JP6309756B2 - エンドエフェクタ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、エンドエフェクタ装置に関する。特に、上下に間隔を空けて配置された複数枚の基板の存在を、１枚の基板ごとに検出することができるエンドエフェクタ装置に関する。
例えば、半導体の製造工程には、薄い円板状の半導体ウエハを収納したフープから、半導体ウエハを水平方向に搬出して、該半導体ウエハを所定の処理を行う処理装置に搬送する工程がある。半導体ウエハの搬出には、ロボットアームの先端部に設けられたハンド部を用いる。
このフープからハンド部を用いて半導体ウエハを搬出する場合、半導体ウエハを搬出し損なう可能性がある。これでは、所定枚数の半導体ウエハを正しく処理することができない。そこで、ハンド部に半導体ウエハの存在を検出するセンサを設け、半導体ウエハを正確に搬出する構成が提案されている(特許文献１参照)。
特開２００２―７６０９７号公報
一般にフープには複数枚の半導体ウエハが上下に離間した状態で収納されており、半導体の製造工程の時間を短縮すべく、複数枚の半導体ウエハを一度に搬出して、処理装置に搬送する。従って、ハンド部は半導体ウエハの枚数に対応して複数設ける必要がある。これでは、センサも半導体ウエハの枚数に対応して複数設ける必要があるから、複数のセンサ分だけコストが増大する。
本発明の目的は、上下に離間した状態で配置された複数枚の半導体ウエハの存在を、１つのセンサで検出することができるエンドエフェクタ装置を提供することにある。
本発明の或る態様に係るエンドエフェクタ装置は、ハンドと、
前記ハンドに設けられ、複数枚の基板が１つの平面に略平行且つ該１つの平面に略直交する第１方向に互いに間隔をおいて配置されるように、該複数枚の基板を保持する複数の保持部と、
前記第１方向から見て前記複数枚の基板の外側に配置され、１枚毎に前記基板の周縁部に対向した状態で当該基板の存在を検出することが可能なように構成された１つの検出器と、
該１つの検出器が全ての各基板の周縁部に対向するように、該１つの検出器を前記第１方向に前記複数の基板に相対的に移動させる検出器移動機構とを備えている。
この構成に従えば、ハンド上には複数枚の基板が第１方向に互いに間隔をおいて配置されている。検出器移動機構によって１つの検出器が第１方向に移動することにより、該１つの検出器にて全ての各基板の存在を検出することができる。即ち、基板の数に対応して複数の検出器を設ける必要がないから、基板の存在を検出する構成が簡素になり、エンドエフェクタ装置全体のコスト低減にも繋がる。
更に、前記の各保持部は、前記の１つの平面に略平行となるように各基板の周縁部を受けるとともに、該基板の枚数に対応して前記第１方向に配置された複数の受け部と、
各受け部を前記第１方向に移動させて隣り合う基板の間隔を変換するように構成された、ピッチ変換機構と、を含み、
前記検出器移動機構は、前記ピッチ変換機構が隣り合う基板の間隔を変換する向きとは逆向きに前記検出器を第１方向に移動させてもよい。
この構成に従えば、例えば、ピッチ変換機構によって、隣り合う基板の間隔が短くなるように、複数枚の基板が第１方向に移動するときは、検出器は検出器移動機構によって該基板の間隔が広くなる向きに移動して、複数枚の基板の存在を検出する。換言すれば、基板の間隔が短くなるように基板が下降すれば、検出器は逆に上昇して全ての基板の存在を検出する。これにより、全ての基板の存在を検出するのに必要な検出器の最大移動距離は、隣り合う基板の間隔が最も長く設定された状態にて、最上位の基板と最下位の基板との間隔以下の距離となる。従って、エンドエフェクタ装置の薄型化、小型化を達成することができる。
更に、前記ピッチ変換機構と前記検出器移動機構とは互いに連繋されて、共通の駆動源にて駆動されてもよい。
この構成に従えば、ピッチ変換機構と検出器移動機構とを共通の駆動源にて駆動することにより、ピッチ変換機構と検出器移動機構とを駆動する構成が簡素になる。また、ピッチ変換機構と検出器移動機構とを容易に同期させて駆動させることができる。
更に、前記の各保持部は、前記の１つの平面に略平行となるように各基板の周縁部を受けるとともに、該基板の枚数に対応して前記第１方向に配置された複数の受け部と、
各受け部を前記第１方向に移動させて隣り合う基板の間隔を変換するように構成された、ピッチ変換機構と、を含み、
前記ピッチ変換機構と前記検出器移動機構とは、別々の駆動源にて駆動され、
前記検出器移動機構は、前記ピッチ変換機構によって隣り合う基板の間隔が最小の間隔に設定された状態にて、複数枚の基板の存在を検出すべく、前記検出器を第１方向に移動させてもよい。
この構成に従えば、隣り合う基板の間隔が最小の間隔に設定された状態にて、検出器を第１方向に移動させて、複数枚の基板の存在を検出することにより、検出器の第１方向の移動距離を短く設定することができる。これにより、エンドエフェクタ装置の薄型化、小型化を達成することができる。
更に、前記ピッチ変換機構は、夫々が前記第１方向に移動して前記受け部を前記基板の枚数に対応して備える複数の直線移動体と、前記駆動源に連結されて１つの平面に略平行な第２方向に直線移動して前記複数の直線移動体を前記第１方向に移動させるスライダと、を含み、
前記検出器移動機構は前記スライダの直線移動に連動して駆動されてもよい。
更に、前記ハンドは、前記第２方向に延びるように形成されて先端部と基端部とを有する本体部と、前記本体部の基端側にて前記第２方向に前進及び後退可能に連結された可動部とを含み、
前記本体部と可動部はともに内部に収納空間を形成し、前記ピッチ変換機構は、前記複数の直線移動体と前記スライダとの間に配置される駆動部を含み、
前記駆動部は、前記本体部及び可動部の収納空間内に配置され、前記複数の直線移動体は前記本体部及び可動部の外側に設けられてもよい。
駆動部は一般に摺動又は回転部材を含むから、駆動時に塵芥等のパーティクルを発生する場合がある。この構成に従えば、駆動部は本体部及び可動部内部の収納空間に配置されているから、パーティクルは本体部及び可動部から外に出ず、本体部及び可動部の外側に位置する直線移動体の受け部にて受けられた基板には付着しない。これにより、基板が駆動部に起因するパーティクルによって汚染されることを防止できる。
更に、前記複数の保持部は、前記本体部の先端部に設けられた第１保持部と、前記可動部に設けられた第２保持部とを含み、
前記可動部が前進したとき、前記第１保持部と前記第２保持部の前記複数の受け部によって前記複数枚の基板の周縁部が保持され、且つ前記可動部が後退したとき、前記第２保持部の前記受け部から前記複数枚の基板の周縁部が解放されるように構成されてもよい。
この構成に従えば、基板は、ハンドの本体部の先端部に設けられた第１保持部と、ハンドの可動部に設けられた第２保持部との受け部によって保持されるから、基板は安定して保持される。また、可動部を後退させると、基板の保持状態は容易に解放されるから、エンドエフェクタ装置から基板を容易に取り出すことができる。
本発明では、検出器移動機構によって１つの検出器が第１方向に移動することにより、該１つの検出器にて全ての各基板の存在を検出することができる。即ち、基板の数に対応して複数の検出器を設ける必要がないから、基板の存在を検出する構成が簡素になり、エンドエフェクタ装置全体のコスト低減にも繋がる。
