JP2015013360A - 吸着構造、ロボットハンドおよびロボット - Google Patents

Abstract

【課題】反りの生じた基板を確実に吸着すること。【解決手段】実施形態に係る吸着構造は、固定ベース（プレート）と、パッドと、シール壁と、吸気孔と、薄肉部とを備える。上記パッドは、被吸着物に接触する接触部を有し、上記固定ベースに対して支持される。上記シール壁は、上記接触部にあって、かかる接触部が上記被吸着物に接触することで上記パッドの主面部とともに真空室を形成する。上記吸気孔は、上記真空室を真空源に連通させる。上記薄肉部は、上記シール壁に囲まれた上記パッドの主面部に形成される。【選択図】図３Ｅ

Description

開示の実施形態は、吸着構造、ロボットハンドおよびロボットに関する。

従来、ウェハやガラス基板といった薄板状の基板を搬送する基板搬送用のロボットが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

かかるロボットは、たとえば、アームと、アームの先端部に設けられるロボットハンド（以下、「ハンド」と記載する）とを備え、かかるハンドを用いて基板を保持しつつ、アームを水平方向などに動作させることによって基板を搬送する。

なお、搬送中においては、確実に基板を保持して位置ずれを防ぐ必要があることから、ハンドに真空パッドなどを用いた吸着構造を有し、これにより吸着することで、搬送中の基板を固定するロボットも提案されている。

ところで、かかるロボットが半導体製造プロセスにおいて用いられるような場合、基板は、成膜処理などの熱処理工程を経ることから、この熱処理工程により高温となった基板を搬送することもある。

特開２００８−２８１３４号公報

しかしながら、上述した従来技術には、反りの生じた基板を確実に吸着するうえで更なる改善の余地がある。

具体的には、基板は、上述のような熱処理工程を経た後、熱の影響を受けて反りを生じる場合がある。このような場合、上述の真空パッドの表面と基板の表面との間に隙間が生じてしまい、真空吸着を行えずに基板を固定できないという問題点があった。

なお、これは、基板が薄型化した場合や大型化した場合、基板の材質による場合、または、処理工程上における基板の状態変化、たとえば、上述のように熱や成膜の影響等による場合などに生じうる共通の課題である。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、反りの生じた基板を確実に吸着することができる吸着構造、ロボットハンドおよびロボットを提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る吸着構造は、固定ベースと、パッドと、シール壁と、吸気孔と、薄肉部とを備える。前記パッドは、被吸着物に接触する接触部を有し、前記固定ベースに対して支持される。前記シール壁は、前記接触部にあって該接触部が前記被吸着物に接触することで前記パッドの主面部とともに真空室を形成する。前記吸気孔は、前記真空室を真空源に連通させる。前記薄肉部は、前記シール壁に囲まれた前記パッドの主面部に形成される。

実施形態の一態様によれば、反りの生じた基板を確実に吸着することができる。

図１は、第１の実施形態に係るロボットの斜視模式図である。 図２は、第１の実施形態に係るハンドの平面模式図である。 図３Ａは、第１の実施形態に係るパッドの配置例を示す平面模式図である。 図３Ｂは、第１の実施形態に係るパッドの平面模式図である。 図３Ｃは、図３Ｂに示すＡ−Ａ’線略断面図（その１）である。 図３Ｄは、溝の形成方向の一例を示す平面模式図（その１）である。 図３Ｅは、図３Ｂに示すＡ−Ａ’線略断面図（その２）である。 図４Ａは、第１の実施形態に係るパッドのたわみ方を示す模式図（その１）である。 図４Ｂは、第１の実施形態に係るパッドのたわみ方を示す模式図（その２）である。 図４Ｃは、第１の実施形態に係るパッドのたわみ方を示す模式図（その３）である。 図５Ａは、第１の変形例に係る溝が形成されたパッドの平面模式図である。 図５Ｂは、溝の形成方向の一例を示す平面模式図（その２）である。 図５Ｃは、第２の変形例に係る溝が形成されたパッドの平面模式図である。 図６は、第２の実施形態に係るハンドの平面模式図である。 図７Ａは、第２の実施形態に係るパッドの平面模式図である。 図７Ｂは、図７Ａに示すＢ−Ｂ’線略断面図である。 図８Ａは、第２の実施形態に係るパッドのたわみ方を示す模式図（その１）である。 図８Ｂは、第２の実施形態に係るパッドのたわみ方を示す模式図（その２）である。 図８Ｃは、第２の実施形態に係るパッドのたわみ方を示す模式図（その３）である。 図９は、第２の実施形態の変形例に係るハンドの平面模式図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する吸着構造、ロボットハンドおよびロボットの実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

