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Patent Searching and Data


Title:
ROBOT HAND FOR SUBSTRATE TRANSPORTATION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/099107
Kind Code:
A1
Abstract:
A robot hand (3) for substrate transportation can stably hold a substrate (S) even if the substrate (S) has a warp. A first seat surface (6) on which the outer periphery of the lower side of the substrate (S) is seated is provided to the upper surface of the robot hand (3), and an upward facing step (8) is formed at the outer periphery of the first seat surface (6). The step (8) has stair-like steps (8a, 8b, 8c). A second seat surface (9) downwardly inclined toward the center of the substrate (S) is formed on that upper surface portion of the robot hand (3) which is inwardly away from the first seat surface (6). The lower surface of the substrate (S) is seated on the second seat surface (9) when the substrate (S) warps downward in a concave shape.

Inventors:
FUJII YOSHINORI (JP)
NAKAMURA SHINYA (JP)
Application Number:
PCT/JP2009/051898
Publication Date:
August 13, 2009
Filing Date:
February 04, 2009
Export Citation:
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Assignee:
ULVAC INC (JP)
FUJII YOSHINORI (JP)
NAKAMURA SHINYA (JP)
International Classes:
H01L21/677; B65G49/07
Foreign References:
JP2004200576A2004-07-15
JPH07183359A1995-07-21
JPH0855814A1996-02-27
Attorney, Agent or Firm:
SEIGA Patent and Trademark Corporation (Saisho Bldg.8-1-14, Nishi-Gotand, Shinagawa-ku Tokyo 31, JP)
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Claims:
 基板を搬送するための搬送ロボットに設けられ、基板を載置した状態で支持する基板搬送用のロボットハンドにおいて、
 ロボットハンドの上面に、基板の下面外周部が着座する第1の座面が設けられ、この第1の座面の外周に上方への段差が形成されると共に、
 基板の外周部から離れたロボットハンドの上面部分に、基板が下方に凹状に反ったときに基板の下面が着座する、基板の中心に向けて下方に傾斜した第2の座面が設けられていることを特徴とする基板搬送用のロボットハンド。
 前記段差には、階段状の複数の段が付けられていることを特徴とする請求項1記載の基板搬送用のロボットハンド。
 前記段の基板の外周縁と接触する部分をアール面としたことを特徴とする請求項2記載の基板搬送用のロボットハンド。
 基板を搬送するための搬送ロボットに設けられ、基板を載置した状態で支持する基板搬送用のロボットハンドにおいて、
 ロボットハンドの上面に、基板の外径より小さな所定径の同一円周に沿って帯状にのびる、上方に突出する突条を備え、突条の上面が、径方向外方及び径方向内方に向けて下り勾配の付いた曲面に形成されていることを特徴とする基板搬送用のロボットハンド。
 前記所定径は、基板に対する成膜処理で膜が回り込んで成膜される可能性がある基板の下面外周部よりも径方向内方の部分が前記突条に着座するように設定されることを特徴とする請求項4記載の基板搬送用のロボットハンド。
 前記突条の上面の径方向中間が平坦面に形成されていることを特徴とする請求項4記載の基板搬送用のロボットハンド。
 前記突条が前記円周上の複数部分に分離して形成され、各突条の端面が傾斜面に形成されていることを特徴とする請求項4記載の基板搬送用のロボットハンド。
Description:
基板搬送用のロボットハンド

 本発明は、半導体ウエハやガラス基板等 基板を搬送する搬送ロボットに設けられ、 板を載置した状態で支持する基板搬送用の ボットハンドに関する。

 従来、基板に成膜処理やエッチング処理 どの各種の処理を施す装置として、図1に示 すように、搬送ロボット1を配置した中央の 送室Aを囲うようにして、基板のロードロッ 室Bと複数の処理室Cとを配置し、ロードロ ク室Bに投入した基板Sを搬送ロボット1によ 各処理室Cに搬送するように構成した処理装 (所謂、クラスタツール装置)が知られてい 。搬送ロボット1は、旋回及び伸縮自在なロ ットアーム2を備え、ロボットアーム2の先 には、基板Sを載置した状態で支持するロボ トハンド3が取り付けられている。

