特許 6774276 基板移載装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6774276

(24)【登録日】2020年10月6日

(45)【発行日】2020年10月21日

(54)【発明の名称】基板移載装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/677 20060101AFI20201012BHJP

   B65G 49/07 20060101ALI20201012BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/68 A

   B65G49/07 D

【請求項の数】6

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2016-178945(P2016-178945)

(22)【出願日】2016年9月13日

(65)【公開番号】特開2018-46115(P2018-46115A)

(43)【公開日】2018年3月22日

【審査請求日】2019年8月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】橋本 康彦

(72)【発明者】

【氏名】吉田 哲也

【審査官】 鈴木 孝章

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１６−５０５２１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００２−５１８８３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−１２９６４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２２９４６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６７７

Ｂ６５Ｇ ４９／０７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を収容した基板キャリアと半導体のプロセス処理装置の間、又は、前記基板キャリア同士の間で、前記基板を移載する基板移載装置であって、
内部に搬送室が形成された筐体と、前記筐体の壁に設けられた複数のロードポートと、前記搬送室に設置されて、前記基板の移載作業を行う基板搬送ロボットとを、備え、
前記基板搬送ロボットは、基台と、基端部が前記基台に回転可能に連結されたロボットアームと、前記ロボットアームの先端部に連結された基板搬送ハンドとを有し、
前記基板搬送ハンドは、前記ロボットアームと連結される基部と、前記基部と結合され、基板を保持する基板保持部とを有し、前記基板保持部に保持される前記基板を垂直に貫く方向である基板垂線方向から見て、前記基部と前記基板保持部との結合部又はその近傍において折れ曲がって、前記基部及び前記基板保持部が全体としてＶ字形状を呈し、
前記複数のロードポートは前記筐体の壁に沿って所定方向に並んでロードポート列を成しており、前記ロボットアームの基端部が前記ロードポート列の前記所定方向の中央から前記所定方向の一方に偏ったところに位置する、
基板移載装置。

【請求項2】

前記基部の基端部及び先端部を通る直線が第１の中心線と規定され、前記基板保持部の基端部及び前記基板保持部に保持される前記基板の中心点を通る直線が第２の中心線と規定されたときに、前記基板垂線方向から見て、前記第１の中心線と前記第２の中心線とが交差している、
請求項１に記載の基板移載装置。

【請求項3】

前記基板垂線方向から見て、前記第１の中心線と前記第２の中心線の成す角度が、９０°より大きく１８０°より小さい、
請求項２に記載の基板移載装置。

【請求項4】

基板を収容した基板キャリアと半導体のプロセス処理装置の間、又は、前記基板キャリア同士の間で、前記基板を移載する基板移載装置であって、
内部に搬送室が形成された筐体と、前記筐体の壁に設けられた複数のロードポートと、前記搬送室に設置されて、前記基板の移載作業を行う基板搬送ロボットとを、備え、
前記基板搬送ロボットは、基台と、基端部が前記基台に回転可能に連結されたロボットアームと、前記ロボットアームの先端部に連結された基板搬送ハンドとを有し、
前記基板搬送ハンドは、前記ロボットアームの手先部に規定された関節軸線を中心として回転可能に前記ロボットアームと連結される基部と、前記基部と結合され、基板を保持する基板保持部とを有し、
前記基板保持部に保持される前記基板を垂直に貫く方向である基板垂線方向から見て、前記基板の中心点よりも前記基部側において前記基板の周縁と前記基板保持部の周縁とが重なる点の中点が中間点と規定され、前記関節軸線上の点と前記中間点とを通る直線が第１の基準線と規定され、前記基板の中心点と前記中間点とを通る直線が第２の基準線と規定されたときに、前記第１の基準線と前記第２の基準線の成す角度が０°より大きく１８０°より小さく、
前記複数のロードポートは前記筐体の壁に沿って所定方向に並んでロードポート列を成しており、前記ロボットアームの基端部が前記ロードポート列の前記所定方向の中央から前記所定方向の一方に偏ったところに位置する、
基板移載装置。

【請求項5】

基板を収容した基板キャリアと半導体のプロセス処理装置の間、又は、前記基板キャリア同士の間で、前記基板を移載する基板移載装置であって、
内部に搬送室が形成された筐体と、前記筐体の壁に設けられた複数のロードポートと、前記搬送室に設置されて、前記基板の移載作業を行う基板搬送ロボットとを、備え、
前記基板搬送ロボットは、基台と、基端部が前記基台に回転可能に連結されたロボットアームと、前記ロボットアームの先端部に連結された基板搬送ハンドとを有し、
前記基板搬送ハンドは、前記ロボットアームの手先部に規定された関節軸線を中心として回転可能に前記ロボットアームと連結される基部と、前記基部と結合され、基板を保持する基板保持部とを有し、
前記基板保持部に保持される前記基板を垂直に貫く方向である基板垂線方向から見て、前記基板の中心点よりも前記基部側において前記基板の周縁と前記基板保持部の周縁とが重なる点の中点が中間点と規定され、前記基板の中心点と前記中間点とを通る直線が基準線と規定されたときに、前記関節軸線が前記基準線からオフセットしており、
前記複数のロードポートは前記筐体の壁に沿って所定方向に並んでロードポート列を成しており、前記ロボットアームの基端部が前記ロードポート列の前記所定方向の中央から前記所定方向の一方に偏ったところに位置する、
基板移載装置。

