特許 7530792 産業用ロボットのハンド、産業用ロボット

(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】

(24)【登録日】2024-07-31

(45)【発行日】2024-08-08

(54)【発明の名称】産業用ロボットのハンド、産業用ロボット

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/08 20060101AFI20240801BHJP

   H01L 21/677 20060101ALI20240801BHJP

【ＦＩ】

B25J15/08 Z

B25J15/08 P

H01L21/68 A

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020167856

(22)【出願日】2020-10-02

(65)【公開番号】P2022059947

(43)【公開日】2022-04-14

【審査請求日】2023-09-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000002233

【氏名又は名称】ニデックインスツルメンツ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002505

【氏名又は名称】弁理士法人航栄事務所

(72)【発明者】

【氏名】細川 正己

(72)【発明者】

【氏名】中江 孝郎

【審査官】樋口 幸太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－０５１１８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６０－１６１０８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２３６７４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １５／０８

Ｈ０１Ｌ ２１／６７７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

産業用ロボットのハンドであって、
ウエハの搭載面に前記ウエハの端面当接部材が設けられた搭載部と、
前記搭載部を支持した状態で回転することが可能な回動部と、
前記回動部の回転軸の向きを第一方向とするとき、前記回動部の回転と連動して回転すると共に、前記回動部に対して前記第一方向に移動することができる軸部材と、
前記軸部材の先端に固着されて、前記搭載部に搭載されたウエハの端面を押圧する押圧部と、
を備え、
前記回動部の回転軸の中心と前記軸部材の軸中心とが一致しており、
前記軸部材が前記ウエハに向って前記第一方向に移動するとき、前記軸部材に固定された前記押圧部が、前記ウエハの端面を前記端面当接部材に向けて押圧する、
産業用ロボットのハンド。

【請求項2】

請求項１記載の産業用ロボットのハンドであって、
前記回動部は、前記押圧部を前記第一方向に移動自在に支持し、且つ、前記搭載部と固着された固着部材と、前記固着部材と固着され且つ前記軸部材が内挿された第一筒状部材と、前記第一筒状部材の内周面に固着され、前記軸部材の外周面に設けられた係合部に係合する被係合部を有する第二筒状部材と、を含む産業用ロボットのハンド。

【請求項3】

請求項２記載の産業用ロボットのハンドであって、
前記軸部材が内挿された、前記軸部材に対する前記第一方向の位置が固定の軸受けと、
前記軸受けを前記第一方向に移動させて、前記軸部材を前記第一方向に移動させる第一駆動部と、
前記第一筒状部材を回転させて前記回動部及び前記軸部材を連動して回動させる第二駆動部と、を備える産業用ロボットのハンド。

【請求項4】

請求項３記載の産業用ロボットのハンドであって、
前記軸受けに固着されて前記第一駆動部により前記第一方向に移動される可動部材と、
前記可動部材の前記第一方向の位置を検出する位置検出機構と、を含む産業用ロボットのハンド。

【請求項5】

請求項４記載の産業用ロボットのハンドであって、
前記第一筒状部材を回動自在に支持する筐体を備え、
前記筐体内に、前記第一駆動部と前記第二駆動部と前記軸受けと前記位置検出機構が収容される産業用ロボットのハンド。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか１項記載の産業用ロボットのハンドであって、
前記搭載部に搭載されたウエハの厚み方向の中心位置と、前記軸部材の軸中心とが一致している産業用ロボットのハンド。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか１項記載の産業用ロボットのハンドと、
前記ハンドを支持するアームと、
前記アームを支持するアーム支持部と、を備える産業用ロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、産業用ロボットのハンドとこれを備える産業用ロボットに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体ウエハ等の搬送対象物を搬送する産業用ロボットが知られている。例えば特許文献１には、ウエハを保持する保持部を備えたウエハ搬送機構が記載されている。このウエハ搬送機構では、保持部が、保持体本体と、該保持体本体に配設され噴射空気によって負圧を生成しウエハを非接触状態で吸着する複数個の吸着パッドと、該保持体本体に配設され吸着されたウエハに当接する摩擦面を有した摩擦部材と、を備えている。

【0003】

特許文献２には、ウエハ把持ハンドを用いて円板状のウエハを縦置き溝へ搬送するウエハ搬送方法が記載されている。このウエハ搬送方法は、ウエハ把持ハンドがウエハのエッジ上の少なくとも３つの支点でウエハを把持することと、ウエハが縦姿勢で縦置き溝の上方に位置するように、ウエハを把持しているウエハ把持ハンドが移動することと、ウエハ把持ハンドが、ウエハの把持を解除して、ウエハのエッジ上の２つの支点でウエハを支持することと、ウエハのエッジが縦置き溝に進入するまで、ウエハを支持しているウエハ把持ハンドが下方へ移動することと、を含んでいる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００５－１４２４６２号公報

【文献】国際公開第２０１６／０５６４１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

半導体ウエハの製造装置によっては、半導体ウエハを１８０度回転させた状態で搬送する必要が生じる場合がある。このような場合に対応するため、搬送対象物を保持した状態で１８０度回転させる機構を有する産業用ロボットが知られている。このような機構を有する産業用ロボットでは、例えば半導体ウエハを保持する方法としてウエハ端面をメカニカルに把持する方法を採用する場合には、半導体ウエハを把持する機構も半導体ウエハと一緒に回転させる必要がある。そのため、ハンドを回転させるための構造が複雑となる。特許文献１と特許文献２には、搬送対象物を回転させるための具体的な機構について開示していない。

