TWI556925B - A conveyance device, a substrate processing system, and a posture control mechanism - Google Patents

A conveyance device, a substrate processing system, and a posture control mechanism Download PDF

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TWI556925B TW100133116A TW100133116A TWI556925B TW I556925 B TWI556925 B TW I556925B TW 100133116 A TW100133116 A TW 100133116A TW 100133116 A TW100133116 A TW 100133116A TW I556925 B TWI556925 B TW I556925B
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Description

搬送裝置、基板處理系統及姿勢控制機構
本發明係關於一種對搬送對象物進行搬送之搬送装置，尤其係關於一種將半導體晶圓、液晶基板、有機EL元件等被處理體搬送至處理室之搬送装置。
於半導體基板、液晶用基板等被處理體係被施以成膜、蝕刻、氧化、擴散之各種處理。此等處理係於處理室內進行。作為將被處理體搬入處理室內、或是自處理室搬出之搬送裝置存在有各種類型，常使用者為如蛙腿般伸縮之多關節段埠。蛙腿式多關節段埠能以不使用時序皮帶來構成，故具有可耐高真空、熱之特徴。
於專利文獻1中揭示了蛙腿式多關節機械臂。蛙腿式多關節機械臂具有組合為菱形之四支連桿(兩支驅動臂+兩支連桿)。於中央轂(hub)，兩支驅動臂係以繞中央轂旋轉之方式結合。於兩支驅動臂之前端，兩支連桿之一端以可旋轉之方式連結著。兩支連桿之另一端係以可旋轉的方式連結於用以維持被處理體之板狀維持台。依據蛙腿式多關節段埠，藉由使得兩支驅動臂彼此在相反方向旋轉，使得維持台或從中央轂在半径方向上離開、或使得維持台接近中央轂。
於上述蛙腿式多關節段埠，若僅使得維持台以可旋轉的方式連結於兩支連桿前端，將無法使得維持台姿勢維持一定。為了讓維持台姿勢維持一定，於兩支連桿前端之連結軸係裝設有齒輪。藉由使得裝設於兩連結軸之兩齒輪相互咬合，達成兩支連桿之同步動作，來將裝設於兩支連桿前端之維持台姿勢維持一定。
於專利文獻2亦揭示了蛙腿式多關節機械臂之其他例。於專利文獻2所記載之多關節段埠，為了控制維持台姿勢，於兩個連結軸並非裝設齒輪而是以掛架方式來跨掛鋼帶。兩個連結軸藉由鋼帶而能同步地於彼此相反方向上旋轉。是以，可將裝設於兩支連桿前端之維持台姿勢維持一定。
於專利文獻3係揭示了蛙腿式多關節段埠之又一例。於該蛙腿式多關節機械臂，為了控制維持台姿勢，係於組合為菱形之四支連桿進一步追加了方向維持機構。
方向維持機構係具備固定於維持台之定向臂軸。定向臂軸係從維持台往中央轂延伸。定向臂軸係藉由磁石之反作用力而於一對引導磁石間維持其位置。當維持台從中央轂往半径方向離開或是接近中央轂之時，定向臂軸雖相對於一對引導磁石往定向臂軸之軸線方向移動，惟維持在位於一對引導磁石間之狀態。藉此，固定於定向臂軸之維持台姿勢可維持一定。再者，於上述專利文獻3，亦揭示了可取代定向臂軸與引導磁石，改用軸件以及可於軸件旋轉自如且滑動自如之球栓槽(ball spline)。
先前技術文獻
專利文獻1：日本特開平6-15592號公報
專利文獻2：日本特表平7-504128號公報
專利文獻3：特開平11-313477號公報(參見段落0108~段落0115、圖7)
但是，專利文獻1所記載之利用齒輪咬合之姿勢控制機構，只要是利用齒輪咬合，將無法避免發生齒隙(於相互咬合之齒輪與齒輪之間所產生之間隙)。此齒隙會導致裝設齒輪之連結軸的旋轉角度之誤差甚至是維持台姿勢之偏移。
專利文獻2所記載之利用鋼帶之姿勢控制機構，雖不存在如齒輪般之齒隙，但由於掛架之鋼帶剛性低，一旦維持台高速移動則鋼帶會伸縮，此將導致維持台晃動之問題。
專利文獻3所記載之方向維持機構，存在有僅以磁石之反作用力並無法正確地控制維持台姿勢之問題。即便取代磁石改用球栓槽，仍會於軸件與球栓槽之間發生間隙，此間隙造成無法正確控制維持台姿勢之問題。
為了消除於軸件與球栓槽之間之間隙，可考慮縮短軸件與球栓槽之間之間隙，而對球栓槽賦予預設壓力。但是一旦賦予預設壓力，則以滾動體之形式於球栓槽所組裝之多數球體的運動會從滾動變成接近滑動，而會因為球體滑動容易產生粒子(particle)，成為新的問題。
