KR102649832B1 - 기판 반송로봇 및 기판 반송방법 - Google Patents

기판 반송로봇 및 기판 반송방법 Download PDF

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KR102649832B1
KR102649832B1 KR1020217037352A KR20217037352A KR102649832B1 KR 102649832 B1 KR102649832 B1 KR 102649832B1 KR 1020217037352 A KR1020217037352 A KR 1020217037352A KR 20217037352 A KR20217037352 A KR 20217037352A KR 102649832 B1 KR102649832 B1 KR 102649832B1
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마사야 요시다
애비시 애쇼크 바로니
밍 젱
브랜던 리
리안 리
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카와사키 주코교 카부시키 카이샤
카와사키 로보틱스 (유에스에이), 인코포레이티드
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Abstract

기판 반송로봇(10)은, 기대(31)와, 기판(W)을 재치하는 기판재치부(12a)를 가지는 핸드(12)와, 기단부가 기대와 연결되고, 선단부가 핸드와 연결되며, 복수의 관절(61, 62, 63)을 포함하는 다관절 구조의 로봇암(11)과, 구동원(22)과, 구동원의 구동력을 로봇암의 관절에 전달하여 관절을 변위시키는 구동력 전달부(23)를 포함하는 로봇암 구동기구(20)와, 핸드가 목표위치에서 목표자세를 취하도록 구동원의 동작을 제어하는 로봇 제어부(41)를 구비하고, 로봇 제어부는, 핸드가 기판을 들어 올리는 위치인 제1 목표위치(L3)의 하방의 제1 하방위치(L1)로부터 제1 목표위치의 상방의 제1 상방위치(L4)까지 핸드를 상승시키고, 또한 제1 하방위치로부터 제1 하방위치와 제1 목표위치 사이의 제1 중간위치(L2)까지의 제1 구간(A1)에서 복수의 관절 중 적어도 1개의 관절을 일방향으로 변위시킨다.

Description

기판 반송로봇 및 기판 반송방법
본 발명은, 기판 반송로봇 및 기판 반송방법에 관한 것이다.
종래부터 웨이퍼를 이송하는 로봇이 알려져 있다. 특허문헌 1의 로봇은, FOUP 등의 웨이퍼 캐리어에 수용된 웨이퍼를 꺼낸 후, 웨이퍼를 얼라이너로 이동시킨다. 그리고, 로봇은, 얼라이너에서 엉성하게 얼라인먼트시킨 웨이퍼를 스테이지로 이동시킨다. 그리고, 스테이지에서 정밀하게 얼라인먼트가 행해지고, 웨이퍼의 시험 등의 처리가 행해진다.
일본 공표특허공보 2010-527515호
그러나, 특허문헌 1의 로봇은, 얼라이너로부터 스테이지로 반송할 때에 웨이퍼의 얼라인먼트를 흐트러뜨릴 수 있어, 그 때문에 스테이지에서 정밀한 위치 맞춤을 행할 필요가 있다는 문제가 있었다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 양태에 따른 기판 반송로봇은, 기대와, 기판을 재치하는 기판재치부를 가지는 핸드와, 기단부가 상기 기대와 연결되고, 선단부가 상기 핸드와 연결되며, 복수의 관절을 포함하는 다관절 구조의 로봇암과, 구동원과, 상기 구동원의 구동력을 상기 로봇암의 상기 관절에 전달하여 상기 관절을 변위시키는 구동력 전달부를 포함하는 로봇암 구동기구와, 상기 핸드가 목표위치에서 목표자세를 취하도록 상기 구동원의 동작을 제어하는 로봇 제어부를 구비하고, 상기 로봇 제어부는, 상기 핸드가 상기 기판을 들어 올리는 위치인 제1 목표위치의 하방의 제1 하방위치로부터 상기 제1 목표위치의 상방의 제1 상방위치까지 상기 핸드를 상승시키고, 또한 상기 제1 하방위치로부터 상기 제1 하방위치와 상기 제1 목표위치 사이의 제1 중간위치까지의 제1 구간에서 복수의 상기 관절 중 적어도 1개의 상기 관절을 일방향으로 변위시킨다.
이 구성에 의하면, 핸드의 위치결정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
본 발명은, 핸드의 위치결정 정밀도를 향상시킬 수 있다는 효과를 나타낸다.
도 1은 실시예에 따른 기판처리 시스템의 구성예를 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1의 기판처리 시스템의 기판 이재설비의 구성예를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 1의 기판처리 시스템의 기판 반송로봇의 구동기구의 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 1의 기판처리 시스템의 기판 반송로봇이 얼라이너의 유지부로부터 웨이퍼를 들어 올리는 동작예를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1의 기판처리 시스템의 기판 반송로봇이 웨이퍼를 스테이지에 놓는 동작예를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 1의 기판처리 시스템의 기판 반송로봇의 위치결정오차의 측정결과를 나타내는 도면이다.