 ここで、上記処理装置により基板Sに各種 の処理を施していくと、成膜した膜種や膜厚 によってストレス方向やストレスの強さが違 うため、基板Sが上方に凸状に反ったり、下 に凹状に反ったりする場合がある。反りを じた基板Sは、ロボットハンドに面接触しな ため滑りやすくなる。そして、スループッ の向上のためにロボット動作速度を速くす と、ロボットハンド3上で基板Sが位置ずれ 起こしてしまう。

 従来、このような不具合を解消したロボッ ハンドとして、特許文献1により、上面に複 数のパッドを夫々ばね部材を介して取り付け たものが知られている。これによれば、基板 に凸状や凹状の反りを生じても、その反りに 倣って各パッドが変位して基板に面接触する 。そのため、パッドと基板との摩擦抵抗は基 板がフラットな場合と同等になり、基板の位 置ずれが抑制される。

特開2002-353291号公報

 然し、上記特許文献1記載のものでは、ロ ボットハンドに多数のばね部材を取り付ける 必要があって、コストが高くなる。また、ロ ボットハンドの移動停止時にばね部材が振動 し、振動中に基板を受け渡すと、基板が位置 ずれしてしまう。そのため、振動が収まるの を待って基板の受け渡しを行うことが必要に なり、スループット向上を図る上で障害とな る。また、受け渡しの際にロボットハンドの 水平度が出ていないと、複数あるばね部材に 不均一に荷重がかかり、一定方向に基板がず れる不具合もある。

 本発明は、以上の点に鑑み、基板に反り 生じても、ばね部材等を用いることなく基 を安定に支持できるようにした基板搬送用 ロボットハンドを提供することをその課題 している。

 上記課題を解決するために、本発明の第1 の態様は、基板を搬送するための搬送ロボッ トに設けられ、基板を載置した状態で支持す るロボットハンドにおいて、ロボットハンド の上面に、基板の下面外周部が着座する第1 座面が設けられ、この第1の座面の外周に上 への段差が形成されると共に、第1の座面か ら内方に離れたロボットハンドの上面部分に 、基板が下方に凹状に反ったときに基板の下 面が着座する、基板の中心に向けて下方に傾 斜した第2の座面が設けられていることを特 とする。

 第1の態様によれば、基板がフラット又は 上方に凸状に反っている場合は、基板の下面 外周部が第1の座面に着座し、基板の外周縁 第1の座面の外周の段差に当接して、基板の 置ずれが防止される。一方、基板が下方に 状に反っている場合は、基板の外周縁が第1 の座面の外周の段差に上向きに傾斜した状態 で当接するため、ロボットハンドの移動停止 時に慣性力で基板の外周縁が段差を乗り越え てしまう可能性がある。然し、第1の態様で 、基板が下方に凹状に反っている場合、基 の下面が第2の座面に着座するため、第2の座 面による摩擦抵抗で基板の位置ずれが抑制さ れる。

 このように本発明の第1の態様によれば、 基板に凸状、凹状の何れの反りを生じても、 基板を位置ずれしないように安定に支持でき る。また、上記従来技術のように、ロボット ハンドにばね部材等を設ける必要がないため 、低コスト化を図ることができると共に、ロ ボットハンドの移動停止後に直ちに基板の受 け渡しを行うことができ、スループットの向 上にも寄与することができる。

 ところで、第1の座面の外周の段差が垂直 に形成されていると、ロボットハンドで基板 を受け取る際に、基板が少しでも芯ずれして いる場合には、基板の下面外周部が段差の上 に載って第1の座面に着座しなくなる。これ 対し、調芯作用が得られるように段差に傾 を付ければ、基板が多少芯ずれしていても 芯ずれを矯正して第1の座面に基板の下面外 部を着座させることができる。この場合、 差に傾斜を単純に付けたのでは、ロボット ンドの移動停止時に慣性力で基板の外周縁 段差を一気に乗り越えてしまう可能性があ 。

