(57)【要約】【課題】一方では停止中に及び回転中にも物体のしっかりした保持を保証し、しかし、他方では出来る限りスペースが節約的に形成されているので、任意の製造設備に容易に組み込められる保持装置を提供すること。【解決手段】少なくとも１つの開口機構（１００）及び少なくとも１つの事前緊張要素（１２）は、中央の保持アーム取付手段（２）及び／又は保持アーム（７）に組み込まれている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体用の支持面及び旋回自在なグリッパフィンガを有する、少なくとも２つの、中央で取着された保持アームを具備し、前記グリッパフィンガは旋回軸を中心として保持位置から開き位置へ及びその逆に旋回されることができ、夫々、保持位置で、少なくとも１つの事前緊張要素によって事前に緊張されており、少なくとも１つの開口機構によって作動される、ディスク状の物体、特にウエハ用の保持装置において、
前記少なくとも１つの開口機構（１００）及び前記少なくとも１つの事前緊張要素（１２）は、前記中央の保持アーム取付手段（２）及び／又は前記保持アーム（７）に組み込まれていることを特徴とする保持装置。
【請求項２】
１つ又は複数の開口機構（１００）が磁気的に作動されることを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
【請求項３】
１つ又は複数の開口機構（１００）が圧縮空気で作動されることを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
【請求項４】
１つ又は複数の開口機構（１００）が真空で作動されることを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
【請求項５】
前記グリッパフィンガ（４）は、該グリッパフィンガ（４）が保持位置でディスク面に対し垂直方向に前記物体（１６）に作用するように、旋回自在に取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の保持装置。
【請求項６】
前記グリッパフィンガ（４）は第１の脚部（４１）及び第２の脚部（４２）を有し、前記第１の脚部（４１）には、前記物体を把持するための接触面（４３）が設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の保持装置。
【請求項７】
前記接触面（４３）は前記保持アーム（７）から離れた方向に向いていること、及び前記旋回軸（９）は前記グリッパフィンガ（４）の前記２つの脚部（４１，４２）の結合領域に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の保持装置。
【請求項８】
前記旋回軸（９）は前記支持面（３）によって形成されている面に位置していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１に記載の保持装置。
【請求項９】
前記グリッパフィンガ（４）は、各々のグリッパフィンガ（４）が保持位置で実質的に上から圧力を前記物体（１６）に加えるように、形成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１に記載の保持装置。
【請求項１０】
前記グリッパフィンガ（４）は、前記旋回軸（９）によって、前記保持アーム（７）の最も外側の端部に設けられていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１に記載の保持装置。
【請求項１１】
前記開口機構（１００）は、前記保持アーム（７）に沿って可動でありかつスイベルジョイントと結合されている少なくとも１つのプッシュロッドを有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１に記載の保持装置。
【請求項１２】
前記スイベルジョイントは前記グリッパフィンガ（４）の前記第２の脚部（４２）の自由端に関節式に結合されている連結要素（１０）であることを特徴とする請求項１１に記載の保持装置。
【請求項１３】
前記接触面は前記保持アームへ向いていること、及び前記旋回軸（９）は前記第２の脚部（４２）に設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１に記載の保持装置。
【請求項１４】
