JP4230973B2 - 基板搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、大規模集積回路（ＬＳＩ）や液晶表示装置（ＬＣＤ）などの半導体装置の製造や検査などにおいて使用される基板搬送装置に関する。

ＬＳＩやＬＣＤなどの半導体装置の製造や検査において使用される装置は、無人で自動運転されることが多く、かつ一般的に基板搬送装置が並設されている。基板搬送装置は、製造工程や検査工程などの工程で処理される基板を所定の位置に搬送するために使用される。

基板搬送装置には、基板保持装置が装備されている。基板保持装置は、所定の位置で基板に対しチャック動作、リリース動作、および基板搬送中において基板（ウェハ）の保持を行なう。

一般的に、基板は、処理前後はマガジンに格納されており、処理中はステージ上に載置されている。そのため、基板保持装置は、マガジン、ステージにおいて基板をチャック、リリースする。

図１６に、従来の基板保持装置の側面図を示す。図中、１０１はベースを示しており、このベース１０１は位置決め機構１０２に固定されている。図中、矢印１０３間は機構部、矢印１０４間は基板保持部を示している。

第１、第２のアーム１０９，１１０の移動機構１０５，１０６はベース１０１に固定されており、移動機構１０５，１０６の可動部１０５ａ，１０６ａは各々図１６の左右方向へ移動可能である。モータあるいはロータリーソレノイド等の回転機構を有する回転駆動機構１０８は、移動機構１０６の可動部１０６ａに固定されている。

第１のアーム１０９の一端は移動機構１０５の可動部１０５ａに、軸径ｄの円断面を持つ第２のアーム１１０の一端は回転駆動機構１０８の出力軸１０８ａに固定されている。第１のアーム１０９の他端には爪１１１、第２のアーム１１０の他端には長さＨの爪１１２が固定されている。

図中、破線で示す基板１１３は、爪１１１，１１２の台座部１１１ａ，１１２ａで下面より支持もしくは爪１１１，１１２の側面部１１１ｂ，１１２ｂとの摩擦力、またはこれら両方により支持される。また、破線で示す基板１１３は、マガジン１００内に他の破線で示す基板１１４とともに爪１１２の長さＨよりも小さい基板間隔Ｌで格納されている。

図１７に、図１６の基板保持装置を矢視Ａ−Ａ´断面図を示す。爪１１２は第２のアーム１１０の軸径ｄ以下の幅ｈを持つ。二点鎖線で示す爪１１２′は爪１１２を回転したときの位置を示している。

また、図１８に、図１６の基板保持装置とステージとの位置関係を示す。ステージ１１５の上面から深さＷの位置に台座１１６が固定されている。基板１１３はステージ１１５に固定された台座１１６に支持される。

このような構成の基板保持装置において、回転駆動機構１０８を動作させると、第２のアーム１１０に固定された爪１１２をアーム１１０を中心に回転させることができる。また、爪１１１，１１２が図１６の位置にあるとき、移動機構１０５，３を動作させて爪１１１，１１２を基板１１３に接触させることでチャック、逆に移動機構１０５，１０６を動作させて爪１１１，１１２を基板１１３に接触しない位置まで移動させることでリリースすることができる。

また、マガジン１００内の基板１１３に対して、図１６で示す位置に基板保持装置を位置決めするためには以下の手順で行なう。

すなわち、基板保持部１０４がマガジン１００の外にある状態において、爪１１１，１１２をリリース位置まで移動し、次に二点鎖線で示す爪１１２′の位置に回転し、次に基板１１３とベース１０１が図１６の位置関係になるようにベース１０１を移動し、次に二点鎖線で示す爪１１２′を爪１１２の位置に回転し、最後に爪１１１，１１２をチャック位置に移動する。これにより、爪１１２の長さＨよりも小さい基板間隔Ｌでマガジン１００に格納されている基板１１３を保持することができる。

しかしながら、この種の従来の基板保持装置には以下のような問題がある。

この基板保持装置においては、回転駆動機構１０８が機構部１０３内に配置されており、かつ爪１１２の回転軸と回転駆動機構１０８の回転軸が同軸上に配置されている。

このため、ステージ１１５の深さＷを変更すると、爪１１２の長さＨを変更しなければならない。すなわち、ステージ１１５の深さＷが深くなったら、爪１１２の長さＨを長くしなければならない。

したがって、ステージ１１５の深さＷが深くなると、マガジン１００の基板間隔Ｌは爪１１２の長さの増加分だけ大きくなるので、基板の格納枚数を変えないためには、マガジン１００を大型化する必要が生じ、また、マガジン１００を大型化しないと、格納枚数を削減する必要が生じる。

図１９に、従来の他の基板保持装置の側面図を示す。また、図２０に図１９の基板保持装置を矢視Ａ−Ａ´断面図、図２１に図１９の基板保持装置とステージとの位置関係を示す。図１６〜図１８の従来の基板保持装置と対応する部分には図１６〜図１８と同一符号を付してあり、詳細な説明は省略する。

図１６の従来の基板保持装置との相違点は、第２のアーム１１０が回転軸変換機構１１７を介して回転駆動機構１０８に接続され、爪１１２から回転駆動機構１０８までの間に屈曲部が形成されていることにある。

