TWI877435B

TWI877435B - 搬運手

Info

Publication number: TWI877435B
Application number: TW110145604A
Authority: TW
Inventors: 山崎克将; 佐藤仁至; 田中英雄
Original assignee: 日商佳能股份有限公司
Priority date: 2020-12-21
Filing date: 2021-12-07
Publication date: 2025-03-21
Also published as: TW202228958A; CN114700976A; US12400901B2; KR20220089653A; US20220199454A1; JP7741631B2; JP2022098172A

Abstract

一種搬運物體的搬運手，包括：基座；以及多個支撐件，所述多個支撐件佈置在基座上並且被配置為支撐所述物體。所述多個支撐件包括被配置為吸引所述物體的第一吸引墊和被配置為以比所述第一吸引墊更弱的力吸引所述物體的第二吸引墊。

Description

搬運手

本發明涉及一種搬運手。

在用於搬運作為要運送的物體的基板(諸如用於製造半導體裝置的晶圓或用於製造液晶顯示器裝置的玻璃板)的搬運設備中，一般來講，物體被包括吸引墊的搬運手吸引並保持且被搬運。如果物體翹曲或變形，則在吸引並保持該物體時，該物體的表面(待被吸引表面)及吸引墊的吸引表面不匹配，並且形成間隙。如果空氣從該間隙流入吸引墊中，則該吸引墊對物體的吸引力就會降低，並且無法維持物體的令人滿意的吸引保持狀態。為了防止這種情況，已經提出了一種搬運手，其中吸引墊由彈簧結構或彈性構件支撐，並且使該墊的吸引表面與要運送的物體的表面的形狀一致，由此在吸引時使該物體與吸引表面匹配，並且防止空氣流入(參見日本專利申請No. 2017-107066及日本專利特開No. 2015-103696)。

在日本專利申請No. 2017-107066及日本專利特開No. 2015-103696的結構中，由於吸引墊的結構複雜，因此該墊的厚度可能增大。在這種情況下，搬運手可能變厚，並且在物體的搬運期間，要運送的物體及搬運手可能干擾另一個裝置等。

本發明提供了一種有利於簡化被配置為穩定地搬運要運送的物體的搬運手的結構的技術。

本發明的第一方面提供了一種被配置為搬運物體的搬運手，包括：基座；以及多個支撐件，所述多個支撐件佈置在所述基座上並且被配置為支撐所述物體，其中所述多個支撐件包括被配置為吸引所述物體的第一吸引墊及被配置為以比所述第一吸引墊更弱的力吸引所述物體的第二吸引墊。

本發明的第二方面提供了一種被配置為搬運物體的搬運手，包括：基座；以及多個支撐件，所述多個支撐件佈置在所述基座上並且被配置為支撐所述物體，其中所述多個支撐件包括被配置為吸引所述物體的吸引墊及被配置為通過接觸而不吸引來支撐所述物體的接觸支撐部分，並且由所述接觸支撐部分與所述物體接觸的區域的外邊緣包圍的面積小於由所述吸引墊與所述物體接觸的區域的外邊緣包圍的面積。

本發明的第三方面面提供了一種被配置為搬運物體的搬運手，包括：基座；以及多個支撐件，所述多個支撐件佈置在所述基座上並且被配置為支撐所述物體，其中所述多個支撐件包括被配置為吸引並支撐所述物體的吸引墊及被配置為通過接觸而不吸引來支撐所述物體的第一接觸支撐部分及第二接觸支撐部分，並且在所述第一接觸支撐部分與所述第二接觸支撐部分之間的距離不大於10 mm。

參考所附圖式，從示例性實施例的以下描述中，本發明的另外的特徵將變得顯而易見。

在下文中，將參考所附圖式詳細地描述實施例。需注意，以下實施例並不旨在限制所要求保護的本發明的範圍。在實施例中描述了多個特徵，但是本發明不限於要求所有此等特徵，並且多個此等特徵可適當地組合。此外，在附圖中，相同的參考編號標示了相同或類似的配置，並且省略其冗餘描述。

在本說明書中，“吸引”是指將吸引力施加到物體(諸如要運送的物體)。吸引可以是例如使用壓力差的吸引(例如，真空吸引)、使用電磁力的電磁吸引、使用靜電力的靜電吸引或其他類型的吸引。

圖1是示出根據一個實施例的搬運手10的配置的示意圖。搬運手10可附接到搬運要運送的物體W(物體)的搬運設備的可移動部分。物體W可以是例如基板，諸如用於製造半導體裝置的晶圓或用於製造液晶顯示器裝置的玻璃板。搬運手10通過吸引物體W來保持物體W。搬運手10包括面向物體W的面向表面OS。在本說明書及圖式中，方向在XYZ坐標系上示出，在所述XYZ坐標系中，平行於面向表面OS的平面被定義為X-Y平面，並且正交於面向表面OS的方向被定義為Z軸。

如圖1所示，搬運手10可包括形成搬運手10的主體的基座11及用作佈置在基座11上的多個支撐件的第一吸引墊12及第二吸引墊13。搬運手10可包括被配置為向第一吸引墊12及第二吸引墊13施加吸引力的線路。在一個示例中，該線路是與第一吸引墊12及第二吸引墊13連通的空氣通道14，並且吸引力供應源V1可連接到空氣通道14。吸引力供應源V1包括例如真空泵及控制閥，並且可向第一吸引墊12及第二吸引墊13提供負壓。第一吸引墊12及第二吸引墊13可與物體W的背表面接觸以支撐物體W並且通過負壓對物體W施加吸引力。第一吸引墊12及第二吸引墊13可被佈置成使得物體W的重心位置G佈置在第一吸引墊12與第二吸引墊13之間。面向表面OS在物體W由多個支撐件(在該示例中，第一吸引墊12及第二吸引墊13)支撐的狀態下面向物體W。在一個示例中，第二吸引墊13在平行於面向表面OS(或X-Y平面)的方向上的最大尺寸小於第一吸引墊12的最大尺寸。