【0006】

本発明の目的は、ウエハを回転させた状態で搬送可能な製造コストの低い産業用ロボットのハンドとこれを備える産業用ロボットを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様の産業用ロボットのハンドは、ウエハの搭載面に前記ウエハの端面当接部材が設けられた搭載部と、前記搭載部を支持した状態で回転することが可能な回動部と、前記回動部の回転軸の向きを第一方向とするとき、前記回動部の回転と連動して回転すると共に、前記回動部に対して前記第一方向に移動することができる軸部材と、前記軸部材の先端に固着されて、前記搭載部に搭載されたウエハの端面を押圧する押圧部と、を備え、前記回動部の回転軸の中心と前記軸部材の軸中心とが一致しており、前記軸部材が前記ウエハに向って前記第一方向に移動するとき、前記軸部材に固定された前記押圧部が、前記ウエハの端面を前記端面当接部材に向けて押圧するものである。

【0008】

本発明の一態様の産業用ロボットは、前記ハンドと、前記ハンドを支持するアームと、前記アームを支持するアーム支持部と、を備えるものである。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、ウエハを回転させた状態で搬送可能な製造コストの低い産業用ロボットのハンドとこれを備える産業用ロボットを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施の形態にかかる製造システムの概略構成を正面側から説明するための図である。

【図2】図１に示す製造システムの概略構成を上側から説明するための図である。

【図3】図１に示す水平多関節ロボットの側面図である。

【図4】図３に示す水平多関節ロボットの、アーム支持部が上昇している状態の側面図である。

【図5】図３に示す水平多関節ロボットの平面図である。

【図6】図３に示す保持部の内部の構造を説明するための概略図である。

【図7】図３に示す保持部の内部の構造を説明するための断面図である。

【図8】図５に示すハンドの支持部近傍の拡大図である。

【図9】図８のＢ－Ｂ線の断面矢視図である。

【図10】図９のＣ－Ｃ線の断面矢視図である。

【図11】図５のＡ方向に見たハンドの拡大側面図である。

【図12】図９に示すハンドの好ましい構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

【0012】

（製造システムの全体構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかる製造システム１の概略構成を正面側から説明するための図である。図２は、図１に示す製造システム１の概略構成を上側から説明するための図である。

【0013】

本形態の製造システム１は、半導体を製造するための半導体製造システムである。この製造システム１は、半導体ウエハ２（以下、「ウエハ２」とする）に対して所定の処理を実行する複数の処理装置３を有する処理部４を備えている。処理部４は、複数階建てで構成されるとともに複数階の各階に処理装置３が複数個設置されている。また、製造システム１は、処理部４の各階ごとに設置され処理装置３に対するウエハ２の搬入および搬出を行う水平多関節ロボット５（以下、「ロボット５」とする）を備えている。本形態のウエハ２は、ロボット５によって搬送される搬送対象物である。

【0014】

以下の説明では、上下方向に直交する図１等のＸ方向を「左右方向」とし、上下方向および左右方向に直交する図１等のＹ方向を「前後方向」とする。前後方向は第一方向を構成する。また、左右方向のうちのＸ１方向側を「右」側とし、その反対側であるＸ２方向側を「左」側とし、前後方向のうちのＹ１方向側を「前」側とし、その反対側であるＹ２方向側を「後（後ろ）」側とする。

【0015】

本形態の処理部４は、図１に示すように、２階建てで構成されている。処理部４の１階と処理部４の２階とのそれぞれには、ロボット５が１台ずつ設置されている。ロボット５は、処理部４の内部に設置されている。また、処理部４の１階と２階とのそれぞれには、たとえば、６個の処理装置３が設置されている。具体的には、図２に示すように、処理部４の１階と２階とのそれぞれには、左右方向で隣接配置される３個の処理装置３が前後方向において所定の間隔をあけた状態で２箇所に設置されている。また、各処理装置３は、ウエハ２が載置されるウエハ載置部６を備えている。

【0016】

ロボット５は、処理部４の１階と２階とのそれぞれにおいて、前側に配置される３個の処理装置３と、後ろ側に配置される３個の処理装置３との間に設置されている。また、ロボット５は、処理部４の１階と２階とのそれぞれにおいて、左右方向における処理部４の中心位置に設置されている。処理部４の１階と２階とのそれぞれには、ロボット５を固定するための固定フレーム７が設けられており、ロボット５は固定フレーム７に固定されている。

【0017】

製造システム１は、複数のウエハ２が収容される２個の収容部１０、１１を有する昇降装置１２を備えている。昇降装置１２は、処理部４の内部の右端側に設置されている。また、昇降装置１２は、前後方向において、ロボット５と略同じ位置に配置されている。この昇降装置１２は、固定フレーム７に固定されている。製造システム１は、上下方向から見たときに、左右方向においてロボット５との間に昇降装置１２を挟むように配置される水平多関節ロボット１３（図１参照。以下、「ロボット１３」とする）を備えている。ロボット１３は、処理部４の外部に設置されるとともに、前後方向において、昇降装置１２と略同じ位置に配置されている。なお、図２では、ロボット１３の図示を省略している。

【0018】

（水平多関節ロボットの構成）
図３は、図１に示すロボット５の側面図である。図４は、図３に示すロボット５の、アーム支持部１７が上昇している状態の側面図である。図５は、図３に示すロボット５の平面図である。図６は、図３に示す保持部１８の内部の構造を説明するための概略図である。図７は、図３に示す保持部１８の内部の構造を説明するための断面図である。

【0019】

ロボット５は、３リンクアーム型のロボットである。このロボット５は、ウエハ２が搭載される２個のハンド１４、１５と、ハンド１４、１５が先端側に回動可能に連結されるとともに水平方向に動作するアーム１６と、アーム１６の基端側が回動可能に連結されるアーム支持部１７と、アーム支持部１７を昇降可能に保持する保持部１８とを備えている。また、ロボット５は、アーム１６に対してハンド１４、１５を回動させるハンド駆動機構１９と、アーム１６を駆動するアーム駆動機構２０とを備えている（図３参照）。また、ロボット５は、保持部１８に対してアーム支持部１７を昇降させるアーム昇降機構２１を備えている（図６、図７参照）。

