KR20170129901A - 기판 반송 로봇 및 그 엔드 이펙터 - Google Patents

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KR20170129901A
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blade
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히로히코 고토
켄지 스기야마
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카와사키 주코교 카부시키 카이샤
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Abstract

기판 반송 로봇의 엔드 이펙터는, 복수의 블레이드와, 블레이드끼리의 기판 수선방향의 간격이 가변되도록, 블레이드를 지지하는 블레이드 지지부와, 복수의 블레이드 중 적어도 어느 하나를 다른 블레이드에 대하여 기판 수선방향으로 상대적으로 이동시키는 블레이드 구동 장치를 구비한다. 블레이드 각각은, 기판 수선방향 중 어느 한쪽을 향한 제1 주면과, 그 반대 면인 제2 주면과, 제1 주면에 기판을 보유시키는 제1 기판 보유 기구와, 제2 주면에 기판을 보유시키는 제2 기판 보유 기구를 가진다.

Description

기판 반송 로봇 및 그 엔드 이펙터
본 발명은 반도체 기판이나 유리 기판 등의 기판을 반송하는 기판 반송 로봇 및 그 엔드 이펙터에 관한 것이다.
종래, 반도체 디바이스 재료인 반도체 기판이나 액정표시패널 재료인 유리 기판 등의, 박판 형태의 기판을 반송하기 위하여 기판 반송 로봇이 사용되고 있다. 기판 반송 로봇은, 로봇 암과, 로봇 암(arm)의 손목에 장착된 엔드 이펙터(end effector)를 구비하고 있다. 기판을 반송하기 위한 엔드 이펙터는, 예를 들면, 박판 포크(fork) 형상의 블레이드(blade)와, 기판을 블레이드에 보유(保持)하는 기판 보유 기구로 이루어진다.
상기와 같은 기판 반송 로봇은, 예를 들면, 처리실에 기판을 반입하고, 처리된 기판을 처리실로부터 반출하는 작업을 수행한다. 이러한 반송 작업의 일례로서, 세정 처리실로의 기판 반송 작업이 있다. 이 경우에, 하나의 엔드 이펙터에서, 세정 처리실로 반입되는 오염물 부착 기판을 지지하는 부분과, 세정 처리실로부터 반출되는 세정 된 기판을 지지하는 부분이 동일하면, 엔드 이펙터를 매개로 하여 기판에 오염물을 다시 부착시켜버릴 염려가 있다.
이에, 기판 반송 로봇에 대해, 반입시와 반출시에 엔드 이펙터를 구분하여 사용코자 하는 요구가 있다. 이 요구에 부응하기 위하여, 하나의 엔드 이펙터에 복수의 기판을 지지하는 부분을 마련하여, 반입시와 반출시에 기판을 지지하는 부분을 구분하여 사용하는 기술이 종래 제안되어 있다. 특허문헌 1에는, 엔드 이펙터에 제1 흡착 패드와 제2 흡착 패드를 구비하고, 반입시에는 제1 흡착 패드만으로 기판을 흡착하고, 반출시에는 제2 흡착 패드만으로 기판을 흡착하는 것이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 엔드 이펙터에, 둘레에 복수의 기판 보유(holding, 保持) 부를 가지는 회전축을 구비하고, 기판을 처리실로 반입한 후에 회전축을 회전시켜, 반출시에는 반입시와는 다른 보유부로 기판을 보유하도록 하는 것이 기재되어 있다.
일본특허출원공개 평10-316242호 일본특허출원공개 2012-130985호
상기와 같은 기판 반송 로봇에 대해, 한층 더 스루풋(throughput)(단위 시간당 처리능력)을 높일 요구가 있다. 이 요구에 부응하기 위하여, 예를 들면, 로봇의 1사이클 동작으로 복수의 기판을 반송하는 것을 생각할 수 있다.
본 발명은 이상의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 하나의 엔드 이펙터에서, 기판을 지지하는 부분을 구분하여 사용하는 것과, 스루풋을 높이는 것을 양립시킬 수 있는, 기판 반송 로봇 및 그 엔드 이펙터를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 형태에 따른 엔드 이펙터는, 기판 반송 로봇의 로봇 암에 장착되는 엔드 이펙터로서, 복수의 블레이드와, 상기 복수의 블레이드 중 적어도 어느 하나에 보유된 기판의 주면에 수직인 방향을 기판 수선방향이라고 규정할 때, 상기 복수의 블레이드끼리의 상기 기판 수선방향의 간격이 가변 되도록, 상기 복수의 블레이드를 지지하는 블레이드 지지부와, 상기 복수의 블레이드 중 적어도 어느 하나를 다른 블레이드에 대하여 상기 기판 수선방향으로 상대적으로 이동시키는 블레이드 구동 장치를, 구비하며, 상기 복수의 블레이드 각각이, 상기 기판 수선방향 중 어느 한쪽을 향한 제1 주면과, 상기 제1 주면의 반대 면인 제2 주면과, 상기 제1 주면에 기판을 보유시키는 제1 기판 보유 기구와, 상기 제2 주면에 기판을 보유시키는 제2 기판 보유 기구를 가지는 것이다.
또한, 본 발명의 한 형태에 따른 기판 반송 로봇은, 상기 엔드 이펙터와, 상기 엔드 이펙터가 장착된 로봇 암을 구비한 것이다.
본 발명에 의하면, 각 블레이드의 주면으로 기판을 보유할 수 있다. 따라서, 기판 반송 로봇의 1사이클 동작으로 복수의 기판을 반송할 수 있어, 작업의 스루풋을 높일 수가 있다. 또한, 예를 들면, 각 블레이드의 제1 주면으로 청정한 기판을 보유하고, 제2 주면으로 오염된 기판을 보유하는 등, 하나의 핸드에서 기판을 지지하는 부분을 구분하여 사용할 수 있다.
본 발명에 의하면, 하나의 엔드 이펙터에서, 기판을 지지하는 부분을 구분하여 사용하는 것과, 스루풋을 높이는 것을 양립시킬 수 있는, 기판 반송 로봇 및 엔드 이펙터를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 기판 반송 로봇의 전체적인 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는 기판 반송 로봇의 측면도이다.
도 3은 기판 반송 로봇의 제어계통의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 엔드 이펙터의 사시도이다.
도 5는 엔드 이펙터의 블레이드 및 그 주변의 구성을 설명하는 측면도이다.
도 6a는 기판 반송용 엔드 이펙터의 사용형태로서, 2장의 청정한 기판을 반송하는 형태를 설명하는 도면이다.
도 6b는 기판 반송용 엔드 이펙터의 사용형태로서, 2장의 오염된 기판을 반송하는 형태를 설명하는 도면이다.
도 6c는 기판 반송용 엔드 이펙터의 사용형태로서, 청정한 기판과 오염된 기판을 반송하는 형태를 설명하는 도면이다.
도 7은 기판을 위에서 파지할 수 있는 형식의 에지 파지 방식의 기판 보유기구의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8은 변형예 1에 따른 엔드 이펙터의 사시도이다.
도 9는 변형예 1에 따른 엔드 이펙터의 블레이드 및 그 주변의 구성을 설명하는 측면도이다.
도 10a는 변형예 1에 따른 엔드 이펙터의 사용형태로서, 2장의 청정한 기판을 반송하는 형태를 설명하는 도면이다.
도 10b는 변형예 1에 따른 엔드 이펙터의 사용형태로서, 2장의 오염된 기판을 반송하는 형태를 설명하는 도면이다.
도 10c는 변형예 1에 따른 엔드 이펙터의 사용형태로서, 청정한 기판과 오염된 기판을 반송하는 형태를 설명하는 도면이다.
도 11a는 변형예 2에 따른 엔드 이펙터의 블레이드 및 그 주변의 구성을 설명하는 측면도이다.
도 11b는 변형예 2에 따른 엔드 이펙터의 블레이드 및 그 주변의 구성을 설명하는 측면도이다.
도 12a는 변형예 3에 따른 엔드 이펙터의 블레이드 및 그 주변의 구성을 설명하는 측면도이다.
도 12b는 변형예 3에 따른 엔드 이펙터의 블레이드 및 그 주변의 구성을 설명하는 측면도이다.
