(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が基台の支持軸に支持され、他端が基板支持用のハンドに接続された多関節アームと、前記ハンドの直線移動を案内するリニアガイドと、前記ハンドを前記リニアガイドのガイドレールに沿って移動させるベルトと、前記ベルトを駆動する駆動機構とを備え、
前記多関節アームは、一端が前記支持軸の周りに回動可能に支持された一対の第１アームと、これら一対の第１アームの各々の他端に一端が回転可能に結合された一対の第２アームとを有し、前記ハンドは、前記一対の第２アームの各々の他端に回転可能に結合されている基板搬送装置であって、
前記第１アームと前記第２アームがほぼ平行となる位置で、前記支持軸の周りへの前記多関節アームの回動を規制するロック機構を備え、
前記ロック機構は、前記ベルトの移動と同期して、前記基台に対して前記ハンドの進行方向に相対移動するロックバーと、前記第１アームと一体的に回動するとともに前記ロックバーとの接触により前記第１アームの回動を規制する保持アームとを有し、前記第１アームと前記第２アームが互いに平行となる位置から前記ハンドが所定距離移動するまでの間にわたって、前記ロックバーと前記保持アームとの間の接触状態を維持する
ことを特徴とする基板搬送装置。
【請求項２】
前記ロックバーは、前記基台に対して相対移動可能な移動ユニットに固定されており、
前記移動ユニットは、前記第１アームと前記第２アームが互いに平行となる位置から前記ハンドが所定距離移動するまでの間にわたって、前記ベルトとの係合状態を維持する係合部材を備えている
ことを特徴とする請求項１に記載の基板搬送装置。
【請求項３】
前記ベルトは、前記係合部材に向かって突出する操作軸部を有しており、
前記係合部材は、前記基台に対する前記移動ユニットの移動量に応じて回転するとともに、その回転軸部に前記操作軸部を収容可能な係合孔を備え、
前記回転軸部には、前記係合孔と連通し前記操作軸部の通過を許容する切欠き部が設けられており、前記切欠き部が前記ベルトの移動方向に回転移動したときに、前記係合部材と前記操作軸部との間の係合状態が解除される
ことを特徴とする請求項２に記載の基板搬送装置。
【請求項４】
前記操作軸部と前記係合部材の間の係合状態が解除されている間、前記切欠き部が前記ベルトの移動方向を向いている前記係合部材の回転位置を保持する保持手段を備えた
ことを特徴とする請求項３に記載の基板搬送装置。
【請求項５】
前記係合部材は、前記基台に取り付けられたラックギヤと噛合するピニオンギヤである
ことを特徴とする請求項３に記載の基板搬送装置。
【請求項６】
前記第２アームのアーム長は、前記第１アームのアーム長よりも長い
ことを特徴とする請求項１に記載の基板搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板やガラス基板等の被処理基板を搬送するための基板搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板等の被処理基板を真空処理する基板処理装置として、搬送室の周囲にゲートバルブを介して複数の処理室を連結することで、種々の基板処理を真空中で一貫して行うようにしたマルチチャンバ装置が知られている。この種のマルチチャンバ型の真空処理装置は、搬送室から各々の処理室へ基板を自動的に搬入または搬出するための基板搬送装置が備えられている。
【０００３】
基板搬送装置には、例えば図１２に示すような平行リンク型のものが知られている（下記特許文献１参照）。図示する平行リンク型の基板搬送装置５は、少なくとも一方に駆動源が接続された一対の回動軸１，２と、回動軸１，２が一端に接続された第１アーム１１，１２と、これら第１アーム１１，１２の各々の他端に一端が回転可能に結合された一対の第２アーム２１，２２と、これら第２アーム２１，２２の各々の他端に回転可能に結合されたハンド４とを備えている。
【０００４】
第１アーム１１，１２、第２アーム２１，２２は、それぞれ同一のアーム長を有しており、これらにより平行リンク機構が構成されている。したがって、回動軸１，２を互いに逆方向に回転させることで、第１アーム１１，１２と第２アーム２１，２２とのなす角θが変化し、ハンド４は図中上下方向に移動される。これにより、ハンド４上の基板Ｗを任意の位置へ搬送することが可能となる。
【０００５】
図１２に示した従来の平行リンク型の基板搬送装置においては、基板Ｗを例えば前方位置から後方位置へ搬送する際、第１アーム１１，１２と第２アーム２１，２２とが互いに平行（θ＝０°）となる位置を通過する必要がある。この位置は平行リンク機構の死点に対応し、基板Ｗの円滑な搬送を阻害する。そこで、図示する基板搬送装置５は、回動軸２に同心的に固定された第１プーリ６と、第１アーム１１と第２アーム２１との連結部に同心的に固定された第２プーリ７と、これら第１プーリ６と第２プーリ７との間に架け渡されたベルト８とからなる死点脱出機構を備えている。これにより、回動軸２の回転力をベルト８を介して第２アーム２１にダイレクトに伝達し、円滑にリンクの死点位置を通過させて、基板Ｗの搬送を安定に行えるようにしている。
