KR102068082B1 - 링크식 반송 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 구조가 간단하며, 동작 시에 전유하는 면적이 작은 반송 로봇을 제공한다. 본 발명의 반송 로봇은, 예를 들면, 제조 장치의 측벽 등에 고정된 지지 부재와, 핸드 부재가 직선 이동 가능하게 유지된 반송암과, 제1 링크 부재, 제2 링크 부재를 구비한다. 제1, 제2 링크 부재의 하단부는, 각각, 지지 부재에 회동 가능하게 연결된다. 또한, 제1, 제2 링크 부재의 상단부는, 각각, 반송암에 회동 가능하게 연결된다. 핸드 부재는, 예를 들면, 반도체 웨이퍼 등의 공작물을 유지·운반한다. 지지 부재와 제1 링크 부재와의 연결 부분에 주어진 회전 구동력은, 소정의 기구에 의해 반송암으로 전달되어, 핸드 부재를 직선 이동시킨다. 또한, 반송암은, 제1 링크 부재 또는 제2 링크 부재를 회전시킴으로써, 이동한다.

Description

링크식 반송 로봇{LINK-TYPE TRANSFER ROBOT}

본 발명은, 예를 들면, 반도체 웨이퍼 등의 공작물(workpiece)을 반송(搬送)하는 링크식(link-type) 반송 로봇에 관한 것이다. 본 발명은, 예를 들면, 소(小)치수의 공작물을 사용하여 디바이스를 제조하는 소형 제조 장치에 탑재할 수 있다.

일반적으로, 공작물을 반송하는 로봇으로서는, 스카라형(scara-type)이라는 다관절 구조의 반송 로봇이 사용되고 있다. 스카라형 반송 로봇은, 예를 들면 하기 특허 문헌 1에 개시되어 있다.

특허 문헌 1의 반송 로봇에서는, 동체(胴體)(14)와, 제1 암(arm)(12)과의 연결 부분, 제1 암(12)과 제2 암(13)과의 연결 부분, 제2 암(13)과 핸드(10)와의 연결 부분을 각각 독립적으로 회전시킴으로써, 이들 제1 암(12), 제2 암(13) 및 핸드(10)로 이루어지는 암의 절첩(折疊) 동작이나 신축 동작을 행하고, 이로써, 수평 방향의 이동을 실현하고 있다. 또한, 직동축(直動軸)을 사용하여 동체(14) 자체를 상하 이동시킴으로써, 상하 방향의 이동을 실현하고 있다(특허 문헌 1의 도 4 등 참조).

일본 공개특허 제2012―169690호 공보

최근, 반도체 디바이스의 다품종 소량 생산에 대한 요구가 높아지고 있다. 또한, 연구 개발 등에 있어서 반도체 디바이스를 시작(試作)하는 경우에는, 반도체 디바이스를 1개 또는 수개 단위로 제조하는 것이 요구된다.

또한, 대규모 공장에서 동일 품종의 제품을 대량으로 제조하는 경우, 시장의 수요 변동에 맞추어 생산량을 조정하는 것이 매우 곤란해진다. 소량의 생산에서는, 공장의 운영 비용에 알맞는 이익을 확보할 수 없게 되기 때문이다.

부가하여, 반도체 제조 공장은, 고액의 건설투자나 운영 비용이 필요하므로, 중소기업이 운영하기 어렵다는 문제점도 있다.

이상과 같은 이유에서, 소규모의 제조 공장 등에서, 소경(小徑)의 반도체 웨이퍼나 소형의 제조 장치를 사용하여, 반도체 디바이스의 다품종 소량 생산을 염가로 행하기 위한 기술이 요구된다.

그러나, 전술한 바와 같은 종래의 반송 로봇은, 수평 이동을 위해 암의 절첩 동작을 행할 필요가 있으므로, 전유(專有) 면적이 넓어지게 되어, 소형의 반도체 제조 장치에는 적합하지 않다.

또한, 반송 로봇을 설치하는 실(room)의 먼지 저감 등을 위해서는, 반송 로봇의 구동 기구를 실외에 배치하는 것이 바람직하지만, 이 경우, 비(非)대기압의 실(진공 챔버나 고압 챔버)에 반송 로봇을 설치하기 위해서는, 실벽(室壁)의 실링이 필요해진다. 그러나, 전술한 바와 같이 직동축을 사용하는 경우, 실벽의 실링이 용이하지 않다.

또한, 직동축을 사용하여 암 기구(機構) 전체를 상하 이동시키기 위해서는 구동 기구의 동력을 매우 크게 할 필요가 있어, 소형화의 요청에 반한다.

그리고, 이와 같은 문제는, 반도체 제조 장치만이 아니고, 예를 들면, 사파이어 기판이나 알루미늄 기판 등에 처리를 행하여 전자 디바이스를 제조하는 장치나, 광학 디바이스를 제조하는 장치 등에도 생긴다.

본 발명은, 구조가 간단하며, 동작 시에 전유하는 면적이 적은 반송 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 링크식 반송 로봇은, 공작물을 유지하는 핸드부와, 상기 핸드부를 직선 이동 가능하게 유지하는 반송암(transportation arm)과, 위치가 고정된 지지 부재와, 한쪽의 단부(端部)가 상기 지지 부재에 회동(回動) 가능하게 연결되고 또한 다른 쪽의 단부가 상기 반송암에 회동 가능하게 연결된 제1 및 제2 링크 부재와, 상기 제1 링크 부재와 상기 지지 부재와의 연결부로부터 전달된 동력을 이용하여, 상기 핸드부를 상기 반송암에 대하여 직선 이동시키는 암 구동부와, 상기 제1 또는 제2 링크 부재를 상기 지지 부재에 대하여 회전 구동시킴으로써 상기 반송암을 이동시키는 링크 구동부를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서는, 링크 구동부가 상기 반송암을 이동시킬 때, 상기 암 구동부가 상기 반송암의 수평 이동 성분을 지우는 방향으로 상기 핸드부를 상대 이동시킴으로써, 상기 핸드부가 수직 이동하도록 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 반송암은, 복수 단(段)의 암 부재(arm member)가 상대 이동함으로써 신축되도록 구성된 신축형 반송암인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 반송암은, 암 본체의 한쪽의 단부 부근에 회전 가능하게 지지되어, 상기 암 구동부에 의해 구동되는 주동(主動) 풀리(pully)와, 상기 암 본체의 다른 쪽의 단부 부근에 회전 가능하게 지지된 종동(從動) 풀리와, 상기 주동 풀리와 상기 종동 풀리 사이에 권취된 암 벨트를 구비하고, 상기 암 구동부는, 상기 지지 부재 및 상기 제1 링크 부재를 관통하는 제1 회전축을 가지고, 상기 제1 회전축의 회전 구동력을 상기 주동 풀리에 전달함으로써 상기 암 벨트를 회동시켜, 상기 암 벨트의 회동력(回動力)을 이용하여 상기 핸드부를 직선 이동시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 상기 주동 풀리는, 동일 회전축을 따라 복수 개 설치되고, 상기 종동 풀리는, 동일 회전축을 따라 복수 개 설치되고, 상기 제1 회전축은, 복수의 동심(同心) 회전축을 구비하고, 대응하는 상기 주동 풀리 및 상기 종동 풀리에 각각 암 벨트가 권취되고, 상기 암 벨트의 각각에 대응하여, 복수의 상기 핸드부가 설치되고, 상기 제1 회전축이 구비하는 각각의 동심 회전축으로부터, 회전 구동력을, 대응하는 상기 주동 풀리의 동심 회전축에 전달함으로써, 상기 암 벨트를 각각 회동시켜, 각각의 상기 암 벨트의 회동력을 이용하여, 대응하는 상기 핸드부를 직선 이동시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 링크 구동부는, 상기 지지 부재를 관통하여 상기 제2 링크 부재에 고정된 제2 회전축을 가지고, 상기 제2 회전축을 회전시킴으로써, 상기 제2 링크 부재를 회전 구동시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 링크 구동부는, 상기 제1 회전축과 동심의 회전축인 제2 회전축을 가지고, 상기 제2 회전축은, 상기 제1 링크 부재에 고정되고, 상기 제2 회전축을 회전시킴으로써, 상기 제1 링크 부재를 회전 구동시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 링크식 반송 로봇에서는, 반송암, 지지 부재 및 제1 링크 부재, 제2 링크 부재에 의해 평행 링크 기구를 구성하였으므로, 지지 부재와 반송암과의 거리는 제1, 제2 링크 부재의 길이로 되어, 항상 일정하다. 그러므로, 본 발명에 의하면, 이 지지 부재와 제1 링크 부재와의 연결부에 공급된 회전 이동력을, 용이하게 반송암에 전달할 수 있다. 그리고, 이 회전 이동력으로, 반송암 상의 핸드부를 직선 이동시킴으로써, 공작물을 수평 방향으로 반송할 수 있다. 이와 같이 하여, 본 발명의 링크식 반송 로봇은, 스카라형 반송 로봇과 같은 암 절첩 동작을 행하지 않고 공작물을 수평 반송 가능하므로, 구조를 간단하게 할 수 있고, 또한 전유 면적이 좁기 때문에 소형의 장치에 탑재하는 것이 용이하게 된다.

