JPH0828416B2

JPH0828416B2 - ウエハ移送ロボット

Info

Publication number: JPH0828416B2
Application number: JP2499691A
Authority: JP
Inventors: 文雄近藤; 陽一金光; 宏明小神野; 幸雄池田
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1991-02-20
Filing date: 1991-02-20
Publication date: 1996-03-21
Anticipated expiration: 2011-03-21
Also published as: JPH04264749A

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４に示されている。

【０００３】図４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４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】

【考案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。

【０００８】また磁性流体シールは、その使用温度が０
〜８０℃程度と比較的低いという問題もある。

【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】本発明によれば、真空室
内でウエハを移送するウエハ移送ロボットにおいて、前
記真空室は隔壁で大気圧室と仕切られており、該隔壁は
円筒状の側壁を有するものであり、該真空室内には磁気
軸受により非接触状態で支承されると共に周面と上面と
を有する回転体と、該回転体の上面上において非接触状
態で支承されると共に水平方向に直線的に移動できるウ
エハ搬送用アームとが収容され、前記回転体はその周面
が前記円筒状の側壁に対向するように配置されており、
前記のウエハ搬送用アームを回転体の上面上において非
接触状態で支承する磁気軸受は互いに対向する回転体の
上面とウエハ搬送用アームとに少なくとも２個が設けら
れており、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、該アームの磁性材料部分と磁気的に結
合する磁石を駆動する手段が真空室外部に設けられてい
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（外部磁石）は永久磁石であっても電磁
石であっても良い。そして、外部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。

【００１２】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、前記外部磁石と
対応する位置に設けるのが好ましい。

【００１３】さらに本発明の実施に際しては、前記回転
体を回転駆動するためのモータが設けられる。

【００１４】これに加えて、アーム支持用の磁気軸受に
電力を供給する手段が設けられている。ここで、該電力
を供給する手段としては、普通、静止体からの給電ケー
ブルによるが、又は、回転体に内蔵したバッテリと、ト
ランスの様に非接触にて電力を供給する手段とを併用す
るのが好ましい。但、いずれか一方のみを用いることも
可能である。

【００１５】さらに、回転体を支承する磁気軸受は、回
転体の回転軸方向を支持するものと半径方向を支持する
ものとを設けるのが好ましい。そして、軸方向支持用及
び半径方向支持用の双方を電磁石で構成しても良く、い
ずれか一方を永久磁石で構成しても良い。

【００１６】

【作用】本発明は上記したように構成されているので、
回転体を回転駆動することにより、所定方向に所定量だ
け回転する。これにより、ウエハ搬送用アームの移送方
向が決定される。また、外部磁石を直線移動することに
より、ウエハ搬送用アームの移送距離が決まる。従っ
て、ウエハ搬送用アームの移送方向及び移送距離を適宜
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。

【００１７】ここで、本発明においては磁気軸受により
非接触に支持をしているため、回転体の回転駆動や外部
磁石及びアームの直線移動に際して、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。

【００１８】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。

【００１９】これに加えて、本発明によればアームは外
部磁石を直線移動することにより移動するので、回転体
に供給されるべき電力をその分だけ減少することが出来
る。すなわち、回転体に内蔵したバッテリ及びトランス
の様に非接触にて電力を供給する手段の負担をその分減
ずることが出来るのである。

【００２０】

【実施例】以下、図１〜３を参照して、本発明の実施例
を説明する。

【００２１】これらの図に示されているように、本発明
のロボットは回転体１と該回転体上に設けられているウ
エハ搬送用のアーム１０とから構成され、これらは隔壁
Ｗで仕切られた真空室Ｒ内に非接触的に配置されてい
る。この隔壁Ｗは図示の通り頂壁Ｗａと円筒状の側壁Ｗ
ｂと底壁Ｗｃとで構成されている。回転体１は、その周
面が円筒状の側壁Ｗｂに対向するように、真空室Ｒ内に
配設されており、その磁気軸受２、３は互いに対向する
回転体１と隔壁Ｗとに設けられている。すなわち、半径
方向の磁気軸受２は、側壁Ｗｂの外部の大気圧室Ａ側と
回転体１側とを半径方向に非接触で支持するために側壁
Ｗｂと回転体１の周面とに設けられている。一方磁気軸
受３はスラスト方向（回転軸方向）の軸受で、軸受２と
同様に、大気圧室Ａ側と回転体１側とを回転軸方向に非
接触で支持するために、底壁Ｗｃと回転体１の対向する
部分とに設けられている。なお、回転体１の上部に設け
られたアーム１０のある真空室Ｒは回転体１が囲まれて
いる部分より拡がっている。この真空室Ｒには拡がって
いる側壁Ｗｄが形成されている。

【００２２】回転体１を軸Ｃのまわりに駆動するため
に、底壁Ｗｃの外部にはモータの固定子４が、そして回
転体にはモータの回転子５が設けられている。また回転
体１には必要な動力を得るためにバッテリ７が搭載さ
れ、非接触的に電力を供給できる手段として例えばトラ
ンス６が設けられている。

