JPS6384042A - 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〕 本発明は半蕊体基板等の板状体の移送装置に係り、特に
板状体を非接触状態に保持して移送し、かつ開放時に板
状体の面方向の位置を定めて所定の場所に置くことがで
きる装置に関する。

〔従来の技術〕

半導体製造工程においては、平面やくぼみ付トレイに処
理面を上にしてウニ４１を置いて処理を行う工程が多数
ある。このような平面やくぼみからウェハを保持、搬入
出する装置として、例えば特開昭５８−１４１５３６号
公報に示されるように、保持すべきウェハの中心から外
周方向に向って流体を噴出させ、ベルヌイの原理により
ウェハを非接触で吸着するものがある。

〔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処理面を
上にして置かれたウェハを、ウェハ処理面側から処理面
に接触することなく保持、搬出することができるという
利点を有する反面、ウェハを装置から所定の場所に開放
するとき、非接触に保持したウェハは面方向には固定さ
れていないことから、ウェハの面方向位置を定めて開放
するということができなかった。またベルヌイの原理に
よりウェハを吸着するものであるため、ウェハとその支
持面との間に広いすきまをとって、このすきまに多量の
流体を流す必要がある。すきまが広いことから保持力が
小さいという問題点があり、また多量の流体を流すこと
から、装置から噴出した流体によってゴミのまき上げや
ダウンフローの乱れが生じ、ウェハが汚れるという問題
点があった。

本発明の目的は、ウェハ等の板状体を強い保持力をもっ
て非接触かつ清浄に保持して他の所定の場所へ移送でき
、その所定の場所に板状体を開放するとき、板状体の位
置を定めて置く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〕

本発明の上記の目的は、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絞りを備えた流体噴出
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流体吸引部と、前記保持体
に設けられ、非接触に保持した板状体が面方向に大きく
移動するのを防ぐために、板状体を保持した状態におい
て板状体の周囲端に接し得るように形成され、この周囲
端に接し得る部分が板状体の周囲端より外側に位置する
ガイド部と、前記保持体に設けられ、非接触に保持した
板状体を板状体の面方向に移動させ、前記ガ′イド部の
ある特定の一部に接するように押しつける押し付け機構
とを備え、かつ前記ガイド部を、板状体がガイド部の前
記特定の一部に接するように押付けられたとき、ガイド
部に対して、板状体の面形状のある幾何学的位置特性が
一つに定まるように形成す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
ある一定のすきま間かくを保って安全に非接触支持され
る。このとき保持面と板状体との間のすきま内の流れは
、ベルヌイ原理を用いた装置の場合の非粘性流れに対し
て粘性流れであるので、すきま間隔が小さくなり、板状
体に対して強い保持力を発生する。また流体吸引部は圧
力が大気圧以下であることから、流体が周囲に噴出して
ゴミをまき上げたりすることがない。また保持した板状
体を所定の場所に開放するとき、まず押付け機構によっ
て板状体をガイド部のある特定の一部に接するように押
しつける。このとき、ガイド部は、ガイド部に対する板
状体の面形状のある幾何学的位置特性が一つに定まるよ
うに形成されていることから、装置に対する板状体のあ
る幾何学的位置が定まる。

したがって装置を板状体の面方向に適切に位置決めして
、その後保持機構を解除することにより、位置を定めて
板状体を所定の位置に開放することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図ないし第４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１は非接触に保
持すべきウェハを示す。２はウェハ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とウェハ１の上面ＩＡとの間には、す
きま間かくｈをへだててすきま３が形成されている。３
つの保持面２Ａは同じ構成となっており、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１ｏを備え、この溝１０は保持体２内の流体吸引通
路１１および管路１２を通し、流体の吸引をｏ　ｎ　−
ｏ　ｆ　ｆするための弁１３を介して流体吸引源１４に
連結している。