本発明の実施形態に係るエンドエフェクタ装置が用いられる基板搬送用ロボットの全体斜視図である。 本体部と可動部の内部構成を示す平面図である。 (a)、(b)は、本体部と可動部の相対位置を示す平面図である。 本体部に対して可動部が前進完了した後の動作を示す平面図である。 制御装置の周辺構成を示すブロック図である。 (a)、(b)は、第１保持部の斜視図である。 (a)、(b)、(c)は、第１保持部及び第２保持部が半導体ウエハを保持して昇降する動作の一例を示す側面図である。 本体部の収納空間を示す平面図である。 図８のピッチ変換機構をＡ１方向から見た側面図である。 図８のピッチ変換機構をＢ１方向から見た側面図である。 図８のピッチ変換機構をＣ１方向から見た側面図である。 図８のピッチ変換機構７をＤ１方向から見た側面図である。 (a)、(b)は、図３(a)、(b)及び図４に示す検出器移動機構をＦ１方向から見た図である。 エンドエフェクタ装置の動作概要を示すフローチャートである。 (a)、(b)は、他の検出器移動機構の構成を示す図である。 他の検出器移動機構の構成を示す平面図である。 図１６の検出器移動機構をＦ１方向から見た図である。 受け部の変形例を示す側面図である。
以下、本発明の実施形態を、図を用いて詳述する。なお、以下の記載では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。また、以下の記載では、上下方向とは鉛直方向を指すものとする。
＜基板搬送用ロボットの全体構成＞
本発明は基板搬送用ロボットのアームの先端部に、取り付けられるエンドエフェクタ装置に関する。先ず基板搬送用ロボットの全体を説明する。また、基板搬送用ロボットが搬送する基板として、円板状の半導体ウエハを例示するが、基板は該半導体ウエハに限定されない。例えば、基板は、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、半導体ウエアは、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。
本実施形態にあっては、基板搬送用ロボットは、フープから所定の処理を行う他の箇所に複数枚の半導体ウエハを搬送するロボットであって、後記の如く、この搬送の際に、隣り合う半導体ウエハの上下ピッチを変換するピッチ変換機構を備えている。以下の記載では、ピッチ変換機構はフープから他の箇所に複数枚の半導体ウエハを搬送する際に隣り合う半導体ウエハの上下ピッチを広げる動作を行うものとする。
図１は、基板搬送用ロボット２の全体斜視図である。基板搬送用ロボット２は、半導体処理設備内に配置されて複数枚の半導体ウエハを搬送するロボットであり、例えば所謂水平多関節型のロボットである。該基板搬送用ロボット２は、例えば床面に固定される支持台２２と、該支持台２２上に昇降及び旋回可能に設けられたアーム支持軸２３と、該アーム支持軸２３の上端部に一端部が回動自在に取り付けられて水平方向に延びたアーム２０とから構成されている。該アーム２０の他端部にはアーム２０に重なって水平方向に延びた基台２１の一端部が上下に延びた軸体２４を介して水平面内を回転可能に設けられている。基板搬送用ロボット２及び後述するエンドエフェクタ装置１の動作は、支持台２２内に配置された制御装置２００によって制御される。尚、制御装置２００は支持台２２以外の箇所に設けられてもよい。
基台２１上には、基台２１と同一方向に延びたハンド３が設けられている。半導体処理設備内には、ハンド３の先端部に対向して、複数枚の半導体ウエハ９を上下に間隔を空けて収納したフープ９０が設けられている。説明の便宜上、本実施形態にあってはフープ９０内に５枚の半導体ウエハ９が高さ方向に等間隔に収納されているとする。アーム２０がアーム支持軸２３を中心として水平面内を回転し、且つ基台２１が軸体２４を中心として回転することにより、ハンド３はフープ９０に対し接近及び離間することができる。以下の記載では、ハンド３がフープ９０に向かう方向を前方向、ハンド３がフープ９０から離れる方向を後方向と呼ぶ。また、水平面内にて前後方向に、直交する方向を左右方向と呼ぶ。更に、ハンド３の前方向及び後方向への移動を夫々前進及び後退と呼ぶ。
また、ハンド３を駆動する機構は、上記の如く、アーム２０、基台２１、支持台２２、支持軸２３、軸体２４を備えた構成に限定されず、例えば、直交座標型、円筒座標型、多関節型、パラレルリンク型等の種々の構成が採用され得る。
＜ハンド３の全体構成＞
ハンド３は、基台２１に固定された１つの本体部３０と、該本体部３０の後端側に位置して、基台２１上を前進及び後退可能に設けられた１つの可動部３１とを備えている。該本体部３０と可動部３１はともに中空に形成されていて、内部にこの中空部分からなる収納空間が形成されている。本体部３０の上面には、半導体ウエハ９を保持する領域に水平な対向面３２が形成されており、該対向面３２の周囲に、夫々が半導体ウエハ９の周縁部を保持する複数の、図１では４つの保持部が設けられている。
保持部は、本体部３０の先端部に、左右に互いに離間して設けられた２つの第１保持部４Ａと、各可動部３１の先端部に設けられた２つの第２保持部４Ｂとから構成される。即ち、複数の第１保持部４Ａと第２保持部４Ｂとによって、半導体ウエハ９の周縁部の互いに異なる部位を保持する。ハンド３と両保持部４Ａ、４Ｂとによって、基板搬送用ロボット２の先端部に取り付けられるエンドエフェクタ装置１の主要部が構成される。第１保持部４Ａは本体部３０に設けられているから、前後に移動しない。第２保持部４Ｂは可動部３１に設けられているから、可動部３１ともに前後に移動する。可動部３１が前進した状態で、第１保持部４Ａと第２保持部４Ｂとによって、半導体ウエハ９が保持される。可動部３１が後退した状態で、第２保持部４Ｂが半導体ウエハ９から離れて、保持が解除される。
図２は、本体部３０と可動部３１の内部構成を示す平面図であり、図３(a)、(b)は、本体部３０と可動部３１の相対位置を示す平面図である。また、図４は本体部３０に対して可動部３１が前進完了した後の動作を示す平面図である。本体部３０及び可動部３１内の駆動機構部分は前記の収納空間内に配置されており、該駆動機構部分が駆動する際に発生するパーティクル等の塵芥が外部に飛散することを防いでいる。以降の記載にて、「本体部内」「可動部内」とは、夫々本体部の収納空間内、可動部の収納空間内を指すものとする。
本体部３０内には、可動部３１を前後に移動させるシリンダ装置１００が設けられいる。このシリンダ装置１００はエアシリンダであって、ハウジング１２０にピストン１１０を出没自在に設けて構成される。ピストン１１０の先端部が可動部３１に接続される。図３(a)に示すように、ピストン１１０がハウジング１２０内に引っ込められると、可動部３１が前進し、前記の如く、第１保持部４Ａと第２保持部４Ｂとによって、半導体ウエハ９が保持される。図３(b)に示すように、ピストン１１０がハウジング１２０から延びると、可動部３１が後退し、半導体ウエハ９の保持が解除される。
第１保持部４Ａ及び第２保持部４Ｂは、夫々半導体ウエハ９の周縁部を保持するように、半導体ウエハ９の枚数に対応して、半導体ウエハ９の周縁部に沿って連なった５つの直線移動体から構成され、後記するように、各直線移動体は半導体ウエハ９のピッチを変換するように、異なる高さ位置にまで上昇される。即ち、可動部３１が前進完了し半導体ウエハ９を保持可能な状態にて、第１保持部４Ａ及び第２保持部４Ｂの各直線移動体は異なる高さ位置にまで上昇される。
