JP2012023315A - 基板搬送装置、電子デバイスの製造システムおよび電子デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 より大きな駆動源、直動ガイド能力を必要とせず、小型化が可能な基板搬送装置を提供すること。
【解決手段】 基板搬送装置は、第１駆動軸と、第１駆動軸に一端が連結されたアーム部と、基板を保持することが可能な基板保持部と、アーム部の他端と基板保持部を連結する連結部と、を有する。連結部は、アーム部に対して基板保持部を回転可能に支持する回転支持部と、回転支持部によって基板保持部が回転する回転軸の方向に、アーム部に対して基板保持部を上昇させ、または、降下移動させる移動部と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は基板搬送装置、電子デバイスの製造システムおよび電子デバイスの製造方法に関する。特に、半導体ウエハ基板や、液晶ディスプレイ、太陽電池基板、あるいは光通信機器用基板を搬送する基板搬送装置、基板搬送装置を用いた電子デバイスの製造システムおよび電子デバイスの製造方法に関する。

図７の参照により、従来の基板搬送ロボット（例えば、特許文献１を参照）を説明する。基板搬送ロボットは、基板を保持可能な基板保持器７７４と、外軸７９０の駆動により回転可能な第１アーム７７２と、内軸７８０の回転を伝達するベルト７７５および所定の径のプーリ７７８ａ、７７８ｂと、第２アーム７７３と、を有する。第２アーム７７３の一端は第１アーム７７２により回転可能に支持されており、基板保持器７７４は第２アーム７７３の他端で回転可能に支持されている。第１アーム７７２の駆動と第２アーム７７３の駆動とを同期させて、それぞれ所定の角度だけ回転させることにより、ｘｙ平面内における基板保持器７７４の直動動作を実現している。

特許文献２には、ベルトを排除して構成されたアームが提案されている。特許文献２に開示されている基板搬送ロボットのアームの場合、外軸、内軸を同期させて同一方向に回転させることにより基板搬送ロボットの向きを変えることができる。また、第１アームの駆動と第２アームの駆動とを同期させて、特許文献１と同様にそれぞれ所定の角度だけ回転させることにより、直動動作を実現している。更に、基板を載せかえるために、基板搬送ロボットの基板保持器を上下動させる上下機構を搭載している基板搬送ロボットもある。各処理室における基板処理は真空環境で行うため、基板搬送ロボットは真空チャンバとして機能する搬送室の真空環境を悪化することなく動作可能に構成されている。

図７の基板搬送ロボットは、第１アーム７７２を動作させる回転駆動機構と第２アーム７７３を動作させる回転駆動機構とを有している（上側モータ７００、下側モータ７１０）。真空対応の場合、ロータとステータの間に真空隔壁の機能を有するハウジング７３０が設けられる。ハウジング７３０から真空チャンバの間、外軸７９０の回りはベローズ７９５で覆われハウジング内部の気密状態が保持されている。永久磁石を有したロータ（内軸ロータ７４０、外軸ロータ７５０）は、ハウジング７３０に固定されているステータ（内軸ステータ７４５、外軸ステータ７５５）とそろえられて配置されている。下側モータ７１０により駆動される内軸７８０と上側モータ７００により駆動される外軸７９０とは同軸になるように配置され、上側モータ７００と下側モータ７１０とが上下に直列に設けられた構成になっている。また、回転位置検出用のセンサ（内軸用エンコーダ７６０、外軸用エンコーダ７６５）が設けられ、駆動軸の回転位置、回転角度を検出することが可能である。

基板搬送ロボットはステータ（内軸ステータ７４５、外軸ステータ７５５）に供給された電力に基づいて、ロータ（内軸ロータ７４０、外軸ロータ７５０）を所定の角度、回転させる。そして、第１アーム７７２の駆動と第２アーム７７３の駆動とを同期させて、それぞれ所定の角度だけ回転させることにより、基板保持器７７４に載置された基板を搬送する。

基板搬送ロボットの上下駆動部７８１は、上下駆動用ロータ７８２と、上下駆動用ステータ７８４と、上下駆動軸７８６と、ハウジング７３０に固定されている可動連結部材７８８（ナット）とを有する。回転位置検出用のセンサ（上下駆動軸用エンコーダ７９６）が設けられ、上下駆動軸７８６の回転位置、回転角度を検出することが可能である。上下駆動用ステータ７８４に供給された電力に基づいて、上下駆動用ロータ７８２を所定の角度、回転させると、上下駆動軸７８６が回転する。そして、上下駆動軸７８６の回転に応じて可動連結部材７８８（ナット）が上下駆動軸７８６に沿って上昇する方向または降下する方向に移動する。可動連結部材７８８（ナット）の移動は、ハウジング７３０を介して伝達される。これにより、上下駆動部７８１は上側モータ７００と、下側モータ７１０と、内軸７８０と、外軸７９０と、第１アーム７７２と、第２アーム７７３と、基板保持器７７４とを全体的に上昇させ、又は降下させることができる。基板保持器７７４の上昇移動または降下移動は全体ハウジング７９９の内部に設けられている摺動部材７９１（直動ガイド）によりガイドされる。上下駆動部７８１が上下駆動軸７８６の回転を制御することより、基板保持器７７４が位置決めされる。