また、以下では、ロボットが、被搬送物としてウェハを搬送する基板搬送用ロボットである場合を例に挙げて説明を行う。ウェハには、符号「Ｗ」を付す。また、以下では、「機械構造を構成し、互いに相対運動可能な個々の剛体要素」を「リンク」とし、かかる「リンク」を「アーム」と記載する場合がある。

また、図１〜図５Ｃを用いた説明では、パッドに薄肉部を形成することでパッドをたわみやすくする場合を例に挙げた第１の実施形態について、図６〜図９を用いた説明では、パッドを偏心した位置で支持することでパッドをたわみやすくする場合を例に挙げた第２の実施形態について、それぞれ説明する。

（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係るロボット１の構成について図１を用いて説明する。図１は、第１の実施形態に係るロボット１の斜視模式図である。

なお、説明を分かりやすくするために、図１には、鉛直上向きを正方向とし、鉛直下向きを負方向とするＺ軸を含む３次元の直交座標系を図示している。したがって、ＸＹ平面に沿った方向は、「水平方向」を指す。かかる直交座標系は、以下の説明に用いる他の図面においても示す場合がある。

また、以下では、説明の便宜上、ロボット１の旋回位置や手先の向きが図１に示す状態であるものとして、ロボット１における各部位の位置関係を説明する。

また、以下では、複数個で構成される構成要素については、複数個のうちの一部にのみ符号を付し、その他については符号の付与を省略する場合がある。かかる場合、符号を付した一部とその他とは同一の構成であるものとする。

図１に示すように、ロボット１は、基台２と、昇降部３と、第１関節部４と、第１アーム５と、第２関節部６と、第２アーム７と、第３関節部８と、ハンド１０とを備える。

基台２は、ロボット１のベース部であり、床面や壁面と固定されるほか、ベース部上面にて、装置と固定されることもある。昇降部３は、かかる基台２から鉛直方向（Ｚ軸方向）にスライド可能に設けられ（図中の両矢印ａ０参照）、ロボット１のアーム部を鉛直方向に沿って昇降させる。

第１関節部４は、軸ａ１まわりの回転関節である。第１アーム５は、かかる第１関節部４を介し、昇降部３に対して回転可能に連結される（図中の軸ａ１まわりの両矢印参照）。

また、第２関節部６は、軸ａ２まわりの回転関節である。第２アーム７は、かかる第２関節部６を介し、第１アーム５に対して回転可能に連結される（図中の軸ａ２まわりの両矢印参照）。

また、第３関節部８は、軸ａ３まわりの回転関節である。ハンド１０は、かかる第３関節部８を介し、第２アーム７に対して回転可能に連結される（図中の軸ａ３まわりの両矢印参照）。

なお、ロボット１には、モータなどの駆動源（図示略）が搭載されており、第１関節部４、第２関節部６および第３関節部８のそれぞれは、かかる駆動源の駆動に基づいて回転する。

ハンド１０は、ウェハＷを真空吸着して保持するエンドエフェクタである。ハンド１０の構成の詳細については、図２以降を用いて後述する。なお、図１では、ロボット１が１個のハンド１０を備える場合を図示しているが、ハンド１０の個数を限定するものではない。

たとえば、軸ａ３を同心として重ねて設けられ、それぞれ独立して軸ａ３まわりに回転可能となるようにハンド１０を複数個設けてもよい。

そして、ロボット１は、昇降部３による昇降動作、各アーム５，７およびハンド１０の回転動作を組み合わせることによって、ウェハＷを搬送する。なお、これら各種動作は、通信ネットワークを介してロボット１と相互通信可能に接続された制御装置２０からの指示によって行われる。

