JPH07114231B2

JPH07114231B2 - ウエハ移送ロボット

Info

Publication number: JPH07114231B2
Application number: JP3028221A
Authority: JP
Inventors: 文雄近藤; 陽一金光; 弘行篠崎; 幸雄池田
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1991-02-22
Filing date: 1991-02-22
Publication date: 1995-12-06
Anticipated expiration: 2010-12-06
Also published as: JPH04267355A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、減圧された室内（真空
室）或いはクリーンルーム内で作動するロボットに関
し、さらに詳しくは、半導体集積回路製造設備において
真空室内でウエハを所望の位置へ移動することのできる
マニプレータ或いはウエハ移送ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば半導体チップ或いはウエハは、製
造段階でゴミ、オイルミスト等が付着すると所謂粒子汚
染により歩留まりが悪化し、生産性が悪くなるので、ク
リーンルームで処理されている。また、製造プロセスは
真空中で行われることが多いため、製造装置内のウエハ
の移送はロボットにより真空中で行われる。ここで、ウ
エハ移送用のロボットの従来例が図２に示されている。

【０００３】図２において、ウエハ移送用ロボットは、
大気中Ａに設けられている駆動部５０と、真空室Ｖ中に
設けられているハンドリング部６０とから概略構成され
ている。駆動部５０には、第１モータＭ₁と第２モータ
Ｍ₂とが設けられ、第１モータＭ₁の出力軸５１は垂直
状の中空駆動軸６２に接続されている。一方、第２モー
タＭ₂の出力軸５２は、中空駆動軸６２内に設けられて
いる小駆動軸６３に接続されている。従って、これらの
モータＭ₁、Ｍ₂が回転すると、駆動軸６２、６３は所
定方向に所定量だけ回転駆動されることになる。

【０００４】中空駆動軸６２の上方端部には第１の水平
アーム６４が固定され、その先端部には第２の水平アー
ム６５が回動自在に設けられている。一方、小駆動軸６
３の上方端部にはプリー６６が固定され、該プリー６６
と、第２のアーム６５の枢着部分に設けられているプリ
ー（図示せず）との間には、ベルト６７が掛けまわされ
ている。したがって、ベルト６７が駆動されると、第２
のアーム６５が第１のアーム６４に対して回動駆動され
る。

【０００５】モータＭ₁を所定方向に所定量回転させる
と中空駆動軸６２が回転し、これに一体的に固定されて
いる第１のアーム６４も矢印ａで示されているように水
平面内で回動する。したがって、第２のアーム６５も一
体的回動し、その先端に取付けられているハンド６８上
のウエハ（図２では図示せず）は、水平面内の所定角度
位置へ移送される。一方、モータＭ₂を駆動すると小駆
動軸６３が駆動され、第２のアーム６５はプリー６６、
ベルト６７により矢印ｂで示すように第１のアーム６４
に対して水平面内で所定角度範囲に駆動される。その結
果、ハンド６８上の図示しないウエハを、半径内方或い
は外方へ所定量だけ移送することができる。

【０００６】ここで、相対的に回転する部材を機械的に
支承した場合には、その部分から微粒子が発生し、ウエ
ハを汚染してしまう。そのため従来のロボットでは、発
塵を防ぐために軸受にも磁性流体シールを設けている。
また、モータと真空室はＯリングによりシールされ、大
気側と真空側を貫通する駆動軸６２と６３は磁性流体シ
ールによりシールされる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のロ
ボットにおいて採用されている磁性流体シールでは、例
えば１０^-6Ｔｏｒｒ程度の真空になるとガス発生が生
じ、発生したガスによりウエハが汚染されてしまい、歩
留まりが悪化するという問題がある。また磁性流体シー
ルは、その使用温度が０〜８０℃程度と比較的狭いとい
う問題もある。

【０００８】その他の従来技術として、特開平２−１５
９９３号公報においては、真空側磁石と大気側磁石とを
磁気的に結合し、大気側磁石をアクチュエータにより回
動或いは直線運動することにより、真空側ステーを介し
て真空側磁石に連結されたホルダー及びそこに載置され
た試料を、回動或いは直線運動する搬送装置が示されて
いる。しかし、この搬送装置においては、真空側の直動
軸及び回動軸は直線運動軸受及び回転運動軸受と機械的
に接触して支持されているので、これ等の軸受から微粒
子或いは粉塵が発生し、粒子汚染による歩留まりの悪化
を招くという問題を有している。

