JP2004048869A

JP2004048869A - Motor, robot, substrate loader, and aligner

Info

Publication number: JP2004048869A
Application number: JP2002200843A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Tanaka; 田中　慶一
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2004-02-12

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aligner or the like having a substrate rotor constituted of a robot having a motor which suppresses the occurrence of a vibration and a leakage of a magnetism. SOLUTION: A motor unit 10 includes a motor 45 for rotatably driving a drive shaft 23, and a motor 33 for rotatably driving a drive shaft 21. A stator 45b, 33b of each motor are coupled to a cancellation stator 59b of a motor 59 for reaction force cancellation and magnetic cancellation via an inner core 29 and an outer core 31. A CW sleeve 51 is fixed to a cancellation rotor 59a opposed to a cancellation stator 59b. The cancellation motor 59 is driven to rotate the CW sleeve 51 in an opposite direction to the drive shaft, the reactions applied to the stators 45b, 33b are cancelled in association with the drive of the drive shaft, and magnetisms generated from the rotor 45a, 33b and the stators 45b, 33b are cancelled. COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動の発生や磁気の漏れを低減すべく改良を加えたモータ、及び、同モータを搭載した多関節シリアルロボットに関する。また、そのような多関節シリアルロボットで構成された基板ローダ及び同ローダを備えた露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず半導体デバイス等の露光装置の概要を、電子線露光装置を例にとって説明する。
図１４は、投影露光方式の電子線露光装置の光学系全体における結像関係及び制御系の概要を示す図である。
電子線露光装置２００の上部には、照明光学鏡筒２０１が配置されている。光学鏡筒２０１には、真空ポンプ（図示されず）が接続されており、鏡筒内を真空排気している。
【０００３】
鏡筒（マスクチャンバも含む）２０１の上部には、電子銃２０３が配置されており、下方に向けて電子線を放射する。電子銃２０３の下方には、順にコンデンサレンズ２０４、電子線偏向器２０５、マスクＭが配置されている。電子銃２０３から放射された電子線は、コンデンサレンズ２０４によって収束されるとともに、偏向器２０５により図の横方向に順次走査され、光学系の視野内にあるマスクＭの各小領域（サブフィールド）の照明が行われる。なお、照明光学系は、ビーム成形開口やブランキング開口等（図示されず）も有している。
【０００４】
マスクＭは、マスクステージ２１１の上部に設けられたチャック２１０に静電吸着等により固定されている。マスクステージ２１１は、マウントボディ２１６に載置されている。
【０００５】
マスクステージ２１１には、図の左方に示す駆動装置２１２が接続されている。駆動装置２１２は、ドライバ２１４を介して、制御装置２１５に接続されている。また、マスクステージ２１１には、図の右方に示すレーザ干渉計２１３が設置されている。レーザ干渉計２１３は、制御装置２１５に接続されている。レーザ干渉計２１３で計測されたマスクステージ２１１の正確な位置情報が制御装置２１５に入力される。それに基づき、制御装置２１５からドライバ２１４に指令が送出され、駆動装置２１２が駆動される。
【０００６】
マウントボディ２１６の下方には、ウェハチャンバ２０６（真空チャンバ）が示されている。ウェハチャンバ２０６には、真空ポンプ（図示されず）が接続されており、チャンバ内を真空排気している。
ウェハチャンバ２０６内の投影光学系鏡筒（図示されず）には、プロジェクションレンズ２２４、偏向器２２５等が配置されている。さらにその下方のウェハチャンバ２０６の底面上には、ウェハステージ（精密機器）２３１が載置されている。ウェハステージ２３１の上部には、チャック２３０が設けられており、静電吸着等によりウェハＷが固定されている。
【０００７】
マスクＭを通過した電子線は、プロジェクションレンズ２２４により収束される。同レンズ２２４により収束される電子線は、偏向器２２５により偏向され、ウェハＷ上の所定の位置にマスクＭの像が結像される。なお、投影光学系は、各種の収差補正レンズやコントラスト開口（図示されず）なども有している。
【０００８】
ウェハステージ２３１には、図の左方に示す駆動装置２３２が接続されている。駆動装置２３２は、ドライバ２３４を介して、制御装置２１５に接続されている。また、ウェハステージ２３１には、図の右方に示すレーザ干渉計２３３が設置されている。レーザ干渉計２３３は、制御装置２１５に接続されている。レーザ干渉計２３３で計測されたウェハステージ２３１の正確な位置情報が制御装置２１５に入力される。それに基づき、制御装置２１５からドライバ２３４に指令が送出され、駆動装置２３２が駆動される。
【０００９】
図１５は、一般的なウェハチャンバ内でのウェハ搬送機構を模式的に説明する平面図である。
ウェハチャンバ２０６内には、前処理された複数枚のウェハが収容されているウェハストッカ２６１と、ウェハローダ２５０が配置されている。ウェハは、ローダ２５０によって、ウェハストッカ２６１からウェハステージ２３１上に搬送されて、同ステージ２３１上に載置され、露光転写に供される。ローダ２５０は、回転可能に連結されたアームから構成されている。
【００１０】
上述のようなローダ２５０においては、ウェハは、アームに設けられたエンドエフェクタによってウェハストッカ２６１からウェハステージ２３１へ一枚ずつ搬送される。また、転写終了後にマスクステージ２３１からマスクストッカ２６１へ戻される場合も、一枚ずつ搬送される。
【００１１】
基板ローダを高速動作させると、エンドエフェクタの位置決め精度や整定時間が悪化する。これは、基板ローダの機構部の剛性が上げられないため、高速動作させると振動が激しくなることによる。これに対して、実際の試料位置と目標位置との残渣を求め、この値によってエンドエフェクタを位置決めしている。エンドエフェクタは、同エンドエフェクタを備えたアームの関節部内に設けられたロータリーエンコーダ及び駆動源である微小回転モータにより位置決めされる。まず、ロータリーエンコーダで同アームの回転角を検出し、この回転角からエンドエフェクタ上の試料の位置を求める。この際、一般に機構部の固有振動数の約５倍の検出サイクルが要求される。そして、実際の試料位置と目標位置との偏差から微動動作量を算出し、微小回転モータに指令を与えて、検出された回転角を帰還する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
このような電子線を使用した露光装置においては、電子線の偏向の原因となる磁場変動や、パターン精度を低減させる振動の発生を抑える対策が施される。例えば、ウェハステージやマスクステージの駆動源には、磁気遮断を施した、制御性の優れた電磁リニアモータが採用される。さらに、ウェハやマスクの搬送シーケンスを見直し、露光精度への悪影響を避けるよう検討が進められている。
【００１３】
しかし、上述のような措置を施しても、露光中にウェハの搬送操作を行うと、搬送ロボット（ローダ）の駆動によって振動が発生したり、ロボットに内蔵されているモータ等から磁場が発生して、パターン精度を低減させる。すなわち、ローダの各アームの駆動軸が回転すると、各モータの固定子には反力がかかる。また、ローダの各アームを駆動させるモータとして電磁駆動式の回転モータを使用している。このような電磁回転型モータは小型で軽量であり、省電力であるとともに制御性を備えるため有効であるが、コイルからＡＣ磁場漏洩が生じる。さらに、磁石からＤＣ磁場の漏洩も生じる。また、アームの繰り出しや昇降により、質点が移動し、振動が発生する。
【００１４】
さらに、基板ローダの最も先端に位置する、エンドエフェクタを備えたアームは、移動や回転によって微小に振動し、この振動が収まるまで待機する必要がある。このため装置のスループットが低下する。
【００１５】
このため、ウェハの搬送動作と露光操作を同時に行うことはできなかった。そして、ウェハ搬送操作においては、ウェハはローダによって、上述のように１枚ずつ搬送されており、露光装置のスループットを低下させている要因となっている。
そこで、パターン精度を確保しつつスループットを向上させるために、露光動作とウェハ搬送動作を並行して行うことができるよう、ウェハ搬送用ロボットからの漏洩磁場や振動の発生を抑える対策が必要とされている。
【００１６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、振動の発生や磁気の漏洩を抑えたモータを備えたロボット、特には、そのようなロボットから構成された基板ローダ及び同基板ローダを備えた露光装置等を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の第１のモータは、　駆動軸と、　該軸に連結された主回転子と、　該主回転子に対向する主固定子と、を備え、　前記主回転子と前記主固定子との間に電磁力を作用させて前記駆動軸を回転駆動するモータであって、　前記主固定子と連結された反力キャンセル用のＲＣ固定子と、　該ＲＣ固定子と対向する反力キャンセル用のＲＣ回転子と、　該ＲＣ回転子に連結されたカウンタウェイトスリーブ（ＣＷスリーブ）と、をさらに備え、　前記駆動軸の駆動に伴って前記主固定子にかかる反力を、前記ＣＷスリーブを前記駆動軸と反対方向に回転させることによりキャンセルすることを特徴とする。
ＣＷスリーブを駆動軸と反対方向に回転させて、モータの固定子にかかる回転反トルクをキャンセルするので、回転反力がモータの外へ伝わらず、モータ駆動に起因する振動を低減できる。
【００１８】
本発明の第２のモータは、　駆動軸と、　該軸に連結された主回転子と、　該主回転子に対向する主固定子と、を備え、　前記主回転子と前記主固定子との間に電磁力を作用させて前記駆動軸を回転駆動するモータであって、　前記主固定子と連結された磁気キャンセル用のＭＣ固定子と、　該ＭＣ固定子と対向する磁気キャンセル用のＭＣ回転子と、をさらに備え、　前記駆動軸の駆動に伴って前記主回転子及び主固定子の発生させる磁気を、前記ＭＣ固定子及び前記ＭＣ回転子の発生させる磁気でキャンセルすることを特徴とする。
ＭＣ固定子とＭＣ回転子で主固定子及び主回転子から漏洩されるＡＣ磁場をキャンセルするため、モータの外部への磁場の漏洩を低減できる。
【００１９】
本発明の第３のモータは、　駆動軸と、　該軸に連結された主回転子と、　該主回転子に対向する主固定子と、を備え、　前記主回転子と前記主固定子との間に電磁力を作用させて前記駆動軸を回転駆動するモータであって、　前記主固定子に連結された反力キャンセル及び磁気キャンセル用のキャンセル固定子と、　該キャンセル固定子と対向する反力キャンセル及び磁気キャンセル用のキャンセル回転子と、　該キャンセル回転子に連結されたカウンタウェイトスリーブ（ＣＷスリーブ）と、をさらに備え、　前記駆動軸の駆動に伴って前記主固定子にかかる反力を、前記ＣＷスリーブを前記駆動軸と反対方向に回転させることによりキャンセルするとともに、　前記駆動軸の駆動に伴って前記主回転子及び主固定子の発生させる磁気を、前記キャンセル固定子及び前記キャンセル回転子の発生させる磁気でキャンセルすることを特徴とする。
モータから発する回転反力（トルク）や、ＡＣ漏洩磁場をキャンセルでき、外部への振動や磁場の影響の少ないモータを提供できる。
【００２０】
本発明においては、　さらに、前記電磁回転モータの周囲をある間隔を隔てて覆う高透磁率材料からなる磁気シールドを備えれば、モータの固定子（永久磁石）から漏洩されるＤＣ磁場を遮断できる。
【００２１】
本発明の第１のロボットは、　複数のアーム及び関節、並びに、各アームの集約された駆動源である電磁回転型モータを有するロボットであって、　該モータが、　駆動軸と、　該軸に連結された主回転子と、　該回転子に対向する主固定子と、を備え、　前記主回転子と前記主固定子との間に電磁力を作用させて前記駆動軸を回転駆動するとともに、　該モータが、　前記主固定子と連結された反力キャンセル用のＲＣ固定子と、　該ＲＣ固定子と対向する反力キャンセル用のＲＣ回転子と、　該ＲＣ回転子に連結されたカウンタウェイトスリーブ（ＣＷスリーブ）と、をさらに備え、　前記駆動軸の駆動に伴って前記主固定子にかかる反力を、前記ＣＷスリーブを前記駆動軸と反対方向に回転させることによりキャンセルすることを特徴とする。
振動の発生が少ないため、振動が好ましくない状況下で使用されるロボットに適用できる。
【００２２】
本発明の第２のロボットは、　複数のアーム及び関節、並びに、各アームの集約された駆動源である電磁回転型モータを有するロボットであって、　該モータが、　駆動軸と、　該軸に連結された主回転子と、　該主回転子に対向する主固定子と、を備え、　前記主回転子と前記主固定子との間に電磁力を作用させて前記駆動軸を回転駆動するとともに、　前記主固定子と連結された磁気キャンセル用のＭＣ固定子と、　該ＭＣ固定子と対向する磁気キャンセル用のＭＣ回転子と、をさらに備え、　前記駆動軸の駆動に伴って前記主回転子及び主固定子の発生させる磁気を、前記ＭＣ固定子及び前記ＭＣ回転子の発生させる磁気でキャンセルすることを特徴とする。
磁場の漏れが少ないため、磁場変動が好ましくない状況下で使用されるロボットに適用できる。
【００２３】
本発明の第３のロボットは、　複数のアーム及び関節、並びに、各アームの集約された駆動源である電磁回転型モータを有するロボットであって、　該モータが、　駆動軸と、　該軸に連結された主回転子と、　該主回転子に対向する主固定子と、を備え、　前記主回転子と前記主固定子との間に電磁力を作用させて前記駆動軸を回転駆動するとともに、　該モータが、　前記主固定子に連結された反力キャンセル及び磁気キャンセル用のキャンセル固定子と、　該キャンセル固定子と対向する反力キャンセル及び磁気キャンセル用のキャンセル回転子と、　該キャンセル回転子に連結されたカウンタウェイトスリーブ（ＣＷスリーブ）と、をさらに備え、　前記駆動軸の駆動に伴って前記主固定子にかかる反力を、前記ＣＷスリーブを前記駆動軸と反対方向に回転させることによりキャンセルするとともに、　前記駆動軸の駆動に伴って前記主回転子及び主固定子の発生させる磁気を、前記キャンセル固定子及び前記キャンセル回転子の発生させる磁気でキャンセルすることを特徴とする。
振動の発生や磁場の漏れの少ないロボットを提供でき、振動や磁場の変動が好ましくない状況下で使用できる。
【００２４】
本発明においては、　前記モータの第１の駆動軸により直接駆動される第１アームと、　前記モータの第２の駆動軸により駆動帯（ベルト）を介して駆動される第２アームと、を有し、　前記第１の駆動軸用の主固定子及び前記第２の駆動軸用の主固定子の両方の反力をキャンセルすることとできる。
多関節シリアルロボットに適用できる。
【００２５】
本発明においては、　さらに、前記第１アームを昇降させる昇降機構が設けられており、　該機構が、　前記第１アームに連結された主可動子と、　該主可動子に対向する主固定子と、　前記主固定子と連結された反力キャンセル用のＲＣ固定子と、　該ＲＣ固定子と対向する反力キャンセル用のＲＣ可動子と、　該ＲＣ可動子に連結されたカウンタウェイト（ＣＷ）と、を有し、　前記第１アームの昇降に伴って前記主固定子にかかる反力を、前記ＣＷを前記第１アームと反対方向に移動させることによりキャンセルすることとできる。
Ｚ方向にも移動可能な多関節ロボットに適用できる。
【００２６】
本発明においては、　さらに、前記電磁回転モータの周囲をある間隔を隔てて覆う高透磁率材料からなる磁気シールドを備えれば、各モータの磁石から発するＤＣ磁場の漏れを遮断できる。
【００２７】
本発明の基板ローダは、　基板搭載アームと、　該アームの繰り出し機構と、該アームの昇降機構と、　前記二機構の集約された駆動源である電磁回転型モータと、を備える基板ローダであって、　該モータが、上記のいずれかに記載のモータであることを特徴とする。
振動の発生や磁場の漏れの少ない基板ローダを提供できる。
【００２８】
本発明においては、　前記アームの昇降機構が、　該アームに連結された主可動子と、　該主可動子に対向する主固定子と、　前記主固定子と連結された反力キャンセル用のＲＣ固定子と、　該ＲＣ固定子と対向する反力キャンセル用のＲＣ可動子と、　該ＲＣ可動子に連結されたカウンタウェイト（ＣＷ）と、をさらに備え、　前記アームの昇降に伴って前記主固定子にかかる反力を、前記ＣＷを前記アームと反対方向に移動させることによりキャンセルすることとできる。
【００２９】
本発明の露光装置は、　感応基板搬送系統と、　該感応基板に選択的にエネルギ線を照射して該感応基板上にデバイスパターンを形成する光学系と、を備える露光装置であって、　前記感応基板搬送系統が上記のいずれかに記載の基板ローダを有することを特徴とする。
振動の発生や磁気の漏れのない基板ローダを有するため、この基板ローダを用いた基板の搬送操作中に、露光操作を行うことができる。このため、露光精度を維持しつつスループットの高い露光装置を提供できる。なお、露光用のエネルギ線は特に限定されず、紫外光、Ｘ線、電子線、イオンビーム等を用いることができる。また、露光の方式も特に限定されず、縮小投影、近接等倍転写、直描などに本発明は適用できる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ説明する。なお、各図は模式的なものであって、例えば別体の部材を組み立てたものを一体の部材のように表しているものもある。
図１は、本発明の実施の形態に係る基板ローダの全体構造を示す断面斜視図である。
図２は、図１の基板ローダのモータユニットの構造を拡大して示す断面斜視図である。
図３は、図２のモータユニットの縦に半分に割った状態の正面断面図である。図４は、図１の基板ローダの第１アームの構造を拡大して示す断面斜視図である。
図５は、図１の基板ローダの第２アーム及び第３アームの構造を拡大して示す断面斜視図である。
図６は、図２の基板ローダのマスバランサの構造を模式的に説明する断面図である。
【００３１】
図１に示すように、この基板ローダ１は、ケーシング１１内に配置されたモータユニット１０と、同ユニット１０と第１関節８１で連結された第１アーム８０と、第１アーム８０と第２関節１０１で連結された第２アーム１００と、第２アーム１００と第３関節１２１で連結された第３アーム１２０とを備える。第３アーム１２０の両端にはエンドエフェクタ１２５が備えられている。このエンドエフェクタ１２５の上に半導体ウェハを載せて搬送する。
【００３２】
図１に示すように、ケーシング１１は、円筒状の側壁１３と底壁１５からなる本体部分１７と、天井部分１９とからなる。本体部分１７の底壁１５は、同心円上の中央部１５ａと、中央部の周りの中間部１５ｂ、中間部の周りの最外部１５ｃとからなり、中央部１５ａ、中間部１５ｂ、最外部１５ｃの順に高さが高い段になっている。
【００３３】
まず、各アームの構成について説明する。
第１アーム８０は、モータユニット１０の中心近傍の中空の第１アーム駆動軸２３により駆動される。第２アーム１００は、モータユニット１０の中心の第２アーム駆動軸（ベルトプーリ駆動軸）２１により駆動される。両軸２３、２１はモータユニット１０内の別々のモータ機構により駆動されて、各々独立して軸Ｐ１の周りに回転する（詳細後述）。第３アーム１２０は、前述の第２アーム駆動軸２１により、第２アーム１００と同じ角度だけ逆方向に回転するように駆動される。また、第３アーム１２０は、同アーム基端の別のモータ１１０で微小駆動される（詳細後述）。
【００３４】
図２、図３に示すように、モータユニット１０には、同じ軸Ｐ１を中心に回転する第２アーム駆動軸２１と、円筒状の第１アーム駆動軸２３が備えられている。第２アーム駆動軸２１は、中実の円柱状であり、第１アーム駆動軸２３はほぼ円筒状の形状で、第２アーム駆動軸２１の外周に嵌合するように、同軸と同心上に配置されている。第１アーム駆動軸２３とケーシングの天井部分１９との間にはベアリング３５が介装されている。
【００３５】
図４を参照して第１アーム８０周辺の構造を説明する。
第１アーム８０の基端は第１アーム駆動軸２３に固定されている。第１アーム駆動軸２３が回転すると、第１アーム８０は第１アーム駆動軸２３の中心軸Ｐ１（第１関節８１）の周りに回転する。第１アーム８０内の基端には、第２アーム駆動軸２１に固定されたベルト駆動プーリ２７が配置されており、同アーム８０内の先端にはプーリ８３が配置されている。第１アーム先端プーリ８３は、第１アーム８０の先端に固定された軸８５に、ベアリング８７を介して回転可能に取り付けられている。両プーリ間にはベルト８９が巻き回されている。
