JP3719354B2

JP3719354B2 - Transport device

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Publication number: JP3719354B2
Application number: JP25200199A
Authority: JP
Inventors: 徹石亀
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1999-09-06
Filing date: 1999-09-06
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2019-09-06
Also published as: JP2001077174A

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stabilize conveyance operation, facilitate maintenance and decrease power by a method wherein a first upper arm is pivoted by driving of a first drive shaft, respective front arms are pivoted so as to interlock with each other, a second upper arm is pivoted by a second drive shaft, respective front arms are pivoted so as to interlock with each other, and a conveying object holding part is moved. SOLUTION: When a drive shaft 63 is pivoted, an upper arm 61 and a front arm 67 are pivoted in the same direction, and simultaneously a front arm 66 is pivoted in a relatively counter direction. When a drive shaft 64 is pivoted, an upper arm 62 and the front arm 66 are pivoted in the same direction, and simultaneously the front arm 67 is pivoted in a relatively counter direction. The pivoting directions of the two upper arms 61, 62 are combined, and it is possible that respective extension directions of conveying object holding parts 69, 70 and the direction of rotating the entire arm can be arbitrarily determined for operating. Thus, since a motor for expanding and contracting the conveyance arm and a motor for varying a direction of the conveyance arm can be made common, power required for conveyance operation can be decreased and also the structure can be simplified and maintainability is enhanced.

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造ラインにおけるウエハの搬送等に用いられる搬送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造ラインでは、ウエハ等の被加工物をあるプロセスから他のプロセスに移送するために搬送装置が用いられている。搬送装置の従来例を以下に説明する。
【０００３】
（１）従来例１
図１６は搬送装置の従来例１の構成図である。
図１６で，２本の上腕１１，１２は駆動軸１３上に配置されている。駆動軸１３は自身が回動駆動するようになっている。上腕１１，１２は駆動軸１４，１５に連結されている。上腕１１，１２は駆動軸１３上で回動する。上腕１１の先端には前腕１６，１７が回動可能に取り付けられている。上腕１２の先端には前腕１８，１９が回動可能に取り付けられている。前腕１６，１８の先端にはウェハ把持ハンド２０が連結されている。前腕１７，１９の先端にはウェハ把持ハンド２１が連結されている。
このように、４本の前腕１６〜１９を組み合わせて２対のフロッグレッグを構成している。ウェハ把持ハンド２０，２１は、上腕１１，１２の回動角度に応じて位置決めされる。
【０００４】
この搬送装置による動作は次のとおりである。
二本の上腕１１，１２が互いに反転することにより、一方のウェハ把持ハンドが駆動軸１３から離れる方向に伸張し、他方のウェハ把持ハンドは待機位置を微動してほぼその位置に留まる。ここで、待機位置は駆動軸１３上の位置である。
また、駆動軸１３を回動させることにより、フロッグレッグの向きが変わる。これによってウェハ把持ハンド２０，２１の伸縮方向が変わる。これらの動作から２本の上腕１１，１２が成す角度に応じて、２つのウェハ把持ハンド２０，２１のいずれかを選択して伸縮させることで２枚のウェハを搬送する。駆動軸１３の回動は、工程が完了したウエハをあるプロセスからウェハ把持ハンドで取り出し、このウエハを他のプロセスに渡すときに行う。
【０００５】
しかし、従来例１では次の問題点があった。
ウェハ把持ハンド２０，２１の伸縮方向を変える場合は、２つのウェハ把持ハンド２０，２１が待機位置にある状態で駆動軸１３を回動する。ウェハ把持ハンド２０，２１が近隣の機械、装置等に当たらないためにはウェハ把持ハンドの旋回半径を小さくしなければならない。旋回半径を小さくするためには、ウエハ把持ハンド２０，２１は駆動軸１３に近接させる必要がある。２つのウェハ把持ハンド２０，２１を近接させるには前腕１６〜１９を太くできない。このことから、従来例１では前腕に極めて細いアームを用いることになり、十分な剛性が得られない。これにより、ウェハやウエハ把持ハンドの重量で前腕がたわみ、安定した搬送ができない問題点や、搬送速度を上げられない問題点があった。
【０００６】
（２）従来例２
図１７は従来例２の構成図である。
図１７で、回動軸３１のまわりに回動可能な第１のアーム３２と、第１のアーム３２の先端にある回動軸３３のまわりに回動可能な第２のアーム３４が配置されている。さらに、第２のアーム３４の先端にある回動軸３５のまわりに回動可能な第３のアーム３６が配置されている。第３のアーム３６は、その中央部に回動中心をもつ。
【０００７】
第１のアーム３２は、第１のモータ（図示せず）と直結されて回動する。第２のアーム３４及び第３のアーム３６は第２のモータ及び第３のモータの動力がプーリとベルトで伝達されて回動する。
このような従来例２はスカラ形アームである。
第３のアーム３６の両端部には被処理体載置部３７、３８が構成され、ウエハ等の被処理体を載置する。
【０００８】
従来例２の動作を説明する。
第１のアーム３２と第２のアーム３４が重なった位置が待機位置となり、第１のアーム３２が一方向に回動することによって第３のアーム３６のいずれかの先端である被処理体載置部３７、３８が回動軸３１から最も離れた伸張位置をとり、反対側の被処理体載置部は、回動軸３１にやや近い側に位置する。また第１のアーム３２が反対方向に回動することにより、待機位置を経て反対側の被処理体載置部が最も離れた伸張位置に移動する。また回動軸３１を中心に装置を旋回させることによって、被処理体載置部の伸張方向を任意の角度に設定する。これらの動作により、２つの被処理体載置部を待機位置もしくは最も離れた伸張位置に移動して、２枚のウェハ搬送を行う。
【０００９】
しかし、従来例２では次の問題点があった。
第１のアーム３２及び第２のアーム３４は、半導体製造に要求されるクリーン度を満足するために、ベルトやプーリを支持する軸受から生じるパーティクルを封じるために、隔壁構造を設けている。また、ベルトには動力伝達をする上で必要な強度に応じた幅が必要であり、ベルト幅の確保と隔壁構造を作り込むためにアームを厚く設計することになる。
【００１０】