【請求項6】

基板を収容した基板キャリアと半導体のプロセス処理装置の間、又は、前記基板キャリア同士の間で、前記基板を移載する基板移載装置であって、
内部に搬送室が形成された筐体と、前記筐体の壁に設けられた複数のロードポートと、前記搬送室に設置されて、前記基板の移載作業を行う基板搬送ロボットとを、備え、
前記基板搬送ロボットは、基台と、基端部が前記基台に回転可能に連結されたロボットアームと、前記ロボットアームの先端部に連結された基板搬送ハンドとを有し、
前記基板搬送ハンドは、前記ロボットアームの手先部に規定された関節軸線を中心として回転可能に前記ロボットアームと連結される基部と、前記基部と結合され、基板を保持する基板保持部とを有し、
前記基板保持部に保持される前記基板を垂直に貫く方向である基板垂線方向から見て、前記基板の中心点よりも前記基部側において前記基板の周縁と前記基板保持部の周縁とが重なる点の中点が中間点と規定され、前記関節軸線上の点と前記中間点とを通る直線が基準線と規定されたときに、前記基板の中心点が前記基準線からオフセットしており、
前記複数のロードポートは前記筐体の壁に沿って所定方向に並んでロードポート列を成しており、前記ロボットアームの基端部が前記ロードポート列の前記所定方向の中央から前記所定方向の一方に偏ったところに位置する、
基板移載装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体ウエハやガラス基板等の基板を保持して搬送するための基板搬送ハンド、その基板搬送ハンドを備えた基板搬送ロボット、及び、その基板搬送ロボットを備えた基板移載装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、半導体素子製造材料である半導体基板（以下、単に「基板」ということがある）に素子形成などのプロセス処理を行う基板処理設備が知られている。一般に、基板処理設備には、プロセス処理装置や、プロセス処理装置と隣接配置された基板移載装置などが設けられている。

【0003】

例えば、特許文献１に記載の基板移載装置は、内部に搬送室が形成された筐体と、筐体の前壁に設けられた複数のロードポートと、搬送室内に設置された基板搬送ロボットとを備えている。基板搬送ロボットはロボットアームと、ロボットアームの手先部と連結された基板搬送ハンドとを備えている。この基板搬送ロボットは、プロセス処理装置に対する基板のロード及びアンロード、ロードポートにドッキングされた基板キャリアに対する基板の取出及び収容などの作業を行う。上記のような基板移載装置の一例として、フロントエンドモジュール（Equipment Front End Module、略称ＥＦＥＭ）やソータが知られている。また、上記のような基板キャリアの一例として、ＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）と呼ばれるものが知られている。

【0004】

基板搬送ハンドとしては、例えば、特許文献１に記載されているように、ロボットアームの手先部と連結される基部と、この基部と連結された基板保持部とを備えたものが、広く用いられている。基板搬送ロボットは、基板を基板保持部で保持して搬送する。基板搬送ロボットは、ロードポートにドッキングされた基板キャリアの開口部から内部へ基板保持部を挿入して、基板の受け渡しを行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００８−２８１３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

基板搬送ハンドの基端部と先端部と繋ぐ直線を「ハンド軸」と規定すると、従来の基板搬送ハンドでは、ハンド軸に沿って基部と基板保持部とが直列的に配置されており、基板搬送ハンドはハンド軸を左右中心として概ね左右対称である。基板搬送ロボットは、基板搬送ハンドの基板保持部を基板キャリア内へ挿入するときには、基板キャリアの開口部と連通されるロードポートの開口部の手前で、ハンド軸と基板キャリア内への基板の挿入方向とが平行となるように、一旦基板搬送ハンドの姿勢を整えてから、基板保持部をロードポートの開口部へ向けて移動させる。

【0007】

一般に、特許文献１のように、基板移載装置の搬送室内は平面視矩形状を呈し、ロードポートの開口部の手前（搬送室内側）には、基板搬送ハンドをハンド軸と基板キャリア内への基板の挿入方向とが平行となる姿勢とするために十分な空間が形成されている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

ところで、本願の出願人らは、基板移載装置の更なる縮小を図って、従来は搬送室の空間の一部である筐体内の隅に、基板移載装置の少なくとも一つの構成要素を配置することを検討している。しかしながら、上記構成要素がロードポートの開口部の延長線上に位置する場合には、従来の基板搬送ハンドでは、ハンド軸と基板キャリア内への基板の挿入方向とが平行となる姿勢をとるために十分な空間を確保することが、筐体の拡張無しでは難しい。

【0009】

そこで、本発明の一態様に係る基板移載装置は、基板を収容した基板キャリアと半導体のプロセス処理装置の間、又は、前記基板キャリア同士の間で、前記基板を移載する基板移載装置であって、
内部に搬送室が形成された筐体と、前記筐体の壁に設けられた複数のロードポートと、前記搬送室に設置されて、前記基板の移載作業を行う基板搬送ロボットとを、備え、
前記基板搬送ロボットは、基台と、基端部が前記基台に回転可能に連結されたロボットアームと、前記ロボットアームの先端部に連結された基板搬送ハンドとを有し、
前記基板搬送ハンドは、前記ロボットアームと連結される基部と、前記基部と結合され、基板を保持する基板保持部とを有し、
前記基板保持部に保持される前記基板を垂直に貫く方向である基板垂線方向から見て、前記基部と前記基板保持部との結合部又はその近傍において折れ曲がって、前記基部及び前記基板保持部が全体としてＶ字形状を呈し、
前記複数のロードポートは前記筐体の壁に沿って所定方向に並んでロードポート列を成しており、前記ロボットアームの基端部が前記ロードポート列の前記所定方向の中央から前記所定方向の一方に偏ったところに位置することを特徴としている。なお、「Ｖ字形状」には、Ｖ字形状の角が丸められた、円弧形状やＵ字形状も含まれ得る。

