JP6169923B2 - 搬送アームおよびこれを備えた搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェハまたはガラス基板等の対象物を搬送する搬送アームおよびこれを備えた搬送装置に関する。

従来、例えば半導体集積回路または液晶表示装置等の製造工程には、半導体ウェハまたはガラス基板等の対象物を搬送することを目的として、搬送アームを備えた搬送装置が使用されている。

例えば特許文献１には、駆動装置（搬送ロボット）に取り付けられた、対象物（ウェハ）を吸着保持する搬送アーム（ウェハ搬送アーム）が開示されている。

ところで、対象物を温度調節した後に対象物を搬送アームで搬送し、搬送した対象物に露光等の処理を行なうことがある。対象物を搬送する際に搬送アームを介して対象物と駆動装置との間で熱が伝導して対象物の温度が変化すると、対象物の処理精度が低下しやすくなる。その結果、製造工程の歩留まりが低下しやすくなる。

したがって、搬送する対象物の温度をより一定に保つことができる搬送アームおよびこれを備えた搬送装置が要求されている。

特開平１０−３１０２４２号公報

本発明は、搬送する対象物の温度をより一定に保つ要求に応える搬送アームおよびこれを備えた搬送装置を提供するものである。

本発明の一形態における搬送アームは、対象物が載置される載置面と、駆動装置に取り付けられる取付け面と、該取付け面から突出した複数の凸部とを有する、セラミックスからなる板状の本体を備え、複数の前記凸部は、平面視にて環状である第１凸部と、平面視にて環状であるとともに、前記第１凸部を取り囲む第２凸部とを含む。

また、本発明の一形態における搬送装置は、前述した搬送アームと、該搬送アームの前記取付け面が取り付けられた駆動装置とを備える。

本発明の一形態における搬送アームによれば、本体が取付け面から突出した凸部を有するため、取付け面と駆動装置との接触面積を低減し、搬送アームと駆動装置との間の熱伝導を低減することができる。したがって、搬送する対象物の温度をより一定に保つことができる。

本発明の一形態における搬送装置によれば、前述した搬送アームを備えるため、搬送する対象物の温度をより一定に保つことができる。

（ａ）は、本発明の第１実施形態における搬送アームの平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した取付け面の拡大図であり、（ｃ）は、（ｂ）のＡ−Ａ線にて厚み方向に沿った断面図であり、（ｄ）は、（ｃ）に示した凸部の拡大図である。 （ａ）は、本発明の第２実施形態における搬送アームの取付け面の平面図であり、（ｂ）は、本発明の第３実施形態における搬送アームの取付け面の平面図であり、（ｃ）は、（ｂ）に示した凸部の厚み方向に沿った断面図であり、（ｄ）は、本発明の第４実施形態における搬送アームの凸部の厚み方向に沿った断面図である。 （ａ）は、本発明の第５実施形態における搬送アームの平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した取付け面の拡大図であり、（ｃ）は、（ｂ）のＢ−Ｂ線にて厚み方向に沿った断面図である。

（第１実施形態）
以下に、本発明の第１実施形態における搬送アームを、図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１（ａ）ないし（ｄ）に示した搬送アーム１は、例えば半導体集積回路または液晶表示装置等の製造工程において、例えば半導体ウェハまたはガラス基板等の対象物（図示せず）を搬送するものである。搬送アーム１は、搬送アーム１が取り付けられた駆動装置（図示せず）とともに搬送装置を構成する。

搬送装置は、以下のようにして対象物を搬送する。まず、搬送アーム１に対象物を載置する。次に、駆動装置によって搬送アーム１を移動させることによって、載置面３に載置された対象物を所望の場所に搬送する。このように搬送された対象物には、露光等の処理が行なわれる。

搬送アーム１は、板状の本体２を備える。本体２は、対象物が載置される載置面３と、駆動装置に取り付けられた取付け面４と、取付け面に開口した複数の取付け孔５と、取付け面４から突出した凸部６とを有する。本体２は、例えばアルミナ／炭化チタン複合材料、炭化珪素質焼結体またはアルミナ質焼結体等のセラミックスからなる。この本体２の厚みは、例えば２ｍｍ以上５ｍｍ以下である。この本体２は、平面視にてＹ字状である。なお、本体２は、平面視にてＹ字状でなくてもよく、例えば平面視にて直線状でもよい。