 そのため、本発明の第1の態様においては 、第1の座面の外周の段差に階段状に複数の を付けることが望ましい。これによれば、 板の外周縁が下の段を乗り越えても、その の段への当接で勢いが減じられ、慣性力で 板の外周縁が段差を乗り越えることを有効 防止できる。

 また、基板に対する成膜処理で基板の外 縁にも膜が回り込んで成膜されることがあ 。この場合、上記階段状の段で基板の外周 の膜が擦られて、ダストの発生源となる恐 がある。そのため、本発明の第1の態様にお いては、前記段の基板の外周縁と接触する部 分をアール面としておくことが好ましい。

 また、上記課題を解決するために、本発 の第2の態様は、基板を搬送するための搬送 ロボットに設けられ、基板を載置した状態で 支持する基板搬送用のロボットハンドにおい て、ロボットハンドの上面に、基板の外径よ り小さな所定径の同一円周に沿って帯状にの びる、上方に突出する突条を備え、突条の上 面が、径方向外方及び径方向内方に向けて下 り勾配の付いた曲面に形成されていることを 特徴とする。

 第2の態様によれば、基板が上方に凸状に 反っている場合は、基板下面が突条の上面の 径方向外側の曲面に線接触し、一方、基板が 下方に凹状に反っている場合は、基板下面が 突条の上面の径方向内側の曲面に線接触する 。従って、基板に凸状、凹状の何れの反りを 生じても、基板を位置ずれしないように安定 に支持できる。

 ところで、基板に対する成膜処理で基板 下面外周部にまで膜が回り込んで成膜され こともある。そのため、基板の下面外周部 突条に着座すると、基板の下面外周部の膜 擦られて剥落する可能性がある。そして、 条の上面と基板との間に剥落した膜が存在 ると、この膜がコロの役目をして、摩擦力 極端に低下してしまい、基板の位置ずれを じやすくなる。

 そのため、第2の態様において、前記所定 径は、基板に対する成膜処理で膜が回り込ん で成膜される可能性がある基板の下面外周部 よりも径方向内方の部分が前記突条に着座す るように設定されることが望ましい。これに よれば、基板の下面外周部の膜が突条に擦ら れて剥落することがなく、上記の不具合を防 止できる。

 また、第2の態様においては、前記突条の 上面の径方向外側の曲面と径方向内側の曲面 とを夫々研磨加工することが必要になる。そ して、径方向外側の曲面と径方向内側の曲面 とが突条の上面の径方向中間で交わって稜線 が形成されてしまうことがある。このような 稜線が形成されると、基板下面に傷が付き易 くなる。これに対し、突条の上面の径方向中 間が平坦面に形成されていれば、稜線が形成 されることはなく、傷付きを防止できる。

 また、第2の態様において、前記突条が前 記円周上の複数部分に分離して形成される場 合は、ロボットハンドが反っていたりすると 、各突条の端面と上面との成すエッジが基板 下面に点接触し、基板下面に傷が付く。ここ で、各突条の端面が傾斜面に形成されていれ ば、各突条の端面と上面との成すエッジの角 度が鈍角になり、基板下面に傷が付き難くな る。

 以下、図1に示す搬送ロボット1のロボッ アーム2に連結されるロボットハンド3に本発 明を適用した実施の形態について説明する。 即ち、搬送ロボット1は、上述した従来技術 同様、搬送室Aに設けられ、ロボットアーム2 の先端に、図2に示す如く、ギヤボックス2aを 介して第1の実施の形態のロボットハンド3が り付けられている。

 このロボットハンド3は、基板Sが処理室Cで 温に加熱される場合があることから、耐熱 を有し、それに加えて、摩擦係数が大きい 料、例えばAl 2 O 3 、Si0 2 やSiC等の板材で形成されている。また、ロボ ットハンド3は、ギヤボックス2aに連結される 基端部4から二股状に分岐して先方に延びる 対のフィンガー部5を備えている。

 基端部4と両フィンガー部5の先端部とに 、基板Sの下面外周部がその周方向3箇所で着 座可能な第1の座面6が設けられている(図3参 )。第1の座面6の内周には、下方への段差7が 成されている。そして、通常は基板Sの外周 部以外の下面がロボットハンド3から浮くよ にしている。

