JP2003168723A - ウエハの姿勢合わせ装置、及び、それを搭載する無人搬送車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハを吸引保持しながら回転する回転体を
含んで構成されるウエハの姿勢合わせ装置において、気
密性を保ちながらウエハに吸着させることで、吸引手段
の駆動を止めても吸引経路を遮閉することで吸着状態を
保持できるようにし、同時に、ウエハに吸着させたとき
の該ウエハの変形を抑制する。 【解決手段】 前記回転体４１に形成される環状溝４４
と、環状溝４４の底面に接触するとともにその一部を該
環状溝４４から突出させる、径の異なる二つのＯリング
４５・４６と、二つのＯリング４５・４６の間の位置で
環状溝４４の底面に開口される吸引口４７と、前記回転
体４１内部に形成されるとともに前記吸引口４７に連通
される吸引経路（４８ａ・４８ｂ・４８ｃ）と、該吸引
経路に接続される吸引手段と、を少なくとも含んで構成
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハの姿勢合わ
せ装置の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】ウエハを吸着保持しながら回転してその
姿勢を調整する姿勢合わせ装置は従来から公知とされ、
例えばウエハを搬送する無人搬送車に搭載させるものが
知られている。この姿勢合わせ装置における載置台の一
般的な構成は図７（ａ）（ｂ）に示す如きものであり、
載置台６０をその軸線を垂直にして配置するとともに該
軸線まわりに回転自在とし、円形の載置台上面に載置面
６０ａが形成され、該載置面６０ａの中心位置には吸着
孔６２が開口されるものである。そして載置面６０ａに
は、該吸着孔６２の開口を中心とする同心円状の吸着溝
６４を適宜間隔をおいて多数欠設するとともに、該開口
から放射状に延びる多数本の吸着溝６５を欠設してい
る。載置台６０の内部には吸引経路６３を形成して、そ
の一端を前記吸着孔６２に接続し、他端には真空ポンプ
等の吸引手段（図示せず）を接続するようにしている。
この構成において図７（ｃ）に示すように、ウエハ１０
を前記載置面６０ａにおいた状態で吸引手段を作動させ
て吸着孔６２からエアを吸引させることで、載置面６０
ａ上に置かれたウエハ１０を前記載置台６０に対して吸
着して保持し、この状態を保持したまま、ウエハ１０が
所定の姿勢となるように載置台６０が回転することで、
ウエハ１０の姿勢が調整される。

【０００３】しかし、このような姿勢合わせ装置の構成
は、図７（ｃ）に示すウエハ１０の吸着時に載置台とウ
エハとの隙間からエアが絶えず吸着孔６２から吸引経路
６３側に漏れることになる（気密性が低い）から、吸着
状態を保持するためには前記真空ポンプ等の吸引手段を
絶えず駆動し続けなければならない。これは消費電力の
節約の観点からみて望ましくないばかりか、真空ポンプ
の排気によって塵挨が巻き上げられることが多くなり、
これは、塵挨を嫌うクリーンルーム等の環境にとって不
都合である。

【０００４】このような問題を解決すべく、以下のよう
な構成が開発されて公知とされている。この構成は図６
（ａ）（ｂ）に示すように、載置台４１の上面に（前記
吸着溝６４・６５の代わりに）浅い円形の凹部５１を形
成するとともに、該凹部５１の底面に吸引口５２を開口
させて該吸引口５２を吸引経路４８'に接続する一方、
Ｏリング４６を吸引口５２の周囲に配設するものであ
る。そして吸引経路４８'には、前記吸引経路４８'を開
閉できる図示しないバルブを備える。この構成において
載置台４１の上面（載置面４１ａ）にウエハ１０が載置
されると、Ｏリング４６の上端がウエハ１０下面に接触
した状態となって、ウエハ１０と前記凹部５１の底面と
前記Ｏリング４６とによって囲まれた空間が大気に対し
て気密性をもって密閉されることとなるから、この状態
から前記真空ポンプ等で吸引することにより、該空間を
真空に近い低圧状態とすることができる。

