JP2004095600A

JP2004095600A - アライメント装置

Info

Publication number: JP2004095600A
Application number: JP2002250820A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Sado; 佐渡　大介; Sakiko Matsuhiro; 松廣　幸紀子
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2002-08-29
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2022-08-29
Also published as: JP4230740B2

Abstract

【課題】ウエハＷ等の円板状のワークＷの板面方向の位置を、より精度よく位置決めすることができるアライメント装置を提供する。
【解決手段】円板状ワークＷを載置支持する支持部材２２０と、それぞれが上記円板状ワークＷの半径方向に往復移動可能にガイドされ、かつ常時上記円板状ワークＷの半径方向外方に向けて弾力付勢された複数の移動部材２４０と、上記ワークＷの外周縁を押圧しうる押圧部材２３０と、各移動部材２４０に一端が連結され、可撓性を有する索体２５０と、それらの他端が共通に接続された連結部材２８２と、上記連結部材２８２を所定の方向に往復駆動する駆動手段とを備え、各索体２５０は、それらの一端付近の配索方向が上記移動部材２４０の往復移動方向と一致または略一致し、他端付近の配索方向が上記連結部材２８２の往復駆動方向と一致または略一致するように、１または複数のプーリ２９０によって配索方向が変換される。
【選択図】　図５

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本願発明は、半導体ウエハ等の円板状のワークの中心位置が所定の位置をとるように位置決めを行なうためのアライメント装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造においては、ウエハの状態において、このウエハ上に区画された複数の領域に対して順次一括して各種の工程処理を施した上、このウエハを各領域ごとに分割してチップを得るという工程を経る。各工程処理装置間のウエハの移動は、マガジンに装填された状態での移動、マガジンから工程処理装置への移動、工程処理装置からマガジンへの移動等を伴い、通常、工程処理装置とマガジン間のウエハの移動は、搬送ロボットによって行なわれる。各工程処理においては、ウエハに対してきわめて微細なパターンに基づく処理が行なわれるが、これらの処理によってウエハ上に形成されるパターンは、正確に重ねられねばならない。それ故に、とりわけ、各工程処理装置への搬入の前段において、ウエハの中心の平面的な位置、あるいはこれに加えてウエハの回転方向の位置を正確に規定する位置決め処理を行なった上、こうして位置決め処理を行なったウエハを搬送ロボットによって各工程処理装置内に搬入するという手法が採用される。このような位置決め処理は、ウエハアライメントと呼ばれる。
【０００３】
ウエハアライメントを行なうために従来から用いられてきたウエハアライメント装置の一例を図１６および図１７に模式的に示す。
【０００４】
このウエハアライメント装置は、円板状のウエハＷを、その周方向に等分された３箇所の周縁部下面において支持する支持部材２２０と、このウエハＷの周縁部を周方向に等分された３箇所において一斉に半径方向内方に押圧する位置決めピン２３０とを備える。各位置決めピン２３０は、図１７に良く表れているように、水平方向に延びるロッド５１０の先端に設けられており、このロッド５１０は、その基端方において、リンク機構５２０を介して垂直方向の駆動ロッド５３０に連結されている。駆動ロッド５３０を軸方向に往復駆動させると、各位置決めピン２３０は、ウエハＷの半径方向に往復移動する。
【０００５】
各位置決めピン２３０がその移動行程の外方端に位置させられた状態で、ウエハＷが、図示しない搬送ロボットのハンド等によって支持部材２２０上に載置される。次いで、各位置決めピン２３０が一斉に半径方向内方に向けて移動させられる。そうすることによって、ウエハＷは、その中心が所定の位置をとるように位置決めされる。位置決め後、各位置決めピン２３０は、元の半径方向外方位置に退避させられ、位置決めされたウエハＷは、図示しない搬送ロボットのハンド等によって次工程処理装置等に向けて搬出される。
【０００６】
