JP2005286019A - 基板把持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板支持体とは反対側から基板に接近して、基板支持体の支持する基板を把持する基板把持装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 ロボットハンド２３に設けられる複数の当接体４０〜４２によってウェハ２２を挟持した状態で、各当接体４０の第１案内部５０，６０と、第２案内部５１，６１とによって形成されるＶ字状の溝にウェハ２２の周縁部１９を収容する。このとき下側に設けられる第１案内部５０，６０には、下側端部で第１案内面５２，６２から基準軸線Ｊ１に向かって突出する突起５５，６５が形成される。これによってウェハ２２が各当接体４０〜４２から抜出ることを阻止することができる。またロボットハンド２３を小形化することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板を把持する基板把持装置に関し、特に半導体ウェハを把持する基板把持装置に関する。

従来技術として特許文献１には、円板状の半導体ウェハを把持する基板把持装置が開示されている。この基板把持装置は、基板支持体に支持されるウェハに対して、下方から近接してウェハを支持面に当接させた状態で、さらに上昇することによってウェハを持ち上げる。

基板支持体は、ウェハを下方から支持する。したがって基板把持装置がウェハの下方から基板支持体に近づく場合には、基板支持体と基板把持装置とが干渉しないようにする必要がある。基板支持体および基板把持装置は、クリーンルームなどの狭い空間で用いられる場合が多い。この場合、基板支持体および基板把持装置の形状や構造に制約が生じ、これによってウェハの処理に弊害が生じるおそれがある。

特開２００２−１４１４０５号公報

ウェハなどの基板に対して、基板支持体と反対側から基板に近づいて基板を把持可能であれば、限られた空間内で、基板支持体と基板把持装置とが干渉する問題を防ぐことができ、基板の処理に生じる弊害を改善することができる。したがって本発明の目的は、基板支持体とは反対側から基板に接近して、基板支持体の支持する基板を把持する基板把持装置を提供することである。

本発明は、基板支持体に支持される基板を把持する基板把持装置であって、
予め定める基準軸線を有し、基準軸線に垂直な板状に形成されるハンド本体と、
ハンド本体を変位駆動する変位駆動手段と、
基準軸線の周方向に間隔をあけてハンド本体にそれぞれ設けられ、互いに協働して基板の周縁部を挟持および挟持解除可能な複数の当接体と、
複数の当接体のうち少なくとも１つとなる可動当接体を、前記基準軸線に対して近接する近接方向および離反する離反方向に往復駆動する往復駆動手段と、
変位駆動手段および往復駆動手段を制御する制御手段とを有し、
基板支持体に支持される基板に関して基板支持体と反対側にハンド本体を配置した状態で、各当接体は、基板支持体側に延びる第１案内部と、第１案内部から基準軸線に向かって延びる第２案内部とをそれぞれ有し、第１案内部と第２案内部とによって基板の周縁部を収容可能な略Ｖ字状の溝が形成され、第１案内部には、第２案内部から離れた位置で基準軸線に向かって突出する突起が形成されることを特徴とする基板把持装置である。

本発明に従えば、可動当接体を離反方向に移動させた状態で、基板支持体と反対側からハンド本体を基板に近づけ、各当接体を、基板の周縁部に対向する位置に配置する。この状態で可動当接体を近接方向に移動させることによって、各当接体に形成されるＶ字状の溝に基板の周縁部を収容し、各当接体によって協働して基板の周縁部を挟持する。基板は、周縁部がＶ字状の溝に収容されることによって、その変位が阻止される。基板を挟持した状態でハンド本体を基板支持体から離反させると、ハンド本体とともに基板を基板支持体から離反させることができ、ハンド本体に基板を把持させることができる。このように各当接体によって基板を挟持することによって、ハンド本体を基板に関して基板支持体と反対側に配置した状態で、基台支持体からハンド本体を離反させた状態で基板を把持することができる。

各当接体によって基板の周縁部を挟持することによって基板を把持するので、把持された状態の基板には当接体から押圧力が与えられる。言い換えれば、基板把持状態において基板が破損しないように、当接体から基板に与える押圧力を設定する必要がある。突起がない場合には、基板を基板支持体から離反するにあたって、基板の離反に対する抵抗力に抗することができず、基板が当接体の第１案内部を基板支持体に向かってスライドしてしまい、基板支持体から基板を離反させることができない場合がある。

本発明では、第１案内面をスライドした基板は、基板の周縁部が突起に当接する。これによって第１案内部から基板が抜出ることを阻止することができ、当接体から基板に与える押圧力が小さくても、大きな抵抗力に抗して、基板の把持を確実に行うことができる。たとえば離反に反する抵抗力は、基板支持体から基板を剥離するときに、大気圧の影響によって生じる。

このように突起によって各当接体から基板が抜出ることを阻止することができるので、第１案内部に形成され基板を案内する第１案内面と、基板の厚み方向表面との成す角度を小さくする必要がなく、その角度を９０度に近い角度にすることができる。したがって第１案内面の基準軸線に対する半径方向寸法を短くすることができ、第１案内部を基板の基板支持体側に容易に回り込ませることができる。

また本発明は、各当接体は、基準軸線から半径方向に基板の半径距離分離れ、かつ基準軸線の周方向に間隔をあけてそれぞれ配置され、円板状の基板を基準軸線と同軸でかつ基準軸線に平行に位置合せすることを特徴とする。

本発明に従えば、基板を把持した状態で基板を基準軸線に同軸でかつ基準軸線に垂直に配置することができる。これによって基板支持体が基板を位置合せしていない場合であっても、位置合せした状態で基板を把持し、他の基板支持体に基板を搬送することができる。

また本発明は、基板支持体に支持される基板を把持した状態で、
第１案内部は、基準軸線に向かうにつれて基板から離れる第１案内面が形成され、
第２案内部は、第１案内面に連なり、基準軸線に垂直な位置合せ面と、
位置合せ面に連なり基準軸線に向かうにつれて基板から離れる傾斜面とが形成されることを特徴とする。

本発明に従えば、各当接体によって基板が挟持された状態で、基板の周縁部は、位置合せ面に当接する。位置合せ面は、基準軸線と垂直な平面に形成されるので、位置合せ面に当接した基板も基準軸線に対して垂直に保たれる。なお、位置合せ面は、複数の当接体にそれぞれ設けられることが好ましい。これによってさらに正確に基板を位置合せすることができる。

また本発明は、往復駆動手段は、可動当接体を近接方向に移動させるときに、近接方向に移動するバネ力を可動当接体に与えることを特徴とする。

本発明に従えば、基板支持体に支持される基板を挟持した状態で、ハンド本体を移動させる場合に、基板には抵抗力が与えられる。基板は、抵抗力が与えられると、可動当接体を離反方向に押圧する。この押圧力がバネ力よりも大きいと、可動当接体が離反方向に移動する。バネ力は、基板を変形および破損させない適切な押圧力に設定される。したがって剥離時に基板に与えられる抵抗力に抗することができない場合がある。本発明では、上述したように、基板が基板支持体から抜出ることを防ぐように突起が設けられることによって、可動当接体が離反方向に少々変位したとしても、基板が各当接体から抜出ることを阻止することができる。

また、駆動源の状態に係らずにバネ力を発生するバネ力発生手段、たとえばスプリングと、駆動源と併用して可動当接体を動作させることによって、何らかのトラブルによって駆動源の動作が停止した場合であっても、基板の把持状態を保つことができる。

また本発明は、各当接体によって基板を挟持したときに可動当接体が移動するであろう挟持位置に、可動当接体が配置されたことを検出する検出手段と、
検出手段の検出結果を報知する報知手段とをさらに有することを特徴とする。

本発明に従えば、検出手段の検出結果に基づいて、報知手段が報知することによって、作業者は、各当接体によって基板を把持したか否かを認識することができる。

また本発明は、可動当接体は、ハンド本体に固定される第１案内部と、往復駆動手段によって近接方向および離反方向に変位駆動される第２案内部とを含んで構成されることを特徴とする。

本発明に従えば、第１案内部をハンド本体に固定することによって、第２案内部の変位位置にかかわらず、基板を案内することができる。したがって基板がハンド本体に直接接触することを確実に防ぐことができる。

また本発明は、複数のハンド本体と、ハンド本体毎に設けられる複数の当接体とを有することを特徴とする。

本発明に従えば、複数の基板を一度に把持することができる。複数のハンド本体が設けられる場合、基板把持装置自体が大形化する。本発明では、上述したように基板に対して基板支持体とは反対側にハンド本体を配置した状態で、基板を把持することができるので、基板把持装置が大形化しても、基板支持体と基板把持装置とが干渉することを防ぐことができる。

