JP2020088259A - 基板支持装置、基板搬送ロボットおよびアライナ装置 - Google Patents

基板支持装置、基板搬送ロボットおよびアライナ装置 Download PDF

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Abstract

【課題】基板のずれや落下防止を図りつつ基板へのダメージを低減すること。【解決手段】基板支持装置は、ブレードと、ブレードに固定され、基板を支持するパッドとを備える。パッドは、第１固定部と、第２固定部と、ブリッジ部とを備える。第１固定部は、支持される基板の外周部よりも外側の位置に固定される。第２固定部は、外周部よりも内側の位置に固定される。ブリッジ部は、第１固定部および第２固定部を繋ぎ、外周部を支持する。ブリッジ部は、可撓性部材で形成され、基板を支持していない状態で第１固定部から第２固定部へ向かって上面が下り傾斜である。【選択図】図１

Description

開示の実施形態は、基板支持装置、基板搬送ロボットおよびアライナ装置に関する。
従来、シリコンウェハなどの基板を搬送する水平多関節ロボットなどの基板搬送ロボットが知られている。また、基板のエッジ部を挟み込むように把持する、いわゆる、エッジグリップ式のハンドを備えた基板搬送ロボットも提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００２−１７０８６２号公報
しかしながら、上記した従来技術のように基板を把持する方式は、基板のずれや脱落防止の点ではメリットがあるものの、基板へのダメージ低減の観点からは改善の余地がある。ここで、基板へのダメージとしては、たとえば、把持動作に伴う衝撃によるストレス、把持動作中の挟み込む力によるストレス、把持動作時にエッジ部に付着した膜などが飛散することによるパーティクル発生がある。
なお、かかる課題は、基板搬送ロボットに限らず、基板の向きを整えるアライナ装置等の基板を支持する各種装置にも同様に発生する課題である。
実施形態の一態様は、基板のずれや落下防止を図りつつ、基板へのダメージを低減することができる基板支持装置、基板搬送ロボットおよびアライナ装置を提供することを目的とする。
実施形態の一態様に係る基板支持装置は、ブレードと、前記ブレードに固定され、基板を支持するパッドとを備える。前記パッドは、第１固定部と、第２固定部と、ブリッジ部とを備える。第１固定部は、支持される前記基板の外周部よりも外側の位置に固定される。第２固定部は、前記外周部よりも内側の位置に固定される。ブリッジ部は、前記第１固定部および前記第２固定部を繋ぎ、前記外周部を支持する。前記ブリッジ部は、可撓性部材で形成され、前記基板を支持していない状態で前記第１固定部から前記第２固定部へ向かって上面が下り傾斜である。
また、実施形態の一態様に係る基板搬送ロボットは、前記基板支持装置を有するハンドを備える。また、実施形態の一態様に係るアライナ装置は、前記基板支持装置を備える。
実施形態の一態様によれば、基板のずれや落下防止を図りつつ、基板へのダメージを低減することができる基板支持装置、基板搬送ロボットおよびアライナ装置を提供することができる。
図１は、実施形態に係る基板支持装置の概要を示す模式図である。 図２Ａは、パッドの側面図である。 図２Ｂは、パッドの上面図である。 図３Ａは、ブレードの凹部を示す斜視図である。 図３Ｂは、ブレードの凹部の変形例を示す斜視図である。 図４は、パッドを固定したブレードの断面図である。 図５は、基板支持装置を適用したロボットハンドの斜視図である。 図６は、複数のパッドの配置例を示す説明図である。 図７Ａは、ブリッジ部の可撓性を示す説明図その１である。 図７Ｂは、ブリッジ部の可撓性を示す説明図その２である。 図８は、基板搬送ロボットの斜視図である。 図９Ａは、パッドの変形例その１を示す側面図である。 図９Ｂは、パッドの変形例その２を示す側面図である。 図１０は、アライナ装置の斜視図である。
以下、添付図面を参照して、本願の開示する基板支持装置、基板搬送ロボットおよびアライナ装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
また、以下に示す実施形態では、「直交」、「平行」、「水平」、あるいは「鉛直」といった表現を用いるが、厳密にこれらの状態を満たすことを要しない。すなわち、上記した各表現は、製造精度、設置精度、処理精度、検出精度などのずれを許容するものとする。
まず、実施形態に係る基板支持装置１の概要について図１を用いて説明する。図１は、実施形態に係る基板支持装置１の概要を示す模式図である。なお、本実施形態では、基板支持装置１によって支持される基板５００が、シリコンウェハなどのいわゆる円形基板である場合について説明するが、基板５００の材質は、液晶ガラスや有機エレクトロルミネッセンスガラスなどのガラスであってもよく、基板５００の形状は、矩形等であってもよい。
また、本実施形態では、基板支持装置１を基板搬送ロボットのロボットハンドに適用した場合について主に説明するが、基板支持装置１は、基板の向きを整えるアライナ装置などの基板を支持する各種装置に幅広く適用することができる。なお、基板搬送ロボットの例については図８を、アライナ装置の例については図１０を、それぞれ用いて後述する。
図１には、基板５００が円形である場合の中心線５００Ｃを示している。なお、基板５００の外周には、基板５００の結晶向きを示すノッチやオリエンタルフラット等の目印が設けられる場合もあるが、中心線５００Ｃは、かかる目印を無視した円の中心のことを指す。また、基板５００が楕円である場合も同様に、かかる目印を無視した楕円の中心のことを指す。
