JPS62255335A - 板状体の移送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体基板等の板状体の移送装置に係り、特に
、汚れた空気、塵埃等を嫌うクリーンルーム内で、人手
によって、ウェハ等の基板を傷つけず清浄に保ってハン
ドリングするのに使用するに好適な板状体の移送装置に
関する。

〔従来の技術〕

半導体製造工程においては、平面あるいはくぼみ付トレ
イに処理面を上にしてウェハを置いて処理を行う工程が
多数である。このようなトレイからウェハを保持、搬入
量する装置として、例えば特開昭５９−１６１２９０号
公報に示されているように、負圧が供給される吸着パッ
ドによってウェハを真空吸着する装置が知られている。

特に人手によってハンドリングを行う真空吸着装置は真
空ピンセットと呼ばれ、半導体製造工程の各所で使用さ
れている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、前述のように平面やくぼみに置かれた
ウェハを容易につかむことができるという利点を有する
反面、ウェハの処理面側を吸着した場合、吸着された部
分の処理面にゴミや傷がつくという問題点があった。ま
たウェハ置かれたトレイに真空ビンセットをウェハ裏面
側にさし込むための溝を設け、ウェハ裏面を吸着する場
合でも、吸着した裏面が汚れる。現在では、ウェハ裏面
に付着したゴミがそのウェハあるいは他のウェハの処理
面側にまわり込むことが問題とされるぐらい、ウェハ処
理面側には高い清浄度が要求されている。

本発明の目的は、ウェハ等の板状体を非接触に保持して
他の場所へ移送でき、その場所で保持を解除することが
できる板状体の移送装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の上記目的は、板状体との間に平面的なすきまを
形成するための保持面を備える保持体と、この保持体の
保持面に設けられ、この保持面に対向する板状体に対し
て大気圧以上の圧力を発生する流体噴出部と、前記流体
噴出部の周囲に位置するように、保持体の保持面に設け
られ、保持面に対向する板状体に対して大気圧以下の圧
力を発生する絞りを備えた流体吸引部と、前記保持体に
設けた握り部と、前記流体噴出部および流体吸引部にそ
れぞれ通じる通路を開閉する弁装置とを備えることによ
り達成される。

〔作用〕

流体吸引部からの流体の吸引により、保持面と板状体の
表面とのすきま内の平均圧力を大気圧以下にする。この
負圧により板状体の重量を支持する。このとき、絞りを
通して流体噴出部から加圧流体をすきま内に導くことに
より、すきま内の圧力は、すきま間かくが大きくなれば
減少し、小さくなれば増加する。したがって、板状体は
ある一定のすき間かくを保って安全に非接触支持される
。

またこのとき、流体吸引部は圧力が大気圧以下であるこ
とから、流体が周囲に噴出して１周辺のごみをまき上げ
たり周囲に置かれた板状体を移動させてしまうことがな
い、また、握り部を人手により把持することにより、板
状体を所定の場所に移送し、弁装置の操作によりその場
所へ板状体を非接触で移送させることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図および第２図は本発明の板状体の移送装置の一実
施例を示すもので、これらの図において］は非接触に保
持すべき例えば半導体ウェハのような板状体を示す、２
は板状体１の保持体である。

保持体２には３つの保持面２Ａが形成されており。

それぞれの保持面２Ａと板状体１の上面ＩＡとの間には
、すきま間かくｈをへたててすきま３が形成されている
。３つの保持面２Ａは同じ端成となっており、それぞれ
保持面２Ａには、すきま３内の気体を吸引してすきま３
内の平均圧力を外気圧以下に保つ流体吸引部と、すきま
３へ加圧流体を導入する流体噴出部とが備えられている
。前記流体吸引部は、保持面２Ａの外周部に設けられる
環状の溝４を備え、また流体噴出部は保持面２Ａの中央
部に設けた開口部５および絞り６を備えている。前述し
た環状の溝４は保持体２およびこれに設けた握り部７内
の流体吸引通路８および管路９を通して流体吸引源１０
に連結している。また前述した絞り６は保持体２および
握り部７内の流体供給通路１１および管１２を通して流
体供給源１３に連結している。前述した握り部７は装置
全体を人手で携帯、移動させるために用いられる。

