JP5491834B2 - エッジグリップ装置、及びそれを備えるロボット。 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエハやガラス基板等の半導体プロセス用ウエハを把持するためのエッジグリップ装置、及びそれを備えるロボットに関する。

半導体ウエハやガラス基板等の基板を搬送する搬送ロボットは、その先端部にエンドエフェクト、例えばハンドを有しており、このハンドにより基板を保持して搬送するように構成されている。基板を保持するハンドとしては、例えば、基板の下面を吸着してその基板を保持するものがある。しかし、このようなハンドでは、吸着する際に基板の下面にパーティクルが付着することがある。基板にパーティクルが付着することを嫌うので、パーティクルが付着しない別の方法で基板を保持することが好ましい。パーティクルが付着しない別の方法として、基板を把持する方法がある。このような方法を実現するハンドとして、例えば特許文献１に記載のブレードがある。

特許文献１に記載のブレードは、Ｙ字状に形成され、ロボットのアームに連結される結合部を有する。この結合部には、そこから延長するように装着翼が取り付けられている。装着翼の終端側は、二股状に構成されており、各々の終端には、固定フィンが形成されている。

また、結合部には、装着翼上の基板をクランピングするためのクランピング部材が設けられている。クランピング部材は、移動プッシャーと、空圧シリンダとを有している。空圧シリンダは、移動プッシャーを進退させる機能を有している。移動プッシャーは、前進することで装着翼上の基板を固定フィンの方に押し、固定フィンと共に基板を支持するに構成されている。

このように構成されるクランピング部材には、更に衝撃防止用スプリングを有する。衝撃防止用スプリングは、移動プッシャーに設けられており、移動プッシャーが基板と接触する時に移動プッシャーから基板に伝わる衝撃を緩和する機能を有する。

特開２００２−１３４５８６号公報

特許文献１に記載のブレードは、空圧シリンダにより移動プッシャーを前進させて基板に当てて支持するように構成されている。そのため、移動プッシャーが基板に当たる際、移動プッシャーから基板に衝撃が加わる。この衝撃を緩和すべく移動プッシャーには、衝撃防止用スプリングが設けられている。

この衝撃防止用スプリングは、確かに衝撃を緩和するかもしれないが、反発力が大きいためスプリング特有のダンピングが生じる。ダンピングが生じると、移動プッシャーが基板を押圧する押圧力が不安定になり、基板をしっかりと保持することができない。それ故、移動プッシャーを基板に当てた後、衝撃防止用スプリングのダンピングが収まるまで待ってブレードを動かさなければならない。そうすると、基板を把持する時間が長くなってしまう。

そこで本発明は、半導体プロセス用ウエハを把持した後、素早く移動させることができるエッジグリップ装置、及びそれを備える搬送ロボットを提供することを目的としている。

本発明のエッジグリップ装置は、クランプ部と、前記クランプ部に対向するように設けられ、半導体プロセス用ウエハを前記クランプ部に押圧して前記クランプ部と共に前記半導体プロセス用ウエハを把持するプッシャーを有する押圧機構とを備えるエッジグリップ装置であって、前記押圧機構は、前記押圧の方向（以下、押圧方向という）に移動可能であり、前記プッシャーとの間において前記押圧方向に隙間を有して該プッシャーを該押圧方向に相対移動可能に案内するように該プッシャーを支持するプッシャー支持体と、前記プッシャーと前記プッシャー支持体との間の前記隙間に配置され、反発力が小さく弾性変形する緩衝部材とを更に有し、前記プッシャー支持体は、前記プッシャーを前記押圧方向の逆方向に移動可能に案内するガイド部を有し、前記押圧方向に移動すると、前記緩衝部材を介して前記プッシャーを押して前記プッシャーを前記押圧方向に移動させ、それによって前記半導体プロセス用ウエハを前記クランプ部に押圧するように構成され、前記プッシャーは、前記ガイド部に前記押圧方向に相対移動可能に嵌合し、前記ガイド部より前記押圧方向に長いガイド溝を有し、前記緩衝部材は、前記押圧方向において前記ガイド部より前に位置するように前記ガイド溝に嵌挿され、前記ガイド部により相対的に押されると弾性変形するようになっているものである。

本発明に従えば、プッシャー支持体を押圧方向に移動させると、プッシャー支持体がプッシャーを押す。押されたプッシャーは、半導体プロセス用ウエハに当たり、半導体プロセス用ウエハを前記クランプ部に押圧する。そうすることで、プッシャーは、半導体プロセス用ウエハをクランプ部と共に半導体プロセス用ウエハを把持する。このように半導体プロセス用ウエハを把持するプッシャーは、半導体プロセス用ウエハに当たる瞬間にプッシャー支持体に対して押し戻される。そうすると、プッシャー支持体は、プッシャーに対して相対移動して緩衝部材を弾性変形させる。緩衝部材が弾性変形することで、プッシャー支持体とプッシャーとの間に働く力、即ちプッシャー支持体がプッシャーを押す力が緩衝部材により低減される。これにより、プッシャーが半導体プロセス用ウエハに当たる瞬間に半導体プロセス用ウエハにかかる力を抑えられ、半導体プロセス用ウエハに生じる衝撃を和らげることができる。これにより、半導体プロセス用ウエハの歩留まりを向上させることができる。