일 양태에 따른 기판 반송로봇은, 기대와, 기판을 재치하는 기판재치부를 가지는 핸드와, 기단부가 상기 기대와 연결되고, 선단부가 상기 핸드와 연결되며, 복수의 관절을 포함하는 다관절 구조의 로봇암과, 구동원과, 상기 구동원의 구동력을 상기 로봇암의 상기 관절에 전달하여 상기 관절을 변위시키는 구동력 전달부를 포함하는 로봇암 구동기구와, 상기 핸드가 목표위치에서 목표자세를 취하도록 상기 구동원의 동작을 제어하는 로봇 제어부를 구비하고, 상기 로봇 제어부는, 상기 핸드가 상기 기판을 들어 올리는 위치인 제1 목표위치의 하방의 제1 하방위치로부터 상기 제1 목표위치의 상방의 제1 상방위치까지 상기 핸드를 상승시키고, 또한 상기 제1 하방위치로부터 상기 제1 하방위치와 상기 제1 목표위치 사이의 제1 중간위치까지의 제1 구간에서 복수의 상기 관절 중 적어도 1개의 상기 관절을 일방향으로 변위시킨다.
이 구성에 의하면, 핸드의 위치결정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
상기 로봇 제어부는, 상기 제1 구간에서 각 상기 관절을 일방향으로 변위시켜도 좋다.
이 구성에 의하면, 핸드의 위치결정 정밀도를 더 향상시킬 수 있다.
상기 기판 반송로봇은, 얼라이너에 지지된 상기 기판을 스테이지로 이송하고, 상기 제1 목표위치는, 상기 얼라이너에 지지된 상기 기판을 들어 올리는 위치여도 좋다.
이 구성에 의하면, 얼라이너로 위치 맞춤을 행한 기판의 위치가 기판을 얼라이너로부터 들어 올릴 때에 흐트러지는 것을 억제할 수 있다.
다른 양태에 따른 기판 반송로봇은, 기대와, 기판을 재치하는 기판재치부를 가지는 핸드와, 기단부가 상기 기대와 연결되고, 선단부가 상기 핸드와 연결되며, 복수의 관절을 포함하는 다관절 구조의 로봇암과, 구동원과, 상기 구동원의 구동력을 상기 로봇암의 상기 관절에 전달하여 상기 관절을 변위시키는 구동력 전달부를 포함하는 로봇암 구동기구와, 상기 핸드가 목표위치에서 목표자세를 취하도록 상기 구동원의 동작을 제어하는 로봇 제어부를 구비하고, 상기 로봇 제어부는, 상기 핸드가 상기 기판을 스테이지에 놓는 위치인 제2 목표위치의 상방의 제2 상방위치로부터 상기 제2 목표위치의 하방의 제2 하방위치까지 상기 핸드를 하강시키고, 또한 상기 제2 상방위치로부터 상기 제2 상방위치와 상기 제2 목표위치 사이의 제2 중간위치까지의 제2 구간에서 복수의 상기 관절 중 적어도 1개의 상기 관절을 일방향으로 변위시켜도 좋다.
이 구성에 의하면, 핸드의 위치결정 정밀도를 향상시킬 수 있고, 기판 처리설비의 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한, 얼라이너로 위치 맞춤을 행한 기판의 위치가 기판을 스테이지에 놓을 때에 흐트러지는 것을 억제할 수 있다.
상기 로봇 제어부는, 상기 제2 구간에서 각 상기 관절을 일방향으로 변위시켜도 좋다.
이 구성에 의하면, 핸드의 위치결정 정밀도를 더 향상시킬 수 있다.
상기 구동력 전달부는, 상기 구동력을 상기 관절에 전달하는 기어, 톱니벨트 및 체인 중 적어도 하나를 포함해도 좋다.
이 구성에 의하면, 백래시에 기인하는 핸드의 위치결정 정밀도의 저하를 억제할 수 있다.
이하, 실시예에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하에서는, 모든 도면을 통하여, 동일 또는 상당하는 요소에는 동일한 참조부호를 부여하고, 그 중복되는 설명을 생략한다.
