JP2006128549A - 基板搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板搬送時のアーム動作において、簡単な把持構造により、旋回時及び伸縮時における基板の把持を確実に行うとともに、処理時における基板の解除を容易に行えるようにする。
【解決手段】先端に基板Ｗを把持する把持爪２７が形成され、把持爪２７の押圧動作により、基板Ｗを把持する基板把持部が設けられた先端アーム２０と、先端アーム２０を移動可能な旋回アーム１０とからなる。基板把持部は、先端アーム２０の後端２３ａに永久磁石２９が固着され、スライドガイド２５を介して直動動作が案内されるスライダ２３を有する。旋回アーム１０は、その一部に強磁性体３２が設けられ、旋回アーム１０の旋回位置に応じて強磁性体３２が、永久磁石２９，３１の磁場内の対向位置に移動し、スライダ２を、基板Ｗに向けて前進、あるいは後退させて、先端アーム２０先端の把持爪２７で基板Ｗを把持し、あるいはその把持を解除することができるようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は基板搬送装置に係り、簡単な把持機構により旋回時に確実に基板を保持するとともに、所定位置で容易に基板保持を解除可能な基板把持部を有する基板搬送装置に関する。

現在、半導体、液晶基板製品の製造工程において、真空雰囲気、高温下でのプロセスが重要な位置を占めており、そのなかでも真空雰囲気での基板等のワーク高速搬送が装置構成においてきわめて重要となっている。そのため、搬送アーム先端のエンドエフェクタ位置には、旋回時及び伸縮時に基板を確実に把持し、処理位置等において迅速に、基板の把持を解放する種々の把持機構が開発されている。この種の把持機構は、部材接触個所が多い構造となっているため、ダストの発生、部材の摩耗の問題が発生する。このため、これらの問題を解消する一手段として、電磁石、永久磁石の磁力等の非接触による部材動作を利用した把持機構を備えた基板搬送装置が提案されている（特許文献１，特許文献２参照）。

特許文献１の基板搬送装置は、基板を搬送アーム上で保持するために、先端側の固定ガイドと、基端側の移動ガイドとが設けられている。移動ガイド内の基端側端面には永久磁石が埋設され、この永久磁石の基端側に対向する位置の搬送アーム上に電磁石がわずかな離れをとって固定されている。このような構成からなるため、基板をアーム上に受け取る場合は、対向位置にある永久磁石の極性と電磁石の極性が異極（逆極性）となるように、電磁石に通電し、移動ガイドを後退させて基板をアーム上に搭載し、その後、基板を把持するためには、電磁石の極性を対向する永久磁石の極性と同極（同極性）となるように、電磁石に通電し、電磁石の可動部を基板側に移動させ、移動ガイドと固定ガイドの把持部で基板を確実に保持するようになっている。

特許文献２の基板保持装置では、基板把持機構に取り付けられた永久磁石に対して、アクチュエータにより位置、向きを変更可能な他の磁石を接近、離隔させることで、磁性の切り替えを行って基板保持機構による基板の保持、解除を実現している。

特開平１０−２７９０６８号公報 特開２００３−１４２５５４公報

ところで、特許文献１に開示された基板保持装置では、可動部である搬送アーム上に電磁石を備えるために、旋回、伸長動作を連続的に繰り返すアームに沿って通電コードを配線しなければならず、また基板の載置時、保持時に応じた通電切り替えタイミングの正確な制御を必要とする。このため、装置の複雑化に伴うコストアップが生じるとともに、電磁石の可動磁心、制御部、アーム内の配線等の定期的なメインテナンスも欠かせない。

また、特許文献２に記載された基板保持装置では、把持部に永久磁石を設ける他に、永久磁石の磁性を変更するためのアクチュエータ等の動力装置を備え、このアクチュエータによって永久磁石の向きを変更して、対向する把持部の永久磁石の極性を変更することで、把持部の把持動作とその解放動作を実現している。したがって、特許文献２では、真空内に接触個所を多く備えた複雑な可動機構を備える必要があるため、接触個所でのダスト発生、製品のコストアップ等の問題がある。そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、簡単な構造により、旋回時及び伸縮時における基板の把持を確実に行うとともに、処理時における基板の解放を容易に行えるようにした基板搬送装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は先端に基板を把持する把持部材が形成され、前記基板に接近した際に前記把持部材の動作により、前記基板を把持し、あるいは基板把持を解除可能な基板把持部が設けられた先端アームと、該先端アームと関節軸を介して連結され、他端に連結された駆動軸から付与される旋回により、前記先端アームの前記先端基板把持部を把持対象の基板位置及び後退位置との間を移動可能な旋回アームとを備えた基板搬送装置において、前記基板把持部は、第１の永久磁石が固着され、前記先端アームに設けられた案内部を介して直動動作が案内されるスライド部を有し、前記旋回アームは、その一部に強磁性体あるいは第２の永久磁石を有し、該旋回アームの旋回位置に応じて前記強磁性体あるいは第２の永久磁石を、前記第１の永久磁石の磁場内の対向位置に移動させて前記スライド部を、前記基板に向けて前進、あるいは後退させて、前記先端アーム先端の前記把持爪で前記基板を把持し、あるいは前記基板の把持を解除することを特徴とする。

また、同様の前提技術からなる基板搬送装置において、前記基板把持部は、第１の永久磁石が固着されるとともに、付勢部材の一端が取り付けられ、前記先端アームに設けられた案内部を介して直動動作が案内されるスライド部を有し、前記旋回アームの後退時に、前記付勢部材により、前記スライド部を前記基板に向けて前進させて前記把持爪で前記基板を把持する一方、前記旋回アームの伸長時に、該旋回アームに取着された強磁性体あるいは第２の永久磁石を、前記基板把持部の第１の永久磁石の磁場内の対向位置に移動させて前記スライド部を、後退させて前記基板の把持を解除することを特徴とする。

このとき、前記基板把持部の第１の永久磁石は、前記基板把持部の後端に固着され、前記旋回アーム伸長時に、前記該旋回アームの強磁性体あるいは第２の永久磁石に吸引されることで前記スライド部が前進あるいは後退して、前記基板把持を解除する動作、または前記基板把持部の第１の永久磁石は、前記基板把持部の後端に固着され、前記旋回アーム伸長時に、前記該旋回アームの第２の永久磁石と反発することで前記スライド部が前進あるいは後退して、前記基板把持を解除する動作をとるようにすることが好ましい。

