JP2010500184A - ロボット・リスト・アセンブリの為の方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、リスト・アセンブリ１００の為の方法、装置、システムを提供する。リスト・アセンブリ１００は、キャップ１０４と底部１１２を有するハウジングと、上記ハウジングに少なくとも一部が内包され、ロボット・アームに結合されるように適合された少なくとも１つのピボットと、上記ピボットに結合され、ベアリングの周りに上記ピボットを回転させるように適合されたベルトとを含む。上記ハウジングの底部は、少なくとも１つのピボットとベアリングから離して熱を反射するように適合されている。

Description

発明の分野

本発明は、電子デバイス製造ロボットに関し、より具体的には、そのような製造ロボットを用いたリスト・アセンブリに関する。

背景

電子デバイス製造に用いられるロボットは、性能及び／又はロボットの寿命に影響し得る著しい環境ストレスにさらされる場合がある。そのため、必要なものは、そのようなロボットの性能及び／又は寿命を改善する為の方法及び装置である。

一部の実施態様において、本発明は、キャップ及び底部を有するハウジングと；
上記ハウジング内に少なくとも一部が内包され、ロボット・アームに結合されるように適合された少なくとも１つのピボットと；上記ピボットに結合され、ベアリングの周りに上記ピボットを回転させるように適合されたベルトと；を含む。上記ハウジングの底部は、少なくとも１つのピボット及びベアリングから遠ざけられた熱を反射するように適合されている。

他の実施形態において、本発明は、リスト・アセンブリの寿命を延ばす方法であって、反射シールドをリスト・アセンブリの底部に付けるステップと、上記リスト・アセンブリに対し低い熱伝導率を有する材料からリスト・アセンブリのハウジングを構成するステップと、上記ハウジング内で少なくとも１つの熱チョークを形成するステップと、を含む、上記方法を提供する。

また更に他の実施形態において、本発明は、電子デバイス製造の為のロボットであって、キャップ及び底部を有するハウジングと、上記ハウジングに少なくとも一部が内包され、ロボット・アームに結合されるように適合された少なくとも１つのピボットと、上記ピボットに結合され、ベアリングの周りに上記ピボットを回転させるように適合されたベルトと、を含む。上記ハウジングの底部は、少なくとも１つのピボット及び上記ベアリングから遠ざけられた熱を反射するように適合されている。

本発明の他の特徴および態様は、以下の詳細な説明、添付された請求項、付随する図面から、より完全に明らかになろう。

図１は、本発明の一部の実施形態に従う例示的なロボット・リスト・アセンブリの概略平面図である。 図２Ａは、放射シールドが固定されたリスト・アセンブリの底面概略図を示す。図２Ｂは、放射シールドが取り外されたリスト・アセンブリの概略底面図を示す。 図３は、本発明の一部の実施形態に従う例示的なリスト・アセンブリを拡大した概略底面図である。 図４は、本発明の一部の実施形態に従う例示的なリスト・アセンブリを分解した概略図である。 図５は、リスト・アセンブリの一部の側部を切り欠いた概略図である。 図６は、本発明の実施形態に従う２つのリスト・アセンブリを含むデュアル・ロボットの概略平面図である。

詳細な説明

半導体ウエハ処理ロボットは、ロボット・リスト・アセンブリで時ならぬ故障に遭う場合がある。故障は、粒子の蓄積、潤滑材の化学的分解、加熱、更に／又は他の原因により生じ得る。本発明が提供するのは、ロボット・リスト・アセンブリであって、ロボット・リスト温度の減少を含む様々な故障モードを減少さらに／または除去するロボット・リスト・アセンブリである。

