CN101939834A - 基板传送用机械手 - Google Patents

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Abstract

提供一种基板传送用机械手(3)，即使在基板(S)产生弯曲，也能稳定地支撑基板(S)。在机械手(3)的上表面设有供基板(S)的下表面外周部落座的第一落座面(6)，在其外周形成向上方的阶梯部(8)。在阶梯部(8)上，有阶梯状的多个台阶(8a、8b、8c)。并且，在从第一落座面(6)向内侧分离的机械手(3)的上表面部分，设有基板(S)向下方以凹陷状弯曲时供基板(S)的下表面落座的第二落座面(9)，该第二落座面(9)朝向基板(S)的中心向下方倾斜。

Description

基板传送用机械手
技术领域
本发明涉及一种基板传送用机械手，其设在传送半导体晶片、玻璃基板等基板的传送机器人上，以载置的状态支撑基板。
背景技术
以往，作为在基板上实施成膜处理、蚀刻处理等各种处理的装置，如图1所示，公知有如下所述地构成的处理装置(所谓的组合工具装置)：以包围配置了传送机器人1的中央的传送室A的方式，配置基板的装载锁定室B和多个处理室C，通过传送机器人1将投入到装载锁定室B的基板S传送给各处理室C。传送机器人1具有回旋以及伸缩自如的机械臂2，在机械臂2的前端安装有机械手3，该机械手3以载置的状态支撑基板S。
在这里，如利用上述处理装置对基板S实施各种处理，则由于应力方向、应力的强度因成膜了的膜种类、膜厚而不同，从而存在基板S向上方以凸起状弯曲或向下方以凹陷状弯曲的情况。发生弯曲的基板S，由于不与机械手面接触，因而容易滑动。另外，为了提高生产率，加快机器人动作速度时，会导致基板S在机械手3上产生位置偏离。
以往，作为消除这种不良情况的机械手，公知有如专利文献1一样，在上表面分别经由弹簧部件安装了多个衬垫的构造。由此，即使在基板产生凸起状、凹陷状的弯曲，各衬垫会与其弯曲仿形地位移，与基板面接触。因此，衬垫与基板的摩擦阻力变得与基板平的情况相同，基板的位置偏离被抑制。
专利文献1：日本特开2002-353291号公报
但是，在上述专利文献1记载的技术中，需要在机械手安装多个弹簧部件，成本会变高。并且，如机械手移动停止时弹簧部件振动，当振动中交接基板，则基板会发生位置偏离。因此，需要等振动平息后交接基板，从而对生产率的提高成阻碍。另外，如交接时，如不能实现机械手的水平度，则还存在多个弹簧部件不均匀地施加载荷，基板在一定方向偏离的不良情况。
发明内容
本发明鉴于上述问题，其目的在于提供一种基板传送用机械手，即使在基板产生弯曲，不利用弹簧部件等也能稳定地支撑基板。
为了解决上述问题，本发明的第一方式的基板传送用机械手，其设在用于传送基板的传送机器人上，以载置的状态支撑基板，其特征在于，在机械手的上表面设有供基板的下表面外周部落座的第一落座面，在该第一落座面的外周形成朝向上方的阶梯部，并且在从基板的外周部分离的机械手的上表面部分，设有当基板朝向下方以凹陷状弯曲时供基板的下表面落座的第二落座面，该第二落座面朝向基板的中心向下方倾斜。
根据第一方式，在基板平或向上方以凸起状弯曲的情况下，基板的下表面外周部落座到第一落座面上，基板的外周缘与第一落座面的外周的阶梯部抵接，从而防止基板的位置偏离。另一方面，在基板向下方以凹陷状弯曲的情况下，由于基板的外周缘在朝向上倾斜的状态下与第一落座面外周的阶梯部抵接，因而当机械手的移动停止时，基板的外周缘有可能因惯性力越过阶梯部。但是，在第一方式中，由于在基板向下方以凹陷状弯曲的情况下，基板的下表面落座到第二落座面上，因而可抑制基于第二落座面的摩擦阻力导致的基板的位置偏离。
如此，根据本发明的第一方式，无论在基板产生凸起状、凹陷状中任一种弯曲，都能稳定地支撑基板，以防其产生位置偏离。并且，由于不必像上述现有技术一样需在机械手上设置弹簧部件等，因而可实现低成本化，并且在机械手的移动停止后，能立即进行基板的交接，从而还对生产率的提高有贡献。
