JP5612849B2 - Edge grip device, transfer robot including the same, and wafer release method for semiconductor process - Google Patents
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本発明は、半導体プロセス用ウエハのエッジ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関する。 The present invention relates to an edge grip device for gripping an edge of a semiconductor process wafer and a transfer robot including the edge grip device.
また本発明は、半導体プロセス用ウエハのエッジを把持するためのエッジグリップ装置における半導体プロセス用ウエハの解放方法に関する。 The present invention also relates to a method for releasing a semiconductor process wafer in an edge grip apparatus for gripping an edge of the semiconductor process wafer.
半導体ウエハ、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が、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。基板は、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に記載の基板保持装置がある。
A transfer robot for transferring a substrate such as a semiconductor wafer or a glass substrate has an end effect, for example, a hand at its tip, and is configured to hold and transfer the substrate by this hand. As a hand for holding the substrate, for example, there is a hand that holds the substrate by sucking the lower surface of the substrate, but particles may adhere to the lower surface of the substrate when sucked. Since the substrate dislikes adhesion of particles, it is preferable to hold the substrate by another method in which particles do not adhere. There is a method of gripping a substrate as another method in which particles do not adhere. As a hand for realizing such a method, for example, there is a substrate holding device described in
特許文献1に記載の基板保持装置は、ロボットのアームに連結されるアーム連結部を有する。アーム連結部には、基板保持部が取り付けられている。基板保持部は、先端側が二股状に構成されている。各々の先端部には、先端受け部が形成されている。また、基板保持部の元部には、一対の元部受け部が形成されている。一対の元部受け部は、一対の先端受け部に対向するように設けられており、一対の先端受け部と共に基板を支持するように構成されている。
The substrate holding device described in
また、アーム連結部には、クランプシリンダが設けられている。クランプシリンダ内には、ピストンロッドが進退可能に挿入されている。ピストンロッドの先端には、プッシャーが設けられている。プッシャーは、クランプシリンダにエアを供給することでピストンロッドにより押し出され、基板のエッジを一対の先端受け部の方に押圧するように構成されている。このように基板のエッジを押圧することで、プッシャーと一対の先端受け部とにより基板が把持される。即ち、基板保持装置により基板が保持される。 A clamp cylinder is provided at the arm connecting portion. A piston rod is inserted into the clamp cylinder so as to be able to advance and retract. A pusher is provided at the tip of the piston rod. The pusher is configured to be pushed out by the piston rod by supplying air to the clamp cylinder and to press the edge of the substrate toward the pair of tip receiving portions. By pressing the edge of the substrate in this way, the substrate is held by the pusher and the pair of tip receiving portions. That is, the substrate is held by the substrate holding device.
特許文献1に記載の基板保持装置では、プッシャーと前記一対の先端受け部とで基板を把持することで基板の位置決めも同時に行うように構成されている。しかし、基板を把持する際、プッシャーにより基板が押圧されることで、基板保持部の先端側が下側に反ってしまう。そのため、把持した基板を解放するためにプッシャーを後退させると、基板保持部が反りを戻そうとスプリングバックを起こす。このスプリングバックにより基板は、元部受け部の方へと押し戻される。スプリングバックを制御することは難しく、押し戻される量には、基板毎にバラツキがあり、基板を解放した後における基板の位置にバラツキが生じてしまう。
The substrate holding device described in
そこで本発明は、把持した半導体プロセス用ウエハを解放した後における該半導体プロセス用ウエハの位置のバラツキがないエッジグリップ装置、それ備える搬送ロボット及び半導体プロセス用ウエハの解放方法を提供することを目的としている。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an edge grip device in which there is no variation in the position of the semiconductor process wafer after releasing the gripped semiconductor process wafer, a transfer robot provided therewith, and a semiconductor process wafer release method. Yes.
本発明のエッジグリップ装置は、互いに対向するように設けられ、半導体プロセス用ウエハのエッジを支持する第1受け部と第2受け部とを有する板状のエッジグリップ本体と、押圧面により前記第1受け部側に向かって前記半導体プロセス用ウエハのエッジを押圧して前記第1受け部と共に前記半導体プロセス用ウエハを把持し、且つ押圧面による前記半導体プロセス用ウエハのエッジの押圧を解除して前記半導体プロセス用ウエハを解放可能な押圧機構とを備えるエッジグリップ装置であって、前記第1受け部は、前記第2受け部側から上方に傾斜し、前記第2受け部は、前記半導体プロセス用ウエハのエッジを支持する支持面を有し、前記支持面は、前記第1受け部側から上方に傾斜し、且つに段差を有し、前記段差は、前記押圧面の押圧方向において、前記半導体プロセス用ウエハを把持した状態における前記押圧面の位置と前記半導体プロセス用ウエハを解放した状態における前記押圧面の位置との間に形成されており、前記段差は、前記押圧機構による前記半導体プロセス用ウエハのエッジの押圧を解除して前記半導体プロセス用ウエハを解放した際に押し戻された前記半導体プロセス用ウエハのエッジに当たるように形成されているものである。 The edge grip device of the present invention is provided so as to be opposed to each other, and includes a plate-like edge grip body having a first receiving portion and a second receiving portion for supporting an edge of a semiconductor process wafer, and a pressing surface. The edge of the semiconductor process wafer is pressed toward the receiving part side to grip the semiconductor process wafer together with the first receiving part, and the pressing of the edge of the semiconductor process wafer by the pressing surface is released. An edge grip device comprising a pressing mechanism capable of releasing the semiconductor process wafer, wherein the first receiving part is inclined upward from the second receiving part side, and the second receiving part is provided in the semiconductor process. a support surface for supporting the edges of use wafer, the supporting surface is inclined upwardly from the first accept part side, have a step difference and the level difference, the pressing surface In pressure direction are formed between the position of the pressing surface in a state that releases the semiconductor process wafer and the position of the pressing surface in a state holding the wafer for the semiconductor process, the step is the pressing The semiconductor process wafer is formed so as to hit the edge of the semiconductor process wafer pushed back when the mechanism press releases the edge of the semiconductor process wafer to release the semiconductor process wafer.