本体部３０内には、各第１保持部４Ａ及び第２保持部４Ｂに接続されるピッチ変換機構７、及び前後にスライドしてピッチ変換機構７を駆動する第１スライダ７０が設けられている。可動部３１内には、第２保持部４Ｂに対応する第１スライダ７０に接続された主スライド体５が前後移動可能に設けられている。本体部３０内には、第１保持部４Ａに対応する第１スライダ７０に接続された副スライド体５０が前後移動可能に設けられている。主スライド体５と副スライド体５０はともに、金属板等の剛性体から形成される。主スライド体５の前端部には内部に雌ネジが形成された第１ネジ筒５１が設けられている。この第１ネジ筒５１には前後に延びた第１シャフト５３の中間部に形成されたボールネジ部５３aが螺合する。第１シャフト５３の後端部は、モータＭに接続されている。モータＭの回転により、第１シャフト５３が回転し、第１ネジ筒５１及び主スライド体５が前後移動する。
副スライド体５０の後端部には内部に雌ネジが形成された第２ネジ筒５２が設けられている。この第２ネジ筒５２には前後に延びた第２シャフト５４の先端部に形成されたボールネジ部５４aが螺合する。第１シャフト５３と第２シャフト５４はともに前後に延びた中心軸Ｓ１を中心に回転可能に設けられている。
本体部３０内にて、第１ネジ筒５１と第２ネジ筒５２との間には、ボールスプライン機構５５が設けられている。このボールスプライン機構５５は、中心軸Ｓ１を中心として回転可能に設けられた外筒を備えており、該外筒内に第１シャフト５３の先端部と第２シャフト５４の後端部とが互いに前後に間隔をおいた状態にて嵌まっている。即ち、第１シャフト５３の先端部と第２シャフト５４の後端部とは、公知のスプライン軸として作用し、第１シャフト５３が第２シャフト５４に対して接近離間しても、第１シャフト５３の回転は第２シャフト５４に伝達される。
前後方向から見て半導体ウエハ９が保持される位置の外側には、２つの検出器移動機構６が主スライド体５の両側に設けられている。主スライド体５の後端部には、左右に延びた駆動片５６が設けられている。可動部３１内にて駆動片５６の前後移行路上には、主スライド片５の前進完了を検知する前進検出スイッチＳＷ１、及び主スライド片５の後退完了を検知する後退検出スイッチＳＷ２が設けられている。尚、両スイッチＳＷ１、ＳＷ２の位置は図２乃至図４に示す位置に限定されない。
各検出器移動機構６は、駆動片５６の左右両端部に接続され主スライド体５に連動して回転する無端ベルト６１と、この無端ベルト６１の前端部に設けられて無端ベルト６１の回転に連動して回転するピニオンギア６２と、このピニオンギア６２に噛合して半導体ウエハ９に対して相対的に昇降する昇降柱６３と、この昇降柱６３の上端部内側に取り付けられたセンサ６０とを備えて構成される。各検出器移動機構６の構成部品の中で、昇降柱６３とセンサ６０とは、可動体３１の外側に設けられ、他の構成部品は可動体３０内に設けられている。主スライド体５が前後摺動すると、無端ベルト６１及びピニオンギア６２を介して昇降柱６３及びセンサ６０が昇降する。
一対のセンサ６０は、半導体ウエハ９の周縁部が両センサ６０間に位置するように設けられ、両センサ６０にてセンサ対６０aを構成する。一対のセンサ６０は何れか一方が発光素子、他方が受光素子であって、発光素子からの光が半導体ウエハ９の周縁部に遮られて、受光素子に達しなければ、一対のセンサ６０間に半導体ウエハ９の周縁部が位置していることが検出される。即ち、センサ対６０aにて、本発明の「検出器」が構成され、センサ対６０aを昇降させることによって、１つのセンサ対６０aのみにて全ての高さの半導体ウエハ９の存在を検出することができる。尚、センサ６０は透過型センサに限定されず、反射型センサであってもよい。また、センサ６０の位置は、図２乃至図４に示す位置に限定されず、半導体ウエハ９の周縁部が両センサ６０間に位置していればよい。
図２及び図３(a)に示すように、可動部３１が前進した状態、即ち第２保持部４Ｂが半導体ウエハ９を保持した状態にて、主スライド体５の駆動片５６は当初、後退検出スイッチＳＷ２を押し込んだ状態で停止している。この状態にて、モータＭを回転させる。第１シャフト５３が回転して、図４に示すように、第１ネジ筒５１及び主スライド体５が前進する。ボールスプライン機構５５を介して、第１シャフト５３の回転が第２シャフト５４に伝達される。この第２シャフト５４の回転により、第２ネジ筒５２及び副スライド体５０が前進する。即ち、主スライド体５と副スライド体５０は同期して前後移動する。この主スライド体５と副スライド体５０の前進により、後記の如く、第１保持部４Ａ及び第２保持部４Ｂの５つの直線移動体が上昇する。主スライド体５の駆動片５６が前進検出スイッチＳＷ１を押し込むと、モータＭが停止し、主スライド体５と副スライド体５０の前進が停止する。
図３(b)に示すように、可動部３１が後退した状態では、主スライド体５も後退するから、第１シャフト５３の先端部と第２シャフト５４の後端部とは、可動部３１の前進状態における間隔よりも広がるように離れる。しかし、第１シャフト５３の先端部はボールスプライン機構５５内に嵌まっており、再度可動部３１が前進した際に、第１シャフト５３の回転は第２シャフト５４に伝達される。
本実施形態において、本体部３０に対して第１保持部４Ａは水平方向には相対的に変位しない。一方、ハンド３の本体部３０に対して第２保持部４Ｂは、前後方向に相対的に変位する。このように構成することにより、第２保持部４Ｂの動作を第１保持部４Ａに伝える必要がなくなり、駆動系をシンプルに構成することが可能になる。
図５は、制御装置２００の周辺構成を示すブロック図である。制御装置２００は、例えば１つのＣＰＵで構成されるが、複数のＣＰＵの組み合わせであってもよい。また、制御部８はＣＰＵとＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)とを組み合わせて用いてもよい。
制御装置２００には、前記のセンサ６０、シリンダ装置１００、モータＭ、前進検出スイッチＳＷ１、後退検出スイッチＳＷ２の他に、センサ６０を介して得たハンド３上の半導体ウエハ９の有無情報が格納される記憶部２１０、動作プログラムが格納されたＲＯＭ２２０、一時的に情報を記録するワークメモリとして働くＲＡＭ２３０が接続されている。シリンダ装置１００のピストン１１０の出没状態によって、制御装置２００は可動部３１が前進状態又は後退状態に何れにあるかが判る。
＜第１及び第２保持部の構成＞
以下に、第１保持部４Ａと第２保持部４Ｂを構成する５つの直線移動体を説明する。図６(a)、(b)は、第１保持部４Ａの斜視図である。図６(a)、(b)では本体部３０の左側の第１保持部４Ａを前方から見た状態を示すが、本体部３０の右側の第１保持部４Ａも同じ構成である。
第１保持部４Ａは、把持して昇降させるべき半導体ウエハ９の枚数に対応して半導体ウエハ９の周縁部に沿って連なった４本の直線移動体４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄと、各直線移動体４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄを夫々異なる高さだけ上昇させるピッチ変換機構とを備えている。把持する半導体ウエハ９は５枚であるのに対し、直線移動体４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄが４本であるのは、最下位の半導体ウエハ９はハンド３上に固定された受け部４２に支持されて、昇降されないからである。
４本の直線移動体４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄは上下移動可能に設けられ、各直線移動体４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄは夫々縦長の板材である直線移動部４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄの先端部、即ち上端部に半導体ウエハ９の周縁部下面を支持する受け部４２を設けて構成されている。
