(57)【要約】      （修正有）【課題】真空室を利用したプロセスにワークの搬送装置を利用する場合において、当該搬送装置に起因する当該真空室の真空度低下を防止する。【解決手段】搬送ユニットの各アームを駆動するサーボモータの、固定子４１とロータ４２との間を、薄い金属膜である隔壁９０によって、ロータ及びアーム部分等が属する第１の閉空間と、固定子等の属する第２の閉空間に分割する。更に、第２の閉空間を、隔壁９０より厚い隔壁９１によって、搬送装置の外壁側となる第４の閉空間と、固定子が属する第３の閉空間とに分割する。ここで、第４の閉空間を大気より減圧された状態に保ち、以下、第３の閉空間、第１の閉空間の順に徐々に減圧された状態に保つと、隔壁９０を破損させることがなく、搬送装置１の搬送チャンバ内を高真空に保つことができ、真空チャンバ内を高真空に保つことができる。【選択図】        図３
2004299808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの搬送機構と、
回転することにより前記搬送機構を駆動する少なくとも一つの回転子と、
前記回転子から離れて配置され、前記回転子を回転させる磁界を発生する少なくとも一つの固定子と、
前記搬送機構、前記回転子および前記固定子を収容する筐体と、
前記筐体内の空間を、前記回転子および前記搬送機構が属する第１の閉空間と前記固定子が属する第２の閉空間とに分割する第１の隔壁と、
を具備することを特徴とする搬送装置。
【請求項２】
前記第１の閉空間は、大気圧よりも減圧された状態に保たれている
ことを特徴とする請求項１記載の搬送装置。
【請求項３】
前記第１の隔壁は、前記固定子の近傍に配置されており、前記筐体は、前記第２の閉空間を、前記固定子を囲む第３の閉空間と前記筐体の外側に近い第４の閉空間に分割する第２の隔壁を具備することを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
【請求項４】
前記第４の閉空間内の気圧は大気圧よりも減圧されており、前記第３の閉空間内の気圧は前記第４の閉空間内の気圧よりもさらに減圧されており、前記第１の閉空間内の気圧は前記第３の閉空間内の気圧よりもさらに減圧されていることを特徴とする請求項３に記載の搬送装置。
【請求項５】
前記回転子は、第１〜第３の回転子により構成され、
前記固定子は、前記第１〜第３の回転子を各々回転させる磁界を各々発生する第１〜第３の固定子によって構成され、
前記搬送機構は、
第１アームと、
第２アームと
ワークを支持する支持部と、
前記第１の回転子の回転運動に連動させて、前記第１のアームを回転させる手段と、
前記第２の回転子の回転運動に連動させて、前記第２のアームを前記第１のアームに対して相対的に回転させる手段と、
前記第３の回転子の回転運動に連動させて、前記支持部を前記第２のアームに対して相対的に回転させる手段と
を具備することを特徴とする請求項１〜４に記載の搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造工程におけるワークの搬送に好適な搬送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造に関わる様々なプロセスの中には、例えばシリコン基板に成膜を施すプロセスなど、真空状態下で行われるものがある。これらのプロセスは、高真空状態に保たれたプロセスチャンバ内で行われる。このプロセスチャンバ内にシリコン基板を搬送するための搬送装置は大気圧下に設置されるのが一般的である。
しかし、搬送装置が大気圧下に設置されていると、基板の搬入または搬出時に、折角高真空に保たれているプロセスチャンバ内の真空度が低下する恐れがあるため好ましくない。また、搬入または搬出時の気密性を高めたプロセスチャンバであっても、大気中に置かれた基板には様々な残留ガスが付着しており、プロセス品質が低下する可能性がある。
