(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源からの動力を受ける駆動シャフトに接続された第１アームと、前記駆動シャフトの動力を受ける従動シャフトを介して前記第１アームに接続された第２アームと、前記駆動シャフト及び従動シャフトに夫々取付けられた第１プーリ及び第２プーリとを具備し、
前記第１プーリは、前記駆動シャフトに固定される内側のボスと、
間隔をあけて前記ボスを包囲すると共に側面開口を有する外側のカラーと、
前記カラー内で前記ボスに対して回転方向に位置調整可能に固定される偏心リングと、
前記第１及び第２プーリ間に掛渡され、前記カラーの外周を周回すると共に、前記側面開口を通して前記カラー内に導入され、前記カラー内において前記偏心リングの外周を周回し、前記ボスに対して前記偏心リングを回転方向に位置調整することによりテンションが調整可能とされる平ベルトと
を具備することを特徴とする搬送ロボット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は搬送ロボットに関し、特に半導体ウェハやＬＣＤ基板等の被処理体をクリーンな雰囲気内で取扱うことが必要な半導体プロセスに最適な搬送ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェハやＬＣＤ基板等の被処理体を、ＣＶＤ装置、拡散装置、レジスト塗布装置等々の処理装置内で搬送するため、或いはこれら装置に対して搬送するため、搬送ロボットが使用される。この種の搬送ロボットには、正確な動作を行うことやクリーンな環境を維持することが要求される。
【０００３】
この種の搬送ロボットの代表的なものは、被処理体に接触する先端アームと、先端アームと基台とを繋ぐ少なくとも１つの中間アームとを組合わせた多関節アーム構造を有する。基台内の駆動モータからの駆動力は、中間アーム内の駆動シャフトから従動シャフトへの動力の伝達を介して先端アームに伝達される。中間アーム内における駆動シャフトから従動シャフトへの動力の伝達には、タイミングベルトが通常使用される。即ち、駆動シャフト及び従動シャフトの夫々にタイミングプーリが固定され、これらプーリ間にタイミングベルトが掛渡される。また、タイミングベルトのテンションを調整するため、駆動シャフトと従動シャフトとの間には、少なくとも１つのテンションローラが配設される。テンションローラは、タイミングベルトの側面に対する接触圧を変更し得るように、位置調整可能となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
タイミングベルトとタイミングプーリとの係合は、歯どうしの噛合いであるため、必然的に僅かではあるがバックラッシュを伴う。このため、各噛合いの開始時及び終了時に歯どうしの相互干渉により僅かな振動が生じる。同様なバックラッシュによる振動はまた、基台内においても、駆動モータから中間アームの駆動軸へ動力を伝達するためのギア間で生じる。多関節アーム構造は、基台から先端アームまでが長手なものとなるため、基台や中間アーム内の僅かな振動は増幅されて先端アーム上に被処理体に伝達される。
【０００５】
先端アーム上で被処理体が振動すると、先端アーム上で被処理体が位置ずれを起こしたり、先端アームと被処理体との間の摩擦により塵埃を発生させる原因となる。被処理体の位置ずれは搬送時のトラブルを招き、塵埃の発生は歩留まりを低下させる要因となる。これらの問題に対応するため、通常、搬送ロボットの動作速度を低下させ、振動の発生を抑制している。しかしこの対応策はスループットの低下を伴うこととなる。
【０００６】
被処理体の振動は、先端アームに被処理体を固定するためのバキュームチャックを使用できない減圧雰囲気（所謂真空雰囲気）内において特に問題となる。例えば、プロセスチャンバとその前段に配設されるロードロックチャンバとの間の被処理体の搬送は真空雰囲気内において行う必要がある。プロセスチャンバやロードロックチャンバ内で塵埃を発生させると、プロセスチャンバの雰囲気を直接汚染することとなる。
【０００７】
また、別の問題として、中間アーム内のタイミングベルトのテンション調整に伴う問題がある。タイミングベルトは経時的に延びるため、定期的にテンション調整を行う必要がある。上述の如くテンションの調整機構は駆動シャフトと従動シャフトとの間に配設されるため、調整作業に際しては、十分な作業スペースを確保するため、駆動シャフトとから従動シャフトに亘る上蓋全体を開放する必要がある。この際、従動シャフトが上蓋を貫通する部分に配設される磁性流体シールが破壊される。このため、調整作業には手間が掛かるだけでなく、無意味な追加費用も掛かることとなる。
【０００８】
