(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を把持するための真空グリッパー組立体であって、
平らなプレートを含むグリッパーフィンガーと、
前記平らなプレートの開口部に位置決めされた真空パッドと、
前記開口部において前記グリッパーフィンガーに対して前記真空パッドを支持する支持システムと、
前記真空グリッパー組立体が前記物体を把持していないときに、少なくとも１つの前記真空パッドを前記グリッパーフィンガーの前記平らなプレートに対して全体的に平らな向きにして安定させるように適合された安定化構造と、を備え、
前記支持システムは、前記真空パッドが前記グリッパーフィンガーに対して三次元で動くことができるように、前記開口部において前記グリッパーフィンガーに対して前記真空パッドを支持するものである、真空グリッパー組立体。
【請求項２】
前記安定化構造が、前記真空パッドを少なくとも二次元で安定させるように構成されている、請求項１に記載の真空グリッパー組立体。
【請求項３】
前記安定化構造が、二次元の平面として、前記真空パッドにその後面で接触するように構成された安定化アーマチュアである、請求項１に記載の真空グリッパー組立体。
【請求項４】
前記安定化アーマチュアが板バネである、請求項３に記載の真空グリッパー組立体。
【請求項５】
前記支持システムが、前記真空パッドを前記平らなプレートに接続する複数のコイルバネを含む、請求項１に記載の真空グリッパー組立体。
【請求項６】
前記安定化構造が、動作中の動きまたは揺れによって前記真空パッドに加えられた力に抗して前記真空パッドを全体的に平らな向きに戻すための十分な力を提供するように構成された、請求項１に記載の真空グリッパー組立体。
【請求項７】
前記真空パッドに真空源を接続するホースをさらに含み、かつ前記十分な力が、前記ホースの動きまたは揺れに抗して前記真空パッドを戻すのに十分である、請求項６に記載の真空グリッパー組立体。
【請求項８】
前記支持システムおよび前記安定化構造が複合システムを含む、請求項１に記載の真空グリッパー組立体。
【請求項９】
前記支持システムが、前記安定化構造を介して前記真空パッドを前記平らなプレートに接続する、側面適合部分および標準適合部分を含み、
前記側面適合部分は、前記真空パッドの側面と接触して前記真空パッドを少なくとも第１の次元で柔軟に支持するように構成され、
前記標準適合部分は、前記側面適合部分と接続し、かつ前記真空パッドの後面に接触して前記真空パッドを少なくとも第２の次元で支持するように構成される、請求項８に記載の真空グリッパー組立体。
【請求項１０】
前記側面適合部分、標準適合部分および安定化構造が複数の板バネを含む、請求項９に記載の真空グリッパー組立体。
【請求項１１】
前記安定化構造が、把持しているときは三次元で動かすことを可能にするが、把持していないときには、予め定められた向きに戻すように偏倚されるように構成されている、請求項１に記載の真空グリッパー組立体。
【請求項１２】
前記安定化構造が前記真空パッド上に、前記平らなプレートから延出するフランジに当接するように構成されるパッドフランジをさらに含む、請求項１に記載の真空グリッパー組立体。
【請求項１３】
物体を把持するための真空グリッパー組立体であって、
真空グリッパーフィンガープレートと、
前記真空グリッパーフィンガープレートの開口部に設けられた少なくとも１つの真空パッドと、
前記真空パッドを前記真空グリッパーフィンガープレートに取り付けるための支持システムと、
前記少なくとも１つの真空パッドに真空源を接続するためのホースと、
前記真空グリッパー組立体の動作中に前記ホースがねじれた場合でさえ、前記真空グリッパー組立体が前記物体を把持していないときに、前記真空フィンガーグリッパープレートに対して全体的に平らな向きに前記少なくとも１つの真空パッドを安定させるように適合された安定化構造と、を備え、
前記支持システムは、前記少なくとも１つの真空パッドが三次元で動くことができるように側面適合部分および標準適合部分を有し、
前記側面適合部分は、前記真空パッドの側面と接触して前記真空パッドを少なくとも第１の次元で柔軟に支持するように構成され、
前記標準適合部分は、前記側面適合部分と接続し、かつ前記真空パッドの後面に接触して前記真空パッドを少なくとも第２の次元で支持するように構成される、真空グリッパー組立体。
【請求項１４】
前記支持システムおよび前記安定化構造が複合システムである、請求項１３に記載の真空グリッパー組立体。
【請求項１５】
前記真空パッドが、前記真空グリッパー形プレートから延出するフランジに当接するように構成されているパッドフランジをさらに含む、請求項１３に記載の真空グリッパー組立体。
【請求項１６】
物体を把持するための真空グリッパーフィンガー組立体であって、
真空グリッパーフィンガープレートと、