또한, 본 발명의 링크식 반송 로봇은, 회전 구동력에 의해 반송암을 이동시킬 수 있으므로, 상기 반송암을 비(非)대기압 환경의 실(예를 들면, 진공 챔버)에 탑재하는 동시에 구동 기구를 실외에 배치하는 경우에, 직동축을 이용하는 경우와 비교하여, 실벽의 실링이 용이하다. 또한, 회전 구동력을 이용하므로, 구동 동력을 작게 할 수 있고, 따라서 소형화나 저가격화가 용이하다.

본 발명에 있어서, 반송암의 수평 이동 성분을 지우는 방향으로 핸드부를 상대 이동시킴으로써, 상기 같은 평행 링크 기구를 사용하고 있음에도 불구하고, 핸드부를 수직 이동시킬 수 있다.

본 발명에 있어서, 신축형 반송암을 사용함으로써, 소형의 평행 링크 기구를 사용하여, 충분한 이동 거리를 얻을 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기와 같은 레일부, 주동 풀리, 종동 풀리 및 암 벨트를 사용하는 동시에, 제1 회전축의 회전 구동력을 주동 풀리에 전달하는 구성으로 함으로써, 간단한 구성으로, 핸드부를 직선 이동시킬 수 있다.

본 발명에 있어서, 주동 풀리, 종동 풀리를 각각 동일 회전축을 따라 복수 개 설치하고, 상기 제1 회전축에 복수의 동심 회전축을 설치함으로써, 1개의 반송암에 복수의 핸드부를 설치하여 개별적으로 동작시키는 것이 가능하다.

또한, 본 발명에 있어서는, 전술한 지지 부재의 위치가 고정되어 있으므로, 지지 부재와 제2 링크 부재를 연결하는 제2 회전축은, 반송암을 이동시킬 때 이동하지 않는다. 따라서, 이 제2 회전축의 회전력으로 제2 링크 부재가 회전하도록 구성함으로써, 동력원의 위치가 고정된 상태로 반송암을 이동시킬 수 있다.

본 발명에 있어서, 제1 및 제2 회전축을 동심 회전축으로 구성함으로써, 지지 부재에 회전축을 관통시키는 개소를 1개소로 할 수 있다. 그러므로, 예를 들면, 동력원을 실외에 설치하는 경우의 실링 개소를 1개소로 하는 것이 가능해지는 등의 장점이 있다.

도 1은 실시형태 1에 관한 링크식 반송 로봇의 구성을 모식적으로 나타낸 사시도이다.
도 2의 (a), (b)는 모두, 실시형태 1에 관한 링크식 반송 로봇의 동작을 설명하기 위한 모식 측면도이다.
도 3의 (a), (b)는 모두, 실시형태 1에 관한 링크식 반송 로봇의 동작을 설명하기 위한 모식 측면도이다.
도 4의 (a), (b)는 모두, 실시형태 1에 있어서 핸드부를 수직 이동시키는 동작을 설명하기 위한 모식 측면도이다.
도 5a는 실시형태 2에 관한 링크식 반송 로봇의 구성을 모식적으로 나타낸 사시도이다.
도 5b는 실시형태 2에 관한 링크식 반송 로봇의 변형예를 모식적으로 나타낸 사시도이다.
도 6은 실시형태 3에 관한 소형 반도체 제조 장치의 전체 구성을 개념적으로 나타낸 사시도이다.
도 7은 실시형태 3에 관한 장치 전실(前室; antechamber)의 주요부 구조를 나타낸 사시도이다.
도 8은 실시형태 3에 관한 장치 전실의 주요부 구조를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 9는 실시형태 3에 관한 링크식 반송 로봇의 구성을 모식적으로 나타낸 사시도이다.
도 10은 실시형태 3에 관한 링크식 반송 로봇의 구성을 모식적으로 나타낸 사시도이다.
도 11은 실시형태 3에 관한 링크식 반송 로봇의 구성을 모식적으로 나타낸 도면으로서, (a)는 평면도, (b)는 측면도이다.
도 12는 실시형태 3에 관한 링크식 반송 로봇의 구성을 모식적으로 나타낸 분해도이다.
도 13은 실시형태 3에 관한 반송암의 동작을 설명하기 위한 모식 측면도이다.
도 14는 실시형태 3에 관한 링크식 반송 로봇의 동작을 설명하기 위한 모식 측면도이다.
도 15는 실시형태 3에 관한 링크식 반송 로봇의 동작을 설명하기 위한 모식 측면도이다.
도 16은 실시형태 3에 관한 링크식 반송 로봇의 동작을 설명하기 위한 모식 측면도이다.

[발명의 실시형태 1]

이하, 본 발명의 실시형태 1에 관한 링크식 반송 로봇에 대하여, 도 1∼도 4를 참조하여 설명한다.

도 1은, 이 실시형태 1에 관한 링크식 반송 로봇의 구성을 모식적으로 나타낸 사시도이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 이 실시형태 1의 링크식 반송 로봇(100)은, 지지 부재(110)와, 반송암(120)과, 제1 및 제2 링크 부재(130, 140)를 구비하고 있다. 이 실시형태 1에서는, 이들 구성 부재(110∼140)에 의해, 평행 링크 기구(150)가 구성되어 있다.

지지 부재(110)는, 링크식 반송 로봇(100)을 설치하는 실(예를 들면, 진공 챔버 등)의 측벽 등(도시하지 않음)에 고정된다. 지지 부재(110)는, 대략 수평 방향으로 배열된 2개의 관통공(도시하지 않음)을 구비하고 있고, 이들 관통공에는 제1 회전축(111) 및 제2 회전축(112)이 회전 가능하게 삽통(揷通)되어 있다. 제1 회전축(111) 및 제2 회전축(112)에는, 각각 별개의, 도시하지 않은 회전 구동원(예를 들면, 전동 모터 등)이 연결되고, 이들 회전 구동원의 회전 구동력에 의해 개별적으로 회전한다.

반송암(120)은, 공작물(workpiece)(반도체 웨이퍼 등의 반송 대상물)(101)을 수평 방향으로 반송한다. 그러므로, 반송암(120)은, 암 본체(121), 레일(122), 주동 풀리(123), 종동 풀리(124), 암 벨트(125), 핸드부(126) 등을 구비하고 있다. 레일(122)은, 암 본체(121)의 한쪽의 측면에 고정되어 있다. 주동 풀리(123)는, 레일(122)의 후단측에 배치되고, 암 본체(121)의 상기 한쪽의 측면에 회전 가능하게 유지되어 있다. 한편, 종동 풀리(124)는, 레일(122)의 선단측에 배치되고, 암 본체(121)의 상기 한쪽의 측면에 회전 가능하게 유지되어 있다. 그리고, 주동 풀리(123) 및 종동 풀리(124)에는, 암 벨트(125)가 권취되어 있다. 핸드부(126)는, 수평 이동 가능하게, 레일(122)에 유지되어 있는 동시에, 암 벨트(125)의 소정 개소에 고정되어 있다. 이로써, 핸드부(126)는, 암 벨트(125)의 회동에 따라, 레일(122)을 따라 직선 이동한다. 핸드부(126)에는, 공작물(101)이 유지된다.

