JPH09172050A

JPH09172050A - 半導体ウエハのハンドリング装置

Info

Publication number: JPH09172050A
Application number: JP7329996A
Authority: JP
Inventors: Seiichiro Kobayashi; 誠一郎小林; Yoshitada Hata; 慶忠畑; Fumihiko Henmi; 文彦逸見; Hayamizu Toba; 速水鳥羽
Original assignee: Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd
Current assignee: Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
Priority date: 1995-12-19
Filing date: 1995-12-19
Publication date: 1997-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】ウエハの裏面の汚染を防止し、同時にオリフ
ラ位置にかかわらずウエハをハンド中心に心出しがで
き、さらにオリフラ合わせができる技術を提供する。【解決手段】先願の特開平７−２２５０２号公報に記
載されているように、ウエハの裏面に接触せずに自動心
出しができるウエハのハンドリング装置に原理を用い
て、ハンド２のアーム側把持部３に急斜面とハンド２の
先端側把持部４を薄い固定爪とし、他にハンド先端部付
近にハンド２とは別装置であるウエハ１との接触位置ま
たはウエハ１を回転駆動する装置を設けたものと、ハン
ド２を搭載するロボットとその上部にウエハ１を一時的
に支持する装置を設けたものとによって、ハンド２とこ
れら別装置と協調動作して、ウエハ１の自動心出しを行
う他に、オリフラ合わせができるように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、円形薄板状の部品
を搬送するロボットハンド（以下、単にハンドと称す
る）を用いたハンドリング装置及びこのハンドリング装
置と各種の装置との連携動作によって、前記円形薄板状
の部品の心出し並びに方向出しを行うハンドリング装置
に関し、得に、信頼性の高い半導体装置を製造するため
の半導体ウエハ（以下、単にウエハと称する）のハンド
リング装置に適用して有効な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体製造工程における半導体製
造装置間のウエハ搬送は、ウエハをキャリア（以下、端
にキャリアと称する）に収納して行っている。

【０００３】半導体製造装置では、このキャリア内のウ
エハを装置が持つハンドリング装置により取り出して、
必要な場合には前記ハンドリング装置とは別の装置であ
る中心合わせ装置によって、ウエハの中心点のズレを補
正し（心出し）、再びハンドリング装置により各処理ス
テージにセットする。このとき、前記中心合わせ装置に
加えて回転機能も付加して、ウエハのオリフラの方向を
必要な方向に向ける機能を持つ装置があり、心出しとオ
リフラ合わせが必要な場合には、これら両機能を備えた
装置を持っている。

【０００４】そして、各処理ステージ間は工程順にハン
ドリング装置がウエハの取り出しとセットを繰り返す
が、その間ウエハの中心合わせなどが必要な処理装置が
ある場合には、そこのステージにセットする前に中心合
わせ装置が必要になる。

【０００５】このようにして、最終の処理を施したウエ
ハはハンドリング装置で搬出用のキャリアに収納され
る。また、前記のように半導体製造装置内でウエハを処
理工程順に搬送するが、半導体製造装置の必要機能と構
成の違いによって、ハンドリング装置並びに中心合わせ
装置の数は変化する。

【０００６】従来のウエハのハンドリング装置には次の
ようなものがある。

【０００７】１．従来のウエハの単なる搬送装置と中心
合わせ装置については、本出願人が先に出願した特開平
７−２２５０２号公報に開示されたものが知られてい
る。

【０００８】２．従来のオリフラの方向合わせ装置は、
一般に次のようになっている。

【０００９】ハンドでウエハをオリフラ合わせ装置の真
空吸着用平面台上に載せた後、ハンドを後退させる。次
に、ウエハを真空吸着した後、前記平面台をウエハ位置
検出センサでウエハ位置を検出しながらＸ、Ｙ方向に動
かして、ウエハの中心がハンドが再度ウエハを取りにく
るときのハンドの中心位置まで移動する。

【００１０】続いて、ハンドを挿入し真空吸着を解除し
てウエハをハンドが掬い取った後、前記平面台の回転軸
の中心をハンド中心に戻す。次に、ハンドが下降して前
記平面台上にウエハを載せて再度真空吸着する。続い
て、前記平面台を回転させてオリフラ位置検出センサで
オリフラ位置を検出した後、オリフラ位置を所定の位置
まで回転させて停止させて真空吸着を解除する。次に、
ハンドが上昇してウエハを掬い取る。

【００１１】以上によって、ハンド上にあるウエハは、
中心合わせとオリフラ方向合わせとが終了したことにな
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者は、前記従来技術を検討した結果、以下のような問題
点があることを見い出した。

【００１３】１．ウエハの汚染防止に関して特開平７−２２５０２号公報に記載されているウエハの
ハンドリング装置では、その請求項４、５記載のハンド
についてはハンド先端把持部のウエハとの接触点が、真
空で動作するピストンに結合されているので、前後に可
動になっていて発塵の可能性が残されていることがわか
った。

【００１４】２．キャリア対応時のハンド制限寸法に関
して特開平７−２２５０２号公報に記載されているウエハの
ハンドリング装置では、請求項３に記載のハンドは可動
部分はなく発塵の可能性は極めて少ないが、ウエハの心
が予め出ていない場合の掬い取りを想定しているので、
ハンドの厚さを大きくしなければ掬い取ることができな
い。

【００１５】３．ウエハの自動調心に関して１、２点に述べた問題点を解決してさらにウエハの自動
心出し機能を持たせることはむつかしく、特開平７−２
２５０２号公報に記載された内容とは別の発想が必要で
ある。

【００１６】４．オリフラ方向合わせに関して従来の方法は、ウエハの心出し機能とオリフラ方向合わ
せ機能を持った別の装置が必要であり、スペース、コス
トなどが増えること、ウエハ裏面を真空吸着するので、
ウエハ裏面の汚染の問題が出やすい。

【００１７】本発明の目的は、信頼性の高い半導体製造
装置を製造することが可能なウエハのハンドリング装置
を提供することにある。

【００１８】本発明の他の目的は、半導体製造装置の製
造歩留まりを向上することが可能なウエハのハンドリン
グ装置を提供することにある。

【００１９】本発明の他の目的は、ウエハの汚染を防止
することが可能な技術を提供することにある。

【００２０】本発明の他の目的は、キャリア対応時のハ
ンドの制限寸法を克服することが可能な技術を提供する
ことにある。

【００２１】本発明の他の目的は、ハンドとハンドと連
携して機能する装置だけで自動心出しすることが可能な
技術を提供することにある。

【００２２】本発明の他の目的は、ロボットとハンドと
ウエハを支持する台だけでオリフラ方向を所定の方向に
向けることが可能な技術を提供することにある。

【００２３】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかにな
るであろう。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば下
記の通りである。

