JP2013251432A - 搬送ロボットおよび搬送ロボットを備えた局所クリーン装置 - Google Patents

Abstract

【課題】昇降動作にともなうパーティクルの発生を抑制すること。
【解決手段】上記の課題を解決するために、アーム部と、基台部と、ガイド部と、昇降部と、通気部とを備えるように搬送ロボットを構成する。アーム部は、被搬送物を保持可能なロボットハンドを有する。基台部は、略箱状に形成される。ガイド部は、上記基台部の内部に立設された鉛直軸を含む。昇降部は、上記鉛直軸に沿って昇降可能に設けられ、上端部において上記アーム部を支持する。通気部は、上記基台部の上面に開口され、かかる基台部の外部から内部へダウンフローを通気させる。
【選択図】図１

Description

開示の実施形態は、搬送ロボットおよび搬送ロボットを備えた局所クリーン装置に関する。

従来、ＥＦＥＭ（Equipment Front End Module）と呼ばれる局所クリーン装置内に形成された空間に設置され、半導体ウェハなどの基板を搬送する搬送ロボットが知られている。

かかる搬送ロボットは、一般にアーム体を備えており、基板をかかるアーム体やアーム体の先端部に設けられたエンドエフェクタで保持しつつ、たとえば、アーム体を水平方向に動作させることによって基板を搬送する。なお、アーム体自体は、昇降動作が可能な昇降部によって支持されることが多い。

ところで、ＥＦＥＭ内部は、半導体ウェハといった製品を取り扱う都合上、きわめて清浄な空気の空間を保つ必要性が高い。このため、ＥＦＥＭ上部からクリーンエアのダウンフローが形成される場合も多いが、さらなる手法を用いてパーティクルによる汚染を防止する搬送ロボットも種々提案されている。

たとえば、前述のアーム体および昇降部を含む搬送ユニットをカバー部材で覆って、ダウンフローの乱れによって巻き上げられるパーティクルの付着を防止する搬送ロボットも提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開平１０−２６１６９０号公報

しかしながら、従来の搬送ロボットは、昇降動作にともなって発生するパーティクルを抑制する点において更なる改善の余地がある。具体的には、前述の昇降部が搬送ロボットの本体部（以下、「基台部」と記載する）からせり出して昇降するような構造である場合、昇降動作にともなって基台部の内部から巻き上げられるパーティクルによって基板が汚染されるおそれがあった。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、昇降動作にともなうパーティクルの発生を抑制することができる搬送ロボットおよび搬送ロボットを備えた局所クリーン装置を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る搬送ロボットは、被搬送物を保持可能なロボットハンドを有するアーム部と、略箱状に形成された基台部と、前記基台部の内部に立設された鉛直軸を含むガイド部と、前記鉛直軸に沿って昇降可能に設けられ、上端部において前記アーム部を支持する昇降部と、前記基台部の上面に開口され、該基台部の外部から内部へダウンフローを通気させる通気部とを備えることを特徴とする。

実施形態の一態様によれば、昇降動作にともなうパーティクルの発生を抑制することができる。

図１は、実施形態に係る搬送ロボットの全体構成を示す斜視模式図である。 図２Ａは、基台部の上面視模式図（その１）である。 図２Ｂは、従来技術および本実施形態の対比を示す側面視模式図である。 図２Ｃは、基台部の上面視模式図（その２）である。 図３Ａは、基台部をＹ軸の正方向からみた場合の内部模式図である。 図３Ｂは、基台部をＹ軸の負方向からみた場合の模式図である。 図４Ａは、基台部をＸ軸の正方向からみた場合の内部模式図である。 図４Ｂは、Ａ面側の通気部の幅を説明するための基台部の上面視模式図である。 図５は、取り入れられたダウンフローの流路を示す、基台部をＸ軸の正方向からみた場合の内部模式図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する搬送ロボットおよび搬送ロボットを備えた局所クリーン装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

