JPH0685408B2 - ウエハ−ロ−ディング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、LSI等製造工程において、シリコンウエハー
の表面に金属蒸着処理をするに当り、多数のウエハーを
椀形のプラネタリードームに自動的、連続的にセットす
るためのウエハーローディング装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

従来は、上記ウエハーをプラネタリードームにセットす
る操作は、手作業にてウエハーを１枚宛ピンセットで摘
むという方法で行っていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

然るに、ウエハーは薄く破損しやすいので、その作業は
十分注意しつつ慎重に行わなければならなかった。した
がって、その作業は非常に効率が悪く、その自動化、効
率化のための施策が要請されていた。

本発明はかかる要請に応えるためになされたもので、ウ
エハーをプラネタリードームのカップ内へセッティング
する作業、並びに、処理済のウエハーの回収作業を、自
動的に効率よく且つ確実に行ない得るウエハーローディ
ング装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、処理面を上にしたウエハーを多数積層状態に
装填したマガジンをチャックするマガジンチャック機構
を、タイミングベルトに固定されることにより移動する
搬送板上に、常時前記搬送板上に配備された押上バネに
より押上げられた状態で複数設置し、また、前記マガジ
ンチャック機構上に前記マガジンチャック機構を前記押
上バネに抗して押下する押下手段を設置して成るマガジ
ン移送部と、前記マガジンの下側に配置され、コンベア
ーによって前記マガジン内のウエハーを１枚宛搬出する
ウエハー搬出機と、前記ウエハー搬出機のコンベアー端
部にウエハーチャックを配備し、前記ウエハーチャック
が設置される回転板をチャック反転モーターで反転可能
にし、且つ、前記回転板に結合された昇降体を４本のポ
ストに沿って上下動させるリニアヘッドモーターを備え
て成るウエハー反転部と、前記ウエハー反転部において
反転されたウエハーを吸着する吸着ヘッドを備えてい
て、その吸着ヘッドを、前記ウエハー反転部上とプラネ
タリードーム上とを往復動させると共に昇降させるＸ、
Ｙ、Ｚ軸の３軸直交座標タイプのウエハー吸着ロボット
とから成るウエハーローディング装置、を以て上記課題
を解決した。

〔作用〕

マガジン移送部において、マガジンチャック機構によっ
てチャックされて上昇したマガジンは、タイミングベル
トの作用でウエハー搬出機に送られる。そこにおいてマ
ガジンは１ピッチ宛下降し、その都度マガジン内のウエ
ハーは、ウエハー搬出機のベルトコンベアーにより、最
下段のものから１枚宛運び出される。ウエハーはベルト
コンベアーによってウエハー反転部に送られ、そこにお
いてチャックされて上昇した後裏返しにされる。そし
て、その状態でウエハー吸着ロボットに吸着され、プラ
ネタリードーム上の定位置にセットされる。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面を依拠して説明する。第１図は本
発明の全体構成を示す平面図で、１は多数のウエハーを
装填したマガジンの移送部、２はマガジンからウエハー
を取り出して搬送するウエハー搬送機、３はウエハーを
チャックしつつ反転させるウエハー反転部、４はウエハ
ーを吸着し、プラネタリードーム５上にロードするウエ
ハー吸着ロボットである。