제1 링크 부재(130)는, 아래쪽 단부에서 지지 부재(110)에 회동 가능하게 연결되고, 또한 위쪽 단부에서 반송암(120)에 회동 가능하게 연결되어 있다. 이 실시형태 1에서는, 제1 링크 부재(130)의 아래쪽 단부에는 관통공이 형성되고, 이 관통공에 제1 회전축(111)을 삽통함으로써, 지지 부재(110)에 연결되어 있다. 또한, 제1 링크 부재(130)의 위쪽 단부는, 예를 들면, 반송암(120)의 다른 쪽 면[즉, 주동 풀리(123) 등이 설치되어 있지 않은 쪽의 측면]에 설치된 회전축(도시하지 않음)을 사용하여, 반송암(120)과 연결된다. 제1 회전축(111)에는 풀리(111a)가 고정되어 있고, 이 풀리(111a)와 주동 풀리(123)와의 사이에는 구동 벨트(113)가 권취된다. 제1 링크 부재(130)와 반송암(120)을 연결하는 회전축의 회전 중심은, 주동 풀리(123)의 회전 중심과 일치시키는 것이 바람직하다. 이로써, 제1 링크 부재(130)의 회동 각도가 변화되어도, 제1 회전축(111)과 주동 풀리(123)와의 거리가 일정하게 되고, 따라서, 구동 벨트(113)를 권취할 수 있다.

제2 링크 부재(140)는, 아래쪽 단부에서 지지 부재(110)에 회동 가능하게 연결되고, 또한 위쪽 단부에서 반송암(120)에 회동 가능하게 연결되어 있다. 이 실시형태 1에서는, 제2 링크 부재(140)의 아래쪽 단부를 제2 회전축(112)에 고정 연결하고 있다. 제2 링크 부재(140)의 연결 위치는, 제1 링크 부재(130)와 평행하게 되도록 설정되는 것이 바람직하다.

다음에, 이 실시형태 1에 관한 링크식 반송 로봇(100)의 동작에 대하여, 도 2∼도 4를 참조하여 설명한다.

도 2는, 이 실시형태 1에서의 핸드부(126)의 동작을 설명하기 위한 모식 측면도이다.

도 2의 (a)에 나타낸 상태에 있어서, 도시하지 않은 회전 구동원이 제1 회전축(111)을 시계 방향으로 회전시키면(부호 "A1" 참조), 이 회전에 의해 구동 벨트(113)가 회동하고(부호 "A2" 참조), 그 결과, 주동 풀리(123)도 시계 방향으로 회동한다(부호 "A3" 참조). 전술한 바와 같이, 주동 풀리(123)에는, 구동 벨트(113)에 더하여 암 벨트(125)도 권취되어 있고, 따라서, 이 암 벨트(125)도 시계 방향으로 회동한다(부호 "A4" 참조). 이로써, 종동 풀리(124)도 회전한다(부호 "A5" 참조). 그리고, 이와 같이 하여 암 벨트(125)가 회동함으로써, 이 암 벨트(125)의 소정 개소에 고정된 핸드부(126)가, 레일(121)을 따라 직선 이동한다. 이 결과, 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 핸드부(126)에 유지된 공작물(101)이, 전방으로 수평 반송된다.

한편, 회전 구동원이 제1 회전축(111)을 반시계 방향으로 회전시켰을 때는, 도 2의 (a), (b)와, 반대의 동작에 의해, 공작물(101)이 후방으로 수평 반송된다.

도 3은, 이 실시형태 1에서의 평행 링크 기구(150)의 동작을 설명하기 위한 모식 측면도이다.

도 3의 (a)에 나타낸 상태에 있어서, 도시하지 않은 회전 구동원이 제2 회전축(112)을 시계 방향으로 회전시키면(부호 "B1" 참조), 이 회전에 의해 제2 링크 부재(140)가 시계 방향으로 회동한다[도 3의 (b)의 부호 "B2" 참조]. 이로써, 반송암(120)은, 수평을 유지한 채, 전방 하방향으로 이동한다. 그리고, 이 이동의 수평 성분에 상당하는 거리만큼, 공작물(101)을 전방으로 반송할 수 있다.

그리고, 제1 회전축(111)이 회전하지 않을 경우에는, 이 전방 하방향으로의 이동에 따라, 주동 풀리(123)가 반시계 방향으로 회전한다(부호 "B3" 참조). 이 결과, 암 벨트(125)가 반시계 방향으로 회동하므로, 핸드부(126)가 후방으로 이동하고(부호 "B4" 참조), 공작물(101)도, 반송암(120) 상을 후퇴한다. 즉, 주동 풀리(123)의 회전에 의해, 공작물(101)의 수평 이동의 일부가 지워진다. 그러나, 전술한 바와 같이 하여 제1 회전축(111)을 시계 방향으로 회전시키고, 핸드부(126)를 이동시킴으로써, 공작물(101)을 전진시킬 수 있다. 그러므로, 이 실시형태 1에서는, 평행 링크 기구(150)가 이동한 거리의 수평 성분의 분만큼, 공작물(101)의 반송 거리를 늘릴 수가 있다. 즉, 공작물(101)의 반송 거리는, 반송암(120)이 이동한 거리의 수평 성분과, 공작물(101)이 반송암(120) 상을 이동한 거리와의 합으로 된다.

한편, 제2 회전축(112)을 반시계 방향으로 회전시켰을 때는, 도 3의 (a), (b)와는 반대의 동작에 의해, 공작물(101)이 후방 상방향으로 이동한다.

도 4는, 핸드부(126)를 수직 이동시키는 동작을 설명하기 위한 모식 측면도이다. 이하에 설명하는 바와 같이, 공작물(101)의 수직 이동은, 전술한 바와 같은 반송암(120)에 의한 이동(도 2 참조)과 평행 링크 기구(150)의 동작(도 3 참조)을 조합함으로써, 실현된다.

도 4의 (a)에 나타낸 상태에 있어서, 제2 회전축(112)을 시계 방향으로 회전시키면(부호 "C1" 참조), 전술한 바와 같이, 반송암(120)은, 전방 하방향으로 이동한다. 즉, 제2 회전축(112)의 회전에 의한 반송암(120)의 이동 속도는, 수평 성분과 수직 성분을 가진다. 따라서, 반송암(120)의 이동과 동시에 제1 회전축(111)을 반시계 방향으로 소정 회전 속도로 회전시켜 핸드부(126)를 후퇴시킴으로써[도 4의 (b)의 부호 "C2" 참조], 이러한 이동 속도의 수평 성분을 완전히 지우면, 핸드부(126)를 수직 하강시킬 수 있다.

전술한 바와 같이, 반송암(120)이 전진할 때, 주동 풀리(123)가 반시계 방향으로 회전함으로써, 핸드부(126)는 약간 후퇴한다(부호 "C3" 참조). 이 후퇴에 의한 속도(부호 "C4" 참조)를 고려하여, 제1 회전축(111)의 회전 속도(부호 "C5" 참조)가 제어된다. 또한, 제1 회전축(111)이나 주동 풀리(123)의 직경비를 적당하게 설정하면, 제1 회전축(111)을 회전시키지 않고 핸드부(126)를 수직 이동시키는 것이나, 제1 회전축을 시계 방향으로 회전시키면서 핸드부(126)를 수직 이동시키는 것도 가능하다.

한편, 제2 회전축(112)을 반시계 방향으로 회전시키는 동시에, 제1 회전축을 시계 방향으로 회전시키는 것 등에 의해, 도 4의 (a), (b)와는 반대의 동작에 의해, 핸드부(126)를 수직 방향으로 상승시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 이 실시형태 1에 의하면, 평행 링크 기구(150)의 회전 동작 및 핸드부(126)의 레일(122) 상에서의 동작을 이용하여, 핸드부(126)를 수평 이동시킬 수 있고, 따라서, 수평 이동을 위해 암의 절첩 동작을 행할 필요가 없다. 그러므로, 반송 로봇의 구조를 간단화할 수 있는 동시에, 전유 면적을 작게 억제할 수 있다.

또한, 핸드부(126)의 수평 이동 및 수직 이동을 제1, 제2 회전축(111, 112)의 회전만으로 행할 수 있으므로, 직동축을 이용하지 않고 반송 로봇을 구성할 수 있다. 그러므로, 반송 로봇의 동력원(전동 모터 등)을 비대기압 환경의 실(예를 들면, 진공 챔버나 고압 챔버) 밖에 배치하는 경우라도, 용이하게 실링을 행할 수 있다. 또한, 암 기구의 중량을 직동축으로 지지하는 경우와 비교하여, 동력원의 동력을 작게 억제할 수 있고, 따라서, 반송 로봇의 소형화 등이 용이하다.