【０００５】そしてこの密閉性ゆえに、真空ポンプを所
定の時間駆動して前記空間を低圧状態とした後に該バル
ブを閉止することによって、真空ポンプを止めた後も該
低圧状態（即ち、ウエハに対する吸着状態）を保持する
ことが可能となるのである。従って、真空ポンプの常時
駆動が不要となって電力を節約できるとともに、真空ポ
ンプの駆動による排気も抑制されて塵挨の巻き上げも抑
えられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この構成にお
いては、Ｏリング４６の内部空間が真空に近い低圧とさ
れるので、前記ウエハ１０の下面中央の広い領域（Ｏリ
ングに囲まれた領域）が下方に向けて強く張引されるこ
ととなって、図６（ｃ）に示す如くウエハ１０が変形し
てしまう不都合があったのである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の解決しようとす
る課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するた
めの手段を説明する。

【０００８】即ち、請求項１においては、前記回転体に
形成される環状溝と、環状溝の底面に接触するとともに
その一部を該環状溝から突出させる、径の異なる二つの
Ｏリングと、二つのＯリングに挟まれた位置で環状溝の
底面に開口される吸引口と、前記回転体内部に形成され
るとともに前記吸引口に連通される吸引経路と、該吸引
経路に接続される吸引手段と、を少なくとも含んで構成
されるものである。

【０００９】請求項２においては、前記吸引口は、一つ
のみ設けるものとし、前記吸引経路は、吸引口に接続さ
せる第一経路と、前記回転体内部の中央に形成される第
二経路とを、少なくとも含んで構成されるものである。

【００１０】請求項３においては、上記のウエハの姿勢
合わせ装置を搭載するとともに、ウエハを移載する枚葉
移載装置を備えて、無人搬送車としたものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を、図
面に基づいて説明する。図１はクリーンルーム内の無人
搬送車の様子を示す斜視図である。図２は無人搬送車の
側面断面図、図３は同じく平面図である。図４はウエハ
の平面図であり、（ａ）はオリフラを形成した構成のウ
エハを、（ｂ）はノッチを有するウエハを、それぞれ示
す。

【００１２】まず、無人搬送車１の全体構成について説
明する。なお、以下の説明においては、便宜上、図１に
おける矢視Ｆ方向を前方として説明する。

【００１３】図１に示すように、無人搬送車１は、走行
レール２０・２０上を自動走行する有軌道台車に構成さ
れ、車体本体２が前後左右四隅の各走行輪９により支持
され、それぞれの走行輪９を駆動モータ８（図２）で駆
動し、走行レール２０・２０上で四輪駆動にて走行させ
ている。

【００１４】前記走行レール２０・２０に沿って、処理
装置２１・２１・・・、ストッカ２２が配設され、該ス
トッカ２２上に複数のカセット２３・２３・・・が所定
間隔を空けて並設されている。各カセット２３・２３・
・・は箱状に構成するとともに、その開口を走行レール
２０・２０側へ向けて置かれ、該開口を挟んだ該カセッ
ト２３の内面にはそれぞれ、ウエハ１０の側端を保持す
る棚が上下方向に等間隔をおいて多数段設けられて、各
棚にウエハ１０・１０・・・が水平に置かれて収納され
ている。本実施例ではストッカ２２を平置型としている
が、この代わりに、カセット２３の搬出入口と、多数の
棚と、棚と搬出入口との間でカセット２３を移載するス
タッカークレーンとを備えた自動倉庫に構成しても構わ
ない。

【００１５】図２及び図３に示すように、前記無人搬送
車１の車体本体２には、その中央にウエハ１０・１０・
・・を移載する移載装置３が配設され、それを挟むよう
にして前後に、姿勢合わせ装置４と、バッファカセット
５が配置される。姿勢合わせ装置４はウエハ１０・１０
・・・の方向及び中心位置を揃えるためのものであり、
バッファカセット５は、ウエハ１０・１０・・・を一時
的に収納するためのものである。

