JP2015524614A - 太陽電池グリッパの静電除去 - Google Patents

太陽電池グリッパの静電除去 Download PDF

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Abstract

製造システムは、スワップモジュールなどの、コンベアシステムから作業エリアへワークピースを移動させるための、エンドエフェクタを有するガントリモジュールを含む。スワップモジュールは、ロードロックから処理済ワークピースのマトリックスを取り去り、その場所へ処理前ワークピースのマトリックスを置く。それから、ガントリモジュールは処理済ワークピースを移動させ、コンベアへと戻す。動作の速さ故に、エンドエフェクタは過度の静電気を蓄積しうる。この蓄積された電荷を除去すべく、通常動作中エンドエフェクタが動くとき、エンドエフェクタが、接地された導電性ブラシと接触するように対策を講じて、これらのブラシの位置決めをする。こうして、スループットに影響を及ぼさずに、エンドエフェクタに蓄積された電荷を除去する。別の実施形態において、スワップモジュールがマトリックスをロードロックへ、及びロードロックから移動させる間、エンドエフェクタはブラシの上方を動く。

Description

本発明は、ワークピース処理、及び、特に、高スループットな用途におけるワークピース処理装置からの静電除去に関する。
イオンインプランテーションは、伝導率を変化させるような不純物をワークピースに導入する標準技術である。所望の不純物材料をイオン源にてイオン化し、イオンを加速させ、所定のエネルギーのイオンビームを形成し、同イオンビームはワークピースの表面に向けられる。ビーム中のエネルギーを得たイオンは、ワークピース材料のバルクに入り込み、かつワークピース材料の結晶格子に埋め込まれ、所望の伝導率をもつ領域を形成する。
イオンインプランテーションは、太陽電池をドープする実際的な方法として実証されてきた。製造スループット及び電池効率の２つが、太陽電池製造業の気になるところである。電池効率は、電気に変換される太陽エネルギー量を示すものである。太陽電池製造業で競争力を保つためには、より高い電池効率が必要であろう。しかしながら、電池効率を高めるために、製造スループットが犠牲になってはならない。
イオンインプランテーションを使用すると、拡散炉などの現存の太陽電池技術に必要とされる処理段階をなくす。例えば、イオンインプランテーションは所望の表面のみをドープするであろうから、イオンインプランテーションを炉拡散の代わりに用いれば、レーザーエッジアイソレーション段階をなくしうる。イオンインプランテーションは、太陽電池の表面全体のブランケット注入、または太陽電池の一部のみの選択的な（またはパターンのある）注入を行う能力を提供もする。イオンインプランテーションを用いる、高スループットでの選択注入は、炉拡散に用いる、高価かつ時間のかかるリソグラフィまたはパターニング段階を回避する。選択注入で、新規の太陽電池のデザインも可能となる。さらに、イオンインプランテーションは、太陽電池により高い電池効率をもたせるべく用いられてきた。
故に、イオン注入機の製造スループットまたはその信頼性のいかなる向上もが、世界中の太陽電池製造業者のためになる。これは、代替エネルギー源としての太陽電池の採用を促進する。
製造システムは、スワップモジュールなどの、コンベアシステムから作業エリアへワークピースを移動させるエンドエフェクタを有するガントリモジュールを含む。スワップモジュールは、ロードロックから処理済ワークピースのマトリックスを取り去り、その場所に処理前ワークピースのマトリックスを置く。それから、ガントリモジュールはその処理済ワークピースを移動させ、コンベアへと戻す。動作の速さ故に、エンドエフェクタは過度の静電気を蓄積しうる。この蓄積された電荷を除去すべく、通常動作中エンドエフェクタが動くとき、エンドエフェクタが、接地された導電性ブラシと接触するように対策を講じてブラシの位置決めをする。こうして、スループットに影響を及ぼさずに、エンドエフェクタに蓄積された電荷を除去する。別の実施形態においては、スワップモジュールがマトリックスをロードロックへ、及びロードロックから移動させる間、エンドエフェクタはブラシの上方を動く。
本開示をより良く理解すべく、添付の図面を参照する。図面は参照することで本明細書に組み込まれる。
