JP2017119325A - 水平多関節ロボットおよび製造システム - Google Patents

水平多関節ロボットおよび製造システム Download PDF

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Abstract

【課題】３リンクアーム型のロボットの利点を損なうことなく、上下方向でより小型化することが可能な水平多関節ロボットを提供する。【解決手段】３リンクアーム型のロボットである水平多関節ロボット５は、ハンド１４、１５が先端側に回動可能に連結されるアーム１６と、アーム１６の基端側が回動可能に連結されるアーム支持部１７と、アーム支持部１７を昇降可能に保持する保持部１８とを備えており、アーム１６は、アーム支持部１７に連結される第１アーム部２４と、第１アーム部２４の先端側に連結される第２アーム部２５と、第２アーム部２５の先端側に連結される第３アーム部２６とを備えている。アーム支持部１７は、保持部１８の側面に沿って昇降可能となっており、保持部１８の上端面は、アーム支持部１７が下限位置まで下降しているときに、第１アーム部２４の基端側部分の下面よりも上側にあり、かつ、第３アーム部２６の下面よりも下側にある。【選択図】図３

Description

本発明は、水平方向にアームが動作する水平多関節ロボットに関する。また、本発明は、この水平多関節ロボットを備える半導体製造システム等の製造システムに関する。
従来、半導体ウエハを搬送する水平多関節ロボットが知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の水平多関節ロボットは、半導体製造システムに組み込まれて使用されている。この半導体製造システムは、半導体ウエハ処理装置と、水平多関節ロボットが収容されるロボット収容部と、ＦＯＵＰを開閉する複数のロードポートとを備えている。ロボット収容部は、半導体ウエハ処理装置の前側に配置され、複数のロードポートは、ロボット収容部の前側に配置されている。また、ロボット収容部は、上下方向から見たときの形状が長方形状となる箱状に形成されている。具体的には、上下方向から見たときのロボット収容部の形状は、半導体ウエハ処理装置と複数のロードポートとの対向方向を短辺の方向とする細長い長方形状となっている。
また、特許文献１に記載の水平多関節ロボットは、半導体ウエハが搭載されるハンドと、ハンドが先端側に回動可能に連結されるアームと、アームの基端側が回動可能に連結される本体部とを備えている。アームは、本体部に基端側が回動可能に連結される第１アーム部と、第１アーム部の先端側に基端側が回動可能に連結される第２アーム部と、第２アーム部の先端側に基端側が回動可能に連結されるとともにハンドが先端側に回動可能に連結される第３アーム部とから構成されている。第１アーム部、第２アーム部、第３アーム部およびハンドは、下側からこの順番で配置されている。
また、特許文献１に記載の水平多関節ロボットでは、本体部は、筺体と、筺体に昇降可能に保持される柱状部材とを備えている。第１アーム部の基端側は、柱状部材の上端面に回動可能に連結されており、柱状部材の上端面に載置されている。筺体の内部には、柱状部材と一緒にアームを昇降させるアーム昇降機構が収容されている。柱状部材が下限位置まで下降すると（すなわち、アームが下限まで下降すると）、柱状部材は、筺体の内部に収容される。また、柱状部材が下限位置まで下降した状態では、第１アーム部の基端側部分は、筺体の上端面の上側に配置されている。
また、特許文献１に記載の水平多関節ロボットは、柱状部材に対して第１アーム部および第２アーム部を一緒に回動させて第１アーム部と第２アーム部とからなるアームの一部を伸縮させるアーム部駆動機構と、第２アーム部に対して第３アーム部を回動させる第３アーム部回動機構と、第３アーム部に対してハンドを回動させるハンド回動機構とを備えている。アーム部駆動機構は、上下方向から見たときの形状が長方形状となるロボット収容部の長手方向に平行な仮想線上を第２アーム部と第３アーム部との連結部が直線的に移動するように、第１アーム部および第２アーム部を回動させる。
特許文献１に記載の水平多関節ロボットは、３つのアーム部から構成されるアームを備えるとともに、アーム部駆動機構と第３アーム部回動機構とハンド回動機構とを備えるいわゆる３リンクアーム型のロボットである。そのため、この水平多関節ロボットでは、上下方向から見たときの形状が長方形状となるロボット収容部の長手方向へ水平多関節ロボットの本体部を直線的に移動させる移動機構が設けられていなくても、また、ロボット収容部の短手方向の幅が狭くても、ロボット収容部の長手方向における広い範囲でハンドを移動させて半導体ウエハを搬送することが可能になる。
特開２０１５−３６１８６号公報
特許文献１に記載の水平多関節ロボットは３リンクアーム型のロボットであるため、この水平多関節ロボットには上述の利点がある。一方、市場では、上下方向でより小型化された水平多関節ロボットのニーズがあり、本願発明者は、水平多関節ロボットの利点を損なうことなく、上下方向でより小型化することが可能な水平多関節ロボットの構造を検討している。
そこで、本発明の課題は、３リンクアーム型のロボットの利点を損なうことなく、上下方向でより小型化することが可能な水平多関節ロボットを提供することにある。また、本発明の課題は、かかる水平多関節ロボットを備える製造システムを提供することにある。
