JPH037574B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ウエーハ搬送機構に関し、特に、
ウエーハの製造検査あるいは、ICの製作段階に
おける表面検査等においてウエーハの搬送に適す
る搬送機構に関する。

［従来の技術］ ICの基本材料であるシリコンウエーハにはIC
の性能を劣化させる種々の欠陥ないしは塵埃の付
着があり、ウエーハの製造検査あるいは、ICの
製作段階において、光学的その他の方法による表
面検査がおこなわれている。最近ではICの集積
度がますます高まり、製造環境として高度の清浄
性をもつスーパークリーンルームにおいて作業が
おこなわれている。しかし作業、検査工程に従つ
て、ウエーハのワークを逐次搬送するための搬送
機構が必要であり、これが機械的動作の際、塵埃
を発生する場合があり、大きい問題である。

従来、ウエーハの表面検査装置においては搬送
のための機構として、ベルトを用いる方法がおこ
なわれている。第５図ａ，ｂにこれを示す。

図において、ウエーハ８は適当な枚数、例えば
25枚がカセツト１０に上下に一定の間隔で収容さ
れている。このウエーハ８を取り出すには、ベル
ト２１が使われるもので、上下方向（Ｚ軸）移動
機構１８によりカセツト１０が下降して、ウエー
ハ８のうち最下位にあるものがベルト２１に接触
してカセツトは停止する。このあとベルト２１が
ウエーハ８を載置して矢印Ｅの方向に移動して搬
送される。ウエーハ８の収納の場合には、ベルト
２１が反対の矢印Ｆの方向に移動してカセツト１
０に押し入れるものである。この場合、ベルト２
１はプーリー２２−１，２２−２の間を回つてお
り、これらの回転、移動の動作により前述した塵
埃の発生があり、特にウエーハにベルトが接触し
て塵埃が付着することが最も危険である。

さらに、ベルト搬送方式には他の欠点がある。
すなわち、ベルト、プーリーの機構上ウエーハワ
ークの取り出しは下にあるものから順次上のもの
へとおこなうように限定される。また収納は逆に
上から下へとおこなう以外になく、要するにベル
ト方式にはワークの取り出し、収納の順序に、自
由度がないのである。しかしながら、最近におい
てはウエーハの製造技術の進歩、IC製造環境の
向上があり、また検査時間の短縮のためなどによ
り、ウエーハの全数検査を廃止して抜取検査の方
向にある。この場合は明らかに、ベルト方式は適
用できない。なおこのほかの欠点としては、ベル
トの移動速度が速いときウエーハが揺れて不安定
となるため高速な搬送ができないこと、大きさの
異なるウエーハに対しては、ベルト機構の段取り
替えを必要とし機構が複雑であることなど、多く
の点について根本的な改善が求められている。

［発明の目的］ この発明は上記した従来のベルトによるウエー
ハの搬送方式の欠点を排除して、発塵が極小に押
さえられ、カセツトよりの取り出し、収納の順序
に自由度があり、サイズの異なるウエーハに対し
てもある程度の範囲では段取り替えを必要とせ
ず、高速で安定に搬送できる、ウエーハ搬送機構
を提供することを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ この発明においては、ベルトに代わつて連結構
造のアーム把手を使い、その先端でワークを吸着
してカセツトからの取り出しおよび収納をおこな
うものである。第１図ａ，ｂによりこの発明によ
る連結アーム把手の原理と構造を説明する。

同図ａにおいて、第１アーム１の１端のｃ点に
第１プーリー２を軸支し、他端のｄ点に第２プー
リー３を軸支する。第２プーリー３の直径は第１
プーリー２の直径の２分の１とする。いま第１プ
ーリー２を固定しておき、第１アーム１を矢印Ｒ
の方向に回転するときは、両者のプーリー２，３
にかけられたベルト４により、第２プーリー３が
回転する。たとえば第１アーム１が実線の位置か
ら点線の位置に動くとき、第２プーリー３の点ｐ
は点p′に移り、この場合、第２プーリー３の回転
角度は第１プーリー２の２倍である。

