JP2011171347A - 基板把持機構およびそれを備えた基板搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板搬送装置の高スループット化を実現させるとともに、基板把持機構を軽量化すること。
【解決手段】基板１を載置可能な複数のパット８，９，１０，１１を有するスライドアーム２と、スライドアーム２が伸長位置と縮小位置の間でスライド動作可能であるように支持する固定アーム３と、固定アーム３に固定され、スライドアーム２が伸長位置にあるときの基板１とは接触せず、縮小位置にあるときの基板１の周縁部と接触するプッシャ１２と、を備え、スライドアーム２が縮小位置にあるとき、複数のパット１０，１１とプッシャ１２とによって基板１が把持されるようにした。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体製造装置内、あるいは半導体製造装置間で基板の搬送を行う基板搬送装置の基板把持機構に関し、特に、基板の周縁部を把持して基板を支持するものに関する。

特許文献１で開示されているように、基板搬送ロボットのアームの先端部に取り付けられて、基板の把持を行う基板把持機構として、基板の周縁部を把持して支持するようにしたものが従来から知られている。しかし、従来の基板把持機構では、基板を把持する為にアクチュエータやエアシリンダなどの駆動源が必要となる。そのため、基板を把持する際、駆動源の動作に一定の時間を要する。

特開２００２−１７０８６２号公報

現在の基板搬送装置は、半導体製造装置のプロセススピードの高速化にともない、現状より高いスループットが求められている。しかし、従来の基板把持機構は、基板の把持に一定の時間がかかる為、要望されている時間が満たせないことがある。
また、基板把持機構は、ロボットのアームの先端に設置されることが多いので、軽量化を求められているが、従来の基板把持機構では、アクチュエータやエアシリンダなどの駆動源が必要なので、このような軽量化の要望に応える事が難しい。

本発明では、このような問題を鑑みてなされたものであり、基板の把持に掛かる時間を短縮することで、基板搬送用ロボットの高スループット化を実現させるとともに、基板把持機構を軽量化させることが目的である。

上記問題を解決させるため、本発明は次のように構成したものである。
本発明は、基板の周縁部を把持する基板把持機構において、前記基板を載置可能な複数のパットを有するスライドアームと、前記スライドアームが伸長位置と縮小位置の間でスライド動作可能であるように支持する固定アームと、前記固定アームに固定され、前記スライドアームが前記伸長位置にあるときの前記基板とは接触せず、前記縮小位置にあるときの前記基板の前記周縁部と接触するプッシャと、を備え、前記スライドアームが前記縮小位置にあるとき、前記複数のパットと前記プッシャとによって前記基板が把持されること、とするとよい。
また、本発明は、前記複数のパットが、前記伸長方向側に設けられた２つの把持パットと、前記縮小方向側に設けられた少なくとも１つの支持パットと、からなり、前記基板は、前記スライドアームが前記縮小位置にあるとき、前記２つの把持パットと前記プッシャとによって把持されること、とするとよい。
また、本発明は、前記把持パットと前記プッシャには、前記基板の前記周縁部と接する面に、Ｖ字形断面あるいはコの字断面が形成されていること、とするとよい。
また、本発明は、前記プッシャは、前記固定アームに一端が固定された可動バネ部と、前記可動バネ部の他端で回転可能に支持された回転式ローラと、を備え、前記スライドアームが前記伸長位置から前記縮小位置へ移動する際、前記回転式ローラが前記基板の前記周縁部に接触しながら回転するとともに、前記回転式ローラが前記基板に常に接触するよう前記可動バネ部が弾性変形すること、とするとよい。
また、本発明は、基板把持機構を備えたことを特徴とする基板搬送装置、とするとよい。

本発明によると、スライドアームの伸縮運動と固定アームに取り付けられた回転式ローラとにより基板が把持されるようになるので、スライドアームの伸縮動作と把持する動作とを同時におこなうことが可能となり、従来の基板の把持機構にあったアクチュエータやエアシリンダなどの駆動源の可動時間が短縮できるようになり、これに加え、駆動源そのものの必要がなくなった為、把持機構を軽量化することも、また、搬送装置を軽量化することも可能となる。以上により、基板搬送装置のスループットを向上させることができる。

