JP6276317B2 - ハンドユニットおよび移載方法 - Google Patents

Description

本発明は半導体ウェハを移載するロボットアームのハンドユニットに関する。

半導体製造工程では半導体ウェハを装置間で搬送するために搬送装置が使用される。搬送装置はロボットアームを備え、ロボットアーム先端のハンドユニットで半導体ウェハを支持し、移載を行っている。半導体ウェハの処理内容によっては、処理前と処理後で同じハンドユニットを用いると半導体ウェハの品質に影響を与える場合がある。例えば、洗浄処理の場合、処理前のハンドユニットに処理後の半導体ウェハを支持させると、ハンドユニットに残存していたゴミが洗浄後の半導体ウェハに付着してしまう。

その対策として、ロボットアームおよびハンドユニットを二組備えたツインアーム式の搬送装置を用い、処理前と処理後で、半導体ウェハを支持するハンドユニットを切り替える方法が提案されている。しかし、この方法では搬送装置の構造や動作制御が複雑になると共に、コストアップも避けられない。そこで、一組のハンドユニットでありながら、半導体ウェハの支持位置を変更可能なハンドユニットが提案されている。

特許文献１には、半導体ウェハが傾斜して載置される支持部位を二か所設けたフォーク支持体が開示されている。特許文献２には、基板保持部材を回転することで半導体ウェハの支持部位を異ならせたエンドエフェクタが開示されている。特許文献３には一対のハンド要素を開閉させることで半導体ウェハの支持部位を異ならせたハンドが開示されている。特許文献１のように半導体ウェハの支持位置を変更する構成の方が、特許文献２や特許文献３の構成よりも、機構を簡素に構成できる場合がある。

特許第４９７６８１１号公報 特許第５６９８５１８号公報 特許第５４９０８６０号公報

しかし、半導体ウェハは一般に水平姿勢で移載される。特許文献１のように半導体ウェハを傾斜させて支持すると、装置へ移載する際、傾斜状態から水平姿勢に半導体ウェハが倒れ込むことになる。そうすると、装置の載置台に付着しているパーティクルが巻き上がり半導体ウェハに付着する発生する場合がある。

本発明の目的は、一組のハンドユニットによって処理前および処理後の半導体ウェハの支持位置を変更可能とすることにある。

本発明によれば、
半導体ウェハが載置されるＵ字形の載置部を有するロボットアームのハンドユニットであって、
前記載置部の一端側に、前記半導体ウェハを第一の支持高さで支持する第一の支持部及び第二の支持高さで支持する第二の支持部を備え、
前記載置部の他端側に、前記半導体ウェハを前記第一の支持高さで支持する第三の支持部及び前記第二の支持高さで支持する第四の支持部を備え、
前記他端側に、前記半導体ウェハを前記第一の支持高さで保持する第一の保持部と、前記第二の支持高さで保持する第二の保持部とを更に備え、
前記ハンドユニットは、更に、前記第三の支持部及び前記第四の支持部の少なくとも一方を、前記第一の支持部および前記第二の支持部に対して進退動させる第一の駆動ユニットを備える、
ことを特徴とするハンドユニットが提供される。

また、本発明によれば、
半導体ウェハを移載するロボットアームのハンドユニットであって、
前記ハンドユニットは、
板状のＵ字形ハンド部材と、
前記ハンド部材の先端側に設けられた第一の支持部材と、
前記ハンド部材の根本側に設けられた第二の支持部材と、
前記ハンド部材の前記根本側に、前記第二の支持部材とは別に設けられた第三の支持部材と、
第一の駆動ユニットと、を備え、
前記第一の支持部材は、
半導体ウェハを前記ハンド部材の表面から第一の支持高さで支持する第一の支持部及び前記表面から第二の支持高さで支持する第二の支持部を備え、
前記第二の支持部材は、
半導体ウェハを前記表面から前記第一の支持高さで支持する第三の支持部を備え、
前記第三の支持部材は、
前記表面から前記第二の支持高さで支持する第四の支持部を備え、
前記第一の駆動ユニットは、前記第二の支持部材または前記第三の支持部材の少なくとも一方を前記第一の支持部材に対して進退動させ、該進退動方向における前記第二の支持部材と前記第三の支持部材の相対的な配置を変更する、
ことを特徴とするハンドユニットが提供される。

また、本発明によれば、
半導体ウェハが載置されるＵ字形の載置部を有するロボットアームのハンドユニットによって、半導体ウェハを移載する移載方法であって、
前記ハンドユニットが、
前記載置部の一端側に配置された、前記半導体ウェハを第一の支持高さで支持する第一の支持部及び第二の支持高さで支持する第二の支持部と、
前記載置部の他端側に配置された、前記半導体ウェハを支持する第三の支持部及び第四の支持部と、を備え、
前記移載方法は、
処理前の半導体ウェハを移載する第一の移載工程と、
処理後の半導体ウェハを移載する第二の移載工程と、を含み、
前記第一の移載工程は、
前記第三の支持部及び前記第四の支持部のうちの一方を移動する第一の移動工程と、
前記半導体ウェハを、前記第一の支持部と、前記第三の支持部及び前記第四の支持部のうちの他方とで、前記第一の支持高さで支持する第一の支持工程と、を含み、
前記第二の移載工程は、
前記第三の支持部及び前記第四の支持部のうちの前記一方を移動する第二の移動工程と、
前記半導体ウェハを、前記第二の支持部と、前記第三の支持部及び前記第四の支持部のうちの前記一方とで、前記第二の支持高さで支持する第二の支持工程と、を含む、
ことを特徴とする移載方法が提供される。

