JPH07118501B2 - ウエーハハンドラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、ウエーハ搬送装置に用いられ、主としてウエ
ーハカセット内で半導体ウエーハを挟持したり離したり
するウエーハハンドラに関する。

【従来の技術】

第４図は、ウエーハハンドラが適用された従来のウエー
ハ搬送装置（ロボット）10のウエーハ搬送原理を示す
（特開昭62−36229号公報）。 このウエーハ搬送装置10は、半導体ウエーハ12が多数枚
収容されたウエーハカセット14から半導体ウエーハ12を
取り出して他の不図示の装置の所定位置へ搬送し、又は
その逆の作業を行うためのものである。ウエーハ搬送装
置10は、ボデー16に対しネック18が昇降可能に設けら
れ、ネック18の上端に、ネック18の中心軸の回りに回転
可能にアーム20が取り付けられ、アーム20に形成された
案内溝22に沿って直線移動可能にウエーハハンドラ24が
取り付けられて構成されている。ウエーハハンドラ24の
先端部上面には、真空吸着用の空気吸込口26が形成され
ている。 ウエーハハンドラ24をその先端側へ移動させて半導体ウ
エーハ12間に挿入し、不図示の真空ポンプを駆動させな
がらネック18をわずか上昇させることによりウエーハハ
ンドラ24の先端部上面に半導体ウエーハ12の下面を吸着
し、この状態でウエーハハンドラ24をその基端側へ直線
移動させることにより、半導体ウエーハ12がウエーハカ
セット14から取り出される。 ここで、ウエーハカセット14は、その内壁に、高さ方向
に一定のピッチで、水平方向に延びた半導体ウエーハ12
縁部受け用のリブが多数突設されている。このリブのピ
ッチは、4.76mmに規格化されている（1985年版、SEMI S
TANDARDS EQUIPMENT （WAFER CARRIERS））。半導体ウ
エーハ12の厚さは例えば1mmであり、この場合、収納さ
れた半導体ウエーハ12の間隔は3.76mmと狭い。このた
め、ウエーハハンドラ24の厚さは2mm程度になってい
る。

【発明が解決しようとする課題】

このような真空吸着法による半導体ウエーハ12の取り出
しは、一見、半導体ウエーハ12に塵埃を付着させないよ
うにある。ところが、塵埃検査を行なうと、半導体ウエ
ーハ12上にはウエーハハンドラ24との接触部分に多数の
塵埃が検出される。半導体ウエーハ12は、通常、その表
面を上へ向けてウエーハカセット14内へ収納されている
が、中には、半導体ウエーハ12が逆向きに収納されてい
る場合がある。この場合には特に、上記吸着により半導
体ウエーハ12の表面に付着した塵埃は、製造される半導
体装置の品質を悪化させる。 本発明の目的は、このような問題点に鑑み、半導体ウエ
ーハの表面又は裏面に塵埃を付着させることなく、狭い
リブピッチのウエーハカセットから半導体ウエーハを取
り出し又は半導体ウエーハをウエーハカセットへ収納す
ることができるウエーハハンドラを提供することにあ
る。

