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TW202216381A - 機器人、基板濕式處理機器人系統以及液體回收方法 - Google Patents

機器人、基板濕式處理機器人系統以及液體回收方法 Download PDF

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TW202216381A
TW202216381A TW110132768A TW110132768A TW202216381A TW 202216381 A TW202216381 A TW 202216381A TW 110132768 A TW110132768 A TW 110132768A TW 110132768 A TW110132768 A TW 110132768A TW 202216381 A TW202216381 A TW 202216381A
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TW
Taiwan
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robot
hand
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arm
Prior art date
Application number
TW110132768A
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Inventor
斎藤雅行
Original Assignee
日商川崎重工業股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種用於運送基板的機器人，該機器人包括臂部、手部、姿勢變更機構以及機器人控制部。前述手部被設置在前述臂部，保持且運送前述基板。前述姿勢變更機構能夠使前述手部的姿勢向任意方向傾斜。前述機器人控制部控制前述手部的姿勢。前述機器人控制部在用前述手部保持有附著有液體的基板的狀態下，為了用自重使前述液體向與前述手部的寬度方向不同的方向移動，而進行使前述手部的姿勢傾斜的傾斜控制。

Description

機器人、基板濕式處理機器人系統以及液體回收方法
本發明主要關於機器人，該機器人用於運送半導體晶圓、印刷電路板等基板，詳細而言，關於基板的濕式處理中的機器人的姿勢控制。
至今為止，從基板的保管裝置、基板處理裝置等取出基板進行運送的基板運送用的機器人被眾所周知。專利文獻1公開了作為此種機器人的晶圓運送裝置。
專利文獻1的晶圓運送裝置包括姿勢檢測部以及致動器，該姿勢檢測部檢測手的姿勢。該晶圓運送裝置的結構如下，亦即，藉由根據用姿勢檢測部所檢測的手的姿勢資訊，控制致動器的伸縮程度，來調整手的姿勢。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2004-128021號公報。
[發明所欲解決之課題]
但是，藉由基板的種類等不同，有時在該基板的表面進行使用了液體的濕式處理。在該濕式處理中，要求在不需要其它機器介入的情況下，藉由上述專利文獻1等那樣的機器人，將基板上的多餘的液體從該基板除去。
鑒於上述內容，本發明的目的在於使用機器人順利地除去付著在基板上的液體。 [用以解決課題之手段]
本發明所要解決的課題如上所述，接下來對用於解決該課題的手段以及功效進行說明。
根據本發明的第一態樣，提供以下結構的機器人。亦即，用於運送基板的機器人包括臂部、手部、姿勢變更機構以及機器人控制部。前述手部被設置在前述臂部，保持且運送前述基板。前述姿勢變更機構能夠使前述手部的姿勢向任意方向傾斜。前述機器人控制部控制前述手部的姿勢。前述機器人控制部在用前述手部保持有附著有液體的基板的狀態下，為了用自重使前述液體向與前述手部的寬度方向不同的方向移動，而進行使前述手部的姿勢傾斜的傾斜控制。