モータ中心のベルト駆動プーリ２７の回転はベルト８９によって第１アーム先端プーリ８３に伝えられ、このプーリ８３が第２アーム１００の基端軸Ｐ２を中心にして回転する。第１アーム先端プーリ８３には第２アーム駆動軸８８が固定されている。同軸８８はプーリ８３とともに軸Ｐ２の周りに回転する。
【００３６】
第２アーム１００の基端は、第２アーム駆動軸８８に固定されている。第２アーム駆動軸８８が回転すると、第２アーム１００は基端軸Ｐ２（第２関節１０１）を中心に回転する。すなわち、モータ内の第２アーム駆動軸２１を回転させることにより、第２アーム１００が、第１アーム８０の先端の軸Ｐ２の周りに回転する。
【００３７】
次に、図５を参照して第２アーム１００、第３アーム１２０の構造を説明する。
第２アーム１００内の基端には、第１アーム先端軸８５に固定されたプーリ１０３が配置されており、同アーム１００内の先端にはプーリ１０５が配置されている。第２アーム先端プーリ１０５は、第２アーム１００の先端に固定された軸１０７に、ベアリング１１１を介して回転可能に取り付けられている。両プーリ間にはベルト１０９が巻き回されている。
【００３８】
第２アーム基端プーリ１０３は第１アーム先端軸８５に固定されている。ここで、第２アーム１００が第１アーム８０に対して回転すると、第２アーム基端プーリ１０３は相対的に反対方向に回転することになり、この回転は、ベルト１０９で第２アーム先端プーリ１０５に伝えられる。
【００３９】
つまり、図５において、ベルト８９が図の矢印方向に動くと、第１アーム先端プーリ８３は時計方向に回転し、第２アーム１００が図の矢印方向（時計方向）に回転する。しかし、第２アーム基端プーリ１０３は第１アーム８０に固定されているため回転しない。そのため、ベルト１０９が図の矢印方向に動き、第２アーム先端プーリ１０５を反時計方向に回転させ、第３アーム１２０が図の矢印方向（反時計方向）に回転する。すなわち、第３アーム１２０が第２アーム１００と反対方向に回転する。結局、第３アーム１２０は、第２アーム１００の回転方向と逆の方向に同じ角度だけ回るので、第３アーム１２０のモータユニット１０に対する相対角度は変わらない。
【００４０】
第２アーム先端軸１０７内には、ロータリーエンコーダ（図示されず）が内蔵されている。ロータリーエンコーダは、第３関節１２１における第３アーム１２０の回転角度を検出しており、検出された回転角からエンドエフェクタ１２５上の試料の位置を算出している。そして、実際の試料位置と目標位置との偏差から微動動作量を算出する。
【００４１】
第２アーム先端軸１０７には、微動回転モータ１１０が取り付けられている。同モータ１１０は、第３アーム１２０を第２アーム先端軸Ｐ３の周りに微小回転させる。回転モータ１１０は、コイルや磁石を使用しない超音波モータやエアモータが使用される。回転モータ１１０は、回転子１１０ａと固定子１１０ｂとからなる。固定子１１０ｂは第２アーム先端プーリ１０５を兼ねている。固定子１１０ｂの上面には、円周に沿って溝が形成されている。そして、同溝内にリング状の回転子１１０ａが配置されている。回転子１１０ａは第３アームの中心に設けられた第３アーム駆動軸１２３に固定されている。回転子１１０ａが回転すると、第３アーム１２０は中心軸Ｐ３（第３関節１２１）を中心にして微小に回転する。回転モータ１１０には前述で算出された微動動作量が帰還されて、第３アーム１２０の回転によって発生した残留振動を抑える。
【００４２】
図７を参照して、各アームの動作について説明する。
第１アーム８０は、第１アーム駆動軸２３の駆動によって、第１関節８１の周りに回転する。第２アーム１００は、第２アーム駆動軸２１の駆動によって、第２関節１０１の周りに、第１アーム８０に対して回転する。また、第３関節１２１においては、第２アーム１００と第３アーム１２０は互いに逆方向に同じ角度ずつ回転することとなるので、第３アーム１２０の第１アーム８０に対しての角度は変わらない。
【００４３】
このような構成により、モータユニット１０の第１アーム駆動軸２３が回転すると、第１アーム８０、第２アーム２００及び第３アーム１２０は一式で第１関節８１を中心にしてＸＹ平面内をＺ軸周りに回転する。そして、同ユニット１０の第２アーム駆動軸２１が回転すると、第２アーム１００は第２関節１０１を中心にしてＸＹ平面内をＺ軸周りに回転する。このとき、第３アーム１２０は、第２アーム１００の回転方向と逆の方向に回転する。また、第１アーム駆動軸２３及び第２アーム駆動軸２１は、Ｚ方向への移動機構を備える（詳細後述）。したがって、エンドエフェクタ１２５はＸＹＺ方向に動き、マスクやウェハを所定位置から別の位置へ移動させることができる。
【００４４】
次に、図３を参照してモータユニットの構造を説明する。
ケーシング１１内の中央には、Ｚ方向に延びる第２アーム駆動軸２１と、該軸２１の外周に嵌合している第１アーム駆動軸２３が配置されている。両駆動軸は、モータユニット中心軸Ｐ１を中心にして、相互に独立に回転する。第１アーム駆動軸２３はほぼ円筒状の形状で、第２アーム駆動軸２１の外周に、同軸と同心上に配置されている。第２アーム駆動軸２１と第１アーム駆動軸２３とは、上下の２個のベアリング２５を介して嵌合している。モータユニット中心の第２アーム駆動軸２１は、上から小径部、中径部、大径部となっており、小径部と中径部との間の段に上方のベアリング２５が配置され、中径部と大径部との間の段に下方のベアリング２５が配置されている。これにより、両軸２１、２３は独立して回転可能である。また、両軸２１、２３は、後述する昇降（Ｚ駆動）モータ４７によって昇降駆動される。前述のように、また図２に示すように、第２アーム駆動軸２１の上端には、ベルト駆動プーリ２７が固定されており、第１アーム駆動軸２３の上端は、第１アーム８０に固定されている。
【００４５】
ケーシング１１内には、同心円筒状の内コア２９と外コア３１とが配置されている。両コアは、モータユニット中心軸Ｐ１と同心上に、ケーシング内を仕切るように垂下している。両コアの上端は、ケーシング１１の天井部分１９に固定されている。内コア２９の下端は、ケーシングの底壁の中間部１５ｂ上まで延び、外コア３１の下端は、同壁の最外部１５ｃ上まで延びている。
【００４６】
内コア２９の内周部には、第１アーム駆動軸回転モータ３３が配置されている。同モータ３３は、コイル（主回転子）３３ａと磁石（主固定子）３３ｂとからなる電磁回転モータである。コイル３３ａは、第１アーム駆動軸２３の下部の外面に沿って固定されている。磁石３３ｂは、内コア２９の内面に沿って、コイル３３ａに対向するように固定されている。
【００４７】
モータユニット中心の第２アーム駆動軸２１の下端には、延長部材４１が固定されている。延長部材４１は、第２アーム駆動軸２１の下端に固定されている内側円筒部３７と、同円筒部３７の下端に接続する円板部３８と、同部３８の外周に接続する外側円筒部３９とからなる。両円筒部３７、３９は、軸Ｐ１に対して同心上に配置されている。
内側円筒部３７は、ケーシング底壁の中央部１５ａを取り囲むように位置し、同部と中央部１５ａとの間にはベアリング４３が介装されている。接続円板部３８はケーシング底壁の中間部１５ｂの上に位置している。外側円筒部３９は、内コア２９と外コア３１との間のスキマを、両コアと平行に上に延びている。外側円筒部３９の上端と各コア２９、３１の上端（ケーシングの天井部分１９）との間、及び、円板部３８と内コア２９の下端との間には、ある程度の間隔が開けられている。
【００４８】
延長部材４１の外側円筒部３９の内周の上部には、第２アーム駆動軸回転モータ４５が配置されている。同モータはコイル（主回転子）４５ａと磁石（主固定子）４５ｂとなからなる電磁回転モータである。コイル４５ａは、延長部材の外側円筒部３９の上部の内面に沿って固定されている。磁石４５ｂは、内コア２９の上部の外周面に沿って、コイル４５ａと対向するように固定されている。第２アーム駆動軸回転モータ４５は、第１アーム駆動軸回転モータ３３と同じ高さ位置に位置する。この第２アーム駆動軸回転モータ４５により、延長部材４１とともに第２アーム駆動軸２１が回転駆動される。
【００４９】
また、延長部材４１の内周の下部には、Ｚ方向移動用のリニアモータ（昇降機構）４７が設けられている。リニアモータ４７は例えばボイスコイルモータを使用できる。ボイスコイルモータは、コイル（主可動子）４７ａと磁石（主固定子）４７ｂとからなる。コイル４７ａは、延長部材の外側円筒部３９の下部の内面に沿って固定されている。磁石４７ｂは、内コア２９の下部の外面に沿って、コイル４７ａと対向するように固定されている。このリニアモータ４７により、延長部材４１とともに第２アーム駆動軸２１及び第１アーム駆動軸２３がＺ軸方向に上下駆動される。
【００５０】
このような構成により、第１アーム駆動軸２３のＺ軸周りの回転、第２アーム駆動軸２１のＺ軸周りの回転、第１アーム駆動軸２３及び第２アーム駆動軸２１のＺ方向への昇降を行う。
【００５１】
この例のモータユニット１０は、さらに、アーム駆動軸及びベルト駆動軸の駆動に伴って発生する反力及び磁気をキャンセルする機構を備える。
すなわち、各駆動軸が回転すると、各モータの固定子には反力がかかる。なお、本明細書では、反力とは、回転方向のトルク反力及び直線方向の反力の双方を含む意味である。さらに、電磁駆動式のモータであるからには、アーム回転用のモータ３３、４５からはコイルからのＡＣ磁場漏洩や、磁石からのＤＣ磁場の漏洩も生じる。また、前述のようなアームの繰り出し動作により質点が移動し、振動が発生することがある。
【００５２】
キャンセル機構は、前述の外コア３１の外側に配置された上下２段の反力キャンセルモータ５９、６３、及び、上下２段のカウンタウェイトスリーブ（ＣＷスリーブ）５１、５３を備える。
【００５３】
上キャンセルモータ５９は、コイル（キャンセル回転子）５９ａと磁石（キャンセル固定子）５９ｂとからなる。コイル５９ａは、上ＣＷスリーブ５１の内面に沿って固定されている。磁石５９ｂは、外コア３１の上部の外面に沿って、コイル５９ａと対向するように固定されている。このキャンセルモータ５９は、第１アーム駆動軸回転モータ３３及び第２アーム駆動軸回転モータ４５と同じ高さ位置に位置する。
【００５４】
下キャンセルモータ（ＲＣモータ）６３は、コイル（ＲＣ可動子）６３ａと磁石（ＲＣ固定子）６３ｂとを備える。コイル６３ａは、下ＣＷスリーブ５３の内面に沿って固定されている。磁石６３ｂは、外コア３１の下部の外面に沿って、コイル６３ａと対向するように固定されている。このＲＣモータ６３は、Ｚ移動用のリニアモータ４７と同じ高さ位置に位置する。
【００５５】
各ＣＷスリーブ５１、５３は、ケーシング１１の側壁１３と外コア３１との間に、モータユニット中心軸Ｐ１と同心上に配置されている。上ＣＷスリーブ５１は、外面の上部がベアリング５５を介してケーシング本体部分の側壁１３に保持されており、内面の下部がベアリング５７を介して外コア３１の外面の中央に保持されている。そして、前述のように、上ＣＷスリーブ５１の内面に沿って上キャンセルモータ５９のコイル５９ａが固定されており、上ＣＷスリーブ５１は同モータ５９で駆動されて軸Ｐ１を中心にして回転する。
下ＣＷスリーブ５３は、内面の下部がベアリング６１を介して外コア３１の外面に保持されている。下ＣＷスリーブ５３の下端と、ケーシング底壁１５ｃとの間にはある程度の間隔が開けられている。そして、前述のように、下ＣＷスリーブ５３の内面に沿ってキャンセルモータ６３のコイル６３ａが固定されており、下ＣＷスリーブ５３は同モータ６３で駆動されて軸Ｐ１に沿ってＺ方向に上下移動する。
【００５６】
上述のように、キャンセルモータ５９の磁石（キャンセル固定子）５９ｂは外コア３１の外周に固定されている。そして、外コア３１は、各アーム駆動軸２３、２１回転用の主固定子３３ｂ、４５ｂが固定されている内コア２９とともに、ケーシングの天井部材１９に固定されているので、両コア２９、３１は一体と考えられる。つまり、両軸回転用の各モータ３３、４５を回転させる際に各固定子３３ｂ、４５ｂにかかる反力は、内コア２９及び外コア３１を経てキャンセルモータ５９のキャンセル固定子５９ｂにも伝わる。そこで、キャンセル回転子５９ａ及び上ＣＷスリーブ５１を軸２１、２３の逆方向に回すことにより、キャンセル固定子５９ｂに前記反力を打ち消す反力をかけてやる。そうすると、各モータ３３、４５、５９の反力（トルク）は、コア２９、３１内で打ち消し合って、モータユニット１０外には出てこなくなる。このようにすれば、モータユニット１０がそれの取り付けられている装置（露光装置）を揺らす（振動を与える）ようなことはなくなる。
【００５７】
次に、アームの繰り出し方向（直線方向）の反力キャンセルについて説明する。
図２、図６に示すように、第１アーム５０の尾端部（図の左側）には、同アームと反対方向（径方向）に延びるマスバランサ７０が設けられている。
マスバランサ７０は、第１アーム５０と反対方向に延びるガイド７１と、同ガイド７１に沿ってスライド可能なカウンタウェイト（ＣＷ）７３から構成される。カウンタウェイト７３の重さは、第２関節１０１より先の部分（第２アーム１００、第３アーム１２０、エンドエフェクタ１２５、モータ１１０等）の重さに対応している。ガイド７１とカウンタウェイト７３との間にはアクチュエータ７５が設けられている。アクチュエータ７５としては非磁性の超音波リニアモータなどを使用できる。このアクチュエータ７５によりカウンタウェイト７３がガイド７１上を双方向にスライドする。
【００５８】
このマスバランサ７０は、第１〜３アームの繰り出し・引き込みに伴って起こる質量の加速・減速をキャンセルする。つまり、アームの等価質量にかかる加減速の反対方向の加減速をカウンタウェイト７３に与えて、アーム内で反力をバランスさせ、モータユニット１０外に反力が出ないようにしている。
【００５９】
図３等に示すように、ケーシング１１の外面には、同面を所定の間隔（一例で数ｍｍ）を隔てて覆う磁気シールド１４０が設けられている。磁気シールド１４０は、ケーシング１１の本体部分１７を取り囲む本体部１４１と、天井部分１９を覆う蓋部１４３とからなる。磁気シールド１４０は、パーマロイ等の高透磁率材料で作製されている。
この磁気シールド１４０により、モータユニット１０内の各モータの磁石３３ｂ、４５ｂ、４７ｂ、５９ｂ、６３ｂから発するＤＣ磁場の漏れをキャンセルしている。
【００６０】
次に、この基板ローダ１の動作に伴うモータの反力及び磁気キャンセル機構の動作を総合的に説明する。
基板ローダ１は、上述のようにウェハやレチクルを、主にカセットとステージとの間で受け渡しする。このときの基板ローダ１は、基板をエンドエフェクタ１２５上から目的位置にのせるローディング動作、基板を目的位置からエンドエフェクタ１２５上に外すアンローディング動作、及び、待機動作をとる。基板ローダ１の初期位置は、各アーム８０、１００、１２０が直線上に並んだ状態とする。
【００６１】
図７は、図１の基板ローダの動作状態を示す断面斜視図である。
図８は、図７の基板ローダを拡大して示す断面斜視図である。
以下の図においては、モータ部分の図示を省略してある。なお、以下にいう回転方向は、上から下に見た状態を示す。
この状態は、第１アーム８０が第１関節８１を中心にしてやや反時計方向に回転し、第２アーム１００が第２関節１０１を中心にしてやや時計方向に回転し、第３アーム１２０が第３関節１２１を中心にしてやや反時計方向に回転した状態である。そして、第３アーム１２０のエンドエフェクタ１２５の中心をローディングポイントＲＰに位置させている。
【００６２】
モータユニット１０においては、第１アーム駆動軸回転モータ３３は反時計方向（矢印Ｒ１）に回転しており、第２アーム駆動軸回転モータ４５は時計方向（矢印Ｒ２）に回転している。
【００６３】
このように、両駆動軸２３、２１は反対方向に回転しており、各軸の回転用モータ３３、４５の主固定子３３ｂ、４５ｂが固定されている内コア２９には、両軸の回転トルクの差の分だけ回転反力がかかる。この場合、内コア２９には時計方向の反力トルクがかかっている。そこで、キャンセル回転子５９ａ及びＣＷスリーブ５１を両軸の反力トルクの方向の逆方向である反時計方向に回すことにより、キャンセル固定子５９ｂに前記反力を打ち消す反力をかけている。これにより、各モータ３３、４５、５９の反力（トルク）は、コア２９、３１内で打ち消し合って、モータユニット１０外には出てこなくなる。
【００６４】
さらに、マスバランサ７０のアクチュエータ７５を駆動して、カウンタウェイト７３をガイド７１に沿って第１アーム８０に向かう方向（径方向、矢印Ｃ２）に動かしている。そして、第１〜３アームの繰り出し・引き込みに伴って起こる質量の加速・減速をキャンセルしている。つまり、アームの等価質量にかかる加減速をカウンタウェイト７３に与えて、アーム内で反力をバランスさせ、モータユニット１０外に反力が出ないようにしている。
【００６５】
図９は、図１の基板ローダの昇降動作状態を示す断面斜視図である。
図１０は、図９の基板ローダを拡大して示す断面斜視図である。
この状態は、図７の状態から、アーム全体がＺ方向に上昇した状態を示す。すわなち、リニアモータ４７が上方向（矢印Ｍ１）に駆動されて、第１アーム駆動軸２３及び第２アーム駆動軸２１をともにＺ方向に上昇駆動させている。
【００６６】
このとき、ＲＣモータ６３が下方向（矢印Ｃ３）に駆動されて下ＣＷスリーブ５３が下方向に移動している。これにより、第１〜３アームの上方への移動に伴って起こる質量の加速・減速をキャンセルしている。つまり、アームの等価質量にかかる加減速を下ＣＷスリーブ５３に与えてモータユニット１０内で反力をバランスさせ、モータユニット１０外に反力が出ないようにしている。
【００６７】
図１１は、図１の基板ローダの待機中の状態を示す断面斜視図である。
図１２は、図１１の基板ローダを拡大して示す断面斜視図である。
この状態は、第２アーム１００が最も引き込まれた状態、すなわち、第１アーム８０が第１関節８１を中心にして初期状態から約９０°反時計方向に回転し、第２アーム１００が第２関節１０１を中心にして初期状態から約９０°時計方向に回転して（第１アーム８０に対しては１８０°回転して）、両アーム８０、１００が重なるように折られている。また、第３アーム１２０は、角度的には初期位置に位置している。
【００６８】
モータユニット１０においては、第１アーム駆動軸回転モータ３３は反時計方向（矢印Ｒ１’）に回転している。そして、第２アーム駆動軸回転モータ４５は時計方向（矢印Ｒ２’）に回転している。
【００６９】
そして、各軸に固定されている固定子にかかる回転反力をキャンセルするために、キャンセルモータを駆動して、上ＣＷスリーブ５１を時計方向（矢印Ｃ３）に大きく回転させている。ここで、図７と各アームの回転方向は同じなのに対し、ＣＷスリーブ５１の回転方向が異なるのは、軸回りのアーム旋回による発生トルクをキャンセルするためである。
さらに、マスバランサ７０のアクチュエータ７５を駆動して、ウェイト７１を第１アーム８０に近づく方向（矢印Ｃ５）に動かしている。
【００７０】
図１３は、反力キャンセル機構の作動に伴う磁場の状態を模式的に示す図である。図において、破線はキャンセルモータ５９のキャンセル回転子５９ａから発生する磁場を示し、実線はモータ３３、４５の主回転子３３ａ、４５ａの発生する磁場を合成した磁場を示す。また、上側の矢印はキャンセルモータ５９の回転方向、下側の矢印はモータ３３、４５の回転エネルギを合成したエネルギの回転方向を示す。
図からわかるように、キャンセルモータ５９の回転方向と、各アーム回転用のモータ３３、４５の回転エネルギの合成エネルギの回転方向は、上述に示すように反対方向であるとともに、両モータの各相の磁場の位相が１８０°ずれるように制御されている。このため、各モータの磁場が全体として相殺され、漏れたＡＣ磁場がキャンセルされる。
【００７１】
また、上述の動作中、各モータの磁石からのＤＣ磁場漏洩は、磁気シールド１４０でシールドされる。
【００７２】
この基板ローダ１は、露光装置のウェハチャンバ２０６（図１５参照）に設置される。そして、このローダ１を用いてウェハの搬送を行う。ウェハの搬送中、露光操作を並行して行う。このとき、同ローダは、上述のように磁場の漏れや振動の発生が低減されているため、電子ビームの軌道に影響を与えない。
【００７３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、磁場の漏洩や振動の発生を抑えたモータを提供できる。そして、そのようなモータを備えたロボットから構成された基板ローダを使用することにより、基板の搬送操作と露光操作を並行して行うことができ、スループットを向上させた露光装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る基板ローダの全体構造を示す断面斜視図である。
【図２】図１の基板ローダのモータユニットの構造を拡大して示す断面斜視図である。
【図３】図２のモータユニットの縦に半分に割った状態の正面断面図である。
【図４】図１の基板ローダの第１アームの構造を拡大して示す断面斜視図である。
【図５】図１の基板ローダの第２アーム及び第３アームの構造を拡大して示す断面斜視図である。
【図６】図２の基板ローダのマスバランサの構造を模式的に説明する断面図である。
【図７】図１の基板ローダの動作状態を示す断面斜視図である。
【図８】図７の基板ローダを拡大して示す断面斜視図である。
【図９】図１の基板ローダの昇降動作状態を示す断面斜視図である。
【図１０】図９の基板ローダを拡大して示す断面斜視図である。
【図１１】図１の基板ローダの待機中の状態を示す断面斜視図である。
【図１２】図１１の基板ローダを拡大して示す断面斜視図である。
【図１３】反力キャンセル機構の作動に伴う磁場の状態を模式的に示す図である。
【図１４】投影露光方式の電子線露光装置の光学系全体における結像関係及び制御系の概要を示す図である。
【図１５】一般的なウェハチャンバ内でのウェハ搬送機構を模式的に説明する平面図であ
【符号の説明】
