JP4980770B2 - 搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は搬送装置に係り、更に詳しくは、半導体ウエハ等の板状部材を搬送するにあたり、当該板状部材を損傷させることなく搬送することのできる搬送装置に関する。

半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という）の搬送装置としては、当該ウエハの中央部若しくは周方向複数箇所を吸着することのできる吸盤からなる吸着保持手段が知られている。しかしながら、裏面研削によって数十μｍの厚みとなる極薄化が達成されている現状において、従来装置による吸着保持方式を採用すると、ウエハに作用する局所的な吸着力により、当該ウエハを割ってしまう、という不都合を招来する。
そこで、ウエハを面で吸着保持が可能なポーラス体が頻繁に使用されるようになった。この様なポーラス体は、極小径の金属球を焼結し、研磨によって精度の高い保持面を有するため、ウエハに対して局所的に力が加わることは少ない。しかしながら、金属製であるが故にこのポーラス体が傾いてウエハに接触した場合や、接触時の衝撃によって当該ウエハを損傷させてしまう、という不都合を生じる。

特許文献１には、ウエハを吸着して保持する吸着面を有する吸着パッドと、この吸着パッドを変位可能に支持する支持機構と、前記吸着パッドを移動させる移動アームとを備えた搬送装置が開示されている。この搬送装置は、ウエハの載置面を有するテーブルが吸着パッドの吸着面に対して傾きを有している場合に、その傾きに応じて支持機構を予め調整可能に設けたものである。

特開２００３−１５８１６７号公報

しかしながら、特許文献１に記載された搬送装置にあっては、二つのテーブル間でしかその効果を発揮することができない。従って、三つ以上のテーブル間でウエハを搬送する場合において、それぞれのテーブルに個性的な傾きがある場合には、その傾きに対応できないものとなり、結果的に、ウエハを損傷から保護することはできない。

［発明の目的］
本発明は、このような不都合に着目して案出されたものであり、その目的は、ウエハ等の板状部材を搬送するに際し、当該板状部材が載置される載置面毎に異なる傾きがあっても、それら傾きに対応するように保持部材と板状部材との傾きを調整し、それらが平行となった状態で当該板状部材に接触して当該板状部材を搬送することのできる搬送装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、載置面に載置された板状部材を保持する保持手段と、この保持手段に併設された平行調整手段と、前記保持手段を前記平行調整手段と共に移動する駆動手段と、当該駆動手段と前記保持手段との間に位置して当該保持手段を揺動可能且つ昇降可能に支持する連結手段を備えた搬送装置において、
前記保持手段は前記板状部材の被保持面を保持する保持面を有する保持プレートにより構成される一方、前記平行調整手段は、前記保持プレートと相対配置された基準プレートと、複数個を一ユニットとして前記基準プレートに出没自在に支持された調整部材と、前記保持プレートに設けられた当接位置調整部材とを含み、
前記当接位置調整部材と前記各ユニットにおける調整部材とを選択的に当接させることで前記保持面の傾きが調整される、という構成を採っている。

また、前記基準プレートと保持プレートは平面内で相対回転可能な構成が採用される。

更に、前記保持手段は、緩衝手段を介して前記駆動手段に支持されている。

本発明によれば、複数の調整部材を一ユニットとし、各ユニットにおける調整部材が選択的に保持プレート側に当接することで保持プレートと板状部材の被保持面とが平行となって接触する。従って、前記ユニットにおける調整部材の数の分に対応した載置面毎にその傾きを調整することができ、適用範囲を拡大することが可能となる。
また、保持プレートに当接位置調整部材を設けることにより、保持プレート自体に特別な加工を必要とすることを回避することができる。

更に、保持プレートと基準プレートとを相対回転可能に設けたことにより、周方向に所定角度相対回転する毎に調整部材と保持プレート側との当接点を変更してその傾き調整を行うことができる。
また、保持手段と駆動手段とが緩衝手段を介して連結されていることで、保持面と板状部材の被保持面とが接触した際の衝撃も吸収されるので、板状部材を割ってしまうような不都合は生じない。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１には、本実施形態に係る搬送装置の概略斜視図が示され、図２には、その要部拡大斜視図が示されている。また、図３、図４には、搬送装置の要部概略側面図が示されている。なお、図３、図４においては、説明の便宜上、平行調整手段の側面視が一部変更されて表されている。これらの図において、搬送装置１０は、テーブルＴの載置面ＴＳに載置された板状部材としてのウエハＷを保持する保持手段１１と、この保持手段１１の上部位置に併設された平行調整手段１２と、保持手段１１を平行調整手段１２と共に移動して前記ウエハＷを搬送する駆動手段１３と、当該駆動手段１３と前記保持手段１１との間に位置して当該保持手段１１を揺動可能且つ昇降可能に支持する連結手段１４と、保持手段１１がウエハＷを保持する際やウエハＷを別の載置面に載置する際の衝撃を吸収若しくは緩和する緩衝手段１５とを備えて構成されている。ここで、ウエハＷは、テーブルＴに載置され、その上面が被保持面Ｗａ、下面が被載置面Ｗｂとされる（図３参照）。

