JP2013157561A - 搬送ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】搬送室内のスペースを有効活用することを可能とすること。
【解決手段】搬送ロボットは、アーム部と、本体部とを備える。アーム部は、薄板状ワークを移載するロボットハンドが末端部に設けられ、水平方向に作動し、本体部は、アーム部を昇降させる昇降機構を含む。また、搬送ロボットは、薄板状ワークの収納容器を開閉する開閉装置および薄板状ワークを処理する処理室と接続された搬送室の側壁の外部に本体部の少なくとも一部が配置される。
【選択図】図１

Description

開示の実施形態は、搬送ロボットに関する。

従来、半導体ウェハや液晶パネルといった薄板状ワークを搬送する搬送ロボットが知られている。

そして、たとえば、複数の半導体ウェハが多段に収納される収納容器と処理室との間に設けられる局所クリーンルーム（以下、「搬送室」と記載する）内にかかる搬送ロボットを設置する技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。なお、当該搬送室は、収納容器と処理室との間に設置されることに限られるものではない。

特開２００８−２８１３４号公報

しかしながら、搬送室内に搬送ロボットを設置した場合、かかる搬送ロボットは、搬送室内において所定の占有スペースを必要とする。このため、搬送室内に設置される搬送ロボットには、搬送室内の余裕スペースを確保するという観点からは改善の余地があった。

たとえば、搬送室内の余裕スペースが不足すると、搬送ロボットのメンテナンス性が低下する。しかし、メンテナンス性の低下を防止しようとすると、搬送室内の総スペースを広くすること、すなわち、搬送室の大型化が必要となってしまう。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、搬送室内のスペースを有効活用することができる搬送ロボットを提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る搬送ロボットは、アーム部と、本体部とを備える。前記アーム部は、薄板状ワークを移載するロボットハンドが末端部に設けられ、水平方向に作動し、前記本体部は、前記アーム部を昇降させる昇降機構を含む。また、搬送ロボットは、前記薄板状ワークの収納容器を開閉する開閉装置および前記薄板状ワークを処理する処理室と接続された搬送室の側壁の外部に前記本体部の少なくとも一部が配置される。

実施形態の一態様によれば、搬送室内のスペースを有効活用することができる。

図１は、本実施形態に係る搬送室の上面図である。 図２は、本実施形態に係る搬送ロボットの模式斜視図である。 図３は、本実施形態に係る搬送ロボットの上面図である。 図４は、昇降機構の側面図である。 図５は、昇降機構の上面図である。 図６は、遮蔽部材の側面図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する搬送ロボットの実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

まず、本実施形態に係る搬送ロボット１０について図１を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る搬送室１の上面図である。なお、同図では説明を容易にするために一部の形状を単純化して示す。

図１に示すように、搬送室１には、開閉装置５および処理室３（あるいは処理室３に通じる部分でもかまわない）が併設され、本実施形態に係る搬送ロボット１０が配設される。搬送室１は、一般的にＥＦＥＭ（Equipment Front End Module）と呼ばれる局所クリーンルームのことである。かかる搬送室１は、気体を浄化するフィルタ（図示せず）を上部に備え、このフィルタにより浄化されてダウンフローされる清浄気流によって筺体内がクリーン化される。

開閉装置５は、収納容器２に設けられる開閉機構を開閉するための装置であり、搬送室１の側壁に設けられる開口部に設置される。たとえば、開閉装置５は、ロードポートまたはフープオープナと呼ばれ、一般的にＳＥＭＩ（Semiconductor Equipment and Materials International）規格に準拠した装置である。

なお、搬送室１の側壁に設けられる開口部の設置位置や設置間隔もＳＥＭＩ規格に既定されていることから、搬送室１もまたＳＥＭＩ規格に準拠している。たとえば、直径３００ｍｍの半導体ウェハを処理する搬送室１の場合、ＳＥＭＩ規格では開閉装置５の設置間隔が５０５ｍｍと既定されている。

収納容器２は、複数の半導体ウェハや液晶パネルといった薄板状ワーク（以下、「ウェハ４」と記載する）を高さ方向に多段に収納することができる箱状の容器であり、正面部には開閉機構を有する。たとえば、収納容器２は、ＳＥＭＩ規格に既定されているＦＯＵＰ（Front-Opening Unified Pod）と呼ばれる装置である。