【課題解決手段及びその作用効果】

この目的を達成するために、本発明に係るウエーハハン
ドラでは、棒状物の先端側部に挟持部が設けられ、該挟
持部には半導体ウエーハの縁部が嵌められる第１凹部が
該棒状部の基端側へむけて形成された可動フィンガと、
本体部とを有し、該本体部は、該可動フィンガをその軸
方向へ移動させながら該軸の回りに所定角回転させるよ
うに案内する案内手段と、該可動フィンガをその軸の回
りに回転自在に軸方向へ駆動する可動フィンガ駆動手段
と，該可動フィンガの基端側に配置され、半導体ウエー
ハ縁部が嵌められる第２凹部が該第１凹部と反対側へ向
けて形成された挟持片とを有している。 ウエーハカセットからの半導体ウエーハの取り出しは、
次のようにして行なう。 可動フィンガをその軸の回りに回転させて挟持部を半導
体ウエーハと平行にし（倒し）、かつ、可動フィンガを
前記と逆方向へ、即ちその軸先端側へ移動させる。この
状態で、ウエーハハンドラを半導体ウエーハに平行に移
動させることにより、可動フィンガを半導体ウエーハ間
の狭い隙間に挿入する。次に、可動フィンガをその軸の
回りに回転させて挟持部を半導体ウエーハと直角な方向
にし（起こし）、かつ、可動フィンガをその軸基端側へ
移動させる。これにより、半導体ウエーハの縁部が可動
フィンガの挟持部の凹部と挟持片の凹部とで挟持され
る。かかる可動フィンガ及び挟持片の状態で、ウエーハ
ハンドラ全体を半導体ウエーハに平行に移動させること
により、半導体ウエーハをウエーハカセットから取り出
す。 ウエーハカセットへ半導体ウエーハを収納する場合に
は、上記取り出しと逆の動作をする。 本発明によれば、可動フィンガをその軸の回りに回転さ
せて挟持部を倒した状態で、ウエーハカセットに収納さ
れた半導体ウエーハの間に可動フィンガを挿入するの
で、狭いリブピッチのウエーハカセットから半導体ウエ
ーハを取り出し又は半導体ウエーハをウエーハカセット
へ収納することができる、また、半導体ウエーハの縁部
を挟持するので、この挟持により半導体ウエーハの表面
又は裏面に塵埃が付着したり、半導体ウエーハの表面又
は裏面に異物が接触して半導体ウエーハを汚染したりす
ることがない。 前記可動フィンガ駆動手段は、例えば、モータと、該モ
ータの回転運動を直線運動に変換する運動変換手段と、
一端が前記可動フィンガの基端側に連結され、他端が該
運動変換手段の直線運動部に連結され、該直線運動を該
可動フィンガに伝達するコイルスプリングと、を有して
構成される。 この構成によれば、半導体ウエーハの縁部を可動フィン
ガの挟持部の凹部と挟持片の凹部とで挟持する際、コイ
ルスプリングが引張状態となり、その弾性力により挟持
するので、半導体ウエーハに無理な力が加わるのを防止
することができる。また、この引張りにより、挟持部及
び挟持片と半導体ウエーハの縁部との間に隙間ができな
いので、半導体ウエーハを挟持した状態でウエーハハン
ドラを急に移動させ又はウエーハハンドラ移動させたの
ち急停止させても、挟持部及び挟持片と半導体ウエーハ
の縁部とが衝突しない、したがって、このような加速に
より半導体ウエーハの縁部が欠けるのを防止することが
でき、高速搬送が可能となる。 前記運動変換手段は、例えば、前記モータの回転を減速
させるギヤと、一部が該ギヤの出力軸に固定され、他部
が一定角の範囲内で円弧運動される回転部材と、中心軸
を該出力軸に平行にして該回転部材の該他部に取り付け
られたローラと、前記ガイドの前記孔に挿入されて前記
可動フィンガの軸方向へ移動自在に直線運動部と、断面
コ字型で幅が該ローラの直径に略等しく且つ該可動フィ
ンガの軸方向と直角な方向へ伸びた溝が形成され、該溝
の側面に該ローラの外周面が接するように該溝にローラ
嵌められ、該直線運動部に固定されたローラ案内部とを
有し、該ローラは、該回転部材の該円弧運動の際に該溝
の該側面に接して自転しながら該溝に沿って移動すると
共に該溝を該可動フィンガの該軸方向へ移動させる。 この構成によれば、複数の可動フィンガを１つのモータ
で駆動することができる。 前記構成において、前記モーターを一定速度で回転さ
せ、前記コイルスプリングが引張状態になりその引張力
が大きくなるほど前記直線運動部の直線移動速度が遅く
なるように、前記回転部材を前記ギヤの出力軸に固定す
れば、次の効果が生ずる。 すなわち、半導体ウエーハを挟持する際、直線運動部の
移動速度がが徐々に小さくなるので、半導体ウエーハに
衝撃が加わるのを防止できる。このため、簡単なモータ
制御（オン・オフ制御）で、半導体ウエーハと挟持部及
び挟持片との接触部分が、挟持の際に欠けるのを防止す
ることができる。 前記案内手段は、例えば、前記可動フィンガをその軸方
向へ案内する直線状の孔が形成され、該孔の内壁面に、
該軸方向に平行な第１溝と、一端が該第１溝に連なり該
軸方向に沿って旋回する螺旋溝と、一端が螺旋溝の他端
に連なり該軸方向に平行な第２溝とからなる案内溝が形
成されたガイドと、該ガイドの該孔に挿入されて案内さ
れ、一端に該可動フィンガの基端部が固定され、他端に
前記可動フィンガ駆動手段のコイルスプリングが連結さ
れたスライドピースと、該スライドピースの側面に突設
され、該案内溝に嵌められ、該案内溝に沿って案内され
る突片とを有している。

