(57)【要約】  コンパクトでアクセス性に優れたウエハ交換装置を提供する。本発明のウエハ交換装置は、第１および第２のハンド（１０），（２０）、第１の昇降手段（３０）、筐体（４０）、水平移動手段（５０）、および第２の昇降手段（６０）を備える。第１および第２のハンド（１０），（２０）は、略線対称に左右分割形状で形成され、ウエハ（１００）を支持する。第１の昇降手段（３０）は、第２のハンド（２０）を昇降させる。筐体（４０）は、第１の昇降手段（３０）を内蔵するとともに、第１のハンド（１０）を高さ位置不変、かつ、第２のハンド（２０）を昇降可能に支持する。水平移動手段（５０）は、筐体（４０）を水平移動させる。第２の昇降手段（６０）は、筐体（４０）を昇降させる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略線対称に左右分割形状で形成され、ウエハを支持する第１および第２のハンドと、
前記第２のハンドを昇降させる第１の昇降手段と、
前記第１の昇降手段を内蔵するとともに、前記第１のハンドを高さ位置不変、かつ、前記第２のハンドを昇降可能に支持する筐体と、
前記筐体を水平移動させる水平移動手段と、
前記筐体を昇降させる第２の昇降手段と、
を有するウエハ交換装置。
【請求項２】
略線対称に左右分割形状で形成された一対のウエハ支持用ハンド。
【請求項３】
一対のウエハ支持用ハンドの先端には、線対称に組み合わされてフォーク状をなす主フィンガーが形成され、各フィンガーの根本には、線対称軸を越えて相手側のハンドに突出する補助フィンガーが互い違いに凸設された請求項２に記載のウエハ支持用ハンド。
【請求項４】
一対のウエハ支持用ハンドのウエハ支持面の前記主フィンガーおよび前記補助フィンガーの先端部に、吸気口が設けられた請求項３に記載のウエハ支持用ハンド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、未処理ウエハと処理済みウエハを交換するウエハ交換装置およびこのようなウエハ交換装置に用いられるウエハ支持用ハンドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、収容したウエハに対して何らかの処理をするウエハ処理装置では、処理済みウエハを搬出し、未処理ウエハを搬入するウエハ交換に要する時間を短縮することにより、稼働率が上がるため、アウトプットを増やすことが出来る。【０００３】
特許文献１には、ウエハ交換を一連の動作の中で行うウエハ交換装置が提案されている。このウエハ交換装置は、上下に間隔を開けて配置された２本のハンドを有し、これら上下２本のハンドを連動で昇降させる昇降機構を備え、この昇降機構単独で上下２本のハンドの絶対高さを変更するようにしている。【０００４】
例えば、上段の棚に処理済みウエハが載置され、下段の棚は空いているとする。このとき、下側のハンドで未処理ウエハを支持した状態でウエハ処理装置にアクセスし、未処理ウエハを搬入する。そして、昇降機構を動作させて上下のハンド間の間隔を広げるように下側のハンドを下に動かすとともに、上側のハンドを上に動かすと、未処理ウエハが下側のハンドから離れて下段の棚にセットされると同時に、上段の棚に載置されていた処理済みウエハが上側のハンドに支持される。この状態でハンドをウエハ処理装置から遠ざけると、処理済みウエハが搬出される。【０００５】
逆に、下段の棚に処理済みウエハが載置され、上段の棚は空いているとする。このとき、上側のハンドで未処理ウエハを支持した状態でウエハ処理装置にアクセスし、未処理ウエハを搬入する。そして、昇降機構を動作させて上下のハンド間の間隔を狭めるように下側のハンドを上に動かすとともに、上側のハンドを下に動かすと、未処理ウエハが上側のハンドから離れて上段の棚にセットされると同時に、下段の棚に載置されていた処理済みウエハが下側のハンドに支持される。この状態でハンドをウエハ処理装置から遠ざけると、処理済みウエハが搬出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１３９１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のウエハ交換装置の構成では、上下２本のハンドを連動で昇降させる機構が複雑であり、機構部品が集約されて装置が大型化する問題がある。また、ハンドが上下２本になるため、ウエハ処理装置に１本のハンドでアクセスしたい時にアクセスが行えない不便がある。【０００８】
