JP4339615B2

JP4339615B2 - Workpiece holding mechanism

Info

Publication number: JP4339615B2
Application number: JP2003057004A
Authority: JP
Inventors: 和章森本; 治男前谷
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 2003-03-04
Filing date: 2003-03-04
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2023-03-04
Also published as: JP2004266202A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、ウェハなどのワークピースを取り扱うロボットのハンドリング装置などとして用いるのに好適なワークピースの保持機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のワークピースの保持機構の一例としては、特許文献１に記載のものがある。この従来の保持機構は、図４に示すように、ベースプレート９０の上面に設けられた複数の支持部９１と、これら複数の支持部９１上に載せられたワークピースＷをベースプレート９０の先端の縁部９０ａに向けて押動するための一対の押動部材９２とを備えている。これら一対の押動部材９２によってベースプレート９０を矢印Ｎａ方向に押動することにより、このベースプレート９０を一対の押動部材９２とベースプレート９０の縁部９０ａとの間においてクランプし、固定することができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３０８９８８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ワークピースＷの取り扱いに際しては、その表面や裏面などの各所に汚れや傷がつくこと、あるいは半導体ウェハが削られることに起因して削れ粉などの塵が発生するといったことが生じないように十分に配慮しなければならない場合がある。とくに、ワークピースＷが、半導体デバイスの製造に用いられるウェハの場合には、より慎重な取り扱いが要請される。
【０００５】
しかしながら、上記従来技術においては、ワークピースＷを一対の押動部材９２によって押動したときに、ワークピースＷの裏面が複数の支持部９１と擦れる構造となっている。したがって、ワークピースＷの裏面が削れてしまい、この部分がダメージを受けたり、あるいは削れ粉なとの塵が発生するという問題点があった。特許文献１には、支持部９１として、回転自在なボール部材を用いることにより、ワークピースＷと支持部９１との接触摩擦力を少なくする技術も記載されているが、このような手段では、部品コストが高価となり、コスト的な不利を生じる。また、上記ボール部材が常に滑らかに回転し得るようにその機能を維持しておくためのメンテナンスの負担も大きくなる。
【０００６】
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、ワークピースに損傷などを生じる虞れを極力少なくしつつ、ワークピースのクランプ保持を簡易な構造の手段により適切に行なうことができるようにすることをその課題としている。
【０００７】
【発明の開示】
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。
【０００８】
本願発明によって提供されるワークピースの保持機構は、ワークピースの外周縁の一部が載せられる上面、およびこの上面よりも上方に立ち上がったストッパ面を有する第１の支持部と、上記第１の支持部に対して上記ワークピースの中心を挟んで反対側の領域に設けられ、かつ上記ワークピースの外周縁の他の一部が載せられる上面を有する第２の支持部と、上記ワークピースを、その外周縁の一部をそれぞれ上記第１および第２の支持部の上面上に接触させながら上記第１の支持部側に押動可能であり、かつ上記第１の支持部のストッパ面に上記ワークピースの外周面の一部を当接させることにより、上記第１の支持部のストッパ面と協働して上記ワークピースをクランプするための押動手段と、を備えている、ワークピースの保持機構であって、上記第１および第２の支持部のそれぞれの上面は、上記第１および第２の支持部間の中央部寄りほど高さが低くなる傾斜面とされており、かつ、上記第１の支持部の上面の傾斜角よりも上記第２の支持部の上面の傾斜角の方が大きくされていることを特徴としている。
【０００９】
このような構成によれば、ワークピースを、その外周縁の一部が接触するようにして第１および第２の支持部の上面上に載せた状態において、押動手段により第２の支持部側から第１の支持部側に押動すると、このワークピースは、上記押動手段と第１の支持部のストッパ面との間にクランプされて適切に固定保持される。第１および第２の支持部の上面はいずれも傾斜面とされているために、これら上面上にワークピースを載せたときには、これら上面とワークピースの外周縁とを点接触させることができる。このような点接触状態は、ワークピースが押動手段により押動されることによって上記上面上をスライドするときにも維持される。したがって、ワークピースと第１および第２の支持部との接触面積を非常に小さくするとともに、ワークピースの外周縁以外の部分への部材接触が生じないようにし、ワークピースに汚れや擦り傷などがつかないようにしてその固定保持を適切に図ることができる。
【００１０】
さらに、重要な効果として、本願発明においては、第１の支持部の上面の傾斜角は第２の支持部の上面の傾斜角よりも小さいために、ワークピースが第１および第２の支持部の上面上を第２の支持部側から第１の支持部側へスライドするときには、このスライド動作に対する第１の支持部の上面の抵抗を小さくすることが可能である。一方、第２の支持部の上面の傾斜角は相対的に大きいために、ワークピースが第１の支持部に向けてスライドする動作を促進する作用が得られることとなる。このようなことにより、本願発明においては、第１および第２の支持部上をワークピースがスライドするときの動作の円滑化を図り、摩擦による削れ粉の発生などを適切に抑制することができる。本願発明においては、第１および第２の支持部の上面については、単なる傾斜面として形成すればよく、特許文献１のボール部材を回転可能に設ける手段とは異なり、第１および第２の支持部の全体または一部を動作可能に設ける必要はないため、その製造は容易であり、製造コストを廉価にすることができる利点が得られる。また、メンテナンスも容易である。
【００１１】
本願発明の好ましい実施の形態においては、上記第１および第２の支持部は、複数ずつ設けられている。このような構成によれば、第１および第２の支持部のそれぞれの幅を小さくしつつ、ワークピースを安定して支持することが可能となる。したがって、ワークピースとの接触面積を減らし、ワークピースに傷が付いたり、あるいは擦れ粉が発生するといった虞れをより少なくすることができる。
【００１２】
本願発明の好ましい実施の形態においては、上記ワークピースは、円板状または外周縁に切り欠き部を有する円板状であり、かつ上記押動手段の上記ワークピースの外周縁に接触する面は、平面、凸状の曲面、または上記ワークピースの外周面よりも曲率半径の大きな凹状の曲面とされている。このような構成によれば、上記押動手段と上記ワークピースの外周面とを点接触またはそれに近い接触状態として、それらの接触面積を小さくすることができる。したがって、ワークピースに傷などが付く虞れをより少なくするのに好適となる。
【００１３】
本願発明の好ましい実施の形態においては、上記第１の支持部のストッパ面は、平面、凸状の曲面、または上記ワークピースの外周面よりも曲率半径の大きな凹状の曲面とされている。このような構成によれば、上記ストッパ面と上記ワークピースの外周面との接触についても、点接触またはそれに近い接触状態として、それらの接触面積を小さくし、ワークピースに傷などが付くことをより徹底して防止することができる。
【００１４】
本願発明の好ましい実施の形態においては、上記第１および第２の支持部の少なくとも一方は、これらの間の距離が変更可能に位置変更自在とされている。このような構成によれば、第１および第２の支持部の少なくとも一方の位置調整を行なうことにより、外径が相違する複数種類のワークピースの支持ならびに固定保持が可能となる。
【００１５】
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。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００１７】
図１および図２は、本願発明に係るワークピースの保持機構の一例を示している。本実施形態のワークピースの保持機構Ａは、たとえば直径が３００ｍｍの半導体ウェハＷをクランプ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、ベースプレート１、一対ずつの第１および第２の支持部２Ａ，２Ｂ、および一対の押動体３を備えて構成されている。なお、ウェハＷの外周縁には、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、図面においては省略している。
【００１８】
