(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
緩衝シートを間に介在させ積層して収納する半導体ウエハのキャリアケースを昇降自在に載置する載置台と、この載置台に隣接して設け、前記キャリアケース内の半導体ウエハまたは緩衝シートを、垂直方向に回動して取り出す移載アームと、前記キャリアケース内の半導体ウエハまたは緩衝シートを判別するワーク判別センサと、を備え、
前記ワーク判別センサの信号により前記半導体ウエハまたは前記緩衝シートの吸着後の移載アームの回動角度位置を異ならせるように構成したことを特徴とするキャリアケース内の半導体ウエハの取出機構。
【請求項２】
前記ワーク判別センサが、前記キャリアケース内の半導体ウエハまたは緩衝シートの色彩を判別するものであることを特徴とする請求項１に記載のキャリアケース内の半導体ウエハの取出機構。
【請求項３】
緩衝シートを間に介在させ積層して収納する半導体ウエハのキャリアケースを昇降自在に載置する載置台と、この載置台に隣接して設け、前記キャリアケース内の半導体ウエハまたは緩衝シートを、垂直方向に回動して取り出す移載アームと、前記半導体ウエハまたは緩衝シートの近傍に配置される吹付機構と、前記キャリアケース内の半導体ウエハまたは緩衝シートを判別するワーク判別センサと、を備え、
前記ワーク判別センサの信号により前記半導体ウエハまたは前記緩衝シートの吸着後の移載アームの回動角度位置を異ならせるように構成し、かつ、
前記移載アームがキャリアケース内の半導体ウエハまたは緩衝シートを吸着する際に、前記吹付機構から気体を吹き付けることを特徴とするキャリアケース内の半導体ウエハの取出機構。
【請求項４】
前記吹付機構は、移載アーム側に設けるアーム側吹付ノズルと、前記載置台に載置されるキャリアケース近傍に設ける固定側吹付ノズルの少なくとも一方を備えることを特徴とする請求項３に記載のキャリアケース内の半導体ウエハの取出機構。
【請求項５】
前記アーム側吹付ノズルは、前記移載アームの半導体ウエハまたは緩衝シートを吸着する吸着パッドの近傍で少なくとも一か所に配置され、前記移載アームが半導体ウエハまたは緩衝シートを吸着した際に、その半導体ウエハまたは緩衝シートに近接した位置に配置されることを特徴とする請求項４に記載のキャリアケース内の半導体ウエハの取出機構。
【請求項６】
前記ワーク判別センサが、前記キャリアケース内の半導体ウエハまたは緩衝シートの色彩を判別するものであることを特徴とする請求項３に記載のキャリアケース内の半導体ウエハの取出機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハを収納するキャリアケースから取り出す際に有効な構成を備え、特に、半導体ウエハに緩衝シートを介在させて収納する場合であっても、両者を分離して一枚づつ確実に取り出すことができるキャリアケース内の半導体ウエハの取出機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体ウエハをＩＣなどに加工する場合は、作業工程が大きく分けて回路形成を行う前工程と、完成品を製造する後工程とに区分され、それら前工程と後工程は別々な工場で作業されている場合が一般的である。したがって、前工程で加工された半導体ウエハは、ウエハカセットに収納された状態で後工程の工場に搬送されている。そして、半導体ウエハを搬送するウエハカセットは、後工程で使用される製造装置のハンドラーがウエハカセット内に挿入して、半導体ウエハをそのハンドラーで載置して吸着支持できるように、棚板の上下間隔に空間的な余裕を備えるように形成されている。
【０００３】
そのため、ウエハカセットを搬送する際には、振動に伴い半導体ウエハがキャリアケース内の部分に衝突する可能性が高く、微細加工を必要とするために慎重な扱いが要求される半導体ウエハの搬送に際して不都合であった。したがって、移動に際し、内部に収納されている半導体ウエハが振動して衝撃を受けたり、最終的な加工形状となるときに不都合が生じないようにするため、図６で示すようなキャリアケースが開発されている。