すなわち、回転駆動機構１０８の出力軸１０８ａは回転軸変換機構１１７の入力軸１１７ａに接続され、入力軸１１７ａよりも下に位置する回転軸変換機構１１７の出力軸１１７ｂにはアーム１１０が固定されている。出力軸１０８ａと出力軸１１７ｂとの間で屈曲部が形成されている。回転軸変換機構１１７は例えば回転駆動機構１０８に固定されている。

このような構成の基板保持装置においても、図１６で示した基板保持装置と同様な手順で、爪１１２の長さＨよりも小さい基板間隔Ｌでマガジン１００に格納されている基板１１３をチャック、リリースすることができる。

さらに、ステージ１１５の深さＷが変わった場合には、それに対応して、回転軸変換機構１１７の入力軸１１７ａと出力軸１１７ｂとの軸間距離（屈曲部の深さ）が変わったものを用いれば良いので、図１６の基板保持装置の場合とは異なり、爪１１２の長さを変更しなくて済む。これにより、爪１１２の長さは基板の厚さによってのみ決定される最小寸法に設定することができる。したがって、ステージ１１５の深さＷが深くなっても、マガジンを大きくしたり、格納枚数を削減する必要ない。

しかしながら、この種の従来の基板保持装置には以下のような問題がある。

すなわち、回転軸変換機構１１７は、一般に、歯車、カム、ユニバーサルジョイント、フレキシブルワイヤ等の組み合わせで構成されているので、回転軸変換機構１１７のサイズ（特に横方向のサイズ）が大きくなり、装置が（特に横方向に関して）大型化するという問題がある。

ＬＳＩやＬＣＤなどの半導体装置の基板保持装置は、クリーンルーム内で生産ラインに組み込まれて使用されるため、小型化が要求されている。

小型化は、クリーンルーム内での占有面積を縮小化できるため、より多くの製造装置および検査装置を設置できる。これにより、生産コスト当たりのクリーンルームの維持費を低減でき、コストの削減を図ることが可能になる。

特に、高精度の加工、検査が要求される装置では基板の恒温化も重要になり、高価な恒温チャンバに入れて使用することが多い。このため、装置全体の小型化もさることながら、コスト低減の観点から小型化も重要な課題になっている。

ところで、最近の半導体製造においては、基板の多種多様化が進んでいる。基板の多種多様化により、自動搬送を行なう基板搬送装置に対して基板に対する適合性の向上が強く求められている。特に、基板外形寸法の多様化に対する適合性の向上は大きな課題となっている。

オペレータの介在を極力低減することは、クリーンネスの向上のみならず、スループットの向上、生産コストの低減に効果が高い。外形寸法の異なる基板を、長時間、無人で処理することが求められる半導体製造装置には、任意の外形寸法の基板に適合できる基板搬送装置が不可欠となっている。このために、任意の外形寸法の基板に適合できる基板保持装置が提案されている。

図２２に、従来の外形寸法の異なる基板の保持が可能な基板保持装置の平面図を示す。また、図２３に、図２２の基板保持装置の矢視Ａ−Ａ´断面図を示す。図中、１２１はフィンガを示しており、このフィンガ１２１はガイドフィンガ１２２に案内されて伸縮動作可能となっている。このフィンガ１２１とガイドフィンガ１２２からなる伸縮機構を駆動するための駆動機構は、モータ１２３、ネジ１２４、ナット１２５、駆動部フレーム１２６および連結部材１２７により構成されている。これらのうちネジ１２４、ナット１２５およびモータ１２３は基板（マスク）面内に位置する。

フィンガ１２１は連結部材１２７に固定されており、モータ１２３を駆動することによって任意の位置に位置決め可能となっている。なお、ガイドフィンガ１２２と駆動部フレーム１２６はベース１２８に固定されており、また、ベース１２８は位置決め機構１２９に固定されている。基板１３０は基板受け１３１に支持される。

一般的に、この種の装置で扱う基板は数ｍｍ程度の厚さであり、わずかな間隔を置いて複数枚設置された場所から搬送することが多く、フィンガ１２１およびガイドフィンガ１２２の厚さは薄くなる。しかし、これらより薄いモータ１２３を選定することは困難であることが多い。

すなわち、必要以上に大きなモータ１２３を使用せざる得ないことが多く、モータ１２３を基板面内に位置するよう構成した基板保持装置の小型化は困難である。したがって、この種の基板保持装置を用いた基板搬送装置の小型化も困難となる。

また、基板を複数格納するためのマガジンやキャリア内などにおける基板間隔は、モータ１２３により決まる厚さより大きくならざるを得ない。したがって、モータ１２３が基板面内に位置する基板保持装置を用いると、マガジンやキャリアを小型化できない、あるいは格納できる基板枚数を増やせないなどの問題が生じる。

図２４に、従来の他の外形寸法の異なる基板の保持が可能な基板保持装置の平面図を示す。また、図２５に、図２４の基板保持装置の矢視Ａ−Ａ´断面図を示す。図２２、図２３の従来の基板保持装置と対応する部分には図２２、図２３と同一符号を付してあり、詳細な説明は省略する。