制御装置２０は、ロボット１の動作制御を行うコントローラである。たとえば、制御装置２０は、上述の駆動源の駆動を指示する。そして、ロボット１は、かかる制御装置２０からの指示に従って駆動源を任意の角度だけ回転させることで、アーム部を回転動作させる。

なお、かかる動作制御は、あらかじめ制御装置２０に格納されている教示データに基づいて行なわれるが、やはり相互通信可能に接続された上位装置３０から教示データを取得する場合もある。

次に、ハンド１０の構成について、図２を用いて説明する。図２は、第１の実施形態に係るハンド１０の平面模式図である。なお、図２には、規定位置にあるウェハＷを二点鎖線で示している。かかる規定位置にあるウェハＷの中心には、以下、符号「Ｃ」を付す。

図２に示すように、ハンド１０は、第２アーム７の先端部において、第３関節部８を介し、軸ａ３まわりに回転可能に設けられる。ハンド１０は、プレート支持部１１と、プレート１２と、パッド１３と、真空路１４とを備える。

プレート支持部１１は、第３関節部８に連結され、プレート１２を支持する。プレート１２は、ハンド１０の基部にあたる部材であり、セラミックス等により形成される。なお、図２には、先端側が二股に分かれた形状のプレート１２を例示しているが、プレート１２の形状を限定するものではない。

パッド１３は、ウェハＷを真空吸着することでハンド１０上へ保持する部材である。本実施形態では、かかるパッド１３が、図２に示す位置に３個設けられ、ウェハＷを３点で吸着して保持するものとする。なお、パッド１３の個数は限定されるものではなく、たとえば、３個以上設けられてもよい。また、図２に示すように、パッド１３は、角丸長方形状に形成される。なお、パッド１３の構成の詳細については、図３Ａ以降を用いて詳しく述べる。

真空路１４は、パッド１３それぞれから真空源（図示略）に延びる吸気経路であり、一例として図２に示すように、プレート１２の内部に形成される。真空源は、パッド１３にウェハＷが置かれることでかかる真空路１４を介して吸引を行い、パッド１３にウェハＷを吸着させる。なお、真空路１４は、真空源からの吸引が可能な形態であれば、どこに形成されてもよい。

ところで、ウェハＷに生じる反りの態様としては、中心Ｃにかけて徐々に盛り上がったいわゆる「ドーム型」や、中心Ｃにかけて徐々にへこんだいわゆる「椀型」、またウェハＷ内にてこれら両方の変形を併せ持ったランダム変形がある。ただし、実際の変形でのパッド１３上の局所的部分においては、「ドーム型」あるいは「椀型」のいずれかを想定しておけば十分であるため、以下では、これら「ドーム型」および「椀型」の場合を例に挙げて、パッド１３の挙動を説明する。

すなわち、ウェハＷは、径方向をたわみ方向とする反りの態様をとるといえる。本実施形態は、このような反りを生じたウェハＷであっても、かかるウェハＷにパッド１３を確実に倣わせ、真空吸着するものである。

次に、第１の実施形態に係るパッド１３の構成について詳細に説明する。なお、以下の説明では、図２に示したパッド１３のうち、閉曲線Ｐ１で囲まれたパッド１３を主たる例に挙げる。

図３Ａは、第１の実施形態に係るパッド１３の配置例を示す平面模式図である。図３Ａに示すように、一例としてパッド１３は、規定位置にあるウェハＷの径方向に対して、パッド１３の長軸方向が略直交する向きとなるように配置される。言い換えれば、パッド１３の長軸方向が、規定位置にあるウェハＷの中心Ｃから仮想的に描かれる同心円の接線方向を向くように配置される。

これにより、まず、ドーム型や椀型といった径方向をたわみ方向とする反りの態様をとるウェハＷに対して、パッド１３を短軸方向において倣わせることができる。具体的には、ウェハＷは、径方向に略直交する向きでは反り量が小さく、径方向では反り量が大きくなるが、パッド１３は短軸方向を径方向に沿わせるので、パッド１３上ではウェハＷの反り量は小さくなる。すなわち、パッド１３が大きく変形しなくともウェハＷに倣うことができる。したがって、真空吸着におけるリークを起こりにくくすることができる。

