JPH09148395A - 基板搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 三次元方向に急激にあるいは高速で移動させ
たとしても基板を確実に保持することが可能な搬送アー
ムを備えた基板搬送装置を提供することである。 【解決手段】 搬送アーム１０の円弧状の基板載置部１
１ａの周方向の３ヵ所に基板保持部１３を設けている。
基板保持部１３は、基板４５の底面を支持する基板底面
支持部材１８と外周端面を支持する基板端面支持部材１
９と基板４５が上方へ動くのを防止する飛び出し防止部
材１４とを備える。飛び出し防止部材１４はピン１５の
周りに回動可能に取り付けられ、コイルばねにより、常
時基板４５の上部を覆う位置にある。ワイヤ１７ａが引
っ張られると、飛び出し防止部材１４は基板４５の上方
から退避した位置に移動され、基板４５の出し入れが可
能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板を水平に保持
して搬送するための基板搬送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造プロセスでは、半
導体基板が種々の処理装置に供給され、その半導体基板
上に多量のデバイスが形成される。この半導体デバイス
の製造プロセスでは、生産効率を高めるために、一連の
処理の各々をユニット化し、これらを統合した基板処理
装置が用いられている。例えば、レジストプロセスで
は、塗布、洗浄、現像、密着強化、加熱および冷却の各
処理を連続的に処理する基板処理装置が用いられてい
る。基板処理装置は各処理ごとのユニットに分けられて
おり、各ユニット間を基板搬送装置が基板を搬送してい
る。このような構造によって一連の処理が連続的に行わ
れている。

【０００３】図７は、従来の基板搬送装置に用いられて
いる搬送アームの平面図であり、図８は図７のＡ−Ａ線
断面図である。図７および図８において、搬送アーム１
１０は、フレーム１１１とガイド部１１２とを備えてい
る。フレーム１１１の先端側には、半導体ウエハ等の基
板４５を受け入れる円弧状の基板載置部１１３が構成さ
れている。円弧状の基板載置部１１３の内側には、等角
度間隔に配置された３つの基板支持部１１４が取り付け
られている。各基板支持部１１４は、基板４５の底面を
支持する底面支持部材１１８と、基板４５の外周端面に
当接して基板４５の水平方向の位置を規制する端面支持
部材１１９とから構成されている。基板載置部１１３に
載置された基板４５は、３つの底面支持部材１１８によ
り鉛直下方に落下しないように支持され、また３つの端
面支持部材１１９により基板４５が水平方向に移動しな
いように規制されている。

【０００４】搬送アーム１１０は、移動体（図示省略）
上に設置され、ガイド部１１２が係合するレールに沿っ
て前進後退移動する。また、搬送アーム１１０を支持す
る移動体は鉛直軸を中心に回動可能に構成されている。
さらに、搬送アーム１１０を備える基板搬送装置は、搬
送アーム１１０を水平方向に移動させるとともに、上下
方向に移動させる機構も備えている。したがって、搬送
アーム１１０は、基板４５を水平に保持した状態で三次
元方向に直線移動あるいは回転移動し、所定の処理ユニ
ットに対し基板４５を速やかに搬送し、基板４５の受け
渡し動作を行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年では、スループッ
ト（単位時間当たりの処理量）の向上のために、基板処
理装置に組み込まれる基板搬送装置においても、基板４
５を保持した搬送アーム１１０を急発進や急停止させた
り、高速で旋回や移動させることが要求されている。し
かも、このような動作のいくつかを同時に行うことがで
きるように要求されている。例えば、搬送アームを急速
に上昇させながらかつ旋回させる等の動作が要求され
る。

【０００６】ところが、図７および図８に示したよう
に、従来の搬送アーム１１０は、基板４５の底面および
外周端面のみを支持している。したがって、例えば搬送
アームが急速に下降し、しかも下降速度が自然落下速度
を越える場合には、基板４５が搬送アーム１１０の下降
動作に追随できず、搬送アーム１１０の基板載置部１１
３から上方へ飛び出してしまうという不都合が生じる。
また、搬送アーム１１０が急速に下降しながら旋回した
ような場合には、基板４５が浮き上がるとともに遠心力
によって搬送アーム１１０の基板載置部１１３から振り
出されることになる。

