JP2007142239A - 基板保持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体製造工程や液晶パネル製造工程における各装置間の基板の受け取り時に生じる位置ずれ等を容易に修正でき、かつ確実に保持できる基板保持装置を提供する。
【解決手段】 搬送アームの旋回動作により、旋回アームの先端のハンド・フォーク１１上に載置された基板Ｐを所定の受け渡し位置に搬送する基板搬送装置のハンド・フォーク１１に組み込まれるようにした基板保持装置であって、ハンド・フォーク１１に載置される基板Ｐの両縁端に、その縁端部がほぼ内接するように規制ローラ２０Ａ，２０Ｂ設けるとともに、規制ローラ２０Ａ、２０Ｂの近傍のハンド・フォーク１１上に、水平移動可能な樹脂製パッド３０が組み込まれた基板支持手段１０を設け、樹脂製パッド３０上に基板Ｐを載置保持させるようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は基板保持装置に係り、処理装置や基板収容装置間の基板の受け取り時に生じる位置ずれ等を容易に修正するとともに、搬送装置のハンド等の搬送時保持部に確実に保持させることができるようにした基板保持装置に関する。

半導体製造装置においては、対応する処理プロセスにおいて、処理装置や基板収容装置間での基板の出し入れ、搬送を繰り返す間に、基板搬送装置のハンドあるいはフォーク上に載置された基板がずれることがあり、この位置ずれによる位置誤差の累積によって基板が装置と接触したりするおそれがある。このため、搬送中の基板をハンド等に確実に保持するとともに、移し替えの際に、位置ずれが生じないような種々の機構、装置が開発されている。

たとえば、駆動モータの駆動、電磁石、永久磁石の極性変換によって動作する可動駒によって基板の縁端を固定駒に押し付けて基板の把持と位置ずれの修正を行う装置等が種々提案されている（特許文献１参照）。

また、基板の載置面の端部にレバー等の修正機構を設けて、基板を載置したときに基板の自重とのバランスでレバーを支点回りに回動させて仮置きされた基板の縁端を定位置に修正するとともに、定位置に位置決めされた基板をレバー端で押圧して把持して位置保持させる装置も提案されている（特許文献２）。

基板を支持するハンド等の支持部位の一部に傾斜面を形成し、この傾斜面に沿って基板の縁端を滑らせるようにして、基板を定位置に落として位置決めする部材を有する基板保持装置も提案されている（特許文献３）。

さらに、基板がハンド等の載置面に載置された際に、位置微調整を行い、基板を水平方向にわずかに移動させる機構を備える必要がある。このような位置微調整機構を備えた基板搬送装置として、特許文献４等がある。

特開２００３−１４２５５４号公報 特開２０００−２７７５８５号公報 特開２０００−２７７６００号公報 特開平８−１１８２７９号公報

ところで、特許文献１に開示された基板保持装置では、可動部である搬送アーム上にアクチュエータを備えるために、旋回、伸長動作を連続的に繰り返すアームに沿って通電コードを配線しなければならず、また基板の載置時、保持時に応じた通電切り替えタイミングの正確な制御を必要とする。このため、装置の複雑化に伴うコストアップが生じるとともに、電磁石の可動磁心、制御部、アーム内の配線等の定期的なメインテナンスも欠かせない。

また、特許文献２に記載された上述の基板搬送装置では、簡易な構造の回動点で支持されたレバー状の基板ストッパ構造を提供できるが、一方から基板を押さえることしかできないため、この基板ストッパ構造では、基板の自重のみでレバーを回動させて基板を水平にスライドさせて固定駒等に押圧させる力を発生させることは難しい。

さらに、特許文献３では、支持部材は板バネで水平位置が保持されており、フレーム内に挿通されたワイヤの操作で全体が軸止部回りに回動し、ウェハが滑り落ちるようにして溝部に嵌って保持される。このため、各支持部材を回動させるタイミングを調整しないと、ウェハがフレームから落下してしまうおそれがある。また、ワイヤによるタイミング調整の機構も複雑となり、トラブルが生じやすい。また、通常の材質では基板が傷ついたり、パーティクルが発生し易い。接触部位に潤滑性のある材質やコーティングにすれば、これらの問題は改善できるが、部材のコストアップにつながる。