ワークピース処理システムの第１の実施形態の斜視図である。 図１に図示するワークピース処理システムの第１の実施形態の上面斜視図である。 図１に図示するワークピース処理システムの第１の実施形態の側面斜視図である。 図１〜３に図示するワークピース処理システムを用いたワークピース処理の一実施形態を図示する。 図１〜３に図示するワークピース処理システムを用いたワークピース処理の一実施形態を図示する。 図１〜３に図示するワークピース処理システムを用いたワークピース処理の一実施形態を図示する。 図１〜３に図示するワークピース処理システムを用いたワークピース処理の一実施形態を図示する。 図１〜３に図示するワークピース処理システムを用いたワークピース処理の一実施形態を図示する。 図６に図示するワークピース処理システムを用いたワークピース処理の一実施形態を図示する。 図６に図示するワークピース処理システムを用いたワークピース処理の一実施形態を図示する。 図６に図示するワークピース処理システムを用いたワークピース処理の一実施形態を図示する。 図６に図示するワークピース処理システムを用いたワークピース処理の一実施形態を図示する。 図６に図示するワークピース処理システムを用いたワークピース処理の一実施形態を図示する。 図１に図示するガントリモジュールのある実施形態である。
本明細書のワークピース処理システムを、太陽電池のワークピースに関して記載する。しかしながら、その実施形態は、半導体ウェハ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）ウェハ、または他のデバイスなどの、他のワークピースと共に用いることができる。ワークピース処理システムは、イオン注入機と共に、または成膜、エッチング、または他のワークピース処理のシステムなどの他の処理装置と共に用いることができる。故に、本発明は以下に記載する特定の実施形態に限定されるものではない。
図１〜３に図示する、例示的なワークピース処理システム１００は、ワークピースの４×４のマトリックスを用いて、約２０００ウェハ／時（ｗｐｈ）よりも多くの処理が可能でありうる。言うまでもなく、他の、ワークピースのマトリックスデザインを用いてもよく、本明細書中の実施形態は、単に４×４のマトリックスに限定されるものではない。２×２または２×４のマトリックスなどの、他のサイズも用いてよい。これらの図はワークピース処理システムを表しており、その個々の構成部分を、以下により詳しく記載する。図１は、ベルトモジュール、ガントリモジュール、マトリックス、ビルドステーション、スワップボット及びロードロックの斜視図を示す。図２及び図３はそれぞれ、これらの構成部分の上面図及び側面図を示す。
ワークピースを保持すべく、個々のスロットまたは窪みを有するキャリアに、ワークピースのマトリックス１０１を置いてもよい。代替の実施形態において、ワークピースにキャリアは用いない。代わりにマトリックス１０１は、処理前及び処理中には、ロボットまたは他の手段が操作する。この例では、マトリックスは、静電クランプまたは機械式クランプ、または重力によって保持されてもよい。
このワークピース処理システム１００は、カセットまたは他のインターフェースからワークピースを移送し、マトリックス１０１を組み立て、マトリックス１０１をロードロック１０２の中へ移動させる。ワークピースを移送してカセットまたは他のインターフェースへ戻すべく、ワークピース処理システム１００が、その逆の処理をまた行ってもよい。ロードロック１０２は、イオン注入機または他の処理具と接続している。
この実施形態において、３つのベルトモジュール１０６ａ〜ｃは、カセットからワークピースを搬送しうる。ワークピースの搬送は、特定の、速度、間隔またはピッチで行われてもよい。ベルトモジュール１０６ａ〜ｃ上にワークピースを置くべく、ロボットを用いてもよい。
炭素繊維ブラシなどの、接地された導電性のブラシ１３６の配列を、隣接するベルトモジュール１０６間に配置してもよい。これらのブラシ１３６のうちの１つだけを図１〜２に図示しているが、２以上のブラシを用いてもよいし、これらのブラシ１３６のうちの１つを、隣接するベルトモジュール１０６の各々の間に配置してもよい。他の適切な導電性の材料も使用してよい。これらのブラシは十分な厚みがあり、長期にわたる使用の後に、ブラシが変形または破損しないようにする。これらのブラシ１３６は十分な高さがあり、確実にエンドエフェクタと接触するが、隣接する構成部分と意図せず接触するほど高くはない。幾つかの実施形態において、ブラシ１３６はエンドエフェクタの長さ（その最長寸法に沿って）よりも長く、エンドエフェクタ１０５がブラシ１３６の上方を通過する際、グリッパの全ての表面が接触する。言うまでもなく、より短い配列を用いてもよいが、確実にグリッパの全ての表面がブラシ１３６と接触するためには、エンドエフェクタ１０５の余分な動きが必要となってくる。グリッパ間がわずかに離隔している場合、ブラシ１３６の配列はその中に、グリッパ間の間隔に対応して、隙間を有してもよい。換言すれば、ブラシ１３６の、連続する直線の配列を用いてもよいし、他の構成にすることもまた可能である。ブラシ１３６の遠位端は、エンドエフェクタがブラシ１３６の上方を移動するとき、エンドエフェクタ１０５に接触するよう適合される。各ブラシ１３６の近位端は、電気的に接地させる。
