(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状体を支持する支持ピンを備えた支持部と、
前記板状体に対向する吸引面に真空導入孔と前記真空導入孔を囲った平面状外環部を持ち、前記平面状外環部が複数の互いに連通していない溝を持つ吸引盤と、
を供え、前記板状体に対して前記支持ピンと前記吸引面とが同じ側に配置され、板状体が前記支持ピンにより前記吸引面と隙間を挟んで置かれた状態で、前記平面状外環部外側の外気と前記真空導入孔とは前記連通していない溝部と前記隙間によって接続され、前記真空導入孔を経て板状体と前記吸引面の間の空気を吸い出し、前記支持ピンが前記板状体を支持することにより前記板状体の前記吸引面に対する隙間を確保し、板状体を前記吸引面に非接触の状態で吸引する吸引装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明はシリコン・ウエハーのような板状材の移載に用いるチャック並びに該チャックに使用する吸引盤に関する。
背景技術
従来搬送コンベア間や加工装置の内外で用いられている板状材の移載に用いるチャックは日本特公昭６２−７０１４１、日本特公昭６１−１５６７４９などに示すごとく板状材の落下を防ぐため、真空を利用した吸着装置で板状材に直接接触して板状材を吸着把持して移載している。例えば半導体の製造においては、薄い円盤状のウエハーはしばしば移し変えが行われる。これらに使用されている吸着装置を使用したチャックは、吸着装置がウエハーに接触して吸着するため、多数のゴミがウエハーの吸着跡に付着する。更に、このゴミが隣接する他のウエハーの表面に、あたかもこの吸着跡が印刷されたかのように移転して付着する。これらのゴミは後続工程の障害となり、製品歩留まりを著しく低下させる原因になった。
発明の開示
本発明は真空を使用して板状材を移載するチャックにおいて、板状材に、ゴミの付着が少ないチャックを提供することを目的としている。本目的を達成するために、本発明のチャックは板状材に接触しない吸引盤を使用する。吸引盤は吸引面に内部を囲った連続した単数又は複数の溝がある外環部を持ち、吸引面の内部に真空が導入され、板状材を吸引する構造としている。チャックは板状材を把持するチャック本体、板状材をチャック本体に吸引し固定する吸引装置および吸引装置を駆動する中空弾性体を備えている。チャック本体の把持腕には板状材を支持する複数の支持ピンが取り付けらでいる。吸引盤を駆動する中空弾性体には例えばベローズが用いられる。吸引装置は１個以上の吸引盤を持つ。吸引盤と中空弾性体は、真空源に連なる連通孔で連通されている。
吸引盤が板状材に近づくと、真空源に連通している吸引盤が板状材を吸引し、板状材はチャック本体の支持ピンに支持されながら、その吸引されたところは弾性変形して吸引盤の方に引き寄せられる。この時、吸引盤上に発生した真空は、連通孔を通じて瞬時に中空弾性体に導かれ、中空弾性体の内圧が減少し、その長さを縮小する。この長さの縮小が吸引装置に伝えられ、吸引装置の吸引盤は反板状材方向に移動する。逆に吸引盤が板状材から離れすぎると、吸引盤と板状材の隙間が増加して連通孔の真空度が下がり、瞬時に中空弾性体が伸長し、これが吸引装置に伝えられ吸引盤は板状材に近づく。従って吸引盤と板状材とは直接接触せず、吸引盤と板状材の間に常に隙間がある。板状材に不接触な吸引盤の吸引力は板状材を把持して、板状材をチャック本体の支持ピン上に押しつける。吸引盤の吸引力は、チャック本体の把持腕に取り付けられた支持ピンが受け持つ。板状材はこの吸引力の反力で発生した板状材と支持ピンの間の摩擦力で移動することができる。中空弾性体として、ベローズ、ばねと組み合わせたピストンとシリンダー、又はチャック本体の把持腕に設けられた中空部とダイアフラムの組み合わせなどが用いられる。吸引盤と板状材は接触せず、従って吸引盤の吸引によるゴミが発生しない。吸引盤と板状材の間の隙間から、常に大気が吸引盤内に侵入する。しかし、吸引盤内部は真空源で引かれているので、真空状態が保たれ吸引盤の吸引力は維持される。板状材はチャック本体の複数の支持ピンで支持され、その部分には板状材面にゴミが付着する事がある。しかし支持ピンの材料をゴミ発生の少ないものを選択するか、あるいは支持ピンを板状材の最外周に対向させて配置する。特に板状材の最外周辺は最終的には利用されない部分で、ここにゴミが付着することは許される。
