JP6049970B2 - エンドエフェクタ装置及び該エンドエフェクタ装置を備える基板搬送用ロボット - Google Patents

Description

本発明は、板状部材、具体的には半導体製造工程にて用いる複数枚の半導体ウエハの上下間隔を変更可能なピッチ変更機構を備えてロボットアームの先端部に取り付けられるエンドエフェクタ装置、該エンドエフェクタ装置を備える基板搬送用ロボット、該基板搬送用ロボットを備えた基板処理装置、及び該基板処理装置を備えた基板処理設備に関する。

半導体の製造工程には、複数枚の半導体ウエハを上下に整列して収納したフープから、半導体ウエハに所定の処理を行う処理棚に該複数枚の半導体ウエハを一度に搬送する工程がある。この搬送途中で、隣り合う半導体ウエハの上下間隔(以下、「ピッチ」という)を変更する場合がある。このピッチを変更するには、ピッチ変更機構が用いられる。
従来のピッチ変更機構は、半導体ウエハの下面全面を受ける複数のウエハ保持トレイと、各ウエハ保持トレイの基端部に設けた縦軸を備える(特許文献１参照)。各ウエハ保持トレイは縦軸に沿って昇降し、且つ該縦軸を中心として水平面内を回転する。ピッチ変更機構は、フープに対向した位置にてウエハ保持トレイが複数枚の半導体ウエハの下面全面を保持して一度に取り出す。この後、ピッチ変更機構は水平方向に移動した後に、各ウエハ保持トレイが下降して、隣り合う半導体ウエハのピッチを縮める。次に、各ウエハ保持トレイが縦軸を中心に回転して、全ての半導体ウエハを処理棚内に収納する。

日本国特許公開平５―２３５１４７号公報

出願人は、ロボットアームの先端部に、かかるピッチ変更機構を組み込んだエンドエフェクタ装置を取り付けて、フープから処理ブースへの半導体ウエハの移送を円滑にすることを着想した。しかし、従来のピッチ変更機構は、ウエハ保持トレイが半導体ウエハの下面全面を受けているから大型であり、前記エンドエフェクタ装置に組み込むには不向きである。
本発明の目的は、半導体ウエハの間隔を変更する機構を備えたエンドエフェクタ装置を提供することにある。

本発明は、ロボットアームの先端部に取り付けられるエンドエフェクタ装置であって、前記エンドエフェクタ装置は基端部及び先端部を有するブレードを有し、前記ブレードに設けられ、複数の板状部材を互いに並行且つ上下に間隔を空けるように、各板状部材の周縁部を支持し、且つ前記板状部材の間隔を変更可能に構成された支持ユニットを備える。ここで、「ブレードに位置するように設けられ」とは、ブレードに直接設けられた形態と、ブレードに位置するようにエンドエフェクタ装置の他の部分に設けられた形態との双方を含む概念である。

本発明に従えば、板状部材は周縁部が支持ユニットに支持される。即ち、支持ユニットは板状部材の全面を受ける必要はないから、支持ユニットが板状部材を支持する部位を小型化することができる。これによって、板状部材の間隔を変更する支持ユニットを、エンドエフェクタ装置に組み込むのに適するように小型化することができる。尚、本願では小型化とは従来、実現不可能だったのを実現したことも含むとの意味まで表している。即ち、単にサイズを小さくするだけの概念ではない。

また、前記ブレードには、１つの平面内に延在する夫々の軸線に垂直な方向に間隔をおいて設けられ、複数の前記板状部材の周縁部を夫々保持する保持部を含み、前記複数の板状部材の前記１つの平面に垂直な方向における間隔を変換する複数のピッチ変更機構が設けられ、
少なくとも１つのピッチ変更機構は前記支持ユニットに備えられて、ブレードの先端部に向かって進出し且つ基端部に向かって後退可能に設けられ、該１つのピッチ変更機構は進出した位置にて前記板状部材を保持し且つ後退した位置にて前記板状部材の保持を解除するように構成されている。

本発明に従えば、１つのピッチ変更機構が後退すると、該ピッチ変更機構の保持部による板状部材の保持が解除される。これにより間隔を変換した後の複数の板状部材を、次の処理段階に容易に受け渡しすることができる。尚、以降の記載では、ピッチ変更機構が板状部材の周縁部を前記ブレードの基端と先端を結ぶ方向に押圧することにより、板状部材を保持する構成をエッジグリップタイプと呼ぶ。
以下、本発明の参考例について記載する。
本発明の参考例の第１の態様は、ロボットアームの先端部に取り付けられるエンドエフェクタ装置であって、前記エンドエフェクタ装置は基端部及び先端部を有するブレードを有し、前記ブレードに設けられ、複数の板状部材を互いに並行且つ上下に間隔を空けたるように、各板状部材の周縁部を支持し、且つ前記板状部材の間隔を変更可能に構成された支持ユニットを備える、ことを特徴とする。
本発明の参考例の第２の態様は、第１の態様において、前記支持ユニットは複数設けられ、該複数の支持ユニットは、前記ブレードの基端に最も接近して位置する１以上の基端側支持ユニットを含み、前記基端側支持ユニットは前記ブレードの基端と先端を結ぶ方向に進出及び後退可能に構成され、且つ進出位置における前記基端側支持ユニットと、該基端側支持ユニットに対向する前記支持ユニットとによって、前記複数の板状部材の周縁部を押圧把持するように構成されている、ことを特徴とする。
本発明の参考例の第３の態様は、第２の態様において、前記複数の支持ユニットは、前記基端側支持ユニットに対向し、且つ前記ブレードに固定された１以上の先端側支持ユニットを含み、前記進出位置における前記基端側支持ユニットと該１以上の先端側支持ユニットとによって前記複数の板状部材を把持するように構成されている、ことを特徴とする。
本発明の参考例の第４の態様は、第１乃至第３のいずれかの態様において、前記の各支持ユニットは、互いに上下方向に離れて配置され、複数の前記板状部材を互いに並行に且つ上下に間隔を空けるように各板状部材の周縁部を夫々支持する複数の爪片と、前記複数の爪片を支持し且つ前記複数の爪片の上下間隔を変更するピッチ変更機構とを備える、ことを特徴とする。
本発明の参考例の第５の態様は、第４の態様において、前記複数の爪片は、複数の可動爪片を含み、前記ピッチ変更機構は、前記ブレードに、前記複数の可動爪片を上下に間隔を空けて支持し、且つ上下方向に弾性変形するよう設けられた１以上の弾性部材と、前記１以上の該弾性部材を上下方向に弾性変形させる作動機構とを備える、ことを特徴とする。
本発明の参考例の第６の態様は、第５の態様において、前記１以上の弾性部材は、上下方向に伸びる１つのコイルバネであり、前記複数の可動爪片が当該１つのコイルバネに上下に間隔を空けて設けられている、ことを特徴とする。
本発明の参考例の第７の態様は、第５の態様において、前記１以上の弾性部材は、夫々が可動爪片を一体に備え上下方向に延びる複数のコイルバネであり、該複数のコイルバネは、ブレード上に多段に積み重ねられて、互いに連結されている、ことを特徴とする。
本発明の参考例の第８の態様は、第５の態様において、前記１以上の弾性部材は、上下方向に弾性変形する複数の線形バネであり、前記複数の線形バネと前記複数の可動爪片は、各線形バネがその直下の可動爪片に支持され、又はその直上の可動爪片を支持するようにして、交互に配置されている、ことを特徴とする。
本発明の参考例の第９の態様は、第５の態様において、前記複数の爪片は、前記複数の可動爪片と、前記ブレードに固定されて最下位に位置する固定爪片を含む、ことを特徴とする。
本発明の参考例の第１０の態様は、第５乃至第９のいずれかの態様において、前記作動機構は、前記ブレードに立設された固定軸と、少なくとも１つの可動爪片に繋がって、前記固定軸に昇降可能に案内され、該昇降動作により前記可動爪片に繋がった前記１以上の弾性部材を伸縮させる伸縮軸を備える、ことを特徴とする。
本発明の参考例の第１１の態様は、第１０の態様において、前記ピッチ変更機構は、前記作動機構に駆動力を供給する駆動源を有し、前記駆動源は前記ブレードよりもロボットアーム基端部側に設けられる、ことを特徴とする。
本発明の参考例の第１２の態様は、第１１の態様において、前記ピッチ変更機構は、前記複数の爪片の上下間隔を上下方向の駆動力によって変更するように構成され、且つ前記駆動源の水平直進方向の駆動力を上下方向の駆動力に変換するように構成された、ことを特徴とする。
本発明の参考例の第１３の態様は、第１１の態様において、前記ピッチ変更機構は、前記複数の爪片の上下間隔を上下方向の駆動力によって変更するように構成され、且つ前記駆動源の水平軸周りの回転力を上下方向の駆動力に変換するように構成された、ことを特徴とする。
本発明の参考例の第１４の態様は、第１１の態様において、前記ピッチ変更機構は、前記複数の爪片の上下間隔を上下方向の駆動力によって変更するように構成され、且つ前記駆動源の垂直軸周りの回転力を上下方向の駆動力に変換するように構成された、ことを特徴とする。
本発明の参考例の第１５の態様は、第１０の態様において、前記ピッチ変更機構は、前記ブレードに配置されて、前記伸縮軸を昇降させるシリンダを備える、ことを特徴とする。
本発明の参考例の第１６の態様は、第１の態様において、前記ブレードには、１つの平面内に延在する夫々の軸線に垂直な方向に間隔をおいて設けられ、複数の前記板状部材の周縁部を夫々保持する保持部を含み、前記複数の板状部材の前記１つの平面に垂直な方向における間隔を変換する複数のピッチ変更機構が設けられ、少なくとも１つのピッチ変更機構は前記支持ユニットに備えられて、ブレードの先端部に向かって進出し且つ基端部に向かって後退可能に設けられ、該１つのピッチ変更機構は進出した位置にて前記板状部材を保持し且つ後退した位置にて前記板状部材の保持を解除するように構成されている、ことを特徴とする。
本発明の参考例の第１７の態様は、第１６の態様において、前記の各ピッチ変更機構は、前記夫々の軸線の回りに互いに同期して回動するように設けられた複数の回動部材を備え、前記保持部は夫々の前記回動部材に前記夫々の軸線に垂直な方向に間隔をおいて設けられ、各前記ピッチ変更機構は、該回動部材の回動により、前記複数の板状部材間の間隔を変換することが可能なように構成された、ことを特徴とする。
本発明の参考例の第１８の態様は、第１７の態様において、各前記ピッチ変更機構は、前記回動部材を一方の平行リンク部材として平行リンクを構成するように設けられた他方の平行リンク部材と、両平行リンク部材を接続する接続リンク部材とをさらに備え、前記保持部は、前記板状部材の周縁部を前記１つの平面に平行に受けるための受け部を含むように、前記接続リンクに設けられている、ことを特徴とする。
本発明の参考例の第１９の態様は、第１６乃至第１８の態様のいずれかにおいて、前記ブレードに設けられ、ガイド面が前記板状部材の側縁の近傍に位置する進出姿勢と、その全体が前記１つの平面に垂直な方向における所定範囲内に位置する退避姿勢を取ることが可能なように構成されたガイド部材を更に備える、ことを特徴とする。
本発明の参考例の第２０の態様は、第１９の態様において、前記ガイド部材は、基端部が前記ブレードに回動自在に取り付けられ、周面が前記板状部材の側縁の近傍に位置するように起立する前記進出姿勢としての起立姿勢と、前記所定範囲内に位置するように伏臥する前記退避姿勢としての伏臥姿勢との間を回動可能に構成されたガイドピンである、ことを特徴とする。
本発明の参考例の第２１の態様は、第１７乃至第２０のいずれかの態様において、複数の前記回動部材の内、少なくとも２つの回動部材は、前記複数の板状部材の間隔変換時に互いに逆向きに回動するように構成されている、ことを特徴とする。
本発明の参考例の第２２の態様は、第１７乃至第２０のいずれかの態様において、複数の前記回動部材は、前記複数の板状部材の間隔変換時に全て同じ向きに回動するように構成されている、ことを特徴とする。
本発明の参考例の第２３の態様は、第１６乃至第２２のいずれかの態様において、前記保持部はピッチ変更機構上に、上下に亘って複数備えられ、各保持部は下方に向かって内向きに傾斜した第１斜面と、該第１斜面の下側に該第１斜面に連続して形成されて、下方に向かって内向きに傾き、前記第１斜面よりも傾斜角度が緩やかな第２斜面を有し、前記板状部材の周縁部は、前記保持部内側にて前記第１斜面と第２斜面の境目に載置されて保持される、ことを特徴とする。
本発明の参考例の第２４の態様は、第１７乃至第２３のいずれかの態様において、複数の前記回動部材は、１つの駆動源で回動される、ことを特徴とする。
本発明の参考例の第２５の態様は、第２４の態様において、前記駆動源は、前記ブレードよりもロボットアームの基端部側に設けられている、ことを特徴とする。
本発明の参考例の第２６の態様は、第２４又は第２５の態様において、前記駆動源を通り、前記ブレードの基端部と先端部を結ぶ仮想線は、少なくとも１のピッチ変更機構から外れており、前記駆動源と該１のピッチ変更機構とは、ユニバーサルジョイントにて接続される、ことを特徴とする。
本発明の参考例の第２７の態様は、第１６乃至第２６のいずれかの態様において、前記ピッチ変更機構は、前記ブレード上に互いに離れて３つ設けられた、ことを特徴とする。
本発明の参考例の第２８の態様は、第１乃至第２７のいずれかの態様によるエンドエフェクタ装置を備えた基板搬送用ロボットである。

