JP5245757B2 - 防塵機構を備えた基板搬送装置およびシステム、これらを用いた半導体製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、防塵のための機構を備えた基板用搬送システムおよび半導体製造装置に関する。

液晶基板やウェハ基板といったワークに対して所定の処理をおこない、半導体を製造する半導体製造装置には、その処理のため、基板を目的の位置に搬送する基板搬送装置が用いられる。基板搬送装置は、搬送ロボットとも呼ばれている。基板搬送装置には様々な形態があるが、特にクリーンルームなど清浄な環境下で基板を搬送するものには、リンクで構成された伸縮可能なアームに、基板を載置するためのハンドを取付け、アームの伸縮によって基板を所望の位置まで搬送するものが多く見られる。そして近年、基板の大型化と、基板搬送装置の省フットプリント化に対応しつつ、最適に基板を搬送するために基板搬送装置が開発されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。これら従来の基板搬送装置の主たる特徴の１つは、ハンドとアームとを支持するアーム支持部材を支柱に支持させて、ハンド、アーム、アーム支持部材のこれらアーム部が支柱に沿って上下するように構成していることである。このように、支柱に沿ってアーム部が上下する構成では、その支柱の内部に、所謂、ラックアンドピニオン（またはボールネジ）やリニアガイドといった直線案内機構が配置されている。また、ハンドに設けられるセンサやアーム内に存在するモータからの配線を処理するためのケーブルガイドも配置されている。
しかし、これら従来の基板搬送装置による構成では、アーム支持部材と支柱内の直線案内機構とが物理的に接続されているため、支柱の側面にはアーム支持部材が上下する範囲で、必ず開口部が必要となっている。
特開２００１−２７４２１８号公報 特開２００５−１５０５７５号公報

しかしながら、半導体製造装置では基板に微細な処理を施していくため、基板搬送装置には、基板を目的の位置に正確に位置決めさせることは勿論、基板に対して粉塵（パーティクルともいう）を付着させないことが求められる。しかし、上記の直線案内機構やケーブルガイドのような可動部からは、多数の発塵があるため、前記開口部を適切な構成にしておかないと、開口部を経て放出される粉塵をハンド上の基板に付着させてしまう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、支柱に沿って上下するアーム部を備える搬送装置において、防塵効果が高く、アーム部が複数になっても対応でき、且つ、外部の汚損が無い防塵機構を提供することを目的とする。

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、基板を搭載するアーム部を支持するとともに、支柱外面に設けられた直線状の開口部を介して前記支柱内に設けられた案内機構へと接続されて、前記案内機構に従って、前記開口部の開口を移動する支持部材と、前記開口部を封じて、前記支柱内部と外部とを隔離するシールベルトと、を備え、前記案内機構によって前記支持部材が移動しても、前記シールベルトによって前記支柱の内部が外部に露出しないよう構成され、前記シールベルトが、その両端を前記支柱内部に固定されるとともに、前記支持部材に回転可能に支持されたローラに巻装されて、前記開口部を封じるように張架され、前記ローラは、前記開口部に対して略均一の隙間を隔てて、前記シールベルトの一端とともに前記シールベルトを張架する位置に配置された第一ローラと、前記開口部から見て前記第一ローラよりも奥手に配置されるとともに、前記第一ローラに巻装されて折り返された前記シールベルトを前記シールベルトの一端側に折り返すよう前記シールベルトが巻装される第二ローラと、前記第二ローラに対し前記支柱の長手方向に一定の角度を持ち且つ前記第二ローラからのシールベルトを前記開口部側に折り返すよう配置された第三ローラと、前記第三ローラに対し平行で且つ前記シールベルトを前記開口部の長手方向に対し一定の角度を持って折り返されるよう配置された第四ローラと、前記第四ローラに平行で且つ前記シールベルトを前記開口部の奥手側へ折り返すよう配置された第五ローラと、前記第五ローラに平行で且つ前記第五ローラよりも奥手に配置されるとともに、前記シールベルトを前記シールベルトの一端の方向に折り返すよう巻装される第六ローラと、前記第六ローラに対し前記支柱の長手方向に一定の角度を持ち且つ前記第六ローラからの前記シールベルトを前記開口部側へ折り返すよう配置された第七ローラと、前記第七ローラからの前記シールベルトを折り返すよう巻装されるとともに、前記開口部に対して略均一の隙間を隔てて、前記シールベルトの他端とともに前記シールベルトを張架する位置に配置された第八ローラと、を備えたものである。
また、請求項２に記載の発明は、前記第一ローラから第四ローラおよび前記第五ローラから第八ローラにおいて、前記シールベルトを螺旋状に巻装されることにより、常に前記シールベルトの一面のみを前記第一ローラから前記第八ローラに接触させるものである。
また、請求項３に記載の発明は、前記隙間が、前記支持部材が移動しても前記シールベルトと前記開口部とが接触しないように設けられたものである。
また、請求項４に記載の発明は、前記開口部が、前記支柱外面に互いに並行して設けられた３つの開口からなり、前記３つの開口のうち１つの開口には、前記支持部材を前記案内機構に従って回転駆動する駆動部の出力軸が通り、残りの２つの開口には、前記案内機構と前記支持部材とを接続する案内部材が通るよう構成されたものである。
また、請求項５に記載の発明は、前記３つの開口のそれぞれに、前記シールベルトが設けられたものである。
また、請求項６に記載の発明は、前記案内機構に対して前記支持部材が複数接続され、前記シールベルトが、その両端を前記支柱内部に固定されるとともに、前記複数の支持部材にそれぞれ回転可能に支持されたローラに巻装されて、前記開口部を封じるように張架されたものである。
また、請求項７に記載の発明は、請求項１の基板搬送装置と、前記基板搬送装置を制御するコントローラとを備えたものである。
また、請求項８に記載の発明は、請求項７記載の基板搬送システムを備えたものである。