도 1은 실시예에 따른 기판처리 시스템(100)의 구성예를 나타내는 평면도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 기판처리 시스템(100)은, 기판 처리설비(1)와 기판 이재설비(2)를 구비하고, FOUP(Front Opening Unified Pod)라고 불리는 캐리어(110)에 복수 수용된 상태로 기판처리 시스템(100)에 반송된 웨이퍼(W)를, 기판 이재설비(2)에 의해 캐리어(110)로부터 꺼내고, 기판 처리설비(1)의 스테이지(3)로 이송한다. 이 때, 기판 이재설비(2)는, 웨이퍼(W)의 방향을 조정하여, 스테이지(3)에 재치한다. 그리고, 기판 처리설비(1)에서 웨이퍼(W)에 대해 미리 정한 처리를 실시한다. 본 실시예에서는, 기판 처리설비(1)에서, 다수의 다이가 생성된 실리콘 웨이퍼(W)에 대해, 각 다이의 회로의 특성을 평가하는 시험을 실시한다. 그리고, 웨이퍼(W)에 대해 미리 정한 처리를 실시한 후, 기판 이재설비(2)는, 웨이퍼(W)를 스테이지(3)로부터 캐리어(110)로 이송하여, 캐리어(110)에 재차 수용한다. 이들의 과정에서 웨이퍼(W)로의 파티클의 부착 등을 막기 위해, 기판처리 시스템(100)은, 기판 처리설비(1)의 처리공간(1a) 및 기판 이재설비(2)의 준비공간(2a)의 클린도를 높게 유지하기 위한 도시하지 않은 장치를 포함한다. 또한, 기판처리 시스템(100)이 처리하는 기판은 웨이퍼에 한정되는 것은 아니고, 유리기판이어도 좋다.
도 2는 기판 이재설비(2)의 구성예를 나타내는 사시도이다. 도 3은, 기판 반송로봇(10)의 로봇암 구동기구(20)의 구성예를 나타내는 단면도이다.
기판 이재설비(2)는, 웨이퍼(W)를 캐리어(110)와 스테이지(3)의 사이에서 이송하는 설비이고, 기판 반송로봇(10)을 포함한다. 또한, 기판 이재설비(2)는, 웨이퍼(W)를 캐리어(110)로부터 스테이지(3)를 향해 이송하는 과정에서, 웨이퍼(W)의 방향을 조정하는 얼라이너(50)를 포함한다.
기판 반송로봇(10)은, 기판 이재설비(2)의 준비공간(2a)에 배치된 로봇이고, 예를 들어 스칼라형의 수평다관절 로봇이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 기판 반송로봇(10)은, 로봇암(11)과, 핸드(12)와, 로봇암 구동기구(20)(도 3 참조)와, 기대(31)와, 로봇 제어부(41)를 포함한다.
기대(31)는, 기판 이재설비(2)의 준비공간(2a)에 고정되어 있다.
핸드(블레이드)(12)는, 그 위에 웨이퍼(W)를 재치하는 패시브 핸드이고, 수평방향으로 연장되는 박판형으로 형성되며, 상면에 웨이퍼(W)를 재치하는 기판재치부(12a)를 가진다. 기판재치부(12a)에는, 폭방향 중앙부의 선단부가 핸드(12)의 기단측을 향해 크게 절결된 절결(12b)이 형성되어, 스테이지(3)나 후술하는 얼라이너(50)의 유지부(51)에 웨이퍼(W)를 재치하거나 이들로부터 웨이퍼(W)를 들어 올리거나 하기 위해서 핸드(12)를 승강시켰을 때, 핸드(12)가 스테이지(3)나 유지부(51)에 간섭하지 않도록 되어 있다. 또한, 이것을 대신하여, 핸드(12)는, 웨이퍼(W)를 베르누이 핸드 등의 워크를 흡인지지하는 흡착핸드나, 웨이퍼(W)의 에지를 파지하는 에지 그립 핸드여도 좋다.
로봇암(11)은, 복수의 관절을 포함하는 다관절 구조이고, 기단부가 기대(31)와 연결되고, 선단부가 핸드(12)와 연결되어 있다. 로봇암(11)은, 기단부로부터 선단부를 향하는 방향으로 관절을 통하여 순차 연결되는 복수의 링크(제1 링크(11a), 제2 링크(11b), 제3 링크(11c))를 구비한다. 각 링크는, 수평방향으로 연장되는 중공의 후판형(厚板)으로 형성되어 있다.
제1 링크(11a)는, 기단부가 후술하는 상하 구동기구(26)의 가동부(27)의 상단부에 대해 제1 관절(61)을 통하여 회동축선(R1) 둘레로 회동가능하게 연결되어 있다. 또한, 제2 링크(11b)는, 기단부가 제1 링크(11a)의 선단부에 제2 관절(62)을 통하여 회동축선(R2) 둘레로 회동가능하게 연결되어 있다. 또한, 제3 링크(11c)는, 기단부가 제2 링크(11b)의 선단부에 제3 관절(63)을 통하여 회동축선(R3) 둘레로 회동가능하게 연결되어 있다. 그리고, 제3 링크(11c)의 선단부에 핸드(12)가 고정되어 있다. 제1 관절(61), 제2 관절(62), 제3 관절(63)은, 모두 회동관절이다. 그리고, 회동축선(R1, R2, R3)은, 서로 평행하게 상하방향으로 연장되고, 이들의 관절(61, 62, 63)의 회동에 의해, 핸드(12)는, 수평방향으로 이동한다. 관절(61, 62, 63)은, 예를 들어, 관절에 의해 연결되는 한 쌍의 링크(상하 구동기구(26)의 가동부(27)를 포함한다) 중 한 쪽의 링크에 회동축(15)이 고정되고, 이 회동축(15)을 다른 쪽의 링크가 베어링을 통하여 회동가능하게 지지한다.