このように前記衝撃を和らげることができる緩衝部材は、ダンピングすることなく衝撃を吸収することができる。それ故、半導体プロセス用ウエハを把持した後、ダンピングが収まることを待つ必要がなく、素早く移動させることができる。このように半導体プロセス用ウエハを把持した後、素早く移動させることができるので、半導体プロセス用ウエハの生産速度を向上させることができる。

また、本発明によれば、緩衝部材が前記ガイド部より前記押圧方向に配置されているので、ガイド溝に対するガイド部の押圧方向の移動が抑制される。それ故、プッシャー支持体を押圧方向に移動させると、プッシャー支持体と共にプッシャーが移動する。その後、プッシャーが半導体プロセス用ウエハに当たって動くことができなくなると、ガイド部が緩衝部材を押して弾性変形させながらガイド溝内を相対移動する。このように緩衝部材を弾性変形させながら相対移動することで、ガイド部がプッシャーを押す力が緩衝部材によって低減される、即ち吸収される。これにより、プッシャーが半導体プロセス用ウエハに当たる瞬間に半導体プロセス用ウエハにかかる力を抑えることができ、半導体プロセス用ウエハとプッシャーとの間に生じる衝撃を和らげることができる。このように前記衝撃を和らげることで、半導体プロセス用ウエハを把持する際にプッシャー支持体の移動速度を上げても半導体プロセス用ウエハが損傷しなくなる。それ故、プッシャー支持体の移動速度を上げて半導体プロセス用ウエハを素早く把持することができるようになる。このように半導体プロセス用ウエハの損傷を防ぎつつ半導体プロセス用ウエハを素早く把持することができるので、半導体プロセス用ウエハの歩留まりを向上させつつ半導体プロセス用ウエハの生産速度を向上させることができる。

また、本発明によれば、緩衝部材がガイド溝に嵌挿されているので、緩衝部材の塑性変形が抑えられる。これにより、基板を把持する際にプッシャー支持部を移動させる距離に関して、緩衝部材における塑性変形の有無による差が小さくなる。そうすると、確保しておくべきプッシャー支持部の移動距離をより短くすることができる。これにより、押圧機構をコンパクトにすることができる。

上記発明において、前記緩衝部材は、前記プッシャーに当接させて設けられていることが好ましい。

上記構成に従えば、基板と緩衝部材との間に介在する構成の質量を小さくすることができ、衝撃部材に生じる衝撃を小さくすることができる。これにより、外径寸法が小さい衝撃部材であっても基板に生じる衝撃を十分吸収することができる。これにより、押圧機構をコンパクトにすることができる。

上記発明において、前記プッシャー支持体は、移動可能な支持本体部と、該支持本体部に設けられた支持部材を有し、前記プッシャーは、前記支持部材に設けられ、前記支持部材は、前記押圧によって前記押圧方向と逆方向に弾性変形するように構成されていることが好ましい。

上記構成に従えば、プッシャーが半導体プロセス用ウエハを押圧すると、支持部材が押圧方向と逆方向に弾性変形して、プッシャーが半導体プロセス用ウエハを押す力を吸収する。これにより、プッシャーと半導体プロセス用ウエハとの間で生じる衝撃を和らげることができ、半導体プロセス用ウエハの損傷を防ぐことができる。

本発明のロボットは、上記いずれかのエッジグリップ装置を備えるものである。

上記構成に従えば、前述のような作用効果を達成するロボットを実現することができる。

本発明によれば、半導体プロセス用ウエハを把持する際に半導体プロセス用ウエハを損傷させることなく、半導体プロセス用ウエハを素早く把持することができる。

本発明の一実施形態のエッジグリップ装置としてのチャックハンドを備える搬送ロボットを示す斜視図である。 図１のチャックハンドを拡大して示す拡大平面図である。 図２のチャックハンドのプッシャー周辺を拡大して示す拡大平面図である。 図３に示すチャックハンドを切断線Ａ−Ａで切断して見た断面図である。 半導体プロセス用ウエハを把持しているチャックハンド１の一部を拡大して示す図であり、（ａ）は、プッシャー周辺を拡大して示す拡大平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すチャックハンドの一部を切断線Ｂ−Ｂで切断して見た断面図である。 半導体プロセス用ウエハに生じる衝撃とエアの供給圧との関係を示すグラフである。

以下では、本発明に係るエッジグリップ装置の一実施形態であるチャックハンド１を備える搬送ロボット２について、図１乃至６を参照しつつ説明する。なお、以下に説明するチャックハンド１及び搬送ロボット２は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明は実施の形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。

