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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5995404
(24)【登録日】2016年9月2日
(45)【発行日】2016年9月21日
(54)【発明の名称】ウエハ搬送ロボット
(51)【国際特許分類】
H01L 21/677 20060101AFI20160908BHJP
B25J 9/00 20060101ALI20160908BHJP
【ＦＩ】
H01L21/68 A
B25J9/00 B
【請求項の数】14
【全頁数】17
(21)【出願番号】特願2011-14073(P2011-14073)
(22)【出願日】2011年1月26日
(65)【公開番号】特開2012-156308(P2012-156308A)
(43)【公開日】2012年8月16日
【審査請求日】2013年10月29日
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】503405689
【氏名又は名称】ナブテスコ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000110
【氏名又は名称】特許業務法人快友国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】島本 光
【審査官】
西出 隆二
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００２−０６４１２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００２−３６２７３８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０１Ｌ ２１／６７７
Ｂ２５Ｊ ９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体ウエハを搬送するためのウエハ搬送ロボットであり、
筐体と、
アーム先端にウエハホルダが当該アーム先端に対して回転不能に取り付けられているとともに、アーム基部が筐体に連結しており、複数のリンクで構成されているアームと、
アーム基部に相当する駆動リンクを回転させるアクチュエータと、
を備えており、前記アームは、
リンク同士の連結位置を変更するサブアクチュエータを備えているとともに、駆動リンクの回転に伴うアーム先端の運動が直線又は曲線の軌道に制限されているリンク構造を有しており、
前記軌道の始点と終点が駆動リンクの回転中心から等距離の位置にあり、前記軌道の始点と終点における前記ウエアホルダに連結されているリンクと前記ウエアホルダの配置が、始点と終点の間の中点と前記回転中心を通る直線に対して鏡像の関係を満たしている、
ことを特徴とするウエハ搬送ロボット。
筐体と、
アーム先端にウエハホルダが当該アーム先端に対して回転不能に取り付けられているとともに、アーム基部が筐体に連結しており、複数のリンクで構成されているアームと、
アーム基部に相当する駆動リンクを回転させるアクチュエータと、
を備えており、前記アームは、
リンク同士の連結位置を変更するサブアクチュエータを備えているとともに、駆動リンクの回転に伴うアーム先端の運動が直線又は曲線の軌道に制限されているリンク構造を有しており、
前記軌道の始点と終点が駆動リンクの回転中心から等距離の位置にあり、前記軌道の始点と終点における前記ウエアホルダに連結されているリンクと前記ウエアホルダの配置が、始点と終点の間の中点と前記回転中心を通る直線に対して鏡像の関係を満たしている、
ことを特徴とするウエハ搬送ロボット。
【請求項2】
前記軌道の始点におけるアーム先端の向きと終点におけるアーム先端の向きが正反対になっていることを特徴とする請求項１に記載のウエハ搬送ロボット。
【請求項3】
前記軌道が、始点と終点を結ぶ線分を長辺とし、短辺の長さが長辺の１／４である矩形の領域内に設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のウエハ搬送ロボット。
【請求項4】
前記軌道が、始点と終点を結ぶ直線であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のウエハ搬送ロボット。
【請求項5】
駆動リンクを一定速度で回転させたときに、先端の速度が、始点から軌道中間点に向けて単調に増加し、軌道中間点から終点に向けて単調に減少するように、アームのリンク構造が構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のウエハ搬送ロボット。
【請求項6】
アームの一つのリンクが、筐体上の予め定められた拘束点に、リンク長手方向に沿ってスライド可能に係合していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のウエハ搬送ロボット。
【請求項7】
前記拘束点を移動させる別のサブアクチュエータをさらに備えていることを特徴とする請求項６に記載のウエハ搬送ロボット。
【請求項8】
アーム上の予め定められた拘束点が、筐体上に設けられた直線レールに沿ってスライドするように拘束されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のウエハ搬送ロボット。