前記真空グリッパーフィンガープレートの開口部に設けられる少なくとも１つの真空パッドと、
前記少なくとも１つの真空パッドの後面と相互作用して、前記真空グリッパーフィンガー組立体が前記物体を把持していないときに、前記少なくとも１つの真空パッドを前記真空グリッパーフィンガープレートに対して全体的に平らな向きにして安定させるように適合された安定化構造と、を備え、
前記少なくとも一つの真空パッドは、前記真空グリッパーフィンガープレートに柔軟に接続されて、三次元で動くことができるようにされている、真空グリッパーフィンガー組立体。
【請求項１７】
平らなプレートに対して真空パッドを支持しかつ安定させる複合型支持・安定化構造であって、前記真空パッドは、前記平らなプレートの開口部に設けられ、前記構造は、
前記真空パッドの側面と接触して前記真空パッドを少なくとも第１の次元で柔軟に支持するように構成された側面適合部分と、
前記側面適合部分と接続し、かつ前記真空パッドの後面に接触して前記真空パッドを少なくとも第２の次元で支持するように構成された標準適合部分と、
前記真空パッドが物体を把持していないときに、前記標準適合部分と接続して前記真空パッドを安定させるように構成された安定化部材と、を備え、
把持しているときには前記真空パッドが三次元で動くことができるが、前記真空パッドが把持していないときに、前記平らなプレートの前記平面において全体的に平らな向きに戻るように偏倚されるように、前記側面適合部分、標準適合部分および安定化部材が構成される、複合型支持・安定化構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
[0001]本出願は、２００９年３月３１日出願の米国仮特許出願第６１／１６５，１１７号の優先権を主張し、その全体が、参照として本書に援用される。
【０００２】
[0002]本出願は、真空グリッパー組立体、特に、ソーラーウェハと使用するための真空グリッパー組立体に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]従来の真空グリッパー組立体は、一般に、１つ以上の真空把持要素を備える全体的に平らなプレートを含む。真空把持要素は、例えば、プレートの開口部に支持されたプラスチックパッドとし得る。プラスチックパッドは、真空ホース用の入口と、その表面に、局所的な減圧（真空）部を形成するための吸引が行われる複数の小さな穴とを備える。極薄であることの多いウェハを破損しないために、ならびにウェハの厚さおよび／または位置決めを変動できるようにするために、一般に、パッドは、パッドをＸ、ＹおよびＺ方向にわずかに動かすことができる衝撃吸収機構を備える。一例では、パッドを、プレートの開口部内でパッドの減衰運動を可能とするバネを使用してプレートに装着し得る。パッドのわずかに動く能力は、ウェハがプレートおよびパッドに隣接されたときにウェハ上で確実な真空把持をもたらすため、およびウェハが別の物体と接触してウェハとグリッパーとの間に相対変位が発生し得るときにパッドがウェハ上を摺動しないようにするために、パッドがウェハの形状に一致できるようにするためのものである。
【０００４】
[0004]特に上述のタイプの従来の真空グリッパーでは、減耗量が比較的多いように思われる。これは、真空グリッパーが適切にウェハに取り付けられていない状況で発生するように思われる。この問題を解決するために当業界で行われてきた試みは成功していない。例えば、ウェハへの取り付けの欠如を克服するために大きな真空圧を提供することは、真空圧の強さが大きすぎるために追加的な破損をもたらし得る。
【０００５】
[0005]さらに、バネによって支援されるパッドを有するグリッパーの組み立ておよび保守はまた、高価で時間がかかる場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
[0006]そこで、改良型の真空グリッパー組立体が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
[0007]本書の一態様によれば、物体を把持するための真空グリッパー組立体が提供され、真空グリッパー組立体は：平らなプレートを含むグリッパーフィンガー；真空パッド；グリッパーフィンガーに対して真空パッドを支持する支持システム；および真空グリッパー組立体が物体を把持していないときに、少なくとも１つの真空パッドをグリッパーフィンガーの平らなプレートに対して全体的に平らな向きにして安定させるように適合された安定化構造を含む。
【０００８】
[0008]特定の場合には、安定化構造は、少なくとも二次元で安定させるように構成し得る。
【０００９】
[0009]別の特定の場合には、安定化構造は、真空パッドに平面として接触するように構成された安定化アーマチュアとし得る。この場合、安定化アーマチュアは板バネとし得る。
【００１０】
