JP2001035899A5 - - Google Patents

Description

【書類名】 明細書
【発明の名称】 ウェハ移載装置、及び該装置を備えた半導体製造装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】 装置本体の正面壁の内側に、その長手方向に沿って配設されたリニアモータと、
前記リニアモータの一次側又は二次側に取付けられ、同方向に沿って往復直線移動可能なウェハ移載ロボットとを備え、
装置本体の正面壁の外側に装着されたロードポート装置の上面に設置されたウェハキャリアからウェハを１枚ずつ取り出しながらウェハ処理装置に移載するためのウェハ移載装置において、
前記リニアモータは、前記ウェハ移載ロボットが装置本体の正面壁に沿って往復直線移動可能なように、リニアモータの一次側又は二次側のいずれか一方が、前記正面壁に取付けられていることを特徴とするウェハ移載装置。
【請求項２】 前記装置本体の上部に、ウェハ移載ロボットにより移載されるウェハに、清浄空気を供給するための清浄空気供給装置が配設されていることを特徴とする請求項１に記載のウェハ移載装置。
【請求項３】 装置本体の正面壁の内側に、その長手方向に沿って配設されたリニアモータと、
前記リニアモータの一次側又は二次側に取付けられ、同方向に沿って往復直線移動可能なウェハ移載ロボットとを備え、
前記装置本体の正面壁の外側に装着されたロードポート装置の上面に設置されたウェハキャリアからウェハを１枚ずつ取り出し、ウェハ処理装置に移載するためのウェハ移載装置であって、
前記リニアモータの一次側又は二次側のいずれか一方側に取付けられ、その一方側に内装されたコイルの磁気吸引力により、該磁気吸引力と反対方向に作用する圧縮ばねの弾性復元力に抗して吸着される可動体と、
前記リニアモータの他方側に、前記可動体と相対向して取付けられ、前記コイルへの給電が遮断されることにより、該可動体が圧接されるブレーキ板と、
から成るブレーキ装置を備えたことを特徴とするウェハ移載装置。
【請求項４】 前記装置本体には、ウェハ移載ロボットを非常停止させるための非常停止スイッチが設けられていて、該スイッチを作動させることによって、前記コイルへの給電が遮断されるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載のウェハ移載装置。
【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかに記載のウェハ移載装置を備えたことを特徴とする半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロードポート装置に設置されたウェハキャリアからウェハを１枚ずつ取り出し、ウェハ処理装置に移載させるためのウェハ移載装置、及び該ウェハ移載装置を備えた半導体製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１ないし図３に示されるように、半導体製造装置（図示せず）を構成するウェハ移載装置Ａは、ロードポート装置Ｌの上面に設置されたウェハキャリアＣからウェハＵを１枚ずつ取り出し、該ウェハＵをウェハ処理装置Ｅに移載すると共に、前記ウェハ処理装置Ｅによって処理されたウェハＵを、再びウェハキャリアＣに移載させるための装置である。このとき、ウェハＵに塵埃が付着すると、該ウェハＵが不良となり易い。これを防止するため、ウェハ移載装置Ａ内の上部に清浄空気供給装置４が設けられていて、該装置から清浄空気Ｋが、常にウェハＵに供給されている。この清浄空気Ｋは、ウェハ移載装置Ａを構成するウェハ移載ロボットＲの上方から下方に向けて送風される。ウェハ移載装置Ａ内に存する塵埃は、清浄空気Ｋの気流に従って下方に送られ、装置本体１の底面部１ｃに設けられた排気ファン５によって排気される。このようにして、ウェハＵに塵埃が付着することが防止される。
【０００３】