本発明は、とりわけ、温度減少、問題となる可動部品の削除、改良されたベアリングの性能、及び／又は改善された粒子汚染及び／又は他の部品間の熱伝達を介して従来技術を改良する。一部の実施形態において、改良されたリスト・アセンブリは、優れた横断面、材料選択を与えるので、熱流は改善され、更に／或いは、最適化され、アセンブリへの伝導性放射熱流が制限されると同時にアセンブリの外への熱流を改善し、更に／或いは、最大限にする。例えば、一部の実施形態において、例えば包囲体に用いられるベース材料は、従来のリスト・アセンブリのアルミニウムより著しく低い熱導電率を有するチタン（例えば、アルミニウムの熱導電率の約１０分の１）が用いられてもよい。さらに、ブレードとリストとの接触面の横断面積は、熱チョークにより著しく減らされてもよい。両方の手段は、アセンブリに流れる熱を減らす。同様に、アルミニウム等からピボットを作ることにより、リストの外への熱流が増やされる。これらのピボットの広い横断面も同様に、リストの外への熱流を増やすことが可能である。

そのアセンブリを使用するチャンバ内部で加熱素子からの放射を反射する為にアセンブリの底面に放射シールドを加えてもよい。シールドは、例えば、簡単かつ低コストのシート・メタル・カバーを含んでもよい。一部の実施形態において、シールドは、（例えば、一側部だけ）鏡面仕上げに研磨されてもよい。また、包囲体の底面（従来の位置）から最上面（例えば、チタン製最上面キャップ）までベアリングの取付けを逆にすることにより、リスト・アセンブリがこれらの熱源を通過するとき、処理チャンバの加熱装置からの熱伝達を減らしてもよい。一部の実施形態において、潤滑寿命を著しく増やすリストの温度の５０％減少という結果である。温度だけを下げることによりアセンブリの寿命を２倍以上にすることが推定されている。

故障を受ける現象で粒子汚染から半導体ウエハを更に保護することは、ベース／ハウジング、ピボット、予荷重リングへと設計されるラビリンスにより引き起こされてもよい。さらに、従来のリスト・アセンブリに見られるリストとブレードとの間の開口は、閉鎖されてもよい。

図１は、本発明の一部の実施形態に従うロボット・リスト・アセンブリ１００の概略平面図である。ロボット・リスト・アセンブリ１００は、ピボット１０２ａ−ｂによりロボット（例えば、１以上のロボット・アーム）（図示せず）に結合されてもよい。ロボット・リスト・アセンブリ１００は、最上面キャップ１０４（例えば、ハウジングまたは他の包囲体）を有してもよい。最上面キャップ１０４に隣接及び／又は結合されたものは、１以上の熱チョーク１０６であってもよい。また、最上面キャップ１０４に隣接及び／又は結合されたものは、切り欠き領域１０８およびリスト・クロージャ１１０でもよい。

一部の実施形態において、ピボット１０２ａ−ｂは、アルミニウムから構成されてもよい。アルミニウム製ピボット１０２ａ−ｂの熱導電率は、リスト・アセンブリ１００から離れる熱の放出を増やしてもよい。他の材料（例えば、アルミニウム合金、及び／又は他の導電材）が用いられてもよい。ピボット１０２ａ−ｂは、より迅速にアーム（図示せず）へ熱を伝達する為に大きな横断面を有してもよい。例えば、少なくとも１つの実施形態において、ピボット１０２ａ−ｂは、ピボットの高さを増すことによって（例えば、ピボットの幅を維持しつつ同一ピボットの高さを２倍にすることによって）広い横断面積を有してもよい。１つの具体的な実施形態において、ピボットは、約３／８インチ×Ｗｒの横断面を有し、他の寸法が用いられている。

同一または代替的な実施形態において、最上面キャップ１０４は、チタンまたは他の同様の材料で構成されてもよい。アルミニウムより著しく低い熱伝導率を持つチタンを用いることにより、最上面キャップ１０４は、リスト・アセンブリ１００の残部への過剰な熱伝達を妨げることを助力する。

熱は、（例えば、最上面キャップ１０４から突き出た）熱チョーク１０６を介して更に制限されてもよく、これが、接触面積を減らすことにより、ブレード（図示せず）からリスト・アセンブリ１００に熱が伝導して（或いは他の方法で）伝えられることを妨ぐのに役立つ。同様に、切り欠き領域１０８は、ブレード（図示せず）とリスト・アセンブリとの間の接触を最小限にしてもよい。一部の実施形態において、熱チョーク１０６と切り欠き領域１０８の組合せは、従来のリスト・アセンブリに対して、ブレードとリスト・アセンブリとの接触面積を約９０％減らしてもよい。熱チョーク１０６は、チタンのような金属、セラミックのような絶縁材料、或いは他の適した材料から構成されてもよい。