１　基板ローダ　　　　　　　　　　　１０　モータユニット
１１　ケーシング　　　　　　　　　　　１３　側壁
１５　底壁　　　　　　　　　　　　　　１７　本体部分
１９　天井部分
２１　第２アーム駆動軸（ベルトプーリ駆動軸）
２３　第１アーム駆動軸　　　　　　　　２５　ベアリング
２７　ベルト駆動プーリ　　　　　　　　２９　内コア
３１　外コア　　　　　　　　　　　　　３３　第１アーム駆動軸回転モータ
３５　ベアリング　　　　　　　　　　　３７　内側円筒部
３８　接続円板部　　　　　　　　　　　３９　外側円筒部
４１　延長部材　　　　　　　　　　　　４３　ベアリング
４５　第２アーム駆動軸回転モータ　　　４７　昇降（Ｚ駆動）モータ
５１　上ＣＷスリーブ　　　　　　　　　５３　下ＣＷスリーブ
５５　ベアリング　　　　　　　　　　　５７　ベアリング
５９　キャンセルモータ　　　　　　　　６１　ベアリング
６３　キャンセルモータ　　　　　　　　７０　マスバランサ
７１　ガイド　　　　　　　　　　　　　７３　カウンタウェイト（ＣＷ）
７５　アクチュエータ
８０　第１アーム　　　　　　　　　　　８１　第１関節
８３　第１アーム先端プーリ　　　　　　８５　第１アーム先端軸
８７　ベアリング　　　　　　　　　　　８８　第２アーム駆動軸
８９　ベルト
１００　第２アーム　　　　　　　　　　１０１　第２関節
１０３　第２アーム基端プーリ　　　　　１０５　第２アーム先端プーリ
１０７　第２アーム先端軸　　　　　　　１０９　ベルト
１１０　モータ　　　　　　　　　　　　１１１　ベアリング
１２０　第３アーム　　　　　　　　　　１２１　第３関節
１２５　エンドエフェクタ　　　　　　　１４０　磁気シールド
１４１　本体部　　　　　　　　　　　　１４３　蓋部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor improved to reduce generation of vibration and magnetic leakage, and an articulated serial robot equipped with the motor. Further, the present invention relates to a substrate loader constituted by such an articulated serial robot and an exposure apparatus provided with the loader.
[0002]
[Prior art]
First, an outline of an exposure apparatus such as a semiconductor device will be described using an electron beam exposure apparatus as an example.
FIG. 14 is a diagram showing an outline of an imaging relationship and a control system in the entire optical system of the projection exposure type electron beam exposure apparatus.
An illumination optical barrel 201 is arranged above the electron beam exposure apparatus 200. A vacuum pump (not shown) is connected to the optical barrel 201 to evacuate the inside of the barrel.
[0003]
An electron gun 203 is disposed above a lens barrel (including a mask chamber) 201 and emits an electron beam downward. Below the electron gun 203, a condenser lens 204, an electron beam deflector 205, and a mask M are arranged in this order. The electron beam emitted from the electron gun 203 is converged by the condenser lens 204 and is sequentially scanned in the horizontal direction in the figure by the deflector 205, and each small area (subfield) of the mask M in the field of view of the optical system. Lighting is performed. The illumination optical system also has a beam shaping aperture, a blanking aperture, and the like (not shown).
[0004]
The mask M is fixed to a chuck 210 provided above the mask stage 211 by electrostatic attraction or the like. The mask stage 211 is mounted on the mount body 216.
[0005]
The drive unit 212 shown on the left side of the figure is connected to the mask stage 211. The driving device 212 is connected to the control device 215 via the driver 214. Further, a laser interferometer 213 shown on the right side of the figure is installed on the mask stage 211. The laser interferometer 213 is connected to the control device 215. The accurate position information of the mask stage 211 measured by the laser interferometer 213 is input to the control device 215. Based on this, a command is sent from the control device 215 to the driver 214, and the drive device 212 is driven.
[0006]
Below the mount body 216, a wafer chamber 206 (vacuum chamber) is shown. A vacuum pump (not shown) is connected to the wafer chamber 206 to evacuate the chamber.
A projection lens 224, a deflector 225, and the like are arranged in a projection optical system barrel (not shown) in the wafer chamber 206. Further, a wafer stage (precision equipment) 231 is mounted on the bottom surface of the wafer chamber 206 below the wafer stage 206. A chuck 230 is provided above the wafer stage 231, and the wafer W is fixed by electrostatic attraction or the like.
[0007]
The electron beam that has passed through the mask M is converged by the projection lens 224. The electron beam converged by the lens 224 is deflected by the deflector 225 to form an image of the mask M at a predetermined position on the wafer W. The projection optical system also has various aberration correction lenses and contrast apertures (not shown).
[0008]
The drive unit 232 shown on the left side of the figure is connected to the wafer stage 231. The driving device 232 is connected to the control device 215 via the driver 234. Further, a laser interferometer 233 shown on the right side of the figure is installed on the wafer stage 231. The laser interferometer 233 is connected to the control device 215. The accurate position information of the wafer stage 231 measured by the laser interferometer 233 is input to the control device 215. Based on this, a command is sent from the control device 215 to the driver 234, and the drive device 232 is driven.
[0009]
FIG. 15 is a plan view schematically illustrating a wafer transfer mechanism in a general wafer chamber.
In the wafer chamber 206, a wafer stocker 261 accommodating a plurality of preprocessed wafers and a wafer loader 250 are arranged. The wafer is transferred from the wafer stocker 261 to the wafer stage 231 by the loader 250, placed on the stage 231 and subjected to exposure transfer. The loader 250 includes an arm rotatably connected.
[0010]
In the loader 250 as described above, the wafers are transferred one by one from the wafer stocker 261 to the wafer stage 231 by the end effector provided on the arm. Also, when the image is returned from the mask stage 231 to the mask stocker 261 after the end of the transfer, the sheets are transported one by one.
[0011]
When the substrate loader operates at a high speed, the positioning accuracy and the settling time of the end effector deteriorate. This is because the rigidity of the mechanical part of the substrate loader cannot be increased, and the vibration becomes intense at high-speed operation. On the other hand, the residue between the actual sample position and the target position is obtained, and the end effector is positioned based on this value. The end effector is positioned by a rotary encoder provided in a joint of an arm having the end effector and a micro rotary motor as a driving source. First, the rotation angle of the arm is detected by a rotary encoder, and the position of the sample on the end effector is determined from the rotation angle. In this case, generally, a detection cycle of about five times the natural frequency of the mechanism is required. Then, the fine movement amount is calculated from the deviation between the actual sample position and the target position, a command is given to the minute rotation motor, and the detected rotation angle is fed back.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
In an exposure apparatus using such an electron beam, measures are taken to suppress the fluctuation of the magnetic field which causes the deflection of the electron beam and the occurrence of vibration which reduces the pattern accuracy. For example, an electromagnetic linear motor that is magnetically interrupted and has excellent controllability is employed as a drive source for the wafer stage and the mask stage. Further, a review is underway to review the transfer sequence of wafers and masks and to avoid adverse effects on exposure accuracy.
[0013]
However, even if the above-described measures are taken, if a wafer transfer operation is performed during exposure, the transfer robot (loader) is driven to generate vibration or a magnetic field is generated by a motor or the like built in the robot. To reduce the pattern accuracy. That is, when the drive shaft of each arm of the loader rotates, a reaction force is applied to the stator of each motor. An electromagnetically driven rotary motor is used as a motor for driving each arm of the loader. Such an electromagnetic rotary motor is small and lightweight, and is effective because it is power-saving and has controllability. However, an AC magnetic field leaks from a coil. In addition, leakage of the DC magnetic field from the magnet also occurs. In addition, the mass is moved due to the extension and the vertical movement of the arm, and vibration occurs.
[0014]
Further, the arm provided with the end effector, which is located at the most distal end of the substrate loader, slightly vibrates due to movement or rotation, and it is necessary to wait until the vibration stops. For this reason, the throughput of the device decreases.
[0015]
Therefore, the wafer transfer operation and the exposure operation cannot be performed at the same time. In the wafer transfer operation, the wafers are transferred one by one by the loader as described above, which is a factor that reduces the throughput of the exposure apparatus.
Therefore, in order to improve the throughput while securing the pattern accuracy, measures are required to suppress the generation of the leakage magnetic field and vibration from the wafer transfer robot so that the exposure operation and the wafer transfer operation can be performed in parallel. ing.
[0016]
The present invention has been made in view of the above problems, and has a motor provided with a motor that suppresses generation of vibration and leakage of magnetism, in particular, a substrate loader including such a robot, and a substrate loader including the robot. It is an object of the present invention to provide an exposure apparatus and the like provided with the above.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a first motor according to the present invention includes: a drive shaft; a main rotor connected to the shaft; and a main stator facing the main rotor. A motor for rotating the drive shaft by applying an electromagnetic force between the RC stator and the main stator, the RC stator for canceling a reaction force connected to the main stator; A counterweight sleeve (CW sleeve) connected to the RC rotor; and a counterweight sleeve (CW sleeve) connected to the RC rotor. The rotation is canceled by rotating the CW sleeve in a direction opposite to the drive shaft.