また、図１には、説明をわかりやすくするために、鉛直上向きが正方向であるＺ軸、基板支持装置１によって支持される基板５００の中心線５００Ｃに向かう向きが正方向であるＸ軸を含む３次元の直交座標系を図示している。なお、Ｘ軸は、基板５００の「径方向」に相当し、Ｙ軸は、基板５００の「周方向」に相当する。
また、図１には、基板支持装置１によって支持される基板５００の支持位置を示すために、基板支持装置１によって支持される前の状態の基板５００を示している。基板５００は、外縁がいわゆるベベル加工されたエッジ部５１０ｅを有している。つまり、基板５００の外縁は、上面および下面になめらかにつながるようにラウンド状に研磨加工されている。なお、本実施形態では、上面および下面になめらかにつながるようにラウンド加工された基板５００を示したが、下面のみにラウンド加工を施された基板５００としてもよい。また、ラウンド加工自体を省略した基板５００としてもよい。なお、ラウンド加工自体を省略した場合、エッジ部５１０は、基板５００の外周面を指す。
以下では、ベベル加工された部位を「エッジ部５１０ｅ」と、エッジ部５１０ｅを含み、エッジ部５１０ｅに連続する上面および下面の一部を含んだ領域を「外周部５１０」と、それぞれ記載することとする。図１には、外周部５１０の最外径、すなわち、エッジ部５１０ｅの最外径を、径５１０ｒ１として、外周部５１０の最内径を、径５１０ｒ２として、それぞれ示している。つまり、外周部５１０は、径５１０ｒ１と径５１０ｒ２とに挟まれた基板５００の領域を指す。
図１に示すように、基板支持装置１は、エラストマ等の可撓性部材で形成されたパッド１００と、パッド１００が固定されるブレード２００とを備える。ここで、図１には、１つのパッド１００を図示しているが、基板支持装置１は、複数のパッド１００で基板５００を支持する。なお、基板支持装置１が複数のパッド１００を備える点については、図５等を用いて後述する。
まず、パッド１００について説明する。パッド１００は、支持される基板５００の外周部５１０よりも外側の位置にブレード２００に対して固定される第１固定部１１０と、外周部５１０よりも内側の位置に固定される第２固定部１２０とを備える。また、パッド１００は、第１固定部１１０および第２固定部１２０を繋ぎ、外周部５１０を支持するブリッジ部１３０を備える。
ここで、パッド１００は、上記したように可撓性部材で形成されているので、弾性的な変形が可能であり、図１に示したように、ブレード２００に固定された姿勢では、第１固定部１１０から第２固定部１２０へ向かって上面１３１が下り傾斜である。つまり、基板５００を支持していない状態で、第１固定部１１０から第２固定部１２０へ向かって上面１３１が下り傾斜である。なお、ブレード２００に固定する前のパッド１００の形状については図２Ａ等を用いて後述する。
このように、外側が高くて内側が低く、可撓性を有するブリッジ部１３０を備えるパッド１００を用いることで、基板支持装置１は、基板５００の外周部５１０を滑らせずに支持することができる。したがって、基板５００のずれや落下防止を図りつつ、支持対象である基板５００へのダメージも低減することができる。
また、図１に示したように、ブリッジ部１３０は、基板５００を支持していない状態で下面１３２がブレード２００の上面２０１から離れている。また、ブリッジ部１３０は、可撓性部材で形成されているので、基板５００を支持した状態で基板５００の自重により、基板５００におけるエッジ部５１０ｅの形状に倣って撓む（たわむ）。
このように、ブリッジ部１３０の下方にスペースを確保することで、ブリッジ部１３０の撓み量を増大させることができる。たとえば、基板５００のベベル形状から下面にわたって基板５００の外形に沿って撓むことが可能となり、基板５００に対する接触面積を増やすことができる。したがって、基板５００のずれを防止しつつ基板５００を支持することができる。
ここで、ブリッジ部１３０の可撓性の程度については、材料であるエラストマの原料の配合の仕方や、ブリッジ部１３０の形状を変更することで適宜調整することができる。なお、この点については、図７Ａおよび図７Ｂを用いて後述することとする。
次に、ブレード２００について説明する。ブレード２００は、たとえば、アルミニウム合金などの金属やセラミックス等を材料とする。ここで、ブレード２００は、上面側に概ね水平な面を含んでいれば足りる。なお、ブレード２００は、表面（ひょうめん）が平面状であってもよい。
また、ブレード２００は、一体成型された部材でもよく、複数の部材を組み合わせた構造物であってもよい。また、１つのブレード２００が、複数のパッド１００を備えることとしてもよく、１つのパッド１００を有するブレード２００を、それぞれ同じ高さで支持する基板支持装置１とすることとしてもよい。
なお、ブレード２００には、パッド１００を取り付けるための孔や、溝などの（凹部）が形成されるが、この点については、図３Ａや図３Ｂを用いて後述する。ここで、「凹部」とは、ブレード２００の表面（ひょうめん）よりも内側に窪んだ部位を指す。たとえば、ブレード２００の表面（ひょうめん）が平面である場合には、かかる平面を基準として内側に窪んだ部位を凹部や凹状と、外側に隆起した部位を凸部や凸状と呼ぶこととする。また、両者をあわせて凹凸と呼ぶこととする。なお、ブレード２００の表面（ひょうめん）が曲面である場合も同様である。図１では、第１固定部１１０を支持する高さが、第２固定部１２０を支持する高さよりも高いブレード２００を示したが、両者を支持する高さを同じとしてもよい。この点については、図９Ａや図９Ｂを用いて後述する。
次に、図１に示したパッド１００について図２Ａおよび図２Ｂを用いてさらに詳細に説明する。図２Ａは、パッド１００の側面図であり、図２Ｂは、パッド１００の上面図である。なお、図２Ａおよび図２Ｂに示したパッド１００は、図１に示したブレード２００に固定する前の形状、すなわち、パッド１００単体の形状をあらわしている。
