JP5909105B2 - 板状部材を搬送するエンドエフェクタ及び該エンドエフェクタを備える基板搬送用ロボット - Google Patents

Description

本発明は、板状部材を搬送するエンドエフェクタ及び該エンドエフェクタを備える基板搬送用ロボットに関する。

一般に、半導体の製造工程において、半導体集積回路を形成する際には、薄い円板状の半導体ウエハに対して熱処理や成膜処理(以下、単に「処理」と記載する)が処理領域にて行われる。
このような処理のために半導体ウエハを搬送する搬送装置として、例えば基端部が互いに回転自在に連結された一対のアームを用いて、該アームの自由端部にて半導体ウエハの周縁部を挟持し、処理領域に未処理の半導体ウエハを搬送し、且つ処理領域から処理済の半導体ウエハを取り出すエンドエフェクタが知られている(特許文献１参照)。

特開昭６３―２０８２２３号公報

従来のエンドエフェクタにあっては、各アームは基端部を中心に回転する動作だけを行うから、各アームが半導体ウエハを保持する動作の態様は限られている。また、各アームは互いに基端部が連結されているから、各アームは別個に自由に動くことができなかった。
本発明の目的は、板状部材を搬送する部材の動作態様を増加させる、即ち板状部材を搬送する態様に柔軟性を持たせることにある。

本発明の板状部材を搬送するエンドエフェクタは、第１方向に配列されて、各々が板状部材を前記第１方向に交差する平面内にて夫々保持し且つ夫々移動可能に構成された少なくとも２つのハンドと、該少なくとも２つのハンドの動作を制御する制御装置とを備え、
各ハンドは、前記板状部材を前記平面内で保持するように互いに離間した２つのフィンガを有し、各フィンガは前記板状部材を保持する保持位置と、該板状部材の保持を解除する退避位置との間を独立して移動可能に構成されており、
前記制御装置は、各フィンガの保持位置と退避位置との間の移動動作を個別に制御するように構成されている。

本発明のエンドエフェクタによれば、各フィンガが独立して移動し且つ個別に制御されるから、例えば１のフィンガと、該１のフィンガに対して第１方向に沿って離れて設けられたフィンガとを別個に移動させることができる。これにより、板状部材を搬送する動作の態様が増える、即ち該板状部材を搬送する態様に柔軟性を持たせることができる。

上記発明において、各フィンガは長軸を有し、両方の端部の間で前記板状部材を前記平面内で保持するように構成され、
１のフィンガと該フィンガに対して前記第１方向に配列された他のフィンガは、前記制御装置によって、前記保持位置と退避位置との間を互いに反対側の位置に向けて動き、
両フィンガは保持位置と退避位置間の移動途中にて、互いに長軸方向に沿って重なった状態の維持を避け、又は互いに全く重ならないように制御されてもよい。

上記構成によれば、１のフィンガとそのフィンガに対して第１方向に配列されたフィンガは、一方が待避位置から保持位置に動いている間は、他方は保持位置から待避位置に動く。両フィンガが保持位置と退避位置の間を移動している途中に、互いに長軸方向に沿って重なった状態が維持されると、１のフィンガからパーティクル等の塵芥が離間する場合に、そのフィンガに対して第１方向に沿って離れて設けられたフィンガに付着する塵芥が多くなる。本発明のエンドエフェクタでは１のフィンガと該フィンガに対して前記第１方向に配列されたフィンガとが、保持位置と退避位置の間を移動している途中に、互いに長軸方向に沿って重なった状態が維持されない、又は全く重ならないから、１のフィンガに対して第１方向に配列されたフィンガにパーティクル等の塵芥が付着する可能性を低減することができる。

上記発明において、各ハンドのフィンガは、一方の端部を中心に前記平面内を回転可能に設けられ、前記１のフィンガと、該フィンガに対して前記第１方向に配列された他のフィンガは、保持位置と待避位置との間で、互いに逆方向に回転する経路を通ってもよい。

上記構成によれば、１のフィンガと、該フィンガに対して前記第１方向に配列されたフィンガは互いに逆方向に回転する。両フィンガは回転動作中に一時的に重なることがあるが、直ぐに重なった状態が解消される。これにより、１のフィンガに対して第１方向に配列されたフィンガにパーティクル等の塵芥が付着する可能性を低減することができる。

上記発明において、各ハンドの両フィンガは、前記平面内にて長軸方向に直交する方向に移動可能であり、前記保持位置から待避位置に至るまでは、両フィンガの間隔が拡がるような経路を通ってもよい。

上記構成において、両フィンガは、水平面内にて長軸方向に直交する方向に移動する。例えば１のフィンガが待避位置から保持位置に移動し、該フィンガに対して前記第１方向に配列されたフィンガが逆に保持位置から待避位置に移動する場合は、両ハンドは移動動作中に一時的に重なることがあるが、直ぐに重なった状態が解消される。これにより、１のフィンガに対して前記第１方向に配列されたフィンガにパーティクル等の塵芥が付着する可能性を低減することができる。