【0020】

アーム１６は、アーム支持部１７に基端側が回動可能に連結される第１アーム部２４と、第１アーム部２４の先端側に基端側が回動可能に連結される第２アーム部２５と、第２アーム部２５の先端側に基端側が回動可能に連結される第３アーム部２６とから構成されている。すなわち、アーム１６は、互いに相対回動可能に連結される３個のアーム部を備えている。第１アーム部２４、第２アーム部２５および第３アーム部２６は、中空状に形成されている。アーム支持部１７と第１アーム部２４と第２アーム部２５と第３アーム部２６とは、上下方向において、下側からこの順番で配置されている。

【0021】

ハンド１４、１５は、上下方向から見たときの形状が略Ｙ形状となるように形成されている。ハンド１４、１５は、ハンド１４の基端側部分とハンド１５の基端側部分とが上下方向で重なるように配置されている。また、ハンド１４が上側に配置され、ハンド１５が下側に配置されている。ハンド１４、１５の基端側部分は、第３アーム部２６の先端側に回動可能に連結されている。ハンド１４、１５の先端側部分の上面は、ウエハ２が搭載される搭載面となっており、ハンド１４、１５の先端側部分の上面には、１枚のウエハ２が搭載される。ハンド１４、１５は、第３アーム部２６よりも上側に配置されている。

【0022】

なお、図２では、ハンド１５の図示を省略している。また、本形態のロボット５の動作時には、ハンド１４とハンド１５とが上下方向で重なる場合もあるが、ほとんどの場合、ハンド１４とハンド１５とは、上下方向で重なっていない。たとえば、図２の二点鎖線で示すように、ハンド１４が処理装置３の中へ入り込んでいるときには、ハンド１５は、アーム支持部１７側へ回転しており、処理装置３の中に入っていない。このときのハンド１４に対するハンド１５の回転角度は、たとえば、１２０°～１５０°である。

【0023】

保持部１８は、略直方体の箱状に形成されている。保持部１８の上端面および下端面は、上下方向に直交する平面となっている。また、保持部１８の前後の両側面は、前後方向に直交する平面となっており、保持部１８の左右の両側面は、左右方向に直交する平面となっている。上述のように、ロボット５は、処理部４の固定フレーム７に固定されている。本形態では、保持部１８の前側面が固定フレーム７に固定されている。すなわち、保持部１８の前側面が処理部４に固定されている。

【0024】

アーム支持部１７は、略直方体の箱状に形成されている。アーム支持部１７の上端面および下端面は、上下方向に直交する平面となっている。また、アーム支持部１７の前後の両側面は、前後方向に直交する平面となっており、アーム支持部１７の左右の両側面は、左右方向に直交する平面となっている。第１アーム部２４の基端側は、アーム支持部１７の上端面に回動可能に連結されている。アーム支持部１７は、保持部１８の後ろ側に配置されており、アーム支持部１７と保持部１８とは前後方向においてずれている。また、アーム支持部１７は、保持部１８の後側面に沿って昇降可能となっている。アーム支持部１７の高さ（上下方向の長さ）は、保持部１８の高さ（上下方向の長さ）よりも低くなっている。

【0025】

アーム駆動機構２０は、図３に示すように、アーム１６が伸縮するように第１アーム部２４および第２アーム部２５を一緒に回動させる第１駆動機構２７と、第２アーム部２５に対して第３アーム部２６を回動させる第２駆動機構２８とを備えている。第１駆動機構２７は、モータ３０と、モータ３０の動力を減速して第１アーム部２４に伝達するための減速機３１と、モータ３０の動力を減速して第２アーム部２５に伝達するための減速機３２とを備えている。第２駆動機構２８は、モータ３３と、モータ３３の動力を減速して第３アーム部２６に伝達するための減速機３４とを備えている。なお、第１駆動機構２７は、左右方向に平行な仮想線上を第２アーム部２５と第３アーム部２６との連結部が直線的に移動するように、第１アーム部２４および第２アーム部２５を回動させる。

【0026】

モータ３０は、アーム支持部１７の内部に配置されている。減速機３１は、アーム支持部１７と第１アーム部２４とを繋ぐ関節部を構成している。減速機３２は、第１アーム部２４と第２アーム部２５とを繋ぐ関節部を構成している。モータ３０と減速機３１とは、図示を省略するプーリおよびベルトを介して連結され、モータ３０と減速機３２とは、図示を省略するプーリおよびベルト等を介して連結されている。モータ３３は、第２アーム部２５の内部に配置されている。減速機３４は、第２アーム部２５と第３アーム部２６とを繋ぐ関節部を構成している。モータ３３と減速機３４とは、図示を省略する歯車列を介して連結されている。

【0027】

ハンド駆動機構１９は、モータ３５と、モータ３５の動力を減速してハンド１４に伝達するための減速機３６と、モータ３７と、モータ３７の動力を減速してハンド１５に伝達するための減速機３８とを備えている。モータ３５、３７および減速機３６、３８は、第３アーム部２６の内部に配置されている。ハンド１４の基端側と減速機３６とは、図示を省略するプーリおよびベルトを介して連結され、ハンド１５の基端側と減速機３８とは、図示を省略するプーリおよびベルトを介して連結されている。

【0028】

アーム昇降機構２１は、図６、図７に示すように、上下方向を軸方向として配置されるボールネジ３９と、ボールネジ３９を回転させるモータ４０と、ボールネジ３９に係合するナット部材４１と、アーム支持部１７を上下方向へ案内するガイドレール４２およびガイドブロック４３とを備えている。このアーム昇降機構２１は、保持部１８の内部に配置されている。

