JP2015208804A - 非接触型搬送ハンド - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、吸着保持板の薄型化を容易に行うことができるようにした非接触型搬送ハンドを提供する。
【解決手段】非接触型搬送ハンドは、非接触型搬送ハンド１に適用される吸着保持板２には、非吸着面２ｂ側に凹状の気体供給溝６及び凹状のチャンバ３が形成され、吸着面２ａ側には凹状の気体排出溝１０が形成されている。このような構成にあっては、気体の流路を、吸着面２ａ及び非吸着面２ｂに溝加工を施すことによって作り出すことができるので、例えば、深さが１ｍｍ以下の浅い流路であっても、孔加工に比べて、容易に形成することができる。このように、溝の深さを容易に浅くできるので、吸着保持板２の薄型化を容易に達成することができる。そして、蓋部８によって気体排出溝１０及びチャンバ３の開口側を塞いで流路が作り出される。
【選択図】図１

Description

本発明は、非接触型搬送ハンドに係り、特に、吸着面に非接触状態で半導体ウエハ、ガラス基板などの平板状のワークを吸着させて、所定の場所までの搬送に利用される非接触型搬送ハンドに関するものである。

このような分野の技術として、特開２００９−０３２７４４号公報がある。この公報に記載されたベルヌーイチャック（非接触型搬送ハンド）は、円板状の吸着保持板に把持ユニットが連結された構成になっている。この吸着保持板において、ワークを保持するための吸着面には、吸着保持板の外周側に位置する４本の空気排出溝が形成されている。各空気排出溝の外端及び吸着面側は開放されている。また、吸着保持板の内部には、吐出ポンプに連通する圧縮空気供給路と、圧縮空気供給路と４本の空気排出溝とを連通させるための分配流路と、が穿設されている。よって、把持ユニットから供給された空気は、吸着保持板の内部に形成された圧縮空気供給路及び分配流路を通って空気排出溝から噴射される。空気排出溝から噴射された圧縮空気は、エゼクタ効果によって周囲の空気を引き込み、吸着力を発生させてワークを吸着面に吸着させる。また、圧縮空気が空気排出溝を高速で流通することで、ベルヌーイ効果により、空気排出溝の周囲で負圧が生じ、これによってワークを吸着面に吸着させている。

特開２００９−０３２７４４号公報

前述した従来の非接触型搬送ハンドに圧縮空気供給路及び分配流路を形成する場合、吸着保持板の内部にドリル加工によって細くて長い孔を形成しなければならない。しかしながら、細くて長い孔をドリルで形成するには、ドリルの径を小さくしなければならず、加工時のドリルの折れや曲がりを考慮すると、ドリルの径を細くしがたく、その結果として、孔の径を小さくしがたく、このことが、吸着保持板の薄型化を困難にしている。

本発明は、吸着保持板の薄型化を容易に行うことができるようにした非接触型搬送ハンドを提供することを目的とする。

本発明は、平面状の吸着面が設けられた吸着保持板を有する非接触型搬送ハンドであって、
前記吸着保持板の前記吸着面には、気体が外側に向かって排出される凹状の気体排出溝が形成され、前記吸着面に対向する非吸着面には、前記気体が外方から内方に向かって供給される凹状の気体供給溝が形成され、
前記非吸着面には、前記気体供給溝の終端に凹状のチャンバが形成され、前記チャンバを形成する壁面には、前記気体排出溝の入口が形成され、
前記非吸着面には、前記気体供給溝及び前記チャンバを塞ぐ蓋部が固着されている。

この非接触型搬送ハンドに適用される吸着保持板において、非吸着面側には凹状の気体供給溝及び凹状のチャンバが形成され、吸着面側には凹状の気体排出溝が形成されている。このような構成にあっては、気体の流路を、吸着面及び非吸着面に溝加工を施すことによって作り出すことができるので、例えば、深さが１ｍｍ以下の浅い流路であっても、孔加工に比べて、容易に形成することができる。このように、溝の深さを容易に浅くできるので、吸着保持板の薄型化を容易に達成することができる。そして、蓋部を採用することによって気体排出溝及びチャンバの開口側を塞いで流路を作り出している。

また、前記気体排出溝は、前記吸着面を通る直線に対して線対称の関係をもって配置されていてもよい。
このような構成の採用により、安定した吸着性能が得やすくなる。

また、前記気体供給溝は直線的に形成され、前記チャンバは、前記吸着面の中央部に設けられ、前記気体排出溝は、前記チャンバから放射状で且つ直線的に延在していてもよい。
この場合、平面視（吸着保持板を吸着面側又は非吸着面側から見た場合）において、吸着保持板の吸着面側の気体排出溝と非吸着面側の気体供給溝とが交差しないような対策が容易になる。これによって、吸着保持板の薄型化を容易に達成することができる。しかも、チャンバを吸着面の中央に配置させることで、気体排出溝の長さを揃え易く、これによって、安定した吸着性能が得られる。

