JP2015079820A - 基板搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板を傷付けることなく安定して把持する基板搬送装置を提供する。
【解決手段】長手方向Ｌに延びたハンド１０の先端側に幅方向Ｗに互いに離間して並設された断面円形状の先端側把持部２０、２０と、ハンド１０の基端側に配置されて、断面円形状の基端側把持部３０、３０と、基端側把持部３０を長手方向Ｌに往復動させて、先端側把持部２０と基端側把持部３０とで基板２の周縁を把持するクランプ機構４０と、基端側把持部３０を長手方向Ｌに微動させて基板２の厚みに応じて基板の把持力を調整する把持力調整機構と、を備えている基板搬送装置１。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体基板の周縁を把持して搬送する基板搬送装置に関する。

従来より、半導体製造装置内で研削加工したウェハやガラス等の半導体基板の周縁を把持して、次工程に搬送する基板搬送装置が用いられている。

このような基板搬送装置として、ハンドの先端フォークに突設された２つの先端受け部と元部に突設された２つの元部受け部とで基板のエッジを支持すると共に、プッシャーが先端受け部と元部受け部とに支持された基板を先端受け部の急斜面部に向けて押圧して基板のエッジを把持するものが知られている（特許文献１を参照）。

特許第４６００８５６号公報。

しかしながら、上述したような基板搬送装置では、プッシャーが基板を先端受け部の急斜面部に向けて一定の保持力で押圧するため、薄い基板を把持しようとすると、基板の周縁が損傷したり、基板が曲損したり破損する虞があった。

また、基板の中心がハンドの幅方向の中央から位置ズレした状態で、基板のエッジが１つの先端受け部とプッシャーとで挟持されると、即ち、基板が片当たり状態で不安定に挟まれることがあるため、基板の搬送中に基板が落下する虞があった。

さらに、近年では、基板の薄片化が進んでおり、基板の中心を吸着して基板を研削すると、薄い基板の周縁が反り易くなり、基板を正確に研削できないため、薄い基板を研削する際には、基板全体をステージに吸着することがある。ところが、基板の周縁を把持する基板搬送装置では、基板の中心を正確に把握することが難しく、基板の中心とステージの中心とがズレた状態で基板がステージ上に載置されてしまうと、基板をステージに真空吸着できなかったり、基板を正確に研削できない虞があった。

そこで、基板を破損することなく安定して把持するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は、この課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、基板の周縁を把持して基板を搬送する基板搬送装置であって、長手方向に延びた本体部と、前記本体部の先端側に前記長手方向に直交する幅方向に互いに離間して並設されて、断面円形状に形成された２つの先端側把持部と、前記本体部の基端側に配置されて、断面円形状に形成された少なくとも１つの基端側把持部と、前記基端側把持部を長手方向に往復動させて、前記先端側把持部と前記基端側把持部とで前記基板の周縁を把持するクランプ機構と、前記先端側把持部及び前記基端側把持部の少なくとも一方を前記長手方向に微動させて、前記基板の厚みに応じて前記基板の把持力を調整する把持力調整機構と、を備えている基板搬送装置を提供する。

この構成によれば、基板の中心が本体部の幅方向の中央から位置ズレして、基板が先端側把持部と基端側把持部とに片当たり状態で挟まれた場合であっても、基板に作用する把持力が、基板を先端側把持部又は基端側把持部まわりに幅方向の中央に移動することにより、２つの先端側支持部と少なくとも１つの基端側支持部とが基板の周縁を確実に把持することができる。

また、把持力調整機構が、基板の厚みに応じて、先端側把持部又は基端側把持部の少なくとも一方を長手方向に微動させることにより、基板に作用する把持力を調整可能なため、基板の厚みに応じた把持力で基板を把持することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の基板搬送装置の構成に加えて、前記把持力調整機構は、前記先端側把持部及び前記基端側把持部の少なくとも一方に連結されて、シリンダ内を長手方向に往復動可能に収容されたピストンと、前記基板の厚みに応じた前記基板の把持力を付与する空気圧を前記シリンダ内に供給して、前記ピストンを長手方向に往復動させる電空レギュレータと、を備えている基板搬送装置を提供する。

