WO2022097754A1 - 産業用ロボット - Google Patents

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Abstract

搬送対象物を検知してハンドの位置を補正するための検知機構を備える産業用ロボットにおいて、搬送対象物の表面の光の反射状態がばらついても、検知機構による搬送対象物の検知精度を確保することが可能な産業用ロボットを提供する。この産業用ロボットは、ハンド１１と、ハンド１１を支持する支持部材とを備えている。ハンド１１は、ハンド１１の基端側部分を構成するとともに支持部材に連結される連結部１９と、ハンド１１の先端側部分を構成するとともに搬送対象物２が搭載される搭載部２０と、搬送対象物２を検知してハンド１１の位置を補正するための複数の検知機構２２とを備えている。検知機構２２は、上下方向において隙間を介して対向配置される発光部と受光部とを有する透過型の光学式センサであり、搭載部２０の基端側に配置されている。

Description

産業用ロボット
　本発明は、搬送対象物が搭載されるハンドを備える産業用ロボットに関する。
　従来、薄板状のワークを搬送するための産業用ロボットが知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の産業用ロボットは、ハンドと、ハンドが回動可能に連結されるアームとを備えており、ワークが収容される収容カセットからのワークの搬出や収容カセットへのワークの搬入を行う。ハンドは、ワークが搭載されるハンドフォーク（載置部）を備えている。ハンドフォークには、ワークを吸引して保持するためのバキュームパッドが設けられている。収容カセットに対してワークの搬出や搬入を行うときには、ハンドフォークが収容カセットの中に入り込む。
　特許文献１に記載の産業用ロボットでは、ハンドフォークの先端側に、ハンドフォークに搭載されるワークを検知してハンドの位置を補正するためのアライメントセンサが取り付けられている。アライメントセンサは、発光部と、発光部から射出されワークの表面（具体的には、ワークの下側の面）で反射された光を受光する受光部とを有する反射型の光学式センサである。アライメントセンサは、収容カセットに収容されるワークの端面の位置を検知する。
特開２００６－２７２５２６号公報
　産業用ロボットによって搬送されるワークが、たとえば、半導体ウエハである場合、半導体ウエハの素材として様々な材料が使用されたり、半導体ウエハの表面に様々な処理が行われたりする影響で、産業用ロボットによって搬送される半導体ウエハの表面の光の反射状態がばらつくおそれがある。特許文献１に記載の産業用ロボットでは、アライメントセンサが反射型の光学式センサであるため、半導体ウエハの表面の光の反射状態がばらつくと、アライメントセンサによる半導体ウエハの検知精度が低下するおそれが生じる。
　そこで、本発明の課題は、搬送対象物を検知してハンドの位置を補正するための検知機構を備える産業用ロボットにおいて、搬送対象物の表面の光の反射状態がばらついても、検知機構による搬送対象物の検知精度を確保することが可能な産業用ロボットを提供することにある。
　上記の課題を解決するため、本発明の産業用ロボットは、薄板状に形成される搬送対象物が搭載されるハンドと、ハンドを支持する支持部材とを備え、ハンドは、ハンドの基端側部分を構成するとともに支持部材に連結される連結部と、ハンドの先端側部分を構成するとともに搬送対象物が搭載される搭載部と、搬送対象物を検知してハンドの位置を補正するための複数の検知機構とを備え、検知機構は、上下方向において隙間を介して対向配置される発光部と受光部とを有する透過型の光学式センサであり、搭載部の基端側に配置されていることを特徴とする。
