搬运机器人和基板处理设备

摘要

本发明涉及一种搬运机器人和基板处理设备。该搬运机器人包括：臂单元，该臂单元具有能够保持其中一个被搬运物体的手部；安装至安装框架的基座单元，该基座单元以可水平旋转的方式支撑臂单元；附装构件，该附装构件用于将基座单元附装至安装框架；以及升降机构，该升降机构布置在基座单元内并设置有联接至臂单元的升降构件。该升降机构被构造成：通过使升降构件沿着竖直轴上下运动，使臂单元在限定于基座单元上方的臂单元上下运动范围内上下运动。在基座单元的延伸规定高度的部分嵌入在安装框架的基座收容凹部中的状态下，基座单元固定至安装框架，所述规定高度是从基座单元的底壁到附装构件的高度。

权利要求

1.一种搬运机器人，该搬运机器人包括：

臂单元，该臂单元具有能够保持其中一个被搬运物体的手部；

安装至安装框架的基座单元，该基座单元以可水平旋转的方式支撑所述臂单元；

附装构件，该附装构件被构造成将所述基座单元附装至所述安装框架；以及升降机构，该升降机构布置在所述基座单元内并设置有联接至所述臂单元的升降构件，该升降机构被构造成：通过使所述升降构件沿着竖立地安装在所述基座单元内的竖直轴上下运动，使所述臂单元在限定于所述基座单元上方的臂单元上下运动范围内上下运动；

其特征在于，在所述基座单元的延伸规定高度的部分嵌入在所述安装框架的基座收容凹部中的状态下，所述基座单元固定至所述安装框架，所述规定高度是从该基座单元的底壁到所述附装构件的高度。

2.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述附装构件是设置在所述基座单元的侧表面上的固定法兰。

3.根据权利要求1或2所述的机器人，其中，这些被搬运物体以多段的方式布置在竖直延伸的规定区域内，所述臂单元上下运动范围包括第一上下运动范围和第二上下运动范围，所述第一上下运动范围由位于所述规定区域内的最下段中的被搬运物体与位于所述规定区域内的最上段中的被搬运物体之间的间隙限定，所述第二上下运动范围由位于所述最上段中的被搬运物体与从位于所述最上段中的被搬运物体向上间隔开规定距离的位置之间的间隙限定，从所述基座单元的所述底壁到所述附装构件的所述规定高度被设定为与所述第二上下运动范围一致。

4.根据权利要求1或2所述的机器人，其中，从所述基座单元的所述底壁到所述附装构件的所述规定高度被设定为落入所述安装框架的厚度内。

5.根据权利要求1或2所述的机器人，其中，所述安装框架构成一壳体的底壁，在所述壳体的顶端设置有用于净化气体的过滤器，所述壳体能够通过将由所述过滤器净化的向下流动的清洁气体与外部隔离而保持其内部空间清洁。

6.根据权利要求1或2所述的机器人，其中，所述竖直轴包括具有螺纹部的螺杆，该螺纹部的下端位于所述安装框架的厚度的范围内。

7.根据权利要求1或2所述的机器人，其中，所述升降构件的上下运动范围的下端位于所述安装框架的厚度的范围内。

8.一种基板处理设备，该基板处理设备包括：

权利要求1或2所述的搬运机器人；

基板供给单元，该基板供给单元布置在一壳体的一个侧表面附近，在所述壳体内布置所述搬运机器人；以及基板处理单元，该基板处理单元设置在所述壳体的另一个侧表面附近，并且以隔着所述搬运机器人与所述基板供给单元对置的关系布置。

说明书

搬运机器人和基板处理设备

技术领域

[0001] 本文公开的实施方式涉及一种搬运机器人和基板处理设备。

背景技术

[0002] 在过去，布置在称为EFEM（设备前端模块）的壳体中的搬运机器人已知为用于搬运诸如半导体晶片或液晶面板之类的基板的水平多关节型机器人的一个示例（例如参见日本专利申请公报No.2008－103755）。

[0003] EFEM是设置在半导体处理设备的前面侧的模块。在局部清洁的环境中，EFEM能够通过使用搬运机器人而在基板供给单元和基板处理单元之间传送基板。

[0004] 通常，搬运机器人包括：臂单元，该臂单元具有能够保持被搬运物体的手部；基座单元，该基座单元用于以可水平旋转的方式支撑所述臂单元；以及升降机构，该升降机构用于通过使连接至所述臂单元的升降构件沿着布置在所述基座单元中的竖直轴上升或下降来向上和向下移动所述臂单元。

