JP5012518B2 - Robot controller and semiconductor exposure apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、産業用ロボットのコントローラの排熱方法に関する。 The present invention relates to a method for exhausting heat from an industrial robot controller.
産業用ロボットによって基板が搬送される半導体製造装置においては、半導体デザインルールの微細化とウエハの大口径化が進んでおり、その微細化に対応するためには、最大６００工程にも及ぶ全ての製造工程を高いクリーン度のもとで行うことが必要となっている。しかし、広いクリーンルーム全体を高いクリーン度に保つには限界があり、膨大な費用もかかる。一方、ウエハの大口径化に伴って半導体製造装置の設置面積が大きくなり、クリーンルーム面積が拡大するため、小フットプリント、装置の小形化が強く求められている。そのため、半導体製造装置に搭載される産業用ロボットのコントローラは小型化が要求されているが、限られた装置内のスペースに数台もの産業用ロボットのコントローラ組み込まれることがある。特に、露光装置においては装置の温度変化が露光工程に悪影響を与えるため、０．０１℃単位の温度管理が求められており、装置内に組み込まれるロボットのコントローラは、限られた設置スペースを効率よく利用し、排熱を行うことで、装置に与える影響を極限まで押さえる必要がある。
そこで、産業用ロボットのコントローラからの発熱を装置に影響のない場所へと排気するために、従来はファンやダクトが用いられている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、コントローラ内で暖められた気体をダクトを用い、装置に影響の少ない場所へと排気するよう構成されている。
In semiconductor manufacturing equipment in which substrates are transported by industrial robots, semiconductor design rules have been miniaturized and wafers have become larger in diameter. It is necessary to perform the manufacturing process under a high degree of cleanliness. However, there is a limit to maintaining a large clean room with a high degree of cleanliness, and a huge amount of money is required. On the other hand, as the diameter of the wafer increases, the installation area of the semiconductor manufacturing apparatus increases and the clean room area increases. Therefore, there is a strong demand for a smaller footprint and a smaller apparatus. For this reason, a controller for an industrial robot mounted on a semiconductor manufacturing apparatus is required to be downsized, but several industrial robot controllers may be incorporated in a limited space in the apparatus. In particular, in an exposure apparatus, since temperature change of the apparatus adversely affects the exposure process, temperature control in units of 0.01 ° C. is required, and the robot controller incorporated in the apparatus efficiently uses limited installation space. It is necessary to minimize the influence on the device by using it frequently and exhausting heat.
Therefore, in order to exhaust heat generated from the controller of the industrial robot to a place where the apparatus is not affected, a fan or a duct has been conventionally used (for example, see Patent Document 1). In patent document 1, it is comprised so that the gas warmed in the controller may be exhausted to a place with little influence on an apparatus using a duct.
このように従来の産業用コントローラの排熱方法では、ダクトとファンを用いて排熱するという手法をとっているが、コントローラ自身の筐体表面からの熱の拡散を排熱できないという問題があった。つまり、上記のように半導体露光装置に組込まれるコントローラは、０．０１℃の温度管理が必要とされる装置内に組み込まれるため、コントローラが設置される搭載空間において、コントローラ筐体表面からの放熱による温度上昇も抑制する必要があるが、従来のような構成では対応できない。
また、コントローラ搭載空間の温度上昇を抑制するために、コントローラに風量の大きなファンを搭載する、もしくはコントローラ自身を断熱材で構成するなどの方法が上記の手段以外にも考えられる。しかし、露光装置などへの組込み用コントローラの場合、装置自体のフットプリントの小型化が進んでいるので、大きな容量のファンを取り付けるスペースが確保できないこと、また、クリーンルームという設置環境により使用できる素材が限られることなどから、限られたスペース・限られた素材で効率よく排熱を行う必要がある。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、産業用ロボットコントローラからの発熱を、その搭載空間から外気へ極限まで排熱すること、またコントローラ筐体表面からの放熱についても外気へ排熱し、産業用コントローラ搭載空間内の温度上昇を防ぐことができ、かつ、限られた装置のスペースに搭載できるよう省スペースで排熱を行う方法を提供することを目的とする。
As described above, the conventional industrial controller exhaust heat method employs a method of exhausting heat using a duct and a fan, but there is a problem that heat diffusion from the housing surface of the controller itself cannot be exhausted. It was. In other words, since the controller incorporated in the semiconductor exposure apparatus as described above is incorporated in an apparatus that requires a temperature control of 0.01 ° C., heat is radiated from the surface of the controller casing in the mounting space where the controller is installed. Although it is necessary to suppress the temperature rise due to the above, it cannot be handled by the conventional configuration.
