JP2005209954A - 基板保持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 周方向一部分が切り欠けられた基板であっても、基板の周縁部に接触して基板を位置決めした状態で、基板を保持する基板保持装置を提供する。
【解決手段】 第１案内部５１ａおよび第２案内部５２ｂの少なくともいずれかと、第１移動部２４および第２移動部２５の少なくともいずれかとによってウェハ２１を挟持した基板挟持状態で、第１案内部５１ａ、第２案内部５１ｂ、第１移動部２４および第２移動部２５が、オリフラ１９を形成するために切り欠かれた欠如領域１８の円弧の周方向距離Ｎ１よりも前記仮想円筒の周方向に間隔Ｎ２〜Ｎ５を開けてそれぞれ配置される。これによって第１案内部５１ａ、第２案内部５１ｂ、第１移動部２４および第２移動部２５のうちの少なくとも３つでウェハ２１を挟持することができ、オリフラ１９の位置にかかわらず、ウェハ２１の周縁部に接触して、ウェハ２１を位置合せした状態で保持することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、円板状の基板を保持する基板保持装置に関する。

従来技術の基板保持装置として、円板状の半導体ウェハを保持するロボットハンドがある。ロボットハンドは、多関節ロボットのロボットアームの先端部にエンドエフェクタとして連結される。ロボットアームによってロボットハンドは、搬送元位置にあるウェハを保持して、搬送先位置に搬送することができる。

第１の従来技術のロボットハンドは、ウェハの裏面を真空吸着して、ウェハを保持する（たとえば特許文献１参照）。また第２の従来技術のロボットハンドは、ウェハのエッジ部分のうち複数箇所を下方から支持してウェハを保持する（たとえば特許文献２参照）。

特開２０００−１８３１３３号公報 特表２００２−５２０８６０号公報

上述した第１の従来技術では、ロボットハンドがウェハの片面の広い部分に接触する。したがってウェハを保持するにあたって、パーティクルが巻き上げられてウェハの表面に付着してしまうことがある。この場合、ウェハが汚染されて歩留まりが低下してしまう。

またロボットハンドの厚み寸法が大きくなるので、複数のウェハが小さいピッチでカセットに収容されている場合には、ロボットハンドをウェハ間に進入させて、ウェハの裏面にロボットハンドの吸着部分を配置することが困難となる。

上述した第２の従来技術では、ロボットハンドは、ウェハの周縁部を支持するので、ウェハが汚染しにくい。しかしながらウェハにオリフラが形成される場合には、位置合せした状態で保持することができない。

具体的にはウェハには、位置合せのために、周縁部の一部の円弧とその円弧の弦とによって囲まれる部分が切り欠かれてオリフラが形成される。この場合、複数の支持部分のうちの１つがオリフラに対向すると、その支持部分はウェハの周縁部に当接することができない。したがって支持部分がウェハを基準位置に案内する案内手段の役割を果たすことができず、ウェハを位置合せした状態で保持することができない。

ウェハを位置合せした状態で保持できないと、ロボットハンドを用いてウェハを予め定める位置に正確に搬送することができない。たとえばウェハをアライナに搬送しても、アライナのセンタ位置とウェハのセンタ位置とがずれてしまう。

したがって本発明の目的は、周方向一部分が切り欠けられた基板であっても、基板の周縁部に接触し、基板を位置決めして保持する基板保持装置を提供することである。

本発明は、周方向一部分が切り欠かれた略円板状基板を保持する基板保持装置であって、
予め定める基準軸線を有するハンド本体と、
ハンド本体に設けられ、基板の周縁部に下方から臨んで基板を支持する支持部と、
ハンド本体に設けられ、基準軸線を中心として基板と同じ半径を有する仮想円筒の周面に接する案内面を有する第１案内部と、
ハンド本体に設けられ、基準軸線を中心として基板と同じ半径を有する仮想円筒の周面に接する案内面を有する第２案内部と、
基準軸線に垂直な仮想面に沿って変位可能に設けられ、基板の周縁部に半径方向外方から臨む第１移動部と、
基準軸線に垂直な仮想面に沿って変位可能に設けられ、基板の周縁部に半径方向外方から臨む第２移動部と、
前記第１移動部および第２移動部を前記仮想面に沿って、同時に変位駆動する駆動手段とを含み、
第１案内部および第２案内部の少なくともいずれかと、第１移動部および第２移動部の少なくともいずれかとによって基板を挟持した基板挟持状態で、第１案内部、第２案内部、第１移動部および第２移動部が、基板の切り欠かれた欠如領域の円弧の周方向距離よりも前記仮想円筒の周方向に間隔を開けてそれぞれ配置されることを特徴とする基板保持装置である。

また本発明は、前記第１案内部および第２案内部の各案内面は、基板の半径とほぼ同じ曲率半径で、前記仮想円筒の周面に沿って延びることを特徴とする。

また本発明は、前記第１移動部および第２移動部は、基板の半径とほぼ同じ曲率半径で、基板の周縁部に半径方向外方から臨む押圧面を有し、基板挟持状態で、押圧面は、前記仮想円の周面に沿って延びることを特徴とする。

また本発明は、基板挟持状態で、第１案内部と第１移動部とは、前記基準軸線に関して点対称となる位置に配置され、
第２案内部と第２移動部とは、前記基準軸線に関して点対称となる位置に配置され、
第１案内部と第２移動部とを結ぶ直線と、第２案内部と第１移動部とを結ぶ直線とが、移動部の移動方向に平行となるように配置されることを特徴とする。

また本発明は、支持部が基板を支持する支持面は、前記仮想円筒の半径方向外方に向かうにつれて上方に傾斜し、各移動部が基板に当接する押圧面は、前記仮想円筒の半径方向外方に向かうにつれて下方に傾斜することを特徴とする。

また本発明は、前記基準軸線から半径方向外方に開放する開放空間が形成されることを特徴とする。

また本発明は、前記支持部は、基板に当接する３つの支持部分を有し、各支持部分は、前記基準軸線まわりの周方向の間隔が１８０度以下にそれぞれ設定されて、３つのうちの１つの支持部分の周方向両側に第１移動部および第２移動部が配置され、残余の２つの支持部分に各案内部がそれぞれ設けられることを特徴とする。

