JP3437812B2 - 基板搬送装置 - Google Patents

基板搬送装置

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JP3437812B2 JP2000028535A JP2000028535A JP3437812B2 JP 3437812 B2 JP3437812 B2 JP 3437812B2 JP 2000028535 A JP2000028535 A JP 2000028535A JP 2000028535 A JP2000028535 A JP 2000028535A JP 3437812 B2 JP3437812 B2 JP 3437812B2
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    • Y10S414/141—Associated with semiconductor wafer handling includes means for gripping wafer

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン（Si）ウ
ェーハ等の基板をロボットハンドを用いて搬送する基板
搬送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、複数個の基板を一度に載置し、搬
送可能な基板搬送装置は、例えば、特開平9-285982号公
報に示されるように、少なくとも２個以上のエンドエフ
ェクタ（End-effector）が水平面に平行な同一平面内
で、かつ搬送方向に対して平行な前後方向にそれぞれ配
置され、その中心位置にて回動可能とされていた。そし
て、このような構成を採用することで、複数個の基板の
同時搬送と入れ替え動作を可能としていた。
【０００３】図５に従来技術による基板搬送装置を示
す。この基板搬送装置は、上述のように、水平面に平行
な同一平面内に略Ｈ字型のエンドエフェクタ部６が、そ
の中心部に回転軸を成して形成され、エンドエフェクタ
５が搬送方向に平行になるように該回転軸を介してロボ
ットハンドと接続されている。略Ｈ字型の前方向のエン
ドエフェクタ13に第１ステップで２個の基板が同時に載
置された後、第２ステップでエンドエフェクタ部は中心
部に形成された回転軸を中心に180°回動され、後方の
エンドエフェクタ14に第３ステップで別の基板が２個同
時に載置される。こうして、従来の基板搬送装置は、４
個の基板を同時に載置、搬送可能であって、これにより
搬送時間を大幅に短縮している。この基板搬送装置の最
小回転半径は、エンドエフェクタの先端部が内接し、エ
ンドエフェクタ部の中心部に形成された回転軸を中心点
とする軌道円11の半径となる。
【０００４】また、別の従来技術による基板搬送装置で
は、図６に示すように、水平面に平行な同一平面内で12
0°に等角配置された２個のエンドエフェクタ5とセンサ
アーム12を有し、その中心部に回転軸を形成し、エンド
エフェクタ５もしくはセンサアーム12が搬送方向に平行
になるように該回転軸を介してロボットハンドに接続さ
れている。
【０００５】この基板搬送装置では、まず、第１ステッ
プで搬送方向に平行に配置されているエンドエフェクタ
に基板が載置された後、第２ステップでエンドエフェク
タ部6がその中心部に形成された回転軸を中心に120°回
動され、第３ステップで、もう１つのエンドエフェクタ
に別の基板が載置される。結果、２個の基板を同時に載
置、搬送可能となり、さらに、エンドエフェクタ部6が1
20°回動することによって、センサアーム12を基板カセ
ット（搬送しようとする基板が収納されている）に対向
せしめ、該センサアーム12を上下方向に駆動することに
より、基板サーチ動作等が可能となっている。この基板
搬送装置の最小回転半径も、前記装置と同様、エンドエ
フェクタの先端部が内接し、エンドエフェクタ部の中心
部に形成された回転軸を中心とする軌道円11の半径とな
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】近年、生産性向上のた
