JP6853646B2

JP6853646B2 - ロボットハンド及び搬送ロボット

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Publication number: JP6853646B2
Application number: JP2016196279A
Authority: JP
Inventors: 敦中塚
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2016-10-04
Filing date: 2016-10-04
Publication date: 2021-03-31
Anticipated expiration: 2036-10-04
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Description

本発明は、加工装置上等でウエーハを保持するロボットハンド及びロボットハンドによりウエーハを保持してウエーハを搬送する搬送ロボットに関する。

半導体ウエーハ等を加工する切削装置や研削装置等の加工装置においては、例えば、カセットステージに載置されたカセットの内部から板状ワークを取り出し保持テーブルに搬送したり、板状ワークの加工を完了した後、加工後の板状ワークをカセットに収容したりしている。そして、加工装置には、ウエーハをカセットから取り出したりカセットにウエーハを収容したりする搬送ロボットが配設されており、この搬送ロボットは、ウエーハを吸着保持する保持面を一方の面に備えたロボットハンド（例えば、特許文献１参照）を備えている。

特開２０１３−１９８９６０号公報

上記特許文献１に記載されているようなロボットハンドは、その保持面上に吸引口が形成されており、また、真空発生装置等から構成される吸引源に保持面を連通させる連通路が内部に形成されている。そして、保持面をウエーハに接触させた状態で、吸引源が吸引することで生み出された吸引力が保持面上の吸引口に伝達されることで、ロボットハンドはウエーハを吸引保持することができる。

ここで、ウエーハに反りがあったり、表面が凸凹になっていたりすると吸引保持する事ができない。その為、ロボットハンドの保持面からエアを噴出させベルヌーイ効果を発生させ吸着保持させる場合が有る。しかし、このようなロボットハンドは、多量のエアを噴出する必要が有り、ロボットハンド内にエアを流通させる流通路を大きくさせるために厚みが厚くなるのでカセット内にカセット内に進入させる事ができない場合が有る。また、例えば特許第4299111号の発明では、保持部がカセット内に進入しているが、ロボットハンドの厚みが厚いのでウエーハの厚みが厚くなるとカセット内に進入するのが不可能になる。
また、搬送ロボットが配設される加工装置が例えば研削装置である場合、搬送対象となる加工後のウエーハには研削加工により発生した研削屑が付着していることがあり、ウエーハの被研削面にロボットハンドを接触させてウエーハを吸引保持すると、ロボットハンドの保持面に研削屑が付着する場合がある。そして、研削屑が保持面に付着した状態のロボットハンドが、加工前の新たなウエーハを吸引保持することで、加工前のウエーハに研削屑が付着してしまうことがある。

したがって、加工装置に設置される搬送ロボットに備えられ搬送対象となるウエーハを保持するロボットハンドにおいては、カセットに進入してウエーハの出し入れを可能にし、研削屑等の加工屑が保持面に付着することで保持面が汚されてしまうことがないようにし、また、新たに加工を施すウエーハに加工屑を付着させないように搬送するという課題がある。

また、本発明は、ウエーハを非接触で吸着保持する一方の面と、ウエーハを吸引保持する他方の面と、ロボットに取り付ける取付部とを有する板状のロボットハンドであって、該一方の面をエア供給源に連通させエアを噴出させ該一方の面に沿ってエアを流し負圧を生成しウエーハを吸着保持する第１の保持手段と、他方の面を吸引源に連通させウエーハを吸引保持する第２の保持手段と、を備え、該第１の保持手段は、プレート状の第１の板部材と、該一方の面に一方の端が該第１の板部材の外周側へ開口するように形成される溝と、該溝の他方の端から該一方の端に向かってエアを噴出するエア噴出口と、該第１の保持手段の内部に形成され該エア噴出口と該取付部に備える第１の接続口とを連通させるエア供給路と、を備え、該第２の保持手段は、プレート状の第２の板部材と、該他方の面と吸引源とを連通させる吸引口と、該第２の保持手段の内部に形成され該吸引口と該取付部に備える第２の接続口とを連通させる吸引路とを備えるロボットハンドである。

また、上記課題を解決するための本発明は、前記のロボットハンドの取付部を装着するホルダを備えウエーハを搬送する搬送ロボットであって、一端に接続されたバルブを介して前記吸引源と前記エア供給源とに選択的に連通する連通路と、該連通路の他端に接続され、該連通路の連通先を該ホルダに装着した該ロボットハンドの前記第１の接続口と前記第２の接続口とのいずれかに切り換える連結手段と、を備え、該連結手段は、該連通路を２つに分岐させる分岐部と、該分岐部と該第１の接続口とを接続する第１の配管と、該第１の配管に配設され該第１の接続口から該分岐部に向かう方向のエアの流れを遮断する第１の逆止弁と、該分岐部と該第２の接続口とを接続する第２の配管と、該第２の配管に配設される絞り弁と、該絞り弁と並列に該第２の配管に配設され該分岐部から該第２の接続口に向かう方向のエアの流れを遮断する第２の逆止弁と、を備える搬送ロボットである。