因此，在垂直形成第一落座面的外周的阶梯部的情况下，用机械手接受基板时，基板只要发生少量的中心偏离，基板的下表面外周部就会被载置于阶梯部上，因而无法落座到第一落座面上。针对于此，为了得到调整中心作用而赋予阶梯部倾斜，则即使基板稍微中心偏离，也能矫正中心偏离，使基板的下表面外周部落座到第一落座面上。此时，如简单地赋予阶梯部倾斜，则有可能在机械手移动停止时，基板的外周缘因惯性力一下子越过阶梯部。
为此，在本发明的第一方式中，期望的是在第一落座面外周的阶梯部上以阶梯状设置多个台阶。由此，即使基板的外周缘越过下方的台阶，也能通过与其上方的台阶的抵接减弱力量，从而能有效地防止基板的外周缘因惯性力越过阶梯部。
并且，有时在针对基板的成膜处理中膜还绕入到基板的外周缘而被成膜。此时，有可能基板外周缘的膜被上述阶梯状的台阶摩擦，成为灰尘的产生源。从而在本发明第一方式中，优选将上述台阶中与基板的外周缘接触的部分形成圆滑面。
并且，为了解决上述问题，本发明第二方式的基板传送用机械手，其设在用于传送基板的传送机器人上，以载置的状态支撑基板，其特征在于，在机械手的上表面具有向上方突出的突条，该突条沿着比基板的外径小的预定直径的相同圆周呈带状延伸，突条的上表面形成为朝向径向外侧和径向内侧下降而具有坡度的曲面。
根据第二方式，在基板向上方以凸起状弯曲的情况下，基板下表面与突条上表面的径向外侧的曲面线接触，另一方面，在基板向下方以凹陷状弯曲的情况下，基板下表面与突条上表面的径向内侧的曲面线接触。因此，无论在基板产生凸起状、凹陷状中任一种弯曲，都能稳定地支撑基板，以防其产生位置偏离。
在针对基板的成膜处理中，有时膜还绕入到基板下表面外周部而被成膜。因此，当基板的下表面外周部落座到突条时，有可能基板的下表面外周部的膜被摩擦而剥落。并且，在突条的上表面和基板之间存在剥落了的膜时，该膜会起到滚动作用，摩擦力极端地降低，容易产生基板的位置偏离。
因此，在第二方式中，优选的是，上述预定直径以相比基板的下表面外周部更靠向径向内侧的部分落座于上述突条的方式设定，且此时的基板的下表面外周部有可能在针对基板的成膜处理中有膜绕入到该下表面外周部而被成膜。由此，基板的下表面外周部的膜不会被突条摩擦而剥落，可防止上述的不良情况。
并且，在第二方式中，需分别研磨加工出突条上表面的径向外侧的曲面和径向内侧的曲面。有时径向外侧的曲面和径向内侧的曲面在突条上表面的径向中间交叉而形成棱线。形成这种棱线时，容易在基板的下表面留下伤痕。针对于此，如突条上表面的径向中间形成平坦面，则不形成棱线，从而防止留下伤痕。
并且，在第二方式中，在上述突条以分离方式形成在上述圆周上的多个部分的情况下，如机械手弯曲，则各突条的端面和上表面所成的边缘与基板的下表面点接触，在基板的下表面留下伤痕。在这里，如各突条的端面形成倾斜面，则各突条的端面和上表面所成的边缘的角度成为钝角，难以在基板的下表面留下伤痕。
附图说明
图1是表示具备传送机器人的基板处理装置的模式性俯视图。
图2是表示本发明第一实施方式的机械手的俯视图。
图3是表示沿图2的III-III线切断的放大剖视图。
图4是第一实施方式机械手的变形例的主要部分的放大剖视图。
图5是表示本发明第二实施方式的机械手的俯视图。
图6是沿图5的VI-VI线切断的放大剖视图。
图7是沿图5的VII-VII线切断的放大剖视图。
标号的说明
S…基板、Sa…膜、3、30…机械手、6…第一落座面、8…阶梯部、8a、8b、8c…台阶、8d…圆滑面、9…第二落座面、33…突条、33a…曲面、33b…平坦面、33c…倾斜面。
具体实施方式
下面，对在图1所示的与传送机器人1的机械臂2连结的机械手3应用本发明的实施方式进行说明。即，与上述现有技术相同地，传送机器人1设在传送室A，如图2所示，在机械臂2的前端经由齿轮箱2a安装有第一实施方式的机械手3。