この握り部７には装置を携帯した状態で保持体１の開口
部５に供給される流体および保持体１の溝４から吸引さ
れる流体をオンオフするための弁１４が設けられている
。保持体１には、装置の保持面２Ａを平面に対面させて
装置を平面にＩくとき、保持面２Ａと平面との間に所定
のすきまが形成されるように設けられた６個の橋状のス
トッパ１５が固定されている。この６個のストッパ１５
の内側面に内接する円の直径は、板状体１の直径より大
きくなっており、板状体１を非接触支持した状態では、
このストッパ１５の先端は、板状体１の端面より第１図
において下側まで延びる長さがとっである。

前述した弁装置１４の一例を第３図を用いて説明する。

この図において第】図と同符号のものは同一部分である
。弁装置１４はそれぞれ通Ｍ８゜１１を開閉するための
弁孔１．６．１７を有する弁体］−８と、この弁体１８
に設けた操作ボタン］９と、通路８，１１を閉じるよう
に弁体１８を付勢するばね２０とを備えている。この弁
装置１４はその操作ボタン１９をばね２０に抗して押し
込むことにより通路８．１１を開状態にすることができ
る。

次に前述した流体供給源１；３および流体吸引源１０の
一例の構成をそれぞれ第４図および第５図を用いて説明
する。流体供給源１３は第４図に示すように加圧ポンプ
１．３　Ａと、その駆動モータ１．３Ｂと、加圧ポンプ
１３Ａによって加圧された流体の圧力を調整する圧カレ
ギュＩノータ】７３Ｃと。

ごみを除去するフィルタ１３Ｄとで構成されている。ま
た流体吸引ＷＡ１０は第５図に示すように、真空ポンプ
１０Ａと、その駆動モータ１０■３と、管路９を大気に
開放する可変形絞り弁１０Ｃで構成され、可変形絞り弁
１０Ｇの絞りを調整することにより負圧を調整すること
ができる。

次に、上述した本発明の装置の一実施例の動作を説明す
る。

動作の説明に先立って、板状体１を非接触で保接するた
めの原理を説明する。

第６図において、流体吸引源１０を駆動すると、これに
よって管路９通路８を通して溝４から流体が吸引され、
この溝４内の圧力が外気以下に減圧される。一方、溝４
内の圧力より高い圧力に保たれている流体供給源１３は
、加圧流体を管路１２、通路】１から絞り６を通してす
きま３供給し、この部分に大気圧以上の圧力を与える。

このとき、すきま３内の圧力、またこの圧力から計算さ
れる板状体１に働く力は、理論的に以下のようになる。

いま、すきま３内の流れは、すきま３の間かくＨを十分
小さくとるとき１等温１層流で、慣性力と比較して粘性
力が支配的な流れであると仮定できる。このとき、すき
ま３内の流れに対し、第７図に示す座標系および記号を
用いて、次の方程式および境界条件が成立する。

ｒ１≦ｒ≦ｒｏのすきまに対し、 Ｐ＝Ｐｃａｔｒ＝ｒｘ、Ｐ＝Ｐｖａｔｒ＝ｒｏ　　　−
（２）ｒ、≦ｒ≦ｒｂのすきまに対し、 Ｐ＝Ｐｖ　ａｔ　ｒ＝ｒａ、　Ｐ＝Ｐａ　ａｔ　ｒ＝ｒ
ｂ　　−（３）ここで、 ｒ　：保持面２の中心Ｏからすきまのひろがり方向に測
った座標 ｈ　：すきま３間かく Ｐ　：すきま３内の圧力 「１：開口部５の半径 「ｏ：溝４に囲まれた保持面２Ａの外半径、あるいは溝
４の内半径 ｒａ：１ｌ１４の外半径 ｒｈ；保持面２Ａの半径 Ｐｃ二開ロ部５内の圧力 Ｐｖ：溝４内の圧力 Ｐｌ：外気圧 このすきま３内の流れ（圧力）の式に対し、通路】１に
介設された絞り６を通る気体質量流斌ｍＲは ここで、 Ｃｏニオリフイス絞り流社係数 （空気に対してはＣｎ二０，８５） Ｒ：ガス定数 Ｔ　−気体の絶対温度 Ｐｓ：通路１１に供給される気体の圧力Ｋ　：気体の比
熱比 また、ｒ１≦ｒ≦ｒＯのすきま３内を流れる気体質竜流
斌ｍｈは、 ここで 次の連続条件が課せられる。

ｍｙｔ＝ｍｈ　　　　　　　　　　　　　　　　　　−
（６）以上１式（１）〜（６）がすきま３内の流れに対
する基礎式であり、これらを解くことにより、すきま３
内の圧力が求まる。そして求まったすきよ３内の圧力よ
り、板状体りに働く吸引力Ｆ（上向き正）は次式のよう
に表わされる。

