(57)【要約】【課題】薄板状ワークを吸着し、搬送するに際し、ウエハを搬送し、所望位置に載置するまでの過程で別途のデバイスに受け渡す受渡し工程を不要とでき、しかも、ウエハにダメージを与えない、産業用の搬送機械に取り付けられる、ワーク搬送用機器と、このワーク搬送用機器が取付けられた産業用の搬送機械を使用するワーク搬送方法を提供する。【解決手段】ワーク搬送用機器１０は、薄板状ワークＷを吸着する吸引孔２ａを具備する２以上の把持部材２，…と、２以上の把持部材２，…を一体に固定する本体部材１と、を少なくとも有し、把持部材２のうち、少なくとも吸引孔２ａの開設された領域は本体部材１の側端から張り出して張り出し箇所２’を形成しており、本体部材１のうち、吸着される薄板状ワークＷ側の側面には撓み防止部材１４が配されて張り出し箇所２’を支持しており、少なくとも、該張り出し箇所２’が薄板状ワークＷ側へ撓むのを抑止している。【選択図】図１
2010225671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
産業用の搬送機械に取り付けられて、薄板状ワークを吸着しながら搬送する、ワーク搬送用機器であって、
前記ワーク搬送用機器は、
前記薄板状ワークを吸着する吸引孔を具備する２以上の把持部材と、
前記２以上の把持部材を一体に固定する本体部材と、を少なくとも有し、
前記把持部材のうち、少なくとも吸引孔の開設された領域は前記本体部材の側端から張り出して張り出し箇所を形成しており、
前記本体部材のうち、吸着される薄板状ワーク側の側面には撓み防止部材が配されて前記張り出し箇所を支持しており、少なくとも、該張り出し箇所が薄板状ワーク側へ撓むのを抑止するようになっている、ワーク搬送用機器。
【請求項２】
前記把持部材は、第１のプレートと、中間プレートと、薄板状ワークに対向する第２のプレートと、が積層した積層体からなり、
前記中間プレートには櫛歯状の流路が形成され、前記第２のプレートには該櫛歯状の流路に連通する前記吸引孔が形成されている、請求項１に記載のワーク搬送用機器。
【請求項３】
前記吸引孔に流体連通する貫通孔を具備する吸着パッドが、該把持部材の薄板状ワークに対向する側面に配設されている、請求項１または２に記載のワーク搬送用機器。
【請求項４】
前記薄板状ワークは、中央の回路パターン面と、その周縁の非回路パターン面と、からなるウエハであり、前記２以上の把持部材が、該非回路パターン面の２以上の箇所を吸着するようになっている、請求項１〜３のいずれかに記載のワーク搬送用機器。
【請求項５】
薄板状ワークを吸着する吸引孔を具備する２以上の把持部材と、
前記２以上の把持部材を一体に固定する本体部材と、を少なくとも有し、
前記把持部材のうち、少なくとも吸引孔の開設された領域は前記本体部材の側端から張り出して張り出し箇所を形成しており、
前記本体部材のうち、吸着される薄板状ワーク側の側面には撓み防止部材が配されて前記張り出し箇所を支持しており、少なくとも、該張り出し箇所が薄板状ワーク側へ撓むのを抑止するようになっている、ワーク搬送用機器が取り付けられた産業用の搬送機械を使用する、ワーク搬送方法であり、
前記薄板状ワークのうち、２以上の吸着可能箇所のそれぞれに、前記２以上の把持部材の吸引孔を位置決めし、
吸引手段を作動させ、前記吸引孔を介して作用する吸引力によって薄板状ワークを吸着し、
薄板状ワークが吸着された姿勢で産業用の搬送機械が作動し、薄板状ワークが所望位置に搬送され、吸引手段の作動を解除して該所望位置に薄板状ワークを載置する、ワーク搬送方法。
【請求項６】
前記薄板状ワークは、中央の回路パターン面と、その外周の非回路パターン面と、からなるウエハであり、前記２以上の把持部材の吸引孔が、該非回路パターン面の２以上の箇所を吸着するようになっている、請求項５に記載のワーク搬送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の薄板状ワークを吸着し、搬送するために、ロボットハンド等の産業用の搬送機械にエンドエフェクタとして取り付けられる、ワーク搬送用機器と、このワーク搬送用機器が取付けられた産業用の搬送機械を使用してなるワーク搬送方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ等を、キャリアから設備へ搬送するに際し、通常は、ティーチングされたロボットハンド等の産業用の搬送機械を使用しておこなわれている。この半導体ウエハの場合には、その中央に回路パターン面があり、この面を直接的に把持、もしくは吸着することはできないために、たとえば、ハンド先端のエンドエフェクタにより、ウエハを下から掬い上げ、次いで所望位置への搬送をおこなっているのが現状である。
