TWI700162B - 機器人手及具備其之機器人 - Google Patents

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TWI700162B
TWI700162B TW108140219A TW108140219A TWI700162B TW I700162 B TWI700162 B TW I700162B TW 108140219 A TW108140219 A TW 108140219A TW 108140219 A TW108140219 A TW 108140219A TW I700162 B TWI700162 B TW I700162B
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Abstract

一種機器人手，其係用於抵接於基板之邊緣上之至少2個部位而固持上述基板者，其特徵在於具備：基底體，其被規定有使基板之中心位於沿長度方向延伸之中心線上之固持位置；及旋轉部，其以存在於較上述中心線上之第2抵接部更靠基端側之被支持點為中心，可於長度方向與厚度方向相交之平面上與第2抵接部一體地旋轉，且可與上述第2抵接部一體地移動；且於固持基板時，藉由第2抵接部受到來自基板的反作用力，旋轉部及第2抵接部以被支持點為中心於長度方向與厚度方向相交之平面上向基底體之側一體地旋轉。

Description

機器人手及具備其之機器人
本發明係關於一種機器人手及具備其之機器人。
習知技術中，已知有抵接於基板之邊緣上之至少2個部位而固持上述基板之機器人手。此種機器人手例如於專利文獻1之晶圓搬送機器人中被提出。
於專利文獻1中記載有藉由使超音波馬達之移動件前進至手之前端側，可動爪將晶圓推壓至固定於機器人手之前端側之固定爪側，利用可動爪及固定爪固持晶圓之周緣。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2002-264065號公報
[發明所欲解決之課題]
然而，專利文獻1及其他習知技術已有之機器人手通常具備被規定了寬度方向之中央自基端側向前端側延伸之中心線、及使基板之中心位於該中心線上之固持位置之基底體。
並且，上述習知技術已有之機器人手於固持基板時，藉由推壓該基板之部分（例如專利文獻1之可動爪等）受到來自該基板的反作用力，而導致以離開基底體之方式移動。藉此，上述習知技術已有之機器人手存在無法確實地固持基板之情形。
對此，本發明之目的在於提供一種可確實地固持基板之機器人手及具備其之機器人。 [解決課題之技術手段]
為了解決上述課題，本發明之機器人手係用於抵接於基板之邊緣上之至少2個部位而固持上述基板者，其特徵在於具備：基底體，其被規定連接基端及前端之長度方向、與上述長度方向正交之寬度方向、與上述長度方向及上述寬度方向正交之厚度方向、於上述寬度方向之中央沿長度方向延伸之中心線、及使上述基板之中心位於沿上述長度方向延伸之中心線上之固持位置；第1抵接部，其設於上述基底體之前端側，於固持上述基板時，抵接於上述基板之邊緣上之第1部分；第2抵接部，其設於上述基底體之基端側，於固持上述基板時，於沿上述長度方向延伸之中心線上抵接於上述基板之邊緣上之第2部分；旋轉部，其以存在於較沿上述長度方向延伸之中心線上之上述第2抵接部更靠基端側之被支持點為中心，可於上述長度方向與上述厚度方向相交之平面上與上述第2抵接部一體地旋轉，且可與上述第2抵接部一體地移動；及可動體，其設於較沿上述長度方向延伸之中心線上之上述旋轉部更靠基端側，且具有以上述旋轉部能夠以上述被支持點為中心而於上述長度方向與上述厚度方向相交之平面上旋轉之方式支持上述被支持點之支持點，於固持上述基板時，藉由於沿上述長度方向延伸之中心線上向前端側移動，利用上述支持點推壓上述被支持點而使上述旋轉部及上述第2抵接部向前端側移動；且於固持上述基板時，藉由上述第2抵接部受到來自上述基板的反作用力，上述旋轉部及上述第2抵接部以上述被支持點為中心而於上述長度方向與上述厚度方向相交之平面上向上述基底體之側一體地旋轉。
根據上述構成，藉由第2抵接部受到來自基板的反作用力，旋轉部及第2抵接部以被支持點為中心於長度方向與上述厚度方向相交之平面上向上述基底體之側一體地旋轉。藉此，於固持基板時，可抑制由於第2抵接部受到來自該基板的反作用力，而導致以離開基底體之方式移動之情況。其結果本發明之機器人手可確實地固持基板。
上述第2抵接部及上述旋轉部可分別包含於同一構件中。
根據上述構成，可使本發明之機器人手成為簡單之構成。
可具備旋轉構件，該旋轉構件具有於上述厚度方向上觀察為圓形狀之緣且於其中心穿設軸孔，上述第2抵接部作為上述旋轉構件之圓形狀之緣之一部分而被構成，上述旋轉部作為較上述旋轉構件之上述圓形狀之緣更靠中心側之部分而被構成，上述被支持點作為上述旋轉構件之軸孔之內壁之一部分而被構成，上述可動體具有軸部，該軸部藉由插通於上述旋轉構件之軸孔，而於上述長度方向與上述寬度方向相交之平面上將上述旋轉構件可旋轉地支持，上述被支持點作為上述軸部之外表面之一部分而被構成。
根據上述構成，可抑制由於第2抵接部抵接而導致基板之邊緣受到磨耗之情況。
上述旋轉構件可具有第1部分，該第1部分於上述厚度方向上於上述基底體之側沿周方向設置，上述可動體具有第2部分，該第2部分以於較上述軸部更靠基端側且於上述旋轉構件之徑方向上較上述第1部分更靠外側與上述第1部分對向之方式，於固持上述基板時，藉由上述第2抵接部受到來自上述基板的反作用力，上述第1部分抵接於上述第2部分。
