JP2009172733A - Horizontally articulated robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高温の基板をハンドに搭載して搬送する水平多関節のロボットにおいて、基板の輻射熱によるアームの姿勢変化を極力小さくして基板を高精度に搬送できる構成に関する。 The present invention relates to a configuration in which a substrate can be transported with high accuracy by minimizing a change in the posture of an arm due to radiant heat of a substrate in a horizontal articulated robot that transports a high-temperature substrate mounted on a hand.
半導体や液晶の製造装置(以下、単に製造装置と記載する)において、半導体ウェハや液晶といった基板を搬送する際、一般的に水平多関節形の搬送ロボットが使用されている。水平多関節形のロボットは、互いに水平面において回転可能に連結された複数のアームと、これらアームを回転駆動させる駆動部と、最先端のアームに連結され、基板を搭載可能なハンドと、から構成され、駆動部によってアームを回転させることによってハンドを旋回・伸縮動作させ、ハンド上の基板を所望の位置へと搬送する。
図4は従来の水平多関節ロボットの構成を示している。(a)が上面図、(b)がその側面図を示している。図4において、駆動部1はケーシング状に形成された駆動部で、複数のアームを回転駆動させる部分である。駆動部1の内部には図示しない回転型モータが配置されていて、各アームを回転駆動する。第1アーム100は基端が駆動部1の上面で水平面において回転可能に支持されたアームである。第1アーム100の先端上面には第2アーム200の基端が水平面において回転可能に支持されている。第2アーム200の先端上面には第3アーム300が水平面において回転可能に支持されている。そして、第3アーム300には基板500を搭載可能なハンド400が固定されている。ハンド400は第3アーム300の回転中心に対して180°対称な位置に同様な形状の2つのハンド(第1ハンド400aと第2ハンド400b)から構成されていて、その2つのハンドそれぞれで基板500を搭載可能になっている。
図4(c)(d)は第1アーム100あるいは第2アーム200の構成を示す分解図である。ここでは第2アーム200を示すものとして説明する。(c)が上面図、(d)が側断面図を示している。図のように第2アーム200の筐体はケーシング状に形成されている(第2アームケース201)。その内部に第3アーム300の姿勢制御のための伝達機構が収容されている。伝達機構はベルトとプーリによるものや、ギヤによるものが知られている。ここではベルトとプーリによるものを示している。第2アームケース201の上面には、伝達機構から発生する粉塵の飛散を抑えたり、伝達機構そのものを保護したりするため、伝達機構を覆うように薄板状のカバーが設けられている(第2アームカバー214)。第2アームカバー214は、第2アームケース201の上面を隙間無く覆うように薄板状に形成されていて、(c)(d)図では図示していない上記第3アーム300を取り付ける部分のみ分割されている構成になっている。
以上の構成により、水平多関節ロボットは駆動部1によって第1アーム100を所定量α°回動させたとき、第2アーム200もその所定量(α°)だけ第1アーム100の先端上で回動させることにより、第3アーム300を所定量α°だけ第2アーム200の先端上で回動することになり、第3アーム300を第1アーム100の回転中心から放射状の方向で伸縮させることができる。また、水平多関節ロボットは第1アーム100、第2アーム200、を同方向に回転させることによって各アームの相対的な姿勢を維持させながら、第1アーム100の回転中心にて第3アーム300及び基板500を旋回させることができる。つまり、これら伸縮動作と旋回動作とによってハンド400上の基板500を所望の位置へと搬送する。
In a semiconductor or liquid crystal manufacturing apparatus (hereinafter simply referred to as a manufacturing apparatus), a horizontal articulated transfer robot is generally used to transfer a substrate such as a semiconductor wafer or liquid crystal. A horizontal articulated robot is composed of a plurality of arms that are rotatably connected to each other in a horizontal plane, a drive unit that rotates these arms, and a hand that is connected to the most advanced arm and can mount a substrate. Then, by rotating the arm by the drive unit, the hand is swung and expanded and contracted, and the substrate on the hand is transported to a desired position.