本発明では、組み込んでいる支持ユニットにピッチ変更機能を持たせ、板状部材を周縁部にて支持する。これにより、エンドエフェクタ装置にて、ピッチ変更する機構の小型化を実現することができた。

基板搬送用ロボットの全体斜視図である。 エンドエフェクタ装置を拡大して示す斜視図である。 図２に示すエンドエフェクタ装置の平面図である。 爪片の斜視図である。 爪片にて半導体ウエハを保持した状態の側面図である。 別の爪片の図である。 (a)、(b)は、１の実施形態に係るピッチ変更機構の側面を一部破断した図であり、(a)はピッチが大きい初期状態を、(b)はピッチが小さい状態を夫々示す。 最下位の爪片を図７(a)のＡ１方向から見た平面図である。 (a)、(b)は、他の実施形態に係るピッチ変更機構の側面を一部破断した図であり、(a)はピッチが大きい初期状態を、(b)はピッチが小さい状態を夫々示す。 (a)、(b)は、他の実施形態に係るピッチ変更機構の側面を一部破断した図であり、(a)はピッチが大きい初期状態を、(b)はピッチが小さい状態を夫々示す。 図１０のピッチ変更機構に用いる爪片の斜視図である。 (a)、(b)は、他の実施形態に係るピッチ変更機構の側面を一部破断した図であり、(a)はピッチが大きい初期状態を、(b)はピッチが小さい状態を夫々示す。 図１２のピッチ変更機構に用いる円筒体の側面図である。 (a)、(b)は、他の実施形態に係るピッチ変更機構の側面を一部破断した図であり、(a)はピッチが大きい初期状態を、(b)はピッチが小さい状態を夫々示す。 (a)、(b)は、他の実施形態に係るピッチ変更機構の側面を一部破断した図であり、(a)はピッチが大きな初期状態を、(b)はピッチが小さい状態を夫々示す。 (a)、(b)は、他の実施形態に係るピッチ変更機構の側面を一部破断した図であり、(a)はピッチが大きな初期状態を、(b)はピッチが小さい状態を夫々示す。 (a)、(b)は、他の実施形態に係るピッチ変更機構の側面を一部破断した図であり、(a)はピッチが大きな初期状態を、(b)はピッチが小さい状態を夫々示す。 他の実施形態に係るピッチ変更機構の平面図である。 図１８に示すピッチ変更機構の要部斜視図である。 (a)、(b)は、図１８に示すピッチ変更機構をＢ１方向から見た側面図であり、(a)はピッチが大きな初期状態を、(b)はピッチが小さい状態を夫々示す。 (a)、(b)は、他の実施形態に係るピッチ変更機構の側面図であり、(a)はピッチが大きな初期状態を、(b)はピッチが小さい状態を夫々示す。(c)は(a)を背面から見て、矢印Ｃ１-Ｃ１を含む面にて破断し、矢視した断面図である。 (a)、(b)は、他の実施形態に係るピッチ変更機構の側面を一部破断した図であり、(a)はピッチが大きい初期状態を、(b)はピッチが小さい状態を夫々示す。 (a)、(b)は、他の実施形態に係るピッチ変更機構の側面を一部破断した図であり、(a)はピッチが大きい初期状態を、(b)はピッチが小さい状態を夫々示す。 他の実施形態に係るピッチ変更機構の分解斜視図である。 図２５(a)、(b)は、図２４の該ピッチ変更機構を図２４のＤ１方向から見て破断した断面図であり、(a)はピッチが大きな初期状態を、(b)はピッチが小さい状態を夫々示す。 他の実施形態に係るエンドエフェクタ装置を拡大して示す斜視図である。 (a)、(b)は図２６に示す支持ユニットの移動動作を示す平面図である。 (a)、(b)、(c)は図２６に示すピッチ変更機構の回動動作を示す図であり、図２６をＢ方向から見た図である。 (a)、(b)は、別のピッチ変更機構の回動動作を示す図である。 エンドエフェクタ装置の内部機構を示す平面図である。 図３０に示す駆動源ユニットを、Ｄ１方向から見た拡大図である。 (a)、(b)は、揺動部材の回動動作を示す図である。 線形ガイド部材の構成を示す図である。 (a)、(b)、(c)は、図３０に示す第１エアシリンダをＥ１方向から見た側面図である。 (a)、(b)は、第２ガイドピンをブレードの下面から突出させる別の機構を示す側面図である。 (a)、(b)、(c)は、別のピッチ変更機構を示す図である。 図３６(b)をＦ１方向から見た図である。 別のピッチ変更機構を示す図である。 図１の基板搬送用ロボットを備えた基板処理装置、及び該基板処理装置を備えた基板処理設備の平面図である。

(エンドエフェクタ装置の第１実施形態)
以下、本発明の一実施形態を、図を用いて詳述する。本発明は基板搬送用ロボットのアームの先端部に、取り付けられるエンドエフェクタ装置に関するが、先ず該搬送用ロボットの全体を説明する。本発明の実施の形態は、本発明における「１つの平面」として、水平面を例示する。また、搬送用ロボットが搬送する板状部材として、円板状の半導体ウエハを例示するが、板状部材は該半導体ウエハに限定されない。例えば、板状部材は、半導体プロセスによって処理される薄型液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ用のガラス基板であってもよい。また、半導体ウエハは、半導体デバイスの基板材料であり、シリコンウエハ、シリコンカーバイドウエハ、サファイアウエハ等を含む。更に、半導体ウエハは素材である必要はなく、板状部材に回路や構造物が形成されていても良い。形状も円形状に限定されない。
また、半導体ウエハの処理には例えば処理ブース内における熱処理や成膜処理が含まれる。処理前の複数枚の半導体ウエハは、処理ブースから離れたフープ(FOUP; Front Opening Unified Pod）内に、水平姿勢にて上下に整列されて収納されている。
処理ブース内には、複数枚の半導体ウエハを上下に整列して水平に保持する半導体ウエハ処理用の処理棚が設けられている。処理時にはフープから複数枚の半導体ウエハを一度に取り出して、処理棚へ搬送する。ところが、処理棚内にて互いに隣り合う半導体ウエハのピッチは、フープ内における半導体ウエハのピッチとは異なる場合がある、具体的には処理棚内のピッチがフープ内のピッチよりも短い場合がある。このような場合に、フープから複数枚の半導体ウエハを取り出し、処理棚への搬送途中で、ピッチを変えるピッチ変更機構が用いられる。この点は、従来と同じである。
半導体ウエハを収納するのは、FOUPや処理棚に限定されない。要するに、半導体ウエハが異なるピッチで収納されていればよい。

図１は、基板搬送用ロボット２の全体斜視図である。基板搬送用ロボット２は、上下に整列された複数枚の半導体ウエハを搬送するロボットであり、例えば所謂水平多関節型の３軸ロボットである。該基板搬送用ロボット２は、半導体処理設備に固定される基台２２上に、昇降可能なアーム支持部２３を設け、該アーム支持部２３の上端部に水平方向に延びた第１アーム２０の一端部が取り付けられている。該第１アーム２０はアーム支持部２３に対して回転可能に設けられ、該第１アーム２０の他端部には第２アーム２１の一端部が枢支されている。
該第２アーム２１の末端部には、後記するエンドエフェクタ装置１が取り付けられている。第１アーム２０がアーム支持部２３に対して回転し、第２アーム２１が第１アーム２０に対して水平面内を回転することにより、前記エンドエフェクタ装置１は水平面内を移動する。また、前記エンドエフェクタ装置は、前記アーム支持部２３の昇降によって高さ方向に動くことができる。
基板搬送用ロボット２は、基板処理装置に備えられても良い。また、該基板処理装置は基板処理設備に備えられても良い。該基板処理装置及び基板処理設備については、後記する。

前記エンドエフェクタ装置１は、第２アーム２１の先端部に基端部が取り付けられたブレード１０と、該ブレード１０から上向きに延びる複数、図１では例えば３つの支持ユニット３、３、３aを備える。各支持ユニット３、３aは複数枚の半導体ウエハ９を水平姿勢にて互いに上下間隔を空けて把持する。尚、ブレード１０の下面に或いは上下両面に支持ユニット３を設けたエンドエフェクタ装置１も、本発明の技術的範囲に含まれるが、説明の便宜上、以下の例では支持ユニット３はブレード１０から上向きに延びているとする。
図２は、エンドエフェクタ装置１を拡大して示す斜視図であり、図３は、その平面図である。３つの支持ユニット３、３、３aのうち、２つの支持ユニットがブレード１０の先端部に位置する先端側支持ユニット３、３であり、他の１つがブレード１０の基端部に位置する基端側支持ユニット３aである。ブレード１０の基端部には、該ブレード１０の基端部から先端側に向かって延びた長孔１１が開設されており、基端側支持ユニット３aは、第２アーム２１の先端部上に設けられて、前記長孔１１を通ってブレード１０から上向きに突出する。このように、基端側支持ユニット３aが、第２アーム２１の先端部上に設けられて、前記長孔１１を通ってブレード１０から上向きに突出する形態も、「基端側支持ユニット３aがブレード１０に位置するよう設けられた」形態に含まれる。基端側支持ユニット３aは、第２アーム２１に設けられたプランジャ(図示せず)によって、第２アーム２１の先端部上又はブレード１０上を移動し、具体的にはブレード１０の先端に向かって動いた進出位置と、該進出位置からブレード１０の基端部に向かって動いた後退位置との間を移動する。
説明の便宜上、以上の実施形態では、先端側支持ユニット３、３がブレード１０上に固定され、基端側支持ユニット３aが長孔１１に沿って移動するとした。しかし、これに代えて、先端側支持ユニット３、３の一方又は両方を半導体ウエハ９の中心もしくはブレード１０の基端部の方向に移動させてもよい。要するに、支持ユニット３、３間の距離が小さくなればよい。

各支持ユニット３、３aは、互いに上下方向に離れて配置されて、各々が半導体ウエハ９の周縁部を支持する複数の爪片３０、３０と、該複数の爪片３０、３０の上下間隔を変更するピッチ変更機構４を備える。各支持ユニット３、３aの同じ高さにある３つの爪片３０、３０、３０が１枚の半導体ウエハ９の周縁部を支持する。
図３に示すように、半導体ウエハ９の中心Ｃに対して、各支持ユニット３の同じ高さにある３つの爪片３０、３０、３０が放射状に配置される。３つの爪片３０、３０、３０によって半導体ウエハ９が位置すべき水平面が定まるから、各半導体ウエハ９は３つの爪片３０、３０、３０に略水平に安定して支持される。
図４は、爪片３０の斜視図である。爪片３０は、本体３１の下端部から受け片３２を側方に突出して２段に構成され、該受け片３２の上面は前記半導体ウエハ９の周縁部下面を受ける受け面３３を形成する。本体３１の内側側面は、該受け面３３に略直交し、前記半導体ウエハ９に周縁端面に接する当接面３４を形成する。爪片３０は合成樹脂から形成されるが、これに限らない。爪片３０は半導体ウエハ９を傷つけない材料から形成されるのが好ましい。