ところが、半導体製造装置の規格であるＳＥＭＩＥ２１、２２では、アームの標準寸法が定められており、特に、被処理体をつかむインターフェースゾーンのハンドの厚さは、８インチまでのウェハが２３ｍｍとなっており極めて薄い寸法が要求されている。従来例２では、第２のアーム３４と第３のアーム３６の結合部が、このゾーンに相当する。結合部の厚さを２３ｍｍ以下にして、アームの内部にベルト、プーリ及び軸受を組込んで、さらに隔壁を設けると、アームは脆弱な構造になる。従って、このアーム構造の場合は本来必要なアームの厚みが十分確保できない問題があり、アームが薄いためにウェハや被処理体載置部の重量でアームがたわみ易く、安定した搬送が保証できないという問題があつた。
【００１１】
（３）従来例３
図１８は従来例３の構成図である。
図１８で、２本の後腕４１，４２の先端に２本の前腕４３，４４が回動可能に取り付けられ、さらに前腕４３，４４の先端には搬送台４５がヒンジ４６，４７で結合されている。これによって、フロッグレッグ形のアームを構成している。
後腕４１，４２は互いに反対方向に同期して回るギア４８，４９により回動し、前腕４３，４４は有効直径比２：１のプーリ５０，５１と各々の間に張設されたテンションベルト５２によって回動される。プーリ５０はギア４８，４９に同軸に締着されている。プーリ５１は前腕４３，４４のヒンジ５３，５４に同軸に締着している。
【００１２】
従来例３の動作を説明する。
２本の後腕４１，４２が互いに反転することにより、各々の後腕の偏角αの二倍である２αだけ前腕４３，４４が回動し、搬送台４５の位置決めがなされる。プーリ５０，５１とベルト５２にて拘束される前腕の回動角度と回動方向は、後腕の回動位置に対応するため、前腕と後腕が重なる状態を中心に後腕が±９０°の範囲で双方向に回動して、搬送台４５を位置決めする。
【００１３】
しかし、従来例３では次の問題点があつた。
このアーム構造は、本質的にはスカラ形ロボットを２台並べて配置したことと同じであり、アーム駆動モータを共有するために、２本の後腕４１，４２が反転同期するギア４８，４９等の動力伝達手段を付与したにすぎない。
２本の後腕は近接して配置することになりギア４８，４９をあまり太くできないために、軸受剛性が低くなり腕も細くなることから、たわみ易く安定した搬送ができない問題がある。また、半導体ウェハを真空雰囲気中で行うとき、駆動軸周りを真空シールする必要があるが、このように２本の後腕４１，４２に結合するギア４８，４９が独立して必要な場合には各々にシールを施す必要があり、構造が複雑になって保守の手間が余分にかかる問題がある。
【００１４】
従来例１から従来例３についていずれの構成も、アームとモータの関係をみると、アームの伸張方向（以下Ｒ軸）とアームの旋回方向（以下θ軸）に対して、各々の方向に移動させるためにＲ軸モータとθ軸モータが設けられている。伸張もしくは旋回する際にはいずれか一方のモータが作動し他方のモータは動いていない。このため、モータの稼働率が悪いという共通の問題がある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した従来例１乃至従来例３の問題点を解決するためになされたものであり、安定した搬送動作を保証でき、保守が容易で、省エネルギー化を実現した搬送装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は次のとおりの構成になった搬送装置である。
【００１７】
（１）同軸上で各々回動可能に設けられた第１及び第２の上腕と、
同軸上に配置されていて、モータの出力軸と直結され、前記第１及び第２の上腕をそれぞれ駆動する第１及び第２の駆動軸と、
前記第１の上腕の先端部に基端部が回動可能に取り付けられた第１の前腕と、
前記第２の上腕の先端部に基端部が回動可能に取り付けられた第２の前腕と、
搬送物把持部と、
前記第１及び第２の前腕の先端部が連結されると共に、前記搬送物把持部が取り付けられ、前腕連結部品がリンクとして機能することにより、前記第１及び第２の前腕がとる任意の位置に対して、前記搬送物把持部の位置を拘束する前腕連結部と、
前記第１の駆動軸の動力を前記第２の前腕に伝える第１の伝達手段と、
前記第２の駆動軸の動力を前記第１の前腕に伝える第２の伝達手段と、
を具備し、前記第１及び第２の伝達手段は１：１の伝達比で動力を伝達し、第１の駆動軸の駆動により第１の上腕が回動すると、これと連動して、第１の上腕の回動角度と等しい回動角度だけ第２の前腕が同方向に第１の前腕が逆方向にそれぞれ回動し、第２の駆動軸の駆動により第２の上腕が回動すると、これと連動して、第２の上腕の回動角度と等しい回動角度だけ第１の前腕が同方向に第２の前腕が逆方向にそれぞれ回動し、第１の上腕と第２の前腕及び第２の上腕と第１の前腕をそれぞれ平行に保ったこれらの腕の回動により前記搬送物把持部を移動することを特徴とする搬送装置。
【００１８】
（２）同軸上で各々回動可能に設けられた第１及び第２の上腕と、
同軸上に配置されていて、モータの出力軸と直結され、前記第１及び第２の上腕をそれぞれ駆動する第１及び第２の駆動軸と、
前記第１の上腕の先端部に基端部が回動可能に取り付けられた第１の前腕と、
前記第２の上腕の先端部に基端部が回動可能に取り付けられた第２の前腕と、
前記第１及び第２の前腕の先端部が各連結部品によりピン連結された前腕連結部と、
この前腕連結部の連結部品の先端がピン結合される搬送物把持部と、
前記第１の駆動軸の動力を前記第２の前腕に伝える第１の伝達手段と、
前記第２の駆動軸の動力を前記第１の前腕に伝える第２の伝達手段と、
を具備し、前記第１及び第２の伝達手段は１：１の伝達比で動力を伝達し、第１の駆動軸の駆動により第１の上腕が回動すると、これと連動して、第１の上腕の回動角度と等しい回動角度だけ第２の前腕が同方向に第１の前腕が逆方向にそれぞれ回動し、第２の駆動軸の駆動により第２の上腕が回動すると、これと連動して、第２の上腕の回動角度と等しい回動角度だけ第１の前腕が同方向に第２の前腕が逆方向にそれぞれ回動し、第１の上腕と第２の前腕及び第２の上腕と第１の前腕をそれぞれ平行に保ったこれらの腕の回動により前記搬送物把持部を移動することを特徴とする搬送装置。
【００１９】
（３）前記第１及び第２の伝達手段は、前腕の基端部よりも駆動軸に近い側に設けられていて、前腕の回動中心と上腕の回動中心の間で動力を伝達することを特徴とする（１）記載の搬送装置。
【００２０】
（４）前記第１及び第２の上腕は、第１及び第２の前腕と重なった状態から時計方向と反時計方向の両方に回動可能で、この上腕の回動により前記搬送物把持部は第１及び第２の駆動軸よりも一方側にある位置から第１及び第２の駆動軸の位置をすり抜けて反対側まで移動可能であることを特徴とする（１）記載の搬送装置。
【００２１】
（５）前記搬送物把持部は前腕連結部に２個取り付けられ、これらの搬送物把持部はそれぞれ異なる搬送方向に向けて配置されていることを特徴とする（１）記載の搬送装置。
【００２２】
（６）前記第１の上腕、第２の上腕、第１の前腕及び第２の前腕は、重ねて配置されていて、回動移動したときの移動領域を互いに干渉しないことを特徴とする（１）記載の搬送装置。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。
図１は本発明の一実施例を示す構成図、図２は図１の搬送装置を上から見た平面図である。
図１及び図２で、上腕６１，６２は、同軸上で各々回動可能に設けられている。
駆動軸６３．６４は、上腕６１，６２をそれぞれ駆動する。
モータ６５は、独立に駆動する２つの出力軸を持つ２軸モータである。モータ６５の２つの出力軸が駆動軸６３．６４に直結されている。モータ６５の２つの出力軸は同軸上に配置されている。このようなモータ６５は、例えば本出願人による特願平３−１６５９７号の出願明細書に記載されたモータである。
【００２４】
前腕６６は、上腕６１の先端部に基端部が回動可能に取り付けられている。
前腕６７は、上腕６２の先端部に基端部が回動可能に取り付けられている。
前腕連結部６８には、前腕６６，６７の先端部が連結されている。
搬送物把持部６９，７０は前腕連結部６８に取り付けられている。搬送物把持部６９，７０は、それぞれ異なる搬送方向に向けて配置されている。
【００２５】
図１及び図２の搬送装置における動力伝達機構の構成例を図３乃至図６により説明する。
図３乃至図５は動力伝達機構の構成例を示した断面図、図６は動力伝達機構の模式的な概念図である。図３は上腕の平面図、図４は図３のＸ−Ｘ部分の断面図、図５は図４のＳ部の拡大図である。
【００２６】
これらの図で、上腕回動軸７１，７２は同心に配置されている。上腕回動軸７１は上腕６１に結合され、上腕回動軸７２は上腕６２に結合されている。
前腕６７は上腕６２の先端に設けた前腕回動軸７３に結合している。前腕６６は上腕６１の先端に設けた前腕回動軸７４に結合している。
駆動軸６３は、上腕回動軸７１と連結されていて、上腕回動軸７１を介して上腕６１に動力を伝える。
駆動軸６４は、上腕回動軸７２と連結されていて、上腕回動軸７２を介して上腕６２に動力を伝える。
【００２７】
上腕回動軸７１にはプーリ７５が結合され、前腕回動軸７３にはプーリ７６が結合されている。プーリ７５と７６にはベルト７７が巻き掛けられている。