図２Ａに示すように、第１固定部１１０は、ブリッジ部１３０の一端側を周面で支持する支持部１１１と、支持部１１１の下面側から突出するフック部１１２とを備える。
フック部１１２は、支持部１１１よりも外径が小さい軸部１１２ａと、軸部１１２ａよりも外径が大きく、外径が支持部１１１の外径以下であり、下端へ向けて先細形状の傘部１１２ｂとを備える。なお、図２Ａでは、傘部１１２ｂの下端が水平な下面１１０ｄｓである場合を示している。このようにすることで、第１固定部１１０の全高を抑えることができる。
また、支持部１１１は、ブリッジ部１３０の上面１３１よりも上端が高いストッパ部１４０を備える。このように、基板５００（図１参照）に対して外側の固定部である第１固定部１１０にストッパ部１４０を設けることで、基板５００の脱落を防止することができる。なお、ストッパ部１４０の上端を、ブリッジ部１３０によって支持される基板５００（図１参照）の上面よりも高くしてもよい。このようにすることで、基板５００の脱落をさらに確実に防止することができる。
なお、図２Ａでは、ストッパ部１４０の上端が水平な上面１１０ｕｓである場合を示している。このようにすることで、第１固定部１１０の全高を抑えることができる。また、ストッパ部１４０の上端を、上方へ向かって凸状としたり、下方へ向かって凹状としたりすることとしてもよい。
また、図２Ａに示したように、支持部１１１は、支持部１１１の下面よりも高い位置でブリッジ部１３０の一端側を支持する。ここで、支持部１１１の下面は、ブレード２００（図１参照）に固定されるので、ブリッジ部１３０の下方空間をより確実に確保することができる。
また、第２固定部１２０は、第１固定部１１０と同様に、略円柱状の形状を有しており、ブリッジ部１３０の他端側を周面で支持する支持部１２１と、支持部１２１の下面側から突出するフック部１２２とを備える。なお、フック部１２２の形状は、第１固定部１１０と同様であるので、ここでの説明を省略する。
支持部１２１は、上端が水平な上面１２０ｕｓであり、ブリッジ部１３０の上面１３１と連続している。つまり、基板５００に対して内側の固定部である第２固定部１２０は、第１固定部１１０とは異なり、ストッパを有していない。このようにすることで、ブリッジ部１３０が基板５００の自重によって撓んだ際に、基板５００を第２固定部１２０の上面１２０ｕｓに載せることも可能となる。つまり、複数のパッド１００における上面１２０ｕｓを同一の水平面に揃えることで、基板５００の水平を保つことができる。なお、第２固定部１２０の上端を、ブリッジ部１３０の上面１３１よりも低くしたり、高くしたりすることとしてもよい。
また、図２Ａに示したように、支持部１２１は、支持部１２１の下面よりも高い位置でブリッジ部１３０の他端側を支持する。ここで、支持部１２１の下面は、ブレード２００（図１参照）に固定されるので、ブリッジ部１３０の下方空間をより確実に確保することができる。
なお、図２Ａに示したパッド１００を図１に示したブレード２００に取り付けると、第２固定部１２０よりも第１固定部１１０のほうが相対的に高くなるので、ブリッジ部１３０は、第１固定部１１０から第２固定部１２０へ向かって上面１３１が下り傾斜となる。ここで、ブリッジ部１３０の長さは「Ｌ１」であり、ブリッジ部１３０の厚みは「Ｈ１」である。
図２Ｂに示すように、第１固定部１１０および第２固定部１２０は、上面視で略円形状である。つまり、第１固定部１１０および第２固定部１２０は、略円柱状の形状を有する。また、ブリッジ部１３０の上面１３１は、第２固定部１２０の上面１２０ｕｓと連続している。一方、第１固定部１１０の上面１１０ｕｓは、ブリッジ部１３０の上面１３１よりも上方にある。ここで、ブリッジ部１３０の幅は「Ｗ１」である。
図２Ａおよび図２Ｂに示したように、ブリッジ部１３０は、長さが「Ｌ１」であり、厚みが「Ｈ１」であり、幅が「Ｗ１」である。したがって、厚み「Ｈ１」を、長さや幅に対して相対的に小さくすることで、ブリッジ部１３０を撓みやすくすることができる。
また、長さ「Ｌ１」を幅や厚みに対して相対的に大きくすることでも、ブリッジ部１３０を撓みやすくすることができる。このように、ブリッジ部１３０の長さ、厚みおよび幅を適宜変更することで、ブリッジ部１３０の撓みやすさを調整することができる。このように、ブリッジ部１３０の寸法を調整することで、基板５００（図１参照）のサイズ（重量）に応じ、所望する撓み量を得ることができる。
次に、図１に示したブレード２００に設けられる凹部の形状について、図３Ａおよび図３Ｂを用いて説明する。図３Ａは、ブレード２００の凹部を示す斜視図であり、図３Ｂは、ブレード２００の凹部の変形例を示す斜視図である。なお、図３Ａおよび図３Ｂには、基板５００（図１参照）の中心線５００Ｃを通過する線５００Ｒ（放射線に相当）と、線５００Ｒに沿う径方向ＤＲを示している。
図３Ａに示すように、ブレード２００における上面２０１には、パッド１００（図１参照）の第１固定部１１０を嵌め込む第１孔部２１１と、第２固定部１２０を嵌め込む第２孔部２１２とを備える。ここで、第１孔部２１１および第２孔部２１２は、径方向ＤＲに沿うようにそれぞれ形成されている。このように、ブレード２００に貫通孔を設けることで、簡易な構成で、ブレード２００に対するパッド１００の着脱を行うことができる。
また、図３Ａに示すように、第２孔部２１２は、ブレード２００の上面２０１よりも低い底面２２２ｓを有する第２凹部２２２に設けられる。第２凹部２２２は、第１孔部２１１へ向かって延伸する。つまり、第２凹部２２２は、径方向ＤＲに沿って延伸する。また、第２凹部２２２は、パッド１００におけるブリッジ部１３０の幅（Ｗ１）よりも大きい幅（Ｗ２）を有する。つまり、第２凹部２２２は、ブリッジ部１３０よりも幅広である。
