JP6049971B2 - エンドエフェクタを備えたロボット及びその運転方法 - Google Patents

エンドエフェクタを備えたロボット及びその運転方法 Download PDF

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Description

本発明は、エンドエフェクタを備えたロボット及びその運転方法に関わり、特に、複数枚の基板を同時に搬送可能なエンドエフェクタを備えたロボット及びその運転方法に関する。
半導体、液晶表示パネル等の製造においては、ウェハやガラス板等の基板の高速搬送、高クリーン化対応が益々求められている。特に、半導体製造分野においては、例えば、ウェハを収納したカセットから高速にてウェハを取り出し、搬入先の装置（又はカセット）内に搬送する（或いは逆に当該装置からカセットに搬送する）ための有効な手段が求められている。
一方で、ある種の装置からウェハを取り出すに際しては、その装置の特徴に応じて、その装置による処理を行う前のウェハと、処理後のウェハとで、搬送に用いるロボットのハンド（エンドエフェクタ）を区別する必要がある場合がある。
例えば、ウェハの洗浄装置におけるロボットにおいては、洗浄前の汚れた状態のウェハをハンドリングするためのハンドと、洗浄後のクリーンなウェハをハンドリングするためのハンドとを厳密に区別する必要がある。また、高温状態でウェハを処理する装置からウェハを搬出し又は搬入するためのロボットにおいては、高温のウェハをハンドリングするためのハンドと、常温のウェハをハンドリングするためのハンドとを区別する必要がある。
上述のウェハ搬送用ロボットにおいては、ロボットが２つのハンドを備えているものの、それぞれが特定のウェハのための専用のハンドとなっているために、２つのハンドの運用方法を工夫してスループットを高めようとしても限界がある。
ウェハ搬送のスループットを高めるためには、例えばロボットを複数台設置することが考えられるが、これでは設備コストが増大してしまい、スループットの増加によるコスト削減効果が相殺されてしまう。また、１つのウェハカセットに対して同時に２台のロボットがアクセスすることはできないので、スループットを高めるにも限界がある。
上述した状況に対応するためには、例えば、１本のロボットアームに対して、複数のハンドを、カセット内のウェハ配置ピッチにあわせて上下にずらして固定的に装着し、ウェハカセットから複数枚のウェハを同時に搬出し又は搬入することが者えられる。例えば、２つのハンドをウェハ配置ピッチにあわせて上下にずらしてロボットアームに装着すれば、２枚のウェハを同時に搬送することができる。
しかしながら、このように１本のロボットアームに複数のハンドを上下にずらして固定的に装着した場合、ウェハカセット内のスロット位置によっては、ウェハ挿入時に、未使用側のハンドが挿入済みのウェハ又はカセットと干渉して挿入不能となってしまうという問題がある。
例えば、１本のロボットアームに２つのハンドを装着したロボットによって、２５枚のウェハを収納可能なウェハカセットにウェハを搬入する場合を考える。搬出側の装置又はカセットから２枚ずつ取り出されたウェハはカセット内に順次移し替えられるが、最後の１枚のウェハを取り出してウェハカセット内に挿入しようとすると、ウェハを保持していない方のハンドが、搬入済みのウェハ又はカセットと干渉してしまう可能性がある。このため、２５枚目のウェハを搬送できないという事態が生じてしまう。
また、搬出側カセットの任意のスロット（例えばスロットＮｏ．１）から、搬入側カセットの任意の同じ又は別のスロット（例えばスロットＮｏ．３）に挿入する場合にも、既に挿入済みのウェハとの干渉の問題が生じる場合がある。
このように１つのロボットアームに複数のハンドを上下にずらして固定的に取り付けたロボットでは、その運用方法に制約があり、フレキシビリティに欠けるという問題がある。
本発明は、上述した状況に鑑みて成されたものであり、その目的は、基板搬送のスループットを高めることができると共に、基板搬送の運用方法におけるフレキシビリティの高いエンドエフェクタを提供することにある。また、本発明の目的は、同エンドエフェクタを備えたロボット及び同ロボットの運転方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明（１）は、ロボットのアームに装着されるように構成されたエンドエフェクタにおいて、各々が基板を保持できるように構成された複数のブレード部材であって、前記ブレード部材同士のブレード間隔を変更可能に構成された複数のブレード部材と、前記複数のブレード部材を支持するブレード支持部であって、前記ロボットによって前記複数のブレード部材と一体的に駆動されるブレード支持部と、前記複数のブレード部材のうちの少なくとも１つを他のブレード部材に対して移動させて前記ブレード間隔を変更するブレード駆動手段と、を備えたことを特徴とする。
本発明（２）は、上記発明（１）において、前記複数のブレード部材が、前記ブレード部材に保持された前記基板の表面に対して垂直な基板垂線方向に見たときに互いに重ならないように構成されている。
本発明（３）は、上記発明（１）又は（２）において、前記ブレード間隔が、前記ブレード部材に保持された前記基板の表面に対して垂直な基板垂線方向における間隔である。
本発明（４）は、上記発明（３）において、前記ブレード駆動手段による前記ブレード部材の移動方向が、前記基板垂線方向である。
本発明（５）は、上記発明（１）乃至（４）のいずれかにおいて、前記複数のブレード部材の各々は、前記基板が当接される基板保持部を有し、前記ブレード駆動手段によって前記ブレード間隔を縮めることにより、前記複数のブレード部材の基板保持部同士が略面一になるように構成されている。
