KR20040071165A - 평판형상물 반송용 스카라형 로봇 및 평판형상물 처리시스템 - Google Patents

Abstract

기부 (11) 에 수평면 내에서 회전 운동 가능하게 일단부가 연결됨과 동시에 수평 굴신 가능하게 된 아암체 (14) 와, 그 아암체의 타단부에 수평면 내에서 회전 운동 가능하게 연결됨과 동시에 평판형상물 (7) 의 유지를 위한 핑거부 (16a,16b) 가 고정된 리스트부 (15a,15b) 와, 이들 아암체 및 리스트부를 위한 구동 수단을 구비하는 스카라형 로봇으로서, 평판형상물을 유지한 핑거부를 서로 대략 평행한 복수의 대략 직선 형상 경로를 따라 이동시킬 수 있도록, 구동 수단이 리스트부와 아암체를 연결하는 회전 운동부와, 아암체를 굴신시키는 회전 운동부와, 아암체와 기부를 연결하는 회전 운동부를 서로 독립적으로 회전 운동시킬 수 있음과 동시에, 이들 회전 운동부 중 적어도 1 개를 1 회전 이상 회전 운동시킬 수 있고, 그 1 회전 이상 회전 운동시킬 수 있는 회전 운동부의 회전 운동을 1 회전 이상의 소정 회전 운동 각도로 제한하는 스토퍼 (21a,21b) 를 구비하는 것이다. 그럼으로써, 리스트부에 고정되어 평판형상물을 유지하는 핑거부를 목적 기기의 정면 입구면에 대해 대략 수직 방향으로 이동시킬 수 있도록 함과 동시에, 과도한 회전에 의해 동체 안이나 아암 안에 있는 배선이나 배관이 비틀어져 절단되는 것을 방지할 수 있다.

Description

평판형상물 반송용 스카라형 로봇 및 평판형상물 처리 시스템{SCALAR TYPE ROBOT FOR CARRYING FLAT PLATE-LIKE OBJECT, AND FLAT PLATE-LIKE OBJECT PROCESSING SYSTEM}

반도체 웨이퍼나 액정 기판을 반송용 카세트로부터 꺼내서 각종 처리 장치에 건네고, 거기서의 처리 후에 다시 카세트에 되돌려보내는 등, 다음 공정으로 이송할 때에는 일반적으로 스카라형 로봇이 사용되고 있다. 스카라 (SCARA) 형이란 Selective Compliance Assembly Robot Arm 의 첫머리를 딴 약어이고, 스카라형 로봇은 각 아암이 수평면 내에서 회전 운동함으로써 아암체의 굴신(屈伸) 나아가서는 핑거의 수평 이동이 실현되는 것으로, 혐진(嫌塵)성 환경 하에서 많이 사용되고 있고, 초기에는 동체에 연결되어 핑거를 직선 이동시키는 하나의 아암체를 구비하는 로봇이 사용되고 있었다.

그리고 그 후, 웨이퍼 등의 이송 효율을 높이기 위해, 예컨대 일본 특허2739413 호에 기재된 것과 같이, 회전할 수 있는 동체에 2 개의 아암체가 부착되고, 양 아암체로 2 개의 핑거를 동일 방향으로 번갈아 직선 운동시켜 웨이퍼 등을 2 배의 효율로 반송하는 스카라형 로봇이 개발되었다.

또한 일본 공개 특허 공보 평11-163090 호에서는 도 14 에 나타내는 바와 같이 아암체는 하나이지만 그 아암체 (14) 가 3 개의 아암으로 구성되고, 그 아암체의 선단에 있는 2 개의 핑거부 (16) 가 120°간격으로 배치되어 하나의 리스트부 (15) 에 고정된 스카라형 로봇이 제안되어 있다. 그럼으로써, 일방의 핑거부 (16) 에서 미처리의 웨이퍼를 반송하고, 타방의 핑거부에서 가공, 처리가 완료된 웨이퍼를 수취하는 등의 동작이 가능해져 반송 효율이 향상되었다. 또한, 아암체 (14) 가 아암을 3 개 가지므로, 멀리까지 핑거부 (16) 를 닿게 할 수 있다는 이점도 있었다.

그러나, 종래의 스카라형 로봇 중 전자는 2 개의 아암체가 2 개의 핑거를 동일 방향으로 직선 운동시키도록 구성되어 있기 때문에, 웨이퍼의 처리 장치나 웨이퍼 카세트 등의 목적 기기에 대한 웨이퍼의 반입이나 반출시, 로봇이 이들의 정면에 위치하여 있어야 하기 때문에 웨이퍼 카세트나 처리 장치 등이 가로로 일렬로 나열되어 있는 경우에는, 이들 열을 따라 궤도를 형성하여 로봇 본체를 가로로 이동시켜야 한다. 그리고 궤도를 형성하게 되면 그 자체에 비용이 들 뿐만 아니라, 로봇이 이동하여 작동할 수 있는 면적이 필요해지므로 고가의 청정실내의 사용 면적이 커져 바람직하지 못하였다.