上記理由から、これら真空状態下で行われるプロセスにおいては、プロセスチャンバのみならず、搬送装置を含めた周囲環境も真空状態に置かれているのが望ましい。特許文献１には、搬送装置を有する搬送室の周囲に、複数のプロセス室を配置した装置が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１２０７７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、プロセス環境を高真空に保っても、搬送装置、またはその駆動装置などを構成する金属物、有機物表面からの放出ガスがプロセスの品質を劣化させることがある。これら放出ガスなどを抑制するために、真空状態下に置かれる部品点数の削減が望まれていた。
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、真空度劣化を抑制しうる搬送装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明に係る搬送装置は、ワークの搬送機構と、回転することにより前記搬送機構を駆動する少なくとも一つの回転子と、前記回転子から離れて配置され、前記回転子を回転させる磁界を発生する少なくとも一つの固定子と、前記搬送機構、前記回転子および前記固定子を収容する筐体と、前記筐体内の空間を前記回転子および搬送機構が属する第１の閉空間と前記固定子が属する第２の閉空間に分割する第１の隔壁とを具備することを特徴としている。
このような搬送装置によれば、ワークの搬送機構と連続する減圧空間から、固定子、及びその周辺部品等を隔離することができる。従って、余分なガスの放出源が無くなり、搬送装置内の真空度低下を抑制することができる。
【０００６】
また、好ましい態様において、前記第１の隔壁は、前記固定子の近傍に配置されており、前記筐体は、前記第２の閉空間を、前記固定子を囲む第３の閉空間と前記筐体の外側に近い第４の閉空間に分割する第２の隔壁を具備し、前記第４の閉空間内の気圧は大気圧よりも減圧されており、前記第３の閉空間内の気圧は前記第４の閉空間内の気圧よりもさらに減圧されており、前記第１の閉空間内の気圧は前記第３の閉空間内の気圧よりもさらに減圧されている。
このような搬送装置によれば、第１の閉空間内を高真空に保ちたい場合に、前記第４の閉空間、及び第３の閉空間の気圧が、大気圧から徐々に減圧された状態にあるので、第１の隔壁がその内外圧力差によって破損することが防止される。
【０００７】
また、好ましい態様において、前記回転子は、第１〜第３の回転子により構成され、前記固定子は、前記第１〜第３の回転子を各々回転させる磁界を各々発生する第１〜第３の固定子によって構成され、前記搬送機構は、第１アーム、第２アーム及びワークを支持する支持部と、前記第１の回転子の回転運動に連動させて、前記第１のアームを回転させる手段、前記第２の回転子の回転運動に連動させて、前記第２のアームを前記第１のアームに対して相対的に回転させる手段、及び前記第３の回転子の回転運動に連動させて前記支持部を前記第２のアームに対して相対的に回転させる手段とを具備している。
このような搬送装置によれば、ワークを支持する支持部が、極めて高い自由度をもってワークを搬送することができるから、プロセスを行う真空室をこの搬送装置の周囲に直線的に配列させることができ、空間の利用効率が高まる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態に係る搬送装置１の構成を示す断面図である。この搬送装置１は、半導体ウェハに成膜等の表面処理を行うための複数の真空チャンバに対し、当該ウェハを搬入又は搬出するための装置であり、搬送装置用筐体１００、及び搬送ユニット１０を有している。
【０００９】
搬送装置用筐体１００は、その内部が高真空状態に保たれており、略直方体形状の外形を有している。搬送装置用筐体１００の周囲には、複数の真空チャンバが配置されている（図示略）。真空チャンバ内は、搬送装置用筐体１００よりも更に高真空状態に保たれており、各チャンバ内では、例えばウェハに酸化膜を形成する成膜処理等のプロセスが行われる。
搬送装置用筐体１００内には、搬送ユニット１０が設置されている。この搬送ユニット１０は、ワーク搬送機構を有しており、このワーク搬送機構により、ウェハを受け取っていずれかの真空チャンバへと搬送し、また、いずれかの真空チャンバから処理済みのウェハを受け取ることができる。