根據上述構成，藉由旋轉構件之第1部分抵接於可動體之第2部分，可抑制於旋轉構件之第2抵接部未受到來自基板的反作用力之穩定狀態時，導致旋轉構件沿著軸部移動之情況。
上述支持點可作為鉸鏈之旋轉軸而被構成。
根據上述構成，可使本發明之機器人手成為簡單之構成。
例如，上述旋轉部可具有一對向部，該一對向部於上述寬度方向上觀察，自上述被支持點向上述基底體之側呈直線狀延伸，上述可動體具有另一對向部，該另一對向部於上述寬度方向上觀察，自上述支持點向上述基底體之側呈直線狀延伸，且與上述一對向部對向，上述一對向部及上述另一對向部分別於上述寬度方向上觀察，以隨著自上述支持點及上述被支持點朝向上述基底體之側而分離之方式相互傾斜並呈直線狀延伸，於固持上述基板時，上述一對向部以上述被支持點為中心而向上述另一對向部之側旋轉。
例如，於上述厚度方向上，上述第2抵接部自上述基板所受之反作用力之受力點位置可與上述可動體於沿上述長度方向延伸之中心線上朝向前端側移動之推力之施力點位置不同。
上述基底體可具有設於其基端側之基底基部、及自上述基底基部分支而往前端側延伸之至少2個基底支部，接近或抵接於上述基底基部之主面而設有上述第2抵接部，且於上述至少2個基底支部各者之主面突設有上述第1抵接部。
根據上述構成，由於至少2個第1抵接部抵接於基板之前端側，故可更加確實地固持基板。
上述基板可作為圓板狀之半導體晶圓而被構成，上述第1抵接部於上述厚度方向上觀察，為與上述半導體晶圓之邊緣對應之圓弧狀。
根據上述構成，可抑制由於第1抵接部抵接而導致基板之邊緣受到磨耗之情況。又，由於第1抵接部之抵接於基板之面積增大，故可更加確實地固持基板。
上述第1抵接部係作為於固持上述基板時，卡合於上述基板之邊緣上之第1部分之卡合構件的一部分而被構成。
根據上述構成，由於可卡合於基板之邊緣上之第1部分，故可更加確實地固持基板。
為了解決上述課題，本發明之機器人係具備上述任一者之機器人手、及機器人臂，其將上述機器人手安裝於其前端，其特徵在於：於利用上述機器人手固持上述基板之狀態下，至少變更上述機器人臂之姿勢以搬送上述基板。
根據上述構成，本發明之機器人由於具備上述任一者所記載之機器人手，因此可確實地固持基板。 [發明之效果]
根據本發明，可提供一種可確實地固持基板之機器人手及具備其之機器人。
以下，基於隨附圖式對本發明之實施形態之機器人手、以及具備其之機器人及機器人系統進行說明。另外，本發明並不限定於本實施形態。又，以下，於所有圖中，對相同或相當之要素標註相同之參照符號，省略其重複之說明。
（機器人系統10） 圖1係表示本實施形態之機器人系統之整體構成之概略圖。如圖1所示，本實施形態之機器人系統10具備固持並搬送圓板狀之半導體晶圓W（基板）之機器人20、及用於收容半導體晶圓W之收容裝置110。
（機器人20） 如圖1所示，本實施形態之機器人20作為具有可回轉之手腕部36之水平多關節型之3軸機器人而被構成，具備3個關節軸。機器人20具備基台22、及設於該基台22之上表面之可於上下方向伸縮之升降軸24。升降軸24例如由未圖示之氣壓缸等可伸縮地被構成。
又，機器人20進一步具備安裝於升降軸24之上端部之機器人臂30、安裝於機器人臂30之前端部之機器人手40、及控制機器人臂30及機器人手40之動作之機器人控制裝置90。
（機器人臂30） 機器人臂30具有沿水平方向延伸之第1連桿32、連結於該第1連桿32之前端部而沿水平方向延伸之第2連桿34、連結於該第2連桿34之前端部之手腕部36、及連結於手腕部36之前端部之手基部38。
第1連桿32係其基端部經由利用未圖示之伺服馬達驅動之關節軸而與升降軸24之上端部連結。藉此，第1連桿32可通過升降軸24之軸心繞沿著鉛直方向延伸之第1軸線AX 1旋動。
第2連桿34係其基端部經由利用未圖示之伺服馬達驅動之關節軸而與第1連桿32之前端部連結。藉此，第2連桿34可通過第1連桿32之前端部繞沿著鉛直方向延伸之第2軸線AX 2旋動。
手腕部36係其基端部經由利用未圖示之伺服馬達驅動之回轉軸而與第2連桿34之前端部連結。藉此，手腕部36可通過第2連桿34之軸心繞沿著水平方向延伸之回轉軸線AX'回轉。
手基部38係其基端部經由利用未圖示之伺服馬達驅動之關節軸AX 3而與手腕部36之前端部連結。藉此，手基部38可通過手腕部36之前端部繞沿著鉛直方向延伸之第3軸線AX 3旋動。
（機器人手40） 圖2係於厚度方向觀察本實施形態之機器人手時之概略圖。如圖2所示，本實施形態之機器人手40安裝於手基部38之前端部。機器人手40具備被規定連接基端及前端之長度方向、與長度方向正交之寬度方向、及與長度方向及寬度方向正交之厚度方向之基底體41。基底體41進一步被規定於寬度方向之中央沿長度方向延伸之中心線L、及使半導體晶圓W之中心位於該中心線L上之固持位置（參照圖5（B））。
基底體41具有設於其基端側之基底基部42、及自該基底基部42分支而往前端側延伸之2個基底支部44。基底基部42及2個基底支部44為一體成形。又，於基底基部42之基端側，穿設於厚度方向上觀察為四邊形之缺口43。藉由以上述方式構成，基底體41於其厚度方向上觀察，大致為Y字形狀。