位置決めピン２３０を一斉にウエハＷの半径方向に往復移動させる機構としては、図１８に模式的に示すように、外方端に位置決めピン２３０を設け、かつほぼウエハＷの半径方向に延出するロッド５１０の基端方の側面にラック５４０を形成し、各ラック５４０に対して共通に噛み合うピニオン５５０を設けて構成される場合もある。ピニオン５５０を正逆回転させることにより、各位置決めピン２３０は、一斉に半径方向に移動し、図１６および図１７に関して上記したのと同様にして、ウエハＷの位置決めを行なうことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図１６および図１７に示したリンク機構５２０を用いて位置決めピン２３０を駆動させる場合、リンク機構５２０の円滑な作動を達成するためには、リンク機構５２０と駆動ロッド５３０、リンク機構５２０と水平方向ロッド５１０との間の連結部に所定のあそびを持たせる必要がある。そうすると、このようなあそびに起因して、各位置決めピン２３０が常に正確な行程を移動するとは限らず、ウエハＷの位置決め後の位置精度を高度に保証することが困難である。また、図１８に示したラック５４０とピニオン５５０とによって位置決めピン２３０を駆動させる場合についても、バックラッシに起因して、ウエハＷの位置決め後の位置精度を高度に保証することは困難である。
【０００８】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、ウエハ等の円板状ワークの板面方向の中心位置を、より精度よく位置決めすることができるアライメント装置を提供することをその課題とする。
【０００９】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の各技術的手段を採用した。
【００１０】
本願発明によって提供されるアライメント装置は、所定の外径をもつ円板状ワークをその板面方向の移動を許容しつつ載置支持する支持部材と、
それぞれが上記円板状ワークの半径方向に往復移動可能にガイドされ、かつ常時上記円板状ワークの半径方向外方に向けて弾力付勢された複数の移動部材と、各移動部材の所定位置に設けられ、上記円板状ワークの外周縁を押圧しうる押圧面を有する押圧部材と、
各移動部材に一端が連結され、可撓性を有する索体と、
各索体の他端が共通に接続された連結部材と、
上記連結部材を所定の方向に往復駆動する駆動手段と、を備え、
各索体の一部またはすべては、それらの一端付近の配索方向が上記移動部材の往復移動方向と一致または略一致し、他端付近の配索方向が上記連結部材の往復駆動方向と一致または略一致するように、１または複数のプーリによって配索方向が変換されていることを特徴としている。
【００１１】
それぞれが押圧部材を有する各移動部材は、常時円板状ワークの半径方向外方に向けて弾力付勢されているので、これら移動部材と上記連結部材との間をつなぐ各索体には、一定の張力が常時作用する。連結部材には、各移動部材に一端が連結された各索体の他端が共通に接続されているので、この連結部材が往復駆動させられると、各移動部材は互いの移動態様にずれを生じることなく、一斉に円板状ワークの半径方向に往復移動させられる。各索体は、プーリによってその配索方向が転換されているが、上記したように、各索体には張力が作用しており、また、各索体の両端部は、移動部材および連結部材に直接的に連結されている。したがって、上記のように、連結部材の往復運動が各索体を介して各移動部材に伝達されるに際し、リンク機構やラック・ピニオン機構に見られるようなあそびは生じない。
【００１２】
各移動部材をその移動行程の外方端に位置させた状態において、ロボットのハンド等により、円板状ワークを支持体上に載置支持させる。そして、上記したように、連結部材を駆動し、各移動部材を一斉に円板状ワークの半径方向内方に向けて移動させると、各押圧部材の押圧面が円板状ワークの周縁部の複数箇所を押す。すべての押圧部材が円板状ワークの周縁部に接触した時点で、円板状ワークは、その板面方向の一定位置に位置決めされる。上記したように、各移動部材の移動には、連結部材の運動があそびなく正確に反映されるので、上記した位置決めは、きわめて精度よく行なわれることになる。
【００１３】
好ましい実施の形態においては、上記支持部材、上記各移動部材、上記連結部材、および上記各索体は、機枠に対して垂直方向の回転中心をもって回転駆動可能な回転体に設けられている。
【００１４】
好ましい実施の形態においてはまた、上記回転体は、機枠に対して上記回転中心をもって回転可能に支持された垂直軸と、この垂直軸の上端に連結されたボス部と、このボス部から水平方向に放射状に延出する複数のアーム部とを備えている。
【００１５】
好ましい実施の形態においてはさらに、上記支持部材および上記移動部材は、上記各アーム部に設けられている一方、
上記垂直軸は、軸方向貫通孔を有する中空軸とされているとともに、上記軸方向貫通孔には軸方向往復駆動される駆動ロッドが挿通されており、上記ボス部内において、上記駆動ロッドの上端に上記連結部材が設けられており、かつ、
上記各索体は、その一端の配索方向が上記移動部材の移動方向である水平かつ上記円板状ワークの半径方向と一致し、かつ、他端の配索方向が上記連結体の駆動方向である垂直方向に一致するように、上記ボス部内に配置されたプーリによって配索方向が変換されている。
【００１６】
好ましい実施の形態においてはまた、上記支持部材は、上記各アームの先端部において上方に突出するようにして形成されており、かつ、円板状ワークの中心に向かうほど低位となる傾斜状の支持面を備えている。
【００１７】
好ましい実施の形態においてはさらに、上記支持部材には、長軸が上記円板状ワークの半径方向に延びる長穴状の貫通穴が設けられており、上記押圧部材は、この貫通穴から上記傾斜状の支持面上に突出させられている。
【００１８】