つづいて、図３Ｂは、第１の実施形態に係るパッド１３の平面模式図である。また、図３Ｃは、図３Ｂに示すＡ−Ａ’線略断面図（その１）である。図３Ｂに示すように、パッド１３は、接触部１３ａと、主面部１３ｂと、吸気孔１３ｃと、溝１３ｄとを備える。

かかるパッド１３は、樹脂等の種々の材料を用いて形成することができる。たとえば、その材料は、ウェハＷの変形に倣うことができるという点から言えば、可撓性を有するものが好ましい。

また、高温状態のウェハＷに接触するという点からは、耐熱性に優れるものが好ましい。したがって、一例としては、ポリイミド樹脂等を好適に用いることができる。本実施形態では、パッド１３が、かかるポリイミド樹脂を用いて一体成形されているものとする。

接触部１３ａは、被吸着物であるウェハＷに接触する部材である。主面部１３ｂは、パッド１３のいわば基板にあたる部材であり、その外周を接触部１３ａによって囲まれる。なお、図３Ａには、角丸長方形状の主面部１３ｂを例示しているが、主面部１３ｂの形状を限定するものではない。

また、主面部１３ｂは、中央部に吸気孔１３ｃが形成される。吸気孔１３ｃは、接触部１３ａに囲まれ、接触部１３ａがウェハＷに接触することで真空室となる空間を、後述する支持部１２ｂ（図３Ｃ参照）を通って真空源に連通させる。溝１３ｄは、主面部１３ｂの面上に所定の方向に沿って１以上形成される。

そして、図３Ｃに示すように、主面部１３ｂには、溝１３ｄが形成されることによって薄肉部１３ｅが設けられる。また、接触部１３ａは、かかる接触部１３ａがウェハＷに接触することによって主面部１３ｂとともに真空室を形成するシール壁１３ａａを有する。

また、図３Ｃに示すように、プレート１２には、プレート１２に対してパッド１３を支持する支持部１２ｂと、支持部１２ｂに設けられ、真空路１４を介して真空室を真空源に連通させる吸気孔１２ａとがあらかじめ形成される。すなわち、プレート１２は、本実施形態に係る吸着構造の固定ベースである。

そして、パッド１３は、吸気孔１３ｃおよび１２ａを連結しつつ、接着剤等を用いて支持部１２ｂに固着される。

つづいて、図３Ｄは、溝１３ｄの形成方向の一例を示す平面模式図（その１）である。図３Ｄに示すように、溝１３ｄは、たとえば、規定位置にあるウェハＷの中心Ｃから仮想的に描かれる同心円ＶＣの略円周方向に沿うように、主面部１３ｂの面上に形成される。

これにより、径方向をたわみ方向とする反りの態様をとるウェハＷに対して、パッド１３を同じ径方向に沿ってたわませ、倣いやすくすることが可能となる。

つづいて、図３Ｅは、図３Ｂに示すＡ−Ａ’線略断面図（その２）である。図３Ｃでは、主面部１３ｂのおもて面側（ウェハＷに対向する側）にのみ溝１３ｄが形成される場合を示したが、図３Ｅに示すように、溝１３ｄと同一方向で主面部１３ｂのうら面側に形成されてもよい。

次に、本実施形態に係るパッド１３のたわみ方について、図４Ａ〜図４Ｃを用いて説明する。図４Ａ〜図４Ｃは、第１の実施形態に係るパッド１３のたわみ方を示す模式図（その１）〜（その３）である。

なお、図４Ａ〜図４Ｃは、説明を分かりやすくするために、パッド１３およびその周辺を簡略化して図示したうえで、そのたわみ方についても実際のたわみ方より誇張した表現としている。この点は、後に第２の実施形態の説明で用いる図８Ａ〜図８Ｃにおいても同様である。

既に述べたように、パッド１３の主面部１３ｂには、溝１３ｄが形成されることによって薄肉部１３ｅが設けられる。また、溝１３ｄは、たとえば、規定位置にあるウェハＷの中心Ｃから仮想的に描かれる同心円ＶＣの略円周方向に沿うように、主面部１３ｂの面上に形成される。

これにより、図４Ａに示すように、パッド１３の主面部１３ｂは、ウェハＷの径方向に沿ってたわみやすくなる（図中の矢印４０１および４０２参照）。なお、図４Ａ〜図４Ｃを用いた説明では、主面部１３ｂのうち、径方向外側寄りの面を「外寄り面１３ｂａ」と記載する。また、同様に径方向内側寄りの面を「内寄り面１３ｂｂ」と記載する。

