KR100832168B1 - 기판보유지지장치 - Google Patents

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KR100832168B1
KR100832168B1 KR1020067015977A KR20067015977A KR100832168B1 KR 100832168 B1 KR100832168 B1 KR 100832168B1 KR 1020067015977 A KR1020067015977 A KR 1020067015977A KR 20067015977 A KR20067015977 A KR 20067015977A KR 100832168 B1 KR100832168 B1 KR 100832168B1
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야스오 히로오카
야스히코 하시모토
케이 와타나베
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가와사키 쥬코교 가부시키가이샤
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Abstract

본 장치는 핸드 본체(22)에 설치되어, 기판의 주위 가장자리에 하방으로부터 면해서 지지하는 지지구조(23)와, 핸드 본체에 설치되어, 각각이 핸드 본체의 기준축선(L1)을 중심으로 해서 기판과 같은 반경을 가진 가상원통의 외주면에 접하는 안내면(53a, 53b)을 가진 제1 및 제2안내부(51a, 51b)와, 기준축선에 수직인 가상면을 따라 변위 가능하게 설치되어, 각각이 기판의 주위 가장자리에 반경방향 바깥쪽으로부터 임하는 제1 및 제2이동부(24, 25)와, 제1 및 제2이동부를 가상면에 따라 동시에 변위 구동하는 구동수단(26)을 구비한다. 제1 및 제2안내부의 적어도 한쪽과, 제1 및 제2이동부의 적어도 한쪽으로 기판을 협지한 기판협지상태에서, 제1 및 제2안내부와 제1 및 제2이동부가 기판의 결여영역의 원호의 원주방향 거리보다도 가상원통의 원주방향으로 간격을 벌려 각각 배치되어 있다.

Description

기판보유지지장치 {Substrate holding device}
본 출원은 일본국 특허출원 2004-16179호에 기해 우선권을 주장하는 것으로, 상기 일본국 특허출원의 전 내용을 참조해서 여기에 포함시키기로 한다.
본 발명은 원판상의 기판을 보유지지하는 기판보유지지장치에 관한 것이다.
종래의 기판보유지지장치로서, 원판상의 반도체웨이퍼를 보유지지하는 로봇 핸드를 들 수 있다. 로봇 핸드는 다관절 로봇의 로봇 암의 선단부에 엔드 이펙터(end effector)로 연결되어 있다. 로봇 암에 의해 로봇 핸드는 반송 원위치에 있는 웨이퍼를 보유지지해서 반송할 곳의 위치로 반송할 수가 있도록 된 것이다.
첫 번째의 종래기술에 따른 로봇 핸드는, 웨이퍼의 이면을 진공흡착해서 웨이퍼를 보유지지하게 된다(예컨대 일본국 특개 2000-183133호 공보 참조). 또 제2의 종래기술의 로봇 핸드는, 웨이퍼의 엣지부분 중 복수의 곳을 하방으로부터 지지해서 웨이퍼를 보유지지하게 된다(예컨대 일본국 특표 2002-520860호 공보 참조).
앞에서 설명한 첫 번째의 종래기술에서는, 로봇 핸드가 웨이퍼의 한쪽 면의 넓은 부분에 접촉하게 된다. 따라서, 웨이퍼를 보유지지함에 있어, 파티클이 말아올려져 웨이퍼의 표면에 부착될 수가 있게 된다. 이 경우, 웨이퍼가 오염되어 수율이 저하되어 버린다.
또, 로봇 핸드의 두께 치수가 커지지 때문에, 복수의 웨이퍼가 작은 피치로 카세트에 수용되어 있는 경우에는, 로봇 핸드를 웨이퍼 사이에 진입시켜 웨이퍼의 이면에 로봇 핸드의 흡착부분을 배치하는 것이 곤란해진다.
앞에서 설명한 두 번째 종래기술에서는, 로봇 핸드가 웨이퍼의 주위 가장자리를 지지하기 때문에 웨이퍼가 오염되기가 어렵다. 그러나 웨이퍼에 지향평면(orientation flat)이 형성되는 경우에는, 위치맞춤된 상태로 보유지지할 수가 없게 된다.
즉, 웨이퍼에는 위치맞춤을 위해, 주위 가장자리 일부의 원호와 그 원호의 현(弦)에 의해 에워싸이는 부분이 절결(切缺)되어 지향평면이 형성되게 된다. 이 경우, 복수의 지지부 중 1개가 지향평면에 대향하게 되면, 그 지지부는 웨이퍼의 주위 가장자리에 접할 수가 없게 된다. 따라서 지지부가 웨이퍼를 기준위치로 안내하는 안내수단의 역할을 할 수가 없게 되어, 웨이퍼를 위치맞춤한 상태로 보유지지할 수가 없게 된다.
웨이퍼를 위치맞춤한 상태로 보유지지할 수 없으면, 로봇 핸드를 이용해서 웨이퍼를 미리 정해진 위치에 정확하게 반송할 수가 없게 된다. 예컨대, 웨이퍼를 얼라이너(aligner)로 반송을 하여도, 얼라이너의 센터위치와 웨이퍼의 센터위치가 어긋나버리게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 원주방향 일부분이 절결된 기판이더라도, 기판의 주위 가장자리를 지지함과 더불어 기판을 위치결정해서 보유지지할 수 있는 기판보유지지장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 원주방향 일부분이 절결된 대략 원판상 기판을 보유지지하기 위한 기판보유지지장치로서, 미리 정해진 기준축선을 가진 핸드 본체와, 이 핸드 본체에 설치되고서, 상기 기판의 주위 가장자리에 하방으로부터 면해, 상기 기판을 지지하는 지지구조와, 상기 핸드 본체에 설치되고서, 각각이 상기 기준축선을 중심으로 해서 상기 기판과 같은 반경을 가진 가상원통의 주면에 접하는 안내면을 가진 제1안내부 및 제2안내부와, 상기 기준축선에 수직인 가상면을 따라 변위될 수 있게 설치되어 각각이 상기 기판의 주위 가장자리에 반경방향 바깥쪽으로부터 면하는 제1이동부 및 제2이동부와, 이들 제1이동부 및 제2이동부를 상기 가상면을 따라 동시에 변위되도록 구동하는 구동수단을 갖추되, 상기 제1안내부 및 상기 제2안내부의 적어도 한쪽과 상기 제1이동부 및 상기 제2이동부의 적어도 한쪽에 의해 상기 기판을 협지시킨 기판협지상태에서, 상기 제1안내부와 상기 제2안내부, 상기 제1이동부 및 상기 제2이동부가 상기 기판의 절결된 결여영역의 원호의 원주방향 거리보다도 상기 가상원통의 원주방향으로 간격을 벌려 각각 배치되어 있도록 된 것을 특징으로 한다.