【０００６】
しかしながら、平行リンク型の基板搬送装置においては、リンク機構の死点を円滑に通過するための上述したような死点脱出機構を設ける必要があり、装置構成が複雑化するという問題がある。また、平行リンク型の基板搬送装置は、基板の直進搬送性が必ずしも高くはなく、高い送り精度が得られにくいという問題もある。
【０００７】
これに対して、ハンドをリニアガイドに沿って移動させる直動型の基板搬送装置が知られている（下記特許文献２参照）。直動型の基板搬送装置は、平行リンク型の基板搬送装置におけるような死点が存在しないため、構成を簡素化できるという利点がある。また、基板の直進搬送性に優れるため、高い送り精度が得られやすい。
【０００８】
しかしながら、直動型の基板搬送装置においては、搬送する基板やハンドの自重がリニアガイドにダイレクトに作用する。リニアガイドは負荷特性が低く、高い負荷が作用した際に基板の搬送精度が低下し高精度な送り精度が得られなくなると共に、ベアリング（軸受）の耐久性が低下してベアリングが短期間で劣化するという問題を有していた。したがって、今後益々進展する基板の大型化に対応することが不可能となる。
【０００９】
そこで、本出願人は先に、構成を複雑化することなく安定かつ高精度な搬送性と高いベアリング耐久性を得ることを目的として、図１３に示す基板搬送装置を提案した（特願２００６−１４８２５９）。この基板搬送装置３０は、先端部にハンド３２が結合された多関節アーム３１と、ハンド３２を直線移動させるベルト駆動機構３８とを備えている。なお、図１３では、理解容易のため、ベルト駆動機構３８の構成を簡略的に示している。
【００１０】
多関節アーム３１は平行リンク型で構成され、一端が基台３３に回転可能に支持された一対の第１アーム４１と、これら一対の第１アーム４１の各々の他端に一端が回転可能に結合された一対の第２アーム４２とを有している。ハンド３２は、一対の第２アーム４２の各々の他端に回転可能に結合されたブロック体３４と、基板を支持するフォーク部３５とで構成されている。
【００１１】
上記構成の多関節アーム３１の一端が設置される基台３３には、ハンド３２の移動量及び移動方向を制御するベルト駆動機構３８と、ハンド３２の直線移動を案内するリニアガイド３６が設置されている。ベルト駆動機構３８は、リニアガイド３６のガイドレール３７ａに沿ってハンド３２を直線的に移動させる。なお、基台３３には回転機構部３９が取り付けられており、この回転機構部３９によって多関節アーム３１が基台３３とともに旋回可能とされている。
【００１２】
図１４及び図１５は、ベルト駆動機構３８の具体的な構成例を示す斜視図及び平面図である。ベルト駆動機構３８は、駆動軸に連結された駆動プーリ４３と、一対の従動プーリ４４ａ，４４ｂと、駆動プーリ４３と従動プーリ４４ａ，４４ｂとの間に架け渡されたベルト部材４６とを備えている。従動プーリ４４ａと従動プーリ４４ｂの間の距離は、ハンド３２の移動距離に応じて適宜設定される。各従動プーリ４４ａ，４４ｂと駆動プーリ４３との間には、ベルト部材４６の張力を調整するための補助プーリ４５ａ，４５ｂがそれぞれ設けられており、駆動プーリ４３とベルト部材４６との間の密着力向上が図られている。
【００１３】
駆動プーリ４３、従動プーリ４４ａ，４４ｂ及び補助プーリ４５ａ，４５ｂは、フレーム部材４７に回転可能に支持されている。フレーム部材４７は、従動プーリ４４ａ，４４ｂを支持するブラケット部４８ａ，４８ｂ、補助プーリ４５ａ，４５ｂを支持するブラケット部４９ａ，４９ｂ及び駆動プーリ４３を支持するベース部５０を備えている。なお、各ブラケット部４８ａ，４８ｂ，４９ａ，４９ｂには、従動プーリ４４ａ，４４ｂ、補助プーリ４５ａ，４５ｂの軸支持位置を調整するための調整機構部Ｓがそれぞれ設けられている。
【００１４】
リニアガイド３６のガイドレール３７ａは、フレーム部材４７の逆Ｌ字状の直線的なアングル部４７ａ上に設置されている。ガイドレール３７ａは、一方の従動プーリ４４ａから他方の従動プーリ４４ｂに向かって直線的に延在するベルト部材４６のベルト面と平行に配置されている。
【００１５】
一方、ガイドレール３７ａと組になるリニアガイド３６のスライダー３７ｂは、連結部材５１を介してベルト部材４６及びハンド３２に連結されている。すなわち、スライダー３７ｂと一体的な連結部材５１の下端部はベルト部材４６に一体固定され、その上端部はハンド３２のブロック体３４に固定されている。したがって、ベルト部材４６が走行すると、ハンド３２は連結部材５１及びスライダー３７ｂを介してリニアガイド３６のガイドレール３７ａに沿って直線的に移動される。
【００１６】
以上の構成の基板搬送装置３０においては、多関節アーム３１は独自の駆動源を持たず、ベルト駆動機構３８の駆動によって、ハンド３２をリニアガイド３６のガイドレール３７ａに沿って直線的に移動させる。このような構成の基板搬送装置３０は、多関節アーム３１でハンド３２に作用する負荷を支持し、リニアガイド３６でのハンド３２の直進搬送性を確保する。これにより、死点を通過するための特別な機構を必要としないので構成の複雑化を防止できる。また、リニアガイドに直接負荷が作用することがないので、高い搬送精度と耐久性を得ることができる。