さらに、上記同様の前提技術からなる基板搬送装置において、前記基板把持部は、前記先端アーム上に支点を有する鋏状体をなし、該鋏状体の各先端側に前記基板を挟み込む把持爪が形成され、各後端側が互いの磁場内で対向するように永久磁石が固着され、前記旋回アームの後退時に、前記対向した永久磁石の磁力により、前記鋏状体の先端を閉じて、前記把持爪で前記基板を把持する一方、前記旋回アームの伸長時に、前記対向した永久磁石間に強磁性体を移動させて、前記鋏状体の先端を開いて前記基板の把持を解除することを特徴とする。

このとき、前記強磁性体を前記旋回アームに固着することが好ましい。

加えて上記同様の前提技術からなる基板搬送装置において、前記基板把持部は、第１の永久磁石が固着された、前記先端アームに設けられた案内部を介して直動動作が案内されるスライド部を有し、前記旋回アームは、前記第１の永久磁石と平面的に重なりを有して、所定の磁場内に位置するように所定の離隔を保持して第２の永久磁石を有し、前記旋回アームの旋回時に前記第２の永久磁石を前記スライダの第１の永久磁石の磁場内を通過させ、前記第１の永久磁石を有する前記スライド部を、前記旋回アームの旋回動作に追従させて、前記基板に向けて前進、後退方向に直動動作させることを特徴とする。

以上に述べたように、本発明によれば、搬送アームの先端位置にある基板保持部分での把持、解除機構を簡易な構造によって実現でき、また基板の把持、解除のタイミングも、たとえばアームの旋回、伸長動作等に伴って移動する別異の単一部材の作用によって適宜設定できるため、コンパクトでコストを抑えた基板把持部を備えた基板搬送装置とすることができるという効果を奏する。

以下、主要構成が共通である発明の基板搬送装置を実施するための最良の形態として、以下の複数の実施例について添付図面を参照して説明する。

以下、本発明の基板搬送装置１の一実施例について、添付図面を参照して説明する。 図１には、先端部分が示された旋回アーム１０に関節１１を介して回動可能に連結され先端に基板を保持可能なフォーク状のチャック２１を有する先端アーム２０とが示されている。先端アーム２０の中空の基部２２内には、永久磁石を用いた動作機構によりスライド（直動）する平板状のスライダ２３と、スライダ２３と一体的に形成され、先端アーム基部２２の先端から露出し、チャック２１に載置された基板Ｗの手前側を把持するクランプフィンガ２４と、基部２２に固着されスライダ２３の直動動作を案内するスライドガイド２５とが収容されている。図１では、スライダ２３の後端に固着された永久磁石２９の基部２２内に収容された永久磁石３１との磁力作用により直動する動作がわかるように、基部２２の一部が切欠かれ示されている。

先端アーム２０のチャック２１は、本実施例では、載置される基板Ｗの大きさに適合した長さの２本の平面視して平行なフォーク状をなし、そのチャック２１の先端には基板Ｗを保持する保持爪２１ａが形成されている。なお、本明細書で述べた保持爪２１ａおよび後述する把持爪２７等は、薄板状の基板Ｗの縁端に接する部位に、当接した基板の縁部分をわずかに係止して基板を保持可能な溝状部が形成され、あるいは基板に当接したときに表面が凹んで基板を保持可能な弾性変形可能な樹脂成形品等からなる爪状の小部材であり、それ自体の動作として、たとえば基板端部を上下から挟み込んで保持できるような機能を有するような部材ではない。

一方、この先端アーム２０の基部２２からは、平面視して扁平なＹ字形をなしたクランプフィンガ２４が露出している。クランプフィンガ２４は、二股になったそれぞれの側の先端には把持爪２７が形成されている。この把持爪２７で基板Ｗの一端を保持爪２１ａ側に押さえるようにして、基板Ｗがチャック２１上に保持される。直線板状をなすスライダ２３は、基部２２内でスライドガイド２５に保持され、先端アーム２０の基部２２に中心軸Ｃに沿って設置されているスライドガイド２５に案内されてスライドできる。さらにスライダ２３の後端２３ａには永久磁石２９が固着されている。以下の説明では、使用されている永久磁石の磁場内に位置する他の永久磁石や強磁性体との反発あるいは吸引の関係を説明するために、一例として対向面での極性（Ｎ極，Ｓ極）を磁石の符号と極（Ｎ，Ｓ）とを組み合わせて表示するが、対向する永久磁石の対向面の極性を逆向きとすることでも同様の動作を示すことは明らかである。

また、先端アーム２０の基部２２内の後端側の関節１１の近傍には、スライダ後端２３ａの永久磁石２９に対向し、互いの磁場内に位置するように同形の永久磁石３１が基部２２の一部に固着された状態で収容されている。

ここで、２つの永久磁石２９，３１の作用について簡単に説明する。スライダ後端２３ａに固着された永久磁石２９と、基部２２の後端に近い所定位置に固定された永久磁石３１とは、互いの磁場内で対向する磁極が同極の場合、互いに反発して退け合う関係を有する。このとき、基部２２側の永久磁石３１は固定されているため、スライドガイド２５に直動可能に支持されたスライダ２３が矢印Ｂ（図１）方向に前進し、スライダ２３と一体をなすクランプフィンガ２４の把持爪２７が基板Ｗをクランプする方向にスライドする。

一方、旋回アーム１０側には、図１に示したように、アームの外周縁に沿った所定範囲に円弧板状のドグ３２が取り付けられている。本実施例では、ドグ３２は、鋼板等の磁石に吸引される強磁性体金属板からなり、図１，図２に示したように、アーム後退時（基板把持時：縮退時）は永久磁石２９，３１の磁場からはずれた位置（図１）にあり、旋回アーム１０の旋回に伴い、対向した永久磁石２９，３１の間の磁場内に位置（図２）するように取り付けられている。