【０００９】本発明は上記した従来技術の問題点に鑑み
て提案されたもので、クリーンルーム内或いは真空室内
でウエハを移送することが出来て、しかもウエハに有害
なゴミ、オイルミスト等が生じるようなことがなく、ま
た使用温度や使用場所の真空度にも影響を受けないウエ
ハ移送ロボットを提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のウエハ移送ロボ
ットは、水平面内において直線および回転運動を行い、
そしてウエハを移動するウエハ搬送用アームと、該ウエ
ハ及びウエハ搬送用アームを収容する真空室とを備え、
前記ウエハ搬送用アームは磁性材料で構成された部分を
含み、実質的に前記真空室の上部にあって仕切壁によっ
て真空室から隔てられて配置され且つ前記磁性材料で構
成された部分と磁気的に結合してこれを駆動するアーム
駆動用磁石を備え、該アーム駆動用磁石を垂直軸を中心
として回動せしめる回動手段と、該アーム駆動用磁石を
直線移動せしめる直線駆動手段とを含み、前記磁性材料
で構成された部分と前記アーム駆動用磁石との磁気的な
結合によって前記ウエハ搬送用アームは前記真空室の内
壁面に対して非接触状態にて支持されており、前記アー
ム駆動用電磁石との磁気的な結合により前記アームを水
平に支持するため前記磁性材料で構成された部分は前記
アームに複数箇所設けられている。

【００１１】本発明の実施に際して、真空室外部に設け
られた前記磁石、すなわちアーム駆動用磁石は電磁石で
あるのが好ましい。そして、真空室の隔壁とウエハ搬送
用アームとの距離を検知するセンサと、該センサからの
出力に応答して前記電磁石に供給する電流を制御する制
御ユニットとを備えるのが好ましい。

【００１２】ここで、アーム駆動用磁石として永久磁石
を設けることも可能であるが、その場合、真空室の隔壁
とウエハ搬送用アームとの距離を所定範囲に保持する手
段を設ける必要がある。

【００１３】アーム駆動用磁石の個数及び取り付け位置
については特に限定するものではないが、ウエハ移送ロ
ボットに隣接する処理設備に干渉することなく且つアー
ムの移動距離が出来る限り長くなる様に構成することが
好ましい。

【００１４】また、ウエハ搬送用アームにおける磁性材
料で構成された部分（ターゲット）は、前記アーム駆動
用磁石と対応する位置に設けるのが好ましい。

【００１５】さらに、前記アームの先端にウエハ保持用
ハンドを取り付け、該ハンドにウエハを載置し或いは取
り外し自在に保持しておくのが好ましい。

【００１６】

【作用】本発明は、上記したように構成されているの
で、回動手段によりアーム駆動用磁石を所定方向に所定
量だけ回動する。そうするとウエハ搬送用アームも一体
となって垂直軸（回転軸）のまわりで所定量だけ回転す
る。次に、直線駆動手段によりアーム駆動用磁石を直線
方向へ所定量だけ移動する。これにより、ウエハ搬送用
アームは所定量だけ直線移動する。

【００１７】その結果、アームの先端に載置され或いは
着脱自在に取付けられているウエハを水平面内の所定の
位置へ移送することができる。

【００１８】これとは逆に、先ず直線駆動手段によりア
ーム駆動用磁石を直線方向へ所定量だけ移動し、その
後、回動手段により所定方向に所定量だけ回動しても良
い。さらに、直線移動と回動とを同時に行って、ウエハ
の移送を行なうことも可能である。

【００１９】この様に、回動手段による回動量及び直線
移動手段による直線移動量を適宜設定することにより、
アームの例えば先端に取付けられているハンド上のウエ
ハを所望の位置へ移送することができる。

【００２０】ここで、本発明においては磁気的な吸引力
によりアームを非接触に支持しているので、回動手段に
よる回動及び直線移動手段による直線移動に際して、微
粒子（粉塵）が発生することがない。また、磁性流体シ
ールも用いていないので、使用温度範囲も広くなり、
又、極高真空となってもガスの発生はない。

