WO2022050206A1 - ロボット、基板ウェット処理ロボットシステム、及び液体回収方法 - Google Patents

ロボット、基板ウェット処理ロボットシステム、及び液体回収方法 Download PDF

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posture
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雅行 斎藤
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川崎重工業株式会社
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/06—Programme-controlled manipulators characterised by multi-articulated arms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations

Definitions

  • This disclosure mainly relates to a robot for transporting a substrate such as a semiconductor wafer or a printed circuit board. More specifically, the present invention relates to attitude control of a robot in wet processing of a substrate.
  • Patent Document 1 discloses a wafer transfer device which is a robot of this kind.
  • the wafer transfer device of Patent Document 1 includes a posture detecting unit for detecting the posture of the hand and an actuator. This wafer transfer device is configured to adjust the posture of the hand by controlling the degree of expansion and contraction of the actuator based on the posture information of the hand detected by the posture detection unit.
  • the surface of the substrate may be wet-treated with a liquid.
  • this wet treatment there has been a request to remove excess liquid on the substrate from the substrate by a robot such as the above-mentioned Patent Document 1 without using another machine.
  • the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and the purpose is to smoothly remove the liquid adhering to the substrate by using a robot.
  • a robot having the following configuration. That is, the robot for transporting the substrate includes an arm unit, a hand unit, a posture changing mechanism, and a robot control unit.
  • the hand portion is provided on the arm portion and holds and conveys the substrate.
  • the posture changing mechanism can tilt the posture of the hand portion in any direction.
  • the robot control unit controls the posture of the hand unit.
  • the robot control unit tilts the posture of the hand unit in order to move the liquid by its own weight in a direction different from the width direction of the hand unit while the substrate to which the liquid is attached is held by the hand unit. Tilt control is performed.
  • this liquid recovery method uses a robot including an arm unit, a hand unit, a posture changing mechanism, and a robot control unit.
  • the hand portion is provided on the arm portion and holds a substrate.
  • the posture changing mechanism can tilt the posture of the hand portion in any direction.
  • This liquid recovery method includes a substrate tilting step. In the substrate tilting step, the robot control unit holds the substrate to which the liquid is attached by the hand unit, and moves the liquid by its own weight in a direction different from the width direction of the hand unit. The posture of the hand portion that holds the above is tilted.
  • the liquid adhering to the substrate can be smoothly removed by using a robot.
  • the perspective view which shows the overall structure of the robot which concerns on one Embodiment of this disclosure.
  • the perspective view which shows an example of the tilt mechanism.
  • Sectional drawing which shows an example of a tilt mechanism.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of the robot 100 according to the embodiment of the present disclosure.
  • the robot 100 shown in FIG. 1 is installed in, for example, a manufacturing factory or a warehouse of a substrate W such as a semiconductor wafer or a printed circuit board.
  • the robot 100 is used to transfer the substrate W between the substrate processing apparatus and the substrate storage apparatus (not shown).
  • the robot 100 may be used, for example, to transfer the substrate W between a plurality of substrate processing devices that process the substrate W.
  • the substrate W may be any of the raw material of the substrate, the semi-finished product being processed, and the processed finished product.
  • the shape of the substrate W is a disk shape in the present embodiment, but the shape is not limited to this.
  • the robot 100 mainly includes a base 1, a robot arm (arm unit) 2, a robot hand (hand unit) 3, a tilt mechanism (posture change mechanism) 4, and a robot control unit 9.
  • Base 1 is fixed to the floor of the factory.
  • the present invention is not limited to this, and the base 1 may be fixed to, for example, the casing of the substrate processing equipment provided with the above-mentioned substrate processing apparatus. Further, the base 1 may be fixed to a traveling carriage or the like shown in the drawing that travels between the substrate processing device (or equipment) and the substrate storage device.
  • the robot arm 2 is attached to the base 1 via an elevating shaft 11 that can move in the vertical direction.
  • the robot arm 2 is rotatable with respect to the elevating shaft 11.
  • the robot arm 2 is composed of a horizontal articulated robot arm.
  • the robot arm 2 includes a first arm 21 and a second arm 22.
  • the first arm 21 is configured as an elongated member extending in a horizontal straight line. One end of the first arm 21 in the longitudinal direction is attached to the upper end of the elevating shaft 11. The first arm 21 is rotatably supported around the axis (vertical axis) of the elevating shaft 11. A second arm 22 is attached to the other end of the first arm 21 in the longitudinal direction.
  • the second arm 22 is configured as an elongated member extending in a horizontal straight line. One end in the longitudinal direction of the second arm 22 is attached to the tip of the first arm 21.
  • the second arm 22 is rotatably supported around an axis (vertical axis) parallel to the elevating shaft 11.
  • a robot hand 3 is attached to the other end of the second arm 22 in the longitudinal direction.
  • Each of the elevating shaft 11, the first arm 21, and the second arm 22 is driven by an appropriate actuator (not shown).
  • This actuator can be, for example, an electric motor.
  • the first arm 21 is located at the arm joint located between the elevating shaft 11 and the first arm 21, between the first arm 21 and the second arm 22, and between the second arm 22 and the robot hand 3.
  • the second arm 22, and the encoder of the figure which detects the rotation position of each of the robot hand 3 are attached. Further, at an appropriate position of the robot 100, an encoder for detecting a change in the position of the first arm 21 in the height direction (that is, the amount of elevation of the elevating shaft 11) is also provided.
  • the robot control unit 9 has the elevating shaft 11, the first arm 21, and the elevating shaft 11, based on the position information including the rotation position or the height position of the first arm 21, the second arm 22, or the robot hand 3 detected by each encoder. It controls the operation of the electric motor that drives each of the second arm 22 and the robot hand 3.
