JP2011096942A - クリーン化搬送システムにおけるワーク搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡潔な搬送機構によって、必要かつ十分なピックアンドプレース動作を行う、小型化の容易なクリーン化搬送システムにおけるワーク搬送装置を提供する。
【解決手段】クリーン化された空間にてワークに対する必要な加工、処理を行うために上記空間に配置された装置類に対してワーク授受を行うクリーン化搬送システムにおいて、各工程の装置類にワークを搬送するワーク搬送機２０を具備し、ワーク搬送機は機体２１の両端に設けた１対の回転輪２２、２３と動索２４とから成る搬送機構２５を複数個並設した構成を有しており、１番目の動索と２番目の機体、２番目の動索と１番目の機体、２番目の動索と３番目の機体、３番目の動索と２番目の機体というように動索と機体を順次結合し、上記搬送機構の任意の段の動索にワークを保持する保持部材３０を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、クリーン化された空間にてワークに対する必要な加工、処理を行うために、上記空間に配置された装置類に対してワーク授受を行うクリーン化搬送システムにおけるワーク搬送装置に関するものである。

半導体製造では、多くの作業工程はいわゆるクリーンルームと呼ばれる清浄度の高い工程の中で進行する。クリーンルームとはいっても中には長さが１００メートルを超える程大規模のものも珍しくなく、その清浄度もさまざまであるが、何れも内部環境を一定保つために膨大な設備と経費が掛かることは想像に難くない。仮に、作業工程の或る部分だけを必要な清浄度に設定する場合には、その工程部分だけの清浄度であるのでより小規模ではあるが、主要部分であれば、清浄度のクラス定義で１（０．１μｍ／ｆｔ^３）以下のレベルに保つ必要があり、必要な設備と経費は依然として膨大である。

ウエハ上にフォトリソグラフィ技術によって集積回路を形成する半導体製造技術では、クリーンルーム内の各工程装置間において、ウエハをクリーンな状態を保って搬送する搬送ロボットが用いられている。従来のウエハ搬送ロボットには、部材を関節で接続したロボットアーム構造をもつものがあり、この種のロボットでは、ワークの精密な搬送のためにサーボモーターやステッピングモーターを数個必要とした。そのため高コストとなり、各可動部分のために上記モーターの制御ソフトが必要であるとともに、ロボットであるのでティーチングという手続きが必ず必要になる。また、平面内で広く動くロボットアームでは、広いワーキングエリアが必要であるという問題があった。搬送ロボットであればウエハを受け取り（ピックアップ）、ウエハを搬送し、所定の位置にてウエハを渡す（プレース）ピックアンドプレース機能と、Ｚ軸周りの回転並びにＺ軸方向の移動で足りると考えられるが、空間全域をカバーする自由度を与えている従来のロボットは、そのために複雑化と高コスト化の傾向が高まり、調整の難易度も高度化している。

このような観点から、本発明者は、クリーン化された空間においてワークに対する必要な加工、処理を行うために、上記空間に配置された装置類に対してワーク授受を行う、クリーン化したシステムにおいてワークを搬送するのに適したワーク搬送装置の実現を目指して試行錯誤を繰り返して来た。目的とする搬送装置は定位置でワークを受け取り（ピックアップ）、所定の位置に正確に移動して、その位置でワークを渡す（プレース）ことができる、いわゆるピックアンドプレース機能を持つものであり、対象となる搬送手段の例としては様々な構成を有するものが考えられて来たが、後述するように、何れにも一長一短があり採用に至っていない。このため本発明者は鋭意研究の上、上記各方式のもののような問題を起こさないスマートな搬送装置を目指して開発を続け、その結果、本発明を完成した。

また、装置のサイズは、工場フットプリントや装置フットプリントに直接的に影響し、工場フットプリントと装置フットプリントは、クリーンエアコストに比例する。即ち、フットプリントと、工場用地費、装置設備コスト、ファンフィルター運転動力、それにＨＥＰＡフィルターの設置と交換コストは比例するから、ロボットなどの搬送メカに必要なワークエリアの削減は、製造コスト全体に直接的に効くことになる。本発明は、このような観点から、搬送装置のワークエリアの縮小化を目指し、低コスト製造を可能にすることをも目的とする。