【0010】

また、本発明の別の一態様に係る基板移載装置は、基板を収容した基板キャリアと半導体のプロセス処理装置の間、又は、前記基板キャリア同士の間で、前記基板を移載する基板移載装置であって、
内部に搬送室が形成された筐体と、前記筐体の壁に設けられた複数のロードポートと、前記搬送室に設置されて、前記基板の移載作業を行う基板搬送ロボットとを、備え、
前記基板搬送ロボットは、基台と、基端部が前記基台に回転可能に連結されたロボットアームと、前記ロボットアームの先端部に連結された基板搬送ハンドとを有し、
前記基板搬送ハンドは、前記ロボットアームの手先部に規定された関節軸線を中心として回転可能に前記ロボットアームと連結される基部と、前記基部と結合され、基板を保持する基板保持部とを有し、
前記基板保持部に保持される前記基板を垂直に貫く方向である基板垂線方向から見て、前記基板の中心点よりも前記基部側において前記基板の周縁と前記基板保持部の周縁とが重なる点の中点が中間点と規定され、前記関節軸線上の点と前記中間点とを通る直線が第１の基準線と規定され、前記基板の中心点と前記中間点とを通る直線が第２の基準線と規定されたときに、前記第１の基準線と前記第２の基準線の成す角度が０°より大きく１８０°より小さく、
前記複数のロードポートは前記筐体の壁に沿って所定方向に並んでロードポート列を成しており、前記ロボットアームの基端部が前記ロードポート列の前記所定方向の中央から前記所定方向の一方に偏ったところに位置することを特徴としている。

【0011】

また、本発明の更に別の一態様に係る基板移載装置は、基板を収容した基板キャリアと半導体のプロセス処理装置の間、又は、前記基板キャリア同士の間で、前記基板を移載する基板移載装置であって、
内部に搬送室が形成された筐体と、前記筐体の壁に設けられた複数のロードポートと、前記搬送室に設置されて、前記基板の移載作業を行う基板搬送ロボットとを、備え、
前記基板搬送ロボットは、基台と、基端部が前記基台に回転可能に連結されたロボットアームと、前記ロボットアームの先端部に連結された基板搬送ハンドとを有し、
前記基板搬送ハンドは、前記ロボットアームの手先部に規定された関節軸線を中心として回転可能に前記ロボットアームと連結される基部と、前記基部と結合され、基板を保持する基板保持部とを有し、
前記基板保持部に保持される前記基板を垂直に貫く方向である基板垂線方向から見て、前記基板の中心点よりも前記基部側において前記基板の周縁と前記基板保持部の周縁とが重なる点の中点が中間点と規定され、前記基板の中心点と前記中間点とを通る直線が基準線と規定されたときに、前記関節軸線が前記基準線からオフセットしており、
前記複数のロードポートは前記筐体の壁に沿って所定方向に並んでロードポート列を成しており、前記ロボットアームの基端部が前記ロードポート列の前記所定方向の中央から前記所定方向の一方に偏ったところに位置することを特徴としている。

【0012】

また、本発明の更に別の一態様に係る基板移載装置は、基板を収容した基板キャリアと半導体のプロセス処理装置の間、又は、前記基板キャリア同士の間で、前記基板を移載する基板移載装置であって、
内部に搬送室が形成された筐体と、前記筐体の壁に設けられた複数のロードポートと、前記搬送室に設置されて、前記基板の移載作業を行う基板搬送ロボットとを、備え、
前記基板搬送ロボットは、基台と、基端部が前記基台に回転可能に連結されたロボットアームと、前記ロボットアームの先端部に連結された基板搬送ハンドとを有し、
前記基板搬送ハンドは、前記ロボットアームの手先部に規定された関節軸線を中心として回転可能に前記ロボットアームと連結される基部と、前記基部と結合され、基板を保持する基板保持部とを有し、
前記基板保持部に保持される前記基板を垂直に貫く方向である基板垂線方向から見て、前記基板の中心点よりも前記基部側において前記基板の周縁と前記基板保持部の周縁とが重なる点の中点が中間点と規定され、前記関節軸線上の点と前記中間点とを通る直線が基準線と規定されたときに、前記基板の中心点が前記基準線からオフセットしており、
前記複数のロードポートは前記筐体の壁に沿って所定方向に並んでロードポート列を成しており、前記ロボットアームの基端部が前記ロードポート列の前記所定方向の中央から前記所定方向の一方に偏ったところに位置することを特徴としている。

【0015】

上記の基板移載装置では、従来の基板搬送ハンドを用いる場合と比較して、特に、ロボットアームの基端部から最も離れた基板キャリアから基板を受け渡しする際の、基板搬送ハンド及びロボットアームの通過範囲を狭めることができる。これにより、搬送室内において基板搬送ハンド及びロボットアームの通過範囲外（例えば、搬送室８０の隅）に物体を配置することが可能となる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、従来の基板搬送ハンドを用いる場合と比較して、搬送室における基板搬送ハンド及びロボットアームの通過範囲を狭めることができ、その通過範囲外に物体を配置することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、基板処理設備の概略平面図である。

【図2】図２は、基板処理設備の概略側面図である。

【図3】図３は、基板搬送ロボットの制御系統の構成を示すブロック図である

【図4】図４は、基板搬送ハンドを基板垂線方向から見た図である。

【図5】図５は、基板搬送ハンドを基板垂線方向から見た図である。

【図6A】図６Ａは、基板移載装置における基板搬送ロボットの変容を説明する図であり、待機状態の基板搬送ロボットを示している。

【図6B】図６Ｂは、基板移載装置における基板搬送ロボットの変容を説明する図であり、待機状態からアームを伸ばした基板搬送ロボットを示している。

【図6C】図６Ｃは、基板移載装置における基板搬送ロボットの変容を説明する図であり、基板保持部がロードポートの開口部の搬送室側まで移動した状態の基板搬送ロボットを示している。

