JP4055200B2 - Fork for substrate transfer - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体や液晶基板の製造工程において、シリコンウェハや液晶基板など(以下、単に基板という)を搬送するロボットに取り付けられて、基板等を載置する基板搬送用フォークに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、半導体や液晶基板の製造工程においては、搬送用ロボットを用いて、シリコンや液晶の基板を各種処理装置の間で搬送している。
この種の搬送用ロボットにおいては、搬送時の誤動作を防止するために、搬送用フォーク上の基板の有無を検出する必要がある。しかも、基板の損傷や異物付着などを防止するために非接触で基板の有無を検出する必要がある。
そこで、従来の搬送用ロボットでは、基板の有無の検出を、基板搬送用フォークに装置した光透過型、光反射型あるいは静電容量型のセンサで行なっていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体あるいは液晶基板製造工程では材質や表面状態の異なる基板が混流して、同一の搬送用ロボットで搬送されることがあり、基板の種類によっては、従来のセンサでは基板の有無の検出ができないという問題があった。すなわち、ガラス基板のような透明体は光をそのまま透過させてしまうため、光透過型センサでは検出できない。また表面に窒化膜を成膜したシリコン基板は光を吸収してしまうので、光反射型センサでは検出できない場合がある。また、基板の表面に水滴や異物が付着した場合には、静電容量型センサが誤動作する可能性があるなどの問題である。
また、静電容量型センサは、基板検出のためにある程度の面積を必要とすることと、検出可能距離が1mm前後と短いため、搬送用フォーク設計の自由度が限定されるという問題もあった。
歪ゲージあるいは超磁歪素子によって基板の荷重を検出すれば、前述の問題は生じないが、歪ゲージはゲージ率が低く、基板の荷重検出用としては感度が不足しているし、超磁歪素子は素子の周囲に検出コイルが必要なため小型化が難しく、また、周囲の磁気ノイズに影響されやすいという問題があった。
そこで本発明は、基板の材質、表面状態あるいは装置周囲の雰囲気に影響されることなく、基板搬送用フォーク上で基板の有無を検出できるセンサを備えた基板搬送用フォークを提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項1の発明は、平板状の本体に基板支持ピンを配設して、前記基板支持ピン上に基板を載置する基板搬送用フォークにおいて、円錐状のゴムからなる前記基板支持ピンの内部に、アモルファスワイヤと回路基板とを備え、前記アモルファスワイヤは、その片端が前記回路基板から突出して前記円錐の頂点に向かうよう前記円錐の軸に沿って前記回路基板に接着され、かつ前記回路基板の上下端で電極に接続されて前記電極から高周波電流が供給され、前記基板支持ピンに前記基板の荷重が加わったとき、前記アモルファスワイヤの両端のインピーダンスの変化を検出して、前記基板の有無を検出するものである。
また、請求項2の発明は、平板状の本体に基板支持ピンを配設して、前記基板支持ピン上に基板を載置する基板搬送用フォークにおいて、円錐状のゴムからなる前記基板支持ピンの内部に、Ni−Fe合金が周囲にめっきされた銅ワイヤと回路基板とを備え、前記銅ワイヤは、その片端が前記回路基板から突出して前記円錐の頂点に向かうよう前記円錐の軸に沿って前記回路基板に接着され、かつ前記回路基板の上下端で電極に接続されて前記電極から高周波電流が供給され、前記基板支持ピンに前記基板の荷重が加わったとき、前記銅ワイヤの両端のインピーダンスの変化を検出して、前記基板の有無を検出するものである。
また、請求項3の発明は、請求項1又は2記載の基板搬送用フォークを備えた搬送用ロボットとするものである。
【0005】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。図1は本発明の第1の実施例
を示す基板搬送用フォーク1の斜視図である。図において、11は基板搬送用フォーク1の本体である。本体11はフォークの名の通り、先端がフォーク状に二股になった平板である。本体11の上面には円錐状のゴムからなる基板支持ピン12が3個配置されている。3個の基板支持ピン12の内、1個には後述する応力インピーダンス素子が装置されている。13は基板であり、基板支持ピン12で支持される。図示を省略したが、本体11には基板13を固定するためのクランプや吸着装置を取り付ける場合もある。
【0006】
図2は、本発明の第1の実施例を示す基板支持ピンの内部構成図である。基板支持ピン12は円錐状のゴム製の弾性体21の内部に応力インピーダンス素子22を備えている。応力インピーダンス素子22は直径30μmのCo−Si−B系アモルファスワイヤであり、回路基板23に片端が回路基板23から突出する状態で接着されている。応力インピーダンス素子22は回路基板23の上下端部付近で銅の電極24、25に半田付けされており、電極24,25にはリード線26,27が接続され、リード線26,27は図示しない増幅回路および電源回路に接続されている。