【００２５】（１）本発明のウエハのハンドリング装置
は、ウエハの把持動作が終了した際、ウエハ外周円に相
当する円の中心位置をウエハ面と平行な面に投影した位
置に中心点を有し、その中心点を通る平面上の中心線を
ハンドの中心線とし、ウエハ外周円がはまりこむことが
できるほぼ同一直径の円の中心点を前記の中心点と同位
置とし、当該円と前記ハンドの中心線と交わる２点の位
置にそれぞれ中央部を有し、それぞれの中央部を通りハ
ンド中心線に対称に当該円に沿った所定の範囲をウエハ
外周部とだけ接触可能なハンド把持部としたウエハのハ
ンドリング装置において、ハンドのアーム側把持部の両
端の点が中心点になす開き角を、ウエハのオリフラ部の
両端の点がウエハの中心点になす開き角の２倍以上と
し、接触点を少なくとも両端の点と中央部の３点に設
け、ハンドの先端側把持部の両端の点が中心点になす開
き角を、ウエハのオリフラ部の両端の点がウエハの中心
点になす開き角以上とし、接触点を少なくとも両端の２
点に設け、オリフラ部の位置がハンド把持部のどの位置
にあっても、ウエハを把持する際に、両方のハンド把持
部がそれぞれウエハと実際に最初に接触するであろう少
なくとそれぞれの１か所の点を結んだ線と、それぞれの
点をウエハ中心点と結んだ線がなす角度を、ハンド把持
部とウエハとの摩擦角以上になるように設定したウエハ
のハンドリング装置であって、ハンドのアーム側把持部
の接触部の断面形状をウエハが入り込む上部においてウ
エハが把持状態で持つ中心点よりハンド側に移動した位
置に中心点を持つウエハの外周円弧に近い円弧を持つウ
エハと平行な平面上に持ち、そこから下方に向かってウ
エハが把持状態で持つ外周円弧に近い円弧に向かった急
斜面とし、その勾配をウエハの平坦な底面の円弧外周に
近い位置に至るまで保ち、それよりハンド中心に向かっ
た水平に近い円錐状の緩傾斜面とし、先端側把持部の接
触部の断面形状を把持状態のウエハの円弧外周に近い位
置から上方に向かっては垂直円筒内面または上方に鋭い
頂角を持つ円錐内面に近い急傾斜面とし、下方に向かっ
てはハンド中心に向かった水平に近い下方に頂点を持つ
円錐状の緩傾斜面としたものである。

【００２６】（２）本発明のウエハのハンドリング装置
は、ウエハの把持動作が終了した際、ウエハ外周円に相
当する円の中心位置をウエハ面と平行な面に投影した位
置に中心点を有し、その中心点を通る平面上の中心線を
ハンドの中心線とし、ウエハ外周円がはまりこむことが
できるほぼ同一直径の円の中心点を前記の中心点と同位
置とし、当該円と前記ハンドの中心線と交わる２点の位
置にそれぞれ中央部を有し、それぞれの中央部を通りハ
ンド中心線に対称に当該円に沿った所定の範囲をウエハ
外周部とだけ接触可能なハンド把持部としたウエハのハ
ンドリング装置において、ハンドのアーム側フィンガ部
分の両端の点が中心点になす開き角を、ウエハのオリフ
ラ部の両点の点がウエハの中心点になす開き角の２倍以
上とし、それぞれの両端から中央部に向けてオリフラ部
の前記開き角以上移動した点までをハンド把持部とし、
接触点を少なくとも両端とそこから中央に向けてオリフ
ラ部の前記開き角以上移動した点の４点とし、ハンドの
先端側把持部の両端の点が中心点になす開き角をウエハ
のオリフラ部の両端の点がウエハの中心点になす開き角
以下とし、接触点を少なくとも両端の２点または中央の
１点とし、オリフラ部の位置がフィンガ部分のどの位置
にあっても、ウエハを把持する際に、両方のハンド把持
部がそれぞれウエハと実際に最初に接触するであろう少
なくともそれぞれ１個所の点を結んだ線と、それぞれの
点をウエハの中心点と結んだ線がなす角度を、ハンド把
持部とウエハとの摩擦角以上になるように設定したウエ
ハのハンドリング装置であって、ハンドのアーム側把持
部の接触部の断面形状をウエハが入り込む上部において
ウエハが把持状態で持つ中心点よりハンド側に移動した
位置に中心点を持つウエハの外周円弧に近い円弧を持つ
ウエハと平行な平面上に持ち、そこから下方に向かって
ウエハが把持状態で持つ外周円弧に近い円弧に向かった
急斜面とし、その勾配をウエハの平坦な底面の円弧外周
に近い位置に至るまで保ち、それよりハンド中心に向か
った水平に近い円錐状の緩傾斜面とし、先端側把持部の
接触部の断面形状を把持状態のウエハの円弧外周に近い
位置から上方に向かっては垂直円筒内面または上方に鋭
い頂角を持つ円錐内面に近い急傾斜面とし、下方に向か
ってはハンド中心に向かった水平に近い下方に頂点を持
つ円錐状の緩傾斜面としたものである。

【００２７】（３）本発明のウエハのハンドリング装置
は、請求項１または２に記載のウエハのハンドリング装
置であって、ハンドのアーム側把持部の接触部の断面形
状をウエハが入り込む上部においてウエハが把持状態で
持つ中心点よりハンド側に移動した位置に中心点を持つ
ウエハの外周円弧に近い円弧をウエハを平行な平面上に
持ち、そこから下方に向かってウエハの厚さ以上の長さ
だけ円筒内面の垂直面に近い形状とし、そこから下方に
向かってウエハが把持状態で持つ外周円弧に向かった急
斜面とし、その勾配をウエハの平坦な底面の円弧外周に
近い位置に至まで保ち、それより下方に向かってはハン
ド中心に向かった水平に近い下方に頂点を持つ円錐状の
緩斜面としたものである。

【００２８】（４）本発明のウエハのハンドリング装置
は、請求項１または２に記載のウエハのハンドリング装
置であって、ハンドのアーム側把持部の接触部の断面形
状をウエハが入り込む上部においてウエハが把持状態で
持つ中心点よりハンド側に移動した位置に中心点を持つ
ウエハの外周円弧に近い円弧をウエハと平行な平面上に
持ち、そこから下方に向かってウエハの厚さ以上の長さ
だけ円筒内面の垂直面に近い形状とし、そこから更に下
方に向かってウエハが把持状態で持つ外周円弧に近い円
弧に向かった急斜面とし、その勾配をウエハが把持状態
で持つ上面に近い位置に至まで保ち、そこから更に下方
に向かってウエハの把持状態で持つ平坦な底面に近い位
置まで円弧内面の巣直面に近い形状とし、それより下は
ハンド中心に向かった水平に近い下方に頂点を持つ円錐
状の緩斜面としたものである。

【００２９】（５）本発明のウエハのハンドリング装置
は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のウエハのハ
ンドリング装置であって、ハンドのアーム側把持部の接
触部の断面形状を、請求項１乃至３のいずれか１項に記
載されているものと同じ形状の稜線を持つ円筒と円錐と
を組み合わせた３個以上のローラとし、その稜線でウエ
ハと接触するようにしたものである。

【００３０】（６）本発明のウエハのハンドリング装置
は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のウエハのハ
ンドリング装置であって、ウエハをキャリアまたは各種
のウエハ処理ステージから搬出するために、ハンドをウ
エハの下部に挿入した後に、またはウエハをキャリアま
たは各種のウエハ処理ステージに搬入するために、ウエ
ハを把持した状態でハンドをキャリアまたは各種のウエ
ハ処理ステージの支持部の上部に挿入した後に、ハンド
の先端把持部の接触点付近にハンドとウエハの接触位置
に、ウエハの外周に接触するであろう１個乃至は複数個
のウエハ平面に直角な壁を設け、該壁を固定する構造
か、ウエハが該壁に接触後ハンドが更に挿入方向に進行
した場合該壁がハンドの進行方向にウエハと接触したま
ま後退する構造か、該壁をハンドを挿入した後、ハンド
の挿入方向と逆方向に進行させたり後退させたりして該
壁をウエハと接触させたり離したりすると同時にウエハ
との接触圧力が過大にならないような構造のいずれかの
構造にしたものである。