先ずマガジン移送部１の構成から説明する（第１図乃至
第３図）。マガジン（カセット）６は多数のウエハー７
を定間隔置きに積層状態にして収納するもので、平面コ
字状である。ウエハー７は、処理面を上向きにしてマガ
ジン６に装填される。８は開閉モーターで、その回転軸
にカム９を取り付ける。10、11はカムプレートで、両者
間に架設したスプリング12によって相互近接方向に引張
られ、常時カム９に当接させられている。カムプレート
10、11にはそれぞれ一対のリニアボール13、14を固定
し、それらにガイドシャフト15、16を摺動自在にして挿
通する。ガイドシャフト15、16は、ベース板17に対設し
たサイドプレート18、19間に渡す。20、20は、それぞれ
リニアボール13、14に定着したマガジンチャック用のツ
メであり、21は、ツメ20、20の動きを検出するセンサー
である。22、23はサイドプレート18、19に取り付けたベ
アリングケースで、それぞれガイド軸24、24を保持す
る。24aは、常時ベース板17を押上げるよう作用する押
上バネで、ガイド軸24、24に纏装する。25はベース板17
に立設したバーで、後述するリニアヘッドモーターのヘ
ッドによって押下される。第２図及び第３図における26
は搬送板で、その上に上記のマガジンチャック機構を、
例えば３組設置する。27はベルト固定板で、それに無端
のタイミングベルト28を固定する。第１図における29
は、タイミングベルト28を駆動するモーターである。タ
イミングベルト28は、通常、搬送板26の前後２個所にお
いて固定する。第３図における30は搬送板26の下側に設
置した跨持ガイドで、搬送板26の長さ方向に敷設したレ
ール31上に跨らせる。第３図上方の32はリニアヘッドモ
ーターで、その昇降するラック部33によって前記バー25
を押下する。リニアヘッドモーター32はカバー34上に設
置され、移動はしない。

ウエハー搬出機２は市販のもので、ウエハー７よりも幅
狭のベルトコンベアー35を備え、その上にウエハー７を
乗せ、ウエハー７をマガジン６から搬出する。ベルトコ
ンベアー35は、ウエハー搬出位置にあるマガジン６の下
からウエハー反転部３まで延びる。

次に、第４図及び第５図によってウエハー反転部３の構
成について説明する。36、37はチャックで、ベルトコン
ベアー35に乗って送られてきたウエハー７をチャックす
る。38は回転板39上に固定したチャック開閉モーター
で、プーリ40、41を介してネジシャフト42を回転させ
る。このネジシャフト42は、回転板39の下側に回転自在
に支持され、チャック36、37上に設けられたメネジ部4
3、44にネジ込まれる。メネジ部43、44は互いに逆ネジ
とする。45は４本のポスト46に支持されて昇降する四角
枠状の昇降体で、リニアヘッドモーター47によって昇降
駆動される。48、49は、昇降体45の下側に軸支された回
転軸で、それらの内側端を回転板39の下側に固定する。
回転軸48の外側端にはプーリ50が取付けられ、チャック
反転モーター51からの回転力が伝えられる。チャック反
転モーター51は昇降体45に垂下固定され、昇降体45の動
きに伴って昇降する。52はウエハー７の到来を検知し、
ベルトコンベアー35の動きを停止させるセンサーであ
る。また、昇降体45の上昇位置を規制するためのセンサ
ーが設置される。54はウエハー吸着ロボット４の吸着ヘ
ッドであり、ウエハー７を真空吸着する。55は吸着ヘッ
ド54の傾斜角度を設定するステッピングモーターであ
る。

ウエハー吸着ロボット４は３軸直交座標タイプのロボッ
トで、第１図においてＸ軸方向（左右方向）に移動し、
ウエハー反転部３とプラネタリードーム５上を往復動
し、また、Ｙ軸方向（上下方向）に移動して吸着ヘッド
54を正位置上に位置させ、更に、Ｚ軸方向に移動させ、
吸着のための昇降動作及びプラネタリードーム５上へウ
エハー７をセットするための昇降動作をさせる。吸着ヘ
ッド54はＺ軸に設置する。

プラネタリードーム５はプラネタリーフィクスチュアリ
ングと呼ばれる装置におけるもので、第６図に示すよう
に、ドーム57の上にウエハーを受け入れるカップ56が、
通常上下二段（内輪と外輪）に分けて設置されていて、
ウエハー７のセットに当り、それぞれの傾斜角度に合わ
せて吸着ヘッド54が回動する。プラネタリードーム57
は、モーター58によって回転駆動される回転軸59に固定
された回転テーブル60上に例えば３個設置される（第１
図及び第６図）。プラネタリードーム５は、回転テーブ
ル60の回転によって公転するとともに、自転用モーター
61によって自転する。62はクラッチで、プラネタリード
ーム５の回転軸63と自転用モーター61とを断続する。

