WO2016166952A1 - 基板搬送ロボット及びそのエンドエフェクタ - Google Patents

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Abstract

 基板搬送ロボットのエンドエフェクタが、複数のブレードと、ブレードどうしの基板垂線方向の間隔が可変となるように、ブレードを支持するブレード支持部と、複数のブレード支持部のうち少なくとも1つを他のブレードに対して基板垂線方向へ相対的に移動させるブレード駆動装置とを備える。ブレードの各々が、基板垂線方向の一方を向いた第1の主面と、その反対面である第2の主面と、第1の主面に基板を保持させる第1の基板保持機構と、第2の主面に基板を保持させる第2の基板保持機構とを有する。

Description

基板搬送ロボット及びそのエンドエフェクタ
 本発明は、半導体基板やガラス基板などの基板を搬送する基板搬送ロボット及びそのエンドエフェクタに関する。
 従来、半導体デバイスの材料である半導体基板や液晶表示パネルの材料であるガラス基板などの、薄板状の基板を搬送するために基板搬送ロボットが使用されている。基板搬送ロボットは、ロボットアームと、ロボットアームの手首に装着されたエンドエフェクタとを備えている。基板を搬送するためのエンドエフェクタは、例えば、薄板フォーク形状のブレードと、基板をブレードに保持する基板保持機構とから成る。
 上記のような基板搬送ロボットは、例えば、処理室へ基板を搬入し、処理された基板を処理室から搬出する作業を行う。このような搬送作業の一例として、洗浄処理室への基板の搬送作業がある。この場合に、1つのエンドエフェクタにおいて、洗浄処理室へ搬入される汚染物の付着した基板を支持する部分と、洗浄処理室から搬出される洗浄された基板を支持する部分とが同じであると、エンドエフェクタを媒介にして基板に汚染物を再付着させてしまうおそれがある。
 そこで、基板搬送ロボットに対し、搬入時と搬出時とでエンドエフェクタを使い分ける要望がある。この要望に応えるために、1つのエンドエフェクタに複数の基板を支持する部分を設けて、搬入時と搬出時で基板を支持する部分を使い分ける技術が従来提案されている。特許文献1には、エンドエフェクタに第1の吸着パッドと第2の吸着パッドとを備え、搬入時には第1の吸着パッドのみで基板を吸着し、搬出時には第2の吸着パッドのみで基板を吸着することが記載されている。また、特許文献2には、エンドエフェクタに周囲に複数の基板の保持部を有する回転軸を備え、基板を処理室へ搬入したあとに回転軸を回転させて、搬出時には搬入時とは別の保持部で基板を保持するようにすることが記載されている。
特開平10-316242号公報 特開2012-130985号公報
 上記のような基板搬送ロボットに対して、更に、スループット(単位時間当たりの処理能力)を高める要望がある。この要望に応えるために、例えば、ロボットの一サイクルの動作で複数の基板を搬送することが考えられる。
 本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、1つのエンドエフェクタで、基板を支持する部分を使い分けることと、スループットを高めることとを両立しうる、基板搬送ロボット及びそのエンドエフェクタを提供することである。
 本発明の一態様に係るエンドエフェクタは、基板搬送ロボットのロボットアームに装着されるエンドエフェクタであって、
複数のブレードと、前記複数のブレードの少なくとも1つに保持された基板の主面に垂直な方向を基板垂線方向と規定したときに、前記複数のブレードどうしの前記基板垂線方向の間隔が可変となるように、前記複数のブレードを支持するブレード支持部と、
前記複数のブレードのうち少なくとも1つを他のブレードに対して前記基板垂線方向へ相対的に移動させるブレード駆動装置とを、備え、
前記複数のブレードの各々が、前記基板垂線方向の一方を向いた第1の主面と、前記第1の主面の反対面である第2の主面と、前記第1の主面に基板を保持させる第1の基板保持機構と、前記第2の主面に基板を保持させる第2の基板保持機構とを有するものである。
 また、本発明の一態様に係る基板搬送ロボットは、前記エンドエフェクタと、前記エンドエフェクタが装着されたロボットアームとを備えたものである。
 本発明によれば、各ブレードの主面で基板を保持することができる。よって、基板搬送ロボットの1サイクルの動作で複数の基板を搬送することができ、作業のスループットを高めることができる。更に、例えば、各ブレードの第1の主面で清浄な基板を保持し、第2の主面で汚染された基板を保持するなど、1つのハンドで基板を支持する部分を使い分けることができる。
 本発明によれば、1つのエンドエフェクタで、基板を支持する部分を使い分けることと、スループットを高めることとを両立しうる、基板搬送ロボット及びそのエンドエフェクタを提供することができる。
本発明の一実施形態に係る基板搬送ロボットの全体的な構成を示す斜視図である。 基板搬送ロボットの側面図である。 基板搬送ロボットの制御系統の構成を示す図である。 エンドエフェクタの斜視図である。 エンドエフェクタのブレード及びその周辺の構成を説明する側面図である。 基板搬送用エンドエフェクタの使用態様であって、2枚の清浄な基板を搬送する態様を説明する図である。 基板搬送用エンドエフェクタの使用態様であって、2枚の汚染された基板を搬送する態様を説明する図である。 基板搬送用エンドエフェクタの使用態様であって、清浄な基板と汚染された基板を搬送する態様を説明する図である。 基板を上から把持することのできる仕様のエッジ把持式基板保持機構の一例を示す図である。 変形例1に係るエンドエフェクタの斜視図である。 変形例1に係るエンドエフェクタのブレード及びその周辺の構成を説明する側面図である。 変形例1に係るエンドエフェクタの使用態様であって、2枚の清浄な基板を搬送する態様を説明する図である。 変形例1に係るエンドエフェクタの使用態様であって、2枚の汚染された基板を搬送する態様を説明する図である。 変形例1に係るエンドエフェクタの使用態様であって、清浄な基板と汚染された基板を搬送する態様を説明する図である。 変形例2に係るエンドエフェクタのブレード及びその周辺の構成を説明する側面図である。 変形例2に係るエンドエフェクタのブレード及びその周辺の構成を説明する側面図である。 変形例3に係るエンドエフェクタのブレード及びその周辺の構成を説明する側面図である。 変形例3に係るエンドエフェクタのブレード及びその周辺の構成を説明する側面図である。 変形例4に係るエンドエフェクタのブレード及びその周辺の構成を説明する側面図である。 変形例5に係るエンドエフェクタのブレード及びその周辺の構成を説明する側面図である。 3枚のブレードの平面図である。
