JPH04277647A - 円板状物品の把持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、薄型円板状の被搬送
物（特に半導体製造工程における半導体ウエハ）を搬送
する際に使用される把持装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９は従来の半導体ウエハ保持装置の一
例を示す断面図である。図において、１４は半導体ウエ
ハ３を載置するためのの保持台、１４ａは半導体ウエハ
３を径方向に拘束するためのガイドである。図１０は従
来の半導体ウエハ保持装置の他の例を示す断面図である
。図において、１５は半導体ウエハ３を吸引保持するた
めの吸着プレート、１５ｂは真空吸引するための吸引口
、１６は真空ポンプ、１７は大気開放のための弁である
。

【０００３】次に、上記従来装置の動作について説明す
る。まず、図９の従来装置において、半導体ウエハ３は
保持台１４に載せられ、両者間の摩擦により半導体ウエ
ハ３の移動が拘束される。そして、搬送時の加速度が上
記摩擦力を上回る場合にはガイド１４ａが半導体ウエハ
３の更なる移動を拘束するのである。一方、図１０の従
来装置において、半導体ウエハ３は真空ポンプ１６に連
なる吸着プレート１５に設けられた吸引口１５ｂにより
吸引され保持される。一方、半導体ウエハ３を吸着プレ
ート１５より離す場合は、弁１７が大気開放され真空を
破壊することにより行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図９に示した従来装置
では、半導体ウエハ３の保持力を保持台１４との摩擦力
に依存しているため、正確な位置決めを期すことが困難
であった。更に、過大な加速度にて搬送する場合には保
持することができなくなっていた。また、摩擦面におい
て摩擦粉を発生するなどの問題点があった。一方、図１
０の従来装置では、真空によるウエハ吸着に依存してい
るため、真空容器内での搬送には使用できない。また、
大気中の使用においても半導体ウエハを離脱する際に大
気開放が必要であり、大気中に混入した異物をウエハ裏
面に吹きつけ半導体ウエハを汚染するといった問題点が
あった。

【０００５】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、半導体ウエハに代表される薄型
円板状搬送物の確実な把持及び正確な位置決めができる
と共に、把持による搬送物のダメージ（特に、半導体ウ
エハの鏡面等のダメージ）のない、また異物による汚染
等を防止できるような保持装置を提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る円板状
物品の把持装置は、円板状物品を径方向に挟持するため
の複数の爪部を備え、その爪の少なくとも一つはリニア
アクチュエータにより駆動される可動爪とし、かつ、爪
の先端部に荷重検出センサを設けて円板状物品の挟持力
を制御するものである。第２の発明に係る円板状物品の
把持装置は、弦を有する円板状物品を径方向に挟持する
ための複数の爪部を備え、その爪のうち少なくとも３つ
は円板状物品の外周部を把持できるように配置され、か
つその３つの爪の接触点を結ぶ三角形内に上記円板状物
品の中心が包含されるようにしたものである。第３の発
明に係る円板状物品の把持装置は、円板状物品を径方向
に挟持するための複数の爪部を備え、上記円板状物品の
外周円筒部を上記爪の平坦部で把持するようにしたもの
である。第４の発明に係る円板状物品の把持装置は、円
板状物品を径方向に挟持するための複数の爪部を備え、
上記円板状物品の外周コーナー部を上記爪の斜面部で把
持するようにしたものである。

【０００７】

【作用】第１の発明によれば、リニアアクチュエータに
より駆動される爪により薄型円板状物品（半導体ウエハ
）を把持し、把持の際の荷重を制御するようにしたので
、半導体ウエハを確実にかつダメージなく保持すること
が可能となり、また、半導体ウエハの正確な位置決めが
でき、更に、異物汚染を防止することができる。第２の
発明によれば、弦を有する円板状物品、例えば半導体ウ
エハのオリエンテーションフラットを内包する角度で半
導体ウエハの外周を分割した位置に爪を配置し、その接
触点を少なくとも３ヵ所確保したことにより、半導体ウ
エハのオリエンテーションフラットが任意の位置にあっ
ても確実に把持することができる。第３及び第４の発明
によれば、薄型円板状物品の外周の円筒部またはコーナ
ー部をそれに相当する形状の爪により把持するようにし
たので、円板状物品の確実な把持及び正確な位置決めが
可能となる。更に、円板状物品の表面（半導体ウエハの
鏡面）への汚染が防止できる。