本発明（６）は、上記発明（１）乃至（５）のいずれかにおいて、前記ブレード駆動手段によって前記ブレード間隔を縮めることにより、前記基板の表面に対して垂直な基板垂線方向における前記複数のブレード部材の全体の厚さが所定の厚さよりも小さくなるように構成されている。
本発明（７）は、上記発明（６）において、前記所定の厚さは、前記基板の複数段載置部における基板配置ピッチに対応する。
本発明（８）は、上記発明（６）において、前記所定の厚さは、前記基板の複数段載置部における隣接する載置部の間のブレード存在可能厚さである。
本発明（９）は、上記発明（１）乃至（８）のいずれかにおいて、前記ブレード駆動手段は、前記ブレード間隔について最大間隔と最小間隔のいずれかを選択的に規定するように構成されている。
本発明（１０）は、上記発明（９）において、前記ブレード駆動手段は、流体圧シリンダを含む。
本発明（１１）は、上記発明（１）乃至（８）のいずれかにおいて、前記ブレード駆動手段は、前記ブレード間隔について最大間隔と最小間隔との問で任意に規定できるように構成されている。
本発明（１２）は、上記発明（１１）において、前記ブレード駆動手段は、サーボモータを含む。
本発明（１３）は、上記発明（９）乃至（１２）のいずれかにおいて、前記複数のブレード部材は、少なくとも３つのブレード部材を含み、前記最大間隔は、隣接する一対の前記ブレード部材の組によって異なる。
本発明（１４）は、上記発明（９）乃至（１３）のいずれかにおいて、隣接する前記ブレード部材同士の間隔が前記最大間隔にある場合、隣接する前記ブレード部材同士の間隔をＤとし、前記基板の複数段載置部における基板配置ピッチをＰとすると、ｎＰ＜Ｄ＜（ｎ＋１）Ｐ（ｎは０を含む自然数）である。
本発明（１５）は、上記発明（１）乃至（１４）のいずれかにおいて、前記複数のブレード部材の各々が、前記基板を搬送する際に前記ブレード部材から前記基板が離脱しないように前記基板を固定する固定手段を有する。
本発明（１６）は、上記発明（１５）において、前記固定手段は、前記基板の縁部に解放可能に当接される可動当接部を有するエッジガイド機構を含む。
本発明（１７）は、上記発明（１６）において、前記ブレード駆動手段は、前記ブレード間隔について最大間隔と最小間隔のいずれかを選択的に規定するように構成されており、隣接する前記ブレード部材の前記可動当接部同士の間隔が前記最大間隔にあわせて設定されている。
本発明（１８）は、上記発明（１５）において、前記固定手段は、前記基板を真空吸着する吸着部を含む吸着機構を有する。
上記課題を解決するために、本発明（１９）は、ロボットのアームに装着されるように構成されたエンドエフェクタにおいて、各々が基板を保持できるように構成された複数のブレード部材であって、前記複数のブレード部材のうちの少なくとも１つのブレード部材が他のブレード部材に対して移動可能に構成されている、複数のブレード部材と、前記複数のブレード部材を支持するブレード支持部であって、前記ロボットによって前記複数のブレード部材と一体的に駆動されるブレード支持部と、前記少なくとも１つのブレード部材を前記他のブレード部材に対して移動させるブレード駆動手段であって、前記ブレード部材に保持された前記基板の表面に対して垂直な基板垂線方向において、前記少なくとも１つのブレード部材の基板保持面が前記他のブレード部材の基板保持面よりも基板保持側に位置する状態と、前記他のブレード部材の前記基板保持面が前記少なくとも１つのブレード部材の前記基板保持面よりも基板保持側に位置する状態とを切り換えるブレード駆動手段と、を備えたことを特徴とする。
本発明（２０）は、上記発明（１９）において、前記複数のブレード部材が、前記基板垂線方向に見たときに互いに重ならないように構成されている。
本発明（２１）は、上記発明（１９）又は（２０）において、前記ブレード駆動手段による前記ブレード部材の移動方向が、前記基板垂線方向である。
本発明（２２）は、上記発明（１９）乃至（２１）のいずれかにおいて、前記少なくとも１つのブレード部材の前記基板保持面と前記他のブレード部材の前記基板保持面との間の前記基板垂線方向における最大距離が、前記基板の複数段載置部における基板配置ピッチの範囲内である。
本発明（２３）は、上記発明（１９）乃至（２２）のいずれかにおいて、前記基板垂線方向における前記複数のブレード部材の全体の最大厚さが、前記基板の複数段載置部における隣接する載置部の問のブレード存在可能厚さ以下である。
本発明（２４）は、上記発明（１９）乃至（２３）のいずれかにおいて、前記複数のブレード部材の各々が、前記基板を搬送する際に前記ブレード部材から前記基板が離脱しないように前記基板を固定する固定手段を有する。
本発明（２５）は、上記発明（２４）において、前記固定手段は、前記基板の縁部に解放可能に当接される可動当接部を有するエッジガイド機構を含む。
本発明（２６）は、上記発明（２４）において、前記固定手段は、前記基板を真空吸着する吸着部を含む吸着機構を有する。
本発明（２７）によるロボットは、上記発明（１）乃至（１８）のいずれかのエンドエフェクタと、前記エンドエフェクタが装着されたアームと、を備えたことを特徴とする。
本発明（２８）によるロボットは、上記発明（１９）乃至（２６）のいずれかのエンドエフェクタと、前記エンドエフェクタが装着されたアームと、を備えたことを特徴とする。
本発明（２９）は、上記発明（２７）において、前記アームには、前記エンドエフェクタに加えて、前記エンドエフェクタとは独立して駆動可能な追加のエンドエフェクタが設けられている。
本発明（３０）は、上記発明（２８）において、前記アームには、前記エンドエフェクタに加えて、前記エンドエフェクタとは独立して駆動可能な追加のエンドエフェクタが設けられている。