上記の課題を解決するため、本発明の水平多関節ロボットは、搬送対象物が搭載されるハンドと、ハンドが先端側に回動可能に連結されるアームと、アームの基端側が回動可能に連結されるアーム支持部と、アーム支持部を昇降可能に保持する保持部と、アームに対してハンドを回動させるハンド駆動機構と、アームを駆動するアーム駆動機構と、保持部に対してアーム支持部を昇降させるアーム昇降機構とを備え、アームは、アーム支持部に基端側が回動可能に連結される第１アーム部と、第１アーム部の先端側に基端側が回動可能に連結される第２アーム部と、第２アーム部の先端側に基端側が回動可能に連結されるとともにハンドが先端側に回動可能に連結される第３アーム部とを備え、アーム支持部と第１アーム部と第２アーム部と第３アーム部とハンドとは、下側からアーム支持部、第１アーム部、第２アーム部、第３アーム部、ハンドの順番で配置され、アーム駆動機構は、アームが伸縮するように第１アーム部および第２アーム部を一緒に回動させる第１駆動機構と、第２アーム部に対して第３アーム部を回動させる第２駆動機構とを備え、アーム支持部は、保持部の側面に沿って昇降可能となっており、保持部の上端面は、アーム支持部が下限位置まで下降しているときに、第１アーム部の基端側部分の下面よりも上側にあり、かつ、第３アーム部の下面よりも下側にあることを特徴とする。
本発明の水平多関節ロボットは、第１アーム部の基端側が回動可能に連結されるアーム支持部と、アーム支持部を昇降可能に保持する保持部とを備えており、アーム支持部が下限位置まで下降しているときに、保持部の上端面は、第１アーム部の基端側部分の下面よりも上側にある。すなわち、本発明では、アーム支持部が下限位置まで下降しているときに、第１アーム部の基端側部分の下面は、保持部の上端面よりも下側にある。そのため、本発明では、特許文献１に記載の水平多関節ロボットのように柱状部材が下限位置まで下降しているときに柱状部材が筐体の内部に収容されるとともに第１アーム部の基端側部分が筐体の上端面の上側に配置されている場合と比較して、水平多関節ロボットの高さを低くすることが可能になる。
また、本発明の水平多関節ロボットでは、アーム支持部が下限位置まで下降しているときに、保持部の上端面が、第３アーム部の下面よりも下側にあるため、アーム支持部が下限位置まで下降しても、第２アーム部に対して回動する第３アーム部は保持部と干渉しない。したがって、本発明では、アーム支持部が下限位置まで下降しても、第２駆動機構によって第３アーム部を広い範囲で回動させることが可能になり、その結果、本発明の水平多関節ロボットは、特許文献１に記載の水平多関節ロボットと同様の動作を行うことが可能になる。
このように本発明では、水平多関節ロボットの高さを低くすることが可能になるとともに、水平多関節ロボットは、特許文献１に記載の水平多関節ロボットと同様の動作を行うことが可能になる。すなわち、本発明の水平多関節ロボットでは、３リンクアーム型のロボットの利点を損なうことなく、水平多関節ロボットを上下方向でより小型化することが可能になる。
本発明において、たとえば、保持部の上端面は、アーム支持部が下限位置まで下降しているときに、上下方向において、第２アーム部の上面と第２アーム部の下面との間にある。この場合には、アーム支持部が下限位置まで下降しているときに、第１アーム部の上面と第１アーム部の基端側部分の下面との間に保持部の上端面がある場合と比較して、水平多関節ロボットの高さをより低くすることが可能になる。
本発明の水平多関節ロボットは、たとえば、複数階建てで構成されるとともに複数階の各階に複数個設置される処理装置を有する処理部を備える製造システムに用いることができ、この製造システムでは、水平多関節ロボットは、処理部の各階ごとに設置され処理装置に対する搬送対象物の搬入および搬出を行う。また、この製造システムは、搬送対象物が収容される収容部と水平多関節ロボットが収容部に対して搬送対象物の搬入および搬出を行うことが可能な位置まで収容部を昇降させる昇降機構とを有する昇降装置を備えている。
この製造システムは、処理部の各階ごとに設置され処理装置に対する搬送対象物の搬入および搬出を行う水平多関節ロボットを備えるとともに、搬送対象物が収容される収容部と、水平多関節ロボットが収容部に対して搬送対象物の搬入および搬出を行うことが可能な位置まで収容部を昇降させる昇降機構とを有する昇降装置を備えている。そのため、この製造システムでは、水平多関節ロボットの高さが低くても、処理部の各階ごとに設置される水平多関節ロボットによって、複数階の各階に設置された複数の処理装置に対する搬送対象物の搬入および搬出を適切に行うことが可能になるとともに、昇降装置によって、高さの異なる複数の階に跨るように搬送対象物を昇降させることが可能になる。
本発明において、たとえば、処理部は、２階建てで構成され、水平多関節ロボットは、処理部の１階と処理部の２階とのそれぞれに１台ずつ設置され、昇降装置は、処理部の１階に設置される水平多関節ロボットが搬送対象物の搬入および搬出を行うことが可能な位置で固定されるとともに搬送対象物が収容される第２の収容部を備え、収容部は、第２の収容部の上側に配置され、昇降機構は、処理部の１階と処理部の２階との間で収容部を昇降させる。この場合には、処理部の１階に設置される複数の処理装置と第２の収容部との間で搬送対象物を搬送するのと同時に、処理部の２階に設置される複数の処理装置と収容部との間で搬送対象物を搬送することが可能になる。したがって、製造システムの生産性を高めることが可能になる。
本発明の製造システムでは、保持部の側面が処理部に固定されていることが好ましい。このように構成すると、保持部の底面が処理部の各階の床面に固定されている場合と比較して、上下方向における保持部の長さを短くすることが可能になる。したがって、水平多関節ロボットを上下方向でより小型化することが可能になる。