特開平１０ー１２８６９２号公報 特表平８ー５０６７７１号公報

しかしながら、従来の基板搬送ロボットにおいて、上下移動の対象となる構成要素の全体には、上側モータ７００、下側モータ７１０、内軸７８０、外軸７９０、第１アーム７７２、第２アーム７７３など、例えば、全体で数十Ｋｇを超える高重量物が含まれている。このため、上下移動の対象となる構成要素の全体を上下移動させるためには、より大きな駆動力を発生させる駆動源と、振動を抑えて上下移動させるため高い剛性を有する直動ガイドが必要とされる。このことは、より大きな駆動源、より高い直動ガイド能力、そして装置の大型化が必要になるという問題につながる。

また、上下移動の対象となる構成要素の重量を軽減する観点から各構成要素に十分な剛性を与えることは困難である。このため、上下移動の際に発生した振動が、上側モータ７００と、下側モータ７１０と、内軸７８０と、外軸７９０とを介して、これらの構造に対して比較的剛性の低い構造を有する第１アーム７７２、第２アーム７７３、基板保持器７７４に伝播しやすくなる。基板保持器７７４が振動している状態で移載を行うと、基板の支持位置にずれが生じ、プロセス処理装置の基板ホルダ上に精度よく基板を載置することができない等の問題が生じる。プロセス処理装置と基板搬送ロボットとの間で、確実に基板の移載を行うためには、基板保持器７７４に伝わった振動が十分減衰するまで、基板の移載動作を停止する必要がある。しかしながら、そのためには、基板搬送ロボットのタクトタイムを遅くしなければならないという問題も生じる。

また、真空環境で使用するためには、比較的径の大きな可動シールを必要とするが可動シールの抵抗が上下方向の駆動力に対する一種のバネ反力として作用するため、更なる大容量の駆動源が必要とされる。また可動シールには通常ベローズを用いるが、付加価値の高い製品となるため、全体としてコストアップにつながるという問題もある。

上記の課題を鑑み、本発明は、より大きな駆動源、直動ガイド能力を必要とせず、小型化が可能な基板搬送装置の提供を目的とする。あるいは、移載動作のタクトタイムの短縮化が可能な基板搬送装置の提供を目的とする。あるいは、装置の低コスト化が可能な基板搬送装置の提供を目的とする。

上記の目的の少なくともいずれか一つを達成する本発明の一つの側面にかかる基板搬送装置は、第１駆動軸と、
前記第１駆動軸に一端が連結されたアーム部と、
基板を保持することが可能な基板保持部と、
前記アーム部の他端と前記基板保持部を連結する連結部と、を有する基板搬送装置であって、
前記連結部は、
前記アーム部に対して前記基板保持部を回転可能に支持する回転支持部と、
前記回転支持部によって前記基板保持部が回転する回転軸の方向に、前記アーム部に対して当該基板保持部を上昇させ、または、降下移動させる移動部と、を備えることを特徴とする。

あるいは、上記目的の少なくともいずれか一つを達成する本発明の他の側面にかかる基板搬送装置は、第１駆動軸と、
前記第１駆動軸に一端が連結され、前記第１駆動軸と連動して回転可能な第１アーム部と、
前記第１駆動軸と同軸に設けられるとともに、独立に回転可能な第２駆動軸と、
前記第１アーム部の他端に回転可能に支持され、前記第２駆動軸と連動して回転可能な第２アーム部と、
基板を保持することが可能な基板保持部と、
前記第２アーム部と前記基板保持部とを連結する連結部と、を有する基板搬送装置であって、
前記連結部は、
前記第２アーム部に対して前記基板保持部を回転可能に支持する回転支持部と、
前記回転支持部によって前記基板保持部が回転する回転軸の方向に、前記第２アーム部に対して当該基板保持部を上昇させ、または、降下移動させることが可能な移動部と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、より大きな駆動源、直動ガイド能力を必要とせず、小型化が可能な基板搬送装置の提供が可能になる。

あるいは、移載動作のタクトタイムの短縮化が可能な基板搬送装置の提供が可能になる。あるいは、装置の低コスト化が可能な基板搬送装置の提供が可能になる。

（ａ）は第１実施形態に係る基板搬送ロボットの機能構成を示すブロック図、（ｂ）は第１実施形態に係る基板搬送ロボットのアーム部の全体的な構成を示す鳥瞰図。 第１実施形態に係る基板搬送ロボットの動作を説明する図。 （ａ）は第１実施形態に係る基板搬送ロボットの連結部の移動機構が上昇した状態を示す図、（ｂ）は連結部の移動機構が降下した状態を示す図。 第２実施形態にかかる基板搬送ロボットの連結部を説明する図。 （ａ）は第３実施形態に係る基板搬送ロボットの機能構成を示すブロック図、（ｂ）第３実施形態に係る基板搬送ロボットの概略構造を説明する図。 第１実施形態に係る基板搬送ロボットの移載動作を説明する図。 従来の基板搬送ロボットを説明する図。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。

（第１実施形態）
（基板搬送装置の機能構成）
図１の参照により、本発明の第１実施形態にかかる基板搬送装置（以下、「基板搬送ロボット」ともいう。）の構成を説明する。図１（ａ）は、基板搬送ロボットの機能構成を示すブロック図であり、図１（ｂ）は、基板搬送ロボットのアーム部の全体的な構成を示す鳥瞰図である。