上記構成に従えば、前記半導体プロセス用ウエハを把持する際に、前記押圧機構が前記第1受け部側に向かって前記半導体プロセス用ウエハのエッジを押圧することで、前記半導体プロセス用ウエハを前記段差から離すように前記エッジグリップ本体が反り返ってしまう。その結果、記半導体プロセス用ウエハを解放する際、前記エッジグリップ本体がスプリングバックして前記半導体プロセス用ウエハを前記段差の方に押し戻される。この押し戻された半導体プロセス用ウエハを段差に当てることにより押し戻し位置が一定になる。それ故、把持した半導体プロセス用ウエハを解放した後における半導体プロセス用ウエハの位置のバラツキをなくすことができる。 According to the above configuration, when the semiconductor process wafer is gripped, the pressing mechanism presses an edge of the semiconductor process wafer toward the first receiving portion, so that the semiconductor process wafer is The edge grip body is warped away from the step. As a result, when the semiconductor process wafer is released, the edge grip body springs back and pushes the semiconductor process wafer back toward the step. The pushed back position becomes constant by applying the pushed back semiconductor process wafer to the step. Therefore, it is possible to eliminate variations in the position of the semiconductor process wafer after the gripped semiconductor process wafer is released.
上記発明において、前記段差は、前記半導体プロセス用ウエハを規定の位置に位置決めできるような位置及び形状に形成されていることが好ましい。 In the above invention, the step is preferably formed in a position and a shape so that the semiconductor process wafer can be positioned at a predetermined position.
上記構成に従えば、段差に当たった半導体プロセス用ウエハは、段差により規定の位置に位置決めされる。このように半導体プロセス用ウエハを規定の位置に位置決めすることで、半導体プロセス用ウエハの位置のバラツキをなくし、且つ半導体プロセス用ウエハの位置精度を向上させることができる。 According to the above configuration, the semiconductor process wafer hitting the step is positioned at a predetermined position by the step. By positioning the semiconductor process wafer at a prescribed position in this way, it is possible to eliminate variations in the position of the semiconductor process wafer and improve the positional accuracy of the semiconductor process wafer.
上記発明において、前記段差は、前記エッジグリップ本体の厚み方向から見て、前記半導体プロセス用ウエハの外形に沿った形状に形成されていることが好ましい。 In the above invention, it is preferable that the step is formed in a shape along the outer shape of the semiconductor process wafer as viewed from the thickness direction of the edge grip body.
上記構成に従えば、スプリングバックにより押し戻された半導体プロセス用ウエハを段差に沿って配置される。これにより、把持した半導体プロセス用ウエハを解放した後における半導体プロセス用ウエハの位置のバラツキをなくすことができる。 According to the above configuration, the semiconductor process wafer pushed back by the spring back is disposed along the step. As a result, it is possible to eliminate variations in the position of the semiconductor process wafer after releasing the gripped semiconductor process wafer.
上記発明において、前記第2受け部の支持面は、第1支持領域と、第1支持領域より第1受け部側にあり且つ低い位置にある第2支持領域とを有し、前記段差は、前記第1支持領域と前記第2支持領域とを繋ぐように配置されていることが好ましい。 In the above invention, the support surface of the second receiving portion includes a first support region, and a second support region that is on the first receiving portion side and lower than the first support region, and the step is It is preferable that the first support region and the second support region are arranged so as to be connected.