また、直線的に延在する前記気体供給溝は、同じ幅をもって延在する主溝と、前記主溝の終端から前記チャンバまで延在して、下流側に向かって徐々に溝幅が縮小する絞り溝と、を有していてもよい。
このように絞り溝を採用すると、気体排出溝の入口を気体供給溝の出口近傍に配置させることができ、これによって、気体排出溝の入口を、増やしたり均等に配置させ易くなる。

また、前記チャンバ内には、この底面から立設する突起が配置されていてもよい。
このような構成を採用すると、突起によって、チャンバ内の圧力分布を均一にし易く、気体排出溝から排出される気体の流量の均一性を向上させることができる。

本発明によれば、吸着保持板の薄型化を容易に行うことができる。

本発明に係る非接触型搬送ハンドの実施形態を示す分解斜視図である。 図１に示されたハンドでウエハを吸着させた状態を示す斜視図である。 ハンドの吸着面側を示す斜視図である。 ハンドの要部拡大断面図である。 吸着保持板の第１の変形例を示す斜視図である。 吸着保持板の第２の変形例を示す斜視図である。 吸着保持板の第３の変形例を示す斜視図である。 本発明に係る非接触型搬送ハンドの他の実施形態を示す平面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る非接触型搬送ハンドの好適な実施形態について詳細に説明する。

図１〜図３に示されるように、非接触型搬送ハンド１は、超小型半導体設備の搬送ロボットに装着されて薄くて平らなワークＷの搬送に利用されている。ハンド１は、平面状の吸着面２ａを有する厚さ１．５ｍｍ程度の吸着保持板２を具備している。樹脂又は金属からなる吸着保持板２は、吸着が予定されている平板状のワーク（例えば、半導体ウエハ、ガラス基板など）Ｗより一回り小さな円形の吸着本体部２Ａと、吸着本体部２Ａの周縁から同一平面上で径方向に突出する矩形の延長部２Ｂと、を有している。

吸着本体部２Ａの中央には、凹状の円形チャンバ３が設けられ、吸着本体部２Ａには、等間隔にワーク保持爪４が固定されている。Ｌ字形状をなす各ワーク保持爪４は、吸着本体部２Ａの非吸着面２ｂに固定される固定部４ａと、固定部４ａの端部で直角に折り曲げられてなる爪部４ｂと、からなる。爪部４ｂがワークＷの周縁に当たることで、吸着本体部２Ａに対するワークＷの確実な位置決めが達成される。

吸着保持板２の非吸着面２ｂには、延長部２Ｂから吸着本体部２Ａに渡って延在する直線状の気体供給溝６が形成されている。気体が外方から内方に向かって供給される凹状の気体供給溝６の終端は、円形のチャンバ３に連通し、気体供給溝６の始端は、気体導入孔６ｄを介して外部のエアー供給源（不図示）に連通している。さらに、吸着保持板２の延長部２Ｂの非吸着面２ｂ側には、気体供給溝６を挟むようにして位置決めピン７が立設されている。

吸着保持板２の非吸着面２ｂ上には、チャンバ３及び気体供給溝６を塞ぐための板状の蓋部８が装着されている。樹脂又は金属からなる蓋部８は、吸着保持板２の外形と略同じ形状をなしている。蓋部８は、吸着本体部２Ａと略同一外形をなす蓋本体部８Ａと、延長部２Ｂと略同一外形をなす延長部８Ｂとからなる。蓋本体部８Ａには、ワーク保持爪４の固定部４ａを挿入させるための切欠き部９が形成されている。また、延長部８Ｂには、位置決めピン７を挿入させるための位置決め孔５が形成されている。そして、蓋部８は、吸着保持板２に形成されたネジ孔１２に、ネジ１１が螺着されることで吸着保持板２の非吸着面２ｂに固定される。

図３及び図４に示されるように、吸着保持板２の吸着面２ａには、チャンバ３から空気が外側に向かって排出される凹状の気体排出溝１０が放射状に形成されている。気体排出溝１０の入口１０ａは、チャンバ３を形成する円形の周壁面３ａと底面３ｂとに渡って形成されている。気体排出溝１０は、先端が球状のボールエンドミルによる加工によって吸着面２ａ側に形成されている。気体排出溝１０は、入口１０ａから径方向で且つ外方に行くにつれて浅くなり、しかも先細形状になるように形成されている。気体排出溝１０をこのような形状にすることで、気体排出溝１０から外方に向かって、吸着面２ａに沿うように空気をスムーズに流すことができる。これにより、吸着面２ａとワークＷとの間の隙間を空気が高速で流動すると、ベルヌーイ効果による負圧発生作用により、吸着保持板２の吸着面２ａにワークＷを効率良く吸着させることができる。

