(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内軸、中軸及び外軸を同軸上に備えた複軸駆動部と、
前記内軸及び前記外軸のそれぞれに第１の端部を固定した第１及び第２のアームと、前記第１及び第２のアームのそれぞれに平行に配置された第３及び第４のアームと、で構成される第１の平行リンクと、
前記第４のアームを前記第１の平行リンクと共用する第２の平行リンクであって、前記第４のアームに平行な第５のアームと、前記第４のアーム及び前記第５のアームのそれぞれの第１の端部に両端を枢支された第６のアームと、前記第４のアーム及び前記第５のアームのそれぞれの第２の端部に両端を枢支された第７のアームと、で構成される第２の平行リンクと、
前記第２のアームを前記第１の平行リンクと共用する第３の平行リンクであって、前記中軸に第１の端部を固定した第８のアームと、前記第２のアーム及び前記第８のアームのそれぞれに平行に配置された第１０のアーム及び第９のアームと、で構成される第３の平行リンクと、
前記第１０のアームを前記第３の平行リンクと共用する第４の平行リンクであって、前記第１０のアームに平行な第１１のアームと、前記第１０のアーム及び前記第１１のアームのそれぞれの第１の端部に両端を枢支された第１２のアームと、前記第１０のアーム及び前記第１１のアームのそれぞれの第２の端部に両端を枢支された第１３のアームと、で構成される第４の平行リンクと、
前記第４のアーム及び前記第１０のアームに平行にして前記第５のアーム及び前記第１１のアームに固定されてウエハが載置される２組のハンドリングアームと、
第１の端部が前記第１のアームから延出した延出部に枢支された第１の伝達アームと、前記第１の伝達アームの第２の端部に第１の端部が枢支されるとともに第２の端部が前記第４のアームの中間部に枢支された第２の伝達アームと、両端を前記第２の伝達アームの中間部と前記第６のアームの中間部とに枢支された第３の伝達アームと、で構成される第１の伝達アーム部と、
第１の端部が前記第８のアームから延出した延出部に枢支された第４の伝達アームと、前記第４の伝達アームの第２の端部に第１の端部が枢支されるとともに第２の端部が前記第１０のアームの中間部に枢支された第５の伝達アームと、両端を前記第５の伝達アームの中間部と前記第１３のアームの中間部とに枢支された第６の伝達アームと、で構成される第２の伝達アーム部と、
を備えたウエハ搬送ロボット。
【請求項２】
前記２組のハンドリングアームは、それぞれ前記第５のアーム及び前記第１１のアームと一体に形成された請求項１に記載のウエハ搬送ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体製造装置に適用される水平多関節型のウエハ搬送用のウエハ搬送ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造におけるウエハ搬送に用いられる水平多関節型のウエハ搬送ロボットとして、第１及び第２の平行リンクを備えたものがある。従来のウエハ搬送ロボットは、第１の平行リンクを構成する４本のアームのうちの１つを共通アームとして第２の平行リンクと共用してダブルリンクを構成し、第１の平行リンクの動作を第２の平行リンクに対称に伝達する。第１の平行リンクから第２の平行リンクへの動作の伝達は、第１の平行リンク内の駆動アームの端部に固定した歯車と第２の平行リンク内の従動アームの端部に固定した歯車との噛合によって行われる。【０００３】
また、第１の平行リンク内の駆動アームの端部に固定したプーリと第２の平行リンク内の従動アームの端部に固定したプーリとに張架したベルトの回転により、第１の平行リンクから第２の平行リンクへの動作の伝達を行うようにしたものもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−０４２６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、第１の平行リンクから第２の平行リンクへの動作の伝達を駆動アームの端部に固定された歯車と従動アームの端部に固定された歯車との噛合によって行うと、歯車のバックラッシュによって第２の平行リンクに蛇行や横揺れを生じる。ベルトを用いた場合でも、ベルトとプーリとの間の滑りによって第２の平行リンクに蛇行や横揺れを生じる。このため、従来の水平多関節型のウエハ搬送ロボットでは、カセットやステージに対する搬入出時にウエハの位置ずれや側面の干渉を生じる問題がある。【０００６】
