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JP7496493B2 - 搬送ロボット、及びｅｆｅｍ - Google Patents

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Description

本発明は、不活性ガスを循環させることが可能なＥＦＥＭ（Equipment Front End Module）に関する。
特許文献１には、半導体基板（ウェハ）に所定の処理を施す処理装置と、ウェハが収容されるＦＯＵＰ（Front-Opening Unified Pod）との間でウェハの受渡しを行う、ＥＦＥＭが開示されている。ＥＦＥＭは、ウェハの搬送が行われる搬送室が形成された筐体と、筐体の外側に並べて配置され、ＦＯＵＰがそれぞれ載置される複数のロードポートと、搬送室内に延びたレール上を走行してウェハの搬送を行う搬送装置と、を備える。
従来、ウェハ上で製造される半導体回路に対する搬送室内の酸素や水分等の影響は少なかったが、近年、半導体回路のさらなる微細化に伴い、それらの影響が顕在化してきている。そこで、特許文献１に記載のＥＦＥＭは、不活性ガスである窒素で搬送室内が満たされるように構成されている。具体的には、ＥＦＥＭは、筐体の内部で窒素を循環させる、搬送室を含む循環流路と、循環流路に窒素を供給するガス供給手段と、循環流路から窒素を排出するガス排出手段とを備える。窒素は、循環流路内の酸素濃度等の変動に応じて適宜供給及び排出される。これにより、窒素を常時供給及び排出する構成と比べて窒素の供給量の増大を抑えつつ、搬送室内を窒素雰囲気に保つことが可能となる。
ところで、窒素の供給量の増大を抑制しつつ搬送室内を適切な雰囲気に保つためには、酸素濃度や湿度等を監視するセンサ機器等の設置が必要となる。しかし、単純にセンサ機器等を搬送室内に設置すると、走行する搬送装置と干渉するおそれがある。そこで、本願発明者は、レール上を走行する搬送装置の代わりに、特許文献２に記載されているような、位置が固定された搬送装置（搬送ロボット）の適用を検討している。詳細には、搬送ロボットは、搬送室内に固定された中空の胴体と、胴体から上方に突出するように配置された支柱と、支柱を上下駆動する駆動機構と、支柱に取り付けられて水平駆動され、ウェハを保持して搬送する多関節アームとを備える。このような搬送ロボットは、多関節アームが水平駆動されることで、複数のロードポートに載置されたＦＯＵＰにアクセス可能である。つまり、搬送室内にレールがなく、胴体が走行しないので、その分、搬送室内にセンサ機器等の設置スペースを確保することが可能となる。
特開２０１５－１４６３４９号公報 特開２０１２－１６９６９１号公報
特許文献２に記載の搬送ロボットにおいては、多関節アームを支持する支柱が上下駆動されることで、ウェハが上下方向にも搬送される。このような搬送ロボットを特許文献１に記載のＥＦＥＭに適用する場合、以下のような問題が生じる。すなわち、駆動機構の動作時に胴体内に発生しうるパーティクルを除去するために、胴体内の気体（不活性ガス）をＥＦＥＭ筐体外である外部空間に排出するように構成すると、胴体と支柱との間に空いた隙間を介して、搬送室内に供給した窒素が胴体内に吸引され、そして外部空間に排出されてしまう。このため、その分窒素を補充する必要が生じ、窒素の供給コストが増大するおそれがある。かといって、胴体から外部へ窒素を排出しないように構成すると、今度は、支柱が下方へ引っ込むように駆動される（胴体の内部容積が小さくなる）際に、胴体内の気体（不活性ガス）が支柱の移動に伴って周辺に押し出される。このため、パーティクルを含んだ気体（不活性ガス）が、上記隙間を介して搬送室内に放出されるおそれがある。
本発明の目的は、筐体内の不活性ガスを循環させるタイプのＥＦＥＭにおいて、コストの増大を抑えつつ、搬送室内にパーティクルが放出されることを抑制することである。
