(57)【要約】  【課題】外形の異なる薄円盤を選択的に保持でき且つ表裏両面からアクセスできる保持装置を提供する。  【解決手段】保持すべき薄円盤Ｗの外径より大きな内径を有する保持環２上に、その保持環２の直交二直径Ｘ、Ｙに沿って滑動自在に保持した４本の連結ピン3Q、3R、3S、3Tと隣接連結ピンの間のリンク棒８とにより保持環２と同心的に形成した四節リンク４と、特定連結ピン3Rを保持環２の直径Ｙ方向の異なる所定位置に選択的にロックする位置決め機構30と、３以上の接触子11を有し且つ特定連結ピン3Rに隣接する一対の対向連結ピン3Q、3Sの保持環直径Ｘ方向の往復動Ｉを保持環２の内外方向の往復動Ｊに変換して各接触子11に伝達する伝動機構10とを支持する。特定連結ピン3Rの位置決めに応じて、薄円盤Ｗをその外周縁と３以上の接触子11との当接により保持環２内に同心的に保持する。  【選択図】        図１
2005118913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持すべき薄円盤の外径より大きな内径を有する保持環、前記保持環上に当該保持環の直交二直径に沿って滑動自在に保持した４本の連結ピンと隣接連結ピン間のリンク棒とにより保持環と同心的に形成した四節リンク、前記保持環上の特定連結ピンを保持環直径方向の異なる所定位置に選択的にロックする位置決め機構、及び３以上の接触子を有し且つ前記特定連結ピンに隣接する一対の対向連結ピンの保持環直径方向の往復動を保持環内外方向の往復動に変換して各接触子に伝達する保持環上の伝動機構を備え、薄円盤をその外周縁と３以上の接触子との当接により保持環内に同心的に保持してなる薄円盤の保持装置。
【請求項２】
請求項１の装置において、前記接触子を伝動機構上の保持環面と垂直な回転軸に枢支した円盤駒とし、薄円盤をその外周縁と各円盤駒の外周縁との当接により保持してなる薄円盤の保持装置。
【請求項３】
請求項１又は２の装置において、前記伝動機構に当該伝動機構と対応する連結ピンに関して対称な保持環上の固定軸の対にそれぞれ中間部が枢支された腕部材の対を含め、前記各腕部材の一端を対応する連結ピンに当該連結ピンの往復動に従動するようにカム結合し、前記各腕部材の他端に接触子を支持してなる薄円盤の保持装置。
【請求項４】
請求項３の装置において、前記カム結合に、前記対応する連結ピンに当該連結ピンの往復動方向に間隙を隔てて結合した平行案内板の対と、前記各腕部材の一端に平行案内板の対の間隙に嵌入するように設けた突起とを含め、前記対応する連結ピンの往復動時に各腕部材の一端を当該往復動と直交方向へ滑らせながら駆動してなる薄円盤の保持装置。
【請求項５】
請求項４の装置において、前記平行案内板の対の間に引張スプリングを張力調整可能に張設し、前記スプリングの張力調整により案内板対と突起との間の摩擦を調節してなる薄円盤の保持装置。
【請求項６】
請求項３から５の何れかの装置において、前記腕部材を保持環に沿って湾曲させてなる薄円盤の保持装置。
【請求項７】
請求項１から６の何れかの装置において、前記位置決め機構に、前記特定連結ピンの滑動方向と所定鋭角で交差する方向のカム溝が穿たれ且つ当該連結ピンがカム溝へ嵌入するように保持環面と平行に保持環上に支持したカム板、前記カム板を特定連結ピンの滑動方向と直交方向に案内する案内ユニット、前記カム板の表面に当該カム板の案内方向に沿って所定間隔で設けた複数のロック孔、前記カム板の表面と対向し且つロック孔に係合するロック位置と係合しない解除位置との間で変位自在に保持環上に支持したロック爪、及び前記ロック爪をロック位置向きに付勢する弾性部材を含め、前記弾性部材によりカム板をロック孔がロック爪と係合する複数の所定位置に選択的にロックしてなる薄円盤の保持装置。
【請求項８】
請求項７の装置において、前記保持環から立ち上げた支持柱と当該支持柱から保持環面と平行に延ばした支持梁とを設け、前記支持梁に案内ユニットを固定し且つ当該案内ユニットによりカム板を懸垂してなる薄円盤の保持装置。
【請求項９】
請求項７又は８の装置において、前記ロック孔をカム板の保持環外向き面に設け、前記カム板の保持環外向き面に沿って延びるクランク棒を設け且つ当該クランク棒の一端にロック爪を固定し、前記クランク棒の他端に当該他端をロック爪がロック孔と係合する回転角度向きに引張る弾性部材を接続してなる薄円盤の保持装置。
【請求項１０】
請求項７から９の何れかの装置において、前記ロック爪に離隔可能に係合し且つロック爪を解除位置向きに付勢するロック解除装置、及び前記解除装置のロック爪への係合時にカム板に離隔可能に係合し且つカム板をロック孔がロック爪と係合する複数の所定位置へ選択的に移動させる位置切替装置を設けてなる薄円盤の保持装置。
【請求項１１】
