JP2005158826A

JP2005158826A - マルチアーム型基板搬送ロボット及び基板搬送方法

Info

Publication number: JP2005158826A
Application number: JP2003391478A
Authority: JP
Inventors: Kazuto Watanabe; 和人渡辺; Toru Ishimura; 徹石村
Original assignee: Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 2003-11-20
Filing date: 2003-11-20
Publication date: 2005-06-16

Abstract

【課題】構造的に簡略化され、より省スペース化することが可能で、低コストで製作することのできる基板搬送ロボットを提供する。
【解決手段】基板９を保持する基板保持体１が左右一対の第一アーム２Ｌ，２Ｒの先端に連結され、各第一アーム２Ｌ、２Ｒが左右一対の第二アーム３Ｌ，３Ｒの先端に連結され、水平な直線方向に各アーム２Ｌ，２Ｒ，３Ｌ，３Ｒを介して基板保持体を直線移動させる。直線移動の際、各第二アーム３Ｌ，３Ｒは、後端に設定された回転中心の周りに互いに異なる向きに回転する。左第一アーム２Ｌは後端の回転中心の周りに左第二アーム３Ｌの回転とは逆向きであって実質的に二倍の大きさの角度で回転する。右第一アーム２Ｒは後端の回転中心の周りに右第二アーム３Ｒの回転とは逆向きであって実質的に二倍の大きさの角度で回転する。
【選択図】図３

Description

本願の発明は、半導体製造装置等の基板処理装置において基板を搬送する基板搬送ロボットに関する。

各種半導体デバイスを製造する際に用いられる半導体製造装置や液晶ディスプレイを製造する際に用いられる液晶基板処理装置等の基板処理装置では、目的とする位置に基板を搬送するため、基板搬送ロボットが搭載されている。このような基板搬送ロボットには、比較的小さな占有スペースであるにもかかわらず三次元空間内の自由な位置に基板を搬送させることができることから、複数のアームを組み合わせたマルチアーム型のロボットが多く用いられている。

このようなマルチアーム型基板搬送ロボットは、特表平８−５０６７７１号公報、特開平４−１５２０７８号公報、特許第２７６１４号公報等に開示されている。多くのマルチアーム型基板搬送ロボットは、モータの回転運動をアームの伸縮運動に変換する機構を備えている。そして、基板を保持する基板保持体がアームの先端に取り付けられており、アームの伸縮や回転、上下移動等を行って基板を搬送するよう構成されている。

上記公報に開示された基板搬送ロボットでは、アームの回転の際、基板の中心が回転中心とは一致していないため、回転の際に広いスペースが必要になったり、回転の際に基板が受ける遠心力が大きくなり易いため、基板の位置ずれや落下といった事故が生じやすいという問題がある。このような問題を解決するため、特開２００１−１５６１４９号公報の発明や、特開２００１−１５６１５０号公報の発明では、基板の中心が回転中心と一致する位置まで基板を後退させることができるようにしている。
特表平８−５０６７７１号公報特開平４−１５２０７８号公報特許第２７６１４号公報特開２００１−１５６１４９号公報特開２００１−１５６１５０号公報

本願の発明は、上記特開２００１−１５６１４９号公報の発明や、特開２００１−１５６１５０号公報の発明で成された改良をふまえ、構造的に簡略化され、より省スペース化することが可能で、低コストで製作することのできる基板搬送ロボットを提供することを課題としている。

上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、
基板を保持する基板保持体と、
基板保持体に先端が連結された左右一対の第一アームと、
先端が各第一アームに連結された左右一対の第二アームと、
水平な直線方向に各アームを介して基板保持体を移動させる直線移動機構と、
垂直な回転軸の周りに各アームを介して基板保持体を回転移動させる回転移動機構と
を備えたマルチアーム型基板搬送ロボットであって、
前記直線移動機構は、前記各第二アームをその後端に設定された回転中心の周りに互いに異なる向きに回転させる力を同時に与えることにより基板保持体を前記方向に直線移動させるものであり、
前記直線移動機構が前記直線移動のため前記左第二アームを前記回転中心の周りにある向きに回転させた際、前記左第一アームをその後端に設定された回転中心の周りに前記左第二アームの回転とは逆向きであって実質的に二倍の大きさの角度で回転させる左側角度制御手段と、
同様に前記直線移動機構が前記直線移動のため前記右第二アームを前記回転中心の周りにある向きに回転させた際、前記右第一アームをその後端に設定された回転中心の周りに前記右第二アームの回転とは逆向きであって実質的に二倍の大きさの角度で回転させる右側角度制御手段とが設けられており、
前記左側角度制御手段は、前記左第一アームの後端に固定されているとともにベアリングを介して前記左第二アームの先端に連結されている左側プーリと、前記直線移動機構が前記右第二アームを回転させる際の回転中心と同軸であって前記右第二アームの後端に固定された右後端プーリと、左側プーリと右後端プーリとをつなぐようにして張った状態で設けられた長尺な第一弾性体とから成り、
前記右側角度制御手段は、前記右第一アームの後端に固定されているとともにベアリングを介して前記右第二アームの先端に連結されている右側プーリと、前記直線移動機構が前記右第二アームを回転させる際の回転中心と同軸であって前記左第二アームの後端に固定された左後端プーリと、右側プーリと左後端プーリとをつなぐようにして張った状態で設けられた長尺な第二弾性体とから成り、
前記第一弾性体は、前記左第一アームが前記左第二アームと一直線上に並んだ際、前記直線移動機構による回転に従って左第一アームが意図された向きに回転するよう弾性力を作用させるものであり、
前記第二弾性体は、前記右第一アームが前記右第二アームと一直線上に並んだ際、前記直線移動機構による回転に従って右第一アームが意図された向きに回転するよう弾性力を作用させるものであり、
前記左側プーリと前記右後端プーリとのプーリ比は１：１であって、前記右側プーリと前記左後端プーリとのプーリ比も１：１であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項２記載の発明は、基板を保持する基板保持体と、
基板保持体に先端が連結された左右一対の第一アームと、
先端が各第一アームに連結された左右一対の第二アームと、
水平な直線方向に各アームを介して基板保持体を移動させる直線移動機構と、
垂直な回転軸の周りに各アームを介して基板保持体を回転移動させる回転移動機構と
を備えたマルチアーム型基板搬送ロボットであって、
前記直線移動機構は、前記各第二アームをその後端に設定された回転中心の周りに互いに異なる向きに回転させる力を同時に与えることにより基板保持体を前記方向に直線移動させるものであり、
前記直線移動機構が前記直線移動のため前記左第二アームを前記回転中心の周りにある向きに回転させた際、前記左第一アームをその後端に設定された回転中心の周りに前記左第二アームの回転とは逆向きであって実質的に二倍の大きさの角度で回転させる左側角度制御手段と、
同様に前記直線移動機構が前記直線移動のため前記右第二アームを前記回転中心の周りにある向きに回転させた際、前記右第一アームをその後端に設定された回転中心の周りに前記右第二アームの回転とは逆向きであって実質的に二倍の大きさの角度で回転させる右側角度制御手段とが設けられており、
前記左側角度制御手段は、前記左第一アームの後端に固定されているとともにベアリングを介して前記左第二アームの先端に連結されている左側プーリと、前記直線移動機構が前記右第二アームを回転させる際の回転中心と同軸であって前記右第二アームの後端に固定された右後端プーリと、左側プーリと右後端プーリとをつなぐようにして張った状態で設けられた長尺な第一弾性体とから成り、
前記右側角度制御手段は、前記右第一アームの後端に固定されているとともにベアリングを介して前記右第二アームの先端に連結されている右側プーリと、前記直線移動機構が前記右第二アームを回転させる際の回転中心と同軸であって前記左第二アームの後端に固定された左後端プーリと、右側プーリと左後端プーリとをつなぐようにして張った状態で設けられた長尺な第二弾性体とから成り、
前記第一弾性体は、前記左第一アームが前記左第二アームと一直線上に並んだ際、前記直線移動機構による回転に従って左第一アームが意図された向きに回転するよう弾性力を作用させるものであり、
前記第二弾性体は、前記右第一アームが前記右第二アームと一直線上に並んだ際、前記直線移動機構による回転に従って右第一アームが意図された向きに回転するよう弾性力を作用させるものであり、
前記左側プーリと前記右後端プーリとのプーリ比は、前記左第一アームと前記左第二アームの長さの差異に応じて修正した１：１＋ａであり、前記右側プーリと前記左後端プーリとのプーリ比は、１：１を前記右第一アームと前記右第二アームの長さの差異に応じて修正した１：１＋ａであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項３記載の発明は、前記請求項１又は２の構成において、前記各弾性体は、ひも状又はベルト状のゴムであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項４記載の発明は、前記請求項１乃至３のマルチアーム型基板搬送ロボットを使用した基板搬送方法であって、前記直線移動機構は、前記回転移動機構における前記回転軸上まで前記基板保持体を移動させる動作を含むという構成を有する。

