JPH0630022B2 - 物体移送装置 - Google Patents

物体移送装置

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JPH0630022B2
JPH0630022B2 JP59102465A JP10246584A JPH0630022B2 JP H0630022 B2 JPH0630022 B2 JP H0630022B2 JP 59102465 A JP59102465 A JP 59102465A JP 10246584 A JP10246584 A JP 10246584A JP H0630022 B2 JPH0630022 B2 JP H0630022B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、物体、例えば半導体ウエーハの正確な自動移
送を行う装置に関する。
半導体ウエーハを、プラスチック・ボートからクオルツ
・ボート（拡散炉に入れるときにウエ一ハを支持するボ
ート）へ、またはその逆の移送をウエーハの表面によご
れがつかないようにして、迅速にかつ自動で行うことが
要望されている。
発明の概要 本発明による物体移送装置は、 平らな面に設けられた複数の開口を備える係合素子であ
って、前記開口のうちの第１の開口が該係合を素子通過
する軸の一方の側にあり、前記開口のうちの第２の開口
が前記軸の他方の側にある係合素子と、 物体を前記係合素子に吸引させるために前記開口に大気
圧よりも低い圧力を与えるための吸引装置と、 前記物体に対して前記係合素子を移送し、前記開口を前
記物体の平らな面に十分接近させて前記開口において前
記物体の吸引係合を行わせるための移送装置であって、
前記平らな面に平行な軸に関して前記係合素子を回転さ
せるための装置を含む移送装置と、 前記物体と前記係合素子との相対的な位置を検出するた
めの位置検出装置と、 前記開口における吸引係合を感知するための感知装置
と、 〔１〕前記位置検出装置と前記感知装置とに応答し、前
記係合素子を前記吸引係合が可能となるに足る距離だけ
前記物体の方へ動かしたにもかかわらず、吸引係合が前
記第１の開口において生じるも前記第２の開口において
生じていないときを検出するための係合失敗検出装置
と、〔２〕前記係合失敗検出装置に応答して前記移送装
置へ制御信号を送り、前記係合素子を回転させて前記第
２の開口を前記物体に接近させるための制御装置とを含
む処理装置と、 を具備する。
好適実施例においては、制御装置は、移送装置を制御し
て係合方向に対して、係合素子の最初の位置（向き）に
おいて物体を係合させる試みを行なわせ、失敗したら、
係合素子をある方向で回転させて新しい位置に動かし、
この新しい位置で再度係合を試みさせ、再度失敗したら
係合素子を別の方向で回転させて新しい位置に動かし、
この新しい位置で係合を再度試みさせ、なおも係合に失
敗したら、係合失敗を知らせる（表示させる）装置を含
む。係合失敗検出装置は、係合素子を物体に対し、係合
を可能にするため第１の開口を超える充分な距離にわた
り動かしたにもかかわらず、吸引係合が１つの開口では
生じたがほかの開口では生じていないことを検出する装
置を含む。制御装置は、係合していない開口が物体に向
けて動くよう、係合素子と物体間の相対的な位置関係を
変えるための制御信号を与える装置を含む。感知装置は
吸引開口を吸引装置に接続する真空ラインに設けられた
圧力センサーを含む。移送装置は物体ホルダーを駆動す
るモータ、及びモータと物体ホルダー間に接続動作可能
なクラッチを含み、位置検出装置は物体ホルダーの位置
を検出する装置を含む。係合失敗検出装置はクラッチが
スリップしていることを検出する装置を含む。
本発明は、ウエーハその他の物体について、これらが最
初は係合素子と正確に整合しない場合であつても、これ
らの物体を吸着、移動を可能にする装置を提供するもの
である。したがつて、物体の係合失敗のたびごとに移動
（移送）運転を中止しなければならない回数が減る。こ
の結果、オペレータの入力ないし介入は最小で足り、物
体の移送をはるかに効率よく行うことができる。
構造 第１図には、半導体ウエーハ１１を、プラスチツク・ボ
ート１２へ、及びプラスチツク・ボート１２よりクオル
ツ・ボート１４（拡散炉へ入れるときにウエハーを支持
するボート）へ運ぶウエーハ移動装置１０が示されてい
る。装置１０については、１９８２年５月２４日出願の
米国特許出願No.３８1.２９２（ＰＣＴ／ＵＳ８３／０
０７８３）に詳述されており参照されたい。
装置１０にはベース１６（この上にカバー１８が置かれ
る）、ボートを移動するためのトロリイ２０、２２及び