［搬送ロボットの構成］
搬送ロボット２は、半導体プロセス用ウエハを搬送できるロボットであり、例えば半導体処理設備に備わっている。本発明において、半導体プロセス用ウエハは、半導体プロセスにおいて用いられる薄い板であり、半導体デバイスの基板の材料であると定義される。半導体プロセス用ウエハには、例えば、半導体ウエハ、ガラスウエハ、サファイヤ（単結晶アルミナ）ウエハ等が含まれる。半導体ウエハには、例えば、シリコンウエハ、シリコン以外の半導体単体のウエハ、化合物半導体のウエハ等が含まれる。ガラスウエハには、例えば、ＦＰＤ(Flat Panel Display)用ガラス基板、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)用ガラス基板等が含まれる。

半導体処理設備には、熱処理、不純物導入処理、薄膜形成処理、リソグラフィー処理、洗浄処理及び平坦化処理等のプロセス処理を施すための半導体処理装置（図示せず）が備わっている。搬送ロボット２は、図示しないフープに収容される半導体プロセス用ウエハ３を取って各半導体処理装置内の予め定められた収容位置に搬送するように構成されている。また、搬送ロボット２は、各半導体処理装置内に予め定められた収容位置に置かれた半導体プロセス用ウエハ３を取って、他の半導体処理装置内に搬送するように構成されている。

搬送ロボット２は、図１に示すような、いわゆる水平多関節型の３軸ロボットであり、半導体処理設備のケーシングに固定される基台４を有する。基台４には、上下方向（図１の矢符Ｂ）に伸縮する昇降軸５が設けられている。昇降軸５は、図示しないエアシリンダ等で伸縮できるように構成されている。このように伸縮可能な昇降軸５の上端部には、第１アーム６が取り付けられている。

第１アーム６は、水平方向に延びる長尺の部材であり、その長手方向の一端部が昇降軸５に鉛直な軸線Ｌ１回りに回動可能に取り付けられている。第１アーム６は、図示しない電気モータにより回動駆動できるように構成されている。また、第１アーム６の長手方向他端部には、第２アーム７が取り付けられている。

第２アーム７もまた、水平方向に延びる長尺状の部材であり、その長手方向一端部が第１アーム６に鉛直な軸線Ｌ２回りに回動可能に取り付けられている。第２アーム７は、図示しない電気モータにより回動駆動できるように構成されている。第２アーム７の長手方向他端部には、チャックハンド１が鉛直な軸線Ｌ３回りに回動可能に取り付けられている。チャックハンド１は、図示しない電気モータにより回動駆動できるように構成されている。これら昇降軸５の昇降、並びに第１アーム６、第２アーム７及びチャックハンド１の回動は、後述する制御装置８により制御されている。

［チャックハンドの構成］
エッジグリップ装置であるチャックハンド１は、半導体プロセス用ウエハ３を把持して保持できるように構成されている。チャックハンド１は、図２に示すようにケーシング９を有する。ケーシング９は、中空の箱体であり、平面視で大略的に矩形状に構成されている。ケーシング９の下面は、第２アーム７に取り付けられている。また、ケーシング９は、その一側面に開口を有している。この開口には、ハンド本体１１が挿入されている。開口から挿入されたハンド本体１１は、ケーシング９の開口端部９ａに固定されている。

ハンド本体１１は、先端側が二股に分かれており、平面視でＹ字状に構成されている。ハンド本体１１の基端部は、ケーシング９の開口端部９ａに固定されている。また、ハンド本体１１の二股に分かれた各々の先端部分には、フロントガイド１２が設けられている。また、ハンド本体１１の基端側には、一対のフロントガイド１２，１２に対向するように一対のリアガイド１３，１３が設けられている。更に、ハンド本体１１の基端側には、ハンド本体１１の中心線Ｌ４に沿って延びるガイド溝１１ａが形成されている。このガイド溝１１ａは、例えば、細長い貫通孔であって、一対のリアガイド１３，１３の間に形成されている。一対のフロントガイド１３，１３と一対のリアガイド１４，１４とは、半導体プロセス用ウエハ３を支持する機能を有する。それ故、これらは、半導体プロセス用ウエハ３の形状に応じて、当該半導体プロセス用ウエハ３を適切に支持できるような位置及び形状に形成されている。半導体プロセス用ウエハ３の形状は任意であるが、以下では、半導体プロセス用ウエハ３の形状が円形である例を示す。

クランプ部である各フロントガイド１２は、上方に延びている。フロントガイド１２は、対向面１２ａを有している。この対向面１２ａは、ハンド本体１１の基端側に向いており、半導体プロセス用ウエハ３のエッジの形状に合わせて円弧状に湾曲している。また、各リアガイド１３も、同様に上方に延びている。リアガイド１３は、対向面１３ａを有している。この対向面１３ａは、ハンド本体１１の先端側に向いており、半導体プロセス用ウエハ３のエッジの形状に合わせて円弧状に湾曲している。把持すべき半導体プロセス用ウエハ３は、このように湾曲する一対のフロントガイド１２，１２及び一対のリアガイド１３，１３の間に入れられてハンド本体１１の上で支持される。