また、本発明に係るロボットハンドは、一方の面をエア供給源に連通させエアを噴出させ一方の面に沿ってエアを流し負圧を生成しウエーハを吸着保持する第１の保持手段と、他方の面を吸引源に連通させウエーハを吸引保持する第２の保持手段と、を備え、第１の保持手段は、プレート状の第１の板部材と、一方の面に一方の端が第１の板部材の外周側へ開口するように形成される溝と、溝の他方の端から一方の端に向かってエアを噴出するエア噴出口と、第１の保持手段の内部に形成されエア噴出口と取付部に備える第１の接続口とを連通させるエア供給路と、を備え、第２の保持手段は、プレート状の第２の板部材と、他方の面と吸引源とを連通させる吸引口と、第２の保持手段の内部に形成され吸引口と取付部に備える第２の接続口とを連通させる吸引路とを備えている。そのため、本発明に係るロボットハンドは、ウエーハの保持において接触状態で保持するか又は非接触状態で保持するかを選択的に行うことができ、例えば、加工前のウエーハは第２の保持手段を接触させて吸引保持して搬送できるようにし、研削屑等が付着している加工後のウエーハは第１の保持手段によって非接触で吸着保持して研削屑がロボットハンドに付着しないようにしながら搬送することができる。そして、ロボットハンドが、研削後のウエーハに付着している研削屑等によって汚されることがないため、新たに加工を施すウエーハにロボットハンドが研削屑を付着させてしまうことを防止できる。

本発明に係る搬送ロボットは、本発明に係るロボットハンドを効果的に作動させるための最適な装置構成となっており、新たに加工を施すウエーハに研削屑を付着させることなく、所定の搬送場所まで搬送することを可能にする。

搬送ロボットの一例を示す斜視図である。図２（Ａ）は、貼り合わせ面を上側に向けた状態の第１の保持手段の一例を示す斜視図である。図２（Ｂ）は、ウエーハ吸着面である一方の面を上側に向けた状態の第１の保持手段の一例を示す斜視図である。図３（Ａ）は、貼り合わせ面を上側に向けた状態の第２の保持手段の一例を示す斜視図である。図３（Ｂ）は、ウエーハ吸引面である他方の面を上側に向けた状態の第２の保持手段の一例を示す斜視図である。ロボットハンドの一例を示す断面図である。一方の面に第１の接続口と第２の接続口とが形成されたロボットハンドの一例を示す断面図である。連結手段、バルブ、及び連通路の構成を模式的に示す説明図である。外形が矩形状の第１の保持手段の一例を示す平面図である。溝が１本形成された第１の保持手段の一例を示す平面図である。

図１に示す搬送ロボット１は、例えば、図示しない研削装置上に配設され、カセットに棚状に収容されたウエーハＷをカセットから搬出したり、ウエーハＷを板状のロボットハンド２により保持してカセットに収納したり、保持テーブルＴ上に搬送したりする作業を行う。搬送ロボット１に備えられる板状のロボットハンド２は、ウエーハＷを非接触で吸着保持する一方の面２１１ａと、ウエーハを吸引保持する他方の面２２１ａと、搬送ロボット１に取り付ける取付部１２とを有している。

図１に示すウエーハＷは、例えば、外形が円形板状の半導体ウエーハであり、ウエーハＷの表面Ｗａには複数のデバイスが形成されており、例えば、表面Ｗａは図示しない保護テープが貼着されて保護されている。ウエーハＷの裏面Ｗｂは、研削加工等が施される被加工面となる。

図１に示すロボットハンド２は、図１においては下側を向いている一方の面２１１ａをエア供給源６０に連通させエアを噴出させ一方の面２１１ａに沿ってエアを流し負圧を生成しウエーハＷを吸着保持する第１の保持手段２１と、図１においては上側を向いている他方の面２２１ａを吸引源６１に連通させウエーハＷを吸引保持する第２の保持手段２２と、を備えている。

図２（Ａ）、（Ｂ）に示す第１の保持手段２１は、ベルヌーイの原理を利用して非接触でウエーハＷを吸着保持することができる。第１の保持手段２１は、例えば、アクリルやポリカーボネート等のエンプラ又はステンレス鋼等からなり、図１に示す円板状のウエーハＷの外径と略同一の外径を有する略円形に形成されたプレート状の第１の板部材２１１を備えており、第１の板部材２１１の外周部分には矩形状の基部２１２が一体的に形成されている。なお、第１の板部材２１１の一方の面２１１ａは表面が平滑に仕上げられており、また、第１の板部材２１１がウエーハＷに接触してしまった場合に、ウエーハＷを傷付けないように第１の板部材２１１の一方の面２１１ａの端部（稜線）には面取りが施されていてもよい。第１の保持手段２１の外形は、略円形状に限定されるものではなく、例えば、図２（Ｂ）において一点鎖線Ｌ２で示すように、円形の一部を部分的に切欠いた三角十字状に形成されていてもよい。