また本発明は、前記３つのうちの１つの支持部分が基板を支持する支持面は、基板の切り欠かれた欠如領域の円弧の周方向距離よりも長い周方向寸法を有することを特徴とする。

本発明によれば、支持部に基板が支持される基板支持状態で、各移動部が案内部に向かって変位することで、少なくともいずれかの移動部が基板に接触する。さらにその移動部が案内部に向かって移動することによって、基板をスライド移動させ、基板を案内部に当接させることができる。これによって基板を基準軸線に同軸に位置合せすることができる。またこのように位置合せした状態で、移動部と案内部とによって基板を挟持して保持することができる。

基板の切り欠かれた部分は、第１案内部、第２案内部、第１移動部および第２移動部のいずれにも対向しないか、あるいは第１案内部、第２案内部、第１移動部および第２移動部のいずれか１つに対向する。したがって第１案内部、第２案内部、第１移動部および第２移動部のうちの少なくとも３つで基板を挟持することができる。

たとえば第１案内部に基板の切り欠かれた部分が対向すると、第２案内部と第１移動部と第２移動部とによって、基板を挟持して位置合せすることができる。またたとえば第１移動部に基板の切り欠かれた部分が対向すると、第１案内部と第２案内部と第２移動部とによって、基板を挟持して位置合せすることができる。このように基板の切り欠かれた部分がいずれの位置に配置された場合であっても、基板の周縁部に３つ以上の部分が接触して、基板を基準軸線と同軸に位置合せして保持することができる。

以上のように、基板の周縁部以外の部分に接触することなく、正確に位置決めした状態で保持することができるので、たとえば基板保持装置によってオリフラが形成される半導体ウェハを保持して、アライナに搬送する場合、ウェハの汚染を防止したうえで、アライナのセンタ位置にウェハを精度よく位置合せすることができる。

また本発明によれば、各案内面は、基板の半径とほぼ同じ曲率半径を有する。移動部によって基板をスライド移動させると、基板の周縁部分が案内面に接触する。これによって第１案内部および第２案内部のうちの一方に、基板の切り欠かれた部分が対向したとしても、基板の軸線が基準軸線からずれることを防いで、基板を挟持することができる。

また本発明によれば、各押圧面は、基板の半径とほぼ同じ曲率半径を有する。移動部によって基板をスライド移動させると、基板の周縁部分が押圧面に接触する。これによって第１移動部および第２移動部のうちの一方に、基板の切り欠かれた部分が対向したとしても、基板の軸線が基準軸線からずれることを防いで、基板を挟持することができる。

また本発明によれば、基板挟持状態で、第１案内部と第１移動部とが点対称となる位置に配置されるとともに、第２案内部と第２移動部とが点対称となる位置に配置される。また第１案内部と第２移動部とを結ぶ直線と第２案内部と第１移動部とを結ぶ直線とが平行となるように配置される。これによって各移動部によって、基板の軸線が基準軸線に向かうように基板をスライド移動させることができる。また基板が基準軸線に同軸に配置された後、さらに移動部が基板を押圧しても、基準軸線から基板がずれることを防ぐことができる。これによって各支持部の変位駆動について複雑な制御を必要とせず、基板を基準軸線に同軸に案内することができ、構成を単純化することができる。

また本発明によれば、支持面が半径方向外方に向かうにつれて上方に傾斜することによって、基板の周縁部を支持面に線接触または点接触させて、基板を支持することができる。同様に押圧面が半径方向外方に向かうにつれて下方に傾斜することによって、基板の周縁部を押圧面に線接触または点接触させて、基板を押圧することができる。したがって支持部および移動部が基板の端面に接触する領域を小さくすることができ、基板保持装置による基板の汚染を防止することができる。さらに移動部および案内部によって基板を半径方向に挟持するとともに、移動部および支持部によって基板を上下方向にも挟持することができ、より確実に基板を保持することができる。これによって基板を保持した状態で、高速で移動した場合であっても、基板がずれることを防止することができる。

また本発明によれば、開放空間が形成されるので、基板の中心に沿って延びる連結軸によって基板を保持するような他の保持装置から基板を取出すことができる。またそのような他の保持装置に基板を保持させることができる。たとえば半導体ウェハを保持してアライナに搬送する場合、アライナに設けられる保持軸が開放空間を挿通するように本発明の基板保持装置が移動されることによって、ウェハをアライナの回転軸に同軸に配置することができる。

また本発明によれば、３つの各支持部分の周方向の間隔が１８０度以下にそれぞれ配置されるので、３つの支持部分によって基板を安定して支持することができる。また３つのうちの１つの支持部分の周方向両側に第１移動部および第２移動部が配置され、残余の２つの支持部分に各案内部がそれぞれ設けられることによって、第１移動部および第２移動部よりも外側に支持部分を配置する必要がなく、ハンド本体を小型化することができる。

また本発明によれば、少なくとも３つのうちの１つの支持部分と、残余の２つの支持部分の１つとで基板を支持することができる。これによって残余の２つの支持部のみによって基板を支持することがなく、より確実に基板を支持することができる。

図１は、本発明の実施の一形態であるロボットハンド２０を示す平面図である。図２は、ロボットハンド２０を示す背面図であり、図３は、図１のＳ３−Ｓ３切断面から見てロボットハンド２０を示す断面図であり、図４は、ロボットハンド２０を示す側面図である。

ロボットハンド２０は、円板状の基板である半導体ウェハ２１を保持する基板保持装置となる。ロボットハンド２０は、多関節ロボットに連結され、保持したウェハ２１を予め定める移動径路に沿って移動させる。なお、ロボットハンド２０は、予め定める基準軸線Ｌ１と同軸に位置合せした状態でウェハ２１を保持可能に構成される。