上記構成に従えば、第1支持領域又は第2支持領域でウエハのエッジが支持される。ウエハのエッジが第1支持領域にある場合、押圧機構によりウエハのエッジを押圧することでそのエッジが第2支持領域へと移動する。そして、この位置でウエハが把持される。第2支持領域にある場合、そのまま押圧機構によりウエハのエッジが押圧される。そしてウエハが把持される。第2支持領域の方が第1支持領域より第1受け部側にあり且つ第1支持領域よりも低い位置にあるので、段差が第1受け部の方に向いている。それ故、エッジグリップ本体がスプリングバックを起してウエハが段差の方へと押し戻されると、ウエハのエッジが段差に当る。そうすることで、ウエハの押し戻し位置が一定になる。このように、スプリングバックした後のウエハの押し戻し位置を一定にすることができるので、ウエハが解放された後におけるウエハの位置のバラツキをなくすことができる。 According to the above configuration, the edge of the wafer is supported by the first support region or the second support region. When the edge of the wafer is in the first support region, the edge moves to the second support region by pressing the edge of the wafer by the pressing mechanism. Then, the wafer is held at this position. When in the second support area, the edge of the wafer is pressed as it is by the pressing mechanism. Then, the wafer is gripped. Since the second support region is closer to the first receiving portion than the first support region and is lower than the first support region, the step is directed toward the first receiving portion. Therefore, when the edge grip body raises the spring back and the wafer is pushed back toward the step, the edge of the wafer hits the step. By doing so, the pushing back position of the wafer becomes constant. As described above, since the position where the wafer is pushed back after the spring back can be made constant, it is possible to eliminate variations in the position of the wafer after the wafer is released.
上記発明において、前記段差は、その高低差が0.3mm以上0.5mm以下であることが好ましい。 In the above invention, it is preferable that the step has a height difference of 0.3 mm or more and 0.5 mm or less.
上記構成に従えば、半導体プロセス用ウエハのエッジが第1支持領域から第2支持領域に落ちる際に半導体プロセス用ウエハに生じる衝撃を小さくすることができる。また、スプリングバックにより段差の方へと押し戻される半導体プロセス用ウエハのエッジが段差を乗り越えることを防ぐことができる。これにより、半導体プロセス用ウエハを段差の手前で止めることができ、半導体プロセス用ウエハの位置のバラツキをなくすことができる。 If the said structure is followed, when the edge of the semiconductor process wafer falls from a 1st support area | region to a 2nd support area | region, the impact which arises in a semiconductor process wafer can be made small. Further, it is possible to prevent the edge of the semiconductor process wafer pushed back toward the step by the springback from going over the step. As a result, the semiconductor process wafer can be stopped before the step, and variations in the position of the semiconductor process wafer can be eliminated.
本発明の搬送ロボットは、上記何れかの1つのエッジグリップ装置を備えるものである。 The transfer robot according to the present invention includes any one of the above-described edge grip devices.
上記構成に従えば、前述のような作用効果を奏するエッジグリップ装置を備える搬送ロボットを実現することができる。 If the said structure is followed, a conveyance robot provided with the edge grip apparatus which show | plays the above effects can be implement | achieved.
本発明の半導体プロセス用ウエハの解放方法は、互いに対向するように設けられ、半導体プロセス用ウエハのエッジを支持する第1受け部と第2受け部とを有する板状のエッジグリップ本体と、押圧面により前記第1受け部側に向かって前記半導体プロセス用ウエハのエッジを押圧して前記第1受け部と共に前記半導体プロセス用ウエハを把持し、且つ押圧面による前記半導体プロセス用ウエハのエッジの押圧を解除して前記半導体プロセス用ウエハを解放可能な押圧機構とを備え、前記第1受け部は、前記第2受け部側から上方に傾斜し、前記第2受け部は、前記半導体プロセス用ウエハのエッジを支持する支持面面を有し、前記支持面は、前記第1受け部側から上方に傾斜し、且つ段差を有し、前記段差は、前記押圧面の押圧方向において、前記半導体プロセス用ウエハを把持した状態における前記押圧面の位置と前記半導体プロセス用ウエハを解放した状態における前記押圧面の位置との間に形成され、前記押圧機構による前記半導体プロセス用ウエハのエッジの押圧を解除して前記半導体プロセス用ウエハを解放した際に押し戻された前記半導体プロセス用ウエハのエッジが当たるようになっているエッジグリップ装置における半導体プロセス用ウエハの解放方法であって、前記押圧機構により前記半導体プロセス用ウエハのエッジを押圧して前記第1受け部と共に前記半導体プロセス用ウエハを把持し、把持する前記半導体プロセス用ウエハのエッジへの押圧を解除して前記半導体プロセス用ウエハを解放し、解放することで前記段差に押し戻された前記半導体プロセス用ウエハのエッジを前記段差に当てる方法である。 The method for releasing a semiconductor process wafer according to the present invention includes a plate-shaped edge grip body provided so as to face each other and having a first receiving portion and a second receiving portion for supporting the edge of the semiconductor process wafer, The edge of the semiconductor process wafer is pressed toward the first receiving part by a surface to hold the semiconductor process wafer together with the first receiving part, and the edge of the semiconductor process wafer is pressed by the pressing surface. And a pressing mechanism capable of releasing the semiconductor process wafer and releasing the semiconductor process wafer, wherein the first receiving portion is inclined upward from the second receiving portion side, and the second receiving portion is the semiconductor process wafer. a support surface surface for supporting the edge, the support surface is inclined upwardly from the first accept part side, and has a step, the step is pressing direction odor of the pressing surface The formed between the semiconductor process wafer and the position of the pressing surface in the grasped state and position of the pressing surface in a state where the releasing the semiconductor process wafer, the semiconductor process wafer edge by the pressing mechanism A method for releasing a semiconductor process wafer in an edge grip device in which an edge of the semiconductor process wafer pushed back when the semiconductor process wafer is released by releasing the press of the semiconductor process wafer, the press The mechanism presses the edge of the semiconductor process wafer to grip the semiconductor process wafer together with the first receiving portion, and releases the pressure on the edge of the semiconductor process wafer to be gripped to release the semiconductor process wafer. The semiconductor process which is pushed back to the step by releasing and releasing The wafer edge is a method of applying to the step.