本発明は前記の実情からなされたもので、その課題は、簡潔な搬送機構によって、必要かつ十分なピックアンドプレース動作を行う、小型化の容易なクリーン化搬送システムにおけるワーク搬送装置を提供することである。また、本発明の他の課題は、１個のモーターで作動可能であり、かつまた、ティーチングを必要とせずに使用可能なクリーン化搬送システムにおけるワーク搬送装置を提供することである。

前記の課題を解決するため、本発明は、クリーン化された空間にてワークに対する必要な加工、処理を行うために、上記空間に配置された装置類に対してワーク授受を行うクリーン化搬送システムにおいて、各工程装置類にワークを搬送するワーク搬送機を具備し、ワーク搬送機は、機体に設けた１対の回転輪とそれらに掛け回した動索とから成る搬送機構を複数個並設した構成を有するとともに、１番目の動索と２番目の機体、２番目の動索と１番目の機体、２番目の動索と３番目の機体、３番目の動索と２番目の機体というように動索と機体を順次結合し、上記搬送機構の任意の段の動索にワークを保持する保持部材を設けた構成とするという手段を講じたものである。

本発明の搬送装置における上記のクリーン化された空間とは、例えば、半導体製造の場合、ワークであるウエハ周りの空間、レジスト膜塗布、ステッパーによる露光、レジスト膜の現像処理等、いわゆるフォトリソグラフィに関する工程を実行する装置の配置されている空間を指す。本発明の搬送装置はワーク搬送装置として、上記のような工程を実行する場合には、ウエハを各工程装置に搬入ないし搬出するために適用することができる。他の分野においては、複数の工程の装置類の間にて、任意のワークやり取りをする場合に、本発明の搬送装置を適用することができる。空間内部にて工程の或る装置類から他の装置類へワークを運ぶという、上記の搬送形態は本発明のワーク搬送装置の典型的な使用の形態であるが、空間内部にてワークを単に通過させるに過ぎないケース、或いは空間内部のある地点にワークを置きに行くケースなども、本発明のワーク搬送装置として通常予測される使用形態である。

搬送機構としてどのような形態が好適かという問題については、それを見極めるために様々な方式が検討され、かつ、必要に応じて試作された。前述の搬送手段として検討したものの中には、まず、振り子式或いは平行リンク式のような往復動作を行うものがある。しかし、これらの方式の場合、関節又はそれに類似の構成を有するため、回転半径に見合った空間が必要であり、アーム長さ分しか移動範囲を決められないため始点と終点の間で送り方向に対する高さが変化する性質があり、その上、座標とのソフト的変換が必要という問題がある。また、ロッドアンテナ式、パンタグラフ式、蛇腹式、巻尺式のようないわゆる伸縮式構成を取るものがあるが、ロッドアンテナ式の摺動構造を持つものは駆動力が弱く、しかも伸縮度に応じて変化し、さらに、部材同士が擦れ合うことで微細粉塵を生じるため、このようなものは避けねばならないし、伸縮時に機構上必要な体積が変化することに伴う問題を提起する。また、エア駆動では密閉性や駆動トルクの確保が難しく、ばねを用いる場合にはフックの法則の適用範囲が短いため精密性に欠けるなど、様々な問題が見出されたため、何れも放棄された。巻尺式の場合には、巻き取り直径が常に変化するという機械的な面倒な部分が発生する。巻尺式のもので送り出すとき（伸長時）に安定した推進力を得るには、巻尺が剛性のあるコンベックス形状の横断面のものでなければならないが、さらにそれを定寸で送り出すにはゴム等のローラーで挟み込んで平面矯正しながら摩擦駆動する必要があり、ここで微粒子発生問題が起こり得る。巻き取り部分の微粒子排除やクリーニングは、巻尺を巻き取ってしまった後ではできず、送り出すときに微粒子が放出される欠点がある。対策としては、巻尺全てをカバーして微粒子を封じ込める方法もあるが、機構的にも大きなスペースが必要になる。

本発明のワーク搬送装置は、各工程装置類にワークを搬送するワーク搬送機と、それに設けたワーク保持部材とを具備している。このワーク搬送機は、文字通りワークを搬送する手段であり、所定の位置でワークを受け取り（ピックアップ）、別の位置に正確に移動して、その位置でワークを渡す（プレース）ことができるピックアンドプレース機能を実行する。本発明のワーク搬送装置は、上記の各搬送方式におけるような問題を起こさないために、以下に説明する複数個の搬送機構を具備している。