ここで、図４Ｂに示すように、ドーム型に反ったウェハＷを吸着するものとする。かかる場合、まず、外寄り面１３ｂａ側の接触部１３ａにウェハＷが接触し（図中の閉曲線４０３参照）、ウェハＷの荷重により外寄り面１３ｂａがプレート１２側にたわむ（図中の矢印４０４参照）。

そして、主面部１３ｂは一体成形であるので、かかる外寄り面１３ｂａのたわみにより、内寄り面１３ｂｂはウェハＷ側へ持ち上げられる（図中の矢印４０５参照）。そして、かかる内寄り面１３ｂｂ側の接触部１３ａがウェハＷに接触することで真空室が形成される（図中の塗りつぶし領域参照）。

そして、真空源による吸引が行われ、真空室が負圧空間になると、大気圧との気圧差によってパッド１３は下方からウェハＷへさらに強く押し付けられる（図中の矢印４０６参照）。これにより、ドーム型に反ったウェハＷであってもパッド１３がこれに倣い、確実に吸着することができる。

また、図４Ｃに示すように、椀型に反ったウェハＷを吸着するものとする。かかる場合、まず、内寄り面１３ｂｂ側の接触部１３ａにウェハＷが接触し（図中の閉曲線４０７参照）、ウェハＷの荷重により内寄り面１３ｂｂがプレート１２側にたわむ（図中の矢印４０８参照）。

そして、主面部１３ｂは一体成形であるので、かかる内寄り面１３ｂｂのたわみにより、外寄り面１３ｂａはウェハＷ側へ持ち上げられる（図中の矢印４０９参照）。そして、かかる外寄り面１３ｂａ側の接触部１３ａがウェハＷに接触することで真空室が形成される（図中の塗りつぶし領域参照）。

そして、真空源による吸引が行われ、真空室が負圧空間になると、ドーム型の場合と同様に、大気圧との気圧差によってパッド１３は下方からウェハＷへさらに強く押し付けられる（図中の矢印４１０参照）。これにより、椀型に反ったウェハＷであってもパッド１３がこれに倣い、確実に吸着することができる。

ところで、溝１３ｄの形成方向は、これまで示してきた例に限られない。そこで、次に、溝１３ｄの変形例について、図５Ａ〜図５Ｃを用いて説明する。なお、図５Ａに示す変形例は、第１の変形例とする。また、図５Ｃに示す変形例は、第２の変形例とする。

図５Ａは、第１の変形例に係る溝１３ｄ’が形成されたパッド１３’の平面模式図である。

図５Ａに示すように、第１の変形例に係る溝１３ｄ’は、規定位置にあるウェハＷの所定の径方向線に略直交する直線に沿って形成される。

これにより、径方向をたわみ方向とする反りの態様をとるウェハＷに対して、パッド１３を同じ径方向に沿ってたわませられるように溝１３ｄ’がいわば折り目の役割を果たすので、反りの生じたウェハＷであってもパッド１３’を容易に倣わせることが可能となる。すなわち、確実にウェハＷを吸着することができる。

つづいて、図５Ｂは、溝１３ｄの形成方向の一例を示す平面模式図（その２）である。また、図５Ｃは、第２の変形例に係る溝１３ｄ’’が形成されたパッド１３’’の平面模式図である。

これまで説明した溝１３ｄおよび溝１３ｄ’に対し、図５Ｂに示す方向の溝を組み合わせてもよい。すなわち、図５Ｂに示すように、たとえば、規定位置にあるウェハＷの径方向に沿うように主面部１３ｂの面上に形成される溝を組み合わせてもよい。

図５Ｃに示すのは、かかる場合の一例である。すなわち、図５Ｃに示すように、第２の変形例に係る溝１３ｄ’’は、上述の溝１３ｄ（図３Ｂ参照）と、図５Ｂに示した溝とを組み合わせて格子状に形成される。

これにより、径方向をたわみ方向とする反りの態様をとるウェハＷに対して、パッド１３’’を同じ径方向に沿ってたわませられるように溝１３ｄ’’が折り目の役割を果たすとともに、主面部１３ｂを分割してさらにたわみやすくすることができる。