ウエーハ移動アーム３２がある。
トロリイ２０、２２はカバー１８のスロツト２４、２６
を通つて延びている。トロリイ２０は、その上端にクオ
ルツ・ボート１４を支持するプラツトホーム２８を有す
る。トロリイ２２は、その上端にプラスチツク・ボート
１２を支持するプラツトホーム３０を有する。
ウエーハ移動アーム３２はカバー１８のスロツト３８を
通る垂直アーム３４、３６に取り付けられる。直角部材
４０を介してアーム３２はアルミニウム・ウエーハ・パ
ドル４２に連結される。ウエーハ・パドル４２はその中
央の脚４６にウエーハをつかむための４つの吸引開口１
５４がある。各真空開口１５４には、開口を囲む画ぶち
状の盛上部（0.010インチの盛上り）がある。開口と盛
上部は、ウエーハを中央より縁寄りでつかむよう配置さ
れている。
第２図と第３図を参照するに、パドル４２には中央脚４
６の片面に成層されたテフロン・シート１３がある。
（接着しやすいようエツチングされた）テフロン・シー
トは（ニユージヤージー州、ウエイン、ケムプレスト社
の）ケムグリツプ・エポキシ接着剤でアルミニウムに接
着され、次いで所望の厚さ（約0.020インチ）に加工さ
れる、中央脚４６の厚さは約0.１２インチである。この
小さな寸法であればパドルを、スロツトにウエーハをは
めることのできるボートの端部のごく近くまで動かすこ
とができる。吸引管１６４はテフロン・シートを接着す
る前に、アルミニウムの溝に挿入する。真空付属品、真
空ライン（図示せず）により吸引管１６４を真空源につ
なぐ。４つのソレノイド・バルブ５０４（第６図）と４
つのセンサー５０２（第６図）が各真空ラインごとに設
けられていて、各開口１５４の真空状態を個々に制御
し、検出する。
真空タンクが主真空ラインに接続されており、これは、
主真空源の故障時に主ソレノイド・バルブを介して２つ
の開口１５４の真空度を維持するのに用いられる。真空
ラインの圧力センサーは２つの開口の真空度、即ちウエ
ーハを確実につかめる状態か否かを指示する情報を与え
る。残りの２つの開口のバルブは次いで閉じ、真空タン
クにより、この残りの２つの開口のみの真空が維持され
る。タンクは、つかんでいたウエーハをボートに乗せる
までの間真空を維持することができる。
第５図に示すように、カバー１８（第１図）の下方にお
いて、トロリイ２２はスプロケツト６４、７０に支持さ
れた駆動チエイン６８に連結されている。スプロケツト
７０は、クラッチ７１を介してサーボ・モータ６２によ
り駆動される。スプロケツト６４は光エンコーダ５７に
結合しており、光エンコーダによりチエインの動きした
がつてトロリイの動きが監視される。クラッチ７１は、
パドル４２がウエーハに対して持ち上げられるときスリ
ップする。スリップは、パドル４２をウエーハに向け
て、実際には吸引係合が生じることなく、吸引係合を可
能とするのに充分な距離にわたり動かしたときに生じ
る。これにより、クラッチ７１はトロリイがウエーハを
（ウエーハにパドルより過度の圧力が加わることによ
り）破壊するのを防止する。トロリイ２０は同様の機構
により駆動される。
第１図、第４ａ図、第４ｂ図を参照するに、回転アーム
３２を垂直軸のまわりに回転させてウエーハを回転させ
る機構を示してある。ウエーハ移動アーム３２は中実部
材１６６と中空部材１６８より成る。モータ１７０は部
材１６６のスロツト１７６を貫通するピン１７４（第４
ａ図、第４ｂ図）を有するカム１７２に結合する。部材
１６６はパドル４２を支持する部材１４０に強固に取り
付けられる。部材１４０と１６８は部材１６６とパドル
間の回転を可能とするばね鋼撓み材１４１を介して取り
付けられる。
第６図において、制御回路５００はデジタルコンピュー
タであつて、ウエーハ係合の問題を解決するため、ウエ
ーハ１１とパドル４２との吸引係合（ウエーハ１１のハ
ドル４２への吸着）を制御し、パドル４２の位置の調整
を行うようプログラムされている。制御回路５００は圧
力センサー５０２と光エンコーダ５７の入力を受け取
り、サーボ・モータ６２に出力を供給し、プラスチツク
・ボートのトロリイ２２の動き及び真空制御弁５０４を
制御するよう接続されている。クオルツボートのトロリ
イ２０のモータと光エンコーダも制御回路に接続される
が図示していない。
動作 ２つのプラスチツクボート１２にウエーハ１１を積みこ
み、トロリイ２２のプラツトホーム３０に固定する。
パドル４２をボート１４のスロットに整合させるのに必
要な整合角度θ（第４ａ図）を決定し（例えば、上述の
米国類許出願３８1.２９２号に記載の方法で）、パドル
を垂直軸のまわりに整合角度だけ正確に回転させる。こ
れを行うには、ステップ・モータ１７０を作動してカム