第１の板部材２１１の一方の面２１１ａには、一方の端２１３ａが第１の板部材２１１の外周側へ開口するように溝２１３が形成されている。第１の板部材２１１の一方の面２１１ａと反対側の面は、図１に示す第２の保持手段２２に貼り合わされる貼り合わせ面２１１ｂとなる。溝２１３は、例えば、一方の面２１１ａの中心から第１の板部材２１１の径方向外側に向かって３方向に均等な角度（例えば１２０度）で放射状に延びており、一方の面２１１ａから第１の板部材２１１の厚さ方向（Ｚ軸方向）の中間部に至る程度の深さを備えている。各溝２１３の幅および深さは同一寸法の一定断面を有している。なお、溝２１３の形成本数は、本実施形態における本数に限定されるものではなく、一方の面２１１ａに周方向に均等な間隔で４本以上放射状に形成されていてもよい。また、溝２１３の幅を一部だけ狭めることで、この狭められた部分で溝２１３内を通るエアが加速されるものとしてもよい。基部２１２の仮想線Ｌ１より−Ｙ方向側の部分は、第１の保持手段２１と図３（Ａ）、（Ｂ）に示す第２の保持手段２２とが組み合わされた場合に、搬送ロボット１に取り付ける図１に示す取付部１２を形成する。また、例えば、第１の板部材２１１の外周端部分には、ウエーハＷの外周領域に接触してウエーハＷが第１の板部材２１１の面方向に移動すること（すなわち、ウエーハＷの横滑り）を制限するガイド部を設けてもよい。このガイド部は、例えば、ゴム又はスポンジ等から構成されており、第１の板部材２１１の外周端部分に、周方向に一定の間隔をおいて溝２１３の一方の端２１３ａとずれるようにして複数（例えば９０度間隔で４つ）固定される。

各溝２１３の他方の端２１３ｂは、一方の面２１１ａの中央に形成された各エア噴出口２１４と連通している。各エア噴出口２１４は、それぞれ一方の面２１１ａの径方向外側に向かって開口しており、各溝２１３の他方の端２１３ｂから一方の端２１３ａに向かってエアを水平に噴出する。例えば、エア噴出口２１４の面積は、エア供給路２１５の断面積よりも小さく形成されている。なお、本実施形態のようにエア噴出口２１４を一方の面２１１ａに形成するのではなく、例えば、第１の板部材２１１の一方の面２１１ａに取り外し可能なノズルパッドを配設するものとし、このノズルパッドにエア噴出口２１４を形成するものとしてもよい。

図２（Ａ）に示すように、第１の保持手段２１の内部、すなわち、第１の板部材２１１の内部から基部２１２の内部にかけては、エアが流通するエア供給路２１５が直線状に延びるように形成されている。なお、エア供給路２１５は、第１の保持手段２１の貼り合わせ面２１１ｂ上には開口していない。エア供給路２１５の一方の端２１５ａは、基部２１２の内部から一方の面２１１ａに向かって形成され一方の面２１１ａ上で開口する第１の接続口２１６と連通している。図２（Ｂ）に示すように、エア供給路２１５の他方の端２１５ｂは、各エア噴出口２１４と連通している。第１の接続口２１６は、図１に示すエア供給源６０と連通する。なお、エア供給路２１５上に、エア供給路２１５内を通るエアを加速させるオリフィス孔等が形成されていてもよい。

図３（Ａ）、（Ｂ）に示す第２の保持手段２２は、例えば、アクリルやポリカーボネート等のエンプラ又はステンレス鋼等からなり、円板状のウエーハＷの外径と略同一の外径を有する略円形に形成されたプレート状の第２の板部材２２１を備えており、第１の保持手段２１と同一の形状を備えている。また、第２の板部材２２１がウエーハＷに接触してしまった場合に、ウエーハＷを傷付けないように第２の板部材２２１の他方の面２２１ａの端部（稜線）には面取りが施されていてもよい。第２の板部材２２１は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示す第１の板部材２１１の貼り合わせ面２１１ｂに貼り合わす貼り合わせ面２２１ｂを備えており、貼り合わせ面２２１ｂの反対側の面は、ロボットハンド２がウエーハＷを吸引保持する他方の面２２１ａとなる。第２の保持手段２２の外形は、略円形状に限定されるものではなく、例えば、図２（Ｂ）において仮想的な一点鎖線Ｌ２で示すように、第１の保持手段２１の形状が円形の一部を部分的に切欠いた三角十字状に形成されている場合においては、同様に三角十字状に形成されていると好ましい。