【０００７】また、基板搬送装置が組み込まれた基板処
理装置が大きな振動を伴うような場合や、あるいは周囲
から振動が搬送アーム１１０に伝達されるような環境下
では、その振動によって基板４５が搬送アーム１１０か
ら飛び出してしまう場合も生じる。

【０００８】さらに、処理ユニットから処理済の基板４
５を取り出す際に、基板４５が滑るなどして搬送アーム
１１０の基板載置部１１３の正規の位置に正しく納まら
ず、ずれたような場合には、搬送アーム１１０の移動中
に搬送アーム１１０から落下したり、あるいは搬送アー
ム１１０の移動時に搬送アーム１１０周辺の構造物と衝
突して基板を損傷するような場合も生じる。

【０００９】このように、従来の搬送アーム１１０は、
水平に置かれた基板４５の底面および外周端面を支持し
て基板４５を保持するように構成されているものの、上
方への移動は何ら規制されていなかった。そのため、搬
送アーム１１０をより高速で移動させると上記のような
基板４５の損傷や落下が生じるという問題がある。

【００１０】本発明の目的は、三次元方向に急激にある
いは高速で移動させたとしても、基板を確実に保持する
ことが可能な搬送アームを備えた基板搬送装置を提供す
ることである。

【００１１】

【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明に係る基板搬送装置は、基板を水平に保持して搬送
するための搬送アームを有する基板搬送装置であり、搬
送アームには、保持した基板の上方への動きを規制する
規制部材が設けられたものである。

【００１２】第２の発明に係る基板搬送装置は、第１の
発明に係る基板搬送装置の構成において、規制部材が、
少なくとも一部が基板の上方に覆い被さる第１の位置と
基板の上方から退いた第２の位置との間を移動可能に形
成されており、規制部材を第１の位置と第２の位置とに
移動させる移動手段をさらに備えたものである。

【００１３】第３の発明に係る基板搬送装置は、第２の
発明に係る基板搬送装置の構成において、搬送アームを
所定の位置に移動させるための搬送アーム駆動手段をさ
らに備えており、移動手段が、搬送アーム駆動手段の駆
動力を用いて規制部材を少なくとも第１の位置と第２の
位置に移動させるものである。

【００１４】第４の発明に係る基板搬送装置は、第２の
発明に係る基板搬送装置の構成において、搬送アームを
所定の位置に移動させるための搬送アーム駆動手段をさ
らに備えており、移動手段が、搬送アーム駆動手段と独
立して設けられかつ規制部材を少なくとも第１の位置か
ら第２の位置に移動させるための駆動力を発生する規制
部材駆動部を含むものである。

【００１５】第１〜第４の発明に係る基板搬送装置にお
いては、搬送アームに設けられた規制部材が、基板の上
方への動きを規制する。このため、基板は水平な姿勢の
ままで水平方向のみならず鉛直上下方向にも支持され
る。したがって、搬送アームを急発進、急停止あるいは
高速移動や高速旋回を行わせたとしても、基板が搬送ア
ームに確実に保持され、基板が上方に飛び出したり落下
したりすることが防止される。これによって搬送アーム
あるいは基板搬送装置を高速で動作させることができ、
基板搬送装置を用いた基板処理装置のスループットを向
上させることができる。

【００１６】特に、第２の発明に係る基板搬送装置にお
いては、基板の飛び出しを防止する規制部材が基板の飛
び出しを防止し得る第１の位置と基板の取り出しを阻害
しない第２の位置とに移動可能に構成され、かつ移動手
段によって移動されるように構成されている。このた
め、基板の搬送時には基板を確実に保持して基板の飛び
出し防止が図られ、また、基板の受け渡し時には、規制
部材によって阻害されることなく基板の取り出しや収納
を自由に行うことができる。