Since the CW sleeve is rotated in the direction opposite to the drive shaft to cancel the rotational reaction torque applied to the stator of the motor, the rotational reaction force is not transmitted to the outside of the motor, and vibration caused by driving the motor can be reduced.
[0018]
A second motor according to the present invention includes: a drive shaft; a main rotor connected to the shaft; and a main stator facing the main rotor. A motor for rotating the drive shaft by applying an electromagnetic force between the MC stator and a magnetic canceling MC stator connected to the main stator; and a magnetic canceling MC rotation facing the MC stator. And a magnet generated by the main rotor and the main stator accompanying the driving of the drive shaft is canceled by a magnet generated by the MC stator and the MC rotor. .
Since the AC magnetic field leaked from the main stator and the main rotor is canceled by the MC stator and the MC rotor, the leakage of the magnetic field to the outside of the motor can be reduced.
[0019]
A third motor according to the present invention includes: a drive shaft; a main rotor connected to the shaft; and a main stator opposed to the main rotor. A motor for rotating the drive shaft by applying an electromagnetic force between the cancel stator and a cancel stator for reaction force cancellation and magnetic cancellation coupled to the main stator; and a reaction force opposed to the cancel stator. A cancel rotator for canceling and magnetic canceling; and a counterweight sleeve (CW sleeve) connected to the cancel rotator, wherein a reaction force applied to the main stator with driving of the drive shaft is By rotating the CW sleeve in the direction opposite to the drive shaft, the CW sleeve is canceled, and the magnetism generated by the main rotor and the main stator with the drive of the drive shaft is canceled by the can. Wherein the cancel magnetic generating Le stator and the cancel rotor.
A rotational reaction force (torque) generated from the motor and an AC leakage magnetic field can be canceled, and a motor that is less affected by external vibration and a magnetic field can be provided.
[0020]
In the present invention, if a magnetic shield made of a high magnetic permeability material that covers the periphery of the electromagnetic rotary motor at a certain interval is provided, a DC magnetic field leaked from a stator (permanent magnet) of the motor can be cut off. .
[0021]
A first robot according to the present invention is a robot having a plurality of arms and joints, and an electromagnetic rotary motor that is an integrated drive source of each arm, wherein the motor is connected to a drive shaft and the shaft. A main rotor, and a main stator opposed to the rotor, wherein an electromagnetic force is applied between the main rotor and the main stator to rotate and drive the drive shaft. A motor includes: a RC stator for reaction cancellation connected to the main stator; an RC rotor for reaction cancellation opposed to the RC stator; and a counterweight sleeve connected to the RC rotor. A CW sleeve), wherein a reaction force applied to the main stator due to the driving of the drive shaft is canceled by rotating the CW sleeve in a direction opposite to the drive shaft.
Since the generation of vibration is small, it can be applied to a robot used in a situation where vibration is not preferable.
[0022]
A second robot according to the present invention is a robot having a plurality of arms and joints, and an electromagnetic rotary motor that is an integrated drive source of each arm, wherein the motor is connected to a drive shaft and the shaft. A main rotor, and a main stator facing the main rotor, while applying an electromagnetic force between the main rotor and the main stator to rotationally drive the drive shaft, A magnetic canceling MC stator connected to the main stator; and a magnetic canceling MC rotor facing the MC stator, further comprising: the main rotor and The magnetism generated by the main stator is canceled by the magnetism generated by the MC stator and the MC rotor.
Since the leakage of the magnetic field is small, the present invention can be applied to a robot used in a situation where magnetic field fluctuation is not preferable.
[0023]
A third robot according to the present invention is a robot having a plurality of arms and joints, and an electromagnetic rotary motor that is an integrated drive source of each arm, wherein the motor is connected to a drive shaft and the shaft. A main rotor, and a main stator facing the main rotor, while applying an electromagnetic force between the main rotor and the main stator to rotationally drive the drive shaft, A cancel stator for reaction force cancellation and magnetic cancellation connected to the main stator; a cancel rotor for reaction force cancellation and magnetic cancellation facing the cancel stator; A counterweight sleeve (CW sleeve) connected to the drive shaft, the reaction force acting on the main stator accompanying the drive of the drive shaft, the CW sleeve being opposite to the drive shaft. And the magnetism generated by the main rotor and the main stator accompanying the driving of the drive shaft is canceled by the magnetism generated by the cancel stator and the cancel rotor. And
It is possible to provide a robot that generates less vibration and less leakage of a magnetic field, and can be used in a situation where fluctuation of the vibration and the magnetic field is not preferable.
[0024]
In the present invention, a first arm directly driven by a first drive shaft of the motor and a second arm driven via a drive band (belt) by a second drive shaft of the motor are provided. Then, it is possible to cancel the reaction force of both the main stator for the first drive shaft and the main stator for the second drive shaft.
Applicable to articulated serial robots.
[0025]
In the present invention, an elevating mechanism for elevating and lowering the first arm is further provided, the mechanism comprising: a main mover connected to the first arm; and a main stator facing the main mover. An RC stator for canceling a reaction force connected to the main stator; an RC mover for canceling a reaction force facing the RC stator; and a counterweight (CW) connected to the RC mover. The reaction force acting on the main stator as the first arm moves up and down can be canceled by moving the CW in a direction opposite to that of the first arm.
The present invention can be applied to an articulated robot that can move in the Z direction.
[0026]
In the present invention, if a magnetic shield made of a high magnetic permeability material that covers the periphery of the electromagnetic rotary motor at a certain interval is provided, the leakage of the DC magnetic field generated from the magnet of each motor can be blocked.
[0027]
The substrate loader according to the present invention is a substrate loader comprising: a substrate mounting arm; a mechanism for extending the arm; a mechanism for raising and lowering the arm; and an electromagnetic rotary motor that is an integrated drive source of the two mechanisms. The motor is any one of the above-mentioned motors.
It is possible to provide a substrate loader that generates less vibration and less leakage of a magnetic field.
[0028]
In the present invention, the lifting mechanism of the arm includes a main mover connected to the arm, a main stator opposed to the main mover, and an RC fixing for canceling a reaction force connected to the main stator. And a counterweight (CW) connected to the RC mover for canceling a reaction force facing the RC stator, and the main stator is moved as the arm moves up and down. Can be canceled by moving the CW in a direction opposite to the arm.
[0029]
An exposure apparatus according to the present invention is an exposure apparatus comprising: a sensitive substrate transport system; and an optical system that selectively irradiates the sensitive substrate with energy rays to form a device pattern on the sensitive substrate. A substrate transport system includes any one of the substrate loaders described above.
Since the substrate loader has no vibration and no magnetic leakage, an exposure operation can be performed during a substrate transfer operation using the substrate loader. Therefore, it is possible to provide an exposure apparatus with high throughput while maintaining exposure accuracy. The energy beam for exposure is not particularly limited, and ultraviolet light, X-ray, electron beam, ion beam, or the like can be used. The method of exposure is not particularly limited, and the present invention can be applied to reduction projection, close-to-uniform transfer, direct drawing, and the like.
[0030]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, description will be made with reference to the drawings. In addition, each drawing is a schematic one, and for example, there is a case where an assembly of separate members is represented as an integral member.
FIG. 1 is a sectional perspective view showing the entire structure of the substrate loader according to the embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged sectional perspective view showing the structure of the motor unit of the substrate loader of FIG.
FIG. 3 is a front sectional view of the motor unit of FIG. FIG. 4 is an enlarged sectional perspective view showing the structure of the first arm of the substrate loader of FIG.