駆動軸６３の回動動力は、上腕回動軸７１を介して上腕６１に伝えられる。また、駆動軸６３の回動動力は、上腕回動軸７１、プーリ７５、ベルト７７、プーリ７６、前腕回動軸７３を介して前腕６７にも伝えられる。これによって、上腕６１と前腕６７は連動して回動する。
【００２８】
同様に、上腕回動軸７２にはプーリ７８が結合され、前腕回動軸７４にはプーリ７９が結合されている。プーリ７８と７９にはベルト８０が巻き掛けられている。
駆動軸６４の回動動力は、上腕回動軸７２を介して上腕６２に伝えられる。また、駆動軸６４の回動動力は、上腕回動軸７２、プーリ７８、ベルト８０、プーリ７９、前腕回動軸７４を介して前腕６６にも伝えられる。これによって、上腕６２と前腕６６は連動して回動する。
【００２９】
いずれかの上腕を回動すると、上腕６１と上腕６２の相対角度が変わる。
従って、駆動軸６３が回動すると上腕６１と前腕６７が同一方向に回動し、同時に前腕６６が相対的に反対方向に回動する。上腕６１が回動することによって、プーリ７８，７９はベルト８０が巻き掛けられている位置が変わるため、前腕６６は回転することになる。
同様に、駆動軸６４が回動すると上腕６２と前腕６６が同一方向に回動し、同時に前腕６７が相対的に反対方向に回動する。
【００３０】
プーリ７５と７６の半径比及びプーリ７８と７９の半径比はともに１：１である。これにより、上腕６２が回転したときは、前腕６６は同方向に等しい角度だけ回動し、前腕６７は逆方向に等しい角度だけ回動する。また、上腕６１が回転したときは、前腕６７は同方向に等しい角度だけ回動し、前腕６６は逆方向に等しい角度だけ回動する
なお、プーリ７５と７６の半径比及びプーリ７８と７９の半径比は１：１以外にしてもよい。
【００３１】
図３乃至図６に示すように、上腕６１，６２の回動中心が同心であり、各々の軸受は回動軸上に重ねる構成であることから、軸径の大きさは特に制限が無く、負荷に応じて使用する軸受の直径を適切に選ぶことができる。
また上腕６１，６２と前腕６６，６７の４本の腕は、重ねて配置されていて、回動移動の移動領域を互いに干渉することがない。これによって、回動軸と直行する水平方向に対する腕の幅は特に制限が無く、負荷に応じた幅に設定できる。
【００３２】
さらに、前腕６６，６７の内部にプーリやベルトが無いために前腕を薄く設計することが可能でありＳＥＭＩＥ２１、２２の規格に定められたアーム寸法に対応し易い。
これに加えて、駆動軸が２軸で、かつ同心であることから、モータ軸を直結することが可能なため伝動機構が単純になり、真空雰囲気中での用途に用いる真空シールも施しやすく、単純な構造により保守性が向上する。
【００３３】
図１乃至図６に示す実施例の動作を説明する。
図７及び図８は動作説明図である。
図７は一方の上腕だけを回動した場合の動作を示した図、図８は２本の上腕を互いに反対方向に回動した場合の動作を示した図である。
【００３４】
図７は上腕６１だけ回動した場合の動作を示す。
図７で、（Ａ）は待機位置を示し、（Ｂ）は角度αだけ回動した場合の伸張位置を示し、（Ｃ）は角度２αだけ回動した場合の伸張位置を示す。この実施例におけるプーリ７５と７６の半径比及びプーリ７８と７９の半径比はともに１：１とする。
【００３５】
図７（Ａ）に示す待機位置（ゼロ起点）では、前腕と上腕が一直線上に重なる。各々の腕の回動中心が一直線上になる。
図７（Ｂ）では、上腕６１が時計方向ＣＷに角度α分回動すると、前腕６７は時計方向ＣＷに角度α分回動して、前腕６６は相対的に反時計方向ＣＣＷに角度α分回動する。
図７（Ｃ）では、上腕６１が時計方向ＣＷに角度２α分回動すると、前腕６７は時計方向ＣＷに角度２α分回動して、前腕６６は相対的に反時計方向ＣＣＷに角度２α分回動する。
【００３６】
図８の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示す状態は図７の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示す状態と同様である。
図８（Ａ）の待機位置（ゼロ起点）は図７（Ａ）と同じである。
図８（Ｂ）では、上腕６１が時計方向ＣＷに角度α分、上腕６２が反時計方向ＣＣＷに角度α分回動すると、前腕６７は時計方向ＣＷに角度２α分回動して、前腕６６は反時計方向ＣＣＷに角度２α分回動する。
図８（Ｃ）では、上腕６１が時計方向ＣＷに角度２α分、上腕６２は反時計方向ＣＣＷに角度２α分回動すると、前腕６７は時計方向ＣＷに角度４α分回動し、前腕６６は反時計方向ＣＣＷに角度４α分回動する。
【００３７】
ここでプーリの半径比が１：１の場合、プーリ径の誤差やベルトの伸びを無視すれば上腕６１と前腕６７は常に平行であり、同様に上腕６２と前腕６６も平行を保つ。
また、図７（Ｃ）と図８（Ｂ）は角度α分回動しているだけで、いずれの場合も上腕及び前腕の相対位置は同じ姿勢である。これは２本の上腕のいずれか一方、もしくは両方が回動した場合でも、上腕及び前腕のとり得る姿勢は、その上腕６１と６２の相対角度に従うことを示している。
このように、上腕６１と６２の回動角度に従い一対の前腕６６と６７の回動角度は一意的に定まる。
【００３８】
図７と図８では、待機位置（Ａ）を起点として、上腕６１が時計方向ＣＷに回動する場合を例にあげたが、反時計方向ＣＣＷに回動する場合も同様であり、この場合も上腕に対する前腕の姿勢は一意的に定まる。
従って、各々反転する上腕６１と６２の回動方向に応じて、待機位置（Ａ）の姿勢における上腕ならびに前腕の回動中心を結ぶ直線が対称軸となり、双方向に動作を行うことができる。
【００３９】
図９は上腕６１，６２と前腕６６，６７が、双方向に対して動作した場合の軌跡を示した図である。
ここで、上腕６１の回動中心から前腕６６の回動中心までの長さをＬｕ、前腕６６の回動中心から前腕の任意の先端までの長さをＬｆ、上腕６７の回動角度をαとして、上腕６２と前腕６７も同様の定義とした場合、前述したプーリの半径比が１：１であるなら、前腕６６と６７上にある任意の先端どうしの距離Ｗｆは式：２×（Ｌｕ・ｃｏｓα − Ｌｆ・ｃｏｓα）により求まる。したがって、上腕６１，６２の回動による前腕６６，６７の任意の先端位置は軌跡８１，８２の経路をとり、その間隔は一意的に定る。
【００４０】
図１０は前腕連結部の構成例を示した図である。
図１０で、（Ａ）は上腕と前腕が待機位置である場合の前腕連結部の状態を示した図で、（Ｂ）は上腕と前腕が伸張位置にある場合の前腕連結部の状態を示した図である。
【００４１】
図１０において、前腕６７には２本の連結部品６８ａ，６８ｃがピン結合され、連結部品６８ａの先端が搬送物把持部６９ａとピン結合し、連結部品６８ｃの先端が搬送物把持部６９ｂにピン結合している。
同様に前腕６６からも連結部品６８ｂ，６８ｄを介して、搬送物把持部６９ａ、６９ｂを支持する。連結部品６８ａと６８ｂならびに６８ｃと６８ｄは搬送物把持部６９ａ，６９ｂの中で、互いに同期して反転するためにギヤで噛み合う構造をとるが、もしくは予圧を与えて摩擦により拘束したり、８の字形のベルトでこのギヤを置換えてもよい。これら４本の前腕連結部品６８ａ、６８ｂ、６８ｃ、６８ｄがリンクとして機能することにより、前腕６６，６７がとる任意の位置に対して、搬送物把持部６９ａ、６９ｂの各々の位置を拘束する。
【００４２】
このようにして、４本の上腕と前腕ならびに前腕連結部と搬送物把持部の組合わせにより、同心２軸駆動の双方向移動式フロッグレッグ形アームが構成される。
【００４３】
図１１乃至図１３は上腕の回動方向に対する搬送物把持部の運動方向を示した図である。
図１１に示すように、上腕６１が時計方向ＣＷ、上腕６２が反時計方向ＣＣＷに回動した場合、搬送物把持部６９ａが伸張する方向に動作する。
図１２に示すように、上腕６１と上腕６２がともに同一方向（例えば時計方向ＣＷ）に回動した場合、搬送物把持部６９ａ，６９ｂは上腕の回動軸を中心にして、上腕６１，６２と同一方向に回動する。図１２では、前腕と上腕が重なった待機位置で回動する場合を例示している。
図１３に示すように、上腕６１が反時計方向ＣＣＷ、上腕６２が時計方向ＣＷに回動した場合、搬送物把持部６９ｂが伸張する方向に動作する。
【００４４】
このように、同心２軸駆動の双方向移動式フロッグレッグ形アームでは、２本の上腕６１，６２の回動方向を組合わせることにより、搬送物把持部６９ａと搬送物把持部６９ｂ各々の伸張方向と、アーム全体が回動する方向を任意に定めて動作することが可能であり、２枚のウェハに対して順次搬送動作が行える。
【００４５】
また、アームを伸張する動作と回動する動作のいずれの場合も、２本の上腕６１，６２を駆動する２個の駆動軸が常に駆動して負荷を分担するために、２軸モータの各々の出力軸に必要とされるトルクは１／２になり、より出力の小さなモータを適用できる。
【００４６】
図１４はウェハ搬送を行う場合における搬送順序の一例を示した図である。