受け部４２は水平片４３の基端部から当て壁４４を上向きに突出して形成され、該水平片４３が半導体ウエハ９の周縁部下面を受けて支持し、当て壁４４が半導体ウエハ９の周面に当接する。第１保持部４Ａと第２保持部４Ｂとが半導体ウエハ９を保持した状態では、第１保持部４Ａの各受け部４２の当て壁４４と第２保持部４Ｂの当て壁４４とによって半導体ウエハ９を内向き、具体的には半径方向の中心に向かって押圧挟持している(図７(c)参照)。即ち、両保持部４Ａ、４Ｂによって半導体ウエハ９をエッジグリップにより把持している。これにより、基台２１及びアーム２０が高速で回転しても、半導体ウエハ９は確実に把持される。
図６(a)に示すように、４本の直線移動部４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄは各受け部４２の高さが最下位にて揃った状態から、図６(b)に示すように、受け部４２が受けるべき半導体ウエハ９の配置高さ位置に応じた直線距離だけ上昇した状態にまで移動する。直線移動部４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄは、例えば、半導体ウエハ９の周方向に順に低くなるように上昇する。即ち、直線移動部４１Ａが最も高く上昇し、直線移動部４１Ｄが最も低く上昇する。これにより、各直線移動部４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄによって保持された複数枚の半導体ウエハ９の上下間隔であるピッチが変換される。以下の記載では、説明の便宜上、最も高く上昇する直線移動部を第１直線移動部４１Ａとし、以下、上昇する高さが高い順に第２、第３、第４直線移動部４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄとする。尚、第１乃至第４直線移動部４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄの上昇の順番は上記とは逆でもよい。
尚、第２保持部４Ｂは第１保持部４Ａと同じく、半導体ウエハ９の周縁部に沿って順に高く又は低くなるように上昇する４つの直線移動部４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄと、ピッチ変換機構を備えた構成である。第１保持部４Ａの受け部４２と、該受け部４２と同じ高さに位置する第２保持部４Ｂの受け部４２とによって、半導体ウエハ９が保持される。該受け部４２に保持された状態で、半導体ウエハ９はハンド３の対向面３２に略平行な面内に位置する。即ち、対向面３２が、本発明における「１つの平面」に相当し、上下方向が本発明の「第１方向」に該当する。また、前後方向が、本発明における「第２方向」である。
図６(a)、(b)に示した実施形態においては、１つの第１保持部４Ａが備える全ての水平片４３が上から見て互いに重ならないように配置されている。このようにすることで、水平片４３同士が互いに干渉することなくピッチを変換することができる。また、このようにすることで、図６(a)に示すように、各受け部４２の高さが最下位にて揃った状態にできるので、ピッチを最小とした場合の、本体部３０の先端部および第１保持部４Ａ全体の高さを小さくすることができる。
また、１つの第１保持部４Ａが備える複数の水平片４３のうち、少なくとも２つが上から見て互いに重ならないように配置されていれば、少なくとも当該２つの水平片４３同士が互いに干渉することなくピッチを変換することができる。
図７(a)、(b)、(c)は、第１保持部４Ａ及び第２保持部４Ｂが半導体ウエハ９を保持して昇降する動作の一例を示す側面図である。しかし、半導体ウエハ９を保持して昇降する動作はこれに限定されない。図７(b)、(c)では、図示の便宜上、フープ９０を図示しない。本実施形態の基板搬送用ロボット２は、フープ９０から互いに高さ位置が異なる５枚の半導体ウエハ９を一度に取り出して、隣り合う半導体ウエハ９のピッチを広げる。この状態で処理をすべき他の箇所に搬送する。最下位の半導体ウエハ９を受ける受け部４２は、ハンド３上に設けられており、第１保持部４Ａ及び第２保持部４Ｂは残り４枚の半導体ウエハ９を上昇させる。
ハンド３はフープ９０に対向した状態にて(図１参照)、可動部３１が本体部３０に対して後方に離れた図３(b)に示す状態にある。この状態から、アーム支持軸２３が下降し、アーム２０及び基台２１が水平面内を回転して、ハンド３が前進する。ハンド３はフープ９０の下側を通り、図７(a)に示すように、第１保持部４Ａがフープ９０内の半導体ウエハ９の下側前方、第２保持部４Ｂがフープ９０内の半導体ウエハ９の下側後方に夫々位置する。第１保持部４Ａ及び第２保持部４Ｂは各受け部４２が最下位にて揃った図６(a)に示す状態にある。
この後、アーム支持軸２３が上昇するとともに、第１乃至第４直線移動部４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄの受け部４２が夫々異なる高さだけ上昇して、各受け部４２の水平片４３が対応する半導体ウエハ９の下面に対応する高さ、即ち下面よりも少し低い位置に達する。アーム支持軸２３が少し上昇して、各受け部４２が対応する半導体ウエハ９を保持した後に、アーム２０及び基台２１が水平面内を回転して、ハンド３が後退する。図７(b)に示すように、第１保持部４Ａの各受け部４２が対応する半導体ウエハ９の周縁部に接する。隣り合う半導体ウエハ９のピッチはこの状態が最も短い。第２保持部４Ｂは半導体ウエハ９の後方に位置している。
この後、図３(a)に示すように、ピストン１１０をハウジング１２０に引っ込めることにより、可動部３１が前進し、第２保持部４Ｂの受け部４２が半導体ウエハ９の周縁部に接する。この状態で、アーム支持軸２３が少し上昇して、第１保持部４Ａ及び第２保持部４Ｂが半導体ウエハ９をフープ９０から少し持ち上げる。アーム２０及び基台２１が水平面内を回転して、ハンド３が後退し、フープ９０から半導体ウエハ９を取り出すことができる。
フープ９０から半導体ウエハ９を取り出した後、第１乃至第４直線移動部４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄの受け部４２が更に夫々異なる高さだけ上昇して、図７(c)に示すように、隣り合う半導体ウエハ９間のピッチを広げることができる。アーム２０及び基台２１が水平面内を回転して、ピッチが広げられた複数枚の半導体ウエハ９は処理を行う他の箇所に搬送される。尚、全ての直線移動部４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄの受け部４２が上昇完了した状態で、隣り合う直線移動部の受け部４２間の高さの差は全て等しいことを想定している。以下に、各直線移動部４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄの受け部４２を夫々異なる高さだけ上昇させるピッチ変換機構７を説明する。
＜ピッチ変換機構の構成と動作＞
図８は、ハンド３の本体部３０の収納空間を示す平面図であって、前記のピッチ変換機構７を示す。図９は、図８のピッチ変換機構７をＡ１方向から見た側面図であり、基台２１を図示しない。第１保持部４Ａと第２保持部４Ｂは夫々同様のピッチ変換機構７を備えており、説明の便宜上、図８では図２にてハンド３の左側に位置する第１保持部４Ａのピッチ変換機構７を示す。