次にこの機構において、第２プーリー３に第１
アーム１と等長ｌの第２アーム５を固着する。第
１アーム１を角度θだけ回転すると第２アーム５
は2θ回転することは明らかであるが、このとき第
２アーム５の先端部の点ｑは、第１プーリー２の
中心ｃと点ｑを結ぶ直線上を移動し、角度θが直
角となつたとき点Ｑで停止する。図示の一点鎖線
はこの移動の途中を示し、点q′は直線cQ上にあ
る。

この発明においては、このような連結アーム把
手を使用してカセツトに収容されたウエーハの間
のギヤツプに挿入し、ウエーハをエア吸着して引
き出しまたは押し入れるものである。

第２図はこの発明の連結アーム把手６を示すも
ので、図において６−１を第１アームとし、６−
２を第２アームとする。第２アーム６−２に円弧
状のエア孔６−３を設けウエーハを吸着する。ま
た円弧状の切欠き部６−４は、後述する機構の中
心軸および検査装置の試料台の中心軸に触れない
ように切り欠いたものである。

この発明においては、上記の連結アーム把手を
ターンテーブルの上におき、その周囲に検査装
置、ウエーハを収容したカセツトを配置し、連結
アーム把手の方向変更と先端の伸縮により目的と
するウエーハを吸着把持し、カセツトと検査装置
の間を搬送するものである。なお任意のウエーハ
を搬送するため、カセツトに対して、ターンテー
ブルを上下に移動することにより、連結アーム把
手を任意のウエーハの位置に停止できる機構を持
つものである。

［作用］ 以上の説明により明らかなように、この発明に
よるウエーハ搬送機構においては、ウエーハの搬
送のために効率的な連結アーム把手を使用するも
のであつて、この連結アーム把手は第１アームを
回転するとプーリーにより第２アームが２倍の角
度回転し、その結果第２アームの先端が直線上を
移動してカセツト内のウエーハの間のギヤツプに
挿入され、エア孔によりウエーハが吸着される。
このような連結アーム把手をターンテーブルの中
心軸に取り付け、その周囲に検査装置、カセツト
を配置して、それらの間をウエーハを搬送するも
のであり、カセツト内の任意のウエーハを搬送す
るために、カセツトに対して連結アーム把手は上
下方向に移動できるものである。

［実施例］ 第３図は、第１図及び第２図で説明した連結ア
ーム把手６を使用したこの発明によるウエーハ搬
送機構の実施例における平面図を示す。

図において点Ａはウエーハ表面検査装置におけ
る、被検ウエーハ８ａをを載置する試料台１１の
回転中心で、点Ｂ，ＣおよびＤは点Ａとともに正
方形の頂点の位置で、カセツト１０ｂ，１０ｃお
よび１０ｄに収容されているウエーハの中心であ
る。

さて、全体の中心点Ｏに設けられた回転自由な
中心軸１２−１に、連結アーム把手６が取り付け
られ、第１アーム６−１が矢印Ｓの方向に回転す
ると、第２アーム６−２は、先端部の仮想中心点
が直線OAに沿つて移動し、点Ａにあるウエーハ
８ａを吸着する。ついで第１アーム６−１が逆方
向に回転するとウエーハ８ａを中心点Ｏまで持ち
来つて停止する。この連結アーム把手６は第４図
に示すターンテーブル１５の上にあつて点Ｂ，Ｃ
またはＤのいずれの方向にも回転することができ
るので、必要な方向に向きを変え、その方向たと
えば点Ｃに第２アーム６−２を伸ばしてウエーハ
８ａをカセツト１０ｃに収納する。カセツト１０
ｃよりウエーハ８ｃを取り出す方法は点Ａにおけ
ると同様である。またカセツト１０ｂ，１０ｄに
おけるウエーハ８ｂ，８ｄの出し入れも同様に１
個の連結アーム把手６でおこなうことができる。

