JP2015126135A - エンドエフェクタおよび基板搬送ロボット - Google Patents

エンドエフェクタおよび基板搬送ロボット Download PDF

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Abstract

【課題】上下方向ピッチを変更可能な複数のブレードを備えたエンドエフェクタにおいて、高密度に搭載された基板を支障なく保持できるようにすること。
【解決手段】このエンドエフェクタは、複数のブレード本体と、複数のブレード本体のそれぞれのブレード基端側に設けられた基板保持手段とを備える。基板保持手段は、基板の裏面縁部が載置される基板載置部と、基板載置部のブレード基端側から上方に向かって延在し、基板の側端部が当接する基板当接部とを有する。下側のブレード本体の基板当接部の上端と上側のブレード本体の裏面との間に基板が進入できないように基板当接部の高さが設定されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、エンドエフェクタおよび同エンドエフェクタを備えた基板搬送ロボットに関する。特に、上下方向のピッチを最小ピッチと最大ピッチとの間で変更可能な複数のブレードを備えたエンドエフェクタおよび同エンドエフェクタを備えた基板搬送ロボットに関する。
従来、それぞれがウェハ（基板）を保持する複数のブレードを備え、それらの上下方向ピッチを変換する機能を有するエンドエフェクタを備えた基板搬送ロボットが知られている。このタイプのエンドエフェクタによれば、カセットなどに収納された複数のウェハを同時に保持して搬送することができる。
ところで、図２０に示したように、カセットＣ内に収納された複数のウェハＷは、カセットＣ内で前後方向にばらついて置かれている場合がある。すなわち、すべてのウェハＷが最奥位置Ｄにあるのではなく、ウェハ最奥位置Ｄから前方に変位しているウェハＷが存在する。
このため、従来のエンドエフェクタで複数のウェハＷを同時に保持する際には、図２１に示したように、ブレードＢ上に設けられたウェハ受け部Ｒで一旦ウェハＷを受けた後、プランジャー（図示せず）で一方向に押してウェハＷを位置決めしていた（特許文献１）。
プランジャーには、ウェハ受け部Ｒとは別に設けたプランジャー自身でウェハＷを押すタイプや、ウェハＷが載置されたウェハ受け部Ｒをプランジャーで押すタイプなどがある。いずれにしても、従来のエンドエフェクタにおいては、ウェハＷを位置決めするためにプランジャーが必要であった。
しかしながら、プランジャーを使用するとパーティクル発生などの問題があり、プランジャーを使用できない場合でも、プランジャーを使用したときと同様にウェハを位置決めできることが求められている。
また、図２１に示したように従来のエンドエフェクタにおいては、ウェハ受け部Ｒの高さが、ブレードＢ間のピッチと比べて相当に低い高さに設定されていた。
ところで、カセットＣ自体の寸法やカセット置き台の寸法には現物誤差などがあるため、カセットＣ毎にウェハＷの高さが異なる場合がある。このため、カセットＣ毎にエンドエフェクタの進入高さを教示し直さなければならない。
しかしながら、従来のエンドエフェクタは、図２１に示したようにウェハ受け部Ｒの高さが比較的低いため、エンドエフェクタの進入高さの教示における許容設定幅が小さく、教示作業の負担が大きいという問題があった。
特開２００６−３１３８６５号公報
本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、上下方向のピッチを最小ピッチと最大ピッチとの間で変更可能な複数のブレードを備えたエンドエフェクタにおいて、高密度に搭載された基板を支障なく保持できるようにすることを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は、上下方向のピッチを最小ピッチと最大ピッチとの間で変更可能な複数のブレードを備えたエンドエフェクタにおいて、複数のブレード本体と、前記複数のブレード本体のそれぞれのブレード基端側に設けられた基板保持手段と、を備え、前記基板保持手段は、前記基板の裏面縁部が載置される基板載置部と、前記基板載置部の前記ブレード基端側から上方に向かって延在し、前記基板の側端部が当接する基板当接部と、を有し、下側の前記ブレード本体の前記基板当接部の上端と上側の前記ブレード本体の裏面との間に前記基板が進入できないように前記基板当接部の高さが設定されている、ことを特徴とする。