請求項１から１０の何れかの装置において、前記保持環をその中心の周りに回転させる回転駆動装置を設けてなる薄円盤の保持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は薄円盤の保持装置に関し、とくに薄円盤をその外周縁で保持する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウェハやガラス円盤等の薄円盤を保持する装置として、例えば図１１に示すように、真空吸着方式の保持装置100が知られている。同図の保持装置100は、頂面102に多数の吸引孔103が設けられた円柱状吸着部101を有し、吸着部101の中心軸と心合わせして頂面102に載置された薄円盤Ｗを吸引孔103の真空吸着力により吸着部101と一体的に保持する。吸着部101を中心軸の回りに回転駆動すれば、薄円盤Ｗをその中心の周りに回転させることができる。しかし同図の保持装置100は、薄円盤Ｗを頂面102に面接触させるので、薄円盤Ｗの表面（図示例では裏面）に汚染物が付着するおそれがあり、更にその表面を傷つけることもあり得る。このため、表面の保護が必要な薄円盤（例えば、半導体ウェハ）の場合は、同図の保持装置100の適用を避ける傾向がある。
【０００３】
特許文献１は、薄円盤のエッジ（外周縁）を押圧する可動クランプと固定クランプとを有し、薄円盤を外周縁で把持する装置を開示する。薄円盤を外周縁で把持することにより、その表面の汚染や損傷を避けることができる。また特許文献２は、図１２に示すように、昇降可能な回転中心軸部111と、回転中心軸部111から放射方向に配設した少なくとも３本のクランプアーム112、113、114と、各クランプアーム112、113、114の先端に設けたウェハ把持部115、116、117とを有し、少なくとも１本のクランプアーム112の把持部115と回転中心軸部111の中心軸との間の距離（以下、把持部115の外径ということがある。）が昇降に応じて拡縮するように構成され、薄円盤Ｗ（この場合は、半導体ウェハ）をその外周縁で回転可能に保持するアライン用保持装置110を開示する。回転中心軸部111には、左右対称に延設したＬ字形アーム119、120と、各Ｌ字形アーム119、120の先端に設けたウェハ受け爪121、122とからなる受渡し部118が取り付けられている。
【０００４】
図１２の保持装置110に薄円盤Ｗを保持する場合は、先ずクランプアーム112、113、114を受渡し部118より下方に降下させた上で、受渡し部118の受け爪121、122上に保持対象の薄円盤Ｗを載置する。把持部115の外径を薄円盤Ｗの外径より僅かに拡大させつつ３本のクランプアーム112、113、114を薄円盤Ｗのエッジ高さまで上昇させ、更なる上昇に応じて把持部115の外径を縮小させることにより、薄円盤Ｗのエッジを各把持部115、116、117に当接させて薄円盤Ｗをその外周縁の３点で把持する。薄円盤Ｗを受渡し部118の上方に持ち上げたのち、回転中心軸部111の回転を駆動して検出部123により薄円盤Ｗ上のオリフラ又はノッチを検出し、そのオリフラ又はノッチを基準に薄円盤Ｗを位置合わせ（アライン）する。薄円盤Ｗをその外周縁の３点で把持することにより、薄円盤Ｗの中心と中心軸部111とを精確に心合わせして確実に把持することができ、薄円盤Ｗと把持部115、116、117との間のずれをなくして薄円盤Ｗを高速で回転することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１３４５８６号公報
【特許文献２】特開２００３−１６３２５８号公報
【特許文献３】特許第３２８３８５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１及び２の保持装置は、特定の外径の薄円盤Ｗに専用のものであり、単独では外径の異なる薄円盤Ｗを取り扱うことができない問題点がある。例えば半導体ウェハの場合、200mm径、300mm径等の外径の異なる薄円盤Ｗが実用化されており、処理工程・検査工程等で異なる外径のウェハを取り扱う必要が生じ得る。外径の異なるウェハ毎に専用の保持装置を設けることは、大きな設置スペースが必要となるだけでなく不経済、不合理である。処理工程・検査工程の合理化のため、１台で異なる薄円盤Ｗを取り扱うことができる薄円盤保持装置の開発が望まれている。
【０００７】
また、従来の薄円盤保持装置は、薄円盤Ｗの片面側（例えば裏面側）に十分なスペース（自由空間）を確保できない問題点がある。例えば特許文献３は、半導体ウェハの表裏両面に励起光を照射し、照射に応じて発生するキャリアのライフタイムを測定して半導体ウェハの品質を評価する半導体ウェハ特性の評価装置を開示する。この評価装置では、ウェハの表裏両面の各々に検査用の励起光を照射する必要があり、ウェハの表面側及び裏面側にそれぞれ対向させて励起光源を配置することが有効である。例えば図１１及び図１２に示す従来の保持装置では、薄円盤Ｗの片面側（例えば裏面側）に薄円盤Ｗを保持する吸着部101又は昇降機構等を配置するので、その表面側及び裏面側にそれぞれ励起光源を配置することは困難であり、特許文献３の半導体ウェハの品質評価に適用するためにはウェハの反転機構等の複雑な装置が別途必要となる。特許文献３のような品質評価装置を実用化するため、表裏両面からアクセスできる薄円盤Ｗの保持装置が求められている。
【０００８】
そこで本発明の目的は、外形の異なる薄円盤を選択的に保持でき且つ表裏両面からアクセスできる保持装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
