(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
保管場所から基板を取り出す方法であって、
第一のアームに取り付けられた単一面エンドエフェクタを用いて保管場所から第一基板を取り出す第一の取り出しステップと、
ベース・パドルに積み重ねられた複数の同一のパドルを有する前記複数基板用バッチローダーを用いて前記保管場所から複数の基板を取り出す第二の取り出しステップと、
前記単一面エンドエフェクタと前記複数基板用バッチローダーとを共に異なる箇所へ移動するステップを含み、
前記第一のアームは第一の基礎アームと前記第一の基礎アームに回転可能に接続された第一の前アームを有し、前記単一面エンドエフェクタは、前記第一の前アームに回転可能に接続されており、前記単一面エンドエフェクタの伸長および折畳は、二重シャフトアーム駆動機構の第一の駆動部によってのみもたらされ、前記第一の駆動部はベルト伝達機構を介して前記第一のアームと直接接続された単一の駆動装置を有しかつ調和駆動機構をもたず、
前記複数の基板バッチローダーは第二のアームに取り付けられ、前記第二のアームは、第二の基礎アームおよび前記第二の基礎アームと回転可能に接続された第二の前部アームを有し、前記第二の基礎アームと前記第二の前アームは前記第一の前アーム及び前記第一の基礎アームとは区別され、前記単一面エンドエフェクタが前記複数基板用バッチローダーのベース・パドルとアラインメント可能なように構成されており、前記複数基板用バッチローダーの前記ベース・パドルは、前記第二の前アームに回転可能に接続され、前記第二のアームは、前記二重シャフトアームの第二の駆動部によって駆動され、前記第二の駆動部は、前記第一の駆動部とは異なる駆動特性を有しており、前記第二の駆動部は、前記第一の駆動部の駆動装置とは異なる単一の駆動装置及び前記第二の基礎アーム内に収容された調和駆動機構を有し、前記複数基板用バッチローダーの伸長と折畳は前記二重シャフトアーム駆動機構の第二の駆動部の前記調和駆動機構の動作のみによってもたらされるものであることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記複数基板用バッチローダーの前記パドルの各々は、真空開口部を含み、真空センサー（１１９）は前記複数基板用バッチローダーに接続され、前記パドルの各真空開口部から真空信号を受信し、前記方法がさらに、前記複数基板用バッチローダーが保持する基板数を示す、前記複数基板用バッチローダーからの真空信号を前記真空センサーから取得するステップを備えることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記複数基板用バッチローダーが完全に装荷されていないとき、複数基板用バッチローダーの搬送速度を減速させることによって前記複数基板用バッチローダーの動きを変えるステップをさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、前記第二の取り出しステップは、前記複数基板用バッチローダーを基板で満載にした状態にして一群の基板が順次取り出されるように前記単一面エンドエフェクタを用いて個々の基板を移動させ、前記複数基板用バッチローダーの完全装荷を容易にするステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の簡単な記述
本発明は、一般的に物質移動用自動化システムに関する。詳細には、本発明は、バッチローダーを有する二本アーム・基板取扱いロボットの基板取り出し方法に関する。
【０００２】
発明の背景