【００１６】前記ウエハ１０は、シリコン単結晶からな
る略円盤状に形成されている。シリコンの結晶には方位
性があるので、その方向を識別するための手段が形成さ
れている。例えば、図４（ａ）に示すように、ウエハ１
０の外周の一部を直線状に切り欠いて形成されるオリエ
ンテーションフラット（オリフラ）１０ａを有するよう
にしたり、図４（ｂ）に示すように、ウエハ１０の外周
の一部を切り欠いたノッチ１０ｂを有するようにしたり
している。いずれの場合でも、その表面又は裏面におけ
る周部に、ウエハの製造履歴等、ウエハ情報を符号化し
たＩＤマーク１１が刻印されている。ＩＤマーク１１は
前記オリフラ１０ａに対して一定の関係をなす位置に設
けられ、この関係は、後述する姿勢合わせ装置４による
ウエハ１０の姿勢合わせに用いられる。

【００１７】次に、前記移載装置３について説明する。
図２及び図３に示すように、移載装置３は、移載アーム
３０Ｍ・３０Ｓ、基台３８、ターンテーブル３９等から
成る。基台３８は車体本体２中央に埋設され、図示しな
い昇降機構にて昇降自在に構成されている。該基台３８
上面にターンテーブル３９が回転自在に取り付けられ、
該ターンテーブル３９上に一対の移載アーム３０Ｍ・３
０Ｓが取り付けられている。

【００１８】前記移載アーム３０Ｍ（３０Ｓ）は、移載
ハンド３１と、第一アーム３２と、第二アーム３３とで
リンク機構が組まれたスカラーアーム式のロボットハン
ドであり、図示せぬサーボモータにより伸縮自在に構成
されている。

【００１９】前記移載ハンド３１は平板状に形成され、
その二股に分かれた先端部にはそれぞれ吸着孔３４・３
４が設けられ、真空ポンプで吸引して移載ハンド３１に
物品たるウエハ１０を吸着・保持するように構成されて
いる。この詳細な構成は詳述する。

【００２０】一方の移載アーム３０Ｍには、移載ハンド
３１の吸着孔３４・３４とは反対側の端部に、マッピン
グセンサ３５が取り付けられている。このマッピングセ
ンサ３５は、先端が二股に分かれた平面視「Ｖ」字状の
形状で、その先端が光電センサ３５ａ・３５ａとなって
いる。この構成で、前記基台３８を上昇させて該移載ア
ーム３０Ｍを屈伸させ、該マッピングセンサ３５をバッ
ファカセット５に近接させた上で、基台３８を下降させ
ながら光電センサ３５ａ・３５ａでバッファカセット５
の各棚を探知することで、各棚にウエハ１０が載置され
ているか否かを検出することができる。

【００２１】次に、本発明の姿勢合わせ装置４について
説明する。図２及び図３に示す姿勢合わせ装置４はケー
シング４０を備えるとともに、該ケーシング４０内に、
載置台４１や、リニアセンサ４２・４２、光学式文字読
取装置（以下「ＯＣＲ」と称する。）４３等を収納して
構成されている。該ケーシング４０は前記移載装置３に
向く側が開口して、その入口付近には前記リニアセンサ
４２・４２が配設され、各リニアセンサ４２は、上側の
投光器４２ａと下側の受光器４２ｂの一対で構成されて
いる。リニアセンサ４２は図３に示すように、前記載置
台４１から近い側と遠い側に一つずつ配置され、近い側
のリニアセンサ４２にて８インチのウエハ（図３に示す
符号１０Ｌ）の前記オリフラ１０ａを検出し、遠い側の
リニアセンサ４２にて１２インチのウエハ（同図の符号
１０Ｓ）の前記オリフラ１０ａを検出できるようにし
て、ウエハ１０が８インチ／１２インチのいずれの大き
さであっても、その姿勢合わせを可能としている。

