CN104176500B - 基板搬运机器人、基板搬运系统及基板搬运方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在不使机器人大型化时也能接近位于更远位置的基板载置部的基板搬运机器人、基板搬运系统和基板搬运方法。该基板搬运机器人（13）包括手部（131）、使手部（131）移动的臂（132）和控制手部（131）的移动的控制部（133）。控制部（133）控制手部（131）的位置和朝向，使得在俯视时基板保持中心（138）位于盒（30）的附近且位于与盒（30）分隔规定的间隔的接近起始位置（141）上，在该状态下，手中心线（139）相对于接近直线（304）倾斜，且在手中心线（139）与接近直线（304）一致的状态下，基板保持中心（138）到达盒（30）内的基板载置位置（142）。

Description

基板搬运机器人、基板搬运系统及基板搬运方法
技术领域
本发明涉及基板搬运机器人、基板搬运系统及基板搬运方法。
背景技术
以往，已知包括手部的基板搬运机器人，所述手部能向载置有基板（半导体晶片）的基板载置部接近并能够保持基板（例如，参照专利文献1）。
在上述专利文献1中，公开了一种水平多关节型基板搬运机器人，其包括：包含向前端串联连结的第一臂部以及第二臂部的臂；以及与臂前端连接的手部。基板搬运机器人被固定地配置在机器人设置区域内，从沿着机器人设置区域以直线状排列的多个基板载置部（基板收纳盒）进行基板的取出和放入。当为了基板的取出或收纳，手部向基板载置部接近时，手部在从根部朝向前端的手中心线与基板载置部的接近直线（与基板载置部的前表面垂直的、基板的取出放入方向的直线）一致的状态（与基板载置部正对的状态）下，在离开基板载置部的接近起始位置与基板载置部内的基板载置位置之间进行直线移动。基板搬运机器人对于对基板实施规定的处理的处理装置的基板载置部（处理室），也进行同样的接近动作。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011－228627号公报
发明内容
本发明所要解决的技术问题
然而，在如上述专利文献1所公开的以往的基板搬运机器人中，被构成为：在使手部向基板载置部接近时，俯视时使手中心线与垂直于基板载置部的前表面的接近直线一致的状态下，在接近起始位置与基板载置位置之间进行直线移动，因此在接近起始位置，臂的前端（手部的根部）必须能够到达接近直线的延长线，无法将基板载置部配置到更远的位置。因此，要求手部也能够接近位于更远的位置上的基板载置部。
本发明是为了解决上述的问题而做出的，本发明的一个目的是提供一种在不使机器人大型化时也能够接近位于更远的位置上的基板载置部的基板搬运机器人、基板搬运系统以及基板搬运方法。
用于解决问题的手段
第一技术方案的基板搬运机器人包括：手部，所述手部能够向载置有基板的基板载置部接近并且能够保持基板；臂，所述臂用于使手部移动；以及控制部，所述控制部控制手部的移动，控制部控制手部的位置以及朝向，使得在俯视时手部保持基板时的基板保持中心位于基板载置部的附近、并且位于与基板载置部分隔规定的间隔的接近起始位置的状态下，从手部的根部朝向前端的手中心线相对于用于向基板载置部内接近的、与基板载置部的前表面垂直的接近直线倾斜，并且手中心线与接近直线一致的状态下，基板保持中心到达基板载置部内的基板载置位置。
第一技术方案涉及的基板搬运机器人中，如上所述，将控制部构成为控制手部的位置以及朝向，使得在俯视时手部保持基板时的基板保持中心位于基板载置部的附近、并且位于从基板载置部分隔规定的间隔的接近起始位置上的状态下，从手部的根部朝向前端的手中心线相对于用于向基板载置部内接近的、与基板载置部的前表面垂直的接近直线倾斜，并且在手中心线与接近直线一致的状态下基板保持中心到达基板载置部内的基板载置位置，由此能够在接近起始位置，使手中心线相对于接近直线倾斜从而使臂的前端（手部的根部）位于靠近基板搬运机器人的位置上，因此，对于在基板载置位置上能够将臂的前端配置在接近直线的延长线上的范围内位于较远的位置上的基板载置部，也能够使手部接近。由此，在不使机器人大型化（臂长延长）时，对于在接近起始位置上无法将臂的前端配置在接近直线的延长线上那样的较远的位置上的基板载置部，也能够使手部接近。
第二技术方案涉及的基板搬运系统包括：机器人设置区域；以及被配置在机器人设置区域内的基板搬运机器人，所述基板搬运机器人包括：手部，所述手部能够向载置有基板的基板载置部接近并且能够保持基板；以及臂，所述臂用于使手部移动，基板搬运机器人使手部移动，使得在俯视时手部保持基板时的基板保持中心位于基板载置部的附近、并且位于与基板载置部分隔规定的间隔的接近起始位置的状态下，从手部的根部朝向前端的手中心线相对于用于向基板载置部内接近的、与基板载置部的前表面垂直的接近直线倾斜，并且手中心线与接近直线一致的状态下，基板保持中心到达基板载置部内的基板载置位置。
在第二技术方案涉及的基板搬运系统中，如上所述，将基板搬运机器人构成为使手部移动，使得在俯视时手部保持基板时的基板保持中心位于基板载置部的附近、并且位于从基板载置部分隔规定的间隔的接近起始位置的状态下，从手部的根部朝向前端的手中心线相对于用于向基板载置部内接近的、与基板载置部的前表面垂直的接近直线倾斜，并且在手中心线与接近直线一致的状态下基板保持中心到达基板载置部内的基板载置位置，由此，能够在接近起始位置，使手中心线相对于接近直线倾斜从而使臂的前端（手部的根部）位于接近基板搬运机器人的位置上，因此，对于在基板载置位置上能够将臂的前端配置在接近直线的延长线上的范围内位于较远的位置上的基板载置部，也能够使手部接近。由此，在不使机器人大型化（臂长延长）时，对于在接近起始位置上无法将臂的前端配置在接近直线的延长线上那样的较远的位置上的基板载置部，也能够使手部接近。
第三技术方案涉及的基板搬运方法是用于使基板搬运机器人的手部向载置有基板的基板载置部接近并搬运基板的基板搬运方法，包括以下工序：在俯视时手部保持基板时的基板保持中心位于基板载置部的附近、并且位于从基板载置部分隔规定的间隔的接近起始位置上的状态下，使从手部的根部朝向前端的手中心线相对于用于向基板载置部内接近的、与基板载置部的前表面垂直的接近直线倾斜；以及改变手中心线的朝向使其在接近起始位置和基板载置部内的基板载置位置之间与接近直线一致的同时，在手中心线与接近直线一致的状态下使手部的基板保持中心到达基板载置位置。