本発明の実施例を示す基板把持機構の基板未把持の状態を示す斜視図 本発明の基板把持機構の基板把持の状態を示す斜視図 本発明の基板把持機構のプッシャを示す拡大斜視図 本発明の基板把持機構の基板把持の状態を示す拡大図

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および図２は、本発明の実施例を示す基板把持機構の斜視図である。詳しくは後述するが、図１はスライドアーム２が伸長した状態、図２はスライドアーム２が縮小した状態、をそれぞれ示している。
図１のように、基板把持機構は、概ね、基板１を載置するスライドアーム２と、スライドアーム２を支持する固定アーム３と、固定アーム３に設けられたプッシャ１２と、から構成されている。

固定アーム３は、例えば、複数のアームを有する多関節ロボットのアーム部の先端に取り付けられたり、固定アーム３自体を昇降、旋回させる機構に取り付けられたりして、基板搬送装置として構成される。基板搬送装置は、本発明の基板把持機構が把持した基板１を所望の位置まで搬送させる。

スライドアーム２の一端は固定アーム３に対して支持されており、スライドアーム２は固定アーム３に対して一方向にスライド可能に支持されている。スライドアーム２の他端には基板１が載置できるように載置部１３が形成されている。図４が載置部１３を詳しく示している。図４は本実施形態の基板把持機構が基板１を把持した状態を示す拡大斜視図である。図４のように、載置部１３は、スライドアーム２の他端側、つまり先端側に２つの把持パット８，９が設けられている。把持パット８，９は、基板１の周縁部のごく一部の下面を支持する面を有するとともに、基板１の厚みよりもやや高い壁面も形成されている。また、この壁面の縦断面がコの字状または横に向いたＶ字状の溝を形成しており、ここに基板１の周縁部が入り込めるようになっている。一方、載置部１３は、スライドアーム２の一端側、つまり基端側に２つの支持パット１０，１１が設けられている。支持パット１０，１１も、基板１の周縁部のごく一部の下面を支持する面を有するとともに、基板１の厚みよりもやや高い壁面が形成されている。支持パット１０，１１は、把持パット８，９とともに、基板１がスライドアーム２上の所望の正しい位置で置かれるために作用する。
スライドアーム２は、図１の状態、つまり、スライドアーム２の載置部１３が固定アーム３から最も離れるようにスライドした伸長位置と、図２の状態、つまり、スライドアーム２の載置部１３が固定アーム３と重なる縮小位置と、の間でスライドが可能になっている。スライドアーム２が伸長位置にあるとき、本発明の基板把持機構は基板１を図示しない基板の載置場所と授受する。また、スライドアーム２が縮小位置にあるとき、本発明の基板把持機構を搭載した基板搬送装置は、基板把持機構を移動させて基板１を所望の位置まで搬送させる。

図３は、プッシャ１２の構成例を詳しく説明している斜視図である。図３のように、プッシャ１２は、可動バネ部６と回転式ローラ５とを備えている。可動バネ部６の一端は、本実施例ではバネ固定板７を介して固定アーム３に固定されている。可動バネ部６は、薄板状の部品で形成されている。可動バネ部６の他端には回転式ローラ５が回転可能に支持されている。可動バネ部６は、少なくともスライドアーム２が縮小位置にあるとき、回転式ローラ５が基板１の周縁部と接触できるようにこれを支持する。回転式ローラ５は、スライドアーム２の伸縮方向と基板１の面とに垂直な軸で回転可能である。回転式ローラ５は、ローラ面の縦断面における側面がコの字状あるいは横に向いたＶ字状の溝を形成している。

