ロボットハンドおよび基板搬送ロボット
【課題】 既存のロボット本体を交換することなく、基板の搬送可能領域を大きくすることができる基板搬送ロボットのロボットハンドを提供する。
【解決手段】 ロボットハンド２０を伸縮状態とすることによって、ロボットアームの先端部の可動領域では、ウェハ２１の搬送に必要な可動領域に達しない場合であっても、ウェハ２１の搬送に必要なウェハ２１の可動領域を得ることができる。これによってロボット本体を交換することなく、搬送元位置または搬送先位置の変更可能な範囲を広げることができる。またロボットハンド２０を縮退状態とすることで、ロボットアームを構成するアーム部分が他の装置と干渉する可能性を減らすことができ、ロボットの移動における制約を少なくすることができる。
【解決手段】 ロボットハンド２０を伸縮状態とすることによって、ロボットアームの先端部の可動領域では、ウェハ２１の搬送に必要な可動領域に達しない場合であっても、ウェハ２１の搬送に必要なウェハ２１の可動領域を得ることができる。これによってロボット本体を交換することなく、搬送元位置または搬送先位置の変更可能な範囲を広げることができる。またロボットハンド２０を縮退状態とすることで、ロボットアームを構成するアーム部分が他の装置と干渉する可能性を減らすことができ、ロボットの移動における制約を少なくすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を支持するロボットハンドおよび基板搬送ロボットに関し、特に半導体ウェハを搬送するロボットハンドおよび基板搬送ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体処理設備内で半導体ウェハを搬送するために、ウェハ搬送ロボットが半導体処理設備内に設けられる。従来技術のウェハ搬送ロボットは、ロボットアームの先端部に、基板を支持するためのロボットハンドが装着される（たとえば特許文献１参照）。ロボットハンドがウェハを支持した状態で、ロボットアームがロボットハンドを変位移動させることで、搬送元位置にあるウェハを搬送先位置に搬送することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１１６０４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体処理設備として完成してから、搬送位置の設計変更が行われてウェハの搬送距離が延びると、既存のロボットから可動領域の大きい別のロボットに交換しなければならない場合がある。この場合、ロボットを交換するために費用および時間がかかってしまう。
【０００５】
またウェハ搬送ロボットは、搬送元位置から搬送先位置にウェハを搬送可能としたうえで、アーム移動時に他の装置との干渉が生じないよう構成され、さらに半導体処理設備に占める容積の小形化が望まれる。また半導体ウェハ以外の基板、たとえばガラス基板などの基板搬送ロボットであっても同様の問題が生じる。
【０００６】
したがって本発明の目的は、既存のロボットを交換することなく、基板の搬送可能領域を大きくすることができる基板搬送ロボットのロボットハンドを提供することである。
【０００７】
また本発明の他の目的は、基板搬送ロボットとして、移動時に他の装置との干渉が防がれ、基板の搬送可能領域を大きくすることができる基板搬送ロボットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、多関節ロボットのロボットアームの先端部に装着されるハンド基端部と、
基板を支持可能に形成され、基板を支持した状態で、ハンド基端部に対して変位自在に設けられる基板支持部と、
基板支持部をハンド基端部に対して変位駆動するハンド駆動手段とを含むことを特徴とするロボットハンドである。
【０００９】
また本発明は、ハンド駆動手段によって駆動されて、基板支持部に支持される基板を基板支持部に対して固定する固定手段をさらに含み、
固定手段は、基板支持部が予め定める設定位置へ移動するに連動して、基板支持部に支持される基板の基板支持部に対する固定を解除し、
基板支持部が前記設定位置からハンド基端部に近接するに連動して、基板支持部に支持される基板を基板支持部に対して固定することを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、ハンド駆動手段は、空気圧アクチュエータによって実現されることを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、ハンド駆動手段は、サーボモータによって実現されることを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、前記ロボットハンドと、
水平多関節型ロボットであって、ロボットアームの先端部にロボットハンドが着脱可能に装着されるロボット本体と、
ロボットハンドとロボット本体とを制御する制御手段とを含むことを特徴とする基板搬送ロボットである。
【００１３】
また本発明は、基板支持部がハンド基端部に向けて変位移動することで、ロボットの可動回転半径が最小となることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の本発明に従えば、ハンド駆動手段が基板支持部をハンド基端部に対して離反移動させることによって、ロボットハンドの全長寸法を長くすることができる。これによってロボットアームに起因する基板支持部の移動可能領域よりも、基板支持部をさらに遠くに移動させることができる。またハンド駆動手段が基板支持部をハンド基端部に対して近接移動させることによって、ロボットハンドの全長寸法を短くすることができる。これによってロボットハンドおよびロボットハンドが装着されたロボットが、他の装置と干渉することを防ぐことができる。このように基板支持部をハンド基端部に対して変位自在とすることで、基板の搬送可能な領域を増やすとともに他の装置との干渉を防ぐことができる。
【００１５】
本発明によれば、既存のロボットに本発明のロボットハンドを搭載することで、基板搬送ロボットの基板の搬送可能領域を増やすことができる。たとえば基板搬送ロボットが基板処理装置に設置された後に、基板の搬送距離が長くなるように設計変更がなされた場合であっても、本発明のロボットハンドに取り替えることで基板の搬送可能領域を増やすことができる。この場合、可動領域の広いロボットに交換する場合に比べて、交換費用および準備期間を短縮することができる。またハンド基端部に対して基板支持部を変位移動させることで、ロボットアームを構成するアーム部分が他の装置と干渉する可能性を減らすことができる。
【００１６】
また請求項２記載の本発明に従えば、ハンド駆動手段が基板支持部を設定位置に移動させると、基板支持部の移動に連動して固定手段は開放状態となる。固定手段が開放状態となると、搬送元位置にある基板を、基板支持部が支持可能な状態となる。また基板支持部が基板を支持した状態で、ハンド駆動手段が基板支持部を設定位置からハンド基端部に向けて移動させると、固定手段が固定状態となり、基板支持部に基板が固定される。また基板支持部が基板を支持した状態で、固定手段が開放状態となると、基板の固定が解除されて、支持した基板の搬送先位置への移載が可能な状態となる。
【００１７】
このように本発明によれば、固定手段は、基板支持部の移動に連動して、基板の固定および固定解除を行う。したがってハンド駆動手段が、基板支持部を変位移動させるだけで、基板の固定および固定解除を行うことができ、固定手段を駆動する駆動手段を別途必要とすることがない。これによってロボットハンドの小形化および軽量化を図ることができ、簡単な構成によって実現することができる。
【００１８】
また基板の固定および固定解除と、基板支持部の移動とを同時に行うことができ、サイクルタイムを短縮することができる。また基板支持部に支持される基板が固定手段によって固定された状態で、基板支持部を移動することで、基板支持部から基板がずれることが防がれ、基板支持部を高速で移動させることができる。
【００１９】
請求項３記載の本発明に従えば、ハンド駆動手段が空気が供給されることによって動作する空気圧アクチュエータによって実現されることで、電気モータに比べて小形にハンド駆動手段を実現することができ、ロボットハンド全体の小形化および軽量化を図ることができる。また基板支持部を滑らかに変位移動させることができ、基板支持部を移動するのに発生する衝撃および振動を抑えることができる。たとえば空気圧アクチュエータは、可動部を直線駆動するエアシリンダまたは可動部を回転駆動するロータリーアクチュエータによって実現される。
【００２０】
請求項４記載の本発明に従えば、ハンド駆動手段がサーボモータによって実現されることで、ハンド基端部に対する基板支持部の移動量を精度よく制御することができる。これによって基板支持部の移動量を把握するためのセンサを別途設ける必要がない。またハンド基端部に対して任意の位置に基板支持部を移動させることができ、移動速度の調整も容易である。これによって基板支持部を所望とする移動状態で移動させることができ、利便性を向上することができる。
【００２１】
請求項５記載の本発明に従えば、ロボット本体に、上述したロボットハンドが装着されることによって、基板搬送ロボットの基板搬送可能領域を広くすることができる。これによって既存のロボット本体を用いて、安価に基板搬送可能領域を広くすることができる。たとえば基板処理設備において、基板の搬送距離が変更されたとしても、可動領域の大きい別の多関節ロボットに交換する必要がなく、交換費用および交換準備時間を短縮することができる。
【００２２】
またロボット本体が多関節ロボットによって実現されることで、ロボットハンドの姿勢を任意の姿勢にすることができ、ロボットによる基板搬送動作を柔軟に行うことができる。これによって搬送元位置と搬送先位置とが複数ある場合、障害物を避けて基板搬送動作を行わなければならない場合などでも、基板搬送を行うことができる。
【００２３】
請求項６記載の本発明に従えば、基板支持部を基板の搬送元位置および搬送先位置に向かって移動させるにあたって、ロボットの向きを変える必要がある場合、ロボットの可動回転半径を最小となるように、ロボットハンドの全長を縮退させるとともにアームを変位させてロボットを角変位させて、ロボットの向きを変える。これによってロボットの向きを変えるときに必要な動作領域を最小にすることができ、他の装置との干渉を防ぐことができ、狭隘な空間に基板搬送ロボットを配置することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は、本発明の第１実施形態であるロボットハンド２０を示す正面図であり、図２は、図１の矢符Ａ２−Ａ２からロボットハンド２０を見て示す断面図である。また図３は、図２の矢符Ａ３−Ａ３からロボットハンド２０を見て示す断面図である。本実施の形態のロボットハンド２０は、円板状の半導体ウェハ２１を搬送するための基板搬送ロボットの一部を構成する。基板搬送ロボットは、クリーンルーム内において、予め設定される搬送元位置にあるウェハ２１を支持し、支持したウェハ２１を搬送先位置に移載する。
【００２５】
基板搬送ロボットは、多関節ロボットであるロボット本体２２と、ロボットハンド２０と、ロボット本体２２およびロボットハンド２０を制御するロボットコントローラとを含む。本実施の形態では、ロボット本体２２は、水平多関節ロボット、いわゆるスカラ型ロボットによって実現される。
【００２６】
ロボットハンド２０は、ハンド基端部３０と、基板支持部３１と、ハンド駆動手段３２とを含んで構成される。ハンド基端部３０は、ロボット本体２２のロボットアームの先端部２３に装着される。ハンド基端部３０は、ロボットアームの先端部２３に設定される基準軸線Ｌ１まわりに、基板支持部３１を角変位可能に支持する。ここで基準軸線Ｌ１は、ロボットアームの先端部２３を通過し、鉛直に延びる軸線である。
【００２７】
基板支持部３１は、ウェハ２１を支持可能に形成され、ハンド基端部３０に対して変位自在に設けられる。具体的には、基板支持部３１は、ウェハ２１を支持した状態で、前記基準軸線Ｌ１に垂直な移動軸線Ｌ２に沿う伸縮方向１９に変位自在に形成される。本実施の形態では、移動軸線Ｌ２は、基板支持部３１に固定的に設定されて水平に延びる。したがって基板支持部３１が基準軸線Ｌ１まわりに角変位するにともなって、移動軸線Ｌ２もまた、基準軸線Ｌ１まわりに角変位する。以下、伸縮方向１９のうち、基板支持部３１がハンド基端部３０に近づく方向を伸縮方向一方１９Ａとし、基板支持部３１がハンド基板部３０から遠ざかる方向を伸張方向他方１９Ｂと称する。
【００２８】
基板支持部３１は、ハンド基端部３０に支持される基部３５と、基部３５に連結されて水平に延びるブレード３６とを有する。ブレード３６は、基部３５から伸張方向他方１９Ｂに進むにつれて２つに分岐する略Ｖ字板状に形成されて、２つの先端部が形成される。ブレード３６は、移動軸線Ｌ２に関して対称に形成される。
【００２９】
ブレード３６は、ハンド基端部３０に対して予め定める間隔をあけて上方に配置される。これによって基板支持部３１が伸縮方向１９に変位したとしても、ブレード３６に支持したウェハ２１が、ハンド基端部３０に接触することが防がれる。本実施の形態では、ロボットハンド２０は、エッジクリップ型に形成される。この場合、ブレード３６は、ウェハ２１を乗載するための複数の乗載部３７を有する。乗載部３７は、残余のブレード部分に比べて、上方に突出する。そして各乗載部３７の乗載面にウェハ２１の下面の一部が乗載されることによって、ウェハ２１が基板支持部３１に支持される。
【００３０】
乗載部３７は、ウェハ２１の周縁部のうちそれぞれ異なる３箇所以上、本実施の形態では４箇所に接触して、ウェハ２１を下方から支持する。なお、隣接する乗載部３７の周方向間隔は、ウェハ２１が支持された場合のウェハ中心に対して１８０度以下に配置される。具体的には、ブレード３６の２つの先端部に第１乗載部３７Ａおよび第２乗載部３７Ｂがそれぞれ形成される。またブレードの基部３５には、第３乗載部３７Ｃおよび第４乗載部３７Ｄがそれぞれ形成される。
【００３１】
