JPH10296677A - 多関節ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オリエンテーション、即ちワークの向き合わ
せのため専用に必要な面積を削減し、ワークの両面に非
接触で向き合わせを行うようにする。 【解決手段】 回転テーブル等の第１アーム３と第２ア
ーム４とウェハ等のワーク５を保持可能なハンド部６と
を回転可能に連結し、カセット等の第１の位置にあるワ
ーク５をハンド部６により取り出して仮置き位置に仮置
きし、該ワーク５を再度ハンド部６により取り直してプ
ロセス装置等の第２の位置１０に設置する多関節ロボッ
ト１において、ワーク５に形成されたノッチ等の被検出
部５ａを検出するセンサ２５を第１アーム３と第２アー
ム４とによるワーク５の回転域に設けると共に、仮置き
位置となる仮置きハンド部２６を基台と一体に設け、ハ
ンド部６にワーク５を保持した状態で第１アーム３と第
２アーム４とによりワーク５を回転させながらセンサ２
５により被検出部５ａを検出してワーク５の保持角度θ
ｅを検出し、この保持角度θｅに基づいてワーク５を所
定角度で仮置きハンド部２６に仮置きする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワークを移動させ
る多関節ロボットに関する。さらに詳述すると、本発明
は、多関節ロボットのワークの向き合わせ、即ちオリエ
ンテーションを行うための機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体用のウェハ等のワークをカセット
や膜付装置等のプロセス装置の間で移動させるために多
関節ロボットが使用される。多関節ロボット１００は、
例えば図２１に示すように基台１０１と第１アーム１０
２と第２アーム１０３とハンド部１０４とを備えてい
る。そして、カセット１０５からプロセス装置１０６に
ウェハ１０７を移載する際に、ウェハ１０７の向き・保
持角度を合わせるいわゆるオリエンテーションという作
業を行うことがある。オリエンテーションはオリエンテ
ータ１０８により行われる。オリエンテータ１０８は、
その基台１０９に対して回転する垂直な支持筒１１０と
支持筒１１０に載置したウェハ１０７の縁部のノッチ
（切り欠き）１７０ａを検出する光センサ１１１とを有
している。

【０００３】そして、カセット１０５からプロセス装置
１０６にウェハ１０７を移載する際はカセット１０５に
ハンド部１０４を差し入れてウェハ１０７を引き出す。
次いで、各アーム１０２，１０３を回転させてウェハ１
０７の中心をオリエンテータ１０８の支持筒１１０に載
置する。支持筒１１０はウェハ１０７を吸引して、その
まま回転する。そして、オリエンテータ１０８のセンサ
１１１がウェハ１０７の縁に形成されたノッチ１０７ａ
を検出する。この検出結果に基づいて、ウェハ１０７を
オリエンテータ１０８に対して所定の向きで支持させ
る。

【０００４】その後、ハンド部１０４がオリエンテータ
１０８のウェハ１０７を持ち上げて、プロセス装置１０
６に載置する。ここで、予めウェハ１０７をオリエンテ
ータ１０８に対して所定の向きにして支持させておくこ
とにより、ウェハ１０７をプロセス装置１０６に対して
所定の向きにして載置することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た図２１に示すオリエンテータ１０８は多関節ロボット
１００やカセット１０５及びプロセス装置１０６から別
個に独立して専用に設置されているので、ウェハ１０７
をカセット１０５からオリエンテータ１０８を経てプロ
セス装置１０６に移動させるために必要な床面積が広く
必要となってしまう。特にオリエンテータ１０８はウェ
ハ１０７と同等の面積が必要であるため、最近のウェハ
１０７の拡大化に伴いオリエンテータ１０８が大型化し
て必要な床面積も増大してしまう。そして、ウェハ１０
７の移動はクリーンルーム内で行われるため、オリエン
テータ１０８の分だけ広いクリーンルームを用意しなけ
ればならず、作業空間の縮小による設備コストの削減が
困難であった。

【０００６】また、オリエンテータ１０８の支持軸１１
０はウェハ１０７を裏側から支持するものであるので、
ウェハ１０７の裏面に直接接触しなければならない。し
かし、両面が研磨されたウェハ１０７の裏面に接触する
とその部分が製品化できなくなるおそれがあるので、ウ
ェハ１０７の両面に接触することなくオリエンテーショ
ンを行うことが望まれていた。

【０００７】そこで、本発明は、オリエンテーションの
ために専用に必要な面積を削減することができると共に
ワークのいずれの面にも接触せずにオリエンテーション
を行うことができる多関節ロボットを提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに請求項１の発明は、基台に対して回転可能な第１ア
ームに第２アームを回転可能に連結して第２アームの先
端にワークを保持可能なハンド部を有すると共に、第１
の位置にあるワークをハンド部により取り出して仮置き
位置に仮置きし、仮置き位置にあるワークを再度ハンド
部により取り直して第２の位置に設置する多関節ロボッ
トにおいて、ワークに形成された被検出部を検出するた
めのセンサを第１アームと第２アームとによるワークの
回転域に設けると共に、ワークの仮置き位置となる仮置
きハンド部を基台と一体に設け、ハンド部にワークを保
持した状態で第１アームと第２アームとによりワークを
回転させながらセンサにより被検出部を検出してワーク
の保持角度を検出し、この保持角度に基づいてワークを
所定の角度で仮置きハンド部に仮置きするようにしてい
る。