基板搬送ロボット１０００は、基板の載置が可能な基板保持部（以下、「基板保持器１３６ａ」）を有する。真空室外に配備された第１駆動源１５０（第１モータ）で発生した回転駆動力（第１駆動力）は第１駆動軸１７０を介して第１アーム部（以下、「第１アーム１３６ｃ」）に伝達される。真空室外に配備された第２駆動源１５１（第２モータ）で発生した回転駆動力（第２駆動力）の回転駆動力は第２駆動軸１７１を介して第２アーム部（以下、「第２アーム１３６ｂ」）に伝達される。第１駆動軸１７０は中空の円筒形状を有し、第２駆動軸１７１は円柱形状を有する。第１駆動軸１７０の内部に第２駆動軸１７１が配置されることにより、第１駆動軸１７０と第２駆動軸１７１とは同軸となる。

第１駆動源１５０（第１モータ）のエンコーダから得られる第１検出情報と、第２駆動源１５１（第２モータ）のエンコーダから得られる第２検出情報と、は基板搬送ロボット１０００を制御するコントローラ１９０に入力される。制御部として機能するコントローラ１９０は、入力されたに第１検出情報と第２検出情報とに基づき、第１駆動軸１７０の回転と第２駆動軸１７１の回転とを制御することが可能である。

第１アーム１３６ｃの一端は第１駆動軸１７０に連結されており、第１アーム１３６ｃの他端側には回転支持機構１２０（回転支持部）が設けられている。第２アーム１３６ｂの一端は回転支持機構１２０に連結されている。回転支持機構１２０により、第２アーム１３６ｂは第１アーム１３６ｃに対して回転自在に支持される。

第２アーム１３６ｂの他端側には連結部１２５が設けられている。基板保持器１３６ａは連結部１２５に連結されており、連結部１２５により、基板保持器１３６ａは第２アーム１３６ｂに対して回転自在に支持される。

連結部１２５は、第２アーム１３６ｂに対して基板保持器１３６ａを回転自在に保持する回転支持機構と、基板保持器１３６ａを上昇または降下させることが可能な移動機構と、を有する。移動機構の具体的な構成は後に詳細に説明する。

第３駆動源１５２は連結部１２５の移動機構を動作させる駆動力を発生し、駆動力伝達部１８０を介して、第３駆動源１５２の駆動力は連結部１２５の移動機構に伝達される。コントローラ１９０は、第１駆動源１５０、第２駆動源１５１、および第３駆動源１５２のそれぞれの動作を独立に制御することが可能である。

図１（ｂ）の鳥瞰図に示すように、基板搬送ロボット１０００の第１アーム１３６ｃの一端は第１駆動軸１７０の回転と連動して回転可能に連結されている。第１アーム１３６ｃの他端側は、回転支持機構１２０（図１（ａ））を介して第２アーム１３６ｂの一端と連結されている。第２アーム１３６ｂの他端は連結部１２５（図１（ａ））を介して基板保持器１３６ａと連結されている。第１駆動軸１７０の内部において第１駆動軸１７０と同軸に第２駆動軸が設けられている。第２アーム１３６ｂは第２駆動軸と連動して回転可能である。

（基板搬送ロボットの動作）
基板搬送ロボットは、複数のプロセス処理装置に対して、基板を供給し、プロセス処理装置で処理された処理済みの基板をプロセス処理装置から回収することが可能である。基板搬送ロボットの動作を図２の参照により説明する。図２（ａ）に示す複数のプロセス処理装置（以下、「処理室」）１−６は、基板搬送ロボット１０００を中心にして放射状に配置されている。基板搬送ロボット１０００は、搬送室６０の内部に配置され、ロードロック室（ＬＬ１）から搬入された基板を処理室１−６のそれぞれに搬送する。各処理室で処理された基板は、最終的にロードロック室（ＬＬ２）から排出される。

図２（ｂ）は基板搬送ロボットの第１アーム１３６ｃおよび第２アーム１３６ｂの内部の構造を概略的に説明する図である。第１アーム１３６ｃおよび第２アーム１３６ｂは中空の構造になっている。回転支持機構１２０の回転軸にはプーリ２７８ａ、２７８ｃが設けられている。連結部１２５の回転軸にはプーリ２７８ｂか設けられており、プーリ２７８ｂとプーリ２７８ａとの間にはベルト２７５ａが掛けられている。第２駆動軸１７１の一端には、プーリ２７８ｄが設けられており、プーリ２７８ｄとプーリ２７８ｃとの間にはベルト２７５ｂが掛けられている。第２駆動軸１７１の回転は、プーリ２７８ｄおよびベルト２７５ｂを介して回転支持機構１２０の回転軸に伝達される。そして、回転支持機構１２０の回転軸の回転は、プーリ２７８ａおよびベルト２７５ａを介して連結部１２５の回転軸に伝達される。各プーリの直径を任意に設定することで、各軸の回転比を調整することができる。

基板搬送ロボット１０００のコントローラ１９０は、図２（ｃ）に示す状態から、第１アーム１３６ｃの回転（＋α度）動作（図２（ｄ））と、第２アーム１３６ｂの回転（−２α度）動作（図２（ｅ））と、基板保持器１３６ａの回転（＋α度）動作（図２（ｆ））と、を同時に行うことにより、基板保持器１３６ａの軌道が直線的になるように制御可能である。