圖2A是第一吸引墊12的平面圖。圖2B是沿圖2A中的線A-A截取的剖視圖。第一吸引墊12可包括支撐物體W的凸起部分(凸塊)121。凸起部分121可被配置為包圍吸引空間(吸引溝槽)122，在所述吸引空間中，壓力被吸引力供應源V1減小以吸引物體W。凸起部分121包括在保持物體W時與物體W接觸的接觸表面。第一吸引墊12還可包括與吸引空間122連通的吸引孔123。吸引孔123與空氣通道14連通。這裡，由凸起部分121在Z方向上的上表面及被該上表面包圍的部分形成的區域被定義為保持表面124。吸引空間122可設置有限制吸引空氣的阻礙物125。阻礙物125可具有與凸起部分121相同的高度(在Z方向上的尺寸)，或者可具有比凸起部分121更小的高度(在Z方向上的尺寸)。阻礙物125可被佈置成在吸引空間122中限定由阻礙物125部分地彼此劃分開的多個部分空間(在圖5A及圖5B中的每一者中示出的示例中，四個部分空間)。

圖3A是第二吸引墊13的平面圖。圖3B是沿圖3A中的線B-B截取的剖視圖。與第一吸引墊12一樣，第二吸引墊13可包括支撐物體W的凸起部分(凸塊)131。凸起部分131可被配置為包圍吸引空間(吸引溝槽)132，在所述吸引空間中，壓力被吸引力供應源V1減小以吸引物體W。凸起部分131包括在保持物體W時與物體W接觸的接觸表面。第二吸引墊13還可包括與吸引空間132連通的吸引孔133。吸引孔133與空氣通道14連通。這裡，由凸起部分131在Z方向上的上表面及被該上表面包圍的部分形成的區域被定義為保持表面134。

在一個示例中，從保持表面134的中心到保持表面134的外邊緣的距離在所有方向上都小於從保持表面124的中心到保持表面124的外邊緣的距離。在一個示例中，吸引空間132的面積(在平行於X-Y平面的平面上的面積)小於吸引空間122的面積(在平行於X-Y平面的平面上的面積)。換句話說，由第二吸引墊13與物體W接觸的區域的外邊緣包圍的面積(保持表面124的面積)小於由第一吸引墊12與物體W接觸的區域的外邊緣包圍的面積(保持表面134的面積)。而且，在一個示例中，從吸引空間132的中心到吸引空間132的外邊緣的距離在所有方向上都小於從吸引空間122的中心到吸引空間122的外邊緣的距離。

一般來講，當由搬運手搬運要運送的物體時，該物體需要由搬運手保持，使得該物體因在搬運時施加到該物體的力而不會在該搬運手上移動。為了保持物體，多個支撐件(吸引墊)需要由保持力抵消平移分量(component)的力及旋轉分量的力這兩者的影響。當保持物體時，吸引墊的吸引力主要地用作保持力。

關於旋轉分量的力，由於吸引墊與物體的重心位置分開，因此可能無法由吸引墊的保持力抵消平移分量的力的全部影響。如果一個吸引墊的保持力足夠大，則另一個吸引墊只需要抵消影響不能被抵消的力，即，旋轉分量的力。取決於吸引墊的佈置及物體的佈置，例如，具有較大保持力的吸引墊佈置在更靠近物體的重心位置的位置處時，可以使抵消旋轉分量的力的影響的力較小。在本實施例中，第一吸引墊12對物體W的保持力大於第二吸引墊13對物體W的保持力。換句話說，第二吸引墊13通過小於第一吸引墊12的保持力的保持力保持物體W。這裡，使第一吸引墊12的凸起部分121的尺寸在X-Y平面上大有利於增大抵消旋轉分量的力的影響的力。這可減小第二吸引墊13的所需的保持力。

使用吸引力F _P、從物體W接收的負載F _G及在吸引墊(凸起部分)與物體W之間的摩擦係數μ，吸引墊的最大保持力F可表達為 F=μ×(F _P+F _G)

取決於搬運狀況(諸如物體的搬運方向及搬運速度)，可只通過由負載造成的摩擦保持力(μ×F _G)來保持物體。另一方面，近年來，為了提高整個半導體製造設備的產量，增大了搬運速度，並且不能將吸引墊佈置在靠近重心位置的位置處。因此，要求每個吸引墊具有更大的保持力。為了增大保持力，不僅必需使用由負載造成的保持力，而且還必需使用由吸引力造成的保持力。為了通過吸引墊獲得大的保持力，例如，如果使用負壓來吸引，則吸引墊中的負壓需要保持高。

另一方面，如果物體佈置在搬運手上以由該搬運手搬運物體，則在非吸引狀態下，由於物體的翹曲及變形，在物體與吸引表面之間的平行度可能變大。這裡，關於平行度，其指平行度的值越大，則與在兩個表面之間的平行狀態的偏差越大。如果在吸引物體時平行度大，則在物體與吸引表面之間形成間隙。在空氣吸引中，空氣經由間隙流入吸引空間中。如果空氣流入吸引空間中，則可能無法確保將物體吸引並保持在吸引墊中所需的負壓，即，吸引力。此外，如果在多個吸引墊的吸引空間中的空氣被單個吸引力供應源吸引，則即使在空氣不流入吸引空間中的吸引墊中，負壓也可能降低，並且通過吸引力搬運物體可能更不利。

當吸引墊的數量大時，在物體與吸引表面之間的平行度容易地發生。這是因為物體的翹曲及變形的影響表現為多個吸引墊中的每一者中彼此不同的平行度。關於在物體與多個吸引墊之間的接觸，在物體與吸引墊的最可能獲得表面接觸的吸引表面之間的表面接觸開始。容易獲得表面接觸的吸引墊可主要地通過吸引力、吸引墊的形狀及在吸引開始之前在物體與吸引墊之間的平行度確定。在物體與第一吸引墊的吸引表面之間的表面接觸中，僅用於使物體傾斜並使物體略變形以使得該物體獲得能夠與吸引表面進行接觸的形狀的力(即，用於校正物體的力)是必要的。該力由吸引墊的負壓造成的吸引力引起。另一方面，在物體與第二或後續吸引墊的吸引表面之間的表面接觸中，需要更強的吸引力(負壓)。這種情況在物體與另一個吸引墊的吸引表面之間的偏差因在物體與第一吸引墊的吸引表面之間的表面接觸而增大時發生。此外，為了使第二或後續吸引墊的吸引表面與物體進行表面接觸，物體需要變形成與第一吸引墊的吸引表面及第二或後續吸引墊的吸引表面一致。

