JP2008108991A - ワーク保持機構 - Google Patents

Abstract

【課題】真空雰囲気の下で用いることができるとともに、軽量かつ簡素な構成とすることができ、搬送時におけるワークの横ずれを確実に防いで搬送速度向上にも寄与することができるワーク保持機構を提供する。
【解決手段】平板状のワークＷを水平に保持するためのワーク保持機構は、ワークＷが載せられるベース部材１と、ベース部材１の所定箇所に設けられた複数のガイド部材２とを備え、ガイド部材２は、ベース部材１に対して回転自在に支持される軸部２０と、ベース部材１にワークＷが載せられる際、このワークＷの周縁部における下面一部に当接することにより、軸部２０を支点として下方に押し下げられる当接部２１と、当接部２１が下方に押し下げられると、軸部２０を支点として上方に押し上げられることにより、ワークＷの周縁部における側面一部に対向した姿勢をとる規制部２２とを有して構成されている。
【選択図】 図３

Description

本願発明は、ウェハなどのワークを水平に保持しながら搬送するハンドリング搬送装置に好適なワーク保持機構に関する。

従来のワーク保持機構としては、特許文献１に記載のものがある。同文献に記載のワーク保持機構は、ベース部材（搬送ハンド）の先端部に設けられた一対の先端爪と、ベース部材上に載せられたウェハをベース部材の先端部に向けて押動するための一対のクランプ爪とを備えている。クランプ爪は、エアシリンダやコイルバネなどを用いた駆動機構により所定の方向に揺動するように構成されている。このような保持機構によれば、一対のクランプ爪によってベース部材の先端部に向かう方向にウェハを押動することにより、ベース部材上に載せられたウェハをクランプ爪と先端爪との間に位置決め保持することができ、ひいてはウェハの搬送時における横ずれを防ぐことができる。

特開２００６−１５０５３８号公報

しかしながら、上記従来のワーク保持機構では、クランプ爪をエアシリンダによって動かすため、ハンドリング搬送装置を真空雰囲気の下で稼働させることができないという難点がある。

また、クランプ爪を動かすための駆動機構には、各種の部品が多く用いられるため、複雑な機械的構造をとらざるを得ず、ワーク保持機構全体としても軽量化や簡素化を図り難いという側面もあった。

本願発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、真空雰囲気の下で用いることができるとともに、軽量かつ簡素な構成とすることができ、搬送時におけるワークの横ずれを確実に防いで搬送速度向上にも寄与することができるワーク保持機構を提供することをその課題としている。

上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。

本願発明によって提供されるワーク保持機構は、平板状のワークを搬送する装置において、上記ワークを水平に保持するためのワーク保持機構であって、上記ワークが載せられるベース部材と、上記ベース部材の所定箇所に設けられた複数のガイド部材とを備え、上記ガイド部材は、上記ベース部材に対して回転自在に支持される軸部と、上記ベース部材に上記ワークが載せられる際、このワークの周縁部における下面一部に当接することにより、上記軸部を支点として下方に押し下げられる当接部と、上記当接部が下方に押し下げられると、上記軸部を支点として上方に押し上げられることにより、上記ワークの周縁部における側面一部に対向した姿勢をとる規制部とを有して構成されていることを特徴としている。

このような構成では、ベース部材にワークが載せられると、ワークの周縁部一部となる下面一部がガイド部材の当接部に当たり、ガイド部材の当接部には、ワーク自体の重さによる荷重が加わり、ガイド部材全体がシーソー状に動く。これにより、ガイド部材の規制部が自動的にワークの横ずれを阻止する姿勢となり、このような複数のガイド部材によってワークが位置決めされた状態で保持される。つまり、本願発明のワーク保持機構によれば、ワーク自体の重さでガイド部材が単純な動きを行うように構成されているので、真空雰囲気下においても適用することができ、しかも軽量かつ簡素な構成とすることができる。また、本願発明のワーク保持機構によれば、搬送時におけるワークの横ずれを確実に防ぐことができるので、搬送速度向上にも寄与することができる。

好ましい実施の形態としては、上記ベース部材には、上記ワークの周縁部に対応した着座面および起立壁を有する段差部が設けられており、上記ガイド部材の当接部および規制部は、上記段差部の一部をなすように設けられている。

このような構成によれば、ベース部材の段差部とともにガイド部材の当接部および規制部によってワークを確実に位置決めした状態で保持することができる。

好ましい実施の形態としては、上記当接部は、上記ベース部材に上記ワークが載せられていないとき、上記段差部の着座面より上方に突出した姿勢をとる。

このような構成によれば、ベース部材にワークが載せられる際にガイド部材に所定の動きを確実に行わせることができる。

好ましい実施の形態としては、上記規制部は、上記ベース部材に上記ワークが載せられた状態において、このワークの周縁部における側面一部に対して上記段差部の起立壁より接近した姿勢をとる。