【請求項9】
半導体ウエハを搬送するためのウエハ搬送ロボットであり、
筐体と、
アーム先端にウエハホルダが当該アーム先端に対して回転不能に取り付けられているとともに、アーム基部が筐体に連結しており、複数のリンクで構成されているアームと、
アーム基部に相当する駆動リンクを回転させるアクチュエータと、
を備えており、前記アームは、
駆動リンクの回転に伴うアーム先端の運動が直線又は曲線の軌道に制限されているリンク構造を有しており、
前記軌道の始点と終点が駆動リンクの回転中心から等距離の位置にあり、前記軌道の始点と終点における前記ウエアホルダに連結されているリンクと前記ウエアホルダの配置が、始点と終点の間の中点と前記回転中心を通る直線に対して鏡像の関係を満たしており、
前記アームの一つのリンクが、筐体上の予め定められた拘束点に、リンク長手方向に沿ってスライド可能に係合している、
ことを特徴とするウエハ搬送ロボット。
筐体と、
アーム先端にウエハホルダが当該アーム先端に対して回転不能に取り付けられているとともに、アーム基部が筐体に連結しており、複数のリンクで構成されているアームと、
アーム基部に相当する駆動リンクを回転させるアクチュエータと、
を備えており、前記アームは、
駆動リンクの回転に伴うアーム先端の運動が直線又は曲線の軌道に制限されているリンク構造を有しており、
前記軌道の始点と終点が駆動リンクの回転中心から等距離の位置にあり、前記軌道の始点と終点における前記ウエアホルダに連結されているリンクと前記ウエアホルダの配置が、始点と終点の間の中点と前記回転中心を通る直線に対して鏡像の関係を満たしており、
前記アームの一つのリンクが、筐体上の予め定められた拘束点に、リンク長手方向に沿ってスライド可能に係合している、
ことを特徴とするウエハ搬送ロボット。
【請求項10】
前記軌道の始点におけるアーム先端の向きと終点におけるアーム先端の向きが正反対になっていることを特徴とする請求項９に記載のウエハ搬送ロボット。
【請求項11】
前記軌道が、始点と終点を結ぶ線分を長辺とし、短辺の長さが長辺の１／４である矩形の領域内に設定されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載のウエハ搬送ロボット。
【請求項12】
前記軌道が、始点と終点を結ぶ直線であることを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載のウエハ搬送ロボット。
【請求項13】
駆動リンクを一定速度で回転させたときに、先端の速度が、始点から軌道中間点に向けて単調に増加し、軌道中間点から終点に向けて単調に減少するように、アームのリンク構造が構成されていることを特徴とする請求項９から１２のいずれか１項に記載のウエハ搬送ロボット。
【請求項14】
前記拘束点を移動させるサブアクチュエータをさらに備えていることを特徴とする請求項９から１３のいずれか１項に記載のウエハ搬送ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は半導体ウエハを搬送・位置決めするウエハ搬送ロボット（wafer handling robot）に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体ウエハを搬送・位置決めするウエハ搬送ロボットが知られている。典型的なウエハ搬送ロボットは、先端にウエハホルダが取り付けられた多リンク機構のアームを備えている。例えば、特許文献１にそのようなウエハ搬送ロボットが開示されている。特許文献１のウエハ搬送ロボットは、フロッグレッグタイプと呼ばれる機構のアームを備えている。フロッグレッグタイプとは、４本のリンクが矩形を構成する閉リンク構造のアームであり、隣接する２本のリンクがなす角度を変化させることによって、アーム先端（基部に対する対角の位置）を伸縮させるものである。また、このタイプのアームは、アーム基部を回転させることによって、アーム先端を回転移動させる。なお、以下では、簡単のため、「ウエハ搬送ロボット」を単純に「搬送ロボット」と称することにする。また、「半導体ウエハ」を単純に「ウエハ」と称することにする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０００−１５０６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
搬送ロボットの使い方の一つに、互いに向き合っているチャンバの一方から他方へウエハを移動させることがある。即ち、搬送ロボットには、アーム基部を中心に１８０度の可動範囲が要求されることがよくある。他方、チャンバは正面に出し入れ口があるため、搬送ロボットは、チャンバの正面にてアーム先端が前後に動く構造を有している必要もある。上記の要求に対応するため、従来の搬送ロボットは、アームの基部が旋回するように構成されている。即ち、従来の搬送ロボットは、アーム先端を前後に動かす第１の動作と、アーム全体を旋回させる第２の動作を必要とする。従来のウエハ搬送ロボットはそのような２ステップモーションを実行するため、ウエハを対向しているチャンバ間を移動させるのに時間がかかる。