本発明におけるワーク搬送機は、機体に設けた１対の回転輪とそれらに掛け回した動索とから成る搬送機構を複数個並設した構成を有している。それらの搬送機構は、擦りのような相対的な動きを、搬送機構を構成する要素間に生じない、という要求を満たす必要があり、このようなクリーン搬送において、回転輪として適切なものは、例えば、プーリーの類であり、動索として適切なものは、例えば、ワイヤーの類である。回転輪としてスプロケットを用い、動索としてコッグドベルトを用いることも良い結果を期待することができるが、その用例についてはさらに後述する。上記の搬送機構は、必要な搬送ストロークを得るために複数個並設して用いられ、複数個の搬送機構は、１番目の動索と２番目の機体、２番目の動索と１番目の機体、２番目の動索と３番目の機体、３番目の動索と２番目の機体というように動索と機体を順次結合して構成する。そして、上記搬送機構の任意の段の動索に、ワークを保持する保持部材を設けるものである。保持部材は最終段の動索に１個設ければ足りると考えられるがそれは最小限度である。事実、複数個の搬送機構にそれぞれ必要個数の保持部材を設けることは可能であり、また、本発明の用途は様々であることからして、保持部材の取り付け位置や使用個数などは自由に選択することができる事項である。

搬送機構において、支軸に接触する回転輪の軸受けは、ボールベアリング又はローラーベアリングなどの転がり軸受けによって構成されることが望まれる。本発明の搬送装置は半導体製造工程に適用することができるものであるが、そこでは全く微粒子を発生させないことが要求され、このために上記の如く擦りのような相対的な動作を生じない転がり軸受けを用いた軸受機構が望ましいのである。また、ワーク搬送機において、１番目の搬送機構の左右何れかの側方に２番目の搬送機構、２番目の搬送機構の左右何れかの側方に３番目の搬送機構というように複数個の搬送機構が左右横方向に配列されるように構成することも望ましいものである。つまり、ワーク搬送機として、搬送方向の機体両端に設けた１対の回転輪と、それらに掛け回した動索とから成る搬送機構を複数個並設した構成を取るものは、複数個の搬送機構を上下に配置するか（仮に「縦型」と呼ぶ、図９参照）、又は左右に配置するか（仮に「横型」と呼ぶ、図１等参照）の選択が可能であるところ、クリーン搬送の環境下では、多くの場合、整流された層流のクリーンエアが上方から降りて来るので、微粒子が万一発生した場合でも横型であれば速やかに下方へ排除することができるからである。よって、上記縦型のワーク搬送機では、整流された層流のクリーンエアが搬送機構の一側方から他側方へ流れる方式を取れば良い。

また、複数個の搬送機構から成るワーク搬送機について、１番目の回転輪をタイミング伝動用回転輪、動索をタイミング伝動用動索でそれぞれ構成するとともに、上記タイミング伝動用回転輪の駆動機としてステッピングモーター又はサーボモーターを組み合わせるという構成を取ることは望ましい結果につながる。前述した回転輪としてスプロケットを用い、動索としてコッグドベルトを用いること、特に、１番目の回転輪をタイミングベルト用滑車で、また、動索をタイミングベルトでそれぞれ構成するとともに、上記タイミングベルト用滑車の駆動機にステッピングモーターを適用することは、上記タイミング伝動の一例である。タイミング伝動方式を採用して、１番目の回転輪をタイミングベルト用滑車とし、動索をタイミングベルトとすることによって、２番目以降は全て動索によって繋がっているので、ワーク搬送機における最終の移動部分乃至任意の移動部分の精密な位置制御が可能になる。上記タイミングベルト以外のタイミング伝動手段としては、スプロケットホイールとチェーンの組合せなどがある。

本発明によれば、上記のように１番目の機体における駆動側回転輪以外は動力を動索に伝えない構成を取ることができ、このように構成することによって回転輪と動索の摩擦を最小限に抑えることが可能になる。これは本発明の搬送装置における多大なメリットであり、さらに、初段の摩擦が起きやすい部分をタイミングベルトにすることで、回転輪と動索の相対動作をなくし、擦りの発生を防止することができる。また、上記のモーターについて、１台の搬送装置に１基のモーターしか必要としないことは本発明の一つの特徴であるといえる。しかし、１台の搬送装置に１基のモーターという構成は、モーター数の削減という利点だけに止まるのではなく、搬送装置を設置するフットプリント、及び隣接室への開口部（ゲートバルブの大きさ）を、大幅に縮小することにもつながる意義の大きい事項でもある。