【０００３】
しかし、上記する搬送方法では、たとえば搬送されたウエハをテーブルへ置く際に、該テーブルとハンドやエンドエフェクタ等との干渉を回避するべく、別途のデバイスを介してウエハを受渡し、このデバイスを介してテーブルへ載置するようにしている。このように、ウエハを搬送し、所望位置に載置するまでの過程で１以上の受渡し工程を経ることから、ウエハの移載精度が低下することは理解に易く、この受渡し工程により、半導体回路の生産効率は格段に低下する。さらには、受渡しの際に高精度でデリケートな制御を要し、たとえば、装置に精緻な位置決め用のプリアライナ等を装備する必要が生じるなど、搬送機器に要するコストは自ずと高騰せざるを得ない。
【０００４】
また、半導体ウエハの表面が塵等でコンタミネートされないことも製造過程で重要な要素であるが、このウエハをデバイスで把持する際に該ウエハに多少ともダメージを与えてしまうと、このダメージに起因して発塵してしまう虞がある。この発生した塵が回路パターン面に付着してしまうと回路性能を低下させてしまうことから、発塵付着は確実に回避される必要があり、そのためにもウエハ搬送に際しての発塵防止は重要な課題である。そのため、ウエハ把持の際には、該ウエハにダメージを与えない、もしくは可及的に最小限のストレスで把持可能な性能がデバイスやエンドエフェクタには要求されている。
【０００５】
そこで、上記のごとく、ウエハを下から掬い上げて所望位置へ搬送する方法に代わり、ウエハ周縁の非回路パターン面を吸着パットにて吸着しながら、ウエハ（薄板状ワーク）を搬送する方法に関し、そのためのワーク搬送用フィンガーに関する技術が特許文献１に開示されている。
【０００６】
このフィンガーを使用することにより、ウエハを下から掬い上げて所望位置への搬送する方法の場合に生じ得る上記課題の一つである、受渡しに伴う工程増加という課題を解消することはできる。しかし、このフィンガーでは、その図１からも明らかなように、その大部分が本体部から張り出し、吸着パッドが配された板バネが、ワークを把持した際に該ワーク側へ撓んでしまうのは必至であり、この板バネの撓みにより、上記する別途の課題、すなわち、ウエハを把持する際に該ウエハにダメージを与えてしまうという課題を解消するには至らない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−９５５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、産業用の搬送機械を使用して半導体ウエハ等の薄板状ワークを吸着し、搬送するに際し、ウエハを搬送し、所望位置に載置するまでの過程で別途のデバイスに受け渡す受渡し工程を不要とでき、しかも、ウエハにダメージを与えない、産業用の搬送機械に取り付けられるワーク搬送用機器と、このワーク搬送用機器が取付けられた産業用の搬送機械を使用するワーク搬送方法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】
前記目的を達成すべく、本発明によるワーク搬送用機器は、産業用の搬送機械に取り付けられて、薄板状ワークを吸着しながら搬送する、ワーク搬送用機器であって、前記ワーク搬送用機器は、前記薄板状ワークを吸着する吸引孔を具備する２以上の把持部材と、前記２以上の把持部材を一体に固定する本体部材と、を少なくとも有し、前記把持部材のうち、少なくとも吸引孔の開設された領域は前記本体部材の側端から張り出して張り出し箇所を形成しており、前記本体部材のうち、吸着される薄板状ワーク側の側面には撓み防止部材が配されて前記張り出し箇所を支持しており、少なくとも、該張り出し箇所が薄板状ワーク側へ撓むのを抑止するようになっているものである。
【００１０】
本発明のワーク搬送用機器は、直接的にワークを把持する複数の把持部材を本体部材が一体に固定するとともに、把持部材に開設されてワークを吸着する吸引孔を含む領域が少なくとも本体部材の側端から側方へ張り出したものであり、この張り出し箇所が吸着されたワークと反対側（たとえば上方）には撓むことが可能であるものの、吸着されたワーク側（たとえば下方）への撓みを確実に抑止する、撓み防止部材を備えたものである。
【００１１】