気体排出溝１０を成形するにあたって、先ず、吸着保持板２の吸着面２ａからボールエンドミルでチャンバ３に入口１０ａを形成し、ここから一気に溝を徐々に浅くしながら、ボールエンドミルを吸着面２ａの径方向に移動させる。このような成形は、気体排出溝１０の加工が容易であり、加工時間が短くて済む。

気体排出溝１０は、吸着面２ａを通る直線に対して線対称の関係をもって配置されている。このような配置の結果、ワークＷの安定した吸着性能が得やすくなる。そして、直線的に延在する気体排出溝１０は、吸着面２ａの中央に配置されたチャンバ３から周方向に等間隔で且つ放射状に形成されている。

このような構成を採用すると、気体排出溝１０が直線的に且つ放射状になっているので、吸着保持板２の吸着面２ａ側と非吸着面２ｂ側とで、平面視（吸着保持板２を吸着面２ａ側又は非吸着面２ｂ側から見た場合）に関して、気体供給溝６と気体排出溝１０とが交差しないような対策を容易に実現することができる。これによって、吸着保持板２の薄型化を容易に達成することができ、吸着保持板２の軽量化をも同時に可能にしている。しかも、チャンバ３を吸着面２ａの中央に配置させることで、気体排出溝１０の長さを揃え易く、これによって、安定した吸着性能が得られる。

図１に示されるように、直線的に延在する気体供給溝６は、同じ幅をもって延在する主溝６ａと、主溝６ａの下流端からチャンバ３まで延在して、下流側に向かって徐々に溝幅が縮小する絞り溝６ｂと、を有する。この絞り溝６ｂで圧力損失が発生するが、この絞り溝６ｂの全長を短くすること並びにテーパー形状にすることで、圧力損失の発生が抑制される。そして、このような絞り溝６ｂを採用すると、気体排出溝１０の入口１０ａを気体供給溝６の出口６ｃ近傍に配置させることができ、これによって、気体排出溝１０の入口１０ａを、チャンバ３内で増やしたり、周壁面３ａに沿って周方向に等間隔で均等に配置させ易くなる。

前述したように、非接触型搬送ハンド１に適用される吸着保持板２には、非吸着面２ｂ側に凹状の気体供給溝６及び凹状のチャンバ３が形成され、吸着面２ａ側には凹状の気体排出溝１０が形成されている。このような構成にあっては、気体の流路を、吸着面２ａ及び非吸着面２ｂに溝加工を施すことによって作り出すことができるので、例えば、深さが１ｍｍ以下の浅い流路であっても、孔加工に比べて、容易に形成することができる。このように、溝の深さを容易に浅くできるので、吸着保持板２の薄型化を容易に達成することができる。そして、蓋部８によって気体排出溝１０及びチャンバ３の開口側を塞いで流路が作り出される。

しかも、平面視（吸着保持板２を吸着面２ａ側又は非吸着面２ｂ側から見た場合）において、気体供給溝６とチャンバ３と気体排出溝１０とが重なり合ったり、交差したりすることがない。その結果、吸着保持板２の更なる薄型化を容易に達成することができる。このような薄型化は、吸着保持板２の軽量化にも寄与している。

本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、下記のような種々の変形が可能である。

図５に示されるように、吸着保持板２１において、円形のチャンバ３の底面３ｂには、周壁面３ａから離間しつつ周壁面３ａに沿うようにして延在する円弧状の突起２０が立設されている。この突起２０は、気体供給溝６の出口６ｃに対向し且つ出口６ｃから遠い位置に配置されている気体排出溝１０の入口１０ａを塞がないように配置されている。この場合、出口６ｃから排出された空気が出口６ｃから遠い位置の入口１０ａに直接流入することがない。しかも、出口６ｃから排出される空気をチャンバ３内で均一に分配させることができる。よって、突起２０の採用により、気体排出溝１０から排出される気体の流量の均一性を向上させることができる。このような突起２０は、気体供給溝６の出口６ｃから排出される空気の流速が高い場合に特に効果的である。

図６に示されるように、吸着保持板３１において、円形のチャンバ３の底面３ｂの中央には、円柱状の突起３０が立設されている。この場合、出口６ｃから排出された空気が突起３０の周面３０ａに沿って流動するので、チャンバ３内での圧力損失の低減を図りつつ、チャンバ３内での圧力分布の均一化を向上させることができる。よって、突起３０の採用により、気体排出溝１０から排出される気体の流量の均一性を向上させることができる。このような突起３０は、気体供給溝６の出口６ｃから排出される空気の流速が高い場合に特に効果的である。