従来のウェハ移載装置の場合、ウェハ移載ロボットを直線往復移動させるために、ボールねじと制御モータが使用されている。ボールねじの場合、ウェハ移載ロボットの移動長さを余り長くすることができないため、該ウェハ移載ロボットを、リニアモータによって直線往復移動させる構成のものが開発されている。図８を参照しながら、リニアモータＭを使用した構成のウェハ移載装置Ａ’について説明する。リニアモータＭを使用する場合、通常、その二次側１１が装置本体１の底面部１ｃに取付けられる。ところが、この場合、排気ファン５の部分がリニアモータＭの二次側１１によって隠されてしまい、排気効率が低下するという不具合が存する。しかも、塵埃がリニアモータＭの二次側１１の上面に堆積し易くなり、この塵埃が清浄空気Ｋの気流に乗って浮遊することがある。このような場合、ウェハＵに塵埃が付着し易くなり、不良ウェハＵの発生率が高くなる。
【０００４】
また、この種の装置の場合、作業者による保守点検作業時に、安全作業の観点からウェハ移載ロボットＲを非常停止させる場合がある。従来のウェハ移載装置Ａの場合、ボールねじを駆動するための制御モータに電磁ブレーキ等を組み込むことにより、比較的簡単な構成でウェハ移載ロボットＲを非常停止させることができる。しかし、リニアモータＭの場合、上記した電磁ブレーキ等を組み込むことは、極めて困難である。
【０００５】
リニアモータＭを使用する場合に、ウェハ移載ロボットＲを停止させるための手段について説明する。リニアモータＭの制御回路には、回生制動が組み込まれている。該回生制動を作動させることにより、ウェハ移載ロボットＲを所定位置で停止させることができる。しかも、この制御回路には、無停電電源装置が組み込まれている。このため、例えば停電等により給電が遮断され、ウェハ移載ロボットＲが惰走しようとしても、前記無停電電源装置の設定時間だけ給電を継続させることができる。そして、この設定時間内に回生制動を作動させて、前記ウェハ移載ロボットＲを停止させるのである。ところが、前記無停電電源装置の設定時間を超えても、ウェハ移載ロボットＲが停止しない場合がある。このような場合、該ウェハ移載ロボットＲが、そのまま惰走し、装置を損傷させるおそれがある。この不具合は、非常の際に、ウェハ移載装置Ａへの給電が遮断されるように構成された非常停止スイッチが作動された場合でも、全く同様にして発生するおそれがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した不具合に鑑み、ウェハに塵埃が付着しないようにすることと、停電、或いは非常の際にウェハ移載ロボットを確実に停止させるようにすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための第１の発明は、装置本体の正面壁の内側に、その長手方向に沿って配設されたリニアモータと、前記リニアモータの一次側又は二次側に取付けられ、同方向に沿って往復直線移動可能なウェハ移載ロボットとを備え、装置本体の正面壁の外側に装着されたロードポート装置の上面に設置されたウェハキャリアからウェハを１枚ずつ取り出しながらウェハ処理装置に移載するためのウェハ移載装置において、前記リニアモータは、前記ウェハ移載ロボットが装置本体の正面壁に沿って往復直線移動可能なように、リニアモータの一次側又は二次側のいずれか一方が、前記正面壁に取付けられていることを特徴としている。
【０００８】
同じく第２の発明は、装置本体の正面壁の内側に、その長手方向に沿って配設されたリニアモータと、前記リニアモータの一次側又は二次側に取付けられ、同方向に沿って往復直線移動可能なウェハ移載ロボットとを備え、前記装置本体の正面壁の外側に装着されたロードポート装置の上面に設置されたウェハキャリアからウェハを１枚ずつ取り出し、ウェハ処理装置に移載するためのウェハ移載装置であって、前記リニアモータの一次側又は二次側のいずれか一方側に取付けられ、その一方側に内装されたコイルの磁気吸引力により、該磁気吸引力と反対方向に作用する圧縮ばねの弾性復元力に抗して吸着される可動体と、前記リニアモータの他方側に、前記可動体と相対向して取付けられ、前記コイルへの給電が遮断されることにより、該可動体が圧接されるブレーキ板とから成るブレーキ装置を備えたことを特徴としている。