また、好ましくは、前記基板当接部は、前記基板載置部から直立に延在している。
また、好ましくは、前記基板当接部は、前記基板載置部から前記ブレード基端側に傾斜して延在している。
また、好ましくは、上側の前記ブレード本体には、下側の前記ブレード本体の前記基板当接部が進入できる受入れ開口が形成されている。
また、好ましくは、前記最小ピッチにおいて下側の前記ブレード本体の前記基板当接部の少なくとも一部が上側の前記ブレード本体の前記受入れ開口に進入している。
また、好ましくは、前記最大ピッチにおいて下側の前記ブレード本体の前記基板当接部は、少なくとも上側の前記ブレード本体の前記受入れ開口の高さを有する。
また、好ましくは、複数の前記ブレード本体に形成された複数の前記受入れ開口が、前記上下方向から見て重なっている。
また、好ましくは、複数の前記ブレード本体に形成された複数の前記受入れ開口が、前記上下方向から見て重なっていない。
また、好ましくは、下側の前記ブレード本体の前記基板当接部と、上側の前記ブレード本体に形成された前記受入れ開口とが、前記上下方向から見て少なくとも部分的に重なっている。
上記課題を解決するために、本発明による基板搬送ロボットは、上記いずれかのエンドエフェクタと、前記エンドエフェクタが先端に装着された多関節アームと、を備えたことを特徴とする。
なお、本明細書中において「上（上側）」および「下（下側）」とは、エンドエフェクタに保持された基板の表面に垂直な方向において、基板の表面側を「上（上側）」、基板の裏面側を「下（下側）」と呼んでいる。
本発明によれば、上下方向のピッチを最小ピッチと最大ピッチとの間で変更可能な複数のブレードを備えたエンドエフェクタにおいて、高密度に搭載された基板を支障なく保持することができる。
本発明の一実施形態によるエンドエフェクタを備えた基板搬送ロボットを示した平面図。 図１に示した基板搬送ロボットの側面図。 図１に示した基板搬送ロボットのエンドエフェクタを示した斜視図。 図３に示したエンドエフェクタの基板保持手段の部分を拡大して示した模式図。 図３に示したエンドエフェクタでウェハを保持する動作を説明するための模式図。 図３に示したエンドエフェクタでウェハを保持する動作を説明するための他の模式図。 図３に示したエンドエフェクタでウェハを保持する動作を説明するための他の模式図。 本発明の他の実施形態によるエンドエフェクタの基板保持手段の部分を拡大して示した模式図。 図６に示したエンドエフェクタでウェハを保持する動作を説明するための模式図。 図６に示したエンドエフェクタでウェハを保持する動作を説明するための他の模式図。 図３に示したエンドエフェクタの基板保持手段の部分を拡大して示した側面図。 図３に示したエンドエフェクタの上側のブレードの基板保持手段の部分を拡大して示した平面図。 図３に示したエンドエフェクタの下側のブレードの基板保持手段の部分を拡大して示した平面図。 図３に示したエンドエフェクタの上下のブレードの基板保持手段の部分を拡大して示した斜視図。 図６に示したエンドエフェクタの基板保持手段の部分を拡大して示した側面図。 図６に示したエンドエフェクタの上側のブレードの基板保持手段の部分を拡大して示した平面図。 図６に示したエンドエフェクタの下側のブレードの基板保持手段の部分を拡大して示した平面図。 図１１、図１２Ａおよび図１２Ｂに示した基板保持手段の一変形例を示した平面図。 図１３に示した基板保持手段の斜視図。 図１３および図１４に示した基板保持手段をピッチ大のブレードと共に示した斜視図。 図１５に示した基板保持手段およびブレードの側面図。 図１３および図１４に示した基板保持手段をピッチ小のブレードと共に示した斜視図。 図１７に示した基板保持手段およびブレードの側面図。 図６に示した基板保持手段で撓んだウェハを保持した状態を示した模式図。 複数のウェハがカセットに収納されている状態を示した模式図。 従来のエンドエフェクタで複数のウェハを同時に保持する動作を説明するための模式図。