以上のように、本発明の水平多関節ロボットでは、３リンクアーム型のロボットの利点を損なうことなく、水平多関節ロボットを上下方向でより小型化することが可能になる。また、本発明の製造システムでは、水平多関節ロボットの高さが低くても、処理部の各階ごとに設置される水平多関節ロボットによって、複数階の各階に設置された複数の処理装置に対する搬送対象物の搬入および搬出を適切に行うことが可能になるとともに、昇降装置によって、高さの異なる複数の階に跨るように搬送対象物を昇降させることが可能になる。
本発明の実施の形態にかかる製造システムの概略構成を正面側から説明するための図である。 図１に示す製造システムの概略構成を上側から説明するための図である。 図１に示す水平多関節ロボットの側面図である。 図３に示す水平多関節ロボットの、アーム支持部が上昇している状態の側面図である。 図３に示す水平多関節ロボットの平面図である。 図３に示す保持部の内部の構造を説明するための概略図である。 図３に示す保持部の内部の構造を説明するための断面図である。 図２のＥ−Ｅ方向から昇降装置を示す図である。 図２のＦ−Ｆ方向から昇降装置を示す図である。 図８に示す収容部の構成を上側から説明するための図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
（製造システムの全体構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかる製造システム１の概略構成を正面側から説明するための図である。図２は、図１に示す製造システム１の概略構成を上側から説明するための図である。
本形態の製造システム１は、半導体を製造するための半導体製造システムである。この製造システム１は、半導体ウエハ２（以下、「ウエハ２」とする）に対して所定の処理を実行する複数の処理装置３を有する処理部４を備えている。処理部４は、複数階建てで構成されるとともに複数階の各階に処理装置３が複数個設置されている。また、製造システム１は、処理部４の各階ごとに設置され処理装置３に対するウエハ２の搬入および搬出を行う水平多関節ロボット５（以下、「ロボット５」とする）を備えている。本形態のウエハ２は、ロボット５によって搬送される搬送対象物である。
以下の説明では、上下方向に直交する図１等のＸ方向を「左右方向」とし、上下方向および左右方向に直交する図１等のＹ方向を「前後方向」とする。また、左右方向のうちのＸ１方向側を「右」側とし、その反対側であるＸ２方向側を「左」側とし、前後方向のうちのＹ１方向側を「前」側とし、その反対側であるＹ２方向側を「後（後ろ）」側とする。
本形態の処理部４は、図１に示すように、２階建てで構成されている。処理部４の１階と処理部４の２階とのそれぞれには、ロボット５が１台ずつ設置されている。すなわち、ロボット５は、処理部４の内部に設置されている。また、処理部４の１階と２階とのそれぞれには、たとえば、６個の処理装置３が設置されている。具体的には、図２に示すように、処理部４の１階と２階とのそれぞれには、左右方向で隣接配置される３個の処理装置３が前後方向において所定の間隔をあけた状態で２箇所に設置されている。また、各処理装置３は、ウエハ２が載置されるウエハ載置部６を備えている。
ロボット５は、処理部４の１階と２階とのそれぞれにおいて、前側に配置される３個の処理装置３と、後ろ側に配置される３個の処理装置３との間に設置されている。また、ロボット５は、処理部４の１階と２階とのそれぞれにおいて、左右方向における処理部４の中心位置に設置されている。処理部４の１階と２階とのそれぞれには、ロボット５を固定するための固定フレーム７が設けられており、ロボット５は固定フレーム７に固定されている。
また、製造システム１は、複数のウエハ２が収容される２個の収容部１０、１１を有する昇降装置１２を備えている。昇降装置１２は、処理部４の内部の右端側に設置されている。また、昇降装置１２は、前後方向において、ロボット５と略同じ位置に配置されている。この昇降装置１２は、固定フレーム７に固定されている。また、製造システム１は、上下方向から見たときに、左右方向においてロボット５との間に昇降装置１２を挟むように配置される水平多関節ロボット１３（以下、「ロボット１３」とする）を備えている。ロボット１３は、処理部４の外部に設置されるとともに、前後方向において、昇降装置１２と略同じ位置に配置されている。なお、図２では、ロボット１３の図示を省略している。
（水平多関節ロボットの構成）
図３は、図１に示すロボット５の側面図である。図４は、図３に示すロボット５の、アーム支持部１７が上昇している状態の側面図である。図５は、図３に示すロボット５の平面図である。図６は、図３に示す保持部１８の内部の構造を説明するための概略図である。図７は、図３に示す保持部１８の内部の構造を説明するための断面図である。
ロボット５は、３リンクアーム型のロボットである。このロボット５は、ウエハ２が搭載される２個のハンド１４、１５と、ハンド１４、１５が先端側に回動可能に連結されるとともに水平方向に動作するアーム１６と、アーム１６の基端側が回動可能に連結されるアーム支持部１７と、アーム支持部１７を昇降可能に保持する保持部１８とを備えている。また、ロボット５は、アーム１６に対してハンド１４、１５を回動させるハンド駆動機構１９と、アーム１６を駆動するアーム駆動機構２０とを備えている（図３参照）。また、ロボット５は、保持部１８に対してアーム支持部１７を昇降させるアーム昇降機構２１を備えている（図６、図７参照）。