この発明の目的は、回転自在に支持された複数のアームを介して第１の平行リンクの動作を第２の平行リンクへ伝達することにより、第２の平行リンクに蛇行や横揺れを生じることがなく、ウエハを円滑に搬送できるウエハ搬送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】
この発明のウエハ搬送ロボットは、複軸駆動部、第１の平行リンク、第２の平行リンク、ハンドリングアーム、複数の伝達アームを備えている。複軸駆動部は、少なくとも内軸と外軸とを同軸上に備えている。第１の平行リンクは、内軸及び外軸のそれぞれに第１の端部を固定した第１及び第２のアームと、第１及び第２のアームのそれぞれに平行に配置された第３及び第４のアームと、で構成される。第２の平行リンクは、第３及び第４のアームの何れか一方を共通アームとして共用し、共通アームに平行な第５のアームと、共通アーム及び第５のアームのそれぞれの第１の端部に両端を枢支された第６のアームと、共通アーム及び第５のアームのそれぞれの第２の端部に両端を枢支された第７のアームと、で構成される。ハンドリングアームは、共通アームに平行にして第５のアームに固定される。複数の伝達アームは、互いに回転自在に連結されている。複数の伝達アームは、第６のアーム又は第７のアームのうち共通アームの第１の端部に第１のアーム又は第２のアームとともに枢支された従動アームと共通アームとの間の角度が第１のアームと第２のアームとの間の角度と一致するように、第１のアーム又は第２のアームの動作を従動アームに伝達する。【０００８】
この構成によれば、複数の伝達アームが互いに回転することで、第１の平行リンクの動作が、第２の平行リンクに伝達される。第１の平行リンクから第２の平行リンクに動作が伝達される間に、バックラッシュや滑りを生じることがない。【０００９】
この構成において、ハンドリングアームは、第５のアームと一体に形成することが好ましい。部品点数を削減して構成を簡略化できる。【００１０】
また、第１のアーム又は第２のアームのうち共通アームの第１の端部に従動アームとともに枢支された駆動アームに、共通アームの第１の端部から第１の平行リンクの外側に延出した延出部を設け、複数の伝達アームを第１〜第３の伝達アームで構成することが好ましい。第１の伝達アームは、第１の端部を延出部の開放端に枢支し、第２の端部を第２の伝達アームの第１の端部に枢支する。第２の伝達アームは、第２の端部を共通アームの中間部に枢支する。第３の伝達アームは、第１の端部を第１の伝達アームの中間部に枢支され、第２の端部を従動アームの中間部に枢支する。第１の伝達アーム及び第３の伝達アームの長さを、共通アームにおける第１の端部から第２の伝達アームの枢支位置までの長さに等しくし、第２の伝達アームの長さを、延出部の長さに等しくする。【００１１】
３本の伝達アームによって、第１の平行リンクの動作を第２の平行リンクに円滑に伝達することができる。【００１２】
さらに、複軸駆動部が、中軸を内軸及び外軸と同軸上に備えたものとし、第１の平行リンク、第２の平行リンク、ハンドリングアーム及び複数の伝達アームを２組ずつ備えることもできる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、第１の平行リンクの動作を第２の平行リンクへ伝達する際に、第２の平行リンクに蛇行や横揺れを生じることがなく、ウエハを円滑に搬送できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の第１の実施形態に係るウエハ搬送ロボットの概略図である。
【図２】同ウエハ搬送ロボットが備えるダブルリンク構造の動作を説明する模式図である。
【図３】この発明の第２の実施形態に係るウエハ搬送ロボットの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、この発明の実施形態のウエハ搬送ロボットを、図を参照しつつ説明する。
【００１６】
図１に示すように、この発明の第１の実施形態に係るウエハ搬送ロボット１０は、ウエハ１００をハンドリングアーム１上に載置して矢印Ｘ方向に搬送する。このため、ウエハ搬送ロボット１０は、内軸２、外軸３、第１の平行リンク４、第２の平行リンク５、伝達アーム部６備えている。
【００１７】
内軸２及び外軸３は、同軸上に配置されたこの発明の複軸駆動部を構成しており、図示しないモータによって個別に回転駆動される。
【００１８】
