JP2006150538A - 把持型搬送装置並びにこれを用いるロボット、円盤状物加工設備及び円盤状物搬送方法。 - Google Patents

Abstract

【課題】ロボットによる半導体用円盤状ウエハの搬送において、裏面真空吸着型搬送装置では一旦裏面が汚染されると汚染が伝播することから周縁把持型搬送装置が開発されているが、把持用爪がウエハ周縁と摺動摩擦して塵埃が発生するなど不具合があった。
【解決手段】搬送ハンド先端の爪と回動する２つのフィンガに取り付けられたクランプ用爪とで円盤状ウエハを把持する搬送装置であって、把持した際、クランプ爪の押圧方向が円盤のほぼ中心に向かうようにフィンガ配置を設計する。特に、フィンガを交差させて配設して長くすると、摺動摩擦部分が１／１０程度に減少した。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリコンウエハ、円盤状石英基板など円盤状物を、複数のカセット間、あるいは、カセットと処理装置や各種冶具との間で移し変える把持型搬送装置と搬送方法、及びこの把持型搬送装置を備えたロボット並びに円盤状物加工設備に関する。

ロボットに取り付けられ、半導体ウエハ、液晶表示板などの基板を固定して搬送する搬送装置は、従来から、基板の裏面を真空吸着するタイプが一般に用いられている。この吸着のための部材は、合成ゴムなどで吸盤状に成型され、搬送装置本体に突起して取り付けられる。搬送すべき基板を前記吸盤状物上に載置し、基板接触部の反対側から真空に引いて基板を固定する。

また、基板の周縁を把持する把持型の搬送装置は、裏面に塵埃が付かないことから、円盤状のウエハなどに用いられている。図１１は、特開平７−３７９６０号公報に提案された把持型の搬送装置で、手前側のリスト部からみて、右把持用爪８を設け軸７で回動可能に装着した右フィンガ６と、左把持用爪１２を設け軸１１で回動可能に装着した左フィンガ１０と、中央先端付近に把持用爪１６を設け、前後に移動可能に装着した中央フィンガ１４とから構成したものである。バネ２４が、中央フィンガ１４、右フィンガ６、左フィンガ１０の３つのフィンガを同時に内側に運動させてウエハを把持し、次に、エアシリンダ４のロッドが伸張すると、左右のフィンガが開き、且つ、中央フィンガが延びて、ウエハ把持を解除する。
また、ここでは図示しないが、特表２００２−５３１９４２号公報では、本体の先端に固定した２個の爪と、リスト部中央に１本の前後に動く直動型フィンガに取り付けた爪とで、ウエハを把持する装置を提案している。
特開平７−３７９６０号公報 特開平１１−５９８９６号公報 特表２００２−５３１９４２号公報

しかしながら、ウエハ裏面真空吸着タイプの搬送装置は、吸着部分に塵埃が付着しやすく、一旦、搬送装置が汚染されると清浄なウエハまで汚染されるという不具合が発生する。また、真空吸引を停止した場合、真空装置から塵埃が逆流し、吸引口付近やウエハの裏面を汚染するという不具合がある。一旦、裏面が汚染されると、これを載置した搬送装置が汚れ、次に載置した別のウエハの裏面を汚染して、汚染が伝播する。また、カセットなど多数のウエハを収納する場所において、汚染された裏面から下のウエハの表面に塵埃が落下し、半導体製品の歩留まりが悪化する原因ともなっていた。さらに、真空中ではウエハを真空吸着してこれを搬送装置上に固定することはできない。

そこで裏面を汚さないために、または、真空中でもウエハを固定することができる方法として、図１１のような前述のウエハの周縁を把持する方法（特開平７−３７９６０号公報）や直動型フィンガで把持する方法（特表２００２−５３１９４２号公報）が提案されているが、図１１のプラスチックス材質からなる左フィンガ６の爪８と右フィンガ１０の爪１２は、回動してウエハ２８の周縁に接触してこれらを押し付ける際、ウエハ２８の周縁と摺動して塵埃が発生する。また、特表２００２−５３１９４２号公報の直動型フィンガではその軌道延長線上にウエハの中心が来ない限り、ウエハが先端の爪の一方にのみ接触した後、直動フィンガの爪がウエハ周縁と摺動摩擦しながら３点で支える所まで移動させ、この際、塵埃が発生するという不具合があった。

実際にウエハを把持する場面では、各爪とウエハの周縁部との距離が一定ではないことと、また、図１１の従来型搬送装置ではフィンガ６上の爪８とフィンガ１０上の爪１２とが、ウエハ２８の周縁部に接触し押圧する角度が異なるため、ウエハ２８が３つの爪に収まるまでには、各爪とウエハ２８の周縁部との摺動摩擦が発生し、塵埃が生じる不具合があった。
前述の直動型は、摺動するロッドがリストブロック３の外に伸びて運動するため、シリンダとの摩擦で生じたパーティクルを発散させる。さらに、特開平１１−５９８９６号公報は直動型フィンガに代えて、ゴムや軟質塩化ビニールなどで製造した円筒状の空気膨張材を使用する例があるが、これら材料は可塑剤や充填材を含有しておりウエハの直接接触する材料としては好ましくない。

また、図１１の従来の搬送装置の爪は、ウエハ２８の周縁を把持して反転しても落とさないために、爪の上及び下方向から中央部分に向かうにつれて狭くなる内包角（特開平７−３７９６０号公報参照）を有している。そのため、把持する際、正確にウエハ高さと爪の高さを一致させる必要があり、上下方向の動作制御は高い精度が要求される。さらに、ウエハを載置する際、置台の近くまで降下させる動作と、可動爪を開く動作と、その後、搬送装置をウエハの下から抜き出す動作が必要で、載置時間が長くかかっていた。

本発明者は、従来の搬送装置が円盤状物（ウエハを含む）を把持する状態を詳細に観察した結果、フィンガの爪が円盤状物を押して移動させる際、円盤状物の周縁に沿って爪が摺動摩擦し、塵埃発生の原因となっていることが分かった。これは原理的に、爪が円盤状物の重心である中心に向けて、好ましくは円盤状物の移動方向に向けて押さなければならないにもかかわらず、爪が円盤状物の周縁にそって滑って摺れ、爪部が磨耗していることが原因であることを見出した。即ち、円盤状物の移動方向に向けて押すために、円盤状物の周縁への爪の接触点での接線に対し各爪が直角に接触する事が重要であることを見出し本発明に到達した。