【００１７】
【特許文献１】特開平９−２８３５８８号公報
【特許文献２】特開２００４−２２８３７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上記構成の基板搬送装置３０においては、図１６に示すようにハンド３２が基台３３の直上の原点位置に停止したとき、多関節アーム３１の第１，第２アーム４１，４２は互いに平行に重なり合う。このとき、基台３３と第１アーム４１の間を連結する支持軸と、ハンド３２と第２アーム４２の間を連結する支持軸とが、互いに同一直線上に整列する。この状態では、多関節アーム３１は、ハンド３２及び基台３３に対して矢印Ｖで示す方向への回動規制が働かない。
【００１９】
したがって、ハンド３２が原点位置に停止した状態で、回転機構部３９の駆動により多関節アーム３１の旋回動作が行われた場合、その動作中に多関節アーム３１が矢印Ｖ方向に揺動してしまい、アームの姿勢が安定しなくなる。その結果、アームの姿勢によっては旋回後の伸長動作が円滑に行えなくなったり、動作そのものが行えなくなったりするおそれがある。
【００２０】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、ベルト駆動で伸縮する多関節アームを備えた基板搬送装置において、ハンドの原点位置における多関節アームの姿勢を安定に保持し、ハンドの円滑な直線動作を確保することができる基板搬送装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
以上の課題を解決するに当たり、本発明の基板搬送装置は、一端が基台の支持軸に支持され、他端が基板支持用のハンドに接続された多関節アームと、前記ハンドの直線移動を案内するリニアガイドと、前記ハンドを前記リニアガイドのガイドレールに沿って移動させるベルトと、前記ベルトを駆動する駆動機構とを備え、前記多関節アームは、一端が前記支持軸の周りに回動可能に支持された一対の第１アームと、これら一対の第１アームの各々の他端に一端が回転可能に結合された一対の第２アームとを有し、前記ハンドは、前記一対の第２アームの各々の他端に回転可能に結合されている基板搬送装置であって、
前記第１アームと前記第２アームがほぼ平行となる位置で、前記支持軸の周りへの前記多関節アームの回動を規制するロック機構を備えたことを特徴とする。
【００２２】
本発明の基板搬送装置は、多関節アームを構成する第１アームと第２アームが互いにほぼ平行となる位置（ハンドの原点位置）で、当該多関節アームの支持軸の周りへの回動を規制するロック機構を備えている。この構成により、原点位置において多関節アームの姿勢を安定に保持できるので、ハンドの円滑な直線動作を確保することができる。
【００２３】
また、本発明の基板搬送装置においては、多関節アームは独自の駆動源をもたず、ハンドに連結されたベルトの駆動機構を介して伸縮し、ハンドをリニアガイドのガイドレールに沿って直線的に移動させる。このような構成の基板搬送装置は、多関節アームでハンドに作用する負荷を支持し、リニアガイドでハンドの直進搬送性を確保する。したがって、アームの死点（ハンドの原点位置）を通過するための特別な機構を必要としないので構成の複雑化を回避できる。そして、リニアガイドに直接負荷が作用することがないので、高い搬送精度と耐久性を得ることができる。
【００２４】
本発明に係るロック機構は、ベルトの移動と同期して、基台に対してハンドの進行方向に相対移動するロックバーと、第１アームと一体的に回動するとともにロックバーとの接触により第１アームの回動を規制する保持アームとを備え、第１アームと第２アームが互いに平行となる位置からハンドが所定距離移動するまでの間にわたって、ロックバーと保持アームとの間の接触状態を維持する。これにより、ハンドの原点位置近傍においてロック機構により多関節アームの姿勢を安定に保持しながら、ハンドが原点位置から離れる際にはロック機構による多関節アームの姿勢保持を解除して、所期のハンドの直線動作を確保することができる。
【００２５】
具体的には、ロックバーは、基台に対して相対移動可能な移動ユニットに固定されている。この移動ユニットは、第１アームと第２アームが互いに平行となる位置からハンドが所定距離移動するまでの間にわたって、ベルトとの係合状態を維持する係合部材を備えている。ベルトは、係合部材に向かって突出する操作軸部を有している。そして、係合部材は、基台に対する移動ユニットの移動量に応じて回転するとともに、その回転軸部に上記操作軸部を収容可能な係合孔を備えている。回転軸部には、係合孔と連通し操作軸部の通過を許容する切欠き部が設けられており、この切欠き部がベルトの移動方向に回転移動したときに、係合部材と操作軸部との間の係合状態が解除される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、原点位置における多関節アームの姿勢を安定に保持できるので、ハンドの円滑な直線動作を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態の基板搬送装置は、図示せずとも真空搬送室の周囲に複数の真空処理室が配置されたマルチチャンバ装置において、その真空搬送室内に設置され、ロード／アンロード室を含む複数の真空処理室間で半導体ウエハやガラス基板等の被処理基板を自動搬送する基板搬送装置として構成されている。