リスト・クロージャ１１０は、最上部キャップ１０４として形成されてもよく、別体でもよい。一部の実施形態において、リスト・クロージャ１１０は、チタンから構成されてもよい。リスト・クロージャ１０４は、ブレード（図示せず）とリスト・アセンブリ１００の内部空間（図２，図３に図示）との間の接触を減らし、更に／或いは、除去してもよい。これにより、熱伝達を減らすか妨げ、更に／或いは、粒子がリスト・アセンブリ１００内部に蓄積することを妨げてもよい。

図２Ａと図２Ｂは、放射シールド１１２が所定位置に固定されたリスト・アセンブリの概略底面図と、放射シールド１１２が取り外されたリスト・アセンブリの概略底面図とを示す。放射シールド１１２は、留め具１１４（例えばネジ、ボルト、他の適した留め具）を用いてリスト・アセンブリ１００に取り付けられてもよい。放射シールド１１２は、図１に関して説明された最上部キャップ１０４とリスト・アセンブリ１００の他の部分と共に、リスト・アセンブリ１００の内部空間を内包してもよい。以下、図３に関し、この内部空間を詳細に説明する。

放射シールド１１２は、鋼板のようなシート・メタル・カバーまたは他の同様の材料でもよい。一部の実施形態において、放射シールド１１２は、リスト・アセンブリ１００の内部空間から遠くに面する側部で鏡面仕上げに研磨されてもよい。このように、放射シールド１１２は、リスト・アセンブリ１００から遠ざけられた放射熱を反射してもよい。同様に、放射シールド１１２は、反射する仕上げを作り出すため、被覆及び／又はメッキ処理（例えば、金メッキ処理など）されてもよい。
他の材料及び／又は仕上げが用いられてもよい。

図３は、本発明の一部の実施形態に従うリスト・アセンブリ１００を拡大した概略底面図である。ピボット１０２ａ−ｂは、ベアリング１１６ａ−ｂの周りで最上部キャップ１０４の内側に固定されている。ピボット１０２ａ−ｂは、駆動ベルト１１８ａ−ｂにより作動されてもよい。駆動ベルト１１８ａ−ｂは、引張り装置１２０ａ−ｂによりピボット１０２ａ−ｂに固定されてもよい。

ピボット１０２ａ−ｂを最上部キャップ１０４に固定することにより、リスト・アセンブリ１００が動作中に熱源を通過するとき、（例えば、ベアリング／ピボットは、熱源に面するシールド１１２から空間的に／熱的に隔離されていることから）処理チャンバの加熱装置（図示せず）の放射からの熱伝達を減らしてもよい。

前述された特徴の正味の効果は、並行して、（例えば、ブレード及び／又はブレード上の基板から）リスト・アセンブリに入り得る熱量を減らし、リストから外に（例えばロボット・アームに）放散し得る熱量を増やすことである。そのため、Qが熱流を表す場合、リスト・アセンブリからのQoutは、リスト・アセンブリへのQinより非常に大きくなる。

図４は、ベアリング・アセンブリ５００を分解した概略図であるが、本発明の一部の実施形態で用いられるベアリング１１６ａ−ｂに類似してもよい。ベアリング・アセンブリ５００は、１以上のベアリング５０２ａ−ｂを含んでもよい。ベアリング５０２ａ−ｂは、内部レース５０４ａ−ｂと、外部レース５０６ａ−ｂを備え、これらがスペーサ・ボール５０８及び／又は荷重ボール５１０を保持してもよい。