第１乗載部３７Ａおよび第２乗載部３７Ｂの乗載面は、伸縮方向一方１９Ａに向かうにつれて、下方に傾斜する。また第３乗載部３７Ｃおよび第４乗載部３７Ｄの乗載面は、伸縮方向他方１９Ｂに向かうにつれて、下方に傾斜する。また第１乗載部３７Ａおよび第２乗載部３７Ｂには、乗載面の伸縮方向他方１９Ｂ側にウェハ２１の周面に当接する当接部６７が形成される。当接部６７は、乗載面から上方に突出する。ウェハ２１は、その周面が第１および第２乗載部３７Ａ，３７Ｂの当接部６７に当接することによって、ブレード３６に対して位置合わせされた状態となる。
【００３２】
ハンド駆動手段３２は、ハンド基端部３０に設けられ、基板支持部３１をハンド基端部３０に対して変位駆動する。具体的には、ハンド駆動手段３２は、ハンド基端部３０に対して伸縮方向１９に変位自在に設けられる可動部３４と、可動部３４を伸縮方向１９に変位駆動する駆動部３８とを含んで構成される。可動部３４は、基部３１に形成される連結部４１によって基板支持部３１に固定される。これによって駆動部３８が可動部３４を伸縮方向一方１９Ａに変位駆動することで、基板支持部３１が可動部３４とともに伸縮方向一方１９Ａに移動する。また駆動部３８が可動部３４を伸縮方向他方１９Ｂに変位駆動することで、基板支持部３１が可動部とともに伸縮方向他方１９Ｂに変位駆動する。
【００３３】
本実施の形態では、ハンド駆動手段３２の駆動部３８は、複動型ロッドレスエアシリンダを含んで実現され、エア供給源からエアが供給されることによって、伸縮方向一方１９Ａおよび他方１９Ｂに可動部３４を変位駆動する。またハンド基端部３０には、基板支持部３１の基部３５を伸縮方向１９に案内する２つのレール３３が設けられ、レール３３は、伸縮方向１９に平行に延びる。基板支持部３１の基部３５は、レール３３に嵌合する嵌合部分４０を有することで、伸縮方向１９以外にずれることが防がれる。
【００３４】
図４は、基板支持部３１が伸縮方向一方１９Ａに移動した状態を示す正面図であり、図５は、図４の矢符Ａ５−Ａ５からロボットハンド２０を見て示す断面図である。ハンド駆動手段３２によって基板支持部３１を伸縮方向一方１９Ａに移動させた場合には、ハンド基端部３０と基板支持部３１とを合わせた伸縮方向１９のロボットハンド全長寸法Ｂ２が、移動前のロボットハンド全長寸法Ｂ１に比べて小さくなる。
【００３５】
言い換えると、基板支持部３１を伸縮方向他方１９Ｂに移動させた状態を伸張状態とし、基板支持部３１を伸縮方向一方１９Ａに移動させた状態を縮退状態とすると、縮退状態の全長寸法Ｂ２よりも、伸張状態の全長寸法Ｂ１を長くすることができる。たとえば本実施の形態では、縮退状態の全長寸法Ｂ１に比べて、伸張状態の全長寸法を約１００ｍｍ大きくすることができる。
【００３６】
このようにハンド駆動手段３２によって基板支持部３１を伸縮方向１９に移動させることによって、ロボットハンド全長寸法を変化させることができる。ロボットハンド２０の全長寸法を長くすることで、ロボットアームの先端部２３に対して、基板支持部３１をさらに遠くに移動させることができる。またロボットハンド２０の全長寸法を短くすることで、ロボットハンドを小形化することができ、他の装置とロボットハンド２０との干渉を防ぐことができる。なお本発明では、ハンド基端部３０に対して、基板支持部３０が伸縮方向１９に変位可能な構成であればよく、上述した構成に限定されない。
【００３７】
図６は、固定手段２７を説明するためにロボットハンド２０の一部を拡大して示す断面図である。本実施の形態では、ロボットハンド２０は、基板支持部３１に支持されるウェハ２１を基板支持部３１に対して固定する固定手段２７をさらに含む。図６（１）は、伸張状態のロボットハンド２０の一部を示し、図６（２）は、縮退状態のロボットハンド２０の一部を示す。
【００３８】
固定手段２７は、基板支持部３１が予め定める設定位置から伸縮方向一方１９Ａに移動すると、その移動動作に連動して、基板支持部３１によって支持されるウェハ２１の変位を阻止する固定状態となる。また固定手段２７は、基板支持部３１が設定位置から伸縮方向他方１９Ｂに移動すると、その移動動作に連動して、開放状態となる。開放状態となると、基板支持部３１がウェハ２１を支持していない状態で、基板支持部３１によるウェハ２１の支持が可能な状態となる。また開放状態となると、基板支持部３１がウェハ２１を支持した状態で、支持したウェハ２１の移載が可能な状態となる。本実施の形態では、設定位置は、基板支持部３１が伸縮方向他方１９Ｂに最も移動した最大伸張位置の近傍に設定され、たとえば最大伸張位置から数ミリ手前の位置に設定される。
【００３９】
本実施の形態では、固定手段２７は、各乗載部３７に乗載されたウェハ２１の周面に当接し、ウェハ２１を伸縮方向他方１９Ｂに変位させる当接部６０と、当接部６０を支持する支持部６１と、基板支持部３１の基部３５に固定されて支持部６１を案内する案内部６２と、ハンド基端部３０に固定される突起部６３と、ばね力発生部である圧縮コイルばね６４とを含んで構成される。
【００４０】
支持部６１は、基板支持部３１に対して、伸縮方向１９に変位自在に設けられ、案内部６２によって案内される。具体的には、支持部６１は、案内部６２に形成されるレール６５に嵌合する嵌合部分６９が形成されることによって、伸縮方向１９に変位自在に案内部６２によって案内される。また支持部６１と案内部６２とは、圧縮コイルばね６４によって接続される。圧縮コイルばね６４は、その軸線が伸縮方向１９に延びる。これによって圧縮コイルばね６４は、伸縮方向１９に力が与えられることで自然状態に比べて縮退する。また伸縮方向１９の力が解除されることで縮退状態から自然状態に復帰する。基板支持部３１とともに案内部６２が伸縮方向１９に移動すると、支持部６１は、圧縮コイルばね６４によって案内部６２に接続されているので、案内部６２とともに移動する。
【００４１】
支持部６１は、突起部６３と当接するための接触部分６６が形成される。図６（１）に示すように、基板支持部３１とともに移動する案内部６２につられて、支持部６１が伸縮方向他方１９Ｂに移動して、基板支持部３１が設定位置に達した場合には、支持部６１の接触部分６６は、突起部６３に当接する。そして支持部６１の伸縮方向他方１９Ｂへのさらなる移動が阻止される。
【００４２】
基板支持部３１が、設定位置を超えてさらに伸縮方向他方１９Ｂに移動した場合には、支持部６１が伸縮方向１９に移動することが阻止されているので、圧縮コイルばね６４が圧縮変形する。このとき支持部６１は、相対的に基板支持部３１に対して伸縮方向一方１９Ａに移動し、支持部６１に支持される当接部６０と、乗載部３７の当接部６７との間が広がる。
【００４３】
支持部６１に支持される当接部６０と、乗載部３７の当接部６７との間の距離が、ウェハ２１の直径よりも大きくなることで、基板支持部３１がウェハ２１を支持していない状態では、搬送元位置からウェハ２１を乗載部３７に乗載可能となる。また基板支持部３１がウェハ２１を支持している状態では、ウェハ２１の変位が許容された状態となり、ウェハ２１を搬送先位置に移載可能となる。
【００４４】
また図６（２）に示すように、乗載部３７にウェハ２１を乗載している状態で、基板支持部３１が設定位置よりも伸縮方向一方１９Ａに移動した場合には、支持部６１の接触部分６６と突起部６３との当接状態が解除されて、圧縮コイルばね６４が復元する方向に変形して、支持部６１が基板支持部３１に対して伸縮方向他方１９Ｂに移動する。これによって、圧縮コイルばね６４の復元力によって、当接部６０は、ウェハ２１の外周部に当接し、乗載部３７の当接部６７に向かう力をウェハ２１に与える。これによって固定手段２７の当接部６０と、乗載部３７の当接部６７とによって協働して、ウェハ２１を挟持することができる。これによって乗載部３７にウェハ２１を乗載するとともに、各当接部６０，６７によってウェハ２１を挟持することで、ウェハ２１の基板支持部３１に対するずれを確実に防ぐことができる。
【００４５】
このように本実施形態によれば、固定手段２７は、基板支持部３１の移動に連動して、ウェハ２１の固定および固定解除を行う。これによってハンド駆動手段３２が、基板支持部３１を変位移動させるだけで、ウェハ２１の固定および固定解除を行うことができ、固定手段３２を駆動する駆動手段を別途必要とすることがない。これによってロボットハンド２０の小形化および軽量化を図ることができ、簡単な構成によって実現することができる。
【００４６】
またウェハ２１の固定および固定解除と、基板支持部３１の移動とを同時に行うことができ、サイクルタイムを短縮することができる。また基板支持部３１を設定位置よりもハンド基端部３１寄りに移動させた状態で、ロボットアームの先端部２３が移動する場合には、基板支持部３１に支持されるウェハ２１が固定手段３２によって固定された状態であり、高速で移動させてもウェハ２１が基板支持部３１の所定位置からずれることを防ぐことができる。また圧縮コイルばね６４による復元力を利用してウェハ２１を挟持することで、予め定める力で挟持する挟持状態を容易に保つことができる。また固定手段３７の当接部６０がウェハ２１に当接したときの衝撃力を抑えることができる。
【００４７】
また本実施の形態では、設定位置が最大伸張位置近傍に設定されることによって、基板支持部３１が最大伸張位置に位置したときには、必ず固定手段２７を開放状態にすることができる。これによってエアシリンダをハンド駆動手段３２として用いても、確実にウェハ２１の固定解除を行うことができる。また固定手段２７が開放状態となる基板支持部３１の領域を小さくすることができ、ウェハ２１の変位が許容された状態で、ウェハ２１が移動する移動量を小さくすることができる。
【００４８】
また本実施の形態では、ハンド駆動手段３２がエアシリンダによって実現される。これによって電気モータに比べて小形にハンド駆動手段３２を実現することができ、ロボットハンド全体の小形化および軽量化を図ることができる。また基板支持部３１を滑らかに変位移動させることができ、基板支持部３１を移動するのに発生する衝撃および振動を抑えることができる。さらにハンド駆動手段３２がロッドレスシリンダによって実現されることで、シリンダロッドが突出することがない。またハンド駆動手段３２がハンド基端部３０に設けられることによって、既存のロボットハンドから本実施の形態のロボットハンド２０に付け替えるだけでよい。したがって、ロボットアームの構成を変更する必要がなく、既存のロボット本体２２に本実施の形態のロボットハンド２０を容易に着け換えることができる。
【００４９】
図７は、ロボットハンド２０が装着される基板搬送ロボット１８を示す正面図であり、図８は、基板搬送ロボット１８の電気的構成を示すブロック図である。基板搬送ロボット１８のロボット本体２２は、基台５０と、胴部５１と、ロボットアームとを含む。ロボットアームは、第１アーム５２と、第２アーム５３とを含んで構成される。基台５０は、床面などに固定される。胴部５１は、円筒状に形成され、一端部が基台５０に没入し、他端部が基台５１から突出する。基台５０は、鉛直に延びる基台角変位軸線Ｌ３が設定される。そして胴部５１を基台角変位軸線Ｌ３まわりに角変位自在でかつ、基台角変位軸線Ｌ３に沿って直線変位自在に支持する。
【００５０】
第１アーム５２は、その基端部が胴部５１の他端部に固定される。第１アーム５２の先端部には、第２アーム５３の基端部が連結される。第１アーム５２は、鉛直に延びる第１アーム角変位軸線Ｌ４が設定される。第１アーム５２は、第２アーム５３を第１アーム角変位軸線Ｌ４まわりに角変位可能に支持する。第２アーム５３の先端部には、ロボットハンド２０のハンド基端部３０が連結される。第２アーム５３は、鉛直に延びる基準軸線Ｌ１が設定される。第２アーム５３は、ロボットハンド２０を基準軸線Ｌ１まわりに角変位可能に支持する。各アーム５２，５３およびロボットハンドは、水平方向に延びる。
【００５１】
図８に示すように、ロボット本体２２は、胴部５１を基台角変位軸線Ｌ３まわりに角変位駆動する第１アーム角変位駆動手段７０と、胴部５１を基台角変位軸線Ｌ３に沿って変位駆動する第１アーム直進駆動手段７１と、第２アーム５３を第１アーム角変位軸線線Ｌ４まわりに角変位駆動する第２アーム角変位駆動手段７２と、装着されるロボットハンド２０を基準軸線Ｌ１まわりに角変位駆動するロボットハンド角変位駆動手段７３とを含む。
【００５２】
これら各駆動手段７０〜７３が、それぞれ個別に動作することによって、ロボットハンド２０を任意の位置および姿勢に移動させることができる。各駆動手段７０〜７３は、ロボットコントローラ１７によって制御される。ロボットコントローラ１７は、各駆動手段７０〜７３に動力を与えることによって、ロボットハンド２０を目的とする移動経路および移動速度で移動させることができる。またロボットコントローラ１７は、ロボットハンド２０のハンド駆動手段３２も制御する。これによってロボットハンド２０の移動と、ロボットハンドの伸縮変化と、ウェハ２１の固定および固定解除とのタイミングを合わせることができる。
【００５３】
このような基板搬送ロボット１８は、クリーンルーム内などの狭い空間内に設置される。基板搬送ロボット１８は、ポッドに収容される複数のウェハ２１を順番に取り出し、基板処理位置にウェハ２１を搬送する。また一方の基板処理位置から他方の基板処理位置にウェハ２１を搬送する。また基板処理位置で処理されたウェハ２１をポッドに収容し直す。
【００５４】
図９は、基板搬送ロボット１８のウェハ２１の最大搬送位置を説明するための正面図である。図９（１）は、第１比較例の基板搬送ロボット１６を示し、図９（２）は、本実施の形態の基板搬送ロボット１８を示し、図９（３）は、第２比較例の基板搬送ロボット１５を示す。第１および第２比較例の基板搬送ロボット１６，１５は、装着されるロボットハンドの構成が異なる。第１および第２の比較例のロボットハンド１４，１３は、伸縮可能には構成されていない。水平型多関節ロボットでは、一直線に並ぶように各アーム５２，５３およびロボットハンド２０を角変位した状態で、基台角変位軸線Ｌ３から最も遠くにウェハ２１を搬送することができる。
【００５５】
第１比較例のロボットハンド１４のうち、基準軸線Ｌ１から先端部までの寸法Ｃ１は、本実施の形態のロボットハンド２０が最も伸張した状態における寸法Ｃ２よりも小さい。また第２比較例のロボットハンド１３の寸法Ｃ３は、本実施の形態のロボットハンド２０が最も伸張した状態における寸法Ｃ２と等しい。