【０００４】
すなわち、図６で示すように、キャリアケース７０は、半導体ウエハを支持する筒状収納部７１と、この筒状収納部７１に半導体ウエハＷを収納した状態で支持して覆う蓋体７２とから構成されている。そして、前記筒状収納部７１は、基底部７１ａと、この基底部７１ａから上方に直立してスリット７１ｃを備えるように円筒部７１ｂが形成されている。また、前記蓋体７２は、前記筒状収納部７１に着脱自在に保持できるように構成されている。
【０００５】
そのため、前記キャリアケース７０に半導体ウエハＷを収納する場合は、最下端に緩衝材となるスポンジＳを配置し、その上に半導体ウエハのスペイサーとしての緩衝シートＰを配置し、ついで半導体ウエハＷを配置し、あとは緩衝シートＰと半導体ウエハＷを交互に重ねた状態として所定枚数収納し、最上端の位置にはさらに緩衝材となるスポンジＳを配置した状態で蓋体７２により支持されてカバーされ、半導体ウエハＷを収納するように構成されている。そのため、キャリアケース７０を搬送しても半導体ウエハＷは、内部で振動して他の部分にぶつかりその半導体ウエハＷの回路特性に影響を与えることなく、また、半導体ウエハが破損して次の製造工程で使用不能になることなどが防止される構成となっている。
【０００６】
なお、搬送されたキャリアケース７０から半導体ウエハを取り出し次工程の作業ラインで作業をする場合は、キャリアケース７０の蓋体７２を取り外し、半導体ウエハＷの上面を吸着支持する吸着アームなどを使用してキャリアケース７０から半導体ウエハを取り出している。
【０００７】
また、多くの半導体製造装置は従来のウエハカセットに対応しているため、キャリアケースで搬送されてきた半導体ウエハを、一旦、ウエハカセットに手作業などで移し替えハンドラに対応できる状態とした後に、ハンドラを使用して作業を行っているのが現状である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記構成のキャリアケースを使用する場合は、つぎのような問題点が存在した。すなわち、キャリアケースの蓋体を外した状態で、吸着アームによりそのキャリアケースの上端側から半導体ウエハを取り出す作業を行うこともできるが、半導体ウエハと緩衝シートが圧着状態に長時間おかれた場合や、または静電気などにより密着して半導体ウエハと緩衝シートが分離することができない場合が生じ、適正な半導体ウエハの取り出し作業ができなかった。
【０００９】
この発明は、上記問題点に鑑み創案されたものであり、適正な半導体ウエハの取出作業ができ、半導体ウエハと緩衝シートの分離が的確に行えるキャリアケース内の半導体ウエハの取出機構を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、この発明は、緩衝シートを間に介在させ積層して収納する半導体ウエハのキャリアケースを昇降自在に載置する載置台と、この載置台に隣接して設け、前記キャリアケース内の半導体ウエハまたは緩衝シートを、垂直方向に回動して取り出す移載アームと、前記キャリアケース内の半導体ウエハまたは緩衝シートを判別するワーク判別センサと、を備え、前記ワーク判別センサの信号により前記半導体ウエハまたは前記緩衝シートの吸着後の移載アームの回動角度位置を異ならせるように構成したキャリアケース内の半導体ウエハの取出機構とした。
また、この発明は、緩衝シートを間に介在させ積層して収納する半導体ウエハのキャリアケースを昇降自在に載置する載置台と、この載置台に隣接して設け、前記キャリアケース内の半導体ウエハまたは緩衝シートを、垂直方向に回動して取り出す移載アームと、前記半導体ウエハまたは緩衝シートの近傍に配置される吹付機構と、前記キャリアケース内の半導体ウエハまたは緩衝シートを判別するワーク判別センサと、を備え、前記ワーク判別センサの信号により前記半導体ウエハＷまたは前記緩衝シートＰの吸着後の移載アーム４の回動角度位置を異ならせるように構成し、かつ、前記移載アームがキャリアケース内の半導体ウエハまたは緩衝シートを吸着する際に、前記吹付機構から気体を吹き付けるキャリアケース内の半導体ウエハの取出機構として構成した。