그래서, 도 14 에 나타내는 후자의 종례예와 같이, 비용을 삭감하면서 반송효율을 높이기 위해서 1 개의 아암체의 선단에 2 개의 핑거를 고정한 리스트부를 갖는 스카라형 로봇이 제안되고, 이러한 종래의 로봇에서는 회전 운동 가능한 리스트부와 이것을 직선 운동시킬 수 있는 아암체의 조합에 의해, 로봇 본체가 가로 (X 축 방향) 로 이동하지 않고 웨이퍼를 경사 전방의 목적 기기와의 사이에서 자유롭게 반입, 반출할 수 있게 되었으나, 2 개의 핑거가 1 개의 리스트부에 일체적으로 부착되어 있기 때문에, 목적 기기의 앞에 웨이퍼를 2 개 실은 채 리스트부를 회전시키기 위한 영역이 필요해지고, 또한 목적 기기의 입구가 작은 경우에는 타방의 핑거가 방해가 되어 목적 기기와의 수수(授受)를 할 수 없는 등의 문제가 있었다.

또한, 후자의 종래예에서는 2 개의 핑거가 부착된 리스트부를 회전 운동하여 구동하는 무거운 모터가 아암체의 선단에 배치되어 있고, 더불어 아암체가 3 개의 아암으로 구성되어 길기 때문에 강성을 유지할 필요성에서 각 아암이 굵어지고, 아암체를 운동시킨 경우의 관성이 커 큰 아암체 구동력이 필요할 뿐만 아니라, 아암체를 정지시킬 때에 고정밀도로 위치 결정하기가 어려웠다.

또한, 후자의 종래예에서는 아암체나 리스트부의 회전 운동 각도를 제한하는 스토퍼가 없기 때문에 리스트부에 부착된 모터나 센서로의 전기 배선, 핑거 선단의 흡착 구멍으로의 진공 배관 등이 과도하게 비틀어져 절단될 가능성도 있고, 가령 회전 운동부에 스토퍼 핀과 스톱 면으로 이루어지는 공지의 스토퍼를 설치하려고 하면 이번에는 360°(1 회전) 미만밖에 회전 운동할 수 없게 되어 로봇 전면측의 수수 작업과 배면측의 수수 작업 등과 같은 방향이 크게 다른 작업을 연속하여 행할 수 없게 된다는 문제가 발생한다.

본 발명은 평판형상물을 반송하는 스카라형 로봇에 관한 것으로, 특히 반도체 웨이퍼, 액정 표시판용 투명 기판, 프린트 배선 기판 등의 평판형상물의 이송, 운반에 사용되는 로봇에 관한 것이다. 또한 본 발명은 그 스카라형 로봇이 장착된 평판형상물의 처리 시스템에도 관한 것이다.

도 1 은 본 발명의 스카라형 로봇의 일 실시예를 배치한 본 발명의 평판형상물의 처리 시스템의 일 실시예로서의 웨이퍼 처리 시스템을 나타내는 일부 절결 사시도이다.

도 2 는 상기 실시예의 스카라형 로봇의 외관을 나타내는 사시도이다.

도 3 은 상기 실시예의 스카라형 로봇의 아암체 및 상측 핑거부의 동작예를 나타내는 평면도이다.

도 4 는 상기 실시예의 스카라형 로봇의 내부 기구를 나타내는 종단면도이다.

도 5A 는 상기 실시예의 스카라형 로봇의 스토퍼의 일례를 나타내는 측면도이다.

도 5B, 도 5C 는 각각 도 5A 의 A-A 선 및 B-B 선을 따른 단면도이다.

도 6 은 상기 스토퍼의 동작을 나타내는 설명도이다.

도 7A 는 상기 스토퍼 대신에 사용할 수 있는 다른 예의 스토퍼를 나타내는 측면도이다.

도 7B, 도 7C, 도 7D 는 각각 도 7A 의 C-C 선, D-D 선 및 E-E 선을 따른 단면도이다.

도 8 은 상기 스토퍼의 동작을 나타내는 설명도이다.

도 9A 는 상기 실시예의 스카라형 로봇의 스토퍼의 다른 예를 나타내는 일부 절결 분해 사시도이다.

도 9B 는 그 스토퍼의 2 개의 볼 받이 링의 일방과 볼을 나타내는 평면도이다.

도 9C 는 그 스토퍼를 나타내는 단면도이다.

도 10A 는 상기 스토퍼 대신에 사용할 수 있는 다른 예의 스토퍼를 나타내는 분해 측면도이다.

도 10B 및 도 10C 는 그 스토퍼를 나타내는 분해 평면도 및 분해 사시도이다.

도 11 은 리스트부를 위한 구동부의 다른 배치예를 나타내는 평면 배치도이다.

도 12A, 도 12B 는 각각 도 11 의 F-F 선 및 G-G 선을 따른 단면도이다.

도 13 은 상기 실시예의 스카라형 로봇의 에지 클램프형 핑거부의 일례를 나타내는 평면 배치도이다.

도 14 는 종래의 스카라형 로봇을 나타내는 평면도이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명의 실시 형태를 실시예에 의해 도면에 기초하여 상세히 설명한다. 먼저 도 1 은 본 발명의 스카라형 로봇의 일 실시예를 배치한 본 발명의 평판형상물의 처리 시스템의 일 실시예로서의 웨이퍼 처리 시스템을 나타내는 일부 절결 사시도이다. 상기 실시예의 스카라형 로봇 (1) 이 설치된 룸은 팬 필터 유닛을 갖는 도시하지 않은 천정이 상측에 형성됨과 동시에, 앞쪽에 도시하지 않은 벽이 형성되어 고청정 영역으로 되어 있다. 그리고, 이 실시예의 처리 시스템의, 도 1 에서는 좌측 벽에는 웨이퍼 (7) 수납용 청정 용기 (3) 가 외측에 배치되는 로드 포트 (2) 가 3 군데에 설치되고, 각 로드 포트 (2) 의 포트 도어 (2a) 는 도면에서는 열려 있다. 또한 안쪽의 벽에 접하여 웨이퍼 위치 결정 장치 (10) 가 설치되어 있다.