第１の発明のＥＦＥＭは、パーティクルを除去するファンフィルタユニットによって清浄化された不活性ガスが所定方向に流れる搬送室と、前記搬送室の前記所定方向における下流側から前記ファンフィルタユニットへ前記不活性ガスを戻す帰還路と、を有し、前記不活性ガスが循環するように構成されたＥＦＥＭであって、前記搬送室内に配置され、基板を保持した状態で所定の動作を行う自動装置を備え、前記自動装置は、開口が形成されたケース部材と、前記ケース部材の外側に配置され、前記基板を保持する保持部と、前記保持部を支持し、前記開口に挿通された支持部と、前記ケース部材に収容され、前記支持部を駆動する駆動機構と、を有し、前記ケース部材と前記帰還路とを接続する接続路が設けられていることを特徴とするものである。
自動装置が有する駆動機構によって支持部が駆動されることで、ケース部材の内部空間においてパーティクルが発生しうる。このパーティクルを含んだ不活性ガスが、ケース部材の開口と支持部との間の隙間から漏れると、搬送室内がパーティクルによって汚染されるおそれがある。本発明では、ケース部材と帰還路とを接続する接続路が設けられているので、仮にケース部材の内部空間でパーティクルが発生しても、このパーティクルは接続路を介して帰還路に排出されるため、搬送室内にパーティクルが漏れることを抑制できる。さらに、帰還路に排出されたパーティクルは、帰還路の下流側に配置されたファンフィルタユニットによって除去される。したがって、ケース部材の内部空間で発生したパーティクルによって搬送室が汚染されることを抑制できる。また、このような構成では、ケース部材内の不活性ガスがそのまま外部に排出されないので、ケース部材内から排出された分の不活性ガスを補充する必要がなく、不活性ガスの供給量の増大を抑制できるため、コストの増大を抑制できる。したがって、筐体内の不活性ガスを循環させるタイプのＥＦＥＭにおいて、コストの増大を抑えつつ、搬送室内にパーティクルが放出されることを抑制することができる。
第２の発明のＥＦＥＭは、前記第１の発明において、前記ケース部材内の不活性ガスを、前記接続路を介して前記帰還路へ送り出すファンをさらに備えることを特徴とするものである。
本発明では、ファンにより生成される気流によって、ケース部材内の不活性ガスを確実
に帰還路へ送ることができるので、ケース部材内の不活性ガスが開口と支持部との間の隙間から漏れることを抑制し、搬送室内にパーティクルが放出されることをより確実に抑制することができる。
第３の発明のＥＦＥＭは、前記第２の発明において、前記ファンを回転駆動するファン駆動装置と、前記ファン駆動装置を制御する制御部と、をさらに備え、前記制御部は、 前記駆動機構が動作しているときに、前記駆動機構が動作していないときと比べて前記ファンの回転速度を速くすることを特徴とするものである。
ケース部材内においては、駆動機構が動作して支持部を駆動しているときに、パーティクルが発生しやすいおそれがある。本発明では、駆動機構が動作しているときにファンの回転速度を速くして風速を速めることで、ケース部材内の不活性ガスを確実に帰還路へ送ることができる。また、駆動機構が動作していないときにはファンの回転速度を遅くすることで、ファンを駆動させるための消費電力を低減させることができる。
第４の発明のＥＦＥＭは、前記第１～第３のいずれかの発明において、前記自動装置として、前記基板を搬送する搬送ロボットが設けられ、前記ケース部材は、前記搬送室内に固定され、前記保持部として、前記基板を保持して水平方向に搬送するアーム機構が設けられ、前記支持部として、前記アーム機構を支持する支柱が設けられ、前記支柱は、前記駆動機構によって上下駆動されることを特徴とするものである。
本発明では、搬送ロボットのケース部材が搬送室内に固定されている。つまり、ケース部自体は搬送室内を移動しないので、その分、搬送室内に各種機器を設置するためのスペースを確保することができる。一方、アーム機構を支持する支柱が上下駆動される構成では、特に、支柱が下方へ引っ込むように駆動された際に、ケース部材内に発生したパーティクルを含んだ不活性ガスが支柱の移動に伴って上方へ押し出され、ケース部材と支柱との間の隙間を通り抜けて搬送室内に放出されるおそれがある。本発明では、このような構成においても、ケース部材が接続路によって帰還路と接続されているので、パーティクルは接続路を介して帰還路に排出される。したがって、パーティクルを含んだ不活性ガスが搬送室内に流れ込むことを効果的に抑制できる。