なお、前記ワーク判別センサは、ここでは前記キャリアケース内の半導体ウエハまたは緩衝シートの色彩を判別するものである構成としている。
【００１１】
また、前記吹付機構は、移載アーム側に設けるアーム側吹付ノズルと、前記載置台に載置されるキャリアケース近傍に設ける固定側吹付ノズルの少なくとも一方を備える構成としても良い。
【００１２】
さらに、前記アーム側吹付ノズルは、前記移載アームの半導体ウエハまたは緩衝シートを吸着する吸着パッドの近傍で少なくとも一か所に配置され、前記移載アームが半導体ウエハまたは緩衝シートを吸着した際に、その半導体ウエハまたは緩衝シートに近接した位置に配置される構成とすると都合が良い。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。
図１はキャリアケース内の半導体ウエハの取出機構の正面図、図２はキャリアケース内の半導体ウエハの取出機構の平面図、図３はキャリアケース内の半導体ウエハの取出機構の要部を示す正面図、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、キャリアケース内の半導体ウエハの取出機構の作動状態を示す原理図、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）は、キャリアケース内の半導体ウエハの取出機構の吹付機構の作動状態を示す原理図、図６は半導体ウエハのキャリアケースを示す分解斜視図である。
【００１４】
図１および図２で示すように、半導体ウエハＷの取出機構１は、半導体ウエハＷのキャリアケース７０を載置する載置台２と、この載置台２に隣接して配置された移載アーム４と、前記移載アーム４側に設けた吹付機構としてのアーム側吹付ノズル６などから構成されている。
【００１５】
前記載置台２は、キャリアケース７０を位置決め支持する支持テーブル２ａと、この支持テーブル２ａに設けた固定ガイド２ｂと、前記支持テーブル２ａを昇降自在に移動する駆動機構３とから構成されている。そして、前記駆動機構３は、サーボモータなどの駆動モータ３ａと、この駆動モータ３ａにより作動するプーリおよび無端ベルトなどの駆動伝達手段３ｂと、前記支持テーブル２ａを案内するスライドガイド３ｃなどから構成されている。
【００１６】
なお、キャリアケース７０の高さを適正に位置合わせするため、前記載置台２の周辺に位置決め手段としての位置決めセンサ７、７を備えており、この位置決めセンサ７、７と前記駆動機構３を連動させることで、キャリアケース７０を適正な位置に昇降移動させる構成としている。
【００１７】
図１および図２で示すように、前記移載アーム４は、垂直方向で回動するように構成されており、作動モータ４ｂと、この作動モータ４ｂにより所定角度回転する回動軸４ａと、この回動軸４ａに支持されたアーム部材４ｃと、このアーム部材４ｃの先端側に設けた取付板４ｄと、この取付板４ｄに設けた吸着パッド５（図面では４箇所）、アーム側吹付ノズル６およびワーク判別センサ１１とを備えている。
【００１８】
なお、前記ワーク判別センサ１１は、吸着パッド５で前記半導体ウエハＷまたは緩衝シートＰを吸着した際に、それらを色彩により判別するためのものであり、ワーク判別センサ１１からの信号により、半導体ウエハＷまたは緩衝シートＰの吸着後の移載アーム４の回動角度位置を異ならせるように構成されている（図４（ｂ）（ｄ）参照）。
【００１９】
