JPS6257227A - ウエハキヤリアハンドリング装置 - 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］ この発明は、半導体製造基板を構成するウェハを収納す
るウェハキャリアを、例えば製造装置へローディングあ
るいはアンローディングする等のハンドリング装置に関
する。

［従来技術］ 一般に、半導体集積回路の製造過程における半導体製造
基板のシリコンウェハを処理する製造装置は、シリコン
ウェハを例えば２５枚収納のウェハキャリアに収納した
状態で製造装置に装填し、処理後再びシリコンウェハが
収納されたウェハキャリアを回収する。いわゆるカセッ
トツウカセット方式が多く使用されている。

このようなウェハキャリアの製造装置への装填ならびに
製造装置からの回収は、第５図に示すように、シリコン
ウェハ１０１が複数収納されたウェハキャリア１０３を
一対のチャック爪１０５により挟圧把持して行なわれ、
特に一部の洗浄や化学液処理工程で人手に頼った状態で
実施されている場合が多い。なお、第５図中で符号１０
７はチャック爪１０５の開閉用送りねじ、符号１０９は
チャック爪１０５の開閉用案内軸である。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、このような従来のウェハキャリアハンド
リング装置にあっては、ウニハキ１１リアをチャック爪
で単に挟圧把持した状態で製造装置に対し出し入れする
構成となっているため、第５図においてウェハキャリア
の上下方向および水平方向への移動ならびに水平面内で
の回転は可能であるが、ウェハキャリアを鉛直面内で回
転させて立てたり、傾けたりする自由な操作ができない
上、把持を解放したときの製造装置等への位置決め精度
が極めて悪いものであった。また、この位置決め精度を
向上させるためには、チャック爪のみの把持であること
から摩擦力を得るためにウェハキャリアに対する把持力
を大きくする必要があり、このようにチャック爪に大き
な把持力を持たせると、ウェハキャリアが変形し歪みが
生じる等の問題が発生する。

この発明はこのような従来の問題点に着目して創案した
もので、ウェハキャリアに対し自由な操作が可能で、ウ
ェハキャリアに過大な力を加えることなく高精度な位置
決めができるウェハキャリアハンドリング装置の提供を
目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この目的を達成するためにこの発明は半導体製造基板を
構成するウェハを収納するウェハキャリアを両側から挟
圧把持するチャック爪を備えたハンド部を有するウェハ
キャリアハンドリング装置において、前記ヂＶツク爪が
係合する係合溝をウェハキャリア両側部にハンド部のウ
ェハキャリアに対し接近離反する方向に直交する方向を
長手方向として設けると共に、この係合溝に直交する方
向を長手方向とするキャリア係合部をウェハキャリアの
前記ハンド部側の一側面に設け、この一側面に接触し前
記キャリア係合部に係合する係合部を備えた押え部材を
前記ハンド部に設けた構成とした。

［作用］ ウェハキャリアハンドリング装置のハンド部をウェハキ
ャリアに対し接近させキャリア係合部に押え部材の係合
部を係合させてウェハキャリアの一側面に押え部材を接
触させる。この状態で一対のチャック爪を移動させ（閉
じ）てウェハキャリア両側部の係合溝に挿入させウェハ
キャリアを挟圧把持する。

このようにウェハキャリアを三次元的に把持することで
ウェハキャリアに対し過大な力を加えることなく三次元
的に自由な操作が可能で、かつ精度良く位置決めができ
る。

［実施例］ 以下、図面に基づきこの発明の詳細な説明する。

第１図〜第４図はこの発明の一実施例を示している。第
１図はウェハキャリアハンドリング装置の全体構成図で
、基台１に対し昇降体３が上下方向に移動可能に設けら
れている。昇降体３の上端部には第１のアーム５が水平
面内で回転可能に取付けられ、この第１のアーム５の先
端下部には第２のアーム７の一端部が第１のアーム５と
同様に水平面内を回転可能に取付けられている。

第２のアーム７の仙端部には、第２のアーム７の長さ方
向く第１図中で左右方向）を軸として回転する第１の手
首部９が装着されている。第１の手首部９には、この手
首部９の回転軸と直交する軸１１を中心に回転可能な第
２の手首部１３が取付けられている。

第２の手首部１３の図中で下端には、半導体製造基板の
シリコンウェハを収納するウェハキャリア１５を挟圧把
持するハンド部１７が設けられている。ウェハキャリア
１５は半導体製造装置１９のロード（アンロード）ステ
ージ２１上に載置された状態となっている。

第２図はハンド部１７を示し、第３図および第４図はハ
ンド部１７によりウェハキャリア１５を挟圧把持した状
態を示寸。複数のシリコンウェハ１９が収納されたウェ
ハキャリア１５の両側（第４図中で上下側）のハンド部
１７側端部には、ハンド部１７のウェハキャリア１５に
対し接近離反する方向に直交する方向、すなわち第３図
の上下方向に向って第１の係合溝（係合溝）２３が形成
されている。この第１の係合溝２３は後述するハンド部
１７のチャック爪２５が入り込む溝である。