すなわち、反りの生じたウェハＷであってもパッド１３’’を容易に倣わせることができ、確実にウェハＷを吸着することができる。

上述してきたように、第１の実施形態に係る吸着構造は、固定ベース（プレート）と、パッドと、シール壁と、吸気孔と、薄肉部とを備える。上記パッドは、被吸着物に接触する接触部を有し、上記固定ベースに対して支持される。

上記シール壁は、上記接触部にあって、かかる接触部が上記被吸着物に接触することで上記パッドの主面部とともに真空室を形成する。上記吸気孔は、上記真空室を真空源に連通させる。上記薄肉部は、上記シール壁に囲まれた上記パッドの主面部に形成される。

したがって、第１の実施形態に係る吸着構造によれば、反りの生じたウェハを確実に吸着することができる。

ところで、これまでは、パッドに薄肉部を形成することでパッドをたわみやすくする場合を例に挙げたが、パッドを偏心した位置で支持することでパッドをたわみやすくしてもよい。かかる場合を第２の実施形態として、図６以降を用いて説明する。

（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態に係るハンド１０Ａの平面模式図である。なお、第２の実施形態では、主に第１の実施形態と異なる構成要素についてのみ説明する。

図６に示すように、ハンド１０Ａは、主面部１３ｂの中心から偏心した位置で支持されたパッド１３Ａを備える。

次に、かかるパッド１３Ａの構成について説明する。なお、第１の実施形態の場合と同様に、以下では、図６に示したパッド１３Ａのうち、閉曲線Ｐ１で囲まれたパッド１３Ａを主たる例に挙げる。

図７Ａは、第２の実施形態に係るパッド１３Ａの平面模式図である。また、図７Ｂは、図７Ａに示すＢ−Ｂ’線略断面図である。図７Ａに示すように、たとえば、パッド１３Ａは、主面部１３ｂの中心から径方向内寄りに配置された吸気孔１３ｃを備える。

また、図７Ｂに示すように、プレート１２には、支持部１２ｂと、支持部１２ｂに設けられ、真空路１４を介して真空室を真空源に連通させる吸気孔１２ａとが、パッド１３Ａの吸気孔１３ｃに応じた径方向内寄りの位置に配置される。

これにより、支持部１２ｂは、パッド１３Ａを、主面部１３ｂの中心から径方向内寄りに偏心した位置で支持することとなる。

次に、本実施形態に係るパッド１３Ａのたわみ方について、図８Ａ〜図８Ｃを用いて説明する。図８Ａ〜図８Ｃは、第２の実施形態に係るパッド１３Ａのたわみ方を示す模式図（その１）〜（その３）である。

既に述べたように、パッド１３Ａは、支持部１２ｂにより、主面部１３ｂの中心から径方向内寄りに偏心した位置を支持される。これにより、図８Ａに示すように、外寄り面１３ｂａの径方向に沿ったたわみ量は、内寄り面１３ｂｂに比べて大きくなる（図中の矢印８０１および８０２参照）。

具体的に説明する。たとえば、支持部１２ｂにより、主面部１３ｂの中心が支持された場合の外寄り面１３ｂａの長さ（＝内寄り面１３ｂｂの長さ）を１Ｌとする。また、この場合の外寄り面１３ｂａ側のたわみ量をδ１とする。

一方、図８Ａのように、支持部１２ｂにより、主面部１３ｂの中心から径方向内寄りに偏心した位置を支持された場合の外寄り面１３ｂａの長さ（＞内寄り面１３ｂｂの長さ）を１．５Ｌとする。また、この場合の外寄り面１３ｂａ側のたわみ量をδ２とする。

これを、構造計算におけるいわゆる片持ち梁の公式「δ＝ＰＬ＾２／２ＥＩ」（Ｐ：応力、Ｅ：ヤング率、Ｉ：断面２次モーメント（慣性モーメント））にあてはめると、δ２＝２．２５δ１となる。すなわち、たわみ量δは、支持部１２ｂからの長さ（距離）の２乗に比例するため、外寄り面１３ｂａの長さ＞内寄り面１３ｂｂの長さである場合、外寄り面１３ｂａの径方向に沿ったたわみ量は、内寄り面１３ｂｂに比べて大きくなる。

