(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともほぼ円形の外周面をもつ半導体ウエハもしくは他のウエハ状の物品用のグリッパであって、
本体（１）、
前記本体（１）に移動自在に配置された複数のグリッパフック（２）であって、そのグリッパフック（２）は、前記本体（１）に対し半径方向内側及び半径方向外側に移動するように構成されるものであること、
前記本体（１）に向けて、半径方向内側にグリッパフック（２）を付勢する弾性手段、
前記弾性手段の付勢に抗して半径方向外側へグリッパフック（２）を付勢する拡張手段（２０）であって、その拡張手段（２０）は、前記本体（１）の中心に配置され、グリッパフック（２）の移動方向に対して垂直な軸に沿って移動自在な拡張本体（２１）を有し、該拡張本体（２１）は、グリッパフック（２）と接触している円錐状の外周面（２２）を有し、さらに該拡張本体（２１）は、該円錐状の外周面（２２）がグリッパフック（２）に接触するようにばね手段（２６、２４）によって支持されるものであること、
前記ばね手段（２６、２４）は、前記本体（１）に向けて半径方向内側にグリッパフック（２）を付勢する弾性手段により加えられる力よりも小さな分力をグリッパフック（２）の移動方向に作用するように加えるものであること、
から成るグリッパ。
【請求項２】
拡張本体（２１）の円錐状の外周面（２２）が、グリッパフック（２）に結合される部材（１２、１８）に対抗してばね手段（２６、２４）によって支持されている、請求項１に記載のグリッパ。
【請求項３】
拡張本体（２１）の円錐状の外周面（２２）が、グリッパフック（２）のガイドバー（８）用のガイドボデイ（１２）に設けられたローラ（１８）に対抗してばね手段（２６、２４）によって支持されている、請求項１に記載のグリッパ。
【請求項４】
拡張本体（２１）の円錐状の外周面（２２）が、各グリッパフック（２）に結合されたガイドボデイ（１２）を介してグリッパフック（２）に作用する、請求項１に記載のグリッパ。
【請求項５】
ばね手段（２６、２４）が圧縮コイルばね（２６）である、請求項１に記載のグリッパ。
【請求項６】
ばね手段（２６、２４）が、ピストンロッド（２５）を有する流体圧駆動シリンダ（２４）から成る、請求項１に記載のグリッパ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、本体（１）と、この本体（１）に対し調整可能な複数のグリッパフック（２）と、これらグリッパフック（２）に前記本体（１）方向への負荷を掛ける弾性手段と、前記グリッパフック（２）を前記弾性手段の作用に抗して外側へ移動可能にする拡張手段（２０）と、を具備する、少なくともほぼ円形の外周面をもつウエハ状の物品用のグリッパに関する。
【０００２】
【従来技術】
このタイプのグリッパはWO 95/11518（ＪＰ特許3、418、955） から公知である。公知のグリッパでは、グリッパフックはウエハ状の物品（ウエハ）を保持する位置においてばね力によって保たれるので、グリッパに対するウエハ状の物品（ウエハ）の位置は明確には定められない。何故ならば、グリッパによってウエハ状の物品が保持され、つまりは、グリッパフックが物品の外縁に接触するや否や、公知のグリッパでは、円錐状の拡張本体が最早グリッパフックに作用しないからである。特に、ウエハ状の物品（ウエハ）の縁部に形成された平坦部（フラット）又は切込み部（ノッチ）がグリッパフックのうちの１個の領域に位置しているとき、ウエハ状の物品（ウエハ）はグリッパの軸線に同軸に保たれないことは度々あった。このような場合には、このグリッパフックは半径方向内側に作用する力をウエハ状の物品（ウエハ）に加えることができない。それ故に、このグリッパフックに対向しているグリッパフックは、これに荷重を掛けるばね力の作用下で、ウエハ状の物品を中心位置から移動する。ウエハ状の物品が公知のグリッパによって保たれるときは、すべてのグリッパフックはウエハ状の物品の縁部に接触している。このような場合にも種々の保持位置が生じる。何故ならば、グリッパフックに内側へ荷重を掛ける個々のばねの有するばね定数が、正確に同一の大きさではないからである。
【０００３】