ウェハ２１は、位置合せのためにオリフラ１９が形成される。ウェハ２１の中心軸まわりにウェハ２１と同じ半径で一周する仮想円を想定した場合、ウェハ２１は、その仮想円の一部の円弧とその円弧の弦とによって囲まれる欠如領域１８が切り欠かれる。直径が２００ｍｍのウェハ２１の場合、オリフラを形成するために切りかかれる欠如領域１８の円弧の長さは、６０．２２７ｍｍであり、弦の長さは、約５９．３２ｍｍである。

本発明の実施の形態では、ウェハ２１のうち、欠如領域１８の周囲の部分をオリフラ１９と称する。また基準軸線Ｌ１は、鉛直方向に延びる。なお本発明では、基準軸線Ｌ１を中心としてウェハ２１と同じ半径を有する仮想円筒の半径方向を単に半径方向Ａとし、前記仮想円筒の周方向を単に周方向Ｂとする。

ロボットハンド２０は、ハンド本体２２と、支持部２３と、第１移動部２４と、第２移動部２５と、ハンド駆動手段２６とを含む。ハンド本体２２は、予め定める基準軸線Ｌ１を有し、基準軸線Ｌ１に垂直な中心軸線Ｌ２に沿って延びる。ロボットハンド２０がウェハ２１を保持した状態で、中心軸線Ｌ２は水平に延びる。ハンド本体２２は、長手方向一端部３６でウェハ２１を保持し、長手方向他端部３７で多関節ロボットのロボットアームに連結される。

ハンド本体の長手方向一端部３６は、略Ｕ字状に形成される。具体的には、長手方向一端部３６は、基端部分３３と、基端部分３３から２つに分岐して長手方向に延びる２つの先端部分３４，３５が形成される。なお基準軸線Ｌ１は、基端部分３３と各先端部分３４，３５との間に設定される。ハンド本体２２は、中心軸線Ｌ２に関して線対称に設けられる。

図３および図４に示すように、ハンド本体２２の長手方向一端部３６は、厚み方向寸法すなわち、基準軸線Ｌ１方向の寸法が薄く形成され、ブレード形状に形成される。たとえば中心軸線Ｌ２に沿って延びて基準軸線Ｌ１を有する略長方形板部材が、基準軸縁Ｌ１から中心軸線Ｌ２に沿う一方向に開放する開放空間１７が形成されるように切り欠かれることによって、Ｕ字形状の長手方向一端部３６が形成される。

支持部２３は、ウェハ２１の周縁部に下方から臨んでウェハ２１を下方から支持して乗載する。支持部２３は、ウェハ２１に当接する３つの支持部分３０〜３２を有する。第１支持部分３０は、ハンド本体２２の２つの先端部３４，３５のうち、一方の先端部３４に設けられる。また第２支持部分３１は、ハンド本体２２の２つの先端部３４，３５のうち、他方の先端部３５に設けられる。第３支持部分３２は、ハンド本体２２の基端部分３３に設けられる。したがって各支持部分３０〜３２は、基準軸線Ｌ１まわりに周方向Ｂに間隔を開けて設けられる。第１支持部分３０および第２支持部分３１と、第３支持部分３２とは、大略的に中心軸線Ｌ２に沿って並ぶ。

各支持部分３０〜３２は、ウェハ２１を下方から支持する支持面５２ａ，５２ｂ，６１をそれぞれ有する。各支持面５２ａ，５２ｂ，６１にウェハ２１の周縁部が当接することによって、支持部２３は、ウェハ２１を乗載して支持する。また各支持面５２ａ，５２ｂ，６１が半径方向Ａおよび周方向Ｂに延びることによって、ウェハ２３は、支持部２３に支持された状態で、基準軸線Ｌ１に垂直な平面に沿ってスライド可能に設けられる。

第１支持部分３０には、後述する第１案内部５１ａが設けられ、第２支持部分３１には、後述する第２案内部５１ｂが設けられる。各案内部５１ａ，５１ｂは、それぞれ支持部分３１から上方に突出する。各案内部５１ａ，５１ｂは、案内面５３ａ，５３ｂをそれぞれ有する。各案内面５３ａ，５３ｂは、基準軸線Ｌ１を中心としてウェハ２１と同じ半径を有する仮想円筒の周面に接する。

第１移動部２４および第２移動部２５は、ハンド本体２２の基端部分３３に設けられる。また各移動部２４，２５は、基準軸線Ｌ１に垂直な仮想面に沿って変位可能に設けられる。具体的には、各移動部２４，２５は、中心軸線Ｌ２に平行な移動方向Ｃ１，Ｃ２に移動可能に設けられる。各移動部２４，２５は、周方向Ｂに間隔をあけて設けられ、中心軸線Ｌ２に関して線対称に配置される。具体的には、各移動部２４，２５は、第３支持部分３２の周方向両側に配置される。各移動部２４，２５は、支持部２３に支持されるウェハ２１の周縁部に半径方向外方から臨む。

ハンド駆動手段２６は、第１移動部２４および第２移動部２５を両方同時に、基準軸線Ｌ１に垂直な仮想面に沿って変位駆動する。具体的には、中心軸線Ｌ２に平行な移動方向Ｃ１，Ｃ２に変位駆動する。ハンド駆動手段２６は、たとえばエアシリンダを用いて実現される。エアシリンダは、圧縮空気が供給されることによってピストンロッドを中心軸線Ｌ２に沿って変位移動させる。図３および図４に示すように、エアシリンダは、ハンド本体２２の長手方向他端部３７に形成される内部空間に収容される。

ピストンロッドの先端部には、中心軸線Ｌ２に沿って延びる連結軸３９の一端部が連結される。連結軸３９の他端部には、中心軸線Ｌ２に垂直でかつ水平に延びる連結部材３８が連結される。連結部材３８は、その長手方向一端部３８ａに第１移動部２４が連結され、その長手方向他端部３８ｂに第２移動部２５が連結される。

ピストンロッドが伸長すると、移動方向Ｃ１，Ｃ２のうち各移動部２４，２５が基準軸線Ｌ１に近づく近接方向Ｃ１に移動する。またピストンロッドが縮退すると、移動方向Ｃ１，Ｃ２のうち各移動部２４，２５が基準軸線Ｌ１から離れる離反方向Ｃ２に移動する。また各支持分３０，３１，３２、各案内部５１ａ，５１ｂおよび各移動部２４，２５は、合成樹脂から成る。