フィンガ１２１はガイド１３１に固定されている。モータ１２３、ネジ１２４、ナット１２５、軸受１３２、軸受１３３、連結部材１２７により駆動機構が構成されている。モータ１２３は軸受１３３に、軸受１３３，１３２はベース１２８に固定されている。フィンガ４６およびガイドレール１３５もベース１２８に固定されている。フィンガ１２１は連結部材１２７に固定されて、任意の位置に位置決め可能となっている。また、ベース１２８は位置決め機構１２９に固定されている。

この基板保持装置では、フィンガ１２１を駆動するネジ１２４、ナット１２５、モータ１２３は、基板面内ではなく、ベース１２８上に備えられている。すなわち、図２２の基板保持装置とは異なり、基板面内にネジ１２４、ナット１２５、モータ１２３が無いので、マガジン内などにおける基板間隔を縮小できる。

しかしながら、この基板保持装置において、フィンガ１２１のストロークを図２２の基板保持装置のそれと同じにすると、基板面内の外側にあるネジ１２４、ガイドレール１３５の分だけ、図２２の基板保持装に比べて、装置の全長は長くなる。

図２６に、外形寸法の異なる基板を保持可能な基板搬送装置の搬送装置（搬送ロボット）の平面図を示す。

搬送装置１３６は、第１アーム１３６ａ、第２アーム１３６ｂ、本体１３６ｃから構成されており、第２アーム１３６ｂの先端に基板保持装置１３７が固定されている。基板保持装置１３７は基板１３０を保持している。

ここで、基板保持装置１３７の全長が長くなると、図に示すように、旋回半径Ｒが大きくなるので、搬送装置１３６の動作面積は増大する。このため、図２４に示したような全長が長い基板保持装置は、基板搬送装置の小型化を妨げるという問題がある。

上述の如く、外形寸法の異なる基板の保持が可能な基板搬送装置は、装置自身のサイズ（全長）または装置の動作面積が大きくなり、小型化が困難であるという問題があった。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、外形寸法の異なる基板の保持が可能な小型の基板搬送装置を提供することにある。

本発明に係る基板保持装置（請求項１）は、長さが変えられる状態および長さが変えられない状態の一方の状態を選択的に取り得る、マスク基板を保持する基板保持手段と、前記基板保持手段をその長さが変えられる状態および長さが変えられない状態の一方の状態に選択的に設定する状態設定手段と、前記基板保持手段の長さを変えられる状態のときに、前記基板保持手段の長さを変え、かつ前記基板保持手段との連結および切り離しが自在の変長手段と、前記基板保持手段を搬送する搬送手段とを具備したことを特徴とする。

また、本発明に係る他の基板保持装置（請求項２）は、上記基板保持装置（請求項１）において、前記変長手段が、前記状態設定手段を兼ねることを特徴とする。

また、本発明に係る他の基板保持装置（請求項３）は、上記基板保持装置（請求項１）において、前記搬送手段が、前記変長手段を兼ねる基板搬送ロボットであることを特徴とする。

［作用］
本発明（請求項１〜請求項３）では、搬送手段の動作半径の増大の原因となる変長手段を、基板保持手段から切り離すことができる。

この結果、変長手段が一体化された従来の基板保持手段に比べて、本発明の基板保持手段は小型・軽量になる。したがって、搬送手段を小型化でき、基板搬送装置の小型化を図れるようになる。

さらに、基板を搬送する際に、変長手段を基板保持手段から切り離すことにより、搬送手段の動作半径の増大を防止できるので、これによっても基板搬送装置の小型化を図れるようになる。

本発明によれば、基板保持手段の長さを変える変長手段が、基板保持手段から切り離すことができるので、小型な基板搬送装置を実現できるようになる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態（以下、実施形態という）を説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る基板保持装置を示す側面図、図２は同基板保持装置の矢視Ａ−Ａ´断面図、図３は同基板保持装置のアーム部分を示す斜視図、図４は図１の基板保持装置とステージとの位置関係を示す図である。

図中、１はベースを示しており、このベース１は位置決め機構１６に固定されている。矢印１７間は機構部、矢印１８間は基板保持部を示している。移動機構２，３（アーム移動手段）はベース１に固定されており、移動機構２，３の可動部は各々図の左右方向へ移動可能である。

２本の第１のアーム５の一端は移動機構２の可動部２ａに、２本の厚さｔの屈曲部を有する第２のアーム６の一端は移動機構３の可動部３ａに固定されている。第２のアーム６の先端部内にはモータあるいはロータリーソレノイド等の回転機構を有する回転駆動機構４（位置変位手段本体）が設けられている。

一方、第１のアーム５の他端には爪７（第１の支持部）、第２のアーム６の他端には長さＨの可動爪８（第２の支持部）が設けられている。この可動爪８は回転駆動機構４の出力軸４ａに固定されている。可動爪８は出力軸４ａが回転することにより、第２のアームを中心にして回転運動する。