・・・（７） ここで圧力Ｐについての式（］−）〜（３）の解はＰｃ
　　　　　　　　　　　　　Ｏ≦ｒ　＜　１７　まただ
しここでＰｃは未知であり、このＰｃは式（４）・）〜
（６）より定まる。

以上の式（１）〜（７）より、すきま３の間かくｈを変
えて板状体１に働く吸引力Ｆを計算した結果を第８図に
示す。この第８図より本発明の装置の動作を説明すると
以下の通りである。

いま、すきま３の間かくｈが間か＜ｈｆＩ、すなわち第
６図において板状体１が実線で示す位置にあるときに吸
引力と板状体１の重量とがつり合うように装置を設計し
たとする。このとき、板状体１が第６図において実線で
示す位置に移動してすきま３の間かくｈが間か＜ｈｂに
増加すると、第８図に示すように吸引力Ｆは板状体１の
重量よす大きくなる。したがって、板状体】には、設計
点である間か＜ｈａの位置に引きもどす方向に復元力が
働く、同様にして、すきま３間かくｈが設計点すきま間
か＜ｈａより小さくなった場合にも、板状体１には間か
＜ｈａより小さくなった場合にも、板状体１には間か＜
ｈａの位置にもどる方向に復元力が働く、これより板状
体１は、保持体２の保持面２Ａとすきま３の間かくｈを
へだてて非接触に安定浮上支持されることになる。加圧
流体を通路１１に供給する場合には、保持面２Ａの下方
に板状体１を懸垂するだけでなく、保持面２Ａの上方に
板状体１を浮上させることも可能である。

またこのとき、負圧に保たれる溝４は、通路】１のすき
ま３への開口部５を取囲むように環状に設けられている
ので１通路１１からすきま３内へ流入した気体はすべて
溝４内へ吸引回収され、外部に噴出することはない６逆
に保持面２Ａの外周部から外気が＠４内に流入するが、
溝４内の負圧の大きさは２００〜３００ｏｎ＋水柱程度
であり、流入する気体の流量は少ない。また噴出する場
合と異なり、流入する場合は周囲に対する影響は小さい
。

次に第９図および第１０図を用いて１本発明の装置によ
り、板状体１を保持し、移送する動作を説明する。

まず、第９図に示すように人手によって把持された本発
明の’Ｍ置を板状体１に！［する、このとき、弁装置１
４は閑になっており、保持機端の作動は停止した状態で
ある９次に人手によって本発明の装置を下降させると、
第１０図に示すように保持体２の外周に設けたストッパ
１５によって。

保持面２人が板状体１の上面ＩＡに接触することはなく
、かつ非接触支持を開始するに十分なだけ保持面２人と
板状体１の上面ＩＡとが近づいた状態が設定される。こ
の状態で弁装置１４の操作ボタン１８を操作して弁を開
にすると、前述した保持原理にもとづいて、板状体１は
装置に非接触支持され５人手によって装置を移動させる
ことによって装置とともに、板状体１を搬送することが
できる。板状体の移送時、板状体１が支持された状態に
おいては、ストッパ１５は、保持された板状体Ｊが板状
体１の面方向に大きく移動するのを防ぐためのガイドと
して機能する。次に、保持した板状体１を他の場所に載
置する場合には、板状体１を保持した場合と同様に装置
を所定の場所に置き、弁装置１４を閉にして保持の作動
を停止する。

これにより、板状体１は装置から離脱しその所定場所に
移動させることができる。

以上に述べたように、本発明の実施例においては５人手
によって平面あるいはくぼみに置かれたウェハ等の操作
体を容易に保持し、移動させることができ、その際、板
状体は非接触に保持されるので、板状体が汚れたり傷つ
いたりすることがない。

第１１図は本発明の装置に用いられる弁装置の他の実施
例を示すもので、この図において第３１ｉｄと同符号の
ものは同一部分である。この実施例は弁体１８の部分に
通路８，１１に通じる。フレキシブルな管２１．２２を
弁体］−８に設けた停止バー２３によってつぶしたり開
放したりすることによって１通路８，１１を同時に開閉
するように構成したものである。すなわち停止バー２３
はばね２０によって通常は図面上左方向に移動し管２１
゜２２をつぶして閉状態に停止している。そして。

