WO2024105732A1 - ウェーハ搬送ロボット - Google Patents

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WO2024105732A1
WO2024105732A1 PCT/JP2022/042232 JP2022042232W WO2024105732A1 WO 2024105732 A1 WO2024105732 A1 WO 2024105732A1 JP 2022042232 W JP2022042232 W JP 2022042232W WO 2024105732 A1 WO2024105732 A1 WO 2024105732A1
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WO
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wafer
protrusion
suction
finger
intake hole
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/042232
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English (en)
French (fr)
Inventor
啓一郎 細渕
慧 芝山
雅也 山本
Original Assignee
株式会社日立ハイテク
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Publication date
Application filed by 株式会社日立ハイテク filed Critical 株式会社日立ハイテク
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations

Definitions

  • the present invention relates to a wafer transport robot.
  • Wafer transport robots equipped with a hand with a vacuum suction part are sometimes used to transport the wafers.
  • a gap is likely to form between the wafer and the suction part. This causes air to continue to flow in between the wafer and the suction part during vacuum suction, resulting in a suction error.
  • there is a robot hand equipped with a suction cup on the suction part see, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 by providing a suction cup on the suction part, the suction cup deforms to conform to the wafer, making it possible to avoid suction errors to some extent.
  • the suction cups on the suction section increase the thickness of the entire hand, making it impossible to insert the wafer all the way into the cassette and preventing stable three-point support.
  • the suction position can fluctuate due to the suction force and vibration, leading to wafer positioning errors in subsequent processing.
  • the suction section is shaped like an ellipse, the suction section area cannot be maximized due to the geometric relationships described below, leaving the possibility of suction errors.
  • the present invention was made to solve these problems, and aims to provide a wafer transport robot that can perform stable three-point support while maintaining suction force.
  • An example of a wafer transport robot is: A wafer transport robot that vacuum-sucks and transports a wafer, the wafer transport robot includes a hand for supporting a wafer; The hand is a first finger and a second finger; A first suction portion provided on the first finger; A second suction portion provided on the second finger; a third suction portion provided on a connection portion that connects the first finger and the second finger; Equipped with the first suction portion, the second suction portion, and the third suction portion each have a first air intake hole, a second air intake hole, and a third air intake hole, the wafer is supported such that a center of the wafer is located inside an imaginary triangle connecting the first intake hole, the second intake hole, and the third intake hole; the first suction portion and the second suction portion each include a first protrusion and a second protrusion, each of which has a closed shape; The first protrusion and the second protrusion each include an arc protrusion that forms an arc with a center
  • the wafer transport robot of the present invention can perform stable three-point support while maintaining suction force.
  • FIG. 1 is a perspective view of a configuration including a wafer transport robot according to a first embodiment of the present invention
  • 4 is a diagram showing the relationship between the wafer 1 and the second suction portion 8.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the positional relationship between the hand 4 and the wafer chuck 16.
  • FIG. 1A and 1B are diagrams for explaining the relationship between the shape of the suction part and the maximum gap between the wafer and the suction part.
  • 1 shows the overall structure of a hand 4 according to embodiment 1.
  • 11 shows a structure of a suction part in a wafer transport robot according to a second embodiment.
  • 13 shows a structure of a suction part in a wafer transport robot according to embodiment 3.
  • 13 shows a structure of a suction part in a wafer transport robot according to embodiment 4.
  • FIG. 1 is a perspective view of a configuration including a wafer transport robot according to a first embodiment of the present invention.
  • the wafer transport robot can vacuum-suck and transport a wafer 1 to be transported.
  • the wafer transport robot can also take the wafer 1 in and out of a cassette 2.
  • the cassette 2 that stores the wafer 1 is structured so that the wafer 1 is supported by left and right wafer holders 3, and the wafer holders 3 can have a shelf-like structure with a plurality of wafer holders 3 lined up vertically.
  • the wafer transport robot includes a hand 4 that supports a wafer 1.
  • the hand 4 is configured to be able to handle the wafer 1.
  • the hand 4 includes a first finger 5 and a second finger 6, a first suction portion 7 provided on the first finger 5, a second suction portion 8 provided on the second finger 6, and a third suction portion 9 provided on the connection portion that connects the first finger 5 and the second finger 6.
  • the first suction portion 7, the second suction portion 8, and the third suction portion 9 have a first air intake hole 7a, a second air intake hole 8a, and a third air intake hole 9a, respectively.
  • the first suction portion 7 and the second suction portion 8 have a first protrusion portion 7b and a second protrusion portion 8b, respectively, which are in a closed shape.
  • the third suction portion 9 may also have a third protrusion portion 9b, which is in a similar closed shape.
  • the wafer transport robot may include actuators, such as a vertical actuator 10, a first rotary actuator 11a, a second rotary actuator 11b, and a third rotary actuator 11c.
  • the hand 4 may be positioned by these actuators.
  • the wafer transport robot may include a control unit 12, which may control these actuators.
  • the following describes an example of the operation of the wafer transport robot when removing the wafer 1 from the cassette 2.
  • the wafer transport robot uses the first rotary actuator 11a, the second rotary actuator 11b, and the third rotary actuator 11c to move the hand 4, thereby inserting the hand 4 horizontally into the gap between the wafer 1 to be transported and the wafer 1 below it.
  • the hand 4 is then moved to a position where the center of the triangle connecting the first suction portion 7, the second suction portion 8, and the third suction portion 9 formed on the hand 4 coincides with the center of the wafer 1, and the hand 4 is stopped there.
  • the wafer transport robot uses the vertical actuator 10 to move the hand 4 vertically upward until the wafer 1 is completely separated from the wafer holder 3.
  • the wafer 1 is lifted up by the protrusions (e.g., the first protrusion 7b, the second protrusion 8b, and the third protrusion 9b) provided on the suction part.
  • the protrusions e.g., the first protrusion 7b, the second protrusion 8b, and the third protrusion 9b
  • the wafer transport robot is equipped with a vacuum pump 13.