FIG. 4 shows the configuration of a conventional horizontal articulated robot. (A) is a top view and (b) shows the side view. In FIG. 4, a
4C and 4D are exploded views showing the configuration of the
With the above configuration, when the horizontal articulated robot rotates the
ところで、昨今の製造装置では、製造過程において基板を数百度(500〜600℃)に加熱する処理が行われることがあり、水平多関節ロボットがこのような高温基板を搬送することが多くなってきている。特に基板温度を数百度に上昇させる工程は、減圧状態にした真空チャンバ内で施されることが多いため、水平多関節ロボットは真空チャンバ内に設置されて高温基板を搬送することになる。基板を直接搭載するハンド400は、他の部品に比して単純な平板状の形であるため、セラミックスなどで形成可能であり、高温基板が直接搭載されてもハンド400自身は温度上さほど問題はなく、また、熱伝導率も比較的低いため、第1アーム100、第2アーム200へ基板の熱を急激に伝達させることもない。一方、第1アーム100、第2アーム200の筐体(ケース)を形成する母材は、内部に伝達機構などを収納するため、複雑な形状を余儀なくされており、そのためアルミニウムが主に使用されており、熱によって変形しやすいものとなっている。
このような状況で高温基板を搬送する際に、第1アーム100や第2アーム200が高温基板からの輻射熱によって急激に熱変形し、適切に基板を搬送できなくなるという問題が発生するようになってきた。つまり、水平多関節ロボットは、上述した伸縮動作の過程で、特に図4(a)のような停止姿勢を形成することが多く発生する。すなわち、第1ハンド400aに搭載された高温の基板500が、第2アーム200の上面と非常に近接した状態となる姿勢を形成する。このような姿勢においては、特に第2アーム200の上面が高温基板の輻射熱を強く受ける。このとき、特に第2アームカバー214には輻射熱による急激な温度変化が起きる。その結果、第2アームカバー214は急激に熱膨張するが、第2アームケース201はカバーと温度差を生じているので、カバーが熱膨張するのに伴って、図5のように第2アームケース201が変形してしまう。すなわちバイメタルのような現象となり、第2アーム200が変形する。この結果、基板の搬送精度は悪化し、さらにこの第2アーム200の熱変形によって第2アームケース201の下面と第1アーム100のカバーとが干渉し、水平多関節ロボットが動作不能に陥ることがある。
カバーの熱膨張による変形を抑えるには、ハンドに用いたセラミックスのように比較的熱膨張係数の小さな材質にすることも考えられるが、セラミックスは高価であり、割れやすい(脆い)特性を有している。特に、メンテナンスにおいて頻繁に開閉されるアームのカバーにセラミックスのような脆い材質を使うと、作業時において割れやすいという問題が発生する。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、高温基板の輻射熱を受けてもアームを極力変形させることなく、常温基板を搬送している場合に近いアーム姿勢を維持しながら、高精度な基板搬送を実現することができる水平多関節ロボットを提供することを目的とする。
By the way, in the recent manufacturing apparatus, a process of heating the substrate to several hundred degrees (500 to 600 ° C.) may be performed in the manufacturing process, and the horizontal articulated robot often carries such a high-temperature substrate. ing. In particular, since the step of raising the substrate temperature to several hundred degrees is often performed in a vacuum chamber in a reduced pressure state, the horizontal articulated robot is installed in the vacuum chamber and carries a high-temperature substrate. The hand 400 for directly mounting the board has a simple flat plate shape as compared with other parts, and can be formed of ceramics. The hand 400 itself has a problem in temperature even if a high-temperature board is directly mounted. In addition, since the thermal conductivity is relatively low, the heat of the substrate is not rapidly transferred to the
When transporting a high-temperature substrate in such a situation, the
In order to suppress deformation due to thermal expansion of the cover, it may be possible to use a material with a relatively small coefficient of thermal expansion, such as ceramics used in the hand, but ceramics are expensive and have the property of being easily broken (brittle). ing. In particular, when a brittle material such as ceramics is used for the arm cover that is frequently opened and closed during maintenance, there is a problem that the arm cover is easily broken.