 次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1は本発明の一実施形態に係る基板搬送ロボット1の全体的な構成を示す斜視図、図2は基板搬送ロボット1の側面図である。図1及び図2に示すように、本発明の一実施形態に係る基板搬送ロボット1は、ロボットアーム4と、ロボットアーム4の手先部に装着された基板搬送用エンドエフェクタの一例であるロボットハンド5(以下、単に「ハンド5」ということがある)と、ロボットアーム4の動作を制御するコントロールユニット6とを概ね備えている。以下、基板搬送ロボット1の各構成要素について詳細に説明する。
 まず、ロボットアーム4について説明する。本実施形態に係るロボットアーム4は、基台21に支持された水平多関節型ロボットとして構成されている。但し、ロボットアーム4は水平多関節型ロボットに限定されず、垂直多関節型ロボットであってもよい。
 ロボットアーム4は、基台21に立設された昇降軸40と、昇降軸40と第1関節J1を介して連結された第1リンク41と、第1リンク41の先端部と第2関節J2を介して連結された第2リンク42と、第2リンク42の先端部と第3関節J3を介して連結された第3リンク43とを備えている。第3リンク43の先端部には、第4関節J4を介してハンド5のブレード支持部44が連結されている。第3関節J3、第3リンク43、及び、第4関節J4の相互結合体によって、ロボットアーム4の手首が形成されている。
 第1関節J1の回動軸である第1軸L1、第2関節J2の回動軸である第2軸L2、及び、第3関節J3の回動軸である第3軸L3の、各軸の延在方向は実質的に垂直方向である。また、第4関節J4の回動軸である第4軸L4の延在方向は実質的に水平方向である。
 図3は基板搬送ロボット1の制御系統の構成を示す図である。図2及び図3に示すように、昇降軸40は、昇降駆動装置60によって、実質的に垂直方向へ昇降又は伸縮するように駆動される。昇降駆動装置60は、サーボモータM0、位置検出器E0、及びサーボモータM0の動力を昇降軸40へ伝達する動力伝達機構D0などにより構成されている。
 第1~第4関節J1~J4には、各関節J1~J4をその回動軸まわりに回転させる第1~第4関節駆動装置61~64が設けられている。関節駆動装置61~64は、サーボモータM1~M4、位置検出器E1~E4、及びサーボモータM1~M4の動力を対応するリンクへ伝達する動力伝達機構D1~D4などにより構成されている。上記の動力伝達機構D1~D4は、例えば、減速機を具備する歯車動力伝達機構である。上記の各位置検出器E0~E4は、例えば、ロータリーエンコーダで構成されている。各サーボモータM0~M4は互いに独立して駆動することが可能である。そして、上記の各サーボモータM0~M4が駆動されると、上記の各位置検出器E0~E4によって上記の各サーボモータM0~M4の出力軸の回転位置の検出が行われる。
 ロボットアーム4は、コントロールユニット6によりその動作が制御されている。図3に示すように、コントロールユニット6は、コントローラ30と、サーボモータM0~M4と対応したサーボアンプA0~A4とを備えている。コントロールユニット6では、ロボットアーム4の手首に取り付けられたハンド5を任意のポーズ(空間における位置及び姿勢)へ任意の経路に沿って移動させるサーボ制御が行われる。
 コントローラ30は、いわゆるコンピュータであって、例えば、マイクロコントローラ、CPU、MPU、PLC、DSP、ASIC又はFPGA等の演算処理部と、ROM、RAM等の記憶部とを有している(いずれも図示せず)。記憶部には、演算処理部が実行するプログラム、各種固定データ等が記憶されている。また、記憶部には、ロボットアーム4の動作を制御するための教示点データ、ロボットハンド5の形状・寸法に関するデータ、ロボットハンド5に保持された基板Wの形状・寸法に関するデータなどが格納されている。コントローラ30では、記憶部に記憶されたプログラム等のソフトウェアを演算処理部が読み出して実行することにより、基板搬送ロボット1の動作を制御するための処理が行われる。なお、コントローラ30は単一のコンピュータによる集中制御により各処理を実行してもよいし、複数のコンピュータの協働による分散制御により各処理を実行してもよい。
 コントローラ30は、位置検出器E0~E4の各々で検出された回転位置と対応するハンド5のポーズと記憶部に記憶された教示点データとに基づいて、所定の制御時間後の目標ポーズを演算する。コントローラ30は、所定の制御時間後にハンド5が目標ポーズとなるように、サーボアンプA0~A4へ制御指令(位置指令)を出力する。サーボアンプA0~A4では、制御指令に基づいて各サーボモータM0~M4に対して駆動電力を供給する。これにより、ハンド5を所望のポーズへ動かすことができる。
 続いて、基板搬送ロボット1のエンドエフェクタであるハンド5について詳細に説明する。図4はエンドエフェクタの斜視図、図5はエンドエフェクタのブレード及びその周辺の構成を説明する側面図である。