接地接続は、ワイヤをブラシ１３６からフレームの接地点へ接続することで確立する。一実施形態において、ブラシ１３６をクリンプして金属のストリップにしてもよい。この金属のストリップは、接地線が接続されうる、スルーホールまたはタップ穴の何れかを有してよい。この接地線は、両端にリング上つまみなどの適切な付属物をもつ、任意の、標準の導電線であってよい。ワイヤの遠位端を、アースグランドに接続されうるワークピース処理装置１００のフレーム上の、適切な接地場所に接続してもよい。
ワークピースのそれぞれのポジションを決定し、かつ、マトリックス１０１へ移送する間に、ワークピースのポジションまたは向きの修正の必要があるかどうかの決定をすべく、ベルトモジュール１０６ａ―ｃの端部において、カメラ１０７及びコントローラを用いる。他の実施形態においては、使用するベルトモジュール１０６ａ―ｃは、３つより多くても少なくてもよい。これらのベルトモジュール１０６ａ―ｃのそれぞれを、ワークピースの積み、または下しに割り当ててもよいし、または、積み下ろしの両方に用いてもよい。
ガントリモジュール１０８は、静電力、機械的な力、真空による力を用いるなどして、ベルトモジュール１０６ａ―ｃからワークピースを取り、マトリックス１０１を組み立てる。ガントリモジュール１０８は、三次元に移動し、かつ、回転運動も為しうる。このガントリモジュール１０８は、カメラ１０７及びコントローラからの情報を用いて、ワークピースのポジションまたは向きを修正しうる。ガントリモジュール１０８は、マトリックス１０１からワークピースを取り去り、カセットまたは他のインターフェースへ移送して戻すべく、ベルトモジュール１０６ａ―ｃ上へ置きうる。
ガントリモジュール１０８は、少なくとも、１つのｙ軸アクチュエータ、１つのｘ軸アクチュエータ、１つのｚ軸アクチュエータ、及び、チルトすなわち回転アクチュエータを有してよい。こうすることで、４自由度を与え、ピックアンドプレース動作を可能にする。ガントリモジュール１０８は、ｘ方向、ｙ方向、及びθ（チルト）方向に、ワークピースの修正が可能である。ガントリモジュール１０８は、ワークピースをベルトモジュール１０６ａ―ｃ何れかから、マトリックス１０１のポジションの何れかへ搬送もできる。ガントリモジュール１０８は、θ方向の回転またはチルティングも行いうる。
ガントリモジュール１０８のエンドエフェクタ１０５は、マトリックス１０１の、より小さなバージョンでありうるマルチグリッパデザインである。故に、マトリックス１０１は４×４のワークピースでありうるが、ガントリモジュール１０８は１×４、または、他のデザインでありうる。ガントリモジュール１０８は、ワークピースを、個々に、または１×４のグループで、の何れかで修正しうる。
動作の一実施形態において、ガントリモジュール１０８は、処理された４つのワークピースを取り、これらをベルトモジュール１０６ａ―ｃのうちの１つに置く。それから、ガントリモジュールは、ベルトモジュール１０６ａ―ｃのうちの異なる１つから４つの処理前ワークピースを取り、これらの処理前ワークピースをマトリックス１０１の中に置く。こうすることで、移動にかかる総時間、及びガントリモジュール１０８がワークピースを搬送していない時間を減少させる。処理前ワークピースは、先に処理されたワークピースが取り去られたマトリックス１０１内に置かれてよい。処理を繰り返し、ガントリモジュール１０８によるマトリックス１０１の積み下ろしの組み合わせをマトリックス１０１全体に対し用いうる。言うまでもなく、ガントリモジュール１０８は、マトリックス１０１に処理前ワークピースを置く前に、マトリックス１０１から完全に取り出しうる。