また、第１孔部２１１は、ブレード２００の上面２０１よりも低く、第２凹部２２２の底面２２２ｓよりも高い底面２２１ｓを有する第１凹部２２１に設けられる。このように、ブレード２００の凹部を２段階の深さとすることで、ブリッジ部１３０を外高内低の姿勢としつつ、基板支持装置１（図１参照）の全高を抑えることができる。なお、図３Ａに示すように、第１凹部２２１の幅は、第２凹部２２２の幅と同じ幅（Ｗ２）とすることができる。
ここで、第１凹部２２１における底面２２１ｓは、ブレード２００の上面２０１よりも「Ｈ２」だけ低い。また、第２凹部２２２における底面２２２ｓは、ブレード２００の上面２０１よりも「Ｈ３」だけ低い。つまり、底面２２２ｓは、底面２２１ｓよりも「Ｈ３−Ｈ２」だけ低い（ただし、Ｈ３＞Ｈ２）。
また、底面２２１ｓと、底面２２２ｓの段差に対応する壁面２２３は、第１孔部２１１側に凹んだ湾曲形状である。このように、壁面２２３を湾曲形状とすることで、ブリッジ部１３０との干渉を生じにくくすることができ、ブリッジ部１３０の撓みを阻害しにくくすることができる。
次に、図３Ａに示した凹部の変形例について図３Ｂを用いて説明する。図３Ｂに示したのは、図３Ａに示した第１凹部２２１を省略し、第２凹部２２２のみとした凹部である。図３Ｂに示すように、第１孔部２１１は、ブレード２００の上面２０１に設けられる点で、図３Ａとは異なる。なお、第２孔部２１２は、図３Ａと同様に、第２凹部２２２に設けられる。
ここで、図３Ｂに示した第２凹部２２２における底面２２２ｓは、ブレード２００の上面２０１よりも「Ｈ４」だけ低い。なお、ブリッジ部１３０の傾きを図３Ａと同様にする場合には、「Ｈ４＝Ｈ３−Ｈ２」の関係を満たせばよい。
次に、図３Ａに示したブレード２００の凹部に、図２Ａおよび図２Ｂに示したパッド１００を固定した基板支持装置１について、図４を用いて説明する。図４は、パッド１００を固定したブレード２００の断面図である。なお、図４は、Ｚ軸と、図３Ａに示した線５００Ｒとを含む平面で、ブレード２００を切断した断面図に相当する。なお、図４では、パッド１００については切断していない。
図４に示すように、第１固定部１１０における支持部１１１の底部は、底面２２１ｓに接する。また、フック部１１２は、ブレード２００の上面２０１側から第１孔部２１１に挿入されてブレード２００の下面２０２側に引っ掛かる。
ここで、第１孔部２１１は、支持部１１１の外径よりも径が小さく、軸部１１２ａの外径よりも径が大きい。また、第１孔部２１１は、傘部１１２ｂの外径よりも径が小さい。また、第１孔部２１１は、フック部１１２を収容する程度の深さ（高さ）を有する。
このように、第１固定部１１０のフック部１１２を第１孔部２１１に挿入することで、第１固定部１１０をブレード２００に固定することができる。また、第２固定部１２０についても同様に第２孔部２１２に挿入することで、ブレード２００に固定することができる。なお、第２孔部２１２は、第２固定部１２０の下端を収容する程度の深さ（高さ）を有する。
ここで、図４に示すように、第２固定部１２０は、底面２２１ｓよりも低い底面２２２ｓに固定されるので、ブリッジ部１３０の上面１３１は、第１固定部１１０から第２固定部１２０へ向かって下り傾斜となる。
また、図４に示したように、ブレード２００における上面２０１の凹部にパッド１００の少なくとも一部を収容するようにすることで、上面２０１に凹部を設けない場合に比べて基板支持装置１の全高を低く抑えることができる。また、ブレード２００における下面２０２からパッド１００の下端が突出しないようにすることで、ブレード２００の下面２０２側を平坦にすることができる。
なお、図４に示したように、第２固定部１２０の上面１２０ｕｓは、ブレード２００の上面２０１よりも高いことが好ましい。これは、基板５００（図１参照）の自重によりブリッジ部１３０が撓んだ場合であっても、基板５００をブレード２００に接触させないためである。なお、基板５００自体にも撓みや湾曲があるため、第２固定部１２０における上面１２０ｕｓのブレード２００における上面２０１からの突出高さは、基板５００がブレード２００に接触しない程度の高さとすることが好ましい。
次に、図１等に示した基板支持装置１を、ロボットハンドに適用した例について図５を用いて説明する。図５は、基板支持装置１を適用したロボットハンドの斜視図である。なお、図５は、ロボットハンドにおいて基板５００を支持する部分を斜め上方からみた斜視図に相当する。
図５に示すように、基板支持装置１Ａは、ブレード２００の形状をロボットハンドに適した形状としたブレード２００Ａを備える。ブレード２００Ａは、基端部４１と、基端部４１から二股に分岐したフォーク部４２とを備える。ここで、ブレード２００Ａは、たとえば、金属材料やセラミックス材料を図５に示した形状に加工することで得られる。なお、ブレード２００Ａには、上記した貫通孔や凹部が適宜設けられているものとする。
また、ブレード２００Ａにおけるフォーク部４２の各先端部分と、基端部４１の２箇所には、基板５００の外周部５１０（図１参照）を支持する位置に、パッド１００がそれぞれ設けられる。ここで、パッド１００の向きは、基板５００の径方向にそれぞれ沿う向きであり、パッド１００のブリッジ部１３０（図１参照）は、基板５００の外側が高く、内側が低く傾斜する姿勢で、ブレード２００Ａにそれぞれ固定されている。
なお、図５には、パッド１００の個数が４つ（パッド１００Ａ、パッド１００Ｂ、パッド１００Ｃおよびパッド１００Ｄ）である場合を示しているが、パッド１００の個数は３つ以上であれば、その個数は問わない。パッド１００の個数を３つ以上とすることで、基板支持装置１Ａを水平面に沿ういかなる向きに移動させても基板５００のずれを防止することができる。