第２の板部材２２１の外周部分には、矩形状の基部２２２が一体的に形成されている。図３（Ａ）に示すように、第２の保持手段２２の内部、すなわち、基部２２２の内部から第２の板部材２２１の内部にかけては、吸引路２２３が形成されている。吸引路２２３は、基部２２２内部を第２の板部材２２１内に向かって直線状に延び、第２の板部材２２１内部を第２の板部材２２１の外周に沿うように円弧状に延びるように形成されている。なお、吸引路２２３は、第２の保持手段２２の貼り合わせ面２２１ｂ上には開口していない。

第２の板部材２２１には、第２の板部材２２１の他方の面２２１ａとコンプレッサー及び真空発生装置等からなる図１に示す吸引源６１とを連通させる吸引口２２４が複数形成されている。吸引口２２４は、たとえば、３つ×３つの計９つで一群となっており、各吸引口２２４は、吸引路２２３上から他方の面２２１ａに向かって貫通形成されており、吸引路２２３と連通している。例えば、計９つで一群となっている各吸引口２２４は、他方の面２２１ａの外周部分に周方向に均等な角度（例えば１２０度）離間して３箇所でそれぞれ開口している。なお、吸引路２２３の形状及び吸引口２２４の配設個数や配設形態は本実施形態に限定されるものではなく、例えば吸引路２２３は、基部２２２内部を直線状に第２の板部材２２１内の中央に向かって延び、第２の板部材２２１内の中央から径方向外側に向かって均等な角度で放射状に延びていてもよい。また、吸引口２２４は、他方の面２２１ａの外周部分に周方向に均等な角度離間して４箇所以上でそれぞれ開口していてもよく、また、吸引口２２４の口径を大きくして、他方の面２２１ａの外周部分に周方向に１２０度離間して３箇所でそれぞれ１つづつ開口していてもよい。また、各吸引口２２４上に、ゴム等の弾性部材からなるリング状の吸引パッドを配設するものとしてもよい。

図３（Ａ）に示す吸引路２２３の基部２２２側の一端２２３ａは、基部２２２の内部から他方の面２２１ａに向かって形成され他方の面２２１ａ上で開口する第２の接続口２２６に連通している。基部２２２の仮想線Ｌ１より−Ｙ方向側の部分は、第２の保持手段２２と第１の保持手段２１とが組み合わされた場合に、搬送ロボット１に取り付ける図１に示す取付部１２を形成する。

図２（Ａ）、（Ｂ）に示す第１の保持手段２１と図３（Ａ）、（Ｂ）に示す第２の保持手段２２とを重ね合わせた状態で、図４に示すように、第１の保持手段２１の貼り合わせ面２１１ｂと第２の保持手段２２の貼り合わせ面２２１ｂとを適宜のボンド剤等によって接着することによって、第１の保持手段２１と第２の保持手段２２とからロボットハンド２が組み立てられる。なお、第１の保持手段２１と第２の保持手段２２との貼り合わせをネジ等によって行えるように、第１の保持手段２１及び第２の保持手段２２にネジ孔等を形成するものとしてもよい。
また、本実施形態においては、第１の板部材２１１と第２の板部材２２１の２枚の板を貼り合わせてロボットハンド２を構成しているが、貼り合わせをしないで１枚の板で第１の保持手段２１と第２の保持手段２２とを構成しても良い。
また、本実施形態においては、一方の面２１１ａに第１の接続口２１６を形成し他方の面２２１ａに第２の接続口２２６を形成する構成としているが、一方の面２１１ａまたは他方の面２２１ａのどちらかの面に、第１の接続口２１６と第２の接続口２２６とを形成しても良い。例えば、図５に示すように、他方の面２２１ａに、第１の接続口２１６と第２の接続口２２６とを形成しても良い。

図１に示す搬送ロボット１は、ロボットハンド２を所定の位置に移動させる駆動部３を備えている。駆動部３は、例えば、第１のアーム３０と、第２のアーム３１と、ロボットハンド２を水平方向に旋回させるロボットハンド旋回手段３２と、第１のアーム旋回手段３３と、第２のアーム旋回手段３４とから構成されており、ＣＰＵとメモリ等の記憶素子とから構成される図示しない制御部によってその動作が制御されている。

軸状のロボットハンド旋回手段３２には、第１のアーム３０の一端の上面が連結されている。第１のアーム３０のもう一端の下面には、第１のアーム旋回手段３３を介して、第２のアーム３１の一端の上面が連結されている。第２のアーム３１のもう一端の下面には、第２のアーム旋回手段３４が連結されている。そして、第２のアーム旋回手段３４は、Ｚ軸方向移動機構９上に配設されている。

