(57)【要約】【課題】処理時間を改善するために加工物の並列加工を行うことができる加工物取扱いロボットを提供する。【解決手段】本発明は、複数の加工物を同時に支持することができる加工物トランスファロボットに関する。本発明による加工物トランスファロボット(100)は、ベース(102)と、ベースに関して回転可能な第１リンク(104)と、第１リンクに関して回転可能な第２リンク(106)と、第２リンクに関して回転可能なエンドエフェクター(108)を有する。エンドエフェクターは、複数の加工物のうちの第１加工物を支持することができる第１パドル(250)と、複数の加工物のうちの第２加工物を支持することができる第２パドル(252)を含む。第１パドルは、前記第２パドルに対して回転可能である。【選択図】図１１
2018029213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の加工物を同時に支持することができる加工物トランスファロボットであって、
ベースと、
該ベースに関して回転可能な第１リンクと、
該第１リンクに関して回転可能な第２リンクと、
該第２リンクに関して回転可能なエンドエフェクターと、
を有し、該エンドエフェクターは複数の加工物のうちの第１加工物を支持することができる第１パドルと、複数の加工物のうちの第２加工物を支持することができる第２パドルと、を含み、前記第１パドルは前記第２パドルに関して回転可能であることを特徴とする加工物トランスファロボット。
【請求項２】
前記第１及び第２パドルは共通の回転軸線を有する、請求項１に記載の加工物トランスファロボット。
【請求項３】
前記第１パドルは前記エンドエフェクターに固定して取り付けられ、前記第２パドルは回転可能である、請求項１に記載の加工物トランスファロボット。
【請求項４】
前記第１パドルは回転可能であり、前記第２パドルは回転可能である、請求項１に記載の加工物トランスファロボット。
【請求項５】
前記第１パドル及び第２パドルのうちの少なくとも１つに関して回転可能な、前記エンドエフェクターに取り付けられた第３パドルをさらに有する、請求項１に記載の加工物トランスファロボット。
【請求項６】
複数の加工物を同時に支持することができる加工物トランスファロボット用エンドエフェクターであって、
ベースを含む第１加工物支持パドルと、
前記ベースに回転可能に取り付けられた第２加工物支持パドルと、
前記ベースで支持され、前記第２加工物支持パドルを前記第１加工物支持パドルに関して回転させるための、前記第２加工物支持パドルに固定された出力軸を含むドライブアセンブリーと、を有するエンドエフェクター。
【請求項７】
前記ベースはカバープレートを含み、前記第２加工物支持パドルは前記カバープレートに回転可能に取り付けられている、請求項６に記載の加工物トランスファロボット用エンドエフェクター。
【請求項８】
前記カバープレートを前記ベースに固定するための締結具をさらに有し、該締結具は前記カバープレート及び前記第２加工物支持パドルの前記ベース及び前記第１加工物支持パドルに関する平面度を調節することができる、請求項７に記載の加工物トランスファロボット用エンドエフェクター。
【請求項９】
前記第１加工物支持パドルと前記第２加工物支持パドルとの間の間隔が、エンドエフェクターが第１及び第２加工物を獲得するカセットの第１加工物と第２加工物との間の間隔にほぼ等しい、請求項６に記載の加工物トランスファロボット用エンドエフェクター。
【請求項１０】
前記第２加工物支持パドルが前記第１加工物支持パドルの真上に整列するとき、前記ベースに関して固定して取り付けられた検出用センサーをさらに有する、請求項６に記載の加工物トランスファロボット用エンドエフェクター。
【請求項１１】
前記第１加工物の搬送中、第１加工物を前記第１加工物支持台に固定するための、前記第１加工物支持台の表面に通じた低圧力をさらに有する、請求項６に記載の加工物トランスファロボット用エンドエフェクター。
【請求項１２】
前記第２加工物の搬送中、第２加工物を前記第２加工物支持台に固定するための、前記第２加工物支持台の表面に通じた低圧力をさらに有する、請求項１１に記載の加工物トランスファロボット用エンドエフェクター。
【請求項１３】
前記ドライブアセンブリーは第１ドライブアセンブリーからなり、さらに、前記エンドエフェクターは、前記第１加工物支持パドルを前記第２加工物支持パドルに関して回転させるための第２ドライブアセンブリーからなる、請求項６に記載の加工物トランスファロボット用エンドエフェクター。
【請求項１４】
前記ドライブアセンブリーは前記第２加工物支持パドルを回転させることができる、請求項６に記載の加工物トランスファロボット用エンドエフェクター。
【請求項１５】
前記ドライブアセンブリーは、前記第１加工物支持パドル及び前記第２加工物支持パドルを回転させることができる、請求項６に記載の加工物トランスファロボット用エンドエフェクター。
【請求項１６】
ロボットが加工物を１組の支持面と２組の支持面との間で移送することができ、エンドエフェクターが、
少なくとも第１加工物を１組の支持面のうちの１つの支持面と２組の支持面のうちの１つの支持面との間で移送するための少なくとも第１加工物支持パドルと、少なくとも第２加工物を１組の支持面のうちの１つの支持面と２組の支持面のうちの１つの支持面との間で移送するための少なくとも第２加工物支持パドルと、を有し、前記少なくとも第２加工物支持パドルは前記少なくとも第１加工物支持パドルに関して移動可能である、加工物トランスファロボット用のエンドエフェクターにおいて、
前記少なくとも第１支持パドル及び前記少なくとも第２支持パドルは、前記少なくとも第１加工物及び前記少なくとも第２加工物を前記１組の支持面からほぼ同時に移送可能である、加工物トランスファロボット用エンドエフェクター。
【請求項１７】
ロボットが加工物を１組の支持面と２組の支持面との間で移送することができ、エンドエフェクターが
少なくとも第１加工物を１組の支持面のうちの１つの支持面と２組の支持面のうちの１つの支持面との間で移送するための少なくとも第１加工物支持パドルと、
少なくとも第２加工物を１組の支持面のうちの１つの支持面と前記２組の支持面のうちの１つの支持面との間で移送するための少なくとも第２加工物支持パドルと、を有し、前記少なくとも第２加工物支持パドルは前記少なくとも第１加工物支持パドルに関して移動可能である、加工物トランスファロボット用エンドエフェクターにおいて、
前記少なくとも第１支持パドル及び前記少なくとも第２支持パドルは、前記少なくとも第１加工物及び前記少なくとも第２加工物を前記２組の支持面にほぼ同時に移送可能である、加工物トランスファロボット用エンドエフェクター。
【請求項１８】
前記少なくとも第１加工物支持パドル及び前記少なくとも第２加工物支持パドルは互いに扇形に広がることができる、請求項１７に記載の加工物トランスファロボット用エンドエフェクター。
【請求項１９】
互いに回転可能な第１及び第２加工物支持パドルを含む加工物トランスファロボットで加工物をコンテナと１組の加工物用支持面との間で移送する方法であって、
（ａ）第１加工物を第１支持パドルで獲得し、第１及び第２パドルをほぼ上下に整列させる工程と、
（ｂ）第２加工物を第２支持パドルで獲得し、第１及び第２パドルをほぼ上下に整列させる工程と、
（ｃ）第１及び第２支持パドルを互いに扇形に広げる工程と、
（ｄ）第１加工物を第１支持面に移送する工程と、
（ｅ）第２加工物を第２支持面に移送する工程と、を有する方法。
【請求項２０】
第１加工物を獲得する前記工程（ａ）と第２加工物を獲得する前記工程（ｂ）はほぼ同時に行われる、請求項１９に記載の加工物をコンテナと１組の加工物用支持面との間で移送する方法。
【請求項２１】
第１及び第２支持パドルは、第２加工物を第２支持パドルで獲得する前記工程（ｂ）と第２加工物を第２支持面に移送する前記工程（ｅ）との間ほぼ上下に整列している、請求項１９に記載の加工物をコンテナと１組の加工物用支持面との間で移送する方法。
【請求項２２】
第１加工物を第１支持パドルで第１支持面から再び獲得し、第１及び第２支持パドルを互いに扇形に開く工程（ｆ）と、第２加工物を第２支持パドルで第２支持面から再び獲得し、第１及び第２支持パドルを互いに扇形に開く工程（ｇ）と、をさらに有する、請求項１９に記載の加工物をコンテナと１組の加工物用支持面との間で移送する方法。
【請求項２３】
第１加工物を第１支持パドルで再び獲得する前記工程（ｆ）は、第２加工物を第２支持パドルで再び獲得する前記工程（ｇ）と異なるときに行われる、請求項２２に記載の加工物をコンテナと１組の加工物用支持面との間で移送する方法。
【請求項２４】
前記工程（ｆ）で第１加工物を第１支持パドルの中心で再び獲得し、前記工程（ｇ）で第２加工物を第２支持パドルの中心で再び獲得する、請求項２２に記載の加工物をコンテナと１組の加工物用支持面との間で移送する方法。
【請求項２５】
第２加工物を第２支持パドルで再び獲得する前記工程（ｇ）の後、第１及び第２支持パドルを第１及び第２支持パドルがほぼ上下に整列するまで回転させる工程（ｈ）をさらに有する、請求項２２に記載の加工物をコンテナと１組の加工物用支持面との間で移送する方法。
【請求項２６】