ロボットは、各種産業工程において利用される。例えば、電子産業においてロボットが基板の取扱いに使用される。用語「基板」には、半導体ウエハ、液晶表示装置、フラットパネル表示装置、ディスク駆動装置、その他類似物などの素子が含まれる。基板は、通常、カセットに保管される。半導体ウエハの場合は、ウエハのカセットが作業現場に渡される。カセットから一枚のウエハを取り出してプリ・アライナーに渡すにはロボット・アームが使用される。ウエハ がプリアラインされると、ロボット・アームがウエハを試験装置に渡す。試験が完了したとき、ロボット・アームを用いて、ウエハは元のカセットか又は違うカセットに戻される。現存ロボットはカセットの中の基板を個々に操作する能力はあるけれども、一組の基板を一つのカセットから別のカセットに移すこと又は他の型の大量移送作業を実行するには比較的能率が悪い。
【０００３】
こうして、ロボットに基づいた基板の大量移送のための改良技術を提供することが強く望まれる。大量移送技術は、各種数値組合せの基板を移送する能力があって移送作業を最適化出来るのが、理想的である。大量移送技術は、任意の所与の時刻に移送される基板数を決定しそれにしたがってその運動速度を調節するための低コスト機構を有するのが好適である。このような装置は、既知の材料と技術を使用し別途既存のロボット処理と互換性がなければならない。
【０００４】
発明の概要
本発明の装置は、アーム駆動機構を有する基板取扱いロボットを含む。第一アームは、アーム駆動機構に接続されている。複数基板用バッチローダーが第一アームに接続されている。第二アームもまた、アーム駆動機構に接続されている。単一面エンドエフェクタが第二アームに接続されている。複数基板用バッチローダーは、複数基板用バッチローダーが保持する基板数を示す真空信号を感知する。真空信号インタープリタが、基板装荷数に応じて第一アームの運動を選択的に代える。対象物センサーが第二アームに接続されている。対象物センサーは、複数基板用バッチローダーに隣接するカセットの中の基板数を判定する。基板装荷順コントローラが、カセットの中の基板数に応じ、第二アームが、複数基板用バッチローダーの完全装荷を促進する方法で、カセットから基板を取り出すよう、第一アームと第二アームを制御する。
【０００５】
本発明の方法は、第一基板を保管場所から単一のパドルで取り出すステップを含む。一組の基板が保管場所から複数基板用バッチローダーを用いて取り出される。複数基板用バッチローダーが保持する基板数を示す真空信号が得られる。複数基板用バッチローダーの動きは、複数基板用バッチローダーが完全に装荷されていないことを真空信号が示したとき、代えられる。
【０００６】
本方法はまた、保管場所にある基板数を判定するステップを含むこともある。個々の基板は保管場所から複数基板用バッチローダーの完全装荷を促進するよう取り出すことができる。
【０００７】
本発明は、ロボットに基づく基板の大量移送に関する改良技術を提供する。本発明の大量移送技術により、各種数値組合せの基板に関し移送作業を最適化することが可能になる。複数基板用バッチローダーに付属する真空センサーが、任意の所与の時刻に移送中の基板数の低コスト判定を便利にする。この情報に基づいて、ロボットの運動が代えられる。有利なことに、本発明は既知の材料と技術を使用しており別途既存処理と互換性がある。
【０００８】
発明の詳細な説明
図１は、本発明の一実施例にしたがう二本アームバッチ装荷ロボット２０の透視図である。ロボット２０は、複数基板用バッチローダー２４を支える第一アーム２２を含む。このロボットはまた、単一面エンドエフェクタ２８を支える第二アームをも含む。
【０００９】
第一アーム２２は、アーム駆動機構３４に接続された近接端３２を有する第一基礎アーム３０を含む。第一基礎アーム３０はまた、遠隔端３６を含む。第一アーム２２はまた第一前アーム３８を含む。第一前アーム３８の近接端４０は第一基礎アーム３０の遠隔端３６に接続されている。第一前アーム３８の遠隔端４２はバッチローダー支持機構４４を支える。
ここで、上記の第一アーム２２、第一基礎アーム３０、第一前アーム３８は、請求項の記載における第一の関節状アーム・第一の上方アーム・第一の前アームに各々相当する。
【００１０】
