JPH0295621A - 回転搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、回転搬送装置に関する。

（従来の技術） 物体の搬送装置として、例えば半導体製造工程において
熱処理の終了したウェハを搭載したカセットを、カセッ
ト搬入系とは異なるカセット搬出系に受は渡すものを挙
げることができる。

例えば、第７図に示すように、カセット搬入経路１とカ
セット搬出経路２とは例えば平行に形成され、同図に示
すように両級路１，２間には段差が生じている場合に、
カセット搬入経路１上のＡ点と、カセット搬出経路２上
のＢ点との間で、ウェハカセットを受は渡す場合の従来
構造について説明する。

従来では、上記経路１，２の上方であって、経路１，２
の幅方向に沿ってレール３を配置している。そして、こ
のレール３に沿って移動自在であって、かつ、上下動可
能なりレーン４を配置している。このクレーン４は、カ
セット５をチャックして支持可能となっている。

このような構成により、まずカセット搬入経路１上にク
レーン４を移動させ、かつ、このクレーン４を下降させ
て図示Ａ点に存在するカセット５をチャックする。次に
、クレーン４を上昇させてレール３に沿って移動させ、
カセット搬出経路２上で停止させる。この後、クレーン
４を下降させ、カセット搬出経路２上のＢ点にてカセッ
ト５のチャックを解除することで、経路１，２間でのカ
セット５の受は渡しを完了することができる。

（発明が解決しようとする問題点） 上記の従来構造によれば、まず、経路１．２の幅方向に
沿ってレール３を配設するという大掛かりな構成となり
、このレール４のスペース及びクレーン４の移動スペー
スが室内を占有することになり、装置が大型化するとい
う問題があった。

とくに、この種の搬送装置が半導体の製造に使用される
場合にあっては、製造設備が設置されるクリーンルーム
内はルームの上から下側に向かってダウンフローを実行
しているが、上述した構成のようにウェハカセットの移
動経路上方にはレール４が常時配設されているので、こ
のレール４によってダウンフロー経路が阻害されるとい
う問題も生じていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは物体の搬送にあたって搬送装置の占
めるスペース、特に搬送路上方のスペースを大幅に縮小
でき、かつ、搬送駆動が簡易で被搬送物を安定した状態
で搬送することができる回転搬送装置を提供することに
ある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、回転アームと、 この回転アームの一端側に固着した第］の回転軸を回転
駆動する駆動手段と、 上記回転アームの他端側にて回転自在な第２の回転軸に
固着された搬送部と、 上記第１の回転軸と同心で固定して配置された固定プー
リと、 上記第２の回転軸に固定され、この第２の回転軸と一体
回転する可動プーリと、 上記固定プーリ、可動プーリに張架されたベルトとを設
けて、回転搬送装置を構成している。

（作用） 被搬送物を搬送部に支持した状態で、駆動手段を駆動す
ると、第１の回転軸が回転され、この第１の回転軸を中
心として回転アームが回転駆動されることになる。ここ
で、上記搬送部は回転アームの他端側に支持されている
ので、この回転アームの回転により、被搬送物は回転軌
跡を描いて搬送されることになる。ここで、被搬送物を
受は渡すべき２つの経路に段差が生じていても、回転ア
ームの停止角度の調整により高さの異なる位置に容易に
搬送することができ、段差がない場合には回転アームの
１８０”の回転によって搬送することができる。

ここで、このような回転搬送の場合には、回転アームに
対して単に回転自在に被搬送物を支持するようにしてお
くと、回転時の振動等により被搬送物が揺動し、被搬送
物によってはこのような揺動が好ましくない場合が多い
。

そこで、本発明ではこのような被搬送物の揺動を防止し
ている。すなわち、回転アームが回転すると、固定プー
リに当接するベルトの位置が変位することで、このベル
トが可動プーリを回転アームの回転方向と逆方向であっ
て、回転アームの回転角度と同一角度だけ回転されるこ
とになる。この可動プーリは、第２の回転軸及び搬送部
と一体的に回転することになるので、上記搬送部に支持
される被搬送物は回転アームの回転に拘らずそれ自体が
回転することなく、シかもベルトが張設されていること
により回転アームなどが振動しても被搬送物が揺動する
ことを防止することができる。

