(57)【要約】　　　（修正有）【課題】作業半径を縮小させるとともに作業効率を高めるように、水平軸アーム及びハンドの構造を改善した基板搬送ロボットを提供する。【解決手段】高さ調節のための第１垂直軸アーム２０６、第２垂直軸アーム２１０と、対象物を保持するためのハンド２１４，２１８が直線移動するように取り付けられた水平軸アーム２１２とを含む。水平軸アーム２１２はヘッド２２２に固着され、このヘッド２２２は第２垂直軸アーム２１０の先端に回転可能に取り付けられることにより、水平軸アーム２１２の垂直及び水平状態への転換を可能にする。また、二つのハンド２１４，２１８を備え、この二つのハンドが水平軸アーム２１２に平行に形成された二つのガイドレール２１６，２２０に沿って平行に移動する。【選択図】　図２Ａ
2004106167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板搬送ロボットにおいて、
前記基板搬送ロボットの高さを調節するための少なくとも一つの垂直軸アームと、
対象物を保持するための少なくとも一つのハンドが直線移動するように配設された水平軸アームと、
前記水平軸アームを垂直状態と水平状態間で移動させるため、前記水平軸アームに固着され、前記垂直軸アームの上端に回転可能に連結されるヘッドと
を含むことを特徴とする基板搬送ロボット。
【請求項２】
前記ヘッドは前記垂直軸アームとは独立して回転されることを特徴とする請求項１に記載の基板搬送ロボット。
【請求項３】
前記ハンドは平らな対象物を保持するための構造を有することを特徴とする請求項１に記載の基板搬送ロボット。
【請求項４】
基板搬送ロボットにおいて、
前記基板搬送ロボットの高さを調節するための少なくとも一つの垂直軸アームと、
対象物を保持するための第１及び第２ハンドが互いに平行に直線移動するように配設された水平軸アームと、
前記水平軸アームを垂直状態と水平状態間で移動させるため、前記水平軸アームに固着され、前記垂直軸アームの上端に回転可能に連結されるヘッドと
を含むことを特徴とする基板搬送ロボット。
【請求項５】
前記水平軸アームには第１及び第２ガイドレールが平行に設けられ、前記第１及び第２ハンドはそれぞれ前記第１及び第２ガイドレールに沿って平行に移動することを特徴とする請求項４に記載の基板搬送ロボット。
【請求項６】
前記第１及び第２ハンドは、前記第１及び第２ハンドがそれぞれ前記第１及び第２ガイドレールに沿って平行に移動するとき、前記第２ハンドが前記第１ハンドを容易に通過するように構成されることを特徴とする請求項５に記載の基板搬送ロボット。
【請求項７】
基板搬送ロボットにおいて、
前記基板搬送ロボットの高さを調節するための少なくとも一つの垂直軸アームと、
第１及び第２ガイドレールを備え、第１及び第２ハンドが前記第１及び第２ガイドレールに沿って平行に直線移動するように配設された水平軸アームと、
前記水平軸アームを垂直状態と水平状態間で移動させるため、前記水平軸アームに固着され、前記垂直軸アームの回転とは独立して回転するように前記垂直軸アームの上端に連結されるヘッドと
を含むことを特徴とする基板搬送ロボット。
【請求項８】
前記第１及び第２ハンドは、前記第１及び第２ハンドがそれぞれ前記第１及び第２ガイドレールに沿って平行に移動するとき、前記第２ハンドが前記第１ハンドを容易に通過するように構成されることを特徴とする請求項７に記載の基板搬送ロボット。
【請求項９】
基板搬送ロボットにおいて、
第１基板を搬送容器から引き出して生産ラインに投入するように配設された第１ロボットハンドと、
前記生産ライン内の前記第１基板上での生産工程中に前記搬送容器から第２基板を引き出し、前記第１ロボットハンドにより前記生産ラインから前記第１基板を引き出すとき、前記第２基板を前記生産ラインに投入する第２ロボットハンドと
を含むことを特徴とする基板搬送ロボット。
【請求項１０】
前記基板搬送ロボットは、
前記基板搬送ロボットの高さを調節するための少なくとも一つの垂直軸アームと、
対象物を保持するための第１及び第２ロボットハンドが互いに平行に直線移動するように配設された水平軸アームと、
前記水平軸アームを垂直状態と水平状態間で移動させるため、前記水平軸アームに固着され、前記垂直軸アームの上端に回転可能に連結されるヘッドと
を含むことを特徴とする請求項９に記載の基板搬送ロボット。
【請求項１１】
前記水平軸アームには第１及び第２ガイドレールが平行に設けられ、前記第１及び第２ロボットハンドはそれぞれ前記第１及び第２ガイドレールに沿って平行に移動することを特徴とする請求項１０に記載の基板搬送ロボット。
【請求項１２】