しかしながら、この実施例においては、４箇所
の点Ａ，Ｂ，ＣおよびＤの相互間を短時間で効率
的にウエーハを搬送するため、さらに別の第２の
連結アーム把手６′を設けたものである。この第
２の連結アーム把手６′は第１のものと同一のタ
ーンテーブルの上にあるので方向変更は同時的と
なるが、先端の伸縮はおこなわれるものである。
たとえば一方で第１連結アーム把手６が点Ａでウ
エーハ８ａを把持し、他方で第２連結アーム把手
６′が点Ｂでウエーハ８ｂを把持する。ターンテ
ーブルの回転により、同時に第１連結アーム把手
６が点Ｃの方向を、また第２連結アーム把手６′
が点Ａの方向を向き、それぞれのウエーハをカセ
ツト１０ｃに収納し、また試料台１１に載置する
ことができ、搬送の所要時間が大幅に短縮され
る。

第４図は第３図の点Ｂ，Ｃ方向の垂直断面図
で、軸構造１２の第１連結アーム把手６がまたそ
の下部に第２連結アーム把手６′が設けられ、そ
れぞれモータ１３，１４により駆動されて回転
し、先端部が伸縮する。ターンテーブル１５も同
様にモータ１６により駆動されて回転し、第１お
よび第２連結アーム把手６，６′の方向を変更す
る。以上の各部の機構はＺ軸移動台１７に取り付
けられており、Ｚ軸移動機構１８により、上下方
向に動いて既充の連結アーム把手の高さ位置の設
定を行うものである。ベベルギヤ１９、モータ２
０はこのための駆動機構である。なお、図示の９
は第２図に示したエア孔６−３よりのエアを排気
するために設けられたエアパイプである。

第５図ａ、は第４図の軸機構１２および各駆
動、回転機構の詳細図で、図ｂは軸機構１２の断
面である。図において、円筒軸１２−２はターン
テーブル１５に固定され、その中心部に回転自在
な中心軸１２−１を挿入する。中心軸はギヤ１３
−１を介してモータ１３により駆動される。

中心軸１２−１の上端には第１連結アーム把手
６が取り付けられており、第１プーリー２−１は
図示のように、第１アーム６−１に内包されてア
ームとともに一体として回転する機構である。こ
れに対する第２プーリー３−１はその直径を第１
プーリー２−１の２分の１とし、第２アーム６−
２に固定されている。第１および第２プーリーの
間にはベルト４が装着されている。ベルト４の材
質はポリウレタンのもので、タイミングベルトと
よばれる歯付きのものがスリツプすることがなく
適している。これに対して、第１プーリー２−１
および第２プーリー３−１は歯付きのものが必要
である。第２連結アーム把手６′は、円筒軸１２
−２の周囲をギヤ１４−１を介してモータ１４に
より駆動され回転するもので、その第１プーリー
２−２、第２プーリー３−２は第１連結アーム把
手６の場合と同様な構造である。

