JP5449857B2 - 板状部材の搬送装置及び搬送方法 - Google Patents

Description

本発明は、板状部材の搬送装置及び搬送方法に係り、更に詳しくは、板状部材を吸引支持しながら搬送することができる板状部材の搬送装置及び搬送方法に関する。

従来より、半導体ウエハ（以下、単に、「ウエハ」と称する）等の板状部材を搬送する装置としては、例えば、特許文献１及び２に記載されている。各特許文献の搬送装置は、ウエハの一方の面を吸引して支持する吸引支持手段と、この吸引支持手段を移動させるためのアーム等からなる移動手段とを備え、移動手段を作動させることでウエハを搬送可能な構成となっている。ここで、特許文献１の吸引支持手段は、気体を噴出することでウエハを吸引支持可能に設けられ、特許文献２の吸引支持手段は、気体を吸引することでウエハを吸引支持可能に設けられている。

特開２００４−２３５６２２号公報 特開２０００−１９５９２６号公報

しかしながら、特許文献１にあっては、ウエハに非接触で搬送が行えるものの、特許文献２に比較して、吸引支持手段の吸引力が弱いため、ウエハに回路面の保護用の接着シート等が貼付されて重くなると、搬送中にウエハの位置ずれや脱落等が生じ、ウエハの搬送不良が生じる、という不都合がある。一方、特許文献２にあっては、特許文献１に比較して、吸引力は強いものの、吸引支持手段がウエハに接触することが不可避となり、その接触面がウエハの回路面である場合、当該回路面を損傷させてしまう、という不都合を生じる。

［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、必要に応じて正圧吸引と負圧吸引との少なくとも一方を使用して板状部材を支持することができる板状部材の搬送装置及び搬送方法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、板状部材を厚さ方向両側から挟み込む位置に配置可能に設けられるとともに、板状部材を吸引支持可能な一対の支持手段と、この支持手段を移動可能に設けられた移動手段とを備え、
一方の支持手段は、気体を吸引することで板状部材を吸引して支持する負圧吸引手段を備え、他方の支持手段は、前記負圧吸引手段に対向配置可能に設けられるとともに、前記板状部材に気体を噴出することで負圧となる領域を形成して当該板状部材を吸引して支持する正圧吸引手段を備え、
前記正圧吸引手段は、負圧となる領域以外の気体を噴出する領域で板状部材を前記負圧吸引手段側に付勢可能に設けられる、という構成を採っている。

また、本発明は、カセット内で所定の間隔をおいて段積みされた複数の板状部材のうち１の板状部材を厚さ方向両側から挟み込む位置に配置可能に設けられるとともに、当該板状部材を吸引支持可能な一対の支持手段と、この支持手段を移動可能に設けられた移動手段とを備え、
一方の支持手段は、基端側と先端側とを有するとともに気体を吸引することで板状部材を吸引して支持する負圧吸引手段を備え、他方の支持手段は、前記負圧吸引手段に対向配置可能に設けられるとともに、前記板状部材に気体を噴出することで負圧となる領域を形成して当該板状部材を吸引して支持する正圧吸引手段を備え、
前記正圧吸引手段は、負圧となる領域以外の気体を噴出する領域で板状部材を前記負圧吸引手段側に付勢可能に設けられ、
前記他方の支持手段は、その先端部が前記一方の支持手段の基端側に位置する後退位置と、前記一方の支持手段の先端側に位置する前進位置との間で移動可能に設けられ、
前記一対の支持手段は、前記他方の支持手段を後退位置に位置させた状態で、前記板状部材を前記一方の支持手段で支持して前記カセットから引き出してから、前記他方の支持手段を前進位置に位置させて前記板状部材を吸引支持する、という構成を採ることができる。