第二アーム２６は、近接端４８及び遠隔端５０を有する第二基礎アーム４６を含む。第二前アーム５２は第二基礎アーム４６の遠隔端に接続された近接端５４を有する。対象物センサー５８が、第二前アーム５２の遠隔端５６に接続されている。図１はまた、モーター及びその他の部品を囲うハウジング６０をも示す。
ここで、上記の第二アーム２６、第二基礎アーム４６、第二前アーム５２は、請求項の記載における第二の関節状アーム・第二の上方アーム・第二の前アームに各々相当する。
【００１１】
当業者は、図１の装置に伴う数多くの利点を認識するであろう。複数基板用バッチローダー２４により、一組の基板を移送し、それにより処理効率を上げることが可能になる。単一面エンドエフェクタ２８により、ロボット２０が在来基板取扱作業を実行することが可能になる。本発明のその他の長所及び利点は以下の記述において焦点を当てる。
【００１２】
図２は、ロボット２０の側面図である。図は、ハウジング６０、アーム駆動機構３４、単一面エンドエフェクタ２８及び複数基板用バッチローダー２４を示す。
【００１３】
図３は、第一アーム２２及び第二アーム２６の分解図である。図は、第一アーム２２とその第一基礎アーム３０を示し、第一基礎アームの遠隔端３６はピボット機構７０を受ける。第一前アーム３８の近接端４０もまた、ピボット機構７０に付着されている。同様に、第二アーム２６の遠隔端５０は開口部５１を有していて前アーム５２に伴うピボット機構７２を受ける。
【００１４】
図３はまた、アーム駆動機構３４の一部をも示す。アーム駆機構は、第一アーム２２及び第二アーム２６に動力を与える二重シャフト駆動機構７４を含む。駆動シャフトハウジング７６が、二重シャフト駆動機構７４を囲む。駆動シャフトハウジング７６は、モーターハウジング枠７８の上に乗る。モーター（示さず）はモーターハウジング枠７８内部に置かれている。モーターハウジング外枠８０がモーターハウジング枠７８を囲う。
【００１５】
図４Ａは、ロボット２０の一部の断面図である。詳説すると、この図は第一アーム２２及びハウジング６０の一部を断面図で示す。この図は、二重シャフト駆動機構７４を第一シャフト８２とともに示す。シャフト８２は、プーリー８６に連結されたベルト８４に接続されている。同様の配置が第二アーム２６についても使用されている。本発明に関して用いられる内部アーム駆動機構は、本発明にしたがって任意の数の構成を使うことができるので、無形である。本発明は、ロボット・アーム運動を目指したものではなく、以下に記述するように、複数基板用バッチローダー２４の使用、及びこれら素子の関連利用を目指すものである。
【００１６】
使用された特定の内部アーム駆動機構は、本発明の作用にとって重要ではないけれども、一つの特定構成が便利であると思われた。図４Ｂは、複数ウエハを動かすのに平滑な運動と十分なトルクとを与える道具である調和駆動機構（歯車減速装置）の用法を示す。歯車減速装置は、強力な駆動システムを備え、ベルト疲労の問題を回避し、比較的小型である。加えて、これは保守のため容易に接触出来るようアームベースの中に収容されている。
【００１７】
図４Ｂは、プーリー８６が、調和駆動８８の入力部分を駆動するシャフト８７を回転することを示す。調和駆動８８の出力部分は放射状リンク８９に付着されており、これは翻ってスペーサー９１を通して第一基礎アーム３０に取付けられている。
【００１８】
図５は、本発明の一実施例にしたがう単一面エンドエフェクタの分解図である。素子２８は、第二アーム２６に取付けるためコネクタ９０を有する。中間支持部材９２がコネクタ９０に付着されている。単一面パドル９６が中間支持部材９２に取付けられている。対象物センサー５８が単一面パドル９２の基底に接続されている。対象物センサー５８は、光センサー、レーザー・センサー、又は類似のものでよい。対象物センサー５８は、サブストレートが、カセットのような保管場所に保管されているか否かを識別するため使用される。第二アーム２６は各種の姿勢を通じて操作され、対象物センサー５８の対象物保管場所識別を可能にする。図５はまた、パドル９６が真空開口部９８を含むことを示す。真空開口部は真空ポンプ（示さず）に連結されている。真空ポンプは、基板をパドル９６に確保する吸引力を設定する。