図５は、爪片３０にて半導体ウエハ９を保持した状態の側面図である。前記の如く、爪片３０は当接面３４にて半導体ウエハ９の周縁を内向きに押して半導体ウエハ９を安定して保持するエッジグリップタイプである。
支持ユニット３が進出位置にあるときには、同じ高さ位置にある爪片３０、３０が半導体ウエハ９を保持する。これにより、半導体ウエハ９の水平面内の位置が安定する。更に、エンドエフェクタ装置１の全体を高速で搬送しても、半導体ウエハ９がずれない。このように、エッジグリップタイプの爪片３０は半導体ウエハ９を安定して保持・搬送するのには有利であるが、図６に示す別の構成の爪片３０も考えられる。

(爪片の応用例)
図６は、別の爪片３０を示す側面図である。爪片３０は本体３１の上端部から下方に向かって内向きに傾斜した第１斜面３２０と、該第１斜面３２０の下側に該第１斜面３２に連続して形成されて、下方に向かって内向きに傾き、前記第１斜面３２よりも傾斜角度が緩やかな第２斜面３３０を有している。半導体ウエハ９の周縁部は、爪片３０の内側にて第１斜面３２０と第２斜面３３０の境目ＳＭに載置されて保持される。

この構成によれば、半導体ウエハ９は爪片３０に保持される際には、爪片３０の第１斜面３２０を滑って該第１斜面３２０と第２斜面３３０の境目ＳＭに載置される。これにより、半導体ウエハ９のピッチ変更機構４に対する水平位置及び水平姿勢が矯正されて安定に保持される。また、爪片３０と半導体ウエハ９は線接触するから、爪片３０と半導体ウエハ９との接触面積が小さい。これにより、半導体ウエハ９への異物付着が減少する。

(エンドエフェクタ装置の動作)
(ステップ１)
エンドエフェクタ装置１は、複数枚の半導体ウエハ９、９を上下間隔を空けて収納したフープに対向した位置にある。基板搬送用ロボット２を用いて、該フープから複数枚の半導体ウエハを上下間隔を空けたまま、エンドエフェクタ装置１に位置させる。前記プランジャにより、基端側支持ユニット３aが後退位置から進出位置に向かって移動し、半導体ウエハ９を把持する。
図２の基端側支持ユニット３aが進出位置にあるときに、基端側支持ユニット３aの各爪片３０は、受け面３３が半導体ウエハ９の周縁部下面を受けるとともに、当接面３４が半導体ウエハ９の周縁端面を進出方向に押す。該半導体ウエハ９は周縁端面が、先端側支持ユニット３の同じ高さ位置にある爪片３０、３０の当接面３４、３４に押圧され、半導体ウエハ９は前記エンドエフェクタ装置１内で、３つの爪片３０、３０、３０にて周縁部下面と周縁端面が保持される。即ち、半導体ウエハ９は周縁部下面の一部のみが爪片３０にて受けられ、爪片３０は半導体ウエハ９の下面全面に被さらない。
(ステップ２)
この状態で、第１アーム２０及び第２アーム２１(図１参照)が回転し、アーム支持部２３が昇降し、前記エンドエフェクタ装置１に保持された複数枚の半導体ウエハ９、９が半導体の処理ブース内の処理棚(図示せず)の手前に搬送される。該処理棚には、半導体ウエハ９の下面を受ける支持部(図示せず)が設けられている。

(ステップ３)
エンドエフェクタ装置１が、複数枚の半導体ウエハ９、９を半導体の処理ブースに搬送すると、前記支持部が半導体ウエハ９の下面に対向するように移動されて、該半導体ウエハ９の下面露出部分に当接する。基端側支持ユニット３aが後退位置に移動すると、基端側支持ユニット３aの爪片３０は受け面３３が半導体ウエハ９の周縁部下面から離れ、もはや爪片３０に保持されない。複数枚の半導体ウエハ９は前記支持部に支持されて処理ブース内の処理棚に搬送され、熱処理や成膜処理が施される。アーム支持部２３が昇降し、第１アーム２０及び第２アーム２１が回転して、前記エンドエフェクタ装置１はフープに対向した位置に戻る。

従来と同様に、フープから複数枚の半導体ウエハを処理ブースの処理棚に搬送するまでに、互いに隣り合う半導体ウエハの上下間隔を変える、具体的には狭くする必要がある。前記の如く、支持ユニット３には、このために複数の爪片３０、３０の上下間隔を変更するピッチ変更機構４が設けられており、以下にピッチ変更機構４の種々の態様を記載する。説明の便宜上、ブレード１０上に立設した先端側支持ユニット３のピッチ変更機構４を説明するが、基端側支持ユニット３aにも同様のピッチ変更機構４が設けられている。

(ピッチ変更機構の第１実施形態)
図７(a)、(b)は、第１実施形態に係るピッチ変更機構４の側面を一部破断した図であり、図７(a)はピッチが大きい初期状態を、図７(b)はピッチが小さい状態を夫々示す。
ブレード１０上には断面円形のピストン軸５０が昇降可能に設けられ、該ピストン軸５０の上端部にはフランジ５１が取り付けられている。ピストン軸５０には上下に延びた螺旋状のコイルバネ４０が嵌まり、該コイルバネ４０はバネピッチが等間隔に形成されている。コイルバネ４０は１本の圧縮コイルバネであり、該コイルバネ４０の外周部には、前記複数の爪片３０、３０が先端部を半導体ウエハ９の中心部に向けて上下に間隔を空けて配置されている。爪片３０は具体的には５つ設けられ、最下位の爪片３０がブレード１０上に接して昇降せず、それ以外の４つの爪片３０、３０が、昇降する。尚、爪片３０の数は５つに限定されない。

また、隣り合う爪片３０、３０間の間隔は初期状態から処理ブースに搬送するまでの間に、夫々１０ｍｍから夫々６ｍｍに等しく縮められ、以下の記載では上位の爪片３０を押し下げて縮めるとする。即ち、最下位の爪片３０に対し上位で隣り合う爪片３０は４ｍｍ押し下げられるが、最上位の爪片３０は１６ｍｍ押し下げられ、上位の爪片３０ほど下降量が大きい。勿論、下位の爪片３０を押し上げて、爪片３０、３０間の間隔を縮めてもよい。爪片３０の押し上げと押し下げを両方行っても良い。
本実施形態にあっては、ピストン軸５０がコイルバネ４０を上下方向に弾性変形させて爪片３０、３０間の間隔を変える作動機構５の一部となる。該ピストン軸５０を昇降させる機構は、例えばソレノイドやエアシリンダにピストン軸５０を接続する等の構成が考えられる。

図７(a)に示す初期状態にて、コイルバネ４０は自由長又はフランジ５１によって軽く下向きに押圧されている。爪片３０、３０の上下間隔は、バネピッチ１つ分に等しく、該爪片３０とコイルバネ４０は合成樹脂により一体に形成されている。最上位の爪片３０はフランジ５１の下面に接している。
図７(a)に示す初期状態から、ピストン軸５０が下降すれば、フランジ５１がコイルバネ４０を下向きに押し、コイルバネ４０は弾性付勢力に抗して、隣り合うコイルが密着するまで縮まる。ピッチ間距離が短くなるから、隣り合う爪片３０、３０間の間隔も短くなる。前記の如く、爪片３０は半導体ウエハ９の周縁部下面を受けているから、上下で隣り合う半導体ウエハ９、９の間隔も短くなる。これにより、フープから取り出された複数枚の半導体ウエハは、上下間隔を短くされて、処理ブースに送られる。処理ブースにて複数枚の半導体ウエハが取り出された後は、ピッチ変更機構４を備えたエンドエフェクタ装置１はフープに対向する位置に戻る。その際に、図７(b)から図７(a)に示すように、ピストン軸５０が上昇する。コイルバネ４０は弾性復帰力により上向きに延び、隣り合う爪片３０、３０の上下間隔が広がり、ピッチ変更機構４は初期状態に戻る。即ち、ピストン軸５０がコイルバネ４０を引き上げなくても、コイルバネ４０は初期状態に戻る。勿論、フランジ５１にコイルバネ４０を取り付け、ピストン軸５０にてコイルバネ４０を引き上げてもよい。

ここで、ピストン軸５０は断面円形であるから、コイルバネ４０及び爪片３０がピストン軸５０周りに不用意に回転する虞がある。これでは、爪片３が半導体ウエハ９の下面からずれるように回転して、該半導体ウエハ９を受けることができない虞がある。この点に鑑みて、図８に示す回り止めの構成がブレード１０上に設けられている。
図８は、最下位の爪片３０を図７(a)のＡ１方向から見た平面図である。ブレード１０上には、最下位の爪片３０を囲むように回止め片１２が設けられ、該回止め片１２に形成された凹み１３に、前記最下位の爪片３０が嵌まる。凹み１３の内側壁に爪片３０の側部が当接して、最下位の爪片３０がピストン軸５０を中心として不用意に回転することが規制される。爪片３０とコイルバネ４０は一体に形成されているから、コイルバネ４０のピストン軸５０を中心とした回転も規制される。

爪片３０は半導体ウエハ９の周縁部下面の一部のみを支持し、該半導体ウエハ９の下面全面に被さらない。従って、半導体ウエハ９の下面全面を支持する従来のピッチ変更機構４に比して、ピッチ変更機構４を小型化、軽量化することができる。これにより、ピッチ変更機構４はロボットアームの先端部に取り付けられるエンドエフェクタ装置１に組み込むのに適した構成となる。

(ピッチ変更機構の第２実施形態)
図９(a)、(b)は、第２実施形態に係るピッチ変更機構４の側面を一部破断した図であり、図９(a)はピッチが大きい初期状態を、図９(b)はピッチが小さい状態を夫々示す。本実施形態のピッチ変更機構４は、図７(a)に示すピッチ変更機構４のコイルバネ４０のバネピッチを短く、具体的には半分に形成し、１バネピッチおきに爪片３０を配備している。この例にあっても、図９(a)に示す初期状態からピストン軸５０が下降すれば、コイルバネ４０が縮まって、隣り合うコイルが密着する。隣り合う爪片３０、３０間の間隔が短くなり、図９(b)に示すように、上下で隣り合う半導体ウエハ９、９の間隔も短くなる。これにより、フープから取り出された複数枚のウエハは、上下間隔を短くされて、処理ブースに送られる。この後のピッチ変更機構４の動作は、第１実施形態と同様であるから、記載を省く。

(ピッチ変更機構の第３実施形態)
図１０(a)、(b)は、第３実施形態に係るピッチ変更機構４の側面を一部破断した図であり、図１０(a)はピッチが大きい初期状態を、図１０(b)はピッチが小さい状態を夫々示す。本実施形態では、ピストン軸５０は断面が矩形の角軸であり、該ピストン軸５０に複数のコイルバネ４０、４０が多段に積み重ねられた状態で嵌まっている。コイルバネ４０は、第１、第２実施形態と同様に圧縮コイルバネであるが、両実施形態のコイルバネ４０よりも短い。各コイルバネ４０の上端部に爪片３０が取り付けられ、各爪片３０は先端部を半導体ウエハ９の中心部に向けている。１の爪片３０と該爪片３０の上面に接するコイルバネ４０は連結されている、即ち上下で隣り合うコイルバネ４０は爪片３０を介して互いに連結されている。第１実施形態と同様に、上下で隣り合う爪片３０、３０は上下に間隔を空けて配置されており、各爪片３０はピストン軸５０に嵌まって昇降を案内される。図１０(a)に示すように、爪片３０、３０間の間隔が広い初期状態では、コイルバネ４０は自由長又は軽く下向きに押圧された状態である。爪片３は５つ設けられ、最下位の爪片３０aがブレード１０上に固定された固定爪片であり、それ以外の４つの爪片３０、３０が、昇降する可動爪片である。

図１０(a)に示す初期状態から、ピストン軸５０が下降すれば、コイルバネ４０はフランジ５１に下向きに押さえられ、上向きの弾性付勢力に抗して、隣り合うコイルが密着するまで縮められる。コイルバネ４０のピッチ間距離が縮まるから、隣り合う爪片３０、３０間の間隔が短くなり、図１０(b)に示すように、上下で隣り合う半導体ウエハ９、９の間隔も短くなる。これにより、フープから取り出された複数枚の半導体ウエハ９、９は、上下間隔を短くされて、処理ブースに送られる。
処理ブースから、ピッチ変更機構４を備えたエンドエフェクタ装置１がフープに対向する位置に戻った際には、図１０(a)に示すように、ピストン軸５０は上昇する。下向きに押圧されたコイルバネ４０は弾性復帰力によって上向きに延び、隣り合う爪片３０、３０の上下間隔が広がる。

