JP7425701B2 - 基板搬送装置 - Google Patents

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Description

本発明は、基板搬送装置に関する。
基板処理装置は、半導体や液晶パネルなどの製造工程において、ウエーハや液晶基板などの基板を処理する装置である。基板の処理には、例えば、回路を形成するためのエッチング、レジスト剥離、洗浄、乾燥など、種々の処理が含まれる。このような基板処理装置においては、複数の基板に一括して処理を行う場合もあるが、各基板に対する処理の均一性や再現性の観点から、基板を１枚ずつ処理する場合がある。このように基板に対して１枚ずつ行う処理を枚葉処理と呼ぶ。
また、基板に粉塵が付着しないように、密閉されたカセット内に複数の基板を収納して、各基板処理装置間での基板の搬送が行われている。このカセットとしては、例えば、ＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ－Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄｓ）がある。
枚葉処理を行う基板処理装置では、１つのチャンバで基板を１枚ずつ処理するため、一括で処理する場合に比べて処理効率は低くなる。このため、各処理工程を実施するチャンバを、基板処理装置内に水平方向に複数並べて配置して、各チャンバにおける処理を並行して実施したり、連続して実施することにより、作業効率を向上させている。
従って、前述の基板処理装置においては、カセットとチャンバとの間で基板を搬送する基板搬送装置が必要となる。基板搬送装置は、前工程から搬送されてきたカセットから、未処理の基板を１枚ずつ取り出してチャンバに搬入し、チャンバで処理を終了した基板をカセットに収納する。
さらに、前述の基板処理装置には、基板を一時的に載置するバッファユニットが設けられている。そして、カセットとバッファユニットとの間で基板を搬送するカセット（搬送）用の基板搬送装置と、受渡台とチャンバとの間で基板を搬送するチャンバ（搬送）用の基板搬送装置とを分けることで、作業効率を高くしている。
つまり、カセット用の基板搬送装置は、ダブルアームを備えた搬送ロボットを有し、一方のアームでカセットから未処理の基板を取り出すとともに、他方のアームで処理済の基板をカセットに戻す。そして、搬送ロボットは、バッファエリアに移動して、他方のアームで処理済の基板をバッファエリアから受け取るとともに、一方のアームで未処理の基板をバッファエリアに置く。
チャンバ用の基板搬送装置は、ダブルアームを備えた搬送ロボットを有し、一方のアームでバッファエリアから未処理の基板を受け取るとともに、他方のアームで処理済の基板をバッファエリアに置く。そして、搬送ロボットは、チャンバに移動して、他方のアームで処理済みの基板をチャンバから搬出するとともに、一方のアームで未処理の基板をチャンバに搬入する。
さらに、基板処理装置の生産性を高める方法として、チャンバを上下に積み重ねて配置することにより、装置のフットプリント、つまり占有面積を拡大させずに、チャンバ数を増やす方式がとられるようになっている。このような基板処理装置においては、チャンバ用の基板搬送装置としては、ダブルアームを水平方向へ移動させる機構に加えて、上下方向に移動させる機構が必要となる。
このような上下方向に移動させる機構を備えた基板搬送装置としては、特許文献１に示すものが提案されている。この基板搬送装置は、重なり合った筒状の容器が軸方向に上下動することにより、装置全体が上下に伸縮するテレスコピック式の装置である。
特開平１１－８７４６１号公報
基板処理装置の室内は、基板への塵埃の付着等を防止するために、雰囲気管理を厳重に行うことで、歩留まり向上を図っている。このため、基板処理装置の搬送室内は、天井からのダウンフローで、基板搬送の高さより低い位置で排気を行うクリーンルームとして構成されている。しかしながら、基板処理装置の搬送室内における各種の機構の動作は、気流の乱れを発生させる。気流が乱れると、安定したダウンフローでは床側に排気されていた塵埃が、上方に舞ってしまい、基板に付着する可能性がある。乱れた気流は時間の経過により元に戻るが、安定するまで待つことは処理速度を低下させる原因となる。このため、基板処理装置の搬送室内の気流の乱れは、最小限に抑えることが好ましい。
しかしながら、例えば、テレスコピック式の基板搬送装置の場合、筒状の容器の移動により全体が伸縮すると、内部の容積が大きく変動する。すると、この筒状の容器がピストンとして機能することになり、容器が上下動する度に、容器同士の隙間からの吸気、排気が発生してしまう。つまり、全体が縮むときには内部から気体が噴き出し、全体が伸びるときには気体が内部に流入することになる。すると、ダブルアームを昇降させると、基板処理装置内の気流が大きく乱れることになり、基板への塵埃の付着の原因となる。しかも、筒状の容器は、基板処理装置内に占める体積が大きくなるため、水平方向の移動においても、上下方向の移動においても、気流の乱れが発生し易くなる。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、気流の乱れを抑制して、基板への塵埃の付着を低減できる基板搬送装置を提供することにある。
本発明は、基板搬送用の搬送アームと、基体に角度不動に立設された支柱と、一端に前記搬送アームを支持し、前記支柱に回動可能に連結され、回動に従って前記搬送アームを昇降させる上リンクと、前記支柱における前記上リンクとの連結部分よりも下方に、前記上リンクの回動の軸と平行な軸を中心に回動可能に連結された下リンクと、前記下リンクの回動に従って前記上リンクが回動するように、前記上リンク及び前記下リンクに回動可能に連結された接続リンクと、前記下リンクを回動させる駆動部と、を有する。
