JP4889794B2

JP4889794B2 - ウエハ搬送ロボット及びウエハの解放方法

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Publication number: JP4889794B2
Application number: JP2010019260A
Authority: JP
Inventors: 公治松崎; 雅也吉田; 昌史亀田
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2010-01-29
Filing date: 2010-01-29
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2030-01-29
Also published as: JP2011159738A

Description

本発明は、ウエハの搬送に利用されるウエハ搬送ロボット、及び該ウエハ搬送ロボットにおけるウエハの解放方法に関する。

半導体素子を製造する半導体処理設備内には、半導体処理を施すための処理装置間でウエハ等の基板を受け渡しするため、基板を搬送するロボットが備えられている。この種のロボットのアームの先端部には、基板を保持するための基板保持装置が取り付けられる（例えば特許文献１参照）。この種のロボットを備えた設備では、ある処理装置内の基板が所定の載置位置で基板保持装置に載置され、基板を保持した基板保持装置を移動させることによって基板が搬送され、所定の降ろし位置で基板保持装置から基板が降ろされて別の処理装置内へと移される。

特許文献１に開示された基板保持装置は、ロボットのアームに連結されるアーム連結部と、アーム連結部に取り付けられた基板保持部とを有する。基板保持部の先端部には、先端受け部が設けられている。アーム連結部にはクランプシリンダが設けられている。クランプシリンダにはピストンロッドが進退可能に挿入され、ピストンロッドの先端にはプッシャが設けられている。プッシャは、クランプシリンダにエアを供給することでピストンロッドによって押し出され、基板のエッジを先端受け部に向けて押圧するよう構成されている。このように基板のエッジを押圧することで、プッシャと先端受け部とにより基板が把持される。また、基板保持装置から基板を降ろす際には、その前にプッシャを後退させることで基板の押圧が解除され、基板が解放される。

特開２００２−１３４５８６号公報

特許文献１に記載の基板保持装置は、プッシャと先端受け部とにより基板を把持することで、同時に基板を位置決めするよう構成されている。しかし、基板を把持する際、プッシャにより基板を介して先端受け部が押圧されることにより、基板保持部の先端側が下側に反ってしまう。このため、把持した基板を解放すると、基板保持部が弾発力を発揮して反りを戻す、所謂スプリングバックを生ずる。このスプリングバックによって基板は、元部受け部の方へと押し戻される。よって、把持時に位置決めされていた基板は、基板を解放した後に位置ズレを生じてしまう。

また、基板を解放するときのプッシャの後退が速いときほど、スプリングバックの影響や、プッシャの後退時の衝撃で基板保持部に生じるブレの影響による位置ズレは大きくなる。このため、従来、載置位置と降ろし位置との間の所定位置で基板保持装置の移動を停止させた状態において、プッシャの後退が遅くなるよう制御しながら基板の解放を行っている。このように従来の方法によって位置ズレを抑制しようとすれば、基板の搬送に要する時間が長くなり、搬送効率の低下を招くおそれがある。

そこで本発明は、ウエハの把持を解放した後におけるウエハの位置ズレを抑えることができ、且つウエハの搬送に要する時間を短縮することができるウエハ搬送ロボット、及び該ロボットにおけるウエハの解放方法を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、本発明に係るウエハ搬送ロボットは、ウエハが載置されるハンドと、前記ハンドを、前記ウエハが載置される載置位置から載置された前記ウエハを前記ハンドから降ろす降ろし位置まで移動させるための移動装置と、前記ハンドに載置された前記ウエハのエッジを支持するための受け部と、前記ハンドに載置された前記ウエハを前記受け部に押圧して前記受け部と共に前記ウエハを把持し、且つ前記ウエハの押圧を解除して前記ウエハを解放するための押圧装置と、前記移動装置の動作を制御して前記ハンドを前記載置位置から前記降ろし位置へ移動させ、且つ前記押圧装置の動作を制御して前記ウエハを把持及び解放させる制御装置と、を備えるウエハ搬送ロボットであって、前記制御装置が、前記載置位置にて前記ウエハが載置されると前記押圧装置を制御して前記ウエハを把持し、前記移動装置を制御して前記ハンドを前記ウエハを押圧する方向に移動させながら減速して前記降ろし位置へと移動させ、且つ、前記ハンドが減速している間に、前記押圧装置を制御して前記ウエハを解放させるように構成されていることを特徴としている。

