JP6296164B2 - ロボットシステムおよび搬送方法 - Google Patents

Description

開示の実施形態は、ロボットシステムおよび搬送方法に関する。

従来、局所クリーン装置内に形成された空間に水平多関節ロボットを配設したロボットシステムが知られている。かかる水平多関節ロボットは、ウェハなどの基板を、基板収納用のカセットや半導体製造プロセスにおける処理装置へ搬出入する。

また、かかるロボットシステムとして、昇降機構を有しない水平多関節ロボットと、昇降機構を有するカセットとを用いて基板の搬送を行うものがある（たとえば、特許文献１参照）。

特開平８−２７４１４０号公報

しかしながら、上述した従来技術には、設備のスペース効率を高める点で更なる改善の余地がある。

具体的には、上述した従来技術では、カセットの昇降に必要なスペースが、機材を配置するなど有効に活用することができないスペース、いわゆるデッドスペースとなってしまう。このため、設備のスペース効率が低下する。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、設備のスペース効率を高めることができるロボットシステムおよび搬送方法を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係るロボットシステムは、ロボットと、保持部と、制御装置とを備える。前記ロボットは、それぞれが基板を保持可能な一対のハンドを異なる高さで支持するアーム部と、該アーム部を前記ハンドの高さの差よりも大きい昇降範囲で昇降させる昇降部とを有する。前記保持部は、前記ハンドの到達範囲が重複する重複範囲で前記基板を保持する。前記制御装置は、前記アーム部を昇降させつつ、前記保持部を経由して前記ハンドの一方から他方へ前記基板の受け渡しを行わせる制御を行う。また、前記アーム部は、第１のハンドと、前記第１のハンドよりも高い位置で前記基板を保持する第２のハンドとを備える。また、前記ロボットは、第１の基板収容部と前記保持部との間では、前記第１のハンドにより前記基板を搬送し、前記第１の基板収容部よりも高い位置に配置された第２の基板収容部と前記保持部との間では、前記第２のハンドにより前記基板を搬送する。

実施形態の一態様によれば、設備のスペース効率を高めることができる。

図１は、実施形態に係る搬送方法を示す模式図である。 図２は、ロボットシステムの配置を示す斜視模式図である。 図３Ａは、ロボットの構成を示す斜視模式図である。 図３Ｂは、一対のハンドの構成を示す斜視模式図である。 図４は、ロボットシステムのブロック図である。 図５は、一対のハンドとウェハの搬送先との高さ方向における位置関係を示す模式図である。 図６Ａは、ウェハの搬送にかかるロボットの一連の動作を説明するための説明図（その１）である。 図６Ｂは、ウェハの搬送にかかるロボットの一連の動作を説明するための説明図（その２）である。 図６Ｃは、ウェハの搬送にかかるロボットの一連の動作を説明するための説明図（その３）である。 図６Ｄは、ウェハの搬送にかかるロボットの一連の動作を説明するための説明図（その４）である。 図７は、ロボットシステムが実行する処理手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本願の開示するロボットシステムおよび搬送方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

まず、実施形態に係る搬送方法について、図１を用いて説明する。図１は、実施形態に係る搬送方法を示す模式図である。また、説明をわかりやすくする観点から、図１には、鉛直上向きを正方向とし、鉛直下向き（すなわち、「鉛直方向」）を負方向とするＺ軸を含む３次元の直交座標系を図示している。

また、以下では、同図に示すＺ軸方向を高さ方向とし、対象物に対してＺ軸の正方向を上側、負方向を下側として示す場合がある。なお、図１では、一対のハンド１１を異なる高さで支持するアーム部１２等を側面、すなわち同図に示すＹ軸の負方向からみた場合を模式的に示している。

図１に示す搬送方法は、一対のハンド１１の間で保持部５０を経由して基板Ｗを受け渡しつつ搬送するものである。実施形態に係るロボットシステムは、図１に示すように、アーム部１２と、不図示のロボットと、保持部５０とを備える。

アーム部１２は、それぞれが基板Ｗを保持可能な一対のハンド１１を異なる高さで支持する。図１には、一対のハンド１１のうち高さ方向についての下側を下ハンド１１ａ、上側を上ハンド１１ｂとして示し、かかる一対のハンド１１の間の高さの差を「間隔Ｂ」として示している。

ロボットは、アーム部１２を一対のハンド１１の高さの差よりも大きい昇降範囲で昇降させる昇降部（不図示）を有する。昇降部は、アーム部１２を間隔Ｂよりも長い距離で同図に示すＺ軸方向に沿って昇降させる（図１の矢印２００参照）。

このようにアーム部１２を昇降させることで、下ハンド１１ａおよび上ハンド１１ｂの高さ方向の到達範囲が重複する範囲を設けることができる（図１の「重複範囲ｄｐ」参照）。この点の詳細については、図５を用いて後述する。