本発明は、少なくともリストブロックと搬送ハンドとフィンガと爪とからなる円盤状物の把持型搬送装置であって、リストブロックと搬送ハンドとは互いに固定され、リストブロックに水平面内で回動可能に連結された２つのフィンガの先端にそれぞれ取り付けられた爪と、搬送ハンドの先端に固設された少なくとも１つの爪とによって、円盤状物の周縁を把持して円盤状物を搬送するための把持型搬送装置において、すべての爪が円盤状物に接触してその周縁を把持した状態で、回動する２つのフィンガの先端に取り付けられた爪の周縁に接する点における押圧方向が、円盤状物のほぼ中心方向であることを特徴とする、把持型搬送装置を提供する。ここで、一方のフィンガに取り付けられた爪は通常１つであるが、複数であってもよい。また、搬送ハンドの先端に固設された爪は、少なくとも１つあれば把持可能であるが、２つ以上であってもよい。

円盤状物のほぼ中心方向とは、少なくとも３つの爪すべてがともに円盤状物に接触してその周縁を把持固定した状態で、回動する２つのフィンガの先端に取り付けられた爪の周縁に接する点における押圧方向が、厳密には円盤状物の中心からわずかにずれている場合も含むことを指している。現実には、円盤状物が搬送ハンドの一定範囲内の何処に載置されるか不明で、少なくともフィンガの先端の爪は、円盤状物の周縁とわずかな摺動摩擦は避けられない。従って、この摺動摩擦を最小限にするために、理想的には爪が完全に中心方向に押圧する位置は、搬送ハンド上に円盤状物が載置された位置であることが最も好ましいが、この載置された位置は上述のように厳密には不確定であるが微小であるので、本発明では便宜上すべての爪で円盤状物が固定された位置と定義する。また、２つのフィンガは、爪が取り付けられる先端側で例えばＬ字状屈曲していても、要はそれらの先端の取り付けられた爪の押圧方向が円盤状物の中心に向かっておればよい。尚、搬送ハンドの先端に固定された爪に関しては、円盤状物を把持した場合、正確に円盤状物の中心方向に押圧することが好ましい。

また、本発明では、回動する２つのフィンガの先端に取り付けられた爪が、把持型搬送装置の先端と元部を結ぶ中心線に対して左右対称に動作するように取り付けられ、且つ、搬送ハンドの先端に固設された少なくとも１つの爪が、把持型搬送装置の先端と元部を結ぶ中心線に対し左右対称に配設されていることを特徴とする把持型搬送装置であってもよい。ここで、搬送ハンドの先端に固設された爪は、１つの場合は把持型搬送装置の先端と元部を結ぶ中心線上にあり、２つの場合は把持型搬送装置の先端と元部を結ぶ中心線を介して対称位置に配設されることが好ましい。３つ以上の場合も同様に、把持型搬送装置の先端と元部を結ぶ中心線を介して対称位置に配設される。２つのフィンガは、搬送ハンドの元部の上側又は、下側の、いずれの側に配設してもよい。

本発明の把持型搬送装置では、回動する２つのフィンガの先端に取り付けられた爪と２つのフィンガの回動軸とを結ぶ直線状に形成することができるが、ともに屈曲した形状に形成することもできる。後者の場合、回動する２つのフィンガの根元部分が、２つの回動軸の中心を結ぶ直線に対して６０度以上１２０度以下の範囲内で回動するように屈曲させる。即ち、２つのフィンガの根元部分が把持型搬送装置の中心線にできるだけ平行に近づくように、屈曲させて形成し、回動させる際はこの平行線に±３０度、好ましくは±２０度程度の範囲にすることができる。

これら２つのフィンガは、高低差をもって交差させることもできる。この際、２つのフィンガの先端に取り付けられた爪は、共に同一水平面上を回動するので、２つのフィンガは、交差させるに際し、接触しないように２つの回動軸の長さをかえるか、双方とも或いは一方を上下方向に屈曲させるなどして高低差をつける。このように交差させるとフィンガは長くなるので、互いに邪魔にならないように水平面に投影した形状が屈曲させた形状となってもよい。

本発明の把持型搬送装置では、搬送ハンドの先端の爪に円盤状物の周縁側面を押圧する面を直角とすることが望ましい。即ち、一般に円盤状物は水平に保持するため、搬送ハンドの先端の爪と円盤状物の周縁側面が接触する面は垂直となる。また、円盤状物の周縁底部を載置する面は、ほぼ水平な面であるが、好ましくは円盤状物の底部に対して３〜２０度、さらに好ましくは５〜１５度、円盤状物の中心に向かって下がるように傾斜させることができる。これらの爪を製造する材料としては、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、超高分子量ポリエチレン、耐摩耗性ポリエステルなどの耐摩耗性のある硬質合成樹脂材料を用いる。

また、２つのフィンガの先端に取り付けられた爪と搬送ハンドに固設された少なくとも１つの爪は、円盤状物の周縁に接触する際、摺動摩擦を完全にゼロにすることはできない。ここでは、各々の爪を回転可能なコマ状とすることによって、円盤状物の周縁との摩擦が滑り摩擦でなく、塵埃発生の少ない転がり摩擦とすることもできる。また、フィンガの回動軸にはベアリングを用い、且つ、この回動軸をリストブロックの底を貫通して取り付ける場合は、磁性体シールなど可能なシール部材を施すことが好ましい。

本発明の把持型搬送装置の搬送ハンドの先端には固設された爪が２つあり、これら２つの爪いずれかの一方に射光部と、他方に受光部とを高低差もって配置し、これら２つの爪の間に傾斜をつけた光線を渡すことで円盤状物の有無を確認することができる。

本発明の２つのフィンガの回動角度の位置は、最も開いている待機位置、円盤状物を正常に把持している位置、把持に失敗（ミスクランプ）して内側に過回動している位置などがあり、自動的に把持し搬送するためには、２つのフィンガが何処の位置にあるかを検出しなければならない。そのため本発明においては、光学センサとドグの組み合わせ、磁気センサなど公知のセンサにより、前述の各位置を検出できるようにすることが好ましい。