  • position information detected by the encoder means a combination of position information detected by each encoder, which represents the posture of the robot 100.
  • the robot hand 3 includes a wrist portion 31 and a hand main body portion 32.
  • the wrist portion 31 is attached to the tip of the second arm 22 via the tilt mechanism 4.
  • the wrist portion 31 is rotatably supported around an axis (vertical axis) parallel to the elevating shaft 11.
  • the tilt mechanism 4 allows the rotation axis of the wrist portion 31 to be tilted with respect to a straight line parallel to the elevating axis 11.
  • the detailed configuration of the tilt mechanism 4 will be described later.
  • the wrist portion 31 is rotationally driven by an appropriate actuator (not shown). This actuator can be, for example, an electric motor.
  • a hand body portion 32 is connected to the wrist portion 31.
  • the wrist portion 31 and the hand body portion 32 may be integrally formed.
  • the hand body 32 is a part that acts to hold the substrate W.
  • the hand body portion 32 is composed of a plate-shaped member formed in a Y-shape (or U-shape).
  • the hand body portion 32 has a shape in which the side opposite to the side connected to the wrist portion 31 (in other words, the tip side) is divided into two forks.
  • each of the branched portions may be referred to as a first finger portion 32a and a second finger portion 32b.
  • the first finger portion 32a and the second finger portion 32b are formed so as to be symmetrical with each other.
  • a plurality of guide portions 33 for holding the substrate W are provided on each of the tip end side and the base end side of the hand body portion 32 of the present embodiment.
  • Each guide portion 33 is made of, for example, rubber or the like.
  • the guide portion 33 is provided so as to project upward from the plate-shaped hand main body portion 32. As shown in FIG. 1, for example, one guide portion 33 is provided for each of the first finger portion 32a and the second finger portion 32b, and two guide portions 33 are provided on the base end side of the hand main body portion 32.
  • the guide portion 33 comes into contact with the lower surface in the vicinity of the peripheral edge of the substrate W placed on the robot hand 3 to hold the substrate W. By contacting the edge of the substrate W from the outside in the radial direction, the guide portion 33 can regulate the substrate W mounted on the robot hand 3 so as not to be displaced in the horizontal direction.
  • the configuration in which the robot hand 3 holds the substrate W is not limited to the above configuration.
  • the robot hand 3 may hold the substrate W by, for example, a structure that sucks the upper surface or the lower surface of the substrate W with a negative pressure.
  • the substrate W may be held in a non-contact manner.
  • the tilt mechanism 4 is attached to the tip end side of the second arm 22 (the side opposite to the side connected to the first arm 21).
  • the tilt mechanism 4 includes a lower plate portion 41 and an upper plate portion 42.
  • the lower plate portion 41 is fixed to the upper surface of the second arm 22.
  • the wrist portion 31 of the robot hand 3 is rotatably supported on the upper plate portion 42.
  • a height adjusting mechanism 5 is arranged between the lower plate portion 41 and the upper plate portion 42. The tilt mechanism 4 adjusts the inclination angle and the inclination direction of the upper plate portion 42 with respect to the lower plate portion 41 by using the height adjusting mechanism 5.
  • the height adjusting mechanism 5 includes, for example, as shown in FIG. 2, three support portions 51, 52, and 53 provided at different positions between the lower plate portion 41 and the upper plate portion 42.
  • the support portions 51, 52, and 53 are drawn side by side in a straight line in FIG. 3 for convenience of explanation, but are actually arranged so as to form a triangle in a plan view as shown in FIG.
  • Two of the three support portions 51 and 52 include a male screw 56, a female screw 57, and a spherical bearing 58.
  • the screw shaft of the male screw 56 is rotatably supported by the lower plate portion 41 with its axis oriented in the vertical direction.
  • the screw shaft can be independently rotated by the two support portions 51 and 52 by an actuator (for example, an electric motor) shown in the figure.
  • the female screw 57 is screwed to the screw shaft of the male screw 56. When the screw shaft is rotated, the female screw 57 moves in the vertical direction. By this screw feed, the height at which the support portions 51 and 52 support the upper plate portion 42 can be changed.
  • a spherical bearing 58 is arranged between the female screw 57 and the upper plate portion 42.
  • a spherical bearing 58 is arranged on the remaining support portion 53.
  • the support portion 53 does not have a support height changing function by screw feed.
  • the inclination angle and the inclination direction of the upper plate portion 42 with respect to the lower plate portion 41 can be changed.
  • the posture (inclination angle and inclination direction) of the robot hand 3 with respect to the second arm 22 can be adjusted.
  • the height adjusting mechanism 5 (and thus the tilt mechanism 4) is not limited to this configuration.
  • the robot control unit 9 stores the detection result of the encoder corresponding to the posture of the robot hand 3 as the posture information of the robot hand 3. As a result, the robot control unit 9 sets each part of the robot 100 (elevating shaft 11, first arm 21, By controlling the electric motor that drives the second arm 22, the robot hand 3, etc.), the posture of the robot hand 3 can be reproduced.
  • the robot control unit 9 is provided separately from the base 1. However, the robot control unit 9 may be arranged inside the base 1.
  • the robot control unit 9 is configured as a known computer, and includes an arithmetic processing unit such as a microcontroller, CPU, MPU, PLC, DSP, ASIC, or FPGA, a storage unit such as ROM, RAM, and HDD, and an external device. It is equipped with a communication unit capable of communication.
  • the storage unit stores a program or the like executed by the arithmetic processing unit.
  • the communication unit is configured to be able to transmit the detection results of various sensors (for example, an encoder or the like) to an external device and to receive information from the external device.