図１に示すように、たとえばオリフラ１９が第１案内部５１ａ、第２案内部５１ｂ、第１移動部２４および第２移動部２５に対向しない状態で、ウェハ２１が各支持部分３０，３１，３２に支持される場合、ハンド駆動手段２６によって各移動部２４，２５を近接方向Ｃ１に移動させると、各移動部２４，２５がウェハ２１に接触する。さらに各移動部２４，２５を近接方向Ｃ１に移動させることによって、支持部２３に支持されたウェハ２１を半径方向Ａにスライド移動させ、ウェハ２１を各案内部５１ａ，５１ｂの案内面５３ａ，５３ｂに当接させることができる。

ウェハ２１を各案内部５１ａ，５１ｂに当接させることによって、ウェハ２１を基準軸線Ｌ１と同軸の位置に案内して位置合せをすることができる。またこのように位置合せした状態で、各移動部２４，２５と各案内部５１ａ，５１ｂとによって、協働してウェハ２１を挟持することができる。

図５は、ロボットハンド２０が連結される多関節ロボット４０を示す平面図であり、図６は、多関節ロボット４０の側面図である。ロボットハンド２０が連結される多関節ロボット４０は、ロボットハンド２０を互いに直交するＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に変位駆動可能である。

たとえば多関節ロボット４０は、基台４１と、ベース部４２と、ベース部４２に連結される第１アーム４３と、第１アーム４３に連結される第２アーム４４と、アーム駆動手段とを有する。ベース部４２は、基台４１に対して予め定められる第１軸線Ｌ３まわりに角変位可能に設けられる。第１アーム４３は、ベース部４２に対して予め定められる第２軸線Ｌ４まわりに角変位可能に設けられる。また第２アーム４４は、第１アーム４３に対して予め定められる第３軸線Ｌ５まわりに角変位可能に設けられる。

アーム駆動手段は、ベース部４２、第１アーム４３、第２アーム４４を対応する軸線Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５まわりに角変位駆動する。さらにアーム駆動手段は、ベース部４２を上下方向、すなわちＺ方向に変位駆動する。このような多関節ロボット４０の第２アーム４４にロボットハンド２０が連結されることによって、ロボットハンド２０を円筒座標系に従って移動させることができる。なお、ロボットハンド２０が連結される多関節ロボットは、ロボットハンド２０の移動すべき移動経路に従って移動駆動可能であれば、上述した構成に限定されない。

図７は、ロボットハンド２０の長手方向一端部３６を拡大して示す平面図である。第１〜第３支持部３０〜３２は、周方向Ｂの間隔θ４，θ５，θ６が１８０度以下にそれぞれ設定される。たとえば第１支持部３０の周方向中心と基準軸線Ｌ１とを結ぶ直線Ｕ１と、第３支持部３２の周方向中心と基準軸線Ｌ１とを結ぶ直線Ｕ２と、の成す角度θ１は約１５５度である。また第２支持部３１の周方向中心と基準軸線Ｌ１とを結ぶ直線Ｕ２と、第３支持部３２の周方向中心と基準軸線Ｌ１とを結ぶ直線Ｕ３と、の成す角度θ２は約１５５度である。また第１支持部３０の周方向中心と基準軸線Ｌ１とを結ぶ直線Ｕ１と、第２支持部３１の周方向中心と基準軸線Ｌ１とを結ぶ直線Ｕ３と、の成す角度θ３は約５０度である。

第３支持部分３２は、オリフラ１９を形成するために切り欠かれた欠如領域１８の円弧の周方向距離Ｎ１よりも、長い周方向距離Ｎ２を有する。言い換えると、第３支持部分３２にオリフラ１９が対向したとしても、オリフラ１９を形成するために切りかれた欠如領域１８よりも大きい領域を有する支持面６１が形成されている。したがって第３支持部分３２は、オリフラ１９の位置にかかわらずにウェハ２１を支持することができる。

これによってウェハ２１は、少なくとも第３支持部分３２と、第１支持部分３０または第２支持部分３１のいずれかとによってウェハ２１を支持することができる。たとえば第１支持部分３０にオリフラ１９が対向する場合には、第２支持部分３１と第３支持部分３２とによってウェハ２１を支持することができる。また第３支持部分３２にオリフラ１９が対向したとしても、第１支持部分３０、第２支持部分３１、第３支持部分３２によってウェハ２１を支持することができる。

また各案内部５１ａ，５１ｂの少なくともいずれかと、各移動部２４，２５の少なくともいずれかとによってウェハ２１を挟持した基板挟持状態で、第１案内部５１ａ、第２案内部５１ｂ、第１移動部２４および第２移動部２５は、オリフラ１９を形成するために切り欠かれた欠如領域１８の円弧の周方向距離Ｎ１よりも、周方向Ｂに間隔を開けてそれぞれ配置される。言い換えると欠如領域１８の円弧の周方向距離Ｎ１よりも、第１案内部５１ａ、第２案内部５１ｂ、第１移動部２４および第２移動部２５の互いの周方向間隔Ｎ２〜Ｎ５が大きく形成される。

これによって基板支持状態で、オリフラ１９は、第１案内部５１ａ、第２案内部５１ｂ、第１移動部２４および第２移動部２５のいずれにも対向しないか、あるいは第１案内部５１ａ、第２案内部５１ｂ、第１移動部２４および第２移動部２５のいずれか１つのみに対向する。したがって第１案内部５１ａ、第２案内部５１ｂ、第１移動部２４および第２移動部２５のうちの少なくとも３つでウェハ２１を挟持することができる。

また第１案内部５１ａと第１移動部２４とは、基準軸線Ｌ１に関して点対称となる周方向位置に配置され、第２案内部５１ｂと第２移動部２５とは、基準軸線Ｌ１に関して点対称となる周方向位置に配置される。また第１案内部５１ａと第２移動部２５とを結ぶ直線Ｕ４と、第２案内部５１ｂと第１移動部２４とを結ぶ直線Ｕ５とは、中心軸線Ｌ２に平行となるように配置される。これによってウェハ２１を挟持した状態で、ウェハ２１が基準軸線Ｌ１まわりに角変位することを防いで保持することができる。