是以本發明之目的在於提供一種搬送裝置，可正確地控制維持台姿勢，且即使高速移動下維持台也不致晃動。
為了解決上述課題，本發明之一態樣係一種搬送裝置，係具備有：第一臂，係繞第一軸線旋轉；第二臂，係繞該第一軸線或是和該第一軸線為不同位置之第二軸線旋轉；第一連桿，其一端係以可旋轉的方式連結於該第一臂之前端；第二連桿，其一端係以可旋轉的方式連結於該第二臂之前端；以及保持台，係以可旋轉的方式連結於該第一連桿之另一端以及該第二連桿之另一端，用以保持搬送對象物；一旦旋轉該第一臂以及該第二臂，則該保持台會離開該第一軸線或該第二軸線、或該保持台會接近該第一軸線或該第二軸線；其特徵在於該搬送裝置進一步具備有：第一姿勢保持連桿，其一端係以可旋轉的方式連結於該第一連桿；第二姿勢保持連桿，其一端係以可旋轉的方式連結於該第二連桿；連結軸，係將該第一姿勢保持連桿之另一端與該第二姿勢保持連桿之另一端以可旋轉的方式加以連結；滾子，係設置於該保持台與該連結軸之一者，可繞既定軸線旋轉；以及滾子滾進部，係設置於該保持台與該連結軸之另一者，可使得該滾子進行滾動；其中當使得該第一臂以及該第二臂旋轉時，接觸於該滾子滾進部之該滾子會滾動於該滾子滾進部。
本發明之另一樣態係一種搬送裝置，係配置於真空室內，用以搬送被處理體，係具備有：第一臂，係繞第一軸線旋轉；第二臂，係繞該第一軸線或是和該第一軸線為不同位置之第二軸線旋轉；第一連桿，其一端係以可旋轉的方式連結於該第一臂之前端；第二連桿，其一端係以可旋轉的方式連結於該第二臂之前端；以及保持台，係以可旋轉的方式連結於該第一連桿之另一端以及該第二連桿之另一端，用以保持搬送對象物；一旦旋轉該第一臂以及該第二臂，則或該保持台離開該第一軸線或該第二軸線、或該保持台接近該第一軸線或該第二軸線；其特徵在於該搬送裝置進一步具備有：第一姿勢保持連桿，其一端係以可旋轉的方式連結於該第一連桿；第二姿勢保持連桿，其一端係以可旋轉的方式連結於該第二連桿；連結軸，係將該第一姿勢保持連桿之另一端與該第二姿勢保持連桿之另一端以可旋轉的方式加以連結；滾子，係設置於該保持台與該連結軸之一者，可繞既定軸線旋轉；以及滾子滾進部，係設置於該保持台與該連結軸之另一者，可使得該滾子進行滾動；其中當使得該第一臂以及該第二臂旋轉時，接觸於該滾子滾進部之該滾子會滾動於該滾子滾進部。
本發明之又一樣態係一種姿勢保持機構，係用於蛙腿式基板搬送裝置(具備有：第一臂，係繞第一軸線旋轉；第二臂，係繞該第一軸線或是和該第一軸線為不同位置之第二軸線旋轉；第一連桿，其一端係以可旋轉的方式連結於該第一臂之前端；第二連桿，其一端係以可旋轉的方式連結於該第二臂之前端；以及保持台，係以可旋轉的方式連結於該第一連桿之另一端以及該第二連桿之另一端，用以保持搬送對象物)；其特徵在於具備有：第一姿勢保持連桿，其一端係以可旋轉的方式連結於該第一連桿；第二姿勢保持連桿，其一端係以可旋轉的方式連結於該第二連桿；連結軸，係將該第一姿勢保持連桿之另一端與該第二姿勢保持連桿之另一端以可旋轉的方式加以連結；滾子，係設置於該保持台與該連結軸之一者，可繞既定軸線旋轉；以及滾子滾進部，係設置於該保持台與該連結軸之另一者，可使得該滾子進行滾動；當使得該第一臂以及該第二臂旋轉時，接觸於該滾子滾進部之該滾子會滾動於該滾子滾進部。
依據本發明，利用於滾子滾進部未出現間隙之狀態下接觸之滾子的滾動來控制保持台之姿勢，故保持台不會受間隙的影響而鬆動，從而可正確地控制保持台之姿勢。此外，由於滾子與滾子滾進部係呈線接觸，是以引導之剛性變高，即使保持台高速移動也不會晃動(振動)。再者，即使提高滾子與滾子滾進部之接觸面壓，由於可保持滾子之滾動，相較於球體可抑制發生滑動，是以可防止起因於滑動之粒子發生。
以下參照所附圖式來說明本發明之一實施形態之搬送裝置。圖1係顯示被稱為群集型平台之半導體元件製造系統之俯視圖。此半導體元件製造系統係分類為入口搬送系統1與處理系統2兩類。入口搬送系統包含有於大氣中搬送基板之大氣搬送系統4-1~4-336-1~6-2、於真空中搬送基板之真空搬送系統6-1~6-21011-1~11-6。處理系統2之半導體元件製造裝置具備有多數程序室11-1~11-6作為真空處理裝置，對基板施以電漿處理等各種處理。