ロボットハンド旋回手段３２は、図示しない旋回駆動源が発生させる回転力によりロボットハンド２を第１のアーム３０に対して水平に旋回させるものである。第１のアーム旋回手段３３は、図示しない旋回駆動源が発生させる回転力により、第１のアーム３０を第２のアーム３１に対して水平に旋回させるものである。第２のアーム旋回手段３４は、図示しない旋回駆動源が発生する回転力により、第２のアーム３１をＺ軸方向移動機構９に対して水平に旋回させるものである。そして、Ｚ軸方向移動機構９は、制御部によりその動作が制御されており、ロボットハンド２を図示しない研削装置上でＺ軸方向に上下動させる。

ロボットハンド旋回手段３２の上端側には、鉛直方向（Ｚ軸方向）に直交するＹ軸方向の軸心を有するモータ４０を回転可能に支持するハウジング４１が固定されている。ハウジング４１の内部には、モータ４０の後端部４０ｂと、モータ４０の後端部４０ｂに連結されモータ４０を回転駆動するエンコーダ４２とが収容されている。モータ４０の先端部４０ａはハウジング４１から−Ｙ方向に突出しており、この先端部４０ａに、ロボットハンド２の取付部１２を装着するホルダ１４が接続されている。エンコーダ４２がモータ４０を回転させることに伴って、モータ４０にホルダ１４を介して接続されているロボットハンド２が回転して、ロボットハンド２の一方の面２１１ａとロボットハンド２の他方の面２２１ａとを上下に反転させることができる。なお、モータ４０は、例えば、エアシリンダ等によってハウジング４１から水平方向に向かって移動可能に構成されていてもよい。

第１の保持手段２１の第１の接続口２１６及び第２の保持手段の第２の接続口２２６は、ホルダ１４に装着したロボットハンド２の第１の接続口２１６と第２の接続口２２６とを切り換える連結手段５に接続されている。例えばホルダ１４上に配設された連結手段５には、可撓性を有する樹脂チューブ又は金属配管等で構成される連通路８の他端８ａが接続されている。例えば、連通路８は、駆動部３の内部を図示しないロータリージョイント等を用いてチューブが屈曲可能に配設されている。または、駆動部３の外側に屈曲可能にチューブを配設されており、連通路８のもう一端８ｂは、駆動部３の第２のアーム旋回手段３４の側面に固定されたバルブ７を介して吸引源６１とエア供給源６０とに選択的に連通している。

図１、図６に示すバルブ７は、連通路８との連通先を吸引源６１とエア供給源６０とのいずれかに切り換える役割を果たし、例えば、図６に示すようなソレノイド（電磁石）バルブであり、電磁石に電流を流して磁力を発生させ、この磁力を利用しバルブ内のスプールを引き付け移動させることで、エアの流路を吸引源６１又はエア供給源６０のいずれかと連通するように切り換えることができる。なお、バルブ７は、ソレノイドバルブに限定されるものではない。

図６に示すように、バルブ７と連通路８を介して吸引源６１とエア供給源６０とのいずれかに連通している連結手段５は、連通路８を２つに分岐させる分岐部５０と、分岐部５０と第１の接続口２１６とを接続する第１の配管５１と、第１の配管５１に配設され第１の接続口２１６から分岐部５０に向かう方向のエアの流れを遮断する第１の逆止弁５３と、分岐部５０と第２の接続口２２６とを接続する第２の配管５２と、第２の配管５２に配設される絞り弁５４と、絞り弁５４と並列に第２の配管５２に配設され分岐部５０から第２の接続口２２６に向かう方向のエアの流れを遮断する第２の逆止弁５５とを備えている。

以下に、図１に示すロボットハンド２によりウエーハＷを保持し、搬送ロボット１によってウエーハＷを搬送する場合の、ロボットハンド２の動作及び搬送ロボット１の動作について説明する。

まず、モータ４０が連結手段５を回転させ、他方の面２２１ａが下側を向いた状態にロボットハンド２がセットされる。次いで、図１に示すＺ軸方向移動機構９が、搬送ロボット１をＺ軸方向に移動させて、図示しないウエーハカセット等に収容されているウエーハＷの裏面Ｗｂとロボットハンド２の他方の面２２１ａとが対向するように、搬送ロボット１を位置付ける。

次いで、駆動部３がロボットハンド２を旋回させて、例えば、他方の面２２１ａ上の３箇所に位置する吸引口２２４を結ぶ三角形内に、ウエーハＷの裏面Ｗｂの中心が位置するようにロボットハンド２が位置付けられる。そして、ロボットハンド２が−Ｚ方向に向かって下降していき、他方の面２２１ａがウエーハＷの裏面Ｗｂに接触する。