ベースプレート１は、たとえば炭素繊維強化プラスチック製の板材により形成されており、その基端部（図１の右側部分）には、ロボットのアーム８が取り付けられている。このロボットとしては、たとえばアーム８を三次元のｘ，ｙ，ｚ軸方向に移動自在とする多軸・多関節型のものが用いられているが、むろんこれに限定されるものではない。本実施形態の保持機構Ａは、上記ロボットのハンドリング機構部としての役割を果たす。ベースプレート１は、その軽量化などのために、その縦幅がウェハＷの直径よりも小寸法とされているとともに、ベースプレート１の先端部寄りの領域は二股状に分岐した形態とされている。
【００１９】
第１および第２の支持部２Ａ，２Ｂは、ベースプレート１とは別体のチップ状の部材２０Ａ，２０Ｂをベースプレート１にボルト２１などを用いて取り付けることにより設けられている。チップ状の部材２０Ａ，２０Ｂの材質は、耐衝撃性などの機械的な強度が大きく、かつ耐疲労性や耐環境性などに優れるものとして、たとえばＰＥＥＫ（ポリエーテル・エーテル・ケトン）とされている。一対の第１の支持部２Ａはベースプレート１の２つの先端部上に設けられているとともに、一対の第２の支持部２Ｂはベースプレート１の基端部寄り領域の上面に設けられていることにより、これら第１および第２の支持部２Ａ，２Ｂは、ウェハＷの外周縁の４箇所を支持可能な配置とされている。また、それらの配置は、図１で示す中心線Ｌを挟んで対称な配置となっている。
【００２０】
第１および第２の支持部２Ａ，２Ｂは、ウェハＷの外周縁を載せるための上面２２Ａ，２２Ｂと、この上面２２Ａ，２２Ｂから立ち上がったストッパ面２３Ａ，２３Ｂとを有している。図２によく表われているように、上面２２Ａ，２２Ｂは、いずれもベースプレート１の中央寄り部分ほど高さが低くなる平面状の傾斜面である。ただし、上面２２Ａの傾斜角αよりも上面２２Ｂの傾斜角βの方が大きくされている。好ましくは、傾斜角αは、６．０〜７．０度であるのに対し、傾斜角βは、９．０〜１２．０度である。ストッパ面２３Ａ，２３Ｂは、上面２２Ａ，２２Ｂに載せられたウェハＷがそれらの部分から脱落することを阻止するための面であり、適当な高さを有している。これらのストッパ面２３Ａ，２３Ｂは、平面、凸状の曲面、またはウェハＷの外周面よりも曲率半径が大きい凹状の曲面とされており、ウェハＷの外周縁に対して点接触可能となっている（ただし、平面視における接触状態が点接触であり、ウェハＷの厚み方向においては接触点が延びた線接触状態となっている）。
【００２１】
一対の押動体３は、ウェハＷを押動するためのものであり、第２の支持部２Ｂの近傍に位置し、かつ中心線Ｌを挟んで対称な配置に設けられている。押動体３は、ベースプレート１の基端部寄り領域に設けられたエアシリンダ３１の往復ロッド３１ａに取り付けられており、矢印Ｎ１方向（中心線Ｌが延びる方向）に往復動自在である。押動体３のうち、ウェハＷに接触させるための先端面３０も、上記したストッパ面２３Ａ，２３Ｂと同様に、平面、凸状の曲面、またはウェハＷの外周面よりも曲率半径が大きい凹状の曲面とされている。この押動体３は、たとえば第１および第２の支持部２Ａ，２Ｂと同様に、ＰＥＥＫ製とされている。
【００２２】
次に、上記構成のワークピースの保持機構Ａの作用について説明する。
【００２３】
まず、ウェハＷの保持を行なうには、ウェハＷが第１および第２の支持部２Ａ，２Ｂの上面２２Ａ，２２Ｂ上に載せられるが、これらの上面２２Ａ，２２Ｂは傾斜面であるために、ウェハＷの外周縁とこれら上面２２Ａ，２２Ｂとは、点接触状態となる。ウェハＷの外周縁には、丸みが付されているのが通例であるが、このような丸みが付されている場合であっても、傾斜した上面２２Ａ，２２Ｂとの接触は、点接触となる。したがって、ウェハＷの裏面への第１および第２の支持部２Ａ，２Ｂの接触面積を小さくし、ウェハＷに汚れなどを生じないようにすることができる。
【００２４】
次いで、一対の押動体３を第１の支持部２Ａ寄りに前進させる。これにより、ウェハＷは押動され、その外周縁の二箇所は、一対の第１の支持部２Ａのストッパ面２３Ａに当接し、このストッパ面２３Ａと一対の押動体３とによってウェハＷがクランプされて保持されることとなる。このようにウェハＷを保持すれば、ロボットのアーム８を種々の方向に移動させてウェハＷを所望の位置に搬送することが可能となる。押動体３を後退させれば、ウェハＷの保持状態が解除され、この保持機構Ａから取り出すことができる。
【００２５】
ウェハＷは、押動体３によって押動されるときに、第１および第２の支持部２Ａ，２Ｂの上面２２Ａ，２２Ｂ上をスライドするが、上面２２Ａの傾斜角αは小さいために、ウェハＷの外周縁がこの上面２２Ａ上をストッパ面２３Ａに向けて図２の矢印Ｎ２方向にスライドするときの抵抗を小さくすることができる。一方、上面２２Ｂの傾斜角βは大きいために、ウェハＷの外周縁はこの上面２２Ｂを矢印Ｎ２方向にスライドし易くなる。したがって、ウェハＷの外周縁と上面２２Ａ，２２Ｂとの間に大きな摩擦力が生じないこととなって、削れ粉などの塵の発生が抑制される。上面２２Ａ，２２Ｂ上をウェハＷの外周縁がスライドしている間においても、それらは点接触状態を維持するために、ウェハＷの外周縁の近傍に擦り傷なども生じないようにすることができる。押動体３は、ウェハＷの外周面を平面視点接触状態で押動しており、またウェハＷがクランプされた状態においては、押動体３の先端面３０と第１の支持部２Ａのストッパ面２３Ａとが、ウェハＷの外周面に対してやはり平面視点接触状態となっているために、押動体３やストッパ面２３ＡがウェハＷの外周面を汚したり、あるいは外周面以外の部分を傷付けるといったことも適切に抑制される。
【００２６】
このように、本実施形態の保持機構Ａによれば、ウェハＷの外周縁または外周面以外の部分に保持機構Ａの構成部材が一切触れないようにして、ウェハＷの固定保持を図ることが可能であり、ウェハＷに傷や汚れの付くことが適切に防止される。第１および第２の支持部２Ａ，２Ｂは、チップ状の部材２０Ａ，２０Ｂをベースプレート１に取り付けて構成されたものに過ぎず、たとえば特許文献１に記載されたボール部材を回転自在に取り付ける手段と比較すると、そのコストは安価であり、またメンテナンスも容易である。さらに、一対の押動体３および２つのストッパ面２３Ａが中心線Ｌを挟んで対称であるために、押動体３を前進させてウェハＷをクランプしたときには、ウェハＷの中心が２つのストッパ面２３Ａを基準とする所定の位置に合わされるいわゆる心合わせ機能も好適に得られることとなる。
【００２７】
図３は、本願発明の他の実施形態を示している。同図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
【００２８】
図３に示す実施形態においては、第２の支持部２Ｂが、１つとされており、かつこの第２の支持部２Ｂは、矢印Ｎ３方向に位置調整自在とされている。そのための手段としては、たとえば第２の支持部２Ｂを構成するチップ状の部材２０Ｂを固定させるためのボルト２９が挿通する穴２８を長穴に形成し、ボルト２９に螺合した締付け用のナット２７を弛めることによってチップ状の部材２０Ｂを移動可能にするといった手段を採用することができる。もちろん、エアシリンダなどを用いて第２の支持部２Ｂを移動させる手段を採用することもできる。
【００２９】
このような構成によれば、第２の支持部２Ｂの位置を変更することによって、直径Ｄ１，Ｄ２が異なる複数種類のウェハＷ１，Ｗ２をその使用対象とすることが可能となる。このように、本願発明においては、第２の支持部を移動可能に設けてもかまわない。もちろん、第１の支持部についても移動可能に設けてもかまわない。
【００３０】
本願発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本願発明に係るワークピースの保持機構の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【００３１】
本願発明においては、第１および第２の支持部の上面の具体的な傾斜角度は限定されない。要は、第２の支持部の上面の方が、第１の支持部の上面よりも傾斜角が大きくされていればよい。また、第１および第２の支持部については、細幅な形状として複数箇所設ければ、ワークピースとの接触面積を小さくしつつ、ワークピースの安定した支持が可能であるため、汚れ防止などの観点からすれば好ましいものの、やはりこれに限定されない。本願発明においては、第１および第２の支持部のそれぞれを比較的長い寸法の円弧状に形成し、かつ１つずつ設けた構成とすることもできる。第２の支持部のストッパ面は、第１の支持部のストッパ面とは異なり、ワークピースのクランプには用いられないために、この第２の支持部にストッパ面を設けることは必須条件ではない。第１および第２の支持部は、チップ状の部材を用いて構成されていなくてもよく、たとえば上記実施形態のベースプレート１のような部材に一体的に形成することもできる。
【００３２】
本願発明でいうワークピースは、半導体ウェハに限定されない。本願発明においては、たとえばガラス板なども対象とすることができる。また、ワークピースの形状も円形状に限定されるものではなく、たとえば矩形状のワークピースであっても、第１および第２の支持部をそれに対応する配置とすることにより、その固定保持を図ることが可能である。本願発明に係るワークピースの保持機構は、ロボットのアームの先端部のハンドリング装置として用いるのに最適であるが、その具体的な使用用途も問わない。たとえば、ワークピースに所望の処理を施すときにこのワークピースの位置決めを行なうためのアライメント装置として用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係るワークピースの保持機構の一例を示す平面図である。
【図２】図１に示すワークピースの保持機構の要部断面図である。
【図３】（ａ）は、本願発明に係るワークピースの保持機構の他の例を示す平面図であり、（ｂ）は、その要部断面図である。