【０００９】
第１の発明の場合、ウェハ移載ロボットを装置本体の正面壁に沿って往復直線移動させるためのリニアモータの一次側又は二次側のいずれか一方が、前記正面壁に取付けられている。前記装置本体内を落下する塵埃は、その底面部に設置された排気ファンにより、そのまま排気される。リニアモータの一次側又は二次側の上面に堆積される塵埃の量は極めて僅かであり、しかも、装置本体内の気流は、前記一次側又は二次側の上面に殆ど及ばないため、堆積した塵埃が装置内を浮遊することがない。この結果、ウェハに塵埃が付着することが防止され、装置本体内のウェハは常に清浄な状態で移載される。
【００１０】
第２の発明の場合、ウェハ移載装置にブレーキ装置が取付けられている。このため、停電等が発生し、ウェハ移載装置への給電が遮断された際には、リニアモータの一次側又は二次側のいずれか一方側に装着された可動体を、他方側に設けられたブレーキ板から離隔させるためのコイルの磁気吸引力が解放される。前記可動体は、圧縮ばねの弾性復元力によってブレーキ板に接近し、該ブレーキ板を圧接する。このときの摩擦力によって、ウェハ移載ロボットの走行が瞬時に停止される。
【００１１】
上記した可動体のブレーキ板への圧接は、コイルへの給電が遮断された際に必ず行われる。このため、前記コイルへの給電が遮断されるように構成された非常停止スイッチを設け、非常の際に、前記非常停止スイッチを作動させて、コイルへの給電を遮断させるようにするだけで、ウェハ移載ロボットの走行を確実に停止させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。図１は本発明のウェハ移載装置Ａの側面断面図、図２は一部を破断したウェハ移載装置Ａの平面図、図３は一部を破断したウェハ移載装置Ａの背面図、図４はウェハ移載ロボットＲの側面図である。図１ないし図３に示されるように、本発明のウェハ移載装置Ａを構成する箱状の装置本体１の正面壁１ａには、ロードポート装置Ｌを装着させるための開口孔２が設けられていて、該開口孔２に複数台（本実施例の場合、４台）のロードポート装置Ｌが装着されている。各ロードポート装置Ｌの上面には、多数枚のウェハＵを収納したウェハキャリアＣが設置されると共に、その背面側（ウェハ移載装置Ａと相対向する側）には、ウェハキャリアＣの蓋体（図示せず）を着脱するための蓋体着脱装置Ｆが取付けられている。装置本体１の背面壁１ｂには、前記ウェハキャリアＣから取り出されたウェハＵの向き（結晶の配列方向）を定めるためのオリエンタＤと、該ウェハＵに所定の処理を施すための各ウェハ処理部３を備えたウェハ処理装置Ｅが配設されている。
【００１３】
最初に、ウェハ移載装置Ａについて説明する。ウェハ移載装置Ａの装置本体１内には、ウェハキャリアＣからウェハＵを１枚ずつ取り出して、ウェハ処理装置Ｅに移載すると共に、前記ウェハ処理装置Ｅによって処理されたウェハＵを、再びウェハキャリアＣに移載するためのウェハ移載ロボットＲが配設されている。装置本体１の内側上部には、ウェハキャリアＣから取り出されたウェハＵに清浄空気Ｋを供給するための清浄空気供給装置４が設けられていて、装置本体１の底面部１ｃには、ほぼ全面に亘って排気ファン５が設けられている。また、装置本体１の背面壁１ｂには、ウェハキャリアＣから取り出されたウェハＵを、ウェハ移載ロボットＲからウェハ処理装置Ｅのウェハ処理部３に移載するための第１移載窓６と、ウェハ処理装置Ｅによって処理されたウェハＵを再びウェハ移載ロボットＲに移載するための第２移載窓７が設けられている。
【００１４】
