JP2523145B2 - 被処理体の押し上げ機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、被処理体の押し上げ機に関する。

（従来の技術） 被搬送体の押し上げ機、例えば垂直に立てて並設され
た多数の半導体ウエハをカセットよりボート上に移し換
える際に、前記カセット内のウエハを押し上げるウエハ
押し上げ機は、上記カセットの下方に配置され、このカ
セットの下方より押上片をモータ駆動によって上昇さ
せ、この上昇させた押上片によって前記カセット内のウ
エハを上方に押し上げ、前記カセットの上方に配置され
たチャックアームによって前記多数枚のウエハを一括し
てチャックし、前記カセットの隣に停止されている石英
ボート上にこのウエハを移し換えるようになっている。

この種のウエハ押し上げ機としては、特開昭54−1957
3,特開昭54−34774,特開昭59−104138,特開昭59−19134
5,特開昭60−24034,特開昭62−104049,特公昭61−4538
1,実開昭61−136543に開示されたものがある。

（発明が解決しようとする問題点） 上述したウエハ押し上げ機は、センサの設定不良，プ
ログラムデバック段階での調整不良等により、例えば前
記チャックアームが閉鎖状態のときに、前記押し上げ機
によってウエハを押し上げてしまうことがあり、この場
合にはウエハの上昇経路途中に前記チャックアームが存
在するので、このチャックアームとウエハの衝突によ
り、機械部品の損傷の他、特に高価であり、かつ、割れ
やすいウエハが破損してしまうという重大な問題が生じ
ていた。

そこで、本発明の目的とするところは、上述した従来
の問題点に対処して成されたもので、押上経路途上に障
害物が存在するような場合等には、この過負荷状態に基
づき押上動作を停止して被処理体の破損等を防止するこ
とができる被処理体の押し上げ機を提供することにあ
る。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 特許請求の範囲第１項に記載の発明に係る被処理体の
押し上げ機は、半導体製造工程により処理される被処理
体を、下方から押し上げて移動させる被処理体の押し上
げ機において、前記被処理体の下方より当接して、該被
処理体を押し上げ移動する押上片と、前記押上片を駆動
させる駆動力を発生する駆動源と、前記駆動源の駆動力
を前記押上片に伝達して、前記押上片を昇降駆動させる
動力伝達手段と、前記被処理体の押し上げ動作中に、予
め定めた負荷より大きな負荷が作用した場合には前記駆
動力を前記動力伝達手段に伝達せず、適正負荷の場合に
は前記駆動力を前記動力伝達手段に伝達する制限手段
と、を有することを特徴とする。

特許請求の範囲第２項に記載の発明に係る被処理体の
押し上げ機は、特許請求の範囲第１項において、前記駆
動源は、モータであり、前記動力伝達手段は、前記モー
タの回転出力を前記押上片の昇降駆動力に変換する回転
−直線駆動力変換部であり、前記制限手段は、適正負荷
の場合には前記モータ出力を前記回転−直線駆動力変換
部に伝達し、過負荷の場合には前記モータ出力を前記回
転−直線駆動力変換部に伝達しないトルクリミッタであ
ることを特徴とする。

特許請求の範囲第３項に記載の発明に係る被処理体の
押し上げ機は、特許請求の範囲第２項において、トルク
リミッタは、前記モータ出力軸に固着されてその周囲に
所定間隔毎に形成した凹部を有するインナーカップリン
グと、このインナーカップリングに回動自在に支持さ
れ、前記インナーカップリングの凹部に係合付勢される
凸部を具備したアウターカップリングとで構成したこと
を特徴とする。

特許請求の範囲第４項に記載の発明に係る被処理体の
押し上げ機は、特許請求の範囲第２項又は第３項におい
て、回転−直線駆動力変換部は、前記トルクリミッタの
出力軸に固着された出力プーリと、固定板に対して前記
押上片の昇降方向に沿ってスライド移動自在な一以上の
可動板と、前記固定板及び可動板に固着されたアイドル
プーリと、前記出力プーリ及びアイドルプーリに掛け渡
されたベルトとで構成したことを特徴とする。