  • the wet treatment of the substrate W by the robot 100 of the present embodiment will be described in detail with reference to FIG. 4 and the like.
  • an example of performing a wet treatment for preventing oxidation of the substrate W will be described during the manufacturing process of the substrate W.
  • the waste liquid recovery unit 7 and the robot 100 which will be described later, constitute the substrate wet processing robot system of the present disclosure.
  • This wet treatment is performed, for example, to prevent oxidation of the surface of the substrate W when the substrate treated in one step is stored in air until it is treated in the next step.
  • the substrate W after the surface is washed is immersed in a solution containing no oxygen (O) component to form a protective film on the surface of the substrate W.
  • O oxygen
  • the robot 100 of the present embodiment After the substrate W is taken out from the solution, an excess solution (liquid) may remain on the surface thereof.
  • the robot 100 of the present embodiment after forming a protective film on the surface of the substrate W (that is, after taking out the substrate W from the solution), the residual liquid (liquid) on the substrate W is sent to the waste liquid recovery unit (liquid recovery unit) 7. ) Is collected. After that, the robot 100 of the present embodiment conveys the substrate W from which the residual liquid has been removed to the substrate storage device.
  • the robot control unit 9 keeps the substrate W taken out from the solution in a horizontal state by moving the robot arm 2 and / or the robot hand 3 in the wet process. As it is, it is transported to the vicinity of the waste liquid recovery unit 7 (board transfer step). As a result, the robot hand 3 (and thus the substrate W) is located close to the space above the waste liquid recovery unit 7.
  • the robot control unit 9 tilts the robot hand 3 by driving the tilt mechanism 4.
  • the substrate W held by the robot hand 3 is tilted so that the side closer to the waste liquid collecting portion 7 is lowered (board tilting step).
  • the inclination of the robot hand 3 will be described in detail.
  • the state in which the robot hand 3 is in the horizontal posture is shown by a chain line in FIG.
  • the center line in the width direction of the robot hand 3 is the roll axis A1
  • the line in the width direction is the pitch axis A2.
  • this flip reversal
  • the roll axis A1 can also be called a flip axis.
  • the robot hand 3 is tilted from the horizontal so as to be tilted in both the roll direction and the pitch direction.
  • the liquid on the substrate W flows by its own weight in an oblique direction different from the axial direction of the roll axis A1 and the axial direction of the pitch axis A2.
  • the magnitude of the inclination is appropriately determined so that the residual liquid on the substrate W can move to the lowermost end of the substrate W and fall due to its own weight, and the substrate W does not come off from the robot hand 3. ..
  • FIGS. 4 and 5 show different examples of the tilted postures of the robot hand 3.
  • the robot hand 3 has an inclination in the pitch direction. Therefore, the residual liquid on the substrate W moves by its own weight in a direction different from the width direction of the robot hand 3 in a plan view, and falls from the lowermost end of the substrate W. The residual liquid that has fallen from the substrate W is collected by the waste liquid collecting unit 7 located below.
  • the robot hand 3 can be tilted in any direction (three-dimensionally, in other words, in two axes).
  • the residual liquid can be flowed in any direction in a plan view, so that the degree of freedom in the installation position of the waste liquid collecting unit 7 can be increased.
  • the residual liquid on the substrate W can be arbitrarily adjusted only by adjusting the posture of the robot hand 3.
  • the liquid can be drained by flowing in the direction. Further, since it is not necessary to adjust the postures of the first arm 21, the second arm 22, and the like, the liquid can be drained with a small movement.
  • the robot hand 3 can be tilted only in the pitch direction without tilting in the roll direction.
  • FIG. 6 a case where the robot hand 3 is tilted in the pitch direction so as to be low is shown. This modification is advantageous in that the residual liquid is less likely to adhere to the robot hand 3 and the robot arm 2 and become dirty.
  • the robot 100 of the present embodiment is used to convey the substrate W.
  • the robot 100 includes a robot arm 2, a robot hand 3, a tilt mechanism 4, and a robot control unit 9.
  • the robot hand 3 is provided on the robot arm 2 and holds and conveys the substrate W.
  • the tilt mechanism 4 can tilt the posture of the robot hand 3 in any direction.
  • the robot control unit 9 controls the posture of the robot hand 3.
  • the robot control unit 9 tilts the posture of the robot hand 3 in order to move the liquid by its own weight in a direction different from the width direction of the robot hand 3 while the substrate W to which the residual liquid is attached is held by the robot hand 3.
  • the tilt control is performed.
  • the residual liquid can be moved to the end and removed by using the robot 100 that conveys the substrate W, so that the cost can be reduced. Reduction can be realized. Since the residual liquid is moved by its own weight in a direction different from the width direction of the robot hand 3, the degree of freedom of the place where the residual liquid separates from the substrate W (the place where the lowermost end is reached) can be increased. Therefore, it becomes easy to make the entire robot system compact. Further, since the liquid-drained substrate W can be directly conveyed to the substrate storage device or the like by the robot 100, the processing man-hours and processing time for the substrate W can be reduced. Further, since the number of times the board is delivered between the devices can be reduced, the risk of board damage due to a delivery error or the like can be reduced.
  • the center line in the width direction when the robot hand 3 is in the horizontal posture is the roll axis A1
  • the line in the width direction of the robot hand 3 in the horizontal posture is the pitch axis A2.
  • the posture of the robot hand 3 by the tilt control is tilted from the horizontal at least in the pitch direction.
  • the posture of the robot hand 3 by the tilt control is tilted from the horizontal in both the pitch direction and the roll direction.
  • the substrate wet processing robot system of the present embodiment includes a robot 100 and a waste liquid recovery unit 7.
  • the waste liquid recovery unit 7 recovers the liquid used in the wet treatment process of the substrate W.
