JPH08279544A - 搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明はワ−クを搬送する際に、位置ずれ
が生じるようなことなく確実に保持して搬送することが
できるようにした搬送装置を提供することをもくてきと
する。 【構成】 ワ−クを搬送するための搬送装置において、
駆動源２６、２６と、この駆動源によって駆動されるア
−ム３４、３６と、このア−ムに設けられ上記ワ−クを
静電力によって保持する静電チャック４１とを具備した
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はたとえば半導体ウエハ
や液晶ガラス基板などのワ−クを搬送するための搬送装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、半導体装置の製造工程では、
各工程間において上記半導体ウエハを受け渡すための搬
送装置が設置される。この搬送装置は下流側の工程の加
工装置で加工された半導体ウエハを上流側の工程の加工
装置に受け渡すことになり、上記半導体ウエハを直線方
向や回転方向に位置決めして受け渡すことが要求され
る。したがって、上記半導体ウエハを受け渡すときに
は、その半導体ウエハを高い精度で位置決めしなけれ
ば、受け渡しが確実に行えないということがある。

【０００３】従来、上述した用途の搬送装置としては、
複数のア−ムを順次回動自在に連結し、各ア−ムをそれ
ぞれ別々に回動方向に駆動できるようにすることで、最
先端のア−ムを相対的に回転方向および前後方向に移動
位置決めできるようにしている。

【０００４】上記最先端のア−ムには上記ワ−クが保持
される。ワ−クを保持する機構としては、真空吸着や上
記ア−ムにワ−クを係合させるための溝を形成するなど
のことが行われている。

【０００５】真空吸着の場合、最先端のア−ムに吸引孔
を形成するとともに、基端側のア−ムから最先端のア−
ムに形成された吸引孔に連通する吸引路を確保し、その
吸引孔を負圧にしなければならない。

【０００６】ところで、半導体装置や液晶表示装置の製
造工程では、エッチングやＣＶＤなどのように上記搬送
装置が真空チャンバ内で使用されることが多い。そのよ
うな場合、上記吸引孔に発生する負圧力を、上記真空チ
ャンバ内の負圧力よりもさらに低くしなければ、上記吸
引孔にワ−クを吸着する吸引力を発生させることができ
ない。

【０００７】しかしながら、複数のア−ムを回動自在に
連結し、各ア−ムに上記吸引孔に連通する吸引路を形成
する構造であると、各ア−ムの連結部分における気密性
の確保が難しいから、上記吸引孔を真空チャンバ内の圧
力以下の低圧に減圧するということが困難である。

【０００８】したがって、吸引孔が形成された最先端の
ア−ムにワ−クを十分な吸引力によって確実に吸着保持
することができないため、上記ア−ムを駆動すると、そ
のときに発生する加速度でワ−クの位置がずれてしま
う。とくに、ワ−クの搬送を高速度で行うと、ワ−クの
ずれ量が大きくなるから、高速搬送ができないというこ
とがある。

【０００９】一方、最先端のア−ムにワ−クが係合する
溝を形成し、その溝に上記ワ−クを係合させて保持する
場合、上記溝とワ−クとの間に隙間を設けなければ、そ
のワ−クを上記溝に対して係脱させることができない。
しかしながら、ワ−クと溝との間に隙間を設けると、ア
−ムを駆動したときに発生する加速度で、上記ワ−クが
上記隙間の分だけずれることになるから、その場合も受
け渡し時の位置決め精度が低下するということになる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このように、真空吸着
を利用した搬送装置においては、その装置を真空チャン
バ内で利用するときに、そのチャンバ内の圧力よりも低
い吸引力を生じさせなければならないから、実用上、困
難なことが多く、その結果、十分な吸引吸着力が確保で
きず、ア−ムを駆動したときの加速度でワ−クがずれ動
いてしまうということがある。

【００１１】また、ア−ムにワ−クが係合する溝を形成
して保持する場合には、溝とワ−クとの間に隙間を設け
なけなければならないから、その分、ア−ムを駆動した
ときの加速度でワ−クがずれ動くということがあり、こ
の場合にもワ−クを精度よく位置決めできないというこ
とになる。