The present invention has been made in view of such a problem, while maintaining an arm posture close to that when transporting a normal temperature substrate without deforming the arm as much as possible even when subjected to radiant heat of a high temperature substrate, An object of the present invention is to provide a horizontal articulated robot capable of realizing highly accurate substrate conveyance.
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項1に記載の発明は、基板を搭載可能なハンドと、水平方向において互いに回転可能に連結され、前記ハンドを先端で支持する複数のアームと、前記複数のアームの基端部に設けられ、前記複数のアームを回転させる駆動部と、を備え、前記アームが、前記駆動部からの回転動作を伝達する伝達機構と、前記伝達機構を収容するアームケースと、前記伝達機構を覆うように前記アームケースの上面に装着されるアームカバーと、によって構成された水平多関節ロボットにおいて、前記アームカバーが、前記アームケースが延在する方向に複数分割された複数のアームカバーからなることを特徴とする水平多関節ロボットとするものである。
請求項2に記載の発明は、前記複数のアームカバーは互いに隣接する部分において、水平方向で対向する部分に水平方向に離間する隙間が形成されていることを特徴とする請求項1記載の水平多関節ロボットとするものである。
請求項3に記載の発明は、前記水平方向に離間する隙間は、前記基板の輻射熱によって前記アームカバーが加温されて膨張しても、前記複数のアームカバーが互いに接触しない程度の距離を有していることを特徴とする請求項2記載の水平多関節ロボットとするものである。
請求項4に記載の発明は、前記互いに隣接する部分において、上面から見て互いに折り重なる部分が形成されていることを特徴とする請求項2記載の水平多関節ロボットとするものである。
請求項5に記載の発明は、前記折り重なる部分において、垂直方向で対向する部分に垂直方向に離間する隙間がさらに形成されていることを特徴とする請求項4記載の水平多関節ロボットとするものである。
請求項6に記載の発明は、前記複数のアームが、基端が前記駆動部に回転自在に連結された第1アームと、基端が前記第1アームの先端上部に回転自在に連結された第2アームと、前記第2アームの他端上に回転自在に連結され、前記ハンドを固定する第3アームと、から構成され、前記第2アームのアームカバーのみが、前記第2アームが延在する方向に複数分割されることを特徴とする請求項1記載の水平多関節ロボットとするものである。
請求項7に記載の発明は、前記ハンドが、同一形状の第1ハンドと第2ハンドとから構成され、前記第1ハンドと前記第2ハンドとが前記第3アームの回転中心において180°対向するように設けられたことを特徴とする請求項6記載の水平多関節ロボットとするものである。
請求項8に記載の発明は、請求項1乃至7いずれかに記載の水平多関節ロボットを搭載したことを特徴とする製造装置とするものである。
In order to solve the above problem, the present invention is configured as follows.
The invention according to
According to a second aspect of the present invention, in the portions adjacent to each other in the plurality of arm covers, a horizontal gap is formed in a portion facing in the horizontal direction. It is an articulated robot.
According to a third aspect of the present invention, the gap spaced apart in the horizontal direction has a distance that prevents the plurality of arm covers from contacting each other even when the arm covers are heated and expanded by radiant heat of the substrate. The horizontal articulated robot according to claim 2, wherein the robot is a horizontal articulated robot.
The invention according to claim 4 is the horizontal articulated robot according to claim 2, wherein the portions adjacent to each other are formed so as to overlap each other when viewed from above.
The invention according to claim 5 is the horizontal articulated robot according to claim 4, wherein a gap that is vertically separated is formed in the overlapping portion in the vertically opposed portion. It is.