【図４】従来技術の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
Ａワークピースの保持機構
Ｗウェハ（ワークピース）
１ベースプレート
２Ａ第１の支持部
２Ｂ第２の支持部
３押動体
２０Ａ，２０Ｂチップ状の部材
２２Ａ，２２Ｂ上面
２３Ａ，２３Ｂストッパ面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a workpiece holding mechanism suitable for use as a robot handling device for handling a workpiece such as a wafer.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an example of this type of workpiece holding mechanism, there is one described in Patent Document 1. As shown in FIG. 4, this conventional holding mechanism includes a plurality of support portions 91 provided on the upper surface of the base plate 90 and a workpiece W placed on the plurality of support portions 91 at the edge of the tip of the base plate 90. And a pair of pushing members 92 for pushing toward the portion 90a. By pushing the base plate 90 in the direction of the arrow Na by the pair of pushing members 92, the base plate 90 can be clamped and fixed between the pair of pushing members 92 and the edge 90a of the base plate 90. .
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-308988
[Problems to be solved by the invention]
When handling the workpiece W, it should be sufficient not to cause dirt or scratches on the front and back surfaces of the workpiece W, or to generate dust such as chipping powder due to the semiconductor wafer being shaved. You may have to consider. In particular, when the workpiece W is a wafer used for manufacturing a semiconductor device, more careful handling is required.
[0005]
However, in the above prior art, when the workpiece W is pushed by the pair of pushing members 92, the back surface of the workpiece W is rubbed against the plurality of support portions 91. Therefore, there is a problem that the back surface of the workpiece W is scraped, and this portion is damaged or dust such as scraped powder is generated. Patent Document 1 also describes a technique for reducing the contact frictional force between the workpiece W and the support portion 91 by using a rotatable ball member as the support portion 91, but with such means, The cost of parts becomes high, resulting in a cost disadvantage. In addition, the burden of maintenance for maintaining the function of the ball member so that the ball member can always rotate smoothly increases.
[0006]
The present invention has been conceived under such circumstances, and it is possible to appropriately hold the workpiece clamp by means of a simple structure while minimizing the possibility of damage to the workpiece as much as possible. The challenge is to be able to do it.
[0007]
DISCLOSURE OF THE INVENTION
In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.
[0008]
The workpiece holding mechanism provided by the present invention includes an upper surface on which a part of the outer peripheral edge of the workpiece is placed, a first support portion having a stopper surface rising above the upper surface, and the first support portion. A second support portion provided in a region opposite to the support portion with the center of the workpiece interposed therebetween , and having an upper surface on which another part of the outer peripheral edge of the workpiece is placed; and the workpiece The outer peripheral edge can be pushed toward the first support part while contacting a part of the outer periphery of the first support part with the upper surface of the first and second support parts, and on the stopper surface of the first support part. And a pressing means for clamping the workpiece in cooperation with the stopper surface of the first support portion by contacting a part of the outer peripheral surface of the workpiece. Holding mechanism And each upper surface of the said 1st and 2nd support part is made into the inclined surface where height becomes low near the center part between the said 1st and 2nd support part, and said 1st The inclination angle of the upper surface of the second support portion is made larger than the inclination angle of the upper surface of the support portion .
[0009]