第１及び第２加工物支持パドルを含むエンドエフェクターで加工物を加工ツール内のコンテナと第１及び第２支持面との間で移送する工程を含み、第１支持面は第１緩衝場所を有し、第２支持面は第２緩衝場所を有する、加工物を加工するための方法であって、
（ａ）第１及び第２加工物を第１及び第２加工物支持パドルのコンテナから獲得し、第１及び第２加工物支持パドルをほぼ上下に整列させる工程と、
（ｂ）第１及び第２加工物支持パドルの第１及び第２加工物を第１及び第２支持面に移送する工程と、
（ｃ）前記第１及び第２加工物を加工する工程と、
（ｄ）前記加工工程（ｃ）中、第３及び第４加工物を第１及び第２加工物支持パドルのコンテナから獲得し、第１及び第２加工物支持パドルをほぼ上下に整列させる工程と、
（ｅ）第１及び第２加工物支持パドルの第３及び第４加工物を第１及び第２緩衝場所に移送する工程と、
（ｆ）第１及び第２加工物を第１及び第２支持面から前記第１及び第２加工物支持パドルで獲得する工程と、
（ｇ）第３及び第４加工物を第１及び第２支持面に移送する工程と、
（ｈ）第３及び第４加工物を加工する工程と、
（ｉ）前記加工工程（ｈ）中、第１及び第２加工物を第１及び第２加工物支持パドルのコンテナに再び移送する工程と、を有する加工物を加工するための方法。
【請求項２７】
前記加工工程（ｈ）の後、前記第３及び第４加工物を前記第１及び第２緩衝場所に移送する工程（ｊ）をさらに有する、請求項２６に記載の加工物を加工するための方法。
【請求項２８】
前記工程（ａ）で第１及び第２加工物を前記第１及び第２加工物支持パドルで獲得することをほぼ同時に行う、請求項２６に記載の加工物を加工するための方法。
【請求項２９】
前記工程（ｂ）で第１及び第２加工物を第１及び第２支持台に移送することはほぼ同時に起こる、請求項２６に記載の加工物を加工するための方法。
【請求項３０】
前記工程（ｄ）で第３及び第４加工物を前記第１及び第２加工物支持パドルで獲得することはほぼ同時に起こる、請求項２６に記載の加工物を加工するための方法。
【請求項３１】
前記工程（ｅ）で第３及び第４加工物を第１及び第２緩衝場所に移送することはほぼ同時に起こる、請求項２６に記載の加工物を加工するための方法。
【請求項３２】
前記工程（ｆ）で第１及び第２加工物を前記第１及び第２加工物支持パドルで獲得することはほぼ同時に起こる、請求項２６に記載の加工物を加工するための方法。
【請求項３３】
前記工程（ｇ）で第１及び第２加工物を前記第１及び第２加工物支持パドルに移送することはほぼ同時に起こる、請求項２６に記載の加工物を加工するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、本発明の所有者に譲渡され且つ全体がここに援用されている下記の特許／出願、すなわち、バッブスらによって２０００年４月１２日に出願され、出願が現在係属中である「モジュラーソーター」と題する米国特許出願第０９／５４７，８２９号と、１９９９年１１月３０日に出願され、出願が現在係属中である「ウェーハ配向及び読取機構」と題する米国特許第０９／４５２，０５９号に関する。
【０００２】
本発明は、加工物移送仕分け装置に関し、特に、加工物の並列加工に作用することのできる複式パドルエフェクターを有するロボットを含む移送仕分け装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
加工物取扱いロボットを半導体二次加工工程に導入することにより、半導体ウェーハのような加工物を種々の加工ツール間及び又は加工物貯蔵箇所間に移動させるための手動で初期の移送装置に比べて自動化が著しい進歩を示している。加工物を第１位置から迅速且つ正確に獲得し、それをデカルト空間の異なるＸ、Ｙ及びＺ座標を有する新たな位置に配送し、加工物の損傷の危険なしに加工物を置くことができることが、在来の加工物取扱いロボットの重要な特徴である。
【０００４】
このことを行うために、代表的なロボットは、ベースに垂直方向の軸線に沿って移動可能に取り付けられた中央マストを含む。近位方向のアーム又はリンクがマストの上端に回転可能に取り付けられ、遠位方向のアーム又はリンクが近位リンクの反対側の端部に回転的に取付けられる。ウェーハ取扱いロボットは、遠位方向のリンクに取り付けられた加工物支持用エンドエフェクターをさらに含む。遠位及び近位リンクと同期動作が可能なエンドエフェクターは、遠位リンクに回動可能に取り付けられている。さらに、在来、ベースに取り付けられる種々のモータが、エンドエフェクターを３次元空間で制御可能に操作するように、中央マストを移動させ、近位及び遠位リンクを回転させるために設けられている。
【０００５】
加工物取扱いロボットは、集積回路をウェーハに形成するための加工ツールの使用のほかに、例えばウェーハソーターのような単独の加工ツールに使用される。ウェーハソーターは、例えば１つ又は２つ以上のウェーハをウェーハソーターに位置する種々のカセット間で移送するような二次加工装置の種々の目的に使用される。この加工中、多数のカセットからのウェーハを１つのカセットの中に組み込むことができ、１つのカセットからのウェーハを多数のカセットの間で交互に分配することができる。ウェーハを同じ注文でカセット間で移送することもできるし、或いは希望通りに注文し直すこともできる。ウェーハソーターの他の機能はカセット内のウェーハの位置をマップすることと、カセット内のウェーハの誤った位置決めを検出することである。
【０００６】
さらに、ウェーハソーターはアライナを含むのがよい。在来のアライナはウェーハを支持し、且つ回転させるためのチャックと、典型的には２つのカメラ、すなわち、半径方向の振れ（すなわち、加工物がチャックの期待された中心位置から外れる大きさ及び方向）を識別するためのカメラと、ウェーハの周囲に沿って配置したノッチの位置を識別するためのカメラと、を有する。アライナは、典型的には加工物を識別する光学文字読取（ＯＣＲ）マークを読み取るための補助カメラを含む。在来のウェーハソーターでは、ウェーハはアライナのチャックに１度に１つだけ移送され、次いでアライナはウェーハを回転させて半径方向の振れを決定し、ノッチの位置を識別し、ＯＣＲマークを読み取る。次いでウェーハは１度に１つだけウェーハカセットに戻される。加工物を１度に１つだけ加工物カセットとアライナとの間で移送する在来のアライナ／ロボット装置は、時間当たり約２００〜２５０個程度の比較的少ない処理量を有する。この少ない処理量は、指示マークの読取を必要とする各加工ステーションについてアライメント作業を行わなければならず、且つこれらのステーションのぞれぞれのところで各個々のウェーハについてアライメント作業を行わなければならないときに著しい。
【０００７】
処理量を増やすために、別々の２組のロボットアーム又はリンクを有するロボットを提供することが知られている。このような多アーム式ロボットはＧｅｎｏｖらの米国特許第５，７８９，８９０号（特許文献１）に開示されている。そこに開示されているように、このようなロボットは典型的には、第１加工物をカセットから得て、回り、次いで第２加工物を獲得することができるように互いにオフセットしたエンドエフェクターを含む。このようなロボットはソーター内に著しい量の空間をとり、その空間はソーターを超清浄な空気で維持する費用により貴重である。さらに、典型的な２アーム式ロボットは高価であり、複雑な制御を必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５，７８９，８９０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明の利点は処理時間を改善するために加工物の並列加工を行うことができる加工物取扱いロボットを提供することである。
【００１０】
本発明の他の利点は、在来の加工物取扱いロボットの比較的少ない変更で加工物の並列加工を行うことである。
【００１１】
本発明のさらなる利点は、複式又は単式のパドルロボットとして作動できる多角的な加工物取扱いロボットを提供することである。
【００１２】
本発明の他の利点は、ロボットがウェーハをアライナに移送し、ウェーハをアライナから移送する間はアライナが遊んでいないことである。
【００１３】
さらに本発明のさらなる利点は、アライナが作業を行っている間はロボットが遊んでいないことである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
これら及び他の利点は、好ましい実施形態において、加工物の並列加工を行うことができる複式パドルエンドエフェクターロボットに関する本発明によって行われる。ロボットは、好ましくは、ロボットベースに出入りするように垂直移動の可能なマストと、マストに固定して取り付けられた近位リンクと、近位リンクに回転可能に連結された遠位リンクと、を含む。ロボットはさらに、遠位リンクに回転可能に連結されたエンドエフェクターをさらに含み、エンドエフェクターは互いに回転可能な一対の加工物支持パドルを含む。
【００１５】
特に、エンドエフェクターは、遠位リンクの端部に回転可能に連結された下パドルと、下パドルに回転可能に連結された上パドルと、を含む。下パドルは、上パドルを下パドルに関して回転させることができるドライブアセンブリーを支持する。上下パドルは、好ましくは、本発明によるロボットが作業しているカセット内の加工物のピッチに等しい距離互いに間隔を隔てている。
【００１６】