FIG. 5 is an enlarged sectional perspective view showing the structure of the second arm and the third arm of the substrate loader of FIG.
FIG. 6 is a sectional view schematically illustrating the structure of the mass balancer of the substrate loader of FIG.
[0031]
As shown in FIG. 1, the substrate loader 1 includes a motor unit 10 disposed in a casing 11, a first arm 80 connected to the unit 10 by a first joint 81, a first arm 80 and a second arm 80. It includes a second arm 100 connected by a joint 101, and a third arm 120 connected to the second arm 100 by a third joint 121. End effectors 125 are provided at both ends of the third arm 120. A semiconductor wafer is placed on the end effector 125 and transported.
[0032]
As shown in FIG. 1, the casing 11 includes a main body portion 17 including a cylindrical side wall 13 and a bottom wall 15, and a ceiling portion 19. The bottom wall 15 of the main body portion 17 includes a central portion 15a on a concentric circle, an intermediate portion 15b around the central portion, and an outermost portion 15c around the intermediate portion, and includes a central portion 15a, an intermediate portion 15b, and an outermost portion 15c. The steps are in order of height.
[0033]
First, the configuration of each arm will be described.
The first arm 80 is driven by a hollow first arm drive shaft 23 near the center of the motor unit 10. The second arm 100 is driven by a second arm drive shaft (belt pulley drive shaft) 21 at the center of the motor unit 10. The two shafts 23 and 21 are driven by separate motor mechanisms in the motor unit 10 and independently rotate about the axis P1 (details will be described later). The third arm 120 is driven by the second arm drive shaft 21 so as to rotate in the opposite direction by the same angle as the second arm 100. The third arm 120 is minutely driven by another motor 110 at the base end of the third arm (details will be described later).
[0034]
As shown in FIGS. 2 and 3, the motor unit 10 includes a second arm drive shaft 21 that rotates about the same axis P 1 and a cylindrical first arm drive shaft 23. The second arm drive shaft 21 has a solid cylindrical shape, and the first arm drive shaft 23 has a substantially cylindrical shape, and is coaxial and concentric so as to fit around the outer periphery of the second arm drive shaft 21. Are located. A bearing 35 is interposed between the first arm drive shaft 23 and the ceiling 19 of the casing.
[0035]
The structure around the first arm 80 will be described with reference to FIG.
The base end of the first arm 80 is fixed to the first arm drive shaft 23. When the first arm drive shaft 23 rotates, the first arm 80 rotates around the central axis P1 (first joint 81) of the first arm drive shaft 23. A belt drive pulley 27 fixed to the second arm drive shaft 21 is disposed at a base end in the first arm 80, and a pulley 83 is disposed at a distal end in the arm 80. The first arm tip pulley 83 is rotatably attached to a shaft 85 fixed to the tip of the first arm 80 via a bearing 87. A belt 89 is wound between the two pulleys.
The rotation of the belt driving pulley 27 centered on the motor is transmitted to the first arm tip pulley 83 by the belt 89, and the pulley 83 rotates about the base axis P 2 of the second arm 100. A second arm drive shaft 88 is fixed to the first arm tip pulley 83. The coaxial 88 rotates with the pulley 83 around the axis P2.
[0036]
The base end of the second arm 100 is fixed to the second arm drive shaft 88. When the second arm drive shaft 88 rotates, the second arm 100 rotates around the base axis P2 (the second joint 101). That is, by rotating the second arm drive shaft 21 in the motor, the second arm 100 rotates around the axis P2 at the tip of the first arm 80.
[0037]
Next, the structure of the second arm 100 and the third arm 120 will be described with reference to FIG.
A pulley 103 fixed to the first arm distal shaft 85 is disposed at a base end in the second arm 100, and a pulley 105 is disposed at a distal end in the arm 100. The second arm tip pulley 105 is rotatably attached to a shaft 107 fixed to the tip of the second arm 100 via a bearing 111. A belt 109 is wound between the two pulleys.
[0038]
The second arm proximal pulley 103 is fixed to the first arm distal shaft 85. Here, when the second arm 100 rotates with respect to the first arm 80, the second arm base end pulley 103 rotates relatively in the opposite direction. It is conveyed to 105.
[0039]
That is, in FIG. 5, when the belt 89 moves in the direction of the arrow in the figure, the first arm tip pulley 83 rotates clockwise, and the second arm 100 rotates in the direction of the arrow (clockwise) in the figure. However, the second arm base pulley 103 does not rotate because it is fixed to the first arm 80. Therefore, the belt 109 moves in the direction of the arrow in the figure, rotates the second arm tip pulley 105 in the counterclockwise direction, and the third arm 120 rotates in the direction of the arrow in the figure (counterclockwise). That is, the third arm 120 rotates in a direction opposite to that of the second arm 100. After all, since the third arm 120 rotates by the same angle in the direction opposite to the rotation direction of the second arm 100, the relative angle of the third arm 120 to the motor unit 10 does not change.
[0040]
A rotary encoder (not shown) is built in the second arm tip shaft 107. The rotary encoder detects the rotation angle of the third arm 120 at the third joint 121, and calculates the position of the sample on the end effector 125 from the detected rotation angle. Then, the fine movement amount is calculated from the deviation between the actual sample position and the target position.
[0041]
A fine rotation motor 110 is attached to the second arm tip shaft 107. The motor 110 makes the third arm 120 minutely rotate around the second arm tip axis P3. As the rotation motor 110, an ultrasonic motor or an air motor that does not use a coil or a magnet is used. The rotation motor 110 includes a rotor 110a and a stator 110b. The stator 110b also serves as the second arm tip pulley 105. A groove is formed on the upper surface of the stator 110b along the circumference. A ring-shaped rotor 110a is arranged in the groove. The rotor 110a is fixed to a third arm drive shaft 123 provided at the center of the third arm. When the rotor 110a rotates, the third arm 120 rotates minutely around the central axis P3 (the third joint 121). The fine movement amount calculated as described above is fed back to the rotary motor 110 to suppress the residual vibration generated by the rotation of the third arm 120.
[0042]
The operation of each arm will be described with reference to FIG.
The first arm 80 rotates around the first joint 81 by driving the first arm drive shaft 23. The second arm 100 rotates around the second joint 101 with respect to the first arm 80 by driving the second arm drive shaft 21. Further, in the third joint 121, the second arm 100 and the third arm 120 rotate by the same angle in opposite directions to each other, so that the angle of the third arm 120 with respect to the first arm 80 does not change. .
[0043]
With such a configuration, when the first arm drive shaft 23 of the motor unit 10 rotates, the first arm 80, the second arm 200, and the third arm 120 form a set and move in the XY plane around the first joint 81 in the Z direction. Rotate around an axis. When the second arm drive shaft 21 of the unit 10 rotates, the second arm 100 rotates about the second joint 101 around the Z axis in the XY plane. At this time, the third arm 120 rotates in a direction opposite to the rotation direction of the second arm 100. Further, the first arm drive shaft 23 and the second arm drive shaft 21 include a moving mechanism in the Z direction (details will be described later). Therefore, the end effector 125 moves in the XYZ directions, and can move the mask or the wafer from a predetermined position to another position.
[0044]
Next, the structure of the motor unit will be described with reference to FIG.
A second arm drive shaft 21 extending in the Z direction and a first arm drive shaft 23 fitted on the outer periphery of the shaft 21 are arranged at the center in the casing 11. Both drive shafts rotate independently of each other about the motor unit center axis P1. The first arm drive shaft 23 has a substantially cylindrical shape, and is disposed coaxially and concentrically on the outer periphery of the second arm drive shaft 21. The second arm drive shaft 21 and the first arm drive shaft 23 are fitted via two upper and lower bearings 25. The second arm drive shaft 21 at the center of the motor unit has a small diameter portion, a medium diameter portion, and a large diameter portion from above, and an upper bearing 25 is disposed at a step between the small diameter portion and the middle diameter portion. A lower bearing 25 is arranged at a step between the diameter part and the large diameter part. Thereby, both shafts 21 and 23 can rotate independently. The shafts 21 and 23 are driven up and down by a lift (Z drive) motor 47 to be described later. As described above and as shown in FIG. 2, a belt drive pulley 27 is fixed to the upper end of the second arm drive shaft 21, and the upper end of the first arm drive shaft 23 is fixed to the first arm 80. Have been.
[0045]
In the casing 11, a concentric cylindrical inner core 29 and an outer core 31 are arranged. Both cores are suspended concentrically with the motor unit central axis P1 so as to partition the inside of the casing. The upper ends of both cores are fixed to the ceiling part 19 of the casing 11. The lower end of the inner core 29 extends over the middle portion 15b of the bottom wall of the casing, and the lower end of the outer core 31 extends over the outermost 15c of the wall.