これにより、ウエハは、自身が押圧される方向に移動しているハンドが減速している間に解放される。このため、ウエハには、自身が押圧されていた方向、即ち受け部に向かって、慣性力が作用する。よって、ウエハの解放によってウエハにハンドのスプリングバックによる弾発力が作用しても、その弾発力を打ち消すように慣性力が作用するので、ウエハがハンド上で位置ズレするのを抑えることができる。しかも、ハンドの移動中にウエハが解放されるため、ハンドの停止中にウエハを解放する形態と比較して、ウエハの搬送に要する時間を短縮することができる。

前記ハンドは、前記押圧装置により前記ウエハが押圧されると撓み、且つ前記ウエハの押圧が解除されるとスプリングバックを生じ、前記ウエハが解放されてから減速が完了するまでの時間が前記ハンドの前記スプリングバックに要する時間よりも長くてもよい。

これにより、ハンドの減速が完了する前にスプリングバックが完了して当該弾発力が消滅する。この場合には、当該弾発力によってウエハに位置ずれが生じたとしても、その時点から減速が完了するまでの間に作用する慣性力によってウエハが受け部に向かって移動するので、降ろし位置におけるハンド上のウエハの位置ズレを抑えることができる。

前記移動装置は、前記ハンドを、前記押圧装置により前記ウエハが押圧される方向に延びる第１移動経路と、前記第１移動経路の終点から前記降ろし位置へと鉛直方向に延びる第２移動経路とを含む所定の移動経路上を移動させるよう構成されており、前記制御装置は、前記ハンドが前記第１移動経路の前記終点で減速を完了して方向転換するべく前記第１移動経路に沿って前記終点の手前で減速している間に、前記押圧装置を駆動して前記ウエハを解放させるように構成されていてもよい。

この場合、ハンドが第１移動経路の終点に到達した時点では、その手前でウエハに慣性力が作用するため、ウエハのエッジを受け部に支持させた状態とすることができる。その後、ハンドは、第２移動経路に沿って鉛直方向に移動するだけである。このため、ウエハは解放した後のハンドの移動中に、ウエハがハンド上で位置ズレするのを抑えることができる。

また、本発明に係るウエハの解放方法は、ウエハが載置されるハンドと、前記ハンドを、前記ウエハが載置される載置位置から載置された前記ウエハを前記ハンドから降ろす降ろし位置まで移動させるための移動装置と、前記ハンドに載置された前記ウエハのエッジを支持するための受け部と、前記ハンドに載置された前記ウエハを前記受け部に押圧して前記受け部と共に前記ウエハを把持し、且つ前記ウエハの押圧を解除して前記ウエハを解放するための押圧装置と、を備えるウエハ搬送ロボットにおける、ウエハの解放方法であって、前記載置位置にて前記ウエハが載置されると前記押圧装置を動作させて前記ウエハを把持し、前記移動装置を動作させて前記ハンドを前記ウエハを押圧する方向に移動させながら減速して前記降ろし位置へと移動させ、前記ハンドが減速している間に、前記押圧装置を動作させて前記ウエハを解放させることを特徴としている。

これにより、前述した本発明に係るウエハ搬送ロボットと同様、ウエハを解放した後におけるウエハの位置ズレを抑えることができ、且つウエハの搬送に要する時間を短縮することができる。

本発明によれば、ウエハの把持を解放した後におけるウエハの位置ズレを抑えることができ、且つウエハの搬送に要する時間を短縮することができる。

図１は、本発明の実施形態に係るウエハ搬送ロボットの斜視図である。図２（ａ）は、図１に示すハンドの平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のIIb−IIb線に沿って切断して示すハンドの断面図である。図３（ａ）はウエハを把持した状態でのハンドの平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のIIIb−IIIb線に沿って切断して示すハンドの断面図である。図４は、図１に示すウエハ搬送ロボットの制御系の構成を中心に示すブロック線図である。図５は、図１に示すハンドの移動経路を示す模式図である。図６は、図５に示す制御装置により実行される、ハンドの移動、ウエハの把持及び解放の各方法の手順を複合的に示すフローチャートである。図７（ａ）はウエハを解放した状態でのハンドの平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のVIIb−VIIb線に沿って切断して示すハンドの断面図である。図８は、図６に示す手順に従って載置位置から降ろし位置までハンドを移動させた場合の所要時間を、従来例と比較して説明するためのグラフである。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、全ての図面において、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する場合もある。