以下に説明する通り、本願の各請求項記載の発明によれば、アームの回転の際、基板の中心を回転中心に一致させることができるため、回転の際に要するスペースが小さくでき、また回転の際に基板が受ける遠心力が小さいため、基板の位置ずれや落下といった事故が少ない。さらに、左側プーリと右後端プーリとのプーリ比は１：１であって、右側プーリと前記左後端プーリとのプーリ比も１：１であるので、構造的にシンプルになって小型化できる他、部品点数も少なくなる。このため、さらに省スペース化が達成でき、コストダウンも図れる。
また、第一アームと第二アームの長さの差異に応じてプーリ比が修正されているので、第一アームと第二アームの長さの差異にかかわらず上記効果が得られる。
また、請求項４記載の発明によれば、アームの回転の際、基板の中心を回転中心に一致させるため、回転の際に要するスペースが小さくできる。このため、限られた狭いスペースにおいてもロボットを配置して基板の搬送を行うことができ、極めて実用性が高い。また、回転の際に基板が受ける遠心力が小さいため、基板の位置ずれや落下といった事故も少なくなる。

本願発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態）について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本願発明の実施形態であるマルチアーム型基板搬送ロボットの平面概略図、図２は、図１に示す基板搬送ロボットの主要部の正面断面概略図、図３は、図１に示す基板搬送ロボットの主要部の斜視概略図である。

図１〜図３に示す基板搬送ロボットは、基板９を保持する基板保持体１と、基板保持体１に先端が連結された左右一対の第一アーム２Ｌ，２Ｒと、先端がそれぞれ第一アーム２Ｌ，２Ｒに連結された左右一対の第二アーム３Ｌ，３Ｒと、水平な直線方向に各アーム２Ｌ，２Ｒ，３Ｌ，３Ｒを介して基板保持体１を移動させる直線移動機構と、垂直な回転軸の周りに各アーム２Ｌ，２Ｒ，３Ｌ，３Ｒを介して基板保持体１を回転移動させる回転移動機構とを備えている。

基板保持体１は、板状の部材であり、上面に基板９を載せて保持するものである。図１に示すように、基板保持体１は、ほぼ長方形の板状部材にＵ字状の切り欠きを設けた形状である。本実施形態では、半導体ウェーハのような円形の基板９を搬送することが想定されている。基板９は基板保持体１に対して所定の位置関係となる位置で保持される。所定の位置関係とは、例えば基板９の中心が基板保持体１の重心と同一鉛直線上となる位置である。

図２に示すように、第一アーム２Ｒ，２Ｌの先端には、小さな円柱状の先端軸棒２Ｌ１，２Ｒ１が垂直上方に突出した状態で固定されている。基板保持体１の後部には、円筒状の取付具１１Ｌ，１１Ｒが固定されている。先端軸棒２Ｌ１，２Ｒ１は、ベアリング２Ｒ２，２Ｌ２を介して取付具１１Ｌ，１１Ｒに嵌め込まれている。

また、第一アーム２Ｒ，２Ｌの後端には、小さな円柱状の後端軸棒２Ｌ３，２Ｒ３が垂直下方に突出した状態で固定されている。図２に示すように、左第一アーム２Ｌに固定された後端軸棒（以下、左後端軸棒）２Ｌ３は、ベアリング２Ｌ４を介して左第二アーム３Ｌの先端の取り付け孔に挿通されている。左後端軸棒２Ｌ３の下端には、左側プーリ４Ｌが固定されている。左後端軸棒２Ｌ３、左側プーリ４Ｌ及び左第一アーム２Ｌは、左第二アーム３Ｌにより保持されている。

また、右第一アーム２Ｒに固定された後端軸棒（以下、右後端軸棒）２Ｒ３の下端には、右側プーリ４Ｒが固定されている。右側プーリ４Ｒは、右後端軸棒２Ｒ３と同軸のプーリ支持棒２Ｒ５によって支持されている。そして、右第二アーム３Ｒの先端には、凹部が設けられている。プーリ支持棒２Ｒ５は、ベアリング２Ｒ６を介して下端がこの凹部に嵌め込まれている。従って、プーリ保持体２Ｒ５、右側プーリ４Ｒ、右後端軸棒２Ｒ３及び右第一アーム２Ｒは、右第二アーム３Ｒによって支持されている。
一方、左第二アーム３Ｌの後端は、図２に示すように、左用駆動軸体５Ｌに固定されている。左用駆動軸体５Ｌは、細長い丸棒状の部材であり、垂直な姿勢である。左用駆動軸体５Ｌの上端に左第二アーム３Ｌの後端が固定されている。

また、右第二アーム３Ｒの後端は、図２に示すように、右用駆動軸体５Ｒに固定されている。右第二アーム３Ｒの後端には、上下に貫通した挿通孔が設けられており、この挿通孔に左用駆動軸体５Ｌが挿通されている。右用駆動軸体５Ｒは、左用駆動軸体５Ｌと同軸の円筒形部材であり、右第二アーム３Ｒの挿通孔の縁を取り囲むようにして右第二アーム３Ｒの後端の下面に上端が固定されている。

左第二アーム３Ｌは、後端部分において左後端プーリ３Ｌ１を内蔵している。図１及び図２に示すように、左第二アーム３Ｌの後端は、上板部と下板部とからなる中空構造となっており、そこに左後端プーリ３Ｌ１が設けられている。左後端プーリ３Ｌ１は、上板部に上面が固定され、下板部に下面が固定されている。
一方、右第二アーム３Ｒの後端も、後端部分において右後端プーリ３Ｒ１を内蔵している。図１及び図２に示すように、右第二アーム３Ｒの後端も、上板部と下板部とからなる中空構造となっており、そこに左後端プーリ３Ｌ１が設けられている。右後端プーリ３Ｒ１も、上板部に上面が固定され、下板部に下面が固定されている。

また、左側プーリ４Ｌと右後端プーリ３Ｒ１とをつなぐようにして第一弾性体７１が架設され、右側プーリ４Ｒと左後端プーリ３Ｌ１とをつなぐようにして第二弾性体７２が架設されている。第一第二弾性体７１，７２は、いずれも輪状のものであって、本実施形態ではゴム等で形成されたベルトとなっている。第一弾性体７１は、左側プーリ４Ｌと右後端プーリ３Ｒ１とを取り囲むように架設されているものの、それぞれ周面の一箇所で固定されている。第二弾性体７２も、右側プーリ４Ｒと左後端プーリ３Ｌ１とを取り囲むように架設されているものの、それぞれの周面の一箇所で固定されている。従って、第一第二弾性体７１，７２は、左側プーリ４Ｌと固定軸体６とを取り囲む輪状であるものの、駆動ベルトのように回るものではない。なお、固定は、ねじ止め等により行われている。

次に、直線移動機構と回転移動機構の構成について図４を使用して説明する。図４は、実施形態における直線移動機構及び回転移動機構を含む駆動系全体の構成を示す正面断面概略図である。
図４に示すように、左用駆動軸体５Ｌは、駆動系全体の垂直な中心軸Ａと同軸であり、下方に延びている。また、右用駆動軸体５Ｒも、中心軸Ａと同軸であり、左用駆動軸体５Ｌを取り囲みながら下方に延びている。

左用駆動軸体５Ｌには、左用駆動軸体５Ｌを中心軸Ａの周りに回転させる左用駆動源８１が設けられている。左用駆動源８１は、モータを構成する左用回転子８１１及び左用固定子８１２より成る構成となっている。左用駆動軸体５Ｌの下端部分には、左用回転子８１１が設けられており、左用回転子８１１を取り囲むようにして左用固定子８１２が設けられている。左用固定子８１２は、固定軸体６に取り付けられている。

左用固定子８１２には、不図示の左用駆動回路が接続されている。左用駆動回路が動作すると、左用固定子８１２が通電されて励滋され、左用回転子８１１を回転させるようになっている。左用回転子８１１の回転とともに、左用駆動軸体５Ｌも一体に回転する。左用固定子８１２及び左用回転子８１１の構成は、ＤＣモータ、ＡＣモータ、ＤＣ又はＡＣサーボモータ、ステッピングモータ等、各種のモータの構成を同様のものを任意に選んで採用することができる。

また、右用駆動軸体５Ｒには、右用駆動軸体５Ｒを中心軸Ａの周りに回転させる右用駆動源８２が設けられている。右用駆動源８２は、左用駆動源８１と同様に、モータを構成する右用回転子８２１及び右用固定子８２２より成る構成となっている。右用駆動軸体５Ｒの下端部分には、右用回転子８２１が設けられ、右用回転子８２１を取り囲むようにして右用固定子８２２が設けられている。右用固定子８２２も、固定軸体６に取り付けられている。

右用固定子８２２には、不図示の右用駆動回路が接続されており、右用固定子８２２を通電して右用回転子８２１を回転させ、これにより右用駆動軸体５Ｒを回転させるようになっている。右用固定子８２２及び右用回転子８２１の構成も、同様に、ＤＣモータ、ＡＣモータ、ＤＣ又はＡＣサーボモータ、ステッピングモータ等、各種のモータの構成を同様のものを任意に選んで採用することができる。