また、本発明の搬送方法は、板状部材を厚さ方向両側から挟み込む位置に配置可能に設けられるとともに、板状部材を吸引支持可能な一対の支持手段と、この支持手段を移動可能に設けられた移動手段とを備えた搬送装置を用いた板状部材の搬送方法において、
一方の支持手段は、気体を吸引することで板状部材を吸引して支持する負圧吸引手段を備え、他方の支持手段は、前記負圧吸引手段に対向配置可能に設けられるとともに、前記板状部材に気体を噴出することで負圧となる領域を形成して当該板状部材を吸引して支持する正圧吸引手段を備え、
前記正圧吸引手段による負圧となる領域以外の気体を噴出する領域で板状部材を前記負圧吸引手段側に付勢した状態で当該板状部材を支持する、という方法を採っている。
更に、本発明は、カセット内で所定の間隔をおいて段積みされた複数の板状部材のうち１の板状部材を厚さ方向両側から挟み込む位置に配置可能に設けられるとともに、当該板状部材を吸引支持可能な一対の支持手段と、この支持手段を移動可能に設けられた移動手段とを備えた搬送装置を用いた板状部材の搬送方法において、
一方の支持手段は、基端側と先端側とを有するとともに気体を吸引することで板状部材を吸引して支持する負圧吸引手段を備え、他方の支持手段は、前記負圧吸引手段に対向配置可能に設けられるとともに、前記板状部材に気体を噴出することで負圧となる領域を形成して当該板状部材を吸引して支持する正圧吸引手段を備え、
前記正圧吸引手段は、負圧となる領域以外の気体を噴出する領域で板状部材を前記負圧吸引手段側に付勢可能に設けられ、
前記他方の支持手段は、その先端部が前記一方の支持手段の基端側に位置する後退位置と、前記一方の支持手段の先端側に位置する前進位置との間で移動可能に設けられ、
前記一対の支持手段は、前記他方の支持手段を後退位置に位置させた状態で、前記板状部材を前記一方の支持手段で支持して前記カセットから引き出してから、前記他方の支持手段を前進位置に位置させて前記板状部材を吸引支持する、という手法を採ることができる。

本発明によれば、板状部材を厚さ方向両側から挟み込む位置に一対の支持手段を設け、一方の支持手段に負圧吸引手段、他方の支持手段に正圧吸引手段を設けたので、搬送条件に応じて吸引支持方法を切り替えることができる。具体的には、例えば板状部材がウエハである場合、正圧吸引手段によりウエハを回路面側から支持することで、回路面を損傷させないように当該回路面と非接触で吸引支持して搬送することができる。また、正圧吸引手段によりウエハをシート貼付装置等に搬送し、接着シートが貼付されたことで重くなった場合には、接着シート側に接触して負圧吸引手段によりウエハを支持することにより、強い吸引支持力でウエハを支持できるので、ウエハの搬送不良を回避することができる。また、負圧吸引手段と正圧吸引手段との両方を使用してウエハを支持する構成とすれば、更に強い吸引支持力でウエハを支持することが期待できる。

また、負圧吸引手段で吸引する吸引領域と平面視で同じ領域若しくは同じ領域内で、正圧吸引手段が吸引を行うことにより、例えば板状部材が極薄のウエハである場合、ウエハが波状にうねったり、破損したりすることを防止することができる。また、正圧吸引手段では、負圧となる領域以外は板状部材に向かって気体を吹き付けるため、負圧吸引手段が設けられた支持手段側に板状部材が付勢されることとなり、搬送時の横ずれを防止することが可能となる。

実施形態に係る搬送装置の概略平面図。 図１を一部断面視した正面図。 （Ａ）〜（Ｃ）は、ウエハの支持要領を示す説明図。 ウエハの支持要領を示す説明図。 ウエハの他の支持要領を示す説明図。 変形例に係る搬送装置の部分正面図。