根據本發明的第二態樣，提供以下的液體回收方法。亦即，該液體回收方法使用機器人，該機器人包括臂部、手部、姿勢變更機構以及機器人控制部。前述手部被設置在前述臂部，保持且運送前述基板。前述姿勢變更機構能夠使前述手部的姿勢向任意方向傾斜。該液體回收方法包括基板傾斜工序。在前述基板傾斜工序中，前述機器人控制部在用前述手部保持有附著有液體的基板的狀態下，為了用自重使前述液體向與前述手部的寬度方向不同的方向移動，而進行使保持該基板的前述手部的姿勢傾斜。
因此，由於能夠在不另外設置用於將基板上的液體除去的裝置的情況下，使用運送基板的機器人將液體向端部聚集來除去液體，因此能夠實現成本的降低。由於用自重使液體向與手部的寬度方向不同的方向移動，因此能夠提高液體從基板脫離的位置的自由度。並且，由於能夠藉由機器人將除去了液體的基板就那樣運送到基板保管裝置等，因此能夠減少對於基板的處理工時以及處理時間。並且，由於能夠減少裝置之間的基板的傳送次數，因此能夠減少因傳送錯誤等帶來的基板損壞的風險。 [發明功效]
藉由本發明，能夠使用機器人順利地除去付著在基板上的液體。
其次，參照圖式，對本發明的實施形態進行說明。圖1是表示本發明的第一實施形態的機器人100的整體結構的立體圖。
圖1所示的機器人100例如被設置在半導體晶圓、印刷電路板等基板W的製造工廠、倉庫等。機器人100用於在省略圖示的基板處理裝置與基板保管裝置之間運送基板W。不過，機器人100也可以例如用於在處理基板W的複數個基板處理裝置之間運送基板W。基板W也可以是基板的原材料、加工中的半成品、加工後的成品中的任意之一。基板W的形狀在本實施形態中是圓板狀，但並不限於此。
該機器人100主要包括基座1、機器人臂(臂部)2、機器人手（手部）3、傾斜機構(姿勢變更機構)4以及機器人控制部9。
基座1被固定在工廠的地板等。但是，並不限於此，基座1也可以被固定在例如包括前述基板處理裝置的基板處理設備的殼體。並且，基座1也可以被固定到在基板處理裝置(或設備)與基板保管裝置之間運行的省略圖示的移動台車等。
如圖1所示，機器人臂2經由能夠在上下方向移動的昇降軸11安裝在基座1。機器人臂2能夠相對於昇降軸11旋轉。
機器人臂2由水平多關節式機器人臂構成。機器人臂2包括第一臂21以及第二臂22。
第一臂21作為在水平的直線狀延伸的細長構件構成。第一臂21的長度方向的一端被安裝在昇降軸11的上端部。第一臂21被以昇降軸11的軸線(垂直軸)為中心可旋轉地支撐著。在第一臂21的長度方向的另一端安裝有第二臂22。
第二臂22作為在水平的直線狀延伸的細長構件構成。第二臂22的長度方向的一端被安裝在第一臂21的前端。第二臂22被以與昇降軸11平行的軸線(垂直軸)為中心可旋轉地支撐著。在第二臂22的長度方向的另一端安裝有機器人手3。
昇降軸11、第一臂21以及第二臂22的每一個藉由無圖示的適當的致動器驅動。該致動器例如能夠是電動馬達。
在位於昇降軸11與第一臂21之間、第一臂21與第二臂22之間以及第二臂22與機器人手3之間的臂關節部安裝有檢測第一臂21、第二臂22以及機器人手3的每一個的旋轉位置的省略圖示的編碼器。並且，在機器人100的適當位置還設置有檢測高度方向的第一臂21的位置變化(亦即，昇降軸11的昇降量)的編碼器。
機器人控制部9根據包含藉由各個編碼器所檢測出的第一臂21、第二臂22或機器人手3的旋轉位置或高度位置的位置資訊，來控制對昇降軸11、第一臂21、第二臂22以及機器人手3的每一個進行驅動的電動馬達的動作。需要說明的是，在以下的說明中，當稱為藉由編碼器所檢測出的「位置資訊」時，意思是指表示機器人100的姿勢且藉由每一個編碼器所檢測出的位置資訊的組合。
如圖1所示，機器人手3包括手腕部31以及手本體部32。