【００１７】さらに、第３の発明に係る基板搬送装置に
おいては、規制部材の移動が搬送アームを駆動する搬送
アーム駆動手段の駆動力を利用して行われることによ
り、搬送アームの駆動に伴って自動的に規制部材の移動
動作を行うことができる。従って、規制部材を駆動する
ための駆動手段を別途設ける必要がない。

【００１８】さらに、第４の発明に係る基板搬送装置に
おいては、規制部材を移動させるための規制部材駆動手
段を設けることにより、搬送アームの制御とは独立して
規制部材の動作を制御することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図５は、本発明の一実施例に係る
基板搬送装置を組み込んだ基板処理装置の構造斜視図で
ある。

【００２０】この基板処理装置は、基板４５に一連の処
理、この例では塗布処理、現像処理、密着強化処理、加
熱処理および冷却処理を行うための装置である。そし
て、塗布処理を行う回転式塗布部（スピンコータ）ＳＣ
と、現像処理を行う回転式現像部（スピンデベロッパ
ー）ＳＤが正面側に配置され、第１の基板処理領域３０
１を形成している。

【００２１】また、第１の基板処理領域３０１に対向す
る後方側には、各種熱処理を行うホットプレートＨＰお
よびクーリングプレートＣＰあるいは密着強化部ＡＨが
整列して配置され、第２の基板処理領域３０２を形成し
ている。

【００２２】さらに、第１の基板処理領域３０１と第２
の基板処理領域３０２との間には搬送領域３０３が設け
られている。この搬送領域３０３には、基板４５を搬送
する基板搬送装置５０が移動自在に設けられている。

【００２３】また、第１の基板処理領域３０１、第２の
基板処理領域３０２および搬送領域３０３の一方の端面
側には、インデクサＩＮＤが設けられている。インデク
サＩＮＤには複数の基板４５を収納するカセット５２が
取り付けられている。そして、インデクサＩＮＤに設け
られた移動ロボット５１がカセット５２から基板４５を
取り出し、搬送領域３０３に設けられた基板搬送装置５
０に基板４５を引き渡したり逆に一連の処理が施された
基板４５を基板搬送装置５０から受け取り、カセット５
２に戻すように動作する。

【００２４】図６は基板搬送装置５０の詳細な構造を示
す斜視図である。基板搬送装置５０は、基板４５を保持
する一対の搬送アーム１０，３０と、一対の搬送アーム
１０，３０を三次元的に移動させる移動機構部とから構
成されている。

【００２５】移動機構部は、移動体４０に対して一対の
搬送アーム１０，３０を水平方向（Ｙ方向）に個別に移
動させるＹ方向移動機構部と、一対の搬送アーム１０，
３０を移動体４０とともに鉛直方向（Ｚ方向）に移動さ
せるＺ方向移動機構部６０と、一対の搬送アーム１０，
３０を移動体４０とともにＹ方向と直交する水平方向
（Ｘ方向）に移動させるＸ方向移動機構部７０と、さら
に移動体４０を鉛直軸Ｒの周りに旋回させる旋回機構部
８０とから構成される。

【００２６】ここで、図示のＸ方向が図５に示す第１の
基板処理領域３０１に配置された各処理ユニットの整列
している方向であり、Ｙ方向は、搬送領域３０３から各
処理ユニットの基板出し入れ口に向かう方向である。

【００２７】Ｘ方向移動機構部７０は、搬送領域３０３
の長手方向に沿って設けられたボールねじの雄ねじ７１
を有している。雄ねじ７１の両端は、搬送領域３０３の
長手方向の両端部にまで達しており、その両端部で回転
自在に支持されている。雄ねじ７１の一端には、プーリ
７２ａが固定して取り付けられている。プーリ７２ａ
は、基板処理装置のフレームに取り付けられたモータ７
３のプーリ７２ｂにベルト７２ｃを介して連結されてい
る。したがって、モータ７３の回転に伴い、雄ねじ７１
が回転駆動される。雄ねじ７１にはボールねじの雌ねじ
７４が螺合している。この雌ねじ７４は、Ｘ方向移動台
７５に固定されている。そして、モータ７３が正方向に
あるいは逆方向に回転すると、その回転方向に伴い、Ｘ
方向移動台７５はＸ方向に往復移動する。この雄ねじ７
４には、ケーブルベア７６が連結されている。なお、図
中一点鎖線は、移動の様子を示している。