収納容器２は、開閉機構側が開閉装置５へ接するように装填され、開閉装置５によってかかる開閉機構および開閉装置５に形成されるそれぞれのドアが開閉される。

処理室３は、たとえば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、露光、エッチング、アッシングといった所定の処理をウェハ４に対して行う装置が設置される部屋である。

搬送ロボット１０は、被搬送物であるウェハ４を保持可能なロボットである。具体的には、搬送ロボット１０は、本体部１１と、アーム駆動部１２と、支持部１３と、アーム部２０とを備える。

アーム部２０は、被搬送物であるウェハ４を保持可能なロボットハンド（以下、「ハンド２３」と記載する）を有する。アーム部２０は、昇降機構を備える本体部１１の支持部１３に連結されるアーム駆動部１２の上で水平方向に回転可能に支持される。

かかる構成により、搬送ロボット１０は、アーム部２０を昇降させたり、回転させたりしながら、収納容器２からウェハ４を取り出してハンド２３に載置したり、所定の処理室３へ移載したり、ウェハ４を目的の位置へと搬送することができる。なお、アーム部２０の詳細については、図２を用いて後述する。

ここで、従来技術によると搬送室１内に搬送ロボットを設置した場合、かかる搬送ロボットは、搬送室１内において所定の占有スペースを必要とする。このため、搬送室１内に設置される搬送ロボットには、搬送室１内の余裕スペースを確保するという観点からは改善の余地があった。

たとえば、搬送室１内の余裕スペースが不足すると、作業者は狭小な空間で搬送ロボットのメンテナス作業を強いられることとなり、搬送ロボットのメンテナンス性が低下する。しかし、メンテナンス性の低下を防止しようとすると、搬送室１内の総スペースを広くすること、すなわち、搬送室１の大型化が必要となってしまう。

そこで、本実施形態に係る搬送ロボット１０は、搬送ロボット１０の本体部１１を搬送室１の外に設置し、アーム駆動部１２およびアーム部２０を搬送室１内に設置することとした。これにより、搬送室１内での本体部１１の占有スペースを省くことができ、搬送室１内のスペースを有効活用することができる。

また、作業者が搬送ロボット１０のメンテナンス作業をする際、アーム駆動部１２およびアーム部２０と比較して、本体部１１側に対する作業頻度が高い。これは、アーム部２０の内部は作業者が調整する部位が少ないためである。

一方、本体部１１には、直動ガイドやボールネジ等のほか、ウェハ４の把持を制御するエア機器（図示せず）も配設されている。したがって、本体部１１側では、直動ガイドやボールネジ等のグリスアップやエア機器の調整といった多くのメンテナス作業が発生する。

このように、本実施形態に係る搬送ロボット１０は、メンテナンス作業において作業頻度の高い本体部１１を搬送室１の外側に設置することによって、多くの作業を搬送室１の外で行うことができる。

これにより、本実施形態に係る搬送ロボット１０は、狭小な空間で作業する必要がなく、作業者に対する負担を軽減することができるとともに、メンテナンス作業に起因する搬送室１内の発塵を抑止することができる。

さらに、本実施形態に係る搬送ロボット１０は、搬送室１内のアーム部２０を上方または下方に待避させることにより、搬送室１内で搬送ロボット１０以外のメンテナンスを行う際にも広い空間を作業者に対して提供することができる。

次に、本実施形態に係る搬送ロボット１０の詳細について図２を用いて説明する。図２は、本実施形態に係る搬送ロボット１０の模式斜視図である。

図２に示すように、搬送ロボット１０は、水平方向に伸縮する２つの伸縮アームを備える水平多関節ロボットである。具体的には、搬送ロボット１０は、本体部１１と、アーム駆動部１２と、支持部１３と、スリット１４と、蓋体１５と、アーム部２０とを備える。

本体部１１は、支持部１３を介してアーム駆動部１２と連結されている。また、本体部１１は、支持部１３と対向する側面に、開閉可能な蓋体１５を備え、かかる蓋体１５は作業者によって本体部１１内のメンテナンス作業の際に開閉される。なお、蓋体１５は、取り外し可能な板状の蓋であってもよいし、蝶番で止められた部分を軸に弧を描いて開閉する開き戸であってもよい。

本体部１１は、昇降機構を備えており、かかる昇降機構を用いてアーム駆動部１２およびアーム部２０を、鉛直方向に開口されるスリット１４に沿って昇降させる。なお、昇降機構の詳細については、図４および図５を用いて後述する。

