JPH1133948A - 搬送ロボット及びその使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 同じ向き（互いに平行）に置かれたウエハキ
ャリア等の試料を、容易にハンドリング可能な搬送ロボ
ット及びその使用方法を提供する。 【解決手段】 搬送ロボットは、搬送アーム２、第一ア
ーム４、第二アーム５を有し、第一アーム４と第二アー
ム５の組み合わせ制御により、Ｒ軸の制御を行う。Ｒ軸
の制御は、アーム回転駆動軸３の中心が、θ軸中心を通
らない直線上を移動するように、制御装置１２により行
われる。そして、ウエハ１を搬送する搬送アーム２は、
常にこの直線に対して平行な姿勢を保ったまま移動する
ように、アーム回転駆動軸３により回転制御される。こ
れにより、複数の平行な直線上に同じ向き（互いに平
行）に置かれた試料（ウエハ等）を、容易にハンドリン
グすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は産業用の搬送ロボッ
トに関するものであり、特に半導体産業におけるウェハ
やレチクル等の基板を搬送する場合に使用される搬送ロ
ボットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体ウェハ等を搬送するのに使
用されるＲθＺ軸を有したロボットは、図８や図９に示
すような形状をしている。図８はＲ軸が延びた状態を、
図９はＲ軸が縮んだ状態を表している。図１０はＲ駆動
用の各関節の断面図を示す。

【０００３】搬送アーム５１上にはウェハ１が真空吸着
等の方法で保持される。この搬送アーム５１はＲ駆動用
の第一アーム５２、第一関節５２Ａ、第二アーム５３及
び第二関節５３Ａにより、Ｒ軸上をＲ方向に平行な姿勢
を保って移動できる。これらのＲ駆動軸はθ駆動軸５４
の上に設置されており、またこのθ駆動軸５４はＺ駆動
軸５５に支持されている。各駆動軸は制御部６０により
制御される。

【０００４】この搬送アーム５１は、Ｒ軸上をＲ方向に
平行な姿勢を保って移動できるように構成されている。
図１０において、第一アーム５２内にはプーリー５７Ａ
とプーリー５７Ｂが配置されていて、この２つのプーリ
ーはベルト５６Ａにより連結されている。第二アーム５
３内にはプーリー５７Ｂとプーリー５７Ｃが配置されて
いて、この２つのプーリーはベルト５６Ｂにより連結さ
れている。また、プーリー５７Ａとプーリー５７Ｂの回
転比、及びプーリー５７Ｃとプーリー５７Ｂの回転比は
いずれも２：１に設計されている。また、第一アーム５
２と第二アーム５３の長さは等しくされている。プーリ
ー５７Ａには搬送アーム５１が固定されている。

【０００５】これらの構成により、Ｒ軸駆動時にプーリ
ー５７Ｃが駆動軸となり回転し、第二アーム５３がφだ
け回転すると、第一アーム５２は第二アーム５３に対し
て２φだけ逆方向に回転する。このことにより、プーリ
ー５７Ａの回転軸は、θ軸中心を通るＲ軸上を移動す
る。そして、搬送アーム５１は、第一アーム５２に対し
て、φだけ第一アームと逆方向に回転する。よって、搬
送アームの５１の姿勢は、常にＲ軸方向に平行な姿勢を
保つことができる。よって、プーリー５７Ｃの回転によ
り、搬送アーム５１は、Ｒ軸上をＲ方向に平行な姿勢を
保って移動する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】これらのＲθＺ軸機構
により、搬送アーム５１に保持されたウェハ１はＲθＺ
軸の各任意の方向に搬送される。ただし、Ｒ軸に関して
は搬送アーム５１は必ずθ軸中心を通過する直線上をそ
の直線と平行な姿勢を保って進行せざるを得ない。