本明細書が開示する技術は、ウエハを対向するチャンバ間でスムーズに移動することのできる搬送ロボットを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本明細書が開示する搬送ロボットは、アーム先端からアーム基部までが複数のリンクで構成されているアームを備える。アーム先端にはウエハホルダがアーム先端に対して回転不能に備えられている。アーム基部に相当する駆動リンクは筐体に回転可能に連結されている。なお、「駆動リンク」とは、アクチュエータの駆動力が最初に伝えられるリンクを意味する。このアームは、駆動リンクの回転に伴うアーム先端の運動が直線又は曲線の軌道に制限される構造を有しているとともに、その軌道は、始点と終点が駆動リンクの回転中心から等距離の位置にあり、始点と終点におけるウエアホルダに連結されているリンクとウエアホルダの配置が、始点と終点の間の中点と上記回転中心を通る直線に対して鏡像の関係を満たしていることを特徴とする。より好ましくは、軌道の始点におけるアーム先端の向きと終点におけるアーム先端の向きが正反対になっている。
【0006】
「駆動リンクの回転に伴うアーム先端の運動が直線又は曲線の軌道に制限されるリンク構造」は、ロボットの技術分野では「限定連鎖構造」、或いは、「one degree of freedom linkage mechanism」と呼ばれている。限定連鎖構造の典型例は、閉４リンク機構のクランク−ロッカー機構（crank-rocker mechanism）である。上記のアームは、軌道始点におけるアーム先端の向きと終点におけるアーム先端の向きが正反対になっている。従って、第１のチャンバに始点を設定し、第１のチャンバに対向している第２のチャンバに終点を設定することができる。そして上記のアームは、始点から終点まで直線あるいは曲線に沿ってスムーズに移動することができる。
【0007】
また、上記の搬送ロボットは、ウエハを、一つのアクチュエータで対向する２つのチャンバ間を移動させることができる点も利点の一つである。例えば特許文献１の搬送ロボットでは、アームを伸縮させるための第１アクチュエータと、アームを旋回させるための第２アクチュエータが必要である。これに対して本明細書が開示する搬送ロボットは一つのアクチュエータでウエハを移動することができる。
【0008】
上記した搬送ロボットでは、アーム先端軌道を、始点と終点を結ぶ線分を長辺とし、短辺の長さが長辺の１／４である矩形の領域内に設定することができる。そのように設定すると、対向する２つのチャンバの間でウエハを移動させるために確保しなければならない空間を小さくすることができる。好ましくは、上記した先端軌道は直線であることが好ましい。
【0009】
アームの具体的な構造の幾つかは実施例にて説明する。また、それぞれのアームの利点についても実施例にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】第１実施例のウエハ搬送ロボットの平面図と側面図である。
【図2】第１実施例のウエハ搬送ロボットの部分拡大平面図である。
【図3A】第１実施例のウエハ搬送ロボットの動きを説明する図である（Ｔａ＝０deg）。
【図3B】第１実施例のウエハ搬送ロボットの動きを説明する図である（Ｔａ＝４５deg）。
【図3C】第１実施例のウエハ搬送ロボットの動きを説明する図である（Ｔａ＝１２０deg）。
【図3D】第１実施例のウエハ搬送ロボットの動きを説明する図である（Ｔａ＝１８０deg）。
【図4】アーム先端速度のグラフである。
【図5】第２実施例のウエハ搬送ロボットの平面図である。
【図6】第２実施例のウエハ搬送ロボットの部分拡大平面図である。
【図7A】第２実施例のウエハ搬送ロボットの動きを説明する図である（Ｔａ＝０deg）。
【図7B】第２実施例のウエハ搬送ロボットの動きを説明する図である（Ｔａ＝３０deg）。
【図7C】第２実施例のウエハ搬送ロボットの動きを説明する図である（Ｔａ＝９０deg）。
【図7D】第２実施例のウエハ搬送ロボットの動きを説明する図である（Ｔａ＝１８０deg）。
【図8】第３実施例のウエハ搬送ロボットの平面図である。
【図9】第４実施例のウエハ搬送ロボットの平面図である。
【図10】第５実施例のウエハ搬送ロボットの平面図である。
【図11A】第５実施例のウエハ搬送ロボットの動きを説明する図である（Ｔａ＝１５deg）。
【図11B】第５実施例のウエハ搬送ロボットの動きを説明する図である（Ｔａ＝９０deg）。
【図11C】第５実施例のウエハ搬送ロボットの動きを説明する図である（Ｔａ＝１３５deg）。
【図11D】第５実施例のウエハ搬送ロボットの動きを説明する図である（Ｔａ＝２７０deg）。
【図11E】第５実施例のウエハ搬送ロボットの動きを説明する図である（Ｔａ＝３４５deg）。
【図12】第５実施例のウエハ搬送ロボットの先端が動く範囲を示す図である。
【図13】第５実施例のウエハ搬送ロボットの変形例の平面図である。
【図15】第５実施例のウエハ搬送ロボットの別の変形例の平面図である。
【図16】第６実施例のウエハ搬送ロボットの平面図である。
【図17】第４実施例のウエハ搬送ロボットの軌道の範囲を示す図である。
【実施例】
【0011】
（第１実施例）図１は、第１実施例のウエハ搬送ロボット１００の平面図と側面図である。図１の上側が平面図であり、下側が側面図である。このウエハ搬送ロボット１００は、ウエハＷを、互いに対向するチャンバ９２とチャンバ９４の間で搬送する。ウエハ搬送ロボット１００は、ウエハＷを水平面内で動かすことができる。以下、「ウエハ搬送ロボット」を単純に「ロボット」と称することがある。また、図面に記した座標軸は、ＸＹ面が水平面に相当し、Ｚ軸が鉛直方向に相当する。