  • the wafer transport robot operates the vacuum pump 13 while holding up the wafer 1 by the first protrusion 7b, second protrusion 8b, and third protrusion 9b formed on the first suction portion 7, second suction portion 8, and third suction portion 9.
  • air is exhausted from the first suction hole 7a, second suction hole 8a, and third suction hole 9a through an air passage inside the hand 4 (described later with reference to FIG. 5, etc.), thereby eliminating air between the wafer 1 and the hand 4 at each suction portion, and the wafer 1 is suctioned and supported by the hand 4.
  • the wafer transport robot pulls the hand 4 horizontally out of the cassette 2 and transports it to a position for subsequent processing.
  • Figure 2 shows the relationship between the wafer 1 and the second suction part 8.
  • Figure 2(a) is a plan view of the second suction part 8. The position of the wafer center 15 is shown.
  • Figure 2(b) is a cross-sectional view of Figure 2 taken along a plane passing through the wafer center 15 and the center of the second air intake hole 8a. The wafer 1 is shown warped concentrically downward.
  • the second protrusion 8b of the second suction portion 8 includes a first arc-shaped protrusion 8b1 having a first radius and a second arc-shaped protrusion 8b2 having a second radius larger than the first radius.
  • a gap 14 is generated between the second suction portion 8 (particularly the second arcuate protrusion portion 8b2) and the wafer 1. If this gap 14 becomes too large, when air is exhausted from the second intake hole 8a, air is continuously supplied from the outside to the inside of the second intake hole 8a through the gap 14, preventing vacuum suction and resulting in a suction error.
  • the positional relationship between the hand 4 and the wafer chuck 16 will be explained using Figure 3. To avoid interference with the wafer chuck 16 to which the wafer is transferred, it is preferable to position the hand 4 (including the first suction portion 7, the second suction portion 8, and the third suction portion 9) outside the area of the wafer chuck 16. In semiconductor inspection, the wafer 1 may be rotated at high speed, and it is preferable to maximize the contact area between the wafer 1 and the wafer chuck 16 to achieve stable rotation.
  • the first suction portion 7, the second suction portion 8, and the third suction portion 9 near the outer periphery of the wafer 1 of the hand 4, but near the outer periphery of the wafer 1, the relative angle of the warp of the wafer 1 becomes large.
  • the suction portion structure can reduce the risk of the wafer falling while avoiding interference with the wafer chuck 16.
  • Figure 4(a) is an example where the shape of the protrusion is a closed shape 17 having two arcs concentric with the outer periphery of the wafer.
  • Figure 4(b) is an example where the shape of the protrusion is a circle 18.
  • Figures 4(c) and 4(d) are examples where the shape of the protrusion is an ellipse 19.
  • the closed shape 17 is superimposed on Figures 4(a) to (c).
  • Figures 4(a) to 4(c) show plan views to show the shape of the protrusions, as well as cross-sectional views showing the positional relationship between the wafer and the protrusions.
  • the closed shape 17, circle 18, and ellipse 19 all have the same area (adsorption area).
  • the warped shape of the wafer 1 is approximated by a straight line in the vicinity of the adsorption area.
  • ⁇ R1 to ⁇ R3 in the figure are the distances between (1) and (2) below.
  • ⁇ is the angle of the wafer warp with respect to the horizontal plane.
  • the protrusion includes an arc-shaped portion (arc protrusion).
  • ⁇ R1 is the distance (difference in radius) between two arcs in the closed shape 17.
  • the distances R and R' between each arc and the wafer center 15 are constant and do not depend on the circumferential position of the wafer. Therefore, ⁇ R1 is also constant, and the maximum gap is ⁇ R1 sin ⁇ .
  • ⁇ R2 coincides with the diameter of circle 18. If we assume that the diameter of circle 18 coincides with ⁇ R1, then all the area enclosed by the circle is included in closed shape 17, and the area of the circle is smaller than closed shape 17. Therefore, in order for the areas of closed shape 17 and circle 18 to be equal according to the premise, it is necessary that at least ⁇ R2> ⁇ R1. Therefore, the relationship of the maximum gap is ⁇ R2sin ⁇ > ⁇ R1sin ⁇ .
  • closed shape 17 includes a straight line portion connecting two arcs, but this portion does not need to be a straight line, and the two arcs may be connected by two semicircular shapes, for example, as in second protrusion 8b shown in FIG. 2(a).
  • ⁇ R1 in FIG. 4(a) remains unchanged, so there is no difference in the comparison results of FIG. 4(a) to FIG. 4(c).
  • Figure 4(d) shows the relationship between the shape of the protrusion and the maximum gap between the wafer and the suction part.
  • the height of the warped shape of the concentrically warped wafer is constant on the circumference of circle 20 of radius R.
  • the height of the warped shape of the wafer is constant on the circumference of circle 21 of radius R + ⁇ R1. If the shape of the protrusion is a closed figure shape 17, the back surface of the concentrically warped wafer will overlap the protrusion with no gaps along these circumferences, or will be close enough to reduce the gap with the protrusion. This reduces air leakage.
  • the protrusion is circular 18 or elliptical 19 as a comparative example
  • the height of the warped shape of the wafer and the height of the protrusion will not match, making it easier for gaps to form and causing leaks.
  • a shape such as the closed shape 17 in Figure 4 or the second protrusion 8b in Figure 2, this situation can be avoided.
  • Figure 5 shows the overall structure of the hand 4 according to this embodiment. This figure shows a plan view including the hand 4 and the wafer 1.
  • the hand 4 has a first finger 5 and a second finger 6, a first suction portion 7 at or near the end of the first finger 5, a second suction portion 8 at or near the end of the second finger 6, and a third suction portion 9 at the connection (base) connecting the first finger 5 and the second finger 6.