ウエハ状の物品を保持部上に載置する際、例えば、次の処理工程（腐食、研磨等）中、物品を保持するチャックにシリコンウエハを載置する際、上記の問題は、公知のグリッパがウエハ状の物品をチャックの回転軸線に対して正確に同軸に載置することができるのは例外であって、むしろ偶然にしか正確に同軸に載置できないとの問題を生じる。ウエハ状の物品を心合わせするために、場合によっては半径方向内側に移動することができる（調整可能な）ピンを、ウエハ状の物品に向いた面上に備えているチャック（US-A-5 513 668）にとっては、ウエハ状の物品は結局は心合わせされることから、何ら問題ではない。ウエハ状の物品がもっぱら、又はできればベルヌーイの原理（US-A-4 903 717）によって、又は負圧（WO 97/03457 ）によって動かないように保たれてなる、上記ピンを有しない、ウエハ状の物品用のチャックの場合には、同軸に載置されていないウエハ状の物品にとって、処理工程の実施中にウエハ状の物品がチャックによって回転させられた際に、質量の不均衡の問題が生じる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、公知のグリッパの構造を、個々のグリッパフックが他方のグリッパフックと関係なく半径方向内側に動くことがないように構成することである。
【０００５】
【発明を解決するための手段】
上記課題は、個々のグリッパフックが他の各々のグリッパフックよりも更に半径方向内側に移動することを防止する手段がグリッパフックに関連して設けられていること、により解決される。
【０００６】
本発明のグリッパの好適かつ好都合な構成は請求項２ないし６の主題である。
【０００７】
本発明のグリッパの場合には、グリッパフックのいずれも（通常は例えば６個のグリッパフックが設けられている）が他のグリッパフックよりも半径方向に更に内側に移動することができないので、ウエハ状の物品をグリッパの軸線に対し同軸に常に保つことができる。
【０００８】
グリッパフック同士を共同でのみ半径方向に移動することができるようにする手段は、任意に形成されることができる。かくして、この手段はレバー装置のようなグリッパフックの機械的係合手段であってよく、あるいは、本発明の枠内で好ましい如く、公知のグリッパ（WO 95/11518 ［ＪＰ特許3、418、955］）に設けられている拡張手段であって、しかも、例えばかつ好ましくは、ガイドバーの、又はグリッパフックのガイドボディの半径方向内側の端部と協働する円錐状の拡張本体である拡張手段であって、ガイドバーの、又はグリッパフックのガイドボディの内端に常に接触するように形成されている拡張手段である。このことは、最も簡単な例では、以下のことによって、すなわち、拡張手段を常にガイドバーに接触状態にしておくか、又はグリッパフックのガイドボディに接触状態にしておくか、あるいはグリッパフックに結合されたローラに接触状態にしておく弾性手段が、拡張手段に関連して設けられていることによって、達成される。グリッパが開く際に（半径方向）外側に移動するために用いられる拡張手段は、かくして、グリッパフックの、（半径方向）内側に位置する部分（ガイドバー、ガイドボディ、又はこのガイドボディに設けられたローラ）に接触することによって、グリッパフック同士が互いに無関係に移動することを防止する。グリッパフックは共同でのみ半径方向に移動することができるのである。グリッパフックのうちの１個が、如何なる理由からであれ、他のグリッパフックよりも大きな力で拡張本体に作用するときは、拡張本体は上方へ移動され、他のグリッパフックは、ばね力がこれらのグリッパフックに作用するために、内方へ移動し、同様に、拡張本体に接触している。従って、グリッパの、本発明に基づく構造の場合には、個々のグリッパフックが他のグリッパフックと無関係に半径方向内側に移動することはできない。
【０００９】
本発明の他の詳細及び利点は、本発明の好ましい実施の形態を添付した図面を参照にしつつ以下のように記述することから明らかである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳述する。本発明のグリッパは、図示した実施の形態では円形の輪郭を有する本体１と、この本体１に対し半径方向内側及び外側に可動である、図示した実施の形態では６個のグリッパフックもしくは爪２とにより構成されている。
【００１１】
この本体１は、実質的にシリンダ状の壁部３と、カバー４と、ベースプレート５とにより構成されている。本体１のこうした構成要素は、ねじ６によって互いに結合されている。ベースプレート５を壁部３と一体的に形成することもできる。
【００１２】