上記構成に従えば、前記半導体プロセス用ウエハを把持する際に、前記押圧機構が前記第1受け部側に向かって前記半導体プロセス用ウエハのエッジを押圧することで、前記半導体プロセス用ウエハを前記段差から離すように前記エッジグリップ本体が反り返ってしまう。その結果、記半導体プロセス用ウエハを解放する際、前記エッジグリップ本体がスプリングバックして前記半導体プロセス用ウエハを前記段差の方に押し戻される。段差の方まで押し戻された半導体プロセス用ウエハを段差に当たることにより押し戻し位置が一定になる。それ故、把持した半導体プロセス用ウエハを解放した後における半導体プロセス用ウエハの位置のバラツキをなくすことができる。 According to the above configuration, when the semiconductor process wafer is gripped, the pressing mechanism presses an edge of the semiconductor process wafer toward the first receiving portion, so that the semiconductor process wafer is The edge grip body is warped away from the step. As a result, when the semiconductor process wafer is released, the edge grip body springs back and pushes the semiconductor process wafer back toward the step. When the semiconductor process wafer pushed back to the step is brought into contact with the step, the push-back position becomes constant. Therefore, it is possible to eliminate variations in the position of the semiconductor process wafer after the gripped semiconductor process wafer is released.
本発明によれば、把持した半導体プロセス用ウエハを解放した後における半導体プロセス用ウエハの位置のバラツキをなくすことができる。 According to the present invention, it is possible to eliminate variations in the position of the semiconductor process wafer after the gripped semiconductor process wafer is released.
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。
Below, the conveyance robot 2 provided with the
[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3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、半導体ウエハとガラスウエハとが含まれる。半導体ウエハには、例えば、シリコンウエハ、その他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、サファイヤ(単結晶アルミナ)ウエハ等が含まれる。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。
[Configuration of transfer robot]
The transfer robot 2 is a robot capable of transferring the
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可能に構成されている。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。
The transfer robot 2 is a so-called horizontal articulated three-axis robot as shown in FIG. 1 and has a
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は、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。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。
The first arm 6 is a long member extending in the horizontal direction, and one end portion in the longitudinal direction thereof is attached to the lifting shaft 5 so as to be rotatable around a vertical axis L1. The first arm 6 is configured to be rotationally driven by an electric motor (not shown). A
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。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、図示しない制御装置により制御されている。
The
[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、図2に示すように取付板11を有する。取付板11は、平面視で大略的に矩形に形成された板部材である。取付板11の長手方向一端側の部分は、第2アーム7の上面に回動可能に取り付けられている。また、取付板11の長手方向他端側の部分には、ハンド本体12が取り付けられている。
[Composition of chuck hand]
The