로봇암 구동기구(20)는, 핸드(12)를 수평방향으로 이동시킴과 동시에, 로봇암(11) 전체를 상하방향으로 이동시키는 기구이다. 로봇암 구동기구(20)는, 수평 구동기구(21)와, 상하 구동기구(26)를 포함한다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 수평 구동기구(21)는, 로봇암(11)의 각 관절을 구동하는 기구이고, 예를 들어, 각 관절에 대응하여 설치된 모터(구동원)(22) 및 구동력 전달부(23)를 가진다. 도 3에서, 제1 관절(61)에 대응하는 회동축, 모터 및 구동력 전달부에는 부호의 말미에 "a"를 부여하고, 제2 관절(62)에 대응하는 회동축, 모터 및 구동력 전달부에는 부호의 말미에 "b"를 부여하며, 제3 관절(63)에 대응하는 회동축, 모터 및 구동력 전달부에는 부호의 말미에 "c"를 부여하여 나타내고 있다.
모터(22)는, 서보모터이고, 생성된 구동력을 출력축의 회전력으로서 출력한다. 모터(22a, 22b)는, 제1 링크(11a)의 내부공간에 배설되고, 모터(22c)는, 제2 링크(11b)의 내부공간에 배설되어 있다. 구동력 전달부(23)는, 모터(22)의 구동력을 로봇암(11)의 대응하는 관절에 전달하여 관절의 각도위치를 변위시킨다. 구동력 전달부(23)는, 예를 들어, 모터(22)의 출력축과 회동축(15)의 사이에 개재되는 복수의 기어이다. 구동력 전달부(23)는, 예를 들어, 모터(22)의 출력축과 동축에 고정된 기어, 회동축(15)과 동축에 고정된 기어, 및 이들의 기어의 사이에 개재되는 1 이상의 기어를 포함한다. 이로 인해, 구동력 전달부(23)는, 모터(22)의 회전각을 관절에 전달할 수 있고, 관절의 위치결정을 행할 수 있다. 이와 같이, 본 실시예에서, 구동력 전달부(23)는, 기어를 통하여 구동력을 전달하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어, 톱니벨트 전동기구나 체인 전동기구를 통하여 구동력을 전달해도 좋다.
상하 구동기구(26)는, 로봇암(11)을 지지하고, 로봇암(11) 전체를 승강시키는 기구이다. 상하 구동기구(26)는, 기대(31)에 고정되어 있는 도시하지 않은 고정부와, 고정부에 대해 회동축선(R1)이 연장되는 방향, 즉 상하방향으로 승강 가능하게 연결되어 있는 가동부(27)를 포함한다. 즉, 로봇암(11)은 가동부(27) 및 고정부를 통하여 기대(31)에 연결되어 있다. 가동부(27)에는 상술한 대로 제1 링크(11a)가 회동가능하게 연결되어 있다. 또한, 상하 구동기구(26)는, 도시하지 않은 서보모터와, 모터의 구동력을 고정부에 대한 가동부(27)의 직진력으로 변환하여, 가동부(27)에 전달하고, 가동부(27)를 승강시키는 도시하지 않은 구동력 전달부를 포함한다. 구동력 전달부는, 예를 들어 볼나사 기구를 포함한다.
로봇 제어부(41)는, 소정의 동작프로그램 또는 유저로부터 입력되는 이동지령에 따라, 핸드(12)가 목표위치에서 목표자세를 취하도록 수평 구동기구(21)의 모터(22) 및 상하 구동기구(26)의 모터의 동작을 제어한다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 얼라이너(50)는, 웨이퍼(W)에 형성된 노치의 위치를 검출하고, 이 검출결과에 기초하여, 웨이퍼(W)의 회전위치(각도위치) 및 수평방향의 위치 중 적어도 어느 위치가 미리 정한 위치에 위치하도록, 웨이퍼(W)의 위치 맞춤을 행하는 장치이다. 또한, 얼라이너(50)는, 웨이퍼(W)에 형성된 오리엔테이션 플랫의 위치에 기초하여 위치 맞춤을 행해도 좋다. 얼라이너(50)는, 기판 이재설비(2)의 준비공간(2a)의 기판 반송로봇(10)의 동작범위 내에 배치된다. 본 실시예에서, 얼라이너(50)는, 웨이퍼(W)를 흡착하여 지지하는 유지부(51)와, 구동기구(52)와, 위치검출부(53)와, 진공원(54)(도 1참조)과, 얼라이너 제어부(55)를 포함한다.