１７２を回転させ、ピン１７４（第４ａ図、第４ｂ図）
をアーム３２の部材１６６のスロット１７６に沿つて長
さ方向に移動させる。これにより、部材１６６（これ
は、パドル４２に固定されているが、部材１６８にはば
ね弾性体１４１を介して自在に取り付けられている）
は、部材１６８に対し、垂直軸のまわりに回転する。
第１図を参照するに、ウエーハの移送は、まず、２つの
プラスチツクボートの一方に対して、パドル４２をこの
プラスチツクボートの一端と最初のウエーハとの間のと
ころに動かすことにより始められる。このパドル位置は
すべての移送について同じである。外部真空源を作動し
て開口１５４を真空引きし、トロリイ２２を速度Ｖ１で
進めつつ、制御回路５００に圧力センサー５０２からの
入力を受け取らせる。トロリイ２２の移動は、４つの吸
引開口のうちひとつが、最初のウエーハとこの開口を囲
む盛上部１５とが接触することにより、完全にあるいは
部分的に閉じたことが圧力センサーにより検出されるま
で行なわれる。検出されるとトロリイ２２の速度をただ
ちに減速し、低速度Ｖ２（0.1V1）で運転し、少なくと
も２つの開口が閉じたことが検出された時点でトロリイ
を完全に停止する。最初のウエーハのピックアップ中、
ウエーハは４つの開口のうち下方にある２つの開口と係
合する、というのは、ウエーハとボート端間にはパドル
４２全体が入りこむほどのスペースがないからである。
最初のウエーハを開口１５４の吸引力によつて吸着させ
た状態でパドル４２を持ち上げ、最初のウエーハを受け
取らせるため正確にトロリイ２０に位置ぎめしてあるク
オルツボート１２上に運び、そこからクオルツボートに
降ろす。
上述の米国特許出願第381.292号に記載のソフト・プレ
イスメント機構を用いて、ウエーハをクオルツ・ボート
に静かに最終的に載置する。次いで真空開口１５４の吸
引の真空源を断つ。クオルツボートを少し移動させ、ウ
エーハをパドルから離し、パドルをクオルツボートより
上昇させ、プラスチツクボートに戻す。
残りのウエーハについても以上と同様な手順でウエーハ
の移送を行うが、最初の試みでウエーハを係合させるの
に失敗した場合には、以下に説明する制御方式によりウ
エーハ係合の調整を行う。
第７図のフローチヤートを参照するに、ウエーハのピッ
ク・アップ及び移送を行うため、まずパドル４２をプラ
スチツク・ボートに動かし、このボートの一端と２番目
のウエーハ（最初のウエーハの移送は上述したようにし
て完了したものとする）との間に位置ぎめする。ボート
を速度Ｖ１で前進させ、同時に、制御回路５００に、少
なくともひとつの開口の吸引係合について監視させるた
め圧力センサ５０２からの入力を受け取らせるとともに
光エンコーダ７１からの入力を受け取らせて、クラッチ
７１がスリップしているか否かを判定させる。
まず、問題がない場合の動作を説明する。開口１５４が
ウエーハを係合（吸着）すると、夫々の圧力センサー５
０２はそれを検出して検出信号を制御回路５００に与
え、次いでボート２２を低速で動かし、４つの開口のう
ち３つの開口について吸引係合が生じたかどうかを調べ
る。２つの上側の開口とひとつの下側の開口における係
合が検出されたらボート２２を停止し、パドル４２を上
昇させボートよりウエーハ１１を持ち上げる。
今度は、ウエーハの係合に問題がある場合について説明
する。パドル４２をウエーハ１１に向けて動かしている
場合において、ひとつの開口における係合が検出される
より前に、光エンコーダ５７を介して、クラッチ７１が
スリップしていることが判定されたとすると、真空引き
を断にする。そして、トロリイを後方に動かす（バック
・アップ）。真空を引き入れ、ボートを再びＶ１で前進
させ吸引係合を得るための試みを行う。再びクラッチが
スリップしたら、再度、真空を断ち、ボートを後方に動
かしてから再度真空を入れ、ボートを再度前進させ、パ
ドル４６のこの位置での、吸引係合を得るための最後の
試みを行う。３たびクラッチがスリップした場合には、
真空引きを断ち、角度θをある方向に調整し（これによ
り係合パドル４２とウエーハ１１間の位置（ないし向
き）の関係を変える）、ボートを速度Ｖ１で、最大３回
前進させ、一回ごとに少なくともひとつの開口で係合が
生じたかどうか判定する。３回ともクラッチにスリップ
が生じた場合は、角度θを別の方向に調整し、再びボー
トの前進動作を３回試みる。これらの試みのいずれかに
おいて開口の係合が検出されたら、ボートを上述したよ
うにＶ２で動かし、制御回路５００に３つの開口で係合
が生じたかどうかを監視させる。これらの試みを全て実
行し上述の調整を全て完了したにもかかわらず、係合が
生じなかつた場合は、制御回路５００によりマシンは係
