 方向制御弁をコンピユータやタイマ等からな
るコントローラによつて自動操作されるように
構成することにより、真空吸着装置の真空吸着
およびその解除作動を全自動化させることがで
きるため、無人化ないしは省力化を促進するこ
とができる。

以上本発明者によつ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。

内側開口および外側開口は複数の小穴により構
成するに限らず、環状溝等により構成してもよ
い。

真空吸着解除時における中央開口および外側開
口への負圧供給から正圧供給への切換時間差、中
央開口、外側開口および内側開口の有効開口量等
は、負圧源の排気速度、正圧源の圧力等と、被吸
着物の弾性変形度およびその復元力等との関係に
対応して、各諸例毎に実験やコンピユータシユミ
レーシヨンによる経験的な解析手法等により最適
値を適宜設定することが望ましい。

また、吸着ヘツド、吸着面、開口および通気路
等の形状、構造等は所望に応じて変形することが
望ましい。

以上の説明では主として本発明者によつてなさ
れた発明をその背景となつた利用分野であるウエ
ハの真空吸着装置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、その他の
基板、板材、小片等の板状物を真空吸着する真空
吸着装置全般に適用することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、中央開
口および外側開口を負圧にし、それらの中間に位
置した内側開口を正圧とすることによつて、半導
体ウエハの如き被板状吸着物のベンド作用（負圧
から正圧時の反作用）を極度に強くすることがな
いため、真空吸着解除に際して、その被板状吸着
物を垂直に浮上させることができ、その結果、例
えば、エアコンベア搬送への移行をスムーズに実
行させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である真空吸着装置
を示す模式的平面図、第２図は第１図の−線
に沿う縦断面図、第３図はその作用を説明するた
めのタイムチヤート図、第４図および第５図は同
じく縦断面図である。 １……ウエハ（被吸着物）、２……吸着ヘツド、
３……吸着面、４……中心穴、５……中間穴（内
側開口）、６……周辺穴（外側開口）、７……第１
通気路、８……第２通気路、９，１０……配管、
１１……負圧源、１２……正圧源、１３，１４…
…電磁弁（方向制御弁）、１５，１６……ソレノ
イド、１７……コントローラ、１８……送り用吹
出口、１９……空気層、２０……エアコンベア、
２１……側面ガイド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸着面を有する吸着ヘツドと、吸着面に開設
   されている複数個の開口と、各開口にそれぞれ接
   続されている通気路と、通気路に接続されている
   負圧源と、通気路に接続されている正圧源と、そ
   れぞれの通気路の途中に介設されている弁とを備
   えており、 前記吸着ヘツドが吸着面にて被板状吸着物を真
   空吸着するに際しては、前記弁によつて前記負圧
   源の負圧が前記通気路を介して前記開口群に供給
   され、また、この被板状吸着物についての真空吸
   着が解除されるに際しては、前記弁によつて前記
   負圧源の負圧の開口への供給が停止されるととも
   に、前記正圧源の正圧が前記通気路を介して前記
   開口群に供給されるように構成されている真空吸
   着装置において、 前記開口群が吸着面の中央部分に配設されてい
   る中央開口と、その中央開口を取り囲むように配
   設されている内側開口と、この内側開口を取り囲
   むように配設されている外側開口とを備えている
   とともに、 前記通気路が前記内側開口に接続されている第
   １通気路と、前記中央開口および外側開口に接続
   されている第２通気路とを備えており、 さらに、前記第１通気路には前記負圧源および
   前記正圧源との接続を切り換える第１方向制御弁
   が接続され、前記第２通気路には前記負圧源およ
   び前記正圧源との接続を切り換える２方向制御弁
   が接続されており、 かつ、前記第１方向制御弁と第２方向制御弁と
   にはコントローラが接続され、このコントローラ
   は、前記真空吸着の解除に際して、前記第２方向
   制御弁によつて前記負圧源を前記第２通路を介し
   て前記中央開口および外側開口に接続させた状態
   のまま、前記第１方向制御弁を切り換えることに
   よつて前記正圧源を前記第１通気路を介して前記
   内側開口に接続させるとともに、短時間経過後、
   第２方向制御弁を切り換えることによつて前記正
   圧源を前記第２通気路を介して前記中央開口およ
   び外側開口に接続させるように構成されているこ
   とを特徴とする真空吸着装置。 ２ 前記内側開口および前記外側開口が複数個の
   小穴によつてそれぞれ構成されており、これら内
   側開口群および外側開口群が前記中央開口を取り
   囲むように互いに同心円になる環状に配設されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の真空吸着装置。 ３ 前記第１方向制御弁および第２制御弁が第１
   電磁弁および第２電磁弁によつてそれぞれ構成さ
   れており、前記コントローラは第１電磁弁のソレ
   ノイドおよび第２電磁弁のソレノイドをそれぞれ
   励消磁することにより、第１電磁弁および第２電
   磁弁を切り換え作動するように構成されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の真
   空吸着装置。