本発明は、上記の技術的課題を解決するためになされたものであり、コンパクトでアクセス性に優れたウエハ交換装置およびウエハ支持用ハンドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のウエハ交換装置は、第１および第２のハンド、第１の昇降手段、筐体、水平移動手段、および第２の昇降手段を備える。第１および第２のハンドは、略線対称に左右分割形状で形成され、ウエハを支持する。第１の昇降手段は、前記第２のハンドを昇降させる。筐体は、前記第１の昇降手段を内蔵するとともに、前記第１のハンドを高さ位置不変、かつ、前記第２のハンドを昇降可能に支持する。水平移動手段は、前記筐体を水平移動させる。第２の昇降手段は、前記筐体を昇降させる。【００１０】
このウエハ交換装置の構成によると、第１の昇降手段により第１および第２のハンドの相対高さが可変され、第２の昇降手段により絶対高さを調整可能とされる。このため、機構部品を分散して配置可能である。また、第１および第２のハンドの高さ位置を揃えれば見かけ上一本のハンドとして使用可能となる。【００１１】
また、本発明の一対のウエハ支持用ハンドは、略線対称に左右分割形状で形成されている。この構成によると、一対のウエハ支持用ハンドの高さを揃えることで見かけ上１本のハンドとして両方のウエハ支持用ハンド一体でウエハを支持することが出来るだけでなく、一対のウエハ支持用ハンドの高さを違えることで、２本のハンドとして別々にウエハを支持することも可能となる。つまり、見かけ上１本のハンドを２本のハンドとして使用することが可能であり、上下に離して用いる２本のハンドを省スペースに構成することが可能である。【００１２】
一対のウエハ支持用ハンドの先端に、線対称に組み合わされてフォーク状をなす主フィンガーを形成し、各フィンガーの根本に、線対称軸を越えて相手側のハンドに突出する補助フィンガーが互い違いに凸設しても良い。この構成によると、一対のウエハ支持用ハンドが見かけ上１本のハンドとして使用されるとき、各ハンドの主フィンガー同士が線対称に組み合わされてフォーク状のフィンガーをなし、２本のハンドとして使用されるときは、各ハンドの主フィンガーと補助フィンガーが組み合わされてフォーク状のフィンガーをなす。すなわち、見かけ上１本のハンドでも、２本のハンドでもフォーク状のフィンガーで安定してウエハを支持することが可能となる。【００１３】
さらに、一対のウエハ支持用ハンドのウエハ支持面の前記主フィンガーおよび前記補助フィンガーの先端部に、吸気口を設けても良い。この構成によると、一対のウエハ支持用ハンドのウエハ支持面にウエハが載置された状態で、吸気口からエアを吸引することにより、ウエハがウエハ支持面に吸着され、確実に支持することが出来る。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、コンパクトでアクセス性に優れたウエハ交換装置およびウエハ支持用ハンドを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るウエハ交換装置の概略構成を示す部分断面平面図である。
【図２】図２（Ａ）〜（Ｃ）は、同上ウエハ交換装置の第１および第２の昇降手段の動作を説明する部分断面側面図である。
【図３】第１および第２のハンドを２本のハンドとして使用する場合を説明する各ハンドの平面図である。
【図４】第１および第２のハンドを見かけ上１本のハンドとして使用する場合を説明する両ハンドを組み合わせ状態の平面図である。