前記保持手段１１は、図３及び図４にも示されるように、ウエハＷの保持面１６Ａを下面側に有するポーラス体によって形成された保持プレート１６を備えて構成されている。この保持プレート１６は吸着板であり、前記保持面１６Ａに図示しない複数の吸着孔が形成されているとともに、これら吸着孔は図示しない減圧装置に接続されている。本実施形態における保持プレート１６はウエハＷの直径よりも大きい直径を備えたものが採用されているが、少なくともウエハＷの平面形状に略対応した大きさを備えたものであれば足りる。

前記平行調整手段１２は、保持面１６Ａと被保持面Ｗａとを平行に調整して前記保持面１６ＡによるウエハＷの搬送を可能とするものである。この平行調整手段１２は、前記保持プレート１６に対して相対配置された基準プレート１７と、この基準プレート１７の外周近傍位置で当該基準プレート１７を貫通して保持プレート１６に向かって突出する調整部材としてのボルト群１８と、前記保持プレート１６の周方向に沿って配置された当接位置調整部材としての調整ブロック群１９とからなる。

前記ボルト群１８は、特に限定されるものではないが、本実施形態では基準プレート１７の周方向略１２０度間隔をおいた三領域に配置されている。このボルト群１８は、図５に示されるように、ボルト１８ａ、１８ｂ、１８ｃを一ユニットとして合計三ユニット設けられている。各ボルト１８ａ、１８ｂ、１８ｃの先端側すなわち下端側はそれぞれ半球形に形成されているとともに、外周に形成された雄ねじ部１８Ｓは、基準プレート１７の図示しない雌ねじに係合するとともに、雄ねじ部１８ＳにロックナットＮを締め付けることにより、各ボルト１８ａ、１８ｂ、１８ｃが基準プレート１７に対して一定の突出量を維持する状態で固定されるようになっている。

前記調整ブロック群１９は、ボルト群１８を構成するボルト１８ａ、１８ｂ、１８ｃの数に対応した数、すなわち三つの調整ブロック１９ａ、１９ｂ、１９ｃを一ユニットとして、保持プレート１６の周方向略１２０度の間隔をおいた三領域に配置されている。これら調整ブロック１９ａ、１９ｂ、１９ｃは、図５に示されるように、ボルト１８ａ、１８ｂ、１８ｃの何れか一つが当接したときに、残り二本のボルトが当接しないように維持する逃げ穴２３を備えて構成され、これにより、各ユニットにおけるボルト１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、それらの何れか一個が選択的に保持プレート１６側に当接可能となり、三領域の各ボルト１８ａ、１８ｂ、１８ｃの突出量によって載置面ＴＳに対する保持プレート１６の傾きを調整するようになっている。

基準プレート１７の中央部上側には、ハウジング２０が設けられている。このハウジング２０は、図示しないベアリングを介して従動ギヤ２１を回転可能に保持し、当該従動ギヤ２１は、スペーサ２０Ａを介して基準プレート１７を支持する。また、従動ギヤ２１は、後述する連結板２４の下面側に固定されたモータＭの出力軸に固定された主動ギヤ２２に係合して回転駆動されるように構成され、基準プレート１７は平面内において保持プレート１６に対して相対回転可能となっている。

前記駆動手段１３は、Ｘ軸方向に延びるＸ軸ロボット３０と、当該Ｘ軸ロボット３０を介してＸ軸方向に移動可能に支持されたスライダ３１と、このスライダ３１の前面に固定されたＺ軸ロボット３３と、このＺ軸ロボット３３に一端側が支持される一方、他端側（先端側）が前記保持手段１１及び平行調整手段１２を支持するように設けられたプレート状のアーム部材３４とにより構成されている。従って、Ｘ軸ロボット３０及びＺ軸ロボット３３の駆動により、保持プレート１６は、アーム部材３４を介してＸ軸及びＺ軸方向に移動可能となる。

前記連結手段１４は、連結板２４と、当該連結板２４の上面側に固定されたシリンダ３６と、このシリンダ３６のピストンロッド３７の先端すなわち下端と保持プレート１６の中央部上面との間に配置されて保持プレート１６を揺動可能に支持するユニバーサルジョイント３８とを備えて構成され、前記ピストンロッド３７が軸方向に進退することにより、保持プレート１６が昇降可能となって基準プレート１７との相互離間幅が調整可能となり、ひいては、ボルト群１８と調整ブロック群１９との係合を許容し、保持プレート１６と被保持面Ｗａとが平行となるように調整可能となっている。