【0029】

ボールネジ３９は、保持部１８の一部を構成するフレーム４４に回転可能に保持されている。ボールネジ３９の下端側には、プーリ４５が固定されている。モータ４０は、フレーム４４に固定されている。モータ４０の出力軸には、プーリ４６が固定されている。プーリ４５とプーリ４６とには、ベルト４７が架け渡されている。ガイドレール４２は、フレーム４４に固定されている。ガイドレール４２は、ガイドレール４２の長手方向と上下方向とが一致するように配置されている。また、本形態では、フレーム４４の左右の両端側の２箇所にガイドレール４２が固定されている。

【0030】

ナット部材４１は、アーム支持部１７の前側面に固定される固定部材４８（図７参照）に固定されている。ガイドブロック４３も固定部材４８に固定されている。固定部材４８には、後ろ側へ突出する突出部４８ａが形成されており、突出部４８ａの後端面がアーム支持部１７の前側面に固定されている。固定部材４８は、保持部１８の一部を構成するカバー４９に覆われている。カバー４９には、突出部４８ａが配置されるスリット状の配置孔４９ａが形成されている。

【0031】

アーム昇降機構２１は、図３に示すアーム支持部１７の下限位置と図４に示すアーム支持部１７の上限位置との間でアーム支持部１７を昇降させる。アーム支持部１７が下限位置まで下降しているときには、図３に示すように、保持部１８の上端面は、第１アーム部２４の下面よりも上側にある。具体的には、保持部１８の上端面は、アーム支持部１７の上端面に回動可能に連結される第１アーム部２４の基端側部分の下面よりも上側にある。

【0032】

また、アーム支持部１７が下限位置まで下降しているときには、保持部１８の上端面は、第３アーム部２６の下面よりも下側にある。本形態では、アーム支持部１７が下限位置まで下降しているときに、保持部１８の上端面は、第２アーム部２５の上面よりもわずかに下側にある。すなわち、アーム支持部１７が下限位置まで下降しているときに、保持部１８の上端面は、上下方向において、第２アーム部２５の上面と第２アーム部２５の下面との間にある。

【0033】

ロボット１３は、図１に示すように、ウエハ２が搭載される２個のハンド５２、５３と、ハンド５２が先端側に回動可能に連結されるアーム５４と、ハンド５３が先端側に回動可能に連結されるアーム５５と、アーム５４、５５の基端側が回動可能に連結されるアーム支持部５６と、アーム支持部５６を昇降可能に保持する本体部５７とを備えている。ハンド５２、５３には、複数枚のウエハ２が搭載可能となっている。

【0034】

また、ロボット１３は、アーム５４に対してハンド５２を回動させるハンド駆動機構（図示省略）と、アーム５５に対してハンド５３を回動させるハンド駆動機構（図示省略）と、アーム５４を駆動するアーム駆動機構（図示省略）と、アーム５５を駆動するアーム駆動機構（図示省略）と、本体部５７に対してアーム支持部５６を回動させるアーム支持部駆動機構（図示省略）と、本体部５７に対してアーム支持部５６を昇降させるアーム昇降機構（図示省略）とを備えている。

【0035】

上述のように、ロボット１３は、上下方向から見たときに、左右方向においてロボット５との間に昇降装置１２を挟むように配置されている。具体的には、ロボット１３は、図１に示すように、左右方向において、処理部４の１階に設置されるロボット５との間に昇降装置１２を挟むように配置されている。このロボット１３は、収容部１０、１１に対するウエハ２の搬入および搬出を行う。

【0036】

（ハンドの詳細構成）
ロボット５、ロボット１３に搭載されるハンドの詳細構成について説明する。ロボット５、ロボット１３に搭載される各ハンドは、いずれも同じ構成であってもよい。以下では、ロボット５のハンド１４を例示して、ハンドの詳細構成について説明する。図８は、図５に示すハンド１４の支持部１４ｂ近傍の拡大図であり、支持部１４ｂの一部断面を示した図である。図９は、図８のＢ－Ｂ線の断面矢視図である。図１０は、図９のＣ－Ｃ線の断面矢視図である。図１１は、図５のＡ方向に見たハンドの拡大側面図である。本明細書における“固着”とは、固着対象となる２つの部材が、接着、圧入嵌合、ボルト締め等によって強固に一体化されている状態を言う

【0037】

図５に示すように、ハンド１４は、上下方向から見たときに所定の軸線を対称軸とする略線対称に形成されている。ハンド１４は、ウエハ２が搭載されるウエハ搭載部１４ａと、ウエハ搭載部１４ａをその基端側で支持する支持部１４ｂと、を備えている。ウエハ搭載部１４ａの先端側は、二股状に形成されており、上下方向から見たときのウエハ搭載部１４ａの形状は、略Ｙ形状となっている。ウエハ搭載部１４ａは、平板状に形成されている。

【0038】

以下で記載する“径方向”とは、ウエハ２の表面（おもて面と裏面）がウエハ搭載部１４ａの上面と平行になるようにウエハ搭載部１４ａにウエハ２が搭載された状態におけるウエハ２の径方向（ウエハ２の外周縁上の各点から中心に向かう方向）のことを言う。“径方向内側”とは、ウエハ２の中心側のことを言う。“径方向外側”とは、ウエハ２の外周縁側のことを言う。図５に示したＡ方向は、径方向及び上下方向に直交する方向である。

【0039】

二股状に形成されるウエハ搭載部１４ａの先端側の上面には、ウエハ２の端面（外周面）が当接する第一当接面１４１ｂ１と、ウエハ２の裏面が当接する第二当接面１４１ａ１とを有する端面当接部材１４１が固定されている。すなわち、ウエハ搭載部１４ａには、２個の端面当接部材１４１が固定されている。ウエハ搭載部１４ａの基端側の上面の２箇所には、ウエハ２が載置されるウエハ載置部材１４２が固定されている。ウエハ２は、端面当接部材１４１とウエハ載置部材１４２とに搭載される。ウエハ搭載部１４ａの基端側には、左右方向に並ぶ２つのウエハ載置部材１４２の間に開口１４３が設けられている。