尚、真空チャンバ内で行われる成膜処理の内容は、全て同じでも真空チャンバ毎に異なっていても良いし、また、複数のグループに分けられていても良く、目的に合わせて、各チャンバ内での処理を決定すればよい。
【００１０】
ワーク搬送機構搬は、第１アーム１１、第２アーム１２、及び第３アーム１３を主要な構成要素としており、第３アーム１３の先端にはウェハ保持部が設けられている。第１アーム１１、第２アーム１２、及び第３アーム１３は、それぞれ回転軸１１ａ、１２ａ、及び１３ａを中心として図示するＡ１、Ａ２、及びＡ３方向に３６０度回転可能となっている。
【００１１】
第１駆動モータ３０は、第１アーム１１を駆動するサーボモータであり、固定子３１、中空円筒形状をなすロータ３２、及びロータマグネット３３によって構成されている。１次側となる固定子３１に電流が流れると、この電流によって発生する励磁磁界により、ロータ３２に埋め込まれた２次側のロータマグネット３３にトルクが生じる。このトルクは、回転軸１１ａを中心としてロータ３２を回転させる。ここで、ロータ３２と、第１アーム１１の筐体とは接続されているため、第１アーム１１は、図示するＡ１方向に回転することができる。
エンコーダ３４は、ロータ３２の底部近傍の側面と対向するように設置されている。このエンコーダ３４は、ロータ３２の回転量を検知する装置である。第１駆動モータ３０は、図示略の制御装置から送られてくる信号によって指定された回転量だけ回転するように制御されているが、その際、当該制御装置は、エンコーダ３４によって検知された回転量に基づいてフィードバック制御を行う。このフィードバック制御によって、第１アーム１１は、極めて正確に指定された回転量だけ回転する。
【００１２】
第１駆動モータ３０の下部には、第３駆動モータ５０が、そして、そのさらに下部には第２駆動モータ４０が設置されている。第２駆動モータ４０は、第２アーム１２を駆動するサーボモータであり、固定子４１、ロータ４２、及びロータマグネット４３によって構成されている。第２駆動モータ４０は、既に説明した第１駆動モータ３０と同様、エンコーダ４４を使用したフィードバック制御によって制御される。ロータマグネット４３に生じるトルクは、回転軸１１ａを中心としてロータ４２を回転させる。
【００１３】
ロータ４２は、その上面の中心にシャフト１５が起立しており、このシャフト１５は、第３駆動モータのロータ（後述）を貫通し、第１アーム１１の筐体内に突き出している。そして、このシャフト１５の先端にはプーリ４５が取り付けられており、このプーリ４５にはスチールベルト４６が巻かれている。
【００１４】
第１アーム１１と第２アーム１２との接続部分は次のようにして構成されている。まず、第２アーム１２において第１アーム１１と接続される端部の下面には、下方に向けて中空円筒状のシャフト１８が突き出している。このシャフト１８は、第１アーム１１の筐体内に挿入されており、その先端にはプーリ４７が取り付けられている。また、シャフト１７は、このシャフト１８内を貫通し、第１アーム１１と第２アーム１２のそれぞれの筐体内に突き出したシャフトである。第１アーム１１の筐体内に突き出たシャフト１７の端部にはプーリ５７が取り付けられており、第２アームの筐体内に突き出たシャフト１７の端部にはプーリ５８が取り付けられている。前述したプーリ４５に巻かれたスチールベルト４６は、シャフト１８に取り付けられたプーリ４７に巻かれている。このような構成の下、ロータ４２の回転運動は、一旦スチールベルト４６の往復直線運動に変換された後、回転軸１２ａを中心としたシャフト１８の回転運動に変換される。第２アーム１２の筐体は、シャフト１８に固定されているので、第２アームは、図示するＡ２方向に動くことができる。
【００１５】
第３駆動モータ５０は、第３アーム１３を駆動するサーボモータであり、固定子５１、ロータ５２、及びロータマグネット５３によって構成されている。第３駆動モータ５０は、既に説明した第１駆動モータ３０と同様、エンコーダ５４を使用したフィードバック制御によって制御される。ロータマグネット５３に生じるトルクは、回転軸１１ａを中心としてロータ５２を回転させる。
【００１６】