旋回アーム１０の旋回による先端アーム２０の伸長動作について簡単に説明する。まず、初期状態として旋回アーム１０、先端アーム２０とが、図１程度に重なるようにアームが屈曲した状態（アーム後退時）から、アーム先端が基板Ｗの受け渡し場所等の装置の所定位置まで、旋回アーム１０の旋回に伴って先端アーム２０が伸長し、アーム先端の基板が載置されたチャックは載置した基板Ｗ等を解放する位置まで達することができる。このとき、先端アーム２０には、図示しない平行リンク機構等が組み込まれており、たとえば図１、図２に示したように、旋回アーム１０に所定の旋回動作が付与されると、先端アーム２０は直線状等の最短の軌跡上を移動することができる。

次に、永久磁石の作用による基板Ｗの把持、解除の動作について説明する。図１に示したように、アーム後退時には、スライダ後端２３ａの永久磁石２９と基部２２側の永久磁石３１とは互いに同極（図中、たとえば２９（Ｎ）−（Ｎ）３１）となるように配置されているため反発しあうが、永久磁石３１は基部２２に固定されているため、スライダ２３およびクランプフィンガ２４がＢ方向にスライドする。チャック２１上に載置された基板Ｗの端部は、クランプフィンガ２４の把持爪２７により一定の押圧力で当接され、把持爪２７に形成された溝状の凹所（図示せず）により基板Ｗは確実に把持された状態で保持爪２１ａで受け止められるように保持される。このときの把持爪２７に加わる押圧力は２個の永久磁石２９，３１の磁力に応じた反発力によって生じるので、この反発力は、永久磁石の保有磁力、永久磁石間の離隔を調整することにより適宜設定することができる。

一方、図２に示したように、旋回アーム１０が旋回して先端アーム２０が所定伸長位置に達した時、旋回アーム２０に固着されたドグ３２が永久磁石２９，３１間に進入する。本実施例では、ドグ３２は強磁性体で構成されている。このため、可動状態にあるスライダ２３の後端２３ａの永久磁石２９はこのドグ３２を吸引し、相対的にスライダ２３、クランプフィンガ２４とがドグ３２に引きつけられるように、すなわち基板Ｗから遠ざかる方向（Ａ方向）にスライドする。これにより、クランプフィンガ２４の把持爪２７が基板Ｗから離れ、基板把持が解除される。この基板把持のタイミングはドグ３２と永久磁石２９，３１間の距離、磁石の強さを調整することで任意に設定できる。使用される永久磁石としては通常の金属磁石、所定形状に焼結可能なフェライト磁石や所定形状の金属ヨークに貼着して使用する可撓性磁石等、適宜の磁石材料を採用することができる。本発明におけるスライダ２３の移動を実現する程度の異極での吸引力、同極での反発力は、使用する磁石の保有磁力によるため、磁力が強い磁石であれば小さい磁石を使用できるが、永久磁石は、把持機構を構成する各部材の寸法、動作速度、範囲を考慮して、その寸法、形状を適宜選定することが好ましい。

実施例１で説明した永久磁石を用いたクランプフィンガ２４による基板把持動作の変形例について、図３〜図６を参照して説明する。
［変形例１］
図３（ａ）は、図１と同様に、基板Ｗを把持する状態では、永久磁石２９，３１の同極（図中、たとえば２９（Ｎ）−（Ｎ）３１）を対向させて反発力によりクランプフィンガ２４を基板Ｗ側にスライドさせて基板Ｗを把持する状態を示している。本変形例では、図１で使用した強磁性体からなるドグ３２に代えてヨーク３３に保持された永久磁石３４を旋回アーム１０側に取り付け、旋回アーム１０の所定角度の回動によりアーム伸長時（図３（ｂ））において、この永久磁石３４と永久磁石２９の磁性とが異極（図中、たとえば３４（Ｓ）−（Ｎ）２９）となり、スライダ２３は旋回アーム２０側の永久磁石３４に吸引され、スライダ２３（クランプフィンガ２４）は基板Ｗから遠ざかるようにＡ方向にスライドし、基板把持が解除される。

［変形例２］
変形例２のスライダ２３は、スライドガイド２５で支持された部分より後端が延長された形状からなり、アーム後退時は、図４（ａ）に示したように、スライダ後端２３ａの永久磁石２９は旋回アーム１０側に支持された円弧状の強磁性体からなるドグ３２が横切った後方に位置する。このため、スライダ２３の永久磁石２９は、旋回アーム１０に固定された強磁性体からなるドグ３２を吸引するようにＢ方向にスライドし、その結果、クランプフィンガ２４の把持爪２７が基板Ｗを把持した状態となる。次いで、先端アーム２０が所定伸長位置に達した時、図４（ｂ）に示したように、円弧状をなすドグ３２の端部に固着された永久磁石３５がスライダ後端２３ａの永久磁石２９と対面する位置までに進入する位置関係となる。このとき、永久磁石３４と永久磁石２９とは互いに対向する磁極が同極（図中、たとえば３５（Ｓ）−（Ｓ）２９）となるように設定されているので、反発力が生じ、スライダ２３（クランプフィンガ２４）は基板Ｗから遠ざかるようにＡ方向にスライドし、基板把持が解除される。

［変形例３］
図４（ｃ），（ｄ）は強磁性体からなる円弧状のヨーク３３部分に、永久磁石２９と対向面が異極となる永久磁石３６を取り付け、異極同士（図中、たとえば２９（Ｓ）−（Ｎ）３６）の永久磁石２９，３６の吸引によるスライダ２３のＢ方向へのスライドにより基板把持を行う（図４（ｃ））。さらに先端アーム２０が所定伸長位置に達した時（図４（ｄ））、円弧状をなすヨーク３３端部に固着された永久磁石３５がスライダ後端２３ａの永久磁石２９と対面する位置までに進入する位置関係となる。このとき、変形例２と同様に、この位置での永久磁石３５は永久磁石２９と互いに対向する磁極が同極（図中、たとえば２９（Ｓ）−（Ｓ）３５）となるように設定されているので、反発力が生じ、スライダ２３（クランプフィンガ２４）は基板Ｗから遠ざかるようにＡ方向にスライドし、基板把持が解除される。