도 13은 변형예 4에 따른 엔드 이펙터의 블레이드 및 그 주변의 구성을 설명하는 측면도이다.
도 14는 변형예 5에 따른 엔드 이펙터의 블레이드 및 그 주변의 구성을 설명하는 측면도이다.
도 15는 3장의 블레이드의 평면도이다.
다음으로, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 기판 반송 로봇(1)의 전체적인 구성을 나타내는 사시도이고, 도 2는 기판 반송 로봇(1)의 측면도이다. 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 기판 반송 로봇(1)은, 로봇 암(4)과, 로봇 암(4)의 손끝 부분에 장착된 기판 반송용 엔드 이펙터의 일례인 로봇 핸드(5)(이하, 간단히 '핸드(5)'라고 하는 것이다)와, 로봇 암(4)의 동작을 제어하는 컨트롤 유닛(6)을 구비하고 있다. 이하, 기판 반송 로봇(1)의 각 구성요소에 관하여 상세하게 설명한다.
우선, 로봇 암(4)에 관해 설명한다. 본 실시형태에 따른 로봇 암(4)은, 기초대(21)에 지지 된 수평 다관절 형 로봇으로 구성되어 있다. 다만, 로봇 암(4)은 수평 다관절 형 로봇에 한정되지 않고, 수직 다관절 형 로봇이어도 좋다.
로봇 암(4)은, 기초대(21)에 세워 설치된 승강축(40)과, 승강축(40)과 제1 관절(J1)을 통해 연결된 제1 링크(41)와, 제1 링크(41)의 선단부와 제2 관절(J2)을 통해 연결된 제2 링크(42)와, 제2 링크(42)의 선단부와 제3 관절(J3)을 통해 연결된 제3 링크(43)를 구비하고 있다. 제3 링크(43)의 선단부에는, 제4 관절(J4)을 통해 핸드(5)의 블레이드 지지부(44)가 연결되어 있다. 제3 관절(J3), 제3 링크(43) 및 제4 관절(J4)의 상호 결합체에 의해, 로봇 암(4)의 손목이 형성되어 있다.
제1 관절(J1)의 회동축인 제1축(L1), 제2 관절(J2)의 회동축인 제2축(L2), 그리고 제3 관절(J3)의 회동축인 제3축(L3)의, 각 축의 연장방향은 실질적으로 수직방향이다. 또한, 제4 관절(J4)의 회동축인 제4축(L4)의 연장방향은 실질적으로 수평방향이다.
도 3은 기판 반송 로봇(1)의 제어계통의 구성을 나타내는 도면이다. 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 승강축(40)은, 승강 구동 장치(60)에 의해서, 실질적으로 수직방향으로 승강 또는 신축하도록 구동된다. 승강 구동 장치(60)는, 서보 모터(M0), 위치 검출기(E0), 그리고 서보 모터(M0)의 동력을 승강축(40)에 전달하는 동력전달기구(D0) 등으로 구성되어 있다.
제1 ~ 제4 관절(J1 ~ J4)에는, 각 관절(J1 ~ J4)을 그 회동축 주위로 회전시키는 제1 ~ 제4 관절 구동 장치(61 ~ 64)가 설치되어 있다. 관절 구동 장치(61 ~ 64)는, 서보 모터(M1 ~ M4), 위치 검출기(E1 ~ E4), 그리고 서보 모터(M1 ~ M4)의 동력을 대응하는 링크에 전달하는 동력전달기구(D1 ~ D4) 등으로 구성되어 있다. 상기 동력전달기구(D1 ~ D4)는, 예를 들면, 감속기를 구비하는 기어 동력전달기구이다. 상기 각 위치 검출기(E0 ~ E4)는, 예를 들면, 로터리 인코더로 구성되어 있다. 각 서보 모터(M0 ~ M4)는 서로 독립적으로 구동하는 것이 가능하다. 그리고 상기 각 서보 모터(M0 ~ M4)가 구동되면, 상기 각 위치 검출기(E0 ~ E4)에 의해서 상기 각 서보 모터(M0 ~ M4)의 출력축의 회전위치 검출이 수행된다.
로봇 암(4)은, 컨트롤 유닛(6)에 의해 그 동작이 제어되고 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 컨트롤 유닛(6)은, 컨트롤러(30)와, 서보 모터(M0 ~ M4)와 대응한 서보 앰프(A0 ~ A4)를 구비하고 있다. 컨트롤 유닛(6)에서는, 로봇 암(4)의 손목에 장착된 핸드(5)를 임의의 포즈(pose)(공간에서의 위치 및 자세)로 임의의 경로를 따라서 이동시키는 서보 제어가 수행된다.
컨트롤러(30)는, 이른바 '컴퓨터'로서, 예를 들면, 마이크로 컨트롤러, CPU, MPU, PLC, DSP, ASIC 또는 FPGA 등의 연산 처리부와, ROM, RAM 등의 기억부를 가지고 있다(모두 도시하지 않음). 기억부에는, 연산 처리부가 실행할 프로그램, 각종 고정 데이터 등이 기억되어 있다. 또한, 기억부에는, 로봇 암(4)의 동작을 제어하기 위한 교시점(敎示点) 데이터, 로봇 핸드(5)의 형상ㆍ치수에 관한 데이터, 로봇 핸드(5)에 보유된 기판(W)의 형상ㆍ치수에 관한 데이터 등이 격납되어 있다. 컨트롤러(30)에서는, 기억부에 기억된 프로그램 등의 소프트웨어를 연산 처리부가 읽어내어 실행하는 것에 의해, 기판 반송 로봇(1)의 동작을 제어하기 위한 처리가 수행된다. 또한, 컨트롤러(30)는 단일 컴퓨터에 의한 집중제어로 각 처리를 수행하여도 좋고, 복수의 컴퓨터의 협동에 의한 분산제어로 각 처리를 수행하여도 좋다.
컨트롤러(30)는, 위치 검출기(E0 ~ E4) 각각에서 검출된 회전위치와 대응하는 핸드(5)의 포즈(pose)와 기억부에 기억된 교시점 데이터에 기초하여, 소정의 제어시간 후의 목표 포즈를 연산한다. 컨트롤러(30)는, 소정의 제어시간 후에 핸드(5)가 목표 포즈를 이루도록, 서보 앰프(A0 ~ A4)에 제어 지령(위치 지령)을 출력한다. 서보 앰프(A0 ~ A4)에서는, 제어 지령에 기초하여 각 서보 모터(M0 ~ M4)에 대해 구동전력을 공급한다. 이에 따라, 핸드(5)를 원하는 포즈로 움직이게 할 수 있다.
이어서, 기판 반송 로봇(1)의 엔드 이펙터인 핸드(5)에 관하여 상세하게 설명한다. 도 4는 엔드 이펙터의 사시도, 도 5는 엔드 이펙터의 블레이드 및 그 주변의 구성을 설명하는 측면도이다.
도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 핸드(5)는, 블레이드 지지부(44)와, 블레이드 지지부(44)에 지지 된 2장의 블레이드(7, 8)를 구비하고 있다. 2장의 블레이드 중, 하나는 블레이드 지지부(44)에 대해 상대적으로 위치 고정된 고정 블레이드(7)이고, 다른 하나는 블레이드 지지부(44)(및 고정 블레이드(7))에 대해 상대적으로 기판 수선방향(垂線方向)(Z)으로 이동 가능한 가동 블레이드(8)이다. 여기서, 복수의 블레이드(7, 8) 중 적어도 어느 하나에 보유된 기판(W)의 주면(主面)에 수직인 방향을 '기판 수선방향(Z)'이라고 규정한다. 또한, 본 실시형태에서는, 기판 수선방향(Z)은 연직 방향과 실질적으로 일치한다.
고정 블레이드(7)는, 끝이 두 갈래로 갈라진 포크(fork) 형상의 박판 부재이다. 고정 블레이드(7)의 기초단부는 블레이드 기초부(71)에 고정되어 있다. 블레이드 기초부(71)는, 블레이드 지지부(44)에 지지되어 있다.