装置本体１における正面壁１ａの内側で、装置本体１の長手方向の両端部及びほぼ中央部には、それぞれ支柱８が立設されている。そして、各支柱に、平板状の固定ベース９が取付けられている。この固定ベース９は、その長手方向を装置本体１の長手方向に沿わせ、しかも、側面視におけるその幅方向を、装置本体１の高さ方向に沿わせた形態（換言すれば、側面視において縦方向に配置された形態）で取付けられている。前記固定ベース９における高さ方向のほぼ中央部には、リニアモータＭの二次側１１が取付けられている。この二次側１１は平板状であり、その長さは、装置本体１の長手方向の長さよりも僅かに短い。そして、前記固定ベース９の背面側（支柱８の反対側）に、側面視における二次側１１の幅方向を、装置本体１の高さ方向に沿わせた形態（前記固定ベース９と同様に、側面視において縦方向に配置された形態）で取付けられている。これに対応して、リニアモータＭの一次側１２も縦方向に配置されている。
【００１５】
前記固定ベース９の背面側で、前記リニアモータＭの二次側１１の上下には、一対のガイドレール１３が、装置本体１の長手方向に沿って固着されている。一対のガイドレール１３には、それぞれガイド体１４が装着されていて、各ガイド体１４及び前記一次側１２の背面側には、可動ベース１５が取付けられている。この可動ベース１５の背面側には、ウェハ移載ロボットＲ（後述）が取付けられる。このため、リニアモータＭを作動させることにより、ウェハ移載ロボットＲを装置本体１の長手方向に沿って直線往復移動させることができる。
【００１６】
次に、ウェハ移載ロボットＲについて説明する。図４及び図５に示されるように、このウェハ移載ロボットＲは、上記した可動ベース１５に取付けられるロボット本体部１６と、該ロボット本体部１６の上部に設けられ、ウェハキャリアＣ内に入り込んでウェハＵを取り出すためのウェハ取出部１７とから成る。前記ウェハ取出部１７には、ウェハＵを載置するための二股状のウェハ載置用フォーク１８が取付けられている。このウェハ載置用フォーク１８は、複数本のリンク部材１９から構成されるリンク機構により、進退可能である。また、前記ウェハ取出部１７は、ロボット本体部１６の軸心ＣＬを中心に、所定角度内で旋回可能である。
【００１７】
上記した可動ベース１５と、ロボット本体部１６とは、ベース板２１を介して取付けられている。そして、このベース板２１には、高さ方向に沿ってボールねじ２２、ガイドレール（図示せず）及び制御モータ２３が配設されている。該制御モータ２３を作動させて、前記ボールねじ２２を所定方向に回転させることにより、ロボット本体部１６を昇降させることができる。なお、図３において、２４，２５は、前記制御モータ２３に給電するための電線を収納するための電線収納部材である。
【００１８】
次に、ウェハ移載装置Ａに設けられたブレーキ装置Ｂについて説明する。図６及び図７に示されるように、可動ベース１５の下部には、可動体装着部２６が延設されていて、同じく固定ベース９の下部には、前記可動体装着部２６と相対向するブレーキ板２７が延設されている。このブレーキ板２７は、固定ベース９の、ほぼ全長に亘って延設されている。前記可動体装着部２６には、可動体２８が装着されている。この可動体２８の背面側の上下には、２本のコイル２９が配設されていると共に、同じくほぼ中央部には、圧縮ばね３１が弾装されている。２本のコイル２９に給電すると、磁気吸引力が生じ、該磁気吸引力によって可動体２８が吸着される。この磁気吸引力は、前記圧縮ばね３１の弾性復元力と反対方向に作用し、しかも前記弾性復元力よりも大きい。そのため、２本のコイル２９に給電されている場合、前記可動体２８は圧縮ばね３１の弾性復元力に抗して２本のコイル２９に吸着される。このとき、ブレーキ板２７と可動体２８との間には、僅かな隙間ｅが形成されているため、ウェハ移載ロボットＲは支障なく直線移動される。
【００１９】
そして、前記２本のコイル２９への給電が遮断された場合、各コイル２９の磁気吸引力が消滅する。可動体２８は、圧縮ばね３１の弾性復元力によってブレーキ板２７に向かって押し出され、該ブレーキ板２７を圧接する。この結果、ブレーキ板２７と可動体２８との間に摩擦力が生じ、ウェハ移載ロボットＲの走行が停止される。上記した圧接は、２本のコイル２９への給電の遮断と殆ど同時に行われるため、ウェハ移載ロボットＲの走行は、瞬時に停止される。
【００２０】