［変形例４］
図５各図は、旋回アーム１０側に固着された円弧状のヨーク３７の一部がクランク３７ａをなし、円弧状の永久磁石３６とクランク３７ａから先端側がドグ３２として機能する制御部材を用いた変形例を示している。アーム後退および旋回動作の過程において、永久磁石２９とアーム側に固着された円弧状の永久磁石３６とは同極（図中、たとえば３６（Ｓ）−（Ｓ）２９）となり、反発し合う関係が維持される。したがって、同極同士の永久磁石２９，３６の反発力を利用して基板Ｗが把持される（図５（ａ））。以後、図示しない旋回アームが旋回し、アームが所定伸長位置に達した時、円弧状の永久磁石３６は永久磁石２９と対向する位置関係から外れ、クランク３７ａから先端側のドグ３２と永久磁石２９とが対向する位置関係となり、ドグ３２がスライダ後端２３ａの永久磁石２９に吸引され、スライダ２３（クランプフィンガ２４）は基板Ｗから遠ざかるようにスライドし、基板把持が解除される。

図５（ｂ）は、図５（ａ）に示したクランク先端側のドグ３２に代えて円弧状の永久磁石３５をヨーク３７の永久磁石３６に並べて取り付けた変形例４の他の例を示している。旋回アーム１０の旋回角が増し、永久磁石３６に代わって、永久磁石３５が永久磁石２９と対面する位置までに進入すると、この位置での永久磁石３５は永久磁石２９と互いに対向する磁極が異極（図中、たとえば３５（Ｎ）−（Ｓ）２９）となるように設定されているので、磁場内で吸引力が生じ、スライダ２３（クランプフィンガ２４）は基板Ｗから遠ざかるようにスライドし、基板把持が解除される。

［変形例５］
図６（ａ）に示したスライダ後端２３ａに永久磁石２９を有するとともに、先端アームの基部２２（固定部）とスライダ２３との間に付勢部材としての圧縮バネ４０が連結されている。このスライダ２３は、アーム後退時（図６（ａ）の状態）は、圧縮バネ４０の反発力によりクランプフィンガ２４が基板Ｗ側に押圧され、これによりクランプフィンガ２４の把持爪２７により基板把持が可能となる。次いで、アーム先端が伸長し、旋回アーム１０側のドグ３２が永久磁石２９と対面する位置までに進入すると、この位置での永久磁石２９がドグ３２を吸引する磁力は、付勢部材としての圧縮バネ４０の引張抵抗力より強く設定されているため、スライダ２３（クランプフィンガ２４）は基板Ｗから遠ざかるようにスライドし、基板把持が解除される。
このとき、図６（ｂ）に示したように、ドグ３２に代えてヨーク３８永久磁石３４を取り付けることも好ましい。この場合、先端アーム２０が伸長し、この永久磁石３４が永久磁石２９（図６（ａ）参照）と対面する位置までに進入すると、この位置での永久磁石３４は永久磁石２９と互いに対向し、磁極が異極（図中、たとえば３４（Ｎ）−（Ｓ）２９）となるように設定されているので、磁場内で吸引力が生じる。この吸引力は、付勢部材としての圧縮バネ４０の引張抵抗力より強く設定されているため、スライダ２３（クランプフィンガ２４）は基板Ｗから遠ざかるようにスライドし、基板把持が解除される。

［変形例６］
図６（ｃ）に示したスライダ２３は、変形例２とほぼ同形で、スライドガイド２５で直動可能に案内されるスライダ２３の後端が延長された形状からなる。さらに、図６（ａ）に示したように、先端アーム２０基部２２（固定部）とスライダ２３との間に付勢部材としての圧縮バネ４０が連結されている。この結果、アーム後退時（図６（ｃ）参照）は、圧縮バネ４０の反発力によりクランプフィンガ２４を基板Ｗ側に押圧し、これによりクランプフィンガ２４の把持爪２７により基板把持が可能となる。次いで、アームが所定伸長位置に達した時、図４（ｂ）に示した場合と同様に、アーム側に固着された永久磁石３５が永久磁石２９と対面する位置までに進入する位置関係となる。このとき、永久磁石３５永久磁石２９とは互いに対向する磁極が同極（図中、たとえば３５（Ｓ）−（Ｓ）２９）となり、この反発力は付勢部材としての圧縮バネ４０の引張抵抗力より強く設定されているため、スライダ２３（クランプフィンガ２４）は基板Ｗから遠ざかるようにスライドし、基板把持が解除される。

［変形例７］
変形例７は、図６（ｄ）に示したように、アーム後退および回動の過程において、スライダ後端２３ａの永久磁石２９と旋回アーム１０側に固着された円弧状の永久磁石３６とが同極（図中、たとえば３６（Ｓ）−（Ｓ）２９）となり、反発し合う関係が維持され、このとき、基部２２（固定部）とスライダ２３との間に、スライダ２３のクランプフィンガ２４を解除方向に付勢する付勢部材としての圧縮バネ４０が連結されている。しかし、この圧縮バネ４０が縮められた反発力より、永久磁石２９，３６の磁力作用（反発力）の方が勝っているため、同極同士の永久磁石２９，３６の反発力を利用して基板把持が行われている。次いで、アーム所定伸長位置に達した時、アーム側の永久磁石３６がスライダ２３の永久磁石２９と対面する位置関係から外れ、永久磁石２９，３６による磁力による反発力が解除され、付勢部材としての圧縮バネ４０の反発力によりクランプフィンガ２４は基板Ｗから遠ざかる方向へ移動し基板把持が解除される。

［変形例８〜１４］
図７（ａ）〜図８（ｇ）に示した変形例８〜１４は、図３〜図６に示した変形例１〜７におけるクランプフィンガ２４の動作例が、アーム基部２２側から基板Ｗの先端側を図示しない先端爪に係止させた状態で基板Ｗを先端側に押圧するようにして把持するように機能していたのに対して、スライダ部分を基板Ｗの下側で延長して先端にクランプフィンガ２４部分を端側に設け、このクランプフィンガ２４部分を支持するスライダ部分（支持プレート２８）を、基部２２側に向けてスライドさせることで、基板Ｗを把持する方式を示した模式図である。各図において、クランプフィンガ２４の支持プレート２８は、仮想線で一部を示した基板Ｗの直径に応じた長さと剛性とを有するように設計されている。