［用途］
図１に示すウエハ搬送ロボット１は、半導体素子を製造する半導体処理設備内において、半導体素子の材料であるウエハ２を搬送するために利用される。ウエハ２には、半導体ウエハとガラスウエハとが含まれる。半導体ウエハには、例えばシリコンウエハ、その他の半導体単体のウエハ、及び化合物半導体のウエハが含まれる。ガラスウエハには、例えばＦＰＤ用ガラス基板、ＭＥＭＳ用ガラス基板、及びサファイア（単結晶アルミナ）ウエハが含まれる。半導体処理設備には、例えば熱処理、不純物導入処理、薄膜形成処理、リソグラフィー処理、洗浄処理、及び平坦化処理といった処理をウエハ２に施す複数の処理装置が設置されている。ウエハ搬送ロボット１は、これら処理装置間でウエハ２を搬送する。

［移動装置］
ウエハ搬送ロボット１は、いわゆる水平多関節型の４軸ロボットのエンドエフェクタに、ウエハ２が載置されるハンド２０を適用して成る。ウエハ搬送ロボット１は、半導体処理設備内で固定される基台１１を有し、基台１１には昇降軸１２が設けられている。基台１１が設備内で適正に設置されると、昇降軸１２の軸線Ａ１が鉛直に向けられる。以下の方向の概念は、このように基台１１を設置した場合の方向に基づいている。

基台１１には、例えばエアシリンダから成る昇降アクチュエータ１３が内蔵されている。昇降アクチュエータ１３が動作することにより、昇降軸１２は基台１１の上面側にて上下方向に昇降する。

昇降軸１２の上端部には、長尺の第１アーム１４が設けられている。第１アーム１４は昇降軸１２の上端部から水平に延びている。第１アーム１４の一端部は、昇降軸１２に対して鉛直軸線Ａ１周りに揺動可能に連結され、昇降軸１２には、例えば電気モータから成る第１揺動アクチュエータ１５が内蔵されている。第１揺動アクチュエータ１５が動作することにより、第１アーム１４が昇降軸１２に対し水平面内を揺動する。

第１アーム１４の他端部の上面側には、長尺の第２アーム１６が設けられている。第２アーム１６は第１アーム１４の他端部から水平に延びている。第２アーム１６の一端部は、第１アーム１４に対して鉛直軸線Ａ２周りに揺動可能に連結されており、第１アーム１４の他端部には、例えば電気モータから成る第２揺動アクチュエータ１７が内蔵されている。第２揺動アクチュエータ１７が動作することにより、第２アーム１６が第１アーム１４の他端部に対して水平面内を揺動する。

第２アーム１６の他端部の上面側には、ウエハ２が載置されるハンド２０が設けられている。ハンド２０は、第２アーム１６の他端部に対して鉛直軸線Ａ３周りに揺動可能に連結され、第２アーム１６の他端部には、例えば電気モータから成る第３揺動アクチュエータ１８が内蔵されている。第３揺動アクチュエータ１８が動作することにより、ハンド２０が第２アーム１６の他端部に対して水平面内を揺動する。

上記構成によれば、各アクチュエータ１３，１５，１７，１８の動作に応じて昇降軸１２、第１アーム１４、第２アーム１６及びハンド２０が駆動され、ハンド２０が上下及び水平に移動する。なお、第１及び第２揺動アクチュエータ１５，１７の動作速度を適宜制御することにより、ハンド２０は水平面内で任意の経路に沿って移動可能となる。

このウエハ搬送ロボット１においては、昇降軸１２、昇降アクチュエータ１３、第１アーム１４、第１揺動アクチュエータ１５、第２アーム１６、第３揺動アクチュエータ１７、第３揺動アクチュエータ１８が、ハンド２０を移動させるための移動装置１０を成す。

［ハンド］
図２（ａ）に示すように、ハンド２０は、平面視略矩形状の取付板２１を有している。取付板２１の一端部は第２アーム１６の他端部に揺動可能に連結されている。取付板２１は、第２アーム１６の他端部から水平に延びている。

取付板２１の他端部には、ハンド本体２２が設けられている。ハンド本体２２は、平面視でＹ状且つ線対称に形成された板材から成る。なお、図中の一点鎖線Ａ４はハンド本体２２の対称軸線である。Ｙ状のハンド本体２２は単一の基端部と、該基端部から二股に分かれて延びる一対の先端部とを有する。ハンド本体２２の基端部は、取付板２１の他端部に固定され、ハンド本体２２は取付部２１から水平に延びている。

ハンド２０は、円盤状のウエハ２を載置するべく構成され、ハンド本体２２は、載置されるウエハ２の直径よりも大きい長手寸法を有している。ハンド本体２２の一対の先端部の上面側には、ハンド本体２２に載置されたウエハ２のエッジを支持する第１受け部２３が１つずつ設けられている。ハンド本体２２の基端部の上面側には、対称軸線Ａ４を挟むようにして一対の第２受け部２４が設けられている。