本発明（３１）は、上記発明（３０）において、前記エンドエフェクタの前記ブレードの前記基板保持面と前記追加のエンドエフェクタのブレードの基板保持面との間隔が、前記基板の複数段載置部における基板配置ピッチである。
本発明（３２）は、上記発明（２９）又は（３０）において、前記追加のエンドエフェクタは、請求項１乃至２６のいずれか一項に記載のエンドエフェクタである。
本発明（３３）は、上記発明（２９）又は（３０）において、前記追加のエンドエフェクタは、各々が前記基板を保持できるように構成された複数のブレード部材を有し、前記追加のエンドエフェクタの前記ブレード部材同士の間隔が固定されている。
本発明（３４）は、上記発明（２７）のロボットの運転方法であって、前記エンドエフェクタの２つ以上のブレード部材を用いて２枚以上の前記基板を同時に搬送する工程と、前記ブレード駆動手段によって前記ブレード間隔を縮めた状態で、前記エンドエフェクタによって１枚の前記基板を搬送する工程と、を備えたことを特徴とする。
本発明（３５）は、上記発明（２９）乃至（３３）のいずれかのロボットの運転方法であって、前記エンドエフェクタ及び前記追加のエンドエフェクタの両方を用いて複数の前記基板を同時に搬送する工程と、前記エンドエフェクタ又は前記追加のエンドエフェクタのいずれか一方を用いて１枚又は複数の前記基板を搬送する工程と、を備えたことを特徴とする。
本発明（３６）は、上記発明（２８）のロボットの運転方法であって、前記少なくとも１つのブレード部材と前記他のブレード部材とで適用条件を変えることを特徴とする。
本発明（３７）は、上記発明（３６）において、前記適用条件が、クリーン用と非クリーン用との使い分け、及び／又は、高温用と低温用との使い分けに関するものである。
図１は、本発明の一実施形態によるエンドエフェクタを備えたロボットを示した斜視図である。 図２は、図１に示したロボットのエンドエフェクタの部分を拡大して示した斜視図である。 図３は、図１に示したロボットのエンドエフェクタの概略構成を示した図であり、上下のブレードが離間した状態を示している。 図４は、図１に示したロボットのエンドエフェクタの概略構成を示した図であり、上下のブレードが近接した状態を示している。 図５は、図１に示したロボットにおいてエンドエフェクタの上下のブレードが近接した状態を示している。 図６は、図５に示したロボットのエンドエフェクタの部分を拡大して示した斜視図である。 図７は、図２に示したエンドエフェクタのエッジガイド機構の可動当接部及びその周辺部分を拡大して示した図である。 図８は、図１に示したロボットのエンドエフェクタの変形例として、３つのブレード部材を備えたエンドエフェクタを示した概略平面図である。 図９は、図８に示したエンドエフェクタの概略側面図である。 図１０は、図１に示したロボットのエンドエフェクタのためのブレード昇降駆動機構の変形例を示した概略斜視図である。 図１１は、図１に示したロボットのエンドエフェクタの変形例として、ウェハ吸着機構を設けたエンドエフェクタを示した概略平面図である。 図１２は、図１に示したロボットのエンドエフェクタの変形例として、ウェハ落し込み機構を設けたエンドエフェクタを示した概略側面図である。 図１３は、図１に示したロボットのエンドエフェクタの変形例として、ウェハ囲い込み機構を設けたエンドエフェクタを示した概略側面図である。 図１４は、図１に示したエンドエフェクタを、図１に示したロボットとは異なるタイプのロボットに装着した状態を示した概略斜視図である。 図１５は、本発明によるロボットを用いたウェハ搬送シーケンスのパターン１を示した図である。 図１６は、本発明によるロボットを用いたウェハ搬送シーケンスのパターン２を示した図である。 図１７は、本発明によるロボットを用いたウェハ搬送シーケンスのパターン３を示した図である。 図１８は、本発明によるロボットを用いたウェハ搬送シーケンスのパターン４を示した図である。 図１９は、本発明によるロボットを用いたウェハ搬送シーケンスのパターン５の前半を示した図である。 図２０は、本発明によるロボットを用いたウェハ搬送シーケンスのパターン５の後半を示した図である。 図２１は、本発明の他の実施形態によるロボットのエンドエフェクタの概略構成を示した図であり、可動ブレードが最上位置にある状態を示している。 図２２は、図２１に示したエンドエフェクタにおいて、可動ブレードが最下位置にある状態を示している。 図２３は、本発明によるロボットを用いたウェハ搬送シーケンスの他のパターンの前半を示した図である。 図２４は、図２３に示したウェハ搬送シーケンスの後半を示した図である。
以下、本発明の一実施形態によるエンドエフェクタを備えたロボット及びその運転方法について、図面を参照して説明する。
図１に示したように本実施形態によるロボット１は、ロボットベース２を備え、このロボットベース２には昇降主軸３が設けられている。この昇降主軸３は、ロボットベース２内に設けられた昇降駆動機構及び回転駆動機構によって、第１垂直軸Ｌｌに沿って昇降可能且つその周りに回転可能である。
昇降主軸３の上端には第１アーム４の基端部が装着されており、第１アーム４の先端部には、第２アーム５の基端部が第２垂直軸」２周りに回転可能に装着されている。第２アーム５の先端部には、第１エンドエフェクタ６及び第２エンドエフェクタ７が、第３垂直軸Ｌ３周りに互いに独立して回転可能に上下に設けられている。
なお、ロボット１の第１エンドエフェクタ６及び第２エンドエフェクタ７は、基本的に共通の構成を備えており、半導体ウェハＷの搬送に適したものである。
図２に示したようにロボット１の第１エンドエフェクタ６は、ブレード支持部８を備えており、このブレード支持部８は、第２アーム５の先端部に、第３垂直軸Ｌ３周りに回転可能に装着されている。ブレード支持部８には、ウェハＷをそれぞれ保持できるように構成された可動ブレード９及び固定ブレード１０が設けられている。