According to such a structure, in the state which mounted the workpiece on the upper surface of the 1st and 2nd support part so that a part of outer periphery might contact, a 2nd support part by a pushing means When the workpiece is pushed from the side to the first support portion side, the workpiece is clamped between the pushing means and the stopper surface of the first support portion and is appropriately fixed and held. Since the upper surfaces of the first and second support portions are both inclined surfaces, when the workpiece is placed on these upper surfaces, these upper surfaces and the outer peripheral edge of the workpiece can be brought into point contact. Such a point contact state is maintained even when the workpiece is slid on the upper surface by being pushed by the pushing means. Accordingly, the contact area between the workpiece and the first and second support portions is made extremely small, and no member contact with the portion other than the outer peripheral edge of the workpiece is caused, so that the workpiece is not stained or scratched. It is possible to properly fix and hold them without connecting them.
[0010]
Furthermore, as an important effect, in the present invention, since the inclination angle of the upper surface of the first support portion is smaller than the inclination angle of the upper surface of the second support portion, the workpiece is the first and second support portions. When the upper surface of the first support portion is slid from the second support portion side to the first support portion side, the resistance of the upper surface of the first support portion with respect to the sliding operation can be reduced. On the other hand, since the inclination angle of the upper surface of the second support part is relatively large, an action of promoting the movement of the workpiece sliding toward the first support part is obtained. By such a thing, in this invention, the operation | movement when a workpiece slides on the 1st and 2nd support part can be smoothed, and generation | occurrence | production of the abrasion powder by friction, etc. can be suppressed appropriately. . In the present invention, the upper surfaces of the first and second support portions may be formed as simple inclined surfaces. Unlike the means for rotatably providing the ball member of Patent Document 1, the first and second support portions are provided. Since it is not necessary to provide the whole or a part of the part operably, the manufacture thereof is easy, and there is an advantage that the manufacturing cost can be reduced. Also, maintenance is easy.
[0011]
In a preferred embodiment of the present invention, a plurality of the first and second support portions are provided. According to such a configuration, it is possible to stably support the workpiece while reducing the width of each of the first and second support portions. Therefore, the contact area with the workpiece can be reduced, and the possibility that the workpiece is scratched or rubbed powder is generated can be reduced.
[0012]
In a preferred embodiment of the present invention, the workpiece is disk-shaped or disk-shaped having a notch on the outer peripheral edge, and the surface of the pushing means that contacts the outer peripheral edge of the workpiece is A flat curved surface, a convex curved surface, or a concave curved surface having a larger radius of curvature than the outer peripheral surface of the workpiece. According to such a structure, the said pressing means and the outer peripheral surface of the said workpiece can be made into a point contact or the contact state close | similar to it, and those contact areas can be made small. Therefore, it is suitable for reducing the possibility of scratches on the workpiece.
[0013]
In a preferred embodiment of the present invention, the stopper surface of the first support portion is a flat surface, a convex curved surface, or a concave curved surface having a larger radius of curvature than the outer peripheral surface of the workpiece. According to such a configuration, the contact between the stopper surface and the outer peripheral surface of the workpiece is also set as a point contact or a contact state close thereto, so that the contact area is reduced and the workpiece is damaged. It can be prevented more thoroughly.
[0014]