合失敗モードに入り、オペレータにその旨を表示し、オ
ペレータの確認を待つ。
次に、ひとつの開口で吸引係合が生じ、トロリイ速度を
Ｖ２に減速したが、少なくとも上側の２つの開口と下側
のひとつの開口において係合が生じなかつた場合につい
て動作を説明する。かかる係合が生じていないことは、
クラッチがスリップし、あるいはひとつの開口と係合し
た位置よりさらに0.10″（0.10インチ＝2.54mm）ボート
が前進するまで（即ちこれらの状態が検出されるまで）
は、係合失敗とはみなされない。いずれかの状態が検出
されると、真空引を断ち、トロリイを後退させる。そし
て係合がほとんど左側で生じたか、右側で生じたかを判
定する。係合がほとんど左側で生じていた場合には、θ
を調整してパドル４２を動かし、パドル４２の右側をウ
エーハにさらに近づける。同数の開口が両側で係合を生
じていた場合には、θを調整してパドル４２の左側がウ
エーハにさらに近づくよう動かす。次いで、適正な吸引
係合を生じさせるための試みとして、ボートをＶ２で前
進させ、制御回路５００に、開口とウエーハとが係合ま
たはさらに近接したことを表わす圧力変化を監視させ
る。なおも係合失敗の場合は、θの調整と、ボート前進
の試みをあと４回（最大で）行い、各回ごとにθの調整
量を若干多くする。適正の係合がついに得られなかつた
場合、マシンは係合失敗モードに入る。
同数の開口がパドルの両側と係合を生じていたため、パ
ドルをある方向に回転させ（上記の状態を解消するた
め）た場合、次の試みでは、適正な係合がさらに悪い状
態（係合する開口の数が減る）のいずれかになる。後者
の場合（状態が悪化した場合）は、パドルを係合がよく
なる方向に回転する。
以上の手法を用いることにより、ウエーハの係合失敗に
対応して移送動作を中止しなければならない回数が減
り、その結果、はるかに効率よくウエーハの移送を行う
ことができる。
クオルツボートからプラスチツクボートへの移送は、ソ
フト（無衝撃）載置の代りにソフト・ピックアップを用
いて、上述とは逆の順序で行うことができる。
パドルに真空開口を設けているので、そりのひどいウエ
ーハ（例、ウエーハの径１インチにつき１ミル）でも支
持することができる利点がある。
真空開口のまわりを盛り上げているのでウエーハはパド
ル面から離れて支持され、多少のそりがあつてもウエー
ハをパドルの残りの部分に接触させることなく支持で
き、そりに対する余裕がある。真空開口をウエーハの周
辺近くに配置してあるので、ウエーハの縁の位置でのそ
りの影響を軽減できる、というのは、（パドルに対して
既知の位置でウエーハを支持する）真空開口とウエーハ
縁との距離が短いため、そりのために縁が大きく変位す
ることはあり得ないからである。これと対照的に、ウエ
ーハをその中央で支持する場合だと、ウエーハの縁の位
置が大きくばらつくことになる（このため、ウエーハの
縁をボートのスロットに位置合せすることが困難にな
る）。５インチ（125mm）のウエーハではかなりのそり
を受けやすいが、本装置はそのようなウエーハでも問題
なく取り扱える。
デジタル・コンピユータ５００（Intel８０８０プロセ
サ）で使用するプログラム（Ｃ言語）のリストは以下に
示す通りである。
その他の実施例 その他の実施例は頭書の特許請求の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によるウエーハ移動装置の斜視図、 第２図は第１図の装置で用いるウエーハ係合パドルの斜
視図、 第３図は第２図の線３−３に沿う断面図、 第４ａ図，第４ｂ図はウエーハ係合パドルとアームの平
面図でアームを異なる２つの角度位置で示してあり（第
４ｂ図はアームの一端の部分図）、 第５図はプラスチックボートのための、トロリイ駆動機
構の概要斜視図、 第６図はウエーハ係合制御システムの機能ブロック図、 第７図は第６図の制御システムにより実行されるプログ
ラムのフローチヤートである。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−80765（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−122724（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−132984（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−15352（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−159806（ＪＰ，Ｕ)