ワーク搬送機は、複数個の搬送機構が１番目の機体の位置に並んだ縮長状態においてワークを受け取るように縮長位置の近傍に保持部材を配置するか、或いは、縮長位置から複数個の搬送機構が最終段まで伸び切る伸長位置までの間の任意の位置にてワークを受け取る（ピックアップ）ように保持部材を配置し、保持部材でワークを受け取ってその位置から伸長位置又は縮長位置までの間の任意の位置へワークを置きに行く（プレース）ように保持部材を移動させることができる。前者は、複数個の搬送機構が全て収縮した位置でワークを受け取る構成であり、後者は、複数個の搬送機構が全て収縮した位置から全て伸び切る間の任意の位置でワークを受け取る構成である。

本発明は以上のような内容を有するものであるから、機体両端に設けた１対の回転輪とそれらに掛け回した動索とから成る搬送機構を複数個並設するという簡潔な搬送機構によって、必要かつ十分なピックアンドプレース動作を行うワーク搬送装置を提供することができ、特に小型化が容易であるという特徴がある。また、本発明によれば、上記複数個の搬送機構の動索と機体を順次結合しているので、１個のモーターで作動可能であり、かつまた、敢えてティーチングをせずとも必要かつ十分な機能と精度をもって、ワークを搬送することができるという効果を奏する。

以下、図示の実施形態を参照して本発明をより詳細に説明する。図１は本発明に係るクリーン化搬送システムにおけるワーク搬送装置１０の一例として示す主要部の平面図であり、ワークとして任意のサイズのウエハを用いて、任意の個数の集積回路チップを生産する半導体製造装置の一部を構成するものである。各図において、１１はワークであるウエハを示しており、ウエハ１１は搬送部１２に保持される。搬送部１２は台部１２ａと支持部１２ｂを有し、ウエハ１１は支持部１２ｂに載置された状態で搬送される（図１、図２及び図８等参照）。

本発明に係るワーク搬送装置１０は、ワーク搬送機２０を具備しており、ワーク搬送機２０は、機体２１の両端に設けた１対の回転輪２２、２３とそれらに掛け回した動索２４から成る搬送機構２５を複数個左右に並設した構成を有する（図１ないし図３Ｂ参照）。図示の例におけるワーク搬送機２０は４個の搬送機構２５を備えており、これらの搬送機構２５を左右方向に順に配置、接続して４段階の伸長、収縮を行うものである。各段の作動を説明するときには便宜上、各段の要素に枝番号‐１、‐２、‐３、‐４を付けて区別する。従って、駆動輪は第１段目の一方の回転輪２２のみで、残る第１段目の回転輪２３と第２段目、第３段目、第４段目の各一対の回転輪は全て従動輪である。

搬送機構２０において、一対の回転輪２２、２３は１対の支軸１６、１７に取り付けられ、支軸１６、１７は転がり軸受け１８、１９に軸承されており、これらの転がり軸受け１８、１９はボールベアリングによって構成されている（図３〜図５等参照）。図３において、１６‐１は駆動軸を示しており、この駆動軸１６‐１のみが１個のモーター（図示せず）に接続されて駆動される。上記のボールベアリングは、クリーンルーム、真空対応の機種を使用する。上記の搬送機構２０として、前述したようにタイミング伝動用回転輪及びタイミング伝動用動索を適用することも可能であり、その場合、駆動軸１６−１を駆動する駆動機にステッピングモーター又はサーボモーターの類を使用することによって、精密な位置制御によるワーク搬送が実現する。

図示の例における回転輪２２、２３にはいわゆるプーリーを使用し、動索２４にはいわゆるワイヤーループを使用している。ワイヤーループはステンレスワイヤー撚り線から成り、伸びを生じず、プーリー、ワイヤーループ間にて擦れも滑りも生じない構成である。ステンレスワイヤー撚り線は、裸線のほかにフッ素又はナイロンなどの樹脂コーティングを施したものも使用可能であるが、コーティングしたものは動きの激しい箇所等に使用することは避けるべきである。各段の動索２４にはそれぞれトラックレール２６として直動ガイドを設けており、これによってワイヤーループを支え全体の剛性を保持し、正確な伸長（前進）、収縮（後退）が行われるようになっている。また、トラックレール２６も、クリーンルーム、真空対応の機種を使用する。なお、上記各機体２１の間には、微粒子が万一発生した場合にそれを排除するための隙間を設け、かつ、各機体はその幅方向と層流が平行になるような配置構造を取るものとする。また、機体２１にはクリーンエアの層流方向と交差する機体部分に、クリーンエアの層流方向にほぼ沿うようにエア通過部を形成した構造を適宜設ける。

