TWI437180B - A linear shaft cable handling mechanism and a substrate handling apparatus using the same - Google Patents

Description

線性軸之纜線處理機構及使用該機構之基板搬運裝置

本發明，是關於具有可直線活動之構件的線性軸中纜線處理用之纜線處理機構的發明，此外，又關於具備有該機構的基板搬運裝置。

搬運裝置中，對於活動部份是有使用線性(直線)軸。具備有線性軸之搬運裝置的例子，例如有專利文獻1所揭示的裝置。專利文獻1中，記載著晶圓等基板保持用的保持手臂是利用該文獻第8圖所揭示的線性軸形成為直線滑動。

上述的線性軸為活動時，讓電力供應用的纜線或空氣、冷卻水等流體供應用的纜線適當引導在相對活動的2個部位之間用的纜線處理機構是使用纜線導件。纜線導件是收容著纜線沿著線性軸配置，一邊彎曲成U字形的同時一邊引導著纜線，從前就使用有各式各樣的裝置(例如，專利文獻2)。

第9圖，是表示如專利文獻1所示的搬運裝置其線性軸的纜線由纜線導件進行處理時的圖面，該搬運裝置從線性軸的軸方向看時的剖面圖。第9圖中是圖示著排列設有2個線性軸的搬運裝置。

在安裝成對基台的平台34成垂直並且彼此平行的2個線性導件安裝板33的垂直面外側，分別又鋪設有線性 導件31。2支手的基端側是分別安裝在線性導件31的線性導件活動部32。線性導件31是朝圖的深度方向形成鋪設，線性導件活動部32是一邊滑動在線性導件31一邊受到直線狀引導。因此，圖的深度方向是該搬運裝置的線性軸動作方向。2支手的各前端側搭載有晶圓28，由省略圖示的馬達使各手左圖的深度方向彼此獨立動作的同時搬運晶圓28。於此，當手把持著晶圓28或者以電檢測是否有晶圓28時，需要對手供應電力或空氣，因此就需要有該電力或空氣供應用之纜線的引導機構。第9圖的狀況，該等纜線處理用的纜線導件，如該圖所示，是沿著線性軸配置，配置成朝線性軸的軸方向彎曲成U字形。纜線導件的一端是以纜線導件固定側構件39固定在平台34，另一端是透過纜線活動側支柱40固定在手的基端部。從底座34側往纜線導件內部插通有未圖示的纜線，藉此對手供應電力或流體。根據該構成，當手利用線性軸成為活動時，該動作造成纜線導件的另一端也會活動的同時能夠適當引導其內部所收容的纜線避免干涉到其他的構件。

[專利文獻1]日本特開2005-93812號公報(第5圖、第8圖)

[專利文獻2]日本特開平11-122790號公報(第6圖)

但是，上述的線性軸中，如第9圖所示在配設纜線導 件時若纜線導件的U字形彎曲半徑為較大時是需要間隙42，導致高度方向裝置尺寸變大的問題。

再加上，當排列設有2支線性軸時，需要有2支份量的纜線處理機構空間，導致有裝置尺寸變大的問題。

此外，如第10圖所示為了抑制裝置的高度而將纜線導件配置在外側時，還是會有平面方向裝置尺寸變大的問題。

又加上，當排列設有多數線性軸時，以上的問題除了會明顯呈現裝置尺寸變大的影響以外，還有纜線導件配置變複雜的問題。

本發明是有鑑於上述問題點所研創的發明，目的是針對具有線性軸的裝置即使是在其高度方向或寬度方向有所限制時還是能夠讓線性軸之纜線處理機構所需的空間較小，再加上即使是在排列設有2支線性軸時也能夠讓裝置尺寸較小。