【0007】
応力インピーダンス素子は毛利佳年雄氏らによって見いだされたもので(IEEE Trans.Magn.,33,p3355,1997年、あるいは特開平10−170355号公報に詳述されている)、特殊な熱処理を施したアモルファスワイヤの両端に高周波電流を通電した状態でワイヤに応力が印加されると、磁歪効果によりワイヤ表面層の磁化ベクトルが変化するためにワイヤ両端のインピーダンスが変化することを利用したものであり、ゲージ率が1200以上となる。また、このアモルファスワイヤと同様の応力インピーダンス効果は、導電性材料から成る芯部の外周に磁歪を有する材料をメッキしたワイヤでも得られることが、本願発明者によって見出されているので(特願2001−231871参照)、応力インピーダンス素子22をアモルファスワイヤに代えて、導電性材料から成る芯部の外周に磁歪を有する材料をメッキしたワイヤとしてもよい。
【0008】
基板搬送用フォーク1に基板13が載置されると、基板支持ピン12は3個あるので、各基板支持ピン12に基板13の約3分の1の荷重が印加される。
応力インピーダンス素子22を内蔵した基板支持支持ピン12は、この基板による荷重により弾性変形するので、内蔵した応力インピーダンス素子22も歪む。この時、応力インピーダンス素子22には電源回路から高周波電流が供給されており、基板13の荷重による歪によって応力インピーダンス素子22の電極24、25間のインピーダンスが変化する。このインピーダンスの変化量があらかじめ設定したしきい値を越えると、基板検出信号が出力される。異なる種類の基板を搬送する場合は、最も軽量の基板を基準にして基板検出のしきい値を設定しておけばよい。
【0009】
次に、本発明の第2の実施例を説明する。この第2の実施例は、応力インピーダンス素子22を第1の実施例で使用したアモルファスワイヤに代えて、直径80μmの銅ワイヤの周囲にNi−Fe合金を約5μmの厚さでめっきしたものとしたものである。
【0010】
表1は、本発明の第1および第2の実施例の基板搬送用フォークの効果を従来のセンサを備えた基板搬送用フォークと比較実験した結果を示したものである。実験は、本発明の第1の実施例、第2の実施例、光透過型センサを備えたフォーク、光反射型センサを備えたフォーク、および静電容量型センサを備えたフォークを用いて、未処理のシリコン基板、表面に窒化膜を約800nm形成したシリコン基板および石英ガラス基板を対象に検出を試みたときの誤動作の有無、およびフォークに霧吹きで水滴を付着させたときの誤動作の有無を確認するものである。
【0011】
【表1】
【0012】
表1に示すように、第1および第2の実施例はいずれの場合も誤動作がなかった 。一方、光透過型は石英ガラス基板で、光反射型は窒化膜付基板で、静電容量型は水滴付着実験でそれぞれ誤作動が認められた。
【0013】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の基板搬送用フォークは、基板支持ピンに内蔵された応力インピーダンス素子で基板の荷重を検出するので、フォークと基板の接触面積は従来と変わらず、基板の材質、基板の表面状態、水滴や異物の有無に影響されることなく、基板の有無を確実に検出することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す基板搬送用フォークの斜視図である。
【図2】本発明の第1の実施例を示す基板支持ピンの内部構造図である。
【符号の説明】
1:基板搬送用フォーク、11:本体、12:基板支持ピン、13:基板、
21:弾性体、 22:応力インピーダンス素子、23:回路基板、
24,25:電極、26,27:リード線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate transport fork that is mounted on a robot for transporting a silicon wafer, a liquid crystal substrate or the like (hereinafter simply referred to as a substrate) and places the substrate or the like in a manufacturing process of a semiconductor or a liquid crystal substrate.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a manufacturing process of a semiconductor or a liquid crystal substrate, a silicon or liquid crystal substrate is transferred between various processing apparatuses using a transfer robot.