【００２８】
図１及び図２は本発明の実施形態による基板搬送装置６０の構成を示す斜視図である。この基板搬送装置６０は、先端部にハンド６２が結合された多関節アーム６１と、ハンド６２を直線移動させるベルト駆動機構６８と、図１に示すハンド６２の原点位置で多関節アーム６１の揺動を規制するロック機構１００とを備えている。
【００２９】
なお、図１は、ハンド６２が原点位置にあるときの多関節アーム６１の様子を示しており、図２は、ハンド６２が前方位置にあるときの多関節アーム６１の様子を示している。また、図１及び図２においては、理解容易のため、ベルト駆動機構６８の構成を簡略的に示している。
【００３０】
本実施形態において、多関節アーム６１は平行リンク型で構成され、一端が基台６３に回転可能に支持された一対の第１アーム７１Ａ，７１Ｂと、これら一対の第１アーム７１Ａ，７１Ｂの各々の他端に一端が回転可能に結合された一対の第２アーム７２Ａ，７２Ｂを有している。第２アーム７２Ａ，７２Ｂのアーム長は、第１アーム７１Ａ，７１Ｂのアーム長よりも長く構成されている。ハンド６２は、一対の第２アーム７２Ａ，７２Ｂの各々の他端に回転可能に結合されたブロック体６４と、基板を支持するフォーク部６５とで構成されている。
【００３１】
第１アーム７１Ａ，７１Ｂの一端は、基台６３側に設置された第１支持軸９１（図２）に支持されている。第１アーム７１Ａ，７１Ｂの他端側と第２アーム７２Ａ，７２Ｂの一端側との間には第２支持軸９２が設置されている。そして、第２アーム７２Ａ，７２Ｂの他端側とハンド６２のブロック体６４との間には、第３支持軸９３が設置されている。これら第１，第２アーム７１Ａ，７１Ｂ，７２Ａ，７２Ｂが支持軸９１〜９３のまわりに回転することによって、多関節アーム６１は、図１に示すハンド６２の原点位置と、図２に示す前方への伸長位置あるいは図示しない後方への伸長位置との間を伸縮動作する。
【００３２】
上記構成の多関節アーム６１の一端が設置される基台６３の上にはベースプレート７０が固定されている。ベースプレート７０には、ハンド６２の移動量及び移動方向を制御するベルト駆動機構６８と、ハンド６２の直線移動を案内するリニアガイド６６が設置されている。リニアガイド６６は、直線的なガイドレール６７ａとその上を移動するスライダー６７ｂで構成されている。ベルト駆動機構６８は、リニアガイド６６のガイドレール６７ａに沿ってハンド６２を直線的に移動させる。なお、基台６３には回転機構部６９が取り付けられており、この回転機構部６９によって多関節アーム６１が基台６３及びベースプレート７０とともに旋回可能とされている。
【００３３】
ベルト駆動機構６８は、駆動軸に連結された駆動プーリ７３と、駆動プーリ７３を挟んで配置された一対の従動プーリ７４ａ，７４ｂと、駆動プーリ７３と従動プーリ７４ａ，７４ｂとの間に架け渡されたベルト部材７６とを備えている。駆動プーリ７３はベースプレート７０上に回転可能に配置されている。従動プーリ７４ａ，７４ｂの間の距離は、ハンド６２の移動距離に応じて適宜設定される。各従動プーリ７４ａ，７４ｂと駆動プーリ７３との間には、ベルト部材７６の張力を調整するための補助プーリ７５ａ，７５ｂがそれぞれ設けられており、駆動プーリ７３とベルト部材７６との間の密着力向上が図られている。
【００３４】
ベルト駆動機構６８は、駆動プーリ７３の回転運動をベルト部材７６の直線走行運動に変換する。特に、図示せずとも、駆動プーリ７３の周面に複数の係合突起を形成し、ベルト部材７６のベルト面にはこれらの係合突起に係合する係合孔を複数設けるのが好適である。これにより、駆動プーリ７３とベルト部材７６との間の滑りを防止し、駆動プーリ７３の回転力をベルト部材７６に確実に伝達することができる。
【００３５】
従動プーリ７４ａ，７４ｂはそれぞれ、フレーム７８ａ，７８ｂによって回転可能に支持されている。フレーム７８ａ，７８ｂは、ベースプレート７０に設置された直線的なアングル部材７７に一体固定されている。補助プーリ７５ａ，７５ｂはそれぞれ、ベースプレート７０上において、アングル部材７７に一体固定されたフレーム７９ａ，７９ｂによって回転可能に支持されている（図３）。
【００３６】
従動プーリ７４ａ，７４ｂと補助プーリ７５ａ，７５ｂはそれぞれの軸心部が同一直線上に整列配置されている。ベルト部材７６は、ステンレス鋼等の金属製エンドレスベルトであり、基板搬送面である水平面内において各プーリ間に架け渡されている。これにより、ベルト駆動機構６８の構成のコンパクト化が図られる。また、ベルト駆動機構６８の真空搬送室内への設置が容易となる。
【００３７】
図３は、ベルト駆動機構６８の要部斜視図、図４は、ハンド６２とベルト部材７６との間の連結構造を示す部分断面正面図である。図３において、一方側（図中手前側）の第１アーム７１Ａの図示は省略している。リニアガイド６６のガイドレール６７ａは、アングル部材７７の上に敷設されている。ガイドレール６７ａは、一方の従動プーリ７４ａから他方の従動プーリ７４ｂに向かって直線的に延在するベルト部材７６のベルト面と平行に配置されている。