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。
なお、本明細書及び特許請求の範囲において、「吸引支持を補助する」とは、支持手段による吸引力を一定としても、板状部材（ウエハ）の支持力を増大させることを意味する。
また、「正圧吸引」、「気体を噴出することで吸引支持する」とは、高速で流体が移動するとその周辺の圧力が低下する法則、いわゆる、ベルヌーイの定理（スイスの数学・物理学者ダニエル・ベルヌーイが１７３８年に発表した流体力学の定理）を利用して吸引することを意味し、図５に示されるように、正圧（大気圧より大きい圧力）の気体Ｇを板状部材の面に沿って大気開放することで高速で移動する流体を再現し、その周辺に発生する負圧（大気圧より小さい圧力）Ｍによって物を引きつけて吸引又は吸引支持することをいう。なお、「負圧吸引」とは、流体（気体）を吸引することで負圧を発生させて物を引きつけることをいう。
更に、「左」、「右」は、図１及び図２を基準とし、「上」、「下」は、図２を基準として用いる。

図１、図２において、搬送装置１０は、板状部材としてのウエハＷの下方に位置する第１の支持手段１１及び上方に位置する第２の支持手段１２と、これらの支持手段１１、１２を移動可能に設けられた多関節型ロボットからなる移動手段１３とを備え、複数枚のウエハＷを収容可能なカセットＣとテーブルＴとの間でウエハＷを搬送可能に構成されている。なお、第１の支持手段１１と第２の支持手段１２とでウエハＷを厚さ方向両側から挟み込む位置に設けられ、ウエハＷを吸引支持可能な一対の支持手段が構成されている。

前記第１の支持手段１１は、二股状に分岐したアーム部材１５と、このアーム部材１５の先端側及び基端側にそれぞれ設けられた負圧吸引手段１６とを備えて構成されている。
負圧吸引手段１６は、アーム部材１５に埋設されるとともに、図示しない減圧ポンプに接続されるポーラス体を備え、減圧ポンプの作動によりポーラス体表面から空気を吸引可能となっている。これにより、第１の支持手段１１は、負圧吸引手段１６が発生する負圧により、アーム部材１５とウエハＷとを接触させた状態で当該ウエハＷの一方の面側を吸引支持可能に設けられている。

前記第２の支持手段１２は、移動手段１３の先端側に支持された単軸ロボット２４と、この単軸ロボット２４のスライダ２４Ａにより左右方向に移動可能に設けられた直動モータ２５と、この直動モータ２５の出力軸２５Ａに支持されるとともに、アーム部材１５と略同じ平面形状（基端側がアーム部材１５よりも長い）をなす補助アーム部材２６と、この補助アーム部材２６の先端側及び基端側にそれぞれ設けられた正圧吸引手段２８とを備えている。正圧吸引手段２８は、その噴出口２８ＣからウエハＷの一方の面に沿う方向に気体を噴出することで当該ウエハＷを吸引支持可能に設けられている。本実施形態の場合、正圧吸引手段２８は、特に限定されないが、図５に示されるように、円錐凹部を有する外部材２８Ａと、この外部材２８Ａの円錐凹部と所定のクリアランスＣを形成可能な円錐凸部を有し、閉ループ状の噴出口２８Ｃを形成する内部材２８Ｂとからなり、図示しない加圧ポンプの作動により噴出口２８Ｃに気体を供給可能に設けられている。なお、正圧吸引手段２８で吸引される吸引領域は、平面視したときに、負圧吸引手段１６で吸引される吸引領域と同じ領域若しくは同じ領域内でウエハＷを吸引支持するよう気体を噴出可能に設けられている。これにより、ウエハＷが双方の吸引手段１６、２８で吸引され合って、波状にうねったり、破損したりすることを防止することができる。また、正圧吸引手段２８では、負圧となる領域以外はウエハＷに向かって気体を吹き付けるため、負圧吸引手段１６側にウエハＷが付勢されることとなり、ウエハ搬送時の横ずれを防止することができる。

前記移動手段１３は、昇降部３２Ａを昇降可能なベース部３２と、この昇降部３２Ａの上面に設けられ複数のアームが相対回転可能に設けられた多関節アーム部３３とを備え、ウエハＷに対する昇降部３２Ａや各アームの移動量は、各関節部に設けられた図示しないモータによって、それぞれに対応する数値情報でプログラムにより制御される。多関節アーム部３３の先端には、モータ３５を介して軸線Ｌを中心として矢印Ｒ方向に回転可能な回転部材３６が設けられ（図２参照）、回転部材３６の右面側には、第１の支持手段１１を構成するアーム部材１５の基部が支持され、同左面側には、第２の支持手段１２を構成する補助アーム部材２６が支持されている。従って、各支持手段１１、１２及びこれに支持されるウエハＷは、移動手段１３によって直交３軸方向の空間内で移動可能であるとともに、天地反転可能となっている。