此外，另一目的是提供一種即使排列設有2支以上的線性軸還是能夠讓裝置尺寸較小的基板搬運裝置。

為了解決上述問題，本發明構成如下述。

申請專利範圍第1項所記載的發明，線性軸之纜線處理機構，具備有：底座構件；對上述底座構件成可直線平行滑動進退的滑動構件；及配置成連結著上述底座構件和上述滑動構件，可收納從上述底座構件往上述滑動構件配 設的纜線且引導該纜線的纜線導件，其特徵為，上述纜線導件，是配置成一端固定在上述底座構件，彎曲成U字形，另一端固定在上述滑動構件，沿著上述滑動構件的進退方向延伸著，從上述滑動構件的進退方向看是配置成對上述底座構件成傾斜，上述滑動構件，是由對上述底座構件成直線平行滑動，彼此平行並且可個別進退的第1及第2滑動構件所構成，上述纜線導件，是由：配置成連結著上述底座構件和上述第1滑動構件，可收納從上述底座構件往上述第1滑動構件配設的第1纜線並加以引導的第1纜線導件；及配置成連結著上述底座構件和上述第2滑動構件，可收納從上述底座構件往上述第2滑動構件配設的第2纜線並加以引導的第2纜線導件所構成，上述第1及第2纜線導件，其上述彎曲部份的內側為彼此相向，從上述滑動構件的進退方向看是配置成交叉。

申請專利範圍第2項所記載的發明，是於申請專利範圍第1項所記載的線性軸之纜線處理機構中，其特徵為，不使用上述纜線導件，使上述纜線本身配置成一端固定在上述底座構件，彎曲成U字形，另一端固定在上述滑動構件，沿著上述滑動構件的進退方向延伸著，從上述滑動構件的進退方向看是配置對上述底座構件成傾斜。

申請專利範圍第3項所記載的發明，是於申請專利範圍第1項所記載的線性軸之纜線處理機構中，其特徵為，不使用上述第1纜線導件，使上述第1纜線本身配置成一端固定在上述底座構件，彎曲成U字形，另一端固定在 上述第1滑動構件，不使用上述第2纜線導件，使上述第2纜線本身配置成一端固定在上述底座構件，彎曲成U字形，另一端固定在上述第2滑動構件，上述第1及第2纜線，其上述彎曲部份的內側為彼此相向，從上述第1及第2滑動構件的進退方向看是配置成交叉。

申請專利範圍第4項所記載的發明，具備有申請專利範圍第1項至第3項任一項所記載的線性軸之纜線處理機構的基板搬運裝置。

申請專利範圍第5項所記載的發明，具備有線性軸之纜線處理機構的基板搬運裝置，具備有：設置水平的底座構件；對上述底座構件成直線朝水平方向平行滑動，彼此平行並且可個別進退，能夠搭載基板的第1及第2手；配置成連結著上述底座構件和上述第1手，可收納從上述底座構件往上述第1手配設的第1纜線並加以引導的第1纜線導件；及配置成連結著上述底座構件和上述第2手，可收納從上述底座構件往上述第2手配設的第2纜線並加以引導的第2纜線導件，其特徵為，上述第1及第2纜線導件是配置成各自的一端固定在上述底座構件，彎曲成U字形，另一端分別固定在上述第1及第2手，沿著上述第1及第2手的進退方向延伸著，上述彎曲部份的內側為彼此相向，從上述手的進退方向看是配置成交叉，上述第1及第2手是分別延伸設置平行於上述底座構件的水平面之後，朝垂直方向延伸設置，再度朝水平方向延伸設置，形成彼此上下重疊。

申請專利範圍第6項所記載的發明，具備有線性軸之纜線處理機構的基板搬運裝置，其特徵為，申請專利範圍第5項所記載的基板搬運裝置是複數台，上述複數台的基板搬運裝置是朝垂直方向重疊成多段，上述複數台基板搬運裝置各自的上述第1及第2手是於上述複數台當中位於最上部的上述基板搬運裝置的上面配置成上下重疊。

以上，根據本發明時，針對具有線性軸的裝置，即使是在裝置的高度方向或寬度方向有所限制時只要將纜線導件或纜線本身對底座成傾斜配置就能夠使目的方向的裝置長度形成較小。

特別是在對排列設置的2支線性軸前端供應電力或空氣時，藉由將各線性軸的纜線導件配置成從線性軸滑動方向看為交叉，同樣能夠使裝置尺寸變小。

此外，又將該構成直接朝上下方向多段重疊，將手的延伸設置形態構成為如本發明所示，能夠構成裝置尺寸小的基板搬運裝置。

[發明之最佳實施形態]

以下，參照圖面針對本發明的實施形態進行說明。

[實施例1]