アーム部２０は、アーム駆動部１２と連結するユニットである。具体的には、アーム部２０は、第１アーム部２１と、第２アーム部２２と、ハンド２３とを備える。さらに、ハンド２３は、第３アーム部２３ａと、第３アーム部２３ａの先端にウェハ４を保持するエンドエフェクタ２３ｂとを備える。

なお、本実施形態に係る搬送ロボット１０は、第１アーム部２１、第２アーム部２２およびハンド２３で構成されるアーム部２０が１本である片腕ロボットについて説明する。しかし、これに限定されるものではなく、搬送ロボット１０は、アーム部２０が２本である双腕ロボットでもよいし、アーム部２０が３本以上設けられる構成としてもよい。

双腕ロボットの場合、一方のアーム部２０を用いて所定の搬送位置からウェハ４を取り出しつつ、他方のアーム部２０を用いてかかる搬送位置へ新たなウェハ４を搬入する等、２つの作業を同時平行で行うことができる。さらに、搬送ロボット１０は、１本の第２アーム部２２に、２本またはそれ以上のハンド２３が設けられる構成としてもよい。

アーム駆動部１２は、アーム部２０の下部に設けられるユニットであり、モータや減速機等からなる旋回機構を備える。アーム部２０は、アーム駆動部１２に対して回転可能に支持されており、かかる旋回機構を用いて回転する。

また、アーム駆動部１２の上部には第１アーム部２１の基端部が、第１アーム部２１の先端上部には第２アーム部２２の基端部が、それぞれ回転可能に支持されており、モータや減速機等からなる旋回機構を用いて回転する。

そして、第２アーム部２２の先端部には、第３アーム部２３ａが回転可能に連結される。第３アーム部２３ａの先端部には、ウェハ４を保持するためのエンドエフェクタ２３ｂを備え、第１アーム部２１、第２アーム部２２および第３アーム部２３ａの回転動作に伴って移動する。また、搬送ロボット１０は、第１アーム部２１と第２アーム部２２とを同期的に動作させることで、第３アーム部２３ａおよびエンドエフェクタ２３ｂを直線的に移動させることができる。

なお、ここでは、モータや減速機等からなる旋回機構は、アーム駆動部１２の内部に備えることとしたが、旋回機構の一部、たとえば、モータが本体部１１に収納されてもよい。

次に、搬送ロボット１０の設置位置について図３を用いて説明する。図３は、本実施形態に係る搬送ロボット１０の上面図である。

図３に示すように、搬送ロボット１０は、搬送室１の外部５１に本体部１１が、搬送室１の内部５２にアーム駆動部１２と支持部１３とが位置するように搬送室１の側壁に設けられる開口部６へ設置される。

たとえば、開口部６の上部に設けられる鍵状部材へ掛けるように本体部１１は取り付けられる。なお、アーム駆動部１２の幅は、開口部６の幅以下となるように構成すると、搬送ロボット１０は、搬送室１の外部５１から開口部６へはめ込むだけでよく、作業者によって容易に設置可能とすることができる。

なお、開口部６は、開閉装置５が設置されるために予め搬送室１の側壁に設けられ、ＳＥＭＩ規格に準拠している開口口である。搬送ロボット１０は、搬送室１に設けられるいずれの開口部６にも設置可能である。

たとえば、搬送室１の側壁の長手方向側に３つの開口部６が設けられる場合に、真中の開口部６へ搬送ロボット１０は設置される。そして、搬送ロボット１０は、他の開口部６に装填される収納容器２へ移動し、収納容器２に収納されるウェハ４を取り出す。

また、搬送ロボット１０は、処理室３側の開口部６へ設置されてもよい。このように、搬送ロボット１０は、ＳＥＭＩ規格に準拠している開口部６を備える搬送室１であれば、いずれの開口部６にも容易に設置可能である。

したがって、本実施形態に係る搬送ロボット１０を設置する際に、搬送室１の改修を必要としないことから、搬送ロボット１０は、設置にかかるコスト削減を図るとともに搬送室１内のスペースを有効活用することができる。

なお、ここでは、搬送室１の外部５１に本体部１１が位置するように搬送ロボット１０を設置することとしたが、これに限定されるものではなく、本体部１１の一部が搬送室１の内部５２に入り込むように開口部６へ搬送ロボット１０を埋設させてもよい。