【００１２】この発明は上記事情に基づきなされたもの
で、その目的とするところは、ワ−クを受け渡すときの
位置決めを、たとえば真空チャンバ内であっても、精度
よく行えるようにした搬送装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１記載の発明は、ワ−クを搬送するための搬送
装置において、駆動源と、この駆動源によって駆動され
るア−ムと、このア−ムに設けられ上記ワ−クを静電力
によって保持する保持手段とを具備したことを特徴とす
る。

【００１４】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、上記保持手段は、誘電体と、この誘電体に
埋設された電極とからなることを特徴とする。請求項３
記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記ア−
ムは少なくともその一部が誘電体で形成され、そこに上
記電極が埋設されていることを特徴とする。

【００１５】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発
明において、上記保持手段は、上記ア−ムが上記駆動源
によって駆動されることで上記ア−ムに保持された上記
ワ−クに発生する加速度よりも大きな保持力を有するこ
とを特徴とする。

【００１６】

【作用】請求項１の発明によれば、ワ−クは静電力によ
ってア−ムに保持されるため、真空チャンバ内であって
も保持力を確実に確保することが可能であり、しかも静
電力、つまりワ−クに対する保持力の大きさを所定の範
囲内で設定することが可能である。

【００１７】請求項２の発明によれば、静電力を発生す
る保持手段を簡単な構造とすることができる。請求項３
の発明によれば、ワ−クを搬送保持するア−ム自体を保
持手段とすることができる。

【００１８】請求項４の発明によれば、保持手段の保持
力をワ−クに発生する加速度よりも大きく設定すること
で、ア−ムを駆動したときに、ワ−クがア−ム上でずれ
動くのを防止できる。

【００１９】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面を参照して
説明する。図３はこの発明の搬送装置Ａ（図１に示す）
が使用される半導体装置の製造装置Ｂを示し、この製造
装置Ｂは仕切弁３を介して接続された複数、この実施例
では２つの真空チャンバ１、２を備えている。上記仕切
り弁３を開閉することで、２つのチャンバ１、２を連
通、遮断することができるようになっている。上記チャ
ンバ１、２は真空下での作業が要求される、たとえばエ
ッチングチャンバやＣＶＤチャンバなどである。

【００２０】上記チャンバ１、２には排気システムが設
けられている。つまり、２つのチャンバ１、２にはそれ
ぞれ主真空ポンプ５が設けられた主排気管６の一端が接
続されている。この主排気管６には、上記主真空ポンプ
５の上流側にメインバルブ７が設けられ、下流側にサブ
バルブ８が設けられている。

【００２１】また、各チャンバ１、２には上記主排気管
６と並列に補助排気管９の一端が接続されている。各補
助配管９にはそれぞれラフバルブ１１（粗引きバルブ）
が設けられている。上記主排気管６と補助排気管９との
他端は補助真空ポンプ１２に連通している。

【００２２】上記排気システムによって２つのチャンバ
１、２は、その内部にパ−テイクルの巻き上げが起こら
ないよう排気される。この排気手順を図４のフロ−チャ
−トを参照しながら説明する。まず、排気操作をスタ−
トさせると、補助真空ポンプ１２が作動する。ついで、
サブバルブ８とラフバルブ１１とが開放され、主真空ポ
ンプ５内と各チャンバ１、２内が粗引きされて減圧され
る。

【００２３】ついで、メインバルブ７が開放され、主排
気管６が全長にわたって同圧にされる。つまり、チャン
バ１、２および主排気管６と補助排気管９が同じ圧力と
なる。

【００２４】このようにして全体を減圧したならば、ラ
フバルブ１１およびサブバルブ８を閉じ、補助真空ポン
プ１２を停止する。ついで、チャンバ１、２内および主
真空ポンプ５に窒素（Ｎ₂ ）を供給し、これらの内部を
パ−ジし、大気圧に戻す。

【００２５】つぎに、サブバルブ８を開き、このサブバ
ルブ８の下流側の部分をＮ₂ でパ−ジしたならば、上記
ラフバルブ１１を閉じ、主真空ポンプ５と補助真空ポン
プ１２とを作動させて本引きを行う。