上記発明において、前記各ハンドの両フィンガは、前記平面内にて長軸方向に直交する方向及び長軸方向に沿う方向に移動可能であり、両フィンガは前記保持位置から前記待避位置へは、両フィンガの間隔が拡がる第１の経路と、前記保持位置から離れる向きに各フィンガの長軸方向に沿って動く第２の経路とを通って移動し、
両フィンガは前記待機位置から前記保持位置へは、前記保持位置から前記待避位置へ至る移動とは逆向きに移動し、
１のフィンガと、該フィンガに対して前記第１方向に沿って離れて設けられた他のフィンガとは、前記待機位置と前記保持位置との間を移動途中に、第１の経路もしくは第２の経路にて対向してもよい。

上記構成によれば、１のフィンガと該フィンガに対して前記第１方向に配列されたフィンガは、一方が待避位置から保持位置に動いている間は、他方は保持位置から待避位置に動く。１のフィンガと該フィンガに対して第１方向に配列されたフィンガは、待機位置と前記保持位置との間を移動途中に、第１の経路または第２の経路にて対向する。即ち、両フィンガは移動動作中に一時的に重なることがあるが、直ぐに重なった状態が解消される。これにより、１のフィンガに対して前記第１方向に配列されたフィンガにパーティクル等の塵芥が付着する可能性を低減することができる。

上記発明において、各ハンドのフィンガには、前記板状部材の周縁を外側から水平方向内側に押圧する爪片が設けられてもよい。

上記構成によれば、爪片にて板状部材の周縁部を水平方向内側に押圧することにより、所謂エッジグリップを行うことができ、該板状部材の水平面内の位置が正確に位置決めされる。

上記発明において、各ハンドのフィンガの退避位置に対応して、該フィンガが収納される基部が設けられ、該基部の上面にはカバーが被さってもよい。

上記構成によれば、該ハンドのフィンガを退避位置にて基部に収納し、該基部の上面をカバーにて覆うことにより、不要なハンドを例えば基部の外部空間内を浮遊する塵芥から保護することができる。

本発明では、板状部材を保持する各フィンガが個別に動作するから、該フィンガの動作態様が増える。即ち、板状部材を搬送する態様に柔軟性を持たせることができる。

第１の実施形態に係るエンドエフェクタの平面図である。 (a)は第１の実施形態に係るエンドエフェクタの詳細構成を示す平面図であり、(b)は(a)の矢印Ａ１方向から見た側面図であり、(c)は(a)の矢印Ａ２方向から見た側面図である。 (a)は図１のエンドエフェクタの動作を示す平面図であり、(b)は(a)の矢印Ａ１方向から見た側面図である。 (a)は図１のエンドエフェクタの動作を示す平面図であり、(b)は(a)の矢印Ａ３方向から見た側面図である。 (a)は図１のエンドエフェクタの動作を示す平面図であり、(b)は(a)の矢印Ａ３方向から見た側面図である。 (a)は図１のエンドエフェクタの動作を示す平面図であり、(b)は(a)の矢印Ａ３方向から見た側面図である。 (a)は第２の実施形態に係るエンドエフェクタの詳細構成を示す平面図であり、(b)は(a)の矢印Ａ１方向から見た側面図であり、(c)は(a)の矢印Ａ２方向から見た側面図である。 (a)は図７のエンドエフェクタの動作を示す平面図であり、(b)は(a)の矢印Ａ３方向から見た側面図である。 (a)は第３の実施形態に係るエンドエフェクタの詳細構成を示す平面図であり、(b)は(a)の矢印Ａ１方向から見た側面図であり、(c)は(a)の矢印Ａ２方向から見た側面図である。 (a)は第３の実施形態に係るエンドエフェクタの動作を示す平面図であり、(b)は(a)の矢印Ａ３方向から見た側面図である。 第３の実施形態に係るエンドエフェクタの動作を示す平面図である。 第３の実施形態に係るエンドエフェクタの動作を示す平面図である。 第３の実施形態に係るエンドエフェクタの動作を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態を、図を用いて詳述する。本発明の実施形態は、本発明における「第１方向」として上下方向を、「第１方向に交差する平面」として水平面を夫々例示する。但し、これは説明の便宜上であって、「第１方向」、「第１方向に交差する平面」を限定するものではない。
また、本発明における「板状部材」として、円板状の半導体ウエハを例示するが、板状部材は該半導体ウエハに限定されない。例えば、板状部材は、半導体プロセスによって処理される薄型液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ用のガラス基板であってもよい。また、半導体ウエハは、半導体デバイスの基板材料であり、シリコンウエハ、シリコンカーバイドウエハ、サファイアウエハ等を含む。
また、「エンドエフェクタ」は、ロボットのアームの先端部に取り付けられて用いられるが、このロボットは、板状部材を搬送するロボットであればよく、その種類、用途、形態等は特に限定されない。