[0010]場合によっては、支持システムは、真空パッドとグリッパーフィンガーの平らなプレートとの間に直接または間接的に接続される複数の引張バネまたは複数の板バネを含み得る。
【００１１】
[0011]別の特定の場合には、真空グリッパー組立体は、真空パッドに真空源を接続するホースをさらに含んでもよく、安定化構造は、真空グリッパー組立体が物体を把持していないときに、ホースの位置によって真空パッドにかけられるいかなる力にも抗して真空パッドを安定させるために十分な力を提供するように構成できる。
【００１２】
[0012]別の特定の場合には、支持システムおよび安定化構造は、複合システム（複合型支持・安定化構造と称す場合もある）を含み得る。この場合、支持システムは、安定化構造を介して真空パッドを平らなプレートに接続する、側面適合部分および標準適合部分を含み得る。特に、複合システムの要素は複数の板バネを含み得る。
【００１３】
[0013]別の特定の場合には、安定化構造は、把持しているときにはＸ、ＹおよびＺ方向に動かすことを可能にするが、把持していないときには、予め定められた位置に戻すように偏倚されるように構成し得る。
【００１４】
[0014]場合によっては、安定化構造は、真空パッド上に、平らなプレートから延出するフランジと当接するように構成されたパッドフランジをさらに含み得る。
【００１５】
[0015]本書の別の態様によれば、物体を把持するための真空グリッパー組立体が提供され、真空グリッパー組立体は：真空グリッパーフィンガープレート；真空グリッパーフィンガープレートに支持システムによって取り付けられた少なくとも１つの真空パッドであって、支持システムが側面適合部分および標準適合部分を含む、真空パッド；少なくとも１つの真空パッドに真空源を接続するホース；および、真空グリッパー組立体が物体を把持していないときに、少なくとも１つの真空パッドを真空グリッパーフィンガープレートに対して全体的に平らな向きにして安定させるように適合された安定化構造を含む。
【００１６】
[0016]特定の場合には、支持システムおよび安定化構造は複合システムとし得る。
【００１７】
[0017]別の特定の場合には、真空パッドは、真空グリッパー形プレートから延出するフランジに当接するように構成されたパッドフランジをさらに含み得る。
【００１８】
[0018]本書の別の態様によれば、物体を把持するための真空グリッパーフィンガー組立体が提供され、真空グリッパーフィンガー組立体は：真空グリッパーフィンガープレート；真空グリッパーフィンガープレートに柔軟に接続される少なくとも１つの真空パッド；少なくとも１つの真空パッドに真空源を接続するホース；および、真空グリッパーフィンガー組立体が物体を把持していないときに、少なくとも１つの真空パッドを真空グリッパーフィンガープレートに対して全体的に平らな向きにして安定させるように適合された安定化構造を含む。
【００１９】
[0019]本書の別の態様によれば、平らなプレートに対して真空パッドを支持しかつ安定させる複合型支持・安定化構造が提供され、構造は：真空パッドの側面に接触して真空パッドを第１の次元で柔軟に支持するように構成された側面適合部分；側面適合部分につながり、かつ真空パッドの表面に接触して真空パッドを第２の次元で支持するように構成された標準適合部分；および標準適合部分と接続しかつ真空パッドに第３の次元の支持を提供するように構成された安定化部材を含む。
【００２０】
[0020]本書に記載される実施形態をより理解し、かつそれらをどのように実行に移すかをより明瞭に示すために、以下、一例としてのみ、例示的な実施形態を示す添付の図面に関して述べる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】真空グリッパー組立体の実施形態の斜視図であり；真空グリッパー組立体がシリコンウェハを保持した状態が示されている。
【図２】図１の真空グリッパー組立体のグリッパーフィンガーの底面斜視図である。
【図３】図２のグリッパーフィンガーの上面斜視図である。
【図４】図２のグリッパーフィンガーの真空パッドセクションの斜視図である。
【図５】図２のグリッパーフィンガーの真空パッドセクションの断面図である。
【図６】安定化アーマチュアの代替的な実施形態を有する真空グリッパー組立体の別の実施形態を示す。
【図７】図６の安定化アーマチュアの拡大斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
[0028]単純かつ明瞭に示すために、適切であると考えられる場合、参照符号を各図で繰り返し使用し、対応するまたは類似の要素またはステップを示し得ることを理解されたい。加えて、多数の具体的な詳細は、本書に記載される例示的な実施形態の十分な理解をもたらすために説明される。しかしながら、当業者には、本書に記載される実施形態は、これらの具体的な詳細を用いずとも実施し得ることが理解されよう。他の例では、周知の方法、手順および構成部品は、本書に記載される実施形態を曖昧にしないために詳細には説明していない。さらに、この説明は、本書に記載される実施形態の範囲を制限するものと決してみなすべきではなく、むしろ、単に本書に記載される種々の実施形態の実施を説明するものとみなすべきである。