載置面３は、対象物を保持するものである。本実施形態の載置面３は、対象物が載置されるが対象物を吸着しない。なお、載置面３は、真空吸着または静電吸着等によって対象物を吸着しても構わない。

取付け面４は、駆動装置の固定部に接しつつ固定されるものである。本実施形態の取付け面４は、ねじによる締結で駆動装置に固定されるものである。なお、取付け面４は、締結以外の方法で駆動装置に固定されてもよい。例えば駆動装置の固定部が取付け面４を挟み込むことによって、取付け面４は、駆動装置に固定されても構わない。この場合に、本体２は取付け孔５を有していなくても構わない。

本実施形態の載置面３および取付け面４は、本体２の一主面に位置する。また、載置面３は本体２の枝分かれした一端部に位置し、取付け面４は本体２の根元の他端部に位置する。また、本体２の載置面３および取付け面４は、露出しており、被膜に覆われていない。なお、載置面３および取付け面４は、本体２の他の部分に位置してもよい。取付け面４は、本体２の両主面それぞれに位置してもよい。この場合に、凸部６は、本体２の両主面の少なくとも一方の取付け面４に位置していればよい。

取付け孔５は、駆動装置に固定するためのねじが挿入される孔である。本実施形態の取付け孔５は、めねじを構成しており、取付け孔５におねじが締め付けられることによって、取付け面４は駆動装置に固定される。取付け孔５は、例えば円柱状であり、内面にらせん状の溝が形成されている。本実施形態の本体２は、４つの取付け孔５を有している。なお、取付け孔５は、めねじを構成していなくても構わない。また、本体２は、取付け孔５をいくつ有していても構わない。

本実施形態において、図１（ａ）ないし（ｄ）に示すように、本体２は、取付け面４から突出した凸部６を有する。その結果、取付け面４が平坦である場合と比較して、取付け面４と駆動装置との接触面積を低減し、搬送アーム１と駆動装置との間の熱伝導を低減することができる。したがって、搬送アーム１を介した対象物と駆動装置との間の熱伝導を低減することができるため、搬送する対象物の温度をより一定に保つことができる。それ故、搬送した対象物の処理精度を高め、ひいては製造工程の歩留まりを向上させることができる。

また、凸部６がセラミックスからなる本体２の一部であるため、別部材である凸部６と本体２とを接着剤で接着した場合と比較して、凸部６と本体２との接続部における変形を抑制できるため、駆動装置に取り付けられた搬送アーム１のたわみを低減することができる。その結果、載置面３の位置精度を高めることができ、搬送した対象物の処理精度を高めることができる。

本実施形態において、凸部６は、図１（ｂ）に示すように、平面視（ＸＹ平面）にて環状である。すなわち、凸部６は、本体２の取付け面４の面方向（ＸＹ平面）に沿って環状である。その結果、取付け面４と駆動装置との接触面積を低減しつつ、取付け面４に加わる荷重の偏りを低減できる。したがって、駆動装置に取り付けられた搬送アーム１のぐらつきを低減し、対象物の処理精度を高めることができる。本実施形態の凸部６は、平面視にて四角環状である。なお、凸部６は、平面視にて環状であればよく、例えば円環状であっても構わない。

本実施形態において、凸部６は、平面視にて、複数の取付け孔５に取り囲まれた領域の図心を取り囲んでいる。その結果、複数の取付け孔５に取り囲まれた領域の図心に対して凸部６がより対称な形状となるため、取付け面４に加わる荷重の偏りをより低減できる。

本実施形態において、凸部６は、平面視にて、取付け面４の図心を取り囲んでいる。その結果、取付け面４に加わる荷重の偏りをより低減できる。

本実施形態において、凸部６の平面視における図心は、複数の取付け孔５に取り囲まれた領域の図心と同じである。その結果、複数の取付け孔５に取り囲まれた領域の図心に対して凸部６がより対称な形状となるため、取付け面４に加わる荷重の偏りをより低減できる。