一方、ウェハキャリア１５のハンド部１７側の一側面１
５ａの第３図中で上部側には、前記第１の係合溝２３と
直交する方向すなわち第４図中で上下方向に向って第２
の係合溝（キャリア係合部）２７が形成されている。こ
の第２の係合溝２７は後述するハンド部１７の押え部材
２９の突起部（係合部）２９ａが入り込む溝である。

ハンド部１７は、その可動部で発生する塵埃の外部への
拡散を最小限に保つため、ボックス形式のケース３１が
設けられており、このケース３１の一側面に第２の手首
部１３が取付けられている。

ケース３１には、ケース３１の長手方向に向ってケース
３１を貫通する後述するチャック爪２５の駆動ねじ３３
およびガイドロッド３５が取付けられている。この駆動
ねじ３３およびガイドロッド３５のケース３１内壁に近
接した各両端部付近には、一対のチャック爪取付部材３
７が駆動ねじ３３およびガイドロッド３５の軸方向に移
動可能に取付（プられており、この各取付部材３７の第
２の手首部１３と反対側端部には互いに内方に屈曲した
断面が１字形状のチャック爪２５がねじにより着脱可能
に装着されている。このチャック爪２５の先端は第１の
係合溝２３内に入りやすいように先細のテーパ形状とし
である。

一対のチャック爪２５は、それぞれケース３１の第２の
手首部１３と反対側の面に穿設された矩形状のチャック
爪移動孔３９から外部にその先端が突出している。

前記駆動ねじ３３は、チャック爪取付部材３７が移動す
る両端部イ」近にねじ部３３ａ　、３３ｂが形成されて
おり、このうちねじ部３３ａは右ねじてあり、ねじ部３
３１）は左ねじとなっている。これにより駆動ねじ３３
をある方向に回転させることで、一対のヂレック爪２５
は互いに接近するかあるいは離反する方向に移動し、チ
ャック爪２５は開閉することとなる。

駆動ねじ３３のケース３１から外部に突出した一方の端
部には駆動ねじ３３を回転させる駆動モーフ一 −９４１が設けられている。（第３図、第４図では省略
しである） チャック爪２５が突出したケース３１の一側面には、チ
ャック爪２５でウェハキャリア１５を挟圧把持するとき
に、ウェハキャリア１５の一側面１５ａに接触する平板
状の押え部材２９がねじにより着脱可能に取付けられて
いる。この押え部材２９の上部側には、前記ウェハキャ
リア１５の第２の係合溝２７に係合しウェハキャリア１
５側に突出した突起部（係合部）２９ａが形成されてい
る。この突起部２９ａは先端側が細いテーパ形状としで
ある。更に、押え部材２９の下部側の略中央部の小孔２
９ｂ内には、ウェハキャリア１５を検出するリミットス
イッチ４３が取付けられている。

また、ケース３１の駆動モータ４１と反対側端部の上面
には、チャック爪２５の開き位置（実際にはチャック爪
取付部材３７の開き位置）を検出する一対の検出器４５
が取付けられている。一方ケース３１の駆動モータ４１
側端部の上面には、ケース３１の内の可動部で発生する
塵埃を排出する排出ホース４７が継手４９を介して取付
けられている。この排出ホース４７は、必要に応じて排
気装置に接続することににす、ケース３１内で発生する
塵埃を排出すると共にケース３１内部を負正に保ち、内
部で発生ずる塵埃の外部への拡散を防止することができ
る。

なお、押え部材２９ならびにチャック爪２５は、ウェハ
キャリア１５を把持するときにウェハキャリア１５と接
触するため、ウェハキャリア１５を汚染しないように、
洗浄できる例えば弗化樹脂系の材料で形成されている。

同様にリミットスイッチ４５のウェハキャリア１５との
接触点も弗化樹脂系の材料で形成し、動作荷重を１０（
＋程度の軽備にしてあり、かつ接触点以外で対象物であ
るウェハキャリア１５に接触しないように押え部材２９
に固定されている。

次に、このように構成されたウェハキャリアハンドリン
グ装置の動作を説明する。

まず、半導体製造装置１９のアンロードステージ２１上
からウェハキャリア１５を他の装置へ移載する場合につ
いて説明する。アンロードステージ２１上のウェハキャ
リア１５に対するハンド部１７の把持位置は、自動化装
置においてあらかじめティーチング等により記憶されて
おり、昇降体３、第１．第２のアーム５，７および第１
．第２の手首部９，１３がそれぞれ制御され、ハンド部
１７は把持位置へ誘導位置決めされる。この把持位置は
第３図に示したように押え部材２９がウェハキャリア１
５の一側面１５ａに接触する位置である。

ハンド部１７のウェハキャリア１５に対する把持位置へ
の誘導は、昇降体３．第１．第２のアーム５，７および
第１．第２の手首部９，１３を制御し、ハンド部１７を
把持位置の近く、すなわち第３図に示す把持状態の位置
より×の負の方向（図中で右方向）の少なくともチャッ
ク爪２５がウェハキャリア１５の一側面１５ａよりも後
方（右側）に位置するようなところに位置決めする。