또 본 발명은 바람직하게는 상기 제1안내부 및 상기 제2안내부의 상기 안내면의 각각이 상기 기판의 반경과 대략 같은 곡률반경을 갖고서 상기 가상원통의 주면을 따라 뻗도록 되어 있는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명은 바람직하게는 상기 제1이동부 및 상기 제2이동부의 각각이 상기 기판의 반경과 대략 같은 곡률반경으로서, 상기 기판의 주위 가장자리에 반경방향 바깥쪽으로부터 면하는 압압면을 갖되, 상기 기판협지상태에서 상기 압압면이 상기 가상원통의 주면을 따라 뻗도록 되어 있는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명은 바람직하기로는 상기 기판협지상태에서, 상기 제1안내부와 상기 제1이동부가 상기 기준축선에 관해 점대칭으로 되는 위치에 배치되고, 상기 기판협지상태에서는, 상기 제2안내부와 상기 제2이동부가 상기 기준축선에 관해 점대칭으로 되는 위치에 배치되고, 상기 기판협지상태에서는, 상기 제1안내부와 상기 제2이동부를 잇는 직선과 상기 제2안내부와 상기 제1이동부를 잇는 직선이, 상기 제1이동부 및 상기 제2이동부의 이동방향으로 평행이 되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명은 바람직하기로는 상기 지지구조가 상기 기판을 지지하는 지지면을 포함하되, 상기 지지면이 상기 가상원통의 반경방향 바깥쪽으로 향해 갈수록 위쪽으로 경사지고, 상기 제1이동부 및 상기 제2이동부의 각각이 상기 기판에 접해지는 압압면을 포함하되, 상기 압압면이 상기 가상원통의 반경방향 바깥쪽으로 향해 갈수록 아래쪽으로 경사져 있는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명은 바람직하기로는 상기 기준축선으로부터 반경방향 바깥쪽을 향해 개방되는 개방공간이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명은 바람직하기로는 상기 지지구조가 상기 기판에 접해지는 3개의 지지부를 갖되, 상기 기준축선 주위의 원주방향에서의 상기 지지부끼리의 간격이 180도 이하로 각각 설정되고, 상기 3개의 지지부 중 1개의 지지부의 원주방향 양쪽에 상기 제1이동부 및 상기 제2이동부가 각각 배치되는 한편, 나머지 2개의 지지부에 상기 제1안내부 및 상기 제2안내부가 각각 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명은 바람직하게는 상기 3개의 지지부 중 상기 1개의 지지부가, 상기 기판의 상기 결여영역의 원호의 원주방향 거리보다도 긴 원주방향 치수로 형성되어 상기 기판을 지지하는 지지면을 갖도록 된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 지지구조에 기판이 지지되는 기판지지상태에서, 각 이동부가 안내부를 향해 변위됨으로써, 적어도 어느 이동부가 기판에 접촉하게 된다. 다시 그 이동부가 안내부를 향해 이동함으로써 기판을 슬라이드 이동시켜 기판을 안내부에 접해지도록 할 수가 있다. 이에 따라, 기판을 기준축선에 동축으로 위치맞춤할 수가 있게 된다. 또 이와 같이 위치맞춤한 상태에서, 이동부와 안내부에 의해 기판을 협지해서 보유지지할 수가 있게 된다.
기판의 결여영역은, 제1안내부와 제2안내부, 제1이동부 및 제2이동부의 어느 것에도 대향하지 않거나, 제1안내부, 제2안내부, 제1이동부 및 제2이동부의 어느 하나에 대향하게 된다. 따라서, 제1안내부, 제2안내부, 제1이동부 및 제2이동부 중 적어도 3개에 의해 기판을 협지할 수가 있게 된다.
예컨대, 제1안내부에 기판의 절결된 부분이 대향하면, 제2안내부와 제1이동부 및 제2이동부에 의해 기판이 협지되어 위치맞춤될 수가 있게 된다. 또, 예컨대 제1이동부에 기판의 절결된 부분이 대향하면, 제1안내부와 제2안내부 및 제2이동부에 의해 기판이 협지되어 위치맞춤될 수 있게 된다. 이와 같이 기판의 절결된 부분이 어느 위치에 배치된 경우에도, 기판의 주위 가장자리에 3개 이상의 부분이 접촉을 해서, 기판을 기준축선과 동축으로 위치맞춤해서 보유지지할 수가 있게 된다.
이상과 같이, 본 발명에 의한 기판보유지지장치에 의하면, 기판의 주위 가장자리 이외의 부분에 접촉하지 않고, 정확하게 위치결정된 상태에서 기판을 보유지지할 수가 있기 때문에, 예컨대 지향평면이 형성되는 반도체웨이퍼를 기판보유지지장치에 의해 보유지지해서 얼라이너로 반송하는 경우에, 웨이퍼의 오염을 방지할 수 있는 데에 더해, 얼라이너의 센터위치에 웨이퍼를 정밀도 좋게 위치맞춤할 수가 있게 된다.
또, 제1 및 제2안내부의 각 안내면을, 기판의 반경과 대략 같은 곡률반경을 갖도록 형성함으로써, 이동부에 의해 기판을 슬라이드 이동시키면, 기판의 주위 가장자리부분이 안내면에 원호형상으로 접촉하게 된다. 이에 따라, 제1 및 제2안내부 중 한쪽에 기판의 절결된 부분이 대향하게 되더라도, 기판의 축선이 기준축선으로부터 어긋나는 것을 막아, 기판을 협지할 수가 있게 된다.
또, 제1 및 제2이동부의 각 압압면을 기판의 반경과 대략 같은 곡률반경을 갖도록 형성함으로써, 이동부에 의해 기판을 슬라이드 이동시키면, 기판의 주위 가장자리부분이 압압면에 원호형상으로 접촉하게 된다. 이에 따라, 제1 및 제2이동부 중 한쪽에 기판의 절결된 부분이 대향하게 되더라도, 기판의 축선이 기준축선으로부터 어긋나는 것을 막아, 기판을 협지할 수 있게 된다.
또, 기판협지상태에서, 제1안내부와 제1이동부가 점대칭위치이고, 제2안내부와 제2이동부가 점대칭위치이고, 제1안내부와 제2이동부를 잇는 직선과 제2안내부와 제1이동부를 잇는 직선이 평행하도록 각 안내부 및 각 이동부를 배치함으로써, 각 이동부에 의해 기판의 축선이 기준축선을 향하도록 기판을 슬라이드 이동시킬 수가 있다. 또, 기판이 기준축선에 동축으로 배치된 후, 다시 이동부가 기판을 압압하더라도, 기준축선으로부터 기판이 어긋나는 것을 막을 수가 있다. 이에 따라, 각 이동부의 변위 구동에 대해 복잡한 제어를 필요로 하지 않고 기판을 기준축선에 동축으로 안내할 수가 있어, 구성을 단순화시킬 수가 있다.
또, 지지구조의 지지면을 반경방향 바깥쪽으로 갈수록 위쪽으로 경사지게 형성함으로써, 기판의 주위 가장자리를 지지면에 선접촉 또는 점접촉시켜 기판을 지지할 수가 있다. 마찬가지로 이동부의 압압면을 반경방향 바깥쪽으로 갈수록 아래쪽으로 경사지게 형성함으로써, 기판의 주위 가장자리를 압압면에 선접촉 또는 점접촉시켜 기판을 압압할 수가 있다. 따라서, 지지구조 및 이동부가 기판의 단면에 접촉하는 영역을 작게 할 수가 있어, 기판보유지지장치에 의한 기판의 오염을 방지할 수가 있다. 또한, 이동부 및 안내부에 의해 기판을 반경방향으로 협지함과 더불어, 이동부 및 지지구조에 의해 기판을 상하방향에도 협지할 수가 있어, 보다 확실하게 기판을 보유지지할 수가 있다. 이에 따라, 기판을 보유지지한 상태에서 고속으로 이동한 경우에도, 기판이 어긋나는 것을 방지할 수가 있게 된다.
또, 기준축선으로부터 반경방향 바깥쪽으로 개방된 개방공간이 형성됨으로써, 예컨대 기판의 중심축선을 따라 뻗은 보유지지축에 의해 기판을 보유지지하도록 된 다른 보유지지장치로부터 기판을 취출할 수가 있게 된다. 또, 그와 같은 다른 보유지지장치에 기판을 보유지지시킬 수 있다. 예컨대 반도체웨이퍼를 보유지지해서 얼라이너에 반송하는 경우, 얼라이너에 설치되는 보유지지축이 개방공간을 삽통하도록 본 발명의 기판보유지지장치가 이동하게 됨으로써, 웨이퍼를 얼라이너의 회전축에 동축으로 배치할 수가 있다.
또, 3개의 지지부를 지지부끼리의 원주방향의 간격이 180도 이하로 되도록 배치함으로써, 3개의 지지부에 의해 기판을 안정되게 지지할 수 있다. 또, 3개 중 1개의 지지부의 원주방향 양쪽에 제1이동부 및 제2이동부를 배치하고, 나머지 2개의 지지부에 각 안내부를 설치함으로써, 제1이동부 및 제2이동부보다도 바깥쪽에 지지부를 배치할 필요가 없어, 핸드 본체를 소형화할 수가 있다.