かくして、上下パドルは１組の加工物を加工物カセット内の棚から同時に引き出すことができる。
【００１７】
本発明の一実施形態では、複式パドルエンドエフェクターロボットは、ソーター内の一対のアライナで加工物の並列加工を行うためにウェーハソーター内で使用される。このような実施形態では、ロボットはまず、１組の加工物を加工物カセット内の隣接した棚から獲得する。カセットから引っ込んだ後、エンドエフェクターのそれぞれのパドルは扇形に広がり、ウェーハをそれぞれのアライナのチャックに移送する。アライナでの加工物の加工が完了した後、扇形に広がったエンドエフェクターパドルは加工物を再び獲得し、上パドルは下パドルの真上に位置するホーム位置まで戻り、次いで加工した加工物を元のカセット或いは新しいカセットに戻す。この方法における加工物の並列加工は、在来のウェーハソーター装置よりも著しく多い処理量をもたらす。処理量は、それぞれのアライナのところに加工物用の緩衝場所を設けることによってさらに改善される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による複式パドルエンドエフェクターを含むロボットの斜視図である。
【図２】ロボットのベースの斜視切取図である。
【図３】ロボットマスト及びエルボドライブアセンブリーの横断面図である。
【図４】回転ドライブアセンブリーが含まれるロボット近位リンク及び遠位リンクの正面図である。
【図５】回転ドライブアセンブリーが含まれる近位リンク及び遠位リンクの分解斜視図である。
【図６】本発明による複式パドルエンドエフェクターの拡大斜視図である。
【図７】本発明による複式パドルエンドエフェクターの分解斜視図である。
【図８】本発明によるロボットが使用されるウェーハソーターの正面斜視図である。
【図９】図８に示すウェーハソーターの背面切取斜視図である。
【図１０】ソーターに位置決めされた加工物カセットから１組の加工物を取り出した本発明によるロボットを示すウェーハソーターの平面図である。
【図１１】エンドエフェクターのパドルを外方に広げた場合の本発明によるロボットを含むウェーハソーターの平面図である。
【図１２】加工物を１組の加工用アライナに配置のために前進させた場合の本発明によるウェーハソーターの平面図である。
【図１３】本発明の変形実施形態による２つのパドルの平面図である。
【図１４】図１３の実施形態に示すパドルの分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
今、一般に、加工物を加工物貯蔵場所と加工ツールとの間で並行に移送するための加工物取扱いロボットに関係する図１乃至図１４を参照して本発明を説明する。本発明によって搬送されるべき加工物は半導体ウェーハ、十字線、平らなパネルディスプレイを含む種々の平面の平らな物体を含むことが理解される。本発明による装置及びロボットは、例えば、集積回路をウェーハに形成するツール及び、ウェーハソーターのような、ウェーハを識別し、再編成し、且つ移送するツールを含む、ウェーハ二次加工装置内の種々の加工ツールと一緒に作動するのがよい。本発明による装置及びロボットは、あらゆるあてはまる半導体製造装置材料協会規格に従うことがさらに理解される。
【００２０】
今、図１及び図２を参照すると、本発明に従って、ベース１０２と、近位リンク１０４と、遠位リンク１０６と、エンドエフェクター１０８と、を含む本発明によるロボット１００を示す。ベース１０２内のマスト１１６（図１にではなく図２に示す）は垂直方向のＺ軸線に沿う移動が可能で、ベース１０２に出入りし、近位リンク、遠位リンク、及びエンドエフェクターはすべて、Ｚ軸線と垂直なＸ−Ｙ平面のそれぞれの回転軸線を中心に回動可能である。このように、エンドエフェクターはロボット１００の付近で３次元空間で操作される。
【００２１】
ベース１０２、リンク１０４，１０６並びにそれらの構成要素は、在来の設計のものであってもよいことが理解される。一実施形態では、これらの構成要素（エンドエフェクター１０８を含む）は、「加工物取扱いロボット」と題した米国特許出願０９／４８３,６２５号に記載されている。しかしながら、エンドエフェクター１０８を支持し、且つ操作するロボット構成要素の形態は、変形実施形態では、変化してもよいことが理解される。
【００２２】
図１及び図２を参照すると、ベース１０２は、ベース内の構成要素を囲み且つ保護する円筒状のハウジング１１２（図２に部分的に示す）を含む。さらに、ベース１０２は、ハウジング１１２の上部分と一致してこれに固定された上プレート１１４を含む。上プレート１１４は中央孔１１５を含み、マスト１１６がこの孔を貫いて延び且つ孔の中を移動する。マスト１１６は、好ましくは、外径約１００ｍｍ、長さ２０インチのステンレス鋼管で形成された中空円筒体であり、そして約０．０８インチの厚さを有する。マスト１１６について上述した材料及び寸法が変形実施形態では変わってもよいことが理解される。
【００２３】
図２を参照すると、マストは、ショルダードライブ１２０（以下に説明する）の回転部分に着座し、且つこれに固定され、ドライブ１２０は、ドライブ１２０及びマスト１１６をＺ軸線に沿って直線的に移動させるためのリニアドライブ１２２に支持される。特に、リニアドライブ１２２は、ショルダードライブ１２０を支持するキャリッジ１２４と、キャリッジ１２４を垂直方向に移動させるためのボールねじ１２６と、ボールねじ１２６を回転させるためのモータアセンブリー１２８と、を含む。追加的に、一対のレール１２７がハウジング１１２内に取り付けられ、キャリッジはローラー（図示せず）を介してレール１２７に移動可能に取り付けられている。今、図２及び図３を参照すると、ショルダードライブ１２０は、マスト１１６と、マストに固定して取り付けられている近位リンク１０４と、を回転させるために設けられている。好ましい実施形態では、ショルダードライブ１２０は、ハーモニックドライブ（登録商標）減速装置１３８に結合されたブラシレスモータ１３７からなる。ハーモニックドライブ（登録商標）減速装置の内部ウェーブジェネレーター１３９は、モータ１３７の出力軸１４３に結合されている。ハーモニックドライブ（登録商標）減速装置１３８は、ほぼ１４０：１から変形実施形態においてほぼ４０：１に、最も好ましくは約５０：１に変動する比でモータ１３７の角速度を減じ、トルク出力を増大させることが考えられる。
【００２４】
マスト１１６は、好ましい実施形態ではショルダードライブの最外部分である、ハーモニックドライブ（登録商標）減速装置１３８の出力スプライン１４５に連結される。ショルダードライブは、キャリッジ１２４とモータ１３７を収容する定置モーターハウジング１４９との両方に固定して取りつけられた環状のアダプタープレート１４７を介してキャリッジ１２４によって支持されている。好ましい実施形態では、ハーモニックドライブ（登録商標）減速装置１３８の回転出力スプライン１４５は、出力スプライン１４５を取り囲み、出力スプライン１４５とキャリッジ１２４との間に取り付けられた大きなクロスローラー軸受（図示せず）によってキャリッジ１２４内に回転支持されている。
【００２５】
今、図４及び図５を参照すると、エルボドライブ１５０が、リンク１０４の取付ハブ１４４の内部に取り付けられ、且つマスト１１６の内部の中へぶら下がる。特に、モータ支持プレート１５２が、エルボドライブ１５０を取り付ける取付ハブ１４４の底部分に取り付けられる。エルボドライブ１５０は、ショルダードライブ１２０と構造上及び作動上類似しており、上で論じた各々の付随した利点を含む。特に、エルボドライブ１５０は、好ましくはハーモニックドライブ（登録商標）減速装置１５６に結合されたブラシレスモータ１５４を含む。ハーモニックドライブ（登録商標）減速装置の内部ウェーブジェネレーターは、モータ１５４の出力に結合されている。ドライブ１５０の速度及びトルク減少は、変形実施形態では、約１４０：１から約４０：１に変化し、最も好ましくは約５０：１であり、それによって、大変力強く、滑らかで正確な出力回転を生ずる。
【００２６】
ハーモニックドライブ（登録商標）減速装置１５６からの出力スプラインは、モータ支持プレート１５２の孔を貫いて上方に延びる駆動ボス１６１に固定されている。プーリー１６２が駆動ボス１６１に固定されている。プーリー１６２がストラップ１９８，２００を介して遠位リンク１０６に結合されているので、エルボドライブ１５０によるプーリー１６２の回転によって望み通りに遠位リンク１０６を回転させる。
【００２７】
近位及び遠位のリンクを互いに回転的に取り付けるための種々の形態が考えられることがわかる。図４及び図５を参照すると、好ましい実施形態では、近位リンク１０４の取付ハブ１４６が、取付ハブ１４６の底に固定して取り付けられ且つそこから上方に延びる環状のボス１７７を含むのがよい。下プーリー１７９が、ボス１７７と下プーリー１７９との間に取り付けられた大きなクロスローラー軸受１８４によってボス１７７のまわりに回転自在に取り付けられるのがよい。下プーリー１７９は、遠位リンク１０６に固定して取り付けられているので、エルボドライブ１５０による下プーリー１７９の回転によって遠位リンク１０６の回転を生じさせる。クロスローラー軸受１８４は半径方向及び軸線方向の安定性をもたらし、近位リンクに関して遠位リンクの回転軸線のいかなる傾きをも防止する。好ましくは、環状シール１８６が、ガス或いは液体が外部環境から近位リンクと遠位リンクとの間に侵入するのを防ぐように近位リンクと遠位リンクとの間に設けられている。