（作用） 本発明によれば、半導体製造工程において、被処理体
の上昇経路等に障害物例えば閉鎖状態のチャックアーム
等が存在した場合に、押上駆動の実行を停止すること
で、被処理体を破損させるという事態を防止できる。

また、障害物が被処理体に過負荷状態で接触又は過負
荷状態によるスベリ等の際に伴うダストの発生を押さえ
られるので、クリーンルーム内で使用される半導体ウエ
ハを被処理体とする場合には、他の半導体ウエハへの不
純物の付着を防止することができる。

すなわち、適正負荷状態では、被処理体を押し上げる
ことができるが、例えば上昇経路に障害物が存在して過
負荷が作用する場合、制限手段により押し上げ駆動を制
限しているので、以降は前記障害物等が除去されて適正
負荷状態に説明されない限り、押し上げ駆動が停止され
ることになる。

（実施例） 以下、本発明を半導体製造装置のウエハ移し換えにお
けるウエハ押し上げ機に適用した一実施例について、図
面を参照して具体的に説明する。

先ず、ウエハ押し上げ機の概要について、第１図，第
２図を参照して説明する。

同図において、この押し上げ機は、図示しないカセッ
ト内に支持されているウエハ１を押し上げる押上部10
と、この押上部10の駆動を行なう駆動部20とから構成さ
れている。

前記押上部10は、前記ウエハ１に当接してこのウエハ
１を押し上げる押上片11と、この押上片11を上昇又は下
降駆動するための駆動板12とから構成されている。

前記駆動板12は、ベース13上に垂直に固定された固定
板14と、この固定板14に対して垂直方向（前記押上片11
の移動方向）にスライド移動自在な第１の可動板15と、
この第１の可動板15に対してスライド移動自在な第２の
可動板16と、この第２の可動板16に対して固定された固
定板17とから構成されている。

そして、前記固定板14〜第２の可動板16にはそれぞれ
プーリ18が回動自在に支持されている。

次に、前記駆動部20について説明する。

前記駆動部20は、モータ21の出力軸にトルクリミッタ
30が設けられ、このトルクリミッタ30には出力プーリ22
が固定されて構成されている。

次に、前記トルクリミッタ30の詳細を第３図，第４図
を参照して説明する。

前記モータ21の出力軸21aには、インナーカップリン
グ31がネジ32によって固着され、このインナーカップリ
ング31にはベアリング33を介してアウターカップリング
34が回動自在に支持されている。

前記インナーカップリング31とアウターカップリング
34とは、第２図のＡ部拡大図である第３図に示す構成を
有している。

第３図において、前記アウターカップリング34の外周
には、ボールプランジャ35が円周方向の所定間隔毎に配
置固定されている。このボールプランジャ35は、半径方
向を軸方向とする筒状に形成され、その中空部35aに
は、スプリング36が配置されている。そして、ボールプ
ランジャ35の中空部35aの一端に配置されたボールプラ
ンジャ球37を前記スプリング36によって常時付勢してい
る。

一方、前記インナーカップリング31の前記ボールプラ
ンジャ35と対向する位置には、複数のサラモミ部31aが
形成されている。

従って、過負荷のない正常駆動状態では、前記各ボー
ルプランジャ球37は、スプリング36の付勢力によって前
記インナーカップリング31の各サラモミ部31aに常時押
圧付勢されているので、前記インナーカップリング31と
アウターカップリングセ34とは、ボールプランジャ球37
とサラモミ部31aとの係合によって一体的に回転するよ
うになっている。

前記出力プーリ22は、前記アウターカップリング34に
固着され、このアウターカップリング34の一体的に回転
自在となっている。

さらに、前記出力プーリ22には、ベルト25が掛け渡さ
れ、このベルト25は前述した押上部10の各プーリ18に掛
け渡されるようになっている。尚、前記ベルト25の途中
には、スプリング26が設けられ、前記ベルト25を常時緊
張させることができるようになっている。