首先，針對半導體元件製造系統之全體概要做說明。於入口搬送系統1設有形成為縱長之裝載器模組3。於裝載器模組3之側面的埠4-1~4-3設置有匣式容器而可收容複數片之作為被處理體之基板。於裝載器模組3之長邊方向端部設置有可識別基板缺口而進行基板定位之定位裝置5。於裝載器模組3搭載有多關節機械臂7而可於埠4-1~4-3與加載互鎖室6-1,6-2之間進行基板之收授。多關節機械臂7具有滑動軸8而可於裝載器模組3之長邊方向上滑動。多關節機械臂7之用以維持基板之選取器7a係以可收授基板之方式在垂直方向以及水平方向上移動。於裝載器模組3之天花板部配置有未圖示之FFU。於裝載器模組3內形成有下降流，其從裝載器模組3之天花板部降下潔淨空氣，而從裝載器模組3之地面流出。
於處理系統2之中央配置有以多角形形成之傳送模組10。傳送模組10係形成為四角形、六角形、八角形等對應於程序模組之數量或配置方式之多角形。於傳送模組10周圍配置有輻射狀之複數程序模組11。各程序模組11係於被抽真空之處理室內對基板進行成膜、蝕刻、氧化、擴散等各種處理。傳送模組10之腔室也被抽真空。於傳送模組10連結有加載互鎖室6-1,6-2。加載互鎖室6-1,6-2係由反覆進行抽真空與恢復至大氣壓之小房間所構成。傳送模組10與程序模組11-1~11-6、以及傳送模組10與加載互鎖室6-1,6-2係經由閘閥16,13來連結。加載互鎖室6-1,6-2與裝載器模組3係經由閘閥15來連結。
於傳送模組10搭載有搬送裝置12。此搬送裝置12係承接被搬送至加載互鎖室6-1,6-2中一者之未處理基板，拉入傳送模組10內之後，交付給程序模組11。基板有在複數程序模組11-1~11-6被串列處理之情況以及平行處理之情況。當對基板進行串列處理之情況，搬送裝置12係於程序模組11-1~11-6中之至少兩個程序模組間移交基板，來對基板施以複數之不同處理(串列處理)。之後，搬送裝置12係使得基板回到加載互鎖室6-1,6-2之另一者。另一方面，對基板進行平行處理之情況，於複數程序模組11-1~11-6中之至少兩個程序模組係準備進行同一處理者，搬送裝置12將基板搬送至進行同一處理之程序模組11-1~11-6其中之一。之後，搬送裝置12並不將基板移交到剩餘之程序模組11-1~11-6，而是回到加載互鎖室6-1,6-2之另一者。搬送裝置12係併行對至少兩個程序模組11-1~11-6移送基板以於進行同一處理之至少兩個程序模組11-1~11-6能同時進行處理。
此搬送裝置12在維持晶圓基板之維持台方面係具備有選取器21。於此實施形態係於搬送裝置12設置一個選取器21，但為了提高產量亦可設置兩個以上選取器21。
搬送裝置12在傳送模組10之真空室內兼具有於水平面內使得基板旋轉之功能以及使得基板在輻射方向直線運動之功能。搬送裝置12首先在水平面內使得基板旋轉而朝向以輻射狀配置之程序模組11-1~11-6中一者或是加載互鎖室6-1,6-2中一者。然後，使得基板朝輻射方向作直線運動，將基板搬送至程序模組11-1~11-6中一者或是加載互鎖室6-1,6-2中一者。
半導體元件製造系統之全體動作如以下所述。首先多關節機械臂7係維持住收容在埠4-1~4-3之匣式容器內的基板，搬送至定位裝置5。定位裝置5在完成定位後，多關節機械臂7將基板搬送至加載互鎖室6-1。此時，加載互鎖室6-1之內部成為大氣壓。
其次，關閉加載互鎖室6-1於裝載器模組3側之閘閥15，將加載互鎖室6-1以未圖示之排氣裝置來減壓。之後，打開閘閥13，使得加載互鎖室6-1與傳送模組10相連通。傳送模組10係由未圖示之排氣裝置來減壓著。配置於傳送模組10之搬送裝置12係承接加載互鎖室6內之基板，拉入傳送模組10內。然後，將基板移送至程序模組11-1~11-6當中一者。基板以複數之程序模組11-1~11-6進行串列處理或是平行處理。一旦於程序模組11-1~11-6之處理結束，則搬送裝置12從程序模組11-1~11-6取出基板，搬送至加載互鎖室6-2。
其次，關閉加載互鎖室6-2之閘閥13，打開閘閥15，使得加載互鎖室6-2恢復成為大氣壓。多關節機械臂7將結束處理之基板從加載互鎖室6-2取出，經由裝載器模組3而回到埠4-1~4-3之匣式容器內。
圖2係顯示配置於傳送模組10之搬送裝置12之立體圖。搬送裝置12具備有繞中央轂22旋轉之第一臂31以及繞中央轂22旋轉之第二臂32。第一臂31之一端係結合於中央轂22，藉由第一馬達23繞中央轂22之第一軸線來受到旋轉驅動。第二臂32之一端亦與中央轂22結合，藉由第二馬達24繞中央轂22之第一軸線來受到旋轉驅動。正確而言，於中央轂22設有以同心圓配置之內側的實心軸以及外側之中空軸所構成之雙重軸。內側實心軸與外側空心軸之其中一者係和第一臂31與第二臂32之一者結合，內側實心軸與外側空心軸之另一者係和第一臂31與第二臂32之另一者結合。第一臂31與第二臂32係繞作為中央轂22中心之第一軸線A1旋轉。第一馬達23與第二馬達24可使用公知之直接驅動馬達、附設減速機之馬達等。第一馬達23與第二馬達24係使得第一臂31與第二臂32繞相反方向旋轉或是相同方向旋轉。