同様に、第２エンドエフェクタ７は、第２アーム５の先端部に第３垂直軸Ｌ３周りに回転可能に設けられたブレード支持部１１を備えており、このブレード支持部１１には、ウェハＷをそれぞれ保持できるように構成された可動ブレード１２及び固定ブレード１３が設けられている。
第１エンドエフェクタ６のブレード支持部８は、ロボット１の支持部駆動手段３０によって第３垂直軸Ｌ３周りに回転駆動される。また、第２エンドエフェクタ７のブレード支持部１１は、ロボット２の支持部駆動手段３１によって第３垂直軸Ｌ３周りに回転駆動される。第１エンドエフェクタ６と第２エンドエフェクタフとは、それぞれの支持部駆動手段３０、３１によって、第３垂直軸Ｌ３周りに互いに独立して回転駆動される。
さらに、第１エンドエフェクタ６には、ウェハＷの縁部に解放可能に当接される可動当接部１４と、この可動当接部１４を進退駆動するエアシリンダ１５と、を備えたエッジガイド機構（固定手段）１６が設けられている。このエッジガイド機構１６は、上側のウェハＷと下側のウェハＷのそれぞれに対応して設けられ、互いに独立に駆動される。
なお、これらのエッジガイド機構１６は、ウェハＷの固定に用いられると共に、ウェハＷの存在を確認するための検出手段としても機能する。
第２エンドエフェクタ７にも、同様の上下一対のエッジガイド機構が設けられている。
次に、図３及び図４を参照して、第１エンドエフェクタ６において可動ブレード９を昇降駆動するブレード駆動手段について説明する。なお、図３及び図４においては、理解を容易にするために可動ブレード９と固定ブレード１０の各先端部を前後方向に揃えて表示している（実際には図２に示したように各先端部は前後にずれている）。
第１エンドエフェクタ６のブレード支持部８内にはエアシリンダ１７が設けられており、このエアシリンダ１７のプランジャ１８の先端に可動ブレード９の基端部が取り付けられている。さらにブレード支持部８内には、可動ブレード９の昇降動作を案内支持するための昇降ガイド１９が設けられている。昇降ガイド１９には、可動ブレード９の上限位置及び下限位置を規定する上側ストッパー１９Ａ及び下側ストッパー１９Ｂが設けられている。
そして、エアシリンダ１７のプランジヤ１８を上下に進退駆動することにより、可動ブレード９を昇降駆動することができる。これにより、可動ブレード９と固定ブレード１０の垂直方向の間隔（第３垂直軸Ｌ３方向の間隔）を変更することができる。
なお、第２エンドエフェクタ７は、上述した第１エンドエフェクタ６と共通の構成を備えている。
図４乃至図６に示したように本実施形態においては、エアシリンダ１７によって可動ブレード９を下限位置まで降下させることにより、固定ブレード１０が可動ブレード９の内側に位置する（図６参照）。すなわち、可動ブレード９と固定ブレード１０とが入子模様となっており、ブレードに垂直な方向に見たときに互いに重ならないように構成されている。そして、エアシリンダ１７によって可動ブレード９が下限位置まで降下されることにより、可動ブレード９のウェハ保持面９Ａと国定ブレード１０のウェハ保持面１０Ａとが略面一になる。
また、ウェハ保持面９Ａ、１０Ａに隣接して、ウェハＷのエッジが当接されてブレード９、１０上でウェハを位置決めする位置決め部９Ｂ、１０Ｂがそれぞれ設けられている。そして、図４に示したようにウェハ保持面９Ａとウェハ保持面１０Ａとが略画一になった状態においては、位置決め部９Ｂと位置決め部１０Ｂとが共に、ウェハＷのエッジに沿った円周上に位置しており、位置決め部９Ｂ及び位置決め部１０Ｂの両方が１枚のウェハＷのエッジに当接されてウェハＷが位置決めされる。
このように本実施形態においては、エアシリンダ１７のプランジャ１８を上下に進退駆動することにより、可動ブレード９と固定ブレード１０との上下方向の間隔について、最大間隔（図３：ブレード離間状態）と最小間隔（図４：ブレード近接状態）のいずれかを選択的に規定することができる。好ましくは、最小間隔は０である。
なお、図２に示した上下一対のエッジガイド機構１６の可動当接部１４は、可動ブレード９と固定ブレード１０との上下方向の間隔が最大間隔（図３：ブレード離間状態）にある場合に各ウェハＷの縁部に当接できるように配置されている。
すなわち、本実施形態においては、各エンドエフェクタ６、７における上下一対の可動当接部１４、１４同士の上下間隔が固定されており、図７に示したように、上下一対のブレード９、１０の上下間隔が最大である場合に、各可動当接部１４、１４が各ブレード９、１０に保持された各ウェハＷの縁部に当接できるように位置決めされている。
なお、可動ブレード９に連動して上側の可動当接部１４が上下動するように構成することもできるが、本実施形態において上側の可動当接部１４によるウェハＷの固定が必要となるのは可動ブレード９が上方に位置しているときなので、エッジガイド機構１６の構造の複雑化を避けるために上下一対の可動当接部１４の上下間隔を固定している。
可動ブレード９と固定ブレード１０との上下方向の最大間隔をＤとし、複数のウェハＷを収納するためのカセット（ＦＯＵＰ：Front Opening Unified Pod）におけるウェハ配置ピッチをＰとした場合、ｎ Ｐ＜Ｄ＜（ｎ＋１）Ｐ（ｎは０を含む自然数）となるように最大間隔Ｄを設定する。或いは、好ましくは、ｎＰ＜Ｄ≦（ｎ＋１）Ｐ（ｎは０を含む自然数）である。
好ましくは、ｎ＝０、即ち、最大間隔Ｄが０よりも大きく、ウェハ配置ピッチＰ（１ピッチ）よりも小さい。ここで、カセット（ＦＯＵＰ）は、ＳＥＭＩ（Semiconductor Equipment and Materials International）規格に基づいて製造されたものとすることができる。