保持部５０は、重複範囲ｄｐにおいて基板Ｗを保持する。そして、ロボットは、アーム部１２を昇降させつつ保持部５０を経由して一対のハンド１１の間で基板Ｗを受け渡す。

以下では、実施形態に係る搬送方法における一対のハンド１１の間の基板Ｗの受け渡しについてさらに具体的に説明する。なお、以下では、下ハンド１１ａから上ハンド１１ｂへ基板Ｗを受け渡す場合を例にとって説明する。

図１に示すように、アーム部１２が、たとえば同図に示すＺ軸の正方向へ移動しつつ下ハンド１１ａが保持した基板Ｗを保持部５０に搬入する（図１のステップＳ１参照）。そして、保持部５０が基板Ｗを保持する（図１のステップＳ２参照）。

つづいて、アーム部１２が同図に示すＺ軸の負方向へ移動しつつ上ハンド１１ｂが、保持部５０から基板Ｗを搬出し、たとえば上ハンド１１ｂのみが到達可能な搬送先へ基板Ｗを搬送する（図１のステップＳ３参照）。

また、図１では、下ハンド１１ａから上ハンド１１ｂへ基板Ｗが受け渡される場合を例にとって説明したが、上ハンド１１ｂから下ハンド１１ａへ基板Ｗが受け渡されることとしてもよい。

このように、実施形態に係る搬送方法では、保持部５０を経由して一対のハンド１１の間で基板Ｗの受け渡しを行うこととした。これにより、保持部５０を経由しない場合に比べて昇降部の昇降範囲を小さくすることが可能となる。すなわち、昇降部の昇降範囲を増加させることなく、保持部５０を経由しない場合に比べて基板Ｗの搬送範囲を拡大することが可能となる。したがって、実施形態に係る搬送方法によれば、設備のスペース効率を高めることができる。

なお、図１では、アーム部１２が２つのアームで一対のハンド１１を支持する場合について説明した。しかしながら、これに限らず、アーム部１２は１つのアームで一対のハンド１１を支持することとしてもよい。

また、一対のハンド１１は、高さ方向に間隔Ｂをあけて基板Ｗを保持することができればよく、同図に示すＸＹ平面方向におけるそれぞれの位置関係は任意に定められてよい。この場合、アーム部１２を高さ方向に平行な軸まわりに旋回させる旋回機構を設けることとしてもよい。

次に、実施形態に係るロボットシステム１について説明する。図２は、ロボットシステム１の配置を示す斜視模式図である。なお、説明をわかりやすくする観点から、図２には、鉛直上向きを正方向とし、鉛直下向き（すなわち、「鉛直方向」）を負方向とするＺ軸を含む３次元の直交座標系を図示している。

したがって、ＸＹ平面に沿った方向は「水平方向」を、Ｚ軸の正方向は「高さ方向」を指す。かかる直交座標系は、以下の説明に用いる他の図面においても示す場合がある。また、対象物に対してＺ軸の正方向を上側、負方向を下側として示す場合がある。また、以下では、Ｘ軸の正方向を「前方」と、Ｙ軸の正方向を「左方」とそれぞれ定める。

また、図２では、ロボットシステム１の内部構成の理解を容易にする観点から、筐体２０を透視して示している。なお、ここでは、フープ３０が２台、処理室４０が３室の場合を例に挙げているが、フープ３０および処理室４０の数を限定するものではない。

図２に示すように、ロボットシステム１は、基板搬送部２と、基板供給部３と、基板処理部４とを備える。基板搬送部２は、ロボット１０と、ロボット１０を内部に配設する筐体２０と、保持部５０とを備える。なお、基板供給部３は、筐体２０の一方の側面２１に設けられ、基板処理部４は、他方の側面２２に設けられる。

筐体２０は、天面の上側に設けられたフィルタユニット（不図示）を介してクリーンエアのダウンフローを形成し、内部を高クリーン度状態に保ついわゆるＥＦＥＭ（Equipment Front End Module）である。また、底壁部２３の下面は不図示の脚具を介して床面などから所定のクリアランスを設けつつ設置される。

ロボット１０は、搬送対象物であるウェハ（図１の「基板」に相当）Ｗをそれぞれ保持可能な一対のハンド１１と、一対で双腕として設けられたアーム部１２と、アーム部１２を支持する胴部１３とを備える。

一対のハンド１１は、お互いの間に高さ方向の間隔Ｂ（後述）をあけてアーム部１２に支持される。図２には、かかる一対のハンド１１のうち下側を下ハンド１１ａ、上側を上ハンド１１ｂとして示している。

胴部１３は、筐体２０の底壁部２３に対して昇降自在、かつ水平方向に旋回自在に設けられる。すなわちロボット１０は、水平方向に旋回する昇降可能な２つのアームを備える水平多関節ロボットである。なお、ロボット１０の詳細については、図３Ａ以降を用いて後述する。

また、筐体２０にはロボット１０を同図に示すＹ軸方向に移動可能に支持する移動部１４が設けられる。そして、同図に示すＹ軸方向における筐体２０の内壁または内壁の近傍には、保持部５０が配設される。

本実施形態では、保持部５０がウェハＷのセンタリングを行うプリアライナ装置であり、かかる保持部５０が同図に示すＹ軸の正方向側に位置する筐体２０の内壁２４に配設された場合を例にとって示している。しかしながら、これに限らず、保持部５０を内壁２４から離して配設することとしてもよい。