前記旋回軸（９）は前記脚部の中央と前記第２の脚部（４２）の内端との間の領域に設けられていることを特徴とする請求項１３に記載の保持装置。
【請求項１５】
前記第２の脚部（４２）の部分（４４）は、前記旋回軸（９）と前記第１の脚部（４１）との間で弾性的に形成されていることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の保持装置。
【請求項１６】
前記第１の脚部（４１）は傾斜した接触面（４３）を有するピンであることを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれか１に記載の保持装置。
【請求項１７】
前記保持アーム（７）は前記物体の上方に設けられていることを特徴とする請求項１３乃至１６のいずれか１に記載の保持装置。
【請求項１８】
前記物体と前記保持アーム（７）との間にはシールドディスク（６）が設けられていることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１に記載の保持装置。
【請求項１９】
前記シールドディスク（６）の直径は前記物体の直径の１／３よりも小さいかそれと等しいことを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１に記載の保持装置。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの開口機構（１００）及び／又は前記少なくとも１つの事前緊張要素（１２）は前記中央の保持アーム取付手段（２）及び／又は前記保持アーム（７）に封入されていることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１に記載の保持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体用の支持面及び旋回自在なグリッパフィンガを有する、少なくとも２つの、中央で取着された保持アームを具備し、グリッパフィンガは保持位置から開き位置へ及びその逆に旋回されることができ、夫々、保持位置で、少なくとも１つの事前緊張要素によって事前に緊張されており、少なくとも１つの開口機構によって作動される、ディスク状の物体、特にウエハ用の保持装置に関する。
【０００２】
前提部分に係わる物体用ホルダは、例えば半導体技術で必要とされる。半導体構成要素例えばコンピュータチップの製造の際に、ウエハは何度も被覆され、化学処理される。試薬をウエハ上に均等に分配するために又はウエハを２つの加工過程の間に乾燥させるために、ウエハはしばしば自身の軸を中心として回転される。光学的な測定法による品質管理のためにも、ウエハはしばしば回転される。使用されるホルダは、ウエハが回転中にも、特に速い回転速度（通常は１２００ｒｐｍ）で、しっかりと保持されることを保証しなければならない。
【背景技術】
【０００３】
US 6,167,893 B1からは、半導体ウエハ用のダイナミックホルダが公知である。このダイナミックホルダはウエハ用の支持手段を有する３つの保持アーム並びにこれらの保持アームの外端における旋回自在なグリップ有する。旋回自在なグリッパは遠心力作用おもりを有する。ホルダがウエハと共に回転する際に、遠心力作用おもりは遠心力によって外側へ引っ張られる。このことは、グリッパフィンガがウエハの縁部へ旋回し、かくて、ウエハを保持することを引き起こす。
【０００４】
US 6,363,623 B1には、物体、例えばウエハを回転させる装置が記載されている。回転可能なプラットフォーム上では、弾性の支持部材を有する複数の支持要素が対称的に分布されている。これらの弾性の支持部材はウエハ用の支持手段として用いられ、特に回転中の滑り損を減少させるために、ウエハとプラットフォームとの間の摩擦を高める。追加的に、装置は、ウエハを回転可能なプラットフォーム上で位置決めするために用いられる複数の保持要素を有する。これらの保持要素は旋回可能なフィンガを有する。フィンガは、遠心力作用おもりを有するので、回転中に、遠心力によりウエハの方へ旋回して、ウエハをしっかりと保持する。
【０００５】
US 6,273,484 B1に記載されたウエハ用ホルダも、複数の、旋回可能な、遠心力作用おもりを有するジョーを有する。更に、ジョーは突起を有し、この突起の上にはウエハが停止中に載っている。回転中に、ジョーは、該ジョーがウエハを押さえ付けるように、旋回する。ウエハ用ホルダが回転後に再度停止するとき、旋回可能なジョーは、ばねによって、再度出発位置にもたらされる。