機器人手40進一步具備：卡合構件50，其分別突設於2個基底支部44之主面之前端部，卡合於半導體晶圓W之邊緣上之第1部分W 1（參照圖5（B））；及引導構件55，其個別突設於基底基部42之主面之寬度方向上之兩緣部。
圖3係表示本實施形態之機器人手之卡合構件之圖2之III-III剖視圖。2個卡合構件50分別固定設於對應之基底支部44之主面上。另外，該2個卡合構件50分別如圖2所示，具有關於中心線L相互線對稱之形狀。故而，此處僅對一卡合構件50進行說明，不再重複另一卡合構件50之相同之說明。
如圖3所示，卡合構件50具有以隨著朝向基底支部44之主面之前端側而以離開基底支部44之主面之方式傾斜之傾斜面51、自該傾斜面51之前端彎曲而於基底體41之厚度方向上立起之立起面52、及於該立起面52之上端朝向基底體41之基端側突設之凸緣53。
於本實施形態中，立起面52於固持半導體晶圓W時，構成抵接於該半導體晶圓W之邊緣上之第1部分W 1之第1抵接部52a（參照圖5（B））。該第1抵接部52a（及立起面52）於基底體41之厚度方向上觀察，為與半導體晶圓W之邊緣對應之圓弧狀。
圖4係表示本實施形態之機器人手之引導構件之圖2之IV-IV剖視圖。2個引導構件55分別固定設於基底基部42之主面上。另外，該2個引導構件55分別如圖2所示，具有相對於中心線L相互線對稱之形狀。故而，此處僅對一引導構件55進行說明，不再重複另一引導構件55之相同之說明。
如圖4所示，引導構件55具有以隨著朝向基底基部42之主面之前端側而接近基底基部42之主面之方式傾斜之傾斜面56、及自該傾斜面56之前端彎曲而於基底體41之厚度方向上立起之立起面57。
圖5係表示利用本實施形態之機器人手固持縱置之半導體晶圓之情況的概略圖，（A）表示固持半導體晶圓前之狀態，（B）表示固持半導體晶圓並上提後之狀態。又，圖6係表示於利用本實施形態之機器人手固持半導體晶圓時，第2抵接部受到來自半導體晶圓的反作用力前之狀態之放大剖視圖，（A）表示可動體及旋轉構件以及其周邊部分，（B）表示軸構件、旋轉構件及其周邊部分。另外，圖6（A）、（B）分別係於圖2及圖5所示之中心線L之位置沿厚度方向切斷機器人手40之剖視圖。
圖5及如圖6所示，機器人手40進一步具備設置於接近基底基部42之主面之旋轉構件60、及可沿著中心線L往復運動之可動體70。旋轉構件60及可動體70分別設於中心線L上。
旋轉構件60具有於基底體41之厚度方向上觀察（即，如圖5般觀察）為圓形狀之緣62且於其中心穿設軸孔68。圓形狀之緣62於基底體41之寬度方向上觀察，自基底體41側之端部沿基底體41之厚度方向延伸後，向基底體41之前端側彎曲並進一步沿基底體41之厚度方向延伸。
本實施形態之機器人手40藉由旋轉構件60之圓形狀之緣62具有如上述之形狀，可限制固持狀態之半導體晶圓W之第2部分W 2於厚度方向上往離開基底體41之側移動的情況。又，藉由如上述般，2個卡合構件50各者具有凸緣53，該2個卡合構件50個別卡合於固持狀態之半導體晶圓W之第1部分W 1。利用此種構造，機器人手40可穩定固持半導體晶圓W。
並且，於本實施形態中，旋轉構件60之圓形狀之緣62之一部分於固持半導體晶圓W時，構成有於中心線L上抵接於該半導體晶圓W之邊緣上之第2部分W 2之第2抵接部62a（參照圖5（B））。又，於本實施形態中，較旋轉構件60之圓形狀之緣62更靠中心側之部分構成可與第2抵接部62a一體地移動之旋轉部65。藉此，於本實施形態中，第2抵接部62a及旋轉部65雙方皆包含於旋轉構件60（同一構件）中。又，設於較中心線L上之第2抵接部62a更靠基端側的旋轉部65可與第2抵接部62a一體地移動。
進一步，旋轉構件60之軸孔68之內壁之一部分構成下述被支持點68a、及於基底體41之寬度方向上觀察自該被支持點68a往基底體41之側呈直線狀延伸之下述一對向部68b。
如圖6所示，可動體70具有可動構件71、及固定於該可動構件71之前端部之軸構件75（軸部）。此處，如圖6所示，機器人手40進一步具備：於基底體41之厚度方向上以基底體41為基準而設於與旋轉構件60及軸構件75相反之側之導軌構件80，及用於驅動可動構件71之未圖示之致動器。
導軌構件80沿中心線L延伸，供可動構件71之基端部可滑動地安裝。致動器例如可為具有電動馬達及動力傳遞機構（例如齒條與小齒輪或滾珠螺桿等）之構造，由氣壓缸、或油壓缸等構成亦可。致動器由機器人控制裝置90控制其動作。致動器可支持於安裝有機器人手40之手基部38。
可動構件71具有其基端部安裝於導軌構件80且沿著中心線L延伸之第1部分72、及自該第1部分72之前端部之上表面沿著中心線L延伸之第2部分74。並且，於設於第2部分74之前端部之上表面之凹部74a連結軸構件75之基端部。凹部74a及軸構件75分別於基底體41之厚度方向上觀察（即，如圖5般觀察），以與穿設於基底基部42之缺口43重疊之方式配置。
可動構件71之第2部分74以其上表面於基底體41之厚度方向上以基底體41為基準而位於與導軌構件80相反之側之方式配置。藉由具有上述構造，可動構件71（以及軸構件75及旋轉構件60）不會受基底體41及其他構件阻礙，而可沿著中心線L進行往復運動。又，藉由具有上述構造，於基底體41之厚度方向上，第2抵接部62a受到來自半導體晶圓W的之反作用力R之受力點位置係與可動體70於中心線L上朝向前端側移動之推力T之施力點位置不同。