【０００８】

【実施例】図１（ａ），（ｂ）はこの発明に係る薄型円
板状物品（半導体ウエハ等）の把持装置の一実施例を示
す側面図及び平面図である。図において、１は保持台１
０に固着された固定爪であり、２本の爪部１ａ，１ｂを
有している。 ２は可動爪であり、３本の爪部２ａ，２ｂ，２ｃを有し
ている。 ３は固定爪１及び可動爪２によって把持される半導体ウ
エハ、４は可動爪２を案内するためのガイド、５はコイ
ルを巻いたアマチュアであり、可動爪２の後方に取り付
けられている。６はアマチュア５に対応した永久磁石で
あり、保持台１０に固定されている。７は可動爪の爪部
２ａ，２ｂ，２ｃの先端に取り付けられた荷重検出セン
サを示す。また、Ａ，Ｂ点は固定爪の爪部１ａ，１ｂと
半導体ウエハ３との接触中心、Ｃ，Ｄ，Ｅ点は可動爪の
爪部２ａ，２ｂ，２ｃと半導体ウエハ３との接触中心、
Ｏ点は半導体ウエハを円とみなした場合の中心を示す。 ３Ｂは半導体ウエハ３のオリエンテーションフラットを
示し、このオリエンテーションフラット３Ｂを弦として
半導体ウエハ中心Ｏ点とのなす角をθとする。更に本実
施例において、固定爪１及び可動爪２と半導体ウエハ３
との接触点は、次の条件を満たすように配置されている
。 ■　　θ＜∠ＡＯＢ＝∠ＣＯＤ＝∠ＤＯＥ　　及び■　
　∠ＡＯＢは直線ＤＥの延長線により等分されること。

【０００９】また、図２は上記実施例の制御回路ブロッ
ク図を示す。図において、２は可動爪、５，６はリニア
アクチュエータを構成するアマチュア及び永久磁石であ
る。７は荷重検出センサ、１５は荷重検出センサ７によ
り検出されたアナログ値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ
変換器、１６は指令荷重になるようにフィードバックを
かけ荷重をコントロールするための制御回路、１７はデ
ィジタル値をアナログ値に変換するＤ／Ａ変換器、１８
はアナログ指令を増幅してリニアアクチュエータ５，６
を駆動する駆動回路である。

【００１０】次に、上記構成の把持動作を図１について
説明する。まず、アマチュア５に通電することにより、
可動爪２はガイド４に支持されて直線運動を行い、固定
爪１との間で半導体ウエハ３を径方向に把持又は解放す
る動作を行う。この動作の駆動力はアマチュア５と永久
磁石６との間に発生する電磁力である。そして、荷重検
出センサ７は半導体ウエハ３に押しつけられてその反力
を検出する。一方、図１において、オリエンテーション
フラット３Ｂは可動爪２ｃの中心Ｅ点と対向した位置に
あって、半導体ウエハ３には固定爪の接触中心Ａ，Ｂ点
と可動爪の接触中心Ｃ，Ｄ点が作用している。更に上記
接触点が構成する四角形ＡＢＣＤは半導体ウエハの中心
Ｏ点を内包するように構成されているので、半導体ウエ
ハ３は固定爪１ａ，１ｂ及び可動爪２ａ，２ｂにより確
実に把持される。また、この実施例による固定爪と可動
爪の配置構成によると、オリエンテーションフラット３
Ｂが他のどんな箇所に位置しても上記と同様の結果にな
り、半導体ウエハ３は固定爪１及び可動爪２により確実
に把持される。

【００１１】次に図２において制御動作を説明すると、
制御回路１６はあらかじめ設定された指令データをデジ
タル値として出力する。このデータをＤ／Ａ変換器１７
にてアナログ値に変換して駆動回路１８への指令値とす
る。駆動回路１８はこの指令値を増幅し、リニアアクチ
ュエータのアマチュア５へ電流を流し可動爪２を駆動さ
せる。そして、可動爪２の先端に設置した荷重検出セン
サ７により荷重を検出し，Ａ／Ｄ変換器１５にてデジタ
ル値に変換して制御回路１６へフィードバックする。制
御回路１６は指令値とフィードバック値との差分をとり
、例えば比例・積分制御等を行って把持荷重を制御する
。

【００１２】なお、上記図１の実施例の他に、図３に示
すように固定爪１と可動爪２の位置が逆に配置されてい
ても良く、あるいは図４に示すように両者とも可動爪２
であってもよく、更に、図５に示すように接触点が各々
独立した可動爪２ａ〜２ｅであっても上記実施例と同様
の効果を奏する。

【００１３】また、上記実施例では固定爪及び可動爪併
せて５個の爪を設置した例を示したが、オリエンテーシ
ョンフラットを内包する角度で半導体ウエハ円周を分割
する爪（θ角度以上の間隔を有してウエハ円周に配置さ
れる爪）が複数個存在し、その爪のうち少なくとも３個
が半導体ウエハを接触保持し、しかもその３個の爪の接
触点を結ぶ三角形が半導体ウエハの中心点を内包するよ
うに配置すれば、半導体ウエハを確実に把持することが
でき、この発明の目的を達成することができる。