図７各図、図８各図において、基板把持を行う場合には、図３〜図６に示した変形例１〜７におけるクランプフィンガ２４の動作例と同様に、支持プレート２８の後端に取り付けられた永久磁石２９の磁力作用により、先端側のクランプフィンガ２４を矢印Ａ方向（図７）にスライドさせて基板Ｗの先端側を押圧して図示しない基部２２側の保持爪との間で基板Ｗを把持する。一方、基板解除時には、やはり図３〜図６に示した変形例１〜７におけるクランプフィンガ２４の動作例と同様にして、先端側のクランプフィンガ２４（支持プレート２８）を解放方向にスライドさせ、基板把持を解除することができる。なお、図８（ｆ），（ｇ）に示した変形例では、付勢部材として引張バネ４１を利用することにより、基板を把持する初期状態が設定されている。

図９〜図１１各図は、実施例２として、スライダ２３（以下、区別のために２３Ａと記す。）端に一体的に形成された基部クランプフィンガ２４Ａと、スライダ２３（以下、区別のために２３Ｂと記す。）の一端をほぼ同じ幅で延長したような帯板状の形状からなる支持プレート２８の先端側に一体的に形成され、基板Ｗの先端側を保持する先端クランプフィンガ２４Ｂで基板Ｗを保持する例を示している。本実施例では、旋回アーム１０の伸長状態に合わせて、スライダ２３Ａとスライダ２３Ｂとを、それぞれ連係させて同時に反対方向に向けてスライドさせることで基板Ｗの把持、解除を行うことができる。

図９（ａ），図９（ｂ）に示したように、基部クランプフィンガ２４Ａを有するスライダ２３Ａと先端クランプフィンガ２４Ｂを有する支持プレート２８の基部側のスライダ２３Ｂとは、上下２段に重ねられて位置し、両者を精度良くスライドさせるためにスライドガイド２５と、スライダ２３Ａ，２３Ｂのスライド範囲を規定するストッパ２６を有するスライドユニットが基部２２内に設けられている。基部クランプフィンガ２４Ａのスライダ後端２３ａと、先端クランプフィンガ２４Ｂの支持プレート２８の後端２８ａには、それぞれ永久磁石２９Ａ，２９Ｂが取り付けられ、両方の永久磁石２９Ａ，２９Ｂは同極（図中、たとえば２９Ｂ（Ｓ）−（Ｓ）２９Ａ）をなして取り付けられ、アーム後退時は、スライダ２３Ａとスライダ２３Ｂとは反対方向にスライドする動作関係にあるため、これにより、基部クランプフィンガ２４Ａ、先端クランプフィンガ２４Ｂとが基板Ｗを把持する方向にスライドし、基板Ｗを確実に把持できる。

次いで、旋回アーム２０が所定伸長量に達すると、図１０に示したように、永久磁石２９Ａ，２９Ｂ間にドグ３２が進入し、この旋回アーム２０に固定された強磁性体からなるドグ３２に向かって永久磁石２９Ａ，２９Ｂが引きつけられ、その結果、スライダ２３Ａ，スライダ２３Ｂは、ストッパ２６（図９（ａ）参照）に当接するまでスライドし、これにより、基部クランプフィンガ２４Ａ、先端クランプフィンガ２４Ｂとが基板Ｗから離れる方向にスライドし、所定タイミングで基板把持が解除される。

［変形例２−１］
図１１（ａ）に示した変形例２−１では、基部クランプフィンガ２４Ａを有するスライダ２３側の永久磁石２９Ａと先端クランプフィンガ２４Ｂを有する支持プレート２８側の永久磁石２９Ｂとは異極（図中、たとえば２９Ｂ（Ｓ）−（Ｎ）２９Ａ）で吸引力が生じる状態にある。このとき旋回アーム１０には円弧状の永久磁石３５（磁極は図中、たとえば（Ｓ）内３５外（Ｎ））が固着されている。旋回アーム１０はこの状態では、基部クランプフィンガ２４Ａ側の永久磁石２９Ａと先端クランプフィンガ２４Ｂ側の永久磁石２９Ｂとの間に永久磁石３５が挿入されており、その両面は永久磁石２９Ａ，２９Ｂと同極（図中、たとえば２９Ｂ（Ｓ）−（Ｓ）３５（Ｎ）−（Ｎ）２９Ａ）となっている。

したがって、アーム後退時は、基部クランプフィンガ２４Ａ側の永久磁石２９Ａと先端クランプフィンガ２４Ｂ側の永久磁石２９Ｂとの間に永久磁石３５が進入した状態が維持され、永久磁石２９Ａ，２９Ｂ間に位置する永久磁石３５と永久磁石２９Ａ，２９Ｂの互いに向い合う磁極が、上述のような同極の状態となるため、互いに反発し合い、基部クランプフィンガ２４Ａ及び先端クランプブィンガ２４Ｂは互いに基板Ｗをクランプする方向にスライドし、基板把持状態が維持される。

一方、旋回アーム１０が所定伸長量に達すると、基部クランプフィンガ２４Ａ側の永久磁石２９Ａと先端クランプフィンガ２４Ｂ側の永久磁石２９Ｂとの間の永久磁石３５が外れ、基部クランプフィンガ２４Ａ側の永久磁石２９Ａと先端クランプフィンガ２４Ｂ側の永久磁石２９Ｂの対向面が異極（図中、たとえば２９Ｂ（Ｓ）−（Ｎ）２９Ａ）となり、基部クランプフィンガ２４Ａ及び先端クランプフィンガ２４Ｂは、互いに基板Ｗより遠ざかる方向にスライドし、基板把持が解除される。

