JP2008028078A - 防塵機構を備えた基板搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】防塵効果が高く、アーム部が複数になっても対応できる防塵機構を提供すること
【解決手段】基板を搭載するアーム部を支持するとともに、支柱９外面に設けられた直線状の開口部１２を介して支柱９内に設けられた案内機構２２へと接続されて、案内機構２２に従って、開口部１２の開口を移動する支持部材４と、開口部１２を封じて、支柱９内部と外部とを隔離するシールベルト５と、を備え、案内機構２２によって支持部材が移動しても、シールベルト５によって支柱の内部が外部に露出しないよう構成された基板搬送装置において、シールベルト５が、その両端を支柱内部に固定されるとともに、支持部材４に回転可能に支持されたローラに巻装されて、開口部１２を封じるようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体製造装置の基板用搬送装置において、特に防塵のための機構を有するものに関する。

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、例えば特許文献１や特許文献２に見られるような基板搬送装置が開発されている。これら特許文献の主たる特徴の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、これら特許文献による構成では、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。
一方、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。

この問題を解決するための構成の１つが開示されているものに、例えば特許文献３がある。特許文献３では、この開口部をシールドフィルム（シールベルトともいう）で覆って、支柱内部からの発塵を防いでいる。この特許文献３の技術を簡単に模式化したのが、図４である。図は基板搬送装置において、支柱の内部構成とアーム部とを簡単に示した側面図である。４１は上述したアーム部を示している。アーム部４１は、ハンド４２と、アーム４３と、支持部材４４とから構成されている。４９が支柱であって、その内部には支持部材４４に接続されて、これを上下に案内するリニアガイド４８と、支持部材４４に設けられた図示しない回転モータの駆動軸先端のピニオンと、これに噛合うラックとで構成されたラックアンドピニオン４７とが設置されている。
ここで、上記の問題を解決するため、図４の従来例においては、支柱４９の内部において、シールベルト４５が支柱４９側面の開口部８１を覆うように工夫されている。このシールベルト４５は、ベルトの両端がそれぞれ支持部材４４の上下に接続されている。そして４つのローラ４６に巻装されて、これらローラ４６よって略矩形を形成するように張られている。ローラ４６のうち２つのローラは開口部８１近傍の上下にあって、他の２つのローラは支柱４９内部の、開口部８１の反対側に設けられ、それぞれのローラが回転可能なように支柱４９の内部に支持されている。そして、アーム部４１がタックアンドピニオン４７とリニアガイド４８とによって上下移動すると、ベルトの両端が支持部材４４に接続されているので、ベルトは支持部材４４に引っ張られ、４つのローラ４６に張られつつ図の矢印のようにベルト全体が回転する。この構成によれば、アーム部４１が上下のどこにあっても、常にシールベルト４５が開口部８１を覆っているため、ラックアンドピニオン４７やリニアガイド４８などの直線案内機構の可動部から発塵しても、粉塵が直接開口部８１から排出されず、ハンド４２上の基板に付着する可能性を低減できる。
特開２００１−２７４２１８号公報 特開２００５−１５０５７５号公報 特開平１０−１５７８４７号公報

しかしながら、特許文献３のように、アーム部４１の移動に伴って、複数のローラ４６に張られつつシールベルト４５の全体が回転する構成であれば、次のような問題があった。
まず、図４において、シールベルト４５の表面（ローラ４６と接触しない側の面）には、ラックアンドピニオン４７やリニアガイド４８などの直線案内機構の可動部からの粉塵が、支柱４９の内部で付着してしまい、上記のようにシールベルト４５の全体が回転した結果、開口部８１において、シールベルト４５の表面が外部に露出して、表面に付着した粉塵が基板に飛散してしまうという問題があった。
また、特許文献３のような構成であれば、シールベルト４５全体が回転するため、シールベルト４５と支柱４９とが接触しないようシールベルト４５をある程度の張力をもって張りながら、さらに、特に開口部８１の近傍で接触しないよう、図４のようにある程度の隙間８２をもってベルトを設置する必要がある。しかし、隙間８２が大きければ、目的の防塵効果は低下してしまうという問題があった。
また、図４において８３で示すように、アーム部４１とは別にさらに別のアーム部が搬送装置１に設けられ、これらアーム部４１と８３とが互いに自由に上下できる構成にしたい場合、特許文献３のようにシールベルトを構成して防塵することはできないという問題がある。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、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る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た基板搬送装置において、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た基板搬送装置とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、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折り返すよう該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三ローラと、前記第三ローラからの前記シールベルトを折り返すよう該シールベルトが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四ローラと、からなる請求項１記載の基板搬送装置とするものである。
また、請求項３に記載の発明は、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程度の隙間である請求項２記載の基板搬送装置とするものである。
また、請求項４に記載の発明は、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、前記案内機構に接続される前記支持部材が通るよう構成された請求項１記載の基板搬送装置とするものである。
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ている請求項４記載の基板搬送装置とするものである。
また、請求項６に記載の発明は、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基板搬送装置とするものである。
また、請求項７に記載の発明は、請求項１記載の基板搬送装置と、前記基板搬送装置を制御するコントローラとを備えた基板搬送システムとするものである。
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半導体製造装置とするものである。

