JPH11254378A - 基板ハンドリングロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構成やメンテナンス作業が簡単で、アームの
摺動機構からのパーティクル飛散の防止の実効を上げる
ことができるような基板ハンドリングロボットを提供す
る。 【解決手段】 関節部２２を介して連結された少なくと
も２つの中空のアーム２０，２４と、アームに設けられ
た軸受部及び動力伝達部とを備え、関節部を介してアー
ム内の空気を排気して軸受部又は動力伝達部からのパー
ティクルを吸引する排気経路を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、イオン注
入装置のような真空処理装置において基板を取り扱うた
めの基板ハンドリングロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハの大径化に伴い、従来の複
数枚を同時に処理するバッチ式イオン注入装置に替わ
り、１枚ごとに処理する枚葉式のイオン注入装置が一般
的になっている。この枚葉式のイオン注入装置は、通
常、真空チャンバの内部に多関節型のロボットアームを
設け、基板をチャンバ外部のビーム源からのビームに順
次曝して注入処理を行うようにしている。多関節型のロ
ボットアームは、基板をビームに直交する方向に移動し
てその全面にビームを照射させるとともに、基板収容部
との間での基板の授受動作も行なう。

【０００３】このような多関節型のロボットアームは、
関節部によって連結された伸縮アームとアームの基端側
に配置されたアーム駆動機構とを有しており、位置軸と
プーリベルトによる動力伝達機構をアーム内に設けてい
る。真空チャンバ内の伸縮アームの内部空間は、基本的
に真空チャンバ内に開口して真空チャンバの排気機構に
よって排気される。

【０００４】従って、伸縮アームの関節部には磁気流体
シールを用い、また、アームの裏面側に設けたフィルタ
を有する空気流通口以外を密閉構造としてアームの摺動
部からのパーティクルが真空チャンバ内に飛散するのを
防止していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような基板ハンドリングロボットにおいては、磁気流体
シールを用いたり、アームにフィルタを設けたりしなけ
ればならず、構成が複雑になったりメンテナンス作業が
煩雑になり、しかも、パーティクル飛散の防止を効果的
に行うことができなかった。また、フィルタで除去でき
るパーティクルにも粒径に限界がある。

【０００６】従って、この発明の目的は、構成やメンテ
ナンス作業が簡単で、アームの摺動機構からのパーティ
クル飛散の防止の実効を上げることができるような基板
ハンドリングロボットを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、関節部を介して連結された少なくとも２つの中空の
アームと、該アームに設けられた軸受部及び動力伝達部
とを備え、前記関節部を介して前記アーム内の空気を排
気して前記軸受部又は動力伝達部からのパーティクルを
吸引する排気経路を有することを特徴とする基板ハンド
リングロボットである。

【０００８】これにより、アーム内部の軸受部及び動力
伝達部において生成するパーティクルは、ロボットが用
いられる真空チャンバ等の空間とは別の経路で、チャン
バ内の空間を汚染することなく吸引され、除去される。

【０００９】請求項２に記載の発明は、前記関節部に
は、前記２つのアームの中空部を連絡する中空の軸体が
設けられていることを特徴とする請求項１に記載の基板
ハンドリングロボットである。これにより、アーム同士
をチューブで連絡する場合に比べて構成が簡単であり、
小型軽量化が可能となるとともに、チューブがロボット
の動作や基板の移動に干渉することがない。

【００１０】請求項３に記載の発明は、イオンビーム照
射領域及び基板供給部を有する真空チャンバと、該真空
チャンバ内において前記イオンビーム照射領域の近傍に
配置された請求項１又は２に記載の基板ハンドリングロ
ボットとを有することを特徴とするイオン注入装置であ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
１つの実施の形態の基板ハンドリングロボットを説明す
る。この基板ハンドリングロボット１０は、図１に示す
ように、旋回式多関節ロボットであり、駆動モータ１２
を有する水平回動機構１４によって水平面内で旋回可能
な可動ハウジング１６と、この可動ハウジング１６内に
水平に支持されたベースアーム１８と、このベースアー
ム１８の先端に垂直面内で回動可能に設けられた第１の
可動アーム２０と、この第１の可動アーム２０の先端に
関節部２２を介して垂直面内で回動可能に設けられた第
２の可動アーム２４とを備えている。

【００１２】第２の可動アーム２２の先端にはアームの
回動面に直交する方向に延びる回転可能な取付軸２６が
設けられ、該取付軸２６の先端には基板保持台２８が設
けられている。可動ハウジング１６には、可動アーム２
０，２４及び取付軸２６をプーリ３０ａ，３０ｂ，３０
ｃ，３０ｄ及びベルト３２ａ，３２ｂを介して駆動する
駆動機構（駆動モータ）が収容されている。

