JP2505361B2 - 搬送ロボット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として半導体製造ラ
イン等の空気中に浮遊する微粒子が規定数以下に制御さ
れた所謂クリーンルームにおいて、物品の直線的送り駆
動系に用いる搬送ロボット（スライダーとも称され
る。）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の半導体電子産業の発展は著しく、
あらゆる自動車や電気製品に半導体デバイスが搭載され
ており、鉄鋼に代わる『産業の米』と言われて久しい。

【０００３】上記ＬＳＩをはじめとする半導体デバイス
の製造工程において、現在は０．１μｍ単位の微細加工
技術を駆使してシリコン結晶やガリウムーヒソ結晶のウ
ェハーに各種ＦＥＴトランジスタや配線、絶縁膜等の微
細パターニングが行われているが、この微細加工工程に
おいては空気中に浮遊する目に見えない塵埃粒子が工程
途中に上記ウェハーに付着することによってウェハーに
パターン欠陥が生じてしまい半導体デバイスのウェハー
処理工程（一般に前工程と称される。）の不良率の主た
る原因となっている。

【０００４】したがって、上記パターン欠陥の防止には
ウェハー処理工程のクリーン化が絶対必要不可欠であ
り、現在の微細加工技術に対しては所謂クリーン度の指
標として、クラス１０以下の製造工程ライン（スーパー
クリーンルーム）が要求されている。

【０００５】ここで、クラス１０とは１フィート四方の
空間内に存在する０．１μｍレベルの塵埃粒子数が１０
個を越えないように維持管理されている空間のクリーン
度を指す。

【０００６】上記クリーン度の実現のため、半導体デバ
イス製造工程から発塵の主原因である人を排し、極力無
人化して製造工程の流れに合わせて各種処理装置を連続
的に構成したクリーントンネルが採用されている。

【０００７】上記クリーンルームないしクリーントンネ
ルにおいては、ウェハーの各処理工程での処理装置への
搬入・搬出及び各工程間の移送を搬送ロボットにて行う
のが一般的である。

【０００８】上記搬送ロボットにおいても当然にスーパ
ークリーンルームと同等のクリーン度が要求されるが、
特に直線的な搬送に用いられるスライダーと称される搬
送ロボットは搬送の際に駆動系の部材から不可避的に塵
埃粒子（例えばネジ、ナット、ベルト等の摩耗による切
り屑、潤滑油の飛散等々）が発生して搬送ロボットの外
へ拡散してしまうので、クリーンルーム等での使用に際
しては何らかのスライダー外への塵埃粒子拡散に対する
防止対策が必要である。

【０００９】この点、従来のスライダーは上記塵埃粒子
拡散防止対策として、スライダー内部の駆動系で発生す
る塵埃粒子を局所的に設けた排気ダクトを通して常時真
空ポンプにて吸引することで塵埃粒子がスライダーの外
へ拡散しないようにする方法が採られていた。

【００１０】図４は上記従来の搬送ロボット（スライダ
ー）の進退動領域での搬送方向に対して直角な断面にお
ける構造を示す横断面図である。

【００１１】図においてスライダー１は、上方が開放さ
れたコの字形の箱形フレーム基台２と、該箱形フレーム
基台内部に配設された駆動モータ（図示略）によるボー
ルネジ５と、前記ボールネジ５のネジ軸６と平行に、且
つ、ネジ軸６の両側に敷設された二本の支持レール７、
８と、前記支持レール７、８に支持されるとともにネジ
軸６によって進退動するボールネジのナット９に載置さ
れた搬送台１０と、下方が開放されたコの字形のもので
あって、箱形フレーム基台２の上方開放を覆うように箱
形フレーム基台２に係合されるとともに頂面に搬送台１
０の頂部１１が突出するスライド空隙（スリット）１
７、１８が設けられたカバー１４、１５、１６と、を有
する構成である。

【００１２】尚、上記スライダーの幅は１６０ｍｍ程度
で、搬送台は進退動方向の幅１２０ｍｍ程度、進退動の
移送距離は１００ｍｍから数メートル程度まで各種市販
されている。