前記緩衝手段１５は、前記連結板２４の周方向略１２０度間隔を隔てた位置に立設されるとともに、前記アーム部材３４を貫通して延びる３本の昇降軸４０と、この昇降軸４０が貫通する状態で当該昇降軸４０の外周と前記アーム部材３４との間に設けられたブッシュ４１と、各昇降軸４０の上端を相互に連結するように固定された頂板４３と、当該頂板４３とアーム部材３４とにその両端が固定されたコイルばね４５とを備えて構成されている。コイルばね４５は、頂板４３を上方に付勢する付勢力を有するが、前記保持手段１１等の重量により、その付勢力に抗して幾分縮んだ状態が初期状態となる。

次に、本実施形態に係る搬送装置１０を用いたウエハ搬送方法について説明する。ここでは、第１ないし第３のテーブルが存在するものと仮定し、説明の便宜上、それぞれ符号Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３とし、これらテーブルＴ１〜Ｔ３間でウエハＷを搬送するものとする。

最初に第１のテーブルＴ１の載置面ＴＳに載置されたウエハＷの被保持面Ｗａと保持面１６Ａとが平行となるように調整する。この調整に際しては、シリンダ３６の動作により保持プレート１６を上方に引き上げ、ボルト群１８の各ボルト１８ａの下点が各調整ブロック１９ａの当接点（図５中矢印Ｌ）に接触した状態で、各ボルト１８ａを基準プレート１７に対して上下させ、第１のテーブルＴ１に載置されたウエハＷの被保持面Ｗａと保持面１６Ａとが平行になるようにする（図４参照）。なお、保持プレート１６は、ユニバーサルジョイント３８によってその可動範囲内で首振りが可能となっている。また、他のボルト１８ｂ、１８ｃは、最大量ねじ込んでも、先端が調整ブロック１９ａの穴２３内にそれぞれ入り込むだけに止まり、保持プレート１６側に接触することはない。

次に、駆動手段１３を駆動して第２のテーブルＴ２の載置面に対してウエハＷの被載置面Ｗｂが平行となるようにその傾きを調整する。つまり、シリンダ３６の動作により一旦保持プレート１６を下方に移動させ（図３参照）、この状態でモータＭによって、ボルト群１８の各ボルト１８ｂの下点が各調整ブロック１９ｂの当接点（図５中矢印Ｃ）上方に位置するように基準プレート１７を回転駆動させる。そして、上記同様に、シリンダ３６の動作により保持プレート１６を上方に引き上げ、各ボルト１８ｂの下点が各調整ブロック１９ｂの当接点（矢印Ｃ）に接触した状態で、各ボルト１８ｂを基準プレート１７に対して上下させ、第２のテーブルＴ２と被載置面Ｗｂとが平行になるようにする。

最後に、上記と同様に、各ボルト１８ｃと各調整ブロック１９ｃの当接点（図５中矢印Ｒ）によって第３のテーブルＴ３と被載置面Ｗｂとが平行になるようにする。

以上の設定により、各テーブルＴ１〜Ｔ３の載置面ＴＳに対応して保持面１６Ａの傾き調整を完了する。

次に、自動運転で第１のテーブルＴ１から第２のテーブルＴ２にウエハＷを移載する場合には、駆動手段１３を介して第１のテーブルＴ１の上方に保持手段１１を移動させる。この移動完了と前後して、シリンダ３６が保持プレート１６を下方に移動させ、モータＭによって、ボルト群１８の各ボルト１８ａの下点が各調整ブロック１９ａの当接点（矢印Ｌ）上方に位置するように基準プレート１７を回転駆動させ、保持プレート１６の引き上げによって、図４で示されるように保持面１６Ａが被保持面Ｗａと平行とされる。

このようにして保持面１６Ａと被保持面Ｗａとの平行が確保された状態で、駆動手段１３を介して保持面１６Ａを下降させると、当該保持面１６ＡがウエハＷの被保持面Ｗａに平行状態を維持したまま接触し、図示しない減圧装置によってウエハＷを吸着保持することとなる。この接触に伴いウエハＷは、保持プレート１６によって衝撃を受けるが、前記緩衝手段１５により、保持プレート１６は上方に退避することができるので、ウエハＷの割れは防止できる。

そして、駆動手段１３を介してウエハＷを第１のテーブルＴ１から上方に離間させた後、第２のテーブルＴ２に向かって搬送される。この搬送過程においても上記同様に、シリンダ３６と、モータＭの動作によって、各ボルト１８ｂの下点が各調整ブロック１９ｂの当接点（矢印Ｃ）上方に位置するように基準プレート１７を回転駆動させ、保持プレート１６の引き上げによって、被載置面Ｗｂが第２のテーブルＴ２と平行とされ、平行状態を保ったまま第２のテーブルＴ２上にウエハＷを移載することができる。