また、前記アーム側吹付ノズル６は、図３および図５で示すように、載置台２に固定されたキャリアケース７０のスリット７１ｃの位置に、移載アーム４が回動した際に配置される位置に設けられており、吸着パッド５で半導体ウエハＷまたは緩衝シートＰを吸着した際に、そのアーム側吹付ノズル６の開口部６ａから、最上端に位置する半導体ウエハＷ（緩衝シートＰ）と、その半導体ウエハＷ（緩衝シートＰ）の次にくる緩衝シートＰ（半導体ウエハＷ）の間に向かってエアを吹き付けることで、吸着パッド５が吸着した半導体ウエハＷ（緩衝シートＰ）に緩衝シートＰ（半導体ウエハＷ）が静電気などで密着していた場合に、その緩衝シートＰ（半導体ウエハＷ）を分離させて半導体ウエハＷ（緩衝シートＰ）のみを的確にキャリアケース７０から取り出すことが可能となる。
【００２０】
図１および図２で示すように、前記移載アーム４の回動軸４ａ近傍には、落下用エアノズル９が配置されており、また、移載アーム４の作動開始位置の下方には緩衝シート受けバケット１０が設置されている。そのため、前記移載アーム４がキャリアケース７０から緩衝シートＰを吸着保持して取り出し持ち帰った際に、前記落下用エアノズル９が作動して、図１の矢印ｄで示すように吸着パッド５の位置から、緩衝シートＰを落下させるためのエアを吹き付ける構成としている。
【００２１】
なお、図１および図２で示すように、位置決めセンサ７の一方の位置に、吹付機構である固定側吹付ノズル８を設置する構成としても構わない。この固定側吹付ノズル８は、前記アーム側吹付ノズル６と同じ作動タイミングでエアが吹き付けるように制御される。また、図示していないが、前記アーム側吹付ノズル６、固定側吹付ノズル８、落下用エアノズル９および吸着パッド５は、空気の吸引または送り出しを行う真空ポンプやコンプレッサーに接続ホースなどを介して接続されている。
【００２２】
つぎに、前記した取出機構１の作用について説明する。
図１および図２で示すように、はじめにキャリアケース７０を載置台２の支持テーブル２ａの位置に固定ガイド２ｂに沿って載置する。このとき、支持テーブル２ａは、作業者がキャリアケース７０を載置し易いように、図１で示す位置よりさらに上方に移動可能になっている。載置台２にキャリアケース７０が設置されると、支持テーブル２ａは駆動機構３により下方に降下して待機する。
【００２３】
つぎに、図４（ａ）で示すように、移載アーム４が仮想線の位置から実線の位置に回転して停止すると、図５（ａ）で示すように、載置台２の駆動機構３により支持テーブル２ａが上昇し、位置決めセンサ７、７の作動により半導体ウエハＷの上面が検知された位置で駆動機構３が停止する。そのため、キャリアケース７０内の半導体ウエハＷまたは緩衝シートＰの上面は、常に吸着パッド５の当接位置に配置される。
【００２４】
ついで、図５（ａ）（ｂ）で示すように、キャリアケース７０内の最上端位置にあるものが、半導体ウエハＷあるいは緩衝シートＰであるかを、ワーク判別センサ１１が色彩により判断する。そして、半導体ウエハＷであると判断した場合は、その半導体ウエハＷは、吸着パッド５により吸引されると共に、アーム側吹付ノズル６の開口部６ａからエアが吹き付けられる。さらに、このとき図５（ｂ）（ｃ）で示すようにキャリアケース７０を載置している支持テーブル２ａを駆動機構３により下方に降下することで、半導体ウエハＷに静電気などで重なって密着していた緩衝シートＰを分離させることができる。
【００２５】
なお、移載アーム４が載置台２よりわずかに離れた位置に回動した瞬間にエアが吹き付けられるようにしても良い。また、前記アーム側吹付ノズル６からエアを吹きつけるタイミグに合わせて、固定側吹付ノズル８からもエアを吹き付ける構成とすると都合が良い。
【００２６】
図５（ｃ）で示すように、吸着パッド５が半導体ウエハＷを吸着保持すると、図４（ｂ）で示すように、移載アーム４が仮想線の位置から実線の位置に回動して半導体ウエハＷを次工程に受け渡す態勢にすることができる。なお、図２で示すように、ロボットアーム２０が移載アーム４に隣接して配置していることで、このロボットアーム２０に受け渡し、半導体ウエハＷを受け取ったロボットアーム２０は、次工程に半導体ウエハＷを移動させることが可能となる。
【００２７】