また、以下では、ＥＦＥＭ内部に設置され、被搬送物として半導体ウェハを搬送する搬送ロボットを例に挙げて説明を行う。また、「半導体ウェハ」については、「ウェハ」と記載する。また、エンドエフェクタである「ロボットハンド」については、「ハンド」と記載する。

まず、実施形態に係る搬送ロボットの構成について図１を用いて説明する。図１は、実施形態に係る搬送ロボット１０の構成を示す斜視模式図である。

なお、説明を分かりやすくするために、図１には、鉛直上向きを正方向とし、鉛直下向きを負方向とするＺ軸を含む３次元の直交座標系を図示している。したがって、ＸＹ平面に沿った方向は、「水平方向」を指す。かかる直交座標系は、以下の説明に用いる他の図面においても示す場合がある。

また、以下では、複数個で構成される構成要素については、複数個のうちの１個にのみ符号を付し、その他については符号の付与を省略する場合がある。かかる場合、符号を付した１個とその他とは同様の構成であるものとする。

図１に示すように、搬送ロボット１０は、ハンド１１と、昇降部１２と、第１アーム１３と、第２アーム１４と、基台部１５とを備える。また、基台部１５は、通気部１５ａと、排気部１５ｂとをさらに備える。

なお、第１アーム１３および第２アーム１４は、搬送ロボット１０の腕にあたるアーム部を構成する。

基台部１５は、略箱状に形成され、ＥＦＥＭの底壁部（図示略）に固定される搬送ロボット１０の本体部である。なお、必ずしもＥＦＥＭの底壁部でなくともよく、たとえば、側壁部に固定されてもよい。また、固定されることなく、ＥＦＥＭ内部に設けられた走行機構などに沿って可動させてもよい。

また、通気部１５ａは、基台部１５の上面に開口された開口部である。かかる通気部１５ａは、ＥＦＥＭ上部に備えられるフィルタユニット（図示略）を介して形成されるクリーンエアのダウンフローを基台部１５の内部へ取り入れ、通気させる。

また、排気部１５ｂは、基台部１５の外部から内部へ通気されたダウンフローの排気流を鉛直下向きに排気させる。なお、通気部１５ａおよび排気部１５ｂの構成の詳細については、図２Ａ以降を用いて後述する。

昇降部１２は、基台部１５の内部に立設された鉛直軸に沿って昇降可能に設けられ（図１の両矢印ａ１参照）、上端部において支持するアーム部全体を鉛直方向（Ｚ軸方向）に沿って昇降させる。

第１アーム１３は、軸ａ２まわりの回転関節（図示略）を介し、昇降部１２に対して旋回可能に連結される（図１の軸ａ２まわりの両矢印参照）。

第２アーム１４は、軸ａ３まわりの回転関節（図示略）を介し、第１アーム１３に対して旋回可能に連結される（図１の軸ａ３まわりの両矢印参照）。

ウェハを保持するエンドエフェクタであるハンド１１は、軸ａ４まわりの回転関節（図示略）を介し、第２アーム１４に対して旋回可能に連結される（図１の軸ａ４まわりの両矢印参照）。したがって、ハンド１１を含めたアーム部全体は、水平方向に動作することとなる。

なお、上述の各回転関節は、モータなどの駆動源の駆動に基づいて回転する。たとえば、軸ａ２まわりの回転関節を回転させる駆動源は、昇降部１２の上面に開口された開口部１２ａを含んで形成される空間に搭載される。

次に、基台部１５の構成の詳細について、図２Ａおよび図２Ｃを用いて説明する。図２Ａおよび図２Ｃは、基台部１５の上面視模式図である。

図１を用いた説明でも既に述べたが、図２Ａに示すように、基台部１５はその上面に通気部１５ａを備える。通気部１５ａは、昇降部１２の外周に沿って形成される。

ここで、図２Ａに示すように、開口部１２ａは、昇降部１２上面のＸ軸の負方向寄りの部位に設けられる。なお、これとともに昇降部１２自体もまた、Ｘ軸の負方向寄りに配設される。