次に、本実施形態のマルチアーム型基板搬送ロボットにおいて、基板保持体１を直線移動させる動作について図１及び図４を使用して説明する。
基板保持体１を直線移動させる場合、図４に示す左用駆動源８１と右用駆動源８２を逆向きに同時に動作させ、左用駆動軸体５Ｌと右用駆動軸体５Ｒとを逆向きに同じ角度だけ同時に回転させる。この結果、左右の第一第二アーム２Ｌ，２Ｒ，３Ｌ，３Ｒも、左用駆動軸体５Ｌを中心軸の周りに逆向きに同じ角度だけ回転する。これに伴い、基板保持体１が直線移動する。例えば、図１（２）に示す状態から図１（３）に示す状態になるよう基板保持体１を前進させる場合、左用駆動軸体５Ｌを時計回りに回転させて左第二アーム３Ｌを時計回りに所定角度回転させる。と同時に、右用駆動軸体５Ｒを反時計回りに回転させて右第二アーム３Ｒと反時計回りに同じ角度だけ回転させる。また、基板保持体１を後退させる場合（例えば図１（２）に示す状態から図１（１）に示す状態にする場合）には、左用駆動軸体５Ｌを反時計回りに回転させ、右用駆動軸体５Ｒを時計回りに同じ角度だけ回転させる。
尚、上記直線移動の際、基板保持体１は、一定の姿勢を保つようになっている。具体的には、Ｕ字状の切り欠きの深さ方向（以下、保持体基準方向）が、移動方向に一致した状態を保つようになっている。

上述した左用駆動源８１及び右用駆動源８２は、回転移動機構における駆動源にも兼用されている。即ち、基板保持体１を回転移動させる場合、左用駆動源８１及び右用駆動源８２を同時にそして同じ向きに同じ角度だけ回転するよう動作させる。この結果、中心軸Ａを中心にして、左用駆動軸体５Ｌ及び右用駆動軸体５Ｒも同じ向きに同じ角度だけ回転し、左右の第一第二アーム２Ｌ，２Ｒ，３Ｌ，３Ｒもその向きにその角度だけ回転する。これに伴い、基板保持体１もその向きにその角度だけ回転する。

また、本実施形態のマルチアーム型基板搬送ロボットは、基板保持体１を上下移動させる上下移動機構を備えている。以下、この上下移動機構について図４を使用して説明する。
本実施形態では、二つの上下移動機構が設けられている。一つは、移動距離の短い上下移動のための機構（以下、第一上下移動機構）８３であり、もう一つは移動距離の長い上下移動のための機構（以下、第二上下移動機構）８４である。

まず、第一上下移動機構８３について説明する。
図４に示すように、固定軸体６の下端は第一ベース板８３１に固定されており、固定軸体６は第一ベース板８３１によって支持されている。固定軸体６と右用駆動軸体５Ｒの間、及び、右用固定軸体５Ｒと左用駆動軸体５Ｌとの間には、軸受を含む不図示の保持具が設けられている。従って、右用固定軸体５Ｒ及び左用固定軸体６は、最終的には第一ベース板８３１によって支持されており、上方のアーム２Ｌ，２Ｒ，３Ｌ，３Ｒ群や基板保持体１も、第一ベース板８３１によって支持されている。

第一ベース板８３１は、水平な姿勢である。第一上下移動機構８３は、第一ベース板８３１の下面に固定されて下方に延びる第一被駆動ボールねじ８３２と、第一被駆動ボールねじ８３２に噛み合う第一駆動ボールねじ８３３と、第一駆動ボールねじ８３３を回転させる第一上下用駆動源８３４とから主に構成されている。

図４に示すように、第一被駆動ボールねじ８３２は、左用駆動軸体５Ｌ等と同軸（中心軸Ａと同軸）である。第一駆動ボールねじ８３３は全体としては円筒状であり、その内面がねじ切りされて第一被駆動ボールねじ８３２に噛み合っている。第一上下用駆動源８３４は、前述した左用駆動源８１等の同様の構成であり、第一駆動ボールねじ８３３の側面に固定された上下用回転子８３５と、上下用回転子８３５に磁気結合する上下用固定子８３６と、上下用固定子８３６を通電駆動する不図示の上下用駆動回路とから構成されている。

第一上下用駆動源８３４が動作すると、上下用回転子８３５の回転に伴い、第一駆動ボールねじ８３３が回転する。第一被駆動ボールねじ８３２は、不図示の回転規制部によって回転しないようになっている。従って、第一駆動ボールねじ８３３の回転によって第一被駆動ボールねじ８３２は上下に移動する。これに伴い、第一ベース板８３１が上下動し、この結果、基板保持体１も上下動する。移動の向きは、第一上下用駆動源８３４による回転の向きによる。

次に、第二上下移動機構８４について説明する。
第一ベース板８３１の下方には、第二ベース板８４１が設けられている。第二ベース板８４１は、前述した直線移動機構、回転移動機構及び第一上下移動機構８３を全体に支持している。第一上下用駆動源８３４の第一駆動ボールねじ８３３は、ベアリングを介して受け台８３７に支持されている。そして、受け台８３７は、第二ベース板８４１上に固定されている。

第二上下移動機構８４は、第二ベース板８４１を上下移動させる機構となっている。具体的には、第二上下移動機構８４は、第二ベース板８４１に固定された第二被駆動ボールねじ８４２と、第二被駆動ボールねじ８４２に噛み合う第二駆動ボールねじ８４３と、第二駆動ボールねじ８４３を回転させる第二上下用駆動源８４４とから主に構成されている。

図４に示すように、第二ベース板８４１の隅の部分には、挿通用開口が形成されている。第二被駆動ボールねじ８４２は、短い円筒ロッド状であり、その内面がねじ切りされている。第二被駆動ボールねじ８４２は、その端面が挿通用開口の縁を取り囲むようにして第二ベース板８４１に固定されている。

第二駆動ボールねじ８４３は、垂直に延びる長い棒状であり、第二ベース板８４１の挿通用開口に挿通されるとともに第二被駆動ボールねじ８４２に噛み合っている。第二駆動ボールねじ８４３の上端は、軸受を介してフレーム８４５に取り付けられている。第二駆動ボールねじ８４３の下端は、第二ベース板８４１の下方に位置し、ギア８４７を介して第二上下用駆動源８４４に連結されている。

第二上下用駆動源８４４は、ＡＣサーボモータ等のモータである。第二上下用駆動源８４４が駆動されると、ギア８４７を介して第二駆動ボールねじ８４３が回転する。第二被駆動ボールねじ８４２や第二ベース板８４１は不図示の回転規制部によって回転しないようになっているので、第二駆動ボールねじ８４３の回転により上下移動する。この結果、第一ベース板８３１も上下移動し、二つの基板保持体１も一体に上下移動する。
尚、第二ベース板８４１には、第二駆動ボールねじ８４３と平行に延びるリニアガイド８４６が設けられている。リニアガイド８４６は、均等な位置に２〜３本程度設けられており、第二ベース板８４１の上下移動が安定するようガイドする。

上述した二つの上下移動機構８３，８４は、必要に応じて使い分けられる。例えば、基板９を所定位置に搬送する通常の動作においては、第一上下移動機構８３を使用する。また、ロボット全体の配置高さを決めるような位置調節については、第二上下移動機構８４を使用する。
尚、本実施形態では、前述したように直線移動機構を回転移動機構に兼用しているが、専用の回転移動機構を設ける場合も勿論ある。例えば、上述した第一上下移動機構８３において回転規制部を設けないようにすれば、第一上下移動機構８３を専用の回転移動機構とすることができる。

また、本実施形態の装置は、上記各機構の動作により生じ易い塵埃の基板９への付着を効果的に防止した構成となっている。この点を以下に説明する。
本実施形態の基板搬送ロボットは、基板９に対して処理を行う不図示の処理チャンバーに対して真空が連通するように接続された真空チャンバーである搬送チャンバー内に配置されている。図４には、この搬送チャンバーの底部器壁１００が描かれている。基板搬送ロボットは、この底部器壁に取り付けられている。

まず、搬送チャンバーの底部器壁１００には、基板搬送ロボットを取り付けるための開口が設けられている。開口は、中心軸Ａと同軸の円形である。左用駆動軸体５Ｌ、右用駆動軸体５Ｒ及び固定軸体６は、この開口に挿通されている。図４に示すように、固定軸体６は、搬送チャンバーの底部器壁１００よりも下方の位置に段差を有し、少し径が大きくなっている。そして、この固定軸体６の段差の部分と搬送チャンバーの底部器壁１００とを気密に繋ぐようにして、真空ベローズ６１が設けられている。

また、搬送チャンバーの底部器壁１００に上端を固定するようにしてフレーム８４５が設けられている。左用駆動源８１や右用駆動源８２等は、このフレーム８４５内に納められている。第二駆動ボールねじ８４３やリニアガイド８４６は、フレーム８４５の下端に取り付けられている。

本実施形態のような装置において塵埃が発生し易いのは、ねじやギアの噛み合い構造を採用している部分である。上記説明から解るように、本実施形態では、被駆動ボールねじ８３２，８４２と駆動ボールねじ８３３，８４３の噛み合い部分、ギア８４７の噛み合い部分である。上述した真空ベローズ６１は、これらの部分が配置された空間（大気）と、基板９が位置する空間（真空）とを隔絶し、塵埃が内部に進入しないようにする技術的意義がある。尚、固定軸体６の下端と第一ベース板８３１との接続箇所等の必要箇所には、Ｏリング等の不図示の真空シールが介在されている。