또, 상기 3개의 지지부 중 1개의 지지부에서, 기판을 지지하는 지지면을 기판의 결여영역의 원호의 원주방향 거리보다도 긴 원주방향 치수로 형성함으로써, 적어도 당해 1개의 지지부와 나머지 2개의 지지부 중 1개로 기판을 지지할 수가 있다. 이에 따라, 나머지 2개의 지지구조만으로 기판을 지지하지 않게 되어, 한층 더 확실하게 기판을 지지할 수가 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 기판보유지지장치의 한 실시예로서의 로봇 핸드(20)를 나타낸 평면도이다.
도 2는 로봇 핸드(20)를 나타낸 저면도이다.
도 3은 도 1의 S3-S3선에 따른 단면도이다.
도 4는 로봇 핸드(20)를 나타낸 측면도이다.
도 5는 로봇 핸드(20)가 연결된 다관절로봇(40)을 나타낸 평면도이다.
도 6은 다관절 로봇(40)의 측면도이다.
도 7은 로봇 핸드(20)의 길이방향 일단부(36)를 확대해서 나타낸 평면도이다.
도 8은 제1지지부(30)를 나타낸 평면도이다.
도 9는 도 8의 S9-S9선에 따른 단면도이다.
도 10은 제2지지부(31)를 나타낸 평면도이다.
도 11은 도 10의 S11-S11선에 따른 단면도이다.
도 12는 제3지지부(32)를 나타낸 평면도이다.
도 13은 도 12의 S13-S13선에 따른 단면도이다.
도 14는 제1이동부(24)를 나타낸 평면도이다.
도 15는 도 12의 S15-S15선에 따른 단면도이다.
도 16은 제2이동부(25)를 나타낸 평면도이다.
도 17은 도 16의 S17-S17선에 따른 단면도이다.
도 18은 지향평면(19)이 제2지지부(31)에 대향해서 보유지지된 상태를 나타낸 평면도이다.
도 19는 지향평면(19)이 제3지지부(32)에 대향해서 보유지지된 상태를 나타낸 평면도이다.
도 20은 지향평면(19)이 제1이동부(24)에 대향해서 보유지지된 상태를 나타 낸 평면도이다.
도 21은 웨이퍼의 위치맞춤을 실행하는 얼라이너(200)를 나타낸 평면도이다.
도 22는 로봇 핸드(20)에 의해, 얼라이너(200)에 웨이퍼(21)를 배치한 상태를 나타낸 측면도이다.
이하, 본 발명에 따른 기판보유지지장치의 한 실시예로서의 로봇 핸드에 대해 도 1 ~ 도 4를 참조해서 설명한다.
로봇 핸드(20)는 원판상의 기판인 반도체웨이퍼(21)를 보유지지하기 위한 장치로서, 다관절 로봇에 연결되어, 보유지지한 웨이퍼(21)를 미리 정해진 이동경로를 따라 이동시킨다. 한편, 로봇 핸드(20)는 미리 정해진 기준축선(L1)과 동축으로 위치맞춤된 상태에서 웨이퍼(21)를 보유지지하도록 구성된다.
웨이퍼(21)에는 위치맞춤을 위해 지향평면(19)이 형성되어 있다. 즉, 웨이퍼(21)의 중심축선 주위에 웨이퍼(21)와 같은 반경으로 일주하는 가상원(假想圓)을 상정한 경우, 웨이퍼(21)는 그 가상원의 일부의 원호와 그 원호의 현에 의해 에워싸이는 결여영역(18)이 절결되어 있다. 직경이 200mm인 웨이퍼(21)의 경우, 지향평면을 형성하기 위해 잘려지는 결여영역(18)의 원호의 길이는 60.227mm이고, 현의 길이는 약 59.32mm가 된다.
본 명세서 중에서는, 웨이퍼(21) 중 결여영역(18) 주위의 부분을 지향평면(19)이라 칭하기로 한다. 기준축선(L1)이 연직방향으로 뻗도록 되어 있다. 한편, 본 명세서 중에서는, 기준축선(L1)을 중심으로 해서 웨이퍼(21)와 같은 반경을 가진 가상원통의 반경방향을 단지 반경방향(A)이라 하고, 상기 가상원통의 원주방향을 단지 원주방향(B)이라고 한다.
로봇 핸드(20)는 핸드 본체(22)와, 지지구조(23), 제1이동부(24), 제2이동부(25) 및 핸드 구동수단(26)을 포함한다. 핸드 본체(22)는 미리 정해진 기준축선(L1)을 갖고서, 이 기준축선(L1)에 수직인 길이방향 중심축선(L2)을 따라 뻗도록 되어 있다. 로봇 핸드(20)는 웨이퍼(21)를 보유지지한 상태로 중심축선(L2)이 수평으로 뻗어 있게 된다. 핸드 본체(22)는 길이방향 일단부(36)에서 웨이퍼(21)를 보유지지하고, 길이방향 타단부(37)에서 다관절로봇의 로봇 암에 연결되도록 되어 있다.
핸드 본체(22)의 길이방향 일단부(36)는 대략 U자 형상으로 형성된다. 구체적으로는 길이방향 일단부(36)는 기단부분(33)과, 이 기단부분(33)에서부터 2개로 분기되어 길이방향으로 뻗은 2개의 선단부분(34, 35)이 형성되어 있다. 한편, 기준축선(L1)은 기단부분(33)과 각 선단부분(34, 35) 사이에 설정된다. 핸드 본체(22)는 중심축선(L2)에 관해 선대칭으로 설치된다.
도 3 및 도 4에 도시된 것과 같이, 핸드 본체(22)의 길이방향 일단부(36)는 두께방향 치수 즉 기준축선(L1) 방향의 치수가 얇게 형성되어 블레이드 형상으로 형성되어 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 예컨대 중심축선(L2)을 따라 뻗은 기준축선(L1)을 가진 대략 장방형 판부재가, 기준축선(L1)으로부터 중심축선(L2)에 따라 한쪽 방향으로 개방되는 개방공간(17)이 형성되도록 절결됨으로써, U자 형상의 길이방향 일단부(36)가 형성되게 된다.
지지구조(23)는 웨이퍼(21)의 주위 가장자리에 하방으로부터 면해 웨이퍼(21)를 아래쪽에서 지지해서 올려놓게 된다. 지지구조(23)는 웨이퍼(21)에 접하는 3개의 지지부(30 ~ 32)를 갖고 있다. 제1지지부(30)는 핸드 본체(22)의 2개의 선단부분(34, 35) 중 한쪽 선단부분(34)에 설치된다. 또 제2지지부(31)는 핸드 본체(22)의 2개의 선단부분(34, 35) 중 다른 쪽 선단부분(35)에 설치된다. 제3지지부(32)는 핸드 본체(22)의 기단부분(33)에 설치된다. 따라서, 각 지지부(30 ~ 32)는 기준축선(L1) 주위에 원주방향(B)으로 간격을 벌려 설치된다. 제1지지부(30) 및 제2지지부(31)와 제3지지부(32)는 대략적으로 중심축선(L2)을 따라 나란히 배열되게 된다.
각 지지부(30 ~ 32)는 각각 웨이퍼(21)를 하방으로부터 지지하는 지지면(52a, 52b, 61)을 갖고 있다. 각 지지면(52a, 52b, 61)에 웨이퍼(21)의 주위 가장자리가 접하게 됨으로써, 지지구조(23)는 웨이퍼(21)를 올려놓아 지지하게 된다. 또, 각 지지면(52a, 52b, 61)이 반경방향(A) 및 원주방향(B)으로 뻗게 됨으로써, 웨이퍼(21)는 지지구조(23)에 지지된 상태에서 기준축선(L1)에 수직인 평면을 따라 슬라이드 이동할 수가 있게 된다.
제1지지부(30)에는 뒤에 설명하는 제1안내부(51a)가 형성되고, 제2지지부(31)에는 뒤에 설명하는 제2안내부(51b)가 형성된다. 각 안내부(51a, 51b)는 각각 지지부(31)로부터 위쪽으로 돌출하게 된다. 각 안내부(51a, 51b)는 각각 안내면(53a, 53b)을 갖는다. 각 안내면(53a, 53b)은 기준축선(L1)을 중심으로 해서 웨이퍼(21)와 같은 반경을 가진 가상원통의 주면에 접하게 된다.