図１の実施例を参照するに、本発明による薄円盤の保持装置は、保持すべき薄円盤Ｗの外径より大きな内径を有する保持環２、保持環２上にその保持環２の直交二直径Ｘ、Ｙに沿って滑動自在に保持した４本の連結ピン3Q、3R、3S、3Tと隣接連結ピンの間のリンク棒８とにより保持環２と同心的に形成した四節リンク４、保持環２上の特定連結ピン3Rを保持環２の直径Ｙ方向の異なる所定位置に選択的にロックする位置決め機構30、及び３以上の接触子11を有し且つ特定連結ピン3Rに隣接する一対の対向連結ピン3Q、3Sの保持環直径Ｘ方向の往復動Ｉ（図２参照）を保持環２の内外方向の往復動Ｊ（図２参照）に変換して各接触子11に伝達する保持環２上の伝動機構10を備え、薄円盤Ｗをその外周縁と３以上の接触子11との当接により保持環２内に同心的に保持してなるものである。
【００１０】
好ましくは、図２及び図３に詳細に示すように、各伝動機構10に、その伝動機構10と対応する連結ピン3Q又は3Sに関して対称な保持環２上の固定軸Ｆの対にそれぞれ中間部14が枢支された腕部材12の対を含め、各腕部材12の一端13を対応する連結ピン3Q又は3Sにその連結ピン3Q、3Sの往復動に従動するようにカム結合し、各腕部材12の他端15に接触子11を支持する。更に好ましくは、図３に示すように、接触子11を伝動機構10上の保持環面と垂直な回転軸Ｎに枢支した円盤駒11とし、薄円盤２をその外周縁と各円盤駒11の外周縁との当接により保持する。
【００１１】
また好ましくは、図６〜８に示すように、位置決め機構30に、特定連結ピン3Rの滑動方向と所定鋭角θで交差する方向のカム溝32（図７参照）が穿たれ且つ特定連結ピン3Rがカム溝32へ嵌入するように保持環面と平行に保持環２上に支持したカム板31、カム板31を特定連結ピン3Rの滑動方向と直交方向に案内する案内ユニット35、カム板31の表面にカム板31の案内方向に沿って所定間隔で設けた複数のロック孔33、そのカム板31の表面と対向し且つロック孔33に係合するロック位置と係合しない解除位置との間で変位自在に保持環上に支持したロック爪42、及びロック爪42をロック位置向きに付勢する弾性部材45を含め、弾性部材45によりカム板31をロック孔33がロック爪42と係合する複数の所定位置に選択的にロックする。
【００１２】
更に好ましくは、ロック孔33をカム板31の保持環外向き面に設け、カム板31の保持環外向き面に沿って延びるクランク棒43を設け且つクランク棒43の一端にロック爪42を固定し、クランク棒43の他端44にその他端44をロック爪42がロック孔33と係合する回転角度向きに引張る弾性部材45を接続する。図示例のように、保持環２から立ち上げた支持柱39と支持柱39から保持環面と平行に延ばした支持梁38とを設け、支持梁38に案内ユニット35を固定し且つ案内ユニット35によりカム板31を懸垂することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による薄円盤の保持装置は、保持環上に、保持環の直交二直径に沿って滑動自在に保持した４本の連結ピンにより保持環と同心的に形成した四節リンクと、四節リンクの特定連結ピンを異なる所定位置に選択的にロックする位置決め機構と、３以上の接触子を有し且つ四節リンクの特定連結ピンに隣接する一対の対向連結ピンの往復動を保持環内外方向の往復動に変換して各接触子に伝達する伝動機構とを支持するので、次の顕著な効果を奉する。
【００１４】
（イ）四節リンクにより特定連結ピンの位置決めに応じて３以上の接触子を同時に駆動して薄円盤の外周縁に当接させることができ、薄円盤を保持環と精確に心合わせつつその外周縁で確実に保持することができる。
（ロ）特定連結ピンを各接触子が異なる外径の薄円盤に当接する複数の所定位置にロックすることができ、外径の異なる薄円盤を１台の保持装置で取り扱うことができる。
（ハ）特定連結ピンを各接触子が保持環上に位置付けられるようにロックすることができ、薄円盤を保持環内に搬送する際の各接触子との干渉を防止できる。
（ニ）薄円盤をその表面と平行な方向からのアクセスのみで確実に保持することができ、薄円盤の表面側及び裏面側にそれぞれ自由空間を確保できる。
（ホ）位置決め機構により特定連結ピンをロックして薄円盤を保持するので、特定連結ピンの位置切り替えを除き外部との接続を必要とせず、外径の異なる薄円盤を保持環と一体的に自由に移動し回転し又は持ち運ぶことができる。
（ヘ）薄円盤をその外周縁の少なくとも３点で保持するので、薄円盤の表面の損傷や汚染物付着のおそれが極めて少ない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１〜８は、本発明による薄円盤Ｗの保持装置１の実施例を示す。図示例の保持装置１は、薄円盤Ｗの外径より大きな内径を有する保持環２と、保持環２の直交二直径Ｘ、Ｙと交差する保持環２上の部位Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔに保持環２と同心的に支持した四節リンク４と、保持環２上の部位Ｒに支持した位置決め機構30と、保持環２上の部位Ｑ、Ｓに支持した伝動機構10と、伝動機構10上に支持した３以上の接触子11とを有する。図１は保持装置１の正面図を示し、同図では図面明瞭化のため位置決め機構30を点線で表している。なお、図示例では円形帯状の保持環２を用いているが、保持環２はその内側に薄円盤Ｗを同心的に配置できる大きさの内径を有するものであれば足り、形状は円形帯状に限定されない。
【００１６】