【００２８】
今、エルボドライブ１５０による遠位リンク１０６の回転を図４及び図５に関して説明する。第１ストラップ１９８及び第２ストラップ２００は、一端がエルボドライブ１５０のプーリー１６２に固定され、反対側の端が取付ハブ１４６の下プーリー１７９のまわりに固定されている。それぞれのストラップ１９８，２００は、重ならない異なる水平平面内にあり、且つプーリーがストラップをプーリーのまわりから完全に巻きほどくことなくどちらの方向でも約１６０°回転することができるように、それぞれのプーリー１６２，１７９のまわりに巻かれる。プーリーがいずれの方向にも回転する角度は、その角度が１８０°にほぼ等しいか又はそれ以下であれば、変形実施形態では、１６０°より大きくても少なくてもよいことが理解される。さらに、好ましい実施形態では、ストラップは金属であるけれども、変形実施形態では他の材料で作られてもよい。このような材料は、ケブラー（登録商標）やナイロン（登録商標）のような合成ポリマーを含む。
【００２９】
プーリー１６２の第１方向の回転によって、例えばストラップ１９８の一方に引張りが加えられて、下プーリー、その結果そのプーリーに固定された遠位リンクが第１方向に回転する。このことが起こるとき、ストラップ２００は緊張状態のままであり、所望のリンク回転し過ぎを防ぎ、整定時間（すなわち、リンクの振動が安定するのにかかる時間）を、たとえかかったとしても、最小にする。同様に、駆動プーリーの反対方向の回転によって、例えばストラップ２００に引張りが加えられ、下プーリー及び遠位リンクが反対方向に回転する。このことが起こるとき、再びストラップ１９８は緊張状態下にあり、所望のリンク回転し過ぎを防ぎ、整定時間を、たとえかかったとしても、最小にする。
【００３０】
エンドエフェクター１０８は、近位リンクに取り付けられた端と反対側の遠位リンク１０６の端に回転的に取り付けられる。遠位リンクの近位リンクへの回転的に取付に関し、エンドエフェクター１０８を遠位リンク１０６に回転的に取り付けるための種々の形態が考えられることが理解される。好ましい実施形態では、以下に示すようなものは除き、エンドエフェクターは、遠位リンクが近位リンクに回転的に取り付けられる方法とほぼ同じ方法で遠位リンクに回転的に取り付けられる。遠位リンクを近位リンクに取り付けるための形態は、変形実施形態においてエンドエフェクターを遠位リンクに取り付けるための形態と異なってもよいことが理解される。
【００３１】
好ましい実施形態では、エンドエフェクター１０８は、遠位リンク１０６の取付ハブ１７８に回転的に取付られたエンドエフェクター取付プレート２０６にエンドエフェクター１０８を固定することによって、遠位リンクに回転的に取付られるのがよい。プレート２０６を取付ハブ１７８に回転的に取付るために、遠位リンク１０６の取付ハブ１７８は、取付ハブ１７８の下部に固定して取り付けられ且つそこから上方に延びる環状のボス２０７を含むのがよい。プーリー２０８は、ボス２０７とプーリー２０８との間に取り付けられた大きなクロスローラー軸受２０９によってボス２０７のまわりに回転的に取付られるのがよい。エンドエフェクター取付プレートは、プーリー２０８と一緒に回転するようにプーリー２０８の上面に固定して取り付けられる。好ましくは、環状シール２１０が遠位リンク１０６とエンドエフェクター１０８との間に設けられ、外部環境からのガス又は液体がこれらの構成部品の間に侵入するのを防ぎ、且つロボットの動作によって生じた粒子がロボットを取り囲む環境に漏れ出るのを防ぐ。
【００３２】
トルクを遠位リンクからエンドエフェクターに伝達するために、上プーリー２１４が近位リンク１０４の取付ハブ１４６のボス１７７に固定して取り付けられ、且つ遠位リンク１０６の取付ハブ１７６に位置するように上方に延びる。上プーリーはボスと一緒に回転するように拘束され、このボスは近位リンクの遠位端に固定して取り付けられる。
【００３３】
エンドエフェクター取付プレート２０６とエンドエフェクター１０８を回転させるために、第１及び第２スチールストラップ２１６，２１８は、一端が上プーリー２１４に固定され、反対側の端がプーリー２０８のまわりに固定される。ストラップ２１６，２１８の端はプーリー２１４，２０８に固定され、上プーリー２１４の遠位リンク１０６に対する回転時にストラップがすべるのを防ぐ（前に指摘したように、プーリー２１４は近位リンク１０４に固定して取り付けられ、プーリー２１４は近位リンク１０４の回転時に回転する。）。それぞれのストラップ２１６，２１８は構造的に類似しており、上述したストラップ１９８，２００と同様な方法で作動し、エンドエフェクター１０８は遠位リンク１０６の回転時に回転する。
【００３４】
前に指摘したように、エンドエフェクターを操作するための上述した構成部品は、周知の構造のものでもよいし、変形実施形態では、種々の他の形態からなってもよい。
【００３５】
今、図６及び図７を参照すると、本発明にしたがって、エンドエフェクター１０８は下パドル２５０と、上パドル２５２と、を含み、パドルは互いに回転することができる。下パドル２５０は、上述したような遠位リンクの回転時に取付プレート２０６と一緒に回転するように取付プレート２０６に固定して取り付けられる。ねじ２４９（１つのみ図示）が、パドル２５０をプレート２０６に固定するために、下パドルベース２５１の下面を貫き、プレート２０６の中に延びる。下パドル２５０は、さらに、ベース２５１から延びる後部延長部２５３をさらに含み、後述するように上パドルドライブアセンブリーを支持するための取付ポスト２８２がこの延長部に取り付けられる。
【００３６】
さらに、下パドル２５０は、加工物を支持し且つ移送するための、ブラケット２６１の上面に取り付けられたほぼ平面のブレード２６０を含む。ブレード２６０は、搬送中加工物をブレード２６０でしっかりと支持するためにブレード２６０の表面に低圧力を連通させるための真空口２６８を含むのがよい。真空源（図示せず）からの真空ライン（図示せず）がロボットにねじ込まれ、且つブレード２６０の上面に低圧力を発生させるために真空口２６８に結合されるのがよい。
【００３７】
ブレード２６０は、ほぼ「Ｕ」形端部２６４を構成する一対のフィンガー２６２をさらに含む。下ブレード２６０のフィンガー２６２の形態と配向によって、ブレードは、軸線が下パドル２５０の長手方向の主軸線とほぼ平行である軸線２６６に沿って移動しながら加工物を獲得する。さらに、フィンガー２６２により、パドル２５０で支持される加工物の重心をパドル端部から内方に位置決めさせてから、真空口２６８を通して発生させた低い圧力が止まった場合に、加工物がパドル２５０で定置的に支持されたままになる。
【００３８】
カバープレート２５４が取付ねじ２５６及びジャッキねじ２５７によって下パドルベース２５１に固定される。カバープレート２５４の平面は、各ジャッキねじ２５７を回転させながら調整するのがよく、カバープレートの適当な平面が確立されるとき、取付ねじ２５６はカバープレート２５４をベース２５１に固定するために所望な位置に締め付けられる。さらに、カバープレート２５４は、クロスローラー軸受２６９の定置部分が固定して取り付けられる開口部を含む。上パドル２５２が軸受２６９の回転部分に固定して取り付けられ、かくして上パドル２５２が下パドル２５０に関して回転することができる。水準ねじ２５７は、カバープレート２５４、軸受２６９、及び上パドル２５２の平面の調節によって上下パドルが平行な水平平面内で回転するようにする。
【００３９】
上パドル２５２が、加工物を支持し、且つ移送するための、ブラケット２７２の下面に取り付けられたほぼ平らなブレード２７０を含む。ブレード２７０は、移送中加工物をしっかりと支持するように低い圧力をブレード２７０の表面に連通させるための真空口２８１を含むのがよい。上で論じた真空ラインは、軸受２６９を貫いて延びる真空取付具２７１に結合されるのがよく、結合手段（図示せず）は、低い圧力をブレード２７０の表面に生じさせるように、低い圧力を真空口２８１に連通させる。
【００４０】
さらに、ブレード２７０は、ほぼ「Ｃ」形の端部２７８を互いに構成する第１の細長いフィンガー２７４と、第２の短いフィンガー２７６と、を含む。ブレード２７０のフィンガー２７４，２７６の形態及び配向により、ブレードは上パドル２５２の長手方向主軸線と実質的に平行ではない軸線２８０に沿って移動しながら加工物を獲得することができる。さらに、フィンガー２７４，２７６によって、パドル２５２で支持された加工物の重心がパドルの端部から内方に位置し、加工物は、真空口２８１を通して生じさせた低い圧力が止まった場合に、パドル２５２上に定置的に支持されたままになる。
【００４１】
加工物を支持するカセットは、予め定められた空間、又はピッチで加工物を互いに支持する棚を含む。このピッチはＳＥＭＩによって定められ、使用されるカセットの大きさに応じて変わる。ブラケット２６１及び２７２は、好ましくはロボット１００が作動するカセット内の加工物のピッチに等しい上下支持部分２６０，２７０の間にスペースを構成する。かくして、以下により詳細に説明するように、上下パドルは一対の加工物を隣接した棚から加工物カセットに同時に抜き取るのがよい。