  • the wafer 1 is supported so that the wafer center 15 of the wafer 1 is located inside an imaginary triangle 26 (imaginary triangle) connecting the first intake hole 7a, the second intake hole 8a, and the third intake hole 9a. If the first intake hole 7a, the second intake hole 8a, and/or the third intake hole 9a cannot be regarded as points, the position of each intake hole may be defined appropriately, and may be interpreted as the center of gravity of each intake hole on a plan view, for example.
  • First protrusion 7b, second protrusion 8b, and third protrusion 9b are closed-figure shapes that include protruding portions (arc protrusions) that form an arc centered on wafer center 15. Note that the center of the arc does not need to coincide with wafer center 15 as long as it is a point located inside virtual triangle 26, and the position of wafer center 15 when wafer 1 is actually transported may deviate within a predetermined tolerance range.
  • the first protrusion 7b includes an inner arc-shaped protrusion (i.e., a first arc-shaped protrusion along an imaginary circle 24 that is concentric with the outer periphery 23 of the wafer 1 and has a first radius) and an outer arc-shaped protrusion (i.e., a second arc-shaped protrusion along an imaginary circle 25 that is concentric with the outer periphery 23 of the wafer 1 and has a second radius larger than the first radius).
  • the second protrusion 8b also includes a first arc-shaped protrusion along the imaginary circle 24 and a second arc-shaped protrusion along the imaginary circle 25.
  • the third protrusion 9b also includes a first arc-shaped protrusion along the imaginary circle 24 and a second arc-shaped protrusion along the imaginary circle 25.
  • the first protrusion 7b, the second protrusion 8b, and the third protrusion 9b protrude toward the front of the paper in FIG. 5, and the wafer 1 is supported by contacting the protrusions.
  • the first air intake hole 7a, the second air intake hole 8a, and the third air intake hole 9a are connected to an air passage 27 formed inside the hand 4, and the air inside each air intake hole is exhausted by the vacuum pump 13.
  • each protrusion with a total of two arcuate protrusions on both sides, the height of the protrusions on both sides of each suction part closely matches the height of the warped shape of the wafer, allowing the wafer 1 to be suctioned effectively.
  • the wafer transport robot according to this embodiment can perform stable three-point support while maintaining suction force.
  • FIG. 6 shows the structure of the suction part in the wafer transport robot according to embodiment 2.
  • Fig. 6 shows the second suction part 8 of the second finger 6 and its vicinity.
  • description of parts common to embodiment 1 may be omitted.
  • the second protrusion 8b of the second suction portion 8 includes a first arc-shaped protrusion 8b1 having a first radius, and a second arc-shaped protrusion 8b2 having a second radius larger than the first radius.
  • the width ⁇ r2 (radial width) of the second arc-shaped protrusion 8b2 is larger than the width ⁇ r1 (radial width) of the first arc-shaped protrusion 8b1.
  • the width ⁇ r2 of the second protrusion 8b on the side farther from the wafer center 15 is larger than the width ⁇ r1 on the side closer to the wafer center 15.
  • the first arc-shaped protrusion 8b1 and the second arc-shaped protrusion 8b2 each have a constant width, but the width does not have to be constant. If the widths are not constant, the maximum width of the second arc-shaped protrusion 8b2 may be greater than the maximum width of the first arc-shaped protrusion 8b1.
  • the structure of the first protrusion 7b and the third protrusion 9b can be the same as that of the second protrusion 8b.
  • Fig. 7 shows the structure of the suction part in the wafer transport robot according to embodiment 3.
  • Fig. 7 shows the second suction part 8 of the second finger 6 and its vicinity.
  • description of parts common to embodiment 1 or 2 may be omitted.
  • the second air intake hole 8a is shaped to extend in the circumferential direction along the shape of the second protrusion 8b.
  • the second air intake hole 8a is formed in an arc shape. More precisely, the second air intake hole 8a includes a portion that forms an arc having a certain width (concentric with the arc related to the second protrusion 8b).
  • the suction force can be increased by increasing the size of the intake hole, but on the other hand, if the intake hole is circular, the larger the diameter, the larger the distance W2 in the radial direction of the wafer becomes, and the larger the gap area becomes.
  • the structure of the first air intake hole 7a and the third air intake hole 9a can be the same as that of the second air intake hole 8a.
  • Fig. 8 shows the structure of the suction part in the wafer transport robot according to embodiment 4.
  • Fig. 8 shows the second suction part 8 in the second finger 6 and its vicinity.
  • description of parts common to any of embodiments 1 to 3 may be omitted.
  • FIG. 8(a) shows a plan view
  • FIG. 8(b) shows a perspective view
  • the height of the second arc-shaped protrusion 8b2 is greater than the height of the first arc-shaped protrusion 8b1.
  • “height” refers to the dimension in the depth direction of the paper in FIG. 8(b).
  • the shape of the wafer which is warped concentrically downward, follows the shape of the protrusions, reducing the gap between the wafer and the protrusions.
  • the height difference can be determined, for example, based on the amount of warping of the wafer to be transported.
  • the first arc-shaped protrusion 8b1 and the second arc-shaped protrusion 8b2 each have a constant height, but the height does not have to be constant. If the heights are not constant, the maximum height of the second arc-shaped protrusion 8b2 may be greater than the maximum height of the first arc-shaped protrusion 8b1.
  • FIG. 5 shows the structure of the hand 4 according to the embodiment 5.
  • description of parts common to any of the embodiments 1 to 4 may be omitted.
  • a portion of each of the first finger 5 and the second finger 6 is expanded to match the shape of the first suction portion 7 and the second suction portion 8.
  • at least a portion of the outer periphery of the first finger 5 and the second finger 6 forms an arc.
  • the first finger 5 has a first arc portion 5a in a portion that forms the outside of the hand 4
  • the second finger 6 has a second arc portion 6a in a portion that forms the outside of the hand 4.
  • the centers of the first arc portion 5a and the second arc portion 6a can be the wafer center 15 (or the center of the arc of the first protrusion 7b and the second protrusion 8b).