【００２１】すなわち、前記磁性材料で構成された部分
と前記アーム駆動用磁石との磁気的な結合によって前記
ウエハ搬送用アームは前記真空室の内壁面に対して非接
触状態にて支持されているため、機械的な軸受を真空室
側に配置する必要が無い。上述した様に、機械的な軸受
を真空室或いはクリーンルームに配置すると、該軸受が
回動軸を接触支持する際に、微細な粒子や粉塵が発生し
て粒子汚染を惹起してしまう。これに対して、本発明は
磁気的な結合を利用して真空室内壁面に対してウエハ搬
送用アームを非接触状態にて支持しているので、機械的
な軸受を真空室側に配置する必要が無く、回動軸の支持
部分から微細粒子や粉塵が発生することが完全に防止さ
れる。この結果、ウエハの汚染が防止され、半導体集積
回路の製造の際の歩留まりが向上するのである。さらに
本発明においては、前記アーム駆動用電磁石との磁気的
な結合により前記アームを水平に支持するべく、前記磁
性材料で構成された部分は前記アームに複数箇所設けら
れている。その結果、非接触状態で支持されたアームが
直線方向に移動し或いは回動しても該アームの水平状態
が保たれ、搬送すべきウエハが落下する不都合は生じな
いのである。

【００２２】これに加えて本発明によれば、真空室内部
に電力を供給する必要がないため、構造が簡単化され、
小型化、軽量化も容易であり、真空側の蓄熱という問題
も生じない。換言すると、（電磁石により構成した）ア
ーム駆動用磁石、回動手段及び直線移動手段はいずれも
真空室の外部に構成されているので、電力供給が容易に
行われるのである。

【００２３】

【実施例】以下、図１を参照して本発明の１実施例を具
体的に説明する。第１実施例のロボットは、真空室Ｒに
配置されているウエハ搬送用アーム１０を含んでいる。

【００２４】アーム駆動用磁石４、５は電磁石から構成
されており、該電磁石は図示しない制御手段を介して電
流を供給されており、且つ、符号１で示す回動手段に取
り付けられている。この回動手段１は、例えばステップ
モータ２により垂直軸Ｃのまわりに、所定方向に所定量
だけ回転駆動（回動）されるようになっている。

【００２５】アーム駆動用磁石４、５の下方には比較的
薄い仕切り壁３を介して２個の磁性材料１１、１２が設
けられており、磁石４、５と磁気的に結合している。な
お、図１から明らかな様に、磁性材料１１、１２はウエ
ハ搬送用アーム１０の一部を構成している。

【００２６】これらの磁石４、５と磁性材料１１、１２
とは対になっている。回動手段１及びアーム駆動用磁石
４、５が軸Ｃを中心として回転（回動）すると、磁性材
料１１、１２も回動して、アーム１０全体が回動手段１
と同一方向へ同一量だけ回動するのである。

【００２７】しかしながら、図１において矢印Ｙで示す
方向には、図示されない直線駆動手段によって回動手段
１とは独立して駆動されるようになっている。

【００２８】ウエハ搬送用アーム１０は、棒状体を呈し
ている。そしてその一方の端部には前記した磁性材料１
１、１２が設けられ、他端部にはハンド１３が着脱自在
に取付けられ、このハンドにウエハ１４が載置されるよ
うになっている。

【００２９】ウエハ搬送用アーム１０は、仕切り壁３と
固定部材２０とで仕切られた真空室Ｒ内で浮上した状態
に保持されている。そして図示しないセンサにより、真
空室Ｒの隔壁である仕切り壁３とアーム１０との距離が
計測される。

【００３０】磁性材料１１、１２は所定の間隔をおいて
設けられているが、その中心にウエハ搬送用アーム１０
の重心がくるように、アームの図において左端にはカウ
ンタウエイト１５が設けられている。このように重心が
中心に一致しているので、ウエハ搬送用アーム１０は磁
性材料１１、１２により、真空室内でモーメントの釣り
合わせを保った状態で無理なく水平方向に支持される。
なおウエハ１４の重量は極めて小さいので無視すること
ができるが、ウエハの重量も考慮してカウンタウエイト
を決定することもできる。

【００３１】次に、上記実施例の作用について説明す
る。ウエハ搬送用アーム１０上のウエハ１４を矢印Ｙ方
向に移送するときは、磁石４、５を図示しない直線移動
手段により適宜駆動する。前述した様に磁性材料１１、
１２は磁石４、５と磁気的に結合しているので、該磁石
４、５がＹ方向へ移動するとアーム１０及びウエハ１４
もＹ方向の所定位置へ移送されるのである。