 また、第1の座面6の外周には、上方への 差8が形成されている。これにより、ロボッ ハンド3の移動停止時に基板Sに慣性力が作 しても、基板Sの外周縁が段差8に当接して、 ロボットハンド3に対する基板Sの位置ずれが 止される。

 ところで、第1の座面6の外周の段差8を垂 に形成した場合には、ロボットハンド3で基 板Sを受け取る際に、基板Sが少しでも芯ずれ ていると、基板Sの下面外周部が段差8の上 載って第1の座面6に着座しなくなる。そのた め、基板Sの芯ずれを矯正する調芯作用が得 れるように、段差8に傾斜を付けることが望 れる。この場合、段差8に傾斜を単純に付け たのでは、ロボットハンド3の移動停止時に 性力で基板Sの外周縁が段差8を一気に乗り越 えてしまう可能性がある。そのため、段差8 階段状に複数の段8a、8b、8cを付けている。 れによれば、基板Sの外周縁が下の段8aを乗 越えても、その上の段8bへの当接で勢いが減 じられ、慣性力で基板Sの外周縁が段差8を乗 越えることを有効に防止できる。

 ここで、基板Sがフラット又は上方に凸状 に反っている場合には、上述したように段差 8により基板Sの位置ずれを防止できる。然し 基板Sが図3に仮想線で示す如く下方に凹状 反った場合には、基板Sの外周縁が第1の座面 6の外周の段差8に上向きに傾斜した状態で当 する。そのため、ロボットハンド3を高速で 動作させた場合、ロボットハンド3の移動停 時に慣性力で基板Sの外周縁が段差8を乗り越 えてしまう可能性がある。

 そこで、基板Sの外周部から離れたロボッ トハンド3の部分であるフィンガー部5,5の分 箇所の内縁部の上面に、基板Sの中心に向け 下方に傾斜した第2の座面9を設けている。 れにより、基板Sに凹状の反りを生じた場合 は、第2の座面9に基板Sの下面が着座する。 のため、第2の座面9による摩擦抵抗で基板S 位置ずれが抑制される。

 このように第1の実施の形態によれば、基 板Sに凸状、凹状何れの反りを生じても、ロ ットハンド3で基板Sを位置ずれしないように 安定に支持できる。そのため、搬送ロボット 1の動作速度を速くしてスループットの向上 図ることができる。また、上記従来技術の うにばね部材等をロボットハンドに取り付 る必要がないため、低コスト化を図ること できる。その上、ロボットハンド3の移動停 後に、上記従来例のようなばね部材の振動 減衰を待つ必要がなく、直ちに基板Sの受け 渡しを行うことができ、一層のスループット の向上を図ることができる。

 尚、第1の実施の形態では、第2の座面9を ボットハンド3に一体に形成しているが、ロ ボットハンド3にゴム等の摩擦係数の大きな 料を貼り付けて第2の座面9を形成することも 可能である。また、図4に示すように、階段 の各段8a、8b,8cの基板Sの外周縁と接触する部 分をアール面8dとしてもよい。これによれば 基板Sに対する成膜処理で基板Sの外周縁に で膜が回り込んで成膜された場合に、基板S 外周縁の膜が擦れて剥がれ落ちることを防 できる。

 次に、図5乃至図7を参照して第2の実施の 態のロボットハンド30について説明する。 ボットアーム2の先端にギヤボックス2aを介 て取り付けられるロボットハンド30は、上記 第1の実施の形態と同様、耐熱性を有し、か 、摩擦係数が大きい材料で形成される。そ て、ギヤボックス2aに連結される基端部31と 基端部31から二股状に分岐して先方に延び 一対のフィンガー部32,32とを備えている。

 ロボットハンド30の上面には、基板Sの外 より小さな所定径の同一円周Cに沿って帯状 にのびる、上方に突出する突条33が設けられ いる。そして、基板Sを円周Cと同心で突条33 に着座させるようにしている。尚、突条33は 円周C上の複数部分、即ち、基端部31と一対 フィンガー部32,32との3つの部分に分離して けられている。また、本実施の形態では、 条33をロボットハンド30に一体成形している が、ロボットハンド30とは別体のゴム等で突 33を形成し、ロボットハンド30の上面に突条 33を取り付けてもよい。但し、耐熱性を考慮 ると、本実施の形態のようにロボットハン 30に突条33を一体成形することが望ましい。