[0005] 有时会出现这种情况，即：EFEM不仅包括作为基板供给单元的基板存储容器，而且还包括其他装置，例如用于检测基板的取向和对准基板的对准装置。为了减少EFEM的安装面积，这些装置经常在壳体内布置于基板存储容器的上方。

[0006] 在包括诸如对准装置等的其他装置的EFEM中使用的搬运机器人中，有时需要臂的上下运动范围进一步向上延伸超过基板存储容器的下端和上端之间的、取出基板所需的距离。

[0007] 为此，可以想到仅仅加长搬运机器人的身长。然而，从壳体的底面到基板存储容器的下端的高度是由标准规定的。因此，在设置有升降机构的搬运机器人中，为了获得所需的上下运动范围，如果向上加长支撑所述臂的基座单元，则有时会出现这种情况：向下移动到最下限的臂定位得比基板存储容器的下端高。

[0008] 换言之，如果尝试将所述臂向下移动到与基板存储容器的下端对应的位置，则所述臂会与基座单元的上表面发生干涉。

发明内容

[0009] 鉴于上述问题，本文公开的实施方式提供了一种搬运机器人和基板处理设备，所述搬运机器人和基板处理设备能够在增大所述臂单元的上下运动范围的情况下将臂单元向下移动到必要的最低位置。

[0010] 根据本发明的一个方面，提供了一种搬运机器人，该搬运机器人包括：臂单元，该臂单元具有能够保持其中一个被搬运物体的手部；安装至安装框架的基座单元，该基座单元以可水平旋转的方式支撑所述臂单元；附装构件，该附装构件被构造成将所述基座单元附装至所述安装框架；以及升降机构，该升降机构布置在所述基座单元内并设置有联接至所述臂单元的升降构件，该升降机构被构造成通过使所述升降构件沿着竖立地安装在所述基座单元内的竖直轴上下运动而使所述臂单元在限定于所述基座单元上方的臂单元上下运动范围内上下运动，其中，在所述基座单元的延伸从该基座单元的底壁到所述附装构件的规定高度的部分嵌入在所述安装框架的基座收容凹部中的状态下，所述基座单元固定至所述安装框架。

[0011] 通过这种构造，可以扩大包括手部的臂单元的高度方向的接近范围，同时防止搬运机器人的尺寸变得较大。

附图说明

[0012] 从如下结合附图给出的实施方式的描述将清楚当前公开内容的目的和特征，其中：

[0013] 图1是示出了设置有根据一个实施方式的搬运机器人的基板处理设备的示意性说明图；

[0014] 图2是根据一个实施方式的搬运机器人的示意性说明图；以及

[0015] 图3是根据比较例的搬运机器人的示意图。

具体实施方式

[0016] 现在将参照形成实施方式的一部分的附图详细地描述本文公开的搬运机器人和基板处理设备的一个实施方式。然而，本发明不限于下面将要描述的实施方式。

[0017] （基板处理设备）

[0018] 首先，将对根据一个实施方式的基板处理设备1进行描述。图1是示出了设置有根据一个实施方式的搬运机器人10的基板处理设备1的示意性说明图。

[0019] 如图1所示，该基板处理设备1包括：搬运机器人10；壳体20，该壳体20用于在其基本中央区域中容纳搬运机器人10；基板供给单元3，该基板供给单元3设置在壳体20的一个侧表面21附近；以及基板处理单元4，该基板处理单元4设置在壳体20的另一个侧表面22附近。在图1中，附图标记“100”表示底面，基板处理设备1安装在该底面上。

[0020] 在壳体20上设置有用于净化气体的过滤器2。壳体20是能够通过使由过滤器2净化的向下流动的清洁气体与外部隔离而保持其内部空间清洁的所谓的EFEM（设备前端模块）。在用作壳体20的底壁部的安装框架23的下表面上设置有支腿24，所述支腿24用于将壳体20支撑在该壳体20与底面100间隔开规定距离D（例如100mm）的状态下。

[0021] 搬运机器人10包括设置有手部11的臂单元12，该手部11能够保持被搬运物体，例如诸如半导体晶片或液晶面板之类的基板5。臂单元12以可竖直移动且可水平旋转的方式支撑在基座单元13上，该基座单元13安装在用作壳体20的底臂部的安装框架23上。稍后将更详细地描述搬运机器人10。