好ましい実施の形態においてはまた、上記回転体は、上記機枠に対して垂直方向に昇降可能とされている。より具体的には、上記垂直軸は、ロータリ・ボールスプライン機構を介することにより、上記機枠に対して回転可能かつ昇降可能に支持されている。
【００１９】
好ましい実施の形態においてはさらに、上記機枠には、上記円板状ワークをその周縁部において載置保持する仮保持部材が設けられている。
【００２０】
他の好ましい実施の形態においては、上記支持部材、上記各移動部材、上記連結部材、および上記各索体は、円板状ワークのハンドリング部材に形成されている。
【００２１】
この場合において、好ましくは、上記各移動部材は、所定の平面内を移動可能となっており、上記連結部材は、上記平面内または上記平面と平行な面内を往復駆動されるように構成されている。
【００２２】
本願発明のその他の特徴および利点は、図面を参照して以下に行なう詳細な説明から、より明らかとなろう。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態につき、図１〜図１５を参照しつつ、具体的に説明する。なお、図１〜図１３は第１の実施形態を示し、図１４および図１５は第２の実施形態を示す。
【００２４】
まず、第１の実施形態に係るアライメント装置について、説明する。図１は第１の実施形態に係るアライメント装置の全体斜視図、図２は同平面図、図３は同側面外観図、図４はアーム部を上部カバーを一部取り除いて示した拡大平面図、図５は図４のＶ−Ｖ線断面図、図６は図４のＶＩ−ＶＩ線断面図、図７は図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図、図８は図４のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図、図９は図５のＩＸ−ＩＸ線断面図、図１０はアーム部を上部カバーを取り除いて示した斜視図、図１１は図２のＸＩ−ＸＩ線断面図、図１２は図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図、図１３は図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図である。
【００２５】
このアライメント装置は、円板状ワークＷとして、半導体ウエハを選択し、この半導体ウエハＷの水平面内での位置決めおよび回転方向の位置決めを行なうように構成されたものである。ボックス状の機体１００の上面には、水平なテーブル１１０が設けられており、このテーブル１１０上において、１２０°ごとの中心角をもって放射状に延びる３本のアーム部２１０を有する回転体２００が、垂直軸Ｌを中心として回転駆動可能かつ垂直方向に昇降可能となるように構成されている。
【００２６】
各アーム部２１０の先端部上面には、上記ウエハＷをその周縁部において載置支持し、かつこのウエハＷをその面方向の若干の移動を許容するように支持する支持部材２２０が設けられている。この実施形態において支持部材２２０は、図１および図２に良く表れているように、アーム部２１０の幅と同等の幅を有するブロック状に形成されており、その上面に形成される支持面２２２は、図３および図５に良く表れているように、ウエハＷの中心方向に向かうほど低位となる傾斜状としてある。
【００２７】
各支持部材２２０にはまた、図２および図５に表れているように、アーム部２１０の軸線方向、すなわち、ウエハＷの半径方向に長軸を有する長穴状の垂直貫通孔２２４が形成されており、この貫通孔２２４内を挿通しつつ、傾斜状の支持面２２２からさらに上方に突出するように、押圧部材２３０が配置されている。この押圧部材２３０は、後述するように、ウエハＷの半径方向に一斉に往復移動させられる部材であり、その内側面には、ウエハＷの外周縁を押圧しうる押圧面２３２が形成されている。この押圧部材２３０は、ウエハＷに対する衝撃緩和等を考慮して、好ましくは樹脂によって形成される。
【００２８】
各アーム部２１０には、図４、図６〜図８および図１０に示されているように、その軸線方向に延びる凹溝２１５が形成されており、この凹溝２１５内には、長矩形状の断面を有するロッド状をした移動部材２４０が、凹溝２１５の長手方向、すなわち、ウエハＷの半径方向に往復移動するようにガイドされながら、かつ常時ウエハＷの半径方向外方に弾力付勢されながら、装填されている。より詳細には、上記ロッド状の移動部材２４０は、その長手方向の２箇所において、ガイド部材２５０ａ，２５０ｂに拘束されている。ガイド部材２５０ａ，２５０ｂは、移動部材２４０の断面と対応する矩形断面のガイド溝２５２を有し、このガイド溝２５２が下向きとなるようにして、かつこのガイド溝２５２内に上記移動部材２４０をスライド可能に抱持しながら、上記凹溝２１５内に固定されている。また、移動部材２４０の中間部には、左右一対の耳片にバネ受け軸２４４を設けたバネ受け部材２４２が固定されており、各バネ受け軸２４４に套挿した圧縮コイルバネ２４６の一端を上記した２箇所のガイド部材２５０ａ，２５０ｂのうちのウエハＷの半径方向内方側に位置するガイド部材２５０ａに当接させている。これにより、ロッド状の移動部材２４０は、常時ウエハＷの半径方向外方に向けて弾力付勢されることになる。
【００２９】
