(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を水平に保持するハンドにおいて、
前記ハンドが、基部となるハンドベースと、前記ハンドベースに重なるように配置され、前記基板を支持する揺動ハンドと、前記ハンドベースと前記揺動ハンドとの間にあって、前記揺動ハンドを前記ハンドベースに対して傾斜及び平行移動可能に支持する揺動機構と、から構成されたことを特徴とするハンド。
【請求項２】
前記揺動機構が、圧縮バネによって前記揺動ハンドを支持することを特徴とする請求項１記載のハンド。
【請求項３】
前記揺動ハンドが、前記基板の周囲に当接してその水平方向の位置を修正するガイドピンを備え、前記ガイドピンは、前記揺動ハンドの表面よりも下がるように押下可能に構成されたことを特徴とする請求項１記載のハンド。
【請求項４】
前記揺動ハンドが、前記ガイドピンによって案内された前記基板が載置されるパッドと、前記パッドに載置された前記基板の周囲を把持する把持爪と、を備えたことを特徴とする請求項３記載のハンド。
【請求項５】
前記把持爪を駆動する把持爪駆動機構を囲う外壁を前記ハンドベースに設けたことを特徴とする請求項４記載のハンド。
【請求項６】
請求項１記載のハンドを備えたことを特徴とする基板搬送装置。
【請求項７】
請求項６記載の基板搬送装置を備え、前記基板を前記ハンドから直接授受する保持機構と、を備えたことを特徴とする半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置においてウェハや液晶などの基板を搬送する基板搬送装置に関するものであって、特に、他の機器と直接的に基板を授受するためのハンドに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置には、基板を装置内の所望の位置に搬送する基板搬送装置が備えられている。そして基板搬送装置には、基板を適切に保持するハンドが備えられている。多くの半導体製造装置では基板の平面である表面や裏面に所定の処理を施すため、基板はハンドによって水平に保持されて装置内で搬送される。半導体製造装置内では、ハンドに搭載されてきた基板を、さらに装置内の別の基板保持機構が保持して基板をバトンタッチするような授受を行うことが発生する。つまり、ハンドに保持された水平状態の基板を、装置内のハンドとは別の基板保持機構が基板の上部から近接して基板の平面の法線方向でこれを授受することが発生する。ところが、基板保持機構と基板搬送装置のハンドとが、水平のレベルが互いに合っていなかったり、平面的な位置がずれたりすることがあるため、これらの間で直接基板を授受することが難しい。
このため、基板搬送装置と基板保持機構との間に、一時的に基板を載置するステーションを設ける場合がある。このステーションを基板保持機構に対してレベルが合うように調整しておき、また、基板搬送装置が基板をステーションに載置したときに、基板の平面的な位置が補正されるような案内溝をステーションの載置面に備えることで、基板処理装置がステーションに基板を載置し、このステーションに載置された基板を基板保持機構が取りに向かうことで、基板搬送装置から基板保持機構へと基板が適切に搬送されるようになっている。
この場合、ステーションは、基板を載置する載置部を有するのみで、基板搬送装置のハンドに保持されている基板を積極的に保持しようとする機構を有していない。つまり、基板搬送装置のハンドが、基板受け取り側の載置部に基板を載置するのみである。従って、ハンドとステーションの水平のレベルが互いに合っていなかったり、平面的な位置が少々ずれていたりしても、ハンドは問題なくステーションの載置部に基板を載置することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、半導体製造装置ではフットプリントの小型化が要求されており、上記のようなステーションを設けるとその分装置が大型化してしまう。