尚、爪片３０とコイルバネ４０は一体に形成されてもよいが、必ずしも一体に形成されている必要は無い。従って、爪片３０とコイルバネ４０を別個の材料、例えば爪片３０を合成樹脂、コイルバネ４０を金属線材から形成することもできる。コイルバネ４０は、金属線材から形成されたものが汎用品として市場に流通しているのが一般的である。従って、該汎用品である金属製のコイルバネ４０を用いることにより、ピッチ変更機構４を安価に形成することができる。
また、ピストン軸５０は角軸であるから、このピストン軸５０を用いて爪片３０のピストン軸５０周りの回転を規制することができる。図１１は、第３実施形態のピッチ変更機構４に用いる爪片３０の斜視図である。爪片３０の本体３１には、上下に貫通した矩形状の透孔３５が開設され、該透孔３５がピストン軸５０に摺動可能に嵌まる。これにより、爪片３０がピストン軸５０周りに不用意に回転することが防止され、爪片３０は確実に半導体ウエハ９の下面を支持する。尚、前記の第１及び第２の実施形態において、ピストン軸５０を角軸に形成し、該ピストン軸５０に嵌まるコイルバネ４０の内側開口を矩形に形成してもよい。要するにピストン軸５０とコイルバネ４０の相対的な回転が制限されるように形成すればよい。

(ピッチ変更機構の第４実施形態)
図１２(a)、(b)は、第４実施形態に係るピッチ変更機構４の側面を一部破断した図であり、図１２(a)はピッチが大きい初期状態を、図１２(b)はピッチが小さい状態を夫々示す。図１３は、該ピッチ変更機構４に用いる円筒体８の側面図である。本実施形態にあっても、最下位の爪片３０aがブレード１０上に固定された固定爪片であり、他の４つの爪片３０、３０が可動爪片である。
ピッチ変更機構４は、ブレード１０上に設けられた円筒体８を備え、該円筒体８の内側には爪片案内軸８１が上下に延びて設けられている。該円筒体８は該爪片案内軸８１の周りにて水平面内を回転可能に設けられ、該円筒体８の周面には、該円筒体８の外側と内側を貫通して、爪片３０、３０に対応した複数の螺旋溝８０、８０が開設されている。螺旋溝８０の、円筒体８の外周面１周分の上下長さを螺旋ピッチと呼ぶ。螺旋溝８０は上位の螺旋溝８０ほど螺旋ピッチが大きく、下位の螺旋溝８０ほど螺旋ピッチが小さく形成されている。これは前記の如く、隣り合う爪片３０、３０間の間隔を等しく縮めるためには、上位の爪片３０ほど下降量が大きくする必要があるからである。
各爪片３０は、基端部が爪片案内軸８１に嵌まり、先端部が螺旋溝８０を貫通して、半導体ウエハ９の中心部を向いている。爪片案内軸８１は角軸であり、本実施形態における爪片３０は、前記図１１に示すように、本体３１に矩形状の透孔３５を形成している。従って、円筒体８が回転しても、爪片３０は連動して回転せず、昇降のみが許される。
円筒体８を回転させる機構は、種々考えられるが、一例として図１２(a)、(b)に示すように、円筒体８の下端部にタイミングベルト８２の一端部を巻き付け、該タイミングベルト８２の他端部を第２アーム２１に設けたモータやエアシリンダ等の直動駆動装置(図示せず)に繋ぐ構成が考えられる。このようなモータやエアシリンダは、ブレード１０に設けられてもよい。

図１２(a)に示すように、上下で隣り合う爪片３０、３０が所定間隔で離れている初期状態から、円筒体８を上から見て時計方向に回転させる。各爪片３０、３０は螺旋溝８０に沿って下降する。前記の如く、上位の螺旋溝８０ほど螺旋ピッチが大きく、下位の螺旋溝８０ほど螺旋ピッチが小さいから、最上位の爪片３０は最も下降量が大きく、下位の爪片３０ほど下降量が短くなる。最上位の爪片３０が下降完了状態では、図１２(b)に示すように、各隣り合う爪片３０、３０の間隔は、図１２(a)に示す初期状態に比して短くなる。これにより、フープから取り出された複数枚の半導体ウエハ９、９は、上下間隔を短くされて、処理ブースに送られる。
処理ブースにて複数枚の半導体ウエハ９、９が取り出された後は、ピッチ変更機構４を備えたエンドエフェクタ装置１はフープに対向する初期状態に戻る。その際に、円筒体８を上から見て反時計方向に回転させ、図１２(b)から図１２(a)に示すように、爪片３０、３０を上昇させる。ピッチ変更機構４は初期状態に戻る。
尚、爪片案内軸を円筒体８の外側に設け、爪片３０を円筒体８の螺旋溝８０に嵌めてもよい(図１３参照、図１３では爪片案内軸を図示せず)。この場合、螺旋溝８０は円筒体８の外側と内側を貫通している必要は無く、周面に形成されていればよい。

(ピッチ変更機構の第５実施形態)
図１４(a)、(b)は、第５実施形態に係るピッチ変更機構４の側面を一部破断した図であり、爪片３０、３０を昇降させる前記作動機構５の別の例を示す。図１４(a)はピッチが大きい初期状態を、図１４(b)はピッチが小さい状態を夫々示す。
作動機構５は、前記ブレード１０に立設された中空の固定軸６と、下面が開口し、該固定軸６の上側から固定軸６に昇降可能に嵌まる伸縮軸６０を備える。固定軸６と伸縮軸６０の外側に、第１実施形態と同様に、複数の爪片３０、３０を１ピッチ毎に備えたコイルバネ４０が嵌まる。前記伸縮軸６０の上端部にはフランジ６１が設けられ、該フランジ６１に最上位の爪片３０が取り付けられる。これにより、伸縮軸６０が昇降すれば、コイルバネ４０が伸縮し、隣り合う爪片３０、３０の上下間隔が変わる。尚、フランジ６１に最上位の爪片３０が取り付けられず、該最上位の爪片３０はコイルバネ４０の付勢力によって押圧接触していてもよい。
また、作動機構５は、第２アーム２１の基端部側に位置するシリンダ(図示せず)を備え、該シリンダと前記フランジ６１は固定軸６及び伸縮軸６０内を通るワイヤ６２にて接続される。該ワイヤ６２はフランジ６１の下面から下向きに延び、ブレード１０内にて固定軸６の下方に配備されたプーリ６３に巻き付いた後に水平に延びて、前記シリンダに繋がる。プーリ６３の回転中心軸は、プーリ６３とシリンダ間のワイヤ６２とは略直交している。

図１４(a)に示す初期状態から、シリンダがワイヤ６２を水平に引くと、該ワイヤ６２はプーリ６３によって下向きの引張り移動に変換されて、前記フランジ６１を下向きに引く。コイルバネ４０は弾性付勢力に抗して下向きに押されて、隣り合うコイルが密着するまで縮み、その結果、図１４(b)に示すように、各隣り合う爪片３０、３０の間隔は、図１４(a)に示す初期状態に比して短くなる。これにより、フープから取り出された複数枚の半導体ウエハ９、９は、上下間隔を短くされて、処理ブースに送られる。
処理ブースにて複数枚の半導体ウエハ９、９が取り出された後は、ピッチ変更機構４を備えたエンドエフェクタ装置１はフープに対向する位置に戻る。その際に、シリンダはワイヤ６２の引き込みを解除する。コイルバネ４０は弾性復帰力によって上昇し、各隣り合う爪片３０、３０の間隔が広がって、ピッチ変更機構４は初期状態に戻る。
本実施形態にあっては、作動機構５の駆動源であるシリンダは、ブレード１０の外側であって、第２アーム２１の基端部側に設けられる。即ち、シリンダはブレード１０内又はブレード１０上には設けられない。従って、これによっても、ピッチ変更機構４をエンドエフェクタ装置１に組み込むのに適するように小型化することができる。
また、本実施形態にあっては、シリンダの重量は、第２アーム２１の先端部に加わらないから、該第２アーム２１の先端部上の重量を軽くでき、該第２アーム２１の先端部をスムーズに動作させることができる。

(ピッチ変更機構の第６実施形態)
図１５(a)、(b)は、第６実施形態に係るピッチ変更機構４の側面を一部破断した図であり、図１５(a)はピッチが大きい初期状態を、図１５(b)はピッチが小さい状態を夫々示す。作動機構５が、固定軸６と伸縮軸６０を備え、該固定軸６と伸縮軸６０の外側に、複数の爪片３０、３０を１ピッチ毎に備えたコイルバネ４０が嵌まり、伸縮軸６０のフランジ６１がワイヤ６２にて下向きに引かれる構成は、第５実施形態と同様である。しかし、本実施形態にあっては、第２アーム２１に設けたモータ又はロータリアクチュエータ(図示せず)から延びた回転シャフト６４の先端部を、ブレード１０内にて固定軸６の下方に配備されたプーリ６３に繋ぎ、プーリ６３を回転シャフト６４で直接回転させる。プーリ６３の回転中心軸は、回転シャフト６４の長手方向と略平行である。
図１５(a)に示す初期状態から、モータ又はロータリアクチュエータに通電して、回転シャフト６４及びプーリ６３を回転させ、ワイヤ６２を下向きに引く。すると、コイルバネ４０はフランジ６１によって下向きに押されて、弾性付勢力に抗して、隣り合うコイルが密着するまで縮む。その結果、図１５(b)に示すように、各隣り合う爪片３０、３０の間隔は、図１５(a)に示す初期状態に比して短くなる。これにより、フープから取り出された複数枚の半導体ウエハ９、９は、上下間隔を短くされて、処理ブースに送られる。その後の動作は、第５実施形態と同様であり、記載を省く。

(ピッチ変更機構の第７実施形態)
図１６(a)、(b)は、第７実施形態に係るピッチ変更機構４の側面を一部破断した図であり、図１６(a)はピッチが大きい初期状態を、図１６(b)はピッチが小さい状態を夫々示す。作動機構５が、固定軸６と伸縮軸６０を備え、両軸６、６０の外側に、複数の爪片３０、３０を１ピッチ毎に備えたコイルバネ４０が嵌まり、伸縮軸６０のフランジ６１が下向きに引かれるのは、第５及び第６実施形態と同様である。しかし、本実施形態では、フランジ６１はワイヤ６２ではなく、伸縮軸６０内に配置されたエアシリンダ５５にて昇降される。該エアシリンダ５５は円筒形のシリンダ本体５６にピストンロッド５７を出没自在に設け、シリンダ本体５６にエアを導入、又はシリンダ本体５６からエアを吸引することによって、往復動される複動式である。該ピストンロッド５７の先端部がフランジ６１に繋がって、フランジ６１を昇降させる。
図１６(a)に示す初期状態では、シリンダ本体５６からピストンロッド５７が上向きに突出している。シリンダ本体５６からエアを吸引すれば、図１６(b)に示すように、ピストンロッド５７が下降し、フランジ６１が下降する。コイルバネ４０は弾性付勢力に抗して下向きに押されて、隣り合うコイルが密着するまで縮み、その結果、各隣り合う爪片３０、３０の間隔は、初期状態に比して短くなる。これにより、フープから取り出された複数枚の半導体ウエハ９、９は、上下間隔を短くされて、処理ブースに送られる。その後の動作は、第５実施形態と同様であり、記載を省く。