尚、前記固定板14,17、可動板15,16,プーリ18,出力プ
ーリ22及びベルト25で、本発明の回転−直線駆動力変換
部の一例を構成している。

次に、作用について説明する。

本実施例のモータ21を例えばステップモータとする
と、図示しないCPUからの指令であるパルスに基づき、
前記モータ21がパルス数に応じた角度だけ回転する。

この回転したモータ21の出力軸21aに固着されている
インナーカップリング31が前記出力軸21aと一体的に回
転する。

この回転により、このインナーカップリング31にベア
リング33を介して回動自在に支持され、かつ、適正負荷
状態では、前記ボールプランジャ35のスプリング36によ
って押圧付勢されているボールプランジャ球37が、前記
インナーカップリング31のサラモミ部31aに係合してい
るので、前記インナーカップリング31と一体的に前記ア
ウターカップリング34が回転することになる。

このカップリング34には、前記出力プーリ22が固着さ
れているので、この出力プーリ22が回転駆動される。

ここで、この出力プーリ22には、ベルト25が掛け渡さ
れ、かつ、このベルト25は押上部10の駆動板14を構成す
る固定板14及び第1,第２の可動板15,16に装着されてい
るプーリ18に掛け渡されている。

従って、前記出力プーリ22が回転することによって、
前記ベルト25が駆動され、この駆動によって前記固定板
14に対して、第１〜第２の可動板15,16が上昇移動させ
ることができる。

この結果、固定板17に固着されている押上片11を上昇
させることができ、図示しないカセット内のウエハ１を
押し上げることができる。

ここで、前記押上片11の駆動を、前記複数の可動板に
よって達成しているので、各可動板の長さ以上の上昇ス
トロークを容易に確保でき、装置の小型化が達成でき
る。

この以降の工程は、図示してはいないが、押し上げら
れたウエハをチャックアームの開口，閉鎖動作によって
チャックし、このチャックアームを平行移動させて、前
記カセットの隣に停止されている石英ボートにウエハを
一括して移し換え、その後、このウエハを搭載した石英
ボートを熱処理炉内に搬入する工程に移行することにな
る。

ここで、例えば、チャックアームが閉鎖状態となって
いて、前記ウエハ１の上昇経路の障害となる場合に、誤
って押し上げ機を駆動した場合には、ウエハが前記チャ
ックアームに衝突してしまい、ウエハの破損という重大
な損害が発生してしまう。

そこで、前記モータ21に過負荷防止のためのトルクリ
リッタ30を具備している。

このリミッタ30の作用は下記の通りである。

すなわち、出力側である前記押上部10の上昇移動が例
えばチャックアーム等によって阻止されていない無負荷
状態では、前記インナーカップリング31とアウターカッ
プリング34とは一体的に回転するが、前記押上部10すな
わちアウターカップリング34の負荷が増大すると、次の
ように作用することになる。

すなわち、インナーカップリング31と共に移動しよう
とするボールプランジャ球37は、前記スプリング36の付
勢力に抗して前記サラモミ部31aより離脱されることに
なる。

ここで、前記ボールプランジャ球37がサラモミ部31a
より離脱する場合の負荷の大きさは、前記スプリング36
の付勢力を調整することで可変でき、ウエハ１が破損さ
れない程度の負荷で上述した離脱作用が開始されるよう
に設定しておく必要がある。

このボールプランジャ球37の離脱により、前記アウタ
ーカップリング34はインナーカップリング31の回転移動
とは追従しないことになり、前記押上部10の上昇が停止
される。

前記サラモミ部21aより離脱したボールプランジャ球3
7は、前記スプリング36によって付勢されることによ
り、回動するインナーカップリング31の周面上を滑り、
次のサラモミ部31aに到達することになる。