一部の実施形態において、内部レース５０４ａ−ｂと外部レース５０６ａ−ｂは、ステンレス鋼または同様の材料から構成されてもよい。他の等級のステンレス鋼及び／又は他の材料が用いられてもよい。同様に、スペーサ・ボール５０８は、ステンレス鋼４４０Ｃ又は他の同様の材料から構成されてもよい。他の等級のステンレス鋼及び／又は他の材料が用いられてもよい。荷重ボール５１０は、セラミック又は他の適した材料から構成されてもよい。一部の実施形態において、少なくとも１つ以上の荷重ボール５１０が、電気的に導電性の材料（例えば、ステンレス鋼）から形成されたボールで置き換えられ、ベアリング５０２ａ−ｂ、内部レース５０４ａ−ｂ、外部レース５０６ａ−ｂの間の電気的接触を維持してもよい。導電性の置換ボールは、非荷重ベアリングとする為に（或いは、非導電性荷重ボール５１０より軽量を支える為に）、ベアリング５０２ａ−ｂの内部レース５０４ａ−ｂと外部レース５０６ａ−ｂの間の接触を維持しつつ、非導電性（例えば、セラミック）荷重ボール５１０より僅かに小さくしてもよい。この接触は、静電気の放電／放散経路を可能にすることにより、リスト・アセンブリ１００内で静電気が蓄積することを妨げる。

図５は、リスト・アセンブリ１００の一部の側部を切り欠いた概略図である。特に、図５は、ベアリング５０２ａ−ｂと、リスト・アセンブリ１００を出るために粒子が移動しなければならないであろう例示的な経路と、を含むリスト・アセンブリ１００の一側部を示す。図５の実施例において、ベアリング５０２ａ−ｂを離れる粒子６０２は、数ある中で、最上部キャップ１０４及び／又はピボット１０２内に設計されたラビリンスを通って移動しなければならない。ベアリングの故障において、ロボット・アセンブリ１００が付けられるロボットにより取り扱われるウエハは、粒子６０２がリスト・アセンブリ１００を出る為に難しいラビリンス６０４経路を通って移動しなければならないことから、そこから分散される粒子６０２から保護される。

図６に戻ると、２つのリスト・アセンブリ６０２を含むデュアル・ロボット６００の概略平面図が描かれている。リスト・アセンブリ６０２の各々は、ロボット・アーム６０４と、基板を運ぶように適合されたブレード６０６とに結合されている。本願で説明され描かれた実施例に係るリスト・アセンブリは、「蛙足」型のロボットである。しかしながら、本発明の原則および特徴は、水平多関節ロボット・アーム（スカラ・ロボット・アーム）や他の型のロボットのリスト・アセンブリに適用されてもよい。

前述したことは、本発明の実施形態に向けられているが、本発明の他の更なる実施形態は、本発明の基本的範囲から逸脱することなく案出可能であり、その範囲は以下の特許請求の範囲により決定されるものである。

Claims (29)