選取器21係具備有：形成為U字形之選取器本體26以及裝設選取器本體26之基部板27。選取器本體26係利用螺帽螺絲等結合機構來裝設於基部板27。
於選取器21之基部板27有第一連桿41之一端以及第二連桿42之一端以可旋轉的方式連結著。第一連桿41之另一端係以可旋轉的方式連結於第一臂31前端，第二連桿42之另一端係以可旋轉的方式連結於第二臂32前端。藉由此等選取器21、第一連桿41、第二連桿42、第一臂31、第二臂32來構成蛙腿式搬送機構。
圖3係顯示蛙腿式搬送機構之初期狀態(第一臂31與第二臂32所成角度為180度之狀態)，圖4係顯示蛙腿式搬送機構之伸長狀態。於圖3與圖4中，(a)表示俯視圖，(b)表示仰視圖。
於圖3所示之初期狀態，蛙腿式搬送機構處於收縮狀態，若使得第一臂31、第二臂32朝相反方向旋轉，則如圖4所示般，蛙腿式搬送機構12會成為伸長之狀態。此時，選取器21從中央轂22往半徑方向離開。又於圖3所示之初期狀態，若使得第一臂31、第二臂32往相同方向旋轉，則選取器21在半徑方向之位置維持在一定情況下旋轉於中央轂22之周圍。
如圖3與圖4所示般，於第一連桿41、第二連桿42之前端，選取器21係以可旋轉的方式連結著。將第一連桿41與選取器21以可旋轉的方式加以連結之軸36係和將第二連桿42與選取器21以可旋轉的方式加以連結之軸36為同一軸。於第一連桿41、第二連桿42之前端附近設有用以控制選取器21姿勢之姿勢限制機構。如圖5所示般，姿勢限制機構係具備有：第一姿勢限制連桿56，其一端56a以可旋轉的方式連結於第一連桿41；第二姿勢限制連桿57，其一端57a以可旋轉的方式連結於第二連桿42；連結軸53，係將第一姿勢限制連桿56之另一端與第二姿勢限制連桿57之另一端以可旋轉的方式加以連結者。第一姿勢限制連桿56與第二姿勢限制連桿57之長度彼此相等。從第一姿勢限制連桿56之一端56a到軸36之長度係和從第二姿勢限制連桿57之一端57a到軸36之長度彼此相等。是以，將第一姿勢限制連桿56與第二姿勢限制連桿57加以連結之連結軸53係在連結軸36與中央轂22中心之線L1上移動。連結軸53由於沿著設置於選取器21之軌道51,52(詳述如後)移動，故選取器21之姿勢被保持一定。若不設置姿勢控制機構，則由於選取器21會於水平面內旋繞於軸36，將無法控制選取器21之姿勢。
圖6係顯示姿勢控制機構之立體圖，圖7係顯示姿勢控制機構之放大立體圖。選取器21之基部板27係朝向中央轂22擴張(參見圖3)。於基部板27之底面係裝設有相互平行之一對軌道51,52。一對軌道51,52係沿著將軸36與中央轂22之中心加以連結之線L1而延伸(參見圖3)。於一對軌道51,52之內側面形成有相互平行朝直線延伸之一對滾子滾進部51a,52a。一者之軌道51之下段側相較於上段側略微往內側突出，於此軌道51之下段側形成滾子滾進部51a。另一軌道52之上段側相較於下段側略微往內側突出，於此軌道52之上段側形成滾子滾進部52a。一對滾子滾進部51a,52a係於上下方向錯開位置來形成。
於一對軌道51,52之內側係挾持著上下一對(上下兩段)之滾子54,55。上下一對之滾子54,55係設置成可繞共通軸線A2來旋轉。於此實施形態，上下一對之滾子54,55係連結於後述之連結軸53(參見圖9)。上下一對之滾子54,55之旋轉中心與連結軸53之軸線成為一致。上側滾子54係接觸於滾子滾進部52a，以既定荷重來對滾子滾進部52a產生蓄勢。下側滾子55係接觸於滾子滾進部51a，以既定荷重來對滾子滾進部51a產生蓄勢。於上側滾子54與滾子滾進部52a之間所作用之荷重係和於下側滾子55與滾子滾進部51a之間所作用之荷重相等。當上下一對之滾子54,55沿著一對軌道51,52移動時，上下一對之滾子54,55彼此朝相反方向旋轉。
滾子54,55係使用凸輪從動件。亦即如圖8所示般，於連結軸53裝設有立柱59，於立柱59之周圍形成有上下兩段之旋動體滾進面59a,59b。於下段旋動體滾進面59a之周圍，作為旋動體之針滾子60有多數配置在圓周方向上。圓筒狀之滾子55係於多數之針滾子60的周圍來和立柱59呈同心圓方式配置。於上段旋動體滾進面59b之周圍，作為旋動體之針滾子60有多數配置在圓周方向上，於多數之針滾子60的周圍，圓筒狀之滾子54係和立柱59呈同心圓方式配置。一旦滾子54,55旋轉，則多數的針滾子60也在針滾子60與滾子54,55之間產生滾動。