さらに基板支持状態で、第１案内部５１ａの周方向一端部Ｆ１と基準軸線Ｌ１とを結ぶ直線Ｇ１と、第１案内部５１ａの周方向他端部Ｆ２と基準軸線Ｌ１とを結ぶ直線Ｇ２とが第１移動部２４の押圧面６２の一部Ｆ３，Ｆ４を挿通する。同様に第２案内部５１ｂの周方向一端部Ｆ５と基準軸線Ｌ１とを結ぶ直線Ｇ３と、第２案内部５１ｂの周方向他端部Ｆ６と基準軸線Ｌ１とを結ぶ直線Ｇ４とが第２移動部２５の押圧面６３の一部Ｆ７，Ｆ８を挿通する。言い換えると、第１案内部５１ａの周方向他端部Ｆ２と第１移動部２４の周方向一端部Ｆ１０との周方向間隔は、１８０度以下に設定される。また第２案内部５１ｂの周方向他端部Ｆ５と第２移動部２５の周方向一端部Ｆ９との周方向間隔は、１８０度以下に設定される。

これによって第１案内部５１ａ、第２案内部５１ｂ、第１移動部２４および第２移動部２５のうちの３つによってウェハ２１を挟持した場合であっても、ウェハ２１がずれることを防止して、基準軸線Ｌ１と同軸に位置合せすることができる。

また第１移動部２４および第２移動部２５が同時に移動して、ウェハ２１を押圧することによって、ウェハ２１が基準軸線Ｌ１と同軸となる状態からずれることをさらに確実に防止することができる。また第１移動部２４および第２移動部２５を第３支持部分３２の周方向両側に近接して配置することによって、基準軸線Ｌ１および中心軸線Ｌ２に垂直な幅方向Ｄのロボットハンド２０の寸法を小型化することができる。また各移動部２４，２５を近接方向Ｃ１に押圧した場合に、ウェハ２１がずれる方向に働く分力を小さくすることができ、さらにウェハ２１がずれることを防止することができる。

なお、第１案内部５１ａと第１移動部２４とが、基準軸線Ｌ１に対して点対称でない場合も、本発明として含まれる。また第１案内部５１ａと第２移動部２５とを結ぶ直線Ｕ４と、第２案内部５１ｂと第１移動部２４とを結ぶ直線Ｕ５とは、中心軸線Ｌ２に平行でなくてもよい。

図８は、第１支持部分３０を示す正面図であり、図９は、図８のＳ９−Ｓ９切断面線で切断して第１支持部分３０を示す切断部端面図である。第１支持部分３０は、ハンド本体２２の一方の先端部３４に連結される。第１支持部分３０は、ウェハ２１の周縁部に下方から臨む第１乗載部５０ａと、ウェハ２１を案内するための第１案内部５１ａとを有する。

第１乗載部５０ａは、基準軸線Ｌ１を中心とし、ウェハ２１の半径Ｒ１と等しい円弧５４よりも半径方向内方Ａ１の領域に形成される。第１案内部５１ａは、基準軸線Ｌ１を中心とし、ウェハ２１の半径Ｒ１と等しい円弧５４よりも半径方向外方Ａ２の領域に形成される。

第１乗載部５０ａの上面は、水平面に対して予め定める角度θ１３で傾斜し、ウェハ２１を支持する第１支持面５２ａとなる。第１支持面５２ａは、半径方向外方Ａ２に進むにつれて上方に傾斜する。たとえば第１支持面５２ａは、水平面に対して傾斜する。第１支持面５２ａは、半径方向Ａおよび周方向Ｂに延びる。たとえば、半径方向寸法Ｅ１が約１０ｍｍであり、幅方向寸法Ｅ２が約１８ｍｍに設定される。このように第１支持面５２ａが、半径方向Ａおよび周方向Ｂに延びることによって、ウェハ２１が少々ずれた位置に配置されていても、またウェハ２１を半径方向Ａにスライド移動させた場合であっても、第１乗載部５０ａに乗載可能となる。

第１案内部５１ａは、第１乗載部５０ａに連なる。第１案内部５１ａは、第１支持面５２ａの半径方向外方側縁辺から上方に延びる第１案内面５３ａを有する。第１案内面５３ａは、基準軸線Ｌ１を中心としてウェハ２１と同じ半径を有する仮想円筒の周面に沿って上方に延びる。本実施の形態では、第１案内部５３ａは、ウェハ２１の半径とほぼ同じ曲率半径を有する。また第１案内面５３ａは、第１支持面５２ａとほぼ同様となる幅方向寸法Ｅ２を有する。

図１０は、第２支持部分３１を示す正面図であり、図１１は、図９のＳ１１−Ｓ１１切断面線で切断して第２支持部分３１を示す切断部端面図である。第２支持部分３１は、ハンド本体２２の他方の先端部３５に連結される。第２支持部分３１は、ウェハ２１の周縁部に下方から臨む第２乗載部５０ｂと、ウェハ２１を案内するための第２案内部５１ｂとを有する。

第２支持部分３１は、第１支持部分３０に対して、中心軸線Ｌ２に関して線対称に設けられる。第２乗載部５０ｂには、第２支持面５２ｂが形成され、第２案内部５１ｂには、第２案内面５３ｂが形成される。第２支持部分３１は、第１支持部分３０に対応する構成については同様の構成を示すので、第２支持面５２ｂおよび第２案内面５３ｂについての詳細な説明を省略する。

図１２は、第３支持部分３２を示す正面図であり、図１３は、図１２のＳ１３−Ｓ１３切断面線で切断して第３支持部分３２を示す切断部端面図である。第３支持部分３２は、ウェハ２１の周縁部に下方から臨む第３乗載部６０を有する。第３乗載部６０は、基準軸線Ｌ１を中心とし、ウェハ２１の半径Ｒ１と等しい円弧５４よりも半径方向内方Ａ１の領域と、ウェハ２１の半径Ｒ１と等しい円弧５４よりも半径方向外方Ａ２の領域との両方の領域に形成される。