【００２６】このような排気手順であれば、チャンバ
１、２内において、逆流によるパ−テイクルの巻き上げ
を起こさず、上記各チャンバ１、２内を減圧することが
できる。

【００２７】上記搬送装置Ａは、たとえばワ−クとして
の半導体ウエハＵを一方のチャンバ１から他方のチャン
バ２へ受け渡すために用いられるものであって、図１に
示すように箱型状の本体２１を有する。この本体２１の
上面には支持部２２が設けられ、この支持部２２には中
実状の第１の軸２３を内部に回転自在に挿通支持した中
空状の第２の軸２４が回転自在に支持されている。

【００２８】上記本体２１内には第１の駆動源２５と第
２の駆動源２６とが設けられている。第１の駆動源２５
には第１の駆動プ−リ２７が設けられ、この第１の駆動
プ−リ２７と上記第１の軸２３の下端部に設けられた第
１の従動プ−リ２８との間には第１のベルト２９が張設
されている。したがって、上記第１の駆動源２５が作動
すれば、上記第１の軸２３が回転駆動されるようになっ
ている。

【００２９】上記第２の駆動源２６には第２の駆動プ−
リ３１が設けられ、この第２の駆動プ−リ３１と上記第
２の軸２４の下端部に設けられた第２の従動プ−リ３２
との間には第２のベルト３３が張設されている。したが
って、第２の駆動源２６が作動すれば、上記第２の軸２
４が回転駆動されるようになっている。

【００３０】上記第２の軸２４の上端には第１のア−ム
３４の一端が連結されている。この第１のア−ム３４の
他端には連結軸３５の中途部が回転自在に支持されてい
る。この連結軸３５の下端には連動プ−リ３６が取り付
けられている。この連動プ−リ３６と上記第２の軸２４
の上記支持部２２から突出した上端部との間には駆動ワ
イヤ３７が張設されている。したがって、上記第２の駆
動源２６が作動して第２の軸２４が回転駆動されると、
上記駆動ワイヤ３７を介して上記連結軸３５が回転する
ようになっている。

【００３１】上記連結軸３５の上端部には第２のア−ム
３８の一端部が連結されている。したがって、上記第
１、第２の駆動源２５、２６が作動させて第１の軸２３
と第２の軸２４とを回転させれば、上記第１のア−ム３
４および第２のア−ム３８も回転するから、これらの回
転角度に応じて上記第２のア−ム３８を回転方向および
前後方向に移動させることができるようになっている。

【００３２】上記第２のア−ム３８の他端部は一端部に
比べて面積が大きくなるようフォ−ク状に形成されてい
て、その部分には保持手段としての静電チャック４１が
埋設されている。そして、この第２のア−ム３８には、
図１に鎖線で示すワ−クとしての半導体ウエハ４２が上
記静電チャック４１で発生する静電力によってに保持さ
れる。

【００３３】上記静電チャック４１は図２に示すように
合成樹脂などによって円盤状に形成された誘電体４３を
有する。この誘電体４３内には薄いプレ−ト状の内部電
極４４が埋設されている。この内部電極４４の下面には
導入端子４５が設けられ、この導入端子４５から上記内
部電極４４に給電されるようになっている。それによっ
て、上記誘電体４３には静電力が発生するから、その静
電力で上記半導体ウエハ４２を吸着保持できるようにな
っている。

【００３４】上記静電チャック４１の吸着力Ｆは、 Ｆ＝Ｓ／２・ε・（Ｖ／ｄ）² で求めることができる。なお、ε＝ε ・ε_r である。

【００３５】ただし、 Ｓ：静電チャックの電極面積、 ε ：真空の誘電率、 ε_r ：静電チャックの比誘電率、 Ｖ：静電チャックへの印加電圧 ｄ：静電チャックの表面絶縁体の厚さ（図２に示す） である。

【００３６】上記半導体ウエハ４２を吸着保持した第２
のア−ム３８が前後方向および回転方向に駆動される
と、その駆動速度に応じて上記半導体ウエハ４２には加
速度が発生する。その際、上記半導体ウエハ４２が第２
のア−ム３８上でずれ動いたのでは受け渡し精度が低下
することになる。