　本発明の産業用ロボットでは、搬送対象物を検知してハンドの位置を補正するための検知機構は、上下方向において隙間を介して対向配置される発光部と受光部とを有する透過型の光学式センサである。そのため、本発明では、搬送対象物の表面の光の反射状態がばらついても、検知機構による搬送対象物の検知精度が低下することはない。したがって、本発明では、搬送対象物の表面の光の反射状態がばらついても、検知機構による搬送対象物の検知精度を確保することが可能になる。
　一方で、検知機構が透過型の光学式センサである場合には、搬送対象物を上下方向で挟むように発光部と受光部とが配置されるため、上下方向において検知機構が大型化するおそれがある。また、検知機構が上下方向で大型化すると、たとえば、搬送対象物が収容される収容部にハンドの搭載部が入り込んだときに、収容部の構成部品と検知機構とが干渉するおそれが生じる。しかしながら、本発明では、検知機構が搭載部の基端側に配置されているため、搬送対象物が収容される収容部に搭載部が入り込んだときに収容部に検知機構の全体が入り込まないように検知機構を配置することが可能になる。したがって、本発明では、検知機構が透過型の光学式センサであっても、また、収容部の構造を変更しなくても、収容部の構成部品と検知機構との干渉を防止することが可能になる。
　本発明において、たとえば、搬送対象物は、円板状に形成され、ハンドは、３個以上の検知機構を備えている。この場合には、ハンドが３個以上の検知機構を備えているため、３個以上の検知機構の検知結果に基づいて、円板状に形成される搬送対象物の中心位置を精度良く算出することが可能になる。また、この場合には、ハンドが３個以上の検知機構を備えているため、直径の異なる搬送対象物を産業用ロボットが搬送する場合であっても、３個以上の検知機構の検知結果に基づいて、円板状に形成される搬送対象物の中心位置を算出することが可能になる。
　本発明において、たとえば、産業用ロボットは、支持部材として、ハンドが先端側に回動可能に連結されるアームを備えるとともに、アームの基端側が回動可能に連結される本体部を備えている。
　以上のように、本発明では、搬送対象物を検知してハンドの位置を補正するための検知機構を備える産業用ロボットにおいて、搬送対象物の表面の光の反射状態がばらついても、検知機構による搬送対象物の検知精度を確保することが可能になる。
本発明の実施の形態にかかる産業用ロボットの概略構成を説明するための平面図である。 図１に示すハンドの平面図である。 図２に示す検知機構の構成を説明するための側面図である。
　以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
　（産業用ロボットの概略構成）
　図１は、本発明の実施の形態にかかる産業用ロボット１の概略構成を説明するための平面図である。
　本形態の産業用ロボット１は、搬送対象物である半導体ウエハ２を搬送するための水平多関節型のロボットである。半導体ウエハ２は、薄板状に形成されている。具体的には、半導体ウエハ２は、薄い円板状に形成されている。産業用ロボット１は、半導体製造システム３に組み込まれて使用される。以下の説明では、産業用ロボット１を「ロボット１」とし、半導体ウエハ２を「ウエハ２」とする。
　半導体製造システム３は、たとえば、ＥＦＥＭ（Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｆｒｏｎｔ　Ｅｎｄ　Ｍｏｄｕｌｅ）４と、ウエハ２に対して所定の処理を行うウエハ処理装置５とを備えている。ロボット１は、ＥＦＥＭ４の一部を構成している。また、ＥＦＥＭ４は、たとえば、ウエハ２が収容されるＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ　Ｏｐｅｎ　Ｕｎｉｆｉｅｄ　Ｐｏｄ）６を開閉する複数のロードポート７と、ロボット１が収容される筺体８とを備えている。