［変形例２−２］
図１１（ｂ）に示した変形例２−２では、基部クランプフィンガ２４Ａ側を有するスライダ２３の永久磁石２９Ａが旋回アーム１０側に位置し、先端クランプフィンガ２４Ｂを有する支持プレート２８の永久磁石２９Ｂが基板Ｗ側に位置するように上下の重なりが設定されている。また基部クランプフィンガ２４Ａ側の永久磁石２９Ａと先端クランプフィンガ２４Ｂ側の永久磁石２９Ｂとの間は異極（図中、たとえば２９Ａ（Ｓ）−（Ｎ）２９Ｂ）で吸引力が生じる状態にある。また、旋回アーム１０には永久磁石３６が、基部クランプフィンガ２４Ａ側の永久磁石２９Ａと先端クランプフィンガ２４Ｂ側の永久磁石２９Ｂとの間に挿入された際に、それぞれの永久磁石２９Ａ，２９Ｂの対向面の磁極と同極（図中、たとえば（Ｓ）内３６外（Ｎ））となるような磁性で取り付けられている。

本変形例では、アーム後退時は、基部クランプフィンガ２４Ａ側の永久磁石２９Ａと先端クランプフィンガ２４Ｂ側の永久磁石２９Ｂとは、互いに向い合う磁極が異極（図中、たとえば２９Ａ（Ｓ）−（Ｎ）２９Ｂ）となるため、互いに吸引する状態で基部クランプフィンガ２４Ａ及び先端クランプブィンガ２４Ｂは互いに基板Ｗをクランプする方向にスライドし、基板Ｗを把持した状態を維持する。

一方、ロボットアームが所定伸長量に達すると、基部クランプフィンガ２４Ａ側の永久磁石２９Ａと先端クランプフィンガ２４Ｂ側の永久磁石２９Ｂとの間に円弧状の永久磁石３６が挿入され、この永久磁石３６と基部クランプフィンガ２４Ａ側の永久磁石２９Ａ、先端クランプフィンガ２４Ｂ側の永久磁石２９Ｂとがそれぞれ同極（図中、たとえば２９Ｂ（Ｓ）−（Ｓ）３６（Ｎ）−（Ｎ）２９Ａ）となり、反発状態が生じ、基部クランプフィンガ２４Ａ及び先端クランプフィンガ２４Ｂは、ストッパ２６に当接するまで互いに基板Ｗより遠ざかる方向にスライドし、基板把持が解除される。

［変形例２−３］
本変形例では、図１１（ｃ）に示したように、基部クランプフィンガ２４Ａを有するスライダ２３Ａ端部と先端クランプフィンガ２４Ｂを有する支持プレート２８のスライダ２３Ｂ端部との間に両端部が強磁性体からなる支端プレート４２Ａ，４２Ｂ間に定着された付勢部材としての圧縮バネ４０を装着し、この圧縮バネ４０を縮めて圧縮状態におき、アームの後退時には、その圧縮バネ４０の反発力を利用して、基部クランプフィンガ２４Ａ側と先端クランプフィンガ２４Ｂ側との間を狭める方向にスライドさせ、基部クランプフィンガ２４Ａ及び先端クランプフィンガ２４Ｂとで基板Ｗをクランプする。

一方、旋回アーム１０が所定伸長量に達すると、支端プレート４２Ａ，４２Ｂ間に円弧状の永久磁石３６が挿入され、この永久磁石３６に圧縮バネ４０側の支端プレート４２Ａ，４２Ｂとが吸引され、その吸引力が、圧縮バネ４０を縮める力としての反発力にうち勝ち、圧縮バネ４０が押し縮められ、基部クランプフィンガ２４Ａ及び先端クランプフィンガ２４Ｂは、ストッパ２６に当接するまで互いに基板Ｗより遠ざかる方向にスライドし、基板把持が解除される。

以下、図１２〜図１５を参照して実施例３の構成について説明する。実施例３は、全体が鋏状体４５をなし、２本のクランプフィンガ先端４５ａ、４５ｂが支点ピン４６回りに回動して基板Ｗを挟み込むように、基板把持を行うようにしたものである。クランプフィンガ先端部４５ａ、４５ｂは、本実施例では、図１２（ａ）に示したように、基板Ｗの直径に応じてその開角が設定され、そのクランプフィンガ先端４５ａ、４５ｂにおいて、２本が回動可能に軸支された支点ピン４６と、その支点ピン４６から基部２２に沿って延在し、嘴状に斜めに形成され、端部に磁石支持端４７ａ，４７ｂを形成する根元部４７とから構成されている。対向する磁石支持端４７ａ，４７ｂには、上述したように対向面が同極（図中、たとえば３８Ａ（Ｓ）−（Ｓ）３８Ｂ）を構成し、反発力が生じるような永久磁石３８Ａ，３８Ｂがそれぞれ対向する面に固着されている。アーム後退時には、この対向面での反発力による離れ分は支点ピン４６を介して２本のクランプフィンガ先端４５ａ，４５ｂの挟み込み把持力に変換され、このクランプフィンガ先端４５ａ、４５ｂの挟み込み力により基板Ｗがクランプされるようになっている。

一方、旋回アーム１０が所定伸長量に達すると、図１２（ｂ）に示したように、対向し、反発状態にある磁石支持端部４７ａ，４７ｂに対向して取り付けられた永久磁石３８Ａ，３８Ｂ間に円弧状の強磁性体からなるドグ３２が挿入され、それぞれの磁石支持端４７ａ，４７ｂがそれぞれドグ３２に引き寄せられるように吸引され、支点ピン４６を介してクランプフィンガ先端４５ａ、４５ｂがそれぞれ開方向に基板Ｗから離れるように広がる。これにより基板把持が解除される。

［変形例３］
図１３は、図９（ａ）の構成において、鋏状のリンク機構を用いて、先端クランプフィンガ２４Ｂと基部クランプフィンガ２４Ａとによる基板把持を実現するようにした変形例を示した説明図である。同図に示したように、この場合、使用する永久磁石の極性、ドグ３２が作用するタイミング等は、前述の例に倣って各種の場合を設定できることはいうまでもない。

基板搬送装置において、永久磁石の他の実施例によるクランプの把持解放手段を実現した内容について、図１４〜図１７を参照して説明する。

図１４（ａ）は基板Ｗの把持時を、同図（ｂ）は基板把持解放時を示した平面図である。この基板搬送装置１は、図示しない回転駆動軸Ｏに所定の旋回制御可能に連結支持された２本の旋回アーム９，１０と、この旋回アーム９，１０の伸長により、中心軸Ｃに沿って直動動作可能な先端アーム２０とが示されている。先端アーム２０は、基部２２と基部２２に連接されたフォーク状のチャック２１とからなり、基部２２上には、旋回アーム１０と連結された関節軸Ｊ近傍に、板状のスライダ５１と、スライダ５１と一体的に形成されたクランプフィンガ５２とからなる基板把持部５０が設けられている。