前記第１及び第２ロボットハンドは、前記第１及び第２ハンドがそれぞれ前記第１及び第２ガイドレールに沿って平行に移動するとき、前記第２ロボットが前記第１ロボットハンドを容易に通過するように構成されることを特徴とする請求項１１に記載の基板搬送ロボット。
【請求項１３】
ロボットの製造方法において、
生産ライン上の第１基板上での生産工程中に第２ロボットハンドを用いて第２基板を搬送容器から引き出す段階と、
第１ロボットハンドにより前記生産ラインから前記第１基板を引き出すとき、前記第２ロボットハンドにより前記第２基板を前記生産ラインに投入して、生産ラインの遅滞を最小にする段階と
を含むことを特徴とするロボットの製造方法。
【請求項１４】
前記ロボットの製造方法は、
少なくとも一つの垂直軸アームを用いて前記第１及び第２ロボットハンドの高さを調節する段階と、
水平軸アームを用いて、前記第１及び第２ロボットハンドが平行に直線移動して対象物を保持するようにする段階と、
前記水平軸アームを垂直状態と水平状態間で移動させるため、ヘッドを前記水平軸アームに固定的に連結するとともに前記垂直軸アームの上端に回転可能に連結する段階と
をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載のロボットの製造方法。
【請求項１５】
前記ロボットの製造方法は、前記水平軸に互いに平行に設けられた第１及び第２ガイドレールを用いて、前記第１及び第２ロボットハンドが前記第１及び第２ガイドレールに沿って平行に移動するようにする段階をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載のロボットの製造方法。
【請求項１６】
前記ロボットの製造方法は、前記第１及び第２ロボットハンドがそれぞれ前記第１及び第２ガイドレールに沿って平行に移動するとき、前記第２ロボットハンドが前記第１ロボットハンドを通過するようにする段階をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載のロボットの製造方法。
【請求項１７】
基板搬送ロボットにおいて、
第１ロボットハンドと、第２ロボットハンドとを含み、
前記第１及び第２ロボットハンドがそれぞれ第１及び第２ガイドレールに沿って平行に移動するとき、前記第１ロボットハンドを容易に通過するように構成されたことを特徴とする基板搬送ロボット。
【請求項１８】
前記基板搬送ロボットは、前記基板搬送ロボットの高さを調節するための少なくとも一つの垂直軸アームと、少なくとも一つのハンドが直線移動して対象物を保持するように配設された水平軸アームとをさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の基板搬送ロボット。
【請求項１９】
前記基板搬送ロボットは、前記水平軸アームを垂直状態と水平状態間で移動させるため、前記垂直軸アームの上端に回転可能に連結されたヘッドをさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の基板搬送ロボット。
【請求項２０】
前記第１及び第２ガイドレールはそれぞれ前記水平軸アームに平行に形成されることを特徴とする請求項１８に記載の基板搬送ロボット。
【請求項２１】
前記第１及び第２ロボットハンドはそれぞれ水平状態と垂直状態にあることを特徴とする請求項１７に記載の基板搬送ロボット。
【請求項２２】
前記基板搬送ロボットは、前記第１及び第２ロボットハンドに取り付けられるとともに少なくとも一つのハンドが直線移動して対象物を保持するように配設された水平軸アームに独立的に回転可能に設けられたヘッドをさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の基板搬送ロボット。
【請求項２３】
前記基板搬送ロボットは、第１垂直軸アームの一端をベースに連結する第１減速機と、第２垂直軸アームの一端を前記第１垂直軸アームの他端に連結する第２減速機と、前記第１減速機と前記第２減速機を連結するベルトとをさらに含み、前記ヘッドは前記第２垂直軸アームの他端に取り付けられ、前記第１及び第２減速機の速度比により前記水平軸アームの方向が決定されることを特徴とする請求項１９に記載の基板搬送ロボット。
【請求項２４】
前記基板搬送ロボットは、前記ベース、前記第１及び第２垂直軸アームにそれぞれ形成された配線用孔をさらに含み、前記水平軸アームと配線は前記配線用孔を通して挿入されることを特徴とする請求項２３に記載の基板搬送ロボット。
【請求項２５】