この結果、回転搬送でありながらも、被搬送物を安定し
て搬送することができる。

（実施例） 以下、本発明を半導体ウェハを搭載したカセットの回転
搬送装置に適用した一実施例について、図面を参照して
具体的に説明する。

まず、本実施例に係わる回転搬送装置を含むシステム全
体の構成について、第５図を参照して説明する。

この実施例装置は、カセット搬入経路１０とは別個にカ
セット搬出経路１１を設けている。そして、前記カセッ
ト搬入経路１０の途中には、ウェハカセットをエレベー
タ機構によりストッカに収容するカセットストッカ１３
が設けられている。

また、前記カセット搬入経路１０の末端には、カセット
１５に搭載されたウェハ１６をボート搬送装置１８上の
ボート１７に移し換えるためのウェハ移し換え装置１４
が設けられている。ここで、前記カセット１５内には例
えば２５枚のウエノ＼１６が搭載され、前記ウェハ移し
換え装置１４は２５枚のウェハ１６を一括してチャック
機構によりチャックし、これを前記ボート１７上に移し
換えるようになっている。前記ボート１７は、例えば１
００枚のウェハ１６を搭載可能になっていて、したがっ
てウェハ移換え装置１４の４回の移し換え動作によりボ
ート１７上へのウエノＸ１６の移し換え動作が終了する
ことになる。また、このボート１７は、前記ボート搬送
装置１８によって第５図の右側に移動可能になっていて
、このボート搬送装置１８の隣にはボートエレベータ１
９が配置されている。

前記ボートエレベータ１９はエレベータ機構によりボー
ト１７を上昇させ、第５図の右側に配置されている熱処
理炉１２内にボート１７を搬入出回能となっている。ま
た、この熱処理炉１２内で熱処理が終了したウェハ１６
を搭載したボート１７は、上記とは逆の工程によってま
ずボートエレベータ１９によって下降され、次にボート
搬送装置１８によって第５図の左側まで移送され、さら
に前記ウェハ移し換え装置１４によってボート１７上の
１００枚のウェハが４つのカセット１５にそれぞれ移送
されるようになっている。この熱処理済みのウェハ１６
を搭載したカセット１５は、前記カセット搬入経路１０
の図示Ａ点まで左側に移送され、本発明に係る回転移送
装置２０によって、上記Ａ点から前記カセット搬出経路
１１上の図示Ｂ点まで回転搬送されることになる。そし
て、このカセット搬出経路１１を介して熱処理済みのウ
ェハ１６を搭載したカセット１５が搬出されることにな
る。

次に、前記回転搬送装置２０の詳細について、第１図乃
至第４図を参照して説明する。

この回転搬送装置２０は、昇降部３０と、この昇降部３
０上に搭載された回転搬送部５０とから構成されている
。

まず、前記昇降部３０の構成について第４図を参照して
説明する。

下側固定ベース３１と上側固定ベース３２とは平行に離
間して配置され、４本の支柱３３によって連結固定され
ている。

また、前記支柱３３に対してリニアベアリング３４を介
して昇降自在な可動ベース３５が設けられ、前記回転搬
送部５０を搭載可能な回転搬送部支持ベース３７とこの
可動ベース３５とは、連結軸３６を介して連結固定され
ている。

次に、前記可動ベース３５を昇降させるための構成につ
いて説明すると、下側固定ベース３１にはモータ３８が
固定され、このモータ３８の出力軸には第１のプーリ３
９が固着されている。また、このモータ３８と離間した
位置にはボールねじ４０が鉛直方向に沿って設けられ、
このボールねじ４０の下端側は、前記下側固定ベース３
１に対してベアリング４１を介して回転自在に支持され
ている。そして、前記可動ベース３５にはナツト部４２
が固着され、このナツト部４２が前記ボールねじ４０に
螺合している。さらに、前記ボールねじ４０には第２の
プーリ４３が固着され、前記第１のプーリ３９とこの第
２のプーリ４３との間にベルト４４を掛は渡している。