このように構成される一対のフロントガイド１２，１２及び一対のリアガイド１３，１３は、それらの間に入る半導体プロセス用ウエハ３が何れか一方のガイド１２，１３に当たると、他方のガイド１３，１２に当たらないように構成されている。即ち、一対のフロントガイド１２，１２に半導体プロセス用ウエハ３のエッジが当たっていると、半導体プロセス用ウエハ３のエッジが一対のリアガイド１３，１３に当たらないように配置されている。ただし、フロントガイド１２及びリアガイド１３の加工精度及び位置精度、並びに半導体プロセス用ウエハ３の加工精度等により、半導体プロセス用ウエハ３のエッジが一対のフロントガイド１２，１２及び一対のリアガイド１３，１３に当たってしまう場合もある。

また、ケーシング９内には、ハンド本体１１の上面にある半導体プロセス用ウエハ３を一対のフロントガイド１２，１２に押し付けて把持する押圧機構１４が設けられている。押圧機構１４は、シリンダ１５を有している。シリンダ１５は、ケーシング９内に設けられている。シリンダ１５には、ロッド１６が進退可能に挿入されている。ロッド１６の一端部には、ピストン１７が設けられている。ピストン１７は、シリンダ１５内の空間を第１空間１５ａ及び第２空間１５ｂの２つの空間に分けている。第１空間１５ａ及び第２空間１５ｂには、コンプレッサ等のエア供給装置１８が接続されている。また、エア供給装置１８とシリンダ１５との間には、スピードコントローラ１９が介在している。

スピードコントローラ１９は、流量方向切換弁を備えている。スピードコントローラ１９は、エアの供給先を第１空間１５ａと第２空間１５ｂとの間で切換でき、また供給するエアの供給圧を制御できるように構成されている。このように構成されるスピードコントローラ１９は、後述する制御装置８により制御されている。即ち、スピードコントローラ１９は、制御装置８からの指令に応じてエアの供給先を第１空間１５ａと第２空間１５ｂとの間で切換えるように構成されている。スピードコントロール１９が供給先を第１空間１５ａに切換えることでロッド１６は、前進し、またスピードコントロール１９がエアの供給先を第２空間１５ｂに切換えることでロッド１６が後退するように構成されている。

このように進退するロッド１６の先端部には、ユニバーサルジョイント２０を介してリニア可動体２１が取り付けられている。リニア可動体２１は、ケーシング９内に、ガイド溝設けられている。リニア可動体２１は、ロッド１６の進退に合わせてハンド本体１１の中心線Ｌ４に沿って前後方向に移動するように構成されている。即ち、リニア可動体２１は、ケーシング９の開口に向かって、又はその開口から遠ざかるように直線往復運動できるように構成されている。このように構成されるリニア可動体２１には、開口側の端部にプッシャー支持体２２が固定されている。

プッシャー支持体２２は、平面視で大略的にＴ字状に構成されている。プッシャー支持体２２は、支持本体２３と、支持部材２４とを有する。支持本体２３は、ハンド本体１１のガイド溝１１ａに摺動自在に嵌挿されている。そして、支持本体２３の基端部は、リニア可動体２１に固定されている。これにより、支持本体２３は、リニア可動体２１の進退によって、ハンド本体１１の中心線Ｌ４に沿って前後にスライドする。支持本体２３の先端側は、ケーシング９の開口から突出している。この支持本体２３の先端側には、支持部材２４が設けられている。支持部材２４は、平面視で略円弧状に形成された部材である。支持部材２４は、本体部２４ａと一対の支持部２４ｂとを有する。本体部２４ａは、支持本体２３に固定されている。本体部２４ａには、一対の支持部２４ｂが設けられている。一対の支持部２４ｂは、本体部２４ａからハンド本体１１の幅方向両側に夫々延在しており、片持ち梁のように構成されている。各支持部２４ｂの先端部分には、プッシャー２５が設けられている。以下では、図３及び図４も参照しながら説明する。

プッシャー２５は、合成樹脂材料から成る板状の部材である。プッシャー２５の先端面は、半導体プロセス用ウエハ３のエッジの形状に合わせて円弧状に湾曲している。プッシャー２５の上面には、段差２５ｃが形成されており、先端面２５ａ側に対して基端２５ｂ側が低く構成されている。更に、プッシャー２５の上面の基端２５ｂ側には、厚み方向に貫通するガイド溝２６が形成されている。このガイド溝２６は、平面視で矩形状になっており、中心線Ｌ４に平行な方向（以下、単に「Ｘ方向」ともいう）に延びている。

このようなガイド溝２６を有するプッシャー２５は、その上面が上を向くように支持部２４ｂの先端部分に載置されている。また、プッシャー２５は、その先端面２５ａが一対のフロントガイド１２に対向するように配置されている。このように配置されるプッシャー２５を取り付けるために、プッシャー支持体２２は、ガイド部材２７を有している。このガイド部材２７に、ガイド溝２６に当該ガイド部材２７が挿通されるようにして、プッシャー２５が嵌合されている。