把持部材は、可及的に薄層であり（たとえば１ｍｍ未満の厚み）、本体部材の側端から所定長だけ張り出した姿勢において、その張り出し箇所は撓み防止部材による支持の下で当初の姿勢を保持できるものの、ワークを吸引吸着した際には、適度に撓むことのできる剛性や可撓性を有するものであるのが好ましい。把持部材の張り出し箇所のこのような剛性や可撓性は、その素材や断面剛性、張り出し長などによっても決定されるものである。
【００１２】
把持部材の特に張り出し箇所が吸引吸着されたワーク側へ撓むのを防止するための撓み防止部材が本体部材に配されていることで、ワークを吸着した際に、該ワークに過度の押圧力が作用することが抑止される。たとえば、撓み防止部材が薄層プレートからなり、本体部材のワーク側側面（たとえば下面）にその一部が固定され、その他部が把持部材の張り出し箇所の一部に固定されるような実施の形態の場合には、この撓み防止部材がワーク側から把持部材の張り出し箇所を支持するとともに、自身も把持部材の張り出し箇所と同程度の張り出し箇所を有していることで、把持部材がワークと反対側へ撓むことは許容できるのである。尤も、把持部材で述べたと同様、撓み防止部材も、自身が撓むことなく、少なくとも把持部材の張り出し箇所の重量を支持できるだけの剛性を有するとともに、ワークを吸引吸着した際には、把持部材の張り出し箇所と同期して、適度にワークと反対側へ撓むことのできる可撓性を有しているのが望ましい。
【００１３】
本発明のワーク搬送用機器は、２以上の把持部材にて薄板状ワークを吸着把持できること、このワークを把持した姿勢で、ワーク搬送用機器が該ワーク側に撓まないこと、より、ワークにダメージおよびストレスを付与することなく、しかも、たとえばその上面を吸着把持し、所望位置へ移載後に当初の上面を上方に向けたままでその下面を所望位置に移載することができる。
【００１４】
ここで、前記把持部材は、第１のプレートと、中間プレートと、薄板状ワークに対向する第２のプレートと、が積層した積層体からなり、前記中間プレートには櫛歯状の流路が形成され、前記第２のプレートには該櫛歯状の流路に連通する前記吸引孔が形成されている形態を適用することができる。
【００１５】
３つのプレートの３層積層構造とすることで、上記するように、把持部材の張り出し箇所のワーク側への撓み剛性を高めることができる。
【００１６】
そして、中間プレートに櫛歯状の流路が形成されていることにより、したがって、櫛歯を構成する複数の隔壁が設けられていることで、第２のプレートに開設された吸引孔に流体連通する流路が閉塞するのを防止することができる。たとえば、これら３つのプレートを高圧高温雰囲気下で拡散接合等する場合を例示すると、積層体の内部に幅広の流路が形成されている場合には、この高圧雰囲気下で流路が閉塞する虞がある。また、ワーク搬送用機器の供用時に何らかの外圧が作用した場合も、この外圧によって流路が閉塞される危険性がある。それに対して、櫛歯を構成する複数の隔壁で第１、第２のプレートがその離間を保持しながら流路を画成していることで、これら製造時および供用時において外圧等が作用した場合でも、流路の閉塞が所望に抑止できるのである。
【００１７】
さらに、本発明のワーク搬送用機器においては、前記吸引孔に流体連通する貫通孔を具備する吸着パッドが、該把持部材の薄板状ワークに対向する側面に配設されているのが好ましい。
【００１８】
たとえば弾性があり、吸引孔に流体連通する貫通孔を具備する吸着パッドが把持部材の薄板状ワークに対向する側面に配設され、この吸引パッドにて直接的にワークを吸着把持することにより、該吸着時のワークに作用し得るストレスをより一層軽減することが可能となる。なお、この吸着パッドの厚みが本体部材の上記撓み防止手段を形成する箇所の厚み以上に調整されていることで、本体部材のワーク側側面（たとえば下面）と吸着パッドの端面を、面一もしくは吸着パッドが若干ワーク側へ突出した姿勢を形成することができる。
【００１９】
ここで、前記薄板状ワークとして、既述する半導体ウエハを挙げることができ、この半導体ウエハが、中央の回路パターン面と、その周縁の非回路パターン面と、からなる場合において、前記２以上の把持部材が、該非回路パターン面の２以上の箇所を吸着するようになっているのが好ましい。
【００２０】
本発明のワーク搬送用機器にて半導体ウエハの非回路パターン面をその複数箇所で吸着把持することにより、該ウエハに何等のダメージを付与することなく、しかも確実に把持しながら、さらには、他のデバイスに受渡しをおこなうことなく、当初位置から所望の移載位置へ精度よくワークを搬送し、載置することが可能となる。
【００２１】