また、左用駆動源８１の構成において、左用回転子８１１と左用固定子８１２との間には、真空隔壁８００が設けられている。真空隔壁８００は、透磁率が高く且つ薄い部材で構成されている。左用固定子８１２が作る磁場は、真空隔壁８００を通して作用し、左用回転子８１２を回転させるようになっている。また、右用駆動源８２についても、右用回転子８２１と右用固定子８２２との間には、同様の真空隔壁８００が設けられている。

このような真空隔壁８００を採用する点は、基板搬送ロボットが真空中に配置される点と密接な関連を有する。基板９の搬送のための駆動系として回転駆動を使用すると、通常はモータ等の回転系の駆動源を真空中に配置することになり易い。モータはねじやギア等と同様に塵埃を発生させ易い部品であり、基板９の汚損原因を作り易い。本実施形態装置は、モータを構成する回転子８１１，８２１及び固定子８１２，８２２を真空隔壁８００によって空間的に分離して配置している。つまり、必要最小限の部分のみが真空中に配置されるようにしている。このため、真空中の塵埃の発生が抑制されている。

本実施形態の装置は、基板保持体１の移動を監視する手段を備えている。以下、この点について説明する。
まず、一番内側に位置する左用駆動軸体５Ｌには、左用回転モニタ８５が設けられている。図５は、左用回転モニタ８５の構成について説明する平面概略図である。左用回転モニタ８５は、左用駆動軸体５Ｌの回転角度を検出する磁気センサであり、左用検出板８５１と、左用磁気検出ヘッド８５２とから成っている。

左用検出板８５１は、図５に示すように円盤状であり、左用駆動軸体５Ｌの下端部分に水平に取り付けられている。左用検出板８５１の周縁には、図５に示すように同じ形の凹凸が等間隔に形成されている。凸部の先端には、不図示の磁石が設けられている。磁気検出ヘッド８５２は、凸部の先端から所定の短い距離離れた位置に設けられている。

左用駆動軸体５Ｌが回転すると、左用検出板８５１も回転する。この際、磁気検出ヘッド８５２に対して、各凸部が順次接近する状態となる。磁気検出ヘッド８５２は、各凸部の接近を磁束密度の変化から読み取り、その回数によって左用検出板８５１の回転角度をモニタするようになっている。このモニタの結果、左用駆動軸体５Ｌの回転角度、最終的には、基板保持体１の直線移動の距離が監視されるようになっている。

また、図４に示すように、右用駆動軸体５Ｒ、第一駆動ボールねじ８３３についても、同様に回転モニタ８６，８７が設けられている。これらの回転モニタ８６，８７の構成は、図５に示す左用回転モニタ８５と同様なので、説明は省略する。これらの回転モニタ８５，８６，８７により、基板保持体１の直線移動の距離、回転移動の角度、上下移動の距離が監視されるようになっている。

そして、基板搬送ロボットは、不図示のマイクロコンピュータからなる制御部を備えており、各回転用モニタ８５，８６，８７の検出信号は、この制御部に入力されるようになっている。制御部は、基板保持体１の原点位置を記憶するメモリを有しており、原点位置の情報と、入力された各回転モニタ８５，８６，８７の検出信号とから、基板保持体１の現在位置を監視できるようになっている。

次に、基板搬送方法の発明の実施形態の説明も兼ね、上記構成に係る本実施形態の基板搬送ロボットの全体の動作について図１を使用して説明する。
基板搬送ロボットのスタンバイ状態では、図１（１）に示す状態であり、基板保持体１の重心又は他の基準となる点（以下、保持体基準点）が中心軸Ａ上に位置した状態で基板搬送ロボットは待機している。

まず、基板保持体１が、別の場所にある基板９を受け取って保持する動作について説明する。基板９のある場所の高さの位置に、基板保持体１を位置させるため、二つの上下運動機構８３，８４の一方を駆動させる。基板保持体１が基板９の高さの位置したら、中心軸Ａとその基板９の中心とを結ぶ水平な線の方向に保持体基準方向が向くように回転移動機構を動作させて回転移動を行わせる。

中心軸Ａとその基板９の中心とを結ぶ水平な線の方向に保持体基準方向が向いたら、基板保持体１が前進するよう、直線移動機構を動作させる。基板保持体１の前進距離は、基板保持体１が基板９の下側に進入し、保持体基準点が基板９の中心と一致する（又は同一鉛直線上になる）よう設定される。そして、第一又は第二上下用駆動源８３４，８４４を動作させ、所定の短い距離だけ基板保持体１を上昇させる。この結果、基板９は基板保持体１の上に載った状態となる。

次に、このようにして保持した基板９を、別の場所に搬送する動作について説明する。まず、直線移動機構を動作させ、基板保持体１を上記基板９を受け取った位置から後退させる。後退の距離は、図１（１）に示すように基板９の中心が中心軸Ａに一致した位置となるよう設定される。基板９の中心が中心軸Ａに一致するまで基板保持体１が後退すると、次に、第一上下用駆動源８３４又は第二上下用駆動源８４４を動作させ、基板９を搬送して最終的に位置させるべき場所（以下、搬送場所）と同じ高さの位置に基板保持体１を位置させる。

そして、搬送場所と中心軸Ａとを結ぶ水平な線の方向に基板保持体１の保持体基準方向が向くように、回転移動機構を動作させる。搬送場所と中心軸Ａとを結ぶ水平な線の方向に保持体基準方向が向いたら、直線移動機構を動作させ、基板保持体１を前進させて基板９を搬送場所まで搬送する。尚、上記動作において、高さを合わせる上下移動と方向を合わせる回転移動とは順序が逆であっても良いことは、勿論である。

上述した説明から解るように、本実施形態では、回転移動機構における回転中心は、中心軸Ａに一致している。そして、本実施形態の基板搬送ロボットは、基板９を基板保持体１の上に載せて回転させる際、基板９の中心が中心軸Ａに一致した状態としている。このため、回転の際に基板９に加わる遠心力はほぼゼロである。従って、遠心力によって基板９が基板保持体１上でずれたり、基板保持体１から落下したりすることは、本実施形態では皆無である。

さらに、基板保持体１の回転移動の際、基板９の中心が回転中心（本実施形態ではロボットの中心軸Ａ）に一致する位置まで基板保持体１を後退させる点は、省スペース化の点でも顕著な技術的意義を有する。ある機構が回転運動をする際に要するスペースの半径は、一般的に「必要最小半径」と呼ばれる。もし、基板９の中心が回転中心（中心軸Ａ）に一致しない状態（例えば図１（２）の状態）で回転する場合、必要最小半径は、回転中心から遠い側の基板９の縁によって決まる場合が多い。このような場合、必要最小半径は大きくなり易く、回転のために大きなスペースが必要になる。一方、本実施形態のように、基板９の中心が中心軸Ａに一致した状態で回転すると、必要最小半径（図１（１）にｒで示す）はかなり小さくなる。この場合、必要最小半径ｒは、基板９の縁によって決まるのではなく、アーム２Ｌ，２Ｒ，３Ｌ，３Ｒの縁などによって決まる。このように最小回転半径ｒが小さいと、限られた狭いスペースにおいてもロボットを配置して基板９の搬送を行うことができ、極めて実用性が高い。

次に、本願発明の参考例のマルチアーム型基板搬送ロボットについて説明する。
図６は、本願発明の参考例であるマルチアーム型基板搬送ロボットの平面概略図、図７は、図６に示す基板搬送ロボットの主要部の正面断面概略図、図８は、図６に示す基板搬送ロボットの主要部の斜視概略図である。

参考例における基板保持体１及び左右の第一アーム２Ｌ，２Ｒの構成は、基本的に実施形態と同様である。左右の第二アーム３Ｌ，３Ｒについてもほぼ同様であるが、後端部分の構成が若干異なっている。即ち、第一第二弾性体７１，７２の他端は、それぞれ固定軸体６に固定されている。図６に示すように、この実施形態における固定軸体６は、上方に長くなっている。そして、図７及び図８に示すように、右用駆動軸体５Ｒを取り囲むようにして、固定軸体６が設けられている。固定軸体６は、左用駆動軸体５Ｌや右用駆動軸体５Ｒと同軸の円筒状部材である。

第一弾性体７１は左側プーリ４Ｌの周面の一箇所で固定され、固定軸体６の周面の一箇所で固定されている。第二弾性体７２も同様であり、右側プーリ４Ｒの周面の一箇所で固定され、固定軸体６の周面の一箇所で固定されている。尚、図２及び図３に示すように、右側プーリ４Ｒと左側プーリ４Ｌは位置する高さが違うので、第一第二弾性体７１，７２の固定軸体６への固定箇所も異なる高さとなっている。尚、第一第二弾性体７１，７２は、水平方向に延びた状態で架設されている。

図９は、参考例における直線移動機構及び回転移動機構を含む駆動系全体の構成を示す正面断面概略図である。図９に示す駆動系は、図４に示すものとほぼ同様であるので、詳細な説明は省略する。
この参考例においても、基板保持体１を水平に直線移動させる場合、左用駆動源８１と右用駆動源８２とを同時にそして逆向きに動作させる。また、基板保持体１を垂直な回転中心（中心軸Ａ）の周りに回転移動させる場合、左用駆動源８１と右用駆動源８２とを同時にそして同じ向きに動作させる。さらに、基板保持体１を上下移動させる場合、いずれかの上下移動機構を動作させる。