アーム１６は、アーム支持部１７に基端側が回動可能に連結される第１アーム部２４と、第１アーム部２４の先端側に基端側が回動可能に連結される第２アーム部２５と、第２アーム部２５の先端側に基端側が回動可能に連結される第３アーム部２６とから構成されている。すなわち、アーム１６は、互いに相対回動可能に連結される３個のアーム部を備えている。第１アーム部２４、第２アーム部２５および第３アーム部２６は、中空状に形成されている。アーム支持部１７と第１アーム部２４と第２アーム部２５と第３アーム部２６とは、上下方向において、下側からこの順番で配置されている。
ハンド１４、１５は、上下方向から見たときの形状が略Ｙ形状となるように形成されている。ハンド１４、１５は、ハンド１４の基端側部分とハンド１５の基端側部分とが上下方向で重なるように配置されている。また、ハンド１４が上側に配置され、ハンド１５が下側に配置されている。ハンド１４、１５の基端側部分は、第３アーム部２６の先端側に回動可能に連結されている。ハンド１４、１５の先端側部分の上面は、ウエハ２が搭載される搭載面となっており、ハンド１４、１５の先端側部分の上面には、１枚のウエハ２が搭載される。ハンド１４、１５は、第３アーム部２６よりも上側に配置されている。
なお、図２では、ハンド１５の図示を省略している。また、本形態のロボット５の動作時には、ハンド１４とハンド１５とが上下方向で重なる場合もあるが、ほとんどの場合、ハンド１４とハンド１５とは、上下方向で重なっていない。たとえば、図２の二点鎖線で示すように、ハンド１４が処理装置３の中へ入り込んでいるときには、ハンド１５は、アーム支持部１７側へ回転しており、処理装置３の中に入っていない。このときのハンド１４に対するハンド１５の回転角度は、たとえば、１２０°〜１５０°である。
保持部１８は、略直方体の箱状に形成されている。保持部１８の上端面および下端面は、上下方向に直交する平面となっている。また、保持部１８の前後の両側面は、前後方向に直交する平面となっており、保持部１８の左右の両側面は、左右方向に直交する平面となっている。上述のように、ロボット５は、処理部４の固定フレーム７に固定されている。本形態では、保持部１８の前側面が固定フレーム７に固定されている。すなわち、保持部１８の前側面が処理部４に固定されている。
アーム支持部１７は、略直方体の箱状に形成されている。アーム支持部１７の上端面および下端面は、上下方向に直交する平面となっている。また、アーム支持部１７の前後の両側面は、前後方向に直交する平面となっており、アーム支持部１７の左右の両側面は、左右方向に直交する平面となっている。第１アーム部２４の基端側は、アーム支持部１７の上端面に回動可能に連結されている。アーム支持部１７は、保持部１８の後ろ側に配置されており、アーム支持部１７と保持部１８とは前後方向においてずれている。また、アーム支持部１７は、保持部１８の後側面に沿って昇降可能となっている。アーム支持部１７の高さ（上下方向の長さ）は、保持部１８の高さ（上下方向の長さ）よりも低くなっている。
アーム駆動機構２０は、図３に示すように、アーム１６が伸縮するように第１アーム部２４および第２アーム部２５を一緒に回動させる第１駆動機構２７と、第２アーム部２５に対して第３アーム部２６を回動させる第２駆動機構２８とを備えている。第１駆動機構２７は、モータ３０と、モータ３０の動力を減速して第１アーム部２４に伝達するための減速機３１と、モータ３０の動力を減速して第２アーム部２５に伝達するための減速機３２とを備えている。第２駆動機構２８は、モータ３３と、モータ３３の動力を減速して第３アーム部２６に伝達するための減速機３４とを備えている。なお、第１駆動機構２７は、左右方向に平行な仮想線上を第２アーム部２５と第３アーム部２６との連結部が直線的に移動するように、第１アーム部２４および第２アーム部２５を回動させる。
モータ３０は、アーム支持部１７の内部に配置されている。減速機３１は、アーム支持部１７と第１アーム部２４とを繋ぐ関節部を構成している。減速機３２は、第１アーム部２４と第２アーム部２５とを繋ぐ関節部を構成している。モータ３０と減速機３１とは、図示を省略するプーリおよびベルトを介して連結され、モータ３０と減速機３２とは、図示を省略するプーリおよびベルト等を介して連結されている。モータ３３は、第２アーム部２５の内部に配置されている。減速機３４は、第２アーム部２５と第３アーム部２６とを繋ぐ関節部を構成している。モータ３３と減速機３４とは、図示を省略する歯車列を介して連結されている。
ハンド駆動機構１９は、モータ３５と、モータ３５の動力を減速してハンド１４に伝達するための減速機３６と、モータ３７と、モータ３７の動力を減速してハンド１５に伝達するための減速機３８とを備えている。モータ３５、３７および減速機３６、３８は、第３アーム部２６の内部に配置されている。ハンド１４の基端側と減速機３６とは、図示を省略するプーリおよびベルトを介して連結され、ハンド１５の基端側と減速機３８とは、図示を省略するプーリおよびベルトを介して連結されている。
アーム昇降機構２１は、図６、図７に示すように、上下方向を軸方向として配置されるボールネジ３９と、ボールネジ３９を回転させるモータ４０と、ボールネジ３９に係合するナット部材４１と、アーム支持部１７を上下方向へ案内するガイドレール４２およびガイドブロック４３とを備えている。このアーム昇降機構２１は、保持部１８の内部に配置されている。
ボールネジ３９は、保持部１８の一部を構成するフレーム４４に回転可能に保持されている。ボールネジ３９の下端側には、プーリ４５が固定されている。モータ４０は、フレーム４４に固定されている。モータ４０の出力軸には、プーリ４６が固定されている。プーリ４５とプーリ４６とには、ベルト４７が架け渡されている。ガイドレール４２は、フレーム４４に固定されている。ガイドレール４２は、ガイドレール４２の長手方向と上下方向とが一致するように配置されている。また、本形態では、フレーム４４の左右の両端側の２箇所にガイドレール４２が固定されている。