【００１９】
図６は、本発明の一実施例にしたがう複数基板用バッチローダーを示す。素子２４は、第一アーム２２との接続のため第一アームコネクター１００を含む。第一アームコネクター１００の上にスタンドオフ１０２が置かれている。高架ベース部材１０４がスタンドオフ１０２の上に置かれている。第一パドル１０６が第一アームコネクター１００と高架ベース部材１０４との間に置かれて固定されている。第一パドル１０６は、パドル９６の真空開口部９８に対して記述したような方法で作動する真空開口部１０８を含む。図６は、複数基板用バッチローダー２４がまた任意の数の追加パドル１１６を含んでもよいことを示す。各追加パドル１１６は、隣接パドルに関してスタンドオフとして働くパドル台面１１７を含む。各追加パドル１１６はまた、真空開口部１０８をも含む。パドルキャップ１１８は、パドル１１６の垂直整列を確保するため使用される。複数基板用バッチローダー２４の中の各パドルは、内部真空チャンネルを含む。Ｏ−リングを用いて構成部品の間の真空チャンネルを封止する。
【００２０】
図７は、二本アームバッチ装荷ロボット２０の簡略化された表現である。
図は、簡略化された形で複数基板用バッチローダー２４と単一面エンドエフェクタ２８を示す。前述のように、これらの構成部品はアーム駆動機構３４に付着されている。アーム駆動機構２３４は、真空センサー１１９を含むのが好適である。真空センサーは、以下にさらに記述するように、複数基板用バッチローダー２４の各種真空装置に関連する真空信号を測定するため使用される。図７は、二本アームバッチ装荷ロボット２０が、一組の基板１４１を保持するカセット１４０との関連で働くことを示す。
【００２１】
図７はまた、二本アームバッチ装荷ロボット２０が、汎用コンピュータ１２０の形の制御回路により制御されることを示す。コンピュータ１２０は、一組の入出力装置１２２を有していて、ロボット２０と連絡する。入出力装置１２２はまた、キーボード、マウス、モニター、プリンター、及び類似のものなどの品目を含む。ロボット２０に出入する信号は、入出力装置１２２を通って交換される。制御信号には、真空センサー１１９からの真空センサー信号及び対象物センサー５８からの対象物感知信号が含まれる。これらの信号は、バス１２６を通って汎用処理装置（ＣＰＵ）に渡される。バス１２６はまた、メモリ（例えば、ＲＡＭ、固定ディスク、又は類似のもの）１２８に接続されていて、ＣＰＵ１２４がメモリ１２８の中に記憶されたプログラムを実行することが出来るようになっている。入出力装置１２２、ＣＰＵ１２４、及びメモリ１２８との関連でのコンピュータの作用は、周知の技術である。本発明の一側面は、コンピュータ１２０が実行する特定の型のプログラムを指向している。
【００２２】
本発明にしたがうと、メモリ１２８は、基板装荷順コントローラ・プログラム１３０、真空信号解釈プログラム１３２、及び運動制御装置プログラム１３４を記憶するのが好適である。運動制御装置プログラムは、アーム駆動機構３４用制御信号を発生するための標準プログラムである。周知のように、運動制御装置１３４は、マップセンサー１２１からの情報に依存する。
【００２３】
基板装荷順コントローラ１３０は、ＣＰＵ１２４が実行して、ロボット２０が実行すべき最適移送順を選択する。基板装荷順コントローラ１３０は、部分的充填カセットを扱うとき、使用すべきアームを決定する。例えば、対象物センサー５８がカセットの底のスロットに３枚の基板、これら３枚の上には基板が無く、さらにその上に５枚の基板のグループを検出したとき、コントローラ１３０は、単一面エンドエフェクタ２８が最初の基板３枚を個々に動かすことを選び、空のスロットは飛ばして、次いで複数基板用バッチローダー２４を用いて５枚のグループを動かすことが出来る。こうして、対象物センサー５８の蓄積した情報に基づいて、コントローラ１３０は、複数基板用バッチローダー２４の利用を最適化する一組のルールを実行する。これらルールの実行は、一般的に、基板のグループが複数基板用バッチローダーを用いて送られるよう、基板を動かす単一面エンドエフェクタ２８の使用をもたらす。