【００５６】
このような場合、ロボットアームの可動領域Ｃ４は同じであるので、ロボットハンドの寸法が短い第１の比較例の基板搬送ロボット１６は、ウェハ２１の搬送可能な距離が短くなってしまう。これに対して本実施の形態の基板搬送ロボット１８および第２比較例の基板搬送ロボット１５は、第１の比較例の基板搬送ロボット１６よりも、ロボットハンドの寸法が大きい分、ウェハ２１の搬送可能な距離が長い場合であっても、ウェハ２１を搬送することができる。
【００５７】
図１０は、基板搬送ロボットの最小回転半径を説明するための正面図である。図１０（１）は、上述した第１比較例の基板搬送ロボット１６を示し、図１０（２）は、本実施の形態の基板搬送ロボット１８を示し、図１０（３）は、上述した第２比較例の基板搬送ロボット１５を示す。基板搬送ロボットの最小回転半径は、基台角変位軸線Ｌ３まわりに胴部５１を回転させた場合における基板搬送ロボットの最小可動領域を意味し、最小可動領域の外縁から基台角変位軸線Ｌ３までの距離である。本実施の形態のロボットハンド２０が最も縮退した状態における寸法Ｃ５は、第１実施例のロボットハンド１４の寸法Ｃ１と等しい。
【００５８】
本実施の形態では、基板搬送ロボットの最小回転半径が、ロボットハンドの全長寸法に依存する。したがってロボットハンド２０を縮退させることによって、その全長寸法を小さくすることができ、第２比較例よりも最小回転半径を小さくすることができる。これによって狭隘な空間にロボットが配置される場合であっても、ロボットの向きを変えることができる。
【００５９】
ここで、ロボットの最小回転半径がロボットハンドの寸法に依存する場合とは、第１アーム５２の先端部から基台角変位軸線Ｌ３までの寸法Ｃ６が、ロボットハンド２０の寸法Ｃ５の半分よりも小さく、かつ第２アーム５３の先端部から基端部までの寸法Ｃ７がロボットハンドの全長寸法Ｃ５よりも小さい場合である。アームが２つ以上設けられる場合であれば、第２〜第ｎアームの先端部から基端部までの寸法Ｃ７がロボットハンドの寸法Ｃ５よりも小さい場合である。
【００６０】
以上のように、本実施形態の基板搬送ロボット１８は、上述したロボットハンド２０が装着される。そして図９に示すように、ロボットハンド２０を伸張させることで、ウェハ２１の搬送可能な距離を長くすることができる。また図１０に示すように、ロボットハンド２０を縮退させるとともに各アーム５２，５３を角変位することによって最小回転半径を小さくすることができ、他の装置との干渉を防ぐことができる。また最小回転半径となるように各アーム５２，５３を角変位させた状態でなくとも、ロボットハンド２０を縮退させてロボットハンド２０を小形化することで、図１０（２）に示す第２比較例のロボット１５に比べて、干渉の可能性を少なくすることができる。
【００６１】
図１１は、ウェハ２１を搬送元位置から搬送先位置に移動させる場合のロボットコントローラ１７の制御手順を示すフローチャートである。ウェハ２１が搬送元位置に配置されるとともに、搬送先位置のウェハ処理準備が完了した状態で、作業者または他の装置からウェハ搬送指令が与えられると、ステップｓ１に進み、コントローラ１７は、制御動作を開始する。
【００６２】
ステップｓ１では、第１アーム角変位駆動手段７０、第１アーム直進駆動手段７１、第２アーム角変位駆動手段７２、ロボットハンド角変位駆動手段７３などのロボット本体２２の駆動手段７０〜７３を動作させて、ロボットハンド１９を搬送元位置近傍に配置し、ステップｓ２に進む。
【００６３】
ステップｓ２では、ハンド駆動手段３２を動作させて、ロボットハンド２０を伸張状態とするとともにウェハ２１を支持可能な開放状態とし、ステップｓ３に進む。ステップｓ３では、ロボット本体２２の駆動手段７０〜７３を動作させて、ウェハ２１の下方からブレード３６を近づけて、ウェハ収容装置からブレード３６の乗載部３７にウェハ２１を移載して、ウェハ２１を支持させて、ステップｓ４に進む。
【００６４】
ステップｓ４では、ハンド駆動手段３２を動作させて、ロボットハンド２０を縮退状態とするとともに支持したウェハ２１の変位を阻止した状態とし、ステップｓ５に進む。ステップｓ５では、各駆動手段７０〜７３を動作させて、図１０に示す最小回転半径で基板搬送ロボット１８が回転可能な状態となるように、各アーム５２，５３およびロボットハンド２０を角変位させる。そして最小回転半径でロボットが回転可能な状態となると、ステップｓ６に進む。ステップｓ６では、胴部５１を胴部回転軸線Ｌ３まわりに回転させ、ロボットが搬送先位置に向くようにし、ステップｓ７に進む。
【００６５】
ステップｓ７では、ロボット本体２２の駆動手段７０〜７３を動作させて、ロボットハンド２０を搬送先位置近傍に配置し、ステップｓ８に進む。ステップｓ８では、ハンド駆動手段３２を動作させて、ロボットハンド２０を伸張状態とするとともにウェハ２１を支持解除可能な開放状態とし、ステップｓ９に進む。ステップｓ９では、ロボット本体２２の駆動手段７０〜７３を動作させて、ウェハ２１の搬送先位置に対して上方からブレード３６を近づけて、ブレード３６の乗載部３７から搬送先位置にウェハ２１を移載させ、ウェハ２１の搬送動作を終了する。
【００６６】
このようにロボットコントローラ１７によって基板搬送ロボット１８は、ロボットハンド２０を伸張させた状態で、ウェハ２１の支持と支持解除を行い、回転最小半径となるように各アーム５２，５３およびロボットハンド２０を角変位させた状態で、搬送元位置から搬送先位置へロボットの向きを変える。これによって図９（１）に示す比較例１のロボットよりも遠くに基板支持部３１を移動させることができ、図１０（２）に示す比較例２のロボットよりも他の装置との干渉のおそれを防ぐことができる。このように本実施形態によれば、他の装置と干渉することを防いでかつ、大きい可動領域を得ることができる。なお、図１１に示す制御手順は、ロボット動作の一例であって、干渉のおそれが低い場合などには、回転最小半径となる状態にアーム５２，５３およびロボットハンド２０を角変位させずに、ロボットの向きを換えてもよい。またウェハ２１支持および支持解除の詳細についても、適宜変更可能である。
【００６７】
本実施の形態の基板搬送ロボット１８は、ロボット本体２２については既存のロボット本体を用いることができるので、ロボットハンドを着け換えるだけで安価に基板搬送可能領域を広くすることができる。たとえば基板処理設備において、ウェハ２１の搬送距離が変更されたとしても、可動領域の大きい別の多関節ロボットに交換する必要がなく、交換費用および交換準備時間を短縮することができる。また本実施のロボットハンドに着け換えたとしても、干渉する可能性が大きくなることがない。
【００６８】
また図７に示すように、基板搬送ロボットにおけるロボット本体２２が多関節ロボットによって実現されることで、ロボットハンド２０の姿勢を任意の姿勢にすることができ、基板搬送動作を柔軟に行うことができる。これによって搬送元位置と搬送先位置とが複数ある場合、障害物を避けて基板搬送動作を行わなければならない場合などでも、基板搬送を行うことができる。
【００６９】
図１２は、本発明の第２実施形態であるロボットハンド３２０の一部を示す断面図であり、図１３は、ロボットハンド３２０の一部を切断して示す平面図である。第２実施形態のロボットハンド２２０は、第１実施形態のロボットハンド２０と類似した構成を示し、対応する構成については、第１実施形態のロボットハンド２０の参照符号に３００を付した参照符号を付する。
【００７０】
第２実施形態であるロボットハンド３２０は、第１実施形態に比べてハンド駆動手段３３２の構成が異なる以外は、第１実施形態と同様である。したがってハンド駆動手段３３２の構成を説明し、残余の構成については説明を省略する。
【００７１】
ハンド駆動手段３３２は、ハンド基端部３３０に対して、伸縮方向１９に変位自在に設けられる可動部３３４と、可動部３３４を伸縮方向１９に変位駆動する駆動部３３８とを含んで構成される。可動部３３８は、連結部３４１によって基板支持部３３１の基部３３５に固定される。これによって駆動部３３８が可動部３３４を伸縮方向１９に変位駆動することで、基板支持部３３１が可動部３３４とともに伸縮方向１９に移動する。
【００７２】
駆動部３３８は、空気圧駆動式のロータリーアクチュエータ４００と、無端帯状のベルト４０２と、ベルト４０２が巻回される複数のプーリ４０１ａ〜４０１ｃとを含んで実現される。ロータリーアクチュエータ４００は、エア供給源からエアが供給されることによって、出力軸４０３を回転駆動する。複数のプーリ４０１ａ〜４０１ｃは、回転可能にハンド基端部３３０に支持される。複数のプーリ４０１ａ〜４０１ｃのうち１つは、ロータリーアクチュエータ４００の出力軸４０３に連結される駆動プーリ４０１ａとなる。駆動プーリ４０１ａは、ロータリーアクチュエータ４００の出力軸４０３を介して動力が与えられることによって回転する。
【００７３】
ベルト４０２は、その内周面に各プーリ４０１ａ〜４０１ｃが当接し、各プーリ４０１ａ〜４０１ｃによって張られる。これによって駆動プーリ４０１ａが回転すると、プーリ４０１とベルト４０２との間の摩擦によって、ベルトが駆動プーリ４０１ａの回転方向に移動する。複数のプーリ４０１ａ〜４０１ｃのうち２つの従動プーリ４０１ｂ，４０１ｃは、伸縮方向１９に並んで配置される。これによってベルト４０２のうちで、２つの従動プーリ４０１ｂ，４０１ｃによって張られるベルト部分４０４は、伸縮方向１９に延びる。このベルト部分４０４に可動部３３４が連結される。
【００７４】
ロータリーアクチュエータ４００によって駆動プーリ４０１ａが回転すると、駆動プーリ４０１ａとともにベルト４０２が移動する。この場合、従動プーリ４０１ｂ，４０１ｃ間のベルトは、一方のプーリから他方のプーリに向かって、伸縮方向１９に移動するので、ベルトに固定される可動部３３４もまた伸縮方向１９に移動する。またハンド基端部３３０には、基板支持部３３１の基部３３５を伸縮方向１９に案内する２つのレール３３３が設けられ、レール３３３は、伸縮方向１９に平行に延びる。基板支持部３１の基部３５は、レール３３３に嵌合する嵌合部分４０を有することで、伸縮方向１９以外にずれることが防がれる。
【００７５】
このようにエア駆動式のロータリーアクチュエータ４００を用いた場合であっても、第１実施形態と同様の効果を達成することができる。またロータリーアクチュエータ４００を用いることで、第１実施形態に比べて、シリンダおよびシリンダロッドを必要とせず、ハンド基端部３３０の構成を小形化することができる。また２つの従動プーリ４０１ｂ，４０１ｃの間に駆動プーリ４０１ａを配置することによって、駆動プーリ４０１ａおよびロータリーアクチュエータが多少大形化しても、ハンド基端部３３０の大形化を抑えることができる。またロータリーアクチュエータ４００の回転量を調整することで、基板支持部３３１の伸縮方向１９の移動量を調整することができるので、設計の自由度をふやすことができる。
【００７６】
図１４は、本発明の第３実施形態であるロボットハンド１２０を示す正面図であり、図１５は、図１４のロボットハンド１２０を示す側面図である。また図１６は、縮退状態のロボットハンド１２０を示す正面図であり、図１７は、図１６のロボットハンド１２０を示す側面図である。
【００７７】
第３実施形態のロボットハンド１２０は、第１実施形態のロボットハンド２０と類似した構成を示し、対応する構成については、第１実施形態のロボットハンド２０の参照符号に１００を付した参照符号を付する。
【００７８】
ロボットハンド１２０は、ハンド基端部１３０と、基板支持部１３１と、ハンド駆動手段１３２とを含んで構成される。ハンド基端部１３０は、ロボット本体２２のロボットアームの先端部に装着される。ハンド基端部１３０は、基板支持部１３１を支持し、ロボットアームの先端部に設定される基準軸線Ｌ１まわりに角変位可能に形成される。
【００７９】
基板支持部１３１は、ウェハ２１を支持可能に形成され、ハンド基端部１３０に対して変位自在に設けられる。具体的には、基板支持部１３１は、ウェハ２１を支持した状態で、前記伸縮方向１９に変位自在に形成される。
【００８０】
基板支持部１３１は、第１支持部分１００と第２支持部分１０１と連結部分１０２とを有する。第１支持部分１００は、ハンド基端部１３０の一方の側部に設けられ、第２支持部分１０１は、ハンド基端部１３０の他方の側部に設けられる。また第１支持部分１００と第２支持部分１０１とは、連結部分１０２によって連結される。各支持部分１００，１０１は、伸縮方向１９に沿って延び、ハンド基端部１３０に対して伸縮方向１９に移動可能に連結される。各支持部分１００は、ハンド基端部１３０に設けられるレール１２１に嵌合する嵌合部１２０が形成される。嵌合部１２０は、レール１２１に嵌合した状態で、伸縮方向１９に移動可能に案内される。
【００８１】
第１支持部分１００には、第１乗載部３７Ａと第３乗載部３７Ｃとが形成される。第２支持部分１０１には、第２乗載部３７Ｂと第４乗載部３７Ｄとが形成される。第１および第２乗載部３７Ａ，３７Ｂは、伸縮方向他方１９Ｂ側でウェハ２１を支持し、第３および第４乗載部３７Ｃ，３７Ｄは、伸縮方向一方１９Ａ側でウェハ２１を支持する。
【００８２】
ハンド駆動手段１３２は、サーボモータ１１０と、サーボモータ１１０の出力軸１１３の回転力を伸縮方向１９の移動力に変換して伝達する動力伝達手段１１１とを含んで構成される。本実施の形態では、サーボモータ１１０は、ハンド基端部１３０に設けられる。また動力伝達手段１１１は、サーボモータ１１０の出力軸１１３に対して伸縮方向他方１９Ｂに配置される従動軸１１４と、従動軸１１４および出力軸１１３に巻掛けられるベルト１１５とを含む。これによってサーボモータ１１０によって出力軸１１３を回転させることによって、ベルト１１５の一円周部分が伸縮方向１９に移動する。
【００８３】
ベルト１１５の一円周部分には第１支持部分１０１、第２支持部分、連結部分１０２のいずれかが連結される。本実施の形態では、第２支持部分１０２がベルト１１５の一円周部分に固定される。これによってサーボモータ１１０によって出力軸１１３を回転させることによって、ハンド基端部１３０に対して基板支持部１３１を伸縮方向１９に移動させることができる。
【００８４】