この位置もあらかじめティーチング等により記憶されて
おり、このときチャック爪２５は開いた状態となってい
る。

次に、ハンド部１７を第３図のＸ方向に誘導し、押え部
材２９をウェハキャリア１５の一側面１５ａに接触さけ
ることで把持位置に位置決めする。

このとき、押え部材２９の突起部２９ａはウェハキャリ
ア１５の第２の係合溝２７に入り込ｌυでいる。この把
持位置が正しく位置決めされたことをリミットスイッチ
４３により確認した後、駆動モータ４１を駆動させてチ
ャック爪２５を閉じ、チャック爪２５先端をウェハキャ
リア１５の第１の係合溝２３に入り込ませる。これによ
りハンド部１７でウェハキャリア１５が把持されたこと
になる。

上記のように把持することで、ウェハキャリア１５は、
Ｘ方向についてはチャック爪２５と押え部材２９とによ
り、第４図に示すｙ方向についてはチャック爪２５によ
り、また第３図に示す１方向については押え部材２９の
突出部２９ａにより、それぞれ拘束されることになる。

また、Ｘ軸、ｙ軸、ｌ軸まわりのモーメントについても
、×軸まわりについては押え部材２９の突出部２９ａに
より、ｙ軸およびｌ軸まわりについてはチャック爪２５
と押え部材２９とによって、それぞれ受けることになる
。

このため、ウェハキャリア１５を水平に保ったり、Ｖ軸
まわりに９０°回転させて垂直の姿勢を保つなど、ウェ
ハキャリア１５に対し自由な操作が可能となる。

このようにして、ウェハキャリア１５をハンド部１７に
より挟圧把持したら、再び昇降体３．第１、第２のアー
ム５．７および第１．第２の手首部９，１３を制御して
、ウェハキャリア１５を半導体製造装置１９のアンロー
ドステージ２１より取出し、他の装置のロードステージ
や搬送設備等へ移載する。

ウェハキャリア１５が他の装置等へ移載され所定の位置
に位置決めされたら、駆動モータ４１を前記とは逆転さ
せてチャック爪２５を開き、この状態でハンド部１７を
ウェハキャリア１５から×の負の方向に向って離反させ
ることで、ハンドリング装置の動作が終了する。

したがって、このような自動化装置を備えたウェハキャ
リアハンドリング装置を半導体製造工場において使用す
れば、各種製造装置へのウェハキャリアの装填、回収お
よびウェハキャリアの保管庫への出入れ等の作業が容易
となり、省力化はもとより、発塵源である作業者とシリ
コンウェハとの分離により製造環境の清浄度が高まり歩
留りが格段に向上する等の利点がある。

なお、この発明は前述の実施例に限定されるものではな
い、例えば、チャック爪２５の開閉機構は駆動ねじ３３
等を使用したものに代えて秤々の機構が考えられる。ま
た、ハンド部１７を誘導、位置決めする機構についても
、ウェハキャリア１５のハンドリング作業内容に適合す
る産業用ロボットに見られるような直交座標形、極座標
形、円筒座標形ならびに多関節形のアーム構成が考えら
　　　゛れる。更に、前述の実施例装置を自走式搬送台
車やコンベア等に取付けられることにより、広い範囲に
わたってのウェハキャリアのハンドリング装置を構成で
きる。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、チャック爪が係
合する係合溝をウェハキャリア両側部に設けると共に、
この係合溝に直交する方向を長手方向とするキャリア係
合部をウェハキャリアの一側面に設け、この一側面に接
触し前記キャリア係合部に係合する係合部を備えた押え
部材をハンド部に設けて、ウェハキャリアを三次元的に
拘束するようにしたため、ウェハキャリアを自由な姿勢
に保持することが可能となり、ウェハキャリアに対し過
大な力を加えることなく製造装置等への位置決めが高精
度にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はこの発明の一実施例に係わり、第１図
はウェハキャリアハンドリング装置の全体構成図、第２
図はハンド部の詳細を示す斜視図、第３図はウェハキャ
リアがハンド部により挟圧把持された状態を示す側面図
、第４図は第３図の■−ＩＶ断面図、第５図は従来のウ
ェハキャリアハンドリング装置のウニハキ１７リアに対
する把持状態を示ず斜視図である。 １５・・・ウェハキャリア　１５ａ・・・一側面１７・
・・ハンド部 ２３・・・第１の係合溝（係合溝） ２５・・・チャック爪

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体製造基板を構成するウェハを収納するウェハキャ
   リアを両側から挟圧把持するチャック爪を備えたハンド
   部を有するウェハキャリアハンドリング装置において、
   前記チャック爪が係合する係合溝をウェハキャリア両側
   部にハンド部のウェハキャリアに対し接近離反する方向
   に直交する方向を長手方向として設けると共に、この係
   合溝に直交する方向を長手方向とするキャリア係合部を
   ウェハキャリアの前記ハンド部側の一側面に設け、この
   一側面に接触し前記キャリア係合部に係合する係合部を
   備えた押え部材を前記ハンド部に設けたことを特徴とす
   るウェハキャリアハンドリング装置。