手腕部31經由傾斜機構4安裝在第二臂22的前端。手腕部31被以與昇降軸11平行的軸線(垂直軸)為中心可旋轉地支撐著。不過，能夠藉由傾斜機構4使手腕部31的旋轉軸相對於與昇降軸11平行的直線傾斜。後面將說明傾斜機構4的詳細結構。手腕部31藉由無圖示的適當的致動器被旋轉驅動。該致動器例如能夠是電動馬達。在手腕部31連接有手本體部32。手腕部31以及手本體部32也可以形成為一體。
手本體部32是為了保持基板W而發揮作用的部分。手本體部32由形成為Y字形狀(或U字形狀)的板狀的構件構成。手本體部32成為與連接在手腕部31的一側相反的一側(換言之，前端側)分成兩個叉的形狀。在以下的說明中，有時將分支的各個部分稱為第一手指部32a以及第二手指部32b。第一手指部32a以及第二手指部32b形成為彼此對稱。
在本實施形態的手本體部32的前端側以及基端側分別設置有用於保持基板W的複數個引導部33。每個引導部33例如由橡膠等製成。引導部33設置為從板狀的手本體部32向上側突出。如圖1所示，引導部33例如在第一手指部32a以及第二手指部32b的每一個各設置一個，在手本體部32的基端側設置兩個。
如圖1所示，引導部33接觸到載置在機器人手3上的基板W的周緣附近的下表面，保持基板W。引導部33能夠藉由從直俓方向外側接觸到基板W的邊緣，來限制載置在機器人手3上的基板W不會在水平方向偏離。
機器人手3保持基板W的結構並不限於上述結構。機器人手3例如也可以藉由用負壓吸附基板W的上表面或下表面的結構等來保持基板W。例如，也可以使機器人手3包括周知的伯努利吸盤，來非接觸保持基板W。
傾斜機構4被安裝在第二臂22的前端側(與連接在第一臂21的一側相反的一側)。
如圖2所示，傾斜機構4包括下板部41以及上板部42。下板部41固定在第二臂22的上表面。機器人手3的手腕部31被上板部42可旋轉地支撐著。在下板部41與上板部42之間配置有高度調整機構5。傾斜機構4使用該高度調整機構5，調整上板部42的相對於下板部41的傾斜角度以及傾斜方向。
如圖2所示，該高度調整機構5例如包括3個支撐部51、52、53，該3個支撐部51、52、53被設置在下板部41以及上板部42之間的不同位置。為了便於說明，在圖3中支撐部51、52、53被描繪為直線排列，實際上，如圖2所示，從平面來看，支撐部51、52、53被配置為形成三角形。
三個中的兩個支撐部51、52包括外螺紋56、內螺紋57以及球面軸承58。外螺紋56的螺紋軸以軸線朝向上下方向可旋轉地被下板部41支撐著。該螺紋軸能夠藉由省略圖示的致動器(例如，電動馬達)，來在兩個支撐部51、52獨立旋轉。內螺紋57被擰到外螺紋56的螺紋軸。當使螺紋軸旋轉時，內螺紋57在上下方向移動。藉由該螺紋進給，能夠變更支撐部51、52支撐上板部42的高度。在內螺紋57與上板部42之間配置有球面軸承58。
在剩餘的支撐部53配置有球面軸承58。該支撐部53不具有藉由螺紋進給所產生的支撐高度變更功能。
藉由驅動電動馬達，在複數個支撐部51、52獨立變更上板部42相對於下板部41的高度，能夠變更上板部42相對於下板部41的傾斜角度以及傾斜方向。其結果是能夠調整機器人手3相對於第二臂22的姿勢(傾斜角度以及傾斜方向)。需要說明的是，高度調整機構5(乃至傾斜機構4)並不限於該結構。
機器人控制部9將與機器人手3的姿勢相對應的編碼器的檢測結果作為機器人手3的姿勢資訊儲存下來。因此，機器人控制部9能夠藉由對驅動機器人100的各個部分(昇降軸11、第一臂21、第二臂22、機器人手3等)的電動馬達進行控制，以使檢測機器人手3的姿勢的編碼器的檢測結果與所儲存的姿勢資訊一致，來再現機器人手3的姿勢。