도 2 는 상기 실시예의 스카라형 로봇 (1) 의 외관을 나타내는 사시도이다.이 로봇 (1) 은 바닥면에 고정된 기부 (11) 상에 동체 (12) 를 그 기부 (11) 에 대해 회전 운동 가능하게 구비하고, 그 동체 (12) 는 아암체 (14) 의 제 1 아암 (14a) 에 고정된 동체 커버 (12a) 와, 제 1 아암 (14a) 의 기단부에 일체적으로 결합된 동체 프레임 (12b) 을 갖고, 그 제 1 아암 (14a) 의 선단부에는 아암체 (14) 의 제 2 아암 (14b) 의 기단부가 회전 운동 가능하게 연결되어 있다. 그리고 제 2 아암 (14) 의 선단부에는 상측 및 하측의 2 개의 핑거부 (16a,16b) 가 각각 고정된 2 개의 리스트부 (15a,15b) 가 서로 동일한 회전 운동 축선 상에서 회전 운동 가능하게 지지되어 있다. 그리하여 도 1 에서는 이들 핑거부 중 하측 핑거부 (16b) 가 처리 완료된 웨이퍼 (7) 를 수취하기 위해 대기하고, 상측 핑거부 (16a) 가 미처리의 웨이퍼 (7) 를 안쪽의 청정 용기 (3) 로부터 꺼내려 하고 있다.

도 1 에서는 우측 벽의 우측에는 복수의 웨이퍼 처리기 (5) 를 갖는 웨이퍼 처리 장치 (4) 가 배치되고, 도 1 에서는 우측 벽에는 그 웨이퍼 처리 장치 (4) 의, 웨이퍼 (7) 의 반입용 창 (8) 과 반출용 창 (9) 이 설치되어 있고, 이들 반ㆍ입출용 창 (8,9) 의 2 개의 도어 (8a,9a) 는 도면에서는 열려 있다. 그리고 도시한 웨이퍼 처리 장치 (4) 에서는 웨이퍼 처리기 (5) 에서 처리된 웨이퍼 (7) 를 반송기 (6) 가 수취하여 우측 안쪽의 반출용 창 (9) 을 통과하여 삽입되는 로봇 (1) 의 하측 핑거 (16b) 에 건네주기 위해 대기하고 있다. 이 웨이퍼 처리 장치 (4) 는 도시하지 않은 덮개가 부착되고, 상기 팬 필터 유닛으로부터 반입용 창 (9) 및 반출용 창 (8) 을 통해 고청정 공기가 공급되어 내부가 고청정 영역으로 되어 있다. 또 웨이퍼 처리 장치 (4) 에는 로봇 (1) 측으로 공기가 역류하지 않도록 구성하여 다른 팬 필터 유닛을 설치해도 된다.

도 3 은 상기 실시예의 스카라형 로봇 (1) 의 아암체 (14) 및 예컨대 가공이나 처리 전의 웨이퍼 (7) 를 전문으로 다루도록 설정된 상측 핑거부 (16a) 이 동작예를, 하측 핑거부 (16b) 를 리스트부 (15b) 와 함께 생략한 상태에서 나타내는 평면도이고, 도시하는 바와 같이 웨이퍼 (7) 를 탑재한 상측 핑거부 (16a) 는 청정 용기 (3) 의, 로드 포트 (2) 에 연결된 입구면에 대해 수직 방향으로 연재하는 직선 형상 경로와 이것에 이어지는 원호 형상 경로를 조합한 이동 경로 (P) 상을 이동한다. 여기서, 도시하지 않은 하측 핑거부는 예컨대 가공이나 처리 후의 웨이퍼 (7) 를 전문으로 다루도록 설정할 수 있고, 이렇게 하면 처리 장치 (4) 에서의 가공이나 처리전의 웨이퍼 (7) 의 청정도를 보다 높여 가공이나 처리의 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다. 또 여기서는 도시하지 않지만, 상측 핑거부 (16a) 와 하측 핑거부 (16b) 가 각각 웨이퍼 (7) 를 탑재할 때, 일방의 동작 중에 타방이 목적 기기와 간섭하지 않는 각도로 서로 엇갈리게 하도록 동작 프로그램을 짤 필요가 있다.

상기 동작예에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 로봇 (1) 은 핑거부 (16a,16b) 를 이들이 어느 청정 용기 (3) 내에 있는 동안에도 청정 용기 (3) 의 입구면에 대해 수직 방향으로 연재하는 직선 형상의 경로를 따라 이동시킨다. 로봇 (1) 의 경사 전방에 있는 청정 용기 (3) 를 웨이퍼 (7) 를 반출입시키는 목적 기기로 하는 경우에는 리스트부 (15a,15b) 와 아암체 (14) 의 관절부와 동체 (12) 를 적절히 회전 운동시키면서 핑거부 (16a,16b) 나아가서는 웨이퍼 (7) 를 청정 용기 (3) 의 입구면에 대해 수직인 직선 형상 경로와 이것에 이어지는 곡선 형상 경로를 따라 이동시킨다. 중앙의 청정 용기 (3) 를 웨이퍼 (7) 를 반출입시키는 목적 기기로 하는 경우에는 웨이퍼 (7) 를 직선 형상의 경로를 따라 이동시키기만 하면 된다. 이렇게 복수개의 서로 대략 평행한 직선 형상의 경로와, 곡선 형상의 경로를 적절히 조합함으로써 핑거부 (16a,16b) 는 3 개의 청정 용기 (3) 가 놓여진 전면측의 세 위치와, 웨이퍼 처리 장치 (4) 의 반입용 창 (8) 과 반출용 창 (9) 이 설치된 배면측의 두 위치를 목적으로 하여 동작한다.