(ピッチ変更機構の第８実施形態)
図１７(a)、(b)は、第８実施形態に係るピッチ変更機構４の側面を一部破断した図であり、図１７(a)はピッチが大きい初期状態を、図１７(b)はピッチが小さい状態を夫々示す。作動機構５が、固定軸６と伸縮軸６０を備え、両軸６、６０の外側に、複数の爪片３０、３０を１ピッチ毎に備えたコイルバネ４０が嵌まり、伸縮軸６０のフランジ６１がエアシリンダ５５にて下向きに引かれる構成は、第７実施形態と同様である。しかし、本実施形態にあっては、エアシリンダ５５はエアの吸引、又はエアの導入の何れか一方のみを行って、ピストンロッド５７を一方向にのみ動かす単動式である。かかる単動式のエアシリンダ５５にあっては、エアの吸引又は導入が遮断された際には、ピストンロッド５７はシリンダ本体５６に内蔵されたバネによって、エアの吸引又は導入がなされる前の位置に戻る。説明の便宜上、エアシリンダ５５はエアの吸引のみを行うとする。
図１７(a)に示す初期状態では、シリンダ本体５６からピストンロッド５７が上向きに突出している。シリンダ本体５６がエアを吸引すれば、図１７(b)に示すように、ピストンロッド５７が下降し、フランジ６１が下降する。コイルバネ４０は弾性付勢力に抗して下向きに押されて、隣り合うコイルが密着するまで縮み、その結果、各隣り合う爪片３０、３０の間隔は、初期状態に比して短くなる。これにより、フープから取り出された複数枚の半導体ウエハ９、９は、上下間隔を短くされて、処理ブースに送られる。シリンダ本体５６がエアの吸引を解除すれば、シリンダ本体５６に内蔵されたバネによって、ピストンロッド５７が上昇し、初期状態に戻る。
一般的に、単動式のエアシリンダ５５は、複動式のエアシリンダ５５に比して構造が簡単で安価である。従って、エンドエフェクタ装置１に組み込み可能なピッチ変更機構４を簡素な構成で安価に構成することができる。

(ピッチ変更機構の第９実施形態)
図１８は、第９実施形態に係るピッチ変更機構４の平面図であり、図１９は、該ピッチ変更機構４の要部斜視図、図２０(a)、(b)は、図１８に示すピッチ変更機構４をＢ１方向から見た側面図である。図２０(a)はピッチが大きい初期状態を、図２０(b)はピッチが小さい状態を夫々示す。本実施形態にあっても、ピッチ変更機構４は異なる高さ位置にある４つの爪片３０、３０を昇降させ、各爪片３０が対応する半導体ウエハ９の周縁部を支持する。上位の爪片３０ほど移動ストロークが大きい点も上記各実施形態と同じである。
ピッチ変更機構４は、ブレード１０の内側であって、半導体ウエハ９の装着位置の内側に中心軸７０を中心として垂直面内を揺動する細長の揺動板７を備え、該揺動板７が爪片３０、３０を昇降させる。揺動板７を揺動させる構成には種々のものが考えられるが、例えば中心軸７０に小型モータを連結させる等が考えられる。該揺動板７には、爪片３０の数に対応して複数の長孔７１、７１が揺動板７の長手方向に沿って開設されている。爪片３０、３０は、夫々略Ｌ字形の支え軸７２に取り付けられ、各支え軸７２は縦向きに延びて上端部に爪片３０を取り付けた垂直軸７３と、該垂直軸７３の下端部から水平に延びる水平軸７４を一体に備えている。該水平軸７４の先端部は、対応する長孔７１に嵌まり、支え軸７２はその垂直軸７３が支持する爪片３０の高さが低いほど、その水平軸７４は揺動板７上の中心軸７０側の長孔７１に嵌まっている。これにより、上位の爪片３０ほど昇降ストロークが長くなる。
各垂直軸７３が真っ直ぐに昇降すべく、各垂直軸７３はブレード１０上に設けられたスラスト軸受け(図示せず)に嵌まっている。

図２０(a)に示す初期状態では、揺動板７は実線で示すように、先端部を上に向けて傾き、先端部がブレード１０内の上側ストッパ７７に接している。このときの揺動板７の水平面に対する傾き角をθとする。初期状態では、上下で隣り合う爪片３０、３０は、略等間隔に位置する。
該初期状態から、揺動板７が中心軸７０を中心に下向きに揺動すれば、各支え軸７２、７２が一度に下がる。上位の爪片３０は下位の爪片３０よりも下降ストロークが長いから、上下で隣り合う爪片３０、３０間の間隔は狭くなり、図２０(b)に示すように、上下で隣り合う半導体ウエハ９、９の間隔も短くなる。
揺動板７が先端部を下に向けて傾き、水平面との角度がθとなったとき、即ち、揺動板７が初期状態から角度２θだけ下向きに回転すると、揺動板７はブレード１０内の下側ストッパ７８に接して停止する。上下で隣り合う爪片３０、３０は、略等間隔に位置し、該間隔は初期状態よりも短い。
これにより、フープから取り出された複数枚の半導体ウエハ９、９は、上下間隔を短くされて、処理ブースに送られる。
処理ブースにて複数枚の半導体ウエハが取り出された後は、ピッチ変更機構４を備えたエンドエフェクタ装置１はフープに対向する位置に戻る。その際には、中心軸７０を中心として、揺動板７を角度２θだけ上向きに回転させれば、爪片３０、３０は初期状態に戻る。

(ピッチ変更機構の第１０実施形態)
図２１(a)、(b)は、第１０実施形態に係るピッチ変更機構４の側面を一部破断した図であり、図２１(a)はピッチが大きい初期状態を、図２１(b)はピッチが小さい状態を夫々示す。また、図２１(c)は、図２１(a)のピッチ変更機構４を背面から見て、矢印Ｃ１-Ｃ１を含む面にて破断し、矢視した断面図である。
本実施形態にあっては、複数の爪片３０、３０は、上端部にフランジ５１を設けた角軸であるピストン軸５０に嵌まる。ピストン軸５０の昇降機構は、第３実施形態と同様である。上下で隣り合う爪片３０、３０は、弾性部材であるクリップ４５にて接続されている。クリップ４５は円弧状の支持片４６の上下端から夫々脚片４７、４７を外向きに互いに広がるように突出しており、脚片４７、４７間の角度を狭めるように押圧すると、押圧方向とは反対向きに弾性力を生じる。図２１(c)に示すように、クリップ４５は、爪片３０の幅方向端部に位置するが、上下で隣り合うクリップ４５は、互い違いに反対側の爪片３０端部に設けられる。これにより、爪片３０の幅方向両端部に均等にクリップ４５の弾性力を及ぼしている。

図２１(a)に示す初期状態から、ピストン軸５０が下降すれば、フランジ５１がクリップ４５の脚片４７を、脚片４７、４７間の角度が小さくなる向きに押し、クリップ４５は弾性付勢力に抗して縮まる。ピッチ間距離が短くなるから、隣り合う爪片３０、３０間の間隔も短くなる。前記の如く、爪片３０は半導体ウエハ９の周縁部下面を受けているから、上下で隣り合う半導体ウエハ９、９の間隔も短くなる。これにより、フープから取り出された複数枚のウエハ９、９は、上下間隔を短くされて、処理ブースに送られる。
処理ブースにて複数枚の半導体ウエハが取り出された後は、ピッチ変更機構４を備えたエンドエフェクタ装置１はフープに対向する位置に戻る。その際に、図２１(b)から図２１(a)に示すように、ピストン軸５０を上昇させる。クリップ４５は脚片４７、４７間の角度が広くなる向きに弾性復帰し、ピッチ変更機構４は初期状態に戻る。即ち、ピストン軸５０がクリップ４５を引き上げなくても、ピッチ変更機構４は初期状態に戻る。

(ピッチ変更機構の第１１実施形態)
図２２(a)、(b)は、第１１実施形態に係るピッチ変更機構４の側面を一部破断した図であり、図２２(a)はピッチが大きい初期状態を、図２２(b)はピッチが小さい状態を夫々示す。作動機構５が、固定軸６と上端部にフランジ６１を設けた伸縮軸６０を備え、該固定軸６と伸縮軸６０の外側に、複数の爪片３０、３０を１ピッチ毎に備えたコイルバネ４０が嵌まる構成は、第５実施形態と同様である。本実施形態にあっては、ブレード１０内に設けた中心軸７０を中心として垂直面内を揺動する略三角形の揺動子６７を設けている。該揺動子６７の一端部と伸縮軸６０のフランジ６１を垂直ワイヤ６５で接続し、第２アーム２１に設けたシリンダ又はモータ(図示せず)と揺動子６７の他端部を水平ワイヤ６２又は棒で接続している。

図２２(a)に示す初期状態から、シリンダ又はモータにて水平ワイヤ６２又は棒を引っ張ると、揺動子６７が中心軸７０を中心として時計方向に回転する。このため、垂直ワイヤ６５が下向きに引っ張られ、フランジ６１が下降し、コイルバネ４０は弾性付勢力に抗して下向きに押されて、隣り合うコイルが密着するまで縮む。その結果、図２２(b)に示すように、各隣り合う爪片３０、３０の間隔は、図２２(a)に示す初期状態に比して短くなる。これにより、フープから取り出された複数枚の半導体ウエハ９、９は、上下間隔を短くされて、処理ブースに送られる。
水平ワイヤ６２又は棒の引っ張りを解除すると、コイルバネ４０が弾性復帰し、フランジ６１は上昇する。各隣り合う爪片３０、３０の間隔が広がって、ピッチ変更機構４は初期状態に戻る。
図２２(a)、(b)において、揺動子６７の一端部と垂直ワイヤ６５との接続点をＳ１、揺動子６７の他端部と水平ワイヤ６２又は棒との接続点をＳ２とする。中心軸７０から接続点Ｓ１までの距離Ｌ１は、中心軸７０から接続点Ｓ２までの距離Ｌ２よりも長く形成されている。これにより、シリンダ又はモータにて水平ワイヤ６２を引く距離が短くても、垂直ワイヤ６５がフランジ６１を下降させる距離を長くすることができる。即ち、第２アーム２１のシリンダ又はモータがたとえコンパクトであっても、コイルバネ４０を大きく縮めさせることができる。
揺動子６７はＬ字形でも良い。要するに中心軸７０と接続点Ｓ１と接続点Ｓ２の位置関係を上の説明のように維持できれば良い。

(ピッチ変更機構の第１２実施形態)
図２３(a)、(b)は、第１２実施形態に係るピッチ変更機構４の側面を一部破断した図であり、図２３(a)はピッチが大きい初期状態を、図２３(b)はピッチが小さい際の状態を夫々示す。
本実施形態は、上記の第１１実施形態と基本的に同様の構成であるが、第１１実施形態に比して、中心軸７０から接続点Ｓ２までの垂直距離Ｌ３を短くしている。これにより、ブレード１０の厚さが薄い場合でも、揺動子６７を用いて、爪片３０を設けたコイルバネ４０を縮めることができる。

(ピッチ変更機構の第１３実施形態)
図２４は、第１３実施形態に係るピッチ変更機構４の分解斜視図であり、図示の便宜上、コイルバネ４０を省く。図２５(a)、(b)は、該ピッチ変更機構４を図２４のＤ１方向から見て破断した断面図である。図２５(a)は、ピッチが大きい初期状態を、図２５(b)は、ピッチが小さい状態を夫々示す。
本実施形態にあっては、複数の爪片３０、３０は第１実施形態と同様に、コイルバネ４０の外周面に上下に亘って等間隔に取り付けられており、最下位の爪片３０aが固定爪片である。該コイルバネ４０はブレード１０に縦向きに設けられる昇降軸１００に嵌まる。該昇降軸１００は上端部に鍔体１０１を備え、長手方向の中央部から下向きにネジ軸１０２を形成しており、該ネジ軸１０２の長さは最上位の爪片３０の昇降量、即ち最長の昇降ストロークに応じて決定される。ネジ軸１０２は周面の一部が縦長の切欠部１０３を形成しており、ネジ軸１０２は断面が略Ｄ字状に形成される。最下位の爪片３０aは、ブレード１０上に固定された受け輪１４と一体に形成されており、該受け輪１４内に前記ネジ軸１０２のＤ字形の断面形状に対応した規制孔１５が開設されている。ネジ軸１０２が規制孔１５に嵌まることによって、ネジ軸１０２は長手方向の軸線を中心とした回転が規制され、昇降動作のみが許される。

図２５(a)、(b)に示すように、ブレード１０の下面にて、昇降軸１００に対応する位置には上面に凹み１１１を設けたブラケット１１０が取り付けられ、該ブラケット１１０の凹み１１１の下面と前記ブレード１０の下面には、夫々軸受け１１２、１１２が取り付けられている。ブレード１０の下面とブラケット１１０との間には、プーリアセンブリ１２０(図２４参照)が配置される。プーリアセンブリ１２０は、従動プーリ１２１の上下面から夫々受け筒１２２、１２２を突出して構成される。従動プーリ１２１は中空であって、各受け筒１２２の内面には、前記のネジ軸１０２が螺合するネジ面１２３が形成されている。各受け筒１２２は前記の軸受け１１２、１１２に回転自在に嵌まる。
第２アーム２１(図１参照)には従動プーリ１２１を回転させるモータ(図示せず)が設けられ、該モータと従動プーリ１２１の間に無端ベルト１２４が架けられる。モータが回転すると、従動プーリ１２１が回転し、受け筒１２２が回転する。受け筒１２２はネジ軸１０２に回転力を与えるが、前記の如く、ネジ軸１０２は規制孔１５に嵌まって回転を規制されているから、ネジ軸１０２は従動プーリ１２１の回転により昇降のみが許される。