如圖1所示，機器人控制部9與基座1被分別設置。不過，機器人控制部9也可以配置在基座1的內部。機器人控制部9作為周知的電腦構成，包括微控制器、CPU(Central Processing Unit；中央處理單元)、MPU(Micro Processing Unit；微處理單元)、PLC(Programmable Logic Controller；可程式邏輯控制器)、DSP(Digital Signal Processor；數位信號處理器)、ASIC(Application Specific Integrated Circuits；特定應用積體電路)或者FPGA(Field Programmable Gate Array；現場可程式閘陣列)等運算處理部、ROM(Read Only Memory；唯讀記憶體)、RAM(Random Access Memory；隨機存取記憶體)、HDD(Hard Disk Drive硬碟機)等儲存部以及可與外部裝置通訊的通訊部。在儲存部儲存有運算處理部所執行的程式等。通訊部構成為能夠將各種感測器(例如，編碼器等)的檢測結果發送給外部裝置，且能夠接收來自外部裝置的資訊。
接著，參照圖4等對藉由本實施形態的機器人100的基板W的濕式處理進行詳細說明。需要說明的是，以下，對在基板W的製造工序期間進行用於防止基板W的氧化的濕式處理的例子進行說明。需要說明的是，後述的廢液回收部7以及機器人100等構成本發明的基板濕式處理機器人系統。
該濕式處理例如是在某工序被處理的基板到下一個工序被處理為止在空氣中保管時，為了防止基板W的表面的氧化而進行的。在濕式處理中，例如，藉由將表面被洗淨後的基板W浸漬在不含氧(O)成份的溶液中，來在基板W的表面形成保護膜。
在上述濕式處理中，在從溶液中取出基板W之後，有時在基板W表面會殘留多餘的溶液(液體)。本實施形態的機器人100在基板W的表面形成保護膜之後(亦即，從溶液中取出基板W之後)，將基板W上的殘留液體(液體)回收到廢液回收部(液體回收部)7。然後，本實施形態的機器人100將殘留液體被除去後的基板W運送到基板保管裝置。
如圖4所示，具體而言，機器人控制部9藉由在濕式處理中移動機器人臂2以及／或者機器人手3，來在使從溶液中取出的基板W保持水平狀態的狀態下，將其運送到廢液回收部7的附近(基板運送工序)。其結果是機器人手3(乃至基板W)位於接近廢液回收部7的上方的空間。
然後，機器人控制部9藉由驅動傾斜機構4，來使機器人手3傾斜。如圖4或者圖5所示，其結果是藉由機器人手3保持的基板W以接近廢液回收部7的一側變低的方式傾斜(基板傾斜工序)。
以下，詳細說明機器人手3的傾斜。圖4中用點劃線示出了使機器人手3為水平姿勢的狀態。將此時的機器人手3的寬度方向的中心線設為翻滾軸A1，將寬度方向的線設為俯仰軸A2。當機器人手3構成為能夠翻轉動作時，該翻轉(反轉)藉由以反轉軸A1為中心，機器人手3旋轉180度進行。因此，翻滾軸A1還能夠稱為翻轉軸。在基板傾斜工序中，機器人手3成為從水平傾斜的姿勢，以無論在翻滾方向，還是在俯仰方向都具有傾斜。因此，從平面來看時，基板W上的液體用自重向既與翻滾軸A1的軸方向不同，又與俯仰軸A2的軸方向不同的斜向流動。傾斜的大小被適當地設定為基板W上的殘留液體藉由自重移動到基板W的最下方的端部落下且基板W不從機器人手3偏離。
圖4以及圖5表示了機器人手3的傾斜姿勢彼此不同的例子。無論在哪一例子中，機器人手3都具有俯仰方向的傾斜。因此，基板W上的殘留液體用自重向從平面來看與機器人手3的寬度方向不同的方向移動，從基板W的最下端落下。從基板W落下的殘留液體藉由位於下方的廢液回收部7回收。
如上前述，由於本實施形態的機器人100包括傾斜機構4，因此能夠使機器人手3朝向任意方向(三維，換言之，在兩個軸上)傾斜。其結果是由於從平面來看能使殘留液體向任意方向流動，因此能夠提高廢液回收部7的設置位置的自由度。
像這樣，在包括本實施形態的機器人100的機器人系統中，在將基板W運送到廢液回收部7的附近之後，僅調整機器人手3的姿勢，就能夠使基板W上的殘留液體向任意方向流動來除去液體。並且，由於不必調整第一臂21、第二臂22等的姿勢，因此能夠用較小的動作除去液體。