제1이동부(24) 및 제2이동부(25)는 핸드 본체(22)의 기단부분(33)에 설치된다. 또, 각 이동부(24, 25)는 기준축선(L1)에 수직인 가상면을 따라 변위 가능하게 설치된다. 구체적으로는, 각 이동부(24, 25)는 중심축선(L2)에 평행한 이동방향(C1, C2)으로 이동할 수 있도록 설치된다. 각 이동부(24, 25)는 원주방향(B)으로 간격을 벌려 설치되고서, 중심축선(L2)에 관해 선대칭으로 배치된다. 구체적으로는, 각 이동부(24, 25)는 제3지지부(32)의 원주방향 양쪽에 배치된다. 각 이동부(24, 25)는, 지지구조(23)에 지지되는 웨이퍼(21)의 주위 가장자리에 반경방향 바깥쪽으로부터 면하게 된다.
핸드 구동수단(26)은 제1이동부(24) 및 제2이동부(25)를 양쪽을 동시에 기준축선(L1)에 수직인 가상면을 따라 변위 구동하게 된다. 구체적으로는, 중심축선(L2)에 평행한 이동방향(C1, C2)으로 변위 구동하게 된다. 핸드 구동수단(26)은, 예컨대 에어 실린더를 이용해서 실현된다. 에어 실린더는 압축공기가 공급됨으로써 피스톤 로드를 중심축선(L2)을 따라 변위 이동시킨다. 도 3 및 도 4에 도시된 것과 같이, 에어 실린더는 핸드 본체(22)의 길이방향 타단부(37)에 형성되는 내부공간에 수용되게 된다.
피스톤 로드의 선단부에는, 중심축선(L2)을 따라 뻗은 연결축(39)의 일단부가 연결된다. 연결축(39)의 타단부에는, 중심축선(L2)에 수직이면서 수평으로 뻗은 연결부재(38)가 연결된다. 연결부재(38)는 그 길이방향 일단부(38a)에 제1이동부(24)가 연결되고, 그 길이방향 타단부(38b)에는 제2이동부(25)가 연결된다.
피스톤 로드가 신장되면, 이동방향(C1, C2) 중 각 이동부(24, 25)가 기준축 선(L1)에 가깝게 근접방향(C1)으로 이동하게 된다. 또, 피스톤 로드가 수축하면, 이동방향(C1, C2) 중 각 이동부(24, 25)가 기준축선(L1)으로부터 멀어지는 이반방향(C2)으로 이동하게 된다. 또 각 지지부(30, 31, 32)와 각 안내부(51a, 51b) 및 각 이동부(24, 25)는 모두 합성수지로 이루어져 있다.
도 1에 도시된 것과 같이, 예컨대 지향평면(19)이 제1안내부(51a)와 제2안내부(51b), 제1이동부(24) 및 제2이동부(25)에 대향하지 않은 상태로 웨이퍼(21)가 각 지지부(30, 31, 32)에 지지되는 경우, 핸드 구동수단(26)에 의해 각 이동부(24, 25)를 근접방향(C1)으로 이동시키면, 각 이동부(24, 25)가 웨이퍼(21)에 접촉하게 된다. 그리고, 각 이동부(24, 25)를 근접방향(C1)으로 이동시킴으로써, 지지구조(23)에 지지된 웨이퍼(21)를 반경방향(A)으로 슬라이드 이동시켜, 웨이퍼(21)를 각 안내부(51a, 51b)의 안내면(53a, 53b)에 접하게 할 수가 있다.
웨이퍼(21)를 각 안내부(51a, 51b)에 접하게 함으로써, 웨이퍼(21)를 기준축선(L1)과 동축의 위치로 안내해서 위치맞춤을 할 수가 있다. 또 이와 같이 위치맞춤한 상태에서, 각 이동부(24, 25)와 각 안내부(51a, 51b)에 의해, 협동해서 웨이퍼(21)를 협지할 수가 있다.
도 5는 로봇 핸드(20)가 연결되는 다관절 로봇(40)을 나타낸 평면도이고, 도 6은 다관절 로봇(40)의 측면도이다. 로봇 핸드(20)가 연결되는 다관절 로봇(40)은, 로봇 핸드(20)를 상호 직교하는 X방향, Y방향, Z방향으로 변위 구동시킬 수 있도록 되어 있다.
예컨대, 다관절 로봇(40)은 기대(41)와, 베이스부(42)와, 이 베이스부(42)에 연결되는 제1암(43)과, 제1암(43)에 연결되는 제2암(44)과, 암 구동수단을 갖고 있다. 베이스부(42)는 기대(41)에 대해 미리 정해진 제1축선(L3) 주위에 각변위(角變位)될 수 있게 설치되어 있다. 제1암(43)은 베이스부(42)에 대해 미리 정해진 제2 축선(L4) 주위에 각변위될 수 있게 설치되어 있다. 또 제2암(44)은 제1암(43)에 대해 미리 정해진 제3축선(L5) 주위에 각변위될 수 있게 설치되어 있다.
암 구동수단은 베이스부(42), 제1암(43), 제2암(44)을 각각 그에 대응하는 축선(L3, L4, L5) 주위를 각변위하도록 구동하게 된다. 그리고, 암 구동수단은 베이스부(42)를 상하방향, 즉 Z방향으로 변위 구동하게 된다. 이와 같은 다관절 로봇(40)의 제2암(44)에 로봇 핸드(20)가 연결됨으로써, 로봇 핸드(20)를 원통 좌표계에 따라 이동시킬 수가 있다. 한편, 로봇 핸드(20)가 연결되는 다관절 로봇은, 로봇 핸드(20)가 이동해야 할 이동경로를 따라 이동하도록 구동시킬 수 있으면, 앞에서 설명한 구성에 한정되지 않는다.
도 7은 로봇 핸드(20)의 길이방향 일단부(36)를 확대해서 나타낸 평면도이다. 제1 ~ 제3지지부(30 ~ 32)는 원주방향(B)의 간격(θ4, θ5, θ6)이 180도 이하가 되도록 각각 설정되게 된다. 예컨대, 제1지지부(30)의 원주방향 중심과 기준축선(L1)을 잇는 직선(U1)과, 제3지지부(32)의 원주방향 중심과 기준축선(L1)을 잇는 직선(U3)이 이루는 각도(θ1)는 약 155도이다. 또, 제2지지부(31)의 원주방향 중심과 기준축선(L1)을 잇는 직선(U2)과, 제3지지부(32)의 원주방향 중심과 기준축선(L1)을 잇는 직선(U3)이 이루는 각도(θ2)는 약 155도이다. 또, 제1지지부(30)의 원주방향 중심과 기준축선(L1)을 잇는 직선(U1)과, 제2지지부(31)의 원주방향 중심 과 기준축선(L1)을 잇는 직선(U2)이 이루는 각도(θ3)는 약 50도이다.
제3지지부(32)는, 지향평면(19)을 형성하기 위해 절결된 결여영역(18)의 원호의 원주방향 거리(N1)보다도 긴 원주방향 거리(N2)를 갖는다, 즉, 제3지지부(32)에 지향평면(19)이 대향하게 되더라도, 제3지지부(32)의 지지면(61)은 웨이퍼(21)의 결여영역(18)을 넘어 원주방향으로 뻗어 있게 된다. 따라서, 제3지지부(32)는 지향평면(19)의 위치에 관계없이 웨이퍼(21)를 지지할 수가 있게 된다.
이에 따라, 웨이퍼(21)는 적어도 제3지지부(32)와, 제1지지부(30) 또는 제2지지부(31)의 어느 것에 의해 웨이퍼(21)를 지지할 수가 있게 된다. 예컨대, 제1 지지부(30)에 지향평면(19)이 대향하는 경우에는, 제2지지부(31)와 제3지지부(32)에 의해 웨이퍼(21)를 지지할 수가 있다. 또, 제3지지부(32)에 지향평면(19)이 대향하게 되더라도, 제1지지부(30)와 제2지지부(31) 및 제3지지부(32)에 의해 웨이퍼(21)를 지지할 수가 있게 된다.