上記構成の装置の動作を先ず大まかな流れで説明する
と、マガジン移送部１において先頭のマガジン６のウエ
ハー搬出機２に送られ、そこにおいて最下段のウエハー
７がベルトコンベアー35によって引き出され、ウエハー
反転部３へと送られる。そこにおいてウエハー７は、チ
ャック36、37にチャックされて上昇するとともに、180
度回転させられて裏返しとなる。次いでウエハー吸着ロ
ボット４の吸着ヘッド54がウエハー７上に到来し、ウエ
ハー７の裏面を吸着固定し、それをプラネタリードーム
５上へ移送して解放し、定位置にセットする。

以上の動作を更に後述すると、マガジン移送部１におい
ては、モーター29が作動してタイミングベルト28が循環
駆動されると、ベルト固定板27を介してタイミングベル
ト28に固定されている搬送板26がこれに従動し、それに
設置されたマガジンチャック機構が１ピッチ、即ち、マ
ガジン移送部１におけるウエハー７の間隔分横（第１図
において上方）に移動する。そして、先頭のマガジン６
がウエハー搬出部２の所定位置に達すると、センサー28
aの働きでモーター29が停止し、以上の動きが止まる。
次いでリニアヘッドモーター32が作動し、そのラック部
33が下降してバー25を押下し（第３図）、マガジン６を
チャックした状態のマガジンチャック機構を下降させ、
マガジン６をウエハー搬出機２上に供給する。マガジン
６がウエハー搬出機２上にて保持されたことをセンサー
で検知し、そこからの信号により開閉モーター８が作動
し、カム９を回転させる。その際カム９は、それに当接
しているカムプレート10、11を押し開くように作用し、
ツメ20、20を開かせる。かくしてマガジン６は、ウエハ
ー搬出機２上に解放される。その後リニアヘッドモータ
ー32が作動し、バー25に対する押圧を解除すると、ベー
ス板17は、押上バネ24aによって押上げられて元の位置
に戻り、当該マガジン６内のウエハーの搬出が終了する
まで待機する。ウエハー搬出機２は市販のもので、マガ
ジン６を１ピッチ（マガジン６内におけるウエハー７の
間隔分）宛下降させ、その都度、間欠的に循環駆動され
るベルトコンベアー35との接触摩擦によって、ウエハー
７を引き出し搬送する。その具体的な作用については説
明を省略する。ウエハー７がウエハー反転部３へ送られ
ると、センサー52がこれを検知してベルトコンベアー35
を停止させる。そこにおいてリニアヘッドモーター47が
作動し、昇降体45及びこれに固定されたウエハーチャッ
ク機構を定位置まで下降させる（第５図）。その際チャ
ック36、37は開いていて、ウエハー７には接触しない。
そこでチャック開閉モーター38が作動し、プーリ40、41
を介してネジシャフト42を回転させると、互いに送ネジ
のメネジ部43、44が反対方向（近接方向）に移動し、チ
ャック36、37が閉じてウエハー７をチャックする。次い
でリニアヘッドモーター47が逆方向に動作して昇降体45
を上昇させると、ウエハー７はチャックされたままベル
トコンベアー35から浮上する。続いてチャック反転モー
ター51が作動し、プーリ50を介して回転軸48を、180度
回転させ、それに固定された回転板39を裏返す。この動
作により、ウエハー７も裏返しとなり、非処理面が上を
向くことになる。そこでチャック開閉モーター38が逆回
転すると、上記と逆の動作でチャック36、37が開き、ウ
エハー７を解放する。それと同時に、上方に待機してい
た吸着ヘッド54がＺ軸方向に下降し、ウエハー７を真空
吸着した後上昇し、Ｙ軸方向に移動してプラネタリード
ーム５の所定のカップ56上に到来し、再び下降する。そ
して、ウエハー７をカップ56内にセットして解放する。
その間にウエハーチャック機構は、チャック反転モータ
ー51が逆回転することによって反転し、次のウエハー７
が送られてくるまで待機する。カップ56へのセットにつ
いては、通例、吸着ヘッド54の周囲３個所にオプトセン
サーを配備し、それからの信号によってカップ56の中心
を求め、吸着ヘッド54を自動的に移動させる。ドーム57
には、例えば上段（内輪）に５個、下段（外輪）に７個
のカップ56が設けられるが、吸着ヘッド54は、それらに
合わせるために予めインプットされたプログラムに従っ
て傾斜し、且つ、セット位置に移動する。ドーム57は、
自転用モーター61によってウエハー７のセット毎に自転
し、また、セット終了後公転用モーター58によって、12
0度公転する。セットし終ったドーム57は回転テーブル6
0から外し、蒸着処理室へ運ばれ、処理面を下に向けて
セットれているウエハー７に対し、内面より金属蒸着処
理を行なう。マガジン６内のウエハー７が全部搬出され
ると、ウエハー搬出機２の作用でマガジン６が上昇す
る。そして、マガジンチャック機構がリニアヘッドモー
ター32によって押下され、開閉モーター８が作動してチ
メ20、20を閉じ、マガジン６の上方凹陥部をチャックさ
せる。その後リニアヘッドモーター32がマガジンチャッ
ク機構に対する押圧を解除し、マガジンチャック機構が
押上バネ24aによって押上げられると、マガジン６はウ
エハー搬出機構２により浮上する。そこにおいて、モー
ター29が作動してタイミングベルト28を所定距離移動さ
せ、次のマガジン６をウエハー搬出機２上に供給する。
以後上述した動作を反覆することにより、自動的に、プ
ラネタリードームのカップ内へのウエハーセッティング
作業が行われる。