또 본 발명의 스카라형 로봇은 상기 기술한 실시예와 달리, 핑거부를 1 개만 갖는 것일 수도 있고, 그 경우의 로봇은 상기 기술한 핑거부가 두 실시예에 준하여 동작한다.

도 4 는 도 3 에 나타내는 상기 실시예의 스카라형 로봇 (1) 의 내부 기구를 나타내는 종단면도이다. 기부 (11) 에 고정됨과 동시에 회전 각도 검출용 인코더 (20d) 가 설치된 모터 (17d) 에 의해 구동되어 기부 (11) 에 설치된 볼 나사 (23) 가 회전하면 그 볼 나사 (23) 에 나사식 결합한 볼 너트 (22) 가 승강하고, 그 볼 너트 (22) 에 일체적으로 결합된 기부 (11) 의 승강대 (11b) 를 통해 동체 (12) 로부터 위의 전체 기구가 상하 (Z 축 방향) 이동하고, 그 이동량을 나타내는 신호를 인코더 (20d) 가 출력한다. 기부 (11) 의 승강대 (11b) 의 하면에는 제 1 아암 구동용 모터 (17a) 와 그 회전 각도 검출용 인코더 (20a) 가 고정설치되고, 모터 (17a) 는 복수개의 타이밍 벨트 (19) 와 풀리 (18a) 를 갖는 3 단식 감속 전동 기구를 통해 동체 (12) 및 제 1 아암 (14a) 을 함께 기부 (11) 에 대해 1 회전이상 회전 운동시킬 수 있다.

동체 (12) 의 중심부에 위치하는 풀리의 지지축의 축심은 배선 (31) 을 통과시키기 위해 중공으로 되어 있고, 또한 제 1 아암 (14a) 이 일체적으로 결합된 동체 프레임 (12b) 과 기부 (11) 의 승강대 (11b) 사이에는 롤러 베어링 또는 볼 베어링 (25a) 이 장착됨과 동시에, 도 5 및 도 6 에 나타내는 스토퍼 (21a) 가 설치되고, 그 스토퍼 (21a) 는 기부 (11) 에 대한 제 1 아암 (14a) 의 회전 운동 각도가 2 회전 가까이까지 도달하면 그 이상의 회전 운동을 저지하여 배선 (31) 이 과도하게 비틀어지는 것을 방지한다. 또한, 청정 공기를 동체 커버 (12a) 와 기부 커버 (11a) 사이로부터 도입하여 동체 (12a) 및 기부 (11) 부근의 진애(塵埃)를 기류와 함께 배출하기 위해 기부 (11) 의 저부에는 배기팬 (24) 이 설치되어 있다.

도 5A 는 상기 스토퍼 (21a) 를 나타내는 측면도이고, 도 5B, 도 5C 는 각각 도 5A 의 A-A 선 및 B-B 선을 따른 단면도이고, 그리고 도 6 은 상기 스토퍼 (21a) 의 동작을 나타내는 설명도이다. 이 스토퍼 (21a) 는 90°회전할 수 있다. 여기서는 L 자 형상의 스톱 부재 (40) 와 스톱 핀의 조합에 의해 기부 (11) 에 대한 동체 (12) 의 회전 운동을 2 회전에 약간 미치지 않는 각도에서 저지할 수 있는 것으로, 스톱 부재 (40) 의 회전 운동 위치는 2 개의 센서 (42) 중 어느 것이 센서 도그 (43) 를 검출하였는지에 의해 검지할 수 있다.

즉 이 스토퍼 (21a) 는 둘레 방향으로 90 도 이간시켜 2 개의 축선 방향 홈 (47) 을 형성한 지지축을 L 자의 코너부에 배치하여 회전 운동 가능하게 지지한 L 자 형상의 스톱 부재 (40) 와, 스프링 (45) 에 의해 탄성 지지되어 그 지지축의 축선 방향 홈 (47) 에 끼워맞춰져 스톱 부재 (40) 를 도 6A, 도 6C 에 나타내는 위치에서 유지시키는 스톱 롤러 (46) 를 승강대 (11b) 상에 설치함과 동시에, 동체 프레임 (12b) 에 스톱 핀 (41) 을 하향으로 돌출되게 형성한 구성으로 되어 있고, 도 6A 에 나타내는 바와 같이 스톱 부재 (40) 의 L 자의 내측으로부터 스톱 핀 (41) 이 오면 도 6B 에 나타내는 바와 같이 스톱 부재 (40) 를 쓰러뜨려 동체 프레임 (12b) 은 회전 운동하고, 도 6C 에 나타내는 바와 같이 다시 1 회전해 온 시점에서 스톱 부재 (40) 의 L 자의 외측에 스톱 핀 (41) 이 맞닿아 정지한다.