請求項１及び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。
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、既知の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。そして、従来技術において説明した、支柱における開口部が１２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。説明のため、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において、支柱９の内部構成について説明する。図２は、図１において支柱９をＡ方向からみ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。また、内部を判りやすく模式化して図示している。図２では、図１と同一部分を示すものには、同番号を付している。
図２において、４がアーム部の支持部材であり、支持部材４には、図２では図示しない回転モータ３１が設けられている。回転モータ３１には、同じく図２では図示しない減速機３２が接続され、その出力軸にはピニオン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とが噛合ってラックアンドピニオン２１を形成し、回転モータ３１の回転とラックアンドピニオン２１の作用によって支持部材４は上下に移動可能である。また、支柱９の内部には、複数本のリニアガイド２２が上下方向に延在するよう設置されており、このリニアガイド２２を走行可能な複数のガイドブロック２２ａと支持部材４とが接続されている。よってリニアガイド２２の作用により、支持部材４は走行精度良く上下に移動可能となっている。
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３（ｃ）は図３（ｂ）におけるＤＤ断面図である。また、図３（ｃ）は、図３（ｂ）におけるＥＥ断面図である。図３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３（ｄ）がよく示すように、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）がよく示すように、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が支持部材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）がよく示すように、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ールベルト５が３本存在する。まず、３つの開口部のうち、左右の開口部１２ｂを覆うシールベルト５ｂについて説明する。左右の２つの開口部１２ｂのシールベルトの構成は同一である。先に説明したように、シールベルト５ｂの一端は、支柱９内部の天井面に固定されており、そこから垂下してきたシールベルト５ｂは、図３（ｃ）のように、案内部材４ａの上部に回転自在に設けられた第一ローラ３５に折り返すように巻装される。勿論、ベルトは開口部１２ｂを覆うようにほぼ垂直に降りるよう巻装される。そして、第一ローラ３５の更にリニアガイド２２側に、同じく案内部材４ａの上部に回転自在に設けられた第二ローラ３６に、折り返すように巻装される。これにより、シールベルト５ｂは再び垂下方向となる。そして、案内部材４ａに設けられているベルト通し穴４ｂを通って案内部材４ａの下部へと下垂される。一方、案内部材４ａの下部には、上部の第二ローラ３６と対向するように（上から見るとほぼ同じ位置に）第三ローラ３７が回転自在に設けられていて、ベルト通し穴４ｂを通って下垂してきたシールベルト５ｂは、これに折り返すように巻装される。そして、同じく案内部材４ａ上部の第一ローラ３５と対向するように案内部材４ａの下部に回転自在に設けられた第四ローラ３８に、折り返すように巻装され、再び開口部１２ｂを覆うように、ほぼ垂直に降りるよう下垂される。そして、上述のように、シールベルト５ｂの他端は、支柱９内部の床面に固定される。
次に、３つの開口部のうち、中央の開口部１２ａを覆うシールベルト５ａについて説明する。シールベルト５ａのローラに対する巻装の構成は、上記のシールベルト５ｂと実質的にほぼ同一である。しかし、図３（ｂ）（ｄ）で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３９を通って減速機３２の出力軸とピニオン３３とが突出している。すなわち、第一ローラ３５と第二ローラ３６と第三ローラ３７と第四ローラ３８に巻装されたシールベルト５ａが囲む範囲にピニオン３３が存在する。一方、ピニオン３３と噛合うラック３４は、図３（ｂ）のような位置に設ける必要があり、このラック３４およびそれを支持する部分と、第二ローラ３６と第三ローラ３７と、の干渉を避けるため、本実施例では第二ローラ３６と第三ローラ３７のローラを片方から支持している。勿論、案内部材４ａに更なる別部材からなる部品を取付け、干渉の問題を避けつつ、この別部品によって第二ローラ３６と第三ローラ３７のローラを両方から支持できるようにしてもよい。

以上で説明した、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。
そして、シールベルト５を、案内部材４ａに回転可能に支持されたローラに巻装させることで、支持部材４（案内部材４ａ）が上下に移動しても、シールベルト５を従来例の図４のように回転させることがないから、支柱９の内部でシールベルト５に付着した粉塵が支柱の外部に飛散することがない。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５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 図１の支柱の内部構成を示す模式図 図２における支持部材と支柱との接続構成の詳細を示す図 従来の防塵機構を備えた基板搬送装置を示す断面図 本発明の他の実施例を示す図

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
４ｂ ベルト通し穴
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 ラックアンドピニオン
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 貫通穴

４１ アーム部
４２ ハンド
４３ アーム
４４ 支持部材
４５ シールベルト
４６ ローラ
４７ ラックアンドピニオン
４８ リニアガイド
４９ 支柱

８１ 開口部
８２ 隙間
８３ 別のアーム部

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た基板搬送装置において、
   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たことを特徴とする基板搬送装置。
2. 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折り返すよう該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三ローラと、
   前記第三ローラからの前記シールベルトを折り返すよう該シールベルトが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四ローラと、からな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程度の隙間であることを特徴とする請求項２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、前記案内機構に接続される前記支持部材が通るよう構成されたことを特徴とする請求項１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ている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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