還能夠不使機器人手3在翻滾方向傾斜，僅在俯仰方向傾斜。在圖6的變形例中，表示了以機器人手3的前端側變低的方式使機器人手3在俯仰方向傾斜的情況。該變形例的優點在於不會有殘留液體附著在機器人手3以及機器人臂2上而使它們變髒的情況。
如上前述，本實施形態的機器人100用於運送基板W。機器人100包括機器人臂2、機器人手3、傾斜機構4以及機器人控制部9。機器人手3被設置在機器人臂2，保持且運送基板W。傾斜機構4能夠使機器人手3的姿勢向任意方向傾斜。機器人控制部9控制機器人手3的姿勢。機器人控制部9在用機器人手3保持有附著有殘留液體的基板的狀態下，為了用自重使前述液體向與機器人手3的寬度方向不同的方向移動，而進行使機器人手3的姿勢傾斜的傾斜控制。
所以，由於能夠在不另外設置用於將基板W上的液體除去的裝置的情況下，使用運送基板W的機器人100將殘留液體向端部聚集來除去殘留液體，因此能夠實現成本的降低。由於用自重使液體向與機器人手3的寬度方向不同的方向移動，因此能夠提高殘留液體從基板脫離的位置(成為最下端的位置)的自由度。因此，機器人系統的小型化變得容易。並且，由於能夠藉由機器人100將除去了液體的基板就那樣運送到基板保管裝置等，因此能夠減少對於基板W的處理工序數以及處理時間。並且，由於能夠減少裝置之間的基板的傳送次數，因此能夠減少因傳送錯誤等帶來的基板損壞的風險。
並且，在本實施形態以及變形例的機器人100中，當將使機器人手3為水平姿勢時的寬度方向中心線設為翻滾軸A1，將水平姿勢的機器人手3的寬度方向的線設為俯仰軸A2時，藉由前述傾斜控制得到的機器人手3的姿勢至少在俯仰方向從水平傾斜。
因此，能夠使殘留液體向相對於機器人手3的寬度方向從平面來看具有角度的朝向流動，從而除去液體。
並且，在本實施形態的機器人100中，藉由前述傾斜控制得到的機器人手3的姿勢無論在俯仰方向，還是在翻滾方向都從水平傾斜。
因此，能夠使附著在基板W上的殘留液體所流動的朝向從平面來看是斜向。所以，能夠從各種位置使殘留液體從基板W脫離。
並且，本實施形態的基板濕式處理機器人系統包括機器人100以及廢液回收部7。廢液回收部7回收在基板W的濕式處理過程中所用的液體。廢液回收部7被配置在與藉由傾斜控制傾斜的基板W的最下端部在上下方向相對應的位置。
因此，能夠藉由廢液回收部7較好地回收附著在基板W上的液體。
並且，在本實施形態的基板濕式處理機器人系統中，機器人控制部9在用機器人手3保持附著有液體的基板W的狀態下，藉由使機器人手3以及機器人臂2中的至少之一移動，來使基板W向廢液回收部7的上方移動。
因此，能夠藉由廢液回收部7較好地回收附著在基板W上的液體。
以上，說明了本發明的較佳為實施形態，上述結構也可以例如如下變更。
機器人100也可以保持收納基板W的托盤等間接地運送基板W，來代替直接保持基板W進行運送。
機器人手3的手本體部32也可以與傾斜機構4的上板部42形成為一體。
傾斜機構4既可以配置在基座1與昇降軸11之間，也可以配置在昇降軸11與第一臂21之間，還可以配置在第一臂21與第二臂22之間。
本實施形態的機器人100還能夠用於將液體均勻地塗敷在基板W的表面。
機器人100也可以在使基板W傾斜的狀態下，例如使基板W在上下方向較小擺動地動作。該移動既可以是平行移動，也可以是旋轉移動，還可以是平行與旋轉的組合。因此，能夠較好地除去殘留液體的液滴。
液體也可以不是附著在基板W的上表面，而是附著在基板W的下表面，藉由表面張力而被保持。此時，也能夠藉由使基板W適當傾斜，來用自重使基板W的下表面的液體向適當的方向流動，從基板W的最下端部落下。
在上述實施形態中，廢液回收部7構成為具有朝上開放的液體接收器。但是，廢液回收部7也可以作為例如橫向的抽吸管構成。此時，抽吸管的抽吸口能夠配置在例如與傾斜的基板W的最下端部在水平方向相對應的位置。
當在基板濕式處理機器人系統中，在將基板W運送到基板保管裝置的路徑的下方，廢液回收部7被沿著該路徑設置時，機器人100藉由以使基板W傾斜的姿勢進行運送，能夠除去基板W上的殘留液體。