【０００６】
US 5,954,072に記載のサブストレート用の回転形の加工装置は、プレート状のサブストレート用ホルダの縁部に、複数の旋回可能なグリッパを有し、これらのグリッパは、停止中に又は低い回転速度で、例えばばねによって、サブストレートへ押圧される。回転中に遠心力によって生じる追加の旋回運動は、サブストレートを押さえ付ける。
【０００７】
US 6,217,034 B1に記載されるウエハ縁部ホルダの場合、ウエハは、ばねによって保持される締付要素によって連行される。ウエハと回転テーブルの間のエアクッションによって、締め付けられたウエハのスラスト（Planlauf）が改善される。それ故に、この装置は光学的な測定法によるウエハの検査のためにも用いられる。
【０００８】
US 5,775,000からは、水平方向のサブストレート支持手段を有する複数の保持アームを具備する、スピンドライヤ用の保持装置が公知である。保持アームにはグリッパフィンガが旋回自在に取り付けられている。グリッパフィンガと各々の保持アームとの間のばねによって、グリッパフィンガが事前に緊張されており、サブストレートをサブストレート支持手段上で保持することが保証される。保持手段すなわちグリッパフィンガを開くためには、グリッパフィンガがピンによってばねの力に抗してサブストレートから旋回して離れる。ピンを作動させるために、グリッパフィンガの回転軸の回りに設けられている内スリーブ及び外スリーブからなる機構が設けられている。内側軸は、底部付近の端部で、ピストンとして形成され、外側軸はシリンダとして形成されている。２つのスリーブすなわち内スリーブ及び外スリーブは作動液によって相対して動かされる。２つのスリーブが相対して動く間に、鉢形の要素が開きピンに向かって移動される。回転する支持面を有する鉢形は必要である。何故ならば、機構全体は保持アームの回転中にサブストレートと共に回転しないからである。しかし、ピンは保持アームに取り付けられており、同様に、回転を行なう。
【０００９】
US 6,537,416 B1からは、ウエハ用の支持面及び接触ピンを有しかつ中央に取着された３つの保持アームを具備するウエハホルダが公知である。接触ピンはウエハを支持面上で整列するためにも用いられる。それ故に、接触ピンは半径方向に移動されなければならない。この目的のために空気式のアクチュエータが設けられており、このアクチュエータは、接触ピンを有しかつばねによって事前に緊張されているスライダを、保持位置から開き位置に移動させる。この開口機構は保持アームの外側に設けられている。このウエハホルダは、例えば逆様に配置されることはできない。何故ならば、ウエハはすべての位置にしっかりと保持されないだろうからである。
【００１０】
US 2003/0110658 A1は、円形の本体を有し、該本体の下面には複数のスポークが設けられており、該スポークには、半径方向端部に設けられたグリッパフィンガ用の各々の作動機構が設けられてなるウエハホルダを記載している。ウエハ用の支持面が設けられていないので、グリッパフィンガは、該グリッパフィンガがウエハの縁部を包摂するように、形成されている。ウエハホルダは、ウエハが上から供給されねばならず、グリッパフィンガがウエハの縁部を把持するまで、自らの位置に保持されねばならないという欠点を有する。
【特許文献１】米国特許第6,167,893 B1号公報
【特許文献２】米国特許第6,363,623 B1号公報
【特許文献３】米国特許第6,273,484 B1号公報
【特許文献４】米国特許第5,954,072号公報
【特許文献５】米国特許第6,217,034 B1号公報
【特許文献６】米国特許第5,775,000号公報
【特許文献７】米国特許第6,537,416 B1号公報
【特許文献８】米国特許第2003/0110658 A1号公開公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、一方では停止中に及び回転中にも物体のしっかりした保持を保証し、しかし、他方では出来る限りスペースが節約的に形成されているので、任意の製造設備に容易に組み込められる保持装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この課題は、物体用の支持面及び旋回自在なグリッパフィンガを有する、少なくとも２つの、中央で取着された保持アームを具備し、グリッパフィンガは、保持位置で、少なくとも１つの事前緊張要素によって事前に緊張されており、少なくとも１つの開口機構によって作動される、ディスク状の物体、特にウエハ用の保持装置であって、少なくとも１つの開口機構及び少なくとも１つの事前緊張要素は、中央の保持アーム取付手段及び／又は保持アームに組み込まれている保持装置によって解決される。