第１の平行リンク４は、第１〜第４アーム４１〜４４を互いの端部で枢支して構成されている。第１アーム４１の一端は内軸２に固定され、第２アーム４２の一端は外軸３に固定されている。第３アーム４３は、軸間長さが第１アーム４１と同じで第１アーム４１に平行に配置される。第４アーム４４は、軸間長さが第２アーム４２と同じで第２アーム４２と平行に配置される。
【００１９】
第２の平行リンク５は、第５〜第７アーム５１〜５３及び第４アーム４４を互いの端部で枢支して構成されている。第４アーム４４は、第１の平行リンク４と第２の平行リンク５とに共用される共通アームである。第５アーム５１は、軸間長さが第４アーム４４と同じで第４アーム４４と平行に配置される。第６アーム５２及び第７アーム５３は、互いに同じ軸間長さで互いに平行に配置される。
【００２０】
第１アーム４１、第３アーム４３、第６アーム５２及び第７アーム５３は、軸間長さが互いに等しくされている。第２アーム４２、第４アーム４４及び第７アーム５３は、軸間長さが互いに等しくされている。第２アーム４２及び第５アーム５１は、内軸２及び外軸３の中心を通る直線上に位置する。これによって、第１の平行リンク４と第２の平行リンク５とでダブルリンク構造の水平多関節型のウエハ搬送ロボットが構成されている。
【００２１】
なお、第５アーム５１は、ハンドリングアーム１の一部であり、ハンドリングアーム１と一体的に構成されている。これによって、部品点数が減少し、構成が簡略化できる。ハンドリングアーム１は、第５アーム５１と別体に構成し、第５アーム５１に取り付けることもできる。
【００２２】
ハンドリングアーム１に載置したウエハ１００を、内軸２及び外軸３の中心を通る直線Ｘ上で移動させるためには、第２の平行リンク５を第１の平行リンク４と連係して動作させる必要がある。このため、ウエハ搬送ロボット１０は、伝達アーム部６を備えている。伝達アーム部６は、第１の平行リンク４の動作を第２の平行リンク５に伝達する。
【００２３】
伝達アーム部６は、この発明の複数の伝達アームであり、第１〜第３伝達アーム６１〜６３で構成されている。第１伝達アーム６１は、第１の端部が第１アーム４１から延出した延出部４１１に枢支されている。第１伝達アーム６１の第２の端部には、第２伝達アーム６２の第１の端部が枢支されている。第２伝達アーム６２の第２の端部は、第４アーム４４の中間部に枢支されている。第３伝達アーム６３は、両端を第２伝達アーム６２の中間部と第６アーム５２の中間部とに枢支されている。
【００２４】
図２に示すように、第１アーム４１を辺ＣＤ、第２アーム４２を辺ＣＪ、第３アーム４３を辺ＪＫ、第４アーム４４を辺ＤＫ、第５アーム５１を辺ＭＬ、第６アーム５２を辺ＤＬ、第７アーム５３を辺ＫＭとし、点Ｃを内軸２及び外軸３の中心とする。また、第１伝達アーム６１を辺ＥＦ、第２伝達アーム６２を辺ＦＨ、第３伝達アーム６３を辺ＧＩとする。
【００２５】
内軸２を回転することで第１の平行リンク４における∠ＪＣＤが変化する。第２の平行リンク５における∠ＬＭＫが∠ＪＣＤに常に等しくなるように連係することで、ハンドリングアーム１を、線Ｘ上で移動させることができる。
【００２６】
各辺の長さを
ＤＨ＝ＥＦ＝ＧＩ ・・・式１
ＤＥ＝ＦＨ ・・・式２
ＨＧ＝ＤＩ＝ＤＨ２  ／ＦＨ ・・・式３
とする。
【００２７】
式３より、ＨＧ：ＤＨ＝ＤＨ：ＦＨ  となるので、
△ＨＦＤ∽△ＨＤＧとなることから、
∠ＨＦＤ＝∠ＨＤＧ ・・・式４
∠ＦＤＨ＝∠ＤＧＨ ・・・式５
となる。
【００２８】
式１及び式２より、三辺が等しいので、△ＨＦＤ≡△ＥＤＦ  となり、
∠ＨＦＤ＝∠ＥＤＦ ・・・式６
となる。
【００２９】
式１及び式３より、三辺が等しいので  △ＨＤＧ≡△ＩＧＤ  となり、
∠ＩＧＤ＝∠ＨＤＧ ・・・式７
となる。
【００３０】
式６及び式７より、
∠ＥＤＦ＝∠ＩＧＤ ・・・式８
となる。
【００３１】
ここで、
∠ＨＤＥ＝∠ＦＤＨ−∠ＥＤＦ ・・・式９
∠ＩＧＨ＝∠ＤＧＨ−∠ＩＧＤ ・・・式１０
であるので、式５、式８、式９及び式１０より、
∠ＨＤＥ＝∠ＩＧＨ ・・・式１１
となる。
【００３２】
また、式１及び式３より、三辺が等しいので  △ＩＨＤ≡△ＨＩＧ  となり、
∠ＩＧＨ＝∠ＨＤＩ ・・・式１２
となる。
【００３３】
式１１、式１２から、
∠ＨＤＥ＝∠ＨＤＩ ・・・式１３
となる。
【００３４】
ここで、
∠ＨＤＥ＝∠ＪＣＤ ・・・式１４
∠ＨＤＩ＝∠ＬＭＫ ・・・式１５
であるから、式１３、式１４、式１５より、