本実施形態において、凸部６の平面視における図心は、取付け面４の図心と同じである。その結果、取付け面４に加わる荷重の偏りをより低減できる。

本実施形態において、本体２は、複数の凸部６を有しており、複数の凸部６は、平面視にて環状である第１凸部７と、平面視にて環状であるとともに第１凸部７を取り囲む第２凸部８とを含む。その結果、本体２が１つの凸部６を有する場合と比較して、凸部６に加わる荷重をより分散させることができるため、搬送アーム１を駆動装置に取り付けた際の取付け面４の破壊を抑制できる。また、第２凸部８が第１凸部７を取り囲むため、取付け面４に加わる荷重の偏りをより低減できる。

本実施形態において、第１凸部７および第２凸部８は、平面視にて、複数の取付け孔５に取り囲まれた領域の図心を取り囲んでいる。その結果、取付け面４に加わる荷重の偏りをより低減できる。また、第１凸部７は、複数の凸部６のうち最も内側に位置しており、第２凸部８は、第１凸部７に隣接している。なお、本体２は、凸部６を１つ以上有していればよく、凸部６をいくつ有していても構わない。また、第１凸部７は、複数の凸部６のうち最も内側でなくてもよい。

本実施形態において、複数の凸部６は、複数の取付け孔５を取り囲む第３凸部９を含む。その結果、複数の取付け孔５を取り囲む第３凸部９によって取付け面４に加わる荷重の偏りをより低減できる。また、第３凸部９は、全ての取付け孔５を取り囲んでいる。また、第３凸部９は、複数の凸部６のうち最も外側に位置しており、第１凸部７、第２凸部８および後述する複数の第４凸部１０を取り囲んでいる。

本実施形態において、複数の凸部６は、平面視にて環状であるとともに１つの取付け孔５をそれぞれ取り囲む複数の第４凸部１０を含む。１つの第４凸部１０は、１つの取付け孔５に対応している。その結果、取付け孔５の近傍に位置する第４凸部１０が駆動装置に接するため、駆動装置に取り付けられた搬送アーム１のぐらつきを低減できる。

本実施形態において、凸部６は、図１（ｄ）に示すように、取付け面４から先端部１１に向かって幅が小さくなるテーパー状である。その結果、凸部６と駆動装置との接触面積を低減しつつ、凸部６と取付け面４との接続強度を高め、搬送アーム１を駆動装置に取り付けた際の取付け面４の破壊を抑制できる。

本実施形態において、凸部６の先端部１１は、平面状である。その結果、凸部６と駆動装置とを面接触させることによって、駆動装置に取り付けられた搬送アーム１のぐらつきを低減できる。

本実施形態において、凸部６は、本体２の厚み方向（Ｚ方向）に突出しており、凸部６の高さ（Ｚ方向）は、例えば０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。また、凸部６の先端部の幅は、例えば０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下である。

本実施形態において、本体２は、アルミナ／炭化チタン複合材料からなることが望ましい。アルミナ／炭化チタン複合材料は、他のセラミックスと比較して導電性が高いため、搬送アーム１の帯電を低減し、搬送アーム１へのパーティクルの吸着を低減できる。また、搬送アーム１の帯電に起因した対象物の帯電を低減し、対象物の絶縁破壊を抑制するとともに、対象物へのパーティクルの吸着を低減できる。また、アルミナ／炭化チタン複合材料は、他のセラミックスと比較して熱伝導率が低いため、搬送アーム１と駆動装置との間の熱伝導を低減することができる。

次に、前述した搬送アーム１の製造方法を説明する。

まず、原料粉末に純水と有機バインダーとを加えた後、ボールミルで湿式混合してスラリーを作製する。次に、スラリーをスプレードライにて造粒して粒子を形成する。次に、粒子を種々の成形方法を用いて成形して成形体を形成する。次に、成形体を１５００〜１７００℃で焼成して焼結体を形成する。次に、焼結体を研削加工で所望の形状に加工して、載置面３、取付け面４および取付け孔５を有する本体２を形成する。次に、本体２の取付け面４をブラスト加工で加工して所望の形状の凸部６を形成する。