請求項１および２に記載の発明によると、シールベルトが、その両端を支柱内部に固定されるとともに、支持部材のような移動部材に備えたローラに巻装されて開口部を封止するように構成されているので、支持部材が移動しても支柱内部で発生した粉塵を、シールベルトと開口部との隙間から飛散させにくくできる。また、従来のようにシールベルト全体を回転させることがないから、支柱内部でシールベルトに付着した粉塵が、支柱の外部に露呈して飛散することがない。また、シ−ルベルトの外側面がロ−ラ接触することが無く、且つ、ラックアンドピニオン機構のピニオンの真下にシ−ルベルトが通ることが無いため、磨耗及び潤滑剤等によるシ−ルベルト外側面の汚損が無い。
請求項３記載の発明によると、シールベルトと開口部とが接触しない程度の隙間をもって構成させることができるので、従来のようにシールベルト全体が回転する場合に比して微小な隙間となり、更に粉塵を排出させることを低減できる。
請求項４記載の発明によると、支持部材の剛性を確保しながら支持部材の移動機構を構成できる。
請求項５記載の発明によると、３つの開口となってもそれぞれの開口にシールベルトを簡単に設けることが可能である。
請求項６記載の発明によると、支持部材が複数になっても、簡単にシールベルトによる防塵機構を増設していくことが可能である。
請求項７および８記載の発明によると、基板搬送システムまたは半導体製造装置に本発明による基板搬送装置を備えたので、発塵の少ない基板搬送システムとすることができ、半導体製造においては歩留まりを向上させることができる。

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。

図１は、本発明の防塵機構を備えた基板搬送装置１の全体図である。基板搬送装置１の概略構成を説明する。図において、２はハンドであり、これに図示しない基板が載置される。アーム３は、リンク式のアームであって、ハンド２を先端で支持して図のａ方向（水平方向）に伸縮することができる。アーム３の他端は、支持部材４に接続されている。なお、ハンド２、アーム３、支持部材４をまとめてアーム部６とも呼ぶ。この例では、支持部材４は図のようにコの字状に形成されており、２つ用意したアーム３のそれぞれを、コの字の上段と下段に接続している。支持部材４は、垂直方向（天地の方向）に立設された支柱９に支持されて、図のｂ方向（上下方向）に図示しない移動機構により移動可能である。この例では、２つのアーム３は支持部材４によって同時に上下移動する。支持部材４と支柱９との接続の詳細については後述する。１２は、支柱における開口部であり、この例では３つの開口部が支柱の延在方向に設けられている。３つの開口部のうち中央の開口を１２ａ、その左右の開口を１２ｂとする。そして開口部１２のそれぞれを塞ぐように設けられているのがシールベルト５である。また、支柱９の最下部には、旋回ステージ１０が接続されている。旋回ステージ１０は、台座１１に対して図のｃ方向で回転可能である。従って、アーム部６と支柱９の全体が旋回ステージ１０によって回転することができる。また、特に図示していないが、必要に応じて、台座１１を図のｄ方向に移動させる走行機構を取り付けることもある。この走行機構によれば、アーム部６と支柱９と旋回ステージ１０と台座１１とで構成された基板搬送装置１の全体をｄ方向によって走行させることができ、基板搬送装置１の近傍に設置された、例えば基板を収納する多数のカセットに対して、基板搬送装置がさらに自由にアクセスできるようになる。なお、基板搬送装置１は、図中コントローラ１３とケーブルで接続されて以上の動作を行い、予め教示された位置を再生しながら所定の搬送を行う。通常、コントローラ１３と基板搬送装置１とが組み合わされて基板搬送システムとして利用される。