[0046]
A first arm drive shaft rotation motor 33 is arranged on an inner peripheral portion of the inner core 29. The motor 33 is an electromagnetic rotating motor including a coil (main rotor) 33a and a magnet (main stator) 33b. The coil 33a is fixed along the outer surface of the lower part of the first arm drive shaft 23. The magnet 33b is fixed along the inner surface of the inner core 29 so as to face the coil 33a.
[0047]
An extension member 41 is fixed to the lower end of the second arm drive shaft 21 at the center of the motor unit. The extension member 41 includes an inner cylindrical portion 37 fixed to the lower end of the second arm drive shaft 21, a disk portion 38 connected to the lower end of the cylindrical portion 37, and an outer cylindrical portion connected to the outer periphery of the same portion 38. 39. Both cylindrical portions 37 and 39 are arranged concentrically with respect to the axis P1.
The inner cylindrical portion 37 is located so as to surround the central portion 15a of the casing bottom wall, and a bearing 43 is interposed between the inner cylindrical portion 37 and the central portion 15a. The connection disk 38 is located on the middle part 15b of the casing bottom wall. The outer cylindrical portion 39 extends upward between the inner core 29 and the outer core 31 in parallel with both cores. There is a certain gap between the upper end of the outer cylindrical portion 39 and the upper end of each of the cores 29 and 31 (the ceiling portion 19 of the casing) and between the disc portion 38 and the lower end of the inner core 29. I have.
[0048]
A second arm drive shaft rotation motor 45 is disposed above the inner periphery of the outer cylindrical portion 39 of the extension member 41. This motor is an electromagnetic rotary motor composed of a coil (main rotor) 45a and a magnet (main stator) 45b. The coil 45a is fixed along the inner surface of the upper part of the outer cylindrical portion 39 of the extension member. The magnet 45b is fixed along the outer peripheral surface of the upper part of the inner core 29 so as to face the coil 45a. The second arm drive shaft rotation motor 45 is located at the same height as the first arm drive shaft rotation motor 33. The second arm drive shaft rotating motor 45 rotates the second arm drive shaft 21 together with the extension member 41.
[0049]
A linear motor (elevating mechanism) 47 for moving in the Z direction is provided below the inner periphery of the extension member 41. As the linear motor 47, for example, a voice coil motor can be used. The voice coil motor includes a coil (main mover) 47a and a magnet (main stator) 47b. The coil 47a is fixed along the inner surface below the outer cylindrical portion 39 of the extension member. The magnet 47b is fixed along the outer surface of the lower portion of the inner core 29 so as to face the coil 47a. By the linear motor 47, the second arm drive shaft 21 and the first arm drive shaft 23 are driven up and down in the Z-axis direction together with the extension member 41.
[0050]
With such a configuration, the first arm drive shaft 23 rotates around the Z axis, the second arm drive shaft 21 rotates around the Z axis, and the first arm drive shaft 23 and the second arm drive shaft 21 move in the Z direction. Raise and lower.
[0051]
The motor unit 10 of this example further includes a mechanism for canceling a reaction force and magnetism generated by driving the arm drive shaft and the belt drive shaft.
That is, when each drive shaft rotates, a reaction force is applied to the stator of each motor. In this specification, the reaction force includes both the torque reaction force in the rotational direction and the reaction force in the linear direction. Further, since the motor is of an electromagnetic drive type, AC magnetic field leakage from the coil and DC magnetic field leakage from the magnet also occur from the arm rotation motors 33 and 45. Further, the mass may move due to the above-described arm extending operation, and vibration may occur.
[0052]
The canceling mechanism includes two upper and lower reaction force canceling motors 59 and 63 arranged outside the outer core 31 and two upper and lower counterweight sleeves (CW sleeves) 51 and 53.
[0053]
The upper cancel motor 59 includes a coil (cancel rotator) 59a and a magnet (cancel stator) 59b. The coil 59a is fixed along the inner surface of the upper CW sleeve 51. The magnet 59b is fixed along the outer surface of the upper part of the outer core 31 so as to face the coil 59a. The cancel motor 59 is located at the same height position as the first arm drive shaft rotation motor 33 and the second arm drive shaft rotation motor 45.
[0054]
The lower cancel motor (RC motor) 63 includes a coil (RC mover) 63a and a magnet (RC stator) 63b. The coil 63a is fixed along the inner surface of the lower CW sleeve 53. The magnet 63b is fixed along the outer surface of the lower part of the outer core 31 so as to face the coil 63a. The RC motor 63 is located at the same height position as the Z movement linear motor 47.
[0055]
Each of the CW sleeves 51 and 53 is arranged between the side wall 13 of the casing 11 and the outer core 31 and concentrically with the motor unit central axis P1. The upper surface of the upper CW sleeve 51 is held on the side wall 13 of the casing main body via a bearing 55, and the lower portion of the inner surface is held at the center of the outer surface of the outer core 31 via a bearing 57. As described above, the coil 59a of the upper cancel motor 59 is fixed along the inner surface of the upper CW sleeve 51, and the upper CW sleeve 51 is driven by the motor 59 and rotates about the axis P1.
The lower portion of the lower CW sleeve 53 is held on the outer surface of the outer core 31 via a bearing 61. A certain distance is provided between the lower end of the lower CW sleeve 53 and the casing bottom wall 15c. As described above, the coil 63a of the cancel motor 63 is fixed along the inner surface of the lower CW sleeve 53, and the lower CW sleeve 53 is driven by the motor 63 to move up and down in the Z direction along the axis P1. I do.
[0056]
As described above, the magnet (cancel stator) 59b of the cancel motor 59 is fixed to the outer periphery of the outer core 31. The outer core 31 is fixed to the ceiling member 19 of the casing together with the inner core 29 to which the main stators 33b and 45b for rotating the arm drive shafts 23 and 21 are fixed. Is considered one. That is, the reaction force applied to the stators 33b and 45b when rotating the motors 33 and 45 for rotating both shafts is transmitted to the cancel stator 59b of the cancel motor 59 via the inner core 29 and the outer core 31. Therefore, by rotating the cancel rotor 59a and the upper CW sleeve 51 in the opposite directions of the shafts 21 and 23, a reaction force for canceling the reaction force is applied to the cancel stator 59b. Then, the reaction forces (torques) of the motors 33, 45, and 59 cancel each other in the cores 29 and 31 and do not come out of the motor unit 10. In this way, the motor unit 10 does not shake (apply vibration) the device (exposure device) to which it is attached.
[0057]
Next, a description will be given of the canceling of the reaction force in the extending direction (linear direction) of the arm.
As shown in FIGS. 2 and 6, a mass balancer 70 extending in the opposite direction (radial direction) to the first arm 50 is provided at the tail end (left side in the figure) of the first arm 50.
The mass balancer 70 includes a guide 71 extending in a direction opposite to the first arm 50, and a counterweight (CW) 73 slidable along the guide 71. The weight of the counterweight 73 corresponds to the weight of a portion (the second arm 100, the third arm 120, the end effector 125, the motor 110, and the like) ahead of the second joint 101. An actuator 75 is provided between the guide 71 and the counter weight 73. As the actuator 75, a non-magnetic ultrasonic linear motor or the like can be used. The actuator 75 causes the counter weight 73 to slide on the guide 71 in both directions.
[0058]
The mass balancer 70 cancels the acceleration / deceleration of the mass caused by the extension / retraction of the first to third arms. In other words, acceleration / deceleration in the opposite direction to the acceleration / deceleration applied to the equivalent mass of the arm is given to the counterweight 73 so that the reaction force is balanced within the arm, so that the reaction force does not come out of the motor unit 10.
[0059]
As shown in FIG. 3 and the like, a magnetic shield 140 is provided on the outer surface of the casing 11 so as to cover the same surface at a predetermined interval (for example, several mm). The magnetic shield 140 includes a main body 141 surrounding the main body 17 of the casing 11 and a lid 143 covering the ceiling 19. The magnetic shield 140 is made of a high magnetic permeability material such as permalloy.
The magnetic shield 140 cancels the leakage of the DC magnetic field generated from the magnets 33b, 45b, 47b, 59b, 63b of each motor in the motor unit 10.
[0060]
Next, the reaction force of the motor and the operation of the magnetic cancel mechanism accompanying the operation of the substrate loader 1 will be comprehensively described.