또, 각 안내부(51a, 51b)의 적어도 한쪽과, 각 이동부(24, 25)의 적어도 한쪽에 의해 웨이퍼(21)를 협지하게 된 기판협지상태에서, 제1안내부(51a)와 제2안내부(51b), 제1이동부(24) 및 제2이동부(25)는, 지향평면(19)을 형성하기 위해 절결된 결여영역(18)의 원호의 원주방향 거리(N1)보다도, 원주방향(B)으로 간격을 벌려 각각 배치하게 된다. 바꿔 말해, 결여영역(18)의 원호의 원주방향 거리(N1)보다도, 제1안내부(51a), 제2안내부(51b), 제1이동부(24) 및 제2이동부(25)의 상호간의 원주방향 간격(N2 ~ N5)이 크게 형성되게 된다.
이에 따라, 기판지지상태에서 지향평면(19)은 제1안내부(51a), 제2안내 부(51b), 제1이동부(24) 및 제2이동부(25)의 어떤 것에도 대향하지 않거나, 제1안내부(51a), 제2안내부(51b), 제1이동부(24) 및 제2이동부(25)의 어느 하나에만 대향하게 된다. 따라서, 제1안내부(51a), 제2안내부(51b), 제1이동부(24) 및 제2이동부(25) 중 적어도 3개로 웨이퍼(21)를 협지할 수 있게 된다.
또, 제1안내부(51a)와 제1이동부(24)는 기준축선(L1)에 관해 점대칭으로 되는 원주방향 위치에 배치되고, 제2안내부(51b)와 제2이동부(25)는 기준축선(L1)에 관해 점대칭으로 되는 원주방향 위치에 배치되게 된다. 또 제1안내부(51a)와 제2이동부(25)를 잇는 직선(V4)과, 제2안내부(51b)와 제1이동부(24)를 잇는 직선(V5)이 중심축선(L2)에 평행이 되도록 배치된다. 이에 따라, 웨이퍼(21)를 협지한 상태에서, 웨이퍼(21)가 기준축선(L1) 주위를 각변위하게 되는 것을 막아, 보유지지할 수가 있게 된다.
그리고, 기판지지상태에서, 제1안내부(51a)의 원주방향 일단부(F1)와 기준축선(L1)을 통과하는 직선(G1)과, 제1안내부(51a)의 원주방향 타단부(F2)와 기준축선(L1)을 통과하는 직선(G2)이 제1이동부(24)의 압압면(62)의 일부(F3, F4)를 삽통하게 된다. 마찬가지로, 제2안내부(51b)의 원주방향 일단부(F5)와 기준축선(L1)을 통과하는 직선(G3)과, 제2안내부(51b)의 원주방향 타단부(F6)와 기준축선(L1)을 통과하는 직선(G4)이 제2이동부(25)의 압압면(63)의 일부(F7, F8)를 삽통하게 된다. 바꿔 말해, 제1안내부(51a)의 원주방향 타단부(F2)와 제1이동부(24)의 원주방향 일단부(F10)와의 원주방향 간격은 180도 이하로 설정된다. 또, 제2안내부(51b)의 원주방향 타단부(F6)와 제2이동부(25)의 원주방향 일단부(F9)의 원주방향 간격은 180 도 이하로 설정된다.
이에 따라, 제1안내부(51a)와 제2안내부(51b), 제1이동부(24) 및 제2이동부(25) 중 3개에 의해 웨이퍼(21)를 협지하게 된 경우라 하더라도, 웨이퍼(21)가 어긋나는 것을 방지해서, 기준축선(L1)과 동축으로 위치맞춤할 수가 있게 된다.
또, 제1이동부(24) 및 제2이동부(25)가 동시에 이동해서 웨이퍼(21)를 압압하게 됨으로써, 웨이퍼(21)가 기준축선(L1)과 동축으로 되는 상태로부터 어긋나는 것을 보다 확실하게 방지할 수가 있다. 또, 제1이동부(24) 및 제2이동부(25)를 제3지지부(32)의 원주방향 양쪽에 근접시켜 배치함으로써, 기준축선(L1) 및 중심축선(L2)에 수직인 폭방향(D)의 로봇 핸드(20)의 치수를 소형화할 수가 있다. 또, 각 이동부(24, 25)를 근접 방향(C1)으로 압압한 경우에, 웨이퍼(21)가 어긋나는 방향으로 작용하는 분력(分力)을 작게 할 수가 할 수 있고, 웨이퍼(21)가 어긋나는 것을 방지할 수가 있게 된다.
한편, 제1안내부(51a)와 제1이동부(24)가 기준축선(L1)에 대해 점대칭이 아닌 경우도, 본 발명에 포함된다. 또 제1안내부(51a)와 제2이동부(25)를 잇는 직선(V4)과, 제2안내부(51b)와 제1이동부(24)를 잇는 직선(V5)은 중심축선(L2)에 평행하지 않아도 된다.
도 8은 제1지지부(30)를 나타낸 평면도이고, 도 9는 도 8의 S9-S9선에 따른 단면도이다. 제1지지부(30)는 핸드 본체(22)의 한쪽 선단부분(34)에 연결되어 있다. 제1지지부(30)는 웨이퍼(21)의 주위 가장자리에 하방으로부터 면하는 제1승재부(乘載部; 50a)와, 웨이퍼(21)를 안내하기 위한 제1안내부(51a)를 갖고 있다,
제1승재부(50a)는 기준축선(L1)을 중심으로 하고서, 웨이퍼(21)의 반경(R1)과 같은 원호(54)보다도 반경방향 안쪽(A1) 영역에 형성된다. 제1안내부(51a)는 기준축선(L1)을 중심으로 하고서, 웨이퍼(21)의 반경(R1)과 같은 원호(54) 보다도 반경방향 바깥쪽(A2) 영역에 형성된다.
제1승재부(50a)의 상부면은 수평면에 대해 미리 정해진 각도(θ13)로 경사져 웨이퍼(21)를 지지하는 제1지지면(52a)으로 된다. 제1지지면(52a)은 반경방향 바깥쪽(A2)으로 진행함에 따라 위쪽으로 경사지게 된다. 예컨대 제1지지면(52a)은 수평면에 대해 경사지게 된다. 제1지지면(52a)은 반경방향(A) 및 원주방향(B)으로 뻗도록 되어 있다. 예컨대, 반경방향 치수(E1)가 약 10mm이고, 폭방향 치수(E2)는 약 18mm로 설정된다. 이와 같이 제1지지면(52a)이 반경방향(A) 및 원주방향(B)으로 뻗게 됨으로써, 웨이퍼(21)가 조금 어긋난 위치에 배치되어 있더라도, 또는 웨이퍼(21)를 반경방향(A)으로 슬라이드 이동시킨 경우라 하더라도, 제1승재부(50a)에 올려놓을 수가 있게 된다.