次に、図５におけるパッド１００の配置について、図６を用いてさらに詳細に説明する。図６は、複数のパッド１００の配置例を示す説明図である。なお、図６では、パッド１００のブリッジ部１３０（図１参照）の形状を径方向に長い矩形で、簡略化して示している。
図６に示すように、パッド１００Ｂおよびパッド１００Ｄは、基板５００の中心線５００Ｃを通過する線５００Ｒ１に沿うように配置される。また、パッド１００Ａおよびパッド１００Ｃは、基板５００の中心線５００Ｃを通過する線５００Ｒ２に沿うように配置される。ここで、パッド１００Ｂとパッド１００Ａとの挟み角は、「α」である。なお、パッド１００Ｃとパッド１００Ｄとの挟み角も同様に「α」である。
なお、挟み角の大きさ「α」は、図５に示したロボットハンドの幅（対向するフォーク部４２を結ぶ向きの幅）に応じて適宜調整することができる。また、図６に示した「α」は、９０度よりも小さい。なお、ロボットハンドの幅が大きい場合には、「α」を最大で９０度まで大きくすることができる。また、「α」を９０度とすることで、基板５００の周方向に沿って４つのパッド１００を等間隔で配置することができる。
また、図５および図６では、パッド１００が４つである場合を示したが、パッド１００が３つである場合には、「α」を１２０度とすることで、基板５００の周方向に沿って３つのパッド１００を等間隔で配置することができる。なお、図５および図６に示したパッド１００の配置は一例であり、隣り合うパッド１００の挟み角は、適宜変更することとしてもよい。
なお、基板５００が矩形である場合には、４つの角部、または、４つの辺に、中心線５００Ｃを通る線に沿う向きに、４つのパッド１００をそれぞれ配置することとすればよい。また、２つの隣り合う角部、および、２つの角部で挟まれる辺に対向する辺に、計３つのパッド１００をそれぞれ配置することとしてもよい。
次に、パッド１００におけるブリッジ部１３０の可撓性について、図７Ａおよび図７Ｂを用いて説明する。図７Ａは、ブリッジ部１３０の可撓性を示す説明図その１であり、図７Ｂは、ブリッジ部１３０の可撓性を示す説明図その２である。
なお、図７Ａのブリッジ部１３０のほうが、図７Ｂのブリッジ部１３０よりも撓み量が小さく調整されているものとする。また、図７Ａおよび図７Ｂには、それぞれ対向するパッド１００の例として、図６に示したパッド１００Ａおよびパッド１００Ｃをそれぞれ示している。
図７Ａに示したパッド１００は、ブリッジ部１３０が基板５００の外周部５１０のみを支持し、基板５００が第２固定部１２０の上端から浮く（離れる）ように、ブリッジ部１３０の可撓性が調整されている。ここで、ブリッジ部１３０における可撓性の調整は、上記したように、パッド１００の材料や、ブリッジ部１３０の形状を適宜変更することで調整することができる。
パッド１００におけるブリッジ部１３０は、基板５００を支持していない状態でも、第１固定部１１０側が高く、第２固定部１２０側が低い。また、基板５００を支持した状態では、図７Ａに示すように、基板５００の外周部５１０の外形に沿ってブリッジ部１３０の延伸向き自体が撓む。つまり、ブリッジ部１３０の上面の形状のみが凹むのでなく、ブリッジ部１３０の延伸向き自体が変形するため、上面および下面の形状が変形する。
すなわち、ブリッジ部１３０は、基板５００の外周部５１０に点接触するのではなく、外周部５１０の外形に沿って面接触する。しかも、ブリッジ部１３０は、基板５００の外縁よりも外側が内側よりも高い姿勢であるので、基板５００に対して外周から中心線５００Ｃへ斜め上方に向かう向きの支持力（図７Ａの斜め上方向きの２つの矢印参照）を作用させることができる。このように、ブリッジ部１３０は、延伸向き自体が変形する（撓む）ことで、基板５００の外周部５１０を包み込むように支持することができる。
図７Ｂに示したパッド１００は、図７Ａに示したパッド１００よりもブリッジ部１３０の撓み量が大きく調整されている。つまり、図７Ｂに示したブリッジ部１３０は、延伸向き自体の変形量（撓み量）が、図７Ａに示したブリッジ部１３０よりも大きい。
図７Ｂに示したように、ブリッジ部１３０は、基板５００における外周部５１０の形状のみならず、基板５００の下面の外形にも沿って撓む。ここで、ブリッジ部１３０の上面は、第２固定部１２０の上面と連続しているので、ブリッジ部１３０は、基板５００が第２固定部１２０に載るまで撓んでいく。
このように、基板５００の自重によって基板５００が第２固定部１２０に載る程度に、ブリッジ部１３０の撓み量を調整することで、基板５００の水平度を高く保つことができる。これは、ブレード２００に固定された複数のパッド１００における第２固定部１２０の上面の高さがすべて同じ高さであるからである。
次に、図５に示した基板支持装置１Ａが適用されたロボットハンド１３を備える基板搬送ロボット１０について図８を用いて説明する。図８は、基板搬送ロボット１０の斜視図である。
ここで、基板搬送ロボット１０には、半導体製造環境における減圧雰囲気（いわゆる、真空チャンバ）でシリコンウェハなどの基板５００（図１参照）を搬送する用途で用いられる真空ロボットや、矩形などの液晶ガラスや有機エレクトロルミネッセンスガラスなどのガラス基板を搬送する搬送ロボットも含まれる。なお、以下では、「基板搬送ロボット１０」を単に「ロボット１０」と、「ロボットハンド１３」を単に「ハンド１３」と、それぞれ記載することとする。
図８に示すように、ロボット１０は、本体部１５と、昇降部１６と、第１アーム１１と、第２アーム１２と、ハンド１３とを備える。なお、図３には、同軸で旋回するハンド１３としてハンド１３Ａおよびハンド１３Ｂの２つを示しているが、ハンド１３を１つとしてもよい。