ここで、このサラモミ部31aでも前述した作用と同様
の作用を繰り返し、もし、このサラモミ部31aでも同様
に過負荷状態であれば、前記スプリング36の付勢力に抗
して前記サラモミ部31aより離脱されることになり、こ
のことによってインナーカップリング31とアウターカッ
プリング34とがスリップすることになる。

一方、このサラモミ部31aで過負荷がなければ、前記
サラモミ部31aで前記ボールプランジャ球37がスプリン
グ36によって付勢されて係合し、インナーカップリング
31とアウターカップリング34とが一体的に回動すること
になる。

以上の動作を繰り返し、過負荷の場合にはインナーカ
ップリング31の回転力はアウターカップリング34に伝達
されず、過負荷でない場合だけ伝達されることになる。

従って、もしウエハ１の上昇経路途中に障害物があ
り、ウエハ１がこれに衝突するような場合には、前記ト
ルクリミッタ30の作用によって押上片11の上昇移動は阻
止され、ウエハ１の破損という重大な被害を確実に防止
することができる。

ここで、上記トルクリミッタ30は、摩擦接触方式を使
用した一般的なトルクリミッタに比べれば、適正負荷状
態でのスリップが生ずることがなく、従って駆動源とし
てステップモータを使用した場合でも位置制御ミスがな
く、また、摩擦接触方式に伴うダストの発生も押さえら
れるので、特に、クリーンルーム内で使用される半導体
ウエハ１を被搬送体とする実施例の場合には、ウエハ１
への不純物の付着を防止することができるという効果が
ある。

尚、前記押上片11の戻し駆動は、前記モータ21を逆回
転させることで行なうことができる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

例えば、トルクリミッタ30の構成としては、上述した
ものに限らず、スプリング36の付勢力により前記サラモ
ミ部31a内でころがり接触する前記ボールプランジャ球3
7を有するものであれば、摩擦接触方式のものに比べて
前述した効果があるが、単にウエハ等の被搬送体の破損
を防止する観点からいえば、他の種々の構成の過負荷防
止機構を採用することができる。

ここで、前記トルクリミッタ30の他の有用性について
説明する。

前記トルクリミッタ30では、もし過負荷状態によって
ボールプランジャ球37がインナーカップリング31のサラ
モミ部31aより離脱した場合でも、このボールプランジ
ャ球37は、所定間隔毎に形成されたいずれかのサラモミ
部31aに必ず係合することになる。これを摩擦接触方式
のトルクリミッタと比較した場合、この摩擦接触方式で
は、負荷の大きさに応じてスベリ量が異なり、しかもそ
のスベリ量は区々となっている。

ここで、この種の押し上げ機では、障害物等の影響に
よって途中で停止した場合には、障害物除去後のリトラ
イモードによって再スタートとなり、この場合、前記ス
ベリ量が判れば、このスベリ量に対応するパルス数に基
づき自動的に所定の押し上げ位置に移動することができ
る。

この場合、摩擦接触方式では前記スベリ量が区々であ
り、そのスベリ量の検出を実施するとすれば大変複雑な
構成を要することになる。

ところが、前記実施例のように、ボールプランジャ球
37が有限のサラモミ部31aのいずれかに係合するもので
あれば、上述したスベリ量に対応するパルス数のフィー
ドバックが容易となる。

この構成の一例を挙げれば、例えば前記インナーカッ
プリング31とアウターカップリング34とが一体的に回転
している場合には、発光素子からの光が常時受光素子に
よって受光されるように、両素子を対向して配置してお
き、前記ボールプランジャ球37がサラモミ部31aより離
脱する毎に光路が遮られるように構成しておく。

このようにすれば、光路を遮った数によりモータ21の
空周り量が判明するので、前記フィードバックすべきパ
ルス数を容易に検出でき、前記リトライ動作を自動化す
ることができる。

