JP2002520830A - バッチローダーを有する二本アーム・サブストレート取扱いロボット - Google Patents

バッチローダーを有する二本アーム・サブストレート取扱いロボット

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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】サブストレート取扱いロボット（２０）が、アーム駆動機構（３４）を含む。第一アーム（２２）が、アーム駆動機構に接続されている。複数サブストレート・バッチローダー（２４）が第一アームに接続されている。第二アーム（２６）もまた、アーム駆動機構に接続されている。単一面エンド・エフェクタ（２８）が第二アームに接続されている。複数サブストレート・バッチローダーは、そこに保持するサブストレート数を示す真空信号を生じる。真空信号インタープリータが、サブストレート装荷数に応じて、第一アームの運動を代える。対象物センサー（５８）が第二アームに接続されている。対象物センサーは、複数サブストレート・バッチローダーに隣接するカセットの中のサブストレート数を査定する。サブストレート装荷順コントローラが、カセットの中のサブストレート数に応じて、アームの運動を制御し、複数サブストレート・バッチローダーの完全装荷を促進する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】発明の簡単な記述 本発明は、一般的に物質移動用自動化システムに関する。詳細には、本発明は
、バッチローダーを有する二本アーム・サブストレート取扱ロボットに関する。
【０００２】発明の背景 ロボットは、各種産業工程において利用される。例えば、電子産業においてロ
ボットがサブストレートの取扱いに使用される。用語サブストレートには、半導
体ウェファー、液晶表示装置、フラットパネル表示装置、ディスク駆動装置、そ
の他類似物などの素子が含まれる。サブストレートは通常、カセットに保管され
る。半導体ウェファーの場合は、ウェファーのカセットが作業現場に渡される。
カセットから一枚のウェファーを取り出してプリ−アライナーに渡すにはロボッ
ト・アームが使用される。ウェファー がプリアラインされると、ロボット・ア
ームがウェファーを試験装置に渡す。試験が完了したとき、ロボット・アームを
用いて、ウェファーは元のカセットか又は違うカセットに戻される。現存ロボッ
トはカセットの中のサブストレートを個々に操作する能力はあるけれども、一組
のサブストレートを一つのカセットから別のカセットに移すこと又は他の型の大
量移送作業を実行するには比較的能率が悪い。
【０００３】 こうして、ロボットに基づいたサブストレートの大量移送のための改良技術を
提供することが強く望まれる。大量移送技術は、各種数値組合せのサブストレー
トを移送する能力があって移送作業を最適化出来るのが、理想的である。大量移
送技術は、任意の所与の時刻に移送されるサブストレート数を決定しそれにした
がってその運動速度を調節するための低コスト機構を有するのが好適である。こ
のような装置は、既知の材料と技術を使用し別途既存のロボット処理と互換性が
なければならない。
【０００４】発明の概要 本発明の装置は、アーム駆動機構を有するサブストレート取扱いロボットを含
む。第一アームは、アーム駆動機構に接続されている。複数サブストレート・バ
ッチローダーが第一アームに接続されている。第二アームもまた、アーム駆動機
構に接続されている。単一面エンド・エフェクタが第二アームに接続されている
。複数サブストレート・バッチローダーは、複数サブストレート・バッチローダ
ーが保持するサブストレート数を示す真空信号を感知する。真空信号インタープ
リータが、サブストレート装荷数に応じて第一アームの運動を選択的に代える。
対象物センサーが第二アームに接続されている。対象物センサーは、複数サブス
トレート・バッチローダーに隣接するカセットの中のサブストレート数を査定す
る。サブストレート装荷順コントローラが、カセットの中のサブストレート数に
応じ、第二アームが、複数サブストレート・バッチローダーの完全装荷を促進す
る方法で、カセットからサブストレートを取り出すよう、第一アームと第二アー
ムを制御する。
【０００５】 本発明の方法は、第一サブストレートを保管場所から単一のパドルで取り出す
ステップを含む。一組のサブストレートが保管場所から複数サブストレート・バ
ッチローダーを用いて取り出される。複数サブストレート・バッチローダーが保