【００３７】そこで、上記静電チャック４１の静電力
は、第２のア−ム３８の前後方向および回転方向の動き
によって上記半導体ウエハ４２に発生する加速度よりも
大きくなるよう設定される。たとえば、内部電極４４に
給電される電圧やその大きさによって上記静電チャック
４１に発生する静電力を設定することができる。

【００３８】上記半導体ウエハ４２に発生する加速度
は、つぎのように解析することができる。すなわち、半
導体ウエハ４２に発生する加速度は前後方向と回転方向
とに分けられる。

【００３９】まず、第２のア−ム３８が前後方向の運動
をするときに、半導体ウエハ４２がずれることのない、
第２のア−ム３８の最大加速度ｘ_max を求める。第２の
ア−ム３８上に固定された座標系からみた、半導体ウエ
ハ４２の加速度をａ、半導体ウエハ４２の質量をｍとす
ると、半導体ウエハ４２の運動方程式（絶対座標系）
は、 ｍ（ｘ−ａ）＝μ・Ｎ＝μ・ｍ・ｇ …（１）式 となる。上記（１）式は、 ｍ・ａ＝ｍ・ｘ−μ・ｍ・ｇ …（２）式 となる。

【００４０】したがって、半導体ウエハ４２が第２のア
−ム３８上で動かないのは、 ｍ・ａ＝ｍ・ｘ−μ・ｍ・ｇ≦０ …（３）式 すなわち、 ｘ≦μ・ｇ …（４）式 のときである。

【００４１】ここで、μ＝0.1 、ｇ＝9.8 （ｍ／ｓ² ）
＝9.8 ×10³ （mm／ｓ² ）とすると、 ｘ＝0.1 ×9.8 ×10³ ＝980 （mm／ｓ² ） となる。

【００４２】したがって、上記最大加速度ｘよりも大き
な吸着力が半導体ウエハ４２に作用するよう、第２のア
−ム３８に設けられた静電チャック４１に静電力を発生
させれば、上記第２のア−ム３８が加速度ｘで前後方向
に移動したときに、上記ウエハ４２がずれ動くのを防止
できる。

【００４３】つぎに、第２のア−ム３８が回転方向の運
動をするときに、半導体ウエハ４２がずれることのな
い、第２のア−ム３８の最大角加速度θmax を求める。
第２のア−ム３８と半導体ウエハ４２との相対加速度を
φとすると、半導体ウエハ４２の運動方程式は、 Ｉ（θ−φ）＝μ・ｍ・ｇ・ｚ …（５）式 ただし、ｚは摩擦力の作用点で、Ｉは半導体ウエハ４２
の断面二次モ−メントである。

【００４４】半導体ウエハ４２が第２のア−ム３８に対
してずれないのは、φ≦０、つまり Ｉ・θ−μ・ｍ・ｇ≦０ …（６）式 のときである。

【００４５】上記（６）式より、 θ≦μ・ｍ・ｇ・ｚ／Ｉ …（７）式 であり、ｍ＝ρ・π・Ｄ・Ｌ、Ｉ＝（π／32）・ρ・Ｌ
・Ｄ⁴ であるから、 θ≦μ・ρ・（π・Ｄ² ・ｚ／４）・ｇ／（π／32）・ρ・φ・Ｄ⁴ ＝８μ・ｇ・ｚ／Ｄ² …（８）式 のときである。

【００４６】ここで、μ＝0.1 、ｇ＝981 （cm／ｓ² ）
とすると、ｚ＝5(cm）、Ｄ＝15（cm) とすると、 θ＝８×0.1 ×981 ×5 ／15² ＝17.44 （rad/ｓ² ） となる。

【００４７】したがって、最大角加速度θよりも大きな
吸着力が半導体ウエハ４２に作用するよう、第２のア−
ム３８に設けられた静電チャック４１に静電力を発生さ
せれば、上記第２のア−ム３８が角加速度ｚで回転方向
に移動したときに、上記ウエハ４２がずれ動くのを防止
できる。