(第１の実施形態)
図１は、本実施形態に係る半導体ウエハのエンドエフェクタ１の平面図である。エンドエフェクタ１はロボットアーム６０の先端部に取り付けられる。ロボットアーム６０の基端部は、基板搬送用のロボット本体６に接続されている。エンドエフェクタ１を挟んでロボット本体６の反対側には、半導体ウエハに処理を行う第１処理棚５が位置している。該エンドエフェクタ１と該第１処理棚５とは対向している。ここでは、便宜上、エンドエフェクタ１から第１処理棚５に向かう方向を前方と定義する。従って、第１処理棚５からエンドエフェクタ１に向かう方向が後方である。また、前後方向に直交する水平面内の方向を左右方向とする。ロボット本体６は、左右方向に延びたボールネジ６１に螺合され、該ボールネジ６１と平行に延びたガイド軸６２に嵌められる。ロボット本体６は、該ボールネジ６１の回転によって、ガイド軸６２に沿って左右方向に移動する。ボールネジ６１は、適宜な支持機構（図示せず）によって回転自在に支持され、且つ適宜な回転駆動装置（図示せず）によって回転される。
第１処理棚５の右方には、第２処理棚５０が設けられ、該第２処理棚５０の右方に、更に第３処理棚５１が設けられている。これらの処理棚５、５０、５１は、「処理領域」の例示である。ここでは、後述するように、一対のフィンガ２Ａ、２Ｂが回動動作をするので、処理棚の形態が採用されている。例えば、一対のフィンガが直線的に動作するような場合には、「処理領域」は処理槽であってもよい。
ロボット本体６が左方から右方に移動して、エンドエフェクタ１は第１処理棚５から第３処理棚５１に向けて移動する。第１処理棚５にて処理された半導体ウエハが次の処理のために、第２処理棚５０に搬送され、更に第３処理棚５１に搬送される。各処理棚は、複数枚の半導体ウエハを上下方向に間隔を空けて配置し、各半導体ウエハに所定の処理を行う棚である。
各処理棚５、５０、５１の上方からは、半導体ウエハに向かってダウンエアフローがあり、空気中に浮遊した又は該半導体ウエハに付着したパーティクル等の塵芥を下向きに流して落としている。

図２(a)は本実施形態に係るエンドエフェクタ１の詳細構成を示す平面図であり、図２(b)は図２(a)の矢印Ａ１方向から見た側面図であり、図２(c)は図２(a)の矢印Ａ２方向から見た側面図である。
エンドエフェクタ１は、箱体である基部４内に、夫々一対のフィンガ２Ａ、２Ｂからなるハンド３Ａ、３Ｂを設けている。基部４の上面には、カバー４０が被さり、前記のダウンエアフローは該カバー４０によって基部４内に入ることが阻止される。基部４内にてハンド３Ａ、３Ｂは上下方向に２つ配置されており、上側のハンドを第１ハンド３Ａ、下側のハンドを第２ハンド３Ｂとする。また、第１ハンド３Ａを構成する一対のフィンガに夫々参照符号２Ａを付し、第２ハンド３Ｂを構成する一対のフィンガに夫々参照符号２Ｂを付す。
各フィンガ２Ａ、２Ｂは、長軸を有する長尺部材であって、一対の該フィンガ２Ａ、２Ｂは基部４に収納された状態で、互いに左右に離間して平行に配置される。ハンド３Ａ、３Ｂを構成する一対のフィンガ２Ａ、２Ｂは、その長手方向の両端部間どうしの上面に、半導体ウエハ９を載せて保持する。図示の便宜上、第２ハンド３Ａを構成するフィンガ２Ａは、一端部に切欠き２１を設けて示す。
各フィンガ２Ａ、２Ｂの基部４の前端部に位置する部分には、枢軸２０が設けられている。枢軸２０が基部４の前端部に回転可能に取り付けられ、それによって、各フィンガ２Ａ、２Ｂは水平面内を自由に回転することができる。該枢軸２０にはモータＭが接続される。各フィンガ２Ａ、２Ｂは該モータＭによって回転駆動される。モータＭはエンドエフェクタ１の適宜な場所に設けられた制御装置８によってその動作を制御される。各フィンガ２Ａ、２Ｂは、制御装置８によってモータＭを介してその回転動作を制御される。換言すると、制御装置８は、各フィンガ２Ａ、２Ｂの回転動作を個別に制御する。基部４は周面が開口しており、各フィンガ２Ａ、２Ｂは開口を通って基部４に出入りする。

