【解決手段】ワークWを載置するハンド10と、ハンド10を一端側の支軸21Aにて回動自在に軸支する主上部リンクアーム21と、ハンド10を一端側の支軸にて回動自在に軸支し、主上部リンクアーム21と平面視にて平行かつ略同一長さの副上部リンクアーム22と、一端側の支軸23Cが主上部リンクアーム21の他端側の支軸21Bと同期して回転する主下部リンクアーム23と、一端側の支軸22Bが副上部リンクアーム22の他端側の支軸22Bと同期して回転し、主下部リンクアーム23と平面視にて平行かつ略同一長さの副下部リンクアーム24と、を具備し、副下部リンクアーム24の他端側の支軸24Dが支軸方向と直角方向に移動することによりハンドの傾きを補正できる。
前記傾き補正手段には、前記第四基端側支軸が、該第四基端側支軸の軸心方向と直角方向に移動する機構、或いは、前記第三基端側支軸がこの第三基端側支軸の軸心方向と直角方向に移動する機構が含まれる、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の基板搬送装置。
前記傾き補正手段には、前記第一アーム、前記第二アーム、前記第三アーム、又は前記第四アームのいずれかの長手方向長さを伸縮させる機構が含まれる、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の基板搬送装置。
前記傾き補正手段には、電動機と、ボールねじと、を備え、前記第四アームの基端側を水平方向に移動させる移動機構が含まれる、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の基板搬送装置。
【発明を実施するための形態】
【0016】
図1を用いて、基板搬送装置100の構成について説明する。なお、
図1では、基板搬送装置100の構成を平面視にて模式的に表している。また、
図1では、電気信号線を破線で表している。さらに、以下では、
図1及び
図2に表されるX方向、Y方向又はZ方向に従って説明するものとする。
【0017】
基板搬送装置100は、アーム20を伸縮又は旋回させることによって、ワークW(図示略)を載置したハンド10を移動させ、ワークWを搬送するものである。なお、本実施形態のワークWは、液晶ディスプレイに用いられる基板としている。
【0018】
基板搬送装置100は、真空環境下のトランスポートチャンバ(図示略)に配置されている。基板搬送装置100は、X方向の+側に配置される同じく真空環境下のプロセスチャンバ(図示略)又はロードロックチャンバ(図示略)にワークWを搬送するものとする。なお、X方向とは、トランスポートチャンバから例えばプロセスチャンバに向かう方向とし、プロセスチャンバに向かう側を+側とする。
【0019】
基板搬送装置100は、大きくは、ハンド10と、アーム20と、ベース30と、コントローラ50と、を具備している。
【0020】
ハンド10は、ワークWを載置するものである。ハンド10は、本体11と、ツメ12・12と、を具備している。
【0021】
本体11の略中央部には、後述する支軸21A及び支軸22Aにて、主上部リンクアーム21と副上部リンクアーム22とが回動自在に軸支されている。本体11の所定位置には、マークMが印されている。マークMは、後述するCCDカメラ80によって認識できるものとする。ツメ12・12は、長尺状に形成され、それぞれが本体11から平行に延設されている。
【0022】
アーム20は、伸縮又は旋回させることによって、ハンド10を移動させるものである。アーム20は、平行リンク機構によって構成されている。アーム20は、第一アームとしての主上部リンクアーム21と、第二アームとしての副上部リンクアーム22と、第三アームとしての主下部リンクアーム23と、第四アームとしての副下部リンクアーム24と、を具備している。
【0023】
主上部リンクアーム21は、棒状に形成され、それぞれの端側に第一先端側支軸としての支軸21Aと、第一基端側支軸としての支軸21Bと、を具備している。副上部リンクアーム22は、棒状に形成され、それぞれの端側に第二先端側支軸としての支軸22Aと、第二基端側支軸としての支軸22Bと、を具備している。主上部リンクアーム21及び副上部リンクアーム22は、略同一長さに構成され、平面視にて平行に配置されている。
【0024】
支軸21Bは、ギアケース25に収納され、後述する支軸23Cと同期して回転するように構成されている。支軸22Bは、同様にギアケース25に収納され、後述する支軸24Cと同期して回転するように構成されている。
【0025】
主下部リンクアーム23は、棒状に形成され、それぞれの端側に第三先端側支軸としての支軸23Cと、第三基端側支軸としての支軸23Dと、を具備している。副下部リンクアーム24は、棒状に形成され、それぞれの端側に第四先端側支軸としての支軸24Cと、第四基端側支軸としての支軸24Dと、を具備している。主下部リンクアーム23及び副下部リンクアーム24は、略同一長さに構成され、平面視にて平行に配置されている。