かかるプリアライナ装置（保持部５０）は、一対のハンド１１のそれぞれが到達可能な高さでウェハＷを載置するテーブル５１を有する。テーブル５１は、同図に示すＺ軸に平行な軸ＡＸｒまわりに回転可能に設けられる。

このように、保持部５０をロボット１０の移動方向における筐体２０の側壁に寄せて配設することで、移動部１４によって移動するロボット１０の一対のハンド１１やアーム部１２が保持部５０に干渉するのを防止することができる。

なお、保持部５０は、ウェハＷを一対のハンド１１のそれぞれが到達可能な高さで保持するものであればよい。したがって、保持部５０は、ウェハＷを一時的に保持しておくバッファや、ウェハＷを加熱したり冷却したりする調温装置などでもよく、基板搬送部２は、保持部５０を複数有することとしてもよい。

基板供給部３は、複数のウェハＷを高さ方向に多段に収納するフープ３０と、フープ３０を支持する支持台３１と、フープ３０の蓋体を開閉して、ウェハＷを筐体２０内へ取り出せるようにするフープオープナ（不図示）とを備える。なお、図２には、下ハンド１１ａのみが到達可能な範囲においてフープ３０がウェハＷを収納する場合を示している。

基板処理部４は、内部に処理対象のウェハＷを載置するためのステージ４１を有する処理室４０を備える。なお、ここでは、図示を省略したが、処理室４０の内部には、ウェハＷに所定の処理を施す処理装置が設けられる。

処理装置は、たとえば、スパッタリング装置、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置、エッチング装置、アッシング装置、洗浄装置などである。なお、ここに列挙した処理装置は一例に過ぎない。

また、処理室４０は、筐体２０と連通した搬送窓４２を備える。搬送窓４２は、筐体２０からの処理室４０へのウェハＷの搬入、および処理室４０から筐体２０へのウェハＷの搬出に使用される。なお、搬送窓４２は、図示しないシャッタによって閉塞される。

なお、処理室４０は、上ハンド１１ｂのみが到達可能な高さにステージ４１および搬送窓４２を有するものを含む。図２では、上ハンド１１ｂのみが到達可能な処理室４０等を、処理室４０ｈ、ステージ４１ｈおよび搬送窓４２ｈとして示している。そして、処理室４０，４０ｈは、筐体２０の他方の側面２２に、ロボット１０を挟んで基板供給部３と対向するように配置される。

なお、ここでは、基板供給部３と基板処理部４とが対向するように配置された場合を例にとって説明した。しかしながら、これに限らず、基板供給部３と基板処理部４とは、たとえば、筐体２０の１つの側面に並べて配置されたり、対向していない２つの側面にそれぞれ配置されるなど、任意の位置関係で配置されてよい。

また、ロボットシステム１は、筐体２０の外部に制御装置６０を備える。制御装置６０は、種々の制御装置や演算処理装置、記憶装置などを含んで構成され、ロボット１０や、保持部５０といった各種装置と情報伝達可能に接続される。なお、制御装置６０の詳細については、図４を用いて後述する。

これにより、ロボット１０は、たとえば処理前のウェハＷを下ハンド１１ａでフープ３０から保持部５０（プリアライナ装置）へ搬送し、上ハンド１１ｂでセンタリング済のウェハＷを保持部５０から処理室４０ｈへ搬送する。

なお、ここでは、１筐体の制御装置６０を示しているが、制御装置は、制御対象となる各種装置のそれぞれに対応づけられた複数個の筐体で構成されてもよい。また、制御装置６０は、筐体２０の内部に配設されてもよい。

このように、実施形態に係るロボットシステム１では、ウェハＷの搬送経路において、たとえばプリアライナ装置などのロボットシステム１が元から有していた装置を保持部５０としても利用することとした。

これにより、新たな装置の追加や胴部１３の昇降機構（後述）の昇降範囲の増加などといった設備の変更を伴うことなく、ウェハＷの高さ方向の搬送範囲を簡便かつ容易に拡大することが可能となる。

したがって、実施形態に係るロボットシステム１によれば、簡易な構成により、保持部５０を設けない場合における昇降機構の長大なストロークに対応するウェハＷの搬送範囲を容易に実現することができる。

次に、実施形態に係るロボット１０の構成について図３Ａを用いて説明する。図３Ａは、ロボット１０の構成を示す斜視模式図である。なお、以下では一対のハンド１１がＸ軸方向に進退する場合を例にとって説明する。

図３Ａに示すように、ロボット１０は、一対のハンド１１と、アーム部１２と、胴部１３とを備える。胴部１３は、移動部１４（図２参照）に支持されつつ同図に示すＹ軸方向に移動可能な基台１３ａと、アーム部１２を支持するアームベース１３ｂとを備える。

基台１３ａは、不図示の旋回機構および昇降機構を有し、アームベース１３ｂを鉛直方向の軸Ｓまわりに旋回可能（図３Ａの軸Ｓまわりの両矢印参照）、および鉛直方向に昇降可能（図３Ａの矢印２０２参照）に支持する。