제1안내부(51a)는 제1승재부(50a)에 이어지도록 되어 있다. 제1안내부(51a)는 제1지지면(52a)의 반경방향 바깥쪽 가장자리로부터 위쪽으로 뻗은 제1안내면(53a)을 갖고 있다, 제1안내면(53a)은 기준축선(L1)을 중심으로 해서 웨이퍼(21)와 같은 반경을 가진 가상원통의 주면을 따라 위쪽으로 뻗도록 되어 있다. 본 실시예에서는, 제1안내면(53a)이 웨이퍼(21)의 반경과 대략 같은 곡률반경을 갖는다. 또, 제1안내면(53a)은 제1지지면(52a)과 대략 마찬가지로 된 폭방향 치수(E2)를 갖는다,
도 10은 제2지지부(31)를 나타낸 평면도이고, 도 11은 도 10의 S11-S11선에 따른 단면도이다. 제2지지부(31)는 핸드 본체(22)의 다른 쪽 선단부분(35)에 연결된다. 제2지지부(31)는 웨이퍼(21)의 주위 가장자리에 하방으로부터 면하는 제2승재부(50b)와, 웨이퍼(21)를 안내하기 위한 제2안내부(51b)를 갖고 있다,
제2지지부(31)는 제1지지부(30)에 대해 중심축선(L2)에 관해 선대칭으로 설치된다. 제2승재부(50b)에는 제2지지면(52b)이 형성되고, 제2안내부(51b)에는 제2안내면(53b)이 형성되어 있다. 제2지지부(31)는 제1지지부(30)에 대응하는 구성과 마찬가지 구성으로 되어 있어서, 제2지지면(52b) 및 제2안내면(53b)에 관련한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 12는 제3지지부(32)를 나타낸 평면도이고, 도 13은 도 12의 S13-S13선에 따른 단면도이다. 제3지지부(32)는 웨이퍼(21)의 주위 가장자리에 하방으로부터 면하는 제3승재부(60)를 갖고 있다. 제3승재부(60)는 기준축선(L1)을 중심으로 하고서, 웨이퍼(21)의 반경(R1)과 같은 원호(54)보다도 반경방향 안쪽(A1)의 영역과, 웨이퍼(21)의 반경(R1)과 같은 원호(54)보다도 반경방향 바깥쪽(A2)의 영역의 양쪽 영역에 형성된다.
제3승재부(60)의 상부면은 수평면에 대해 경사져, 웨이퍼(21)를 지지하는 제3지지면(61)으로 된다. 제3지지면(61)은 반경방향 바깥쪽(A2)으로 진행함에 따라 위쪽으로 미리 정해진 각도(θ14)로 경사져 있다. 예컨대 제3지지면(61)은 수평면에 대해 경사지도록 되어 있다. 제3지지면(61)은 반경방향(A) 및 원주방향(B)으로 뻗도록 되어 있다. 예컨대, 반경방향 치수(E3)가 약 12mm이고, 폭방향 치수(E4)가 약 64mm로 설정된다. 이와 같이 제3지지면(61)이 반경방향(A) 및 원주방향(B)으로 뻗게 됨으로써, 웨이퍼(21)가 조금 어긋난 위치에 배치되어 있더라도, 또는 웨이퍼(21)를 반경방향(A)으로 슬라이드 이동시킨 경우이더라도, 제3승재부(60)에 올려놓아 승재(乘載)시킬 수가 있다.
이와 같이 제1 ~ 제3지지부(30, 31, 32)의 지지면(52a, 52b, 61)은 각각 경사져 있다. 따라서, 지지구조(23)는 웨이퍼(21)의 주위 가장자리를 원주방향으로 선접촉 또는 점접촉해서 지지하게 된다. 이에 따라, 웨이퍼(21)와의 접촉영역이 적어, 웨이퍼(21)가 오염되는 것을 방지할 수가 있다.
도 14는 제1이동부(24)를 나타낸 평면도이고, 도 15는 도 14의 S15-S15선에 따른 단면도이다. 제1이동부(24)는 웨이퍼(21)의 반경과 대략 같은 곡률반경으로 되어 있고, 웨이퍼(21)의 주위 가장자리에 반경방향 바깥쪽으로부터 면하는 제1압압면(62)을 갖고 있다, 제1이동부(24)와 제1안내부(51a)에 의해 웨이퍼(21)를 협지한 상태에서, 제1압압면(62)이 기준축선(L1)을 중심으로 하고서, 웨이퍼(21)의 반경(R1)과 같은 원호(54)를 따라 뻗도록 되어 있다, 제1압압면(62)은 수평면에 대해 미리 정해진 각도(θ15)로 경사져 있다. 제1압압면(62)은 반경방향 바깥쪽(A1)으로 진행함에 따라 아래쪽으로 경사져 있는바, 예컨대 압압면(62)이 수평면에 대해 75도로 경사지도록 되어 있다.
도 16은 제2이동부(25)를 나타낸 평면도이고, 도 17은 도 16의 S17-S17선에 따른 단면도이다. 제2이동부(25)는 제1이동부(24)에 대해, 중심축선(L2)에 관해 선대칭으로 설치되어 있다. 제2승재부(50b)는 제2압압면(63)을 갖도록 되어 있다. 제 2이동부(25)는 제1이동부(24)에 대응하는 구성에 대해 마찬가지로 구성되어 있기 때문에, 제2압압면(63)에 관련한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이와 같이, 각 이동부(24, 25)의 압압면(62, 63)은 각각 경사지도록 되어 있다. 따라서, 각 이동부(24, 25)는 압압면(62, 63)이 웨이퍼(21)의 주위 가장자리를 원주방향으로 선접촉 또는 점접촉해서 압압하게 된다. 이에 따라, 웨이퍼(21)와의 접촉영역이 적어, 웨이퍼(21)가 오염되는 것을 방지할 수가 있다.
도 18은 지향평면(19)이 제2지지부(31)에 대향한 상태를 나타낸 평면도이다. 지향평면(19)이 제2지지부(31)에 대향해 있는 경우, 제1지지부(30) 및 제3지지부(32)에 의해 웨이퍼(21)를 올려놓을 수가 있다. 또, 앞에서 설명한 바와 같이 각 지지부(30 ~ 32)는 넓은 영역에 형성되어 있기 때문에, 웨이퍼(21)가 조금 어긋난 위치에 있는 경우에도, 제1 및 제3지지부(30, 32)에 의해 웨이퍼(21)를 올려놓을 수가 있다.
제1이동부(24) 및 제2이동부(25)가 중심축선(L2)을 따라 근접방향(Cl)으로 이동하면, 제1이동부(24) 및 제2이동부(25)가 함께 웨이퍼(21)의 주위 가장자리에 접촉하게 된다. 만일 웨이퍼(21)가 어긋난 위치에 있어, 각 이동부(24, 25) 중 한쪽 이동부가 웨이퍼(21)에 먼저 접하는 경우에도, 웨이퍼(21)가 중심축선(L1)을 따라 변위 구동되는 사이에 웨이퍼(21)가 제1이동부(24) 및 제2이동부(25)의 양쪽에 접하게 된다. 웨이퍼(21)가 제1이동부(24) 및 제2이동부(25)에 접한 상태에서는, 중심축선(L2) 상에 웨이퍼(21)의 축선이 배치되게 된다.
이 상태에서, 각 이동부(24, 25)와 함께 웨이퍼(21)가 이동하면, 제1안내 부(51a)에 웨이퍼(21)의 주위 가장자리가 접해져, 기준축선(L1)과 동축으로 웨이퍼(21)를 협지할 수가 있다. 한편, 제1안내부(51a)와 제1이동부(24)는 기준축선(L1)에 관해 점대칭으로 배치되기 때문에, 웨이퍼(21)가 기준축선(L1)과 동축으로 되는 상태로부터 어긋나지 않아, 웨이퍼(21)를 확실히 협지할 수가 있게 된다. 그리고, 제1안내면(53a) 및 제1압압면(62)이 웨이퍼(21)에 면접촉함으로써, 보다 확실하게 웨이퍼를 협지할 수가 있게 된다.
한편, 협지상태에서는, 제3지지부(32)가 하방으로부터 웨이퍼(21)를 지지해서, 제3지지부(32)의 양측의 제1이동부(24) 및 제2이동부(25)가 위쪽에서부터 웨이퍼(21)를 압압하게 된다. 즉, 각 이동부(24, 25) 및 각 안내부(51a, 51b)에 의해 웨이퍼(21)를 반경방향(A)으로 협지함과 더불어, 각 이동부(24, 25) 및 각 승재부(50a, 50b)에 의해 웨이퍼(21)를 상하방향으로도 협지할 수가 있어, 보다 확실하게 웨이퍼(21)를 보유지지할 수가 있게 된다.