在第三技术方案涉及的基板搬运方法中，如上所述，通过设置以下工序：在手部保持基板时的基板保持中心位于基板载置部的附近、并且位于从基板载置部分隔规定的间隔的接近起始位置上的状态下，使从手部的根部朝向前端的手中心线相对于用于向基板载置部内接近的、与基板载置部的前表面垂直的接近直线倾斜；以及改变手中心线的朝向使其在接近起始位置与基板载置部内的基板载置位置之间与接近直线一致的同时，在手中心线与接近直线一致的状态下使手部的基板保持中心到达基板载置位置，能够在接近起始位置，使手中心线相对于接近直线倾斜从而使手部的根部位于接近基板搬运机器人的位置上，因此，对于在基板载置位置上能够将手部的根部配置在接近直线的延长线上的范围内位于较远的位置上的基板载置部，也能够使手部接近。由此，在不使机器人大型化（臂长延长）时，对于在接近起始位置上无法将手部的根部配置在接近直线的延长线上那样的较远的位置上的基板载置部，也能够使手部接近。
第四技术方案涉及的基板搬运机器人包括手部、以及在前端部与手部连接的臂，手部向载置有基板的基板载置部接近时的手部的位置以及朝向被设定为，在接近起始位置，手部相对于与基板载置部的前表面垂直的接近直线倾斜，在基板载置部内的基板载置位置，手部沿着接近直线。
在第四技术方案涉及的基板搬运机器人中，如上所述，通过将手部向载置有基板的基板载置部接近时的手部的位置以及朝向设定为，在接近起始位置，手部相对于与基板载置部的前表面垂直的接近直线倾斜，在基板载置部内的基板载置位置，手部沿着接近直线，能够在接近起始位置，使手部相对于接近直线倾斜从而使臂的前端（手部的根部）位于靠近基板搬运机器人的位置上，因此，对于在基板载置位置上能够将臂的前端配置在接近直线的延长线上的范围内位于较远的位置上的基板载置部，也能够使手部接近。由此，在不使机器人大型化（臂长延长）时，对于在接近起始位置上无法将臂的前端配置在接近直线的延长线上那样的较远的位置上的基板载置部，也能够使手部接近。
发明效果
根据上述基板搬运机器人、基板搬运系统以及基板搬运方法，在不使机器人大型化时，也能够接近位于更远位置上的基板载置部。
附图说明
图1是表示一实施方式的基板处理系统的整体结构的俯视图。
图2是表示一实施方式的基板处理系统的整体结构的概略侧视图。
图3是表示一实施方式的基板处理系统的基板搬运机器人的立体图。
图4是用于说明一实施方式的基板搬运系统的第一接近控制的概念图。
图5是用于说明一实施方式的基板搬运系统的第二接近控制的概念图。
图6是用于说明第一接近控制中手部从接近起始位置到接近中途位置的动作的概念图。
图7是用于说明第一接近控制中手部从接近中途位置到基板载置位置的动作的概念图。
图8（A）至（E）分别是分阶段表示一实施方式的基板搬运系统的第一接近控制所产生的接近动作中的、从接近起始位置至接近中途位置的动作的俯视图。
图9（A）至（E）分别是分阶段表示一实施方式的基板搬运系统的第一接近控制所产生的接近动作中的、从接近中途位置至基板载置位置的动作的俯视图。
附图标记说明
10基板搬运系统
11机器人设置区域
12载入口
13基板搬运机器人
30（30a、30b）盒（基板载置部）
110基板
125盒开闭区域
126外缘
131手部
132臂
133控制部
136第一臂部（臂部）
137第二臂部（臂部）
138基板保持中心
139手中心线
141接近起始位置
142基板载置位置
143接近中途位置
202处理室（基板载置部）
304接近直线
305禁止进入区域
C1转动中心（旋转中心）
F第一距离
G第二距离
K前端部
L连杆长度
α相对角度
具体实施方式
以下，基于附图对实施方式进行说明。
首先，参照图1至图7，对一实施方式的基板处理系统100的结构进行说明。在本实施方式中，对将基板搬运系统应用于包括半导体基板的处理装置的基板处理系统的例子进行说明。
如图1和图2所示，基板处理系统100包括对基板110进行搬运的基板搬运系统10、以及处理装置20。另外，基板处理系统100被构成为：通过基板搬运系统10向处理装置20搬运基板110，并且通过处理装置20对搬运来的基板110进行半导体装置的生产过程处理。
如图1所示，基板搬运系统10包括机器人设置区域11、设置有用于收纳基板110的盒30的多个（四个）机器人载入口12、以及配置在机器人设置区域11内的基板搬运机器人13。基板搬运系统10用于在盒30与处理装置20之间通过基板搬运机器人13搬运基板110。此外，盒30是“基板载置部”的一例。
另外，在俯视（从上方观察）时，基板搬运系统10具有的外形形状大小是载入口12的设置区域加上用于设置基板搬运机器人13的机器人设置区域11（图1的虚线所示的外形形状）。机器人设置区域11是被配置有载入口12的前表面壁111、处理装置20的背面壁201以及侧壁所包围的俯视呈长方形形状的箱状区域。另外，基板搬运系统10还包括图未示的FFU（风机过滤单元），并且被构成为将机器人设置区域11内的空气维持在清洁的状态。以下，将俯视时前表面壁111和背面壁201相对的X方向称作前后方向，将沿着前表面壁111以及背面壁201的顺长方向（Y方向）称作横向。机器人设置区域11具有前后方向的宽度W1以及横向的宽度W2。
盒30是按照SEMI（SemiconductorEquipmentandMaterialsInternational:半导体设备暨材料协会）规格的正面开口型的半导体晶片收容容器，称作FOUP（FrontOpenUnifiedPod）。另外，如图1所示，盒30包含具有前表面开口302的容器主体301、以及可拆装地嵌入前表面开口302中的容器门303。盒30将被容器主体301以及容器门303包围的内部空间密闭而形成局部性的清洁区域，并且被构成为能够在容器主体301内收纳多个基板110。盒30被构成为能够将多个基板110载置在容器主体301内的不同的高度位置上。例如，四个盒30在上下方向上具有25层的载置位置，能够最多层叠并收纳25张基板110。