また本発明は、基準軸線に垂直な板状に形成されるハンド本体と、ハンド本体を変位駆動する変位駆動手段と、基準軸線の周方向に間隔をあけてハンド本体にそれぞれ設けられ互いに協働して基板の周縁部を挟持および挟持解除可能な複数の当接体と、複数の当接体のうち少なくとも１つとなる可動当接体を前記基準軸線に対して近接する方向および離反する方向に往復駆動する往復駆動手段と、変位駆動手段および往復駆動手段を制御する制御手段とを有する基板把持装置が、基板支持体に支持される基板を把持する基板把持装置の把持方法であって、
ハンド本体を基板に関して基板支持体と反対側から基板に近接させる近接段階と、
可動当接体とは異なる当接体である固定当接体を基板の周縁部に当接させる当接段階と、
当接段階のあと、可動当接体を基準軸線に対して当接させる挟持段階と、
ハンド本体を基板支持体から離反させる離反段階とを有することを特徴とする基板把持装置の把持方法である。

本発明に従えば、固定当接体によって基板の周縁部を当接させた後、可動当接体によって基板の周縁部を当接させ、ハンド本体を基板支持体から離反させる。これによって基板が基板支持体に当接した状態でスライドすることを防ぎ、基板の損傷および基板へのパーティクルの付着を少なくすることができ、基板品質の低下を防ぐことができる。

また本発明は、基準軸線に垂直な板状に形成されるハンド本体と、ハンド本体を変位駆動する変位駆動手段と、基準軸線の周方向に間隔をあけてハンド本体にそれぞれ設けられ互いに協働して基板の周縁部を挟持および挟持解除可能な複数の当接体と、複数の当接体のうち少なくとも１つとなる可動当接体を前記基準軸線に対して近接する方向および離反する方向に往復駆動する往復駆動手段と、変位駆動手段および往復駆動手段を制御する制御手段とを有する基板把持装置が、把持した基板を基板支持体に配置する基板把持装置の把持解除方法であって、
基板が支持されるべき基板支持位置に関して基板支持体と反対側から基板支持位置にハンド本体を近接させ、基板を基板支持体に当接させる近接段階と、
各当接体を基板の周縁部から離反させる挟持解除段階と、
ハンド本体を基板支持体から離反させる離反段階とを有することを特徴とする基板把持装置の把持解除方法である。

本発明に従えば、基板を基板支持体に当接させた後、各当接体を基板の周縁部から離反させる。これによって基板が基板支持体に当接した状態でスライドすることを防ぎ、基板の損傷および基板へのパーティクルの付着を少なくすることができ、基板品質の低下を防ぐことができる。

本発明によれば、基板に関して基板支持体と反対側にハンド本体を配置した状態で、基板を把持することができる。これによって基板把持にあたって、基板支持体が把持動作を阻害する可能性を低くすることができる。したがって基板支持体および基板把持装置の形状および構造に関する制約を少なくすることができ、基板処理に生じる弊害を低減することができる。特に、基板は、クリーンルームなどの狭い空間で基板を搬送される場合が多く、上述したように基板支持体と基板把持装置との干渉の可能性を低減することができるので、作業者による基板把持装置の位置教示動作を容易に行うことができる。

たとえば取り置き時の把持許容範囲を大きくしながら、保持した基板の半径方向小さく、厚み方向に薄く形成することができる。厚み方向に薄くすることによって、複数枚のハンドを重ねることもできる。また液体が付着した基板および吸着手段によって吸着されている基板などのように、基板を剥離するときの抵抗力が大きい場合であっても基板の剥離を確実に行うことができる。

また本発明によれば、基板の軸線を基準軸線に同軸にかつ、基板の厚み方向表面を基準軸線に平行に位置合せすることができる。これによって基板支持体に、基板を位置合せした状態で支持させる必要がなく、基板支持体の構成を簡略化することができる。

また本発明によれば、各当接体に基板を挟持させることによって、基準軸線と垂直に保つことができるので、基板を把持したハンド本体が移動している間に基板がずれることを防ぐことができる。これによって把持した基板を位置合せした状態で正確に搬送することができる。

また本発明によれば、上述したように基板を把持するための把持力は、基板を損傷しない力に設定される。この場合、基板を基板支持体から剥離するときに生じる抵抗力によって、基板が抜け落ちるおそれがある。本発明では、突起を形成することによって抵抗力の把持方向分力を最小化することができる。これによって、急な基板剥離動作が可能となり、基板の把持動作を短時間で行うことができ、作業性を向上することができる。また基板の周縁部が位置合せ面に当接することによって、基板を基準軸線と垂直な状態に保って基板を把持することができる。

また本発明によれば、検出手段の検出結果に基づくことによって、基板を把持していない状態を作業者に報知することができる。本発明では、基板に関して基板支持体と反対側にハンド本体が配置された状態で基板把持動作を行うので、作業者は、当接体が基板を挟持したか否かを目視によって確認することが困難となる場合がある。本発明では、上述したように検出手段の検出結果を報知することによって、作業者は基板の把持状態を確認することができ、利便性を向上することができる。

また本発明によれば、第２案内部をハンド本体に固定することによって、第１案内部の変位位置にかかわらず、基板を案内することができ、基板がハンド本体に直接接触することを防ぐことができる。また基板把持装置が基板を把持可能な範囲を大きくすることができる。

また本発明によれば、ハンドの厚み寸法を小さくすることができるので、基板支持体と基板把持装置とが干渉することを防ぐことができる。あるいは、複数の基板を一度に把持することができる。これによって基板処理における作業効率を向上することができる。

また本発明によれば、基板の把持および把持解除にあたって、基板が基板支持体に摺接することを防ぎ、基板の損傷および基板へのパーティクルの付着を少なくすることができ、基板品質を向上することができる。

図１は、本発明の実施の一形態である基板把持装置２０の一部を示す断面図である。図２は、基板把持装置２０を示す平面図である。図３は、基板把持装置２０を示す正面図である。図４は、基板把持装置２０を示す底面図である。図５は、基板把持装置２０を示す側面図である。なお図１は、図２に示す切断面線Ｓ１−Ｓ１で切断した断面図を示す。

基板把持装置２０は、基板支持体２１に支持される円板状のウェハ２２を把持する。基板把持装置２０は、ロボットハンド２３と、ロボットハンド２３を変位駆動する多関節ロボット２４とを含んで実現される。多関節ロボット２４は、ロボットハンド２３を変位駆動する変位駆動手段となる。本実施の形態では、基板把持装置２０は、複数のロボットハンド２３を有する。基板支持体２１は、ウェハ２２の厚み方向一方の表面に当接してウェハ２２を支持する。たとえば基板支持体２１は、ウェハ２２を処理する処理装置に設けられ、ウェハ２２を下方から支持する。また基板支持体２１は、ウェハ２２を複数収容する収容容器、いわゆるウェハカセットであってもよい。

ロボットハンド２３は、多関節ロボット２４に結合される。ロボットハンド２３は、多関節ロボット２４によって変位駆動されることによって、把持したウェハ２２を予め定める移動経路に沿って移動させる。ロボットハンド２３は、予め定める基準軸線Ｊ１を有し、ウェハ２２を基準軸線Ｊ１と同軸にかつ平行に位置合せした状態で把持する。本実施の形態では、ウェハ２２を把持した状態で、基準軸線Ｊ１は鉛直な方向に延びる。

ロボットハンド２３は、ハンド本体３０と、複数の当接体４０，４１，４２と、エアシリンダ３４とを含む。図２および図３に示すように、ハンド本体３０は、予め定める基準軸線Ｊ１と中心軸線Ｊ２とを有する。中心軸線Ｊ２は、基準軸線Ｊ１に垂直に延び、本実施の形態では、ウェハ２２を把持した状態で水平な方向に延びる。

なお本発明では、基準軸線Ｊ１に沿って延びる方向を軸線方向Ｚと称し、中心軸線Ｊ２に沿って延びる方向を直交方向Ｘと称し、軸線方向Ｚおよび直交方向Ｘに直交する方向を幅方向Ｙと称する。また基準軸線Ｊ１を中心とする仮想円の半径方向を半径方向Ｒと称し、仮想円の周方向を周方向Ｗと称する。

ハンド本体３０は、直交方向一方Ｘ１に設けられる連結部３１と、直交方向他方Ｘ２に設けられるブレード部３３とを有する。ブレード部３３は、連結部３１を介して、多関節ロボット２４に連結される。ブレード部３３は、軸線方向寸法が薄い板状に形成され、中心軸線Ｊ２に関して対称に設けられる。ブレード部３３は、略Ｖ字状に形成され、基端部分３７と、基端部分３７から２つに分岐して直交方向他方Ｘ２に延びる先端部分３８，３９とが形成される。基端部分３７は、連結部３１に連なる。各先端部分３８，３９は、直交方向他方Ｘ２に進むにつれて、幅方向Ｙに互いに離反する。