【０００９】したがって、第１アーム及び第２アームに
より回転されるワークの回転域にワークの被検出部を検
出するセンサが設けてあるので、ワークを多関節ロボッ
トの真上で回転させることによりワークの向き・保持角
度を検出することができる。また、仮置きハンド部を多
関節ロボットの基台に設けているので、ワークを仮置き
位置に所定の角度で載置してハンド部を一旦取り外して
所定角度だけ回転させてワークを持ち直すオリエンテー
ションの作業を多関節ロボットの他に別個に設置した専
用の装置を用いずに行うことができる。

【００１０】また、被検出部を検出するためのワークの
回転は、ワークがハンド部に保持された状態で行われる
と共に、ワークの仮置き位置は仮置きハンド部とされて
いる。このため、ワークのオリエンテーションの間、ワ
ークの両面に他の部材が接することはない。

【００１１】そして、請求項２の多関節ロボットでは、
ワークを仮置きする仮置きハンド部は第１アーム及び第
２アームの最下降位置よりも上側に設けたものとしてい
る。したがって、多関節ロボットによりワークのオリエ
ンテーションを行う際に、ワークをハンド部により保持
するときは常にワークの下側に第１アーム及び第２アー
ムが位置し、ワークを仮置きハンド部により保持すると
きは各アームが仮置きハンド部よりも下方に位置するこ
とができる。これにより、ワークのオリエンテーション
中には、ワークを常に第１アーム及び第２アームの上方
に位置させることができる。このため、第１アーム及び
第２アームの回転や摺動等の動作によりアームから粉塵
が落下してもワークにかかることはない。

【００１２】また、請求項３の多関節ロボットでは、第
１アームは回転テーブルであると共に、第２アームは２
つのアーム体を連結したアーム機構からなるようにして
いる。したがって、第２アームは全体として伸縮可能な
アームとなるので、第１アームの回転中心とハンド部に
より保持したワークの回転中心とがずれている場合でも
第２アームを伸縮しながら第１アームを回転させること
により恰も第１アームの回転中心とワークの回転中心と
が一致しているようにワークを偏心せずに回転させるこ
とができる。これにより、円盤形状のワークの縁が定点
を通過するので、被検出部を検出するセンサは１つのみ
で足りることになる。

【００１３】さらに、請求項４の多関節ロボットでは、
基台に回転テーブルを回転可能に保持すると共に、基台
にセンサと仮置きハンド部とを取り付けるようにしてい
る。したがって、基台と回転テーブルとセンサと仮置き
ハンド部とを一纏めにすることができるので、専用のオ
リエンテーション機構を配置することなくウェハのオリ
エンテーションを行うことができるようになる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す
実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。この発明
に係る多関節ロボット１は、図１及び図４に示すよう
に、基台２に対して回転可能な第１アーム３に第２アー
ム４を回転可能に連結して第２アーム４の先端にワーク
としての円形のウェハ５を保持可能なハンド部６を有す
ると共に、第１の位置にあるウェハ５をハンド部６によ
り取り出して仮置き位置に仮置きし、仮置き位置にある
ウェハ５を再度ハンド部６により取り直して第２の位置
に設置するものである。そして、この多関節ロボット１
は、ウェハ５に形成された被検出部であるノッチ５ａを
検出するためのセンサ２５を第１アーム３と第２アーム
４とによるウェハ５の回転域に設けると共に、ウェハ５
の仮置き位置となる仮置きハンド部２６，２６を基台２
と一体に設けている。また、この多関節ロボット１は、
ハンド部６にウェハ５を保持した状態で第１アーム３と
第２アーム４とによりウェハ５を回転させながらセンサ
２５によりノッチ５ａを検出してウェハ５の保持角度θ
ｅを検出し、この保持角度θｅに基づいてウェハ５を所
定の角度で仮置きハンド部２６，２６に仮置きするよう
にしている。

【００１５】本実施形態の多関節ロボット１の基台２と
第１アーム３と第２アーム４とハンド部６との構造は、
図２〜４に示すスカラ型のものとしている。なお、図
２，３中では本発明に係るセンサ２５と仮置きハンド部
２６，２６との図示を省略しているが、これはアーム
３，４等の回転部分のみを示すためであり、図２，３に
示す多関節ロボット１の構成のみで本願発明をなすもの
ではない。