【0012】
ロボット１００は、筐体２と、アーム１０を備える。アーム１０は、駆動リンク１３と従動リンク１２から構成されている。駆動リンク１３は、アーム１０の基部に相当し、その一端が筐体２に連結している。筐体内にはモータ３（アクチュエータ）が備えられており、そのモータ３が、駆動リンク１３をポイントＡを中心に旋回させる。なお、ポイントＡは、駆動リンク１３の一端に相当するとともに、アーム１０の旋回中心にも相当する。駆動リンク１３の他端（ポイントＢ）は、従動リンク１２の長手方向中間点に連結している。従動リンク１２の一端（ポイントＦ）にはウエハホルダ６が取り付けられており、従動リンク１２の他端（ポイントＣ）は、直線レール４に係合している。ウエハホルダ６は、空気吸着方式にてウエハＷを保持する。なお、「ポイントＡ」、「ポイントＢ」等は、リンク上に設定された点であり、リンクの回転中心、或いは、他のリンクとの連結点、或いは、直線レールへの拘束点のいずれかを意味する。また、「駆動リンク」とは、アームを構成するリンク群のうち、モータ（アクチュエータ）のトルクが最初に伝達されるリンクを指す。駆動リンク以外のリンクが従動リンクに相当する。
【0013】
図２にポイントＣ付近の拡大平面図を示す。従動リンク１２の他端（ポイントＣ）には、スライダ１２ａが取り付けられており、このスライダ１２ａが直線レール４に係合している。スライダ１２ａは直線レール４に沿って移動することができる。即ち、従動リンク１２の一端（ポイントＣ）が直線レール４に沿って移動することができる。
【0014】
アーム１０において、従動リンク１２の一端（ポイントＣ）の動きが直線レール４によって制限される。そのため、駆動リンク１３がポイントＡを中心に時計回りに旋回すると、アーム先端（ポイントＦ）は、直線又は曲線に沿って動く。アーム先端の軌道Ｐｓは、各リンクの幾何学的形態（コンフィグレーション）に依存する。アーム１０は、ＡＢ＝ＢＣ＝ＢＦの関係を有している。この関係によって、駆動リンク１３がポイントＡを中心に旋回すると、アーム先端（ポイントＦ）が直線軌道Ｐｓに沿って動くという関係が得られる。アーム先端の軌道Ｐｓは、ポイントＷｓを始点とし、ポイントＷｅを終点とする直線となる。ポイントＷｓは、一方のチャンバ９２のウエハセット位置に相当し、ポイントＷｅは、他方のチャンバ９４のウエハセット位置に相当する。なお、ポイントＷｅを始点とし、ポイントＷｓを終点としてもよいことに留意されたい。
【0015】
図３Ａから図３Ｄを参照してアーム１０の動きを説明する。なお、ポイントＷｓとポイントＷｅを結ぶ直線と駆動リンク１３の間の角度Ｔａを用いてアーム１０の動きを説明する。最初は、アーム先端（ポイントＦ）は、始点Ｗｓに位置する。この状態は、Ｔａ＝０［deg］に相当する（図３Ａ）。Ｔａ＝４５［deg］のときのアーム１０の姿勢を図３Bに示す。このとき、三角形ＡＢＣは直角二等辺三角形となる。同時に、三角形ＡＢＦも直角二等辺三角形となる。また、三角形ＡＢＣ＝三角形ＡＢＦの関係が成立する。図３Ｃは、Ｔａ＝１２０［deg］のときのアーム姿勢を示し、図３Dは、Ｔａ＝１８０［deg］のときのアーム姿勢を示す。図３Ａ〜図３Ｄから明らかなとおり、アーム１０の先端（ポイントＦ）は、直線軌道Ｐｓ上を移動する。また軌道Ｐｓの始点（ポイントＷｓ）におけるアーム先端の向きと終点（ポイントＷｅ）におけるアーム先端の向きは互いに逆向きである。
【0016】
アーム先端の速度について説明する。図４は、駆動リンク１３を一定角速度で旋回させたときの、始点（ポイントＷｓ）から終点（ポイントＷｅ）に移動する間におけるアーム先端の速度Ｖの推移を記したグラフである。図４に示すように、アーム先端の速度Ｖは、始点Ｗｓから中間点Ｗｍに向けて単調に増加し、中間点Ｗｍから終点Ｗｅに向けて単調に減少する。このことは、図４の上側に示したアーム１０の構造からも明らかである。即ち、始点Ｗｓ（終点Ｗｅ）において、駆動リンク１３の長手方向が旋回中心（ポイントＡ）とアーム先端（ポイントＦ）を結ぶ直線上にある。そのような幾何学的関係においては、アーム先端の速度Ｖに対する駆動リンク１３の先端の速度の寄与が最も小さくなるからである。なお、アーム先端の軌道Ｐｓの始点Ｗｓと終点Ｗｅは、クランク−ピストン機構における「死点」に相当する。
【0017】
アーム１０の構造は、次のように説明することもできる。アーム１０は、駆動リンク１３と従動リンク１２を備えている、駆動リンク１３の一端は筐体２に回転可能に連結しており、他端は従動リンク１２の長手方向の途中（長手方向中央）に連結している。従動リンク１２の一端は筐体２に固定された直線レール４にスライド可能に連結しており、他端にはウエハホルダ６が取り付けられている。従動リンク１２の他端がアーム先端に相当する。アーム１０の一点（従動リンク１２の一端）が、筐体２に設けられた直線レール４に沿ってスライドするように拘束されている。この拘束により、駆動リンク１３の一端が回転すると、従動リンク１２の一端が直線レール４の上をスライドするとともに、他端（アーム先端）が直線運動する。従動リンク１２の長さＣＦは駆動リンク１３の長さＡＢの２倍である。
【0018】