【０００７】このため、図１１に示すように、ウェハ１
を収納するウェハキャリア５８はθ軸中心を通過する直
線上に、その前面がθ軸中心を向くように配置せざるを
得ない。しかし、自動化ラインにおいて、前工程でこの
ような位置にウエハキャリアを配置するためには特別な
装置を必要とする。

【０００８】前工程で複数のウエハキャリアを配置する
際には、ウエハキャリアを直線上に、同じ向き（互いに
平行）に配置するのが最も簡単である。しかしながら、
従来のロボットでは、このような配置のウエハキャリア
をハンドリングすることができず、ハンドリングさせる
ためには、従来の搬送ロボット全体をさらに平行移動さ
せる駆動装置が必要となってしまうという問題点があ
る。

【０００９】このことは、図１２に示すような、Ｒ軸に
直進ガイド５９を用いたような従来の搬送ロボットにお
いても全く同様である。

【００１０】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、同じ向き（互いに平行）に置かれ
たウエハキャリア等の試料を、容易にハンドリング可能
な搬送ロボット及びその使用方法を提供することを課題
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めの手段は、少なくともＲ駆動軸及びθ駆動軸を備えた
搬送ロボットであって、そのＲ軸先端に設置され、かつ
θ回転軸と平行の回転軸を有する回転駆動軸を介して試
料を保持する保持アームと、少なくともθ軸中心を通ら
ない複数の平行な直線上をこの直線と平行な姿勢を保っ
て前記保持アームが進行するように前記Ｒ駆動軸、θ駆
動軸及び回転駆動軸を制御する制御部を有することを特
徴とする搬送ロボット（請求項１）である。

【００１２】「少なくともθ軸中心を通らない複数の平
行な直線上をこの直線と平行な姿勢を保って前記保持ア
ームが進行する」とは、このような機能に加え、従来の
ロボットの機能を併せ持つものを排除しない趣旨であ
る。

【００１３】また、従来技術においても既に説明し、以
下にも説明するように、Ｒ駆動軸は、必ずしも１つの駆
動軸から成り立っている必要はなく、２つ以上の駆動軸
の動作が複合されてＲ駆動軸の役割を果たしているもの
でもよい。

【００１４】この搬送ロボットにおいては、θ軸中心を
通らない複数の平行な直線上をこの直線と平行な姿勢を
保って前記保持アームが進行するように制御されるの
で、複数の平行な直線上に同じ向き（互いに平行）に置
かれた試料を、容易にハンドリングすることができる。

【００１５】また、前記課題を解決するためのこの搬送
ロボットの使用方法は、保持アームが進行する複数の平
行な直線上に、搬送する試料を複数平行に配置し、保持
アームにて試料を搬送することを特徴とする請求項１に
記載の搬送ロボットの使用方法（請求項２）である。

【００１６】この方法によれば、前工程において、簡単
な装置で試料を配置する事ができる。すなわち、製造ラ
イン等の自動ウェハキャリア搬送装置などとのインター
フェイスが容易になる等の利点がある。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
用いて説明する。図１、図２、図３は、本発明の実施の
形態の一例である搬送ロボットの概要を示す図である。
以下の図においては、同じ構成部には同じ符号を付し、
既に説明済みのものについてはその説明を省略する。図
１、図２はともに搬送ロボットの斜視図であり、図１は
Ｒ軸が伸びた状態を示した図、図２はＲ軸が縮んだ状態
を示した図である。図３はＲ軸の内部構造を表した図で
ある。

【００１８】ウェハ１は搬送アーム（保持アーム）２に
よって真空吸着等の手段にて保持されており、この搬送
アーム２はアーム回転駆動軸（回転駆動軸）３に結合さ
れている。アーム回転駆動軸３内にはモーター３Ａが内
蔵されているので、搬送アーム２はアーム回転駆動軸３
を回転軸として旋回可能に構成されている。アーム回転
駆動軸３は第一アーム４の先端に取り付けられており、
この第一アーム４は第一関節４Ａを中心軸として旋回可
能に構成されている。また、この第一関節４Ａは第二ア
ーム５の先端に取り付けられており、この第二アーム５
は第二関節５Ａを中心軸として旋回可能に構成されてい
る。