载入口12具有保持用于收纳基板110的盒30并使盒30的内部向机器人设置区域11打开和关闭的功能。载入口12被设置为在机器人设置区域11的前表面侧（X1方向侧）与前表面壁111邻接，沿着前表面壁111在Y方向上并排地配置。载入口12具有设置台121、前面板122以及门123。如图2所示，载入口12的设置台121的上表面分别固定有能够一个一个拆装（设置）的盒30。前面板122形成在沿Y方向的垂直面内并且构成机器人设置区域11的前表面壁111的一部分。另外，如图1所示，前面板122具有形状呈窗状（框状）的开口部124，通过门123对开口部124进行开闭。另外，载入口12具有未图示的门开闭机构。门开闭机构对门123和盒30的容器门303进行把持，从开口部124向后方（X2方向）拉出并且使其向下方（Z2方向、参照图2）移动（退避），从而使盒30的内部空间向机器人设置区域11侧开放，在搬出盒30时，关闭门123和容器门303。
如图3所示，基板搬运机器人13是一种水平多关节机器人，具有：手部131，能够通过接近盒30而保持基板110；臂132，用于使手部131移动；以及控制部133，其控制基板搬运机器人13的各部。如图1所示，基板搬运机器人13被配置在机器人设置区域11的靠近盒30的位置（Ｘ1方向侧的位置）上。在臂132的前端部连接有手部131，该臂132包含多个臂，该多个臂能够从后述的旋转中心（转动中心C1）向前端以各自端部可转动的状态依次连结。更具体地讲，基板搬运机器人13还具有基座部件134和支承轴135，在本实施方式中，臂132由第一臂部136和第二臂部137这两个臂构成。此外，第一臂部136以及第二臂部137是“臂部”的一例。
如图3所示，支承轴135被基座部件134支承。另外，相对于基座部件134的上表面，支承轴135形成沿垂直方向延伸。另外，支承轴135的上端部连接有第一臂部136的一方的端部。第一臂部136能够以支承轴135作为转动轴在水平面内转动。另外，第一臂部136的另一端部上连接有第二臂部137的一方的端部。第二臂部137能够以连接在第一臂部136上的一方的端部作为转动中心在水平面内转动。另外，第二臂部137的另一方端部连接有手部131。手部131能够以其与第二臂部137的连接部作为转动中心在水平面内转动。另外，手部131能够支承基板110的边缘（外周边缘）。这样，基板搬运机器人13以第一臂部136的转动中心C1、第二臂部137的转动中心C2和手部131的转动中心C3这三个转动中心为中心，能够分别使第一臂部136、第二臂部137和手部131单独（各自）转动。此外，第一臂部136的转动中心C1也是臂132整体的绕支承轴135的旋转中心。
另外，第一臂部136和第二臂部137形成相互间连杆长度大致相等。即，如图1所示，从第一臂部136的转动中心C1至第二臂部137的转动中心C2的第一臂部136的连杆长度、与从第二臂部137的转动中心C2至手部131的转动中心C3的第二臂部137的连杆长度大致相等，其长度为L。这样，与第一臂部136和第二臂部137连杆长度互不相等的情况相比，能够抑制搬运基板110时各部的动作控制变得复杂。此外，在本实施方式中，从手部131的转动中心C3至在手部131上保持有基板110时的基板保持中心138的手长H小于第一臂部136和第二臂部137的连杆长度L，设定手长H为，手部131保持基板110时包括基板110在内的最大长度大致等于各个臂部的全长。
由第一臂部136以及第二臂部137构成的臂132的动作范围在以可到达的长度Ra为半径的圆E（参照图7）内。在本实施方式中，如图7所示，臂132被构成为：基板保持中心138位于下述的接近中途位置143的状态下的臂132（第二臂部137）的前端部与转动中心（旋转中心）C1之间的第一距离F（点Ｏ－点Ｑ之间的距离）、以及基板保持中心138位于盒30内的基板载置位置142上的状态下的臂132（第二臂部137）的前端部与转动中心C1之间的第二距离G（点Ｏ－点R之间的距离）中的较大一个在多个（两个）臂部的所有的连杆长度之和（L＋L＝2L）的长度以下，并且在臂132的可到达的长度Ra以下。
即，基板搬运机器人13的臂132的臂长满足以下的条件式（1）。
max｛F，G｝≤Ra≤2L…（1）
此外，臂132的可到达的长度Ra在结构上可以与所有的连杆长度之和（在本实施方式中，2L）一致，但是，实际上，考虑臂132的控制上的特殊点的产生、臂前端的横摆的产生等的结果，被设定为2L以下的规定值的情况较多。即，在臂132上，设定有对控制上的特殊点、臂前端位置的控制性进行了考虑的开度角（围绕转动中心C1以及C2的旋转角度）的范围，成为该范围的最大长度的开度角时转动中心C1至臂132（第二臂部137）的前端（转动中心C3）的长度为可到达的长度Ra。
另外，如图2所示，基板搬运机器人13通过使支承轴135进行上下移动，能够使第一臂部136、第二臂部137和手部131一体地进行上下移动。这样，基板搬运机器人13能够对配置在盒30内的不同高度位置上的所有载置位置进行基板110的搬出搬入。
控制部133主要包括由CPU等构成的运算处理部、由ROM以及RAM等构成的存储部、以及与第一臂部136、第二臂部137以及手部131等进行控制信号的输入输出的输入输出部。控制部133预先示教手部131搬运基板110时各部的动作。具体地讲，控制部133预先示教各部的动作，如分别向四个盒30搬出搬入基板110的动作（接近动作）。由此，基板搬运机器人13按照下述的动作步骤来进行基板110的搬运动作。
如图1和图2所示，在配置有基板搬运机器人13和盒30侧（X1方向侧），处理装置20具有背面壁201。背面壁201形成在沿Y方向的垂直面内。另外，背面壁201与前表面壁111相对，并且与前表面壁111相互大致呈平行地配置。另外，在背面壁201上形成大致矩形形状的开口部202，基板搬运机器人13经由该开口部202向处理装置20的内部的处理室203的规定的基板载置位置接近。如图1所示，开口部202在水平方向（Y方向）上具有能够插入基板110的开口宽度B。另外，如图2所示，开口部202在高度方向上（Z方向）具有开口长度H1，其比基板搬运机器人13的第一臂部136、第二臂部137和手部131在高度方向上的移动范围大。此外，处理室203是“基板载置部”的一例。