アーム部１２は、双腕として設けられた一対の水平アームであり、各腕は第１アーム１２ａおよび第２アーム１２ｂを有する。以下では、アーム部１２の双腕のうち右腕に相当する一方を例にとって説明し、左腕に相当する他方については重複する説明を省略する。

図３Ａに示すように、第１アーム１２ａは、基端部がアームベース１３ｂに対して軸ａ１まわりに回転可能に連結される（図３Ａの軸ａ１まわりの両矢印参照）。第２アーム１２ｂは、基端部が第１アーム１２ａの先端部に対して軸ａ２まわりに回転可能に連結される（図３Ａの軸ａ２まわりの両矢印参照）。

下ハンド１１ａは、基端部が第２アーム１２ｂの先端部に対して軸ａ３まわりに回転可能に連結される（図３Ａの軸ａ３まわりの両矢印参照）。なお、図３Ａには、アーム部１２の左腕の軸ａ１〜軸ａ３に相当する回転軸を軸ｂ１〜軸ｂ３として示している。

図３Ａには、下ハンド１１ａが、先端の向きを一定の方向に規制しながら同図に示すＸ軸に沿って直線的に移動する場合を例にとって示している（図３Ａの矢印２０４参照）。なお、図３Ａには、下ハンド１１ａの軌道を軸ＡＸＬとして示している。

上ハンド１１ｂは、アーム部１２によって下ハンド１１ａと同様に支持され、たとえば軸ＡＸＬの上側に位置する軸線に沿って移動する。以下では、この点を含む一対のハンド１１の詳細について、図３Ｂを用いて説明する。

図３Ｂは、一対のハンド１１の構成を示す斜視模式図である。なお、図３Ｂには、上ハンド１１ｂの真下に位置する場合の下ハンド１１ａ等を点線で示している。なお、以下では、一対のハンド１１のうち上ハンド１１ｂを例にとって説明し、下ハンド１１ａにおいて上ハンド１１ｂと共通する部位については同じ符号を付し、重複する説明を省略する。

図３Ｂに示すように、上ハンド１１ｂは、支持部１１ｂａと、プレート１１１と、係止部１１２とを有する。プレート１１１は、支持部１１ｂａに支持されつつ軸ＡＸＬから一定の距離（間隔Ｂ）上方に位置する軸ＡＸＵに沿って移動する（図３Ｂの矢印２０６参照）。

具体的には、支持部１１ｂａは、ブラケット１１ｂｂ，１１ｂｄと、鉛直方向に延在する連結部材１１ｂｃを有する。ブラケット１１ｂｂの基端部は、第２アーム１２ｂの先端部において、軸ｂ３まわりに回転可能に設けられる。

ブラケット１１ｂｂの先端部には、軸ＡＸＬから同図に示すＹ軸の正方向に所定の距離を有して連結部材１１ｂｃが取り付けられる。連結部材１１ｂｃの他方の端部には、ブラケット１１ｂｄの基端部が取り付けられる。そして、ブラケット１１ｂｄは、先端部においてプレート１１１を保持する。プレート１１１は、上ハンド１１ｂの基部にあたる部材である。

また、下ハンド１１ａは、プレート１１１と、かかるプレート１１１を支持する支持部１１ａａを有する。支持部１１ａａは、第２アーム１２ｂの先端部において軸ａ３まわりに回転可能に設けられる。そして、下ハンド１１ａは、図３Ａを用いて既に説明したように、軸ＡＸＬ上を進退する（図３Ｂの矢印２０４参照）。

係止部１１２は、ウェハＷを係止してプレート１１１へ保持する部材である。図３Ｂには、一対のハンド１１のそれぞれに保持された状態のウェハＷを点線で示している。本実施形態では、かかる係止部１１２が、１つのプレート１１１につき図３Ｂに示す位置に３個設けられ、ウェハＷを３点で係止して保持するものとする。

なお、係止部１１２の個数は限定されるものではなく、たとえば４個以上設けられてもよい。また、図３Ｂには、先端が二股に分かれた形状のプレート１１１を例示しているが、プレート１１１の形状を限定するものではない。

このように、実施形態に係るロボット１０では、それぞれが同じ高さで設けられた一対の水平アーム（アーム部１２）に対し、鉛直方向に延在する連結部材１１ｂｃによって一対のハンド１１の間に高さ方向の間隔Ｂを設けることとした。

これにより、アーム部１２および一対のハンド１１を構成する部材を互いに流用し、アーム部１２の双腕のうちの一方を、他方に対する少ない改造で製作することが可能となる。したがって、ロボット１０の製作コストを低減することができる。

また、実施形態に係る一対のハンド１１では、連結部材１１ｂｃを軸ＡＸＬから同図に示すＹ軸の正方向に所定の距離を有して配設することとした。これにより、下ハンド１１ａが保持するウェハＷが連結部材１１ｂｃに干渉する事態を回避しつつ、アーム部１２の各腕を近接させて設けることが可能となる。したがって、ロボット１０をコンパクト化することができる。