なお、本実施形態においては、外側のブレードを可動ブレード９とし、内側のブレードを固定ブレード１０としたが、これとは逆に内側のブレードを可動ブレードとし、外側のブレードを固定ブレードとしても良い。或いはまた、両方のブレードを可動ブレードとしても良く、要するに両ブレード間の上下間隔を変更できる構成であれば良い。
上記実施形態の変形例としては、図８及び図９に示したように２つ（又は３つ以上）の可動ブレード９、９’（及びそれぞれの駆動手段）を設けることもできる。この場合、図９に示したように、上側の可動ブレード９と下側の可動ブレード９’との最大間隔Ｄｌと、下側の可動ブレード’と固定ブレード１０との最大間隔Ｄ２とを変えても良いし、同じにしても良い。なお、図９においては、理解を容易にするために各ブレード９、９’、１０の先端部を前後方向に揃えて表示している。
また、可動ブレード９の昇降駆動手段として、エアシリンダ１７に代えてサーボモータを用いることもできる。この例においては、可動ブレード９と固定ブレード１０との上下方向の間隔を、最大間隔（図３：ブレード離間状態）と最小間隔（図４：ブレード近接状態）との間で任意に規定することができる。この場合、可動ブレード９用のエッジガイド機構１６の可動当接部１４は、可動ブレード９の昇降範囲にあわせて、上下方向にある程度幅広に形成する。
また、可動ブレード９の昇降駆動手段として、エアシリンダ１７に代えて、図１０に示したような回転による昇降駆動機構を採用することもできる。この昇降駆動機構においては、図１０（Ａ）に示した寝かせた状態にある一対の可動支持部材２０を、図１０（Ｂ）に示したように落とすことにより、可動ブレード９が可動支持部材２０によって押し下げられ、固定ブレード１０に対して下降させることができる。
また、図１１に示したように、エッジガイド機構１６に代えて、ウェハを真空吸着する吸着部２１（本例では３つ及び１つ）を有する吸着機構を設けても良い。
また、図１２に示したようにウェハＷの外形に合わせて配置した複数の爪部材２２で形成した凹部の中にウェハＷを落とし込むようにしても良い。
また、図１３に示したようにウェハＷの外形に合わせて配置した複数のピン部材２３でウェハＷを囲い込むようにしても良い。
また、ウェハＷとブレードのウェハ保持面との間に摩擦を生じさせる摩擦保持方式によってウェハＷを保持するようにしても良いし、非接触式（流体式、静電気式、超音波等）の保持方法によってウェハＷを保持することもできる。
また、上記実施形態の説明ではブレード９を可動としてブレード１０を固定としたが、ブレード９を固定としてブレード１０を可動としても良く、ブレード９及びブレード１０の両方を可動としても良い。要するに複数のブレードの間隔を変更できる構成であれば良い。
また、上記実施形態の説明ではエッジガイド機構１６は上側のウェハＷと下側のウェハＷのそれぞれに対応して設けられるとしたが、上下のウェハＷに共通のエッジガイド機構を設けても良い。この場合、上下のウェハＷの位置ずれを吸収するためにエッジガイド機構に弾性要素を含むことが望ましい。
また、上記実施形態の説明ではブレード９とブレード１０の各先端部が前後にずれているとしたが、ブレードの形状によっては前後に揃っていても良い。
また、上記実施形態の説明ではストッパー１９Ａ、１９Ｂはエアシリンダ１７とは独立して設けられるとしたが、ストッパーはエアシリンダに内蔵されていても良い。
また、上記実施形態の説明では複数のウェハの載置部としてカセット（ＦＯＵＰ）を例にとったが、カセットに限らず、複数のウェハを載置できる複数段載置部であれば良い。この場合、複数段に配置されるウェハ同士の間隔は一定でなくても良い。また、複数段載置部が複数種類存在する場合には、少なくともその中の１つについて前述の関係が成り立てばよい。
また、本実施形態においては２台のエンドエフェクタ６、７を設けているが、これを１台とすることもできるし、３台以上装着することもできる。或いは、２台のエンドエフェクタの内の一方を、上下間隔が固定された複数の固定ブレードを有する固定ブレード式のエンドエフェクタにすることもできる。要するに、本実施形態における可動ブレード式のエンドエフェクタと固定ブレード式のエンドエフェクタとを適宜組み合わせることができる。
また、本実施形態においては、ブレード近接状態において、可動ブレード９のウェハ保持面９Ａと固定ブレード１０のウェハ保持面１０Ａとが略面一になるようにしたが、ブレード近接状態において両ブレード９、１０全体の上下方向の厚さが、ウェハカセットのウェハ配置ピッチよりも小さくなるようにすれば、必ずしも略面一にしなくても良い。
両ブレード９、１０全体の上下方向の厚さが、隣接する載置部の間のブレード存在可能厚さ（ブレードが存在可能な厚さの最大値）以下となるようにすれば良い。ここで、隣接する載置部の間のブレード存在可能厚さとは、ブレード又はブレード上にウェハが存在する場合にはブレード及びウェハが、載置部及び載置部に載置されているウェハと干渉することなく隣接する載置部の間に挿入され得るようなブレード又はブレード上にウェハが存在する場合にはブレード及びウェハ全体の最大厚さのことをいう。
なお、ここで言及している「両ブレード９、１０全体の上下方向の厚さ」とは、あくまでもウェハカセット（ＦＯＵＰ）の中に挿入される部分のブレードに関するものであり、ウェハカセットの中に挿入されない部分の厚さについては、ここでは不問である。
また、本実施形態によるエンドエフェクタ６は、図１４に示したようなロボット１’に装着することもできる。このロボット１’は、エンドエフェクタ６を水平方向に駆動する水平駆動アーム２４と、この水平駆動アーム２４を垂直軸Ｌ周りに回転駆動する回転駆動アーム２５と、この回転駆動アーム２５を支持する水平支持部材２６を昇降駆動する昇降駆動アーム２７を備えている。