【図５】図５（Ａ）〜（Ｄ）は、ウエハ交換装置によるウエハ交換動作の一例を説明する斜視図である。
【図６】図６（Ａ）〜（Ｄ）は、ウエハ交換装置によるウエハ交換動作の一例を説明する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１〜図３を用いて、本発明の実施形態に係るウエハ交換装置の概略構成を説明する。
【００１７】
図１に示すように、ウエハ交換装置１は、第１および第２のハンド１０，２０、第１の昇降手段３０、筐体４０、水平移動手段５０、および第２の昇降手段６０を備える。
【００１８】
図１に示すように、第１および第２のハンド１０，２０は、略線対称に左右分割形状で形成されている。
【００１９】
第１および第２のハンド１０，２０は板状に形成され、一方の面側に面一に設定されたウエハ支持面（図３、図４中の斜線部参照。）が形成されている。このため、図４に同一方向の斜線で示すように、第１，第２ハンド１０，２０の高さを揃えることで見かけ上１本のハンドとして両方のハンド１０および２０一体でウエハ１００を支持することが出来るだけでなく、図３に異なる方向の斜線で示すように、第１，第２ハンド１０，２０の高さを違えることで、２本のハンドとしていずれかのハンド１０または２０別々にウエハ１００を支持することも可能となる。つまり、見かけ上１本のハンドを２本のハンドとして使用することが可能であり、上下に離して用いる２本のハンドを省スペースに構成することが可能である。
【００２０】
また、図３、図４に示すように、第１および第２のハンド１０，２０の先端には、線対称に組み合わされてフォーク状をなす主フィンガー１０Ａ，２０Ａがそれぞれ形成されている。これら各主フィンガー１０Ａ，１０Ｂの根本には、線対称軸Ｌを越えて相手側のハンドに突出する補助フィンガー１０Ｂ，２０Ｂがそれぞれ互い違いに凸設されている。第１のハンド１０には、その補助フィンガー１０Ｂに隣接して、入り江状の凹部１０Ｄが形成されており、凹部１０Ｄに第２のハンド２０の補助フィンガー２０Ｂを収まるようになっている。
【００２１】
図４に示すように、第１，第２のハンド１０，２０が見かけ上１本のハンドとして使用されるとき、各ハンドの主フィンガー１０Ａ，２０Ａ同士が線対称に組み合わされてフォーク状のフィンガーをなし、図３に示すように、２本のハンドとして使用されるときは、各ハンドの主フィンガー１０Ａまたは２０Ａと補助フィンガー１０Ｂまたは２０Ｂが組み合わされてフォーク状のフィンガーをなす。すなわち、見かけ上１本のハンドでも、２本のハンドでもフォーク状のフィンガーで安定してウエハ１００を支持することが可能となる。
【００２２】
さらに、図３、図４に示すように、第１および第２のハンド１０，２０のウエハ支持面の主フィンガー１０Ａ，２０Ａと補助フィンガー１０Ｂ，２０Ｂの先端部には、それぞれ吸気口１２，２２が設けられている。これにより、第１または第２のハンド１０，２０のウエハ支持面にウエハ１００が載置された状態で、吸気口１２，２２からエアを吸引することにより、ウエハ１００がウエハ支持面に吸着され、確実に支持することが出来る。
【００２３】
図２（Ａ）に示すように、第１，第２のハンド１０，２０の根本部１０Ｃ，２０Ｃは、ウエハ支持面よりも一段高く形成されている。図１に示すように、根本部１０Ｃ，２０Ｃのエッジラインは、円弧状に形成されており、根本部１０Ｃ，２０Ｃを位置決めにして円形のウエハ１００をウエハ支持面の適切な位置に確実に支持することが出来るようになっている。
【００２４】
板状の保持部材２，３は、第１，第２のハンド１０，２０を、その根本部１０Ｃ，２０Ｃでそれぞれ保持している。第１，第２のハンド１０，２０はこれら保持部材２，３を用いて筐体４０に取付けられる。
【００２５】
第１の昇降手段３０は、第２のハンド２０を昇降させる。図１、図２（Ａ）に示すように、本実施の形態では、第１の昇降手段３０は、モータ３１、回動部材３２、ガイド３３、および第１，第２のスライド部材３４，３５を備えている。
【００２６】