The substrate loader 1 transfers wafers and reticles mainly between the cassette and the stage as described above. At this time, the substrate loader 1 performs a loading operation of placing the substrate on the end effector 125 from the target position, an unloading operation of removing the substrate from the target position on the end effector 125, and a standby operation. The initial position of the substrate loader 1 is such that the arms 80, 100, and 120 are aligned on a straight line.
[0061]
FIG. 7 is a sectional perspective view showing an operation state of the substrate loader of FIG.
FIG. 8 is an enlarged sectional perspective view showing the substrate loader of FIG.
In the following drawings, illustration of a motor portion is omitted. In addition, the rotation direction referred to below indicates a state viewed from above.
In this state, the first arm 80 rotates slightly counterclockwise about the first joint 81, the second arm 100 rotates slightly clockwise about the second joint 101, and the third arm 120 rotates. This is a state where the third joint 121 is rotated counterclockwise slightly. Then, the center of the end effector 125 of the third arm 120 is located at the loading point RP.
[0062]
In the motor unit 10, the first arm drive shaft rotation motor 33 rotates counterclockwise (arrow R1), and the second arm drive shaft rotation motor 45 rotates clockwise (arrow R2).
[0063]
As described above, the two drive shafts 23 and 21 rotate in the opposite directions, and the inner core 29 to which the main stators 33b and 45b of the rotation motors 33 and 45 of each shaft are fixed has the rotation of the two shafts. A rotational reaction force is applied by the difference in torque. In this case, a clockwise reaction torque is applied to the inner core 29. Therefore, the canceling rotor 59a and the CW sleeve 51 are rotated counterclockwise, which is the opposite direction of the reaction torque of both shafts, to apply a reaction force to cancel the reaction force to the cancellation stator 59b. As a result, the reaction forces (torques) of the motors 33, 45, and 59 cancel each other in the cores 29 and 31, and do not come out of the motor unit 10.
[0064]
Further, the actuator 75 of the mass balancer 70 is driven to move the counterweight 73 along the guide 71 in a direction toward the first arm 80 (radial direction, arrow C2). Then, the acceleration / deceleration of the mass caused by the extension / retraction of the first to third arms is canceled. That is, the acceleration / deceleration applied to the equivalent mass of the arm is given to the counter weight 73 so that the reaction force is balanced within the arm so that the reaction force does not come out of the motor unit 10.
[0065]
FIG. 9 is a cross-sectional perspective view showing the elevating operation state of the substrate loader of FIG.
FIG. 10 is an enlarged sectional perspective view showing the substrate loader of FIG.
This state shows a state in which the entire arm has risen in the Z direction from the state of FIG. That is, the linear motor 47 is driven upward (arrow M1) to drive the first arm drive shaft 23 and the second arm drive shaft 21 together in the Z direction.
[0066]
At this time, the RC motor 63 is driven downward (arrow C3), and the lower CW sleeve 53 is moving downward. This cancels the acceleration / deceleration of the mass caused by the upward movement of the first to third arms. That is, acceleration / deceleration applied to the equivalent mass of the arm is applied to the lower CW sleeve 53 so that the reaction force is balanced within the motor unit 10 so that the reaction force is not generated outside the motor unit 10.
[0067]
FIG. 11 is a sectional perspective view showing a state where the substrate loader of FIG. 1 is on standby.
FIG. 12 is an enlarged sectional perspective view showing the substrate loader of FIG.
In this state, the second arm 100 is in the most retracted state, that is, the first arm 80 rotates about 90 ° counterclockwise around the first joint 81 from the initial state, and the second arm 100 The arm is rotated about 90 ° clockwise from the initial state around the joint 101 (rotated 180 ° with respect to the first arm 80), and both arms 80 and 100 are folded so as to overlap. The third arm 120 is angularly located at the initial position.
[0068]
In the motor unit 10, the first arm drive shaft rotation motor 33 rotates counterclockwise (arrow R1 '). Then, the second arm drive shaft rotating motor 45 is rotating clockwise (arrow R2 ').
[0069]
Then, in order to cancel the rotational reaction force applied to the stator fixed to each shaft, the cancel motor is driven to rotate the upper CW sleeve 51 largely clockwise (arrow C3). Here, the rotation direction of each arm is the same as that of FIG. 7, but the rotation direction of the CW sleeve 51 is different in order to cancel the torque generated by the arm turning around the axis.
Further, the actuator 75 of the mass balancer 70 is driven to move the weight 71 in a direction approaching the first arm 80 (arrow C5).
[0070]
FIG. 13 is a diagram schematically illustrating a state of a magnetic field accompanying operation of the reaction force canceling mechanism. In the figure, a broken line indicates a magnetic field generated from the cancel rotor 59a of the cancel motor 59, and a solid line indicates a magnetic field obtained by combining the magnetic fields generated by the main rotors 33a and 45a of the motors 33 and 45. The upper arrow indicates the rotational direction of the cancel motor 59, and the lower arrow indicates the rotational direction of the combined energy of the motors 33 and 45.
As can be seen from the figure, the rotation direction of the cancel motor 59 and the rotation direction of the combined energy of the rotation energies of the motors 33 and 45 for rotating the respective arms are opposite to each other as described above. Are controlled so that the phase of the magnetic field is shifted by 180 °. For this reason, the magnetic field of each motor is canceled as a whole, and the leaked AC magnetic field is cancelled.
[0071]
Also, during the operation described above, DC magnetic field leakage from the magnet of each motor is shielded by the magnetic shield 140.
[0072]
This substrate loader 1 is installed in a wafer chamber 206 (see FIG. 15) of the exposure apparatus. Then, the wafer is transferred using the loader 1. During the transfer of the wafer, the exposure operation is performed in parallel. At this time, the loader does not affect the trajectory of the electron beam because the leakage of the magnetic field and the occurrence of vibration are reduced as described above.
[0073]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, it is possible to provide a motor that suppresses the occurrence of magnetic field leakage and vibration. By using a substrate loader constituted by a robot having such a motor, a substrate transport operation and an exposure operation can be performed in parallel, and an exposure apparatus with improved throughput can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional perspective view showing an overall structure of a substrate loader according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional perspective view showing an enlarged structure of a motor unit of the substrate loader of FIG. 1;
FIG. 3 is a front sectional view of the motor unit of FIG.
FIG. 4 is an enlarged sectional perspective view showing a structure of a first arm of the substrate loader of FIG. 1;
FIG. 5 is an enlarged sectional perspective view showing a structure of a second arm and a third arm of the substrate loader of FIG. 1;
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically illustrating a structure of a mass balancer of the substrate loader of FIG. 2;
FIG. 7 is a sectional perspective view showing an operation state of the substrate loader of FIG. 1;
FIG. 8 is an enlarged sectional perspective view showing the substrate loader of FIG. 7;
FIG. 9 is a cross-sectional perspective view showing an elevating operation state of the substrate loader of FIG. 1;
10 is an enlarged sectional perspective view showing the substrate loader of FIG. 9;
11 is a cross-sectional perspective view showing a state where the substrate loader of FIG. 1 is on standby.
FIG. 12 is an enlarged sectional perspective view showing the substrate loader of FIG. 11;
FIG. 13 is a diagram schematically showing a state of a magnetic field associated with an operation of a reaction force canceling mechanism.
FIG. 14 is a diagram showing an outline of an imaging relationship and a control system in the entire optical system of the projection exposure type electron beam exposure apparatus.
FIG. 15 is a plan view schematically illustrating a wafer transfer mechanism in a general wafer chamber.
[Explanation of symbols]
1 board loader 10 motor unit
11 Casing 13 Side wall
15 Bottom wall 17 Body part
19 Ceiling
21 Second arm drive shaft (belt pulley drive shaft)
23 First arm drive shaft 25 Bearing
27 Belt drive pulley 29 Inner core
31 outer core 33 first arm drive shaft rotation motor
35 Bearing 37 Inner cylindrical part
38 Connection disk 39 Outer cylinder
41 Extension member 43 Bearing
45 Second arm drive shaft rotation motor 47 Elevation (Z drive) motor
51 Upper CW sleeve 53 Lower CW sleeve
55 bearing 57 bearing
59 Cancel motor 61 Bearing
63 Cancel motor 70 Mass balancer
71 Guide 73 Counterweight (CW)
75 Actuator
80 first arm 81 first joint
83 First arm tip pulley 85 First arm tip shaft
87 Bearing 88 Second arm drive shaft
89 belt
100 second arm 101 second joint
103 Pulley of the second arm base end 105 Pulley of the second arm end end
107 Second arm tip shaft 109 Belt
110 Motor 111 Bearing
120 3rd arm 121 3rd joint
125 End effector 140 Magnetic shield
141 body 143 lid