つぎに、キャリアケース７０内の上端側には、緩衝シートＰが位置しており、この緩衝シートＰは、半導体ウエハＷとは異なる場所に分別する必要がある。そのため、つぎのような工程により分別作業を行う。すなわち、図４（ｃ）で示すように、半導体ウエハＷを取り出しロボットアーム２０（図２参照）側に受け渡した移載アーム４は、再び仮想線の位置から実線の位置に回動して停止する。そして、図５（ａ）（ｂ）で示すように、支持テーブル２ａを駆動機構３により上昇させ、位置決めセンサ７、７により緩衝シートＰの上端が吸着パッド５、５に当接する位置でその支持テーブル２ａの上昇を停止する。
【００２８】
ついで、図５（ｂ）で示すように、ワーク判別センサ１１により判別されるものが緩衝シートＰであることを色彩により判断する。そして、図５（ｂ）（ｃ）で示すように、吸着パッド５によりその緩衝シートＰを吸着させると共に、アーム側吹付ノズル６の開口部６ａからエアを吹き付ける。さらに、このときキャリアケース７０を支持している支持テーブル２ａを下方に降下させることで、つぎに積層されている半導体ウエハＷとが静電気などで密着していても衝撃を加えることなく分離することができ、緩衝シートＰのみを吸着パッド５で吸着保持することが可能となる。
【００２９】
なお、移載アーム４が載置台２よりわずかに離れた位置に回動した瞬間にエアが吹き付けられるようにしても良い。また、前記アーム側吹付ノズル６からエアを吹きつけるタイミグに合わせて、固定側吹付ノズル８からもエアを吹き付ける構成とすると都合が良い。
【００３０】
そして、吸着パッド５で緩衝シートＰを吸着保持すると、図４（ｄ）で示すように、移載アーム４は、仮想線の位置から実線の位置に回動して吸着パッド５が緩衝シートＰを傾斜した状態で支持する位置まで移動する。さらに、移載アーム４が緩衝シートＰを吸着保持して停止すると、その吸着パッド５の吸引動作を停止すると共に、落下用エアノズル９を作動させ矢印のようにエアを緩衝シートＰに吹き付けることで、図１の矢印ｄで示すように、吸着パッド５から緩衝シートＰを落下させ、下方に位置する緩衝シート受けバケット１０内に収納する。
【００３１】
このように、キャリアケース７０内に半導体ウエハＷおよび緩衝シートＰが交互に配置するように収納する場合であっても、的確に半導体ウエハＷと緩衝シートＰの分別作業を行うことができると共に、各半導体ウエハＷおよび緩衝シートＰが静電気などで密着した状態となっていても分離して確実に目的の半導体ウエハＷまたは緩衝シートＰのみを移載アーム４側に保持させ移動させることができる。
【００３２】
なお、前記アーム側吹付ノズルは、取付板に一箇所設ける構成としているが、複数位置に配置してもよい。また、取付板の円周方向にアーム側吹付ノズルを移動自在に取り付けられる構成としても良く、その場合、キャリアケースのスリットの位置が異なるようなものがある場合に都合が良い。
【００３３】
さらに、前記構成の吹付機構ではアーム側吹付ノズルを主として説明したが、固定側吹付ノズルを主に使用する構成とし、固定側吹付ノズルの先端側がエアを吹き付ける際に、半導体ウエハあるいは緩衝シートの側に移動して近接するか、または伸縮自在に構成することで伸長して近接することで、エアを吹き出すように構成しても構わない。
【００３４】
また、アーム側吹付ノズルおよび固定側吹付ノズルを半導体ウエハの大きさや、緩衝シートの材質または厚みなどに対応させ選択的に使用しても構わない。そして、半導体ウエハまたは緩衝シートに吹き付ける気体は、作業室内の空気の他に窒素ガスなど他の気体であっても良いことや、帯電除去用のイオン化気体であっても良い。また、吹付機構から吹き出す気体の方向は、半導体ウエハと緩衝シートが分離する方向であれば良く、半導体ウエハまたは緩衝シートに対して平行な方向から吹き付ける場合であっても、傾斜した（上下方向のどちらでも良い）方向から吹き付ける場合であっても構わない。
【００３５】