搬送機構２５は図１乃至図４に示すように４個を左右に並設し、
１番目の動索２４‐１と２番目の機体２１‐２を固定部Ｐで結合し、２番目の動索２４‐２と１番目の機体２１‐１を固定部Ｑで結合し、以下同様に
２番目の動索２４‐２と３番目の機体２１‐３（固定部Ｐ）、３番目の動索２４‐３と２番目の機体２１‐２（固定部Ｑ）、
３番目の動索２４‐３と４番目の機体２１‐４（固定部Ｐ）、４番目の動索２４‐４と３番目の機体２１‐３（固定部Ｑ）、
というように動索と機体を順次結合し、４番目の動索２４‐４にワークを保持する保持部材３０を取り付けている。

図３、図４中、２７はｎ番目の動索２４‐ｎとｎ＋１番目の機体２１‐（ｎ＋１）を結合する固定部Ｐを有するスライドユニット、２８はｎ＋１番目の動索２４‐（ｎ＋１）とｎ番目の機体２１‐ｎを結合する固定部Ｑを有するスライドユニットを示している。各スライドユニット２７（Ｐ）、２８（Ｑ）は前記のトラックレール２６に沿って前後方向に直線移動し往復動する。これらのスライドユニット２７（Ｐ）、２８（Ｑ）はトラックレール２６と、転動するボールベアリングを介して接触しており、擦れを生じないように設けられている。なお、スライドユニット２７にはその内部でボールが循環するようになっているものを使用するので、スライドユニット２７とトラックレール２６との間でも擦れを生じない。

このような搬送機構２５は、４個の搬送機構２５‐１〜２５‐４が１番目の機体２１‐１の側方位置に並んだ縮長状態において、ワークを受け取るように工程装置内部１４の近傍に設置する（図１、図２参照）。２９はワーク搬送機基台を示す。保持部材３０は最終段の機体２１‐４の側面にブラケット３２を介して取り付けられており、細長いアーム形状を有し、搬送機構２５の伸長方向に先端を向けて配置されている（図１、図５参照）。図６及び図７に詳細に示したように、保持部材３０は細長い帯板状の部材から成り、その下面に長手方向の長溝３１を形成するとともに、長溝３１の両端部に上下貫通状の通気口３３ａと吸引口３３ｂを形成して長溝３１の側の下面を閉じ板３４で覆い、通気口３３ａと吸引口３３ｂを通じる通気路を形成したもので、吸引口３３ｂを上向きに配置するものとする。吸引口３３ｂは上部に浅く形成された縦長の溝部３３ｃを有しており、これによってウエハ１１の吸着面積を増し保持をより確実化している。３５は吸引配管であり、上記通気口３３ａに接続している。

本発明の搬送装置１０には、ウエハ１１を受け取るためにピックアップ位置へ移動させる手段として、任意の公知の移動手段を設けることができる。なお、ウエハ１１は支持部１２ｂに載置されており、この支持部１２ｂの間の空所はそこに保持部材３０が入り込める大小関係に設定された保持部材入口３６になっている。以上のように構成される本発明の搬送装置１０は、クリーン化搬送システムにおけるワーク搬送装置として、半導体製造に適用する場合には、あらゆるサイズの搬送装置として形成することができる。先に、本発明の搬送装置はティーチングせずとも使用可能なクリーン化搬送システムにおけるワーク搬送装置である旨の記載をしたが、これは、実施形態の搬送装置ではスタートのピックアップ位置（縮長位置Ｘ）とゴールのプレース位置（伸長位置Ｙ）が決まっていることから理解されるように、ティーチングをしなくても適用可能な対象が多く想定されるということであって、ティーチングをしてはいけないという意味ではなく、例えば本発明の搬送装置１０を制御装置と組み合わせ、対象とする工程装置などにロボットとして適用するときには、これをティーチングすることも、当然に起こり得る。