図５に表れているように、上記移動部材２４０の先端部には、取付けブラケット２４７を介して、上記の押圧部材２３０の下端部が固定されている。このようにして、各押圧部材２３０は、上記移動部材２４０の移動にともなって、ウエハＷの半径方向に往復移動することができる。また、上記移動部材２４０のウエハＷ半径方向内端部には、ワイヤ等の可撓性を有する索体２５０の一端が固定連結されている。
【００３０】
このアライメント装置は、上記のような３つのアーム部２１０が、回転体２００を回転させることによって所望の回転位置をとることができ、そして、３つのアーム部２１０を含め、回転体２００の全体が昇降できるようになっている。このように回転体２００が回転可能かつ昇降可能でありながら、各アーム部２１０の押圧部材２３０が移動部材２４０の移動を介してウエハＷの半径方向に往復移動可能となっているのであり、以下、このような作動を実現するための具体的構成について説明する。
【００３１】
図５、図１１および図１２に表れているように、上記の３つのアーム部２１０の基端部は、一体となって、円筒状の内部空間を有するボス部２６０に一体連結されている。このボス部２６０は、円筒状の側面壁２６２と、水平な底面壁２６４とを有している。底面壁２６４の中心には、垂直方向に延びるスプライン軸２７０の上端が貫通連結されている。そして、このスプライン軸２７０は、ロータリ・ボールスプライン機構２７４を介して、機枠１２０に対し、垂直軸Ｌを中心として回転可能、かつ、昇降可能に支持されている。すなわち、上記スプライン軸２７０を相対回転不能かつ軸方向相対移動可能に保持するボールスプライン装置２７５のハウジング２７６が、機枠に設けたボス部２６０に内挿された状態において、ベアリング２７７を介して回転可能に支持されている。
【００３２】
上記スプライン軸２７０は、軸方向貫通孔２７１を有する中空軸となっており、この軸方向貫通孔２７１には、スプライン軸２７０に対して軸方向に相対移動可能な駆動ロッド２８０が挿通されている。この駆動ロッド２８０の上端は、上記ボス部２６０内に延入しており、かつ、これには、図９に良く表れているように平面視において略三角形状をした連結部材２８２が固定されている（図参照）。この連結部材２８２の略三角形の辺に相当する部位には、上記のように一端が各移動部材２４０に固定連結された索体２５０の他端がそれぞれ固定連結されている。この連結部材２８２の略三角形の頂点に相当する部位には、二股ホーク２８２ａが形成されており、この二股ホーク２８２ａには、上記ボス部２６０の底面壁２６４から垂直状に立設されたガイドピン２６６が係合させられている。これにより、上記駆動ロッド２８０の軸方向駆動に伴って連結部材２８２が垂直方向に駆動されたとしても、この連結部材２８２の上記ボス部２６０に対する回転方向の相対位置関係は変化しないようになっている。
【００３３】
各索体２５０は、図５に良く表れているように、その一端側が上記移動部材２４０の移動方向、すなわち、ウエハＷの半径方向に延び、その他端側が上記連結部材２８２の駆動方向、すなわち、垂直方向に延びるように、上記ボス部２６０に形成したブラケットを介して回転可能に支持されたプーリ２９０によって、配索方向が９０°変換されている。
【００３４】
図５、図１１および図１２に表れているように、上記ボールスプライン装置２７５のハウジング２７６には、被動側ベルトプーリ２７８が一体的に取付けられている。また、機枠１２０には、図１２に示されるように、減速機付きのステッピングモータ１２２が支持されており、このステッピングモータ１２２の出力軸には、駆動側ベルトプーリ１２４が取付けられている。そして、各ベルトプーリ１２４，２７８間には無端歯付きベルト１２６が掛け回されており、これにより、上記スプライン軸２７０、ボス部２６０ないし３つのアーム部２１０からなる回転体２００は、上記ステッピングモータ１２２の回転により、ボールスプライン装置２７５のハウジング２７６の回転を介して、垂直軸Ｌ周りに回転させられる。
【００３５】
図１１および図１２に示すように、上記スプライン軸２７０の下端部は、駆動ブラケット３００に対してベアリング３１０を介して相対回転可能に支持されている。そして、この駆動ブラケット３００は、垂直方向の軸線をもつ被動ナット３２０を保持しており、この被動ナット３２０には、機枠１２０に対してベアリング３２５を介して回転可能に支持された垂直方向のねじ軸１２８が螺合している。図１２および図１３に表れているように、このねじ軸１２８の上端には被動プーリ１３０が設けられているとともに、機枠１２０に支持したモータ１４０の出力軸には駆動プーリ１４２が設けられており、これらプーリ１３０，１４２間に無端歯付きベルト１４４が掛け回されている。これにより、モータ１４０を回転させてねじ軸１２８を軸転させることができ、これによって上記被動ナット３２０が垂直方向にねじ送りされる。その結果、上記駆動ブラケット３００もまた垂直方向に昇降させられるのであり、これにより、上記スプライン軸２７０、上記ボス部２６０ないし３つのアーム部２１０を含む回転体２００は、上記のように垂直軸Ｌ周りに回転可能でありつつ、垂直方向に昇降させられることが可能となる。
【００３６】