【００３１】（７）本発明のウエハのハンドリング装置
は、請求項６に記載のウエハのハンドリング装置であっ
て、該壁の壁面をウエハとの接触点より上方付近の一点
から下方はウエハ平面に直角な面とし、上方はウエハ挿
入方向に傾斜した面にしたものである。

【００３２】（８）本発明のウエハのハンドリング装置
は、請求項５に記載のウエハのハンドリング装置であっ
て、ウエハをキャリアまたは各種の処理ステージの支持
台に支持している状態にあるとき、ハンドを該ウエハの
下部でウエハの中心付近にハンドの把持中心が位置する
まで挿入したとき、ハンドの先端把持部の接触点付近で
あって、ハンドとウエハのハンド先端部の接触点位置
に、前記支持台上のウエハの底面と同一か該平面より高
い位置の間の高さから上方は支持台上のウエハ面に直角
にまたはそれに近い角度で接触するであろう稜線を持つ
円筒面または下方に鋭い頂点を持つ円錐面を持ち、下方
は上方に頂点を持つ下に開いた円錐面を持つローラを１
個乃至は複数個設け、該ローラをウエハ外周に接触させ
たり離れさせたりすることができるようにローラ軸中心
位置を可動にすると同時に、少なくともその中心位置を
ウエハの半径からウエハの中心からオリフラ部までの最
短距離を引いた距離以上を検出可能とし、更に該ローラ
を回転駆動可能とし、ウエハ外周と接触させてウエハを
摩擦力によって少なくとも３６０°以上回転駆動可能と
すると同時に該ローラの回転角度をウエハが少なくとも
３６０°以上検出可能にしたものである。

【００３３】（９）本発明のウエハのハンドリング装置
は、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のウエハのハ
ンドリング装置であって、ハンドがウエハを把持した状
態でウエハの中心位置が該ハンドを搭載したロボットア
ームの回転中心位置を通ると同時にハンドの前後方向に
動き、かつウエハ中心位置をロボットアームの回転中心
位置上においた状態で３６０°以上回転可能であり、更
にハンドで把持状態のウエハを上下方向に動かすことが
できるロボットを用い、把持状態のウエハの中心位置が
ロボットアームの回転中心位置上で上下する位置の中間
の位置にウエハの外周付近の２個所で支える幅の狭い支
持台を設け、把持状態のウエハの中心位置がロボットア
ームの回転中心位置上の下側の位置でウエハの外周付近
にウエハのオリフラ位置を検出できる非接触型のセンサ
を設けたものである。

【００３４】前記のような手段によれば、ウエハをハン
ドが把持するとき、ウエハとハンドとの接触点を配置す
ればウエハのオリフラがどの位置に合っても、ウエハを
ハンド中心に把持することができるので、別の心出し装
置が不要になる。これは、ウエハを把持した状態ではウ
エハ下面がハンドと接触しないように、ハンド上面がウ
エハの外周から内側は水平に近い緩斜面になっていて、
ウエハの裏面を汚染しないようになっていることが前提
になっている。

【００３５】その上で、ハンドをウエハが置かれている
位置より少し先に挿入し、ハンドのウエハとのアーム側
接触点を急傾斜面が垂直面としハンドがウエハを掬い取
る際、ウエハがハンドの挿入方向に滑り、ハンドの先端
側接触点の接触面を垂直面またはウエハの中心点上方に
鋭い頂角を持つ円錐内面にして、滑り降りるウエハの先
端を受けとめ、ハンドを高速に動かしてもウエハ把持を
確実に保つことができる。また、キャリアにウエハを出
し入れするためのハンドの寸法制限を克服し、かつ高速
にハンドを動かしてもウエハを確実に把持した状態を保
つようになっている。さらに、この方法についてアーム
側接触点の断面形状をウエハが把持位置にきたとき急傾
斜面でなく垂直面にして、ハンドをさらに高速運転でき
るようになっている。さらにまた、これらの断面形状を
持つローラに置き換え、後述するオリフラ方向合わせ装
置に適用できるようになっている。

【００３６】ウエハがハンドの挿入によって、ハンドの
ハンド側接触点で押されて挿入方向に滑る可能性のある
ウエハ支持装置があるので、そのときはハンドの先端位
置に、壁を設け、これと連動してハンド上でウエハの心
出しを行うようになっている。

【００３７】また、キャリアからウエハを取り出すとき
など、キャリアを上下するエレベータを多用するが、こ
のときはウエハの位置がそれぞれ違う場合が多いので、
エレベータの下降運動を利用して前記壁の上方を傾斜さ
せてウエハをハンドが取りにいく時点では、一定位置に
ウエハがくるようにして、把持の確実化を図っている。

【００３８】さらに、前述したハンド接触部のローラ化
に対応して、前記壁の代わりに前後する回転可能なロー
ラを設け、ハンドと連動してウエハの心出しとオリフラ
合わせを簡単な装置で可能にしている。また、３６０°
以上回転可能なロボットを用い、その上部にウエハを一
時的に保持する台を設けるだけで、オリフラ合わせを可
能にしている。

【００３９】以下、本発明について、図面を参照して実
施形態とともに詳細に説明する。

【００４０】なお、実施形態を説明するための全図にお
いて、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰
り返しの説明は省略する。

【００４１】

【発明の実施の形態】

（実施形態１）図１は、本発明の実施形態１によるウエ
ハのハンドリング装置を示すもので、掬い取り式斜面型
のウエハのハンドリング装置に適用した例を示してお
り、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図で
ある。

【００４２】１はウエハ、１Ａはウエハ１のオリフラ、
２はハンド、３はウエハ１を把持するためのアーム側把
持部、４はウエハ１を把持するためのアーム側把持部３
と対向して設けられた先端側把持部である。

【００４３】本実施形態１の半導体ウエハのハンドリン
グ装置は、図１に示すように、ハンド２にアーム側把持
部３及び先端側把持部４が互いに対向して設けられてい
る。

【００４４】ハンド２は、アーム側把持部３に複数個例
えば３個の、また先端側把持部４に複数個例えば２個の
ウエハ１の外周部と接触する接触点を有している。

【００４５】これらの接触点は、本出願人が先に出願し
た特開平７−２２５０２号公報の請求項１、２に記載し
た発明の構成と同様な配置になっていて、ウエハ１のオ
リフラ１Ａがどこにあっても、前記接触点との摩擦によ
ってウエハ１が静止しない位置に設けられ、ハンド２に
対してウエハ１が偏心している場合は、ウエハ１が移動
して自動的にハンド２の接触点の中心に移動するように
なっている。

【００４６】図１は、前記請求項１の構成の接触点配置
をとったときの例を示しており、各接触点をＡ、Ｂ、Ｂ
´、Ｃ、Ｃ´で示している。また、Ｃ１、Ｃ１´は、後
述するウエハ支持台５０とウエハ外周との接触点で、点
Ｃ１、Ｃ１´と同一条件を満足する点である。

【００４７】図２は、ハンド２のアーム側の接触点の断
面上の位置を説明するもので、（ａ）は平面図、（ｂ）
は（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。ハンド２のアーム側把
持部３の位置は、例えばＡ、Ｂ、Ｂ´点がハンド中心点
Ｏから半径Ｒの位置にあると、Ａ１、Ｂ１、Ｂ１´点は
傾斜に沿って上部と左方向へ移動するが、その半径中心
はハンド中心線上にあって、しかもハンド中心点Ｏから
Ｓ１だけ左に移動した点を中心点とした半径Ｒの位置に
ある。同様に、Ａ２、Ｂ２、Ｂ２´点もＳ２だけ左に移
動した点に中心を持つ半径Ｒの位置にある。このように
することによって、ウエハ中心がハンド中心位置のハン
ド進行方向上にない場合でも、ハンド２の先端側でウエ
ハ１の外周位置を規制するウエハ１との接触点が前記請
求項１、２を満足する位置にあれば、ウエハ１をハンド
中心位置に矯正することができる。具体例は次に述べ
る。