【0040】

図１１に示すように、端面当接部材１４１は、上下方向にみたときの形状が略三角形状の基部１４１ａと、基部１４１ａの径方向外側の端部から上方向に突出する突出部１４１ｂと、により構成されている。基部１４１ａは、略三角形状の１つの頂部がウエハ２の中心に向くように配置されている。基部１４１ａの上面は、ウエハ２の裏面が当接する第二当接面１４１ａ１となっている。第二当接面１４１ａ１は、径方向外側から径方向内側に向かって下向きに傾斜する傾斜面となっている。突出部１４１ｂの径方向内側の側面は、ウエハ２の端面が当接する第一当接面１４１ｂ１となっている。第一当接面１４１ｂ１は、第二当接面１４１ａ１の径方向外側の端縁から斜め上方向に延びる面である。第一当接面１４１ｂ１は、径方向外側から径方向内側に向かって傾斜角度θ２にて傾斜する傾斜面となっている。

【0041】

図８及び図９に示すように、支持部１４ｂは、筐体１４Ｋと、一部が筐体１４Ｋ内に収容された回動部１４４と、回動部１４４によって前後方向に移動自在に支持された押圧部１４５と、一部が筐体１４Ｋに収容された前後方向に延びる柱状の軸部材１４６と、を備える。図９に示すように、筐体１４Ｋには、第一駆動部を構成するエアシリンダ１４９と、エアシリンダ１４９の可動部分（ピストンロッド）と固着された可動部材１４８と、軸部材１４６が内挿された軸受け１４７と、位置検出機構１５３と、第二駆動部を構成するモータ１５０と、モータ１５０の回転軸１５０ａに連結されたプーリ１５１と、プーリ１５１と回動部１４４のプーリ１４４ｃとに架け渡されたベルト１５２と、が収容されている。

【0042】

回動部１４４は、固着部材１４４ａと、第一筒状部材を構成する略円筒状の回転部材１４４ｂと、略円筒状のプーリ１４４ｃと、略円筒状のスプラインナット１４４ｄと、を備える。図９に示すように、固着部材１４４ａは、前後方向及び左右方向に平行な平板状の上面部１４４ｕと、上面部１４４ｕの後端から下方向に延びる側面部１４４ｓと、を備える。側面部１４４ｓには、前後方向に貫通する貫通孔１４４ｓ１が形成されている。貫通孔１４４ｓ１には、回転部材１４４ｂの前側端部が嵌合されている。図８に示すように、固着部材１４４ａは、ウエハ搭載部１４ａの基端と固着されており、ウエハ搭載部１４ａを支持している。

【0043】

回転部材１４４ｂは、筐体１４Ｋの前端部に形成された開口部１４Ｋａに、軸受け１４Ａを介して回転自在に嵌合されている。回転部材１４４ｂの内周部には、軸部材１４６が内挿されたスプラインナット１４４ｄの一部が嵌合されている。この嵌合により、回転部材１４４ｂの内周面とスプラインナット１４４ｄの外周面は固着されている。プーリ１４４ｃの内周部には、スプラインナット１４４ｄのうちの回転部材１４４ｂの外部にある部分が嵌合されている。

【0044】

図１０に示すように、スプラインナット１４４ｄの内周部には軸部材１４６が前後方向に移動可能に挿通されている。スプラインナット１４４ｄの内周面１４４ｄ１には、周方向に等間隔で並ぶ３つの凹部１４４ｄ２（被係合部）が形成されている。軸部材１４６は、いわゆるスプライン軸であり、その外周面１４６ａには、スプラインナット１４４ｄの各凹部１４４ｄ２と係合する凸部１４６ｂ（係合部）が形成されている。軸部材１４６は、軸中心ＣＰ１を中心として回転自在に構成されている。

【0045】

図９に示したモータ１５０が作動すると、その動力がプーリ１４４ｃに伝達されて、プーリ１４４ｃ、回転部材１４４ｂ、スプラインナット１４４ｄ、及び固着部材１４４ａからなる回動部１４４が一体的に回転する。凹部１４４ｄ２と凸部１４６ｂが係合していることにより、この回転動作によって、軸部材１４６が連れ動いて回転する。つまり、回動部１４４の回転軸（図５に示す回転軸ＡＬ）と、軸部材１４６の回転軸である軸中心ＣＰ１とは一致している。
なお、スプラインナット１４４ｄの内周面１４４ｄ１に凸部（被係合部）を設け、軸部材１４６の外周面１４６ａにこの凸部と係合する凹部（係合部）を設けることでも、同様の動作を実現できる。

【0046】

図８及び図９に示すように、押圧部１４５は、押圧部材を構成する外径が軸方向に変化する円筒状のローラ１４５ａと、ローラ１４５ａの回転軸１４５ｃを軸支するローラ支持部材１４５ｂと、を備えている。ローラ１４５ａの回転軸１４５ｃは上下方向に延びている。ローラ支持部材１４５ｂは、前端部においてローラ１４５ａを回転自在に支持している。ローラ支持部材１４５ｂの後端部は、回動部１４４を構成している固着部材１４４ａによって、前後方向に移動自在に支持されている。ローラ支持部材１４５ｂの後端面には凹部１４５ｂ１が形成されている。凹部１４５ｂ１の底面には、軸部材１４６の前端部が固着されている。固着部材１４４ａは凹部１４５ｂ１内に配置されている。
モータ１５０が作動し、回動部１４４と軸部材１４６が同じ回転軸を中心に一体的に回転すると、回動部１４４に支持されたウエハ搭載部１４ａと、軸部材１４６と固着された押圧部１４５も、これに連動して回転することになる。これにより、ウエハ搭載部１４ａに搭載したウエハ２を１８０度回転させたり、９０度回転させたりすることができる。