また、本発明によるワーク搬送方法は、薄板状ワークを吸着する吸引孔を具備する２以上の把持部材と、前記２以上の把持部材を一体に固定する本体部材と、を少なくとも有し、前記把持部材のうち、少なくとも吸引孔の開設された領域は前記本体部材の側端から張り出して張り出し箇所を形成しており、前記本体部材のうち、吸着される薄板状ワーク側の側面には撓み防止部材が配されて前記張り出し箇所を支持しており、少なくとも、該張り出し箇所が薄板状ワーク側へ撓むのを抑止するようになっている、ワーク搬送用機器が取り付けられた産業用の搬送機械を使用する、ワーク搬送方法であり、前記薄板状ワークのうち、２以上の吸着可能箇所のそれぞれに、前記２以上の把持部材の吸引孔を位置決めし、吸引手段を作動させ、前記吸引孔を介して作用する吸引力によって薄板状ワークを吸着し、薄板状ワークが吸着された姿勢で産業用の搬送機械が作動し、薄板状ワークが所望位置に搬送され、吸引手段の作動を解除して該所望位置に薄板状ワークを載置するものである。
【００２２】
上記する本発明のワーク搬送用機器が取り付けられた産業用の搬送機械を使用して、ワークを吸着し、搬送し、所望位置へ載置することにより、該ワークにダメージを付与することなく、発塵等でワーク表面をコンタミネートすることなく、高精度の移載が可能となり、しかも、このワーク搬送を含む製造効率を飛躍的に向上させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上の説明から理解できるように、本発明のワーク搬送用機器と、これを具備する産業用の搬送機械を使用してなるワーク搬送方法によれば、このワーク搬送用機器が薄板状ワークの吸着把持の際に、該ワークと反対側に適度に撓むことができ、かつ、ワーク側への撓みが抑止されていることにより、ワークに何等のダメージを付与することなく、高精度でかつ高効率にワークを所望位置へ移載することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のワーク搬送用機器の一実施の形態を示した平面図であって、その内部構造をともに示した図である。
【図２】図１のII−II矢視図である。
【図３】３層構造の把持部材を構成する３つのプレートを示した平面図である。
【図４】本発明のワーク搬送用機器を使用して半導体ウエハを吸着把持している状態を説明した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、図示例では、４つの把持部材で半導体ウエハの非回路パターン面を吸着把持する形態を示しているが、把持部材の基数やこれに相間する本体部材の分岐部の基数は図示例に限定されるものではなく、吸着される薄板状ワークが図示する半導体ウエハに限定されるものでないことは勿論のことである。
【００２６】
図１は、本発明のワーク搬送用機器の一実施の形態を示した平面図であって、その内部構造をともに示した図であり、図２は、図１のII−II矢視図である。
【００２７】
図示するワーク搬送用機器１０は、体幹部１１と、体幹部１１の一端から放射状に延びる４つの分岐部１２，…と、から構成される本体部材１と、それぞれの分岐部１２，…に固定される把持部材２，…と、から大略構成されている。なお、このワーク搬送用機器１０はエンドエフェクタであり、その一端１１ｂがロボットハンド等の産業用の搬送機械に所望の継ぎ手機構を介して取り付けられるようになっている。
【００２８】
体幹部１１の端部近傍には、不図示の吸引手段（吸引ポンプ等）に流体連通する吸引ノズル１１ａが設けられており、体幹部１１および各分岐部１２，…の内部には、この吸引ノズル１１ａに流体連通する所望線形の流路１３が設けてある。
【００２９】
分岐部１２には、その下面、すなわち、図２で示すように、一点鎖線で示した半導体ウエハＷ（ワーク）を吸引吸着する際に、該ワーク側となる側面に、分岐部１２の側端１２ａよりも側方へ張り出した、薄板状の撓み防止部材１４が固定されている。
【００３０】
また、分岐部１２の先端には、把持部材２が、その一部を分岐部１２の内部に貫挿するようにして固定されており、この固定姿勢において、分岐部１２の先端１２ａから張り出す張り出し箇所２’を形成している。そして、把持部材２の先端には弾性を有する吸着パッド３が配されており、ワークＷを吸着した際に該ワークＷに作用し得るストレスを、この吸着パッド３にて低減できるようになっている。
【００３１】
撓み防止部材１４は、その一端側が分岐部１２のワーク側の側面に固定されるとともに、その他端側が把持部材２の吸着パッド３が配された先端部分に固定されている。