【００２４】
ＣＰＵ１２４が実行するとき、真空信号インタープリタ１３２は、真空センサー１１９からの制御信号を処理する。真空センサー１１９は、バッチローダー２４の個々のパドルの各真空開口部に結びついている。バッチローダー２４の有するブレードは、すべてが単一真空源につながれているので、基板の存在検出に用いられる真空センサーは１個だけである。５枚のウエハのうち４枚だけが存在すると、ウエハのないブレード上の「真空漏洩」が真空信号変化に反映される。真空漏洩は残りの基板における吸引力低下を生じる。この状態に応じ、真空信号インタープリタは第一アーム２２の速度を減速して、基板の安全移送を保証する。所与の時刻に運ぶ基板数については一般的に対象物センサー５８が情報を与えることは遵守する。しかし、真空信号インタープリタ１３２は冗長フェールセーフ機構として働くか、又はその代わりに、対象物センサー５８が利用出来ないとき補完機構として働く。真空信号インタープリタ１３２は、基板を運んでいないパドルを判定する簡単な回路として実現できる。このような状態に応じて、ロボット・アームの代替運動を調節することが出来る。言い換えると、この実施例において、真空信号はバッチローダーの中の欠けた基板の特定数にマップされない。その代わり、基板が１枚だけ欠けるときは、アームの運動を調節する。
【００２５】
当業者は、本発明がロボットに基づく基板の大量移送に関する改良技術を提供することを理解するであろう。本発明の大量移送技術により、各種数値組合せの基板の移送が可能になり移送作業が最適化される。複数基板用バッチローダーに付随する真空センサーは、所与の時刻に移送中の基板数の低コスト判定を便利にする。この情報に基づいて、ロボットの運動を代えることができる。有利なことに、本発明は既知の材料と技術を利用しているので、別途既存のロボット処理と互換性がある。
【００２６】
これまでの記述は、説明目的のため、本発明の完全な理解を目指して特有の命名法を用いた。しかし、当業者には、本発明を実行するために特定の細部まで必要としないことは明らかであろう。別の例においては、基礎になる発明から不要に注意を外らすのを避けるため、ブロック図の中に周知の回路及び素子を示した。このように、本発明の特定実施例に関するこれまでの記述は、例証と説明を目的として示したものである。これらは、本発明を開示した細部の形で網羅し又は限定する意図のものではなく、上述の技術の観点から明らかに多くの変更及び変形が可能である。本実施例は、本発明の原理及びその実用を最も良く説明し、それにより当業者が、意図する特定用途に適した各種変更を加えた本発明及び各種具体化を最も良く利用出来るようにするため、選んで記述したものである。本発明の範囲は、請求事項及びその等価物により定義されることを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
本発明を良く理解するためには、付属図面との関連でなされる以下の詳細説明を参照しなければならない。ここで、
【図１】本発明の一実施例にしたがう二本アームバッチ装荷ロボットの透視図である。
【図２】図１の装置の側面図である。
【図３】図１の装置の二本アーム構造の分解図である。
【図４Ａ】図１の装置の一部の断面図である。
【図４Ｂ】図１の装置の一部の断面図である。
【図５】図１の装置にしたがって使用される単一面エンドエフェクタの分解図である。
【図６】図１の装置にしたがって使用される複数基板用バッチローダーの分解図である。
【図７】汎用コンピュータの形の制御装置に関連して作動する図１の装置を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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