また、図１及び図１４では基板を水平状態で搬送するロボットを例示したが、本発明によるエンドエフェクタを装着可能なロボットはこのようなロボットに限定されず、非水平状態（例えば垂直状態）で基板を搬送するロボットに装着することもできる。
このように、ロボットとしては、エンドエフェクタを自動で所望の位置に位置させることができる任意の装置が採用され得る。
また、本発明によるエンドエフェクタの搬送対象は、上述した半導体ウェハ（円形基板）に限定されるものではなく、例えば、液晶表示パネルのガラス基板（方形基板）や、ソーラーパネルのガラス基板（方形基板）等を搬送することもできる。
次に、本実施形態によるロボットの運転方法について説明する。
本実施形態によるロボットの運転方法は、第１エンドエフェクタ６の可動ブレード９及び固定ブレード１０の両方を用いて２つのウェハＷを同時に搬送する第１の工程（図２）と、可動ブレード部材９と固定ブレード１０とを上下方向に近接させて（ブレード近接状態）、第１エンドエフェクタ６によって１枚のウェハを搬送する第２の工程（図６）と、を備える。
第１の工程においては、第１エンドエフェクタ６と同時に第２エンドエフェクタ７を使用しても良いし、第１エンドエフェクタ６を単独で使用しても良い。
また、第１の工程に先だって第２の工程を実施することもできるし、第１の工程と第２の工程とを適宜組み合わせて所望のシーケンスでウェハＷを搬送することもできる。
図１５乃至図２０に、各種のウェハ搬送シーケンスを例示する。
図１５に示したパターン１においては、まず、図中右側のカセット２９から第１エンドエフェクタ６によって一番下のウェハ２枚を取り出し、それを図中左側のカセット２９の一番下に入れ込む。次に、右のカセット２９から、先ほど取ったウェハのさらに上のウェハ２枚を取り出し、それを左のカセット２９の先ほど置いたウェハの上に入れ込む。次に、第１エンドエフェクタ６の可動ブレード９を駆動して、可動ブレード９のウェハ保持面９Ａと固定ブレード１０のウェハ保持面１０Ａとを略面−の状態にして、右のカセット２９の一番上のウェハを取り出し、それを左のカセット２９の一番上に入れ込む。
この図１５に示したパターン１では、第１エンドエフェクタ６を用いて、最上段ではウェハＷを１枚移載し、その他の段ではウェハを２枚移載することで、ロボット１とウェハカセット２９との干渉を回避できる。
図１６に示したパターン２においては、まず、右のカセット２９から第１エンドエフェクタ６によって一番上のウェハ２枚を取り出し、それを左のカセット２９の一番上に入れ込む。次に、右のカセット２９から、先ほど取ったウェハのさらに下のウェハ２枚を取り出し、それを左のカセット２９の先ほど置いたウェハの下に入れ込む。次に、第１エンドエフェクタ６のウェハ保持面９Ａとウェハ保持面１０Ａとを略面−の状態にして、右のカセット２９の一番下のウェハを取り出し、それを左のカセット２９の一番下に入れ込む。
この図１６に示したパターン２では、最下段ではウェハＷを１枚移載し、その他の段ではウェハＷを２枚移載することで、ロボット１とウェハＷとの干渉を回避できる。
図１７に示したパターン３においては、左のカセット２９の一番上と中段にそれぞれ一枚のウェハがある状態において、右のカセット２９から第１エンドエフェクタ６によってウェハ２枚を取り出し、それを左のカセット２９の一番下に入れ込む。次に、第１エンドエフェクタ６のウェハ保持面９Ａとウェハ保持面１０Ａとを略面−の状態にして、右のカセット２９の一番下のウェハを取り出し、それを左のカセット２９の一番上のウェハと中段のウェハの間に入れ込む。
この図１７に示したパターン３では、２段連続で空いている段にはウェハＷを２枚移載し、それ以外の段ではウェハＷを１枚移載することで、ロボット１とウェハＷとの干渉を回避できる。
図１８に示したパターン４においては、第１エンドエフェクタ６のウェハ保持面９Ａとウェハ保持面１０Ａとを略面−の状態にして、右のカセット２９からウェハ１枚を取り出し、それを載置可能な場所２８に移載する。この図１８に示したパターン４では、まとめてウェハＷを移載するときは２枚ずつ移載でき、ウェハＷを１枚だけ移載する必要があるとき（例えば、１枚のウェハＷのみを載置可能な場所２８にウェハＷを移載する場合や、ウェハカセット２９の中の特定の１枚のウェハＷのみを移載する場合等）は、１枚のウェハＷのみを移載できるので、ウェハＷのハンドリングが柔軟かつ短時間で行える。
図１９及び図２０に示したパターン５においては、まず、右のカセット２９から第２エンドエフェクタフによって一番下のウェハ２枚を取り出し、続いて第１エンドエフェクタ６によって、その上のウェハ２枚を取り出す。次に、第２エンドエフェクタ７上のウェハ２枚を左のカセット２９の一番下に入れ込み、続いて、第１エンドエフェクタ６上のウェハ２枚を、先ほど置いたウェハの上に入れ込む。次に、第１エンドエフェクタ６のウェハ保持面９Ａとウェハ保持面１０Ａとを略面−の状態にして、右のカセット２９の一番上のウェハ１枚を取り出し、左のカセット２９の一番上に入れ込む。
この図１９及び図２０に示したパターン５では、第１エンドエフェクタ６と第２エンドエフェクタフの両方を用いることにより、一度で４枚（２枚＋２枚）、３枚（２枚＋１枚）、２枚（１枚＋１枚、２枚＋０枚）、１枚（１枚＋０枚）の移載が可能となり、ウェハＷのハンドリングが柔軟かつ短時間に行える。
なお、ウェハ及びカセットの代表的な寸法を以下に例示する。
直径１５０ｍｍ（６インチ）のウェハの厚さは０．６２５ｍｍであり、カセットのピッチは４．７６ｍｍである。
直径２００ｍｍ（８インチ）のウェハの厚さは０．７２５ｍｍであり、カセットのピッチは６．３５ｍｍである。
直径３００ｍｍ（１２インチ）のウェハの厚さは０．７７５ｍｍであり、カセットのピッチは１０ｍｍである。