ベルト２７５ｂと連結された第２駆動軸１７１（内軸）を固定のまま（未回転）、第１駆動軸１７０（外軸）を回転させると、第１アーム１３６ｃは中心軸を中心に回転（＋α角回転）する。第１アーム１３６ｃの内部で所定の歯数のプーリと接続されたベルトの働きにより、第２アーム１３６ｂは第１アーム１３６ａの回転とは逆の方向に所定倍の角度（例えば２倍：−２α角）だけ動作する。基板保持器１３６ａは、第１アーム１３６ａと同一方向に同一角度（＋α角）回転することができるように構成されているため、基板保持器１３６ａを直線的に動かす直動動作が可能になる。この直動動作により、基板保持器１３６ａに載置された基板を処理室内に搬送することができる。処理室で基板の処理が終了した後に、基板搬送ロボット１０００は、直動動作により処理室から基板を回収する。そして、基板搬送ロボット１０００の第１駆動軸１７０および第２駆動軸１７１を同期させて同一方向に回転させることにより、基板搬送ロボット１０００の向きを変えた後、基板搬送ロボット１０００は別の処理室へ基板を移載することが可能である。

（連結部１２５の構成）
次に、本実施形態の特徴的な構成である連結部１２５の具体的な構成を図３の参照により説明する。図３（ａ）は連結部１２５の移動機構が上昇した状態を示す図であり、図３（ｂ）は連結部１２５の移動機構が降下した状態を示す図である。連結部１２５の回転支持部として機能するプーリ２７８ｂには、ベルト２７５ａが掛けられている。ベルト２７５ａによりプーリ２７８ｂはｚ軸まわりに回転可能である。プーリ２７８ｂの回転軸中心には、連結部１２５の移動部として機能するエアシリンダ３００が設けられている。

エアシリンダ３００は、中空のシリンダケース（以下、単に「ケース部３１０」）と、シャフト部（以下、「シャフト３２０」）と、円板形状の弁体部（以下、「弁体３７０」）と、を主要構成要素としている。ケース部３１０の内部は、弁体３７０によって、弁体３７０の下面側の第１の内部空間と、弁体３７０の上面側の第２の内部空間とに区画される。シャフト３２０の一端は、ケース部３１０の内部において円板形状の弁体３７０に連結されている。シャフト３２０の他端は、ケース部３１０の外部において部材３６５を介して基板保持器１３６ａに連結されている。シャフト３２０の軸心とプーリ２７８ｂの回転軸中心とが一致するようにエアシリンダ３００のケース部３１０がプーリ２７８ｂに固定されている。プーリ２７８ｂの側面に、エアシリンダ３００のケース部３１０を固定するための凹部が形成されており、この凹部にケース部３１０が嵌合した状態で固定されている。

ケース部３１０には、フレキシブルなチューブで構成された配管３５０（第１配管）および３５１（第２配管）が接続されている。配管３５０、３５１の引き回し方法としては、例えば、中空構造を有する第２アーム１３６ｂおよび第１アーム１３６ｃの内部をとおり、更に、円筒構造を有する第１駆動軸１７０の内部をとおり、基板搬送ロボット１０００の外部に設けられている電磁弁およびエアー供給部と接続可能である。また、配管３５０、３５１を、第２アーム１３６ｂおよび第１アーム１３６ｃ等の外壁に沿って引き回し、基板搬送ロボット１０００の外部に設けられている電磁弁およびエアー供給部と接続することも可能である。

配管３５０（第１配管）はエアー供給部とケース部３１０の第１の内部空間とを接続し、配管３５１（第２配管）はエアー供給部とケース部３１０の第２の内部空間とを接続する。本実施形態において、電磁弁およびエアー供給部は、第３駆動源１５２として機能する。エアーの供給用または排気用として用いられる配管３５０、３５１は駆動力伝達部１８０として機能する。

コントローラ１９０は、電磁弁を制御して、配管３５０、３５１の双方または、配管３５０、３５１のいずれかにエアー供給部からエアー供給することが可能である。エアー供給部から供給されるエアーは、レギュレータにより所定の圧力に制御可能である。例えば、配管３５０、３５１のそれぞれにレギュレータを設け、異なる圧力値に設定することで異なる圧力のエアーを、配管３５０、３５１を介してケース部３１０の第１の内部空間および第２の内部空間に供給することができる。

（シャフト３２０の上昇移動）
所定圧力のエアーが配管３５０からケース部３１０の第１の内部空間に供給されると、エアーの流入により弁体３７０の下面側が上面側のエアー圧力との差圧により押し上げられ、シャフト３２０は上昇移動する。差圧により弁体３７０を移動させる場合、シャフト３２０を滑らかにストロークエンドまで上昇させることができるので、振動の発生をより効果的に抑制することができる。

コントローラ１９０は配管３５１と接続されている電磁弁を開き、弁体３７０の上昇に従って第２の内部空間の内部のエアーを、配管３５１を介して排気することも可能である。差圧により弁体３７０を移動させる場合に比べて、シャフト３２０を高速に移動させることができる。シャフト３２０の上昇移動により基板保持器１３６ａが上昇する。シャフト３２０の上昇移動は直動レール３６０上を移動可能な摺動部材３６１（ガイドブッシュ）によりガイドされる。摺動部材３６１（ガイドブッシュ）は、移動対象となる基板保持器１３６ａの負荷、例えば、１Ｋｇ程度の物を安定してガイドすることができる剛性であればよい。

配管３５０、３５１とケース部３１０との接続には、回転継手を用いることが可能である。プーリ２７８ｂの回転により、プーリ２７８ｂに固定されているエアシリンダ３００も回転する。回転継手を用いることにより配管３５０、３５１の接続位置を所定の位置に固定できるので、配管３５０、３５１を損傷することなく安定的にエアーを供給し、またはエアーを排気することが可能になる。