各当接体４０〜４２は、ハンド本体３０にそれぞれ設けられる。各当接体４０〜４２は、基準軸線Ｊ１から半径方向Ｒに離れ、基準軸線Ｊ１の周方向Ｗに間隔をあけてそれぞれ配置される。各当接体４０〜４２は、ハンド本体３０から軸線方向一方Ｚ１に突出する。なお、軸線方向一方Ｚ１は、基板支持体２１に支持されるウェハ２２に関して基板支持体２１と反対側にハンド本体３０が配置された状態で、基板支持体２１に向かう方向となる。本実施の形態では、軸線方向一方Ｚ１は鉛直下向きとなる方向である。

各当接体４０〜４２は、２つの固定当接体４０，４１と、１つの可動当接体４２とを含む。一方の固定当接体４０は、ブレード部３３の一方の先端部分３８に固定される。他方の固定当接体４１は、ブレード部３３の他方の先端部分３９に固定される。各固定当接体４０，４１は、中心軸線Ｊ２に関して対称に形成される。また各固定当接体４０，４１は、把持すべきウェハ２２の半径とほぼ等しい距離、基準軸線Ｊ１から半径方向Ｒに離れて配置される。一方の固定当接体４０と基準軸線Ｊ１とを結ぶ直線と、他方の固定当接体４１と基準軸線Ｊ１とを結ぶ直線とがなす角度は、１８０度以下に形成される。また各固定当接体４０，４１と基準軸線Ｊ１とを結ぶ直線と、中心軸線Ｊ２とが成す角度は、９０度未満にそれぞれ設定され、たとえば２５度に設定される。

可動当接体４２は、可動部分６０を有する。可動部分６０は、ハンド本体３０に対して基準軸線Ｊ１に近接する近接方向および離反する離反方向に変位可能に設けられる。本実施の形態では、可動部分６０は、中心軸線Ｊ２に沿って変位可能に設けられる。各当接体４０〜４２は、互いに協働してウェハ２２の周縁部１９を半径方向Ｒに挟持および挟持解除可能に形成される。

エアシリンダ３４は、可動当接体４２の可動部分６０を往復駆動する往復駆動手段となる。エアシリンダ３４は、圧縮空気が供給されることによってピストンロッド３６を中心軸線Ｊ２に沿って変位移動させる。ピストンロッド３６の先端部には、固定体３５を介して可動当接体４２の可動部分６０が連結される。ピストンロッド３６がシリンダチューブから伸長すると、可動当接体４２の可動部分６０が中心軸線Ｊ２に沿って基準軸線Ｊ１に近接する。またピストンロッド３６がシリンダチューブに縮退すると、可動当接体４２の可動部分６０が中心軸線Ｊ２に沿って基準軸線Ｊ１から離反する。本実施の形態では、ピストンロッド３６が弾性手段、たとえばバネによって近接方向に向かう力が与えられている。これによって圧縮空気の供給が解除された場合であっても、基板の把持状態を継続することができる。

多関節ロボット２４は、ロボットアームを有する。ロボットアームの先端部には、上述したロボットハンド２３が装着され、ロボットアームが変位駆動することによってロボットハンド２３を予め定める任意の位置に移動させることができる。多関節ロボット２４は、ロボットハンド２３を移動可能であればよく、その構成については限定しない。たとえば多関節ロボット２４は、円筒座標系の任意の位置にロボットハンド２３を配置可能に形成される。

基板搬送装置２０は、エアシリンダ３４および多関節ロボット２４を制御する制御手段３２を有する。具体的には、制御手段３２が多関節ロボット２４の駆動回路を制御することによって、ロボットハンド２０を任意の位置に移動させることができる。制御手段３２がエアシリンダ３４に圧縮空気を供給する動力回路を制御することによって、可動当接部４２の可動部分６０を中心軸線Ｊ２に沿って移動させることができる。

制御手段３２は、たとえばロボットコントローラによって実現される。制御手段３２は、演算部と、記憶部と、入出力部と、表示部とを有する。記憶部は、予め定めるプログラムが記憶される。演算部が記憶部に記憶されるプログラムを実行することによって、ウェハ２２の把持動作などを行うことができる。入出力部は、演算部によって演算された演算結果を、多関節ロボット２４の駆動回路およびエアシリンダ３４の動力回路に伝える。また入出力部は、作業者などから与えられる指令およびプログラムを演算部または記憶部に与える。本実施の基板搬送装置２０は、作業状態を報知する報知手段をさらに備える。報知手段は、たとえば液晶ディスプレイなどの表示手段、スピーカなどの放音手段などによって実現される。報知手段は、制御手段３２から与えられる演算結果にしたがって作業状態を報知する。

図６は、一方の固定当接体４０を示す断面図であり、図７は、一方の固定当接体４０を示す底面図である。図６は、図７に示す切断面線Ｓ６−Ｓ６で切断して見た断面図である。一方の固定当接体４０と他方の固定当接体４１とは、中心軸線Ｊ２に対して対称な形状に形成される。したがって一方の固定当接体４０について示し、他方の固定当接体４１についての説明を省略する。

固定当接体４０は、略Ｌ字状に形成される。固定当接体４０は、先端側第１案内部５０と先端側第２案内部５１とを有する。先端側第１案内部５０は、ブレード部分３３に固定され、ブレード部分３３から軸線方向一方Ｚ１に延びる。先端側第２案内部５１は、先端側第１案内部５０から基準軸線Ｊ１に向かって延びる。ロボットハンド２３がウェハ２２を上方から把持した状態で、先端側第１案内部５０は、ウェハ２２に関して下方からウェハ２２に対向する先端側第１案内面５２を有する。また、ロボットハンド２３がウェハ２２を上方から把持した状態で、先端側第２案内部５１は、ウェハ２２に関して上方からウェハ２２に対向する先端側第２案内面５３を有する。先端側第１案内部５０と先端側第２案内部５１とは、一体に形成される。

先端側第１案内面５２は、基準軸線Ｊ１に対して半径方向Ｒに遠ざかるとともに軸線方向他方Ｚ２、すなわち上方に傾斜する。先端側第２案内面５３は、基準軸線Ｊ１に対して半径方向Ｒに遠ざかるとともに軸線方向一方Ｚ１、すなわち下方に傾斜する。先端側第１案内面５２および先端側第２案内面５３は、基準軸線Ｊ１の周方向Ｗに延びる。これによって固定当接体４０は、先端側第１案内面５２と先端側第２案内面５３とによって、基準軸線Ｊ１に向かって開かれるＶ字状の先端側収容溝５４が形成される。先端側収容溝５４は、ウェハ２２の周縁部１９が収容可能に形成され、基準軸線Ｊ１の周方向Ｗに延びる。

先端側第１案内面５２と先端側第２案内面５３とが交わる交差線５６は、基準軸線Ｊ１を中心とし、ウェハ２２とほぼ同じ曲率半径を有する仮想円に接する。先端側第２案内面５３は、先端側第１案内面５２に連なる位置合せ面８２と、位置合せ面８２から基準軸線Ｊ１に向かって延びる傾斜面８３とを含む。位置合せ面８２は、基準軸線Ｊ１に平行な平面となる。また傾斜面８３は、基準軸線Ｊ１に対して半径方向Ｒに近づくにつれて軸線方向他方Ｚ２、すなわち上方に傾斜する。

先端部側第１案内面５２と基準軸線Ｊ１に垂直な仮想面との成す角度となる先端第１角度θ１は、９０度未満で可及的大きい角度に形成される。ウェハ２２の周縁部１９が先端部側第１案内面５２に当接した状態で、ウェハ２２が基準軸線Ｊ１に垂直な方向に先端側第１案内面５２に押圧されると、その力Ｆ１は、第１案内面５２に垂直な方向の力Ｆ２と、第１案内面５２に平行な方向の力Ｆ３とに分けられる。先端側第１案内面５２に平行な方向の力Ｆ３は、ウェハ２２を先端部側第２案内面５３に向かって摺動させる力となる。また先端側第１案内面５２に垂直な方向の力Ｆ２は、ウェハ２２の摺動を阻害する摩擦力を発生させる。先端第１角度θ１が大きすぎると、ウェハ２２を円滑に摺動させることができない。また先端第１角度θ１が小さすぎると、ウェハ２２を上方に移動させるために、ウェハ２２が先端側第１案内面５２を摺動する量が大きくなる。したがって先端第１角度θ１は、円滑に摺動させることができ、かつウェハ２２の摺動量が大きくなることを防ぐ角度範囲に設定される。具体的には、先端第１角度θ１の角度範囲は、６０度以上でかつ９０度未満、好ましくは７５度に設定される。