首先，針對採用本發明的搬運裝置即晶圓搬運用機械手進行說明。第2圖，是採用本發明纜線處理機構之具有線性軸的晶圓搬運用機械手全體透視圖。

圖中，機械手21，是形成為支柱狀的機械手昇降驅動部26的機械手上部安裝部22和機械手下部安裝部23固定在省略圖示之半導體製造裝置架台上的搬運裝置。機械手支撐部25具有沿著Z軸昇降的自由度，由配置在機械手昇降驅動部26內的未圖示馬達驅動昇降動作。線性軸驅動部24具有以S軸為中心的旋轉方向自由度，由配置在機械手支撐部25內的未圖示馬達驅動旋繞動作。第1手27a和第2手27b具有沿著X軸進退的自由度，由配置在線性軸驅動部24內的未圖示馬達分別驅動個別的進退動作。再加上，第1手27a及第2手27b又組入有機械手21動作中可使搭載在第1手27a或第2手27b的晶圓28不會落下的晶圓28把持機構或可檢測出是否有晶圓28的檢測機構。以上構成的機械手21是根據事先所登錄的數據執行動作，對第1手27a及第2手27b的位置、角度進行控制。

其次，對上述機械手21所具備的線性軸之本發明纜線處理機構進行說明。

第1圖是線性軸驅動部24的透視圖，和第2圖相同方向看的透視圖。第3圖為線性軸驅動部24的透視平面圖(上面圖)。第1圖、第3圖中，為了方便下述說明而圖示省略第1手27a、第2手27b及晶圓28。第4圖是第 3圖箭頭符號A方向看的線性軸驅動部24透視側面圖。

圖中，平台34是安裝在機械手支撐部25形成能夠以S軸為中心旋轉。線性導件安裝板33是垂直安裝在平台34。該2支線性導件安裝板33是安裝成排列設置，以兩端分別和橫框架35結合，藉此確保線性導件安裝板33的剛性。再加上，2支線性導件安裝板33外側的垂直面，各安裝有線性導件31。線性導件31是沿著X軸延伸固定著。線性導件活動部32是可分別滑動在各線性導件31的同時成為活動的部份，第1手27a及第2手27b是安裝在該線性導件活動部32。各手是由線性導件31精密地沿著X軸引導的同時，由馬達36和未圖示的皮帶驅動進退動作。根據上述，線性軸驅動部24，具有可將第1手27a及第2手27b分別沿著X軸驅動的第1線性軸43和第2線性軸44，共具有2支線性軸。

再加上，在2支線性軸之間的平台34上面，安裝有2個纜線導件固定側構件39，各纜線導件固定側構件39安裝有第1纜線導件37和第2纜線導件38的一端。第1纜線導件37和第2纜線導件38是沿著X軸配置，彎曲成U字形後，第1纜線導件37和第2纜線導件38的各另一端是安裝在與手機械性結合的纜線導件活動側支柱40。第1纜線導件37和第2纜線導件38的內部，收容有經過機械手支撐部25受到引導的纜線，該纜線包括省略圖示的電力供應用電線、空氣或冷卻水等流體用軟管及接地處理用的電線。利用該等纜線就能夠對具備有晶圓28 把持用機構的手供應電力或空氣。

接著，第1纜線導件37及第2纜線導件38，如第4圖所示，對通過2支線性軸中間的垂直軸(本實施例的狀況是和S軸同一軸)成對稱，配置成線性軸的動作不會造成彼此干涉，從線性軸滑動方向(X軸的軸方向)看是配置成交叉。即，第1纜線導件37及第2纜線導件38是配置成U字形彎曲部份的內側成相向。本實施例的狀況，為了抑制裝置的高度方向尺寸，將交叉其對平面形成的傾斜角α配置成緩坡度。若要抑制裝置的寬度方向尺寸時只要將傾斜角α形成較大即可。另，理所當然，各纜線導件的長度是設定成即使第1手27a及第2手27b到達線性軸(X軸)的前後端，第1纜線導件37及第2纜線導件38的U字形內側的相向部份也不會接觸。

根據以上構成，即使是在第1手27a及第2手27b為獨立前後動作時，還是能夠在第1纜線導件37及第2纜線導件38彼此不干涉的狀況下動作。再加上，能夠抑制纜線處理的線性軸驅動部24高度方向或平面方向的尺寸擴大，能夠實現裝置小型化。此外，還能夠使經過機械手支撐部25沿著S軸受到引導的電線或空氣軟管順利引導至第1手27a及第2手27b。

因此，針對省空間化或小足跡化等要求多的晶圓搬運用機械手，本發明是對具備有前後驅動部(線性軸)的機械手小型化特別有效。

另，本實施例是將電線或空氣軟管經過機械手支撐部 25引導至線性軸驅動部24內，但例如也可如專利文獻1的第5圖所示從外部直接將電線或空氣軟管引導至線性軸驅動部24內。此外，纜線導件固定側構件39是固定在平台34，但也可將其固定在線性導件安裝板33。