四節リンク４は、保持環２上の部位Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔにそれぞれ保持環直径方向へ滑動自在に且つ保持環面と垂直に保持した４本の連結ピン3Q、3R、3S、3Tと、隣接する連結ピン3Q、3R、3S、3Tの間に設けた４本の剛性リンク棒８とを有する。例えば図３及び図７（Ｂ）に示すように、保持環２上の部位Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔにその部位を通る保持環直径Ｘ又はＹ方向の案内レール（直動ガイド）５を固定し、案内レール５上に滑動台６を保持し、滑動台６上に保持環面と垂直な連結ピン3Q、3R、3S、3Tを固定する。隣接する連結ピン3Q−3R、3R−3S、3S−3T、3T−3Qを、それぞれ１／４円弧状の両端ピン孔付きリンク棒８で相互に連結することにより、保持環２と同心的な円形の四節リンク４を形成する。但し、四節リンク４の形状は円形に限定されず、リンク棒８は保持環２に合わせて適当な形状のものを選択できる。
【００１７】
図１の二点鎖線は、四節リンク４の特定連結ピン3Rを案内レール５に沿って保持環内向きに移動させた状態の一例を示し、この状態の四節リンク４の連結ピン及びリンク棒を3Qb、3Rb、3Sb、3Tb、8bで表す。各連結ピン3Q、3R、3S、3Tの運動方向は案内レール５上に限定されるので、同図に示すように、四節リンク４の特定連結ピン3Rを保持環直径Ｙ方向に往復動（保持環内向き側の3Rbへ移動）させると、それに応じて連結ピン3Q、3Sを保持環直径Ｘ方向に往復動（保持環外向き側の3Qb、3Sbへ移動）させ、連結ピン3Tを保持環直径Ｙ方向に往復動（保持環内向き側の3Tbへ移動）させることができる。なお図示例では、四節リンク４の連結ピン3T（又はその滑動台６）に弾性部材（例えば圧縮スプリング等）９の一端を結合し、その弾性部材９の他端を保持環２上に支持することにより、連結ピン3Tを案内レール５上の外側端又は内側端へ向けて常時押圧している。この弾性部材９により、何らかの理由で後述する特定連結ピン3Rのロックが意図せず解除された場合等に、四節リンク４を図中の実線で示す状態に復帰させることができる。但し、弾性部材９は本発明に必須のものではない。
【００１８】
図２は、保持環２上の部位Ｑ（図１の楕円II部分）に支持した伝動機構10の拡大図を示す。また図３は、図２の線III−IIIにおける断面図を示す。図３において、断面図に含まれない連結ピン3Q及びリンク棒８は点線で表している。部位Ｑに対向する保持環２上の部位Ｓにも同様の伝動機構10を支持する。各伝動機構10は、原節側が連結ピン3Q、3Sに結合され、従節側に３以上の接触子11が支持され、連結ピン3Q、3Sの保持環直径Ｘ方向の往復動Ｉを保持環２の内外方向の往復動Ｊに変換して各接触子11に伝達する（図２の二点鎖線を参照）。以下、同図を参照して伝動機構10を説明するが、伝動機構10の構造は図示例に限定されず、従来技術に属する様々な伝達要素が利用可能である。また、図示例の伝動機構10は４つの接触子11を有するが、薄円盤Ｗはその外周縁の３点以上を接触子11に当接させれば確実に保持できるので、伝動機構10上の接触子11の数は少なくとも３個あれば足りる。
【００１９】
図示例の伝動機構10は一対の腕部材12、12を有し、各腕部材12の一端13を連結ピン3Qにカム結合し、各腕部材12の中間部14を連結ピン3Qに関して対称な保持環２上の一対の固定軸Ｆに枢支し、各腕部材12の他端15に接触子11を取り付ける。各腕部材12の形状・大きさは同一とすることができる。また図示例では、各腕部材12を保持環２に沿って湾曲した形状（例えば、ヘ字形）とし、他端15（接触子の支持端）よりも一端13（連結ピンへの結合端）に近い中間部14を固定軸Ｆに枢支している。中央より一端13側の中間部14を枢支することにより、連結ピン3Qの往復動を拡大して接触子11に伝達することができる。また、腕部材12を保持環２に沿った湾曲形状とすることにより、接触子11の保持環内外方向の往復動領域を保持環の内側に制限できる。但し、腕部材12の形状及び枢支部14の位置は図示例に限定されない。なお図示例では、後述するカム結合機構に対応する高さの一対の中空円筒部材16、16を連結ピン3Qに関して対称な保持環２上の部位に立設し、円筒部材16の中空部に嵌入させる嵌合部を保持環２の中間部14に取り付け、保持環２の嵌合部を円筒部材16の中空部に回転可能に枢支しているが、枢支部14の構造も図示例に限定されない。
【００２０】
図４は、各腕部材12の一端13と連結ピン3Qとの間のカム結合機構の拡大図を示す。腕部材12の一端13と連結ピン3Qとをカム結合する理由は、図２から分かるように、腕部材12の一端13と連結ピン3Qとの間隔の変動を許容しつつ、その一端13を連結ピン3Qの往復動Ｉに追従させるためである。同図のカム結合は、連結ピン3Qにその連結ピン3Qの往復動Ｉの方向に間隙を隔てた一対の平行案内板18、20を取り付け、その連結ピン3Qと対応する各腕部材12の一端にそれぞれ突起17（図３参照。以下、カムフォロアということがある。）を設け、各カムフォロア17を一対の平行案内板18、20の間隙に嵌入したものである。平行案内板18、20の相互の対向面18f、20fは滑り面となっており、平行案内板18、20に挟まれたカムフォロア17は連結ピン3Qの往復動Ｉと直角方向に滑ることができ、連結ピン3Qの往復動Ｉに応じて腕部材12の一端13を往復動Ｉと直交方向へ滑らせながら駆動することができる。