第５の発明のＥＦＥＭは、前記第４の発明において、前記アーム機構は、前記基板を保持するロボットハンドと、前記基板を保持する保持状態と、前記保持状態を解除する解除状態との間で前記ロボットハンドの状態を切り換える切換部と、を有し、前記切換部の動作時に発生するパーティクルを、パーティクル除去用の不活性ガス供給源から供給される前記不活性ガスの流れによって吸引し、さらに、供給された前記不活性ガスをパーティクルと共に前記帰還路に排出するエジェクタ、を備えることを特徴とするものである。
ロボットハンドが切換部によって保持状態と解除状態との間で切り換えられる際に、パーティクルが発生すると、基板にパーティクルが付着するおそれがある。ここで、パーティクルを除去するために、真空排気が行われる構成になっていると、搬送室内から不活性ガスが排出されてしまうため、その分不活性ガスを補充する必要が生じ、コストが増大するおそれがある。本発明では、エジェクタによってパーティクルが吸引され、不活性ガスの供給源から供給される不活性ガスがパーティクルと共に帰還路に排出されるため、当該不活性ガスはそのまま循環する。さらに、パーティクルは、ファンフィルタユニットによって除去される。したがって、真空排気を行う構成と比べて、不活性ガスの補充によるコストの増大を抑制することができる。
第６の発明のＥＦＥＭは、前記第４又は第５の発明において、前記アーム機構は、中空のアーム部材を有し、前記アーム部材には、パージ用の不活性ガス供給源から供給される
前記不活性ガスを前記アーム部材の内部空間に流入させるための流入口と、前記アーム部材の前記内部空間から前記不活性ガスを流出させるための流出口とが形成されていることを特徴とするものである。
搬送ロボットのアーム部材は、一般に、駆動用の機構を内蔵するために中空構造を有している。アーム部材の内部空間が搬送室に対して完全に密閉されていれば良いが、そうでない構成では、例えばメンテナンス時に搬送室が大気解放された場合に、アーム部材の内部空間も大気解放され、内部空間に酸素や水分等が入り込むおそれがある。この場合、メンテナンス後の再稼働時にアーム部材内の不活性ガスの置換に時間がかかると、生産効率が低下するおそれがある。本発明では、アーム部材に流入口と流出口とが形成されているため、これらが形成されていない場合と比べて、アーム部材の内部空間のガス置換にかかる時間を短縮することができ、生産効率の低下を抑制できる。
第７の発明のＥＦＥＭにおけるガス置換方法は、パーティクルを除去するファンフィルタユニットによって清浄化された不活性ガスが所定方向に流れる搬送室と、前記搬送室の前記所定方向における下流側から前記ファンフィルタユニットへ前記不活性ガスを戻す帰還路と、を有し、前記不活性ガスが循環するように構成されたＥＦＥＭにおいて、ガスを置換するガス置換方法であって、前記ＥＦＥＭは、前記搬送室内に配置され、基板を保持した状態で所定の動作を行う自動装置を備えるものであり、前記自動装置は、開口が形成されたケース部材と、前記ケース部材に収容される駆動機構と、を有するものであり、前記不活性ガスの供給源から前記ケース部材の内部に前記不活性ガスを供給して、前記ケース部材の内部から前記帰還路へガスを送り出すことで前記ケース部材の内部のガスを置換するものである。
本発明では、例えばＥＦＥＭの立上げ時等に、供給源から不活性ガスを積極的に供給することで、速やかにケース部材内のガスを置換できる。また、ガスをケース部材の内部から帰還路へ送り出すため、ＥＦＥＭの立上げ時等に、搬送室内にケース部材内のパーティクルが放出されることを抑制できる。
第８の発明のＥＦＥＭにおけるガス置換方法は、前記第７の発明において、前記搬送室内の前記ガス雰囲気が所定の酸素濃度未満となった後、前記供給源からの前記不活性ガスの供給を停止し、その後、前記搬送室内のガスを前記ケース部材の内部に取り込んで前記帰還路へ送り出すことを特徴とするものである。