図２５(a)に示す初期状態から、モータに通電して従動プーリ１２１を回転させる。ネジ軸１０２が下降し、これに伴って鍔体１０１も下降し、コイルバネ４０を弾性付勢力に抗して下向きに押す。その結果、図２５(b)に示すように、コイルバネ４０の隣り合うコイルが密着し、各隣り合う爪片３０、３０の間隔は、図２５(a)に示す初期状態に比して短くなる。これにより、フープから取り出された複数枚の半導体ウエハ９、９は、上下間隔を短くされて、処理ブースに送られる。
処理ブースにて複数枚の半導体ウエハが取り出された後は、ピッチ変更機構４を備えたエンドエフェクタ装置１はフープに対向する位置に戻る。その際には、モータを逆転させ、ネジ軸１０２を上昇させるコイルバネ４０は弾性復帰力により上向きに延び、隣り合う爪片３０、３０の上下間隔が広がり、ピッチ変更機構４は初期状態に戻る。
尚、図２５(a)、(b)では、コイルバネ４０は上から見て右巻きとなっているが、該コイルバネ４０が嵌まるネジ軸１０２は一般に上から見て右回りに形成される。従って、コイルバネ４０を伸縮させる際に、該コイルバネ４０の内側がネジ軸１０２に引掛かる虞がある。従って、コイルバネ４０は左巻きに形成するのが好ましい。

尚、上記の実施形態のエンドエフェクタ装置１では、隣り合う爪片３０、３０間の間隔は初期状態から処理ブースに搬送するまでの間に、縮められるとした。
しかし、これに代えて、初期状態から処理ブースに搬送するまでの間に、隣り合う爪片３０、３０間の間隔を広げてもよいのは勿論である。
また、上記記載ではピッチが２通りの場合について説明したが、最大ピッチと最小ピッチの間の任意のピッチを実現することが出来る。
以上では、半導体ウエハ９は爪片３０、３０、３０によって略水平に支持されるという前提で説明したが、略水平であることは必ずしも必要ではない。
ブレード１０は、図１に示したような板状でなくてもよい。例えば骨組みを組み合わせたラーメン構造のような構造でもよい。要するに支持ユニットを保持でき、複数枚の半導体ウエハを支えることが出来る構造であればよい。
本願において「把持」とは、エンドエフェクタ装置によって半導体ウエハを搬送可能な状態とすることを意味し、エッジグリップ以外の態様を含む。例えば、半導体ウエハ９は下面のみを支持されても良い。この場合には、半導体ウエハ９と爪片３０のずれは摩擦力によって制限されることになる。
また、ピッチ変更機構４のコイルバネ４０は隣り合うコイル同士が密着するまで縮められる必要はない。

(エンドエフェクタ装置の第２実施形態)
図２６は、第２実施形態に係るエンドエフェクタ装置１の拡大斜視図である。エンドエフェクタ装置１は、第２アーム２１の先端部に基端部が取り付けられた平板状のブレード１０と、該ブレード１０の先端部に互いに離間して取り付けられた２つのピッチ変更機構４、４と、該ブレード１０の基端部に対向して第２アーム２１上に設けられた支持ユニット３を備える。ピッチ変更機構４は、前記の如く、互いに上下に離れて配置された複数枚の半導体ウエハ９の上下ピッチを変換するが、構成が上記実施形態のピッチ変更機構４とは異なる。前記支持ユニット３は、箱体３５０の外面にピッチ変更機構４を設け、該ピッチ変更機構４の両側に半導体ウエハ９の周縁に僅かな隙間を空けて対向する第１ガイドピン３１０、３１０を設けて構成される。第２アーム２１上にて、支持ユニット３の側方には、後記する駆動源ユニット６００が配置されている。
該箱体３５０は第２アーム２１に設けられたプランジャ(図示せず)によって、第２アーム２１の先端部上を移動する。具体的には、該箱体３５０はブレード１０の先端に向かって動いた進出位置と、該進出位置からブレード１０の基端部に向かって動いた後退位置との間を移動する。
ブレード１０の先端部に位置するピッチ変更機構４は、ブレード１０の上面に設けられる。尚、ピッチ変更機構４はブレード１０に設けられればよく、例えば、ブレード１０の下面にピッチ変更機構４を設けてもよい。しかし、説明の便宜上、以下の例ではピッチ変更機構４はブレード１０から上向きに設けられているとする。

図２７(a)、(b)は、支持ユニット３の動作を示すエンドエフェクタ装置１の平面図であり、(a)が後退位置を、(b)が進出位置を夫々示す。各ピッチ変更機構４は、互いに上下方向に離れて配置されて、各々が半導体ウエハ９の周縁部を保持する複数の爪片３０、３０を備える。爪片３０の形状は、図４に示すものと同じであり、該爪片３０が本発明における「保持部」を構成する。各ピッチ変更機構４の同じ高さにある３つの爪片３０、３０、３０が１枚の半導体ウエハ９の周縁部を保持する。
図２７(a)に示す後退位置では、支持ユニット３のピッチ変更機構４は半導体ウエハ９を保持すべき位置から外れている。この状態で、前記のフープから取り出された互いに上下方向に離れて配置された複数枚の半導体ウエハ９がブレード１０上に搬送される。
該半導体ウエハ９がブレード１０上に搬送されると、図２７(b)に示すように、支持ユニット３が進出位置に向かって移動する。支持ユニット３のピッチ変更機構４の爪片３０が半導体ウエハ９の周縁部を保持する。

図２７(b)に示すように、半導体ウエハ９の中心Ｃに対して、各ピッチ変更機構４の同じ高さにある３つの爪片３０、３０、３０が放射状に配置される。３つの爪片３０、３０、３０によって半導体ウエハ９が位置すべき水平面が定まるから、各半導体ウエハ９は３つの爪片３０、３０、３０に略水平に安定して保持される。
図２７(b)に示す支持ユニット３の進出位置では、前記の第１ガイドピン３１０、３１０から離れて位置する２本の第２ガイドピン５００が立設して半導体ウエハ９の周縁に対向する。この理由は後記する。
説明の便宜上、支持ユニット３がブレード１０上を進出位置と後退位置との間で移動するとした。しかし、これに代えて、またはこれとともに、ピッチ変更機構４の一方又は両方を半導体ウエハ９の中心もしくはブレード１０の基端部の方向に移動させてもよい。

(ピッチ変更機構の第１４実施形態)
図２８(a)、(b)、(c)は、第１４実施形態に係るピッチ変更機構４の構成及び動作を示す図であって、図２６に示すブレード１０の先端部に位置するピッチ変更機構４をＢ方向から見ている。ピッチ変更機構４は、水平線を中心として垂直面内を回動する回動部材４５０を有している。該回動部材４５０は、長板状の第１リンク部材４００と該第１リンク部材４００と平行リンクを構成するように設けられた第２リンク部材４１０と、両リンク部材４００、４１０を連結する複数の接続リンク部材４２０を備えている。複数の接続リンク部材４２０は、両リンク部材４００、４１０の長手方向に沿って互いに等間隔に設けられている。
図２８(a)に示すように、該接続リンク部材４２０は両リンク部材４００、４１０に対し斜めに設けられ、且つ両リンク部材４００、４１０上に設けられた回動軸４３０によって両リンク部材４００、４１０に対して回動可能に取り付けられている。前記爪片３０は接続リンク部材４２０の上端部に、半導体ウエハ９の周縁部を保持可能な姿勢にて設けられている。第２リンク部材４１０は、一端部(図２８(a)では左端部)に設けられた回動軸４３０と同軸に駆動軸４４０を配置しており、該駆動軸４４０が回転することによって垂直面内を回動する。
図２８(a)に示す状態では、各爪片３０が略同一水平面上に位置しており、このときの爪片３０及び両リンク部材４００、４１０の位置を「待機位置」とする。

駆動軸４４０の回動により、図２８(b)に示すように、第２リンク部材４１０が待機位置から反時計方向に回動すると、接続リンク部材４２０によって第１リンク部材４００も回動する。接続リンク部材４２０は回動軸４３０によって両リンク部材４００、４１０に対して回動可能に取り付けられているから、接続リンク部材４２０及び爪片３０は、回動する前の姿勢を保つ。爪片３０は駆動軸４４０から遠い位置にある爪片３０ほど上昇し、隣り合う爪片３０間の上下間隔が待機位置に比して広くなる。複数の爪片３０はピッチが互いに等間隔に設けられる。このときの爪片３０及び両リンク部材４００、４１０の位置を「中間位置」とする。

駆動軸４４０の更なる反時計方向の回動により、第２リンク部材４１０が中間位置から反時計方向に回動すると、両リンク部材４００、４１０は図２８(c)に示すように垂直状態となる。爪片３０は、半導体ウエハ９の周縁部を保持可能な姿勢を保つ。隣り合う爪片３０間のピッチは最大となる。このときの爪片３０及び両リンク部材４００、４１０の位置を「上昇位置」とする。即ち、ピッチ変更機構４は両リンク部材４００、４１０を垂直面内で回動させることにより、半導体ウエハ９を保持する複数の爪片３０のピッチを変換する。

エンドエフェクタ装置１を使用しないときは、支持ユニット３が後退位置にある。各ピッチ変更機構４の爪片３０及び両リンク部材４００、４１０は待機位置にある。
エンドエフェクタ装置１を使用し、フープから複数枚の半導体ウエハ９がエンドエフェクタ装置１に搬送される前には、全てのピッチ変更機構４は駆動軸４４０の回転により、爪片３０を図２８(c)に示す上昇位置に到達させる。
複数枚の半導体ウエハ９がエンドエフェクタ装置１に搬送されると、支持ユニット３はピッチ変更機構４の爪片３０を上昇位置に維持したまま、後退位置から進出位置に移動する。各半導体ウエハ９は、前記の如く、同じ高さの３つの爪片３０、３０、３０によって保持される。
この状態から、ピッチ変更機構４の駆動軸４４０が回転して、両リンク部材４００、４１０を時計方向に回転させて、爪片３０を図２８(b)に示す中間位置に到達させると、隣り合う半導体ウエハ９のピッチが縮まる。第１アーム２０及び第２アーム２１を回転させて、エンドエフェクタ装置１を処理棚へ移動させ、半導体ウエハ９の処理が行われる。

本実施形態のエンドエフェクタ装置１では、３つのピッチ変更機構４にて半導体ウエハ９を保持しているが、各ピッチ変更機構４の駆動軸４４０は互いに同期して回動する。駆動軸４４０を同期して回動させる機構は後記する。これにより、３組の両リンク部材４００、４１０は互いに同期して回動し、同じ高さの半導体ウエハ９を保持する３つの爪片３０は互いに同期して昇降する。従って、半導体ウエハ９は爪片３０に保持された姿勢を保ちながら安定して昇降する。
また、３つのピッチ変更機構４の両リンク部材４００、４１０は何れも同一方向に回動して、爪片３０を昇降させてもよい。この場合、半導体ウエハ９は図２７(a)、(b)に示す中心Ｃを中心として少し回動しながら、昇降する。各ピッチ変更機構４の同じ高さに位置する各爪片３０は、昇降時に全て同じ水平量だけずれる。即ち、爪片３０は、半導体ウエハ９の裏面を擦らない。これにより、爪片３０が半導体ウエハ９と擦れることによる粉塵の発生を防ぐことができる。