【００２１】
図５は、一対の平行案内板18、20の構成を図式的に示したものである。一方の案内板20の滑り面20fに他方の案内板18へ向けて突出するガイドシャフト24を設け、他方の案内板18の滑り面18fの対向部位にブッシュ25を嵌合させ、ガイドシャフト24をブッシュ25に嵌入させて案内板18、20をスベリ対偶とする。また案内板18、20の間には、引張スプリング22を張設すると共に、間隙保持部材（ストッパーボルト）21を配置する。すなわち案内板18、20は、引張スプリング22により相互に引かれており、間隙保持部材21により所要の相互間隔を保つように調整されている。案内板18に案内板20と反対側へ突出する張出台19を設け、張出台19上の所定部位の貫通孔19hに連結ピン3Qを貫通させることにより、一対の案内板18、20を連結ピン3Qに取り付ける。
【００２２】
図２の伝動機構10において、同図に二点鎖線で示すように、連結ピン3Qが保持環外向き側の3Qbへ移動すると、伝動機構10の張出台19及び案内板18、20が連結ピン3Qと共に保持環外向き側へ移動し、案内板18、20に挟まれたカムフォロア17が腕部材12の枢支部14の回りに円弧運動し、腕部材12の他端15及び接触子11は枢支部14の回りに円弧運動する。保持環２上の連結ピン3Q、3Sは四節リンク４により同時に駆動されるので、各連結ピン3Q、3Sにリンク結合した伝動機構10により、各連結ピン3Q、3Sの保持環直径Ｘ方向の往復動Ｉを保持環内外方向の往復動Ｊに変換して４つの接触子11を同時に駆動することができる。
【００２３】
なお、図５の平行案内板18、20の間に張設した引張スプリング22は、張力調整部材（例えば、調圧ナット）23により張力を調整することができる。引張スプリング22の張力調整により、案内板18、20とカムフォロア17との間の摩擦（摩擦係数）を調節できる。後述するように、腕部材12の他端15の接触子11を薄円盤Ｗの外周縁に当接させる際に、案内板18、20とカムフォロア17との間の摩擦によって当接時の応力に対する接触子11の動き易さを調節し、接触子11による薄円盤Ｗの保持力を調節することができる。
【００２４】
また、各腕部材12の他端15に支持する接触子11は、図３に示すように、例えば伝動機構10上の保持環面と垂直な回転軸Ｎに枢支した円盤駒とすることができる。図示例の円盤駒11は、保持環２の面と平行に支持され、側面にＶ字溝11aが穿たれている。保持環２の内側に保持環面とほぼ平行に搬送した薄円盤Ｗと接触子11を接触させる際に、接触子11のＶ字溝11aの傾斜面を薄円盤Ｗの外周縁に当接させ、各接触子11の押圧により薄円盤Ｗの外周縁をＶ字溝11aの底部に案内する。薄円盤Ｗの外周縁上の３点以上を各接触子11のＶ字溝11aの底部に位置合わせすることにより、薄円盤Ｗを精確に保持環２の面と平行に保持することができる。
【００２５】
図６（Ａ）は、保持環２上の部位Ｒ（図１の楕円VI部分）に支持した位置決め機構30の拡大正面図を示し、同図（Ｂ）はその線VIB−VIBから見た側面図を表す。また、図７（Ａ）は図６の線VIIA−VIIAから見た一部切欠断面図、同図（Ｂ）は図６の線VIIB−VIIBから見た一部切欠断面図、図８（Ａ）は図６の線VIIIA−VIIIAにおける断面図を示す。図示例の位置決め機構30は、連結ピン3Rが嵌入するカム溝32と所定間隔のロック孔33とが穿たれ且つ保持環２上に保持環面と平行に支持したカム板31と、カム板31を連結ピン3Rの滑動方向と直交方向に案内する案内ユニット35と、カム板31のロック孔33と対向するように保持環２上に支持したロック爪42と、ロック爪42をロック孔33と係合する向きに付勢する弾性部材45とを有する。
【００２６】
図示例では、保持環２上の部位Ｒに保持環面と垂直に支持柱39を立ち上げ、支持柱39から部位Ｒの保持環面と平行に支持梁38を延ばし、支持梁38に固定した案内ユニット35にカム板31を懸垂することにより、カム板31を保持環２上に保持環面と平行に支持している。案内ユニット35は、支持梁38に固定したスライダー37と、カム板31に固定した直線状の案内レール（直動ガイド）36とを有する。図８に示すように、スライダー37は連結ピン3Rの滑動方向と直交方向に延びる所定断面形状の滑り溝（例えば、ベアリング内蔵溝）を有し、その滑り溝に対応する断面形状の案内レール36を係合させることにより、カム板31を吊り下げつつ連結ピン3Rの滑動方向と直交方向に案内する。但し、カム板31の支持構造は図示例に限定されない。
【００２７】
図示例のカム板31は、図７に示すように、カム板31の案内方向と所定鋭角θで交差するカム溝32が穿たれた底面を有し、そのカム溝32に保持環２上の部位Ｒの連結ピン3Rを嵌入させる。図７（Ａ）は、案内レール36を設けたカム板31の頂面と、カム溝32を含む水平断面とを併せて示す。図８に示すように、必要に応じてカム溝32に嵌入させる連結ピン3Rの頂部にベアリング34を設けてもよい。カム板31は案内ユニット35により連結ピン3Rの滑動方向と直交方向に案内されるので、その滑動方向と所定鋭角（（π／２）−θ）で交差するカム溝32に連結ピン3Rを嵌入させることにより、カム板31の移動に応じて連結ピン3Rを直径Ｙ方向に移動させると共に、カム板31の移動距離ｘとカム溝32の角度θとにより連結ピン3Rの直径Ｙ方向の移動距離ｙ（＝ｘ×tanθ）を定めることができる。