ピッチ変換機構７は、前記各直線移動部４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄと、本体部３０内を前後にスライドする第１スライダ７０と、該第１スライダ７０と各直線移動部４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄとに連結され、該第１スライダ７０の前後移動を上下移動に変換し、本体部３０内に配置された第１乃至第４のリンク機構８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄとを備えて構成される。即ち、ピッチ変換機構７は第１乃至第４直線移動部４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄが本体部３０の外部に位置し、第１スライダ７０と第１乃至第４のリンク機構８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄとが本体部３０内に位置する。また、図１に示す如く、半導体ウエハ９は本体部３０の上方に位置するから、ピッチ変換機構７の第１スライダ７０と第１乃至第４のリンク機構８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄとは半導体ウエハ９を保持する受け部４２の直ぐ近くに存在する。第１乃至第４のリンク機構８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄによって、本発明の「駆動部」が構成される。
図８では、本体部３０の最も内側に位置するリンク機構を第１のリンク機構８Ａとし、外側に向かうに従って、夫々第２、第３、第４のリンク機構８Ｂ、８Ｃ、８Ｄとする。第１乃至第４のリンク機構８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄは、対応する第１乃至第４直線移動部４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄに接続される。
図９に示すように、第１のリンク機構８Ａは、第１スライダ７０の一側部に設けられ、基端部が回動可能に第１スライダ７０に取り付けられた長尺板である第１リンク部材８０と、先端部が該第１リンク部材８０の長手方向中央部に位置する結合軸８８の周りに回動可能に取り付けられ、基端部が本体部３０の底面に回動可能に取り付けられた第２リンク部材８１と、第１リンク部材８０の先端部に回動可能に取り付けられて、第１直線移動部４１の下端部に固定された第２スライダ７１とを備える。第１リンク部材８０は、第１スライダ７０との取り付け箇所の中心であって左右方向に延びた第１軸線Ｌ１を中心として回動し、結合軸８８は第１軸線Ｌ１と平行な第２軸線Ｌ２を中心とする。また、第２リンク部材８１の本体部３０の底面への取り付け箇所は、第１軸線Ｌ１及び第２軸線Ｌ２に平行な第３軸線Ｌ３を中心とする。第２スライダ７１は第１軸線Ｌ１及び第２軸線Ｌ２に平行な第４軸線Ｌ４を中心とする。第２軸線Ｌ２と第３軸線Ｌ３との間の距離は、第１軸線Ｌ１と第２軸線Ｌ２との間の距離並びに第２軸線Ｌ２と第４軸線Ｌ４との間の距離と実質的に等しい。また、第１軸線Ｌ１、第２軸線Ｌ２、及び第４軸線Ｌ４は実質的に同一面上に位置する。
第２スライダ７１は、本体部３０の前端部である前壁３３に開設された縦長の長孔３４に嵌まって、前後移動が規制され上下移動のみが許される。
尚、図８に示すように、第１スライダ７０の側部であって、第１リンク部材８０が設けられた側とは反対側には、長尺板であって第１リンク部材８０よりも短い第３リンク部材８２の基端部が取り付けられ、該第３リンク部材８２は第１軸線Ｌ１を中心として回動可能に設けられる。また、前記の結合軸８８は第１軸線Ｌ１と平行に延びて第３リンク部材８２に接続される。後記するように、第１リンク部材８０と第２リンク部材８１が回動すると、結合軸８８を介して第３リンク部材８２も回動する。
第１スライダ７０が後退した状態では、図９に一点鎖線で示すように、第１リンク部材８０及び第２リンク部材８１はともに略水平位置にあり、第２スライダ７１及び第１直線移動部４１Ａの受け部４２は最下位に位置する。
図９に実線で示すように、第１スライダ７０が前進すると、第２スライダ７１は前後移動ができず上下移動のみが許されるから、第１リンク部材８０は第１軸線Ｌ１を中心として第２スライダ７１が上向きになるように回動する。第２リンク部材８１も第３軸線Ｌ３を中心として結合軸８８が上向きになるように回動する。第１スライダ７０が所定距離だけ前進すると、第２スライダ７１及び第１直線移動部４１の受け部４２は最上位に達する。この状態から、第１スライダ７０が後退すると、上記と逆の動作を辿って第１直線移動部４１Ａは下降する。なお、第２リンク部材８１は、第１リンク部材８０の回動を補助するものであるので、これを省略してもよい。
尚、第１リンク部材８０及び第２リンク部材８１が略水平位置にある状態から、第１スライダ７０が前進すると、両リンク部材８０、８１が突っ張って上向きに回動しない可能性がある。換言すれば、結合軸８８の第２軸線Ｌ２が第１リンク部材８０及び第２リンク部材８１の死点位置にあれば、両リンク部材８０、８１が突っ張って上向きに回動しない可能性がある。
そこで、結合軸８８の周りに図９に一点鎖線で示すネジリバネ８９を設け、該ネジリバネ８９の脚片を第１リンク部材８０と第２リンク部材８１とに取り付け、該結合軸８８を上向きに付勢してもよい。また、第２スライダ７１が最下位に位置する状態で、第２軸線Ｌ２が第１軸線Ｌ１及び第３軸線Ｌ３よりも上側に位置していれば、第１スライダ７０が前進した際に、両リンク部材８０、８１が突っ張る可能性は解消される。
図１０は、図８のピッチ変換機構７をＢ１方向から見た側面図であって、第２のリンク機構８Ｂを示す。第２のリンク機構８Ｂは、前記の第１リンク部材８０と、一端部が該第１リンク部材８０の先端部に回動自在に取り付けられた第４リンク部材８３と、該第４リンク部材８３の他端部に回動可能に取り付けられて、第２直線移動部４１Ｂの下端部に固定された第３スライダ７２とを備える。第４リンク部材８３と第３スライダ７２との取り付け箇所は、前記の第４軸線Ｌ４に平行で互いに実質的に同一の鉛直面上に位置する第５軸線Ｌ５を中心とする。該第４リンク部材８３は、第１リンク部材８０上にて第２リンク部材８１が取り付けられた面と反対側の面に取り付けられる。
第１スライダ７０が後退した状態では、図１０に一点鎖線で示すように、第１リンク部材８０及び第４リンク部材８３はともに略水平位置にあり、第３スライダ７２及び第２直線移動部４１Ｂの受け部４２は最下位に位置する。
図１０に実線で示すように、第１スライダ７０が前進すると、前記の如く、第１リンク部材８０は第１軸線Ｌ１を中心として第３スライダ７２が上向きになるように回動する。第１スライダ７０が所定距離だけ前進すると、第４リンク部材８３は第２直線移動部４１Ｂの重量により他端部が下向きとなるように傾き、第３スライダ７２及び第２直線移動部４１Ｂの受け部４２は最上位に達する。
図１１は、図８のピッチ変換機構７をＣ１方向から見た側面図であって、第３のリンク機構８Ｃを示す。第３のリンク機構８Ｃは、前記の第３リンク部材８２と、一端部が該第３リンク部材８２の先端部に回動自在に取り付けられた第５リンク部材８４と、該第５リンク部材８４の他端部に回動可能に取り付けられて、第３直線移動部４１Ｃの下端部に固定された第４スライダ７３とを備える。第５リンク部材８４と第４スライダ７３との取り付け箇所は第４軸線Ｌ４に平行で上述の鉛直面上に位置する第６軸線Ｌ６を中心とする。