【００２８】Ｚ方向移動機構部６０は、モータ６１と、
モータ６１の回転軸に直結された雄ねじ６２とを有して
いる。モータ６１はＸ方向移動台７５の上面に取り付け
られている。したがって、雄ねじ６２は鉛直方向に配置
され、その一方端部はＸ方向移動台７５の上面に回転自
在に支持されている。雄ねじ６２には、Ｚ方向移動台６
４に固定された雌ねじ６３が螺合している。また、Ｚ方
向移動台６４は、Ｘ方向移動台７５から鉛直方向に立設
されたガイド６５によって上下方向の移動が案内されて
いる。そのため、Ｚ方向移動台６４は、モータ６１が正
方向あるいは逆方向に回転すると、ガイド６５に案内さ
れて鉛直方向に上下動する。

【００２９】Ｙ方向移動機構部は、図示が省略されてい
るが、移動体４０に連結して設けられている。移動体４
０は、その両側面にＹ方向に延びるガイドレールを有し
ており、このガイドレールに一対の搬送アーム１０，３
０のガイド部１２，３２が係合することにより、搬送ア
ーム１０，３０がガイドレールの延びる方向（Ｙ方向）
に往復移動する。また、移動体４０には係合ピン２２が
設けられている。係合ピン２２は、搬送アーム１０，３
０が前進した際に、搬送アーム１０，３０の開閉部材２
０（図１参照）に係合する位置に設けられている。

【００３０】Ｙ方向移動機構部は、一対の搬送アーム１
０，３０のガイド部１２，３２に係合し、往復移動させ
るためのモータ、ワイヤあるいはプーリ等からなる一対
の駆動装置を有している。このような機構により、一対
の搬送アーム１０，３０は、各々直接に駆動力が付与さ
れて、Ｙ方向に往復移動することができる。

【００３１】旋回機構部８０は、Ｚ方向移動台６４の水
平部６４ａに形成されている。旋回機構部８０は、Ｚ方
向移動台６４の水平部６４ａに固定されたモータ８１を
備えている。モータ８１の回転軸には移動体４０が取り
付けられている。このため、移動体４０は、モータ８１
の回転によりその回転軸を通る鉛直軸Ｒの周りに旋回可
能に構成されている。

【００３２】以上のような移動機構を有する基板搬送装
置５０において、一対の搬送アーム１０，３０は以下の
ような構造を有している。図１は、１つの搬送アーム１
０の平面構造図であり、図２はその要部拡大図、さらに
図３は、図１中のＢ−Ｂ線断面図である。

【００３３】図１〜図３に示すように、搬送アーム１０
は、金属プレートから形成されたフレーム１１と、移動
体４０（図６参照）のガイドレールに係合するガイド部
１２と備えている。フレーム１１は、その先端側が開か
れた円弧状の基板載置部１１ａを有している。基板載置
部１１ａの内周に沿って３つの基板保持部１３が等角度
間隔に配置されている。

【００３４】基板保持部１３は、基板４５の底面を支持
する基板底面支持部材１８と、基板４５の外周端面に当
接して水平方向の位置を規制する基板端面支持部材１９
とを備えている（図２および図３参照）。基板４５は、
等角度間隔に配置された３つの基板底面支持部材１８に
よって底面を３点で支持されることにより、水平な状態
で安定して保持される。また、基板４５は、３つの基板
端面支持部材１９によって外周端面が３点で支持される
ことにより、水平面内の如何なる方向に対しても基板４
５がずれることが確実に防止される。