基板支持部１３１は、ハンド基端部１３０に対して、図１４および図１５に示すように伸縮方向他方１９Ｂに移動した伸張状態と、図１６および図１７に示すように伸縮方向一方１９Ａに移動した縮退状態とに切換可能となる。伸張状態におけるロボットハンド全長Ｂ１は、縮退状態におけるロボットハンド全長Ｂ２に比べて大きくなる。
【００８５】
図１８は、固定手段１２７を示す図であり、図１９は、固定手段１２７を示す断面図である。ロボットハンド１２０は、基板支持部１３１に支持されるウェハ２１を基板支持部１３１に対して固定する固定手段１２７をさらに含む。固定手段１２７は、基板支持部１３１がハンド基端部３０に近接する位置へ移動するに連動して、基板支持部１３１に支持されるウェハ２１を基板支持部１３１に対して固定する。また固定手段１２７は、基板支持部１３１がハンド基端部１３０から離反する設定位置へ移動するに連動して、基板支持部１３１に支持されるウェハ２１の基板支持部１３１に対する固定を解除する。
【００８６】
本実施の形態では、固定手段１２７は、ウェハ２１の周面に当接し、ウェハ２１を伸縮方向他方１９Ｂに変位させる当接部１６０と、当接部１６０を支持する支持部１６１と、基板支持部１３１の基部１３５に固定されて支持部１６１を回転可能に案内する案内部１６２と、ハンド基端部１３０に固定される突起部１６３と、ばね力発生手段であるねじりばね１６４とを含んで構成される。
【００８７】
支持部１６１は、基板支持部１３１に対して、伸縮方向１９に垂直でかつ水平な角変位軸線Ｌ６まわりに角変位自在に設けられ、案内部６２によって案内される。たとえば案内部６２は、外輪が基板支持部１３１に固定され、内輪が支持部１６１に固定される軸受けによって実現される。また支持部１６１には、基板支持部１３１に固定されるねじりばね１６４が係合する。ねじりばね１６４は、角変位軸線Ｌ６まわりに角変位させる力に抗する復元力を、支持部１６１に与える。
【００８８】
支持部１６１は、突起部１６３と当接するための接触部分１６６が形成される。基板支持部１３１とともに支持部１６１が伸縮方向他方１９Ｂに移動して、基板支持部１３１が設定位置に達した場合に、接触部分１６６は、突起部１６３に当接して伸縮方向他方１９Ｂへのさらなる移動を阻止する。これによって支持部１６１に支持される当接部１６０は、角変位軸線Ｌ６まわりに角変位し、乗載部３７の当接部６７よりも伸縮方向一方１９Ａに退避する。
【００８９】
したがって図１９（１）に示すように、基板支持部１３１にウェハ２１を支持させる場合には、ハンド基端部１３０に対して、基板支持部１３１を設定位置よりも伸縮方向他方１９Ｂに移動させることで、固定手段１２７の当接部１６０を伸縮方向一方１９Ａに退避させることができ、ウェハ２１を各乗載部３７に乗載させて支持することができる。
【００９０】
この状態で、図１９（２）に示すように、基板支持部１３１を伸縮方向一方１９Ａに移動させることによって、基板支持部３１に対して、固定手段１２７の当接部１６０を伸縮方向他方１９Ｂに移動させることができ、ウェハ２１の周縁部を固定手段１２７の当接部１６０と乗載部３７の当接部６７とによって挟持させることができる。
【００９１】
またウェハ２１を基板支持部１３１に固定した状態で、図１９（１）に示すように、ハンド基端部１３０に対して、基板支持部１３１を設定位置よりも伸縮方向他方１９Ｂに移動させる。これによって基板支持部１３１に対して、固定手段１２７の当接部１６０を伸縮方向一方１９Ａに退避させることができ、当接部１６０によるウェハ２１の挟持を解除することができる。そしてウェハ２１を予め定める位置に配置することができる。
【００９２】
以上のような第３実施形態であっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち他の装置と干渉することを防いでかつ、大きい基板搬送領域を得ることができる。また第３実施形態では、ハンド駆動手段１３２がサーボモータによって実現されることで、ハンド基端部１３０に対する基板支持部１３１の移動量を精度よく制御することができる。これによって基板支持部１３１の移動量を把握するためのセンサを別途設ける必要がない。
【００９３】
またハンド基端部１３０に対する基板支持部１３１の移動時の速度および移動量の調整も容易である。たとえば基板支持部１３１を伸縮方向１９の任意の位置に位置合わせした状態で搬送することができ、利便性を向上することができる。また固定手段１２７が固定状態では基板支持部１３１の移動速度を速めて、固定手段１２７が開放状態では基板支持部１３１の移動速度を遅くしてもよい。これによって固定手段１２７が開放状態のときに、ウェハ２１のずれを防ぐことができる。また本実施の形態の固定手段１２７を用いることで、第１実施形態の固定手段１２７に比べて小形化することができる。
【００９４】
また本実施の形態では、基板支持部１３１は、第１支持部分１００と第２支持部分１０１とを含んで構成されるとしたが、第１実施形態と同様に略Ｖ字状に形成されるブレード３６によってウェハ２１を支持してもよい。また本実施の形態では、固定手段１２７が各支持部分１００，１０１に設けられるとしたが、固定手段１２７が１つであってもよい。
【００９５】
またサーボモータ１１０がハンド基端部１３０に搭載されるとしたが、ロボット本体２２から基板支持部１３１を伸縮方向１９に移動させる動力が与えられてもよい。この場合、たとえば基台５０内にサーボモータ１１０を配置し、歯車伝達によってベルト１１１を回転させる動力を伝達してもよい。このように基台５０にサーボモータ１１０を配置することによって、ロボットハンド１２０をさらに小形化することができる。
【００９６】
図２０は、本発明の第４実施形態であるロボットハンド２２０を簡略化して示す正面図であり、図２０（１）は、伸張状態のロボットハンド２２０を示し、図２０（２）は、縮退状態のロボットハンド２２０を示し、図２０（３）は、マッピング動作状態のロボットハンド２２０を示す。本実施の形態では、上述した第３実施形態と類似した構成を示し、対応する構成については説明を省略して同様の参照符号を付する。
【００９７】
ロボットハンド２２０は、第１支持部分１００および第２支持部分１０１の先端部が、ハンド基端部１３０に対して移動可能に形成される。そして各支持部分１００，１０１が変位した状態では、ハンド基端部１３０の伸縮方向他方１９Ｂ側端部となる先端部２００が露出する。またハンド基端部１３０の先端部２００には、ウェハ２１の有無などを検出するためのマッピングセンサ２０１が設けられる。マッピングセンサ２０１は、図２０（１）に示すようにロボットハンド２２０が伸張状態となる場合には、第１支持部分１００および第２支持部分１０１の下方に配置される。また図２０（２）に示すように、各基板支持部分１００，１０１を伸縮方向一方１９Ａに変位させて、ロボットの回転半径が最小となる縮退状態でも、各支持部分１００，１０１の下方に配置される。そして図２０（３）に示すように、縮退状態からさらに各支持部分１００，１０１を伸縮方向一方１９Ａに変位させると、マッピングセンサ２０１が外方に露出するマッピング可能状態となる。
【００９８】
図２１は、マッピングセンサ２０１を示す斜視図である。本実施の形態では、マッピングセンサ２０１は、伸縮方向１９に関して、ウェハ２１の有無を検出するマッピングセンサ２０１Ａを含む。
【００９９】
マッピングセンサ２０１Ａは、平行光を投光する投光部２１０と、投光部２１０を支持する投光部支持部２１１と、投光部２１０から投光された光を受光する受光部２１２と、受光部２１２を支持する受光部支持部２１３とを含む。投光部２１０は、伸縮方向１９に垂直でかつ水平な第１交差方向１０に平行光を投光する。また受光部２１２は、交差方向１０に関して投光部２１０に対向した配置される。投光部支持部２１１および受光部支持部２１３は、ハンド基端部１３０の側面から伸縮方向１９に突出し、伸縮状態の各支持部分１００，１０１の下方に配置される。投光部２１０と受光部２１２との間にウェハ２１が配置されると、投光部２１０から投光された光は、ウェハ２１によって遮られる。これによって受光部２１２は、投光部２１０から投光された光を受光することがない。
【０１００】
受光部２１２は、受光量を示す情報をコントローラに与える。これによってコントローラは、ウェハ２１の有無などを把握することができる。第４実施形態では、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。またマッピングセンサ２０１がロボットハンド２２０に設けられることで、別途マッピングセンサを駆動する駆動手段を設ける必要がない。またロボットハンド２２０に設けられるマッピングセンサ２０１は、通常は各支持部分１００，１０１に覆われているので、腐食したり汚染したりすることが防がれて、耐久性を向上することができる。またロボットの方向を変更する場合には、図２０（２）に示す縮退状態とすることで、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０１】
また縮退状態において、マッピングセンサ２０１が外方に露出するようにしてもよい。この場合、マッピングセンサ２０１が突出する分だけ、ロボットの最小回転半径が大きくなるが、マッピングセンサ２０１の突出量がもともと小さいので、ロボット方の装置などに干渉する問題は少ない。
【０１０２】
上述した実施形態は、本発明の例示に過ぎず、発明の範囲内において構成を変更することができる。たとえば本実施の形態では、ハンド駆動手段として、エアシリンダまたはサーボモータを用いたが、これに限定されず他の駆動源を用いて、基板支持部３１を変位移動させてもよい。またロボットハンドが支持する基板として、円板状の半導体ウェハであるとしたが、ガラス基板などの半導体ウェハ２１以外の基板であっても、同様の効果を得ることができる。また基板支持部３１，１３１は、エッジクリップ型以外であってもよい。たとえば基板の複数の周面部のみに接触して基板を支持するエッジホールドハンド型または、真空吸着して基板を支持するバキュームハンド型であっても、同様の効果を得ることができる。すなわちロボットハンドが伸縮自在であればよく、基板支持部３１の形状および支持形態については限定されない。また本実施の形態では、各角変位軸線Ｌ１，Ｌ３，Ｌ４が鉛直に延び、移動軸線Ｌ２が水平に延びるとしたが、これに限らずウェハ２１をロボットハンドで支持可能な構成であれば、各角変位軸線Ｌ１，Ｌ３，Ｌ４および移動軸線Ｌ２は、他の方向に延びていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の第１実施形態であるロボットハンド２０を示す正面図である。
【図２】図１の矢符Ａ２−Ａ２からロボットハンド２０を見て示す断面図である。
【図３】図２の矢符Ａ３−Ａ３からロボットハンド２０を見て示す断面図である。
【図４】基板支持部３１が伸縮方向一方１９Ａに移動した状態を示す正面図である。
【図５】図４の矢符Ａ５−Ａ５からロボットハンド２０を見て示す断面図である。
【図６】固定手段２７を説明するためにロボットハンド２０の一部を拡大して示す断面図である。
【図７】ロボットハンド２０が装着される基板搬送ロボット１８を示す正面図である。
【図８】基板搬送ロボット１８の電気的構成を示すブロック図である。
【図９】基板搬送ロボット１８のウェハ２１の最大搬送位置を説明するための正面図である。
【図１０】基板搬送ロボットの最小回転半径を説明するための正面図である。
【図１１】ウェハ２１を搬送元位置から搬送先位置に移動させる場合のロボットコントローラ１７の制御手順を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第２実施形態であるロボットハンド３２０の一部を示す断面図である。
【図１３】ロボットハンド３２０の一部を切断して示す平面図である。
【図１４】本発明の第３実施形態であるロボットハンド１２０を示す正面図である。
【図１５】図１４のロボットハンド１２０を示す側面図である。
【図１６】縮退状態のロボットハンド１２０を示す正面図である。
【図１７】図１６のロボットハンド１２０を示す側面図である。
【図１８】固定手段１２７を示す図である。
【図１９】固定手段１２７を示す断面図である。
【図２０】本発明の第４実施形態であるロボットハンド２２０を簡略化して示す正面図である。
【０１０４】
【図２１】マッピングセンサ２０１を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１０５】
２０ ロボットハンド
２１ 半導体ウェハ
２２ ロボット本体
２７ 固定手段
３０ ハンド基端部
３１ 基板支持部
３２ ハンド駆動手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を支持するロボットハンドおよび基板搬送ロボットに関し、特に半導体ウェハを搬送するロボットハンドおよび基板搬送ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体処理設備内で半導体ウェハを搬送するために、ウェハ搬送ロボットが半導体処理設備内に設けられる。従来技術のウェハ搬送ロボットは、ロボットアームの先端部に、基板を支持するためのロボットハンドが装着される（たとえば特許文献１参照）。ロボットハンドがウェハを支持した状態で、ロボットアームがロボットハンドを変位移動させることで、搬送元位置にあるウェハを搬送先位置に搬送することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１１６０４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体処理設備として完成してから、搬送位置の設計変更が行われてウェハの搬送距離が延びると、既存のロボットから可動領域の大きい別のロボットに交換しなければならない場合がある。この場合、ロボットを交換するために費用および時間がかかってしまう。
【０００５】
またウェハ搬送ロボットは、搬送元位置から搬送先位置にウェハを搬送可能としたうえで、アーム移動時に他の装置との干渉が生じないよう構成され、さらに半導体処理設備に占める容積の小形化が望まれる。また半導体ウェハ以外の基板、たとえばガラス基板などの基板搬送ロボットであっても同様の問題が生じる。
【０００６】