该机械手3由于存在基板S在处理室C被加热至高温的情况，因而其具有耐热性，此外，其由摩擦系数大的材料，例如Al2O3、SiO2、SiC等板材形成。并且，机械手3具有从与齿轮箱2a连结的基端部4以两股状分支而向前方延伸的一对指状部5。
在基端部4和两个指状部5的前端部，设有基板S的下表面外周部能在其外周方向的三个部位落座的第一落座面6(参照图3)。在第一落座面6的内周，形成有朝向下方的阶梯部7。并且，通常除了基板S的外周部以外的下表面从机械手3浮起。
并且，在第一落座面6的外周，形成有朝向上方的阶梯部8。由此，即使在机械手3移动停止时在基板S作用有惯性力，基板S的外周缘也会与阶梯部8抵接，防止基板S相对于机械手3的位置偏离。
因此，在垂直形成第一落座面6的外周的阶梯部8的情况下，用机械手3接受基板S时，基板S只要发生少量的中心偏离，基板S的下表面外周部就会被载置于阶梯部8上，因而无法落座到第一落座面6上。因此，为了得到矫正基板S的中心偏离的调整中心作用，期望的是赋予阶梯部8倾斜。此时，如简单地赋予阶梯部8倾斜，则有可能在机械手3移动停止时，基板S的外周缘因惯性力一下子越过阶梯部8。为此，在阶梯部8以阶梯状设置多个台阶8a、8b、8c。由此，即使基板S的外周缘越过下方的台阶8a，也能通过与其上方的台阶8b的抵接减弱力量，从而能有效地防止基板S的外周缘因惯性力越过阶梯部8。
在这里，在基板S为平或者向上方以凸起状弯曲的情况下，如上所述地可通过阶梯部8防止基板S的位置偏离。但是，在基板S如图3中用假想线所示地向下方以凹陷状弯曲的情况下，基板S的外周缘以向上倾斜的状态与第一落座面6外周的阶梯部8抵接。因此，在使机械手3高速动作的情况下，当机械手3的移动停止时，基板S的外周缘有可能因为惯性力越过阶梯部8。
因此，在从基板S的外周部分离的机械手3的部分即指状部5，5的分支部位的内缘部的上表面，设置朝向基板S的中心向下方倾斜了的第二落座面9。由此，在基板S上产生了凹陷状的弯曲的情况下，基板S的下表面落到第二落座面9。因此，通过基于第二落座面9的摩擦阻力来抑制基板S的位置偏离。
如此根据第一实施方式，无论在基板S上产生凸起状，还是凹陷状中任一种弯曲，都可通过机械手3稳定地支撑基板S，以防其产生位置偏离。因此，可加快传送机器人1的动作速度来实现生产率的提高。并且，不必像上述现有技术一样将弹簧部件等安装到机械手上，因而可实现低成本化。另外，在机械手3的移动停止后，不必等待如上述现有例一样的弹簧部件的振动的衰减，能立即进行基板S的交接，可实现进一步的生产率提高。
其中，在第一实施方式中，将第二落座面9一体地形成在了机械手3上，但也可以在机械手3上粘贴橡胶等摩擦系数较大的材料来形成第二落座面9。并且，如图4所示，也可将阶梯状的各台阶8a、8b、8c的与基板S的外周缘接触的部分设为圆滑面8d。由此，在通过针对基板S的成膜处理中膜绕入到基板S的外周缘而被成膜的情况下，可防止基板S外周缘的膜因摩擦而被剥落。
接着，参照图5至图7对第二实施方式的机械手30进行说明。在机械臂2的前端经由齿轮箱2a安装的机械手30，与上述第一实施方式相同地，由具有耐热性且摩擦系数较大的材料形成。并且，其具有与齿轮箱2a连结的基端部31和从基端部31以二股状分支并向前方延伸的一对指状部32、32。
在机械手30的上表面设有向上方突出的突条33，该突条33沿着比基板S的外径小的预定直径的相同圆周C呈带状延伸。然后，使基板S以与圆周C同心的方式落座到突条33。其中，突条33以分离方式设在圆周C上的多个部分，即在基端部31和一对指状部32、32之间的三个部分。并且，在本实施方式中，将突条33与机械手30一体成形，但也可以用与机械手30分体的橡胶等形成突条33，在机械手30的上表面安装突条33。但考虑到耐热性时，优选如本实施方式一样，在机械手30上一体形成突条33。
在针对基板S的成膜处理中，有时如图6所示地，膜Sa绕入到基板S下表面外周部而被成膜。因此，当基板S的下表面外周部落座到突条33时，有可能基板S的下表面外周部的膜Sa被摩擦而剥落。并且，在突条33的上表面和基板S之间存在剥落了的膜时，该膜会起到滚动作用，摩擦力极端地降低，容易产生基板S的位置偏离。