고정 블레이드(7)의 제1 주면(7A)(도 4, 5에서 상면)에는, 제1 주면(7A)에 기판(W)을 보유하기 위한 제1 기판 보유 기구(7a)가 설치되어 있다. 제1 기판 보유 기구(7a)는 에지(edge) 파지 방식으로, 파지조(把持爪)(74), 푸셔(pusher)(72) 및 제1 푸셔 구동 장치(73) 등으로 구성되어 있다. 또한, 에지 파지 방식의 기판 보유 기구는, 기판(W)의 에지를 몇 곳에서 가압지지하는 것에 의해 블레이드에 기판(W)을 보유시키도록 구성된 것이다. 파지조(74)는, 고정 블레이드(7)의 제1 주면(7A)의 선단부와 기초단부 양쪽에 설치되어 있다. 푸셔(72)는, 고정 블레이드(7)의 상부에 설치되어 있고, 선단부의 파지조(74)를 향해 기판(W)을 가압하도록 구성되어 있다. 푸셔(72)는, 제1 푸셔 구동 장치(73)에 의해서, 고정 블레이드(7)의 기초단부와 선단부를 잇는 방향과 평행한 방향으로 진퇴 이동하게 된다. 제1 푸셔 구동 장치(73)는, 예를 들면, 에어 실린더 등의 액추에이터(actuator)이다.
고정 블레이드(7)의 제2 주면(7B)(도 4, 5에서 하면)에는, 제2 주면(7B)에 기판(W)을 보유시키는 제2 기판 보유 기구(7b)가 설치되어 있다. 제2 기판 보유 기구(7b)는, 감압(減壓) 흡착 방식으로서, 흡착 패드(75) 및 제1 밸브 구동 장치(76) 등으로 구성되어 있다. 또한, 감압 흡착 방식의 기판 보유 기구는, 기판(W)을 고정 블레이드(7)에 흡착시켜 보유하도록 구성된 것이다. 흡착 패드(75)는, 고정 블레이드(7)의 제2 주면(7B)의 선단부와 기초단부 양쪽에 설치되어 있다. 흡착 패드(75)는 도시되지 않은 부압원(負壓原)과 튜브를 통해 접속되어 있고, 흡착 패드(75)에 발생하는 흡인력은, 흡착 패드(75)와 부압원 사이에 설치된 도시되지 않은 밸브가 제1 밸브 구동 장치(76)(도 3 참조)에 의해 개폐 구동됨에 따라 절환된다. 또한, 제1 푸셔 구동 장치(73) 및 제1 밸브 구동 장치(76)의 동작은 컨트롤 유닛(6)에 의해 통제되고 있다(도 3 참조).
또한, 각 흡착 패드(75)는 기판(W)의 주면의 테두리 부분과 접촉하도록 고정 블레이드(7) 상에 배치되는 것이 바람직하다. 블레이드 지지부(44)가 제4축(L4) 주위로 회전하여, 고정 블레이드(7)의 제2 주면(7B)이 아래를 향했을 때, 흡착 패드(75)에 부착되어 있는 오염물질(파티클(particle) 등)이 낙하하더라도, 그것보다 아래쪽에 위치하는 기판(W)의 주면의 테두리 부분을 오염시키는 것만으로 끝나, 오염의 확대를 방지할 수가 있다.
가동 블레이드(8)는, 고정 블레이드(7)의 주위에 설치된 하나 이상의 박판 부재로 이루어지고, 고정 블레이드(7)와 가동 블레이드(8)는 평면에서 바라볼 때 겹치지 않는다. 가동 블레이드(8)의 기초단부는 블레이드 기초부(81)에 고정되어 있다.
블레이드 기초부(81)는, 기판 수선방향(Z)으로의 직동(直動) 기구(88)를 통해 블레이드 지지부(44)에 지지 되어 있다. 이 직동 기구(88)에 의해, 가동 블레이드(8)는, 블레이드 지지부(44) 및 고정 블레이드(7)에 대하여, 기판 수선방향(Z)으로 상대적으로 이동할 수 있다. 본 실시형태에서는, 가동 블레이드(8)는, 가동 블레이드(8)와 실질적으로 동일 평면(하나의 면)을 이루는 위치로부터, 고정 블레이드(7)로부터 소정 거리만큼 기판 수선방향(Z)으로 떨어진 위치까지, 고정 블레이드(7)에 대해 상대적으로 이동할 수 있다. 가동 블레이드(8)와 고정 블레이드(7)가 멀어졌을 때, 고정 블레이드(7)와 가동 블레이드(8)의 기판 수선방향(Z)의 간격은, 일정하여도 좋고, 단계적 또는 무단계적으로 조정 가능하여도 좋다.
가동 블레이드(8)는, 블레이드 구동 장치(87)에 의해서 승강 구동된다. 블레이드 구동 장치(87)는, 예를 들면, 블레이드 기초부(81)와 결합 된 로드(rod)와, 로드를 실린더로부터 진퇴 이동시키는 액추에이터로 구성되어 있다. 블레이드 구동 장치(87)의 동작은, 컨트롤 유닛(6)에 의해서 제어되고 있다(도 3 참조).
가동 블레이드(8)의 제1 주면(8A)(도 4, 5에서 상면)에는, 제1 주면(8A)에 기판(W)을 보유시키기 위한 제1 기판 보유 기구(8a)가 설치되어 있다. 제1 기판 보유 기구(8a)는 에지 파지 방식으로서, 파지조(84), 푸셔(82) 및 제2 푸셔 구동 장치(83) 등으로 구성되어 있다. 파지조(84)는, 가동 블레이드(8)의 제1 주면(8A)의 선단부와 기초단부 양쪽에 설치되어 있다. 푸셔(82)는, 가동 블레이드(8)의 상부에 설치되어 있고, 선단부의 파지조(84)를 향해서 기판(W)을 가압하도록 구성되어 있다. 푸셔(82)는, 제2 푸셔 구동 장치(83)에 의해서, 가동 블레이드(8)의 기초단부와 선단부를 잇는 방향과 평행한 방향으로 진퇴 이동하게 된다. 제2 푸셔 구동 장치(83)는, 예를 들면, 에어 실린더 등의 액추에이터이다. 푸셔(82) 및 제2 푸셔 구동 장치(83)는 블레이드 기초부(81)에 지지 되어 있고, 가동 블레이드(8)와 일체적으로 고정 블레이드(7)에 대해서 승강 이동한다.
가동 블레이드(8)의 제2 주면(8B)(도 4, 5에서 하면)에는, 제2 주면(8B)에 기판(W)을 보유시키는 제2 기판 보유 기구(8b)가 설치되어 있다. 제2 기판 보유 기구(8b)는, 감압 흡착 방식으로서, 흡착 패드(85) 및 제2 밸브 구동 장치(86) 등으로 구성되어 있다. 흡착 패드(85)는, 가동 블레이드(8)의 제2 주면(8B)의 선단부와 기초단부 양쪽에 설치되어 있다. 여기서도, 각 흡착 패드(85)는, 기판(W)의 주면의 테두리 부분과 접촉하도록 가동 블레이드(8) 상에 배치되는 것이 바람직하다. 흡착 패드(85)는, 도시되지 않은 부압원과 튜브를 통해 접속되어 있고, 흡착 패드(85)에 발생하는 흡인력은, 흡착 패드(85)와 부압원 사이에 설치된 도시되지 않은 밸브가 제2 밸브 구동 장치(86)(도 3 참조)에 의해서 개폐 구동됨에 따라 절환된다. 또한, 제2 푸셔 구동 장치(83) 및 제2 밸브 구동 장치(86)의 동작은 컨트롤 유닛(6)에 의해서 제어되고 있다(도 3 참조).
상기 구성의 핸드(5)에서는, 고정 블레이드(7) 및 가동 블레이드(8)의 두 블레이드에서, 제1 및 제2 주면의 양쪽에 기판(W)의 기판 보유 기구가 설치되어 있으며, 각 기판 보유 기구는 독립적으로 동작할 수가 있다.
이어서, 상기 구성의 기판 반송 로봇(1)의 동작에 관하여, 특히, 핸드(5)의 사용형태에 착안하여 설명한다. 도 6a, 도 6b, 도 6c 각 도면은, 엔드 이펙터의 사용형태의 예를 설명하는 도면으로, 도 6a는 2장의 청정한 기판(W0)을 반송하는 형태를 설명하는 도면이고, 도 6b는 2장의 오염된 기판(W1)을 반송하는 형태를 설명하는 도면이며, 도 6c는 청정한 기판(W0)과 오염된 기판(W1)을 반송하는 형태를 설명하는 도면이다.