次に、前記搬送装置１０によるカセットＣ及びテーブルＴ間でのウエハＷの搬送方法について説明する。

先ず、移動手段１３を作動させることにより、回路面が上面とされてカセットＣに収容されているウエハＷの下面側にアーム部材１５を進入させる（図３（Ａ）参照）。次いで、アーム部材１５の上面とウエハＷの下面とを接触させた状態とした後、図示しない減圧ポンプを作動させて負圧吸引手段１６により空気を吸引し、第１の支持手段１１によりウエハＷを吸引支持させる。

第１の支持手段１１によりウエハＷを支持させた後、単軸ロボット２４を作動させて補助アーム部材２６をアーム部材１５の上方に対向する位置まで移動させ、第１及び第２の支持手段１１、１２がウエハＷの厚さ方向両側すなわち上下両側から挟み込むように位置させる（図３（Ｂ）参照）。このとき、直動モータ２５により、ウエハＷ上面と補助アーム部材２６との間の隙間を十分にひろげた状態で移動させる。その後、直動モータ２５を作動させて補助アーム部材２６を下降させ、ウエハＷの上面から補助アーム部材２６を離れて位置させつつ、それらの間の隙間を小さくさせる（図３（Ｃ）参照）。なお、カセットＣに収容されているウエハＷの上下方向の間隔が狭い場合には、アーム部材１５でウエハＷをカセットＣから引き出してから、補助アーム部材２６をウエハＷの上方に移動させるようにしてもよい。

図３（Ｃ）に示される位置に補助アーム部材２６を移動させた後、図示しない加圧ポンプを作動させ、正圧吸引手段２８によりウエハＷ上面に向かって気体を噴出させる（図４参照）。これにより、正圧吸引手段２８により負圧となる領域以外はウエハＷに向かって気体が吹き付けられてウエハＷが下方に付勢されることとなり、ウエハＷの横ずれが規制される。また、負圧吸引手段１６により吸引される領域以外の領域が波状にうねったり、破損したりすることを防止可能となる。この状態で、移動手段１３を作動させてウエハＷをテーブルＴ上に移動させ、テーブルＴ上面から突出したリフタＴ１上に、回路面を上面とした状態でウエハＷを載置させる。次いで、正圧吸引手段２８からの空気の噴出を停止させ、直動モータ２５を作動させて補助アーム部材２６を上昇させた後、単軸ロボット２４を作動させて補助アーム部材２６をウエハＷ上から退避させる。次に、負圧吸引手段１６による吸引を停止させ、移動手段１３を作動させてアーム部材１５をテーブルＴ上から退避させた後、リフタＴ１を下降させてテーブルＴ上にウエハＷを載置させる。

テーブルＴ上に載置されたウエハＷは、公知のシート貼付装置Ｐ（図１参照）によりその上面である回路面に接着シートＳが貼付される。接着シートＳを貼付後、リフタＴ１によりウエハＷを上昇させた後、第１及び第２の支持手段１１、１２で前述と同様の要領でウエハＷを支持し、当該ウエハＷを引き出したカセットＣの元の位置に搬送して収容する。なお、回路面に貼付された接着シートＳが下面となるようにウエハＷをカセットＣ内に収容してもよい。この場合、モータ３５によって第１及び第２の支持手段１１、１２を１８０度回転させるように制御すればよい。