According to a sixth aspect of the present invention, the plurality of arms includes a first arm whose base end is rotatably connected to the drive unit, and a base end rotatably connected to the upper end of the first arm. A second arm and a third arm rotatably connected to the other end of the second arm to fix the hand, and only the arm cover of the second arm extends the second arm. The horizontal articulated robot according to
According to a seventh aspect of the present invention, the hand is composed of a first hand and a second hand having the same shape, and the first hand and the second hand are opposed to each other by 180 ° at the rotation center of the third arm. The horizontal articulated robot according to claim 6, wherein the horizontal articulated robot is provided.
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a manufacturing apparatus comprising the horizontal articulated robot according to any one of the first to seventh aspects.
以上、本発明によると、高温基板からの輻射熱によるアームカバーの急激な熱膨張による影響を抑えることができるとともに、アーム内部の伝達機構からの発塵がアーム外部に飛散することを抑えることができる。従って、アームの姿勢変化を極力抑えることができ、高精度でクリーンな基板搬送を行える水平多関節ロボットを構成することができる。 As mentioned above, according to this invention, while being able to suppress the influence by the rapid thermal expansion of the arm cover by the radiant heat from a high temperature board | substrate, it can suppress that the dust generation from the transmission mechanism inside an arm disperses outside an arm. . Therefore, it is possible to configure a horizontal articulated robot that can suppress a change in the posture of the arm as much as possible and can perform highly accurate and clean substrate transfer.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図3は本発明の水平多関節ロボットのアーム部の側断面図を示している。
図1において、100は駆動部1により回転する第1アーム100である。第1アーム100はケース状に形成された第1アームケース101と、その内部に収容されている第1ベルト111、第1プーリ112、第2プーリ113と、そして第1アームカバー114とから構成されている。第1アームケース101の基端側下面が駆動部1の第1駆動軸1aと接続されていて、第1駆動軸1aの回転によって第1アームケース101は回転する。第1アームケース101の基端側内部には第1プーリ112が第2駆動軸1bと接続されていて、第2駆動軸1bの回転によって回転する。第1アームケース101の先端側内部には第2プーリ113が第1アームケース101に対して回転可能に設けられている。第2プーリ113と第1プーリ112との間には第1ベルト111が巻装されていて、第2駆動軸1bの回転力が伝達されている。これら第1プーリ112、第1ベルト111、第2プーリ113を覆うように第1アームカバー114が第1アームケース101に対して固定されている。
第2アーム200はケース状に形成された第2アームケース201と、その内部に収容されている第3プーリ212、第2ベルト211、第4プーリ213と、そして第2アームカバー214とから構成されている。第2アームケース201の基端側下面が第2プーリ113と接続されていて、第2プーリ113の回転に伴って第2アームケース201が回転する。第2アームケース201の基端側内部には第3プーリ212が第1アームケース101から立設された固定シャフトに固定されている。第2アームケース201の先端側内部には第4プーリ213が第2アームケース201に対して回転可能に設けられている。第3プーリ212と第4プーリ213との間には第2ベルト211が巻装されている。これら第3プーリ212、第2ベルト211、第4プーリ213を覆うように第2アームカバー214が第2アームケース201に対して固定されている。
第4プーリ213の上部には第3アーム300が固定されていて、第3アーム300にはハンド400が固定されている。ハンド400は従来技術で説明したような第1ハンド400aと第2ハンド400bとから構成されているものが固定されている。
なお、前記第1ベルト111、第2ベルト211の張力調整用として、第1アームケース101、第2アームケース201の内部に、アイドラが単数または複数設置されることもある。
FIG. 3 is a side sectional view of the arm portion of the horizontal articulated robot of the present invention.