【図6D】図６Ｄは、基板移載装置における基板搬送ロボットの変容を説明する図であり、基板キャリアに基板保持部が挿入された状態の基板搬送ロボットを示している。

【図7】図７は、変形例に係る基板搬送ハンドを基板垂線方向から見た図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

【0019】

〔基板処理設備１００の概略構成〕
先ず、図１及び図２を参照しながら、基板処理設備１００の概略構成から説明する。この基板処理設備１００には、本発明の一実施形態に係る基板搬送ハンド７２を有する基板搬送ロボット７を備えた基板移載装置１が設けられている。

【0020】

基板処理設備１００は、基板移載装置１と、プロセス処理装置２とを備えている。本実施形態に係る基板処理設備１００において、基板移載装置１は、基板キャリア２５とプロセス処理装置２との間で基板３を移載する、所謂、フロントエンドモジュールである。但し、基板移載装置１は、基板キャリア２５と別の基板キャリア２５との間で基板３を移載する、所謂、ソータであってもよい。基板移載装置１は、ＳＥＭＩ（Semiconductor Equipment and Materials International）規格などの規定に適合するように設計されている。

【0021】

プロセス処理装置２は、熱処理、不純物導入処理、薄膜形成処理、リソグラフィー処理、洗浄処理及び平坦化処理の少なくとも１つ以上のプロセス処理を基板３に施す装置又は装置群である。但し、プロセス処理装置２が基板３に対して上述した処理以外の処理を行ってもよい。

【0022】

プロセス処理装置２は、基板３に処理を施す処理装置本体２０と、処理装置本体２０が収容された筐体２１と、筐体２１内に形成された処理室２２の雰囲気気体を調整する調整装置（図示略）とを備えている。調整装置は、例えば、ファンフィルタユニット等によって実現されてよい。

【0023】

基板移載装置１は、プロセス処理装置２と隣接して配設されている。基板移載装置１は、基板キャリア２５とプロセス処理装置２との間で基板３の受け渡しを担うインターフェース部として機能する。基板キャリア２５は、多数の基板３を収容することのできる可搬式の容器である。

【0024】

基板キャリア２５は、基板３が収容される容器本体６０と、容器本体６０に対して着脱可能又は開閉可能な容器側ドア６１とを含んで構成される。容器本体６０は、一方に開放する出入口を有する略箱形状を呈し、この出入口は容器側ドア６１によって開閉可能に閉塞されている。容器本体６０の内部には、多数の基板３を上下方向Ｚに等間隔に並べた状態で収容できるように、上下方向Ｚに並ぶ多数の棚が形成されている。

【0025】

〔基板移載装置１の構成〕
次に、基板移載装置１について詳細に説明する。基板移載装置１は、基板搬送ロボット７と、基板３の向きを整えるアライナ９２と、調整装置９３と、これらを収容する筐体８と、ロードポート９１とを備えている。

【0026】

筐体８は、第１方向Ｘの寸法に対し第２方向Ｙの寸法が大きい長方体形状を呈している。ここで、「第１方向Ｘ」は或る水平方向であり、「第２方向Ｙ」は第１方向Ｘと直交する水平方向とする。筐体８は、第１方向Ｘに間隔をあけて対峙する前壁８１及び後壁８２と、第２方向Ｙに間隔をあけて対峙する一対の側壁８３、天井板８４、及び、底板８５などにより構成されており、これらによって筐体８の内部に搬送室８０が形成されている。なお、この明細書において、搬送室８０から見て前壁８１が存在する第１方向Ｘの一方を「前」と表し、前に対し第１方向Ｘの反対側を「後」と表すこととする。

【0027】

搬送室８０はクリーン度の高い閉じられた空間であって、搬送室８０は所定の雰囲気気体で満たされている。調整装置９３は、搬送室８０のコンタミネーションコントロールを行う装置である。調整装置９３によって、搬送室８０の雰囲気中における浮遊微小粒子は所定の清浄度レベル以下に管理され、必要に応じて温度、湿度、圧力などの搬送室８０の環境条件についても管理されている。

【0028】

後壁８２には、後開口８７が設けられている。後壁８２は、プロセス処理装置２の処理室２２と基板移載装置１の搬送室８０とを第１方向Ｘに仕切っており、後開口８７を通じて処理室２２と搬送室８０とが連通される。

【0029】

ロードポート９１は、筐体８の前壁８１に設けられている。本実施形態では、第２方向Ｙに並ぶ４つのロードポート９１が前壁８１に設けられている。ロードポート９１は、基板移載装置１への基板キャリア２５のドッキングとアンドッキング、基板キャリア２５の支持、及び、基板キャリア２５の開閉などの機能を有する。

【0030】

複数のロードポート９１は、筐体８の前壁８１に沿って第２方向Ｙに並んで、ロードポート列を成している。後述するロボットアーム７１の基端部に規定された関節軸線Ａ１は、ロードポート列の第２方向の中央Ｃ１から第２方向Ｙの一方に偏ったところに位置している。より具体的には、基板搬送ハンド７２が図１に示す態様の場合には、関節軸線Ａ１は、ロードポート列の第２方向の中央Ｃ１から第２方向Ｙの一方（図１における上方向）に偏ったところに位置している。基板搬送ハンド７２が後述する図７に示す形態の場合には、関節軸線Ａ１を、ロードポート列の第２方向の中央Ｃ１から第２方向Ｙの他方（図１における下方向）に偏ったところに位置させてもよい。このようにすることで、ハンド形態に起因する基板保持部５の第２方向Ｙへのオフセット量を、関節軸線Ａ１の配置位置によってキャンセルすることができる。