【００２２】ケーシング４０の奥には前記ＯＣＲ４３が
設置されており、ウエハ１０に付された前記ＩＤマーク
１１の情報を該ＯＣＲ４３にて読み取って、ウエハ１０
の特定を可能としている。

【００２３】そして、ケーシング４０の内部には、本発
明の主要構成要素である前記載置台４１（回転体）が設
置されている。該載置台４１はその上面に水平円状の載
置面４１ａを形成してあり、図示せぬモータにより駆動
力が伝えられて回転駆動される。該載置面４１ａ上に前
記ウエハ１０を保持して回転することにより、ウエハ１
０の姿勢合わせを可能としている。前記移載装置３は、
その移載ハンド３１にウエハ１０を吸着させた状態で前
記ケーシング４０内へ挿入させ、ウエハ１０が、前記載
置台４１の載置面４１ａよりわずかに上方で、かつ該ウ
エハ１０の中心と載置面４１ａの中心が一致する位置ま
で至ったときに、移載ハンド３１はウエハ１０に対する
前記吸着を解除してウエハ１０を載置面４１ａ上へ載せ
る。この状態で前記載置台４１に接続される真空ポンプ
（吸引手段）を駆動させることで、前記載置面４１ａ上
にウエハ１０を吸着保持させ、載置台４１を回転させた
ときにウエハ１０も一体的に回転するようになってい
る。なお、吸引手段は、真空ポンプに限るものではな
く、真空イジェクター等、他の吸引装置でも良い。

【００２４】載置台４１の載置面４１ａ上にウエハ１０
を吸着保持させたとき、該ウエハ１０の外周縁が、対応
するセンサ４２（ウエハ１０が１２インチのときは載置
台４１に遠い側のリニアセンサ、ウエハ１０が８インチ
のときは載置台４１から近い側のリニアセンサ）によっ
て検知される。従って、載置台４１を回転させたとき、
ある回転位相においてウエハ１０のオリフラ１０ａが前
記リニアセンサ４２によって検出されることになる。前
記リニアセンサ４２は、前記載置台４１の回転位相を検
出する適宜のセンサとともに適宜のコントローラに接続
されており、該コントローラは、前記リニアセンサ４２
がオリフラ１０ａを検知したときの前記載置台４１の回
転位相に基づき、ウエハ１０のＩＤマーク１１を前記Ｏ
ＣＲ４３の読取り可能領域に位置させるために必要な前
記載置台４１の回転位相を演算し、得られた回転位相と
なるように前記モータを駆動して載置台４１を回転さ
せ、ウエハ１０の姿勢を、そのＩＤマーク１１が前記Ｏ
ＣＲ４３の読取り可能領域に位置するよう調整する。

【００２５】次に、本発明の要部である、載置台４１に
対するウエハ１０の吸着構造を説明する。図５は載置台
の構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面
断面図、（ｃ）はウエハを吸着した状態を示す側面断面
図である。図６は従来の載置台の構成を示す図であり、
図５と同様に、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面断面図、
（ｃ）はウエハを吸着した状態を示す側面断面図であ
る。

【００２６】図５に示すように、載置台４１上面の前記
載置面４１ａには適宜深さの環状溝４４が形成される。
該環状溝４４の形成位置は、その中心が前記載置面４１
ａの中心に一致する位置とされる。環状溝４４の内側の
縁部には第一のＯリング４５を配置し、外側の縁部に
は、前記第一のＯリング４５よりも大径の第二のＯリン
グ４６を配置している。両Ｏリング４５・４６はいずれ
も、その上部の一部を前記環状溝４４より上方に突出さ
せた状態で配置される。