ターンテーブル１５は周囲の下部をベアリング
１５−１でＺ軸移動機構１７に支持されており、
ギヤ１６−１を介してモータ１６により駆動回転
するものである。

なお、この実施例はカセツトを点Ｂ，Ｃ，Ｄの
３箇所に設けたものであるが、点Ｂ，Ｃの２箇所
でも勿論差し支えない。

以上における各モータの駆動制御はマイクロコ
ンピユータにより別途おこなわれる。

［発明の効果］ 以上述べたところにより、この発明によるウエ
ーハ搬送機構は従来のベルト搬送方式に比してそ
の欠点が解消されていることが明白である。

すなわち、等長の２個のアームを連結した連結
アームは、プーリーにより回転運動が直線運動に
変換されることに着眼し、これをカセツト内に挿
入してウエーハを吸着把持して出入れをおこなう
ことが、この発明の大きい特徴である。これによ
り、ベルト方式の欠点である、塵埃の発生と付着
が極めて少なくなるとともに、カセツト内の任意
の位置のウエーハに自由にアクセスできるので、
抜取検査が可能となる。また連結アーム把手は各
種のサイズのウエーハに共通して使用できるので
サイズの変更に対して段取り替えの必要性を殆ど
なくなる。さらに連結アーム把手を最小必要限度
まで短いストロークとして、試料台と各カセツト
との間をベルト方式より短くできるので、機構全
体が小型、コンパクトとなる。

これらの多くの長所により、この発明によるウ
エーハ搬送機構は、カセツトと検査装置との間の
高速、安定なウエーハの搬送を可能とし、よつて
スループツト時間の短い効率的な検査をおこなう
ことができる効果は優れたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは、それぞれこの発明によるウエ
ーハ搬送機構における連結アーム把手の原理を説
明する図、第２図はこの発明によるウエーハ搬送
機構に使用する連結アーム把手の構造を示す平面
図、第３図はこの発明によるウエーハ搬送機構の
実施例における平面図、第４図は第３図に対する
垂直断面図、第５図ａ，ｂは、それぞれ第４図の
一部断面詳細図、第６図ａ，ｂは、それぞれ従来
のベルト搬送方式の説明図である。 １，６−１…第１アーム、５，６−２…第２ア
ーム、２，２−１，２−２…第１プーリー、３，
３−１，３−２…第２プーリー、４，２１…ベル
ト、６，６′…連結アーム把手、６−３…エア孔、
６−４…円弧状切欠き、８…ウエーハ、９…排気
パイプ、１０…カセツト、１１…試料台、１２…
軸構造、１２−１…中心軸、１２−２…円筒軸、
１３，１４，１６，２０…モータ、１３−１，１
４−１，１６−１，１９…ギヤ、１５…ターンテ
ーブル、１７…Ｚ軸移動台、１８…Ｚ軸移動機
構、２２…プーリー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｚ軸移動台に周囲をベアリングで回転自在に
   支持されたターンテーブルを設け、該ターンテー
   ブルの回転中心を共軸として中空の円筒軸を該タ
   ーンテーブルに固定して取り付け、該円筒軸の中
   心部に挿入され、該ターンテーブルに対して回転
   自由な中心軸の上端に、該中心軸の回転により先
   端部が該ターンテーブルの半径方向に直線移動
   し、かつ該先端部でウエーハを吸着できる第１連
   結アーム把手を取り付け、また上記円筒軸の外周
   に接して設けられた上記円筒軸に対して回転自由
   な回転軸に、該回転軸の回転により先端部が上記
   ターンテーブルの半径方向に直線移動し、かつ該
   先端部でウエーハを吸着できる第２連結アーム把
   手を取り付けて構成されたことを特徴とするウエ
   ーハ搬送機構。 ２ 第１および第２連結アーム把手は、連結節点
   で互いに回動自由に連結された、第１アームと第
   ２アームよりなる連結アームであつて、該第１ア
   ームの１端は第１プーリーとともに上記中心軸ま
   たは上記回転軸に固着され、該第２アームには該
   連結節点において、該第１プーリーの直径の２分
   の１の直径を有する第２プーリーが固着され、か
   つ該第１プーリーの回転を該第２プーリーに伝動
   することにより、上記第２アームの先端部が、上
   記ターンテーブルの半径方向に直線移動すること
   を特徴とする、特許請求の範囲第１項記載のウエ
   ーハ搬送機構。 ３ 第１および第２連結アーム把手は、上記第２
   アームの先端部に、上記ウエーハをエアにより吸
   着する孔を有することを特徴とする、特許請求の
   範囲第２項記載のウエーハ搬送機構。