本発明によれば、気流の乱れを抑制して、基板への塵埃の付着を低減できる基板搬送装置を得ることができる。
実施形態の基板搬送装置が適用された基板処理装置の全体構成を示す平面図である。 実施形態の基板搬送装置であって搬送アームが下降端にある場合の斜視図である。 実施形態の基板搬送装置であって搬送アームが上昇端にある場合の斜視図である。 実施形態の基板搬送装置であって搬送アームが下降端にある場合の側面図である。 実施形態の基板搬送装置であって搬送アームが上昇端にある場合の側面図である。 図３のα面、β面、γ面で切断した断面図（Ａ）～（Ｃ）である。 把持アームの動作を示す説明図（Ａ）～（Ｄ）である。 チャンバへの基板の搬入、搬出動作を示す正面図である。 チャンバへの基板の搬入、搬出動作を示す平面図である。 旋回型のアームの例を示す平面図である。 基板搬送装置を２列とした態様を示す平面図である。
実施形態の基板搬送装置及びこれが適用される基板処理装置について、図面を参照しつつ説明する。
［基板処理装置］
まず、本実施形態の基板搬送装置１が適用される基板処理装置１００の概要を、図１及び図２を参照して説明する。図１は、基板処理装置１００の全体構成を示す平面図である。図２は、基板搬送装置１の斜視図である。基板処理装置１００は、複数の基板処理を行うチャンバ１４１を備え、前工程でカセットＣＡ（FOUP）に複数枚収容されて搬送されてきた基板Ｗに対して、各チャンバ１４１内で１枚ずつ処理を行う枚葉処理の装置である。基板Ｗは、例えば、円盤形状の半導体ウエーハである。処理としては、例えば、エッチング、レジスト剥離、リンス、洗浄などである。但し、基板Ｗは、これには限定されず、表示装置用の基板Ｗ等、枚葉処理を行う各種の基板Ｗを対象とすることができる。
基板処理装置１００は、直方体形状の処理室１１０に構成されたカセット搭載エリア１２０、第１の搬送エリア１３０、チャンバ配置エリア１４０、第２の搬送エリア１５０、付帯エリア１６０を有する。
なお、以下の説明において、重力に従う方向を下方、これと反対の重力に抗する方向を上方とする。本実施形態においては、基板処理装置１００は、工場等の水平な床面を下方として設置されている。また、基板処理装置１００のカセット搭載エリア１２０側を前方、その反対側を後方とする。前方から見て、左右の水平方向を幅方向とする。
（カセット搭載エリア）
カセット搭載エリア１２０は、処理室１１０の前面に沿って、複数のカセットＣＡが幅方向に一列に配置されるエリアである。カセットＣＡは、複数枚の水平方向の基板Ｗが、所定の間隔で積層された状態で収容されるケースである。カセットＣＡとしては、一般的なＦＯＵＰを適用できる。カセット搭載エリア１２０の個々のカセットＣＡの搭載位置には、カセットＣＡのドアを開閉するオープナー１２１が設けられている。カセットＣＡは、図示しない天井走行のロボットによって、カセット搭載エリア１２０の各オープナー１２１の位置に搬入、搬出される。
（第１の搬送エリア）
第１の搬送エリア１３０は、バッファユニット１３１、搬送ロボット１３２、移動機構１３３を有し、移動機構１３３により移動する搬送ロボット１３２によって、カセットＣＡとバッファユニット１３１との間で、基板Ｗを搬送するエリアである。第１の搬送エリア１３０は、カセット搭載エリア１２０の後方に構成されている。
バッファユニット１３１は、基板Ｗが一時的に置かれる台である。バッファユニット１３１は、正面から見て左右の位置に、間隔を空けて２つ設けられている。バッファユニット１３１には、それぞれ複数枚の水平方向の基板Ｗが、所定の間隔で積層された状態で収容される。
搬送ロボット１３２は、基板Ｗをそれぞれ１枚ずつ把持する２本のアーム１３２ａ、１３２ｂを備えたダブルアーム構成である。アーム１３２ａは基板Ｗを把持した状態で下側に位置し、アーム１３２ｂは基板Ｗを把持した状態で上側に位置する。搬送ロボット１３２は、移動機構１３３によってカセットＣＡの並び方向に沿って移動可能に設けられている。移動機構１３３としては、例えば、リニアガイドを用いる。
搬送ロボット１３２は、下側のアーム１３２ａがカセットＣＡから未処理の基板Ｗを取り出して旋回し、バッファユニット１３１まで移動して基板Ｗを収容する。また、上側のアーム１３２ｂは、処理済の基板Ｗをバッファユニット１３１から取り出して旋回し、カセットＣＡまで移動して基板Ｗを戻す。未処理の基板Ｗを下側のアーム１３２ａが搬送し、処理済の基板Ｗを上側のアーム１３２ｂが搬送するのは、処理済の基板Ｗの上に何等かの部材が来て、塵埃等が付着することを防止するためである。
（チャンバ配置エリア）
チャンバ配置エリア１４０は、各種の処理を行う複数のチャンバ１４１が配置されたエリアである。各チャンバ１４１は、シャッターにより開閉する開口１４１ａ、処理される基板Ｗが載置される載置台１４１ｂを有している。なお、基板Ｗに対して処理液の供給を行うノズル等、各チャンバ１４１内において処理のために必要な構成については説明を省略する。各チャンバ１４１は、載置台１４１ｂに載置された１枚の基板Ｗに対して、処理を行う。
また、チャンバ１４１は、前後方向に複数並びかつ、幅方向に２列で配置され、２列の間には第２の搬送エリア１５０のための間隔が空いている。さらに、チャンバ１４１は、前面から見て左側が上下に２段、右側が上下に３段配置されている（図８参照）。各チャンバ１４１は、開口１４１ａが第２搬送エリア１５０に面する方向で配置されている。
（第２の搬送エリア）
第２の搬送エリア１５０は、本実施形態の基板搬送装置１が配置され、バッファユニット１３１とチャンバ１４１との間、チャンバ１４１同士の間で、基板Ｗを搬送するエリアである。基板搬送装置１は、上アーム２２と下アーム２３を含むダブルアーム構成の搬送アーム２を備えている。搬送アーム２は、上アーム２２でバッファユニット１３１から未処理の基板Ｗを搬出するとともに、下アーム２３で処理済の基板Ｗをバッファユニット１３１に搬入する。また、搬送アーム２は、下アーム２３で処理済みの基板Ｗをチャンバ１４１から搬出するとともに、上アーム２２で未処理の基板Ｗをチャンバ１４１に搬入する。