【００４２】
上で指摘したように、取付ポスト２８２がベース２５１の後部分２５３に固定される。取付ポスト２８２が、開口部２８６に取り付けられた上パドルドライブアセンブリー２８４を支持するために設けられている。ドライブアセンブリー２８４は、開口部２８６に圧入されてもよいし、及び又はねじ又は他の締結具によって開口部２８６に固定されてもよい。取付ポスト２８２は、取付ポスト２８２及びドライブ２８４が下パドル２５０と一緒に回転するように、ねじ２８８によって下パドル２５０に固定して取り付けられる。
【００４３】
好ましい実施形態では、ドライブ２８４は上述したショルダードライブ１２０及びエルボドライブ１５０と同一である。ドライブ２８４は、好ましくは、出力スプライン２９０を含むハーモニックドライブ（登録商標）に結合されたブラシレスモータを含む。ドライブ２８４の速度及びトルクの減少は、変形実施形態では約１４０：１から約４０：１に変動し、最も好ましくは約５０：１であり、出力スプラインのたいへん力強く、滑らかで、且つ精密な出力回転を生ずる。
【００４４】
出力スプライン２９０は、上パドル２５２に固定して取り付けられたクランプ２９２に固定される。特に、出力スプライン２９０はクランプの開口部２９４に嵌まるのがよく、一対のセットねじ２９６は、上パドル２５２をドライブ２８４に固定するためにプレートを貫いてクランプに締め付けられるのがよい。電気コネクター２９８によってコントローラーから適当な信号を受信するとき、ドライブ２８４は上パドル２５２を下パドル２５０に関して広い動作範囲にわたって回転させることができる。本発明の一実施形態では、上パドルは下パドルの真上の位置から±１４５°だけ回転するのがよい。上パドルの下パドルに関する回転範囲は、変形実施形態では上述した範囲よりも少なくても多くてもよいことが理解される。
【００４５】
好ましい実施形態では、取付ポスト２８２は在来の分解光センサーである光学センサー３００をさらに含む。上パドル２５２は、直線の縁３０３を有する半円遮光板３０２をさらに含む。遮光板３０２は上パドル２５２に固定して取り付けられ、且つこれと一緒に回転し、センサー３００の送信機と受信機との間のスペース内で送信機から受信機へ伝達される光線を遮断できるように回転する。
【００４６】
上パドルの下パドルに関する回転中、センサーは下パドル上の上パドルの「ホーム」位置、すなわち、上パドルが下パドルの真上に並ぶ位置の決定を可能にするように、遮光板３０２の直線の縁３０３を検出する。特に、コントローラーは、光線が遮断されているかどうかに基づいて、上パドルを右回りに回転させるか左回りに回転させるかを初めに決定することができる。例えば、上パドルが図６に示す下パドルに関して右回りに回転した位置にある場合、光線は遮断され、コントローラーに、上パドルが右回りに回転した位置にあり、上パドルをホーム位置に位置決めするように上パドルは左回りの方向に回転しなければならないことを指示する。
【００４７】
左回転中のある点では、遮光板３０２の直線の縁３０３はセンサー３００の下を通過し、次いで光線はセンサー受信機で受信される。逆に、例えば、上パドルが図６に示す下パドルに関して左回りに回転した位置にある場合、光線は遮断されず、コントローラーに上パドルが左回りに回転した位置にあり、上パドルをホーム位置に位置決めするように上パドルは右回りの方向に回転しなければならないことを指示する。右回転中のある点では、遮光板３０２の直線の縁３０３はセンサー３００の下を通過し、光線はセンサー受信機で受信されるのを遮断される。
【００４８】
上述した装置によって、センサー３００が（遮断されている状態から遮断されていない状態に進むか、その逆に進むかのいずれかの光線によって）状態を変化させるとき、コントローラーは下パドル上の上パドルのホーム位置を識別することができる。このホーム位置は、センサー３００が状態を変化させるときの上パドルの位置であるか、センサー３００が状態を変化させるときの上パドルの位置からの既知のオフセットであるかのいずれかである。この既知のオフセットは、センサー３００が状態を変化させた後にドライブ２８４のモータを所定数のモータ回転数だけ駆動させることによって行われるのがよい。当業者によって明らかなように、種々の他の周知のセンサー及び装置を、変形実施形態において下パドル２５０に関する上パドル２５２のホーム位置を指示する上述した装置に代用してもよい。
【００４９】
さらに、プリント回路基板２８３を取付ポスト２８２の上面に取り付けるのがよい。基板２８３は、ドライブ２８４とコントローラー３５６との間の電気接続用の接合部を提供するための電気端末を含むのがよい。さらに、基板２８３はセンサー３００からの信号を制御し、及び又は伝達するのがよい。
【００５０】
ドライブ２８４はカバー３０４内に収容され、カバー３０４は取付ポスト２８２の上面に取り付けられて、ドライブ２８４及びドライブ２８４によってカバー３０４内に生じた粒子を隔離する。図示していないけれども、連続的な真空源が、カバー３０４内の粒子が周囲環境に逃げ出すのを防ぐために、カバー３０４内に低い圧力を生じさせるようにカバー３０４に接続されるのがよい。
【００５１】
複式パドルエンドエフェクター１０８は、例えば図８乃至図１２に示すウェーハソーター内でのような、加工物の並列加工を可能とする。図８はソーターの正面斜視図であり、図９はソーターの一部分を明瞭にするために省略した背面斜視図であり、図１０乃至図１２は異なる位置のロボット１００を示すソーターの内部の平面図である。本発明によるロボット１００に加えて、ウェーハソーター３５０は、一対のアライナ３５２ａ，３５２ｂと、複数のロードポートアセンブリー３５４（図９で省略）と、コントローラー３５６と、グラフィカルユーザーインターフェイス（ＧＵＩ）３５７と、を含む。ウェーハソーター３５０は、ロボット１００が並列加工物加工を行うために使用される多くの可能な実施形態のうちの一つである。
【００５２】
ロードポートアセンブリー３５４は、出願が本出願の所有者に譲渡され、ここにそっくりそのまま援用される、例えば「ロードポートオープナー」と題する米国特許出願第０８／７３０，６４３号に開示されているような在来の設計のものであるのがよい。アセンブリー３５４は、一般的には、ＳＭＩＦポッド又はバーカセットのようなコンテナを受け入れ、（コンテナが用意されるとき）カセットをコンテナから分離し、加工物のロボットによる移送のためロボット１００にカセットを与えるために設けられている。それぞれが１つ又は２つ以上のロードポートアセンブリーを含むモジュール部分を、以前に援用された出願、「モジュールソーター」と題する米国特許出願に説明されているように一緒に接合してもよいことが理解される。
【００５３】
アライナ３５２ａ及び３５２ｂは在来の設計のものでもよいし、例えば以前に援用された「ウェーハ配向及び読取機構」と題する米国特許出願第０９／４５２，５９号（「‘０５９号出願」）に開示されているような緩衝場所を含んでもよい。アライナ３５２は、好ましくは互いに同一であるが、一般に加工物の中心及び半径方向の振れを決定し、ノッチ又は他の基準マークの位置を加工物上に配置し、次いで各加工物上に設けられたＯＣＲマーク、或いは他の識別用マークを読み取るために設けられている。アライナ３５２ａ，３５２ｂはそれぞれ、ベース３６０内に回転的に取付られたチャック３５８ａ，３５８ｂを含む。一旦加工物がチャック３５８に置かれると、チャックはそれぞれの加工物を回転させ、各加工物のノッチの位置を識別し、各加工物の半径方向の振れを決定する。ノッチ位置と半径方向の振れの両方を識別するための周知構造のセンサー３６２が、各アライナに設けられている。一旦ノッチの位置が加工物で識別されると、加工物を回転させてカメラがＯＣＲマークを読み取ることができるようにＯＣＲマークをビデオカメラ３６４の下に位置決めする。次いで、各加工物は、以下により詳細に説明するようにエンドエフェクターによって中心で再び獲得され、元のカセット或いは新たなカセットに戻される。
【００５４】
本発明の好ましい実施形態では、各アライナ３５２は、好ましくは、一般にアライナ及び装置の処理量を増大させるために加工物の衝撃を防ぐ緩衝パドル３６５ａ，３６５ｂをさらに含む。各アライナの緩衝パドル３６５は、第１加工物が加工されている間、ロボットに第２加工物をアライナまで運ばせ、次いで第２加工物が加工されている間、ロボットに第１加工物をアライナから遠くに運ばせる。かくして、アライナは、ロボットが加工物をアライナに、又アライナから移送する間遊んでおらず、ロボットはアライナが作業を行っている間遊んでいない。アライナ３５２は変形実施形態において緩衝パドルを含まなくてもよいことが理解される。
【００５５】
特に図１０乃至図１２を参照すると、好ましい実施形態では、複式パドルエンドエフェクター１０８は以下のような並列加工物処理を可能にする。コントローラー３５６は、適当な信号をロボットドライブに送信して、エンドエフェクター１０８をロードポートアセンブリー３５４の加工物カセットの中へ誘導し、下パドル２５０は第１加工物４００ａの下に位置決めされ、上パドルは加工物４００ａのすぐ上の第２加工物４００ｂの下に位置決めされる。次いで、マスト１１６は上方に移動し、加工物４００ａ，４００ｂはカセット棚から持ち上げられ、パドル２５０，２５２でそれぞれ支持される。次いで、加工物はエンドエフェクター１０８のカセットから同時に引き出される。