しかし、上記のようなステーションを設けないと、ハンドと基板保持機構との間で基板の平面の法線方向で基板を適切に直接授受することが難しい。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ハンドに保持された基板の平面の法線方向において、これを直接的に相手側の基板保持機構と授受できるようにする基板搬送装置用のハンドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記のような問題を解決するため、本発明では次のようにしたのである。
請求項１記載の発明は、基板を水平に保持するハンドにおいて、前記ハンドが、基部となるハンドベースと、前記ハンドベースに重なるように配置され、前記基板を支持する揺動ハンドと、前記ハンドベースと前記揺動ハンドとの間にあって、前記揺動ハンドを前記ハンドベースに対して傾斜及び平行移動可能に支持する揺動機構と、から構成されたことを特徴とするハンドとするものである。
請求項２記載の発明は、前記揺動機構が、圧縮バネによって前記揺動ハンドを支持することを特徴とする請求項１記載のハンドとするものである。
請求項３記載の発明は、前記揺動ハンドが、前記基板の周囲に当接してその水平方向の位置を修正するガイドピンを備え、前記ガイドピンは、前記揺動ハンドの表面よりも下がるように押下可能に構成されたことを特徴とする請求項１記載のハンドとするものである。
請求項４記載の発明は、前記揺動ハンドが、前記ガイドピンによって案内された前記基板が載置されるパッドと、前記パッドに載置された前記基板の周囲を把持する把持爪と、を備えたことを特徴とする請求項３記載のハンドとするものである。
請求項５記載の発明は、前記把持爪を駆動する把持爪駆動機構を囲う外壁を前記ハンドベースに設けたことを特徴とする請求項４記載のハンドとするものである。
請求項６記載の発明は、請求項１記載のハンドを備えたことを特徴とする基板搬送装置とするものである。
請求項７記載の発明は、請求項６記載の基板搬送装置を備え、前記基板を前記ハンドから直接授受する保持機構と、を備えたことを特徴とする半導体製造装置とするものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、基板の平面方向においてハンドと直接的に基板を授受する相手側の保持機構の水平レベルや平面的な位置がハンドと合っていなくても、ハンドの揺動ハンドの部分が相手側の保持機構にならって揺動するため、ハンドと相手側の保持機構との間で確実に基板の授受ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は本発明のハンド１を示す平面図である。ハンド１の上に基板２が載置されている。ハンド１は基板２の平面が水平になるよう載置するハンドであって、ハンド１の上側には基板２の平面の法線方向において基板２をハンド１から直接授受する保持機構７が二点鎖線で描かれている。図２は図１の側面図であって、保持機構７の一部も描かれた図である。
図１及び図２のように、ハンド１は、平面視において同様な形状を有する揺動ハンド３とハンドベース４とから構成されていて、ハンドベース４が揺動ハンド３の上に重なるように配置されている。そして、揺動ハンド３とハンドベース４との間に、後述する揺動機構５が備えられている。揺動機構５によって、揺動ハンド３はハンドベース４の面に対して傾斜あるいは平行移動可能なように支持されている。ここで、保持機構７は、例えば基板２の表面（上面）を吸着面８で吸着して保持した後、図中θ軸で基板２を回転させるような保持機構である。
【０００８】
図１及び図２のように、揺動ハンド３の上面に３つのパッド６が固定されている。本実施例の場合、この３つのパッド６はそれぞれＬ字形状をなしていて、垂直面と略平面とを有している。これらの垂直面が図１のように円の一部を描くように円弧状になっている。図２のように垂直面のそれぞれの上端には傾斜面が形成されている。また、略平面の部分に基板２が搭載されるようになっている。これらパッド６の垂直面は、図１のように本発明のハンド１と直接基板２を授受する保持機構７の外周形状に倣うように形成されている。本実施例の場合、保持機構７の外周形状が円筒状であるため、上記形態をなしている。