図１４（Ａ）によると本発明の搬送アームは搬送チャンバ９０の中心に位置し、第１及び第２のウェハ９１ａ、９１ｂ（以下、ウェハＡ、ウェハＢとする）が、搬送チャンバ９０の中心に対して放射状に異なる角度で配置された第１工程処理部９２ａと第２工程処理部９２ｂで、半導体プロセスの処理をしている状態を示す。工程順序は第１工程が上流側で第２工程が下流側であり、工程の流れはウェハＢからウェハＡに向う。搬送アームは待機位置の状態にて搬送物把持部６９ｂに第３のウェハ９１ｃ（以下ウェハＣ）を把持している。
【００４７】
図１４の（Ａ）〜（Ｌ）は次の処理を示している。
（Ａ）〜（Ｂ）：第１工程処理部のウェハＢをアンロードする。
（Ｃ）〜（Ｄ）：ウェハＣを第１工程処理部にインデックスする。
（Ｄ）〜（Ｅ）：第１工程処理部にウェハＣをロードする。
（Ｆ）〜（Ｇ）：空いている搬送物把持部を第２工程処理部にインデックスする。
（Ｇ）〜（Ｈ）：ウェハＡをアンロードする。
（Ｉ）〜（Ｊ）：ウェハＢを第２工程処理部にインデックスする。
（Ｊ）〜（Ｋ）：ウェハＢを第２工程処理部にロードする。
（Ｌ）：空いている搬送物把持部を次の工程処理部にインデックスする。
【００４８】
これら一連の動作を繰返すことにより、予め定められた順序に従って各々の工程に対してウェハ搬送を行う。ここでは、ふたつの工程に対する搬送を例として示しているが、この発明は搬送工程の数を限定するものではない。
搬送対象の工程の数はいくつでもよく、また搬送方向ならびに搬送順序も任意にとることができる。
【００４９】
図１５は本発明の他の実施例を示した構成図である。
この実施例では、搬送物把持部を１つ設けたことにより占有面積が小さい搬送装置を実現している。
図１５で、搬送チャンバ９０の中央に上腕６１，６２の回動中心が位置し、上腕６６，６７の先端にひとつの搬送物把持部６９が配置され、ウェハ９３を把持した待避位置の姿勢を示している。また、二点鎖線で描いた搬送物把持部６９´とウェハ９３´は伸張位置を示している。ここで、片側の把持部がないため、その待避位置の姿勢はウェハ９３が上腕６１，６２の回動中心と重なる位置まで後退した姿勢をとっても、ウェハを含めたアーム全体の旋回半径を小さくできる。
従って、半導体を処理するプロセスモジュール１台に対して１台の搬送アームを組合わせて使用する場合（シングルチャンバ方式と呼ぶ）などには、隣接する工程との配置間隔を小さくすることが可能であり装置が占める面積を抑えることで、土地代が高いクリーンルームを有効に活用できる。特に、大型サイズのウェハに対してコンパクトな搬送システムを提供でき、今後、大口径化が進むウェハサイズへの搬送手段として有効である。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば次の効果が得られる。
【００５１】
請求項１，２の発明によれば次の効果が得られる。
（１）駆動軸はモータの出力軸に直結されているため、伝動機構が単純になり、真空雰囲気中での用途に用いる真空シールも施しやすく、単純な構造により保守性が向上する。
（２）上腕の回動中心が同心でありため、各々の軸受は回動軸上に重ねる構成になる。このことから、軸径の大きさは特に制限が無く、負荷に応じて使用する軸受の直径を適切に選ぶことができる。これにより、軸受部分に十分な剛性を持たせることができ、搬送機構の剛性を高めることができる。
（３）第１の駆動軸の駆動により第１の上腕が回動すると、これと連動して第２の前腕が同方向に第１の前腕が逆方向にそれぞれ回動し、第２の駆動軸の駆動により第２の上腕が回動すると、これと連動して第１の前腕が同方向に第２の前腕が逆方向にそれぞれ回動する。このため、第１の駆動軸と第２の駆動軸の回動方向を選ぶことにより、搬送アームを伸縮させる動作と、搬送アームの向きを変える動作を行うことができる。これによって、搬送アームを伸縮させるモータと、搬送アームの向きを変えるモータを共通化できるため、搬送動作に要する電力を低減できるとともに、構成を簡略化できる。
【００５２】
（４）伝達手段は１：１の伝達比で動力を伝達するため、対辺の位置にある上腕と前腕は平行状態を保ちながら回動することができる。
【００５３】
請求項３の発明によれば、伝達手段は前腕の基端部よりも駆動軸に近い側に設けられているため、前腕を薄く設計することが可能になり、ＳＥＭＩＥ２１、２２の規格に定められたアーム寸法に対応し易くなる。
【００５４】
請求項４の発明によれば、搬送把持部は駆動軸よりも一方側にある位置から駆動軸の位置をすり抜けて反対側まで移動可能である。搬送把持部の移動範囲に融通性をもたせることにより、搬送把持部が待避位置にあるときの姿勢は、搬送把持部及び各腕の装置からのはみ出しが最も少ない姿勢をとりうる。これによって、装置全体の旋回半径を小さくすることができる。
【００５５】
請求項５の発明によれば、搬送物把持部は前腕連結部に２個取り付けられ、これらの搬送物把持部はそれぞれ異なる搬送方向に向けて配置されているため、半導体プロセスに適用した場合は、工程処理部に渡すウエハと工程処理部から取り出したウエハを同時に把持することができる。これによって、搬送効率を向上できる。
【００５６】
請求項６の発明によれば、各上腕と前腕は、重ねて配置されていて、回動移動したときの移動領域を互いに干渉しないため、回動軸と直行する水平方向に対する腕の幅は特に制限が無く、負荷に応じた幅に設定できる。
【００５７】
以上説明したように本発明によれば、アームが十分な剛性を持っていて安定した搬送動作を保証でき、保守が容易で、省エネルギー化を実現した搬送装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】図１の搬送装置を上から見た平面図である。
【図３】図１及び図２の搬送装置における動力伝達機構の構成例を示した図である。
【図４】図１及び図２の搬送装置における動力伝達機構の構成例を示した図である。
【図５】図１及び図２の搬送装置における動力伝達機構の構成例を示した図である。
【図６】図１及び図２の搬送装置における動力伝達機構の構成例を示した図である。
【図７】図１及び図２の搬送装置の動作説明図である。
【図８】図１及び図２の搬送装置の動作説明図である。
【図９】図１及び図２の搬送装置の動作説明図である。
【図１０】前腕連結部の構成例を示した図である。
【図１１】図１及び図２の搬送装置の動作説明図である。
【図１２】図１及び図２の搬送装置の動作説明図である。
【図１３】図１及び図２の搬送装置の動作説明図である。
【図１４】ウェハ搬送を行う場合における搬送順序の一例を示した図である。
【図１５】本発明の他の実施例を示した構成図である。
【図１６】搬送装置の従来例の構成図である。
【図１７】搬送装置の従来例の構成図である。
【図１８】搬送装置の従来例の構成図である。
【符号の説明】
６１，６２上腕
６３．６４駆動軸
６５モータ
６６，６７前腕
６８前腕連結部
６９，７０搬送物把持部
７５，７６，７８，７９プーリ
７７，８０ベルト[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a transfer apparatus used for transferring a wafer in a semiconductor production line.
[0002]
[Prior art]
In a semiconductor manufacturing line, a transfer device is used to transfer a workpiece such as a wafer from one process to another process. A conventional example of the transport apparatus will be described below.
[0003]
(1) Conventional example 1
FIG. 16 is a configuration diagram of Conventional Example 1 of the transport device.
In FIG. 16, the two upper arms 11 and 12 are disposed on the drive shaft 13. The drive shaft 13 is driven to rotate. Upper arms 11 and 12 are connected to drive shafts 14 and 15. The upper arms 11 and 12 rotate on the drive shaft 13. Forearms 16 and 17 are rotatably attached to the tip of the upper arm 11. Forearms 18 and 19 are rotatably attached to the tip of the upper arm 12. A wafer gripping hand 20 is connected to the tips of the forearms 16 and 18. A wafer gripping hand 21 is connected to the tips of the forearms 17 and 19.