ガイド部材２７は、支持部２４ｂの先端部分に立設されている。このガイド部材２７は、ガイド部２７ａと被覆板２７ｂとを有する。ガイド部２７ａは、略直方体状に構成されており、Ｘ方向に延びている。ガイド部２７ａの幅（即ち、Ｘ方向に直交するＹ方向の長さ）は、ガイド溝２６の幅と略一致している。また、ガイド部２７ａのＸ方向の長さは、ガイド溝２６のＸ方向の長さより短くなっている。このような形状を有するガイド部２７ａは、ガイド溝２６に挿通されておいる。プッシャー２５は、ガイド溝２６においてこのガイド部２７ａに案内されて、支持部２４ｂ（プッシャー支持体２２）に対しＸ方向にスライドできるように構成されている。換言すると、ガイド部２７ａは、ガイド溝２６内をＸ方向にプッシャー２５に対して相対的にスライドする。このようにプッシャー２５をスライドせしめるガイド部２７ａは、ガイド溝２６の最も後方側に位置している。これにより、ガイド部２７ａの前方（押圧方向）には隙間２６ａがあいている。そして、この隙間２６ａには、緩衝部材２８が嵌め込まれている。これにより、プッシャー支持体２２とプッシャー２５との間には、緩衝部材２８が介在する。

この緩衝部材２８は、ゴムや低反発材等の反発力が小さい材料から成り、直方体状に構成されている。緩衝部材２８は、ガイド部２７ａがガイド溝２６内をＸ方向にスライドすると、押し潰されて弾性変形し、ガイド部２７ａとプッシャー２５との間における衝突を和らげるように構成されている。緩衝部材２８は、ガイド部２７ａの先端側の面である先端面２７ｃに当たるようにガイド溝２６の隙間２６ａに配置されている。このように配置される緩衝部材２８は、ガイド溝２６の隙間２６ａを埋めている。

このように構成される緩衝部材２８は、プッシャー２５の先端面２５ａが半導体プロセス用ウエハ３等に当たっていない時にガイド部２７ａが緩衝部材２８を介してプッシャー２５を押しても実質的に弾性変形することがないように構成されている。つまり、緩衝部材２８は、プッシャー２５の先端面２５ａが半導体プロセス用ウエハ３等に当たっていない時に、力を吸収されることなくガイド部２７ａがプッシャー２５を押すことができるように構成されている。他方、プッシャー２５の先端面２５ａが半導体プロセス用ウエハ３等に当たっている時にガイド部２７ａが緩衝部材２８を介してプッシャー２５を押すと、緩衝部材２８は、弾性変形するように構成されている。つまり、緩衝部材２８は、プッシャー２５の先端面２５ａが半導体プロセス用ウエハ３等に当たっている時に、ガイド部２７ａがプッシャー２５を押す力を吸収し、抑えるように構成されている。

このような緩衝部材２８をプッシャー２５との間に介在させるガイド部２７ａは、その下面が支持部２４ｂの先端部分に当接するように前記先端部分上に配置されている。ガイド部２７ａの上面には、被覆板２７ｂが一体的に設けられている。被覆板２７ｂの幅は、プッシャー２５の幅と略一致している。また、被覆板２７ｂのＸ方向の長さは、プッシャー２５の基端から段差２５ｃまでの距離よりも短くなっている。このような形状を有する被覆板２７ｂは、プッシャー２５の上面の基端側を覆うように配置されている。そうすることで、被覆板２７ｂは、ガイド溝２６の上側の開口を塞いで緩衝部材２８が飛び出ることを防ぐように構成される。また、被覆板２７ｂの先端面は、段差２５ｃからＸ方向に離されている。これにより、プッシャー２５は、ガイド部２７ａに対してスライドできるように構成されている。更に、被覆板２７ｂの先端面は、プッシャー２５が所定距離だけ押し戻されると、段差２５ｃに当たるように構成されている。即ち、被覆板２７ａは、段差２５ｃと共にストッパーを構成している。

このように構成されるガイド部材２７は、ボルト２９，２９により支持部２４ｂの先端部分に締結され、支持部２４ｂの先端部分に固定されている。これにより、プッシャー２５は、支持部２４ｂの先端部分と被覆板２７ｂとの間に配置され、プッシャー支持体２２から外れないように構成される。また、プッシャー２５は、フロントガイド１２に対向するように配置されている。このようにプッシャー２５を配置することで、プッシャー２５は、プッシャー支持体２２を前進させると、半導体プロセス用ウエハ３に当たって押し付けられるように構成される。また、プッシャー２５は、半導体プロセス用ウエハ３に押し付けられると、半導体プロセス用ウエハ３をフロントガイド１２の方へと押してフロントガイド１２と共に半導体プロセス用ウエハ３を把持できるように構成されている。