Further, in order to suppress the temperature rise in the controller mounting space, a method such as mounting a fan with a large air volume in the controller or configuring the controller itself with a heat insulating material can be considered. However, in the case of controllers embedded in exposure equipment, etc., the footprint of the equipment itself is becoming smaller, so it is not possible to secure a space for installing a large capacity fan, and there are materials that can be used in an installation environment called a clean room. Because it is limited, it is necessary to efficiently exhaust heat with limited space and limited materials.
The present invention has been made in view of such problems, and heat generated from an industrial robot controller is exhausted from the mounting space to the outside air to the limit, and heat released from the controller housing surface is also outside air. It is an object of the present invention to provide a method for exhausting heat in a space-saving manner so that the temperature in the industrial controller mounting space can be prevented from rising, and can be mounted in a limited device space.
上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
本発明は、産業用ロボットを制御するロボットコントローラにおいて、発熱体を収納したコントローラ筐体と、前記コントローラ筐体の全体を収納するシャーシと、一端が前記コントローラ筐体内部に連通し、他端が前記シャーシの外部に連通する第１のダクトと、一端が前記コントローラ筐体内部に連通し、他端が前記シャーシの外部に連通するとともに、内部に排気用ファンを有する第２のダクトと、一端が前記コントローラ筐体と前記シャーシとで囲まれた空間に連通し、他端が前記シャーシの外部に連通する第３のダクトと、一端が前記コントローラ筐体と前記シャーシとで囲まれた空間に連通し、他端が前記シャーシの外部に連通するとともに、内部に排気用ファンを有する第４のダクトと、を備え、前記第１のダクトと前記第２のダクトは、前記コントローラ筐体の対向する面にそれぞれ設けられるとともに、互いの位置が対向位置から離れた位置となるように配置され、前記第３のダクトと前記第４のダクトは、前記シャーシの対向する面にそれぞれ設けられるとともに、互いの位置が対向位置から離れた位置となるように配置され、前記第１のダクトおよび前記第２のダクトを結ぶ線と、前記第３のダクトおよび前記第４のダクトを結ぶ線とが、所定の方向からみた場合に交差していること、を特徴とする。
また、本発明は、前記シャーシが前記コントローラ筐体を支持する固定部材に、防振ゴムが用いられたこと、を特徴とする。
また、本発明は、前記第２のダクトの前記排気用ファンの近傍と、前記第４のダクトの前記排気用ファンの近傍と、に温度センサがそれぞれ設けられ、前記温度センサで検知された温度に応じて前記第２のダクトの前記排気用ファンと前記第４のダクトの前記排気用ファンのＯＮ／ＯＦＦを制御すること、を特徴とする。
また、本発明は、半導体露光装置において、前記ロボットコントローラを搭載したことを特徴とする。
In order to solve the above problem, the present invention is as follows.
In a robot controller for controlling an industrial robot, the present invention provides a controller housing that houses a heating element, a chassis that houses the entirety of the controller housing, one end communicating with the inside of the controller housing, and the other end A first duct communicating with the outside of the chassis, a second duct having one end communicating with the inside of the controller housing, the other end communicating with the outside of the chassis, and having an exhaust fan therein, and one end Is communicated with the space surrounded by the controller housing and the chassis, the other end is communicated with the outside of the chassis, and the one end is surrounded by the controller housing and the chassis. And a fourth duct having an exhaust fan inside thereof, the other end communicating with the outside of the chassis, and the first duct and the second duct The ducts are provided on opposing surfaces of the controller casing, and are arranged so that their positions are away from the opposing positions. The third duct and the fourth duct are arranged on the chassis. The first duct and the second duct are arranged so that the positions of the first duct and the second duct are separated from each other. a line connecting the fourth duct, that intersect when viewed from a predetermined direction, characterized.