幾つかの実施形態においては、スワップモジュール１０９（少なくとも１つの「スワップロボット」すなわち「スワップボット」を用いる）を、ロードロック１０２の中にマトリックス１０１を置くべく用いてよい。このスワップモジュール１０９は、線形アクチュエータであってよい。スワップモジュール１０９内には、１または２以上のスワップロボットがあってよい。これらは、例えば、空のキャリア及び一杯になったキャリアを保持しうる。１つのスワップロボットは、積み下ろしの間、邪魔にならない所に置いておいてもよい。各スワップロボットは、ブレードのそれぞれに対し、ｚ軸アクチュエータ、及び１または複数のｙ軸アクチュエータを有してよい。第１のスワップロボットは、ビルドステーション１１０からマトリックス１０１内の処理前ワークピース取り上げ、第２のスワップロボットはロードロック１０２へと延びて処理済ワークピースを取り上げうる。処理済ワークピースをロードロック１０２から取り去り、処理前ワークピースをロードロック１０２に置く。処理済ワークピースをビルドステーションへと戻し、処理前ワークピースに注入、または他の処理が施される間、取り出しておく。
マトリックス１０１の組み立ては、ロードロック１０２の真空排気、またはベントに合わせて行ってもよい。こうすることで、ロードロック１０２に取り付けられる、イオン注入機などのシステムのスループットを高めうる。
図６は、ガントリモジュール１０８の拡大図を示す。ガントリモジュール１０８は、２つのレール、すなわちＹアクチュエータ１２０ａ―ｂ、を有し、同アクチュエータ上を、クロスバー、すなわちＸアクチュエータ１２１、が移動する。幾つかの実施形態において、サーボモータ１２２は、ギアボックス１２３及び駆動シャフト１２４と共に、Ｙアクチュエータ１２０ａ―ｂのうちの１つに配置される。サーボモータ１２２の回転は駆動シャフト１２４において対応する回転を生み、それは、次には、Ｘアクチュエータ１２１を移動させる。ロボットヘッド１２５をＸアクチュエータ１２１上に配置する。Ｙアクチュエータ１２０ａ―ｂ及びＸアクチュエータ１２１の動きによって、ロボットヘッド１２５はＸ軸及びＹ軸方向に移動しうる。ロボットヘッド１２５はまたＺアクチュエータ１２６を有し、必要に応じてロボットヘッド１２５の上下の移動を可能にする。
ロボットヘッド１２５は、エンドエフェクタ１２８も有する。幾つかの実施形態において、エンドエフェクタ１２８は、その遠位端に複数のグリッパ１２９を含んでもよい。グリッパ１２９は、限定はしないが、ベンチュリ装置ベースの吸引システム、及び真空システムを含む、ワークピースの取り上げ及び保持のための、任意の適切なシステムを用いてよい。幾つかの実施形態において、各グリッパ１２９への吸引は別個に制御され、１つのグリッパがワークピースを取り上げ、または保持し得て、一方で別のグリッパは使われないようにする。グリッパ１２９は、図６に示すような１×４の直線配列など、いかなる構成にアレンジしてもよい。図６に示すものなどの、幾つかの実施形態において、エンドエフェクタ１２８は、Ｚ軸周りに回転する機能を有してもよい。この回転は、本開示においては、チルトまたはθ軸回転のように記載される。この回転アクチュエータは、図５Ａ〜５Ｅに関してより詳細に記載されるように、エンドエフェクタ（及び複数のグリッパ）の回転を可能にする。
ガントリモジュール１０８はまたコントローラを有し（図示せず）、コントローラは様々なアクチュエータ及びグリッパの動きを制御する。言うまでもなく、望めば、２以上のコントローラを用いることができる。コントローラは、処理ユニット、ストレージ要素及び入出力モジュールを含む。ストレージ要素は、ガントリモジュール１０８が、本明細書に記載されるシーケンスも、任意の他の所望の動きも同様に実行できるようにする命令を含む。
エンドエフェクタ１２８及びグリッパ１２９はそれぞれ大きな表面積を有す。したがって、エンドエフェクタ１２８が、あるポジションから別のポジションへと素早く移動すると、静電気の蓄積を受けやすいといえる。幾つかの実施形態においては、３０００Ｖを超える静電気がグリッパ１２９に蓄積しうる。この蓄積された電荷はワークピースを引き付け、ワークピースを定位置に保持するいかなる吸引力もないときですら、ワークピースはグリッパ１２９に張り付いたままになりがちなので、ワークピースをより離し難くする。前述したように、炭素繊維ブラシなどの、接地された導電性ブラシを、システム１００内で、隣接するベルトモジュール１０６ａ―ｃ間などに、組み込んでもよい。以下により詳細に記載されるように、エンドエフェクタ１２８は、図１〜２において図示されるブラシ１３６にグリッパ１２９が接触するように移動し、それにより、適宜蓄積した静電気の除去を行う。ワークピースを保護すべく、エンドエフェクタ１２８は、グリッパ１２９がワークピースを運ばない場合は、ブラシ１３６にのみ接触するように移動する。