第１スライダ７０が後退した状態では、図１１に一点鎖線で示すように、第３リンク部材８２及び第５リンク部材８４はともに略水平位置にあり、第４スライダ７３及び第３直線移動部４１Ｃの受け部４２は最下位に位置する。
図１１に実線で示すように、第１スライダ７０が前進すると、前記の如く、第３リンク部材８２は第１軸線Ｌ１を中心として第４スライダ７３が上向きになるように回動する。第１スライダ７０が所定距離だけ前進すると、第５リンク部材８４は第３直線移動部４１Ｃの重量により他端部が下向きとなるように傾き、第４スライダ７３及び第３直線移動部４１Ｃの受け部４２は最上位に達する。
図１２は、図８のピッチ変換機構７をＤ１方向から見た側面図であって、第４のリンク機構８Ｄを示す。第４のリンク機構８Ｄは、前記の第３リンク部材８２と、一端部が該第３リンク部材８２の先端部に回動自在に取り付けられた第６リンク部材８５と、該第６リンク部材８５の他端部に回動可能に取り付けられて、第４直線移動部４１Ｄの下端部に固定された第５スライダ７４とを備える。第６リンク部材８５と第５スライダ７４との取り付け箇所は第４軸線Ｌ４に平行で上述の鉛直面上に位置する第７軸線Ｌ７を中心とする。該第６リンク部材８５は、第３リンク部材８２上にて第５リンク部材８４が取り付けられた面と反対側の面に取り付けられる。
第１スライダ７０が後退した状態では、図１２に一点鎖線で示すように、第３リンク部材８２及び第６リンク部材８５はともに略水平位置にあり、第５スライダ７４及び第４直線移動部４１Ｄの受け部４２は最下位に位置する。
第１スライダ７０が前進すると、図１２に実線で示すように、第３リンク部材８２は前記の如く、第１軸線Ｌ１を中心として第５スライダ７４が上向きになるように回動する。第１スライダ７０が所定距離だけ前進すると、第６リンク部材８５は第４直線移動部４１Ｄの重量により他端部が下向きとなるように傾き、第５スライダ７４及び第４直線移動部４１Ｄの受け部４２は最上位に達する。
結合軸８８に前記のネジリバネ８９を嵌め、該ネジリバネ８９の脚片を第３リンク部材８２と第６リンク部材８５とに取り付け、該結合軸８８を上向きに付勢してもよい。
尚、上記の記載では、本体部３０に設けられた第１保持部４Ａのピッチ変換機構７を説明したが、可動部３１に設けられた第２保持部４Ｂも上記と同じ構成のピッチ変換機構７を有する。従って、半導体ウエハ９を保持した両保持部４Ａ、４Ｂの受け部４２がピッチ変換機構７によって高さを変えられる。第１保持部４Ａと第２保持部４Ｂの合計４つのピッチ変換機構７は同期して駆動される、即ち、４つのピッチ変換機構７の第１スライダ７０は前記の主スライド体５と副スライド体５０とによって同期して駆動される。
上記の如く、第１乃至第４直線移動部４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄを昇降駆動する各リンク部材８１、８３、８４、８５とスライダ７１、７２、７３、７４の各取り付け箇所は、全て同一の鉛直面上に位置する第４乃至第７軸線Ｌ４〜Ｌ７を中心とする。即ち、該複数の取り付け箇所は前後方向にて全て同じ位置に位置する。
また、第１リンク部材８０と第３リンク部材８２は第２軸線Ｌ２を通る結合軸８８によって互いに同期して回動する。即ち、各第１乃至第４のリンク機構８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄについて、第１リンク部材８０及び第３リンク部材８２が水平状態における第１軸線Ｌ１と第２軸線Ｌ２との間の第１距離と、第２軸線Ｌ２と第４乃至第７軸線Ｌ４〜Ｌ７との間の第２距離の和は、互いに同じ距離である。
また、第１乃至第４のリンク機構８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄについて、第１リンク部材８０上の各第２リンク部材８１、第４リンク部材８３の取り付け箇所、及び第２リンク部材８２上の第５リンク部材８４、第６リンク部材８５の取り付け箇所は、何れも前後方向にて異なる位置にある。従って、第１リンク部材８０及び第３リンク部材８２が上昇回動した際における第２軸線Ｌ２と第４乃至第７軸線Ｌ４〜Ｌ７との間の第２距離は、各第１乃至第４のリンク機構８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄについて、互いに異なる。即ち、各第１乃至第４のリンク機構８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄについて、第１スライダ７０の前進距離である所定距離は同じであるから、第１リンク部材８０及び第３リンク部材８２が上昇回動した際における所定距離に対する第２距離の比率は、第１乃至第４直線移動部４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄについて互いに異なる。
これにより、第１乃至第４直線移動部４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄの受け部４２が上昇する高さを互いに違えている。即ち、各第１乃至第４直線移動部４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄの受け部４２が保持すべき半導体ウエハ９の高さ位置に応じて、第１乃至第４直線移動部４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄを上昇させるリンク機構を好適に実現することができる。
上下に隣り合う半導体ウエハ９のピッチを変換するには、上記の如く、第１乃至第４のリンク機構８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄの構成部材を回転させるが、この際に、リンク機構の構成部材どうしが擦れ、その結果、パーティクルが発生することがある。かかるパーティクルが半導体ウエハ９に付着すると、半導体ウエハ９の品質不良につながる。
本実施形態では、第１乃至第４のリンク機構８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄはハンド３の本体部３０及び可動部３１内に配置されているから、該パーティクルは本体部３０及び可動部３１の外に出ることはなく、該パーティクルが半導体ウエハ９に付着する可能性はない。更に、パーティクルが本体部３０及び可動部３１の外に出ないようにすべく、本体部３０及び可動部３１内は負圧に設定されている。
また、ピッチ変換機構７は各直線移動体４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄの受け部４２の真下に位置する。これにより、受け部４２の間隔を変換する動作の精度を高めることができる。
＜検出器移動機構の動作＞
前記に示す如く、主スライド体５の前進によって、上下に隣り合う半導体ウエハ９はピッチが広くなるように上昇する。また、主スライド体５の前後移動によって、昇降柱６３及びセンサ６０が昇降する。本実施形態にあっては、主スライド体５の前進時に、センサ対６０aを下降させることによって、１つのセンサ対６０aにて全ての半導体ウエハ９の存在を検出している。