図１１に示されているように、上記駆動ブラケット３００にはまた、流体圧駆動の低速シリンダ３４０が保持されている。このシリンダ３４０のピストンロッドの先端には、駆動プレート３５０が取付けられており、この駆動プレート３５０には、上記スプライン軸２７０に挿通される駆動ロッド２８０の下端部が、ベアリング３６０を介して相対回転可能に連結されている。これにより、上記駆動ロッド２８０が上記スプライン軸２７０をはじめとする回転体２００の回転に伴って回転することを許容しつつも、上記シリンダ３４０を作動させることにより、上記駆動ロッド２８０ないし上記連結部材２８２を、上記スプライン軸２７０ないし上記ボス部２６０に対して相対的に垂直方向に駆動させることが可能となる。なお、駆動ロッド２８０が上記スプライン軸２７０をはじめとする回転体２００の回転に伴って回転するのは、上記したように、駆動ロッド２８０の上端に取付けられた連結部材２８２の二股ホーク２８２ａが上記ボス部２６０の底面壁２６４に立設したガイドピン２６６に係合させられているからである（図５、図９参照）。
【００３７】
なお、図５および図１１において、被動側ベルトプーリ２７８に取付けられた遮光プレート３７０と、この遮光プレート３７０の移動軌跡を挟むように配置された発光素子と受光素子とをもつフォトカプラとからなる回転体２００の原点検出センサ３８０が設けられている。
【００３８】
また、図１、図２等に表れているように、機枠のテーブル１１０上には、ウエハＷの周縁部を３箇所において載置保持するための仮保持部材１５０が設けられている。この仮保持部材１５０は、図１２に示されるように、上記回転体２００がその上下方向移動行程の最下位置をとる場合に各アーム部２１０の先端の支持部材２２０の支持面２２２より高位となり、上記回転体２００がその上下移動行程の最高位置をとる場合に各アーム部２１０の先端の支持部材２２０の支持面２２２より低位となるように、その高さ位置が設定されている。そして、これらの仮保持部材１５０の１つに近接するようにして、発光素子が発した光ビームを上下方向に投射し、半導体ウエハＷがこの光ビームを遮ったことをもってウエハＷの存在を検出するウエハセンサ１６０と、同様な構成により、ウエハＷの周部に通常１箇所設けられるノッチＷｎを光ビームを通過したことをもってウエハＷのノッチＷｎの位置、すなわちウエハＷの回転姿勢を検出するノッチセンサ１７０とが設けられている。
【００３９】
次に、以上の構成を備えるアライメント装置によるウエハＷのアライメント動作の一例について説明する。
【００４０】
ウエハＷは、図２に示すように、全体として円形を有しており、その周縁部には、通常、１箇所のノッチＷｎが形成されている。また、このウエハＷの周縁部の下面側は、通常、なめらかなラウンド状に面取りされている。このような面取りが施された周縁領域は、最終的な半導体チップとして利用されない余剰領域である。
【００４１】
アライメント装置は、上記原点検出センサ３８０と協働させつつ上記ステッピングモータ１２２を所定方向に回転させ、回転体２００すなわち３つのアーム部２１０に所定の回転位置をとる原点位置をとらせた上で、モータ１４０を一方向に回転させて回転体２００を上昇させ、３つのアーム部２１０に上昇位置をとらせてウエハＷの搬入を待つ。また、このとき、各アーム部２１０の先端部の押圧部材２３０は、上記シリンダ３４０を所定方向に作動させ、駆動ロッド２８０ないし連結部材２８２にそれらの移動行程の上位位置をとらせることにより、ウエハＷの半径方向外方に退避させられている（図１１には、退避位置にある押圧部材２３０が示されている）。
【００４２】
３つのアーム部２１０が所定の原点位置をとるとき、この３つのアーム部２１０の回転位置を、たとえば図２に表れているように、前工程からこのアライメント装置へウエハＷを搬入するためのロボットの二股ホーク２８２ａ状のハンドＨがテーブル１１０上に進出した場合に、上記３つのアーム部２１０の各支持部材２２０ないし各押圧部材２３０が上記のハンドＨに干渉しないようにする。
【００４３】
上記したように、アーム部２１０が上昇位置をとるとき、その先端部に形成した支持部材２２０はテーブル１１０上の仮保持部材１５０より上位にあることから、図２に示すように、搬送ロボットのハンドＨがウエハＷを載せながら３つのアーム部２１０の上方所定位置まで水平方向に移動した後、このハンドＨが下降することにより、ハンドＨ上のウエハＷは上記３つのアーム部２１０の先端の支持部材２２０上に受け渡される。上述したように、各支持部材２２０の支持面２２２は、ウエハＷの中心に向かうほど低位となる傾斜状となっているから、ウエハＷは、ラウンド状の面取り部が施された周縁部下面側のみが支持面２２２に線的に接触支持される。したがって、ウエハＷにおける半導体チップとなるべき領域の下面が支持部材２２０に接触してその汚れ等によって汚染されるということはない。
【００４４】
ウエハＷが３つのアーム部２１０の支持部材２２０に正常に支持されているかどうかは、上記したウエハセンサ１６０によって確認することができる。
【００４５】