또, 상하방향에서 웨이퍼(21)를 협지함으로써, 웨이퍼(21)가 로봇 핸드(20)로부터 굴러 떨어지는 것을 방지할 수가 있다. 제1이동부(24)와 제2이동부(25)의 원주방향 간격을 작게 할 수가 있어, 로봇 핸드(20)를 한층 더 소형화할 수가 있게 된다.
이상의 설명은, 제2안내부(51b)에 지향평면(19)이 대향한 경우에 대해 설명하였으나, 제1안내부(51a)에 지향평면(19)이 대향한 경우라 하더라도 마찬가지로 위치맞춤을 해서 웨이퍼(21)를 보유지지할 수가 있다.
도 19는 지향평면(19)이 제3지지부(32)에 대향해서 보유지지된 상태를 나타 낸 평면도이다. 제3지지부(32)는 지향평면(19)이 대향한 상태이더라도, 웨이퍼(21)를 지지할 수 있는 면적의 제3지지면(61)을 갖게 된다, 따라서, 제1 ~ 제3지지부(30 ~ 32)의 지지구조에 의해 웨이퍼(21)를 올려놓을 수가 있게 된다.
이 경우, 앞에서 설명한 것과 마찬가지로 제1이동부(24) 및 제2이동부(25)가 웨이퍼(21)에 닿아, 웨이퍼(21)를 근접방향(C1)으로 이동시킨다. 웨이퍼(21)의 주위 가장자리는 제1안내부(51a) 및 제2안내부(51b)에 닿게 된다. 웨이퍼(21)의 주위 가장자리가 각 안내부(51a, 51b)에 접하게 되면, 기준축선(L1)과 동축으로 배치되어 웨이퍼(21)를 협지할 수가 있게 된다.
한편, 제1안내부(51a)와 제1이동부(24)가 기준축선(L1)에 대해 점대칭으로 배치됨과 더불어, 제2안내부(51b)와 제2이동부(25)가 기준축선(L1)에 대해 점대칭으로 배치되게 된다. 이에 따라, 웨이퍼(21)가 기준축선(L1)과 동축으로 되는 상태로부터 어긋나지 않아, 웨이퍼(21)를 협지할 수가 있게 된다. 또, 이와 같은 경우에도, 도 18에 나타내어진 효과와 마찬가지 효과를 얻을 수가 있다.
이상의 설명은 제3지지부(32)에 지향평면(19)이 대향한 경우에 대한 설명이었으나, 제1안내부(51a), 제2안내부(51b), 제1이동부(24) 및 제2이동부(25)의 어떤 것에도 지향평면(19)이 대향하지 않는 경우라 하더라도, 마찬가지로 해서 위치맞춤해서 웨이퍼를 보유지지할 수가 있다.
도 20은 지향평면(19)이 제1이동부(24)에 대향해서 보유지지된 상태를 나타낸 평면도이다. 지향평면(19)이 제1이동부(24)에 대향해 있는 경우라 하더라도, 제1 ~ 제3지지부(30 ~ 32)에 의해 웨이퍼(21)를 올려놓을 수가 있다.
제1이동부(24) 및 제2이동부(25)가 근접방향(C1)으로 이동하면, 제2이동부(25)가 웨이퍼(21)의 주위 가장자리에 접촉하게 된다. 제2이동부(25)가 더 이동해서, 웨이퍼(21)가 제1 및 제2안내부(51a, 51b)에 접하게 되면, 웨이퍼(21)는 기준축선(L1)과 동축으로 배치되어 보유지지되게 된다. 또 다른 효과에 대해서는, 도 18에 나타난 경우와 마찬가지이다.
이상의 설명은, 제1이동부(24)에 지향평면(19)이 대향한 경우에 대해 설명하였으나, 제2이동부(25)에 지향평면(19)이 대향한 경우라 하더라도, 마찬가지로 해서 위치맞춤해서 웨이퍼(21)을 보유지지할 수가 있게 된다. 이와 같이 본 발명의 로봇 핸드(20)는, 지향평면(19)의 위치에 관계없이, 단지 각 이동부(24, 25)를 중심축선(L2)을 따라 평행하게 이동시키기만 하면, 웨이퍼(21)를 위치맞춤해서 보유지지할 수가 있다. 바꿔 말해, 지향평면(19)의 위치가 일정하지 않은 경우에도, 복잡한 기구로 구성하거나 특별한 제어를 실행할 필요가 없게 된다.
또, 웨이퍼(21)를 지지구조(23), 즉 제1 ~ 제3지지부(30 ~ 32)에 정확하게 위치맞춤해서 올려놓지 않더라도, 올려놓은 후에 웨이퍼(21)를 슬라이드 이동시켜 위치맞춤을 실행한다. 따라서, 웨이퍼(21)를 지지구조(23)에 올려놓을 수 있게 로봇 핸드(20)의 이동위치를 결정하면 되고, 로봇 핸드(20)의 이동위치를 정확하게 설정할 필요가 없게 된다.
이와 같이 본 발명의 실시예의 로봇 핸드(20)에 의하면, 지향평면(19)이 형성된 반도체웨이퍼(21)이더라도, 반도체웨이퍼(21)의 주위 가장자리 이외의 영역에 접하는 일 없이 정확하게 센터링한 상태로 웨이퍼(21)를 보유지지할 수 있다.
또, 제1이동부(24) 및 제2이동부(25)를 이동시키기만 하면, 웨이퍼(21)를 위치맞춤해서 보유지지할 수 있어, 복잡한 제어를 필요로 하지 않는다. 그리고, 핸드 구동수단(26)으로 에어 실린더를 이용하고서, 이 에어 실린더로 공급하는 압축공기를 적절히 설정함으로써, 각 이동부(24, 25)가 어떤 것인가와, 각 안내부(51a, 51b)가 어느 것인가에 따라, 웨이퍼(21)를 협지하더라도 웨이퍼(21)의 파손을 방지할 수 있게 된다.
또, 웨이퍼(21)가 조금 어긋나 있더라도 지지구조(23)에 올려놓을 수가 있게 된다. 이에 따라, 로봇 핸드를 웨이퍼(21)를 향해 이동시키는 이동위치를 정확하게 교시(敎示)하지 않아도, 웨이퍼를 정확하게 위치결정하여 보유지지할 수가 있다. 또, 웨이퍼가 카세트에 수납되어, 그 수용 위치가 약간 달라진 경우라 하더라도, 웨이퍼를 정확히 위치결정해서 보유지지할 수가 있다.
또, 핸드 본체(22)의 일단부(36)가 상하방향 두께 치수가 얇은 블레이드 형상으로 형성되어 있다. 또 지지구조(23)와 안내부(51a, 51b) 및 이동부(24, 25)의 상하방향 치수가 얇게 형성되어 있다. 이에 따라, 복수의 웨이퍼(21)가 작은 피치로 카세트에 수용되어 있는 경우라 하더라도, 핸드 본체(22)의 선단부분(34, 35)으로부터 웨이퍼 사이에 진입함으로써 웨이퍼(21)를 보유지지할 수가 있게 된다. 또, 로봇 핸드(20)는 각 안내부(51a, 51b)와 각 이동부(24, 25)의 4개 중 적어도 어느 3개가 웨이퍼(21)에 접하도록 된 구성으로 되어 있다. 따라서, 웨이퍼(21)에 접하는 부재를 5개 이상 설치할 필요가 없어, 구조를 간략화할 수가 있다.
도 21은 웨이퍼의 위치맞춤을 실행하는 얼라이너(200)를 나타낸 평면도이고, 도 22는 로봇 핸드(20)에 의해 얼라이너(200)에 웨이퍼(21)를 배치한 상태를 나타낸 측면도이다. 예컨대, 얼라이너(200)는 웨이퍼(21)의 이면을 흡착하는 흡착축(201)을 갖고 있다. 얼라이너(200)는 흡착축(201)의 축선에 웨이퍼(21)가 동축으로 배치된 상태로 웨이퍼(21)를 흡착해서 보유지지한다. 그리고, 흡착 보유지지한 웨이퍼(21)를 축선 주위에 각변위시킴으로써 지향평면(19)의 위치를 검출한다. 그리고, 이 검출결과에 기해 미리 정해진 각도 위치에 지향평면(19)이 배치되도록 웨이퍼(21)를 각변위시켜 위치맞춤한다.