軸構件75具有其基端部連結於可動構件71之凹部74a之主軸部76、及自該主軸部76之上端向徑方向突出之凸緣78。軸構件75之主軸部76於基底體41之厚度方向上為均勻之直徑尺寸。又，該直徑尺寸對應於旋轉構件60之軸孔68之直徑尺寸。軸構件75之凸緣78之直徑尺寸大於旋轉構件60之軸孔68之直徑尺寸。
軸構件75之外表面沿基底體41之厚度方向延伸。並且，軸構件75之外表面之一部分構成下述支持點75a、及於基底體41之寬度方向上觀察自該支持點75a往基底體41之側呈直線狀延伸之下述另一對向部75b。
於本實施形態中，藉由於旋轉構件60之軸孔68插通軸構件75之主軸部76，限制了旋轉構件60相對於軸構件75於長度方向與寬度方向相交之平面上可移動之範圍。進一步地，藉由旋轉構件60之軸孔68之緣部被夾持配置於可動構件71之凹部74a之緣部與軸構件75之凸緣78之間，而限制了旋轉構件60相對於軸構件75於厚度方向上可移動之範圍。
如圖6（C）所示，於機器人手40之穩定狀態下，軸構件75之支持點75a以旋轉構件60能夠以被支持點68a為中心而於基底體41之長度方向與厚度方向相交之平面上旋轉的方式支持被支持點68a。
並且，旋轉構件60之一對向部68b相對於軸構件75之另一對向部75b傾斜了角度α。換言之，一對向部68b及另一對向部75b分別於基底體41之寬度方向上觀察，以隨著自支持點75a及被支持點68a朝向基底體41之側而分離之方式相互傾斜並呈直線狀延伸。
於固持半導體晶圓W時，可動體70可藉由於中心線L上向前端側移動，於軸構件75之支持點75a推壓旋轉構件60之被支持點68a使旋轉構件60（即旋轉部65及第2抵接部62a）向前端側移動。
圖7係表示於利用本實施形態之機器人手固持半導體晶圓時，第2抵接部受到來自半導體晶圓的反作用力後之狀態之放大剖視圖，（A）表示可動體、旋轉構件及其周邊部分，（B）表示軸構件、旋轉構件及其周邊部分，（C）表示被支持點、支持點及其周邊部分。
如圖7所示，於固持半導體晶圓W時，藉由旋轉構件60之第2抵接部62a受到來自半導體晶圓W的反作用力R，如圖中之中空箭頭所示，旋轉構件60以被支持點68a為中心而於基底體41之長度方向與厚度方向相交之平面上向基底體41之側旋轉。換言之，旋轉部65及第2抵接部62a以被支持點68a為中心而於基底體41之長度方向與厚度方向相交之平面上向基底體41之側一體地旋轉。
進一步換言之，一對向部68b以被支持點68a為中心而向另一對向部75b之側旋轉。並且，藉由一對向部68b抵接於被支持點68a，上述旋轉停止。
（機器人控制裝置90） 機器人控制裝置90設於基台22之內部。機器人控制裝置90之具體構成並無特別限定，例如，可藉由公知之處理器（例如CPU等）按照記憶部（例如記憶體等）中所儲存之程式動作而實現。
（收容裝置110） 如圖1所示，收容裝置110固定設於作業現場之壁面。又，收容裝置110具有將半導體晶圓W以沿鉛直方向延伸之方式縱置而收容之構造。此處，基於圖8（A），對收容裝置110之構造進行說明。
圖8（A）係於本實施形態之機器人系統中，自上方觀察將收容裝置內所收容之半導體晶圓向外部取出之情況之概略圖，（A）表示初始狀態，（B）表示使機器人手以沿鉛直方向延伸之方式旋轉之狀態。
如圖8（A）所示，收容裝置110具備與機器人20對向之前表面開放之箱狀之外殼112、及設於該外殼112之前方之可開閉之門（未圖示）。
於外殼112之底板114之內表面設有多個底板溝槽116。該多個底板溝槽116分別沿連接外殼112之前表面及背面之方向延伸，沿連接其左面及右面之方向以等間隔（例如5 mm以上15 mm以下之間隔）並列設置。多個底板溝槽116之內壁分別如圖5所示，於連接外殼112之左面及右面之方向上觀察，為與半導體晶圓W之邊緣對應之圓弧狀。
於外殼112之背板124之內表面設有多個背板溝槽126。該多個背板溝槽126分別沿連接外殼112之底面及上表面之方向延伸，沿連接其左面及右面之方向以等間隔（例如5 mm以上15 mm以下之間隔）並列設置。並且，多個背板溝槽126分別於連接外殼112之左面及右面之方向上，設於與多個底板溝槽116相同之位置。
藉由具有上述構成，收容裝置110藉由使半導體晶圓W之邊緣嵌合於外殼112之底板溝槽116及背板溝槽126，可將該半導體晶圓W縱置而收納多個。
此處，基於圖8及圖9，對將縱置收納於收容裝置110內之半導體晶圓W向收容裝置110之外部取出之順序之一例進行說明。如上所述，圖8表示將收容裝置內所收容之半導體晶圓向外部取出之情況之初始狀態至使手腕部回轉之情況。又，圖9係於本發明實施形態之機器人系統中，自上方觀察將收容裝置內所收容之半導體晶圓向外部取出之情況之概略圖，（A）表示利用機器人手固持半導體晶圓之狀態，（B）表示將半導體晶圓向外部取出之情況。
首先，自圖8（A）所示之初始狀態，使機器人臂30之手腕部36回轉，如圖8（B）所示般成為機器人手40之基底體41沿鉛直方向延伸之狀態。
其次，如圖9（A）所示，藉由變更機器人臂30之姿勢，使機器人手40成為可固持縱置收納於收容裝置110內之半導體晶圓W之位置及姿勢。此處，所謂可固持上述半導體晶圓W之位置及姿勢，指如圖5（A）所示，如2個卡合構件50之立起面52、2個引導構件55之立起面57、及旋轉構件60之圓形狀之緣62全部與半導體晶圓W之邊緣對向（或抵接）之機器人手40之位置及姿勢。