図２（ｂ）に示すように、第１受け部２３は、ウエハ２のエッジを載置して支持するための載置部２５と、ウエハ２のエッジを突き当てて支持するための突き当て部２６とを有している。載置部２５の上面は第１載置面２７を成している。第１載置面２７は、基端側から先端側に向かうにしたがって上がるよう傾斜している。突き当て部２６は、載置部２５の先端部から上方に突出するよう設けられている。よって突き当て部２６は、第１載置面２７の先端縁から上方に延びる突き当て面２８を有する。他方、第２受け部２４の上面は第２載置面２９を成している。第２載置面２９は、先端側から基端側に向かうにしたがって上がるよう傾斜している。

図２（ａ）に示すように、上記構成のハンド２０にウエハ２が載置されると、ウエハ２のエッジが一対の第１載置面２７及び一対の第２載置面２９に載置される。このとき、ウエハ２の中心は第１受け部２３と第２受け部２４の間に配置される。よって、図２（ｂ）に示すように、各載置面２７，２９は、ウエハ２の内径側に向かうにしたがって下がるよう傾斜している。よって、各載置面２７，２９はウエハ２のエッジを線接触で支持することができる。

図２（ａ）に示すように、一対の突き当て面２８は、上向きに延びているため平面視において線で表される。これら突き当て面２８は、平面視で対称軸線Ａ４上に中心Ｏwが位置する仮想円の弧を成す曲面となっている。この仮想円は、載置されるべきウエハ２の平面視外形に合うよう設計される。すなわち、図２（ａ）の二点鎖線は、突き当て面２８の曲率設計に際しての作図線であって、載置されるべきウエハ２の平面視外形を示す線である。ハンド２０に載置されたウエハ２は、エッジを一対の突き当て面２８に突き当てたときに、適正に配置された状態となる。このようにウエハ２をハンド２０上で配置すると、搬送先の処理装置でウエハ２を降ろしたときに、その処理装置内でウエハ２が所定の位置に位置する。

［押圧装置］
図２（ａ）に示すように、ウエハ搬送ロボット１は、ウエハ２を第１受け部２３に押圧して第１受け部２３と共にウエハ２を把持し、且つウエハ２の押圧を解除してウエハ２解放するための押圧装置３０を有している。押圧装置３０は、シリンダ３１を有しており、シリンダ３１は取付板２１の上面側に配置されている。シリンダ３１内にはプランジャ３２が進退可能に挿入されている。シリンダ３１及びプランジャ３２の軸線は、平面視において対称軸線Ａ４と重なるように設計されている。つまり、ハンド２０の幅方向において一対の第１受け部２３の中央に配置されている。プランジャ３２の一端部には、ピストン３３が設けられ、このピストン３３によりシリンダ３１の内部がプランジャ３２側の第１空間３４と、その反対側の第２空間３５とに気密に区画されている。第１及び第２空間３４，３５は、エア供給装置３６よりエアが供給され得るように構成されている。

第１空間３４にエアが供給されると、プランジャ３２は、対称軸線Ａ４に沿ってシリンダ３１内へと後退する。第２空間３５にエアが供給されると、プランジャ３２は、シリンダ３１から第１受け部３３が位置する先端側に向かって対称軸線Ａ４に沿って前進する。

図２（ｂ）に示すように、プランジャ３２の他端部には、プッシャ３７が設けられている。プッシャ３７は略直方体状に形成され、プッシャ３７の一側面がプランジャ３２の他端部に固定されている。プッシャの３７のうち一側面と反対側の外面は、押圧面３８を成している。押圧面３８は、第１受け部２３の突き当て面２８と、対称軸線Ａ４の延在方向（すなわち、プランジャ３２及びプッシャ３７の進退方向）に対向している。なお、押圧面３８は先端側に向かうにしたがって下がるように傾斜している。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、ウエハ２が載置された状態でプランジャ３２が前進すると、プッシャ３７の押圧面３８がウエハ２のエッジを、先端側の第１受け部２３に向けて対称軸線Ａ４に沿って押圧する。これにより、ウエハ２のエッジが一対の突き当て面２８に突き当てられる。このようにして、ウエハ２は、プッシャ３７の押圧面３８と一対の突き当て面２８とによって把持される。

