(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを保持する移動子とこれに対向して設けた作動制御子とに、複数個の電磁石により該移動子を磁気浮上させ且つ浮上制御用センサにより該移動子の磁気浮上姿勢の制御可能な磁気浮上装置を設け、該磁気浮上装置により磁気浮上させた該移動子が該作動制御子の移動に追従して移動する磁気浮上搬送装置に於いて、該磁気浮上装置の該センサの検出値に基づき該電磁石へ分配する制御電圧の変化により該移動子のワークの保持の有無を検出することを特徴とする磁気浮上搬送装置に於けるワーク検出方法。
【請求項２】
ワークを保持する移動子とこれに対向して設けた作動制御子とに、複数個の電磁石により該移動子を磁気浮上させ且つ浮上制御用センサにより検出した該移動子の浮上状態の信号と設定値との差の信号をＰＩＤ制御して複数個の電磁石に制御電圧を分配することによって該移動子の磁気浮上姿勢を制御する磁気浮上装置を設け、該磁気浮上装置により磁気浮上した該移動子を該作動制御子の移動に追従して移動させる磁気浮上搬送装置に於いて、ピッチング方向の制御を行なう比例制御回路の出力（Ｐ出力）とワークの重量に応じた設定値と比較することにより該移動子のワークの保持の有無を検出することを特徴とする磁気浮上搬送装置に於けるワーク検出方法。
【請求項３】
ワークを保持する移動子に磁気浮上装置を構成する永久磁石等の磁性体を複数個設け、該移動子と対向して設けた作動制御子に各磁性体と協同して該移動子を磁気浮上させる磁気浮上装置の電磁石を設け、該作動制御子に該移動子の浮上状態を検出する磁気浮上装置の浮上制御用センサを複数個設け、該センサで検出した信号と設定値との差の信号をＰＩＤ制御して各電磁石の電圧の分配値を制御することにより該作動制御子の移動に追従して移動する該移動子の磁気浮上姿勢を制御するようにした磁気浮上搬送装置に於いて、該センサ信号と設定値との差の信号のＰＩＤ制御値のＰ値の変化をワーク保持の有無検出用設定値と比較して該移動子のワーク保持の有無を検出することを特徴とする磁気浮上搬送装置に於けるワーク検出方法。
【請求項４】
上記Ｐ値と設定値を比較する比較回路はワークのサイズに応じてその設定値が変更自在であり、該Ｐ値の信号を低域３波回路を介して該比較回路へ入力させたことを特徴とする請求項３に記載の磁気浮上搬送装置に於けるワーク検出方法。
【請求項５】
ワークを保持する移動子に磁気浮上装置を構成する永久磁石等の磁性体を複数個設け、該移動子と対向して設けた作動制御子に各磁性体と協同して該移動子を磁気浮上させる磁気浮上装置の電磁石を設け、該作動制御子に該移動子の浮上状態を検出する磁気浮上装置の浮上制御用センサを複数個設け、該センサで検出した信号と設定値との差の信号をＰＩＤ制御して各電磁石の電圧の分配値を制御することにより該作動制御子の移動に追従して移動する該移動子の磁気浮上姿勢を制御するようにした磁気浮上搬送装置に於いて、該センサ信号と設定値との差の信号のＰＩＤ制御値のＰ値の変化をワーク保持の有無検出用設定値と比較する比較回路を設け、該比較回路を該作動制御子の駆動回路に接続したことを特徴とする磁気浮上搬送装置に於けるワーク検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、半導体製造工程に使用されるスパッタリング装置やエッチング装置等の真空処理装置の室内に於いて基板その他のワークを磁気浮上状態で搬送する磁気浮上搬送装置のワークの有無を検出する方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば半導体製造工程に於いて、シリコンウエハのワークにスパッタリングやエッチングの処理を施す場合、図１に示すような、ワークａを磁気浮上した移動子ｂによりスパッタリング室等の真空処理室ｃ内へ搬送することが行なわれている。該移動子ｂが磁気浮上した搬送装置は、機械的な摺動部を隔離でき、摺動部から発生するダストがワークに付着することもなく、ワーク搬送室ｄには磁気浮上の移動子ｂのみの存在に限定することができるため放出ガスも少なくなってワーク搬送室ｄを超高真空の雰囲気とすることが可能になり、スパッタリング室やエッチング室等の処理室ｃ内の雰囲気を損なわないから処理室内を超高真空に維持することができて高密度の半導体の製造に適している。