第１及び第２処理棚５、５０には、ハンド３Ａ、３Ｂに対応して半導体ウエハ９を上下方向に２段に収納可能である。各処理棚５、５０において、半導体ウエハ９は、図示されない受け部上に載置されるようにして収納される。初期状態において、第１、第２ハンド３Ａ、３Ｂは、基部４内に位置している。この各ハンド３Ａ、３Ｂが基部４内にあって半導体ウエハ９を保持していない位置を「退避位置」とする。
初期状態においては、図２(b)に示すように、第１処理棚５には上段に、図２(c)に示すように、第２処理棚５０には下段に、処理済の半導体ウエハ９が夫々収納されていると仮定する。第１処理棚５で処理された半導体ウエハ９は、第２処理棚５０に搬送されて、該第２処理棚５０にて次の処理が行われる。各処理棚５、５０には左右方向から半導体ウエハ９が搬入及び搬出され得る。

[半導体ウエハの搬送動作]
第１処理棚５での上段の半導体ウエハ９処理が終了すると、該半導体ウエハ９は第２処理棚５０に搬送される。この動作を説明する。
この状態では、ロボットアーム６０は、所定の第１高さに位置している。制御装置８は第１ハンド３Ａのフィンガ２Ａを回転させる各モータＭを制御して、図３(a)、(b)に示すように、第１ハンド３Ａの両フィンガ２Ａを枢軸２０を中心として外向きに回転させる。両フィンガ２Ａは互いに逆向きに回転して、第１処理棚５に向かう。制御装置８は各モータＭを別個に制御するから、第１ハンド３Ａのフィンガ２Ａは、互いに独立して回転する。しかし、両フィンガ２Ａを同期して回転させてもよい。第１ハンド３Ａの両フィンガ２Ａが第１処理棚５に向かって回転しているときは、第２ハンド３Ｂの両フィンガ２Ｂは回転しない。
図３(a)に示すように、第１ハンド３Ａの両フィンガ２Ａは第１処理棚５内に入って、互いに平行となるまで回転する。この状態でロボットアーム６０が所定の第２高さまで上昇する。これにより、両フィンガ２Ａは、第１処理棚５内の上段に配置された半導体ウエハ９を下側から保持する。この両フィンガ２Ａが処理棚内にあって半導体ウエハ９を保持した位置を「保持位置」とする。この保持位置にて、半導体ウエハ９を保持した第１ハンド３Ａのフィンガ２Ａに、半導体ウエハ９に付着していたパーティクル等の塵芥が付着することがある。

次に、ロボット本体６は第１ハンド３Ａが半導体ウエハ９を保持したまま、図４(a)、(b)に示すように、第２処理棚５０に向かって右方に移動する。第２処理棚５０に達すると、ロボットアーム６０は第１高さまで下降する。第１ハンド３Ａは、第２処理棚５０の上段に半導体ウエハ９を載置する。その後、制御装置８は第１ハンド３Ａの両フィンガ２Ａに接続されたモータＭに通電して、図５(a)に示すように、両フィンガ２Ａを枢軸２０を中心として基部４内の退避位置に向けて互いに逆向きに回転させる。その後、第２処理棚５０にて上段に載置された半導体ウエハ９が処理される。

この第１ハンド３Ａの両フィンガ２Ａの回転中に、制御装置８は第２ハンド３Ｂの両フィンガ２Ｂに接続されたモータＭを制御して、第２ハンド３Ｂの両フィンガ２Ｂを第２処理棚５０に向けて外向きに回転させる。即ち、第２ハンド３Ｂの両フィンガ２Ｂは互いに逆向きに回転して、第２処理棚５０内の保持位置に向かう。第１ハンド３Ａのフィンガ２Ａと同様に、第２ハンド３Ｂの左右のフィンガ２Ｂは同期して回転しても、互いに独立して回転してもよい。
仮に、第１ハンド３Ａのフィンガ２Ａの回転が完了してから、第２ハンド３Ｂのフィンガ２Ｂを回転させ始めると、第１ハンド３Ａが第２処理棚５０の上段に半導体ウエハ９を載置してから、第２ハンド３Ｂが該第２処理棚５０の下段の保持位置に達するまでに時間がかかる。従って、制御装置８は第１ハンド３Ａのフィンガ２Ａが退避位置へ回転する間に、第２ハンド３Ｂのフィンガ２Ｂを保持位置に向けて回転させている。