基板搬运机器人13采用以上结构，能够经由开口部202将盒30内的基板110搬运至处理装置20内的载置位置，并且也能够将处理装置20内的基板110搬运至盒30内的规定的载置位置。
在此，在本实施方式中，如图4所示，基板搬运机器人13被构成为：通过控制部133控制手部131的位置以及朝向而进行使手部131移动的第一接近控制，使得在俯视时在基板保持中心138位于接近起始位置141的状态下，使手部131的手中心线139相对于用于向盒30内接近的接近直线304倾斜（参照图4的虚线），并且在手中心线139与接近直线304一致的状态下基板保持中心138到达盒30内的基板载置位置142（参照图4的实线）。此外，关于接近起始位置141、手中心线139、接近直线304以及基板载置位置142，将在下面进行叙述。
但是，在本实施方式中，控制部133并不是对所有的盒30进行上述第一接近控制。控制部133被构成为进行与将要接近的盒30的位置（距离基板搬运机器人13的距离）相对应的接近动作控制。具体而言，如图5所示，控制部133被构成为：在使手部131接近靠近基板搬运机器人13的盒30a时，在基板保持中心138位于接近起始位置141的状态下，进行使手中心线139与接近直线304一致的第二接近控制。另一方面，如图4所示，控制部133被构成为：在使手部131接近与盒30a相比距离基板搬运机器人13较远的盒30b时，在基板保持中心138位于接近起始位置141的状态下，进行在臂132的可动范围（半径Ra）内使手中心线139相对于接近直线304倾斜的第一接近控制。在图1所示的结构中，配置在横向（Ｙ方向）的两外侧的两个盒30相当于较远的盒30b，配置在横向的内侧的两个盒30相当于较近的盒30a。
在此，参照图1以及图4至图7，对第一及第二接近控制进行说明。
首先，对使手部131向盒30接近时的接近动作的动作条件进行说明。如图4以及图5所示，由于臂132的动作范围在半径为Ra的圆E内，因此第二臂部137的前端部（手部131的根部）的转动中心C3需要被配置在圆E内。
接近动作是使手部131从接近起始位置141向盒30内的基板载置位置142移动的动作。接近起始位置141是开始向盒30接近的位置，是手部131的基板保持中心138在盒30的附近并且从盒30分隔规定的间隔而配置的位置。在本实施方式中，接近起始位置141被设定为作为以手部131以及手部131所保持的基板110不被配置在盒开闭区域125内的方式设定的、盒开闭区域125的外缘126的附近的规范位置。盒开闭区域125是确保载入口12的门开闭机构（未图示）对盒30进行开闭的动作区域，是按照SEMI规格所规定的宽度（X方向的宽度）W3（参照图1）的区域。通常，考虑到动作效率，接近起始位置141被设定为使手部131以及手部131所保持的基板110尽可能接近盒开闭区域125的外缘126。基板载置位置142是被收纳（载置）在盒30内的基板110的中心位置。
另外，以将手部131保持基板110时的基板保持中心138定位在盒30内的基板载置位置142上的方式控制手部131。在此，如图6以及图7所示，在盒30的内部按照SEMI规格设定有禁止进入区域305（斜线区域），以使手部131不进入该禁止进入区域305内的方式控制手部131的动作。禁止进入区域305表示可形成为了保持基板110而在盒30内以向内侧突出的方式设置的支承部（未图示）的区域，规格上，必须以落入禁止进入区域305内的方式形成支承部。因此，在接近动作中，只要手部131至少没有进入禁止进入区域305内，就能够确保手部131不与按照SEMI规格设定的盒接触（干涉）。从禁止进入区域305的形状可知，在盒30内，根据手部131的形状，有时除了入口部分附近、沿着与盒30的前表面（机器人设置区域11的前表面壁111）垂直的接近直线304的直线移动以外的手部131的移动几乎不被允许。因此，基本上，在盒30内，需要使从手部131的根部朝向前端的手中心线139与接近直线304（X方向）一致并进行直线移动。此外，准确而言，手中心线139是连结手部131的转动中心C3与手部131的基板保持中心138的直线。
在这样的动作条件下，在第二接近控制中，如图5所示，控制部133在基板保持中心138位于接近起始位置141的状态（参照虚线）下使手中心线139与接近直线304一致，并且在该状态下使手部131沿X1方向直线移动直至基板保持中心138到达基板载置位置142。关于该第二接近控制所产生的接近动作，可以在接近起始位置141，手中心线139与接近直线304一致的状态下的第二臂部137的前端部（手部131的根部）的转动中心C3（点P）配置在半径为Ra的圆E内的范围内进行。因此，控制部133被构成为：在转动中心C1与接近起始位置141上的转动中心C3之间的距离G2（点Ｏ－点P之间的距离）为Ra以下时，实施第二接近控制。
即，第二接近控制在满足以下的条件式（2）时实施。
G2≤Ra…（2）
因此，如图5所示，对从转动中心C1至Ｙ方向的距离为D1的范围内的盒30a实施第二接近控制，在盒30a处于距离D1的位置上时，在接近起始位置141，手中心线139与接近直线304一致的状态下的转动中心C3（点P）位于圆E上。
另一方面，控制部133对与距离D1相比从基板搬运机器人13（转动中心C1）向Y方向离开的位置上的盒30b，实施上述的第一接近控制。
在第一接近控制中，如图4以及图6所示，控制部133在手部131的基板保持中心138位于接近起始位置141的状态（虚线的手部位置）下，在臂132的可动范围（半径Ra的圆E）内使手中心线139相对于接近直线304倾斜（倾角α）。如此，在本实施方式中，通过第一接近控制进行接近时的手部131的位置以及朝向被设定成，在接近起始位置141，手部131相对于接近直线304向基板搬运机器人13的第一臂部136的转动中心C1侧倾斜。
并且，如图6所示，控制部133改变手中心线139的朝向，使其在接近起始位置141与基板载置位置142之间与接近直线304一致，同时在基板保持中心138位于比盒开闭区域125的外缘126更靠盒30b侧（X1方向侧）的接近中途位置143上的状态（实线的手部位置）下，使手中心线139与接近直线304一致。