このように構成される押圧機構１４を有する搬送ロボット２は、制御装置８を有している。制御装置８は、昇降軸５を伸縮させる図示しないエアシリンダへのエアの流れを切換える切換弁、第１アーム６、第２アーム７及びチャックハンド１を夫々回動させる図示しない電気モータに接続されている。制御装置８は、予め定められたプログラムに基づいて切換弁及び各電気モータを制御するように構成されている。また、制御装置８は、スピードコントローラ１９に接続されている。制御装置８は、前記スピードコントローラ１９を制御してエアの供給先を切換え、またエアの供給圧を切換えられるように構成されている。

このような制御装置８を有する搬送ロボット２は、制御装置８により、昇降軸５の伸縮、第１アーム６、第２アーム７及びチャックハンド１の回動を制御してチャックハンド１を所望の位置へと動かし、エアの供給先を制御することでチャックハンド１により半導体プロセス用ウエハ３を把持し、また把持した半導体プロセス用ウエハ３を放すようになっている。以下では、搬送ロボット２がチャックハンド１により半導体プロセス用ウエハ３を把持して搬送する手順について説明する。

［半導体プロセス用ウエハの把持及び搬送について］
まず、制御装置８は、昇降軸５、第１アーム６、第２アーム７及びチャックハンド１を動かして、チャックハンド１を半導体プロセス用ウエハ３の下方に配置する。この際、制御装置８は、昇降軸５、第１アーム６、第２アーム７及びチャックハンド１の動きを制御して、後述する工程にてハンド本体１２に半導体プロセス用ウエハ３を載せるときに、半導体プロセス用ウエハ３が一対のフロントガイド１２，１２及び一対のリアガイド１３，１３の間に入るようにしている。半導体プロセス用ウエハ３の下方にチャックハンド１が配置されると、制御装置８は、昇降軸５を伸長させてチャックハンド１を上昇させる。そうすると、半導体プロセス用ウエハ３が、一対のフロントガイド１２，１２及び一対のリアガイド１３，１３の間に入り、ハンド本体１１の上に載る。

半導体プロセス用ウエハ３をハンド本体１１に載せた後、制御装置８は、スピードコントローラ１９によりエアの供給先を第１空間１５ａに切換えてロッド１６を前進させる。ロッド１６が前進することで、リニア可動体２１が押されて前進する。リニア可動体２１が前進すると、プッシャー支持体２２が中心線Ｌ４に沿って前進する。つまり、プッシャー支持体２２が半導体プロセス用ウエハ３に向かって移動する。プッシャー支持体２２が移動すると、プッシャー支持体２２が緩衝部材２８を介して一対のプッシャー２５，２５を前方に押す。そうすることで、プッシャー２５が半導体プロセス用ウエハ３に向かって前進する。前進する一対のプッシャー２５，２５の先端面２５ａは、やがて半導体プロセス用ウエハ３のエッジに当たり、半導体プロセス用ウエハ３に押し付けられる。

この際、プッシャー２５が半導体プロセス用ウエハ３のエッジに当たって動かなくなると、ガイド部２７ａは、図５に示すように緩衝部材２８を押して弾性変形させながらガイド溝２６内をスライドする（図５の実線）。このように緩衝部材２８を弾性変形させながらスライドすることで、ガイド部２７ａがプッシャー２５を押す力が緩衝部材２８により吸収される。それ故、プッシャー２５が半導体プロセス用ウエハ３に当たる瞬間に半導体プロセス用ウエハ３のエッジにかかる力を抑えることができる。つまり、プッシャー２５と半導体プロセス用ウエハ３との間で生じる衝撃を和らげることができる。

また、支持部２４ｂが本体部２４ａから梁のように張出しているので、プッシャー２５が半導体プロセス用ウエハ３のエッジに当たると、支持部２４ｂが後方に弾性変形する。弾性変形することで、プッシャー支持体２２がプッシャー２５を押す力が吸収される。これにより、プッシャー２５が半導体プロセス用ウエハ３に当たる瞬間に半導体プロセス用ウエハ３のエッジにかかる力を抑えることができる。つまり、プッシャー２５と半導体プロセス用ウエハ３との間で生じる衝撃を支持部２４ｂが和らげることができる。

プッシャー２５は、このように半導体プロセス用ウエハ３との間で生じる衝撃を緩和されつつプッシャー支持体２２により半導体プロセス用ウエハ３に当てられて押し付けられる。押し付けられることで、プッシャー２５は、その半導体プロセス用ウエハ３を一対のフロントガイド１２，１２に向かって（即ち、前方）に押し、一対のフロントガイド１２と共に半導体プロセス用ウエハ３を把持する。このように半導体プロセス用ウエハ３を把持した後、制御装置８は、所定位置の上方まで半導体プロセス用ウエハ３を搬送する。