第１ハンド３Ａのフィンガ２Ａと第２ハンド３Ｂのフィンガ２Ｂとは、互いに逆向きに回転するから、回転途中に一時的に重なる。しかし、両ハンド３Ａ、３Ｂのフィンガ２Ａ、２Ｂは、直ぐに重なった状態が解消される。即ち、両ハンド３Ａ、３Ｂのフィンガ２Ａ、２Ｂは重なった状態を維持しない。これにより、たとえ第１ハンド３Ａのフィンガ２Ａに付着したパーティクル等の塵芥が、下側の第２ハンド３Ｂのフィンガ２Ｂに向けて落下しても、該第２ハンド３Ｂのフィンガ２Ｂに付着する可能性を低減することができる。
上記記載では、第１ハンド３Ａのフィンガ２Ａの退避位置への回転中に、第２ハンド３Ｂのフィンガ２Ｂを保持位置に向けて回転させている。前記の如く、これによって、第１ハンド３Ａが第２処理棚５０の上段に半導体ウエハ９を載置してから、第２ハンド３Ｂが該第２処理棚５０の下段の保持位置に達するまでの時間を短縮している。しかし、かかる時間の短縮が不要である場合は、第１ハンド３Ａのフィンガ２Ａが回転完了して退避位置に達してから、第２ハンド３Ｂのフィンガ２Ｂを保持位置に向けて回転させればよい。この場合、両ハンド３Ａ、３Ｂのフィンガ２Ａ、２Ｂは回転中に全く重ならないから、第１ハンド３Ａのフィンガ２Ａからパーティクル等の塵芥が落下しても、該塵芥は下側の第２ハンド３Ｂのフィンガ２Ｂに付着しない。

図６(a)、(b)に示すように、第１ハンド３Ａのフィンガ２Ａは、退避位置に達し、第２ハンド３Ｂのフィンガ２Ｂは保持位置に達する。すると、ロボットアーム６０が第２高さまで上昇する。これにより、第２ハンド３Ｂは第１処理棚５の下段に載置された処理済の半導体ウエハ９を保持する。この後、基部４が更に右方に移動する。第２ハンド３Ｂは次の第３処理棚５１(図１参照)に向けて、下段に配置された半導体ウエハ９を搬送する。以下、両ハンド３Ａ、３Ｂは、各処理棚内の半導体ウエハ９を保持する保持位置と、基部４内に位置する退避位置との間の回転を繰り返しながら、各処理棚間を移動する。

尚、図３(a)及び図６(a)に点線で示すように、第１ハンド３Ａ又は第２ハンド３Ｂのフィンガ２Ａ、２Ｂ上に爪片２２を設け、保持位置にて半導体ウエハ９の周縁を外側から水平方向内側に押圧してもよい。これにより、該半導体ウエハ９の水平面内の位置が正確に位置決めされ、所謂エッジグリップを行うことができる。

(第２の実施形態)
図７(a)は他の半導体ウエハのエンドエフェクタ１の平面図であり、図７(b)は図７(a)の矢印Ａ１方向から見た側面図であり、図７(c)は図７(a)の矢印Ａ２方向から見た側面図である。本実施形態にあっては、両ハンド２Ａ、２Ｂのフィンガ３Ａ、３Ｂは基部４から前向きに互いに平行に延びた状態のまま、左右に移動する。両ハンド２Ａ、２Ｂのフィンガ３Ａ、３Ｂが、処理棚内に配置された状態が保持位置であり、保持位置から外向きに開いて処理棚の外側に配置された状態が退避位置である。図７(a)乃至図７(c)では、図示の便宜上、初期状態では第１ハンド３Ａが保持位置、第２ハンド３Ｂが退避位置にあるとする。ロボットアーム６０は第１高さにある。また、図７(b)に示すように、当初第１処理棚５には上段に、図７(c)に示すように、第２処理棚５０には下段に半導体ウエハ９が夫々収納されていると仮定する。

両ハンド３Ａ、３Ｂのフィンガ２Ａ、２Ｂには、該フィンガ２Ａ、２Ｂを左右に移動させる駆動機構７が接続される。該駆動機構７には、例えばプランジャやエアシリンダ等が含まれる。駆動機構７は、各一対のフィンガ２Ａ、２Ｂを別個に駆動するが、該各一対のフィンガ２Ａ、２Ｂを互いに同期させて駆動してもよい。該駆動機構７には制御装置８が接続され、該駆動機構７は該制御装置８によって動作を制御される。
第１処理棚５にて上段の半導体ウエハ９の処理が終了すると、ロボットアーム６０は第２高さに上昇して、第１ハンド３Ａが半導体ウエハ９を下側から保持する。次に、ロボット本体６(図１参照)が右方に移動して、図８(a)に示すように、基部４が第２処理棚５０に向かって移動する。第１ハンド３Ａが保持している半導体ウエハ９は第２処理棚５０に搬送される。第１ハンド３Ａが第２処理棚５０に達すると、ロボットアーム６０は第１高さに下降して、第１ハンド３Ａと半導体ウエハ９とを離間させる。
図８(b)に示すように、第２処理棚５０には上下段に半導体ウエハ９が配置される。制御装置８は駆動機構７を作動させて、第１ハンド３Ａのフィンガ２Ａを互いに離れる向きに水平移動させる。第１ハンド３Ａのフィンガ２Ａは退避位置に達する。
この第１ハンド３Ａのフィンガ２Ａが水平移動している間に、制御装置８は駆動機構７を作動させて、第２ハンド３Ｂのフィンガ２Ｂを互いに接近する向きに水平移動させる。この理由は、上記の如く、第１ハンド３Ａが第２処理棚５０の上段に半導体ウエハ９を載置してから、第２ハンド３Ｂが該第２処理棚５０の下段の保持位置に達するまでの時間を短縮する為である。第２ハンド３Ｂのフィンガ２Ｂは保持位置に達する。