搬送ロボット１は、バルブ７によって吸引源６１と連通路８とが連通した状態に設定されており、図１、６に示す吸引源６１が吸引を行うことで、吸引口２２４、吸引路２２３、第２の接続口２２６、連結手段５、連通路８及びバルブ７で構成される流路に、他方の面２２１ａから吸引源６１へと向かう方向のエアの流れが発生する。連結手段５の内部においては、図６に示す第２の配管５２に配設された第２の逆止弁５５が開き、他方の面２２１ａから吸引源６１へと向かう方向のエアが第２の逆止弁５５を通過していく。第１の配管５１内は第１の逆止弁５３が開かないため、第１の配管５１内にエアの流通は起きない。他方の面２２１ａから吸引源６１へと向かう方向のエアの流れが発生することで、第２の板部材２２１の他方の面２２１ａ上には吸引力が発生し、この吸引力によって、ウエーハＷがロボットハンド２により接触状態で吸引保持される。

駆動部３がロボットハンド２を駆動し、ロボットハンド２が吸引保持したウエーハＷを図示しないウエーハカセットから搬出し、図１に示す保持テーブルＴ上まで搬送する。図１に示す保持テーブルＴは、例えば、その外形が円形状であり、ポーラス部材等からなりウエーハＷを吸引保持する保持部Ｔ１と、保持部Ｔ１を支持する枠体Ｔ２とを備える。ウエーハＷの裏面Ｗｂを吸引保持しているロボットハンド２が、ウエーハＷの裏面Ｗｂが上側になるようにして、ウエーハＷを保持テーブルＴ上に載置する。保持部Ｔ１は図示しない吸引源に連通しており、吸引源が吸引することで生み出された吸引力が保持面Ｔ１ａに伝達されることで、保持テーブルＴは保持面Ｔ１ａ上でウエーハＷを吸引保持する。また、吸引源６１による吸引が停止するとともに、吸引源６１と連通している状態の連通路８がエア供給源６０と連通するように、バルブ７によって吸引源６１とエア供給源６０とが切り換えられる。そして、エア供給源６０がバルブ７及び連通路８を介して、連結手段５に対してエアを供給する。供給されたエアは、連結手段５の絞り弁５４を通過し、第２の接続口２２６、吸引路２２３、及び吸引口２２４を通りロボットハンド２の他方の面２２１ａから下方に向かって少量のエアが噴出する。このエアの噴射圧力によって、他方の面２２１ａとウエーハＷとの間に残存する真空吸着力を破壊し、ウエーハＷをロボットハンド２から確実に離脱可能とする。そして、ウエーハＷをロボットハンド２の他方の面２２１ａから離脱させ、保持テーブルＴがウエーハＷを保持し、ロボットハンド２が保持テーブルＴ上から退避する。
なお、上記のようにエア供給源６０からエアを供給させたとき、他方の面２２１ａからエアを噴出すると共に一方の面２１１ａからもエアが噴出される。

裏面Ｗｂが上側を向いた状態で保持テーブルＴにより保持されたウエーハＷは、図示しない研削手段によって、裏面Ｗｂ側から研削され所定の厚みまで薄化される。研削中において、ウエーハＷの裏面Ｗｂは洗浄水で洗浄されているが、洗浄しきれなかった研削屑はウエーハＷの裏面Ｗｂに付着した状態となる。研削加工が完了したウエーハＷは、保持テーブルＴから搬送ロボット１によって搬出される。

ウエーハＷを保持テーブルＴから搬出するに際しては、まず、モータ４０が連結手段５を回転させ、一方の面２１１ａが下側を向いた状態にロボットハンド２がセットされる。次いで、駆動部３がロボットハンド２を旋回させ、また、図１に示すＺ軸方向移動機構９が、搬送ロボット１をＺ軸方向に移動させて、保持テーブルＴ上に裏面Ｗｂ側が上を向いた状態で保持されているウエーハＷの裏面Ｗｂとロボットハンド２の一方の面２１１ａとが対向するように、搬送ロボット１を位置付ける。

次いで、ロボットハンド２の一方の面２１１ａとウエーハＷの裏面Ｗｂとが接触しない程度の位置まで、ロボットハンド２が−Ｚ方向へ降下する。ロボットハンド２がＺ軸方向の所定の位置まで降下した後、エア供給源６０が、所定圧力のエアをバルブ７に向かって供給する。搬送ロボット１はバルブ７によってエア供給源６０と連通路８とが連通した状態に設定されているため、バルブ７、連通路８、連結手段５、第１の接続口２１６、溝２１３、及びエア噴出口２１４で構成される流路に、エア供給源６０から第１の保持面２１１ａへと向かう方向のエアの流れが発生する。連結手段５の内部においては、第１の配管５１に配設された第１の逆止弁５３が開き、エア供給源６０から供給されたエアが第１の逆止弁５３を通過していく。第２の配管５２内は第２の逆止弁５５は開かないが、絞り弁５４で絞られた少量のエアが第２の接続口２２６を通過して他方の面２２１ａから噴出される。つまり、エア供給源６０からエアを供給させたときは、一方の面２１１ａと他方の面２２１ａの両面からエアが噴出される。