우선, 도 6a에 나타낸 바와 같이, 기판 반송 로봇(1)으로 2장의 청정한 기판(W0)을 반송할 경우, 핸드(5)의 사용형태의 일례에 관해 설명한다. 이 경우에는, 핸드(5)의 고정 블레이드(7)와 가동 블레이드(8)를 기판 수선방향(Z)으로 간격을 띄운 상태로 만든다. 그리고 고정 블레이드(7)의 제1 주면(7A)과 가동 블레이드(8)의 제1 주면(8A)에 기판(W0)을 올려놓고, 올려놓은 기판(W0)을 제1 기판 보유 기구(7a, 8a)로 보유한다. 고정 블레이드(7)의 제1 주면(7A)과 가동 블레이드(8)의 제1 주면(8A)의 기판 보유 기구(7a, 8a)는, 모두 에지 파지 방식이다. 에지 파지 방식의 기판 보유 기구(7a, 8a)에서는, 청정한 기판(W0)의 주면에 기판 보유 기구의 구성요소나 고정 블레이드(7) 및 가동 블레이드(8) 본체가 접촉하지 않는다.
다음으로, 도 6b에 나타낸 바와 같이, 기판 반송 로봇(1)으로 2장의 오염된 기판(W1)을 반송할 경우, 핸드(5)의 사용형태의 일례에 관하여 설명한다. 이 경우에는, 핸드(5)의 고정 블레이드(7)와 가동 블레이드(8)를 기판 수선방향(Z)으로 간격을 띄운 다음, 블레이드 지지부(44)를 제4축(L4)을 중심으로 실질적으로 180° 회전시킨 상태로 만든다. 즉, 핸드(5)를, 고정 블레이드(7)의 제2 주면(7B)과 가동 블레이드(8)의 제2 주면(8B)을 위로 향한 자세로 만든다.
그리고 고정 블레이드(7)의 제2 주면(7B)과 가동 블레이드(8)의 제2 주면(8B)에 기판(W1)을 올려놓고, 올려놓은 기판(W1)을 각각 기판 보유 기구(7b, 8b)로 보유한다. 고정 블레이드(7)의 제2 주면(7B)과 가동 블레이드(8)의 제2 주면(8B)의 기판 보유 기구(7b, 8b)는 모두 감압 흡착 방식이다. 이 감압 흡착 방식의 기판 보유 기구에서는, 기판(W1)의 주면에 흡착 패드(75, 85)가 접촉하지만, 오염된 기판(W1)은 추후 세정 처리실로 반입되어 세정되는 것으로서, 흡착 패드(75, 85)를 통한 재오염이 있더라도 문제가 되지는 않는다.
또한, 도 6a 및 도 6b에 나타낸 예에서는, 각 블레이드(7, 8)에 한 장의 기판(W)이 보유되어 있으나, 블레이드(7, 8) 중 적어도 어느 하나가 양쪽의 주면에 기판(W)을 보유하여도 좋다. 즉, 2장의 블레이드(7, 8)로는, 최대 4장의 기판(W)을 한번에 보유하여 반송하는 것이 가능하다.
이어서, 도 6c에 나타낸 바와 같이, 기판 반송 로봇(1)으로 청정한 기판(W0)과 오염된 기판(W1)을 반송할 경우, 핸드(5)의 사용형태의 일례에 관하여 설명한다. 이 경우에는, 핸드(5)의 고정 블레이드(7)의 제1 주면(7A)과 가동 블레이드(8)의 제1 주면(8A)이 실질적으로 동일 평면을 형성하도록, 가동 블레이드(8)를 고정 블레이드(7)와 동일한 레벨까지 기판 수선방향(Z)으로 접근시킨 상태로 만든다.
상기와 같이, 고정 블레이드(7)와 가동 블레이드(8)를 마치 한 장의 블레이드로 만들어 사용할 경우에는, 이들 중 어느 한쪽의 기판 보유 기구를 기능 하게 하여도 좋고, 이들 양쪽의 기판 보유 기구를 기능 하게 하여도 좋다.
예를 들어, 고정 블레이드(7)의 제1 주면(7A) 및 가동 블레이드(8)의 제1 주면(8A)에 청정한 기판(W0)을 올려놓고, 고정 블레이드(7)의 제1 기판 보유 기구(7a) 또는/및 가동 블레이드(8)의 제1 기판 보유 기구(8a)로 기판(W0)을 보유한다. 또한, 예를 들어, 고정 블레이드(7)의 제2 기판 보유 기구(7b) 또는/및 가동 블레이드(8)의 제2 기판 보유 기구(8b)로 기판(W1)을 흡착 보유한다. 고정 블레이드(7)의 제2 기판 보유 기구(7b) 및 가동 블레이드(8)의 제2 기판 보유 기구(8b)는 모두 감압 흡착 방식이기 때문에, 핸드(5)가 고정 블레이드(7)의 제2 주면(7B) 및 가동 블레이드(8)의 제2 주면(8B)을 아래를 향하게 한 자세이더라도, 고정 블레이드(7) 및 가동 블레이드(8)의 기판(W1)을 보유시킬 수가 있다.
또한, 상기에서, 핸드(5)에, 먼저, 오염된 기판(W1)을 보유시킨 후, 청정한 기판(W0)을 보유시키도록 하여도 좋다. 또한, 상기에서, 고정 블레이드(7)의 제2 주면(7B)에 오염된 기판(W1)을 올려놓기 전에, 핸드(5)를 제4축(L4)을 중심으로 실질적으로 180° 회전시켜서, 고정 블레이드(7)의 제2 주면(7B)이 위쪽을 향하게 자세 변화시켜도 좋다. 또한, 상기에서, 고정 블레이드(7)의 제1 주면(7A)과, 고정 블레이드(7)의 제2 주면(7B) 양쪽 모두 또는 한쪽으로, 청정한 기판(W0)과 오염된 기판(W1) 중 적어도 어느 하나를 보유하여도 좋다.
상기에서, 각 블레이드(7, 8)에 설치된 에지 파지 방식의 기판 보유 기구는, 기판(W)을 아래에서 파지하는 형식의 것이다. 다만, 블레이드(7, 8)에 설치된 에지 파지 방식의 기판 보유 기구는, 기판(W)을 위에서 파지할 수 있는 형식의 것(기판(W)을 상하 양쪽에서 파지하는 형식을 포함한다)이어도 좋다.
에지 파지 방식의 기판 보유 기구로 기판(W)을 위에서 파지할 때에는, 블레이드(7)에 대한 기판(W)의 기판 수선방향(Z)의 위치는, 기판(W)의 휨이나 교시위치의 편차에 기인하여, 한결같이 결정하기는 어렵다. 따라서, 기판(W)을 위에서 파지할 수 있는 형식의 에지 파지 방식의 기판 보유 기구에서는, 상기와 같은 블레이드(7)에 대한 기판(W)의 기판 수선방향(Z)의 위치 편차를 흡수하기 위해, 기판(W)을 아래에서 파지하는 형식의 에지 파지 방식의 기판 보유 기구와 비교하여 파지조(74)의 기판 수선방향(Z)의 치수가 큰 것이 바람직하다.
도 7은, 기판(W)을 위에서 파지할 수 있는 형식의 에지 파지 방식의 기판 보유 기구의 일례를 나타내는 도면으로서, 푸셔(72)와 선단 측 파지조(74)를 지나는 단면도가 도시되어 있다. 이 도면에 나타낸 모서리 파지 방식의 기판 보유 기구에서는, 블레이드(7) 선단 측에 설치된 파지조(74) 및 푸셔(72)에, 보유된 기판(W)의 에지보다 반지름 방향 내측으로 돌출하는 돌기가 형성되어 있다. 이러한 돌기는, 기판(W)을 보유하고 있는 주면이 아래를 향하는 자세가 되었을 때에 기판(W)이 파지조(74)로부터 탈락하는 것을 방지하기 위한 것이다.