また、２つのフィンガを自由に回動させるのではなく、所定の範囲内の角度を回動させる。そのため回動の制限位置にストッパを設け、前記の待機位置の設定、また、例えば円盤状物をミスクランプしても回動停止する位置を設定することができる。

これら２つのフィンガを回動するための駆動源としては、一般にエアシリンダなど流体シリンダ類を用いるが、電気モータを用いてもよい。モータとしては、ステッピングモータ、サーボモータなどのパルスモータを使用してもよい。モータなど回転力をフィンガの回動に伝達させる場合は、ギヤ、ベルトとプーリなどが利用できるが、前記流体シリンダ類のような往復運動する場合は、カム機構やリンク機構によりフィンガの回動運動に変換することができる。

また本発明には、把持型搬送装置を備える円盤状物の搬送ロボットも含み、さらに、この円盤状物の搬送ロボットを備える円盤状物加工設備をも含む。搬送ロボット本体は、シングルアーム又はダブルアームを有するスカラ型ロボット、垂直回動型多関節ロボット、また、円盤状物加工設備はフォトレジスト装置、洗浄装置、プラズマ加工装置、レーザ加工装置など公知の装置であってよい。本発明の搬送ロボットは、好ましくは体内に排気装置を備え、本発明の把持型搬送装置とロボット本体がアームを通して空洞が連通し、塵埃を含む排気空気を無害な場所に排出する手段を有する。

本発明は把持搬送方法として、輸送用のカセットや処理装置の載置台に置かれたシリコンウエハなどの円盤状物を、把持型搬送装置のリストリストブロックに水平回動可能に連結した２つのフィンガの先端に取り付けられた爪と、搬送ハンドの先端に固設された少なくとも１つの爪とによって、円盤状物の周縁を把持して搬送するための把持型搬送装置による円盤状物の搬送方法において、搬送ハンドを、搬送すべき円盤状物の下であって、搬送ハンドの先端に固設された爪が円盤状物の先端を通り過した位置まで挿入する工程と、円盤状物と円盤状物を載置する爪の面とが接触または接触直前の高さまで上昇させる工程と、ついで２つのフィンガを対称且つ互いに搬送ハンドの内側に回動させて円盤状物を把持する工程と、把持型搬送装置本体を目的位置へ移動させる工程と、からなることを特徴とする、円盤状物の搬送方法も含む。

また本発明では別の把持搬送方法として、搬送ハンドを、搬送すべき円盤状物の下であって、搬送ハンドの先端に固設された少なくとも１つの爪が円盤状物の先端を通り過した位置まで挿入する工程と、円盤状物と円盤状物を載置する爪の面とが接触または接触直前の高さまで上昇させる工程と、搬送ハンドをその先端に固設された爪の垂直面に円盤状物の周縁が接触または接触直前の位置まで引き寄せる工程と、ついで２つのフィンガを対称且つ互いに搬送ハンドの内側に回動させて円盤状物を把持する工程と、搬送装置本体を目的位置へ移動させる工程と、からなることを特徴とする搬送方法をとってもよい。

本発明では目的場所に搬送した後の円盤状物の載置方法として、把持型搬送装置のリストブロックに、水平回動可能に連結した２つのフィンガの先端に取り付けられた爪と、搬送ハンド先端に固定された少なくとも１つの爪とによって、円盤状物の周縁を把持して搬送するための把持型搬送装置による円盤状物の搬送方法において、搬送先の目的場所に円盤状物を載置する際、円盤状物を把持した把持型搬送装置が目的場所の上方まで移動する工程と、２つのフィンガを開いた又は開きながら把持型搬送装置が垂直に降下して円盤状物を目的場所に載置した後引き続き降下する工程と、ついで把持型搬送装置が載置した円盤状物及び目的場所と干渉しない位置に移動する工程と、からなることを特徴とする円盤状物の搬送方法をとることもできる。

本発明の第１の特徴は、円盤状物を把持する際、回動する２つのフィンガに取り付けられた爪がほぼ円盤状物の中心の方向に押圧し、円盤状物の周縁との摺れが少なくなることで、このことは摺動摩擦によるパーティクルの発生が少なくなる。
本発明は、２つのフィンガの一方または双方が上下方向に屈曲されて高低差をもって交差するようにした把持型搬送装置において、２つのフィンガは、長さが長いため、回動して円盤状物の周縁に接触し押し続ける際、２つのフィンガの先端に取り付けられた爪の押圧方向は円盤状物の中心方向からのずれが小さく、周縁との摺れが減少しパーティクルの発生が少なくなる。従来の図１１のクランプ用爪８と本発明の２つのフィンガの先端に取り付けられた爪図１のクランプ用爪の摺動距離を比較すると、同じ２００ｍｍウエハを把持する際、前者は１１ｍｍであったのに対し、後者はわずか１．２ｍｍであり、摺動距離が約１／１０に減少し、発生する塵埃が著しく少なくなり、大きな進歩が伺えた。

本発明では、回動型把持方法をとるため、２つのフィンガの根元部分の回動軸に磁性流体シールなどにより塵埃の発生、漏出を防ぐことができる利点がある。さらに、中空のアーム取り付け部から吸引してリストブロック内で発生するパーティクルは、リストブロックのハウジング壁に空けられた窓から流入する空気に乗って、アーム、ロボットを経由して無害な外部に排出される。

本発明では、把持型搬送装置のリストブロック３の底を貫通せずに２つのフィンガの回動軸を設け、回動する２つのフィンガを搬送ハンド上に配設することができる。この場合２つのフィンガを中間で屈曲させ、それらの根元部分が２つのフィンガの回動軸を結ぶ直線に対して６０度以上１２０度以下の範囲内にすると、根元側では左右に回動するため、リストブロックの外周に設けたハウジング壁のフィンガを通すための穴を小さくすることができる。そのため、アーム取り付け部２７からアーム、ロボット胴体部を通じて排気すると、この穴から流入する空気のため、ウエハ側にパーティクルを漏出することがない。