また流体噴出部は保持面２Ａの中央部に設けた開口部４
および絞り５を備えており、絞り５は保持体２内の流体
供給通路６および管路７を通し、流体の供給をｏ　ｎ　
−ｏ　ｆ　ｆするための弁８を介して流体供給源９に連
結している。保持体２には、ウェハ１を保持したとき、
ウェハが面方向に大きく移動するのを防ぐように、７個
の棒状のガイド部１５が設けられている。この７個のガ
イド部１５は、ウェハ１の周囲端に接し得るように、そ
の先端がウェハ１の端部より第１図において下側まで延
びる長さがとっである。またガイド部１５のウェハ１に
接し得る部分は、保持したウェハ１の周囲端より外側に
位置している。また前記保持体２には、非接触に保持し
たウェハ１を第３図および第４図において右側方向に移
動させ、ウェハ１がガイド部１５Ｄ〜１５Ｇの４個の内
少くとも３個に接するよう押しつけるように、板状体１
に流体を吹きつける流体吹き付け部１６が設けられてい
る。流体吹き付け部は、保持体２内の通路１７および管
路１８を通し、流体の供給をｏｎ−ｏｆｆするための弁
１９を介して流体供給源２０に連結している。また１５
Ｄ〜１５Ｇの４個のガイド部は、ウェハ１がこの４個の
ガイド部の内少くとも３個に接するとき、オリフラＩＢ
を除いて周囲が円形であるウェハ１の外周円の中心位置
がガイド１５Ｄ〜１５Ｇに対して定まるように、ガイド
１５Ｄ〜１５Ｇに内接する円の直径がウェハ１の直径と
等しくなるように配置しである。またウェハ１のオリフ
ラＩＢがガイド部１５Ｄ〜１５Ｇの４個の内いずれかの
側に来てもウェハ１の中心位置が定まるように、ガイド
部１５Ｄと１５Ｅ。

１５Ｅと１５Ｆ、１５Ｆと１５Ｇとの間隔は、それぞれ
オリフラＩＢの長さより長くとっである。

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、ウェハ１を非接触で保持するた
めの原理を説明する。

第５図において、流体吸引源１４を作動させると、これ
によって管路１２、流体吸引孔１１を通して環状溝１０
から流体が吸引され、この環状溝１０内の圧力が大気圧
以下に減圧される。一方、環状溝１０内の圧力より高い
圧力に保たれている加圧流体供給ｇ９は、加圧流体を管
路７、加圧流体供給孔６から絞り５を通してすきま３に
供給し、この部分に大気圧以上の圧力を与えている。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の間隔りを十分小
さくとるとき１等温２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６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。

ｒ、ｈ≦ｒ≦ｒｏのすきまに対し、 Ｐ＝Ｐｃ　ａｔ　　ｒ＝　ｒｒ、　Ｐ＝Ｐｖ　ａｔ　　
ｒ＝　ｒｏ　　＝・（２）ｒａ≦ｒ≦ｒｂのすきまに対
し、 Ｐ＝Ｐｖ　ａｔ　　ｒ＝ｒａ、　Ｐ＝Ｐａ　ａｔ　　ｒ
＝ｒｂ　　・・・（３）ここで。

ｒ：保持体２の中心からすきま３のひろがり方向に測っ
た座標 ｈ　：すきま３の間隔 Ｐ　：すきま３内の圧力 ｒｌ：開口部４の半径 ｒｏ：環状溝１０に囲まれた保持面２Ａの外半径、環状
溝１０の内半径 ｒａ：環状溝１０の外半径 ｒｂ：保持体２の保持面２Ａの半径 Ｐｃ：開口部４内の圧力 Ｐｖ：環状溝１０内の圧力 Ｐａ；大気圧 このすきま３内の流れ（圧力）の式に対し、加圧流体供
給孔６に介設された絞り５を通る気体質量流量ｍＲは。

二二で、 Ｃｏニオリフイス絞り流量係数 （空気に対してはＣｏ二〇、８５） Ｒ：ガス定数 Ｔ　：気体の絶対温度 Ｐｓ：加圧流体供給孔６に供給される気体の圧力Ｋ　：
気体の比熱比 また、ｒｌ≦ｒ≦ｒｏのすきま３内を流れる気体質量流
量ｍｈは、 ここで、 μ　：気体の粘性係数 と表わされ、これらの気体質量流ＪｉｍＲ，ｍｈには。