【００４８】図１は、例えばハンド２を挿入する際、ハ
ンド２と干渉しない範囲でウエハ外周位置を規制する形
でウエハ１を支持するウエハ支持台５０上に置いてある
ウエハ１を掬い取り式斜面型ハンドで把持した直後の状
態である。

【００４９】図３は、図１に示した把持状態になるまで
の経過を示したもので、（ａ）はハンド２を挿入した状
態、（ｂ）はハンド２が上昇してウエハ１を掬い取った
状態またはウエハ支持台５０が下降してウエハ１をハン
ド２の上に置いた場合を示している。（ｃ）は上記の状
態からハンド２を少し引いた状態、（ｄ）は（ａ）のＹ
−Ｙ断面図で、ウエハ支持台５０の断面図の一例を示し
ている。

【００５０】図３（ａ）のように、ウエハ支持台５０上
のウエハ１の下部にウエハ１の中心より先までハンド中
心を挿入すると、ウエハ１はウエハ支持台５０上で水平
方向には動かないから、ウエハ１の左側はハンド２のア
ーム側の急傾斜面３ａによって上方へ移動し、右側はウ
エハ支持台５０のハンド先端側（右側）上面で支えられ
る。

【００５１】このとき、ウエハ支持台５０の内径がウエ
ハ１の外周より大きくてウエハ１の中心を規制すること
ができない場合は、ハンド２の中心点にウエハ中心が矯
正されないが、少なくとも前記請求項１、２を満足する
接触点が例えば図１（ａ）のＣ１、またはＣ１´点の位
置にあれば、矯正して自動心出しができる。

【００５２】次に、図３（ｂ）のように、ハンド２が上
昇するとウエハ１の右側はハンド２の上面に接触し、さ
らに上昇するとウエハ支持台５０がウエハ外周を拘束し
ていた状態が解かれて、ウエハ１の左側はハンド２のア
ーム側傾斜面を滑り降り、右側はハンド２の先端側把持
部４の位置まで滑り込むようになる。図３（ｃ）は滑り
込みが完了した状態を示している。

【００５３】以上の動作は、基本的にはハンド２のアー
ム側把持部３が急傾斜面３ａになっていることで達成で
きる。従って、本実施形態１においても、アーム側把持
部３が急斜面上にあるので全く同じ動作が可能である。

【００５４】図４は、ウエハ１をハンドの斜面とウエハ
支持台５０のウエハ外周と接触する垂直面とで挟んだ場
合、前記急斜面によってウエハ１の左側が滑り上がるこ
とを明らかにしたものである。ウエハ支持台５０から反
力Ｆが発生し、これがウエハ１の左側にＦｃｏｓφの力
を発生し、これが抵抗力μ（Ｆｓｉｎφ＋Ｗ／２・ｃｏ
ｓφ）を上回れば、ウエハ１の左側は斜面を滑り上が
る。一般に、μの値は０．１程度なので、φの設定は容
易である。

【００５５】（実施形態２）図５は、本発明の実施形態
２によるウエハのハンドリング装置を示すもので、
（ａ）は平面図、（ｂ）及び（ｃ）は断面図である。実
施形態１が一般のウエハ処理ステージを対象とした例で
あるのに対して、本実施形態２はキャリアを対象として
いる。ハンドに関する記号は共通しているので省略す
る。

【００５６】図５では、キャリア２０内のウエハ１を、
ハンド２とハンド先端側に別のプッシャ２１を備え、両
者が協調してしてウエハ１の自動心出しを行った後、ハ
ンド２がウエハ１を把持した状態を示すものである。さ
らに、図５ではキャリア２０を対象としているので、プ
ッシャ２１の接触部の上部をテーパにしたものを例示し
た。そして、図５（ａ）は、キャリア内のウエハ１をハ
ンド２が把持した状態の平面図であり、右側にプッシャ
２１を配置したある。図５（ｂ）は、実施形態１に示し
たハンド２のアーム側把持部３の断面形状を、急傾斜面
３ａだけでなく上部が垂直面３ｃになっているものが、
ウエハ１を把持した状態である。さらに、図５（ｃ）
は、下部でも高さｅの間が垂直面３ｄになっているもの
が、ウエハ１を把持した状態を示している。

【００５７】図６は、図５（ｂ）に示した把持状態にな
るまでの経過を示したもので、（ａ）は、ウエハ１がキ
ャリア２０に収納されている状態にあり、そこへハンド
２を挿入して、ハンド２のアーム側把持部３の上部の垂
直面とハンド先端側にあるプッシャ２１との間でウエハ
１の心出しを行った状態である。（ｂ）は、前記状態か
らエレベータを下降してウエハ１をハンド先端側で保持
した状態である。（ｃ）は、前記状態からハンド２を寸
法ｄだけ後へ引いた状態である。このとき、ウエハ１は
ハンド２のアーム側の急斜面を滑り降り、先端側はハン
ド先端側把持部４にはまりこむようになる。

【００５８】図７は、ウエハ１が斜面とキャリア２０の
リブ２０ｂ上で滑った場合、ウエハ１の姿勢変化を示す
もので、（ａ）乃至（ｃ）はその説明図である。

【００５９】図７（ａ）は、ウエハ１がほぼ水平にキャ
リア２０のリブ２０ｂ上の接触点Ｔ上に支えられている
状態である。このとき、ハンド２の傾斜面が左から接近
してウエハ１と接触すると、ウエハ１にはウエハ１の重
心から寸法ｈ１下方で水平方向に力Ｆがかかる。一方、
キャリア２０のリブ２０ｂとの接触点の位置では、ウエ
ハ１の重力Ｗと摩擦係数μとの間で、Ｆに対抗するμＷ
がウエハ１の中心位置からｈ２下方の位置で水平方向に
働く。従って、傾斜面に沿ってμＦｓｉｎφの力が発生
し、ＦはＦ´の方向に変化する。その結果、ウエハ１は
左側に上向きになる方向にモーメントを受け、図７
（ｃ）に近い状態になる方向に変化する。この状態は、
逆にＦ´が点Ｏの下方に向かい、ウエハ１は左側が下向
きになる方向にモーメントを受ける。

【００６０】図７（ｂ）は、ウエハ１の左側が少し下が
った状態を示すが、この場合はＦとμＷがほぼ同一面で
対抗し、ウエハ１を回転させるモーメントは働かない。
このように考察すると、ウエハ１はリブ２０ｂ上をほぼ
水平の姿勢を保って、傾斜面に押されて右方向に移動す
ると考えられる。

【００６１】従って、図１乃至図３に示したような急傾
斜面だけのハンドの場合でも、寸法制限の厳しいキャリ
ア対応が可能となる。しかし、図６（ａ）及び（ｂ）で
はハンド２のアーム側把持部３に位置を正確に出すこと
が容易な垂直面を持つハンド２を例示した。

【００６２】図８乃至図１０は、図６（ａ）乃至（ｃ）
に対応しており、寸法制限の厳しいキャリア内の上下の
ウエハ１及びキャリア２０のリブ２０ｂの天井部を、縦
方向に５倍、横方向に１／２倍にして書き込み、その寸
法制限の中でも十分に取り出せることを示したものであ
る。１ｄは一段下側のウエハを、１ｕは一段上側のウエ
ハを示している。