【００１６】図２〜４に示すように、第２アーム４は互
いに回転可能に連結された同じ長さの基台側アーム７と
ハンド側アーム８とを備え、ハンド部６を常時一定方向
に向けながら伸縮するようにしている。これら基台側ア
ーム７とハンド側アーム８とには、それぞれプーリ７
ａ，７ｂ，８ａ，８ｂとベルト７ｃ，８ｃとが内蔵され
ている。そして、基台側アーム７の基台側プーリ７ａと
ハンド側プーリ７ｂとの径の比は２：１としている。ま
た、ハンド側アーム８の基台側プーリ８ａとハンド側プ
ーリ８ｂとの径の比は１：２としている。さらに、基台
側アーム７とハンド側アーム８とは連結軸９により連結
している。ここで、基台側アーム７のハンド側プーリ７
ｂとハンド側アーム８とは連結軸９ａにより連結してい
る。また、基台側アーム７とハンド側アーム８の基台側
プーリ８ａとは連結軸９ｂにより連結している。したが
って、基台側アーム７の基台側プーリ７ａとハンド側プ
ーリ７ｂ（即ち、ハンド側アーム８の基台側プーリ８
ａ）とハンド側アーム８のハンド側プーリ８ｂとの回転
角度比が１：２：１となる。

【００１７】また、ハンド側アーム８のハンド側プーリ
８ｂにはハンド部６が取り付けられている。ハンド部６
は例えば平行な２本の平行な支持フレーム６ａ，６ａを
備えている。したがって、基台側アーム７の基台側プー
リ７ａを回転させることにより、基台側アーム７とハン
ド側アーム８との角度が変化すると共に、ハンド部６が
基台側アーム７の基台側プーリ７ａとハンド側アーム８
のハンド側プーリ８ｂとを結んだ直線上を移動する。こ
のとき、ハンド部６は向きを一定にしながら移動する。

【００１８】ここで、ハンド部６の支持フレーム６ａ，
６ａの向きをハンド部６が移動する直線上に平行になる
ようにハンド部６の向きを設定している。これにより、
ハンド部６が直線運動するときに、支持フレーム６ａ，
６ａをウェハ５を載置する膜付装置等のプロセス装置１
０やカセットに対して真っ直ぐに向けながら移動でき
る。

【００１９】一方、基台側アーム７の基台側の端部は第
１アーム３に対して昇降筒１１により昇降可能に取り付
けられている。本実施形態では第１アーム３はほぼ円筒
形状の回転テーブル３とされている。そして、昇降筒１
１は回転テーブル３上の中心からずれた位置に設けられ
ている。図２に示すように、この回転テーブル３は基台
２に対して図示しない軸受けにより回転可能に支持され
ている。基台２にはテーブル回転モータ１２が設置され
ている。テーブル回転モータ１２は回転テーブル３とタ
イミングベルト１３により連結されている。このため、
テーブル回転モータ１２の駆動により回転テーブル３が
回転する。

【００２０】また、回転テーブル３の内部には、第２ア
ーム昇降機構１４と第２アーム伸縮機構１５と第２アー
ム回転機構１６とが設けられている。第２アーム昇降機
構１４は、上下方向を長手方向とするガイド軸１７と、
ガイド軸１７に案内されて上下方向に移動可能な上下移
動部としてのスライド板１８と、上下駆動手段としての
スクリュー軸（図示せず）及び昇降モータ１９と、基台
側アーム７に固定されてスライド板１８と共に昇降する
円筒形状の昇降筒１１とを備えている。スクリュー軸
は、スライド板１８の一部に螺合して回転によりスライ
ド板１８を昇降させる。そして、スクリュー軸は昇降モ
ータ１９により回転される。したがって、昇降モータ１
９の駆動によりスクリュー軸が回転してスライド板１８
がガイド軸１７に沿って昇降すると昇降筒１１も昇降す
る。この昇降筒１１の昇降により第２アーム４が昇降す
る。

【００２１】第２アーム伸縮機構１５は、スライド板１
８上に設置されたアーム回転モータ２０と昇降筒１１及
びアーム伸縮モータ２０を連結するタイミングベルト２
１とを備えている。アーム伸縮モータ２０の駆動により
昇降筒１１が回転して基台側アーム７を回転すると共
に、基台側アーム７の回転に伴いタイミングベルト７ｃ
によりプーリ７ｂがハンド側アーム８を回転（基台側ア
ーム７の２倍の回転角）させる事により、第２アーム４
の曲折角度が変化して全体として伸縮する。

【００２２】第２アーム回転機構１６は、基台側アーム
７の基台側プーリ７ａに一体化されたプーリ軸２２と、
スライド板１８上に設置されたハンド側アーム回転モー
タ２３と、プーリ軸２２及びハンド側アーム回転モータ
２３を連結するタイミングベルト２４とを備えている。
アーム伸縮モータ２０の駆動により第２アーム４を回転
させ、アーム８を伸縮する方向と逆方向にモータ２３を
（具体的には、プーリ２１，２４を同方向に同移動角
に）駆動する事で第２アーム４が回転する。