したがって本発明の目的は、既存のロボットを交換することなく、基板の搬送可能領域を大きくすることができる基板搬送ロボットのロボットハンドを提供することである。
【０００７】
また本発明の他の目的は、基板搬送ロボットとして、移動時に他の装置との干渉が防がれ、基板の搬送可能領域を大きくすることができる基板搬送ロボットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、多関節ロボットのロボットアームの先端部に装着されるハンド基端部と、
基板を支持可能に形成され、基板を支持した状態で、ハンド基端部に対して変位自在に設けられる基板支持部と、
基板支持部をハンド基端部に対して変位駆動するハンド駆動手段とを含むことを特徴とするロボットハンドである。
【０００９】
また本発明は、ハンド駆動手段によって駆動されて、基板支持部に支持される基板を基板支持部に対して固定する固定手段をさらに含み、
固定手段は、基板支持部が予め定める設定位置へ移動するに連動して、基板支持部に支持される基板の基板支持部に対する固定を解除し、
基板支持部が前記設定位置からハンド基端部に近接するに連動して、基板支持部に支持される基板を基板支持部に対して固定することを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、ハンド駆動手段は、空気圧アクチュエータによって実現されることを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、ハンド駆動手段は、サーボモータによって実現されることを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、前記ロボットハンドと、
水平多関節型ロボットであって、ロボットアームの先端部にロボットハンドが着脱可能に装着されるロボット本体と、
ロボットハンドとロボット本体とを制御する制御手段とを含むことを特徴とする基板搬送ロボットである。
【００１３】
また本発明は、基板支持部がハンド基端部に向けて変位移動することで、ロボットの可動回転半径が最小となることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の本発明に従えば、ハンド駆動手段が基板支持部をハンド基端部に対して離反移動させることによって、ロボットハンドの全長寸法を長くすることができる。これによってロボットアームに起因する基板支持部の移動可能領域よりも、基板支持部をさらに遠くに移動させることができる。またハンド駆動手段が基板支持部をハンド基端部に対して近接移動させることによって、ロボットハンドの全長寸法を短くすることができる。これによってロボットハンドおよびロボットハンドが装着されたロボットが、他の装置と干渉することを防ぐことができる。このように基板支持部をハンド基端部に対して変位自在とすることで、基板の搬送可能な領域を増やすとともに他の装置との干渉を防ぐことができる。
【００１５】
本発明によれば、既存のロボットに本発明のロボットハンドを搭載することで、基板搬送ロボットの基板の搬送可能領域を増やすことができる。たとえば基板搬送ロボットが基板処理装置に設置された後に、基板の搬送距離が長くなるように設計変更がなされた場合であっても、本発明のロボットハンドに取り替えることで基板の搬送可能領域を増やすことができる。この場合、可動領域の広いロボットに交換する場合に比べて、交換費用および準備期間を短縮することができる。またハンド基端部に対して基板支持部を変位移動させることで、ロボットアームを構成するアーム部分が他の装置と干渉する可能性を減らすことができる。
【００１６】
また請求項２記載の本発明に従えば、ハンド駆動手段が基板支持部を設定位置に移動させると、基板支持部の移動に連動して固定手段は開放状態となる。固定手段が開放状態となると、搬送元位置にある基板を、基板支持部が支持可能な状態となる。また基板支持部が基板を支持した状態で、ハンド駆動手段が基板支持部を設定位置からハンド基端部に向けて移動させると、固定手段が固定状態となり、基板支持部に基板が固定される。また基板支持部が基板を支持した状態で、固定手段が開放状態となると、基板の固定が解除されて、支持した基板の搬送先位置への移載が可能な状態となる。
【００１７】
このように本発明によれば、固定手段は、基板支持部の移動に連動して、基板の固定および固定解除を行う。したがってハンド駆動手段が、基板支持部を変位移動させるだけで、基板の固定および固定解除を行うことができ、固定手段を駆動する駆動手段を別途必要とすることがない。これによってロボットハンドの小形化および軽量化を図ることができ、簡単な構成によって実現することができる。
【００１８】
また基板の固定および固定解除と、基板支持部の移動とを同時に行うことができ、サイクルタイムを短縮することができる。また基板支持部に支持される基板が固定手段によって固定された状態で、基板支持部を移動することで、基板支持部から基板がずれることが防がれ、基板支持部を高速で移動させることができる。
【００１９】
請求項３記載の本発明に従えば、ハンド駆動手段が空気が供給されることによって動作する空気圧アクチュエータによって実現されることで、電気モータに比べて小形にハンド駆動手段を実現することができ、ロボットハンド全体の小形化および軽量化を図ることができる。また基板支持部を滑らかに変位移動させることができ、基板支持部を移動するのに発生する衝撃および振動を抑えることができる。たとえば空気圧アクチュエータは、可動部を直線駆動するエアシリンダまたは可動部を回転駆動するロータリーアクチュエータによって実現される。
【００２０】
請求項４記載の本発明に従えば、ハンド駆動手段がサーボモータによって実現されることで、ハンド基端部に対する基板支持部の移動量を精度よく制御することができる。これによって基板支持部の移動量を把握するためのセンサを別途設ける必要がない。またハンド基端部に対して任意の位置に基板支持部を移動させることができ、移動速度の調整も容易である。これによって基板支持部を所望とする移動状態で移動させることができ、利便性を向上することができる。
【００２１】
請求項５記載の本発明に従えば、ロボット本体に、上述したロボットハンドが装着されることによって、基板搬送ロボットの基板搬送可能領域を広くすることができる。これによって既存のロボット本体を用いて、安価に基板搬送可能領域を広くすることができる。たとえば基板処理設備において、基板の搬送距離が変更されたとしても、可動領域の大きい別の多関節ロボットに交換する必要がなく、交換費用および交換準備時間を短縮することができる。
【００２２】
またロボット本体が多関節ロボットによって実現されることで、ロボットハンドの姿勢を任意の姿勢にすることができ、ロボットによる基板搬送動作を柔軟に行うことができる。これによって搬送元位置と搬送先位置とが複数ある場合、障害物を避けて基板搬送動作を行わなければならない場合などでも、基板搬送を行うことができる。
【００２３】
請求項６記載の本発明に従えば、基板支持部を基板の搬送元位置および搬送先位置に向かって移動させるにあたって、ロボットの向きを変える必要がある場合、ロボットの可動回転半径を最小となるように、ロボットハンドの全長を縮退させるとともにアームを変位させてロボットを角変位させて、ロボットの向きを変える。これによってロボットの向きを変えるときに必要な動作領域を最小にすることができ、他の装置との干渉を防ぐことができ、狭隘な空間に基板搬送ロボットを配置することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は、本発明の第１実施形態であるロボットハンド２０を示す正面図であり、図２は、図１の矢符Ａ２−Ａ２からロボットハンド２０を見て示す断面図である。また図３は、図２の矢符Ａ３−Ａ３からロボットハンド２０を見て示す断面図である。本実施の形態のロボットハンド２０は、円板状の半導体ウェハ２１を搬送するための基板搬送ロボットの一部を構成する。基板搬送ロボットは、クリーンルーム内において、予め設定される搬送元位置にあるウェハ２１を支持し、支持したウェハ２１を搬送先位置に移載する。
【００２５】
基板搬送ロボットは、多関節ロボットであるロボット本体２２と、ロボットハンド２０と、ロボット本体２２およびロボットハンド２０を制御するロボットコントローラとを含む。本実施の形態では、ロボット本体２２は、水平多関節ロボット、いわゆるスカラ型ロボットによって実現される。
【００２６】
ロボットハンド２０は、ハンド基端部３０と、基板支持部３１と、ハンド駆動手段３２とを含んで構成される。ハンド基端部３０は、ロボット本体２２のロボットアームの先端部２３に装着される。ハンド基端部３０は、ロボットアームの先端部２３に設定される基準軸線Ｌ１まわりに、基板支持部３１を角変位可能に支持する。ここで基準軸線Ｌ１は、ロボットアームの先端部２３を通過し、鉛直に延びる軸線である。
【００２７】
基板支持部３１は、ウェハ２１を支持可能に形成され、ハンド基端部３０に対して変位自在に設けられる。具体的には、基板支持部３１は、ウェハ２１を支持した状態で、前記基準軸線Ｌ１に垂直な移動軸線Ｌ２に沿う伸縮方向１９に変位自在に形成される。本実施の形態では、移動軸線Ｌ２は、基板支持部３１に固定的に設定されて水平に延びる。したがって基板支持部３１が基準軸線Ｌ１まわりに角変位するにともなって、移動軸線Ｌ２もまた、基準軸線Ｌ１まわりに角変位する。以下、伸縮方向１９のうち、基板支持部３１がハンド基端部３０に近づく方向を伸縮方向一方１９Ａとし、基板支持部３１がハンド基板部３０から遠ざかる方向を伸張方向他方１９Ｂと称する。
【００２８】
基板支持部３１は、ハンド基端部３０に支持される基部３５と、基部３５に連結されて水平に延びるブレード３６とを有する。ブレード３６は、基部３５から伸張方向他方１９Ｂに進むにつれて２つに分岐する略Ｖ字板状に形成されて、２つの先端部が形成される。ブレード３６は、移動軸線Ｌ２に関して対称に形成される。
【００２９】
ブレード３６は、ハンド基端部３０に対して予め定める間隔をあけて上方に配置される。これによって基板支持部３１が伸縮方向１９に変位したとしても、ブレード３６に支持したウェハ２１が、ハンド基端部３０に接触することが防がれる。本実施の形態では、ロボットハンド２０は、エッジクリップ型に形成される。この場合、ブレード３６は、ウェハ２１を乗載するための複数の乗載部３７を有する。乗載部３７は、残余のブレード部分に比べて、上方に突出する。そして各乗載部３７の乗載面にウェハ２１の下面の一部が乗載されることによって、ウェハ２１が基板支持部３１に支持される。
【００３０】
乗載部３７は、ウェハ２１の周縁部のうちそれぞれ異なる３箇所以上、本実施の形態では４箇所に接触して、ウェハ２１を下方から支持する。なお、隣接する乗載部３７の周方向間隔は、ウェハ２１が支持された場合のウェハ中心に対して１８０度以下に配置される。具体的には、ブレード３６の２つの先端部に第１乗載部３７Ａおよび第２乗載部３７Ｂがそれぞれ形成される。またブレードの基部３５には、第３乗載部３７Ｃおよび第４乗載部３７Ｄがそれぞれ形成される。
【００３１】
第１乗載部３７Ａおよび第２乗載部３７Ｂの乗載面は、伸縮方向一方１９Ａに向かうにつれて、下方に傾斜する。また第３乗載部３７Ｃおよび第４乗載部３７Ｄの乗載面は、伸縮方向他方１９Ｂに向かうにつれて、下方に傾斜する。また第１乗載部３７Ａおよび第２乗載部３７Ｂには、乗載面の伸縮方向他方１９Ｂ側にウェハ２１の周面に当接する当接部６７が形成される。当接部６７は、乗載面から上方に突出する。ウェハ２１は、その周面が第１および第２乗載部３７Ａ，３７Ｂの当接部６７に当接することによって、ブレード３６に対して位置合わせされた状態となる。
【００３２】
ハンド駆動手段３２は、ハンド基端部３０に設けられ、基板支持部３１をハンド基端部３０に対して変位駆動する。具体的には、ハンド駆動手段３２は、ハンド基端部３０に対して伸縮方向１９に変位自在に設けられる可動部３４と、可動部３４を伸縮方向１９に変位駆動する駆動部３８とを含んで構成される。可動部３４は、基部３１に形成される連結部４１によって基板支持部３１に固定される。これによって駆動部３８が可動部３４を伸縮方向一方１９Ａに変位駆動することで、基板支持部３１が可動部３４とともに伸縮方向一方１９Ａに移動する。また駆動部３８が可動部３４を伸縮方向他方１９Ｂに変位駆動することで、基板支持部３１が可動部とともに伸縮方向他方１９Ｂに変位駆動する。
【００３３】
本実施の形態では、ハンド駆動手段３２の駆動部３８は、複動型ロッドレスエアシリンダを含んで実現され、エア供給源からエアが供給されることによって、伸縮方向一方１９Ａおよび他方１９Ｂに可動部３４を変位駆動する。またハンド基端部３０には、基板支持部３１の基部３５を伸縮方向１９に案内する２つのレール３３が設けられ、レール３３は、伸縮方向１９に平行に延びる。基板支持部３１の基部３５は、レール３３に嵌合する嵌合部分４０を有することで、伸縮方向１９以外にずれることが防がれる。
【００３４】
図４は、基板支持部３１が伸縮方向一方１９Ａに移動した状態を示す正面図であり、図５は、図４の矢符Ａ５−Ａ５からロボットハンド２０を見て示す断面図である。ハンド駆動手段３２によって基板支持部３１を伸縮方向一方１９Ａに移動させた場合には、ハンド基端部３０と基板支持部３１とを合わせた伸縮方向１９のロボットハンド全長寸法Ｂ２が、移動前のロボットハンド全長寸法Ｂ１に比べて小さくなる。
【００３５】
言い換えると、基板支持部３１を伸縮方向他方１９Ｂに移動させた状態を伸張状態とし、基板支持部３１を伸縮方向一方１９Ａに移動させた状態を縮退状態とすると、縮退状態の全長寸法Ｂ２よりも、伸張状態の全長寸法Ｂ１を長くすることができる。たとえば本実施の形態では、縮退状態の全長寸法Ｂ１に比べて、伸張状態の全長寸法を約１００ｍｍ大きくすることができる。
【００３６】
このようにハンド駆動手段３２によって基板支持部３１を伸縮方向１９に移動させることによって、ロボットハンド全長寸法を変化させることができる。ロボットハンド２０の全長寸法を長くすることで、ロボットアームの先端部２３に対して、基板支持部３１をさらに遠くに移動させることができる。またロボットハンド２０の全長寸法を短くすることで、ロボットハンドを小形化することができ、他の装置とロボットハンド２０との干渉を防ぐことができる。なお本発明では、ハンド基端部３０に対して、基板支持部３０が伸縮方向１９に変位可能な構成であればよく、上述した構成に限定されない。