　ＦＯＵＰ６には、複数枚のウエハ２が、上下方向において一定の間隔をあけた状態で、かつ、上下方向において重なった状態で収容可能となっている。ロボット１は、ＦＯＵＰ６とウエハ処理装置５との間でウエハ２を搬送する。たとえば、ロボット１は、ＦＯＵＰ６からウエハ２を搬出し、搬出したウエハ２をウエハ処理装置５に搬入する。また、ロボット１は、ウエハ処理装置５からウエハ２を搬出し、搬出したウエハ２をＦＯＵＰ６に搬入する。
　ロボット１は、ウエハ２が搭載されるハンド１１と、ハンド１１が先端側に回動可能に連結されるとともに水平方向に動作するアーム１２と、アーム１２の基端側が回動可能に連結される本体部１３とを備えている。アーム１２は、基端側が本体部１３に回動可能に連結される第１アーム部１５と、第１アーム部１５の先端側に基端側が回動可能に連結される第２アーム部１６と、第２アーム部１６の先端側に基端側が回動可能に連結される第３アーム部１７とから構成されている。
　本体部１３と第１アーム部１５と第２アーム部１６と第３アーム部１７とは、上下方向において、下側からこの順番で配置されている。本体部１３は、アーム１２を昇降させる昇降機構を備えている。また、ロボット１は、第１アーム部１５および第２アーム部１６を回動させて第１アーム部１５と第２アーム部１６とからなるアーム１２の一部を伸縮させるアーム部駆動機構と、第３アーム部１７を回動させる第３アーム部駆動機構と、ハンド１１を回動させるハンド駆動機構とを備えている。
　ハンド１１は、上下方向から見たときの形状が略Ｙ形状となるように形成されている。ハンド１１は、ハンド１１の基端側部分を構成するとともにアーム１２に連結される連結部１９と、ハンド１１の先端側部分を構成するとともにウエハ２が搭載される搭載部としてのウエハ搭載部２０とを備えている。ハンド１１は、第３アーム部１７の上側に配置されており、アーム１２に下側から支持されている。本形態のアーム１２は、ハンド１１を支持する支持部材となっている。以下、ハンド１１の具体的な構成を説明する。
　（ハンドの構成および産業用ロボットの概略動作）
　図２は、図１に示すハンド１１の平面図である。図３は、図２に示す検知機構２２の構成を説明するための側面図である。
　ハンド１１は、上述のように、連結部１９とウエハ搭載部２０とを備えている。連結部１９の基端部は、第３アーム部１７の先端側に回動可能に連結されている。ウエハ搭載部２０の基端は、連結部１９の先端に固定されている。ウエハ搭載部２０は、平板状に形成されており、ウエハ搭載部２０の上面にウエハ２が搭載される。ウエハ搭載部２０の上面に搭載されるウエハ２の厚さ方向は、上下方向と一致している。ウエハ搭載部２０の上面には、ウエハ２を吸着して保持するための吸引穴（図示省略）が形成されている。すなわち、ハンド１１は、ウエハ搭載部２０に搭載されたウエハ２を保持するための吸引型の保持部を備えている。
　また、ハンド１１は、ウエハ２を検知してハンド１１の位置を補正するための複数の検知機構２２を備えている。本形態のハンド１１は、３個以上の検知機構２２を備えている。具体的には、ハンド１１は、４個の検知機構２２を備えている。検知機構２２は、上下方向において隙間を介して対向配置される発光部２３と受光部２４とを有する透過型の光学式センサである。本形態では、たとえば、発光部２３が下側に配置され、発光部２３の上側に受光部２４が配置されている。また、本形態では、たとえば、発光部２３は、ウエハ搭載部２０よりも下側に配置され、受光部２４は、ウエハ搭載部２０よりも上側に配置されている。
　４個の検知機構２２は、ブラケット２５に固定されている。ブラケット２５は、連結部１９の先端部に固定されている。すなわち、４個の検知機構２２は、ブラケット２５を介して連結部１９の先端部に固定されている。４個の検知機構２２は、ウエハ搭載部２０の基端側に配置されている。４個の検知機構２２は、上下方向から見たときの形状が略Ｙ形状となるハンド１１の長手方向（図２のＸ方向）と上下方向とに直交する直交方向（図２のＹ方向）において、ウエハ搭載部２０の基端部からずれた位置に配置されている。