【００２３】一方、図１及び図４〜１０に示すように、
基台２には回転テーブル３の上側にまで達する２本の支
持柱２７，２７が互いに反対側に取り付けられている。
各支持柱２７，２７の上部には仮置きハンド部２６，２
６が取り付けられている。このため、各支持柱２７，２
７の仮置きハンド部２６，２６が向き合って、ウェハ５
を挟んで保持することができる。ここで、仮置きハンド
部２６，２６は回転テーブル３及び第２アーム４の最下
降位置よりも上側に設けたものとしている。このため、
ウェハ５のオリエンテーション中にウェハ５を常に回転
テーブル３及び第２アーム４の上方に位置させることが
できる。これにより、回転テーブル３及び第２アーム４
の回転や摺動等の動作によりアーム３，４から粉塵が落
下してもウェハ５にかかることはない。したがって、ウ
ェハ５の製品化の歩留まりを良くすることができる。

【００２４】さらに、一方の仮置きハンド部２６を支持
する支持柱２７の上部には当該仮置きハンド部２６より
も僅かに回転テーブル３の中央寄りの位置にセンサ２５
が設けられている。このセンサ２５は、図１１，１２に
示すように検出光を照射するＬＥＤ２８と、その照射光
の反射光を検知するフォトダイオード２９と、これらＬ
ＥＤ２８及びフォトダイオード２９に出入りする光線を
ウェハ５に対して案内する光路筒３０，３０とを備えて
いる。このため、ハンド部６が保持したウェハ５の縁部
に対しＬＥＤ２８の検出光が照射し、図１１に示すよう
に縁部により反射した場合は反射光がフォトダイオード
２９に入射し、図１２に示すようにノッチ５ａを通過し
て反射しない場合はフォトダイオード２９での入射がな
されない。これにより、ノッチ５ａの位置を検出するこ
とができる。

【００２５】上述した多関節ロボット１によりウェハ５
を第１の位置であるカセットから取り出してオリエンテ
ーションをしてから第２の位置であるプロセス装置１０
に載置する動作を説明する。

【００２６】図２〜４に示すように、ハンド部６をカセ
ットの位置に移動させるには、テーブル回転モータ１２
の駆動により回転テーブル３を回転させて第２アーム４
及びハンド部６を全体的に回転させる。そして、モータ
２０，２３の駆動により昇降筒１１を回転させて第２ア
ーム４の向きを定める。さらに、アーム伸縮モータ２０
の駆動により基台側アーム７とハンド側アーム８との角
度を変更して第２アーム４を伸縮させる。その一方、昇
降モータ１９の駆動により昇降筒１１を上下動させて第
２アーム４及びハンド部６の上下位置を設定する。

【００２７】そして、第２アーム４を伸長させて、図４
に示すようにハンド部６をカセットの内部に差し入れ
る。ここで、ウェハ５を支持フレーム６ａ，６ａの先端
に引っ掛けて、第２アーム４を短縮することによりウェ
ハ５を取り出す。また、ウェハ５をハンド部６に載せた
状態で第１アーム３及び第２アーム４を移動させる。

【００２８】ここで、図１（Ａ）及び図５に示すよう
に、ウェハ５の縁部をセンサ２５で検出可能で、かつウ
ェハ５を仮置きハンド部２６，２６により保持可能な位
置、即ちウェハ５の回転域にウェハ５を移動させる。そ
して、ウェハ５を回転させる。ここで、ウェハ５の中心
と回転テーブル３の中心とはずれているので、単に回転
テーブル３を回転させてもウェハ５の回転は偏心したも
のとなってしまう。このため、回転テーブル３の回転と
同時に第２アームを伸縮させることによりウェハ５を偏
心しないように回転させる。ウェハ５の回転中は、セン
サ２５によりウェハ５の縁部を検出する。

【００２９】ウェハ５が回転されて、図１（Ｂ）及び図
６に示すようにセンサ２５によりノッチ５ａが検出され
た場合は、ウェハ５が回転テーブル３上に搬送されてき
たとき、即ち図１（Ａ）の状態でのノッチ５ａの位置
と、ノッチ５ａがセンサ２５により検出されたとき、即
ち図１（Ｂ）の状態でのノッチ５ａの位置との角度差を
θｅとする。換言するとθｅは保持角度、即ちハンド部
６を回転テーブル３の上側に移動させたときの差し入れ
方向とノッチ５ａのある方向とのなす角度である。

【００３０】そして、ハンド部６をプロセス装置１０に
対して送り出すべき方向、即ちハンド部６の基準方向Ｓ
とノッチ５ａのある方向とのなす角度をθｔとして予め
設定しておく。これは、図１（Ｅ）に示すように、プロ
セス装置１０にウェハ５を正確に載置する際にノッチ５
ａが位置すべき角度を基準に設定する。次に、保持角度
θｅとθｔとの差θａを算出する。つまり、このθａが
ハンド部６とウェハ５とをずらすべき角度、即ち仮置き
角度となる。この仮置き角度θａが算出されてから、図
１（Ｃ）及び図７に示すように、ハンド部６をプロセス
装置１０に向けた基準方向Ｓから仮置き角度θａだけず
らした位置に位置決めする。

【００３１】この状態で、図８に示すようにウェハ５を
仮置きハンド部２６，２６に保持させる。そして、ハン
ド部６を仮置き角度θａだけ回転させて、図１（Ｄ）及
び図９に示すようにプロセス装置１０に対する基準方向
Ｓに向ける。さらに、仮置きハンド部２６，２６による
保持を解除して、ウェハ５を再びハンド部６により保持
させる。これにより、ハンド部６とウェハ５とは仮置き
角度θａのずれを修正してオリエンテーションが完了す
る。