ここで、図８Ｂに示すように、ドーム型のウェハＷを吸着する場合、まず、外寄り面１３ｂａ側の接触部１３ａにウェハＷが接触し（図中の閉曲線８０３参照）、ウェハＷの荷重により外寄り面１３ｂａがプレート１２側に大きくたわむ（図中の矢印８０４参照）。

そして、主面部１３ｂは一体成形であるので、かかる外寄り面１３ｂａの大きなたわみにより、内寄り面１３ｂｂはウェハＷ側へ持ち上げられる（図中の矢印８０５参照）。そして、かかる内寄り面１３ｂｂ側の接触部１３ａがウェハＷに接触することで真空室が形成される（図中の塗りつぶし領域参照）。

そして、真空源による吸引が行われ、真空室が負圧空間になると、大気圧との気圧差によってパッド１３Ａは下方からウェハＷへさらに強く押し付けられる（図中の矢印８０６参照）。ここで、外寄り面１３ｂａはたわみ量が大きいので、より強く押し付けられてパッド１３ＡをウェハＷに確実に倣わせることができる。すなわち、ドーム型のウェハＷであっても、確実に吸着することができる。

また、図８Ｃに示すように、椀型のウェハＷを吸着する場合、まず、内寄り面１３ｂｂ側の接触部１３ａにウェハＷが接触し（図中の閉曲線８０７参照）、ウェハＷの荷重により内寄り面１３ｂｂがプレート１２側にたわむ（図中の矢印８０８参照）。

そして、主面部１３ｂは一体成形であるので、かかる内寄り面１３ｂｂのたわみにより、外寄り面１３ｂａはウェハＷ側へ持ち上げられる（図中の矢印８０９参照）。ここで、外寄り面１３ｂａはたわみ量が大きいので、大きく立ち上がって容易に接触部１３ａをウェハＷに接触させることができる。

そして、かかる外寄り面１３ｂａ側の接触部１３ａがウェハＷに接触することで真空室が形成されると（図中の塗りつぶし領域参照）、真空源による吸引が行われ、真空室が負圧空間になる。

そして、大気圧との気圧差によって、パッド１３Ａは下方からウェハＷへさらに強く押し付けられる（図中の矢印８１０参照）。ここで、やはり外寄り面１３ｂａはたわみ量が大きいので、より強く押し付けられてパッド１３ＡをウェハＷに確実に倣わせることができる。すなわち、椀型のウェハＷであっても、確実に吸着することができる。

つづいて、図９は、第２の実施形態の変形例に係るハンド１０Ｂの平面模式図である。これまでは、支持部１２ｂが、主面部１３ｂの中心から径方向内寄りに偏心した位置で支持する場合を例に挙げたが、図９に示すように、主面部１３ｂの中心から径方向外寄りに偏心した位置でパッド１３Ｂを支持することとしてもよい。

かかる場合、上述の内寄り面１３ｂｂのたわみ量が大きくなるので、かかる内寄り面１３ｂｂの大きなたわみに連れて外寄り面１３ｂａをたわませるとともに、上述の気圧差も加味されて、パッド１３ＢをウェハＷに確実に倣わせることができる。

上述してきたように、第２の実施形態に係る吸着構造は、固定ベース（プレート）と、パッドと、シール壁と、支持部と、吸気孔とを備える。上記パッドは、被吸着物に接触する接触部を有し、上記固定ベースに対して支持される。

上記シール壁は、上記接触部にあってかかる接触部が上記被吸着物に接触することで上記パッドの主面部とともに真空室を形成する。上記支持部は、上記固定ベースに設けられて上記パッドの主面部の中心から偏心した位置を支持する。上記吸気孔は、上記支持部に設けられ上記真空室を真空源に連通させる。

したがって、第２の実施形態に係る吸着構造によれば、反りの生じたウェハを確実に吸着することができる。

なお、上述した各実施形態では、パッドの主面部が角丸長方形状である場合を例に挙げたが、かかる角丸長方形状や楕円形状を含む略オーバル形状であればよい。また、かかる略オーバル形状に限らず、略円形状などであってもよい。