次の連続条件が課せられる。

ｍ　Ｒ：　ｍ　ｈ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　・・・・・・（６）以上、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
ま３内の圧力より、板状体１に働く吸引力Ｆ（上向き正
）は次式のように表わされる。

Ｆ＝　　／　　（Ｐ−Ｐａ）２ｇｒｄｒ＝−ｘ　ｒｌ２
（Ｐｃ−Ｐａ） ｆ　　（Ｐ−Ｐａ）２πｒｄｒ ｒｌ −π（ｒ’ａ２ｒｏｚ）　　（ｐｖ−ｐａ）−／　　（
Ｐ−Ｐａ）２πｒｄｒ　　　　　＝（７）Ｐａ ここで圧力Ｐについての式（１）〜（３）の解は（４）
〜（６）より定まる。

以上の式（１）〜（７）より、すきま３の間隔りを変え
て板状体１に働く吸引力Ｆを計算した結果を第７図に示
す、これらの図により、上述した本発明の装置の一実施
例の動作を説明すると、以下の通りである。

いま、すきま３の間隔りが設計すきま間隔り６、すなわ
ち第５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設定され
ているものとする。このとき。

板状体１が第５図において破線で示す位置に移動して、
すきま３の間隔りが設定すきま間隔ｈａを越えてｈｂに
増加すると、第４図に示すように吸引力は板状体１の重
量より大きくなる。したがって、第５図の破線で示す位
置にある板状体１には、設計点であるすきま間隔ｈ−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の間隔りが設計点すきま間隔ｈｄより小さくなっ
た場合にも、板状体１にはその位置を設計すきま間隔ｈ
６の位置にもどす方向に復元力が働く。これにより、板
状体１は、保持体２の保持面２Ａとすきま３の間隔り、
をへだでて非接触に安定浮上支持されることになる。

またこのとき、負圧に保たれる環状溝１０は。

開口部４を取り囲むように環状に設けられているので、
開口部４からすきま３内へ流入した流体はすべて環状９
内へ吸引回収され、外部に噴出することはない。逆に、
保持体２の外周部から外気が環状溝１０内に流入するが
、環状溝１０内の負圧の大きさは２００〜３００ｎｎ水
柱程度であり、すきま３の間隔りも従来のベルヌイ原理
を利用した保持装置と異なって小さく設定できるので、
すきまへ流入させる流体の流量は少なくてよい。

上述の実施例においては、保持体２の保持面２Ａと板状
体１とのすきまにおける板状体１の中心部に正の圧力を
、その周囲に負の圧力を生起し、板状体１を保持体２に
対し非接触状態で確実に保持することができるので、第
１図に示すように保持体２の保持面２Ａを下方に向けて
板状体１を保持した状態から、保持体２をいかなる姿勢
に変化させても、板状体１を非接触で保持することがで
きる。

次１こ、第１図ないし第４図を用いて、本発明の装置に
より、ウェハ１を保持し、移送した後、所定の場所に位
置を定めて置く動作を説明する。

まず平面等に置かれたウェハ１を装置につかむとき、第
３図に示すように、ガイド部１５がウェハ１に接触しな
い位置で装置をウェハ１上に下降させる。このとき、弁
装置８，１３．１９は閉になっており、保持機構および
押し付け機構の動作は停止した状態である。装置を下降
させ、保持面２Ａとウェハ１の上面ＩＡとの間のすきま
間かくが非接触支持を開始するに十分なだけ近づいた状
態を設定し、弁装置８．１３を開にすると、前述した保
持原理にもとづいて、ウェハ１は装置に非接触保持され
る。この状態で装置を移動させることによって装置とと
もに、ウェハ１を移送することができる。次に、保持し
たウェハ１を他の場所に位置を定めて載置する揚会には
、まずウェハ１を保持した状態で弁装置１９を開にし、
流体吹き付け部１６から流体をウェハ１に吹きつけ、す
なわち押し付け機構の動作を開始して、ウェハ１を第４
図に示すように５図で右側に移動させ、ウェハ１がガイ
ド部１５Ｄ〜１５Ｇの４個の内少くとも３個に接する状
態にする。この状態において装置に対してウェハ１の中
心位置が定まっている。