特許文献４では、中空構造のハンド内部に磁石を利用したスライド部分を設けるため、ハンドの構造が複雑になる。そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、搬送装置のハンド等において、動力を必要とせず、基板を傷つけたり、パーティクルの発生を抑えて、基板の位置ずれを載置面で容易に修正でき、またその位置を確実に保持できるようにした基板保持装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は搬送アームの旋回動作により、該旋回アームの先端のハンド・フォーク上に載置された基板を所定の受け渡し位置に搬送する基板搬送装置の前記ハンド・フォークに組み込まれるようにした基板保持装置であって、前記ハンド・フォーク上に載置される前記基板に両縁端に、その縁端部がほぼ内接するように規制ローラを設けるとともに、該規制ローラの近傍の前記ハンド・フォーク上に、水平移動可能な座面部材が組み込まれた基板支持手段を設け、前記座面部材上に基板を載置保持するようにしたことを特徴とする。

また、前記基板搬送装置のハンド・フォークに組み込まれるようにした基板保持装置であって、前記ハンド・フォークに載置される前記基板の両縁端に、その縁端部が、前記基板にほぼ内接する規制ローラと水平移動可能な座面部材が組み込まれた基板支持手段とを一体に設け、前記座面部材上に基板を載置保持するようにしたことを特徴とする。

このとき、前記規制ローラの周面に前記基板の縁端が位置した際に、前記基板の自重により前記規制ローラが回動して、前記基板が前記ハンド・フォーク上に配設された前記座面部材上に移動して定位置に載置されるようにすることが好ましい。

前記座面部材は、樹脂製パッドとすることが好ましい。

また、前記座面部材は、前記基板支持手段内に収容された弾性部材により水平方向移動量が規制されたスライダに支持されるようにすることが好ましい。

以上に述べたように、本発明によれば、基板搬送装置のハンド・フォーク等で基板を受け取って保持する際に、特別な動力を必要としないで基板の位置ずれを、その載置面で容易に修正でき、基板の傷やパーティクルの発生させずに載置面上に保持させることができるいう効果を奏する。

以下、主要構成が共通である発明の基板保持装置を実施するための最良の形態として、以下の複数の実施例について添付図面を参照して説明する。

以下、本発明の基板保持装置１０の一実施例について、添付図面を参照して説明する。図１には、本発明の基板保持装置１０として、図示しない基板搬送装置の搬送アームの旋回動作により、ハンド・フォーク１１上に載置された基板を所定の受け渡し位置に搬送する基板搬送装置（図示せず）に組み込まれ、大型の液晶基板Ｐ（以下、単に基板Ｐと記す。）を所定位置に保持するハンド・フォーク１１の平面図が示されている。このハンド・フォーク１１は、同図に示したように、図示しない回転駆動部に軸支されたベース部材１２に、基板Ｐを確実に載置可能な寸法の２本の細長平板の一端が固定された片持構造からなり、図１（ｂ）に示したように、基板Ｐが載置された際に先端が撓まない程度の曲げ剛性を保持しつつ、軽量化を図るために板厚が変化している。
なお、本実施例では矩形の液晶基板を例として示しているが、基板形状は矩形、多角形、円形等の種々のものが対応可能であり、当然、半導体基板等も含まれる。また、本明細書では、基板を載置、保持する腕状の部材をハンド・フォークと称しているが、機能的に同一のものであれば、単にハンド、チャック、把持アーム等、その他名称で呼ばれるものにも適用可能なことはいうまでもない。

このハンド・フォーク１１上には基板Ｐの寸法にあわせて、基板Ｐが載置される定位置の両側端には、図１（ａ）に示したように、ローラ回転軸２１方向が直交する関係にある２群の規制ローラ２０Ａ，２０Ｂ（以下、方向を問わない場合、符号２０を付す。）が取り付けられている。これら規制ローラ２０Ａ，２０Ｂのうちの規制ローラ２０Ａはローラ回転軸２１がＸ軸方向と平行をなすように軸受部２２がハンド・フォーク１１上に配設され、反対側に位置するローラ２３の円周面が互いに対向するよう取付けられている。また、規制ローラ２０Ｂは、ローラ回転軸２１がＹ軸方向と平行をなすように軸受部２２がハンド・フォーク１１上に配設され、反対側に位置するローラ２３の円周面が互いに対向するよう取付けられている。これら対向したローラ２３の位置と間隔は、基板Ｐがハンド・フォーク１１上の定位置に水平に載置された際に、対向するローラ２３の円周面間に位置し、（図２（ｂ）参照）基板Ｐの水平方向への移動がローラ２３によって規制されるようになっている。