【0031】

各ロードポート９１は、開口枠９５、支持台９７、及び、オープナ９８を備えている。開口枠９５は筐体８の前壁８１の一部分を構成しており、開口枠９５によって規定されるロードポート９１の開口部８６は、筐体８の前側の開口部でもある。このロードポート９１の開口部８６を通じて、基板移載装置１とドッキングされた基板キャリア２５と搬送室８０とが連通される。

【0032】

支持台９７は、ロードポート９１の開口部８６の直ぐ前方に配置されている。支持台９７は、載置された基板キャリア２５を支持する機能と、基板キャリア２５を保持する機能とを有する。支持台９７に載置及び保持された基板キャリア２５は、容器本体６０の出入口の全周囲が開口枠９５と接触し、且つ、容器側ドア６１がロードポート９１の開口部８６と第１方向Ｘに重複するように、位置決めされる。

【0033】

オープナ９８は、ロードポート９１の開口部８６を開閉するオープナ側ドア９６とその駆動機構とを備えている。オープナ９８は、基板キャリア２５の容器側ドア６１及びオープナ側ドア９６を一体的に搬送室８０内へ移動させることによって、ロードポート９１の開口部８６を開放させる。

【0034】

図３は、基板搬送ロボット７の制御系統の構成を示すブロック図である。図１〜３に示すように、基板搬送ロボット７は、ロボットアーム（以下、単に「アーム７１」という）と、アーム７１の手先部に連結された基板搬送ハンド（以下、単に「ハンド７２」という）と、アーム７１を支持する基台７３と、基板搬送ロボット７の動作を司るコントローラ７４とを備えている。本実施形態に係る基板搬送ロボット７は、水平多関節ロボットである。なお、基台７３は、搬送室８０において、第２方向Ｙの中央部に設置されている。

【0035】

アーム７１は、基端部から先端部に向かって順次連結された複数のリンク７５，７６を備えている。なお、アーム７１とハンド７２において、基台７３に対し近位端部を「基端部」と称し、基台７３に対し遠位端部を「先端部」と称する。アーム７１には、各リンク７５，７６の連結部に垂直な関節軸線Ａ１〜Ａ３が規定されている。リンク７５，７６内には、各リンク７５，７６を関節軸線Ａ１〜Ａ３回りに個別に各変位駆動する水平駆動ユニット７７，７８，７９が設けられている。

【0036】

アーム７１は、基台７３に対して上下方向Ｚへ移動可能な昇降軸７０を基端部に有している。この昇降軸７０は、昇降駆動ユニット６９によって基台７３に対して上下方向Ｚへ伸縮駆動される。水平駆動ユニット７７，７８，７９及び昇降駆動ユニット６９の各々は、例えば、コントローラ７４から与えられる信号に従って角変位するサーボモータと、サーボモータの動力をリンク体に伝達する動力伝達機構と、サーボモータの角変位を検出する位置検出器とを含んでいる（いずれも図示略）。

【0037】

上記構成のアーム７１の先端部である手先部にはハンド７２が連結されている。ハンド７２は、水平駆動ユニット７９によって、関節軸線Ａ３を中心としてアーム７１に対して相対的に回動変位させられる。ハンド７２は、アーム７１の手先部と連結された基部４と、基部４と結合された基板保持部５とを備えている。ハンド７２の構成は後ほど詳述する。

【0038】

コントローラ７４は、いわゆるコンピュータを含む演算制御装置であって、例えば、マイクロコントローラ、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＰＬＣ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡ等の演算処理部と、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部とを有している（いずれも図示せず）。記憶部には、演算処理部が実行するプログラム、各種固定データ等が記憶されている。また、記憶部には、基板搬送ロボット７の動作を制御するための教示点データ、アーム７１及びハンド７２の形状・寸法に関するデータ、ハンド７２に保持された基板３の形状・寸法に関するデータなどが格納されている。コントローラ７４では、記憶部に記憶されたプログラム等のソフトウェアを演算処理部が読み出して実行することにより、基板搬送ロボット７の動作を制御するための処理が行われる。なお、コントローラ７４は単一のコンピュータによる集中制御により各処理を実行してもよいし、複数のコンピュータの協働による分散制御により各処理を実行してもよい。

【0039】

コントローラ７４は、位置検出器の各々で検出された回転位置と対応するハンド７２のポーズ（位置及び姿勢）と記憶部に記憶された教示点データとに基づいて、所定の制御時間後の目標ポーズを演算する。そして、コントローラ７４は、所定の制御時間後にハンド７２が目標ポーズとなるようにサーボアンプへ制御指令を出力する。サーボアンプでは、制御指令に基づいて各サーボモータに対して駆動電力を供給する。これにより、ハンド７２を所望のポーズへ動かすことができる。

【0040】

〔基板搬送ハンド７２の構成〕
ここで、ハンド７２の構成について、詳細に説明する。図４は、基板搬送ハンド７２を基板垂線方向から見た図である。なお、「基板垂線方向」とは、ハンド７２の基板保持部５に保持された基板３の主面を垂直に貫く方向である。

【0041】

ハンド７２の基部４には、基板垂線方向から見て、その基端部及び先端部を通る第１の中心線４Ａが規定されている。第１の中心線４Ａは、基板垂線方向と直交する直線である。第１の中心線４Ａは、関節軸線Ａ３と交わっている。また、基部４を基板垂線方向から見たときに、基部４は、先端部の一部分を除いて、第１の中心線４Ａを中心として実質的に対称に形成されている。