【００１３】
少なくとも１つの事前緊張要素及び少なくとも１つの開口機構を中央の保持アーム取付手段及び／又は保持アームに組み込むことは、複数の利点を有する。一方では、外部の開口機構及び事前緊張要素の所要面積及び体積が減少される。他方では、１つ又は複数の開口機構及び１つ又は複数の事前緊張要素は、複数の保持アームと共に回転する。それ故に、追加の要素、例えば、US 5,775,000に記載の、回転する支持面を有する鉢形の要素を省略することができる。
【００１４】
本発明に係わる保持装置の場合、物体の付近にある可動の構成要素の数が出来る限り少なく保たれることによって、粒子による摩耗のリスクも出来る限り少なく保たれる。このことは、特に、本発明に係わる保持装置を半導体構成素子の製造に使用する際に、重要である。
【００１５】
本発明に係わる保持装置のコンパクトなデザインは、保持装置を、特に、保持される物体の光学的検査のために、小型化された装置にも使用することを可能にする。例えば、３００ｍｍのウエハ技術では、加工設備に直接組み込まれる測定技術への増大する要求がある。このことによって、時間が掛かりかつコストも掛かる、ウエハを外部で測定する工程が回避される。測定器は、本発明に係わる保持装置により、特にウエハ容器（フロント・オープニング・ユニファイド・ポットＦＯＵＰ）に組み込まれることができる。
【００１６】
保持アームの最小数は保持される物体の形状によって定められる。矩形の物体の場合、停止中及び回転中にしっかりした保持を保証するためには、２つの保持アームで十分である。実質的に円形のディスク、例えばウエハの場合、少なくとも３つの保持アームを用いることは適切である。
【００１７】
事前緊張要素のデザインにとって、各々のグリッパフィンガが別個に事前に緊張され、しかも、事前緊張要素が適切に保持アームに組み込まれるべきであるか、あるいは、複数のグリッパフィンガが中央で共に事前に緊張されて、事前緊張要素が中央の保持アーム取付手段にあって、事前緊張要素の事前緊張力が、追加の構成要素によって、個々のグリッパフィンガに伝達されるか否かは決定的である。このような伝達構成要素は保持アームに組み込まれているだろう。これらの伝達構成要素は、中央の開口機構が中央の保持アーム取付手段に設けられている場合、用いられるだろう。
【００１８】
事前緊張要素によって物体を位置に保持することによって、全方向の適用が可能である。
【００１９】
グリッパフィンガに結合された開口機構、事前緊張要素及び／又は場合によっては伝達構成要素は、回転中に、遠心力作用おもりのようにグリッパフィンガに作用する。回転中の遠心力によって、各々のグリッパフィンガの、物体への圧力は高められ、締付力は増大される。このことは回転中の物体の追加のしっかりした取付をもたらす。
【００２０】
好ましい実施の形態では、１つ又は複数の開口機構は磁気的に作動される。このためには、保磁子が用いられる。この保磁子の回りには磁気コイルが設けられていて、磁気コイルは、１つ又は複数のグリッパフィンガを開くために、通電される。この場合、保磁子は遠心力作用おもりとしても用いられる。保持位置では、１つ又は複数のグリッパフィンガが事前緊張要素によって保持される。
【００２１】
他の好ましい実施の形態では、１つ又は複数の開口機構は圧縮空気で作動される。圧縮空気で作動される開口機構の場合、各々のグリッパフィンガは事前緊張要素によって保持位置に保たれ、圧縮空気の供給によって、保持される物体から旋回して離れ、あるいは、各々のグリッパフィンガは、圧縮空気が加えられる圧力シリンダによって事前に緊張されて、保持位置に保たれ、他方、グリッパフィンガを開くために、圧縮空気の供給が中断される。
【００２２】
特に好ましい実施の形態では、グリッパフィンガの作動のために真空が用いられる。保持位置での保持力は、例えば圧縮ばねのような事前緊張要素によって供給される。グリッパフィンガを開くためにのみ、真空シリンダには、短時間、真空が加えられる。その目的は、例えば圧縮ばねを圧縮するためである。保持アームに組み込まれた真空構成要素は、グリッパフィンガ用の遠心力作用おもりとして作用する。それ故に、回転中に、保持される物体の追加のしっかりした取付が保証される。真空で作動される実施の形態は、一方では、相対して動く部分、例えば、締付ばねあるいは従来の技術に基づく開口機構が、真空構成要素の真空側で、封入された領域に据え付けられることができるという、追加の利点を有する。このことによって、一方では、極めてコンパクトなサイズが達成される。更に、このことによって、保持される物体への粒子の望ましくない汚染に関する確率が、著しく減じられる。開口機構の作動中に発生される粒子は、真空によって内部へ吸引される。