（シャフト３２０の降下移動）
所定圧力のエアーが配管３５１からケース部３１０の第２の内部空間に供給されると、エアーの流入により弁体３７０の上面側が下面側のエアー圧力との差圧により押し下げられ、シャフト３２０は降下移動する。この際、コントローラ１９０は配管３５０と接続されている電磁弁を開き、弁体３７０の降下に従って第１の内部空間の内部のエアーを、配管３５０を介して排気することも可能である。シャフト３２０の降下移動により基板保持器１３６ａも降下する。基板保持器１３６ａの上昇または降下移動は直動レール３６０上を移動可能な摺動部材３６１（ガイドブッシュ）によりガイドされる。摺動部材３６１（ガイドブッシュ）は、プーリ２７８ｂに対して上下方向のみ動作を可能にし、その他の方向への移動は拘束されている。ここで、摺動部材３６１としては、上下方向のみに動作を可能にし、その他の方向への移動を拘束ものならば、ガイドブッシュの例に限定するものではなく、例えば、スライドベアリングなどを用いることが可能である。

次に、図６（ａ）〜（ｈ）の参照により、処理室６５０から基板６１０を回収する際の基板搬送ロボット１０００の移載動作例を説明する。図６（ａ）は、基板搬送ロボット１０００が搬送室６０内に停止している状態を示している。このとき、基板６１０は処理室６５０の内部に設けられている基板ホルダ６００上に載置されている。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す基板搬送ロボット１０００をｚ軸方向の上方から見た状態を示している。

図６（ｃ）は、基板搬送ロボット１０００の第１アーム１３６ｃ、第２アーム１３６ｂが動作して、基板保持器１３６ａが処理室６５０の内部に進入した状態を示している。この状態で、基板保持器１３６ａは基板ホルダ６００と基板６１０との間に位置している。図６（ｄ）は図６（ｃ）に示す基板搬送ロボット１０００をｚ軸方向の上方から見た状態を示している。

図６（ｅ）はエアシリンダ３００のシャフト３２０が上昇し、基板保持器１３６ａが上昇した状態を示している。この状態で、基板６１０は、基板ホルダ６００から基板保持器１３６ａに載せかえられる。図６（ｆ）は、図６（ｅ）に示す基板搬送ロボット１０００をｚ軸方向の上方から見た状態を示している。

図６（ｇ）はエアシリンダ３００のシャフト３２０が上昇した状態で、第１アーム１３６ｃ、第２アーム１３６ｂが動作して、基板保持器１３６ａが搬送室６０の内部に退行した状態を示している。基板６１０は基板ホルダ６００から基板保持器１３６ａに載せかえられた状態で、搬送室６０側に回収される。図６（ｈ）は図６（ｇ）に示す基板搬送ロボット１０００をｚ軸方向の上方から見た状態を示している。

図６（ａ）〜（ｈ）で説明した処理の流れとは逆の動作シーケンスを実行することにより、基板搬送ロボット１０００は処理室６５０の基板ホルダ６００に基板６１０を供給することができる。基板６１０の移載時に、図６（ｅ）で示したように、基板保持器１３６ａだけが上昇する構成としたことで、より大きな駆動源、直動ガイド能力を必要とせず、小型化が可能な基板搬送ロボットの提供が可能になる。基板保持器１３６ａだけが上昇する構成としたことで、基板搬送ロボットの全体が上昇する場合に比べて、振動の発生を抑制することができる。振動が発生した場合でも、１Ｋｇ程度の基板保持器１３６ａを移動させた場合の振動（振幅）は、基板搬送ロボット１０００の全体を移動させた場合に生じる振動（振幅）より小さいものである。従って、基板保持器１３６ａの振動が十分減衰するまでに要する時間は、基板搬送ロボット１０００の全体を移動させた場合に生じる振動が十分減衰するまでに要する時間に比べて短くなる。このため、基板搬送ロボット１０００の移載動作のタクトタイムの短縮化が可能になる。本実施形態で実現される効果は、後述の各実施形態でも同様に実現可能である。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態にかかる基板搬送ロボット１００１の構成を説明する。第１実施形態では連結部１２５の構成としてエアシリンダ３００を用いた例を説明したが、本実施形態では、電磁石ユニット４００を用いている点で第１実施形態の構成と相違している。基本的な構成は第１実施形態の構成と同様であるので重複した説明を省略し、図４の参照により第２実施形態にかかる基板搬送ロボットの連結部１２５の構成を説明する。連結部１２５の回転支持機構として機能するプーリ２７８ｂには、ベルト２７５ａが掛けられている。ベルト２７５ａによりプーリ２７８ｂはｚ軸まわりに回転可能である。プーリ２７８ｂの回転軸中心には、連結部１２５の移動機構として機能する電磁石ユニット４００が設けられている。

電磁石ユニット４００は、中空のケース部（以下「ケース４１０」）と、シャフト部（以下、「シャフト４２０」）と、電磁コイル部（以下、「電磁コイル４３０」）と、磁石部（以下、「永久磁石４４０」)と、を有する。シャフト４２０はケース４１０の外部において、一端が基板保持器１３６ａに連結されており、ケース４１０内において、他端が永久磁石４４０と連結されている。永久磁石４４０と対向してケース４１０内部の下面に電磁コイル４３０が配置されている。