次に、実施形態に係るロボットシステム１の構成について、図４を用いて説明する。図４は、実施形態に係るロボットシステム１のブロック図である。なお、図４では、ロボットシステム１の説明に必要な構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。また、図４を用いた説明では、主として制御装置６０の内部構成について説明することとし、既に図２で説明した各種装置については説明を省略する場合がある。

図４に示すように、制御装置６０は、制御部６１と、記憶部６２とを備える。制御部６１は、取得部６１１と、指定部６１２と、指示部６１３とをさらに備える。記憶部６２は、搬送情報６２１を記憶する。制御部６１は、制御装置６０の全体制御を行う。

取得部６１１は、基板搬送部２の一対のハンド１１を含む各種装置の位置や動作状況などを含む情報を取得する。具体的には、取得部６１１は、ロボット１０のアーム部１２の伸縮量やアームベース１３ｂの昇降位置および旋回位置、移動部１４のロボット１０の移動位置、保持部５０の動作状況などを取得する。

指定部６１２は、取得部６１１で取得された情報から基板搬送部２の各種装置の動作を順次指定する。かかる指定は、搬送情報６２１に基づいて行われる。搬送情報６２１は、たとえば、ウェハＷの搬送にかかる基板搬送部２などの各種装置の動作順序を含む情報であり、あらかじめ記憶部６２に登録される。

指示部６１３は、指定部６１２から通知された情報に基づき、図１に示したロボット１０や、移動部１４、保持部５０といった各種装置を動作させる動作信号を生成して各種装置へ向け出力する。

指示部６１３は、たとえば、図１に示した下ハンド１１ａでウェハＷをフープ３０から保持部５０へ搬送し、保持部５０でウェハＷをセンタリングし、かかるウェハＷを上ハンド１１ｂで処理室４０ｈへ搬送するように各種装置へ指示する。

記憶部６２は、ハードディスクドライブや不揮発性メモリといった記憶デバイスであり、搬送情報６２１を記憶する。なお、搬送情報６２１の内容については既に説明したためここでの記載を省略する。

なお、図４を用いた説明では、制御装置６０が、搬送情報６２１に基づいてウェハＷの搬送にかかる動作の指定を行う例を示したが、制御装置６０と相互通信可能に接続された上位装置（不図示）から随時必要な情報を取得することとしてもよい。この場合、上位装置は、基板搬送部２（およびその各種構成要素）の状態を随時監視することができる。

ところで、一対のハンド１１間の間隔Ｂを、処理室４０ｈのステージ４１ｈや保持部５０のテーブル５１（図２参照）といったウェハＷの搬送先の高さに基づいて定めることとすれば、基台１３ａの昇降機構（図３Ａ参照）の昇降ストロークを短くすることができる。以下、この点を含む間隔Ｂの詳細について図５を用いて説明する。

図５は、一対のハンド１１とウェハＷの搬送先との高さ方向における位置関係を示す模式図である。図５には、最上位置および最下位置に位置する一対のハンド１１および保持部５０を模式的に示している。また、保持部５０を設けない場合の最上位置および最下位置に位置する一対のハンド１１の一例を比較例として点線で示している（図５の「一対のハンド１１’」参照）。

まず、本実施形態における一対のハンド１１の昇降範囲について説明する。一対のハンド１１は、基台１３ａの昇降機構（図３Ａ参照）によって一対のハンド１１の間の間隔Ｂより長いストロークで昇降する（図５の「昇降距離Ｚ」参照）。

これにより、下ハンド１１ａおよび上ハンド１１ｂの昇降範囲が重複する「重複範囲ｄｐ」を設けることができる。そして、保持部５０は、かかる重複範囲ｄｐにおいてウェハＷを保持する。なお、図５には、重複範囲ｄｐの上端においてウェハＷを保持するように保持部５０を配置する場合を示している。しかしながら、これに限らず、重複範囲ｄｐの上端よりも、後述する「アクセス余裕」分だけ下の位置においてウェハＷを保持するように保持部５０を配置してもよい。

したがって、一対のハンド１１は、最下位置に位置する下ハンド１１ａおよび最上位置に位置する上ハンド１１ｂ間の範囲（図５の「搬送範囲Ａ」参照）において保持部５０を経由しつつウェハＷを任意の高さに搬送することが可能となる。

また、図５に示すように、一対のハンド１１の昇降距離Ｚ、ウェハＷの搬送先の最大高さと最小高さとの差（搬送範囲Ａの距離）および一対のハンド１１間の間隔Ｂの間には以下の式（１）が成り立つ。
Ｚ＝Ａ−Ｂ ・・・（１）

一方、比較例では、一対のハンド１１’のそれぞれで搬送範囲Ａの任意の高さにウェハＷを搬送する場合、一対のハンド１１’の昇降距離Ｚ’、ウェハＷの搬送先の最大高さと最小高さとの差（搬送範囲Ａの距離）および間隔Ｂの間には以下の式（２）が成り立つ。
Ｚ’＝Ａ＋Ｂ ・・・（２）