本体１の壁部３にはガイドブシュ、もしくはスリーブ７が挿入されており、グリッパフック２の、半径方向に整列されたガイドバー８がガイドブシュ７内で可動に案内される。ガイドバー８の外端には保持部９が設けられており、これら保持部９には、突出するフランジ１１を有するピン１０が夫々設けられている。これらピン１０は、ウエハ状の物品を把持するために作動する、グリッパフック２の一部を構成している。前記壁部３の外側にある、ガイドバー８の部分を、長手方向に可動なベローズ（図示せず）によって覆うことができる。
【００１３】
ピン１０は、フランジ１１の上方に、２つの錐面によって区画されたリングを有することができる。特に、WO 95/11518 （ＪＰ特許3、418、955）の図３に示された実施の形態では、保持部９に形成された、これから記述される肩部３０を省略することもできる。
【００１４】
ピン１０用の保持部９には、半径方向内側に向いた舌状の肩部３０を備えることができる。こうした肩部３０、より正確に言えば、肩部３０に取着されたボタン状もしくはノブ状の支持部は、本体１のベースプレート５が本体１の回転によって上向くときは、ウエハ状の物品を載置する部分として用いられる。
【００１５】
ガイドバー８の半径方向内端にはガイドボディ１２が取着されており、こうしたガイドボディ１２は案内溝１３内で半径方向に可動である。ガイドボディ１２用の案内溝１３はほぼ半径方向に延びる各２つの壁部１５及び１６によって形成されており、壁部１５及び１６は本体１のベースプレート５において内側に張り出すようにして形成されている。
【００１６】
グリッパフック２は、図示しない弾性手段（例えば、ガイドバー８に被せて設けられた圧縮ばね、環状のコイルばね、又はガイドボディ１２の外面１７の周囲に設けられた弾性的なベルト）によって、図１の左側に示した準備位置から半径方向内側へ押圧されており、そのグリッパフック２を半径方向外側へ押し出すために、拡張手段２０が設けられている。
【００１７】
グリッパフック２に半径方向内側に負荷を掛ける前記弾性手段は、グリッパフックに半径方向内側に負荷を掛けるように作動する空気ばねであってもよい。
【００１８】
拡張手段２０は、図示した実施の形態では、円錐状の外周面２２を有する拡張本体２１により構成される。円錐状の外周面２２は、ガイドボディ１２に回転自在に取り付けられたローラ１８を介してガイドボディ１２に作用し、かくして、ガイドバー８を介してグリッパフック２に作用する。拡張本体２１を作動させるために、本体１のカバー４の延長部には、拡張本体２１に結合されているピストンロッド２５を有する流体圧駆動シリンダ２４、好ましくは空気圧シリンダが収容されている。
【００１９】
本発明のグリッパを用いて、ある面に載っているウエハ状の物品、例えば、シリコンウエハをピックアップしようとするとき、まず、流体圧駆動シリンダ（空気圧シリンダ）２４を作動させて、拡張本体２１をベースプレート５の内側に接触するまで下方へ移動させる（図１の左側）。このときには、グリッパフック２は半径方向最外の位置にある。次に、グリッパを、手動又は駆動用自動装置（ロボット）によって、ある位置へ、つまり、ピン１０のグリッパフック２が、ピックアップされる物品の外周面の脇にある位置へ移動させる。移動が終わるや否や、拡張本体２１を上方に移動させて、ピン１０をウエハ状の物品の外周面に接触させる。
【００２０】
物品が支持部に平坦に載置されているときは、把持は確実になされる。何故ならば、フランジ１１が、グリッパ用のピン１０の自由端において斜め上向きの（錐面状の）上方の境界面１１´を有するからである。ピン１０を内側へ移動しているとき、ウエハ状の物品が持ち上げられる。何故ならば、この物品は、ピン１０が物品の外周面に接触するまで、境界面１１´上でこれに沿って上方に摺動されるからである。
【００２１】
ウエハ状の物品、ここではシリコンウエハが、正確に円形の物品でないときは、グリッパフック２のうちの幾つかは物品の外周面に接触しない。
【００２２】
本発明のグリッパでは、拡張手段２０は、どの実施の形態の場合にこの拡張手段が設けられているかに関係なく、以下のように、すなわち、ウエハ状の物品がピックアップされる前に、グリッパフック２を（半径方向）外側に移動させるために用いられるのみならず、WO 95/11518（ＪＰ特許3、418、955） から公知のグリッパの場合のように、個々のグリッパフック２が、他のグリッパフック２よりも（半径方向）更に内側に移動するのを防止するためにも用いられるように、設計されている。
【００２３】