As described above, the four forearms 16 to 19 are combined to form two pairs of frog legs. The wafer gripping hands 20 and 21 are positioned according to the rotation angles of the upper arms 11 and 12.
[0004]
The operation of this transport device is as follows.
When the two upper arms 11 and 12 are inverted, one wafer gripping hand extends in a direction away from the drive shaft 13, and the other wafer gripping hand slightly moves the standby position and stays at that position. Here, the standby position is a position on the drive shaft 13.
Further, the direction of the frog leg is changed by rotating the drive shaft 13. This changes the expansion / contraction direction of the wafer gripping hands 20, 21. From these operations, two wafers are transferred by selecting and expanding / contracting one of the two wafer gripping hands 20 and 21 in accordance with the angle formed by the two upper arms 11 and 12. The rotation of the drive shaft 13 is performed when a wafer for which a process has been completed is taken out of a process by a wafer gripping hand and the wafer is transferred to another process.
[0005]
However, Conventional Example 1 has the following problems.
When changing the expansion / contraction direction of the wafer gripping hands 20 and 21, the drive shaft 13 is rotated in a state where the two wafer gripping hands 20 and 21 are in the standby position. In order to prevent the wafer gripping hands 20 and 21 from hitting nearby machines, devices, etc., the turning radius of the wafer gripping hand must be reduced. In order to reduce the turning radius, the wafer gripping hands 20 and 21 need to be close to the drive shaft 13. In order to bring the two wafer gripping hands 20 and 21 close to each other, the forearms 16 to 19 cannot be made thick. For this reason, in Conventional Example 1, a very thin arm is used as the forearm, and sufficient rigidity cannot be obtained. As a result, the forearm bends due to the weight of the wafer or the wafer gripping hand, and there is a problem that stable conveyance cannot be performed and a conveyance speed cannot be increased.
[0006]
(2) Conventional example 2
FIG. 17 is a configuration diagram of the second conventional example.
In FIG. 17, a first arm 32 that can rotate around a rotation shaft 31 and a second arm 34 that can rotate around a rotation shaft 33 at the tip of the first arm 32 are arranged. ing. Further, a third arm 36 that is rotatable around a rotation shaft 35 at the tip of the second arm 34 is disposed. The third arm 36 has a rotation center at the center thereof.
[0007]
The first arm 32 is directly connected to a first motor (not shown) and rotates. The second arm 34 and the third arm 36 are rotated by the power of the second motor and the third motor transmitted by the pulley and the belt.
Such a conventional example 2 is a scalar arm.
At both ends of the third arm 36, target object mounting portions 37 and 38 are configured, and target objects such as wafers are mounted.
[0008]
The operation of Conventional Example 2 will be described.
A position where the first arm 32 and the second arm 34 overlap each other is a standby position, and the first arm 32 rotates in one direction, whereby the object to be processed which is one of the tips of the third arm 36 is mounted. The placement portions 37 and 38 are in the extended position farthest from the rotation shaft 31, and the object-to-be-processed object placement portion on the opposite side is located slightly closer to the rotation shaft 31. Further, when the first arm 32 is rotated in the opposite direction, the opposite object mounting portion is moved to the most extended position through the standby position. Further, by rotating the apparatus around the rotation shaft 31, the extending direction of the object mounting portion is set to an arbitrary angle. By these operations, the two processing object mounting portions are moved to the standby position or the most extended position, and two wafers are transferred.
[0009]
However, Conventional Example 2 has the following problems.
The first arm 32 and the second arm 34 are provided with a partition structure in order to seal particles generated from the bearings supporting the belt and the pulley in order to satisfy the cleanliness required for semiconductor manufacturing. Further, the belt needs to have a width corresponding to the strength required for power transmission, and the arm is designed to be thick in order to secure the belt width and to create a partition structure.
[0010]
However, in SEMI E21, 22 which is a standard for semiconductor manufacturing equipment, the standard dimensions of the arm are determined. In particular, the thickness of the hand in the interface zone that holds the object to be processed is 23 mm for wafers up to 8 inches. Therefore, extremely thin dimensions are required. In Conventional Example 2, the joint between the second arm 34 and the third arm 36 corresponds to this zone. If the thickness of the coupling portion is 23 mm or less, a belt, a pulley, and a bearing are incorporated in the arm and a partition is further provided, the arm has a fragile structure. Therefore, in the case of this arm structure, there is a problem that a necessary arm thickness cannot be sufficiently secured, and since the arm is thin, the arm is easily bent due to the weight of the wafer or the object mounting portion, and stable conveyance cannot be guaranteed. There was a problem.
[0011]
(3) Conventional example 3
FIG. 18 is a configuration diagram of Conventional Example 3.
In FIG. 18, two forearms 43, 44 are rotatably attached to the tips of the two rear arms 41, 42, and a carriage 45 is coupled to the tips of the forearms 43, 44 by hinges 46, 47. ing. This constitutes a frog-leg-shaped arm.
The rear arms 41, 42 are rotated by gears 48, 49 that rotate synchronously in opposite directions, and the forearms 43, 44 are tension belts stretched between the pulleys 50, 51 having an effective diameter ratio of 2: 1. 52 is rotated. The pulley 50 is fastened coaxially to the gears 48 and 49. The pulley 51 is coaxially fastened to the hinges 53 and 54 of the forearms 43 and 44.
[0012]
The operation of Conventional Example 3 will be described.
When the two rear arms 41 and 42 are inverted from each other, the forearms 43 and 44 are rotated by 2α, which is twice the deflection angle α of each of the rear arms, and the conveyance table 45 is positioned. Since the rotation angle and rotation direction of the forearm restrained by the pulleys 50 and 51 and the belt 52 correspond to the rotation position of the rear arm, the rear arm is ± 90 ° centering on the state where the forearm and the rear arm overlap. In this range, the carriage 45 is rotated in both directions.
[0013]
However, Conventional Example 3 has the following problems.
This arm structure is essentially the same as arranging two SCARA robots side by side, and in order to share the arm drive motor, the gears 48, 49, etc. in which the two rear arms 41, 42 are reversely synchronized. The power transmission means is only provided.
Since the two rear arms are arranged close to each other and the gears 48 and 49 cannot be made very thick, the bearing rigidity is low and the arm is also thin, so that there is a problem that it is easy to bend and cannot be stably conveyed. Further, when the semiconductor wafer is performed in a vacuum atmosphere, it is necessary to vacuum seal around the drive shaft. When the gears 48 and 49 coupled to the two rear arms 41 and 42 are independently required in this way, Each of them needs to be sealed, and there is a problem that the structure becomes complicated and extra maintenance is required.
[0014]
In any of the configurations of Conventional Example 1 to Conventional Example 3, when the relationship between the arm and the motor is viewed, the arm moves in each direction with respect to the extending direction of the arm (hereinafter referred to as R axis) and the turning direction of the arm (hereinafter referred to as θ axis). Therefore, an R-axis motor and a θ-axis motor are provided. When extending or turning, one of the motors operates and the other motor does not move. For this reason, there is a common problem that the operating rate of the motor is poor.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve the problems of Conventional Example 1 to Conventional Example 3 described above, and provides a transport apparatus that can guarantee a stable transport operation, is easy to maintain, and saves energy. With the goal.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a transport device having the following configuration.
[0017]
(1) a first upper arm and a second upper arm which are provided on the same axis so as to be rotatable;
First and second drive shafts arranged on the same axis, directly connected to the output shaft of the motor and driving the first and second upper arms, respectively;
A first forearm having a proximal end rotatably attached to a distal end of the first upper arm;
A second forearm having a proximal end rotatably attached to a distal end of the second upper arm;
A conveyed product gripping part;
Arbitrary positions taken by the first and second forearms when the tip portions of the first and second forearms are connected, the transport object gripping portion is attached, and the forearm connecting parts function as links. On the other hand, a forearm coupling part that restrains the position of the conveyed product gripping part;
First transmission means for transmitting power of the first drive shaft to the second forearm;
Second transmission means for transmitting the power of the second drive shaft to the first forearm;
And the first and second transmission means transmit power at a transmission ratio of 1: 1, and when the first upper arm is rotated by driving the first drive shaft, When the second forearm rotates in the same direction and the first forearm rotates in the opposite direction by a rotation angle equal to the rotation angle of the first upper arm, the second upper arm rotates by driving the second drive shaft. In conjunction with this, the first forearm rotates in the same direction and the second forearm rotates in the opposite direction by a rotation angle equal to the rotation angle of the second upper arm, The first upper arm and the second forearm and the second upper arm and the first forearm were kept parallel to each other. A conveying apparatus characterized in that the conveyed object gripping portion is moved by rotation of these arms.