シャフト４２０の軸心とプーリ２７８ｂの回転軸中心とが一致するように電磁石ユニット４００のケース４１０がプーリ２７８ｂに固定されている。

コントローラ１９０は、電磁コイル４３０に対して、外部電源から供給される電流を制御することが可能である。電磁コイル４３０にはコントローラ１９０で制御された所定の電流を供給するための配線が接続されている。この場合、外部電源は第３駆動源１５２として機能し、配線は駆動力伝達部１８０として機能する。

配線は、例えば、中空構造を有する第２アーム１３６ｂおよび第１アーム１３６ｃの内部をとおり、更に、円筒構造を有する第１駆動軸１７０の内部をとおり、基板搬送ロボット１０００の外部に設けられている外部電源と接続されている。コントローラ１９０は外部電源の電流を制御して、永久磁石４４０と同じ極性の磁界を電磁コイル４３０に発生させる。電磁コイル４３０と永久磁石４４０との間に生じる反発力によりシャフト４２０は上昇し、シャフト４２０に連結されている基板保持器１３６ａは上昇する。

基板保持器１３６ａを降下させる場合、永久磁石４４０の極性と異なる極性の磁界を電磁コイル４３０に発生させるようにコントローラ１９０は外部電源の電流を制御することが可能である。

基板保持器１３６ａの上昇移動および降下移動は直動レール４６０上を移動可能な摺動部材４６１によりガイドされる。摺動部材４６１としては、第１実施形態と同様に、例えば、ガイドブッシュやスライドベアリングなどを用いることが可能である。

（第３実施形態）
次に、図５の参照により第３実施形態にかかる基板搬送ロボット１００２の構成を説明する。第１実施形態では連結部１２５の構成としてエアシリンダ３００を用いた例を説明したが、本実施形態では、ボールねじを用いている点で第１実施形態の構成と相違している。

（基板搬送装置の機能構成）
図５（ａ）は、基板搬送ロボット１００２の機能構成を示すブロック図であり、真空室外に配備された第１駆動源１５０で発生した回転駆動力（第１駆動力）は第１駆動軸１７０を介して第１アーム１３６ｃに伝達される。

真空室外に配備された第２駆動源１５１で発生した回転駆動力（第２駆動力）は第２駆動軸１７１を介して第２アーム１３６ｂに伝達される。第１駆動軸１７０および第２駆動軸１７１は中空の円筒形状を有し、第３駆動軸１７２は円柱形状を有する。第１駆動軸１７０の内部に第２駆動軸１７１が配置され、第２駆動軸１７１の内部に第３駆動軸１７２が配置されることにより、第１駆動軸１７０と第２駆動軸１７１と第３駆動軸１７２は同軸となる。

第１駆動源１５０（第１モータ）のエンコーダから得られる第１検出情報はコントローラ１９０に入力される。また、第２駆動源１５１（第２モータ）のエンコーダから得られる第２検出情報および第３駆動源５５２（第３モータ）のエンコーダから得られる第３検出情報もコントローラ１９０に入力される。コントローラ１９０は、入力されたに第１検出情報と第２検出情報と第３検出情報とに基づき、第１駆動軸１７０の回転と第２駆動軸１７１の回転と第３駆動軸１７２とを制御することが可能である。

第１アーム１３６ｃの一端は第１駆動軸１７０に連結されており、第１アーム１３６ｃの他端には回転支持機構５２０が設けられている。第２アーム１３６ｂの一端は回転支持機構５２０に連結されている。回転支持機構５２０により、第２アーム１３６ｂは第１アーム１３６ｃに対して回転自在に支持される。

第２アーム１３６ｂの他端には連結部５２５が設けられている。基板保持器１３６ａは連結部５２５に連結されており、連結部５２５により、基板保持器１３６ａは第２アーム１３６ｂに対して回転自在に支持される。

連結部５２５は、第２アーム１３６ｂに対して基板保持器１３６ａを回転自在に保持する回転支持機構５２０と、基板保持器１３６ａを上昇または降下させることが可能な移動機構とを有する。

第３駆動源５５２は連結部５２５の移動機構を動作させる駆動力（第３駆動力）を発生する。回転支持機構５２０には、駆動力（第３駆動力）を中継するための回転軸（中継回転軸）が設けられて、駆動力（第３駆動力）は、第１駆動力伝達機構１６０、回転軸（中継回転軸）、第２駆動力伝達機構１６１を介して連結部５２５の移動機構に伝達される。

（連結部５２５の構成）
本実施形態に係る基板搬送ロボット１００２の連結部５２５は、移動手段としてボールねじを用いて構成されている。ボールねじは構成要素として、ねじ軸５１０およびナット５１５を有する。連結部５２５の回転支持部として機能するプーリ２７８ｂには、ベルト２７５ａが掛けられている。ベルト２７５ａによりプーリ２７８ｂはｚ軸まわりに回転可能である。プーリ２７８ｂの回転軸中心には、連結部５２５の移動部として機能するボールねじのねじ軸５１０が設けられている。ボールねじのねじ軸５１０の軸心とプーリ２７８ｂの回転軸中心とは同軸となる。ボールねじのナット５１５（移動部材）は、ねじ軸５１０の回転によりねじ軸５１０の方向に沿って移動する。