　４個の検知機構２２のうちの２個の検知機構２２は、直交方向においてウエハ搭載部２０の基端部の一方側に配置されている。残りの２個の検知機構２２は、直交方向においてウエハ搭載部２０の基端部の他方側に配置されている。また、４個の検知機構２２は、ハンド１１上の正規の位置に搭載されたときのウエハ２の外周面に沿う円弧状に配列されている。４個の検知機構２２は、ウエハ搭載部２０の基端側において、ウエハ搭載部２０に搭載されるウエハ２の端面の位置を検知する。
　ロボット１が、たとえば、ＦＯＵＰ６からウエハ処理装置５にウエハ２を搬送するときには、ＦＯＵＰ６に収容されているウエハ２をウエハ搭載部２０に搭載する動作の途中で、ＦＯＵＰ６に収容されているウエハ２の端面の位置を４個の検知機構２２によって検知する。また、４個の検知機構２２の検知結果に基づいて、ロボット１の制御部は、ウエハ搭載部２０に搭載されるウエハ２の中心位置を算出するとともに、算出されたウエハ２の中心位置と、ＦＯＵＰ６において正規の位置に収容されているときのウエハ２の中心位置とのずれを算出する。
　また、ロボット１の制御部は、ＦＯＵＰ６に収容されたウエハ２をウエハ搭載部２０に搭載する際に、算出されたウエハ２の中心位置のずれ量に基づいて、ハンド１１の位置を補正する。あるいは、ロボット１の制御部は、ハンド１１の位置を補正せずに、ＦＯＵＰ６に収容されたウエハ２をウエハ搭載部２０に搭載して、ＦＯＵＰ６からウエハ２を搬出するとともに、ウエハ処理装置５の所定の位置にウエハ２を置く際に、算出されたウエハ２の中心位置のずれ量に基づいて、ハンド１１の位置を補正する。
　なお、ロボット１には、ＦＯＵＰ６において正規の位置に収容されているウエハ２がハンド１１の正規の位置に搭載されるときのハンド１１の位置と、ハンド１１の正規の位置に搭載されているウエハ２が、ウエハ処理装置５の正規の位置に置かれるときのハンド１１の位置とが教示されている。
　（本形態の主な効果）
　以上説明したように、本形態の検知機構２２は、透過型の光学式センサである。そのため、本形態では、ウエハ２の表面の光の反射状態がばらついても、検知機構２２によるウエハ２の検知精度が低下することはない。したがって、本形態では、ウエハ２の表面の光の反射状態がばらついても、検知機構２２によるウエハ２の検知精度を確保することが可能になる。
　本形態では、検知機構２２は、ウエハ搭載部２０の基端側に配置されている。そのため、本形態では、ウエハ２の搬出や搬入を行うためにウエハ処理装置５やＦＯＵＰ６の中にウエハ搭載部２０が入り込んだときに、ウエハ処理装置５やＦＯＵＰ６の中に検知機構２２の全体が入り込まないように検知機構２２を配置することが可能になる。したがって、本形態では、検知機構２２が、ウエハ２を上下方向で挟むように配置される発光部２３と受光部２４とを有する透過型の光学式センサであって、検知機構２２の上下方向の大きさが比較的大きくなっていても、また、ウエハ処理装置５およびＦＯＵＰ６の構造を変更しなくても、ウエハ処理装置５やＦＯＵＰ６の構成部品と検知機構２２との干渉を防止することが可能になる。
　本形態では、ハンド１１は、４個の検知機構２２を備えている。そのため、本形態では、４個の検知機構２２の検知結果に基づいて、ウエハ２の中心位置を精度良く算出することが可能になる。また、本形態では、直径の異なるウエハ２がロボット１に搬送される場合であっても、４個の検知機構２２の検知結果に基づいて、ウエハ２の中心位置を算出することが可能になる。
　（他の実施の形態）
　上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。