ロボット１００の利点を説明する。ロボット１００は、一つのアクチュエータで、アーム先端を始点Ｗｓから終点Ｗｅへ直線軌道Ｐｓに沿って移動させることができる。ここで、アーム先端の向きは始点Ｗｓと終点Ｗｅで正反対である。このことから、ロボット１００は、互いに向きあう２つのチャンバの間でウエハを移動させるのに好適である。また、アーム先端の速度は、モータの回転を一定に保ったままで、始点Ｗｓ付近で徐々に速く、終点Ｗｅ付近で徐々に遅くなる。そのような構造も、ウエハ搬送には好都合である。
【0019】
（第２実施例）図５は、第２実施例のロボット２００の平面図である。第２実施例のロボット２００は、３つのリンクから構成されるアーム２０を備える。第２実施例の図において、第１実施例のロボット１００と同じ部品には同じ符号を付している。同じ部品については説明を省略する場合がある。
【0020】
アーム２０は、駆動リンク２３、第１従動リンク２１、及び、第２従動リンク２２から構成される。駆動リンク２３は、アーム２０の基部に相当し、その一端（ポイントＡ）が筐体２に連結している。筐体２の内部にはモータ３が備えられており、そのモータ３が、駆動リンク２３を、ポイントＡを中心に旋回させる。駆動リンク２３の他端は、第１従動リンク２１の一端（ポイントＢ）に連結している。第１従動リンク２１の他端（ポイントＦ）にはウエハホルダ６が取り付けられている。第１従動リンク２１の他端（ポイントＦ）が、アーム２０の先端に相当する。第１従動リンク２１の中間点（ポイントＤ）には、第２従動リンク２２の一端が連結されている。第２従動リンク２２の他端（ポイントＣ）は、第１直線レール４に係合している。第２従動リンク２２の他端（ポイントＣ）は、第１直線レール４に沿って移動することができる。第２従動リンク２２の中間点（ポイントＥ）は、第２直線レール５に係合しており、第２直線レール５に沿って移動することができる。図６に、ポイントＥ付近とポイントＣ付近の拡大図を示す。第２従動リンク２２の一端（ポイントＣ）には、スライダ２２ｂが取り付けられており、このスライダ２２ｂが第１直線レール４に係合している。第２従動リンク２２の中間点（ポイントＥ）には、スライダ２２ａが取り付けられており、このスライダ２２ａが第２直線レール５に係合している。図５から明らかなとおり、第１直線レール４と第２直線レール５は直交している。
【0021】
アーム２０は、第２従動リンク２２の一端（ポイントＣ）の動きが第１直線レール４によって制限されるとともに、中間点（ポイントＥ）の動きが第２直線レール５によって制限される。この制限により、駆動リンク２３がポイントＡを中心に時計回りに旋回すると、アーム先端（ポイントＦ）は、直線又は曲線に沿って動く。アーム先端の軌道Ｐｓは、各リンクの幾何学的形態（コンフィグレーション）に依存する。アーム２０は、ＡＢ＝ＢＦ＝ＣＥ＝２ＥＤの関係を有している。この関係によって、駆動リンク２３がポイントＡを中心に旋回するとき、アーム先端（ポイントＦ）は、直線軌道Ｐｓに沿って動く。アーム先端の軌道Ｐｓは、ポイントＷｓを始点とし、ポイントＷｅを終点とする直線となる。ポイントＷｓは、一方のチャンバ９２のウエハセット位置に相当し、ポイントＷｅは、他方のチャンバ９４のウエハセット位置に相当する。
【0022】
図７Ａから図７Ｄを参照してアーム２０の動きを説明する。なお、第１実施例の場合と同じように、ポイントＷｓとポイントＷｅを結ぶ直線と駆動リンク２３の間の角度Ｔａを用いてアーム２０の動きを説明する。最初は、アーム先端（ポイントＦ）は、始点Ｗｓに位置する。このとき、Ｔａ＝０［deg］に相当する（図７Ａ）。Ｔａ＝３０［deg］のときのアーム２０の姿勢を図７Ｂに示す。三角形ＡＢＦは常に二等辺三角形となる。図７ＣはＴａ＝９０［deg］のときのアーム姿勢を示し、図７Ｄは、Ｔａ＝１８０［deg］のときのアーム姿勢を示す。Ｔａ＝９０［deg］のとき、アーム先端（ポイントＦ）は、軌道Ｐｓの中間点に位置する。軌道Ｐｓの中間点は、アーム基部の旋回中心（ポイントＡ）に一致する。
【0023】
図７Ａ〜図７Ｄから明らかなとおり、アーム２０の先端（ポイントＦ）は、直線軌道Ｐｓ上を移動する。また軌道Ｐｓの始点（ポイントＷｓ）におけるアーム先端の向きと終点（ポイントＷｅ）におけるアーム先端の向きは互いに逆向きである。アーム２０の先端の速度は、第１実施例と同様に、駆動リンク２３が一定の角速度で旋回するとき、始点Ｗｓから中間点（ポイントＡ）に向けて単調に増加し、中間点（ポイントＡ）から終点Ｗｅに向けて単調に減少する。従って、ロボット２００は、第１実施例のロボット１００と同じ利点を有する。
【0024】
アーム２０の構造は、次のように説明することもできる。アーム２０は、駆動リンク２３、第１従動リンク２１、第２従動リンク２２を備えている。駆動リンク２３の一端（ポイントＡ）は、筐体２に回転可能に連結しており、他端（ポイントＢ）は、第１従動リンク２１の一端に連結している。筐体２内にはモータ３が配置されており、そのモータ３が、ポイントＡを中心にして駆動リンク２３を旋回させる。第１従動リンク２１の他端（ポイントＦ）にはウエハホルダ６が取り付けられている。第１従動リンク２１の他端がアーム先端に相当する。第１従動リンク２１の中点（ポイントＤ）に、第２従動リンク２２の一端が連結している。第２従動リンク２２の他端（ポイントＣ）は、筐体２に設けられた第１直線レール４にスライド可能に拘束されている。第２従動リンク２２の長手方向の途中の点（ポイントＥ）が、第１直線レール４に直交する第２直線レール５にスライド可能に係合されている。