再加上，若電線或空氣軟管本身具有某種程度的剛性，即使不收納在纜線導件也能夠保持U字形姿勢時，電線或空氣軟管就可不用收納在纜線導件，可將電線或空氣軟管本身配置成如本實施例所示。

此外，本實施例是將第1纜線導件37及第2纜線導件38配置成從線性軸滑動方向(X軸的軸方向)看成交叉，但例如若不需要第2纜線導件38及其所要收容的纜線時，即使只將第1纜線導件37設置傾斜成如本實施例所示，還是能夠比先前例(第9圖或第10圖)更可抑制裝置的高度方向或寬度方向的長度。

另外，本實施例的線性軸是以第1手27a及第2手27b所謂的活動部為水平方向移動的例子進行了說明，但並不限於此，活動部為垂直方向或傾斜方向移動的線性軸同樣是可應用本發明。

[實施例2]

第5圖為表示應用本發明的晶圓搬運用機械手的另一實施例圖。以第2圖進行說明的實施例1中，機械手，是由：形成支柱狀的機械手昇降驅動部26；在機械手昇降驅動部26側面形成昇降的機械手支撐部25；支撐在機械 手支撐部25可旋繞的線性軸驅動部24所構成，機械手昇降驅動部26和線性軸驅動部24是配置在平面為不同的位置，但第5圖的本實施例是在線性軸驅動部24的正下方配置有機械手支撐部25和機械手昇降驅動部26。

[實施例3]

第6圖至第8圖是具備有4隻手之線性軸驅動部24的實施例說明圖。

實施例1所說明的線性軸驅動部，是形成為第1手27a及第2手27b各自從線性導件活動部32一旦朝水平外側延伸，然後朝垂直方向上側延伸設置又再度朝裝置內側延伸設置，此外，各自的纜線導件是位於2支線性軸之間，從線性軸(X軸)方向看時，對通過該中間的垂直軸成對稱，配置成交叉使線性軸的動作不會造成彼此干涉，因此容易上下層疊為多段。

本實施例是將上述的線性軸驅動部上下重疊成2段，以4支的線性導件安裝板33的兩端和橫框架35結合，藉此確保線性導件安裝板33的剛性。

根據本構造時，即使4隻手獨立前後動作，還是能夠在第1纜線導件37及第2纜線導件38彼此不干涉的狀況下動作，再加上，能夠抑制纜線處理的線性軸驅動部24平面方向或高度方向的尺寸擴大，能夠實現裝置小型化，此外，還能夠使沿著S軸受到引導的電線或空氣軟管順利引導至各手。

另，本實施例是以具有4隻手時的狀況進行了說明，但即使是為3隻或者5隻以上的手，同樣藉由上下方向多段層疊還是能夠實現相同效果。

[產業上之可利用性]

本實施例是針對基板搬運用機械手進行了說明，但線性軸為2支甚至為多數排列設置的搬運裝置，及具備有搬運物品把持用或檢測用機構的手要配置有電力配線或空氣配管時的處理全部是可利用本發明。