【0026】
支軸23Cは、ギアケース25に収納され、支軸21Bと同期して回転するように構成されている。支軸24Cは、同様にギアケース25に収納され、支軸22Bと同期して回転するように構成されている。
【0027】
ギアケース25は、箱体として構成され、支軸21Bと支軸23Cとが同期して回転するように、支軸21Bと支軸23Cとがギアによって歯合されている。同様に、支軸22Bと支軸24Cとが同期して回転するように、支軸22Bと支軸24Cとがギアによって歯合されている。
【0028】
支軸23D及び支軸24Dは、アーム20の旋回中心の支軸である。支軸23Dは、回転駆動機構70によって回転駆動される。支軸24Dは、移動機構60によって搬送方向に移動可能に構成されている。
【0029】
なお、本実施形態では、回転駆動機構70について、詳細な説明は省略する。また、移動機構60について、詳細な説明は後述する。
【0030】
ベース30は、略円柱形状に構成され、ベース30の上面には、アーム20が載置されている。ベース30には図示しない旋回駆動機構が設けられ、ベース30の上面及びアーム20がZ軸方向軸心周りに旋回する。アーム20の旋回中心となるものである。ベース30の略中央部には、支軸23D及び支軸24Dにて、主下部リンクアーム23と副下部リンクアーム24とが回動自在に軸支されている。また、ベース30の中央部には、移動機構60及び回転駆動機構70が設けられている。
【0031】
コントローラ50は、移動機構60と、回転駆動機構70と、CCDカメラ80と、に接続されている。コントローラ50は、ハンド10が教示位置Pに移動するようにアーム20の伸縮又は旋回量を制御するものである。なお、教示位置Pとは、コントローラ50が予め認識している、或いは、コントローラ50が外部から与えられる、ハンド10の移動目標位置である。
【0032】
CCDカメラ80は、ハンド10に印されたマークMを認識するものである。CCDカメラ80は、ハンド10の移動範囲において所定位置に設けられている。CCDカメラ80は、コントローラ50と接続されている。
【0033】
図2を用いて、移動機構60の構成について説明する。
なお、
図2では、移動機構60の構成を側面視にて模式的に表している。また、
図2では、電気信号線を破線で表している。
【0034】
移動機構60は、副下部リンクアーム24の支軸24DをX方向に移動させるものである。移動機構60は、大気環境下となるケース61の内部と、真空環境下となるスライドテーブル68の周囲と、に大別される。
【0035】
ケース61の内部には、電動機62と、減速機63と、ボールネジ64と、スライドブロック65と、ベローズ66と、が収納されている。
【0036】
電動機62は、コントローラ50に接続されている。減速機63は、電動機62に接続され、電動機62の回転駆動を減速するものである。ボールネジ64は、X方向と平行に配置され、減速機63に接続されている。スライドブロック65は、略支軸芯部において、ボールネジ64と螺合している。べローズ66は、ケース61の開口部とスライドブロック65との間に設けられ、ケース61内の大気環境下とケース61外の真空環境下とを遮断している。
【0037】
スライドテーブル68の周囲には、連結シャフト69と、リンクアーム支柱71と、が配置されている。
【0038】
スライドテーブル68は、X方向に沿って配置されるレールに係合するガイド68Aを具備し、X方向にスライドするものである。連結シャフト69は、X方向と平行に配置され、−側でスライドブロック65と固設され、+側でスライドテーブル68と固設されている。リンクアーム支柱71は、Z方向と平行に配置され、Z方向の+側でスライドテーブル68と固設され、Z方向の−側で副下部リンクアーム24の支軸24Dと固設されている。
【0039】
このような構成とすることで、移動機構60では、電動機62の回転駆動が減速機63を介してボールネジ64に伝達される。ボールネジ64が回転することによってスライドブロック65がX方向に移動される。スライドブロック65が搬送方向に移動することによって、連結シャフト69を介してスライドテーブル68がX方向に移動される。スライドテーブル68がX方向に移動することによって、リンクアーム支柱71を介して副下部リンクアーム24の支軸24DがX方向に移動される。リンクアーム24の支軸24DがX方向に移動することにより、リンクアーム23の支軸23Cとリンクアーム24の支軸24Dとの間の距離を変化させることができる。
【0040】
図3を用いて、基板搬送装置100の作用について説明する。なお、
図3では、基板搬送装置100の作用を平面視にて模式的に表している。
【0041】
図3(A)に示すように、まず、ハンド10が傾きのない正常な状態について考える。このとき、例えば、移動機構60によって、副下部リンクアーム24の支軸24DをX方向の−側に移動させるとする。