この基板把持部５０は、図１５（ａ），（ｂ）に拡大して示したように、旋回アーム１０の旋回角度に応じて平板状のスライダ５１が基部２２上に形成された４本のガイドピン５３に挟まれて方向規制された状態で中心軸Ｃに沿ってスライドすることができる。したがって、スライダ５１が同図（ａ）の位置に来たときに、スライダ５１と一体形成されたクランプフィンガ５２の把持爪５７が基板Ｗをチャック先端方向に押して先端の保持爪２１ａとで基板Ｗをチャック２１上に保持させることができる。このスライダ５１の移動距離はスライダ５１に位置調整可能に取り付けられたストッパ５４と後述する永久磁石５５，５６の磁力、取付位置、相互の位置関係等により微調整することができる。

このスライダ５１の直動動作を生じさせる永久磁石５５，５６の構成およびその作用について、図１５〜図１７を参照して説明する。この基板把持部５０では、図１５各図、図１６に示したように、旋回アーム１０の先端の関節軸Ｊの近傍に、関節軸Ｊを回転中心として所定回転半径で円弧状の軌道上を移動する永久磁石５５が旋回アーム１０の下面側に、スライダ５１上面と対向するように固着されている。一方、図１６に示したように、旋回アーム１０下面の永久磁石５５とほぼ対向する位置のスライダ５１上面には永久磁石５６が埋設されている。なお、図１６では、永久磁石５５，５６は旋回アーム１０下面とスライダ５１上面とに固着されているが、この位置関係に限定されることなく、旋回アーム１０とスライダ５１との上下配置関係に応じた両者の対向する面に配置すればよいことはいうまでもない。

永久磁石５５，５６は、本実施例では対向面が異極（図中、たとえば５５（Ｓ）−（Ｎ）５６）となるように取り付けられている。両方の永久磁石５５，５６の平面的な位置関係を理解するために、図１７は旋回アーム１０が反時計回りに旋回するのに応じて移動する永久磁石５５の磁場内の吸引力によって移動するスライダ５１側の永久磁石５６との位置関係の変化を模式的に示したモデル図である。同図に示したように、旋回アーム１０下面の永久磁石５５とスライダ５１上の永久磁石５６とは、図１７に示した平面位置関係から明らかなように、旋回アーム１０の旋回範囲におけるいかなる永久磁石５５の位置においても、所定の重なりをもって互いの磁場内で吸引力を及ぼし合う状態にある。

ここで、上述した構成からなる基板把持部５０による基板Ｗの把持、把持解放動作について簡単に説明する。
まず、図１４（ａ）に示したように、基板旋回時には旋回アーム１０は屈曲状態にあるため、クランプフィンガ５２の先端の把持爪５７により基板Ｗは確実にチャック２１先端の保持爪２１ａ側に押し付けられた状態で、把持状態が保持されている。そして、基板Ｗの受け渡し時には、旋回アーム９，１０はステージ等の所定の受け渡し場所まで伸長する。たとえば、図１４（ｂ）は受け渡し場所まで旋回アーム９，１０が伸長した状態を示しており、基板把持が解放された状態を示している。このとき、旋回アーム１０の永久磁石５５とスライダ５１側の永久磁石５６との位置関係は、図１７に示したように、刻々と変化するが、基本的には対向した異極の永久磁石５５，５６の磁場内において、その吸引力が最大になるように両者が最短距離に移動しようとする磁力作用によってガイドピン５３に方向規制されながら、スライダ５１は滑らかに移動する。

本実施例では、一対の永久磁石５５，５６を異極面が対向するように配置して旋回アーム１０の旋回をスライダ５１の直動動作に変換したが、永久磁石の同極面が対向するように配置して、そのときに生じる反発力を利用してスライダ５１の直動動作に変換することもできる。また、複数個の永久磁石を配設して異極、同極の対向状態によって生じる吸引力、反発力を連続的に作用させてスライダ５１の移動を実現することもできる。

図１８は、実施例３で説明した鋏状体（図１２各図参照）と同様の構成からなる鋏状体６０の構成を組み込んだ変形例を示した基板把持部の平面図である。同図に示したように、スライダ６１の移動には上述の旋回アーム（図示せず）とスライダ６１上の対向する永久磁石（図示せず）との吸引力の変化を利用する構成からなるが、鋏状体６０を構成する２本のクランプフィンガ６５、６５は基部２２上に設けられた要となる支点６２に保持されるとともに、その中間位置に長孔６３が形成され、この長孔６３内に支点ピン６４を設けることで、スライダ６１の直動動作が支点ピン６４、長孔６３を介してクランプフィンガ６２の角度変化に変換される。これにより、鋏状体６０はクランプフィンガ６５の先端に板バネ６７を介して取り付けられた把持パッド６６によって基板Ｗを直接把持することができる。この変形例によれば、実施例３と同様に、クランプフィンガ６２の先端の把持パッド６６で直接、基板Ｗの縁端を把持することができるため、チャック２１先端側の基板Ｗの保持構造６８を簡単なピン等にすることができる。

本発明の基板搬送装置のアーム後退時（基板把持状態）を示した平面図。 図１に示した基板搬送装置のアーム伸長時（基板把持解除状態）を示した平面図。 基板搬送装置の基板把持部の実施例１（変形例１）を示した部分平面図。 基板把持部の実施例１（変形例２，３）を示した部分平面図。 基板把持部の実施例１（変形例４）を示した部分平面図。 基板把持部の実施例１（変形例５〜７）を示した部分平面図。 基板把持部の実施例１（変形例８〜１１）を示した部分平面図。 基板把持部の実施例１（変形例１２〜１４）を示した部分平面図。 基板把持部の実施例２を示した平面図、側面図。 図９に示した基板把持部の実施例２の動作を模式的に示した部分平面図。 基板把持部の実施例２（変形例２−１〜２−３）を示した部分平面図。 基板把持部の実施例３の構成及び動作例を示した部分平面図。 基板把持部の実施例３（変形例３）を示した部分平面図。 基板把持部の実施例４の構成及び動作例を示した部分平面図。 図１４に示した基板把持部を拡大して示した部分拡大平面図。 基板把持部の永久磁石の位置関係（側面）を模式的に示した一部断面図。 基板把持部の永久磁石の位置関係（平面）を模式的に示したモデル図。 基板把持部の実施例４の変形例を示した模式平面図。