[0018]
(2) a first upper arm and a second upper arm that are rotatably provided on the same axis;
First and second drive shafts arranged on the same axis, directly connected to the output shaft of the motor and driving the first and second upper arms, respectively;
A first forearm having a proximal end rotatably attached to a distal end of the first upper arm;
A second forearm having a proximal end rotatably attached to a distal end of the second upper arm;
A forearm connecting portion in which tip portions of the first and second forearms are pin-connected by respective connecting parts;
A transported object gripping part to which the tip of the connecting part of the forearm connecting part is pin-coupled;
First transmission means for transmitting power of the first drive shaft to the second forearm;
Second transmission means for transmitting the power of the second drive shaft to the first forearm;
And the first and second transmission means transmit power at a transmission ratio of 1: 1, and when the first upper arm is rotated by driving the first drive shaft, When the second forearm rotates in the same direction and the first forearm rotates in the opposite direction by a rotation angle equal to the rotation angle of the first upper arm, the second upper arm rotates by driving the second drive shaft. In conjunction with this, the first forearm rotates in the same direction and the second forearm rotates in the opposite direction by a rotation angle equal to the rotation angle of the second upper arm, The first upper arm and the second forearm and the second upper arm and the first forearm were kept parallel to each other. A conveying apparatus characterized in that the conveyed object gripping portion is moved by rotation of these arms.
[0019]
(3) The first and second transmission means are provided closer to the drive shaft than the base end of the forearm, and transmit power between the rotation center of the forearm and the rotation center of the upper arm. (1) The transport apparatus according to (1).
[0020]
(4) The first and second upper arms can be rotated in both the clockwise direction and the counterclockwise direction from the state where they overlap the first and second forearms. Is capable of moving from the position on one side of the first and second drive shafts to the opposite side by passing through the positions of the first and second drive shafts.
[0021]
(5) The transport apparatus according to (1), wherein two transport object gripping sections are attached to the forearm coupling section, and the transport object gripping sections are arranged in different transport directions.
[0022]
(6) The first upper arm, the second upper arm, the first forearm, and the second forearm are arranged to overlap each other and do not interfere with each other in a moving area when rotated. 1) The conveying apparatus as described.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of the transfer device of FIG. 1 as viewed from above.
In FIGS. 1 and 2, the upper arms 61 and 62 are provided so as to be rotatable on the same axis.
The drive shaft 63.64 drives the upper arms 61 and 62, respectively.
The motor 65 is a two-axis motor having two output shafts that are driven independently. Two output shafts of the motor 65 are directly connected to the drive shaft 63.64. The two output shafts of the motor 65 are coaxially arranged. Such a motor 65 is, for example, a motor described in the application specification of Japanese Patent Application No. 3-16597 by the present applicant.
[0024]
The forearm 66 is attached to the distal end portion of the upper arm 61 so that the proximal end portion is rotatable.
The forearm 67 is attached to the distal end portion of the upper arm 62 so that the proximal end portion is rotatable.
The forearm connecting portion 68 is connected to the front ends of the forearms 66 and 67.
The conveyed product gripping portions 69 and 70 are attached to the forearm connecting portion 68. The transported object gripping portions 69 and 70 are arranged in different transport directions.
[0025]
A configuration example of the power transmission mechanism in the conveying device of FIGS. 1 and 2 will be described with reference to FIGS.
3 to 5 are cross-sectional views showing an example of the configuration of the power transmission mechanism, and FIG. 6 is a schematic conceptual diagram of the power transmission mechanism. 3 is a plan view of the upper arm, FIG. 4 is a cross-sectional view of a portion XX in FIG. 3, and FIG. 5 is an enlarged view of a portion S in FIG.
[0026]
In these drawings, the upper arm rotation shafts 71 and 72 are arranged concentrically. The upper arm rotation shaft 71 is coupled to the upper arm 61, and the upper arm rotation shaft 72 is coupled to the upper arm 62.
The forearm 67 is coupled to a forearm rotation shaft 73 provided at the tip of the upper arm 62. The forearm 66 is coupled to a forearm rotation shaft 74 provided at the tip of the upper arm 61.
The drive shaft 63 is connected to the upper arm rotation shaft 71 and transmits power to the upper arm 61 via the upper arm rotation shaft 71.
The drive shaft 64 is connected to the upper arm rotation shaft 72 and transmits power to the upper arm 62 via the upper arm rotation shaft 72.
[0027]
A pulley 75 is coupled to the upper arm pivot shaft 71, and a pulley 76 is coupled to the forearm pivot shaft 73. A belt 77 is wound around the pulleys 75 and 76.
The rotational power of the drive shaft 63 is transmitted to the upper arm 61 via the upper arm rotational shaft 71. The rotational power of the drive shaft 63 is also transmitted to the forearm 67 via the upper arm rotational shaft 71, the pulley 75, the belt 77, the pulley 76, and the forearm rotational shaft 73. As a result, the upper arm 61 and the forearm 67 rotate in conjunction with each other.
[0028]
Similarly, a pulley 78 is coupled to the upper arm pivot shaft 72, and a pulley 79 is coupled to the forearm pivot shaft 74. A belt 80 is wound around the pulleys 78 and 79.
The rotational power of the drive shaft 64 is transmitted to the upper arm 62 via the upper arm rotational shaft 72. The rotational power of the drive shaft 64 is also transmitted to the forearm 66 through the upper arm rotational shaft 72, the pulley 78, the belt 80, the pulley 79, and the forearm rotational shaft 74. Thereby, the upper arm 62 and the forearm 66 rotate in conjunction with each other.
[0029]
When any one of the upper arms is rotated, the relative angle between the upper arm 61 and the upper arm 62 changes.
Therefore, when the drive shaft 63 rotates, the upper arm 61 and the forearm 67 rotate in the same direction, and at the same time, the forearm 66 relatively rotates in the opposite direction. As the upper arm 61 rotates, the positions of the pulleys 78 and 79 around which the belt 80 is wound change, so that the forearm 66 rotates.
Similarly, when the drive shaft 64 is rotated, the upper arm 62 and the forearm 66 are rotated in the same direction, and at the same time, the forearm 67 is relatively rotated in the opposite direction.
[0030]
The radius ratio between the pulleys 75 and 76 and the radius ratio between the pulleys 78 and 79 are both 1: 1. Thereby, when the upper arm 62 rotates, the forearm 66 rotates by an equal angle in the same direction, and the forearm 67 rotates by an equal angle in the reverse direction. When the upper arm 61 rotates, the forearm 67 rotates by an equal angle in the same direction, and the forearm 66 rotates by an equal angle in the reverse direction.
The radius ratio between the pulleys 75 and 76 and the radius ratio between the pulleys 78 and 79 may be other than 1: 1.
[0031]
As shown in FIGS. 3 to 6, the rotation centers of the upper arms 61 and 62 are concentric, and each bearing is configured to overlap the rotation shaft, so that the size of the shaft diameter is not particularly limited, The diameter of the bearing to be used can be appropriately selected according to the load.
Further, the four arms of the upper arms 61 and 62 and the forearms 66 and 67 are arranged so as not to interfere with each other in the rotational movement area. Thus, the width of the arm in the horizontal direction perpendicular to the rotation axis is not particularly limited, and can be set to a width according to the load.
[0032]
Further, since there are no pulleys or belts in the forearms 66 and 67, the forearm can be designed to be thin, and the arm dimensions defined in the standards of SEMI E21 and 22 can be easily accommodated.
In addition to this, since the drive shaft is two axes and concentric, the motor shaft can be directly connected, so the transmission mechanism becomes simple, and it is easy to provide a vacuum seal for use in a vacuum atmosphere. Maintainability is improved by a simple structure.
[0033]
The operation of the embodiment shown in FIGS. 1 to 6 will be described.
7 and 8 are explanatory diagrams of the operation.
FIG. 7 is a diagram showing an operation when only one upper arm is rotated, and FIG. 8 is a diagram showing an operation when two upper arms are rotated in directions opposite to each other.
[0034]
FIG. 7 shows the operation when only the upper arm 61 is rotated.