第２のテーブルＴ２でウエハＷに所定の加工が施されたとする。そして、第２のテーブルＴ２から第３のテーブルＴ３にウエハＷを移載する場合には、各ボルト１８ｂと各調整ブロック１９ｂの当接点（矢印Ｃ）の接触の状態で、第２のテーブルＴ２のウエハＷを吸着保持し、各ボルト１８ｃを各調整ブロック１９ｃの当接点（矢印Ｒ）に当接するように、前述と同様の動作を行わせればよいことになる。

従って、このような実施形態によれば、保持面１６Ａと被保持面Ｗａとが平行な状態となって接触し、当該ウエハＷを保持することができるため、ウエハＷの割れを確実に防止して搬送することが可能となる。
また、緩衝手段１５は、保持面１６ＡとウエハＷとが接触したときの圧力を緩和するため、保持面１６Ａによる吸着保持の際の衝撃もなく、この点からもウエハＷの損傷を回避することができる。

更に、調整部材として複数のボルト１８ａ、１８ｂ、１８ｃを一ユニットとして構成し、これに対応した当接点を調整する調整ブロックも三個一ユニットとして構成したから、少なくとも、三つのテーブルに対する搬送を行うことができる他、ユニット構成数を更に増やすことにより、テーブルの数を増やした場合にも難なく適用可能とする汎用性を付与することが可能となる。

以上のように、本発明を実施するための最良の構成、方法等は、前記記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上説明した実施形態に対し、形状、位置若しくは配置等に関し、必要に応じて当業者が様々な変更を加えることができるものである。

例えば、前記実施形態では、三個のボルトを一ユニットとして構成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に増加させてもよい。この場合には、ボルトの数に対応して調整ブロックを増加させれば足りる。
また、当接位置調整部材としては、保持プレート１６の上面に調整ブロック１９を固定する構成としたが、調整ブロックに設けたのと同様の穴を保持プレート１６に形成すれば、調整ブロックを省略することもできる。但し、前記実施形態の構成を採用すれば、調整ブロックの変更により、種々の載置面に対応した傾き調整を行う自由度をもたらす、という利点がある。

また、駆動手段１３は、保持プレート１６をＸ軸、Ｚ軸の直交二軸方向に移動可能とするものを採用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、Ｙ軸方向へも移動可能とすることもできる。加えて、駆動手段１３の構造も図示構成例に以外のものを採用することができ、例えば、自由端が三次元方向に移動可能となるロボットアーム等を用いてもよい。

更に、本発明における板状部材は半導体ウエハＷに限定されるものではなく、ガラス板、鋼板、または、樹脂板等、その他の板状部材も対象とすることができ、半導体ウエハは、シリコンウエハや化合物ウエハであってもよい

本実施形態に係る搬送装置の概略斜視図。 前記搬送装置の一部を断面した要部概略斜視図。 保持プレートが初期位置にある状態を示す搬送装置の要部概略側面図。 保持プレートが傾斜した載置面に対して平行に保たれた状態を示す要部概略側面図。 ボルト群とこれに対応する調整ブロックを展開した説明図。

符号の説明

１０ 搬送手段
１１ 保持手段
１２ 平行調整手段
１３ 駆動手段
１４ 連結手段
１５ 緩衝手段
１６ 保持プレート
１６Ａ 保持面
１７ 基準プレート
１８ ボルト群（調整部材）
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ ボルト
１９ 調整ブロック（当接位置整部材）
Ｔ テーブル
ＴＳ 載置面
Ｗ 半導体ウエハ（板状部材）

Claims (3)

1. 載置面に載置された板状部材を保持する保持手段と、この保持手段に併設された平行調整手段と、前記保持手段を前記平行調整手段と共に移動する駆動手段と、当該駆動手段と前記保持手段との間に位置して当該保持手段を揺動可能且つ昇降可能に支持する連結手段を備えた搬送装置において、
   前記保持手段は前記板状部材の被保持面を保持する保持面を有する保持プレートにより構成される一方、前記平行調整手段は、前記保持プレートと相対配置された基準プレートと、複数個を一ユニットとして前記基準プレートに出没自在に支持された調整部材と、前記保持プレートに設けられた当接位置調整部材とを含み、
   前記当接位置調整部材と前記各ユニットにおける調整部材とを選択的に当接させることで前記保持面の傾きが調整されることを特徴とする搬送装置。
2. 前記基準プレートと保持プレートは平面内で相対回転可能に設けられていることを特徴とする請求項１記載の搬送装置。
3. 前記保持手段は、緩衝手段を介して前記駆動手段に支持されていることを特徴とする請求項１又は２記載の搬送装置。

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