また、図１（ａ）に示したように、基板Ｐの四隅に配設された規制ローラ２０とともに、規制ローラ２０の内側近傍のハンド・フォーク１１上面に基板保持手段としての基板支持パッドが取り付けられている。対向する規制ローラ２０間に位置する基板Ｐは、この基板支持パッド３０上に載置保持される。

この基板支持パッド３０は、後述するような複数の部材の組立体からなり、上面には基板Ｐ下面と接触する面にリング状の座面パッドが形成されている。この座面パッド３１は扁平円筒形状のパッド収容部材（後述する。）内にシリコーンゴム製のＯリングが装着されたもので、このＯリングからなる座面パッド３１上に基板Ｐが載置された際に、座面パッド３１がわずかに変形するクッション作用により基板Ｐへの衝撃が緩和される。また座面パッド３１上に載置されると、樹脂製の座面パッド３１は基板Ｐに密着して、基板Ｐの位置が確実に保持される。なお、使用するＯリングの他の材質としては、各種フッ素樹脂等、摩擦係数が小さく、耐摩耗性が高く、接触時にパーティクルを発生させないような材質を選定することが好ましい。

また、基板支持パッド３０はハンド・フォーク１１に固定されたベースプレート３３（後述する。）に対して、水平面内を任意の方向に移動可能な構造からなる。これにより、規制ローラ２０によって基板Ｐの位置修正が行われ、基板Ｐが定位置まで水平移動する際、基板Ｐと座面パッド３１とが擦れることなく位置決めが可能となる。

ここで、上述した規制ローラ２０と基板支持パッド３０とが設けられたハンド・フォーク１１における基板載置時の動作について、図２各図を参照して簡単に説明する。なお、基板支持パッド３０の構成の詳細については後述する。

たとえば、図２（ａ）に示したように、基板Ｐが位置ずれした状態でハンド・フォーク１１上に受け渡された場合を想定する。基板Ｐの縁端の位置ずれ量が、同図（ａ）に示したように、ローラ２３の天頂より内側となるようなローラ２３の半径より小さい範囲であれば、ローラ２３に乗上げた側（図中、右側ローラ）の基板Ｐは、その自重がローラ２３を矢印方向に回動させる力としてローラ周面に作用する。これにより、ローラ２３はわずかに矢印方向に回動し、基板Ｐはローラ２３の回動に伴って、図中左側に向けて、基板支持パッド３０の許容水平移動の範囲で移動し、同図（ｂ）の状態のように規制ローラ２０Ａ間に嵌るようにずり落ち、最終的に基板支持パッド３０上の定位置に載置される。同図（ｂ）のように定位置に載置された基板Ｐは、基板Ｐの両側が規制ローラ２０Ａ、（２０Ｂ（図示せず））で水平方向の移動が抑止され、樹脂製の座面パッド３１上に保持されているため、ハンド・フォーク１１が処理装置、基板収容装置間を移動する際にもその位置は確実に保持され、位置ずれが生じることはない。

以下、基板支持パッド３０および規制ローラ２０の構成について、説明する。

組立体からなる基板支持パッド３０の部材構成について、図３を参照して説明する。基板支持パッド３０は、各部材がベースプレート３３に、一部図示しないネジ止めにより固定され組み立てられた部材から構成されている。ベースプレート３３は、図３に示したように、ハンド・フォーク１１上に固定するためのネジ孔３４と凹所３５とが形成され、皿ネジＢ（図の簡単化のため２本のみ図示）でハンド・フォーク１１面に固定されるようになっている。さらに凹所３５内には、スライダ３６と、このスライダ３６の移動量調整部材としてのＯリング３７とが収容されるようになっている。Ｏリング３７は凹所３５内に収容された状態で、スライダ３６の下面に形成されたスライドガイド３８がはまり込み、図３に示されたような、ほぼ等間隔に４個所がくびれた略十字形状に弾性変形し、所定範囲においてスライドガイド３８との間に接触面が形成される。これにより、スライダ３６を押さえるＯリング３７が弾性部材として機能して、スライダ３６は、作用した外力の水平方向分力に相当した弾性抵抗を受けながら水平方向への規制された微小量のスライドが可能になる。なお、図３には、スライドガイド３８部分がはまりこんだ状態を想定して、略十字形状に変形した状態のＯリング３７が示されている。