이 실시형태 1에서는, 전술한 바와 같이, 제1 링크 부재(130)와 반송암(120)을 연결하는 회전축의 회전 중심을, 주동 풀리(123)의 회전 중심과 일치시키는 것으로 하였다. 이로써, 제1 링크 부재(130)의 회동 각도가 변화되어도, 제1 회전축(111)과 주동 풀리(123)와의 거리가 일정하게 되고, 따라서, 지지 부재(110) 측으로부터 반송암(120) 측으로 회전 이동력을 전달하는 것이 가능해진다. 이와 같은 이유에서, 이 실시형태 1에서는, 진공 챔버 등의 측벽 등에 고정된 지지 부재(110)에 회전 동력원을 연결하면 되므로, 실외에 회전 동력원을 배치하는 것이 용이하게 된다.

그리고, 이 실시형태 1에서는, 제1 회전축(111)을 주동 풀리(123)의 회전 구동에 사용하는 동시에 제2 회전축(112)을 평행 링크 기구(150)의 회전 구동에 사용하였으나, 제1 회전축(111)을 평행 링크 기구(150)의 회전 구동에 사용하고, 또한 제2 회전축(112)을 주동 풀리(123)의 회전 구동에 사용하도록, 링크식 반송 로봇을 구성하는 것도 가능하다.

또한, 제1 회전축(111) 또는 제2 회전축(112)을 2축의 동심 회전축으로 하고, 이 동심 회전축으로 주동 풀리(123) 및 평행 링크 기구(150)의 양쪽을 회전 구동시키도록 링크식 반송 로봇을 구성하는 것도 가능하다. 이로써, 동력원을 실외에 설치하는 경우의 실링 개소를 1개소로 하는 것이 가능하게 된다.

이 실시형태 1에서는, 제1 회전축(111)의 회전 이동력을 주동 풀리(123)에 전달하는 수단으로서 구동 벨트(113)를 사용하였으나, 다른 방법(예를 들면, 기어 등)을 사용해도 된다.

이 실시형태 1에서는, 주동 풀리(123), 종동 풀리(124) 및 암 벨트(125)를 사용하여 핸드부(126)를 직선 이동시켰으나, 핸드부(126)를 직선 이동시키기 위한 기구는 임의이다. 예를 들면, 암 벨트(125) 대신 와이어 등을 사용해도 되고, 또한 랙(rack)·앤드·피니언 등을 채용해도 된다.

[발명의 실시형태 2]

다음에, 본 발명의 실시형태 2에 관한 링크식 반송 로봇에 대하여 설명한다. 이 실시형태 2에서는, 1개의 평행 링크 기구에 2개의 핸드부를 탑재하였다.

도 5a는, 이 실시형태 2에 관한 링크식 반송 로봇의 구성을 모식적으로 나타낸 사시도이다.

도 5a에 나타낸 바와 같이, 이 실시형태 2의 링크식 반송 로봇(500)은, 지지 부재(510)와, 반송암(520)과, 제1 및 제2 링크 부재(530, 540)를 구비하고 있다. 이 실시형태 2에서는, 이들 구성 부재(510∼540)에 의해, 평행 링크 기구(550)가 구성되어 있다.

지지 부재(510)는, 상기 실시형태 1과 마찬가지로, 진공 챔버 등의 측벽 등(도시하지 않음)에 고정되고, 대략 수평 방향으로 배열된 2개의 관통공에 제1, 제2 회전축(511, 512)이 회전 가능하게 삽통되어 있다. 제1 회전축(511)은, 원통형의 회전축(511a)과 원기둥형의 회전축(511b)을 구비하고 있고, 이들 회전축(511a, 511b)에 의해 2축의 동심 회전축이 구성되어 있다. 회전축(511a, 511b)은, 별개의 회전 구동원(예를 들면, 전동 모터 등, 도시하지 않음)에 의해 개별적으로 회전 구동된다. 한편, 제2 회전축(512)은, 상기 실시형태 1의 회전축(112)과 마찬가지로, 단일의 회전축으로 구성되어 있다. 이 제2 회전축(512)도, 도시하지 않은 회전 구동원에 의해, 회전축(511a, 511b)와는 독립적으로 회전 구동된다.

반송암(520)은, 암 본체(521)를 구비한다. 이 암 본체(521)에는, 주동 풀리(523) 및 종동 풀리(524)가 설치되어 있다. 이들 풀리(523, 524)의 사이에는, 암 벨트(525a, 525b)가 권취되어 있다. 여기서, 풀리(523, 524)는, 각각, 제1 회전축(511)과 마찬가지의 2축의 동심 회전축을 구성하고 있고, 그러므로, 암 벨트(525a, 525b)는, 별개 독립적으로 회동한다.

또한, 주동 풀리(523)와 제1 회전축(511) 사이에는, 제1, 제2 구동 벨트(513a, 513b)가 권취되어 있다. 전술한 바와 같이 주동 풀리(523) 및 제1 회전축(511)은 각각 2축의 동심 회전축을 사용하고 있으므로, 이들 구동 벨트(513a, 513b)도 별개 독립적으로 회동시키는 것이 가능하다.

암 벨트(525a, 525b)의 소정 개소에는, 각각, 핸드부(526a, 526b)가 고정되어 있다. 이들 핸드부(526a, 526b)는, 각각 도시하지 않은 레일에, 별개 독립적으로 수평 이동할 수 있도록, 유지되어 있다. 이들 핸드부(526a, 526b)에는, 각각, 공작물(501a, 501b)를 유지시킬 수 있다.

이와 같은 구성에 의하면, 회전축(511a)을 회전시킴으로써, 구동 벨트(513a) 및 암 벨트(525a)를 회동시켜, 핸드부(526a)를 레일(도시하지 않음)을 따라 직선 이동시킬 수 있고, 또한 회전축(511b)을 회전시킴으로써, 구동 벨트(513b) 및 암 벨트(525b)를 회동시켜, 핸드부(526b)를 레일(도시하지 않음)을 따라 직선 이동시킬 수 있다. 또한, 제2 회전축(512)을 회전시킴으로써, 반송암(520)을 전진 또는 후퇴시키는 것이 가능하다. 또한, 상기 실시형태 1과 마찬가지로 하여, 핸드부(526a, 526b)를 수직 이동시킬 수도 있다.

이와 같은 링크식 반송 로봇을 사용함으로써, 예를 들면, 핸드부(526a)를 반송암(520)의 선단측에 위치시키고 또한 핸드부(526b)를 후단측에 위치시킨 상태에서, 상기 핸드부(526a)에 공작물 탑재대(도시하지 않음)로부터 공작물(501a)을 수취하게 하고, 그 후, 핸드부(526a)를 반송암(520)의 후단측으로 이동시키고 또한 핸드부(526b)를 전단측(前端側)으로 이동시켜, 핸드부(526b)에 유지된 공작물을 상기 공작물 탑재대에 탑재시키는 것이 가능하다. 즉, 이 실시형태 2의 링크식 반송 로봇에 의하면, 처리실로부터 처리 후의 공작물을 반출(搬出)하는 작업과, 다음의 처리용 공작물을 반입(搬入)하는 작업을, 동시에 행할 수 있다.

도 5b는, 이 실시형태 2에 관한 링크식 반송 로봇의 변형예의 구조를 모식적으로 나타낸 사시도이다.

도 5b의 링크식 반송 로봇에서는, 핸드부(526c) 상에, 공작물(501c)이 탑재된다. 그리고, 핸드부(526d)를 전진시킴으로써, 공작물(501c)을, 이 핸드부(526d)의 선단부와 핸드부(526c)의 선단 돌기에 의해 전후로부터 끼워넣어, 유지할 수 있다. 또한, 핸드부(526d)를 후퇴시킴으로써, 공작물(501c)의 유지를 해제할 수 있다.

이와 같은 구성에 의하면, 공작물(501c)을 핸드부(526c)에 유지하기 위한 척(chuck) 기구도, 회전 이동력만으로 구성할 수 있다.

도 5a, 도 5b에 나타낸 링크식 반송 로봇에 의하면, 상기 실시형태 1과 마찬가지로, 평행 링크 기구(550)의 회전 동작 및 핸드부(526a, 526b)의 직선 이동 동작을 이용하여, 핸드부(526a, 526b)를 수평 이동시킬 수 있으므로, 수평 이동을 위해 암의 절첩 동작을 행할 필요가 없고, 따라서, 반송 로봇의 전유 면적을 작게 억제할 수 있다.