次に、３つのアーム部２１０の上下方向の位置を上記のような上昇位置に維持したまま、上記シリンダ３４０を上記と逆方向に作動させ、駆動ロッド２８０ないし連結部材２８２に下降位置をとらせることにより、この動きを各索体２５０を介して各移動部材２４０に伝達し、各押圧部材２３０を一斉にウエハＷの半径方向内方に向けて移動させる（図５には、内方へ移動した押圧部材２３０が示されている）。そうすると、各押圧部材２３０は、それらの押圧面２３２の内接円を、その中心位置を変化させずに縮小させるようにして移動することとなり、やがて、３つの押圧部材２３０の押圧面２３２がすべてウエハＷの外周に当接し、ウエハＷを周面からクランプする状態を得る。この状態において、ウエハＷの水平面方向の一次的な位置決めが達成される。
【００４６】
すでに説明したように、各移動部材２４０は、常時ウエハＷの半径方向外方に向けて弾力付勢されているので、これら移動部材２４０と上記連結部材２８２との間をつなぐ各索体２５０には一定の張力が常時作用している。そして、連結部材２８２には、各移動部材２４０に一端が連結された各索体２５０の他端が共通に接続されているので、この連結部材２８２が往復駆動させられると、各移動部材２４０は互いの移動態様に相対的なずれを生じることなく、一斉にウエハＷの半径方向に往復移動させられる。各索体２５０は、プーリ２９０によってその配索方向が転換されているが、上記したように、各索体２５０には張力が作用しており、また、各索体２５０の両端部は移動部材２４０および連結部材２８２に直接的に連結されているので、連結部材２８２の往復運動が各索体２５０を介して移動部材２４０に伝達されるに際し、リンク機構やラック・ピニオン機構に見られるようなあそびは生じない。その結果、上記のようなウエハＷの水平面方向の一次的な位置決めは、常に精度よく行なわれる。
【００４７】
次に、上記ステッピングモータ１２２を一方向に回転させ、上記のノッチセンサ１７０がウエハＷのノッチＷｎを検出するまで、回転体２００、３つのアーム部２１０ないしクランプされた状態のウエハＷを一方向に回転させる。これにより、ウエハＷの周方向の位置決めが行なわれる。
【００４８】
このようにして、ウエハＷは、水平方向についての一次的な位置決めおよび周方向の位置決めが行なわれたことになるが、このウエハＷを次工程に移送するために、たとえば、次のようにしてロボットのハンドＨに受け渡される。
【００４９】
上記シリンダ３４０を一方向に作動させ、各押圧部材２３０にウエハＷの半径方向外方への退避位置をとらせ、ウエハＷに対するクランプを解除した上、モータ１４０を作動させて回転体２００全体を下降させ、各アーム部２１０の支持部材２２０の支持面２２２高さをテーブル１１０上の仮保持部材１５０よりも低位とすることにより、各アーム部２１０の支持部材２２０上に支持されていたウエハＷをテーブル１１０上の仮保持部材１５０上に移載する（図１２参照）。このような過程においても、ウエハＷの水平面方向および周方向の位置決め状態は、依然として維持されている。
【００５０】
次に、上記ステッピングモータ１２２を作動させて回転体２００全体を任意角度回転させる。これは、たとえば、３つのアーム部２１０の支持部材２２０ないし押圧部材２３０が、次工程へのウエハ搬出用ロボットのハンドＨの進入に際して干渉を起こさないようにするという意味合いをもつ。
【００５１】
この状態から回転体２００全体に上昇位置をとらせると、仮保持部材１５０上に保持されていたウエハＷは、再度、３つのアーム部２１０の各支持部材２２０上に移載される。
【００５２】
この状態においてもなお、ウエハＷの水平面方向および周方向の位置決め状態は維持されているが、このとき、再度シリンダ３４０を作動させて各押圧部材２３０をウエハＷの半径方向内方に移動させ、各押圧部材２３０の押圧面２３２がウエハＷの外周に接触するクランプ状態を得て、ウエハＷに対する水平面方向の二次的な位置決めを行なっても良い。
【００５３】
そうして、シリンダ３４０を逆方向に作動させて押圧部材２３０によるウエハＷのクランプ状態を解除した上、ロボットのハンドＨをテーブル１１０上に進入させ、そして、モータ１４０を作動させて回転体２００全体に下降位置をとらせることにより、３つのアーム部２１０上に支持されていたウエハＷは、上記のハンドＨに受け渡される。
【００５４】
次に、第２の実施形態に係るアライメント装置について、図１４および図１５を参照して説明する。
【００５５】
この実施形態に係るアライメント装置は、搬送ロボット等のハンドＨに適用したものである。すなわち、図１４に示すように、全体として水平方向に延びる薄板状をしており、かつ平面視において二股ホーク状をしたハンド部材４００の上面には、４つの移動部材２４０が、それぞれ、このハンド部材４００の平面視における略中心を中心とする仮想円Ｃの半径方向に往復移動可能にガイドされながら、設けられている。これらの移動部材２４０はまた、圧縮コイルバネ２４６等によって、常時上記仮想円Ｃの半径方向外方に向けて付勢されている。各移動部材２４０の適部には、上記仮想円Ｃの中心方向を向く押圧面２３２をもつ押圧部材２３０が突出状に形成されている。
【００５６】