したがって、実施形態に係るロボットシステム１によれば、ロボット１０（図２参照）の昇降ストロークを、保持部５０を設けない場合に比べて小さくすることができる。すなわち、かかる昇降ストローク（昇降距離ＺおよびＺ’）が同じ場合では、保持部５０を経由しない場合に比べてウェハＷの搬送範囲Ａを拡大することができる。

また、図５に示すように、実施形態に係る一対のハンド１１は、搬送範囲Ａの範囲内で移動するのに対し、比較例における一対のハンド１１’は、搬送範囲Ａの高さ方向の両側に間隔Ｂを加えた範囲において移動する。

この場合、一対のハンド１１’の移動範囲のうち搬送範囲Ａの範囲外に相当するスペースは、たとえば機材などを配置して有効に活用することができないスペース、いわゆるデッドスペースとなる。

すなわち、実施形態に係るロボットシステム１によれば、高さ方向のデッドスペースを生じさせることなくウェハＷを搬送することが可能となる。したがって、筐体２０（図２参照）のコンパクト化を図るなど、設備のスペース効率を高めることができる。

ところで、本実施形態によれば、ウェハＷの搬送範囲Ａおよび保持部５０の位置があらかじめ定められている場合であっても、一対のハンド１１の間の間隔Ｂを容易に決定することができる。以下では、この点について詳細に説明する。

まず、実施形態に係る「アクセス余裕」について説明しておく。アクセス余裕とは、一対のハンド１１のそれぞれがウェハＷへアクセスする動作にかかる上下方向の距離のことを指す。具体的には、本実施形態では、一対のハンド１１のそれぞれが保持対象のウェハＷの真下から一定の距離上昇しつつ、かかる移動の途中でウェハＷを載置して保持する。

したがって、上述した保持対象のウェハＷの上下方向には、一対のハンド１１が移動する距離が必要となる。図５には、かかるウェハＷの上側の空間の高さ方向の距離を「余裕距離Ｃ１」、下側の空間の高さ方向の距離を「余裕距離Ｃ２」として示している。

なお、上述したアクセス余裕は、一対のハンド１１のウェハＷの保持形態によって適宜変更される。たとえば、一対のハンド１１のそれぞれが、ウェハＷを上側から吸着して保持する場合では、余裕距離Ｃ２を設ける必要はない。

つづいて、一対のハンド１１の間の間隔Ｂの決定方法について説明する。まず、最大高さの搬送先（図５の「搬送点ｃｐ１」参照）の上側のアクセス余裕を余裕距離Ｃ１、かかる搬送先から保持部５０に保持されたウェハＷまでの高さ方向の距離を「第１の距離Ｘ」とする。

また、最小高さの搬送先（図５の「搬送点ｃｐ２」参照）の下側のアクセス余裕を余裕距離Ｃ２、かかる搬送先から保持部５０に保持されたウェハＷまでの高さ方向の距離を「第２の距離Ｙ」とする。なお、上述した図２において、搬送点ｃｐ１が処理室４０ｈのステージ４１ｈに、搬送点ｃｐ２がフープ３０の最下段にそれぞれ対応する。

この場合、一対のハンド１１の間の間隔Ｂは、以下の式（３）により決定される。なお、図５には、間隔Ｂが余裕距離Ｃ１および第１の距離Ｘの和に等しい場合（すなわち、Ｂ＝Ｘ＋Ｃ１）を示している。
Ｂ＝ｍｉｎ［（Ｘ＋Ｃ１），（Ｙ＋Ｃ２）］ ・・・（３）

このように、実施形態に係るロボットシステム１によれば、一対のハンド１１の間の間隔Ｂを容易に設定することができる。また、この場合、あらかじめ定められたウェハＷの搬送範囲Ａおよび保持部５０の位置に対して昇降距離Ｚを最小化することができる。

次に、実施形態に係るウェハＷの搬送方法の一例について図６Ａ〜図６Ｄを用いて説明する。図６Ａ〜図６Ｄは、ウェハＷの搬送にかかるロボット１０の一連の動作を説明するための説明図（その１）〜（その４）である。

なお、図６Ａ〜図６Ｄでは、ウェハＷが保持部５０（プリアライナ装置）によるセンタリングの処理を経て下ハンド１１ａから上ハンド１１ｂへ受け渡される場合を例にとって説明する。

まず、図６Ａに示すように、下ハンド１１ａが、たとえば下ハンド１１ａのみが到達可能な高さでウェハＷを保持し、同図に示すＺ軸の正方向に移動しつつＸ軸方向に移動して保持部５０（プリアライナ装置）へ搬入する（図６Ａの矢印２０８参照）。

つづいて、図６Ｂに示すように、テーブル５１が軸ＡＸｒまわりに回転してウェハＷのセンタリングを行う（図６Ｂの軸ＡＸｒまわりの両矢印参照）。また、上ハンド１１ｂは、同図に示すＺ軸の負方向に下降する（図６Ａの矢印２１０参照）。

