JPH01257347A - 把持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は例えば半導体ウェハ等の基板を把持する把持装
置に関する。

（従来の技術） 半導体技術の分野を例にとって説明すると、いわゆるウ
ェハプロセスでは半導体ウェハ（以下、基板と略す）は
各種工程に搬送され種々の処理を受ける。上記搬送にお
いて、ラックに垂直状態に収納された複数枚の基板を一
枚ずつ取出し、ベルトコンベアに移載する場合では、主
として真空吸着形式の把持装置が使われていた。この把
持装置は構造が簡単であるという利点はあるが、吸着方
向に直交する剪断力に対して著しく弱いために、把持し
ていた基板が落下してしまうことがしばしば生じ、把持
の信頼性に問題があった。これを解決するために、第７
図に示すような把持袋Ｗｌ（１）が提案され、使われて
いる。すなわち上記把持装置は、コ字状に分れた一対の
指部（２ａ）　、　（２ｂ）を有しそれらの先端部に鼓
状の小ローラからなる爪部（ｌａ）　、（ｌｂ）を対象
位置に設けた第１の把持体（４）と、指部（２ａ）　−
（２ｂ）の間に位置しかつこれら指部の方向に沿って同
一面で進退自在になり、その先端部に上記爪部（３ａ）
　、（３ｂ）と同形の爪部（３Ｃ）を設けた第２の把持
体（５〉と、上記第１．第２の把持体を収め第２の把持
体（５）の進退機構（図示せず）および第１の把持体（
４）用の緩衝機構（図示せず）とを内設した本体（６）
とを主要素として構成され、本体（８）をロボットアー
ム等に取付け、上記進退機構をロボットアームとともに
制御駆動し、各爪部（３ａ）　、　（３Ｂ）　、　（３
ｃ）で図中−点鎖線で示す基板（７）の外側部をほぼ等
角度に把持して基板の移載を行うようにしている。とこ
ろで、把持装置（１）は、処理炉において不純物拡散や
、酸化膜生成等の高温処理を受けた後のボートに立てて
並べられた基板（７）の移載にも用いている。

（発明が解決しようとする課届） 上記把持装置（１）は、基板（７）が室温状態の場合に
は把持、移載上特に問題はないが、高温処理を受けた直
後の基板の把持には次のような問題が起きた。すなわち
、基板は薄く、また、酸化膜生成等により両面の線膨脹
率に差が生じ、片方に反ったり、あるいは不定形に変形
し、所定間隔で把持するように制御された各爪部（３ａ
）　、　（３ｂ）　、　（３ｃ）の内、特に中央の爪部
（３Ｃ）と基板（７）の外側部との間が開いてしまい、
十分な把持ができなかった。

このため、移載中基板を落とし、歩留り低下の一因とな
っていた。本発明はこのような事情に鑑みなされたもの
で、熱処理によって変形した基板等の把持物を、移載中
落下することなく把持可能な把持装置を提供することを
目的とする。

［発明の構成］ （課届を解決するための手段と作用） 薄板状部材の外側部の少なくとも２点を支持する第１の
把持体と、この第１の把持体とで上記薄板状部材の外側
部の少なくとも３点を支持する第２の把持体と、これら
第１、第２の把持体の少なくとも一方は熱膨張係数の異
なる複数の金属の積層体になり、この積層体に設けられ
た加熱部と、上記第１、第２の把持体の少なくとも一方
に設けられ把持動作時における上記薄板状部材との間隙
を検出するセンサと、このセンサからの信号で上記加熱
部を制御して上記第１、第２の把持体の反り量を制御す
る制御手段とを備えた構成とし、センサからの信号で第
１、第２の把持体が薄板状部材の変形に沿うように変形
し、この変形した薄板状部材をか確実に把持する。

（実施例） 以下、実施例を示す図面に基づいて本発明を説明する。

なお、第７図と共通する部分には同一符号を付して説明
する。第１図において、（８）は把持装置で、コ字状に
分れた指部（９ａ）　、　（９ｂ）を有しこれらの先端
部に爪部（３ａ）　、（３ｂ）を設けた第１の把持体（
９）と、同じく、先端部に爪部（３Ｃ）を設けた第２の
把持体（ｌＯ）とを本体（６）に係合した構成になって
いる。上記第１、第２の把持体は本発明ではともに加熱
制御によって片側に反るようになっているが、構造的に
は同じ原理であり、説明の都合上、第２の把持体（１０
）について説明する。