 図4及び図5に示すように、ハンド5は、ブレード支持部44と、ブレード支持部44に支持された2枚のブレード7,8とを備えている。2枚のブレードのうち、一方はブレード支持部44に対して相対的に位置固定された固定ブレード7であり、他方はブレード支持部44(及び固定ブレード7)に対して相対的に基板垂線方向Zへ移動可能な可動ブレード8である。ここで、複数のブレード7,8の少なくとも1つに保持された基板Wの主面に垂直な方向を基板垂線方向Zと規定する。なお、本実施形態においては、基板垂線方向Zは鉛直方向と実質的に一致する。
 固定ブレード7は、先が二股に分かれたフォーク形状の薄板部材である。固定ブレード7の基端部はブレード基部71に固定されている。ブレード基部71は、ブレード支持部44に支持されている。
 固定ブレード7の第1の主面7A(図4,5において上面)には、第1の主面7Aに基板Wを保持させるための第1の基板保持機構7aが設けられている。第1の基板保持機構7aはエッジ把持式であって、把持爪74、プッシャ72、及び第1プッシャ駆動装置73などにより構成されている。なお、エッジ把持式の基板保持機構は、基板Wのエッジを数か所から加圧支持することによりブレードに基板Wを保持させるように構成されたものである。把持爪74は、固定ブレード7の第1の主面7Aの先端部と基端部の双方において設けられている。プッシャ72は、固定ブレード7の上部に設けられており、先端部の把持爪74に向けて基板Wを押圧するように構成されている。プッシャ72は、第1プッシャ駆動装置73によって、固定ブレード7の基端部と先端部を繋ぐ方向と平行な方向へ進退移動させられる。第1プッシャ駆動装置73は、例えば、エアシリンダなどのアクチュエータである。
 固定ブレード7の第2の主面7B(図4,5において下面)には、第2の主面7Bに基板Wを保持させる第2の基板保持機構7bが設けられている。第2の基板保持機構7bは減圧吸着式であって、吸着パッド75及び第1バルブ駆動装置76などにより構成されている。なお、減圧吸着式の基板保持機構は、基板Wを固定ブレード7に吸着させて保持させるように構成されたものである。吸着パッド75は、固定ブレード7の第2の主面7Bの先端部と基端部の双方に設けられている。吸着パッド75は図示されない負圧源とチューブを介して接続されており、吸着パッド75に発生する吸引力は、吸着パッド75と負圧源との間に設けられた図示されないバルブが第1バルブ駆動装置76(図3、参照)によって開閉駆動されることによって切り換えられる。なお、第1プッシャ駆動装置73及び第1バルブ駆動装置76の動作はコントロールユニット6によって制御されている(図3、参照)。
 なお、各吸着パッド75は基板Wの主面の周縁部と接触するように固定ブレード7上に配置されることが望ましい。ブレード支持部44が第4軸L4まわりに回転して、固定ブレード7の第2の主面7Bが下を向いたときに、吸着パッド75に付着している汚染物質(パーティクルなど)が落下しても、それよりも下方に位置する基板Wの主面の周縁部を汚染するだけで済み、汚染の拡大を防ぐことができる。
 可動ブレード8は、固定ブレード7の周囲に設けられた1以上の薄板部材から成り、固定ブレード7と可動ブレード8は平面視において重複しない。可動ブレード8の基端部はブレード基部81に固定されている。
 ブレード基部81は、基板垂線方向Zへの直動機構88を介してブレード支持部44に支持されている。この直動機構88によって、可動ブレード8は、ブレード支持部44及び固定ブレード7に対し、基板垂線方向Zへ相対的に移動することができる。本実施形態においては、可動ブレード8は、可動ブレード8と実質的に同一平面(面一)となる位置から、固定ブレード7から所定距離だけ基板垂線方向Zへ離れた位置まで、固定ブレード7に対し相対的に移動することができる。可動ブレード8と固定ブレード7が離間したときの、固定ブレード7と可動ブレード8との基板垂線方向Zの間隔は、一定であってもよいし、段階的又は無段階的に調整可能であってもよい。
 可動ブレード8は、ブレード駆動装置87によって昇降駆動される。ブレード駆動装置87は、例えば、ブレード基部81と結合されたロッドと、ロッドをシリンダから進退移動させるアクチュエータとから構成されている。ブレード駆動装置87の動作は、コントロールユニット6によって制御されている(図3、参照)。
 可動ブレード8の第1の主面8A(図4,5において上面)には、第1の主面8Aに基板Wを保持させるための第1の基板保持機構8aが設けられている。第1の基板保持機構8aはエッジ把持式であって、把持爪84、プッシャ82、及び第2プッシャ駆動装置83などにより構成されている。把持爪84は、可動ブレード8の第1の主面8Aの先端部と基端部の双方において設けられている。プッシャ82は、可動ブレード8の上部に設けられており、先端部の把持爪84に向けて基板Wを押圧するように構成されている。プッシャ82は、第2プッシャ駆動装置83によって、可動ブレード8の基端部と先端部を繋ぐ方向と平行な方向へ進退移動させられる。第2プッシャ駆動装置83は、例えば、エアシリンダなどのアクチュエータである。プッシャ82及び第2プッシャ駆動装置83はブレード基部81に支持されており、可動ブレード8と一体的に固定ブレード7に対して昇降移動する。
 可動ブレード8の第2の主面8B(図4,5において下面)には、第2の主面8Bに基板Wを保持させる第2の基板保持機構8bが設けられている。第2の基板保持機構8bは減圧吸着式であって、吸着パッド85及び第2バルブ駆動装置86などにより構成されている。吸着パッド85は、可動ブレード8の第2の主面8Bの先端部と基端部の双方に設けられている。ここでも、各吸着パッド85は基板Wの主面の周縁部と接触するように可動ブレード8上に配置されることが望ましい。吸着パッド85は図示されない負圧源とチューブを介して接続されており、吸着パッド85に発生する吸引力は、吸着パッド85と負圧源との間に設けられた図示されないバルブが第2バルブ駆動装置86(図3、参照)によって開閉駆動されることによって切り換えられる。なお、第2プッシャ駆動装置83及び第2バルブ駆動装置86の動作はコントロールユニット6によって制御されている(図3、参照)。