【００２８】
また図示例のカム板31は、カム板31の案内方向に沿って複数のロック孔33が所定間隔で設けられた保持環外向き面を有し、その外向き面を保持環４上のロック爪42と対向させている。ロック爪42は、保持環４上に、ロック孔33に係合するロック位置と係合しない解除位置との間で変位（移動）自在に支持される。ロック爪42をロック孔33に係合させることによりカム板31をその係合位置でロックし、カム板31のカム溝32に嵌入した連結ピン3Rをその係合位置に対応する直径Ｙ方向上の位置に位置決めする。ロック孔33は、連結ピン3Rをロックすべき位置に適宜設けることができる。但し、カム板31上のロック孔33を設ける面は図示例に限定されず、対向するロック爪42が配置可能であれば、カム板31の案内方向と平行な他の面（例えば、頂面又は底面）にロック孔33を設けてもよい。
【００２９】
ロック爪42は、弾性部材45により、ロック孔33と係合するロック位置向きに付勢される。この付勢により、ロック爪42をカム板31の保持環外向き面に常時当接させ、ロック孔33と係合しない位置ではカム板31の移動を許し、ロック孔33と係合する所定位置でカム板31及びカム溝32に嵌入した連結ピン3Rをロックすることができる。ロック孔33とロック爪42との係合は、弾性部材45の付勢に抗するロック解除位置向きの外力Ｅをロック爪42に加えることにより、容易に解除できる。すなわち、図示例の位置決め機構30によれば、ロック解除時を除き外部から外力を加えることなく、連結ピン3Rを複数の所定位置に選択的にロックすることができる。
【００３０】
図示例では、保持環２から立ち上げた支持柱39にロック爪保持孔41を設け、保持孔41内にカム板31の保持環外向き面と対向させてロック爪42を配置している。また、支持柱39にロック爪保持孔41からカム板31の保持環外向き面と平行に延びるクランク棒43を支持し、クランク棒43の一端をロック爪42に固定し、クランク棒43の他端（偏心端）44に、その他端44をロック爪42がロック孔33と係合する回転角度向きに引張る弾性部材（例えば、引張スプリング）45を接続している。図８（Ｂ）に示すように、クランク棒43の偏心端44にロック解除位置向きの外力Ｅを加えてロック爪42を回転させることによりロックを解除することができ、外力Ｅを除去することによりロック爪42をロック孔33と係合させることができる（同図（Ａ）参照）。
【００３１】
カム板31上のロック孔33には、図１の実線で示すように、伝動部材10及び各接触子11が保持環２上に位置付けた状態（腕部材12の対が広がった状態）となるように連結ピン3Rを位置決めするロック孔33a（図９（Ｂ−ａ）参照）を含めることが望ましい。カム板31のロック孔33aにロック爪42を係合させて連結ピン3Rをロックすることにより、薄円盤Ｗを保持環２の内側へ出し入れする際に、薄円盤Ｗと伝動部材10及び接触子11との干渉を防止することができる。
【００３２】
また図示例のカム板31は、図７に示すように、その案内方向と鋭角θbで交差するカム溝32bと鋭角θcで交差するカム溝32cとの２本のカム溝32を有する。両カム溝32b、32cを各々の一端で交差させてヘ字形とし、その交点（図９（Ｂ−ａ）の位置Ａ）と対応する保持環外向き面にロック孔33aを設け、各カム溝32b、32cの他端（図９（Ｂ−ｂ）の位置Ｂ又は図９（Ｂ−ｃ）の位置Ｃ）と対応する保持環外向き面にロック孔33b、33cを設けている。ロック孔33a・33bの間隔、ロック孔33a・33cの間隔をそれぞれxb、xcとした場合、ロック爪42がロック孔33aと係合したときの連結ピン3Rの位置に対し、ロック孔33bとの係合時に連結ピン3Rが直径Ｙ方向に距離yb（＝xb×tanθb）だけ移動し、ロック孔33cとの係合時に連結ピン3Rが直径Ｙ方向に距離yc（＝xc×tanθc）だけ移動する。すなわち、カム溝32b、32cの選択（図示例では、カム板31の案内向きの選択）により、連結ピン3Rを異なる位置に選択的にロックできる。但し、カム溝32の構造は図示例に限定されず、カム溝32が１本でも複数のロック孔33と対応させることにより、連結ピン3Rを異なる位置に選択的にロックすることができる。
【００３３】
図示例の保持装置１に薄円盤Ｗを保持する場合は、図１に示すように、上述したロック孔33aにロック爪42を嵌合させて伝動部材10及び各接触子11を保持環２上（同図に実線で示す位置）に位置付けたのち、適当なロボットハンド等により薄円盤Ｗを保持環２の表面側又は裏面側から保持環面とほぼ平行な状態で保持環内に搬送する。次に、クランク棒43の偏心端44にロック解除位置向きの外力Ｅを加えて連結ピン3Rのロックを解除し、カム板31を案内ユニット35により薄円盤Ｗの外径に対応するロック孔33bがロック爪42と対向する位置まで案内し、外力Ｅを除去してロック爪42をロック孔33bに係合させてカム板31を位置決めする。このカム板31の位置決めにより、保持環２上の部位Ｒの連結ピン3Rを直径Ｙ方向に所定距離ybだけ移動させ、それに応じて保持環２上の部位Ｑ、Ｓの連結ピン3Q、3Sを直径Ｘ方向へ所定距離移動させ、部位Ｑ、Ｓの各伝動機構10により３以上の接触子11を薄円盤Ｗの外周縁に当接させる。その後、ロボットハンド等による薄円盤Ｗの把持を解除し、薄円盤Ｗをその外周縁と各接触子11との当接により保持環２の内側に保持環２と同心的に保持する。保持した薄円盤１を保持装置１から取り外す場合は、逆の過程を辿ればよい。