上述した実施形態及び参考例では、基板保持体１の直線移動をスムーズにし且つ安定化させるため、第二アーム３Ｌ，３Ｒに対する第一アーム２Ｌ，２Ｒの回転角度を制御する角度制御手段を左右に有する。以下、この点について説明する。
まず、実施形態における角度制御手段について説明する。実施形態では、図３及び図４に示す左側プーリ４Ｌ、右後端プーリ３Ｒ１及び第一弾性体７１の組が左側角度制御手段を構成し、右側プーリ４Ｒ、左後端プーリ３Ｌ１及び第二弾性体７２の組が右側角度制御手段を構成している。

図１０は、実施形態における角度制御手段の構成及び動作について示した平面概略図である。左右の角度制御手段は、対称な動作はするものの、基本的には同一の構成であって同一の技術的意義を有するものである。図１０では、一例として、左側角度制御手段の構成及び動作が示されている。

前述したように、基板保持体１を前進させる場合、左用駆動軸体５Ｌを時計回りに回転させる。この際、左第一アーム２Ｌが左第二アーム３Ｌに対して成す角（以下、第一アーム相対角）が、左側プーリ４Ｌ、右後端プーリ３Ｒ１及び第一弾性体７１の作用により、常に左第二アーム３Ｌの回転角に対して大きさ２倍で向きが逆になる。

図１０において、左第一アーム２Ｌを矢印で示す。いま、左第一アーム２Ｌと左第二アーム３Ｌとが同一直線上に重なった状態（図１（２）に示す状態、以下、初期状態）であるとする。尚、説明を簡単にするため、左第一アーム２Ｌの長さは左第二アーム３Ｌの長さと同じであるとする。つまり、初期状態では、左第一アーム２Ｌの先端は中心軸Ａ上にあるとする。

図１０には、第一弾性体７１の固定箇所が示されている。第一弾性体７１の左側プーリ４Ｌ上の固定点を「左側固定点」と呼び、図１０にＦ_１で示す。第一弾性体７１の右後端プーリ３Ｒ１上の固定点を「中央側固定点」と呼び、図１０にＦ_２で示す。初期状態では、左側固定点Ｆ_１はいわゆる１０時の位置に、中央側固定点Ｆ_２は４時の位置に位置している。

尚、この実施形態では、左側プーリ４Ｌと右後端プーリ３Ｒ１は同径であるので、左側点固定Ｆ_１から反時計回りに中央側固定点Ｆ_２にたどった部分の第一弾性体７１の長さと、中央側固定点Ｆ_２から反時計回りに左側固定Ｆ_１にたどった部分の第一弾性体７１の長さとは、等しい。つまり、Ｆ_１からＦ_２に反時計回りたどった部分（以下、後ろ側半周部）７１１の長さは、Ｆ_２からＦ_１に反時計回りにたどった部分（以下、前側半周部）７１２の長さに等しい。第一弾性体７１は、後ろ側半周部７１１においても前側半周部７１２においても、ほぼ同様の張力を有する状態で架設されている。

初期状態から、図１０に示すように左第二アーム３Ｌが回転角θ_１だけ回転したとする。この際、左側プーリ４Ｌ、右後端プーリ３Ｒ１及び第一弾性体７１より成る左側角度制御手段は、第一アーム相対角を−２θ_１になるようにしている。角度は、時計回りを＋、反時計回りを−とする。
図１０において、左第二アーム３Ｌがθ_１だけ回転すると、左側プーリ４Ｌの中心も、回転中心（中心軸Ａ）を中心とした円周上をθ_１だけ移動した位置に位置する。左側プーリ４Ｌ上の左側固定点Ｆ_１もθ_１だけ移動した位置に位置するものの、第一弾性体７１が弾性を有することと、左側プーリ４Ｌがベアリングを介して（回転可能に）左第二アーム３Ｌに連結されていることから、左側プーリ４Ｌが多少回転し、左側固定点Ｆ_１は反時計回りの向きに少し変位したＦ_１’の位置となる。

より詳しく説明する。図１０において、第一弾性体７１の後ろ側半周部７１１の長さを後ろ側半周部長さＬとする。また、後ろ側半周部７１１が直線状に延びる方向の線分が左側プーリ４Ｌの周面に接する接点を左側接点Ｔ_１とし、右後端プーリ３Ｒ１の周面に接する点を中央側接点Ｔ_２とする。

ここで、中央側固定点Ｆ_２は、右後端プーリ３Ｒ１上にある。前述したように、基板保持体１の直線移動のために左第二アーム３Ｌが回転した際、右第二アーム３Ｒはこれとは逆向きに同じ角度だけ回転する。右後端プーリ３Ｒ１は右第二アーム３Ｒの後端に固定されているから、左第二アーム３Ｌの回転の際、右後端プーリ３Ｒ１は、逆向きに同じ角度だけ回転する。つまり、図１０に示すように、左第二アーム３Ｌがθ_１だけ時計回り回転した際、右後端プーリ３Ｒ１上の中央側固定点Ｆ_２は−θ_１だけ反時計回りに変位したＦ_２’の位置となる。
一方、左第二アーム３Ｌの回転に伴って第一弾性体７１も回転し、中央側接点Ｔ_２は、図１０に示すように、時計回り方向に少し移動した位置Ｔ_２’となる。そして、左側接点Ｔ_１も、中心軸Ａを中心とした円周上をθ_１だけ移動する。

この場合、中央側接点がＴ_２’の位置になり、左側接点Ｔ_１がθ_１だけ移動した状態を考え、後ろ側半周部７１１の弾性を考えない場合、後ろ側半周部長さＬがどの程度増加するかを検討する。左側接点Ｔ_１から中央側接点Ｔ_２までの第一弾性体７１の長さをＬ_１、また左側固定点Ｆ_１から左側接点Ｔ_１までの第一弾性体７１の長さをＬ_２、中央側固定点Ｆ_２から中央側接点Ｔ_２まで距離をＬ_３とする（Ｌ＝Ｌ_１＋Ｌ_２＋Ｌ_３）。

Ｌ_１は一定であり、Ｌ_２も第一弾性体７１の弾性を考慮しない場合には一定である。Ｌ_３については、図１０に示すように、中央側接点Ｔ_２がＴ_２’に移動するために生ずる増加分（ΔＬ_３１）と、中央側固定点Ｆ_２が逆向きにＦ_２’に移動するために生ずる増加分ΔＬ_３２）とがある（Ｌ_３’＝Ｌ_３＋ΔＬ_３＝Ｌ_３＋ΔＬ_３１＋ΔＬ_３２）。

実際には、後ろ側半周部７１１は、ΔＬ_３だけ長くなった状態ではとどまらず、弾性によって元の長さに戻る（ないしは元の長さを維持する）よう作用し、後ろ側半周部７１１は弾性によって左側プーリ４Ｌの左側固定点Ｆ_１を引っ張る作用を生ずる。これにより、左側プーリ４Ｌは少し反時計回りに回転し、左側接点Ｔ_１も反時計周りに移動する。この左側プーリ４Ｌの回転は、中心軸Ａの周りの回転ではなく、自らの軸の周りの回転なので、「自転」と呼ぶ。左側プーリ４Ｌの自転は、後ろ側半周部長さＬが元の長さになる位置で停止する。尚、この際、前側半周部７１２は、いったん弛んだ状態になった後、左側プーリ４Ｌの自転の完了に伴い、元の張った状態に戻る。この左側プーリ４Ｌの自転によるＬ_２の減少分は、Ｌ_３の増加分ΔＬ_３に等しく、ΔＬ_２＝ΔＬ_３である。

第一弾性体７１の弾性によって生ずるこの二次的な回転を、以下、単に二次回転と呼ぶ。前述したように、左側プーリ４Ｌは左後端軸棒２Ｌ３を介して左第一アーム２Ｌに固定されている。従って、左側プーリ４Ｌの二次回転は左第一アーム２Ｌにも生ずる。
左第一アーム２Ｌの二次回転の角度（以下、二次回転角）θ_２は、前述した第一アーム相対角に相当している。図１０及び上記説明からから解るように、二次回転角θ_２は、ΔＬ_２とΔＬ_３に依存する。つまり、回転角θ_１で左第二アーム３Ｌが回転した際、Ｌ_３の増分ΔＬ_３の長さだけＬ_２が減るよう左側プーリ４Ｌは自転する。

ここで、ΔＬ_３１とΔＬ_３２はともに右後端プーリ３Ｒ１上の角θ_１の円弧であって、ΔＬ_３１＝ΔＬ_３２である。従って、左側プーリ４Ｌと右後端プーリ３Ｒ１とを同径にしておけば、円弧ΔＬ_２を成す角θ_２は、自動的にθ_１の２倍となり、θ_２＝−２θ_１が得られる。
第一アーム相対角θ_２が常に−２θ_１となるということは、図１０に示すように、左第二アーム３Ｌが回転した際、左第一アーム２Ｌの先端が一直線に移動することを意味する。つまり、左第一アーム２Ｌと左第二アーム３Ｌが重なった初期状態におけるそれらのアーム２Ｌ，３Ｌの長さ方向（以下、初期状態アーム長さ方向）に対して、左第一アーム２Ｌの先端は垂直な軌跡を描く。