基板搬送装置１は、移動機構１５１によって、バッファユニット１３１とチャンバ１４１との間を移動可能に設けられている。移動機構１５１は、直線レール１５１ａと、移動ベース１５１ｂを備えるリニアガイドである。直線レール１５１ａは処理室１１０の底部に設けられ、前後方向に沿って延びるガイドレールである。移動ベース１５１ｂは、基板搬送装置１を支持し、直線レール１５１ａに沿って、前後方向に往復移動可能に設けられている。
（付帯エリア）
付帯エリア１６０は、処理室１１０の後部に設けられている。付帯エリア１６０は、液供給装置１６１と、制御装置１６２を収容する。液供給装置１６１は、チャンバ１４１に、例えば、エッチング液、レジスト剥離液、リンス液、洗浄液などの各種の処理液を供給する。制御装置１６２は、演算装置、記憶装置、信号送受信装置、入出力装置などからなるコンピュータである。制御装置１６２は、記憶装置に記憶された基板処理情報や各種プログラムなどを実行することにより、基板処理装置１００の各部を制御する。
なお、上記のような基板処理装置１００の処理室１１０の内部は、クリーンルームとして構成されている。つまり、処理室１１０の天井には、図示はしないが、ＦＦＵ（Ｆａｎ Ｆｉｌｔｅｒ Ｕｎｉｔ）が設けられている。ＦＦＵは、ファンの下流にＵＬＰＡフィルタが設置され、ＵＬＰＡフィルタを介して清浄化された空気を、下方に流すダウンフローを発生させる。処理室１１０の底部には、第１搬送エリア１３０及び第２搬送エリア１５０の専用の排気口が設けられている。このため、処理室１１０内の気体は、塵埃とともに処理室１１０の底部の排気口から排出される。また、第１搬送エリア１３０及び第２搬送エリア１５０は、外部よりも陽圧に保持されている。
さらに、処理室１１０が設置された工場内にも、ＦＦＵによるダウンフローが形成されており、床下の排気設備によって、床に設けられたグレーチングを介して工場内が排気される。
［基板搬送装置］
本実施形態の基板搬送装置１の詳細について、図２～図６を参照して説明する。図２に示すように、基板搬送装置１は、搬送アーム２、昇降リンク３、駆動部４を有する。搬送アーム２は、上記のように、バッファユニット１３１との間での基板Ｗの交換及びチャンバ１４１との間での基板Ｗの交換を行う。昇降リンク３は、チャンバ１４１の高さに合わせて搬送アーム２を昇降させる。駆動部４は、昇降リンク３を駆動する。以下、各部を詳述する。
（搬送アーム）
搬送アーム２は、テーブル２１、上アーム２２、下アーム２３、アームベース２４を有する。テーブル２１は、天面が水平方向となるように配置された台である。テーブル２１の天面は、その外縁内に水平方向の基板Ｗが収まる大きさである。例えば、テーブル２１の幅は、基板Ｗの直径と等しいか、僅かに長い程度である。僅かに長いとは、基板Ｗの外縁から数ｃｍ以内の長さである。また、テーブル２１は、下アーム２３（後述するウェットアーム）に保持され、液盛りされた状態の基板Ｗから液が移動機構１５１に落ちるのを防ぐための水受けとして機能するものである。
上アーム２２、下アーム２３は、基板Ｗを把持するアームである。上アーム２２、下アーム２３は、共通の構造であり、駆動アーム２５、連結部２６、把持アーム２７を有する。駆動アーム２５は、一端がテーブル２１に垂直方向の軸を中心に、水平方向に回動可能に支持されている。回動可能な範囲等の詳細については、後述する。駆動アーム２５は、図示しないモータにより駆動されて回動する。連結部２６は、駆動アーム２５の他端に、垂直方向の軸を中心に、水平方向に回動可能に連結されている。
把持アーム２７は、連結部２６に取り付けられ、連結部２６とともに水平方向に回動可能に設けられている。把持アーム２７は、可動押え２７ａ、梁部２７ｂ及び固定押え２７ｃを有する。可動押え２７ａは、基板Ｗの縁に接離する一対の爪を有する。可動押え２７ａは、図示しないシリンダにより、爪が基板Ｗの縁に接離する方向に移動する。
梁部２７ｂは、連結部２６から、基板Ｗの上方を越えて反対側に延びた一対の棒状の部材である。固定押え２７ｃは、梁部２７ｂの先端に固定され、可動押え２７ａと対向する位置において、基板Ｗの縁に接する一対の爪を有する。可動押え２７ａは、その爪が基板Ｗの縁に接する位置まで移動することにより、固定押え２７ｃの爪との間で基板Ｗを把持する把持位置となる（図７（Ｃ）参照）。また、可動押え２７ａは、その爪が基板Ｗの縁から離れる位置まで移動することにより、基板Ｗを解放する解放位置となる（図７（Ｂ）参照）。
また、上アーム２２、下アーム２３は、上記のように把持アーム２７が把持する基板Ｗが、テーブル２１の天面の外縁内に収まる収容位置と、テーブル２１から幅方向に外れて外部との受渡が可能となる受渡位置との間で移動する。
つまり、図２及び図３に示すように、上アーム２２、下アーム２３は、それぞれの駆動アーム２５の駆動軸が、テーブル２１の前後の端部であって、幅方向の中央に配置されている。図３に示すように、互いの駆動アーム２５の長手方向が前後方向となったときには、上アーム２２と下アーム２３は、上アーム２２が上、下アーム２３が下となるように、互いに干渉しない隙間を設けて上下に重なる。このとき、上アーム２２、下アーム２３の駆動アーム２５及び把持アーム２７は、全て上下に重なり合って並ぶ。これにより、上アーム２２、下アーム２３は、把持アーム２７が把持している基板Ｗが、平面視でテーブル２１の外縁内に収まる収容位置となる。