また先端側第１案内部５０には、軸線方向一方側端部に先端部側突起５５が形成される。先端部側突起５５は、先端側第１案内面５２から基準軸線Ｊ１に向かって突出する。先端部側突起５５は、先端側第１案内部５０に連なる先端部側突起第１面５７と、先端部側突起第１面５７に連なり基準軸線一方Ｚ１に延びる先端部側突起第２面５８とを有する。先端部側突起第１面５７は、基準軸線Ｊ１に半径方向Ｒに近づくにつれて軸線方向一方Ｚ１に進む。先端部側第１突起面５７が先端側第１案内面５２に対して傾斜する先端側突起傾斜角度θ３は、３５度以上５５度未満、好ましくは４５度に形成される。また先端部側突起第２面５７と基準軸線Ｊ１に垂直な平面とのなす角度は、前記先端第１角度θ１と同じに形成される。突起５５が形成されることによって、ウェハ２２が当接体から抜け出ることを防ぐことができる。

半導体ウェハ２２は、その周縁部１９において、処理が施されない非処理領域が形成される。非処理領域は、ウェハ２２の外周から半径方向内方に予め定める距離進んだ領域にわたって形成される。この非処理領域は、ウェハの処理工程が完了した後で除去される。先端側第２案内面５３のうち、位置合せ面８２は、その半径方向Ｒの距離Ｌ５が、上述した非処理領域の半径方向寸法よりも小さく形成される。位置合せ面８２に半径方向距離Ｌ５は、たとえば２ｍｍに設定される。

先端側第２案内面５３のうち傾斜面８３と、基準軸線Ｊ１に垂直な仮想面との成す角度となる先端第２角度θ２は、可及的に小さい角度に形成される。たとえば先端第２角度θ２は、３度に形成される。これによって先端側第２案内面５３に沿って、円滑にウェハ２２を摺動させることができる。また先端側第１案内面５２の軸線方向寸法Ｌ６は、ウェハ２２とロボットハンド２３とが軸線方向Ｚにずれるであろうずれ量よりも大きく形成される。また先端側第２案内面５３の半径方向寸法Ｌ７は、ウェハ２２とロボットハンド２３とが半径方向Ｒにずれるであろうずれ量よりも大きく形成される。

図１に示すように可動当接体４２は、基部側第１案内部６０と基部側第２案内部６１とをそれぞれ有する。基部側第１案内部６０は、ピストンロッド３６に支持され、ブレード部分３３から軸線方向一方Ｚ１に延びる。基部側第２案内部６１は、ブレード部分３３に固定され、ブレード部分３３から軸線方向一方Ｚ１に突出し、基準軸線Ｊ１の半径方向Ｒに延びる。基部側第１案内部６０は、可動当接体４２の可動部分となる。

ロボットハンド２３がウェハ２２を上方から把持した状態で、基部側第１案内部６０は、ウェハ２２に関して下方からウェハ２２に対向する基部側第１案内面６２を有する。またロボットハンド２３がウェハ２２を上方から把持した状態で、基部側第２案内部６１は、ウェハ２２に関して上方からウェハ２２に対向する基部側第２案内面６３を有する。基部側第１案内部６０と基部側第２案内部６１とは、別体に設けられる。可動当接体４２と基準軸線Ｊ１とを結ぶ直線と、固定当接体４０，４１と基準軸線とを結ぶ直線とが成す角度は、１８０度以下に設定される。これによってウェハ２２を確実に把持することができる。

図８は、基部側第１案内面６０を示す断面図であり、図９は、基部側第１案内部６０を示す平面図である。なお、図８は、基部側第１案内部６０を図９の切断面線Ｓ８−Ｓ８で切断して見た断面図である。基部側第１案内部６０は、中心軸線Ｊ２上に配置される。基部側第１案内部６０は、ピストンロッド３６が伸縮することによって、中心軸線Ｊ２に沿って移動自在に設けられる。

基部側第１案内面６２は、基準軸線Ｊ１に対して半径方向Ｒに遠ざかるとともに軸線方向他方Ｚ２、すなわち上方に傾斜する。基部側第１案内面６２は、基準軸線Ｊ１の周方向Ｗに円弧状に延びる。基部側第１案内面６２の軸線方向一方Ｚ１の曲率半径Ｒ１は、ウェハ２２の曲率半径よりも小さく形成され、基部側第１案内面６２の軸線方向他方Ｚ２の曲率半径Ｒ２は、ウェハ２２の曲率半径よりも大きく形成される。

基部側第１案内面６２と基準軸線Ｊ１に垂直な仮想面との成す角度となる基端第１角度θ１１は、前記先端第１角度θ１と等しく形成される。また基部側第１案内部６０には、軸線方向一方側端部に基部側突起６５が形成される。基部側突起６５は、基部側第１案内面６０から基準軸線Ｊ１に向かって突出する。

基部側突起６５は、基部側第１案内部６０に連なる基部側突起第１面６７と、基部部側突起第１面６７に連なり基準軸線一方Ｚ１に延びる基部側突起第２面６８とを有する。基部側突起第１面６７は、基準軸線Ｊ１に近づくにつれて軸線方向一方Ｚ１、すなわち下方に進む。基部側第１突起面６７が基部側第１案内面６２に対して傾斜する基部側突起傾斜角度θ１３は、先端側突起傾斜角度θ３と同じに形成される。また基部側突起第２面６７と基準軸線Ｊ１に垂直な平面とのなす角度は、前記基部第１角度θ１１と同じに形成される。また基部側第１案内面６２の軸線方向寸法Ｌ１６は、ウェハ２２とロボットハンド２３とが軸線方向Ｚにずれるずれ量よりも大きく形成される。

図１０は、基部側第２案内部６１を示す断面図であり、図１１は、基部側第２案内部６１を示す平面図である。なお、図１０は、基部側第２案内部を図１１の切断面線Ｓ１０−Ｓ１０で切断して見た断面図である。基部側第２案内部６１は、２つ設けられ、基部側第１案内部６０の周方向Ｗ両側に並んで配置される。基部側第２案内部６１は、ブレード部３３に固定される。

基部側第２案内面６３は、基準軸線Ｊ１に対して半径方向Ｒに遠ざかるとともに軸線方向一方Ｚ１、すなわち下方に傾斜する。また基部側第２案内面６３は、基準軸線Ｊ１の周方向Ｗに円弧状に延びる。基部側第２案内面６３の軸線方向一方Ｚ１の曲率半径Ｒ３は、ウェハ２２の曲率半径よりも大きく形成され、基部側第２案内面６３の軸線方向他方Ｚ２の曲率半径Ｒ４は、ウェハ２２の曲率半径よりも小さく形成される。

基部側第２案内面５３は、基準軸線Ｊ１に垂直な仮想面との成す角度となる基部第２角度θ１２は、可及的に小さい角度に形成される。前記基部第２角度θ１２は、前記先端第２角度θ２と等しく形成される。また基部側第２案内面６３の半径方向寸法Ｌ１７は、ウェハ２２とロボットハンド２３とが半径方向Ｒにずれるずれ量よりも大きく形成される。

図１に示すように、基部側第１案内面６２と基部側第２案内面６３とによって、基準軸線Ｊ１に向かって開かれるＶ字状の基部側収容溝６４が形成される。基部側収容溝６４は、ウェハ２２の周縁部１９が収容可能に形成され、基準軸線Ｊ１の周方向Ｗに延びる。基準軸線Ｊ１に水平に延びて基準軸線Ｊ１と同軸でウェハ２２の直径と等しい直径を有するウェハ仮想円を考えると、このウェハ仮想円が、先端側第１案内面５２と先端側第２案内面５３との交点５６に接した状態で、基部側第２案内面６３に接する。このように基部側第２案内面５３の位置および角度を決定することによって、各当接体４０〜４２によってウェハ２２を挟持することで、ウェハ２２を基準軸線Ｊ１に平行に位置合せすることができる。また各第２案内面５３，６３にウェハ２２の周縁部１９が当接することによって、ハンド本体３０とウェハ２２との間に隙間を形成することができる。また、基部側第２案内部６１をブレード部３３に固定することによって、基部側第１案内部６０の変位位置にかかわらず、ウェハ２２を案内することができ、ウェハ２２がブレード部３３に直接接触することを防ぐことができる。