なお、ウエハＷの搬送にあたっては、第１の支持手段１１における負圧吸引手段１６を作動させることなく、第２の支持手段１２のみによりウエハＷを吸引支持してもよい。この場合、補助アーム部材２６とアーム部材１５とをウエハＷの上下両側に進入させた後、正圧吸引手段２８によりウエハＷ上面に向かって気体を噴出し、この気体の噴出によって補助アーム部材２６とウエハＷの上面とを非接触状態として当該ウエハＷを吸引支持させ（図５参照）、移動手段１３を作動させればよい。
また、第２の支持手段１２における正圧吸引手段２８を作動させることなく、第１の支持手段１１のみによりウエハＷを吸引支持してもよい。この場合、補助アーム部材２６とアーム部材１５とをウエハＷの上下両側に進入させた後、負圧吸引手段１６によりウエハＷの下面側や、接着シートＳが貼付されたウエハＷの接着シート側に接触状態としてウエハＷを吸引支持させ、移動手段１３を作動させればよい。

従って、このような実施形態によれば、搬送条件等に応じ、第１及び第２の支持手段１１、１２の少なくとも一方を選択的に利用して搬送対象となるウエハＷを支持することができる。これにより、例えば、ウエハＷの回路面側から吸引支持する場合、第２の支持手段１２の正圧吸引手段２８により吸引支持を行えば、回路面を損傷させることなく支持することが可能となる。更に、接着シートＳが貼付されたウエハＷを吸引支持する場合、比較的大きい吸引支持力を発揮する負圧吸引手段１６により、ウエハＷの下面側や接着シートＳが貼付されたウエハＷの接着シートＳ側に接触して安定した支持を行うことが可能となる。また、負圧吸引手段１６と正圧吸引手段２８との両方を使用してウエハＷを支持する構成とすれば、更に強い吸引支持力でウエハＷを支持することができる。

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。
従って、上記に開示した形状などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

例えば、図６に示されるように、第１の支持手段１１におけるアーム部材１５に正圧吸引手段２８を設けるとともに、第２の支持手段１２における補助アーム部材２６に負圧吸引手段１６を設け、少なくとも一方の吸引手段１６、２８によりウエハＷを吸引支持してもよい。

更に、負圧吸引手段１６及び正圧吸引手段２８は、１箇所に設けてもよいし、複数個所に設けてもよい。また、アーム部材１５や補助アーム部材２６に対して負圧吸引手段１６及び正圧吸引手段２８を設ける位置を任意に決定してもよく、負圧吸引手段１６及び正圧吸引手段２８は、アーム部材１５や補助アーム部材２６の一方の面側全面に設けてもよいし、ウエハＷが載置される領域全てに設けてもよい。但し、平面視での正圧吸引手段２８の吸引領域を、負圧吸引手段１６の吸引領域を同じ領域若しくは同じ領域内とすることで、ウエハＷのうねりや横ずれを回避できる点で有利となる。

また、移動手段１３は、図示構成例に限られるものでなく、各種の直動モータや単軸ロボット、エアシリンダ或いはこれらを組み合わせた構成として、前述のようにウエハＷの搬送を行えるようにしてもよい。

更に、本発明における板状部材としては、半導体ウエハ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。

また、前記アーム部材１５や補助アーム部材２６は、前記実施形態に示されるような二股状に分岐した形状のものに限定されることはなく、三股以上に分岐した形状のもの、二股状に分岐することのないＩ型、板状部材と同形状のもの、板状部材と相似的な関係となる形状のもの、円形、三角形、四角形やそれ以上の多角形、幾何学的な形状であってもよい。

更に、正圧吸引手段２８が噴出する気体としては、大気、空気、窒素ガスやネオンガスに代表される不活性ガス、板状部材の静電気を除去するためのイオンを含んだガス等であってもよい。

また、負圧吸引手段１６はポーラス体以外に、複数又は単数の孔で構成してもよい。

１０ 搬送装置
１１ 第１の支持手段
１２ 第２の支持手段
１３ 移動手段
１６ 負圧吸引手段
２８ 正圧吸引手段
Ｗ 半導体ウエハ（板状部材）

Claims (4)