【００１３】以下、図２及び図３を参照して、ベースア
ーム１８及び可動アーム２０，２４の構造を説明する。
ベースアーム１８は、図２に示すように、可動ハウジン
グ１６に固定されたベースアームケーシング１８ａに軸
受３６及び磁性流体シール３７を介して回転可能に支持
された外軸３８と、この外軸３８の内部に軸受４０及び
磁性流体シール４１によって回転可能に支持された内軸
４２とから構成されている。これらの磁性流体シール３
７，４１により、筐体内外は気密性をもって相互に隔離
されている。外軸３８の先端は第１の可動アーム２０の
アームケーシング２０ａに一体に形成され、外軸３８の
基端はプーリ３０ｂ，３０ａ及びベルト３２ａを介して
第１の駆動モータ３４ａの出力軸に連結されている。内
軸４２の先端は第１の可動アーム２０のアームケーシン
グ２０ａの内部に突出しており、これにはプーリ４４が
設けられている。内軸４２の基端はプーリ３０ｃ，３０
ｄ及びベルト３２ｂを介して第２の駆動モータ３４ｂの
出力軸に連結されている。

【００１４】第１の可動アーム２０には、図３に示すよ
うに、アームケーシング２０ａの先端には内関節軸４６
が形成され、これには第２の可動アーム２４の基端側の
アームケーシング２４ａから外に突出して形成された中
空の外関節軸４８が挿入され、上下の軸受４９ａ，４９
ｂにより回転可能に支持されている。この外関節軸４８
の第１のアームケーシング２０ａの中の部分にはプーリ
５０が設けられ、内軸４２の先端のプーリ４４との間に
タイミングベルト５２が巻き掛けられている。

【００１５】この内関節軸４６の先端は第２の可動アー
ム２４のアームケーシング２４ａの内部に延び、これに
はプーリ５８が設けられている。第２の可動アーム２４
の先端部には、軸体状の内軸受部６０ｂが形成され、こ
れによって取付軸２６が軸受６１ａ，６１ｂにより支持
されている。取付軸２６の第２のアームケーシング２４
ａの中の部分にはプーリ６２が形成され、内関節軸４６
のプーリ５８との間にタイミングベルト６４が巻き掛け
られている。

【００１６】このような構成により、内軸４２と外軸３
８を同時に回転させると、第１及び第２の可動アーム２
０，２４及び保持台２８の全体がそれぞれの相対位置を
変化させることなく回動する。内軸４２を固定して外軸
３８のみを回動させると、第１及び第２の可動アーム２
０，２４がその挟角を変化させるが、取付軸２６もそれ
に応じて回動するので保持面の向きは変化せず、従っ
て、保持台２８は鉛直面内で並進運動する。

【００１７】この基板ハンドリングロボット１０には、
内部の摺動部において発生するパーティクルが外の空間
へ飛散するのを防止するために、アーム１８，２０，２
４内の雰囲気を吸引する排気流路が形成されている。す
なわち、内軸４２にはその基端が開口する中空部６６が
形成され、この基端はガス流路接続部材６８を介して真
空排気装置に連絡されている。ガス流路接続部材６８と
内軸４２との接続部はシールリング６７によりシールさ
れている。内軸４２の中空部６６は先端近傍の開口６９
で外軸の内部の空間に連絡しており、これはさらに外軸
３８の第１の可動アーム２０への付け根部分に設けた連
絡孔７０によって第１の可動アーム２０の内部空間に連
絡している。

【００１８】また、第１及び第２の可動アーム２０，２
４を連結する関節部２２の内関節軸４６にも中空部７２
が形成され、これには軸端部にそれぞれ設けた連絡孔７
４，７６によって第１及び第２の可動アーム２０，２４
の内部空間に開口している。第１可動アーム２０のアー
ムケーシング２０ａと外関節軸４８との摺動部はシール
リング７７により気密が保たれている。また、第２可動
アーム２４のアームケーシング２４ａと取付軸２６との
摺動部はシールリング７８により気密が保たれている。

【００１９】次に、この基板ハンドリングロボットが用
いられるイオン注入装置を説明する。図４（ａ）及び
（ｂ）は、イオン注入装置の全体の構成を示す平面図で
あり、全体として矩形の底面を有する真空チャンバ８０
を有している。真空チャンバ８０の左側には、例えば、
円形断面のイオンビーム８２を水平方向に走査しつつ放
出するイオンビーム源（図示略）が配置されており、真
空チャンバ８０にはビーム通過窓８４が形成されて、こ
れの内側にビーム照射領域８６が形成されている。基板
ハンドリングロボット１０はビーム照射領域８６の両側
に一対設けられ、照射領域８６の後方には基板Ｗに当た
らずに通過したイオンビーム８２を受けてその強度を測
定するイオン電流検出器８８が設けられている。