この結果、モータ３８が駆動されると、この回転出力は
第１のプーリ３９．ベルト４４．第２のプーリ４３を介
してボールねじ４０に伝達され、このボールねじ４０が
回転されることによりナツト部４２がボールねじ４０に
沿って上下動し、この結果前記可動ベース３５を昇降す
るようになっている。

また、本実施例では前記可動ベース３５の上側停止位置
と下側停止位置とを検出可能となっていて、前記可動ベ
ース３５の昇降経路途中の上側には上側センサ４６が設
けられ、同様に下側には下側センサ４５が設けられてい
る。そして、前記可動ベース３５には被検出体４７が固
着され、この被検出体４７が上側センサ４６または下側
センサ４５を通過するときに、例えば光検出によって可
動ベース３５の上側停止位置あるいは下側停止位置を検
出可能となっている。

次に、前記昇降部３０の回転搬送部支持ベース３７上に
搭載される回転搬送部５０について、第１図乃至第３図
を参照して説明する。

前記回転搬送部支持ベース３７上には、アーム駆動用モ
ータ５１がモータ固定部材５２によって固定され、この
アーム駆動用モータ５１の両側には回転アーム５３及び
５４が配置されている。そして、前記アーム駆動用モー
タ５１の回転出力はハーモニックギア等によって１００
対１に減速され、この減速された回転出力が前記一方の
回転アーム５３の一端に固着された第１の回転軸５５に
伝達されるようになっている。他方の回転アーム５４は
、その一端に固着した回転軸５６が前記回転搬送部支持
ベース３７上に設けられた軸受け５７によって回転自在
に支持されている。

前記回転アーム５３．５４の他端側には、ベアリング６
１を介して第２の回転軸６０が固着され、この第２の回
転軸６０にはチャック支持部材６２が固定配置されてい
る。このチャック支持部材６２は、同時に２つのカセッ
ト１６をチャックできるように４本のチャック片を有し
、その両側の固定チャック片６３．６３に対してその内
側の可動チャック片６４．６４が開口ピッチを可変でき
るように移動自在に支持されている。

次に、前記チャック片６３．６４によって支持されるカ
セット１６を、回転搬送時に揺動することなく安定して
搬送するための構成について説明する。

前記回転搬送部支持ベース３７上であって、前記回転ア
ーム５３．５４の両側にはプーリ支持部材７１．７１が
固定配置されている。そして、このプーリ固定部材７１
．７１によって、前記第１の回転軸５５と同心となる位
置に固定プーリ７０゜７０を固着している。前記回転ア
ーム５３．５４より突出する第２の回転軸６０両端には
、可動プーリ７２．７２が固着され、前記第２の回転軸
６０と一体的に回転可能となっている。そして、前記固
定プーリ７０と可動プーリ７２との間には、所定のテン
ションが与えられた状態でベルト７４が掛は渡されてい
る。このような構成により、回転アーム５３．５４に対
して第２の回転軸６０が回転自在であり、このため、チ
ャック片６３，６４が回転アーム５３．５４に対して回
転してしまうことになるが、前記固定プーリ７０及び可
動プーリ７２の間にベルト７４を掛は渡すことで、各チ
ャック片６３．６４は第３図に示すように床面に対して
常時水平状態に設定されるようになっている。