【００６３】図１１は、プッシャ２１の壁の上部をテー
パにしたもので、キャリア２０内のウエハ１の出し入れ
をエレベータの下降に伴って、ウエハ１がハンド２を挿
入する位置にくる前に揃える機能を明らかにしたもので
ある。バネ２１ａは、ハンド２の停止位置を粗く決定し
ても、ウエハ１をハンド２で強く挟まないようにプッシ
ャ２１が弱い力で後退するようにしたものである。

【００６４】図１２は、キャリア２０内のウエハ１を任
意の位置から取り出すためのプッシャ２１の例である。
２１ｃはプッシャ接触部、２１ａは前記した弱いバネ、
２１ｂはピストンで必要な際にプッシャ接触部２１ｃを
左方向に押し出して、特定のウエハ１だけをハンド２の
把持位置に近くかつハンド２と協調して心出しを行える
位置に移動させるためのものである。なお、エレベータ
が上下するときは、プッシャ２１がウエハ１と接触しな
い位置に戻すことができる。

【００６５】（実施形態３）図１３は、本発明の実施形
態３によるウエハのハンドリング装置を示すもので、
（ａ）は平面図、（ｂ）及び（ｃ）は断面図である。

【００６６】図１３（ａ）は、キャリア２０内のウエハ
１を取り出すためのハンド２を挿入したときを示してお
り、ハンド２のアーム側接触点はローラ３０になってい
て、一例として４個のローラを配置しており、接触点は
Ａ、Ａ´、Ｂ、Ｂ´の４点である。さらに、ハンド２の
先端側にあるローラ３０はハンド２とは別装置で前述し
たプッシャ２１と同じく、ウエハ１に接触したり離れた
りすることができる。実線で示したローラ３０はウエハ
１から離れた状態を示しており、鎖線で示したローラ３
０ａはウエハ１の円弧外周に、鎖線で示したローラ３０
ｂはウエハ１のオリフラ１Ａの外周に接触している状態
を示している。このようにしてローラ３０を回転駆動
し、オリフラ方向を所定の方向に向ける。

【００６７】図１３（ｂ）、（ｃ）は、ハンド２のアー
ム側把持部３の断面形状を示しており、いずれもオリフ
ラ方向合わせの後、把持を完了したあとの状態を示して
いる。この把持状態が完了するまでの過程を、図１３
（ｂ）を例にして以下に説明する。

【００６８】図１４乃至図１８は、キャリア２０内の制
限寸法内で、オリフラ方向合わせと把持ができること
を、縦方向を５倍に、横方向を１／２倍にして示してい
る。図１４は、ハンド２をウエハ１の下部に挿入した場
合、図１５は、ローラ３０がウエハ１に接近してウエハ
１のハンド先端側に接触した状態を示し、ローラは３０
ａまたは３０ｂの位置にある。

【００６９】図１６は、エレベータが下降し、ウエハ１
はハンド２にあるローラ３０ａに挟まれたまま、キャリ
ア２０のリブ２０ｂから離れた状態を示す。この状態
で、ローラ３０ａを回転駆動してオリフラ１Ａの方向合
わせを行う。

【００７０】図１７は、ローラ３０ａが後退し、ウエハ
１がハンド側斜面を滑り降り、ほぼ把持状態に近い状態
になったときを示している。しかし、この状態でウエハ
１を引き出すと、キャリア２０のリブ２０ｂと接触する
おそれがある。従って、さらにエレベータを下降させる
必要がある。

【００７１】図１８は、さらもウエハ１がキャリア２０
のリブ２０ｂの隙間のほぼ中間にくるまでエレベータを
下降させた状態を示している。この位置では把持が完了
しているので、ハンド２を左に引いて、ウエハ１を取り
出すことができる。

【００７２】図１９は、ローラ３０（３０ａ、３０ｂ）
をウエハ１に接触させたり、離したりすると同時に、ロ
ーラ３０を回転する構造にした例を示している。３１は
ローラ３０を支持する軸受を駆動するモータを備えたモ
ータ部で、その上部右側に距離センサ３７のセンサプレ
ート３７ａが付いている。モータ部３１の下方は、軸３
２によってローラ３０がウエハ１に接近したり離れたり
できるように、回転可能になっている。さらに、モータ
部３１は軸３５によって揺動用シリンダ３３に結合され
ている。そして、揺動用シリンダ３３は軸３４で固定物
と結合されており、揺動用シリンダ３３の押し引きが拘
束されないようになっている。さらに、揺動用シリンダ
３３の押し引きによるモータ部３１の揺動距離が過大に
ならないようにリミット装置３６が付いている。なお、
本図の左側に示す接触点Ａ、Ａ´、Ｂ、Ｂ´と固定部分
２ａは、ハンド２の必要機能部分をモデル化して示した
ものである。また、図１９（ｂ）は、図１９（ａ）のＺ
−Ｚ断面を示したものであるが、図面が複雑になるので
説明上必要な部分のみを示した。

【００７３】以上のような説明から理解されるように、
ローラ３０をウエハ１に接触させるためには、揺動用シ
リンダ３３を伸ばしてモータ部３１を左に倒し、ローラ
３０をウエハ１から離すためには、揺動用シリンダ３３
を縮小させてモータ部３１を右側に倒すことができる。
そして、揺動用シリンダ３３の押しつけ力を調整するこ
とで、オリフラ１Ａに過大な力がかからないので、ウエ
ハ１をローラ３０との摩擦力で回転駆動させることがで
きる。このローラ３０によるウエハ１の駆動時に、ロー
ラ３０が接触している点がウエハ外周の円弧部かオリフ
ラ１Ａかによって、モータ部３１が左右に揺動するが、
ローラ３０の揺動距離は距離センサ３７とセンサプレー
ト３７ａとの距離を測定することによって検出可能にな
っている。

【００７４】このように、距離センサ３７で常時センセ
ングしていると、ローラ３０がウエハ１の円弧外周と接
触している間はセンシング距離は変わらないが、オリフ
ラ１Ａに接触すると距離は次第に大きくなり、最大値に
達した後に次第に減少して、再度円弧外周に接触すると
再度一定になる。この最大値に達したとき、オリフラ方
向がローラ３０の方向を向いているから、この時点から
さらにローラ３０を必要角度まで回転させることによっ
て、オリフラ方向を所定の位置に向けることができる。

【００７５】（実施形態４）図２０は、本発明の実施形
態４によるウエハのハンドリング装置を示すもので、
（ａ）は平面図、（ｂ）及び（ｃ）は側面図である。

【００７６】４０はハンド２を搭載したロボットで、こ
のロボット４０は第１アーム４０ａがロボット４０の回
転中心４０上で３６０°以上回転可能な機能を備えてい
る。アーム全体は、第１アーム４０ａとそれと回転可能
に結合されている第２アーム４０ｂからなっている。そ
して、図２０（ａ）に示すように、相互に屈曲して、第
２アーム４０ｂの端部にあるハンド取り付け中心４０ｄ
を通って半径方向に動くようになっている。さらに、図
２０（ａ）に示すように、ロボット４０から上の部分全
体をリフタ４１に載せ、ロボット４０全体を距離Ｌの高
さ範囲で上下することができるようになっている。