【００２３】
グリッパフィンガが保持位置でディスク面に対し垂直方向に物体に作用するように、グリッパフィンガが旋回自在に取り付けられていることは好ましい。かくて、物体の縁部は、グリッパフィンガと支持面との間で締め付けるように保持される。それ故に、保持装置は、任意の位置で、例えば、逆様でも据え付けられていることができる。更に、この方法では、ディスクには、ディスク状の物体を変形させるであろう力は全然導入されない。従って、保持装置は、光学的な測定法による物体表面の検査のための測定器に用いるためにも、非常に適切である。
【００２４】
グリッパフィンガが第１の脚部及び第２の脚部を有することは好ましい。第１の脚部には、物体を把持するための接触面が設けられている。脚部は好ましくは互いに直角に設けられている。グリッパフィンガがＬ字形に形成されていることは好ましい。接触面は好ましくは短いほうの脚部に設けられている。
【００２５】
第１の実施の形態では、接触面は保持アームから離れた方向に向いており、グリッパフィンガの旋回軸は好ましくは２つの脚部の結合領域に設けられている。このことによって、第１の脚部の、接触面を有する自由端が、円軌道を描く。
【００２６】
旋回軸が支持面によって形成されている面に位置していることは好ましい。支持面は接触面の円軌道と直交している。それ故に、グリッパフィンガは垂直方向にディスク状の物体を押圧する。保持アームがウエハの下方に（いわゆる基準位置に）あるように、保持装置が据え付けられているとき、圧力が、各々のグリッパフィンガの保持位置で、実質的に上から物体に加えられる。
【００２７】
グリッパフィンガが、旋回軸によって、保持アームの最も外側の端部に設けられていることは好ましい
開口機構が、保持アームに沿って可動でありかつスイベルジョイントと結合されている少なくとも１つのプッシュロッドを、有することは好ましい。
【００２８】
スイベルジョイントはグリッパフィンガの第２の脚部の自由端に関節式に結合されている連結要素であることは好ましい。
【００２９】
他の実施の形態では、支持面と接触面の位置は取り替えられている。基準位置では、グリッパフィンガは下から物体を押圧するだろう。従って、この実施の形態は、いわゆる逆様取付位置のために用いられることは好ましい。それ故に、保持アームはウエハの上方に設けられている。この逆様位置が利点があるのは、保持装置が据え付けられるべき設備が、ウエハを回転させる手段を有しないときである。
【００３０】
固定式の支持面は保持アームにあり、この実施の形態では、好ましくは、フック状の要素の形を有する。この実施の形態では、支持面は保持アームへ向いており、旋回軸は第２の脚部に設けられている。好ましくは第２の脚部に対し垂直方向に取り付けられている第１の脚部は、かくて、グリッパフィンガの円軌道に対し接線方向に設けられている。それ故に、この接触面はほぼ垂直にディスク状の物体を押圧する。
【００３１】
旋回軸が脚部の中央と第２の脚部の内端との間の領域に設けられていることは好ましい。軌道半径が大きく選択されればされるほど、ディスク面に位置しておりかつ第１の脚部によって加えられる力成分がそれだけ一層少なくなる。
【００３２】
第２の脚部の部分が、旋回軸と第１の脚部との間で弾性的に形成されていることは好ましい。このことによって、接触面は、緩やかにかつ優しく、ディスク状の物体に作用することができる。
【００３３】
第１の脚部が傾斜した接触面を有するピンであることは好ましい。接触面はディスク面にではなく、ディスク状の物体の縁部のベベルに接触することは好ましい。
【００３４】
ウエハと保持アームとの間にシールドディスクが設けられていることは好ましい。このシールドディスクは、粒子、例えば摩耗粒子等がディスク状の物体に付くことを防ぐ。
【００３５】