【００５６】
２つの加工物をカセットから獲得した後、ロボット１００は２つの加工物４００ａ，４００ｂをアライナ２５２に移送する。特に、エンドエフェクター１０８は、パドル２５２をパドル２５０上のホーム位置にして下パドル２５０の軸線２６６が図１０に示すようなチャック３５８ａの中心に整列するまで回転する。その後、ドライブ３００は、上パドルの軸線２８０が図１１に示すようなチャック３５８ｂの中心を通るまで、下パドル２５０が静止したまま上パドル２５２を回転させ、すなわち、上パドル２５２を扇形に広げる。この時点で、軸線２６６，２８０は互いに平行又はほぼ平行である。本発明の一実施形態では、上パドル２５２は下パドルに関して約５４°扇形に広がる。この角度は、チャック３５８ａ，３５８ｂの間のスペースとパドル２５０，２５２の長さによって決定される。それぞれのパドル２５０，２５２の間の扇形の角度は、チャック３５８間のスペースの変化及び又はパドル２５０，２５２の長さの変化によって変わることが理解される。
【００５７】
その後、ロボットは、それぞれの加工物４００ａ，４００ｂが図１２に示すようにそれぞれのチャック２５８ａ，２５８ｂ上に配置されるまで、エンドエフェクター１０８を軸線２６６，２８０に沿ってアライナ３５２に向かって前進させる。軸線２６６，２８０が互いに平行、且つエンドエフェクター１０８の移動方向と平行であるから、パドル２５０の「Ｕ」形端部２６４とパドル２５２の「Ｃ」形端部２７８の両方は、それぞれのチャック３５８を部分的に取り囲むまで、アライナ３５２に向かって移動する。この相互連動は、パドル２５０，２５２とチャック２５８ａ，２５８ｂの間の加工物の移送を容易にする。
【００５８】
好ましい実施形態では、チャック３５８ａ，３５８ｂは、例えば、チャック３５８ｂがチャック３５８ａよりもやや高い位置にあるように、異なる水平平面に配置される。その水平平面間の間隔は、好ましくは、パドル２５０，２５２上の加工物間の間隔よりもわずかに小さい。一旦、加工物４００ａ，４００ｂがチャック３５８上に置かれたら、マスト１１６がハウジング１１２の中へ下がり、エンドエフェクター１０８を降下させる。チャック３５８ａ，３５８ｂの平面間の垂直方向の間隔がパドル間の間隔よりもわずかに小さいので、加工物４００ａは、加工物４００ｂが上パドル２５０からチャック３５８ｂに渡される前に、下パドル２５２からチャック３５８ａに渡される。
【００５９】
チャック３５８ａ，３５８ｂは異なる高さに置かれているので、アライナが加工物の中心を識別し、加工物上のＯＣＲマークを識別した後、それぞれのパドル２５０，２５２が両方の加工物を中心で再び獲得する。特に、両方の加工物の中心を知ると、まず、コントローラー３５６は、パドル２５２が上方に移動し、加工物４００ｂを中心で再び獲得することができるように、エンドエフェクター１０８の位置を水平平面内で調節する。次に、加工物４００ｂが上パドル２５２上にあるとき、コントローラーは、パドル２５０が上方に移動し、加工物４００ａを中心で再び獲得することができるように、エンドエフェクター１０８の位置を水平平面内で再び調節する。変形実施形態では、チャック３５８ａ，３５８ｂの水平平面間の間隔は、パドルの間隔よりも大きくてもよい。このような実施形態では、まず加工物４００ｂ、次いで加工物４００ａがそれぞれのチャックの上に落とされる。同様に、この変形実施形態では、まず加工物４００ａ、次いで加工物４００ｂがそれぞれのチャックから中心で獲得される。
【００６０】
回転し且つ移動するチャックを含むアライナを提供することが知られている。このようなアライナでは、加工物の半径方向の振れが識別された後、チャックは、アライナ自身が加工物をチャック上で心出しするように加工物が独立に支持されながら移動する。このようなアライナは本発明による変形実施形態のロボットと一緒に使用される。このような変形実施形態では、チャック３５８は、ウェーハが同時にチャックに置かれ、且つチャックから再び獲得されるように、上述したように異なる水平平面に、或いは同じ水平平面に配置されることが理解される。
【００６１】
アライナがＯＣＲマークを識別し、パドル２５０，２５２が加工物４００ａ，４００ｂを中心で再び獲得した後、上パドル２５２はホーム位置まで逆回転し、加工物４００ａ，４００ｂは元のカセット又は新しいカセットまで戻される。
【００６２】
上で指摘したように、アライナ３５２ａ，３５２ｂは、加工物がチャック３５８に着座される間、加工物を緩衝させるための緩衝パドル３６５ａ，３６５ｂを含むのがよい。加工物を加工物カセットとアライナとの間で移送するためのこのような実施形態の操作は、米国特許出願第０９／４５２，０５９号に記載されている。しかしながら、米国特許出願第０９／４５２，０５９号は、単一のエンドエフェクターと単一のアライナとの間で１度に１つの加工物を移送することを説明しているのに対し、本発明は、複式パドルエンドエフェクターと２つの別々のアライナとの間で１度に２つの加工物を移送しながら、米国特許出願第０９／４５２，０５９号に記載されたステップを行うことができる。
【００６３】
このような実施形態では、一組目の加工物４００ａ，４００ｂを上述したようにチャック３５８ａ，３５８ｂにまず着座させる。次いで、これらの加工物をアライナ３５２によって加工し、すなわち、加工物を回転させて、それぞれの加工物の半径方向の振れを決定し、且つ加工物上のＯＣＲマークを識別する。最初の組の加工物をチャック３５８に置いた後、エンドエフェクターは引っ込み、上パドル２５２はそのホーム位置に戻り、ロボットは二組目の加工物４００ａ，４００ｂを加工物カセットから獲得する。次いで、エンドエフェクターは扇形に広がり、二組目の加工物４００ａ，４００ｂを緩衝パドル３６５ａ，３６５ｂ上に置く。
【００６４】
二組目の加工物が緩衝パドルに置かれるときまでに、チャック上の一組目の加工物の加工を完了する。二組目の加工物を緩衝パドルに置いた後、エンドエフェクターは、引っ込み、下がり、再び前進して、一組目の加工物をチャック３５８から中心で再び獲得する。次いで、エンドエフェクターは引っ込み、上パドル２５２はそのホーム位置に戻り、次いで、一組目の加工物が元のカセット又は新しいカセットに戻される。上パドルがホーム位置にあるとき、三組目の加工物４００ａ，４００ｂがロボット１００によってカセットから獲得される。エンドエフェクターが三組目の加工物を獲得している間、緩衝パドル３６５は二組目の加工物を加工用のチャックに降ろし、加工が完了したとき、緩衝パドル３６５は上方に移動して、二組目の加工物をチャック３５８から持ち上げる。このことが完了するとほぼ同時に、ロボットは三組目の加工物と一緒に戻り、加工物を加工のためにチャック３５８に置き、引っ込み、上方に移動し、再び前進し、二組目の加工物を緩衝パドル３６５から中心で獲得する。次いで、エンドエフェクターは引っ込み、上パドル２５２はホーム位置に戻り、二組目の加工物はカセットに戻される。上パドルがホーム位置にある状態で、四組目の加工物４００ａ，４００ｂが獲得され、加工が再び始まる。
【００６５】
複式パドルエンドエフェクターが一組の加工物をカセットから取り出し、２つの加工物を扇状に切り離し、次いでアライナ３５２に向かって移動することを上で説明した。しかしながら、変形実施形態では、ソーター３００の構成部品は、エンドエフェクターが一対の加工物をカセットから取り出し、アライナ３５２の一方の上に前進し、次いでパドル２５０，２５２の加工物を扇状に切り離すように設けられていることが理解される。このような実施形態では、上パドル２５２の端部のフィンガー２７４，２７６が上述したように、直線的に前進するかわりに、一方のチャック２５８を中心に部分的に回転する。このように、フィンガー２７４，２７６は、回転後、チャックに関して加工物の適切な位置決めを可能にするように形成しなければならない。本実施形態により加工が完了した後、パドルは、加工物を緩衝パドル或いはチャックから獲得し、一緒に回転し、次いでアライナから遠ざかって加工物をカセットに戻す。
【００６６】
図はアライナ３５２を互いに間隔を隔てているものとして示す。アライナは、互いに近く交互に置かれ、その結果、アライナで支持された加工物は、少なくとも加工物ノッチ及び各加工物のＯＣＲマークが上から見えるほどに間隔を隔てて互いにほぼ重なり合ってもよいことが理解される。このような実施形態は、米国特許出願第０９／４５２，０５９号に開示されている。複式パドルエンドエフェクター１０８は上述したような実施形態で作動するのがよいが、加工物を狭い間隔のアライナに位置決めするように上で開示したよりも小さい角度に扇形に広がってもよい。
【００６７】
複式パドルエンドエフェクター１０８と緩衝パドル３６５の両方を使用した上述の工程では、２つの加工物は、これ以外の２つの加工物がアライナに、或いはアライナから移動中、４つの加工物について作業が同時に起こっているように加工されるのがよい。このような装置は、１時間当たり６００個以上の加工物を加工することができる。これは、在来の設計のロボット及びアライナ装置の処理量の２倍以上である。上で指摘したように、本発明は、変形実施形態では緩衝パドル３６５なしに作動してもよいことが理解される。このような変形実施形態は、さらに、在来のウェーハソーター装置の場合よりも著しく大きい処理量をもたらす。