以上のようにして、搬送アーム１を作製することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態における搬送アームを、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、上述した第１実施形態と同様の構成に関しては、記載を省略する。

第２実施形態は、凸部６の形状が第１実施形態と異なる。具体的には、本実施形態の凸部６は、図２（ａ）に示すように、平面視にて直線状である。その結果、取付け面４と駆動装置との接触面積を低減しつつ、取付け面４に加わる荷重の偏りを低減できる。

本実施形態において、本体２は、平面視にて直線状である複数の凸部６を有し、複数の凸部６は、長手方向（Ｙ方向）が互いに同じである。その結果、取付け面４に加わる荷重の偏りを容易に低減できる。

本実施形態において、複数の凸部６は、幅方向（Ｘ方向）に沿って並んでいる。その結果、取付け面４に加わる荷重の偏りを容易に低減できる。また、凸部６同士の個々の間隔を等しくすることで、取付け面４に加わる荷重の偏りを容易に低減できる。この場合に、凸部６同士の個々の間隔のばらつきは、例えば０．１ｍｍ以下である。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態における搬送アームを、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、上述した第１および第２実施形態と同様の構成に関しては、記載を省略する。

第３実施形態は、凸部６の形状が第１および第２実施形態と異なる。具体的には、本実施形態の凸部６は、図２（ｂ）および（ｃ）に示すように、円錐台状である。その結果、複数の凸部６が取付け面４に形成されることによって、取付け面４に加わる荷重の偏りを低減できる。また、凸部６同士の個々の間隔をより等しくすることで、取付け面４に加わる荷重の偏りを容易に低減できる。この場合に、凸部６同士の個々の間隔のばらつきは、例えば０．１ｍｍ以下である。

この凸部６は、錐台状であるため、先端部１１が平面状であり、取付け面４から先端部１１に向かって幅が小さくなるテーパー状である。さらに、凸部６は、円錐台状であるため、先端部１１が平面視にて円形状である。なお、凸部６は、例えば四角錘台状などの錐台状であってもよいし、例えば円柱状などの柱状であってもよい。

本実施形態において、凸部６の先端部１１の幅（直径）は、取付け孔５の開口の幅（直径）よりも小さい。その結果、凸部６の先端部１１の面積を低減して取付け面４と駆動装置との接触面積を低減しつつ、凸部６の数を増やして取付け面４に加わる荷重の偏りを容易に低減できる。

本実施形態において、複数の凸部６は、取付け孔５を取り囲むように配列している。その結果、その結果、取付け孔５の近傍に位置する凸部６が駆動装置に接するため、駆動装置に取り付けられた搬送アーム１のぐらつきを低減できる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態における搬送アームを、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、上述した第１ないし第３実施形態と同様の構成に関しては、記載を省略する。

第４実施形態は、搬送アーム１が被膜１２を備える点が第１ないし第３実施形態と異なる。具体的には、本実施形態の搬送アーム１は、図２（ｄ）に示すように、本体２の取付け面４を被覆した被膜１２をさらに備え、被膜１２の一部は、凸部６の表面を被覆してお
り、凸部６とともに突出部１３を構成している。その結果、取付け面４を被覆した被膜１２によって搬送アーム１の表面に容易に導電性を付与し、搬送アーム１の帯電を容易に低減できる。また、突出部１３によって取付け面４と駆動装置との接触面積を低減することができる。

被膜１２は、例えば導電性を有しており、例えば導電性フッ素樹脂等の導電材料からなる。被膜１２の厚みは、例えば０．０１ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下である。また、被膜１２は、本体２の取付け面４以外の領域を被覆していてもよく、例えば載置面３を被覆していてもよい。

被膜１２は、例えば、第１実施形態の製造方法において凸部６を形成した後、被膜１２の原料を取付け面４に吹き付けて加熱処理を行なうことによって形成することができる。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態における搬送アームを、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、上述した第１ないし第４実施形態と同様の構成に関しては、記載を省略する。