【００７７】他に、図２０（ａ）に示すように、ハンド
２全体の回転中心上にウエハ仮置き台４３を設けてあ
る。そして、ウエハ仮置き台４３の仮面はロボットハン
ドの高さＨより上方Ｌｃより上で、しかも後述するウエ
ハ仮置き台４３のウエハ支持面４３ａは、リフタ４１の
ストロークＬによるウエハ下面の上下端位置の中間であ
る位置Ｌｈにあるようにする。さらに、アーム全体が図
示の姿勢状態で回転中心４０ｃを中心として回転した場
合、ハンド２が占める最大半径Ｒｈより外側に距離Ｄの
位置に支持してある。また、このウエハ仮置き台４３は
ウエハ１を支持するためにウエハ１の直径方向に２個所
に支持面４３ａを持ち、その幅はウエハ１を安定して支
持できる最小寸法ｗになっている。図２１は、ウエハ仮
置き台４３の詳細を示すもので、（ａ）は平面図、
（ｂ）は側面図である。この例では、ウエハ１の裏面に
接触しないように、支持面の断面形状をハンド２と同様
な急斜面と緩斜面の組み合わせとしている。

【００７８】図２０（ａ）及び（ｂ）において、４２は
ウエハ１のオリフラ１Ａを検出するためのオリフラセン
サで、オリフラ１Ａの中心位置でしかもハンド２がリフ
タ４１の上部にあって回転しても、ハンド２に干渉しな
い高さに配置してある。

【００７９】以上の配置によって、図２０（ａ）及び
（ｂ）で実線で示すように、リフタ４１に下端位置で
は、ハンド中心Ｏをロボット回転中心４０ｃ上に置き、
アームの屈曲を図示の姿勢に保持した状態で、ロボット
アーム全体を回転中心４０ｃの回りに３６０°以上回転
が可能である。

【００８０】従って、オリフラセンサ４２によってウエ
ハ１の３６０°範囲でオリフラ位置の検出動作ができ
る。検出したオリフラ位置は記憶しておく。次に、オリ
フラ合わせ動作を順を追って説明する。

【００８１】（１）図２０（ａ）のように、ウエハ仮置
き台４３がウエハ１と重ならない位置にウエハ１を運
ぶ。

【００８２】（２）リフタ４１を上昇させて、ハンド２
を上の位置に移動する。

【００８３】（３）再度、アーム回転中心にウエハ１を
戻す。

【００８４】（４）図２０（ａ）に示したθ１は、一般
に４５°はとれるから、（ａ）オリフラ方向がハンド２に対して４５°以内の調
整であれば、ハンド２に対してウエハ１を右に回したい
ときには、ハンド２を必要な角度右に回す。

【００８５】（ｂ）オリフラ方向がハンド２に対して４
５°以上１３５°以内の調整であれば、ハンド２に対し
てウエハ１を右に回したいときは、ハンド２を４５°右
に回す。

【００８６】（ｃ）オリフラ方向がハンド２に対して１
３５°以上１８０°以内の調整であれば、ハンド２に対
してウエハ１を右に回したいときは、ハンド２を４５°
右に回す。

【００８７】（５）ハンド２を下降して、ウエハ１をウ
エハ仮置き台４３に預ける。

【００８８】（６）１回目持ち変え準備（ａ）ハンド２を図２０（ａ）の位置に戻す。

【００８９】（ｂ）ハンド２を左に９０°以内の必要角
度左に回す。

【００９０】（ｃ）ハンド２を左に９０°回す。

【００９１】（７）１回目持ち変え（ａ）ハンド２を上昇し、ウエハ１を把持すれば完了。

【００９２】（ｂ）ハンド２を上昇し、ウエハ１を把持
した後、ハンド２を図２０（ａ）の位置に戻せば完了。

【００９３】（ｃ）ハンド２を上昇し、ウエハ１を把持
した後、ハンド２を４５°以内の必要角度右に回す。

【００９４】（８）２回目持ち変え準備（ｃ）ハンド２を下降し、ウエハ１をウエハ仮置き台４
３に預ける。

【００９５】（９）２回目持ち変え（ｃ）（６）の（ａ）の次に（７）の（ａ）で完了。

【００９６】元の位置に戻すには、上記の（１）、
（２）、（３）の逆の動作を行う。

【００９７】このように、確率３／４で１回目持ち変え
で完了する。

【００９８】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、
前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論で
ある。

【００９９】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。

【０１００】（１）一貫してウエハの裏面に接触しない
ので、汚染が防止できる。

【０１０１】（２）ウエハの位置が規制されているステ
ージにあるウエハは、ハンドだけでウエハの自動心出し
ができる。

【０１０２】（３）ウエハの位置が規制されていないス
テージにあるウエハは、ハンドとは別の簡単な装置との
協調動作によりウエハの自動心出しができる。

【０１０３】（４）規制寸法の厳しいキャリア内のウエ
ハでも、ウエハの自動心出しとオリフラ合わせができ
る。

【０１０４】（５）ハンドで把持したウエハを高機能ロ
ボットと、簡単なウエハ仮置き台とでオリフラ合わせが
できる。

【０１０５】（６）（１）乃至（５）により、簡単小型
で、信頼性の高い半導体装置を製造することが可能とな
り、半導体装置の製造歩留まりを向上させることが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１による掬い取り式斜面型の
ウエハのハンドリング装置を示すもので、（ａ）は平面
図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。

【図２】本発明の実施形態１によるウエハのハンドリン
グ装置において、ハンドのアーム側の接触点の断面上の
位置を説明するもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は
（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。

【図３】本発明の実施形態１によるウエハのハンドリン
グ装置において、図１に示した把持状態になるまでの経
過を示すもので、（ａ）乃至（ｄ）は断面図である。

【図４】本発明の実施形態１によるウエハのハンドリン
グ装置において、ハンドの斜面でウエハが滑り上がる説
明図である。

【図５】本発明の実施形態２によるウエハのハンドリン
グ装置を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）及び
（ｃ）は断面図である。

【図６】本発明の実施形態２によるウエハのハンドリン
グ装置において、図５（ｂ）に示した把持状態になるま
での経過を示すもので、（ａ）乃至（ｃ）は断面図であ
る。

【図７】本発明の実施形態２によるウエハのハンドリン
グ装置において、ウエハが斜面とキャリアのリブ上で滑
った場合のウエハの姿勢変化を示すもので、（ａ）乃至
（ｃ）はその説明図である。

【図８】本発明の実施形態２によるウエハのハンドリン
グ装置において、ハンド挿入時の経過を説明する断面図
である。

【図９】本発明の実施形態２によるウエハのハンドリン
グ装置において、ハンド上昇時の経過を説明する断面図
である。

【図１０】本発明の実施形態２によるウエハのハンドリ
ング装置において、ハンド後退時の経過を説明する断面
図である。

【図１１】本発明の実施形態２によるウエハのハンドリ
ング装置において、キャリア対応時の下段順次取りプッ
シャの具体的構造を示す断面図である。

【図１２】本発明の実施形態２によるウエハのハンドリ
ング装置において、任意取りプッシャの具体的構造を示
す断面図である。

【図１３】本発明の実施形態３によるウエハのハンドリ
ング装置を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）及び
（ｃ）は断面図である。

【図１４】本発明の実施形態３によるウエハのハンドリ
ング装置において、ハンド挿入時の経過を説明する断面
図である。

【図１５】本発明の実施形態３によるウエハのハンドリ
ング装置において、ローラの接触と心出し時の経過を説
明する断面図である。

【図１６】本発明の実施形態３によるウエハのハンドリ
ング装置において、ハンド上昇と回転時の経過を説明す
る断面図である。

【図１７】本発明の実施形態３によるウエハのハンドリ
ング装置において、ローラ回転時の経過を説明する断面
図である。

【図１８】本発明の実施形態３によるウエハのハンドリ
ング装置において、ハンド上昇ト把持時の経過を説明す
る断面図である。

【図１９】本発明の実施形態３によるウエハのハンドリ
ング装置において、ローラ式オリフラ合わせのローラ部
の具体的構造を説明するもので、（ａ）は平面図、
（ｂ）は断面図である。