ガントリモジュール１０８の構造上の構成部分を説明してきたが、その動作及びブラシ１３６との相互作用について説明する。図４Ａ〜４Ｅは、図１〜３に図示するワークピース処理システムを用いるワークピース処理の一実施形態を図示する。図４Ａにおいて、図６のガントリモジュール１０８の一部でありうるエンドエフェクタ１２８は、第１のベルトモジュール１０６ｃの上方に位置する。これは、Ｘアクチュエータ１２１及びＹアクチュエータ１２０ａ―ｂを上述したように動かして成す。この実施形態においては、ブラシ１３６の配列を、ベルトモジュール１０６ｂとベルトモジュール１０６ｃとの間に配置する。
今回は、マトリックス１０１は、４×４の配置の１６個の処理済ワークピース２０１を含みうる。他の配置もまた本開示の範囲内でありうる。１つのベルトモジュールは、この例では、ベルトモジュール１０６ａであるが、処理前ワークピース２０２（図４Ａの実施形態中、濃く塗られている）を含む。
図４Ｂにおいて、ガントリのロボットヘッド、及び具体的にはエンドエフェクタ１２８は、前のポジションから移動し、マトリックス１０１の上方に位置している。それから、エンドエフェクタ１２８はマトリックス１０１の一列から４つの処理済ワークピース２０１を取り上げる。ガントリモジュール１０８は、処理済ワークピース２０１をつかみ、または取り上げた後、そのポジションまたはチルトを修正しうる。他の実施形態においては、ガントリモジュール１０８は、ワークピースを取り上げる前に、ワークピースのポジションまたはチルトを修正する。例えば、一実施形態において、ガントリモジュール１０８は、カメラ１０７（図１に見られる）を用いて第１の処理済ワークピース２０１ａのチルトを決定する。それから、エンドエフェクタ１２８は処理済ワークピース２０１ａを取り上げるであろう。ガントリモジュール１０８はそれから、カメラ１０７（図１に見られる）を用いて第２の処理済ワークピース２０１ｂのポジション及びチルトを決定するであろう。それから、ガントリモジュール１０８は、処理済ワークピース２０１ａを保持しているエンドエフェクタを回転させ、処理済ワークピース２０１ｂに対して位置を合わせるであろう。一たび位置合わせすると、エンドエフェクタは第２の処理済ワークピース２０１ｂを取り上げるであろう。ガントリモジュール１０８は、エンドエフェクタ１２８の各グリッパ１２９が処理済ワークピース２０１を取り上げるまで、このシーケンスを繰り返しうる。
図４Ｃにおいて、ガントリのロボット２００は、ベルトモジュールの１つ、この場合はベルトモジュール１０６ｃへ４つの処理済ワークピース２０１を搬送して取り出す。エンドエフェクタ１２８はワークピースを搬送しているので、処理済ワークピース２０１がブラシ１３６に触れないことを保証するのに十分な鉛直高さで移動する。Ｚアクチュエータ１２６を用いることによって、適宜、様々な鉛直方向高さにおいてエンドエフェクタ１２８を維持することが可能である。一たびエンドエフェクタ１２８がベルトモジュール１０６ｃの上方に位置付けられると、エンドエフェクタは処理済ワークピース２０１を置く。処理済ワークピース２０１が、取り上げられたままの状態で位置合わせされた場合は、エンドエフェクタ１２８は処理済ワークピース２０１をベルトモジュール１０６ｃ上に置くだけである。
図４Ｄにおいて、ガントリモジュール１０８は、処理済ワークピース２０１を置いた後、エンドエフェクタ１２８を、ベルトモジュール１０６ａ上に配置された処理前ワークピース２０２の上方に配置させ、これらを取り上げる。ベルトモジュール１０６ｃからベルトモジュール１０６ａへの移動においては、エンドエフェクタ１２８の、及び特にはグリッパ１２９の、ブラシ１３６との接触を可能にする鉛直高さにエンドエフェクタ１２８を維持しうる。グリッパ１２９は使用されていないので、ワークピースを損傷する危険はない。これらのブラシ１３６は接地されているので、グリッパ１２９との接触により、グリッパ１２９から、蓄積された電荷を除去する。
図４Ｅにおいて、ガントリモジュール１０８はロボットヘッドを移動させ、４つの処理前ワークピース２０２をマトリックス１０１の中へ置く。取り出された処理済ワークピース２０１は、ベルトモジュール１０６ａ―ｃのうちの１つを用いて、カセットまたは他のインターフェースへと移動させたといえる。もっと多くの処理前ワークピース２０２がベルトモジュール１０６ａ―ｃのうちの１つの上へ積まれうる。この移送処理は、処理済ワークピース２０１がマトリックス１０１から取り出されるまで繰り返され、処理前ワークピース２０２はマトリックス１０１へと積まれた。