該移動子の作動制御のためにこれとは無接触で作動する作動制御子ｅが設けられ、該移動子ｂと作動制御子ｅに磁気浮上装置が設けられる。該磁気浮上装置は例えば移動子に設けた永久磁石等の磁性体ｆと該作動制御子ｅに設けた電磁石ｇとで構成され、該電磁石ｇの電圧を制御することにより該移動子ｂが磁気浮上し、該作動制御子ｅを例えばロボットのハンドに取付けてこれを旋回または往復移動させると、その動きに追従して該移動子ｂが旋回または往復移動する。該移動子ｂの姿勢を制御するために、該作動制御子ｅに磁気センサ等の浮上制御用センサｈを設け、これの検出値に基づいて電磁石ｇの電圧を制御し、該移動子ｅの姿勢が制御される。
【０００３】
該移動子ｂにワークａを受け渡しするために、ワーク搬送室ｄと真空処理室ｃに受け渡し手段ｉ、ｉが設けられ、また、該処理室ｃに搬入する前と、該処理室ｃから搬出後に所定の位置にワークａが存在するかどうかを検出するために、ウエハ検出装置ｊが設けられる。該ウエハ検出装置ｊは、通常、ワーク搬送室ｄの外部の大気中に設けた一対のウエハ有無検出センサｌ、ｌと、これの信号を通過させる覗き窓ｋ、ｋとを有する光学式に構成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
光学式のウエハ有無検出センサｌは、真空のワーク搬送室ｃ内に組み込むことが出来ず、大気中にこれを設けて検出するために搬送室ｃには２箇所に覗き窓ｋが必要になるが、近時の半導体製造装置は搬送室の形状も複雑で、ウエハ有無検出センサｌを取付ける場所が得られにくい状況にあり、搬送室内の空間形状も複雑で該センサｌの誤作動が起き易い不都合がある。また、移動子ｂのウエハが保持される箇所に、例えば接触式のウエハ有無検出センサを組込むことも考えられるが、これのために真空中に放出ガスを防止する特別の構造や配線が必要になり、その製作は容易でない。
【０００５】
更に、ウエハを監視する箇所がウエハ有無検出センサ取付位置に限られてしまうため、搬送中に何らかの障害でウエハの保持位置がずれたり落下した場合にはウエハの状態が分からなかった。ウエハ保持位置のずれが大きいと、搬送中に例えば処理室内の他の機構と干渉してウエハが落下したり破損する事故を発生して好ましくない。
【０００６】
本発明は、磁気浮上した移動子に保持するワークの有無を該移動子に特別の機器を設けることなくその搬送中常時監視する方法を提供すること及び該ワークのずれや落下も検出可能なワーク検出方法を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明では、ワークを保持する移動子とこれに対向して設けた作動制御子とに、複数個の電磁石により該移動子を磁気浮上させ且つ浮上制御用センサにより該移動子の磁気浮上姿勢の制御可能な磁気浮上装置を設け、該磁気浮上装置により磁気浮上させた該移動子が該作動制御子の移動に追従して移動する磁気浮上搬送装置に於いて、該磁気浮上装置の浮上制御用センサの検出値に基づき該電磁石へ分配する制御電圧の変化により該移動子のワークの保持の有無を検出することにより、上記の目的を達成するようにした。該磁気浮上装置を、該移動子に設けた複数個の磁性体と該作動制御子に設けた複数個の電磁石及び複数個の浮上制御用センサとで構成し、該センサにより検出した信号と設定値との差の信号をＰＩＤ制御して各電磁石への電圧の分配値を制御することにより該移動子の磁気浮上とその姿勢を制御するようにし、該センサ信号と設定値との差の信号のＰＩＤ制御値のＰ値の変化をワーク保持の有無検出用設定値と比較して該移動子のワーク保持の有無を検出することにより、上記の目的を一層適切に達成することができる。
【０００８】
【作用】