図２は支柱９の内部構成を示す。図２は図１においてＡ方向から見た側断面図であって開口部１２ａにおける断面を示している。図２において４はア−ム部６の支持部材である。支持部材４には回転モ−タ３１及び減速機３２が設けられており、減速機３２の出力軸はピニオン３３が接続されている。そして支柱９の内部に設置されたラック３４とピニオン３３が噛合ってラックアンドピニオン機構２１が構成され、回転モ−タ３１の回転とラックアンドピニオン機構２１の作用によって支持部材４は上下に移動できる。また、支柱９の内部には複数本の直線摺動軸受２２が上下方向に延在するように配置されており、この直線摺動軸受２２を走行可能な複数のガイドブロック２２aと支持部材４が接続されている。よって直線摺動軸受２２の作用により、支持部材４は走行精度良く上下移動が可能となっている。
そして、本発明では、図２のように、シールベルト５の両端が支柱９内部の上下（天井と床）に固定されて、ベルトが張られるように設置されている。また、シールベルト５と開口部１２との隙間２３を、ベルトが開口部と擦れない程度に小さくなるよう設置されている。シールベルト５にはポリウレタンやポリエステルといった素材のものを使用する。

次に、支持部材４と支柱９との接続部分の詳細構成について、図３〜５を使って詳細に説明する。図３（ａ）は、図２においてＢ方向から支持部材４を見た部分的な図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＣＣ断面図である。すなわち、図３（ｂ）は、支持部材４の直上での支柱９の上からの断面図を示している。また、図４は図３（ｂ）におけるＤＤ断面図である。また、図５は、図３（ｂ）におけるＥＥ断面図である。図３〜５の各図においても、図１や図２と同一部については、同番号を付している。
図５が示すように、支持部材４には、上記で説明した回転モータ３１が設置されている。回転モータ３１には減速機３２が接続されていて、その出力軸にはピニオン３３が接続されている。ピニオン３３は、支柱９内部のラック３４と噛合っている。出力軸は、開口部１２ａから支柱９の内部へ挿入されている。また、図３（ｂ）が示すように、支柱９の内部には、支持部材４に対して、開口部１２ａ、１２ｂを介して固定される案内部材４ａが設けられている。案内部材４ａは支持部材４に対して完全に拘束されるので、実質的に同一部材である。上記の減速機３２の出力軸およびピニオン３３は、案内部材４ａに設けられた貫通穴を通って、支持部材４とは反対側の面に突出し、ラック３４と噛合っている。同じく、案内部材４ａの支持部材４とは反対の面には、支柱９の延在方向に沿うようにリニアガイド２２が設置されており、このリニアガイド２２のガイドブロック２２ａと案内部材４ａとが接続されている。即ち以上の構成によれば、開口部１２ａが減速機３２や回転モータ３１などの動力が上下するための開口であり、左右の１２ｂは支持部材４がリニアブロック２２ａに接続されて支持されながら上下するための開口である。