所定位置の上方まで半導体プロセス用ウエハ３を搬送すると、制御装置８は、スピードコントローラ１９によりエアの供給先を第２空間１５ｂに切換えてロッド１６を後退させる。ロッド１６が後退することで、リニア可動体２１及びプッシャー支持体２２が引き戻されてプッシャー支持体２２が後退する。プッシャー支持体２２が後退することで、プッシャー支持体２２により一対のプッシャー２５，２５が後方に押されて後退する。この際、プッシャー２５は、緩衝部材２８の弾性変形によるひずみがなくなった後に後退し始める。そのため、プッシャー２５は、プッシャー支持体２２の後退に対して送れて後退し始める。後退することで、一対のプッシャー２５，２５が半導体プロセス用ウエハ３から離れる。これにより、把持されていた半導体プロセス用ウエハ３が放される。

放した後、制御装置８は、昇降軸５を収縮させてチャックハンド１を下降させ、半導体プロセス用ウエハ３を所定位置に載置する。このようにして、フープ内等の所定位置にある半導体プロセス用ウエハ３を半導体処理装置内などの所定の位置へと搬送することができる。

［半導体プロセス用ウエハに生じる衝撃について］
以下では、半導体プロセス用ウエハ３を把持する際に生じる衝撃について、図６を参照して説明する。図６は、プッシャー２５と半導体プロセス用ウエハ３との間で生じる衝撃（Ｘ方向加速度）と、シリンダ１５へのエアの供給圧との関係を示すグラフである。図６では、横軸にエアの供給圧が示され、縦軸にＸ方向加速度、即ち衝撃が示されている。また、図６において、実線３１は、チャックハンド１において半導体プロセス用ウエハ３に生じる衝撃を示す。また、１点鎖線３２は、チャックハンド１において緩衝部材２８が介在していない場合に半導体プロセス用ウエハ３に生じる衝撃を示している。更に、２点鎖線３３は、従来技術の基板保持装置を用いた場合に半導体プロセス用ウエハ３に生じる衝撃を示している。

チャックハンド１及び基板保持装置では、共にエアの供給圧の上昇に応じてハンド本体１１及び基板保持部の押し出し荷重が増加するようになっている。これは、図６において、実線３１、１点鎖線３２及び２点鎖線３３の全てが右肩上がりになり、エアの供給圧の増加に応じて衝撃が増加していることからも明らかである。プッシャー支持体２２の移動速度は、シリンダ１５へのエアの供給圧に応じて増加していくようになっている。つまり、図６では、前記衝撃がプッシャー支持体２２の移動速度に応じて増加していくことがわかる。

図６に示される実線３１、１点鎖線３２及び２点鎖線３３を比較すると、１点鎖線３２では、プッシャー２５と半導体プロセス用ウエハ３との間に生じる衝撃が２点鎖線３３に対して約２／３まで低減されている。即ち、半導体プロセス用ウエハ３のエッジにプッシャー２５が当たる際に支持部２４ｂを後方に弾性変形させることで、プッシャー２５と半導体プロセス用ウエハ３との間に生じる衝撃が約２／３まで低減される。

また、実線３１では、前記衝撃がこの１点鎖線３２に対して約半分になっており、また前記衝撃が２点鎖線３３に対して約１／３まで低減されている。即ち、プッシャー支持体２２とプッシャー２５との間に緩衝部材２８を介在させることでプッシャー２５と半導体プロセス用ウエハ３との間に生じる衝撃が約半分に低減される。また、支持部２４ｂと緩衝部材２８とを組み合わせることで、従来技術の基板保持装置に比べて半導体プロセス用ウエハ３に生じる衝撃が約１／３まで低減される。

このように、チャックハンド１は、エアの供給圧を上げてプッシャー支持体２２の移動速度を上昇させても、プッシャー２５と半導体プロセス用ウエハ３との間に生じる衝撃を小さく抑えることができる。従って、チャックハンド１では、プッシャー支持体２２の移動速度を上げても半導体プロセス用ウエハ３が損傷しない。それ故、チャックハンド１は、プッシャー支持体２２の移動速度を上げて半導体プロセス用ウエハ３を素早く把持することができるようになる。このように、半導体プロセス用ウエハ３の損傷を防ぎつつ半導体プロセス用ウエハ３を素早く把持することができるので、チャックハンド１は、半導体プロセス用ウエハ３の歩留まりを向上しつつ生産速度を向上させることができる。

また、チャックハンド１では、半導体プロセス用ウエハ３とプッシャー２５との間の衝撃を和らげる緩衝部材２８がプッシャー支持体２２とプッシャー２５との間に設けられている。この緩衝部材２８は、ゴムや低反発材等の反発力の小さい材料から成るので、スプリングと異なりダンピングすることなく衝撃を吸収することができる。それ故、チャックハンド１は、半導体プロセス用ウエハ３を把持した後、従来技術のようにダンピングが収まるのを待つことなく素早く移動させることができる。それ故、チャックハンド１を用いると、半導体プロセス用ウエハ３の生産速度を向上させることができる。