ウエハ２の把持時には、押圧装置３０による押圧力Ｆpがウエハ２を介し突き当て面２８に作用する。この押圧力Ｆpが増大するほどウエハ２はより強固に把持される。他方、ハンド本体２２は、板状であって、取付板２１に片持ち梁状に固定されている。かかるハンド本体２２の先端部に配置された第１受け部２３の突き当て面２８に押圧力Ｆpが作用すると、ハンド本体２２の一対の先端部が互いに離れるように弾性変形し、かつ、ハンド本体２２の各先端部が下方に反り返るようにして弾性変形する。ハンド本体２２は、この弾性変形をなるべく抑制するよう高剛性の材料から製作されているものの、強固に把持するための押圧力Ｆpが作用するため、結果としてウエハ２の把持時にハンド本体２２には僅かながら弾性変形が生じる。

図２（ａ）及び（ｂ）に戻り、プランジャ３２が後退すると、プッシャ３７の押圧面３８がウエハ２から遠ざかるよう移動し、突き当て面２８に作用していた押圧力が解除される。これによりウエハ２が解放される。

［制御装置］
図４はウエハ搬送ロボット１の制御系の構成を中心に示すブロック線図であり、図４中の実線は電気的接続を示し、二重線は機械的接続を示し、点線は空間的連通を示している。図４に示すように、ウエハ搬送ロボット１は、制御装置４０を有している。制御装置４０は、記憶部４１及び演算部４２を有している。記憶部４１及び演算部４２は、例えば、それぞれ、マイクロコンピュータのメモリ及びＣＰＵから成る。演算部４２には、オペレータにより操作される操作器４５の出力と、プランジャ３２のストロークを検出するストロークセンサ４６の出力とが入力されている。操作器４５では、例えばウエハ搬送ロボット１の起動及び停止といった指令を入力することができる。演算部４２は、操作器４５で起動の指令が入力されると、移動装置１０及び押圧装置３０にそれぞれ制御信号を出力してこれらの動作を制御するよう構成されている。

記憶部４１には、所定の経路に沿ってハンド２０を移動させると共に、ハンド２０に載置されたウエハ２を把持及び解放するための手順を指示するプログラムが予め記憶されている。演算部４２は、記憶部４１から当該プログラムを読み出して実行することにより、移動装置１０の各アクチュエータ１３，１５，１７，１８と、押圧装置３０のエア供給装置３６の動作を制御する。この制御を通じ、昇降軸１２、第１アーム１４、第２アーム１６及びハンド２０が駆動され、ハンド２０が、ウエハ２が載置される載置位置からウエハ２を降ろす降ろし位置まで移動される。また、シリンダ３１の第１空間３４又は第２空間３５（図２参照）にエアが選択的に供給され、ハンド２０に載置されたウエハ２を把持及び解放させることができる。

図５に示すように、ハンド２０の移動経路５０は、半導体処理設備内の２つの処理装置３，４の間に設定される。移動経路５０は、ある処理装置３内のウエハ２がハンド２０に載置される位置である載置位置Ａと、ハンド２０に載置されているウエハ２を降ろして別の処理装置４へ移す位置である降ろし位置Ｄとを結んでいる。

移動経路５０には、載置位置Ａから点Ｂに至る第１往路５１と、点Ｂから点Ｃに至る第２往路５２と、点Ｃから降ろし位置Ｄに至る第３往路５３と、降ろし位置Ｄから載置位置Ａに至る復路５４とが含まれる。第１乃至第３往路５１〜５３に沿ってハンド２０を移動させることにより、処理装置３から処理装置４へとウエハ２を搬送することができる。復路５４に沿ってハンド２０を載置位置Ａに戻すことにより、ウエハ２を再び搬送することができる。

第２往路５２は、始点である点Ｂから終点である点Ｃに向かって、水平面内を直線状に延びている。また、第２往路５２に沿って点Ｂから点Ｃへとハンド２０が移動する間は、ハンド２０の移動方向を押圧装置３０によってウエハ２を押圧している方向（以下、「押圧方向」という）と一致させる。なお、前述したように、プランジャ３２は水平な対称軸線Ａ４に沿って進退するため、押圧方向は実質的に鉛直成分を含まない。したがって、第２往路５２に沿ってハンド２０を移動させるときには、昇降アクチュエータ１３は停止するよう制御され、昇降軸１２を停止させる。他方、第１乃至第３揺動アクチュエータ１５，１７，１８は、ハンド２０が押圧方向に沿うようにして水平移動し続けるように、互いに独立した所定の動作速度で動作するよう制御される。

第３往路５３は、始点である点Ｃから終点である降ろし位置Ｄに向かって、鉛直下向きに直線状に延びている。したがって、第３往路５３に沿ってハンド２０を移動させるときには、第１乃至第３揺動アクチュエータ１５，１７，１８は停止するよう制御される。他方、昇降アクチュエータ１３が、昇降軸１２を下降させるよう制御される。