【0047】

図９に示すように、ローラ１４５ａの外周面１４５ａ１は、ウエハ搭載部１４ａに搭載されたウエハ２の裏面側からおもて面側に向かって（下方向から上方向に向かって）径が大きくなるテーパ面となっている。換言すると、ローラ１４５ａの外周面１４５ａ１は、回転軸１４５ｃの先端側から基端側に向かって径が大きくなるテーパ面となっている。このように、外周面１４５ａ１は、ウエハ搭載部１４ａに搭載されるウエハ２の端面に対し、傾斜角度θ１で傾斜する傾斜面となっている。

【0048】

図９に示すように、軸部材１４６の後端部には、軸受け１４７が固着されている。軸受け１４７は、軸部材１４６の後端面と固着されている。つまり、軸受け１４７は、軸部材１４６に対する前後方向の位置が固定となっており、軸部材１４６と一体となって動く。可動部材１４８は、軸受け１４７と固着されている。可動部材１４８には、位置検出機構１５３の検知板１５３ａと、エアシリンダ１４９のピストンロッドとが固着されている。

【0049】

エアシリンダ１４９が作動すると、その動力が可動部材１４８を介して軸受け１４７に伝達され、軸部材１４６が軸受け１４７と一体となって動く。これにより、軸部材１４６に固着された押圧部１４５を前後方向に移動させて、ローラ１４５ａによるウエハ２の端面の押圧が可能になる。エアシリンダ１４９の作動により、押圧部１４５は、図５の破線で示すように、ローラ１４５ａがウエハ２の端面に接触して第一当接面１４１ｂ１に向かってウエハ２を押圧する押圧位置と、図５の実線で示すようにローラ１４５ａがウエハ２の端面から離れるように退避する退避位置との間で直線的に移動する。図８、９に示した位置Ｐ１は、押圧部１４５が押圧位置にあるときの可動部材１４８の位置を示している。

【0050】

位置検出機構１５３は、検知板１５３ａと、前後に並ぶ２個のセンサ１５３ｂとを備えている。センサ１５３ｂは、互いに対向するように配置される発光素子と受光素子とを有する透過型の光学式センサである。検知板１５３ａには、センサ１５３ｂの発光素子と受光素子との間を遮るための遮光部が形成されている。押圧部１４５が押圧位置にあるときには、２個のセンサ１５３ｂのうちの前側のセンサ１５３ｂの発光素子と受光素子との間が遮光部によって遮られ、押圧部１４５が退避位置にあるときには、２個のセンサ１５３ｂのそれぞれの発光素子と受光素子との間が遮光部によって遮られない。また、ウエハ２がウエハ搭載部１４ａに搭載されていない状態で、押圧部１４５が押圧位置よりも前側に移動した場合には、２個のセンサ１５３ｂのそれぞれの発光素子と受光素子との間が遮光部によって遮られる。これにより、ウエハ搭載部１４ａにウエハ２が搭載されているか否か、押圧部１４５が押圧位置と退避位置のどちらにあるのかを、２個のセンサ１５３ｂの出力に基づいて検出できる。

【0051】

（製造システムの概略動作）
製造システム１では、ロボット１３の右側に複数枚のウエハ２が収容されるカセット（図示省略）が配置されており、ロボット１３は、このカセットと収容部１０、１１との間でウエハ２を搬送する。ロボット１３が収容部１０に対するウエハ２の搬入や搬出を行うときには、収容部１０が下限位置まで下降している。処理部４の２階に設置されるロボット５は、処理部４の２階に設置される処理装置３と収容部１０との間でウエハ２を搬送する。このときには、収容部１０は、上限位置まで上昇している。処理部４の１階に設置されるロボット５は、処理部４の１階に設置される処理装置３と収容部１１との間でウエハ２を搬送する。

【0052】

（本形態の主な効果）
以上のハンド１４によれば、ウエハ２の把持動作を行うために前後方向に移動自在な軸部材１４６の軸中心ＣＰ１の回りに、ウエハ搭載部１４ａを支持している回動部１４４が回転することで、ウエハ２の回転動作が行われる。このため、ハンド１４の構造を簡素化でき、ハンド１４の小型軽量化、ハンド１４の製造コストの低減が可能になる。
例えば、図９において、ハンド１４の全体を前後方向に延びる軸回りに回転させる構成を想定する。この構成では、筐体１４Ｋも回転させる必要があり、筐体１４Ｋの内部配管や配線の引き回しが容易ではない。これに対し、ハンド１４によれば、筐体１４Ｋは回転させることなく、回動部１４４、軸部材１４６、押圧部１４５、及びウエハ搭載部１４ａのみを回転させることができる。このため、筐体１４Ｋの内部構造を簡素化できる。
また、モータ１５０が作動して、回動部１４４、軸部材１４６、押圧部１４５、及びウエハ搭載部１４ａが回転した場合でも、軸受け１４７が軸部材１４６の回転を許容する。このため、筐体１４Ｋ内における軸受け１４７の前後方向以外への移動は発生しない。つまり、この軸受け１４７を利用して軸部材１４６を駆動しているモータ１５０及び可動部材１４８と、この可動部材１４８の位置を検出する位置検出機構１５３とを動かすことなく、ウエハ２の回転が可能になる。このため、ハンド１４の低コスト化と長寿命化が可能になる。