【実施例】

以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。 第１図はウエーハハンドラの平面図であり、第２図は第
１図のII−II線断面図であり、第３図は第１の背面図で
ある。 このウエーハハンドラは、第１図横方向中央線を通る紙
面垂直な平面に関し対称構造となっている。ウエーハハ
ンドラは、ベース30の両側部に同一構成のスライド回転
部40が配置され、ベース30の中央部に駆動部70が配置さ
れ、ベース30の後部に、駆動部70とスライド回転部40と
を連結する回転運動／直線運動変換部80が配置されてい
る。 このスライド回転部40は次のように構成されている。す
なわち、第２図にも示す如く、ねじ42でガイドピース44
がベース30上に螺着されている。ガイドピース44の軸心
部には、断面円形のガイドホール46が貫通形成されてい
る。ガイドホール46内には、円柱形のスライドピース48
が挿入され、このスライドピース48の軸心部にはねじ50
が螺貫されている。スライドピース48から突出したねじ
50の先端部には、コイルスプリング52の一端が係止され
ており、ねじ50はコイルスプリング52の引張力調整用と
なっている。コイルスプリング52の他端は、ねじ55aの
頭部に対し回転自在なクラッチ55bに係止されている。
ねじ55aは、スライドピース54の一端に螺着されてい
る。このスライドピース54は、スライドピース48と同様
に、円柱形で、ガイドホール46内に挿入されている。ス
ライドピース54の他端部には丸棒58の基端部が植設され
ており、スライドピース54の側面から螺入されたねじ56
で、丸棒58がスライドピース54に固定されている。丸棒
58の直径は、例えば2mmである。丸棒58の先端部には、
合成樹脂製の挟持片60が接着されている。挟持片60に
は、半導体ウエーハ12の縁部が嵌められる台形の凹部61
が、丸棒58の基端側へ向けて形成されている。これら丸
棒58と挟持片60とで可動フィンガが構成されている。 挟持片60の寸法は、例えば、厚さｔ＝2mm、高さｈ＝3m
m、凹部61の底面の長さ1mm、凹部61の開口端の長さ1.5m
mである。 スライドピース54の側面には、これに垂直にピン62が螺
着されている。一方、ガイドピース44には、このピン62
を案内するための案内溝64が形成されている。案内溝64
は、ガイドピース44の上部にガイドピース44の軸方向へ
形成された後部64aと、ガイドピース44の側部にガイド
ピース44の軸方向へ形成された前記64cと、これら後部6
4aと前記部64cとの間を結ぶ螺旋形中間部64bとからな
る。 スライド回転部40の前端部側面には、第１図に示す如
く、合成樹脂製の挟持片66がねじ67で螺着されている。
挟持片66の先端部には、半導体ウエーハ12の縁部が嵌め
られる、凹伏61と同一形状の凹部（不図示）が、凹部61
と反対方向へ向けて形成されている。また、スライド回
転部40の上部かつ後部には、回転運動／直線運動変換部
80を案内するための案内溝68が、スライド回転部40の軸
方向に形成されている。 駆動部70は、ブラケット72の下端部がねじ74でベース30
に螺着され、ブラケト72の上端部にギヤドモータ76が、
その駆動軸78をベース30に垂直な方向へ向けて固定され
て、構成されている。 回転運動／直線運動変換部80は次のように構成されてい
る。すなわち、アーム82の一端部に垂直に駆動軸78が固
定され、アーム82の他端部には、ローラ84を回転自在に
支持する支軸86がナット88で固定されている。ローラ84
は、橋板90両側部に制限板92が立設されて形成された案
内溝93内に配置されている。橋板90の両側部下面には、
連結片94がねじ96で固定されている。この連結片94は、
ガイドピース44の案内溝68内に、案内溝68の長手方向に
沿って移動自在に嵌められている。この状態では、案内
溝93の長手方向は、スライド回転部40の軸方向と直角に
なっている。 上記の如く構成されたウエーハハンドラは、例えば、第
４図に示すウエーハハンドラ24と同様に、アーム20にそ
の長手方向へ移動可能に取り付けられ、又は、半導体ウ
エーハ12を反転可能な構成とするために、第１図横方向