操作ボタン１９をばね２０に抗して押すことにより、管
２１．２２が開き弁が開放する。

以上述べた例では１通常閉となっており、操作ボタン】
−９を押した時のみ開となる構成としたが、操作ボタン
１９を押して開放するという動作により、弁が開閉動を
くり返す機構でもかまわない。

第１２図は１本発明の装置を構成する流体供給源と流体
吸引源１０どの他の実施例を示すもので、この図におい
て第４図および第５図と同符号のものは同一部分である
。この実施例は】１台のポンプ２４をモータ２５によっ
て駆動し、ポンプ２４の吐出側に絞り弁２６、圧力リギ
ュレータ１３Ｃおよびフィルタを接続し、吸込側に可変
形絞り弁１０Ｃを接続して構成したものである。このよ
うに構成したことにより、流体源の構成を簡略にするこ
とができる。

第１３図および第１４図はそれぞれ流体供給源１３およ
び流体吸引源１０のさらに他の実施例を示すもので、こ
れらの図において第４図および第５図と同符号のものは
同一部分である。この実施例は流体源としてそれぞれ圧
力容＋３０．３１によって構成したものである。このよ
うに圧力容器３０．３１を用いることにより、動力源の
ない場所で装置を作動させることが可能となる。また本
発明の装置においては気体の使用量が少ないので。

圧力容器を小型にし、携帯可能とすることもできる。

なお、上述の実施例は弁装置を握り部に設けたが、この
握り部に設けなくても良い８ 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、人手によって平
面あるいはくぼみに置かれた板状体を容易に保持し、他
の場所へ移送させることができ、その際、板状体は非接
触に支持されるので、板状体が汚れたり傷ついたりする
ことを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の一実施例の縦断正面図、第２図
はその底面図、第３３図は本発明に用いられる弁装置の
一例の縦断正面図、第４図は本発明に用いられる流体供
給源の一例の構成を示す図、第５図は本発明に用いられ
る流体吸引源の一例の構成を示す図、第６図は本発明の
装置による板状体の保持動作を説明するために供した保
持面付近の部分断面図、第７図はその寸法関係を示す説
明図、第８図は本発明の装置による板状体の保持動作特
性図、第９図は本発明の装置の操作動作を示す説明図、
第１０ｙ４は本発明の装置の保持面およびストッパ付近
の動作を示す部分断面図、第１１図本発明に用いられる
弁装置の他の例を示す横断面図、第１２図ないし第１４
図は本発明に用いられる流体供給源および流体吸引源の
他の実施例を示す図である。 】・・・板状体、２・・・保持体、２Ａ・−・保持面、
４・・・溝、５・・・開口部、６・・・絞り、７・・・
握り部、１０・・・流体吸引源、１３・・・流体供給源
、１４・・・弁装置、】５・・・ストッパ。 て　２　図 ７６　図 ４　７　日 不　３　ロ 設計ｆ！よ間η゛〈 ■　ｑ　図 Ｗ　／ρ　国 ’４１１　　口 罵　１２　　口 ｚ４−・−ｒ；フ１ ｚ５−　モーフ χ　ノ３　　図 冨　／４　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、流体によつて板状体を非接触で保持し、他の場所へ
   移送するものにおいて、板状体との間に平面的なすきま
   を形成するための保持面を備える保持体と、この保持体
   の保持面に設けられ、この保持面に対向する板状体に対
   して大気圧以上の圧力を発生する流体噴出部と、前記流
   体噴出部の周囲に位置するように、保持体の保持面に設
   けられ、保持面に対向する板状体に対して大気圧以下の
   圧力を発生する絞りを備えた流体吸引部と、前記保持体
   に設けた握り部と、前記流体噴出部および流体吸引部に
   それぞれ通じる通路を開閉する弁装置とを備えたことを
   特徴とする板状体の移送装置。 ２、前記通路は握り部内に設けられ、この握り部に、前
   記通路を開閉する弁装置を設けたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の板状体の移送装置。 ３、前記通路にそれぞれ通じる流体供給源および流体吸
   引源はそれぞれ加圧ポンプおよび真空ポンプで構成した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の板状体の
   移送装置。４、前記通路にそれぞれ通じる流体供給源お
   よび流体吸引源は共通の１つのポンプで構成したことを
   特徴とする特許請求の範囲第２項記載の板状体の移送装
   置。 ５、前記通路にそれぞれ通じる流体供給源および流体吸
   引源はそれぞれ加圧容器で構成したことを特徴とする特
   許請求の範囲第２項記載の板状体の移送装置。