如圖6與圖7所示般，第一連桿41之下側的一部分被切除，第一姿勢限制連桿56之一端係以旋轉自如的方式連結於該切除的部分。第二連桿42之上側的一部分被切除，第二姿勢限制連桿57之一端係以可旋轉的方式連結於該切除的部分。第一姿勢限制連桿56、第二姿勢限制連桿57之長度彼此相等，較第一連桿41、第二連桿42之長度來得短。如上述般，從軸36到第一姿勢限制連桿56之一端56a之距離係和從軸36到第二姿勢限制連桿57之一端57a之距離相等(參見圖5)。第一姿勢限制連桿56之另一端和第二姿勢限制連桿57之另一端係藉由共通之連結軸53來可旋轉地連結(參見圖5)。
圖9係顯示姿勢控制機構之截面圖。如上述般，第一姿勢限制連桿56之另一端係以可旋轉的方式連結於連結軸53。第二姿勢限制連桿57之另一端亦以可旋轉的方式連結於連結軸53。於連結軸53之中心線上，上下一對之滾子54,55係以可旋轉的方式連結著。
如圖9所示般，於軌道51,52形成有螺孔51b,52b。於選取器21之基部板27形成有和軌道51,52之螺孔51b,52b相對應之螺栓插入孔27a。使得螺栓58通過螺栓插入孔27a而栓入軌道51,52之螺孔51b,52b可將軌道51,52固定於基部板27。
於基部板27設有位置調節螺絲62作為用以調節軌道51,52之位置的位置調節機構。於基部板27形成有朝水平方向上延伸之母螺絲64，由公螺絲所構成之位置調節螺絲62則螺固於此母螺絲64。藉由調節位置調節螺絲62之鎖入量可調節軌道51,52朝向滾子54,55之進退量，從而調節滾子54,55與軌道51,52之接觸面壓。
如圖3所示般，由第一連桿41、第二連桿42、第一姿勢限制連桿56、第二姿勢限制連桿57來構成菱形之四段旋轉連鎖，藉以構成蛙腿式之姿勢控制機構。若使得蛙腿式搬送機構從圖3所示之初期狀態變化成為圖4所示之伸長狀態，則蛙腿式之姿勢控制機構也從圖3所示之初期狀態變化成為圖4所示之伸長狀態。由於第一姿勢限制連桿56、第二姿勢限制連桿57之長度設定為相等，而從軸36到第一姿勢限制連桿56之一端56a之長度係設定為和從軸36到第二姿勢限制連桿57之一端57a之長度相等，故當姿勢控制機構伸縮之時，連結軸53會在連結軸36與中央轂22之中心的線L1上進行直線運動。於連結軸53裝設有上下一對之滾子54,55，此上下一對之滾子54,55係以一對之軌道51,52所挾持著。是以，可將裝設於軌道51,52之選取器21之姿勢保持一定。當連結軸53進行直線運動時，上下一對之滾子54,55會一邊彼此朝相反方向旋轉一邊使得一對之軌道51,52的滾子滾進部51a,52a進行滾動(參見圖7)。
本實施形態之姿勢控制機構可達成以下效果。
由於利用在滾子滾進部51a,52a無間隙的狀態下接觸之滾子54,55的滾動來控制選取器21之姿勢，所以選取器21不會發生起因於間隙之鬆動，從而可正確地控制選取器21之姿勢。此外，由於選取器21不會鬆動，而可防止選取器21與基板之間出現滑動或碰撞，而不會於基板發生損傷。
由於滾子54,55與滾子滾進部51a,52a係以線接觸，故能以高剛性來引導連結軸53，即使選取器21高速移動也不會在水平面內出現晃動(振動)。依據本實施形態，相較於習知之蛙腿式搬送機構，伸縮動作之速度可提升約3倍，一次伸縮動作所需時間可從1秒降低至0.3秒。在選取器21保持著基板之狀態下，提升蛙腿式搬送機構之伸縮動作速度會有極限，但在選取器21未保持著基板之狀態下，可提高蛙腿式搬送機構之伸縮動作速度。由於伸縮動作係反覆進行，故只要可提高伸縮動作之速度，即可提升半導體元件製造裝置整體之產量。
不僅可提高水平面內之剛性，亦可提高上下方向(Z軸)之剛性。圖15所示之數據係顯示當第一臂31與第二臂32做最大伸長時(選取器21從中央轂22移動到最遠位置之時)之上下方向(Z軸)之阻尼特性(直到振動停止之時間)。對選取器21從上方照射雷射，伴隨時間的經過來測定選取器21在上下方向之位移。圖中(a)係表示本實施形態之情況，圖中(b)係顯示為了控制姿勢而使用掛架方式之鋼帶的比較例(專利文獻2所記載之比較例)之情況。如圖中(b)所示般，於比較例，即便經過5秒然上下方向之振動仍未收斂，相對於此，如圖中(a)所示般，於本實施形態，振動於1秒後即收斂。其原因可推測為當滾子54,55於軌道51,52上進行滾動時，上下方向(Z軸)之能量也被吸收之故。於本實施形態，由於具有良好之阻尼特性，故於第一臂31與第二臂32剛伸長為最長之時高精度地收授基板。
依據本實施形態，由於選取器21不會發生鬆動，可輕易設計大型化搬送裝置。近年來，基板口徑之需求從300mm躍升為大口徑之450mm。一旦基板口徑成為大口徑，由於基板重量變重，故搬送裝置需更具有剛性。再者，搬送機構之最大伸長時之長度成為1.5倍，搬送機構之重量變重，是以因鬆動或晃動所造成之搬送誤差會變得顯著。