次に、作用について説明する。

ウェハ１６を搭載したカセット１５は、カセット搬入経
路１０に搬入され、まずカセットストッカ１３に一端ス
ドックされる。このカセットストッカ１３より取出され
たカセット１５は、カセット搬入経路１０によって第５
図の右方向に搬送され、その末端位置で停止される。次
に、ウェハ移し換え装置１４の図示しないチャックによ
ってカセット１５内の例えば２５枚のウェハ１６を一括
して支持し、これをボート搬送装置１８上のボート１７
に搭載するように移し換える。このボート１７は、例え
ば１００枚のウェハ１６を搭載可能であるので、前記移
し換え装置１４によってカセット１５の４個分のウェハ
１６がボート１７上に搭載されることになる。

このボート１７は、ボート搬送装置１８によってボート
エレベータ１９の下方まで搬送され、その後ボートエレ
ベータ１９によって熱処理炉１２の開口部に対向する位
置まで上昇され、その後熱熱処理炉１２内に搬入される
ことになる。尚、この熱処理炉１２を多段炉とすること
で、複数個のボート１７を並列的に熱処理することが可
能となる。熱処理炉１２での熱処理が終了したボート１
７は、この熱処理炉１２の搬入経路と逆の工程を辿るこ
とによって搬出されることになる。そして、ウェハ移し
換え装置１４によってボート１７よりカセット１５に移
し換えされた熱処理済みのウェハ１６は、カセット１５
と共に前記力セラ：・搬入経路１０に沿って、第５図の
図示Ａ点まで戻し搬送されることになる。そして、カセ
ット搬入経路１０上の図示Ａ点より、カセット搬出経路
１１上の図示Ｂ点にカセット１５を搬送するために、前
記回転搬送装置２０を用いることになる。

次に、この回転搬送装置２０の作用について説明する。

まず、回転アーム５３．５４に支持されたチャック片６
３．６４を、カセット搬入経路１０のＡ点の上方に設定
する。この際、可動チャック片６４．６４を最大に開口
するように設定し、カセット１６の幅よりも固定チャッ
ク片６３．可動チャック片６４の間の開口幅を大きくと
るように設定する。この状態で、昇降部３０を駆動して
、回転搬送部５０全体を下側に下降させる。この昇降部
３０の駆動は下記のようにして実行される。すなわち、
モータ３８を駆動すると、このモータ３８の回転出力は
第１のプーリ３９．ベルト４４゜第２のプーリ４３を介
してボールねじ４０に伝達されることになる。そして、
ボールねじ４０が回転すると、このボールねじ４０に螺
合するナツト部４２がボールねじ４０に沿って下降し、
この結果可動ベース３５が下降することになる。そして
、回転搬送部５０を搭載した回転搬送部支持ベース３７
は、前記可動ベース３５と連結軸３６を介して連結固定
されているので、前記可動ベース３５の下降移動により
回転搬送部５０も下降することになる。このため、チャ
ック片６３．６４によってカセット搬入経路１０上のＡ
点に存在する２つのカセット１５．１５を、前記チャッ
ク片６３゜６４によってチャック可能状態となる。この
状態で、可動チャック片６４を固定チャック片６３側に
移動することで、２つのカセット１６．１６は固定チャ
ック片６３．可動チャック片６４の間にチャックされて
支持されることになる。チャック片６３．６４によって
カセット１５をチャックした状態で、次に前記昇降部３
０を駆動して回転搬送部５０全体を上昇させることにな
る。この昇降部３０の上昇駆動は、前記モータ３８を下
降時とは逆回転させることで、前述した回転出力伝達経
路によって可動ベース３５が上昇し、この結果、回転搬
送部５０全体を上昇移動させることができる。

以上の動作が終了した後、回転搬送部５０での回転搬送
動作が開始されることになる。すなわち、以上の説明の
動作が終了した状態では、回転アーム５３．５４及びこ
れに支持されるカセット１６は、第１図の実線に示す状
態にあり、カセット１６は床面対して水平状態にチャッ
ク支持されている。そして、前記回転搬送５０の動作に
より、第１図の実線状態にある回転アームを同図の鎖線
状態にある回転位置まで回転駆動することになる。