また、本発明によれば、
半導体ウェハが載置されるＵ字形の載置部を有するロボットアームのハンドユニットによって、半導体ウェハを移載する移載方法であって、
前記ハンドユニットが、
前記載置部の一端側に配置された、前記半導体ウェハを第一の支持高さで支持する第一の支持部及び第二の支持高さで支持する第二の支持部と、
前記載置部の他端側に配置された、前記半導体ウェハを支持する第三の支持部及び第四の支持部と、を備え、
前記移載方法は、
処理前の半導体ウェハを移載する第一の移載工程と、
処理後の半導体ウェハを移載する第二の移載工程と、を含み、
前記第一の移載工程は、
前記第三の支持部及び前記第四の支持部の相対的な配置を変更し、前記第三の支持部を、前記第四の支持部に対して相対的に、前記第一の支持部及び前記第二の支持部側に位置させる第一の配置変更工程と、
前記半導体ウェハを、前記第一の支持部と、前記第三の支持部とで、前記第一の支持高さで支持する第一の支持工程と、を含み、
前記第二の移載工程は、
前記第三の支持部及び前記第四の支持部の相対的な配置を変更し、前記第四の支持部を、前記第三の支持部に対して相対的に、前記第一の支持部及び前記第二の支持部側に位置させる第二の配置変更工程と、
前記半導体ウェハを、前記第二の支持部と、前記第四の支持部とで、前記第二の支持高さで支持する第二の支持工程を含む、
ことを特徴とする移載方法が提供される。

本発明によれば、一組のハンドユニットによってコストアップを抑制しつつ、処理前および処理後の半導体ウェハの支持位置を変更することができる。

搬送装置の斜視図。 本発明の一実施形態に係るハンドユニットの斜視図。 （Ａ）および（Ｂ）は半導体ウェハの支持態様の例を示す斜視図。 （Ａ）は図２のＩ−Ｉ線断面図、（Ｂ）は図２のＩＩ−ＩＩ線断面図、（Ｃ）および（Ｄ）は支持高さの説明図。 移載動作の例を示す図。 移載動作の例を示す図。 移載動作の例を示す図。 移載動作の例を示す図。

図面を参照して本発明の一実施形態に係るハンドについて説明する。なお、各図において矢印Ｘ、Ｙは互いに直交する水平方向を示し、矢印Ｚは上下方向（Ｘ−Ｙ平面に直交する鉛直方向）を示す。

＜搬送装置の概要＞
図１は本発明の一実施形態に係るハンドユニット３を用いた搬送装置１の斜視図である。搬送装置１は例えば半導体ウェハをカセットと処理装置との間で搬送する装置である。搬送装置１は、ロボットアーム２と、ロボットアーム２を昇降する昇降ユニット４と、昇降ユニット４全体を走行軸に沿って移動させる走行ユニット５とを備える。

走行ユニット５は、例えば、不図示のレール上を移動する機構を備え、カセットの配置位置と、処理装置との間を移動する。昇降ユニット４はＺ軸方向に延びる昇降軸４１を備え、昇降軸４１をＺ軸方向に移動させる機構を備える。昇降軸４１上にはロボットアーム２が搭載されており、昇降ユニット４によってロボットアーム２およびハンドユニット３が昇降される。

ロボットアーム２は、アーム部２０および２１と、支持ユニット２２とを備える。アーム部２０および２１は、Ｚ軸と平行な回転軸回りに互いに回動自在に連結されている。アーム部２０の端部は昇降軸４１の上部にＺ軸回りに回動自在に連結されている。昇降軸４１に対するアーム部２０（上腕アーム）の回動と、アーム部２０に対するアーム部２１（前腕アーム）の回動により、ロボットアーム２は水平面内で伸縮および旋回される。支持ユニット２２は、アーム部２１の先端側の端部に設けられており、ハンドユニット３は支持ユニット２２に支持される。支持ユニット２２は水平方向に延びる水平回転軸２２ａを有し、ハンドユニット３はこの水平回転軸２２ａに支持されている。支持ユニット２２は水平回転軸２２ａを回転する機構を有しており、ハンドユニット３は水平回転軸２２ａの回転によって、その表裏（上下）が反転可能となっている。

以上の構成により、ハンドユニット３は任意の高さで任意の水平方向に進退自在とされ、かつ、その表裏が反転可能となっている。

＜ハンドユニット＞
図２を参照してハンドユニット３について説明する。図２はハンドユニット３の斜視図である。ロボットアーム２の動作によりハンドユニット３の向きは多様に変化するが、説明の都合上、ここではハンドユニット３の長手方向（先端−手前方向）がＸ方向、幅方向がＹ方向を向いている状態にある時のハンドユニット３の構成を説明する。