この構成によれば、電空レギュレータを介してシリンダ内に供給されるエアーの圧力が、先端側把持部又は基端側把持部の少なくとも一方を長手方向に微動させて、基板を把持する把持力が調整されるため、基板に作用する把持力を細かく且つ容易に調整することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の基板搬送装置の構成に加えて、前記先端側把持部及び基端側把持部の少なくとも一方が、前記本体部に対して垂直な回転軸まわりに回動可能に軸支されている基板搬送装置を提供する。

この構成によれば、回動可能な先端側把持部又は基端側把持部が回転軸まわりに回動することにより、片当たり状態で先端側把持部と基端側把持部との間に挟まれた基板が、基板に作用する把持力によって幅方向の内側に移動し易いため、基板を速やかに把持することができる。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の基板搬送装置の構成に加えて、前記回動可能な先端側把持部又は基端側把持部は、前記本体部にベアリングを介して軸支されている基板搬送装置を提供する。

この構成によれば、ベアリングを介して回転軸に軸支された先端側把持部又は基端側把持部が回転軸まわりに円滑に回動することにより、片当たり状態で先端側把持部と基端側把持部との間に挟まれた基板が、基板に作用する把持力によって幅方向の内側に更に移動し易いため、基板を更に速やかに把持することができる。

請求項１記載の発明は、先端側支持部と基端側支持部とが基板を安定して把持することにより、基板の中心を正確に把握すると共に搬送時の基板の落下を抑制することができる。また、基板の厚みに応じて基板を把持する把持力を調整可能なことにより、過度な把持力に起因する基板の損傷を抑制することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明が奏する効果に加えて、把持力を細かく且つ容易に調整可能なことにより、過度な把持力に起因する基板の損傷を更に抑制することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明が奏する効果に加えて、基板が先端側把持部及び基端側把持部で把持されて、搬送時の基板の落下を更に抑制することができる。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明が奏する効果に加えて、基板が先端側把持部及び基端側把持部で安定して把持されて、搬送時の基板の落下を更に抑制することができる。

本発明の第１実施例に係る基板搬送装置を示す斜視図。 図１の基板搬送装置の先端側と基端側とを示す拡大斜視図。 クランプ機構と把持力調整機構を示す回路図。 図１の基板搬送装置が基板を片当たり状態で支持した状態を示す模式図。 図４の基板搬送装置が基板を４点で把持した状態を示す模式図。 本発明の第２実施例に係る基板搬送装置が基板を片当たり状態で支持した状態を示す模式図。 図６の基板搬送装置が基板を３点で把持した状態を示す模式図。 本発明の第３実施例に係る基板搬送装置のクランプ機構と把持力調整機構を示す回路図。 図８の基板搬送装置が基板を片当たり状態で支持した状態を示す模式図。 図９の基板搬送装置が基板を４点で把持した状態を示す模式図。

本発明は、基板を破損することなく安定して把持するという目的を達成するために、基板の周縁を把持して基板を搬送する基板搬送装置であって、長手方向に延びた本体部と、本体部の先端側に長手方向に直交する幅方向に互いに離間して並設されて、断面円形状に形成された２つの先端側把持部と、本体部の基端側に配置されて、断面円形状に形成された少なくとも１つの基端側把持部と、基端側把持部を長手方向に往復動させて、先端側把持部と基端側把持部とで基板の周縁を把持するクランプ機構と、先端側把持部及び基端側把持部の少なくとも一方を長手方向に微動させて、基板の厚みに応じて基板の把持力を調整する把持力調整機構と、を備えているにより実現する。