【0042】
副下部リンクアーム24の支軸24DをX方向の−側に移動させることによって、副下部リンクアーム24及びギアケース25は、略L字形状を構成していた副下部リンクアーム24とギアケース25との間の内側の角度が広がるように動作する。
【0043】
このとき、ギアケース25の姿勢は、X方向に平行であった状態から、X方向の+側端部がY方向の−側に傾くように変化する。ギアケース25がY方向の−側に傾くように動作することに伴い、ハンド10も同様にY方向の−側に傾くように動作する。基板搬送装置100においては、このようにして、副下部リンクアーム24の支軸24DをX方向の−側に移動させると、ハンド10がY方向の−側に傾くように動作する。
【0044】
図3(B)に示すように、主上部リンクアーム21が熱膨張し、ハンド10がY方向の+側に傾いている場合について考える。この場合には、ハンド10がY方向の+側に傾くことになる。このとき、移動機構60によって、副下部リンクアーム24の支軸24DをX方向の−側に移動させる。
【0045】
副下部リンクアーム24の支軸24DをX方向の−側に移動させることによって、副下部リンクアーム24及びギアケース25は、略L字形状を構成していた副下部リンクアーム24とギアケース25との間の内側の角度がさらに広がるように変化する。
【0046】
このとき、ギアケース25の姿勢は、X方向に平行な状態から、X方向の+側端部がY方向の−側に傾くように動作する。ギアケース25がY方向の−側に傾くように動作することに伴い、ハンド10も同様にY方向の−側に傾くように動作し、ハンド10はY方向の+側に傾きが補正される。
【0047】
基板搬送装置100の効果について説明する。基板搬送装置100によれば、ハンド10の傾きを補正できる。すなわち、副下部リンクアーム24の支軸24Dを移動機構60によってX方向に移動させ、ハンド10の傾きを補正できる。
【0048】
本実施形態の基板搬送装置100では、移動機構60が副下部リンクアーム24の支軸24DをX方向に移動させる構成としたが、これに限定されない。例えば、移動機構60が副下部リンクアーム24の支軸24DをY方向に移動させる構成としても、同様の作用効果が得られる。
【0049】
本実施形態の基板搬送装置100では、副下部リンクアーム24の支軸24Dが移動機構60によってX方向に移動される構成としたが、これに限定されない。例えば、主下部リンクアーム23の支軸23Dが移動機構60によってX方向に移動される構成としても、同様の作用効果が得られる。
【0050】
本実施形態の基板搬送装置100では、副下部リンクアーム24の支軸24Dが移動機構60によってX方向に移動される構成としたが、これに限定されない。例えば、第一アーム21、第二アーム22、第三アーム23、又は第四アーム24のいずれかの長手方向長さを伸縮させる構成であっても同様の作用効果が得られる。あるいは、支軸24Dから偏倚した偏芯軸心を中心に、支軸24Dが回転移動される構成としても同様の作用効果が得られる。
【0051】
図4を用いて、基板搬送制御S100の流れについて説明する。なお、
図4では、基板搬送制御S100の流れをフローチャートによって表している。
【0052】
基板搬送制御S100は、基板搬送装置100のハンド10の傾きも含めた位置ズレを補正する制御である。ハンド10の位置ズレは、CCDカメラ80によって計測可能な教示位置Pにおける位置ズレ(XY平面の傾き(θ)、X方向の位置ズレ(Xd)、Y方向の位置ズレ(Yd))によって決定される。
【0053】
ステップS110において、コントローラ50は、教示位置Pにハンド10を移動させて、CCDカメラ80によってマークMを認識させ、現在位置P´の位置情報を取得する。なお、教示位置Pの位置情報は、予めコントローラ50に記憶されているものとする。
【0054】
ステップS120において、コントローラ50は、現在位置P´と教示位置Pとの差を、XY平面上での傾き(θ)、X方向の位置ズレ(Xd)、Y方向の位置ズレ(Yd)として算出する。なお、θについては、2以上のマークMを認識することによって算出する。このとき、1つのマークMを例えば四角形とし、四角形の4つの頂点のうちいずれか2つの頂点をθ算出用の2点として座標認識させることによって、算出しても良い。
【0055】
ステップS130において、コントローラ50は、ステップS120において算出した位置ズレ(θ、Xd、Yd)が全て基準範囲内であるかどうかを確認する。ここで、基準範囲とは、補正を必要としない位置ズレ(θ、Xd、Yd)の範囲である。
【0056】
ステップS130において、位置ズレ(θ、Xd、Yd)が全て基準範囲内であれば、基板搬送制御S100を終了する。一方、位置ズレ(θ、Xd、Yd)のうち、一つでも基準範囲内でなければ、ステップS140へ移行する。
【0057】