In FIG. 1,
The
The
Note that one or more idlers may be installed inside the
以下、特にアームの熱変形を抑制する構造について説明する。図1は本発明の水平多関節ロボットの上面図を示している。図1のように、本発明では上述した第2アーム200の第2アームカバー214が複数分割されたものによって構成されている。
図2(a)が第2アーム200のみを上面から見た図である。なお、カバー固定ネジ215は第2アームカバー214の各カバーを第2アームケース201に対して固定するネジである。図のように、本実施例では第2アームカバー214が214a〜fのように合計6枚のカバーに分割されている。これらカバーは第1アームケース101、第2アームケース201と同様なアルミニウムで形成されていて、各カバーはすべて同じ材質である。そして、特に第2アームカバー214の延在方向の基端側の略半分が第2アーム200の延在方向に214a〜214dのように多数分割されている。この分割部分の数は第2アーム200の延在方向の長さによって適宜変更されるが、上述したように水平多関節ロボットが第3アーム300及びハンド400を伸長動作させたときに第1ハンド400a上の高温な基板500と高さ方向および水平方向で非常に近接する位置に配置するのが最適である。しかし、アームカバーを分割することは、アームの強度維持の観点からみると、強度を低下させるものである。本実施例では第2アームケース201が基板500と最も近接する箇所のみに分割部分を設けることによって、アームの強度が低下することを防いでいる。
図2(b)は第2アームカバー214を側面から見た図を示している。同図のように、複数に分割された第2アームカバー214の各々は、第2アーム200が延在する方向(図の矢印の方向)の端部において、隣接するカバーと互いに折り重なる部分が形成されている。この折り重なる部分は、第2アームカバー214を上面から見たとき、第2アームケース201の内部が見えないように形成されている。すなわち、第2アームカバー214aの第2アーム200先端側の辺には上面から1段下がった段差が設けられていて、この段差に第2アームカバー214bの第2アーム200の基端側の辺の一部が重なるように設けられる。一方、第2アームカバー214bの第2アーム200の先端側の辺の一部は上面から1段下がった段差が設けられていて、第2アームカバー214cの第2アーム200の基端側の辺の一部が重なるように設けられる。第2アームカバー214c、第2アームカバー214d以降も同様に折り重なる部分が形成されている。
そしてこの折り重なる部分において、各カバーが水平方向で対向する部分には水平方向隙間216が形成されている。水平方向隙間216は各カバーが高温になって膨張したときでも互いに接触しない程度の隙間である。つまり、ロボットが搬送する基板500の熱によって各カバーが加温される最高温度になっても、各カバーが互いに接触しない水平方向隙間216が形成されている。
このように、高温基板の輻射の影響を特に大きく受ける第2アームカバー214のカバーを細かく分割し、各カバーの水平方向で対向する部分に水平方向隙間216を形成すると、輻射熱で高温になった各カバーが膨張して第2アーム200の延在方向に延びても水平方向隙間216が狭くなるだけで、従来のように第2アームケース201に熱変形の力が作用しない。従ってカバーの変形によるアーム姿勢変化を最小限に抑えることが可能である。その結果、高精度な搬送を続けることが可能となる。
また、各カバーを上面から見て互いに折り重なるように形成することで、プーリやベルトのような伝達機構から発生する粉塵がアーム外部に飛散することを防ぐことが可能となる。
Hereinafter, a structure that suppresses thermal deformation of the arm in particular will be described. FIG. 1 shows a top view of a horizontal articulated robot according to the present invention. As shown in FIG. 1, in the present invention, the
FIG. 2A is a view of only the
FIG. 2B shows the
In the overlapping portion, a
As described above, when the cover of the
Further, by forming each cover so as to be folded over when viewed from above, dust generated from a transmission mechanism such as a pulley or a belt can be prevented from scattering outside the arm.