ハンドユニット３は、ハンド部材３０Ａと、ベースユニット３０Ｂとを備える。ハンド部材３０Ａは半導体ウェハが載置される板状の部材であり、その表面３０ｃ側が半導体ウェハが載置される載置部を形成する。なお、本実施形態の場合、ハンド部材３０Ａの表面３０ｃ上に直接半導体ウェハが載置されるわけではなく、後述する支持部材３１〜３３上に載置される。ハンド部材３０Ａは、表面３０ｃがＸ−Ｙ平面と平行な水平姿勢に維持されるが、上述した支持ユニット２２によって表裏を反転することができる。

ハンド部材３０Ａは、フォーク状にＸ方向に延びる一対のフィンガ部ｆを備え、全体としてＵ字形をなしている。ハンド部材３０Ａの長手方向の一端部は、各フィンガ部ｆの先端部３０ａであり、他端部はフィンガ部ｆ、ｆを束ねる根元部３０ｂである。ハンド部材３０Ａは根元部３０ｂにおいてベースユニット３０Ｂに支持されている。

ハンド部材３０Ａの表面３０ｃ側には、半導体ウェハを支持する支持部材３１〜３３が設けられている。支持部材３１〜３３は、相対的に、支持部材３１が先端部３０ａ側に位置するように配置され、支持部材３２および３３が根元部３０ｂ側に位置するように配置される。本実施形態の場合、支持部材３１は各先端部３０ａに一つずつ設けられている。支持部材３１の数は、一つであってもよいし、三つ以上であってもよい。また、支持部材３１の位置は、先端部３０ａの最先端の位置であってもよいし、最先端の位置から根元部３０ｂ側へ離れた位置であってもよい。

支持部材３２は、Ｙ方向に離間して二つ設けられている。支持部材３２の数は、一つであってもよいし、三つ以上であってもよい。支持部材３３は、Ｙ方向に離間して二つ設けられている。支持部材３３の数は、一つであってもよいし、三つ以上であってもよい。本実施形態の場合、Ｙ方向で見ると、二つの支持部材３３が、二つの支持部材３２の間に位置している。しかし、支持部材３２と支持部材３３の配置はこれに限られるわけではない。例えば、二つの支持部材３２が、二つの支持部材３３の間に位置していてもよい。また、支持部材３２と支持部材３３とがＹ方向に交互に配置されていてもよい。

本実施形態の場合、支持部材３２はハンド部材３０Ａに固定され、支持部材３３はハンド部材３０Ａ上を移動可能に配置される。しかし、支持部材３２を移動可能に配置し、支持部材３３を固定してもよい。あるいは、支持部材３２と支持部材３３の双方を移動可能に配置してもよい。本実施形態の場合、支持部材３３はＸ方向に移動可能であり、支持部材３１に対して進退動が可能である。Ｘ方向において、支持部材３３が、支持部材３１側へ移動することを前進あるいは進出とよび、支持部材３１側から根本部３０ｂ側（ベースユニット３０Ｂ側）へ移動することを後退あるいは退避と呼ぶ場合がある。

ベースユニット３０Ｂは、ロボットアーム２に連結される部分である。ベースユニット３０Ｂは駆動ユニット３５および３６を内蔵する。駆動ユニット３５は支持部材３３を支持部材３１に対して進退動させるユニットである。本実施形態の場合、駆動ユニット３５は駆動源３５ａと、伝達機構３５ｂと、支持部材（被移動部材）３５ｃとを備える。駆動源３５ａは例えばモータである。伝達機構３５ｂは駆動源３５ａの駆動力を支持部材３５ｃに伝達すると共に駆動力を支持部材３５ｃの往復運動に変換する。伝達機構３５ｂは例えばボールねじ機構やラック−ピニオン機構である。支持部材３５ｃはＴ字形をなしており、その一方端部（基端部）が伝達機構３５ｂに接続され、他方端部（先端部）における各分岐部に支持部材３３がそれぞれ固定されている。

駆動ユニット３６は保持部材３４を支持部材３１に対して進退動するユニットである。保持部材３４は、根元部３０ｂ側に配置され、支持部材３１と共に半導体ウェハを保持する部材である。本実施形態の場合、保持部材３４はＹ方向に離間して二つ設けられている。保持部材３４の数は、一つであってもよいし、三つ以上であってもよい。本実施形態の場合、Ｙ方向で見ると、二つの保持部材３４の間に、支持部材３２および３３が位置している。しかし、保持部材３４の位置はこれに限られず、例えば、根元部３０ｂのＹ方向中央部等に配置することも可能である。

本実施形態の場合、駆動ユニット３６は駆動源３６ａと、伝達機構３６ｂと、一対の支持部材３６ｃとを備える。駆動源３６ａは例えばモータである。伝達機構３６ｂは駆動源３６ａの駆動力を支持部材３６ｃに伝達すると共に駆動力を支持部材３６ｃの往復運動に変換する。伝達機構３６ｂは例えばボールねじ機構やラック−ピニオン機構である。各支持部材３６ｃはＴ字形をなしていると共に、分岐部の先端にそれぞれ突出部（アーム）を備えている。支持部材３６ｃの一方端部（基端部）が伝達機構３６ｂに接続され、突出部に保持部材３４がそれぞれ固定されている。二つの保持部材３４は同期的に移動される。したがって、一対の支持部材３６ｃは一体の部材であってもよい。