なお、上アーム２２は、処理済の基板Ｗを搬送する搬送アーム、下アーム２３は、未処理の基板Ｗを搬送するアームとして使用することができる。また、上アーム２２は、表面が乾燥した状態の基板Ｗを搬送するドライアーム、下アーム２３を、表面に液盛りされた状態の基板Ｗを搬送するウェットアームとして機能させることができる。つまり、処理後に液盛りされた状態の基板Ｗの液体が滴下して、未処理の基板Ｗに付着することを防止するためである。
また、図示はしないが、駆動アーム２５の内部には、駆動軸と同軸のプーリが固定され、連結部２６の内部には、連結軸と同軸のプーリが固定されている。これらのプーリの間には、タイミングベルトが掛け渡されている。このため、収容位置にある駆動アーム２５が回動すると、その回動がタイミングベルトを介して連結部２６に伝達されて、連結部２６とともに把持アーム２７が回動する。すると、図２に示すように、駆動アーム２５及び把持アーム２７は、互いの重なりが解消されるように幅方向に広がって、直線状に延びることになり、基板Ｗがテーブル２１の外縁の内側から外れて、外部との受渡が可能となる受渡位置となる。
なお、本実施形態の上アーム２２、下アーム２３は、上記のような駆動アーム２５の回動により、前方から見て左方向にも右方向にも延びることが可能であり、左右の２方向に受渡位置を持つ（図８、図９参照）。つまり、上アーム２２、下アーム２３は、駆動アーム２５の軸を中心として、最大で左右に１８０°の回動範囲を有する。
アームベース２４は、テーブル２１を下方から支持する部材である。アームベース２４には、上アーム２２と下アーム２３を一体で昇降させる昇降機構が設けられている。つまり、アームベース２４には、上下方向に移動可能な昇降軸２４ａの上端が固定されており、この昇降軸２４ａを昇降機構が上下方向に移動させることにより、上アーム２２と下アーム２３、テーブル２１を昇降させる。
アームベース２４の昇降は、バッファユニット１３１又はチャンバ１４１内において、把持アーム２７が基板Ｗを載置する際の下降、基板Ｗを持ち上げる際の上昇のために必要となる。昇降機構は、図示はしないが、シリンダ、ギア機構、ボールねじ機構などを用いることができる。
なお、上アーム２２、下アーム２３の収容位置と受渡位置との間の動作、把持アーム２７の解放位置と把持位置との間の動作、アームベース２４の昇降動作は、上記の制御装置１６２によって制御される。
（昇降リンク）
昇降リンク３は、基体３１、支柱３２、上リンク３３、下リンク３４、接続リンク３５を有する。基体３１は、基板搬送装置１の全体を支持する部材である。基体３１は、移動ベース１５１ｂに固定され、又は移動ベース１１５ｂと一体的に構成されている。支柱３２は、基体３１に角度不動に立設された部材である。本実施形態の支柱３２は、予め決められた所定の角度で立ち上げられた角柱状の部材である。この角度は、本実施形態では、上端が後方に僅かに倒れた角度である。
上リンク３３は、一端に搬送アーム２を支持し、支柱３２に回動可能に連結され、回動に従って搬送アーム２を昇降させる。上リンク３３の回動の軸は、幅方向である（図４及び図５参照）。上リンク３３は、前後方向よりも幅方向が薄い板状の長尺な部材である。上リンク３３の前端は、搬送アーム２のアームベース２４の後端に回動可能に連結されている。上リンク３３は、支柱３２との連結部分を越えて後方に延びている。
また、上リンク３３の上方には、上リンク３３と平行に、補助リンク３３ａが設けられている。補助リンク３３ａは、前後方向よりも、幅方向が薄い板状の長尺な部材である。補助リンク３３ａの前端は、アームベース２４の後端に回動可能に連結されるとともに、後端は、支柱３２に回動可能に連結されている。
下リンク３４の前端は、支柱３２における上リンク３３との連結部分の下方に、上リンク３３の回動の軸と平行な軸を中心に、回動可能に連結されている。下リンク３４は、前後方向よりも、幅方向が薄い板状の長尺な部材である。下リンク３４は、上リンク３３と平行である。
接続リンク３５の両端は、下リンク３４の回動に従って上リンク３３が回動するように、上リンク３３及び下リンク３４の後端に回動可能に連結されている。接続リンク３５は、前後方向よりも、幅方向が薄い板状の長尺な部材である。
支柱３２、上リンク３３、下リンク３４及び接続リンク３５は、支柱３２を静止節、上リンク３３を従動節、下リンク３４を原動節、接続リンク３５を中間節とする四節リンクを構成している。本実施形態において、支柱３２、上リンク３３、下リンク３４及び接続リンク３５により構成される四節リンクは、対向する軸間が、距離が等しく平行な平行リンクである。さらに、支柱３２、上リンク３３、補助リンク３３ａ及びアームベース２４も平行リンクを構成している。
以下の説明では、図４及び図５に示すように、原動節の下リンク３４と支柱３２との連結部分の軸を軸Ａ、従動節の上リンク３３と支柱３２の連結部分の軸を軸Ｂとする。また、原動節の下リンク３４と接続リンク３５との連結部分の軸を軸Ｃ、従動節の上リンク３３と接続リンク３５との連結部分の軸を軸Ｄとする。また、支柱３２と補助リンク３３ａとの連結部分の軸を軸Ｅ、上リンク３３とアームベース２４の連結部分の軸を軸Ｆ、補助リンク３３ａとアームベース２４の連結部分の軸を軸Ｇとする。なお、これらの軸Ａ～軸Ｇは、回動の中心を示すものであり、部材を示すものではない。連結部分の具体的な構成は、後述する。
図４及び図５に示すように、下リンク３４が軸Ａを中心に回動することにより、軸Ｃを中心に接続リンク３５が回動しながら昇降するため、軸Ｄが昇降する。これにより、上リンク３３が軸Ｂを中心に回動して、搬送アーム２が昇降する。例えば、図４に示す側面から見て、下リンク３４が時計回りに回動すると、図５に示すように、搬送アーム２が上昇する。図５の状態から、下リンク３４が反時計回りに回動すると、図４に示すように、搬送アーム２が下降する。