上記記載では、隣り合う半導体ウエハ９のピッチを広げるのに、両リンク部材４００、４１０を反時計方向に回動させるとした。しかし、これに代えて、図２９(a)、(b)に示すように、第２リンク部材４１０の他端部(図２９(a)では右端部)に駆動軸４４０を設け、接続リンク部材４２０を図２８(a)、(b)に示した接続リンク部材とは左右を逆向きに傾け、駆動軸４４０の時計方向の回動によって、複数の爪片３０のピッチを広げてもよい。即ち、図２９(a)、(b)に示すピッチ変更機構４では、図２８(a)、(b)に示すピッチ変更機構４とは、ピッチ変換時にリンク部材４００、４１０が逆向きに回動する。
そして、３つのピッチ変更機構４のうち、２つのピッチ変更機構４を図２８(a)、(b)に示す構成とし、他の１つのピッチ変更機構４を図２９(a)、(b)に示す構成としてもよい。
このようにピッチ変更機構４を構成すれば、各爪片３０が半導体ウエハ９を保持した状態で、駆動軸４４０及びリンク部材４００、４１０が回動すると、該回動の前後にて半導体ウエハ９の水平面内の位置がずれる。しかし、２つの駆動軸４４０ 及びリンク部材４００、４１０を互いに逆向きに回動させれば、半導体ウエハ９の水平面内の位置ズレが互いに相殺される。これにより、半導体ウエハ９の水平面内の位置ズレを抑えることができる。

(ピッチ変更機構の駆動機構)
前記の複数、具体的には３本の駆動軸４４０は、前記第２アーム２１上の駆動源ユニット６００内の１つのモータで回動される。この具体的な構成を以下に示す。
図３０は、エンドエフェクタ装置１の内部構成を示す平面図であり、図３１は、図３０に示す駆動源ユニット６００をＤ１方向から見た拡大図である。
ブレード１０の先端部に設けられた２つのピッチ変更機構４は、何れもブレード１０の基端部と先端部を結ぶ仮想線ＫＳ１に対して、リンク部材４００、４１０を傾けて配置している。支持ユニット３のピッチ変更機構４は仮想線ＫＳ１に対してリンク部材４００、４１０を直交させて設けている。この仮想線ＫＳ１に直交する方向をＫＳ２とする。ブレード１０の先端部に設けられた２つのピッチ変更機構４は、仮想線ＫＳ２に沿って離間している。

駆動源ユニット６００は、モータＭと該モータＭに噛合した中間ギア列６１０と、該中間ギア列６１０の下流端に位置する揺動ギア６０２と、該揺動ギア６０２の中心部に揺動中心が設けられた揺動部材８００を備える。該揺動部材８００は図３１に示すように、揺動中心から揺動ギア６０２の半径方向に沿って外向きに伸びた第１脚片８０１と第２脚片８１０を有して、仮想線ＫＳ１に直交する面内を揺動する。
第１脚片８０１の先端部は、長手方向を仮想線ＫＳ２に向けた介在リンク８３０を介して、仮想線ＫＳ２に沿って駆動源ユニット６００から離れて位置する第１小リンク８４０の自由端部に連結される。該第１小リンク８４０は、下端部に第１揺動中心軸８５０を設け、該第１揺動中心軸８５０は仮想線ＫＳ１に沿って設けられた第１ユニバーサルジョイント１１５を介して、ブレード１０の先端部に位置する一方のピッチ変更機構４の駆動軸４４０に繋がる。該第１ユニバーサルジョイント１１５は、第１揺動中心軸８５０から仮想線ＫＳ１に沿って延びた後に、該一方のピッチ変更機構４に向かって仮想線ＫＳ１に対して傾いている。
揺動部材８００の第２脚片８１０の先端部は、長手方向を仮想線ＫＳ２に沿って向けた線形ガイド部材６５０を介して、揺動部材８００と第１小リンク８４０との間に位置する第２小リンク８６０の自由端部に連結される。該線形ガイド部材６５０にて、第２脚片８１０との連結箇所と、第２小リンク８６０との連結箇所との間隔(図３１のＫＡ)は、後記の如く伸縮可能に設けられている。
該第２小リンク８６０は、一端部に第２揺動中心軸８７０を設け、該第２揺動中心軸８７０は支持ユニット３のピッチ変更機構４の駆動軸４４０に繋がる。

揺動部材８００の揺動中心と同心に設けられた第３揺動中心軸８２０は、仮想線ＫＳ１に沿って延びた第２ユニバーサルジョイント１２５を介して、ブレード１０の先端部に位置する他方のピッチ変更機構４の駆動軸４４０に繋がる。該第２ユニバーサルジョイント１２５は、第３揺動中心軸８２０から仮想線ＫＳ１に沿って延びた後に、該他方のピッチ変更機構４に向かって仮想線ＫＳ１に対して傾いている。
第１、第２ユニバーサルジョイント１１５、１２５の外側には、第１エアシリンダ７００、第２エアシリンダ７０１が設けられ、この動作は後記する。前記モータＭ及びエアシリンダ７００、７０１は、ブレード１０の外側に設けられた制御手段９００によって動作を制御される。
図３０に示すように、支持ユニット３のピッチ変更機構４は、第２リンク部材４１０の右端部に駆動軸４４０を設けた、図２９(a)に示す構成である。ブレード１０の先端部側に設けられた２つのピッチ変更機構４は何れも第２リンク部材４１０の左端部に駆動軸４４０を設けた、図２８(a)に開示された構成である。即ち、爪片３０及び半導体ウエハ９を昇降させるには、支持ユニット３のピッチ変更機構４の駆動軸４４０と、ブレード１０の先端部側に設けられたピッチ変更機構４の駆動軸４４０は互いに逆方向に回転する必要がある。

(駆動力伝達動作)
前記の如く、支持ユニット３が進出位置にあるときには、爪片３０は上昇位置(図２８(c))にある。モータＭを回転させて、爪片３０を上昇位置から中間位置(図２８(b))に移動させてピッチを縮めるには、以下の動作を行う。図３２(a)、(b)は、揺動部材８００の回動動作を示す図である。
制御手段９００はモータＭに通電して、モータＭを回転させる。モータＭの回転により、図３２(a)に示すように、揺動部材８００が時計方向に揺動する。揺動部材８００の第３揺動中心軸８２０は、ブレード１０の先端部に位置するピッチ変更機構４の駆動軸４４０を時計方向に回動させる。
揺動部材８００の第１脚片８０１は、介在リンク８３０を介して、第１小リンク８４０を時計方向に回転させる。該第１小リンク８４０の回動により、第１揺動中心軸８５０が回動し、第１ユニバーサルジョイント１１５を介して、ブレード１０の先端部に位置するピッチ変更機構４の駆動軸４４０を時計方向に回動させる。
一方、揺動部材８００の第２脚片８１０は、線形ガイド部材６５０を介して、第２小リンク８６０を反時計方向に回動させる。該第２小リンク８６０の第２揺動中心軸８７０は支持ユニット３のピッチ変更機構４の駆動軸４４０を反時計方向に回動させる。線形ガイド部材６５０は、揺動部材８００の第３揺動中心軸８２０よりも下側に位置する。
ブレード１０の先端部に位置するピッチ変更機構４は、図２８(a)に開示された構成を有するから、駆動軸４４０が時計方向に回動することにより、隣り合う爪片３０間のピッチが縮まる。一方、支持ユニット３のピッチ変更機構４は、図２９(a)に開示された構成を有するから、駆動軸４４０が反時計方向に回動すれば、隣り合う爪片３０のピッチが縮まる。

尚、隣り合う爪片３０間のピッチを広げるには、上記と逆の動作を行う、即ち、図３２(b)に示すように、揺動部材８００を反時計方向に揺動させる。介在リンク８３０を介して第１脚片８０１に繋がった第１小リンク８４０も反時計方向に回動する。第３揺動中心軸８２０と第１揺動中心軸８５０が反時計方向に回動して、ブレード１０の先端部に位置するピッチ変更機構４の隣り合う爪片３０間のピッチが広がる。
一方、第２小リンク８６０は時計方向に回動する。第２揺動中心軸８７０が時計方向に回動して、支持ユニット３のピッチ変更機構４の駆動軸４４０を時計方向に回動させて、隣り合う爪片３０間のピッチが広がる。
ここにおいて、第２小リンク８６０が時計方向に回動すると、線形ガイド部材６５０は第３揺動中心軸８２０よりも下側の位置から、上側の位置に移動する。即ち、第２小リンク８６０の時計方向の回動時に、第２脚片８１０の自由端部と第２小リンク８６０の自由端部間の距離(図３１のＫＡ)が変化することになる。
これに対応すべく、図３３に示すように、線形ガイド部材６５０は仮想線ＫＳ２(図１０参照)に沿って延びた本体６６０内に、該仮想線ＫＳ２に沿って移動可能な移動片６７０を設けて構成される。第２小リンク８６０の自由端部は本体６６０の一端部に回動可能に取り付けられ、第２脚片８１０の自由端部は移動片６７０に回動可能に取り付けられる。これにより、第２脚片８１０の自由端部と第２小リンク８６０の自由端部間の距離が変化しても、揺動部材８００の回動を第２小リンク８６０に正確に伝達することができる。第２小リンク８６０の自由端部と第２脚片８１０の自由端部を直動ガイドを介して接続してもよい。

本実施形態のエンドエフェクタ装置１にあっては、１つのモータＭにて３本の駆動軸４４０の回動を互いに同期させて、３つのピッチ変更機構４のピッチ変換動作を行っている。これにより、モータＭをピッチ変更機構４の数に合わせて多数設ける必要が無く、エンドエフェクタ装置１全体の製造コストを抑えることができる。
また、駆動源ユニット６００は、前記ブレードよりもロボットアームの基端部側、即ち第２アーム２１上に設けられている。これにより、駆動源ユニット６００の重量は、ロボットアームの先端部に加わらないから、該ロボットアームの先端部上の重量を軽くでき、該ロボットアーム先端部をスムーズに動作させることができる。
また、ブレード１０の先端部に位置する２つのピッチ変更機構４は、駆動源ユニット６００から仮想線ＫＳ１(図３０参照)に沿って配列されていない。従って、駆動源ユニット６００と該２つのピッチ変更機構４とを、直線状の部材で接続するのは困難である。しかし、駆動源ユニット６００と該２つのピッチ変更機構４との接続に、第１、第２ユニバーサルジョイント１１５、１２５を用いることにより、駆動源ユニット６００と該２つのピッチ変更機構４とを接続できる。これにより、駆動源ユニット６００からの動力を該２つのピッチ変更機構４に伝達することができる。

(ガイドピンの起立動作)
前記の如く、リンク部材４００、４１０が回動して、爪片３０を昇降させる際には、該回動の前後にて半導体ウエハ９の水平面内の位置がずれることがある。これでは、半導体ウエハ９を処理ブース内の処理棚に正確に搬送することができない。そこで、図２７(b)に示すように、支持ユニット３が進出位置にあって爪片３０が半導体ウエハ９の周縁を保持した状態にて、両リンク部材４００、４１０を回動させて、爪片３０を昇降させる前に、第１、第２ガイドピン３１０、５００を半導体ウエハ９の周縁に僅かな隙間を設けて位置させ、半導体ウエハ９の水平面内の位置ズレを防いでいる。
即ち、爪片３０が半導体ウエハ９の周縁を保持すると、次に第１、第２ガイドピン３１０、５００を半導体ウエハ９の周縁に位置させる。そして、隣り合う爪片３０のピッチ変換動作を行う。爪片３０のピッチ変換動作後は、第１、第２ガイドピン３１０、５００を引っ込めてから、支持ユニット３を後退させる。この動作制御は、前記の制御手段９００(図３０)によって実行される。
第１ガイドピン３１０は、前記の如く支持ユニット３に設けられ、支持ユニット３の進出位置にて半導体ウエハ９の周縁に位置する。第２ガイドピン５００は、爪片３０が半導体ウエハ９の周縁を保持した状態にて、第１、第２エアシリンダ７００、７０１によって、ブレード１０の下面から突出する。以下に、第２ガイドピン５００をブレード１０の下面から突出させる機構を説明する。

図３４(a)、(b)、(c)は、図３０に示す第１エアシリンダ７００をＥ１方向から見た側面図である。説明の便宜上、ブレード１０上面に位置する部材を図示しない。尚、第２エアシリンダ７０１も第１エアシリンダ７００と同様の構成を有する。第１エアシリンダ７００は図３４(a)に示すように、ハウジング７１０からピストン７２０を水平面内にて出没自在に設けている。該ピストン７２０の先端部には、縦孔７３０が開設されている。ブレード１０の下側にて、ピストン７２０の突出側には第２ガイドピン５００が水平に配置され、該第２ガイドピン５００の基端部には当て部材５０１が設けられている。該当て部材５０１の上端部には当てローラ５１０が設けられて、該当て部材５０１からは前記縦孔７３０に嵌まる小軸５２０が突出している。ブレード１０には、ピストン７２０の最大突出量に対応して、当て壁１３０が設けられている。図３４(a)に示す状態では、第２ガイドピン５００は水平な伏臥姿勢であり、小軸５２０は縦孔７３０の下端部に位置する。