本発明のチャックを用いて、半導体の製造用のウエハーを把持したところ、吸引盤はウエハーに非接触のため吸引跡のゴミ付着はなかった。チャック本体の支持ピンがウエハーに接触してウエハーを把持するためウエハーのチャック跡に増加付着したゴミの数は０．２ミクロン以上で１０個であった。これは従来用いられている真空チャックの５０分の１程度に激減したことになる。
発明を実施するための最良の形態
発明の実施の形態を各実施例にもとずき図面を参照して説明する。第１〜４図に第１の実施例を示す。第１図、第２図において、チャックは板状材５１を把持するチャック本体１、板状材５１をチャック本体１に吸引固定する吸引装置２および吸引装置２を駆動する中空弾性体３を備えている。板状材はカセットに貯蔵され、狭い隙間をもって重ね置きされていることが多い。チャックをカセット内の任意の板状材の狭い隙間に挿入し、板状材５１をカセットの任意の位置から出し入れすことができるよう、チャックの厚みを薄くすることが望ましい。そのため吸引装置２の吸引盤８を、レバー９を介して中空弾性体３から離して取り付けたものである。チャック本体１の把持腕４には板状材５１を支持する支持ピン５、軸受６およびブラケット７が取り付けられる。吸引装置２のレバー９には吸引盤８および軸１０が取り付けられる。吸引装置２とチャック本体１とは２ヶ所で連結されている。その１ヶ所はチャック本体１の把持腕４に取り付けられた軸受６に示す所で、軸受６はレバー９に取り付けられた軸１０を枢着している。他の１ヶ所は吸引盤８と軸受６の距離を外分する位置で、ブラケット７に中空弾性体３を介して、レバー９が取り付けられている。中空弾性体３の内部はレバー９の真空源Ｖに繋がる連通孔１１に連通しており、この連通孔１１はさらに吸引盤８を経て吸引盤８上部の吸引盤８と板状材５１の隙間に通じている。第３図は第２図のＢ−Ｂ断面を示し、第４図は第１図の吸引盤８および支持ピン５を含むチャックのＣ−線断面図である。図示の実施例は吸引装置２の吸引盤は２個の場合であるが吸引盤の数は１個以上あればよく種々の場合を選択できる。
板状材のチャックが、板状材５１の下面に挿入され、吸引盤８が真空源Ｖに繋がれた状態で上方に移動し、板状材５１が支持ピン５に接触するとき、又は、板状材５１が他の移載手段でピン５上に置かれるとき、吸引盤８は板状材５１に近接して吸引盤８への外気の侵入が制限され、板状材５１と吸引盤８の間隙は真空になる。この吸引盤８の上面で発生した真空は、直ちに連通孔１１を通じて中空弾性体３に導かれ、中空弾性体３の内部は吸引盤８の上面と同じ真空になる。中空弾性体３はこの内部真空によって収縮し、レバー９の一端を引き上げて軸受６の回りに回転し、レバー９の他端に付いている吸引盤８が板状体５１を吸引しながら引き下がる。板状材５１が弾性変形によってたわみながら、支持ピン５上に固定される。
吸引盤８と板状材５１の間には微少な隙間を生ずるため、吸引盤８と板状材５１は不接触で、板状材５１には吸引盤８の吸引によるゴミの発生や付着がない。板状材５１は吸引盤８の吸引力で発生した板状材５１と支持ピン５０間の摩擦力で把持又は移動することができる。
第５図、第６図に示される第２実施例では、前例と同じくチャックは板状材を移載するチャック本体１、板状材をチャック本体に吸引固定する吸引装置２および中空弾性体３を備えている。しかし第１実施例と異なり、チャック本体１の把持腕４に取り付けるブラケット７および軸受６および吸引装置２のレバー１９に取り付ける軸１０と中空弾性体３の取り付け位置を第１実施例と入れ替えて配置したものであり、構造機能は第１実施例に準ずる。
第７図、第８図は第３の実施例で、前記実施例と同じくチャックは板状材５１を把持するチャック本体１、板状材５１をチャック本体１に吸引固定する吸引装置２および中空弾性体３を備えている。本実施例では中空弾性体３をチャック本体１の把持腕３４に作り付けたものである。すなわち、把持腕３４には数個の支持ピン５が取り付けられ、さらに中空弾性体３を構成する中空部３７が造られ、この中空部３７を気密に覆うダイアフラム３３に吸引盤３８よりなる吸引装置２が取り付けらでいる。