モータ３１は、モータ軸３１Ａを両方向に所定の角度範囲で回動する駆動源である。モータ３１の具体例として、例えば、ステッピングモータを挙げることが出来る。回動部材３２は、モータ軸３１Ａを中心にモータ軸３１Ａの回転に伴って回動する。回動部材３２の形状は限定されないが、例えば、図示のような板棒状の部材が用いられる。回動部材３２の一端にはモータ軸３１Ａが固定されている。回動部材３２の他端には、長手方向に延びたスリット状の長穴３２Ａが貫通している。
【００２７】
第１，第２のスライド部材３４は、回動部材３２の回動に連動して往復直線運動をする。第１，第２のスライド部材３４，３５の形状は限定されないが、例えば、第１のスライド部材３４は図示のような鉤板状の部材、第２のスライド部材３５は図示のような板状の部材が用いられる。
【００２８】
図２（Ａ）に示すように、第１のスライド部材３４の、垂直に配向された部分の一側端面（図２（Ａ）では手前の面。）には、軸３４Ａが凸設されている。軸３４Ａは、回動部材３２の長穴３２Ａに挿入されており、長穴３２Ａをガイドとしてその長手方向に移動可能である。
【００２９】
図１に示すように、第２のスライド部材３４の背面は、垂直に延びてガイド溝３４Ｂが形成されている。ガイド溝３４Ｂの形状は限定されないが、例えば、図示のような角溝とすることが出来る。ガイド溝３４Ｂには、筐体４０内に垂直に立設されたガイド３３が係合している。ガイド３３の形状は限定されないが、例えば、図示のような板棒状の部材が用いられる。ガイド溝３４Ｂおよびガイド３３はガイド機構を構成している。なお、ガイド機構の係合関係は上記とは逆にしても良い。すなわち、ガイド３３の方にガイド溝を設け、第１のスライド部材３４の背面にガイド３３のガイド溝に係合する凸部を形成しても良い。
【００３０】
図２（Ａ）に示すように、第１のスライド部材３４の、水平に配向された部分の先端下面には、第２のスライド部材３５の上端面が固定されている。このように合体された第１のスライド部材３４と第２のスライド部材３５は、側面から見て逆Ｕ字状を呈する。これにより、第１のスライド部材３４の前面と第２のスライド部材３５の背面との間には両側および下が開放された隙間が形成される。
【００３１】
図１、図２（Ａ）に示すように、筐体４０の前面下半分は、第２のハンド２０を保持する保持部材３の巾および第２のスライド部材３５の奥行きに対応する寸法で奥まっている。これにより形成される凹部４０Ａは上が開放され、第２のスライド部材３５が上下移動出来るスペースを提供する。凹部４０Ａの奥壁は、前記隙間に位置している。第１のスライド部材３４の前面は凹部４０Ａの奥壁背面に当接している。したがって、第１のスライド部材３４は、凹部４０Ａの奥壁とガイド３３に当接して前後の移動が規制された状態で上下移動する。これにより、第２のスライド部材３５も前後の移動が規制される。
【００３２】
回動部材３２、ガイド３３、および第１，第２のスライド部材３４，３５はカム機構を構成している。このカム機構により、図２（Ａ）に点線矢印で示すように、モータ軸３１Ａの回転運動が第１，第２のスライド部材３４，３５の上下運動（直線運動）に変換される。この結果、保持部材３も上下運動し、保持部材３に保持された第２のハンド２０が上下運動する。
【００３３】
筐体４０は、第１の昇降手段３０を内蔵するとともに、第１のハンド２０を高さ位置不変、かつ、第２のハンド２０を昇降可能に支持する。筐体４０は箱状を呈する。筐体４０の構成は問わないが、例えば、図５（Ａ）〜（Ｄ）、図６（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、天井を有する上部、筒状の下部、および底板から構成される組み立て品とすることが出来る。
【００３４】
第１のハンド１０を保持する保持部材２は筐体４０の底板に固定される。これにより、第１のハンド１０は、高さ位置不変（上下移動不能）に筐体４０に支持される。第２のハンド２０を保持する保持部材３は、第２のスライド部材３５に支持される。これにより、第２のハンド２０は、昇降可能に筐体４０に支持される。