また、上述した各実施形態では、単腕ロボットを例に挙げて説明したが、双腕以上の多腕ロボットに適用することとしてもよい。

また、上述した各実施形態では、被吸着物がウェハである場合を例に挙げたが、これに限定されるものではなく、薄板状の基板であればよい。ここで、基板の種別を問うものではなく、たとえば、液晶パネルディスプレイのガラス基板などであってもよい。

なお、ガラス基板などの場合、上述してきた径方向は、被吸着物の中心から仮想的に描かれる同心円の径方向、あるいは、被吸着物の中心から放射状に伸びる方向ということになる。

また、被吸着物は、薄板状のワークであれば基板でなくともよい。

また、上述した各実施形態では、ロボットが、ウェハ等の基板を搬送する基板搬送用ロボットである場合を例に挙げたが、搬送作業以外の作業を行うロボットであってもよい。たとえば、吸着構造を備えたハンドを用いて薄板状のワークを真空吸着しながら所定の組立作業を行う組立ロボット等であってもよい。

また、上述した各実施形態によって、ロボットの腕の数やハンドの数、軸数などが限定されるものではない。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ ロボット
２ 基台
３ 昇降部
４ 第１関節部
５ 第１アーム
６ 第２関節部
７ 第２アーム
８ 第３関節部
１０、１０Ａ、１０Ｂ ハンド
１１ プレート支持部
１２ プレート
１２ａ 吸気孔
１２ｂ 支持部
１３、１３Ａ、１３Ｂ パッド
１３ａ 接触部
１３ａａ シール壁
１３ｂ 主面部
１３ｂａ 外寄り面
１３ｂｂ 内寄り面
１３ｃ 吸気孔
１３ｄ 溝
１３ｅ 薄肉部
１４ 真空路
２０ 制御装置
３０ 上位装置
Ｃ 規定位置にあるウェハの中心
ＶＣ 仮想的に描かれる同心円
Ｗ ウェハ

Claims (11)

1. 固定ベースと、
   被吸着物に接触する接触部を有し、前記固定ベースに対して支持されるパッドと、
   前記接触部にあって該接触部が前記被吸着物に接触することで前記パッドの主面部とともに真空室を形成するシール壁と、
   前記真空室を真空源に連通させる吸気孔と、
   前記シール壁に囲まれた前記パッドの主面部に形成される薄肉部と
   を備えることを特徴とする吸着構造。
2. 前記薄肉部は、
   所定の方向に沿って形成された１以上の溝によって設けられ、
   前記溝は、
   前記パッドの主面部のうち、少なくとも前記被吸着物に対向する側に形成されること
   を特徴とする請求項１に記載の吸着構造。
3. 前記溝は、
   規定位置にある前記被吸着物の中心から仮想的に描かれる同心円の略円周方向に沿うように形成されること
   を特徴とする請求項２に記載の吸着構造。
4. 前記溝は、
   規定位置にある前記被吸着物の中心から仮想的に描かれる同心円の所定の径方向線に略直交するように形成されること
   を特徴とする請求項２に記載の吸着構造。
5. 前記溝は、
   前記同心円の径方向に沿うように形成されること
   を特徴とする請求項３または４に記載の吸着構造。
6. 前記固定ベースに設けられて前記パッドの主面部の中心から偏心した位置を支持する支持部
   をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の吸着構造。
7. 前記支持部は、
   規定位置にある前記被吸着物の中心から仮想的に描かれる同心円の径方向内寄りに偏心した位置で前記パッドを支持すること
   を特徴とする請求項６に記載の吸着構造。
8. 前記支持部は、
   規定位置にある前記被吸着物の中心から仮想的に描かれる同心円の径方向外寄りに偏心した位置で前記パッドを支持すること
   を特徴とする請求項６に記載の吸着構造。
9. 前記パッドは、
   略オーバル形状に形成され、規定位置にある前記被吸着物の中心から放射状に伸びる方向に対して該パッドの長軸方向が略直交する向きとなるように配置されること
   を特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の吸着構造。
10. 前記固定ベースを基部とし、
    請求項１〜９のいずれか一つに記載の吸着構造
    を備えることを特徴とするロボットハンド。
11. 請求項１０に記載のロボットハンド
    を備えることを特徴とするロボット。

Images