このように構成されている本発明の搬送装置１０の動作について説明する。ウエハ１１は、ピックアップ位置まで搬送されて来るとそこで停止するものとする。停止した上記のウエハ１１に対して本発明の搬送装置１０が起動するが、そのために、ワーク搬送機２０は複数個の搬送機構２５が１番目の機体２１−１の側方に並んだ縮長状態にあり、この縮長状態において、ワーク即ちウエハ１１を受け取るように、工程装置内部のやや後方に保持部材３０が配置されている（図８）。

図示の例においては、ウエハ１１が４点の支持部１２ｂによって支えられるものとして示されており（図２、図８参照）、それらの支持部１２ｂの間に生じている保持部材入口３６に、保持部材３０が搬送機３０の作動によって入り込み、吸引口３３にてウエハ１１を吸引すると同時に、移動手段が作動することによって、ウエハ１１が保持部材３０に吸着保持される。さらにこの後、保持部材３０で受け取った（ピックアップ）ウエハ１１をワーク搬送機２０によって縮長位置Ｘから伸長位置Ｙへと置きに行く（プレース）動作が行われる。

ワーク搬送機２０では、第１段目の一方の回転輪２２しかもその第１番目のもの２２‐１だけをモーターによって駆動される駆動輪として伸長（前進）と収縮（後退）まで一切の作動が進行する。即ち、図外のスイッチの投入によって第１段目の一方の回転輪２２‐１が回転すると動索２４‐１が回転し、それに伴って前記し、また、図９に略図で示すように、以下の動作が行われる。即ち、
１番目の動索２４‐１と固定部Ｐで結合した２番目の機体２１‐２、２番目の動索２４‐２と固定部Ｑで結合した１番目の機体２１‐１と動力が伝達され、以下同様に、
２番目の動索２４‐２と３番目の機体２１‐３（固定部Ｐ）、３番目の動索２４‐３と２番目の機体２１‐２（固定部Ｑ）、
３番目の動索２４‐３と４番目の機体２１‐４（固定部Ｐ）、４番目の動索２４‐４と３番目の機体２１‐３（固定部Ｑ）、
と動力が順次伝達され、４番目の動索２４‐４に取り付けた保持部材３０に保持されているウエハ１１が前進する。

上記の作動において特徴的であるのは、１番目の動索２４‐１と２番目の機体２１‐２が固定部Ｐで結合し、かつまた、２番目の動索２４‐２と１番目の機体２１‐１が固定部Ｑで結合しているので、１番目の動索２４‐１が回転し（図９の最下段）、２番目の機体２１‐２が移動（同じく下から第２段）するとともに、２番目の動索２４‐２も回転（同じく下から第３段）することであり、このような動力の伝達が最終段の動索２１‐４まで同様に行われて、４段階の搬送機構２５‐１〜２５‐４が全て同時に移動する点である。斯くして本発明の搬送装置１０では、搬送機構２５‐１〜２５‐４の全段が一体となって同時に伸長（前進）と収縮（後退）を繰り返すという、正確かつスマートなワーク搬送が可能になった。なお、図９は略図であるが、既に述べたように、搬送機構２５を上下に重ねて本発明の搬送装置１０を構成することもできないわけではない。即ち、本発明の搬送装置１０ではクリーンエアの層流方向に対して、垂直な方向に複数の機体を配列するような空間配置を取ることができる。半導体製造の分野において、層流は鉛直方向での流れが普通なので、鉛直層流に対しては、機体を図１〜図８の例に示したように水平面内スタックとするものであるが、しかし、水平方向層流が適用されるに対しては、機体を鉛直面内スタック（図９の例）とすることも可能なのである。

図１の例は、複数個の搬送機構２５が１番目の機体の位置に並んだ縮長状態において、ウエハ１１を受け取るように或る工程装置１４の近傍に保持部材３０を配置し、その位置でウエハ１１を受け取り（ピックアップ）、その位置から伸長位置へ保持部材３０が移動して次の工程装置１５へウエハ１１を置きに行く（プレース）ように構成されている。しかし、そのように構成する代わりに、複数個の搬送機構２５が最終段まで伸び切る伸長位置までの間の任意の位置を或る工程装置の近傍に設定し、その位置でウエハ１１を受け取るように保持部材３０を配置し、その位置から伸長位置又は縮長位置へ保持部材３０が移動してウエハ１１を置きに行くように構成することも容易になし得ることである。特に、１番目の回転輪をタイミングベルト用滑車、動索をタイミングベルトでそれぞれ構成するとともに、上記タイミングベルト用滑車の駆動機がステッピングモーターから成る構成としたときには、保持部材３０に保持されたウエハ１１の搬送位置を正確に位置制御することが可能になるので、精密な位置制御の点において優位性が高い。これに関して説明を補足すると、良くあるアーム式ロボットなどでは、回転軸を使っているので、直線移動は、或るステッピングモーター等のステップ数に比例せず、ロボットの移動には数値計算が必要になる欠点がある。一方、本発明の搬送装置１０では、ステッピングモーターのステップ数がダイレクトに伸張長さと比例し、モーター制御とＸＹＺ移動の間の数値変換は不要であり、搬送にかかる制御コスト下げ、また制御メンテナンスの複雑さを解消することができる。