【００３２】直線移動の方向を変えるときは、モータ２
を駆動して回動手段１及びアーム駆動用磁石４、５を所
定方向に所定量だけ回転駆動する。これにより、磁性材
料１１、１２及びアーム１０も軸Ｃを中心として回転す
る。その結果、アーム１０上のウエハ１４は所定の方向
に位置決めされる。

【００３３】このようにして、ウエハ１４は平面内のあ
らゆる位置へ移送できるが、回動手段１と図示しない直
線移動手段の駆動順序を上記説明と逆にしても、或いは
同時に駆動しても同様に作用することは明らかである。

【００３４】本実施例によると、ウエハ搬送用アーム１
０には、カウンターウエイト１５が取付けられているの
で、磁性体１１、１２（或いは２個の磁気軸受）はアー
ム１０の端部に設けられているが、アーム１０の重心を
挟んでいるので、モーメントについても釣り合った状態
で、ウエハ搬送用アーム１０を無理なく支持することが
できる。

【００３５】また、アーム１０の浮上状態の保持は、前
述したセンサの出力に基づいてアーム駆動用磁石４、５
に供給する電流を調節する制御ユニット（図示せず）を
設けることにより、仕切り壁３とアーム１０との距離が
一定範囲の数値となる様に制御される。

【００３６】なお、ウエハ搬送用アーム１０の先端部す
なわちウエハ１４を載置した部分が真空室Ｒの外部に出
るときは、出口にゲートバルブを設けておき、これを開
閉して気密状態を保ってアーム１０を外部へ出すことが
できる。

【００３７】図示はされていないが、本発明は色々と変
形した態様で実施できる。例えば、磁石及びこれと協働
する（磁気的に結合する）駆動用磁石は３個以上で実施
することもできる。しかしながら図面にはアーム駆動用
磁石は真空室の上方に、また磁性体は２個設けた実施例
のみが示されている。

【００３８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によるとウ
エハ搬送用アームは真空室に磁気軸受により非接触的に
支持され、そして外部より駆動用磁石により非接触的に
駆動される。そのため、真空室内には機械的に接触せ
ず、ウエハに有害なゴミ、チリ等を発生させることなく
所定箇所に移送できる。

【００３９】そして、従来のように磁性流体シールを必
要としないので、ガス発生もなく、比較的高温の環境下
や高真空環境下でも使用できる。

【００４０】また、駆動用磁石はアーム駆動用磁石と共
に回転し、独立して直線的に駆動されるので、ウエハを
水平面内のあらゆる位置へ移送することができる。

【００４１】さらに、真空室内部に電流を供給する必要
がない。そのため、電流供給手段に関する構造上の制約
が全く存在せず、その分だけ構成が簡単化し、設計やデ
ザインの自由度が非常に大きくなる。これに伴い、小形
化、軽量化が極めて容易となり、製造コストも低く抑え
られるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例を示す断面正面図。

【図２】従来例を示す斜視図。

【符号の説明】

１・・・回動手段３・・・仕切壁４、５・・・アーム駆動用磁石１０・・・ウエハ搬送用アーム１１、１２・・・磁性材料Ｒ・・・真空室Ｃ・・・垂直軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ６５Ｇ 54/02 (72)発明者池田幸雄東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (56)参考文献特開平２−15993（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水平面内において直線および回転運動を
行い、そしてウエハを移動するウエハ搬送用アームと、
該ウエハ及びウエハ搬送用アームを収容する真空室とを
備え、前記ウエハ搬送用アームは磁性材料で構成された
部分を含み、実質的に前記真空室の上部にあって仕切壁
によって真空室から隔てられて配置され且つ前記磁性材
料で構成された部分と磁気的に結合してこれを駆動する
アーム駆動用磁石を備え、該アーム駆動用磁石を垂直軸
を中心として回動せしめる回動手段と、該アーム駆動用
磁石を直線移動せしめる直線駆動手段とを含み、前記磁
性材料で構成された部分と前記アーム駆動用磁石との磁
気的な結合によって前記ウエハ搬送用アームは前記真空
室の内壁面に対して非接触状態にて支持されており、前
記アーム駆動用電磁石との磁気的な結合により前記アー
ムを水平に支持するため前記磁性材料で構成された部分
は前記アームに複数箇所設けられていることを特徴とす
るウエハ移送ロボット。