21‧‧‧機械手

22‧‧‧機械手上部安裝部

23‧‧‧機械手下部安裝部

24‧‧‧線性軸驅動部

25‧‧‧機械手支撐部

26‧‧‧機械手昇降驅動部

28‧‧‧晶圓

31‧‧‧線性導件

32‧‧‧線性導件活動部

33‧‧‧線性導件安裝板

34‧‧‧平台

35‧‧‧橫框架

36‧‧‧馬達

37‧‧‧第1纜線導件

38‧‧‧第2纜線導件

39‧‧‧纜線導件固定側構件

40‧‧‧纜線導件活動側支柱

42‧‧‧間隙

43‧‧‧第1線性軸

44‧‧‧第2線性軸

α‧‧‧傾斜角

第1圖為本發明第1實施例所示的線性軸驅動部透視圖。

第2圖為使用本發明線性軸驅動部的機械手全體透視圖。

第3圖為本發明第1實施例所示的線性軸驅動部內部平面圖。

第4圖為本發明第1實施例所示的線性軸驅動部內部側面圖。

第5圖為本發明第2實施例所示的機械手全體透視圖。

第6圖為本發明第3實施例所示4隻手的線性軸驅動部透視圖。

第7圖為本發明第3實施例所示4隻手的線性軸驅動部內部透視圖。

第8圖為本發明第3實施例所示4隻手的線性軸驅動部內部透視側面圖。

第9圖為先前的線性軸驅動部內部側面圖。

第10圖為先前的線性軸驅動部內部側面圖。

27a‧‧‧第1手

27b‧‧‧第2手

31‧‧‧線性導件

32‧‧‧線性導件活動部

33‧‧‧線性導件安裝板

34‧‧‧平台

37‧‧‧第1纜線導件

38‧‧‧第2纜線導件

39‧‧‧纜線導件固定側構件

40‧‧‧纜線導件活動側支柱

Claims (6)

1. 一種線性軸之纜線處理機構，具備有：底座構件；對上述底座構件成可直線平行滑動進退的滑動構件；及配置成連結著上述底座構件和上述滑動構件，可收納從上述底座構件往上述滑動構件配設的纜線且引導該纜線的纜線導件，其特徵為：上述纜線導件是配置成一端固定在上述底座構件，彎曲成U字形，另一端固定在上述滑動構件，沿著上述滑動構件的進退方向延伸著，從上述滑動構件的進退方向看是配置成對上述底座構件成傾斜，上述滑動構件，是由對上述底座構件成直線平行滑動，彼此平行並且可個別進退的第1及第2滑動構件所構成，上述纜線導件，是由：配置成連結著上述底座構件和上述第1滑動構件，可收納從上述底座構件往上述第1滑動構件配設的第1纜線並加以引導的第1纜線導件；及配置成連結著上述底座構件和上述第2滑動構件，可收納從上述底座構件往上述第2滑動構件配設的第2纜線並加以引導的第2纜線導件所構成，上述第1及第2纜線導件，其上述彎曲部份的內側為彼此相向，從上述滑動構件的進退方向看是配置成交叉。
2. 如申請專利範圍第1項所記載的線性軸之纜線處理機構，其中，不使用上述纜線導件，使上述纜線本身配置成一端固定在上述底座構件，彎曲成U字形，另一端固定在上述滑動構件，沿著上述滑動構件的進退方向延伸 著，從上述滑動構件的進退方向看是配置對上述底座構件成傾斜。
3. 如申請專利範圍第1項所記載的線性軸之纜線處理機構，其中，不使用上述第1纜線導件，使上述第1纜線本身配置成一端固定在上述底座構件，彎曲成U字形，另一端固定在上述第1滑動構件，不使用上述第2纜線導件，使上述第2纜線本身配置成一端固定在上述底座構件，彎曲成U字形，另一端固定在上述第2滑動構件，上述第1及第2纜線，其上述彎曲部份的內側為彼此相向，從上述第1及第2滑動構件的進退方向看是配置成交叉。
4. 一種基板搬運裝置，其特徵為：具備有申請專利範圍第1項至第3項任一項所記載的線性軸之纜線處理機構。
5. 一種具備有線性軸之纜線處理機構的基板搬運裝置，具備有：設置水平的底座構件；對上述底座構件成直線朝水平方向平行滑動，彼此平行並且可個別進退，能夠搭載基板的第1及第2手；配置成連結著上述底座構件和上述第1手，可收納從上述底座構件往上述第1手配設的第1纜線並加以引導的第1纜線導件；及配置成連結著上述底座構件和上述第2手，可收納從上述底座構件往上述第2手配設的第2纜線並加以引導的第2纜線導件，其特徵為：上述第1及第2纜線導件是配置成各自的一端固定在 上述底座構件，彎曲成U字形，另一端分別固定在上述第1及第2手，沿著上述第1及第2手的進退方向延伸著，上述彎曲部份的內側為彼此相向，從上述手的進退方向看是配置成交叉，上述第1及第2手，是分別延伸設置成平行於上述底座構件的水平面之後，朝垂直方向延伸設置，再度朝水平方向延伸設置，形成彼此上下重疊。
6. 一種具備有線性軸之纜線處理機構的基板搬運裝置，其特徵為：申請專利範圍第5項所記載的基板搬運裝置是複數台，上述複數台的基板搬運裝置是朝垂直方向重疊成多段，上述複數台基板搬運裝置各自的上述第1及第2手，是於上述複數台當中位於最上方的上述基板搬運裝置的上面配置成上下重疊。