即使滾子54,55與滾子滾進部51a,52a之接觸面壓提高，滾子54,55之滾動仍被保持。由於相較於球體可抑制滑動之發生，故可防止起因於滑動之粒子的發生。
藉由於連結軸53配置上下兩段之滾子54,55，於選取器21配置一對之軌道51,52，可謀求姿勢控制機構之小型化與質輕化。由於可減少蛙腿式搬送機構前端之撓曲，可達成更高精度之定位。
圖10係顯示滾子與軌道之其他例。於此例中，於選取器21裝設有一支軌道71，於一支軌道71之左右側面形成有滾子滾進部71a。一對滾子72,73係於軌道71之外側以挾持軌道71之方式配置，而接觸於軌道71之左右側面的滾子滾進部71a。一對滾子72,73之旋轉中心係和連結軸53之軸線相平行。如本例般，一對滾子72,73亦可配置於一對滾子滾進部71a之外側。
圖11係顯示滾子與軌道之又一其他例。於本例中，滾子81與滾子82具有彼此獨立之旋轉軸81a,82a。旋轉軸81a與旋轉軸82a為相互平行，以水平面內之不同位置固定於固定板87。固定板87係以可旋轉的方式連結於第一姿勢限制連桿56與第二姿勢限制連桿57。兩個滾子81,82係挾在兩支軌道83,84間。兩支軌道83,84相平行，而連接於基部板27。軌道83係接觸於滾子81之外周面。軌道83與滾子81之間的壓力可藉在圖中(1)方向上調節軌道83之位置而獲得調節。同樣地，軌道84係接觸於滾子82之外周面，軌道84與滾子82之間的壓力可藉在圖中(2)方向上調節軌道84之位置而獲得調節。滾子81與滾子82之上下方向位置一致，軌道83與軌道84之上下方向位置也一致。依據本例，由於兩個滾子81,82未於上下方向重疊，故可以薄厚度來製作姿勢控制機構。
圖12係顯示圖11所示之軌道83,84朝半徑方向內側寬度逐漸變窄之傾斜例。亦即顯示平行軌道配置成八字形或V字形之例。於本實施形態，至少當第一臂31、第二臂32伸長至最長時可高剛性地控制選取器21之姿勢即可。依據此例，當第一臂31、第二臂32伸長至最長時，滾子81以高壓接觸於軌道83，滾子82以高壓接觸於軌道84，故可高剛性地控制選取器21之姿勢。另一方面，關於其他部分，由於滾子81與軌道83之壓力以及滾子82與軌道84之壓力變小，故可高速搬送選取器21。如此般，藉由變化軌道83,84之形狀，可自由地設計選取器21之動作。此外，軌道83,84之間隔差(W1-W2)亦可為數μm程度。此外，此處雖針對具有兩個旋轉軸之構成做了說明，惟本發明不受限於此，亦可適用於圖7所示之具有一個旋轉軸之構成。
圖13係顯示使得圖11所示之軌道83,84彎曲而於滾子81,82間配置線圈彈簧86作為彈性體之例。平行之兩支軌道83,84係以朝向平行半徑方向內側從中途開始兩者間的距離變短的方式彎曲，之後再度成為平行。於兩個滾子81,82間介設有線圈彈簧86，即便兩支軌道83,84間之距離改變，滾子81可對軌道83蓄勢，滾子82可對軌道84蓄勢。依據本例，第一臂31、第二臂32伸長為最長時，可藉由線圈彈簧86使得滾子81以高壓來蓄勢於軌道83，並使得滾子82以高壓來蓄勢於軌道84，故能以高剛性來控制選取器21之姿勢。此外，除了線圈彈簧86以外亦可利用板彈簧、橡膠等彈性體或是壓電元件、汽缸等作為蓄勢機構。
此外，本發明不限於上述實施形態，可在不變更本發明旨趣的範圍內做各種變更。
例如，本發明之搬送裝置不限於半導體元件之製造裝置，亦可適用於FPD、有機EL、太陽電池之製造裝置。此外，本發明之搬送裝置亦可適用於基板之入口與出口不同之聯機(in line)型半導體元件之製造裝置。
於上述實施形態，係調節軌道位置來調節滾子與軌道之接觸面壓，惟亦可調節滾子位置來調節滾子與軌道之接觸面壓。只要使用呈偏心狀態之凸輪從動件即可輕易地調整滾子位置。
於上述實施形態，滾子數係設置兩個，惟亦可為一個或三個以上。滾子滾進部之數量亦設置了兩個，惟亦可為一個或三個以上。
本發明不限於上述實施形態之選取器僅為一個且第一臂與第二臂繞同一中心線來旋轉(所謂的同軸雙軸)之蛙腿式搬送機構，亦可適用於例如圖14(a)~(d)所示般之具備其他構造之蛙腿式搬送機構。
圖14(a)係顯示了讓選取器21a,21b於中央轂22之周圍保持180度間隔來設置兩個，將選取器21a,21b以兩個蛙腿式搬送機構來驅動之例。於此例中，於一者之選取器21a，有第一連桿41a之一端以及第二連桿42a之一端以可旋轉的方式連結。第一連桿41a之另一端係以可旋轉的方式連結於第一臂31之前端，第二連桿42a之另一端以可旋轉的方式連結於第二臂32之前端。此外，於另一選取器21b，有第一連桿41b之一端以及第二連桿42b之一端以可旋轉的方式連結。第一連桿41b之另一端係以可旋轉的方式連結於第一臂31之前端，第二連桿42b之另一端以可旋轉的方式連結於第二臂32之前端。兩個蛙腿式搬送機構係以中央轂22為中心於圓周方向上配置於離開180度之位置。
