JP2009206264A - 搬送ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】旋回動作を伴わずにワークカセットとワークステージとの間におけるワークの搬送を効率的に行うことが可能な搬送ロボットを提供する。
【解決手段】搬送ロボット１０は、本体１２、第１のアーム１８、第２のアーム１６を備える。第１のアーム１８は、ウェハカセットと本体１２の上方位置との間で往復移動可能に構成される。第１のアーム１８は、ウェハを把持するように構成された複数の把持部を有する第１のハンド１８２を備える。第２のアーム１６は、本体１２の上方位置とウェハステージとの間で往復移動可能に構成される。第２のアーム１６は、第１のハンド１８２とは異なる角度からウェハを把持するように構成された複数の把持部を有する第２のハンド１６２を備える。第１のハンド１８２における把持部と第２のハンド１６２における把持部とは、互いに同じ高さに配置されるように構成される。
【選択図】図１

Description

この発明は、複数のワーク収納用スロットを備えたワークカセットと、プロセス装置の前段のワークステージとの間におけるワークの搬送を行うように構成された搬送ロボットに関する。

ＥＦＥＭ（Equipment Front End Module）は、ウェハの処理を行うプロセス装置と、複数のウェハ収納用スロットを備えたウェハカセットとの間におけるウェハの受け渡しをクリーンな環境で行うための装置である。ＥＦＥＭの内部には、プロセス装置の前段のウェハカセットとウェハステージとの間におけるウェハの搬送を行う搬送ロボットが設けられる。

搬送ロボットには、ウェハを傷つけることなく、ウェハカセットとウェハステージとの間におけるウェハの搬送を行うことが要求される。さらに近年ではウェハの搬送の高速化を図る工夫が色々と為されている。例えば、従来の搬送ロボットの中には、複数本のアームを搭載することにより高速化を図るものが多く見られる（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−１５８２７２号公報

アームの数が増えると、ウェハの入れ替え作業は高速化する。ただし、ウェハカセットおよびウェハステージが搬送ロボットを挟んで反対側に配置される場合には、ウェハカセットからウェハステージにウェハを受け渡すためには、必然的に搬送ロボットを１８０度旋回させる作業が伴う。この搬送ロボットの旋回動作を効率的に省くことができれば、ウェハカセットとウェハステージとの間におけるウェハの搬送の高速化、搬送ロボットの構成の簡略化、搬送ロボットの省スペース化が期待できる。

この発明の目的は、旋回動作を伴わずにワークカセットとワークステージとの間におけるワークの搬送を効率的に行うことが可能な搬送ロボットを提供することである。

この発明に係る搬送ロボットは、複数のワーク収納用スロットを備えたワークカセットと、プロセス装置の前段のワークステージとの間におけるワークの搬送を行うように構成される。ワークカセットの例として、ＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）等のウェハカセットが挙げられる。また、ワークステージの例として、ウェハ受け渡しステージ等のウェハステージが挙げられる。

この搬送ロボットは、本体、第１のアーム、第２のアームを備える。第１のアームは、本体に移動自在に支持されており、ワークカセットと本体の上方位置との間で往復移動可能に構成される。第１のアームは、ワークを把持するように構成された複数の把持部を有する第１のハンドを備える。

第２のアームは、本体に移動自在に支持されており、本体の上方位置とワークステージとの間で往復移動可能に構成される。第２のアームは、第１のハンドとは異なる角度からワークを把持するように構成された複数の把持部を有する第２のハンドを備える。異なる角度からワークを把持する例として、第１のハンドが前後方向からワークを把持するのに対して第２のハンドが前後方向に直交する横方向や前後方向に対して斜めの方向からワークを把持することが挙げられる。また、第２のハンドは第１のハンドよりも上方または下方に配置される。第１のハンドがワークを下方から把持する構成であれば第２のハンドは第１のハンドよりも上方に配置されることが好ましく、第１のハンドがワークを上方から把持する構成であれば第２のハンドは第１のハンドよりも下方に配置されることが好ましい。

第１のハンドにおける把持部と第２のハンドにおける把持部とは、互いに同じ高さに配置されるように構成される。ここで同じ高さとは、ある高さに配置されたワークを同時に把持することが可能な程度に高さ方向でオーバーラップすることを意図しており、第１のハンドにおける把持部と第２のハンドにおける把持部の上端および下端の少なくとも一方の高さを一致させるようなことは必須ではない。

上述の構成においては、本体の上方位置にて第１のアームから第２のアームへのワークの受け渡しを行うことが可能になる。この結果、第１のアームと第２のアームとの協働により、ロボットの旋回を伴わずに、ワークカセットからワークステージへのワークの搬送、およびワークステージからワークカセットへのワークの搬送を行うことが可能になる。