従来の鍵型の把持面の場合は、目的場所の載置台またはコンテナの棚段に円盤状物をゆっくり当接またはその直前まで降下させた後、クランプする爪を開放した後、搬送装置を奥へ所定距離移動させて、円盤状物を載置するので、大幅に時間がかかっていた。これに比べ、本発明では、円盤状物を目的場所に載置する際、搬送ハンドの少なくとも１つの爪の押圧する面は円盤状物の周縁側部と接触するが、この押圧する面が垂直に設けられているので、２つのフィンガを開いた後、または開きながら垂直に降下させるのみで搬送ハンド先端爪に円盤状物が架かることなく載置でき、搬送時間が短縮でき、スループットを向上させることができた。

図１に本発明の把持型搬送装置１の一実施例を示す。ここでは便宜上、左半分が左フィンガ６を閉じて単結晶シリコンの円盤状ウエハ２８の周縁を左クランプ用爪８で押圧している場合と、右半分が右フィンガ１０を開いている場合を図示した。実際は、各フィンガは左右対称に動作するのでこの図のような左右に割れている状態は動的にも静的にもないことを断っておく。搬送ハンド２は、元部でリストブロック３に固定され、先端は二股に分かれ、最先端に左先端爪１５と右先端爪２９とで円盤状ウエハ２８の周縁を載置・固定する。また、搬送ハンド２の元部の手前に、円盤状ウエハ２８の周縁底部の部分が載置されるように左右にウエハ載置台２５を配設する。

周囲に壁をめぐらしたリストブロック３の内部には、圧縮空気を供給しまた排気するための吸排気口５を備えたエアシリンダ４が固設され、そのロッドに横Ｈ字型のカム駆動部材１７が固定される。本図では、カム駆動部材１７は、このロッドが伸びている場合と収縮している場合でずれて描画してあるが、もとより一つの横Ｈ字型のブロック材でその中央部にエアシリンダ４のロッドが結合されている。また、左回動軸７及び右回動軸１１はリストブロック３底面に設置され、カム駆動部材１７に遊びをもって連結された左カムベアリング９と右カムベアリング１３、これらを有する左枝フィンガ１８、右枝フィンガ１９、左右のフィンガクローズセンサ２１、左右のセンサドグ２０、左右のバネ２４、左右の固定バネ掛け部２２，左右のフィンガバネ掛け部２３もリストブロック３内に設けられている。

先端に左クランプ用爪８を取り付けた左フィンガ６は、右回動軸１１を中心に回動し、回動軸１１を介してリストブロック３内の二股部材に固定され、この二股部材の一方は端に右カムベアリング１３を有する右枝フィンガ１９となり、他方は右センサドグ２０と接続固定されている。円盤状ウエハ２８が各爪に固定された場合、左クランプ用爪８は、ほぼ円盤状ウエハの中心Ｃに向かって押圧するように、円盤状ウエハの中心Ｃと左クランプ用爪８の中心を結ぶ直線は、左フィンガ６の左クランプ用爪８近傍部分に対してほぼ直角となっている。また、同様に、先端に右クランプ用爪１２を取り付けた右フィンガ１０は、左回動軸７を中心に回動し、左回動軸７を介してリストブロック３内の二股部材に固定され、この二股部材の一方は他端に左カムベアリング９を有する左枝フィンガ１８となり、他方は左センサドグ２０となっている。左右の枝フィンガ１８，１９は、搬送装置の中心線Ａにほぼ直角に配置され、それらの先端に設けられた左右のカムベアリング９，１３は、カム駆動部材１７に連結されている。
円盤状ウエハ２８が左右の先端爪１５，２９と左右のクランプ用爪８、１２で固定されたとき、円盤状ウエハの中心Ｃと右クランプ用爪１２の中心を結ぶ直線は、右フィンガ１０の右クランプ用爪１２近傍部分に対してほぼ直角となっている。この際、左フィンガ６と右フィンガ１０とは、交差するように配置しているので、互いに干渉しないように高低差を持つように配設してある。このような左右のフィンガ６，１０が交差する把持型搬送装置１をクロスクランプ型搬送装置という。次に、左フィンガ６と右フィンガ１０とは、リストブロック３の先端付近から回動軸７、１１までの間は、円盤状ウエハの中心Ｃとエアシリンダ４を通る搬送装置の中心線Ａにほぼ平行に大きく屈曲した形状に形成されている。

左右のクランプ用爪８，１２は、横Ｈ字型のカム駆動部材１７が固定されたロッドが収縮する場合、本発明の搬送装置の中心線Ａに対して線対称状に、左右のカムベアリング９，１３がシリンダ４側に回動し、左右のカムベアリング９，１３と連結している左フィンガ６と右フィンガ１０が開いて円盤状ウエハ２８の把持から開放される。
ロッドが伸張する場合、カム駆動部材１７の横Ｈ字型凹部内側の間隔は、左右のカムベアリング９，１３の直径より大きく、即ち、遊びをもたせてあるので、左右のカムベアリング９，１３がカム駆動部材１７に押されても、尚、円盤状ウエハ２８の周縁把持までに至らない。そこで左右の枝フィンガ１８，１９にそれぞれフィンガバネ掛け部２３で掛けられた左右のバネ２４が、搬送装置の中心線Ａにほぼ平行に、且つ、リストブロック３に設けられた左右の固定バネ掛け部２２を基点に左右の枝フィンガ１８，１９を引っ張って左右のフィンガ６，１０を円盤状ウエハ２８側に左右対称に回動させて、円盤状ウエハ２８の周縁を左右のクランプ爪８，１２に把持（＝クランプ）させる。

本発明の把持型搬送装置１が円盤状ウエハ２８を載置するに際し、搬送ハンド２の搬送装置の中心線Ａ上に円盤状ウエハの中心Ｃが載置された場合は、左右のクランプ用爪８，１２が共に同じ応力でほぼ円盤状ウエハの中心Ｃに向けて押し、そのまま直線的に搬送装置の中心線Ａ上を、左右の先端爪１５，２９のウエハ把持面２６まで移動させる。しかし、搬送装置の中心線Ａからずれて円盤状ウエハの中心Ｃが搬送ハンド２上に載置された場合は、エアシリンダ４のロッドの伸張によって、まず、ずれている側のクランプ用爪（８又は１２）が円盤状ウエハ２８の周縁に接触し、ほぼ円盤状ウエハの中心Ｃに向かって押し、円盤状ウエハの中心Ｃが搬送装置の中心線Ａ上に来たところで、反対側のクランプ用爪（８又は１２）も円盤状ウエハ２８の周縁に接触し、左右のクランプ用爪８，１２が共同して左右の先端爪１５，２９まで移動させ、最終的には左右のバネ２４の力によってのみ、円盤状ウエハ２８を把持する。