め、基板搬送装置を搭載する基板処理装置は設置面積の
縮小化（省スペース化）が強く求められるようになって
きた。このため、基板処理装置を構成する当該基板搬送
装置も処理装置内に占める面積に制約を受ける傾向にあ
る。すなわち、必要な機能を必要最小限の占有面積で達
成することが基板搬送装置における大きな課題の一つに
なってきた。また、一環処理装置におけるトータル処理
時間の短縮化を実現する上で、基板搬送工程などのプロ
セスに直接関与しない工程の省略や搬送時間の短縮化を
図ることは、基板搬送装置において重要な開発要素であ
る。
【０００７】ところで、前記従来技術による基板搬送装
置は、一度に複数個の基板を搬送することが可能であ
り、また、切り替え動作を付与してエンドエフェクタと
センサアームを同一のロボットハンドに備えることによ
り、工程を省略することが可能であり、トータル処理時
間を短縮化する上では有効な手段と言える。しかしなが
ら、同一平面内に複数の基板を載置するエンドエフェク
タ、または、センサアームを備えることによって、最小
回転半径の増加を招き、その結果、基板搬送装置の設置
面積が増大するという問題がある。
【０００８】本発明は、上記問題を解消するものであ
り、複数のエンドエフェクタ、または、複数のエンドエ
フェクタとセンサアームを有する基板搬送装置におい
て、従来よりも小さい最小回転半径を実現し、もって基
板処理装置の設置面積の縮小化に寄与することのできる
基板搬送装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び効果】上記目的を達成
するために本発明は、シリコンウェーハ等の基板をロボ
ットハンドを用いて搬送する基板搬送装置であって、前
記ロボットハンドは基板載置面を有する少なくとも２個
以上のエンドエフェクタを備え、前記エンドエフェクタ
は、水平面に対して任意の角度θをもった軸を中心軸と
する頂角が２θの円錐側面に前記基板載置面が接するよ
う配置され、かつ、前記中心軸を回転軸として円錐側面
に沿って回動する機構を備えた回転ヘッドに軸承され、
前記回転ヘッドが前記各エンドエフェクタを水平位置で
一方から他方に切り替え、かつ、前記ロボットハンドが
単一の処理ユニットに対して直線駆動することにより、
同一ロボットハンドを使用して、前記処理ユニット内に
既に載置されている基板と少なくとも２個以上の処理を
受けようとする基板との入れ替えを行い、かつ、前記各
エンドエフェクタに基板を搭載して、前記ロボットハン
ドが予め搬送エリア内に配置された複数の処理ユニット
間を直線駆動することによって少なくとも２個以上の基
板の同時搬送を行うようにしたものである。
【００１０】上記構成においては、エンドエフェクタの
回動により各エンドエフェクタを水平位置で切り替える
ことが可能であって、少なくとも２個以上の基板の同時
搬送と入れ替えが可能なうえ、次工程に関与しないエン
ドエフェクタもしくは基板を載置するエンドエフェクタ
が立体的に配置されることから、水平面上に投影される
該基板搬送装置の最小回転半径を従来よりもさらに小さ
くすることが可能である。従って、基板処理装置の設置
面積の縮小化に寄与することができる。
【００１１】また、本発明は、シリコンウェーハ等の基
板をロボットハンドを用いて搬送する基板搬送装置であ
って、前記ロボットハンドは、基板載置面を有する少な
くとも１個以上のエンドエフェクタ、及び、搬送しよう
とする基板が収納部に有ることを確認するための光学式
センサ装置を有するセンサアームを備え、前記エンドエ
フェクタ及びセンサアームは、水平面に対して任意の角
度θをもった軸を中心軸とする頂角が２θの円錐側面に
前記基板載置面及び光学式センサ装置が接するように配
置され、かつ、前記中心軸を回転軸として円錐側面に沿
って回動する機構を備えた回転ヘッドに軸承され、前記
回転ヘッドが前記エンドエフェクタとセンサアームとを
水平位置で切り替え、かつ、複数のエンドエフェクタを
備える場合には、前記ロボットハンドが単一の処理ユニ
ットに対して直線駆動することにより、同一ロボットハ
ンドを使用して、前記処理ユニット内に既に載置されて
いる基板と少なくとも２個以上の処理を受けようとする