【００３２】そして、図１（Ｅ）及び図１０に示すよう
にハンド部６をプロセス装置１０の位置に移動させて、
第２アーム４を伸長させて内部に差し入れる。このと
き、ハンド部６の差し入れによるウェハ５のノッチ５ａ
が位置する箇所は適正なものとなる。これにより、プロ
セス装置１０に対してウェハ５を正確に向き合わせさせ
ることができる。ウェハ５をプロセス装置１０に載置し
たらハンド部６のみを引き抜く。これにより、ウェハ５
の移動が完了する。

【００３３】ところで、上述した実施形態では、図１
（Ｂ）に示す状態で求めた保持角度θｅと既知のθｔと
から仮置き角度θａを算出して図１（Ｃ）に示すように
基準方向Ｓからθａだけずらした位置にハンド部６を位
置させているが、θａが余りに大きいとハンド部６とハ
ンド側アーム８との連結部分が仮置きハンド部２６，２
６に干渉して回転できなくなることがある。

【００３４】例えば、図１３，１４に示す多関節ロボッ
ト１では、図１３（Ａ）（Ｂ）に示すように、ウェハ５
を回転テーブル３上の回転域に設置してから回転させて
ノッチ５ａが検出されるまで約１８０度あって、しかも
図１４に示すプロセス装置１０に設置するためにはノッ
チ５ａを更に９０度回転させる必要がある場合は、図１
３（Ｃ）に示すようにハンド部６及びハンド側アーム８
の連結部分が仮置きハンド部２６に当接してしまう。

【００３５】このため、図１３（Ｃ）に示すようにハン
ド部６及びハンド側アーム８の連結部分と仮置きハンド
部２６とが当接する直前までウェハ５を回転させ、その
時点でウェハ５を仮置きハンド部２６，２６に保持させ
る。このとき、本来は回転させるべき基準方向Ｓとの間
に残り角度θｒが生ずる。そして、図１３（Ｄ）に示す
ように、ハンド部６を基準方向Ｓよりも残り角度θｒだ
けずらして位置させ、ウェハ５を再び保持させる。さら
に、ウェハ５を保持しながら残り角度θｒだけ回転させ
て、図１３（Ｅ）に示すように基準方向Ｓに向ける。こ
れにより、オリエンテーションが完了する。その後、図
１４に示すようにプロセス装置１０にウェハ５を載置す
る。

【００３６】本実施形態の多関節ロボット１によれば、
オリエンテーション中のウェハ５の回転中にハンド部６
及びハンド側アーム８の連結部分と仮置きハンド部２６
とが当接しそうになってもウェハ５の回転を停止させて
残り角度θｒだけずらしてハンド部６による取り直しを
行うことができるので、ウェハ５の３６０度のオリエン
テーションを行うことができる。すなわち、ハンド部６
とウェハ５との保持角度のずれを仮置き位置に受け渡す
時と仮置き位置から受け取る時の２回に分けて補正する
ことにより、３６０度のオリエンテーションを実現でき
る。

【００３７】また、この多関節ロボット１によれば、ウ
ェハ５を多関節ロボット１の真上の回転域で回転させる
ことによりウェハ５の向き・保持角度θｅを検出するこ
とができる。さらに、仮置きハンド部２６，２６を多関
節ロボット１の基台２に設けているので、ウェハ５を仮
置き位置に所定の角度で載置してハンド部６を一旦取り
外して所定角度θｅだけ回転させてウェハ５を持ち直す
オリエンテーションの作業を多関節ロボット１の他に別
個に設置した専用の装置を用いずに行うことができる。
このため、ウェハ５のオリエンテーションを含む作業を
行うクリーンルームの床面積を縮小化することができ、
設備コストを削減することができる。

【００３８】また、ノッチ５ａを検出するためのウェハ
５の回転は、ウェハ５がハンド部６に保持された状態で
行われると共に、ウェハ５の仮置き位置は仮置きハンド
部２６，２６とされているので、ウェハ５のオリエンテ
ーションの間、ウェハ５の両面に他の部材が接すること
はない。このため、両面研磨されたウェハ５のオリエン
テーションを行っても、接触部分が製品化できなくなる
おそれはなくなり、歩留まりを良くすることができる。

【００３９】さらに、本実施形態の多関節ロボット１で
は、第１アームは回転テーブル３であると共に、第２ア
ーム４は２つのアーム体７，８を連結したアーム機構か
らなるようにしているので、第２アーム４は全体として
伸縮可能なアームとなり、回転テーブル３の回転中心と
ハンド部６により保持したウェハ５の回転中心とがずれ
ている場合でも第２アーム４を伸縮しながら回転テーブ
ル３を回転させることにより恰も回転テーブル３の回転
中心とウェハ５の回転中心とが一致しているようにウェ
ハ５を偏心せずに回転させることができる。このため、
円形のウェハ５の縁が定点を通過するので、ノッチ５ａ
を検出するセンサ２５は１つのみで足りることになり、
部品点数の増加を防止することができる。