前記基板搬送ロボットは、前記第１及び第２ロボットハンドを水平状態から垂直状態に移動させるためのヘッドを回転させるため、前記ヘッド内に装着された第１モータをさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の基板搬送ロボット。
【請求項２６】
前記基板搬送ロボットは、前記水平軸アームを水平面上で回転させるため、前記ヘッド内に装着された第２モータをさらに含むことを特徴とする請求項２５に記載の基板搬送ロボット。
【請求項２７】
１製造工程サイクルのうち、二つの基板を第１ロボットハンドと第２ロボットハンドにそれぞれ搬送する方法において、
前記第１ロボットハンドを第１ガイドレール及び補助的な第２ガイドレールに沿って前記第２ロボットハンドに対して干渉なしに平行に直線往復移動させることからなることを特徴とする基板搬送方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はロボットに係り、より詳細には、半導体ウェーハ、ＬＣＤ基板などを搬送する基板搬送ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロボットは多くの産業分野で多様な目的で用いられている。例えば半導体製造分野で基板を搬送するためにロボットが用いられる。基板とは、半導体ウェーハ、液晶ディスプレイパネル、ディスクドライブの単位ディスクなどを称するものである。かかる基板は、一般にカセットと呼ばれる搬送容器に積載されたままで生産ラインの各作業領域に配送される。生産ラインの一部単位工程において、カセットに積載された基板を取り出して当該工程の処理過程を経た後、再びカセットに積載するために基板搬送ロボットが用いられる。
【０００３】
図１Ａは従来の基板搬送ロボットを示す斜視図である。同図に示すように、垂直軸ベース１２４には、垂直運動のための二つの垂直軸アーム１０２、１０４がそれぞれの回転軸を中心に回転可能に連結される。第１垂直軸アーム１０２は回転軸１５２を中心に回転可能に垂直軸ベース１２４に連結され、前記第１垂直軸アーム１０２の先端には、回転軸１５４を中心に回転可能に第２垂直軸アーム１０４が連結される。この第２垂直軸アーム１０４は回転軸１５６を中心に回転可能に水平軸ベース１６６に連結される。第１垂直軸アーム１０２はモータ１１０を動力源として回転する。
【０００４】
第２垂直軸アーム１０４の先端には、第１水平軸アーム１０６が回転軸１５８を中心に回転可能に連結される水平軸ベース１６６が連結され、第１水平軸アーム１０６の先端には第２水平軸アーム１０８が連結される。第１水平軸アーム１０６はモータ１１２を動力源として回転する。第２水平軸アーム１０８の先端には、モータ１１４を動力源として回転軸１６２を中心に回転可能にエンドエフェクタ（Ｅｎｄ　Ｅｆｆｅｃｔｏｒ）１２２が連結される。このエンドエフェクタ１２２には、基板１２０を取り付けるためのハンド１１８が回転軸１６４を中心に回転可能に連結される。ハンド１１８は回転軸１６４を中心に回転するので、基板を水平状態と垂直状態で取り付けることができる。
【０００５】
図１Ｂは図１Ａの基板搬送ロボットの水平軸アーム１０６、１０８を最大に折り畳んだ状態を示すものである。同図に示すように、水平軸アーム１０６、１０８を最大に折り畳んでも、ハンド１１８が垂直軸ベース１２４の中心にそれ以上接近できないようにする不感帯が存在する。この不感帯のため、基板搬送ロボットの作業半径が増加するしかない。
【０００６】
従来の基板搬送ロボットはただ一つのハンドのみを備えているため、作業効率の面で次のような限界を持っている。一つの基板が生産ラインに投入し、工程を進行させ、工程の完了した基板を再びカセットに搬送して積載するまでの過程を１周期とすると、従来の基板搬送ロボットは、一枚の基板に対する一周期の動作が完了するまで他の作業（例えば、新基板の搬送）が行えないので、作業効率があまり高くない。すなわち、生産ラインに投入した基板に対する工程が完了するまで生産ラインの前で待機しなければならないので、作業効率が低下するしかない。
【０００７】