【0042】

基部４は、中空のケーシング４１により形成されている。基部４の基端部は、アーム７１の手先部に対し関節軸線Ａ３回りに回動可能に連結されている。基部４の先端部には、基板保持部５が結合される結合部４２が設けられている。基板保持部５の基端部は、ケーシング４１の先端部からその内部へ挿入され、結合部４２に結合されている。基板保持部５は、結合部４２に、例えば、図示されない締結具などにより固定されていてよい。

【0043】

ハンド７２の基板保持部５は、先端側が二股に分かれたＹ字状に形成された薄板状部材であって、ブレードやフォークとも称されている。但し、基板保持部５の態様は本実施形態に限定されず、例えば、嵌合、吸着、挟持、又は他の態様で、基板３をハンド７２に保持させることができるものであればよい。

【0044】

基板保持部５には、基板垂線方向から見て、基板保持部５の基端部と、基板保持部５に保持される基板３の中心点３ａとを通る、第２の中心線５Ａが規定されている。第２の中心線５Ａは、基板垂線方向と直交する直線である。本実施形態に係る基板保持部５は、基板垂線方向から見たときに、第２の中心線５Ａを中心として実質的に対称に形成されている。但し、第２の中心線５Ａは、基板保持部５に保持された基板３の中心点３ａを通っていればよく、基板保持部５が第２の中心線５Ａを中心として対称であることに限定されない。

【0045】

基板保持部５の二股に分かれた各々の先端部分には、フロントガイド５１が設けられている。また、基板保持部５の基端側には、一対のフロントガイド５１に対向するように一対のリアガイド５２が設けられている。一対のフロントガイド５１と一対のリアガイド５２とは、基板３を下方から支持する機能を有する。それ故、これらは、基板３の形状に応じて、当該基板３を適切に支持できるような位置及び形状に形成されている。

【0046】

ハンド７２は、基板保持部５に載置された基板３を基板保持部５に保持させるための保持機構を更に有している。ここで、基板３の保持には、基板保持部５に載置された基板３を、嵌合、吸着、挟持、又は他の態様で基板保持部５から落脱しないようにすることが含まれる。本実施形態に係るハンド７２には、挟持式の保持機構が備えられている。この保持機構は、一対のフロントガイド５１と、プッシャー５３及びその駆動機構５４とにより、構成されている。

【0047】

プッシャー５３は基板保持部５の基端側に設けられ、基部４の先端部に支持されている。プッシャー５３の駆動機構５４は、基部４を形成しているケーシング４１の内部に設けられている。駆動機構５４は、プッシャー５３を第２の中心線５Ａと平行に進退移動させる。駆動機構５４は、例えば、エアシリンダなどのアクチュエータで構成されており、その動作はコントローラ７４によって制御されている。

【0048】

基板保持部５の上面に基板３を載せると、基板３の周縁部が一対のフロントガイド５１及び一対のリアガイド５２によって下方から支持される。この状態で、プッシャー５３が基板保持部５の先端側へ向けて進出すると、プッシャー５３が基板３の側面を一対のフロントガイド５１へ押し付ける。これにより、プッシャー５３と一対のフロントガイド５１によって基板３が把持され、ハンド７２に基板が保持される。

【0049】

上記構成のハンド７２は、基板垂線方向から見て、基部４と基板保持部５との結合部４２又はその近傍において折れ曲がって、基部４及び基板保持部５が全体としてＶ字形状を呈している。上記の「Ｖ字形状」には、Ｖ字形状の角が丸められた、円弧形状やＵ字形状なども含まれ得る。なお、結合部４２の近傍とは、結合部４２に近接し且つハンド７２のうち基部４の先端部から基部４の全長の３０％までに含まれる範囲である。

【0050】

このようなハンド７２では、基板垂線方向から見て、基部４の中心線である第１の中心線４Ａと、基板保持部５の中心線である第２の中心線５Ａとが交差している。なお、基板垂線方向から見て、第１の中心線４Ａと第２の中心線５Ａが成す角度は、９０°より大きく１８０°より小さい範囲であってよい。第１の中心線４Ａと第２の中心線５Ａが成す角度が９０°より小さいと、かえってハンド７２が扱いにくいものとなる。また、第１の中心線４Ａと第２の中心線５Ａが成す角度、筐体８内においてロードポート９１の開口部８６の延長線上に設けられた物体８８（図１、参照）の形状に応じて定められてよい。

【0051】

また、上記のハンド７２において、図５では、基板垂線方向から見て、基板保持部５に保持される基板３の中心点３ａよりも基部４側において基板３の周縁と基板保持部５の周縁とが重なる点３ｂ，３ｂの中点が中間点Ｃ２と規定され、関節軸線Ａ３上の点と中間点Ｃ２とを通る直線が第１の基準線４Ｂと規定され、基板３の中心点３ａと中間点Ｃ２とを通る直線が第２の基準線５Ｂと規定されている。

【0052】

図５に示すように、上記ハンド７２では、基板垂線方向から見て、第１の基準線４Ｂと前記第２の基準線５Ｂの成す角度が０°より大きく１８０°より小さい。また、上記ハンド７２では、基板垂線方向から見て、基板３の中心点３ａは、第１の基準線４Ｂからオフセット量Ｄ１だけオフセットしている。また、上記ハンド７２では、基板垂線方向から見て、関節軸線Ａ３は、第２の基準線５Ｂからオフセット量Ｄ２だけオフセットしている。