[0022] 基板供给单元3包括：箱形盒30，该箱形盒30用于沿着高度方向以多段的方式收容多个基板5；以及盒开启件（未示出），该盒开启件用于打开所述盒30的盖子，从而能够将基板5取出到壳体20内。成套的盒30和盒开启件被安置在具有规定高度的工作台31上，并且与壳体20的一个表面21以间隔开的关系布置。

[0023] 另一方面，基板处理单元4被设计成对基板5执行规定处理，例如化学气相沉积、蚀刻或曝光。根据本实施方式的基板处理设备1的基板处理单元4包括必要处理装置40，该必要处理装置40以与基板供给单元3对置的关系布置在壳体20的另一个表面22附近。

[0024] 这样，基板供给单元3和基板处理单元4隔着搬运机器人10以相互对置的关系布置。

[0025] 在壳体20内设置有对准装置6。该对准装置6定位成比基板供给单元3的盒30和基板处理单元4的处理装置40高。

[0026] 通过该构造，基板处理设备1的搬运机器人10能够通过将臂单元12从基座单元13向上移动或使臂单元12旋转而将放置在手部11上的基板5搬运到期望位置。

[0027] 更具体地说，根据本实施方式的搬运机器人10从盒30取出基板5，并将基板5搬运到对准装置6。基板5由对准装置6对准。之后，将由此对准的基板5搬运到处理装置40。在处理装置40中被处理的基板5再次被收容在盒30内。

[0028] （搬运机器人）

[0029] 现在将参照图2和图3更详细地描述根据当前实施方式的搬运机器人10。图2是根据一个实施方式的搬运机器人10的示意性说明图。图3是根据比较例的搬运机器人50的示意性说明图。

[0030] 图3中所示的比较例的搬运机器人50与当前实施方式的搬运机器人10的区别在于基座单元53的高度以及固定法兰8的附装位置方面。然而，比较例的搬运机器人50在功能上与当前实施方式的搬运机器人10相同。在图3中，与当前实施方式的搬运机器人10的部件相同的部件（除了基座单元13之外）由与图2中使用的附图标记相同的附图标记表示。对比较例的搬运机器人50不再进行详细描述。

[0031] 如图2所示，搬运机器人10如上所述包括臂单元12，该臂单元12设置有能够保持基板5的手部11。臂单元12包括：第一臂121，该第一臂121的基端部连接至连接本体120；第二臂122，该第二臂122的基端部连接至第一臂121的末端部；以及手部11，该手部
11的基端部连接至第二臂122的末端部。

[0032] 在图2所示的当前实施方式的搬运机器人10中，手部11具有能够将基板5支撑在可搬运状态下的结构。尽管在图中没有示出，但手部11可以具有能够保持被搬运物体的其他结构，例如能够吸附基板5的结构或能够抓握或夹持基板5的结构。

[0033] 第一臂121借助图2中没有示出的旋转轴以可水平旋转的方式连接至连接本体120的上端。连接本体120能够借助稍后描述的升降机构7而向上和向下运动。第二臂122借助在竖直方向延伸的第一旋转轴123以可旋转的方式连接至第一臂121的末端部。手部
11借助在竖直方向延伸的第二旋转轴124以可旋转的方式连接至第二臂122的末端部。

[0034] 搬运机器人10还包括基座单元13和布置在该基座单元13内的升降机构7，所述基座单元13构造成以可水平旋转的方式支撑臂单元12，并安装在作为壳体20的底壁部的安装框架23上。稍后将详细描述升降机构7。

[0035] 基座单元13由底壁131、顶壁132和侧壁133形成为箱形。在当前实施方式中，基座单元13的外部形状在平面图中看时是矩形的。然而，基座单元13的外部形状不必限于矩形形状，而可以是多边形或圆形的。

[0036] 布置在基座单元13中的升降机构7包括用作驱动动力源的马达70和用作竖立地安装在基座单元13内的竖直轴的螺杆71。如图2所示，马达70和螺杆71借助附装至马达轴700的第一带轮701、附装至螺杆71的下端的第二带轮702和围绕第一带轮701和第二带轮702缠绕的动力传输带703而彼此以操作的方式连接。