なお、回転駆動機構４は第２のアーム６の屈曲部に対して可動爪８側に設けられているが、回転駆動機構４の駆動源等は必ずしもそうである必要はない。すなわち、第２のアーム６に対する可動爪８の相対位置を変える位置変位手段の全体が、第２のアーム６の屈曲部に対して可動爪８側に設けられている必要はない。また、第１、第２のアーム５，６の数は２本に限定されるものではない。

破線で示すウェハ等の基板９は、爪７，８の台座部７ａ，８ａで下面より支持もしくは爪７，８の側面部７ｂ，８ｂとの摩擦力により、またはこれら両方により支持される。また、破線で示す基板９は、マガジン１０内に他の破線で示す基板１１とともに可動爪８の長さＨよりも小さい基板間隔Ｌで格納されている。

図２において、可動爪８の幅ｈはアーム６の厚さｔ以下である。二点鎖線で示す可動爪８′は可動爪８を回転したときの位置を示している。

図４において、ステージ１２上面から深さＷの位置に台座１３が固定されている。破線で示した基板９はステージ１２に固定された台座１３に支持される。

このような構成によれば、回転駆動機構４を動作させると出力軸４ａに固定された可動爪８を、出力軸４ａを中心に回転させることができる。また、爪７，８が図１の位置にあるとき、移動機構２，３を動作させて爪７，８を基板９に接触させることでチャック、逆に移動機構２，３を動作させて爪７，８を基板９に接触しない位置まで移動させることでリリースすることができる。

図１で示した基板保持装置がマガジン１０内の基板９に対して図１で示すように位置決めするためには以下の手順で行なう。

すなわち、基板保持部１８がマガジン１０の外にある状態において、移動機構２，３を動作させて爪７，８をリリース位置まで移動し、次に回転駆動機構４を動作させて可動爪８を二点鎖線で示す可動爪８′の位置に回転し、次に基板９とベース１が図１の位置関係になるように、ベース１を位置決め機構１６により移動し、次に回転駆動機構４を動作させて二点鎖線で示す可動爪８′を可動爪８の位置に回転し、最後に移動機構２，３を動作させて爪７，８をチャック位置に移動する。この結果、マガジン１０に格納されている基板９を保持することができる。

マガジン１０から基板９を搬出するには、図１の基板保持装置で基板９を保持した状態で、位置決め機構１６を図１の右方向へ移動する。このとき、前記マガジン１０内で基板９が滑ってダスト等が基板９に付着しないように、例えば位置決め機構１６を上方へ移動しておくことが好ましい。基板９マガジン１０内へ基板９を搬入するには、以上の手順を逆に行なえば良い。

また、深さＷのステージ１２へ基板を搬入するには、図１に示す基板保持装置で基板９を保持した状態で、基板９とベース１が図４の位置関係になるように、ベース１を位置決め機構１６により移動した後、移動機構２，３を動作させて爪７，８をリリース位置に移動する。この結果、基板保持装置で保持していた基板９をステージ１２の台座１３上に搬入することができる。ステージ１２から基板９を搬出するには、以上の手順を逆に行なえば良い。

本実施形態によれば、マガジン１０内に入る爪が可動爪８なので、図１１、図１４の従来の基板保持装置と同様に、可動爪８の長さＨよりも小さい基板間隔Ｌでマガジン１０に格納されている基板９を保持することができる。

また、本実施形態によれば、第２のアーム６が屈曲部を有するので、図１４の従来の基板保持装置と同様に、ステージ１２の深さＷが変わった場合には、それに対応した深さの屈曲部を有するものを用いれば良いので、可動爪８の長さを変更しなくて済む。これにより、可動爪８の長さは基板の厚さｔによってのみ決定される最小寸法に設定することができる。したがって、ステージ１２の深さＷが深くなっても、マガジンを大きくしたり、格納枚数を削減する必要ない。なお、可動爪８の長さを最小寸法に設定できることは、縦方向に関して装置を小型化できることを意味している。

さらに、このようにステージ１２の深さに対応した第２のアーム６を用いることにより、ステージ１２は第２のアーム６とは独立に設計できる。これにより、ステージの高精度化、高安定化が可能となる。

また、本実施形態では、可動爪８を第２のアーム８の先端部内に設けられた回転駆動機構４によってアーム６を中心にして回転可能となっている。すなわち、第２のアーム８の屈曲部には設けられていない回転駆動機構４によって回転可能となっている。このため、回転駆動機構４は、図１４に示した従来の屈曲部に設けられた回転軸変換機構１１７とは異なり、簡単な構成で済み、（特に横方向に関して）大型化することはない。したがって、ステージ１２の深さＷが深くなっても、装置が（特に横方向に関して）大型化することはない。

また、このような種々の効果を有する基板保持装置を用いることにより、半導体装置（ＬＳＩ）や液晶表示装置の製造装置や検査装置のいろいろな要求に合致した、実用性、汎用性の高い基板搬送装置を実現できるようになる。

（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態に係る基板保持装置のアーム部分を示す斜視図である。また、図６は本実施形態の基板保持装置を示す側面図、図７は図６の基板保持装置の矢示Ａ−Ａ´断面図、図８は図６の基板保持装置とステージとの位置関係を示す図である。