エッジグリップ本体であるハンド本体12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12の基端部は、取付板11に固定されている。またハンド本体12において、二股に分かれた各々の先端部分には、第1受け部13が設けられている。また、ハンド本体12の基端部には、これら一対の第1受け部13,13に対向するように一対の第2受け部14、14が設けられている。一対の第1受部13,13と一対の第2受部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。
The hand
図3(a)に示すように、一対の第1受け部13,13の各々は、ハンド本体12の先端側にクランプ部13aを有している。このクランプ部13aは、上方に延在しており、後述するプッシャー21に対向している。また、第1受け部13のクランプ部13a以外の部分の上面は、第1支持面15となっている。第1支持面15は、チャックハンド1に載せられた半導体プロセス用ウエハ3のエッジを支持するように構成されている。このように構成される第1支持面15は、ハンド本体12の基端側からクランプ部13aに向かって上方に傾斜し、平面視において(ハンド本体12の厚み方向から見て)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。
As shown in FIG. 3A, each of the pair of first receiving
他方、一対の第2受け部14は、ハンド本体12の幅方向に離れて夫々設けられている。一対の第2受け部14の各々の上面は、第2支持面16となっている。以下では、図3(b)も参照しつつ説明する。第2支持面16は、チャックハンド1に載せられた半導体プロセス用ウエハ3のエッジを支持するように構成されている。第2支持面16は、ハンド本体12の基端側にある第1支持領域16aと、この第1支持領域16aよりも第1受け部13側にある第2支持領域16bとを有している。第2支持領域16bは、第1支持領域16aよりも低い位置に配置されている。この第2支持領域16bと第1支持領域16aとを繋ぐように段差16cが形成されている。
On the other hand, the pair of
第1支持領域16a及び第2支持領域16bは、夫々、段差16cに向かって下方及び上方に傾斜している。即ち、第2支持面16は、第1受け部13側の先端からハンド本体12の基端側に向かって上方に傾斜している。逆に、第1支持面15は、第2支持面16側からハンド本体12の先端側に向かって上方に傾斜している。それ故、第1支持面15及び第2支持面16は、ハンド本体12の中央付近に向かってテーパ状に傾斜している。そのため、第1支持面15及び第2支持面16は、その上に載せられた半導体プロセス用ウエハ3のエッジを点接触にて支持することができる。
The
また、第1支持領域16a及び第2支持領域16bの間に介在する段差16cは、半導体プロセス用ウエハ3の厚みの略半分ぐらいの高低差を有している。段差16cの高低差は、好ましくは0.3mm以上0.5mm以下である。このような高低差を有する段差16cの段面は、クランプ部13aに対向する対向面16dを成している。一方、クランプ部13aの、この対向面16dに対向する面が対向面13を成している。段差16の対向面16d及びクランプ部13aの対向面13bは、共に上下方向に延在している。このように上下方向に延在する段差16の対向面16d及びクランプ部13aの対向面13bは、半導体プロセス用ウエハ3のエッジに対応する形状(即ち、円弧状)になっており、それらの間に半導体プロセス用ウエハ3が嵌まり込むように構成されている。
Further, the
なお、第2受け部13において湾曲しているのは、段差16cの対向面16dだけでなく、第2支持面16全体が半導体プロセス用ウエハ3のエッジに合わせてハンド本体12の基端側に突出するように円弧状に湾曲している。また、第1受け部13おいて湾曲しているのもクランプ部13aだけでなく、第1支持面15全体が半導体プロセス用ウエハ3のエッジに合わせてハンド本体12の先端側へ突出するように円弧状に湾曲している。
The
このように各々の対向面13b,16dの間に嵌まり込んだ半導体プロセス用ウエハ3は、各々の対向面13b,16dに半導体プロセス用ウエハ3のエッジが当たっていることが理想的である。しかし、第1受け部13及び第2受け部14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2つ又は3つの対向面13b,16dしか当たらないこともあり、また全ての対向面13b,16dに当たらない場合もある。しかし、そのような場合においても、段差16cの対向面16dによって半導体プロセス用ウエハ3のハンド本体12の基端側における位置が規制されるので、段差16cが存在しない場合に比べて、半導体プロセス用ウエハ3の位置精度が向上する。
Ideally, the
このように対向面13b,16dの間に半導体プロセス用ウエハ3を載せることができるチャックハンド1の取付板11には、押圧機構17が設けられている。押圧機構17は、半導体プロセス用ウエハ3をクランプ部13aの対向面13bに向かって押圧できるように構成されている。具体的には、押圧機構17は、シリンダ18を有している。シリンダ18は、取付板11の中間部に設けられている。シリンダ18内には、ロッド19が進退可能に挿入されている。ロッド19の一端部には、ピストン20が形成されている。ピストン20は、シリンダ18内を第1及び第2空間18a,18bの2つの空間に分けている。ロッド19は、第1空間18aにエアを供給することで前進する。また、ロッド19は、第2空間18bにエアを供給すること後退するようになっている。このように進退するロッド19の他端部には、プッシャー21が設けられている。
A
プッシャー21は、大略的に直方体に形成されている。プッシャー21の一側面は、ロッド19に固定されている。また、プッシャー21の一側面と反対側の面は、押圧面21aになっている。押圧面21aは、下方に向かって広がるように傾斜している。このように構成されるプッシャー21は、一対の第2受け部14の間に形成される貫通溝22内に配置されている。この貫通溝22は、ハンド本体12の基端から先端側へと延びている。プッシャー21は、この貫通溝22内をロッド19の進退に伴って進退するように配置されている。
The