∠ＪＣＤ＝∠ＬＭＫ                        ・・・式１６
となり、ハンドリングアーム１が、線Ｘ上を移動することになる。
【００３５】
内軸２と外軸３とを同時に同じ方向、同じ角速度で回転させた場合、第１の平行リンク４及び第２の平行リンク５が一体的に旋回動作する。外軸３を停止させて内軸２を回転させた場合、第１の平行リンク４の∠ＪＣＤが変化し、同時に第２の平行リンク５の∠ＬＭＫも同様に変化し、ハンドリングアーム１が直線動作する。この旋回動作と直線動作との組み合わせによりハンドリングアーム１に載置したウエハ１００を目標位置に搬送することができる。
【００３６】
図３に示すように、この発明の第２の実施形態に係るウエハ搬送ロボット２０は、ウエハ搬送ロボット１０に、中軸８、ハンドリングアーム１１、第３の平行リンク１４、第４の平行リンク１５及び伝達アーム部１６を追加したものである。中軸８は、内軸２と外軸３との間にこれらと同軸上に配置されている。
【００３７】
第３の平行リンク１４は、第２アーム４２及び第８〜第１０アーム１４１〜１４３を互いの端部で枢支して構成されている。第８アーム１４１の一端は中軸８に固定されている。第９アーム１４２は、軸間長さが第８アーム１４１と同じで第８アーム１４１に平行に配置される。第１０アーム１４３は、軸間長さが第２アーム４２と同じで第２アーム４２と平行に配置される。
【００３８】
第４の平行リンク１５は、第１１〜第１３アーム１５１〜１５３及び第１０アーム１４３を互いの端部で枢支して構成されている。第１０アーム１４３は、第３の平行リンク１４と第４の平行リンク１５とに共用される共通アームである。第１１アーム１５１は、軸間長さが第１０アーム１４３と同じで第１０アーム１４３と平行に配置される。第１２アーム１５２及び第１３アーム１５３は、互いに同じ軸間長さで互いに平行に配置される。
【００３９】
第８アーム１４１、第９アーム１４２、第１２アーム１５２及び第１３アーム１５３は、軸間長さが互いに等しくされている。第２アーム４２、第１０アーム１４３及び第１１アーム１５１は、軸間長さが互いに等しくされている。第２アーム４２及び第１１アーム１５１は、内軸２、外軸３及び中軸８の中心を通る線Ｘ上に位置する。これによって、第３の平行リンク１４と第４の平行リンク１５とでもダブルリンク構造の水平多関節型のウエハ搬送ロボットが構成されている。
【００４０】
なお、第１１アーム１５１は、ハンドリングアーム１１の一部であり、ハンドリングアーム１１と一体的に構成されている。これによって、部品点数が減少し、構成が簡略化できる。ハンドリングアーム１１は、第１１アーム１５１と別体に構成し、第１１アーム１５１に取り付けることもできる。
【００４１】
伝達アーム部１６は、第４〜第６伝達アーム１６１〜１６３で構成されている。第４伝達アーム１６１は、第１の端部が第８アーム１４１から延出した延出部１４１１に枢支されている。第４伝達アーム１６１の第２の端部には、第５伝達アーム１６２の第１の端部が枢支されている。第５伝達アーム１６２の第２の端部は、第１０アーム１４３の中間部に枢支されている。第６伝達アーム１６３は、両端を第５伝達アーム１６２の中間部と第１３アーム１５３の中間部とに枢支されている。
【００４２】
内軸２、外軸３及び中軸８を同時に同じ方向に同じ角速度で回転させると、第１〜第４平行リンク４，５，１４，１５が一体的に旋回動作する。外軸３と中軸８を停止させて内軸２を回転させると、第１平行リンク４及び第２平行リンク５が直線動作し、外軸３と内軸２を停止して中軸８を回転させると、第３平行リンク１４及び第４平行リンク１５が直線動作する。この旋回動作と直線動作との組み合わせにより、ハンドリングアーム１及びハンドリングアーム１１のそれぞれに保持した２枚のウエハ１００をそれぞれの目標位置に搬送することができる。ウエハ搬送ロボット２０は、ハンドリングアーム１及びハンドリングアーム１１のそれぞれに合計２枚のウエハ１００を同時に保持するため、ウエハ搬送の処理効率が向上する。
【００４３】
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４４】
１，１１−ハンドリングアーム
２−内軸
３−外軸
４−第１の平行リンク
５−第２の平行リンク
６−伝達アーム部
８−中軸
１０，２０−ウエハ搬送ロボット
１００−ウエハ
【図１】
0005993873.tif 000002
【図２】
0005993873.tif 000003
【図３】
0005993873.tif 000004