磁気浮上装置で、浮上制御用センサの信号と設定値との差の信号をＰＩＤ制御し、作動制御子の複数個の電磁石に電圧を分配してこれに磁気を発生させると、移動子の磁性体が吸引されて移動子が磁気浮上し、作動制御子を所望の方向へ移動させると、磁気的に拘束された移動子も同方向に移動する。該移動子は、例えばその先端に受け渡し手段から受け取ったシリコンウエハ等のワークを保持してスパッタリング室等の処理室の内部へ運び込み、該処理室内の受け渡し手段にワークを渡す。該移動子は磁気浮上しているため、ワークの有無による重心の移動により姿勢が水平状態から傾くことになるが、その姿勢の矯正は、該作動制御子に設けた複数個の浮上制御用センサの検出値を目的別に分析すると共にＰＩＤ  制御して各電磁石の電圧の分配値を制御することにより行なわれ、下方に傾いた側の移動子の磁性体と対向した電磁石の電圧を上方に傾いた側の移動子の磁性体と対向した電磁石の電圧よりも高める制御により、該移動子は略水平の浮上姿勢に矯正される。
【０００９】
該移動子のワーク保持の有無の判断は、その有無による傾きが最も大きく現れる電磁石の電圧の分配値を設定値と比較して行ない、その差が大きいときにワーク無しの判断が出力されて警報や作動制御子の作動停止が行なわれ、ワーク無しのまま移動子が作動することの不都合が防止される。該電磁石の電圧の分配値は浮上制御用センサの出力と設定値との差の信号をＰＩＤ制御したときのＰ値の変化に比例するので、例えば浮上制御用センサの出力からピッチング検出回路でピッチング角度を検出し、設定値との差をなくすように差の信号をＰＩＤ制御したとき得られるＰ出力値を設定値と比較することによって移動子上のワークの有無を検出することができる。
【００１０】
また、移動子に保持したワークにずれが生じ、該移動子が例えば進行方向に対して左右に傾いた場合、この傾きの修正のために左右の電磁石の何れかの電圧の分配値が変化することになるが、この変化を検出することによりワークのずれの程度を知ることが出来、その変化が大きくずれの大きいときには搬送中に他の機構と干渉する恐れがあるので、これを未然に防ぐために警報を出し作動制御子の作動を止めてワークのずれを修正することができる。
【００１１】
【実施例】
本発明の実施例を図面に基づき説明すると、図２はスパッタリング室やエッチング室等の真空処理室１と搬送室２との間に磁気浮上装置３により磁気浮上された移動子４でワークａを搬送する実施例を示し、該磁気浮上装置３は、永久磁石や鉄片等の磁性体５を複数個設けた移動子４と、複数個の電磁石６と浮上制御用センサ７とが設けられてロボットや案内杆８により所定の作動を行なう作動制御子９とで構成される。該移動子４の詳細は図３の如くであり、先端に分岐したワーク保持部４ａを有し、後方に磁性体５を取付けるための取付板４ｂを設けた長手の部材で構成され、該移動子４と取付板４ｂの材料には非磁性体が使用される。該取付板４ｂには前後左右に対称に例えば４個の永久磁石等の磁性体５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを配置し、各磁性体５に対向するように作動制御子９に電磁石６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ及び浮上制御用センサ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄが４個ずつ図４に示すように配置される。尚、図示の例では、搬送室２を気密の隔壁２ａにより移動子４を収めた下方の室２ｂと作動制御子９を収容した上方の室２ｃとに区画した。該浮上制御用センサ７としては、隔壁２ａを通して移動子４の位置を検出しなければならないため、移動子４の取付板４ｂに配置された浮上用の永久磁石５の磁束を検出する例えばホール素子や磁気トランス、または磁束密度の変化によりインダクタンスが変化するインダクタ型のセンサが用いられ、センサ７と永久磁石５との距離を磁束密度の変化で検出できる。尚、浮上用の永久磁石５とは別にセンサ用磁石を設けるようにしてもよい。
【００１２】
各浮上制御用センサ７は、図５に示すような、変換回路１０、浮上誤差検出回路１１、ピッチング検出回路１２、ローリング検出回路１３、及び分配回路１４を有する浮上状態制御回路１５を介して各電磁石６のコイル６ｅに接続され、各検出回路１１、１２、１３に於ける検出値は、ＰＩＤ  演算回路１６ａ、１６ｂ、１６ｃに於いてＰＩＤ  制御（比例・積分・微分制御）され、その出力値に応じて分配回路１４により各コイル６ａの電圧値の配分を行ない、これにより所望の状態に該移動子４の磁気浮上状態が制御される。該浮上誤差検出回路１１は浮上制御用センサ７の検出値を浮上設定値と比較し、移動子４の浮上距離を設定値に維持するように電磁石６への電圧を制御する作用を営み、ピッチング検出回路１３は該移動子４の前後の浮上制御用センサ７の検出値を比較して前後の電磁石６の電圧を調整し、該移動子４の前後の傾き即ちピッチング方向の角度と設定値との差をなくすようにして該移動子４が保持したワークａの前後方向への落下を防止する作用を営み、ローリング検出回路１３は該移動子４の左右の浮上制御用センサ７の検出値を比較して左右の電磁石６間の電圧を調整し、該移動子４の左右の傾き即ちローリング方向の角度と設定値との差をなくすようにして該移動子４が保持したワークａの左右方向への落下を防止する作用を営む。