【００３８】
このガイドレール６７ａの上を移動するスライダー６７ｂは、連結部材８１を介してベルト部材７６及びハンド６２に連結されている。連結部材８１は、スライダー６７ｂと一体的に固定された本体部８１ａと、この本体部８１ａとベルト部材７６との間を固定するベルト連結部８１ｂと、ハンド６２のブロック体６４の下面に設けられた取付部６４ａと本体部８１ａとの間を固定するハンド連結部８１ｃとを備えている。したがって、ベルト部材７６が走行すると、ハンド６２は連結部材８１及びスライダー６７ｂを介してリニアガイド６６のガイドレール６７ａに沿って直線的に移動される。
【００３９】
本実施形態の基板搬送装置６０においては、多関節アーム６１は独自の駆動源を有しておらず、ベルト駆動機構６８の駆動によって、ハンド６２をガイドレール６７ａに沿って直線的に移動させる。このような構成の基板搬送装置６０は、多関節アーム６１でハンド６２に作用する負荷を支持し、リニアガイド６６でのハンド６２の直進搬送性を確保する。そして、第１アーム７１Ａ，７１Ｂと第２アーム７２Ａ，７２Ｂとが互いに平行となるリンクの死点位置（図１に示すハンド６２の原点位置）を通過するための特別な機構を必要としないので、構成の複雑化を回避できる。また、リニアガイド６６に直接負荷が作用することがないので、高い搬送精度と耐久性を得ることができる。
【００４０】
一方、ハンド６２が原点位置で停止したとき、多関節アーム６１は、第１アーム７１Ａ，７１Ｂと第２アーム７２Ａ，７２Ｂが互いに平行に重なり合った姿勢をとる。この状態において、例えば回転機構部６９の駆動により多関節アーム６１が基台６３とともに旋回した場合、多関節アーム６１が第１支持軸９１及び第３支持軸９３の周りに揺動して姿勢が不安定となる。このため、本実施形態の基板搬送装置６０は、第１アーム７１Ａ，７１Ｂと第２アーム７２Ａ，７２Ｂのアーム長を異ならせることで、原点位置における多関節アームの揺動を抑えるようにしている。
【００４１】
しかしながら、実際には、各アームの長さや重量、軸受構造の差分、組付け公差等の影響により、原点位置において多関節アーム６１の揺動が発生する場合がある。揺動の程度は、アーム長が長いほど大きくなる。つまり、多関節アーム６１の各アームがリンク機構的に不動となる位置にあっても、実際に装置を構成すると、製作上の要因で所望の精度にアーム位置を規制することができない。
【００４２】
そこで、本実施形態では、第１アーム７１Ａ，７１Ｂと第２アーム７２Ａ，７２Ｂがほぼ平行となるハンド６２の原点位置で、支持軸９１（９３）の周りへの多関節アーム６１の回動を規制するロック機構１００を備えている。以下、本発明に係るロック機構１００の詳細について説明する。
【００４３】
ロック機構１００は、基台６３及びベースプレート７０に対してハンド６２の進行方向に相対移動するロックバー１０１と、第１アーム７１Ａ，７１Ｂと一体的に回動するとともにロックバー１０１との接触により第１アーム７１Ａ，７１Ｂの回動を規制する一対の保持アーム１０２とを備えている。
【００４４】
ロックバー１０１は、ベースプレート７０に対して相対移動可能な移動ユニット１０３に固定されている。本実施形態では、ロックバー１０１は一対備えられ、それぞれは移動ユニット１０３のハンド進行方向に関して前方側端部および後方側端部に取り付けられている。また、保持アーム１０２は、第１支持軸９１の周りに第１アーム７１Ａ，７１Ｂと一体的に回動する本体部１０２Ａ（図３，図５）を有し、この本体部１０２Ａに各ロックバー１０１に対応して一対設けられている。
【００４５】
図５は、ロック機構１００の要部斜視図であり、図６は、移動ユニット１０３を下方から見たときの要部斜視図である。図５において第１アーム７１Ｂの図示は省略している。移動ユニット１０３は、ベースプレート７０の下面側においてこのベースプレート７０に対してハンド６２の移動方向へ相対移動可能な一対の可動部材１０４と、ベースプレート７０の下面側に設置されこれら可動部材１０４の移動を案内する複数のガイド軸受１０５と、基台６３とベースプレート７０との間で可動部材１０４を移動自在に支持する支持機構等で構成されている。
【００４６】
なお、上記支持機構は、図ではその詳細を省略しているが、ベースプレート７０で可動部材１０４を移動自在に懸吊する機構、あるいは、基台６３上で可動部材１０４の下面を移動自在に支持する機構等が採用されている。
【００４７】
一対のロックバー１０１は、可動部材１０４の両端部にそれぞれ取り付けられている。多関節アーム６１の第１，第２アーム７１Ａ，７１Ｂ，７２Ａ，７２Ｂが互いに平行となるハンド６２の原点位置においては、これらロックバー１０１の先端部１０１Ｅが、保持アーム１０２の先端部１０２Ｅに接触している（図１，図５，図７）。したがって、この状態において、多関節アーム６１は、第１支持軸９１（第３支持軸９３）を中心とする回動動作が、ロックバー１０１への保持アーム１０２の接触によって規制される。
【００４８】