本発明の把持型搬送方法としては、輸送用のカセットや処理装置の載置台に置かれた円盤状ウエハ２８を、把持型搬送装置１のリストブロック３に水平回動可能に連結した左右のフィンガ６，１０の先端に取り付けられた左右のクランプ用爪８，１２と、把持型搬送装置１の搬送ハンド２の先端に固設された左右の先端爪１５，２９とによって、円盤状ウエハ２８の周縁を把持して搬送するための把持型搬送装置１による円盤状物の搬送方法において、把持型搬送装置１の搬送ハンド２を、円盤状ウエハ２８の下であって、搬送ハンド２先端に固定された左右の先端爪１５，２９が円盤状ウエハ２８を通り過した位置まで挿入した後、円盤状ウエハ２８と円盤状ウエハ２８をウエハ把持面２６及び左右のウエハ載置台２５とが接触または接触直前の高さまで上昇させ、ついで左右のフィンガ６，１０を対称且つ互いに搬送ハンド２の内側に回動させて円盤状物２８を把持した後、把持型搬送装置１を目的位置へ移動させる。

また、輸送用のコンテナ３５や処理装置３３内の載置台に置かれた円盤状ウエハ２８を把持する際、円盤状ウエハ２８とウエハ把持面２６とが接触または接触直前の高さまで円盤状ウエハ２８を上昇させた後、把持型搬送装置１の搬送ハンド２を、その左右の先端爪１５，２９の把持面６１に円盤状ウエハ２８の周縁側面が接触または接触直前の位置まで引き寄せ、ついで左右のフィンガ６，１０を対称且つ互いに搬送ハンド２の内側に向けて回動させ円盤状ウエハ２８を把持する方法を取ってもよい。

次に円盤状ウエハ２８を目的場所近辺に移送した後の載置方法として、円盤状ウエハ２８を把持した把持型搬送装置１を目的場所の真上まで移動させ、左右のフィンガ６，１０を開きながらこの把持型搬送装置１を垂直に降下させて円盤状ウエハ２８が目的場所に載置された後も、引き続き降下させ、ついで把持型搬送装置１を円盤状ウエハ２８と目的場所と干渉しない位置に移動させる。

図２は、本発明の図１の把持型搬送装置１の右側からの側面図（リストブロック３部分のみ断面図）で、リストブロック３のアーム取り付け部２７でロボットのアーム４２に回動可能に連結していることを示す。エアシリンダ４のロッドが往復運動すると右カムベアリング１３が右回動軸１１を中心に回動する。右回動軸１１は、磁性流体シールされたリストブロック３の底穴を貫通して裏側で右フィンガ１０と結合し、これを回動させる。右フィンガ１０は、左フィンガ６と干渉しないように左右の回動軸７，１１と長さを変えて交差させてある。円盤状ウエハ２８は、左右のクランプ用爪８，１２と左右の先端爪１５、２９とで把持されている。

図３は、搬送ハンド２の先端側からみた先端部分の立面図である。先端爪１５の鉛直方向の上部に射光部５１を配置し、他方の先端爪２９の下部に受光部５２を設けてある。射光端と受光端には光ファイバ５３の端部が配設され、これらの光ファイバ５３はリストブロック３内に設けられた発光素子と受光素子（不図示）に接続され、光信号は電気信号にかえて搬送ロボット３０用制御装置（不図示）に伝達される。射光部５１と受光部５２は、上下入れ替わってもよいし、また、そこに、レンズなど公知の集光部材を用いてもよい。

図４は、従来の把持型搬送装置の改良型で、左右のフィンガ６，１０が交差するのではなく（これをノーマルクランプ型搬送装置という）、左フィンガ６はリストブロック３の左側に、右フィンガ１０はリストブロック３の右側に配置された新規な実施例である。便宜上本図においても、搬送装置の中心線Ａを挟んで左側はフィンガが開いた状態、右側はフィンガが閉じて円盤状ウエハ２８を把持した状態であり、カム駆動部材１７もエアシリンダ４のロッドが収縮した状態と伸張した状態を併せて図示したが、実際は各フィンガとも全く左右対称に動作している。本図の搬送ハンド２及びこれに取り付けられた左右の先端爪１５，２９、や左右のウエハ載置台２５は、図１と同様である。

本実施例も、図１の例と同様に、円盤状ウエハ２８の周縁に接触してこれを固定した状態で、本発明の特徴である左クランプ用爪８及び右クランプ用爪１２が、ほぼ円盤状ウエハ２８の中心Ｃに向けて押圧する例で、左半分は左フィンガ６が押圧を開放した図、右半分が押圧して把持した図である。即ち、右クランプ用爪１２と円盤状ウエハの中心Ｃとを結ぶ直線は、右クランプ用爪１２と右回動軸１１とを結ぶ直線に対し、９０度をなしている。同様に、左フィンガ６が回動して円盤状ウエハ２８を押圧した場合は、左クランプ用爪７と円盤状ウエハの中心Ｃとを結ぶ直線は、左クランプ用爪８と左回動軸７とを結ぶ直線に対し、９０度をなしている。

左右のフィンガ６，１０は、左右のクランプ用爪８，１２と左右の回動軸７，１１との間は搬送ハンド２の下に配置し、リストブロック３の底を貫通する左右の回動軸７，１１を介して搬送装置の中心線Ａにほぼ平行にリストブロック３内に配置し、この左右のフィンガ６，１０の端に左右の枝フィンガ１８，１９がともに搬送装置の中心線Ａに向けてほぼ９０度に取り付けられている。左右の枝フィンガ１８，１９の先端には左右のカムベアリング９，１３が取り付けられ、角型樋状のカム駆動部材１７に遊びをもつように嵌め合わせてある。角型樋状のカム駆動部材１７は、搬送装置の中心線Ａに直角になるよう配置され、エアシリンダ４のロッドに固定され、このロッドが伸張する際、閉じる方向に、また、収縮する際開く方向に左右のフィンガ６，１０が回動する。尚ここで、図４では図１とは逆向きにエアシリンダ４が配置しているが、向きはどちらであってもよい。