すなわち、第２の把持体（１０）において、本体（６）
から外部に出ている部分の長さは進退箇所を含めて約２
５０ｍｍで、爪部（３Ｃ）が設けられている先端部から
１００麿−は３層構造の積層体になっている。すなわち
、幅１０ｍｍ、厚さ１■で、材料がＰｅ−Ｎｉ　（３６
％）合金からなり、本体（６）から通じている部材（１
１）と、この部材（１１）の両面に接合され、幅および
厚さとも同寸で材料がＮ１（７４％）−Ｃｒ（２０％）
−Ｆｅ（６％）合金からなる部材（１２ａ）　、　（１
２ｂ）とで構成されている。したがって、爪部（３Ｃ）
は一方の部材（１２ａ）上に設けられている。この爪部
（３Ｃ）の設けられた部材（１２ａ）側において、爪部
（３Ｃ）に近接した箇所に受光した光量の変化を電気信
号に変換する光センサ１　（１３ａ）が設けられ、爪部
（３ｃ）から約５０ｍｍ離れた箇所に同じく光センサ（
１３ｂ）が設けられている。反りのない標準の基板を爪
部（３ａ）　、　（３ｂ）　、　（３ｃ）間で把持した
ときの基板と、部材（１３ａ）および光センサ１　、　
２　（１３ａ）、（１３ｂ）との間の距離は約１ｍｆｆ
１となっている。また、この部材（１２ａ）と他方の部
材（Ｌ２ｂ）にはヒータ１　（１４ａ）およびヒータ２
　（１４ｂ）がそれぞれ埋設されている。さらに、部材
（１２ａ）、（１２ｂ）の先端部にはそれぞれ熱電対Ａ
（１５ａ）、Ｂ（１５ｂ）（図示せず）が取付けられて
いる。光センサ１　、　２　（１３ａ）、　（１３ｂ）
とヒータ（１４ａ）　、　（１４ｂ）および熱電対Ａ　
、　　Ｂ　（１５ａ）　、　（１５ｂ）はそれぞれのリ
ード線を介して制御回路部（Ｉ６）に接続されている。

この制御回路部（１６）の構成は第３図に示すように、
上記光センサからの増幅された検出信号の大小を判定し
、大の信号だけを通し、その信号が光センサ１　（１３
ａ）の場合には（＋）、光センサ２　（１３ｂ）の場合
にはクー）の判別を付加した検出値として出力する判別
回路（１７）と、設定値回路（１８）からの設定値が入
力され、この設定値と上記判別された検出信号とを比較
する比較器（１９）と、上記の比較で（＋）および（−
）の信号に変換するＡ／Ｄ変換器（２０）と、このＡ／
Ｄ変換器（２０）からの信号に基づいてヒータ１，２の
いずれか一方を通電する電力供給制御部（２１）と、Ａ
／Ｄ変換器（２０）の上記信号を入力し、熱電対Ａ　、
　　Ｂ　（１５ａ）　、　（１５ｂ）からの信号に基イ
テ電力供給制御部（２１）のヒータ１．２に対する通電
をオン・オフする開閉制御部（２２）とからなっている
。

ここで設定値回路（１８）では、第２の把持体（ｌＯ）
の上記挿入後の把持した状態で、反りのない標準の基板
を把持したときの光センサ１　、　２　（１３ａ）、（
１３ｂ）の検出値が設定値として記憶されている。比較
器（１９）テハ第１．第２の把持体（４）　、（１０）
（７）上記把持動作の開始信号（２５）が別経路で比較
器（１９）に送られ、上記各設定値と検出値とが比較さ
れる。

この比較において、差がない場合は比較器（１９）から
はＡ／Ｄ変換器（２０）には指令出力は零となり、光セ
ンサ１の検出値が光センサ２の検出値よりも大の場合は
、Ａ／Ｄ変換器（２０）より（＋）の変位としてヒータ
１　（１４ａ）が通電され、逆の場合は、Ａ／Ｄ変換器
（２０）より（−）の変位としてヒータ２（１４ｂ）通
電されるように処理する構成になっている。

また、開閉制御部（２２）には部材（１１）と（１２ａ
）　、部材（１１）と（１２ｂ）との組合わせをそれぞ
れバイメタルとし、片持ばりに支持されたときの自由端
の垂直変化ｄから温度差Δｔを設定する機能が備えられ
ている。その設定のために、上記機能にΔ１−ｄｈ／ｋ
ｌ　　　（ただし、ｈは板厚、１はバイメタル部分の長
さ、ｋはわん曲係数）の計算式が組込まれている。

一方、第１の把持体（９）では指部（９ａ）　、　（９
ｂ）を繋ぐ共通部（９ｃ）の部分が第１の把持体（１０
）の上記３層構造と同様の積層体になり、矢印Ｘ方向に
おいて紙面垂直方向に反る構成になっている。すなわち
、電力供給制御部（２１）から出力され、第２の把持体
（１０）とは別系統の回路線（３０）が設けられ、第１
の把持体（９）に組込まれているヒータ３．４（ともに
図示せず）が第２の把持体（１０）と同方向に反るよう
に上記回路線（３０）が選択されて加熱される。なお、
この第１の把持体（９）においても、温度制御用に熱電
対等のセンサが用いられ第２の把持体と同様に反り量が
所定値に保たれるようになっている。