図７〜図９は、ロックバー１０１と保持アーム１０２との間の位置関係を示す要部の平面図である。ここで、図７はハンドが原点位置にある状態を示し、図８はハンドが原点位置から前方へ若干量移動した状態を示している。そして、図９は、ロック機構１００によるロック状態が解除された状態の一例を示している。なお、原点位置から後方へのハンドの移動も同様に表される。
【００４９】
ロックバー１０１は、後述するように、ベルト部材７６（及びハンド６２）の移動と同期して、このベルト部材６３の移動方向に移動する。一方、各保持アーム１０２は、ベルト部材７６の移動に応じて第１アーム７１Ａ，７１Ｂと一体的に回動する。したがって、図８に示すようにベルト部材７６が右方へ移動した際には、保持アーム１０２は支持軸９１を中心として反時計方向に回動する。一方、ベルト部材７６が左方へ移動した際には、保持アーム１０２は支持軸９１を中心として時計方向に回動する。保持アーム１０２の回動量は、ベルト部材７６の移動量に応じて決定される。そして、ベルト部材７６の移動量が大きくなると、ロックバー１０１と保持アーム１０２の間の接触状態が解消することで、ロック機構１００による第１アーム７１Ａ，７１Ｂの回動規制が解除される（図９）。
【００５０】
ロック機構１００は、以上のようにして、第１アーム７１Ａ，７１Ｂと第２アーム７２Ａ，７２Ｂが互いに平行となる位置からハンド６２が所定距離移動するまでの間にわたり、ロックバー１０１と保持アーム１０２との間の接触状態を維持する。上記所定距離は、ロックバー１０１の幅に相当する大きさである。したがって、ロックバー１０１の形成幅を任意に設定することで、多関節アーム６１の回動規制を行えるハンド位置の範囲が調整可能となる。
【００５１】
本実施形態では、ロックバー１０１の直線移動時及び保持アーム１０２の回動時に両者が互いに干渉することを防ぐ目的で、ロックバー１０１の先端部１０１Ｅは、保持アーム１０２の回動方向に沿ったテーパ形状に形成されている。テーパ面は平坦面でもよいし曲面であってもよい。更に、保持アーム１０２の先端部１０２Ｅはローラで構成されており、当接状態にあるときのロックバー１０１の先端部１０１Ｅに対する円滑な相対移動性が確保されている。また、ロックバー１０１の先端部１０１Ｅが上述したテーパ形状に形成されることで、ハンド６２が原点位置から移動する際、ロックバー１０１による押圧操作により保持アーム１０２は適正な方向への回動が促される。これにより、多関節アーム６１の円滑な伸長動作が確保される。
【００５２】
次に、移動ユニット１０３のベルト部材６３に対する同期駆動機構について説明する。
【００５３】
図５及び図６に示すように、移動ユニット１０３の一方側の可動部材１０４には、ベルト部材７６に所定長にわたって対向する支持部材１０６が取り付けられている。支持部材１０６の延在方向略中央部には、ピニオンギヤ１０７の回転軸部１０７ａが回転自在に取り付けられている。ピニオンギヤ１０７は、本発明の「係合部材」に対応する。
【００５４】
図４に示すように、ベルト部材７６は、ピニオンギヤ１０７に向かって突出する操作軸部１０８を有している。操作軸部１０８は、連結部材８１のベルト連結部８１ｂの下端をベルト部材７６に固定する固定具を兼ねている。ピニオンギヤ１０７の回転軸部１０７ａの内部には、操作軸部１０８の先端部を収容可能な係合孔１０９（図１０）が設けられている。そして、基台６３の上には、ピニオンギヤ１０７と噛合するラックギヤ１１０が設置されている。ラックギヤ１１０は、基台６３に対して取付部材１１１を介して固定されている。
【００５５】
以上の構成により、ハンド６２が原点位置から前進移動又は後退移動するとき、操作軸部１０８と回転軸部１０７ａとの係合によりベルト部材７６とピニオンギヤ１０７が一体的に移動する。これにより、ピニオンギヤ１０７を支持する移動ユニット１０３は、ベルト部材７６と同期して移動することが可能となる。
【００５６】
本実施形態において、移動ユニット１０３は、ハンド６２が原点位置から所定距離前進移動又は後退移動するまでの間にわたってベルト部材７６との係合状態が維持され、ハンド６２の移動距離が当該所定距離を越えた時点でベルト部材７６との係合が解除される。その詳細について図１０を参照して説明する。
【００５７】
図１０は、ピニオンギヤ１０７をその回転軸部１０７ａ側から見た側面図である。上述のように、回転軸部１０７ａの内部には、操作軸部１０８を収容する係合孔１０９が設けられている。操作軸部１０８の周囲には軸受１１３が装着されており、ベルト部材７６の移動時に係合孔１０９の内周面を転接しながらピニオンギヤ１０７との係合関係を維持する。これにより、ピニオンギヤ１０７は、ベルト部材７６の移動と同期してラックギヤ１１０の上を走行し、移動ユニット１０３をベースプレート７０に対して相対移動させる。
【００５８】
ピニオンギヤ１０７の回転軸部１０７ａには、係合孔１０９と連通し操作軸部１０８の通過を許容する大きさの切欠き部１１２が設けられている。切欠き部１１２は、図１０において実線で示す原点位置において上方に開口しており、ピニオンギヤ１０７の回転量に応じて開口の向きが変化する。そして、ベルト部材７６が移動し多関節アーム６１の伸長動作が開始されると、ピニオンギヤ１０７も回転し、切欠き部１１２の開口の向きがベルト部材７６の進行方向と一致した時点で、操作軸部１０８が断面Ｕ字状の係合孔１０９から切欠き部１１２を介して外部へ離脱する。これにより、ピニオンギヤ１０７と操作軸部１０８の間の係合関係が解除されるため、多関節アーム６１は伸長を続けるが、ピニオンギヤ１０７はその回転駆動力を消失し、移動ユニット１０３の移動は停止する。