【0053】

〔基板移載装置１の動作〕
ここで、図６Ａ〜６Ｄを参照して、基板移載装置１の動作の一例について説明する。図６Ａ〜６Ｄは、基板移載装置１における基板搬送ロボット７の変容を説明する図である。

【0054】

図６Ａ〜図６Ｄに示す基板移載装置１では、搬送室８０の隅に物体８８が配置されている。この物体８８は、基板移載装置１の構成要素のうちの少なくとも１つであってよい。物体８８と、基板移載装置１の第２方向Ｙの端に設けられたロードポート９１Ｅの開口部８６との間には、第１方向Ｘの間隙Ｇが設けられている。間隙Ｇの第１方向Ｘの寸法は、基板３の直径より小さく、基板３の一部分が基板キャリア２５内に挿入された状態で、この間隙Ｇへの基板３の進入が許容される。物体８８は、搬送室８０内において、ロードポート９１Ｅの開口部８６と同じレベルまで第２方向Ｙへ張り出しているが、物体８８の、搬送室８０に露出した第２方向Ｙを向いた面８８ａは、前から後へ向かって搬送室８０の第２方向Ｙの中央へ向かう傾きを有している。

【0055】

図６Ａに示す基板搬送ロボット７は、待機状態にあり、リンク７５，７６及びハンド７２は上下方向Ｚに重なりあっている。以下では、この待機状態から、基板移載装置１の第２方向Ｙの端に設けられたロードポート９１（９１Ｅ）とドッキングされた基板キャリア２５へ基板３を取りに行く、基板搬送ロボット７の動作について説明する。なお、特に明記しないが、基板搬送ロボット７の動作はコントローラ７４によって制御されている。

【0056】

まず、基板搬送ロボット７は、図６Ａに示す態様から図６Ｂに示す態様へ変容する。図５に示す基板搬送ロボット７では、ハンド７２の先端部側はロードポート９１Ｅ側へ向き、ハンド７２に規定された第２の中心線５Ａとロードポート９１Ｅの開口部８６の開口方向（ここでは第２方向Ｙ）とが平行であり、ハンド７２の先端部がとロードポート９１Ｅの開口部８６から第１方向Ｘに離れたところに位置している。

【0057】

基板搬送ロボット７が図６Ａに示す待機状態から図６Ｂに示す状態まで変容する過程では、ハンド７２及びアーム７１は、搬送室８０内の可動領域内を動く。なお、搬送室８０には、アーム７１が移動可能な可動領域と、アーム７１が進入できない排他領域とが規定されている。排他領域は、筐体８の前壁８１から第１方向Ｘへ所定寸法の領域である。この排他領域は、容器側ドア６１及びオープナ側ドア９６の開閉操作のためにロードポート９１（オープナ９８）によって利用される。可動領域は、搬送室８０から排他領域を除いた領域である。

【0058】

次に、基板搬送ロボット７は、図６Ｂに示す態様から図６Ｃに示す態様へ変容する。図６Ｃに示す基板搬送ロボット７は、ハンド７２の基板保持部５の先端部分が、基板キャリア２５に進入している。このときのハンド７２は、少なくとも一部分が排他領域にある。基板搬送ロボット７が図６Ｂに示す状態から図６Ｃに示す状態まで変容する過程では、ハンド７２は、ハンド７２に規定された第２の中心線５Ａとロードポート９１の開口部８６の開口方向（ここでは第２方向Ｙ）との平行を維持しつつ、物体８８の傾いた面８８ａに沿ってハンド７２を開口部８６へ向けて移動する。

【0059】

図６Ｃに示す状態のハンド７２では、基板保持部５の中心線と言える第２の中心線５Ａが開口部８６の開口方向と平行であり、基部４の中心線といえる第１の中心線４Ａは開口部８６の開口方向に対して傾いている。その結果、基部４の基端部は、基板保持部５よりも搬送室８０の第２方向Ｙの中央側にある。そのため、物体８８は、図６Ｃに示す状態のハンド７２と干渉しない範囲で、搬送室８０の第２方向Ｙの中央側へ張り出すことができる。本実施形態では、物体８８の搬送室８０の第２方向Ｙの中央側へ向いた面８８ａを、前から後へ第２方向Ｙの中央へ向けて傾けることで、物体８８を搬送室８０の第２方向Ｙの中央側へより大きく張り出せるようにしている。言い換えれば、物体８８の搬送室８０の第２方向Ｙの中央側へ向いた面８８ａは、ハンド７２の開口部８６へのアクセスが許容されるように、前から後へ第２方向Ｙの中央へ向けて傾いている。

【0060】

続いて、基板搬送ロボット７は、図６Ｃに示す態様から図６Ｄに示す態様へ変容する。図６Ｄに示す基板搬送ロボット７は、基板保持部５が基板キャリア２５の奥まで進入している。このように、基板保持部５が基板キャリア２５の奥まで進入した状態で、基板キャリア２５から基板３の受け取り及び引き渡しが行われる。

【0061】

基板搬送ロボット７が、図６Ｃに示す状態から図６Ｄに示す状態まで変容する過程では、ハンド７２は、第２の中心線５Ａと開口部８６の開口方向との平行を維持しつつ、前方へ移動する。なお、開口部８６の開口方向は、基板キャリア２５に対する基板３の挿脱方向と平行である。このように、基板保持部５が基板キャリア２５に進入している間は、基板保持部５が基板キャリア２５に対する基板３の挿脱方向と平行に動くので、基板３が基板キャリア２５内で擦れたり振れたりすることなく、安定した基板３の挿脱が行われる。