例えば、直径３００ｍｍのウェハの場合、隣接する載置部の間のブレード存在可能厚さは、１０ｍｍ−０．７７５ｍｍで９．２２５ｍｍである。
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
上述した実施形態は、主として、１つのエンドエフェクタに複数枚のウェハを保持させる場合と１枚のウェハを保持させる場合とを切り換えることを狙ったものである。これに対して次に述べる実施形態は、１つのエンドエフェクタにおいて、その適用によってブレード面を切り換えることを主に狙ったものである。
すなわち、本実施形態においては、上述した第１エンドエフェクタ６及び第２エンドエフェクタ７の少なくとも一方において（以下、第１エンドエフェクタ６を例にとって説明する。）、可動ブレード９及び固定ブレード１０とで適用を変える。例えば、可動ブレード９をクリーンブレードとして使用し、国定ブレード１０を非クリーンブレードとして使用する。或いは、可動ブレード９を高温用ブレードとして使用し、国定ブレード１０を低温用ブレードとして使用する。なお、本実施形態においては一方のブレード９を可動とし、他方のブレード１０を固定としているが、両方を可動ブレードとすることもできる。
そして本実施形態においては、図３及び図４に示した上側ストッパー１９Ａ及び下側ストッパー１９Ｂの位置を、図２１及び図２２に示したように変更している。即ち、上側ストッパー１９Ａが、上述した実施形態（図３、図４）の場合に比べて低い位置にあり、下側ストッパー１９Ｂも、上述した実施形態の場合に比べて僅かに低い位置にある。
図２２に示したように本実施形態においては、可動ブレード９が最下位置（下側ストッパー１９Ｂに当接する位置）にある場合、可動ブレード９のウェハ保持面９Ａと固定ブレード１０のウェハ保持面１０Ａとが面一にはならず、固定ブレード１０のウェハ保持面１０Ａが基板保持側（図２２中の上側）に僅かに突出した状態になる。
一方、可動ブレード９が最上位置（上側ストッパー１９Ａに当接する位置）にある場合には、可動ブレード９のウェハ保持面９Ａが、固定ブレード１０のウェハ保持面１０Ａよりも、基板保持側に僅かに突出した状態になる。
なお、図２１及び図２２においては、水平方向に見て両ブレード９、１０が重ならない構成を示しているが、両ブレード９、１０の一部が重なり合うような位置関係とすることもできる。
このように本実施形態においては、エアシリンダ１７によって可動ブレード９を昇降駆動することにより、可動ブレード９が固定ブレード１０よりも基板保持側に突出する状態と、逆に固定ブレード１０が可動ブレード９よりも基板保持側に突出する状態とを切り換えることができる。
また、本実施形態においては、可動ブレード９又は固定ブレード１０が、搬送対象のウェハＷが載っているカセット（ＦＯＵＰ）２９内のスロットに隣接するスロットと干渉することを防止するために、使用する適用のブレードのウェハ保持面と使用しない適用のブレードのウェハ保持面との距離が基板配置ピッチＰの範囲内となるように、上側ストッパー１９Ａと下側ストッパー１９Ｂとの上下間隔が設定されている。
本実施形態においては、可動ブレード９が、固定ブレード１０と面一になる状態を０ｍｍとして、上方及び下方に移動可能であるが、その昇降距離については、（ａ）使用しない適用のブレードが、使用する適用のブレードを避け、かつ、（ｂ）使用しない適用のブレードが、搬送対象のウェハＷが載っているカセット（ＦＯＵＰ）２９内のスロット以外のスロット及びこれらのスロットに載っているウェハＷに干渉しない範囲で任意に設定することができる。
前記（ａ）の条件を満たすためには、使用する適用のブレードのウェハ保持面と使用しない適用のブレードのウェハ保持面との距離が少なくとも０ｍｍより大きいことが必要である。また、前記（ｂ）の条件を満たすためには、例えば、基板垂線方向における複数のブレードの全体の最大厚さが、基板の複数段載置部における隣接する載置部の間のブレード存在可能厚さ（ブレードが存在可能な厚さの最大値）以下となるようにすれば良い。ブレード、エンドエフェクタ（ハンド）、カセット（ＦＯＵＰ）の製作誤差や搬送装置動作時の振動等を考慮して、使用する適用のブレードのウェハ保持面と使用しない適用のブレードのウェハ保持面との距離を、ウェハ配置ピッチの５〜３０％とすることが特に好ましい。
なお、固定ブレード１０の位置を基準とした、可動ブレード９の上方への移動距離と下方への移動距離は、必ずしも一致させる必要はない。
本実施形態においては、第１エンドエフェクタ６によって１度に２枚のウェハを取ることはできないが、第１エンドエフェクタ６と第２エンドエフェクタ７との間隔を基板配置ピッチＰに設定することにより、全体として２枚のウェハを一度に取るようにすることができる。
本実施形態によれば、例えば、可動ブレード９をクリーン用とし、固定ブレード１０を非クリーン用とすることができる。そして、クリーンなウェハＷを取る際には可動ブレード９を固定ブレード１０よりも上方（基板保持側）に位置させ、一方、非クリーンなウェハＷを取る際には可動ブレード９を下方に退避させて固定ブレード１０が上方に突出した状態とする。このように本実施形態においては、１つのエンドエフェクタを、クリーン用と非クリーン用とで共用することが可能となる。
なお、本実施形態においては、使わない適用のブレードを下方に避ける構成としているが、使わない適用のブレードを上方に避ける構成を採用することもできる。
図３及び図４に示した上述の実施形態においても、例えば、第１エンドエフェクタ６の２つのブレード９、１０をクリーン用として、第２エンドエフェクタ７の２つのブレード１２、１３を非クリーン用として、エンドエフェクタ毎に適用を変えるという運用方法も考えられるが、上記特徴を備えた本実施形態（図２１及び図２２）においては、以下で図２３及び図２４を参照して説明するように、ウェハＷを２枚ずつ搬送することが可能になる。