持するサブストレート数を示す真空信号が得られる。複数サブストレート・バッ
チローダーの運動は、複数サブストレート・バッチローダーが完全に装荷されて
いないことを真空信号が示したとき、代えられる。
【０００６】 本方法はまた、保管場所にあるサブストレート数を査定するステップを含む こともある。個々のサブストレートは保管場所から複数サブストレート・バッチ
ローダーの完全装荷を促進するよう取り出すことができる。
【０００７】 本発明は、ロボットに基づくサブストレートの大量移送に関する改良技術を提
供する。本発明の大量移送技術により、各種数値組合せのサブストレートに関し
移送作業を最適化することが可能になる。複数サブストレート・バッチローダー
に付属する真空センサーが、任意の所与の時刻に移送中のサブストレート数の低
コスト査定を便利にする。この情報に基づいて、ロボットの運動が代えられる。
有利なことに、本発明は既知の材料と技術を使用しており別途既存処理と互換性
がある。
【０００８】発明の詳細な説明 図１は、本発明の一実施例にしたがう二本アームバッチ装荷ロボット２０の透
視図である。ロボット２０は、複数サブストレート・バッチローダー２４を支え
る第一アーム２２を含む。このロボットはまた、単一面エンド・エフェクタ２８
を支える第二アームをも含む。
【０００９】 第一アーム２２は、アーム駆動機構３４に接続された近接端３２を有する基礎
アーム３０を含む。基礎アーム３０はまた、遠隔端３６を含む。第一アーム３８
はまた前アーム３８を含む。前アーム３８の近接端４０は基礎アーム３０の遠隔
端３６に接続されている。前アーム３８の遠隔端４２バッチローダー支持機構４
４を支える。
【００１０】 第二アーム２６は、近接端４８及び遠隔端５０を有する基礎アーム４６を含む
。前アーム５２は基礎アーム４６の遠隔端に接続された近接端５４を有する。対
象物センサー５８が、前アーム５２の遠隔端５６に接続されている。図１はまた
、モーター及びその他の部品を囲うハウジング６０をも示す。
【００１１】 当業者は、図１の装置に伴う数多くの利点を認識するであろう。複数サブスト
レート・バッチローダー２４により、一組のサブストレートを移送し、それによ
り処理効率を上げることが可能になる。単一面エンド・エフェクタ２８により、
ロボット２０が在来サブストレート取扱作業を実行することが可能になる。本発
明のその他の長所及び利点は以下の記述において焦点を当てる。
【００１２】 図２は、ロボット２０の側面図である。図は、ハウジング６０、アーム駆動機
構３４、単一面エンド・エフェクタ２８及び複数サブストレート・バッチローダ
ー２４を示す。
【００１３】 図３は、第一アーム２２及び第二アーム２６の分解図である。図は、第一アー
ム２２とその基礎アーム３０を示し、基礎アームの遠隔端３６はピボット機構７
０を受ける。前アーム３８の近接端４０もまた、ピボット機構７０に付着されて
いる。同様に、第二アーム２６の遠隔端５０は開口部５１を有していて前アーム
５２に伴うピボット機構７２を受ける。
【００１４】 図３はまた、アーム駆動機構３４の一部をも示す。アーム駆機構は、アーム２
２及び２６に動力を与える二重シャフト駆動機構７４を含む。駆動シャフトハウ
ジング７６が、二重シャフト駆動機構７４を囲む。駆動シャフトハウジング７６
は、モーターハウジング枠７８の上に乗る。モーター（示さず）はモーターハウ
ジング枠７８内部に置かれている。モーターハウジング外枠８０がモーターハウ
ジング枠７８を囲う。
【００１５】 図４Ａは、ロボット２０の一部の断面図である。詳説すると、この図は第一ア
ーム２２及びハウジング６０の一部を断面図で示す。この図は、二重シャフト駆
動機構７４を第一シャフト８２とともに示す。シャフト８２は、プーリー８６に
連結されたベルト８４に接続されている。同様の配置が第二アーム２６について
も使用されている。本発明に関して用いられる内部アーム駆動機構は、本発明に
したがって任意の数の構成を使うことができるので、無形である。本発明は、ロ
ボット・アーム運動を目指したものではなく、以下に記述するように、複数サブ
ストレート・バッチローダー２４の使用、及びこれら素子の関連利用を目指すも
のである。
【００１６】 使用された特定の内部アーム駆動機構は、本発明の作用にとって重要ではない
けれども、一つの特定構成が便利であると思われた。４Ｂは、複数ウェファーを
動かすのに平滑な運動と十分なトルクとを与える道具である調和駆動機構（歯車
減速装置）の用法を示す。歯車減速装置は、強力な駆動システムを備え、ベルト
疲労の問題を回避し、比較的小型である。加えて、これは保守のため容易に接触