【００３７】
図６は、固定手段２７を説明するためにロボットハンド２０の一部を拡大して示す断面図である。本実施の形態では、ロボットハンド２０は、基板支持部３１に支持されるウェハ２１を基板支持部３１に対して固定する固定手段２７をさらに含む。図６（１）は、伸張状態のロボットハンド２０の一部を示し、図６（２）は、縮退状態のロボットハンド２０の一部を示す。
【００３８】
固定手段２７は、基板支持部３１が予め定める設定位置から伸縮方向一方１９Ａに移動すると、その移動動作に連動して、基板支持部３１によって支持されるウェハ２１の変位を阻止する固定状態となる。また固定手段２７は、基板支持部３１が設定位置から伸縮方向他方１９Ｂに移動すると、その移動動作に連動して、開放状態となる。開放状態となると、基板支持部３１がウェハ２１を支持していない状態で、基板支持部３１によるウェハ２１の支持が可能な状態となる。また開放状態となると、基板支持部３１がウェハ２１を支持した状態で、支持したウェハ２１の移載が可能な状態となる。本実施の形態では、設定位置は、基板支持部３１が伸縮方向他方１９Ｂに最も移動した最大伸張位置の近傍に設定され、たとえば最大伸張位置から数ミリ手前の位置に設定される。
【００３９】
本実施の形態では、固定手段２７は、各乗載部３７に乗載されたウェハ２１の周面に当接し、ウェハ２１を伸縮方向他方１９Ｂに変位させる当接部６０と、当接部６０を支持する支持部６１と、基板支持部３１の基部３５に固定されて支持部６１を案内する案内部６２と、ハンド基端部３０に固定される突起部６３と、ばね力発生部である圧縮コイルばね６４とを含んで構成される。
【００４０】
支持部６１は、基板支持部３１に対して、伸縮方向１９に変位自在に設けられ、案内部６２によって案内される。具体的には、支持部６１は、案内部６２に形成されるレール６５に嵌合する嵌合部分６９が形成されることによって、伸縮方向１９に変位自在に案内部６２によって案内される。また支持部６１と案内部６２とは、圧縮コイルばね６４によって接続される。圧縮コイルばね６４は、その軸線が伸縮方向１９に延びる。これによって圧縮コイルばね６４は、伸縮方向１９に力が与えられることで自然状態に比べて縮退する。また伸縮方向１９の力が解除されることで縮退状態から自然状態に復帰する。基板支持部３１とともに案内部６２が伸縮方向１９に移動すると、支持部６１は、圧縮コイルばね６４によって案内部６２に接続されているので、案内部６２とともに移動する。
【００４１】
支持部６１は、突起部６３と当接するための接触部分６６が形成される。図６（１）に示すように、基板支持部３１とともに移動する案内部６２につられて、支持部６１が伸縮方向他方１９Ｂに移動して、基板支持部３１が設定位置に達した場合には、支持部６１の接触部分６６は、突起部６３に当接する。そして支持部６１の伸縮方向他方１９Ｂへのさらなる移動が阻止される。
【００４２】
基板支持部３１が、設定位置を超えてさらに伸縮方向他方１９Ｂに移動した場合には、支持部６１が伸縮方向１９に移動することが阻止されているので、圧縮コイルばね６４が圧縮変形する。このとき支持部６１は、相対的に基板支持部３１に対して伸縮方向一方１９Ａに移動し、支持部６１に支持される当接部６０と、乗載部３７の当接部６７との間が広がる。
【００４３】
支持部６１に支持される当接部６０と、乗載部３７の当接部６７との間の距離が、ウェハ２１の直径よりも大きくなることで、基板支持部３１がウェハ２１を支持していない状態では、搬送元位置からウェハ２１を乗載部３７に乗載可能となる。また基板支持部３１がウェハ２１を支持している状態では、ウェハ２１の変位が許容された状態となり、ウェハ２１を搬送先位置に移載可能となる。
【００４４】
また図６（２）に示すように、乗載部３７にウェハ２１を乗載している状態で、基板支持部３１が設定位置よりも伸縮方向一方１９Ａに移動した場合には、支持部６１の接触部分６６と突起部６３との当接状態が解除されて、圧縮コイルばね６４が復元する方向に変形して、支持部６１が基板支持部３１に対して伸縮方向他方１９Ｂに移動する。これによって、圧縮コイルばね６４の復元力によって、当接部６０は、ウェハ２１の外周部に当接し、乗載部３７の当接部６７に向かう力をウェハ２１に与える。これによって固定手段２７の当接部６０と、乗載部３７の当接部６７とによって協働して、ウェハ２１を挟持することができる。これによって乗載部３７にウェハ２１を乗載するとともに、各当接部６０，６７によってウェハ２１を挟持することで、ウェハ２１の基板支持部３１に対するずれを確実に防ぐことができる。
【００４５】
このように本実施形態によれば、固定手段２７は、基板支持部３１の移動に連動して、ウェハ２１の固定および固定解除を行う。これによってハンド駆動手段３２が、基板支持部３１を変位移動させるだけで、ウェハ２１の固定および固定解除を行うことができ、固定手段３２を駆動する駆動手段を別途必要とすることがない。これによってロボットハンド２０の小形化および軽量化を図ることができ、簡単な構成によって実現することができる。
【００４６】
またウェハ２１の固定および固定解除と、基板支持部３１の移動とを同時に行うことができ、サイクルタイムを短縮することができる。また基板支持部３１を設定位置よりもハンド基端部３１寄りに移動させた状態で、ロボットアームの先端部２３が移動する場合には、基板支持部３１に支持されるウェハ２１が固定手段３２によって固定された状態であり、高速で移動させてもウェハ２１が基板支持部３１の所定位置からずれることを防ぐことができる。また圧縮コイルばね６４による復元力を利用してウェハ２１を挟持することで、予め定める力で挟持する挟持状態を容易に保つことができる。また固定手段３７の当接部６０がウェハ２１に当接したときの衝撃力を抑えることができる。
【００４７】
また本実施の形態では、設定位置が最大伸張位置近傍に設定されることによって、基板支持部３１が最大伸張位置に位置したときには、必ず固定手段２７を開放状態にすることができる。これによってエアシリンダをハンド駆動手段３２として用いても、確実にウェハ２１の固定解除を行うことができる。また固定手段２７が開放状態となる基板支持部３１の領域を小さくすることができ、ウェハ２１の変位が許容された状態で、ウェハ２１が移動する移動量を小さくすることができる。
【００４８】
また本実施の形態では、ハンド駆動手段３２がエアシリンダによって実現される。これによって電気モータに比べて小形にハンド駆動手段３２を実現することができ、ロボットハンド全体の小形化および軽量化を図ることができる。また基板支持部３１を滑らかに変位移動させることができ、基板支持部３１を移動するのに発生する衝撃および振動を抑えることができる。さらにハンド駆動手段３２がロッドレスシリンダによって実現されることで、シリンダロッドが突出することがない。またハンド駆動手段３２がハンド基端部３０に設けられることによって、既存のロボットハンドから本実施の形態のロボットハンド２０に付け替えるだけでよい。したがって、ロボットアームの構成を変更する必要がなく、既存のロボット本体２２に本実施の形態のロボットハンド２０を容易に着け換えることができる。
【００４９】
図７は、ロボットハンド２０が装着される基板搬送ロボット１８を示す正面図であり、図８は、基板搬送ロボット１８の電気的構成を示すブロック図である。基板搬送ロボット１８のロボット本体２２は、基台５０と、胴部５１と、ロボットアームとを含む。ロボットアームは、第１アーム５２と、第２アーム５３とを含んで構成される。基台５０は、床面などに固定される。胴部５１は、円筒状に形成され、一端部が基台５０に没入し、他端部が基台５１から突出する。基台５０は、鉛直に延びる基台角変位軸線Ｌ３が設定される。そして胴部５１を基台角変位軸線Ｌ３まわりに角変位自在でかつ、基台角変位軸線Ｌ３に沿って直線変位自在に支持する。
【００５０】
第１アーム５２は、その基端部が胴部５１の他端部に固定される。第１アーム５２の先端部には、第２アーム５３の基端部が連結される。第１アーム５２は、鉛直に延びる第１アーム角変位軸線Ｌ４が設定される。第１アーム５２は、第２アーム５３を第１アーム角変位軸線Ｌ４まわりに角変位可能に支持する。第２アーム５３の先端部には、ロボットハンド２０のハンド基端部３０が連結される。第２アーム５３は、鉛直に延びる基準軸線Ｌ１が設定される。第２アーム５３は、ロボットハンド２０を基準軸線Ｌ１まわりに角変位可能に支持する。各アーム５２，５３およびロボットハンドは、水平方向に延びる。
【００５１】
図８に示すように、ロボット本体２２は、胴部５１を基台角変位軸線Ｌ３まわりに角変位駆動する第１アーム角変位駆動手段７０と、胴部５１を基台角変位軸線Ｌ３に沿って変位駆動する第１アーム直進駆動手段７１と、第２アーム５３を第１アーム角変位軸線線Ｌ４まわりに角変位駆動する第２アーム角変位駆動手段７２と、装着されるロボットハンド２０を基準軸線Ｌ１まわりに角変位駆動するロボットハンド角変位駆動手段７３とを含む。
【００５２】
これら各駆動手段７０〜７３が、それぞれ個別に動作することによって、ロボットハンド２０を任意の位置および姿勢に移動させることができる。各駆動手段７０〜７３は、ロボットコントローラ１７によって制御される。ロボットコントローラ１７は、各駆動手段７０〜７３に動力を与えることによって、ロボットハンド２０を目的とする移動経路および移動速度で移動させることができる。またロボットコントローラ１７は、ロボットハンド２０のハンド駆動手段３２も制御する。これによってロボットハンド２０の移動と、ロボットハンドの伸縮変化と、ウェハ２１の固定および固定解除とのタイミングを合わせることができる。
【００５３】
このような基板搬送ロボット１８は、クリーンルーム内などの狭い空間内に設置される。基板搬送ロボット１８は、ポッドに収容される複数のウェハ２１を順番に取り出し、基板処理位置にウェハ２１を搬送する。また一方の基板処理位置から他方の基板処理位置にウェハ２１を搬送する。また基板処理位置で処理されたウェハ２１をポッドに収容し直す。
【００５４】
図９は、基板搬送ロボット１８のウェハ２１の最大搬送位置を説明するための正面図である。図９（１）は、第１比較例の基板搬送ロボット１６を示し、図９（２）は、本実施の形態の基板搬送ロボット１８を示し、図９（３）は、第２比較例の基板搬送ロボット１５を示す。第１および第２比較例の基板搬送ロボット１６，１５は、装着されるロボットハンドの構成が異なる。第１および第２の比較例のロボットハンド１４，１３は、伸縮可能には構成されていない。水平型多関節ロボットでは、一直線に並ぶように各アーム５２，５３およびロボットハンド２０を角変位した状態で、基台角変位軸線Ｌ３から最も遠くにウェハ２１を搬送することができる。
【００５５】
第１比較例のロボットハンド１４のうち、基準軸線Ｌ１から先端部までの寸法Ｃ１は、本実施の形態のロボットハンド２０が最も伸張した状態における寸法Ｃ２よりも小さい。また第２比較例のロボットハンド１３の寸法Ｃ３は、本実施の形態のロボットハンド２０が最も伸張した状態における寸法Ｃ２と等しい。
【００５６】
このような場合、ロボットアームの可動領域Ｃ４は同じであるので、ロボットハンドの寸法が短い第１の比較例の基板搬送ロボット１６は、ウェハ２１の搬送可能な距離が短くなってしまう。これに対して本実施の形態の基板搬送ロボット１８および第２比較例の基板搬送ロボット１５は、第１の比較例の基板搬送ロボット１６よりも、ロボットハンドの寸法が大きい分、ウェハ２１の搬送可能な距離が長い場合であっても、ウェハ２１を搬送することができる。
【００５７】
図１０は、基板搬送ロボットの最小回転半径を説明するための正面図である。図１０（１）は、上述した第１比較例の基板搬送ロボット１６を示し、図１０（２）は、本実施の形態の基板搬送ロボット１８を示し、図１０（３）は、上述した第２比較例の基板搬送ロボット１５を示す。基板搬送ロボットの最小回転半径は、基台角変位軸線Ｌ３まわりに胴部５１を回転させた場合における基板搬送ロボットの最小可動領域を意味し、最小可動領域の外縁から基台角変位軸線Ｌ３までの距離である。本実施の形態のロボットハンド２０が最も縮退した状態における寸法Ｃ５は、第１実施例のロボットハンド１４の寸法Ｃ１と等しい。
【００５８】
本実施の形態では、基板搬送ロボットの最小回転半径が、ロボットハンドの全長寸法に依存する。したがってロボットハンド２０を縮退させることによって、その全長寸法を小さくすることができ、第２比較例よりも最小回転半径を小さくすることができる。これによって狭隘な空間にロボットが配置される場合であっても、ロボットの向きを変えることができる。
【００５９】
ここで、ロボットの最小回転半径がロボットハンドの寸法に依存する場合とは、第１アーム５２の先端部から基台角変位軸線Ｌ３までの寸法Ｃ６が、ロボットハンド２０の寸法Ｃ５の半分よりも小さく、かつ第２アーム５３の先端部から基端部までの寸法Ｃ７がロボットハンドの全長寸法Ｃ５よりも小さい場合である。アームが２つ以上設けられる場合であれば、第２〜第ｎアームの先端部から基端部までの寸法Ｃ７がロボットハンドの寸法Ｃ５よりも小さい場合である。
【００６０】
以上のように、本実施形態の基板搬送ロボット１８は、上述したロボットハンド２０が装着される。そして図９に示すように、ロボットハンド２０を伸張させることで、ウェハ２１の搬送可能な距離を長くすることができる。また図１０に示すように、ロボットハンド２０を縮退させるとともに各アーム５２，５３を角変位することによって最小回転半径を小さくすることができ、他の装置との干渉を防ぐことができる。また最小回転半径となるように各アーム５２，５３を角変位させた状態でなくとも、ロボットハンド２０を縮退させてロボットハンド２０を小形化することで、図１０（２）に示す第２比較例のロボット１５に比べて、干渉の可能性を少なくすることができる。
【００６１】
図１１は、ウェハ２１を搬送元位置から搬送先位置に移動させる場合のロボットコントローラ１７の制御手順を示すフローチャートである。ウェハ２１が搬送元位置に配置されるとともに、搬送先位置のウェハ処理準備が完了した状態で、作業者または他の装置からウェハ搬送指令が与えられると、ステップｓ１に進み、コントローラ１７は、制御動作を開始する。