當第一吸引墊的吸引表面與物體進行表面接觸時，在第二吸引墊的吸引表面與物體之間的平行度變大。因此，空氣容易地流入第二吸引墊的吸引空間中，並且難以確保負壓及確保用於將物體校正為與第二吸引墊的吸引表面一致的力。因此，常規地考慮增大多個吸引墊中的每一者的吸引力，以便由多個吸引墊穩定地保持物體。例如，在日本專利申請No. 2017-107066中，允許每個吸引墊變形，使得每個吸引墊的吸引表面與要運送的物體一致。因此，每個吸引表面與物體進行表面接觸，負壓可被維持，並且足夠的吸引保持力被維持。

另一方面，在使用搬運手的設備中，搬運手的尺寸有時被限制，以防止在搬運手與另一個結構之間發生干擾。尺寸限制包括對厚度的限制。如果採用日本專利申請No. 2017-107066或日本專利特開No. 2015-103696的墊結構，則墊變厚。因此，需要有利於使吸引墊變薄並且能夠以足夠的吸引力保持要運送的物體的搬運手。當然，如果不限制厚度，則這種搬運手可包括使吸引墊可移動的機構。

以下將描述根據本實施例的搬運手10的優點。當搬運手10保持物體W時，如果物體W的翹曲及變形小，則第一吸引墊12的吸引表面124及第二吸引墊13的吸引表面134這兩者與物體W進行表面接觸。另一方面，如果物體W的翹曲及變形大，則第一吸引墊12的吸引表面124及第二吸引墊13的吸引表面134都無法與物體W進行表面接觸。根據本實施例的搬運手10的配置，在許多情況下，不與物體W進行表面接觸的吸引表面是第二吸引墊13的吸引表面134。這是因為與第二吸引墊13的吸引表面134相比，第一吸引墊12的吸引表面124具有容易地與物體W進行表面接觸的配置。

如圖1所示，形成負壓處的第一吸引墊12的吸引空間122的面積大於第二吸引墊13的吸引空間132的面積。這允許吸引墊12與吸引墊13相比容易地獲得大吸引力(及保持力)。此外，吸引表面124在虛擬圓(其在沿X-Y平面的方向上以重心位置G作為中心)的切線方向上的尺寸大於吸引表面134的尺寸。因此，即使在非吸引狀態下，與第二吸引墊13的吸引表面134相比，第一吸引墊12的吸引表面124也容易地在多個點處或通過表面支撐物體W。例如，如果第一吸引墊12的吸引表面124在兩個點處支撐物體W，則可容易地使吸引表面124與物體W之間的平行度小。當平行度小時，可使用於將物體W傾斜或校正成與吸引表面124一致所需的吸引力小。因此，在吸引開始時，第一吸引墊12的吸引表面124容易在第二吸引墊13的吸引表面134之前吸引並保持物體W。

另一方面，在根據本實施例的搬運手10的結構中，第二吸引墊13的吸引表面134被配置為幾乎不與物體W進行表面接觸。因此，在物體W與吸引表面134之間的表面接觸難以發生，並且空氣可流入吸引空間132中。當空氣流入吸引空間132中時，第一吸引墊12及第二吸引墊13中的負壓降低(即，變得接近大氣壓)。然而，在具有小吸引表面134的配置中，形成在吸引表面134與物體W之間的間隙也小。因此，由吸引表面134及物體W造成的大壓力損失在將要流入吸引空間132中的空氣中發生。由於流入吸引空間132中的空氣量受到壓力損失限制，因此第一吸引墊12及第二吸引墊13中的負壓的降低受到限制。

如上所述，如果在搬運物體W時受到的力的平移分量及旋轉分量這兩者的影響(即，平移及旋轉)可由保持力抵消，則可在不相對於搬運手10平移及旋轉的情況下搬運物體W。因此，第一吸引墊12的吸引空間122的面積可根據搬運狀況來決定，使得可確保必要的負壓(吸引力)量，並且可通過抵消由負壓造成的平移分量的力的影響的保持力來保持物體W。此外，第二吸引墊13的吸引空間132的面積可被確定為使得物體W可由抵消旋轉分量的力的影響的保持力保持。

這使得可在不相對於搬運手10平移及旋轉物體W的情況下保持並搬運物體W。根據本實施例，物體W可由第一吸引墊12及第二吸引墊13穩定地保持，並且第一吸引墊12及第二吸引墊13的結構可簡化。特別地，關於Z方向，對應於凸起部分121及凸起部分131的高度的空間就足夠了。因此，本實施例有利於減小搬運手10的厚度，同時確保對物體W的保持力。簡化結構還有利於降低搬運手10的生產成本、提高生產率及提高耐用性。

以下將描述搬運手10的配置的更詳細的示例。吸引墊的數量不限於兩個。然而，吸引墊的數量較佳地是兩個，除非存在其他大的折衷因素，諸如難以支撐物體W。這是因為如果存在三個或更多個吸引墊，並且一個吸引墊的吸引表面與物體W進行表面接觸，則難以使剩餘兩個或更多個吸引墊的吸引表面與物體進行表面接觸。由於這使空氣流入剩餘兩個或更多個吸引墊的吸引空間中，因此每個吸引墊的吸引空間中的負壓更容易降低。需注意，該問題可通過設置多個空氣通道來避免。然而，結構變得複雜，從而造成在通用性及成本方面的缺點。而且，如果吸引墊的數量增大，則物體W的支撐點分佈到那些吸引墊，並且在首先進行表面接觸的吸引墊的表面接觸中容易出現問題。然而，通過將多個吸引墊緊密地佈置，可解決吸引墊的數量的增大所帶來的問題。此外，如果物體的翹曲及變形形狀的趨勢被限定，或者如果物體因其自身的重量而變形並且可在三個或更多個支撐點處被支撐，則可設置三個或更多個吸引墊。

第二吸引墊13的吸引表面134較佳地比第一吸引墊12的吸引表面124小得多。這是因為如果第二吸引墊的吸引表面134大，則在吸引表面134與物體W之間的間隙變大，並且負壓降低。另一方面，吸引力取決於負壓的量值(magnitude)及吸引溝槽132的面積。為了防止負壓減小，應當充分地確保凸起部分131的寬度，使得在吸引表面134與物體W之間的間隙變小，並且形成限制空氣流入吸引空間132中的壓力損失區域。即，可根據吸引墊13所需的吸引力來決定吸引表面134的尺寸、凸起部分131的寬度、吸引空間132的面積等。為了容易地獲得本實施例的效果，搬運手10較佳地被設計成使吸引表面134小。需注意，取決於包括物體W的翹曲及變形的大小的搬運條件，吸引表面134變大，但是可能必需增大吸引支撐件131的寬度或增大吸引空間132的面積。