【００２３】
[0029]図１に、従来の真空グリッパーでの問題の少なくとも一部を克服するための改良型の真空グリッパー組立体２を示す。図１では、真空グリッパー組立体２は、複数のウェハ５を保持した状態で示す。特に、ウェハ５はシリコンウェハとし得る。真空グリッパー組立体２は、１つ以上のグリッパーフィンガー組立体７で構成される（この場合２０個を示すが、適切な数は、用途に応じて選択し得る）。図１に示すように、各グリッパーフィンガー組立体７はウェハ５と接触し、真空を使用してそれを把持する。このタイプの真空グリッパー組立体２は、特に、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）法で使用される専門のボート（図示せず）に載せたりそこから取り外したりする間に、太陽電池ウェハを把持するために適用される。
【００２４】
[0030]図２は、例示的なグリッパーフィンガー組立体７の底面斜視図を示す。この場合、グリッパーフィンガー組立体７は、グリッパーフィンガープレート１０および３つの真空パッド１５で構成されるが、他の個数の真空パッドであってもよい。各真空パッド１５は、フレキシブルホース３０によって真空源（図示せず）に接続される。各真空パッド１５は、支持システム２０によってグリッパーフィンガープレート１０に対して支持される。図２に示す実施形態では、支持システム２０は、真空パッド１５をグリッパーフィンガープレート１０に取り付けて支持する４つの引張バネを含む。他の支持システム２０も可能であることが理解されよう。支持システム２０は、真空パッド１５がＸ、ＹおよびＺ方向に（すなわち、三次元で）わずかに動くまたは回転できるように構成されている。
【００２５】
[0031]図３は、グリッパーフィンガー組立体７の上面斜視図を示す。図３に示すように、真空パッド１５は、ウェハ５を把持するために減圧（真空）にされる真空開口部３５を含む。
【００２６】
[0032]従来の真空グリッパーの研究によって、以前には認識されていなかった問題が確認された。業界では認識されていないが、従来の真空グリッパーにおける問題の１つは、動作時、真空源と真空パッドとの間に接続されたフレキシブルチューブまたはホースが、他の部品によってまたは真空グリッパー組立体が動くことによって時折動かされたり揺らされたりして、静止状態にあるとき（すなわち、ウェハを把持しようとしていないとき）に真空パッドが全体的に平らな位置に留まらないことである。この状況は、真空グリッパーが不適切にウェハを把持する原因となり、または状況によっては、ウェハに隣接して挿入されているときには真空グリッパーがウェハを破損させる原因となり得る。
【００２７】
[0033]この問題の確認に続いて、真空グリッパー組立体２がウェハ５を把持していないとき、真空パッド１５がグリッパーフィンガープレート１０に対して実質的に平らな向きにあるかまたはそこに戻ることが重要であると判断された。真空パッド１５は、優しく正確にウェハ５に接触して効果的および効率的にウェハ５を把持するために、把持状態にあるときは依然としてＸ、ＹおよびＺ方向に動けることが必要である。静止状態にあるときに真空パッド１５がグリッパーフィンガープレート１０に対して実質的に平らな向きにあることを保証するために、安定化構造２５を使用して真空パッド１５に偏倚力をかけることができる。適切な材料および力のプロファイルを選択することによって、真空パッド１５をＸ、ＹおよびＺ方向にわずかに動くようにできるが安定させることもでき、かつ静止状態にあるときにはグリッパーフィンガープレート１０に対して全体的に平らな位置に向けたままとすることができるように、安定化構造２５を構成できる。特に、安定化力は、一般的に、グリッパーフィンガープレート１０またはホース３０の動きまたは揺れにより真空パッド１５に加えられた力に打ち勝つのに十分である必要がある。
【００２８】
[0034]図４は、３つの真空パッド１５と一緒に、支持システム（引張バネ）２０、および安定化構造２５を含むグリッパーフィンガー組立体７の先端のより詳細な図を示す。図４の実施形態では、安定化構造２５は、グリッパーフィンガープレート１０に接続されかつ真空パッド１５に接触する安定化アーマチュアである。安定化アーマチュア２５は、真空パッドが静止状態にありかつ真空にされていないとき、例えば、ウェハが存在していないときに、プレート１０に対して実質的に平らな位置に真空パッド１５を安定させるための十分な偏倚力を提供するように構成されている。しかしながら、安定化アーマチュア２５はまた、真空にされているとき、ウェハ５の把持に適応するために真空パッド１５がＸ、ＹおよびＺ方向に自由に動くことができるように、構成される。この特定の実施形態では、安定化アーマチュア２５は、グリッパーフィンガープレート１０から延在して、グリッパーフィンガープレート１０に対して真空パッド１５を安定させるための二次元の平面を表す接触点で真空パッド１５と接触する板バネである。この構成では、安定化アーマチュア２５は、真空パッド１５を三次元で安定させるために配置する。