ここで、把持部材２は３つのプレート（第１のプレート２１，中間プレート２２，第２のプレート２３）が積層してなる３層構造を呈しており、その中間に位置する中間プレート２２に形成された流路が、第２のプレート２３に開設された吸引孔２ａに流体連通している。不図示の吸引手段を作動させると、吸引ノズル１１ａおよび流路１３を介し（Ｘ１方向）、吸引孔２ａを介してワークＷが該吸引孔２ａに吸着される（Ｘ２方向）。
【００３２】
上記する３つのプレートからなる把持部材２の厚みは、たとえば１ｍｍ以下（たとえば、第１、第２のプレート２１，２３がそれぞれ０．１ｍｍ、中間プレートが０．４ｍｍの計０．６ｍｍの厚み）の薄層に形成されるのがよく、この薄層により、ワークＷを吸引した際に、適度に把持部材２の張り出し箇所２’がワークＷと反対側（図２では、上方のＺ方向）に撓むことが可能となる。より詳細に言えば、上方への適度な撓みを招来するために、３つのプレートを適宜の金属素材（アルミニウムやその合金、ステンレスなど）から形成し、かつ、張り出し箇所２’の張り出し長を所望に調整するのがよい。さらには、撓み防止部材３も、これらのプレート２１，２２，２３と同様の金属素材で形成できるほか、セラミックスなどから成形してもよい。
【００３３】
把持部材２の張り出し箇所２’がワークＷを吸引した際に該ワークＷと反対側へ撓むことにより、ワーク吸着時のワークＷへ付与され得るストレスを軽減することができる。しかも、撓み防止部材３にて張り出し箇所２’のワークＷ側への撓みのが抑止されており、過度の押圧力をワークＷへ付与する危険性がない。
【００３４】
図３は、３層構造の把持部材２を構成する３つのプレートを示した平面図である。ここで、吸着把持されるワークＷ側から順に、吸引孔２ａが先端に開設された第２のプレート２３、該第２のプレート上に積層される中間プレート２２、中間プレート２２上に積層される第１のプレート２１となり、これらが拡散接合等によって一体化され、把持部材２が形成される。
【００３５】
ここで、中間プレート２２には、複数の櫛歯２２ａ，…が形成されており、隣接する櫛歯２２ａ，２２ａ間に櫛歯間流路２２ｂが形成されており、積層姿勢において、この櫛歯間流路２２ｂが、第２のプレート２３に開設された吸引孔２ａに連通するようになっている。
【００３６】
中間プレート２２に櫛歯２２ａ，…が形成されていることにより、たとえば、高圧高温雰囲気下で拡散接合等する際に、第２のプレート２３に開設された吸引孔２ａに流体連通する流路（ここでは、櫛歯間流路２２ｂ、…）が閉塞するのを効果的に防止することができる。
【００３７】
図４は、平面視円盤状の半導体ウエハＷであって、より詳細には、その中央側にその外郭円に対して相似形の回路パターン面Ｗ１、その周縁側にリング状の非回路パターン面Ｗ２を有する半導体ウエハＷに対して、ワーク搬送用機器１０を構成する４つの把持部材２，…のそれぞれに開設された各吸引孔２ａ，…が、非回路パターン面Ｗ２を安定的に吸着把持している状態を示している。なお、各分岐部１２の長さ、より具体的には、分岐部１２から張り出す把持部材２の張り出し端の位置は、被吸着ワークの形状やその吸着箇所に応じて適宜調整されるものであり、ワークＷの輪郭が変更されれば、それに応じて把持部材２の張り出し端の位置も変更されることになる。
【００３８】
同図からも明らかなように、ワーク搬送用機器１０を使用して半導体ウエハＷの非回路パターン面Ｗ２を吸着把持することにより、回路パターン面Ｗ１に何等のストレスを付与することなく、さらには、非回路パターン面Ｗ２にも発塵を生じるようなストレスを付与することなく、安定的に半導体ウエハＷを吸着把持でき、図示面をたとえば上方に向けた状態で、所望の搬送位置まで搬送し、該搬送位置にて精度よく該半導体ウエハＷを位置決め載置することができる。
【００３９】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４０】
１…本体部材、１１…体幹部、１１ａ…吸引ノズル、１２…分岐部、１２ａ…側端、１３…流路、１４…撓み防止部材、２…把持部材、２ａ…吸引孔、２１…第１のプレート、２２…中間プレート、２２ａ…櫛歯、２２ｂ…櫛歯間流路、２３…第２のプレート（ワーク側プレート）、３…吸着パッド、１０…ワーク搬送用機器、Ｗ…半導体ウエハ（ワーク）、Ｗ１…回路パターン面、Ｗ２…非回路パターン面
【図１】
2010225671.tif 000003
【図２】
2010225671.tif 000004
【図３】
2010225671.tif 000005
【図４】
2010225671.tif 000006