【００１３】尚、局所排気ダクトの排気口が、例えば箱
形フレーム基台底部３の一部に設けられており、外部に
配設された真空ポンプにて常時スライダー内部の空気を
吸引してスライダー内部の駆動系にて発生した塵埃粒子
を集塵することが一般に塵埃粒子の拡散防止対策として
行われている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ボール
ネジ５のネジ軸６とナット９との嵌合部に組み込まれた
多数の鋼球やネジ溝の摩耗による及び支持レール７、８
と搬送台１０との接触面にて搬送動作時に発生する塵埃
粒子（金属屑、潤滑油等の微粒子）は舞い上がって図中
の矢印のように直接に搬送台１０のカバー１４より突出
する頂部１１が進退動するためのスライド空隙１７、１
８を通過してスライダー外へ拡散する数が相当数存在す
る。これは局所排気ダクトをスライダーの一部に設ける
ことにより該局所排気ダクト近傍での吸引効果が得られ
ても、離れた所での吸引効果は落ちてしまい、十分に駆
動系にて発生した塵埃粒子を集塵できていないことが原
因である。

【００１５】したがって、従来のスライダー構造におい
ては超ＬＳＩのような半導体製造ラインが配備されるク
ラス１０以下のスーパークリーンルームに対応すること
が難しいという問題点があった。

【００１６】さらに、上記局所排気ダクトは常時作動さ
せる必要があり、クリーンルームないしクリーントンネ
ル内の製造ラインの構成、管理が複雑になってしまうと
いう問題点があった。

【００１７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、局所排気ダクトを配設せずにスライダー内部の
駆動系で発生する塵埃粒子をスライダー内部に滞留させ
てスライダーの外へ拡散しないような構造としてクラス
１０以下のクリーン度を実現した搬送ロボット（クリー
ンスライダーとも称す。）を提供するものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上方が開放さ
れたコの字形の箱形フレーム基台と、該箱形フレーム基
台内部に配設された駆動モータに連結したボールネジ
と、前記ボールネジのネジ軸と平行に、且つ、ネジ軸の
両側に敷設された二本の支持レールと、前記支持レール
に支持されるとともにネジ軸によって進退動するボール
ネジのナットに載置された搬送台と、下方が開放された
コの字形のものであって、箱形フレーム基台の上方開放
を覆うように箱形フレーム基台に係合されるとともに頂
面に搬送台の頂部が突出するスライド空隙（スリット）
がボールネジ方向に設けられたカバーと、を有する搬送
ロボットにおいて、前記搬送台は、前記支持レールに支
持されるとともに前記ナットに載置された下部搬送台
と、該下部搬送台と接合した時に下部搬送台との間にボ
ールネジ方向に延在するトンネル状の空隙を形成する上
部搬送台と、から構成され、且つ前記空隙を嵌通すると
ともに前記空隙を上下に仕切る仕切板を上部搬送台及び
下部搬送台の進退動の全領域に渡ってボールネジ方向に
架設したことを特徴とする搬送ロボットを提供すること
により、上記目的を達成するものである。

【００１９】

【作用】本発明においては、塵埃粒子がスライダー外へ
拡散するに到るまでの拡散経路において、スライダー内
部空間をカバーと仕切板と箱形フレーム基台側面にてお
よそ三分割してあり、塵埃粒子の拡散が防止される。

【００２０】即ち、第一の空間に配設された駆動系にて
発生した塵埃粒子が舞い上がって箱形フレーム基台側面
と仕切板との隙間（下部搬送台と上部搬送台の側辺部の
接合部分のスライド領域）を通過して第二の空間に到達
しても、更に舞い降りて仕切板とカバーとの隙間を通過
して第三の空間（上部搬送台の仕切板上のスライド部
分）に到達する塵埃粒子は激減する。また更に第三の空
間に到達した塵埃粒子が上部搬送台のカバーより突出す
る頂部のスライド部分の隙間を通過してスライダー外へ
拡散することは殆ど無くなる。

【００２１】換言すれば、塵埃粒子が駆動系で発生して
もスライダー外に塵埃粒子が拡散するには、スライダー
内部の前記仕切られた空間の複数の隙間を舞い上がり、
舞い降りを繰り返して通過しなければならなくなって、
いわば迷路を辿らなければスライダー外に到達しない。

【００２２】上記の迷路を経る間に塵埃粒子はスライダ
ー内部の壁面に付着するか各空間内に浮遊した状態を保
つのでスライダー外に拡散する塵埃粒子は殆ど無く、塵
埃粒子はスライダー内部に滞留する。

【００２３】したがって、局所排気ダクトを設ける必要
がなくなり、製造ラインの構成が簡素になる。

【００２４】

【実施例】本発明の実施例を、図面に基いて詳細に説明
する。

【００２５】図１は本発明に係わる搬送ロボット（以下
クリーンスライダーと称する。）の内部構造を示す斜視
図であり、図２は搬送方向と直角な断面を表す断面図で
ある。図３は上記クリーンスライダーの外観を示す斜視
図である。