또한, 상기 실시형태 1과 마찬가지로, 핸드부(526a, 526b)의 수평 이동 및 수직 이동을 제1, 제2 회전축(511, 512)의 회전만으로 행할 수 있으므로, 직동축을 사용할 필요가 없고, 그러므로, 반송 로봇의 동력원(전동 모터 등)을 비대기압 환경의 처리실(예를 들면, 진공 챔버나 고압 챔버 등) 밖에 배치하는 경우라도, 용이하게 실링을 행할 수 있는 동시에, 동력원의 동력을 작게 억제할 수 있으므로, 반송 로봇의 소형화 등이 용이하다.

부가하여, 상기 실시형태 1과 마찬가지로, 제1 링크 부재(530)과 반송암(520)을 연결하는 회전축의 회전 중심을 주동 풀리(523)의 회전 중심과 일치시킴으로써, 지지 부재(510)로부터 반송암(520)으로 회전 이동력을 전달하는 것을 가능하게 했으므로, 실외에 회전 동력원을 배치하는 것이 용이하게 된다.

그리고, 이 실시형태 2에서는, 1개의 평행 링크 기구에 2개의 핸드부를 탑재한 예를 나타냈으나, 1개의 평행 링크 기구에 3개 이상의 핸드부를 탑재하는 것도 가능하다.

이 실시형태 2에서는, 제1 회전축(511)을 주동 풀리(523)의 회전 구동에 사용하는 동시에 제2 회전축(512)을 평행 링크 기구(550)의 회전 구동에 사용하였으나, 제1 회전축(511)을 평행 링크 기구(550)의 회전 구동에 사용하고, 또한 제2 회전축(512)을 주동 풀리(523)의 회전 구동에 사용하도록, 링크식 반송 로봇을 구성하는 것도 가능하다.

또한, 예를 들면, 제1 회전축(511) 또는 제2 회전축(512)을 3축의 동심 회전축으로 하고, 이 동심 회전축으로 주동 풀리(523)의 각 축 및 평행 링크 기구(550)의 모두를 회전 구동하도록 링크식 반송 로봇을 구성하는 것도 가능하다. 이로써, 동력원을 실외에 설치하는 경우의 실링 개소를 1개소로 하는 것이 가능하게 된다.

이 실시형태 2에서는, 제1 회전축(511)의 회전 이동력을 주동 풀리(523)에 전달하는 수단으로서 제1, 제2 구동 벨트(513a, 513b)를 사용하였으나, 다른 방법(예를 들면, 기어 등)을 사용해도 된다.

이 실시형태 2에서는, 주동 풀리(523), 종동 풀리(524) 및 암 벨트(525a, 525b)를 사용하여 핸드부(526a, 526b, 536c, 526d)를 직선 이동시켰으나, 핸드부(526a, 526b, 536c, 526d)를 직선 이동시키기 위한 기구는 임의이다. 예를 들면, 암 벨트(525a, 525b) 대신에 와이어 등을 사용해도 되고, 또한 랙·앤드·피니언 등을 채용해도 된다.

[발명의 실시형태 3]

다음에, 본 발명의 실시형태 3에 관한 링크식 반송 로봇에 대하여 설명한다. 이 실시형태 3은, 본 발명의 링크식 반송 로봇에 신축형의 반송암을 탑재하는 동시에, 이 링크식 반송 로봇을 소형 반도체 제조 장치에 탑재한 예이다.

도 6은, 이 실시형태 3에 관한 소형 반도체 제조 장치의 전체 구성을 개념적으로 나타낸 사시도이다. 도 7 및 도 8은, 장치 전실의 주요부 구조를 나타낸 도면이며, 도 7은 배면 사시도, 도 8은 개략적 측면도이다.

도 6∼도 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 실시형태 3에 관한 소형 반도체 제조 장치(600)는, 처리실(610)과, 장치 전실(620)을 수용한다.

처리실(610)은, 도시하지 않은 웨이퍼 반송구(搬送口)를 통하여 장치 전실(620)로부터 반도체 웨이퍼(631)를 수취한다. 그리고, 이 반도체 웨이퍼(631)에 대하여, 공지의 처리(즉, 성막이나 에칭, 검사 처리 등)를 행한다. 처리실(610)에 대한 상세한 설명은, 생략한다. 이 실시형태 3에서는, 반도체 웨이퍼(631)로서, 직경이 20㎜ 이하(예를 들면, 12.5±0.2㎜)의 소경의 것을 사용한다.

한편, 장치 전실(620)은, 웨이퍼 반송 용기(630)에 수용된 반도체 웨이퍼(631)를 인출하여, 처리실(610)에 반송하기 위한 실이다.

장치 전실(620)의 천정판(620a)에는, 웨이퍼 반송 용기(630)를 탑재하기 위한 용기 탑재대(621)와, 탑재된 웨이퍼 반송 용기(630)를 위쪽으로부터 압압(押壓) 고정시키는 가압 레버(622)가 설치되어 있다. 또한, 장치 전실(620)의 천정판(620a)에는, 소형 반도체 제조 장치(600)의 조작을 행하기 위한 조작 버튼(624) 등이 설치되어 있다.

장치 전실(620)은, 반도체 웨이퍼(631)가 반입·반출되는 클린화 실(진공 챔버나 고압 챔버라도 됨)(640)을 구비하고 있다. 이 클린화 실(640)에는, 용기 탑재대(621)에 세팅된 웨이퍼 반송 용기(630)와의 사이에서 반도체 웨이퍼(631)의 반입·반출을 행하는 승강체(641)와, 처리실(610)에 대한 반도체 웨이퍼(131)의 반입·반출을 행하는 링크식 반송 로봇(642)이 구비되어 있다. 그리고, 클린화 실(640)의 진공 펌프 등에 대해서는, 설명을 생략한다.

승강체(641)의 상면부에는, 웨이퍼 반송 용기(630)의 받아건넴 바닥부가, 반도체 웨이퍼(631)를 탑재한 채의 상태로 유지된다. 승강체(641)는, 승강축(643)에 의해, 상하 이동 가능하게 지지되어 있다. 이 승강축(643)은, 클린화 실(640)의 바닥면을 관통하여, 승강체(641)의 하면 중앙부에 연결 고정되어 있고, 승강체(641)를 지지하고 있다.

웨이퍼 승강 벨로즈(644)는, 클린화 실(640)의 기밀성을 유지하기 위해 설치되어 있다. 웨이퍼 승강 벨로즈(644)의 상단은, 승강체(641)의 하면 주위 에지부에, 기밀하게 고착되어 있다. 또한, 웨이퍼 승강 벨로즈(644)의 하단은, 클린화 실(640)의 바닥면 내측에, 기밀하게 고착되어 있다. 이 웨이퍼 승강 벨로즈(644)는, 승강체(641)의 승강에 따라, 수직 방향으로 신축된다.

클린화 실(640)의 아래쪽에는, 승강 기구(도시하지 않음)가 설치된다. 승강축(643)은, 이 승강 기구에 의해 승강된다.

클린화 실(640)의 외측에는, 동력 전달기(913, 914)나 전동 모터(915, 916)가 배치되어 있다(자세한 것은 후술한다).

다음에, 링크식 반송 로봇(642)의 구조에 대하여 설명한다. 도 9∼도 12는 링크식 반송 로봇(642)의 구조를 나타내고, 도 9 및 도 10은 사시도, 도 11의 (a)는 평면도, 도 11의 (b)는 측면도, 도 12는 반송암의 분해도이다.

이 실시형태 3의 링크식 반송 로봇(642)은, 지지 부재(910a, 910b)와, 반송암(920)과, 제1 및 제2 링크 부재(930, 940)를 구비하고 있다. 이 실시형태 3에서는, 이들 구성 부재(910a∼940)에 의해, 평행 링크 기구(950)가 구성되어 있다.

지지 부재(910a, 910b)는, 예를 들면, 클린화 실(640)의 측벽(620b)(도 7 참조)에 고정된다. 이들 지지 부재(910a, 910b)는, 대략 수평 방향으로 배열되어 있고, 각각 1개의 관통공(도시하지 않음)을 구비하고 있다. 이들 관통공에는, 제1 회전축(911) 및 제2 회전축(912)이 회전 가능하게 삽통되어 있다. 제1 회전축(911) 및 제2 회전축(912)은, 각각 별개의 동력 전달기(913, 914)에 연결되어 있다. 또한, 동력 전달기(913, 914)는, 클린화 실(640)의 아래쪽에 배치된 전동 모터(915, 916)의 구동축(도시하지 않음)에, 예를 들면, 벨트(도시하지 않음)를 통하여 연결되어 있다(도 7 참조). 이와 같은 구성에 의해, 제1 회전축(911) 및 제2 회전축(912)은, 전동 모터(915, 916)에 의해 개별적으로 회전 구동된다.