유지부(51)는, 원판상으로 형성되고, 동축으로 배치된 원형 및 원환상의 진공홈(51a)이 그 상면에 형성되어 있다. 그리고, 유지부(51)에는, 웨이퍼(W)의 중심축이 유지부(51)의 중심축과 일치하도록 웨이퍼(W)가 재치되고, 유지부(51)는 이 재치된 웨이퍼(W)를 지지한다. 또한, 유지부(51)의 상면에는, 원주방향으로 늘어선 미소한 돌기가 복수 형성되어 있어, 웨이퍼(W)와 유지부(51)의 접촉면적을 작게하고 있다. 또한, 핸드(12)의 절결(12b)은, 그 내측에 유지부(51)를 위치시킬 수 있는 형상으로 형성되어 있다.
진공원(54)은, 기판 처리설비(1) 및 기판 이재설비(2)의 외부공간에 배치되어 있다. 진공원(54)에서 발생시킨 부압을 전달하기 위한 유로가 진공원(54)으로부터 진공홈(51a)을 향해 연장되고, 그 선단이 유지부(51)의 진공홈(51a)에 연통(진공홈(51a)을 향해 개구)하고 있다. 또한, 유로의 중간부에는, 유로의 개방 및 폐쇄를 행하는 도시하지 않은 개폐밸브가 설치되어 있다. 그리고, 진공원(54)을 작동시키고, 개폐밸브를 개방함으로써, 유지부(51)에 재치한 웨이퍼(W)를 흡착하여 지지할 수 있다. 또한, 개폐밸브를 폐쇄함으로써, 흡착한 웨이퍼(W)를 해방할 수 있다.
구동기구(52)는, 유지부(51)를 선회축 둘레로 회전시키고, 또 유지부(51)를 수평방향으로 이동시킨다. 이 선회축은, 유지부(51)의 중심을 지나도록 배치되어 있다.
위치검출부(53)는, 웨이퍼(W)의 노치가 위치하는 각도위치를 검출하는 센서이고, 유지부(51)에 재치된 웨이퍼(W)의 반경방향에서, 노치가 위치하는 위치에 배치되어 있다. 위치검출부(53)는, 예를 들어, 선회시킨 웨이퍼(W)의 외주 부근에 레이저광을 조사하고, 그 반사광 또는 투과광을 수광하며, 그 변화에 기초하여, 노치의 위치를 검출한다.
얼라이너 제어부(55)는, 위치검출부(53)의 노치의 검출신호를 수신하여, 진공원(54)의 유로의 개폐밸브 및 구동기구(52)를 제어한다. 구체적으로는, 얼라이너 제어부(55)는, 유지부(51)에 웨이퍼(W)가 재치되면 개폐밸브를 개방하여, 웨이퍼(W)를 유지부(51)에 흡착시킨다. 그리고, 얼라이너 제어부(55)는, 구동기구(52)를 제어하여 유지부(51)를 선회시켜, 웨이퍼(W)를 선회시킨다. 그리고, 위치검출부(53)에 의해 웨이퍼(W)의 노치의 위치를 검출한다. 그리고, 구동기구(52)를 제어하여 웨이퍼(W)의 노치가 미리 정한 위치에서, 미리 정한 방향을 향하도록 선회하는 유지부(51)를 정지시킴으로써, 웨이퍼(W)의 위치결정을 행한다. 그리고, 기판 반송로봇(10)이 유지부(51)로부터 웨이퍼(W)를 들어 올릴 때에 개폐밸브를 폐쇄하여, 웨이퍼(W)를 해방한다.
로봇 제어부(41) 및 얼라이너 제어부(55)는, 예를 들어, 각각, CPU 등의 연산기를 가지는 제어부와, ROM 및 RAM 등의 메모리를 가지는 기억부를 구비하고 있다. 제어부는, 집중제어하는 단독의 제어기로 구성되어 있어도 좋고, 서로 협동하여 분산 제어하는 복수의 제어기로 구성되어도 좋다. 또한, 로봇 제어부(41) 및 얼라이너 제어부(55)는 통신가능하고, 웨이퍼(W)의 얼라이너(50)로의 이송의 완료, 웨이퍼(W)의 위치 맞춤의 완료 등을 상대에게 통보한다.
[동작예]
다음으로, 기판처리 시스템(100)의 기판 반송로봇(10)의 동작예를 설명한다.
도 4는 얼라이너(50)에 의해 위치 맞춤이 행해진 웨이퍼(W)를 스테이지(3)에 이송할 때에 웨이퍼(W)를 유지부(51)로부터 들어 올리는 동작예를 나타내는 도면이다. 또한, 도 5는 웨이퍼(W)를 스테이지(3)에 놓는 동작예를 나타내는 도면이다. 한편, 도 4 및 도 5에서는, 제1 링크(11a), 제2 링크(11b)의 도시를 생략하고, 또한, 핸드(12)의 동작을 과장하여 나타내고 있다.
우선, 로봇 제어부(41)는, 캐리어(110)에 수용된 이송대상의 웨이퍼(W)의 바로 아래에 기판재치부(12a)를 위치시키고, 핸드(12)를 상승시키며, 웨이퍼(W)를 들어 올린다. 이로 인해, 기판재치부(12a)에 웨이퍼(W)가 재치된다.