作業効率を向上させるため、図１Ａに示す構造の基板搬送ロボットにおいて、二つのハンドを用いることが思われる。しかし、この場合、水平軸アームセットをもう一つ付設しなければならず、それぞれの水平軸アームの作業領域をはっきり分割して、二つの水平軸アームの動作に干渉が発生しないようにしなければならないので、作業効率はあまり改善されないながらも制御系統がさらに複雑になるため、問題解決のための代案となれない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明は、作業半径を縮小させるとともに作業効率を高めるように、水平軸アーム及びハンドの構造を改善した基板搬送ロボットを提供することにその目的がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記のような目的を達成するため、本発明は、前記基板搬送ロボットの高さを調節するための少なくとも一つの垂直軸アームと、対象物を保持するための少なくとも一つのハンドが直線移動するように配設された水平軸アームと、前記水平軸アームを垂直状態と水平状態間で移動させるため、前記水平軸アームに固着され、前記垂直軸アームの上端に回転可能に連結されるヘッドとを含む基板搬送ロボットを提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による基板搬送ロボットの好ましい実施形態を図２Ａないし図４に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
図２Ａは本発明による基板搬送ロボットの斜視図であって、二つのハンド２１４、２１８が水平状態にある場合を示すものである。同図に示すように、本発明による基板搬送ロボット２００は、生産ライン（工程チャンバー、炉など）２２４とカセット２２６間で基板２２８を搬送する。
【００１２】
本発明による基板搬送ロボット２００のベース２０４はトラック２０２に沿って直線運動可能に取り付けられ、Ｘ−Ｙ平面上で３６０°回転可能である。トラック２０２の長さは必要に応じて延長可能なものである。かかるベース２０４には第１垂直軸アーム２０６と第２垂直軸アーム２１０が順次取り付けられる。第１垂直軸アーム２０６はモータ２０８を動力源としてＹ−Ｙ平面に対して垂直方向に回転し、第２垂直軸アーム２１０は第１垂直軸アーム２０６の運動に連動してＹ−Ｙ平面に対して垂直方向に、第１垂直軸アーム２０６とは反対方向に回転する。
【００１３】
第２垂直軸アーム２１０の先端には、本発明によるヘッド２２２が第２垂直軸アーム２１０の先端内部に設けられたモータ（図３Ａの２２２ａ参照）を動力源として垂直方向に回転可能に取り付けられる。第２垂直軸アーム２１０が第１垂直軸アーム２０６に従属することは異なり、ヘッド２２２は第１垂直軸アーム２０６と第２垂直軸アーム２１０に対して独立した回転量を有する。
【００１４】
ヘッド２２２の上部には水平軸アーム２１２が設けられる。この水平軸アーム２１２の長手方向は垂直軸アーム２０６、２１０の回転方向と直交する。水平軸アーム２１２の上部には、長手方向に二つのガイドレール２１６、２２０が設けられ、この前記ガイドレール２１６、２２０に沿って、二重構造を有する二つのハンド２１４、２１８がそれぞれ水平軸アーム２１２の長手方向に直線往復移動可能に設けられる。ハンド２１４、２１８は基板２２８を保持するためのものである。第１ハンド２１４は、第２ハンド２１８が通過できるように、中央部が穿孔された四角形構造を有し、この四角形構造の下部は、第２ハンド２１８の支持部材２１８ａが通過できるように、一部が切欠された構造である。水平軸アーム２１２の内部には、第１及び第２ハンド２１４、２１８の往復移動を可能にする構造が設けられる。この構造により、第１及び第２ハンド２１４、２１８は水平軸アーム２１２の長手方向に相互間の干渉なしに自由に直線状に往復移動できる。
【００１５】
このような二つのハンド２１４、２１８を用いると、一周期の動作サイクルのうち、二つの基板を搬送することができる。これについてより具体的に説明すると次のようである。
（１）第１ハンド２１４を用いて、カセット２２６から工程に投入すべき第１基板を引き出す。
（２）ベース２０４を１８０°回転させることで、ハンド２１４、２１８が生産ライン２２４側に向かうようにする。
（３）第１ハンド２１４に保持された第１基板を生産ライン２２４に投入する。
（４）生産ライン２２４の工程が第１基板上で進行されている間、第１ハンド２１４を用いて、生産ラインに投入すべき第２基板をカセット２２６から引き出す。
（５）第１基板の工程が完了すると、第２ハンド２１８を用いて工程完了した第１基板を生産ライン２２４から引き出し、第１ハンド２１４に保持された第２基板を生産ライン２２４に投入する。
（６）第２ハンド２１８に保持された工程済みの第１基板をカセット２２６に搬送して積載する。
（７）前記（１）〜（６）の過程を繰り返す。
【００１６】
前記（１）〜（７）の過程から分るように、本発明による基板搬送ロボットは、一つの基板に対する工程が進行している間、他の基板をカセット２２６から引き出して生産ライン２２４に待機させることができる。したがって、生産ライン２２４に投入された基板の工程が完了し次第、工程済みの基板を引き出した後、新たな基板を生産ライン２２４に投入することができ、生産ライン２２４に投入した基板に対する工程が進行している間、工程済みの基板のカセット２２６に積載し次第、新たな基板をカセット２２６から引き出して生産ライン２２４に待機させることができる。このような高い作業効率は、本発明による基板搬送ロボットが二つのハンド２１４、２１８を用いて作業することに起因する。