이와 같이, 에지 파지 방식의 기판 보유 기구 중, 특히, 기판(W)을 위에서 파지할 수 있는 형식의 것은, 기판(W)을 아래에서 파지하는 형식의 것과 비교하여, 파지조(74)의 기판 수선방향(Z)의 치수가 커진다. 이에, 블레이드(7)의 주면(7A, 7B) 중 어느 한쪽에 에지 파지 방식의 기판 보유 기구를 채용하고 다른 한쪽에 감압 흡착 방식의 기판 보유 기구를 채용함으로써, 기판 보유 기구를 포함한 블레이드(7, 8)의 두께를 억제할 수 있도록 하고 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 기판 반송 로봇(1)은, 엔드 이펙터와, 엔드 이펙터가 장착된 로봇 암(4)을 구비하고 있다. 엔드 이펙터로서의 핸드(5)는, 복수의 블레이드(7, 8)와, 복수의 블레이드(7, 8)끼리 기판 수선방향(Z)의 간격이 가변 되도록, 복수의 블레이드(7, 8)를 지지하는 블레이드 지지부(44)와, 복수의 블레이드(7, 8) 중 적어도 어느 하나를 다른 블레이드에 대해 기판 수선방향(Z)으로 상대적으로 이동시키는 블레이드 구동 장치(87)를 구비하고 있다.
그리고 복수의 블레이드(7, 8) 각각이, 기판 수선방향(Z) 중 어느 한쪽을 향한 제1 주면(7A, 8A)과, 제1 주면(7A, 8A)의 반대 면인 제2 주면(7B, 8B)과, 제1 주면(7A, 8A)에 기판(W)을 보유시키는 제1 기판 보유 기구(7a, 8a)와, 그리고 제2 주면(7B, 8B)에 기판(W)을 보유시키는 제2 기판 보유 기구(7b, 8b)를 가진다.
상기 기판 반송 로봇(1) 및 그 핸드(5)에 의하면, 각 블레이드(7, 8)의 주면으로 기판(W)을 보유할 수 있다. 따라서, 로봇(1)의 1사이클 동작으로 복수의 기판(W)을 반송할 수 있어, 작업의 스루풋을 높일 수가 있다. 또한, 예를 들면, 각 블레이드(7, 8)의 제1 주면(7A, 8A)으로 청정한 기판(W0)을 보유하고, 제2 주면(7B, 8B)으로 오염된 기판(W1)을 보유하는 등, 하나의 핸드(5)에서 기판(W)을 지지하는 부분을 구분하여 사용할 수가 있다.
상기 실시형태에 따른 기판 반송 로봇(1) 및 그 핸드(5)에서는, 제1 기판 보유 기구(7a, 8a)와 제2 기판 보유 기구(7b, 8b) 중 어느 하나가 기판(W)의 에지를 파지하는 복수의 조(74, 84)와 푸셔(72, 82)를 포함하는 에지 파지 방식이며, 제1 기판 보유 기구(7a, 8a)와 제2 기판 보유 기구(7b, 8b) 중 다른 하나가 기판(W)의 주면을 흡착하는 적어도 하나의 흡착 패드(75, 85)를 포함하는 감압 흡착 방식이다.
더 구체적으로는, 상기 실시형태에서는, 제1 주면(7A, 8A)이 정상상태에서 위를 향하는 면이고, 제1 기판 보유 기구(7a, 8a)가 에지 파지 방식이며, 제2 기판 보유 기구(7b, 8b)가 감압 흡착 방식이다.
상기와 같이, 각 블레이드(7, 8)의 양쪽 주면에 상이한 방식의 기판 보유 기구가 채용되어 있기 때문에, 블레이드(7, 8)의 두께를 억제할 수 있게 된다. 예를 들면, 복수의 기판(W)이 소정 간격으로 적층된 상태로 격납된 케이스(카세트(cassette))에 기판(W)을 출입시키기 위해, 한 장의 블레이드 및 이것에 설치된 기판 보유 기구의 두께는, 좁은 상기 소정 간격에 잘 들어가는 크기일 것이 요구된다. 이에, 블레이드(7, 8) 중 적어도 어느 한쪽 주면의 기판 보유 기구로서 감압 흡착 방식을 채용함으로써, 블레이드(7, 8)의 양쪽의 주면에 에지 파지 방식을 설치할 경우와 비교하여, 기판 보유 기구를 포함한 블레이드(7, 8)의 두께를 억제하는 것을 가능케 하고 있다.
특히, 본 실시형태에 따른 기판 반송 로봇(1)은, 로봇 암(4)이, 블레이드(7, 8)의 제1 주면(7A, 8A)이 기판 수선방향(Z) 중 다른 한쪽을 향하도록, 핸드(5)의 적어도 일부분을 회전시키는 회전축(제4축(L4))을 가진다. 상기 실시형태에서는 이 회전축(제4축(L4))은 로봇 암(4)에 설치되어 있으나, 핸드(5)에 설치되어 있어도 좋다. 이와 같이 블레이드(7, 8)가 제4축(L4) 주위로 회전함으로써, 아래를 향한 주면으로도 기판(W)을 보유할 수 있도록, 기판 보유 기구로서 에지 파지 방식 또는/및 감압 흡착 방식이 채용되는 것이 바람직하다.
[변형예 1]
다음, 상기 실시형태의 변형예 1을 설명한다. 도 8은 변형예 1에 따른 엔드 이펙터의 사시도이고, 도 9는 변형예 1에 따른 엔드 이펙터의 블레이드 및 그 주변의 구성을 설명하는 측면도이다. 또한, 본 변형예의 설명에서는, 전술한 실시형태와 동일 또는 유사한 부재에는 도면에 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략할 경우가 있다.
도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 변형예 1에 따른 엔드 이펙터인 핸드(5)(5A)는, 고정 블레이드(7)와 가동 블레이드(8)의 2장의 블레이드를 가지고 있다. 고정 블레이드(7)와 가동 블레이드(8) 각각은, 기판 수선방향(Z) 중 어느 한쪽을 향한 제1 주면(7A, 8A)과, 제1 주면(7A, 8A)의 반대 면인 제2 주면(7B, 8B)과, 제1 주면(7A, 8A)에 기판(W)을 보유시키는 제1 기판 보유 기구(7a, 8a)와, 제2 주면(7B, 8B)에 기판(W)을 보유시키는 제2 기판 보유 기구(7b, 8b)를 가진다. 고정 블레이드(7)의 제1 기판 보유 기구(7a)가 감압 흡착 방식이고, 제2 기판 보유 기구(7b)가 에지 파지 방식이다. 가동 블레이드(8)의 제1 기판 보유 기구(8a)가 에지 파지 방식이고, 제2 기판 보유 기구(8b)가 감압 흡착 방식이다.
즉, 변형예 1에 따른 엔드 이펙터인 핸드(5A)는, 고정 블레이드(7)의 제1 주면(7A)에 감압 흡착 방식의 제1 기판 보유 기구(7a)가 설치되어 있고, 고정 블레이드(7)의 제2 주면(7B)에 에지 파지 방식의 제2 기판 보유 기구(7b)가 설치되어있는 점에서, 전술한 실시형태에 따른 핸드(5)와 차이가 있다. 상기 차이점을 제외하고, 변형예 1에 따른 핸드(5A)의 구성은 전술한 본 실시형태에 따른 기판 반송 로봇(1)의 핸드(5)와 실질적으로 동일하다.
이어서, 상기 구성의 기판 반송 로봇(1)의 동작에 관하여, 특히, 핸드(5A)의 사용형태에 착안하여 설명한다. 도 10a, 도 10b, 도 10c 각각의 도면은 변형예 1에 따른 엔드 이펙터의 사용형태를 설명하는 도면으로서, 도 10a는 2장의 청정한 기판(W0)을 반송하는 형태를 설명하는 도면이고, 도 10b는 2장의 오염된 기판(W1)을 반송하는 형태를 설명하는 도면이며, 도 10c는 청정한 기판(W0)과 오염된 기판(W1)을 반송하는 형태를 설명하는 도면이다.