出来るようアームベースの中に収容されている。
【００１７】 図４Ｂは、プーリー８６が、調和駆動８８の入力部分を駆動するるシャフト８
７を回転することを示す。調和駆動８８の出力部分は放射状リンク８９に付着さ
れており、これは翻ってスペーサー９１を通してアームベース３０に付着されて
いる。
【００１８】 図５は、本発明の一実施例にしたがう単一面エンド・エフェクタの分解図であ
る。素子２８は、第二アーム２６に付着するためコネクタ９０を有する。中間支
持部材９２がコネクタ９０に付着されている。単一面パドル９２が中間支持部材
９２に付着されている。対象物センサー５８が単一面パドル９２の基底に接続さ
れている。対象物センサー５８は、光センサー、レーザー・センサー、又は類似
のものでよい。対象物センサー５８は、サブストレートが、カセットのような保
管場所に保管されているか否かを識別するため使用される。第二アーム２６は各
種の姿勢を通じて操作され、対象物センサー５８の対象物保管場所識別を可能に
する。図５はまた、パドル９６が真空開口部９８を含むことを示す。真空開口部
は真空ポンプ（示さず）に連結されている。真空ポンプは、サブストレートをパ
ドル９６に確保する吸引力を設定する。
【００１９】 図６は、本発明の一実施例にしたがう複数サブストレート・バッチローダーを
示す。素子２４は、第一アーム２２との接続のため第一アームコネクター１００
を含む。第一アームコネクター１００の上にスタンドオフ１０２が置かれている
。高架ベース部材１０４がスタンドオフ１０２の上に置かれている。第一パドル
１０６が第一アームコネクター１００と高架ベース部材１０４との間に置かれて
固定されている。第一パドル１０６は、パドル９６の真空開口部９８に対して記
述したような方法で作動する真空開口部１０８を含む。図６は、複数サブストレ
ート・バッチローダー２４がまた任意の数の追加パドル１１６を含んでもよいこ
とを示す。各追加パドル１１６は、隣接パドルに関してスタンドオフとして働く
パドル台面１１７を含む。各追加パドル１１６はまた、真空開口部１０８をも含
む。パドルキャップ１１８は、パドル１１６の垂直整列を確保するため使用され
る。複数サブストレート・バッチローダー２４の中の各パドルは、内部真空チャ
ンネルを含む。Ｏ−リングを用いて構成部品の間の真空チャンネルを封止する。
【００２０】 図７は、二本アームバッチ装荷ロボット２０の簡略化された表現である。 図は、簡略化された形で複数サブストレート・バッチローダー２４と単一面エン
ド・エフェクタ２８を示す。前述のように、これらの構成部品はアーム駆動機構
３４に付着されている。アーム駆動機構２３４は、真空センサー１１９を含むの
が好適である。真空センサーは、以下にさらに記述するように、複数サブストレ
ート・バッチローダー２４の各種真空装置に関連する真空信号を測定するため使
用される。図７は、二本アームバッチ装荷ロボット２０が、一組のサブストレー
ト１４１を保持するカセット１４０との関連で働くことを示す。
【００２１】 図７はまた、二本アームバッチ装荷ロボット２０が、汎用コンピュータ１２０
の形の制御回路により制御されることを示す。コンピュータ１２０は、一組の入
出力装置１２２を有していて、ロボット２０と連絡する。入出力装置１２２はま
た、キイボード、マウス、モニター、プリンター、及び類似のものなどの品目を
含む。ロボット２０に出入する信号は、入出力装置１２２を通って交換される。
制御信号には、真空センサー１１９からの真空センサー信号及び対象物センサー
５８からの対象物感知信号が含まれる。これらの信号は、バス１２６を通って汎
用処理装置（ＣＰＵ）に渡される。バス１２６はまた、メモリ（例えば、ＲＡＭ
、固定ディスク、又は類似のもの）１２８に接続されていて、ＣＰＵ１２４がメ
モリ１２８の中に記憶されたプログラムを実行することが出来るようになってい
る。入出力装置１２２、ＣＰＵ１２４、及びメモリ１２８との関連でのコンピュ
ータの作用は、周知の技術である。本発明の一側面は、コンピュータ１２０が実
行する特定の型のプログラムを指向している。
【００２２】 本発明にしたがうと、メモリ１２８は、サブストレート装荷順コントローラ・
プログラム１３０、真空信号解釈プログラム１３２、及び運動制御装置プログラ
ム１３４を記憶するのが好適である。運動制御装置プログラムは、アーム駆動機
構３４用制御信号を発生するための標準プログラムである。周知のように、運動
制御装置１３４は、マップセンサー１２１からの情報に依存する。
【００２３】 サブストレート装荷順コントローラ１３０は、ＣＰＵ１２４が実行して、ロボ