このように、開口部１２ａおよび昇降部１２を所定方向へ偏らせて配置することで、アーム部の旋回領域をかかる所定方向の側へ大きくとることが可能である。

そして、かかる場合、図２Ａに示すように、通気部１５ａは、昇降部１２の外周の一部、すなわち前述の所定方向以外の基台部１５の側壁に沿って、領域Ａ、領域Ｂおよび領域Ｃからなる略Ｕ字状に形成される。なお、このとき、通気部１５ａは、領域Ａ、領域Ｂおよび領域Ｃがそれぞれ相当幅を有するように形成される。

ここで、前述の相当幅について図２Ｂを用いて説明しておく。図２Ｂは、従来技術および本実施形態の対比を示す側面視模式図である。なお、図２Ｂでは、紙面に向かって左側に従来技術における昇降部１２および基台部１５’を、右側に本実施形態における昇降部１２および基台部１５を、それぞれごく模式的にあらわしている。

図２Ｂの左側に示すように、従来技術では、昇降動作を可能とするため、昇降部１２および基台部１５’の間に隙間１５ａ’が設けられていた。しかしながら、昇降部１２をたとえば上昇させた場合（図中の矢印２０１参照）、かかる隙間１５ａ’を介して乱流が生じやすかった（図中のカーブ矢印参照）。

そして、従来技術では、パーティクルＰが、かかる乱流によって巻き上げられてＥＦＥＭ内部へ拡散され、ウェハを汚染するおそれがあった。

そこで、図２Ｂの右側に示すように、本実施形態では、昇降部１２と基台部１５との間に相当幅を有する通気部１５ａを設けることとした。なお、ここにいう相当幅とは、昇降部１２がたとえば上昇した場合であっても（図中の矢印２０１参照）、乱流を生じさせにくく、かつ、矢印２０２に示すダウンフローをよどみなく取り入れられる程度の幅を指す。

これにより、パーティクルＰを、乱流で巻き上げにくく、かつ、ダウンフローで基台部１５内へ封じ込めやすくできるので、昇降動作にともなうパーティクルＰの発生を抑制することができる。

なお、通気部１５ａにおいて、図２Ａに示した領域Ａの幅ＷＡが、領域Ｂの幅ＷＢよりも大きくとられる点の詳細については、図４Ｂを用いて後述する。また、以下では、図２Ａに示したように、基台部１５を形成する領域Ａ側の側壁を「Ａ面」と、また、領域Ｂ側の側壁を「Ｂ面」と、それぞれ記載する場合がある。

ところで、図２Ｃに示すように、通気部１５ａに対しては、表面に複数個の孔部が形成された、いわゆる網部材やパンチングメタルなどからなるカバー部材１５ｃを覆設することとしてもよい。ここで、孔部の形状や配置などは特に限定されるものではなく、基台部１５の内部に乱流を生じさせることなくダウンフローを取り込み可能な形状や配置であればよい。

なお、図２Ｃでは、網掛けによって、カバー部材１５ｃの表面に複数個の孔部が略均一に形成されていることを示している。このように、複数個の孔部を略均一に形成した場合、整流作用を得、基台部１５の内部に乱流を生じさせにくくすることができるので、より好適である。

これにより、孔部を通じてダウンフローを整流させ、よどみなく基台部１５の内部へ通気させることができる。なお、本実施形態では、通気部１５ａに対してカバー部材１５ｃが覆設されているものとするが、説明を分かりやすくするため、あえてカバー部材１５ｃの図示を省略する場合がある。

次に、基台部１５を側面視した場合の構成の詳細について、図３Ａおよび図３Ｂを用いて説明する。図３Ａは、基台部１５をＹ軸の正方向から、すなわち、「Ａ面」側からみた場合の内部模式図である。また、図３Ｂは、基台部１５をＹ軸の負方向から、すなわち、「Ｂ面」側からみた場合の模式図である。

図３Ａに示すように、基台部１５はその内部に、立設された鉛直軸であるボールねじ１５ＳＳおよび１対のガイドレール１５ＳＲを備える。これらボールねじ１５ＳＳおよび１対のガイドレール１５ＳＲは、ガイド部１５Ｓを構成する。