우선, 도 10a에 나타낸 바와 같이, 기판 반송 로봇(1)으로 2장의 청정한 기판(W0)을 반송할 경우의, 핸드(5A)의 사용형태의 일례에 관하여 설명한다. 이 경우에는, 핸드(5A)의 고정 블레이드(7)와 가동 블레이드(8)를 기판 수선방향(Z)으로 간격을 띄운 상태로 만든다. 그리고 가동 블레이드(8)의 제1 주면(8A)에 기판(W0)을 올려놓고, 올려놓은 기판(W0)을 기판 보유 기구(8a)로 보유한다. 이어서, 핸드(5A)를 제4축(L4)을 중심으로 실질적으로 180° 회전시킨다. 그러면, 핸드(5A)는, 고정 블레이드(7)의 제2 주면(7B)이 위를 향한 자세가 된다. 그리고 고정 블레이드(7)의 제2 주면(7B)에 기판(W0)을 올려놓고, 올려놓은 기판(W0)을 기판 보유 기구(7b)로 보유한다.
다음으로, 도 10b에 나타낸 바와 같이, 기판 반송 로봇(1)으로 2장의 오염된 기판(W1)을 반송할 경우의, 핸드(5A)의 사용형태의 일례에 관하여 설명한다. 이 경우에는, 핸드(5A)의 고정 블레이드(7)와 가동 블레이드(8)를 기판 수선방향(Z)으로 간격을 띄운 상태로 만든다. 그리고 고정 블레이드(7)의 제1 주면(7A)에 기판(W1)을 올려놓고, 올려놓은 기판(W1)을 기판 보유 기구(7a)로 보유한다. 이어서, 핸드(5A)를 제4축(L4)을 중심으로 실질적으로 180° 회전시킨 상태로 만든다. 이에 따라, 핸드(5A)는, 고정 블레이드(7)의 제2 주면(7B)이 위를 향한 자세가 된다. 그리고 가동 블레이드(8)의 위를 향한 제2 주면(8B)에 기판(W1)을 올려놓고, 올려놓은 기판(W1)을 기판 보유 기구(8b)로 보유한다.
이어서, 도 10c에 나타낸 바와 같이, 기판 반송 로봇(1)으로 청정한 기판(W0)과 오염된 기판(W1)을 반송할 경우의, 핸드(5A)의 사용형태의 일례에 관하여 설명한다. 이 경우에는, 핸드(5A)의 고정 블레이드(7)의 제1 주면(7A)과 가동 블레이드(8)의 제1 주면(8A)이 실질적으로 동일한 평면을 형성하도록, 가동 블레이드(8)가 고정 블레이드(7)와 동일한 레벨까지 기판 수선방향(Z)으로 접근한 상태로 한다.
그리고 고정 블레이드(7)의 제1 주면(7A) 및 가동 블레이드(8)의 제1 주면(8A)에 청정한 기판(W0)을 올려놓고, 고정 블레이드(7)의 제1 주면(7A) 및 가동 블레이드(8)의 제1 주면(8A) 중 적어도 어느 한쪽에 설치된 기판 보유 기구로 기판(W0)을 보유한다. 여기서, 보유되는 것이 청정한 기판(W0)이기 때문에, 에지 파지 방식의 기판 보유 기구인 가동 블레이드(8)의 제1 기판 보유 기구(8a)를 선택적으로 사용하는 것이 바람직하다. 이어서, 고정 블레이드(7)의 제2 주면(7B) 및 가동 블레이드(8)의 제2 주면(8B)에 기판(W1)을 보유한다. 여기서, 보유되는 것이 오염된 기판(W1)이기 때문에, 감압 흡착 방식의 기판 보유 기구인 가동 블레이드(8)의 제2 주면(8B)의 기판 보유 기구를 선택적으로 사용하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 핸드(5A)를 제4축(L4) 주위로 회전시키지 않고, 고정 블레이드(7)의 제2 주면(7B) 및 가동 블레이드(8)의 제2 주면(8B)에 기판(W)을 보유시킬 수가 있다.
이상 설명한 바와 같이, 변형예 1에 따른 핸드(5A)에서는, 복수의 블레이드(7, 8)가 기판 수선방향(Z)으로 간격을 벌렸을 때, 기판 수선방향(Z)으로 인접하는 한 쌍의 블레이드(7, 8) 중 어느 한쪽의 블레이드(7)의 제1 기판 보유 기구(7a)가 에지 파지 방식이고, 한 쌍의 블레이드 중 다른 한쪽의 블레이드(8)의 제1 기판 보유 기구(8a)가 감압 흡착 방식이다. 그리고 한 쌍의 블레이드(7, 8) 중 어느 한쪽의 블레이드(7)의 제2 기판 보유 기구(7b)가 감압 흡착 방식이고, 한 쌍의 블레이드 중 다른 한쪽의 블레이드(8)의 제2 기판 보유 기구(8b)가 에지 파지 방식이다.
상기 구성에서는, 기판 수선방향(Z)으로 인접한 한 쌍의 블레이드(7, 8) 사이에서는, 에지 파지 방식 또는 감압 흡착 방식으로 기판(W)이 보유되게 된다. 이에 따라, 예를 들면, 한 쌍의 블레이드(7, 8)의 기판 수선방향(Z)의 내측으로 2장의 오염된 기판(W1)을 보유하고, 한 쌍의 블레이드(7, 8)의 기판 수선방향(Z)의 외측으로 2장의 청정한 기판(W0)을 보유할 수 있다. 이와 같이 사용함에 따라, 오염된 기판(W1)으로부터 떨어진 오염물질 등에 의해서 청정한 기판(W0)이 다시 오염되는 것을 방지할 수 있다.
[변형예 2]
다음으로, 상기 실시형태의 변형예 2를 설명한다. 도 11a 및 도 11b는 변형예 2에 따른 엔드 이펙터의 블레이드 및 그 주변의 구성을 설명하는 측면도이다. 또한, 본 변형예 설명에서는, 전술한 실시형태와 동일 또는 유사한 부재에는 도면에 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략할 경우가 있다.
도 11a 및 도 11b에 나타낸 바와 같이, 변형예 2에 따른 엔드 이펙터인 핸드(5)(5B, 5B')는, 고정 블레이드(7)와 가동 블레이드(8)의 2장의 블레이드를 가지고 있다. 그리고 고정 블레이드(7)와 가동 블레이드(8) 각각은, 기판 수선방향(Z) 중 어느 한쪽을 향한 제1 주면(7A, 8A)과, 제1 주면(7A, 8A)의 반대 면인 제2 주면(7B, 8B)과, 제1 주면(7A, 8A)에 기판(W)을 보유시키는 제1 기판 보유 기구(7a, 8a)와, 제2 주면(7B, 8B)에 기판(W)을 보유시키는 제2 기판 보유 기구(7b, 8b)를 가진다. 여기서, 제1 주면(7A, 8A)은 정상상태에서 위를 향하는 면이고, 제1 기판 보유 기구(7a, 8a)는 마찰 방식이며, 제2 기판 보유 기구(7b, 8b)는 감압 흡착 방식 또는 에지 파지 방식이다. 도 11a에 나타낸 핸드(5)(5B)의 제2 기판 보유 기구(7b, 8b)는 감압 흡착 방식이며, 도 11b에 나타낸 핸드(5)(5B')의 제2 기판 보유 기구(7b, 8b)는 에지 파지 방식이다. 마찰 방식의 기판 보유 기구는, 기판(W)의 주면 과의 사이에 마찰을 발생시키는 적어도 하나의 마찰 패드(95)를 포함하여 구성된다. 본 변형예에서는, 각 블레이드(7, 8)의 제1 주면(7A, 8A)의 선단부와 기초단부 각각에 마찰 패드(95)가 설치되어 있다.
즉, 변형예 2에 따른 핸드(5B)는, 전술한 실시형태에 따른 핸드(5)에 비해, 제1 기판 보유 기구(7a, 8a) 및 제2 기판 보유 기구(7b, 8b)의 방식이 차이가 있다. 상기 차이점을 제외하고, 변형예 2에 따른 핸드(5B)의 구성은 전술한 실시형태에 따른 기판 반송 로봇(1)의 핸드(5)와 실질적으로 동일하다.
[변형예 3]
다음으로, 상기 실시형태의 변형예 3을 설명한다. 도 12a 및 도 12b는 변형예 3에 따른 엔드 이펙터의 블레이드 및 그 주변의 구성을 설명하는 측면도이다. 또한, 본 변형예의 설명에서는, 전술한 실시형태와 동일 또는 유사한 부재는 도면에 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략하 경우가 있다.