図３４(b)に示すように、ピストン７２０がハウジング７１０から突出して、当て部材５００の当てローラ５１０が当て壁１３０に接する。第２ガイドピン５００はそれ以上に水平方向に進むことを規制される。
図３４(c)に示すように、ピストン７２０がなおもハウジング７１０から突出する向きに進んで第２ガイドピン５００を押すと、第２ガイドピン５００は進行を規制されているから、第２ガイドピン５００は当てローラ５１０を中心として上向きに回動する。第２ガイドピン５００が上向き回動するから、第２ガイドピン５００の小軸５２０は縦孔７３０の上端部に移動する。第２ガイドピン５００は軸方向を鉛直方向に向けた起立姿勢となる。第２ガイドピン５００をハウジング７１０に収納する際には、ピストン７２０を引っ込め、上記と逆の動作を行う。尚、図３４(c)に示すように、半導体ウエハ９の高さに対応して、第２ガイドピン５００に緩衝体であるガイドリング５３０を設けても良い。

図３５(a)、(b)は、第２ガイドピン５００をブレード１０の下面から突出させる別の機構を示す側面図である。説明の便宜上、ブレード１０上面に位置する部材を図示しない。第２ガイドピン５００の基端部は、ピストン７２０の先端部に回動自在に取り付けられ、該取り付け箇所に、第２ガイドピン５００を反時計方向に付勢するネジリバネ５４０が設けられている。ブレード１０の下面には、下端が第２ガイドピン５００に接する複数のローラ５５０、５５０が取り付けられ、図３５(a)に示すように、ピストン７２０がハウジング７１０内に引っ込んだ状態では、該ローラ５５０によって第２ガイドピン５００は押さえられる。該第２ガイドピン５００は、ネジリバネ５４０の付勢力に抗して伏臥姿勢を保つ。
図３５(b)に示すように、ピストン７２０がハウジング７１０から突出すると、第２ガイドピン５００が押されて、徐々にローラ５５０との接触から外れていく。第２ガイドピン５００がローラ５５０との接触から完全に外れると、図３５(b)に示すように、ネジリバネ５４０の付勢力によって第２ガイドピン５００は起立姿勢となる。第２ガイドピン５００をハウジング７１０に収納する際には、ピストン７２０を引っ込め、ネジリバネ５４０の付勢力に抗して第２ガイドピン５００を伏臥姿勢に戻す。

上記の各実施形態に係るエンドエフェクタ装置には、以下の利点がある。
１．上記の実施形態では、組み込んでいる支持ユニットにピッチ変更機能を持たせることにより、エンドエフェクタ装置にて、エッジグリップタイプでピッチ変更する機構を実現した。また、本発明によれば、ブレードは少なくとも１つの支持ユニットを備える部材であり、１枚で済む。従って、エンドエフェクタ装置の軽量化、コスト削減を達成することができた。
２．半導体ウエハ９の中心Ｃに対して、各支持ユニット３の同じ高さにある３つの爪片３０、３０、３０が放射状に配置される(図３、図２７(a)、(b)参照)。３つの爪片３０、３０、３０によって半導体ウエハ９が位置すべき水平面が定まるから、各半導体ウエハ９は３つの爪片３０、３０、３０に略水平に安定して支持される。
３．一部の実施形態にあっては、ピッチ変更機構４を作動させる駆動源が、ブレード１０の外側であって、第２アーム２１の基端部側に設けられる。即ち、駆動源はブレード１０内又はブレード１０上には設けられない。従って、これによっても、ピッチ変更機構４をエンドエフェクタ装置１に組み込むのに適するように小型化することができる。
また、駆動源の重量は、第２アーム２１の先端部に加わらないから、該第２アーム２１の先端部上の重量を軽くでき、該第２アーム２１の先端部をスムーズに動作させることができる。しかし、前記の各駆動源を第２アーム２１の基端部側に設けることは必須ではない。前記の各駆動源はどこに設けても良く、例えばブレード１０内又はブレード１０上に設けても良い。

(ピッチ変更機構の第１５実施形態)
リンク部材を垂直面内にて回動して、隣り合う半導体ウエハ９間のピッチを変換する機構には、以下の簡素な機構も考えられる。
図３６(a)、(b)、(c)は、別のピッチ変更機構４を示す図であり、図３７は図３６(b)をＦ１方向から見た図である。本実施形態では、第１リンク部材４００の一端部、図３６(a)、(b)、(c)では左端部に駆動軸４４０を設け、第１リンク部材４００の長手方向に沿って半導体ウエハ９の下面を受ける複数本の断面円形の軸体４７０を等間隔に設けている。即ち、軸体４７０が本発明における「保持部」を構成する。図３６(a)に示す待機位置では、全ての軸体４７０が水平面内に位置する。
駆動軸４４０の回動により、図３６(b)に示すように、第１リンク部材４００が待機位置から反時計方向に回動すると、軸体４７０は駆動軸４４０から遠い位置にある軸体４７０ほど上昇し、隣り合う軸体４７０間の上下間隔が待機位置に比して広くなる。複数の軸体４７０は上下間隔が互いに等間隔に設けられる。軸体４７０は中間位置に達する。図３７に示すように、第１リンク部材４００は半導体ウエハ９と擦らないように、半導体ウエハ９との間に隙間を設けている。

駆動軸４４０の更なる回動により、第１リンク部材４００が中間位置から反時計方向に回動すると、図３６(c)に示すように、第１リンク部材４００は垂直となる。隣り合う軸体４７０間のピッチは最大となる。軸体４７０は上昇位置に達する。
待機位置から上昇位置に達するまで、軸体４７０は半導体ウエハ９の裏面を擦りながら昇降する。従って、軸体４７０は半導体ウエハ９との摩擦が小さな材料から形成することが望ましいが、これに限定されない。
図３６(a)、(b)、(c)のピッチ変更機構４では、半導体ウエハ９の周縁部を内向きに押圧することはできない。
しかし、例えば図３８に示すように、軸体４７０に半導体ウエハ９の周縁に接する当接部材４８０を設けて、該当接部材４８０と第１リンク部材４００との間に押しバネ４９０を嵌め、該当接部材４８０を半導体ウエハ９の周縁に押圧させてもよい。これにより、該ピッチ変更機構４をエッジグリップタイプのエンドエフェクタ装置１に好適に適用することができる。

図３９は、図１に示した基板搬送用ロボット２が配置される基板処理装置２５０及び該基板処理装置２５０を備えた基板処理設備２６０の平面図である。基板処理装置２５０は、前記基板搬送用ロボット２を収容した第１ケーシング９５０の一側部に、後記の第２ケーシング９６０を設けて形成される。第１ケーシング９５０の他側部には、複数のフープ２３０が設けられている。該複数のフープ２３０は、半導体ウエハ９がフープ２３０に出入りする方向に対して直交する向きに連なって並べられている。
前記第２ケーシング９６０と第１ケーシング９５０の境目部分には、ドア９８０が設けられている。第１ケーシング９５０は大気圧に保たれ、一方、第２ケーシング９６０はドア９８０によって略真空に保たれる。該ドア９８０よりも、第２ケーシング９６０内側には、基板搬送用ロボット２が搬送した複数枚の半導体ウエハ９がドア９８０を通って達する受け渡し領域９７０が設けられている。

第２ケーシング９６０内には、中央部にハンド装置２７０が配置されており、該ハンド装置２７０を囲むように第２ケーシング９６０内に４つの前記処理棚２８０が配置されている。ハンド装置２７０は受け渡し領域９７０に達した複数枚の半導体ウエハ９を把持して各処理棚２８０に搬送し、１つの処理棚２８０にて処理が施された半導体ウエハ９を別の処理棚２８０に搬送する。尚、第２ケーシング９６０内の処理棚２８０の数は４つに限定されない。
前記基板処理装置２６０は、複数の前記基板処理装置２５０を備え、半導体の製造工程の全部または一部を行う。

前記の如く、第２ケーシング９６０内は真空に保たれているから、クリーンな環境で処理を行うことが出来る。
基板処理用ロボット２は、先端部に設けたエンドエフェクタ装置１にてフープ２３０内の複数の半導体ウエハ９を把持する。基板処理用ロボット２は、互いに上下に離間した複数枚の半導体ウエハ９をフープ２３０から取り出すと、アーム支持部２３を中心として回転し、半導体ウエハ９を把持したエンドエフェクタ装置１を受け渡し領域９７０に到達させる。半導体ウエハ９をフープ２３０から取り出して受け渡し領域９７０に到達させるまでの間に、エンドエフェクタ装置１のピッチ変更機構４(図２参照)が作動して、隣り合う半導体ウエハ９のピッチを狭める。該ピッチが狭められて受け渡し領域９７０に搬送された複数枚の半導体ウエハ９は、ハンド装置２７０によって各処理棚２８０に搬送される。

本発明は、複数の板状部材を互いに上下に間隔を空けて平行に支持し、且つ前記板状部材の間隔を変更する機構を備えた全てのエンドエフェクタ装置に有用である。

１ エンドエフェクタ装置
３ 支持ユニット
４ ピッチ変更機構
５ 作動機構
６ 固定軸
７ 揺動板
８ 円筒体
９ 半導体ウエハ
１０ ブレード
２０ 第１アーム
２１ 第２アーム
３０ 爪片
５５ エアシリンダ
６０ 伸縮軸
８０ 螺旋溝

Claims (7)

1. ロボットアームの先端部に取り付けられるエンドエフェクタ装置であって、
   前記エンドエフェクタ装置は基端部及び先端部を有するブレードを有し、
   前記ブレードに設けられ、複数の板状部材を互いに並行且つ上下に間隔を空けたるように、各板状部材の周縁部を支持し、且つ前記板状部材の間隔を変更可能に構成された支持ユニットを備え、
   前記の各支持ユニットは、互いに上下方向に離れて配置され、複数の前記板状部材を互いに並行に且つ上下に間隔を空けるように各板状部材の周縁部を夫々支持する複数の爪片と、前記複数の爪片を支持し且つ前記複数の爪片の上下間隔を変更するピッチ変更機構とを備え、
   前記複数の爪片は、複数の可動爪片を含み、
   前記ピッチ変更機構は、前記ブレードに、前記複数の可動爪片を上下に間隔を空けて支持し、且つ上下方向に弾性変形するよう設けられた１以上の弾性部材と、前記１以上の該弾性部材を上下方向に弾性変形させる作動機構とを備え、
   前記作動機構は、前記ブレードに昇降可能に設けられたピストン軸を備え、
   前記弾性部材は、前記ピストン軸に嵌められており、前記ピストン軸の昇降動作によって上下方向に弾性変形する、エンドエフェクタ装置。
2. 前記支持ユニットは複数設けられ、該複数の支持ユニットは、前記ブレードの基端に最も接近して位置する１以上の基端側支持ユニットを含み、前記基端側支持ユニットは前記ブレードの基端と先端を結ぶ方向に進出及び後退可能に構成され、且つ進出位置における前記基端側支持ユニットと、該基端側支持ユニットに対向する前記支持ユニットとによって、前記複数の板状部材の周縁部を押圧把持するように構成されている、請求項１に記載のエンドエフェクタ装置。
3. 前記複数の支持ユニットは、前記基端側支持ユニットに対向し、且つ前記ブレードに固定された１以上の先端側支持ユニットを含み、前記進出位置における前記基端側支持ユニットと該１以上の先端側支持ユニットとによって前記複数の板状部材を把持するように構成されている、請求項２に記載のエンドエフェクタ装置。
4. 前記１以上の弾性部材は、上下方向に伸びる１つのコイルバネであり、前記複数の可動爪片が当該１つのコイルバネに上下に間隔を空けて設けられている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエンドエフェクタ装置。
5. 前記１以上の弾性部材は、夫々が可動爪片を一体に備え上下方向に延びる複数のコイルバネであり、該複数のコイルバネは、ブレード上に多段に積み重ねられて、互いに連結されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエンドエフェクタ装置。
6. 前記複数の爪片は、前記複数の可動爪片と、前記ブレードに固定されて最下位に位置する固定爪片を含む、請求項５に記載のエンドエフェクタ装置。
7. 請求項１乃至６の何れか一項に記載のエンドエフェクタ装置を備えた、基板搬送用ロボット。
   

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