図中、１はベースを示しており、このベース１は位置決め機構１６に固定されている。矢印１７間は機構部、矢印１８間は基板保持部を示してる。移動機構１４，１５（アーム移動手段）はベース１上に固定されている。移動機構１４，１５の可動部１４ａ，１５ａは各々座標軸３６のＸ方向へ移動可能である。移動機構２，３は各々移動機構１４，１５の可動部１４ａ，１５ａに固定されており、移動機構２，３の可動部２ａ，３ａは各々座標軸のＺ方向へ移動可能である。

２本の第１のアーム５の一端は移動機構２の可動部２ａに、厚さｔの２本の第２のアーム６の一端は移動機構３の可動部３ａに固定されている。一方、第１のアーム５の他端には爪７が固定、第２のアーム６の他端には長さＨの可動爪８が回転可能に固定されている。可動爪８はリンク１９によって可動爪８の回転軸８ｄの中心より偏芯距離ｎだけ偏芯した位置で連結されている。

図６において、破線で示す基板９は、爪７，８の台座部７ａ，８ａで下面より支持あるいは爪７，８の側面部７ｂ，８ｂとの摩擦力により支持される。また、破線で示す基板９は、マガジン１０内に他の破線で示す基板１１とともに可動爪８の長さＨよりも小さい基板間隔Ｌで格納されている様子を示している。

図７において、可動爪８はアーム６の厚さｔ以下の幅ｈを持つ。二点鎖線で示す可動爪８′は可動爪８を回転したときの位置を示している。

図８において、ステージ１２上面から深さＷの位置に台座１３が固定されている。基板９はステージ１２に固定された台座１３に支持される。

このような構成によれば、図５において移動機構１４，１５を動作させると可動部１４ａ，１５ａに固定された移動機構２，３は座標軸３６のＸ方向へ移動する。

このとき、移動機構２，３の可動部２ａ，３ａに固定されたアーム５，６およびアーム５，６に固定された爪７，８についても座標軸３６のＸ方向へ移動する。リンク１９の長さｍが一定であるのに対し、２つの可動爪８の回転中心８ｄの間の距離が変化することにより、偏芯距離ｎと移動機構３により発生する駆動力との積で表されるモーメントが可動爪８の回転中心８ｄ回りに発生する。これにより、可動爪８は回転動作を行なうことができる。

また、爪７，８が図６の位置にあるとき、移動機構２，３を動作させて爪７，８を基板９に接触させることでチャック、逆に移動機構２，３を動作させて爪７，８を基板９に接触しない位置まで移動させることでリリースすることができる。

図６で示した基板保持装置がマガジン１０内の基板９に対して図６で示すように位置決めするためには以下の手順で行なう。

すなわち、基板保持部１８がマガジン１０の外にある状態において、移動機構２，３を動作させて爪７，８をリリース位置まで移動し、次に移動機構１５を動作させて可動爪８を二点鎖線で示す可動爪８′の位置に回転し、次に基板９とベース１が図６の位置関係になるように、ベース１を位置決め機構１６により移動し、次に移動機構１５を動作させて二点鎖線で示す可動爪８′を可動爪８の位置に回転し、最後に移動機構２，３を動作させて爪７，８をチャック位置に移動する。この結果、マガジン１０に格納されている基板９を保持することがてきる。マガジン１０から基板９を搬出するには、図６の基板保持装置で基板９を保持した状態で、位置決め機構１６を図６の右方向へ移動する。このとき、マガジン１０内で基板９が滑ってダスト等が基板９に付着しないように、例えば位置決め機構１６を上方へ移動しておくことが好ましい。マガジン１０内へ基板９を搬入するには、以上の手順を行なえば良い。

また、深さＷのステージ１２へ基板を搬入するには、図６に示す基板保持装置で基板９を保持した状態で、基板９とベース１が図８の位置関係になるように、ベース１を位置決め機構１６により移動し、移動機構２，３を動作させて爪７，８をリリース位置に移動する。この結果、基板保持装置で保持していた基板９をステージ１２の台座１３上に搬入することができる。ステージ１２から基板９を搬出するには、以上の手順を逆に行なえば良い。

本実施形態によれば、マガジン１０内に入る爪が可動爪８なので、第１の実施形態と同様に、可動爪８の長さＨよりも小さい基板間隔Ｌでマガジン１０に格納されている基板９を保持することができる。

また、本実施形態によれば、第２のアーム６が屈曲部を有するので、第１の実施形態と同様に、可動爪８の長さは基板の厚さｔによってのみ決定される最小寸法に設定することができるので、ステージ１２の深さＷが深くなっても、マガジンを大きくしたり、格納枚数を削減する必要ない。

本実施形態では、２つの可動爪８とリンク１９で構成されるリンク構成の回転運動変換機構をアーム６の先端付近に配置し、かつ可動爪８をアーム６の先端部に回転可能に固定している。

これにより、移動機構１５によるアーム６の直線運動は、リンク構成の回転運動変換機構により、回転運動に変換されるので、第１の実施形態と同様に、可動爪８はアーム６を中心にして回転可能となる。