そしてウェハ１を置くべき場所に対して装置を適切な場
所に位置決めし、装置を下降させ、ウェハ１がウェハ１
を置くべき平面等に十分近づいた。

あるいは接した状態で保持の動作および押し付けの動作
を停止するにれにより、ウェハ１は装置から離脱し、ウ
ェハ１の位置を定めてその所定場所に載置される。

以上述べたように１本発明の実施例においては、ウェハ
等の板状体を強い保持力をもって非接触かつ清浄に保持
して他の所定の場所へ移送することができ、その所定の
場所に板状体を開放するとき、板状体の位置を定めて置
くことができる。

第８図は本発明の装置の他の実施例を示すもので、この
図において第１図と同符号のものは同一部分または相当
する部分である。この実施例は、ウェハ１を図において
右側に押し付ける機構として、保持体２を水平かられず
かに傾斜させる機構を用いたものである。保持体２は回
転軸２１のまわりに水平状態から矢印２２の方向に角度
θ回転し、保持体２はわずかに傾斜する。これによりウ
ェハ１には、保持体２の保持面に平行で図中右方向に重
力の分力が作用し、ウェハ１は右側に押し付けられる。

この実施例によれば、ウェハ１をガイド１５に押しつけ
るのに重力を用いるので、押し付け機構によって周囲の
環境が汚れることがない。

第９図および第１０図は本発明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１図と同符号のもの
は同一部分または相当する部分である。この実施例は、
ウェハ１を図において右側に押し付ける機構として、保
持したウェハ１の面方向に移動可能に構成されたガイド
部２３を用いるものである。移動可能なガイド部２３が
アクチュエータによって右側に移動し、この動作によっ
て保持されているウェハ１は図で右方向に押しつけられ
る。

この実施例によれば、押し付け力が強いので、ウェハ１
の押し付けを確実に行うことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、ウェハ等の板状
体を強い保持力をもって非接触かつ清浄に保持して他の
所定の場所へ移送することができ、その所定の場所に板
状体を開放するとき、板状体の位置を定めて置くことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の縦断正面図、第２図ないし
第４図はその底面図、第５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６図はその寸法関係を示す説明図、第７図は
本発明の装置による板状体の保持動作特性図、第８図は
本発明の装置の他の実施例を示す縦断正面図、第９図は
本発明の装置のさらに他の実施例を示す縦断正面図、第
１０図はその平面図である。 １・・・ウェハ、２・・・保持体、２Ａ・・・保持面、
４・・・開口部、５・・・絞り、９・・・流体供給源、
１０・・・溝、１４・・・流体吸引源、１５・・・ガイ
ド部、１６・・・流体吹き付け部。　　　　　　　　　
　　　　　　　　　、−１・ン、７′″−，１１゜ 萬ｌ　侶 ′＄２因 鴇　３１！１ 第５　区 第６　国 第７区 吉Ｖ舎セキ！Ｉ含閣力゛く ｖｊ８Ｉ！１ ２１　　回転湘

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、流体力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絞りを備えた流体噴
   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流体吸引部と、前記保持
   体に設けられ、非接触に保持した板状体が板状体の面方
   向に大きく移動するのを防ぐために、板状体を保持した
   状態において板状体の周囲端に接し得るように形成され
   、この周囲端に接し得る部分が板状体の周囲端より外側
   に位置するガイド部と、前記保持体に設けられ、非接触
   に保持した板状体を板状体の面方向に移動させ、前記ガ
   イド部のある特定の一部に接するように押しつける押付
   け機構とを備え、かつ前記ガイド部は、板状体がガイド
   部の前記特定の一部に接するよう押しつけられたとき、
   ガイド部に対して、板状体の面形状のある幾何学的位置
   特性が一つに定まるように形成されていることを特徴と
   する板状体の移送装置。 ２、前記押付け機構は、保持体に設けられ、保持した板
   状体に流体を吹き付ける流体吹き付け部であることを特
   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、前記押付け機構は、保持体全体を傾斜させる傾斜機
   構である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。 ４、前記押付け機構は、保持した板状体の面方向に移動
   可能に構成されたガイド部と、このガイド部を移動させ
   るアクチュエータから成る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。