上リンク３３が回動することにより角度を変えても、軸Ｆと軸Ｇとの間の節、軸Ｂと軸Ｅとの間の節は、角度不動で互いの平行を維持する。このため、搬送アーム２の角度は、テーブル２１の天面が水平な状態に維持される。従って、上アーム２２、下アーム２３によって把持、搬送される基板Ｗは、搬送アーム２の高さが変わっても、常に水平を維持できる。
また、接続リンク３５には、錘３６が設けられている。錘３６の重量は、軸Ｂを支点として、搬送アーム２と釣り合うように選択することが好ましい。これにより、一方の移動端から他方の移動端へ移動させる際の始動時に要求される力を軽減できる。
さらに、図３のα、β、γを切断面とする断面図である図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、上記の昇降リンク３の内部は、気体が流通可能となるように連通している。また、昇降リンク３には、駆動部４側、つまり下方から排気するための排気ポート３７が設けられている。
より具体的には、支柱３２、上リンク３３、下リンク３４、接続リンク３５、補助リンク３３ａは、内部が中空の角筒形状である。また、これらの角筒を接続し、軸Ａ～軸Ｇを中心とした回動を実現するための連結部分は、連結対象の一方に固定された内部が中空の外筒３８に、他方に固定された内部が中空の内筒３９を、ベアリング３８ｂを介在させて通すことにより構成されている。各外筒３８及び内筒３９には、支柱３２、上リンク３３、下リンク３４、接続リンク３５、補助リンク３３ａの内部に連通した複数の通気孔３８ａ、３９ａが形成されている。また、各角筒と外筒３８及び内筒３９との接続部分の隙間は、段差や溝により経路が屈曲したラビリンス構造となっていて、外部と連通している。
排気ポート３７は、支柱３２における軸Ｂの下方に、支柱３２の内部に連通して設けられている。排気ポート３７には、図示はしないが、フレキシブルなパイプを介して、排気を行う排気装置が接続されている。
（駆動部）
駆動部４は、図２、図４及び図５に示すように、直動機構４１、変換部４２を有する。直動機構４１は、駆動源４１ａによって駆動され、上リンク３３及び下リンク３４の回動の軸に直交する方向に沿って、直線状に往復動する直動部４１ｂを有する機構である。なお、駆動部４は、基板Ｗに処理を行うチャンバ１４１の開口よりも低い位置に配置されている（図８参照）。
本実施形態の直動機構４１は、基体３１に固定されたリニアガイドである。つまり、直動機構４１は、駆動源４１ａであるモータと、ボールねじ、ナット、ガイドレール及びスライダを含み構成される。ボールねじ及びガイドレールは、前後方向に設けられ、ナットがねじ軸に螺合している。ナットには、スライダが固定されており、サーボモータでねじ軸を軸回転させることで、スライダが前後方向に延びるガイドレールに沿って移動し、スライダが前後方向に直線移動する。このスライダが、直動部４１ｂである。なお、サーボモータは、前後方向を軸とするシャフトの回動を、ベルトによりボールねじに伝達する。
なお、上記のように、接続リンク３５に設けられた錘３６によって、直動部４１ｂの移動端からの始動時に要求される力を低減できるので、モータに要求される出力は低くて済む。従って、駆動源４１ａを小型化できるとともに、発塵を低減できる。
図４に示すように、駆動源４１ａは、直動部４１ｂの一対の移動端のうち、搬送アーム２から遠い側、つまり後端側に配置されている。また、搬送アーム２が下方の移動端にある場合に、直動部４１ｂは、搬送アーム２から遠い側の移動端、つまり後端にある。さらに、駆動源４１ａは、直動機構４１の設置面側、つまり下方に配置されている。
変換部４２は、直動部４１ｂと下リンク３４とを接続し、直動部４１ｂの移動を下リンク３４の回動に変換する。本実施形態の変換部４２は、Ｌ字形の揺動アーム４２ａである（図２参照）。揺動アーム４２ａは、下端が直動部４１ｂに回動可能に連結され、上端が直動機構４１を跨いで支柱３２と下リンク３４との連結部に連結されている。揺動アーム４２ａの下端は、直動部４１ｂの直線移動に従って、軸Ａを中心に回動可能に設けられている。
但し、揺動アーム４２ａは、直動部４１ｂとの連結部分において、直動部４１ｂに対して回動の半径方向に伸縮可能に設けられている。このため、直動部４１ｂが直線状に移動しながら、揺動アーム４２ａが回動することが可能となる。なお、揺動アーム４２ａが伸縮せず、揺動アーム４２ａと直動部４１ｂとの連結部分における軸が、揺動アーム４２ａに沿って上下方向に移動する構造であってもよい。これにより、揺動アーム４２ａと直動部４１ｂとの連結部分から軸Ａまでの距離が、直動部４１ｂの一対の移動端に近いほど長く、一対の移動端の中央に近づくほど短くなる。つまり、直動部４１ｂの移動端に近いほど回動半径が長く、中央になるほど回動半径が短くなる。
以上のような直動機構４１によって、図４に示すように、直動部４１ｂを後端に移動させると、搬送アーム２が下降する。図５に示すように、直動部５１ｂが前端に移動すると、搬送アーム２が上昇する。このため、直動部４１ｂを前端と後端のいずれの位置に移動させるかによって、搬送アーム２の高さを決定できる。
なお、駆動部４の駆動源の起動、停止、速度、動作タイミング等は、上記の制御装置１６２によって制御される。つまり、制御装置１６２によって、搬送アーム２の高さ、昇降速度が制御される。
［動作］
以上のような基板処理装置１００及び基板搬送装置１の動作について説明する。
（搬送アームの昇降動作）
まず、上アーム２２、下アーム２３の高さを、チャンバ１４１の開口の高さに合わせるために、搬送アーム２を昇降させる動作を、以下に説明する。図４に示すように、搬送アーム２が最下端にある場合には、直動部４１ｂは後端にある。
この状態から、駆動源４１ａが作動して直動部４１ｂを前方に移動させると、揺動アーム４２ａが前方に回動することにより、下リンク３４が軸Ａを中心に下がるように回動する。すると、下リンク３４に軸Ｃで連結された接続リンク３５が下降するとともに、上リンク３３の後端の軸Ｄが下降するので、上リンク３３が軸Ｂを中心に回動して、上リンク３３の前端の搬送アーム２が上昇する。直動部４１ｂが前端に達すると、図５に示すように搬送アーム２が上の移動端に来る。