如果在吸引開始之前的吸引表面134及物體的相對位置未知或不確定，則吸引墊13的結構較佳地是相對於平行於Z軸的線為點對稱的。例如，吸引表面134等可具有圓形形狀。這有利於減小在吸引表面134與物體之間的間隙並且抑制空氣流入吸引空間132中，不管物體被支撐在吸引表面134上的位置如何。

另一方面，例如，如果所有物體相對於重心位置點對稱地翹曲，則吸引表面134可具有在相對於作為中心的重心位置G的周向方向上較長且在徑向方向上較短的結構。這有利於使間隙小，因為吸引表面134的間隙改變的方向是沿物體的徑向方向設置的。這可增大形成負壓的吸引空間132的面積，並且增大第二吸引墊13的吸引力。如果吸引墊13的吸引空間132的面積小，則吸引空間132的整個區域可以是吸引孔133的區域。

考慮到物體W的尺寸及物體W在搬運手10上的佈置準確度，較佳地，在非吸引狀態下，吸引表面124可以將物體W佈置成處於很好的平衡，而不使物體W掉落。因此，吸引表面124可具有在X-Y平面上的一個或多個方向上長的形狀。例如，吸引表面124可具有在基座11的長軸方向上長的形狀或在相對於作為中心的重心位置G的周向方向上長的形狀，或者可在與穿過第一吸引墊12的中心及第二吸引墊13的中心的虛擬線正交的方向上為長。吸引表面124較佳地具有在以重心位置G為起點的圓的切線方向上為大的尺寸，以便在吸引之前容易地支撐物體W。

如圖2A所示，第一吸引墊12可包括在凸起部分121中的阻礙物125。阻礙物125可導致壓力損失，以限制空氣流入吸引孔123中。因此，吸引墊12的吸引空間122中的壓力減小可在由阻礙物125部分地劃分開的多個部分空間中順序地進行。由於這使得可逐漸地校正物體W的形狀，因此可逐漸減小吸引表面124與物體W之間的間隙。這有利於促成在物體W與吸引表面124之間的表面接觸。可根據物體W的翹曲及變形的尺寸來決定阻礙物125的數量及佈置以及阻礙物125之間的間隔。例如，可決定壓力首先減小的部分空間(最靠近吸引孔123的部分空間)的面積及用於該部分空間的阻礙物125，使得吸引表面124的面向該部分空間的部分通過由部分空間中的負壓引起的吸引力與物體W進行表面接觸。這有利於在吸引開始之後的較早時刻部分地使吸引表面124及物體W彼此進行表面接觸。這使得可在第二吸引墊13的吸引表面134對在物體W與第一吸引墊12的表面124之間的表面接觸的不利影響變大之前使第一吸引墊12的吸引表面124與物體W進行表面接觸。

此外，在非吸引狀態下，由於吸引墊12的佈置及物體W的翹曲及變形的形狀，阻礙物125可允許間隙在第一吸引墊12的吸引表面124的在縱向方向上的一端處暫時地變大。在這種情況下，可順序地減小由吸引墊12的吸引空間122中的阻礙物125部分地劃分開的部分空間中的壓力，並且順序地使多個部分空間上的間隙小。因此，即使在初始狀態下間隙大的部分中，間隙也逐漸地變小，並且由此引起的壓力損失減小空氣流入並且促成部分空間中的壓力減小。因此，促成在吸引表面124與物體W之間的表面接觸。為了增強該效果，如果可能的話，較佳地從在間隙小的位置處的部分空間執行壓力減小。這是因為在間隙小的位置處，空氣略流入部分空間中，壓力減小可以可靠地執行。

圖4示意性地示出了限制空氣流動的阻礙物125的配置的另一個示例。如圖4所示，可在凸起部分121與阻礙物125之間形成間隙，並且該間隙可用作通道。圖5A示意性地示出了阻礙物125的配置的又一個示例。如圖5A所示，可在吸引表面124與阻礙物125的上表面之間設置有間隙，並且該間隙可用作通道。在這種情況下，當被吸引的空氣在吸引孔123的方向上流動時，可產生用於吸引物體W(如伯努利卡盤)的力。而且，在吸引表面124與物體W進行表面接觸的狀態下，在吸引表面124與阻礙物125的上表面之間的空間也通過負壓使吸引力作用在物體W上。圖5B示意性地示出了阻礙物125的配置的又一個示例。如圖5B所示，可在阻礙物125與限定吸引空間122的下表面的底表面之間設置有間隙，並且該間隙可用作通道。

第一吸引墊12及第二吸引墊13可佈置在相對於物體W的重心位置G為點對稱的位置處，或者可佈置在相對於物體W的重心位置G不是點對稱的位置處。例如，第一吸引墊12與第二吸引墊13可被佈置成使得在第一吸引墊12與重心位置G之間的距離變得短於在第二吸引墊13與重心位置G之間的距離。在這種情況下，第一吸引墊12可容易地保持物體W，並且可使第二吸引墊13搬運物體W所需的保持力小。

可根據物體W的尺寸、翹曲及變形的程度等來決定在第一吸引墊12與第二吸引墊13之間的距離。這裡，物體W與第一吸引墊12的吸引表面124之間的平行度及物體W與第二吸引墊13的吸引表面134之間的平行度之間的差異可隨在第一吸引墊12與第二吸引墊13之間的距離的增大而變大。