【図２０】本発明の実施形態４によるウエハのハンドリ
ング装置を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）及び
（ｃ）は側面図である。

【図２１】本発明の実施形態４によるウエハのハンドリ
ング装置において、ウエハ仮置き台の詳細を示すもの
で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

【符号の説明】

１…ウエハ、１Ａ…ウエハのオリフラ、１ｕ…ウエハ１
の一段上のウエハ、１ｄ…ウエハ１の一段下のウエハ、
１ｓ…ウエハ仮置き台を回避したウエハの位置、２…ハ
ンド、２ａ…固定部分、３…アーム側把持部、３ａ、４
ａ…急傾斜面、３ｂ、４ｂ…緩斜面、３ｃ、３ｄ…垂直
面、４…先端側把持部、２０…キャリア、２０ｂ…キャ
リアのリブ、２１…プッシャ、２１ａ…プッシャのバ
ネ、２１ｂ…ピストン、２１ｃ…プッシャ接触部、３
０、３０ａ、３０ｂ…ローラ、３１…モータ部、３２、
３４、３５…軸、３３…揺動用シリンダ、３６…リミッ
ト装置、３７…距離センサ、３７ａ…センサプレート、
４０…ロボット、４０ａ…第１アーム、４０ｂ…第２
アーム、４０ｃ…回転中心、４０ｄ…取り付け中心、４
１…リフタ、４２…オリフラセンサ、４３…ウエハ仮置
き台、４３ａ…ウエハ支持面、５０…ウエハ支持台、
Ａ、Ｂ、Ｂ´…アーム側接触点、、Ａ´…Ａの対称位置
の接触点、Ｃ、Ｃ´…先端側接触点、Ｃ１、Ｃ１´…ス
テージとウエハとの接触点、Ｏ…ハンド中心点、φ…急
傾斜面角度、φ１…先端側急斜面角度、ψ…緩斜面角
度、Ａ１、Ｂ１、Ｂ１´…ハンド側の中間高さの接触
点、Ａ２、Ｂ２、Ｂ２´…ハンド側の最大高さの接触
点、Ｓ１…ハンド側中間高さの接触点の半径の中心点移
動距離、Ｓ２…ハンド側最大高さの接触点の半径の中心
点移動距離、Ｒ…ハンド側接触点の半径、Ｆ…ウエハに
かかる水平力、Ｗ…ウエハの重力、μ…抵抗力、１´…
ウエハがプッシャと接触する位置、１´´…ウエハがキ
ャリアの底に接触する位置、ｅ…ハンド側接触点の下方
の垂直面の高さ、ｄ…ハンドを引いた距離、ｏ…ウエハ
重心、Ｆ´…Ｆの変化、ｆ１…Ｆとｏとの距離、ｆ２…
ｏとウエハ下面との距離、Ｄ、Ｌ、Ｌｈ、Ｌｃ…寸法、
Ｈ…高さ、Ｒｈ…ハンドの最大回転半径、Ｗ…ウエハ仮
置き台の幅、θ…アームの回転角度。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鳥羽速水東京都青梅市藤橋３丁目３番地２日立東京エレクトロニクス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体ウエハの把持動作が終了した際、
半導体ウエハ外周円に相当する円の中心位置を半導体ウ
エハ面と平行な面に投影した位置に中心点を有し、その
中心点を通る平面上の中心線をハンドの中心線とし、半
導体ウエハ外周円がはまりこむことができるほぼ同一直
径の円の中心点を前記の中心点と同位置とし、当該円と
前記ハンドの中心線と交わる２点の位置にそれぞれ中央
部を有し、それぞれの中央部を通りハンド中心線に対称
に当該円に沿った所定の範囲を半導体ウエハ外周部とだ
け接触可能なハンド把持部とした半導体ウエハのハンド
リング装置において、ハンドのアーム側把持部の両端の
点が中心点になす開き角を、半導体ウエハのオリフラ部
の両端の点が半導体ウエハの中心点になす開き角の２倍
以上とし、接触点を少なくとも両端の点と中央部の３点
に設け、ハンドの先端側把持部の両端の点が中心点にな
す開き角を、半導体ウエハのオリフラ部の両端の点が半
導体ウエハの中心点になす開き角以上とし、接触点を少
なくとも両端の２点に設け、オリフラ部の位置がハンド
把持部のどの位置にあっても、半導体ウエハを把持する
際に、両方のハンド把持部がそれぞれ半導体ウエハと実
際に最初に接触するであろう少なくとそれぞれの１か所
の点を結んだ線と、それぞれの点を半導体ウエハ中心点
と結んだ線がなす角度を、ハンド把持部と半導体ウエハ
との摩擦角以上になるように設定した半導体ウエハのハ
ンドリング装置であって、ハンドのアーム側把持部の接
触部の断面形状を半導体ウエハが入り込む上部において
半導体ウエハが把持状態で持つ中心点よりハンド側に移
動した位置に中心点を持つ半導体ウエハの外周円弧に近
い円弧を持つ半導体ウエハと平行な平面上に持ち、そこ
から下方に向かって半導体ウエハが把持状態で持つ外周
円弧に近い円弧に向かった急斜面とし、その勾配を半導
体ウエハの平坦な底面の円弧外周に近い位置に至るまで
保ち、それよりハンド中心に向かった水平に近い円錐状
の緩傾斜面とし、先端側把持部の接触部の断面形状を把
持状態の半導体ウエハの円弧外周に近い位置から上方に
向かっては垂直円筒内面または上方に鋭い頂角を持つ円
錐内面に近い急傾斜面とし、下方に向かってはハンド中
心に向かった水平に近い下方に頂点を持つ円錐状の緩傾
斜面としたことを特徴とする半導体ウエハのハンドリン
グ装置。
【請求項２】半導体ウエハの把持動作が終了した際、
半導体ウエハ外周円に相当する円の中心位置を半導体ウ
エハ面と平行な面に投影した位置に中心点を有し、その
中心点を通る平面上の中心線をハンドの中心線とし、半
導体ウエハ外周円がはまりこむことができるほぼ同一直
径の円の中心点を前記の中心点と同位置とし、当該円と
前記ハンドの中心線と交わる２点の位置にそれぞれ中央
部を有し、それぞれの中央部を通りハンド中心線に対称
に当該円に沿った所定の範囲を半導体ウエハ外周部とだ
け接触可能なハンド把持部とした半導体ウエハのハンド
リング装置において、ハンドのアーム側フィンガ部分の
両端の点が中心点になす開き角を、半導体ウエハのオリ
フラ部の両点の点が半導体ウエハの中心点になす開き角
の２倍以上とし、それぞれの両端から中央部に向けてオ
リフラ部の前記開き角以上移動した点までをハンド把持
部とし、接触点を少なくとも両端とそこから中央に向け
てオリフラ部の前記開き角以上移動した点の４点とし、
ハンドの先端側把持部の両端の点が中心点になす開き角
を半導体ウエハのオリフラ部の両端の点が半導体ウエハ
の中心点になす開き角以下とし、接触点を少なくとも両
端の２点または中央の１点とし、オリフラ部の位置がフ
ィンガ部分のどの位置にあっても、半導体ウエハを把持
する際に、両方のハンド把持部がそれぞれ半導体ウエハ
と実際に最初に接触するであろう少なくともそれぞれ１
個所の点を結んだ線と、それぞれの点を半導体ウエハの
中心点と結んだ線がなす角度を、ハンド把持部と半導体
ウエハとの摩擦角以上になるように設定した半導体ウエ
ハのハンドリング装置であって、ハンドのアーム側把持
部の接触部の断面形状を半導体ウエハが入り込む上部に