　上述した形態において、発光部２３および受光部２４は、ウエハ搭載部２０よりも上側に配置されていても良いし、ウエハ搭載部２０よりも下側に配置されていても良い。ただし、上述した形態のように、発光部２３がウエハ搭載部２０よりも下側に配置され、受光部２４がウエハ搭載部２０よりも上側に配置されている場合には、検知機構２２でウエハ２の端面を検知した後、そのまま、連結部１９がウエハ２に近づく方向へハンド１１を移動させてウエハ搭載部２０にウエハ２を搭載することが可能であるが、発光部２３および受光部２４がウエハ搭載部２０よりも上側または下側に配置されている場合には、検知機構２２でウエハ２の端面を検知した後、ウエハ搭載部２０にウエハ２を搭載する前に、一旦、連結部１９がウエハ２から離れる方向へハンド１１を移動させる必要がある。
　上述した形態において、ハンド１１は、ウエハ搭載部２０に搭載されたウエハ２を保持するための保持部を備えていなくても良い。この場合には、たとえば、ウエハ２が載置される載置部材がウエハ搭載部２０の上面側に取り付けられている。載置部材は、たとえば、ゴムで形成されている。このハンド１１では、載置部材の上にウエハ２が単に載置されており、ハンド１１に搭載されるウエハ２は、ハンド１１に保持されていない。また、このハンド１１では、ハンド１１に搭載されるウエハ２は水平方向において位置決めされていない。
　上述した形態において、ハンド１１が備える検知機構２２の数は、３個であっても良いし、５個以上であっても良い。また、ロボット１によって搬送されるウエハ２の直径が一定である場合には、ハンド１１が備える検知機構２２の数は、２個であっても良い。また、上述した形態において、ロボット１は、アーム１２の先端側に回動可能に連結される２個のハンド１１を備えていても良い。さらに、上述した形態において、アーム１２は、２個のアーム部によって構成されていても良いし、４個以上のアーム部によって構成されていても良い。
　上述した形態において、ロボット１によって搬送される搬送対象物は、ウエハ２以外のものであっても良い。この場合には、たとえば、搬送対象物は、薄い円板状に形成されていても良いし、正方形または長方形の薄い平板状に形成されていても良い。また、本発明が適用される産業用ロボットは、水平多関節型の産業用ロボット以外のロボットであっても良い。たとえば、本発明が適用される産業用ロボットは、ハンド１１を直線的に往復移動させるリニア駆動部を備える産業用ロボットであっても良い。この場合には、たとえば、リニア駆動部は、ハンド１１が連結されるとともに直線的にスライドするスライダを備えている。この場合のスライダは、ハンド１１を支持する支持部材となっている。
　１　ロボット（産業用ロボット）
　２　ウエハ（半導体ウエハ、搬送対象物）
　１１　ハンド
　１２　アーム（支持部材）
　１３　本体部
　１９　連結部
　２０　ウエハ搭載部（搭載部）
　２２　検知機構
　２３　発光部
　２４　受光部

Claims (3)

  1. 　薄板状に形成される搬送対象物が搭載されるハンドと、前記ハンドを支持する支持部材とを備え、
    　前記ハンドは、前記ハンドの基端側部分を構成するとともに前記支持部材に連結される連結部と、前記ハンドの先端側部分を構成するとともに前記搬送対象物が搭載される搭載部と、前記搬送対象物を検知して前記ハンドの位置を補正するための複数の検知機構とを備え、
    　前記検知機構は、上下方向において隙間を介して対向配置される発光部と受光部とを有する透過型の光学式センサであり、前記搭載部の基端側に配置されていることを特徴とする産業用ロボット。
  2. 　前記搬送対象物は、円板状に形成され、
    　前記ハンドは、３個以上の前記検知機構を備えることを特徴とする請求項１記載の産業用ロボット。
  3. 　前記支持部材として、前記ハンドが先端側に回動可能に連結されるアームを備えるとともに、前記アームの基端側が回動可能に連結される本体部を備えることを特徴とする請求項１または２記載の産業用ロボット。
PCT/JP2021/041102 2020-11-09 2021-11-09 産業用ロボット WO2022097754A1 (ja)

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