上記構成の作用について次に説明する。第４図は処理炉
から引出され、ボード上約４．８１ピツチで載置された
直径４インチへ基板（７ａ）乃至（７ｎ）で、この処理
において例えば断面が円弧状に反った場合、いわゆる矢
高で表わせられる変形量は平均して０．５〜１．０ＩＩ
ｌｌｌｌで、２ｍｍ程度変形する場合もある。

これら基板群に対して把持装置（９）がロボットアーム
等で所定位置に移動され把持動作が開始される。把持動
作において、例えば変形量ｄが１．Ｏｍａ＋の基板（７
ａ）を把持するとして、第５図に示すように把持時の光
センサ１　、　２　（１３ａ）、（１３ｂ）との間の距
離がその変形ｆａ（ｌａｍ）に応じた光量として検出さ
れ、増幅器（図示せず）を経て判別回路（１７）に入力
される。基板（７ａ）は断面が円弧状に反っているので
、光センサ１の検出値が光センサ２の検出値より大とし
て算出され、判別回路（１７）より（＋）の信号として
比較器（１９）に入力される。比較器（１９）では設定
値と上記算出された検出値とが比較され、その差信号が
Ａ／Ｄ変換器（２０）に送られる。

Ａ／Ｄ変換器（２０）から（＋）の変位指令信号が出力
される。この変位指令信号はヒータ１　（１４ａ）を通
電するとともに、第１の把持体（９）側の同方向に反る
ように選択されたヒータ（３または４）を通電し、さら
に開閉制御部（２２）に送られる。この開閉制御部（２
２）では光センサ１　（１３ａ）の検出値に基づいた開
閉動作が行われる。すなわち、上記の例では、基板（７
ａ）の先端部と光センサ１　（１３ａ）との間の距離は
実際には２ｍｍであるが、変形量はｌ■として検出され
、上記通電により第２の把持体（１０）はバイメタルの
原理で基板（７ａ）に沿って変形される。この場合、通
電による加熱温度すなわち、温度差は上記式から約２３
度と計算され、この温度が保たれように制御される。以
上の制御動作で第６図に示すように、変形した基板も第
２の把持体（１０）がその変形に沿うように変形され、
同時に第１の把持体（９）も同じように反って変形させ
たので、爪部（３ｃ）に基板が確実に把持されるように
なった。

なお、上記実施例では光センサ１　（１３ａ）との間が
開くように変形した基板の例を説明したが、光センサ１
　（１３ａ）との間が微少で光センサ２　（１３ｂ）と
の間が開くように変形した場合は、光センサ２（Ｈｂ）
の検出値に基づいて上記実施例に準じて第２の把持体（
１０）が制御される。また、変形のために３層構造とし
たが、２層構造にして一方のみに反るようにしてもよい
。

［発明の効果］ 把持が確実となり、移送中の落下事故が解消されるよう
になったので、生産性および歩留り向上に寄与すること
ができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す平面図、第２図は第１
図の要部を示す斜視図、第３図は制御回路部を示すブロ
ック図、第４図は熱処理後のボード上の基板を示す断面
図、第５図は変形制御前の把持状態を示す図、第６図は
変形制御後の端状態を示す図、第７図は従来例を示す平
面図である。 （３ａ）、（３Ｂ＞、（３ｃ）・・・爪部（４）・・・
第１の把持体 （１０）・・・第２の把持体 （１１）、（１２ａ）、（１２ｂ）　−−、部材（１３
ａ）　　争・・光センサ１ （１３ｂ）　　・・ψ光センサ２ （ｔｅａ）　・・・ヒータ１（加熱部）（１４ｂ）　　
・・・ヒータ２（加熱部）（ｔｅ）・・・制御回路部（
制御手段）第１図 第　２　図 爵九拳九 電電 封対 Ａ 第３図 １１４　　ｒＡ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　薄板状部材の外側部の少なくとも２点を支持する第１
   の把持体と、この第１の把持体とで上記薄板状部材の外
   側部の少なくとも３点を支持する第２の把持体と、これ
   ら第１、第２の把持体の少なくとも一方は熱膨脹係数の
   異なる複数の金属の積層体になり、この積層体に設けら
   れた加熱部と、上記第１、第２の把持体の少なくとも一
   方に設けられ把持動作時における上記薄板状部材との間
   隙を検出するセンサと、このセンサからの信号で上記加
   熱部を制御して上記第１、第２の把持体の反り量を制御
   する制御手段とを備えたことを特徴とする把持装置。