基板との入れ替えと、前記各エンドエフェクタに基板を
搭載して、前記ロボットハンドが予め搬送エリア内に配
置された複数の処理ユニット間を直線駆動することによ
って少なくとも２個以上の基板の同時搬送を行い、か
つ、前記センサアームが水平位置で切り替えられ配置さ
れているときは前記光学式センサ装置による基板サーチ
を行うようにしたものである。
【００１２】上記構成においても、エンドエフェクタの
回動により各エンドエフェクタもしくはセンサアームを
水平位置で切り替えることが可能であって、複数基板の
同時搬送または基板サーチ動作が可能なうえ、次工程に
関与しないエンドエフェクタもしくは基板を載置するエ
ンドエフェクタ、センサアームが立体的に配置されるの
で、水平面上に投影される該基板搬送装置の最小回転半
径を従来よりもさらに小さくすることが可能である。従
って、基板処理装置の設置面積の縮小化に寄与すること
ができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態による基板搬
送装置について図面を参照して説明する。図１におい
て、基板搬送装置は、駆動系などが収納されたベース１
上に回転自在に設けられたロボットハンドを備え、この
ロボットハンドの先端側に、少なくとも２個以上の基板
載置面を有するエンドエフェクタ５を備えている。ロボ
ットハンドは、リンク状に連結された第１アーム７、第
２アーム８を含む。各エンドエフェクタ５は、エンドエ
フェクタ部6に所定の角度をもって取り付けられ、この
エンドエフェクタ部6は第２アーム８の先端部に回転自
在に設けられた回転ヘッド９に形成された斜面に回転自
在に支持されている。
【００１４】ここに、エンドエフェクタ部6は水平面2に
対して角度θなる軸3を中心軸として回転自在に設けら
れ、各エンドエフェクタ５は、エンドエフェクタ部6の
回転により回転されたとき、その基板載置面が頂角２θ
の円錐側面４に外接、または、接するように配置されて
いる。また、本実施形態では、各エンドエフェクタ５
は、円錐側面４上で軸に対して対称位置に配置されてい
る。
【００１５】また、上記複数のエンドエフェクタ５は、
円錐中心軸３を回転軸としエンドエフェクタ部６が回動
することにより、各エンドエフェクタ５を水平位置で一
方から他方に切り替え、これにより、同一ロボットハン
ド上で少なくとも２個以上の、処理を受けようとする基
板の入れ替え動作が可能であり、しかも、複数の基板の
同時搬送を行うことができる。なお、ベース１内には、
回転ヘッド９が平面内を直線移動する各アーム及び回転
ヘッドがそれぞれの回転軸を中心に回動するための駆動
系（不図示）が内装されている。
【００１６】図２（ａ）（ｂ）は、当該基板搬送装置の
最小回転半径時の状態を示す。本発明にかかる基板搬送
装置の最小回転半径は、水平面に配置されるエンドエフ
ェクタ５に載置した基板Ｗの先端部側面17または第１ア
ーム７の先端部側面7aが内接し、第１アーム７の回転軸
10を中心点とした軌道円11（水平面での軌跡）の半径と
なり、立体的に配置される他のエンドエフェクタや基板
を載置したエンドエフェクタによる影響を受けないもの
となる。本実施形態では、第１アーム７と第２アーム８
の長さが等しいものを用いており、第１及び第２アーム
が所定の角度に縮んだ状態で、基板Ｗの先端部側面17ま
たは第１アーム７の先端部側面７ａが軌道円11に内接し
得る状態となる。
【００１７】次に、本発明の他の実施形態による基板搬
送装置を図３に示す。この基板搬送装置は、水平面に対
して角度θなる軸を中心軸となす頂角が２θの同一円錐
側面に外接、または接するように、１つ以上（本例では
２個）のエンドエフェクタ5と、先端部に透過型の光学
式センサを有するセンサアーム12を備えている。これら
は、円錐中心軸３を回転軸とするエンドエフェクタ部６
に取り付けられている。エンドエフェクタ部６が回動す
ることにより、同一ロボットハンド上で基板搬送と基板
サーチの各機能を切り替えることが可能となっている。
【００１８】光学式センサは、本基板搬送装置で搬送し
ようとする基板が不図示の基板カセット（収納部）に有
ることを確認するための装置である。本実施形態の構成