並且，藉由可動體70於中心線L上向前端側移動，以旋轉構件60之第2抵接部62a將半導體晶圓W朝向前端側推壓。藉此，透過旋轉構件60，半導體晶圓W自基底體41之基端側被壓抵於2個卡合構件50之立起面52。如上所述的，機器人手40固持縱置之半導體晶圓W。
進一步地，機器人手40藉由以固持半導體晶圓W之狀態朝向離開半導體晶圓W所載置之部位（於圖5（B）中為自底板溝槽116）之方向移動，而使該半導體晶圓W離開收容裝置110之底板溝槽116。此時之狀態示於圖5（B）。
最後，如圖9（B）所示，藉由變更機器人臂30之姿勢，使機器人手40向收容裝置110之外部移動。如上所述的，本實施形態之機器人系統10可將縱置收納於收容裝置110內之半導體晶圓W向收容裝置110之外部取出。
（效果） 圖13係表示於利用習知技術已有之機器人手固持半導體晶圓時，第2抵接部受到來自半導體晶圓的反作用力後之狀態之可動體、旋轉構件及其周邊部分之舉動之概略圖。如圖13所示，習知技術已有之機器人手200於固持半導體晶圓W時，藉由推壓該半導體晶圓W之旋轉構件202受到來自半導體晶圓W的反作用力R，如圖中之中空箭頭所示，可動體204（即，可動構件206及軸構件208）欲以將其基端部作為中心離開基底體201之方式旋轉。隨之，導致旋轉構件202之第2抵接部202a以離開基底體201之方式移動。其結果，上述習知技術已有之機器人手200存在無法確實地固持半導體晶圓W之情形。
另一方面，本實施形態之機器人手40藉由旋轉構件60之第2抵接部62a受到來自半導體晶圓W（基板）的反作用力R，旋轉構件60（即旋轉部65及第2抵接部62a）以被支持點68a為中心而於基底體41之長度方向與厚度方向相交之平面上向基底體41之側一體地旋轉。藉此，可抑制由於第2抵接部62a受到來自半導體晶圓W的反作用力R而導致以離開基底體41之方式移動之情況。其結果本發明之機器人手40可確實地固持半導體晶圓W。
於本實施形態中，第2抵接部62a及旋轉部65雙方皆包含於旋轉構件60（同一構件）中，因此可使本實施形態之機器人手40成為簡單之構成。
於本實施形態中，由於第2抵接部62a作為旋轉構件60之圓形狀之緣62之一部分而被構成，且支持點75a作為軸構件75之外表面之一部分而被構成，因此可抑制由於第2抵接部62a抵接而導致半導體晶圓W之邊緣受到磨耗之情況。
於本實施形態中，例如與習知技術已有之機器人手同樣地，反作用力R之受力點位置與推力T之施力點位置不同。藉此，可動體70產生以其基端部作為中心欲離開基底體41之方式旋轉之力矩。但是，本實施形態之機器人手40可藉由旋轉構件60之第2抵接部62a受到來自半導體晶圓W的反作用力R，旋轉構件60以被支持點68a為中心向基底體41之側旋轉，抵消上述力矩。
於本實施形態中，於2個基底支部44之各主面突設有卡合構件50。藉此，由於2個第1抵接部52a抵接於半導體晶圓W之前端側，故可更加確實地固持半導體晶圓W。
於本實施形態中，由於卡合構件50之第1抵接部52a於基底體41之厚度方向上觀察，為與半導體晶圓W之邊緣對應之圓弧狀，故可抑制由於第1抵接部52a抵接而導致半導體晶圓W之邊緣受到磨耗之情況。又，由於第1抵接部52a之抵接於半導體晶圓W之面積為大，故可更加確實地固持半導體晶圓W。
於本實施形態中，第1抵接部52a係作為於固持半導體晶圓W時，卡合於該半導體晶圓W之邊緣上之第1部分W 1之卡合構件50之一部分而被構成，由於可卡合於半導體晶圓W之邊緣上之第1部分W 1，故可更加確實地固持半導體晶圓W。
由於利用本實施形態之機器人20及機器人系統10發揮之效果與利用上述機器人手40發揮之效果相同，故此處不再重複相同之說明。
（第1變形例） 根據上述說明，對本發明所屬領域具通常知識者而言，本發明之許多改良或其他實施形態對業者是顯而易見的。故而，上述說明應僅作為例示解釋，且被提供用於教導對本發明所屬領域具通常知識者實行本發明之最佳之態樣。於不脫離本發明之精神之情形下，可實質性變更其構造及/或功能之詳細內容。
圖10係表示上述實施形態之第1變形例之機器人手之軸構件及其周邊部分之放大剖視圖。另外，本變形例之機器人手除於旋轉構件60突設有第1突部66，於可動構件71突設有第2突部73以外，具有與上述實施形態之機器人手40相同之構成。故而，對相同部分標註相同之參照編號，不再重複相同之說明。
如圖10所示，本變形例之機器人手40'之旋轉構件60具有於基底體41之厚度方向上於該基底體41之側沿周方向設置之第1突部66（第1部分）。具體而言，該第1突部66於旋轉構件60之軸孔68之緣部之基底體41之側遍及該旋轉構件60之整個周方向而突設。
第1突部66具有以隨著朝向旋轉構件60之徑方向之外側而於基底體41之厚度方向上離開該基底體41之方式傾斜之前端面66a（即，與可動構件71對向之面）。
於本變形例中，可動體70具有第2突部73（第2部分），該第2突部73（第2部分）以於較軸構件75（軸部）更靠基端側且於旋轉構件60之徑方向上較旋轉構件60之第1突部66更靠外側與該第1突部66對向之方式設置。
該第2突部73具有於基底體41之寬度方向上觀察，以與基底體41所成之角度為對應於第1突部66之前端面66a即以鈍角之方式傾斜之傾斜面73a、於該傾斜面73a之緣部彎曲並沿基底體41之長度方向延伸之頂面73b、及於該頂面73b之與上述傾斜面73a相反之側之緣部彎曲並沿基底體41之厚度方向延伸直至可動構件71之側面73c。