また、初期状態から基板保持体１を後退させるため、左第二アーム３Ｌが初期状態から反時計回りに回転した場合、今度は第一弾性体７１の前側半周部７１２が同様に作用して左側プーリ４Ｌを時計回りに自転させる。即ち、前側半周部７１２の弾性により左側固定点Ｆ１が引っ張られ、左側プーリ４Ｌが時計回りに自転する。この際、後ろ側半周部７１１は、いったん弛んだ状態になるものの左側プーリ４Ｌの自転の完了に伴い、元の張った状態に戻る。

右第二アーム３Ｒが逆向きに回転した際の右第一アーム２Ｒの動きも、左右が逆になるだけで基本的に同じである。右側プーリ４Ｒ、左後端プーリ３Ｌ１及び第二弾性体７２から成る右側角度制御手段の作用により、右第一アーム２Ｒは相対的に−２倍の角度で回転し、その先端の軌跡は、初期状態アーム長さ方向に対して垂直である。

このような左右の角度制御手段は、直線移動機構による基板保持体１の移動をスムーズにし、位置精度を高める技術的意義を有する。本実施形態のように、左右の第一アーム２Ｌ，２Ｒの先端が基板保持体１で固定されており、第一第二のアームが左右対称であり、左右の第二アーム３Ｌ，３Ｒが互いに逆向きに同じ角度回転する場合、上述したような角度制御手段がなくとも、基板保持体１は直線的に移動することが可能である。しかしながら、この場合、左右の第一アーム２Ｌ，２Ｒが基板保持体１を介して引っ張り合ったり、もしくは押しつけ合ったりしながら、結果的に基板保持体１が直線的に移動することになる。このため、左右の第一アーム２Ｌ，２Ｒの先端に無理な力が加わり易く、ベアリング等の摩耗が激しかったり、基板保持体１の動きがぎこちなくなったりする問題がある。また、移動後の基板保持体１の位置精度が、左右の第一アーム２Ｌ，２Ｒの力のバランスに依存する面があるので、位置精度が低下してしまう問題もある。

一方、実施形態のように、基板保持体１を直線移動させる方向に沿って左右の第一アーム２Ｌ，２Ｒの先端が直線移動するよう制御されると、基板保持体１に加わる左右の第一アーム２Ｌ，２Ｒの力は、直線移動させる同じ向きの力のみであり、互いに引っ張り合ったりもしくは押しつけ合ったりする力は加えられない。このため、基板保持体１の直線移動がスムーズになり、位置精度も高くできる。尚、本実施形態のような基板搬送ロボットが真空中や清浄雰囲気中で使用される場合、ベアリングのような滑動箇所の摩耗が激しいと、発塵により真空を悪くしたり（圧力を高くしたり）、清浄度を悪くしたりする問題がある。実施形態では、このような問題も小さい。

尚、上述した角度制御手段の構成を採用すると、左右の第二アーム３Ｌ，３Ｒの一方の駆動アームとし、他方を従動アームとすることも可能である。例えば、右用駆動軸体５Ｒとその駆動系を無くし、右第二アーム３Ｒを固定軸体６にベアリングを介して取り付けるようにする。また、右第二アーム３Ｒの先端も右第一アーム２Ｒの後端にベアリングを介して連結される。この構成では、基板保持体１が直線移動するように左第一第二アーム２Ｌ，３Ｌが駆動され、右第一第二アーム２Ｒ，３Ｒはこれに従動する。

但し、この片側駆動の構成では、従動アームとされた側では、サーボ機構による能動的な制御をしていないので、基板保持体１の移動がスムーズにいかなかったり、移動後の位置精度が低下する傾向がある。つまり、両側の第一第二アーム２Ｌ，２Ｒ，３Ｌ，３Ｒで同じように制御する場合、フィードバックループにおける補正量は比較的小さく、また左右でバランス良く制御を行うことができる。しかし、一方の側からのみの制御であると、補正量が大きくなったりバランスが悪くなったりし易い。従って、これと比較すると、前述した実施形態は、基板保持体１の移動がよりスムーズに精度良く行える長所がある。

次に、参考例における角度制御手段について説明する。参考例では、図８及び図９に示す左側プーリ４Ｌ、固定軸体６及び第一弾性体７１の組は、左側角度制御手段を構成し、右側プーリ４Ｒ、固定軸体６及び第二弾性体７２の組は、右側角度制御手段を構成している。
図１１は、参考例における角度制御手段の構成及び動作について示した平面概略図である。参考例においても、左右の角度制御手段は、対称な動作はするものの、基本的には同一の構成であって同一の技術的意義を有するものである。図１１では、一例として、左側角度制御手段の構成及び動作が示されている。

参考例でも、基板保持体１を前進させるために左用駆動軸体５Ｌを時計回りに回転させる際、第一アーム相対角θ_２が、左側プーリ４Ｌ、固定軸体６及び第一弾性体７１の作用により、常に左第二アーム３Ｌの回転角θ_１に対して大きさ２倍で向きが逆になる（θ_２＝−２θ_１）。

同様に、左第一アーム２Ｌと左第二アーム３Ｌとが同一直線上に重なった状態（図６（２）に示す状態）を初期状態とする。尚、左側プーリ４Ｌと固定軸体６の径が同じではないため、後ろ側半周部７１１の長さは、前側半周部７１２の長さに比べて少し短い。但し、同様に、第一弾性体７１は、後ろ側半周部７１１においても前側半周部７１２においても、ほぼ同様の張力を有する状態で架設されている。

図１１において、左第二アーム３Ｌがθ_１だけ回転すると、左側プーリ４Ｌの中心も、回転中心（中心軸Ａ）を中心とした円周上をθ_１だけ移動した位置に位置する。左側プーリ４Ｌ上の左側固定点Ｆ_１もθ_１だけ移動した位置に位置するものの、第一弾性体７１が弾性を有することと、左側プーリ４Ｌがベアリングを介して（回転可能に）左第二アーム３Ｌに連結されていることから、左側固定点Ｆ_１は左側プーリ４Ｌの周方向の反時計回りの向きに少し変位した位置となる。

固定軸体６は回転も移動もしないから、中央側固定点Ｆ_２は、もとの位置のままである。しかしながら、左第二アーム３Ｌの回転に伴い、第一弾性体７１も回転するので、中央側接点Ｔ_２は、図１１に示すように、時計回り方向に少し移動した位置Ｔ_２’となる。一方、左側接点Ｔ_１も、回転中心（中心軸Ａ）を中心とした円周上をθ_１だけ移動する。

ここで、中央側接点がＴ_２’の位置になり、左側接点Ｔ_１がθ_１だけ移動した状態を考えてみると、後ろ側半周部長さＬは、元の長さに比べて長くなる。より具体的に説明すると、Ｌ_１は一定で、Ｌ_２も、第一弾性体７１の弾性を考慮しない場合、一定である。Ｌ_３は、角度θ_１の回転に従い、Ｌ_３はΔＬ_３だけ増加する（Ｌ_３’＝Ｌ_３＋ΔＬ_３）。

しかしながら、実際には、第一弾性体７１の後ろ側半周部７１１は、ΔＬ_３だけ長くなった状態ではとどまらず、弾性によって元の長さに戻る（ないしは元の長さを維持する）。つまり、図１１に示すように、第一弾性体７１の後ろ側半周部７１１は、弾性によって左側プーリ４Ｌの左側固定点Ｆ_１を引っ張る作用を生ずる。これにより、左側プーリ４Ｌは少し反時計回りに自転し、左側接点Ｔ_１も反時計周りに移動する。この左側プーリ４Ｌの自転は、後ろ側半周部長さＬが元の長さになる位置で停止する。

この参考例では、左側プーリ４Ｌを固定軸体６に対して１／２の径に設定している。このため、円弧ΔＬ_３を成す角は円弧ΔＬ_２を成す角の２倍になり、従って、回転角θ_１の２倍である。つまり、二次回転角θ_２は、回転角θ_１の２倍となっている。そして、二次回転は左第二アーム３Ｌの回転とは逆向きとなるから、結局、第一アーム相対角は、左第二アーム３Ｌの回転角θ_１に対して常に−２θ_１となるのである。

この参考例においても、左右の第一アーム２Ｌ，２Ｒの先端は基板保持体１の移動方向に沿って平行に直線的に移動する。このため、基板保持体１の動きがスムーズになり、位置精度も高くできる。

尚、前述した実施形態では、参考例における固定軸体６がなく、第一弾性体７１の中央側の端部は右後端プーリ３Ｒ１に固定され、第二弾性体７２の中央側の端部は左後端プーリ３Ｌ１に固定されている。つまり、参考例では、左用駆動軸体５Ｌ、右用駆動軸体５Ｒ及び固定軸体６という三軸の構成であるが、実施形態では、左用駆動軸体５Ｌと右用駆動軸体５Ｒの二軸の構成となっている。このため、参考例に比べると、実施形態は構造的にシンプルであり、部品点数も少ない。従って、ロボットの小型化や部品コスト低減といった技術的意義が得られる。