このような構成によれば、ベース部材の段差部に対してワークが若干ずれた状態で載せられようとも、ガイド部材の規制部によってワークの周縁部が規制されるので、ワークを所望とする位置に位置決めした状態で保持することができる。

好ましい実施の形態としては、上記段差部には、上記ガイド部材の軸部を支持可能な溝が形成されており、上記軸部は、上記溝に支持された自然状態において、上記ガイド部材全体が上記規制部の側に下がった傾斜姿勢をなすように、上記ガイド部材の所定の偏心位置に設けられている。

このような構成によれば、たとえば、ベース部材に対してガイド部材を取り付ける際には、ガイド部材の軸部を溝に支持させるだけで簡単に取り付けることができ、しかも、軸部を溝に支持させた自然状態においてガイド部材を適正な傾斜姿勢に保つことができる。

好ましい実施の形態としては、上記ベース部材およびガイド部材のそれぞれの適部には、上記ガイド部材の傾斜姿勢に応じて上記ワークの有無を電気的に検知するための接点端子部が設けられている。

このような構成によれば、ベース部材にワークが載せられた状態にあるか否かを電気的に簡単に判別することができる。

本願発明のその他の特徴および利点については、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。

以下、本願発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１〜３は、本願発明に係るワーク保持機構の一実施形態を示している。本実施形態のワーク保持機構Ａは、ワークとしてのウェハＷを水平に保持するための機構であり、図１によく表われているように、ベース部材１、および複数のガイド部材２を備えて構成されている。なお、ウェハＷの周縁部には、切り欠き部（オリエンテーションフラット）が形成されているが、図１においては省略している。ウェハＷは、たとえば直径が３００±０．２ｍｍ、厚さが７７５±２５μｍ、質量が１２５ｇのものであり、ある程度の誤差を有する。

ベース部材１は、たとえばアルミ、セラミック、あるいはエンジニアリングプラスチック製の板材により形成されている。このベース部材１には、図示しないハンドリング搬送装置のアーム先端部に取り付けられる基端部１０と、ウェハＷが載せられる載置部１１とが設けられている。この基端部１０から載置部１１にかけての縦幅は、軽量化のためにウェハＷの直径よりも小寸法とされており、載置部１１の先端部寄りの領域も、軽量化のために一部カットされている。

図２や図３によく表われているように、載置部１１には、ウェハＷを大まかに位置決めした状態で水平に載せておくための段差部１２や、ウェハＷの下面に対して図示しないピンを当接させた状態でこのピンを上下動可能とするための開口部１３（図３には図示せず）が設けられている。段差部１２は、ウェハＷの周縁部に対応しており、この周縁部の下面に対応する着座面１２Ａ、および周縁部の側面に対向した姿勢をとる起立壁１２Ｂを有している。起立壁１２Ｂは、ベース部材１上の所定位置にウェハＷを正確に位置合わせした状態で載せた場合、このウェハＷの側面との間にある程度のすきま、たとえば０．５ｍｍ程度のすきまができるように余裕をもたせて設けられている。また、段差部１２の所定箇所（一例として本実施形態では４箇所）には、ガイド部材２を回転自在に支持した状態で収容するための収容部１２Ｃおよび溝１２Ｄが設けられている。

ガイド部材２は、たとえばセラミックあるいはエンジニアリングプラスチック製であり、耐熱性に優れた小型の部品からなる。図２によく表われているように、これらのガイド部材２は、２つずつウェハＷ（（図２には図示せず）の直径を通る直線上に位置して対をなすように設けられており、一方の対をなすガイド部材２と他方の対をなすガイド部材２とは、水平面内において互いに線対称の位置関係をなすように配置されている。

図２や図３によく表われているように、ガイド部材２は、溝１２Ｄに入れられた状態で回転自在に支持される軸部２０、ウェハＷの周縁部における下面一部に当接する当接部２１、およびウェハＷの周縁部における側面一部に対向した姿勢をとる規制部２２を有して構成されている。このようなガイド部材２の寸法としては、たとえば軸部２０の径が１ｍｍ程度であり、当接部２１および規制部２２を含む全体の縦寸法が５ｍｍ程度でそのうちの規制部２２が２ｍｍ程度であり、規制部２２を含む全体の厚さが３ｍｍ程度である。