図５Ａ〜５Ｅは、ワークピースが搬送されている第２の実施形態を示す。この実施形態において、図６のガントリモジュール１０８の一部でありうるエンドエフェクタ１２８は、マトリックス１０１から４つの処理済ワークピース２０１を移送し、これら４つの処理済ワークピース２０１をベルトモジュール１０６ａ―ｃのうちの１つの上に置く。しかしながら、エンドエフェクタ１２８は、図５Ｂ〜５Ｃに示すように、マトリックス１０１からの処理済ワークピース２０１の取り上げと、ベルトモジュール１０６ａ―ｃ上へのこれら処理済ワークピース２０１の載置との間に９０度（または−９０度）回転する。同様に、エンドエフェクタ１２８は、図５Ｄ〜５Ｅに示すように、処理前ワークピース２０２の、ベルトモジュール１０６ａ―ｃからマトリックス１０１への移動のとき、９０度（または−９０度）回転する。以前のように、ワークピースを取り上げているとき、または載置しているときに位置合わせを行うことが可能で、この位置合わせは、ベルトモジュール１０６ａ―ｃにおいて、マトリックス１０１においてまたは両方の場所において行いうる。この実施形態において、エンドエフェクタ１２８は、図５Ｃ及び図５Ｄに示すポジション間を移動するとき、ブラシ１３７との接触を保証する鉛直高さで移動する。全ての他の時間では、エンドエフェクタ１２８は、ブラシ１３６を避けるのに十分な鉛直高さで移動する。
ブラシ１３６がベルトモジュール１０６ｃとベルトモジュール１０６ｂとの間に配置されるように図示してあるが、本発明はこの実施形態に限定されるものではないことに留意されたい。例えば、ブラシをベルトモジュール１０６ａとベルトモジュール１０６ｂとの間に配置してもよい。幾つかの実施形態においては、導電性ブラシ１３６を両方の場所に配置してもよい。導電性ブラシをこれらの場所に配置する１つの利点は、エンドエフェクタ１２８の移動効率の良さである。図４Ａ〜４Ｅ及び図５Ａ〜５Ｅで図示する２つの実施形態において、通常動作の間は、エンドエフェクタ１２８が１つもワークピースを運んでいないときは、エンドエフェクタ１２８はブラシ１３６の位置の上方を周期的に通過する。ゆえに、エンドエフェクタ１２８及びグリッパ１２９をブラシ１３６に強制的に接触させるための特別な動きは必要ない。
したがって、これらの実施形態においては、エンドエフェクタ１２８が通常動作中に上方を通過する領域に、導電性ブラシ１３６を配置する。これらの実施形態において、エンドエフェクタ１２８は、ワークピースを運んでいる場合は、ブラシ１３６の上方を第１の鉛直方向高さで、ワークピースを運んでいない場合は、第１の鉛直方向高さよりも低い第２の鉛直方向高さで移動する。このように、エンドエフェクタ１２８は、ワークピースとブラシ１３６とを接触させない。接触すると、ワークピースが外れるという損害を与える。
言うまでもなく、ブラシ１３６を他の場所に配置してもよい。例えば、ベルトモジュール１０６ｃの外側の縁に（すなわちベルトモジュール１０６ｂから離れて）、ブラシ１３６を配置してもよい。この実施形態においては、グリッパ１２９とブラシ１３６との間の接触を保証すべく、エンドエフェクタ１２８は特別にこの領域へと移動しなくてはならない。しかしながら、エンドエフェクタ１２８はこの場所にあるブラシ１３６の上方を通過しないので、エンドエフェクタ１２８は、上述したような複数の異なる鉛直高さで移動する必要はない。
複数の図が、ワークピース処理装置の特定の実施形態を表しているが、本開示はこの実施形態に限定されるものではないことに留意されたい。エンドエフェクタの移動が静電気の蓄積を引き起こす任意のロボットシステムを、本明細書で記載したブラシを含むべく変更しうる。
例えば、ロボットシステムはワークピース源及び目的地を有してよい。ロボットはワークピース源から目的地へワークピースを移動させる。ロボットがワークピースを取り出すべくワークピース源へ向かって移動するとき、ロボットはブラシと接触しうる。ワークピースを運んで目的地に向けて戻るときは、ロボットはブラシを避ける。
別の実施形態において、ロボットシステムは、ワークピース源、目的地、及び作業エリアを有して、ロボットが、ワークピース源から作業エリアへと、それから、作業エリアから目的地へとワークピースを移動させるようにしてもよい。この後、ロボットシステムはワークピース源へと移動し、別のワークピースを取り出す。ゆえに、ロボットが目的地からワークピース源へと移動するとき、ロボットはワークピースを運んでおらず、したがってブラシとの接触が可能である。