前述のように左右のカムベアリング９，１３は、カム駆動部材１７とは遊びをもたせてあるので、円盤状ウエハ２８を把持する際はこの遊びの範囲内で円盤状ウエハ２８の周縁接するように、左右のバネ２４がそれぞれ左右のフィンガ６，１０を引っ張る。左右のバネ２４は、左右のフィンガ６，１０のリストブロック３内側のそれぞれ先端に設けた左右のフィンガバネ掛け部２３と、リストブロック３内のそれぞれ左右の端に設けた固定バネ掛け部２２に懸架されている。仮に円盤状ウエハ２８を把持しなかった（ミスクランプ）場合、カム駆動部１７のエアシリンダ４から遠い方の壁が、ストッパの役目をする。

図４の実施例においても、各フィンガが回動中の何処の位置にあるかを検出するために、左右のフィンガクローズセンサ２１が設けられている。即ち、左右のフィンガ６，１０上の左右の枝フィンガ１８，１９と左右の回動軸７，１１の間に、左右に穴あき型のセンサドグ２０が設けられ、この穴の位置を左右のフィンガクローズセンサ２１が検出して、左右のフィンガ６，１０の回動度を検出する。これら左右のフィンガクローズセンサ２１により、左右のフィンガ６，１０が開いている状態、円盤状ウエハ２８をクランプしている状態、円盤状ウエハ２８が載置されていない又は、ミスクランプした状態を検出することができる。

図４において左右の回動軸７，１１は、リストブロック３の底を貫通してそれぞれ左右のフィンガ６，１０を固設している。この貫通部分には、図１の例と同様に、ベアリングと共に公知の磁性流体シールを設けてある。リストブロック３の外周壁は密閉してあり、エアシリンダ４の吸排気口５から排出されるエアは、中空のアーム取り付け部２７から排気される。

図５は、図４のフィンガ駆動機構をより簡素化したノーマルクランプ型搬送装置の例で、左右のフィンガ６，１０が共に閉じて、円盤状ウエハ２８を把持している状態を示している。ここで左右の回動軸７，１１は、リストブロック３の底に取り付けるが貫通していない。左右のフィンガ６，１０は、搬送ハンド２の上に配設され同じ高さでリストブロック３内に延びている。リストブロック３の外周壁は、左右の回動軸７，１１付近で開口するほかは密閉して、これら開口部から入った空気は、アーム取り付け部２７からアーム４２を通じて搬送ロボット３０体内に設けられた排気装置（不図示）で排出される。リストブロック３内に伸びている左右の枝フィンガ１８，１９の端は、それぞれ左リンク５５の一端と右リンク５６の一端に連結し、これら左右のリンク５５，５６の他端はエアシリンダ４のロッド５７の先端に連結されている。エアシリンダ４の内部のロッド５７には、シリンダ内容積が収縮する方向にシリンダバネ５８が施され、エアシリンダ４の外部には駆動用圧縮空気の出入りを制御する三方コック５４が取り付けられ、この三方コック５４はウエハ搬送を制御する制御装置（不図示）で制御される。エアシリンダ４への吸気、排気は三方コック５４前後に取り付けたパイプを通じて行い、これらパイプはアーム取り付け部２７を通して搬送ロボット胴体部３４に導かれている。ここではエアシリンダ４は、搬送装置の中心線Ａ上でロッド５７が伸縮する方向が把持型搬送装置１の先端方向に向けられて配置されている。その他、本図の搬送ハンド２及びこれに取り付けられた左右の先端爪１５，２９やウエハ載置台２５は、図１と同様である。

エアシリンダ４に圧縮空気が挿入されると、ロッド５７はシリンダバネ５８を圧縮しながら外側に移動して伸張し左右のリンク５５，５６を引っ張ると左右のフィンガ６，１０は左右対称に回動して開き、円盤状ウエハ２８の把持から開放する。このような状態で、把持型搬送装置１が搬送ロボット３０のアーム４２により移動されて円盤状ウエハ２８を搬送ハンド２上に載置すると、エアシリンダ４内の圧縮空気が排出され、エアシリンダ４内のシリンダバネ５８が伸張して左右のリンク５５，５６を引っ張り、これらに連結している左右のフィンガ６，１０の根元部分は押し広げられ、左右の回動軸７，１１を支点にして左右のフィンガ６，１０の先端に固定された左右のクランプ用爪８，１２は内側に回動し、円盤状ウエハ２８を把持する。この把持位置では、エアシリンダ４内のピストンは下死点まで到達していない。ミスクランプ、または円盤状ウエハ２８がない状態で内側に左右のフィンガ６，１０が回動すると、エアシリンダ４の下死点自体がストッパとなり、この下死点がストップ位置となる。

リストブロック３は、各種可動部品が収納されているため摩擦によって塵埃の発生を避けることができない。この対策として図５の実施例では、リストブロック３の周囲に壁を設け、左右のフィンガ６，１０の動作範囲のみこの壁に開口を設ける。即ち、図1とは異なり、左右の回動軸７，１１はリストブロック３の底に設置するが、底を貫通してはいない。リストブロック３と底部に設けたアーム取り付け部２７の部材には中空型軸を使用し、この中空部にエア配管、信号電線などを通すほかに、アーム４２側から吸気すると開口部から吸入された新鮮な空気により、発生した塵埃はロボットの本体に設けた排気部品によって無害な外部に排出され、リストブロック３内で発生した塵埃は、円盤状ウエハ２８側に漏出することはない。また、エアシリンダ４からの排気は三方コック５４または搬送ロボット体内に設けた逆止弁などにより、リストブロック３の外に排気する。