以下、本発明の一実施例に係る基板搬送装置１について、図面に基づいて説明する。

基板搬送装置１は、例えば、研削装置で研削加工を終えた基板２を保持して次工程の研磨装置や洗浄装置に搬送する。基板搬送装置１は、図示しないロボットアームの軸３に枢着されるアーム連結部４を介して軸まわりに回動可能に連結される。

基板搬送装置１は、長手方向Ｌに延びた本体部としてのハンド１０と、ハンド１０の先端側に配置された２つの先端側把持部２０、２０と、ハンド１０の基端側に配置された２つの基端側把持部３０、３０と、基端側把持部２０を長手方向Ｌに往復動させるクランプ機構４０と、基端側把持部３０を長手方向Ｌに微動させる把持力調整機構５０と、を備えている。

ハンド１０の先端部１０ａは、二股のフォーク状に形成されている。ハンド１０の基端部１０ｂは、ボルト５を介してアーム連結部４に締結されている。

先端側把持部２０は、ハンド１０の先端部１０ａに長手方向Ｌに直交する幅方向Ｗに夫々１つずつ配置されている。先端側把持部２０は、上端及び下端から中央に向かって漸次縮径のテーパ状に形成された鼓状であり、断面円形状に形成されている。先端側把持部２０が鼓状に形成されていることにより、テーパ状の周面１０ａに基板２を載置し易くなっている。

先端側把持部２０は、ハンド１０に対して相対的に回動しないように固定されている。なお、先端側把持部２０の周面２０ａの具体的な材質については、低摩擦係数で基板２が周面２０ａ上を摺動し易いものが好ましい。

基端側把持部３０は、先端側把持部２０に長手方向Ｌに対向して配置されており、クランプ機構４０の後述するプッシャー４１の幅方向Ｗ両側に夫々１つずつ配置されている。基端側把持部３０は、上端及び下端から中央に向かって漸次縮径のテーパ状に形成された鼓状であり、断面円形状に形成されている。基端側把持部３０が鼓状に形成されていることにより、テーパ状の周面３０ａに基板２を載置し易くなっている。

基端側把持部３０は、プッシャー４１に対して相対的に回動しないように固定されている。なお、基端側把持部３０の周面３０ａの具体的な材質については、低摩擦係数で基板２が周面３０ａ上を摺動し易いものが好ましい。

クランプ機構４０は、略Ｔ字状に形成されたプッシャー４１と、プッシャー４１に一体に連結されてプッシャー４１とアーム連結部４との間に介設されたクランプ用ピストンロッド４２と、アーム連結部４１内に埋設されてクランプ用ピストンロッド４２を収容するクランプ用シリンダ４３と、を備えている。

図３に示すように、クランプ用ピストンロッド４２は、電磁弁４４を介してクランプ用シリンダ４３内に供給されるエアーの圧力によって、長手方向Ｌに往復動するようになっている。電磁弁４４の切換は、図示しない制御装置により制御される。なお、図３中の符号４５は、電磁弁４４の切換の際に生じ得る排気音を緩和するサンレンサである。

把持力調整機構５０は、基端側把持部３０に連結されてプッシャー４１内に埋設された基端側シリンダ５１内を長手方向Ｌに往復動可能な基端側ピストン５２と、基端側シリンダ５１内にエアーを供給して基端側ピストン５２を動かす電空レギュレータ５３と、を備えている。

基端側シリンダ５１の先端側は、レギュレータ５４を介して供給されるエアーにより一定の圧力に維持されている。基端側シリンダ５１の基端側は、電空レギュレータ５３及び精密レギュレータ５５を介してエアーが供給される。電空レギュレータ５３は、図示しない制御装置によってエアーの供給量が制御されるようになっている。

制御装置は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えている。ＲＯＭ等に記憶されたプログラムを実行することにより、基板搬送装置１を動作させることができる。なお、プログラムは、基板搬送装置１と分離可能でコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶されても構わない。

制御装置は、基板２が先端側把持部２０と基端側把持部３０との間に配置されていることを検知する基板検知センサとしてのフォトマイクロセンサと、基板２の厚みを測定する厚み測定部と、処理部と、を備えている。

フォトマイクロセンサは、プッシャー４１に取り付けられたドグがフォトマイクロセンサの検出領域内に侵入すると、出力信号を処理部に送出する。なお、基板検知センサは、フォトマイクロセンサに限定されず、他のセンサであっても構わない。

厚み測定部は、公知の構成からなり、非接触で基板２の厚みを測定して出力信号を処理部に送出する。

処理部は、フォトマイクロセンサの出力信号により、電磁弁を切り換えて、クランプ用ピストンロッド４２を停止させる。
また、処理部は、厚み測定部の出力信号により、基板２の厚みに応じて予め設定された把持力に相当する圧力のエアーを供給するように、電空レギュレータ５３の２次側圧力を調整する。

次に、片持ち状態で挟まれた基板２を先端側把持部２０と基端側把持部３０とで把持する手順について説明する。

図４に示すように、１つの先端側把持部２０と１つの基端側把持部３０とが基板２を挟み、基板２の中心Ｏが幅方向Ｗの中央から紙面左方向に位置ズレして、基板２が片当たり状態で先端側把持部２０と基端側把持部３０との間に挟まれることがある。

このような場合、図５に示すように、プッシャー４１が長手方向Ｌの先端側に移動する際に、基板２に作用する把持力で、基板２が先端側把持部２０の周面２０ａを摺動しながら図５の紙面反時計回りに回動する。基板２が、２つの先端側把持部２０、２０と２つの基端側把持部３０、３０とに当接すると、基板２の中心Ｏが幅方向Ｗの中央に位置決めされる。

次に、予め測定された基板２の厚みに基づいて、電空レギュレータ５３は、基板２を把持する把持力に対応する圧力のエアーを基端側シリンダ５１の基端側に供給する。

基端側把持部３０と基端側ピストン５２とは、電空レギュレータ５３及び精密レギュレータ５５を介して基端側シリンダ５１に供給されたエアーの圧力に応じて長手方向Ｌに微動する。これにより、基板２に作用する把持力を調整することができる。

このようにして得られる本実施例に係る基板搬送装置１は、片当たり状態で先端側把持部２０と基端側把持部３０との間に挟まれている基板２であっても、基板に作用する把持力で基板２を先端側把持部２０まわりに回動させることにより、基板２の周縁を２つの先端側把持部２０、２０と２つの基端側把持部３０、３０で安定して把持するため、基板２の中心Ｏがハンド１０の幅方向Ｗの中央に位置決めされて基板２の中心Ｏを正確に把握できると共に搬送時の基板２の落下を抑制することができる。また、基板２の厚みに応じて基板２を把持する把持力を調整することにより、基板２を過度な把持力で把持することに起因する基板２の損傷を抑制することができる。

次に、本発明の第２実施例に係る基板搬送装置１について、図面に基づいて説明する。なお、上述した第１実施例に係る基板搬送装置１と共通する構成については、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図６に示すように、基板搬送装置１は、長手方向Ｌに延びたハンド１０と、ハンド１０の先端側に配置された２つの先端側把持部２０、２０と、ハンド１０の基端側に配置された１つの基端側把持部３０と、を備えている。

先端側把持部２０は、ハンド１０の表面１０ｃに立設した回転軸２０ｂまわりに回動可能に軸支されている。なお、好ましくは、先端側把持部２０は、ベアリングを介して回転軸２０ｂに軸支されていても構わない。先端側把持部２０の周面２０ａの具体的な材質については、基板２を把持し易いクロロプレンゴム等の弾性ゴムが好ましい。