7A shows a standby position, FIG. 7B shows an extended position when the lens is rotated by an angle α, and FIG. 7C shows an extended position when the camera is rotated by an angle 2α. In this embodiment, the radius ratio of the pulleys 75 and 76 and the radius ratio of the pulleys 78 and 79 are both 1: 1.
[0035]
At the standby position (zero starting point) shown in FIG. 7A, the forearm and the upper arm overlap in a straight line. The center of rotation of each arm is in a straight line.
In FIG. 7B, when the upper arm 61 is rotated clockwise by an angle α, the forearm 67 is rotated clockwise by an angle α, and the forearm 66 is relatively counterclockwise CCW by an angle α. Rotate.
In FIG. 7C, when the upper arm 61 is rotated clockwise by an angle 2α, the forearm 67 is rotated clockwise by an angle 2α, and the forearm 66 is relatively counterclockwise by an angle 2α. Rotate.
[0036]
The states shown in (A), (B), and (C) of FIG. 8 are the same as the states shown in (A), (B), and (C) of FIG.
The standby position (zero starting point) in FIG. 8A is the same as that in FIG.
In FIG. 8B, when the upper arm 61 is rotated clockwise by an angle α and the upper arm 62 is rotated counterclockwise by an angle α, the forearm 67 is rotated clockwise by an angle 2α and the forearm 66 is rotated. Rotates counterclockwise CCW by an angle 2α.
In FIG. 8C, when the upper arm 61 is rotated clockwise by an angle 2α and the upper arm 62 is rotated counterclockwise by an angle 2α, the forearm 67 is rotated clockwise by an angle 4α, and the forearm 66 is rotated. It rotates counterclockwise CCW by an angle 4α.
[0037]
Here, when the pulley radius ratio is 1: 1, the upper arm 61 and the forearm 67 are always parallel if the pulley diameter error and the belt elongation are ignored. Similarly, the upper arm 62 and the forearm 66 also remain parallel.
Further, FIGS. 7C and 8B are merely rotated by an angle α, and the relative positions of the upper arm and the forearm are the same in either case. This indicates that the postures of the upper arm and the forearm follow the relative angles of the upper arms 61 and 62 even when either one or both of the upper arms rotate.
Thus, the rotation angles of the pair of forearms 66 and 67 are uniquely determined according to the rotation angles of the upper arms 61 and 62.
[0038]
7 and 8 exemplify the case where the upper arm 61 rotates clockwise CW starting from the standby position (A), but the same applies to the case where the upper arm 61 rotates counterclockwise CCW. The forearm posture with respect to the upper arm is uniquely determined.
Therefore, according to the rotation directions of the upper arms 61 and 62 that are reversed, the straight line connecting the upper arms and the rotation centers of the forearms in the posture of the standby position (A) serves as an axis of symmetry, and can be operated in both directions.
[0039]
FIG. 9 is a diagram showing the trajectories when the upper arms 61 and 62 and the forearms 66 and 67 operate in both directions.
Here, the length from the rotation center of the upper arm 61 to the rotation center of the forearm 66 is Lu, the length from the rotation center of the forearm 66 to an arbitrary tip of the forearm is Lf, and the rotation angle of the upper arm 67 is α. Assuming that the upper arm 62 and the forearm 67 have the same definition, if the radius ratio of the pulley described above is 1: 1, the distance Wf between any tips on the forearms 66 and 67 is expressed by the formula: 2 × (Lu (Cosα−Lf · cosα) Therefore, arbitrary tip positions of the forearms 66 and 67 due to the rotation of the upper arms 61 and 62 take paths of the trajectories 81 and 82, and the interval is uniquely determined.
[0040]
FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of the forearm connecting portion.
10A is a diagram showing a state of the forearm connecting portion when the upper arm and the forearm are in the standby position, and FIG. 10B is a state of the forearm connecting portion when the upper arm and the forearm are in the extended position. It is a figure.
[0041]
In FIG. 10, two connecting parts 68a and 68c are pin-coupled to the forearm 67, the tip of the connecting part 68a is pin-coupled to the conveyed product gripping part 69a, and the tip of the connecting part 68c is pinned to the conveyed object gripping part 69b. Are connected.
Similarly, the conveyed product gripping portions 69a and 69b are also supported from the forearm 66 through the connecting parts 68b and 68d. The connecting parts 68a and 68b and 68c and 68d have a structure in which they are engaged with each other in the conveyed object gripping parts 69a and 69b so as to be reversed in synchronization with each other. This gear may be replaced by a letter-shaped belt. These four forearm connecting parts 68a, 68b, 68c, and 68d function as links, thereby restraining the positions of the conveyed product gripping portions 69a and 69b with respect to arbitrary positions taken by the forearms 66 and 67.
[0042]
In this way, a combination of the four upper arms and the forearms and the forearm connecting portion and the conveyed product gripping portion constitutes a concentric two-axis drive bidirectionally movable frog-leg type arm.
[0043]
11 to 13 are diagrams showing the movement direction of the conveyed product gripping part with respect to the rotation direction of the upper arm.
As shown in FIG. 11, when the upper arm 61 rotates in the clockwise direction CW and the upper arm 62 rotates in the counterclockwise direction CCW, the conveyed product gripping portion 69a operates in the extending direction.
As shown in FIG. 12, when both the upper arm 61 and the upper arm 62 are rotated in the same direction (for example, clockwise CW), the transported object gripping portions 69a and 69b are centered on the rotation axis of the upper arm. Rotate in the same direction. FIG. 12 illustrates a case where the forearm and the upper arm rotate at a standby position where they overlap.
As shown in FIG. 13, when the upper arm 61 rotates counterclockwise CCW and the upper arm 62 rotates clockwise CW, the conveyed product gripping portion 69b operates in the extending direction.
[0044]
In this way, in the bi-directionally movable frog-leg type arm driven by the concentric biaxial drive, by combining the rotational directions of the two upper arms 61 and 62, the transported object gripping part 69a and the transported object gripping part 69b are extended. The direction and the direction in which the entire arm rotates can be determined arbitrarily, and the transfer operation can be sequentially performed on two wafers.
[0045]
In both cases of extending the arm and rotating, the two drive shafts that drive the two upper arms 61 and 62 are always driven to share the load. The torque required for the output shaft becomes 1/2, and a motor with a smaller output can be applied.
[0046]
FIG. 14 is a diagram showing an example of the transfer order in the case where wafer transfer is performed.
According to FIG. 14A, the transfer arm of the present invention is located at the center of the transfer chamber 90, and the first and second wafers 91 a and 91 b (hereinafter referred to as wafer A and wafer B) are the center of the transfer chamber 90. A state in which the semiconductor process is performed by the first process processing unit 92a and the second process processing unit 92b arranged at different angles radially with respect to FIG. In the process sequence, the first process is upstream and the second process is downstream, and the process flow is from wafer B to wafer A. The transfer arm holds the third wafer 91c (hereinafter referred to as wafer C) by the transfer object holding portion 69b in the standby position.
[0047]
14A to 14L show the following processing.
(A) to (B): The wafer B of the first process processing unit is unloaded.
(C) to (D): The wafer C is indexed to the first process processing unit.
(D) to (E): The wafer C is loaded into the first process processing section.
(F) to (G): Index the vacant conveyed product gripping part to the second process processing part.
(G) to (H): The wafer A is unloaded.
(I) to (J): The wafer B is indexed to the second process processing unit.
(J) to (K): Load wafer B into the second process processing section.
(L): Index the vacant conveyed product gripping part to the next process processing part.
[0048]
By repeating these series of operations, the wafer is transferred to each process according to a predetermined order. Here, although the conveyance with respect to two processes is shown as an example, this invention does not limit the number of conveyance processes.
The number of processes to be transported may be any number, and the transport direction and transport order can be arbitrarily set.
[0049]
FIG. 15 is a block diagram showing another embodiment of the present invention.
In this embodiment, the conveyance device with a small occupation area is realized by providing one conveyance object gripping portion.
In FIG. 15, the center of rotation of the upper arms 61 and 62 is positioned at the center of the transfer chamber 90, and one transfer object gripping portion 69 is disposed at the tip of the upper arms 66 and 67. Show. Further, the conveyed product gripping part 69 ′ and the wafer 93 ′ drawn with a two-dot chain line indicate the extended position. Here, since there is no holding part on one side, even if the posture of the retracted position is such that the wafer 93 is retracted to the position where it overlaps with the rotation center of the upper arms 61 and 62, the turning radius of the entire arm including the wafer can be reduced. .