図６は、図４の変形例であって、左フィンガ６の先端部分が左クランプ用爪８の手前、左フィンガ屈曲部６２でＬ字状に９０度屈曲しており、同様に右フィンガ１０も右フィンガ屈曲部６３でＬ字状に屈曲している例である。左フィンガ６の左フィンガ屈曲部６２と左回動軸７とを結ぶ直線は、左クランプ用爪８と円盤状ウエハ２８の周縁との接線に平行であるため、左クランプ爪８は円盤状ウエハの中心Ｃの方向に向かって押し、同様に右クランプ用爪１２も円盤状ウエハ２８の中心Ｃの方向に向かって押している。他は、図４の例と同様である。

図７には、円盤状ウエハ２８を載置または把持するための各種爪を例示した。これらの爪は円盤状ウエハ２８を傷つけないために、また、導電性の塵埃を発生させないために、合成樹脂材料ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）で製造されている。図７（ａ）は、搬送ハンド２の先端にそなえる左先端爪１５の側面図である。この左先端爪１５は、円盤状ウエハ２８の周縁底部を載置するウエハ把持面２６と、円盤状ウエハ２８の周縁側面を押圧する把持面６１とからなる。ウエハ把持面２６は、搬送ハンド２の上面に対して円盤状ウエハの中心Ｃに向かって下がるα度の傾斜を持たせてもよく、ここではα＝１０度とし、また、把持面６１は垂直となっている。また、右先端爪２９も本図と同様である。

図７（ｂ）は、搬送ハンド２の手元側に配設するウエハ載置台２５の側面図である。ウエハ載置台２５には垂直なウエハ把持面は設けず、円盤状ウエハの中心Ｃに向かってα度下がる方向に傾斜させ、ここではα度＝１０度としている。ウエハ載置台２５は、図１、図４、図５、図６に示すように、各実施例では２個づつ配設している。

図７（ｃ）は、左フィンガ６とその回動先端に固設した左クランプ用爪８の側面図である。左クランプ用爪８は鉛直方向に円柱状をなして、左フィンガ６上で水平面内を回動する。左クランプ用爪８を円盤状ウエハ２８の周縁側面に当てて押し、ウエハ載置台２５上および左右の先端爪１５，２９のウエハ把持面２６上で円盤状ウエハ２８を滑らせ、把持面６１に円盤状ウエハ２８が接触して把持する。

図８の左クランプ用爪８は図７（ｃ）とは異なる例の正面図である。即ち、左クランプ用爪８の円盤状ウエハ２８の周縁に接触する面を約１２０度開口する内包角を設け、同様に右クランプ用爪１２にも円盤状ウエハ２８の周縁に接触する面に１２０度の内包角を設けた例であり、これらの内包角で円盤状ウエハ２８の周縁を確実に把持する。

図９は、本発明の把持型搬送装置１を備えたスカラ型の搬送ロボット３０である。この搬送ロボット３０は、上下運動および旋回運動する搬送ロボット胴体部３４に、２本の連結したアーム４２を回動自在に連結してシングルアームを形成し、その先端に把持型搬送装置１を連結している。２つのアーム４２は水平面内で互いに連携して回動して、把持型搬送装置１を水平面内を直線的に前後運動させる。この搬送ロボット３０は、例えば複数の円盤状ウエハ２８を棚段状に収納するコンテナに、搬送ハンド２を挿入して搬送ロボット胴体部３４を少し上昇させ、その上に円盤状ウエハ２８を載置し左右のフィンガ６，１０を閉じてこれを把持し把持型搬送装置１を直線的に手前に引いた後、目的場所に移送する。

図１０は、本発明のスカラ型の搬送ロボット３０を備えた円盤状物加工設備４０の一例である。天井にファンフィルタユニット３１を備え、ここで発生する清浄空気を取り入れる箱状のクリーンブース３２は、内部に本発明の把持型搬送装置１をアーム４２の先端に有する搬送ロボット３０を備え、前方側面に円盤状ウエハ２８を収納したコンテナ３５を載置し円盤状ウエハ２８を受け渡しするロードポート３６を３台設置し、後方側面に処理装置３３を設置している。搬送ロボット３０は、コンテナ３５と処理装置３３との間で円盤状ウエハ２８を搬送し受け渡す。

処理装置３３は、中心の移載室４４に真空ロボット４５を配設し、周囲に真空加工処理を施す３台のチャンバ４１、円盤状ウエハ２８を出し入れするロードロック室４３を備えている。ロードロック室４３は前後に機密が保てるロードロックドア４６を設け、このロードロックドア４６を通って内部に加工処理前後の円盤状ウエハ２８が載置されると大気圧と真空の切り替えを行う。また、移載室４４とチャンバ４１とは真空に保たれている。搬送ロボット３０が大気圧下でロードロック室４３の載置台に円盤状ウエハ２８を置いた後、ロードロック室４３はクリーンブース３２側と移載室４４側の２つのロードロックドア４６を閉め真空に引く。ついで移載室４４側のロードロックドア４６を開け、真空ロボット４５が円盤状ウエハ２８を取り上げ所定のチャンバ４１に挿入載置してチャンバドアを閉め、処理する。処理が終われば円盤状ウエハ２８を真空ロボット４５が取り出しロードロック室４３の載置台に置き、ロードロックドア４６を閉めロードロック室４３の真空を解除し、クリーンブース３２側のロードロックドア４６を開け、本発明の搬送ロボット３０で処理済み円盤状ウエハ２８を別のコンテナ３５に挿入載置する。これらの動作を組み合わせて、円盤状ウエハ２８の各種処理を行う。

本発明の把持型搬送装置の平面図 本発明の把持型搬送装置の側面図 本発明の把持ハンドの正面図 本発明の把持型搬送装置の他の例の平面図 本発明の把持型搬送装置の他の例の平面図 本発明の把持型搬送装置の他の例の平面図 本発明で用いる爪の側面図 本発明の他の例で用いる爪の正面図 本発明の搬送ロボットの斜視図 本発明の円盤状物加工設備の斜視図 従来の搬送装置の平面図