Further, the present invention is the stationary member to which the chassis supports the controller housing, the vibration isolating rubber is used, it said.
In the present invention, a temperature sensor is provided in the vicinity of the exhaust fan of the second duct and in the vicinity of the exhaust fan of the fourth duct, and the temperature detected by the temperature sensor. the second controlling the said oN / OFF of the exhaust fan of the exhaust fan and the fourth duct of the duct, it characterized according to.
According to the present invention, in the semiconductor exposure apparatus, the robot controller is mounted.
本発明によると、ロボットコントローラからの発熱をその搭載空間から外気へ極限まで排熱すること、またコントローラ筐体表面からの放熱についても外気へ排熱することができるので、ロボットコントローラ搭載空間内の温度上昇を防ぐことができ、かつ、限られた装置のスペースに搭載できるよう省スペースで排熱を行う方法を提供することができる。
また、本発明によると、効率よくコントローラ筐体内部及びシャーシ内部の気体を排気できる。
また、本発明によると、コントローラの振動がシャーシ外部に伝わることを抑制できる。
また、本発明によると、温度により排気用ファンのＯＮ／ＯＦＦ駆動を制御できるので、排気用ファン駆動用の電力を省力化することができ、発熱の低減及び電源の小型化を図ることができる。
According to the present invention, heat generated from the robot controller can be exhausted from the mounting space to the outside air to the limit, and heat radiation from the surface of the controller housing can also be discharged to the outside air. A temperature rise can be prevented, and a method for exhausting heat in a space-saving manner can be provided so that the apparatus can be mounted in a limited space.
Further, according to the present invention, the gas inside the controller housing and the chassis can be exhausted efficiently.
Further, according to the present invention, it is possible to suppress the vibration of the controller from being transmitted to the outside of the chassis.
In addition, according to the present invention, since the exhaust fan ON / OFF drive can be controlled by the temperature, the power for driving the exhaust fan can be saved, and heat generation can be reduced and the power supply can be reduced in size. .
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。 Hereinafter, specific examples of the method of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本発明の産業用ロボット用コントローラ３の排熱構成を示す図である。図において１はコントローラ筐体，２はコントローラ筐体１の全体を覆うシャーシ（カバー）となっている。
コントローラ筐体１には、半導体製造装置に設置される基板搬送用ロボットやロボットの外部軸（基板のアライメント装置やロボットの走行軸）を制御する機器が収容されていて、各機器から電流による発熱が発生する。
シャーシ２は、コントローラ筐体１を数箇所の固定部材２３によってその内壁において支持している。固定部材２３は断熱効果の高い樹脂を用いているが、防振効果の高いゴム製を用いてもよい。また、シャーシ２は後述するダクト１２、２２以外、コントローラ筐体１をほぼ密閉して内包するよう構成されている。 ダクト１１はコントローラ筐体１に接続される吸気用ダクトである。その一端はシャーシ２よりも外部の外気に連通され、他端はコントローラ筐体１の内部に連通されている。
ダクト１２はシャーシ２に接続される吸気用ダクトである。その一端は外気に連通され、他端はシャーシ２の筐体内部に連通されている。
ダクト２１はコントローラ筐体１に接続される排気用ダクトである。その一端はシャーシ２よりも外部に連通され、他端はコントローラ筐体１の筐体内部に連通されている。外気に連通される一端は、産業用ロボットコントローラ３が設置される装置の外部まで導出される。また、その他端（コントローラ筐体１側）には排気用ファン３１が取り付けられており、コントローラ筐体１内部の気体をダクト２１によって強制排気できるようになっている。排気用ファン３１はコントローラ筐体１内部の電源に接続されていて、産業用ロボットコントローラ３の稼動時に常時稼動して排気を行う。 ダクト２２はシャーシ２に接続される排気用ダクトである。その一端は外気に連通され、他端はシャーシ２の筐体内部に連通されている。外気に連通される一端は、産業用ロボットコントローラ３が設置される装置の外部まで導出される。また、その他端（シャーシ２側）には排気用ファン３２が取り付けられており、シャーシ２筐体内壁とコントローラ筐体１外部とで囲まれた空間の気体を強制排気できるようになっている。排気用ファン３２はコントローラ筐体１内部の電源に接続されていて、産業用ロボットコントローラ１の稼動時に常時稼動して排気を行う。なお、ダクト２１とダクト２２とは、それぞれの一端付近で１つのダクトとして接続されてもよい。
なお、排気用ファン３１，３２は以下の数式から導かれる風量にてファン容量を選定する。
Ｑ［ｍ＾３／ｈｏｕｒ］＝Ｗ［Ｗ］／１．１６３×ΔＴ［℃］×Ｃｐ［ｋｃａｌ／ｋｇ・℃］×γ［ｋｇ／ｍ＾３］
Ｑ ：風量
ΔＴ：入排気の温度差
Ｃｐ：比熱
γ ：比重
FIG. 1 is a diagram showing a waste heat configuration of the industrial robot controller 3 of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a controller casing, and reference numeral 2 denotes a chassis (cover) that covers the entire controller casing 1.