【００４０】また、本実施形態では第１アームを回転テ
ーブル３としているので、第１アームの回転の安定性を
向上させることができる。特に第１アームは他のアーム
よりも大きなモーメントが作用するので振動防止が困難
であるが、本実施形態の回転テーブル３によれば支持軸
受けの直径を大きくすることができるため振動を有効に
防止することができる。したがって、アーム３，４の全
体としての振動を防止することができることにより、オ
リエンテーションの精度を向上させることができる。

【００４１】また、本実施形態の多関節ロボット１によ
れば、ハンド部６を直線運動させるには第２アーム４を
伸縮させれば良く、回転テーブル３と第２アーム４とが
特異点の状態になることはない。このため、回転テーブ
ル３が特に高速回転になることはなく、アーム３，４の
振動を防止することができる。これにより、多関節ロボ
ット１の動作の安定性を向上させることができる。ま
た、ハンド部６を直線運動させる際に、伸縮する第２ア
ーム４の回転中心の位置を回転テーブル３の回転によっ
て変更することができるので、第２アーム４の伸縮の向
きは放射状に限られない。したがって、多関節ロボット
１とプロセス装置１０の配置の自由度を増大させること
ができる。これにより、作業性を向上させることができ
る。

【００４２】しかも、本実施形態の多関節ロボット１に
よれば、第２アーム４の伸縮機構としてプーリ７ａ，７
ｂ，８ａ，８ｂとベルト７ｃ，８ｃとの組み合わせを使
用しているので、摩耗が少なくクリーンルームでも使用
することができる。このため、クリーンルーム内で行わ
れる半導体用のウェハ５の搬送に適したものとなる。ま
た、アームの本数が実質的に３本となるので、ハンド部
６の回転半径よりも狭い範囲に収容可能な多関節ロボッ
ト１を提供することができる。

【００４３】但し、第２アーム４の伸縮機構としてはプ
ーリ７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂとベルト７ｃ，８ｃとの組
み合わせに限られない。例えば、第２アームをスライダ
及びボールねじにより直線方向に伸縮する２本のアーム
からなるものとすることができる。この場合も、プロセ
ス装置１０の配置の自由度を向上させ、基台２の近傍で
直線運動を行うことができるのは勿論である。

【００４４】なお、上述の実施形態は本発明の好適な実
施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能で
ある。例えば、本実施形態ではセンサ２５として１つの
検出部を備えたものを使用しているが、これには限られ
ない。例えば、センサ２５に複数の検出部を備えるよう
にすることができる。具体的には、図１５に示すように
第１センサ２５ａ〜第６センサ２５ｆの６つの検出部を
直線状に設置することができる。この場合、ウェハ５の
縁部を検出可能な領域に幅を持たせることができるの
で、ウェハ５が偏心しながら回転してもノッチ５ａを検
出することができる。

【００４５】ここで、図１６の実線に示すように、第１
センサ２５ａ〜第６センサ２５ｆにおいてウェハ５の縁
が検出される回転角度を順に結ぶと正弦波線を描く。そ
して、ノッチ５ａの部分では正弦波線がノッチ５ａの形
状に切り欠かれる。これにより、いずれのセンサ２５ａ
〜２５ｆのいずれの回転角度においてノッチ５ａが検出
されたかによりノッチ５ａの位置を検知できる。

【００４６】さらに、ノッチ５ａの深さは既知であるの
で、ウェハ５の縁からノッチ５ａの深さの長さだけ内側
に入った領域、即ち図１６中の実線と破線との間の領域
でのみセンサ２５ａ〜２５ｆの検出を行えばノッチ５ａ
を検出することができる。このため、図１７中でハッチ
ングに示す領域を検出可能領域として予め設定してお
く。そして、ウェハ５の回転角度に応じて検出可能領域
に該当するセンサ２５ａ〜２５ｆのみを作動させて検出
を行うことにより、いずれかのセンサ２５ａ〜２５ｆに
よりノッチ５ａを検出することができる。したがって、
全てのセンサ２５ａ〜２５ｆにより同時に検出を行う必
要がないので、検出回路を簡易化することができる。

【００４７】また、上述したセンサ２５では複数のセン
サを直線状に配置しているが、これには限られない。例
えば、図１８に示すように第１センサ２５ａ〜第６セン
サ２５ｆを２×３の升目状に配置することができる。こ
の場合、各センサ２５ａ〜２５ｆの配置をウェハ５の径
に対して僅かに傾斜させることにより、各センサ２５ａ
〜２５ｆが検出するウェハ５の径の長さを異ならせるこ
とができる。これにより、各センサ２５ａ〜２５ｆ同士
を隣接させることなく狭い間隔ごとに縁部の検出を行う
ことができるようになる。しかも、図１８に示すセンサ
２５では各センサ２５ａ〜２５ｆを離して配置している
ので、光センサ同士の相互干渉を起こすことがない。