  • the waste liquid collecting unit 7 is arranged at a position corresponding to the lowermost end portion of the substrate W tilted by tilt control in the vertical direction.
  • the robot control unit 9 moves at least one of the robot hand 3 and the robot arm 2 while the substrate W to which the liquid is attached is held by the robot hand 3. As a result, the substrate W is moved above the waste liquid recovery unit 7.
  • the robot 100 may indirectly convey the substrate W by holding a tray or the like for accommodating the substrate W, instead of directly holding and transporting the substrate W.
  • the hand body portion 32 of the robot hand 3 may be integrally formed with the upper plate portion 42 of the tilt mechanism 4.
  • the tilt mechanism 4 may be arranged between the base 1 and the elevating shaft 11, may be arranged between the elevating shaft 11 and the first arm 21, or may be arranged between the first arm 21 and the second arm 22. It may be placed in between.
  • the robot 100 of the present embodiment can also be used to uniformly apply the liquid to the surface of the substrate W.
  • the robot 100 may operate in a state where the substrate W is tilted, for example, by swinging the substrate W slightly in the vertical direction.
  • This movement may be a parallel movement, a rotational movement, or a combination of parallel and rotation. This makes it possible to satisfactorily cut off the drops of the residual liquid.
  • the liquid may adhere to the lower surface of the substrate W instead of the upper surface and be held by surface tension. Even in this case, by appropriately tilting the substrate W, the liquid on the lower surface of the substrate W can flow in an appropriate direction by its own weight and can be dropped from the lowermost end portion of the substrate W.
  • the waste liquid collecting unit 7 is configured to have a liquid receiver that is open upward.
  • the waste liquid recovery unit 7 may be configured as, for example, a sideways suction tube.
  • the suction port of the suction tube can be arranged at a position corresponding to the lowermost end portion of the inclined substrate W in the horizontal direction, for example.
  • the robot 100 conveys the substrate W in an inclined posture. By doing so, the residual liquid on the substrate W can be cut off.
  • the functions of the elements disclosed herein include general purpose processors, dedicated processors, integrated circuits, ASICs (Application Specific Integrated Circuits), conventional circuits, and / or, which are configured or programmed to perform the disclosed functions. It can be performed using a circuit or processing circuit that includes a combination thereof.
  • a processor is considered a processing circuit or circuit because it includes transistors and other circuits.
  • a circuit, unit, or means is hardware that performs the listed functions, or hardware that is programmed to perform the listed functions.