반송암(920)은, 핸드부(921)에 의해 반도체 웨이퍼(631)를 유지하여, 수평 방향으로 반송한다. 이 실시형태 3에서는, 반송암(920)으로서, 신축형의 것을 사용하였다. 신축형으로 수평 반송용 반송암으로서는, 예를 들면, 일본 공개특허 제2011―96942호 공보에 개시된 공작물 반송 장치를 채용할 수 있다.

이 실시형태 3에 관한 반송암(920)은, 암 본체(700)에, 제1 슬라이딩 암(710), 제2 슬라이딩 암(720), 제3 슬라이딩 암(730) 및 핸드부(921)를 수평 방향으로 적층하여 이루어지는 구조를 가진다.

도 12에 나타낸 바와 같이, 암 본체(700)의 양단에는, 주동 풀리(701) 및 종동 풀리(702)가 설치되어 있다. 풀리(701, 702)는, 암 본체(700)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 이들 풀리(701, 702) 사이에는, 암 벨트(703)가 권취되어 있다. 또한, 암 본체(700)는, 슬라이딩 부재(704)를 구비하고 있다. 슬라이딩 부재(704)는, 가이드 레일(705)의 안내에 의해, 길이 방향으로 이동가능하도록 구성되어 있다. 또한, 이 슬라이딩 부재(704)는, 벨트(703)를 협지하고 있는 동시에, 제1 슬라이딩 암(710)의 측면에 연결 고정되어 있다. 부가하여, 암 본체(700)는, 전달 부재(706)를 구비하고 있다. 이 전달 부재(706)는, 종동 풀리(702)의 후방에 배치되어, 암 본체(700)에 고정되어 있다. 그리고, 이 전달 부재(706)는, 제1 슬라이딩 암(710)의 벨트(713)를 협지하고 있다.

제1 슬라이딩 암(710)의 양단에는, 풀리(711, 712)가 회전 가능하게 설치되고, 이들 풀리(711, 712) 사이에는, 벨트(713)가 권취되어 있다. 제1 슬라이딩 암(710)의 슬라이딩 부재(714)는, 가이드 레일(715)의 안내에 의해, 길이 방향으로 이동가능하도록 구성되어 있다. 이 슬라이딩 부재(714)는, 벨트(713)를 협지하고 있는 동시에, 제2 슬라이딩 암(720)의 측면에 연결 고정되어 있다. 제1 슬라이딩 암(710)의 전달 부재(716)는, 풀리(712)의 후방에 배치되어, 제1 슬라이딩 암(710)에 고정되어 있다. 이 전달 부재(716)는, 제2 슬라이딩 암(720)의 벨트(723)를 협지하고 있다.

제2 슬라이딩 암(720)은, 전술한 제1 슬라이딩 암과 마찬가지로, 양단에 풀리(721, 722)가 회전 가능하게 형성되어 있고, 이들 풀리(721, 722) 사이에는 벨트(723)가 권취되어 있다. 제2 슬라이딩 암(720)의 슬라이딩 부재(724)는, 가이드 레일(725)의 안내에 의해, 길이 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 또한, 이 슬라이딩 부재(724)는, 벨트(723)를 협지하고 있는 동시에, 제3 슬라이딩 암(730)에 연결 고정되어 있다. 또한, 제2 슬라이딩 암(720)의 전달 부재(726)는, 풀리(722)의 후방에 배치되어, 제2 슬라이딩 암(720)에 고정되어 있다. 이 전달 부재(726)는, 제3 슬라이딩 암(730)의 벨트(733)를 협지하고 있다.

제3 슬라이딩 암(730)의 양단에는, 풀리(731, 732)가 설치되어 있다. 풀리(731, 732)는, 회전 가능하게 설치되어 있다. 이들 풀리(731, 732) 사이에는, 벨트(733)가 권취되어 있다. 또한, 제3 슬라이딩 암(730)의 슬라이딩 부재(734)는, 가이드 레일(735)의 안내에 의해, 길이 방향으로 이동가능하도록 구성되어 있다. 또한, 이 슬라이딩 부재(734)는, 벨트(733)를 협지하고 있다.

핸드부(921)는, 반송암(623)의 신축 방향과 직각인 방향으로 신장되는 수평판(741)을 구비하고 있다. 이 수평판(741)은, 전술한 제3 슬라이딩 암(730)의 슬라이딩 부재(734)에 연결 고정되어 있다. 또한, 핸드부(921)는, 이 수평판(741)의 선단에 고정되어, 반송암(623)의 신축 방향으로 신장되는 웨이퍼 유지부(742)를 구비하고 있다. 웨이퍼 유지부(742)의 선단 부분에는, 반도체 웨이퍼(631)를 진공 흡착하기 위한 흡착공(743)이 형성되어 있다. 이 흡착공(743)은, 흡인관(744)을 통하여, 흡인구(745)에 연결되어 있다. 흡인구(745)는, 수지제의 배관(도시하지 않음)을 통하여, 진공 펌프(도시하지 않음)에 접속되어 있다.

제1 링크 부재(930)는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 아래쪽 단부에서 제1 회전축(911)에 회동 가능하게 연결되고, 또한 위쪽 단부에서 반송암(920)에 회동 가능하게 연결되어 있다. 이 실시형태 3에서는, 제1 링크 부재(930)의 아래쪽 단부에는 관통공(도시하지 않음)이 형성되고, 이 관통공에 제1 회전축(911)을 삽통함으로써, 지지 부재(910a)에 연결되어 있다. 또한, 제1 링크 부재(930)의 위쪽 단부는, 예를 들면, 반송암(920)의 다른 쪽 면[즉, 주동 풀리(701) 등이 설치되어 있지 않은 쪽의 측면]에 설치된 회전축(도시하지 않음)을 사용하여, 반송암(920)의 암 본체(700)와 연결된다. 제1 회전축(911)과 주동 풀리(701) 사이에는, 구동 벨트(917)가 권취된다. 또한, 제1 링크 부재(930)에는, 구동 벨트(917)의 장력을 조절하기 위한 텐션 풀리(918)가 설치되어 있다. 상기 실시형태 1, 2와 마찬가지로, 제1 링크 부재(930)와 반송암(623)을 연결하는 회전축의 회전 중심은, 주동 풀리(701)의 회전 중심과 일치시키는 것이 바람직하다. 이로써, 제1 링크 부재(930)의 회동 각도가 변화되어도, 제1 회전축(911)과 주동 풀리(701)와의 거리가 일정하게 되고, 따라서, 구동 벨트(917)를 권취할 수 있다.

제2 링크 부재(940)는, 아래쪽 단부에서 지지 부재(910b)에 회동 가능하게 연결되고, 또한 위쪽 단부에서 반송암(920)의 암 본체(700)에 회동 가능하게 연결되어 있다. 이 실시형태 3에서는, 제2 링크 부재(940)의 아래쪽 단부가, 제2 회전축(912)에 고정적으로 연결되어 있다.

다음에, 이 실시형태 3에 관한 링크식 반송 로봇(642)의 동작에 대하여 설명한다.

먼저, 반송암(920)의 신축 동작에 대하여, 도 13의 개념도 등을 사용하여 설명한다.

전동 모터(915)(도 7 참조)가 회전을 개시하면, 이 회전 구동력이 동력 전달기(913)(도 9 참조)를 통하여 제1 회전축(911)에 전달된다. 제1 회전축(911)이 회전하면, 이 회전에 의해 구동 벨트(917)가 회동하고, 그 결과, 주동 풀리(701)도 회동한다. 주동 풀리(701)에는, 구동 벨트(917)에 더하여 암 벨트(703)도 권취되어 있고, 따라서, 이 암 벨트(703)도 회동한다(도 12 참조). 이로써, 종동 풀리(702)도 회전한다. 그리고, 이와 같이 하여 암 벨트(703)가 회동함으로써, 이 암 벨트(703)의 소정 개소에 고정된 슬라이딩 부재(704)가 레일(705)에 따라 직선 이동하고, 이 결과, 제1 슬라이딩 암(710)도 신장 방향으로 이동한다.