[0037] 升降机构7还包括：升降构件72，该升降构件72联接至臂单元12的连接本体120并螺纹联接至螺杆71；以及一对线性引导件73，该一对线性引导件73用于引导所述升降构件72的上下运动。所述线性引导件73以相互对置的关系沿着侧壁133从基座单元13的底壁131竖直地延伸到顶壁132。

[0038] 通过如上所述构造的升降机构7，如果螺杆71借助马达70旋转，则升降构件72沿着螺杆71在规定的上下运动范围内向上和向下线性地移动。因而，臂单元12在限定于基座单元13上方的臂单元上下运动范围α内向上和向下运动。在这方面，升降构件72在基座单元13内的上下运动范围设定为基本上等于在基座单元13上方限定的臂单元上下运动范围α。鉴于在安装过程中产生的高度偏差以及为了输送基板5，要求搬运机器人10能够在竖直方向上留有公差的情况下接近基板5。因此，在实际中，将升降构件72的在基座单元13内的上下运动范围设定为略微大于臂单元上下运动范围α。

[0039] 螺杆71的下端借助下轴承74以可旋转的方式支撑在基座单元13的底壁131上，螺杆71的上端借助上轴承74以可旋转的方式支撑在基座单元13的顶壁132上。然而，螺杆71的支撑位置不限于底壁131和顶壁132。

[0040] 在螺杆71上在如下范围内形成螺纹部，即：使得升降构件72能够在规定的上下运动范围内向上和向下运动。螺杆71可以通过使用支架等布置在底壁131和顶部132之间。

[0041] 例如，在当前实施方式中，可以优选地使用滚珠丝杠作为螺杆71。可以在升降构件72中设置滚珠丝杠螺母。

[0042] 在以上描述的构造中，如图2所示，基座单元13设置有作为基座附装部的固定法兰8。固定法兰8在基座单元13的侧壁133上布置在与底壁131间隔开规定高度h的位置。

[0043] 在壳体20的安装框架23中形成有基座接纳凹部25。在基座单元13的从底壁131延伸到固定法兰8的下端的部分嵌入在基座接纳凹部25中的状态下，基座单元13固定至安装框架23。尽管在图2中没有示出，但在固定法兰8中形成有螺栓插入孔。固定法兰8和安装框架23借助插入穿过所述螺栓插入孔的螺栓而彼此连接并固定。

[0044] 在基板处理设备1中，预先规定基座单元高度H0，使得布置在壳体20内的搬运机器人10的手部11能够接近收容在盒30内的最下段中的基板5。在这方面，基座单元高度H0表示从安装框架23的上表面到基座单元13的顶壁132的高度。

[0045] 为了使得手部11能够到达对准装置6，臂单元上下运动范围α需要大于由位于盒30的最下段中的基板51与位于盒30的最上段中的基板52之间的间隙限定的第一上下运动范围X1。换言之，臂单元上下运动范围α需要设置成比第一上下运动范围X1大规定长度。

[0046] 在这方面，所述规定长度表示从最上面基板52到规定升程的尺寸。换言之，该规定长度是指与限定在最上面基板52与布置在最上面基板52上方的对准装置6之间的第二上下运动范围X2对应的间隙。

[0047] 因此，在当前实施方式的搬运机器人10中，基座单元13的长度H1增加了与第二上下运动范围X2对应的长度，使得第二上下运动范围X2能够包含在所述臂单元上下运动范围α内。

[0048] 通过将基座单元13的身长（stature）增加与第二上下运动范围X2对应的长度，可以将升降构件72在基座单元13内的上下运动范围扩大与基座单元13的身长的增加对应的量。

[0049] 将这样扩大的与第二上下运动范围X2对应的长度设定为等于固定法兰8的安装高度，由此由该安装框架23的厚度“t”吸收基座单元13的高度的增加。

[0050] 在当前实施方式中，如图2所示，距离底壁131的规定高度“h”，即固定法兰8的附装高度设定为等于安装框架23的厚度“t”。因此，基座单元13的底壁131的背面与安装框架23的背面基本上齐平。

[0051] 这样，根据当前实施方式的搬运机器人10的基座单元13的长度H1被设定为大于基座单元高度H0（从安装框架23的上表面到基座单元13的顶壁132的高度）。然而，臂单元12的手部11能够顺畅地接近收容在盒30内的最下段中的基板5，而不会与基座单元13的顶壁132发生干涉。