第５実施形態は、搬送アーム１が流路１４およびライナー１５を有する点が異なる。具体的には、本実施形態の搬送アーム１は、図３（ａ）ないし（ｃ）に示すように、本体２の一主面に配された溝状の流路１４と、流路１４を覆いつつ本体２の一主面に接着したライナー１５とをさらに備える。この流路１４によって対象物を真空吸着することができる。さらに、ライナー１５の一端部は、取付け面４に配されており、凸部６は、ライナーの一端部を取り囲んでいる。その結果、駆動装置に取り付けられた搬送アーム１のぐらつきを低減できる。本時実施形態の凸部６は、取付け面４のライナー１５以外の領域に形成されている。

流路１４は、載置面３に開口するとともにこの開口から空気を吸引することによって対象物を真空吸着するものであり、載置面３から取付け面４に渡って形成されている。また、流路１４は、本体２の一主面に形成された溝の内面とライナー１５とによって取り囲まれた空間である。なお、流路１４は、本体２の内部に形成された本体２の中空構造であっても構わない。この場合に、流路１４は、本体２の内面によって取り囲まれた空間である。

ライナー１５は、例えば板状であり、例えばＳＵＳなどの金属材料からなる。また、ライナー１５は、例えばエポキシ樹脂等の接着剤によって本体２の一主面に接着されている。なお、ライナー１５は、本体２の他主面に接着していても構わない。

本実施形態の搬送アーム１は、以下のようにして作製することができる。

まず、第１実施形態と同様に載置面３、取付け面４および取付け孔５を有する本体２を形成する。この際に、本体２の一主面に溝状の流路１４を形成する。次に、第１実施形態と同様に凸部６を形成する。次に、ライナー１５で流路１４を覆いつつ、ライナー１５を接着剤で本体２の一主面に接着する。以上のようにして、本実施形態の搬送アーム１を作製することができる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良、組み合わせ等が可能である。

１ 搬送アーム
２ 本体
３ 載置面
４ 取付け面
５ 取付け孔
６ 凸部
７ 第１凸部
８ 第２凸部
９ 第３凸部
１０ 第４凸部
１１ 凸部の先端部
１２ 被膜
１３ 突出部
１４ 流路
１５ ライナー

Claims (9)

1. 対象物が載置される載置面と、駆動装置に取り付けられる取付け面と、該取付け面から突出した複数の凸部とを有するセラミックスからなる板状の本体を備え、複数の前記凸部は、平面視にて環状である第１凸部と、平面視にて環状であるとともに、前記第１凸部を取り囲む第２凸部とを含むことを特徴とする搬送アーム。
2. 請求項１に記載の搬送アームにおいて、
   前記本体は、前記取付け面に開口した複数の取付け孔をさらに有しており、
   前記凸部は、前記複数の取付け孔を取り囲んでいることを特徴とする搬送アーム。
3. 請求項１に記載の搬送アームにおいて、
   前記凸部は、前記取付け面から先端部に向かって幅が小さくなるテーパー状であることを特徴とする搬送アーム。
4. 請求項１に記載の搬送アームにおいて、
   前記凸部の先端部は、平面状であることを特徴とする搬送アーム。
5. 請求項１に記載の搬送アームにおいて、
   前記凸部は、錐台状または柱状であることを特徴とする搬送アーム。
6. 請求項１に記載の搬送アームにおいて、
   前記本体の取付け面を被覆した被膜をさらに備え、
   該被膜の一部は、前記凸部の表面を被覆していることを特徴とする搬送アーム。
7. 請求項１に記載の搬送アームにおいて、
   前記本体の一主面に配された溝状の流路と、該流路を覆いつつ前記本体の前記一主面に接着したライナーとをさらに備え、
   該ライナーの一端部は、前記取付け面に配されており、
   前記凸部は、前記ライナーの前記一端部を取り囲んでいることを特徴とする搬送アーム。
8. 請求項１に記載の搬送アームにおいて、
   前記セラミックスは、アルミナ／炭化チタン複合材料からなることを特徴とする搬送アーム。
9. 請求項１に記載の搬送アームと、該搬送アームの前記取付け面が取り付けられた駆動装置とを備えた搬送装置。

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