The controller housing 1 houses a substrate transfer robot installed in the semiconductor manufacturing apparatus and devices for controlling the robot's external axes (substrate alignment device and robot travel axis), and generates heat from each device. Will occur.
The chassis 2 supports the controller housing 1 on its inner wall by several fixing members 23. The fixing member 23 uses a resin having a high heat insulation effect, but may be made of rubber having a high vibration isolation effect. The chassis 2 is configured so as to substantially enclose the controller housing 1 except for the ducts 12 and 22 described later. The duct 11 is an intake duct connected to the controller housing 1. One end thereof communicates with outside air outside the chassis 2, and the other end communicates with the inside of the controller housing 1.
The duct 12 is an intake duct connected to the chassis 2. One end thereof communicates with outside air, and the other end communicates with the inside of the chassis 2.
The duct 21 is an exhaust duct connected to the controller housing 1. One end thereof communicates with the outside of the chassis 2, and the other end communicates with the inside of the controller housing 1. One end connected to the outside air is led out to the outside of the device where the industrial robot controller 3 is installed. An exhaust fan 31 is attached to the other end (on the controller housing 1 side) so that the gas inside the controller housing 1 can be forcibly exhausted by the duct 21. The exhaust fan 31 is connected to a power source inside the controller housing 1 and is always operated when the industrial robot controller 3 is in operation to exhaust air. The duct 22 is an exhaust duct connected to the chassis 2. One end thereof communicates with outside air, and the other end communicates with the inside of the chassis 2. One end connected to the outside air is led out to the outside of the device where the industrial robot controller 3 is installed. An exhaust fan 32 is attached to the other end (chassis 2 side) so that the gas in the space surrounded by the inner wall of the chassis 2 and the outside of the controller housing 1 can be forcibly exhausted. The exhaust fan 32 is connected to a power source inside the controller housing 1 and is always operated when the industrial robot controller 1 is operated to exhaust air. Note that the duct 21 and the duct 22 may be connected as one duct near one end thereof.
In addition, the fan capacity | capacitance for the exhaust fans 31 and 32 selects a fan capacity | capacitance with the air volume derived | led-out from the following numerical formula.
Q [m ^ 3 / hour] = W [W] /1.163×ΔT [° C.] × Cp [kcal / kg · ° C.] × γ [kg / m ^ 3]
Q: Air flow ΔT: Temperature difference between intake and exhaust Cp: Specific heat γ: Specific gravity
上記で説明した本発明の構成によれば、産業用ロボットコントローラ１の電源を投入すると、排気用ファン３１、３２の電源が供給されて回転を開始する。このときのコントローラの気体の流れを図１に矢印で示している。
図中白矢印のように、排気用ファン３１の作用によって、ダクト１１から装置が設置されているクリーンルーム内の温度一定の外気を取り入れ、コントローラ筐体１内部の発熱をダクト２１にて強制排熱する。さらに図中黒矢印のように、排気用ファン３２の作用によって、ダクト１２からクリーンルーム内の温度一定の外気を取り入れ、コントローラ筐体１表面から放熱された熱をダクト２２にて強制排熱する。
コントローラ筐体１内部で発生する発熱は排気用ファン３１によってダクト２１へ引くことで排熱できるが、排気用ファン３１のみではコントローラ筐体１の表面から放熱されてしまう熱は排熱できない。そこで、本発明ではコントローラ筐体１全体をシャーシ２で覆い、コントローラ筐体１の表面から放熱されてしまう熱をシャーシ２とコントローラ１筐体との間の空間で閉じ込め、排気用ファン３２及びダクト２２を用いて装置外へ排熱することによって、産業用ロボットコントローラ３が搭載される空間の温度上昇を効果的に防ぐことができる。
また、図１のようにダクト１１とダクト２１及びダクト１２とダクト２２を、それぞれ対角線上に配置することにより効率よく排熱を行うように構成している。すなわち、コントローラ筐体１において、ダクト１１が設けられる面と対向する面にダクト２１が設置され、それぞれの面において互いのダクトがなるべく離れる位置に設置されることで、コントローラ筐体１内部の気体が排気用ファンによってまんべんなく排気されるようになっている。ダクト１２とダクト２２もシャーシ２において同様な配置になっている。
According to the configuration of the present invention described above, when the power of the industrial robot controller 1 is turned on, the power of the exhaust fans 31 and 32 is supplied to start rotation. The gas flow of the controller at this time is indicated by arrows in FIG.