次に、半導体ウェハの支持態様および保持態様について説明する。本実施形態では、半導体ウェハの支持位置を変更可能とするため、半導体ウェハを支持する支持部材３１〜３３の組み合わせを切り替え可能となっている。半導体ウェハを支持する支持部材３１〜３３の組み合わせは、支持部材３１と支持部材３２の組と、支持部材３１と支持部材３３の組とがある。

図３（Ａ）および図３（Ｂ）は半導体ウェハＷの支持態様の例を示している。半導体ウェハＷは透視図として図示している。図３（Ａ）は支持部材３１と支持部材３２の組で半導体ウェハＷを支持した態様を示し、図３（Ｂ）は支持部材３１と支持部材３３の組で半導体ウェハＷを支持した態様を示している。図３（Ａ）と図３（Ｂ）では、支持部材３３および保持部材３４の位置が異なっている。図３（Ａ）の例では支持部材３３が図３（Ｂ）に対して相対的に、ベースユニット３０Ｂ側に位置している。この位置を退避位置と呼ぶ場合がある。図３（Ｂ）の例では支持部材３３が図３（Ａ）に対して相対的に、支持部材３１側に位置している。この位置を前進位置と呼ぶ場合がある。

本実施形態では、支持部材３３の位置変更により、半導体ウェハＷの支持位置を変更することができる。支持部材３３は、ハンドユニット３の構成部品の中で比較的小型の部品であり、その移動に大きな駆動力、すなわち出力の大きいアクチュエータを必要としない。

図３（Ａ）の例では保持部材３４が図３（Ｂ）に対して相対的に、ベースユニット３０Ｂ側に位置している。この位置を後退位置と呼ぶ場合がある。保持部材３４は、更にベースユニット３０Ｂ側に位置可能である。この位置を退避位置と呼ぶ場合がある。図３（Ｂ）の例では保持部材３４が図３（Ａ）に対して相対的に、支持部材３１側に位置している。この位置を前進位置と呼ぶ場合がある。

図３（Ａ）に図示した支持部材３１と支持部材３２の組による支持態様について説明する。図４（Ａ）は図２のＩ−Ｉ線断面図であり、図４（Ｂ）は図２のＩＩ−ＩＩ線断面図である。なお、図２では保持部材３４は前進位置に位置しているが、図４（Ｂ）は保持部材３４が後退位置に位置している場合の断面図である。

支持部材３１は、ハンド部材３０Ａの表面３０ｃに対する半導体ウェハＷの支持高さが異なる支持部３１ａ、３１ｂを備える。支持部３１ａ、３１ｂは別部材に形成されてもよいが、本実施形態の場合、一つの支持部材３１に二つの支持部３１ａ、３１ｂが形成される。本実施形態の場合、支持部３１ａおよび支持部３１ｂは、いずれも半導体ウェハＷを下から支持する載置面であり、半導体ウェハＷは支持部３１ａまたは支持部３１ｂ上に載置される。支持部３１ａおよび支持部３１ｂは表面３０ｃと平行であってもよいし、僅かに傾斜していてもよい。本実施形態の場合、支持部３１ａは根元部３０ｂ側に向かって僅かに下降した傾斜を有している。支持部３１ｂも傾斜を有していてもよい。支持部３１ａ、３１ｂを傾斜させることでハンド部材３０Ａと半導体ウェハＷとの接触面積をより小さくすることができる。

支持部３１ａは、表面３０ｃから支持高さＨ１で半導体ウェハＷを支持する面を形成し、支持部３１ａと支持部材３２との組み合わせで半導体ウェハＷが支持高さＨ１で支持される。支持部材３２は、支持部３２ａを有している。支持部３２ａは全体として円錐形状を有しており、半導体ウェハＷの下面を支持する載置面（円錐部の傾斜面）を備える。支持部３２ａは、表面３０ｃと平行かあるいは僅かに傾斜している程度に形成してもよい。しかし、本実施形態における支持部３２ａのように、大きく傾斜した傾斜面に形成することで、半導体ウェハＷを異なる支持高さで支持することに対応し易くなると共に、支持部材３２と半導体ウェハＷとの接触面積をより小さくすることができる。

支持部材３１は、保持部材３４との協働によって半導体ウェハＷを保持（クランプ）する当接面３１ｃ、３１ｄを備える。当接面３１ｃ、３１ｄは別部材に形成されてもよく、更に、支持部３１ａや支持部３１ｂと別部材に形成されてもよいが、本実施形態の場合、一つの支持部材３１に二つの支持部３１ａ、３１ｂと二つの当接面３１ｃ、３１ｄが設けられる。