このように構成されるプッシャー21の押圧面21aは、ロッド19が最も後退した状態で段差16cよりもハンド本体12の基端側、即ち後方に配置される。つまり、押圧面21aは、ロッド19が最も後退した状態で第1支持領域16aまで下がるように構成されている。逆に、ロッド19が最も前進した状態では、押圧面21aが段差16cよりもハンド本体12の先端側、即ち前方に配置される。つまり、押圧面21aは、ロッド19が最も前進した状態で第2支持領域16bまで出ているように構成されている。
The
このように進退する押圧面21aは、ロッド19が前進すると、一対の第1支持面15及び一対の第2支持面16に支持された半導体プロセス用ウエハ3のエッジに当たるように構成されている。プッシャー21は、ロッド19を更に前進させることで、一対の第1受け部13のクランプ部13aに向かって半導体プロセス用ウエハ3を押し、このクランプ部13aと共に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。
The advancing and retracting
このように把持する際、ハンド本体12の二股に分かれた先端側は、半導体プロセス用ウエハ3の周方向に互いに離れるように変形する。また、プッシャー21が半導体プロセス用ウエハ3を介して第1受け部13の上面を下方に押すことで、ハンド本体12の先端側は、下方に反り返るように変形する。このようにハンド本体12が反り返ることで、半導体プロセス用ウエハ3のエッジが段差16から離れるか、より離れてしまう(図4(b)参照)。図4(b)において、反り返る前の半導体プロセス用ウエハ3の状態を2点鎖線に示す。
When gripping in this way, the front end side of the hand
ここでハンド本体12の先端側の変形及び反り返りは、ハンド本体12が板体であり、かつハンド本体12が片持ち状にロボットアームに支持されていて、ハンド本体12の先端が自由端となっていることに起因する。また、このハンド本体12の先端側の変形及び反り返りの大きさは、押圧機構11による半導体プロセス用ウエハ3の把持力(押圧力)の強さに応じて増大する。それ故、押圧機構11の押圧力により、このハンド本体12の先端側の変形及び反り返りが現実には生じてしまう。
Here, the deformation and warping of the front end side of the hand
このように、プッシャー21は、ロッド19が前進することで、ハンド本体12の先端側を下方に反り返して半導体プロセス用ウエハ3のエッジを段差16cから離すか、より離れてしまう。なお、図4(b)では、説明の便宜上、ハンド本体12が大きく反った状態を誇張して示しているが、実際には、ハンド本体12の反り具合は、僅かである。但し、反り具合は、上述のように、ハンド本体12の剛性や利用者等に依存して定まるものであり、必ずしも僅かである必要はない。
As described above, the
また、プッシャー21は、ロッド19が後退すると、把持していた半導体プロセス用ウエハ3を解放するように構成されている。解放する際、プッシャー21は、段差16cより後方の位置まで素早く後退させられる(例えば、300m/sec)。ハンド本体12は、プッシャー21を素早く後退させることで、反り返ったハンド本体12の先端側を撥ねるように起きてしまう。つまり、ハンド本体12は、スプリングバックを生じる。
The
ハンド本体12でスプリングバックが生じると、半導体プロセス用ウエハ3は、第1受け部13により段差16cに向かって押し戻される。このスプリングバックによる半導体プロセス用ウエハ3の押し戻し量は、プッシャー21の後退の速さに応じて増大する。それ故、押圧機構11によって、このスプリングバックによる半導体プロセス用ウエハ3の押し戻しが結果的に生じてしまう。段差16cは、この押し戻された半導体プロセス用ウエハ3が当たるように構成されている。また、段差16cは、前述の通り円弧状に形成されており、後で詳述するように半導体プロセス用ウエハ3を規定の位置に案内して半導体プロセス用ウエハ3を規定の位置又はその近傍にて位置決めする(図5参照)。
When spring back occurs in the
[搬送ロボット及びチャックハンドの動作(半導体プロセス用ウエハの解放方法]
以下では、図4乃至6を参照しつつ、このように構成される搬送ロボット2により把持した半導体プロセス用ウエハ3を解放する方法について、搬送ロボット2が半導体プロセス用ウエハ3を把持しにいくところから説明する。まず、図示しない制御装置は、搬送ロボット2の昇降軸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(ステップS1)。この際、制御装置は、半導体プロセス用ウエハ3のエッジが第1支持面15及び第2支持面16の上方に配置されるように搬送ロボット2を動かす。
[Operation of transfer robot and chuck hand (wafer release method for semiconductor process)]
In the following, with reference to FIGS. 4 to 6, the method of releasing the
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、制御装置は、昇降軸5を伸長させてチャックハンド1を上昇させ、半導体プロセス用ウエハ3のエッジを第1支持面15及び第2支持面16に夫々載せる(ステップS2)。載せられた半導体プロセス用ウエハ3は、第1支持面15及び第2支持面16により4点で支持される。このように支持される半導体プロセス用ウエハ3のエッジは、前述したように第1支持面15及び第2支持面16が傾斜しているため、第1支持面15及び第2支持面16にて点接触(又は線接触)している。それ故、第1支持面15及び第2支持面16に付着するパーティクルが半導体プロセス用ウエハ3に付いてしまうことが抑制され、また半導体プロセス用ウエハ3のエッジが第1支持面15及び第2支持面16上を摺動しやすくなっている。
When the