【００６２】
ステップｓ１では、第１アーム角変位駆動手段７０、第１アーム直進駆動手段７１、第２アーム角変位駆動手段７２、ロボットハンド角変位駆動手段７３などのロボット本体２２の駆動手段７０〜７３を動作させて、ロボットハンド１９を搬送元位置近傍に配置し、ステップｓ２に進む。
【００６３】
ステップｓ２では、ハンド駆動手段３２を動作させて、ロボットハンド２０を伸張状態とするとともにウェハ２１を支持可能な開放状態とし、ステップｓ３に進む。ステップｓ３では、ロボット本体２２の駆動手段７０〜７３を動作させて、ウェハ２１の下方からブレード３６を近づけて、ウェハ収容装置からブレード３６の乗載部３７にウェハ２１を移載して、ウェハ２１を支持させて、ステップｓ４に進む。
【００６４】
ステップｓ４では、ハンド駆動手段３２を動作させて、ロボットハンド２０を縮退状態とするとともに支持したウェハ２１の変位を阻止した状態とし、ステップｓ５に進む。ステップｓ５では、各駆動手段７０〜７３を動作させて、図１０に示す最小回転半径で基板搬送ロボット１８が回転可能な状態となるように、各アーム５２，５３およびロボットハンド２０を角変位させる。そして最小回転半径でロボットが回転可能な状態となると、ステップｓ６に進む。ステップｓ６では、胴部５１を胴部回転軸線Ｌ３まわりに回転させ、ロボットが搬送先位置に向くようにし、ステップｓ７に進む。
【００６５】
ステップｓ７では、ロボット本体２２の駆動手段７０〜７３を動作させて、ロボットハンド２０を搬送先位置近傍に配置し、ステップｓ８に進む。ステップｓ８では、ハンド駆動手段３２を動作させて、ロボットハンド２０を伸張状態とするとともにウェハ２１を支持解除可能な開放状態とし、ステップｓ９に進む。ステップｓ９では、ロボット本体２２の駆動手段７０〜７３を動作させて、ウェハ２１の搬送先位置に対して上方からブレード３６を近づけて、ブレード３６の乗載部３７から搬送先位置にウェハ２１を移載させ、ウェハ２１の搬送動作を終了する。
【００６６】
このようにロボットコントローラ１７によって基板搬送ロボット１８は、ロボットハンド２０を伸張させた状態で、ウェハ２１の支持と支持解除を行い、回転最小半径となるように各アーム５２，５３およびロボットハンド２０を角変位させた状態で、搬送元位置から搬送先位置へロボットの向きを変える。これによって図９（１）に示す比較例１のロボットよりも遠くに基板支持部３１を移動させることができ、図１０（２）に示す比較例２のロボットよりも他の装置との干渉のおそれを防ぐことができる。このように本実施形態によれば、他の装置と干渉することを防いでかつ、大きい可動領域を得ることができる。なお、図１１に示す制御手順は、ロボット動作の一例であって、干渉のおそれが低い場合などには、回転最小半径となる状態にアーム５２，５３およびロボットハンド２０を角変位させずに、ロボットの向きを換えてもよい。またウェハ２１支持および支持解除の詳細についても、適宜変更可能である。
【００６７】
本実施の形態の基板搬送ロボット１８は、ロボット本体２２については既存のロボット本体を用いることができるので、ロボットハンドを着け換えるだけで安価に基板搬送可能領域を広くすることができる。たとえば基板処理設備において、ウェハ２１の搬送距離が変更されたとしても、可動領域の大きい別の多関節ロボットに交換する必要がなく、交換費用および交換準備時間を短縮することができる。また本実施のロボットハンドに着け換えたとしても、干渉する可能性が大きくなることがない。
【００６８】
また図７に示すように、基板搬送ロボットにおけるロボット本体２２が多関節ロボットによって実現されることで、ロボットハンド２０の姿勢を任意の姿勢にすることができ、基板搬送動作を柔軟に行うことができる。これによって搬送元位置と搬送先位置とが複数ある場合、障害物を避けて基板搬送動作を行わなければならない場合などでも、基板搬送を行うことができる。
【００６９】
図１２は、本発明の第２実施形態であるロボットハンド３２０の一部を示す断面図であり、図１３は、ロボットハンド３２０の一部を切断して示す平面図である。第２実施形態のロボットハンド２２０は、第１実施形態のロボットハンド２０と類似した構成を示し、対応する構成については、第１実施形態のロボットハンド２０の参照符号に３００を付した参照符号を付する。
【００７０】
第２実施形態であるロボットハンド３２０は、第１実施形態に比べてハンド駆動手段３３２の構成が異なる以外は、第１実施形態と同様である。したがってハンド駆動手段３３２の構成を説明し、残余の構成については説明を省略する。
【００７１】
ハンド駆動手段３３２は、ハンド基端部３３０に対して、伸縮方向１９に変位自在に設けられる可動部３３４と、可動部３３４を伸縮方向１９に変位駆動する駆動部３３８とを含んで構成される。可動部３３８は、連結部３４１によって基板支持部３３１の基部３３５に固定される。これによって駆動部３３８が可動部３３４を伸縮方向１９に変位駆動することで、基板支持部３３１が可動部３３４とともに伸縮方向１９に移動する。
【００７２】
駆動部３３８は、空気圧駆動式のロータリーアクチュエータ４００と、無端帯状のベルト４０２と、ベルト４０２が巻回される複数のプーリ４０１ａ〜４０１ｃとを含んで実現される。ロータリーアクチュエータ４００は、エア供給源からエアが供給されることによって、出力軸４０３を回転駆動する。複数のプーリ４０１ａ〜４０１ｃは、回転可能にハンド基端部３３０に支持される。複数のプーリ４０１ａ〜４０１ｃのうち１つは、ロータリーアクチュエータ４００の出力軸４０３に連結される駆動プーリ４０１ａとなる。駆動プーリ４０１ａは、ロータリーアクチュエータ４００の出力軸４０３を介して動力が与えられることによって回転する。
【００７３】
ベルト４０２は、その内周面に各プーリ４０１ａ〜４０１ｃが当接し、各プーリ４０１ａ〜４０１ｃによって張られる。これによって駆動プーリ４０１ａが回転すると、プーリ４０１とベルト４０２との間の摩擦によって、ベルトが駆動プーリ４０１ａの回転方向に移動する。複数のプーリ４０１ａ〜４０１ｃのうち２つの従動プーリ４０１ｂ，４０１ｃは、伸縮方向１９に並んで配置される。これによってベルト４０２のうちで、２つの従動プーリ４０１ｂ，４０１ｃによって張られるベルト部分４０４は、伸縮方向１９に延びる。このベルト部分４０４に可動部３３４が連結される。
【００７４】
ロータリーアクチュエータ４００によって駆動プーリ４０１ａが回転すると、駆動プーリ４０１ａとともにベルト４０２が移動する。この場合、従動プーリ４０１ｂ，４０１ｃ間のベルトは、一方のプーリから他方のプーリに向かって、伸縮方向１９に移動するので、ベルトに固定される可動部３３４もまた伸縮方向１９に移動する。またハンド基端部３３０には、基板支持部３３１の基部３３５を伸縮方向１９に案内する２つのレール３３３が設けられ、レール３３３は、伸縮方向１９に平行に延びる。基板支持部３１の基部３５は、レール３３３に嵌合する嵌合部分４０を有することで、伸縮方向１９以外にずれることが防がれる。
【００７５】
このようにエア駆動式のロータリーアクチュエータ４００を用いた場合であっても、第１実施形態と同様の効果を達成することができる。またロータリーアクチュエータ４００を用いることで、第１実施形態に比べて、シリンダおよびシリンダロッドを必要とせず、ハンド基端部３３０の構成を小形化することができる。また２つの従動プーリ４０１ｂ，４０１ｃの間に駆動プーリ４０１ａを配置することによって、駆動プーリ４０１ａおよびロータリーアクチュエータが多少大形化しても、ハンド基端部３３０の大形化を抑えることができる。またロータリーアクチュエータ４００の回転量を調整することで、基板支持部３３１の伸縮方向１９の移動量を調整することができるので、設計の自由度をふやすことができる。
【００７６】
図１４は、本発明の第３実施形態であるロボットハンド１２０を示す正面図であり、図１５は、図１４のロボットハンド１２０を示す側面図である。また図１６は、縮退状態のロボットハンド１２０を示す正面図であり、図１７は、図１６のロボットハンド１２０を示す側面図である。
【００７７】
第３実施形態のロボットハンド１２０は、第１実施形態のロボットハンド２０と類似した構成を示し、対応する構成については、第１実施形態のロボットハンド２０の参照符号に１００を付した参照符号を付する。
【００７８】
ロボットハンド１２０は、ハンド基端部１３０と、基板支持部１３１と、ハンド駆動手段１３２とを含んで構成される。ハンド基端部１３０は、ロボット本体２２のロボットアームの先端部に装着される。ハンド基端部１３０は、基板支持部１３１を支持し、ロボットアームの先端部に設定される基準軸線Ｌ１まわりに角変位可能に形成される。
【００７９】
基板支持部１３１は、ウェハ２１を支持可能に形成され、ハンド基端部１３０に対して変位自在に設けられる。具体的には、基板支持部１３１は、ウェハ２１を支持した状態で、前記伸縮方向１９に変位自在に形成される。
【００８０】
基板支持部１３１は、第１支持部分１００と第２支持部分１０１と連結部分１０２とを有する。第１支持部分１００は、ハンド基端部１３０の一方の側部に設けられ、第２支持部分１０１は、ハンド基端部１３０の他方の側部に設けられる。また第１支持部分１００と第２支持部分１０１とは、連結部分１０２によって連結される。各支持部分１００，１０１は、伸縮方向１９に沿って延び、ハンド基端部１３０に対して伸縮方向１９に移動可能に連結される。各支持部分１００は、ハンド基端部１３０に設けられるレール１２１に嵌合する嵌合部１２０が形成される。嵌合部１２０は、レール１２１に嵌合した状態で、伸縮方向１９に移動可能に案内される。
【００８１】
第１支持部分１００には、第１乗載部３７Ａと第３乗載部３７Ｃとが形成される。第２支持部分１０１には、第２乗載部３７Ｂと第４乗載部３７Ｄとが形成される。第１および第２乗載部３７Ａ，３７Ｂは、伸縮方向他方１９Ｂ側でウェハ２１を支持し、第３および第４乗載部３７Ｃ，３７Ｄは、伸縮方向一方１９Ａ側でウェハ２１を支持する。
【００８２】
ハンド駆動手段１３２は、サーボモータ１１０と、サーボモータ１１０の出力軸１１３の回転力を伸縮方向１９の移動力に変換して伝達する動力伝達手段１１１とを含んで構成される。本実施の形態では、サーボモータ１１０は、ハンド基端部１３０に設けられる。また動力伝達手段１１１は、サーボモータ１１０の出力軸１１３に対して伸縮方向他方１９Ｂに配置される従動軸１１４と、従動軸１１４および出力軸１１３に巻掛けられるベルト１１５とを含む。これによってサーボモータ１１０によって出力軸１１３を回転させることによって、ベルト１１５の一円周部分が伸縮方向１９に移動する。
【００８３】
ベルト１１５の一円周部分には第１支持部分１０１、第２支持部分、連結部分１０２のいずれかが連結される。本実施の形態では、第２支持部分１０２がベルト１１５の一円周部分に固定される。これによってサーボモータ１１０によって出力軸１１３を回転させることによって、ハンド基端部１３０に対して基板支持部１３１を伸縮方向１９に移動させることができる。
【００８４】
基板支持部１３１は、ハンド基端部１３０に対して、図１４および図１５に示すように伸縮方向他方１９Ｂに移動した伸張状態と、図１６および図１７に示すように伸縮方向一方１９Ａに移動した縮退状態とに切換可能となる。伸張状態におけるロボットハンド全長Ｂ１は、縮退状態におけるロボットハンド全長Ｂ２に比べて大きくなる。
【００８５】
図１８は、固定手段１２７を示す図であり、図１９は、固定手段１２７を示す断面図である。ロボットハンド１２０は、基板支持部１３１に支持されるウェハ２１を基板支持部１３１に対して固定する固定手段１２７をさらに含む。固定手段１２７は、基板支持部１３１がハンド基端部３０に近接する位置へ移動するに連動して、基板支持部１３１に支持されるウェハ２１を基板支持部１３１に対して固定する。また固定手段１２７は、基板支持部１３１がハンド基端部１３０から離反する設定位置へ移動するに連動して、基板支持部１３１に支持されるウェハ２１の基板支持部１３１に対する固定を解除する。
【００８６】
本実施の形態では、固定手段１２７は、ウェハ２１の周面に当接し、ウェハ２１を伸縮方向他方１９Ｂに変位させる当接部１６０と、当接部１６０を支持する支持部１６１と、基板支持部１３１の基部１３５に固定されて支持部１６１を回転可能に案内する案内部１６２と、ハンド基端部１３０に固定される突起部１６３と、ばね力発生手段であるねじりばね１６４とを含んで構成される。
【００８７】
支持部１６１は、基板支持部１３１に対して、伸縮方向１９に垂直でかつ水平な角変位軸線Ｌ６まわりに角変位自在に設けられ、案内部６２によって案内される。たとえば案内部６２は、外輪が基板支持部１３１に固定され、内輪が支持部１６１に固定される軸受けによって実現される。また支持部１６１には、基板支持部１３１に固定されるねじりばね１６４が係合する。ねじりばね１６４は、角変位軸線Ｌ６まわりに角変位させる力に抗する復元力を、支持部１６１に与える。
【００８８】
支持部１６１は、突起部１６３と当接するための接触部分１６６が形成される。基板支持部１３１とともに支持部１６１が伸縮方向他方１９Ｂに移動して、基板支持部１３１が設定位置に達した場合に、接触部分１６６は、突起部１６３に当接して伸縮方向他方１９Ｂへのさらなる移動を阻止する。これによって支持部１６１に支持される当接部１６０は、角変位軸線Ｌ６まわりに角変位し、乗載部３７の当接部６７よりも伸縮方向一方１９Ａに退避する。
【００８９】
したがって図１９（１）に示すように、基板支持部１３１にウェハ２１を支持させる場合には、ハンド基端部１３０に対して、基板支持部１３１を設定位置よりも伸縮方向他方１９Ｂに移動させることで、固定手段１２７の当接部１６０を伸縮方向一方１９Ａに退避させることができ、ウェハ２１を各乗載部３７に乗載させて支持することができる。
【００９０】
この状態で、図１９（２）に示すように、基板支持部１３１を伸縮方向一方１９Ａに移動させることによって、基板支持部３１に対して、固定手段１２７の当接部１６０を伸縮方向他方１９Ｂに移動させることができ、ウェハ２１の周縁部を固定手段１２７の当接部１６０と乗載部３７の当接部６７とによって挟持させることができる。