ナット部材４１は、アーム支持部１７の前側面に固定される固定部材４８（図７参照）に固定されている。ガイドブロック４３も固定部材４８に固定されている。固定部材４８には、後ろ側へ突出する突出部４８ａが形成されており、突出部４８ａの後端面がアーム支持部１７の前側面に固定されている。固定部材４８は、保持部１８の一部を構成するカバー４９に覆われている。カバー４９には、突出部４８ａが配置されるスリット状の配置孔４９ａが形成されている。
アーム昇降機構２１は、図３に示すアーム支持部１７の下限位置と図４に示すアーム支持部１７の上限位置との間でアーム支持部１７を昇降させる。アーム支持部１７が下限位置まで下降しているときには、図３に示すように、保持部１８の上端面は、第１アーム部２４の下面よりも上側にある。具体的には、保持部１８の上端面は、アーム支持部１７の上端面に回動可能に連結される第１アーム部２４の基端側部分の下面よりも上側にある。
また、アーム支持部１７が下限位置まで下降しているときには、保持部１８の上端面は、第３アーム部２６の下面よりも下側にある。本形態では、アーム支持部１７が下限位置まで下降しているときに、保持部１８の上端面は、第２アーム部２５の上面よりもわずかに下側にある。すなわち、アーム支持部１７が下限位置まで下降しているときに、保持部１８の上端面は、上下方向において、第２アーム部２５の上面と第２アーム部２５の下面との間にある。
ロボット１３は、図１に示すように、ウエハ２が搭載される２個のハンド５２、５３と、ハンド５２が先端側に回動可能に連結されるアーム５４と、ハンド５３が先端側に回動可能に連結されるアーム５５と、アーム５４、５５の基端側が回動可能に連結されるアーム支持部５６と、アーム支持部５６を昇降可能に保持する本体部５７とを備えている。ハンド５２、５３には、複数枚のウエハ２が搭載可能となっている。
また、ロボット１３は、アーム５４に対してハンド５２を回動させるハンド駆動機構（図示省略）と、アーム５５に対してハンド５３を回動させるハンド駆動機構（図示省略）と、アーム５４を駆動するアーム駆動機構（図示省略）と、アーム５５を駆動するアーム駆動機構（図示省略）と、本体部５７に対してアーム支持部５６を回動させるアーム支持部駆動機構（図示省略）と、本体部５７に対してアーム支持部５６を昇降させるアーム昇降機構（図示省略）とを備えている。
上述のように、ロボット１３は、上下方向から見たときに、左右方向においてロボット５との間に昇降装置１２を挟むように配置されている。具体的には、ロボット１３は、図１に示すように、左右方向において、処理部４の１階に設置されるロボット５との間に昇降装置１２を挟むように配置されている。このロボット１３は、収容部１０、１１に対するウエハ２の搬入および搬出を行う。
（昇降装置の構成）
図８は、図２のＥ−Ｅ方向から昇降装置１２を示す図である。図９は、図２のＦ−Ｆ方向から昇降装置１２を示す図である。図１０は、図８に示す収容部１０の構成を上側から説明するための図である。
昇降装置１２は、上述の収容部１０、１１に加え、収容部１０を昇降可能に保持する柱状の柱状部材６０と、柱状部材６０に対して収容部１０を昇降させる昇降機構６１とを備えている。収容部１０と収容部１１とは、上下方向で重なっている。また、収容部１０は、収容部１１の上側に配置されている。
柱状部材６０は、上下方向に細長い略四角柱状に形成されている。また、柱状部材６０は中空状に形成されている。柱状部材６０の上端面および下端面は、上下方向に直交する平面となっている。また、柱状部材６０の前後の両側面は、前後方向に直交する平面となっており、柱状部材６０の左右の両側面は、左右方向に直交する平面となっている。上述のように、昇降装置１２は、処理部４の固定フレーム７に固定されている。本形態では、柱状部材６０の前側面が固定フレーム７に固定されている。
収容部１０は、柱状部材６０の後ろ側に配置されており、柱状部材６０の後側面に沿って昇降可能となっている。収容部１０には、複数枚のウエハ２が上下方向で重なった状態で収容可能となっている。上下方向において、収容部１０に収容される複数枚のウエハ２のそれぞれの間には、一定の隙間が形成されている。収容部１０には、たとえば、１０枚のウエハ２が収容可能となっている。収容部１０は、四角筒状に形成されるフレーム６２と、複数枚のウエハ２のそれぞれが載置される複数の載置部６３（図１０参照）と、収容部１０に収容された複数枚のウエハ２を一緒に把持するウエハ把持機構６４（図１０参照）とを備えている。
フレーム６２は、四角筒状に形成されるフレーム６２の軸方向と左右方向とが一致するように配置されており、フレーム６２の左右の両端は開口している。載置部６３は、フレーム６２の内周面から前後方向の内側に向かって突出するようにフレーム６２に固定される４個の載置板６５によって構成されている。載置板６５は、フレーム６２の前側面部６２ａの左右の両端側の２箇所と、フレーム６２の後側面部６２ｂの左右の両端側の２箇所とに固定されている。載置板６５の上には、載置部６３に載置されるウエハ２を位置決めするための位置決め部材６６が固定されている。位置決め部材６６には、ウエハ２の外周面に当接する当接壁部６６ａが上側に向かって立ち上がるように形成されている。