【００２６】先ず、本実施例のクリーンスライダーの構
造を詳細に説明する。

【００２７】図１及び図２においてクリーンスライダー
２０は、上方が開放されたコの字形の箱形フレーム基台
２２と、該箱形フレーム基台内部に配設された駆動モー
タ（図示略）に連結したボールネジ２５と、前記ボール
ネジ２５のネジ軸２６と平行に、且つ、ネジ軸２６の両
側に敷設された二本の支持レール２７、２８と、前記支
持レールに支持されるとともにネジ軸２６によって進退
動するボールネジのナット２９に載置された下部搬送台
３０と、該下部搬送台３０と接合した時に下部搬送台と
の間にボールネジ２５方向に延在するトンネル状の空隙
３２を形成する上部搬送台３３と、下方が開放されたコ
の字形のものであって、箱形フレーム基台２２の上方開
放を覆うように箱形フレーム基台２２に係合されるとと
もに頂面に上部搬送台３３の頂部３４が突出するスライ
ド空隙（スリット）４５がボールネジ２５方向に設けら
れたカバー３７、３８、３９と、を有し、更に前記空隙
３２を嵌通するとともに前記空隙３２を上下に仕切る仕
切板４０、４１が搬送台の進退動の全領域に渡ってボー
ルネジ２５方向に架設した構成である。

【００２８】この際、上記ボールネジ２５は摩擦抵抗が
小さく、高い機械効率と位置決め精度を得ることができ
るメカニカルな回転／直線運動変換装置として、一般に
半導体製造装置やＮＣ工作機械の送り駆動系に使用され
ているものであって、ネジ軸２６とナットの間に多数の
鋼球が組み込まれており、一般にはネジ運動につれて鋼
球は転動しながらリターンチューブを経て循環運動する
構造となっている送り駆動系である（尚、上記循環運動
方式はリターンチューブ方式の他にデフレクタ方式やガ
イドプレート方式がある。）。

【００２９】また、駆動モータとしてはＡＣ／ＤＣサー
ボモータや５相ステッピングモータが高い応答性と位置
決め機能を有するので適当であり、例えば図３における
クリーンスライダー２０の一方の端（手前）内部に密閉
した状態にて配置され、配線接続用コネクタ４７にて外
部の制御系と結線される。

【００３０】各カバー３７、３８、３９はアルミ合金板
やステンレス板が望ましいが用途によっては合成樹脂製
であってもよい。

【００３１】箱形フレーム基台２２は例えば高い寸法精
度が得られ大量生産に適したダイカスト鋳造法にて成型
したアルミニウム合金製もしくは亜鉛合金製である。

【００３２】次に、クリーンスライダー２０の内部の駆
動系で発生する塵埃粒子のスライダー外への拡散を防止
する機構について詳述する。

【００３３】本実施例のクリーンスライダー構造におい
ては、塵埃粒子がクリーンスライダー外へ拡散するに到
るまでの拡散経路において、内部空間がカバー３７、３
８、３９と仕切板４０、４１と箱形フレーム基台２２の
側面にておよそ三分割されており、該空間分割により塵
埃粒子のスライダー外部への拡散が難しい状態を作出し
ている。

【００３４】即ち、第一の空間Ａに配設されたボールネ
ジの駆動系にて発生した塵埃粒子が図２の矢印のように
舞い上がって箱形フレーム基台２２側面と仕切板４１と
のスライド空隙４３（下部搬送台３０の側辺部のスライ
ド領域）を通過して第二の空間Ｂに到達しても、更に舞
い降りて仕切板４１とカバー３７、３９とのスライド空
隙４４を通過して第三の空間Ｃ（上部搬送台の仕切板上
のスライド部分）に到達する塵埃粒子は激減する。また
更に第三の空間Ｃに到達した塵埃粒子が上部搬送台３３
のカバーより突出する頂部３４のスライド空隙４５を通
過してクリーンスライダー外へ拡散することは殆ど無く
なる。

【００３５】換言すれば塵埃粒子が第一の空間Ａに配備
された駆動系で発生してもクリーンスライダー２０の外
に塵埃粒子が拡散するに到るまでには、スライダー内部
の前記仕切られた第二、第三の空間に到達することが必
要であり、複数のスライド部分の隙間４３、４４、４５
を舞い上がり、舞い降りを繰り返して図２の矢印のよう
な拡散経路で通過しなければならない。したがって、い
わば限られた迷路を辿ってのみスライダー外に到達する
ような構成になっているのである。