  • the suction area can be enlarged, for example in the circumferential direction, without changing the radial width of the suction area. This makes it possible to increase the area of the suction area and improve the suction force without increasing the gap between the wafer and the protrusion.
  • each protrusion has a total of two arc-shaped protrusions on both sides (for example, the first arc-shaped protrusion 8b1 and the second arc-shaped protrusion 8b2 in FIG. 2), but it is also possible to have only one of the arc-shaped protrusions and have the other shape other than an arc (for example, a straight line or an ellipse).
  • the shape of the portion connecting the inner portion (e.g., the first arcuate protrusion 8b1) and the outer portion (e.g., the second arcuate protrusion 8b2) of each protrusion can be changed as appropriate.
  • the two connecting portions each have a semicircular shape, but as in FIG. 4, the two connecting portions each may have a linear shape, or may have a shape other than these.

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Abstract

ウェーハを真空吸着し搬送するウェーハ搬送ロボットは、ウェーハを支持するハンドを備え、前記ハンドは、第１フィンガーおよび第２フィンガーと、前記第１フィンガーに設けられる第１吸着部と、前記第２フィンガーに設けられる第２吸着部と、前記第１フィンガーおよび前記第２フィンガーを接続する接続部に設けられる第３吸着部と、を備える。前記第１吸着部、前記第２吸着部および前記第３吸着部は、それぞれ第１吸気孔、第２吸気孔および第３吸気孔を有し、前記ウェーハは、前記ウェーハの中心が、前記第１吸気孔、前記第２吸気孔および前記第３吸気孔を結ぶ仮想的な三角形の内側に位置するように支持され、前記第１吸着部および前記第２吸着部は、それぞれ閉図形状の第１突起部および第２突起部を備え、前記第１突起部および前記第２突起部は、いずれも、前記仮想的な三角形の内側に位置する点を中心とする円弧をなす円弧突起部を含む。

Description

ウェーハ搬送ロボット
　本発明はウェーハ搬送ロボットに関する。
　半導体検査の対象となるウェーハには同心円状に反ったウェーハが存在する。また、ウェーハの搬送には真空吸着部を持つハンドを搭載したウェーハ搬送ロボットが用いられることがある。反りのあるウェーハを搬送する際は、吸着部が平坦な場合には、ウェーハと吸着部の間に隙間ができやすくなる。すると、真空吸着の際にウェーハと吸着部の間から空気が流入し続け、吸着エラーとなる。このような吸着エラーを回避する方法として、吸着部に吸盤を備えるロボットハンドがある（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１によれば、吸着部に吸盤を備えることで吸盤が変形してウェーハに倣い、吸着エラーをある程度回避することができる。
特開２０１７－４５７８４号公報
　しかしながら、従来のウェーハ搬送ロボットでは、吸着エラーを低減しつつ安定した３点支持を行うことが困難であるという問題があった。
　たとえば特許文献１の構成では、吸着部に吸盤を備えることでハンド全体の厚みが増し、ウェーハをカセットの奥まで挿入することができず、安定的な３点支持ができない。反りを有するウェーハの自重を考慮すると、カセット手前付近の２点で支持する場合、片持ち支持による曲げモーメントが吸着部に加わるのでウェーハが吸着部から離反しやすくなる。また、吸盤による支持を行う場合、吸着力や振動によって吸着位置が変動しうるため、後続の処理におけるウェーハ位置決め誤差に繋がる。さらに、吸着部形状を楕円とした場合、後述する幾何的な関係により吸着部面積を最大化できず、吸着エラーとなる可能性が残る。
　本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、吸着力を維持しつつ安定した３点支持を行うことができるウェーハ搬送ロボットを提供することを目的とする。
　本発明に係るウェーハ搬送ロボットの一例は、
　ウェーハを真空吸着し搬送するウェーハ搬送ロボットであって、
　前記ウェーハ搬送ロボットは、ウェーハを支持するハンドを備え、
　前記ハンドは、
　第１フィンガーおよび第２フィンガーと、
　前記第１フィンガーに設けられる第１吸着部と、
　前記第２フィンガーに設けられる第２吸着部と、
