JPH0834239B2 - 板状物保持装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、板状物保持技術、特に、薄い板状物を保持
する技術に関し、例えば、半導体装置の製造工程におい
て、ウエハを吸着保持して移送するのに利用して有効な
技術に関する。

〔従来の技術〕

一般に、半導体装置の製造工程においては、ウエハの
移送が各所で行われているが、無人化の要請から、ウエ
ハを自動的に保持して移送し受け渡たす板状物保持装置
の開発が要望されている。

このような板状物保持装置として、ウエハにエアを吹
きつ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、吸引圧力
と吹きつけ圧力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非接触形吸着保持装
置を使用することが、考えられる。

なお、ウエハのハンドリング技術を述べてある例とし
ては、株式会社工業調査会発行「電子材料1982年11月号
別冊」昭和57年11月18日発行 P109〜P116、がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、このような非接触型吸着保持装置を用いたウ
エハ保持装置においては、ウエハとの間に流れ層が形成
されるためにウエハの横方向の移動を規制するように配
設されたガイドに、ウエハが移送途中において頻繁に衝
突する結果、チッピングや異物発生の原因になるという
問題点があることが、本発明者によって明らかにされ
た。

本発明の目的は、板状物の損傷や発塵を防止すること
ができる板状物保持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、板状物に流体を吹きつ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間に流れ層を
形成するか吸引圧力と、吹きつけ圧力のバランスをとる
ことにより、板状物を吸着保持するヘッドと、このヘッ
ドの側面に吸着保持された板状物の側面に当接し得るよ
うに配設されている複数の係合部と、前記ヘッドが保持
した板状物を任意の係合部の方向に押す力を発生させる
押力発生部とを設けたものである。

〔作用〕

前記手段によれば、ヘッドに流れ層を介して吸着保持
された板状物は押力発生部によってガイドに押しつけら
れるため、流れ層上を横に滑動するのを規制される。そ
の結果、移送中等において、板状物がガイドに頻繁に衝
突する現象は抑制されるため、板状物の損傷や発塵は防
止されることになる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例であるウエハ保持装置を示
す一部切断正面図、第２図はその部分斜視図である。

本実施例において、このウエハ保持装置はヘッド２を
備えており、ヘッド２は平面形状が板状物としてのウエ
ハ１の外形と略等しい円盤形状に形成されている本体３
と、本体に設備された３台の非接触型吸着装置４と、本
体３の外周にウエハ１の外周と係合するように突設され
ている６個の係合部５とを備えている。第１図に示され
ているように、この吸着装置４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６と、吹出口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７とを備えている。吹出
口６は給気路８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７は吸引路９を介して真空排気装
置（図示せず）に接続されている。

また、本体３の外周に突設された係合部５は略等間隔
に設けられ、ウエハが遊動するのを防止するのに必要な
高さが本体３の平面から突出する方向に設けられてい
る。

本体３の外周面にはアーム10が径方向に配されて固着
されており、アーム10はその中間部を移動体11にヒンジ
部12を介して上下方向に回動するように支持されてい
る。移動体11は所望の２点間を連絡するように適宜敷設
されたガイドレール13に摺動自在に跨設されているとと
もに、ガイドレール13に沿って敷設されてサーボモータ
15によって回転駆動される送りねじ軸14により往復移動
されるように構成されている。ガイドレールの片脇には
支持ガイド16がアーム10の自由端部上面に摺接し得るよ
うに配されてガイドレール13の略全長にわたって敷設さ
れており、このガイド16はその下端辺の高さを変更する
ことにより、アーム10が支持しているヘッド２を上下動
および傾斜させるようになっている。

次に作用を説明する。

真空チャック（図示せず）等により水平に保持された
ウエハ１のある場所に移動されると、支持ガイド16によ
ってアーム10を案内されることにより、ヘッド２は第１
図に想像線で示されているようにウエハ１に垂直に対向
される。