ステップS140において、コントローラ50は、まず、θが基準範囲内であるかどうかを確認する。θが基準範囲内であれば、ステップS160に移行する。一方、θが基準範囲内でなければ、ステップS150に移行する。
【0058】
ステップS150において、コントローラ50は、移動機構60によって副下部リンクアーム24の支軸24DをY方向に移動させ、ハンド10に回転を作用させ、ハンド10の傾きθが0になるように補正する。より具体的には、ハンド10の位置ズレθが許容範囲内に収束するように補正する。なお、許容範囲とは、0を中心とした基準範囲よりも小さい範囲である。
【0059】
ステップS160において、コントローラ50は、次に、Ydが基準範囲内であるかどうかを確認する。Ydが基準範囲内であれば、ステップS180に移行する。一方、Ydが基準範囲内でなければ、ステップS170に移行する。
【0060】
ステップS170において、コントローラ50は、ベース30の旋回移動によって、アーム20を回転させ、ハンド10の位置ズレYdが0になるように補正する。より具体的には、ハンド10の位置ズレYdが許容範囲内に収束するように補正する。なお、許容範囲とは、0を中心とした基準範囲よりも小さい範囲である。
【0061】
ステップS180において、コントローラ50は、改めて、θ、Ydが共に基準範囲内であるかどうかを確認する。θ、Ydが基準範囲内であれば、ステップS140に移行する。一方、θ、Ydが共に基準範囲内でなければ、ステップS190に移行する。
【0062】
ステップS190において、コントローラ50は、最後に、Xdが基準範囲内であるかどうかを確認する。Xdが基準範囲内であれば、基板搬送制御S100を終了する。一方、Xdが基準範囲内でなければ、ステップS200に移行する。
【0063】
ステップS200において、コントローラ50は、回転駆動機構70によってアーム20を回転させ、ハンド10の位置ズレXdが0になるように補正する。より具体的には、ハンド10の位置ズレXdが許容範囲内に収束するように補正する。なお、許容範囲とは、0を中心とした基準範囲よりも小さい範囲である。
【0064】
図5を用いて、基板搬送制御S100の作用について説明する。なお、
図5では、基板搬送制御S100の作用を平面視にて模式的に表している。
【0065】
図5(A)に示すように、例えば熱膨張等によって、ハンド10の現在位置P´が教示位置P(破線)に対してずれているものとする。ステップS110では、コントローラ50によって、現在位置P´が算出される。ステップS120では、コントローラ50によって、現在位置P´と教示位置Pとの差を位置ズレ(θ、Xd、Yd)が算出される。
【0066】
ステップS130では、コントローラ50によって、位置ズレ(θ、Xd、Yd)のうち、一つでも基準範囲内でないと判定され、ステップS140に移行される。ステップS140では、コントローラ50によって、θが基準範囲内でないと判定され、ステップS150に移行される。
【0067】
ステップS150では、移動機構60によって、副下部リンクアーム24の支軸24DをX方向の−側に移動させ、ハンド10をY方向の−側に傾きが与えられ、ハンド10の傾きθが0となるように補正される。
【0068】
ステップS160では、コントローラ50によって、Ydが基準範囲内でないと判定され、ステップS170に移行される。
【0069】
図5(B)に示すように、ステップS170では、ベース30の旋回移動によって、アーム20を回転させ、ハンド10の位置ズレYdが0になるように補正される。このとき、Ydを0にしようとしたため、再度、ハンド10には、Y方向の+側の傾きが発生する。
【0070】
ステップS180では、コントローラ50によって、θ、Ydが共に基準範囲内でないと判定され、再びステップS140に移行される。ステップS140では、コントローラ50によって、θが基準範囲内でないと判定され、ステップS150に移行される。
【0071】
図5(C)に示すように、ステップS150では、再度、移動機構60によって、副下部リンクアーム24の支軸24DをY方向の+側に移動させ、ハンド10をY方向の−側に傾きが与えられ、ハンド10の傾きθが0となるように補正される。
【0072】
ステップS160では、コントローラ50によって、Ydが基準範囲内でないと判断され、ステップS180に移行される。ステップS180では、コントローラ50によって、θ、Ydが共に基準範囲内であると判定され、ステップS190に移行される。ステップS190では、コントローラ50によって、Xdが基準範囲内でないと判定され、ステップS200に移行される。
【0073】
図5(D)に示すように、ステップS200では、回転駆動機構70によって、アーム20を伸縮させ、ハンド10の位置ズレXdが0になるように補正される。
【0074】
基板搬送制御S100の効果について説明する。基板搬送制御S100によれば、基板搬送装置100のハンド10の傾きも含めた位置ズレを補正できる。