【００２０】さらに、イオンビーム８２が流入する窓８
４と対向する壁部には、２つの基板ハンドリングロボッ
ト１０に対応する位置に左右一対のロードロックチャン
バ９２ａ，９２ｂが設けられ、これには多段の棚を有す
るカセットが昇降可能に収容されている。各ロードロッ
クチャンバ９２ａ，９２ｂの前側には、先端に取出ハン
ド９４を有する左右一対の多関節ロボットアーム（搬送
ロボット）９６ａ，９６ｂが配置され、基板受渡し位置
９０にある基板保持台２８と各ロードロックチャンバ９
２ａ，９２ｂ内のカセットとの間で基板Ｗの搬送を行な
うようになっている。

【００２１】以上のように構成されたイオン注入装置の
作用を説明する。イオンビーム源は、断面円形のビーム
を図４（ａ）に矢印Ａで示すように水平方向に走査して
いる。真空チャンバ８０内は１×１０^-6〜１×１０^-5Ｔ
ｏｒｒの真空圧力になるように排気され、同時に基板ハ
ンドリングロボット１０のベースアーム１８、第１及び
第２の可動アーム２０，２４の内部の空間も０．１〜１
Ｔｏｒｒ程度に排気されている。これにより、比較的簡
易なシールリングを用いても十分な気密性を維持でき
る。

【００２２】搬送ロボット９６ａ，９６ｂは、ロードロ
ックチャンバ９２ａ，９２ｂのカセットから基板Ｗを取
り出し、受渡し位置で待機する空の基板保持台２８を有
する基板ハンドリングロボット１０に渡す。基板ハンド
リングロボット１０は、取付軸２６を回転して保持面を
鉛直にし、水平回動機構１４により水平回転して、基板
Ｗを図４（ｂ）に示すようにビーム照射領域８６に運
ぶ。この基板Ｗは、駆動モータ３４ａ，３４ｂの作動に
より、他の基板ハンドリングロボット１０に保持された
基板保持台２８とともに下降し、必要に応じてこれを繰
り返してその過程でイオンビーム８２の照射を受ける。

【００２３】このように、基板ハンドリングロボット１
０のベースアーム１８、第１及び第２の可動アーム２
０，２４の内部の空間が排気されているので、複雑な動
きをする多関節ロボットであっても、摺動部から発生す
るパーティクルがチャンバ８０内に飛散することが有効
に防止され、パーティクルによって汚染されない高品質
の処理基板を提供することができる。

【００２４】また、摺動部で生成するパーティクルを別
個に吸引しているので、関節部２２に磁気流体シールを
用いたり、アーム１８，２０，２４にフィルタを設けた
りする必要が無く、構成が簡単でメンテナンス作業が容
易となる。

【００２５】なお、上記においては、基板を照射位置で
保持するロボットにこの発明を適用したが、搬送ロボッ
ト９６ａ，９６ｂに適用してもよく、また、イオン注入
装置以外の真空容器内で用いられるロボットに適用して
もよい。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、アーム内部の軸受部及び動力伝達部において生成す
るパーティクルは、ロボットが用いられる真空チャンバ
等の空間とは別の経路で、チャンバ内の空間を汚染する
ことなく吸引され、除去されるので、構成やメンテナン
ス作業が簡単でありながら、アームの摺動機構からのパ
ーティクル飛散を防止して、品質の良い処理基板を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１つの実施の形態の基板ハンドリン
グロボットを示す斜視図である

【図２】図１のベースアームの構造を示す断面図であ
る。

【図３】図１の可動アームの構造を示す断面図である。

【図４】イオン注入装置の全体の構成を示す図である。

【符号の説明】

１０ 基板ハンドリングロボット １４ 水平回動機構 １６ 可動ハウジング １８ ベースアーム ２０ 第１の可動アーム ２０ａ，２４ａ アームケーシング ２２ 関節部 ２４ 第２の可動アーム ２６ 取付軸 ２８ 基板保持台 ４６ 内関節軸 ４８ 外関節軸 ６６，７２ 中空部 ６９ 開口 ７０，７４，７６ 連絡孔 ８０ 真空チャンバ ８２ イオンビーム ８４ 窓 ８６ ビーム照射領域 ９６ａ，９６ｂ 搬送ロボット Ｗ 基板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 関節部を介して連結された少なくとも２
   つの中空のアームと、該アームに設けられた軸受部及び
   動力伝達部とを備え、 前記関節部を介して前記アーム内の空気を排気して前記
   軸受部又は動力伝達部からのパーティクルを吸引する排
   気経路を有することを特徴とする基板ハンドリングロボ
   ット。
2. 【請求項２】 前記関節部には、前記２つのアームの中
   空部を連絡する中空の軸体が設けられていることを特徴
   とする請求項１に記載の基板ハンドリングロボット。
3. 【請求項３】 イオンビーム照射領域及び基板供給部を
   有する真空チャンバと、該真空チャンバ内において前記
   イオンビーム照射領域の近傍に配置された請求項１又は
   ２に記載の基板ハンドリングロボットとを有することを
   特徴とするイオン注入装置。