In this type of transfer robot, it is necessary to detect the presence or absence of a substrate on the transfer fork in order to prevent malfunction during transfer. In addition, it is necessary to detect the presence or absence of the substrate in a non-contact manner in order to prevent damage to the substrate and adhesion of foreign matter.
Therefore, in the conventional transfer robot, the presence / absence of the substrate is detected by a light transmission type, light reflection type or capacitance type sensor installed on the substrate transfer fork.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the semiconductor or liquid crystal substrate manufacturing process, substrates with different materials and surface conditions may be mixed and transported by the same transport robot. Depending on the type of substrate, the presence or absence of the substrate may be detected by conventional sensors. There was a problem that I could not. That is, since a transparent body such as a glass substrate transmits light as it is, it cannot be detected by a light transmission type sensor. In addition, since a silicon substrate having a nitride film formed on the surface absorbs light, it may not be detected by a light reflection type sensor. In addition, when a water droplet or a foreign substance adheres to the surface of the substrate, there is a problem that the capacitive sensor may malfunction.
In addition, the capacitance type sensor requires a certain area for substrate detection, and the detectable distance is as short as about 1 mm, so that there is a problem that the degree of freedom in designing a fork for transport is limited. .
If the load on the substrate is detected by a strain gauge or a giant magnetostrictive element, the above-mentioned problems will not occur. However, the strain gauge has a low gauge factor, and the sensitivity is insufficient for detecting the load on the substrate. Since a detection coil is required around the element, it is difficult to reduce the size, and there is a problem that it is easily affected by surrounding magnetic noise.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a substrate transport fork provided with a sensor capable of detecting the presence or absence of a substrate on the substrate transport fork without being affected by the material, surface state or atmosphere around the apparatus. To do.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of
According to a second aspect of the present invention, there is provided a substrate transfer fork in which a substrate support pin is disposed on a flat plate-like main body, and the substrate is placed on the substrate support pin. A copper wire plated with a Ni—Fe alloy and a circuit board, the copper wire extending along the axis of the cone so that one end of the copper wire protrudes from the circuit board toward the apex of the cone. Are attached to the circuit board and connected to electrodes at the upper and lower ends of the circuit board, and a high-frequency current is supplied from the electrode, and when a load on the board is applied to the board support pins, both ends of the copper wire are The presence or absence of the substrate is detected by detecting a change in impedance.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a transfer robot provided with the substrate transfer fork according to the first or second aspect.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a
[0006]
FIG. 2 is an internal configuration diagram of the substrate support pins showing the first embodiment of the present invention. The substrate support pin 12 includes a stress impedance element 22 inside a conical rubber elastic body 21. The stress impedance element 22 is a Co—Si—B amorphous wire having a diameter of 30 μm, and is bonded to the
[0007]
The stress impedance element was found by Toshio Mohri et al. (Detailed in IEEE Trans. Magn., 33, p3355, 1997, or JP-A-10-170355) and subjected to special heat treatment. When stress is applied to the wire while high-frequency current is applied to both ends of the applied amorphous wire, the magnetization vector of the wire surface layer changes due to the magnetostrictive effect, so that the impedance at both ends of the wire changes. Yes, the gauge factor is 1200 or more. In addition, since the inventors of the present application have found that the same stress impedance effect as that of the amorphous wire can be obtained by a wire in which a material having magnetostriction is plated on the outer periphery of a core portion made of a conductive material (Japanese Patent Application No. 2001-218771), the stress impedance element 22 may be replaced with an amorphous wire, and a wire in which a material having magnetostriction is plated on the outer periphery of a core portion made of a conductive material may be used.
[0008]
When the substrate 13 is placed on the
Since the substrate support / support pin 12 including the stress impedance element 22 is elastically deformed by a load applied by the substrate, the embedded stress impedance element 22 is also distorted. At this time, a high-frequency current is supplied from the power supply circuit to the stress impedance element 22, and the impedance between the
[0009]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In this second embodiment, instead of the amorphous wire used in the first embodiment, the stress impedance element 22 is plated with a Ni—Fe alloy with a thickness of about 5 μm around a copper wire having a diameter of 80 μm. It is a thing.