空氣通道14較佳地具有幾乎不引起空氣通道14中的壓力損失的形狀。這是因為如果壓力損失幾乎不發生，則空氣流量增大，吸引表面124可更容易與物體W進行表面接觸，可由第一吸引墊12及第二吸引墊13確保高負壓，並且可獲得大保持力。另一方面，從空氣通道14的分支部分到第二吸引墊13的區段中的壓力損失可大於從分支部分到第一吸引墊12的區段中的壓力損失。這裡，分支部分是第一吸引墊12及第二吸引墊13共用的通道分支到第一吸引墊12及第二吸引墊13的部分。與第二吸引墊13的吸引表面134相比，該配置有利於優先地使第一吸引墊12的吸引表面124與物體W進行表面接觸。而且，該配置有利於防止第一吸引墊12經受由空氣流入第二吸引墊13的吸引空間132中引起的負壓的減小。從吸引力供應源V1到第二吸引墊13的空氣通道14的長度可長於從吸引力供應源V1到第一吸引墊12的空氣通道14的長度。

取決於物體W的翹曲及變形的形狀，第二吸引墊13的吸引表面134可在第一吸引墊12的吸引表面124之前與物體W進行表面接觸，並且第一吸引墊12的吸引表面124可能無法與物體W進行表面接觸。這可例如在吸引開始時物體W與第二吸引墊13的吸引表面134之間的平行度小於物體W與第一吸引墊12的吸引表面124之間的平行度時發生。為了避免這種情況，可在第二吸引墊13的凸起部分131上設置有間隙形成部分。即使第二吸引墊13與物體W進行接觸，間隙形成部分也在物體W與凸起部分131之間形成間隙。可通過例如在凸起部分131中設置凸起部分或凹入部分來形成間隙形成部分。替代地，可通過增大凸起部分131的上表面的平坦度來提供間隙形成部分，並且在一個示例中，第二吸引墊13的凸起部分131的上表面的平坦度可設置為0.005或更大。替代地，第二吸引墊13的凸起部分131的上表面的平坦度可大於第一吸引墊12的凸起部分121的上表面的平坦度。即使在吸引表面134與物體W之間的平行度小，這也可減小第二吸引墊13對物體W的吸引力。即使通過減小第二吸引墊13對物體W的吸引力來使物體W及第二吸引墊13的吸引表面134被設置成處於靠近表面接觸的狀態，吸引表面134也容易地與物體W分離。因此，第一吸引墊12的吸引表面124容易地與物體W進行表面接觸。根據該方法，第一吸引墊12的吸引表面124與物體W彼此可更容易進行表面接觸。然而，存在第二吸引墊13對物體W的保持力容易地變小的折衷。為此，該方法不一定合適。

基座11可例如由諸如陶瓷、金屬或塑膠等材料製成。基座11較佳地由幾乎不因其自身重量造成變形影響的材料製成，即，由硬且輕的材料製成。更具體地，基座11可由氧化鋁或SiC製成。第一吸引墊12的凸起部分121及第二吸引墊13的凸起部分131可例如由諸如陶瓷、金屬、塑膠或橡膠之材料製成。第一吸引墊12的凸起部分121及第二吸引墊13的凸起部分131較佳地由高耐用性的材料製成。用軟質材料製成凸出部分有利於在吸引表面與物體W之間的表面接觸。因此，如果滿足耐用性條件，則第一吸引墊12的凸起部分121由具有寬彈性區域的軟質材料(諸如橡膠)製成是有利的。此外，在需要耐用性的地方，第一吸引墊12的凸起部分121可由硬質陶瓷或金屬製成。更具體地，第一吸引墊12的凸起部分121可由諸如氧化鋁、SiC或TiO ₂之陶瓷材料或諸如SUS、鋁之材料製成。為了避免在吸引表面134與物體W之間的表面接觸，第二吸引墊13的凸起部分131可由高耐用性的硬質材料(例如陶瓷或金屬)製成。更具體地，第二吸引墊13的凸起部分131可由諸如氧化鋁、SiC或TiO ₂之陶瓷或諸如SUS、鋁之材料製成。

設置在吸引墊12及13中的每一者中的吸引孔的數量不限於一個。例如，代替在吸引墊12中設置吸引孔123，吸引空間122可直接地與空氣通道14連通。這有利於減小在吸引空間122與空氣通道14之間的壓力損失。此外，例如，可在一個吸引空間122中設置多個吸引孔。因此，例如，即使在吸引開始時在吸引表面124的任何位置處存在與物體W的間隙，也可以使吸引表面124容易地與物體W進行表面接觸。而且，例如，如圖6所示，吸引墊12的吸引空間122可由阻礙物125劃分為兩個或更多個部分空間(partial space)，並且與空氣通道14連通的吸引孔123可設置在每個部分空間中。這裡，可調整多個吸引孔123中的每一者中的壓力損失。

取決於搬運狀況，搬運物體所需的保持力可以是小的。在這種情況下，第二吸引墊13可替換為一個或多個接觸支撐部分，該一個或多個接觸支撐部分通過接觸而不吸引來支撐物體W。在這種情況下，第一吸引墊12的吸引表面124可容易地與物體W進行表面接觸，並且因空氣流入到第二吸引墊13的吸引空間132中而引起的第一吸引墊12的吸引空間122中的負壓的減小被消除。因此，可提高第一吸引墊12的保持力。在這種情況下，為了通過根據物體W的負載的摩擦力來保持物體W，代替第二吸引墊13設置的一個或多個接觸支撐部分較佳地具有摩擦係數高的配置。所述一個或多個接觸支撐部分可由例如橡膠等構件形成。當物體W被由橡膠等軟質構件形成的接觸支撐部分支撐時，該接觸支撐部分通過物體W的負載在Z方向上膨脹/收縮，並且排斥力根據膨脹/收縮量來改變。因此，在吸引時第一吸引墊12的吸引表面124與物體W可容易地進行表面接觸。包括第一吸引墊12的吸引表面124的最小規則多邊形(regular polygon)的最大尺寸較佳地大於包括所述一個或多個接觸支撐部分的最小規則多邊形的最大尺寸。替代地，包括第一吸引墊12的吸引表面124的最小規則多邊形的面積較佳地大於包括所述一個或多個接觸支撐部分的最小規則多邊形的面積。

設置在搬運手10中的支撐件或吸引墊的數量不限於特定數量。例如，如圖7所示，第一吸引墊12可替換為多個吸引墊12A。多個吸引墊12A可形成第一吸引保持器，並且吸引墊13可形成第二吸引保持器。包括第一吸引保持器的吸引表面的最小規則多邊形的最大尺寸較佳地大於包括第二吸引保持器的吸引表面的最小規則多邊形的最大尺寸。替代地，包括第一吸引保持器的吸引表面的最小規則多邊形的面積較佳地大於包括第二吸引保持器的吸引表面的最小規則多邊形的面積。較佳地，第一吸引保持器對物體W施加的吸引力的最大值大於第二吸引保持器對物體W施加的吸引力的最大值。形成第一吸引保持器的多個吸引墊12A可靠近彼此佈置。這有利於抑制通過由多個吸引墊12A形成第一吸引保持器引起的吸引力的降低。