【００２７】図５（ａ）に示すように、平面視で二つの
Ｏリング４５・４６に挟まれた位置で、環状溝４の底面
には、吸引口４７が一つのみ開口される。この吸引口４
７には、図５（ｂ）に示すように、該載置台４１内部に
穿設される第一経路４８ａが接続される。該第一経路４
８ａは、前記吸引口４７から前記載置台４１の回転軸線
と平行に下方へのびる縦孔４９と、該縦孔４９の下端か
ら前記回転軸線に向かって形成される横孔５０と、によ
り構成される。なお、吸引口４７を一つのみ設けた理由
は、それに接続される吸引経路を簡素化することがで
き、載置台４１の製造が容易になるからである。さら
に、環状講４４及び吸引口４７が小さいため、吸引口４
７を複数設けても、吸引ムラの抑制効果があまりない。
その上、吸引口４７を複数設けると、その数に応じて第
一経路４８ａを複数も受ける必要があり、真空にしなけ
ればならない空間が吸引口４７の数に伴い増え、吸引経
路を真空にするための時間が増えるという問題がある。
つまり、吸引口４７を一つのみ設けることで、吸引経路
が簡素化され、吸引経路を最も短時間で真空にすること
ができる。

【００２８】第一経路４８ａは、接続部４８ｂを経て、
第二経路４８ｃに接続され、更に図示せぬバルブを介し
て、吸引手段たる真空ポンプ（図示せず）に接続され
る。接続部４８ｂは、載置台４１の回転軸線上に位置
し、第二経路４８ｃは、載置台４１の回転軸線に沿って
下方に延出される。第二経路４８ｃを載置台４１の回転
軸線に沿って形成するので、真空ポンプなどの吸引手段
を容易に接続することができる。

【００２９】以上の構成において載置面４１ａ上にウエ
ハ１０を載置すると、図５（ｃ）に示すように、両Ｏリ
ング４５・４６の上端がウエハ１０下面に接触した状態
となって、ウエハ１０下面、前記環状溝４４の底面、及
び、前記Ｏリング４５・４６とによって囲まれた空間Ａ
が大気に対して気密性をもって密閉されることとなる。
この状態から前記真空ポンプで吸引することにより、前
記空間Ａ内の空気が吸引経路を介して真空ポンプにより
排気され、該空間を真空に近い低圧状態とすることがで
きる。

【００３０】前述した密閉性によって、真空ポンプを所
定の時間駆動して前記空間Ａを低圧状態とした後に該バ
ルブを閉止して吸引経路（前記第二経路４８ｃ）を遮断
することによって、真空ポンプを止めた後も前記空間Ａ
の低圧状態（即ち、ウエハ１０に対する吸着状態）を保
持することが可能となるのである。従って、真空ポンプ
の常時駆動が不要となって電力を節約できるとともに、
真空ポンプの駆動による排気も抑制されて塵挨の巻き上
げも抑えられる。

【００３１】なお、載置面４１ａに円形の凹部５１を構
成してその外縁にＯリング４６を配置し、該凹部５１の
底面に吸引口５２を開口させて吸引経路４８'を接続
し、該吸引経路４８'から空気を吸引する従来の構成が
図６（ａ）（ｂ）に示される。この構成はウエハ１０の
中心位置を円状の広い領域Ｂ（図６（ｃ））で吸引する
ので、この図６（ｃ）に示すようにウエハ１０が大きく
変形してしまう問題がある。しかし、本発明において
は、ウエハ１０を吸引する領域（図５（ｃ）に示す空間
Ａ）が環状であるから、このようなウエハ１０の変形を
効果的に回避できるのである。

【００３２】ただし、図５の構成において、載置面４１
ａの環状溝４４内側の部位（即ち、第一Ｏリング４５に
よって囲まれた内部の領域）に円形の小さい凹部を更に
形成して、該凹部の周縁に第三のＯリングを配置すると
ともに、該凹部の底部に前記吸引経路を接続する構成も
可能である。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成したので、
以下に示すような効果を奏する。