図１２は、エアシリンダ３４を示す斜視図であり、図１３は、基部側第１案内部６０の変位状態を模式的に示す図である。図１３（１）は、基部側第１案内部６０が基準軸線Ｊ１に対して半径方向Ｒにウェハ２２の半径距離よりも離れた退避位置に達した状態を示し、図１３（２）は、基部側第１案内部６０がウェハ２２を挟持する挟持位置に達した状態を示し、図１３（３）は、基部側第１案内部６０が挟持位置よりもさらに基準軸線Ｊ１に近接した状態を示す。

ピストンロッド３６の先端部には、固定体３５を介して基部側第１案内部６０が固定される。基板把持装置２０は、基部側第１案内部６０の変位状態を検出する２つの検出手段７０，７１を有する。検出手段７０，７１は、退避状態検出手段７０と、挟持状態検出手段７１とを有する。

退避状態検出手段７０は、基部側第１案内部６０が基準軸線Ｊ１から離反方向に変位して、基準軸線Ｊ１からウェハ２２の半径よりも離れた縮退位置に位置した状態を検出する。具体的には、リミットスイッチによって実現される。リミットスイッチは、シリンダチューブに設けられ、ピストンが基準軸線Ｊ１から最も離反した位置に達したことを検出する。図１３（１）に示すように、ピストンロッド３６が基準軸線Ｊ１から最も離反した状態で、リミットスイッチとピストンとが対向する。このときリミットスイッチは、基部側第１案内部６０が退避状態にあることを示すオン信号を制御手段３２に与える。またリミットスイッチは、ピストンと対向していないと退避状態でないことを示すオフ信号を制御手段３２に与える。

また挟持状態検出手段７１は、検出片７２と検出部７３とを含む。検出片７２は固定体３５に固定され、固定体３５とともに移動する。検出部７３は、連結部３１に固定される。検出部７３は、検出片７２に設けられる突起７４が検出部７３に対向したことを検出する。本実施の形態では、検出部７３の突起７４は、基部側第１案内部６０が挟持位置に達したときに、検出片７２に対向する位置に配置される。

たとえば検出部７３は、光センサによって実現される。検出部７３は、Ｕ字状に形成され、中心軸線Ｊ２に沿う検出空間が形成される。検出部７３は、その周方向一端部に投光部分７５が設けられ、その周方向他端部に受光部分７６が設けられる。基部側第１案内部６０が挟持位置以外の位置にあるときは、投光部分７５から投光された光が受光部分７６に入射する。受光部分７６は、受光状態を示す信号を制御手段３２に与える。

図１３（２）に示すように、基部側第１案内部６０が挟持位置に達したときに、検出片７２の突起７４が検出空間に収容されることによって、投光部分７５で投光された光が検出片７２によって遮られて、受光部分７６に到達することが妨げられる。制御手段３２は、受光部分７６が非受光状態であることを判断すると、基部側第１案内部６０が挟持位置に達したことを判断する。また図１３（３）に示すように基部側第１案内部６０が挟持位置よりもさらに基準軸線Ｊ１に近づいた場合、挟持位置に達していない場合には、受光部分７６が受光状態となる。制御手段３２は、受光部分７６の状態が受光状態であると判断すると、基部側第１案内部６０が挟持位置に達していないことを判断する。

図１４は、ウェハ２２の把持動作を模式的に示す断面図である。図１４（１）は、各当接体４０〜４２をウェハ２２の周縁部１９に半径方向Ｒに間隔をあけて配置した状態を示す。図１４（２）は、固定当接体４０をウェハ２２の周縁部１９に当接させた状態を示す。図１４（３）は、各当接体４０〜４２をウェハ２２の周縁部１９に当接させた状態を示す。

ウェハ２２の把持動作は、制御手段３２が予め定められるプログラムを実行することによって実行される。このとき制御手段３２は、基板支持体２１に支持されるウェハ２２の位置情報を予め記憶している。

把持動作にあたって、まず制御手段３２は、多関節ロボット２４を制御する。ウェハ２２に対して、基板支持体２１と反対側、すなわち上方側からロボットハンド２３をウェハ２２に近づけ、図１４（１）に示すように、ウェハ２２の周縁部１９に各当接体４０〜４２を対向させる。このとき各当接体４０〜４２は、ウェハ２２の周縁部１９に対して基準軸線Ｊ１の半径方向Ｒに間隔をあけて配置する。

次に図１１（２）に示すように、多関節ロボット２４によってロボットハンド２３を変位駆動して、固定当接体４０，４１をウェハ２２の周縁部１９に向かって近づける。またエアシリンダ３４によって基部側第１案内部６０を変位駆動して、基部側第１当接面６２をウェハ２２の周縁部１９に近づける。これによって各当接体４０〜４２は、ウェハ２２の周縁部１９にそれぞれ当接する。

基部側第１当接面６２がウェハ２２に当接した状態から、さらに基準軸線Ｊ１に向かって移動すると、ウェハ２２の周縁部１９が各当接体４０〜４１の案内面を摺動し、図１４（３）に示すように、ウェハ２２の周縁部１９が固定当接部４０，４１の先端側第１案内部５０と先端側第２案内部５１との交点５６に位置合せされる。

固定当接部４０，４１の先端側第１案内部５０と先端側第２案内部５１との交点５６付近にウェハ２２の周縁部１９に配置すると、ウェハ２２が軸線方向Ｚおよび基準軸線Ｊ１の半径方向Ｒに変位することを阻止されて、ロボットハンド２３にウェハ２２を把持することができる。またウェハ２２が基準軸線Ｊ１に同軸にかつ垂直に位置合せされる。

本実施の形態に従えば、ウェハ２２を基板支持体２１から離反するにあたって、離反する方向と反対側に働く抵抗力がウェハ２２に与えられる。抵抗力がウェハ２２に与えられると、ウェハ２２は、第１案内面５２，６２を下側にスライドする。第１案内面５２，６２をスライドしたウェハ２２は、その周縁部１９が第１案内部５０，６０に形成される突起５５，６５に当接する。これによって第１案内部５０，６０からウェハ２２が抜出ることを阻止することができ、ウェハ２２の把持を確実に行うことができる。

また突起５５，６５によってウェハ２２が各当接体４０〜４２から抜出ることを阻止することができるので、先端側第１角度θ１および基部側第１角度θ１１を小さくする必要がなく、各第１角度θ１、θ１１を９０度に近い角度にすることができる。したがって第１案内面５０，６０の半径方向寸法Ｌ２０，Ｌ２１を短くすることができ、ハンドの厚み寸法を小さくすることができる。また第１案内部５０，６０をウェハ２２の厚み方向下側の表面側に容易に回り込ませることができる。

またウェハ２２の周縁部１９のうち厚み方向上面の表面が位置合せ面８２に面接触することによって、基準軸線Ｊ１に対してウェハ２２を平行に位置合せすることができる。さらに位置合せ面８２がウェハ２２に設定される非処理領域よりも半径方向寸法Ｌ５が小さく設定されるので、ウェハ２２の非処理領域が位置合せ面８２に当接することになり、ウェハ２２の処理領域が損傷することを防ぐことができる。

また各当接体４０〜４２の周方向Ｗの間隔が１８０度未満に設定されることによって、ウェハ２２を基準軸線Ｊ１に同軸に把持することができる。またウェハ２２の周縁部１９の一部が先端側第１案内面５２と先端側第２案内面５３との交点５６に接し、かつウェハ２２の周縁部１９の他の一部が基部側第２案内面６２に当接した状態で、ウェハ２２は基準軸線Ｊ１に同軸でかつ基準軸線Ｊ１に垂直に位置合せされる。これによってウェハ２２を各当接体４０〜４２によって挟持するだけでウェハ２２をロボットハンド２３に容易に位置合せして把持することができる。

図１５は、ウェハ２２と各当接体４０〜４２とに軸線方向Ｚに位置ずれが生じている場合を簡略化して示す断面図である。図１６は、第１比較例の各当接体４０ａ，４２ａを簡略化して示す断面図である。第１比較例の各当接体４０ａ，４２ａは、第１案内面５２，６２と基準軸線Ｊ１に垂直な仮想面との成す第１角度θ１ａ，θ１１ａが小さい。

本実施の形態では、第１案内面５２，６２の軸線方向寸法Ｌ６，Ｌ１６は、ウェハ２２とロボットハンド２３とに生じる軸線方向Ｚの位置ずれ範囲８０よりも大きい長さに形成される。これによって図１５に示すように、ウェハ２２の周縁部１９が軸線方向Ｚにずれた場合であっても、ウェハ２２を把持することができる。また第１案内面５２．６２の軸線方向寸法Ｌ６，Ｌ１６が予め決定されたうえで、基準軸線Ｊ１に垂直な仮想面と第１案内面５２，６２との角度となる第１角度θ１，θ１１が可及的に大きく形成されることによって、第１案内面５２，６２の半径方向寸法Ｌ２０，Ｌ２１を短くすることができる。