  • the hardware may be the hardware disclosed herein, or it may be other known hardware that is programmed or configured to perform the listed functions. If the hardware is a processor considered to be a type of circuit, the circuit, means, or unit is a combination of hardware and software, and the software is used to configure the hardware and / or processor.

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Abstract

基板を搬送するためのロボットは、アーム部と、ハンド部と、姿勢変更機構と、ロボット制御部と、を備える。前記ハンド部は、前記アーム部に設けられ、前記基板を保持して搬送する。前記姿勢変更機構は、前記ハンド部の姿勢を任意の方向に傾けることが可能である。前記ロボット制御部は、前記ハンド部の姿勢を制御する。前記ロボット制御部は、液体が付着した基板を前記ハンド部で保持した状態で、前記ハンド部の幅方向とは異なる方向に前記液体を自重で移動させるために、前記ハンド部の姿勢を傾斜させる傾斜制御を行う。

Description

ロボット、基板ウェット処理ロボットシステム、及び液体回収方法
　本開示は、主として、半導体ウェハやプリント基板等の基板を搬送するためのロボットに関する。詳細には、基板のウェット処理におけるロボットの姿勢制御に関する。
　従来から、基板の保管装置、基板処理装置等から基板を取り出して搬送する基板搬送用のロボットが知られている。特許文献１は、この種のロボットであるウェハ搬送装置を開示する。
　特許文献１のウェハ搬送装置は、ハンドの姿勢を検出する姿勢検知部と、アクチュエータと、を備える。このウェハ搬送装置は、姿勢検知部で検出されるハンドの姿勢情報に基づいてアクチュエータの伸縮度を制御することで、ハンドの姿勢を調整する構成となっている。
特開２００４－１２８０２１号公報
　ところで、基板の種類等によっては、当該基板の表面に、液体を用いたウェット処理を行うことがある。このウェット処理において、他の機械を介せずに、上記特許文献１等のようなロボットにより、基板上の余分な液体を当該基板から取り除く要望があった。
　本開示は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、ロボットを用いて、基板に付着している液体を円滑に除去することにある。
　本開示の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
　本開示の第１の観点によれば、以下の構成のロボットが提供される。即ち、基板を搬送するためのロボットは、アーム部と、ハンド部と、姿勢変更機構と、ロボット制御部と、を備える。前記ハンド部は、前記アーム部に設けられ、前記基板を保持して搬送する。前記姿勢変更機構は、前記ハンド部の姿勢を任意の方向に傾けることが可能である。前記ロボット制御部は、前記ハンド部の姿勢を制御する。前記ロボット制御部は、液体が付着した基板を前記ハンド部で保持した状態で、前記ハンド部の幅方向とは異なる方向に前記液体を自重で移動させるために、前記ハンド部の姿勢を傾斜させる傾斜制御を行う。
　本開示の第２の観点によれば、以下の液体回収方法が提供される。即ち、この液体回収方法は、アーム部と、ハンド部と、姿勢変更機構と、ロボット制御部と、を備えるロボットを用いる。前記ハンド部は、前記アーム部に設けられ、基板を保持する。前記姿勢変更機構は、前記ハンド部の姿勢を任意の方向に傾けることが可能である。この液体回収方法は、基板傾斜工程を含む。前記基板傾斜工程では、前記ロボット制御部が、液体が付着した基板を前記ハンド部で保持した状態で、前記ハンド部の幅方向とは異なる方向に前記液体を自重で移動させるために、当該基板を保持する前記ハンド部の姿勢を傾斜させる。
　これにより、基板の液切りのための装置を別途に設ける必要がなく、基板を搬送するロボットを用いて液体を端部へ寄せて除去することが可能になるので、コストの低減を実現できる。ハンド部の幅方向とは異なる方向に液体を自重で移動させるので、液体が基板から離脱する場所の自由度を高めることができる。また、液切りした基板をロボットにより基板保管装置等へそのまま搬送することができるので、基板に対する処理工数及び処理時間を低減できる。更に、装置の間での基板の受渡し回数を減らすことができるので、受渡しミス等による基板損傷のリスクを減らすことができる。
　本開示によれば、ロボットを用いて、基板に付着している液体を円滑に除去することができる。
本開示の一実施形態に係るロボットの全体的な構成を示す斜視図。 チルト機構の一例を示す斜視図。 チルト機構の一例を示す断面図。 ロボットが基板を傾斜させる一例の様子を示す図。 ロボットが基板を傾斜させる他の例の様子を示す図。 変形例におけるロボットハンドの傾斜の例の様子を示す図。
　次に、図面を参照して、開示される実施の形態を説明する。図１は、本開示の一実施形態に係るロボット１００の全体的な構成を示す斜視図である。
　図１に示すロボット１００は、例えば、半導体ウェハ、プリント基板等の基板Ｗの製造工場、倉庫等に設置される。ロボット１００は、図略の基板処理装置と基板保管装置との間で基板Ｗを搬送するために用いられる。ただし、ロボット１００は、例えば、基板Ｗを処理する複数の基板処理装置の間で基板Ｗを搬送するために用いられても良い。基板Ｗは、基板の原料、加工中の半完成品、加工済の完成品のうち何れであっても良い。基板Ｗの形状は、本実施形態では円板状であるが、これに限定されない。
　このロボット１００は、主として、基台１と、ロボットアーム（アーム部）２と、ロボットハンド（ハンド部）３と、チルト機構（姿勢変更機構）４と、ロボット制御部９と、を備える。
　基台１は、工場の床面等に固定される。しかし、これに限定されず、基台１は、例えば、前述の基板処理装置を備える基板処理設備のケーシングに固定されても良い。また、基台１は、基板処理装置（又は設備）と基板保管装置の間で走行する図略の走行台車等に固定されても良い。
　ロボットアーム２は、図１に示すように、上下方向に移動可能な昇降軸１１を介して基台１に取り付けられている。ロボットアーム２は、昇降軸１１に対して回転可能である。