本体部１５は、昇降部１６を昇降させる昇降機構（図示せず）を内蔵する。昇降機構としては、たとえば、鉛直方向に沿う向きのボールねじ、ボールねじ上をスライドするスライダ、ボールねじを回転させるアクチュエータを含んだ機構を用いることができる。
昇降部１６は、第１アーム１１の基端部を第１軸Ａ１まわりに回転可能に支持するとともに、昇降軸Ａ０に沿って昇降する。なお、昇降部１６自体を第１軸Ａ１まわりに回転させることとしてもよい。
第１アーム１１は、第２アーム１２の基端部を第２軸Ａ２まわりに回転可能に先端部で支持する。第２アーム１２は、各ハンド１３の基端部を第３軸Ａ３まわりに回転可能に先端部で支持する。
また、各ハンド１３は、基部１３ａと、基部１３ａに対して固定される基板支持装置１Ａ（図５参照）とを備える。基部１３ａの基端側は、第３軸Ａ３まわりに回転可能に第２アーム１２によって支持される。基板支持装置１Ａは、基部１３ａの先端側に設けられ、図５を用いて既に説明したように、先端側が二股に分かれている。なお、基板支持装置１Ａの上面側には、基板５００のすべりや脱落を防止するパッド１００が設けられる。
このように、ロボット１０は、第１アーム１１、第２アーム１２およびハンド１３を備える水平多関節ロボットである。また、ロボット１０は、上記したように、昇降機構を有しているので、基板５００を多段に収容する「カセット」内の基板５００に対してそれぞれアクセスすることができる。また、ロボット１０は、２つのハンド１３を備えているので、２つのハンド１３を上面視で重ねた姿勢で、上下に並んだ２つの基板５００に同時にアクセスすることもできる。
また、既に説明したように、基板支持装置１Ａは、薄型化を図っているので、カセットに多段に収容される基板５００と基板５００との間に、基板５００と接触することなく基板支持装置１Ａを挿入することができる。すなわち、基板支持装置１Ａの全高は、カセットに多段に収容される基板５００間の隙間よりも小さい。なお、ロボット１０は、図８に示した水平多関節ロボットに限られず、たとえば、ハンド１３を直線的にスライドさせるロボット等の他の形式のロボットであってもよい。すなわち、ロボット１０は、基板５００を支持（保持）して第１位置から第２位置へ搬送するロボットであれば足りる。
次に、図２Ａに示したパッド１００の変形例について、図９Ａおよび図９Ｂを用いて説明する。図９Ａは、パッド１００の変形例その１を示す側面図であり、図９Ｂは、パッド１００の変形例その２を示す側面図である。なお、図９Ａおよび図９Ｂは、図２Ａに示した側面図と同じ向きからみた側面図に相当する。
なお、図９Ａおよび図９Ｂでは、パッド１００が固定されるブレード２００の上面２０１が平坦な平面（同一の水平面）である場合を示している。このように、第１固定部１１０が固定される高さと、第２固定部１２０が固定される高さとの間で高低差をつけなくとも、パッド１００自体の形状によって、第１固定部１１０から第２固定部１２０へ向かって上面が下り傾斜のブリッジ部１３０を得ることができる。また、以下では、図２Ａに示したパッド１００との相違点について主に説明し、共通点についての説明は省略するか簡単な説明にとどめることとする。
図９Ａに示した変形例に係るパッド１００ａは、第１固定部１１０によるブリッジ部１３０の支持高さを、第２固定部１２０によるブリッジ部１３０の支持高さよりも高くした点で図２Ａに示したパッド１００とは異なる。
具体的には、第１固定部１１０における支持部１１１の下面と、第２固定部１２０における支持部１２１の下面とは、ブレード２００における平坦な上面２０１にそれぞれ固定される。ここで、第１固定部１１０における支持部１１１は、第２固定部１２０における支持部１２１よりも高い位置で、ブリッジ部１３０を支持する。これにより、ブリッジ部１３０の上面は、第１固定部１１０が高く第２固定部１２０が低い姿勢で傾斜する。
図９Ｂに示した変形例に係るパッド１００ｂは、ブリッジ部１３０にテーパをつけた点で、図２Ａに示したパッド１００とは異なる。なお、図９Ｂでは、ブリッジ部１３０の下面が、ブレード２００の上面２０１から浮いている場合を示しているが、ブリッジ部１３０の下面が、上面２０１と同じ高さでもよい。すなわち、第１固定部１１０における支持部１１１の下面と、ブリッジ部１３０の下面と、第２固定部１２０における支持部１２１の下面とが、同一の水平面上にあってもよい。
図９Ｂに示したように、ブリッジ部１３０は、上面が第１固定部１１０から第２固定部１２０へ向けて下り傾斜であり、下面は、ブレード２００の上面２０１と平行である。つまり、ブリッジ部１３０は、第１固定部１１０から第２固定部１２０へ向けて厚みが薄くなるテーパ形状を有している。このようにしても、ブリッジ部１３０の上面は、第１固定部１１０が高く第２固定部１２０が低い姿勢で傾斜する。
なお、図９Ｂには、ブリッジ部１３０の上面が直線状に傾斜する場合を例示したが、ブリッジ部１３０の上面を曲線状に傾斜させることとしてもよい。たとえば、ブリッジ部１３０の上面を、第１固定部１１０から第２固定部１２０へ向かって下り傾斜で、下側に凸となるように湾曲した曲線状としてもよい。
次に、基板支持装置１が適用されたアライナ装置６００について図１０を用いて説明する。図１０は、アライナ装置６００の斜視図である。なお、図１０には、基板５００を水平に支持する基板支持装置１Ｂと、基板支持装置１Ｃとを示している。つまり、アライナ装置６００は、２組の基板支持装置１を備える。
図１０に示すように、アライナ装置６００は、本体部６１０と、回転支持部６２０と、昇降支持部６３０と、センサ部６４０とを備える。本体部６１０は、回転支持部６２０、昇降支持部６３０およびセンサ部６４０を、上面側で支持するとともに、回転支持部６２０を回転させるサーボモータなどの駆動源や、昇降支持部６３０を昇降させるエアポンプなどの駆動源を収容する。