Therefore, when one transfer arm is used in combination with one process module for processing a semiconductor (referred to as a single chamber method), the arrangement interval between adjacent processes can be reduced. By limiting the area occupied by existing equipment, a clean room with a high land cost can be used effectively. In particular, it is possible to provide a compact transfer system for large-sized wafers, and it is effective as a transfer means for wafer sizes whose diameters will increase in the future.
[0050]
【The invention's effect】
According to the present invention, the following effects can be obtained.
[0051]
Claim 1, 2 According to the invention, the following effects can be obtained.
(1) Since the drive shaft is directly connected to the output shaft of the motor, the transmission mechanism is simplified, it is easy to provide a vacuum seal for use in a vacuum atmosphere, and the simple structure improves maintainability.
(2) Since the rotation center of the upper arm is concentric, each bearing is configured to overlap the rotation shaft. From this, the size of the shaft diameter is not particularly limited, and the diameter of the bearing to be used can be appropriately selected according to the load. Thereby, sufficient rigidity can be given to a bearing part and the rigidity of a conveyance mechanism can be improved.
(3) When the first upper arm is rotated by driving the first drive shaft, the second forearm is rotated in the same direction and the first forearm is rotated in the opposite direction in conjunction with this, and the second drive shaft is driven. Thus, when the second upper arm is rotated, the first forearm is rotated in the same direction and the second forearm is rotated in the opposite direction in conjunction with this. For this reason, the operation | movement which expands / contracts a conveyance arm and the direction which changes the direction of a conveyance arm can be performed by selecting the rotation direction of a 1st drive shaft and a 2nd drive shaft. As a result, since the motor for extending and retracting the transfer arm and the motor for changing the direction of the transfer arm can be shared, the power required for the transfer operation can be reduced and the configuration can be simplified.
[0052]
(4) Since the transmission means transmits the power at a transmission ratio of 1: 1, the upper arm and the forearm at the opposite side can be rotated while maintaining a parallel state.
[0053]
According to the invention of claim 3, since the transmission means is provided on the side closer to the drive shaft than the base end portion of the forearm, it becomes possible to design the forearm to be thin, and is defined in the standards of SEMI E21,22. It becomes easy to correspond to the determined arm dimensions.
[0054]
According to the fourth aspect of the present invention, the conveyance gripping part can move from the position on one side of the drive shaft to the opposite side through the position of the drive shaft. By providing flexibility in the movement range of the conveyance gripping portion, the posture when the conveyance gripping portion is in the retracted position can take a posture in which the conveyance gripping portion and each arm do not protrude from the device. As a result, the turning radius of the entire apparatus can be reduced.
[0055]
According to the invention of claim 5, two transported object gripping parts are attached to the forearm connecting part, and these transported object gripping parts are arranged in different transport directions, so that when applied to a semiconductor process, The wafer to be transferred to the process processing unit and the wafer taken out from the process processing unit can be held at the same time. Thereby, conveyance efficiency can be improved.
[0056]
According to the invention of claim 6, each upper arm and forearm are arranged in an overlapping manner and do not interfere with each other in the moving area when rotating, so the width of the arm with respect to the horizontal direction perpendicular to the rotating shaft is particularly There is no limit, and the width can be set according to the load.
[0057]
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a transfer device that has an arm with sufficient rigidity, can guarantee a stable transfer operation, is easy to maintain, and saves energy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the transfer device of FIG. 1 as viewed from above.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a power transmission mechanism in the transport device of FIGS. 1 and 2;
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a power transmission mechanism in the transport device of FIGS. 1 and 2;
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of a power transmission mechanism in the transport device of FIGS. 1 and 2;
6 is a diagram showing a configuration example of a power transmission mechanism in the transport device of FIGS. 1 and 2. FIG.
7 is an operation explanatory diagram of the transport device of FIGS. 1 and 2. FIG.
FIG. 8 is an operation explanatory diagram of the transfer device of FIGS. 1 and 2;
FIG. 9 is an operation explanatory diagram of the transfer device of FIGS. 1 and 2;
FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of a forearm connecting portion.
11 is an operation explanatory view of the transport device of FIGS. 1 and 2. FIG.
12 is an operation explanatory view of the transport device of FIGS. 1 and 2. FIG.
13 is an operation explanatory view of the transport device of FIGS. 1 and 2. FIG.
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a transfer order when wafer transfer is performed.
FIG. 15 is a block diagram showing another embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a configuration diagram of a conventional example of a transport device.
FIG. 17 is a configuration diagram of a conventional example of a transport device.
FIG. 18 is a configuration diagram of a conventional example of a transport device.
[Explanation of symbols]
61, 62 upper arm
63.64 Drive shaft
65 motor
66,67 forearm
68 Forearm joint
69,70 Conveying object gripping part
75, 76, 78, 79 Pulley
77,80 belt

Claims

A first upper arm and a second upper arm, each of which is rotatably provided on the same axis;
First and second drive shafts arranged on the same axis, directly connected to the output shaft of the motor and driving the first and second upper arms, respectively;
A first forearm having a proximal end rotatably attached to a distal end of the first upper arm;
A second forearm having a proximal end rotatably attached to a distal end of the second upper arm;
A conveyed product gripping part;
Arbitrary positions taken by the first and second forearms when the tip portions of the first and second forearms are connected, the transport object gripping portion is attached, and the forearm connecting parts function as links. On the other hand, a forearm coupling part that restrains the position of the conveyed product gripping part;
First transmission means for transmitting power of the first drive shaft to the second forearm;
Second transmission means for transmitting the power of the second drive shaft to the first forearm;
And the first and second transmission means transmit power at a transmission ratio of 1: 1, and when the first upper arm is rotated by driving the first drive shaft, When the second forearm rotates in the same direction and the first forearm rotates in the opposite direction by a rotation angle equal to the rotation angle of the first upper arm, the second upper arm rotates by driving the second drive shaft. In conjunction with this, the first forearm rotates in the same direction and the second forearm rotates in the opposite direction by a rotation angle equal to the rotation angle of the second upper arm, and the first upper arm and the second A transport apparatus characterized in that the transport object gripping portion is moved by rotation of these arms, which keeps the forearm, the second upper arm and the first forearm in parallel .

A first upper arm and a second upper arm, each of which is rotatably provided on the same axis;
First and second drive shafts arranged on the same axis, directly connected to the output shaft of the motor and driving the first and second upper arms, respectively;
A first forearm having a proximal end rotatably attached to a distal end of the first upper arm;
A second forearm having a proximal end rotatably attached to a distal end of the second upper arm;
A forearm connecting portion in which tip portions of the first and second forearms are pin-connected by respective connecting parts;
A transported object gripping part to which the tip of the connecting part of the forearm connecting part is pin-coupled;
First transmission means for transmitting power of the first drive shaft to the second forearm;
Second transmission means for transmitting the power of the second drive shaft to the first forearm;
And the first and second transmission means transmit power at a transmission ratio of 1: 1, and when the first upper arm is rotated by driving the first drive shaft, When the second forearm rotates in the same direction and the first forearm rotates in the opposite direction by a rotation angle equal to the rotation angle of the first upper arm, the second upper arm rotates by driving the second drive shaft. In conjunction with this, the first forearm rotates in the same direction and the second forearm rotates in the opposite direction by a rotation angle equal to the rotation angle of the second upper arm, and the first upper arm and the second A transport apparatus characterized in that the transport object gripping portion is moved by rotation of these arms, which keeps the forearm, the second upper arm and the first forearm in parallel .

The first and second transmission means are provided closer to the drive shaft than the base end portion of the forearm, and transmit power between the rotation center of the forearm and the rotation center of the upper arm. The transfer apparatus according to claim 1.

The first and second upper arms can be rotated clockwise and counterclockwise from the state where they overlap with the first and second forearms, and the transported object gripping portion is moved to the first by the rotation of the upper arm. 2. The transfer apparatus according to claim 1, wherein the transfer device is movable from a position on one side of the second drive shaft to a position opposite to the first and second drive shafts.

The transport apparatus according to claim 1, wherein two transport object gripping portions are attached to a forearm connecting portion, and the transport object gripping portions are arranged in different transport directions.

2. The first upper arm, the second upper arm, the first forearm, and the second forearm are arranged to overlap each other and do not interfere with each other in a moving area when rotated. Transport device.