接近中途位置143是手部131的基板保持中心138被配置在比接近起始位置141更靠盒30侧的位置。在本实施方式中，接近中途位置143被设定为比盒开闭区域125的外缘126更靠盒30b侧（X1方向侧）、并且盒30b内的手部131的禁止进入区域305的外侧的位置。该接近中途位置143是根据手部131的形状、以及盒30b（30）内的禁止进入区域305的形状确定的、手部131的前端部Ｋ位于禁止进入区域305的附近的规定位置。在图6中，例示了接近中途位置143被设定在手部131的前端部Ｋ在禁止进入区域305的附近即将接触禁止进入区域305之前的位置的例子。另外，在图6中，接近中途位置143被设定在手部131的前端部Ｋ进入比盒30的前表面开口302更靠内侧的位置。
在此，在图6中，例示了边缘支承型的手部131的例子，因此在俯视时手部131的前端部Ｋ向所保持的基板110的外侧伸出。相对于此，例如，在采用负压（真空）式或静电式的卡盘方式的手部中，有时前端部配置在与基板110重叠的位置上而不向基板110的外侧伸出。该情况下，能够将接近中途位置设定在比图6所示的接近中途位置143更靠盒30b的里侧的位置。如此，根据手部的形状、以及盒30内的禁止进入区域305的形状来确定接近中途位置。
此外，在本实施方式中，控制部133被构成为：在俯视时手部131的基板保持中心138位于接近起始位置141，使手部131从手中心线139相对于接近直线304倾斜的状态（图6的虚线的手部位置），在第一臂部136和第二臂部137的相对角度β固定的状态下，向接近中途位置143移动。因此，在接近起始位置141与接近中途位置143之间，臂132（第二臂部137）的前端部的转动中心C3呈半径固定的圆弧轨迹。
另外，接近起始位置141上手中心线139相对于接近直线304的倾角α，被设定成移动至接近中途位置143时手中心线139与接近直线304一致的角度。因此，首先，接近中途位置143（图6的实线的手部位置）上的姿态（围绕转动中心C1、C2以及C3的旋转角度）被确定，此时的第一臂部136和第二臂部137的相对角度β为接近起始位置141上的相对角度β。使围绕转动中心C2的旋转角度保持固定，使整个臂132从接近中途位置143围绕转动中心C1旋转至接近起始位置141时的、手中心线139相对于接近直线304的倾角即为倾角α。
如图7所示，当在接近中途位置143使手中心线139与接近直线304一致之后，控制部133与上述第二接近控制同样地，使手部131向X1方向直线移动直至基板保持中心138到达基板载置位置142。即，在本实施方式中，通过第一接近控制进行接近时的手部131的位置以及朝向被设定为，在基板载置位置142，手部131沿着接近直线304（使手中心线139与接近直线304一致）。如此实施第一接近控制。
关于该第一接近控制所产生的接近动作，能够在接近中途位置143，使手中心线139与接近直线304一致的状态（图7的虚线的手部位置）下的转动中心C3与转动中心C1之间的第一距离F（点Ｏ－点Ｑ之间的距离）、以及基板保持中心138到达基板载置位置142的状态（图7的实线的手部位置）下的转动中心C3与转动中心C1之间的第二距离G（点Ｏ－点R之间的距离）中的较大一个被配置在半径Ra的圆E内的范围内进行。
因此，假设在接近起始位置141，手中心线139与接近直线304一致的状态时的转动中心C3与转动中心C1之间的距离G2（图7的点Ｏ－点Pi之间的距离）比半径Ra大，并且第一距离F（点Ｏ－点Ｑ之间的距离）与第二距离G（点Ｏ－点R之间的距离）中的较大一个位于配置在半径Ra的圆E内的范围内时，控制部133实施第一接近控制。
即，在满足下面的条件式（3）时实施第一接近控制。
max｛F，G｝≤Ra＜G2…（3）
由此，在第一接近控制中，如图6和图7所示，对于从转动中心C1在Ｙ方向离开距离D2（＞D1）的盒30b，也能够实施接近动作。其结果是，在第二接近控制中，对于接近起始位置141的第二臂部137的前端部（转动中心C3）向半径Ra的圆E的外部伸出那样配置的较远的位置上的盒30ｂ，通过第一接近控制能够进行接近。与上述基板搬运机器人13的臂长有关的条件式（1）以这样的第一接近控制以及第二接近控制的实施为前提，反而言之，基板搬运系统10的盒30（30a和30b）被设置在满足条件式（1）的范围内。
接下来，对本实施方式涉及的基板搬运系统10进行基板搬运时的具体动作步骤进行说明。在此，参照图4、图6、图8（A）～图8（E）以及图9（A）～图9（E），对手部131向远离基板搬运机器人13的盒30b的具体的接近动作的一例进行说明。另外，在此，对将手部131所保持的基板110向盒30ｂ进行搬运（收纳）的情况进行说明。由于该接近动作是向远离基板搬运机器人13的盒30b接近的动作，因此控制部133通过第一接近控制进行手部131的位置以及朝向的控制。
首先，如图8（A）所示，基板搬运机器人13将手部131的基板保持中心138定位在接近起始位置141上。此时，控制手部131的朝向以使手中心线139处于相对于接近直线304倾斜的状态（参照图4），。接下来，如图8（B）至图8（E）所示，基板搬运机器人13通过使整个臂132从接近起始位置141围绕转动中心C1旋转，将手部131的基板保持中心138定位在接近中途位置143上。因此，从接近起始位置141至接近中途位置143的基板保持中心138的轨迹J1为圆弧轨迹。另外，此间，第一臂部136与第二臂部137之间的相对角度β保持恒定。另外，第二臂部137与手部131之间的相对角度γ也保持恒定。
如图8（E）和图9（A）所示，当手部131的基板保持中心138到达接近中途位置143时，手中心线139处于与接近直线304一致的状态（参照图6）。接下来，如图9（B）至图9（E）所示，基板搬运机器人13使手部131沿着接近直线304进行直线移动，使基板保持中心138从接近中途位置143定位在基板载置位置142。因此，从接近中途位置143至基板载置位置142的基板保持中心138的轨迹J2为直线轨迹。