また、スライダ３６の上面には首部３９が一体的に形成されている。この首部３９は、スライダ３６を凹所３５内に収容して覆う蓋部材４０に形成された円形孔４１から所定高さ分だけ突出し、この上面に上述した座面パッド３１が皿ネジ４２により固定されている。さらにこの皿ネジ４２は、詳細動作を後述するための図５各図に示したように、その頭部の直径がパッド収容部材３２内に収容されたＯリング３１（以下、設置された状態では座面パッド３１と記す。）の内径より大きく設定され、Ｏリング３１をパッド収容部材３２内に収容した状態でスライダ３６上面に固定される（図５各図参照）。このとき、止めネジ４２の頭部はねじ込んだ状態で、座面パッド３１の上面より低くなり、基板載置時に基板Ｐは座面パッド３１上に載り、ネジ頭部と基板Ｐ下面とは接触しない。

図４（ａ）は、図１（ａ）中のハンド・フォーク１１の先端部分に位置する基板支持パッド３０と、規制ローラ２０との配置関係を示した部分拡大図である。同図に示したように、実施例１では、基板Ｐは、基板Ｐ端部に位置する規制ローラ２０Ａ，２０Ｂにより載置時に位置調整がなされるとともに、基板支持パッド３０の座面パッド３１上に確実に保持される。２個の規制ローラ２０Ａ，２０Ｂは、図４（ａ）に示したように、ハンド・フォーク１１の上面に支持プレート２４が皿ネジＢで固定され、支持プレート２４の端部には軸受部２２が一体的に形成され、上述したようにこの軸受部２２に軸支されたローラ回転軸２１端にローラ２３が設けられている。ローラ２３は、本実施例では、直径が１６mmのＰＥＥＫ樹脂製からなり、上述したように、ハンド・フォーク１１上に支持プレート２４を介して軸受部２２に回転可能に軸支された基板位置の規制部材としての機能を果たす。ハンド・フォーク１１上での取り付け位置は、図１（ａ）に示したように、載置される基板Ｐの寸法に応じて適宜設定できる。

図４（ｂ）は基板支持パッド３０と規制ローラ２０Ａ，２０Ｂとがハンド・フォーク１１の端部において一体化され組み立てられた組立部品として用いられた変形例を示している。この変形例では、規制ローラ２０Ａ，２０Ｂのそれぞれのローラ２３の軸受部２２を支持する各支持プレート２４が、基板支持パッド３０の一部に一体的に形成されており、基板支持パッド３０と規制ローラ２０Ａ，２０Ｂとが一体化された組立部品を皿ネジＢにより直接ハンド・フォーク１１上に取り付けることができ、組み立て工程の簡素化が図れる。

このとき、基板支持パッド３０は、図５（ａ）に示したように、初期状態ではスライダ３６（パッド収容部材３２）がベースプレート３３の凹所３５の中央に位置しており、同図（ｂ）、（ｃ）に示したように、蓋部材４０に形成された円形孔４１とスライダ３６の首部３９との間のクリアランス分だけそれぞれ矢印方向に基板Ｐを載置した状態で水平移動することができる。

図６各図は、Ｘ軸方向の規制ローラ２０Ｂを設けずに、基板載置時に図中、Ｙ軸方向に機能する規制ローラ２０Ａのみでの位置調整を可能にしたハンド・フォーク１１の実施例を示している。通常の場合、ハンド・フォーク１１は、その旋回角が基板ストッカ等の基板収容装置（図示せず）に対して高精度に設定され、動作するため、図６（ａ）中に示したＸ軸方向の受け取り誤差はほとんど生じないようにできる。そこで、ハンド・フォーク１１による載置の際、図２（ａ）に示したような位置ずれが生じた場合に、Ｙ軸方向のみ効率的に位置調整を行うことが望まれる。そこで、実施例２のように、基板支持パッド３０は規制ローラ２０Ａのみでの一方向の水平方向移動による調整が行えれば、基板Ｐを十分、高精度に位置決めすることができ、基板支持パッド３０の構造を簡単にでき、配置個数も減らすことができる。