 上記構成のハンド5では、固定ブレード7及び可動ブレード8の両ブレードにおいて、第1及び第2の主面の双方に基板Wの基板保持機構が設けられており、各基板保持機構は独立して動作することができる。
 続いて、上記構成の基板搬送ロボット1の動作について、特に、ハンド5の使用態様に着目して説明する。図6A,6B,6Cの各図はエンドエフェクタの使用態様の例を説明する図であり、図6Aは2枚の清浄な基板W0を搬送する態様を説明する図、図6Bは2枚の汚染された基板W1を搬送する態様を説明する図、図6Cは清浄な基板W0と汚染された基板W1を搬送する態様を説明する図である。
 先ず、図6Aに示すように、基板搬送ロボット1で2枚の清浄な基板W0を搬送する場合の、ハンド5の使用態様の一例について説明する。この場合には、ハンド5の固定ブレード7と可動ブレード8を基板垂線方向Zへ離間させた状態とする。そして、固定ブレード7の第1の主面7Aと可動ブレード8の第1の主面8Aに基板W0を載置し、載置された基板W0を第1の基板保持機構7a,8aで保持する。固定ブレード7の第1の主面7Aと可動ブレード8の第1の主面8Aの基板保持機構7a,8aは、いずれもエッジ把持式である。エッジ把持式の基板保持機構7a,8aでは、清浄な基板W0の主面に基板保持機構の構成要素や固定ブレード7及び可動ブレード8の本体が接触することがない。
 次に、図6Bに示すように、基板搬送ロボット1で2枚の汚染された基板W1を搬送する場合の、ハンド5の使用態様の一例について説明する。この場合には、ハンド5の固定ブレード7と可動ブレード8を基板垂線方向Zへ離間させたうえ、ブレード支持部44を第4軸L4を中心として実質的に180°回転させた状態とする。つまり、ハンド5を、固定ブレード7の第2の主面7Bと可動ブレード8の第2の主面8Bを上に向けた姿勢とする。
 そして、固定ブレード7の第2の主面7Bと可動ブレード8の第2の主面8Bに基板W1を載置し、載置された基板W1をそれぞれ基板保持機構7b,8bで保持する。固定ブレード7の第2の主面7Bと可動ブレード8の第2の主面8Bの基板保持機構7b,8bはいずれも減圧吸着式である。この減圧吸着式の基板保持機構では、基板W1の主面に吸着パッド75,85が接触するが、汚染された基板W1はこれから洗浄処理室へ搬入されて洗浄されるものであり、吸着パッド75,85が介在する再汚染があっても問題とはならない。
 なお、図6A及び図6Bに示す例では、各ブレード7,8に一枚の基板Wが保持されているが、ブレード7,8のうち少なくとも一方が両主面に基板Wを保持してもよい。つまり、2枚のブレード7,8では、最大で4枚の基板Wを一度に保持して搬送することが可能である。
 続いて、図6Cに示すように、基板搬送ロボット1で清浄な基板W0と汚染された基板W1を搬送する場合の、ハンド5の使用態様の一例について説明する。この場合には、ハンド5の固定ブレード7の第1の主面7Aと可動ブレード8の第1の主面8Aとが実質的に同一平面を形成するように、可動ブレード8を固定ブレード7と同じレベルまで基板垂線方向Zに近接させた状態とする。
 上記のように、固定ブレード7と可動ブレード8とをあたかも一枚のブレードとして使用する場合には、これらのうちいずれか一方の基板保持機構を機能させてもよいし、これら両方の基板保持機構を機能させてもよい。
 例えば、固定ブレード7の第1の主面7A及び可動ブレード8の第1の主面8Aに清浄な基板W0を載置し、固定ブレード7の第1の基板保持機構7a又は/及び可動ブレード8の第1の基板保持機構8aで基板W0を保持する。また、例えば、固定ブレード7の第2の基板保持機構7b又は/及び可動ブレード8の第2の基板保持機構8bで基板W1を吸着保持する。固定ブレード7の第2の基板保持機構7b及び可動ブレード8の第2の基板保持機構8bはいずれも減圧吸着式であるから、ハンド5が固定ブレード7の第2の主面7B及び可動ブレード8の第2の主面8Bを下に向けた姿勢であっても、固定ブレード7及び可動ブレード8に基板W1を保持させることができる。
 なお、上記において、ハンド5に先に汚染された基板W1を保持させてから、清浄な基板W0を保持させるようにしてもよい。更に、上記において、固定ブレード7の第2の主面7Bに汚染された基板W1を載置する前に、ハンド5を第4軸L4を中心として実質的に180°回転させて、固定ブレード7の第2の主面7Bを上向きに姿勢変化させてもよい。また、上記において、固定ブレード7の第1の主面7Aと、固定ブレード7の第2の主面7Bの両方又は一方で、清浄な基板W0と汚染された基板W1のうち少なくとも一方を保持してもよい。
 上記において、各ブレード7、8に設けられたエッジ把持式の基板保持機構は、基板Wを下から把持する仕様のものである。但し、ブレード7,8に設けられたエッジ把持式の基板保持機構は、基板Wを上から把持することのできる仕様のもの(基板Wを上下両方から把持する仕様のものを含む)であってもよい。
 エッジ把持式基板保持機構で基板Wを上から把持する際には、ブレード7に対する基板Wの基板垂線方向Zの位置は、基板Wの反りや教示位置のずれに起因して、一意的に決まりにくい。従って、基板Wを上から把持することのできる仕様のエッジ把持式基板保持機構では、前記のようなブレード7に対する基板Wの基板垂線方向Zの位置ズレを吸収するために、基板Wを下から把持する仕様のエッジ把持式基板保持機構と比較して把持爪74の基板垂線方向Zの寸法が大きいことが望ましい。
 図7は、基板Wを上から把持することのできる仕様のエッジ把持式基板保持機構の一例を示す図であって、プッシャ72と先端側の把持爪74を通る断面図が示されている。この図に示されたエッジ把持式基板保持機構では、ブレード7の先端側に設けられた把持爪74、及び、プッシャ72に、保持された基板Wのエッジよりも半径方向内周側へ突出する突起が設けられている。これらの突起は、基板Wを保持している主面が下向き姿勢となったときに基板Wが把持爪74から落脱することを防止するためのものである。