ポイントＥは、ポイントＤから、第２従動リンク２２の長さの１／３の距離の位置である。第２従動リンク２２のこの拘束により、駆動リンク２３が旋回すると、第１従動リンク２１の一端（アーム先端に相当する）が直線軌道Ｐｓ上を移動する。そして、直線軌道Ｐｓの始点Ｗｓと終点Ｗｅ、及び、駆動リンク２３の旋回中心（ポイントＡ）は一直線に並んでいる。また、始点Ｗｓと終点Ｗｅは、旋回中心（ポイントＡ）から等距離の位置にある。さらに、始点Ｗｓにおけるアーム先端の向きと、終点Ｗｅにおけるアーム先端の向きは互いに逆向きである。駆動リンク２３の長さＡＢは第１従動リンク２１の長さＢＦに等しく、また、第２従動リンク２２の２つの拘束点（ポイントＣとポイントＥ）の間の距離ＣＥとも等しい。第１従動リンク２１と第２従動リンク２２の連結点（ポイントＤ）は、第１従動リンク２１の長手方向の中点である。これらの関係により、駆動リンク２３と第２従動リンク２２は常に平行に保たれる。
【0025】
（第３実施例）図８に第３実施例のロボット３００の平面図を示す。第３実施例のロボット３００のアーム３０は、第２実施例のアーム２０の第１直線レール４の代わりに第３従動リンク３４を有する。
【0026】
アーム３０の構造について詳しく述べる。アーム３０は、駆動リンク３３、第１従動リンク３１、第２従動リンク３２、及び、第３従動リンク３４を備えている。駆動リンク３３の一端（ポイントＡ）は、筐体２に回転可能に連結しており、他端（ポイントＢ）は、第１従動リンク３１の一端に連結している。筐体２内にはモータ３が配置されており、そのモータ３が、ポイントＡを中心にして駆動リンク３３を旋回させる。第１従動リンク３１の他端（ポイントＦ）にはウエハホルダ６が取り付けられている。第１従動リンク３１の他端（ポイントＦ）がアーム先端に相当する。第１従動リンク３１の長手方向中点（ポイントＤ）に、第２従動リンク３２の一端が連結している。第２従動リンク３２の他端（ポイントＣ）は、第３従動リンク３４の一端に連結している。第３従動リンク３４の他端は、駆動リンク３３の一端（ポイントＡ）に連結している。第２従動リンク３２の長手方向中点（ポイントＥ）が、直線レール５にスライド可能に係合している。アーム３０は、アーム上の定められた点（ポイントＥ）が、筐体２に設けられた直線レール５に沿ってスライドするように拘束されている。上記の構成により、駆動リンク３３が時計回りに旋回すると、第１従動リンク３１の一端（アーム先端に相当する）が直線軌道Ｐｓ上を移動する。直線軌道Ｐｓの始点Ｗｓと終点Ｗｅは、駆動リンク３３の回転中心（ポイントＡ）とともに一直線に並んでいる。始点Ｗｓと終点Ｗｅは、回転中心（ポイントＡ）から等距離の位置にある。また、始点Ｗｓにおけるアーム先端の向きと、終点Ｗｅにおけるアーム先端の向きは互いに逆向きである。駆動リンク３３の長さＡＢは第１従動リンク３１の長さＢＦに等しく、また、第２従動リンク３２の長さＣＤにも等しい。第１従動リンク３１と第２従動リンク３２の連結点（ポイントＤ）は、第１従動リンク３１の長手方向の中点である。第３従動リンク３４の長さＡＣは、第１従動リンク３１の長さＢＦの１／２である。駆動リンク３３と第２従動リンク３２は常に平行を保つ。
【0027】
第３実施例のロボット３００のアーム３０の動きは、第２実施例のロボット２００のアーム２０とほぼ同じ動きをする。即ち、アーム３０の先端（ポイントＦ）は、直線軌道Ｐｓ上を移動する。また軌道Ｐｓの始点Ｗｓにおけるアーム先端の向きと終点Ｗｅにおけるアーム先端の向きは互いに逆向きである。アーム３０の先端の速度は、第１、第２実施例と同様に、駆動リンク２３が一定の角速度で回転するとき、始点Ｗｓから中間点（ポイントＡ）に向けて単調に増加し、中間点（ポイントＡ）から終点Ｗｅに向けて単調に減少する。
【0028】
（第４実施例）図９に第４実施例のロボット４００の平面図を示す。第４実施例のロボット４００は、さらに多数の従動リンクを有するが、その代り、レールを備えていない。
【0029】
アーム４０は、駆動リンク４８と、７本の従動リンク４１〜４７を備える。駆動リンク４８は、アーム４０の基部に相当し、その一端（ポイントＡ）が筐体２に連結している。筐体２の内部にはモータ３が備えられており、そのモータ３が、駆動リンク４８を、ポイントＡを中心に旋回させる。駆動リンク４８の他端は、第７従動リンク４７の一端（ポイントＧ）に連結している。第７従動リンク４７の他端はアームの先端に相当し、ウエハホルダ６が取り付けられている。図９の符号４０ｂが示す破線は、アーム先端（ポイントＨ）が終点Ｗｅに到達したときのアームの姿勢を示している。
【0030】
従動リンク４３、４５、４６が一つのパラレルリンクを構成している。従動リンク４５の一端（ポイントＤ）と従動リンク４６の一端（ポイントＡ）は筐体２に連結している。従動リンク４５の他端（ポイントＣ）と従動リンク４６の他端（ポイントＢ）は、夫々従動リンク４３の端部に連結している。従動リンク４３の長さＢＣと、距離ＡＤは等しく、そのため、従動リンク４５と４６は常に平行を保つ。
【0031】