また、基台部１５は、モータＭを備える。かかるモータＭの出力軸は、タイミングベルトＴＢを介してボールねじ１５ＳＳの下端部に連結されており、ボールねじ１５ＳＳをその軸心まわりに回転させる（図中の両矢印３０１参照）。

なお、図３Ａに示すように、昇降部１２の下端部には、昇降ベース１２Ｂが設けられている。昇降ベース１２Ｂは、ボールナット１２Ｂａと、昇降ブロック１２Ｂｂとを備える。

ボールナット１２Ｂａは、ボールねじ１５ＳＳと係合し、ボールねじ１５ＳＳの回転運動を直線運動へ変換することで、ボールねじ１５ＳＳに沿って可動する部材である。また、昇降ブロック１２Ｂｂは、ガイドレール１５ＳＲに対して摺動可能に係合された部材である。

これにより、昇降ベース１２Ｂは、ボールねじ１５ＳＳの回転にあわせてガイド部１５Ｓに沿って可動し（図中の両矢印３０２参照）、昇降部１２を昇降させることとなる。

また、図３Ｂに示すように、基台部１５は、「Ｂ面」に、排気部１５ｂを備える。排気部１５ｂは、ファン１５ｂａと、かかるファン１５ｂａに覆設される排気カバー１５ｂｂとをさらに備える。

ファン１５ｂａは、基台部１５の内部へ通気されたダウンフローを排気する。排気カバー１５ｂｂは、ファン１５ｂａからの排気流を鉛直下向きへ排気させる形状に形成されたカバー部材である。

なお、図３Ｂでは、実線で１個の排気部１５ｂが備えられている場合を図示しているが、排気部１５ｂの個数や配置位置を限定するものではなく、二点鎖線で示す通り、たとえば２個目の排気部１５ｂを１個目の対称位置に備えることとしてもよい。

また、同じく図３Ｂに二点鎖線で示すように、たとえば、排気部１５ｂの上方などに吸気口１５ｄを備えることとしてもよい。かかる吸気口１５ｄを備えることで、通気部１５ａを介して取り込まれるダウンフローが不足する場合に、気圧の下がった基台部１５の内部ヘダウンフローを側壁側から補って取り込んだり、昇降部１２の凹凸による基台部１５内におけるダウンフローの排気流の乱れを整えたりすることができるという効果を奏する。

したがって、基台部１５の内部に十分にダウンフローを取り込んだり、基台部１５内におけるダウンフローの排気流の乱れを整流したりすることができるので、パーティクルの巻き上げを抑えることができる。なお、図３Ｂに示すように、かかる吸気口１５ｄに対しても通気部１５ａと同様にカバー部材１５ｃを覆設することで、ダウンフローを整流する整流作用を得ることができるので、より好適である。

また、図３Ｂには、排気部１５ｂが設けられる「Ｂ面」に同じく吸気口１５ｄが設けられる例を示しているが、配置される面を限定するものではなく、基台部１５を形成する側壁のいずれに設けられてもよい。また、図３Ｂの例示は、吸気口１５ｄの形状や個数を限定するものでもない。

ここで、図３Ａおよび図３Ｂを用いて説明したガイド部１５Ｓおよび排気部１５ｂの配置関係について、図４Ａを用いて明示しておく。図４Ａは、基台部１５をＸ軸の正方向からみた場合の内部模式図である。

図４Ａに示すように、ボールねじ１５ＳＳおよびガイドレール１５ＳＲを含むガイド部１５Ｓは、基台部１５の「Ａ面」に近接させて設けられる。また、既に述べた通り、排気部１５ｂは、基台部１５の「Ｂ面」に設けられる。

したがって、ガイド部１５Ｓおよび排気部１５ｂは、それぞれ基台部１５の対向する側壁に設けられる。なお、モータＭは、かかる対向する側壁の間に配置される。

かかる点を前提として、次に、Ａ面側の通気部１５ａの幅（すなわち、図２Ａに示した領域Ａの幅ＷＡ）について説明する。図４Ｂは、Ａ面側の通気部１５ａの幅を説明するための基台部１５の上面視模式図である。