この駆動は、アーム駆動用モータ５１を駆動することに
よって実行される。すなわち、アーム駆動用モータ５１
が駆動されると、この回転出力はハーモニックギア（図
示せず）によって１００：１に減速され、この減速され
た出力が第１の回転軸５５を介して一方の回転アーム５
３に伝達されることになる。このため、一方の回転アー
ム５３が前記第１の回転軸５５を中心として回転駆動し
、かつ他方の回転アーム５４もこれに追随して回転駆動
されることになる。

このように、回転アーム５３．５４を第１の回転軸５５
を中心として回転駆動することにより、この回転アーム
５３．５４に取付けられたチャック支持部材６２及びチ
ャック片６３．６４を介して、カセット１６を回転搬送
することができる。

ここで、本実施例装置ではこのようなカセット１６の回
転搬送時にあっても、カセット１６を揺動することなく
安定した状態で回転搬送することができる。この動作に
ついて第６図を参照して説明する。まず、可動プーリ７
２が第６図の実線に示す位置にあるものとする。この際
、固定プーリ７０に対してベルト７４が離れ始める点は
同図の図示ａの位置であり、一方、可動プーリ７２に対
してベルト７４が接触し始める点は同図の図示Ｃの点で
ある。このような状態において、回転アーム５３．５４
を第６図に示すようにθ１だけ反時計方向に回転させる
場合を考える。このとき、固定プーリ７０は回転するこ
とがないので、当初固定プーリ７０に対してベルト７４
が離れ始める点ａは、回転アームのθ８角度の回転によ
り、同図の図示す点に移動することになる。さらに、回
転アーム５３．５４の回転により可動プーリ７２は同図
の鎖線位置にまで回転することになるが、このとき、こ
の可動プーリ７２に対してベルト７４が接触し始める点
Ｃは、同図の鎖線に示す位置上の図示ｄに移行すること
になる。この点ｄを、回転させる前の可動プーリ７２上
の位置に移行して考えた場合には、同図の実線上の図示
ｄ′の点に相当する。

ところで、固定プーリ７０は回転することがないので、
ベルト７４が離れ始める点ａが点すに移行することによ
り、ベルト７４は第６図のＤ方向に回転させれることに
なる。従って、可動プーリ７２は第６図の矢印Ｅ方向に
回転駆動されることになる。すなわち、回転アーム５３
．５４の図示Ｃ方向の回転とは逆方向に可動プーリ７２
が回転駆動されることになる。

次に、この可動プーリ７２の回転角度について考察する
。

固定プーリ７０の中心を０１とし、可動プーリ７２の中
心を０２とする。この中心０．．０２を結ぶ線をＬとす
る。そうすると、線０．ａと線Ｏ１ｂとのなす角θ２は
、固定プーリ７ｏ上でベルト７４が回転される角度を示
すことになる。

方、線０２ｃと線０２ｄ’　とのなす角θ３は、可動プ
ーリ７２が回転される角度を示すことになる。

ここで、回転アーム５３．５４が回転される角度θ１と
前記角度θ２は等しいことになる。これは、前記線りと
線０．ａとのなす角は常に直角であり、かつ回転移動後
の線りと線０１ｂとのなす角度も常に直角であるからで
ある。このことにより、回転アーム５３．５４の回転角
度θ１と同じ回転量だけベルト７４が回転駆動されるこ
になる。このため可動プーリ７２の回転角度θ、も、回
転アームの回転角度であるθ１と等しいことになる。

以上のことにより、可動プーリ７２は、回転アーム５３
．５４の回転方向とは逆方向に回転駆動され、かつその
回転量も回転アーム５３．５４の回転量と等しい角度だ
け回転されることになる。