保持部材３４は、半導体ウェハＷを保持する保持部３４ａ、３４ｂを備える。保持部３４ａ、３４ｂは本実施形態の場合、半導体ウェハＷの端縁に当接する当接面を有する溝状に形成されている。半導体ウェハＷは、当接面３１ｃと保持部３４ａの組または当接面３１ｄと保持部３４ｂの組により、挟持されるようにして保持される。

当接面３１ｃおよび保持部３４ａは、支持高さＨ１で半導体ウェハＷを保持する。したがって、当接面３１ｃと保持部３４ａとは表面３０ｃに対して同じ高さに位置している。当接面３１ｃは支持部３１ａの先端部３０ａ側の端縁に連続し、かつ、支持部３１ａから上方へ立ち上がって形成されている。当接面３１ｃは垂直面でもよいが、本実施形態の場合、垂直面から角度θだけ根元部３０ｂ側へ傾斜している。換言すると、当接面３１ｃは支持部３１ａから根元部３０ｂ側へ向かって傾斜した上り傾斜面である。この構成により、支持部３１ａと当接面３１ｃとが交差する部分は、その断面形状が楔形状の空間になる。当接面３１ｃと保持部３４ａとで半導体ウェハＷを挟持する際に、この楔形の空間に半導体ウェハＷが嵌り込むため、これによって、半導体ウェハＷの保持力が向上する。

次に、図３（Ｂ）に図示した支持部材３１と支持部材３３の組による支持態様について説明する。図４（Ｃ）は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図であり、支持部材３３は前進位置に位置している。図４（Ｄ）は図２のＩＩ−ＩＩ線断面図に相当し、保持部材３４が前進位置に位置している場合を示している。

支持部３１ｂは、表面３０ｃから支持高さＨ２で半導体ウェハＷを支持する面を形成し、支持部３１ｂと支持部材３３との組み合わせで半導体ウェハＷが支持高さＨ２で支持される。支持高さＨ２は支持高さＨ１よりも高い。支持部３１ｂは、支持部３１ａよりも先端部３０ａ側に位置している。したがって、半導体ウェハＷの支持位置は図３（Ａ）の支持態様と図３（Ｂ）の支持態様では、高さだけでなく水平位置も異なっている。図３（Ｂ）の支持態様の場合、図３（Ａ）の支持態様に比べて、半導体ウェハＷの支持位置が先端部３０ａ側にオフセットされている。

支持部材３３は、支持部３３ａを有している。本実施形態の場合、支持部材３２と支持部材３３とは同じ部品であり、支持部３３ａは支持部３２ａと同様に半導体ウェハＷの下面を支持する載置面（円錐部の傾斜面）を備える。支持部材３２と支持部材３３とは異なる部品であってもよいが、同じ部品とすることで部品種を削減することができる。

当接面３１ｄおよび保持部３４ｂは、支持高さＨ２で半導体ウェハＷを保持する。したがって、当接面３１ｄと保持部３４ｂとは表面３０ｃに対して同じ高さに位置している。当接面３１ｄは支持部３１ｂの先端部３０ａ側の端縁に連続し、かつ、支持部３１ｂから上方へ立ち上がって形成されている。当接面３１ｄは垂直面でもよいが、本実施形態の場合、当接面３１ｃと同様、垂直面から根元部３０ｂ側へ傾斜している。換言すると、当接面３１ｄは支持部３１ｂから根元部３０ｂ側へ向かって傾斜した上り傾斜面である。この構成により、支持部３１ｂと当接面３１ｄとが交差する部分は、その断面形状がが楔形状の空間になる。当接面３１ｄと保持部３４ｂとで半導体ウェハＷを挟持する際に、この楔形の空間に半導体ウェハＷが嵌り込むため、これによって、半導体ウェハＷの保持力が向上する。

＜移載例＞
搬送装置１による半導体ウェハＷの移載例について図５〜図８を参照して説明する。ここでは、不図示のカセットから半導体ウェハＷを取り出し、不図示の洗浄装置に搬送した後、この洗浄装置から不図示の別のカセットへ半導体ウェハＷを搬送する際のハンドユニット３の動作を説明する。既に述べたとおり、搬送処理の間、ハンドユニット３の向きは多様に変化するが、説明の都合上、ハンドユニット３の長手方向（先端−手前方向）がＸ方向、幅方向がＹ方向を向いている状態にある時のハンドユニット３の動作を説明する。

図５の状態ＳＴ１〜図６の状態ＳＴ６はカセットから半導体ウェハＷを取り出し、洗浄装置に搬送する工程を示している。本実施形態の場合、洗浄処理前は半導体ウェハＷを支持高さＨ１で支持し、洗浄処理後は支持高さＨ２で支持する。この関係は逆でもよいが、洗浄処理後に、より高い位置である支持高さＨ２で支持した方が、洗浄処理前に半導体ウェハＷからハンドユニット３に付着した汚れ等が洗浄処理後の半導体ウェハＷに付着しにくいため、より好ましい。