다음으로, 로봇 제어부(41)는, 미리 설정된 경로를 따라 핸드(12)를 이동시키고, 얼라이너(50)의 유지부(51) 상방에 기판재치부(12a)가 위치하도록 핸드(12)를 위치시킨다. 그리고, 로봇 제어부(41)는, 상하 구동기구(26)를 제어하여, 핸드(12)를 하강시킨다. 이로 인해, 기판재치부(12a)에 재치된 웨이퍼(W)는, 얼라이너(50)의 유지부(51)에 재치되고, 기판 반송로봇(10)으로부터 얼라이너(50)로 이송된다. 또한, 로봇 제어부(41)는, 핸드(12)를 하강시킨 후, 핸드(12)를 소정의 홈포지션으로 퇴피시킨다. 그리고, 얼라이너(50)가 웨이퍼(W)의 위치 맞춤을 행한다.
다음으로, 로봇 제어부(41)는, 얼라이너(50)에 의한 웨이퍼(W)의 위치 맞춤이 완료된 것이 얼라이너 제어부(55)로부터 통지되면, 도 4에 나타내는 바와 같이, 핸드(12)를 제1 하방위치(L1)에 위치시킨다. 제1 하방위치(L1)는, 핸드(12)가 유지부(51)에 웨이퍼(W)를 놓은 위치인 제1 목표위치(L3)의 하방의 위치이고, 예를 들어 제1 목표위치(L3)의 3mm 하방에 설정된다.
다음으로, 로봇 제어부(41)는, 상하 구동기구(26)를 제어하여, 핸드(12)를 제1 하방위치(L1)로부터 제1 상방위치(L4)까지 상승시킨다. 제1 상방위치(L4)는, 핸드(12)가 웨이퍼(W)를 들어 올리는 위치인 제1 목표위치(L3)의 상방에 설정되고, 예를 들어 제1 목표위치(L3)의 3mm 상방에 설정된다. 이로 인해, 얼라이너(50)의 유지부(51)에 지지된 웨이퍼(W)를 들어 올릴 수 있다.
그리고, 이 상승동작과 병행하여, 로봇 제어부(41)는, 수평 구동기구(21)를 제어하여, 제1 하방위치(L1)로부터 제1 중간위치(L2)까지의 제1 구간(A1)에서, 복수의 관절 중 적어도 1개의 관절을 일방향으로 소정 각도 회동시킨다. 제1 중간위치(L2)는, 제1 하방위치(L1)와 제1 목표위치(L3)의 사이에 설정되고, 예를 들어, 제1 목표위치(L3)의 1mm 하방에 설정된다. 본 실시예에서는, 로봇암(11)의 관절(61, 62, 63)을 각각 일방향으로 소정 각도 회동시킨다. 이 때, 관절(61, 62, 63)의 회동방향은 일치하고 있지 않아도 좋다. 이로 인해, 구동력 전달부(23)의 백래시를 해소 또는 저감할 수 있다. 관절(61, 62, 63)의 회동각은, 구동력 전달부(23)의 백래시를 해소하는데 필요한 각도 이상인 것이 바람직하고, 또한, 환경과의 간섭을 발생시키지 않는 각도 이하인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 웨이퍼(W)를 들어 올리는 작업을 실시할 때의 적절한 회동각은, 예를 들어 0.5° 이상 5° 이하이다. 또한, 웨이퍼(W)를 놓는 작업을 실시할 때의 적절한 회동각은, 예를 들어 0.1° 이상 5° 이하이다. 이로 인해, 환경과의 간섭을 피하면서 핸드(12)의 위치결정 정밀도를 적절하게 향상시킬 수 있다.
다음으로, 로봇 제어부(41)는, 미리 설정된 경로를 따라 핸드(12)를 이동시키고, 도 5에 나타내는 바와 같이, 핸드(12)가 웨이퍼(W)를 스테이지(3)에 놓는 위치인 제2 목표위치(L8)의 상방의 제2 상방위치(L6)에 위치시킨다. 제2 상방위치(L6)는, 예를 들어 제2 목표위치(L8)의 3mm 상방에 설정된다.
다음으로, 로봇 제어부(41)는, 상하 구동기구(26)를 제어하여, 핸드(12)를 제2 상방위치(L6)로부터 제2 하방위치(L9)까지 하강시킨다. 제2 하방위치(L9)는, 제2 목표위치(L8)의 하방에 설정되고, 예를 들어 제2 목표위치(L8)의 3mm 하방에 설정된다. 이로 인해, 스테이지(3)에 웨이퍼(W)를 재치할 수 있다.