図７に示されるように、吸着保持板４１において、円形のチャンバ３の底面３ｂの略全域にわたって、円柱状の突起４０が均等に立設されている。このような構成の結果、出口６ｃから排出された空気が突起４０によって撹拌され、チャンバ３内での圧力分布の均一化を向上させることができる。よって、突起４０の採用により、気体排出溝１０から排出される気体の流量の均一性を向上させることができる。このような突起４０は、気体供給溝６の出口６ｃから排出される空気の流速が高い場合に特に効果的である。

図８に示されるように、他の実施形態に係るハンド５０において、吸着保持板５１の非吸着面５１ｂ側には、直線的に延在する気体供給溝５２と、気体供給溝５２の途中及び下流端に配置された出口５２ａに連通するチャンバ５３と、が設けられている。吸着保持板５１の非吸着面５１ａ側には、チャンバ５３の周壁面５３ａと底面５３ｂとに渡って形成された入口５４ａから延在する直線状の気体排出溝５４が形成されている。そして、各気体排出溝５４は、気体供給溝５２に対して直交して互いに平行に延在する。なお、非吸着面５１ａには、図示しない板状の蓋部が固定されている。

１，５０…非接触型搬送ハンド ２，２１，３１，４１，５１…吸着保持板 ２Ａ…吸着本体部 ２Ｂ…延長部 ２ａ，５１ａ…吸着面 ２ｂ，５１ｂ…非吸着面 ３，５３…チャンバ ３ａ，５３ａ…周壁面 ３ｂ，５３ｂ…底面 ４…ワーク保持爪 ６，５２…気体供給溝 ６ａ…主溝 ６ｂ…絞り溝 ６ｃ…出口 ８…蓋部 １０，５４…気体排出溝 １０ａ，５４ａ…入口 ２０，３０，４０…突起 Ｗ…ワーク

本発明は、平面状の吸着面が設けられた吸着保持板を有する非接触型搬送ハンドであって、
前記吸着面の裏面である非吸着面には、気体が供給される気体供給溝が形成され、
前記気体供給溝の終端にはチャンバが形成され、
前記吸着面には、前記チャンバの壁面に設けられた入口を介して前記チャンバと連通し、前記気体が前記チャンバから離れる向きに排出される気体排出溝が形成され、
前記非吸着面には、前記気体供給溝及び前記チャンバを塞ぐ蓋部が固着されている。

この非接触型搬送ハンドに適用される吸着保持板において、非吸着面側には気体供給溝及びチャンバが形成され、吸着面側には気体排出溝が形成されている。このような構成にあっては、気体の流路を、吸着面及び非吸着面に溝加工を施すことによって作り出すことができるので、例えば、深さが１ｍｍ以下の浅い流路であっても、孔加工に比べて、容易に形成することができる。このように、溝の深さを容易に浅くできるので、吸着保持板の薄型化を容易に達成することができる。そして、蓋部を採用することによって気体排出溝及びチャンバの開口側を塞いで流路を作り出している。

Claims (5)

1. 平面状の吸着面が設けられた吸着保持板を有する非接触型搬送ハンドであって、
   前記吸着保持板の前記吸着面には、気体が外側に向かって排出される凹状の気体排出溝が形成され、前記吸着面に対向する非吸着面には、前記気体が外方から内方に向かって供給される凹状の気体供給溝が形成され、
   前記非吸着面には、前記気体供給溝の終端に凹状のチャンバが形成され、前記チャンバを形成する壁面には、前記気体排出溝の入口が形成され、
   前記非吸着面には、前記気体供給溝及び前記チャンバを塞ぐ蓋部が固着されている、
   非接触型搬送ハンド。
2. 前記気体排出溝は、前記吸着面を通る直線に対して線対称の関係をもって配置されている、
   請求項１に記載の非接触型搬送ハンド。
3. 前記気体供給溝は直線的に形成され、前記チャンバは、前記吸着面の中央部に設けられ、前記気体排出溝は、前記チャンバから放射状で且つ直線的に延在している、
   請求項２記載の非接触型搬送ハンド。
4. 直線的に延在する前記気体供給溝は、同じ幅をもって延在する主溝と、前記主溝の終端から前記チャンバまで延在して、下流側に向かって徐々に溝幅が縮小する絞り溝と、を有する、
   請求項１〜３の何れか一項に記載の非接触型搬送ハンド。
5. 前記チャンバ内には、この底面から立設する突起が配置されている、
   請求項１〜４の何れか一項に記載の非接触型搬送ハンド。

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