또한, 전술한 바와 같이, 전달 부재(706)는, 암 본체(700)에 고정되고, 또한 제1 슬라이딩 암(710)의 벨트(713)를 협지하고 있다. 그러므로, 제1 슬라이딩 암(710)이 신장 방향으로 이동하면, 이 제1 슬라이딩 암(710)의 벨트(713)가 회동을 개시한다.

벨트(713)가 회동하면, 제1 슬라이딩 암(710)의 슬라이딩 부재(714)가, 레일(715)로 안내되어 신장 방향으로 이동한다. 따라서, 제2 슬라이딩 암(720)이, 제1 슬라이딩 암(710)에 대하여 상대적으로, 신장 방향으로 이동한다. 그리고, 제2 슬라이딩 암(720)이 상대적으로 이동하면, 제1 슬라이딩 암(710)의 전달 부재(716)에 의해, 제2 슬라이딩 암(720)의 벨트(723)가 회동한다.

벨트(723)가 회동하면, 제2 슬라이딩 암(720)의 슬라이딩 부재(724)가 레일(725)로 안내되어 신장 방향으로 이동한다. 이 결과, 제3 슬라이딩 암(730)이, 제2 슬라이딩 암(720)에 대하여 상대적으로, 신장 방향으로 이동한다. 그리고, 제3 슬라이딩 암(730)이 상대적으로 이동하면, 제2 슬라이딩 암(720)의 전달 부재(726)에 의해, 제3 슬라이딩 암(730)의 벨트(733)가 회동한다.

벨트(733)가 회동하면, 제3 슬라이딩 암(730)의 슬라이딩 부재(734)가 레일(735)로 안내되어 신장 방향으로 이동한다. 이 결과, 핸드부(921)가, 제3 슬라이딩 암(730)에 대하여 상대적으로, 신장 방향으로 이동한다.

이와 같이 하여, 제1 회전축(911)의 회전에 의해, 반송암(623)을 신장시켜 핸드부(921)를 전진시킬 수 있다. 그리고, 이 핸드부(921)에 유지된 반도체 웨이퍼(631)가, 전방으로 수평 반송된다.

한편, 전동 모터(915)가 제1 회전축(111)을 역방향으로 회전시켰을 때는, 반도체 웨이퍼(631)가 후방으로 수평 반송된다.

이어서, 링크식 반송 로봇(642)을 사용하여, 처리실(610)에 반도체 웨이퍼(631)를 반입하는 동작에 대하여, 도 14∼도 16 등을 사용하여 설명한다.

먼저, 웨이퍼 반송 용기(630)가 세팅되어 있지 않을 때, 승강체(641)는, 가장 높은 위치까지 상승하여, 용기 탑재대(621)의 반입구를 차지하고 있다. 이 상태에서, 용기 탑재대(621)에, 웨이퍼 반송 용기(630)가 세팅된다(도 14 참조). 이 때, 웨이퍼 반송 용기(630)의 받아건넴 바닥부(632)는, 예를 들면, 전자석(도시하지 않음)의 흡착력 등에 의해, 승강체(641)에 유지된다.

웨이퍼 반송 용기(630)는, 용기 탑재대(621)에 세팅된 후, 레버(622)(도 6 및 도 7 참조)를 압하(押下)함으로써, 이 용기 탑재대(621) 상에 압압 고정된다.

다음에, 도시하지 않은 승강 모터 기구가 승강축(643)을 하강시킴으로써, 승강체(641)가 하강한다. 이로써, 웨이퍼 반송 용기(630)의 받아건넴 바닥부(632)는, 승강체(641)에 유지된 채의 상태로 하강한다. 이 결과, 반도체 웨이퍼(631)는, 받아건넴 바닥부(632)에 탑재된 채의 상태로, 장치 전실(620) 내에 반입된다. 받아건넴 바닥부(632)가 하강했을 때, 웨이퍼 반송 용기(630)의 커버부(633)는, 그대로 용기 탑재대(621)를 막고 있다.

승강체(641)가 소정 위치까지 하강하여 정지하면, 다음에, 링크식 반송 로봇(642)의 반송암(920)이 신장 동작을 개시하고, 핸드부(921)를 반도체 웨이퍼(631)의 바로 아래까지 침입시킨다. 그리고, 링크식 반송 로봇(642)이 핸드부(921)를 수직 방향으로 상승시켜, 반도체 웨이퍼(631)를 흡착·유지한다(도 15 참조). 핸드부(921)를 수직 상승시키는 방법은, 상기 실시형태 1과 같다. 즉, 전동 모터(916)가 제2 회전축(912)을 회전시켜 제1, 제2 링크 부재(930, 940)를 회동시키는 동시에, 전동 모터(915)가 제1 회전축(911)을 회전시켜 핸드부(921)를 소정 속도로 후퇴시킴으로써, 이 핸드부(921)를 수직 상승시킬 수 있다. 그 후, 전동 모터(916)가 정지하여, 핸드부(921)의 상승을 정지시킨다.

이어서, 전동 모터(915)가 제1 회전축(911)을 회전시킴으로써, 반송암(920)이 신장되어, 반도체 웨이퍼(631)를, 처리실(610) 내의 웨이퍼 탑재대(611)까지 반송한다. 그리고, 전동 모터(916)가 제2 회전축(912)을 다시 회전시켜 제1, 제2 링크 부재(930, 940)를 회동시키는 동시에, 전동 모터(915)가 제1 회전축(911)을 회전시켜 핸드부(921)를 소정 속도로 후퇴시킴으로써, 핸드부(921)를 수직 하강시킨다. 이로써, 반도체 웨이퍼(631)가, 웨이퍼 탑재대(611)에 탑재된다(도 16 참조). 그 후, 전동 모터(916)가 정지하여 핸드부(921)의 하강을 정지시키는 동시에, 계속 전동 모터(915)가 회전하여 핸드부(921)를 후퇴시킴으로써, 처리실(610)로부터 반송암(920)을 퇴피시킨다.

한편, 도 14∼도 16과는 반대의 동작에 의해, 반도체 웨이퍼(631)를 처리실(610)로부터 반출할 수 있다.

이 실시형태 3에 의하면, 평행 링크 기구(950)의 회전 동작 및 반송암(920)의 신축 동작을 이용하여 핸드부(921)를 수평 이동시킬 수 있으므로, 수평 이동을 위해 암의 절첩 동작을 행할 필요가 없고, 따라서, 반송 로봇의 전유 면적을 작게 억제할 수 있다.

또한, 상기 실시형태 1, 2와 마찬가지로, 핸드부(921)의 수평 이동 및 수직 이동을 제1, 제2 회전축(911, 912)의 회전만으로 행할 수 있으므로, 직동축을 사용할 필요가 없다. 그러므로, 반송 로봇의 동력원(전동 모터 등)을 클린화 실(640) 등의 실외에 배치하는 경우라도, 용이하게 실링을 행할 수 있는 동시에, 동력원의 동력을 작게 억제할 수 있으므로, 반송 로봇의 소형화 등이 용이하다.

부가하여, 상기 실시형태 1, 2와 마찬가지로, 제1 링크 부재(930)와 반송암(920)을 연결하는 회전축의 회전 중심을 주동 풀리(701)의 회전 중심과 일치시킴으로써, 지지 부재(910a, 910b)로부터 반송암(920)으로 회전 이동력을 전달하는 것을 가능하게 했으므로, 클린화 실(640)의 실외에 회전 동력원을 배치하는 것이 용이하게 된다.

그리고, 이 실시형태 3에서는, 제1 회전축(911)을 주동 풀리(701)의 회전 구동에 사용하는 동시에 제2 회전축(912)을 평행 링크 기구(950)의 회전 구동에 사용하였으나, 제1 회전축(911)을 평행 링크 기구(950)의 회전 구동에 사용하고, 또한 제2 회전축(912)을 주동 풀리(701)의 회전 구동에 사용하도록, 링크식 반송 로봇을 구성하는 것도 가능하다. 또한, 제1 회전축(911 또는 제2 회전축(912)을 3축의 동심 회전축으로 함으로써, 이 동심 회전축으로 주동 풀리(701) 및 평행 링크 기구(950)의 양쪽을 회전 구동시키도록 링크식 반송 로봇을 구성하는 것도 가능하다.

