(57)【要約】  構成を複雑化することなく安定かつ高精度な搬送性を得ることができる基板搬送装置を提供する。  本発明に係る基板搬送装置（３０）は、一端が基台に設置され、他端が基板支持用のハンド（３２）に接続された多関節アーム（３１）と、ハンド（３２）の直線移動を案内するリニアガイド（３６）と、ハンド（３２）をリニアガイド（３６）のガイドレール（３７ａ）に沿って移動させるベルト駆動機構（３８）とを備える。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）でハンド（３２）の直進搬送性を確保する。従って、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（３６）に直接負荷が作用することがないので、高い搬送精度を得ることができる。
2007139052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が基台に設置され、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駆動機構とを備えたことを特徴とする基板搬送装置。
【請求項２】
前記ベルト駆動機構は、
駆動軸に連結された駆動プーリと、
従動プーリと、
前記駆動プーリと前記従動プーリとの間に架け渡されたベルト部材と、
前記ベルト部材と前記ハンドとを連結し前記リニアガイドのスライダーに一体固定された連結部材と、
前記基台の上に設置され、前記駆動プーリ及び前記従動プーリを支持するフレーム部材とを有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の基板搬送装置。
【請求項３】
前記従動プーリは前記駆動プーリを挟んで一対設けられているとともに、前記各従動プーリと前記駆動プーリとの間には前記ベルト部材の張力を調整するための補助プーリがそれぞれ設けられており、前記ベルト部材は水平面内で前記各プーリ間に架け渡されていることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の基板搬送装置。
【請求項４】
前記駆動プーリの周面には複数の係合突起が設けられているとともに、前記ベルト部材には前記係合突起と係合する複数の係合孔が形成されていることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の基板搬送装置。
【請求項５】
前記駆動軸は、前記駆動プーリに対して着脱自在とされていることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の基板搬送装置。
【請求項６】
前記駆動軸と同心的に、前記基台を旋回させる旋回軸が配置されていることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の基板搬送装置。
【請求項７】
前記多関節アームは、一端が前記基台に回転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アームとを備え、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ことを特徴とする請求の範囲第１項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、半導体ウェーハ、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、搬送室を中心としてその周囲に複数の処理室を配置し、ゲートバルブを介して連結することによって種々の基板処理を真空中で一貫して行うことができるマルチチャンバ装置が知られている。そして、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・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７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。従って、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】
【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】
【０００６】
図７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。【０００７】
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。【０００８】
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（上記特許文献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。【０００９】
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いう問題を有しており、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。【００１０】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、構成を複雑化することなく安定かつ高精度な搬送性を得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】
【００１１】
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、一端が基台に設置され、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駆動機構とを備えている。【００１２】
以上の構成を有する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持たず、ハンドに連結されたベルト駆動機構の駆動によって伸縮することで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。従って、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同時に得ることができる。【００１３】