 このように、エッジ把持式基板保持機構のうち、特に、基板Wを上から把持することのできる仕様のものは、基板Wを下から把持する仕様のものと比較して、把持爪74の基板垂線方向Zの寸法が大きくなる。そこで、ブレード7の主面7A、7Bのうち一方にエッジ把持式の基板保持機構を採用し他方に減圧吸着式の基板保持機構を採用することで、基板保持機構を含めたブレード7,8の厚みを抑えるようにしている。
 以上に説明したように、本実施形態に係る基板搬送ロボット1は、エンドエフェクタと、エンドエフェクタが装着されたロボットアーム4とを備えている。エンドエフェクタとしてのハンド5は、複数のブレード7,8と、複数のブレード7,8どうしの基板垂線方向Zの間隔が可変となるように、複数のブレード7,8を支持するブレード支持部44と、複数のブレード7,8のうち少なくとも1つを他のブレードに対して基板垂線方向Zへ相対的に移動させるブレード駆動装置87とを、備えている。
 そして、複数のブレード7,8の各々が、基板垂線方向Zの一方を向いた第1の主面7A,8Aと、第1の主面7A,8Aの反対面である第2の主面7B,8Bと、第1の主面7A,8Aに基板Wを保持させる第1の基板保持機構7a,8aと、第2の主面7B,8Bに基板Wを保持させる第2の基板保持機構7b,8bとを有する。
 上記基板搬送ロボット1及びそのハンド5によれば、各ブレード7,8の主面で基板Wを保持することができる。よって、ロボット1の1サイクルの動作で複数の基板Wを搬送することができ、作業のスループットを高めることができる。更に、例えば、各ブレード7,8の第1の主面7A,8Aで清浄な基板W0を保持し、第2の主面7B,8Bで汚染
された基板W1を保持するなど、1つのハンド5で基板Wを支持する部分を使い分けることができる。
 上記実施形態に係る基板搬送ロボット1及びそのハンド5では、第1の基板保持機構7a,8aと第2の基板保持機構7b,8bのうち一方が基板Wのエッジを把持する複数の爪74,84とプッシャ72,82とを含むエッジ把持式であり、第1の基板保持機構7a,8aと第2の基板保持機構7b,8bのうち他方が基板Wの主面を吸着する少なくとも1つの吸着パッド75,85を含む減圧吸着式である。
 より具体的には、上記実施形態では、第1の主面7A,8Aが定常時上向きの面であって、第1の基板保持機構7a,8aがエッジ把持式であり、第2の基板保持機構7b,8bが減圧吸着式である。
 上記の通り、各ブレード7,8の両主面で異なる方式の基板保持機構が採用されているので、ブレード7,8の厚みを抑えることが可能となる。例えば、複数の基板Wが所定間隔で積層された状態で格納したケース(カセット)に基板Wを出し入れするために、1枚のブレード及びこれに設けられた基板保持機構の厚みは狭隘な上記所定間隔に収まる大きさであることが要求される。そこで、ブレード7,8の少なくとも一方の主面の基板保持機構として減圧吸着式を採用することで、ブレード7,8の両方の主面にエッジ把持式を設ける場合と比較して、基板保持機構を含めたブレード7,8の厚みを抑えることを可能としている。
 特に、本実施形態に係る基板搬送ロボット1は、ロボットアーム4が、ブレード7,8の第1の主面7A,8Aが基板垂線方向Zの他方を向くように、ハンド5の少なくとも一部分を回転させる回転軸(第4軸L4)を有する。上記実施形態ではこの回転軸(第4軸L4)はロボットアーム4に設けられているが、ハンド5に設けられていてもよい。このようにブレード7,8が第4軸L4まわりに回転することから、下向きの主面でも基板Wを保持することができるように、基板保持機構としてエッジ把持式又は/及び減圧吸着式が採用されることが好ましい。
[変形例1]
 次に、上記実施形態の変形例1を説明する。図8は変形例1に係るエンドエフェクタの斜視図、図9は変形例1に係るエンドエフェクタのブレード及びその周辺の構成を説明する側面図である。なお、本変形例の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。
 図8及び図9に示すように、変形例1に係るエンドエフェクタであるハンド5(5A)は、固定ブレード7と可動ブレード8の2枚のブレードを有している。固定ブレード7と可動ブレード8の各々は、基板垂線方向Zの一方を向いた第1の主面7A,8Aと、第1の主面7A,8Aの反対面である第2の主面7B,8Bと、第1の主面7A,8Aに基板Wを保持させる第1の基板保持機構7a,8aと、第2の主面7B,8Bに基板Wを保持させる第2の基板保持機構7b,8bとを有する。固定ブレード7の第1の基板保持機構7aが減圧吸着式であり、第2の基板保持機構7bがエッジ把持式である。可動ブレード8の第1の基板保持機構8aがエッジ把持式であり、第2の基板保持機構8bが減圧吸着式である。
 つまり、変形例1に係るエンドエフェクタであるハンド5Aは、固定ブレード7の第1の主面7Aに減圧吸着式の第1の基板保持機構7aが設けられており、固定ブレード7の第2の主面7Bにエッジ把持式の第2の基板保持機構7bが設けられている点で、前述の実施形態に係るハンド5から相違する。上記相違点を除いて、変形例1に係るハンド5Aの構成は前述の本実施形態に係る基板搬送ロボット1のハンド5と実質的に同一である。
 続いて、上記構成の基板搬送ロボット1の動作について、特に、ハンド5Aの使用態様に着目して説明する。図10A,10B,10Cの各図は変形例1に係るエンドエフェクタの使用態様を説明する図であり、図10Aは2枚の清浄な基板W0を搬送する態様を説明する図、図10Bは2枚の汚染された基板W1を搬送する態様を説明する図、図10Cは清浄な基板W0と汚染された基板W1を搬送する態様を説明する図である。
 先ず、図10Aに示すように、基板搬送ロボット1で2枚の清浄な基板W0を搬送する