In a preferred embodiment of the present invention, at least one of the first and second support portions is capable of changing the position so that the distance between them can be changed. According to such a configuration, it is possible to support and fix and hold a plurality of types of workpieces having different outer diameters by adjusting the position of at least one of the first and second support portions.
[0015]
Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of embodiments of the invention.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
[0017]
1 and 2 show an example of a workpiece holding mechanism according to the present invention. The workpiece holding mechanism A of the present embodiment is a mechanism for clamping and holding a semiconductor wafer W having a diameter of 300 mm, for example. As shown well in FIG. The second support portions 2A and 2B and a pair of pushers 3 are provided. A notch (orientation flat) is formed on the outer peripheral edge of the wafer W, but it is omitted in the drawing.
[0018]
The base plate 1 is formed of a plate material made of carbon fiber reinforced plastic, for example, and a robot arm 8 is attached to a base end portion (right side portion in FIG. 1). As this robot, for example, a multi-axis / multi-joint type that can move the arm 8 in the three-dimensional x, y, and z-axis directions is used, but it is not limited to this. The holding mechanism A of the present embodiment plays a role as a handling mechanism unit of the robot. The base plate 1 has a vertical width smaller than the diameter of the wafer W in order to reduce the weight and the like, and a region near the tip of the base plate 1 is bifurcated.
[0019]
The first and second support portions 2A and 2B are provided by attaching chip-like members 20A and 20B separate from the base plate 1 to the base plate 1 using bolts 21 or the like. The material of the chip-like members 20A and 20B is, for example, PEEK (polyether ether ketone) as having high mechanical strength such as impact resistance and excellent fatigue resistance and environmental resistance. Yes. The pair of first support portions 2 A are provided on the two distal ends of the base plate 1, and the pair of second support portions 2 B are provided on the upper surface of the base plate 1 near the base end portion. The first and second support portions 2A and 2B are arranged so as to be able to support four locations on the outer peripheral edge of the wafer W. Moreover, those arrangements are symmetrical with respect to the center line L shown in FIG.
[0020]
The first and second support portions 2A and 2B have upper surfaces 22A and 22B for placing the outer peripheral edge of the wafer W, and stopper surfaces 23A and 23B rising from the upper surfaces 22A and 22B. As clearly shown in FIG. 2, the upper surfaces 22 A and 22 B are both planar inclined surfaces whose height decreases toward the central portion of the base plate 1. However, the inclination angle β of the upper surface 22B is larger than the inclination angle α of the upper surface 22A. Preferably, the inclination angle α is 6.0 to 7.0 degrees, while the inclination angle β is 9.0 to 12.0 degrees. The stopper surfaces 23A and 23B are surfaces for preventing the wafer W placed on the upper surfaces 22A and 22B from dropping off from these portions, and have appropriate heights. These stopper surfaces 23 A and 23 B are flat surfaces, convex curved surfaces, or concave curved surfaces having a radius of curvature larger than the outer peripheral surface of the wafer W, and can make point contact with the outer peripheral edge of the wafer W. (However, the contact state in a plan view is a point contact, and in the thickness direction of the wafer W, the contact point is a line contact state extending).
[0021]
The pair of pushers 3 are for pushing the wafer W, are located in the vicinity of the second support portion 2B, and are provided in a symmetrical arrangement with the center line L in between. The pusher 3 is attached to a reciprocating rod 31a of an air cylinder 31 provided in a region near the base end portion of the base plate 1 and can reciprocate in the direction of arrow N1 (direction in which the center line L extends). Of the pusher 3, the front end surface 30 for contacting the wafer W is also a flat surface, a convex curved surface, or a concave shape having a larger curvature radius than the outer peripheral surface of the wafer W, similarly to the stopper surfaces 23 A and 23 B described above. It is a curved surface. The pusher 3 is made of PEEK, for example, like the first and second support portions 2A and 2B.