また、チャックハンド1に載せられる半導体プロセス用ウエハ3は、通常、クランプ部13aの対向面13bと段差16cの対向面16dとの間に入るようになっている。しかし、半導体プロセス用ウエハ3の位置精度、及びステップS1におけるチャックハンド1の制御精度に応じて、半導体プロセス用ウエハ3が載置されるハンド本体12の位置にバラツキが生じることがある。それ故、半導体プロセス用ウエハ3のエッジが、必ずしも前記対向面13b、13dの間に入らない場合がある。その場合、半導体プロセス用ウエハ3のエッジが第1支持領域16aに載ってしまう。半導体プロセス用ウエハ3を把持するとき、半導体プロセス用ウエハ3のエッジは、第2支持面16の第2支持領域16bにある。それ故、半導体プロセス用ウエハ3のエッジが第1支持領域16aに載置されてしまうと、後述するステップS3で半導体プロセス用ウエハ3を把持する際、前記半導体プロセス用ウエハ3のエッジを第1支持領域16aから第2支持領域16bの方に落さなければならない。このとき、半導体プロセス用ウエハ3に衝撃が生じる。しかし、前述の通り段差16cの高低差が0.3mm以上0.5mm以下であるので、その衝撃を抑えることができる。
In addition, the
半導体プロセス用ウエハ3の載置後、制御装置は、押圧機構17と第1受け部13とにより半導体プロセス用ウエハ3を把持する(ステップS3)。ここでは、まずシリンダ18内の第1空間18aにエアが供給される。これにより、プッシャー21がハンド本体12の先端側に向かって前進する。前進すると、やがてプッシャー21の押圧面21aが半導体プロセス用ウエハ3のエッジに当たる。さらに前進させることで、プッシャー21が半導体プロセス用ウエハ3のエッジを第1受け部13のクランプ部13aの方へと押していく。そうすると、やがて半導体プロセス用ウエハ3が第1受け部13のクランプ部13aに当たる。半導体プロセス用ウエハ3のエッジがクランプ部13aに当たった後も、更にプッシャー21を前進させ続けると、プッシャー21がクランプ部13aに半導体プロセス用ウエハ3のエッジを押圧する。これにより、半導体プロセス用ウエハ3は、クランプ部13aとプッシャー21とによって把持され、チャックハンド1に保持される。
After placing the
把持する際、プッシャー21が半導体プロセス用ウエハ3を押圧すことで、第1受け部13の上面が半導体プロセス用ウエハ3を介して下方に押される。これにより、ハンド本体12の先端側が下方に反り返るように変形する。このようにハンド本体12の先端側が下方に反り返ることで、半導体プロセス用ウエハ3のエッジが段差16cから離されるか、より離される(図4(b)参照)。このように半導体プロセス用ウエハ3を把持した後、制御装置は、搬送ロボット2の昇降軸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、半導体プロセス用ウエハ3を所定位置の上方まで搬送する(ステップS4)。
When holding, the
次に、制御装置は、半導体プロセス用ウエハ3のエッジにかかる押圧を解除して半導体プロセス用ウエハ3を解放する(ステップS5)。ここでは、まず、制御装置がシリンダ18内の第2空間18bにエアを供給させて、押圧機構17のプッシャー21を後退させる。これにより、半導体プロセス用ウエハ3が解放される。解放する際に、制御装置は、第2空間18bにエアを素早く供給する。これにより、プッシャー21が素早く後退し、ハンド本体12でスプリングバックが生じる。このスプリングバックにより、半導体プロセス用ウエハ3が第1受け部13により段差16cに向かって押し戻される。
Next, the control device releases the pressure applied to the edge of the
このように半導体プロセス用ウエハ3が押し戻されることで、半導体プロセス用ウエハ3のエッジが段差16cに当たる(ステップS6)。段差16cは、その高低差が半導体プロセス用ウエハ3の厚みの半分程度、具体的には0.3mm以上0.5mm以下に構成されている。それ故、段差16cは、そこに向かってくる半導体プロセス用ウエハ3のエッジに当たる。段差16cに当たった半導体プロセス用ウエハ3は、段差16cにより規定位置へと案内され、その規定の位置又はその近傍にて止められる。このように段差16cが半導体プロセス用ウエハ3を止めることで、半導体プロセス用ウエハ3により押し戻される量が規制される。つまり、押し戻される位置が一定となり、解放した後の半導体プロセス用ウエハ3の位置のバラツキがなくなる。また、段差16cにより規定の位置又はその近傍にて止められることで、半導体プロセス用ウエハ3が規定の位置にて位置決めされる。ここで、規定の位置での位置決めには、半導体プロセス用ウエハ3が規定の位置にて配置されることだけでなく、半導体プロセス用ウエハ3が規定の位置の近傍に配置されることも含む。
As the
このように位置決めされると、制御装置は、昇降軸5を収縮させてチャックハンド1を下降させて、半導体プロセス用ウエハ3を所定位置に載置し(ステップS7)、処理が終了する。
When positioned in this way, the control device contracts the lifting shaft 5 and lowers the
本実施形態では、チャックハンド1は、一対の第1受け部13,13及び一対の第2受け部14,14の4つの部材で半導体プロセス用ウエハ3を支持するようになっているが、必ずしも4つの部材で支持する必要はない。たとえば、2つ又は3つの部材で支持するようにしてもよく、また5つ以上の部材で支持するようになっていてもよい。
In the present embodiment, the
本発明は、半導体プロセス用ウエハのエッジ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。 The present invention can be applied to an edge grip device for gripping an edge of a semiconductor process wafer and a transfer robot including the edge grip device.
また、本発明は、半導体プロセス用ウエハのエッジを把持するためのエッジグリップ装置における位置決め方法に適用することができる。 Further, the present invention can be applied to a positioning method in an edge grip device for gripping an edge of a semiconductor process wafer.