図１６の第１比較例に示すように、第１角度θ１ａ，θ１１ａが小さく、第１案内面５２ａ，６２ａの軸線方向寸法Ｌ６ａ，Ｌ１６ａが予め決定されていると、基準軸線Ｊ１の半径方向距離Ｌ２０ａ，Ｌ２１ａが長くなってしまう。第１比較例では、ウェハ２２を第１案内面５２ａと第２案内面５３ａの交点５６ａに配置するまでにロボットハンド２３を基準軸線Ｊ１の半径方向Ｒに移動させる距離が大きい。

これに対し本実施の形態では、上述したように第１案内面５２の軸線方向寸法Ｌ２０，Ｌ２１が短いので、ウェハ２２を第１案内面５２と第２案内面５３との交点５６に配置するまでに、ロボットハンド２３を基準軸線Ｊ１の半径方向Ｒに移動させる距離を短くすることができる。またウェハ２２の周縁部１９が第１案内面５２を摺動する摺動距離を短くすることができる。

図１７は、ウェハ２２と各当接体４０〜４２とに半径方向Ｒに位置ずれが生じている場合を簡略化して示す断面図である。図１８は、第２比較例の各当接体４０ｂ，４２ｂを簡略化して示す断面図であり、図１９は、第３比較例の各当接体４０ｃ，４２ｃを簡略化して示す断面図である。第２比較例の当接体４０ｂ，４２ｂは、第２案内面５３ｂ，６３ｂと基準軸線Ｊ１に垂直な仮想面との成す角度θ２ｂ，θ１２ｂが大きく、軸線方向寸法Ｌ９ｂ，Ｌ１８ｂが大きい。第３比較例の当接体４０ｃ，４２ｃは、第２案内面５３ｃ，６３ｃと基準軸線Ｊ１に垂直な仮想面との成す角度θ２ｃ，θ１２ｃが大きく、軸線方向寸法Ｌ８ｃ，Ｌ１８ｃが大きい。

本実施の形態では、第２案内面５３，６３の半径方向寸法Ｌ７，Ｌ１７は、ウェハ２２とロボットハンド２３とに生じる半径方向Ｒの位置ずれ範囲よりも大きい長さに形成される。これによって図１７に示すように、ウェハ２２の周縁部１９が半径方向Ｒにずれた場合であっても、ウェハ２２を把持することができる。また第２案内面５３，６３の半径方向寸法Ｌ７，Ｌ１７が予め決定されたうえで、基準軸線Ｊ１に垂直な仮想面と第１案内面５２，６２との角度となる第２角度θ２，θ１２が可及的に小さく形成されることによって第２案内面５３，６３の軸線方向寸法Ｌ８，Ｌ１８を短くすることができる。第２案内面５３，６３の軸線方向寸法Ｌ８，Ｌ１８を短くすることによって、ウェハ２２を把持した状態で、ロボットハンド２３とウェハ２２との間の軸線方向距離を小さくすることができ、ロボットハンド２３を小形化することができる。

図１８の第２比較例に示すように、基準軸線Ｊ１と第２案内面５３ｂ，６３ｂとの成す角度θ２ｂ、θ１２ｂが大きいと、第２案内面５３ｂ，６３ｂの軸線方向寸法Ｌ８ｂ，Ｌ１８ｂが大きくなる。これによってロボットハンド２３が大形化してしまう。また図１９の第３比較例に示すように、第２案内面５３ｃ，６３ｃの軸線方向寸法Ｌ８ｃ，Ｌ１８ｃが小さいと、ウェハ２２の周縁部１９が半径方向Ｒにずれた場合に把持可能な範囲が小さくなる。

これに対し本実施の形態では、上述したように第２角度θ２，θ１２が小さいので、ウェハ２２の周縁部１９がずれた場合に把持可能な範囲８１を拡大して、ロボットハンド２３を小形化することができる。なお、先端部側第２案内面５３のうちの傾斜面８３をウェハ２２の周縁部１９が摺動することによって、ウェハ２２と先端部側第２案内面５３とを点接触させることができる。

このように本実施の形態では、ハンド本体３０がウェハ２２に対してずれる場合であっても、把持可能な範囲８０，８１、いわゆるキャプチャレンジを大きくすることができる。これによって作業者がウェハ２２を把持する把持位置を基板把持装置２０に正確に位置教示しなくても、ウェハ２２を把持することができ、作業者による位置教示動作を容易に行うことができる。またウェハ２２の配置位置にずれがある場合であっても、ウェハ２２を把持することができ、把持ミスを減らして、把持ミスによる不具合を低減することができる。さらにハンド本体３０を小形化することができ、ハンド本体３０が他の装置に干渉することを防ぐことができる。

図２０は、ウェハ２２の把持確認動作を示すフローチャートである。本実施の形態では、制御手段３２は、ウェハ２２の把持動作と並行して、ウェハ２２の把持を確認する把持確認動作を行う。これによってウェハ２２が基板支持体２１に支持されていない状態で把持動作を行った場合に生じる動作不良を防ぐことができる。

制御手段３２は、まずステップｃ０で、基部側第１案内部６０を基準軸線Ｊ１に移動させる指令をエアシリンダ３４の動力回路に与えると、ステップｃ１に進みウェハ２２の把持確認動作を把持動作と並行して行う。ステップｃ１では、制御手段３２は、各検出手段７０，７１に検出指令を与え、検出可能状態にする。制御手段３２は、退避状態検出手段７０からオン信号が与えられるとともに、挟持状態検出手段７１の受光部分７６から受光状態を示す信号が与えられると、検出準備を完了しステップｃ２に進み、そうでないとステップｃ３に進む。ステップｃ３では、各検出手段７０，７１の検出不良を報知し、ステップｃ８に進む。ステップｃ８では、ウェハ２２の把持確認動作を終了する。

ステップｃ２では、制御手段３２は、エアシリンダ３４を動作させてから各当接体４０〜４２によるウェハ２２把持が完了するであろう時間、たとえば２秒経過したときに、退避状態検出手段７０から与えられる信号に基づいて、基部側第１案内部６０が退避状態にあるか否かを調べる。退避状態にあると判断するとステップｃ４に進み、退避状態にないと判断するとステップｃ５に進む。本実施の形態では、リミットスイッチからオフ信号が与えられるとステップｃ４に進み、オン信号が与えられるとステップｃ５に進む。ステップｃ５では、エアシリンダ３４の動力回路に動作指令を与えてもエアシリンダ３４が動作していないことを判断し、異常状態であることを報知手段に報知させ、ステップｃ８に進む。ステップｃ８でウェハ２２の把持確認動作を終了する。

ステップｃ４では、制御手段３２は、挟持状態検出手段７１から与えられる信号に基づいて、基部側第１案内部６０が挟持状態にあるか否かを調べる。制御手段３２は、挟持状態にあると判断するとステップｃ６に進み、挟持状態にないと判断するとステップｃ７に進む。本実施の形態では、受光部分７６が非受光状態であるとステップｃ６に進み、受光状態であるとステップｃ７に進む。

ステップｃ６では、各当接体４０〜４２によってウェハ２２を挟持したことを判断し、ウェハ挟持状態であることを報知手段に報知させ、ステップｃ８に進む。ステップｃ７では、ウェハ２２が基板支持体２１に支持されていないことを判断し、ウェハ２２がないことを報知手段に報知させ、ステップｃ８に進む。ステップｃ８では、制御手段３２は、把持確認動作を終了する。なおステップｃ３、ステップｃ５、ステップｃ７に進んで、制御手段３２が異常を確認すると、把持確認動作とともに把持動作を終了することが好ましい。

このように制御手段３２が、把持動作とともに把持確認動作を行うことによって、把持不良を防ぐことができる。たとえばステップｃ７で、ウェハ２２が基板支持体２１に支持されていない状態を確認することができ、ウェハ２２が存在しない状態で、ウェハ把持動作を何度も繰り返すことを防ぐことができる。またステップｃ５で、エアシリンダ３４の動作不良を確認することができ、エアシリンダ３４が動作不良となった状態で把持動作が継続されることを防ぐことができる。またステップｃ３で、各検出手段７０，７１の不良を検知することで、修理を短時間に行うことができる。

また検出手段７０，７１の検出結果に基づくことによって、ウェハ２２を把持していない状態を作業者に報知することができる。本実施の形態では、ウェハ２２に関して基板支持体２１と反対側にロボットハンド２３が配置された状態で基板把持動作を行うので、作業者は、各当接体４０〜４２がウェハ２２を挟持したか否かを目視によって確認することが困難となる場合がある。しかしながら上述したように検出手段７０，７１の検出結果を報知することによって、作業者はウェハ２２の把持状態を確認することができ、利便性を向上することができる。