さらに、ロボットアームの前方の位置に載置台を並設する構成とし、一方には緩衝シートが介在するキャリアケース用に使用し、他方には従来のロボットアームが挿入できる空間を有するウエハカセットを載置して使用する構成とすることで、キャリアケースの形態が変わっても対応できない問題は解決でき、キャリアケースの構成に関わりなく、入替え作業などの面倒な作業を必要とせずに、そのキャリアケースから半導体ウエハを取り出すことができる取出機構として構成することが可能となる。
【００３６】
【発明の効果】
この発明は、上記のように構成したので以下に示す優れた効果を奏する。
（１）この発明に係る構成によれば、移載アームは、ワーク判別センサからの信号により、半導体ウエハを次工程に受け渡す態勢にし、また、ワーク判別センサからの信号により、傾斜した状態で緩衝シートを吸着保持して停止すると、吸着パッドから緩衝シートを落下させ、下方に位置する緩衝シート受けバケット内に収納することができる。
（２）半導体ウエハをキャリアケースから取り出す際に、それらの半導体ウエハ間に介在させる緩衝シートがあっても、移載アームで吸着して半導体ウエハまたは緩衝シートの近傍の吹付機構からエアを吹き付けるため、半導体ウエハまたは緩衝シートは必ず一枚ずつ移載アームに吸着支持され、キャリアケースから取り出すことが可能となる。そのため、移載アームから次工程の作業を行う場合に好都合である。
【００３７】
（３）吹付機構は、移載アーム側にアーム側吹付ノズルを設ける構成、あるいはキャリアケース近傍に固定側吹付ノズルを設ける構成の一方または両方を使用するため、半導体ウエハの間に介在する緩衝シートの材質および厚みが異なっても対応することが可能となる。また、前記アーム側吹付ノズルまたは固定側吹付ノズルを選択的に使用する構成とすることで、キャリアケースから取り出す半導体ウエハまたは緩衝シートに対して適切な対応をすることが可能となる。
【００３８】
（４）アーム側吹付ノズルを移載アームに設ける構成とすることで、半導体ウエハあるいは緩衝シートの近傍でエアの吹き付けを行うことが可能となり、半導体ウエハまたは緩衝シートが密着をしていた場合により的確に分離でき、半導体ウエハの取り出し作業が正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のキャリアケース内の半導体ウエハの取出機構の正面図である。
【図２】この発明のキャリアケース内の半導体ウエハの取出機構の平面図である。
【図３】この発明のキャリアケース内の半導体ウエハの取出機構の要部を示す正面図である。
【図４】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、この発明のキャリアケース内の半導体ウエハの取出機構の作動状態を示す原理図である。
【図５】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、この発明のキャリアケース内の半導体ウエハの取出機構の吹付機構の作動状態を示す原理図である。
【図６】半導体ウエハのキャリアケースを示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１        取出機構
２        載置台
２ａ      支持テーブル
２ｂ      固定ガイド
３        駆動機構
３ａ      駆動モータ
３ｂ      駆動伝達手段
３ｃ      スライドガイド
４        移載アーム
４ａ      回動軸
４ｂ      作動モータ
４ｃ      アーム部材
４ｄ      取付板
５        吸着パッド
６        アーム側吹付ノズル（吹付機構）
７        位置決めセンサ
８        固定側吹付ノズル（吹付機構）
９        落下用エアノズル
１０      緩衝シート受けバケット
１１      ワーク判定センサ
２０      ロボットアーム
７０      キャリアケース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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