例如，如圖8所示，第二吸引墊13可替換為多個吸引墊13A。在這種情況下，多個吸引墊13A較佳地靠近彼此佈置。這可在吸引時將空氣流入多個吸引墊13A中的量抑制為預定量或更少，並且減小在物體W與多個吸引墊13A的吸引表面之間的間隙。此外，促成第一吸引墊12對物體W的支撐。因此，可使多個吸引墊13A起到像第二吸引墊13的作用。

此外，多個吸引墊12A中的一些可替換為作為不具有吸引結構的接觸支撐部分的支撐構件，或者多個吸引墊13A中的一些或全部可替換為作為接觸支撐部分的支撐構件。

搬運手10包括多個支撐件，並且多個支持件可包括至少一個吸引墊。多個支撐件可以是三個或更多個支撐件。除了一個或多個吸引墊之外，多個支撐件還可包括一個或多個接觸支撐部分。

如果佈置多個吸引墊13A，如圖8所示，則較佳地，在物體W與多個吸引墊13A中的每一者的吸引表面之間的間隙不太大。間隙的尺寸可取決於在一個吸引墊13A對物體W的支撐位置與另一個吸引墊13A對物體W的支撐位置之間的距離。因此，如果在多個吸引墊13A之間的距離太長，則在物體W與多個吸引墊13A中的一者的吸引表面之間的間隙變大，並且空氣流入增大。因此，無法確保負壓。

為了確保負壓，間隙最大處的部分的間隙較佳地被抑制到40μm或更小，但是它也受到吸引墊的吸引表面的形狀或空氣吸引的流量影響。空氣流入對負壓的影響已經使用吸引表面具有圓形形狀(直徑=約6mm)的吸引墊進行檢查。因此，在最大部分的間隙為約40μm的配置中，與在沒有間隙的狀態下的負壓相比，確認確保了多於一半的負壓。

這裡將描述作為物體被搬運的矽晶圓的示例。矽晶圓有時因為製程(諸如曝光)而翹曲。關於這種翹曲，由於圖案的形狀及佈置，矽晶圓通常從其中心朝向外周邊幾乎呈圓形形狀翹曲。為了獲得本實施例的效果，可將多個支撐件佈置在跨矽晶圓的中心定位的兩個區域中。在這種情況下，簡單在忽略基座11或矽晶圓的自重變形的影響的情況下考慮，在矽晶圓與吸引表面等之間的平行度的差異可以是與兩個區域之間的距離幾乎成比例的量。在吸引表面與矽晶圓之間的間隙可與平行度的差異成比例。在矽晶圓具有8或12英寸的大直徑的情況下，在支撐矽晶圓的兩個區域之間的距離可為長。關於當前需求量大的8英寸矽晶圓，將考慮有利於獲得本實施例的效果的配置。

作為8英寸矽晶圓的問題，當翹曲產生數百μm的高度差時，搬運手無法保持矽晶圓。這裡將考慮矽晶圓具有200μm翹曲的情況。例如，將考慮如圖8所示佈置多個吸引墊13A的情況。在吸引墊12與多個吸引墊13A之間的距離假定為100mm。假設多個吸引墊13A的數量為兩個，兩個吸引墊13A之間的距離為10mm，並且每個吸引墊13A的吸引表面的外徑為5mm。在該配置中，當使吸引墊12與矽晶圓進行表面接觸時，在吸引墊13A與矽晶圓之間的間隙最大為40μm。即，發現在如上所述的配置中，間隙可被抑制到最大40μm，並且可獲得本實施例的效果。考慮到要獲得大效果的情況，或者需要處理更大的翹曲量的情況，發現在兩個吸引墊13A之間的距離較佳地更短。

這也適用於用接觸支撐部分代替兩個吸引墊13A中的一者的情況，並且在吸引墊13A與接觸支撐部分之間的距離較佳地為10mm或更小。此外，如果將多個吸引墊13A全部替換為接觸支撐部分，則矽晶圓可由所有接觸支撐部分支撐，但是沒有空氣流入的影響。因此，在相鄰接觸支撐部分之間的距離也較佳地為10mm或更小。需注意，更具體地，距離為10mm或更小意味著距離在0mm或10mm的範圍內。距離為0mm意味著兩個接觸支撐部分彼此接觸。

在一個實施例中，被配置為支撐要運送的物體的多個支撐件被佈置在基座上，並且多個支撐件可包括被配置為吸引並支撐物體的吸引墊及通過接觸而不吸引來支撐物體的第一接觸支撐部分及第二接觸支撐部分。在第一接觸支撐部分與第二接觸支撐部分之間的距離可以是10 mm或更小。吸引墊可佈置在與第一接觸支撐部分及第二接觸支撐部分分開的位置處(例如，佈置在分開20mm或更多、30mm或更多、40mm或更多、50mm或更多、60mm或更多、70mm或更多、80mm或更多、90mm或更多、或100 mm或更多的位置處)。

搬運手10用來吸引物體W的吸引方法不限於真空吸引。例如，伯努利卡盤或電磁卡盤可用作吸引方法。即使在使用伯努利卡盤或電磁卡盤時，如果在物體W與吸引表面之間的距離因物體W的翹曲及變形而偏離最佳距離，吸引力也減小。當一個吸引墊的尺寸小於另一個吸引墊的尺寸時，在物體W與所述一個吸引墊的吸引表面之間的距離不增大，並且可抑制吸引力的減小。

這裡，在Z方向上的高度低於吸引表面124及吸引表面134的高度的突起部分可設置在基座11上。當物體W被放在搬運手10上時，或者當吸引開始時，如果物體W因振動等而移動，則突起部分可發揮停止或衰減移動的功能。突起部分較佳地位於可停止物體W的移動並且不支撐物體W這樣的高度及位置。而且，突起部分可由諸如橡膠的軟質材料製成，以便在不損壞物體的情況下容易地停止或衰減移動。