[0010]
Table 1 shows a result of an experiment comparing the effects of the substrate transfer forks of the first and second embodiments of the present invention with those of a substrate transfer fork equipped with a conventional sensor. The experiment was conducted using the first embodiment, the second embodiment, a fork with a light transmission type sensor, a fork with a light reflection type sensor, and a fork with a capacitance type sensor. Check for malfunctions when trying to detect untreated silicon substrates, silicon substrates with a nitride film of approximately 800 nm on the surface, and quartz glass substrates, and malfunctions when water droplets are attached to the fork by spraying. It is to confirm.
[0011]
[Table 1]
[0012]
As shown in Table 1, the first and second examples did not malfunction in either case. On the other hand, the light transmission type was a quartz glass substrate, the light reflection type was a substrate with a nitride film, and the capacitance type was found to malfunction in a water droplet adhesion experiment.
[0013]
【The invention's effect】
As described above, the substrate transport fork of the present invention detects the load of the substrate with the stress impedance element built in the substrate support pin, so the contact area between the fork and the substrate is the same as before, the material of the substrate, There is an effect that the presence / absence of the substrate can be reliably detected without being affected by the surface state of the substrate, the presence / absence of water droplets or foreign matter.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a substrate carrying fork showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an internal structural view of a substrate support pin showing a first embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1: substrate transport fork, 11: main body, 12: substrate support pin, 13: substrate
21: Elastic body, 22: Stress impedance element, 23: Circuit board,
24, 25: electrodes, 26, 27: lead wires
Claims (3)
円錐状のゴムからなる前記基板支持ピンの内部に、アモルファスワイヤと回路基板とを備え、
前記アモルファスワイヤは、その片端が前記回路基板から突出して前記円錐の頂点に向かうよう前記円錐の軸に沿って前記回路基板に接着され、かつ前記回路基板の上下端で電極に接続されて前記電極から高周波電流が供給され、
前記基板支持ピンに前記基板の荷重が加わったとき、前記アモルファスワイヤの両端のインピーダンスの変化を検出して、前記基板の有無を検出することを特徴とする基板搬送用フォーク。In the substrate transport fork in which the substrate support pins are disposed on the flat plate-like main body and the substrate is placed on the substrate support pins.
Inside the substrate support pin made of conical rubber, an amorphous wire and a circuit board are provided,
The amorphous wire is bonded to the circuit board along the axis of the cone so that one end of the amorphous wire protrudes from the circuit board toward the apex of the cone, and is connected to the electrode at the upper and lower ends of the circuit board. High frequency current is supplied from
A substrate transport fork for detecting the presence or absence of the substrate by detecting a change in impedance at both ends of the amorphous wire when a load of the substrate is applied to the substrate support pin.
円錐状のゴムからなる前記基板支持ピンの内部に、Ni−Fe合金が周囲にめっきされた銅ワイヤと回路基板とを備え、
前記銅ワイヤは、その片端が前記回路基板から突出して前記円錐の頂点に向かうよう前記円錐の軸に沿って前記回路基板に接着され、かつ前記回路基板の上下端で電極に接続されて前記電極から高周波電流が供給され、
前記基板支持ピンに前記基板の荷重が加わったとき、前記銅ワイヤの両端のインピーダンスの変化を検出して、前記基板の有無を検出することを特徴とする基板搬送用フォーク。In the substrate transport fork in which the substrate support pins are disposed on the flat plate-like main body and the substrate is placed on the substrate support pins.
In the inside of the substrate support pin made of conical rubber, a copper wire having a Ni-Fe alloy plated around and a circuit board are provided,
The copper wire is bonded to the circuit board along an axis of the cone so that one end of the copper wire protrudes from the circuit board toward the apex of the cone, and is connected to the electrode at the upper and lower ends of the circuit board. High frequency current is supplied from
A substrate fork for detecting a presence or absence of the substrate by detecting a change in impedance at both ends of the copper wire when a load of the substrate is applied to the substrate support pin.
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