[0022]
Next, the operation of the workpiece holding mechanism A configured as described above will be described.
[0023]
First, in order to hold the wafer W, the wafer W is placed on the upper surfaces 22A and 22B of the first and second support portions 2A and 2B. Since these upper surfaces 22A and 22B are inclined surfaces, The outer peripheral edge of the wafer W and these upper surfaces 22A and 22B are in a point contact state. Usually, the outer peripheral edge of the wafer W is rounded, but even when such roundness is given, contact with the inclined upper surfaces 22A and 22B is point contact. Become. Therefore, the contact area of the first and second support portions 2A and 2B to the back surface of the wafer W can be reduced, and the wafer W can be prevented from being contaminated.
[0024]
Next, the pair of pushers 3 are advanced toward the first support portion 2A. As a result, the wafer W is pushed and the two outer peripheral edges abut against the stopper surfaces 23A of the pair of first support portions 2A, and the wafer W is clamped by the stopper surfaces 23A and the pair of pushers 3. Will be held. If the wafer W is held in this way, the robot arm 8 can be moved in various directions to transfer the wafer W to a desired position. If the pusher 3 is moved backward, the holding state of the wafer W is released and can be taken out from the holding mechanism A.
[0025]
When the wafer W is pushed by the pusher 3, the wafer W slides on the upper surfaces 22A and 22B of the first and second support portions 2A and 2B. However, since the inclination angle α of the upper surface 22A is small, the wafer W 2 can be reduced in resistance when the outer peripheral edge slides on the upper surface 22A toward the stopper surface 23A in the direction of the arrow N2 in FIG. On the other hand, since the inclination angle β of the upper surface 22B is large, the outer peripheral edge of the wafer W can easily slide on the upper surface 22B in the direction of the arrow N2. Therefore, a large frictional force is not generated between the outer peripheral edge of the wafer W and the upper surfaces 22A and 22B, and generation of dust such as shaving powder is suppressed. Even while the outer peripheral edge of the wafer W slides on the upper surfaces 22A and 22B, they maintain a point contact state, so that no scratches or the like occur near the outer peripheral edge of the wafer W. . The pusher 3 pushes the outer peripheral surface of the wafer W in a planar viewpoint contact state, and when the wafer W is clamped, the tip surface 30 of the pusher 3 and the stopper surface of the first support portion 2A. 23A is also in a planar viewpoint contact state with the outer peripheral surface of the wafer W, so that the pusher 3 and the stopper surface 23A contaminate the outer peripheral surface of the wafer W or damage parts other than the outer peripheral surface. This is also suppressed appropriately.
[0026]
As described above, according to the holding mechanism A of the present embodiment, the wafer W can be fixed and held such that the constituent members of the holding mechanism A do not touch any part other than the outer peripheral edge or the outer peripheral surface of the wafer W. It is possible to appropriately prevent the wafer W from being scratched or soiled. The first and second support portions 2A and 2B are merely configured by attaching the chip-like members 20A and 20B to the base plate 1, and for example, means for rotatably mounting the ball member described in Patent Document 1 The cost is low and the maintenance is easy. Further, since the pair of pushers 3 and the two stopper surfaces 23A are symmetrical with respect to the center line L, when the pusher 3 is advanced and the wafer W is clamped, the center of the wafer W is set to the two stopper surfaces 23A. Thus, a so-called centering function that is adjusted to a predetermined position with reference to is also suitably obtained.