그리고, 이 하강동작과 병행하여, 로봇 제어부(41)는, 수평 구동기구(21)를 제어하여, 제2 상방위치(L6)로부터 제2 중간위치(L7)까지의 제2 구간(A2)에서, 복수의 관절 중 적어도 1개의 관절을 일방향으로 소정 각도 회동시킨다. 제2 중간위치(L7)는, 제2 상방위치(L6)와 제2 목표위치(L8)의 사이에 설정되고, 예를 들어, 제2 목표위치(L8)의 1mm 상방에 설정된다. 본 실시예에서는, 로봇암(11)의 관절(61, 62, 63)을 각각 일방향으로 소정 각도 회동시킨다. 이로 인해, 유지부(51)로부터 웨이퍼(W)를 들어 올리는 국면과 마찬가지로, 웨이퍼(W)를 스테이지(3)에 재치하는 국면에서도 구동력 전달부(23)의 백래시를 해소 또는 저감할 수 있고, 얼라이너(50)에서 위치 맞춤을 한 웨이퍼(W)의 위치가 흐트러지는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 기판 처리설비(1)로의 웨이퍼(W)의 위치 맞춤 작업을 생략 또는 용이하게 할 수 있다.
도 6은, 웨이퍼(W)를 유지부(51)로부터 들어 올리는 동작을 행행했을 때의 핸드(12)의 위치결정 오차의 측정결과를 나타내는 도면이고, 로봇암(11)의 관절의 회동 동작을 행하지 않고 웨이퍼(W)를 유지부(51)로부터 들어 올리는 소정의 동작(동작 A)을 행했을 때의 반복 정밀도(정방향으로의 위치 어긋남의 최대치와 부방향으로의 위치 어긋남의 최대치의 폭)에 대한, 로봇암(11)의 관절의 회동동작을 행하여 웨이퍼(W)를 유지부(51)로부터 들어 올리는 소정의 동작(동작 B)을 행했을 때의 반복 정밀도의 향상률((1-동작 B의 반복 정밀도/동작 A의 반복 정밀도)×100)을 나타내고 있다. 동작 A, B는 각각 로봇암(11)의 최대 동작속도의 1%, 5%, 15%로 행하고, 각각에 대해 반복 정밀도를 측정했다. 이 측정결과에 나타내는 바와 같이, 어느 동작속도에서도, 관절의 회동동작을 행하여 웨이퍼(W)를 들어 올린 경우는, 관절의 회동 동작을 행하지 않고 웨이퍼(W)를 들어 올린 경우와 비교하여, 반복 정밀도가 유의하게 향상한 것을 알 수 있다.
이상으로 설명한 바와 같이, 기판처리 시스템(100)은, 핸드(12)가 웨이퍼(W)를 들어 올리는 또는 놓았을 때에, 로봇암(11)의 관절(61, 62, 63)을 일방향으로 회동시키므로, 핸드(12)의 위치결정 정밀도를 향상시킬 수 있다. 특히, 웨이퍼(W)를 지지할 때에, 핸드(12)에 대한 웨이퍼(W)의 수평방향의 위치결정이 실시되지 않은 패시브 핸드, 흡착핸드 등의 핸드에서는, 회전방향의 위치결정 정밀도에 더해, 수평방향의 위치결정 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 고가의 백래시가 작은 구동력 전달부(공작 정밀도가 높은 특수한 기어 등)를 이용하지 않아도, 비교적 저가의 백래시가 큰 구동력 전달부(일반적인 공작 정밀도로 제조된 기어 등)를 이용하여 위치결정 정밀도를 향상시킬 수 있으므로, 제조 코스트를 저감시킬 수 있다. 이로 인해, 기판 반송로봇(10)이 위치 맞춤된 웨이퍼(W)를 스테이지(3)에 정확(精確)하게 이송할 수 있으므로, 기판 처리설비(1)에서의 웨이퍼(W)의 위치 맞춤 작업을 생략 또는 용이하게 할 수 있고, 기판 처리설비(1)에서의 웨이퍼(W)의 처리를 원활하게 행할 수 있다. 그 결과, 기판처리 시스템(100)의 스루풋의 향상을 도모할 수 있다.
<변형예>
상기 실시예에서는, 웨이퍼(W)가 미리 정한 위치에 위치하도록 얼라이너(50)가 웨이퍼(W)를 이동시켰지만 이에 한정되는 것은 아니다. 이것을 대신하여, 웨이퍼(W)에 형성된 노치의 위치나 오리엔테이션 플랫의 위치를 위치검출부(53)가 검출하여, 그 검출결과를 로봇 제어부(41)에 통지하여도 좋다. 그리고, 기판재치부(12a) 상에 웨이퍼(W)가 소정의 회전위치 및 수평방향의 위치로 재치되도록, 로봇 제어부(41)가 검출결과에 기초하여 유지부(51) 상의 웨이퍼(W)를 들어 올릴 때의 핸드(12)의 방향, 및 수평방향의 위치를 조정하고, 웨이퍼(W)를 들어 올려도 좋다.
상기 설명으로부터, 당업자에는, 본 발명의 많은 개량이나 다른 실시예가 명확하다. 따라서, 상기 설명은, 예시로서만 해석되어야 하며, 본 발명을 실행하는 최선의 양태를 당업자에게 교시할 목적으로 제공된 것이다. 본 발명의 정신을 벗어나지 않고, 그 구조 및/또는 기능의 상세를 실질적으로 변경할 수 있다.