　前記第１フィンガーおよび前記第２フィンガーを接続する接続部に設けられる第３吸着部と、
を備え、
　前記第１吸着部、前記第２吸着部および前記第３吸着部は、それぞれ第１吸気孔、第２吸気孔および第３吸気孔を有し、
　前記ウェーハは、前記ウェーハの中心が、前記第１吸気孔、前記第２吸気孔および前記第３吸気孔を結ぶ仮想的な三角形の内側に位置するように支持され、
　前記第１吸着部および前記第２吸着部は、それぞれ閉図形状の第１突起部および第２突起部を備え、
　前記第１突起部および前記第２突起部は、いずれも、前記仮想的な三角形の内側に位置する点を中心とする円弧をなす円弧突起部を含む。
　本発明に係るウェーハ搬送ロボットは、吸着力を維持しつつ安定した３点支持を行うことができる。
本発明の実施形態１に係るウェーハ搬送ロボットを含む構成の斜視図。 ウェーハ１と第２吸着部８との関係を示す図。 ハンド４とウェーハチャック１６との位置関係を説明する図。 吸着部の形状と、ウェーハおよび吸着部の間の最大隙間との関係を説明する図。 実施形態１に係るハンド４の全体の構造。 実施形態２に係るウェーハ搬送ロボットにおける吸着部の構造。 実施形態３に係るウェーハ搬送ロボットにおける吸着部の構造。 実施形態４に係るウェーハ搬送ロボットにおける吸着部の構造。 実施形態５に係るハンド４の構造。
　以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
［実施形態１］
　図１は、本発明の実施形態１に係るウェーハ搬送ロボットを含む構成の斜視図である。ウェーハ搬送ロボットは、搬送対象であるウェーハ１を真空吸着し搬送することができる。また、ウェーハ搬送ロボットは、ウェーハ１をカセット２から出し入れすることができる。ウェーハ１を格納するカセット２は、ウェーハ１を左右のウェーハ保持部３で支持する構造となっており、ウェーハ保持部３が鉛直方向に複数個連なった棚状の構造とすることができる。
　ウェーハ搬送ロボットは、ウェーハ１を支持するハンド４を備える。ハンド４は、ウェーハ１をハンドリングできるように構成されている。ハンド４は、第１フィンガー５および第２フィンガー６と、第１フィンガー５に設けられる第１吸着部７と、第２フィンガー６に設けられる第２吸着部８と、第１フィンガー５および第２フィンガー６を接続する接続部に設けられる第３吸着部９と、を備える。
　第１吸着部７、第２吸着部８および第３吸着部９は、それぞれ第１吸気孔７ａ、第２吸気孔８ａおよび第３吸気孔９ａを有する。第１吸着部７および第２吸着部８は、それぞれ閉図形状の第１突起部７ｂおよび第２突起部８ｂを備える。また、図１等に示すように、第３吸着部９が同様に閉図形状の第３突起部９ｂを備えてもよい。
　ウェーハ搬送ロボットは、アクチュエータとして、鉛直アクチュエータ１０と、第１回転アクチュエータ１１ａと、第２回転アクチュエータ１１ｂと、第３回転アクチュエータ１１ｃとを備えてもよい。ハンド４は、これらのアクチュエータによって位置決めされてもよい。ウェーハ搬送ロボットは制御部１２を備えてもよく、制御部１２がこれらのアクチュエータを制御してもよい。
　ウェーハ搬送ロボットがウェーハ１をカセット２から取り出す際の動作例について、以下に説明する。
　ウェーハ搬送ロボットは、第１回転アクチュエータ１１ａ、第２回転アクチュエータ１１ｂ、および第３回転アクチュエータ１１ｃを用いてハンド４を移動させ、これによって、ハンド４を、搬送対象となったウェーハ１と、その一枚下のウェーハ１との隙間に、水平方向に挿入する。そして、ハンド４上に形成された第１吸着部７、第２吸着部８および第３吸着部９を結ぶ三角形の中心がウェーハ１の中心と一致する位置までハンド４を移動させ、そこでハンド４を停止する。
　続いて、ウェーハ搬送ロボットは、鉛直アクチュエータ１０によって、ウェーハ１がウェーハ保持部３から完全に離れるまで、ハンド４を鉛直上方向へ移動する。この時点で、ウェーハ１は、吸着部に設けられた突起部（たとえば第１突起部７ｂ、第２突起部８ｂおよび第３突起部９ｂ）によって持ち上げられた状態となる。
　ウェーハ搬送ロボットは真空ポンプ１３を備える。ウェーハ搬送ロボットは、第１吸着部７、第２吸着部８および第３吸着部９に形成された第１突起部７ｂ、第２突起部８ｂおよび第３突起部９ｂによってウェーハ１を持ち上げた状態で、真空ポンプ１３を作動させる。このようにして、第１吸気孔７ａ、第２吸気孔８ａおよび第３吸気孔９ａから、ハンド４の内部の通気路（図５等を参照して後述）を通して空気を排気することで、各吸着部におけるウェーハ１とハンド４との間の空気を排除し、ウェーハ１をハンド４に吸着し支持する。
　ウェーハ搬送ロボットは、このようにウェーハ１をハンド４に吸着し支持した状態で、ハンド４をカセット２から水平方向に引き抜き、後続の処理に係る位置まで搬送する。
　図２および図３を用いて、本実施形態に係るウェーハ搬送ロボットの作用について説明する。例として、同心円状に、下に凸に反ったウェーハをハンド４の第２吸着部８に吸着する場合について説明する。
　図２に、ウェーハ１と第２吸着部８との関係を示す。図２（ａ）は第２吸着部８の平面図である。ウェーハ中心１５の位置を示す。図２（ｂ）は、図２の、ウェーハ中心１５と第２吸気孔８ａの中央とを通る平面による断面図である。同心円状に下に凸に反ったウェーハ１が示される。
　第２吸着部８の第２突起部８ｂは、第１半径を有する第１円弧突起部８ｂ１と、第１半径より大きい第２半径を有する第２円弧突起部８ｂ２とを含む。
　反ったウェーハ１をハンド４によって支持する場合、第２吸着部８（とくに第２円弧突起部８ｂ２）とウェーハ１との間に隙間１４が生じる。この隙間１４が大きくなりすぎると、第２吸気孔８ａから空気を排気する際に、隙間１４を介して外側から第２吸気孔８ａ内部に継続的に空気が供給されるので、真空吸着ができず吸着エラーとなる。