根據上述構成，藉由旋轉構件60之第1突部66抵接於可動體70之第2突部73，可抑制於旋轉構件60之第2抵接部62a未受到來自半導體晶圓W的反作用力R之穩定狀態時，導致旋轉構件60沿著軸構件75移動之情況。
另外，於本變形例中，對旋轉構件60之第1部分作為第1突部66而被構成，可動體70之第2部分作為第2突部73而被構成之情形進行了說明，但並不限定於此。
例如，旋轉構件60之第1部分可作為與上述變形例相同之第1突部66而被構成，可動體70之第2部分可作為具有於較軸構件75（軸部）更靠基端側且於旋轉構件60之徑方向較旋轉構件60之第1突部66更靠外側與該第1突部66對向之傾斜面73a之溝槽而被構成。即便為此種構造，亦能獲得與上述變形例相同之效果。
或者，可動體70之第2部分可作為與上述變形例相同之第2突部73而被構成，旋轉構件60之第1部分可作為具有於旋轉構件60之軸孔68之緣部之基底體41之側遍及該旋轉構件60之整個周方向而設置，以隨著朝向旋轉構件60之徑方向之外側而於基底體41之厚度方向離開該基底體41之方式傾斜之前端面66a之溝槽而被構成。即便為此種構造，亦能獲得與上述變形例相同之效果。
（第2變形例） 基於圖11及圖12，對上述實施形態之第2變形例之機器人手進行說明。另外，本變形例之機器人手具備第1構件160代替旋轉構件60，及具備第2構件175代替軸構件75，除此以外具有與上述實施形態之機器人手40相同之構成。故而，對相同部分標註相同之參照編號，不再重複相同之說明。
圖11係表示於利用本變形例之機器人手固持半導體晶圓時，第2抵接部受到來自半導體晶圓的反作用力前之狀態之被支持點、支持點及其周邊部分之放大圖，（A）為外觀立體圖，（B）為剖視圖。圖12係表示於利用本變形例之機器人手固持半導體晶圓時，第2抵接部受到來自半導體晶圓的反作用力後之狀態之被支持點、支持點及其周邊部分之放大圖，（A）為外觀立體圖，（B）為剖視圖。
如圖11及圖12所示，本變形例之機器人手40''具備大致長方體狀之第1構件160、及設於較該第1構件160更靠基底體41之基端側之大致長方體狀之第2構件175。
第1構件160之基端面（即，存在於基底體41之基端側之面）之於基底體41之厚度方向上與該基底體41相反之側之端緣、與第2構件175之前端面（即，存在於基底體41之基端側之面）之於基底體41之厚度方向上與該基底體41相反之側之端緣利用鉸鏈180相互連接。
該鉸鏈180之旋轉軸182以沿著第1構件160之基端面之於基底體41之厚度方向上與該基底體41相反之側之端緣（及第2構件175之前端面之於基底體41之厚度方向上與該基底體41相反之側之端緣）延伸之方式設置。並且，第1構件160之一對向部68b相對於第2構件175之另一對向部75b傾斜了角度α。
於本變形例中，第1構件160之前端面（即，存在於基底體41之前端側之面）之一部分構成抵接於半導體晶圓W之第2部分W 2之第2抵接部62a。又，較第1構件160之前端面更靠基底體41之基端側之部分構成旋轉部65。進一步，第1構件160之基端面構成一對向部68b。又，第2構件175之前端面構成另一對向部75b。並且，鉸鏈180之旋轉軸182作為支持點75a而被構成。又，第1構件160中之安裝於鉸鏈180之旋轉軸182之部分構成被支持點68a。
根據上述構成，本變形例之機器人手40''如圖12所示，於固持半導體晶圓W時，藉由第1構件160之第2抵接部62a收到來自半導體晶圓W的反作用力，第1構件160之一對向部68b以被支持點68a為中心向第2構件175之另一對向部75b之側旋轉。即便為此種態樣，亦能抑制由於第2抵接部62a收到來自半導體晶圓W的反作用力R，而導致如圖13中之中空箭頭所示般以離開基底體41之方式移動之情況。
另外，於本變形例中，鉸鏈180之旋轉軸182以於未受到來自半導體晶圓W的反作用力R之穩定狀態下，保持第1構件160之一對向部68b相對於第2構件175之另一對向部75b於基底體41之厚度方向上觀察傾斜了角度α之狀態之方式（即，以保持圖11所示之狀態之方式），以施力構件（例如彈簧構件等）施力亦可。
又，鉸鏈180之旋轉軸182以第1構件160之一對向部68b無法往大於圖11所示之角度α之方向上旋轉之方式構成亦可。藉此，可抑制於第1構件160之第2抵接部62a未受到來自半導體晶圓W的反作用力R之定常狀態時，導致第1構件160於離開基底體41之方向上旋轉之情況。
（其他變形例） 於上述實施形態及變形例中，對第2抵接部62a及旋轉部65雙方皆包含於旋轉構件60（同一構件）之情形進行了說明，但並不限定於此。即，第2抵接部62a及旋轉部65只要可一體地移動，包含於相互不同之構件中亦可。
於上述實施形態及變形例中，對於可動構件71連結有軸構件75之情形進行了說明，但並不限定於此。例如，可藉由可動構件71及軸構件75為一體成形，而可動體70整體由一個構件構成。換言之，可動體70為具有可動部、及與該可動部一體地形成之軸部之構成亦可。
於上述實施形態及變形例中，對第1抵接部52a作為卡合於半導體晶圓W之第1部分W 1之卡合構件50之一部分而被構成之情形進行了說明，但並不限定於此。例如，第1抵接部52a由形成為長方體狀或正方體狀，不卡合而僅抵接於半導體晶圓W之第1部分W 1之構件形成亦可。
於上述實施形態及變形例中，對第2抵接部62a接近設於基底基部42之主面之情形進行了說明，但並不限定於該情形。即，第2抵接部62a抵接設於基底基部42之主面亦可。