【0062】

以上に説明したように、本実施形態の基板搬送ハンド７２は、ロボットアーム７１と連結される基部４と、基部４と結合され、基板３を保持する基板保持部５とを備えている。この基板搬送ハンド７２は、基板保持部５に保持される基板３を垂直に貫く方向である基板垂線方向から見て、基部４と基板保持部５との結合部４２又はその近傍において折れ曲がって、基部４及び基板保持部５が全体としてＶ字形状を呈していることを特徴としている。

【0063】

また、本実施形態に係る基板搬送ハンド７２では、基板垂線方向から見て、基板３の中心点３ａよりも基部４側において基板３の周縁と基板保持部５の周縁とが重なる点３ｂ，３ｂの中点が中間点Ｃ２と規定され、関節軸線Ａ３上の点と中間点Ｃ２とを通る直線が第１の基準線４Ｂと規定され、基板３の中心点３ａと中間点Ｃ２とを通る直線が第２の基準線５Ｂと規定されたときに、第１の基準線４Ｂと第２の基準線５Ｂの成す角度が０°より大きく１８０°より小さい。

【0064】

また、本実施形態に係る基板搬送ハンド７２では、基板垂線方向から見て、関節軸線Ａ３が第２の基準線５Ｂからオフセットしており、基板３の中心点３ａが第１の基準線４Ｂからオフセットしている。

【0065】

本実施形態の基板搬送ロボット７は、基台７３と、基端部が基台７３に回転可能に連結されたロボットアーム７１と、ロボットアーム７１の先端部に連結された上記の基板搬送ハンド７２とを備えている。

【0066】

そして、本実施形態の基板移載装置１は、基板３を収容した基板キャリア２５と半導体のプロセス処理装置２の間、又は、基板キャリア２５同士の間で、基板３を移載するものであって、内部に搬送室８０が形成された筐体８と、筐体８の壁に設けられた複数のロードポート９１と、搬送室８０に設置されて、基板３の移載作業を行う上記の基板搬送ロボット７とを備えている。

【0067】

上記の基板搬送ハンド７２、基板搬送ロボット７、及び基板移載装置１では、基板垂線方向から見た基板搬送ハンド７２がＶ字形状を呈している。したがって、基板保持部５の一部又は全部がロードポート９１の開口部８６を通じて基板キャリア２５に挿入されている状態では、基部４が基板保持部５よりもロボットアーム７１の基端部へ近づいている。これにより、従来の基板搬送ハンドにおいて、基板保持部の一部又は全部がロードポートの開口部を通じて基板キャリアに挿入されている状態で、基部が存在していたところ（即ち、ロードポート９１の開口部８６の搬送室８０側への延長線上）に、物体８８を配置することが可能となる。つまり、基板搬送ハンド７２がＶ字状に折れ曲がっていることにより、従来の基板搬送ハンドを用いる場合と比較して、搬送室８０内での基板搬送ハンド７２及びアーム７１の通過範囲、とりわけ、アーム７１の基端部から最も離れたところに位置する基板キャリア２５から基板３を受け渡しするときの、基板搬送ハンド７２及びアーム７１の通過範囲を狭めることができ、その通過範囲外に物体８８を配置することが可能となる。

【0068】

また、本実施形態に係る基板搬送ハンド７２では、基部４の基端部及び先端部を通る第１の中心線４Ａが規定され、基板保持部５の基端部及び基板保持部５に保持される基板３の中心点３ａを通る第２の中心線５Ａが規定されている。そして、第１の中心線４Ａと第２の中心線５Ａを、基板垂線方向から見ると、これらは交差している。なお、基板垂線方向から見た、第１の中心線４Ａと第２の中心線５Ａの成す角度は、９０°より大きく１８０°より小さい範囲であって良い。

【0069】

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明の精神を逸脱しない範囲で、上記実施形態の具体的な構造及び／又は機能の詳細を変更したものも本発明に含まれ得る。上記の基板搬送ハンド７２、基板搬送ロボット７、及び基板移載装置１の構成は、例えば、以下のように変更することができる。

【0070】

図７は、変形例に係る基板搬送ハンドを基板垂線方向から見た図である。上記実施形態に係るハンド７２では、第１の中心線４Ａから見て第２の中心線５Ａが反時計回りに９０°から１８０°の間で回転している。但し、図７に示すように、ハンド７２は、第１の中心線４Ａから見て第２の中心線５Ａが時計回りに９０°から１８０°の間で回転した態様であってもよい。

【符号の説明】

【0071】

１ ：基板移載装置
２ ：プロセス処理装置
３ ：基板
３ａ ：中心点
４ ：基部
４Ａ ：第１の中心線
４Ｂ ：第１の基準線
５ ：基板保持部
５Ａ ：第２の中心線
５Ｂ ：第２の基準線
７ ：基板搬送ロボット
８ ：筐体
２０ ：処理装置本体
２１ ：筐体
２２ ：処理室
２５ ：基板キャリア
４１ ：ケーシング
４２ ：結合部
５１ ：フロントガイド
５２ ：リアガイド
５３ ：プッシャー
５４ ：駆動機構
６０ ：容器本体
６１ ：容器側ドア
６９ ：昇降駆動ユニット
７０ ：昇降軸
７１ ：アーム
７２ ：基板搬送ハンド
７３ ：基台
７４ ：コントローラ
７５ ：リンク
７６ ：リンク
７７ ：水平駆動ユニット
７８ ：水平駆動ユニット
７９ ：水平駆動ユニット
８０ ：搬送室
８６ ：開口部
８８ ：物体
９１，９１Ｅ ：ロードポート
９２ ：アライナ
９３ ：調整装置
９５ ：開口枠
９６ ：オープナ側ドア
９７ ：支持台
９８ ：オープナ
１００ ：基板処理設備

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図7】