本発明に係るベルト駆動機構は、駆動軸に連結された駆動プーリと、従動プーリと、これら駆動プーリと従動プーリとの間に架け渡されたベルト部材と、ベルト部材とハンドを連結しリニアガイドのガイドレールに沿って移動する連結部材と、基台の上に設置され、駆動プーリ及び従動プーリを支持するフレーム部材とを有する。ベルト部材は駆動プーリの回転運動をハンドの直線運動に変換し、精度の高い送り制御を実現する。【００１４】
また、従動プーリと駆動プーリは一対設けられており、各従動プーリと駆動プーリとの間には、ベルト部材の張力を調整するための補助プーリがそれぞれ設けられている。これにより、ベルト部材の張力を適正に維持し、ベルト部材に対して駆動プーリの回転駆動力を確実に伝達することができる。【００１５】
なお、駆動プーリとベルト部材間の接合面の摩擦力が十分に保持されると、駆動軸回転角がハンドの移動量にバックラッシなく正確に一致するが、不測の外力等による滑りで所期位置ずれが生じることが懸念される場合には、これを回避する目的で、駆動プーリの周面に複数の係合突起を設けるとともに、この係合突起と係合する係合孔をベルト部材の周面に形成してもよい。【００１６】
更に、駆動軸を駆動プーリに対して着脱自在に構成することにより、ベルト駆動機構のメンテナンス性を高めることができる。この構成は、特に、真空槽内における基板搬送に本発明が適用される場合に顕著な効果を得ることができる。【００１７】
なお、多関節アームの構成は特に限定されず、例えば、一端が基台に回転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アームとを備え、上記ハンドは、一対の第２アームの各々の他端に回転可能に結合された構成とすることができる。第１アーム及び第２アームのそれぞれのアーム長は、互いに同一としてもよいし異ならせてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明の基板搬送装置によれば、構成を複雑化することなく基板の高い搬送精度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態による基板搬送装置の構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態の基板搬送装置を構成するベルト駆動機構の全体斜視図である。
【図３】図２に示したベルト駆動機構の平面図である。
【図４】図２に示したベルト駆動機構の駆動プーリ周辺の斜視図である。
【図５】図２に示したベルト駆動機構のハンド直下位置の斜視図である。
【図６】図２に示したベルト駆動機構と駆動軸との関係を示す斜視図である。
【図７】従来の基板搬送装置の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
【００２０】
３０  基板搬送装置
３１  多関節アーム
３２  ハンド
３３  基台
３６  リニアガイド
３７ａ  ガイドレール
３７ｂ  スライダー
３８  ベルト駆動機構
４１  第１アーム
４２  第２アーム
４３  駆動プーリ
４３ａ  係合突起
４４ａ，４４ｂ  従動プーリ
４５ａ，４５ｂ  補助プーリ
４６  ベルト部材
４６ａ  係合孔
４７  フレーム部材
５１  連結部材
５２  負荷緩衝機構
５５  駆動軸
５７  旋回軸
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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ェー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。【００２２】
図１は本発明の実施形態による基板搬送ロボット３０の構成を示す斜視図である。この基板搬送ロボット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１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。【００２３】
本実施形態において、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４１，４１と、これら一対の第１アーム４１，４１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４２，４２とを有している。第１アーム４１と第２アーム４２は互いに同一のアーム長を有しているが、これに限らず、互いに異ならせてもよい。ハンド３２は、一対の第２アーム４２，４２の各々の他端に回転可能に結合されたブロック部３４と、基板を支持する複数本のフォーク部３５とで構成されている。【００２４】
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。以下、図２〜図５を参照してベルト駆動機構３８の詳細について説明する。【００２５】
図２及び図３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５５（図６）に連結された駆動プーリ４３と、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，４４ｂは一対設けられ、これらの間の距離は、ハンド３２の移動距離に応じて適宜設定される。【００２６】
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。【００２７】
ベルト駆動機構３８は、駆動プーリ４３の回転運動をベルト部材４６の直線走行運動に変換する。特に、図４に示すように、駆動プーリ４３の周面に複数の係合突起４３ａを形成し、ベルト部材４６のベルト面にはこれらの係合突起４３ａに係合する係合孔４６ａを複数設けるのが好適である。これにより、駆動プーリ４３とベルト部材４６との間の滑りを防止し、駆動プーリ４３の回転力をベルト部材４６に確実に伝達することができる。なお、図４ではフレーム部材４７の図示を省略している。【００２８】
従動プーリ４４ａ，４４ｂと補助プーリ４５ａ，４５ｂ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４６はステンレス鋼等の金属ベルトからなり、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３８の構成のコンパクト化が図られる。また、ベルト駆動機構３８の真空搬送室内への設置が容易となる。【００２９】