次に、本願発明の他の実施形態について説明する。
実施形態においては、前述したように、回転角θ_１で左第二アーム３Ｌが回転した際、Ｌ_３の増分ΔＬ_３の長さだけＬ_２が減るよう左側プーリ４Ｌは二次回転する。従って、回転角θ_１に対する二次回転角θ_２の比は、左側プーリ４Ｌに対する右側プーリ４Ｒの径の比に等しい。即ち、右側プーリ４Ｒの半径をｒ_Ｓ、左側プーリ４Ｌの半径をｒ_Ｌとすると、
θ_２／θ_１＝ｒ_Ｓ／ｒ_Ｌ
である。

実施形態では、θ_２がθ_１と同じで良いため、ｒ_Ｓ＝ｒ_Ｌとした。参考例では、θ_２をθ_１に対して常に２倍にしたいため、ｒ_Ｓをｒ_Ｌの２倍とした。右第二アーム３Ｒの回転角に対する右第一アームの回転角も、同様である。
これらは、左第一アーム２Ｌの長さが左第二アーム３Ｌと等しいことを前提にしている。右第一アーム２Ｒと右第二アーム３Ｒについても同様である。

しかしながら、実際には、図１（２）や図６（２）から解るように、左第一アーム２Ｌは左第二アーム３Ｌよりも少し短い。同様に、右第一アーム２Ｒも右第二アーム３Ｒよりも少し短い。この理由は、左右の第一アーム２Ｌ，２Ｒが基板保持体１を連結している位置が、第一基板保持体１上の同じ位置ではなく、左右にずれていることに起因している。

このような場合、単純にｒ_Ｓをｒ_Ｌの２倍にしたり、ｒ_Ｓ＝ｒ_Ｌとしただけでは、左右の第一アーム２Ｌ，２Ｒの先端が基板保持体１の移動方向に沿って平行に直線的に移動するという状態には、完全にはならない。この状況の一例を示したのが図１２である。図１２は、実施形態において左第一アーム２Ｌが左第二アーム３Ｌより短い場合、左第一アーム２Ｌの先端がどのように移動するかを示した図である。図１２では、違いを解り易くするため、左第一アーム２Ｌが左第二アーム３Ｌの１／２の長さであるとしている。

図１２に示すように、左第一アーム２Ｌが左第二アーム３Ｌより短い場合、左第二アーム３Ｌの回転に伴い、左第一アーム２Ｌをθ_２（実施形態では＝θ_１，参考例では＝２θ_１）だけ回転させた際の左第一アーム２Ｌの先端の軌跡を示したものである。図１２に示すように、左第一アーム２Ｌの先端は、基板保持体１の移動ラインに少しずつ近づくよう変位しながら移動する。実際には、基板保持体１を介して反対側の右第一アーム２Ｒが連結されており、右第二アーム２Ｒもの先端とともに基板保持体１に連結されているので、基板保持体１の直線移動に従うようにして移動ラインに沿って平行に直線移動する。しかし、これは、左右の第二アーム３Ｌ，３Ｒの回転に伴う強制的な動きであり、スムーズな動きではない。

左第一アーム２Ｌの先端が基板保持体１の移動ラインに沿って平行に能動的に直線移動させるためには、θ_２に加えて少し大きく回転する必要がある。このθ_２に加える角を、以下修正角θ_ｃとする。修正角θ_ｃとは、さほど大きな角度ではないが、修正角θ_ｃとは、そのときどきのθ_２の大きさに依存して異なる。即ち、図１２にから容易に理解されるように、θ_２が大きくなるにつれ、θ_ｃも大きくなる。このように一定ではないθ_Ｃをプーリ比の選定によって完全に満足することは現実には難しい。好ましい実施形態としては、基板保持体１の移動範囲内において取りうるθ_ｃの値について平均的な値を求め、それに応じてプーリ比を修正する形態である。
具体的には、実施形態では、ｒ_Ｓ：ｒ_Ｌ＝１：１ではなく、ｒ_Ｓ：ｒ_Ｌ＝１：１＋ａとし、ａの値をθ_ｃの平均的な値に応じて定める。例えば、ａは０．２３とされる。

次に、さらに参考例の構成を変更した変形例にについて図１３を使用して説明する。図１３は、参考例の構成を変更した変形例の概略構成を示す平面図である。前述した参考例では、左用駆動軸体５Ｌ、右用駆動軸体５Ｒ及び固定軸体６が同軸上であったが、同軸上でない場合もあり得る。この一つの例は、図１３（１）や（２）に示すものである。図１３（１）の変形例は、左用駆動軸体５Ｌと右用駆動軸体５Ｒとが同軸でなく並んでおり、それらを取り囲むように兼用の固定軸体６が設けられる。固定軸体６の中心は、左右の駆動軸体５Ｌ，５Ｒの中心から等距離の位置とされる。

また、図１３（２）の変形例でも、左用駆動軸体５Ｌと右用駆動軸体５Ｒとが同軸でなく並んで設けられている。そして、左用駆動軸体５Ｌと同軸に左用静止プーリ６２が設けられ、右用駆動軸体５Ｒと同軸に右用静止プーリ６３が設けられている。これらの変形例についても、固定軸体６又は左用静止プーリ６２の径を左側プーリ４Ｌの２倍にし、固定軸体６又は右用静止プーリ６３の径を右側プーリ４Ｒの二倍にすることで、同様の効果を得ることができる。尚、さらに別の変形例として、左用駆動軸体５Ｌと右用駆動軸体５Ｒが同軸である場合、左用静止プーリ６２と右用静止プーリ６３とを同軸に上下重ねて配置するものも考えられる。

上述した角度制御手段の構成において、弾性体７１，７２を使用する点は、以下のような技術的意義を有する。上述したように、角度制御手段は、第二アーム３Ｌ，３Ｒの回転に伴って生ずる第一アーム２Ｒ，２Ｌの二次回転角を制御するものであり、プーリ比の選定によってそれを実現している。ここで、二次回転角の制御は、上述したような弾性体７１，７２を使用しなくても可能である。この点について、参考例との対比において説明する。図１４及び図１５は、図９乃至図１１に示す参考例の構成において弾性体７１，７２を使用しない角度制御手段の一例について示した図であり、図１４は斜視概略図、図１５は平面概略図である。

例えば、図１４及び図１５に示すように、弾性体７１，７２に替えてクランク７３のような連結部材を用いても角度制御手段を構成することが可能である。クランク７３の一端は左側プーリ４Ｌの軸につながるクランク軸７４に連結され、他端は固定軸体６等の固定された部材７５に連結されている。
図１４に示すようにクランク軸７４は、下側が折れ曲がり、左側プーリ４Ｌの軸よりも外側に位置する部分でクランク７３が連結されている（以下、この部分を連結箇所と呼ぶ）。図１５に示すように、左第二アーム３Ｌが初期状態にあるとき、連結箇所は、中心軸Ａに対して最も外側に位置するようクランク７３の長さが設定される。

左第二アーム３Ｌが基板保持体１の直線移動のためθ_１だけ回転すると、左側プーリ４Ｌも回転する。この際、クランク軸７４の連結箇所も左側プーリ３Ｌと一緒に回転するが、左側プーリ３Ｌの自転を考えない場合、θ_１の回転後の連結箇所の位置からクランク７３の中心軸Ａ側の固定箇所（以下、単に固定箇所）の位置までの距離は、クランク７３の長さＬに比べて長くなる（Ｌ＜Ｌ’）。このため、θ_１の回転後の連結箇所と固定箇所との距離がクランク７３の長さＬに等しくなるよう、クランク軸７４が左側プーリ３Ｌの軸の周りに回転して左側プーリ３Ｌが自転する。この場合、クランク７３の長さＬや、連結箇所の左側プーリ３Ｌの軸からの変位量を適宜選定することで、左側プーリ３Ｌの自転即ち二次回転の角度を所定のものにすることができる。

しかし、この際問題なのは、連結箇所と固定箇所との距離がクランク７３の長さＬに等しくなる位置関係は二つあり、そのどちらになるか制御できないことである。つまり、初期状態から左側プーリ３Ｌが時計回りに回転して連結箇所が図１５に示すＱ_１の位置に移動するかもしれないし、左側プーリ３Ｌが反時計回りに回転して連結箇所が図１５に示すＱ_２の位置に移動するかもしれない。

上記の問題は、左第二アーム３Ｌの回転に伴って左側プーリ４Ｌがどちらの向きにも回転し得るような状態（即ち力学的ゼロ点の状態）があるために生ずる。機構的には、力学的ゼロ点があるのは避けられない面もある。しかし、力学的ゼロ点で静止してしまった場合、左第一アーム２Ｌがどちらの向きに回転するか制御できないことになってしまう。現実には、左第一アーム２Ｌと右第一アーム２Ｒとが基板保持体１により連結されているため、前述したように左第二アーム３Ｌとは逆向きに回転するよう動作する場合が多い。しかし、その動きは、基板保持体１による連結に起因した無理矢理のものであるため、動きがぎこちなくなり、位置精度が悪くなり易い。