おいて半導体ウエハが把持状態で持つ中心点よりハンド
側に移動した位置に中心点を持つ半導体ウエハの外周円
弧に近い円弧を持つ半導体ウエハと平行な平面上に持
ち、そこから下方に向かって半導体ウエハが把持状態で
持つ外周円弧に近い円弧に向かった急斜面とし、その勾
配を半導体ウエハの平坦な底面の円弧外周に近い位置に
至るまで保ち、それよりハンド中心に向かった水平に近
い円錐状の緩傾斜面とし、先端側把持部の接触部の断面
形状を把持状態の半導体ウエハの円弧外周に近い位置か
ら上方に向かっては垂直円筒内面または上方に鋭い頂角
を持つ円錐内面に近い急傾斜面とし、下方に向かっては
ハンド中心に向かった水平に近い下方に頂点を持つ円錐
状の緩傾斜面としたことを特徴とする半導体ウエハのハ
ンドリング装置。
【請求項３】請求項１または２に記載の半導体ウエハ
のハンドリング装置であって、ハンドのアーム側把持部
の接触部の断面形状を半導体ウエハが入り込む上部にお
いて半導体ウエハが把持状態で持つ中心点よりハンド側
に移動した位置に中心点を持つ半導体ウエハの外周円弧
に近い円弧を半導体ウエハを平行な平面上に持ち、そこ
から下方に向かって半導体ウエハの厚さ以上の長さだけ
円筒内面の垂直面に近い形状とし、そこから下方に向か
って半導体ウエハが把持状態で持つ外周円弧に向かった
急斜面とし、その勾配を半導体ウエハの平坦な底面の円
弧外周に近い位置に至まで保ち、それより下方に向かっ
てはハンド中心に向かった水平に近い下方に頂点を持つ
円錐状の緩斜面としたことを特徴とする半導体ウエハの
ハンドリング装置。
【請求項４】請求項１または２に記載の半導体ウエハ
のハンドリング装置であって、ハンドのアーム側把持部
の接触部の断面形状を半導体ウエハが入り込む上部にお
いて半導体ウエハが把持状態で持つ中心点よりハンド側
に移動した位置に中心点を持つ半導体ウエハの外周円弧
に近い円弧を半導体ウエハと平行な平面上に持ち、そこ
から下方に向かって半導体ウエハの厚さ以上の長さだけ
円筒内面の垂直面に近い形状とし、そこから更に下方に
向かって半導体ウエハが把持状態で持つ外周円弧に近い
円弧に向かった急斜面とし、その勾配を半導体ウエハが
把持状態で持つ上面に近い位置に至まで保ち、そこから
更に下方に向かって半導体ウエハの把持状態で持つ平坦
な底面に近い位置まで円弧内面の巣直面に近い形状と
し、それより下はハンド中心に向かった水平に近い下方
に頂点を持つ円錐状の緩斜面としたことを特徴とする半
導体ウエハのハンドリング装置。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
半導体ウエハのハンドリング装置であって、ハンドのア
ーム側把持部の接触部の断面形状を、請求項１乃至３の
いずれか１項に記載されているものと同じ形状の稜線を
持つ円筒と円錐とを組み合わせた３個以上のローラと
し、その稜線で半導体ウエハと接触することを特徴とす
る半導体ウエハのハンドリング装置。
【請求項６】請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
半導体ウエハのハンドリング装置であって、半導体ウエ
ハをウエハキャリアまたは各種のウエハ処理ステージか
ら搬出するために、ハンドを半導体ウエハの下部に挿入
した後に、または半導体ウエハをウエハキャリアまたは
各種のウエハ処理ステージに搬入するために、半導体ウ
エハを把持した状態でハンドをウエハキャリアまたは各
種のウエハ処理ステージの支持部の上部に挿入した後
に、ハンドの先端把持部の接触点付近にハンドと半導体
ウエハの接触位置に、半導体ウエハの外周に接触するで
あろう１個乃至は複数個のウエハ平面に直角な壁を設
け、該壁を固定する構造か、ウエハが該壁に接触後ハン
ドが更に挿入方向に進行した場合該壁がハンドの進行方
向に半導体ウエハと接触したまま後退する構造か、該壁
をハンドを挿入した後、ハンドの挿入方向と逆方向に進
行させたり後退させたりして該壁を半導体ウエハと接触
させたり離したりすると同時にウエハとの接触圧力が過
大にならないような構造のいずれかの構造にしたことを
特徴とする半導体ウエハのハンドリング装置。
【請求項７】請求項６に記載の半導体ウエハのハンド
リング装置であって、該壁の壁面を半導体ウエハとの接
触点より上方付近の一点から下方はウエハ平面に直角な
面とし、上方はウエハ挿入方向に傾斜した面にしたこと
を特徴とする半導体ウエハのハンドリング装置。
【請求項８】請求項５に記載の半導体ウエハのハンド
リング装置であって、半導体ウエハをウエハキャリアま
たは各種の処理ステージの支持台に支持している状態に
あるとき、ハンドを該半導体ウエハの下部で半導体ウエ
ハの中心付近にハンドの把持中心が位置するまで挿入し
たとき、ハンドの先端把持部の接触点付近であって、ハ
ンドと半導体ウエハのハンド先端部の接触点位置に、前
記支持台上の半導体ウエハの底面と同一か該平面より高
い位置の間の高さから上方は支持台上のウエハ面に直角
にまたはそれに近い角度で接触するであろう稜線を持つ
円筒面または下方に鋭い頂点を持つ円錐面を持ち、下方
は上方に頂点を持つ下に開いた円錐面を持つローラを１
個乃至は複数個設け、該ローラを半導体ウエハ外周に接
触させたり離れさせたりすることができるようにローラ
軸中心位置を可動にすると同時に、少なくともその中心
位置を半導体ウエハの半径から半導体ウエハの中心から
オリフラ部までの最短距離を引いた距離以上を検出可能
とし、更に該ローラを回転駆動可能とし、半導体ウエハ
外周と接触させて半導体ウエハを摩擦力によって少なく
とも３６０°以上回転駆動可能とすると同時に該ローラ
の回転角度を半導体ウエハが少なくとも３６０°以上検
出可能にしたことを特徴とする半導体ウエハのハンドリ
ング装置。
【請求項９】請求項１乃至８のいずれか１項に記載の
半導体ウエハのハンドリング装置であって、ハンドが半
導体ウエハを把持した状態で半導体ウエハの中心位置が
該ハンドを搭載したロボットアームの回転中心位置を通
ると同時にハンドの前後方向に動き、かつ半導体ウエハ
中心位置をロボットアームの回転中心位置上においた状
態で３６０°以上回転可能であり、更にハンドで把持状
態の半導体ウエハを上下方向に動かすことができるロボ
ットを用い、把持状態の半導体ウエハの中心位置がロボ
ットアームの回転中心位置上で上下する位置の中間の位
置に半導体ウエハの外周付近の２個所で支える幅の狭い
支持台を設け、把持状態の半導体ウエハの中心位置がロ
ボットアームの回転中心位置上の下側の位置で半導体ウ
エハの外周付近に半導体ウエハのオリフラ位置を検出で
きる非接触型のセンサを設けたことを特徴とする半導体
ウエハのハンドリング装置。