圖14(b)係顯示第一臂之旋轉中心31c與第二臂之旋轉中心32c配置在水平面內不同位置之例(所謂的非同軸雙軸之例)。第一臂31係繞基台91上之第一旋轉中心31c，第二臂32係繞著和第一旋轉中心線31c在水平面內位於不同位置之第二中心線32c。如此例般，第一臂之旋轉中心31c與第二臂之旋轉中心32c亦可配置在水平面內不同位置。
圖14(c)係顯示設置兩個蛙腿式搬送機構，將兩個選取器21a,21b配置在中央轂22之單側(圖中右側)之例。兩個選取器21a,21b係於上下方向錯開高度來配置。於此例中，設有合計兩個的選取器21a,21b以及合計四支之臂31a,32a,31b,32b。合計四支之臂31a,32a,31b,32b係利用兩個驅動軸來受到旋轉驅動。當設置兩個蛙腿式搬送機構之情況，亦可如此例般僅於中央轂22之單側配置兩個選取器21a,21b。
圖14(d)係顯示將圖14(a)所示之兩個蛙腿式搬送機構在上下方向作2段重疊來配置之例。於此例中，設有合計四個之選取器21a~21d以及合計四個之蛙腿式搬送機構。合計四支之臂31a,32a,31b,32b係利用四個驅動軸來受到旋轉驅動。
本說明書係基於2010年9月16日提出申請之日本特願2010-208406，將其內容援引於此。
11-1~11-6．．．程序模組(真空處理裝置)
12．．．搬送裝置
21,21a,21b．．．選取器(保持台)
27．．．基部板(保持台)
22．．．中央轂(第一軸線)
31．．．第一臂
32．．．第二臂
41,41a,41b．．．第一連桿
42,42a,42b．．．第二連桿
51,52．．．軌道
51a,52a．．．一對滾子滾進部
53．．．連結軸
54,55．．．一對滾子
56．．．第一姿勢保持連桿
57．．．第二姿勢保持連桿
59．．．立柱
60．．．針滾子
圖1係半導體元件製造系統(群集型平台)之俯視圖。
圖2係本發明之一實施形態之搬送裝置之立體圖。
圖3係顯示初期狀態之搬送裝置之圖(圖中(a)表示俯視圖，圖中(b)表示仰視圖)。
圖4係顯示伸長狀態之搬送裝置之圖(圖中(a)表示俯視圖，圖中(b)表示部分仰視圖)。
圖5係搬送裝置之示意圖。
圖6係姿勢控制機構之立體圖。
圖7係姿勢控制機構之放大立體圖。
圖8係顯示以可旋轉方式裝設於立柱之滾子之截面圖。
圖9係姿勢控制機構之截面圖(圖4之Ⅸ-Ⅸ線截面圖)。
圖10係顯示係姿勢控制機構之滾子以及軌道之其他例之截面圖。
圖11係顯示係姿勢控制機構之滾子以及軌道之又一其他例之立體圖。
圖12係顯示圖11之軌道傾斜例之俯視圖。
圖13係顯示圖11之軌道彎曲例之俯視圖。
圖14係顯示適用本發明之蛙腿式搬送機能例之圖(圖中(a)係顯示設有兩個蛙腿式搬送機構之例，圖中(b)係顯示使得臂旋轉中心位置變動之例，圖中(c)係顯示於中央轂之單側設置有兩個選取器之例，圖中(d)係顯示以上下兩段方式設置兩個蛙腿式搬送機構、合計設有四個蛙腿式搬送機構之例)。
圖15係顯示阻尼特性之圖(圖中(a)表示本實施形態之阻尼特性，圖中(b)顯示比較例之阻尼特性)。
1．．．入口搬送系統
2．．．處理系統
3．．．裝載器模組
4-1~4-3．．．大氣搬送系統
5．．．定位裝置
6-1~6-2．．．真空搬送系統
7．．．機械臂
7a．．．選取器
8．．．滑動軸
10．．．傳送模組
11-1~11-6．．．程序模組(真空處理裝置)
12．．．搬送裝置
13,15,16．．．閘閥
21．．．選取器(保持台)

Claims (9)

  1. 一種搬送裝置，係具備有：第一臂，係繞第一軸線旋轉；第二臂，係繞該第一軸線或是和該第一軸線為不同位置之第二軸線旋轉；第一連桿，其一端係以可旋轉的方式連結於該第一臂之前端；第二連桿，其一端係以可旋轉的方式連結於該第二臂之前端；以及保持台，係以可旋轉的方式連結於該第一連桿之另一端以及該第二連桿之另一端，用以保持搬送對象物；一旦旋轉該第一臂以及該第二臂，則該保持台會離開該第一軸線或該第二軸線、或該保持台會接近該第一軸線或該第二軸線；其特徵在於該搬送裝置進一步具備有：第一姿勢保持連桿，其一端係以可旋轉的方式連結於該第一連桿；第二姿勢保持連桿，其一端係以可旋轉的方式連結於該第二連桿；連結軸，係將該第一姿勢保持連桿之另一端與該第二姿勢保持連桿之另一端以可旋轉的方式加以連結；滾子，係設置於該保持台與該連結軸之任一 者，可繞既定軸線旋轉；以及滾子滾進部，係設置於該保持台與該連結軸之另一者，可使得該滾子進行滾動；該滾子滾進部具有呈直線延伸之一對滾子滾進部；該滾子具有可繞既定軸線旋轉之一對滾子；該一對滾子係配置於該一對滾子滾進部之間；當使得該第一臂以及該第二臂旋轉時，接觸於該一對滾子滾進部之該一對滾子會滾動於該一對滾子滾進部。