上述した互いに折り重なる部分は、図2(b)のようなもののほか、同図(c)〜(g)のように形成してもよい。(c)は折り重なる部分において、垂直方向に対向する部分にも垂直方向隙間217が形成されている。(d)、(e)は隣接するカバーのどちらか一方が他方よりも厚く形成されていて、他方に段差は無く、一方のみに他方と折り重なる段差が設けられている場合を示している。(f)、(g)は、(d)、(e)のそれぞれの場合にさらに(c)のように、折り重なる部分において、垂直方向に対向する部分にも垂直方向隙間217が形成されている場合を示している。
The above-described overlapping portions may be formed as shown in (c) to (g) of FIG. In (c), the
このように、本発明では特に第2アーム200において基板からの輻射熱の影響が大きい第2アームカバー214を分割化し、且つアームの上面からアーム内部が直接見えないような、互いに折重なった構造を形成させることにより、熱膨張によるアーム変形、姿勢変化を抑制するとともに、アーム内部の機構から外部への粉塵の飛散も抑えることができる。また、熱膨張係数の大きな材質、例えばアルミニウム(またはアルミニウム合金)でもアームカバーを構成することが可能であり、安価にアームを構成することができる。
As described above, in the present invention, the
なお、上記の伝達機構の形態、アームの数、分割部分の適用箇所及び分割数は、上記実施の形態に何ら限定されるものではない。例えば、伝達機構はギヤやリンクによるものであってもよい。また、例えばアームの数については、上記第2アームと上記第3アームとの間に第2アームと同様なアームをさらに備えたもので、当該第3アームのカバーに本発明を適用してもよい。また、例えば分割部分の適用箇所は、第1アームカバー114にも適用できる。
The form of the transmission mechanism, the number of arms, the application location of the divided portion, and the number of divisions are not limited to the above embodiment. For example, the transmission mechanism may be a gear or a link. Further, for example, regarding the number of arms, an arm similar to the second arm is further provided between the second arm and the third arm, and the present invention can be applied to the cover of the third arm. Good. Further, for example, the application portion of the divided portion can be applied to the
1 駆動部
1a 第1駆動軸
1b 第2駆動軸
100 第1アーム
101 第1アームケース
111 第1ベルト
112 第1プーリ
113 第2プーリ
114 第1アームカバー
200 第2アーム
201 第2アームケース
211 第2ベルト
212 第3プーリ
213 第4プーリ
214 第2アームカバー
215 カバー固定ネジ
216 水平方向隙間
217 垂直方向隙間
300 第3アーム
400 ハンド
400a 第1ハンド
400b 第2ハンド
500 基板
DESCRIPTION OF
100
200
300 3rd arm
400
500 substrates
Claims (8)
前記アームが、前記駆動部からの回転動作を伝達する伝達機構と、前記伝達機構を収容するアームケースと、前記伝達機構を覆うように前記アームケースの上面に装着されるアームカバーと、によって構成された水平多関節ロボットにおいて、
前記アームカバーが、前記アームケースが延在する方向に複数分割された複数のアームカバーからなることを特徴とする水平多関節ロボット。 A hand on which a substrate can be mounted, a plurality of arms that are rotatably connected to each other in the horizontal direction and that support the hands at their tips, and a drive that is provided at the base end of the plurality of arms and rotates the plurality of arms And comprising
The arm includes a transmission mechanism that transmits a rotation operation from the drive unit, an arm case that houses the transmission mechanism, and an arm cover that is mounted on the upper surface of the arm case so as to cover the transmission mechanism. In a horizontal articulated robot,
The horizontal articulated robot according to claim 1, wherein the arm cover includes a plurality of arm covers divided in a plurality in a direction in which the arm case extends.
前記第2アームのアームカバーのみが、前記第2アームが延在する方向に複数分割されることを特徴とする請求項1記載の水平多関節ロボット。 The plurality of arms includes a first arm having a base end rotatably connected to the drive unit, a second arm having a base end rotatably connected to a top end of the first arm, and the second arm. A third arm that is rotatably connected to the other end of the head and fixes the hand.
The horizontal articulated robot according to claim 1, wherein only the arm cover of the second arm is divided into a plurality of parts in a direction in which the second arm extends.
A manufacturing apparatus comprising the horizontal articulated robot according to claim 1.
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