図２１は、基板処理設備１００を示す断面図であり、図２２は、基板処理設備１００を示す平面図である。基板処理設備１００は、粉塵を低減したクリーンな雰囲気に調整される処理空間１０３が形成される。また基板処理設備１００は、ウェハ２２が収容される収容容器１０１が着脱自在に装着される装着部１０２が形成される。基板処理装置１０４と前記基板把持装置２０とは、処理空間に配置される。たとえば基板処理装置１０４は、ウェハ２２の酸化、アニーリング、ＣＶＤ（Chemical Vapour Deposition、化学気相成長）または拡散の処理プロセスを行う。装着部１０２に収容容器１０１が装着された状態で、基板把持装置２０は、収容容器１０１から処理設備内の配置位置にウェハ２２を移載する。また所定の処理が完了したウェハ２２を、処理設備内の配置位置から収容容器１０１に移載する。また搬送装置２０は、基板処理装置１０４に設けられる複数の処理位置間で、予め定める手順に従ってウェハ２２を順次移載する。たとえばウェハ２２は、上下方向に複数並んだ状態で収容容器１０１に収容される。また基板処理装置１０４は、ウェハ２２を支持する基板支持体２１を有する。基板支持体２１は、ウェハ２２を下方から支持し、たとえばウェハ２２の厚み方向下方の表面に面接触する。

図２３は、制御手段３２によるウェハ把持動作を示すフローチャートであり、図２４は、ウェハ把持動作を示す図である。ステップａ０で、制御手段３２は、予め定められるプログラムを実行する過程において、基板支持体２１に支持されるウェハ２２を把持するウェハ把持段階に移行するとステップａ１に進み、ウェハ把持動作を行う。ステップａ１では、図２４（１）に示すように、制御手段３２は、ロボットアーム２４を制御し、基部側第１案内部６０を退避位置に配置させた状態で、ロボットハンド２３をウェハ２２に対して上方から近づかせる。図２４（２）に示すように、基準軸線Ｊ１の半径方向Ｒに間隔をあけて各当接体４０〜４２をウェハ２２の周縁部１９に近づけると、ステップａ２に進む。

ステップａ２では、制御手段３２は、多関節ロボット２４を制御し、図２４（３）に示すように、固定当接体４０，４１をウェハ２２に当接させる。固定当接体４０，４１の先端側第１案内面５２をウェハ２２の周縁部１９に当接させるとステップａ３に進む。また、制御手段３２は、ステップａ２において、可動当接体４２の基部側第２案内面６１にウェハ２２を当接させる。

ステップａ３では、制御手段３２は、エアシリンダ３４の動力回路を制御し、図２４（４）に示すように、可動当接体４２の基部側第１案内部６０をウェハ２２の周縁部１９に当接させる。このようにして各当接体４０〜４２によってウェハ２２の周縁部１９を挟持すると、ステップａ４に進む。

ステップａ４では、制御手段３２は、多関節ロボット２４を制御し、図２４（５）に示すように、ロボットハンド２３を基板支持体２１から離反させる。ロボットハンド２３を基板支持体２１から離反させると、ウェハ２２を位置合せした状態で把持し、ステップａ５に進む。ステップａ５では、制御手段３２は、把持動作を終了する。

このように制御手段３２が、多関節ロボット２４およびエアシリンダ３４を制御することによって、ウェハ２２が基板支持体２１に対して摺動することを防いで、ロボットハンド２３にウェハ２２を把持させることができる。比較例としてウェハ２２を基板支持体２１から持ち上げたあと、可動当接体４２の可動部分である基部側第１案内部６０を移動させた場合には、ウェハ２２が第１案内面５２，６２を摺動する。

これに対し本実施の形態では、図１に示すように、各当接体４０〜４２によってウェハ２２を挟持した状態で基板支持体２１から離反することによって、ウェハ２２が第１案内面５２，６２と摺動する摺動量を可及的に少なくすることができる。これによってウェハ２２へのパーティクルの付着を少なくすることができ、ウェハ２２の品質を向上することができる。

図２５は、制御手段３２によるウェハ把持解除動作を示すフローチャートであり、図２６は、ウェハ把持解除動作を示す図である。ステップｂ０で、制御手段３２は、予め定められるプログラムを実行する過程において、把持したウェハ２２を基板支持体２１に移載するウェハ把持解除段階に移行すると、ステップｂ１に進み、ウェハ把持解除動作を行う。ステップｂ１では、図２６（１）に示すように、制御手段３２は、多関節ロボット２４を制御し、ロボットハンド２３をウェハ２２に対して上方から近づかせる。図２６（２）に示すように、ウェハ２２を基板支持体２１に近接または当接する位置に配置し、基板支持体２１にウェハ２２を支持させると、ステップｂ２に進む。

ステップｂ２では、制御手段３２は、多関節ロボット２４の駆動回路を制御し、図２６（３）に示すように、固定当接体４０，４１をウェハ２２の周縁部１９から離反させ、固定当接体４０，４１をウェハ２２から離反させる。また制御手段３２は、エアシリンダ３４の動力回路を制御し、基部側第１案内部６０をウェハ２２から離反させる。このようにして図２６（４）に示すように、ウェハ２２の周縁部１９から各当接体４０〜４２をほぼ同時に離反させると、ステップｂ３に進む。

ステップｂ３では、制御手段３２は、多関節ロボット２４の駆動回路を制御し、ロボットハンド２３を上方に移動させて、基板支持体２１からロボットハンド２３を離反させる。ロボットハンド２３を基板支持体２１から離反させると、ステップｂ４に進む。ステップｂ４では、制御手段３２は、把持解除動作を終了する。

このように制御手段３２が、多関節ロボット２４およびエアシリンダ３４を制御することによって、ウェハ２２が基板支持体２１に対して摺動することを防いで、ロボットハンド２２から基板支持体２１にウェハ２２を支持させることができる。これによってウェハ２２へのパーティクルの付着を少なくすることができ、ウェハ２２の品質を向上することができ、ウェハ２２の把持動作と同様の効果を得ることができる。

以上のように本実施の形態によれば、ウェハ２２に関して基板支持体２１と反対側、すなわち上方にロボットハンド２３を配置した状態で、ウェハ２２を把持することができる。これによってウェハ２３の把持にあたって、基板支持体２１がロボットハンド２３の把持動作を阻害する可能性を小さくすることができる。したがって基板支持体２１および基板把持装置２０の形状および構造に関する制約を少なくすることができ、基板処理に生じる弊害を低減することができる。また基板支持体２１と基板把持装置２０とが干渉することを防ぐことができるので、ロボットハンドが複数設けることができ、複数の基板を一度に把持することができる。これによって基板処理における作業効率を向上することができる。

特に、基板が半導体ウェハまたは液晶用ガラス基板などである場合には、クリーンルームなどの狭い空間で基板を搬送される場合が多い。本実施の形態では、上述したように基板支持体２１と基板把持装置２０との干渉の可能性を低減することができるので、作業者による基板把持装置２０の位置教示動作を容易に行うことができる。

また突起５５，５６が形成されるので、水平な状態で支持されるウェハ２２を把持する場合はもちろん、基板支持体２１に吸着されるウェハ２２を、吸着側となる基板支持体側から近づく場合も同様にウェハが各当接体４０〜４２から抜け出ることを防ぐことができる。

また本実施の形態明では上述したように、各第１角度θ１，θ１１，θ２，θ１２を設定することによって、ロボットハンド２３がウェハ２２に対してずれた場合であっても、把持可能な範囲、いわゆるキャプチャレンジを大きくすることができる。また第１案内部５０，６０の半径方向寸法Ｌ２０，Ｌ２１および第２案内部５１，５２の軸線方向寸法Ｌ８，Ｌ１８を可及的に小さくすることができ、ロボットハンド２３の大形化を防ぐことができる。またウェハ２２を把持するために移動させるロボットハンド２３の移動量を小さくすることができる。これによって複数のロボットハンドを設けた場合であっても、基板把持装置が大形化することを防ぐことができる。

図２７は、ウェハ２２の他の支持状態を示す図である。基板把持装置２０は、液体が貯留される液体槽内で、基板支持体２１に支持されるウェハ２２を把持するウエット基板把持装置であってもよい。液体槽内からウェハ２２を持ち上げる場合、大気中でウェハ２２を持ち上げる場合に比べて、大きな抵抗力が与えられる。このような場合であっても、本実施の形態では、第１案内面５２，６２に突起５５，６５が形成されるので、ウェハ２２が各当接体４０〜４２から抜出ることを防ぐことができる。またウェハ２２の上方から液体槽内にアクセスすることができる。これによって従来技術のように、ウェハ２２の下方にハンド本体３０を配置する必要がない。したがってハンド本体３０をウェハ２２の下方に配置するための構造が不要で全体を簡素に形成することができる。