図１３(a)、(b)は、図３(a)、(b)及び図４に示す検出器移動機構６をＦ１方向から見た図であり、図１３(a)は主スライド体５の駆動片５６の後退状態を、図１３(b)は駆動片５６の前進状態を夫々示す。検出器移動機構６を構成する前記の無端ベルト６１は、前後に離間した一対のローラ６４間に架けられており、無端ベルト６１の上側に駆動片５６が取り付けられている。前方に位置するローラ６４にピニオンギア６２が同軸に嵌められている。駆動片５６が前進すると、ピニオンギア６２が時計方向に回転して、昇降柱６３及びセンサ６０が下降する。逆に、駆動片５６が後退すると、ピニオンギア６２が反時計方向に回転して、昇降柱６３及びセンサ６０が上昇する。
図１３(a)に示すように、駆動片５６の後退状態にあっては、昇降柱６３及びセンサ６０は最も上昇した位置にあり、５枚の半導体ウエハ９は前記の如く、最も狭いピッチで受け部４２上に載置されている。センサ６０は最上位の半導体ウエハ９よりも上方に位置している。
この状態から、駆動片５６が前進すると、センサ６０が下降する。半導体ウエハ９はピッチが広がるように上昇するから、センサ６０の下降中に全ての半導体ウエハ９の存在を検出することができる。逆に、駆動片５６が後退すると、半導体ウエハ９はピッチが短くなるように下降し、センサ６０は逆に上昇するから上昇中に全ての半導体ウエハ９の存在を検出することができる。これにより、全ての半導体ウエハ９の存在を検出するのに必要なセンサ６０の最大移動距離は、隣り合う半導体ウエハ９のピッチが最も広く設定された状態にて、最上位の半導体ウエハ９と最下位の半導体ウエハ９との間隔以下の距離となる。従って、エンドエフェクタ装置１の薄型化、小型化を達成することができる。
換言すれば、半導体ウエハ９のピッチが広がる際に、センサ６０を上昇させて半導体ウエハ９を検出しようとすると、以下の不利益がある。全ての半導体ウエハ９の存在を検出するのに必要なセンサ６０の最大移動距離は、隣り合う半導体ウエハ９のピッチが最も広く設定された状態にて、最上位の半導体ウエハ９と最下位の半導体ウエハ９との間隔を上回る距離となる。これでは、エンドエフェクタ装置１の薄型化、小型化に不利であるから、半導体ウエハ９のピッチの伸縮方向と、センサ６０の昇降方向とを互いに逆向きに設定している。
また、ピッチ変換機構７と検出器移動機構６は互いに連繋されて、１つの共通のモータＭにて駆動される。即ち、モータＭは本発明の「駆動源」を構成する。これにより、ピッチ変換機構７と検出器移動機構６を駆動する構成が簡素になる。また、ピッチ変換機構７と検出器移動機構６とを容易に同期させて駆動することができる。
(エンドエフェクタ装置の動作概要)
上記の構成を備えたエンドエフェクタ装置１の動作概要、即ちピッチ変換時の半導体ウエハ９の検出動作は、図１４のフローチャートに示される。
制御装置２００は、シリンダ装置１００を作動させて(ステップＳ１)、可動部３１を本体部３０に接近させ、第１保持部４Ａと第２保持部４Ｂの受け部４２にて、上下に配列された５枚の半導体ウエハ９を保持する。次に、モータＭを駆動して(ステップＳ２)、第１スライダ７０を前進させて、半導体ウエハ９のピッチを広げる。制御装置２００は同時にセンサ６０を作動させて(ステップＳ３)、センサ６０からの検出信号を記憶部２１０に記憶させる。制御装置２００は前進検出スイッチＳＷ１からの信号を受信すると(ステップＳ４)、モータＭの回転を停止する(ステップＳ５)。第１スライダ７０の前進完了状態で、半導体ウエハ９のピッチは最大となり、一方、センサ６０は下降完了しているから、このセンサ６０によって５枚全ての半導体ウエハ９の存在が検出される。制御装置２００は記憶部２１０内の情報から、第１保持部４Ａと第２保持部４Ｂの受け部４２に５枚の半導体ウエハ９が正しく保持されているか否かを検出する(ステップＳ６)。仮に、第１保持部４Ａと第２保持部４Ｂの受け部４２に５枚の半導体ウエハ９が正しく保持されていない、例えば４枚の半導体ウエハ９しか受け部４２に保持されていない場合は、その旨を使用者に報知する(ステップＳ７)。第１保持部４Ａと第２保持部４Ｂの受け部４２に５枚の半導体ウエハ９が正しく保持されていれば、その旨を表示するとともに、所定の処理を行う他の箇所に５枚の半導体ウエハを搬送する。
図１５(a)、(b)は、他の検出器移動機構６の構成を示す図であり、(a)は駆動片５６の後退状態を、(b)は駆動片５６の前進状態を夫々示す。無端ベルト６１に取り付けられた駆動片５６からは丸軸５７が突出し、該丸軸５７にセンサリンク６００の基端部が嵌まっている。センサリンク６００の先端部に前記のセンサ６０が設けられ、センサリンク６００の長手方向の中央部には長孔６１０が開設されている。
可動部３１上に設けられた回転中心軸６４０には、サポートリンク６２０の一端部が回転可能に取り付けられており、このサポートリンク６２０の先端部に嵌め軸６３０が設けられている。この嵌め軸６３０が長孔６１０に摺動可能に嵌まって、センサリンク６００が支持される。
図１５(a)に示すように、駆動片５６が後退した状態では、センサリンク６００は先端部が上昇するように傾いており、センサ６０は最上位の半導体ウエハ９よりも上方に位置している。５枚の半導体ウエハ９は前記の如く、最も狭いピッチで受け部４２上に載置されている。
この状態から、図１５(b)に示すように、駆動片５６及び丸軸５７が前進すると、センサリンク６００は長孔６１０が嵌め軸６３０に摺動を案内されながら、丸軸５７を中心として下向きに回転する。逆に、半導体ウエハ９はピッチが広がるように上昇するから、センサ６０の下降中に全ての半導体ウエハ９の存在を検出することができる。逆に、駆動片５６が後退すると、半導体ウエハ９はピッチが短くなるように下降し、センサ６０は逆に上昇するから上昇中に全ての半導体ウエハ９の存在を検出することができる。即ち、半導体ウエハ９のピッチの伸縮方向と、センサ６０の昇降方向とは互いに逆向きである。これにより、全ての半導体ウエハ９の存在を検出するのに必要なセンサ６０の最大移動距離は、隣り合う半導体ウエハ９のピッチが最も広く設定された状態にて、最上位の半導体ウエハ９と最下位の半導体ウエハ９との間隔以下の距離となる。従って、この構成によっても、エンドエフェクタ装置１の薄型化、小型化を達成することができる。尚、回転中心軸６４０にサポートリンク６２０を上向きに付勢するネジリバネ(図示せず)を設けてもよい。
＜他の検出器移動機構＞
図１６は、他の検出器移動機構６の構成を示す平面図であり、図１７は図１６の検出器移動機構６をＦ１方向から見た図である。この検出器移動機構６にあっては、センサ６０を備えた昇降柱６３をピニオンギア６２にて駆動させる構成は、図２乃至図４に示す構成と同様であるが、ピニオンギア６２はモータＭとは別個の補助モータＭ１にて駆動される。この補助モータＭ１は可動部３１内に配備されて、図５に示すように、制御装置２００に接続される。即ち、無端ベルト６１や駆動片５６は不要となり、センサ６０の昇降動作と半導体ウエハ９のピッチ変換動作は互いに独立している。
このセンサ６０及び昇降柱６３を補助モータＭ１にて昇降させることにより、図１７に示すように、隣り合う半導体ウエハ９のピッチが最小に設定された状態にて、５枚の半導体ウエハ９の存在を検出することができる。従って、センサ６０の昇降距離を短くすることができ、これにより、エンドエフェクタ装置１の薄型化、小型化を達成することができる。
＜実施形態の効果＞
本実施形態に係るエンドエフェクタ装置１にあっては、以下の効果がある。