【００２９】
[0035]図５は、真空開口部３５と連通する真空ホース３０を示す、グリッパーフィンガー組立体７および真空パッド１５の断面図を示す。図５に示すように、真空パッド１５は、真空フィンガープレート１０に設けられたプレートフランジ６５に当接するパッドフランジ６０を含み、プレートフランジは、安定化アーマチュア２５が真空パッドを押圧できる基準平面を提供する。場合によっては、相互作用するパッドフランジ６０とプレートフランジ６５は安定化構造２５の要素であるとみなすことができ、それらは、フィンガーグリッパープレート１０に対して平らな向きに真空パッド１５を維持するのを補助し得る。
【００３０】
[0036]図４および図５のグリッパーフィンガー組立体７は、例示的なグリッパーフィンガー組立体７にすぎず、グリッパーフィンガー組立体７は、異なる形状または構成を有してもよく、グリッパーフィンガー組立体７が使用される特定の応用での必要性に応じて１つ以上の真空パッド１５を有してもよいことが理解されよう。図４および図５は、１つの安定化アーマチュア２５によって形成された安定化構造２５を有する真空パッド１５を示すが、安定化構造２５は、真空グリッパーフィンガー組立体７に、おそらく真空パッド１５の両側で提供されるかまたは同じ側に取り付けられて、複数の安定化アーマチュア（図示せず）を含んでもよいことが理解されよう。真空パッド１５に対する安定化構造２５の位置はまた、真空ホース３０が真空パッド１５に入る位置に対して修正してもよい。同様に、パッドフランジ６０およびプレートフランジ６５は、異なる形状または構成に形成する一方、かみ合い面を提供する機能を維持し、それにより、安定化アーマチュア２５の偏倚を支持できるようにしてもよい。本実施形態の知識を持って、これらの修正は一般的に当業者によって理解され、かつ、本出願の範囲内にあると意図される。
【００３１】
[0037]安定化構造の使用は、材料を破損または減耗させることなく、首尾よくウェハを把持しかつウェハを操作するグリッパーの能力に著しい改善をもたらすことが期待される。
【００３２】
[0038]図６に、複合型支持・安定化構造７０を利用するグリッパーフィンガープレート１０の別の実施形態が示される。図７は、図６の複合型支持・安定化構造７０の拡大図である。この実施形態では、複合型支持・安定化構造７０は、安定化構造４０および支持システム４２を含む。特に、安定化構造４０は、側面適合部分４５および標準適合部分５０と組み合わせられた安定化アーマチュア４０である。この実施形態では、側面適合部分４５および標準適合部分５０は、一般的に、引張バネ２０の機能に代わるものを意図している。側面適合部分４５は、真空パッド１５の側面にぴったり合うように構成され、標準適合部分５０は、真空パッド１５の表面、この場合は、後面に合うように構成されている。ここで、側面適合部分４５および標準適合部分５０はまた、板バネとして形成されてもいる。複合型支持・安定化構造７０のこの構成によって、真空パッドのＸ、ＹおよびＺ方向の動きは種々の板バネによって制御できるが、グリッパーフィンガープレート１０に対して平らな向きに戻るように偏倚されるようになる。多軸型の複合型支持・安定化構造７０のこの実施形態は、引張バネ２０の取り外し／取り付けの必要がないために真空パッド１５をより容易に交換できるため、真空グリッパーの容易な保守および組立時間を提供するものである。
【００３３】
[0039]当然のことながら、本書の実施形態が理解されたら、真空パッドに必要な安定性を提供する安定化構造または他の装置の種々の形態は当業者に明らかであり、それらの全てが本出願に包含される。
【００３４】
[0040]種々の他の修正は、本出願の一般的範囲から逸脱せずに、本書で説明および例示された例示的な実施形態になすことができることを理解されたい。他の実施形態が、上述の実施形態の開示に基づいて当業者に明らかとなることが理解されよう。特に、実施形態は、ディスク形状の真空パッドを有する真空グリッパーについて説明したが、実施形態は、一般的に他の形状の真空パッドなどにも適用可能であることを理解されたい。
【図１】
0005606517.tif 000002
【図２】
0005606517.tif 000003
【図３】
0005606517.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005606517.tif 000008