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 ハンド本体
13 第1受け部
14 第2受け部
16 第2支持面
16a 第1支持領域
16b 第2支持領域
16c 段差
17 押圧機構
DESCRIPTION OF
Claims (7)
押圧面により前記第1受け部側に向かって前記半導体プロセス用ウエハのエッジを押圧して前記第1受け部と共に前記半導体プロセス用ウエハを把持し、且つ押圧面による前記半導体プロセス用ウエハのエッジの押圧を解除して前記半導体プロセス用ウエハを解放可能な押圧機構とを備えるエッジグリップ装置であって、
前記第1受け部は、前記第2受け部側から上方に傾斜し、
前記第2受け部は、前記半導体プロセス用ウエハのエッジを支持する支持面を有し、
前記支持面は、前記第1受け部側から上方に傾斜し、且つ段差を有し、
前記段差は、前記押圧面の押圧方向において、前記半導体プロセス用ウエハを把持した状態における前記押圧面の位置と前記半導体プロセス用ウエハを解放した状態における前記押圧面の位置との間に形成されており、
前記段差は、前記押圧機構による前記半導体プロセス用ウエハのエッジの押圧を解除して前記半導体プロセス用ウエハを解放した際に押し戻された前記半導体プロセス用ウエハのエッジが該段差に当たるように形成されていることを特徴とするエッジグリップ装置。 A plate-shaped edge grip body having a first receiving portion and a second receiving portion which are provided so as to face each other and support the edge of the semiconductor process wafer;
The edge of the semiconductor process wafer is pressed by the pressing surface toward the first receiving portion to grip the semiconductor processing wafer together with the first receiving portion, and the edge of the semiconductor processing wafer is pressed by the pressing surface. An edge grip device provided with a pressing mechanism capable of releasing the semiconductor process wafer by releasing the pressure,
The first receiving portion is inclined upward from the second receiving portion side,
The second receiving portion has a support surface that supports an edge of the semiconductor process wafer;
The supporting surface is inclined upwardly from the first accept part side, and has a step,
The step is formed between a position of the pressing surface in a state where the semiconductor processing wafer is gripped and a position of the pressing surface in a state where the semiconductor processing wafer is released in the pressing direction of the pressing surface. And
The step is formed such that the edge of the semiconductor process wafer pushed back when the pressing of the edge of the semiconductor process wafer by the pressing mechanism is released and the semiconductor process wafer is released hits the step. An edge grip device.
前記段差は、前記第1支持領域と前記第2支持領域とを繋ぐように形成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のエッジグリップ装置。 The support surface of the second receiving portion includes a first support region, and a second support region located on the first receiving portion side and at a lower position than the first support region,
The edge grip device according to any one of claims 1 to 3, wherein the step is formed so as to connect the first support region and the second support region.
押圧面により前記第1受け部側に向かって前記半導体プロセス用ウエハのエッジを押圧して前記第1受け部と共に前記半導体プロセス用ウエハを把持し、且つ押圧面による前記半導体プロセス用ウエハのエッジの押圧を解除して前記半導体プロセス用ウエハを解放可能な押圧機構とを備え、
前記第1受け部は、前記第2受け部側から上方に傾斜し、
前記第2受け部は、前記半導体プロセス用ウエハのエッジを支持する支持面を有し、
前記支持面は、前記第1受け部側から上方に傾斜し、且つ段差を有し、
前記段差は、前記押圧面の押圧方向において、前記半導体プロセス用ウエハを把持した状態における前記押圧面の位置と前記半導体プロセス用ウエハを解放した状態における前記押圧面の位置との間に形成され、前記押圧機構による前記半導体プロセス用ウエハのエッジの押圧を解除して前記半導体プロセス用ウエハを解放した際に押し戻された前記半導体プロセス用ウエハのエッジが当たるようになっているエッジグリップ装置における半導体プロセス用ウエハの解放方法であって、
前記押圧機構により前記半導体プロセス用ウエハのエッジを押圧して前記第1受け部と共に前記半導体プロセス用ウエハを把持し、
把持する前記半導体プロセス用ウエハのエッジへの押圧を解除して前記半導体プロセス用ウエハを解放し、
解放することで前記段差に押し戻された前記半導体プロセス用ウエハのエッジを前記段差に当てることを特徴とする半導体プロセス用ウエハの解放方法。 A plate-shaped edge grip body having a first receiving portion and a second receiving portion which are provided so as to face each other and support the edge of the semiconductor process wafer;
The edge of the semiconductor process wafer is pressed by the pressing surface toward the first receiving portion to grip the semiconductor processing wafer together with the first receiving portion, and the edge of the semiconductor processing wafer is pressed by the pressing surface. A pressing mechanism capable of releasing the semiconductor process wafer by releasing the pressure,
The first receiving portion is inclined upward from the second receiving portion side,
The second receiving portion has a support surface that supports an edge of the semiconductor process wafer;
The supporting surface is inclined upwardly from the first accept part side, and has a level difference
The step is formed between the position of the pressing surface in the state of gripping the semiconductor process wafer and the position of the pressing surface in the state of releasing the semiconductor process wafer in the pressing direction of the pressing surface , Semiconductor process in an edge grip device in which the edge of the semiconductor process wafer that is pushed back when the edge of the semiconductor process wafer by the pressing mechanism is released and the semiconductor process wafer is released is hit A wafer release method,
The edge of the semiconductor process wafer is pressed by the pressing mechanism to hold the semiconductor process wafer together with the first receiving portion,
Release the semiconductor process wafer by releasing the pressure on the edge of the semiconductor process wafer to be gripped,
A method for releasing a semiconductor process wafer, wherein an edge of the semiconductor process wafer pushed back to the step by being released is applied to the step.
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