以上のように、本発明の搬送装置１０では或る工程装置の受け取り位置から搬送機２０が伸長し、それによって、保持部材３０が当該工程装置から次の工程装置に達し、そこに設けられている受け取り装置へウエハ１１を置きに行くものである。ウエハ１１の搬送を終えれば、搬送機２０を収縮に切り替え、図１に示された原位置まで後退させ、次のウエハ１１に備えて待機する状態に戻る。本発明の搬送装置１０では、このようにしてワークを受け取り、搬送機２０を伸長させてワークを置きに行き、そして元の位置へ戻る動作を繰り返すものであるから、伸長位置まで前進しまた元へ戻る間、途中に何物も必要とせず、移動の後に何も残さず、従って、クリーン化生産方式に適用するために好適である。このような本発明の搬送装置１０は、従来の大規模なクリーンルームについても実施することができるとともに、半導体製造に係る搬送装置を例に取ればあらゆるサイズのウエハについても適用することができる。なお、本発明の搬送装置１０は上記の構成を有するものであり、かつ、その全ての構成部材を所要の金属材料或いは金属と同等の強度性能を有する金属以外の材料によって形成し得るものであるから、その作動条件は大気圧、室温レベルに限るものではなく、超高圧ないし超低圧、或いは低温から高温までの広範な環境に適応し得ることも自明である。

回転軸を幾つか持つ既存のロボットアーム式の搬送装置では、ロボット中心から離れる方向へのアームの伸縮動作において、ロボット中心から最遠の先端アームの長さの分だけは、そのアームの断面積だけが、ロボット動作に必要な空間となるが、最遠先端アーム以外のアームは、平面内を広く使って動作するので、平面内のほとんどの部分では、他の物体との干渉の可能性が発生する。従って、ロボットによって、搬送物を隣接室へ導入するに当たっては、通常、最遠先端アームの長さ分程度しか、隣接室内部へ移動できないという欠点がある。もちろん、最遠先端アーム以外のアームの長さを活用して、隣接室へ搬送することは可能であるが、その場合、隣接室との開口部はアームとの衝突を避けるために非常に大きな面積を取らなければならなくなるので現実的ではない。一方、本発明では、複数の機体はどれも平面内では１方向にしか動作しないため、隣接室への開口部は、２番目以降の機体の合計断面積で決定されるので、大変小さな開口部を設けるだけで済む。このことは、開口部に普通設けるゲートバルブの大きさとコストを大幅に削減できることに直結する。また、隣接室への進入長も、ロボットアーム式とは異なり、最遠先端アーム長に制限されるということは原理的になく、機体数を増設すれば原理的にいくらでも隣接室内部へ深く進入することができる。

さらに、本発明では、複数の機体はどれも平面内では１方向にしか動作しないため、本発明の搬送装置１０におけるワーク搬送機が必要とするワークエリアは、既存のロボットアーム式の搬送装置と比較して、相当小さなものとなる。このことから、本発明の搬送装置１０において搬送機が設置される、局所クリーン空間での平面内断面積を最小化することが可能となる。クリーン空間の平面積が小さくなると、それに比例してファンフィルターユニットやＨＥＰＡフィルターなどの空調設備を削減することが可能であり、その設備コスト、工場フットプリント、ファンフィルター運転動力、それにＨＥＰＡフィルターの設置と交換コストを、それに比例して削減することができる。