さらに、図１のように揺動ハンド３の上面に４つのガイドピン９が固定されている。ガイドピン９は、ガイドピン９のそれぞれの上端に傾斜面が形成されていて、ハンド１が基板２を載置しようとするとき基板２の外周と接触して基板２を平面の位置において正しい位置に案内し、上記パッド６の略平面上に正しく載置させるためのものである。さらに詳しいガイドピン９の構成を示すのが図６である。図６はガイドピン９の構成を示す断面図である。図６のように、ガイドピン９はホルダ２３とコイルバネ２４とによって支持されている。ホルダ２３はコイルバネ２４を内包していて、揺動ハンド３の裏面に固定されている。コイルバネ２４の先端にガイドピン９の基端側が挿入されていて、ガイドピン９は揺動ハンド３に設けられた貫通穴に挿入され、先端が揺動ハンド３の表面に突出するように構成されている。従って、ガイドピン９は先端側から押下されると、後述するように保持機構７とハンド１とが近接するとき、保持機構７によって押下されて、少なくとも保持機構７とハンド１とが基板２を授受することを妨げない程度まで沈み込むことができる。
さらに、図１のように揺動ハンド３の上面に２つの把持爪１０が配置されている。把持爪１０はパッド６に載置された基板２の外周をこれら２つの把持爪１０で把持することができる。把持爪１０によってハンド１が図示しない基板搬送装置の駆動部によって移動するとき、基板２がパッド６から離脱しないようにすることができる。把持爪１０は揺動ハンド３とハンドベース４との間に備えられた把持爪駆動機構１１によって駆動する。
【０００９】
図３は図１と同じ本発明のハンド１の平面図において揺動ハンド３を透視した図である。同図のように、把持爪１０を駆動するそれぞれの把持爪駆動機構１１は、エアシリンダ１２とセンサ１４とリニアガイド１３とから構成されている。エアシリンダ１２は圧縮空気が図示しないソレノイドバルブから適宜供給されて可動する。エアシリンダ１２の出力軸には把持爪１０が接続されていて、エアシリンダ１２によって把持爪１０は動作する。把持爪１０はリニアガイド１３にも接続されていて、これによって所望の方向に精密に案内されながら動作が可能になっている。また、把持爪１０の一部がセンサ１４の光軸を遮光可能に形成されていて、把持爪１０の動作位置によってセンサ１４の信号が切り替えられる。センサ１４の信号は、図示しない基板搬送装置のコントローラへと送信されて、ハンド１が基板２を正しく把持しているかといった状態を検知する。
【００１０】
図３のように、ハンドベース４には揺動ハンド３を揺動させるための揺動機構５が４箇所設けられている。揺動機構５は少なくとも３箇所あればよい。揺動機構５の構成を詳しく示す側面図が図４である。揺動機構５は、主に第１バネ受け１５と第２バネ受け１６と圧縮バネ１７とシャフト１８とから構成されている。第１バネ受け１５の底面はハンドベース４の上面に固定される。第１バネ受け１５の上面には突起が形成されていて、この突起部分が圧縮バネ１７の基端側に挿入される。揺動ハンド３の裏面において第１バネ受け１５と対応する位置には第２バネ受け１６の上面が固定される。第２バネ受け１６の底面に第１バネ受け１５と同様な突起が形成されていて、これが圧縮バネ１７の上端側に挿入される。さらに、第１バネ受け１５にはその中央に底面からすり鉢穴２０が形成されている。すり鉢穴２０は第１バネ受け１５の上面に貫通している。このすり鉢穴２０にはシャフト１８が挿通されている。シャフト１８の基端側にはテーパ部１９が形成されていて、テーパ部１９とすり鉢穴２０の傾斜面とが接触する。一方、第２バネ受け１６の中央にも上下に貫通穴が形成されていて、シャフト１８がこれを貫通している。シャフト１８の先端側はさらにハンドベース４を貫通する。揺動ハンド３の上面において第１バネ受け１６や第２バネ受け１６に対応する位置にはナット座２５が固定されている。ナット座２５の中央付近には第１バネ受け１５に形成されているすり鉢穴２０と同じような穴が形成されている。シャフト１８の先端付近にはネジ溝が形成されていて、ナット２１がこれに係止される。ナット２１の下端付近には、シャフト１８の基端側に形成されているテーパ部１９と同じような傾斜面が形成されていて、このテーパ部１９とシャフト１８のすり鉢穴２０の傾斜面とが接触する。ナット２１を調整すれば、揺動ハンド３とハンドベース４との間の距離を調整することができる。なお、すり鉢穴２０がナット２１と当接するため、本実施例ではナット座２５を揺動ハンド３とは別の部品として設けてこれを硬度の高い材質を用いているが、ナット座２５を用いず、揺動ハンド３に直接すり鉢穴２０を形成してもよい。