では、各エンドエフェクタ５もしくはセンサアーム12を
水平位置で切り替えることにより、複数の基板Ｗの同時
搬送または基板サーチ動作を行うことができる。
【００１９】本実施形態において、エンドエフェクタ部
６の回動時にセンサアーム12の先端部によって描かれる
軌道円の半径が、基板Ｗを載置したエンドエフェクタ５
の基板先端部が描く軌道円の半径より小さくなるよう
に、センサアーム12の長さが設計されているものとす
る。この場合、基板搬送装置における最小回転半径は、
前記実施形態と同様に、水平面に配置されるエンドエフ
ェクタ５に載置した基板Ｗの先端部側面または第１アー
ム７の先端部側面が内接し、第１アーム７の回転軸を中
心点とした軌道円（水平面での軌跡）の半径となり、立
体的に配置される他のエンドエフェクタや基板を載置し
たエンドエフェクタ、または、センサアームによる影響
を受けないものとなる。
【００２０】ところで、本発明が適用された基板搬送装
置であって、2個のエンドエフェクタが２θの角度で対
向し、同一円錐側面に外接するよう配置されている場合
に、本発明が有効に機能するためには、前記円錐頂角２
θの大きさは、以下に示す計算式で算出される角度を上
限とする有効範囲内にあることが望ましい。
【００２１】このことを図４を参照して説明する。図４
（前述の図２の構成と同等）において、本発明にかかる
基板搬送装置の最小回転半径は、水平面に配置されるエ
ンドエフェクタ5aに載置した基板の先端部側面17aまた
は第１アーム７の先端部側面7aが内接し、第１アーム７
の回転軸10を中心点とした軌道円11（水平面での軌跡）
の半径Rminとなる。いま、立体的に配置されているエン
ドエフェクタ5bに載置した基板の先端部側面17bより水
平面上に垂線を下ろし、その垂線の足15と水平面に配置
された基板の先端部側面17aを結ぶ線分の長さLLが、軌
道円11の直径（２・Rmin）の範囲内となることが必要で
ある。つまり、線分の長さLLが軌道円11の直径と等しく
なるときの円錐頂角２θが上限値となる。すなわち、
【００２２】
【数１】
【００２３】ここで、最小回転半径：Rmin 円錐母線の長さ：L（const.；エンドエフェクタの長さ
によって決まる定数）とした。 上記で示される円錐頂角２θが本発明における有効範囲
の上限値となる。このとき、立体的に配置されているエ
ンドエフェクタ5a,5bに載置される基板先端部側面によ
る軌道円は、水平面上で最小回転半径による軌道円11に
内接する楕円として投影されることになり、従来よりも
小さい最小回転半径を実現することができる。
【００２４】また、エンドエフェクタが前記上限値を超
えて配置されると、立体的に配置される基板先端部側面
17bは最小回転半径を決定する軌道円11の外部に配され
ることになり、結局、最小回転半径の縮小化を阻害し、
望ましくない。
【００２５】なお、本発明は、上記実施形態の構成に限
られるものではなく種々の変形が可能であり、例えば、
上記先の実施形態では、エンドエフェクタを２個備えた
ものを示したが、エンドエフェクタが３個以上備えられ
ていてもよい。
【００２６】さらに、図７（ａ）（ｂ）を参照して、本
発明による基板搬送装置により基板処理装置の処理ユニ
ット内で基板の受け渡し、及び入れ替え動作を行う様子
を説明する。同図（ａ）に基板受け渡し位置、同図
（ｂ）に基板入れ替え動作位置を示す。基板搬送装置の
ベース１が水平面上を直接方向（白抜き矢印で示す）に
移動可能な駆動部上に設けられ、同駆動部が基板処理装
置内にレイアウトされる場合、この直線移動区間の終端
部に位置する処理ユニットで基板入れ替え動作を行うた
め、該基板搬送装置が設置される基板処理装置のフレー
ム枠１９は、通常、基板入れ替え動作に伴う、エンドエ
フェクタに載置した基板の先端部側面の軌道に干渉しな
いように構成される。エンドエフェクタは、同図（ａ）
に示すように、処理ユニット基板受け渡し位置１８まで
直線移動する。なお、基板入れ替え動作時には、基板搬
送装置を、同図（ａ）の状態から（ｂ）に示すように、
若干、直線後退移動させるようにすれば、前記軌道に干