ゆえに、幾つかの実施形態においては、ロボットシステムのエンドエフェクタは、目的地からワークピース源への移動のときにブラシと接触する。これらの実施形態において、エンドエフェクタは、任意の他の動きをする間はブラシを避けるべく動かしうる。導電性ブラシを避けるべく、エンドエフェクタの鉛直高さを変更して、または経路を変更して、ブラシを避けてもよい。
図４Ａ〜４Ｅ及び図５Ａ〜５Ｅに示すような幾つかの実施形態において、ワークピース源及び目的地は同じエリアにあってもよい。この実施形態においては、目的地（すなわち、処理済ワークピースを置いた場所）からワークピース源（すなわち、処理前ワークピースを取り出す場所）への移動のとき、エンドエフェクタはやはりブラシと接触する。再度、他の動きにおいては、ブラシを避けるべく、エンドエフェクタの鉛直高さを変更して、またはエンドエフェクタの経路を変更して、ブラシを避けてもよい。
別の実施形態において、アイドル時間中は、エンドエフェクタを、ブラシ１３６の上方を移動させる。例えば、図１に戻って参照すると、エンドエフェクタ１０５は、ワークピースをベルトモジュール１０６ａ―ｃからマトリックス１１０へと移動させる。一たびマトリックスがいっぱいになると、スワップボット１０９はそのマトリックス１１０をロードロック１０２へ移動させ、先に処理されたマトリックスを取り出す。この動作が起こっている間は、エンドエフェクタ１０５はワークピースをマトリックス１１０へ移動させることができないので、エンドエフェクタはアイドルである。アイドル時間は、作業エリア１１３へのワークピースの載置または取り去りができないようにして、作業エリア１１３においてワークピースを処理している時間と定義される。
エンドエフェクタ１０５が全てのワークピースを作業エリア１１３へ移動させた後、かつ、作業エリア１１３を使用できなくして、ワークピースを処理している間、エンドエフェクタ１０５はブラシ１３６の上方を移動する。幾つかの実施形態において、エンドエフェクタ１０５は、静電気を除去すべく、毎回接触しながら、複数回ブラシの上方を通過、または通り抜ける。他の実施形態においては、エンドエフェクタ１０５は、ブラシと接触するポジションへ移動し、ブラシ１３６と接触している間静止したままである。
幾つかの実施形態において、静電気を除去する全処理は完全にアイドル時間内に起こり、スループットに全く影響を与えないようにする。換言すると、最後のワークピースがマトリックス１１０上へ置かれた後、エンドエフェクタ１０５はブラシの上方を移動する。それから、処理済マトリックスが取り出され、作業エリア１１３に置かれる前に、作業エリア１１３へと戻る。他の実施形態において、静電気を除去する処理は、アイドル時間中の少なくとも一部で起こり、処理済ワークピースをすでに移送してしまった後に、エンドエフェクタ１０５が作業エリア１１３に戻るようにする。
この実施形態においては、ブラシ１３７を、エンドエフェクタ１０５が到達可能な、いかなるポジションに配置してもよい。換言すると、ブラシ１３６を、ベルトモジュール１０６ｃの外側の縁に配置してもよいし、またはベルトモジュール１０６に対し垂直な向きに向けてもよい。他の実施形態に関して説明したように、エンドエフェクタ１０５は、ワークピースを１つも運んでいない場合にブラシ１３６と接触する。幾つかの実施形態においては、エンドエフェクタ１０５は、全ての、十分に長いアイドル時間中に、ブラシ１３６の上方を移動する。他の実施形態においては、エンドエフェクタ１０５は、全てのアイドル時間中にブラシの上方を移動するわけではない。その頻度は、電荷がエンドエフェクタ１０５上に蓄積する速さに基づき決定しうる。
上記例は、作業エリア１１３におけるワークピースの処理に用いるロボットとして、スワップボット１０９の使用を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。アイドル時間とは、エンドエフェクタに作業エリア１１３を使用できなくする、あらゆる処理段階と定義される。
他の実施形態においては、電荷を除去する両方式ともに用いる。換言すると、エンドエフェクタ１０５を、アイドル時間中にブラシ１３６へ移動させ、及び通常動作中にもブラシと接触させる。
接地された導電性ブラシの使用は、静電気の蓄積に対する従来技術のアプローチに優る利点を有す。従来技術においてシステムは、ワークピースに対してグリッパが正圧を加えてグリッパからワークピースを外すブローオフシステムを使用する。このシステムでは、各グリッパにガスラインを供給する構成部分の追加が必要である。さらに、グリッパからワークピースを吹き飛ばすべく用いる圧力は、それらのワークピースの配置の精度に悪影響を及ぼす。本発明のシステムは、グリッパ及びエンドエフェクタのシステムにいかなる複雑さをも加える必要がなく、ワークピースの配置の精度をより高く維持するものである。