【００１１】
以上の構成による揺動機構５によれば、シャフト１８先端のナット２１と第２バネ受け１６とで狭持されるように固定される揺動ハンド３は、通常は圧縮バネ１７のバネ力によってハンドベース４から遠ざかる方向に付勢されており、一方、シャフト１８及びナット２１のテーパ部１９と、第１バネ受け１５及びナット座２５のすり鉢穴２０と、が接触しているため、常に揺動ハンド３の法線方向に案内された状態で安定している。
しかし、ハンドベース４に外力がかかると、シャフト１８の基端側はすり鉢穴２０とテーパ部１９において摺動してシャフト１８の先端側（ハンドベース４側）はすりこぎ動作が可能になっているため、図５のようにハンドベース４が揺動ハンド３に対して平行にスライドしたり、或いは、ハンドベース４が揺動ハンド３に対して傾斜する。
従って、揺動機構５を有するハンド１は、図４のように保持機構７とハンド１とが上下方向（基板２の法線方向）において互いに接近したとき、これらの平面における位置がずれていたり、吸着面８がハンド１に対して傾斜していて水平レベルが互いに合っていなかったりしていても、まずパッド６の垂直面が保持機構７の外周に接触して揺動ハンド３の平面の位置をハンドベース４に対して微小な量動かして調整することができ、さらに吸着面８が基板２の表面と当接したとき、吸着面８の水平レベルに倣うように揺動ハンド３が傾斜するため、吸着面８と基板２の表面とが平行となって確実に吸着面８が基板２を吸着することができる。すなわち、保持機構７とハンド１とが基板２を直接授受する際、揺動機構５の作用によって確実にこれを実行できる。
【００１２】
また、ハンド１が基板２を搭載する際に基板２の平面的な位置を案内していたガイドピン９は、本実施例では図６のように揺動ハンド３において沈み込むことが可能になっているので、吸着面８が基板２の表面と当接するときに吸着面８によって押下されるため、吸着面８とハンド１との基板２の授受に支障をきたさない。
また、本実施例では、図３のように、上記で説明した揺動機構５及び把持爪駆動機構１１を囲うように外壁２２がハンドベース４に形成されている。外壁２２によって、これらの機構に外部から水や薬液が侵入してこないようになっている。外壁２２を形成すれば、例えば基板に研磨や洗浄を施す半導体製造装置の基板搬送装置に本発明のハンドが使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のハンドが基板を載置したときの上面図（平面図）
【図２】本発明のハンドの側面図
【図３】本発明のハンドベースの上面図
【図４】本発明のハンドの揺動機構を示す側面図
【図５】本発明のハンドの揺動機構の作用を示す側面図
【図６】本発明のガイドピンの構成を示す側断面図
【符号の説明】
【００１４】
１     ハンド
２     基板
３     揺動ハンド
４     ハンドベース
５     揺動機構
６     パッド
７     保持機構
８     吸着面
９     ガイドピン
１０   把持爪
１１   把持爪駆動機構
１２   エアシリンダ
１３   リニアガイド
１４   センサ
１５   第１バネ受け
１６   第２バネ受け
１７   圧縮バネ
１８   シャフト
１９   テーパ部
２０   すり鉢穴
２１   ナット
２２   外壁
２３   ホルダ
２４   コイルバネ
２５   ナット座
【図１】
0005201576.tif 000002
【図２】
0005201576.tif 000003
【図３】
0005201576.tif 000004
【図４】
0005201576.tif 000005
【図５】
0005201576.tif 000006
【図６】
0005201576.tif 000007