上述したように突起第１面５７は、傾斜している。また突起第１面５７が傾斜していることによって、突起第１面５７に付着した液体が流れて、突起第１面５７に液体が溜まることを防ぐことができる。またウェハ２２が変形した状態でウェハ２２の縁辺５９が第１案内面５２に当接するように突起５５の位置を形成することが好ましい。なお、一方の固定当接体４０について説明したが、他方の固定当接体４１および可動当接体４２についても同様の効果を得ることができる。

このように本発明の実施の一形態の基板把持装置２０は、基板支持体２１から離反するときの抵抗が大きい場合に好適に用いることができる。基板離反時の抵抗が大きい場合とは、基板支持体２１が基板を真空吸着する場合、液体が基板上に存在し基板を持ち上げる力が大きくなる場合または基板支持体と基板とがぬれてくっついている場合などである。

以上のような本発明の実施の形態は、本発明の例示に過ぎず本発明の範囲内で構成を変更することができる。基板把持装置２０は、半導体ウェハ２２を把持したが、半導体ウェハ２２以外、たとえば液晶用ガラス基板を把持してもよい。またロボットハンド２３は、多関節ロボットによって変位駆動させてもよいが、ロボット以外の他の駆動手段を用いてロボットハンドを変位駆動してもよい。またエアシリンダ以外の駆動手段、たとえばボールねじ機構とサーボモータとを用いて往復駆動手段を実現してもよい。

また本実施の形態では、基板支持体２１は、ウェハ２２を下方から支持するとしたが、ウェハ２２を真空吸着してもよい。この場合、ウェハ２２の軸線を水平に配置する状態、言い換えるとウェハ２２を縦置きした場合であっても、ウェハ２２に対して基板支持体２１と反対側からロボットハンド２２を近づけてウェハ２２を把持することができる。また当接体は、２つ以上であればよい。

本発明の実施の一形態である基板把持装置２０の一部を示す断面図である。 基板把持装置２０を示す平面図である。 基板把持装置２０を示す正面図である。 基板把持装置２０を示す底面図である。 基板把持装置２０を示す側面図である。 一方の固定当接体４０を示す断面図である。 一方の固定当接体４０を示す底面図である。 基部側第１案内面６０を示す断面図である。 基部側第１案内部６０を示す平面図である。 基部側第２案内部６１を示す断面図である。 基部側第２案内部６１を示す平面図である。 エアシリンダ３４を示す斜視図である。 基部側第１案内部６０の変位状態を模式的に示す図である。 ウェハ２２の把持動作を模式的に示す断面図である。 ウェハ２２と各当接体４０〜４２とに軸線方向Ｚに位置ずれが生じている場合を簡略化して示す断面図である。 第１比較例の各当接体４０ａ，４２ａを簡略化して示す断面図である。 ウェハ２２と各当接体４０〜４２とに半径方向Ｒに位置ずれが生じている場合を簡略化して示す断面図である。 第２比較例の各当接体４０ｂ，４２ｂを簡略化して示す断面図である。 第３比較例の各当接体４０ｃ，４２ｃを簡略化して示す断面図である。 ウェハ２２の把持確認動作を示すフローチャートである。

基板処理設備を示す断面図である。 基板処理設備を示す平面図である。 制御手段３２によるウェハ把持動作を示すフローチャートである。 ウェハ把持動作を示す図である。 制御手段３２によるウェハ把持解除動作を示すフローチャートである。 ウェハ把持解除動作を示す図である。 基板の他の支持状態を示す図である。

符号の説明

２０ 基板把持装置
２１ 基板支持体
２２ ウェハ
２３ ロボットハンド
２４ 多関節ロボット
３２ 制御手段
３４ エアシリンダ
４０，４１ 固定当接体
４２ 可動当接体
５０，６０ 第１案内部
５１，６１ 第２案内部
５２，６２ 第１案内面
５３，６３ 第２案内面
５５，６５ 突起
Ｊ１ 基準軸線
Ｊ２ 中心軸線

Claims (9)

1. 基板支持体に支持される基板を把持する基板把持装置であって、
   予め定める基準軸線を有し、基準軸線に垂直な板状に形成されるハンド本体と、
   ハンド本体を変位駆動する変位駆動手段と、
   基準軸線の周方向に間隔をあけてハンド本体にそれぞれ設けられ、互いに協働して基板の周縁部を挟持および挟持解除可能な複数の当接体と、
   複数の当接体のうち少なくとも１つとなる可動当接体を、前記基準軸線に対して近接する近接方向および離反する離反方向に往復駆動する往復駆動手段と、
   変位駆動手段および往復駆動手段を制御する制御手段とを有し、
   基板支持体に支持される基板に関して基板支持体と反対側にハンド本体を配置した状態で、各当接体は、基板支持体側に延びる第１案内部と、第１案内部から基準軸線に向かって延びる第２案内部とをそれぞれ有し、第１案内部と第２案内部とによって基板の周縁部を収容可能な略Ｖ字状の溝が形成され、第１案内部には、第２案内部から離れた位置で基準軸線に向かって突出する突起が形成されることを特徴とする基板把持装置。
2. 各当接体は、基準軸線から半径方向に基板の半径距離分離れ、かつ基準軸線の周方向に間隔をあけてそれぞれ配置され、円板状の基板を基準軸線と同軸でかつ基準軸線に平行に位置合せすることを特徴とする請求項１記載の基板把持装置。
3. 基板支持体に支持される基板を把持した状態で、
   第１案内部は、基準軸線に向かうにつれて基板から離れる第１案内面が形成され、
   第２案内部は、第１案内面に連なり、基準軸線に垂直な位置合せ面と、
   位置合せ面に連なり基準軸線に向かうにつれて基板から離れる傾斜面とが形成されることを特徴とする請求項２記載の基板把持装置。
4. 往復駆動手段は、可動当接体を近接方向に移動させるときに、近接方向に移動するバネ力を可動当接体に与えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の基板把持装置。
5. 各当接体によって基板を挟持したときに可動当接体が移動するであろう挟持位置に、可動当接体が配置されたことを検出する検出手段と、
   検出手段の検出結果を報知する報知手段とをさらに有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の基板把持装置。
6. 可動当接体は、ハンド本体に固定される第１案内部と、往復駆動手段によって近接方向および離反方向に変位駆動される第２案内部とを含んで構成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の基板把持装置。
7. 複数のハンド本体と、ハンド本体毎に設けられる複数の当接体とを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の基板把持装置。
8. 基準軸線に垂直な板状に形成されるハンド本体と、ハンド本体を変位駆動する変位駆動手段と、基準軸線の周方向に間隔をあけてハンド本体にそれぞれ設けられ互いに協働して基板の周縁部を挟持および挟持解除可能な複数の当接体と、複数の当接体のうち少なくとも１つとなる可動当接体を前記基準軸線に対して近接する方向および離反する方向に往復駆動する往復駆動手段と、変位駆動手段および往復駆動手段を制御する制御手段とを有する基板把持装置が、基板支持体に支持される基板を把持する基板把持装置の把持方法であって、
   ハンド本体を基板に関して基板支持体と反対側から基板に近接させる近接段階と、
   可動当接体とは異なる当接体である固定当接体を基板の周縁部に当接させる当接段階と、
   当接段階のあと、可動当接体を基準軸線に対して当接させる挟持段階と、
   ハンド本体を基板支持体から離反させる離反段階とを有することを特徴とする基板把持装置の把持方法。
9. 基準軸線に垂直な板状に形成されるハンド本体と、ハンド本体を変位駆動する変位駆動手段と、基準軸線の周方向に間隔をあけてハンド本体にそれぞれ設けられ互いに協働して基板の周縁部を挟持および挟持解除可能な複数の当接体と、複数の当接体のうち少なくとも１つとなる可動当接体を前記基準軸線に対して近接する方向および離反する方向に往復駆動する往復駆動手段と、変位駆動手段および往復駆動手段を制御する制御手段とを有する基板把持装置が、把持した基板を基板支持体に配置する基板把持装置の把持解除方法であって、
   基板が支持されるべき基板支持位置に関して基板支持体と反対側から基板支持位置にハンド本体を近接させ、基板を基板支持体に当接させる近接段階と、
   各当接体を基板の周縁部から離反させる挟持解除段階と、
   ハンド本体を基板支持体から離反させる離反段階とを有することを特徴とする基板把持装置の把持解除方法。

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