続いて、ヘッド２における３台の吸着装置４におい
て、吹出口６のエアが吸引口７を介して吸引されると、
ウエハ１の上面とヘッド２の下面との間にエアの流れ層
が形成されるため、ヘッド２によりウエハ１は非接触状
態にて吸着保持されることになる。

このとき、ウエハ８を吸着保持するにはウエハ８全体
に吸着力がかかるのを望ましいので、ヘッド２の本体３
には吸着装置４を複数台設けるのがよい。また、流れ層
を介して吸着保持するとき、ウエハ１が吸着面と平行方
向に遊動するので、係合部５が設けられ、吸着保持の安
定化が図られている。

次いで、サーボモータ15によって送りねじ軸14が回転
されると、移動体11がガイドレール13に沿っ移動される
ため、この移動体11にアーム10を介して支持されている
ヘッド２も移動する。

この移動中、アーム10の自由端部上面が摺動する支持
ガイド16の下端辺の高さが下がるため、第１図に示され
ているように、アーム10はヘッド２を持ち上げる方向に
ヒンジ部12を中心に回動される。このとき、アーム10は
ヒンジ部12を中心に回動されるため、ヘッド２は水平面
に対して傾斜されることになる。

その後、ウエハ１がヘッド２に吸着保持されて所定の
場所まで移送されると、支持ガイド16の案内によりアー
ム10が回動されることにより、ヘッド２は水平に支持さ
れた状態になる。続いて、吹出口６のエアについての吸
引が弱められると、ヘッド２によるウエハ１の保持は解
除されるため、ウエハ１は所定の場合へ移載される。

そこで、ヘッド２がウエハ１を水平に保持したまま水
平移動される場合、ウェハ１はヘッド２との間に形成さ
れたエアの流れ層を介して非接触状態に吸着保持されて
いるため、ヘッド２の水平移動に伴って相対的にウェハ
１に作用する慣性力等により、ウェハ１はヘッド２に対
して水平方向に遊動してその側方の係合部５のそれぞれ
に頻繁に衝突する。この衝突により、ウエハ１に割れや
欠け等の損傷が発生されたり、摩擦により塵埃が発生さ
れる。

しかし、本実施例においては、ヘッド２がアーム10に
よって傾斜されることにより、第１図に示されているよ
うに、ウエハ１の自重によってウエハ１を傾斜下側の係
合部５に押しつける方向の力Ｆがウエハ１に常時作用す
るため、ウエハ１がヘッド２の平行方向に遊動する現象
は抑制される。すなわち、ウエハ１は前記押力Ｆによっ
て係合部５に一度当接された後、その押力Ｆによって係
合部５に押さえつけられるため、わずかな慣性力等によ
ってヘッド２の平行方向に遊動するのは阻止されること
になる。つまり、ヘッド２を傾斜させる構造はウエハ１
を下側の係合部５の方向に押す力を発生させる押力発生
部を実質的に構成していることになる。

その結果、ウエハ１が係合部５に頻繁に衝突される現
象は抑制されるため、ウエハ１の損傷や発塵等は防止さ
れる。

前記実施例によれば次の効果が得られる。

（１） ヘッドを傾斜させることにより、非接触状態で
吸着保持したウエハを傾斜下側の係合部にその自重によ
って押しつけることができるため、その保持状態におけ
るウエハの係合部への頻繁な衝突を抑制することがで
き、その結果、ウエハの損傷や発塵を防止することがで
きる。

（２） ウエハへの押力を発生するための押力発生部は
ヘッドを傾斜させるだけの構造で済むため、移送装置等
に簡単に組み込むことができ、設備費やランニングコス
トの増大化を抑制させることができる。

（３） ウエハを非接触状態で自動的に吸着保持して移
送することができるため、ウエハの移送についての無人
化ないしは自動化を促進させることができる。

〔実施例２〕 第３図は本発明の他の実施例であるウエハ保持装置を
示す正面図、第４図はその作用を説明するための正面図
である。

本実施例２が前記実施例１と異なる点は、押力発生部
が、ヘッド２の側面に配設されるとともに、形状記憶合
金を用いてヘッド２の径方向内向きに突出変形するよう
に形成されている変形部材17によって構成されている点
にある。