As indicated by the white arrow in the figure, by the action of the exhaust fan 31, outside air having a constant temperature in the clean room in which the apparatus is installed is taken in from the duct 11, and the heat generated in the controller housing 1 is forcibly exhausted by the duct 21. To do. Further, as indicated by the black arrow in the figure, the exhaust fan 32 takes in the outside air having a constant temperature in the clean room from the duct 12, and the heat radiated from the surface of the controller housing 1 is forcibly exhausted by the duct 22.
The heat generated inside the controller housing 1 can be exhausted by being drawn to the duct 21 by the exhaust fan 31, but the heat radiated from the surface of the controller housing 1 cannot be exhausted by the exhaust fan 31 alone. Therefore, in the present invention, the entire controller casing 1 is covered with the chassis 2, and the heat radiated from the surface of the controller casing 1 is confined in the space between the chassis 2 and the controller 1 casing, and the exhaust fan 32 and duct By using 22 to exhaust heat outside the apparatus, it is possible to effectively prevent the temperature of the space in which the industrial robot controller 3 is mounted.
Further, as shown in FIG. 1, the duct 11 and the duct 21 and the duct 12 and the duct 22 are arranged on the diagonal lines so as to efficiently exhaust heat. That is, in the controller housing 1, the duct 21 is installed on the surface opposite to the surface on which the duct 11 is provided, and the ducts inside the controller housing 1 are installed on the respective surfaces as far as possible from each other. Is exhausted evenly by the exhaust fan. The duct 12 and the duct 22 are similarly arranged in the chassis 2.
実施例２では、実施例１で示した構成の排気用ファン３１，３２の吸い込み口に第１温度センサ４１、第２温度センサ４２をそれぞれ設け、温度センサ４１、４２によって検知される温度に基づき、産業用ロボットコントローラ３が、排気用ファン３１、３２をＯＮ／ＯＦＦする図２のような制御手段を具備する。
図２に示すように、産業用ロボットコントローラ３に目標温度（Ｔ）とその設置環境に応じた上限設定温度（Ｔ１），下限設定温度（Ｔ２）を予め定め、上限設定温度Ｔ１が検知されると排気用ファン３１、３２をＯＮし、下限設定温度Ｔ２が検知されると排気用ファン３１、３２をＯＦＦさせる。
ここでは第１温度センサ４１の上限設定温度ＴＡ１と下限設定温度ＴＡ２、及び第２温度センサ４２の上限設定温度ＴＢ１と下限設定温度ＴＢ２、をそれぞれ設定し、センサによって検出される温度により排気用ファン３１，３２の電源のＯＮ／ＯＦＦを制御する。排気用ファン３１，３２のＯＮ／ＯＦＦ制御により、排気用ファン３１，３２自身からの発熱を削減することもできる。
また、温度に応じて排気用ファン３１，３２の電源電圧を連続的に可変することで、ファン風量を連続的に可変してもよい。
In the second embodiment, a
As shown in FIG. 2, a target temperature (T) and an upper limit set temperature (T1) and a lower limit set temperature (T2) corresponding to the installation environment are set in advance in the industrial robot controller 3, and the upper limit set temperature T1 is detected. When the lower limit set temperature T2 is detected, the exhaust fans 31 and 32 are turned off.