【００１４】次に、爪部の先端形状の実施例を図６〜図
８において説明する。図６に示す実施例において、１，
２は固定又は可動爪、、Ｖは固定又は可動爪１，２に設
けられた直線部であり、平面方向から見ると半導体ウエ
ハ３の半径と同一の曲率で形成されている。３０はウエ
ハを一時、載置させるためのステージを示す。図６の実
施例の構成においては、各爪１，２が各々対抗して半導
体ウエハ３の中心に向って直動して、爪の直線部Ｖによ
り半導体ウエハ３の外周円筒部を把持する。

【００１５】図７の実施例において、Ｓは固定又は可動
爪１，２に設けられた斜面部であり、図６の実施例と同
じく平面方向から見ると半導体ウエハ３の半径と同一の
曲率で形成されている。この実施例では、各爪１，２の
斜面部Ｓが半導体ウエハ３の外周部のコーナー部を把持
する。また、図８の実施例においては、図７の実施例に
おける爪を上下方向に分割した形状となっており、爪１
００，１０１の上下動により、半導体ウエハ３を把持す
ることができる。

【００１６】

【発明の効果】第１の発明によれば、リニアアクチュエ
ータにより駆動される爪により薄型円板状物品（半導体
ウエハ）を把持し、把持の際の荷重を制御するように構
成したので、半導体ウエハを確実にかつダメージなく保
持することが可能となり、また、半導体ウエハの正確な
位置決めができ、更に、異物汚染を防止することができ
る。第２の発明によれば、弦を有する円板状物品、例え
ば半導体ウエハのオリエンテーションフラットを内包す
る角度で半導体ウエハの外周を分割した位置に爪を配置
し、その接触点を少なくとも３ヵ所確保したことにより
、オリエンテーションフラットが任意の位置にあっても
確実に把持することができる。第３及び第４の発明によ
れば、薄型円板状物品の外周の円筒部またはコーナー部
をそれに相当する形状の爪により把持するようにしたの
で、円板状物品の確実な把持及び正確な位置決めが可能
となる。更に、円板状物品の表面（半導体ウエハの鏡面
）への汚染が防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る円板状物品の把持装置の一実施
例を示す側面図及び平面図である。

【図２】上記把持装置の制御回路のブロック図を示す。

【図３】この発明に係る円板状物品の把持装置の他の実
施例を示す平面図である。

【図４】この発明に係る円板状物品の把持装置の他の実
施例を示す平面図である。

【図５】この発明に係る円板状物品の把持装置の他の実
施例を示す平面図である。

【図６】この発明に係る把持装置の爪部の一実施例を示
す側面図である。

【図７】この発明に係る把持装置の爪部の他の実施例を
示す側面図である。

【図８】この発明に係る把持装置の爪部の他の実施例を
示す側面図である。

【図９】従来の半導体ウエハの保持装置を示す構成図で
ある。

【図１０】従来の半導体ウエハの保持装置を示す構成図
である。

【符号の説明】

１　　　　固定爪 ２　　　　可動爪 ３　　　　半導体ウエハ ５　　　　アマチュア ６　　　　永久磁石 ７　　　　荷重検出センサ １０　　　　保持台 １６　　　　制御回路 １８　　　　駆動回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　円板状物品を径方向に挟持するための
   複数の爪部を備え、その爪の少なくとも一つはリニアア
   クチュエータにより駆動される可動爪とし、かつ、上記
   いずれかの爪の先端部に荷重検出センサを設けて円板状
   物品の挟持力を制御するようにした円板状物品の把持装
   置。
2. 【請求項２】　　弦を有する円板状物品を径方向に挟持
   するための複数の爪部を備えた把持装置であって、上記
   爪のうち少なくとも３つは円板状物品の外周部を把持で
   きるように配置され、かつその３つの爪の接触点を結ぶ
   三角形内に上記円板状物品の中心が包含されるようにし
   た円板状物品の把持装置。
3. 【請求項３】　　円板状物品を径方向に挟持するための
   複数の爪部を備えた把持装置であって、上記円板状物品
   の外周円筒部を上記爪の平坦部で把持するようにした円
   板状物品の把持装置。
4. 【請求項４】　　円板状物品を径方向に挟持するための
   複数の爪部を備えた把持装置であって、上記円板状物品
   の外周コーナー部を上記爪の斜面部で把持するようにし
   た円板状物品の把持装置。