도 12a 및 도 12b에 나타낸 바와 같이, 변형예 3에 따른 엔드 이펙터인 핸드(5)(5C, 5C')는, 고정 블레이드(7)와 가동 블레이드(8)의 2장의 블레이드를 가지고 있다. 그리고 고정 블레이드(7)와 가동 블레이드(8) 각각은, 기판 수선방향(Z) 중 어느 한쪽을 향한 제1 주면(7A, 8A)과, 제1 주면(7A, 8A)의 반대 면인 제2 주면(7B, 8B)과, 제1 주면(7A, 8A)에 기판(W)을 보유시키는 제1 기판 보유 기구(7a, 8a)와, 제2 주면(7B, 8B)에 기판(W)을 보유시키는 제2 기판 보유 기구(7b, 8b)를 가진다. 여기서, 제1 주면(7A, 8A)은, 정상상태에서 위를 향하는 면이고, 제1 기판 보유 기구(7a, 8a)는 끼워 맞춤 방식이며, 제2 기판 보유 기구(7b, 8b)는 감압 흡착 방식 또는 에지 파지 방식이다. 도 12a에 나타낸 핸드(5)(5C)의 제2 기판 보유 기구(7b, 8b)는 감압 흡착 방식이며, 도 12b에 나타낸 핸드(5)(5C')의 제2 기판 보유 기구(7b, 8b)는 에지 파지 방식이다. 끼워 맞춤 방식의 기판 보유 기구는, 기판(W)이 끼워 맞춰지는 적어도 하나의 오목부 형성체(96)를 포함하여 구성된다. 오목부 형성체(96)에 의해 블레이드(7, 8)의 주면에 오목부가 형성되어 있으며, 이 오목부에 기판(W)이 끼워짐에 따라, 기판(W)이 블레이드에 보유된다. 본 변형예에서는, 고정 블레이드(7) 및 가동 블레이드(8)의 제1 주면(7A, 8A)의 선단부와 기초단부 각각에 오목부 형성체(96)가 설치되어 있다.
즉, 변형예 3에 따른 핸드(5C, 5C')는, 전술한 실시형태에 따른 핸드(5)에 비해, 제1 기판 보유 기구(7a, 8a) 및 제2 기판 보유 기구(7b, 8b)의 방식이 차이가 있다. 상기 차이점을 제외하고, 변형예 3에 따른 핸드(5C, 5C')의 구성은 전술한 실시형태에 따른 기판 반송 로봇(1)의 핸드(5)와 실질적으로 동일하다.
상기 변형예 2 및 변형예 3에 따른 핸드(5B, 5B', 5C, 5C')에서는, 각 블레이드(7, 8)의 제1 주면(7A, 8A)에 기판(W)을 올려놓은 채, 핸드(5)를 제4축(L4) 주위로 회전시킬 수는 없지만, 제1 주면(7A, 8A)에 기판(W)을 얹지 않고서 핸드(5)를 제4축(L4) 주위로 회전시킴으로써, 각 블레이드(7, 8)의 양쪽 주면을 기판(W)의 반송을 위해 이용할 수가 있다. 그리고 마찰 방식 및 끼워 맞춤 방식의 기판 보유 기구는, 에지 파지 방식과 비교하여 구조가 간단하면서 기판 수선방향(Z)의 두께를 억제하는 것이 가능하다. 따라서, 기판 보유 기구를 포함하는 블레이드의 두께를 억제할 수가 있게 된다.
[변형예 4]
다음으로, 상기 실시형태의 변형예 4를 설명한다. 도 13은 변형예 4에 따른 엔드 이펙터의 블레이드 및 그 주변의 구성을 설명하는 측면도이다. 또한, 본 변형예의 설명에서는, 전술한 실시형태와 동일 또는 유사한 부재에는 도면에 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략할 경우가 있다.
도 13에 나타낸 바와 같이, 변형예 4에 따른 엔드 이펙터인 핸드(5)(5D)는, 고정 블레이드(7)와 가동 블레이드(8)의 2장의 블레이드를 가지고 있다. 그리고 고정 블레이드(7)와 가동 블레이드(8) 각각은, 기판 수선방향(Z) 중 어느 한쪽을 향한 제1 주면(7A, 8A)과, 제1 주면(7A, 8A)의 반대 면인 제2 주면(7B, 8B)과, 제1 주면(7A, 8A)에 기판(W)을 보유시키는 제1 기판 보유 기구(7a, 8a)와, 제2 주면(7B, 8B)에 기판(W)을 보유시키는 제2 기판 보유 기구(7b, 8b)를 가진다. 여기서, 제1 주면(7A, 8A)은, 위를 향하는 면이고, 제1 기판 보유 기구(7a, 8a)는 감압 흡착 방식이며, 제2 기판 보유 기구(7b, 8b)는 에지 파지 방식이다. 제2 기판 보유 기구(7b, 8b)는, 기판(W)을 위에서 파지할 수 있는 형식의 에지 파지 방식의 기판 보유 기구인 것이 바람직하다.
변형예 4에 따른 핸드(5D)는, 전술한 실시형태에 따른 핸드(5)에 비해, 제1 기판 보유 기구(7a, 8a)가 감압 흡착 방식이고, 제2 기판 보유 기구(7b, 8b)가 에지 파지 방식이라는 점에서 차이가 있다. 상기 차이점을 제외하고, 변형예 4에 따른 핸드(5D)의 구성은 전술한 실시형태에 따른 기판 반송 로봇(1)의 핸드(5)와 실질적으로 동일하다.
[변형예 5]
다음으로, 상기 실시형태의 변형예 5를 설명한다. 도 14는 변형예 5에 따른 엔드 이펙터의 블레이드 및 그 주변의 구성을 설명하는 측면도이다. 또한, 본 변형예의 설명에서는, 전술한 실시형태와 동일 또는 유사한 부재는 도면에 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략할 경우가 있다.
도 14에 나타낸 바와 같이, 변형예 5에 따른 엔드 이펙터인 핸드(5)(5E)는, 고정 블레이드(7)와 가동 블레이드(8)의 2장의 블레이드를 가지고 있다. 그리고 고정 블레이드(7)와 가동 블레이드(8) 각각은, 기판 수선방향(Z) 중 어느 한쪽을 향한 제1 주면(7A, 8A)과, 제1 주면(7A, 8A)의 반대 면인 제2 주면(7B, 8B)과, 제1 주면(7A, 8A)에 기판(W)을 보유시키는 제1 기판 보유 기구(7a, 8a)와, 제2 주면(7B, 8B)에 기판(W)을 보유시키는 제2 기판 보유 기구(7b, 8b)를 가진다. 여기서, 제1 기판 보유 기구(7a, 8a)와 제2 기판 보유 기구(7b, 8b)가 모두, 기판(W)의 주면을 흡착하는 적어도 하나의 흡착 패드(75, 85)를 포함하는 감압 흡착 방식의 기판 보유 기구이다.
변형예 5에 따른 핸드(5E)는, 전술한 실시형태에 따른 핸드(5)에 비해, 제1 기판 보유 기구(7a, 8a)가 감압 흡착 방식이라는 점에서 차이가 있다. 상기 차이점을 제외하고, 변형예 5에 따른 핸드(5E)의 구성은 전술한 실시형태에 따른 기판 반송 로봇(1)의 핸드(5)와 실질적으로 동일하다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시형태(및 변형예)를 설명하였지만, 상기 구성은 예를 들어 아래와 같이 변경할 수 있다.
상기 실시형태의 설명에서는, 고정 블레이드(7)와 가동 블레이드(8)의 2장의 블레이드를 구비하고 있지만, 3장 이상의 복수의 블레이드를 구비하고 있어도 좋다. 도 15에서는, 핸드(5)가 3장의 블레이드를 구비할 때의, 각 블레이드의 평면도이다. 이 도면에 나타낸 예에서는, 고정 블레이드(7)와, 고정 블레이드(7)의 외측에 설치된 제1 가동 블레이드(8)와, 제1 가동 블레이드(8)의 외측에 설치된 제2 가동 블레이드(8')의, 3장의 블레이드가 핸드(5)에 설치된다. 제2 가동 블레이드(8')에 대해 제1 가동 블레이드(8) 및 고정 블레이드(7)가 다중 상자 모양으로 이루어져 있고, 각 블레이드를 기판 수선방향(Z)에서 바라볼 때 서로 겹치지 않도록 형성되어 있다. 즉, 복수의 블레이드를 기판 수선방향(Z)에서 바라볼 때, 가장 외측에 위치하는 블레이드의 안쪽에 적어도 하나의 다른 블레이드가 들어가도록, 복수의 블레이드가 다중 상자 형상을 가지고 있다.