各移動部材２４０の上記仮想円Ｃの半径方向内方の端部には、可撓性を有する索体２５０としてのワイヤの一端が固定連結されている。これらの４本の索体２５０の一端の配索方向は、各移動部材２４０の往復移動方向、すなわち、上記仮想円Ｃの半径方向と一致させられているが、中間部は、複数個のプーリ２９０によって一定の水平面内において配索方向が変換されている。これら４本の索体２５０の他端部は、ハンド部材４００の基端方において、それぞれこのハンド部材４００の軸線方向を向くようにして平行状に集められた上、連結部材２８２に共通に固定連結されている。この連結部材２８２は、ハンド部材４００の基端方に配置されたシリンダ３４０等の駆動手段により、このハンド部材４００の軸線方向に往復駆動させられる。
【００５７】
ハンド部材４００の適部にはまた、ほぼ上記仮想円Ｃと対応するようにしてウエハＷ等の円板状ワークＷが導入された場合に、この円板状ワークＷの周縁部下面を支持することができる支持部材２２０が、好ましくは、上記仮想円Ｃの半径方向内方に向かうほど低位となる傾斜面状に設けられている（図１５参照）。なお、この支持部材２２０は、上記移動部材２４０と一体的に、押圧部材２３０の裾部に傾斜状の支持面を設けるなどして形成してもよい。
【００５８】
次に、上記構成を備えるアライメント装置によるアライメント動作の一例について説明する。
【００５９】
各移動部材２４０は、その往復移動行程の最外方に位置していて、円板状ワークＷの導入を待ち受ける。このとき、連結部材２８２は、シリンダ３４０の作動により、その移動行程におけるハンド部材４００の先端方に位置している。各移動部材２４０は、実質的には圧縮コイルバネ２４６の弾力によってその移動行程の最外方に位置しており、索体２５０には、一定の張力が作用している。
【００６０】
適当な搬送手段により、ウエハ等の円板状ワークＷが、上記ハンド部材４００の上面上に、ほぼ上記仮想円Ｃと対応するようにしながら導入され、この円板状ワークＷは、各支持部材２２０により、周縁部において支持される。
【００６１】
次いで、シリンダ３４０の作動により、連結部材２８２をハンド部材４００の基端方に移動させる。そうすると、４本の索体２５０が牽引されることにより、各移動部材２４０および押圧部材２３０は、一斉に円板状ワークＷの半径方向内方に向けて移動し、やがてすべての押圧部材２３０の押圧面２３２が円板状ワークＷの周縁部に当接する。これによって円板状ワークＷは各押圧部材２３０によってクランプされた状態が生まれ、円板状ワークＷは、その中心が上記仮想円Ｃの中心と一致するように位置決めされる。
【００６２】
こうして押圧部材２３０によってクランプされた状態を維持すれば、このハンドＨによる円板状ワークＷの搬送を高速で行なうことができる。このハンドＨがワークＷの搬送先付近に到達した時点で各押圧部材２３０を退避させれば上記のクランプ状態が解除され、搬送先へのワークＷの移載が可能となる。
【００６３】
この実施形態においても、各移動部材２４０と連結部材２８２とが、プーリ２９０によって配索方向が転換された可撓性を有する索体２５０によって連結されている点は上記した第１の実施形態と同様である。したがって、連結部材２８２の往復運動が各索体２５０を介して移動部材２４０に伝達されるに際し、リンク機構やラック・ピニオン機構に見られるようなあそびが生じることがなく、その結果、上記のようなウエハＷの水平面方向の位置決めは、常に精度よく行なわれることになる。
【００６４】
もちろん、この発明の範囲は上述した各実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した事項の範囲内でのあらゆる変更は、すべて本願発明の範囲に含まれる。
【００６５】
たとえば、第１の実施形態においては、回転体２００に搭載した格好でアライメント装置を構成し、この回転体２００自体を昇降可能として、機体１００のテーブル１１０上に配置した仮保持部材１５０との間のワークＷの受け渡しを可能にしているが、第２の実施形態も本願発明の範囲に包摂されることから判るように、アライメント装置を回転体２００に搭載した構成としたり、この回転体２００を昇降可能とすることは、選択的な事項である。
【００６６】
以上の説明から明らかなように、本願発明は、円板状ワークＷの板面方向での位置決めを行なうべく、この円板状ワークＷの半径方向に往復移動可能とした複数の押圧部材２３０ないしこれを支持する各移動部材２４０を、プーリ２９０によって配索方向を変換された可撓性索体２５０を介してこの可撓性索体２５０が共通に連結された連結部材２８２を駆動することにより一斉に移動させることにポイントがある。かかる思想を利用する構成は、すべて本願発明の範囲に含まれるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係るアライメント装置の全体斜視図である。
【図２】図１に示したアライメント装置の平面図である。
【図３】図１に示したアライメント装置の側面外観図である。
【図４】アーム部を上部カバーを一部取り除いて示した拡大平面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】図４のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。
【図７】図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。