基端側把持部３０は、基端側ピストン５２から立設した回転軸３０ｂまわりに回動可能に軸支されている。なお、好ましくは、基端側把持部３０は、ベアリングを介して回転軸３０ｂに軸支されていても構わない。基端側把持部３０の周面３０ａの具体的な材質については、基板２を把持し易いクロロプレンゴム等の弾性ゴムが好ましい。

基端側把持部３０の回転軸３０ｂが、基端側ピストン５２に連結されていることにより、基端側把持部３０は、電空レギュレータ５３及び精密レギュレータ５５を介して供給されるエアーの圧力に応じて長手方向Ｌに微動する。

このように得られる本実施例に係る基板搬送装置１は、第１実施例に係る基板搬送装置１が得られる効果に加えて、図６に示すように、片当たり状態で先端側把持部２０と基端側把持部３０との間に挟まれた基板２であっても、図７に示すように、基板２に作用する把持力によって、先端側把持部２０、２０が回転軸２０ｂまわりに回動し、基端側把持部３０が回転軸３０ｂまわりに回動することにより、基板２が幅方向Ｗの内側に移動し易いため、基板２を速やかに把持することができる。

次に、本発明の第３実施例に係る基板搬送装置１について、図面に基づいて説明する。なお、上述した第１実施例に係る基板搬送装置１と共通する構成については、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図８に示すように、先端側把持部２０は、後述する把持力調整機構６０の先端側ピストン６２から立設した回転軸２０ｂまわりに回動可能に軸支されている。なお、好ましくは、先端側把持部２０は、ベアリングを介して回転軸２０ｂに軸支されていても構わない。先端側把持部２０の周面２０ａの具体的な材質については、基板２を把持し易いクロロプレンゴム等の弾性ゴムが好ましい。

基端側把持部３０は、後述する把持力調整機構５０の基端側ピストン６４から立設した回転軸３０ｂまわりに回動可能に軸支されている。なお、好ましくは、基端側把持部３０は、ベアリングを介して回転軸３０ｂに軸支されていても構わない。基端側把持部３０の周面３０ａの具体的な材質については、基板２を把持し易いクロロプレンゴム等の弾性ゴムが好ましい。

把持力調整機構６０は、二股のフォーク状に形成されたハンド１０の先端部１０ａに埋設された先端側シリンダ６１内を長手方向Ｌに往復動可能な先端側ピストン６２と、プッシャー４１内に埋設された基端側シリンダ６３内を長手方向Ｌに往復動可能な基端側ピストン６４と、先端側シリンダ６１内にエアーを供給して先端側ピストン６３を動かすと共に基端側シリンダ６３内にエアーを供給して基端側ピストン６４を動かす電空レギュレータ６５と、を備えている。

先端側シリンダ６１の基端側及び基端側シリンダ６３の先端側には、レギュレータ６６により一定の圧力に維持されている。先端側シリンダ６１の先端側及び基端側シリンダ６３の基端側には、電空レギュレータ６５及び精密レギュレータ６６を介してエアーが供給される。

電空レギュレータ６６は、上述した図示しない制御装置によってエアーの供給量が制御されるようになっている。電空レギュレータ６６は、予め測定された基板２の厚みに基づいて、基板２を把持する把持力に対応する圧力のエアーを先端側シリンダ６１の先端側及び基端側シリンダ６３の基端側に供給する。

先端側把持部２０は、先端側ピストン６２に連動して長手方向Ｌに微動すると共に、基端側把持部３０は、基端側ピストン６４に連動して長手方向Ｌに微動する。これにより、基板２に作用する把持力を長手方向Ｌの先端側と基端側とで連動して調整することができる。

このようにして得られる本実施例に係る基板搬送装置１は、第１実施例に係る基板搬送装置１が得られる効果に加えて、基板２を把持する把持力を先端側と基端側とで調整可能なため、基板２を過度な把持力で把持することに起因する基板２の損傷を更に抑制することができる。