【００３４】
本発明によれば、連結ピン3Rの位置決めにより３以上の接触子11を同時に駆動し、各接触子11が薄円盤Ｗの外周縁に当接するタイミングを同期させることができるので、薄円盤Ｗを保持環２と精確に心合わせして確実に保持できる。また、薄円盤Ｗをその表面と平行な方向からのアクセスのみで確実に保持することができ、薄円盤Ｗの表面側及び裏面側にそれぞれ自由空間を確保できる。更に、連結ピン3Rを薄円盤Ｗの外径に応じて位置決めすることができ、１台の保持装置１で外径の異なる薄円盤Ｗを選択的に保持することが可能である。しかも、薄円盤Ｗを保持した状態で保持装置１と外部との接続を必要としないので、薄円盤Ｗが保持された保持装置１を自由に移動し、回転し、持ち運ぶことができる。
【００３５】
こうして本発明の目的である「外形の異なる薄円盤を選択的に保持でき且つ表裏両面からアクセスできる保持装置」の提供を達成できる。
【実施例１】
【００３６】
図９は、ロック爪42に離隔可能に係合して連結ピン3Rのロックを解除するロック解除装置50、及びその解除装置50のロック爪42への係合時にカム板31に離隔可能に係合してカム板31の位置を切り替える位置切替装置54と組み合わせた本発明の薄円盤保持装置１の実施例を示す。図示例のロック解除装置50は、保持環２の部位Ｒの外側に保持環面と平行に敷設した保持環直径Ｙ方向の案内レール52（図１０参照）と、案内レール52上を摺動する駆動装置内蔵の解除装置本体と、その本体上の保持環２との対向面にロック爪42と対向させて取り付けたロック爪係合部材51とを有する。また図示例の位置切替装置54は、解除装置本体上に案内レール52と直交方向に設けた案内部材56と、カム板31上の把持用突起40（以下、スタッド40ということがある。）と係合可能な案内部材56上のカム板係合部材55と、案内部材56に沿って係合部材55を移動させる駆動装置内蔵の切替装置本体とを有する。例えば、案内部材56をネジ付き棒とし、係合部材55にネジ孔を設けて案内部材56を嵌合させ、位置切替装置56で案内部材56にねじりモーメントを加えて係合部材55を移動させる。
【００３７】
図示例のロック解除装置50及び位置切替装置54は、初期状態において、保持装置１から離隔した案内レール52上の初期位置に位置付けられる（図１０参照）。保持装置１に薄円盤Ｗを保持する際に、先ず、保持装置１上の連結ピン3Rのロック位置に応じて、位置切替装置54がカム板係合部材55をカム板31上のスタッド40と係合可能な位置へ移動させる。次いで、解除装置50が案内レール52上を摺動して保持装置１に徐々に接近し、ロック爪係合部材51をロック爪42に係合させると共にカム板係合部材55をカム板31上のスタッド40と対向させ、更に接近してロック爪係合部材51でロック爪42にロック解除向きの外力Ｅを加えると共にカム板係合部材55をカム板31上のスタッド40に係合させる。
【００３８】
カム板係合部材55をカム板31上のスタッド40に係合させた後、保持すべき薄円盤Ｗの外径に応じて、位置切替装置54がカム板係合部材55を特定向きに特定距離Ｄだけ移動させ、カム板31上の所要ロック孔33をロック爪42と対向させる。例えば、図９（Ｂ−ａ）に示す位置Ａにロック孔33aで位置決めされたカム板31を、同図（Ｂ−ｂ）に示す位置Ｂ（例えば、図１０に示す200mm径の薄円盤W200の保持位置）にカム板係合部材55を移動させてロック孔33bをロック爪42と対向させ、又は同図（Ｂ−ｃ）に示す位置Ｃ（例えば、図１０に示す300mm径の薄円盤W300の保持位置）にカム板係合部材55を移動させてロック孔33cをロック爪42と対向させる。必要に応じて、保持すべき薄円盤Ｗの外径を検知するセンサ等を位置切替装置54に含め、そのセンサの出力信号に基づきカム板係合部材55の移動向き及び移動距離Ｄを定めてもよい。
【００３９】
カム板31上の所要ロック孔33a、33b又は33cをロック爪42と対向させた後、ロック解除装置50及び位置切替装置54を案内レール52上の初期位置に復帰させる。初期位置への復帰により、カム板係合部材55がカム板31上のスタッド40から離隔すると共にロック爪係合部材51がロック爪42から離隔し、弾性部材45の付勢によりロック爪42が対向するロック孔33a、33b又は33cに係合し、保持環２上の連結ピン3Rが薄円盤Ｗの外径に応じた位置にロックされる。図示例のロック解除装置50及び位置切替装置54と組み合わせることにより、本発明の保持装置１による薄円盤Ｗの保持作業及び取り外し作業の自動化を図ることができる。
【実施例２】
【００４０】
図１０は、上述したロック解除装置50及び位置切替装置54に加えて、保持環２をその中心の周りに回転させる回転駆動装置60と組み合わせた本発明の薄円盤保持装置１の実施例を示す。図示例の回転駆動装置60は、円形帯状の断面形状を有し、その断面外径の大きさの貫通孔が穿たれた水平支持台61に嵌め込んで支持されている。保持装置１は、回転駆動装置60の頂面に固定ピン62（図１参照）等で水平に固定する。また、支持台61上の保持装置１の外側に、ロック解除装置50及び位置切替装置54を載置する。ロック解除装置50及び位置切替装置54により保持装置１の保持環２の内側に200mm径の薄円盤W200又は300mm径の薄円盤W300を同心的に保持させた後、回転駆動装置60を駆動して保持環２をその中心の周りに薄円盤W200又はW300と一体的に回転させる。