【００３６】上記の経路を辿る間に塵埃粒子は壁面に付
着するか各空間内に浮遊したままの状態を保つのでスラ
イダー外に拡散する塵埃粒子は殆ど無く、塵埃粒子はス
ライダー内部に滞留する。

【００３７】本発明者のパーチクルカウンターによる従
来との比較実験によれば、従来のスライダーが局所排気
ダクトを働かしているにもかかわらず数十個レベル以上
の塵埃粒子の検出がなされたのに対し、本クリーンスラ
イダーにおいては殆ど塵埃粒子が検出されず、クラス１
０以下のクリーン度の達成が十分実現されることが確認
された。

【００３８】したがって本クリーンスライダー２０はク
ラス１０以下のスーパークリーンルームでの使用が可能
となり、また別個に局所排気ダクトを設ける必要がな
く、製造ラインの構成が簡素になる。

【００３９】尚、本実施例においては仕切板４０、４１
にてクリーンスライダー２０内部の塵埃粒子の経路空間
をＡＢＣの三分割にしているが、搬送台の構造を上部搬
送台３３と下部搬送台３０の二段構造から三段構造、四
段構造として各段部に設けた空隙に仕切板を嵌通架設
し、また各スライド空隙を狭めれば、更に塵埃粒子の拡
散迷路は複雑且つ通過しにくくなってスライダー外部に
到達する虞が皆無となることは言うまでもない。

【００４０】尚本発明の要旨から敷延すれば、上記搬送
ロボットの送り駆動系としてはボールネジに限る必要は
なく、一般に用いられている送りネジ方式やタイミング
ベルト方式、またはラックピニオン方式等の回転／直線
運動変換装置にも容易に採用が可能であることは言うま
でもない。

【００４１】

【発明の効果】本発明に係わる搬送ロボット（クリーン
スライダー）は上記のように構成されているため、以下
に記するような効果を有する。

【００４２】（１）クリーン度がクラス１０以下のスー
パークリーンルームに対応可能という優れた効果を有す
る。

【００４３】（２）排気ダクトが不要であり、クリーン
ルーム内の製造ラインが簡素化されるという優れた効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる搬送ロボット（クリーンスライ
ダー）の内部構造を示す内部斜視図。

【図２】本発明に係わるクリーンスライダーの搬送方向
と直角な断面を表す断面図である。

【図３】本発明に係わるクリーンスライダーの外観を示
す斜視図である。

【図４】従来の搬送ロボット（スライダー）の内部構造
を示す断面図である。

【符号の説明】

１ スライダー ２ 箱形フレーム基台 ５ ボールネジ ６ ネジ軸 ７、８ 支持レール ９ ナット １０ 搬送台 １１ 頂部 １４、１５、１６ カバー １７、１８ スライド空隙（スリット） ２０ クリーンスライダー ２２ 箱形フレーム基台 ２５ ボールネジ ２６ ネジ軸 ２７、２８ 支持レール ２９ ナット ３０ 下部搬送台 ３１ 側辺部 ３２ 空隙 ３３ 上部搬送台 ３４ 頂部 ３７、３８、３９ カバー ４０、４１ 仕切板 ４３、４４、４５ スライド空隙 ４７ コネクタ Ａ 第一の空間 Ｂ 第二の空間 Ｃ 第三の空間

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上方が開放されたコの字形の箱形フレー
   ム基台と、 該箱形フレーム基台内部に配設された駆動モータに連結
   したボールネジと、 前記ボールネジのネジ軸と平行に、且つ、ネジ軸の両側
   に敷設された二本の支持レールと、 前記支持レールに支持されるとともにネジ軸によって進
   退動するボールネジのナットに載置された搬送台と、 下方が開放されたコの字形のものであって、箱形フレー
   ム基台の上方開放を覆うように箱形フレーム基台に係合
   されるとともに頂面に搬送台の頂部が突出するスライド
   空隙（スリット）がボールネジ方向に設けられたカバー
   と、 を有する搬送ロボットにおいて、 前記搬送台は、前記支持レールに支持されるとともに前
   記ナットに載置された下部搬送台と、該下部搬送台と接
   合した時に下部搬送台との間にボールネジ方向に延在す
   るトンネル状の空隙を形成する上部搬送台と、から構成
   され、且つ前記空隙を嵌通するとともに前記空隙を上下
   に仕切る仕切板を上部搬送台及び下部搬送台の進退動の
   全領域に渡ってボールネジ方向に架設したことを特徴と
   する搬送ロボット。