【００１９】第二アーム５内部には、図３に示すように
プーリー８、プーリー９、ベルト１０が設けられてお
り、プーリー８は第一関節４Ａとして第一アーム４に連
結されている。また、プーリー９はモーター９Ａにより
駆動される。つまり、モータ９Ａによりプーリー９を回
転させることで、第一アーム４が旋回駆動される。もち
ろん、このような方法によらず、第一関節４Ａにモータ
を直結し、第一関節４Ａを直接駆動するようにしてもよ
い。

【００２０】第二アーム５及び第二関節５Ａはθ回転駆
動軸（θ駆動軸）６上に設置されているので、第二アー
ム５はこのθ軸を中心として旋回駆動される。また、θ
回転駆動軸６はＺ上下駆動軸７上に設置されていて、上
下に移動可能となっている。これら全ての駆動軸は、制
御装置１２によって制御される。

【００２１】θ軸、Ｚ軸の制御は従来の方式と同じであ
るので説明せず、ここでは搬送アーム２を駆動するアー
ム回転駆動軸３の制御方法、及びＲ軸の制御方法につい
てのみ説明する。

【００２２】まず、搬送アーム２が、θ軸中心を通過し
ない任意の直線上を、この直線と平行な姿勢を保って進
行するように制御を行ったときの制御方法を図４及び図
５によって説明する。

【００２３】図４において、θ軸中心よりｄだけ離れた
直線（Ｘ＝ｄ）上を搬送アーム２がＹ軸に平行な姿勢を
保って走る時、Ｒとθの関係は Ｒcosθ＝ｄ とな
る。搬送アーム２とＲ軸との成す角をαとすると、αは
常時θにπ／２を加えた値になるので、 Ｒcosθ＝ｄ α＝θ＋π／２ の２式を常時満たすように制御を行えばよい。

【００２４】また、角度αが搬送アーム１と第一アーム
４とが成す角度で定義される場合で、第一アーム４と第
二アーム５の長さがともにａであるときは、図５に示す
ようなモデルとなり、 Ｒcosθ＝ｄ α＝θ＋π／２−cos^-1（Ｒ／（２ａ）） の２式を常時満たすように制御を行えばよい。

【００２５】次にＲ軸の制御について説明する。Ｒ軸の
制御は、θ軸制御によって第二アーム５を回転させると
共に、この回転量と関連を持たせてモータ９Ａでプーリ
ー９、８を回転させることにより、第一アーム４を第二
アーム５に対して回転させて行う。すなわち、θ回転駆
動軸６は、θ軸の単独制御と、Ｒ軸制御の両方に使用さ
れる。そして、このような第一アーム４、第二アーム５
の同時制御の結果、アーム回転駆動軸３の中心は、θ軸
中心を通らない複数の平行な直線上を動くようになる。

【００２６】この制御の詳細を図５により説明する。図
５に示されるようにＸ軸、Ｙ軸をとり、アーム回転駆動
軸３の中心がＹ軸からｄだけ離れたＹ軸に平行な直線
（Ｘ＝ｄ）上を進行するように制御する場合を検討して
みる。図５に示すように、第二アーム５とＸ軸のなす角
をφ、第一アーム４と第二アーム５のなす角をψとし、
アーム回転駆動軸３の中心の座標を（ｄ，ｙ）とする
と、 ｄ＝ａ（cosφ−cos(φ＋ψ)） ｙ＝ａ（sinφ−sin(φ＋ψ)） となるように、φとψを決定してやればよい。

【００２７】ウェハ１を複数枚収納するウェハキャリア
１１は図６に示すように２個平行に，距離が２ｄだけ離
れ位置に設置される。搬送アーム２はθ軸中心からｄだ
け離れた直線上をその直線と平行に移動制御されるの
で、これらのウェハキャリア１１からウェハ１を真っ直
ぐ引き出してくることとなる。