図７各図は、位置決め方向がＸ軸方向のみの位置調整が必要な場合の実施例を示している。実施例３の場合も、基板支持パッド３０と一体化された規制ローラ２０ＢのみでのＸ軸方向の水平方向移動による調整で基板Ｐを高精度に位置決めすることができるので、基板支持パッド３０の構造を簡単にできる。

図８は、上述した矩形の基板Ｐを載置保持する２本のハンド・フォーク１１に代えて、円板状の半導体基板（たとえばφ３００mm程度）を保持するために平面形状が略Ｕ字形をなすハンド・フォーク１１上において、載置される基板Ｐの中心方向を向くように各規制ローラ２０Ｒを配設し、その内側に基板支持パッド３０を設けた実施例を示している。この実施例では、例えば根元部に近いハンド・フォーク１１上には上述と同一構造の基板支持パッド３０を取り付け可能であるが、基板支持パッド３０を取り付けるスペースが足りない場合には、規制ローラ２０Ｒの内側位置に潤滑性樹脂としてのフッ素系樹脂等を成形した支持プレート３０ａを貼着したり、樹脂コーティングを施した駒状の支持部材を取り付けることも好ましい。これにより、コンパクトな支持構造によって基板Ｐをハンド・フォーク１１の所定位置に載置保持させることができる。

本発明の基板保持装置を備えたハンド・フォークを示した平面図、側面図。 図１に示した基板保持装置による基板載置状態を示した状態説明図。 基板支持パッドを構成する部材の分解斜視図。 基板支持パッドのハンド・フォークへの取付状態を示した斜視図。 基板支持パッドの水平方向への移動状態を示した部分拡大平面図。 基板保持装置の他の実施例のハンド・フォークを示した平面図、側面図。 基板保持装置の他の実施例のハンド・フォークを示した平面図、側面図。 基板保持装置の他の実施例のハンド・フォークを示した平面図。

符号の説明

１０ 基板保持装置
１１ ハンド・フォーク
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｒ 規制ローラ
２３ ローラ
３０ 基板支持パッド
３１ 座面パッド（Ｏリング）
３６ スライダ
３７ Ｏリング

Claims (5)

1. 搬送アームの旋回動作により、該旋回アームの先端のハンド・フォーク上に載置された基板を所定の受け渡し位置に搬送する基板搬送装置の前記ハンド・フォークに組み込まれるようにした基板保持装置であって、
   前記ハンド・フォークに載置される前記基板の両縁端に、その縁端部がほぼ内接するように規制ローラを設けるとともに、該規制ローラの近傍の前記ハンド・フォーク上に、水平移動可能な座面部材が組み込まれた基板支持手段を設け、前記座面部材上に基板を載置保持させることを特徴とする基板保持装置。
2. 搬送アームの旋回動作により、該旋回アームの先端のハンド・フォーク上に載置された基板を所定の受け渡し位置に搬送する基板搬送装置の前記ハンド・フォークに組み込まれるようにした基板保持装置であって、
   前記ハンド・フォークに載置される前記基板の両縁端に、その縁端部が、前記基板にほぼ内接する規制ローラと水平移動可能な座面部材が組み込まれた基板支持手段とを一体に設け、前記座面部材上に基板を載置保持させることを特徴とする基板保持装置。
3. 前記規制ローラの周面に前記基板の縁端が位置した際に、前記基板の自重により前記規制ローラが回動して、前記基板が前記ハンド・フォーク上に配設された前記座面部材上に移動して定位置に載置される請求項１または請求項２に記載の基板保持装置。
4. 前記座面部材は、樹脂製パッドからなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の基板保持装置。
5. 前記座面部材は、前記基板支持手段内に収容された弾性部材により水平方向移動量が規制されたスライダに支持されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の基板保持装置。

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