　ロボットアーム２は、水平多関節型のロボットアームから構成される。ロボットアーム２は、第１アーム２１と、第２アーム２２と、を備える。
　第１アーム２１は、水平な直線状に延びる細長い部材として構成される。第１アーム２１の長手方向の一端が、昇降軸１１の上端部に取り付けられている。第１アーム２１は、昇降軸１１の軸線（鉛直軸）を中心として回転可能に支持されている。第１アーム２１の長手方向の他端には、第２アーム２２が取り付けられている。
　第２アーム２２は、水平な直線状に延びる細長い部材として構成される。第２アーム２２の長手方向の一端が、第１アーム２１の先端に取り付けられている。第２アーム２２は、昇降軸１１と平行な軸線（鉛直軸）を中心として回転可能に支持されている。第２アーム２２の長手方向の他端には、ロボットハンド３が取り付けられている。
　昇降軸１１、第１アーム２１及び第２アーム２２のそれぞれは、図示しない適宜のアクチュエータにより駆動される。このアクチュエータは、例えば電動モータとすることができる。
　昇降軸１１と第１アーム２１との間、第１アーム２１と第２アーム２２との間、及び第２アーム２２とロボットハンド３との間に位置するアーム関節部には、第１アーム２１、第２アーム２２、及びロボットハンド３のそれぞれの回転位置を検出する図略のエンコーダが取り付けられている。また、ロボット１００の適宜の位置には、高さ方向における第１アーム２１の位置変化（即ち昇降軸１１の昇降量）を検出するエンコーダも設けられている。
　ロボット制御部９は、各エンコーダにより検出された第１アーム２１、第２アーム２２、又はロボットハンド３の回転位置又は高さ位置を含む位置情報に基づいて、昇降軸１１、第１アーム２１、第２アーム２２、及びロボットハンド３のそれぞれを駆動する電動モータの動作を制御する。なお、以下の説明においては、エンコーダにより検出された「位置情報」という場合、ロボット１００の姿勢を表す、それぞれのエンコーダにより検出された位置情報の組合せを意味する。
　ロボットハンド３は、図１に示すように、手首部３１と、ハンド本体部３２と、を備える。
　手首部３１は、チルト機構４を介して、第２アーム２２の先端に取り付けられている。手首部３１は、昇降軸１１と平行な軸線（鉛直軸）を中心として回転可能に支持されている。ただし、チルト機構４によって、手首部３１の回転軸を、昇降軸１１と平行な直線に対して傾けることができる。チルト機構４の詳細な構成は後述する。手首部３１は、図示しない適宜のアクチュエータにより回転駆動される。このアクチュエータは、例えば電動モータとすることができる。手首部３１には、ハンド本体部３２が連結されている。手首部３１及びハンド本体部３２は一体的に形成されても良い。
　ハンド本体部３２は、基板Ｗを保持するために作用する部分である。ハンド本体部３２は、Ｙ字状（又はＵ字状）に形成された板状の部材から構成される。ハンド本体部３２は、手首部３１に連結される側と反対側（言い換えれば、先端側）が２股に分かれた形状となっている。以下の説明においては、分岐されたそれぞれの部分を第１指部３２ａ及び第２指部３２ｂと称することがある。第１指部３２ａ及び第２指部３２ｂは、互いに対称となるように形成されている。
　本実施形態のハンド本体部３２の先端側及び基端側のそれぞれに、基板Ｗを保持するためのガイド部３３が複数設けられている。それぞれのガイド部３３は、例えばゴム等から構成される。ガイド部３３は、板状のハンド本体部３２から上側に突出するように設けられている。ガイド部３３は、例えば、図１に示すように、第１指部３２ａ及び第２指部３２ｂのそれぞれに１つずつ設けられ、ハンド本体部３２の基端側に２つ設けられる。
　図１に示すように、ガイド部３３は、ロボットハンド３に載置された基板Ｗの周縁近傍における下面に接触して、基板Ｗを保持する。ガイド部３３は、基板Ｗの縁に径方向外側から接触することで、ロボットハンド３に載せられた基板Ｗが水平方向にズレないように規制することができる。
　ロボットハンド３が基板Ｗを保持する構成は、上述の構成に限定されない。ロボットハンド３は、例えば、基板Ｗの上面又は下面を負圧で吸着する構造等によって基板Ｗを保持しても良い。例えば公知のベルヌーイチャックをロボットハンド３に備えることで、非接触式で基板Ｗを保持しても良い。
　チルト機構４は、第２アーム２２の先端側（第１アーム２１に連結される側と反対側）に取り付けられている。
　チルト機構４は、図２に示すように、下板部４１と、上板部４２と、を備える。下板部４１は、第２アーム２２の上面に固定されている。上板部４２には、ロボットハンド３の手首部３１が回転可能に支持されている。下板部４１と上板部４２の間には、高さ調整機構５が配置されている。チルト機構４は、この高さ調整機構５を用いて、上板部４２の下板部４１に対する傾斜角度及び傾斜方向を調整する。
　この高さ調整機構５は、例えば、図２に示すように、下板部４１及び上板部４２の間の異なる位置に設けられた３つの支持部５１，５２，５３を備える。支持部５１，５２，５３は、説明の便宜上、図３においては直線的に並べて描かれているが、実際は図２に示すように、平面視で３角形をなすように配置されている。
　３つのうち２つの支持部５１，５２は、オネジ５６と、メネジ５７と、球面軸受５８と、を備える。オネジ５６のネジ軸は、下板部４１に、軸線を上下方向に向けて回転可能に支持されている。このネジ軸は、図略のアクチュエータ（例えば、電動モータ）によって、２つの支持部５１，５２で独立して回転させることができる。メネジ５７はオネジ５６のネジ軸にネジ結合されている。ネジ軸を回転させると、メネジ５７が上下方向に移動する。このネジ送りにより、支持部５１，５２が上板部４２を支持する高さを変更することができる。メネジ５７と上板部４２との間には、球面軸受５８が配置されている。
　残りの支持部５３には、球面軸受５８が配置されている。この支持部５３は、ネジ送りによる支持高さ変更機能を有していない。
　電動モータを駆動し、下板部４１に対する上板部４２の高さを複数の支持部５１，５２で独立して変更することで、上板部４２の下板部４１に対する傾斜角度及び傾斜方向を変更することができる。この結果、ロボットハンド３の第２アーム２２に対する姿勢（傾斜角度及び傾斜方向）を調整することができる。なお、高さ調整機構５（ひいてはチルト機構４）はこの構成に限定されない。
　ロボット制御部９は、ロボットハンド３の姿勢に対応するエンコーダの検出結果をロボットハンド３の姿勢情報として記憶する。これにより、ロボット制御部９は、ロボットハンド３の姿勢を検出するエンコーダの検出結果が、記憶している姿勢情報と一致となるように、ロボット１００の各部（昇降軸１１、第１アーム２１、第２アーム２２、ロボットハンド３等）を駆動する電動モータを制御することで、ロボットハンド３の姿勢を再現することができる。