エア噴出口２１４から噴射されたエアは、一方の面２１１ａ上に形成された各溝２１３内を放射方向に向かって高速で流通する。ここで、例えば、図２（Ａ）に示すエア供給路２１５の断面積は図２（Ｂ）に示すエア噴出口２１４の断面積よりも小さいため、エア供給路２１５からエア噴出口２１４に移動する際にエアの流速が加速され、静圧が増すことで周囲の空気を引き込み、ウエーハＷを吸着する吸着力を発生させる。また、エアが直線形状の各溝２１３内を整流状態で高速で放射方向に向かって流通することにより、ベルヌーイ効果によって溝２１３の両脇の周囲の空気が溝２１３内部へ引き込まれ、溝２１３近辺に負圧が生じ、ウエーハＷに対する吸着力が生じる。そして、ロボットハンド２が一方の面２１１ａで非接触状態でウエーハＷを吸着保持する。

ロボットハンド２がウエーハＷを非接触で吸着保持した後、保持テーブルＴによるウエーハＷの吸引保持を解除する。さらに、ロボットハンド２が＋Ｚ方向へと上昇することで、ウエーハＷが保持テーブルＴから搬出される。駆動部３によって、加工後のウエーハＷを非接触で吸着保持したロボットハンド２が旋回して、加工後のウエーハＷがウエーハ洗浄装置等に搬送される。加工後のウエーハＷを搬送したロボットハンド２は、新たな加工を施すウエーハＷを搬送するために移動する。
なお、ロボットハンド２の一方の面２１１ａは、エア供給源６０とバルブ７との間に図示しない絞り弁を備えて、逆止弁５３側に供給するエアの流量を調節して非接触状態でウエーハＷを吸着保持してもよい。その場合は、供給するエアの流量を多くすることによって、一方の面２１１ａにウエーハＷを接触させて吸着保持させることも可能である。すなわち、絞り弁を、一方の面に非接触でウエーハを吸着保持する第１のエア流量と該第１のエア流量より大きいエアを溝に流通させ一方の面に接触してウエーハを吸着保持する第２のエア流量とに切り換える切り換え手段として機能させることができる。ウエーハＷを一方の面２１１ａに接触させて、一方の面２１１ａによってウエーハＷを吸着保持することでウエーハＷの横滑りが防止できる。

このように、本発明に係るロボットハンド２は、ウエーハＷの保持において接触状態で保持するか又は非接触状態で保持するかを選択的に行うことができ、上記のように、加工前のウエーハＷには第２の保持手段２２の他方の面２２１ａを接触させて吸引保持して搬送できるようにし、研削屑等が付着している加工後のウエーハＷは第１の保持手段２１によって非接触で吸着保持して研削屑がロボットハンド２に付着しないようにしながら搬送を行うことができる。そして、ロボットハンド２が、研削後のウエーハＷに付着している研削屑等によって汚されることがないため、新たに加工を施すウエーハＷにロボットハンド２が研削屑を付着させてしまうことを防止できる。

本発明に係る搬送ロボット１は、研削屑が付着しない動作をロボットハンド２に効率よく行わせることができ、新たに加工を施すウエーハＷに研削屑を付着させることなく、所定の搬送場所まで搬送することを可能にする。

なお、本発明に係るロボットハンド２及び搬送ロボット１は上記実施形態に限定されるものではなく、また、添付図面に図示されているロボットハンド２及び搬送ロボット１の各構成の大きさや形状等についても、これに限定されず、本発明の効果を発揮できる範囲内で適宜変更可能である。例えば、第１の保持手段２１については、以下に示す様々な実施態様がある。

例えば、図７に示す第１の保持手段２３は、アクリルやポリカーボネート等のエンプラ又はステンレス鋼等からなり、矩形のプレート状の第１の板部材２３１と、第１の板部材２３１と一体的に形成された矩形状の基部２３２とを備えている。第１の板部材２３１の一方の面２３１ａには、一方の端２３３ａが第１の板部材２３１の先端の外周側へ開口するように直線状に溝２３３が１本形成されており、一方の面２３１ａはウエーハＷを非接触で吸着保持する面となる。溝２３３の他方の端２３３ｂの端面は、一方の面２３１ａの中央に一方の面２３１ａの面方向に向かって開口するように形成された１つのエア噴出口２３４と連通している。エア噴出口２３４は、溝２３３の他方の端２３３ｂから一方の端２３３ａに向かってエアを噴出する。第１の保持手段２３の内部、すなわち、エア噴出口２３４から基部２３２の内部にかけては、エアが流通する２本のエア供給路２３５が直線状に延びるように形成されている。図７に示すように、２本のエア供給路２３５の他方の端２３５ａは、一本に合流しておりエア噴出口２３４と連通している。各エア供給路２３５の一方の端２３５ｂは、基部２３２の内部から一方の面２３１ａに向かって形成され一方の面２３１ａ上で開口する各第１の接続口２３６と連通している。各第１の接続口２３６は、図１に示すエア供給源６０と連通する。なお、各エア供給路２３５上に、エア供給路２３５内を通るエアを加速させるオリフィス孔等が形成されていてもよい。なお、一方の面２３１ａの反対の他方の面には、吸引源に連通する吸引口を備え第１の保持手段２３と同様に矩形状に形成された第２の保持手段を貼り合わせる。また、一方の面２３１ａ側または一方の面２３１ａの反対の他方の面側のどちらかの同一面に、第１の接続口２３６と吸引源に接続する第２の接続口とを配設しても良い。