なお、第１往路５１は、便宜的に鉛直上方に延びる直線により示されているが、実際はどのような向きの経路でもよい。また、第１往路５１は一直線状の経路に限られず、曲線状の経路であってもよいし、載置位置Ａと第２往路４２の始点である点Ｂとの間で移動方向が１回以上転換するような折線状の経路であってもよい。復路５４も第１往路５１と同様にして、どのように設定されていてもよい。

［移動方法、把持方法、解放方法］
図６は、制御装置４０の演算部４２により実行される、ハンド２０の移動、ウエハ２の把持及び解放の方法の手順を複合的に示したフローチャートである。図示するフローを繰り返すことにより、２つの処理装置３，４の間でウエハ２が繰り返し搬送されることとなる。ここでは、便宜的に、ハンド２０が復路５４に沿って載置位置Ａへ戻っている状況下で当該フローが開始するものとしている。なお、この状況下では、プランジャ３２及びプッシャ３７は後退している。

まず、ハンド２０を載置位置Ａで停止させ（ステップＳ１）、載置位置Ａでウエハ２をハンド２０に載置する（ステップＳ２）。ウエハ２がハンド２０に載置されると、プランジャ３２を前進させ、プッシャ３７の押圧面３８と第１受け部２３の一対の突き当て面２８とによりウエハ２を把持する（ステップＳ３）。

演算部４２は、ストロークセンサ４６からの入力によりプランジャ３２のストロークが所定値以上であると、ウエハ２が把持されたものと判定し、降ろし位置Ｄに向けてハンド２０の移動を開始する（ステップＳ４）。まず、ハンド２０は、載置位置Ａから第１往路５１に沿って点Ｂに向かって移動する。ハンド２０が点Ｂに到着すると、ハンド２０の移動方向を転換し、点Ｃに向けてハンド２０の移動を開始する（ステップＳ５）。これにより、ハンド２０は、第２往路５２に沿って、ウエハ２を押圧する方向に移動していく。

次いで、第２往路５２の終点である点Ｃでハンド２０の移動方向を転換すべく、第２往路５２上の点Ｃ手前の点Ｐで、ハンド２０の減速を開始する（ステップＳ６）。つまり、第１乃至第３揺動アクチュエータ１５，１７，１８の制動を開始するよう制御する。そして、点Ｃに到達する前であってハンド２０を減速させながら移動させている間に、第２往路５２上の点Ｃ手前の点Ｑで、プランジャ３２及びプッシャ３８を後退させ、ウエハ２を解放する（ステップＳ７）。その後、演算部４２は、点Ｃでハンド２０の移動を停止し（ステップＳ８）、ストロークセンサ４６からの入力に基づいてプランジャ３２が最小ストロークまで後退したことを確認する。

図７に示すように、ウエハ２が解放されると、把持時に弾性変形していたハンド本体２２が、弾発力を発揮して元の形状に復帰する、所謂スプリングバックを生じる。このとき、プランジャ３２が速く後退すると、ハンド本体２２の弾発力がプッシャ３７の押圧面３８で受け止めきれず、ウエハ２には弾発力に基づく外力Ｆsが作用する。二股に分かれたハンド本体２２の先端部は、互いに近づくようにして元の形状に復帰するため、ウエハ２に作用する外力Ｆsには、ハンド本体２２の基端側に向かう成分が含まれている。また、この外力Ｆsには、プランジャ３２の後退により発生する衝撃も含まれ、かかる衝撃がハンド本体２２に作用することによってハンド本体２２にブレを発生させるおそれがある。

他方、押圧が解除されたウエハ２には、ウエハ２の質量とハンド２０の減速度（すなわち負の加速度）とに基づいて、慣性力Ｆiが移動方向に作用する。移動方向は、ウエハ２を押圧していた方向と一致していることから、慣性力Ｆiの主な成分は、第１受け部２３が配置されているハンド本体２２の先端部に向かう成分となる。つまり、慣性力Ｆiは、上記外力Ｆsを打ち消すようにしてウエハ２に作用する。このため、ウエハ２が、弾発力に基づく外力Ｆsによってハンド２０上で位置ズレするのを抑制することができる。

ここで、ウエハ２を解放してから点Ｃに到達するまでに要する時間は、スプリングバックの開始から完了までに要する時間よりも長く設定される。このため、スプリングバックが完了して弾発力が消滅した後にも、ウエハ２に慣性力Ｆiを作用させることができる。これにより、ウエハ２のエッジを突き当て面２８に突き当てることができる。