【００４８】そして、第１センサ２５ａ〜第６センサ２
５ｆを図１８に示すように配置した場合、各センサ２５
ａ〜２５ｆはウェハ５の周方向にずれている。すなわ
ち、各センサ２５ａ〜２５ｆの周方向の相対位置を示す
と図１９のようになる。このため、このような配置の第
１センサ２５ａ〜第６センサ２５ｆについて図１７に示
すようなタイムチャートに基づいて検出を行うと周方向
にずれを生じてしまうため、図２０に示すように第１セ
ンサ２５ａ〜第６センサ２５ｆのウェハ５の回転角度に
対する検出可能領域の位置を周方向の相対位置に基づい
てずらして設定しておく。この図２０に示す補正したタ
イムチャートに基づいて第１センサ２５ａ〜第６センサ
２５ｆによる検出を行うことにより、周方向にずれを生
ずることなく正確にノッチ５ａの位置を検出することが
できる。

【００４９】上述した図１５〜２０に示すセンサ２５を
用いた多関節ロボット１によれば、ウェハ５は基台２に
対して偏心しながら回転してもノッチ５ａの位置を検出
してオリエンテーションを行うことができる。このた
め、多関節ロボット１のアーム３，４の回転を最小半径
でできるようになる。すなわち、図１５に示す多関節ロ
ボット１のアーム３，４の回転径は図中想像線で示すよ
うにハンド部６の全長と等しくなる。これに対し、ウェ
ハ５を偏心させないように第２アーム４を伸縮させなが
らアーム３，４の回転を行うと、アーム３，４の回転径
は大きくなってしまう。したがって、図１５〜２０に示
すセンサ２５を用いた多関節ロボット１によればアーム
３，４の回転径を小さくすることができるので、多関節
ロボット１の占めるスペースを縮小することができる。

【００５０】また、上述した実施形態ではワークとして
ウェハ５を使用しているが、これに限られず例えば液晶
ガラス基板を使用することができる。

【００５１】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、請求項
１の発明は、基台に対して回転可能な第１アームに第２
アームを回転可能に連結して第２アームの先端にワーク
を保持可能なハンド部を有すると共に、第１の位置にあ
るワークをハンド部により取り出して仮置き位置に仮置
きし、仮置き位置にあるワークを再度ハンド部により取
り直して第２の位置に設置する多関節ロボットにおい
て、ワークに形成された被検出部を検出するためのセン
サを第１アームと第２アームとによるワークの回転域に
設けると共に、ワークの仮置き位置となる仮置きハンド
部を基台と一体に設け、ハンド部にワークを保持した状
態で第１アームと第２アームとによりワークを回転させ
ながらセンサにより被検出部を検出してワークの保持角
度を検出し、この保持角度に基づいてワークを所定の角
度で仮置きハンド部に仮置きするようにしているので、
ワークを多関節ロボットの真上で回転させることにより
ワークの向き・保持角度を検出することができる。ま
た、仮置きハンド部を多関節ロボットの基台に設けてい
るので、ワークを仮置き位置に所定の角度で載置してハ
ンド部を一旦取り外して所定角度だけ回転させてワーク
を持ち直すオリエンテーションの作業を多関節ロボット
の他に別個に設置した専用の装置を用いずに行うことが
できる。このため、ウェハのオリエンテーションを含む
作業を行うクリーンルームの床面積を縮小化することが
でき、設備コストを削減することができる。

【００５２】また、被検出部を検出するためのワークの
回転は、ワークがハンド部に保持された状態で行われる
と共に、ワークの仮置き位置は仮置きハンド部とされて
いるので、ワークのオリエンテーションの間、ワークの
両面に他の部材が接することはない。このため、両面研
磨されたワークのオリエンテーションを行っても、接触
部分が製品化できなくなるおそれはなくなり、歩留まり
を良くすることができる。

【００５３】そして、請求項２の多関節ロボットでは、
ワークを仮置きする仮置きハンド部は第１アーム及び第
２アームの最下降位置よりも上側に設けたものとしてい
るので、ワークのオリエンテーション中にワークを常に
第１アーム及び第２アームの上方に位置させることがで
きる。このため、第１アーム及び第２アームの回転や摺
動等の動作によりアームから粉塵が落下してもワークに
かかることはない。これにより、ワークの製品化の歩留
まりを良くすることができる。

【００５４】また、請求項３の多関節ロボットでは、第
１アームは回転テーブルであると共に、第２アームは２
つのアーム体を連結したアーム機構からなるようにして
いるので、第２アームは全体として伸縮可能なアームと
なり、第１アームの回転中心とハンド部により保持した
ワークの回転中心とがずれている場合でも第２アームを
伸縮しながら第１アームを回転させることにより恰も第
１アームの回転中心とワークの回転中心とが一致してい
るようにワークを偏心せずに回転させることができる。
このため、円盤形状のワークの縁が定点を通過するの
で、被検出部を検出するセンサは１つのみで足りること
になり、部品点数の増加を防止することができる。