さらに、第１のハンドの複数の把持部のうちワークステージ側からワークを把持するものについては、第１のハンドのワーク載置面よりも第２のハンドとは反対方向に退避可能に構成することが好ましい。このように構成することで、第１のハンドから第２のハンドにワークが渡された後に第２のハンドの高さを変えなくても、把持部とワークとが干渉しなくなるからである。

従来のＥＦＥＭ搭載ロボットは、ユーザ別の要求仕様に対応するために汎用性を重視しており、２本のアームを同じ機能・用途に使用していた。これに対して、この発明では、各アームの役割を分担して協働させることにより、ワークカセットとワークステージとの間におけるワークの搬送においてロボットの旋回を不要にしている。

この発明によれば、旋回動作を伴わずにワークカセットとワークステージとの間におけるワークの搬送を効率的に行うことが可能になる。

図１は、本発明の実施形態に係る搬送ロボット１０の概略を示す図である。搬送ロボット１０は、ＥＦＥＭ内に配置され、ＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）等のウェハカセットとプロセス装置との間でウェハ（ワーク）の搬送を行うように構成されている。本実施形態では、搬送ロボット１０を昇降可能なレール上に往復移動可能に配置しているが、ロボットを固定して配置する場合にも本発明を適用することは可能である。

搬送ロボット１０は、本体１２、第１のアーム１８、および第２のアーム１６を備える。本体１２は、第１のアーム１８および第２のアーム１６を移動自在に支持するように構成される。

第１のアーム１８は、ウェハカセットにアクセス可能に構成される。具体的には、第１のアームは、少なくともウェハカセットと本体１２の真上の位置との間で往復移動が可能に構成される。第１のアーム１８は、ウェハ１００を把持するための第１のハンド１８２を備える。第１のハンド１８２は、原則として、その先端がウェハカセットの方に向くように配置される。

第２のアーム１６は、ウェハステージにアクセス可能に構成される。具体的には、第１のアームは、少なくともウェハステージと本体１２の真上の位置との間で往復移動が可能に構成される。第２のアーム１６は、ウェハにおける第１のハンド１８２とは異なる位置を把持することが可能な第２のハンド１６２を有する。第２のハンド１６２は、原則として、その先端がウェハステージの方に向くように配置される。

続いて、図２（Ａ）および図２（Ｂ）を用いて第１のハンド１８２を説明する。第１のハンド１８２は、把持駆動部５６、把持駆動部５６と連結プレート１８９を介して接続された把持爪１８５Ａ、および把持駆動部５６と連結プレート（図示せず）を介して接続された把持爪１８５Ｂ、１８５Ｃを備える。第１の把持駆動部５６は、第１のハンド１８２における把持爪１８５Ａ〜１８５Ｃに対して必要な駆動力を供給するように構成される。具体的には、把持駆動部５６は、連結プレートを引っ張ったり押し出したりすることによって把持爪１８５Ａ〜１８５Ｃを動作させる。その結果、把持爪１８５Ａ〜１８５Ｃによってウェハ１００が選択的にグリップされる。なお、把持爪１８５Ｂ、１８５Ｃは必ずしも動く必要はなく第１のハンド１８２に固定されていても良い。この場合は、把持駆動部５６と把持爪１８５Ｂ、１８５Ｃとを連結する上述の連結プレートは不要となる。

さらに、第１のハンド１８２は、その底面が把持駆動部５６に近づくほど低くなるように傾斜した凹部１８７を備える。凹部１８７を設ける意図は、把持爪１８５Ａをウェハ載置面１８３よりも下方に逃がすためである。この実施形態では、把持爪１８５Ａが把持駆動部５６側に最も接近したときに、把持爪１８５Ａがウェハ載置面１８３よりも下方に配置されるようになる。

続いて、図３を用いて第２のハンド１６２を説明する。第２のハンド１６２は、２本の把持片１６５Ａおよび１６５Ｂと、把持片１６５Ａおよび１６５Ｂをそれぞれ支持する支持部１６８Ａおよび１６８Ｂと、第２の把持駆動部６０とを備える。第２の把持駆動部６０は、把持片１６５Ａ〜１６５Ｂに対して必要な駆動力を供給するように構成される。支持部１６８Ａおよび１６８Ｂは回転自在にされており、第２の把持駆動部６０からの駆動力により支持部１６８Ａおよび１６８Ｂが微少角回転する。その結果、把持片１６５Ａ〜１６５Ｂによってウェハ１００が選択的にグリップされる。