於上述實施形態及變形例中，對基底體41具有基底基部42、及於該基底基部42為一體成形之2個基底支部44之情形進行了說明，但並不限定於此。例如，基底體41可為藉由於其前端側未分支而不具有基底支部44，於基底體41之主面之前端側設有1個或複數個第1抵接部52a之構造。或者，基底體41為具備基底基部42、及與該基底基部42為一體成形之3個以上基底支部44，於3個以上基底支部44之主面各者設有第1抵接部52a之構造亦可。
於上述實施形態及變形例中，對基板作為圓板狀之半導體晶圓W而被構成之情形進行了說明，但並不限定於此。例如，基板可作為於其厚度方向上觀察為四邊形之板狀之半導體晶圓而被構成，為其他形狀之半導體晶圓亦可，或者為半導體晶圓以外之基板亦可。
於上述實施形態及變形例中，對機器人20作為具有可回轉之手腕部36之水平多關節型之3軸機器人而被構成之情形進行了說明，但並不限定於此。例如，機器人20可不具有可回轉之手腕部36，作為水平多關節型之1軸或者2軸、或4軸以上之機器人而被構成亦可。或者，機器人20可作為極座標型機器人而被構成，作為圓筒座標型機器人而被構成亦可，作為直角座標型機器人而被構成亦可，作為垂直多關節型機器人而被構成亦可，或作為其他機器人而被構成亦可。
於上述實施形態及變形例中，對收容裝置110具有將半導體晶圓W以沿鉛直方向延伸之方式縱置而收容之構造之情形進行了說明，但並不限定於此。例如，收容裝置110具有將半導體晶圓W以沿水平方向延伸之方式橫置而收容之構造亦可。
於上述實施形態及變形例中，對機器人系統10具備用於收容半導體晶圓W（基板）之收容裝置110之情形進行了說明，但並不限定於此。例如，機器人系統10不具備收容裝置110，而具備用於對半導體晶圓W實施處理之多個處理裝置亦可。並且，機器人系統10以利用機器人20，於上述多個處理裝置之間固持並搬送半導體晶圓W之方式構成亦可。另外，上述多個處理裝置對半導體晶圓W施加之處理例如可為熱處理、雜質導入處理、薄膜形成處理、微影處理、洗淨處理及蝕刻處理等，為其他處理亦可。
10:機器人系統 20:機器人 22:基台 24:升降軸 30:機器人臂 32:第1連桿 34:第2連桿 36:手腕部 38:手基部 40、40'、40'':機器人手 41:基底體 42:基底基部 43:缺口 44:基底支部 50:卡合構件 51:傾斜面 52:立起面 52a:第1抵接部 53:凸緣 55:引導構件 56:傾斜面 57:立起面 60:旋轉構件 62:圓形狀之緣 62a:第2抵接部 65:旋轉部 66:第1突部 66a:前端面 68:軸孔 68a:被支持點 68b:一對向部 70:可動體 71:可動構件 72:第1部分 73:第2突部 73a:傾斜面 73b:頂面 73c:側面 74:第2部分 74a:凹部 75:軸構件 75a:支持點 75b:另一對向部 76:主軸部 78:凸緣 80:導軌構件 90:機器人控制裝置 110:收容裝置 112:外殼 114:底板 116:底板溝槽 124:背板 126:背板溝槽 160:第1構件 175:第2構件 180:鉸鏈 182:旋轉軸 200:習知技術已有之機器人手 201:基底體 202:旋轉構件 202a:第2抵接部 204:可動體 206:可動構件 208:軸構件 AX 1:第1軸線 AX 2:第2軸線 AX 3:第3軸線 AX':回轉軸線 L:中心線 R:反作用力 T:推力 W 1:第1部分 W 2:第2部分
[圖1]係表示本發明之實施形態之機器人系統之整體構成之概略圖。 [圖2]係於厚度方向觀察本發明之實施形態之機器人手時之概略圖。 [圖3]係表示本發明之實施形態之機器人手之卡合構件的[圖2]之III-III剖視圖。 [圖4]係表示本發明之實施形態之機器人手之引導構件的[圖2]之IV-IV剖視圖。 [圖5]係表示利用本發明之實施形態之機器人手固持縱置之半導體晶圓之情況的概略圖，（A）表示固持半導體晶圓前之狀態，（B）表示固持半導體晶圓並上提後之狀態。 [圖6]係表示於利用本發明之實施形態之機器人手固持半導體晶圓時，第2抵接部受到來自半導體晶圓的反作用力前之狀態之放大剖視圖，（A）表示可動體及旋轉構件以及其周邊部分，（B）表示軸構件、旋轉構件及其周邊部分，（C）表示被支持點、支持點及其周邊部分。 [圖7]係表示於利用本發明之實施形態之機器人手固持半導體晶圓時，第2抵接部受到來自半導體晶圓的反作用力後之狀態之放大剖視圖，（A）表示可動體、旋轉構件及其周邊部分，（B）表示軸構件、旋轉構件及其周邊部分，（C）表示被支持點、支持點及其周邊部分。 [圖8]係自上方觀察利用本發明之實施形態之機器人系統，將收容於收容裝置內之半導體晶圓向外部取出之情況之概略圖，（A）表示初始狀態，（B）表示使機器人手以沿鉛直方向延伸之方式旋轉之狀態。 [圖9]係自上方觀察利用本發明之實施形態之機器人系統，將收容於收容裝置內之半導體晶圓向外部取出之情況之概略圖，（A）表示利用機器人手固持半導體晶圓之狀態，（B）表示將半導體晶圓取出至外部之情況。 [圖10]係表示本發明之實施形態之第1變形例之機器人手之軸構件及其周邊部分的放大剖視圖。 [圖11]係表示於利用本發明之實施形態之第2變形例之機器人手固持半導體晶圓時，第2抵接部受到來自半導體晶圓的反作用力前之狀態之被支持點、支持點及其周邊部分之放大圖，（A）為外觀立體圖，（B）為剖視圖。 [圖12]係表示於利用本發明之實施形態之變形例之機器人手固持半導體晶圓時，第2抵接部受到來自半導體晶圓的反作用力後之狀態之被支持點、支持點及其周邊部分之放大圖，（A）為外觀立體圖，（B）為剖視圖。 [圖13]係表示於利用習知技術已有之機器人手固持半導體晶圓時，第2抵接部受到來自半導體晶圓的反作用力後之狀態之可動體、旋轉構件及其周邊部分之舉動的概略圖。