保持装置の回転中に、ウエハとシールドディスクとの間の半径方向の空気流が生じる。このことは真空の発生による物体の変形をもたらす。このことによって、保持装置の基準位置では、ディスク状の物体が歪む可能性が増大する。従って、シールドディスクの直径が物体の直径の１／３よりも小さいかそれと等しいことが提案されている。このことによって、半径方向外側に流れる空気は余りに早く軸方向に流れ出て及び／又は空気がディスクの縁部に沿って後流することができる。このことによって、真空は減少され、物体の追加的な変形が減少されるか、全く防がれる。
【００３６】
逆様位置では、空気流及び発生する真空によって、物体の歪みが埋め合わされる。
【００３７】
更に、保持力の量を、摩擦係数が掛けられる保持力が、物体と物体の支持部材との間に、物体の最大限にあり得る不均衡によって割られる遠心力よりも大きい摩擦力を発生させるように、調整することが好都合であることが明らかになった。
【００３８】
物体の付近での粒子の発生を出来る限り防止するために、開口機構及び／又は少なくとも１つの事前緊張要素が、場合によっては、すべての関連の構成要素と共に、保持アーム及び／又は中央の保持アーム取付手段に完全に封入されることができることは好ましい。更に、万一生じる粒子が吸引されることができる。このことは、好ましくは、例えば中空プッシュロッドを介してなされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
図面を参照して本発明を詳述する。図１には、ウエハ用の保持装置１が示されている。保持装置１は３つの保持アーム７を有する。保持アーム７は、中央の保持アーム取付手段２に、半径方向外側に向かって設けられている。更に、中央の保持アーム取付手段２には、各々の保持アーム７に収容されており真空で作動される開口機構１００を作動させるための真空パイプ５が取着されている。保持アーム７の外端にはウエハ（図示せず）用の支持面３を有する支持要素１５及び旋回自在に取り付けられたグリッパフィンガ４が設けられている。従って、支持面３はウエハを保持装置１上に載せる際にウエハを予め位置決めするために用いられる。支持要素１５及びグリッパフィンガ４は点線で示されている。更に、シールドディスク６が示されている。このシールドディスク６は、ウエハを万一の粒子に対し保護するために、保持アーム７とウエハとの間に設けられている。
【００４０】
図２には、真空で作動される開口機構１００の構造が示されている。ウエハ１６は支持要素１５の支持面３に載っている。そこでは、ウエハ１６はグリッパフィンガ４によって上から保持される。グリッパフィンガ４はＬ字形にデザインされており、第１の短い脚部４１及び第２の長い脚部４２を有する。第１の脚部の前端には、接触面４３が設けられている。ここに示された保持位置では、ウエハの縁部は、支持面３と接触面４３との間で、締め付けるようにして保持されている。
【００４１】
グリッパフィンガ４の旋回軸９はウエハ１６の面に平行に位置しており、２つの脚部４１及び４２の結合領域にある。この場合、旋回軸９は、支持面３によって緊張される、ほぼその面に位置している。このことにより、接触面４３は円軌道Ｋを描く。接触面４３はウエハ１６の表面を垂直方向に押圧する。半径方向に作用する力は生じない。このことは図３により詳しく見られる。
【００４２】
保持力は、摩擦係数が掛けられる保持力が、ウエハ１６とグリッパフィンガ４との間で、ウエハの最大限にあり得る不均衡によって割られる遠心力よりも大きな摩擦力を発生させるように、調整される。このことによって、保持装置１上でのウエハ１６のスラスト精度（Planlaufgenauigkeit）が改善される。
【００４３】
旋回点１０ａで第２の脚部４２の端部に関節式に結合されている連結要素１０によって、グリッパフィンガ４は、旋回点１０ｂで、ラジアルピストン１１の形の、真空で作動されるプッシュロッドに結合されている。ラジアルピストン１１は保持アーム１３に組み込まれている。保持アーム７は、半径方向端部で、ラジアルピストン１１用のブシュ１３として形成されている。
【００４４】
グリッパフィンガ４は圧縮ばね１２によって事前に緊張される、すなわち、保持位置に保持される。
【００４５】
グリッパフィンガ４が開かれるべきとき、保持アーム７に延びている真空供給手段１４を介して、ラジアルピストン１１に真空が加えられる。それ故に、ラジアルピストンは半径方向内側に移動し、連結要素１０を介して、グリッパフィンガ４を、旋回軸９を中心として旋回してウエハ１６から離す。グリッパフィンガ４が閉じられるとき、グリッパフィンガは圧縮ばね１２によって、再度保持位置へ押圧される。
【００４６】