第１ハンド３Ａのフィンガ２Ａと第２ハンド３Ｂのフィンガ２Ｂとは、互いに逆向きに水平移動するから、移動途中に一時的に重なる。しかし、両ハンド３Ａ、３Ｂのフィンガ２Ａ、２Ｂは、長手方向に直交する向きに移動するから、直ぐに重なった状態が解消される。即ち、両ハンド３Ａ、３Ｂのフィンガ２Ａ、２Ｂは重なった状態を維持しない。これにより、たとえ第１ハンド３Ａのフィンガ２Ａに付着したパーティクル等の塵芥が、下側の第２ハンド３Ｂのフィンガ２Ｂに向けて落下しても、第２ハンド３Ｂのフィンガ２Ｂに付着する可能性を低減することができる。
この後、ロボットアーム６０は第２高さに上昇して、第２ハンド３Ｂのフィンガ２Ｂが第２処理棚５０の下段に載置された半導体ウエハ９を保持する。ロボット本体６が更に右方に移動して、第２ハンド３Ｂは次の第３処理棚５１に向けて、第２処理棚５０の下段に配置された半導体ウエハ９を搬送する。この搬送途中に、第１ハンド３Ａのフィンガ２Ａが、第２処理棚５０の上段に配置された半導体ウエハ９の下面と擦らないように、ロボットアーム６０及び該フィンガ２Ａを一旦少し下降させてもよい。
以下、両ハンド３Ａ、３Ｂは、各処理棚内の半導体ウエハ９を保持する保持位置と、保持位置から間隔を広げた退避位置との間の水平移動を繰り返しながら、各処理棚間を移動する。
尚、本実施形態のエンドエフェクタ１においても、第１ハンド３Ａ又は第２ハンド３Ｂのフィンガ２Ａ、２Ｂ上に爪片２２を設け(図７(a)参照)、保持位置にて半導体ウエハ９の周縁を外側から水平方向内側に押圧してもよい。これにより、該半導体ウエハ９の水平面内の位置が正確に位置決めされる。

(第３の実施形態)
図９(a)は他の半導体ウエハのエンドエフェクタ１の平面図であり、図９(b)は図９(a)の矢印Ａ１方向から見た側面図であり、図９(c)は図９(a)の矢印Ａ２方向から見た側面図である。本実施形態にあっては、保持位置及び退避位置にて、第１、第２ハンド３Ａ、３Ｂのフィンガ２Ａ、２Ｂは、長手方向を前後方向に向けて、互いに平行に設けられている。保持位置における各フィンガ２Ａ、２Ｂの間隔は、退避位置における各フィンガ２Ａ、２Ｂの間隔よりも狭い。
両ハンド３Ａ、３Ｂのフィンガ２Ａ、２Ｂは、基部４内の退避位置から前進し、前進停止後に互いに接近するように水平面内を移動して、保持位置に達する。図９(a)、(b)に示すように、図示の便宜上、初期状態において、第１ハンド３Ａが保持位置、第２ハンド３Ｂが退避位置にあるとする。ロボットアーム６０は第１高さに位置している。また、図９(b)に示すように、当初第１処理棚５には上段に、図９(c)に示すように、第２処理棚５０には下段に半導体ウエハ９が夫々収納されているとする。
両ハンド３Ａ、３Ｂのフィンガ２Ａ、２Ｂには、該フィンガ２Ａ、２Ｂを左右方向及び前後方向に移動させる駆動機構７が接続される。駆動機構７は、各フィンガ２Ａ、２Ｂを別個に駆動するが、該各フィンガ２Ａ、２Ｂを互いに同期させて駆動してもよい。該駆動機構７には制御装置８が接続され、該駆動機構７は該制御装置８によって動作を制御される。

第１処理棚５にて上段に配置された半導体ウエハ９の処理が終了すると、ロボットアーム６０は第２高さに上昇して、第１ハンド３Ａは半導体ウエハ９を保持する。図１０(a)に示すように、基部４が第２処理棚５０に向かって右方に移動する。第１ハンド３Ａが保持している半導体ウエハ９は第２処理棚５０に搬送され、図１０(b)に示すように、第２処理棚５０には上下段に半導体ウエハ９が配置される。ロボットアーム６０は第１高さに下降して、第１ハンド３Ａと半導体ウエハ９とを離間させる。
この後、制御装置８は駆動機構７を作動させて、第２ハンド３Ｂのフィンガ２Ｂを第２処理棚５０に向けて前進させる。一対のフィンガ２Ｂは、該第２処理棚５０の側方に位置する。