前述したように、突き当て面２８はウエハ２の平面視形状に合うよう設計されている。このため、ウエハ２の解放後に外力Ｆsの影響でウエハ２が前述した適正位置からズレても、ウエハ２のエッジが一対の突き当て面２８に突き当たると、ウエハ２は突き当て面２８によって案内され、適正に配置されるよう位置決めされる。したがって、ハンド２０が点Ｃに到着した時点において、ウエハ２はハンド２０上で適正に配置された状態で、一対の第１受け部２３及び一対の第２受け部２４に支持される。

図６に戻り、点Ｃでハンド２０の移動方向を鉛直下向きに転換し、降ろし位置Ｄに向けてハンド２０の移動を開始し（ステップＳ９）、降ろし位置Ｄでハンド２０の移動を停止し（ステップＳ１０）、降ろし位置Ｄでウエハ２をハンド２０から降ろして処理装置４へ移す（ステップＳ１１）。

ハンド２０が鉛直下向きに移動しているときには、ウエハ２は一対の第１載置面２７及び一対の第２載置面２９により支持された状態を維持する。このため、ウエハ２を解放した状態でハンド２０を移動させても、ウエハ２がハンド２０上で変位するおそれは低い。したがって、降ろし位置Ｄでハンド２０から降ろしたウエハ２が、搬送先の処理装置４内で位置ズレするのを抑制することができる。

ウエハ２を降ろし位置Ｄで降ろした後は、載置位置Ａに向けてハンド２０の移動を開始する（ステップＳ１２）。以上の手順を何度も繰り返すことにより、処理装置３，４間で多数のウエハ２が順次搬送される。

なお、ステップＳ６における減速開始の指令、ステップＳ７におけるウエハ２の解放開始の指令は、ハンド２０の位置を参照して行ってもよく、時間を参照して行ってもよい。つまり、移動中のハンド２０の位置を逐次検知し、ハンド２０が第２往路５２上の点Ｐ及び点Ｑに位置したと検知されたときに、ステップＳ６の指令及びステップＳ７の指令をそれぞれ行ってもよい。また、点Ｃに到着する時点を制御装置４０に予め認識させておき、当該到着時点から所定の時間遡った時点で、ステップＳ６の指令及びステップＳ７の指令をそれぞれ行ってもよい。

次に、図８を参照して、図６に示す手順に従ってハンド２０を載置位置Ａから降ろし位置Ｄまでハンド２０を移動させた場合の所要時間について、従来例と比較して説明する。なお、従来例と本実施形態とは、移動装置１０の構成、ハンド２０の移動経路５０、及びハンド２０を移動させている間の各アクチュエータ１３，１５，１７，１８の動作速度が同一であるとする。

一点鎖線で示す従来例においては、ハンド２０が第２往路５２の終点である点Ｃに到着した後に、ハンド２０の移動を停止している状態でウエハ２を解放し、プランジャ３２及びプッシャ３７の後退が完了するのを待機する。そして、この後退が完了したと判断した後に、降ろし位置Ｄに向けてハンド２０の移動を開始することとなる。したがって、従来例においては、少なくともウエハ２を解放する動作の開始から終了までに要する時間Ｔ１だけ、ハンド２０を点Ｃで停止させておく必要がある。

実線で示す本実施形態においては、ハンド２０が点Ｃに到着する前に、ウエハ２が解放される。このため、本実施形態においては、ハンド２０を点Ｃで停止させる時間が、従来例と比較して、ウエハ２の解放時点からハンド２０の到着時点までの時間Ｔ２だけ、短くなる。そして、本実施形態においてハンド２０が降ろし位置Ｄに到着する時点が、従来例と比較して、当該時間Ｔ２だけ早くなる。このように本実施形態においては、１枚のウエハ２を搬送するために要する時間が従来よりも短くなるため、単位時間当たりに搬送可能なウエハ２の枚数を増やすことができる。

また、図８に示した従来例においては、プランジャ３２及びプッシャ３７の後退速度が本実施形態と同一としている。前述したように、プランジャ３２及びプッシャ３７の後退が速いと、スプリングバックに起因してウエハ２に作用する外力が大きくなり、ウエハ２を解放した後のウエハ２の位置ズレ量が大きくなる。