【００２８】本発明はこの実施例に限定されず、たとえ
ば図７に示すようにＲ軸に直線ガイド１３を用いたりす
ることも可能である。

【００２９】さらに、本実施例では２個のウェハキャリ
ア１１を平行に並べて説明したが、もちろん２個に限定
されるものではないし、また、一方向だけでなく複数の
方向に複数のウェハキャリア１１をならべてもかまわな
い。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る搬送
ロボットは、少なくともＲ駆動軸及びθ駆動軸を備えた
搬送ロボットであって、そのＲ軸先端に設置され、かつ
θ回転軸と平行の回転軸を有する回転駆動軸を介して試
料を保持する保持アームと、少なくともθ軸中心を通ら
ない複数の平行な直線上をこの直線と平行な姿勢を保っ
て前記保持アームが進行するように前記Ｒ駆動軸、θ駆
動軸及び回転駆動軸を制御する制御部を有するものであ
るので、搬送ロボットの中心方向に真っ直ぐ向いていな
いウェハキャリアからウェハを真っ直ぐ引き出すことが
可能となり、さらにこの効果として複数のウェハキャリ
アを平行に（同じ向きに）設置することが可能となる。

【００３１】このため、通常の工場内に製造ライン等に
おけるウェハキャリアの自動搬送システムに対して、装
置として容易にインターフェイスがとれるなどの効果が
ある。また、平行に置かれたウェハキャリアのために従
来の搬送ロボットで必要であった全搬送ロボット体を平
行移動させる装置も不要となるので、コストダウンにも
役立つ。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態である搬送ロボットの一例
を示す図であり、Ｒ軸が延びた状態を示す図である。

【図２】本発明の実施の形態である搬送ロボットの一例
を示す図であり、Ｒ軸が縮んだ状態を示す図である。

【図３】図１、図２に示す搬送ロボットのＲ軸の内部構
造例を示す図である。

【図４】本発明の実施の形態である搬送ロボットの制御
方法を説明する図である。

【図５】本発明の実施の形態である搬送ロボットの制御
方法を説明する図である。

【図６】本発明の実施の形態である搬送ロボットとウェ
ハカセットとの位置関係を示した図である。

【図７】本発明の他の実施の形態を示した図である。

【図８】従来の搬送ロボットを示す図であり、Ｒ軸が伸
びた状態を示す図である。

【図９】従来の搬送ロボットを示す図であり、Ｒ軸が縮
んだ状態を示す図である。

【図１０】図８、図９に示す搬送ロボットの内部構造を
示す図である。

【図１１】従来の搬送ロボットとウェハカセットとの位
置関係を示した図である。

【図１２】従来の搬送ロボットの別の例を示した図であ
る。

【符号の説明】

１： ウェハ ２： 搬送アーム（保持アーム） ３： アーム回転駆動軸（回転駆動軸） ４： 第一アーム ４Ａ：第一関節 ５： 第二アーム ５Ａ：第二関節 ６： θ回転駆動軸（θ駆動軸） ７： Ｚ上下駆動軸 １２：制御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくともＲ駆動軸及びθ駆動軸を備え
   た搬送ロボットにおいて、そのＲ軸先端に設置され、か
   つθ回転軸と平行の回転軸を有する回転駆動軸を介して
   試料を保持する保持アームと、少なくともθ軸中心を通
   らない複数の平行な直線上をこの直線と平行な姿勢を保
   って前記保持アームが進行するように前記Ｒ駆動軸、θ
   駆動軸及び回転駆動軸を制御する制御部とを有すること
   を特徴とする搬送ロボット。
2. 【請求項２】 保持アームが進行する複数の平行な直線
   上に、搬送する試料を複数平行に配置し、保持アームに
   て試料を搬送することを特徴とする請求項１に記載の搬
   送ロボットの使用方法。