以下、本発明の一実施形態によるエンドエフェクタおよび同エンドエフェクタを備えた基板搬送ロボットについて、図面を参照して説明する。本実施形態による基板搬送ロボットの搬送対象となる基板は、典型的には円板状のウェハである。
図１および図２に示したように、本実施形態による基板搬送ロボット１は、エンドエフェクタ２と、エンドエフェクタ２が先端に装着された多関節アーム３とを備えている。エンドエフェクタ２は、上下方向のピッチを最小ピッチと最大ピッチとの間で変更可能な複数のブレード４を備えている。
図３に示したように、エンドエフェクタ２のブレード４のそれぞれは、ブレード本体５と、ブレード本体５のそれぞれのブレード基端側に設けられた複数（本例では２つ）の基板保持手段６と、ブレード先端側に設けられた複数（本例では２つ）の基板受け部７と、を備える。また、各基板保持手段６の横には、ブレード本体５を貫通する受入れ開口８が形成されている。
以下、本発明の特徴の一つであるブレード基端側に設けられた基板保持手段６について図４を参照して説明する。
図４に示したように、ブレード基端側に設けられた基板保持手段６は、ウェハ（基板）Ｗの裏面縁部が載置される基板載置部９と、基板載置部９のブレード基端側から上方に向かって直立に延在する基板当接部１０と、を有する。
そして、本実施形態によるエンドエフェクタ２においては、下側のブレード本体５の基板当接部１０の上端と上側のブレード本体５の裏面との間にウェハＷが進入できないように、基板当接部１０の高さが設定されている。
次に、本実施形態によるエンドエフェクタ２によってカセットに搭載された複数のウェハＷを保持する際の動作について、図５Ａ乃至図５Ｃを参照して説明する。
（１）エンドエフェクタ２をカセットの前方に位置決めする。
（２）エンドエフェクタ２の高さをカセットの棚の高さより、若干低めに位置決めする。詳細には、基板保持手段６の基板載置部９の基板載置面９ａが、カセット内のウェハＷの裏面より下になるようにする。
（３）この状態からエンドエフェクタ２を前進させて（図５Ａ）、カセット最奥位置ＤにあるウェハＷを正規の位置に位置決めできる位置まで、エンドエフェクタ２を移動させる。すなわち、エンドエフェクタ２の正規載置位置Ｐがウェハ最奥位置Ｄに来るまで、エンドエフェクタ２を前進させる（図５Ｂ）。
その際、ウェハ最奥位置Ｄよりも前方に変位していたすべてのウェハＷが、基板保持手段６の基板当接部１０によって押し込まれる。これにより、すべてのウェハＷがウェハ最奥位置Ｄにてアライメントされる。
（４）続いて、エンドエフェクタ２を上昇させる。これにより、ウェハＷが相対的に下降して、アライメントされた位置にて基板載置部９の基板載置面９ａに載置される（図５Ｃ）。このとき、基板載置部９の基板載置面９ａに載置された状態にあるウェハＷの側端部が、ちょうど基板当接部１０に当接する状態となる。
（５）このようにして複数のウェハＷを保持した状態で、エンドエフェクタ２をカセットから退避させる。
本実施形態によるエンドエフェクタ２においては、下側のブレード本体５の基板当接部１０の上端と上側のブレード本体５の裏面との間にウェハＷが進入できないように基板当接部１０の高さが設定されているので、エンドエフェクタ２の前進動作の際にウェハＷが基板当接部１０を乗り越えてしまうことを防止できる。
このため、複数のウェハＷをカセットから取り出す際に、ウェハＷをアライメントするための手段として基板保持手段６を支障なく使用することができる。すなわち、従来のエンドエフェクタのウェハ受け部は、その高さが比較的低く設定されていたために、ウェハのアライメントに使用した場合にウェハがウェハ受け部の上端を乗り越えてしまう可能性があったが、本実施形態においてはこの問題が解決されている。
また、本実施形態においては、上記の通り基板当接部１０の高さが従来に比べて高く設定されているので、エンドエフェクタ２の進入高さの教示における許容設定幅が大きく、教示作業の負担を軽減することができる。
次に、本発明の他の実施形態によるエンドエフェクタ２について、図６、図７Ａおよび図７Ｂを参照して説明する。