回転支持部６２０は、中心線５００Ｃまわりに回転する。また、回転支持部６２０は、中心線５００Ｃから放射状に外側へ延伸するとともに、上方へ屈曲し、さらに、放射状に外側へ水平に延伸する支持アーム６２１を備える。ここで、支持アーム６２１における先端部（中心線５００Ｃから離れて延伸する先端部分）は、基板支持装置１Ｂに相当する。すなわち、回転支持部６２０は、基板支持装置１Ｂを含むということもできる。
なお、基板支持装置１Ｂには、３つのパッド１００が含まれるが、図１に示した基板支持装置１と同様に、中心線５００Ｃに近い側に第２固定部１２０が、遠い側に第１固定部１１０が、それぞれ配置され、ブリッジ部１３０の延伸向きは、中心線５００Ｃを中心とする円の径方向に沿う。
昇降支持部６３０は、中心線５００Ｃに沿って昇降する。また、昇降支持部６３０は、本体部６１０に対して昇降する支持アーム６３１を備える。支持アーム６３１は、回転支持部６２０を避けるように水平向きに３つに枝分かれしており、各枝は、それぞれ上方へ屈曲し、さらに、中心線５００Ｃへ近づく向きにそれぞれ延伸している。ここで、支持アーム６３１における先端部分（中心線５００Ｃへ向けて延伸する先端部分）は、基板支持装置１Ｃに相当する。すなわち、昇降支持部６３０は、基板支持装置１Ｃを含むということもできる。
なお、基板支持装置１Ｃには、３つのパッド１００が含まれるが、図１に示した基板支持装置１と同様に、中心線５００Ｃに近い側に第２固定部１２０が、遠い側に第１固定部１１０が、それぞれ配置され、ブリッジ部１３０の延伸向きは、中心線５００Ｃを中心とする円の径方向に沿う。
センサ部６４０は、検出部６４１を備える。検出部６４１は、基板５００の外周に設けられるノッチやオリエンタルフラットなどの結晶向きを示す目印を検出する。たとえば、検出部６４１は、基板５００の外周に対して光を照射し、照射光が基板５００によって遮られる状況を時系列に検出する。たとえば、基板５００の上面側または下面側から光を照射し、反対側から照射光を検出する。
次に、アライナ装置６００の動作について説明する。たとえば、図８に示したロボット１０が、基板５００をアライナ装置６００の昇降支持部６３０に載置する。ここで、昇降支持部６３０の基板支持装置１Ｃは、回転支持部６２０における基板支持装置１Ｂよりも高い位置にある。
つづいて、基板５００を支持する昇降支持部６３０が下降すると、基板５００は、回転支持部６２０の基板支持装置１Ｂに渡される。その後、回転支持部６２０は基板５００を支持した状態で回転することにより、センサ部６４０で基板５００の外周を検知する。アライナ装置６００、または、アライナ装置６００を制御するコントローラ（たとえば、ロボット１０の動作を制御するロボットコントローラ）は、センサ部６４０の検出データに基づいて理想の基板中心と実際の基板中心（中心線５００Ｃ）とのズレ量と、上記した目印の回転位置（基準角度からの回転角度）とを算出する。
回転支持部６２０は、支持する基板５００の目印が所望する回転位置となる角度で停止する。そして、昇降支持部６３０が上昇することで、基板５００を回転支持部６２０から受け取る。その後、ロボット１０は、センサ部６４０で検出されたズレ量を加味した位置で基板５００を昇降支持部６３０から受け取る。
なお、仮に、昇降支持部６３０が上昇すると、支持アーム６３１が回転支持部６２０の支持アーム６２１と干渉する場合には、回転支持部６２０を所定角度だけ回転させたうえで、昇降支持部６３０を上昇させて基板５００を受け取り、再度、回転支持部６２０へ渡して基板５００の目印を検出することとすればよい。
また、回転支持部６２０の支持アーム６２１が、基板５００の目印と重なって目印の検出ができない場合にも、いったん昇降支持部６３０へ基板５００を渡した後に回転支持部６２０を所定角度だけ回転させ、再度、回転支持部６２０が基板５００を受け取ることとすればよい。
このように、図１０では、回転支持部６２０と、昇降支持部６３０とを備えるアライナ装置６００を示した。アライナ装置６００によれば、回転機構と、昇降機構とをそれぞれ独立させたので、両者を兼ね備えた機構とするよりも、構成を簡略化することができ、これにより、回転精度および昇降精度を高めることができる。
なお、昇降支持部６３０を省略することとしてもよい。この場合、たとえば、基板５００のアライメント前には、支持アーム６２１がロボット１０からのアクセス領域を避けた位置で停止するように、回転支持部６２０の回転を制御することとすればよい。また、基板５００のアライメント後には、アクセス領域から支持アーム６２１を退避させるために回転支持部６２０を追加回転させた角度を、ロボット１０に対して通知することとすればよい。
上述してきたように、実施形態の一態様に係る基板支持装置１は、ブレード２００と、ブレード２００に固定され、基板５００を支持するパッド１００とを備える。パッド１００は、第１固定部１１０と、第２固定部１２０と、ブリッジ部１３０とを備える。第１固定部１１０は、支持される基板５００の外周部５１０よりも外側の位置に固定される。第２固定部１２０は、外周部５１０よりも内側の位置に固定される。ブリッジ部１３０は、第１固定部１１０および第２固定部１２０を繋ぎ、外周部５１０を支持する。ブリッジ部１３０は、可撓性部材で形成され、基板５００を支持していない状態で第１固定部１１０から第２固定部１２０へ向かって上面が下り傾斜である。
このように、基板支持装置は、可撓性部材で形成されたブリッジ部で、基板の外周部を外高内低の姿勢で支持するので、基板のずれや落下防止を図りつつ、基板へのダメージを低減することができる。