すなわち、第２のアーム８の屈曲部には設けられていないリンク構成の回転駆動変換機構によって回転可能となっている。このため、回転駆動機構４は、図１４に示した従来の屈曲部に設けられた回転軸変換機構１１７とは異なり、簡単な構成で済み、大型化することはない。したがって、ステージ１２の深さＷが深くなっても、装置が大型化することはない。

また、本実施形態の場合、リンク機構を用いて可動爪８を回転させているので、基板９の近くに放熱源は存在しない。一方、第１の実施形態の場合、モータを用いて可動爪８の回転を行なっているため、モータが放熱源となる。基板９が熱膨張係数の大きいウェハの場合、モータからの熱により基板９が反るなどの不都合が起こる。本実施形態は放熱源がないのでこのような不都合は起こらない。また、基板９が大型化しても、アーム６と可動爪８との接続部等を太くするだけ、必要な強度が得られ、安定に基板９を保持できる。

なお、回転運動変換機構へ入力される直線動作は必ずしも基板重量を支持するアーム６によって与えられる必要はない。図９に、本実施形態の変形例に係る基板保持部の斜視図を示す。本実施形態と同じ構造部材については説明を省略する。

駆動アーム２０は本実施形態の移動機構３に固定されている。駆動アーム２０の先端には、リンク１９が回転可能に固定されている。この構成の場合、１つの第２のアーム６の直線運動が円運動に変換される。このような構成でも、本実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態において、２つのアーム６はどれも移動機構３に固定されているが、少なくとも１つのアーム６が移動機構３に固定されていれば良い。さらに、回転運動変換機構から出力として得られる回転力は、直接可動爪６を回転動作させる必要はない。

図１０に、本実施形態の他の変形例に係る基板保持部の斜視図を示す。なお、本実施形態と同じ構造部材については説明を省略する。

リンク２２はアーム６の先端に回転可能に固定されている。可動爪２１はリンク２２に回転可能に固定されている。このような構成において、アーム６がＸ軸方向に移動すると、リンク２２は回転動作を行なうとともに、可動爪２１はＺ軸方向へ移動する。このような構成でも、本実施形態と同様の効果を得ることができる。

図１１に、本実施形態のさらに別の変形例に係る基板保持部の斜視図を示す。なお、本実施形態と同じ構造部材については説明は省略する。これは回転運動変換機構にリンク機構を用いない例である。

ナット２３の両端は２つのアーム６のそれぞれの先端に固定されている。長手方向に対し中心付近から対称的にネジ溝が構成されたネジ軸２４は、ナット２３に接続されている。ネジ軸２４には１つの爪２５が固定されており、ネジ軸２４と爪２５により可動爪が構成されている。このような構成において、アーム６がＹ軸方向へ移動すると、ナット２３とネジ軸２４により回転力が生じ、ネジ軸２４がＹ軸方向への軸中心に回転動作を行なうので、爪２５は回転するようになる。

（第３の実施形態）
図１２は、本発明の第３の実施形態に係る外形寸法の異なる基板の保持が可能な基板保持装置３８（基板保持手段）およびそのフィンガ伸縮装置３９（変長手段）を示す斜視図である。

フィンガ３１はガイドフィンガ３２に案内されて伸縮動作可能となっている。このガイドフィンガ３２には、フィンガ３１のガイドフィンガ３２の案内方向への位置を位置決め固定する機能を有する、フィンガストッパ３３が設けられている。すなわち、基板保持装置３８は、フィンガ３１を伸縮できる状態および伸縮できない状態の一方を選択的に取ることができる。

ガイドフィンガ３２はベース３４に固定されており、また、ベース３４は基板搬送装置（ロボット）などの位置決め装置３５に固定されている。図示しない基板は基板受け３７に支持される。

フィンガ３１は、真空チャック、電磁石または位置決めピンなどで構成される吸着連結機構４０と連結および切り離しが可能となっている。吸着連結機構４０は、フィンガ３１との密着性、衝撃吸収性を高めるために、フレキシブルジョイント４１に固定されている。

このフレキシブルジョイント４１はガイド４２に固定されており、このガイド４２はベース５２に固定されたガイドレール４３に案内されてフィンガ３１の伸縮方向へ移動可能となっている。

２つのガイド４２はブラケット４４に固定されており、このブラケット４４に固定されたナット４５、ネジ４６によって構成されるボールネジなどのネジ系によって移動方向への動力が同時に伝達される。ネジ４６はベース５２に固定された軸受４７，４８によって支持されており、モータ４９の駆動力によって駆動される。

フィンガストッパ３３の解除機構５０（状態設定手段）はブロック５１を介してベース５２に固定されている。すなわち、解除機構５０はフィンガ伸縮装置（変長手段）と同じ基体に形成されており、フィンガ伸縮装置は解除機構５０を兼ねている。この解除機構５０は、フィンガ３１が吸着連結機構４０と連結するときにフィンガストッパ３３を解除でき、フィンガ３１が吸着機構４０と切り放されるときにフィンガストッパ３３を動作できる機構を有している。

次にフィンガ伸縮動作の詳細について説明する。

フィンガ３１と吸着連結機構４０の水平面内方向へ位置合わせを、位置決め機構３５によって行ない、図１２の位置に合わせる。位置決め機構３５またはフィンガ伸縮装置３９の台（不図示）を上下方向へ移動して、フィンガ３１と吸着連結機構４０を接触させる。