【0053】

また、ハンド１４では、ローラ１４５ａの外周面１４５ａ１がテーパ面となっている。これにより、ウエハ搭載部１４ａに搭載されたウエハ２をローラ１４５ａによって押圧する際に、ウエハ２の端面がローラ１４５ａの外周面１４５ａ１に沿って浮き上がるのを防止できる。また、ハンド１４では、端面当接部材１４１の第一当接面１４１ｂ１が、ウエハ搭載部１４ａに搭載されるウエハ２の径方向内側に向かって傾斜する傾斜面となっている。これにより、ウエハ搭載部１４ａに搭載されたウエハ２をローラ１４５ａによって押圧する際に、ウエハ２の端面が端面当接部材１４１の第一当接面１４１ｂ１に沿って浮き上がるのを防止できる。これにより、ウエハ２を確実に保持してウエハの落下を防ぐことができる。
特に、ウエハ搭載部１４ａの回転によってウエハ２のおもて面が鉛直方向に向いた状態になった場合でも、ローラ１４５ａの外周面１４５ａ１のテーパ形状と、端面当接部材１４１の第一当接面１４１ｂ１の傾斜形状とが、ウエハ２の落下方向への移動を抑止できる。このため、ウエハ２の落下を強固に防止できる。

【0054】

（他の実施の形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。

【0055】

上述した形態では、回動部１４４の回転軸ＡＬ（図５参照）とウエハ搭載部１４ａに搭載されるウエハ２の厚みとの関係について述べなかった。しかし、図１２に示すように、回動部１４４の回転軸ＡＬ（これは軸部材１４６の軸中心ＣＰ１と一致）の上下方向の位置を、ウエハ搭載部１４ａに搭載されるウエハ２の厚み方向（上下方向）の中心位置ＣＰ２と一致させることが好ましい。このようにすることで、ウエハ２の回転動作を安定して行うことができる。

【0056】

上述した形態では、収容部１１は、柱状部材６０に固定され、収容部１１の上側に配置される収容部１０は、処理部４の１階と２階との間で昇降可能となっている。この他にもたとえば、収容部１１の上側に配置される収容部１０が柱状部材６０に固定され、収容部１１が処理部４の１階と２階との間で昇降可能となっていても良い。この場合には、収容部１０は、処理部４の２階に設置されるロボット５が収容部１０に対してウエハ２の搬入および搬出を行うことが可能な位置で固定されている。また、この場合には、ロボット１３は、左右方向において、処理部４の２階に設置されるロボット５との間に昇降装置１２を挟むように配置されている。すなわち、この場合には、ロボット１３は、処理部４の２階と同じ高さで配置されている。なお、この場合の収容部１０は、第２の収容部である。

【0057】

上述した形態では、昇降装置１２は、収容部１１を備えているが、昇降装置１２は、収容部１１を備えていなくても良い。この場合には、昇降機構６１は、処理部４の２階に設置されるロボット５が収容部１０に対してウエハ２の搬入および搬出を行うことが可能な位置と、処理部４の１階に設置されるロボット５が収容部１０に対してウエハ２の搬入および搬出を行うことが可能な位置との間で収容部１０を昇降させる。この場合には、たとえば、処理部４の１階に設置される処理装置３で処理された後のウエハ２を収容部１０に収容して、処理部４の２階へ直接、搬送することが可能になる。

【0058】

上述した形態では、処理部４は、２階建てで構成されているが、処理部４は、１階建てで構成されても良い。この場合には、昇降装置１２が不要になる。また、処理部４は、３階建て以上で構成されても良い。たとえば、処理部４は、３階建てで構成されても良い。
この場合には、たとえば、昇降装置１２は、収容部１０、１１に加えて、処理部４の１階と３階との間で昇降可能な収容部を備えるとともに、昇降機構６１に加えて、この収容部を処理部４の１階と３階との間で昇降させる昇降機構を備えている。

【0059】

また、処理部４が３階建てで構成される場合には、昇降機構６１によって、処理部４の１階と３階との間で収容部１０を昇降させても良い。すなわち、処理部４の２階に設置されるロボット５が収容部１０に対してウエハ２の搬入および搬出を行うことが可能な位置と、処理部４の３階に設置されるロボット５が収容部１０に対してウエハ２の搬入および搬出を行うことが可能な位置とに収容部１０を昇降させても良い。さらに、処理部４が３階建てで構成される場合には、収容部１０が固定され、処理部４の１階と２階との間で収容部１１が昇降するとともに、昇降装置１２は、処理部４の２階と３階との間で昇降する収容部を備えていても良い。

【0060】

上述した形態では、アーム支持部１７が下限位置まで下降しているときに、保持部１８の上端面は、上下方向において、第２アーム部２５の上面と第２アーム部２５の下面との間にある。この他にもたとえば、アーム支持部１７が下限位置まで下降しているときに、
保持部１８の上端面は、上下方向において、第１アーム部２４の上面と第１アーム部２４の基端側部分の下面との間にあっても良い。また、上述した形態では、保持部１８の前側面が処理部４の固定フレーム７に固定されているが、保持部１８の底面が処理部４の各階の床面に固定されても良い。また、上述した形態では、第３アーム部２６の先端側に２個のハンド１４、１５が取り付けられているが、第３アーム部２６の先端側に取り付けられるハンドは１個であっても良い。

【0061】

上述した形態では、処理部４の１階と２階とのそれぞれに６個の処理装置３が設置されているが、処理部４の１階と２階とのそれぞれに５個以下または７個以上の処理装置３が設置されても良い。また、上述した形態では、ロボット５の前後の両側に処理装置３が配置されているが、ロボット５の前後の一方側のみに処理装置３が配置されても良い。また、上述した形態では、製造システム１は、半導体を製造するための半導体製造システムであるが、製造システム１は、半導体以外の物を製造するシステムであっても良い。すなわち、ロボット５は、たとえば、ガラス基板等のウエハ２以外の搬送対象物を搬送しても良い。