本発明の搬送装置は、機体両端に設けた１対の回転輪とそれらに掛け回した動索とから成る搬送機構を複数個並設した構成を有するとともに、１番目の動索と２番目の機体、２番目の動索と１番目の機体、２番目の動索と３番目の機体、３番目の動索と２番目の機体というように動索と機体を順次結合し、上記搬送機構の最終段の動索にワークを保持する保持部材を設けるという簡潔な構成から、小型化する半導体製造システムに好適に適用することができるものであり、特に、超小型化製造システムにおいて、実効の上がることが期待される。利用可能な技術分野としては、上記半導体製造に係るものの他に液晶パネル製造分野、ケミカルバイオロジー分野、マイクロロボットなどのマイクロマシーン分野等に利用できる可能性がある。

本発明に係るクリーン化搬送システムにおけるワーク搬送装置の一例を示す伸長状態の平面説明図である。 同上の装置の縮長状態を示す平面説明図である。 同上における搬送機構を示すもので、Ａは平面図、Ｂは側面図である。 同上の装置の一例を示すもので、Ａは側面図、ＢはＡのＩＶＢ−ＩＶＢ線断面図、ＣはＡのＩＶＣ−ＩＶＣ線断面図である。 同上の装置と移動手段とを図１の右方から見たときの側面説明図である。 同上の装置に用いる保持部材を示す平面図である。 同じく保持部材を示す縦断面図である。 同じく保持部材と移動手段との位置関係を示す説明図である。 同上の装置の概念的な説明図である。

１０ ワーク搬送装置
１１ ウエハ（ワーク）
１２ 搬送部
１４、１５ 工程装置内部
１６、１７ 支軸
１８、１９ 軸受け
２０ ワーク搬送機
２１ 機体
２２、２３ 回転輪
２４ 動索
２５ 搬送機構
２６ トラックレール
２７、２８ スライドユニット
２９ ワーク搬送機基台
３０ 保持部材
３１ 長溝
３２ ブラケット
３３ａ 通気口
３３ｂ 吸引口
３４ 閉じ板
３５ 吸引配管
３６ 位置決め機構

Claims (7)

1. クリーン化された空間にてワークに対する必要な加工、処理を行うために、上記空間に配置された装置類に対してワーク授受を行うクリーン化搬送システムにおいて、各工程の装置類にワークを搬送するワーク搬送機を具備し、ワーク搬送機は、機体に設けた１対の回転輪とそれらに掛け回した動索とから成る搬送機構を複数個並設した構成を有するとともに、１番目の動索と２番目の機体、２番目の動索と１番目の機体、２番目の動索と３番目の機体、３番目の動索と２番目の機体というように動索と機体を順次結合し、上記搬送機構の任意の段の動索にワークを保持する保持部材を設けた構成を有するクリーン化搬送システムにおけるワーク搬送装置。
2. 搬送機構において、回転輪の支軸に接触する軸受けが転がり軸受けによって構成されている請求項１記載のクリーン化搬送システムにおけるワーク搬送装置。
3. ワーク搬送機において、１番目の搬送機構の左右何れかの側方に２番目の搬送機構、２番目の搬送機構の左右何れかの側方に３番目の搬送機構というように複数個の搬送機構が左右横方向に配列されるように構成した請求項１記載のクリーン化搬送システムにおけるワーク搬送装置。
4. １番目の回転輪をタイミング伝動用回転輪、動索をタイミング伝動用動索でそれぞれ構成するとともに、上記タイミング伝動用回転輪の駆動機としてステッピングモーター又はサーボモーターを組み合わせることを特徴とする請求項１記載のクリーン化搬送システムにおけるワーク搬送装置。
5. ワーク搬送機は、複数個の搬送機構が１番目の機体の位置に並んだ縮長状態においてワークを受け取るように縮長状態における１番目の機体の近傍に保持部材を配置するか、或いは、縮長状態から複数個の搬送機構が最終段まで伸び切る伸長位置までの間の任意の位置でワークを受け取るように保持部材を配置し、保持部材でワークを受け取り、その位置から伸長位置又は縮長状態までの間の任意の位置へワークを置きに行くように保持部材を移動させる構成を有する請求項１又は４記載のクリーン化搬送システムにおけるワーク搬送装置。
6. クリーンエアの層流方向に対して、垂直な方向に複数の機体を配列する空間配置を取る請求項１記載のクリーン化搬送システムにおけるワーク搬送装置。
7. クリーンエアの層流方向にほぼ沿うエア通過部を、クリーンエアの層流方向と交差する機体部分に形成した構成を有する請求項１記載のクリーン化搬送システムにおけるワーク搬送装置。

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