【００１７】
図２Ｂは本発明による基板搬送ロボットのハンド２１４、２１８が垂直状態にあるものを示す斜視図である。同図に示すように、ヘッド２２２が第１垂直軸アーム２０６及び第２垂直軸アーム２１０に対して独立的に回転するため、ハンド２１４、２１８を垂直状態に転換することができるので、基板を垂直状態で引き出すか又は積載する場合に容易に作業が行える。
【００１８】
図３Ａ及び図３Ｂは図２Ａに示す本発明による基板搬送ロボットの垂直軸アーム２０６、２１０の内部構造を示す図である。まず、図３Ａは垂直軸アーム２０６、２１０の回転関係を説明するものである。同図に示すように、第１垂直軸アーム２０６がモータ（図２Ａの２０８参照）により回転すると、その回転力がベルト２０６ａを介して伝達されて第２垂直軸アーム２１０を回転させる。この際、二つの減速機２０６ｂ、２０６ｃの速度比は１：２であるので、ヘッド２２２が常に同一位置で垂直移動できる。したがって、水平軸アーム２１２が水平状態を維持するためには、減速機２０６ｂ、２０６ｃとモータ２２２ａの速度比が１：２：１でないければならない。しかし、ヘッド２２２がモータ２２２ａにより独立的に回転するため、前記速度比から外れた回転が可能であり、よってハンド２１４、２１８を垂直状態に転換させることができる。ハンド２１４、２１８が垂直状態に転換させると、基板を垂直状態で引き出すか又は積載することができる。
【００１９】
図３Ｂは本発明による基板搬送ロボットの垂直軸アーム２０６、２１０の内部配線構造を示すものである。同図に示すように、ベース２０４、垂直軸アーム２０６、２１０、及び水平軸アーム２１２の内部には、配線３０２が通過できるように、配線用孔３０４ａ、３０４ｂが設けられているので、この配線用孔３０４ａ、３０４ｂを通して制御用ケーブルと電力ケーブルなどを各アーム２０６、２１０、２１２の内部に取り付けることができる。
【００２０】
図４は本発明による基板搬送ロボットの他の実施形態を示すもので、ヘッド４０２の内部に、ヘッド４０２を回転させるためのモータ４０４と、水平軸アーム４０８を回転させるためのモータ４０６とが設けられたものを示す。モータ４０４はヘッド４０２を回転させて、ハンド４１２、４１４が垂直状態に転換できるようにする。モータ４０６は水平軸アーム４０８が水平面上で回転できるようにする。図４の実施形態において、モータ４０６は水平軸アーム４０８のみを回転させるため、ベース４１０の回転により本発明による基板搬送ロボットの全体を回転させる場合に比べて低出力のモータの使用が可能なので、生産原価を節減することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による基板搬送ロボットは、水平軸アーム及びハンドの構造を改善することにより、作業半径を縮小させ作業効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】従来の基板搬送ロボットの斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａの基板搬送ロボットの水平軸アームを最大に折り畳んだ状態を示す図である。
【図２Ａ】本発明による基板搬送ロボットの斜視図である。
【図２Ｂ】両ハンドが垂直状態にある図２Ａの基板搬送ロボットを示す図である。
【図３Ａ】図２Ａの基板搬送ロボットの垂直軸アームの回転関係を示す図である。
【図３Ｂ】図２Ａの基板搬送ロボットの垂直軸アームの内部構造を示す図である。
【図４】本発明の他の実施形態による基板搬送ロボットを示す図である。
【符号の説明】
２００　基板搬送ロボット
２０２　トラック
２０４　ベース
２０６　第１垂直軸アーム
２０８　モータ
２１０　第２垂直軸アーム
２１２　水平軸アーム
２１４、２１８　ハンド
２１６、２２０　ガイドレール
２２２　ヘッド
２２４　生産ライン
２２６　カセット
２２８　基板
【図１Ａ】
2004106167.tif 000003
【図１Ｂ】
2004106167.tif 000004
【図２Ａ】
2004106167.tif 000005
【図２Ｂ】
2004106167.tif 000006
【図３Ａ】
2004106167.tif 000007
【図３Ｂ】
2004106167.tif 000008
【図４】
2004106167.tif 000009