Claims

A drive shaft,
A main rotor connected to the shaft;
A main stator facing the main rotor,
With
A motor that rotates the drive shaft by applying an electromagnetic force between the main rotor and the main stator,
An RC stator for canceling a reaction force connected to the main stator;
A reaction force canceling RC rotor facing the RC stator;
A counterweight sleeve (CW sleeve) connected to the RC rotor,
Further comprising
A motor, wherein a reaction force applied to the main stator due to driving of the drive shaft is canceled by rotating the CW sleeve in a direction opposite to the drive shaft.

A drive shaft,
A main rotor connected to the shaft;
A main stator facing the main rotor,
With
A motor that rotates the drive shaft by applying an electromagnetic force between the main rotor and the main stator,
MC stator for magnetic cancellation coupled with the main stator,
An MC rotor for magnetic cancellation facing the MC stator;
Further comprising
A motor, wherein the magnetism generated by the main rotor and the main stator accompanying the driving of the drive shaft is canceled by the magnetism generated by the MC stator and the MC rotor.

A drive shaft,
A main rotor connected to the shaft;
A main stator facing the main rotor,
With
A motor that rotates the drive shaft by applying an electromagnetic force between the main rotor and the main stator,
A cancellation stator for reaction force cancellation and magnetic cancellation connected to the main stator,
A cancel rotor for reaction force cancellation and magnetic cancellation facing the cancel stator,
A counterweight sleeve (CW sleeve) connected to the cancel rotor,
Further comprising
The reaction force applied to the main stator with the driving of the drive shaft is canceled by rotating the CW sleeve in a direction opposite to the drive shaft,
A motor wherein the magnetism generated by the main rotor and the main stator in association with the driving of the drive shaft is canceled by the magnetism generated by the cancel stator and the cancel rotor.

4. The motor according to claim 2, further comprising a magnetic shield made of a high magnetic permeability material that covers the periphery of the electromagnetic rotary motor at a certain interval.

A robot having a plurality of arms and joints, and an electromagnetic rotary motor that is an integrated drive source for each arm,
The motor is
A drive shaft,
A main rotor connected to the shaft;
A main stator facing the rotor,
With
Along with driving the drive shaft by applying an electromagnetic force between the main rotor and the main stator,
The motor is
An RC stator for canceling a reaction force connected to the main stator;
A reaction force canceling RC rotor facing the RC stator;
A counterweight sleeve (CW sleeve) connected to the RC rotor,
Further comprising
A robot, wherein a reaction force applied to the main stator due to driving of the drive shaft is canceled by rotating the CW sleeve in a direction opposite to the drive shaft.

A robot having a plurality of arms and joints, and an electromagnetic rotary motor that is an integrated drive source for each arm,
The motor is
A drive shaft,
A main rotor connected to the shaft;
A main stator facing the main rotor,
With
Along with driving the drive shaft by applying an electromagnetic force between the main rotor and the main stator,
MC stator for magnetic cancellation coupled with the main stator,
An MC rotor for magnetic cancellation facing the MC stator;
Further comprising
A robot, wherein the magnetism generated by the main rotor and the main stator with the driving of the drive shaft is canceled by the magnetism generated by the MC stator and the MC rotor.

A robot having a plurality of arms and joints, and an electromagnetic rotary motor that is an integrated drive source for each arm,
The motor is
A drive shaft,
A main rotor connected to the shaft;
A main stator facing the main rotor,
With
Along with driving the drive shaft by applying an electromagnetic force between the main rotor and the main stator,
The motor is
A cancellation stator for reaction force cancellation and magnetic cancellation connected to the main stator,
A cancel rotor for reaction force cancellation and magnetic cancellation facing the cancel stator,
A counterweight sleeve (CW sleeve) connected to the cancel rotor,
Further comprising
The reaction force applied to the main stator with the driving of the drive shaft is canceled by rotating the CW sleeve in a direction opposite to the drive shaft,
A robot, wherein the magnetism generated by the main rotor and the main stator as the drive shaft is driven is canceled by the magnetism generated by the cancel stator and the cancel rotor.

A first arm directly driven by a first drive shaft of the motor;
A second arm driven by a second driving shaft of the motor via a driving band (belt);
8. The robot according to claim 5, wherein a reaction force of both the main stator for the first drive shaft and the main stator for the second drive shaft is canceled. 9.

Further, a lifting mechanism for raising and lowering the first arm is provided,
The mechanism is
A main armature connected to the first arm;
A main stator facing the main mover,
An RC stator for canceling a reaction force connected to the main stator;
An RC mover for canceling a reaction force facing the RC stator;
A counter weight (CW) connected to the RC mover,
9. The robot according to claim 8, wherein a reaction force applied to the main stator as the first arm moves up and down is canceled by moving the CW in a direction opposite to the first arm.

The robot according to any one of claims 5 to 9, further comprising a magnetic shield made of a high-permeability material that covers the periphery of the electromagnetic rotary motor at a certain interval.

A board mounting arm,
An arm extension mechanism,
An elevating mechanism for the arm,
An electromagnetic rotary motor that is an integrated drive source of the two mechanisms,
A substrate loader comprising:
A substrate loader, wherein the motor is the motor according to any one of claims 1 to 4.

The lifting mechanism of the arm,
A main mover connected to the arm,
A main stator facing the main mover,
An RC stator for canceling a reaction force connected to the main stator;
An RC mover for canceling a reaction force facing the RC stator;
A counterweight (CW) connected to the RC mover,
Further comprising
The substrate loader according to claim 11, wherein a reaction force applied to the main stator as the arm moves up and down is canceled by moving the CW in a direction opposite to the arm.

Sensitive substrate transfer system,
An optical system for selectively irradiating the sensitive substrate with energy rays to form a device pattern on the sensitive substrate;
An exposure apparatus comprising:
An exposure apparatus, wherein the sensitive substrate transfer system includes the substrate loader according to claim 11.