このとき、解除機構５０とフィンガストッパ３３がほぼ同時に接触し、フィンガストッパ３３はフィンガ３１の位置決め固定動作を解除する。吸着連結機構４０を動作させてフィンガ３１に吸着連結する。

モータ４９によりネジ４６を駆動し、ナット４５を固定されたブラケット４４を移動させることにより、ガイド４２、このガイド４２に固定されたフレキシブルジョイント４１、フレキシブルジョイントに固定された吸着連結機構４０を移動させて、フィンガ３１が移動する。

目的の位置までフィンガ３１を移動した後にモータ４９を停止し、吸着連結機構４０の動作を解除して、フィンガ３１と吸着連結機構との連結を切り放す。

この後、位置決め機構３５を上方へ移動することでフィンガストッパ３３と解除機構５０が切り放され、同時に、フィンガストッパ３３がフィンガ３１を位置決め固定する。これでフィンガ３１の伸縮動作が完了する。

図１３に図１２の基板保持装置の平面図、図１４に図１３の基板保持装置の矢視Ａ−Ａ´断面図を示す。図中、３６は基板を示している。図から、基板間隔は図２４、図２５の従来の基板保持装置を用いた場合と同じ間隔にでき、かつ基板保持装置の全長は図２２、図２３の従来の基板保持装置と同じ短い全長にできることが分かる。

このように本実施形態によれば、基板保持装置３８にフィンガ３１を伸縮させるためのフィンガ伸縮装置３９を設けることなく、外形寸法の異なる基板３６に合わせて基板保持装置３８のフィンガ３１を伸縮することができるようになる。また、本実施形態によれば、フィンガ伸縮機構３９が基板保持装置３８から独立しているので、フィンガ伸縮装置３９が無い分だけ、基板保持装置３８の基板面内の厚みおよび全長を縮小することができ、基板保持装置３８の小型化、軽量化を実現できるようになる。

すなわち、同一寸法のマガジンにおいて格納可能な基板枚数を増加することができるようになる。あるいは同一基板枚数に対してマガジンサイズを低減することが可能となる。

また、基板搬送装置の基板保持装置として、本実施形態の基板保持装置３８を用いれば、基板保持装置の旋回半径を縮小できるので、基板搬送装置の動作面積は小さくなる。

さらに、基板保持装置の重量を軽くできるので、基板搬送装置の搬送重量が低下し、基板搬送装置の可搬重量の増加や、基板搬送装置の小型化、さらには基板搬送装置の高速動作が可能となる。

さらにまた、基板搬送装置（ロボット）の先端へ配線される信号線、動力線は数量的に制限があることが多いが、フィンガ３１を伸縮させるためのフィンガ伸縮装置３９に利用していた駆動機構が取り外せたことにより、それを基板の有無検出などのセンサ等に流用可能となる。また、このような基板搬送装置を用いることにより、半導体製造装置のシステム全体の小型化も図れるようになる。

（第４の実施形態）
図１５は、本発明の第４の実施形態に係る外形寸法の異なる基板の保持が可能な基板搬送装置を示す模式図である。なお、図１２〜図１４の基板保持機構およびフィンガ伸縮機構と対応する部分には図１２〜図１４と同一符号を付してあり、詳細な説明は省略する。

本実施形態は、フィンガの伸縮手段として、図１２に示したようなフィンガ伸縮装置の代わりに、基板搬送ロボット６０を用いる例である。すなわち、基板保持装置の搬送手段である基板搬送ロボット５が、フィンガの伸縮手段を兼ねている例である基板搬送ロボット６０はテーブル６１とともに架台６２に固定されている。基板搬送ロボット６０は、エレベータ６３、ロボット本体６４、第１アーム６５、第２アーム６６から構成されている。

テーブル６１には、それに対して上下方向へ駆動可能な機能を有し、高さの調整が可能なベース６７が固定されている。このベース６７には、フレキシブルジョイント４１と、解除機構５０をフィンガの伸縮方向へ移動可能に固定している位置保持型案内機構６８とが固定されている。

次にフィンガ３１の伸縮の方法について説明する。

フィンガ３１を伸縮するには、基板搬送ロボット６０を図１５（ａ）に示す位置に位置決めする。このとき、エレベータ６３またはベース６７もしくはこれら両方を駆動して、図１５（ｂ）に示す位置に基板搬送ロボット６０を位置決めし、フィンガ３１と吸着連結機構４０を接触させる。さらに、解除機構５０は図示しないフィンガストッパと連結すると同時に、フィンガストッパ３３を駆動し、フィンガ３１の位置決め動作を解除する。

次に吸着連結機構４０を動作させ、フィンガ３１と吸着連結機構４０を連結固定させる。ここで、基板搬送ロボット６０をフィンガ３１の伸縮方向へ駆動すると、フィンガ３１はガイド４２から引き出される。このとき、解除機構５０はフィンガストッパ３３とともに移動する。