本発明は上述のような問題点に鑑みてなされたものであり、振動のない滑らかな動作が可能であると共に、駆動ベルトのテンション調整作業の行いやすい搬送ロボットを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の視点は、駆動源からの動力を受ける駆動シャフトに接続された第１アームと、前記駆動シャフトの動力を受ける従動シャフトを介して前記第１アームに接続された第２アームと、を具備する搬送ロボットであって、
前記駆動シャフト及び従動シャフトに夫々取付けられた第１プーリ及び第２プーリと、前記第１プーリは前記駆動シャフトに固定される内側のボスと、間隔をあけて前記ボスを包囲すると共に側面開口を有する外側のカラーとを具備することと、
前記カラー内で前記ボスに対して回転方向に位置調整可能に固定される偏心リングと、
前記第１及び第２プーリ間に掛渡された平ベルトと、前記平ベルトは、前記カラーの外周を周回すると共に、前記側面開口を通して前記カラー内に導入され、前記カラー内において前記偏心リングの外周を周回することと、
を更に具備し、前記ボスに対して前記偏心リングを回転方向に位置調整することにより前記平ベルトのテンションが調整可能であることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態に係る、半導体ウェハ用搬送ロボット１０を示す斜視図である。
搬送ロボット１０は取付用フランジ１２を有する基台１４を具備し、この上に第１及び第２中間アーム１６、１８及び先端アーム２２が順に接続される。基台１４及びアーム１６、１８、２２は、互いに回転可能に連結され、多関節アーム構造が構成される。先端アーム２２の端部には、真空吸着によりウェハを先端アーム２２上に固定するためのバキュウームチャックの開口２４が配設される。
【００１１】
先端アーム２２は図２図示の先端アーム２２Ｍのように変更することができる。図２において、先端アーム２２Ｍは図１図示の先端アーム２２よりも幅が広く、その上に複数、例えば４つの支持パッド２６が配設される。ウェハは支持パッド２６上に載置された状態で、先端アーム２２に支持される。この変更例は、例えば、真空雰囲気のように、バキュウームチャックが使用できない条件において使用される。この様に、ウェハが先端アーム２２に固定されていない場合、ウェハ搬送時の振動が特に問題となる。
【００１２】
図３は基台１４内に配設された駆動機構を示す部分断面正面図であり、図４及び図５は夫々同駆動機構の平面図及び部分断面側面図である。
基台１４のケーシング１５内には駆動機構を支持するためのベースプレート３２が水平に固定される。ベースプレート３２にはシャフト３４が垂直に固定され、ここに双方向モータ４２を支持するスイングアーム３６が枢支される。スイングアーム３６はシャフト３４に装着されるボス３７と、ボス３７の上部から水平方向に延在するアームプレート３９とを具備する。
【００１３】
ボス３７はシャフト３４に対応して上下に軸受け３８を内蔵する。上側の軸受け３８の上面に接触するように、シャフト３４の頂部にはフランジ３５が形成される。また、下側の軸受け３８の下面に接触するように、シャフト３４にはストッパリング４０が配設される。即ち、上下の軸受け３８は、フランジ３５及びストッパリング４０と係合し、スイングアーム３６のラジアル及びスラスト軸受けとして機能すると共に、スイングアーム３６の上下方向の位置ずれを阻止する。ストッパリング４０は埋め込み捩子４１を介してシャフト３４に着脱自在に固定される。
【００１４】
スイングアーム３６のアームプレート３９の下面には、出力シャフト４３が垂直上向となるように双方向モータ４２が固定される。出力シャフト４３にはピニオン４４が固定され、これは大径ギア４６と噛合する。大径ギア４６の回転軸シャフト４８は垂直に配向され、その下部がシリンダ５２に枢支される。シリンダ５２はベースプレート３２に形成された開口に嵌込まれ、捩子５５を介してベースプレート３２に着脱自在に固定される。
【００１５】
シリンダ５２はシャフト４８に対応して上下に軸受け５４を内蔵する。上側の軸受け５４の上面に接触するように、シャフト４８にはフランジ４９が形成される。また、ベースプレート３２の裏面側で、下側の軸受け５４の下面に接触するように、シャフト４８にはストッパリング５６が配設される。即ち、上下の軸受け５４は、フランジ４９及びストッパリング５６と係合し、シャフト４８のラジアル及びスラスト軸受けとして機能すると共に、シャフト４８の上下方向の位置ずれを阻止する。ストッパリング５６は埋め込み捩子５７を介してシャフト４８に着脱自在に固定される。
【００１６】
