[发明专利]手臂机构及具备该机构的真空机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种在真空中搬运晶片、玻璃等衬底的机器人，尤其是其机器人手臂的结构。这里所说的真空意味着例如通过泵等从大气压减压后的空间状态。

背景技术

对于搬运衬底的机器人的手臂结构已知有例如专利文献1等。在专利文献1中，为了使机器人手臂及手部进行动作，在手臂内部配置有马达、减速器、同步带这样的传递机构。另一方面，这种机器人设置在从大气压状态减压后的真空容器内，用于搬运晶片、玻璃等衬底。设置在真空容器内的机器人被称为真空机器人。真空机器人为了不破坏真空容器内的真空环境，需要将大气压环境和真空环境隔绝并进行动作。而且，真空机器人不能使用因蒸发而使水分、气体等向真空环境内释放出等不符合在真空内使用的材质的构件。

从这种观点出发，不能直接在真空容器内设置专利文献1所示的机器人的结构。这是因为设置在手臂内部的通用的马达、减速器等使用了不适合真空环境的各种材质。为了解决上述课题，也可以考虑在专利文献1所示的手臂结构中，使手臂内部保持在大气压下。这是因为如果使手臂内部保持在大气压下，则即使使用通用的马达等也不会对真空环境产生不良影响。

可是，在使用真空机器人的制造装置中，不用说半导体，还制造液晶、有机EL、太阳电池板等。在这些装置中，晶片、玻璃等衬底的尺寸逐年大型化，这些衬底的搬运距离变长，搬运质量也变大。与此相伴，真空容器也不得不大型化，但是还存在如下愿望，想要减小制造装置的设置面积，或者根据衬底的处理情况想要将容器内的压力保持于更低的状态，因此希望尽可能减小真空容器内容积。因而，对于在真空容器内进行动作的衬底搬运用真空机器人，要求进入真空容器内部的部分少；虽然衬底的搬运距离较大但是呈现小型化；呈现可搬运较重的物体的高刚性。

而且，在设置有真空机器人的真空容器内，在其周围连接有衬底的处理室，处理室内的处理有时在高温下进行。在处理室中，蚀刻、CVD这样的处理在减压环境且在高温下进行，由于这些处理，真空机器人所搬运的衬底不得不在高温状态下进行搬运。这种情况下，设置有真空机器人的真空容器也受到来自衬底的热、来自处理室的热而变为高温。衬底自身有时变为100度以上的高温。因而，对于真空机器人，尤其是进入处理室的手臂，还需要有针对热的措施。作为针对热问题的措施，使手臂自身成为连杆结构是一个方法(例如专利文献2)。如果使手臂成为连杆结构，则轮带等有机类构件减少，因此，容易解决热问题。

专利文献1：日本国专利第3881579号公报

专利文献2：日本国特开2007-15023号公报

可是，如上述说明，将专利文献1所示的机器人直接设置在真空容器内时，例如，由于同步带进入了减压后的真空环境内，因此存在如下课题，因为从同步带释放出的水分、气体而无法减压至所要求的压力的情况，或达到减压需花费时间。

而且，即使假设在专利文献1所示的机器人中将手臂内部保持于大气压状态，也由于除第1手臂以外，在第2手臂内部也需要配置减速器、同步带，因此存在手臂整体厚度变大，所需真空容器的容积也变大的问题。而且，尤其存在无法减小第2手臂高度方向的厚度的问题。在上述说明的处理室的真空容器和设置有真空机器人的真空容器之间，通常只设置有面积较小的开口，在手部(放置衬底的构件)和第2手臂必须通过该开口时，需要第2手臂的厚度较薄。

而且，由于在手臂伸缩动作时，通过同步带进行第1手臂、第2手臂的旋转，因此还存在如下问题，在手臂重量较大时或搬运较重的搬运物时，由于同步带的传递刚性较低，而产生在手臂伸缩的中途脱离理想的直线轨迹的横摇或振动。而且，在专利文献1所示的结构中，由于马达与第1手臂在高度方向上相互干扰，因此存在手臂的伸缩动作区域受到限制，无法确保较长的伸缩距离的问题。

而且，由于同步带暴露在真空环境内，因此真空容器内的温度较高时，存在同步带受到热影响，手臂伸缩时的定位精度变差等问题。

而且，由于手臂驱动用马达位于第1手臂内，因此在搬运高温衬底时等，马达位于成为热源的衬底附近，因此，存在容易受到热影响等的问题。

而且，在成为专利文献1所示的手臂结构时，需要将减速器配置至第2手臂前端，因此，第2手臂前端的重量增大，为了抑制手臂弯曲需要提高各手臂关节部的支撑刚性，或需要在真空中使第2手臂内甚至第2手臂前端的减速器处于大气状态，存在结构上变得复杂等的问题。