保持装置１が回転されるとき、ラジアルピストン１１は、グリッパフィンガ４用の遠心力作用おもりとして作用するので、半径方向外側を押圧する。それ故に、グリッパフィンガ４はウエハ１６をより強く押し付け、これにより、よりしっかりと保持する。
【００４７】
ラジアルピストン１１を保持アーム７に組み込むこと及びラジアルピストン１１を遠心力作用おもりとして用いることによって、極めてコンパクトなサイズが達成される。更に、相対して動く複数の部分、例えば圧縮ばね１２及びラジアルピストン１１は、ブシュ１３の真空側で、封入された領域に据え付けられる。このことによって、半導体の製造及び検査において一般的に望ましくない粒子のためのあり得る源が減じられる。ラジアルピストン１１自体がブシュ１３内での移動中に発生させる粒子は、真空によって内へ吸引され、中央の保持アーム取付手段２から除去される。粒子が万一駆動ユニットによって発生されても、該粒子は、図１で示したシールドディスク６によってウエハ１６から遠ざけられることができる。
【００４８】
図３に示した、圧縮空気で作動される開口機構１００は、図２に示された、真空で作動される開口機構１００に類似している。主要な違いは、圧縮ばね１２の代わりに引張りばねが用いられることにある。保持位置では、引張りばねは、圧縮空気が加えられたシリンダによってラジアルピストン１１で圧縮される。開けるために、圧縮空気の供給が中断される。それ故に、引張りばねは、連結要素１０を介して、グリッパフィンガ４を、旋回してウエハ１６から離す。ラジアルピストン１１は、回転中、グリッパフィンガ４用の遠心力作用おもりとして作用する。
【００４９】
図４では、開口機構１００及び事前緊張要素すなわち圧縮ばね１２が中央の保持アーム取付手段２に収容されてなる保持装置１の操作方法が示されている。グリッパフィンガ４を開ける力は、保持装置の中央の只１つの真空シリンダ（図示せず）によって発生される。この中央の真空シリンダは、転向機構及び半径方向のプッシュロッド１７を介して、グリッパフィンガ４を動かす。転向機構は、実質的に、圧縮ばね１２に取り付けられている本体２２からなる。この本体は、プッシュロッド１７と協働する３つの斜めのリニアガイド１９（３フィンガ真空グリッパ）を有する。本体２２は、磁気的に、空気圧で又は真空によって駆動されていることができるプッシュロッド１８を介して動かされる。保持状態では、本体２２は、図４に示した位置にある。
【００５０】
グリッパフィンガ４が開かれるべきとき、本体２２はプッシュロッド１８によって、圧縮ばね１２の力に抗して上へ押圧される。それ故に、プッシュロッド１７は半径方向内側に移動され、これによって、グリッパフィンガ４を旋回して開く。グリッパフィンガを中央で作動させるとき、プッシュロッド１７は遠心力作用おもりとして作用する。中央の保持アーム取付手段２に設けられた開口機構１００は、回転運動に係わり合わないように、取り付けられることができる。
【００５１】
図５に示されている磁気的な開口機構１００は、真空で作動される開口機構１００とは、ラジアルピストンが、磁気コイル２１によって囲繞されている保磁子２０に取り替えられている点で、相違している。保持状態では、磁気コイル２１は通電されており、圧縮ばね１２の力は、連結要素１０を介して、グリッパフィンガ４をウエハの方へ押圧する。グリッパフィンガ４が開かれるべきとき、磁気コイル２１は通電されて、保磁子２０は圧縮ばね１２の力に抗して内側へ押圧される。それ故に、グリッパフィンガ４は旋回して開く。保磁子２０は、更に、遠心力作用おもりとしても作用する。
【００５２】
図６には、他の実施の形態を示す保持装置１が示されている。保持装置１は逆様位置で示されている。それ故に、プッシュロッド１８は中央の保持アーム取付手段２から上へ突き出ている。中央の保持アーム取付手段２には、合計で４つの保持アーム７がある。これらの保持アームは、夫々、外端でフレーム要素７０によって対で互いに結合されている。中央の保持アーム取付手段２は封入されており、外周には複数の開口部２３を有する。グリッパフィンガ４は、これらの開口部を通って、半径方向外側へフレーム要素７０まで延びている。フレーム要素は開口部７１を有し、開口部を通ってグリッパフィンガ４の第１の脚部４１が下方に延びている。グリッパフィンガ４は、同様に、Ｌ字形に形成されており、夫々、第１の脚部４１及び第２の脚部４２を有し、後者の脚部は、中央の保持アーム取付手段２内で、旋回自在に取り付けられている。このことを、以下の図と関連して詳述する。
【００５３】