次に、本発明に係るウェハ移載装置Ａの作用について説明する。図１ないし図３に示されるように、装置本体１の正面壁１ａにロードポート装置Ｌが装着される。続いて、ロードポート装置Ｌに設けられた蓋体着脱装置Ｆにより、ウェハキャリアＣの蓋体（図示せず）が取り外される。ウェハ移載ロボットＲが、装置本体１の長手方向に沿って直線移動すると共に所定の高さに昇降し、前記ウェハキャリアＣと相対向される。複数のリンク部材１９から成るリンク機構により、ウェハ載置用フォーク１８が前進され、該フォーク１８がウェハキャリアＣ内に入り込む。その状態を、図５に二点鎖線で示す。前記ウェハ載置用フォーク１８に、ウェハＵが載置され、該ウェハ載置用フォーク１８がそのまま後退することによって、ウェハＵが１枚だけ取り出される。
【００２１】
このとき、装置本体１内に設けられた清浄空気供給装置４からは、下方に向けて常に清浄空気Ｋが供給されている。このため、ウェハ載置用フォーク１８によってウェハキャリアＣから取り出されたウェハＵには、常に清浄空気Ｋが供給されるため、該ウェハＵに塵埃が付着することはない。しかも、装置本体１内に浮遊している塵埃は、前記清浄空気Ｋの気流に従って落下する。装置本体１の底面部１ｃには、排気ファン５が設けられているため、前記塵埃は、そのまま排気ファン５に吸引されて排気される。本発明のウェハ移載装置Ａにおける固定ベース９及びリニアモータＭの二次側１１は、縦方向に取付けられている。そのため、前記塵埃が、固定ベース９及びリニアモータＭの二次側１１の上面に堆積する量は、極めて僅かである。しかも、清浄空気供給装置から供給される清浄空気Ｋの気流が、前記固定ベース９及び前記二次側１１の上面に及ぶことは殆どない。この結果、装置本体１内で塵埃が舞い上がることもなく、ウェハＵは常に清浄な状態に保持される。
【００２２】
そして、ウェハ載置用フォーク１８にウェハＵを載置させたまま、ウェハ移載ロボットＲのウェハ取出部１７が、ロボット本体部１６の軸心ＣＬを中心にして旋回し、オリエンタＤと相対向される。オリエンタＤにより、ウェハＵの結晶の配列方向が定められる。続いて、前記ウェハ移載ロボットＲが、ウェハ載置用フォーク１８にウェハＵを載置したまま、再び装置本体１の長手方向に沿って直線移動すると共に、所定高さまで昇降し、第１移載窓６と相対向される。該ウェハＵが、ウェハ処理装置Ｅにおけるウェハ処理部３に移載され、所定の処理が施される。処理が施されたウェハＵは、予め、第２移載窓７と相対向する位置に移動されたウェハ移載ロボットＲのウェハ載置用フォーク１８に載置される。ウェハ移載ロボットＲが直線移動して、処理が施されたウェハＵをウェハキャリアＣの所定位置に収納する。上記した作用が繰り返されることにより、ウェハキャリアＣに収納された全てのウェハＵに処理が施される。
【００２３】
次に、ブレーキ装置Ｂの作用について説明する。図６ないし図７に示されるように、走行するウェハ移載ロボットＲが所定位置（例えば、ウェハＵを取り出すためにウェハキャリアＣと相対向する位置）に停止する場合、即ち、通常停止の場合、該ウェハ移載ロボットＲは制御回路に設けられた回生制動が作動することによって停止する。ここで、停電等が発生し、ウェハ移載装置Ａへの給電が遮断された場合について説明する。本実施例のウェハ移載装置Ａの場合、制御回路（図示せず）に無停電電源装置が組み込まれている。このため、ウェハ移載装置Ａへの給電が遮断されるのとほぼ同時に、前記無停電電源装置が作動するため、その設定時間（例えば１秒）だけウェハ移載装置Ａへの給電が継続される。この設定時間内に回生制動を作動させ、ウェハ移載ロボットＲを停止させる。もし、何らかの原因により、前記設定時間内にウェハ移載ロボットＲが停止せず、そのまま走行（惰走）しようとする場合であっても、無停電電源装置の設定時間を超えると、ウェハ移載装置Ａへの給電が遮断される。同時に、各コイル２９への給電も遮断されるため、可動ベース１５に延設された可動体装着部２６に装着された可動体２８を、固定ベース９に延設されたブレーキ板２７から離隔させている磁気吸引力が解放される。前記可動体２８は、圧縮ばね３１の弾性復元力によってブレーキ板２７に向かって押し出され、前記ブレーキ板２７を圧接する。このとき、ブレーキ板２７と可動体２８との間に摩擦力が生じるため、ウェハ移載ロボットＲの走行が停止される。このようにして、停電等の際に、ウェハ移載ロボットＲが惰走することが防止されるため、ウェハ移載装置Ａを損傷することがない。