ウエハ把持機構６４は、複数の載置部６３に載置される複数枚のウエハ２に前側から接触して、後ろ側に配置される位置決め部材６６の当接壁部６６ａにウエハ２を押し付ける押付部材６７と、押付部材６７を前後方向へ移動させる駆動源６８とを備えている。駆動源６８は、たとえば、エアシリンダであり、収容部１０の一部を構成する固定部材６９に固定されている。固定部材６９には、フレーム６２の前側面部６２ａも固定されている。
本形態では、押付部材６７が前側に退避した状態で、複数の載置部６３のそれぞれにウエハ２が載置される。また、複数の載置部６３のそれぞれにウエハ２が載置された状態で、駆動源６８が起動して押付部材６７が後ろ側へ移動すると、複数の載置部６３に載置された複数枚のウエハ２が、後ろ側に配置される位置決め部材６６と押付部材６７とによって一括で把持される。ウエハ把持機構６４は、収容部１０が昇降する際に載置部６３に載置されたウエハ２が載置部６３から外れて落下することがないように、収容部１０が昇降する際にウエハ２を把持する。
収容部１１は、収容部１０のフレーム６２とほぼ同様に形成されるフレームと、収容部１０の載置部６３とほぼ同様に形成される複数の載置部とを備えており、収容部１１には、複数枚のウエハ２（たとえば、１０枚のウエハ２）が上下方向で重なった状態で収容可能となっている。ただし、収容部１１は、ウエハ把持機構６４に相当するウエハ２の把持機構を備えていない。図９に示すように、収容部１１は、柱状部材６０の後ろ側に配置されている。また、収容部１１は、固定部材７１を介して柱状部材６０の下端側に固定されている。
収容部１１は、上下方向において、処理部４の１階に設置されるロボット５のハンド１４、１５とほぼ同じ位置で柱状部材６０に固定されている（図１参照）。すなわち、収容部１１は、処理部４の１階に設置されるロボット５が収容部１１に対してウエハ２の搬入および搬出を行うことが可能な位置で固定されている。また、ロボット１３は、収容部１１に対するウエハ２の搬入および搬出が可能となる位置に設置されている。本形態の収容部１１は、第２の収容部である。
昇降機構６１は、上下方向を軸方向として配置されるボールネジ７２と、ボールネジ７２を回転させるモータ７３と、ボールネジ７２に係合するナット部材７４と、収容部１０を上下方向へ案内するガイドレール７５とを備えている。この昇降機構６１は、柱状部材６０の内部に配置されている。ボールネジ７２は、柱状部材６０に回転可能に保持されている。モータ７３は、柱状部材６０の内部の下端側に固定されている。ボールネジ７２の下端側とモータ７３の出力軸とは、たとえば、カップリングを介して連結されている。
図８に示すように、ガイドレール７５は、ガイドレール７５の長手方向と上下方向とが一致するように柱状部材６０に固定されている。また、本形態では、左右方向に所定の間隔をあけた状態で２本のガイドレール７５が配置されている。ナット部材７４は、固定部材６９に固定されており、固定部材６９を介して収容部１０のフレーム６２に取り付けられている。また、固定部材６９には、ガイドレール７５に係合するガイドブロック（図示省略）が固定されている。
昇降機構６１は、図９の実線および図８に示す収容部１０の上限位置と、図９の二点鎖線で示す収容部１０の下限位置との間で収容部１０を昇降させる。具体的には、昇降機構６１は、処理部４の１階と２階との間で収容部１０を昇降させる。収容部１０が上限位置まで上昇しているときには、収容部１０は、上下方向において、処理部４の２階に設置されるロボット５のハンド１４、１５とほぼ同じ位置に配置されており、このときには、処理部４の２階に設置されるロボット５は、収容部１０に対してウエハ２の搬入および搬出を行うことが可能となっている。すなわち、昇降機構６１は、処理部４の２階に設置されるロボット５が収容部１０に対してウエハ２の搬入および搬出を行うことが可能な位置まで収容部１０を昇降させる。
収容部１０が下限位置まで下降しているときには、収容部１０は、収容部１１の真上にある。また、このときには、アーム支持部５６が上限位置に配置されているロボット１３が収容部１０に対してウエハ２の搬入および搬出を行うことが可能となっている。すなわち、昇降機構６１は、ロボット１３が収容部１０に対してウエハ２の搬入および搬出を行うことが可能な位置まで収容部１０を昇降させる。
（製造システムの概略動作）
製造システム１では、ロボット１３の右側に複数枚のウエハ２が収容されるカセット（図示省略）が配置されており、ロボット１３は、このカセットと収容部１０、１１との間でウエハ２を搬送する。ロボット１３が収容部１０に対するウエハ２の搬入や搬出を行うときには、収容部１０が下限位置まで下降している。処理部４の２階に設置されるロボット５は、処理部４の２階に設置される処理装置３と収容部１０との間でウエハ２を搬送する。このときには、収容部１０は、上限位置まで上昇している。処理部４の１階に設置されるロボット５は、処理部４の１階に設置される処理装置３と収容部１１との間でウエハ２を搬送する。
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、ロボット５のアーム支持部１７が下限位置まで下降しているときに、保持部１８の上端面は、図３に示すように、第１アーム部２４の基端側部分の下面よりも上側にある。すなわち、本形態では、アーム支持部１７が下限位置まで下降しているときに、第１アーム部２４の基端側部分の下面が保持部１８の上端面よりも下側にある。そのため、本形態では、特許文献１に記載の水平多関節ロボットのように、たとえば、アーム支持部１７が下限位置まで下降したときにアーム支持部１７が保持部１８の内部に収容されるとともに第１アーム部２４の基端側部分が保持部１８の上端面の上側に配置されている場合と比較して、ロボット５の高さを低くすることが可能になる。