ット２０が実行すべき最適移送順を選択する。サブストレート装荷順コントロー
ラ１３０は、部分的充填カセットを扱うとき、使用すべきアームを決定する。例
えば、対象物センサー５８がカセットの底のスロットに３枚のサブストレート、
これら３枚の上にはサブストレートが無く、さらにその上に５枚のサブストレー
トのグループを検出したとき、コントローラ１３０は、単一面エンド・エフェク
タ２８が最初のサブストレート３枚を個々に動かすことを選び、空のスロットは
飛ばして、次いで複数サブストレート・バッチローダー２４を用いて５枚のグル
ープを動かすことが出来る。こうして、対象物センサー５８の蓄積した情報に基
づいて、コントローラ１３０は、複数サブストレート・バッチローダー２４の利
用を最適化する一組のルールを実行する。これらルールの実行は、一般的に、サ
ブストレートのグループが複数サブストレート・バッチローダーを用いて遅れて
送られるよう、サブストレートを動かす単一面エンド・エフェクタ２８の用法を
生じる。
【００２４】 ＣＰＵ１２４が実行するとき、真空信号インタープリータ１３２は、真空セン
サー１１９からの制御信号を処理する。真空センサー１１９は、バッチローダー
２４の個々のパドルの各真空開口部に結びついている。バッチローダー２４の有
するブレードは、すべてが単一真空源につながれているので、サブストレートの
存在検出に用いられる真空センサーは１個だけである。５枚のウェファーのうち
４枚だけが存在すると、ウェファーのないブレード上の「真空漏洩」が真空信号
変化に反映される。真空漏洩は残りのサブストレートにおける吸引力低下を生じ
る。この状態に応じ、真空信号インタープリータはアーム２２を減速して、サブ
ストレートの安全移送を保証する。所与の時刻に運ぶサブストレート数について
は一般的に対象物センサー５８が情報を与えることは遵守する。しかし、真空信
号インタープリータ１３２は冗長フェールセーフ機構として働くか、又はその代
わりに、対象物センサー５８が利用出来ないとき補完機構として働く。真空信号
インタープリータ１３２は、サブストレートを運んでいないパドルを判定する簡
単な回路として実現できる。このような状態に応じて、ロボット・アームの代替
運動を調節することが出来る。言い換えると、この実施例において、真空信号は
バッチローダーの中の欠けたサブストレートの特有数にマップされない。その代
わり、サブストレートが１枚だけ欠けるときは、アームの運動を調節する。
【００２５】 当業者は、本発明がロボットに基づくサブストレートの大量移送に関する改良
技術を提供することを理解するであろう。本発明の大量移送技術により、各種数
値組合せのサブストレートの移送が可能になり移送作業が最適化される。複数サ
ブストレート・バッチローダーに付随する真空センサーは、所与の時刻に移送中
のサブストレート数の低コスト査定を便利にする。この情報に基づいて、ロボッ
トの運動を代えることができる。有利なことに、本発明は既知の材料と技術を利
用しているので、別途既存のロボット処理と互換性がある。
【００２６】 これまでの記述は、説明目的のため、本発明の完全な理解を目指して特有の命
名法を用いた。しかし、当業者には、本発明を実行するために特定の細部まで必
要としないことは明らかであろう。別の例においては、基礎になる発明から不要
に注意を外らすのを避けるため、ブロック図の中に周知の回路及び素子を示した
。このように、本発明の特定実施例に関するこれまでの記述は、例証と説明を目
的として示したものである。これらは、本発明を開示した細部の形で網羅し又は
限定する意図のものではなく、上述の技術の観点から明らかに多くの変更及び変
形が可能である。本実施例は、本発明の原理及びその実用を最も良く説明し、そ
れにより当業者が、意図する特定用途に適した各種変更を加えた本発明及び各種
具体化を最も良く利用出来るようにするため、選んで記述したものである。本発
明の範囲は、請求事項及びその等価物により定義されることを目的とする。
【図面の簡単な説明】 本発明を良く理解するためには、付属図面との関連でなされる以下の詳細説明
を参照しなければならない。ここで、
【図１】本発明の一実施例にしたがう二本アームバッチ装荷ロボットの透視図で
ある。
【図２】図１の装置の側面図である。
【図３】図１の装置の二本アーム構造の分解図である。
【図４Ａ及び４Ｂ】図１の装置の一部の断面図である。
【図５】図１の装置にしたがって使用される単一面エンド・エフェクタの分解図
である。
【図６】図１の装置にしたがって使用される複数サブストレート・バッチローダ
ーの分解図である。