因此，在本实施方式中，将上述圆周C的直径以相比基板S的下表面外周部更靠向径向内侧的部分落座于突条33的方式设定，且此时的基板S的下表面外周部有可能在针对基板S的成膜处理中有膜Sa绕入到该下表面外周部而被成膜。由此，基板S的下表面外周部的膜Sa不会被突条33摩擦而剥落，可防止上述的不良情况。
并且，在本实施方式中，突条33的上表面形成为如图6所示的朝向径向外侧和径向内侧下降而具有坡度的曲面33a。由此，在基板S如图6中用实线所示地向上方以凸起状弯曲的情况下，基板S的下表面与突条33上表面的径向外侧的曲面33a线接触。另一方面，基板S如图5(b)中用假想线所示地向下方以凹陷状弯曲的情况下，基板S的下表面与突条33上表面的径向内侧的曲面33a线接触。因此，无论在基板S上产生凸起状、凹陷状中任一种弯曲，都能稳定地支撑基板S，以防其产生位置偏离。另外，平的基板S还因为自重而向下方以凹陷状弯曲，基板S的下表面与突条33上表面的径向内侧的曲面33a线接触，从而被稳定地支撑。
在机械手30一体形成突条33的情况下，需分别从径向外侧和径向内侧研磨加工出突条33上表面的径向外侧的曲面33a和径向内侧的曲面33a。此时，有时在突条33上表面的径向中间残留平坦面，或径向外侧的曲面33a和径向内侧的曲面33a在突条33上表面的径向中间交叉而形成棱线。形成这种棱线时，容易在基板S的下表面留下伤痕。因此，在本实施方式中，进行了曲面33a的研磨加工，以在突条33上表面的径向中间残留若干平坦面33b。由此，不形成棱线，从而防止留下伤痕。
并且，在本实施方式中，将与基端部31和一对指状部32、32分离而设置的各突条33的端面如图7所示地形成倾斜面33c。在这里，机械手30如图7中用假想线所示地弯曲时，各突条33的端面和上表面所成的边缘与基板S的下表面点接触，在基板S的下表面可能留下伤痕。但是，如将各突条33的端面形成倾斜面33c，则各突条33的端面和上表面所成的边缘的角度成为钝角，难以在基板S的下表面留下伤痕。另外，倾斜面33c也可以形成为曲面状。
并且，在第二实施方式中，没在机械手30设置第一实施方式的阶梯部8，但也可将这种阶梯部设在机械手30上。

Claims (7)

1.一种基板传送用机械手，其设在用于传送基板的传送机器人上，以载置的状态支撑基板，其特征在于，
在机械手的上表面设有供基板的下表面外周部落座的第一落座面，在该第一落座面的外周形成朝向上方的阶梯部，
并且在从基板的外周部分离的机械手的上表面部分，设有当基板朝向下方以凹陷状弯曲时供基板的下表面落座的第二落座面，该第二落座面朝向基板的中心向下方倾斜。
2.如权利要求1所述的基板传送用机械手，其特征在于，在上述阶梯部上设有阶梯状的多个台阶。
3.如权利要求2所述的基板传送用机械手，其特征在于，将上述台阶中与基板的外周缘接触的部分作成圆滑面。
4.一种基板传送用机械手，其设在用于传送基板的传送机器人上，以载置的状态支撑基板，其特征在于，
在机械手的上表面具有向上方突出的突条，该突条沿着比基板的外径小的预定直径的相同圆周呈带状延伸，突条的上表面形成为朝向径向外侧和径向内侧下降而具有坡度的曲面。
5.如权利要求4所述的基板传送用机械手，其特征在于，上述预定直径以相比基板的下表面外周部更靠向径向内侧的部分落座于上述突条的方式设定，且此时的基板的下表面外周部有可能在针对基板的成膜处理中有膜绕入到该下表面外周部而被成膜。
6.如权利要求4所述的基板传送用机械手，其特征在于，上述突条上表面的径向中间形成平坦面。
7.如权利要求4所述的基板传送用机械手，其特征在于，上述突条以分离方式形成在上述圆周上的多个部分，各突条的端面形成倾斜面。
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