まず、ハンドユニット３が半導体ウェハＷを取り出す水平位置および高さに移動される。状態ＳＴ１では、支持部材３２の支持部３２ａと支持部材３３の支持部３３ａの相対的な配置を変更する配置変更処理を行う。上記のとおり、洗浄処理前は半導体ウェハＷを支持高さＨ１で支持されることから、支持部材３１と支持部材３２とが半導体ウェハＷを支持する。このため、駆動ユニット３５を駆動し、状態ＳＴ１において矢印で示すように支持部材３３が退避位置に移動される。また、保持部材３４は退避位置に位置している。

状態ＳＴ２ではハンド部材３０Ａが半導体ウェハＷの下に位置するように搬送装置１によりハンドユニット３を移動する。このとき、支持部３１ａと半導体ウェハＷの周縁部とが上下に重なる位置にハンドユニット３が移動される。続いて搬送装置１によりハンドユニット３を上昇させ、半導体ウェハＷがカセットの載置部から掬い上げられ、半導体ウェハＷがカセットからハンドユニット３に移載される。このとき、半導体ウェハＷは支持部３１ａおよび支持部３２ａ上に、支持高さＨ１、水平姿勢で載置される。

状態ＳＴ３では駆動ユニット３６が駆動され、保持部材３４が後退位置に移動される。これにより、支持部３１ａ上の半導体ウェハＷが当接部３１ｃに向けて水平移動され、最終的には当接部３１ｃと保持部材３４の保持部３４ａとの間に挟まれるようにして保持され、半導体ウェハＷの高速搬送や、反転動作（ハンドユニット３の表裏反転による半導体ウェハＷの表裏反転）が可能となる。

続いて搬送装置１により半導体ウェハＷが洗浄装置へ向けて搬送される。状態ＳＴ４は洗浄装置の載置部上方に半導体ウェハＷが搬送された状態を示す。状態ＳＴ５では駆動ユニット３６が駆動され、保持部材３４が退避位置に移動される。これにより、半導体ウェハＷの保持が解除される。続いて搬送装置１によりハンドユニット３が下降され、半導体ウェハＷがハンドユニット３から洗浄装置に移載され、洗浄装置の載置部上に半導体ウェハＷが載置される。その後、状態ＳＴ６に示すように、搬送装置１により矢印方向にハンドユニット３が移動され、洗浄装置からハンドユニット３が退避される。以上により、カセットから洗浄装置への半導体ウェハＷの搬送が完了する。

半導体ウェハＷの洗浄が終わると、今度は、洗浄装置からカセットへ半導体ウェハＷが搬送される。図７の状態ＳＴ７〜図８の状態ＳＴ１２は洗浄装置から半導体ウェハＷを取り出し、カセットに搬送する工程を示している。

まず、ハンドユニット３が半導体ウェハＷを取り出す水平位置および高さに移動される。状態ＳＴ７では、支持部材３２の支持部３２ａと支持部材３３の支持部３３ａの相対的な配置を変更する配置変更処理を行う。上記のとおり、洗浄処理後は半導体ウェハＷを支持高さＨ２で支持されることから支持部材３１と支持部材３３とが半導体ウェハＷを支持する。このため、駆動ユニット３５を駆動し、状態ＳＴ７において矢印で示すように支持部材３３が前進位置に移動される。また、保持部材３４は退避位置に位置している。

状態ＳＴ８ではハンド部材３０Ａが半導体ウェハＷの下に位置するように搬送装置１によりハンドユニット３が移動される。このとき、支持部３１ｂと半導体ウェハＷの周縁部とが上下に重なる位置にハンドユニット３が移動される。続いて搬送装置１によりハンドユニット３を上昇させ、半導体ウェハＷが洗浄装置の載置部から掬い上げられ、半導体ウェハＷが洗浄装置からハンドユニット３に移載される。このとき、半導体ウェハＷは支持部３１ｂおよび支持部３３ａ上に、支持高さＨ２、水平姿勢で載置される。

状態ＳＴ９では駆動ユニット３６が駆動され、保持部材３４が前進位置に移動される。これにより、支持部３１ｂ上の半導体ウェハＷが当接部３１ｄに向けて水平移動され、最終的には当接部３１ｄと保持部材３４の保持部３４ｂとの間に挟まれるようにして保持され、半導体ウェハＷの高速搬送や、反転動作が可能となる。

続いて搬送装置１により半導体ウェハＷがカセットへ向けて搬送される。状態ＳＴ１０はカセットの載置部上方に半導体ウェハＷが搬送された状態を示す。状態ＳＴ１１では駆動ユニット３６を駆動させ、保持部材３４が退避位置に移動される。これにより、半導体ウェハＷの保持が解除される。続いて搬送装置１によりハンドユニット３が下降され、半導体ウェハＷがハンドユニット３からカセットに移載され、カセットの載置部上に半導体ウェハＷが載置される。その後、状態ＳＴ１２に示すように、搬送装置１により矢印方向にハンドユニット３が移動され、カセットからハンドユニット３が退避される。その後、状態ＳＴ６に示すように、搬送装置１により矢印方向にハンドユニット３が移動され、洗浄装置からハンドユニット３が退避される。以上により、洗浄装置からカセットへの半導体ウェハＷの搬送が完了する。以降、同様の手順を繰り返すことで処理が進行していくことになる。