41:基底體 60:旋轉構件 62:圓形狀之緣 62a:第2抵接部 65:旋轉部 68:軸孔 68a:被支持點 68b:一對向部 70:可動體 71:可動構件 72:第1部分 74:第2部分 74a:凹部 75:軸構件 75a:支持點 75b:另一對向部 76:主軸部 78:凸緣 80:導軌構件 R:反作用力 T:推力 W:半導體晶圓 W 2:第2部分

Claims (11)

  1. 一種機器人手，其係用於抵接於基板之邊緣上之至少2個部位而固持上述基板者，其特徵在於具備： 基底體，其被規定連接基端及前端之長度方向、與上述長度方向正交之寬度方向、與上述長度方向及上述寬度方向正交之厚度方向、於上述寬度方向之中央沿長度方向延伸之中心線、及上述基板之中心位於上述沿長度方向延伸之中心線上之固持位置； 第1抵接部，其設於上述基底體之前端側，於固持上述基板時，抵接於上述基板之邊緣上之第1部分； 第2抵接部，其設於上述基底體之基端側，於固持上述基板時，於沿上述長度方向延伸之中心線上抵接於上述基板之邊緣上之第2部分； 旋轉部，其以存在於較沿上述長度方向延伸之中心線上之上述第2抵接部更靠基端側之被支持點為中心，可於上述長度方向與上述厚度方向相交之平面上與上述第2抵接部一體地旋轉，且可與上述第2抵接部一體地移動；及 可動體，其設於較沿上述長度方向延伸之中心線上之上述旋轉部更靠基端側，且具有以上述旋轉部能夠以上述被支持點為中心而於上述長度方向與上述厚度方向相交之平面上旋轉之方式支持上述被支持點之支持點，於固持上述基板時，藉由於沿上述長度方向延伸之中心線上向前端側移動，利用上述支持點推壓上述被支持點而使上述旋轉部及上述第2抵接部向前端側移動；且 於固持上述基板時，藉由上述第2抵接部受到來自上述基板的反作用力，上述旋轉部及上述第2抵接部以上述被支持點為中心而於上述長度方向與上述厚度方向相交之平面上向上述基底體之側一體地旋轉。
  2. 如請求項1所述之機器人手，其中上述第2抵接部及上述旋轉部分別包含於同一構件中。
  3. 如請求項2所述之機器人手，其具備旋轉構件，上述旋轉構件具有於上述厚度方向上觀察為圓形狀之緣且於其中心穿設軸孔， 上述第2抵接部作為上述旋轉構件之圓形狀之緣之一部分而被構成， 上述旋轉部作為較上述旋轉構件之上述圓形狀之緣更靠中心側之部分而被構成， 上述被支持點作為上述旋轉構件之軸孔之內壁之一部分而被構成， 上述可動體具有軸部，上述軸部藉由插通於上述旋轉構件之軸孔，而於上述長度方向與上述寬度方向相交之平面上將上述旋轉構件可旋轉地支持， 上述被支持點作為上述軸部之外表面之一部分而被構成。
  4. 如請求項3所述之機器人手，其中上述旋轉構件具有第1部分，上述第1部分於上述厚度方向上於上述基底體之側沿周方向設置， 上述可動體具有第2部分，上述第2部分以於較上述軸部更靠基端側且於上述旋轉構件之徑向上較上述第1部分更靠外側與上述第1部分對向之方式設置， 於固持上述基板時，藉由上述第2抵接部受到來自上述基板的反作用力，上述第1部分抵接於上述第2部分。
  5. 如請求項1所述之機器人手，其中上述支持點作為鉸鏈之旋轉軸而被構成。
  6. 如請求項1所述之機器人手，上述旋轉部具有一對向部，上述一對向部於上述寬度方向上觀察，自上述被支持點向上述基底體之側呈直線狀延伸， 上述可動體具有另一對向部，上述另一對向部於上述寬度方向上觀察，自上述支持點向上述基底體之側呈直線狀延伸，且與上述一對向部對向， 上述一對向部及上述另一對向部分別於上述寬度方向上觀察，以隨著自上述支持點及上述被支持點朝向上述基底體之側而分離之方式相互傾斜並呈直線狀延伸，於固持上述基板時，上述一對向部以上述被支持點為中心而向上述另一對向部之側旋轉。
  7. 如請求項1所述之機器人手，其中於上述厚度方向上，上述第2抵接部受到來自上述基板之反作用力之受力點位置，與上述可動體於沿上述長度方向延伸之中心線上向前端側移動之推力之施力點位置不同。
  8. 如請求項1所述之機器人手，其中上述基底體具有設於其基端側之基底基部、及自上述基底基部分支並往前端側延伸之至少2個基底支部， 接近或抵接於上述基底基部之主面而設有上述第2抵接部，且於上述至少2個基底支部各自之主面突設有上述第1抵接部。
  9. 如請求項1所述之機器人手，其中上述基板作為圓板狀之半導體晶圓而被構成， 上述第1抵接部於上述厚度方向上觀察，為與上述半導體晶圓之邊緣對應之圓弧狀。
  10. 如請求項1至9中任一項所述之機器人手，其中上述第1抵接部係作為於固持上述基板時，卡合於上述基板之邊緣上之第1部分之第1卡合構件之一部分而被構成。
  11. 一種機器人，其係具備如請求項1至10中任一項所述之機器人手、及機器人臂，其將上述機器人手安裝於其前端，其特徵在於： 於利用上述機器人手固持上述基板之狀態下，至少變更上述機器人臂之姿勢以搬送上述基板。
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