１．ハンド３上には複数枚の半導体ウエハ９が上下方向に互いに間隔をおいて配置されている。検出器移動機構６によって１つのセンサ対６０aが上下方向に移動することにより、該１つのセンサ対６０aにて全ての半導体ウエハ９の存在を検出することができる。即ち、半導体ウエハ９の数に対応して複数のセンサ６０を設ける必要がないから、半導体ウエハ９の存在を検出する構成が簡素になり、エンドエフェクタ装置１全体のコスト低減にも繋がる。
２．ピッチ変換機構７は、リンク部材８１、８３、８４、８５やスライダ７１、７２、７３、７４等の摺動又は回転部材を含むから、摺動又は回転時に塵芥等のパーティクルを発生する場合がある。しかし、ピッチ変換機構７は本体部３０及び可動部３１の内部に配置されているから、パーティクルは本体部３０及び可動部３１から外に出ず、本体部３０及び可動部３１の外側に位置する直線移動体の受け部４２にて受けられた半導体ウエハ９には付着しない。これにより、半導体ウエハ９がピッチ変換機構７に起因するパーティクルによって汚染されることを防止できる。
本明細書において、半導体ウエハ９の保持は、ハンド３によって半導体ウエハ９を搬送可能な状態とすることを意味し、上記実施態様の他に載置や吸着等する態様であってもよい。この場合、例えば前記受け部４２は水平片４３のみ或いは該水平片４３と吸着パッドによって構成され得る。
上記記載では、第１保持部４Ａと第２保持部４Ｂは、２つずつ設けられているとしたが、夫々１つ以上設けられていればよい。但し、半導体ウエハ９を水平面内にて位置決めするには、半導体ウエハ９の周縁に対し、３つ以上の点で支持することが必要であるから、第１保持部４Ａと第２保持部４Ｂは、合わせて３点以上で支持するように設けられていることが必要である。
また、上記記載では、ピッチ変換機構７はフープ９０から他の処理すべき箇所に複数枚の半導体ウエハ９を搬送する際に隣り合う半導体ウエハ９の上下ピッチを広げるとしたが、該上下ピッチを狭めてもよい。
上述の実施形態には４つの第１スライダ７０が同期して前後に駆動される実施形態が示されているが、各ピッチ変換機構７の第１スライダ７０は第１保持部４又は第２保持部４Ｂに必ずしも物理的に接続されている必要はない。例えば、各ピッチ変換機構７の第１スライダ７０毎に個別にエアシリンダ等のアクチュエータを設けてもよい。この場合、個別に設けられたエアシリンダ等のアクチュエータの動作タイミングを同期させることが望ましい。
上述の実施形態では、主スライド体５の前進に伴い、半導体ウエハ９のピッチが広がり、逆にセンサ６０が下降するとした。しかし、半導体ウエハ９のピッチの伸縮方向と、センサ６０の昇降方向とが互いに逆向きであればよく、主スライド体５の後退に伴い、半導体ウエハ９のピッチが広がり、逆にセンサ６０が下降する構成としてもよい。
＜受け部の変形例＞
上記記載では、図６(a)に示すように、半導体ウエハ９は受け部４２の水平片４３にて周縁部下面が支持されるとした。しかし、これに代えて、図１８に示すように、受け部４２を内面が第１斜面４５と該第１斜面４５よりも勾配の緩やかな第２斜面４６とが連続するように形成し、両斜面４５、４６の境目ＳＭにて半導体ウエハ９の周縁を支持してもよい。
図１８に示す構成であれば、半導体ウエハ９は受け部４２に保持される際には、受け部４２の第１斜面４５を滑って境目ＳＭに載置される。これにより、半導体ウエハ９の水平位置及び水平姿勢が矯正されて安定に保持される。また、受け部４２と半導体ウエハ９は線接触するから、受け部４２と半導体ウエハ９との接触面積が小さい。これにより、半導体ウエハ９への異物付着が減少する。
本発明は、上下に間隔を空けて配置された複数枚の基板の存在を、１枚の基板ごとに検出することができるエンドエフェクタ装置に有用である。
１ エンドエフェクタ装置
２ 基板搬送用ロボット
３ ハンド
５ 主スライド体
６ 検出器移動機構
７ ピッチ変換機構
８Ａ リンク機構
９ 半導体ウエハ
３０ 本体部
３１ 可動部
４０Ａ 第１直線移動体
４１Ａ 第１直線移動部
５０ 副スライド体
６０ センサ

Claims (7)

  1. ロボットのアームに取り付けられるエンドエフェクタ装置であって、
    ハンドと、
    前記ハンドに設けられ、複数枚の基板が１つの平面に略平行且つ該１つの平面に略直交する第１方向に互いに間隔をおいて配置されるように、該複数枚の基板を保持する複数の保持部と、
    前記エンドエフェクタ装置に設けられ、前記第１方向から見て前記複数枚の基板の外側に配置され、１枚毎に前記基板の周縁部に対向した状態で前記複数の保持部に保持された当該基板の存在を検出することが可能なように構成された１つの検出器と、
    前記エンドエフェクタ装置に設けられ、該１つの検出器が全ての各基板の周縁部に対向するように、該１つの検出器を前記第１方向に前記複数の基板に相対的に移動させる検出器移動機構とを備えた、エンドエフェクタ装置。
  2. 前記の各保持部は、前記の１つの平面に略平行となるように各基板の周縁部を受けるとともに、該基板の枚数に対応して前記第１方向に配置された複数の受け部と、
    各受け部を前記第１方向に移動させて隣り合う基板の間隔を変換するように構成された、ピッチ変換機構と、を含み、
    前記検出器移動機構は、前記ピッチ変換機構が隣り合う基板の間隔を変換する向きとは逆向きに前記検出器を第１方向に移動させる、請求項１に記載のエンドエフェクタ装置。
  3. 前記ピッチ変換機構と前記検出器移動機構とは互いに連繋されて、共通の駆動源にて駆動される、請求項２に記載のエンドエフェクタ装置。
  4. 前記の各保持部は、前記の１つの平面に略平行となるように各基板の周縁部を受けるとともに、該基板の枚数に対応して前記第１方向に配置された複数の受け部と、
    各受け部を前記第１方向に移動させて隣り合う基板の間隔を変換するように構成された、ピッチ変換機構と、を含み、
    前記ピッチ変換機構と前記検出器移動機構とは、別々の駆動源にて駆動され、
    前記検出器移動機構は、前記ピッチ変換機構によって隣り合う基板の間隔が最小の間隔に設定された状態にて、複数枚の基板の存在を検出すべく、前記検出器を第１方向に移動させる、請求項１に記載のエンドエフェクタ装置。
  5. 前記ピッチ変換機構は、夫々が前記第１方向に移動して前記受け部を前記基板の枚数に対応して備える複数の直線移動体と、前記駆動源に連結されて１つの平面に略平行な第２方向に直線移動して前記複数の直線移動体を前記第１方向に移動させるスライダと、を含み、
    前記検出器移動機構は前記スライダの直線移動に連動して駆動される、請求項３又は４に記載のエンドエフェクタ装置。
  6. 前記ハンドは、前記第２方向に延びるように形成されて先端部と基端部とを有する本体部と、前記本体部の基端側にて前記第２方向に前進及び後退可能に連結された可動部とを含み、
    前記本体部と可動部はともに内部に収納空間を形成し、前記ピッチ変換機構は、前記複数の直線移動体と前記スライダとの間に配置される駆動部を含み、
    前記駆動部は、前記本体部及び可動部の収納空間内に配置され、前記複数の直線移動体は前記本体部及び可動部の外側に設けられた、請求項５に記載のエンドエフェクタ装置。
  7. 前記複数の保持部は、前記本体部の先端部に設けられた第１保持部と、前記可動部に設けられた第２保持部とを含み、
    前記可動部が前進したとき、前記第１保持部と前記第２保持部の前記複数の受け部によって前記複数枚の基板の周縁部が保持され、且つ前記可動部が後退したとき、前記第２保持部の前記受け部から前記複数枚の基板の周縁部が解放されるように構成されている、請求項６に記載のエンドエフェクタ装置。
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