次に、シールベルト５の構成について詳細に説明する。図３（ｂ）が示すように支柱９の３つの開口部１２にはその内部から覆うようにシ−ルベルト５が３本存在する。まず、３つの開口部１２のうち左右の開口部１２ｂを覆うシ−ルベルト５ｂについて説明する。左右２つの開口部１２ｂのシ−ルベルト５ｂの構成は同一である。先に説明したようにシ−ルベルト５ｂの一端は支柱９内部の天井面に固定されており、そこから開口部１２ｂを覆うように垂下してきたシ−ルベルト５ｂは、図４のように案内部材４ａに回転自在に設けられた第一ロ−ラ３５に折り返すように巻装される。そしてシ−ルベルト５ｂは、第一ロ−ラ３５の更に直線摺動軸受２２側に同じく案内部材４ａに回転自在に設けられた第二ロ−ラ３６により垂上方向に折り返すよう巻装される。第二ロ−ラ３６の垂上方向には第二ロ−ラ３６に対して一定の角度を持つ第三ロ−ラ３７が同じく案内部材４ａの上部に回転自在に設けられており、シ−ルベルト５ｂは捩られながら第三ロ−ラ３７に巻装され、開口部１２ｂの方向に折り返される。さらにシ−ルベルト５ｂは第三ロ−ラ３７に平行で、且つ同じく案内部材４ａに回転自在に設けられた第四ロ−ラ３８によって再び垂下方向に折り返される。シ−ルベルト５ｂは上記第一ロ−ラ３５〜第四ロ−ラ３８に各々巻装されることにより、螺旋状の経路を取る構成となり、案内部材４ａの横を垂下方向に通過する。またこの時、シ−ルベルト５ｂは開口部１２ｂに対し一定の角度を有する。案内部材４ａの下部は、上部の第四ロ−ラ３８と対向するように第五ロ−ラ３９が案内部材４ａに回転自在に設けられており、シ−ルベルト５ｂは第五ロ−ラ３９に折り返すように巻装される。第五ロ−ラ３９の更に直線摺動軸受２２側には、同じく案内部材４ａに回転自在に且つ第三ロ−ラ３７と対向する第六ロ−ラ４０が設けられており、シールベルト５ａは第六ロ−ラ４０により垂上方向に折り返すよう巻装される。第六ロ−ラの垂上方向には第二ロ−ラ３６と対向する第七ロ−ラ４１が同じく案内部材４ａに回転自在に設けられており、シ−ルベルト５ｂは再び捩られながら第七ロ−ラ４１に巻装され、開口部１２ｂへ折り返される。さらにシ−ルベルト５ｂは第七ロ−ラ４１に平行で、且つ第一ロ−ラ３５と対向する第八ロ−ラ４２にて折り返されるよう巻装され、再び、開口部１２ｂを覆うように垂下される。シ−ルベルト５ｂは上記第五ロ−ラ３９〜第八ロ−ラ４２に各々巻装されることにより、第一ロ−ラ３５〜第四ロ−ラ３８に巻装された時と同様に螺旋状の経路を取る構成となる。そして、上述のように、シ−ルベルト５ｂの他端は支柱９内部の床面に固定される。
次に３つの開口部１２のうち、中央の開口部１２ａを覆うシ−ルベルト５ａについて説明する。シ−ルベルト５ａのロ−ラに対する巻装の構成は、上記のシ−ルベルト５ｂと実質的にほぼ同一である。しかし、図４、図５に示されているように、案内部材４ａの略中央には支持部材４側から貫通穴４３を通って回転モ−タ３１の出力軸と減速機３２とピニオン３３が突出している。すなわち、第一ロ−ラ３５〜第八ロ−ラ４２に巻装されたシ−ルベルト５ａが囲む範囲に回転モ−タ３１の出力軸が案内部材４ａと同様に存在する。

以上、説明した本発明のシールベルトによる防塵機構によれば、支柱９内部の上下に、開口部１２に対して近接して固定したシールベルト５を下垂させているので、開口部１２に対して大きな隙間を持たせることなくベルトを下垂させることができる。従って、支柱９内部で発生した粉塵を、シールベルトと開口部との隙間から飛散させにくくできる。
また、シ−ルベルト５がロ−ラに対し螺旋状に巻装されているため、常にシ−ルベルトの内面（支柱９の内側に向いた面）がロ−ラと接触するため、磨耗及びシ−ルベルト５の外面に付着した異物を巻き込むことにより発生するシ−ルベルト５外面の汚損を防止することができる。また、支柱９の中央部の開口部１２ａを覆うシ−ルベルト５ａがピニオン３３の真下を通過することが無い構成のため、ピニオン３３とラック３４を潤滑する潤滑剤の滴下によるシ−ルベルト５ａへの付着等の汚損を防止することができる。
また、図４のように、上下に移動するアーム部を複数設けて、それらが互いに自由に上下に移動するように構成したい場合も、本発明によれば、図６のように同一構成の支持部材４（案内部材４ａ）を多段に接続していけば容易に構成することができる。

本発明の防塵機構を備えた基板搬送装置を示す外観図 本発明の支柱の内部構成を示す断面図 本発明の支持部材と支柱との接続構成を示す正面図および上断面図 本発明の支持部材と支柱との接続構成を示す断面図 本発明の支持部材と支柱との接続構成を示す断面図 本発明の他の実施例を示す側断面図