【００１３】
該移動子４の磁気浮上状態は、ワークａの保持の有無により変化し、図示のような長手の移動子４の先端でワークａを保持する場合にはピッチング状態の変化に大きく現れ、とりわけＰＩＤ  制御したときのＰ値の変化に大きく現れるので、ピッチング検出回路１３のＰ値を比較回路１７に於いて設定値と比較し、その値が一定範囲以上になったときワークａの有無の信号が出力されるようにした。この有無の信号により、警報器を作動させ或いは作動制御子９の駆動回路９ａの作動停止させることが出来、ワークａが搬送されなければ無意味に装置が作動するときや、ワークａが搬出されていないとワークａが破損させる装置の作動を未然に防止できる。
【００１４】
該比較回路１７の設定値は電圧により設定され、この設定値はワークａのサイズで変るワークａの重量に応じて切換回路１８により変更される。また、該ＰＩＤ  演算回路１６からの出力はノイズ等の影響による誤動作を防ぐために低域３波回路（ＬＰＦ  ）１９を介して該比較回路１７に導入される。
【００１５】
該移動子４を磁気浮上させてこれの姿勢、位置を制御するためには、６つの自由度を制御する必要があるが、本発明のワーク検出の目的に関係ある自由度は、重力方向・ピッチング方向・ローリング方向の自由度であり、それ以外の自由度は割愛して説明されている。
図示の実施例に於いては、作動制御子９の各電磁石６を励磁すると搬送室２内で移動子４の磁性体５が吸引され、該移動子４が該電磁石６に支持された片持梁状に浮上し、該移動子４を該搬送室２内に設けた昇降自在のテーブル状の受渡し機構２０にまで前進させるように該作動制御子９が案内杆８に沿って前進する。該移動子４のワーク保持部４ａには該受渡し機構２０が下降することによりシリコンウエハ等のワークａが載せられる。そして更に該作動制御子９が案内杆８に沿って前進させると、磁気により拘束された移動子４も前進し、ワークａが真空処理室１内へ搬入されたところで該真空処理室１内の受渡し機構２１が上昇し、ワークａが該受渡し機構２１に渡される。続いて作動制御子９が案内杆８に沿って後退し、搬送の行程が終了する。こうした作動に於いて、図４に示すように、移動子４の重心が４個の浮上制御用センサ７と４個の電磁石６の中心にあるとすれば、４個の各浮上制御用センサ７の出力の和（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）が重心位置での移動子４の浮上距離に比例した出力となり、該移動子４のピッチング角度は、｛（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）｝／Ｌとなり、同じくローリング角度は、｛（Ｂ＋Ｄ）−（Ａ＋Ｃ）｝／Ｗで求められる。ここで、Ｌは浮上制御用センサ７ａ（又は７ｂ）と７ｃ（又は７ｄ）の間隔、Ｗは７ａ（又は７ｃ）と７ｂ（又は７ｄ）の間隔である。これら３つの自由度の信号を、各検出回路１１、１２、１３に於いて浮上距離、ピッチング角度、ローリング角度の夫々の設定値と比較し、その誤差の出力を各ＰＩＤ  演算回路１６に於いてＰＩＤ  制御し、その制御電圧が分配回路１４を介して各電磁石６のコイルに分配され、移動子４が所定の浮上距離、ピッチング角度、ローリング角度に維持される。
【００１６】