본 발명의 로봇 핸드(20)는, 핸드 본체(22)가 U자 형상으로 형성됨으로써, 기준축선(L1)으로부터 반경방향(A) 바깥쪽으로 개방된 개방공간(17)이 형성된다. 이에 따라 흡착축(201)에 접촉되지 않고, 웨이퍼(21)를 보유지지한 상태에서 흡착축(201)과 웨이퍼(21)의 이면을 동축으로 근접시켜 배치할 수가 있다.
이 경우, 로봇 핸드(20)는 웨이퍼(21)를 위치맞춤한 상태로 얼라이너(200)의 흡착축(201)에 배치될 수가 있다. 이에 따라, 얼라이너(200)에 대해 웨이퍼(21)가 편심되는 것이 방지되기 때문에, 얼라이너(200)에 의해 지향평면(19)의 위치를 정확하게 검출할 수가 있게 된다. 그리고, 얼라이너에 의한 위치조정 후에 웨이퍼(21)를 얼라이너(200)로부터 취출함에 있어, 웨이퍼(21)의 편심에 기인해서 웨이퍼 위치가 흔들리는 것을 방지할 수가 있다. 이에 따라, 로봇 핸드(20)가 얼라이너(200)에 의해 위치맞춤된 웨이퍼(21)를 보유지지할 수 없다고 하는 사태를 회피할 수가 있게 된다. 이와 같이, 본 발명의 로봇 핸드(20)에서는, 웨이퍼(21)를 동축으로 보유지지하는 보유지지축을 가진 장치에도 웨이퍼(21)를 배치할 수가 있다. 또, 웨이퍼(21)를 취출할 수가 있게 된다. 이에 따라, 편리성을 한층 더 향상시킬 수가 있다.
앞에서 설명한 본 발명의 실시예는, 본 발명의 예시에 지나지 않는 발명의 범위 내에서 구성을 변경할 수가 있다. 예컨대, 로봇 핸드(20)는 반도체웨이퍼(21)를 지지하도록 하였으나, 원판상이라면 반도체웨이퍼(21) 이외의 피처리물에 대해서도 위치맞춤한 상태로 보유지지할 수가 있다. 또, 제1지지부(30)에 제1안내부(51a)가 설치되고, 제2지지부(31)에 제2안내부(51b)가 설치되도록 하였으나, 각 지지부(30, 31, 32)와 각 안내부(51a, 51b)가 별도로 설치되어도 좋다.
또, 핸드 본체(22)는 얼라이너(200) 등으로 웨이퍼(21)를 반송하지 않는 경우에는 U자 형상이 아니어도 좋다. 또, 기판에 형성되는 결여영역이 지향평면 이외의 결여영역이어도 좋다. 또, 각 안내면(53a, 53b) 및 각 압압면(62, 63)이 웨이퍼(21)의 반경과 같은 곡률반경을 갖도록 되었으나, 기판지지상태에서 기준축선을 중심으로 해서 웨이퍼(21)의 반경과 같은 반경을 가진 가상원통에 접하는 형상이라면, 곡면이 아니어도 좋다.
이상, 본 발명의 바람직한 예에 대해 어느 정도 특정적으로 설명을 하였으나, 그들에 대해 여러 가지 변경을 할 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 발명의 범위 및 정신으로부터 일탈하지 않고, 본 명세서 중에서 특정적으로 기재된 태양과는 다른 태양으로 본 발명을 실시할 수 있음도 이해되어야 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 원주방향 일부분이 절결된 기판이더라도, 기판의 주위 가장자리를 지지함과 더불어 기판을 위치결정해서 보유지지할 수 있는 기판보유지지장치를 제공하는 효과가 있게 된다.

Claims (8)

  1. 다관절 로봇에 의해 변위구동되어, 원주방향 일부분이 절결된 원판상 기판을 보유지지하기 위한 기판보유지지장치로서,
    (a) 미리 정해진 기준축선을 갖고, 상기 기준축선에 수직인 중심축선의 방향인 길이방향의 일단부로 되는 기단부분이 상기 다관절 로봇에 연결되는 핸드 본체와,
    (b) 상기 핸드 본체의 상기 길이방향 타단부로 되는 선단부분에 설치되어, 상기 기준축선을 중심으로 해서 상기 기판과 같은 반경을 가진 가상원통의 주면에 접하고, 상기 기판의 반경과 같은 곡률반경으로 상기 가상원통의 주면을 따라 뻗은 안내면을 가진 제1안내부와,
    (c) 상기 핸드 본체의 상기 선단부분에 설치되어, 상기 기준축선을 중심으로 해서 상기 기판과 같은 반경을 가진 상기 가상원통의 주면에 접하고, 상기 기판의 반경과 같은 곡률반경으로 상기 가상원통의 주면을 따라 뻗은 안내면을 가진 제2안내부와,
    (d) 상기 핸드 본체의 상기 기단부분에 배치되어, 상기 중심축선을 따라 변위될 수 있게 설치되고서, 상기 기판의 반경과 같은 곡률반경으로, 상기 기판의 주위 가장자리에 반경방향 바깥쪽으로부터 면하는 압압면을 가진 제1이동부와,
    (e) 상기 핸드 본체의 상기 기단부분에 배치되어, 상기 중심축선을 따라 변위될 수 있게 설치되고서, 상기 기판의 반경과 같은 곡률반경으로, 상기 기판의 주위 가장자리에 반경방향 바깥쪽으로부터 면하는 압압면을 가진 제2이동부와,
    (f) 상기 핸드 본체에 설치되어, 기판의 주위 가장자리에 하방으로부터 면해 상기 기판을 지지하는 지지구조로서,
    (f1) 상기 제1안내부가 이어지는 제1지지부와,
    (f2) 상기 제2안내부가 이어지는 제2지지부와,
    (f3) 원주방향에 관해 상기 제1이동부와 상기 제2이동부 사이에 배치되어, 상기 기판의 절결된 결여영역의 원호의 원주방향보다도 긴 원주방향 치수로 형성된 제3지지부를 갖고서, 상기 각 지지부가, 상기 기준축선 주위의 원주방향 간격이 180°이하로 각각 설정되는 지지구조와,
    (g) 상기 제1이동부 및 상기 제2이동부를 상기 기준축선에 수직인 가상면을 따라 동시에 변위 구동하는 구동수단을 갖추고서,
    상기 제1안내부 및 상기 제2안내부의 적어도 한쪽과, 상기 제1이동부 및 상기 제2이동부의 적어도 한쪽에 의해 상기 기판을 협지한 기판협지상태에서는,
    상기 제1안내부, 상기 제2안내부, 상기 제1이동부 및 상기 제2이동부가 상기 기판의 절결된 결여영역의 원호의 원주방향 거리보다도 상기 가상원통의 원주방향으로 간격을 벌려 각각 배치되고서, 상기 각 이동부의 상기 각 압압면이 상기 가상원통의 주면을 따라 각각 뻗고,
    상기 제1안내부와 상기 제1이동부는, 상기 기준축선에 관하여 점대칭으로 되는 위치에 배치되고, 상기 제2안내부와 상기 제2이동부는, 상기 기준축선에 관해 점대칭으로 되는 위치에 배치되고, 상기 제1안내부와 상기 제2이동부를 잇는 직선과, 상기 제2안내부와 상기 제1이동부를 잇는 직선이, 상기 각 이동부의 이동방향에 평행이 되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판보유지지장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 지지부가 상기 기판을 지지하는 지지면이, 상기 가상원통의 반경방향 바깥쪽으로 갈수록 위쪽으로 경사지고, 상기 각 이동부가 상기 기판에 접해지는 압압면이, 상기 가상원통의 반경방향 바깥쪽으로 갈수록 아래쪽으로 경사지도록 된 것을 특징으로 하는 기판보유지지장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 기준축선으로부터 반경 방향 바깥쪽을 향해 개방된 개방공간이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판보유지지장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
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