符号の説明

１ 基板搬送装置
２ ハンド
３ アーム
４ 支持部材
４ａ 案内部材
５ シールベルト
６ アーム部
９ 支柱
１０ 旋回ステージ
１１ 台座
１２ 開口部
１３ コントローラ
２１ 直線摺動軸受
２２ リニアガイド
２２ａ リニアブロック
２３ 隙間
３１ 回転モータ
３２ 減速機
３３ ピニオン
３４ ラック
３５ 第一ローラ
３６ 第二ローラ
３７ 第三ローラ
３８ 第四ローラ
３９ 第五ローラ
４０ 第六ローラ
４１ 第七ローラ
４２ 第八ローラ
４３ 貫通穴

Claims (8)

1. 基板を搭載するアーム部を支持するとともに、支柱外面に設けられた直線状の開口部を介して前記支柱内に設けられた案内機構へと接続されて、前記案内機構に従って、前記開口部の開口を移動する支持部材と、前記開口部を封じて、前記支柱内部と外部とを隔離するシールベルトと、を備え、前記案内機構によって前記支持部材が移動しても、前記シールベルトによって前記支柱の内部が外部に露出しないよう構成され、前記シールベルトが、その両端を前記支柱内部に固定されるとともに、前記支持部材に回転可能に支持されたローラに巻装されて、前記開口部を封じるように張架され、前記ローラは、前記開口部に対して略均一の隙間を隔てて、前記シールベルトの一端とともに前記シールベルトを張架する位置に配置された第一ローラと、前記開口部から見て前記第一ローラよりも奥手に配置されるとともに、前記第一ローラに巻装されて折り返された前記シールベルトを前記シールベルトの一端側に折り返すよう前記シールベルトが巻装される第二ローラと、前記第二ローラに対し前記支柱の長手方向に一定の角度を持ち且つ前記第二ローラからのシールベルトを前記開口部側に折り返すよう配置された第三ローラと、前記第三ローラに対し平行で且つ前記シールベルトを前記開口部の長手方向に対し一定の角度を持って折り返されるよう配置された第四ローラと、前記第四ローラに平行で且つ前記シールベルトを前記開口部の奥手側へ折り返すよう配置された第五ローラと、前記第五ローラに平行で且つ前記第五ローラよりも奥手に配置されるとともに、前記シールベルトを前記シールベルトの一端の方向に折り返すよう巻装される第六ローラと、前記第六ローラに対し前記支柱の長手方向に一定の角度を持ち且つ前記第六ローラからの前記シールベルトを前記開口部側へ折り返すよう配置された第七ローラと、前記第七ローラからの前記シールベルトを折り返すよう巻装されるとともに、前記開口部に対して略均一の隙間を隔てて、前記シールベルトの他端とともに前記シールベルトを張架する位置に配置された第八ローラと、を備えたことを特徴とする基板搬送装置。
2. 前記第一ローラから第四ローラおよび前記第五ローラから第八ローラにおいて、前記シールベルトを螺旋状に巻装されることにより、常に前記シールベルトの一面のみを前記第一ローラから前記第八ローラに接触させることを特徴とする請求項１記載の基板搬送装置。
3. 前記隙間は、前記支持部材が移動しても前記シールベルトと前記開口部とが接触しないように設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の基板搬送装置。
4. 前記開口部は、前記支柱外面に互いに並行して設けられた３つの開口からなり、前記３つの開口のうち１つの開口には、前記支持部材を前記案内機構に従って回転駆動する駆動部の出力軸が通り、残りの２つの開口には、前記案内機構と前記支持部材とを接続する案内部材が通るよう構成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の基板搬送装置。
5. 前記３つの開口のそれぞれに、前記シールベルトが設けられたことを特徴とする請求項４記載の基板搬送装置。
6. 請求項１記載の基板搬送装置において、前記案内機構に対して前記支持部材が複数接続され、前記シールベルトが、その両端を前記支柱内部に固定されるとともに、前記複数の支持部材にそれぞれ回転可能に支持されたローラに巻装されて、前記開口部を封じるように張架されたことを特徴とする基板搬送装置。
7. 請求項１の基板搬送装置と、前記基板搬送装置を制御するコントローラとを備えたことを特徴とする基板搬送システム。
8. 請求項７記載の基板搬送システムを備えたことを特徴とする半導体製造装置。

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