もし、力学的ゼロ点の状態からある向きに左第二アーム３Ｌが回転した場合、特定の向きに左側プーリ４Ｌが回転するよう作用する力が与えられれば、上記のようなことは起こらない。前述した第一弾性体７１は、このような力を与える意義を有するものであって左側プーリ４Ｌの回転の向きを規定する技術的意義を有するものである。第二弾性体７２についても、同様に右側プーリ４Ｒの回転の向きを規定する技術的意義を有する。このような技術的意義のため、基板保持体１の動きがぎこちなくなったり、位置精度が悪くなったりすることがない。

このような技術的意義は、上述した参考例に限らず、図１乃至図８に示す実施形態についても同様に該当する。このような作用を有する弾性体７１，７２としては、前述したゴムベルトの他、各種のものを採用しうる。ベルトでなく紐状のもの、スプリングのようなバネ部を有するもの等である。

尚、前述した説明から解るように、請求項１における「１：１」とは、左右の第一アーム２Ｌ，２Ｒの先端が基板保持体１の直線移動の方向に沿って直線的に移動するようにするための構成要件である。従って、実用上差し障りが無く直線的に移動するとみなせる範囲が該当する。例えば、１．５倍から２．５倍の範囲である。より好ましくは、１．９倍から２．１倍、１．８倍から２．２倍とか、又は、１．７倍から２．３倍の範囲が考えられる。

上述した実施形態及び各参考例において、基板保持体１はＵ字状の切り欠きを有する板状の部材であったが、この形状に限られる訳ではない。Ｕ字状に延びる棒状の部材であったり、基板の形状に沿った凹部を有する板状の部材であったりする場合もある。また、基板を左右の縁で挟んで保持するような構成でもよい。また、情報記録ディスク用の基板では中央に円形の開口が設けられた形状である場合があり、このような場合には、基板を垂直な姿勢にして開口の縁で保持する構成もあり得る。

また、基板保持体の数は、二以上であっても良い。例えば、特開２００１−１５６１４９号公報や特開２００１−１５６１５０号公報に開示されているように、上下に二つの基板保持体を備えた構成とすることができる。

本願発明の実施形態であるマルチアーム型基板搬送ロボットの平面概略図である。図１に示す基板搬送ロボットの主要部の正面断面概略図である。図１に示す基板搬送ロボットの主要部の斜視概略図である。実施形態における直線移動機構及び回転移動機構を含む駆動系全体の構成を示す正面断面概略図である。左用回転モニタ８５の構成について説明する平面概略図である。本願発明の参考例であるマルチアーム型基板搬送ロボットの平面概略図である。図６に示す基板搬送ロボットの主要部の正面断面概略図である。図６に示す基板搬送ロボットの主要部の斜視概略図である。参考例における直線移動機構及び回転移動機構を含む駆動系全体の構成を示す正面断面概略図である。実施形態における角度制御手段の構成及び動作について示した平面概略図である。参考例における角度制御手段の構成及び動作について示した平面概略図である。実施形態において左第一アーム２Ｌが左第二アーム３Ｌより短い場合、左第一アーム２Ｌの先端がどのように移動するかを示した図である。参考例の構成を変更した変形例の概略構成を示す平面図である。図９乃至図１１に示す参考例の構成において弾性体７１，７２を使用しない角度制御手段の一例について示した斜視概略図である。図９乃至図１１に示す参考例の構成において弾性体７１，７２を使用しない角度制御手段の一例について示した平面概略図である。

符号の説明

１基板保持体
２Ｌ左第一アーム
２Ｒ右第一アーム
３Ｌ左第二アーム
３Ｒ右第二アーム
４Ｌ左側プーリ
４Ｒ右側プーリ
５Ｌ左用駆動軸体
５Ｒ右用駆動軸体
７１第一弾性体
７２第二弾性体
９基板

Claims

基板を保持する基板保持体と、
基板保持体に先端が連結された左右一対の第一アームと、
先端が各第一アームに連結された左右一対の第二アームと、
水平な直線方向に各アームを介して基板保持体を移動させる直線移動機構と、
垂直な回転軸の周りに各アームを介して基板保持体を回転移動させる回転移動機構と
を備えたマルチアーム型基板搬送ロボットであって、
前記直線移動機構は、前記各第二アームをその後端に設定された回転中心の周りに互いに異なる向きに回転させる力を同時に与えることにより基板保持体を前記方向に直線移動させるものであり、
前記直線移動機構が前記直線移動のため前記左第二アームを前記回転中心の周りにある向きに回転させた際、前記左第一アームをその後端に設定された回転中心の周りに前記左第二アームの回転とは逆向きであって実質的に二倍の大きさの角度で回転させる左側角度制御手段と、
同様に前記直線移動機構が前記直線移動のため前記右第二アームを前記回転中心の周りにある向きに回転させた際、前記右第一アームをその後端に設定された回転中心の周りに前記右第二アームの回転とは逆向きであって実質的に二倍の大きさの角度で回転させる右側角度制御手段とが設けられており、
前記左側角度制御手段は、前記左第一アームの後端に固定されているとともにベアリングを介して前記左第二アームの先端に連結されている左側プーリと、前記直線移動機構が前記右第二アームを回転させる際の回転中心と同軸であって前記右第二アームの後端に固定された右後端プーリと、左側プーリと右後端プーリとをつなぐようにして張った状態で設けられた長尺な第一弾性体とから成り、
前記右側角度制御手段は、前記右第一アームの後端に固定されているとともにベアリングを介して前記右第二アームの先端に連結されている右側プーリと、前記直線移動機構が前記右第二アームを回転させる際の回転中心と同軸であって前記左第二アームの後端に固定された左後端プーリと、右側プーリと左後端プーリとをつなぐようにして張った状態で設けられた長尺な第二弾性体とから成り、
前記第一弾性体は、前記左第一アームが前記左第二アームと一直線上に並んだ際、前記直線移動機構による回転に従って左第一アームが意図された向きに回転するよう弾性力を作用させるものであり、
前記第二弾性体は、前記右第一アームが前記右第二アームと一直線上に並んだ際、前記直線移動機構による回転に従って右第一アームが意図された向きに回転するよう弾性力を作用させるものであり、
前記左側プーリと前記右後端プーリとのプーリ比は１：１であって、前記右側プーリと前記左後端プーリとのプーリ比も１：１であることを特徴とするマルチアーム型基板搬送ロボット。
基板を保持する基板保持体と、
基板保持体に先端が連結された左右一対の第一アームと、
先端が各第一アームに連結された左右一対の第二アームと、
水平な直線方向に各アームを介して基板保持体を移動させる直線移動機構と、
垂直な回転軸の周りに各アームを介して基板保持体を回転移動させる回転移動機構と
を備えたマルチアーム型基板搬送ロボットであって、
前記直線移動機構は、前記各第二アームをその後端に設定された回転中心の周りに互いに異なる向きに回転させる力を同時に与えることにより基板保持体を前記方向に直線移動させるものであり、
前記直線移動機構が前記直線移動のため前記左第二アームを前記回転中心の周りにある向きに回転させた際、前記左第一アームをその後端に設定された回転中心の周りに前記左第二アームの回転とは逆向きであって実質的に二倍の大きさの角度で回転させる左側角度制御手段と、
同様に前記直線移動機構が前記直線移動のため前記右第二アームを前記回転中心の周りにある向きに回転させた際、前記右第一アームをその後端に設定された回転中心の周りに前記右第二アームの回転とは逆向きであって実質的に二倍の大きさの角度で回転させる右側角度制御手段とが設けられており、
前記左側角度制御手段は、前記左第一アームの後端に固定されているとともにベアリングを介して前記左第二アームの先端に連結されている左側プーリと、前記直線移動機構が前記右第二アームを回転させる際の回転中心と同軸であって前記右第二アームの後端に固定された右後端プーリと、左側プーリと右後端プーリとをつなぐようにして張った状態で設けられた長尺な第一弾性体とから成り、
前記右側角度制御手段は、前記右第一アームの後端に固定されているとともにベアリングを介して前記右第二アームの先端に連結されている右側プーリと、前記直線移動機構が前記右第二アームを回転させる際の回転中心と同軸であって前記左第二アームの後端に固定された左後端プーリと、右側プーリと左後端プーリとをつなぐようにして張った状態で設けられた長尺な第二弾性体とから成り、
前記第一弾性体は、前記左第一アームが前記左第二アームと一直線上に並んだ際、前記直線移動機構による回転に従って左第一アームが意図された向きに回転するよう弾性力を作用させるものであり、
前記第二弾性体は、前記右第一アームが前記右第二アームと一直線上に並んだ際、前記直線移動機構による回転に従って右第一アームが意図された向きに回転するよう弾性力を作用させるものであり、
前記左側プーリと前記右後端プーリとのプーリ比は、前記左第一アームと前記左第二アームの長さの差異に応じて修正した１：１＋ａであり、前記右側プーリと前記左後端プーリとのプーリ比は、１：１を前記右第一アームと前記右第二アームの長さの差異に応じて修正した１：１＋ａであることを特徴とするマルチアーム型基板搬送ロボット。
前記各弾性体は、ひも状又はベルト状のゴムであることを特徴とする請求項１又は２に記載のマルチアーム型基板搬送ロボット。
前記請求項１乃至３のマルチアーム型基板搬送ロボットを使用した基板搬送方法であって、前記直線移動機構は、前記回転移動機構における前記回転軸上まで前記基板保持体を移動させる動作を含むことを特徴とする基板搬送方法。