なお、かかる上ハンド１１ｂの下降は、上述したウェハＷのセンタリングなどの保持部５０の処理とともに行うことが好ましい。これにより、ウェハＷの搬送にかかる時間を実質的に短縮することが可能となる。したがって、ウェハＷのスループットの向上を図ることができる。

図６Ｃに示すように、保持部５０の処理（ウェハＷのセンタリング）が完了したら、上ハンド１１ｂが同図に示すＸ軸方向に移動して保持部５０からウェハＷを搬出する（図６Ｃの矢印２１２参照）。そして、図６Ｄに示すように、上ハンド１１ｂは、同図に示すＺ軸の正方向に移動しつつ、上ハンド１１ｂのみが到達可能な搬送先へウェハＷを搬送する（図６Ｄの矢印２１４参照）。

なお、ここでは、ウェハＷが下ハンド１１ａから保持部５０を経由して上ハンド１１ｂへ受け渡される場合を例にとって説明した。しかしながら、これに限らず、ウェハＷは上ハンド１１ｂから保持部５０を経由して下ハンド１１ａへ受け渡されることとしてもよい。

次に、実施形態に係るロボットシステム１が、一対のハンド１１間でウェハＷの受け渡しを行う場合の処理手順について図７を用いて説明する。なお、図７では、下ハンド１１ａに保持されたウェハＷが、保持部５０の処理を経て上ハンド１１ｂへ受け渡される場合を例にとって説明する。

図７に示すように、一対のハンド１１のうちの一方（下ハンド１１ａ）が、かかるハンド（下ハンド１１ａ）のみが到達可能な高さでウェハＷを保持し（ステップＳ１０１）、ウェハＷを保持部５０に搬入する（ステップＳ１０２）。なお、ステップＳ１０２は、アーム部１２の上昇を含んでいてもよい。

つづいて、保持部５０がウェハＷに所定の処理を実施し（ステップＳ１０３）、アーム部１２が昇降（下降）する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０３およびステップＳ１０４は、同時に行われてもよい。また、保持部５０が、たとえばウェハＷを保持するバッファなどの場合は、ステップＳ１０３は省略することができる。

そして、一対のハンド１１のうちの他方（上ハンド１１ｂ）が、ウェハＷを保持部５０から搬出し（ステップＳ１０５）、一対のハンド１１のうちの他方のみが到達可能な位置へウェハＷを搬送して（ステップＳ１０６）処理を終了する。

上述してきたように、実施形態の一態様に係るロボットシステムは、ロボットと、保持部と、制御装置とを備える。ロボットは、それぞれが基板を保持可能な一対のハンドを異なる高さで支持するアーム部と、アーム部をハンドの高さの差よりも大きい昇降範囲で昇降させる昇降部とを有する。

保持部は、ハンドの到達範囲が重複する重複範囲で基板を保持する。制御装置は、アーム部を昇降させつつ、保持部を経由してハンドの一方から他方へ基板の受け渡しを行わせる制御を行う。

このように、実施形態に係るロボットシステムでは、保持部を経由して一対のハンド間で基板の受け渡しを行う。これにより、保持部を経由しない場合に比べて、昇降部の昇降範囲を小さくすることが可能となる。すなわち、昇降部の昇降範囲を増加させることなく、保持部を経由しない場合に比べて基板Ｗの搬送範囲を拡大することが可能となる。したがって、実施形態に係るロボットシステムによれば、装置のスペース効率を高めることができる。

なお、上述した実施形態では、双腕ロボットを例にとって説明したが、双腕以上の多腕ロボットに適用することとしてもよい。また、１つのアームの先端部に一対のハンドが設けられていてもよい。

なお、上述した実施形態では、一対のハンドのそれぞれが互いに平行な軸線に沿って移動する場合を例にとって説明した。しかしながら、一対のハンドは互いに高さが異なっていればよく、それぞれが異なる方向の軸線に沿って移動することとしてもよい。

なお、上述した実施形態では、一対のハンドのそれぞれが基板を載置（係止）して保持する場合を例にとって説明した。しかしながら、一対のハンドは基板を把持したり、上方から吸着するなど任意の態様で基板を保持することとして構わない。

また、上述した実施形態では、基板についての最上位置の搬送先が処理室のステージで、最下位置の搬送先（搬送元）がフープの最下段である場合を例にとって説明した。しかしながら、これに限らず、基板の搬送先および搬送元は一対のハンドの到達範囲における任意の場所に定められてよい。

また、上述した実施形態では、略直方体の形状を有する筐体を例に挙げて説明したが、かかる筐体は側壁を有するものであればよく、たとえば、多角柱状や円筒状などの任意の形状とすることができる。