また、上述した構成のトルクリミッタを使用する場合
には、ボールプランジャ球37等によって構成される凸部
と、サラモミ部31a等によって構成される凹部とを、上
記実施例とは異なるカップリングにそれぞれ形成するこ
とでも良く、要は押圧付勢される凸部と、回転方向に等
間隔で形成した凹部との係合，離脱によってトルクリミ
ッタ機能を実現できるものであれば良い。

また、本発明は上記実施例のように、必ずしも半導体
ウエハの押し上げ機に限定されるものではなく、他の種
々の被搬送体の押し上げ機に適用可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、被処理体を押
し挙げることによって他の障害物と接触するような過負
荷状態の時には、駆動源の回転出力を出力側に伝達しな
いようにして、被処理体を押上動作を停止することがで
き、被処理体の破損という重大な事態を確実に防止でき
る。

また、このような動作を行なうトルクリミッタを、イ
ンナーカップリングとアウターカップリングとの間で付
勢力による凹凸の係合、離脱により達成することで、適
正負荷時にはスベリを生ずることがなく、特に、半導体
ウエハ等のように、スベリに伴って発生するダスト等の
不純物を嫌う被処理体の場合に有効であり、しかも、こ
の種の構成のトルクリミッタにより、過負荷状態時のス
ベリ量の認識が容易であるので、このスベリ量のフィー
ドバックによるリトライ動作の自動化にも対応すること
が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるウエハの押し上げ機の
正面図、 第２図は第１図のウエハ押し上げ機の平面図、 第３図は第１図の駆動部の詳細を示す概略説明図、 第４図は第３図のトルクリミッタの詳細を示すＡ部拡大
図である。 １……被搬送体、 11……押上片、 14、17……固定板、15、16……可動板、 18……アイドルプーリ、 21……モータ、 22……出力プーリ、 30……トルクリミッタ、 31……インナーカップリング、31a……凹部、 34……アウターカップリング、 35,36,37……凸部。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体製造工程により処理される被処理体
   を、下方から押し上げて移動させる被処理体の押し上げ
   機において、 前記被処理体の下方より当接して、該被処理体を押し上
   げ移動する押上片と、 前記押上片を駆動させる駆動力を発生する駆動源と、 前記駆動源の駆動力を前記押上片に伝達して、前記押上
   片を昇降駆動させる動力伝達手段と、 前記被処理体の押し上げ動作中に、予め定めた負荷より
   大きな負荷が作用した場合には前記駆動力を前記動力伝
   達手段に伝達せず、適正負荷の場合には前記駆動力を前
   記動力伝達手段に伝達する制限手段と、 を有することを特徴とする被処理体の押し上げ機。
2. 【請求項２】前記駆動源は、モータであり、 前記動力伝達手段は、前記モータの回転出力を前記押上
   片の昇降駆動力に変換する回転−直線駆動力変換部であ
   り、 前記制限手段は、適正負荷の場合には前記モータ出力を
   前記回転−直線駆動力変換部に伝達し、過負荷の場合に
   は前記モータ出力を前記回転−直線駆動力変換部に伝達
   しないトルクリミッタであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の被処理体の押し上げ機。
3. 【請求項３】トルクリミッタは、前記モータ出力軸に固
   着されてその周囲に所定間隔毎に形成した凹部を有する
   インナーカップリングと、 このインナーカップリングに回動自在に支持され、前記
   インナーカップリングの凹部に係合付勢される凸部を具
   備したアウターカップリングとで構成した特許請求の範
   囲第２項記載の被処理体の押し上げ機。
4. 【請求項４】回転−直線駆動力変換部は、前記トルクリ
   ミッタの出力軸に固着された出力プーリと、 固定板に対して前記押上片の昇降方向に沿ってスライド
   移動自在な一以上の可動板と、 前記固定板及び可動板に固着されたアイドルプーリと、 前記出力プーリ及びアイドルプーリに掛け渡されたベル
   トとで構成したものである特許請求の範囲第２項又は第
   ３項記載の被処理体の押し上げ機。