スイングアーム３６のボス３７の側部には、棒状のスプリング掛け６２が水平に固定される。これに対してベースプレート３２にも棒状のスプリング掛け６６が垂直に固定される。スプリング掛け６２、６６の先端部は互いに対向し、この間に引張りスプリング６４が懸架される。スプリング６４により、図中矢印Ａ１方向の旋回力がスイングアーム３６に付与される。即ち、スプリング６４によりピニオン４４が大径ギア４６に対して付勢され、これによりピニオン４４と大径ギア４６との間のバックラッシュが防止される。なお、本実施の形態ではスプリング６４として引張りスプリングが使用されるが、スプリング掛け６２の位置を変えれば、圧縮スプリングを代わりに使用することもできる。
【００１７】
大径ギア４６の回転軸であるシャフト４８の上部は、基台１４のケーシング１５の天板を貫通し、第１中間アーム１６に接続される。シャフト４８の動力は、第１中間アーム１６から更に第２中間アーム１８を介して先端アーム２に伝達される。第１及び第２中間アーム１６、１８は実質的に同じ構造を有する。このため、以下では、第１中間アーム１６を例に挙げて説明する。
【００１８】
図６は第１中間アーム１６の内部を示す図７のXI−XI線に沿った断面図、図７は図６のXII −XII 線に沿った断面を含む第１及び第２中間アーム１６、１８の側面図である。
【００１９】
第１中間アーム１６内において、シャフト４８は駆動シャフトとして機能し、また、第１及び第２中間アーム１６、１８を接続する垂直シャフト６８が従動シャフトとして機能する。シャフト４８、６８には夫々第１プーリ７２Ａ及び第２プーリ７２Ｂが固定され、この間に平ベルト７４が掛渡される。
【００２０】
本実施の形態において、第１及び第２プーリ７２Ａ、７２Ｂは実質的に同一の構造を有する。従って、以下では、第１及び第２プーリ７２Ａ、７２Ｂの各部分に共通の符号を付してこれらを一括して説明する。
【００２１】
プーリ７２Ａ、７２Ｂは、同心円状に且つ一体的に形成された内側のボス７６と、外側のカラー７８とを具備する。ボス７６とカラー７８との間には環状スペース８２が形成される。プーリ７２Ａ、７２Ｂは、ボス７６に内蔵された埋め込み捩子７７を介してシャフト４８（６８）着脱自在に固定される。カラー７８の外周面には、平ベルト７４の形状に対応した、底が平坦で且つ浅い溝８０が形成される。カラー７８にはまた、平ベルト７４を環状スペース８２内に導入するためのスリット即ち側面開口８４が形成される。側面開口８４の両側となるカラー７８の対向端部には平ベルト７４を案内するためのピン８６が配設される。
【００２２】
環状スペース８２内に十分な間隙が残るように、ボス７６に偏心リング８８が嵌着される。偏心リング８８は、ボス７６を挿通するための取付け開口９２に対して偏心した平坦な外周面９４を有する。偏心リング８８は埋め込み捩子８９を介してボス７６に対して回転方向に位置調整可能に固定される。
【００２３】
平ベルト７４は、第１及び第２プーリ７２Ａ、７２Ｂのカラー７８の外周を周回すると共に、側面開口８４を通して環状スペース８２内に導入され、偏心リング８８の外周を周回するように配置される。環状スペース８２内において、平ベルト７４は、ベルト固定部材９６を介して、第１及び第２プーリ７２Ａ、７２Ｂ及び偏心リング８８に対して固定接続される。より具体的には、偏心リング８８の最大肉厚部の側面には溝９５が形成され、これに対して、ベルト固定部材９６には突起９７が形成される。平ベルト７４が溝９５と突起９７との間に挟まれるように、ベルト固定部材９６が環状スペース８２内に挿入されると、ベルト固定部材９６の両側部がカラー７８の内面に当接し、平ベルト７４が固定される。
【００２４】
第１及び第２プーリ７２Ａ、７２Ｂに近接して、夫々１対のベルト案内ローラ９８が配設される。案内ローラ９８は、第１中間アーム１６のケーシング１７の底板１０２に固定された垂直ピン９９に枢支される。各案内ローラ９８は、概ね平ベルト７４の厚さの分だけカラー７８の外面から離間する。案内ローラ９８の且つ対は、駆動シャフト４８及び従動シャフト６８の中心を結ぶ線を軸として対象に配置され、且つその離間距離はスリット即ち側面開口８４より幾分大きい程度のものとなっている。従って、平ベルト７４は、第１及び第２プーリ７２Ａ、７２Ｂ間において、シャフト４８、６８の中心を結ぶ線に沿って絞られた状態で案内される。
【００２５】
第１中間アーム１６のケーシング１７は、捩子１０３を介して固定された底板１０２及びカバー１０４を具備する。カバー１０４の頂部には、第１プーリ７２Ａのみに対応して開口１０６が形成される。開口１０６は捩子１０９を介してカバー１０４に着脱自在に固定される上蓋１０８によって閉鎖される。
【００２６】