また、チャックハンド１では、緩衝部材２８がガイド溝１１ａに嵌挿されているので、緩衝部材２８の塑性変形が抑えられる。これにより、半導体プロセス用ウエハ３を把持する際にプッシャー支持体２２を移動させる距離に関して、緩衝部材２８における塑性変形の有無による差が小さくなる。そうすると、プッシャー支持体２２を移動させなければならない最低限の距離をより短くすることができる。これにより、シリンダ１５及びロッド１６等の構成をコンパクトにすることができる。つまり、押圧機構１４自体をコンパクトにすることができる。また、ロッド１６の伸縮量は、図示しないセンサにより検出されており、センサからの検出値に基づいて前進及び後退を検出するが、塑性変形が大きいと、センサが誤動作を起こすおそれがある。なお、ゴムよりも低反発材の方が塑性変形しにくいため、低反発材を用いる方が好ましい。

更に、チャックハンド１は、２つのプッシャー２５により半導体プロセス用ウエハ３を把持するように構成されているので、プッシャー２５と半導体プロセス用ウエハ３との間に生じる衝撃を分散させることができる。これにより、チャックハンド１は、半導体プロセス用ウエハ３の局所に大きな衝撃を生じることを防ぐことができ、把持する際に半導体プロセス用ウエハ３が損傷することを防ぐことができる。

更に、チャックハンド１では、緩衝部材２８がプッシャー支持体２２の先端側に設けられ、プッシャー２５に当接するように配置されている。そのため、半導体プロセス用ウエハ３と緩衝部材２８との間にプッシャー２５しか存在しない。プッシャー２５の質量は小さいので、衝撃部材２８に生じる衝撃を小さくすることができる。それ故、外径寸法が小さい衝撃部材２８であっても半導体プロセス用ウエハ３に生じる衝撃を十分吸収することができる。これにより、押圧機構１４をコンパクトにすることができる。

本実施形態では、チャックハンド１が保持する対象が半導体プロセス用ウエハ３であるが、保持する対象は、半導体プロセス用ウエハ３以外のガラスウエハやサファイヤウエハ等であってもよく、半導体プロセス用ウエハであればよい。また、チャックハンド１では、半導体プロセス用ウエハ３を２つのプッシャー２５で押すようになっているが、プッシャー支持体２２に３つ以上のプッシャー２５を設けて、それらのプッシャー２５により半導体プロセス用ウエハ３を押すようにしてもよい。逆に、プッシャー支持体２２に１つのプッシャー２５しか設けなくてもよい。

本発明は、半導体ウエハやガラス基板等の半導体プロセス用ウエハを把持するためのエッジグリップ装置、及びそれを備える搬送ロボットに適用することができる。

１ チャックハンド
２ 搬送ロボット
３ 半導体プロセス用ウエハ
１２ フロントガイド
１４ 押圧機構
２２ プッシャー支持体
２４ 支持部材
２５ プッシャー
２６ ガイド溝
２６ａ 隙間
２７ａ ガイド部
２８ 緩衝部材

Claims (4)

1. クランプ部と、前記クランプ部に対向するように設けられ、半導体プロセス用ウエハを前記クランプ部に押圧して前記クランプ部と共に前記半導体プロセス用ウエハを把持するプッシャーを有する押圧機構とを備えるエッジグリップ装置であって、
   前記押圧機構は、
   前記押圧の方向（以下、押圧方向という）に移動可能であり、前記プッシャーとの間において前記押圧方向に隙間を有して該プッシャーを該押圧方向に相対移動可能に案内するよう該プッシャーを支持するプッシャー支持体と、
   前記プッシャーと前記プッシャー支持体との間の前記隙間に配置され、反発力が小さく弾性変形する緩衝部材とを更に有し、
   前記プッシャー支持体は、前記プッシャーを前記押圧方向の逆方向に移動可能に案内するガイド部を有し、前記押圧方向に移動すると、前記緩衝部材を介して前記プッシャーを押して前記プッシャーを前記押圧方向に移動させ、それによって前記半導体プロセス用ウエハを前記クランプ部に押圧するように構成され、
   前記プッシャーは、前記ガイド部に前記押圧方向に相対移動可能に嵌合し、前記ガイド部より前記押圧方向に長いガイド溝を有し、
   前記緩衝部材は、前記押圧方向において前記ガイド部より前に位置するように前記ガイド溝に嵌挿され、前記ガイド部により相対的に押されると弾性変形するようになっていることを特徴とするエッジグリップ装置。
2. 前記緩衝部材は、前記プッシャーに当接させて設けられていることを特徴とする請求項１に記載のエッジグリップ装置。
3. 前記プッシャー支持体は、前記押圧方向に移動可能な支持本体部と、該支持本体部に設けられた支持部材を有し、
   前記プッシャーは、前記支持部材に設けられ、
   前記支持部材は、前記押圧によって前記押圧方向と逆方向に弾性変形するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のエッジグリップ装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１つに記載のエッジグリップ装置を備えるロボット。

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