図６に示したように本実施形態によるエンドエフェクタ２においては、基板保持手段６の基板当接部１０が、基板載置部９からブレード基端側に傾斜して延在している。
本実施形態においても、下側のブレード本体５の基板当接部１０の上端と上側のブレード本体５の裏面との間にウェハＷが進入できないように、基板当接部１０の高さが設定されている。
本実施形態によるエンドエフェクタ２によってカセット内の複数のウェハＷを保持する際には、図７Ａに示したように、エンドエフェクタ２の正規載置位置Ｐがウェハ最奥位置Ｄにくるまでエンドエフェクタ２を直進させる。
このとき、基板当接部１０に当接する暫定位置Ｍよりも前方に変位していたウェハＷは、基板当接部１０によって暫定位置Ｍまで押し込まれる。すなわち、暫定位置Ｍよりも前方に変位していたすべてのウェハＷが、暫定位置Ｍでアライメントされる。なお、暫定位置Ｍよりも後方に位置していたウェハＷは、そのままの位置に留まる。
図７Ａに示した状態からエンドエフェクタ２を上昇させると、暫定位置ＭにあるウェハＷのすべてが、基板当接部１０を滑り落ちる落とし込みによって、図７Ｂに示したように正規載置位置Ｐにアライメントされる。
本実施形態によるエンドエフェクタ２においても、エンドエフェクタ２の前進動作の際にウェハＷが基板当接部１０を乗り越えてしまうことを防止できる。また、エンドエフェクタ２の進入高さの教示における許容設定幅が大きく、教示作業の負担を軽減することができる。
また、基板保持手段６の基板当接部１０がブレード基端側に傾斜しているので、エンドエフェクタ２の前進動作における教示の許容設定幅が大きくなり、教示作業の負担をさらに軽減することができる。
上述した各実施形態によるエンドエフェクタにおいては、上側のブレード本体５に、下側のブレード本体５の基板当接部１０が進入できる受入れ開口７が形成されている。
すなわち、図４に示した実施形態（基板当接部１０が直立している構成）においては、図８乃至図１０に示したように、基板保持手段６の横に受入れ開口８が形成されている。図９Ａおよび図９Ｂに示したように、基板保持手段６と受入れ開口８との配置が、上側のブレード本体５（図９Ａ）と下側のブレード本体５（図９Ｂ）とで逆になっている。すなわち、複数のブレード本体５の上下方向において、基板保持手段６と受入れ開口８との配置が各ブレード本体５毎に入れ替わっている。
本例においては、複数のブレード本体５に形成された複数の受入れ開口８が、上下方向から見て重なっていない。一方、下側のブレード本体５の基板当接部１０と、上側のブレード本体５に形成された受入れ開口１０とが、上下方向から見て少なくとも部分的に重なっている、
同様に、図６に示した実施形態（基板当接部１０が傾斜している構成）においても、図１１、図１２Ａおよび図１２Ｂに示したように、基板保持手段６の横に受入れ開口８が形成されると共に、基板保持手段６と受入れ開口８との配置が各ブレード本体５毎に入れ替わっている。
上述した各実施形態においては、上側のブレード本体５に、下側のブレード本体５の基板当接部１０が進入できる受入れ開口８を形成することにより、ブレードピッチを最大ピッチから最小ピッチに変更した場合でも、下側のブレード本体５の基板当接部１０が上側のブレード本体５の裏面に干渉することがない。
このため、ピッチ大のカセットからウェハＷを取り出した後、ブレードピッチを最小ピッチに変更することができるので、ピッチ小のカセットにウェハＷをセットすることができる。或いはその逆に、ピッチ小のカセットから取り出したウェハＷを、ピッチ大のカセットにセットすることもできる。
なお、エンドエフェクタ水平直進方向における受入れ開口８の長さはＨｏは、最大ピッチ距離をＰｂ、最小ピッチ距離をＰｓ、基板当接部１０の傾斜角度をθとすると、
Ｈｏ＞＝（Ｐｂ−Ｐｓ）／ｔａｎθ
で表される。
上述した各実施形態においては、ブレード間隔が最小ピッチのときに、下側のブレード本体５の基板当接部１０の少なくとも一部が上側のブレード本体５の受入れ開口８に進入していることにより、最小ピッチのときにウェハＷが基板当接部１０を乗り越えてしまうことを確実に防止できる。