【００４８】このような構成の搬送装置Ａによれば、第
２のア−ム３８に静電チャック４１が設けられているか
ら、この静電チャック４１で発生する静電力によって半
導体ウエハ４２が吸着保持される。そのため、この搬送
装置Ａが上述したように減圧されるチャンバ１、２内で
用いられる場合であっても、真空吸着の場合のように十
分な吸着力が確保できなくなるということがない。

【００４９】しかも、上記静電チャック４１によって半
導体ウエハ４２を吸着保持する構成であれば、上記静電
チャック４１に印加する電圧を制御するなどして上記半
導体ウエハ４２に作用する保持力を調整することができ
る。そのため、上記第２のア−ム３８が前後方向や回転
方向に駆動された場合、上記静電チャック４１による半
導体ウエハ４２の保持力を、上記半導体ウエハ４２に発
生する加速度よりも大きくすることで、その半導体ウエ
ハ４２が第２のア−ム３８上でずれ動くのを防止でき
る。

【００５０】なお、この発明は上記一実施例に限定され
ず、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であ
る。たとえば、静電チャック４１は第２のア−ム３８と
別体の構成として上記第２のア−ム３８に埋設したが、
第２のア−ム３８の一部あるいは全部を誘電体で形成
し、そこに内部電極を埋設する構成としてもよく、その
ような構成とすれば、第２のア−ム３８の一部を静電チ
ャック４１として利用することができるから、構成を簡
略化することができる。

【００５１】また、上記装置では２本のア−ムを設け、
第２のア−ムに静電チャックを設けるようにしたが、ア
−ムの数は１本であってもよく、あるいは３本以上であ
ってもよく、その数はなんら限定されるものでない。

【００５２】

【発明の効果】以上述べたように請求項１に記載された
この発明は、駆動源によって駆動されるア−ムに、ワ−
クを静電力によって保持する保持手段を設けるようにし
た。そのため、上記ワ−クを静電力によって確実に保持
することができるばかりか、たとえば減圧されたチャン
バ内で使用するような場合であっても、十分な吸着力を
維持することができ、さらには吸着力を所定の範囲内で
設定することができる。

【００５３】請求項２に記載された発明は、上記保持手
段を誘電体およびこれに埋設された電極とで構成したか
ら、この保持手段を簡単な構成とすることができる。請
求項３の発明によれば、ア−ムの一部を誘電体で形成
し、そこに電極を埋設したから、ア−ム自体を保持手段
として利用することができ、経済的である。

【００５４】請求項４の発明によれば、保持手段による
保持力を、ア−ムが駆動手段によって駆動されることで
ワ−クに発生する加速度よりも大きく設定するようにし
たから、上記ア−ムを駆動してもワ−クがずれ動くのを
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す搬送装置の斜視図。

【図２】同じく静電チャックの一部断面した斜視図。

【図３】同じく上記搬送装置が使用される半導体装置の
製造装置の構成図。

【図４】同じく上記製造装置の排気手順のフロ−チャ−
ト。

【符号の説明】

２５…第１の駆動源、２６…第２の駆動源、３４…第１
のア−ム、３６…第２のア−ム、４１…静電チャック
（保持手段）、４２…半導体ウエハ（ワ−ク）、４３…
誘電体、４４…電極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｆ 1/1333 ５００ Ｇ０２Ｆ 1/1333 ５００

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワ−クを搬送するための搬送装置におい
   て、 駆動源と、 この駆動源によって駆動されるア−ムと、 このア−ムに設けられ上記ワ−クを静電力によって保持
   する保持手段とを具備したことを特徴とする搬送装置。
2. 【請求項２】 上記保持手段は、誘電体と、この誘電体
   に埋設された電極とからなることを特徴とする請求項１
   記載の搬送装置。
3. 【請求項３】 上記ア−ムは少なくともその一部が誘電
   体で形成され、そこに上記電極が埋設されていることを
   特徴とする請求項２記載の搬送装置。
4. 【請求項４】 上記保持手段は、上記ア−ムが上記駆動
   源によって駆動されることで上記ア−ムに保持された上
   記ワ−クに発生する加速度よりも大きな保持力を有する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の搬送装
   置。