도 7A 는 상기 L 자형 스토퍼 (21a) 대신에 사용할 수 있는 T 자형 스토퍼를 나타내는 측면도이며, 도 7B, 도 7C, 도 7D 는 각각 도 7A 의 C-C 선, D-D 선 및 E-E 선을 따른 단면도이고, 그리고, 도 8 은 그 T 자형 스토퍼의 동작을 나타내는 설명도이고, 이 스토퍼는 도 8A ∼ 도 8C 에 나타내는 반회전 가까이 회전할 수 있는 T 자형 스톱 부재 (40) 와 스톱 핀 (41) 의 조합에 의해, 3 회전을 약간 미치지 못하는 각도에서 회전 운동을 저지하는 것으로, 스톱 부재 (40) 의 회전 운동 위치는 2 개의 센서 (42) 중 어느 것이 센서 도그 (43) 를 검출하였는지에 의해 검지할 수 있다.

도 4 에 나타내는 바와 같이 제 1 아암 (14a) 의 하부에는 복수의 풀리 (18b) 와 타이밍 벨트 (19) 를 갖는 3 단식 감속 전동 기구 및 벨트 전동 기구를 통해 제 2 아암 (14b) 을 구동하기 위한 모터 (17b) 와 그 회전 각도 검출용 인코더 (20b) 가 고정 설치되고, 또한 제 1 아암 (14a) 과 제 2 아암 (14b) 은 베어링 (25b) 에 의해 회전 가능하게 지지된 풀리 (18b) 의 지지축으로 연결되어 있고, 그럼으로써 모터 (17b) 는 제 1 아암 (14a) 에 대해 제 2 아암 (14b) 을 1 회전 이상 회전 운동시킬 수 있다. 그리고 배선 (31) 을 통과시키기 위해 축심이 중공으로 된 그 지지축에는 스토퍼 (21b) 가 설치되고, 이 스토퍼 (21b) 는 제 1 아암 (14a) 에 대한 제 2 아암 (14b) 의 회전 운동 각도를 2 회전에 약간 미치지 못하는 각도 이하로 제한하여 배선 (31) 이 과도하게 비틀어지는 것을 방지한다.

도 9A 는 상기 스토퍼 (21b) 를 나타내는 일부 절결 분해 사시도이고, 도 9B 는 그 스토퍼 (21b) 의 2 개의 볼 받이 링 (50) 의 일방과 볼 (51) 을 나타내는 평면도이고, 도 9C 는 그 스토퍼 (21b) 를 나타내는 단면도이다. 이 스토퍼 (21b) 는 서로 겹쳐져 있는 2 개의 볼 받이 링 (50) 의 서로 대향하는 평면에, 각각 회전 운동 축선을 중심으로 하는 볼 홈 (50a) 을 형성하고, 이들 볼 홈 (50a) 에 각각 1 군데의 칸막이부 (50b) 를 형성하고, 1 개의 볼 (51) 을 상기 서로 대향하는 볼 홈 (50a) 내에 배치하여 이루어지는 것으로, 이 볼식 스토퍼 (21b) 는 볼 홈 (50a) 내에서 볼 (51) 의 전동에 의해 2 개의 볼 받이 링 (50) 의 2 회전에 약간 미치지 않는 각도의 상대 회전 운동을 허용함과 동시에, 볼 (51) 과 칸막이부 (50b) 가 맞닿음으로써 그 이상의 회전 운동을 저지하고, 상기 배선 (31) 이 비틀어져 절단되지 않도록 한다.

도 10A 는 상기 스토퍼 (21b) 대신에 사용할 수 있는 다른 볼식 스토퍼를 나타내는 분해 측면도이고, 도 10B 및 도 10C 는 그 볼식 스토퍼를 나타내는 분해 평면도 및 분해 사시도이다. 이 스토퍼는 원주 형상의 볼 받이 드럼 (53) 의 외주면에 나선 형상으로 1 회전 이상 4 회전 이하의 소정 회전 운동 각도에 걸쳐 볼홈 (53a) 을 형성하고, 또한 이 볼 받이 드럼 (53) 과 접하는 축받이의 내면에 배치하는 볼 받이 바 (52) 에 상기 4 회전 이하의 소정 회전 운동 각도분의 나선 피치에 상당하는 길이의 세로 홈 형상의 볼 홈 (52a) 을 형성하고, 이들 2 개의 볼 홈 내에 볼 (51) 을 배치하여 이루어지는 것으로, 이 볼식 스토퍼는 세로 홈 형상의 볼 홈 (52a) 에서 위치가 규제되어 나선 형상의 볼 홈 (53a) 내를 전동하는 볼 (51) 이 그 나선 형상의 볼 홈 (53a) 의 단부에 맞닿음으로써, 상기 4 회전 이하의 소정 회전 운동 각도분 이상의 회전 운동을 저지하여 상기 배선 (31) 이 비틀어져 절단되지 않도록 한다. 또 세로 홈 형상의 볼 홈 (52a) 은 축받이에 직접 형성할 수도 있고, 또한 상기와 반대로 나선 형상 홈을 축받이의 내측면에 형성하고, 세로홈을 지지축의 외측면에 형성할 수도 있다.

또한 도 4 에 나타내는 바와 같이 제 2 아암 (14b) 내에는 풀리 (18c,18c') 와 타이밍 벨트 (19c,19c') 를 갖는 2 개의 감속 전동 기구를 통해 2 개의 리스트부 (15a,15b) 를 구동하는 모터 (18c,18c') 가 설치되고, 각각에 인코더 (20c,20c') 가 연결되어 있다. 이 실시예에서는 제 2 아암 (14b) 과 이것에 대해 1 회전 이상 회전 운동할 수 있는 각 리스트부 (15a,15b) 사이에 스토퍼는 없지만, 필요에 따라 상기 각 도시예와 같이 스토퍼를 부착해도 된다.