【００３５】さらに、基板保持部１３は、基板４５が上
方に飛び出すことを防止するための飛び出し防止部材１
４を備えている。飛び出し防止部材１４は、細長い板状
部材からなり、一方端部側がピン１５により基板端面支
持部材１９の上面に回動可能に取り付けられている。飛
び出し防止部材１４は、このピン１５を中心としてその
先端部が基板４５の上方に覆い被さる規制位置と、その
先端部が基板４５の上面上から退避して基板端面支持部
材１９の上面にある退避位置との間を回動する。

【００３６】また、飛び出し防止部材１４は、コイルば
ね１６により規制位置の方向に付勢されている（図２参
照）。さらに、飛び出し部材１４の端部にはワイヤ１７
ａ〜１７ｃ（図１参照）が取り付けられている。３つの
飛び出し防止部材１４の各々から延びるワイヤ１７ａ〜
１７ｃは、適当なガイドやローラによってフレーム１１
の上面に沿って引き回され、開閉部材２０の先端部に接
続されている。

【００３７】開閉部材２０は、フレーム１１の下面にピ
ン２１により回動可能に取り付けられている。図１にお
いて、開閉部材２０が時計回りに回動すると、例えばワ
イヤ１７ａは飛び出し防止部材１４をコイルばね１６
（図２参照）の付勢力に抗して規制位置から退避位置へ
と移動させる。これにより、基板４５の上方への取り出
しが可能となる。

【００３８】図３に示すように、飛び出し防止部材１４
が規制位置にある場合には、基板４５は垂直上方に向か
って移動することが規制されている。このため、搬送ア
ーム１０が急激な下降動作や旋回動作を行ない、基板４
５に鉛直上方に向かう力が作用したとしても、飛び出し
防止部材１４が基板４５の上方への移動を阻止する。こ
のために、基板４５が搬送アーム１０から飛び出したり
落下したりすることが防止される。

【００３９】次に、搬送アームの基板受け渡し動作につ
いて説明する。図４は、搬送アーム１０の基板受け渡し
動作を説明するための平面図である。搬送アーム１０が
移動体４０（図６参照）の上部に待機している状態で
は、飛び出し防止部材１４はコイルばね１６（図２参
照）の付勢力によって規制位置にある。このため、この
状態では搬送アーム１０との間で基板４５の受け渡しを
行うことはできない。

【００４０】次に、所定の処理ユニットＣとの間で基板
４５の受け渡しを行う場合、図６の移動体４０が所定の
処理ユニットＣの基板受け渡し位置に移動する。そし
て、搬送アーム１０は、矢印で示すように処理ユニット
Ｃの基板受け渡し口に向かって前進する。

【００４１】搬送アーム１０が前進すると、移動体４０
に設けられた係合ピン２２が搬送アーム１０の開閉部材
２０に当接し、搬送アーム１０がさらに前進することに
よって、開閉部材２０がピン２１の周りに回動する。開
閉部材２０が回動すると、その先端部に連結されたワイ
ヤ１７ａ〜１７ｃが引っ張られる。これにより、各飛び
出し防止部材１４が規制位置から退避位置に移動させら
れる。この結果、飛び出し防止部材１４に邪魔されるこ
となく搬送アーム１０の基板載置部１１ａに基板４５を
載置し、あるいはそこから基板４５を取り出すことがで
きる。

【００４２】基板４５の受け渡しが終了すると、搬送ア
ーム１０は後退動作を開始する。搬送アーム１０が後退
すると、開閉部材２０は係合ピン２２との係合が解除さ
れる。そして、飛び出し防止部材１４を付勢するコイル
ばね１６（図２参照）の復元力により、飛び出し防止部
材１４が規制位置に復帰するとともに、各ワイヤ１７ａ
〜１７ｃが元の方向に引き戻され、これによって開閉部
材２０が元の位置に復帰する。