ロータ５２は、その上面に中空円筒形状のシャフト１６が起立している。上述したロータ４２上面のシャフトは、このロータ５２上面のシャフト１６内を貫通して、第１アーム１１の筐体内に至るものである。ロータ５２上面のシャフト１６も、ロータ４２上面のシャフト１５と同様に、第１アーム１１の筐体内に至っており、その先端にはプーリ５５が取り付けられ、このプーリ５５にはスチールベルト５６が巻かれている。このスチールベルト５６は、シャフト１７の下部に取り付けられたプーリ５７に巻かれている。シャフト１７の上部のプーリ５８には、スチールベルト５９が巻かれている。
第２アーム１２と第３アーム１３との接続部分は次のように構成されている。まず、第３アーム１３における第２アーム１２との接続部分の下面には、下方に向けてシャフト１９が突き出しており、このシャフト１９の先端部は、第２アーム１２の筐体の底面において回転自在に支持されている。そして、このシャフト１９の中央部分には、プーリ６０が取り付けられている。前述したスチールベルト５９は、このプーリ６０に巻かれている。
このような構成の下、ロータ５２の回転運動は、一旦スチールベルト５６の往復直線運動に変換された後、プーリ５７と連動したプーリ５８によってスチールベルト５９の往復直線運動に変換された後、プーリ６０を介して回転軸１３ａを中心としたシャフト１９の回転運動に変換される。このシャフト１９に連動して、第３アーム１３は、図示するＡ３方向に動くことができる。
また、各アームが接合する摺動部分、また各ロータの外周等には、これらの回転運動をスムーズに行うためのベアリング７０が適宜配設されている。
【００１７】
第１アーム１１、第２アーム１２、及び第３アーム１３は、このように、それぞれ回転軸１１ａ、回転軸１２ａ、回転軸１３ａを中心として回転可能に構成されている。従って、搬送装置用筐体１００内で、ウェハを自由に受け取り、又は搬送することができるのである。図２には、ウェハ保持部の可動範囲が示されている。
【００１８】
ここで、従来技術で述べたように、真空チャンバ内のプロセス品質を保つためには、搬送装置用筐体１００内も高真空に保つ必要がある。しかしながら、現実には、搬送ユニット１０から放出されるガスや、搬送ユニット１０の各アームを介して搬送装置用筐体１００内に持ち込まれるパーティクル等によって、搬送装置用筐体１００内を高真空に保つことが困難な場合がある。そこで、本実施形態では、隔壁を設けることによって、その問題を克服している。以下に、隔壁について説明する。
【００１９】
図３は、図１において、第２駆動モータ４０の周辺部のみを拡大して示したものである。なお、第１駆動モータ３０および第３駆動モータ５０の周辺部も、隔壁に関連した構成については、図３に示すものと同様である。
隔壁９０は、厚みが０．１ｍｍ以下の薄い金属膜であり、固定子４１とロータ４２との間をちょうど仕切るように設けられている。この隔壁９０により、搬送装置用筐体１００内の閉空間が、ロータ３２、４２、５２、およびこれらのロータに連動する第１アーム１１、第２アーム１２、第３アーム１３等からなる搬送機構が属する搬送チャンバ（第１の閉空間）と、固定子３１、４１、５１が属する第２の閉空間に分割されている。ここで、隔壁９０の内側の搬送チャンバ（第１の閉空間）は、図示しない減圧手段によって、高真空状態に保たれる。しかし、第１の閉空間内を極めて高い真空度に保つことが望まれる場合もある。そのような場合に、第２の閉空間内を大気圧に保っておくと、隔壁９０の内外の圧力差が大き過ぎ、隔壁９０が破損する恐れがある。それを防ぐために、固定子３１と搬送装置１の外壁との間には、第２の閉空間を固定子が属する第３の閉空間と外壁側の第４の閉空間とに分割するために、隔壁９０よりも厚みの大きい隔壁９１が設けられている。そして、図示しない減圧手段により、第３の閉空間内が減圧されるようになっている。
【００２０】
図４は、隔壁間の真空度を説明した図である。搬送装置１の外壁部分より外側の領域をＡ領域、当該外壁と隔壁９１との間をＢ領域（第４の閉空間）、隔壁９１と隔壁９０との間の領域をＣ領域（第３の閉空間）、隔壁９０内部をＤ領域（第１の閉空間）とする。Ａ領域は大気圧である。以下、Ｂ領域が低真空、Ｃ領域が中真空、Ｄ領域は高真空、といったように、その真空度を設定してやることによって、各領域間の圧力差は小さくなり、各隔壁の厚みを小さくすることが可能となる。従って、固定子４１とロータ４２との間に、隔壁９０のような極薄い金属膜を設けることが可能となるのである。