該移動子４にワークａが載ると、ピッチング方向のモーメント変化が生じるが、その変化を４個のセンサ７で検出し、ＰＩＤ  制御でそのモーメント変化を打消すような制御電圧が４個の電磁石６に分配され出力される。この時のモーメントの変化はピッチング検出回路１３の出力をＰＩＤ  演算回路１６のＰ値（比例）の制御電圧に最も顕著に現れるので、このＰ値を比較回路１７に於いて或る設定値と比較することにより、ワークａの有無の検出を出来る。この設定値は、移動子４にワークａが載ることによるＰ値の変化の限界値に相当する電圧値とすることが好ましく、比較回路１７に於ける比較の結果、Ｐ値が小さいときはワークａが移動子４に載っていないか或いは正規の位置から位置ずれしていることが分かり、Ｐ値が設定値よりも大きいときもワークａが位置ずれしていることが分かる。このワーク検出方法は、搬送室２に特別な機器や構成を設ける必要がなく、移動子４の浮上制御の回路を利用して行なえ、複雑な構造の搬送室であっても確実にワークａの有無を検出できる。
【００１７】
また、ワークａの位置ずれのみを検出するには、ローリング検出回路１３に接続したＰＩＤ  演算回路１６のＰ値（比例）を上記比較回路１５と同様の比較回路に於いて設定値と比較することにより行なえ、この場合、位置ずれが大きいことにより搬送中にワークａが他の機器等と干渉して落下・破損することの不都合を解消できる。
【００１８】
以上の実施例では、移動子４の先端でワークａを搬送する場合を説明したが、移動子４を取付板４ａの位置に載せて搬送する場合、ワークａの有無による移動子４のモーメントの変化がなく、この場合にはワークａの有無で移動子４の磁気浮上距離が変化するので、浮上誤差検出回路１１のＰＩＤ  演算回路１６のＰ値を比較回路１７に導入するように接続し、該Ｐ値を該比較回路１５に於いてワークａが載ったときの制御電圧に相当する設定値と比較することによりワークａの有無を検出できる。また、ワークａの有無で移動子４のローリング方向の変化が顕著な場合には、前記の場合と同様に、比較回路１５にはローリング検出回路１３のＰＩＤ  演算回路１６のＰ値を導入するように接続し、Ｐ値をワークａの有無による制御電圧の変化に相当する設定値と比較することにより移動子４上のワークａの有無を検出できる。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように本発明によるときは、磁気浮上装置の浮上制御用センサの検出値に基づき磁気浮上装置の電磁石へ分配される制御電圧の変化により移動子のワークの保持の有無を検出するようにしたので、移動子の搬送経路に特別なセンサや覗き窓を設ける必要がなくワークの有無の検出を簡単に行なえ、複雑な構造の搬送室内でも他の機器や構造部と干渉することなくワークの有無を確実に検出でき、搬送開始から終了までその検出を継続して行なえ、必要な場合はワークのずれも検出できて有利である等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例の截断側面図
【図２】本発明の実施例の截断側面図
【図３】図２の移動子の平面図
【図４】図２の作動制御子の要部の斜視図
【図５】浮上状態制御回路の線図
【符号の説明】
ａ  ワーク                      ２  搬送室
３  磁気浮上装置                ４  移動子
５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ  磁性体
６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、  電磁石
７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ  浮上制御用センサ
９  作動制御子                  ９ａ  駆動回路
１０  変換回路                  １１  浮上誤差検出回路
１２  ピッチング検出回路        １３  ローリング検出回路
１４  分配回路                  １５  浮上状態制御回路
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ  ＰＩＤ  演算回路
１７  比較回路                  １８  切換回路
１９  低域３波回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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