此间，第一臂部136与第二臂部137之间的相对角度β、以及第二臂部137与手部131之间的相对角度γ连续地发生变化。即，控制部133使第一臂部136、第二臂部137以及手部131分别围绕转动中心C1、C2以及C3转动，在使手中心线139与接近直线304一致的状态下使手部131进行直线移动。
当将手部131的基板保持中心138定位在基板载置位置142上时，基板搬运机器人13将基板110设置在盒30b内，并将手部131从盒30b中拽出。从盒30b中的拽出动作也沿着与接近动作相同的轨迹进行。即，手部131的拽出动作为与图8（A）至图8（E）以及图9（A）至图9（E）相反的动作。如上进行基板搬运。
在此，近年来，为了提高基板处理装置的处理效率，盒的设置数量有增加的趋势，越增加盒的设置数量，基板搬运机器人越需要接近更远的盒。另一方面，由于基板搬运机器人的大型化会引起设备整体的大型化，因此期望提供在不使以往的基板搬运机器人大型化的情况下，也能够接近位于更远位置的盒的基板搬运机器人。
然而，在上述专利文献1中所公开的以往的基板搬运机器人中，被构成为：在使手部向盒接近时，在使手中心线与接近直线一致的状态下使手部在接近起始位置与基板载置位置之间进行直线移动，因此，在接近起始位置，臂的前端（手部的根部）必须到达接近直线的延长线上，无法将盒配置至更远的位置上。
因此，在本实施方式中，如上所述，通过在俯视时使得基板保持中心138位于接近起始位置141的状态下，使手中心线139相对于接近直线304倾斜，在手中心线139与接近直线304一致的状态下，基板保持中心138到达基板载置位置142的方式，控制手部131的位置以及朝向，来构成控制部133，能够在接近起始位置141使手中心线139相对于接近直线304倾斜，从而使臂132的前端部（手部131的根部）位于接近基板搬运机器人13的位置上，因此，对于在基板载置位置142上臂132的前端部（转动中心C3）能够配置在接近直线304的延长线上的范围内的较远的位置上所配置的盒30b，使手部131也能够接近。由此，在不使基板搬运机器人13大型化（臂长延长）的情况下，对于在接近起始位置141上无法将臂132的前端部（转动中心C3）配置在接近直线304的延长线上那样的较远的位置上的盒30b，也能够接近。如此，在上述的盒的设置数量增加这样的情况下，本实施方式的基板搬运机器人13进行向作为基板载置部的盒30接近时，特别地有效。
此外，换言之，本实施方式的基板搬运机器人13的上述的效果通过缩短用于接近多个盒30所需的臂132的臂长，能够将基板搬运系统10小型化。即，从设计要求出发，在基板搬运系统10中的盒30的配置数（例如，如图1所示，四个）已确定时，这些盒30的横向（Ｙ方向）的间距按照SEMI规格确定，因此不仅接近所有的盒30所需的臂长确定，并且机器人设置区域11的横向宽度W2也确定。此时，机器人设置区域11的前后宽度W1可根据使臂132和手部131折叠并旋转时的最小旋转半径来确定。即，确定机器人设置区域11的前后宽度W1，以使从转动中心C1到背面壁201的距离大小为在最小旋转半径上加上规定的安全余量。因此，根据本实施方式的基板搬运系统10，当盒30的配置数已确定时，能够缩短接近所有的盒30所需的基板搬运机器人13的臂长，因此能减小机器人设置区域11的前后宽度W1，从而将基板搬运系统10小型化。
另外，在本实施方式中，如上所述，控制部133被构成为，改变手中心线139的朝向，使其在接近起始位置141与基板载置位置142之间与接近直线304一致，同时在使手中心线139与接近直线304一致的状态下使手部131的基板保持中心138到达基板载置位置142。由此，例如，不必在使手部131停在规定位置上的基础上进行改变手部131的朝向的动作，能够使手部131在接近起始位置141与基板载置位置142之间在臂132的可动范围（圆E内）内移动的同时，伴随着移动使手中心线139与接近直线304一致。
另外，在本实施方式中，如上所述，控制部133被构成为，在基板保持中心138位于比接近起始位置141更靠盒30侧的接近中途位置143的状态下，使手中心线139与接近直线304一致，并且在接近中途位置143与基板载置位置142之间、在手中心线139与接近直线304一致的状态下使手部131进行直线移动。由此，在接近中途位置143与盒30内的基板载置位置142之间，能够通过简单且容易保证精度的直线移动使手部移动，因此能够在使手部131不与盒30的内部干涉（接触）的情况下，使手部131以精准地向盒30内接近。
另外，在本实施方式中，如上述的式（1）所示，臂132被构成为，基板保持中心138位于接近中途位置143的状态下的臂132的前端部（转动中心C3）和转动中心C1之间的第一距离F、与基板保持中心138位于基板载置位置142的状态下的臂132的前端部（转动中心C3）与转动中心C1之间的第二距离G中的较大一个，在构成臂132的所有的臂部（第一臂部136以及第二臂部137）的连杆长度之和（2L）的长度以下、且在臂132的可到达的长度Ra以下。由此，只要第一距离F和第二距离G中的较大一个在处于连杆长度之和（2L）的长度以及可到达的长度Ra以下的范围内，则对于在接近起始位置141，无法使手中心线139与接近直线304一致那样的较远的位置上的盒30，也能够使手部131接近。
另外，在本实施方式中，如上所述，将接近起始位置141设定在基板保持中心138被配置在盒开闭区域125的外缘附近的位置上，并且将接近中途位置143设定在比盒开闭区域125的外缘126更靠盒30侧的位置、且盒30内的手部131的禁止进入区域305的外侧的位置上。由此，直至手部131到达比盒开闭区域125的外缘126更靠盒30侧的接近中途位置143，能够使手中心线139相对于接近直线304（靠近基板搬运机器人13的一侧）倾斜，因此对于在接近起始位置141，无法使手中心线139与接近直线304一致那样的、位于更远的位置上的盒30，也能够容易地在使手中心线139与接近直线304一致的状态下使手部接近盒30内的基板载置位置142。另外，此时，还能够防止手部131在禁止进入区域305内与盒30发生干涉。