符号の説明

Ａ 搬送装置の中心線
Ｃ 円盤状ウエハの中心
１ 把持型搬送装置
２ 搬送ハンド
３ リストブロック
４ エアシリンダ
５ 吸排気口
６ 左フィンガ
７ 左回動軸
８ 左クランプ用爪
９ 左カムベアリング
１０ 右フィンガ
１１ 右回動軸
１２ 右クランプ用爪
１３ 右カムベアリング
１４ 中央フィンガ
１５ 左先端爪
１６ 中央クランプ爪
１７ カム駆動部材
１８ 左枝フィンガ
１９ 右枝フィンガ
２０ センサドグ
２１ フィンガクローズセンサ
２２ 固定バネ掛け部
２３ フィンガバネ掛け部
２４ バネ
２５ ウエハ載置台
２６ ウエハ把持面
２７ アーム取り付け部
２８ 円盤状ウエハ
２９ 右先端爪
３０ 搬送ロボット
３１ ファンフィルタユニット
３２ クリーンブース
３３ 処理装置
３４ 搬送ロボット胴体部
３５ コンテナ
３６ ロードポート
４０ 円盤状物加工設備
４１ チャンバ
４２ アーム
４３ ロードロック室
４４ 移載室
４５ 真空ロボット
４６ ロードロックドア
４８ ステージ
５１ 射光部
５２ 受光部
５３ 光ファイバ
５４ 三方コック
５５ 左リンク
５６ 右リンク
５７ ロッド
５８ シリンダバネ
６１ 把持面
６２ 左フィンガ屈曲部
６３ 右フィンガ屈曲部

Claims (12)

1. 少なくともリストブロックと搬送ハンドとフィンガと爪とからなる円盤状物の把持型搬送装置において、
   リストブロックと搬送ハンドとは互いに固定され、リストブロックに水平面内で回動可能に連結された２つのフィンガの先端にそれぞれ取り付けられた爪と、
   搬送ハンドの先端に固設された少なくとも１つの爪とによって、円盤状物の周縁を把持して前記円盤状物を搬送するための把持型搬送装置であって、
   すべての前記爪が前記円盤状物に接触してその周縁を把持した状態で、回動する２つのフィンガの先端に取り付けられた爪の周縁に接する点における押圧方向が、前記円盤状物のほぼ中心方向であることを特徴とする、把持型搬送装置。
2. 回動する２つの前記フィンガの先端に取り付けられた爪が、把持型搬送装置の先端と元部を結ぶ中心線に対して左右対称に動作するように取り付けられ、且つ、前記搬送ハンドの先端に固設された少なくとも１つの爪が、前記把持型搬送装置の先端と元部を結ぶ中心線に対し左右対称に配設されていることを特徴とする、請求項１記載の把持型搬送装置。
3. 回動する２つの前記フィンガが水平面上で屈曲した形状に形成され、かつ、回動する２つの前記フィンガの根元部分が、２つの回動軸の中心を結ぶ直線に対して６０度以上１２０度以下の範囲内で回動することを特徴とする、請求項１または２いずれかに記載の把持型搬送装置。
4. 回動する２つの前記フィンガの先端に取り付けられた爪は、共に同一水平面上を回動し、
   ２つの前記フィンガが高低差をもって交差するようにしたことを特徴とする、請求項１から３いずれかに記載の把持型搬送装置。
5. 前記搬送ハンドの先端に固設された少なくとも１つの爪が、前記円盤状物の周縁底部を載置する面と、前記円盤状物の周縁側部を押圧する垂直な面とを有することを特徴とする、請求項１から４いずれかに記載の把持型搬送装置。
6. 前記爪のうちの少なくとも１つが、回転可能なコマ状であることを特徴とする、
   請求項１から５いずれかに記載の把持型搬送装置。
7. 前記搬送ハンドの先端の爪が２つであって、これら２つの爪いずれかの一方に射光部と、他方に受光部とを高低差もって配置し、これら２つの爪の間に傾斜をつけた光線を渡すことを特徴とする、請求項１から６いずれかに記載の把持型搬送装置。
8. 請求項１から７いずれかに記載の把持型搬送装置を備える円盤状物の搬送ロボット。
9. 請求項８の円盤状物の搬送ロボットを備える円盤状物加工設備。
10. 把持型搬送装置のリストブロックに、水平回動可能に連結した２つのフィンガの先端に取り付けられた爪と、搬送ハンド先端に固定された少なくとも１つの爪とによって、円盤状物の周縁を把持して搬送するための前記把持型搬送装置による前記円盤状物の搬送方法において、
    前記搬送ハンドを、
    搬送すべき円盤状物の下であって、前記搬送ハンドの先端に固設された爪が当該円盤状物の先端を通り過した位置まで挿入する工程と、
    当該円盤状物と当該円盤状物を載置する爪の面とが接触または接触直前の高さまで上昇させる工程と、
    ついで前記２つのフィンガが対称且つ互いに前記搬送ハンドの内側に回動させて円盤状物を把持する工程と、
    前記把持型搬送装置本体を目的位置へ移動させる工程と、
    からなることを特徴とする、円盤状物の搬送方法。
11. 前記搬送ハンドを、
    搬送すべき円盤状物の下であって、前記搬送ハンドの先端に固設された少なくとも１つの爪が当該円盤状物の先端を通り過した位置まで挿入する工程と、
    当該円盤状物と当該円盤状物を載置する爪の面とが接触または接触直前の高さまで上昇させる工程と、
    前記搬送ハンドをその先端に固設された爪の垂直面に前記円盤状物の周縁が接触または接触直前の位置まで引き寄せる工程と、
    ついで２つの前記フィンガを対称且つ互いに内側に搬送ハンドを回動させて円盤状物を把持する工程と、
    前記把持型搬送装置本体を目的位置へ移動させる工程と、
    からなることを特徴とする、請求項１０の円盤状物の搬送方法。
12. 把持型搬送装置のリストブロックに、水平回動可能に連結した２つのフィンガの先端に取り付けられた爪と、前記搬送ハンド先端に固定された少なくとも１つの爪とによって、円盤状物の周縁を把持して搬送するための把持型搬送装置による前記円盤状物の搬送方法において、
    搬送先の目的場所に前記円盤状物を載置する際、
    前記円盤状物を把持した把持型搬送装置が目的場所の上方まで移動する工程と、
    ２つの前記フィンガを開いた後又は開きながら前記把持型搬送装置が垂直に降下して円盤状物を目的場所に載置した後引き続き降下する工程と、
    ついで前記把持型搬送装置が載置した円盤状物及び目的場所と干渉しない位置に移動する工程と、
    からなることを特徴とする、円盤状物の搬送方法。
    
    

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