図２３及び図２４に示した例においては、第１エンドエフェクタ６及び第２エンドエフェクタフの両方が図２１及び図２２に示した構成を備えており、それぞれの可動ブレード９がクリーン用とされ、それぞれの固定ブレード７が非クリーン用とされている。
本例においては、まず、図２３に示したように、第２エンドエフェクタ７の可動ブレード１２によって、カセット２９の一番下のクリーンなウェハＷを取り出す。続いて、図２４に示したように、第１エンドエフェクタ６の可動ブレード９によって、カセット２９の一番上のクリーンなウェハＷを取り出す。このようにして２枚のクリーンなウェハＷを同時に保持した状態で、ロボット１を駆動して、２枚同時に搬送先の他のカセット等に移送する。
なお、図２３及び図２４においては単純化のため、使用しないエンドエフェクタ（ハンド）が前後方向に退避することとしているが、紙面上下方向軸周りの回転によって紙面奥行き方向に退避させるようにしても良い。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の範囲内で適宜変更することができる。

Claims (13)

  1. ロボットのアームに装着されるように構成されたエンドエフェクタにおいて、
    各々が基板を保持できるように構成された複数のブレード部材であって、前記複数のブレード部材のうちの少なくとも１つのブレード部材が他のブレード部材に対して移動可能に構成されている、複数のブレード部材と、
    前記複数のブレード部材を支持するブレード支持部であって、前記ロボットによって前記複数のブレード部材と一体的に駆動されるブレード支持部と、
    前記少なくとも１つのブレード部材を前記他のブレード部材に対して移動させるブレード駆動手段であって、前記ブレード部材に保持された前記基板の表面に対して垂直な基板垂線方向において、前記少なくとも１つのブレード部材の基板保持面が前記他のブレード部材の基板保持面よりも基板保持側に位置する状態と、前記他のブレード部材の前記基板保持面が前記少なくとも１つのブレード部材の前記基板保持面よりも基板保持側に位置する状態とを切り換えるブレード駆動手段と、を備え、
    前記複数のブレード部材の各々が、前記基板を搬送する際に前記ブレード部材から前記基板が離脱しないように前記基板を固定する固定手段を有し、
    前記固定手段は、前記基板の縁部に解放可能に当接される可動当接部を有するエッジガイド機構を含み、
    前記複数のブレード部材の各々の前記エッジガイド機構は、互いに独立に駆動されるように構成されている、エンドエフェクタ。
  2. 前記複数のブレード部材が、前記基板垂線方向に見たときに互いに重ならないように構成されている、請求項１記載のエンドエフェクタ。
  3. 前記ブレード駆動手段による前記ブレード部材の移動方向が、前記基板垂線方向である、請求項１又は２に記載のエンドエフェクタ。
  4. 前記少なくとも１つのブレード部材の前記基板保持面と前記他のブレード部材の前記基板保持面との間の前記基板垂線方向における最大距離が、前記基板の複数段載置部における基板配置ピッチの範囲内である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエンドエフェクタ。
  5. 前記基板垂線方向における前記複数のブレード部材の全体の最大厚さが、前記基板の複数段載置部における隣接する載置部の間のブレード存在可能厚さ以下である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のエンドエフェクタ。
  6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載のエンドエフェクタと、前記エンドエフェクタが装着されたアームと、を備えたことを特徴とするロボット。
  7. 前記アームには、前記エンドエフェクタに加えて、前記エンドエフェクタとは独立して駆動可能な追加のエンドエフェクタが設けられている、請求項６記載のロボット。
  8. 前記エンドエフェクタの前記ブレード部材の前記基板保持面と前記追加のエンドエフェクタのブレード部材の基板保持面との間隔が、前記基板の複数段載置部における基板配置ピッチである、請求項７記載のロボット。
  9. 前記追加のエンドエフェクタは、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のエンドエフェクタである、請求項７記載のロボット。
  10. 前記追加のエンドエフェクタは、各々が前記基板を保持できるように構成された複数のブレード部材を有し、前記追加のエンドエフェクタの前記ブレード部材同士の間隔が固定されている、請求項７に記載のロボット。
  11. 請求項７乃至１０のいずれか一項に記載のロボットの運転方法であって、
    前記エンドエフェクタ及び前記追加のエンドエフェクタの両方を用いて複数の前記基板を同時に搬送する工程と、
    前記エンドエフェクタ又は前記追加のエンドエフェクタのいずれか一方を用いて１枚又は複数の前記基板を搬送する工程と、を備えたことを特徴とするロボットの運転方法。
  12. 請求項６記載のロボットの運転方法であって、
    前記少なくとも１つのブレード部材と前記他のブレード部材とで適用条件を変えることを特徴とするロボットの運転方法。
  13. 前記適用条件が、クリーン用と非クリーン用との使い分け、及び／又は、高温用と低温用との使い分けに関するものである、請求項１２記載のロボットの運転方法。
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