【００５９】
ピニオンギヤ１０７と操作軸部１０８の間の係合解除は、例えば図９に示すように、ロックバー１０１と保持アーム１０２の間の接触状態が解消されているときに行われる。これにより、多関節アーム６１の伸長作用がロックバー１０１と保持アーム１０２の間の干渉によって阻害されることを回避できる。また、上述のタイミングで操作軸部１０８との係合が解除されるように、ピニオンギヤ１０７のギヤ径が設定されている。
【００６０】
一方、多関節アーム６１が伸長位置から原点位置へ復帰するとき、操作軸部１０８は再びピニオンギヤ１０７の回転軸部１０７ａと係合し、ベルト部材７６の移動と同期してピニオンギヤ１０７を回転させる。これにより、移動ユニット１０３は原点位置へ復帰することが可能となる。
【００６１】
ここで、ピニオンギヤ１０７に対する操作軸部１０８の適正な係合動作を確保するために、操作軸部１０８との係合が解除されてから再び操作軸部１０８と係合するまでの間、ピニオンギヤ１０７の回転位置を、操作軸部１０８との係合が解除された回転位置に保持する必要がある。本実施形態では、図６に示すように、ベースプレート７０の下面に取り付けた強磁性体からなる保持ピン１１４と、ロックバー１０１の上面に取り付けたマグネット１１５との間の磁気吸着作用によって、ベースプレート７０に対する移動ユニット１０３の相対位置を保持する。これら保持ピン１１４及びマグネット１１５は、本発明に係る「保持手段」に対応する。
【００６２】
図１１Ａ〜Ｃは、上記保持手段の作用を説明する要部の概略側面図である。マグネット１１５Ａ，１１５Ｂは、各ロックバー１０１の上面に取り付けられている。保持ピン１１４Ａ，１１４Ｂは、一対のマグネット１１５Ａ，１１５Ｂの間に位置するようにベースプレート７０の下面に取り付けられている。図１１Ａに示すように、ハンドが原点位置にあるとき、保持ピン１１４Ａ（１１４Ｂ）とマグネット１１５Ａ（１１５Ｂ）の組み合わせからなる各組は、互いに一定距離離間している。この距離は、切欠き部１１２の開口の向きが原点位置における上方位置から、操作軸部１０８が離脱する水平方向に遷移するまでのピニオンギヤ１０７の円周長に相当する。そして、ベルト部材７６を走行させてロックバー１０１をベースプレート７０に対して相対移動させると、移動方向に関して後方側に対向する保持ピンとマグネットの組が接触する。これにより、ロックバー１０１の移動が規制されるとともに当該ロックバー１０１がマグネットの磁気吸着によって位置決めされる。図１１Ｂは、ロックバー１０１が右方側へ移動したときの状態を示し、図１１Ｃは、ロックバー１０１が左方側へ移動したときの状態をそれぞれ示している。
【００６３】
以上のようにして、操作軸部１０８とピニオンギヤ１０７の間の係合状態が解除されている間、ピニオンギヤ１０７の回転位置が保持される。これにより、切欠き部１１２の開口の向きを係合孔１０９に対する操作軸部１０８の係合方向に合わせることが可能となるので、ピニオンギヤ１０７に対する保持部材１０８の係合作用を確実に行わせることができる。
【００６４】
次に、本実施形態の基板搬送装置６０の動作について説明する。
【００６５】
基板搬送装置６０は、駆動プーリ７３の回転駆動により、ベルト部材７６が走行する。ベルト部材７６には、連結部材８１を介してハンド６２が連結され、かつ、連結部材８１がリニアガイド６６のスライダー６７ｂに固定されていることから、ベルト部材７６の走行によってハンド６２がリニアガイド６６のガイドレール６７ａに沿って直線移動される。そして、ハンド６２の移動量は駆動プーリ７３の回転量によって制御され、ハンド６２の移動方向は駆動プーリ７３の回転方向によって制御される。基板搬送装置６０はまた、回転機構部６９の駆動により、多関節アーム６１を水平面内で旋回させる。これにより、ハンド６２に載置した基板を任意の真空処理室から他の真空処理室へ搬送する。
【００６６】
ハンド６２が図１に示す原点位置で停止しているとき、第１アーム７１Ａ，７１Ｂに固定された保持アーム１０２は、ロックバー１０１の先端に接触する。これにより、第１アーム７１Ａ，７１Ｂの第１支持軸９１の周りへの回動が規制されるため、この状態で回転機構部６９の駆動によって旋回運動が行われても、多関節アーム６１の姿勢が安定に保持される。したがって、旋回運動が停止した後において多関節アーム６１の円滑な直線動作が確保される。
【００６７】
ハンド６２が原点位置から直線動作するとき、ピニオンギヤ１０７と操作軸部１０８との係合作用により、移動ユニット１０３がベースプレート７０に対して相対移動する。これにより、移動ユニット１０３に固定されたロックバー１０１はハンド６２の移動方向に移動し、第１アーム７１Ａ，７１Ｂに固定された保持アーム１０２は、ロックバー１０１との接触状態を維持し、かつロックバー１０１の先端部１０１Ｅのテーパ面で保持アーム１０２の回動動作を促す（図８）。これにより、第１アーム７１Ａ，７１Ｂの円滑かつ適正な回動動作が確保される。