本実施例において、ウエハ１がヘッド２によりエアの
流れ層を介して吸着保持されると、形状記憶合金を用い
て形成されている変形部材17がヒータや温風吹きつけ等
のような適当な加熱手段（図示せず）により変形記憶温
度まで加温される。所定温度に達すると、第４図に示さ
れているように、変形部材17は予め記憶されている形状
に変化することにより、ウエハ１を対向する係合部材５
の方向に押して遊動を阻止する状態になる。その結果、
ウエハ１が係合部５に頻繁に衝突する現象は防止され
る。

本実施例によれば、ヘッド２を水平に対して傾斜させ
ずして、ウエハ１の遊動を防止することができるため、
ヘッド２の移送装置についての構造を一層簡単化させる
ことができる。

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
能であるこというまでもない。

例えば、ヘッドを傾斜させる構造は前記実施例に限ら
ず、ヘッドを多関節マニピュレータの先端に取り付ける
ように構成してもよい。

変形部材は形状記憶合金を用いて構成するに限らず、
バイメタルや圧電素子等を用いて構成してもよい。

押力発生部はヘッドを傾斜させる構造や、変形部材を
用いた構造に限らず、要は、ヘッドが流れ層を介して非
接触状態で吸着保持した板状物を任意の係合部の方向に
押す力を発生するように構成すればよい。

ヘッド、吹出口、吸引口等の形状、構造等は所望に大
じて変形することが望ましい。

本発明のウエハなどの板状物保持装置は、板状物に流
体を吹きつけあるいは、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
力と吹きつけ圧力のバランスをとることにより、板状物
を吸着保持するヘッドと、このヘッドの側面に吸着保持
された板状物の側面に当接し得るように配設されている
複数の係合部と、前記ヘッドが保持した板状物を任意の
係合部の方向に押す力を発生させる押力発生部とを備え
ているものである。

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保持装置
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、ホトマスク、ガラスその他の基板、板材
等の板状物を保持する装置全般に適用することができ
る。

〔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。

ヘッドが非接触状態で吸着保持した板状物を任意の係
合部の方向に押す力を発生させる押力発生部を設けるこ
とにより、板状物のヘッドと平行方向への遊動を抑制す
ることができるため、板状物の損傷や発塵を防止するこ
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ウエハ保持装置を示す
一部切断正面図、 第２図はその部分斜視図である。 第３図は本発明の他の実施例であるウエハ保持装置を示
す正面図、 第４図はその作用を説明するための正面図である。 １……ウエハ（板状物）、２……ヘッド、３……ヘッド
本体、４……吸着装置、５……係合部、６……吹出口、
７……吸引口、８……給気路、９……排気路、10……ア
ーム、12……ヒンジ部、13……ガイドレール、14……送
りねじ軸、15……サーボモータ、16……支持ガイド（押
力発生部）、17……変形部材（押力発生部）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 妻木 伸夫 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 (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 (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】板状物に流体を吹きつけあるいは、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つけ圧力のバランスをと
   ることにより、板状物を吸着保持するヘッドと、このヘ
   ッドの側面に吸着保持された板状物の側面に当接し得る
   ように配設されている複数の係合部と、前記ヘッドが保
   持した板状物を任意の係合部の方向に押す力を発生させ
   る押力発生部とを備えていることを特徴とする板状物保
   持装置。
2. 【請求項２】押力発生部が、ヘッドを水平に対して傾斜
   させることにより、板状物にヘッドの吸着面と平行方向
   の分力を付勢させ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項記載の板状物保持装置。
3. 【請求項３】押力発生部が、ヘッドの側面に配設され、
   ヘッドの径方向内向きに突出変形するように構成されて
   いる変形部材からなることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の板状物保持装置。
4. 【請求項４】変形部材が、形状記憶合金を用いて構成さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の
   板状物保持装置。