例えば、図８に示す第１の保持手段２４のように、図７に示す第１の保持手段２３の第１の板部材２３１を、図１に示す円板状のウエーハＷの外径と略同一の外径を有する略円形に形成されたプレート状の第１の板部材２４１に変更してもよい。第１の板部材２３１を第１の板部材２４１に変更した点以外の構成については、第１の保持手段２４と第１の保持手段２３とは同様に構成されている。図７に示す第１の板部材２３１及び図８に示す第１の板部材２４１の基部２３２の仮想線Ｌ１より−Ｙ方向側の部分は、図１に示す搬送ロボット１に取り付ける取付部を形成する。

１：搬送ロボット１２：取付部１４：ホルダ
２：ロボットハンド
２１：第１の保持手段
２１１：第１の板部材２１１ａ：ロボットハンドの一方の面
２１１ｂ：第１の板部材の貼り合わせ面
２１２：基部２１３：溝２１３ａ：溝の一方の端２１３ｂ：溝の他方の端
２１４：エア噴出口２１５：エア供給路２１５ａ：エア供給路の一方の端
２１５ｂ：エア供給路の他方の端２１６：第１の接続口
２２：第２の保持手段
２２１：第２の板部材２２１ａ：ロボットハンドの他方の面
２２１ｂ：第２の板部材の貼り合わせ面
２２２：基部２２３：吸引路２２３ａ：吸引路の一端２２４：吸引口
２２６：第２の接続口
３：駆動部３０：第１のアーム３１：第２のアーム３２：ロボットハンド旋回手段
３３：第１のアーム旋回手段３４：第２のアーム旋回手段
４０：モータ４０ａ：モータの先端部４０ｂ：モータの後端部
４１：ハウジング４２：エンコーダ
９：Ｚ軸方向移動機構
７：バルブ８：連通路
５：連結手段５０：分岐部５１：第１の配管５２：第２の配管
５３：第１の逆止弁５４：絞り弁５５：第２の逆止弁
６０：エア供給源６１：吸引源
Ｗ：ウエーハＷａ：ウエーハの表面Ｗｂ：ウエーハの裏面
Ｔ：保持テーブルＴ１：吸着部Ｔ１ａ：保持面Ｔ２：枠体

Claims

ウエーハを吸着保持する一方の面と、ウエーハを吸引保持する他方の面と、ロボットに取り付ける取付部とを有する板状のロボットハンドであって、
該一方の面をエア供給源に連通させエアを噴出させ該一方の面方向にエアを流し負圧を生成しウエーハを吸着保持する第１の保持手段と、他方の面を吸引源に連通させウエーハを吸引保持する第２の保持手段と、を備え、
該第１の保持手段は、プレート状の第１の板部材と、該一方の面に一方の端が該第１の板部材の外周側へ開口して形成される溝と、該溝の他方の端から該一方の端に向かってエアを噴出するエア噴出口と、該第１の保持手段の内部に形成され該エア噴出口と該取付部に備える第１の接続口とを連通させるエア供給路と、を備え、
該第２の保持手段は、プレート状の第２の板部材と、該他方の面と吸引源とを連通させる吸引口と、該第２の保持手段の内部に形成され該吸引口と該取付部に備える第２の接続口とを連通させる吸引路とを備えるロボットハンド。
請求項１記載のロボットハンドの前記取付部を装着するホルダを備えウエーハを搬送する搬送ロボットであって、
一端に接続されたバルブを介して前記吸引源と前記エア供給源とに選択的に連通する連通路と、
該連通路の他端に接続され、該連通路の連通先を該ホルダに装着した該ロボットハンドの前記第１の接続口と前記第２の接続口とに連結する連結手段と、を備え、
該連結手段は、該連通路を２つに分岐させる分岐部と、該分岐部と該第１の接続口とを接続する第１の配管と、該第１の配管に配設され該第１の接続口から該分岐部に向かう方向のエアの流れを遮断する第１の逆止弁と、該分岐部と該第２の接続口とを接続する第２の配管と、該第２の配管に配設される絞り弁と、該絞り弁と並列に該第２の配管に配設され該分岐部から該第２の接続口に向かう方向のエアの流れを遮断する第２の逆止弁と、を備える搬送ロボット。