この後、第１ハンド３Ａのフィンガ２Ａは、保持位置から退避位置に向かう。図１１に示すように、第１ハンド３Ａの両フィンガ２Ａは、互いの間隔が広がるように水平移動し、半導体ウエハ９の下面から離れる。この両フィンガ２Ａの間隔が広がる移動路が、本発明における「第１の経路」である。
第１ハンド３Ａの両フィンガ２Ａが、互いの間隔が広がるように水平移動している間に、第２ハンド３Ｂのフィンガ２Ｂは、互いに接近するように水平移動する。この理由は、上記の如く、第１ハンド３Ａが第２処理棚５０の上段に半導体ウエハ９を載置してから、第２ハンド３Ｂが該第２処理棚５０の下段の保持位置に達するまでの時間を短縮する為である。第２ハンド３Ｂのフィンガ２Ｂは保持位置に達する。
第１ハンド３Ａのフィンガ２Ａと第２ハンド３Ｂのフィンガ２Ｂとは、互いに逆向きに水平移動するから、移動途中に一時的に重なる。しかし、両ハンド３Ａ、３Ｂのフィンガ２Ａ、２Ｂは、長手方向に直交する向きに移動するから、直ぐに重なった状態が解消される。即ち、両ハンド３Ａ、３Ｂのフィンガ２Ａ、２Ｂは重なった状態を維持しない。これにより、たとえ第１ハンド３Ａのフィンガ２Ａに付着したパーティクル等の塵芥が、下側の第２ハンド３Ｂのフィンガ２Ｂに向けて落下しても、第２ハンド３Ｂのフィンガ２Ｂに付着する可能性を低減することができる。

この後、図１２に示すように、第１ハンド３Ａのフィンガ２Ａは、長軸方向に沿って後方に水平移動して、基部４内の退避位置に達する。この両フィンガ２Ａが長軸方向に沿って後退する移動路が、本発明における「第２の経路」である。
この後、ロボットアーム６０が第２高さに上昇して、第２ハンド３Ｂが第２処理棚５０の下段に載置された半導体ウエハ９を保持する。基部４が更に右方に移動して、第２ハンド３Ｂは次の第３処理棚５１(図１参照)に向けて、下段に配置された半導体ウエハ９を搬送する。以下、両ハンド３Ａ、３Ｂは、各処理棚内の半導体ウエハ９を保持する保持位置と、基部４内に位置する退避位置との間の移動を繰り返しながら、各処理棚間を移動する。
尚、本実施形態のエンドエフェクタ１においても、第１ハンド３Ａ又は第２ハンド３Ｂのフィンガ２Ａ、２Ｂ上に爪片２２(図９(a)参照)を設け、保持位置にて半導体ウエハ９の周縁を外側から水平方向内側に押圧してもよい。これにより、該半導体ウエハ９の水平面内の位置が正確に位置決めされる。

図１３に示すように、第２ハンド３Ｂのフィンガ２Ｂが第２処理棚５０に向かって前方に移動し、且つ第１ハンド３Ａのフィンガ２Ａが待避位置に向かって後方に移動する際に、両ハンド３Ａ、３Ｂのフィンガ２Ａ、２Ｂが重なると、両フィンガ２Ａ、２Ｂは長手方向に沿って重なることになる。即ち、両ハンド３Ａ、３Ｂのフィンガ２Ａ、２Ｂは重なった状態を維持することになる。しかし、図１３に示すように、両ハンド３Ａ、３Ｂのフィンガ２Ａ、２Ｂが重なる部分は、カバー４０の下側に位置する。前記の如く、カバー４０によってダウンエアフローは基部４内に入ることが阻止されるから、第１ハンド３Ａのフィンガ２Ａに付着したパーティクル等の塵芥が、下側の第２ハンド３Ｂのフィンガ２Ｂに付着する可能性は低い。従って、本実施形態にあっては、両ハンド３Ａ、３Ｂのフィンガ２Ａ、２Ｂが「第２の経路」上にて重なっても、フィンガ２Ａに付着したパーティクル等の塵芥が、フィンガ２Ｂに付着する可能性は阻止される。