このことは、図示した実施の形態では、流体圧駆動シリンダ２４のみならずばね手段２６も拡張手段２０の拡張本体２１に関連して設けられていることによって達成される。ばね手段２６は、流体圧駆動シリンダ２４が無圧であっても、拡張本体２１を引き続きグリッパフック２に接触状態にしておく。この場合、拡張本体２１が、図示した実施の形態の如くに、グリッパフック２のローラ１８に接触していようと、ガイドバー８のガイドボディ１２に接触していようと、ガイドバー８に接触していようと、グリッパフック２に結合した任意の他の構成部材に接触していようと、そんなことは重要でない。
【００２４】
拡張本体２１に負荷を掛けるばね手段２６は、実施の形態に図示する如くに、圧縮コイルばねであってもよい。しかしながら、拡張本体２１を、グリッパフック２に接触状態にしておくか、あるいはグリッパフック２に結合された構成部材、例えばローラ１８に接触状態にしておく他のばね、例えば、空気ばねを設けることもできる。拡張本体２１を作動させる流体圧駆動シリンダ２４、例えば空気圧シリンダが、相応に僅かな圧力をこの空気圧シリンダに加えることによって、空気ばねとして利用されてなる実施の形態も考えられる。
【００２５】
以下のことは重要であって、拡張本体２１をグリッパフック２に接触状態にしておくかあるいはグリッパフック２に結合された構成部材に接触状態にしておくために拡張本体２１に作用するばね手段２６のばね力は、さほど大きくはないが、グリッパフック２が、こうしたグリッパフック２に関連して設けられかつグリッパフック２に半径方向内側に負荷を掛ける弾性手段の作用下で、最早内側へ移動されないように（そうでなければ、グリッパによるウエハ状の物品の確実な把持が最早不可能だろうから）、拡張本体２１に関連して設けられたばね手段２６によって、グリッパフック２に、力が掛けられる。換言すると、ばね手段２６による付勢力の水平分力とグリッパフック2を半径方向内側に付勢する弾性手段の付勢力との関係は、「ばね手段２６による付勢力の水平分力  <  グリッパフック２を半径方向内側に付勢する弾性手段の付勢力」、となっている。
【００２６】
個々のグリッパフック２が他方のグリッパフック２よりも更に（半径方向）内側に移動することができないように、グリッパフック２が、図示した実施の形態では、こうしたグリッパフック２に関連して設けられかつ円錐状の拡張本体２１を有する拡張手段２０によって、互いに結合されている。本発明ではグリッパをこのように形成することによって、ウエハ状の物品が正確な円形と異なる輪郭を有する場合でも、ウエハ状の物品を常にグリッパに対して限定可能で、再現可能な位置に、特に、グリッパの軸線１４に対し同軸に保つことが保証される。
【００２７】
要約すれば、本発明の好ましい実施の形態を以下のように記述することができる。
【００２８】
ウエハ状の物品（シリコンウエハ）用のグリッパは半径方向に調整可能な複数のグリッパフック２を有する。物品を保持する際にグリッパフック２が物品の外縁に接触しているように、弾性手段によってグリッパフック２に負荷が掛けられている。
【００２９】
グリッパフック２を外側へ移動させるために、拡張手段２０は円錐状の拡張本体２１を有している。更に、グリッパフック２は、互いに無関係に内側に動くことができないように、かつ、個々のグリッパフック２が他のグリッパフック２よりも更に内側に移動することができないことが保証されるように、互いに結合されている。このことは、例えば、以下のことによって、すなわち、拡張本体２１を、グリッパフック２に結合された構成部材、例えば、ガイドボディ１２に設けられたローラ１８に常に接触状態にしておくばね手段２６により円錐状の拡張本体２１に荷重が掛けられることによって、達成される。接触状態によって、個々のグリッパフック２が他のグリッパフック２よりも更に半径方向内側に移動することが確実に防止される。かくして、物品が、グリッパによって、グリッパに対して限定可能な位置に保持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１はグリッパの軸方向断面図であり、図１の右半分ではグリッパフックが半径方向に移動されているのに対し、図１の左側に図示したグリッパフックは拡張手段によって半径方向外側に移動されている。
【図２】  図２はハウジングのかばーを取り外したときのグリッパの平面図である。
【符号の説明】
１  本体
２  グリッパフック
８  ガイドバー
１２  ガイドボデイ−
１８  ローラ
２０  拡張手段
２１  拡張本体
２４  流体圧駆動シリンダ
２６  ばね手段
【図１】
0003645420.tif 000002
【図２】
0003645420.tif 000003