在本說明書中公開的要素的功能能夠使用電路或處理電路執行，該電路或處理電路包含為執行所公開的功能而構成或程式化的通用處理器、專用處理器、積體電路、ASIC(Application Specific Integrated Circuits)、常規電路以及／或者它們的組合。處理器由於包含電晶體以及其它電路，因此被看作處理電路或電路。在本發明中，電路、單元或構件是執行所列舉的功能的硬體或者為了執行所列舉的功能而被程式化的硬體。硬體既可以是在本說明書中所公開的硬體，或者，也可以是為了執行所列舉的功能而被程式化或構成的其它已知的硬體。當硬體是被認為是電路的一種的處理器時，電路、構件或單元是硬體與軟體的組合，軟體被用於硬體以及／或者處理器的結構。
1:基座 2:機器人臂 3:機器人手 4:傾斜機構 5:高度調整機構 7:廢液回收部 9:機器人控制部 11:昇降軸 21:第一臂 22:第二臂 31:手腕部 32:手本體部 32a:第一手指部 32b:第二手指部 33:引導部 41:下板部 42:上板部 51,52,53:支撐部 56:外螺紋 57:內螺紋 58:球面軸承 100:機器人 A1:翻滾軸 A2:俯仰軸 W:基板
[圖1]是表示本發明的第一實施形態的機器人的整體結構的立體圖。 [圖2]是表示傾斜機構的一個例子的立體圖。 [圖3]是表示傾斜機構的一個例子的剖面圖。 [圖4]是表示機器人使基板傾斜的一個例子的樣子的圖。 [圖5]是表示機器人使基板傾斜的其它例子的樣子的圖。 [圖6]是表示變形例中的機器人手傾斜的例子的樣子的圖。
4:傾斜機構
7:廢液回收部
22:第二臂
31:手腕部
32:手本體部
32a:第一手指部
32b:第二手指部
33:引導部
41:下板部
42:上板部
A1:翻滾軸
A2:俯仰軸
W:基板

Claims (6)

  1. 一種機器人，係用於運送基板，前述機器人包括臂部、手部、姿勢變更機構以及機器人控制部； 前述手部被設置在前述臂部，保持且運送前述基板； 前述姿勢變更機構能夠使前述手部的姿勢向任意方向傾斜； 前述機器人控制部控制前述手部的姿勢； 前述機器人控制部在用前述手部保持有附著有液體的基板的狀態下，為了用自重使前述液體在與前述手部的寬度方向不同的方向移動，而進行使前述手部的姿勢傾斜的傾斜控制。
  2. 如請求項1前述之機器人，其中當將使前述手部為水平姿勢時的寬度方向中心線設為翻滾軸，將水平姿勢的前述手部的寬度方向的線設為俯仰軸時，藉由前述傾斜控制得到的前述手部的姿勢至少在俯仰方向從水平傾斜。
  3. 如請求項2前述之機器人，其中藉由前述傾斜控制得到的前述手部的姿勢無論在俯仰方向，還是在翻滾方向都從水平傾斜。
  4. 一種基板濕式處理機器人系統，係包括： 請求項1至3中任一項所記載之機器人；以及 液體回收部，對在基板的濕式處理過程中所得到的液體進行回收； 前述液體回收部被配置在與藉由傾斜控制傾斜的前述基板的最下端部對應的位置。
  5. 如請求項4記載之基板濕式處理機器人系統，其中前述機器人控制部在用前述手部保持有付著有液體的基板的狀態下，藉由使前述手部以及前述臂部中的至少之一移動，來使前述基板向前述液體回收部的上方移動。
  6. 一種液體回收方法，係使用機器人，前述機器人包括臂部、手部、姿勢變更機構以及機器人控制部； 前述手部被設置在前述臂部，保持且運送前述基板； 前述姿勢變更機構能夠使前述手部的姿勢向任意方向傾斜； 前述機器人控制部控制前述手部的姿勢； 前述液體回收方法包括基板傾斜工序，在前述基板傾斜工序中，前述機器人控制部在用前述手部保持有附著有液體的基板的狀態下，為了用自重使前述液體向與前述手部的寬度方向不同的方向移動，而進行使保持前述基板的前述手部的姿勢傾斜。
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