また、ＳＥＭＩ規格に準拠している開口部６へ搬送ロボット１０が設置されることとしたが、これに限定されるものではない。搬送室１の外部に搬送ロボット１０の本体部１１が、搬送室１の内部に搬送ロボット１０のアーム駆動部１２と支持部１３とが位置するように搬送ロボット１０が設置可能な開口口であればよい。

この場合、アーム駆動部１２の幅を開口口の幅以下となるように構成することによって、搬送ロボット１０は、ＳＥＭＩ規格外の開口口であっても搬送室１の外部５１から容易に設置可能となる。

次に、昇降機構の詳細について図４および図５を用いて説明する。図４は、昇降機構の側面図であり、図５は、昇降機構の上面図である。

まず、図４に示すように、昇降機構として、本体部１１内部側の側壁には直動ガイド３０が、本体部１１内部にはボールネジ３１がそれぞれ鉛直方向に沿って設けられる。直動ガイド３０は、ガイドレール３０ａとスライダ３０ｂとから構成され、ボールネジ３１は、ボールネジシャフト３１ａとボールネジナット３１ｂとから構成される。また、本体部１１内部には、モータ３２と、ベルト３３と、プーリ３４とを備える。

ベルト３３は、モータ３２の出力軸に固定されたプーリ３４とボールネジシャフト３１ａに固定されたプーリ３４に対して掛け渡される。これにより、ベルト３３は、モータ３２の駆動力をボールネジシャフト３１ａへ伝達することとなる。ボールネジシャフト３１ａは、伝達されたモータ３２の駆動力によって回転する。

ボールネジナット３１ｂは、ボールネジナット３１ｂに挿入されるボールネジシャフト３１ａが回転することによってボールネジシャフト３１ａの回転軸に沿って昇降する。

直動ガイド３０は、スライダ３０ｂをガイドレール３０ａの方向（鉛直方向）に滑らかに直動させるための部材である。

なお、スライダ３０ｂは、ボールネジナット３１ｂと接続されており、ボールネジナット３１ｂの昇降に伴いボールネジシャフト３１ａの回転軸と平行、すなわち鉛直方向に沿って直動する。また、スライダ３０ｂは、支持部１３を介してアーム駆動部１２とも接続されており、アーム駆動部１２やアーム部２０は、スライダ３０ｂが直動するのに伴い鉛直方向（図４の矢印）に沿って昇降することとなる。

このように、昇降機構は、直動ガイド３０、ボールネジ３１およびモータ３２を含んで構成され、モータ３２の回転運動を直線運動へ変換することによってアーム駆動部１２を鉛直方向に沿って昇降させる。これにより、アーム駆動部１２上部に備えるアーム部２０が昇降する。

なお、直動ガイド３０は、本体部１１内部側の側壁に沿って設けられることとしたが、ガイドレール３０ａが本体部１１内部側の側壁に埋設されるように設置されてもよい。

また、昇降機構は、ボールネジ３１によって支持部１３やアーム部２０等を昇降させることとしたが、鉛直方向に沿って設けられるベルトによって支持部１３やアーム部２０等を昇降させてもよい。

なお、従来技術によると搬送ロボットのアーム部の下部に本体部が設けられていた。このため、アーム部は本体部よりも下方へ降下することができなかったため、ハンドの可動範囲が制限されてしまう。

しかしながら、本実施形態に係る搬送ロボット１０では、昇降機構を備える本体部１１を搬送室１の外部５１に位置するよう設置することとした。これにより、搬送ロボット１０は、アーム部２０の鉛直方向への昇降範囲を広げることができ、ハンド２３の可動範囲を広げることができる。

つづいて、図５に示すように、直動ガイド３０を介して対向する位置に設けられる一対の支持部１３は、鉛直方向に開口されるスリット１４に沿って昇降する。その際、支持部１３が滑らかに昇降できるように、スリット１４の幅は、支持部１３の幅よりも広く構成されている。

このため、スリット１４と支持部１３との隙間がある場合に、直動ガイド３０、ボールネジ３１、プーリ３４およびベルト３３に起因する発塵によってクリーン化されている搬送室１内が汚染されてしまう。そこで、本実施形態に係る搬送ロボット１０は、スリット１４の開口口をスリット１４の幅より広い遮蔽部材３５によって覆うこととした。

なお、ここでは、搬送ロボット１０は、直動ガイド３０を介して対向する位置に一対の支持部１３を設けることとしたが、上述したような昇降機構と接続される支持部１３は１本だけ設ける構成としてもよい。これにより、搬送ロボット１０は、昇降機構を軽量化することができる。