【００４３】このように、本実施例に係る基板搬送装置
において、搬送アーム１０に飛び出し防止部材１４が設
けられているので、載置された基板４５は水平方向およ
び鉛直上下方向にその移動が規制されるように保持され
ている。したがって、基板処理のスループットの向上の
ために高速で搬送アーム１０を移動したり、あるいは外
部からの振動が搬送アーム１０に加えられたりした場合
でも、基板４５が搬送アーム１０から飛び出したり落下
したりすることが確実に防止される。また、搬送アーム
１０に基板４５を載置する際に、正規の位置に納まらず
に、多少ずれたように載置されたとしても、飛び出し防
止部材１４が退避位置から基板４５の上方に覆い被さる
規制位置に移動する際に基板の傾きを修正することも可
能である。このため、基板４５が多少ずれて搬送アーム
１０に載置された場合でも、そのことによって基板４５
が外方へずれ落ちたり、他の搬送アームや構造物との衝
突によって基板４５が損傷したりすることを防止するこ
とができる。

【００４４】以上、１つの搬送アーム１０を例に説明し
たが、下方側に設けられる他の搬送アーム３０もこれと
同様の構成を有している。ただし、ガイド部３２は、上
記の搬送アーム１０のガイド部１２と反対側の移動体４
０側面に係合するように設けられる。

【００４５】なお、上記の実施例においては、飛び出し
防止部材１４を回動させるための開閉部材２０を駆動さ
せる機構として、移動体４０に設けた係合ピン２２を利
用する構成について説明したが、係合ピン２２は処理ユ
ニット側に設けられてもよい。

【００４６】また、開閉部材２０を駆動させる機構とし
ては、上記の係合ピン２２を利用する機構に限定される
ものではない。例えば、開閉部材２０の端部をエアシリ
ンダあるいは真空シリンダ等を用いて回動させるように
構成してもよい

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による搬送アームの平面図であ
る。

【図２】図１に示す搬送アームの要部拡大平面図であ
る。

【図３】図１中のＢ−Ｂ線断面図である。

【図４】搬送アームの基板受け渡し動作を説明するため
の平面図である。

【図５】本発明の基板搬送装置が組み込まれた基板処理
装置の斜視図である。

【図６】本発明の実施例による基板搬送装置の斜視図で
ある。

【図７】従来の搬送アームの平面図である。

【図８】図７中のＡ−Ａ線断面図である。

【符号の説明】 １０，３０ 搬送アーム １３ 基板保持部 １４ 飛び出し防止部材 １５ ピン １６ コイルばね １７ａ〜１７ｃ ワイヤ １８ 基板底面支持部材 １９ 基板端面支持部材 ２０ 開閉部材 ２１ ピン ２２ 係合ピン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を水平に保持して搬送するための搬
   送アームを有する基板搬送装置において、 前記搬送アームに、保持した基板の上方への動きを規制
   する規制部材を設けたことを特徴とする基板搬送装置。
2. 【請求項２】 前記規制部材は、少なくとも一部が前記
   基板の上方に覆い被さる第１の位置と前記基板の上方か
   ら退いた第２の位置との間を移動可能に形成されてお
   り、 前記規制部材を前記第１の位置と前記第２の位置とに移
   動させる移動手段をさらに備えたことを特徴とする請求
   項１記載の基板搬送装置。
3. 【請求項３】 前記搬送アームを所定の位置に移動させ
   るための搬送アーム駆動手段をさらに備えており、 前記移動手段は、前記搬送アーム駆動手段の駆動力を用
   いて前記規制部材を少なくとも前記第１の位置から前記
   第２の位置に移動させることを特徴とする請求項２記載
   の基板搬送装置。
4. 【請求項４】 前記搬送アームを所定の位置に移動させ
   るための搬送アーム駆動手段をさらに備えており、 前記移動手段は、前記搬送アーム駆動手段と独立して設
   けられかつ前記規制部材を少なくとも前記第１の位置か
   ら前記第２の位置に移動させるための駆動力を発生する
   規制部材駆動手段を含むことを特徴とする請求項２記載
   の基板搬送装置。