本実施形態では慣性力によって当該外力を打ち消すことができるため、停止した状態でウエハ２を解放する従来例と比較して、位置ズレ量を小さくすることができる。従来例においてウエハ２の位置ズレを抑制するためには、プランジャ３２及びプッシャ３７の後退速度を制御する機器を付加した上で、この後退速度を遅くする必要が生じる。つまり、ウエハ２の解放の開始から完了までに要する時間Ｔ１を長くする必要が生じる。本実施形態では、プランジャ３２及びプッシャ３７の後退速度を遅らせなくても、ウエハ２の位置ズレを抑制することができる。

これまで本発明の実施形態について説明したが、上記構成は本発明の範囲内で適宜変更可能である。例えば、降ろし位置Ｄへと鉛直に延びる第３往路５３は、下向きに限られず上向きであってもよい。また、第３往路５３は適宜省略可能であり、図５に二点鎖線で示すように、ウエハ２を押圧する方向に延びる経路１５２の終点を降ろし位置Ｄとしてもよい。また、ウエハ搬送ロボット１の移動装置１０を構成する部分には、図１に示した水平多関節型の４軸ロボットに限られず、他の形態のロボットが適用されてもよい。

本発明は、ウエハの把持を解放した後におけるウエハの位置ズレを抑えることができ、且つウエハの搬送に要する時間を短縮することができるという作用効果を奏し、半導体処理設備内で利用されるウエハを把持するロボットに適用すると有益である。

１ウエハ搬送ロボット
２ウエハ
１０移動装置
２０ハンド
２３第１受け部（受け部）
３０押圧装置
４０制御装置
５０移動経路
５２第２往路（第１移動経路）
５３第３往路（第２移動経路）
Ａ載置位置
Ｃ点（第１移動経路の終点）
Ｄ降ろし位置

Claims

ウエハが載置されるハンドと、
前記ハンドを、前記ウエハが載置される載置位置から載置された前記ウエハを前記ハンドから降ろす降ろし位置まで移動させるための移動装置と、
前記ハンドに載置された前記ウエハのエッジを支持するための受け部と、
前記ハンドに載置された前記ウエハを前記受け部に押圧して前記受け部と共に前記ウエハを把持し、且つ前記ウエハの押圧を解除して前記ウエハを解放するための押圧装置と、
前記移動装置の動作を制御して前記ハンドを前記載置位置から前記降ろし位置へ移動させ、且つ前記押圧装置の動作を制御して前記ウエハを把持及び解放させる制御装置と、を備えるウエハ搬送ロボットであって、
前記制御装置が、
前記載置位置にて前記ウエハが載置されると前記押圧装置を制御して前記ウエハを把持し、前記移動装置を制御して前記ハンドを前記ウエハを押圧する方向に移動させながら減速して前記降ろし位置へと移動させ、且つ、前記ハンドが減速している間に、前記押圧装置を制御して前記ウエハを解放させる
ように構成されている、ウエハ搬送ロボット。
前記ハンドは、前記押圧装置により前記ウエハが押圧されると撓み、且つ前記ウエハの押圧が解除されるとスプリングバックを生じ、
前記ウエハが解放されてから減速が完了するまでの時間が前記ハンドの前記スプリングバックに要する時間よりも長い、請求項１に記載のウエハ搬送ロボット。
前記移動装置は、前記ハンドを、前記押圧装置により前記ウエハが押圧される方向に延びる第１移動経路と、前記第１移動経路の終点から前記降ろし位置へと鉛直方向に延びる第２移動経路とを含む所定の移動経路上を移動させるよう構成されており、
前記制御装置は、前記ハンドが前記第１移動経路の前記終点で減速を完了して方向転換するべく前記第１移動経路に沿って前記終点の手前で減速している間に、前記押圧装置を制御して前記ウエハを解放させるように構成されている、請求項１又は２に記載のウエハ搬送ロボット。
ウエハが載置されるハンドと、
前記ハンドを、前記ウエハが載置される載置位置から載置された前記ウエハを前記ハンドから降ろす降ろし位置まで移動させるための移動装置と、
前記ハンドに載置された前記ウエハのエッジを支持するための受け部と、
前記ハンドに載置された前記ウエハを前記受け部に押圧して前記受け部と共に前記ウエハを把持し、且つ前記ウエハの押圧を解除して前記ウエハを解放するための押圧装置と、
を備えるウエハ搬送ロボットにおける、ウエハの解放方法であって、
前記載置位置にて前記ウエハが載置されると前記押圧装置を動作させて前記ウエハを把持し、
前記移動装置を動作させて前記ハンドを前記ウエハを押圧する方向に移動させながら減速して前記降ろし位置へと移動させ、
前記ハンドが減速している間に、前記押圧装置を動作させて前記ウエハを解放させる、
ウエハの解放方法。