【0062】

本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。

【0063】

（１）
産業用ロボット（ロボット５）のハンド（ハンド１４）であって、
ウエハ（ウエハ２）が搭載される搭載部（ウエハ搭載部１４ａ）と、
前記搭載部を支持し且つ第一方向（前後方向）に延びる軸回りに回転自在に構成された回動部（回動部１４４）と、
前記回動部により前記第一方向へ移動自在に支持され、前記搭載部に搭載されたウエハの端面を押圧可能な押圧部（押圧部１４５）と、
前記押圧部と固着され、前記第一方向に移動自在に構成された軸部材（軸部材１４６）と、を備え、
前記軸部材は、前記回動部の回転と連動して回転可能であり、
前記回動部の回転軸（回転軸ＡＬ）と前記軸部材の軸中心（軸中心ＣＰ１）とが一致する産業用ロボットのハンド。

【0064】

（１）によれば、軸部材の第一方向への移動によって押圧部によるウエハの把持動作が行われ、回動部の回転によって、把持動作によって把持された状態のウエハの回転動作（ウエハ表面の向きを９０度や１８０度回転させる動作）が行われる。このように、把持動作を行うために第一方向に移動自在な軸部材の軸中心の回りに回動部が回転して回転動作が行われる。このため、ハンドの構造を簡素化でき、ハンドの小型軽量化、ハンドの製造コストの低減が可能になる。

【0065】

（２）
（１）記載の産業用ロボットのハンドであって、
前記回動部は、前記押圧部を前記第一方向に移動自在に支持し、且つ、前記搭載部と固着された固着部材（固着部材１４４ａ）と、前記固着部材と固着され且つ前記軸部材が内挿された第一筒状部材（回転部材１４４ｂ）と、前記第一筒状部材の内周面に固着され、前記軸部材の外周面に設けられた係合部（凸部１４６ｂ）に係合する被係合部（凹部１４４ｄ２）を有する第二筒状部材（スプラインナット１４４ｄ）と、を含む産業用ロボットのハンド。

【0066】

（２）によれば、軸部材と回動部をそれぞれ駆動する駆動部を収容する部分を回転させることなく、保持されたウエハの回転動作が実現できる。上記部分が回転しないことで、駆動部に必要な配管及び配線の引き回しの簡略化、これら配管及び配線の回動による摩耗の防止が可能になる。したがって、ハンドの低コスト化と長寿命化が可能になる。

【0067】

（３）
（２）記載の産業用ロボットのハンドであって、
前記軸部材が内挿された、前記軸部材に対する前記第一方向の位置が固定の軸受け（軸受け１４７）と、
前記軸受けを前記第一方向に移動させて、前記軸部材を前記第一方向に移動させる第一駆動部（エアシリンダ１４９）と、
前記第一筒状部材を回転させて前記回動部及び前記軸部材を連動して回動させる第二駆動部（モータ１５０）と、を備える産業用ロボットのハンド。

【0068】

（３）によれば、搭載部が回転しても軸受けの位置は変化しない。このため、第一駆動部を回転させることなく回転動作が実現できる。また、軸受けに固着された部材の位置を検出することで、押圧部の移動位置を検出する機構を設ける場合には、この機構を回転させることなく、回転動作が実現できる。このため、ハンドの低コスト化と長寿命化が可能になる。

【0069】

（４）
（３）記載の産業用ロボットのハンドであって、
前記軸受けに固着されて前記第一駆動部により前記第一方向に移動される可動部材（可動部材１４８）と、
前記可動部材の前記第一方向の位置を検出する位置検出機構（位置検出機構１５３）と、を含む産業用ロボットのハンド。

【0070】

（４）によれば、位置検出機構を回転させることなく、搭載部の回動動作が実現できる。このため、ハンドの低コスト化と長寿命化が可能になる。

【0071】

（５）
（４）記載の産業用ロボットのハンドであって、
前記第一筒状部材を回動自在に支持する筐体（筐体１４Ｋ）を備え、
前記筐体内に、前記第一駆動部と前記第二駆動部と前記軸受けと前記位置検出機構が収容される産業用ロボットのハンド。

【0072】

（５）によれば、筐体を回転させることなく、保持されたウエハの回転動作が実現できる。このため、筐体内の構造を簡素化でき、ハンドの低コスト化と長寿命化が可能になる。また、搭載部に比べて厚みの大きくなりやすい筐体が回転しない構成となるため、ハンドの周囲に余剰スペースが不要となる。この結果、産業用ロボットの設計に柔軟性を持たせることができる。

【0073】

（６）
（１）から（５）のいずれか１つに記載の産業用ロボットのハンドであって、
前記搭載部に搭載されたウエハの厚み方向の中心位置（中心位置ＣＰ２）と、前記軸部材の軸中心（軸中心ＣＰ１）とが一致している産業用ロボットのハンド。

【0074】

（６）によれば、ウエハの回転動作を安定して実施することができる。

【0075】

（７）
（１）から（６）のいずれか１つに記載の産業用ロボットのハンドと、
前記ハンドを支持するアーム（アーム１６）と、
前記アームを支持するアーム支持部（アーム支持部１７）と、を備える産業用ロボット。

【符号の説明】

【0076】

１ 製造システム
２ ウエハ（半導体ウエハ）
３ 処理装置
４ 処理部
５ ロボット（水平多関節ロボット）
１０ 収容部
１１ 収容部（第２の収容部）
１２ 昇降装置
１４、１５ ハンド
１４ａ ウエハ搭載部
１４４ 回動部
１４５ 押圧部
１４５ａ ローラ
１４５ａ１ 外周面
１４６ 軸部材
ＡＬ 回転軸
ＣＰ１ 軸中心ＣＰ１
１６ アーム
１７ アーム支持部
１８ 保持部
１９ ハンド駆動機構
２０ アーム駆動機構
２１ アーム昇降機構
２４ 第１アーム部
２５ 第２アーム部
２６ 第３アーム部
２７ 第１駆動機構
２８ 第２駆動機構
６１ 昇降機構

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】