本実施形態では、第２駆動軸１７１は円筒形状を有しており、第２駆動軸１７１の内部に、ボールねじのねじ軸５１０を駆動するための第３駆動軸１７２が設けられている。第１駆動軸１７０、第２駆動軸１７１および第３駆動軸１７２は同軸である。第３駆動軸１７２の一端には、第３駆動源５５２が接続されており、他端にはプーリ５８０が設けられている。回転支持機構５２０の回転軸５３０（中継回転軸）には、プーリ５８１、５８２が設けられている。ボールねじのねじ軸５１０の一端にはプーリ５８３が設けられている。プーリ５８０とプーリ５８１との間にはベルト５７１が掛けられており、プーリ５８２とプーリ５８３との間にはベルト５７２が掛けられている。第３駆動軸１７２の回転は、プーリ５８０、ベルト５７１およびプーリ５８１を介して回転支持機構５２０の回転軸５３０（中継回転軸）に伝達される。回転支持機構５２０の回転軸５３０（中継回転軸）の回転は、プーリ５８２、ベルト５７２およびプーリ５８３を介してボールねじのねじ軸５１０に伝達される。

ボールねじのねじ軸５１０が回転すると、回転方向に応じてボールねじのナット５１５が上昇移動または降下移動する。ナット５１５には、基板保持器１３６ａが取り付けられており、ナット５１５の上昇移動または降下移動に従って、基板保持器１３６ａが上昇移動または降下移動する。基板保持器１３６ａがプーリ２７８ｂに対して回転しないように、プーリ２７８ｂにはリニアガイド５６０が取り付けられている。リニアガイド５６０の断面は円柱状または矩形状であり、基板保持器１３６ａはリニアガイド５６０上を移動可能な摺動部材５６１と接することでその回転を規制することができる。

（第４実施形態）
上記の各実施形態においては、第１アームと第２アームを有する多関節型のアーム機構を備えた基板搬送ロボットについて説明したが、アームを１つのみ備えた基板搬送ロボットに基板保持器を上下させる機構を設けてもよい。駆動軸を１つのみ備える駆動源を用い、第１アームの端部に上下機構を介して基板保持器が設けられる。この場合、基板保持器はアームに対して回転する必要がないので、連結部は基板保持器の上下機構のみを有することになる。

基板搬送装置は、駆動源（第１駆動源）に連結された駆動軸（第１駆動軸）と、駆動軸（第１駆動軸）に一端が連結されたアーム部と、アーム部の他端側に配置された基板保持器と、アーム部の他端と基板保持器を連結する連結部と、を有する。連結部は、アーム部に対して基板保持器を回転可能に支持する回転支持機構と、回転支持機構によって基板保持器が回転する回転軸の方向に、アーム部に対して基板保持器を上昇させ、または、降下移動させる移動機構と、を備えることを特徴とする。ここで、移動機構としては、例えば、ねじ軸とナットとを有するボールねじを使用することが可能である。移動機構は、回転支持機構の回転軸と同軸に設けられたねじ軸の回転により回転軸の方向に沿って移動する移動部材（ナット）を有する。

基板搬送装置は、更に、駆動源と独立した第２駆動源に連結された第２駆動軸と、第２駆動軸の回転をねじ軸に伝達する駆動力伝達機構と、を備える。基板保持器は、ねじ軸の回転により移動する移動部材の移動に応じて、上昇、または、降下移動することを特徴とする。

上述の各実施形態によれば、より大きな駆動源、直動ガイド能力を必要とせず、小型化が可能な基板搬送装置の提供が可能になる。

あるいは、移載動作のタクトタイムの短縮化が可能な基板搬送装置の提供が可能になる。あるいは、装置の低コスト化が可能な基板搬送装置の提供が可能になる。

（電子デバイスの製造システム、デバイスの製造方法）
本発明の実施形態にかかる基板搬送ロボットは、例えば、図２（ａ）に示すような電子デバイスの製造システムに適用可能である。処理室１−６は、基板搬送ロボット１０００、１００１、１００２（以下、「基板搬送ロボット１０００」と記載する）を中心にして放射状に配置されている（図２（ａ））。第１アーム１３６ｃおよび第２アーム１３６ｂの回転動作に基づいて基板保持器１３６ａを直線的に動作させることより、基板搬送ロボット１０００は各処理室に基板を搬送することが可能である。処理室で基板の処理が終了した後に、基板搬送ロボット１０００は処理室から基板を排出し、次の処理を行う別の処理室に基板を移載する。一つの基板搬送ロボット１０００で、複数のプロセス処理装置（処理室１−６）に対して基板の搬送を行うことが可能な構成となっている。本実施形態にかかる電子デバイスの製造システムは、上記の実施形態で説明した基板搬送ロボット１０００と、基板搬送ロボット１０００により搬送された基板に対してデバイス製造プロセスを実行する少なくとも一つのプロセス処理装置と、を備える。

また、電子デバイスの製造方法は、基板搬送ロボット１０００を用いて基板を搬送する搬送工程と、少なくとも一つのプロセス処理装置において、搬送工程で搬送された基板に対して、デバイス製造プロセスを実行するプロセス実行工程とを有する。電子デバイスの製造システムおよび電子デバイスの製造方法により製造される電子デバイスとしては、例えば、半導体、液晶ディスプレイ、太陽電池、あるいは光通信機器用デバイスのうち、少なくとも１つが含まれる。

１７０ 第１駆動軸
１３６ｃ 第１アーム
１７１ 第２駆動軸
１３６ｂ 第２アーム
１２０ 回転支持部
１３６ａ 基板保持器
１２５ 連結部
５２５ 連結部
５５２ 第３駆動源

Claims (9)