場合の、ハンド5Aの使用態様の一例について説明する。この場合には、ハンド5Aの固定ブレード7と可動ブレード8を基板垂線方向Zへ離間した状態とする。そして、可動ブレード8の第1の主面8Aに基板W0を載置し、載置された基板W0を基板保持機構8aで保持する。続いて、ハンド5Aを第4軸L4を中心として実質的に180°回転させる。すると、ハンド5Aは、固定ブレード7の第2の主面7Bが上を向いた姿勢となる。そして、固定ブレード7の第2の主面7Bに基板W0を載置し、載置された基板W0を基板保持機構7bで保持する。
 次に、図10Bに示すように、基板搬送ロボット1で2枚の汚染された基板W1を搬送する場合の、ハンド5Aの使用態様の一例について説明する。この場合には、ハンド5Aの固定ブレード7と可動ブレード8を基板垂線方向Zへ離間した状態とする。そして、固定ブレード7の第1の主面7Aに基板W1を載置し、載置された基板W1を基板保持機構7aで保持する。続いて、ハンド5Aを第4軸L4を中心として実質的に180°回転した状態とする。これにより、ハンド5Aは、固定ブレード7の第2の主面7Bが上を向いた姿勢となる。そして、可動ブレード8の上向きの第2の主面8Bに基板W1を載置し、載置された基板W1を基板保持機構8bで保持する。
 続いて、図10Cに示すように、基板搬送ロボット1で清浄な基板W0と汚染された基板W1を搬送する場合の、ハンド5Aの使用態様の一例について説明する。この場合には、ハンド5Aの固定ブレード7の第1の主面7Aと可動ブレード8の第1の主面8Aとが実質的に同一の平面を形成するように、可動ブレード8が固定ブレード7と同じレベルまで基板垂線方向Zに近接した状態とする。
 そして、固定ブレード7の第1の主面7A及び可動ブレード8の第1の主面8Aに清浄な基板W0を載置し、固定ブレード7の第1の主面7A及び可動ブレード8の第1の主面8Aの少なくとも一方に設けられた基板保持機構で基板W0を保持する。ここで、保持されるのが清浄な基板W0であることから、エッジ把持式の基板保持機構である可動ブレード8の第1の基板保持機構8aを選択的に使用することが望ましい。続いて、固定ブレード7の第2の主面7B及び可動ブレード8の第2の主面8Bに基板W1を保持する。ここで、保持されるのが汚染された基板W1であることから、減圧吸着式の基板保持機構である可動ブレード8の第2の主面8Bの基板保持機構を選択的に使用することが望ましい。これにより、ハンド5Aを第4軸L4まわりに回転させることなく、固定ブレード7の第2の主面7B及び可動ブレード8の第2の主面8Bに基板Wを保持させることができる。
 以上に説明したように、変形例1に係るハンド5Aでは、複数のブレード7,8が基板垂線方向Zに離間したときに、基板垂線方向Zに隣接する1組のブレード7,8のうち一方のブレード7の第1の基板保持機構7aがエッジ把持式であり、1組のブレードのうち他方のブレード8の第1の基板保持機構8aが減圧吸着式である。そして、1組のブレード7,8のうち一方のブレード7の第2の基板保持機構7bが減圧吸着式であり、1組のブレードのうち他方のブレード8の第2の基板保持機構8bがエッジ把持式である。
 上記構成では、基板垂線方向Zに隣接する1組のブレード7,8の間では、エッジ把持方式又は減圧吸着式で基板Wが保持されることとなる。これにより、例えば、1組のブレード7,8の基板垂線方向Zの内側で2枚の汚染された基板W1を保持し、1組のブレード7,8の基板垂線方向Zの外側で2枚の清浄な基板W0を保持することができる。このように使用することによって、汚染された基板W1から離れた汚染物質などによって清浄な基板W0が再汚染されることを防止できる。
[変形例2]
 次に、上記実施形態の変形例2を説明する。図11A及び図11Bは変形例2に係るエンドエフェクタのブレード及びその周辺の構成を説明する側面図である。なお、本変形例の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。
 図11A及び図11Bに示すように、変形例2に係るエンドエフェクタであるハンド5(5B,5B’)は、固定ブレード7と可動ブレード8の2枚のブレードを有している。そして、固定ブレード7と可動ブレード8の各々は、基板垂線方向Zの一方を向いた第1の主面7A,8Aと、第1の主面7A,8Aの反対面である第2の主面7B,8Bと、第1の主面7A,8Aに基板Wを保持させる第1の基板保持機構7a,8aと、第2の主面7B,8Bに基板Wを保持させる第2の基板保持機構7b,8bとを有する。ここで、第1の主面7A,8Aは定常時上向きの面であって、第1の基板保持機構7a,8aは摩擦式であり、第2の基板保持機構7b,8bは減圧吸着式又はエッジ把持式である。図11Aに示すハンド5(5B)の第2の基板保持機構7b,8bは減圧吸着式であり、図11Bに示すハンド5(5B’)の第2の基板保持機構7b,8bはエッジ把持式である。摩擦式の基板保持機構は、基板Wの主面との間に摩擦を生じさせる少なくとも1つの摩擦パッド95を含んで構成される。本変形例では、各ブレード7,8の第1の主面7A,8Aの先端部と基端部のそれぞれに摩擦パッド95が設けられている。
 つまり、変形例2に係るハンド5Bは、前述の実施形態に係るハンド5に対し、第1の基板保持機構7a,8a及び第2の基板保持機構7b,8bの方式が相違する。上記相違点を除いて、変形例2に係るハンド5Bの構成は前述の実施形態に係る基板搬送ロボット1のハンド5と実質的に同一である。
[変形例3]
 次に、上記実施形態の変形例3を説明する。図12A及び図12Bは変形例3に係るエンドエフェクタのブレード及びその周辺の構成を説明する側面図である。なお、本変形例の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。