상측 및 하측 핑거부 (16a,16b) 가 각각 고정된 2 개의 리스트부 (15a,15b) 는 서로 동일한 회전 운동 축선 상에서 볼 베어링 (25c) 에 의해 제 2 아암 (14b) 에 회전 운동 가능하게 지지되고, 상기 2 개의 모터 (17c,17c') 에 의해 구동되어 서로 독립적으로 제 2 아암 (14b) 에 대해 회전 운동한다.

아암체 (14) 및 리스트부 (15a,15b) 를 위한 구동 수단으로서의 상기 모터 (17a,17b,17c,17c',17d) 는 모두 도 4 에 나타내는 바와 같이 로봇 (1) 의 외부에 형성된 통상의 컴퓨터를 내장하는 제어 장치 (13) 로부터 구동 전력을 공급받음과 동시에, 각 모터에 대응하는 인코더 (20a,20b,20c,20c',20d) 로부터의 출력 신호를 제어 장치 (13) 가 받음으로써, 제어 장치 (13) 에 의해 회전 각도가 피드백 제어된다. 그리고, 제어 장치 (13) 는 미리 부여된 프로그램에 기초하여 이들 모터를 작동시켜 상측 및 하측 핑거부 (16a,16b) 를 원하는 경로를 따라 이동시킨다.

또한, 제어 장치 (13) 와 각 모터 및 인코더와의 사이의 배선 (31) 이나 핑거부 (16a,16b) 의 흡착구 (26) 를 위한 도시하지 않은 부압 배관은 상기 기술한 동체 (12) 와 제 1 아암 (14a) 사이에 있는 중공의 축이나 제 1 아암 (14a) 과 제 2 아암 (14b) 사이에 있는 중공의 축을 통과함과 동시에 아암체 (14) 의 회전 운동에 수반하는 신축에 대응할 수 있는 코일 형상의 권선부 등이 형성되어 스토퍼 (21a,21b) 가 허용하는 범위내에서 충분한 길이가 부여되어 있다.

도 11 은 리스트부 (15a,15b) 를 위한 구동부 (구동 수단) 의 다른 배치예를 나타내는 평면 배치도이고, 도 12A, 도 12B 는 각각 도 11 의 F-F 선 및 G-G 선을 따른 단면도이고, 이들은 특히 제 2 아암 (14b) 의 양 단부 간의 중앙부내에 수용되어 있는 2 개의 모터 (17c,17c') 및 2 개의 인코더 (20c,20c') 의 배치를 상세하게 나타내고 있다. 즉, 이 배치예에서는 2 개의 모터 (17c,17c') 와 2 개의 인코더 (20c,20c') 를 제 2 아암 (14b) 의 폭 방향으로 가로로 나열하여 배치하고 있다.

도 13 은 에지 클램프형 핑거부, 즉 웨이퍼 (7) 의 이면에 접촉하지 않고 둘레부를 파지하는 기구를 갖는 핑거부를 나타내는 평면 배치도이고, 리스트부 (15a) 내에는 에어 실린더 (33) 로 구동되고, 또한 스프링 (34) 으로 연결된 한쌍의 웨이퍼 에지 클램프 (32) 가, 웨이퍼 가이드 (35) 에 둘레부를 탑재하고 있는 웨이퍼 (7) 가 미끄러져 떨어지지 않도록 지지한다. 도시예에서는 1 개의 에지 클램프형 핑거부 (16a) 외에 도 2 및 도 11 에 나타내는 바와 같이 이면 접촉형 핑거부 (16b) 를 1 개 구비하고 있지만, 2 개의 핑거부를 구비해도 되고, 상기 에지 클램프형일 수도 있다.

또한, 도 13 에서는 두 갈래로 갈라진 에지 클램프형 핑거 (16a) 의 선단부에 투광기와 수광기의 세트로 이루어지는 투과형 광학 센서로 구성한 매핑 센서 (30) 를 구비하고, 이 매핑 센서 (30) 를 예컨대 청정 용기 (3) 속에 수납된 웨이퍼 (7) 의 유무를 확인하는 등에 이용한다. 매핑 센서 (30) 로서는 그밖에 반사형 광학 센서를 사용해도 되지만, 자기 센서나 접촉형 센서는 전자 부품인 웨이퍼 (7) 에 악영향을 줄 가능성이 있어 바람직하지 않다.

상기 실시예의 로봇 (11) 에 의하면 2 개의 핑거부 (16a,16b) 를 형성함으로써, 한 번에 2 장의 웨이퍼 (7) 를 반송할 수 있도록 되었을 뿐만 아니라, 일방의 핑거부를 처리 전의 웨이퍼 (7) 전용, 타방의 핑거부를 처리 후의 웨이퍼 (7) 전용으로 구별하여 사용할 수 있어 이물의 이동을 보다 고도로 방지할 수 있게 되었다.

또한, 각 아암 (14a,14b) 및 각 핑거부 (16a,16b) 가 독립적으로 동작할 수 있으므로, 가로로 나열한 목적 기기에 대해서도 로봇 (1) 을 그들의 정면으로 가로로 이동시키지 않고 핑거부 (16a,16b) 를 그들의 입구면에 대해 수직 방향으로 삽입할 수 있어 원활하게 평판형상물을 반송할 수 있게 되었다.