また、図９に示すように、片当たり状態で先端側把持部２０と基端側把持部３０との間に挟まれた基板２であっても、図１０に示すように、基板２に作用する把持力によって、先端側把持部２０、２０が回転軸２０ｂまわりに回動し、基端側把持部３０が回転軸３０ｂまわりに回動することにより、基板２が幅方向Ｗの内側に移動し易いため、基板２を速やかに且つ安定して把持するため、基板２の中心Ｏがハンド１０の幅方向Ｗの中央に位置決めされて基板２の中心Ｏを正確に把握できると共に搬送時の基板２の落下を抑制することができる。

上述した各実施例では、空気圧回路を採用したクランプ機構及び把持力調整機構を説明したが、クランプ機構及び把持力調整機構は、空気圧回路に限定するものではなく、油圧回路であっても構わない。クランプ機構及び把持力調整機構を空気圧回路で構成することにより、把持力を細かく調整できるとともに、基板搬送装置周辺を清潔に保つことができる。

なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。

１ ・・・ 基板搬送装置
２ ・・・ 基板
３ ・・・ （ロボットアームの）軸
４ ・・・ アーム連結部
１０・・・ ハンド（本体部）
１０ａ・・・（ハンドの）先端部
１０ｂ・・・（ハンドの）基端部
１０ｃ・・・（ハンドの）表面
２０・・・ 先端側把持部
２０ａ・・・（先端側把持部の）周面
２０ｂ・・・（先端側把持部の）回転軸
３０・・・ 基端側把持部
３０ａ・・・（基端側把持部の）周面
３０ｂ・・・（基端側把持部の）回転軸
４０・・・ クランプ機構
４１・・・ プッシャー
４２・・・ クランプ用ピストンロッド
４３・・・ クランプ用シリンダ
４４・・・ 電磁弁
５０・・・ 把持力調整機構
５１・・・ 基端側シリンダ
５２・・・ 基端側ピストン
５３・・・ 電空レギュレータ
５４・・・ レギュレータ
５５・・・ 精密レギュレータ
６０・・・ 把持力調整機構
６１・・・ 先端側シリンダ
６２・・・ 先端側ピストン
６３・・・ 基端側シリンダ
６４・・・ 基端側ピストン
６５・・・ 電空レギュレータ
６６・・・ レギュレータ
６７・・・ 精密レギュレータ

Claims (4)

1. 基板の周縁を把持して基板を搬送する基板搬送装置であって、
   長手方向に延びた本体部と、
   前記本体部の先端側に前記長手方向に直交する幅方向に互いに離間して並設されて、断面円形状に形成された２つの先端側把持部と、
   前記本体部の基端側に配置されて、断面円形状に形成された少なくとも１つの基端側把持部と、
   前記基端側把持部を長手方向に往復動させて、前記先端側把持部と前記基端側把持部とで前記基板の周縁を把持するクランプ機構と、
   前記先端側把持部及び前記基端側把持部の少なくとも一方を前記長手方向に微動させて、前記基板の厚みに応じて前記基板の把持力を調整する把持力調整機構と、
   を備えていることを特徴とする基板搬送装置。
2. 前記把持力調整機構は、
   前記先端側把持部及び前記基端側把持部の少なくとも一方に連結されて、シリンダ内を長手方向に往復動可能に収容されたピストンと、
   前記基板の厚みに応じた前記基板の把持力を付与する空気圧を前記シリンダ内に供給して、前記ピストンを長手方向に往復動させる電空レギュレータと、
   を備えていることを特徴とする請求項１記載の基板搬送装置。
3. 前記先端側把持部及び基端側把持部の少なくとも一方が、前記本体部に対して垂直な回転軸まわりに回動可能に軸支されていることを特徴とする請求項１又は２記載の基板搬送装置。
4. 前記回動可能な先端側把持部又は基端側把持部は、前記本体部にベアリングを介して軸支されていることを特徴とする請求項３記載の基板搬送装置。
   

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