第３乗載部６０の上面は、水平面に対して傾斜し、ウェハ２１を支持する第３支持面６１となる。第３支持面６１は、半径方向外方Ａ２に進むにつれて上方に予め定める角度θ１４で傾斜する。たとえば第３支持面６１は、水平面に対して傾斜する。第３支持面６１は、半径方向Ａおよび周方向Ｂに延びる。たとえば半径方向寸法Ｅ３が約１２ｍｍであり、幅方向寸法Ｅ４が約６４ｍｍに設定される。このように第３支持面６１が、半径方向Ａおよび周方向Ｂに延びることによって、ウェハ２１が少々ずれた位置に配置されていても、またウェハ２１を半径方向Ａにスライド移動させた場合であっても、第３乗載部６０に乗載可能となる。

このように第１〜第３支持部分３０，３１，３２の支持面５２ａ，５２ｂ，６１は、それぞれ傾斜している。したがって支持部２３は、ウェハ２１の周縁部を周方向に線接触または点接触して支持する。これによってウェハ２１との接触領域が少なく、ウェハ２１が汚染することを防止することができる。

図１４は、第１移動部２４を示す正面図であり、図１５は、図１４のＳ１５−Ｓ１５切断面線で切断して第１移動部２４を示す断面図である。第１移動部２４は、ウェハ２１の半径とほぼ同じ曲率半径で、ウェハ２１の周縁部に半径方向外方から臨む第１押圧面６２を有する。第１移動部２４と第１案内部５１ａとによってウェハ２１を挟持した状態で、第１押圧面６２は、基準軸線Ｌ１を中心とし、ウェハ２１の半径Ｒ１と等しい円弧５４に沿って延びる。第１押圧面６２は、水平面に対して予め定める角度θ１５で傾斜する。第１押圧面６２は、半径方向外方Ａ１に進むにつれて下方に傾斜し、たとえば押圧面６２は、水平面に対して７５度傾斜する。

図１６は、第２移動部２５を示す正面図であり、図１７は、図１６のＳ１７−Ｓ１７切断面線で切断して第２移動部２５を示す断面図である。第２移動部２５は、第１移動部２４に対して、中心軸線Ｌ２に関して線対称に設けられる。第２乗載部５０ｂは、第２押圧面６３を有する。第２移動部２５は、第１移動部２４に対応する構成について同様の構成となるので、第２押圧面６３についての詳細な説明を省略する。

このように各移動部２４，２５の押圧面６２，６３は、それぞれ傾斜している。したがって各移動部２４，２５は、押圧面６２，６３がウェハ２１の周縁部を周方向に線接触または点接触して押圧する。これによってウェハ２１との接触領域が少なく、ウェハ２１が汚染することを防止することができる。

図１８は、オリフラ１９が第１支持部分３０に対向した状態を示す平面図である。オリフラ１９が第２案内部５１ｂに対向している場合、第１支持部分３０および第３支持部分３２によって、ウェハ２１を乗載することができる。また上述したように各支持部分３０〜３２は、広い領域に形成されるので、ウェハ２１が少々ずれた位置にあった場合でも、第１および第３支持部分３０，３２によってウェハ２１を乗載することができる。

第１移動部２４および第２移動部２５が中心軸線Ｌ２に沿って、近接方向Ｃ１に移動すると、第１移動部２４および第２移動部２５がともにウェハ２１の周縁部に接触する。仮にウェハ２１がずれた位置にあり、各移動部２４，２５のうちの一方の移動部がウェハ２１に先に当接する場合であっても、ウェハ２１が中心軸線Ｌ１に沿って変位駆動される間に、ウェハ２１は、第１移動部２４および第２移動部２５の両方に当接する。ウェハ２１が第１移動部２４および第２移動部２５に当接した状態では、中心軸線Ｌ２上にウェハ２１の軸線が配置される。

この状態で、各移動部２４，２５とともにウェハ２１が移動すると、第１案内部５１ａにウェハ２１の周縁部が当接し、基準軸線Ｌ１と同軸にウェハ２１を挟持することができる。なお、第１案内部５１ａと第１移動部２４とは、基準軸線Ｌ１に関して点対称に配置されるので、ウェハ２１が基準軸線Ｌ１と同軸となる状態からずれることなく、ウェハ２１を確実に挟持することができる。さらに第１案内面５３ａおよび第１押圧面６２が、ウェハ２１に面接触することによって、より確実にウェハを挟持することができる。

なお、挟持状態では、第３支持部分３２が下方からウェハ２１を支持し、第３支持部分３２の両側の第１移動部２４および第２移動部２５が上方からウェハ２１を押圧する。すなわち、各移動部２４，２５および各案内部５１ａ，５１ｂによってウェハ２１を半径方向Ａに挟持するとともに、各移動部２４，２５および各乗載部分５０ａ，５０ｂによってウェハ２１を上下方向にも挟持することができ、より確実にウェハ２１を保持することができる。

また、上下方向にウェハ２１を挟持することによって、ウェハ２１がロボットハンド２０から転落することを防止することができる。第１移動部２４と第２移動部２５との周方向間隔を小さくすることができ、ロボットハンド２０をさらに小型化することができる。

以上の説明は、第２案内部５１ｂにオリフラ１９が対向した場合について説明したが、第１案内部５１ａにオリフラ１９が対向した場合であっても、同様にして位置合せしてウェハ２１を保持することができる。

図１９は、オリフラ１９が第３支持部分３２に対向して保持された状態を示す平面図である。第３支持部分３２は、オリフラ１９が対向した状態であっても、ウェハ２１を支持可能な面積の第３支持面６１を有する。したがって第１〜第３支持部分３０〜３２の支持部によって、ウェハ２１を乗載することができる。

この場合、前述と同様に第１移動部２４および第２移動部２５がウェハ２１に当接して、ウェハ２１を近接方向Ｃ１に移動させる。ウェハ２１の周縁部は、第１案内部５１ａおよび第２案内部５１ｂに当接する。ウェハ２１の周縁部が各案内部５１ａ，５１ｂに当接すると、基準軸線Ｌ１と同軸に配置してウェハ２１を挟持することができる。