　ロボット制御部９は、図１に示すように、基台１とは別途に設けられている。ただし、ロボット制御部９は、基台１の内部に配置されても良い。ロボット制御部９は、公知のコンピュータとして構成されており、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、ＨＤＤ等の記憶部と、外部装置と通信可能な通信部と、を備える。記憶部には、演算処理部が実行するプログラム等が記憶されている。通信部は、各種センサ（例えば、エンコーダ等）の検出結果を外部装置へ送信可能に、また、外部装置からの情報を受信可能に構成されている。
　続いて、本実施形態のロボット１００による基板Ｗのウェット処理について、図４等を参照して詳細に説明する。なお、以下においては、基板Ｗの製造工程の間に、基板Ｗの酸化を防止するためのウェット処理を行う例で説明する。なお、後述の廃液回収部７及びロボット１００等は、本開示の基板ウェット処理ロボットシステムを構成する。
　このウェット処理は、例えば、ある工程で処理された基板が次の工程で処理されるまで空気中に保管するとき、基板Ｗの表面の酸化を防止するために行われる。このウェット処理においては、例えば、表面が洗浄された後の基板Ｗを、例えば、酸素（Ｏ）成分が含まない溶液に浸漬することで、基板Ｗの表面に保護膜を形成する。
　上記のウェット処理において、基板Ｗを溶液から取り出した後、その表面に余分の溶液（液体）が残留する場合がある。本実施形態のロボット１００は、基板Ｗの表面に保護膜を形成した後（即ち、基板Ｗを溶液から取り出した後）、廃液回収部（液体回収部）７へ基板Ｗ上の残液（液体）を回収する。その後、本実施形態のロボット１００は、残液が除去された基板Ｗを基板保管装置まで搬送する。
　具体的には、図４に示すように、ロボット制御部９は、ウェット処理において、ロボットアーム２及び／又はロボットハンド３を移動させることで、溶液から取り出された基板Ｗを水平状態に保ったまま、廃液回収部７の近傍まで搬送する（基板搬送工程）。この結果、ロボットハンド３（ひいては基板Ｗ）は、廃液回収部７の上方の空間に近接して位置する。
　その後、ロボット制御部９は、チルト機構４を駆動することで、ロボットハンド３を傾斜させる。この結果、ロボットハンド３により保持された基板Ｗが、図４又は図５に示すように、廃液回収部７に近い側が低くなるように傾斜する（基板傾斜工程）。
　以下、ロボットハンド３の傾斜について詳細に説明する。ロボットハンド３を水平姿勢とした状態が、図４に鎖線で示されている。このときのロボットハンド３の幅方向中心線をロール軸Ａ１とし、幅方向の線をピッチ軸Ａ２とする。ロボットハンド３がフリップ動作可能に構成されている場合、このフリップ（反転）は、ロール軸Ａ１を中心としてロボットハンド３が１８０°回転することにより行われる。従って、ロール軸Ａ１はフリップ軸と呼ぶこともできる。基板傾斜工程では、ロボットハンド３は、ロール方向にもピッチ方向にも傾斜を有するように、水平から傾いた姿勢となる。従って、平面視で見たとき、基板Ｗ上の液体は、ロール軸Ａ１の軸方向ともピッチ軸Ａ２の軸方向とも異なる斜め方向に自重で流れる。傾斜の大きさは、基板Ｗ上の残液が自重により基板Ｗの最下方における端部まで移動して落下することができ、かつ、基板Ｗがロボットハンド３から外れないように、適宜定められる。
　図４と図５には、ロボットハンド３の傾斜姿勢の互いに異なる例が示されている。何れの例においても、ロボットハンド３はピッチ方向の傾斜を有している。従って、基板Ｗ上の残液は、平面視でロボットハンド３の幅方向とは異なる方向に自重で移動し、基板Ｗの最下端から落下する。基板Ｗから落下した残液は、下方に位置する廃液回収部７により回収される。
　上記のように、本実施形態のロボット１００は、チルト機構４を備えているので、ロボットハンド３を任意の方向に（３次元的に、言い換えれば２軸で）傾斜させることができる。この結果、平面視で残液を任意の方向に流すことができるので、廃液回収部７の設置位置の自由度を高めることができる。
　このように、本実施形態のロボット１００を含むロボットシステムでは、廃液回収部７の近傍まで基板Ｗを搬送した後、ロボットハンド３の姿勢を調整するだけで、基板Ｗ上の残液を任意の方向に流して液切りを行うことができる。また、第１アーム２１、第２アーム２２等の姿勢を調整する必要がないため、小さな動きで液切りを行うことができる。
　ロボットハンド３をロール方向に傾斜させず、ピッチ方向にのみ傾斜させることもできる。図６の変形例では、ロボットハンド３の先端側が低くなるようにピッチ方向に傾斜させる場合が示されている。この変形例は、残液がロボットハンド３及びロボットアーム２に付着して汚れることが少ない点で有利である。
　以上に説明したように、本実施形態のロボット１００は、基板Ｗを搬送するために用いられる。ロボット１００は、ロボットアーム２と、ロボットハンド３と、チルト機構４と、ロボット制御部９と、を備える。ロボットハンド３は、ロボットアーム２に設けられ、基板Ｗを保持して搬送する。チルト機構４は、ロボットハンド３の姿勢を任意の方向に傾けることが可能である。ロボット制御部９は、ロボットハンド３の姿勢を制御する。ロボット制御部９は、残液が付着した基板Ｗをロボットハンド３で保持した状態で、ロボットハンド３の幅方向とは異なる方向に液体を自重で移動させるために、ロボットハンド３の姿勢を傾斜させる傾斜制御を行う。
　これにより、基板Ｗ上の液切りのための装置を別途に設ける必要がなく、基板Ｗを搬送するロボット１００を用いて残液を端部へ寄せて除去することが可能になるので、コストの低減を実現できる。ロボットハンド３の幅方向とは異なる方向に残液を自重で移動させるので、残液が基板Ｗから離脱する場所（最下端となる場所）の自由度を高めることができる。従って、ロボットシステム全体のコンパクト化が容易になる。また、液切りした基板Ｗをロボット１００によって基板保管装置等へそのまま搬送することができるので、基板Ｗに対する処理工数及び処理時間を低減できる。更に、装置の間での基板の受渡し回数を減らすことができるので、受渡しミス等による基板損傷のリスクを減らすことができる。
　また、本実施形態及び変形例のロボット１００において、ロボットハンド３を水平姿勢としたときの幅方向中心線をロール軸Ａ１とし、水平姿勢でのロボットハンド３の幅方向の線をピッチ軸Ａ２とする場合に、前記傾斜制御によるロボットハンド３の姿勢は、少なくともピッチ方向で水平から傾斜している。
　これにより、ロボットハンド３の幅方向に対して平面視で角度を有する向きに残液を流して、液切りを行うことができる。
　また、本実施形態のロボット１００において、前記傾斜制御によるロボットハンド３の姿勢は、ピッチ方向でもロール方向でも水平から傾斜している。