這裡，如在日本專利申請No. 2017-107066中那樣，第一吸引墊12及第二吸引墊13中的每一者可具有使吸引表面的結構與物體一致的結構。例如，即使只有第一吸引墊12具有如日本專利申請No. 2017-107066中那樣的結構，第二吸引墊13的空氣流入量也減小，並且可獲得如實施例中的效果。此外，在這種情況下，由於只有第一吸引墊12被配置得厚，因此取決於整個設備配置，可防止在第二吸引墊13的位置處的物理干擾。此外，第二吸引墊13可用接觸支撐部分替換。

圖9是示出根據另一個實施例的搬運手20的配置的視圖。搬運手20可附接到搬運要運送的物體W(物體)的搬運設備的可移動部分。物體W可以是例如基板，諸如用於製造半導體裝置的晶圓或用於製造液晶顯示器裝置的玻璃板。搬運手20通過吸引物體W來保持物體W。

如圖9所示，搬運手20可包括形成搬運手20的主體的基座21及用作佈置在基座21上的多個支撐件的第一吸引墊22及第二吸引墊23。搬運手20可包括被配置為向第一吸引墊22及第二吸引墊23施加吸引力的線路。該線路可包括與第一吸引墊22連通的第一空氣通道241及與第二吸引墊23連通的第二空氣通道242。第一吸引力供應源V22可連接到第一空氣通道241。第二吸引力供應源V23可連接到第二空氣通道242。第一吸引力供應源V22及第二吸引力供應源V23可由吸引控制單元VC控制。第一吸引墊22及第二吸引墊23可與物體W的背表面接觸以支撐物體W並且通過負壓對物體W施加吸引力。在第一吸引墊22中，為了產生大於第二吸引墊23的吸引力，形成負壓來吸引的吸引空間的面積大於第二吸引墊23中的吸引空間的面積。此外，第一吸引墊22在平行於X-Y平面的方向上的尺寸大於第二吸引墊23在平行於X-Y平面的方向上的尺寸。

當由搬運手20保持物體W時，第一吸引墊22及第二吸引墊23通過從單獨的空氣通道及吸引力供應源供應的負壓來吸引物體W。由於第一空氣通道241及第二空氣通道242是獨立的，因此即使在第一吸引墊22及第二吸引墊23中發生空氣流入，也不由此影響在不發生空氣流入的吸引墊中的壓力減小。因此，如果在第一吸引墊22上發生與物體W的表面接觸，則可通過接近第一吸引力供應源V22所達到的壓力的壓力(即高負壓)來吸引物體W。因此，第一吸引墊22可通過不取決於流入第二吸引墊23的空氣的流入量的高吸引力來穩定地吸引物體W。

首先，可開始由第一吸引墊22進行的吸引，使得第一吸引墊22在第二吸引墊23之前與物體W進行表面接觸。在第一吸引墊22與物體W進行表面接觸之後，可開始由第二吸引墊23進行的吸引。這允許第一吸引墊22容易地與物體W進行表面接觸。而且，第二吸引墊23不需要首先有意地採取用於防止表面接觸的裝置。例如，不必要增大第二吸引墊23的吸引表面的平坦度。這是因為當第一吸引墊22與物體W進行表面接觸時，由第二吸引墊23進行的吸引幾乎不干擾在第一吸引墊22與物體W之間的表面接觸的維持。

作為在第一吸引墊22與物體W之間進行表面接觸之後由第二吸引墊23執行吸引的方法，例如，可使用通過第一吸引力供應源V22的壓力確定表面接觸的方法等。當第一吸引墊22與物體W進行表面接觸時，第一吸引墊22、第一空氣通道241及第一吸引力供應源V22中的一些中的壓力持續地下降直至所獲得的壓力。這裡，當設置被配置為檢測這些區段中的壓力的感測器，並且壓力降低到預定閾值或更小時，吸引控制單元VC可確定在第一吸引墊22與物體W之間的表面接觸已經發生。在確定第一吸引墊22與物體W之間已經發生表面接觸之後，吸引控制單元VC可開始由第二吸引力供應源V23進行空氣吸引。因此，可在第一吸引墊22與物體W進行表面接觸之後開始由第二吸引墊23進行吸引。替代地，吸引控制單元VC可從開始由第一吸引力供應源V22進行空氣吸引起經過預定時間之後開始由第二吸引力供應源V23進行空氣吸引。由於被配置為檢測壓力的感測器不是必須的，因此這種控制有利於降低成本。這裡，為開始吸引設置相對較長的時間差有利於穩定操作，但是從產量的角度來看是不利的。因此，可根據應用目的來決定開始吸引的時間差。

在另一個實施例中，吸引墊的數量不必限於兩個。此外，空氣通道的數量及吸引力供應源的數量不必限於兩個。例如，當設置三個或更多個吸引墊及與吸引墊的數量一樣多的空氣通道及吸引力供應源時，空氣流入某個吸引墊中不影響其他吸引墊。此外，例如，可通過在一個吸引墊的適當位置處設置多個吸引孔以及用於吸引孔的單獨的空氣通道及吸引力供應源來增強吸引效果。如果多個吸引墊緊密地佈置，則多個緊密地佈置的吸引墊可由一個獨立的空氣通道及一個獨立的吸引力供應源控制，或者可由與吸引墊一樣多的單獨的空氣通道及吸引力供應源控制。

儘管已經參考示例性實施例描述了本發明，但是應當理解，本發明不限於所揭示的示例性實施例。所附請求項的範圍應當被賦予最廣泛的解釋，以便涵蓋所有這種改型及等同的結構及功能。

10:搬運手 11:基座 12:第一吸引墊 13:第二吸引墊 14:空氣通道 20:搬運手 21:基座 22:第一吸引墊 23:第二吸引墊 121:凸起部分 122:吸引空間 123:吸引孔 124:保持表面 125:阻礙物 131:凸起部分 132:吸引空間 133:吸引孔 134:保持表面 241:第一空氣通道 242:第二空氣通道 12A:吸引墊 13A:吸引墊 G:重心位置 OS:面向表面 V1:吸引力供應源 V22:第一吸引力供應源 V23:第二吸引力供應源 VC:吸引控制單元 W:物體