また、本形態では、アーム支持部１７が下限位置まで下降しているときに、保持部１８の上端面は、第３アーム部２６の下面よりも下側にある。すなわち、本形態では、アーム支持部１７が下限位置まで下降しているときに、第３アーム部２６の下面は、保持部１８の上端面よりも上側にある。そのため、本形態では、アーム支持部１７が下限位置まで下降していても、第２アーム部２５に対して回動する第３アーム部２６は保持部１８と干渉しない。したがって、本形態では、アーム支持部１７が下限位置まで下降していても、たとえば、図２の破線で示す位置に第３アーム部２６を回動させて、保持部１８の前側に配置される処理装置３に対するウエハ２の搬入および搬出を行うことが可能になる。すなわち、本形態では、アーム支持部１７が下限位置まで下降していても、第２駆動機構２８によって第３アーム部２６を広い範囲で回動させることが可能になり、その結果、ロボット５は、特許文献１に記載の水平多関節ロボットと同様の動作を行うことが可能になる。
このように本形態では、ロボット５の高さを低くすることが可能になるとともに、ロボット５は、特許文献１に記載の水平多関節ロボットと同様の動作を行うことが可能になる。すなわち、本形態のロボット５では、３リンクアーム型のロボットの利点を損なうことなく、ロボット５を上下方向でより小型化することが可能になる。また、本形態では、ロボット５を上下方向で小型化することが可能になるため、処理部４の各階の高さを低くすることが可能になる。
また、本形態では、保持部１８の前側面が処理部４の固定フレーム７に固定されているため、保持部１８の底面が処理部４の各階の床面に固定されている場合と比較して、上下方向における保持部１８の長さを短くすることが可能になる。したがって、本形態では、ロボット５を上下方向でより小型化することが可能になる。
本形態では、処理部４の１階と処理部４の２階とのそれぞれにロボット５が設置されている。また、本形態では、収容部１１は、処理部４の１階に設置されるロボット５が収容部１１に対してウエハ２の搬入および搬出を行うことが可能な位置で固定され、昇降機構６１は、処理部４の２階に設置されるロボット５が収容部１０に対してウエハ２の搬入および搬出を行うことが可能な位置まで収容部１０を昇降させている。
そのため、本形態では、ロボット５の高さを低くしてロボット５の構成を簡素化しても、処理部４の１階および２階のそれぞれに設置されるロボット５によって、各階に設置された複数の処理装置３に対するウエハ２の搬入および搬出を適切に行うことが可能になる。また、本形態では、処理部４の１階に設置される処理装置３と収容部１１との間でウエハ２を搬送するのと同時に、処理部４の２階に設置される処理装置３と収容部１０との間でウエハ２を搬送することが可能になるため、製造システム１の生産性を高めることが可能になる。
本形態では、昇降機構６１は、処理部４の１階と２階との間で収容部１０を昇降させている。そのため、本形態では、ロボット５の高さを低くしてロボット５の構成を簡素化しても、昇降機構６１によって、処理部４の１階と２階とに跨るようにウエハ２を昇降させることが可能になる。また、本形態では、昇降機構６１が、処理部４の１階と２階との間で収容部１０を昇降させているため、ロボット１３の高さを低くしてロボット１３の構成を簡素化しても、ロボット１３によって収容部１０に対するウエハ２の搬入および搬出を行うことが可能になる。
（他の実施の形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。
上述した形態では、収容部１１は、柱状部材６０に固定され、収容部１１の上側に配置される収容部１０は、処理部４の１階と２階との間で昇降可能となっている。この他にもたとえば、収容部１１の上側に配置される収容部１０が柱状部材６０に固定され、収容部１１が処理部４の１階と２階との間で昇降可能となっていても良い。この場合には、収容部１０は、処理部４の２階に設置されるロボット５が収容部１０に対してウエハ２の搬入および搬出を行うことが可能な位置で固定されている。また、この場合には、ロボット１３は、左右方向において、処理部４の２階に設置されるロボット５との間に昇降装置１２を挟むように配置されている。すなわち、この場合には、ロボット１３は、処理部４の２階と同じ高さで配置されている。なお、この場合の収容部１０は、第２の収容部である。
上述した形態では、昇降装置１２は、収容部１１を備えているが、昇降装置１２は、収容部１１を備えていなくても良い。この場合には、昇降機構６１は、処理部４の２階に設置されるロボット５が収容部１０に対してウエハ２の搬入および搬出を行うことが可能な位置と、処理部４の１階に設置されるロボット５が収容部１０に対してウエハ２の搬入および搬出を行うことが可能な位置との間で収容部１０を昇降させる。この場合には、たとえば、処理部４の１階に設置される処理装置３で処理された後のウエハ２を収容部１０に収容して、処理部４の２階へ直接、搬送することが可能になる。
上述した形態では、処理部４は、２階建てで構成されているが、処理部４は、１階建てで構成されても良い。この場合には、昇降装置１２が不要になる。また、処理部４は、３階建て以上で構成されても良い。たとえば、処理部４は、３階建てで構成されても良い。この場合には、たとえば、昇降装置１２は、収容部１０、１１に加えて、処理部４の１階と３階との間で昇降可能な収容部を備えるとともに、昇降機構６１に加えて、この収容部を処理部４の１階と３階との間で昇降させる昇降機構を備えている。