また、上述した実施形態では、保持部が定置される場合を例に挙げて説明した。しかしながら、これに限らず、保持部は昇降機構により高さ方向に昇降することとしてもよい。この場合、基台の昇降範囲や一対のハンドの間の間隔は、基板を搬出入する際の保持部（基板）の高さに基づいて定められる。このようにすることで、基板の搬送にかかる時間をさらに短縮することができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ ロボットシステム
２ 基板搬送部
３ 基板供給部
４ 基板処理部
１０ ロボット
１１、１１’ 一対のハンド
１１ａ 下ハンド
１１ｂ 上ハンド
１２ アーム部
１３ 胴部
１３ａ 基台
１３ｂ アームベース
１４ 移動部
２０ 筺体
２１、２２ 側面
２３ 底壁部
３０ フープ
３１ 支持台
４０、４０ｈ 処理室
４１、４１ｈ ステージ
４２、４２ｈ 搬送窓
５０ 保持部
５１ テーブル
６０ 制御装置
１１１ プレート
１１２ 係止部
Ａ 搬送範囲
Ｂ 間隔
ｄｐ 重複範囲
Ｚ、Ｚ’ 昇降距離
Ｃ１、Ｃ２ 余裕距離
ｃｐ１、ｃｐ２ 搬送点

Claims (9)

1. それぞれが基板を保持可能な一対のハンドを異なる高さで支持するアーム部と、該アーム部を前記ハンドの高さの差よりも大きい昇降範囲で昇降させる昇降部とを有するロボットと、
   前記ハンドの到達範囲が重複する重複範囲で前記基板を保持する保持部と、
   前記アーム部を昇降させつつ、前記保持部を経由して前記ハンドの一方から他方へ前記基板の受け渡しを行わせる制御を行う制御装置と
   を備え、
   前記アーム部は、
   第１のハンドと、
   前記第１のハンドよりも高い位置で前記基板を保持する第２のハンドと
   を備え、
   前記ロボットは、
   第１の基板収容部と前記保持部との間では、前記第１のハンドにより前記基板を搬送し、前記第１の基板収容部よりも高い位置に配置された第２の基板収容部と前記保持部との間では、前記第２のハンドにより前記基板を搬送すること
   を特徴とするロボットシステム。
2. 前記アーム部は、
   一対の水平アーム
   を備え、
   前記一対の水平アームは、
   一方が先端部で前記第１のハンドを支持し、他方が先端部に設けられた鉛直方向に延在する連結部材を介して前記第２のハンドを支持すること
   を特徴とする請求項１に記載のロボットシステム。
3. 前記昇降部の昇降範囲は、
   前記ロボットによって前記基板が搬送される搬送先の最大高さと最小高さとの差から、前記ハンドの高さの差を引いた値と略同一であること
   を特徴とする請求項１または２に記載のロボットシステム。
4. 前記ロボットによって前記基板が搬送される搬送先の最大高さを第１の高さ、
   該搬送先の最小高さを第２の高さ、
   前記第１の高さへアクセスする前記ハンドの高さ方向の余裕値を第１の余裕値とし、
   保持する前記基板が前記第２の高さよりも前記第１の高さに近い高さとなるように前記保持部が配置される場合に、
   前記ハンドの高さの差は、
   前記第１の高さから前記保持部によって保持される前記基板の高さを引いた値と、前記第１の余裕値との和に設定されること
   を特徴とする請求項１、２または３に記載のロボットシステム。
5. 前記ロボットによって前記基板が搬送される搬送先の最大高さを第１の高さ、
   該搬送先の最小高さを第２の高さ、
   前記第２の高さへアクセスする前記ハンドの高さ方向の余裕値を第２の余裕値とし、
   保持する前記基板が前記第１の高さよりも前記第２の高さに近い高さとなるように前記保持部が配置される場合に、
   前記ハンドの高さの差は、
   前記保持部によって保持される前記基板の高さから前記第２の高さを引いた値と、前記第２の余裕値との和に設定されること
   を特徴とする請求項１、２または３に記載のロボットシステム。
6. 内部に前記ロボットを収納する局所クリーン化された筐体と、
   前記ロボットを水平方向に移動させる移動部と
   をさらに備え、
   前記保持部は、
   前記移動部による前記ロボットの移動方向について対向する前記筐体の側壁のいずれかに寄せて設けられること
   を特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のロボットシステム。
7. 前記保持部は、
   前記基板の方向性を検知して整えるアライナ装置であること
   を特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のロボットシステム。
8. 前記ロボットは、
   前記第１のハンドのみが前記第１の基板収容部に到達可能であり、かつ前記第２のハンドのみが前記第２の基板収容部に到達可能であること
   を特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のロボットシステム。
9. それぞれが基板を保持可能な一対のハンドを異なる高さで支持するアーム部と、該アーム部を前記ハンドの高さの差よりも大きい昇降範囲で昇降させる昇降部とを有するロボットが、一対の前記ハンドのうちの第１のハンドによって、第１の基板収容部と、前記ハンドの到達範囲が重複する重複範囲で前記基板を保持する保持部との間で前記基板を搬送する第１の搬送工程と、
   前記保持部が前記基板を保持する保持工程と、
   一対の前記ハンドのうち、前記第１のハンドよりも高い位置で前記基板を保持する第２のハンドによって、前記第１の基板収容部よりも高い位置に配置された第２の基板収容部と、前記保持部との間で前記基板を搬送する第２の搬送工程と
   を含むことを特徴とする搬送方法。

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