【００３４】即ち、請求項１に示す如く、前記回転体に
形成される環状溝と、環状溝の底面に接触するとともに
その一部を該環状溝から突出させる、径の異なる二つの
Ｏリングと、二つのＯリングに挟まれた位置で環状溝の
底面に開口される吸引口と、前記回転体内部に形成され
るとともに前記吸引口に連通される吸引経路と、該吸引
経路に接続される吸引手段と、を少なくとも含んで構成
されるので、吸引経路に接続される溝が環状であり、ウ
エハを吸引する領域が環状に構成されることになるか
ら、真空に近い強い吸引力が作用してもウエハの変形が
効果的に回避される。

【００３５】請求項２に示す如く、前記吸引口は、一つ
のみ設けるものとし、前記吸引経路は、吸引口に接続さ
せる第一経路と、前記回転体内部の中央に形成される第
二経路とを、少なくとも含んで構成されるので、吸引経
路を簡素化することができる。更に、吸引口を複数設け
た場合に比し、接続される第一経路の数が少なくなるた
め、真空にすべき空間が少なくてすみ、より短時間で吸
引経路を真空にすることができる。また、第二経路を載
置台の回転軸線に沿って形成するので、真空ポンプなど
の吸引手段を容易に接続することができる。

【００３６】請求項３に示す如く、上記のウエハの姿勢
合わせ装置を搭載するとともに、ウエハを移載する枚葉
移載装置を備えて、無人搬送車としたので、上述のよう
な機能性に優れた姿勢合わせ装置と、ウエハ移載のため
の枚葉移載装置を備えているから、全体として機能に優
れた無人搬送車を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】クリーンルーム内の無人搬送車の様子を示す斜
視図。

【図２】無人搬送車の側面断面図。

【図３】同じく平面図。

【図４】ウエハの平面図。（ａ）はオリフラを形成した
構成のウエハを、（ｂ）はノッチを有するウエハを、そ
れぞれ示す。

【図５】載置台の構成を示す図であり、（ａ）は平面
図、（ｂ）は側面断面図、（ｃ）はウエハを吸着した状
態を示す側面断面図である。

【図６】従来の載置台の構成を示す図であり、図５と同
じく、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面断面図、（ｃ）は
ウエハを吸着した状態を示す側面断面図である。

【図７】従来の載置台の構成を示す図であり、（ａ）は
平面図、（ｂ）は側面断面図、（ｃ）はウエハを吸着し
た状態を示す側面断面図である。

【符号の説明】

１ 無人搬送車 ４ 姿勢合わせ装置 ４１ 載置台（回転体） ４４ 環状溝 ４５ 第一Ｏリング ４６ 第二Ｏリング ４７ 吸引口 ４８ａ 第一の経路 ４８ｂ 接続部 ４８ｃ 第二の経路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエハを吸引保持しながら回転する回転
   体を含んで構成されるウエハの姿勢合わせ装置であっ
   て、 前記回転体に形成される環状溝と、 環状溝の底面に接触するとともにその一部を該環状溝か
   ら突出させる、径の異なる二つのＯリングと、 二つのＯリングに挟まれた位置で環状溝の底面に開口さ
   れる吸引口と、 前記回転体内部に形成されるとともに前記吸引口に連通
   される吸引経路と、 該吸引経路に接続される吸引手段と、 を少なくとも含んで構成される、 ウエハの姿勢合わせ装置。
2. 【請求項２】 前記吸引口は、一つのみ設けるものと
   し、 前記吸引経路は、吸引口に接続させる第一経路と、前記
   回転体内部の中央に形成される第二経路とを、少なくと
   も含んで構成される、 請求項１に記載のウエハの姿勢合わせ装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載のウエハの
   姿勢合わせ装置を搭載するとともに、ウエハを移載する
   枚葉移載装置を備えたことを特徴とする、無人搬送車。