以上より、本実施形態に係るハンドユニット３によれば、一組のハンドユニット３を用いながら、例えば、洗浄処理前と洗浄処理後において、半導体ウェハＷの支持位置を変えることができる。これにより、洗浄処理前に半導体ウェハＷからハンドユニット３に付着していた汚れ等があったとしても、洗浄処理後の半導体ウェハＷをハンドユニット３に再度移載した際に、その汚れが半導体ウェハＷに付着することはない。

また、本実施形態に係るハンドユニット３は、半導体ウェハＷを水平姿勢で移載することから、移載の際に、半導体ウェハＷの傾きに由来するパーティクルが発生することはない。

一方、半導体製造工程では、搬送装置１による半導体ウェハＷの搬送途中において、ハンドユニット３を水平軸周りに回転させ、ハンドユニット３上の半導体ウェハＷを表裏反転させる場合がある。このとき、半導体ウェハの外縁を接触支持するだけのハンドユニットでは、ハンドユニットを回転させたときに半導体ウェハが落下してしまう。

しかしながら、本実施形態に係るハンドユニット３は、半導体ウェハＷを当接面３１ｃと保持部３４ａ（又は当接面３１ｄと保持部３４ｂ）とで半導体ウェハＷを挟持する際、半導体ウェハＷにおける当接面３１ｃ（又は当接面３１ｄ）側の上面端縁は楔形の空間部に嵌りこんでいる。そして、半導体ウェハＷにおける当接面３１ｃ（又は当接面３１ｄ）側の上面端縁は、この空間部によりハンド部材３０Ａの表面３０ｃ側に向けて付勢された状態にある。よって、半導体ウェハＷはこのような状態でハンドユニット３により挟持されていることから、ハンドユニット３を表裏反転させても、半導体ウェハＷがハンドユニット３から落下するおそれはない。

３：ハンドユニット ３１〜３３：支持部材 ３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３３ａ：支持部 ３４：保持部材 ３４ａ、３４ｂ：保持部 ３５、３６：駆動ユニット

Claims (12)