図４Ｂに示すように、また、これまで説明したように、ガイド部１５Ｓを構成するボールねじ１５ＳＳやガイドレール１５ＳＲは、基台部１５の「Ａ面」に近接させて設けられる。

したがって、かかるガイド部１５Ｓに対して摺動可能に設けられる昇降ベース１２Ｂの昇降ブロック１２Ｂｂなどもまた、基台部１５の「Ａ面」寄りに設けられることとなる。

すなわち、本実施形態では、昇降部１２の昇降動作によってパーティクルＰを巻き上げやすい可動部を、基台部１５の「Ａ面」寄りに集中させて配置させている。そのうえで、通気部１５ａの領域Ａの幅ＷＡを、その他の幅（たとえば、領域Ｂの幅ＷＢ）よりも大きくとって、可動部の集中する「Ａ面」側にダウンフローを積極的に取り入れることとした。

具体的には、図４Ｂに示すように、上面視した場合に、ガイド部１５Ｓを構成する各部材（ボールねじ１５ＳＳやガイドレール１５ＳＲなど）の一部が少なくとも通気部１５ａと重なるように、領域Ａの幅ＷＡを確保しつつ通気部１５ａを形成する。

これにより、パーティクルＰの生じやすい可動部におけるパーティクルＰの抑制を効果的に行うことができる。

次に、基台部１５へ取り入れられたダウンフローの流路について図５を用いて説明する。図５は、取り入れられたダウンフローの流路を示す、基台部１５をＸ軸の正方向からみた場合の内部模式図である。なお、図５では、説明に必要な部材のみを簡略的に示すこととする。

図５に示すように、昇降ベース１２Ｂが可動し、昇降部１２を上昇させたものとする（図中の矢印５０１参照）。かかる場合、「Ａ面」側の領域Ａから取り入れられたダウンフロー（図中の矢印５０２参照）は、昇降部１２の上昇によって形成された空間Ｄを基台部１５の内壁に沿って回り込み、排気部１５ｂへ至る流路を辿る（図中の矢印５０４参照）。

このように形成されるダウンフローの流路により、可動部において生じるパーティクルＰを効果的に抑えこみつつ、モータＭを冷却する効果もあわせて得ることができる。

また、図５に示すように、領域Ａ以外（たとえば、「Ｂ面」側の領域Ｂ）から取り入れられたダウンフロー（図中の矢印５０３参照）は、昇降部１２の外周を鉛直方向に沿って降下し、排気部１５ｂへ至る流路を辿る（図中の矢印５０５参照）。

そして、領域Ａから取り入れられたダウンフローとともに、排気部１５ｂから鉛直下向きに排出される（図中の矢印５０６参照）。

すなわち、基台部１５に取り入れられたダウンフローは、基台部１５の内部においては整流されパーティクルＰを抑えつつ、基台部１５の外部においては、ＥＦＥＭ内全体におけるダウンフローを乱すことのないように排気される。

したがって、搬送ロボット１０の昇降動作にともなうパーティクルＰの発生を抑制しつつ、搬送ロボット１０が設置されるＥＦＥＭ全体のダウンフロー環境を適切に保つことができる。

上述してきたように、実施形態に係る搬送ロボットは、アーム部と、基台部と、ガイド部と、昇降部と、通気部とを備える。アーム部は、被搬送物を保持可能なロボットハンドを有する。基台部は、略箱状に形成される。ガイド部は、上記基台部の内部に立設された鉛直軸を含む。昇降部は、上記鉛直軸に沿って昇降可能に設けられ、上端部において上記アーム部を支持する。通気部は、上記基台部の上面に開口され、かかる基台部の外部から内部へダウンフローを通気させる。

したがって、実施形態に係る搬送ロボットによれば、昇降動作にともなうパーティクルの発生を抑制することができる。

なお、上述した実施形態では、昇降部が、基台部に対して所定方向寄りに配置されている場合を示したが、基台部に対する配置位置を限定するものではない。したがって、たとえば、昇降部が、基台部の中央に配置されていてもよい。