【００２３】回転体１の上面８は、図示されているよう
に、一部半径外方へ突出した延長部９を有する。そして
磁気軸受用の支柱２０は、この延長部９に設けられ、３
本が略々直線状に、回転体１の上面８に立設されてい
る。

【００２４】支柱２０の上方端部には磁気軸受２１が構
成されている。磁気軸受２１は正確には図示されていな
いが、図２に示されているようにウエハ搬送用のアーム
１０を直線状に非接触的に案内する様な構成を具備して
いる。なお、図示の実施例では支柱２０が３本示されて
いるが、２本以上であれば特に限定をするものではな
い。

【００２５】ウエハ搬送用アーム１０は、直線状を呈し
ている。そしてその一方の端部に磁性体１１が取付けら
れている。この磁性体は後述するアーム駆動用の磁石と
協働するもので、アーム全体を磁性体で構成すれば不要
である。ウエハ搬送用アーム１０の他端には、図３に示
されているようにハンド１３が着脱自在に取付けられ、
このハンドにウエハ１４が正確に位置決めされて載置さ
れている。但し、ウエハを把持するような構成のハンド
を採用することも出来る。

【００２６】ウエハ搬送用アーム１０の磁性体１１と磁
気的に結合或いは協働して、アーム１０を駆動する磁石
１２は、頂壁Ｗａの上部の大気圧室Ａ側に設けられてい
る。そして図示しない適当な手段により矢印Ｘで示す方
向に駆動されるようになっている。

【００２７】次に上記実施例の作用について説明する。
モータ４はステップモータ等から構成され、制御装置に
より回転方向及び回転量が制御される。モータ４に通電
すると、回転体１が回転し、ウエハ搬送用アーム１０も
回転し、アーム１０の方向が定まる。

【００２８】次に磁石１２を所定量だけ駆動すれば、こ
の磁石１２と磁気的に結合して協働する磁性体１１と、
ウエハ搬送用アーム１０とが水平方向へ直線的に所定量
だけ移動する。その結果、ウエハ１４は所定の位置へ移
送されるのである。

【００２９】プロセス室等他のチャンバへウエハを移す
時は、ゲートバルブ１５を拡がっている側壁Ｗｄに設け
ておき、このバルブを開閉して、図３に示されているよ
うにウエハ搬送アーム１０を側壁Ｗｄの外部へ出す。

【００３０】なお、外部磁石を先に駆動して、次に回転
体を駆動しても、或いは、これらを同時に駆動しても、
同様に作用することは明らかである。

【００３１】図示の実施例では説明されていないが、本
発明の実施に際しては、ウエハ搬送用アームの磁気軸受
の数、アームのバランスを考慮したカウンタウエイト、
その他について種々の変形が可能であるが、これらにつ
いては図面には示されていない。換言すると、図示の実
施例はあくまでも例示であり、本発明の技術的内容がこ
れに限定されるものではない。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
回転体は磁気軸受により非接触的に支持されそして駆動
され、またアームは外部に設けられている磁石により駆
動される。そして、回転体もウエハ搬送用アームも共に
非接触的に駆動されるため、機械的接触による塵芥等の
発生がなく、ウエハを汚染するようなことはない。

【００３３】また従来のように磁性流体シールを必要と
しないので、ガス漏れもなく、高温環境下及び高真空環
境下でも使用できる。

【００３４】これに加えて、外部磁石を直線移動するこ
とによりウエハ搬送用アームを移動するので、回転体に
供給されるべき電力をその分だけ減少することが出来
る。また、ウエハ搬送用アームを例えばリニアモータに
より直線移動するものに比べ機構的に簡単であって、安
価に提供することができ、かつ電力消費も少なくても済
む。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例を示す模式的側面図。

【図２】図１に示す実施例の図面。

【図３】図１に示す実施例の作動状態を示す側面図。

【図４】従来例を示す斜視図。

【符号の説明】

１・・・回転体２、３・・・磁気軸受４、５・・・モータ１０・・・ウエハ搬送用アーム１１・・・磁性体１２・・・磁石Ｃ・・・回転軸Ａ・・・大気室Ｒ・・・真空室Ｗ・・・隔壁

───────────────────────────────────────────────────── 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】真空室内でウエハを移送するウエハ移送
ロボットにおいて、前記真空室は隔壁で大気圧室と仕切
られており、該隔壁は円筒状の側壁を有するものであ
り、該真空室内には磁気軸受により非接触状態で支承さ
れると共に周面と上面とを有する回転体と、該回転体の
上面上において非接触状態で支承されると共に水平方向
に直線的に移動できるウエハ搬送用アームとが収容さ
れ、前記回転体はその周面が前記円筒状の側壁に対向す
るように配置されており、前記のウエハ搬送用アームを
回転体の上面上において非接触状態で支承する磁気軸受
は互いに対向する回転体の上面とウエハ搬送用アームと
に少なくとも２個が設けられており、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、該アームの
磁性材料部分と磁気的に結合する磁石を駆動する手段が
真空室外部に設けられていることを特徴とするウエハ移
送用ロボット。