A1: 제1 구간
L1: 제1 하방위치
L2: 제1 중간위치
L3: 기판 들어 올림 위치
L4: 제1 상방위치
10: 기판 반송로봇
11: 로봇암
12: 핸드
12a: 기판재치부
20: 로봇암 구동기구
22: 모터
23: 구동력 전달부
31: 기대
41: 로봇 제어부

Claims (8)

  1. 기대와,
    기판을 재치하는 기판재치부를 가지는 핸드와,
    기단부가 상기 기대와 연결되고, 선단부가 상기 핸드와 연결되며, 복수의 관절을 포함하는 다관절 구조의 로봇암과,
    구동원과, 상기 구동원의 구동력을 상기 로봇암의 상기 관절에 전달하여 상기 관절을 변위시키는 구동력 전달부를 포함하는 로봇암 구동기구와,
    상기 핸드가 목표위치에서 목표자세를 취하도록 상기 구동원의 동작을 제어하는 로봇 제어부를 구비하고,
    상기 로봇 제어부는, 상기 핸드가 상기 기판을 들어 올리는 위치인 제1 목표위치의 하방의 제1 하방위치로부터 상기 제1 목표위치의 상방의 제1 상방위치까지 상기 핸드를 상승시키고, 또한 상기 제1 하방위치로부터 상기 제1 하방위치와 상기 제1 목표위치 사이의 제1 중간위치까지의 제1 구간에서 복수의 상기 관절 중 적어도 1개의 상기 관절을 일방향으로 변위시키는 것을 특징으로 하는 기판 반송로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 로봇 제어부는, 상기 제1 구간에서 각 상기 관절을 일방향으로 변위시키는 것을 특징으로 하는 기판 반송로봇.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기판 반송로봇은, 얼라이너에 지지된 상기 기판을 스테이지로 이송하고,
    상기 제1 목표위치는, 상기 얼라이너에 지지된 상기 기판을 들어 올리는 위치인 것을 특징으로 하는 기판 반송로봇.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 구동력 전달부는, 상기 구동력을 상기 관절에 전달하는 기어, 톱니벨트 및 체인 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 반송로봇.
  5. 기대와,
    기판을 재치하는 기판재치부를 가지는 핸드와,
    기단부가 상기 기대와 연결되고, 선단부가 상기 핸드와 연결되며, 복수의 관절을 포함하는 다관절 구조의 로봇암과,
    구동원과, 상기 구동원의 구동력을 상기 로봇암의 상기 관절에 전달하여 상기 관절을 변위시키는 구동력 전달부를 포함하는 로봇암 구동기구와,
    상기 핸드가 목표위치에서 목표자세를 취하도록 상기 구동원의 동작을 제어하는 로봇 제어부를 구비하고,
    상기 로봇 제어부는, 상기 핸드가 상기 기판을 스테이지에 놓는 위치인 제2 목표위치의 상방의 제2 상방위치로부터 상기 제2 목표위치의 하방의 제2 하방위치까지 상기 핸드를 하강시키고, 또한 상기 제2 상방위치로부터 상기 제2 상방위치와 상기 제2 목표위치 사이의 제2 중간위치까지의 제2 구간에서 복수의 상기 관절 중 적어도 1개의 상기 관절을 일방향으로 변위시키는 것을 특징으로 하는 기판 반송로봇.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 로봇 제어부는, 상기 제2 구간에서 각 상기 관절을 일방향으로 변위시키는 것을 특징으로 하는 기판 반송로봇.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 구동력 전달부는, 상기 구동력을 상기 관절에 전달하는 기어, 톱니벨트 및 체인 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 반송로봇.
  8. 기대와,
    기판을 재치하는 기판재치부를 가지는 핸드와,
    기단부가 상기 기대와 연결되고, 선단부가 상기 핸드와 연결되며, 복수의 관절을 포함하는 다관절 구조의 로봇암과,
    구동원과, 상기 구동원의 구동력을 상기 로봇암의 각 상기 관절에 전달하여 상기 관절을 변위시키는 구동력 전달부를 포함하는 로봇암 구동기구를 구비하는 기판 반송로봇의 기판 반송방법으로서,
    상기 핸드가 상기 기판을 들어 올리는 위치인 제1 목표위치의 하방의 제1 하방위치에 상기 핸드를 위치시키고,
    상기 제1 목표위치의 상방의 제1 상방위치를 향해 상기 핸드를 상승시키고, 또한 상기 제1 하방위치로부터 상기 제1 하방위치와 상기 제1 목표위치 사이의 제1 중간위치까지의 제1 구간에서 복수의 상기 관절 중 적어도 1개의 상기 관절을 일방향으로 변위시키는 것을 특징으로 하는 기판 반송방법.
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