フレーム要素７０及び保持アーム７には、シールドディスク６が設けられている。シールドディスク６の下方には、支持面３を有する円弧状の支持要素１５が取り付けられており、支持面３は、ここに示した図では、上に従ってまた保持アーム４へ向いている。
【００５４】
図７には、平面図が示されている。この場合、２つの円弧状の支持要素１５に載っているウエハ１６が見られる。
【００５５】
図８には、図６及び７に示した保持装置１の垂直方向断面図が見られる。矢印方向に上下に動かされることができるプッシュロッド１８は、圧縮ばね１２によって保持位置に事前に緊張されている。ここに示した開き位置で、プッシュロッド１８は圧縮ばね１２の力に抗して、下方へ押圧されている。
【００５６】
プッシュロッド１８の上端にはハブ２４がある。ハブには複数のローラ４５が取り付けられており、これらのローラは第２の脚部４２の自由端に回転自在に設けられている。
【００５７】
第２の脚部４２は剛性の部分４６からなる。剛性の部分の、半径方向外側の端部は、傾動軸９に取り付けられている。剛性の部分４６には弾性の部分４４が取り付けられている。弾性の部分の自由端は、第１の脚部４１に移行する。第１の脚部はピンとして形成されている。このピンすなわち第１の脚部４１の上端には、接触面４３が設けられている。
【００５８】
プッシュロッド１８は、粒子を吸引することができるように、中空に形成されている。
【００５９】
図９には、保持装置１の保持位置が示されている。接触面４３は、図１０で拡大して示されている詳細図ｘに見られるように、ウエハ１６の縁部に接触している。
【００６０】
すべての開口機構に共通であるのは、これらの開口機構が静止でのみプッシュロッド１８に接続していることである。作動中には、プッシュロッド用の開口機構が引っ込められ、従って、機械的に結合が外されている。このことは、開口機構が共に回転される必要がないという利点を有する。
【００６１】
開いた状態では、ウエハ１６はピン４１と支持要素１５の間を通る。そのとき、ウエハは支持要素１５に降下され、ウエハは、大まか位置決めされた位置で、取り付けられる。続いて、プッシュロッド１８への圧力が除かれ、グリッパフィンガ４は、事前に緊張された圧縮ばね１２によって、ウエハの縁部へ押圧される。保持装置が回転を始めることができる。ウエハのスラスト（Planlauf）を更に高めるためには、以下の効果が活用されることができる。ウエハ１６とシールドディスク６の間にある空気は、回転中に、追加の遠心力を受ける。ウエハの裏面とは逆に空気が自由に後流することができないので、圧力が低下して、ウエハは上へ撓められる。シールドディスク６の選択及び位置が適切であるとき、この効果によって、ウエハの撓みが自らの重みにより埋め合わされる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係わる保持装置の全体図を示している。
【図２】真空で作動される開口機構を示している。
【図３】グリッパフィンガを示している。
【図４】中央に設けられた開口機構を示している。
【図５】磁気的な開口機構を示している。
【図６】他の実施の形態に基づく、逆様位置にある保持装置を示している。
【図７】図６に示した保持装置の斜視平面図を示している。
【図８】図６及び７に示した、開放位置にある保持装置の垂直方向断面図を示している。
【図９】図６及び７に示した、保持位置にある保持装置の垂直方向断面図を示している。
【図１０】図９の詳細図ｘの拡大図を示している。
【符号の説明】
【００６３】
１  保持装置
２  中央の保持アーム取付手段
３  支持面
４  グリッパフィンガ
５  真空パイプ
６  シールドディスク
７  保持アーム
８  ハウジング
９  旋回軸
１０  連結要素
１０ａ  旋回点
１０ｂ  旋回点
１１  ラジアルピストン
１２  圧縮ばね
１３  ブシュ
１４  真空供給手段
１５  支持要素
１６  ウエハ
１７  プッシュロッド
１８  プッシュロッド
１９  リニアガイド
２０  保磁子
２１  磁気コイル
２２  本体
２３  開口部
２４  ハブ
４１  第１の脚部
４２  第２の脚部
４３  接触面
４４  弾性の部分
４５  ローラ
４６  剛性の部分
７０  フレーム要素
７１  開口部
１００  開口機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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