【００９１】
またウェハ２１を基板支持部１３１に固定した状態で、図１９（１）に示すように、ハンド基端部１３０に対して、基板支持部１３１を設定位置よりも伸縮方向他方１９Ｂに移動させる。これによって基板支持部１３１に対して、固定手段１２７の当接部１６０を伸縮方向一方１９Ａに退避させることができ、当接部１６０によるウェハ２１の挟持を解除することができる。そしてウェハ２１を予め定める位置に配置することができる。
【００９２】
以上のような第３実施形態であっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち他の装置と干渉することを防いでかつ、大きい基板搬送領域を得ることができる。また第３実施形態では、ハンド駆動手段１３２がサーボモータによって実現されることで、ハンド基端部１３０に対する基板支持部１３１の移動量を精度よく制御することができる。これによって基板支持部１３１の移動量を把握するためのセンサを別途設ける必要がない。
【００９３】
またハンド基端部１３０に対する基板支持部１３１の移動時の速度および移動量の調整も容易である。たとえば基板支持部１３１を伸縮方向１９の任意の位置に位置合わせした状態で搬送することができ、利便性を向上することができる。また固定手段１２７が固定状態では基板支持部１３１の移動速度を速めて、固定手段１２７が開放状態では基板支持部１３１の移動速度を遅くしてもよい。これによって固定手段１２７が開放状態のときに、ウェハ２１のずれを防ぐことができる。また本実施の形態の固定手段１２７を用いることで、第１実施形態の固定手段１２７に比べて小形化することができる。
【００９４】
また本実施の形態では、基板支持部１３１は、第１支持部分１００と第２支持部分１０１とを含んで構成されるとしたが、第１実施形態と同様に略Ｖ字状に形成されるブレード３６によってウェハ２１を支持してもよい。また本実施の形態では、固定手段１２７が各支持部分１００，１０１に設けられるとしたが、固定手段１２７が１つであってもよい。
【００９５】
またサーボモータ１１０がハンド基端部１３０に搭載されるとしたが、ロボット本体２２から基板支持部１３１を伸縮方向１９に移動させる動力が与えられてもよい。この場合、たとえば基台５０内にサーボモータ１１０を配置し、歯車伝達によってベルト１１１を回転させる動力を伝達してもよい。このように基台５０にサーボモータ１１０を配置することによって、ロボットハンド１２０をさらに小形化することができる。
【００９６】
図２０は、本発明の第４実施形態であるロボットハンド２２０を簡略化して示す正面図であり、図２０（１）は、伸張状態のロボットハンド２２０を示し、図２０（２）は、縮退状態のロボットハンド２２０を示し、図２０（３）は、マッピング動作状態のロボットハンド２２０を示す。本実施の形態では、上述した第３実施形態と類似した構成を示し、対応する構成については説明を省略して同様の参照符号を付する。
【００９７】
ロボットハンド２２０は、第１支持部分１００および第２支持部分１０１の先端部が、ハンド基端部１３０に対して移動可能に形成される。そして各支持部分１００，１０１が変位した状態では、ハンド基端部１３０の伸縮方向他方１９Ｂ側端部となる先端部２００が露出する。またハンド基端部１３０の先端部２００には、ウェハ２１の有無などを検出するためのマッピングセンサ２０１が設けられる。マッピングセンサ２０１は、図２０（１）に示すようにロボットハンド２２０が伸張状態となる場合には、第１支持部分１００および第２支持部分１０１の下方に配置される。また図２０（２）に示すように、各基板支持部分１００，１０１を伸縮方向一方１９Ａに変位させて、ロボットの回転半径が最小となる縮退状態でも、各支持部分１００，１０１の下方に配置される。そして図２０（３）に示すように、縮退状態からさらに各支持部分１００，１０１を伸縮方向一方１９Ａに変位させると、マッピングセンサ２０１が外方に露出するマッピング可能状態となる。
【００９８】
図２１は、マッピングセンサ２０１を示す斜視図である。本実施の形態では、マッピングセンサ２０１は、伸縮方向１９に関して、ウェハ２１の有無を検出するマッピングセンサ２０１Ａを含む。
【００９９】
マッピングセンサ２０１Ａは、平行光を投光する投光部２１０と、投光部２１０を支持する投光部支持部２１１と、投光部２１０から投光された光を受光する受光部２１２と、受光部２１２を支持する受光部支持部２１３とを含む。投光部２１０は、伸縮方向１９に垂直でかつ水平な第１交差方向１０に平行光を投光する。また受光部２１２は、交差方向１０に関して投光部２１０に対向した配置される。投光部支持部２１１および受光部支持部２１３は、ハンド基端部１３０の側面から伸縮方向１９に突出し、伸縮状態の各支持部分１００，１０１の下方に配置される。投光部２１０と受光部２１２との間にウェハ２１が配置されると、投光部２１０から投光された光は、ウェハ２１によって遮られる。これによって受光部２１２は、投光部２１０から投光された光を受光することがない。
【０１００】
受光部２１２は、受光量を示す情報をコントローラに与える。これによってコントローラは、ウェハ２１の有無などを把握することができる。第４実施形態では、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。またマッピングセンサ２０１がロボットハンド２２０に設けられることで、別途マッピングセンサを駆動する駆動手段を設ける必要がない。またロボットハンド２２０に設けられるマッピングセンサ２０１は、通常は各支持部分１００，１０１に覆われているので、腐食したり汚染したりすることが防がれて、耐久性を向上することができる。またロボットの方向を変更する場合には、図２０（２）に示す縮退状態とすることで、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０１】
また縮退状態において、マッピングセンサ２０１が外方に露出するようにしてもよい。この場合、マッピングセンサ２０１が突出する分だけ、ロボットの最小回転半径が大きくなるが、マッピングセンサ２０１の突出量がもともと小さいので、ロボット方の装置などに干渉する問題は少ない。
【０１０２】
上述した実施形態は、本発明の例示に過ぎず、発明の範囲内において構成を変更することができる。たとえば本実施の形態では、ハンド駆動手段として、エアシリンダまたはサーボモータを用いたが、これに限定されず他の駆動源を用いて、基板支持部３１を変位移動させてもよい。またロボットハンドが支持する基板として、円板状の半導体ウェハであるとしたが、ガラス基板などの半導体ウェハ２１以外の基板であっても、同様の効果を得ることができる。また基板支持部３１，１３１は、エッジクリップ型以外であってもよい。たとえば基板の複数の周面部のみに接触して基板を支持するエッジホールドハンド型または、真空吸着して基板を支持するバキュームハンド型であっても、同様の効果を得ることができる。すなわちロボットハンドが伸縮自在であればよく、基板支持部３１の形状および支持形態については限定されない。また本実施の形態では、各角変位軸線Ｌ１，Ｌ３，Ｌ４が鉛直に延び、移動軸線Ｌ２が水平に延びるとしたが、これに限らずウェハ２１をロボットハンドで支持可能な構成であれば、各角変位軸線Ｌ１，Ｌ３，Ｌ４および移動軸線Ｌ２は、他の方向に延びていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の第１実施形態であるロボットハンド２０を示す正面図である。
【図２】図１の矢符Ａ２−Ａ２からロボットハンド２０を見て示す断面図である。
【図３】図２の矢符Ａ３−Ａ３からロボットハンド２０を見て示す断面図である。
【図４】基板支持部３１が伸縮方向一方１９Ａに移動した状態を示す正面図である。
【図５】図４の矢符Ａ５−Ａ５からロボットハンド２０を見て示す断面図である。
【図６】固定手段２７を説明するためにロボットハンド２０の一部を拡大して示す断面図である。
【図７】ロボットハンド２０が装着される基板搬送ロボット１８を示す正面図である。
【図８】基板搬送ロボット１８の電気的構成を示すブロック図である。
【図９】基板搬送ロボット１８のウェハ２１の最大搬送位置を説明するための正面図である。
【図１０】基板搬送ロボットの最小回転半径を説明するための正面図である。
【図１１】ウェハ２１を搬送元位置から搬送先位置に移動させる場合のロボットコントローラ１７の制御手順を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第２実施形態であるロボットハンド３２０の一部を示す断面図である。
【図１３】ロボットハンド３２０の一部を切断して示す平面図である。
【図１４】本発明の第３実施形態であるロボットハンド１２０を示す正面図である。
【図１５】図１４のロボットハンド１２０を示す側面図である。
【図１６】縮退状態のロボットハンド１２０を示す正面図である。
【図１７】図１６のロボットハンド１２０を示す側面図である。
【図１８】固定手段１２７を示す図である。
【図１９】固定手段１２７を示す断面図である。
【図２０】本発明の第４実施形態であるロボットハンド２２０を簡略化して示す正面図である。
【０１０４】
【図２１】マッピングセンサ２０１を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１０５】
２０ ロボットハンド
２１ 半導体ウェハ
２２ ロボット本体
２７ 固定手段
３０ ハンド基端部
３１ 基板支持部
３２ ハンド駆動手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多関節ロボットのロボットアームの先端部に装着されるハンド基端部と、
基板を支持可能に形成され、基板を支持した状態で、ハンド基端部に対して変位自在に設けられる基板支持部と、
基板支持部をハンド基端部に対して変位駆動するハンド駆動手段とを含むことを特徴とするロボットハンド。
【請求項２】
ハンド駆動手段によって駆動されて、基板支持部に支持される基板を基板支持部に対して固定する固定手段をさらに含み、
固定手段は、基板支持部が予め定める設定位置へ移動するに連動して、基板支持部に支持される基板の基板支持部に対する固定を解除し、
基板支持部が前記設定位置からハンド基端部に近接するに連動して、基板支持部に支持される基板を基板支持部に対して固定することを特徴とする請求項１記載のロボットハンド。
【請求項３】
ハンド駆動手段は、空気圧アクチュエータによって実現されることを特徴とする請求項１または２記載のロボットハンド。
【請求項４】
ハンド駆動手段は、サーボモータによって実現されることを特徴とする請求項１または２記載のロボットハンド。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載のロボットハンドと、
水平多関節型ロボットであって、ロボットアームの先端部にロボットハンドが着脱可能に装着されるロボット本体と、
ロボットハンドとロボット本体とを制御する制御手段とを含むことを特徴とする基板搬送ロボット。
【請求項６】
基板支持部がハンド基端部に向けて変位移動することで、ロボットの可動回転半径が最小となることを特徴とする請求項５記載の基板搬送ロボット。
【請求項１】
多関節ロボットのロボットアームの先端部に装着されるハンド基端部と、
基板を支持可能に形成され、基板を支持した状態で、ハンド基端部に対して変位自在に設けられる基板支持部と、
基板支持部をハンド基端部に対して変位駆動するハンド駆動手段とを含むことを特徴とするロボットハンド。
【請求項２】
ハンド駆動手段によって駆動されて、基板支持部に支持される基板を基板支持部に対して固定する固定手段をさらに含み、
固定手段は、基板支持部が予め定める設定位置へ移動するに連動して、基板支持部に支持される基板の基板支持部に対する固定を解除し、
基板支持部が前記設定位置からハンド基端部に近接するに連動して、基板支持部に支持される基板を基板支持部に対して固定することを特徴とする請求項１記載のロボットハンド。
【請求項３】
ハンド駆動手段は、空気圧アクチュエータによって実現されることを特徴とする請求項１または２記載のロボットハンド。
【請求項４】
ハンド駆動手段は、サーボモータによって実現されることを特徴とする請求項１または２記載のロボットハンド。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載のロボットハンドと、
水平多関節型ロボットであって、ロボットアームの先端部にロボットハンドが着脱可能に装着されるロボット本体と、
ロボットハンドとロボット本体とを制御する制御手段とを含むことを特徴とする基板搬送ロボット。
【請求項６】
基板支持部がハンド基端部に向けて変位移動することで、ロボットの可動回転半径が最小となることを特徴とする請求項５記載の基板搬送ロボット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
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【図８】
【図９】
【図１０】
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【図１４】
【図１５】
【図１６】
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【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２００７−１６９００７（Ｐ２００７−１６９００７Ａ）
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３７０６８９（Ｐ２００５−３７０６８９）
【出願日】平成１７年１２月２２日（２００５．１２．２２）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２２日（２００５．１２．２２）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
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