【図７】汎用コンピュータの形の制御装置に関連して作動する図１の装置を示す
。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６５Ｇ 49/06 Ｂ６５Ｇ 49/06 Ａ 49/07 49/07 Ｇ (72)発明者 レイリング，スティーブン，ジー． アメリカ合衆国 94041 カリフォルニア 州 マウンテン ビュー イー−115 イ ースト ダナ ストリート 200 Ｆターム(参考） 3C007 AS03 AS24 BS15 BS26 CU02 CV07 CW07 DS01 DS05 ES17 FS01 FU04 KS03 KV11 KX05 NS09 NS13 5F031 CA02 FA01 FA11 FA12 GA02 GA08 GA43 GA47 GA50 JA22 JA43 JA47

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 アーム駆動機構と、 前記アーム駆動機構に接続された第一アームと、 前記第一アームに接続された複数サブストレート・バッチローダーと、 前記アーム駆動機構に接続された第二アームと、 前記第二アームに接続された単一面エンド・エフェクタと、 を含むサブストレート取扱いロボット。
  2. 【請求項２】 前記複数サブストレート・バッチローダーが、垂直に積み上
    げられた複数のサブストレート取扱いパドルを有する、請求項１のサブストレー
    ト取扱いロボット。
  3. 【請求項３】 前記垂直に積み上げられた複数のサブストレート取扱いパド
    ルの各サブストレート取扱いパドルが、真空開口部を有する、請求項２のサブス
    トレート取扱いロボット。
  4. 【請求項４】 前記垂直に積み上げられたサブストレート取扱いパドルの各
    真空開口部から真空信号を受ける真空センサーをさらに含む、請求項３のサブス
    トレート取扱いロボット。
  5. 【請求項５】 前記真空センサーに接続され、前記複数サブストレート・バ
    ッチローダーが保持するサブストレート数を示すサブストレート装荷数を判定す
    る真空信号インタープリータをさらに含む、請求項４のサブストレート取扱いロ
    ボット。
  6. 【請求項６】 前記真空信号インタープリータが、前記サブストレート装荷
    数に応じて、前記第一アームの運動を代える、請求項５のサブストレート取扱い
    ロボット。
  7. 【請求項７】 前記第二アームに接続された対象物センサーをさらに含む、
    請求項１のサブストレート取扱いロボット。
  8. 【請求項８】 前記対象物センサーが、前記複数サブストレート・バッチロ
    ーダーに隣接するカセットの中のサブストレート数を査定する、請求項７のサブ
    ストレート取扱いロボット。
  9. 【請求項９】 前記カセットの中の前記サブストレート数に応じて前記第一
    アームと前記第二アームとを制御して、前記複数サブストレート・バッチローダ
    ーの完全装荷を促進する方法で、前記第二アームが前記カセットからサブストレ
    ートを取り出すようにするサブストレート装荷順コントローラをさらに含む、請
    求項８のサブストレート取扱いロボット。
  10. 【請求項１０】 保管場所からサブストレートを取り出す方法であって、 単一パドルを用いて保管場所から第一サブストレートを取り出すステップと、 複数のパドルを含む複数サブストレート・バッチローダーを用いて前記保管場所
    から複数のサブストレートを引き出すステップと、 の各ステップを含む方法。
  11. 【請求項１１】 前記複数サブストレート・バッチローダーが保持するサブ
    ストレート数を示す真空信号を、前記複数サブストレート・バッチローダーから
    取得するステップを含む、請求項１０の方法。
  12. 【請求項１２】 前記複数サブストレート・バッチローダーが完全に装荷さ
    れていないとき、前記複数サブストレート・バッチローダーの運動を代えるステ
    ップをさらに含む、請求項１０の方法。
  13. 【請求項１３】 前記保管場所にあるサブストレート数を査定するステップ
    をさらに含む、請求項１０の方法。
  14. 【請求項１４】 前記複数サブストレート・バッチローダーの完全装荷を促
    進するため、前記保管場所から個々のサブストレートを取り出すステップをさら
    に含む、請求項１３の方法。
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