【００５５】さらに、請求項４の多関節ロボットでは、
基台に回転テーブルを回転可能に保持すると共に、基台
にセンサと仮置きハンド部とを取り付けるようにしてい
る。したがって、基台と回転テーブルとセンサと仮置き
ハンド部とを一纏めにすることができるので、専用のオ
リエンテーション機構を配置することなくウェハのオリ
エンテーションを行うことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多関節ロボットの動作を示す平面図で
あり、（Ａ）は回転域にウェハを最初に設置した状態、
（Ｂ）はセンサによりノッチが検出された状態、（Ｃ）
はウェハを仮置き位置まで回転させた状態、（Ｄ）は基
準方向を向いたハンド部によりウェハを取り直した状
態、（Ｅ）はウェハをプロセス装置に載置した状態であ
る。

【図２】多関節ロボットのアーム等の動作部分を示す縦
断面図である。

【図３】多関節ロボットのアーム等の動作部分を示す斜
視図である。

【図４】多関節ロボットがウェハを第１の位置から取り
出す状態を示す側面図である。

【図５】多関節ロボットがウェハを回転域に最初に設置
した状態を示す側面図である。

【図６】多関節ロボットのセンサによりノッチが検出さ
れた状態を示す側面図である。

【図７】多関節ロボットがウェハを仮置き位置まで回転
させた状態を示す側面図である。

【図８】多関節ロボットがウェハを仮置きハンド部に保
持させた状態を示す側面図である。

【図９】多関節ロボットが基準方向を向いたハンド部に
よりウェハを取り直した状態を示す側面図である。

【図１０】多関節ロボットがウェハをプロセス装置に載
置した状態を示す側面図である。

【図１１】センサによりウェハの縁部を検出する様子を
示す側面図である。

【図１２】センサによりウェハのノッチを検出する様子
を示す側面図である。

【図１３】多関節ロボットの他の動作を示す平面図であ
り、（Ａ）は回転域にウェハを最初に設置した状態、
（Ｂ）はセンサによりノッチが検出された状態、（Ｃ）
はウェハを仮置き位置から残り角度だけ回転させた状
態、（Ｄ）は基準方向から残り角度だけ回転させたハン
ド部によりウェハを取り直した状態、（Ｅ）はハンド部
を基準方向に回転させた状態である。

【図１４】多関節ロボットによりウェハをプロセス装置
に載置した状態である。

【図１５】センサの他の実施形態を示す多関節ロボット
の平面図である。

【図１６】第１〜第６センサによるウェハの縁部の検出
状態とウェハの回転角度との関係を示すグラフである。

【図１７】第１〜第６センサによるウェハの縁部の検出
領域とウェハの回転角度との関係を示すタイムチャート
である。

【図１８】センサの別の実施形態を示す平面図である。

【図１９】第１〜第６センサによりウェハの縁部を検出
する相対位置とウェハの回転角度との関係を示すグラフ
である。

【図２０】第１〜第６センサによるウェハの縁部の検出
領域とウェハの回転角度との関係を示すタイムチャート
である。

【図２１】従来の多関節ロボットやオリエンテータ等の
配置を示す平面図である。

【符号の説明】

１ 多関節ロボット ２ 基台 ３ 回転テーブル（第１アーム） ４ 第２アーム ５ ウェハ（ワーク） ５ａ ノッチ（被検出部） ６ ハンド部 ７ 基台側アーム（アーム体） ８ ハンド側アーム（アーム体） ２５ センサ ２６ 仮置きハンド部 θｅ ワークの保持角度

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基台に対して回転可能な第１アームに第
   ２アームを回転可能に連結して前記第２アームの先端に
   ワークを保持可能なハンド部を有すると共に、第１の位
   置にあるワークを前記ハンド部により取り出して仮置き
   位置に仮置きし、前記仮置き位置にある前記ワークを再
   度前記ハンド部により取り直して第２の位置に設置する
   多関節ロボットにおいて、前記ワークに形成された被検
   出部を検出するためのセンサを前記第１アームと第２ア
   ームとによる前記ワークの回転域に設けると共に、前記
   ワークの前記仮置き位置となる仮置きハンド部を前記基
   台と一体に設け、前記ハンド部に前記ワークを保持した
   状態で前記第１アームと第２アームとにより前記ワーク
   を回転させながら前記センサにより前記被検出部を検出
   して前記ワークの保持角度を検出し、この保持角度に基
   づいて前記ワークを所定の角度で前記仮置きハンド部に
   仮置きすることを特徴とする多関節ロボット。
2. 【請求項２】 前記ワークを仮置きする前記仮置きハン
   ド部は前記第１アーム及び第２アームの最下降位置より
   も上側に設けたものであることを特徴とする請求項１記
   載の多関節ロボット。
3. 【請求項３】 前記第１アームは回転テーブルであると
   共に、前記第２アームは２つのアーム体を連結したアー
   ム機構からなることを特徴とする請求項１または２記載
   の多関節ロボット。
4. 【請求項４】 前記基台に前記回転テーブルを回転可能
   に保持すると共に、前記基台に前記センサと前記仮置き
   ハンド部とを取り付けたことを特徴とする請求項３記載
   の多関節ロボット。