　これにより、基板Ｗに付着する残液が流れる向きを平面視で斜めとすることができる。従って、様々な位置で残液を基板Ｗから離脱させることができる。
　また、本実施形態の基板ウェット処理ロボットシステムは、ロボット１００と、廃液回収部７と、を備える。廃液回収部７は、基板Ｗのウェット処理プロセスで用いられた液体を回収する。廃液回収部７は、傾斜制御によって傾斜する基板Ｗの最下端部と、上下方向で対応する位置に配置されている。
　これにより、基板Ｗに付着している液体を、廃液回収部７によって良好に回収することができる。
　また、本実施形態の基板ウェット処理ロボットシステムにおいて、ロボット制御部９は、液体が付着した基板Ｗをロボットハンド３により保持した状態で、ロボットハンド３及びロボットアーム２のうち少なくとも何れかを移動させることで、基板Ｗを廃液回収部７の上方に移動させる。
　これにより、基板Ｗに付着している液体を、廃液回収部７によって良好に回収することができる。
　以上に本開示の好適な実施の形態を説明したが、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。
　ロボット１００は、基板Ｗを直接保持して搬送する代わりに、基板Ｗを収容するトレイ等を保持して基板Ｗを間接的に搬送しても良い。
　ロボットハンド３のハンド本体部３２は、チルト機構４の上板部４２と一体的に形成されても良い。
　チルト機構４は、基台１と昇降軸１１の間に配置されても良いし、昇降軸１１と第１アーム２１の間に配置されても良いし、第１アーム２１と第２アーム２２の間に配置されても良い。
　本実施形態のロボット１００は、液体を基板Ｗの表面に均一に塗布するために用いることもできる。
　ロボット１００は、基板Ｗを傾斜させた状態で、例えば基板Ｗを上下方向に小さく振るように動作しても良い。この移動は、平行移動であっても良いし、回転移動であっても良いし、平行と回転の組合せであっても良い。これにより、残液の雫を良好に切ることができる。
　液体が、基板Ｗの上面でなく下面に付着し、表面張力によって保持されても良い。この場合でも、基板Ｗを適宜傾けることにより、基板Ｗの下面の液体を自重で適宜の方向へ流して、基板Ｗの最下端部から落下させることができる。
　前述の実施形態では、廃液回収部７は、上向きに開放された液受けを有する構成となっている。しかしながら、廃液回収部７は、例えば横向きの吸引チューブとして構成されても良い。この場合、吸引チューブの吸引口は、例えば、傾斜した基板Ｗの最下端部と水平方向で対応する位置に配置することができる。
　基板ウェット処理ロボットシステムにおいて、基板Ｗを基板保管装置まで搬送する経路の下方において、廃液回収部７が当該経路に沿って設けられている場合、ロボット１００は、基板Ｗを傾斜させた姿勢で搬送することで、基板Ｗ上の残液を切ることもできる。
　本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するように構成又はプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）、従来の回路、及び／又は、それらの組合せ、を含む回路又は処理回路を使用して実行することができる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路又は回路と見なされる。本開示において、回路、ユニット、又は手段は、列挙された機能を実行するハードウェア、又は、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであっても良いし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラム又は構成されているその他の既知のハードウェアであっても良い。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段、又はユニットはハードウェアとソフトウェアの組合せであり、ソフトウェアはハードウェア及び／又はプロセッサの構成に使用される。

Claims (6)

  1. 　基板を搬送するためのロボットであって、
    　アーム部と、
    　前記アーム部に設けられ、前記基板を保持して搬送するハンド部と、
    　前記ハンド部の姿勢を任意の方向に傾けることが可能な姿勢変更機構と、
    　前記ハンド部の姿勢を制御するロボット制御部と、
    を備え、
    　前記ロボット制御部は、液体が付着した基板を前記ハンド部で保持した状態で、前記ハンド部の幅方向とは異なる方向に前記液体を自重で移動させるために、前記ハンド部の姿勢を傾斜させる傾斜制御を行うことを特徴とするロボット。
  2. 　請求項１に記載のロボットであって、
    　前記ハンド部を水平姿勢としたときの幅方向中心線をロール軸とし、水平姿勢での前記ハンド部の幅方向の線をピッチ軸とする場合、前記傾斜制御による前記ハンド部の姿勢は、少なくともピッチ方向で水平から傾斜していることを特徴とするロボット。
  3. 　請求項２に記載のロボットであって、
    　前記傾斜制御による前記ハンド部の姿勢は、ピッチ方向でもロール方向でも水平から傾斜していることを特徴とするロボット。
  4. 　請求項１から３までの何れか一項に記載のロボットと、
    　基板のウェット処理プロセスで用いられた液体を回収する液体回収部と、
    を備え、
    　前記液体回収部は、傾斜制御によって傾斜する前記基板の最下端部と対応する位置に配置されていることを特徴とする基板ウェット処理ロボットシステム。
  5. 　請求項４に記載の基板ウェット処理ロボットシステムであって、
    　前記ロボット制御部は、液体が付着した基板を前記ハンド部により保持した状態で、前記ハンド部及び前記アーム部のうち少なくとも何れかを移動させることで、前記基板を前記液体回収部の上方に移動させることを特徴とする基板ウェット処理ロボットシステム。
  6. 　アーム部と、
    　前記アーム部に設けられ、基板を保持するハンド部と、
    　前記ハンド部の姿勢を任意の方向に傾けることが可能な姿勢変更機構と、
    　前記ハンド部の姿勢を制御するロボット制御部と、
    を備えるロボットを用いる液体回収方法であって、
    　前記ロボット制御部が、液体が付着した基板を前記ハンド部で保持した状態で、前記ハンド部の幅方向とは異なる方向に前記液体を自重で移動させるために、当該基板を保持する前記ハンド部の姿勢を傾斜させる基板傾斜工程を含むことを特徴とする液体回収方法。
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