次に、駆動源４１ａが逆方向に作動して直動部４１ｂを後方に移動させると、揺動アーム４２ａが後方に回動して、下リンク３４が軸Ａを中心に立ち上がるように回動するので、下リンク３４に軸Ｃで連結された接続リンク３５が上昇する。すると、接続リンク３５とともに、上リンク３３の後端の軸Ｄが上昇するので、上リンク３３が軸Ｂを中心に回動して、上リンク３３の前端の搬送アーム２が下降する。直動部４１ｂが後端に達すると、図４に示すように、搬送アーム２が下の移動端に来る。
上下の移動端間で搬送アーム２が移動する間、補助リンク３３ａを含む平行リンクによって、テーブル２１の上面及び上アーム２２、下アーム２３は水平状態が維持される。また、上記のように、直動部４１ｂが前後の移動端に近づくときには、変換部４２の回動が遅くなるため、上昇及び下降の速度が低下する。このため、チャンバ１４１の開口に位置を合わせる際には、速度調整をしなくても速度が低下して、位置合わせに適したゆっくりとした移動となる。
（排気動作）
上記のような昇降動作を行っている間に、排気ポート３７に接続された排気装置による排気がおこなわれる。つまり、通気孔３８ａ、３９ａを介して連通している支柱３２、上リンク３３、下リンク３４、接続リンク３５、補助リンク３３ａ、外筒３８及び内筒３９の内部の空気が、下方の排気ポート３７から排気される。これにより、動作部分から生じる塵埃が、基板処理装置１００内部に流出せずに、外部に排出される。基板処理装置１００内部の空気は、複数の連結部分において、ラビリンス構造となった僅かな隙間を介して流入するため、１か所の大きな開口から集中して吸引されることがなく、気流の乱れも少ない。
（基板の受渡動作）
次に、基板搬送装置１が、バッファユニット１３１とチャンバ１４１との間で、基板Ｗを受け渡す動作を説明する。まず、基板処理装置１００での説明の通り、搬送ロボット１３２によりカセットＣＡから取り出された未処理の基板Ｗが、バッファユニット１３１に収容されているものとする。また、基板搬送装置１の下アーム２３は、チャンバ１４１において処理済の基板Ｗを把持しているものとする。
図１に示すように、基板搬送装置１が移動機構１５１によって前方に移動して、搬送アーム２がバッファユニット１３１の横に来る。駆動部４によって、下アーム２３の高さを、バッファユニット１３１の未処理の基板Ｗを収容している高さに合わせる。下アーム２３は、収容位置から受渡位置となり、図７（Ａ）に示すように、バッファユニット１３１の未処理の基板Ｗの上方に、把持アーム２７を移動させる。
昇降軸２４ａが下降することにより、可動押え２７ａを解放位置とした把持アーム２７が下降して、図７（Ｂ）に示すように、可動押え２７ａと固定押え２７ｃとの間に、基板Ｗが入る。この状態で、図７（Ｃ）に示すように、可動押え２７ａが移動して把持位置となることにより、可動押え２７ａの爪と固定押え２７ｃの爪によって基板Ｗの縁部が把持される。そして、図７（Ｄ）に示すように、昇降軸２４ａが上昇してから、下アーム２３が収容位置に戻る。
また、駆動部４は、上アーム２２の高さを、バッファユニット１３１の空き位置に合わせる。そして、上アーム２２が収容位置から受渡位置となることにより、図７（Ｄ）に示すように、上アーム２２が把持している処理済の基板Ｗを、バッファユニット１３１の空き位置に移動させる。図７（Ｃ）に示すように、昇降軸２４ａを下降させて把持アーム２７を下降させ、図７（Ｂ）に示すように、可動押え２７ａを解放位置とすることにより、基板Ｗを解放する。そして、図７（Ａ）に示すように、昇降軸２４ａが上昇してから、上アーム２２が収容位置に戻る。
次に、図８及び図９に示すように、基板搬送装置１は、移動機構１５１によって後方に移動して、搬送アーム２が処理すべきチャンバ１４１の横に来る。駆動部４によって、図８に示すように、上アーム２２の高さをチャンバ１４１の開口１４１ａに合わせて、図９に示すように、上アーム２２が収容位置から受渡位置となることにより、開口１４１ａからチャンバ１４１内に把持アーム２７を挿入する。なお、図８は、上方のチャンバ１４１、下方のチャンバ１４１に把持アーム２７を挿入した状態を全て示しているが、実際に同時に挿入できるのは、最大の２つの把持アーム２７である。すると、図７（Ａ）に示すように、処理済の基板Ｗの上方に、把持アーム２７が来る。その後は、図７（Ｂ）～（Ｄ）に示すように、基板Ｗを把持した把持アーム２７が上昇してから、上アーム２２が収容位置に戻る。
また、駆動部４は、下アーム２３の高さを、チャンバ１４１の開口１４１ａの位置に合わせる。そして、下アーム２３が収容位置から受渡位置となることにより、図７（Ｄ）に示すように、下アーム２３が把持している未処理の基板Ｗを、チャンバ１４１内に移動させる。その後は、図７（Ｃ）～（Ａ）に示すように、把持アーム２７が下降して、可動押え２７ａを解放位置とすることにより、基板Ｗを載置台１４１ｂに載置した後、把持アーム２７が上昇し、下アーム２３が収容位置に戻る。
また、基板搬送装置１は、チャンバ１４１で処理を終えた基板Ｗを搬出した後、他のチャンバ１４１に搬入して、他の処理を行わせることができる。例えば、一つのチャンバ１４１で洗浄処理後に、他のチャンバ１４１で乾燥処理を行わせることができる。このような場合、上アーム２２はドライアームとして、下アーム２３をウェットアームとして使うことができる。例えば、ウェットアームである下アーム２３で液盛りされた基板Ｗを乾燥させるチャンバ１４１に搬送し、乾燥処理が終わった基板Ｗをドライアームである上アーム２２で搬送する。さらに、基板搬送装置１は、上アーム２２、下アーム２３が、それぞれ左右の２方向に受渡位置を持つため、１つのチャンバ１４１で処理を終えた基板Ｗを搬出して、向かい合う他のチャンバ１４１に搬入することにより、順次処理を行うこともできる。