另外，在本实施方式中，如上所述，根据手部131的形状以及盒30内的禁止进入区域305的形状来确定接近中途位置143，手部131的前端部被设定在位于禁止进入区域305的附近的规定位置上。由此，可根据手部131的形状以及盒30内的禁止进入区域305的形状，使手中心线139相对于接近直线304（靠近基板搬运机器人13的一侧）倾斜，直至手部131的前端部位于接近禁止进入区域305的位置。由此，对于位于更远的位置上的盒30，也能够在使手中心线139与接近直线304一致的状态下使手部接近盒30内的基板载置位置142。
另外，在本实施方式中，如上所述，控制部133被构成为，从俯视时手部131的基板保持中心138位于接近起始位置141、手中心线139相对于接近直线304倾斜的状态，在相邻的第一臂部136和第二臂部137的相对角度β保持恒定的状态下，使手部131向接近中途位置143移动。由此，直至手部131从接近起始位置141向接近中途位置143移动，能够在不改变相邻的第一臂部136和第二臂部137的相对角度β（围绕转动中心C2的旋转角度）的情况下使手部131移动，因此能够简化手部131的移动控制，能减轻控制部133的接近控制负担。特别地，在本实施方式中，由于通过臂132整体围绕转动中心C1的旋转来实现从接近起始位置141向接近中途位置143的移动，因此能够进一步简化从接近起始位置141向接近中途位置143的移动控制。
另外，在本实施方式中，如上所述，控制部133被构成为，在使手部131向位于较近的位置的盒30A接近时，在基板保持中心138位于接近起始位置141的状态下使手中心线139与接近直线304一致（第二接近控制），在使手部131向与盒30a相比位于更远位置上的盒30b接近时，在基板保持中心138位于接近起始位置141的状态下，使手中心线139在臂132的可动范围（半径Ra）内相对于接近直线304倾斜（第一接近控制）。由此，在使手部131向位于较近的位置上的盒30A接近时，能够通过使手中心线139与接近直线304一致的直线移动进行从接近起始位置141至基板载置位置142的接近动作，因此能够使手部131精准地接近盒30内。并且，对于在接近起始位置141，无法使手中心线139与接近直线304一致那样的、位于更远的位置上的盒30b，也能够在接近起始位置141使手中心线139相对于接近直线304倾斜并接近。由此，能够以与距离基板搬运机器人13的距离相对应的适当的接近动作使手部131向盒30（30a、30b）接近。
此外，本次公开的实施方式应被认为是例示而不用于限定。本发明的范围不限于上述说明的实施方式，而是表示在权利要求书中，并且包括与权利要求书的范围呈同等物的内容以及落在范围内的所有变更。
例如，在上述实施方式中，作为基板搬运机器人的一个例子，例示了具有两个臂部（第一臂部和第二臂部）的基板搬运机器人，但是也可以是只具有一个臂部的基板搬运机器人，或者还可以是具有三个以上臂部的基板搬运机器人。
另外，在上述实施方式中，作为基板搬运机器人的一个例子，例示了具有一个手部的基板搬运机器人，但也可以是具有两个以上手部的基板搬运机器人。
另外，在上述实施方式中，例示了将边缘支承型手部131设在基板搬运机器人13上，但是，如上所述，也可以将负压（真空）型或静电型的卡盘方式的手部设在基板搬运机器人上。或者还可以将边缘支承型、负压型和静电型以外的卡盘方式的手部设在基板搬运机器人上。
另外，在上述实施方式中，例示了因具有四个载入口12而能够设置四个盒30的基板搬运系统10，但是盒的设置数量（载入口的数量）也可以是三个以下或者五个以上。
另外，在上述实施方式中，例示了通过在第一接近控制中使手部131在接近起始位置141与接近中途位置143之间进行圆弧移动（旋转移动）、连续地改变手中心线139的朝向的例子，但也可以控制成在接近起始位置141与基板载置位置142之间的位置进行调整手部131的朝向的动作。即，也可以构成为：在使手部131移动至能够使手中心线139与接近直线304一致的位置（即便使手中心线139与接近直线304一致、臂132的前端部也不从圆E的范围内伸出的位置）之后，进行使手中心线139与接近直线304一致的动作。
另外，在上述实施方式中，例示了在第一接近控制中在接近起始位置141与接近中途位置143之间，将相对角度β保持恒定并使手部131进行圆弧移动（旋转移动）的例子，但也可以在接近起始位置141与接近中途位置143之间改变相对角度β。
另外，在上述实施方式中，例示了在第一接近控制中在接近起始位置141与接近中途位置143之间，不仅将相对角度β保持恒定而且将相对角度γ也保持恒定地使手部131移动的例子，但也可以在接近起始位置141与接近中途位置143之间改变相对角度γ。
另外，在上述实施方式中，例示了将接近中途位置143设定在手部131的前端部位于禁止进入区域305的附近的规定位置上的例子，但是，例如，也可以将接近中途位置设定在与禁止进入区域相距规定的安全余量的位置上。接近中途位置是即便使手中心线139与接近直线304一致、臂132的前端部也落于圆E的范围内的位置、并且是禁止进入区域305的外侧的位置即可。因此，接近中途位置不限于图示的位置，根据手部的形状以及盒内的禁止进入区域305的形状设定在最佳的位置上即可。
另外，在上述实施方式中，例示了基板搬运机器人13的构成为，只在使手部131向与盒30a相比位于更远的位置上的盒30b接近时，在基板保持中心138位于接近起始位置141上的状态下，使手中心线139相对于接近直线304倾斜，但是也可以在使手部131向位于较近的位置上的盒30A接近时，在基板保持中心138位于接近起始位置141的状态下，使手中心线139相对于接近直线304倾斜
另外，在上述实施方式中，例示了在使手部131向盒30（30b）接近时进行在接近起始位置141，使手中心线139相对于接近直线304倾斜的第一接近控制的例子，但也可以在使手部131向处理装置20的处理室203接近时同样地进行第一接近控制。即，在向处理室203接近的接近起始位置，使手中心线139相对于向处理室203接近的接近直线倾斜。由此，对位于更远的位置上的处理室，也能够使手部接近。