【００６８】
ロボット１００をソーター３５０内で操作するにあたって、コントローラー３５６は、ロボット１００の動作を制御するために、いわゆる「パスプランニング」アルゴリズムを使用するのがよい。特に、いくつかの従来技術のロボット制御アルゴリズムは、まずロボットアームを所望な方向に回転させ、回転後、エンドエフェクターをロボットの回転軸線から所望の位置まで直線ラインに沿って半径方向に伸ばす。
【００６９】
加工物４００は（カセットの両側との接触を回避するために）加工物カセットからまっすぐに取り出され、そして、加工物カセットの中へまっすぐに挿入されなければならないので、直線ラインアルゴリズムを採用しているロボットを、ウェーハをカセットの外に、或いはカセットの中へまっすぐに移送するために、カセットの真正面で移動させなければならない。このことを行うためにロボットを水平ドライブトラックに取り付けることが知られている。
【００７０】
しかしながら、ロボットがロードポートアセンブリーの真正面に置かれる場合、包囲体の側面をロードポートアセンブリー単独の幅に要求される量よりも大きい量外方に移動させなければならない。これは、ロボットリンク１０４，１０６が動くのに十分なクリアランスを必要とし、その必要とされるクリアランスは、ロードポートアセンブリー単独に必要とされるスペースよりも大きい。
【００７１】
しかしながら、パスプランニングアルゴリズムの使用によって、ロボット１００は、ロードポートアセンブリー３５４の真正面に置くことなく、Ｘ−Ｙデカルト平面内で、特にロードポートアセンブリー３５４の中へ及びその外にまっすぐ移動することができる。このことは、ロボットの半径Ｒ（すなわち、ロボットの回転軸線からのエンドエフェクターの距離）をロボットの角度θ（すなわち、基準軸線に関するエンドエフェクターの回転位置）と一緒に調整することによって行われる。特に、近位リンクが、エンドエフェクターが移動するのと同時に回転するようにロボット運動を調整することによって、エンドエフェクターの端部を、ロボットの回転軸線を通らない直線ラインで移動するように制御することができる。
【００７２】
さらに、加工物カセットをロボット１００に向かって支持する支持プレートの回動は、ロボットをカセットの真正面に位置決めする必要がなく、カセットとロボットエンドエフェクターとの間での加工物の移送を容易にする。このようなカセット支持プレートの回動は当業者には周知である。しかしながら、変形実施形態では、ロボット１００は、エンドエフェクターの端部がロボットの中心から半径に沿ってのみ移動する場合、直線ラインロボット移動アルゴリズムにより作動してもよいことが理解される。
【００７３】
ソーター３５０内でのロボット１００の上述した使用は、本発明の多くの使用法のうちの１つである。さらなる変形実施形態では、本発明は、加工物を２つ又は３つ以上のカセットの間で、１度に１組の加工物を移送するようにソーター内で使用されてもよい。この実施形態では、エンドエフェクター１０８は上述のように１組の加工物を抜き取るために第１のカセットの中へ伸びる。次いで、エンドエフェクターは第２のカセットに移動し、そのカセットの中に入り、下方に下がり、２つの加工物を１組の隣接したカセット棚の上に置く。この実施形態では、上パドル２５２は完全移送作業中、ホーム位置にとどまっているのがよい。
【００７４】
さらに、本発明によるロボットは、ウェーハソーター以外のツールに使用されてもよい。例えば、ロボット１００はウェーハに集積回路を形成するための加工ツール内、或いは加工ツールの正面に取り付けられるのがよい。この実施形態では、ロボット１００は、加工ツールに装入されたカセットと、加工中ウェーハを支持するための、加工ツール内のチャックとの間でウェーハを１度に１組移送するのがよい。
【００７５】
上述のように、上パドルと下パドルとの間の間隔は、好ましくは、加工物をカセットから獲得し、ほぼ同時にカセットに逆移送するように、加工物カセット内の加工物間のピッチと等しい。しかしながら、変形実施形態では、エンドエフェクター１０８の上パドル２５０と下パドル２５２との間の間隔は、カセット内の棚同士のピッチよりもわずかに小さくてもよいことが理解される。この実施形態によって、加工物を加工物カセットから獲得し、及び又は加工物を異なるときに加工物カセットに逆移送する。この実施形態では、加工物獲得中、エンドエフェクターは、まず時間ｔ1で上方に移動し加工物４００ａを下パドル２５０で獲得し、その後時間ｔ2で上パドル２５２が第２加工物４００ｂを獲得する。
【００７６】
同様に、この実施形態によって加工物を元に戻しているとき、エンドエフェクターは下方に移動し、時間ｔ1で加工物４００ｂを上パドル２５２から預かり、その後時間ｔ2で加工物４００ａを下パドル２５０から預かる。１度に２つの加工物をエンドエフェクターとカセットとの間で移送させる以外に、この実施形態により、２つの加工物をエンドエフェクターから２つの別々のカセットに、或いは２つの別々のカセットからエンドエフェクターに移送することが可能である。好ましい実施形態では、カセット内の加工物は、例えば当該技術で知られているようなロードポートアセンブリーによってマップされ、エンドエフェクター１０８及び又はそれで支持された加工物は、カセットの加工物とエンドエフェクター１０８又はそれで支持された加工物との間の偶発的な接触を回避する。
【００７７】
本発明のさらなる変形実施形態では、エンドエフェクター１０８は在来の加工物取扱いロボットによって行われるように、単一の加工物をカセットから取り出し、加工物をアライナ、他のカセット、又は他の指定部に移送するように使用されるのがよい。本実施形態では、上パドル２５２は、ロボット１００が加工物の所望の搬送を行うために運動範囲を超えて回転するときに、上パドル２５２がじゃまにならず、ぶつからない待機位置まで回転されるのがよい。例えば、半導体ウェーハカセットは一般的に２５個のウェーハを含む。最初の２４個が１グループ２つからなる１２個のグループにして加工された後、２５個目の最後のウェーハは、パドル２５２が待機位置まで回転した状態で、単一のパドル２５０によってアクセスされるのがよい。この待機位置は、変形実施形態では、ロボット１００が使用される装置の特定の形態に応じて変わり、そして、その待機位置は、ロボットを装置内に形成する際に技術者によって経験的に決定されるのがよい。本発明のこの特徴は、本発明が複式パドルエンドエフェクターとして作動するばかりでなく、本発明が作動するのに、製造業者の特定の要求に応じて複式パドルか単一のパドルのいずれかのエンドエフェクターにも順応できるという重要な利点を提供している。
【００７８】
これまで説明した実施形態では、エンドエフェクター１０８は互いに扇形に広がることのできる一組のパドルを含む。しかしながら、さらなる変形実施形態では、エンドエフェクター１０８が３つのパドルを含んでもよいことが考えられる。
【００７９】
このような実施形態では、上述したパドル２５０のような、エンドエフェクターの定置パドルと、上述したパドル２５２のような、第１パドルに関して第１方向に扇形に広がることのできる１つのパドルと、第１パドルに関して第１方向と反対方向の第２方向に扇形に広がることのできる第３パドルと、がある。第３パドルは上述した上下パドル２５０，２５２と同一であるのがよい。第２の独立ドライブシステムは、パドル２５２を回転させるための上述したドライブシステム２８４以外に第３パドルを回転させるようにするのがよい。上述した２つのパドルの実施形態では、ドライブ２８４はパドル２５２の回転軸線と同軸である。３つのパドルの実施形態では、２つの独立のドライブを回転軸線が同軸となるように上下に取り付けてもよいし、ドライブを並べて取り付けて、ドライブからの出力トルクをギヤーやベルト機構のようなトルク伝達装置によって個々のパドルに伝達させてもよい。各パドルは、互いに所望の間隔を備えた３つのパドルのブレードを位置決めするための上述したようなブラケットを含むのがよい。好ましい実施形態ではこの間隔はウェーハカセットのウェーハ間のピッチ、或いはウェーハピッチよりもわずかに小さいピッチに等しいのがよい。３つのパドルを含む実施形態は、カセット間、或いはカセットと３つのアライナ３５２のような３つの別々の作業位置との間で一度に３個の加工物を移送するように作動するのがよい。
【００８０】
この実施形態では、１つ又は２つのいずれかのパドルが所定の移送作業中、上述したような待機位置に移動されるのがよいことが考えられる。本発明のさらなる変形実施形態では、エンドエフェクター１０８は、それぞれがエンドエフェクターに回転可能に取り付けられている２つのパドルを含む。このような実施形態では、２つの独立したドライブを、３つのパドルを含む実施形態の上述したようなエンドエフェクター１０８に取り付けるのがよい。変形例として、それぞれのパドルを独立に回転させるために単一のモータを使用してもよい。この実施形態は、例えば図１３及び図１４に示される。図１３及び図１４に示す実施形態によれば、パドル３７０，３７２は、各パドルの近位端（すなわち、加工物を支持する端部と反対側のパドルの端部）の付近にそれぞれ形成された弓形のスロット３７４，３７６を含むのがよい。スロット３７４，３７６は、好ましくは、回転軸線から共通な半径ｒに沿って設けられ、そして、スロット３７４，３７６は、スロット３７４の端部３８０に、又スロット３７６の端部３８２に位置するわずかな重なり部分３７８でのみパドルを整合させたとき、遠近法で上から重なり合うように互いに曲げられている。