なお、第１案内部５１ａと第１移動部２４とが基準軸線Ｌ１に対して点対称に配置されるとともに、第２案内部５１ｂと第２移動部２５とが基準軸線Ｌ１に対して点対称に配置される。これによってウェハ２１が基準軸線Ｌ１と同軸となる状態からずれることなく、ウェハ２１を挟持することができる。またこのような場合であっても、図１８に示した効果と同様の効果を得ることができる。

以上の説明は、第３支持部分３２にオリフラ１９が対向した場合について説明したが、第１案内部５１ａ、第２案内部５１ｂ、第１移動部２４および第２移動部２５のいずれにもオリフラ１９が対向しない場合であっても、同様にして位置合せしてウェハを保持することができる。

図２０は、オリフラ１９が第１移動部２４に対向して保持された状態を示す平面図である。オリフラ１９が第１移動部２４に対向している場合であっても、第１〜第３支持部分３０〜３２によってウェハ２１を乗載することができる。

第１移動部２４および第２移動部２５が近接方向Ｃ１に移動すると、第２移動部２５がウェハ２１の周縁部に接触する。第２移動部２５がさらに移動して、ウェハ２１が第１および第２案内部５１ａ，５１ｂに当接すると、ウェハ２１は、基準軸線Ｌ１と同軸に配置されて保持される。また他の効果については、図１８に示した場合と同様である。

以上の説明は、第１移動部２４にオリフラ１９が対向した場合について説明したが、第２移動部２４にオリフラ１９が対向した場合であっても、同様にして位置合せしてウェハ２１を保持することができる。このように本発明のロボットハンド２０は、オリフラ１９の位置にかかわらず、単に各移動部２４，２５を中心軸線Ｌ２に沿って平行に移動させるだけで、ウェハ２１を位置合せして保持することができる。言い換えると、オリフラ１９の位置が一定でない場合でも、複雑な機構に構成したり特別な制御を行ったりする必要がない。

またウェハ２１を支持部２３、すなわち第１〜第３支持部分３０〜３２に正確に位置合せして乗載しなくても、乗載後にウェハ２１をスライド移動させて位置合せを行う。したがって、ウェハ２１を支持部２３に乗載可能にロボットハンド２０の移動位置を決定すればよく、ロボットハンド２０の移動位置を正確に設定する必要がない。

このように本発明の実施の形態のロボットハンド２０によれば、オリフラ１９が形成される半導体ウェハ２１であっても、半導体ウェハ２１の周縁部以外の領域に触れることなく、正確にセンタリングした状態でウェハ２１を保持することができる。

また第１移動部２４および第２移動部２５を移動させるだけで、ウェハ２１を位置合せして保持することができ、複雑な制御を必要としない。さらにハンド駆動手段２６にエアシリンダを用い、エアシリンダに供給する圧縮空気を適切に設定することによって、各移動部２４，２５のいずれかと、各案内部５１ａ，５１ｂのいずれかとによって、ウェハ２１を挟持しても、ウェハ２１の破損を防止できる。

またウェハ２１が少々ずれていても支持部２３に乗載することができる。これによってロボットハンドをウェハ２１に向かって移動させる移動位置を正確に教示しなくても、ウェハを正確に位置決めして保持することができる。またウェハがカセットに収納されて、その収容位置ばらつく場合であっても、ウェハを正確に位置決めして保持することができる。

またハンド本体２２の一端部３６が上下方向の厚み寸法が薄いブレード状に形成される。また支持部２３、案内部５１ａ，５１ｂおよび移動部２４，２５の上下方向寸法が薄く形成される。これによって複数のウェハ２１が小さいピッチでカセットに収容されている場合であっても、ハンド本体２２の先端部３４，３５からウェハ間に進入することによってウェハ２１を保持することができる。またロボットハンド２０は、各案内部５１ａ，５１ｂと、各移動部２４，２５との４つのうち、少なくともいずれか３つがウェハ２１に当接する構成である。したがってウェハ２１に当接する部材を５つ以上設ける必要がなく、構造を簡略化することができる。

図２１は、ウェハの位置合せを行うアライナ２００を示す平面図であり、図２２は、ロボットハンド２０によって、アライナ２００にウェハ２１を配置した状態を示す側面図である。たとえばアライナ２００は、ウェハ２１の裏面を吸着する吸着軸２０１を有する。アライナ２００は、吸着軸２０１の軸線にウェハ２１が同軸に配置された状態で、ウェハ２１を吸着して保持する。そして吸着保持したウェハ２１を軸線まわりに角変位させることによって、オリフラ１９の位置を検出する。そして検出結果に基づいて、予め定める角度位置にオリフラ１９が配置されるようにウェハ２１を角変位して位置合せする。

本発明のロボットハンド２０は、ハンド本体２２がＵ字状に形成されることによって、基準軸線Ｌ１から半径方向Ａ外方に開放する開放空間１７が形成される。これによって吸着軸２０１に接触することなく、ウェハ２１を保持した状態で、吸着軸２０１とウェハ２１の裏面とを同軸に近接して配置することができる。

この場合、ロボットハンド２００は、ウェハ２１を位置合せした状態で、アライナ２００の吸着軸２０１に配置することができる。これによってアライナ２００に対してウェハ２１が偏心することが防止されるので、アライナ２００によってオリフラ１９の位置を正確に検出することができる。さらにアライナによる位置調整後にウェハ２１をアライナ２００から取出すにあたって、ウェハ２１の偏心に起因してウェハ位置がぶれることを防止することができる。これによってロボットハンド２０がアライナ２００によって位置合せされたウェハ２１を保持できないといった事体を回避することができる。このように本発明のロボットハンド２０では、ウェハ２１を同軸に保持する保持軸を有する装置にも、ウェハ２１を配置することができる。またウェハ２１を取出すことができる。これによって利便性をさらに向上することができる。