さらに詳しくプッシャ１２について説明する。
図１のように、スライドアーム２が伸長位置にあるとき、プッシャ１２の回転式ローラ５は、基板１と接触しないように固定アーム３に設けられている。つまり、本実施形態の基板把持機構は基板１を把持していない状態にある。そして、図１から図２の状態へ移動する際、さらに詳しくは、スライドアーム２が縮小位置へ移動が完了するやや前から、回転式ローラ５は基板１の周縁部と接触を開始する。このとき、回転式ローラ５が回転しながら、基板１の周縁部が回転式ローラ５の上記溝に入り込む。また、可動バネ部６がバネのように弾性変形ができるようになっているので、回転式ローラ５は基板１から力を受け、基板１の周縁部の形状に倣うよう円弧を描きながら水平方向に移動する。可動バネ部６によって、回転式ローラ５は常に基板１と接触しながら、しかし基板１に強い力を与えず、ほぼ一定の力で基板１に対向しながら移動する。図２のように、スライドアーム２が縮小位置に到達したとき、回転式ローラ５は、上記で説明した把持パット８，９とともに、基板１を把持する。詳しくは、回転式ローラ５の溝と把持パット８，９の溝とに基板１が入り込んだ状態を維持する。このとき、図２が示すように、回転式ローラ５は基板１の中心０よりもスライドアーム２の基端側で基板１と接触している。従って、回転式ローラ５は把持パット８，９の２点とともに合計３点で基板１を把持する。

次に、以上のように構成された基板把持機構の動作について説明する。
まず、図１のように、スライドアーム２を伸長させ、基板１を搭載する。この状態において基板１は、把持パット８，９上、および支持パット１０，１１に載置され、それぞれのパットの壁面の内側に落とし込まれている。
次に、スライドアーム２を縮小するようにスライド移動させる。スライドアーム２が縮小位置に至る途中、基板１と回転式ローラ５との間隔が徐々に狭まっていき、ある１点において接する。基板１が回転式ローラ５と接する際、回転式ローラ５が基板１の側面に沿って円弧を描きながら回転し、移動を始める。これは、可動バネ部６の弾性変形により回転ローラ５が回転することによって起こるものである。このとき、バネ固定板７が支点、可動バネ部６が作用点、回転式ローラ５が力点、をそれぞれ果たす。また、この作用と同時に基板１が把持パット８，９、支持パット１０，１１上を微量だけ移動し、把持パット８，９の溝と回転式ローラ５の溝との３点で支持される。これにより基板１は伸縮方向、伸縮方向に直角な左右方向、および上下方向に動かないように把持される。

１：基板
２：スライドアーム
３：固定アーム
４：基板把持機構
５：回転式ローラ
６：可動バネ部
７：バネ固定板
８：把持パット
９：把持パット
１０：支持パット
１１：支持パット
１２：プッシャ
１３：載置部

Claims (5)

1. 基板の周縁部を把持する基板把持機構において、
   前記基板を載置可能な複数のパットを有するスライドアームと、
   前記スライドアームが伸長位置と縮小位置の間でスライド動作可能であるように支持する固定アームと、
   前記固定アームに固定され、前記スライドアームが前記伸長位置にあるときの前記基板とは接触せず、前記縮小位置にあるときの前記基板の前記周縁部と接触するプッシャと、を備え、
   前記スライドアームが前記縮小位置にあるとき、前記複数のパットと前記プッシャとによって前記基板が把持されること、を特徴とする基板把持機構。
2. 前記複数のパットが、前記伸長方向側に設けられた２つの把持パットと、前記縮小方向側に設けられた少なくとも１つの支持パットと、からなり、
   前記基板は、前記スライドアームが前記縮小位置にあるとき、前記２つの把持パットと前記プッシャとによって把持されること、を特徴とする請求項１記載の基板把持機構。
3. 前記把持パットと前記プッシャには、前記基板の前記周縁部と接する面に、Ｖ字形断面あるいはコの字断面が形成されていることを特徴とする請求項１記載の基板把持機構。
4. 前記プッシャは、前記固定アームに一端が固定された可動バネ部と、前記可動バネ部の他端で回転可能に支持された回転式ローラと、を備え、
   前記スライドアームが前記伸長位置から前記縮小位置へ移動する際、前記回転式ローラが前記基板の前記周縁部に接触しながら回転するとともに、前記回転式ローラが前記基板に常に接触するよう前記可動バネ部が弾性変形すること、を特徴とする請求項１記載の基板把持機構。
5. 請求項１記載の基板把持機構を備えたことを特徴とする基板搬送装置。

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