当接部２１および規制部２２のそれぞれは、段差部１２となる着座面１２Ａおよび起立壁１２Ｂの一部をなすように設けられている。このガイド部材２の下部における一端寄り所定部分とベース部材１の収容部１２Ｃにおける所定部分とのそれぞれには、ガイド部材２全体の傾斜姿勢に応じて互いに接触・非接触状態となる接点端子部３０，４０が設けられている。これらの接点端子部３０，４０は、ベース部材１上におけるウェハＷの有無を電気的に検知するためのものであり、制御回路などからなるワーク検知部５０に接続されている。なお、ワーク検知部５０は、全体を図示しないハンドリング搬送装置本体やこの装置は別体とされた制御ユニットに組み込まれている。接点端子部３０，４０およびワーク検知部５０は、少なくとも１つのガイド部材２に対して設けておく必要があるが、たとえば前後あるいは左右２つのガイド部材２や全てのガイド部材２に対して接点端子部３０，４０およびワーク検知部５０を設けてもよい。

図３（ａ）に示すように、軸部２０は、段差部１２の溝１２Ｄに支持された自然状態の場合、ガイド部材２全体が自重によって規制部２２の側に下がった傾斜姿勢をなすように、ガイド部材２において当接部２１の先端寄りとなる所定の偏心位置に設けられている。これにより、ベース部材１にウェハＷが載せられていない場合、ガイド部材２の当接部２１における先端部分は、着座面１２Ａよりも上方に突出した姿勢をとる。一方、図３（ｂ）に示すように、ベース部材１にウェハＷが載せられると、当接部２１の先端部分は、ウェハＷの周縁部における下面一部に当接することで軸部２０を支点として下方に押し下げられる。すなわち、ガイド部材２全体がシーソー状に動くことにより、当接部２１の先端部分とは反対側にある規制部２２が上方に押し上げられ、最終的には、図３（ｃ）に示すように、ウェハＷの周縁部における側面一部に規制部２２がほとんど接したような状態で対向した姿勢となる。このとき、規制部２２は、ベース部材１の起立壁１２ＢよりもウェハＷの側面に接近した姿勢をとる。具体的には、ウェハＷ自体の直径に±０．２ｍｍの誤差があるため、ウェハＷの側面と規制部２２との間には、０．１ｍｍ程度の極めて小さいすきまが生じる。このような規制部２２によれば、起立壁１２Ｂよりもより正確な所定位置にウェハＷが位置合わせされる。

図４は、ガイド部材２に関する各種寸法を模式的に説明するための説明図である。図中に示す寸法Ｈおよび寸法Ｌは、軸部２０から規制部２２までの垂直高さおよび水平長さに相当し、角度θは、当接部２１が傾いた姿勢から水平姿勢になるまでの動作角に相当する。また、寸法ｘおよび寸法ｙは、規制部２２の先端上部が動く水平距離および垂直距離に相当する。この水平距離ｘは、規制部２２と起立壁１２Ｂとの位置関係から０．５ｍｍ以上であることが望ましく、また、垂直距離ｙは、ウェハＷの厚さや起立壁１２Ｂの高さとの関係から１ｍｍ以下であることが望ましい。同図に示すように、規制部２２の先端上部が動く水平距離ｘについては、ｘ＝Ｌcosθ＋Ｈsinθ−Ｌといった関係式が成立する。また、垂直距離ｙについては、ｙ＝Ｌsinθといった関係式が成立する。たとえば、垂直高さＨを２ｍｍ、水平長さＬを２ｍｍとし、動作角θを２５degとした場合、上記関係式から、ｘ＝０．６６ｍｍ、ｙ＝０．８５ｍｍとなる。これは、ｘ≧０．５ｍｍ、ｙ≦１ｍｍとした上記条件を十分満足している。つまり、極めて小さい部品からなるガイド部材２であっても、適当に寸法を設定することで所望の動きを実現することができる。

次に、ワーク保持機構Ａの動作について説明する。

図３（ａ）に示すように、ベース部材１にウェハＷが載せられていない自然状態においては、ガイド部材２全体が傾斜姿勢で当接部２１の先端部分が着座面１２Ａより上方に突出している。このとき、ガイド部材２の接点端子部３０とベース部材１の接点端子部４０とが接した状態にあるため、ワーク検知部５０は、通電状態となるのに応じてベース部材１にウェハＷが載せられていないと判断する。

次に、図３（ｂ）に示すように、ベース部材１にウェハＷが載せられると、ウェハＷの周縁部における下面一部が当接部２１の先端部分に当たり、この先端部分がウェハＷの重さによって下方に押し下げられる。その一方、規制部２２は、起立壁１２ＢよりもウェハＷの側面に接近しながら上方へと押し上げられる。このようにベース部材１にウェハＷを載せる当初、たとえばウェハＷの側面一部が起立壁１２Ｂとの間にほとんどすきまをもたない位置にあっても、徐々に押し上げられてくる規制部２２にウェハＷの側面一部が当たり、ウェハＷがその中心向きとなる方向に押し戻される。