　これを防ぐためには、ハンド４の表面に対する相対角度が小さい位置（たとえばウェーハの中心部付近）に吸着部を設けるか、または第２突起部８ｂの幅Ｗ（ウェーハ１の半径方向の幅）を小さくすることが効果的である。
　ここで、ハンド４および各吸着部は、図３に示すように、ウェーハ１の中心部を避けた位置に配置すると好適である。
　図３を用いて、ハンド４とウェーハチャック１６との位置関係を説明する。ウェーハ受け渡し先となるウェーハチャック１６との干渉を避けるため、ハンド４（第１吸着部７、第２吸着部８および第３吸着部９を含む）は、ウェーハチャック１６の領域外に配置することが好適である。半導体検査においてはウェーハ１を高速で回転させる場合があり、安定した回転を実現するためウェーハ１とウェーハチャック１６との接触面積を最大限確保することが好適である。
　従って、第１吸着部７、第２吸着部８および第３吸着部９は、ハンド４のウェーハ１の外周部付近に設けることが好適であるが、ウェーハ１の外周部付近では、ウェーハ１の反りの相対角度が大きくなる。
　また、図２の例では、第２突起部８ｂの内周８ｃで囲まれる面積を小さくすると吸着力が低下し、ウェーハ搬送時にウェーハ１が落下するリスクが高まるため、内周８ｃで囲まれる領域の面積は大きくすることが好適である。
　従って、上記内周８ｃで囲まれる領域の面積を大きくしつつ、幅Ｗを最小化するような吸着部構造とすると、ウェーハチャック１６との干渉を回避しつつ、ウェーハが落下するリスクを低減することができる。
　図４を用いて、吸着部（とくに突起部）の形状と、ウェーハおよび吸着部の間の最大隙間との関係を説明する。図４（ａ）は、突起部の形状を、ウェーハの外周と同心の２つの円弧を有する閉図形状１７とした場合の例である。図４（ｂ）は、突起部の形状を、円形１８とした場合の例である。図４（ｃ）および図４（ｄ）は、突起部の形状を、楕円形１９とした場合の例である。なお、図４（ａ）～（ｃ）には、比較のため、閉図形状１７を重ねて示している。
　図４（ａ）～図４（ｃ）では、突起部の形状を示すための平面図と、ウェーハと突起部との位置関係を示す断面図とを併せて示す。
　説明を簡単にするため、以下の条件を前提とする。
　・閉図形状１７、円形１８および楕円形１９は、いずれも同じ面積（吸着面積）を持つ
　・ウェーハ１の反り形状は、吸着領域の近傍において直線で近似する
　・図中のΔＲ１～ΔＲ３は、下記（１）および（２）の間の距離とする
　　（１）ウェーハと突起部の接触点
　　（２）ウェーハと突起部の最大隙間が生じる点
　・θは、水平面に対するウェーハの反りの角度とする
　なお、上記（１）および（２）にそれぞれ対応する点を、図４（ａ）～図４（ｃ）の平面図において「×」記号で示している。図４（ａ）～図４（ｃ）の断面図は、（１）および（２）にそれぞれ対応する点を通る平面によるものである。
　図４（ａ）の例では、突起部は、円弧をなす部分（円弧突起部）を含む。この例において、ΔＲ１は、閉図形状１７における２つの円弧の間の距離（半径の差）である。各円弧とウェーハ中心１５との距離ＲおよびＲ’は、ウェーハ周方向の位置に依存せず一定となる。よってΔＲ１も一定となり、最大隙間はΔＲ１ｓｉｎθである。
　図４（ｂ）において、ΔＲ２は円形１８の直径と一致する。ここで、円形１８の直径がΔＲ１と一致すると仮定すると、円で囲まれる全ての領域は閉図形状１７に包含されるため、円の面積が閉図形状１７より小さくなる。従って、前提に従い閉図形状１７と円形１８との面積が等しくなるためには、少なくともΔＲ２＞ΔＲ１となることが必要である。よって最大隙間の関係は、ΔＲ２ｓｉｎθ＞ΔＲ１ｓｉｎθとなる。
　図４（ｃ）において、閉図形状１７の２つの円弧のうち、ウェーハ中心１５に近いもの半径をＲとし、ウェーハ中心１５から離れたもの半径をＲ＋ΔＲ１とすると、楕円形１９で囲まれる領域の一部が、半径Ｒ＋ΔＲ１で囲まれる領域の外に逸脱している。この逸脱領域のうち、ウェーハ中心から最も離れた点と、半径Ｒ＋ΔＲ１の円との最短距離をΔｒとおくと、図４（ｃ）におけるΔＲ３＝ΔＲ１＋Δｒと書ける。従って、最大隙間の関係は、ΔＲ３ｓｉｎθ＞ΔＲ１ｓｉｎθとなる。
　上記図４（ａ）～図４（ｃ）の検討により、隙間（または隙間の面積）が最小となるのは図４（ａ）の場合、すなわち突起部の形状を閉図形状１７とした場合である。
　なお、図４（ａ）の例では、閉図形状１７は、２つの円弧を接続する直線部分を含むが、この部分は直線とする必要はなく、たとえば図２（ａ）に示す第２突起部８ｂのように、２つの半円形状によって２つの円弧を接続してもよい。この場合も、図４（ａ）におけるΔＲ１は不変のため、図４（ａ）～図４（ｃ）の比較結果に差異は生じない。
　図４（ｄ）を用いて、突起部の形状とウェーハ・吸着部の間の最大隙間の関係を示す。半径Ｒの円２０の周上において、同心円状に反ったウェーハの反り形状の高さは一定となる。同様に、半径Ｒ＋ΔＲ１の円２１の周上においても、ウェーハの反り形状の高さは一定となる。突起部の形状を閉図形状１７とした場合、同心円状に反ったウェーハの裏面は、これらの円周上に沿って突起部と隙間なく重なるか、または、突起部との隙間が小さくなるように近接する。これによって空気のリークが低減される。
　これに対し、比較例として突起部を円形１８または楕円形１９とした場合、この半径一定の円周上から外れた領域（例えば吸着部形状が楕円形１９の場合には領域２２）において、ウェーハの反り形状の高さと突起部の高さが不一致となり、隙間が生じやすくなることでリークの原因となる。図４の閉図形状１７または図２の第２突起部８ｂのような形状によれば、このような事態を回避することができる。