この実施形態では、把持爪１８５Ａ〜１８５Ｃによってウェハ１００を前後からグリップし、把持片１６５Ａ〜１６５Ｂによってウェハ１００を左右からグリップするように構成している。その主な理由は、第１のハンド１８２から第２のハンド１６２へのウェハ１００の受け渡し動作を円滑に行うためであるが、これについては後述する。

図４は、搬送ロボット１０の概略を示すブロック図である。同図に示すように、搬送ロボット１０は、ＣＰＵ５０、ＲＯＭ５４、ＲＡＭ５２、第１の駆動部５８、第１の把持駆動部５６、第２の駆動部６２、および第２の把持駆動部６０を少なくとも備える。

ＲＯＭ５４は、ＣＰＵ５０の動作に必要な複数のプログラムを記憶する。ＲＡＭ５２は、ＣＰＵ５０が直接アクセス可能なメモリであり、データを一時的に記憶するために用いられる。第１の駆動部５８は、少なくとも１つのモータを備えており、第１のアーム１８に対して必要な駆動力を供給するように構成される。第２の駆動部６２は、少なくとも１つのモータを備えており、第２のアーム１６に対して必要な駆動力を供給するように構成される。

第１の把持駆動部５６および第２の把持駆動部６０に採用される駆動機構の例としては、流体圧シリンダを利用した駆動機構、電磁石を利用した駆動機構、小型モータを利用した駆動機構等が挙げられる。

ＣＰＵ５０は、ＲＯＭ５４に格納されたプログラムに基づいて搬送ロボット１０の各部を制御する。例えば、ＣＰＵ５０は、第１のハンド１８２によってウェハカセットからウェハ１００を取り出す動作、本体１２の上方で、第１のハンド１８２から第２のハンド１６２にウェハ１００を受け渡す動作、第２のハンド１６２によってウェハステージまでウェハ１００を搬送する動作の制御を実行する。

続いて、図５を用いて、ウェハカセットからウェハステージにまでウェハ１００を搬送する手順を説明する。図５において、ウェハカセットは図中上側に配置されており、ウェハステージは図中下側に配置されている。図５（Ａ）は、第１のアーム１８がウェハカセットからウェハ１００を取り出した状態を示している。この状態から、第１のアーム１８はウェハステージの方向（矢印２００で示す方向）に移動する。このとき、第２のハンド１６２は、本体１２の上方位置にて把持片１６５Ａ、１６５Ｂを開いた状態で待機する。

図５（Ｂ）は、第１のハンド１８２が第２のハンド１６２の下を通過し本体１２の真上位置に到達した状態を示している。この状態において、第２のハンド１６２は、把持片１６５Ａ、１６５Ｂを閉じてウェハ１００をグリップする。同時または直後に、把持爪１８５Ａ〜１８５Ｃがウェハ１００のグリップを解除する。

その後、図５（Ｃ）に示すように、第２のハンド１６２がウェハステージまでウェハ１００を搬送する。このとき、図６に示すように、把持爪１８５Ａがウェハ載置面１８３よりも下方に退避しているため、把持爪１８５Ａがウェハ１００の搬送の障害になることがない。この結果、第１のアーム１８が上下移動を行うことなく、そのままの高さでウェハ１００を搬送することが可能になる。ただし、第１のアーム１８および第２のアーム１６が独立して昇降するような構成を採用し、第１のアーム１８および第２のアーム１６の相対高さの調整を可能に構成する場合には、把持爪１８５Ａをウェハ載置面１８３よりも下方に退避させる必要がない。

なお、ウェハステージからウェハカセットまでウェハを搬送する場合には上述と逆の手順で作業が実行される。

以上の実施形態によれば、ダブルアーム型の搬送ロボット１０のアームを、それぞれウェハカセット用とウェハステージ用に専用化することにより、搬送ロボット１０に旋回（軸）動作をさせる必要がなくなる。このため、旋回（軸）動作のための構成を搭載する必要がなく、また、旋回（軸）動作に必要なスペースを確保する必要がなくなる。

さらに、ウェハステージ用に専用化された第２のハンド１６２が前後方向ではなく横方向からウェハ１００を把持するため、ウェハステージにおける作業が効率化する。例えば、ウェハステージにウェハ１００を持ち込みウェハステージ上にウェハ１００を置いた後、そのまま微少昇降のみを行うことで別の段にある処理済ウェハを把持して持ち帰り、第１のハンド１８２に受け渡してウェハカセットに収納することが可能になる。この一連の動作は、ウェハステージ用に前後方向からウェハ１００を把持する汎用のハンドを用いた場合には行うことができず、ウェハステージ用として第２のハンド１６２を用いることによってのみ得られるメリットと言える。要するに、ウェハステージ用として第２のハンド１６２を用いることにより、ウェハステージでのワーク入れ替え時間を短くできる。また、ウェハステージにアライナーを搭載して、ウェハステージ上にてアライメント処理を実行することも可能になる。