【００２１】
本実施形態に係る搬送装置１は、このように、駆動モータのロータと固定子間を隔絶することができる。駆動モータに着眼すれば、高真空領域である搬送チャンバ（第１の閉空間）には、駆動モータのうちロータのみが存在するようになるから、固定子、その周辺部、及びその周辺部材からパーティクルが発生しても、それらが搬送チャンバ内に侵入することがない。従って、各真空チャンバ内のプロセス品質を向上させることができる。
また、本実施形態に係る搬送装置１においては、搬送ユニット１０を構成する各アームが、回転軸１１ａ、１２ａ、１３ａの３軸を中心として回転するので、ウェハ保持部が搬送装置用筐体１００内を極めて自由に移動可能となる。
【００２２】
本実施形態に係る各駆動モータのロータ部は、永久磁石で構成されていても、磁性材料で構成されていても良い。本発明においては、隔壁９０を極薄く構成することができるため、磁性材料で構成されたロータを使用する駆動モータが使用可能となる。このモータによれば、永久磁石で構成されたロータと異なり、パーティクルの付着、持込みといった現象が生じないので、プロセス品質は更に向上する。
【００２３】
＜変形例＞
上述の実施形態においては、第１駆動モータ３０、第２駆動モータ４０、及び第３駆動モータ５０がそれぞれ垂直方向に配列された構成となっていたが、各モータの配列方向はそれに限定されない。例えば、各モータが水平に配列した構成となっていても良い。図５は、そのように水平に第１駆動モータ３０１、第２駆動モータ３０２、及び第３駆動モータ３０３を配置した搬送装置３００の概略図である。この搬送装置３００は、装置全体の高さを抑えることができるので、設置上の制約受けにくい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る搬送装置は、固定子、及びその周辺部品が高真空状態下から隔離されるから、プロセス室の真空度の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る搬送装置１の構成を示す断面図である。
【図２】同実施形態に係るウェハ保持部の可動範囲を示す図である。
【図３】同実施形態に係る隔壁９０の説明する図である。
【図４】同実施形態に係る隔壁間の真空度を説明した図である。
【図５】本発明の変形例に係る搬送装置３００の駆動部の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・搬送装置、１０・・・搬送ユニット、１１・・・第１アーム、１１ａ・・・回転軸、１２・・・第２アーム、１２ａ・・・回転軸、１３・・・第３アーム、１３ａ・・・回転軸、１５・・・シャフト、１６・・・シャフト、１７・・・シャフト、１８・・・シャフト、１９・・・シャフト、２０・・・ウェハ、３０・・・第１駆動モータ、３１・・・固定子、３２・・・ロータ、３３・・・ロータマグネット、３４・・・エンコーダ、４０・・・第２駆動モータ、４１・・・固定子、４２・・・ロータ、４３・・・ロータマグネット、４４・・・エンコーダ、４５・・・プーリ、４６・・・スチールベルト、５０・・・第３駆動モータ、５１・・・固定子、５２・・・ロータ、５３・・・ロータマグネット、５４・・・エンコーダ、５５・・・プーリ、５６・・・スチールベルト、５７・・・プーリ、５８・・・プーリ、５９・・・スチールベルト、６０・・・プーリ、７０・・・ベアリング、９０・・・隔壁、９１・・・隔壁、１００・・・搬送装置用筐体、３００・・・搬送装置、３０１・・・第１駆動モータ、３０２・・・第２駆動モータ、３０３・・・第３駆動モータ。
【図１】
2004299808.tif 000003
【図２】
2004299808.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004299808.tif 000006
【図５】
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