また、上述した実施形態では、昇降部を昇降させる機構（以下、「昇降機構」と記載する）がボールねじやボールナットを含んで構成されている場合を示したが、昇降機構の構成要素を限定するものではない。たとえば、ベルト駆動やリニアモータ駆動によって昇降部を昇降させる構成としてもよい。

また、上述した実施形態では、通気部が、昇降部の外周の一部に沿って形成されている場合を例示したが、昇降部の外周全体を取り囲んで形成されていてもよい。

また、上述した実施形態では、昇降部が、水平方向に動作するアーム部を支持している場合を例示したが、アーム部の動作方向を限定するものではない。

また、上述した実施形態では、単腕ロボットを例に挙げて説明したが、アーム部を支持する昇降部を備えるならば、アーム部の個数を限定するものではない。したがって、双腕以上の多腕ロボットに適用することとしてもよい。

また、上述した実施形態では、アーム部の先端部に１個のハンドが設けられている場合を例に挙げて説明したが、ハンドの個数を限定するものではなく、２個以上設けられていてもよい。

また、上述した実施形態では、被搬送物が主にウェハである場合を例に挙げて説明したが、被搬送物の種別を問うものではない。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１０ 搬送ロボット
１１ ハンド
１２ 昇降部
１２Ｂ 昇降ベース
１２Ｂａ ボールナット
１２Ｂｂ 昇降ブロック
１２ａ 開口部
１３ 第１アーム
１４ 第２アーム
１５ 基台部
１５Ｓ ガイド部
１５ＳＲ ガイドレール
１５ＳＳ ボールねじ
１５ａ 通気部
１５ｂ 排気部
１５ｂａ ファン
１５ｂｂ 排気カバー
１５ｃ カバー部材
１５ｄ 吸気口
Ｍ モータ
Ｐ パーティクル

Claims (9)

1. 被搬送物を保持可能なロボットハンドを有するアーム部と、
   略箱状に形成された基台部と、
   前記基台部の内部に立設された鉛直軸を含むガイド部と、
   前記鉛直軸に沿って昇降可能に設けられ、上端部において前記アーム部を支持する昇降部と、
   前記基台部の上面に開口され、該基台部の外部から内部へダウンフローを通気させる通気部と
   を備えることを特徴とする搬送ロボット。
2. 前記通気部は、
   前記基台部の上面に前記昇降部の外周に沿って形成されること
   を特徴とする請求項１に記載の搬送ロボット。
3. 前記昇降部は、
   前記基台部を形成する側壁のうち、一つの側壁に寄せて配設されており、
   前記通気部は、
   前記一つの側壁以外の側壁に沿って形成されること
   を特徴とする請求項２に記載の搬送ロボット。
4. 前記通気部は、
   表面に複数個の孔部が形成されたカバー部材によって覆われること
   を特徴とする請求項１、２または３に記載の搬送ロボット。
5. 前記通気部は、
   前記基台部の上面において前記ガイド部の上部にあたる部位の幅が該ガイド部の上部にあたらない部位の幅よりも大きくとられること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の搬送ロボット。
6. 前記ガイド部は、
   前記基台部を形成する側壁のうち、一つの側壁に近接させて設けられており、
   前記通気部は、
   上面視した場合に、前記ガイド部の一部が該通気部と重なるように形成されること
   を特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の搬送ロボット。
7. 前記基台部の側壁に設けられるファンと、前記ファンに覆設され、前記ファンからの排気流を鉛直下向きへ排気させる形状に形成された排気カバーとを具備する排気部
   をさらに備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の搬送ロボット。
8. 前記排気部は、
   前記ガイド部が近接される側壁と対向する側の側壁に設けられること
   を特徴とする請求項７に記載の搬送ロボット。
9. 請求項１〜８のいずれか一つに記載の搬送ロボット
   を備えることを特徴とする局所クリーン装置。

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