また、処理部４が３階建てで構成される場合には、昇降機構６１によって、処理部４の１階と３階との間で収容部１０を昇降させても良い。すなわち、処理部４の２階に設置されるロボット５が収容部１０に対してウエハ２の搬入および搬出を行うことが可能な位置と、処理部４の３階に設置されるロボット５が収容部１０に対してウエハ２の搬入および搬出を行うことが可能な位置とに収容部１０を昇降させても良い。さらに、処理部４が３階建てで構成される場合には、収容部１０が固定され、処理部４の１階と２階との間で収容部１１が昇降するとともに、昇降装置１２は、処理部４の２階と３階との間で昇降する収容部を備えていても良い。
上述した形態では、アーム支持部１７が下限位置まで下降しているときに、保持部１８の上端面は、上下方向において、第２アーム部２５の上面と第２アーム部２５の下面との間にある。この他にもたとえば、アーム支持部１７が下限位置まで下降しているときに、保持部１８の上端面は、上下方向において、第１アーム部２４の上面と第１アーム部２４の基端側部分の下面との間にあっても良い。また、上述した形態では、保持部１８の前側面が処理部４の固定フレーム７に固定されているが、保持部１８の底面が処理部４の各階の床面に固定されても良い。また、上述した形態では、第３アーム部２６の先端側に２個のハンド１４、１５が取り付けられているが、第３アーム部２６の先端側に取り付けられるハンドは１個であっても良い。
上述した形態では、処理部４の１階と２階とのそれぞれに６個の処理装置３が設置されているが、処理部４の１階と２階とのそれぞれに５個以下または７個以上の処理装置３が設置されても良い。また、上述した形態では、ロボット５の前後の両側に処理装置３が配置されているが、ロボット５の前後の一方側のみに処理装置３が配置されても良い。また、上述した形態では、製造システム１は、半導体を製造するための半導体製造システムであるが、製造システム１は、半導体以外の物を製造するシステムであっても良い。すなわち、ロボット５は、たとえば、ガラス基板等のウエハ２以外の搬送対象物を搬送しても良い。
１ 製造システム
２ ウエハ（半導体ウエハ、搬送対象物）
３ 処理装置
４ 処理部
５ ロボット（水平多関節ロボット）
１０ 収容部
１１ 収容部（第２の収容部）
１２ 昇降装置
１４、１５ ハンド
１６ アーム
１７ アーム支持部
１８ 保持部
１９ ハンド駆動機構
２０ アーム駆動機構
２１ アーム昇降機構
２４ 第１アーム部
２５ 第２アーム部
２６ 第３アーム部
２７ 第１駆動機構
２８ 第２駆動機構
６１ 昇降機構

Claims (5)

  1. 搬送対象物が搭載されるハンドと、前記ハンドが先端側に回動可能に連結されるアームと、前記アームの基端側が回動可能に連結されるアーム支持部と、前記アーム支持部を昇降可能に保持する保持部と、前記アームに対して前記ハンドを回動させるハンド駆動機構と、前記アームを駆動するアーム駆動機構と、前記保持部に対して前記アーム支持部を昇降させるアーム昇降機構とを備え、
    前記アームは、前記アーム支持部に基端側が回動可能に連結される第１アーム部と、前記第１アーム部の先端側に基端側が回動可能に連結される第２アーム部と、前記第２アーム部の先端側に基端側が回動可能に連結されるとともに前記ハンドが先端側に回動可能に連結される第３アーム部とを備え、
    前記アーム支持部と前記第１アーム部と前記第２アーム部と前記第３アーム部と前記ハンドとは、下側から前記アーム支持部、前記第１アーム部、前記第２アーム部、前記第３アーム部、前記ハンドの順番で配置され、
    前記アーム駆動機構は、前記アームが伸縮するように前記第１アーム部および前記第２アーム部を一緒に回動させる第１駆動機構と、前記第２アーム部に対して前記第３アーム部を回動させる第２駆動機構とを備え、
    前記アーム支持部は、前記保持部の側面に沿って昇降可能となっており、
    前記保持部の上端面は、前記アーム支持部が下限位置まで下降しているときに、前記第１アーム部の基端側部分の下面よりも上側にあり、かつ、前記第３アーム部の下面よりも下側にあることを特徴とする水平多関節ロボット。
  2. 前記保持部の上端面は、前記アーム支持部が下限位置まで下降しているときに、上下方向において、前記第２アーム部の上面と前記第２アーム部の下面との間にあることを特徴とする請求項１記載の水平多関節ロボット。
  3. 複数階建てで構成されるとともに複数階の各階に複数個設置される処理装置を有する処理部と、
    前記処理部の各階ごとに設置され前記処理装置に対する前記搬送対象物の搬入および搬出を行う請求項１または２に記載の水平多関節ロボットと、
    前記搬送対象物が収容される収容部と前記水平多関節ロボットが前記収容部に対して前記搬送対象物の搬入および搬出を行うことが可能な位置まで前記収容部を昇降させる昇降機構とを有する昇降装置とを備えることを特徴とする製造システム。
  4. 前記処理部は、２階建てで構成され、
    前記水平多関節ロボットは、前記処理部の１階と前記処理部の２階とのそれぞれに１台ずつ設置され、
    前記昇降装置は、前記処理部の１階に設置される前記水平多関節ロボットが前記搬送対象物の搬入および搬出を行うことが可能な位置で固定されるとともに前記搬送対象物が収容される第２の収容部を備え、
    前記収容部は、前記第２の収容部の上側に配置され、
    前記昇降機構は、前記処理部の１階と前記処理部の２階との間で前記収容部を昇降させることを特徴とする請求項３記載の製造システム。
  5. 前記保持部の側面が前記処理部に固定されていることを特徴とする請求項３または４記載の製造システム。
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