[0052] 由于第二上下运动范围X2包含在臂单元上下运动范围α内，因此臂单元12的手部11没有任何问题地到达对准装置6。

[0053] 接下来，将比较根据当前实施方式的搬运机器人10的基座单元13的构造与图3中所示的搬运机器人50的构造。如图3中所示，根据比较例的搬运机器人10的基座单元53包括布置在侧壁133的最下端处的固定法兰8。换言之，基座单元53安置在壳体20的安装框架23上，并且在该状态下连接并固定到安装框架23。安装框架23的上表面与基座单元53的底壁131的背面接触。

[0054] 在根据比较例的搬运机器人50中，基座单元53的长度H2必须被设定为等于基座单元高度H0（从安装框架23的上表面到基座单元53的顶壁132的高度）。

[0055] 由于采用上述升降机构7（参见图2和图3），在比较例的搬运机器人50中难以将臂单元上下运动角度α设定为大于第一上下运动范围X1。在比较例的搬运机器人50中，如图3所示，第一上下运动范围X1变成臂单元上下运动范围α。

[0056] 然而，在根据当前实施方式的搬运机器人10中，在基座单元13的延伸从底壁131到固定法兰8的规定高度h的部分嵌入在安装框架23的基座接纳凹部25中的状态下，基座单元13固定至安装框架23。

[0057] 因此，手部11能够达到位于盒30上方的对准装置6，并且能够接近位于盒30的最下段中的基板51，而不会发生第一臂121与基座单元13的顶壁132干涉的情况。

[0058] 由于基座单元13以被嵌入的状态固定至安装框架23，因此与如在比较例的搬运机器人50中那样将基座单元53安置在安装框架23上并固定至安装框架23的情况相比，可以提高固定强度。

[0059] 另外，臂单元上下运动范围α被设定为包括第一上下运动范围X1和第二上下运动范围X2，所述第一上下运动范围X1由位于盒30的最下段中的基板51和位于盒30的最上段中的基板52之间的间隙限定，所述第二上下运动范围X2由位于盒30的最上段中的基板52和从基板52向上间隔开规定距离的位置之间的间隙限定。

[0060] 从底壁131到固定法兰8的规定高度“h”被设定为与第二上下运动范围X2一致。而且，所述规定高度“h”被设定为落入与安装框架23的厚度“t”对应的尺寸内。这消除了基座单元13的底壁131向下突出超过安装框架23的可能。

[0061] 因此，当壳体20由铲车等运输时，即使将铲车的叉齿插入安装框架23的下面，叉齿也不会与基座单元13的底壁131碰撞。

[0062] 在根据当前实施方式的搬运机器人10中，如图2所示，作为螺杆71的滚珠丝杆的螺纹部的下端位于安装框架23的厚度“t”的范围内。同样，升降构件72的上下运动范围的下端位于安装框架23的厚度“t”的范围内。

[0063] 因而，在限制基座单元高度H0（即从安装框架23的上表面到基座单元13的顶壁132的高度）的情况下，升降构件72在基座单元13内的上下运动范围能够有效地设定成与臂单元上下运动范围α一致。

[0064] 本领域技术人员能够容易地推导出上述实施方式的其他新颖效果和其他修改示例。为此，本发明的宽广方面并不限于上面已经示出和描述的具体公开内容和代表性实施方式。因而，在不脱离由所附权利要求及其等同物限定的总体发明构思的精神和范围的情况下可以以许多不同形式修改本发明。

[0065] 例如，尽管在上述实施方式中，固定法兰8的附装高度，即距离底壁131的规定高度“h”设定为等于安装框架23的厚度“t”，但该规定高度“h”不需要必需设定为等于安装框架23的厚度“t”。而只需要将该规定高度“h”设定为落入安装框架23的厚度“t”内即可。换言之，优选的是基座单元13的底壁131不向下突出超过安装框架23。

[0066] 关于升降机构7的结构，只要联接至臂单元12的升降构件72能够沿着竖立地安装在基座单元13内的竖直轴上下运动，则该竖直轴不需要一定是诸如上述滚珠丝杆之类的螺杆71。至于马达70的布局以及用于将动力传输至螺杆71的结构，不必总是使用带轮/带组合（例如，第一带轮701、第二带轮702、和动力传输带703）。