1. リスト・アセンブリであって、
   キャップ及び底部を有するハウジングと、
   前記ハウジングに少なくとも一部が内包され、ロボット・アームに結合されるように適合された少なくとも１つのピボットと、
   前記ピボットに結合され、ベアリングの周りに前記ピボットを回転させるように適合されたベルトと、
   を備え、
   前記ハウジングの前記底部は、少なくとも１つのピボット及び前記ベアリングのうち少なくとも１つから遠ざけられた熱を反射するように適合されている、前記リスト・アセンブリ。
2. 前記ハウジングは、前記リスト・アセンブリへの熱の流れを制限するように選択された１つ以上の材料から構成されている、請求項１に記載のリスト・アセンブリ。
3. 前記ハウジングの少なくとも一部は、チタンから構成されている、請求項２に記載のリスト・アセンブリ。
4. 前記ハウジングの前記キャップは、少なくとも１つのピボットの為に用いられる材料より低い熱伝導率を有する材料から構成されている、請求項１に記載のリスト・アセンブリ。
5. 前記キャップは、チタンから構成され、少なくとも１つのピボットは、アルミニウムから構成されている、請求項４に記載のリスト・アセンブリ。
6. 前記ハウジングは、基板を保持する為に用いられるブレードと前記リスト・アセンブリとの間の接触面積を最小限にするように適合された少なくとも１つの特徴部を含む、請求項１に記載のリスト・アセンブリ。
7. 前記ハウジングは、前記ブレードと前記リスト・アセンブリとの間の接触を減らすように適合された少なくとも１つの熱チョークを含む、請求項６に記載のリスト・アセンブリ。
8. 前記ブレードと前記リスト・アセンブリとの間の接触を減らすように適合された少なくとも１つの切り欠き部を含む、請求項６に記載のリスト・アセンブリ。
9. 前記ハウジングは、熱が前記リスト・アセンブリに入ることを妨げるように適合された放射シールドを更に含む、請求項１に記載のリスト・アセンブリ。
10. 少なくとも１つのピボットは、前記リスト・アセンブリの外に熱を放散するように選択された材料から構成されている、請求項１に記載のリスト・アセンブリ。
11. 少なくとも１つのピボットは、アルミニウムから構成されている請求項１０に記載のリスト・アセンブリ。
12. 少なくとも１つの日ポットは、前記ハウジングの前記キャップに取り付けられている、請求項１に記載のリスト・アセンブリ。
13. 前記ベアリングから粒子を補足するように適合されたラビリンスを更に含む、請求項１に記載のリスト・アセンブリ。
14. 前記ベアリングは、非導電性荷重ボールと、少なくとも１つの導電性ボールを含み、前記導電性ボールは、前記ベアリングを介して導電性を維持するように適合されている、請求項１に記載のリスト・アセンブリ。
15. リスト・アセンブリの寿命を延ばす方法であって、
    前記リスト・アセンブリの底部に反射シールドを付けるステップと、
    前記リスト・アセンブリのハウジングを、前記リスト・アセンブリのピボットに対し低い熱導電率を有する材料から構成するステップと、
    前記ハウジング内で少なくとも１つの熱チョークを形成するステップと、
    を備える、前記方法。
16. 電子デバイス製造の為のロボットにおいて、
    リスト・アセンブリを備え、前記リスト・アセンブリは、
    キャップおよび底部を有するハウジングと、
    前記ハウジングに少なくとも一部が内包され、ロボット・アームに結合されるように適合された少なくとも１つのピボットと、
    前記ピボットに結合され、ベアリングの周りに前記ピボットを回転させるように適合されたベルトと、
    を含み、
    前記ハウジングの前記底部は、ピボット及び前記ベアリングのうち少なくとも１つから遠ざけられた熱を反射するように適合されている、前記ロボット。
17. 前記ハウジングは、前記リスト・アセンブリへの熱の流れを制限するように選択された１つ以上の材料から構成される、請求項１６に記載のロボット。
18. 前記ハウジングの少なくとも一部は、チタンから構成されている、請求項１７に記載のロボット。
19. 前記ハウジングの前記キャップは、少なくとも１つのピボットの為に用いられる材料より低い熱伝導率を有する材料から構成される、請求項１６に記載のロボット。
20. 前記キャップは、チタンから構成され、少なくとも１つのピボットは、アルミニウムから構成される、請求項１９に記載のロボット。
21. 前記ハウジングは、基板を保持する為に用いられるブレードと前記リスト・アセンブリとの間の接触面積を最小限にするように適合された少なくとも１つの特徴部を含む、請求項１６に記載のロボット。
22. 前記ハウジングは、前記ブレードと前記リスト・アセンブリとの間の接触を減らすように適合された少なくとも１つの熱チョークを含む、請求項２１に記載のロボット。
23. 前記ハウジングは、前記ブレードと前記リスト・アセンブリとの間の接触を減らすように適合された少なくとも１つの切り欠き部を含む、請求項２１に記載のロボット。
24. 前記ハウジングは、熱が前記リスト・アセンブリに入ることを妨げるように適合された放射シールドを更に含む、請求項１６に記載のロボット。
25. 少なくとも１つのピボットは、前記リスト・アセンブリから外に熱を放散するように適合された材料から構成されている、請求項１６に記載のロボット。
26. 少なくとも１つのピボットは、アルミニウムから構成されている、請求項２５に記載のロボット。
27. 少なくとも１つのピボットは、前記ハウジングの前記キャップに取り付けられている、請求項１６に記載のロボット。
28. 前記ベアリングから粒子を捕捉するように適合されたラビリンスを更に含む、請求項１６に記載のロボット。
29. 前記ベアリングは、非導電性荷重ボールと、少なくとも１つの導電性ボールを含み、前記導電性ボールは、前記ベアリングを介して導電性を維持するように適合されている、請求項１６に記載のロボット。

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