[0027]
FIG. 3 shows another embodiment of the present invention. In the figure, the same or similar elements as those of the above embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the above embodiment.
[0028]
In the embodiment shown in FIG. 3, the number of second support portions 2B is one, and the position of this second support portion 2B is adjustable in the direction of arrow N3. As a means for that purpose, for example, a hole 28 into which a bolt 29 for fixing a chip-like member 20B constituting the second support portion 2B is inserted is formed in a long hole, and a tightening nut screwed into the bolt 29 is formed. It is possible to adopt means such that the chip-like member 20B can be moved by loosening 27. Of course, a means for moving the second support portion 2B using an air cylinder or the like may be employed.
[0029]
According to such a configuration, by changing the position of the second support portion 2B, it is possible to use a plurality of types of wafers W1 and W2 having different diameters D1 and D2 as usage targets. Thus, in this invention, you may provide a 2nd support part so that a movement is possible. Of course, the first support portion may be provided so as to be movable.
[0030]
The present invention is not limited to the contents of the above-described embodiment. The specific configuration of each part of the workpiece holding mechanism according to the present invention can be varied in design in various ways.
[0031]
In the present invention, the specific inclination angle of the upper surfaces of the first and second support portions is not limited. In short, it is only necessary that the upper surface of the second support part has a larger inclination angle than the upper surface of the first support part. In addition, if the first and second support portions are provided in a plurality of narrow shapes, the contact area with the workpiece can be reduced and stable support of the workpiece can be achieved. Although it is preferable from the viewpoint of the above, it is not limited to this. In this invention, it can also be set as the structure which formed each of the 1st and 2nd support part in the arc shape of a comparatively long dimension, and provided one each. Since the stopper surface of the second support portion is not used for clamping the workpiece, unlike the stopper surface of the first support portion, it is necessary to provide a stopper surface on the second support portion. Absent. The 1st and 2nd support part does not need to be comprised using the chip-shaped member, for example, can also be integrally formed in members like the base plate 1 of the said embodiment.
[0032]
The workpiece referred to in the present invention is not limited to a semiconductor wafer. In this invention, a glass plate etc. can also be made into object, for example. Further, the shape of the workpiece is not limited to a circular shape. For example, even if the workpiece is a rectangular shape, the first and second support portions are arranged corresponding to the workpiece, thereby fixing and holding the workpiece. It is possible to plan. The workpiece holding mechanism according to the present invention is optimal for use as a handling device for the tip of a robot arm, but its specific use is not limited. For example, it can also be used as an alignment device for positioning the workpiece when a desired process is performed on the workpiece.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an example of a workpiece holding mechanism according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of the workpiece holding mechanism shown in FIG. 1;
FIG. 3A is a plan view showing another example of a workpiece holding mechanism according to the present invention, and FIG.
FIG. 4 is a plan view showing an example of a conventional technique.
[Explanation of symbols]
A Workpiece holding mechanism W Wafer (workpiece)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base plate 2A 1st support part 2B 2nd support part 3 Pushing body 20A, 20B Chip-shaped member 22A, 22B Upper surface 23A, 23B Stopper surface