チャック本体１の把持腕３４の内部には真空源Ｖに連通する連通孔３１があり、連通孔３１は中空部３７および連通孔３２を経て吸引盤３８に通じている。吸引盤３８上面と板状材５１の間に真空を発生して板状材５１を吸引する。板状材５１は支持ピン５に支持されているが、吸引盤３８の吸引によって、弾性変形して吸引盤３８の方へ引き寄せられる。吸引盤３８の吸引と同時に中空部３７に吸引盤３８上面と同じ真空を発生してダイアフラム３３はたわみ、吸引盤３８は板状材５１の反対の方向に動き、板状材５１と吸引盤３８上面に隙間を設ける。吸引盤３８の移動が板状材５１の弾性変形により吸引盤３８と板状材が接触しないよう、ダイアフラム３３の有効面積とたわみを選択する。吸引盤３８上面と板状材５１の下面には常に微小な隙間があって、吸引盤３８は板状材５１に直接接触することがない。板状材５１は、吸引盤３８の吸引力で発生した板状材５１と支持ピン５の間の摩擦力で移動することができる。なお前述の中空部３７は把持腕に筒体を組み込む事によっても作ることが出来る。
第１０図は板状材５１と吸引盤４８の吸着面Ｓがある隙間ｈを挟んで置かれている状態を示す。第９図はその平面図である。吸引盤４８は真空源に連通している管５０により中心の連通孔４１を経て、板状材５１と吸引盤４８の吸着面Ｓの隙間の空気を吸い出し、吸引盤４８の外周からの空気の侵入にもかかわらず、隙間ｈは真空を保ち、板状材５１は吸引盤４８に吸引される。吸引盤４８は吸引面Ｓに内部を囲った連続した単数又は複数の互いに連通していない溝を持った外環部４９を配している。吸引盤４８の外部は大気圧であるから、吸引状態で外気は吸引盤の中心部に侵入するが、外環部４９の溝が迷路となって、侵入空気量を著しく減少することができる。すなわち侵入外気は吸引盤の外環部４９の溝に入るごとに渦流を起こして、空気の運動エネルギーは熱となり、外気はほぼ等エンタルピの状態を保つ。そのとき、それぞれの溝を越える隙間の面積が次第に減少し、この間気体の圧力は、最初の溝では緩やかに、中心部に進むに従って急激に減じて中心部に至る。溝数が多いほどその効果は顕著である。第１１図は吸引盤４８の作動時の溝位置と溝内部圧力の関係を示す。吸引盤４８の外環部４９の単数又は複数の溝によって、吸引盤４８中心部に流入する外気の量を減小し、吸引に必要な真空源の容量を減少することができる。計算の結果、例えば、同じ吸引力の場合、溝がなく周辺が一個の凸部を持つのみの吸引盤に比して、７条の溝を付けた外環部４９を持つ吸引盤４８を通過する外気量は約３６パーセントである。吸引盤４８の吸着面と板状材５１とが僅かに不平行でも効果は同一である。
産業上の利用可能性
本発明は以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。板状材と隙間を置いて相対向するチャックの吸引盤は、ゴミの発生がなく板状材を吸引して支持ピン上に把持することができる。従って、板状材を把持中、又は把持移載の中に落下の事故がなく吸引跡にゴミが付着しない。吸引盤の内部を囲む溝を持った吸引盤は吸引盤内部の真空を維持するための真空源の容量を小さくして、板状材を吸引把持することができる。さらにチャックと板状材との相対位置は多様に選ぶことができるので、例えばチャックを上下反転して使用すれば、上面から支持ピンで板状材を支持して、吸引把持し移載することができる。またチャックは板状材を把持するピンセットの代用として使用することができる。しかも何れの場合でも板状材の吸引盤の吸引跡にはゴミが付着しない。従って板状材加工品の歩留り向上とスループットの向上ができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明にかかる第１実施例の平面図である。
第２図は第１図のＡ−Ａ線断面図である。
第３図は第２図のＢ−Ｂ線断面図である。
第４図は第１図のＣ線断面図である。
第５図は本発明にかかる第２実施例の平面図である。
第６図は第５図のＤ−Ｄ線立面断面図である。
第７図は本発明にかかる第３実施例の平面図である。
第８図は第７図のＥ−Ｅ線詳細断面図である。
第９図は本発明にかかる吸引盤の平面図である。
第１０図は第９図のＦ−Ｆ線立断面図である。
第１１図は本発明にかかる吸引盤の特性図である。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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