渉しないフレーム枠１９の大きさを寸法ｄＷだけ縮小す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態による基板搬送装置の斜
視図。
【図２】 （ａ）（ｂ）は同基板搬送装置の平面図及び
側面図。
【図３】 本発明の他の実施形態による基板搬送装置の
斜視図。
【図４】 （ａ）（ｂ）は本発明が有効な円錐頂角の範
囲を説明するための平面図及び側面図である。
【図５】 （ａ）（ｂ）は従来技術による基板搬送装置
の斜視図及び平面図。
【図６】 従来技術による別の基板搬送装置の斜視図及
び平面図。
【図７】 （ａ）（ｂ）は本発明による基板搬送装置の
基板処理装置内へのレイアウトの一例を示す図であり、
それぞれ処理ユニット内で基板の受け渡し及び入れ替え
動作を行う状態を示す。
【符号の説明】
２ 水平面 ３ 円錐中心軸（エンドエフェクタ部の回転軸） ４ 円錐側面 ５ エンドエフェクタ ６ エンドエフェクタ部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/68 B25J 9/06 B65G 49/07 B25J 17/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シリコンウェーハ等の基板をロボットハ
    ンドを用いて搬送する基板搬送装置であって、 前記ロボットハンドは基板載置面を有する少なくとも２
    個以上のエンドエフェクタを備え、 前記エンドエフェクタは、水平面に対して任意の角度θ
    をもった軸を中心軸とする頂角が２θの円錐側面に前記
    基板載置面が接するように配置され、かつ、前記中心軸
    を回転軸として円錐側面に沿って回動する機構を備えた
    回転ヘッドに軸承され、 前記回転ヘッドが 前記各エンドエフェクタを水平位置で
    一方から他方に切り替え、かつ、前記ロボットハンドが
    単一の処理ユニットに対して直線駆動することにより、
    同一ロボットハンドを使用して、前記処理ユニット内に
    既に載置されている基板と少なくとも２個以上の処理を
    受けようとする基板との入れ替えを行い、かつ、前記各
    エンドエフェクタに基板を搭載して、前記ロボットハン
    ドが予め搬送エリア内に配置された複数の処理ユニット
    間を直線駆動することによって少なくとも２個以上の基
    板の同時搬送を行うようにしたことを特徴とする基板搬
    送装置。
  2. 【請求項２】 シリコンウェーハ等の基板をロボットハ
    ンドを用いて搬送する基板搬送装置であって、 前記ロボットハンドは、基板載置面を有する少なくとも
    １個以上のエンドエフェクタ、及び、搬送しようとする
    基板が収納部に有ることを確認するための光学式センサ
    装置を有するセンサアームを備え、 前記エンドエフェクタ及びセンサアームは、水平面に対
    して任意の角度θをもった軸を中心軸とする頂角が２θ
    の円錐側面に前記基板載置面及び光学式センサ装置が接
    するように配置され、かつ、前記中心軸を回転軸として
    円錐側面に沿って回動する機構を備えた回転ヘッドに軸
    承され、 前記回転ヘッドが 前記エンドエフェクタとセンサアーム
    とを水平位置で切り替え、かつ、複数のエンドエフェク
    タを備える場合には、前記ロボットハンドが単一の処理
    ユニットに対して直線駆動することにより、同一ロボッ
    トハンドを使用 して、前記処理ユニット内に既に載置さ
    れている基板と少なくとも２個以上の処理を受けようと
    する基板との入れ替えと、前記各エンドエフェクタに基
    板を搭載して、前記ロボットハンドが予め搬送エリア内
    に配置された複数の処理ユニット間を直線駆動すること
    によって少なくとも２個以上の基板の同時搬送を行い、
    かつ、前記センサアームが水平位置で切り替えられ配置
    されているときは前記光学式センサ装置による基板サー
    チを行うようにしたことを特徴とする基板搬送装置。
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