1. 第１駆動軸と、
   前記第１駆動軸に一端が連結されたアーム部と、
   基板を保持することが可能な基板保持部と、
   前記アーム部の他端と前記基板保持部を連結する連結部と、を有する基板搬送装置であって、
   前記連結部は、
   前記アーム部に対して前記基板保持部を回転可能に支持する回転支持部と、
   前記回転支持部によって前記基板保持部が回転する回転軸の方向に、前記アーム部に対して当該基板保持部を上昇させ、または、降下移動させる移動部と、
   を備えることを特徴とする基板搬送装置。
2. 第１駆動軸と、
   前記第１駆動軸に一端が連結され、前記第１駆動軸と連動して回転可能な第１アーム部と、
   前記第１駆動軸と同軸に設けられるとともに、独立に回転可能な第２駆動軸と、
   前記第１アーム部の他端に回転可能に支持され、前記第２駆動軸と連動して回転可能な第２アーム部と、
   基板を保持することが可能な基板保持部と、
   前記第２アーム部と前記基板保持部とを連結する連結部と、を有する基板搬送装置であって、
   前記連結部は、
   前記第２アーム部に対して前記基板保持部を回転可能に支持する回転支持部と、
   前記回転支持部によって前記基板保持部が回転する回転軸の方向に、前記第２アーム部に対して当該基板保持部を上昇させ、または、降下移動させることが可能な移動部と、
   を備えることを特徴とする基板搬送装置。
3. 前記移動部は、前記回転支持部の回転軸と同軸に設けられたねじ軸の回転により前記回転軸の方向に沿って移動する移動部材を有し、
   前記基板搬送装置は、更に、
   前記第１駆動軸および前記第２駆動軸と独立に回転可能な第３駆動軸と、
   前記第３駆動軸の回転を前記ねじ軸に伝達する駆動力伝達部と、
   を備え、
   前記基板保持部は、前記ねじ軸の回転により移動する前記移動部材の移動に応じて、上昇、または、降下移動することを特徴とする請求項２に記載の基板搬送装置。
4. 前記移動部は、前記回転支持部の回転軸と同軸に設けられたねじ軸の回転により前記回転軸の方向に沿って移動する移動部材を有し、
   前記基板搬送装置は、更に、
   前記第１駆動軸と独立に回転可能な第２駆動軸と、
   前記第２駆動軸の回転を前記ねじ軸に伝達する駆動力伝達部と、
   を備え、
   前記基板保持部は、前記ねじ軸の回転により移動する前記移動部材の移動に応じて、上昇、または、降下移動することを特徴とする請求項１に記載の基板搬送装置。
5. 前記移動部は、
   前記回転支持部に固定された中空のケース部と、
   前記回転支持部の回転軸と同軸に設けられたシャフト部と、
   前記ケース部の内部において前記シャフト部の一端に連結され、前記ケース部の内部空間を第１の内部空間と第２の内部空間とに区画する円板形状の弁体部と、
   所定の圧力のエアーを供給することが可能なエアー供給部と、
   前記エアー供給部と前記ケース部の前記第１の内部空間とを接続する第１配管と、
   前記エアー供給部と前記ケース部の前記第２の内部空間とを接続する第２配管と、
   前記第１配管および前記第２配管のうち少なくともいずれか一方を介して、前記エアー供給部から前記ケース部の内部空間への前記エアーの供給を制御する制御部と、を備え、
   前記シャフト部の他端は、前記ケース部の外部において前記基板保持部に連結されており、
   前記制御部の制御により、前記第１配管を介して前記第１の内部空間にエアーが供給された場合、当該エアーにより前記弁体部は押し上げられることにより前記シャフト部に連結されている前記基板保持部は上昇し、
   前記制御部の制御により、前記第２配管を介して前記第２の内部空間にエアーが供給された場合、当該エアーにより前記弁体部は押し下げられることにより前記シャフト部に連結されている前記基板保持部は降下することを特徴とする請求項１又は２に記載の基板搬送装置。
6. 前記移動部は、
   前記回転支持部に固定された中空のケース部と、
   前記回転支持部の回転軸と同軸に設けられ、前記ケースの外部において、一端が前記基板保持部に連結されたシャフト部と、
   前記ケースの内部において前記シャフト部の他端に連結された磁石部と、
   前記磁石部と対向して前記ケース部の内部の下面に配置された電磁コイル部と、を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の基板搬送装置。
7. 前記基板搬送装置は、更に、
   前記電磁コイルに供給する電流を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、前記電流を制御して前記電磁コイル部に前記磁石部と反発するような磁界を発生させ、
   前記電磁コイル部と前記磁石部との間に生じる反発力により前記シャフト部は上昇し、当該シャフト部に連結されている前記基板保持部は上昇することを特徴とする請求項６に記載の基板搬送装置。
8. 電子デバイスの製造システムであって、
   請求項１乃至７のいずれか１項に記載の基板搬送装置と、
   前記基板搬送装置により搬送された基板に対してデバイス製造プロセスを実行する少なくとも一つのプロセス処理装置と、
   を備えることを特徴とする電子デバイスの製造システム。
9. 電子デバイスの製造方法であって、
   請求項１乃至７のいずれか１項に記載の基板搬送装置を用いて基板を搬送する搬送工程と、
   少なくとも一つのプロセス処理装置において、前記搬送工程で搬送された基板に対して、デバイス製造プロセスを実行するプロセス実行工程と、
   を有することを特徴とする電子デバイスの製造方法。

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