なお、モード交換により、上記セッティング動作を逆に
進行させれば、処理済みのウエハーを回収して再びマガ
ジン内に収納することができる。

〔発明の効果〕

本発明は上述した通りであって、従来人手によって行わ
れていたプラネタリードームのカップ内へのウエハーセ
ッティング作業、並びに、ウエハーの回収作業を完全に
自動化することができるので、作業を迅速且つ確実に行
うことができ、製品コストの低廉化にも寄与する大変に
有用なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の全体構成図、第２図はマガジ
ンチャック機構の平面図、第３図はその側面図、第４図
はウエハー反転部の正面図、第５図はその側面図、第６
図はプラネタリードームの構成図である。 符号の説明 １……マガジン移送部、２……ウエハー搬出機、３……
ウエハー反転部、４……ウエハー吸着ロボット、５……
プラネタリードーム、６……マガジン、７……ウエハー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】処理面を上にしたウエハーを多数積層状態
   に装填したマガジンをチャックするマガジンチャック機
   構を、タイミングベルトに固定されることにより移動す
   る搬送板上に、常時前記搬送板上に配備された押上バネ
   により押上げられた状態で複数設置し、また、前記マガ
   ジンチャック機構上に前記マガジンチャック機構を前記
   押上バネに抗して押下する押下手段を設置して成るマガ
   ジン移送部と、 前記マガジンの下側に配置され、コンベアーによって前
   記マガジン内のウエハーを１枚宛搬出するウエハー搬出
   機と、 前記ウエハー搬出機のコンベアー端部にウエハーチャッ
   クを配備し、前記ウエハーチャックが設置される回転板
   をチャック反転モーターで反転可能にし、且つ、前記回
   転板に結合された昇降体を４本のポストに沿って上下動
   させるリニアヘッドモーターを備えて成るウエハー反転
   部と、 前記ウエハー反転部において反転されたウエハーを吸着
   する吸着ヘッドを備えていて、その吸着ヘッドを、前記
   ウエハー反転部上とプラネタリードーム上とを往復動さ
   せると共に昇降させるＸ、Ｙ、Ｚ軸の３軸直交座標タイ
   プのウエハー吸着ロボットとから成るウエハーローディ
   ング装置。