【図８】図４のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図９】図９は図５のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。
【図１０】アーム部を上部カバーを取り除いて示した斜視図である。
【図１１】図２のＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う断面図である。
【図１３】図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図１４】第２の実施形態に係るアライメント装置の模式的平面図である。
【図１５】図１４に示されるアライメント装置の要部斜視図である。
【図１６】従来例の模式的平面図である。
【図１７】図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿う断面図である。
【図１８】他の従来例の模式的平面図である。１００　　　機体
１１０　　　テーブル
１２０　　　機枠
１２２　　　ステッピングモータ
１２４　　　被動側ベルトプーリ
１２６　　　無端歯付きベルト
１２８　　　ねじ軸
１３０　　　被動プーリ
１４０　　　モータ
１４２　　　駆動プーリ
１４４　　　無端歯付きベルト
１５０　　　仮保持部材
１６０　　　ウエハセンサ
１７０　　　ノッチセンサ
２００　　　回転体
２１０　　　アーム部
２２０　　　支持部材
２２２　　　支持面
２３０　　　押圧部材
２３２　　　押圧面
２４０　　　移動部材
２４６　　　圧縮コイルバネ
２５０　　　索体（ワイヤ）
２６０　　　ボス部
２７０　　　スプライン軸
２７４　　　ロータリ・ボールスプライン機構
２８０　　　駆動ロッド
２８２　　　連結部材
２９０　　　プーリ
３００　　　駆動ブラケット
３２０　　　被動ナット
３４０　　　シリンダ
３５０　　　駆動プレート
４００　　　ハンド部材
Ｗ　　　　　円板状ワーク（ウエハ）
Ｈ　　　　　ハンド
Ｃ　　　　　仮想円

Claims

所定の外径をもつ円板状ワークをその板面方向の移動を許容しつつ載置支持する支持部材と、
それぞれが上記円板状ワークの半径方向に往復移動可能にガイドされ、かつ常時上記円板状ワークの半径方向外方に向けて弾力付勢された複数の移動部材と、各移動部材の所定位置に設けられ、上記円板状ワークの外周縁を押圧しうる押圧面を有する押圧部材と、
各移動部材に一端が連結され、可撓性を有する索体と、
各索体の他端が共通に接続された連結部材と、
上記連結部材を所定の方向に往復駆動する駆動手段と、を備え、
各索体の一部またはすべては、それらの一端付近の配索方向が上記移動部材の往復移動方向と一致または略一致し、他端付近の配索方向が上記連結部材の往復駆動方向と一致または略一致するように、１または複数のプーリによって配索方向が変換されていることを特徴とする、アライメント装置。
上記支持部材、上記各移動部材、上記連結部材、および上記各索体は、機枠に対して垂直方向の回転中心をもって回転駆動可能な回転体に設けられている、請求項１に記載のアライメント装置。
上記回転体は、機枠に対して上記回転中心をもって回転可能に支持された垂直軸と、この垂直軸の上端に連結されたボス部と、このボス部から水平方向に放射状に延出する複数のアーム部とを備えている、請求項２に記載のアライメント装置。
上記支持部材および上記移動部材は、上記各アーム部に設けられている一方、
上記垂直軸は、軸方向貫通孔を有する中空軸とされているとともに、上記軸方向貫通孔には軸方向往復駆動される駆動ロッドが挿通されており、上記ボス部内において、上記駆動ロッドの上端に上記連結部材が設けられており、かつ、
上記各索体は、その一端の配索方向が上記移動部材の移動方向である水平かつ上記円板状ワークの半径方向と一致し、かつ、他端の配索方向が上記連結部材の駆動方向である垂直方向に一致するように、上記ボス部内に配置されたプーリによって配索方向が変換されている、請求項３に記載のアライメント装置。
上記支持部材は、上記各アームの先端部において上方に突出するようにして形成されており、かつ、円板状ワークの中心に向かうほど低位となる傾斜状の支持面を備えている、請求項４に記載のアライメント装置。
上記支持部材には、長軸が上記円板状ワークの半径方向に延びる長穴状の貫通穴が設けられており、上記押圧部材は、この貫通穴から上記傾斜状の支持面上に突出させられている、請求項５に記載のアライメント装置。
上記回転体は、上記機枠に対して垂直方向に昇降可能とされている、請求項２ないし６のいずれかに記載のアライメント装置。
上記垂直軸は、ロータリ・ボールスプライン機構を介することにより、上記機枠に対して回転可能かつ昇降可能に支持されている、請求項７に記載のアライメント装置。
上記機枠には、上記円板状ワークをその周縁部において載置保持する仮保持部材が設けられている、請求項１ないし８のいずれかに記載のアライメント装置。
上記支持部材、上記各移動部材、上記連結部材、および上記各索体は、円板状ワークのハンドリング部材に形成されている、請求項１に記載のアライメント装置。
上記各移動部材は、所定の平面内を移動可能となっており、上記連結部材は、上記平面内または上記平面と平行な面内を往復駆動されるように構成されている、請求項１０に記載のアライメント装置。