또한, 1 회전 이상 회전 운동할 수 있는 회전 운동부 중, 2 개의 리스트부를 제외한 2 군데에 4 회전 이하의 소정 회전 운동 각도 범위에서 회전 운동을 제한할 수 있는 스토퍼 (21a,21b) 를 설치하였기 때문에, 동체 안이나 아암 안을 통과하는 모터류, 인코더, 광학 센서 등으로의 배선 (31) 이나 흡착구 (26) 를 위한 도시하지 않은 부압 배관이 로봇 (1) 의 예측할 수 없는 작동시에 절단되는 것을 확실하게 방지할 수 있게 되었다.

이상, 도시예에 기초하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 기술한 예에 한정되는 것은 아니고, 특허 청구 범위에 기재된 범위 내에서 적절히 변경할 수 있고, 예컨대 반송하는 평판형상물은 웨이퍼 이외의 것일 수도 있다.

발명의 개시

본원 발명자는 상기와 같은 종래의 스카라형 로봇의 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 기부(基部)와, 상기 기부에 수평면 내에서 회전 운동 가능하게 일단부가 연결됨과 동시에 수평 굴신 가능하게 된 2 개의 아암으로 구성된 아암체와, 상기 아암체의 타단부에 수평면 내에서 회전 운동 가능하게 연결됨과 동시에 평판형상물의 유지를 위한 핑거부가 고정된 리스트부와, 상기 아암체 및 리스트부를 위한 구동 수단을 구비하는 평판형상물 반송용 스카라형 로봇에 있어서, 상기 핑거부를 서로 대략 평행한 복수의 대략 직선 형상 경로를 따라 이동시킬 수 있도록, 상기 구동 수단이 상기 리스트부와 상기 아암체를 연결하는 회전 운동부와, 상기 아암체를 굴신시키는 회전 운동부와, 상기 아암체와 상기 기부를 연결하는 회전 운동부를 서로 독립적으로 회전 운동시킬 수 있음과 동시에, 이들 회전 운동부 중 적어도 1 개를 1 회전 이상 회전 운동시킬 수 있고, 상기 1 회전 이상 회전 운동시킬 수 있는 회전 운동부의 회전 운동을 1 회전 이상의 소정 회전 운동 각도로 제한하는 스토퍼를 구비하는 것을 특징으로 하는 스카라형 로봇을 개발하였다.

또, 본 발명의 스카라형 로봇은 상기 리스트부를 2 개 구비하고, 이들 리스트부가 서로 독립적으로 회전 운동 가능하고 또한 서로 동일한 회전 운동 축선 상에 배치될 수도 있고, 또한 상기 아암체의 2 개의 아암 중 상기 리스트부가 연결되어 있는 쪽의 아암 양 단부 간의 부분 내에 그 리스트부를 위한 상기 구동 수단이 장착될 수도 있다.

이러한 본 발명의 스카라형 로봇에 의하면 서로 대략 평행한 복수의 대략 직선 형상 경로를 따라 핑거부를 이동시킬 수 있도록, 구동 수단이 리스트부와 아암체를 연결하는 회전 운동부와, 아암체를 굴신시키는 회전 운동부와, 아암체와 기부를 연결하는 회전 운동부를 서로 독립적으로 회전 운동시킬 수 있음과 동시에, 이들 회전 운동부 중 적어도 1 개를 1 회전 이상 회전 운동시킬 수 있으므로, 아암체를 굴신시키는 회전 운동부 (관절부) 와, 아암체를 기부 및 리스트부에 연결하는 각 회전 운동부에서의 회전 운동을 조합함으로써, 리스트부에 고정되어 평판형상물을 유지하는 핑거부를, 평판형상물을 수납하는 용기, 평판형상물을 가공, 처리, 검사하는 기계, 평판형상물을 위치 결정하는 기계 등의 목적 기기의 정면 입구에 대해 대략 수직 방향으로 이동시킬 수 있다.

또 평판형상물을 탑재하고 있는 상태에서의 핑거부를, 그 평판형상물을 목적 기기의 측면에 접촉하게 하지 않도록 정면 입구에 대해 수직 방향으로 직선 형상으로 이동시키거나, 큰 호를 그리도록 회전시키면서 대략 수직 방향으로 대략 직선 형상으로 이동시키면 되고, 평판형상물을 탑재하지 않은 상태에서 핑거부를 목적 기기에 대해 끼워넣거나 빼내는 방향은 정면 입구에 대해 비스듬한 방향일 수도 있다.

또한, 본 발명의 스카라형 로봇에 의하면 회전 운동부 중 적어도 1 개를 1 회전 이상 회전 운동시킬 수 있도록 함과 동시에, 그 1 회전 이상 회전 운동시킬 수 있는 회전 운동부의 회전 운동을 1 회전 이상의 소정 회전 운동 각도로 제한하는 스토퍼를 구비하는 점에서, 예컨대 웨이퍼의, 청정 용기로부터의 수취, 웨이퍼위치 결정 장치에 대한 건넴과 수취, 웨이퍼 처리 장치에 대한 건넴과 수취, 처리 후의 청정 용기에 대한 건넴 등의 각 동작 사이에 축적되는 각도 보정을 일련의 동작 후에 합쳐서 실시할 수 있고, 특히 핑거부를 복수개 보유하여 복수개의 웨이퍼를 연속적으로 다루는 경우에 유리하다. 이러한 각도 보정을 위해서는 통상 2 회전 가까이까지 회전 운동할 수 있는 것이 바람직하고, 3 회전할 수 있으면 보다 바람직하고, 여유가 있으면 4 회전까지 허용하는 스토퍼로 하면 충분하다.