従動リンク４１、４２、４４が、別のパラレルリンクを構成している。従動リンク４２の一端（ポイントＣ）は従動リンク４３の一端に連結しており、従動リンク４４の一端（ポイントＢ）は従動リンク４３の他端に連結している。従動リンク４２の他端（ポイントＥ）は従動リンク４１の一端に連結しており、従動リンク４４の他端（ポイントＦ）は従動リンク４１の他端に連結している。従動リンク４２と４４は常に平行を保つ。また、従動リンク４４の他端（ポイントＦ）は、第７従動リンク４７の中点に連結している。従動リンク４５の長さＣＤと従動リンク４６の長さＡＢは等しい。また、従動リンク４２の長さＣＥと従動リンク４４の長さＢＦも等しい。なお、このアーム４０では、［長さＡＢ］−［長さＢＦ］＝［長さＡＧ］−［長さＦＧ］の関係を満たす。
【0032】
上記の構成を有するアーム４０では、駆動リンク４８がポイントＡを中心に時計回りに旋回すると、アーム先端（ポイントＨ）は、曲線軌道Ｐｓに沿って動く。始点Ｗｓは、一方のチャンバ９２のウエハセット位置に相当し、終点Ｗｅは、他方のチャンバ９４のウエハセット位置に相当する。軌道Ｐｓの始点Ｗｓにおけるアーム先端の向きと終点Ｗｅにおけるアーム先端の向きは互いに逆向きである。駆動リンク４８を一定の角速度で回転させたとき、アーム先端（ポイントＨ）の速度は、始点Ｗｓから軌道Ｐｓ上の中間点（ポイントＡ）に向けて単調に増加し、中間点（ポイントＡ）から終点Ｗｅに向けて単調に減少する。
【0033】
（第５実施例）図１０に第５実施例のロボット５００の平面図を示す。第５実施例のロボット５００は、２リンクからなるアーム５０を備える。アーム５０は、駆動リンク５１と従動リンク５２で構成される。駆動リンク５１は、アーム５０の基部に相当し、その一端（ポイントＡ）が筐体２に連結している。筐体２の内部にはモータ３が備えられており、そのモータ３が、駆動リンク５１を、ポイントＡを中心に旋回させる。駆動リンク５１の他端（ポイントＢ）は、従動リンク５２の一端に連結している。従動リンク５２の他端（ポイントＦ）にはウエハホルダ６が取り付けられている。従動リンク５２の他端（ポイントＦ）が、アーム５０の先端に相当する。従動リンク５２は、その長手方向の中心線に沿って伸びるスリット５２ａを有している。スリット５２ａには、筐体２に支持されたローラ５５が嵌合している。即ち、アーム５０の従動リンク５２は、筐体２の予め定められた拘束点（ローラ５５）に、リンク長手方向に沿ってスライド可能に係合している。
【0034】
図１１Ａ〜図１１Ｅを参照してアームの動きを説明する。図１１Ａ〜図１１Ｅは夫々、Ｔａ＝１５［deg］、９０［deg］、１３５［deg］、２７０［deg］、３４５［deg］のときのアームの姿勢を示している。図１１Ａ〜図１１Ｅから明らかなように、上記の構造により、駆動リンク５１がポイントＡを中心に反時計回りに旋回すると、アーム先端（ポイントＦ）は、図１０に示す曲線軌道Ｐｓに沿って移動する。図１０に示すように、アーム先端の軌道Ｐｓは、ポイントＷｓを始点とし、ポイントＷｅを終点とする。始点Ｗｓは、一方のチャンバ９２のウエハセット位置に相当し、終点Ｗｅは、他方のチャンバ９４のウエハセット位置に相当する。始点Ｗｓと終点Ｗｅは、アーム５０の回転中心（ポイントＡ）から等距離にある。また軌道Ｐｓの始点Ｗｓにおけるアーム先端の向きと終点Ｗｅにおけるアーム先端の向きは互いに逆向きである。
【0035】
図１２に、ロボット５００のアーム先端（ポイントＦ）が移動する範囲を示す。符号ＲＴが示す矩形が、アーム先端の軌道Ｐｓを囲む領域である。図１２において、矩形ＲＴの長辺の長さＬ１は、軌道Ｐｓの始点Ｗｓと終点Ｗｅを結ぶ線分の長さに相当する。矩形ＲＴの短辺の長さＬ２は、長辺の長さＬ１の１／４以下である。短辺の長さＬ２が長辺の長さＬ１の１／４以下であることの利点については後述する。
【0036】
次に、第５実施例の変形例を説明する。図１３は、変形例のロボット５１０の平面図である。図１４は、図１３の符号Ｓ１で囲った範囲の拡大図である。ロボット５１０は、従動リンク５２を拘束するローラ５５５の構造に特徴がある。この変形例のローラ５５５は、２個のサブアクチュエータ５１２、５１３を介して筐体２に支持されている。サブアクチュエータ５１２、５１３は、ピエゾ素子であり、ローラ５５５の位置をＸＹ平面（アーム先端の移動平面）内で僅かに移動させる。ローラ５５５の位置を微動させることによって、アーム５０の先端位置を微調整することが可能となる。
【0037】
図１５は、第５実施例のさらに別の変形例のロボット５２０の平面図である。このロボット５２０では、４本のサブリンク５２１、５２２、５２３、及び、５２４が駆動リンク５２９を構成している。４本のサブリンク５２１、５２２、５２３、及び５２４は、パンタグラフ構造を構成している。モータ３は、アーム基部の回転軸（ポイントＡ）を中心として駆動リンク５２９の先端（ポイントＢ）を旋回させる。駆動リンク５２９にはサブモータ５２５（サブアクチュエータ）が備えられている。サブモータ５２５は、サブリンク５２１と５２２の角度を変化させて、駆動リンク５２９の長さＡＢを変化させる。駆動リンク５２９の長さを変化させることによって、基部（ポイントＡ）に対するアーム先端の位置を微調整することが可能となる。
【0038】
変形例のロボット５１０、５２０はともに、アーム先端の位置を微調整する機構とそのためのサブアクチュエータを有している。別言すれば、サブアクチュエータを含む微調整機構は、前記した拘束点を移動させるものである。この微調整機構によって、始点Ｗｓあるいは終点Ｗｅにおけるウエハの位置を調整することができる。
【0039】