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】物体を移送するための装置であって、 平らな面に設けられた複数の開口を備える係合素子であ
    って、前記開口のうちの第１の開口が該係合素子を通過
    する軸の一方の側にあり、前記開口のうちの第２の開口
    が前記軸の他方の側にある係合素子と、 物体を前記係合素子に吸引させるために前記開口に大気
    圧よりも低い圧力を与えるための吸引装置と、 前記物体に対して前記係合素子を移送し、前記開口を前
    記物体の係合面に十分接近させて前記開口において前記
    物体の吸引係合を行わせるための移送装置であって、前
    記平らな面に平行な軸に関して前記係合素子を回転させ
    るための装置を含む移送装置と、 前記物体と前記係合素子との相対的な位置を検出するた
    めの位置検出装置と、 前記開口における吸引係合を感知するための感知装置
    と、 ［１］前記位置検出装置と前記感知装置とに応答し、前
    記係合素子を前記吸引係合が可能となるに足る距離だけ
    前記物体の方へ動かしたにもかかわらず、吸引係合が前
    記第１の開口において生じるも前記第２の開口において
    生じていないときを検出するための係合失敗検出装置
    と、［２］前記係合失敗検出装置に応答して前記移送装
    置へ制御信号を送り、前記係合素子を回転させて前記第
    ２の開口を前記物体に接近させるための制御装置とを含
    む処理装置と、 を具備する装置。
  2. 【請求項２】前記移送装置が、前記係合素子を係合方向
    に沿って移動させるための装置を備える特許請求の範囲
    第１項記載の装置。
  3. 【請求項３】前記制御装置が、 係合吸引を得る最初の試みに失敗した後、前記係合素子
    を回転させる前に前記係合方向に沿って前記係合素子と
    前記物体とを前記移送装置により分離させると共に、前
    記移送装置に前記物体との係合を更に少なくとも１回試
    みさせる装置 を備える特許請求の範囲第２項記載の装置。
  4. 【請求項４】前記試みさせる装置が、前記最初の試みが
    失敗した後、係合を更に少なくとも２回試みるための装
    置を備える特許請求の範囲第３項記載の装置。
  5. 【請求項５】前記移送装置が、前記係合素子を係合方向
    に沿って移動させるための装置を備え、 前記制御装置が、 前記移送装置に、前記係合方向に沿って前記係合素子と
    前記物体とを分離させ、前記係合素子の前記係合方向に
    対する最初の向きでの最初の試みに失敗した後に該向き
    を変更することなく前記物体の係合を更に少なくとも１
    回試みさせ、前記物体との係合に不成功の場合、前記係
    合素子を１つの方向に回転させて新たな向きを取らせて
    該新たな向きでの係合を試みさせ、前記物体との係合が
    不成功の場合、前記係合素子を別の方向へ回転させてこ
    の向きでの係合を試みさせ、前記物体との係合に不成功
    の場合、前記物体との係合に失敗したことの指示を提供
    する装置 を備える特許請求の範囲第１項記載の装置。
  6. 【請求項６】前記感知装置が、前記開口を前記吸引装置
    に接続する真空ラインに接続された圧力センサーを備え
    る特許請求の範囲第１項記載の装置。
  7. 【請求項７】前記移送装置が、物体ホルダーを駆動する
    モータを備える特許請求の範囲第１項記載の装置。
  8. 【請求項８】前記移送装置が、前記モータと前記物体ホ
    ルダーとの間を接続するクラッチを備え、前記位置検出
    装置が前記物体ホルダーの位置を検出するための装置を
    備える特許請求の範囲第７項記載の装置。
  9. 【請求項９】前記係合失敗検出装置が、 前記モータが動作しているのと同時に前記位置検出装置
    が前記物体ホルダーの移動不足を、前記クラッチがスリ
    ップしていることを検出することによって検出すること
    により、前記係合素子が係合を可能にするに足る距離だ
    け前記物体の方へ移動したことを検出するための装置 を備える特許請求の範囲第８項記載の装置。
  10. 【請求項１０】前記係合失敗検出装置が、 前記開口の１つとの吸引係合があった後に前記物体ホル
    ダーが所与の距離だけ移動したことを検出すると、前記
    係合素子による係合を可能にするに足る距離だけ前記物
    体の方へ前記係合素子が移動したことを検出するための
    装置 を備える特許請求の範囲第８項記載の装置。
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