上記構成の搬送ロボット１０おいては、最初の組立て時における平ベルト７４のテンションの調整は、底板１０２からカバー１０４を取外した状態で行う。そして、第１及び第２プーリ７２Ａ、７２Ｂの夫々の偏心リング８８をボス７６に固定していない状態で、平ベルト７４を案内ローラ９８の各対間に通すと共に、カラー７８及び偏心リング８８の外周に掛ける。次に、第１及び第２プーリ７２Ａ、７２Ｂの夫々の偏心リング８８を回転させ、平ベルト７４のテンションを所定の状態とし、偏心リング８８をボスに固定する。更に、ベルト固定部材９６を環状スペース８２内に挿入し、平ベルト７４を第１及び第２プーリ７２Ａ、７２Ｂ及び偏心リング８８に対して固定接続する。
【００２７】
搬送ロボット１０を組立てた後の平ベルト７４のテンションの調整は、カバー１０４の上蓋１０８のみを開けて行う。そして、第１プーリ７２Ａのベルト固定部材９６を取外して、平ベルト７４を第１プーリ７２Ａから解放する。次に、埋め込み捩子８９を緩めて偏心リング８８の固定を解き、偏心リング８８を回転させ、平ベルト７４のテンションを調整する。調整後、偏心リング８８をボスに固定すると共に、ベルト固定部材９６を環状スペース８２内に挿入し、平ベルト７４を第１プーリ７２Ａ及び偏心リング８８に対して固定接続する。この様にすれば、従動シャフト６８がカバー１０４を貫通する部分に配設されることとなる磁性流体シールが破壊されないため、調整作業に掛かる手間及び費用を低減することが可能となる。
【００２８】
上記構成の搬送ロボット１０おいては、タイミングベルトに代え、平ベルト７４を使用し、更に、駆動モータ４２のピニオン４４を大径ギア４６に対してスプリング６４により付勢することにより、ギア歯間でのバックラッシュの発生を阻止している。このため、搬送ロボット１０は高速でも振動のない滑らかな動作を行うことができる。即ち、振動に起因する塵埃の発生を未然に防止し、プロセスの歩留まりを向上させるだけでなく、スループットも向上させることが可能となる。
【００２９】
本実施の形態に係る搬送ロボット１０と、対応する機能を有する従来の搬送ロボットとの性能比較試験を行った。その結果、搬送ロボット１０は、従来の搬送ロボットの３倍の速度で動作させても、振動は従来の搬送ロボットよりも小さいことが確認された。
【００３０】
また、平ベルト７４のテンション調整機構が、第１及び第２プーリ７２Ａ、７２Ｂの内部にあるため、中間アーム１６、１８を細くすることができると共に、各プーリの回転角度を広くとることができる。各プーリの回転角度は搬送ロボットの作業可能な角度範囲を意味するものであり、この種の搬送ロボットにおいては重要な条件となる。
【００３１】
なお、上述の実施の形態においては、第１及び第２プーリ７２Ａ、７２Ｂの両者が実質的に同じ構造を有するが、少なくとも駆動シャフト４８の第１プーリ７２Ａがベルトテンション調整機能を供えていれば、本発明の効果を得ることができる。
【００３２】
また、上述の実施の形態においては、半導体ウェハを被処理基板として構成されているが、搬送ロボット１０は、先端アーム２２の形状を変更するだけで、ＬＣＤ基板、ＣＤディスク、フロッピディスク等、種々の基板の処理に適用することが可能となる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、振動のない滑らかな動作が可能であると共に、駆動ベルトのテンション調整作業の行いやすい搬送ロボットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体ウェハ用搬送ロボットを示す斜視図。
【図２】先端アームの変更例を示す平面図。
【図３】図１図示の搬送ロボットの基台内に配設された駆動機構を示す部分断面正面図。
【図４】図３図示の駆動機構の平面図。
【図５】図３図示の駆動機構の部分断面側面図。
【図６】図１図示の搬送ロボットの第１中間アームの内部を示す、図７のXI−XI線に沿った断面図。
【図７】図６のXII −XII 線に沿った断面を含む、図１図示の搬送ロボットの第１及び第２中間アームを示す側面図。
【符号の説明】
１０…搬送ロボット、１４…基台、１６…第１中間アーム、１８…第２中間アーム、２２…先端アーム、３２…ベースプレート、３６…スイングアーム、４２…双方向モータ、４４…ピニオン、４６…大径ギア、４８…駆動シャフト、６４…引張りスプリング、６８…従動シャフト、７２Ａ、７２Ｂ…プーリ、７４…平ベルト、７６…ボス、７８…カラー、８４…側面開口、８８…偏心リング、９６…ベルト固定部材、９８…案内ローラ。
【図１】
0003693731.tif 000002
【図２】
0003693731.tif 000003
【図３】
0003693731.tif 000004
【図４】
0003693731.tif 000005
【図５】
0003693731.tif 000006
【図６】
0003693731.tif 000007
【図７】
0003693731.tif 000008