  2. 如申請專利範圍第1項之搬送裝置，其中該一對滾子係以該一對滾子其中一滾子接觸於該一對滾子滾進部之一者並以該一對滾子之另一滾子接觸於該一對滾子滾進部之另一者的方式配置；當使得該第一臂以及該第二臂旋轉時，該一對滾子會滾動於呈直線延伸之該一對滾子滾進部。
  3. 如申請專利範圍第2項之搬送裝置，其中該一對滾子係於共通之既定軸線上錯開在軸線方向上之位置來配置於該連結軸，且配置於該一對滾子滾進部之內側；該一對滾子滾進部係錯開在該既定軸線方向上之位置來形成在裝設於該保持台之一對軌道的內側。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之搬送裝置，其中該搬送裝置係進一步具備有調節該滾子以及 該滾子滾進部之至少一者之位置的位置調節機構以調節滾子與滾子滾進部之接觸面壓。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之搬送裝置，其中該滾子係以可繞著和該保持台以及該連結軸之另一者結合之立柱旋轉的方式所設者；於該立柱與該滾子之間係設置複數針滾子作為滾動體。
  6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之搬送裝置，其中該第一臂與該第二臂係僅繞該第一軸線而受到旋轉驅動；以俯視來觀看該搬送裝置時，該第一連桿、該第二連桿以及該保持台係以該第一軸線為中心而在圓周方向上離開180度之位置配置兩組；該第一姿勢保持連桿、該第二姿勢保持連桿、該滾子滾進部以及該滾子係以該第一軸線為中心而在圓周方向上離開180度之位置配置兩組。
  7. 一種搬送裝置，係配置於真空室內，用以搬送被處理體，係具備有：第一臂，係繞第一軸線旋轉；第二臂，係繞該第一軸線或是和該第一軸線為不同位置之第二軸線旋轉；第一連桿，其一端係以可旋轉的方式連結於該第一臂之前端；第二連桿，其一端係以可旋轉的方式連結於該 第二臂之前端；以及保持台，係以可旋轉的方式連結於該第一連桿之另一端以及該第二連桿之另一端，用以保持搬送對象物；一旦旋轉該第一臂以及該第二臂，則該保持台會離開該第一軸線或該第二軸線、或該保持台會接近該第一軸線或該第二軸線；其特徵在於該搬送裝置進一步具備有：第一姿勢保持連桿，其一端係以可旋轉的方式連結於該第一連桿；第二姿勢保持連桿，其一端係以可旋轉的方式連結於該第二連桿；連結軸，係將該第一姿勢保持連桿之另一端與該第二姿勢保持連桿之另一端以可旋轉的方式加以連結；滾子，係設置於該保持台與該連結軸之任一者，可繞既定軸線旋轉；以及滾子滾進部，係設置於該保持台與該連結軸之另一者，可使得該滾子進行滾動；該滾子滾進部具有呈直線延伸之一對滾子滾進部；該滾子具有可繞既定軸線旋轉之一對滾子；該一對滾子係配置於該一對滾子滾進部之間；當使得該第一臂以及該第二臂旋轉時，接觸於該一對滾子滾進部之該一對滾子會滾動於該一對 滾子滾進部。
  8. 一種基板處理系統，係使用如申請專利範圍第7項之搬送裝置來將該被處理基板搬入真空處理裝置內。
  9. 一種姿勢保持機構，係用於蛙腿式基板搬送裝置，該基板搬送裝置具備有：第一臂，係繞第一軸線旋轉；第二臂，係繞該第一軸線或是和該第一軸線為不同位置之第二軸線旋轉；第一連桿，其一端係以可旋轉的方式連結於該第一臂之前端；第二連桿，其一端係以可旋轉的方式連結於該第二臂之前端；以及保持台，係以可旋轉的方式連結於該第一連桿之另一端以及該第二連桿之另一端，用以保持搬送對象物；其特徵在於具備有：第一姿勢保持連桿，其一端係以可旋轉的方式連結於該第一連桿；第二姿勢保持連桿，其一端係以可旋轉的方式連結於該第二連桿；連結軸，係將該第一姿勢保持連桿之另一端與該第二姿勢保持連桿之另一端以可旋轉的方式加以連結；滾子，係設置於該保持台與該連結軸之任一者，可繞既定軸線旋轉；以及滾子滾進部，係設置於該保持台與該連結軸之另一者，可使得該滾子進行滾動； 該滾子滾進部具有呈直線延伸之一對滾子滾進部；該滾子具有可繞既定軸線旋轉之一對滾子；該一對滾子係配置於該一對滾子滾進部之間；當使得該第一臂以及該第二臂旋轉時，接觸於該一對滾子滾進部之該一對滾子會滾動於該一對滾子滾進部。
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