中央線の回りにウエーハハンドラを回転させる装置を介
して、アーム20にその長手方向へ移動可能に取り付けら
れる。 第４図に示すウエーハカセット14から半導体ウエーハ12
を取り出す場合には、このウエーハハンドラを次のよう
に動作させる。 すなわち、ギヤドモータ76を作動させて、第１図に示す
状態からアーム82を、駆動軸78を中心として時計回りま
たは反時計回りへ180゜回転させる。この際、連結片94
は案内溝68に沿って案内され、橋板90は２点鎖線で示す
位置まで前進する。また、スライドピース48、コイルス
プリング52、スライドピース54及び丸棒58は、回転運動
／直線運動変換部80と一体的に前進する。ピン62は、案
内溝64の後部64a、中間部64b、次いで前部64cに案内さ
れるので、スライドピース54及び丸棒58は、第２図に示
す状態から前進しながらその中心軸の回りに90゜回転す
る。したがって、丸棒58及び挟持片60は、第１図及び第
２図実線で示す状態から２点鎖線で示す状態になり、挟
持片60（厚さ2mm）の広い面が半導体ウエーハ12と平行
（厚さ2mm）、すなわち、挟持片60が倒れた状態にな
る。 この状態で、ウエーハハンドラをウエーハカセット14
（第４図）へ向けて前進させ、丸棒58を半導体ウエーハ
12間（間隔3.76mm）に挿入して、半導体ウエーハ12との
関係を第１図及び第２図の２点鎖線で示す如くする。次
に、ウエーハハンドラの移動を固定した状態で、ギヤド
モータ76を逆転作動させてアーム82を元の位置側へ90゜
回転させる。この際、丸棒58及び回転運動／直線運動変
換部80は、前記と逆方向に動作する。すなわち、丸棒58
は後退しながら90゜回転して起き上がり（先端部高さ5m
m）、挟持片60の凹部61に半導体ウエーハ12の縁部が嵌
められる。半導体ウエーハ12は、挟持片60に押されて、
ベース30側へ移動し、挟持片60と反対側の半導体ウエー
ハ12の縁部が挟持片66の凹部（不図示）に嵌められる、
この状態からスライドピース48が更に後退すると、コイ
ルスプリング52が引張状態となり、半導体ウエーハ12に
無理な力が加わることなく、半導体ウエーハ12が挟持片
60と66により確実に挟持される。駆動軸78の回転速度は
一定であるが、挟持の際には、回転運動／直線運動変換
部80の後退速度が徐々に小さくなるので、半導体ウエー
ハ12に衝撃が加わるのを防止でき、半導体ウエーハ12と
挟持片60及び66との接続部分が欠けるのを防止すること
ができる。 第４図に示すウエーハカセット14に半導体ウエーハ12を
収納する場合には、ウエーハハンドラを上記と逆に動作
させる。 このようなウエーハハンドラは、半導体ウエーハ12の表
面及び裏面と非接触であるので、ウエーハカセット14へ
の半導体ウエーハ12の収納又はウエーハカセット14から
の半導体ウエーハ12の取り出しのみならず、半導体ウエ
ーハ12の継続した搬送または保持にも有効である。 なお、本発明に外にも種々の変形例が含まれる。 例えば、半導体ウエーハ12は３箇所で安定に挟持するこ
とができるので、構成要素40及び58〜61、又は、66は、
一組であってもよい。 また、コイルスプリング52を用いずに、挟持片66をガイ
ドでその軸方向へ移動可能とし、挟持片66をばねを介し
て固定した構成であっても、上記同様の効果が得られ
る。 さらに、回転運動を直線運動に変換する機構は、ラック
とピニオン等の公知の構成を用いることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の一実施例に係り、第１図は
ウエーハハンドラの平面図、 第２図は第１図のII−II線断面図、 第３図は第１図の背面図である 第４図は従来のウエーハハンドラ24が適用されたウエー
ハ搬送装置10のウエーハ搬送状態を示す斜視図である。 図中、 12は半導体ウエーハ 30はベース 40はスライド回転部 44はガイドピース 46はガイドホール 48、54はスライドピース 52はコイルスプリング 58は丸棒 60、66は挟持片 22、64、68、93は案内溝 70は駆動部 72はブラケット 76はギヤドモータ 78は駆動軸 80は回転運動／直線運動変換部 84はローラ 90は橋板 92は制限板 94は連結片