符号の説明

１ 基板搬送装置
９，１０ 旋回アーム
２０ 先端アーム
２２ 基部
２３，５１，６１ スライダ
２４，２４Ａ，２４Ｂ，４５ａ，４５ｂ，５２ クランプフィンガ
２５ スライドガイド
２６ ストッパ
２７ 把持爪
２８ 支持プレート
２９，２９Ａ，２９Ｂ，３１，３４，３５，３６ 永久磁石
３８Ａ，３８Ｂ，５５，５６ 永久磁石
３２ ドグ
３３ ヨーク
４０ 圧縮バネ
４１ 引張バネ
４２Ａ，４２Ｂ 支端プレート
４５，６０ 鋏状体

Claims (7)

1. 先端に基板を把持する把持部材が形成され、前記基板に接近した際に前記把持部材の動作により、前記基板を把持し、あるいは基板把持を解除可能な基板把持部が設けられた先端アームと、該先端アームと関節軸を介して連結され、他端に連結された駆動軸から付与される旋回により、前記先端アームの前記先端基板把持部を把持対象の基板位置及び後退位置との間を移動可能な旋回アームとを備えた基板搬送装置において、
   前記基板把持部は、第１の永久磁石が固着され、前記先端アームに設けられた案内部を介して直動動作が案内されるスライド部を有し、前記旋回アームは、その一部に強磁性体あるいは第２の永久磁石を有し、該旋回アームの旋回位置に応じて前記強磁性体あるいは第２の永久磁石を、前記第１の永久磁石の磁場内の対向位置に移動させて前記スライド部を、前記基板に向けて前進、あるいは後退させて、前記先端アーム先端の前記把持爪で前記基板を把持し、あるいは前記基板の把持を解除することを特徴とする基板搬送装置。
2. 先端に基板を把持する把持部材が形成され、前記基板に接近した際に前記把持部材の動作により、前記基板を把持し、あるいは基板把持を解除可能な基板把持部が設けられた先端アームと、該先端アームと関節軸を介して連結され、他端に連結された駆動軸から付与される旋回により、前記先端アームの前記先端基板把持部を把持対象の基板位置及び後退位置との間を移動可能な旋回アームとを備えた基板搬送装置において、
   前記基板把持部は、第１の永久磁石が固着されるとともに、付勢部材の一端が取り付けられ、前記先端アームに設けられた案内部を介して直動動作が案内されるスライド部を有し、前記旋回アームの後退時に、前記付勢部材により、前記スライド部を前記基板に向けて前進させて前記把持爪で前記基板を把持する一方、前記旋回アームの伸長時に、該旋回アームに取着された強磁性体あるいは第２の永久磁石を、前記基板把持部の第１の永久磁石の磁場内の対向位置に移動させて前記スライド部を、後退させて前記基板の把持を解除することを特徴とする基板搬送装置。
3. 前記基板把持部の第１の永久磁石は、前記基板把持部の後端に固着され、前記旋回アーム伸長時に、前記該旋回アームの強磁性体あるいは第２の永久磁石に吸引されることで前記スライド部が前進あるいは後退して、前記基板把持を解除することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板搬送装置。
4. 前記基板把持部の第１の永久磁石は、前記基板把持部の後端に固着され、前記旋回アーム伸長時に、前記該旋回アームの第２の永久磁石と反発することで前記スライド部が前進あるいは後退して、前記基板把持を解除することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板搬送装置。
5. 先端に基板を把持する把持部材が形成され、前記基板に接近した際に前記把持部材の動作により、前記基板を把持し、あるいは基板把持を解除可能な基板把持部が設けられた先端アームと、該先端アームと関節軸を介して連結され、他端に連結された駆動軸から付与される旋回により、前記先端アームの前記先端基板把持部を把持対象の基板位置及び後退位置との間を移動可能な旋回アームとを備えた基板搬送装置において、
   前記基板把持部は、前記先端アーム上に支点を有する鋏状体をなし、該鋏状体の各先端側に前記基板を挟み込む把持爪が形成され、各後端側が互いの磁場内で対向するように永久磁石が固着され、前記旋回アームの後退時に、前記対向した永久磁石の磁力により、前記鋏状体の先端を閉じて、前記把持爪で前記基板を把持する一方、前記旋回アームの伸長時に、前記対向した永久磁石間に強磁性体を移動させて、前記鋏状体の先端を開いて前記基板の把持を解除することを特徴とする基板搬送装置。
6. 前記強磁性体は前記旋回アームに取着されたことを特徴とする請求項５に記載の基板搬送装置。
7. 先端に基板を把持する把持部材が形成され、前記基板に接近した際に前記把持部材の動作により、前記基板を把持し、あるいは基板把持を解除可能な基板把持部が設けられた先端アームと、該先端アームと関節軸を介して連結され、他端に連結された駆動軸から付与される旋回により、前記先端アームの前記先端基板把持部を把持対象の基板位置及び後退位置との間を移動可能な旋回アームとを備えた基板搬送装置において、
   前記基板把持部は、第１の永久磁石が固着された、前記先端アームに設けられた案内部を介して直動動作が案内されるスライド部を有し、前記旋回アームは、前記第１の永久磁石と平面的に重なりを有して、所定の磁場内に位置するように所定の離隔を保持して第２の永久磁石を有し、前記旋回アームの旋回時に前記第２の永久磁石を前記スライダの第１の永久磁石の磁場内を通過させ、前記第１の永久磁石を有する前記スライド部を、前記旋回アームの旋回動作に追従させて、前記基板に向けて前進、後退方向に直動動作させることを特徴とする基板搬送装置。

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