この後、吸着連結機構４０を動作させ、フィンガ３１との連結を切り放し、基板搬送ロボット６０またはベース６７を駆動して、フィンガ３１と吸着連結機構４０を分離する。これにより、解除機構５０もフィンガストッパ３３から切り放され、同時にフィンガストッパ３３はフィンガ３１を位置決め固定する。

以上のように、フィンガ３１の伸縮動作を基板搬送ロボット６０のような位置決め機構によって行なうことによっても、第３の実施形態と同様な効果を得ることができる。

なお、本実施形態では、基板搬送装置を構成する基板搬送ロボット６０を用いたが、基板搬送装置とは別に設けられた他の駆動機構、例えば、基板を処理するステージなどの駆動機構を用いて、フィンガ３１の伸縮動作を行なうことでも、同様な効果を得ることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、第１、第２の実施形態の基板保持装置において、第３、第４の実施形態のフィンガの伸縮機構に相当するアームの駆動機構を独立にしても良い。その他、本発明の技術的範囲で、種々変形して実施できる。

本発明の第１の実施形態に係る基板保持装置を示す側面図 図１の基板保持装置の矢視Ａ−Ａ´断面図 図１の基板保持装置のアーム部分を示す斜視図 図１の基板保持装置とステージとの位置関係を示す図 本発明の第２の実施形態に係る基板保持装置のアーム部分を示す斜視図 本実施形態の基板保持装置を示す側面図 図６の基板保持装置の矢示Ａ−Ａ´断面図 図６の基板保持装置とステージとの位置関係を示す図 第２の実施形態の変形例に係る基板保持部を示す斜視図 第２の実施形態の他の変形例に係る基板保持部を示す斜視図 第２の実施形態のさらに別の変形例に係る基板保持部を示す斜視図 本発明の第３の実施形態に係る外形寸法の異なる基板の保持が可能な基板保持装置およびフィンガ伸縮装置を示す斜視図 図１２の基板保持装置およびフィンガ伸縮装置の平面図 図１３の基板保持機構およびフィンガ伸縮機構の矢視Ａ−Ａ断面図 本発明の第４の実施形態に係る外形寸法の異なる基板の保持が可能な基板搬送装置を示す模式図 従来の基板保持装置の側面図 図１６の基板保持装置を矢視Ａ−Ａ´断面図 図１６の基板保持装置とステージとの位置関係を示す図 従来の他の基板保持装置の側面図 図１９の基板保持装置を矢視Ａ−Ａ´断面図 図１９の基板保持装置とステージとの位置関係を示す図 従来の外形寸法の異なる基板の保持が可能な基板保持装置の平面図 図２２の基板保持装置の矢視Ａ−Ａ´断面図 従来の他の外形寸法の異なる基板の保持が可能な基板保持装置の平面図 図２４の基板保持装置の矢視Ａ−Ａ´断面図 外形寸法の異なる基板を保持可能な搬送装置（搬送ロボット）の平面図

符号の説明

１…ベース、２…移動機構（アーム移動手段）、２ａ…可動部、３…移動機構（アーム移動手段）、３ａ…可動部、４…回転駆動機構（位置変位手段本体）、４ａ…出力軸、５…第１のアーム、６…第２のアーム、７…爪（第１の支持部）、７ａ…台座部、７ｂ…側面部、８…可動爪（第２の支持部）、８ａ…台座部、８ｂ…側面部、９…基板、１０…マガジン、１１…基板、１２…ステージ、１３…台座、１４…移動機構、１４ａ…可動部、１５…移動機構、１５ａ…可動部、１６…位置決め機構、１７…機構部、１８…基板保持部、１９…リンク、２０…駆動アーム、２１…可動爪、２２…リンク、２３…ナット、２４…ネジ軸、２５…爪、３１…フィンガ、３２…ガイドフィンガ、３３…フィンガストッパ、３４…ベース、３５…位置決め機構、３６…座標軸、３７…基板受、３８…基板保持装置、３９…フィンガ伸縮装置、４０…吸着連結機構（状態設定手段）、４１…フレキシブルジョイント、４２…ガイド、４３…ガイドレール、４４…ブラケット、４５…ナット、４６…ネジ、４７…軸受、４８…軸受、４９…モータ、５０…解除機構、５１…ブロック、５２…ベース、６０…基板搬送ロボット（搬送手段）、６１…テーブル、６２…架台、６３…エレベータ、６４…ロボット本体、６５…第１アーム、６６…第２アーム、６７…ベース、６８…案内機構。

Claims (3)

1. 長さが変えられる状態および長さが変えられない状態の一方の状態を選択的に取り得る、マスク基板を保持する基板保持手段と、前記基板保持手段をその長さが変えられる状態および長さが変えられない状態の一方の状態に選択的に設定する状態設定手段と、前記基板保持手段の長さを変えれる状態のときに、前記基板保持手段の長さを変え、かつ前記基板保持手段との連結および切り離しが自在の変長手段と、前記基板保持手段を搬送する搬送手段とを具備してなることを特徴とする基板搬送装置。
2. 前記変長手段は、前記状態設定手段を兼ねることを特徴とする請求項１に記載の基板搬送装置。
3. 前記搬送手段は、前記変調手段を兼ねる基板搬送ロボットであることを特徴とする請求項１に記載の基板搬送装置。

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