（第６実施例）以上説明したウエハ搬送ロボットは、いずれも、アーム先端の軌道の始点Ｗｓと終点Ｗｅが駆動リンクの回転中心から等距離の位置にあり、その軌道の始点Ｗｓにおけるアーム先端の向きと終点Ｗｅにおけるアーム先端の向きが正反対になっている。本明細書が開示する技術は、始点Ｗｓにおけるアーム先端の向きと終点Ｗｅにおけるアーム先端の向きは１８０度の角度をなす場合に限られない。本明細書が開示するウエハ搬送ロボットは、アーム先端の軌道の始点Ｗｓと終点Ｗｅが駆動リンクの回転中心から等距離の位置にあり、その軌道の始点Ｗｓにおけるアーム先端の向きと終点Ｗｅにおけるアーム先端の向きが、始点Ｗｓと終点Ｗｅの間の中点と回転中心を通る直線に対して鏡像の関係を満たしていればよい。
【0040】
そのような関係を満たすロボット６００を説明する（第６実施例）。図１６に、ロボット６００の平面図を示す。ロボット６００の幾何学的構造は、第５実施例のロボット５００と同じである。ロボット６００の構造については説明を省略する。ロボット６００のアーム先端の軌道Ｐｓは、その始点Ｗｓと終点Ｗｅの位置が第５実施例とは異なるだけである。ロボット６００における始点Ｗｓと終点Ｗｅの位置は、第５実施例のロボット５００における軌道Ｐｓの途中にある。図１６に示すポイントＣＰは、始点Ｗｓと終点Ｗｅの間の中点である。即ち、始点ＷｓとポイントＣＰの間の距離ＤＷ１は、終点ＷｅとポイントＣＰの間の距離ＤＷ２に等しい（ＤＷ１＝ＤＷ２）。図１６の直線ＣＬは、ポイントＣＰと、ポイントＡ（駆動リンクの回転中心）を通る直線である。図１６から明らかなとおり、アーム先端（ポイントＦ）が始点Ｗｓに位置するときのアーム姿勢（アーム５０ａ）と、アーム先端が終点Ｗｅに位置するときのアーム姿勢（アーム５０ｂ）は、直線ＣＬに関して鏡像の関係にある。このことは、始点Ｗｓにおけるアーム先端の向きと終点Ｗｅにおけるアーム先端の向きが、直線ＣＬに対して鏡像の関係を満たしていることを意味する。このロボット６００も、他の実施例のロボットと同様の利点を有する。
【0041】
なお、始点Ｗｓにおけるアーム先端の向きと終点Ｗｅにおけるアーム先端の向きが１８０度の角度をなす場合（第１実施例〜第５実施例）、始点Ｗｓにおけるアーム先端の向きと終点Ｗｅにおけるアーム先端の向きは、必ず始点Ｗｓと終点Ｗｅの間の中点と回転中心を通る直線に対して鏡像の関係を満たす。
【0042】
上記説明した実施例の留意点を述べる。第１〜第３実施例のロボットは、アーム先端の軌道が直線である。アーム先端の軌道は直線に限られず、曲線であってもよい。例えば、第４実施例のロボット４００と第５実施例のロボット５００（第６実施例のロボット６００）では、アーム先端の軌道は曲線を描く。また、第１〜第３実施例のロボットにおいて、各リンクの長さを変更することによってもアーム軌道を変更できる。
【0043】
図１７は、第４実施例のロボット４００のアーム先端が描く軌道Ｐｓを囲む矩形ＲＴを示した図である。図１７において、矩形ＲＴの長辺の長さＬ１は、軌道Ｐｓの始点Ｗｓと終点Ｗｅを結ぶ線分の長さに相当する。矩形ＲＴの短辺の長さＬ２は、長辺の長さＬ１の１／４以下である。即ち、アーム先端の軌道Ｐｓは、始点Ｗｓと終点Ｗｅを結ぶ線分を長辺とし、短辺の長さが長辺の１／４である矩形ＲＴの領域内に設定されている。
【0044】
アーム先端の軌道Ｐｓが上記した矩形ＲＴの領域内に設定されていることの利点を説明する。先端が平面内で移動するアームでは、同じ長さの２本のリンクが直列に連結された構造が採用されることがよくある。１本のリンクアームの長さをＬＴとする。その場合、アーム先端の最大到達距離は基部の回転中心から２ＬＴの距離となる。従って、アーム軌道の始点から終点までの最大距離は４ＬＴとなる。他方、１本のリンクの長さがＬＴであるから、アームの動く範囲は、基部の回転中心から半径ＬＴの範囲よりも小さくはならない。そうすると、２リンクアーム（リンク長さＬＴ）の先端の軌道は、概ね、始点Ｗｓと終点Ｗｅを結ぶ線分を長辺とし、短辺の長さが長辺の１／４である矩形ＲＴの範囲内となる。本明細書が開示する実施例のウエハ搬送ロボットも、そのアーム先端の軌道は、始点Ｗｓと終点Ｗｅを結ぶ線分を長辺とし、短辺の長さが長辺の１／４である矩形ＲＴの範囲内に設定される。即ち、本明細書が開示する実施例のウエハ搬送ロボットも、従来の２リンクアームを有するウエハ搬送ロボットのアーム先端軌道の範囲と同等である。他方、従来のウエハ搬送ロボットは、アーム伸縮用のアクチュエータと、アーム旋回用のアクチュエータの少なくとも２個を有しており、それぞれのモータを別々に動かすために、始点から終点までアーム先端を動かすのに相当の時間を要していた。本明細書が開示する実施例のウエハ搬送用のロボットは、１つのアクチュエータでアーム先端を、始点から終点まで（しかもアーム先端の向きが始点とは正反対である終点まで）移動することができるから、アーム先端の移動がスムーズである。
【0045】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【0046】
２：筐体３：モータ
４、５：レール
６：ウエハホルダ
１０、２０、３０：アーム
１２、２１、２２、３１、３２、３４：従動リンク
１３、２３、３３：駆動リンク
２２ａ、２２ｂ：スライダ
４０、５０：アーム
４１−４７：従動リンク
４８、５１：駆動リンク
５２：従動リンク
５２ａ：スリット
５５：５５５：ローラ
９２、９４：チャンバ
１００、２００、３００、４００、５００、６００：ウエハ搬送ロボット
５１２、５１３、５２５：サブアクチュエータ