 ところで、基板Sに対する成膜処理で、図 6に示す如く、基板Sの下面外周部にまで膜Sa 回り込んで成膜されることもある。そのた 、基板Sの下面外周部が突条33に着座すると 基板Sの下面外周部の膜Saが擦られて剥落す 可能性がある。そして、突条33の上面と基板 Sとの間に剥落した膜が存在すると、この膜 コロの役目をして、摩擦力が極端に低下し しまい、基板Sの位置ずれを生じやすくなる

 そこで、本実施の形態では、前記円周Cの 径を、基板Sに対する成膜処理で膜Saが回り込 んで成膜される可能性がある基板Sの下面外 部よりも径方向内方の基板Sの下面部分が突 33に着座するように設定している。これに れば、基板Sの下面外周部の膜Saが突条33に擦 られて剥落することがなく、上記の不具合を 防止できる。

 また、本実施の形態では、突条33の上面 、図6に示す如く径方向外方及び径方向内方 向けて下り勾配の付いた曲面33aに形成され いる。これによれば、基板Sが図6に実線で す如く上方に凸状に反っている場合は、基 Sの下面が突条33の上面の径方向外側の曲面33 aに線接触する。一方、基板Sが図5(b)に仮想線 で示す如く下方に凹状に反っている場合は、 基板Sの下面が突条33の上面の径方向内側の曲 面33aに線接触する。従って、基板Sに凸状、 状の何れの反りを生じても、基板Sを位置ず しないように安定に支持できる。尚、フラ トな基板Sも自重で下方に凹状に撓み、基板 Sの下面が突条33の上面の径方向内側の曲面33a に線接触して、安定に支持される。

 ところで、ロボットハンド30に突条33を一 体成形する場合には、突条33の上面の径方向 側の曲面33aと径方向内側の曲面33aとを夫々 方向外方と径方向内方とから研磨加工する とが必要になる。この際、突条33の上面の 方向中間に平坦面が残るか、径方向外側の 面33aと径方向内側の曲面33aとが突条33の上面 の径方向中間で交わって稜線が形成されてし まうことがある。このような稜線が形成され ると、基板Sの下面に傷が付き易くなる。そ で、本実施の形態では、突条33の上面の径方 向中間に若干の平坦面33bが残るように、曲面 33aの研磨加工を行うこととした。これによれ ば、稜線が形成されることはなく、傷付きを 防止できる。

 また、本実施の形態では、基端部31と一 のフィンガー部32,32とに分離して設けた各突 条33の端面を図7に示す如く傾斜面33cに形成し ている。ここで、ロボットハンド30が図7に仮 想線で示す如く反っていたりすると、各突条 33の端面と上面との成すエッジが基板Sの下面 に点接触し、基板Sの下面に傷が付く可能性 ある。然し、各突条33の端面を傾斜面33cに形 成すれば、各突条33の端面と上面との成すエ ジの角度が鈍角になり、基板Sに下面に傷が 付き難くなる。尚、傾斜面33cは曲面状に形成 してもよい。

 また、第2の実施の形態では、ロボットハ ンド30に第1の実施の形態の段差8を設けてい いが、このような段差をロボットハンド30に 設けてもよい。

搬送ロボットを具備する基板処理装置 示す模式的平面図。 本発明の第1の実施の形態のロボットハ ンドを示す平面図。 図2のIII-III線で切断した拡大断面図。 第1の実施の形態のロボットハンドの変 形例の要部の拡大断面図。 本発明の第2の実施の形態のロボットハ ンドを示す平面図。 図5のVI-VI線で切断した拡大断面図。 図5のVII-VII線で切断した拡大断面図。

符号の説明

 S…基板、Sa…膜、3,30…ロボットハンド、 6…第1の座面、8…段差、8a、8b、8c…段、8d… ール面、9…第2の座面、33…突条、33a…曲面 、33b…平坦面、33c…傾斜面。