1. 板状部材を厚さ方向両側から挟み込む位置に配置可能に設けられるとともに、板状部材を吸引支持可能な一対の支持手段と、この支持手段を移動可能に設けられた移動手段とを備え、
   一方の支持手段は、気体を吸引することで板状部材を吸引して支持する負圧吸引手段を備え、他方の支持手段は、前記負圧吸引手段に対向配置可能に設けられるとともに、前記板状部材に気体を噴出することで負圧となる領域を形成して当該板状部材を吸引して支持する正圧吸引手段を備え、
   前記正圧吸引手段は、負圧となる領域以外の気体を噴出する領域で板状部材を前記負圧吸引手段側に付勢可能に設けられていることを特徴とする板状部材の搬送装置。
2. カセット内で所定の間隔をおいて段積みされた複数の板状部材のうち１の板状部材を厚さ方向両側から挟み込む位置に配置可能に設けられるとともに、当該板状部材を吸引支持可能な一対の支持手段と、この支持手段を移動可能に設けられた移動手段とを備え、
   一方の支持手段は、基端側と先端側とを有するとともに気体を吸引することで板状部材を吸引して支持する負圧吸引手段を備え、他方の支持手段は、前記負圧吸引手段に対向配置可能に設けられるとともに、前記板状部材に気体を噴出することで負圧となる領域を形成して当該板状部材を吸引して支持する正圧吸引手段を備え、
   前記正圧吸引手段は、負圧となる領域以外の気体を噴出する領域で板状部材を前記負圧吸引手段側に付勢可能に設けられ、
   前記他方の支持手段は、その先端部が前記一方の支持手段の基端側に位置する後退位置と、前記一方の支持手段の先端側に位置する前進位置との間で移動可能に設けられ、
   前記一対の支持手段は、前記他方の支持手段を後退位置に位置させた状態で、前記板状部材を前記一方の支持手段で支持して前記カセットから引き出してから、前記他方の支持手段を前進位置に位置させて前記板状部材を吸引支持することを特徴とする板状部材の搬送装置。
3. 板状部材を厚さ方向両側から挟み込む位置に配置可能に設けられるとともに、板状部材を吸引支持可能な一対の支持手段と、この支持手段を移動可能に設けられた移動手段とを備えた搬送装置を用いた板状部材の搬送方法において、
   一方の支持手段は、気体を吸引することで板状部材を吸引して支持する負圧吸引手段を備え、他方の支持手段は、前記負圧吸引手段に対向配置可能に設けられるとともに、前記板状部材に気体を噴出することで負圧となる領域を形成して当該板状部材を吸引して支持する正圧吸引手段を備え、
   前記正圧吸引手段による負圧となる領域以外の気体を噴出する領域で板状部材を前記負圧吸引手段側に付勢した状態で当該板状部材を支持することを特徴とする板状部材の搬送方法。
4. カセット内で所定の間隔をおいて段積みされた複数の板状部材のうち１の板状部材を厚さ方向両側から挟み込む位置に配置可能に設けられるとともに、当該板状部材を吸引支持可能な一対の支持手段と、この支持手段を移動可能に設けられた移動手段とを備えた搬送装置を用いた板状部材の搬送方法において、
   一方の支持手段は、基端側と先端側とを有するとともに気体を吸引することで板状部材を吸引して支持する負圧吸引手段を備え、他方の支持手段は、前記負圧吸引手段に対向配置可能に設けられるとともに、前記板状部材に気体を噴出することで負圧となる領域を形成して当該板状部材を吸引して支持する正圧吸引手段を備え、
   前記正圧吸引手段は、負圧となる領域以外の気体を噴出する領域で板状部材を前記負圧吸引手段側に付勢可能に設けられ、
   前記他方の支持手段は、その先端部が前記一方の支持手段の基端側に位置する後退位置と、前記一方の支持手段の先端側に位置する前進位置との間で移動可能に設けられ、
   前記一対の支持手段は、前記他方の支持手段を後退位置に位置させた状態で、前記板状部材を前記一方の支持手段で支持して前記カセットから引き出してから、前記他方の支持手段を前進位置に位置させて前記板状部材を吸引支持することを特徴とする板状部材の搬送方法。

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