[圖1]是示出根據一個實施例的搬運手的配置的示意圖；

[圖2A]是示出第一吸引墊的配置的示意性平面圖；

[圖2B]是示出第一吸引墊的配置的示意性剖視圖；

[圖3A]是示出第二吸引墊的配置的示意性平面圖；

[圖3B]是示出第二吸引墊的配置的示意性剖視圖；

[圖4]是示出第一吸引墊的配置的另一個示例的示意性平面圖；

[圖5A]是示出第一吸引墊的配置的又一個示例的示意性剖視圖；

[圖5B]是示出第一吸引墊的配置的又一個示例的示意性剖視圖；

[圖6]是示出第一吸引墊的修改的示意圖；

[圖7]是示出根據實施例的搬運手的修改的示意圖；

[圖8]是示出根據實施例的搬運手的另一個修改的示意圖；並且

[圖9]是示出根據另一個實施例的搬運手的配置的示意圖。

10:搬運手

11:基座

12:第一吸引墊

13:第二吸引墊

14:空氣通道

G:重心位置

OS:面向表面

V1:吸引力供應源

W:物體

Claims

一種被配置為搬運物體的搬運手，包括：基座；第一吸引支撐部分，佈置在所述基座上，並且被配置為以第一區域來吸引所述物體而支撐所述物體；以及第二吸引支撐部分，被配置為以小於所述第一區域的第二區域來吸引所述物體而支撐所述物體；其中所述物體係由所述第一吸引支撐部分與所述第二吸引支撐部分支撐，以使所述物體的重心位置被佈置在所述第一吸引支撐部分與所述第二吸引支撐部分之間，且所述第一吸引支撐部分與所述重心位置之間的距離小於所述第二支撐部與所述重心位置之間的距離。
根據請求項1所述的搬運手，其中所述第一區域係具有與所述物體的所述重心位置的徑向方向為正交的方向上為長的形狀。
根據請求項1所述的搬運手，其中所述第二區域係具有圓形形狀。
根據請求項1所述的搬運手，其中所述第二吸引支撐部分係以比所述第一吸引支撐部分更弱的力來吸引所述物體。
根據請求項1所述的搬運手，其中所述基座包括在所述物體由所述第一吸引支撐部分及所述第二吸引支撐部分支撐的狀態下面向所述物體的面向表面，並且所述第二吸引支撐部分在平行於所述面向表面的方向上的最大尺寸小於所述第一吸引支撐部分。
根據請求項1所述的搬運手，其中由所述第二吸引支撐部分與所述物體接觸的所述第二區域的外邊緣包圍的面積小於由所述第一吸引支撐部分與所述物體接觸的所述第一區域的外邊緣包圍的面積。
根據請求項1所述的搬運手，其中所述第一吸引支撐部分包括凸起部分，所述凸起部分被配置為包圍吸引空間，其中壓力被減小以吸引所述物體。
根據請求項7所述的搬運手，其中所述第一吸引支撐部分還包括佈置在所述吸引空間中的阻礙物。
根據請求項8所述的搬運手，其中所述阻礙物被佈置成在所述吸引空間內限定由所述阻礙物部分地彼此劃分開的多個部分空間。
根據請求項1所述的搬運手，其中所述第二吸引支撐部分包括間隙形成部分，所述間隙形成部分被配置為即使所述第二吸引支撐部分及所述物體接觸也形成與所述物體的間隙。
根據請求項1至10中任一項所述的搬運手，其中所述第一吸引支撐部分對所述物體的吸引及所述第二吸引支撐部分對所述物體的吸引被單獨地控制。
一種被配置為搬運物體的搬運手，包括：基座；以及吸引支撐部分，佈置在所述基座上，並且被配置為以第一區域來吸引所述物體而支撐所述物體；以及接觸支撐部分，被配置為以小於所述第一區域的第二區域通過接觸而不吸引，來支撐所述物體；其中所述物體係由所述吸引支撐部分與所述接觸支撐部分支撐，以使所述物體的重心位置被佈置在所述吸引支撐部分與所述接觸支撐部分之間，且所述吸引支撐部分與所述重心位置之間的距離小於所述接觸支撐部與所述重心位置之間的距離。
根據請求項12所述的搬運手，其中所述第一區域係具有與所述物體的所述重心位置的徑向方向為正交的方向上為長的形狀。
根據請求項12所述的搬運手，其中所述第二區域係具有圓形形狀。
根據請求項12所述的搬運手，其中所述基座包括在所述物體由所述吸引支撐部分與所述接觸支撐部分支撐的狀態下面向所述物體的面向表面，並且所述接觸支撐部分在平行於所述面向表面的方向上的最大尺寸小於所述吸引墊。
根據請求項12至15中任一項所述的搬運手，其中所述吸引支撐部分包括凸起部分，所述凸起部分被配置為包圍吸引空間，其中壓力被減小以吸引所述物體。
根據請求項16所述的搬運手，其中所述吸引支撐部分還包括設置在所述吸引空間內的阻礙物。
根據請求項17所述的搬運手，其中所述阻礙物被佈置成在所述吸引空間內限定由所述阻礙物部分地彼此劃分開的多個部分空間。
一種被配置為搬運物體的搬運手，包括：基座；以及多個支撐件，所述多個支撐件佈置在所述基座上並且被配置為支撐所述物體，其中所述多個支撐件包括被配置為吸引所述物體的第一吸引墊及被配置為以比所述第一吸引墊更弱的力吸引所述物體的第二吸引墊，並且所述第一吸引墊包括凸起部分及阻礙物，所述凸起部分被配置為包圍吸引空間，其中壓力被減小以吸引所述物體，所述阻礙物佈置在所述吸引空間中。
一種被配置為搬運物體的搬運手，包括：基座；以及多個支撐件，所述多個支撐件佈置在所述基座上並且被配置為支撐所述物體，其中所述多個支撐件包括被配置為吸引所述物體的吸引墊及被配置為通過接觸而不吸引來支撐所述物體的接觸支撐部分，並且由所述接觸支撐部分與所述物體接觸的區域的外邊緣包圍的面積小於由所述吸引墊與所述物體接觸的區域的外邊緣包圍的面積，所述吸引墊包括凸起部分及阻礙物，所述凸起部分被配置為包圍吸引空間，其中壓力被減小以吸引所述物體，所述阻礙物佈置在所述吸引空間中。