【００３５】
水平移動手段５０は、筐体４０を水平移動させる。本実施の形態では、水平移動手段５０は、図示しないモータ、多関節ロボットアーム（第１，第２のアーム５１，５２）、および図示しないリンク機構を備える。第２のアーム５２の先端には、筐体４０が回動可能に支持されている。モータは、多関節ロボットアームの第１のアーム５１を回動駆動する。リンク機構は、第１のアーム５１の回動を第２のアーム５２および筐体４０の回動にリンクさせるものであり、第１のアーム５１の回動角に応じて第２のアーム５２および筐体４０の回動角が適当に調整されるようになっている。本実施の形態では、水平移動手段５０により筐体４０が見かけ上の向きを変えることなく前後運動されるようになっている。
【００３６】
なお、水平移動手段としては、上記のように多関節ロボットアームにより間接的に筐体４０を前後移動させるものに限定されず、例えば、スライド機構により筐体４０を直接前後移動させるものでも構わない。
【００３７】
第２の昇降手段６０は、筐体４０を昇降させる。本実施の形態では、第２の昇降手段６０は、図示しないエレベータ機構、およびロボット本体（基体６１および昇降体６２）を備える。エレベータ機構は限定されないが、例えば、モータとクランク軸により構成できる。基体６１は床面に固定される、昇降体６２は基体６１に対して昇降自在に設けられる。基体６１および昇降体６２の形状は限定されないが、例えば、図示のような円筒形の部材を用いることが出来る。筐体４０は、上記水平移動手段５０を介して第２の昇降手段６０に取付けられている。
【００３８】
この第２の昇降手段６０により、図２（Ｂ）に実線矢印で示すように、昇降体６２の上下運動に伴って筐体４０が上下運動する。この結果、保持部材２，３も上下運動し、保持部材３に保持された第１，第２のハンド１０，２０が上下運動する。
【００３９】
上記のように構成されたウエハ交換装置１の動作について図５（Ａ）〜（Ｄ）、図６（Ａ）〜（Ｄ）を参照して説明する。ウエハに熱処理などの何らかの処理を行うためのウエハ処理装置には、ウエハの収納場所の側壁などにステージ２０１，２０２が設置されているものとする。ステージ２０１および２０２は上下２段に棚２０１Ａ，２０１Ｂおよび２０２Ａ，２０２Ｂがそれぞれ設けられ、一方の棚にウエハをセットして処理を行うようになっている。
【００４０】
例えば、図５（Ａ）に示すように、上段の棚２０１Ａ，２０２Ａに処理済みウエハ１０１が載置され、下段の棚２０１Ｂ，２０２Ｂにはウエハはなく、空いているとする。上記のウエハ交換装置１の構成で、第１の昇降手段３０（不図示）を動作させて第２のハンド２０を、小さめの距離（具体的には、上段と下段の棚の間隔よりも小さい距離。）だけ第１のハンド１０よりも上方に位置させ、第１のハンド１０で未処理ウエハ１０２を支持した状態で、水平移動手段５０を動作させて上段と下段の棚の間に第１，第２のハンド１０，２０をアクセスする。これにより、下段の棚２０１Ｂ，２０２Ｂの直上に未処理ウエハ１０２が搬入される。そして、図５（Ｂ）に示すように、第２の昇降手段６０（不図示）を動作させて筐体４０を下降させると同時に第１の昇降手段３０を動作させて第２のハンド２０を上昇させる。これにより、図５（Ｃ）に示すように、第１のハンド１０が筐体４０と共に下降し、第１のハンド１０に支持されていた未処理ウエハ１０２が下段の棚２０１Ｂ，２０２Ｂに載置されるとともに、第２のハンド２０が上昇し、上段の棚２０１Ａ，２０２Ａに載置されていた処理済みウエハ１０１が第２のハンド２０に支持される。この状態で、図５（Ｄ）に示すように、水平移動手段５０を動作させて第１，第２のハンド１０，２０を棚から遠ざけると、処理済みウエハ１０１がウエハ処理装置から搬出され、下段の棚２０１Ｂ，２０２Ｂに未処理ウエハ１０２がセットされる。すなわち、未処理ウエハ１０２と処理済みウエハ１０１が交換される。
【００４１】