Claims

ワークピースの外周縁の一部が載せられる上面、およびこの上面よりも上方に立ち上がったストッパ面を有する第１の支持部と、
上記第１の支持部に対して上記ワークピースの中心を挟んで反対側の領域に設けられ、かつ上記ワークピースの外周縁の他の一部が載せられる上面を有する第２の支持部と、
上記ワークピースを、その外周縁の一部をそれぞれ上記第１および第２の支持部の上面上に接触させながら上記第１の支持部側に押動可能であり、かつ上記第１の支持部のストッパ面に上記ワークピースの外周面の一部を当接させることにより、上記第１の支持部のストッパ面と協働して上記ワークピースをクランプするための押動手段と、
を備えている、ワークピースの保持機構であって、
上記第１および第２の支持部のそれぞれの上面は、上記第１および第２の支持部間の中央部寄りほど高さが低くなる傾斜面とされており、かつ、
上記第１の支持部の上面の傾斜角よりも上記第２の支持部の上面の傾斜角の方が大きくされていることを特徴とする、ワークピースの保持機構。A first support portion having an upper surface on which a part of the outer peripheral edge of the workpiece is placed, and a stopper surface rising above the upper surface;
A second support portion provided in a region opposite to the first support portion across the center of the workpiece and having an upper surface on which another part of the outer peripheral edge of the workpiece is placed;
The workpiece can be pushed toward the first support portion while a part of the outer peripheral edge thereof is in contact with the upper surfaces of the first and second support portions, respectively, and the first support portion A pressing means for clamping the workpiece in cooperation with the stopper surface of the first support portion by bringing a part of the outer peripheral surface of the workpiece into contact with the stopper surface of
A workpiece holding mechanism comprising:
Each upper surface of the first and second support portions is an inclined surface whose height decreases toward the center between the first and second support portions, and
A workpiece holding mechanism, wherein an inclination angle of an upper surface of the second support portion is made larger than an inclination angle of an upper surface of the first support portion.

上記第１の支持部が複数設けられ、上記第２の支持部が少なくとも１つ設けられている、請求項１に記載のワークピースの保持機構。The workpiece holding mechanism according to claim 1, wherein a plurality of the first support portions are provided, and at least one second support portion is provided.

上記第１および第２の支持部は、複数ずつ設けられている、請求項１に記載のワークピースの保持機構。It said first and second support portions are provided with a plurality each holding mechanism of a workpiece according to claim 1.

上記ワークピースは、円板状または外周縁に切り欠き部を有する円板状であり、かつ上記押動手段の上記ワークピースの外周縁に接触する面は、平面、凸状の曲面、または上記ワークピースの外周面よりも曲率半径の大きな凹状の曲面とされている、請求項１ないし３のいずれかに記載のワークピースの保持機構。The workpiece is disk-shaped or disk-shaped having a notch at the outer periphery, and the surface of the pushing means that contacts the outer periphery of the workpiece is a flat surface, a convex curved surface, or the surface than the outer peripheral surface of the workpiece there is a large concave curved surface of curvature radius, the holding mechanism of a workpiece according to any one of claims 1 to 3.

上記第１の支持部のストッパ面は、平面、凸状の曲面、または上記ワークピースの外周面よりも曲率半径の大きな凹状の曲面とされている、請求項４に記載のワークピースの保持機構。The workpiece holding mechanism according to claim 4 , wherein the stopper surface of the first support portion is a flat surface, a convex curved surface, or a concave curved surface having a radius of curvature larger than that of the outer peripheral surface of the workpiece. .

上記第１および第２の支持部は、それぞれ１つずつ設けられている、請求項１に記載のワークピースの保持機構。The workpiece holding mechanism according to claim 1, wherein one each of the first and second support portions is provided.

上記第１および第２の支持部は、円弧状に形成されている、請求項６に記載のワークピースの保持機構。The workpiece holding mechanism according to claim 6 , wherein the first and second support portions are formed in an arc shape.

上記第１および第２の支持部の少なくとも一方は、これらの間の距離が変更可能に位置変更自在とされている、請求項１ないし７のいずれかに記載のワークピースの保持機構。The workpiece holding mechanism according to any one of claims 1 to 7 , wherein at least one of the first and second support portions is capable of changing a position so that a distance between them can be changed.

ベースプレートを備え、上記第１および第２の支持部は、上記ベースプレート上に形成されているか、または、上記ベースプレートに取付けられている、請求項１ないし８のいずれかに記載のワークピースの保持機構。Comprising a base plate, said first and second supports are either formed on the base plate, or attached to the base plate, the holding mechanism of a workpiece according to any one of claims 1 to 8 .

上記第１の支持部は、上記ベースプレートの先端部寄りの領域に取付けられ、上記第２の支持部は、上記ベースプレートの基端部寄りの領域に取付けられている、請求項９に記載のワークピースの保持機構。The workpiece according to claim 9 , wherein the first support portion is attached to a region near the tip end portion of the base plate, and the second support portion is attached to a region near the base end portion of the base plate. A piece holding mechanism.

上記第１および第２の支持部は、上記ベースプレートの基端部および先端部を通る中心線を挟んで対称に配置されている、請求項１０に記載のワークピースの保持機構。11. The workpiece holding mechanism according to claim 10 , wherein the first and second support portions are arranged symmetrically with respect to a center line passing through a base end portion and a tip end portion of the base plate.