 図12A及び図12Bに示すように、変形例3に係るエンドエフェクタであるハンド5(5C,5C’)は、固定ブレード7と可動ブレード8の2枚のブレードを有している。そして、固定ブレード7と可動ブレード8の各々は、基板垂線方向Zの一方を向いた第1の主面7A,8Aと、第1の主面7A,8Aの反対面である第2の主面7B,8Bと、第1の主面7A,8Aに基板Wを保持させる第1の基板保持機構7a,8aと、第2の主面7B,8Bに基板Wを保持させる第2の基板保持機構7b,8bとを有する。ここで、第1の主面7A,8Aは定常時上向きの面であって、第1の基板保持機構7a,8aは嵌合式であり、第2の基板保持機構7b,8bは減圧吸着式又はエッジ把持式である。図12Aに示すハンド5(5C)の第2の基板保持機構7b,8bは減圧吸着式であり、図12Bに示すハンド5(5C’)の第2の基板保持機構7b,8bはエッジ把持式である。嵌合式の基板保持機構は、基板Wが嵌合する少なくとも1つの凹部形成体96を含んで構成される。凹部形成体96によってブレード7,8の主面に凹部が形成されており、この凹部に基板Wが嵌まり込むことによって、基板Wがブレードに保持される。本変形例では、固定ブレード7及び可動ブレード8の第1の主面7A,8Aの先端部と基端部のそれぞれに凹部形成体96が設けられている。
 つまり、変形例3に係るハンド5C,5C’は、前述の実施形態に係るハンド5に対し、第1の基板保持機構7a,8a及び第2の基板保持機構7b,8bの方式が相違する。上記相違点を除いて、変形例3に係るハンド5C,5C’の構成は前述の実施形態に係る基板搬送ロボット1のハンド5と実質的に同一である。
 上記の変形例2及び変形例3に係るハンド5B,5B’,5C,5C’では、各ブレード7,8の第1の主面7A,8Aに基板Wを載置したまま、ハンド5を第4軸L4まわりに回転させることはできないが、第1の主面7A,8Aに基板Wを載せないでハンド5を第4軸L4まわりに回転させることで、各ブレード7,8の両主面を基板Wの搬送のために利用することが可能である。そして、摩擦式及び嵌合式の基板保持機構は、エッジ把持式と比較して構造が簡易であり且つ基板垂線方向Zの厚みを抑えることが可能である。よって、基板保持機構を含むブレードの厚みを抑えることが可能となる。
[変形例4]
 次に、上記実施形態の変形例4を説明する。図13は変形例4に係るエンドエフェクタのブレード及びその周辺の構成を説明する側面図である。なお、本変形例の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。
 図13に示すように、変形例4に係るエンドエフェクタであるハンド5(5D)は、固定ブレード7と可動ブレード8の2枚のブレードを有している。そして、固定ブレード7と可動ブレード8の各々は、基板垂線方向Zの一方を向いた第1の主面7A,8Aと、第1の主面7A,8Aの反対面である第2の主面7B,8Bと、第1の主面7A,8Aに基板Wを保持させる第1の基板保持機構7a,8aと、第2の主面7B,8Bに基板Wを保持させる第2の基板保持機構7b,8bとを有する。ここで、第1の主面7A,8Aは上向きの面であって、第1の基板保持機構7a,8aは減圧吸着式であり、第2の基板保持機構7b,8bはエッジ把持式である。第2の基板保持機構7b,8bは、基板Wを上から把持することのできる仕様のエッジ把持式の基板保持機構であることが望ましい。
 変形例4に係るハンド5Dは、前述の実施形態に係るハンド5に対し、第1の基板保持機構7a,8aが減圧吸着式であり、第2の基板保持機構7b,8bがエッジ把持式である点で相違する。上記相違点を除いて、変形例4に係るハンド5Dの構成は前述の実施形態に係る基板搬送ロボット1のハンド5と実質的に同一である。
[変形例5]
 次に、上記実施形態の変形例5を説明する。図14は変形例5に係るエンドエフェクタのブレード及びその周辺の構成を説明する側面図である。なお、本変形例の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。
 図14に示すように、変形例5に係るエンドエフェクタであるハンド5(5E)は、固定ブレード7と可動ブレード8の2枚のブレードを有している。そして、固定ブレード7と可動ブレード8の各々は、基板垂線方向Zの一方を向いた第1の主面7A,8Aと、第1の主面7A,8Aの反対面である第2の主面7B,8Bと、第1の主面7A,8Aに基板Wを保持させる第1の基板保持機構7a,8aと、第2の主面7B,8Bに基板Wを保持させる第2の基板保持機構7b,8bとを有する。ここで、第1の基板保持機構7a,8aと第2の基板保持機構7b,8bの両方が、基板Wの主面を吸着する少なくとも1つの吸着パッド75,85を含む減圧吸着式の基板保持機構である。
 変形例5に係るハンド5Eは、前述の実施形態に係るハンド5に対し、第1の基板保持機構7a,8aが減圧吸着式である点で相違する。上記相違点を除いて、変形例5に係るハンド5Eの構成は前述の実施形態に係る基板搬送ロボット1のハンド5と実質的に同一である。
 以上に本発明の好適な実施の形態(及び変形例)を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。
 上記実施形態の説明では、固定ブレード7と可動ブレード8の2枚のブレードを備えているが、3枚以上の複数のブレードを備えていてもよい。図15では、ハンド5が3枚のブレードを備えるときの、各ブレードの平面図である。この図に示す例では、固定ブレード7と、固定ブレード7の外側に設けられた第1の可動ブレード8と、第1の可動ブレード8の外側に設けられた第2の可動ブレード8’との3枚のブレードがハンド5に設けられる。第2の可動ブレード8’に対し第1の可動ブレード8及び固定ブレード7が入子模様となっており、各ブレードを基板垂線方向Zから見たときに互いに重ならないように形成されている。つまり、複数のブレードを基板垂線方向Zから見たときに、最も外側に位置するブレードの内方に少なくとも1つの他のブレードが収まるように、複数のブレードが入れ子形状を有している。
 これにより、各ブレードを基板垂線方向Zへ離間させて使用すると基板搬送ロボット1の1サイクルの動作で複数の基板Wを搬送することが可能となり、スリープットを向上させることができる。そして、複数のブレードによって一つの平面が形成されるように、複数のブレードを基板垂線方向Zへ近接させて使用すると、あたかも一枚であるかのようにブレードの厚みを抑えることができる。