　図５に、本実施形態に係るハンド４の全体の構造を示す。この図は、ハンド４とウェーハ１を含む平面図を示す。ハンド４は、第１フィンガー５および第２フィンガー６を持ち、第１フィンガー５の端部またはその近傍に第１吸着部７、第２フィンガー６の端部またはその近傍に第２吸着部８、第１フィンガー５および第２フィンガー６を繋ぐ接続部（根本部）に第３吸着部９をそれぞれ持つ。
　ウェーハ１は、ウェーハ１のウェーハ中心１５が、第１吸気孔７ａ、第２吸気孔８ａおよび第３吸気孔９ａを結ぶ仮想三角形２６（仮想的な三角形）の内側に位置するように支持される。なお、第１吸気孔７ａ、第２吸気孔８ａおよび／または第３吸気孔９ａが点とみなせない場合には、各吸気孔の位置を適宜定義してよく、たとえば各吸気孔の平面図上の重心として解釈してもよい。
　第１突起部７ｂ、第２突起部８ｂおよび第３突起部９ｂは、ウェーハ中心１５を中心とする円弧をなす突部分（円弧突起部）を含む閉図形状である。なお、当該円弧の中心は、仮想三角形２６の内側に位置する点であれば、ウェーハ中心１５と一致する必要はなく、実際にウェーハ１を搬送する際のウェーハ中心１５の位置は所定の許容範囲内でずれがあってもよい。
　とくに、図５の例では、第１突起部７ｂは、内側の円弧突起部（すなわち、ウェーハ１の外周２３と同心で第１半径を有する仮想円２４に沿った第１円弧突起部）と、外側の円弧突起部（すなわち、ウェーハ１の外周２３と同心で第１半径より大きい第２半径を有する仮想円２５に沿った第２円弧突起部）とを含む。同様に、第２突起部８ｂも、仮想円２４に沿った第１円弧突起部と、仮想円２５に沿った第２円弧突起部とを含む。さらに、第３突起部９ｂも、仮想円２４に沿った第１円弧突起部と、仮想円２５に沿った第２円弧突起部とを含む。
　第１突起部７ｂ、第２突起部８ｂおよび第３突起部９ｂは、図５の紙面手前方向に突出しており、ウェーハ１は突起部と接触し支持される。
　第１吸気孔７ａ、第２吸気孔８ａおよび第３吸気孔９ａは、ハンド４の内部に形成された通気路２７に連通しており、各吸気孔内の空気は真空ポンプ１３によって排気される。
　このように、各吸着部の突起部を、仮想円２４および２５に沿わせることで、各突起部の幅（ウェーハ半径方向の幅）を低減しつつ、各突起部の内周で囲まれる面積を最大化できる。これにより、吸着力を維持しつつ吸着部とウェーハの間の隙間を低減することが可能である。
　とくに、各突起部が、それぞれ両側に合計２つの円弧突起部を備えることにより、各吸着部の両側で突起部の高さがウェーハの反り形状の高さとよく一致し、ウェーハ１をよく吸着することができる。
　このように、本実施形態に係るウェーハ搬送ロボットは、吸着力を維持しつつ安定した３点支持を行うことができる。
［実施形態２］
　図６に、実施形態２に係るウェーハ搬送ロボットにおける吸着部の構造を示す。図６には第２フィンガー６における第２吸着部８およびその近傍を示す。以下、実施形態１と共通する部分については、説明を省略する場合がある。
　第２吸着部８の第２突起部８ｂは、第１半径を有する第１円弧突起部８ｂ１と、第１半径より大きい第２半径を有する第２円弧突起部８ｂ２とを含む。第２円弧突起部８ｂ２の幅Δｒ２（径方向幅）は、第１円弧突起部８ｂ１の幅Δｒ１（径方向幅）より大きい。すなわち、第２突起部８ｂのうち、ウェーハ中心１５に近い側の幅Δｒ１と比べて、ウェーハ中心１５から遠い側の幅Δｒ２が大きくなっている。
　図６の例では、第１円弧突起部８ｂ１および第２円弧突起部８ｂ２はそれぞれ幅が一定であるが、幅は一定でなくともよい。幅が一定でない場合には、第２円弧突起部８ｂ２の最大幅を、第１円弧突起部８ｂ１の最大幅より大きくしてもよい。
　第１突起部７ｂおよび第３突起部９ｂの構造も、第２突起部８ｂと同様とすることができる。
　Δｒ１およびΔｒ２を大きくすることで、ウェーハと突起部の間の通風抵抗を大きくすることが可能であり、これによって吸着力を高めることができる。一方、Δｒ１を大きくすると、突起部におけるウェーハ半径方向の距離Ｗ１が大きくなるため、ウェーハと突起部の間の最大隙間が大きくなる。
　従って、図６のように最大隙間に影響があるΔｒ１のみを小さくし、最大隙間に影響の無いΔｒ２を大きくすることで、最大隙間を低減しつつ吸着力を大きくすることが可能である。
　なお、第１円弧突起部８ｂ１においてウェーハと突起部は接触しているのに対し、第２円弧突起部８ｂ２においては隙間が発生するため、真空排気時の空気の流入は第２円弧突起部８ｂ２において発生する。流入する空気のみを対象として通風抵抗を増加させる観点からも、第２円弧突起部８ｂ２の幅Δｒ２を大きくすることは有効である。
［実施形態３］
　図７に、実施形態３に係るウェーハ搬送ロボットにおける吸着部の構造を示す。図７には第２フィンガー６における第２吸着部８およびその近傍を示す。以下、実施形態１または２と共通する部分については、説明を省略する場合がある。
　実施形態３では、第２吸気孔８ａを、第２突起部８ｂの形状に沿って周方向に延びる形状としている。たとえば、第２吸気孔８ａは、円弧形状に形成される。より厳密には、第２吸気孔８ａは、一定の幅を有する円弧（第２突起部８ｂに係る円弧と同心である）を形成する部分を含む。
　一般的に、吸気孔の大きさを大きくすることで吸着力を大きくすることができるが、一方で、吸気孔が円形である場合には、直径を大きくするほどウェーハ半径方向の距離Ｗ２が大きくなり、隙間面積が拡大する。
　これに対し、図７のように吸気孔を、周方向に延びる形状（円弧形状）とすることで、ウェーハ半径方向の距離Ｗ２を低減しつつ、吸気孔の面積を拡大し、吸着力を大きくすることが可能である。
　第１吸気孔７ａおよび第３吸気孔９ａの構造も、第２吸気孔８ａと同様とすることができる。
［実施形態４］