本開示は、本明細書に記載される特定の実施形態による範囲に限定されるものではない。実際、前述の説明及び添付の図面から、当業者には、本明細書に記載されるそれらの実施形態に加え、本開示の、他の様々な実施形態、及び変更形態が明らかであろう。これらの他の実施形態及び変更形態は、本開示の範囲内であることが意図される。さらに、本開示は、特定の目的のための特定の環境における特定の実装という面から本明細書にて説明されてきたが、その有用性はそれに限定されるものではなく、本開示が、いかなる数の目的にも、いかなる数の環境においても有利に実装されうることを当業者は理解するであろう。従って、以下に述べる特許請求の範囲は、本明細書に記載される、本開示の全範囲及び趣旨から解釈されるべきである。

Claims (12)

  1. 第１の場所から第２の場所へ複数のワークピースを移動させるガントリモジュールを備えるワークピース処理システムであって、前記ガントリモジュールは、
    前記複数のワークピースを取り上げる１または複数のグリッパを有するエンドエフェクタと、
    前記エンドエフェクタを移動させるアクチュエータと、
    接地され、かつ導電性であり、前記エンドエフェクタが到達可能なポジションに配置される複数のブラシと、を備える
    ワークピース処理システム。
  2. 前記複数のブラシは炭素繊維を含む
    請求項１に記載のワークピース処理システム。
  3. 前記第１の場所は、１または複数のベルトモジュールを含み、前記複数のブラシは前記１または複数のベルトモジュールに隣接する
    請求項１または２に記載のワークピース処理システム。
  4. ワークピース処理システムのエンドエフェクタから静電気を除去する方法であって、
    前記エンドエフェクタを用いて、ワークピース源からワークピースを取り上げる段階と、
    前記ワークピースを有する前記エンドエフェクタを作業エリアへ移動させる段階と、
    前記作業エリアに前記ワークピースを置く段階と、
    前記作業エリアにおいて前記ワークピースの処理が行われている間、接地された導電性の複数のブラシを前記エンドエフェクタに接触させるべく、前記エンドエフェクタを移動させる段階と、を含む
    方法。
  5. 前記エンドエフェクタは、前記作業エリアにおいて前記ワークピースの処理が完了する前に、前記作業エリアへと戻る
    請求項４に記載の方法。
  6. ロボットを使用し、前記作業エリアからロードロックへ前記ワークピースを移動させ、前記ロードロックから処理済ワークピースを取り出し、前記作業エリアに前記処理済ワークピースを置く段階をさらに含む
    請求項４または５に記載の方法。
  7. 前記エンドエフェクタは、前記作業エリアへと戻り、前記処理済ワークピースを取り上げる
    請求項６に記載の方法。
  8. 前記エンドエフェクタは、前記作業エリアに前記処理済ワークピースが置かれる前に戻る
    請求項７に記載の方法。
  9. ワークピース処理システムのエンドエフェクタから静電気を除去する方法であって、
    前記エンドエフェクタを用いて、ワークピース源からワークピースを取り上げる段階と、
    前記ワークピースを有する前記エンドエフェクタを場所へと移動させる段階と、
    前記場所に前記ワークピースを置く段階と、
    前記ワークピース源へと戻り、第２のワークピースを取り出す段階と、
    前記ワークピース源へ移動する間、及び前記エンドエフェクタがワークピースを運んでいない場合 、接地された導電性の複数のブラシを前記エンドエフェクタに接触させる段階と、を含む
    方法。
  10. 前記エンドエフェクタは、前記場所へ移動する間は第１の鉛直方向高さで移動し、前記ワークピース源へと戻る間は、前記第１の鉛直方向高さよりも低い第２の鉛直方向高さで移動する
    請求項９に記載の方法。
  11. 前記場所は目的地である
    請求項９または１０に記載の方法。
  12. 前記場所は作業エリアであり、前記方法は、第２のワークピースを取り出すべく前記ワークピース源へと戻る前に、前記作業エリアから目的地へ複数のワークピースを移動させる段階をさらに含む
    請求項９から１１の何れか一項に記載の方法。
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