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小俣 與一 東京都中央区日本橋箱崎町６番２号 ミク ロ技研株式会社内 (72)発明者 森田 勝巳 埼玉県所沢市松郷80―４ 株式会社森田工 業内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】棒状物（58）の先端側部に挟持部（60）が
   設けられ、該挟持部には半導体ウエーハ（12）の縁部が
   嵌められる第１凹部（61）が該棒状物の基端側へ向けて
   形成された可動フィンガ（58、60）と、 本体部とを有し、該本体部は、 該可動フィンガをその軸方向へ移動させながら該軸の回
   りに所定角回転させるように案内する案内手段（44、5
   4、62、64）と、 該可動フィンガをその軸の回りに回転自在に軸方向へ駆
   動する可動フィング駆動手段（70、82〜94、48〜52）
   と、 該可動フィンガの基端側に配置され、半導体ウエーハ縁
   部が嵌められる第２凹部が該第１凹部と反対側へ向けて
   形成された挟持片（66）と、 を有することを特徴とするウエーハハンドラ。
2. 【請求項２】前記可動フィンガ駆動手段は、 モータ（70）と、 該モータの回転運動を直線運動に変換する運動変換手段
   （82〜96、48、50、52、68）と、 一端が前記可動フィンガの基端側（54）に連結され、他
   端が該運動変換手段の直線運動部（48）に連結され、該
   直線運動を該可動フィンガに伝達するコイルスプリング
   （52）と、 を有することを特徴とする請求項１記載のウエーハハン
   ドラ。
3. 【請求項３】前記運動変換手段は、 前記モータの回転が減速させるギヤと、 一部が該ギヤの出力軸（78）に固定され、他部が一定角
   の範囲内で円弧運動される回転部材（82）と、 中心軸を該出力軸に平行にして該回転部材の該他部に取
   り付けられたローラ（84）と、 前記ガイドの前記孔に挿入されて前記可動フィンガの軸
   方向へ移動自在に直線運動部（48）と、 断面コ字型で幅が該ローラの直径に略等しく且つ該可動
   フィンガの軸方向と直角な方向へ延びた溝が形成され、
   該溝の側面に該ローラの外周面が接するように該溝にロ
   ーラが嵌められ、該直線運動部に固定されたローラ案内
   部（90〜96）と を有し、該ローラは、該回転部材の該円弧運動の際に該
   溝の該側面に接して自転しながら該溝に沿って移動する
   と共に該溝を該可動フィンガの該軸方向へ移動させるこ
   とを特徴とする請求項２記載のウエーハハンドラ。
4. 【請求項４】前記モータは一定速度で回転され、 前記コイルスプリングが引張状態になりその引張力が大
   きくなるほど前記直線運動部の直線移動速度が遅くなる
   ように、前記回転部材が前記ギヤの出力軸に固定されて
   いることを特徴とする請求項３記載のウエーハハンド
   ラ。
5. 【請求項５】前記案内手段は、 前記可動フィンガをその軸方向へ案内する直線状の孔が
   形成され、該孔の内壁面に、該軸方向に平行な第１溝
   （64a）と、一端が該第１溝に連なり該軸方向に沿って
   旋回する螺旋溝（64b）と、一端が該螺旋溝の他端に連
   なり該軸方向に平行な第２溝（64c）とからなる案内溝
   が形成されたガイド（44）と、 該ガイドの該孔に挿入されて案内され、一端に該可動フ
   ィンガの基端部が固定され、他端に前記可動フィンガ駆
   動手段のコイルスプリング（52）が連結されたスライド
   ピース（54）と、 該スライドピースの側面に突設され、該案内溝に嵌めら
   れ、該案内溝に沿って案内される突片（62）と、 を有することを特徴とする請求項２記載のウエーハハン
   ドラ。