　図８に、実施形態４に係るウェーハ搬送ロボットにおける吸着部の構造を示す。図８には第２フィンガー６における第２吸着部８およびその近傍を示す。以下、実施形態１～３のいずれかと共通する部分については、説明を省略する場合がある。
　図８（ａ）に平面図を示し、図８（ｂ）に斜視図を示す。第２円弧突起部８ｂ２の高さが、第１円弧突起部８ｂ１の高さより大きくなっている。ここで「高さ」とは、図８（ｂ）において紙面奥行方向の寸法をいう。
　このように突起部に高低差をつけることで、下に凸の同心円状に反ったウェーハの形状が突起部の形状に倣い、ウェーハと突起部の間の隙間を低減できる。高さの差は、例えば搬送対象とするウェーハの反り量に基づいて決定することができる。
　図８の例では、第１円弧突起部８ｂ１および第２円弧突起部８ｂ２はそれぞれ高さが一定であるが、高さは一定でなくともよい。高さが一定でない場合には、第２円弧突起部８ｂ２の最大高さを、第１円弧突起部８ｂ１の最大高さより大きくしてもよい。
［実施形態５］
　図９に、実施形態５に係るハンド４の構造を示す。以下、実施形態１～４のいずれかと共通する部分については、説明を省略する場合がある。
　図９の例では、第１フィンガー５および第２フィンガー６のそれぞれ一部を、第１吸着部７および第２吸着部８の形状に合わせて拡張している。とくに、第１フィンガー５および第２フィンガー６は、その外周の少なくとも一部が円弧をなす。具体的には、第１フィンガー５はハンド４の外側を形成する部分に第１円弧部５ａを有し、第２フィンガー６はハンド４の外側を形成する部分に第２円弧部６ａを有する。第１円弧部５ａおよび第２円弧部６ａの中心は、ウェーハ中心１５（または第１突起部７ｂおよび第２突起部８ｂの円弧の中心）とすることができる。
　このようなフィンガーの形状をこのようにすると、吸着部の半径方向の幅を変化させることなく、吸着部を拡大することができ、たとえば周方向に伸ばすことができる。これにより、ウェーハと突起部の間の隙間を増大させることなく、吸着部面積を拡大し吸着力を向上させることができる。
［変形例］
　上述の実施形態１～５のうち、２つまたはそれ以上を組み合わせることも可能である。
　実施形態１～５では、各突起部は両側に合計２つの円弧突起部を備える（たとえば図２の第１円弧突起部８ｂ１および第２円弧突起部８ｂ２）が、円弧突起部をいずれか一方のみとし、他方を円弧以外の形状（たとえば直線または楕円）とすることも可能である。
　また、各突起部において、内側部分（たとえば第１円弧突起部８ｂ１）と外側部分（たとえば第２円弧突起部８ｂ２）とを接続する部分の形状は、適宜変更可能である。図２の例では２つの接続部分がそれぞれ半円形状をなしているが、図４のように２つの接続部分がそれぞれ直線形状をなしてもよく、これら以外の形状をなしてもよい。
　１…ウェーハ
　２…カセット
　３…ウェーハ保持部
　４…ハンド
　５…第１フィンガー
　５ａ…第１円弧部
　６…第２フィンガー
　６ａ…第２円弧部
　７…第１吸着部
　７ａ…第１吸気孔
　７ｂ…第１突起部
　８…第２吸着部
　８ａ…第２吸気孔
　８ｂ…第２突起部
　８ｂ１…第１円弧突起部
　８ｂ２…第２円弧突起部
　８ｃ…第２突起部の内周
　９…第３吸着部
　９ａ…第３吸気孔
　９ｂ…第３突起部
　１０…鉛直アクチュエータ
　１１ａ…第１回転アクチュエータ
　１１ｂ…第２回転アクチュエータ
　１１ｃ…第３回転アクチュエータ
　１２…制御部
　１３…真空ポンプ
　１４…隙間
　１５…ウェーハ中心
　１６…ウェーハチャック
　１７…閉図形状
　１８…円形
　１９…楕円形
　２０…円
　２１…円
　２２…領域
　２３…外周
　２４…仮想円
　２５…仮想円
　２６…仮想三角形（仮想的な三角形）
　２７…通気路

Claims (6)

  1. 　ウェーハを真空吸着し搬送するウェーハ搬送ロボットであって、
    　前記ウェーハ搬送ロボットは、ウェーハを支持するハンドを備え、
    　前記ハンドは、
    　第１フィンガーおよび第２フィンガーと、
    　前記第１フィンガーに設けられる第１吸着部と、
    　前記第２フィンガーに設けられる第２吸着部と、
    　前記第１フィンガーおよび前記第２フィンガーを接続する接続部に設けられる第３吸着部と、
    を備え、
    　前記第１吸着部、前記第２吸着部および前記第３吸着部は、それぞれ第１吸気孔、第２吸気孔および第３吸気孔を有し、
    　前記ウェーハは、前記ウェーハの中心が、前記第１吸気孔、前記第２吸気孔および前記第３吸気孔を結ぶ仮想的な三角形の内側に位置するように支持され、
    　前記第１吸着部および前記第２吸着部は、それぞれ閉図形状の第１突起部および第２突起部を備え、
    　前記第１突起部および前記第２突起部は、いずれも、前記仮想的な三角形の内側に位置する点を中心とする円弧をなす円弧突起部を含む、
    ウェーハ搬送ロボット。
  2. 　前記第１突起部および前記第２突起部は、いずれも、第１半径を有する第１円弧突起部と、前記第１半径より大きい第２半径を有する第２円弧突起部とを含む、請求項１に記載のウェーハ搬送ロボット。
  3. 　前記第２円弧突起部の径方向幅は、前記第１円弧突起部の径方向幅より大きい、請求項２に記載のウェーハ搬送ロボット。
  4. 　前記第１吸気孔および前記第２吸気孔は、円弧形状に形成される、請求項１に記載のウェーハ搬送ロボット。
  5. 　前記第２円弧突起部の高さは、前記第１円弧突起部の高さより大きい、
    請求項２に記載のウェーハ搬送ロボット。
  6. 　前記第１フィンガーおよび前記第２フィンガーの外周の少なくとも一部が円弧をなす、請求項１に記載のウェーハ搬送ロボット。
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