上述した本発明の実施の一形態は、発明の例示に過ぎず発明の範囲内において、構成を変更することができる。たとえばロボットハンド２０は、半導体ウェハ２１を保持するとしたが、円板状であれば半導体ウェハ２１以外のワークであっても位置あわせした状態で保持することができる。また第１支持部分３０に第１案内部５１ａが設けられ、第２支持部分３１に第２案内部５１ｂが設けられるとしたが、各支持部分３０，３１，３２と、各案内部５１ａ，５１ｂとが別体に設けられてもよい。

またハンド本体２２は、アライナ２００などにウェハ２１を搬送しない場合には、Ｕ字状でなくてもよい。また基板に形成される切欠きは、オリフラ以外の切り欠きであってもよい。また各案内面５３ａ，５３ｂおよび各押圧面６２，６３は、ウェハ２１の半径と等しい曲率半径を有するとしたが、基板支持状態で、基準軸線を中心として、ウェハ２１の半径と等しい半径を有する仮想円筒に接する形状であれば、曲面でなくてもよい。

本発明の実施の一形態であるロボットハンド２０を示す平面図である。 ロボットハンド２０を示す背面図である。 図１のＳ３−Ｓ３切断面から見てロボットハンド２０を示す断面図である。 ロボットハンド２０を示す側面図である。 ロボットハンド２０が連結される多関節ロボット４０を示す平面図である。 多関節ロボット４０の側面図である。 ロボットハンド２０の長手方向一端部３６を拡大して示す平面図である。 第１支持部分３０を示す正面図である。 図８のＳ９−Ｓ９切断面線で切断して第１支持部分３０を示す切断部端面図である。 第２支持部分３１を示す正面図である。 図９のＳ１１−Ｓ１１切断面線で切断して第２支持部分３１を示す切断部端面図である。 第３支持部分３２を示す正面図である。 図１２のＳ１３−Ｓ１３切断面線で切断して第３支持部分３２を示す切断部端面図である。 第１移動部２４を示す正面図である。 図１２のＳ１５−Ｓ１５切断面線で切断して第１移動部２４を示す断面図である。 第２移動部２５を示す正面図である。 図１６のＳ１７−Ｓ１７切断面線で切断して第２移動部２５を示す断面図である。 オリフラ１９が第１支持部分３０に対向した状態を示す平面図である。 オリフラ１９が第３支持部分３２に対向して保持された状態を示す平面図である。 オリフラ１９が第１移動部２４に対向して保持された状態を示す平面図である。

ウェハの位置合せを行うアライナ２００を示す平面図である。 ロボットハンド２０によって、アライナ２００にウェハ２１を配置した状態を示す側面図である。

符号の説明

１９ オリフラ
２０ ロボットハンド
２１ ウェハ
２２ ハンド本体
２３ 支持部
２４ 第１移動部
２５ 第２移動部
２６ ハンド駆動手段
４０ 多関節ロボット
５０ａ 第１案内部
５０ｂ 第２案内部
５２ａ，５２ｂ，６１ 支持面
５３ａ，５３ｂ 案内面
６２，６３ 押圧面
Ｌ１ 基準軸線
Ｌ２ 中心軸線

Claims (8)

1. 周方向一部分が切り欠かれた略円板状基板を保持する基板保持装置であって、
   予め定める基準軸線を有するハンド本体と、
   ハンド本体に設けられ、基板の周縁部に下方から臨んで基板を支持する支持部と、
   ハンド本体に設けられ、基準軸線を中心として基板と同じ半径を有する仮想円筒の周面に接する案内面を有する第１案内部と、
   ハンド本体に設けられ、基準軸線を中心として基板と同じ半径を有する仮想円筒の周面に接する案内面を有する第２案内部と、
   基準軸線に垂直な仮想面に沿って変位可能に設けられ、基板の周縁部に半径方向外方から臨む第１移動部と、
   基準軸線に垂直な仮想面に沿って変位可能に設けられ、基板の周縁部に半径方向外方から臨む第２移動部と、
   前記第１移動部および第２移動部を前記仮想面に沿って、同時に変位駆動する駆動手段とを含み、
   第１案内部および第２案内部の少なくともいずれかと、第１移動部および第２移動部の少なくともいずれかとによって基板を挟持した基板挟持状態で、第１案内部、第２案内部、第１移動部および第２移動部が、基板の切り欠かれた欠如領域の円弧の周方向距離よりも前記仮想円筒の周方向に間隔を開けてそれぞれ配置されることを特徴とする基板保持装置。
2. 前記第１案内部および第２案内部の各案内面は、基板の半径とほぼ同じ曲率半径で、前記仮想円筒の周面に沿って延びることを特徴とする請求項１記載の基板保持装置。
3. 前記第１移動部および第２移動部は、基板の半径とほぼ同じ曲率半径で、基板の周縁部に半径方向外方から臨む押圧面を有し、基板挟持状態で、押圧面は、前記仮想円の周面に沿って延びることを特徴とする請求項１または２記載の基板保持装置。
4. 基板挟持状態で、第１案内部と第１移動部とは、前記基準軸線に関して点対称となる位置に配置され、
   第２案内部と第２移動部とは、前記基準軸線に関して点対称となる位置に配置され、
   第１案内部と第２移動部とを結ぶ直線と、第２案内部と第１移動部とを結ぶ直線とが、移動部の移動方向に平行となるように配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の基板保持装置。
5. 支持部が基板を支持する支持面は、前記仮想円筒の半径方向外方に向かうにつれて上方に傾斜し、各移動部が基板に当接する押圧面は、前記仮想円筒の半径方向外方に向かうにつれて下方に傾斜することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の基板保持装置。
6. 前記基準軸線から半径方向外方に開放する開放空間が形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の基板保持装置。
7. 前記支持部は、基板に当接する３つの支持部分を有し、各支持部分は、前記基準軸線まわりの周方向の間隔が１８０度以下にそれぞれ設定されて、３つのうちの１つの支持部分の周方向両側に第１移動部および第２移動部が配置され、残余の２つの支持部分に各案内部がそれぞれ設けられることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の基板保持装置。
8. 前記３つのうちの１つの支持部分が基板を支持する支持面は、基板の切り欠かれた欠如領域の円弧の周方向距離よりも長い周方向寸法を有することを特徴とする請求項７記載の基板保持装置。

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