Here, the upper limit set temperature TA1 and the lower limit set temperature TA2 of the
Further, the fan air volume may be continuously varied by continuously varying the power supply voltage of the exhaust fans 31 and 32 according to the temperature.
１ コントローラ筐体
２ シャーシ
３ 産業用ロボットコントローラ
１１ （第１の）ダクト
１２ （第３の）ダクト
２１ （第２の）ダクト
２２ （第４の）ダクト
２３ 固定部材
３１ 排気用ファン
３２ 排気用ファン
４１ 温度センサ（排気用ファン３１の吸気口に搭載）
４２ 温度センサ（排気用ファン３２の吸気口に搭載）
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Controller housing | casing 2 Chassis 3 Industrial robot controller 11 (1st) duct 12 (3rd) duct 21 (2nd) duct 22 (4th) duct 23 Fixing member 31 Exhaust fan 32
42 Temperature sensor (installed in the intake port of the exhaust fan 32)
Claims (4)
発熱体を収納したコントローラ筐体と、
前記コントローラ筐体の全体を収納するシャーシと、
一端が前記コントローラ筐体内部に連通し、他端が前記シャーシの外部に連通する第１のダクトと、
一端が前記コントローラ筐体内部に連通し、他端が前記シャーシの外部に連通するとともに、内部に排気用ファンを有する第２のダクトと、
一端が前記コントローラ筐体と前記シャーシとで囲まれた空間に連通し、他端が前記シャーシの外部に連通する第３のダクトと、
一端が前記コントローラ筐体と前記シャーシとで囲まれた空間に連通し、他端が前記シャーシの外部に連通するとともに、内部に排気用ファンを有する第４のダクトと、
を備え、
前記第１のダクトと前記第２のダクトは、
前記コントローラ筐体の対向する面にそれぞれ設けられるとともに、互いの位置が対向位置から離れた位置となるように配置され、
前記第３のダクトと前記第４のダクトは、
前記シャーシの対向する面にそれぞれ設けられるとともに、互いの位置が対向位置から離れた位置となるように配置され、
前記第１のダクトおよび前記第２のダクトを結ぶ線と、前記第３のダクトおよび前記第４のダクトを結ぶ線とが、所定の方向からみた場合に交差していること、
を特徴とするロボットコントローラ。 In the robot controller that controls industrial robots,
A controller housing containing a heating element;
A chassis housing the entirety of the controller housing,
A first duct having one end communicating with the inside of the controller housing and the other end communicating with the outside of the chassis;
A second duct having one end communicating with the inside of the controller housing, the other end communicating with the outside of the chassis, and an exhaust fan inside;
A third duct having one end communicating with a space surrounded by the controller housing and the chassis, and the other end communicating with the outside of the chassis;
A fourth duct having one end communicating with a space surrounded by the controller housing and the chassis, the other end communicating with the outside of the chassis, and an exhaust fan inside;
With
The first duct and the second duct are:
Each of the controller housings is provided on the opposing surfaces, and the positions of the controller housings are separated from the opposing positions,
The third duct and the fourth duct are:
It is provided on each of the opposing surfaces of the chassis, and is arranged so that the position of each other is away from the facing position,
A line connecting the first duct and the second duct and a line connecting the third duct and the fourth duct intersect when viewed from a predetermined direction;
A robot controller characterized by
を特徴とする請求項１記載のロボットコントローラ。 Anti-vibration rubber was used as a fixing member for supporting the controller housing by the chassis,
The robot controller according to claim 1 .
前記温度センサで検知された温度に応じて前記第２のダクトの前記排気用ファンと前記第４のダクトの前記排気用ファンのＯＮ／ＯＦＦを制御すること、
を特徴とする請求項１又は２記載のロボットコントローラ。 Temperature sensors are provided in the vicinity of the exhaust fan in the second duct and in the vicinity of the exhaust fan in the fourth duct,
Controlling ON / OFF of the exhaust fan of the second duct and the exhaust fan of the fourth duct according to the temperature detected by the temperature sensor;
The robot controller according to claim 1 or 2 , characterized by the above-mentioned .
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