また、実施形態の一態様に係る基板搬送ロボット１０は、基板支持装置１を有するハンド１３を備える。また、実施形態の一態様に係るアライナ装置６００は、基板支持装置１を備える。
このように、基板支持装置を備えるロボットによれば、基板のずれや落下防止を図りつつ、基板へのダメージを低減するロボットを提供することができる。また、基板支持装置を備えるアライナ装置によれば、基板のずれや落下防止を図りつつ、基板へのダメージを低減するアライナ装置を提供することができる。
なお、上述した実施形態では、フック部を介してブレードへ固定されるパッドについて説明したが、パッドからフック部を省略し、ブレードへ接着することで固定することとしてもよい。また、フック部の傘部を省略するとともに、フック部の軸部をブレードの孔部の径よりも大きい径とすることで、挿入の際に、軸部をブレードの孔部に密着させることで固定することとしてもよい。また、軸部をブレードの孔部の径以下とする場合であっても、挿入の際に接着を併用することとしてもよい。
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施例に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
１ 基板支持装置
１０ 基板搬送ロボット（ロボット）
１１ 第１アーム
１２ 第２アーム
１３ ロボットハンド（ハンド）
１３ａ 基部
１５ 本体部
１６ 昇降部
４１ 基端部
４２ フォーク部
１００ パッド
１１０ 第１固定部
１１１ 支持部
１１２ フック部
１１２ａ 軸部
１１２ｂ 傘部
１２０ 第２固定部
１２１ 支持部
１２２ フック部
１３０ ブリッジ部
１４０ ストッパ部
２００ ブレード
２１１ 第１孔部
２１２ 第２孔部
２２１ 第１凹部
２２２ 第２凹部
５００ 基板
５００Ｃ 中心線
５１０ 外周部
５１０ｅ エッジ部
６００ アライナ装置
６１０ 本体部
６２０ 回転支持部
６２１ 支持アーム
６３０ 昇降支持部
６３１ 支持アーム
６４０ センサ部
６４１ 検出部

Claims (12)

  1. ブレードと、
    前記ブレードに固定され、基板を支持するパッドと
    を備え、
    前記パッドは、
    支持される前記基板の外周部よりも外側の位置に固定される第１固定部と、
    前記外周部よりも内側の位置に固定される第２固定部と、
    前記第１固定部および前記第２固定部を繋ぎ、前記外周部を支持するブリッジ部と
    を備え、
    前記ブリッジ部は、
    可撓性部材で形成され、
    前記基板を支持していない状態で前記第１固定部から前記第２固定部へ向かって上面が下り傾斜であること
    を特徴とする基板支持装置。
  2. 前記ブリッジ部は、
    前記基板を支持していない状態で下面が前記ブレードの表面から離れており、前記基板を支持した状態で該基板の自重により、該基板のエッジ部の形状に倣ってたわむこと
    を特徴とする請求項１に記載の基板支持装置。
  3. 前記基板は、
    円板状であり、
    前記パッドは、
    前記第１固定部および前記第２固定部が当該基板の径方向に沿うように前記ブレードに少なくとも３つ設けられること
    を特徴とする請求項１または２に記載の基板支持装置。
  4. 前記ブレードは、
    前記第１固定部を嵌め込む第１孔部と、
    前記第２固定部を嵌め込む第２孔部と
    を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の基板支持装置。
  5. 前記第２孔部は、
    前記ブレードの上面よりも低い底面を有する第２凹部に設けられ、
    前記第２凹部は、
    前記第１孔部へ向かって延伸し、前記ブリッジ部よりも幅広であること
    を特徴とする請求項４に記載の基板支持装置。
  6. 前記第１孔部は、
    前記ブレードの上面よりも低く、前記第２凹部の底面よりも高い底面を有する第１凹部に設けられ、
    前記第１凹部は、
    前記第２孔部へ向かって延伸し、前記ブリッジ部よりも幅広であること
    を特徴とする請求項５に記載の基板支持装置。
  7. 前記第１固定部は、
    前記ブリッジ部の上面よりも上端が高いストッパ部
    を備えることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一つに記載の基板支持装置。
  8. 前記ストッパ部は、
    前記ブリッジ部によって支持される前記基板の上面よりも上端が高いこと
    を特徴とする請求項７に記載の基板支持装置。
  9. 前記第１固定部および前記第２固定部は、
    前記第１孔部あるいは前記第２孔部にそれぞれ挿入されて前記ブレードの下面側に引っ掛かるフック部と、
    前記第１孔部あるいは前記第２孔部の上端よりも高い位置で前記ブリッジ部を支持する支持部と
    をそれぞれ備えることを特徴とする請求項４〜８のいずれか一つに記載の基板支持装置。
  10. 前記第２固定部は、
    前記ブリッジ部の上面と上端が面一であり、前記基板の自重によって前記ブリッジ部がたわむことにより、当該基板が当該上端に載ること
    を特徴とする請求項４〜９のいずれか一つに記載の基板支持装置。
  11. 請求項１〜１０のいずれか一つに記載の基板支持装置を有するハンド
    を備えることを特徴とする基板搬送ロボット。
  12. 請求項１〜１０のいずれか一つに記載の基板支持装置
    を備えることを特徴とするアライナ装置。
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