【００８１】
図１３及び図１４に示す実施形態は、上述したドライブアセンブリー２８４のようなドライブアセンブリーの出力スプラインに取り付けられたカム３８４をさらに含む。カムはドライブアセンブリー２８４及びカム３８４の回転軸線から半径ｒのところに設けられた偏心ピン３８６を含む。偏心ピン３８６は下方に延び、パドルが互いに整合するときに各スロット３７４，３７６及び重複部分３７８に嵌まる。
【００８２】
電流が第１方向のドライブアセンブリーのモータに流れるとき、出力スプラインはカム３８４を第１方向、例えば右回りに回転させる。カム３８４の右回転時に、偏心ピンはスロット３７４の端部３８０に係合してパドル３７０を右回りに駆動する。しかしながら、カムの右回りの回転により偏心ピンがスロット３７６内で単に自由に動き、パドル３７２は待機位置に留まる。一方、電流が第１方向と反対の第２方向にドライブアセンブリーのモータに流れるとき、出力スプラインはカム３８４を第２方向、例えば、上の例で左回りに回転させる。カム３８４の左回転時に、偏心ピンはスロット３７６の端部３８２に係合してパドル３７２を左回りに駆動する。しかしながら、カムの左回転により偏心ピンをスロット３７４内で単に自由に動かし、パドル３７０は待機位置に留まる。両方のパドルは、カム３８４によって作動されないとき待機位置に留まるようにそれぞれのばね（図示せず）によって付勢されるのがよい。さらに、パドルがばねの付勢力により待機位置を通過して移動するのを防ぐためにそれぞれのパドルに係合する停止体が設けられている。
【００８３】
さらに、この実施形態により、どちらかのパドルは、一方のパドルが加工物にアクセスするように使用されている間、待機位置に移動されてもよいという点で、本発明によって行われる自由度が増す。かくして、下パドルの加工物にアクセスしたいが、上パドルを加工物カセットの中に挿入する場所がない場合、上パドルを待機位置まで回転させるのがよい。同様に、上パドルの加工物にアクセスしたいが、下パドルを加工物カセットの中に挿入する場所がない場合、下パドルを待機位置まで回転させるのがよい。
【００８４】
さらに、多数の加工物を支持するための多数の叉を有するエンドエフェクターを提供することが知られている。このようなエンドエフェクターは、特許権がＰＲＩオートメーション株式会社に譲渡され、この特許がそっくりそのまま援用された「直線ラインウェーハ移送装置」と題する米国特許第５，６４７，７１８号に開示されている。本発明のさらなる変形実施形態では、２つのパドル形態や３つのパドル形態のいずれのパドルも、加工物を支持することができる複数の叉を含む。各パドルの叉及び異なるパドルの隣接した叉は、好ましくはそれぞれが互いに同じ量だけ間隔を隔てている。この間隔は、好ましくは、加工物カセット内の加工物のピッチに等しいか、又は加工物のピッチよりもわずかに小さい。
【００８５】
この実施形態によれば、エンドエフェクター１０８は複数の加工物をカセット間で一度に移送するように作動するのがよい。組み合されたパドルの叉の数は、カセット内の加工物スロットの数、例えば２５個がよく、エンドエフェクターは１つのカセットのすべての中身を（受け入れ用のカセットが、加工物を受け入れる位置で加工物がないようにするために、適当なマッピング作業が行われる）他のカセットに移送できる。変形例として、複数の加工物を上述したようなカセットから移送してもよく、次いでパドルは、複数の加工物のサブグループを２つ又は３つの別々のカセット又は作業位置同士の間で移送するように扇形に広がる。（２つ又は３つのパドル形態）のうちの１つのパドル又は（３つのパドル形態）のうちの２つのパドルを、所定の移送作業中、上述したような待機位置に移動するのがよいことが理解される。
【００８６】
本発明をここに詳細に説明してきたけれども、本発明はここに開示した実施形態に限定されないことを理解すべきである。種々の変更、代用、及び修正が、添付した特許請求の範囲によって記載され、且つ定められたような発明の精神又は範囲から逸脱することなく当業者によってなされる。
【符号の説明】
【００８７】
１００  ロボット
１０２  ベース
１０４  近位リンク
１０６  遠位リンク
１０８  エンドエフェクター
２５０  下パドル
２５２  上パドル
【図１】
2018029213.tif 000003
【図２】
2018029213.tif 000004
【図３】
2018029213.tif 000005
【図４】
2018029213.tif 000006
【図５】
2018029213.tif 000007
【図６】
2018029213.tif 000008
【図７】
2018029213.tif 000009
【図８】
2018029213.tif 000010
【図９】
2018029213.tif 000011
【図１０】
2018029213.tif 000012
【図１１】
2018029213.tif 000013
【図１２】
2018029213.tif 000014
【図１３】
2018029213.tif 000015
【図１４】
2018029213.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成29年12月22日(2017.12.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工物トランスファロボット用エンドエフェクターであって、
ロボットは、加工物を第１の支持面の組と第２の支持面の組との間で移送することができ、
エンドエフェクターは、第１加工物を第１の支持面の組のうちの１つの支持面と第２の支持面の組のうちの１つの支持面との間で移送するための第１加工物支持パドルと、第２加工物を第１の支持面の組のうちの１つの支持面と第２の支持面の組のうちの１つの支持面との間で移送するための第２加工物支持パドルと、を有し、前記第２加工物支持パドルは、前記第１加工物支持パドルに対して移動可能であり、
前記第１加工物支持パドル及び前記第２加工物支持パドルは、第１加工物及び第２加工物を前記第１の支持面の組からほぼ同時に移送可能であり、
前記第１加工物支持パドル及び前記第２加工物支持パドルは、共通の回転軸線を有し、
前記第１加工物支持パドルは、長手方向軸線を有し、前記エンドエフェクターに固定して取り付けられ、前記第２加工物支持パドルは、回転可能であり、
前記第１加工物支持パドルは、下の方のパドルであり、前記第２加工物支持パドルは、上の方のパドルであり、前記第１加工物支持パドルは、ホームポジションのところで固定式に取付けられたままであり、前記第２加工物支持パドルが前記第１加工物支持パドルの上に配置されるとき、前記第２加工物支持パドルはホームポジションにあり、前記第２加工物支持パドルは、共通の回転軸線を中心に回転して、ホームポジションから離れるように広がり、広がった状態の前記第１加工物支持パドル及び前記第２加工物支持パドルによって支持された第１加工物及び第２加工物がそれぞれ、前記第２の支持面の組のうちの１つの支持面と他の支持面に前記長手方向軸線とほぼ平行に同時に搬送され、搬送された第１加工物の中心に位置する前記１つの支持面の中心と搬送された第２加工物の中心に位置する前記他の支持面の中心を結ぶ線は、前記長手方向軸線に対して傾斜している、加工物トランスファロボット用エンドエフェクター。
【請求項２】
前記第１加工物支持パドル及び第２加工物支持パドルのうちの少なくとも１つに関して回転可能な、前記エンドエフェクターに取り付けられた第３加工物支持パドルをさらに有する、請求項１に記載の加工物トランスファロボット用エンドエフェクター。
【請求項３】
前記第１加工物パドルは、ベースを含み、前記ベースはカバープレートを含み、前記第２加工物支持パドルは前記カバープレートに回転可能に取り付けられている、請求項１に記載の加工物トランスファロボット用エンドエフェクター。
【請求項４】
前記カバープレートを前記ベースに固定するための締結具をさらに有し、該締結具は前記カバープレート及び前記第２加工物支持パドルの前記ベース及び前記第１加工物支持パドルに関する平面度を調節することができる、請求項３に記載の加工物トランスファロボット用エンドエフェクター。
【請求項５】
前記第２加工物支持パドルが前記第１加工物支持パドルの真上に整列したときを検出する、前記ベースに関して固定して取り付けられた検出用センサーをさらに有する、請求項１に記載の加工物トランスファロボット用エンドエフェクター。
【請求項６】
前記第１加工物の搬送中、第１加工物を前記第１加工物支持パドルに固定するために、前記第１加工物支持パドルの表面に低圧力を連通させる、請求項１に記載の加工物トランスファロボット用エンドエフェクター。
【請求項７】
前記第２加工物の搬送中、第２加工物を前記第２加工物支持パドルに固定するために、前記第２加工物支持パドルの表面に低圧力を連通させる、請求項６に記載の加工物トランスファロボット用エンドエフェクター。
【請求項８】
更に、ドライブアセンブリーを有し、前記ドライブアセンブリーは前記第２加工物支持パドルを回転させることができる、請求項１に記載の加工物トランスファロボット用エンドエフェクター。