上記の各実施形態に記載されたエンドエフェクタにあっては、各フィンガ２Ａ、２Ｂが独立して移動し且つ個別に制御される。従って、例えば１のフィンガ２Ａと、該１のフィンガ２Ａに対して上下方向に離れて設けられたフィンガ２Ｂとを別個に移動させることができる。これにより、半導体ウエハ９を搬送する動作の態様が増える、即ち該半導体ウエハ９を搬送する態様に柔軟性を持たせることができる。
また、一対のフィンガ２Ａが個別に動作するから、例えば少なくとも一方のフィンガ２Ａを昇降可能に設けることもできる。これにより、１の処理棚内にて、一対のフィンガ２Ａにて半導体ウエハ９を保持した状態から、次の処理棚に半導体ウエハ９を搬送する際に、一方のフィンガ２Ａを昇降させて、半導体ウエハ９を保持した姿勢を変更することもできる。
また、１のフィンガ２Ａと該フィンガ２Ａに対して上下方向に離れて設けられたフィンガ２Ｂとが、保持位置と退避位置の間を移動している途中に、互いに長軸方向に沿って重なった状態が維持されない、又は全く重ならないから、１のフィンガ２Ａに対して下側に配列されたフィンガ２Ｂにパーティクル等の塵芥が付着する可能性を低減することができる。

上記記載では、両ハンド３Ａ、３Ｂ及び半導体ウエハ９は上下方向に２段配置されているとしたが、これは説明の便宜上であって、両ハンド３Ａ、３Ｂ及び半導体ウエハ９は上下方向に３段以上に亘って設けられてもよい。
また、保持位置において、爪片２２にて半導体ウエハ９の周縁を外側から保持すれば、半導体ウエハ９を保持したフィンガ２Ａ、２Ｂの姿勢を変えることができる。即ち、フィンガ２Ａ、２Ｂは水平面内から傾いても、該フィンガ２Ａ、２Ｂから半導体ウエハ９が落下することを防止することができる。

本発明は、板状部材を一対のフィンガにて複数の処理棚に亘って搬送するエンドエフェクタに有用である。

１ エンドエフェクタ
２Ａ フィンガ
２Ｂ フィンガ
３Ａ 第１ハンド
３Ｂ 第２ハンド
４ 基部
７ 駆動機構
８ 制御装置
９ 半導体ウエハ

Claims (7)

1. 第１方向に配列されて、各々が板状部材を前記第１方向に交差する平面内にて夫々保持し且つ夫々移動可能に構成された少なくとも２つのハンドと、該少なくとも２つのハンドの動作を制御する制御装置と、を備え、
   各ハンドは、前記板状部材を前記平面内で保持するように互いに離間した２つのフィンガを有し、各フィンガは前記板状部材を保持する保持位置と、該板状部材の保持を解除する退避位置との間を独立して移動可能に構成されており、
   前記制御装置は、各フィンガの保持位置と退避位置との間の移動動作を個別に制御するように構成されており、
   各フィンガは長軸を有し、両方の端部の間で前記板状部材を前記平面内で保持するように構成され、
   １のフィンガと該フィンガに対して前記第１方向に配列された他のフィンガは、前記制御装置によって、前記保持位置と退避位置との間を互いに反対側の位置に向けて動き、
   両フィンガは保持位置と退避位置間の移動途中にて、互いに長軸方向に沿って重なった状態の維持を避け、又は互いに全く重ならないように制御される、板状部材を搬送するエンドエフェクタ。
2. 各ハンドのフィンガは、一方の端部を中心に前記平面内を回転可能に設けられ、前記１のフィンガと、該フィンガに対して前記第１方向に配列された他のフィンガは、保持位置と退避位置との間で、互いに逆方向に回転する経路を通る、請求項１に記載のエンドエフェクタ。
3. 前記各ハンドの両フィンガは、前記平面内にて長軸方向に直交する方向に移動可能であり、前記保持位置から退避位置に至るまでは、両フィンガの間隔が拡がるような経路を通る、請求項１に記載のエンドエフェクタ。
4. 前記各ハンドの両フィンガは、前記平面内にて長軸方向に直交する方向及び長軸方向に沿う方向に移動可能であり、両フィンガは前記保持位置から前記退避位置へは、両フィンガの間隔が拡がる第１の経路と、前記保持位置から離れる向きに各フィンガの長軸方向に沿って動く第２の経路とを通って移動し、
   両フィンガは前記退避位置から前記保持位置へは、前記保持位置から前記退避位置へ至る移動とは逆向きに移動し、
   １のフィンガと、該フィンガに対して前記第１方向に沿って離れて設けられた他のフィンガとは、前記退避位置と前記保持位置との間を移動途中に、第１の経路もしくは第２の経路にて対向する、請求項１に記載のエンドエフェクタ。
5. 各ハンドのフィンガには、前記板状部材の周縁を外側から水平方向内側に押圧する爪片が設けられた、請求項１乃至４の何れかに記載のエンドエフェクタ。
6. 各ハンドのフィンガの退避位置に対応して、該フィンガが収納される基部が設けられ、該基部の上面にはカバーが被さる、請求項１乃至５の何れかに記載のエンドエフェクタ。
7. 請求項１乃至６の何れかに記載のエンドエフェクタを、ロボットアームの先端部に取り付けて構成される基板搬送用ロボット。

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