【００４１】
本発明の保持装置１は、薄円盤Ｗを保持環２と精確に心合わせすることができ、接触子11をＶ字溝11a付き円盤駒（図３参照）とすることにより薄円盤Ｗを精確に保持環面と平行に保持できるので、図示例の回転駆動装置60により薄円盤Ｗをその中心の周りに水平に又は任意傾斜角度で回転させることが可能である。また図示例の保持装置１は、薄円盤Ｗの表面側及び裏面側にそれぞれ自由空間を確保でき、表面側及び裏面側にそれぞれ励起光源を配置することができるので、特許文献３に示す半導体ウェハの品質評価装置として有効に利用できる。すなわち、ウェハの反転機構等を用いずにウェハの表裏両面を同時に評価することができ、特許文献３による品質評価処理の効率向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の薄円盤保持装置の一実施例の正面図である。
【図２】図１の実施例における伝動機構及び接触子の拡大図である。
【図３】図２の線III−IIIにおける断面図である。
【図４】図２の伝動機構における結合ピンと腕部材とのリンク結合の拡大図である。
【図５】図４のリンク結合で用いる一対の平行案内板の図式的説明図である。
【図６】（Ａ）は図１の実施例における位置決め機構の正面図、（Ｂ）は同位置決め機構の側面図である。
【図７】（Ａ）は図６の線VIIA−VIIAから見た一部切欠断面図、（Ｂ）は図６の線VIIB−VIIBから見た一部切欠断面図である。
【図８】（Ａ）は図６の線VIII−VIIIにおけるロック時の断面図、（Ｂ）は図６の線VIII−VIIIにおけるロック解除時の断面図である。
【図９】（Ａ）及び（Ｂ）は図６の位置決め機構の作用を示す説明図、（Ｃ）はロック解除装置及び位置切替装置の説明図である。
【図１０】回転駆動装置、ロック解除装置及び位置切替装置と組み合わせた本発明の実施例の説明図である。
【図１１】従来の薄円盤保持装置の一例の説明図である。
【図１２】従来の薄円盤保持装置の他の一例の説明図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…薄円盤保持装置      ２…保持環
2a…ノッチ              ３…連結ピン
４…四節リンク          ５…案内レール
６…滑動台              ８…リンク棒
９…押圧部材（スプリング）
10…伝動機構            11…接触子（円盤駒）
11a…Ｖ字溝
12…腕部材              13…腕部材の結合端
14…腕部材の枢支部      15…腕部材の接触端
16…枢支部材            17…突起（カムフォロア）
18…案内板              18f…滑り面
19…張出台              19h…貫通孔
20…対向案内板          20f…滑り面
21…間隙保持部材（ストッパーボルト）
22…引張スプリング
23…張力調整部材（調圧ナット）
24…ガイドシャフト      25…ブッシュ
30…位置決め機構        31…カム板
32…カム溝              33…ロック孔
34…ベアリング          35…案内ユニット
36…案内レール          37…スライダー
38…支持梁              39…支持柱
40…把持用突起（スタッド）
41…ロック爪保持孔
42…ロック爪            43…クランク棒
44…偏心端              45…弾性部材
50…ロック解除装置      51…ロック爪係合部材
52…案内レール
54…位置切替装置        55…カム板係合部材
56…案内部材
60…回転駆動装置        61…貫通孔付き支持台
62…固定ピン
100…保持装置           101…吸着部
102…頂面               103…吸引孔
110…アライン用保持装置
111…回転中心軸部
112、113、114…クランクアーム
115、116、117…ウェハ把持部
118…受渡し部
119、120…Ｌ字形アーム
121、122…ウェハ受け爪
123…検出部
Ｉ…直径方向への往復動
Ｊ…保持環内外方向の往復動
Ｒ、Ｓ、Ｔ、Ｑ…連結ピン位置
Ｗ…薄円盤（ウェーハ）
Ｎ…接触子の回転軸
Ｆ…腕部材の固定軸
Ｅ…ロック解除位置向きの外力
Ｄ…カム板移動用の外力
Ａ、Ｂ、Ｃ…カム板のロック位置
【図１】
2005118913.tif 000003
【図２】
2005118913.tif 000004
【図３】
2005118913.tif 000005
【図４】
2005118913.tif 000006
【図５】
2005118913.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005118913.tif 000009
【図８】
2005118913.tif 000010
【図９】
2005118913.tif 000011
【図１０】
2005118913.tif 000012
【図１１】
2005118913.tif 000013
【図１２】
2005118913.tif 000014