［効果］
（１）本実施形態の基板搬送装置１は、基板搬送用の搬送アーム２と、基体３１に角度不動に立設された支柱３２と、一端に搬送アーム２を支持し、支柱３２に回動可能に連結され、回動に従って搬送アーム２を昇降させる上リンク３３と、支柱３２における上リンク３３との連結部分よりも下方に、上リンク３３の回動の軸と平行な軸を中心に回動可能に連結された下リンク３４と、下リンク３４の回動に従って上リンク３３が回動するように、上リンク３３及び下リンク３４に回動可能に連結された接続リンク３５と、下リンク３４を回動させる駆動部４と、を有する。
駆動部４は塵埃の発生源となるが、本実施形態では、この駆動部４が下方に配置されており、搬送アーム２を昇降させるための動作部分は、上方に配置された四節リンクの機構のみとなる。このため、テレスコピック式の基板搬送装置のように、昇降の度に筒状の容器同士の隙間から吸気、排気が発生することがない。従って、ダウンフローの気流の乱れによる基板Ｗへの塵埃の付着を低減することができる。例えば、上記のように、各リンクを幅方向が前後方向よりも薄い板状の部材とすることにより、回動による気流の乱れをより一層抑制できる。
また、搬送アーム２を昇降させるための駆動部４は、下方の一か所のみであるため、回動する軸毎に、塵埃の発生源となるモータを設けて駆動させる場合に比べても、塵埃の発生を低減することができる。つまり、回動する軸毎にモータを設ける場合には、モータの数が多くなることにより、塵埃の発生量が多くなる。また、基板Ｗやチャンバ１４１の開口１４１ａの近傍にも、モータが存在することになると、塵埃が基板Ｗに付着する可能性が高くなる。さらに、モータの重量は大きいので、上方の軸に設けたモータを支える剛性を備えるために、胴体部分を非常に太くする必要が生じるとともに、下方の軸に設けるモータは、より出力の大きな重いものを使用しなければならならない。このため、塵埃の発生量も多くなる。本実施形態では、駆動源４１ａの数も低減でき、必要とする出力も少なくて済むので、塵埃の発生を抑えることができる。
さらに、上リンク３３及び下リンク３４の回動の軸が互いに平行な四節リンクであるため、幅方向の所要スペースを低減できる。例えば、テレスコピック式の基板搬送装置の場合には、登頂部にダブルアームを搭載した円筒形状の容器の大きさが、上方から下方までのスペースを占有する。また、回動する軸毎にモータを設ける場合には、上記のように胴体を太くする必要が生じるとともに、下方のモータを大きくする必要があるため、全体の所要スペースが大きくなる。本実施形態では、節を構成する細身の部材で四節リンクを構成できるので、所要スペースを低減できる。例えば、上記のように、各リンクを幅方向が前後方向よりも薄い板状の部材とすることにより、幅方向の所要スペースを低減することができる。
（２）駆動部４は、駆動源４１ａにより駆動され、上リンク３３及び下リンク３４の回動の軸に直交する水平方向に沿って、直線状に往復移動する直動部４１ｂを有する直動機構４１と、直動部４１ｂと下リンク３４とを接続し、直動部４１ｂの移動を下リンク３４の回動に変換する変換部４２と、を有する。
このように、塵埃の発生源となる駆動源４１ａが下方に配置され、直動部４１ｂが水平方向に移動するため、上方に向かう塵埃が発生し難い。このため、基板Ｗへの塵埃の付着を低減できる。直動部４１ｂの移動による塵埃の発生も、下方の水平方向となるので、上方への影響を抑えることができる。また、直動部４１ｂの移動方向を、上リンク３３及び下リンク３４の軸に直交する方向とすることにより、軸に平行な幅方向のスペースを低減できる。さらに、直線上の直動部４１ｂの位置を制御するだけで、搬送アーム２の高さを調整できるので、制御が容易となる。
（３）駆動源４１ａは、直動部４１ｂの一対の移動端のうち、搬送アーム２から遠い側の移動端に配置されている。駆動源４１ａは、塵埃の最大の発生源となるが、搬送アーム２から遠い位置にあるため、基板Ｗへの塵埃の付着を低減できる。
（４）搬送アーム２が下方の移動端にある場合に、直動部４１ｂが、搬送アーム２から遠い側の移動端にある。このため、搬送アーム２が、直動部４１ｂの移動により発生する塵埃の影響を受け難くなり、基板Ｗへの塵埃の付着を低減できる。
（５）支柱３２、上リンク３３、下リンク３４、接続リンク３５及びこれらの連結部分を含み構成される昇降リンク３の内部は、気体が流通可能となるように互いに連通しており、昇降リンク３の内部を、駆動部４側から排気するための排気ポートを有する。このため、昇降リンク３における可動部分から発生する塵埃を、内部から排気することができるので、基板Ｗへの塵埃の付着を低減できる。
（６）駆動部４は、基板Ｗに処理を行うチャンバ１４１の開口よりも低い位置に配置されている。このため、チャンバ１４１に搬入、搬出される基板Ｗへの塵埃の付着を低減できる。
（７）駆動部４は、単一の駆動源４１ａによって直動部４１ｂを駆動する。このため、搬送アーム２を昇降させるための駆動源４１ａの数を抑えて、塵埃の発生原因の数を低減することにより、基板Ｗへの塵埃の付着を低減できる。
（８）搬送アーム２は、水平方向に回動可能に設けられ、上下に重なる位置に収容される一対の上アーム２２、下アーム２３を有する。このため、搬送アーム２の幅方向のスペースを小さくすることができ、搬送アーム２が昇降する際の気流の乱れによる塵埃の発生を抑制できる。また、搬送アーム２の幅は、基板Ｗが収まるスペースであればよいため、基板搬送装置１が移動するために、チャンバ１４１の並び方向に沿う搬送スペースを狭くすることができる。