이 실시형태 3에서는, 제1 회전축(911)의 회전 이동력을 주동 풀리(701)에 전달하는 수단으로서 구동 벨트(917)를 사용하였으나, 다른 방법(예를 들면, 기어 등)을 사용해도 된다.

이 실시형태 3에서는, 1개의 평행 링크 기구(950)에 1개의 신축형 반송암(920)을 탑재한 예를 나타냈으나, 제1 회전축, 주동 풀리 및 종동 풀리로서 상기 실시형태 2와 나타낸 바와 같은 동심 회전축을 사용함으로써, 1개의 평행 링크 기구에 2개 이상의 신축형 반송암(920)을 탑재하는 것도 가능하다.

이 실시형태 3에서는, 주동 풀리(701, 711, 721, 731), 종동 풀리(702, 712, 722, 732) 및 암 벨트(703, 713, 723, 733)를 사용하여 핸드부(921)를 직선 이동시켰으나, 핸드부(921)를 직선 이동시키기 위한 기구는 임의이다. 예를 들면, 암 벨트(703, 713, 723, 733) 대신에 와이어 등을 사용해도 되고, 또한 랙·앤드·피니언 등을 채용해도 된다.

이 실시형태 3에서는, 신축형 반송암(920)을 가지는 링크식 반송 로봇(642)을 장치 전실(620)에 탑재하였으나, 반도체 제조 장치(600)의 장치 전실(620)에, 전술한 실시형태 1 또는 실시형태 2에 나타낸 바와 같은 링크식 반송 로봇(100, 500)(도 1, 도 5a, 도 5b 등 참조)을 탑재해도 된다.

이 실시형태 3에서는, 반도체 웨이퍼를 사용하는 반도체 제조 장치를 예로 채용하여 설명하였으나, 본 발명은, 다른 종류의 기판[예를 들면, 사파이어 기판 등의 절연성 기판이나, 알루미늄 기판 등의 도전성(導電性) 기판]이나, 비원반형상(예를 들면, 직사각형)의 처리 기판으로부터 디바이스를 제조하는 제조 장치에 도 적용할 수 있다.

이 실시형태 3는, 반도체 디바이스뿐만아니라, 다른 종류의 디바이스(예를 들면, 광학 소자나 광 집적 회로 등의 광 디바이스)를 제조하는 제조 장치에도 적용할 수 있다.

또한, 이 실시형태 3는, 기판의 처리를 행하는 장치만이 아니고, 제조 프로세스에서의 다른 공정(예를 들면, 디바이스의 검사 공정)을 행하는 장치에도 적용할 수 있다.

이 실시형태 3에서는, 웨이퍼 유지부(742)의 선단 부분에 반도체 웨이퍼(631)를 진공 흡착하는 것으로 했지만, 반도체 웨이퍼(631)의 유지 방법으로서 다른 방법을 이용하는 것도 가능하다. 예를 들면, 링크식 반송 로봇(642)을 진공 챔버 내에 배치하는 경우에는, 정전(靜電) 척 등의 유지 방법이 사용된다.

이 실시형태 3에서는, 반도체 웨이퍼(631)를 웨이퍼 탑재대(611)에 탑재할 때, 핸드부(921)를 소정 속도로 후퇴시킴으로써 핸드부(921)를 수직 하강시키는 것으로 하였으나(도 16 참조), 핸드부(921)를 수직 이동시키지 않고 경사 방향으로 이동시켜, 반도체 웨이퍼(631)의 탑재나 수취를 행하는 것도 가능하다.

100, 500, 642; 링크식 반송 로봇
110, 510, 910a, 919b; 지지 부재
111, 511, 911; 제1 회전축
112, 512, 912; 제2 회전축
113, 513a, 513b, 917; 구동 벨트
120, 520, 920; 반송암
121, 521, 700; 암 본체
122; 레일
123, 523, 701; 주동 풀리
124, 524, 702; 종동 풀리
125, 525a, 525b, 703; 암 벨트
123, 526a, 526b, 921; 핸드부
130, 530, 930; 제1 링크 부재
140, 540, 940; 제2 링크 부재

Claims (7)

1. 공작물(workpiece)을 유지하는 핸드부;
   상기 핸드부를 직선 이동 가능하게 유지하는 반송암(transportation arm);
   위치가 고정된 지지 부재;
   한쪽의 단부(端部)가 상기 지지 부재에 회동(回動) 가능하게 연결되고, 또한 다른 쪽의 단부가 상기 반송암에 회동 가능하게 연결된 제1 링크 부재;
   한쪽의 단부가 상기 제1 링크 부재의 한쪽의 단부와는 다른 위치에서 상기 지지 부재에 회동 가능하게 연결되고, 또한 다른 쪽의 단부가 상기 제1 링크 부재의 다른 쪽의 단부와는 다른 위치에서 상기 반송암에 회동 가능하게 연결된 제2 링크 부재;
   상기 제1 링크 부재와 상기 지지 부재와의 연결부로부터 전달된 동력을 이용하여, 상기 핸드부를 상기 반송암에 대하여 직선 이동시키는 암(arm) 구동부; 및
   상기 제2 링크 부재와 상기 지지 부재와의 연결부로부터 전달된 동력을 이용하여, 상기 제2 링크부를 회전 구동시킴으로써 상기 반송암을 이동시키는 링크 구동부;
   을 포함하고,
   상기 제1 링크 부재, 상기 제2 링크 부재, 상기 지지 부재, 및 상기 반송암은 평행 링크를 구성하는, 링크식 반송 로봇.
2. 제1항에 있어서,
   상기 링크 구동부가 상기 반송암을 이동시킬 때, 상기 암 구동부가 상기 반송암의 수평 이동 성분을 지우는 방향으로 상기 핸드부를 상대 이동시킴으로써, 상기 핸드부가 수직 이동하도록 구성된, 링크식 반송 로봇.
3. 제1항에 있어서,
   상기 반송암은, 복수 단의 암부재(arm member)가 상대 이동함으로써 신축되도록 구성된 신축형 반송암인, 링크식 반송 로봇.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 반송암은,
   암 본체의 한쪽의 단부 부근에 회전 가능하게 지지되어, 상기 암 구동부에 의해 구동되는 주동(主動) 풀리(pully);
   상기 암 본체의 다른 쪽의 단부 부근에 회전 가능하게 지지된 종동(從動) 풀리; 및
   상기 주동 풀리와 상기 종동 풀리 사이에 권취된 암 벨트;
   를 구비하고,
   상기 암 구동부는, 상기 지지 부재 및 상기 제1 링크 부재를 관통하는 제1 회전축을 가지고,
   상기 제1 회전축의 회전 구동력을 상기 주동 풀리에 전달함으로써 상기 암 벨트를 회동시켜, 상기 암 벨트의 회동력(回動力)을 이용하여 상기 핸드부를 직선 이동시키는, 링크식 반송 로봇.
5. 제4항에 있어서,
   상기 주동 풀리는, 동일 회전축을 따라 복수 개 설치되고,
   상기 종동 풀리는, 동일 회전축을 따라 복수 개 설치되고,
   상기 제1 회전축은, 복수의 동심(同心) 회전축을 구비하고,
   대응하는 상기 주동 풀리 및 상기 종동 풀리에 각각 암 벨트가 권취되고,
   상기 암 벨트의 각각에 대응시켜, 복수의 상기 핸드부가 설치되고,
   상기 제1 회전축이 구비하는 각각의 동심 회전축으로부터, 회전 구동력을, 대응하는 상기 주동 풀리의 동심 회전축에 전달함으로써, 상기 암 벨트를 각각 회동시켜, 각각의 상기 암 벨트의 회동력을 이용하여, 대응하는 상기 핸드부를 직선 이동시키는, 링크식 반송 로봇.
6. 제4항에 있어서,
   상기 링크 구동부는, 상기 지지 부재를 관통하여 상기 제2 링크 부재에 고정된 제2 회전축을 가지고,
   상기 제2 회전축을 회전시킴으로써, 상기 제2 링크 부재를 회전 구동시키는, 링크식 반송 로봇.
7. 제4항에 있어서,
   상기 암 구동부는, 상기 제1 회전축과 동심의 회전축인 제2 회전축을 가지고,
   상기 제2 회전축은, 상기 제1 링크 부재에 고정되고,
   상기 제2 회전축을 회전시킴으로써, 상기 제1 링크 부재를 회전 구동시키는, 링크식 반송 로봇.

Images