另外，在上述实施方式中，例示了在盒30与处理装置20之间通过基板搬运机器人13搬运基板110的基板搬运系统的例子，但是基板搬运系统也可以是，例如将基板向为了向下个工序转交基板而设的基板临时放置装置等、半导体装置的生产过程中的处理装置以外的装置搬运。此时，也与上述实施方式同样地，在使手部向缓冲部接近时进行在向缓冲部接近的接近起始位置、使手中心线相对于向缓冲部接近的接近直线倾斜的第一接近控制。由此，对位于更远的位置上的缓冲部，也能够使手部接近。此时，缓冲部是“基板载置部”的一个例子。
另外，在上述实施方式中，例示了机器人设置区域是大致呈平行地配置的前表面壁和背面壁之间的区域，但是也可以将由相互交叉配置的第一壁部和第二壁部包围的区域作为机器人设置区域。

Claims (9)

1.一种基板搬运机器人，其特征在于，包括：
手部，所述手部能够向载置有基板的基板载置部接近并且能够保持所述基板；
臂，所述臂用于使所述手部移动；以及
控制部，所述控制部控制所述手部的移动，
所述控制部控制所述手部的位置以及朝向，使得在俯视时所述手部保持基板时的基板保持中心位于所述基板载置部的附近、并且位于与所述基板载置部分隔规定的间隔的接近起始位置的状态下，从所述手部的根部朝向前端的手中心线相对于用于向所述基板载置部内接近的、与所述基板载置部的前表面垂直的接近直线倾斜，并且所述手中心线与所述接近直线一致的状态下，所述基板保持中心到达所述基板载置部内的基板载置位置，
所述控制部被构成为，改变所述手中心线的朝向使其在所述接近起始位置和所述基板载置位置之间与所述接近直线一致，并且在所述基板保持中心位于比所述接近起始位置更靠所述基板载置部侧的接近中途位置的状态下，使所述手中心线与所述接近直线一致，并且在所述接近中途位置与所述基板载置位置之间，在所述手中心线与所述接近直线一致的状态下使所述手部进行直线移动。
2.如权利要求1所述的基板搬运机器人，其特征在于，
所述臂在所述臂的前端部与所述手部连接，并且包含从所述臂的旋转中心朝向前端以两个端部能够彼此相对转动的状态依次连结的多个臂部，
所述臂构成为，所述基板保持中心位于所述接近中途位置的状态下的所述臂的前端部与所述旋转中心之间的第一距离、以及所述基板保持中心位于所述基板载置位置上的状态下的所述臂的前端部与所述旋转中心之间的第二距离中的较大一个在所述多个臂部的所有的连杆长度之和的长度以下、并且在所述臂的可到达的长度以下。
3.如权利要求1或2所述的基板搬运机器人，其特征在于，
所述基板载置部是用于收纳基板的盒，
所述接近起始位置是所述手部保持基板时，所述基板保持中心被配置在盒开闭区域的外缘附近的位置，
所述接近中途位置是比所述盒开闭区域的外缘更靠所述盒侧的位置，并且是所述盒内的所述手部的禁止进入区域的外侧的位置。
4.如权利要求3所述的基板搬运机器人，其特征在于，
根据所述手部的形状以及所述盒内的所述禁止进入区域的形状来确定所述接近中途位置，所述接近中途位置是所述手部的前端部位于所述禁止进入区域附近的规定位置。
5.如权利要求1或2所述的基板搬运机器人，其特征在于，
所述臂在所述臂的前端部与所述手部连接，并且包含从所述臂的旋转中心朝向前端以两个端部能够彼此相对转动的状态依次连结的多个臂部，
所述控制部被构成为，从俯视时所述手部的基板保持中心位于所述接近起始位置且所述手中心线相对于所述接近直线倾斜的状态，在所述多个臂部中的相邻的至少两个臂部的相对角度恒定的状态下，使所述手部向所述接近中途位置移动。
6.如权利要求1或2所述的基板搬运机器人，其特征在于，
所述手部被构成为，能够接近第一基板载置部以及与所述第一基板载置部相比距离所述基板搬运机器人更远的第二基板载置部，
所述控制部被构成为，在使所述手部接近所述第一基板载置部时，在所述基板保持中心位于所述接近起始位置的状态下，使所述手中心线与所述接近直线一致，在使所述手部接近所述第二基板载置部时，在所述基板保持中心位于所述接近起始位置的状态下，在所述臂的可动范围内使所述手中心线相对于所述接近直线倾斜。
7.一种基板搬运系统，其特征在于，包括：
机器人设置区域；以及
被配置在机器人设置区域内的基板搬运机器人，所述基板搬运机器人包括：手部，所述手部能接近载置有基板的基板载置部且能保持所述基板；以及臂，所述臂用于使所述手部移动，
所述基板搬运机器人使所述手部移动，使得在俯视时所述手部保持基板时的基板保持中心位于所述基板载置部的附近、并且位于与所述基板载置部分隔规定的间隔的接近起始位置的状态下，从所述手部的根部朝向前端的手中心线相对于用于向所述基板载置部内接近的、与所述基板载置部的前表面垂直的接近直线倾斜，并且所述手中心线与所述接近直线一致的状态下，所述基板保持中心到达所述基板载置部内的基板载置位置。
8.一种基板搬运方法，用于使基板搬运机器人的手部接近载置有基板的基板载置部并搬运所述基板，其特征在于，包括以下工序：
在俯视时所述手部保持基板时的基板保持中心位于所述基板载置部的附近、并且在位于从所述基板载置部分隔规定的间隔的接近起始位置上的状态下，使从所述手部的根部朝向前端的手中心线相对于用于向所述基板载置部内接近的、与所述基板载置部的前表面垂直的接近直线倾斜；以及
改变所述手中心线的朝向使其在所述接近起始位置和所述基板载置部内的基板载置位置之间与所述接近直线一致，并且在所述手中心线与所述接近直线一致的状态下，使所述手部的基板保持中心到达所述基板载置位置。
9.一种基板搬运机器人，其特征在于，包括：
手部、以及
在前端部与所述手部连接的臂，
所述手部接近载置有基板的基板载置部时，所述手部的位置以及朝向被设定为，在接近起始位置，所述手部相对于与所述基板载置部的前表面垂直的接近直线倾斜，在所述基板载置部内的基板载置位置，所述手部沿着所述接近直线，
改变所述手部的朝向使其在所述接近起始位置和所述基板载置位置之间成为沿着所述接近直线的位置以及朝向，并且在所述基板保持中心位于比所述接近起始位置更靠所述基板载置部侧的接近中途位置的状态下，使所述手部成为沿着所述接近直线的位置以及朝向，并且在所述接近中途位置与所述基板载置位置之间，在所述手部成为沿着所述接近直线的位置以及朝向的状态下使所述手部进行直线移动。
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