次に、図３（ｃ）に示すように、ベース部材１にウェハＷが完全に載せられると、ウェハＷの周縁部における下面が当接部２１や着座面１２Ａに接した状態となり、ガイド部材２が概ね水平に沿った姿勢に保たれる。このとき、ガイド部材２の規制部２２が起立壁１２ｂよりもウェハＷの側面に対してより近い位置をとるため、ウェハＷは、この規制部２２によってベース部材１上の所定位置に正確に位置決めされる。このような状態では、ガイド部材２の接点端子部３０とベース部材１の接点端子部４０とが接しない状態になるため、ワーク検知部５０は、非通電状態となるのに応じてベース部材１にウェハＷが載せられていると判断する。このワーク検知部５０によってウェハＷの搭載が検知された後、ハンドリング搬送装置本体のアームが動作し、このアームの先端に取り付けられたワーク保持機構Ａが上下左右前後の方向に動かされる。このとき、ベース部材１上のウェハＷは、４つのガイド部材２に挟み込まれて横ずれがほとんどできない状態にあるため、あらかじめ定められたウェハの受け渡し位置に対して位置ずれすることなく迅速にウェハＷが搬送される。

したがって、本実施形態のワーク保持機構Ａによれば、ハンドリング搬送装置とともに真空雰囲気や高温の下であっても何ら問題なく稼働させることができる。

ウェハＷの横ずれを防ぐためのガイド部材２は、ウェハＷの重さだけで単純に動くように構成されているので、極めて簡素な構成となり、かつ、ワーク保持機構Ａ全体の軽量化をより一層進めることができる。

また、ワーク保持機構Ａに載せられたウェハＷは、ガイド部材２によってその横ずれが確実に防止されるので、搬送時においてはワーク保持機構Ａが取り付けられたアームをできる限り迅速に動かすことができ、ハンドリング搬送装置の搬送速度向上にも寄与することができる。

なお、本願発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。

他の実施形態としては、図５に示すように、ウェハ（図示略）に対して最初に当たる当接部２１の先端部分を滑らかな円弧状としてもよい。このような形状にすれば、ウェハの下面に対する傷付きを効果的に防ぐことができる。

その他の形状や寸法などは、あくまでも一例にすぎず、たとえばベース部材の段差部における起立壁やガイド部材の規制部は、上方にいくに従って広がるような傾斜をもたせた斜面であってもよい。

本願発明に係るワーク保持機構の一実施形態を示す全体斜視図である。 図１に示すワーク保持機構の上面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、図２のIII−III線に沿う断面で動作を説明するための断面図である。 図１に示すワーク保持機構の各種寸法を模式的に説明するための説明図である。 本願発明に係るワーク保持機構の他の実施形態を示す要部断面図である。

符号の説明

Ａ ワーク保持機構
Ｗ ウェハ（ワーク）
１ ベース部材
１２ 段差部
１２Ａ 着座面
１２Ｂ 起立壁
１２Ｄ 溝
２ ガイド部材
２０ 軸部
２１ 当接部
２２ 規制部
３０，４０ 接点端子部

Claims (6)

1. 平板状のワークを搬送する装置において、上記ワークを水平に保持するためのワーク保持機構であって、
   上記ワークが載せられるベース部材と、
   上記ベース部材の所定箇所に設けられた複数のガイド部材と、
   を備え、
   上記ガイド部材は、
   上記ベース部材に対して回転自在に支持される軸部と、
   上記ベース部材に上記ワークが載せられる際、このワークの周縁部における下面一部に当接することにより、上記軸部を支点として下方に押し下げられる当接部と、
   上記当接部が下方に押し下げられると、上記軸部を支点として上方に押し上げられることにより、上記ワークの周縁部における側面一部に対向した姿勢をとる規制部と、
   を有して構成されていることを特徴とする、ワーク保持機構。
2. 上記ベース部材には、上記ワークの周縁部に対応した着座面および起立壁を有する段差部が設けられており、上記ガイド部材の当接部および規制部は、上記段差部の一部をなすように設けられている、請求項１に記載のワーク保持機構。
3. 上記当接部は、上記ベース部材に上記ワークが載せられていないとき、上記段差部の着座面より上方に突出した姿勢をとる、請求項２に記載のワーク保持機構。
4. 上記規制部は、上記ベース部材に上記ワークが載せられた状態において、このワークの周縁部における側面一部に対して上記段差部の起立壁より接近した姿勢をとる、請求項２または３に記載のワーク保持機構。
5. 上記段差部には、上記ガイド部材の軸部を支持可能な溝が形成されており、上記軸部は、上記溝に支持された自然状態において、上記ガイド部材全体が上記規制部の側に下がった傾斜姿勢をなすように、上記ガイド部材の所定の偏心位置に設けられている、請求項２ないし４のいずれかに記載のワーク保持機構。
6. 上記ベース部材およびガイド部材のそれぞれの適部には、上記ガイド部材の傾斜姿勢に応じて上記ワークの有無を電気的に検知するための接点端子部が設けられている、請求項１ないし５のいずれかに記載のワーク保持機構。

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