【００６８】
ロックバー１０１と保持アーム１０２との接触状態が解除されると（図９）、ピニオンギヤ１０７と操作軸部１０８との係合が解除され（図１０）、移動ユニット１０３の移動が停止される。これにより、その後におけるハンド６２の搬送精度が高められるとともに、駆動パワーの低減を図ることができる。
【００６９】
ハンド６２が原点位置を通過して移動する際、原点位置近傍でピニオンギヤ１０７と操作軸部１０８が再び係合し、所定距離にわたってロックバー１０１と保持アーム１０２の接触状態が維持される。このとき、ロックバー先端１０１Ｅのテーパ面で保持アーム１０１２の回動方向をガイドする作用が得られるので、多関節アーム６１の死点位置に相当するハンド６２の原点位置を安定して通過することが可能となる。
【００７０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００７１】
例えば以上の実施形態では、多関節アーム６１を構成する第１アーム７１Ａ，７１Ｂ及び第２アーム７２Ａ，７２Ｂを互いに異なるアーム長で構成したが、各アームを同等のアーム長で構成してもよく、この場合においても、ハンド６２の原点位置におけるアームの揺動を抑えることができる。
【００７２】
また、多関節アーム６１は、上述した平行リンク型のものに限られない。更に、基板搬送系は真空雰囲気中に限らず、大気雰囲気中での基板搬送にも本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施形態による基板搬送装置を示す斜視図であり、ハンドが原点位置で停止している状態を示している。
【図２】本発明の実施形態による基板搬送装置を示す斜視図であり、ハンドが伸長した状態を示している。
【図３】本発明の実施形態による基板搬送装置のベルト駆動機構の要部拡大斜視図である。
【図４】本発明の実施形態による基板搬送装置のベルト部材とハンドとを連結する連結部材の正面図である。
【図５】本発明の実施形態による基板搬送装置のロック機構を説明する要部斜視図である。
【図６】本発明の実施形態による基板搬送装置のロック機構を説明する要部斜視図である。
【図７】本発明の実施形態による基板搬送装置のロック機構の作用を説明する要部平面図である。
【図８】本発明の実施形態による基板搬送装置のロック機構の作用を説明する要部平面図である。
【図９】本発明の実施形態による基板搬送装置のロック機構の作用を説明する要部平面図である。
【図１０】本発明の実施形態による基板搬送装置の操作軸部とピニオンギヤ（係合部材）との関係を示す側面図である。
【図１１】本発明の実施形態による基板搬送装置の保持手段の構成を説明する概略側面図である。
【図１２】従来の基板搬送装置の概略構成を示す平面図である。
【図１３】ベルト駆動で伸縮する多関節アームを備えた基板搬送装置を示す概略斜視図である。
【図１４】図１３に示した基板搬送装置のベルト駆動機構を示す斜視図である。
【図１５】図１３に示した基板搬送装置のベルト駆動機構を示す平面図である。
【図１６】図１３に示した基板搬送装置においてハンドが原点位置に停止した状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７４】
６０  基板搬送装置
６１  多関節アーム
６２  ハンド
６３  基台
６６  リニアガイド
６７ａ  ガイドレール
６７ｂ  スライダー
６８  ベルト駆動機構（駆動機構）
６９  回転機構部
７０  ベースプレート
７１Ａ，７１Ｂ  第１アーム
７２Ａ，７２Ｂ  第２アーム
７３  駆動プーリ
７４ａ，７４ｂ  従動プーリ
７５ａ，７５ｂ  補助プーリ
７６  ベルト部材
８１  連結部材
９１  第１支持軸（支持軸）
１００  ロック機構
１０１  ロックバー
１０２  保持アーム
１０３  移動ユニット
１０４  可動部材
１０７  ピニオンギヤ（係合部材）
１０７ａ  回転軸部
１０８  操作軸部
１０９  係合孔
１１０  ラックギヤ
１１２  切欠き部
【図１】
0004824645.tif 000002
【図２】
0004824645.tif 000003
【図３】
0004824645.tif 000004
【図４】
0004824645.tif 000005
【図５】
0004824645.tif 000006
【図６】
0004824645.tif 000007
【図７】
0004824645.tif 000008
【図８】
0004824645.tif 000009
【図９】
0004824645.tif 000010
【図１０】
0004824645.tif 000011
【図１１】
0004824645.tif 000012
【図１２】
0004824645.tif 000013
【図１３】
0004824645.tif 000014
【図１４】
0004824645.tif 000015
【図１５】
0004824645.tif 000016
【図１６】
0004824645.tif 000017