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。【００３０】
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から他方の従動リール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。なお、ガイドレール３７ａは勿論、複数本継ぎ合わされて構成されてもよい。【００３１】
一方、ガイドレール３７ａと組となるリニアガイド３６のスライダー３７ｂは、図５に示すように、連結部材５１を介してハンド３２及びベルト部材４６に連結されている。ここで、図５はハンド３２の直下方におけるベルト駆動機構３８の構成を示す斜視図であり、理解容易のため、フレーム部材４７の図示は省略している。【００３２】
連結部材５１の下端部５１ａはベルト部材４６に一体固定され、上端部５１ｂは、後述する負荷緩衝機構５２を介してハンド３２のブロック部３４に固定されている。連結部材５１の略中央部には、リニアガイド３６のスライダー３７ｂに連結される腕部５１ｃが突出形成されている。以上の構成により、ベルト部材４６が走行するとハンド３２が連結部材５１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。【００３３】
負荷緩衝機構５２は、ハンド３２に作用する鉛直方向の負荷がリニアガイド３６に直接作用することを防ぐためのものである。本実施形態の基板搬送装置３０においては、ハンド３２に作用する鉛直方向の負荷は、多関節アーム３１の各アーム４１，４２によって支持されるので、リニアガイド３６に直接、当該負荷が作用することはない。しかし、例えば多関節アーム３１に撓みが生じる場合も考えられるので、このときガイドレール３６に負荷が直接作用することを防ぐために、本実施形態では、ハンド３２と連結部材５１との間に上述の負荷緩衝機構５２を設置している。負荷緩衝機構５２は、例えば、ゴム等の弾性材料やスプリングピン等の衝撃吸収具５２ａを内蔵したブロック体で構成することができる。【００３４】
以上のようにして構成されるベルト駆動機構３８は、駆動プーリ４３の直下位置に同軸配置されベース部５０に一体固定された円筒状の固定部５３を介して基台３３上に設置されている。多関節アーム３１及びベルト駆動機構３８を支持する基台３３は、回転機構部３９に取り付けられた回転台４０の上に設置されている（図１）。回転機構部３８は、図示しない真空搬送室の底壁面に対して基台３３を回転可能に支持している。ベルト駆動機構３８の駆動プーリ４３は、基台３３の回転軸心部に整列配置されている。【００３５】
駆動プーリ４３を回転させる駆動軸５５は、図６に示すように、駆動プーリ４３に対して着脱自在に構成されている。駆動軸５５は回転真空シール機構５７を具備しており、図示しない真空搬送室の底壁を介して、駆動プーリ４３の軸心部へ大気側から挿入結合される。駆動軸５５の外周側には、基台３３を回転させる旋回軸５６が駆動軸５５と同心的に配置されている。旋回軸５５は、ベルト駆動機構３８のフレーム部材４７（固定部５３）に一体結合され、このフレーム部材４７に回転軸力を付与することで基台３３の旋回作用を得るようにしている。【００３６】
以上のように構成される本実施形態の基板搬送装置３０においては、駆動軸５５の回転駆動により駆動プーリ４３が回転し、ベルト部材４６が走行する。ベルト部材４６には、連結部材５１を介してハンド３２が連結され、かつ、連結部材５１がリニアガイド３６のスライダー３７ｂに固定されていることから、ベルト部材４６の走行によってハンド３２がリニアガイド３６のガイドレール３７ａに沿って直線移動される。そして、ハンド３２の移動量は駆動プーリ４３の回転量によって制御され、ハンド３２の移動方向は駆動プーリ４３の回転方向によって制御される。【００３７】
このとき、多関節アーム３１の各アーム４１，４２は、独自の駆動源をもたず、ベルト部材４６の走行方向及び走行量に応じて伸縮する。従って、第１アーム４１と第２アーム４２のなす角が０°となる平行リンク機構の死点位置であっても、多関節アーム３１の伸縮動作を円滑に行うことが可能となり、ハンド３２の安定した直進搬送性を得ることができる。【００３８】
また、本実施形態の基板搬送装置３０においては、ハンド３２に作用する鉛直方向の負荷を多関節アーム３１によって支持する構成であるので、リニアガイド３６に当該負荷が直接作用することが回避され、リニアガイド３６によるハンド３２の移動精度の低下を防止できる。これにより、ハンド３２の高い送り精度または搬送精度と耐久性とを同時に得ることができる。【００３９】
更に、本実施形態の基板搬送装置３０においては、ベルト駆動機構３８を構成する各プーリ及びベルト部材がフレーム部材４７上でモジュール化されているとともに、ベルト駆動機構３８の駆動軸５５を駆動プーリ４３に対して着脱自在に構成したので、ベルト駆動機構３８の取り外しを容易化してメンテナンス性の向上を図ることができる。また、駆動軸５５と同心的に基台３３の旋回軸５６を配置したので、基板搬送装置３０の駆動源の構造の小型化及び簡素化を図ることができる。【００４０】
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。【００４１】
例えば以上の実施形態では、ベルト駆動機構３８を構成するベルト部材４６を金属製としたが、これに限らず、樹脂等の他の材料で構成することも可能である。【００４２】
また、駆動プーリ４３とベルト部材４６との間の密着力の向上を図るために、駆動プーリ４３を永久磁石で構成し、ベルト部材４６を強磁性材料で構成するようにしてもよい。あるいは、駆動プーリ４３と補助プーリ４５ａ，４５ｂとの間を磁気的に結合することでベルト部材４６の挟圧力を向上させるようにしてもよい。【００４３】
更に、多関節アーム３１は、上述した平行リンク型のものに限られない。また、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１】
2007139052.tif 000003
【図２】
2007139052.tif 000004
【図３】
2007139052.tif 000005
【図４】
2007139052.tif 000006
【図５】
2007139052.tif 000007
【図６】
2007139052.tif 000008
【図７】
2007139052.tif 000009
【国際調査報告】
2007139052.tif 000010
2007139052.tif 000011