下段の棚２０１Ｂ，２０２Ｂにセットされたウエハの処理が終わると、図６（Ａ）に示すように、第１の昇降手段３０（不図示）を動作させて第２のハンド２０を、大きめの距離（具体的には、上段と下段の棚の間隔よりも大きい距離。）だけ第１のハンド１０よりも上方に位置させ、第２のハンド２０で未処理ウエハ１０２を支持した状態で、水平移動手段５０を動作させて上段の棚２０１Ａ，２０２Ａの上に第２のハンド２０を、下段の棚２０１Ｂ，２０２Ｂの下方に第１のハンド１０をアクセスする。そして、図６（Ｂ）に示すように、第２の昇降手段６０（不図示）を動作させて筐体４０を上昇させると同時に第１の昇降手段３０を動作させて第２のハンド２０を下降させる。これにより、図６（Ｃ）に示すように、第１のハンド１０が筐体４０と共に上昇し、下段の棚２０１Ｂ，２０２Ｂに載置されていた処理済みウエハ１０１が第１のハンド１０に支持されるとともに、第２のハンド２０が下降し、第２のハンド２０に支持されていた未処理ウエハ１０２が上段の棚２０１Ａ，２０２Ａに載置される。この状態で、図６（Ｄ）に示すように、水平移動手段５０を動作させて第１，第２のハンド１０，２０を棚から遠ざけると、処理済みウエハがウエハ処理装置から取り出され、上段の棚２０１Ａ，２０２Ａに未処理ウエハ１０２がセットされる。すなわち、未処理ウエハ１０２と処理済みウエハ１０１が交換される。
【００４２】
以上のように、未処理ウエハ１０２の搬入と棚へのセット、および処理済みウエハ１０１の搬出を一連の動作の中で行える。したがって、未処理ウエハ１０２と処理済みウエハ１０１の交換を効率よく行うことが出来る。
【００４３】
上記の説明では、棚が２段である場合を説明したが、棚がさらに多段で構成されている場合において、棚の段数が偶数である場合は、上記の動作を（段数／２）回繰り返すことで、すべての段について未処理ウエハ１０２と処理済みウエハ１０１の交換を行うことが出来る。
【００４４】
しかし、棚の段数が奇数である場合は、上記のようにして２段ずつウエハの交換を行っていくと、最後に一段だけ中途半端に残ってしまう。このようなとき、第１，第２のハンド１０，２０の高さを違えた状態では、ウエハ処理装置の搬出入口にハンド１０，２０が干渉するおそれがある。そこで、図２（Ｃ）に示すように、第１の昇降手段３０を動作させて第２のハンド２０を第１のハンド１０と同じ高さにすることにより、図４に示すように分割形状で形成された第１および第２のハンド１０，２０を組み合わせて見かけ上１本のハンドとして振る舞うようにする。このようにすると、１本のハンドでウエハを支持し、棚にアクセスすることが可能となり、ウエハ処理装置の搬出入口にハンドが干渉することなく、未処理ウエハ１０２を搬入することや、処理済みウエハ１０１を搬出することが可能となる。
【００４５】
本実施の形態によると、第１の昇降手段３０により第１および第２のハンド１０，２０の相対高さが可変され、第２の昇降手段６０により絶対高さを調整可能とされる。このため、機構部品を分散して配置可能である。また、第１および第２のハンド１０，２０の高さを揃えれば見かけ上一本のハンドとして使用可能となる。したがって、コンパクトでアクセス性に優れたウエハ交換装置を提供することが出来る。
【００４６】
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４７】
１−ウエハ交換装置
１０−第１のハンド（一対のウエハ支持用ハンドの一方）
２０−第２のハンド（一対のウエハ支持用ハンドの他方）
３０−第１の昇降手段
４０−筐体
５０−水平移動手段
６０−第２の昇降手段
【図１】
2012141067.tif 000003
【図２】
2012141067.tif 000004
【図３】
2012141067.tif 000005
【図４】
2012141067.tif 000006
【図５】
2012141067.tif 000007
【図６】
2012141067.tif 000008
【国際調査報告】
2012141067.tif 000009
2012141067.tif 000010
2012141067.tif 000011
2012141067.tif 000012