 また、上記実施形態の説明では、外側のブレードを可動ブレード8とし、内側のブレードを固定ブレード7としたが、これとは逆に内側のブレードを可動ブレードとし、外側のブレードを固定ブレードとしてもよい。或いは、2枚のブレードが共に可動ブレードであってもよい。要するに、ハンド5が、複数のブレード間の基板垂線方向Zの間隔を変更できる構成を有していればよい。
 また、上記実施形態の説明では、固定ブレード7と可動ブレード8が基板垂線方向Zへ近接した状態において、固定ブレード7の第1の主面7Aと可動ブレード8の第1の主面8Aが実質的に面一になるように(即ち、同一の平面を形成するように)したが、このようにブレードが近接した状態において両ブレード7,8全体の実質的に基板垂線方向Zの厚さが、所定の大きさ(例えば、基板Wを収容するカセットのピッチ)よりも小さくなるようにすれば、必ずしも実質的に面一にならなくてもよい。
 以上、本発明の好適な実施形態及びその変形例を説明した。上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び/又は機能の詳細を実質的に変更できる。
1  :基板搬送ロボット
4  :ロボットアーム
5,5A~5E  :ロボットハンド(エンドエフェクタ)
6  :コントロールユニット
7  :固定ブレード
7A :第1の主面
7B :第2の主面
7a :第1の基板保持機構
7b :第2の基板保持機構
8  :可動ブレード
8A :第1の主面
8B :第2の主面
8a :第1の基板保持機構
8b :第2の基板保持機構
21 :基台
30 :コントローラ
40 :昇降軸
41~43 :リンク
44 :ブレード支持部
60 :昇降駆動装置
61~64 :関節駆動装置
71,81 :ブレード基部
72,82 :プッシャ
73,83 :プッシャ駆動装置
74,84 :把持爪
75,85 :吸着パッド
76,86 :バルブ駆動装置
87 :ブレード駆動装置
88 :直動機構
95 :摩擦パッド
96 :凹部形成体
A0~A4 :サーボアンプ
D0~D4 :動力伝達機構
E0~E4 :位置検出器
J1~J4 :関節
L1~L4 :軸
M0~M4 :サーボモータ
W,W0,W1 :基板
Z  :基板垂線方向

Claims (10)

  1.  基板搬送ロボットのロボットアームに装着されるエンドエフェクタであって、
     複数のブレードと、
     前記複数のブレードの少なくとも1つに保持された基板の主面に垂直な方向を基板垂線方向と規定したときに、前記複数のブレードどうしの前記基板垂線方向の間隔が可変となるように、前記複数のブレードを支持するブレード支持部と、
     前記複数のブレードのうち少なくとも1つを他のブレードに対して前記基板垂線方向へ相対的に移動させるブレード駆動装置とを、備え、
     前記複数のブレードの各々が、前記基板垂線方向の一方を向いた第1の主面と、前記第1の主面の反対面である第2の主面と、前記第1の主面に基板を保持させる第1の基板保持機構と、前記第2の主面に基板を保持させる第2の基板保持機構とを有する、
    エンドエフェクタ。
  2.  前記第1の基板保持機構と前記第2の基板保持機構のうち一方が、基板のエッジを把持する複数の爪とプッシャとを含むエッジ把持式の基板保持機構であり、
     前記第1の基板保持機構と前記第2の基板保持機構のうち他方が、基板の主面を吸着する少なくとも1つの吸着パッドを含む減圧吸着式の基板保持機構である、
    請求項1に記載のエンドエフェクタ。
  3.  前記第1の主面が上向きの面であり、
     前記第1の基板保持機構が前記エッジ把持式であり、
     前記第2の基板保持機構が前記減圧吸着式である、
    請求項2に記載のエンドエフェクタ。
  4.  前記複数のブレードが前記基板垂線方向に離間したときに、前記基板垂線方向に隣接する1組のブレードのうち一方の前記第1の基板保持機構が前記エッジ把持式であり、前記1組のブレードのうち他方の前記第1の基板保持機構が前記減圧吸着式である、
    請求項2に記載のエンドエフェクタ。
  5.  前記第1の基板保持機構及び前記第2の基板保持機構の両方が、基板の主面を吸着する少なくとも1つの吸着パッドを含む減圧吸着式の基板保持機構である、
    請求項1に記載のエンドエフェクタ。
  6.  前記第1の主面が上向きの面であり、
     前記第1の基板保持機構が、基板の主面との間に摩擦を生じさせる少なくとも1つの摩擦パッドを含む摩擦式基板保持機構、又は、基板が嵌合する少なくとも1つの溝を含む嵌合式の基板保持機構であり、
     前記第2の基板保持機構が、基板の主面を吸着する少なくとも1つの吸着パッドを含む減圧吸着式の基板保持機構、又は、基板のエッジを把持する複数の爪とプッシャとを含むエッジ把持式の基板保持機構である、
    請求項1に記載のエンドエフェクタ。
  7.  前記少なくとも1つの吸着パッドは、基板の主面の周縁部と接触するように、前記第1の主面又は第2の主面上に配置される、
    請求項2~6のいずれか一項に記載のエンドエフェクタ。
  8.  前記複数のブレードを前記基板垂線方向から見たときに、最も外側に位置するブレードの内方に少なくとも1つの他のブレードが収まるように、前記複数のブレードが入れ子形状を有する、
    請求項1~7のいずれか一項に記載のエンドエフェクタ。
  9.  請求項1~8のいずれか一項に記載のエンドエフェクタと、前記エンドエフェクタが装着されたロボットアームとを備えた、基板搬送ロボット。
  10.  前記エンドエフェクタ又は前記ロボットアームが、前記第1の主面が前記基板垂線方向の他方を向くように、前記エンドエフェクタの少なくとも一部分を回転させる回転軸を有する、
     請求項9に記載の基板搬送ロボット。
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