また、ブレード間隔が最大ピッチのときに、下側のブレード本体５の基板当接部１０が、少なくとも上側のブレード本体５の受入れ開口８の高さを有することで、最大ピッチのときにもウェハＷが基板当接部１０を乗り越えてしまうことを確実に防止できる。
図６に示した実施形態においては、図１３および図１４に示したように、基板保持手段６の後方に隣接して受入れ開口８を形成しても良い。この場合、複数のブレード本体５に形成された複数の受入れ開口８が、上下方向から見て重なっている。
この例においても、図１５乃至図１８に示したように、ブレードピッチが最大ピッチの場合（図１５および図１６）も、最小ピッチの場合（図１７および図１８）も、ウェハＷが基板当接部１０を乗り越えてしまうことを確実に防止できる。
また、上側のブレード４と下側のブレード４とで、基板保持手段６および受入れ開口８の配置を逆転させる必要がないので、複数のブレード４のすべてを共通化することができ、製造コストの抑制を図ることができる。
上述した各実施形態においては、基板保持手段６の基板当接部１０の高さを比較的高く設定しているので、図１９に示したように、ウェハＷが反っているような場合でも、ウェハＷを正規の位置に保持することができる。
なお、上述した各実施形態によるエンドエフェクタ２は、従来必須であったプランジャーを不要とするものであるが、追加的にプランジャーを付設することを妨げるものではない。
１ 基板搬送ロボット
２ エンドエフェクタ
３ 多関節アーム
４ ブレード
５ ブレード本体
６ 基板保持手段
７ 基板受け部
８ 受入れ開口
９ 基板載置部
９ａ 基板載置面
１０ 基板当接部
Ｗ ウェハ

Claims (10)

  1. 上下方向のピッチを最小ピッチと最大ピッチとの間で変更可能な複数のブレードを備えたエンドエフェクタにおいて、
    複数のブレード本体と、
    前記複数のブレード本体のそれぞれのブレード基端側に設けられた基板保持手段と、を備え、
    前記基板保持手段は、
    前記基板の裏面縁部が載置される基板載置部と、
    前記基板載置部の前記ブレード基端側から上方に向かって延在し、前記基板の側端部が当接する基板当接部と、を有し、
    下側の前記ブレード本体の前記基板当接部の上端と上側の前記ブレード本体の裏面との間に前記基板が進入できないように前記基板当接部の高さが設定されている、エンドエフェクタ。
  2. 前記基板当接部は、前記基板載置部から直立に延在している、請求項１記載のエンドエフェクタ。
  3. 前記基板当接部は、前記基板載置部から前記ブレード基端側に傾斜して延在している、請求項１記載のエンドエフェクタ。
  4. 上側の前記ブレード本体には、下側の前記ブレード本体の前記基板当接部が進入できる受入れ開口が形成されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエンドエフェクタ。
  5. 前記最小ピッチにおいて下側の前記ブレード本体の前記基板当接部の少なくとも一部が上側の前記ブレード本体の前記受入れ開口に進入している、請求項４記載のエンドエフェクタ。
  6. 前記最大ピッチにおいて下側の前記ブレード本体の前記基板当接部は、少なくとも上側の前記ブレード本体の前記受入れ開口の高さを有する、請求項５記載のエンドエフェクタ。
  7. 複数の前記ブレード本体に形成された複数の前記受入れ開口が、前記上下方向から見て重なっている、請求項４乃至６のいずれか一項に記載のエンドエフェクタ。
  8. 複数の前記ブレード本体に形成された複数の前記受入れ開口が、前記上下方向から見て重なっていない、請求項４乃至６のいずれか一項に記載のエンドエフェクタ。
  9. 下側の前記ブレード本体の前記基板当接部と、上側の前記ブレード本体に形成された前記受入れ開口とが、前記上下方向から見て少なくとも部分的に重なっている、請求項８記載のエンドエフェクタ。
  10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載のエンドエフェクタと、
    前記エンドエフェクタが先端に装着された多関節アームと、
    を備えた基板搬送ロボット。
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