이에 따라, 각 블레이드를 기판 수선방향(Z)으로 간격을 띄워 사용하면 기판 반송 로봇(1)의 1사이클 동작으로 복수의 기판(W)을 반송하는 것이 가능해져, 스루풋을 향상시킬 수가 있다. 그리고 복수의 블레이드에 의해 하나의 평면이 형성되도록, 복수의 블레이드를 기판 수선방향(Z)으로 접근시켜 사용하면, 마치 한 장인 것처럼 블레이드의 두께를 억제할 수가 있다.
또한, 상기 실시형태의 설명에서는, 외측의 블레이드를 가동 블레이드(8)로 하고, 내측의 블레이드를 고정 블레이드(7)로 하였지만, 이것과는 반대로 내측의 블레이드를 가동 블레이드로 하고, 외측의 블레이드를 고정 블레이드로 하여도 좋다. 혹은, 2장의 블레이드가 모두 가동 블레이드여도 좋다. 요컨대, 핸드(5)가, 복수의 블레이드 사이의 기판 수선방향(Z)의 간격을 변경할 수 있는 구성을 갖추고 있으면 좋다.
또한, 상기 실시형태의 설명에서는, 고정 블레이드(7)와 가동 블레이드(8)가 기판 수선방향(Z)으로 접근한 상태에서, 고정 블레이드(7)의 제1 주면(7A)과 가동 블레이드(8)의 제1 주면(8A)이 실질적으로 하나의 면을 이루도록(즉, 동일 평면을 형성하도록) 하였으나, 이처럼 블레이드가 접근한 상태에서 두 블레이드(7, 8) 전체의 실질적인 기판 수선방향(Z)의 두께가, 소정의 크기(예를 들면, 기판(W)을 수용하는 카세트의 피치)보다 작아지도록 하면, 반드시 실질적으로 하나의 면을 이루지 않아도 좋다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시형태 및 그 변형예를 설명하였다. 상기 설명으로부터, 통상의 기술자에게는, 본 발명의 다양한 개량이나 다른 실시형태가 자명하다. 따라서, 상기 설명은, 예시로서만 해석되어야 하며, 본 발명을 실행할 최선의 형태를 통상의 기술자에게 교시할 목적으로 제공된 것이다. 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않고, 그 구조 및/또는 기능의 상세한 내용을 실질적으로 변경할 수 있다.
1: 기판 반송 로봇 4: 로봇 암(arm)
5, 5A ~ 5E: 로봇 핸드(hand(end effector) 6: 컨트롤 유닛
7: 고정 블레이드(blade) 7A: 제1 주면(主面)
7B: 제2 주면
7a: 제1 기판 보유(holding, 保持) 기구
7b: 제2 기판 보유 기구
8: 가동 블레이드 8A: 제1 주면
8B: 제2 주면 8a: 제1 기판 보유 기구
8b: 제2 기판 보유 기구
21: 기초대 30: 컨트롤러
40: 승강축 41 ~ 43: 링크
44: 블레이드 지지부 60: 승강 구동 장치
61 ~ 64: 관절 구동 장치 71, 81: 블레이드 기초부
72, 82: 푸셔(pusher) 73, 83: 푸셔 구동 장치
74, 84: 파지조(把持爪) 75, 85: 흡착 패드(pad)
76, 86: 밸브 구동 장치 87: 블레이드 구동 장치
88: 직동(直動) 기구 95: 마찰 패드
96: 오목부 형성체
A0 ~ A4: 서보 앰프(servo amplifier) D0 ~ D4: 동력전달기구
E0 ~ E4: 위치 검출기 J1 ~ J4: 관절
L1 ~ L4: 축 M0 ~ M4: 서보 모터
W, W0, W1: 기판 Z: 기판 수선(垂線) 방향

Claims (10)

  1. 기판 반송 로봇의 로봇 암에 장착되는 엔드 이펙터로서,
    복수의 블레이드와,
    상기 복수의 블레이드 중 하나 이상에 보유된 기판의 주면에 수직인 방향을 기판 수선방향이라고 규정할 때, 상기 복수의 블레이드 사이의 상기 기판 수선방향의 간격이 가변되도록, 상기 복수의 블레이드를 지지하는 블레이드 지지부와,
    상기 복수의 블레이드 중 하나 이상을 다른 블레이드에 대하여 상기 기판 수선방향으로 상대적으로 이동시키는 블레이드 구동 장치를 구비하며,
    상기 복수의 블레이드 각각이, 상기 기판 수선방향 중 어느 한쪽을 향한 제1 주면, 상기 제1 주면의 반대면인 제2 주면, 상기 제1 주면에 기판을 보유시키는 제1 기판 보유 기구, 및 상기 제2 주면에 기판을 보유시키는 제2 기판 보유 기구를 가지는 것을 특징으로 하는 엔드 이펙터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판 보유 기구와 상기 제2 기판 보유 기구 중 어느 하나가, 기판의 에지를 파지하는 복수의 조와 푸셔를 포함하는 에지 파지 방식의 기판 보유 기구이며,
    상기 제1 기판 보유 기구와 상기 제2 기판 보유 기구 중 다른 하나가, 기판의 주면을 흡착하는 하나 이상의 흡착 패드를 포함하는 감압 흡착 방식의 기판 보유 기구인 것을 특징으로 하는 엔드 이펙터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 주면이 위를 향하는 면이고,
    상기 제1 기판 보유 기구가 상기 에지 파지 방식이며,
    상기 제2 기판 보유 기구가 상기 감압 흡착 방식인 것을 특징으로 하는 엔드 이펙터.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 블레이드가 상기 기판 수선방향으로 이간되었을 때, 상기 기판 수선방향에 인접하는 한 쌍의 블레이드 중 한쪽의 상기 제1 기판 보유 기구가 상기 에지 파지 방식이고, 상기 한 쌍의 블레이드 중 다른 한쪽의 상기 제1 기판 보유 기구가 상기 감압 흡착 방식인 것을 특징으로 하는 엔드 이펙터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판 보유 기구 및 상기 제2 기판 보유 기구가 모두 기판의 주면을 흡착하는 하나 이상의 흡착 패드를 포함하는 감압 흡착 방식의 기판 보유 기구인 것을 특징으로 하는 엔드 이펙터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 주면이 위를 향한 면이고,
    상기 제1 기판 보유 기구가, 기판의 주면과의 사이에 마찰을 발생시키는 하나 이상의 마찰 패드를 포함하는 마찰 방식 기판 보유 기구 또는 기판이 끼워 맞춰지는 하나 이상의 홈을 포함하는 끼워 맞춤 방식의 기판 보유 기구이며,
    상기 제2 기판 보유 기구가, 기판의 주면을 흡착하는 하나 이상의 흡착 패드를 포함하는 감압 흡착 방식의 기판 보유 기구 또는 기판의 에지를 파지하는 복수의 조와 푸셔를 포함하는 에지 파지 방식의 기판 보유 기구인 것을 특징으로 하는 엔드 이펙터.
  7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 흡착 패드는, 기판의 주면의 테두리 부분과 접촉하도록, 상기 제1 주면 또는 제2 주면상에 배치되는 것을 특징으로 하는 엔드 이펙터.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 블레이드를 상기 기판 수선방향으로부터 바라볼 때, 최외측에 위치하는 블레이드의 안쪽에 하나 이상의 다른 블레이드가 들어가도록, 상기 복수의 블레이드가 다중 상자 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 엔드 이펙터.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 엔드 이펙터와, 상기 엔드 이펙터가 장착된 로봇 암을 구비한 것을 특징으로 하는 기판 반송 로봇.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 엔드 이펙터 또는 상기 로봇 암은, 상기 제1 주면이 상기 기판 수선방향 중 다른 한쪽을 향하도록, 상기 엔드 이펙터의 적어도 일부분을 회전시키는 회전축을 가지는 것을 특징으로 하는 기판 반송 로봇.
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