この結果、回転アーム５３．５４の回転前の状態では、
カセット１６は床面に対して水平状態でチャック支持さ
れていたが、その後の回転アーム５３．５４の角度θ１
の回転後も、上記固定プーリ７０．可動プーリ７２．ベ
ルト７４の作用により、カセット１６を床面に対して水
平状態で維持しつつ回転駆動することができる。しかも
、ベルト７４は固定プーリ７０と可動プーリ７２との間
に所定のテンションが与えられた状態で掛は渡されてい
るため、回転アーム５３．５４の回転時に多少の振動が
あっても、このベルト７４のテンションによりカセット
１６を揺動することなく安定して支持することができる
。

以上のような動作により、カセット搬入経路１０上の図
示Ａ点にあったカセット１６は、前記回転搬送部５０の
作用によりカセット搬入経路１１上の図示Ｂ点の上方ま
で回転搬送されることになる。その後、昇降部３０の前
述した下降駆動と同様の動作により、回転搬送部５０全
体を下降し、この結果カセット搬入経路１１上の図示Ｂ
点上にカセット１６を載置することができる。その後、
可動チャック片６４を固定チャック片６３に対して遠ざ
かるように移動させ、このことによってチャック片６３
．６４によるカセット１６のチャック状態を解除するこ
とができる。

以上のような動作を繰返し実行することで、カセット搬
入経路１０上の図示Ａ点にあるカセット１６を、カセッ
ト搬出経路１１上図示Ｂ点に順次回転搬送することがで
き、熱処理の終了したウェハ１６を搭載したカセット１
５を、カセット搬入経路１０とは異なるカセット搬出経
路１１を用いて排出することができる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

本発明は、従来のような上下動及び水平移動を用いたク
レーンキャリア方式ではなく、被搬送物を回転アームの
回転により回転搬送し、かつ、この回転搬送時における
被搬送物の揺動などを固定プーリ、可動プーリ及びベル
トを用いて防止することを特徴とするものであり、回転
アームの駆動系になどについては種々の変形実施が可能
である。

また、本発明が適用される回転搬送装置の被搬送物とし
ては、上記実施例のような半導体ウェハを搭載したカセ
ットに限らず、ある定められた２点間で搬送の必要な種
々の被搬送物に適用することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、回転アームの回転
により被搬送物を回転搬送しているので、従来のクレー
ン構造のものに比べれば装置が大幅に小型化され、かつ
被搬送物の搬送経路上方の空間領域を常時占有する部材
を有することなく搬送装置を構成することができる。

さらに、固定プーリ、可動プーリ及びベルトによって、
被搬送物を安定して回転搬送することができるという効
果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を半導体ウェハ用カセットを回転搬送
する回転搬送装置の、回転搬送動作を説明するための概
略説明図、第２図は、第１図に示す回転搬送装置の平面
図、第３図は、第１の回転軸と固定プーリとの位置関係
を説明するための概略説明図、第４図は、回転搬送装置
の回転搬送部を昇降するための昇降部の一例を説明する
ための概略説明図、第５図は、実施例装置の全体システ
ム構成を示す概略説明図、第６図は、被搬送物の安定搬
送動作を説明するための概略説明図、第７図は従来のク
レーンキャリア方式による搬送装置を説明するための概
略説明図である。 １６・・・被搬送物、２０・・・回転搬送装置、３０・
・・昇降部、５０・・・回転搬送部、５１・・・駆動手
段（アーム駆動用モータ）、５５・・・第１の回転軸、
５３．５４・・・回転アーム、６０・・・第２の回転軸
、 ６２．６３．６４・・・搬送部、７０・・・固定プーリ
、７２・・・可動プーリ、７４・・・ベルト、代理人　
弁理士　井　　上　　　−（他１名）第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転アームと、 この回転アームの一端側に固着した第１の回転軸を回転
   駆動する駆動手段と、 上記回転アームの他端側にて回転自在な第２の回転軸に
   固着された搬送部と、 上記第１の回転軸と同心で固定して配置された固定プー
   リと、 上記第２の回転軸に固定され、この第２の回転軸と一体
   回転する可動プーリと、 上記固定プーリ、可動プーリに張架されたベルトとを有
   することを特徴とする回転搬送装置。