【００２４】
上記した可動体２８のブレーキ板２７への圧接は、各コイル２９への給電が遮断された際に必ず行われる。このため、非常の際に、上記したブレーキ装置Ｂを作動させるように構成することもできる。即ち、装置本体１の所定位置（例えば、操作盤）に非常停止スイッチ（図示せず）を設け、この非常停止スイッチを作動させることによって各コイル２９への給電が、無停電電源装置を作動させることなく遮断されるように構成する。非常時において、作業者が前記非常停止スイッチを作動させて、各コイル２９への給電を遮断させるだけで、可動体２８がブレーキ板２７を圧接する。このようにして、非常の際に、ウェハ移載ロボットＲの走行を瞬時に、しかも、確実に停止させることができる。この結果、ウェハ移載装置Ａの保守点検作業を的確に行うことができる。そして、該ブレーキ装置Ｂの構成は、極めて簡単であると共に、その制御も極めて簡単である。
【００２５】
本実施例では、リニアモータＭの二次側１１が、装置本体１の正面壁１ａの内側に取付けられ、一次側１２が可動する場合について説明した。しかし、リニアモータＭの構造上、逆に取付けられる場合、即ち、一次側１２が装置本体１の正面壁１ａの内側に取付けられ、二次側１１が可動する場合であっても構わない。また、本実施例では、リニアモータＭが、装置本体１の正面壁１ａの側に取付けられている場合について説明した。しかし、該リニアモータＭが、装置本体１の背面壁１ｂの側に取付けられていても構わない。
【００２６】
【発明の効果】
第１の発明の場合、ウェハ移載ロボットを装置本体の正面壁に沿って往復直線移動させるためのリニアモータの一次側又は二次側のいずれか一方が、前記正面壁に取付けられている。このため、前記装置本体内を落下する塵埃が、そのまま排気ファンに吸引されて排気され、装置内を常に清浄状態に保持させることができ、ウェハに塵埃が付着することが防止される。この結果、リニアモータの利点を損なうことなく、ウェハを常に清浄な状態に保持することができ、塵埃によって不良ウェハが発生しないようにすることができる。
【００２７】
第２の発明の場合、ウェハ移載ロボットを往復直線移動させるためのリニアモータに、ウェハ移載装置への給電が遮断された際に、可動体をブレーキ板に圧接する構成のブレーキ装置が設けられている。このため、停電、或いは非常の際に、ウェハ移載ロボットの走行を確実に停止させることができる。前記可動体を圧接するための構成は、コイルと圧縮ばねとから成っていて、極めて簡単であると共に、その制御も、前記コイルへの給電を遮断するだけで済むため、極めて簡単である。この結果、リニアモータの利点を損なうことなく、ウェハ移載ロボットが惰走することを防止することができる。また、ウェハ移載装置の保守点検作業を、的確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明のウェハ移載装置Ａの側面断面図である。
【図２】
一部を破断したウェハ移載装置Ａの平面図である。
【図３】
一部を破断したウェハ移載装置Ａの背面図である。
【図４】
ウェハ移載ロボットＲの側面図である。
【図５】
ウェハ載置用フォーク１８がウェハキャリアＣに入り込む状態の作用説明図である。
【図６】
ブレーキ装置Ｂの拡大側面図である。
【図７】
ブレーキ装置Ｂの作用説明図である。
【図８】
従来のウェハ移載装置Ａ’の側面断面図である。
【符号の説明】
Ａ：ウェハ移載装置
Ｂ：ブレーキ装置
Ｃ：ウェハキャリア
Ｅ：ウェハ処理装置
Ｋ：清浄空気
Ｌ：ロードポート装置
Ｍ：リニアモータ
Ｒ：ウェハ移載ロボット
Ｕ：ウェハ
１：装置本体
１ａ：正面壁
４：清浄空気供給装置
１１：二次側
１２：一次側
２７：ブレーキ板
２８：可動体
２９：コイル
３１：圧縮ばね