次に、遮蔽部材３５の詳細について図６を用いて説明する。図６は、遮蔽部材３５の側面図である。

図６に示すように、本体部１１は、本体部１１の内部側の側壁に沿って、スリット１４の開口口を覆うように、遮蔽部材３５が設けられる。遮蔽部材３５は、環形となっており、その両端は昇降機構によって昇降する支持部１３の上部１３ａおよび支持部１３の下部１３ｂにそれぞれ接続されている。

遮蔽部材３５は、スリット１４の上端側および下端側のそれぞれに設けられるローラー３５ａ、３５ｂに掛け渡される。ローラー３５ａ、３５ｂは、支持部１３が昇降することによる遮蔽部材３５の移動に伴い回転する（図６の矢印参照）。

これにより、支持部１３が昇降する際に、スリット１４の開口口は、常に遮蔽部材３５によって覆われることとなる。

このようにすることによって、搬送ロボット１０は、直動ガイド３０、ボールネジ３１、プーリ３４およびベルト３３に起因する発塵によって搬送室１内が汚染されることを防止することができる。

なお、ここでは、遮蔽部材３５は、支持部１３上下に設けられるローラー３５ａ、３５ｂに掛け渡され回転する構成としたが、これに限定されるものではない。たとえば、遮蔽部材３５は、蛇腹状の幕であってもよい。この場合、ローラー３５ａ、３５ｂを必要としないことからコストを削減することができる。

上述したように、本実施形態に係る搬送ロボットは、搬送ロボットの本体部を搬送室の外に設置し、アーム駆動部およびアーム部を搬送室内に設置することとした。また、本実施形態に係る搬送ロボットは、支持部と対向する側面に、開閉可能な蓋体を備え、スリットの開口口をスリットの幅より広い遮蔽部材によって覆うこととした。

このようにすることによって、本実施形態に係る搬送ロボットは、搬送室内のスペースを有効活用することができる。また、本実施形態に係る搬送ロボットは、搬送ロボットのメンテナンス性を向上することができるとともに、搬送室内のメンテナンス性も向上することができる。さらに、本実施形態に係る搬送ロボットは、発塵によってクリーン化されている搬送室内が汚染されることを防止することができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 搬送室
２ 収納容器
３ 処理室
４ ウェハ
５ 開閉装置
６ 開口部
１０ 搬送ロボット
１１ 本体部
１２ アーム駆動部
１３ 支持部
１４ スリット
１５ 蓋体
２０ アーム部
２１ 第１アーム部
２２ 第２アーム部
２３ ハンド
２３ａ 第３アーム部
２３ｂ エンドエフェクタ
３０ 直動ガイド
３０ａ ガイドレール
３０ｂ スライダ
３１ ボールネジ
３１ａ ボールネジシャフト
３１ｂ ボールネジナット
３２ モータ
３３ ベルト
３４ プーリ
３５ 遮蔽部材

Claims (7)

1. 薄板状ワークを移載するロボットハンドが末端部に設けられ、水平方向に作動するアーム部と、
   前記アーム部を昇降させる昇降機構を含む本体部と
   を備え、
   前記薄板状ワークの収納容器を開閉する開閉装置および前記薄板状ワークを処理する処理室と接続された搬送室の側壁の外部に前記本体部の少なくとも一部が配置されること
   を特徴とする搬送ロボット。
2. 前記本体部は、
   前記昇降機構が前記搬送室の側壁の外部に位置するように、前記搬送室へ取り付けられること
   を特徴とする請求項１に記載の搬送ロボット。
3. 前記アーム部は、
   前記本体部の前記搬送室側に設けられた鉛直向きのスリットを通過する支持部経由で前記昇降機構へ接続されること
   を特徴とする請求項１または２に記載の搬送ロボット。
4. 前記スリットと前記昇降機構との間に設けられ、前記支持部の動作方向にそれぞれ接続されて当該スリットを覆う遮蔽部材
   をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の搬送ロボット。
5. 前記搬送室を上面視した場合に、２つの前記開閉装置の間に前記本体部が配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の搬送ロボット。
6. 前記本体部は、
   前記搬送室から突出した部分に開閉可能な蓋体を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の搬送ロボット。
7. 前記本体部の幅は、前記搬送室の側壁へ取り付けられる前記開閉装置の幅以下であり、前記アーム部を構成する部材の最大幅は、前記開閉装置が取り付けられる開口部の幅以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の搬送ロボット。

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