본 발명에서는 아암체의 일단부를 고정한 동체를 기부에서 지지하고, 동체내에 그 동체를 기부에 대해 회전 운동시키는 구동부와, 그 동체를 기부에 대해 상하 (Z 축 방향) 이동시키는 구동부를 설치하도록 해도 된다.

구동 수단에 사용하는 모터는 제어 장치에 의한 회전 각도 제어를 할 수 있는 모터라면 서보 모터, 스테핑 모터, 다이렉트 드라이브 모터 등 공지된 어떤 모터라도 좋다. 여기서, 회전 각도의 측정 수단으로서 통상, 인코더가 사용되는데, 스테핑 모터의 경우에는 필요가 없다면 사용하지 않아도 된다.

모터의 회전 속도를 낮추기 위한 감속 기구로는 풀리와 타이밍 벨트를 조합한 벨트식 감속기, 내부에 고정 축 기어를 갖는 독립된 감속기, 유성 기어형 감속기, 편심 유성 기어형 감속기 (상품명 하모닉 드라이브 등), 모터와 변속기의 케이스가 동일한 감속기 일체형 모터 등 공지된 기술을 사용할 수 있다. 여기서, 회전 운동축과 동일한 축선 상에 다이렉트 드라이브 모터를 2 단 직결시켜 배치하는 경우에는 감속기의 설치는 필요없다.

반송 대상의 평판형상물 또는 반송선의 목적 기기의 존재나 위치를 확인하기위해, 본 발명의 로봇의 핑거부 또는 리스트부에 센서를 설치해도 되고, 그 센서에는 투과형 광센서, 반사형 센서 등 공지된 것을 사용할 수 있다. 또한 핑거부는 평면 형상이고 그 위에 평판형상물을 탑재하는 것에 한정되지 않고, 평판형상물의 가장자리를 파지하는 에지 클램프형의 것으로 해도 된다.

그리고, 본 발명의 평판형상물의 처리 시스템은 상기 본 발명의 스카라형 로봇이 평판형상물의 반ㆍ입출 장소와, 평판형상물의 처리 장치에 인접하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하고, 이러한 처리 시스템에 의하면 스카라형 로봇이 서로 대략 평행한 복수의 대략 직선 형상 경로 즉 직선 형상 경로나 직선에 가까운 원호 형상 경로를 따라 핑거부를 이동시킬 수 있는 점에서, 웨이퍼 처리 장치나 웨이퍼 카세트 등의 목적 기기로의 웨이퍼의 반입이나 반출시에 로봇이 이들의 정면에 위치하고 있을 필요가 없으므로, 웨이퍼 카세트나 웨이퍼 처리 장치 등이 가로로 일렬로 나열되어 있는 경우라도 이들 열을 따라 궤도를 형성하여 로봇 본체를 가로로 이동시킬 필요가 없고, 그러므로 궤도를 형성하는 비용을 생략할 수 있음과 동시에 로봇이 이동하여 작동할 수 있는 면적이 불필요해져 고가인 청정실내의 로봇의 사용 면적을 적게 할 수 있다.

본 발명의 스카라형 로봇에 의하면 리스트부에 고정되어 평판형상물을 유지하는 핑거부를, 평판형상물을 수납하는 용기, 평판형상물을 가공, 처리, 검사하는 기계, 평판형상물을 위치 결정하는 기계 등의 목적 기기의 정면 입구에 대해 대략 수직 방향으로 이동시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 기부와, 상기 기부에 수평면 내에서 회전 운동 가능하게 일단부가 연결됨과 동시에 수평 굴신(屈伸) 가능하게 된 2 개의 아암으로 구성된 아암체와, 상기 아암체의 타단부에 수평면 내에서 회전 운동 가능하게 연결됨과 동시에 평판형상물의 유지를 위한 핑거부가 고정된 리스트부와, 상기 아암체 및 리스트부를 위한 구동 수단을 구비하는 평판형상물 반송용 스카라형 로봇에 있어서,

   평판형상물을 유지한 상기 핑거부를 서로 대략 평행한 복수의 대략 직선 형상 경로를 따라 이동시킬 수 있도록, 상기 구동 수단이 상기 리스트부와 상기 아암체를 연결하는 회전 운동부와, 상기 아암체를 굴신시키는 회전 운동부와, 상기 아암체와 상기 기부를 연결하는 회전 운동부를 서로 독립적으로 회전 운동시킬 수 있음과 동시에, 이들 회전 운동부 중 적어도 1 개를 1 회전 이상 회전 운동시킬 수 있고,

   상기 1 회전 이상 회전 운동시킬 수 있는 회전 운동부의 회전 운동을 1 회전 이상의 소정 회전 운동 각도로 제한하는 스토퍼를 구비하는 것을 특징으로 하는 스카라형 로봇.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 리스트부를 2 개 구비하고,

   이들 리스트부가 서로 독립적으로 회전 운동 가능하고, 또한 서로 동일한 회전 운동 축선 상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 스카라형 로봇.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 아암체의 2 개의 아암 중 상기 리스트부가 연결되어 있는 쪽의 아암 양 단부 간의 부분 내에 그 리스트부를 위한 상기 구동 수단이 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 스카라형 로봇.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 스카라형 로봇이 평판형상물의 반ㆍ입출 장소와, 평판형상물의 처리 장치에 인접하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 평판형상물의 처리 시스템.