例えば、本実施形態では、上アーム２２、下アーム２３を１８０°移動できるようにすることにより、上アーム２２、下アーム２３の搭載部分を水平方向に旋回させるスペースを必要とせず、対向するチャンバ１４１間での基板Ｗの受渡が可能となる。このため、搬送アーム２を回動させる必要がなく、図９のｄ１に示すように、第２の搬送エリア１５０の幅を狭くすることができる。一方、図１０に示したダブルアーム構成の基板搬送装置Ｔの場合、対向するチャンバ１４１間で基板Ｗの受渡を行う場合には、ダブルアームを搭載した部分の全体を旋回させなければならない。このため、ｄ２に示すように、第２の搬送エリア１５０の幅が広くなる。
（他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、下記に示す他の実施形態も包含する。また、本発明は、上記実施形態及び下記の他の実施形態を全て又はいずれかを組み合わせた形態も包含する。さらに、これらの実施形態を発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができ、その変形も本発明に含まれる。
例えば、上記のように、第２の搬送エリア１５０の幅方向のスペースを小さくすることができるので、図１１に示すように、第２の搬送エリア１５０に基板搬送装置１を２列で配置しても、ｄ３に示す幅の拡大を少なくすることができる。この場合には、各列の基板搬送装置１は、隣り合う列のチャンバ１４１との間での基板Ｗの受渡を行う。
また、直動機構４１をリニアモータにより構成してもよい。つまり、駆動源４１ａをリニアモータとして、直動部４１ｂをリニアモータにより直線移動するスライダとしてもよい。これにより、摺動箇所を低減できるので、塵埃の発生をより一層低減できる。また、搬送アーム２の可動部分についても排気することにより、基板処理装置１００内への塵埃の流出を防止してもよい。なお、搬送アーム２は、基板Ｗを把持、解放して搬送可能な構成であれば、上記の態様には限定されない。アームの数も、単一でも複数でもよい。
１ 基板搬送装置
２ 搬送アーム
３ 昇降リンク
４ 駆動部
２１ テーブル
２２ 上アーム
２３ 下アーム
２４ アームベース
２４ａ 昇降軸
２５ 駆動アーム
２６ 連結部
２７ 把持アーム
２７ａ 可動押え
２７ｂ 梁部
２７ｃ 固定押え
３１ 基体
３２ 支柱
３３ 上リンク
３３ａ 補助リンク
３４ 下リンク
３５ 接続リンク
３６ 錘
３７ 排気ポート
３８ 外筒
３８ａ 通気孔
３８ｂ ベアリング
３９ 内筒
３９ａ 通気孔
４１ 直動機構
４１ａ 駆動源
４１ｂ 直動部
４２ 変換部
４２ａ 揺動アーム
５１ｂ 直動部
１００ 基板処理装置
１１０ 処理室
１１５ｂ 移動ベース
１２０ カセット搭載エリア
１２１ オープナー
１３０ 第１の搬送エリア
１３１ バッファユニット
１３２ 搬送ロボット
１３２ａ，１３２ｂ アーム
１３３ 移動機構
１４０ チャンバ配置エリア
１４１ チャンバ
１４１ａ 開口
１４１ｂ 載置台
１５０ 第２の搬送エリア
１５１ 移動機構
１５１ａ 直線レール
１５１ｂ 移動ベース
１６０ 付帯エリア
１６１ 液供給装置
１６２ 制御装置

Claims (8)

  1. 基板搬送用の搬送アームと、
    基体に角度不動に立設された支柱と、
    一端に前記搬送アームを支持し、前記支柱に回動可能に連結され、回動に従って前記搬送アームを昇降させる上リンクと、
    前記支柱における前記上リンクとの連結部分よりも下方に、前記上リンクの回動の軸と平行な軸を中心に回動可能に連結された下リンクと、
    前記下リンクの回動に従って前記上リンクが回動するように、前記上リンク及び前記下リンクに回動可能に連結された接続リンクと、
    前記下リンクを回動させる駆動部と、
    を有することを特徴とする基板搬送装置。
  2. 前記駆動部は、
    駆動源により駆動され、前記上リンク及び前記下リンクの回動の軸に直交する方向に沿って、直線状に往復移動する直動部を有する直動機構と、
    前記直動部と前記下リンクとを接続し、前記直動部の移動を前記下リンクの回動に変換する変換部と、
    を有することを特徴とする請求項１記載の基板搬送装置。
  3. 前記駆動源は、前記直動部の一対の移動端のうち、前記搬送アームから遠い側の移動端に配置されていることを特徴とする請求項２記載の基板搬送装置。
  4. 前記搬送アームが下方の移動端にある場合に、前記直動部が、前記搬送アームから遠い側の移動端にあることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の基板搬送装置。
  5. 前記駆動部は、単一の駆動源によって前記直動部を駆動することを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の基板搬送装置。
  6. 前記支柱、前記上リンク、前記下リンク、前記接続リンク及びこれらの連結部分を含み構成される昇降リンクの内部は、気体が流通可能となるように互いに連通しており、
    前記昇降リンクの内部を、前記駆動部側から排気するための排気ポートを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の基板搬送装置。
  7. 前記駆動部は、前記基板に処理を行うチャンバの開口よりも低い位置に配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の基板搬送装置。
  8. 前記搬送アームは、
    水平方向に回動可能に設けられ、上下に重なる位置に収容される一対の上アーム、下アームを有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の基板搬送装置。
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