1. 半導体ウェハが載置されるＵ字形の載置部を有するロボットアームのハンドユニットであって、
   前記載置部の一端側に、前記半導体ウェハを第一の支持高さで支持する第一の支持部及び第二の支持高さで支持する第二の支持部を備え、
   前記載置部の他端側に、前記半導体ウェハを前記第一の支持高さで支持する第三の支持部及び前記第二の支持高さで支持する第四の支持部を備え、
   前記他端側に、前記半導体ウェハを前記第一の支持高さで保持する第一の保持部と、前記第二の支持高さで保持する第二の保持部とを更に備え、
   前記ハンドユニットは、更に、前記第三の支持部及び前記第四の支持部の少なくとも一方を、前記第一の支持部および前記第二の支持部に対して進退動させる第一の駆動ユニットを備える、
   ことを特徴とするハンドユニット。
2. 請求項１に記載のハンドユニットであって、
   前記第一の支持部および前記第二の支持部はそれぞれ、前記半導体ウェハの下面を支持する載置面と、前記半導体ウェハの端縁に当接する当接面とを備え、
   前記第三の支持部および前記第四の支持部はそれぞれ、半導体ウェハの下面を支持する傾斜した載置面を備える、
   ことを特徴とするハンドユニット。
3. 請求項１に記載のハンドユニットであって、
   前記第一の保持部および前記第二の保持部を、前記第一の支持部および前記第二の支持部に対して進退動させる第二の駆動ユニットを更に備える、
   ことを特徴とするハンドユニット。
4. 請求項２に記載のハンドユニットであって、
   前記当接面は、前記載置面の前記一端側と連続し、かつ、前記他端側へ向かって上方へ傾斜した傾斜面である、
   ことを特徴とするハンドユニット。
5. 半導体ウェハを移載するロボットアームのハンドユニットであって、
   前記ハンドユニットは、
   板状のＵ字形ハンド部材と、
   前記ハンド部材の先端側に設けられた第一の支持部材と、
   前記ハンド部材の根本側に設けられた第二の支持部材と、
   前記ハンド部材の前記根本側に、前記第二の支持部材とは別に設けられた第三の支持部材と、
   第一の駆動ユニットと、を備え、
   前記第一の支持部材は、
   半導体ウェハを前記ハンド部材の表面から第一の支持高さで支持する第一の支持部及び前記表面から第二の支持高さで支持する第二の支持部を備え、
   前記第二の支持部材は、
   半導体ウェハを前記表面から前記第一の支持高さで支持する第三の支持部を備え、
   前記第三の支持部材は、
   前記表面から前記第二の支持高さで支持する第四の支持部を備え、
   前記第一の駆動ユニットは、前記第二の支持部材または前記第三の支持部材の少なくとも一方を前記第一の支持部材に対して進退動させ、該進退動方向における前記第二の支持部材と前記第三の支持部材の相対的な配置を変更する、
   ことを特徴とするハンドユニット。
6. 請求項５に記載のハンドユニットであって、
   前記根本側に設けられた保持部材を更に備え、
   前記保持部材は、
   前記半導体ウェハを前記表面から前記第一の支持高さで保持する第一の保持部及び前記表面から前記第二の支持高さで保持する第二の保持部を備える、
   ことを特徴とするハンドユニット。
7. 請求項６に記載のハンドユニットであって、
   前記保持部材を、前記第一の支持部材に対して進退動させる第二の駆動ユニットを更に備える
   ことを特徴とするハンドユニット。
8. 半導体ウェハが載置されるＵ字形の載置部を有するロボットアームのハンドユニットによって、半導体ウェハを移載する移載方法であって、
   前記ハンドユニットが、
   前記載置部の一端側に配置された、前記半導体ウェハを第一の支持高さで支持する第一の支持部及び第二の支持高さで支持する第二の支持部と、
   前記載置部の他端側に配置された、前記半導体ウェハを支持する第三の支持部及び第四の支持部と、を備え、
   前記移載方法は、
   処理前の半導体ウェハを移載する第一の移載工程と、
   処理後の半導体ウェハを移載する第二の移載工程と、を含み、
   前記第一の移載工程は、
   前記第三の支持部及び前記第四の支持部のうちの一方を移動する第一の移動工程と、
   前記半導体ウェハを、前記第一の支持部と、前記第三の支持部及び前記第四の支持部のうちの他方とで、前記第一の支持高さで支持する第一の支持工程と、を含み、
   前記第二の移載工程は、
   前記第三の支持部及び前記第四の支持部のうちの前記一方を移動する第二の移動工程と、
   前記半導体ウェハを、前記第二の支持部と、前記第三の支持部及び前記第四の支持部のうちの前記一方とで、前記第二の支持高さで支持する第二の支持工程と、を含む、
   ことを特徴とする移載方法。
9. 半導体ウェハが載置されるＵ字形の載置部を有するロボットアームのハンドユニットによって、半導体ウェハを移載する移載方法であって、
   前記ハンドユニットが、
   前記載置部の一端側に配置された、前記半導体ウェハを第一の支持高さで支持する第一の支持部及び第二の支持高さで支持する第二の支持部と、
   前記載置部の他端側に配置された、前記半導体ウェハを支持する第三の支持部及び第四の支持部と、を備え、
   前記移載方法は、
   処理前の半導体ウェハを移載する第一の移載工程と、
   処理後の半導体ウェハを移載する第二の移載工程と、を含み、
   前記第一の移載工程は、
   前記第三の支持部及び前記第四の支持部の相対的な配置を変更し、前記第三の支持部を、前記第四の支持部に対して相対的に、前記第一の支持部及び前記第二の支持部側に位置させる第一の配置変更工程と、
   前記半導体ウェハを、前記第一の支持部と、前記第三の支持部とで、前記第一の支持高さで支持する第一の支持工程と、を含み、
   前記第二の移載工程は、
   前記第三の支持部及び前記第四の支持部の相対的な配置を変更し、前記第四の支持部を、前記第三の支持部に対して相対的に、前記第一の支持部及び前記第二の支持部側に位置させる第二の配置変更工程と、
   前記半導体ウェハを、前記第二の支持部と、前記第四の支持部とで、前記第二の支持高さで支持する第二の支持工程を含む、
   ことを特徴とする移載方法。
10. 請求項８に記載の移載方法であって、
    前記第一の移載工程では、処理前の前記半導体ウェハが前記載置部上の第一の水平位置で支持され、
    前記第二の移載工程では、処理後の前記半導体ウェハが前記第一の水平位置に対して前記一端側にオフセットされた、前記載置部上の第二の水平位置で支持され、
    前記第一の移動工程では、前記第三の支持部及び前記第四の支持部のうちの前記他方が、前記第一の水平位置に対応した位置に位置し、
    前記第二の移動工程では、前記第三の支持部及び前記第四の支持部のうちの前記一方が、前記第二の水平位置に対応した位置に位置する、
    ことを特徴とする移載方法。
11. 請求項８または請求項９に記載の移載方法であって、
    前記第二の支持高さは、前記第一の支持高さに対して鉛直方向上側にオフセットされた高さである、
    ことを特徴とする移載方法。
12. 請求項８に記載の移載方法であって、
    前記ハンドユニットは、更に、
    前記載置部の前記他端側に配置され、前記半導体ウェハを前記第一の支持高さで保持する第一の保持部と、
    前記載置部の前記他端側に配置され、前記半導体ウェハを前記第二の支持高さで保持する第二の保持部と、を備え、
    前記第一の移載工程は、
    前記第一の保持部を前記第一の支持部に向かって進出させ、前記第一の支持部と前記第三の支持部または前記第四の支持部の一方とで前記第一の支持高さに支持された半導体ウェハを、前記第一の支持部と前記第一の保持部とで挟持する第一の挟持工程を含み、
    前記第二の移載工程は、
    前記第二の保持部を前記第二の支持部に向かって進出させ、前記第二の支持部と前記第三の支持部または前記第四の支持部の他方とで前記第二の支持高さに支持された半導体ウェハを、前記第二の支持部と前記第二の保持部とで挟持する第二の挟持工程を含む、
    ことを特徴とする移載方法。

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