上述の実施形態では、把持爪１８５Ａがウェハ載置面１８３よりも下方に退避する構成を採用したが、把持爪１８５Ａの構成はこれに限定されるわけではない。例えば、把持爪１８５Ａが選択的に起立するような構成を採用したり、把持爪１８５Ａが選択的にウェハ載置面１８３よりも上に突出するように把持爪１８５Ａを上下移動可能に支持したりすることが可能である。

続いて、図７および図８を用いて、本発明の他の実施形態に係る搬送ロボット３００の概略を説明する。図７は搬送ロボット３００の外観斜視図であり、図８（Ａ）および図８（Ｂ）は、搬送ロボット３００、ウェハカセット３０２、およびプロセス装置３０４（またはウェハステージ）の相対位置関係を示している。

図７に示すように、搬送ロボット３００は前の実施形態に係る搬送ロボット１０と外観が異なっているが、その基本的構成は同様である。このため搬送ロボット３００の基本的構成については説明を省略する。

搬送ロボット３００は、搬送ロボット１０と同様、ＥＦＥＭ内に配置され、ウェハカセット３０２とプロセス装置３０４（またはウェハステージ）との間でウェハ１００の搬送を行うように構成される。搬送ロボット３００は、図示しない昇降可能なレール上に往復移動可能に配置される。

搬送ロボット３００は、ウェハカセット３０２にアクセス可能に構成された第１のアーム３１８と、プロセス装置３０４（またはウェハステージ）にアクセス可能に構成された第２のアーム３１６とを備える。図８に示すように第１のアーム３１８および第２のアーム３１６の構成や動作については、前の実施形態における第１のアーム１８および第２のアーム１６と同様であるため（図５参照）説明を省略する。また、第１のアーム３１８においても、前の実施形態の把持爪１８５Ａと同様に、退避可能な把持爪３２０を採用している。

以上のように、搬送ロボット（１０、３００）は、ＥＦＥＭ内のスペースに応じて、適宜、外形や寸法等の仕様を変更したものを用いることが可能である。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施形態に係る搬送ロボットの概略を示す図である。 第１の把持部の概略を示す図である。 第２の把持部の概略を示す図である。 搬送ロボットの概略を示すブロック図である。 第１の把持部および第２の把持部の動作を説明する図である。 ウェハの受け渡し時における第１の把持部を示す図である。 他の実施形態に係る搬送ロボットの概略を示す図である。 他の実施形態に係る搬送ロボットの概略を示す図である。

符号の説明

１０−搬送ロボット
１６−第２の把持部
１８−第１の把持部
１６２−第２のハンド
１６５Ａ、１６５Ｂ−把持片
１８２−第１のハンド
１８５Ａ〜１８５Ｃ−把持爪

Claims (3)

1. 複数のワーク収納用スロットを備えたワークカセットと、プロセス装置の前段のワークステージとの間におけるワークの搬送を行うように構成された搬送ロボットであって、
   本体と、
   前記本体に移動自在に支持されており、前記ワークカセットと前記本体の上方位置との間で往復移動可能に構成された第１のアームと、
   前記本体に移動自在に支持されており、前記本体の上方位置と前記ワークステージとの間で往復移動可能に構成された第２のアームと、
   を備え、
   前記第１のアームは、ワークを把持するように構成された複数の把持部を有する第１のハンドを備え、
   前記第２のアームは、第１のハンドとは異なる角度からワークを把持するように構成された複数の把持部を有するとともに、前記第１のハンドよりも上方または下方に配置された第２のハンドを備え、かつ
   前記第１のハンドにおける把持部と前記第２のハンドにおける把持部とが互いに同じ高さに配置されるように構成された
   搬送ロボット。
2. 前記第１のハンドの複数の把持部における前記ワークステージ側からワークを把持する把持部は、前記第１のハンドのワーク載置面よりも前記第２のハンドとは反対方向に退避可能に構成される請求項１に記載の搬送ロボット。
3. 前記第１のハンドにおける把持部は、前記第１のハンドの移動方向に平行な方向の両側からワークを把持するように構成されており、
   前記第２のハンドにおける把持部は、前記第２のハンドの移動方向に直角な方向の両側からワークを把持するように構成される請求項１または２に記載の搬送ロボット。

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