本発明では、通常時には供給源からケース部材への不活性ガスの供給を行わず、ガスを搬送室からケース部材内に取り込んで帰還路へ送り出すことで、コストの増大を抑制できる。また、ケース部材から搬送室内へのガスの逆流を抑制できるので、搬送室内にケース部材内のパーティクルが放出されることを抑制できる。
本実施形態に係るＥＦＥＭ及びその周辺の概略的な平面図である。 ＥＦＥＭの電気的構成を示す図である。 筐体の正面図である。 図３のIV-IV断面図である。 図３のV-V断面図である。 搬送ロボットの構造を示す図である。 循環路への窒素の供給経路及び排出経路を示す模式図である。 搬送ロボットにおける窒素の送出口を示す図である。 変形例に係る搬送ロボットを示す図である。 別の変形例に係るアライナを示す図である。
次に、本発明の実施の形態について、図１～図８を参照しながら説明する。なお、説明の便宜上、図１に示す方向を前後左右方向とする。すなわち、ＥＦＥＭ（Equipment Front End Module）１と基板処理装置６とが並べられている方向を前後方向とする。ＥＦＥＭ１側を前方、基板処理装置６側を後方とする。前後方向と直交する、複数のロードポート４が並べられている方向を左右方向とする。また、前後方向及び左右方向の両方と直交する方向を上下方向とする。
（ＥＦＥＭ及び周辺の概略構成）
まず、ＥＦＥＭ１及びその周辺の概略構成について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、本実施形態に係るＥＦＥＭ１及びその周辺の概略的な平面図である。図２は、ＥＦＥＭ１の電気的構成を示す図である。図１に示すように、ＥＦＥＭ１は、筐体２と、搬送ロボット３と、複数のロードポート４と、制御装置５とを備える。ＥＦＥＭ１の後方には、ウェハＷ（本発明の基板）に所定の処理を施す基板処理装置６が配置されている。ＥＦＥＭ１は、筐体２内に配置された搬送ロボット３によって、ロードポート４に載置されているＦＯＵＰ（Front-Opening Unified Pod）１００と基板処理装置６との間でウェハＷの受渡しを行う。ＦＯＵＰ１００は、複数のウェハＷを上下方向に並べて収容可能な容器であり、後端部（前後方向における筐体２側の端部）に蓋１０１が取り付けられている。ＦＯＵＰ１００は、例えば、ロードポート４の上方に設けられた不図示のレールに吊り下げられて走行する、不図示のＯＨＴ（天井走行式無人搬送車）によって搬送される。ＯＨＴとロードポート４との間で、ＦＯＵＰ１００の受渡しが行われる。
筐体２は、複数のロードポート４と基板処理装置６とを接続するためのものである。筐体２の内部には、外部空間に対して略密閉された、ウェハＷが搬送される搬送室４１が形成されている。ＥＦＥＭ１が稼動しているとき、搬送室４１は、窒素（本発明の不活性ガス）で満たされている。筐体２は、搬送室４１を含む内部空間を窒素が循環するように構成されている（詳細については後述する）。また、筐体２の後端部にはドア２ａが取り付けられ、搬送室４１は、ドア２ａを隔てて基板処理装置６と接続されている。
搬送ロボット３は、搬送室４１内に配置され、ウェハＷの搬送を行う。搬送ロボット３は、位置が固定された基台部６０（図３参照）と、基台部６０の上方に配置され、ウェハＷを保持して搬送するアーム機構７０（図３参照）と、ロボット制御部１１（図２参照）とを有する。搬送ロボット３は、主に、ＦＯＵＰ１００内のウェハＷを取り出して基板処理装置６に渡す動作や、基板処理装置６によって処理されたウェハＷを受け取ってＦＯＵＰ１００に戻す動作を行う。
ロードポート４は、ＦＯＵＰ１００を載置する（図５参照）ためのものである。複数のロードポート４は、それぞれの後端部が筐体２の前側の隔壁に沿うように、左右方向に並べて配置されている。ロードポート４は、ＦＯＵＰ１００内の雰囲気を窒素等の不活性ガスに置換可能に構成されている。ロードポート４の後端部には、ドア４ａが設けられている。ドア４ａは、不図示のドア開閉機構によって開閉される。ドア４ａは、ＦＯＵＰ１００の蓋１０１のロックを解除可能、且つ、蓋１０１を保持可能に構成されている。ロックが解除された蓋１０１をドア４ａが保持している状態で、ドア移動機構がドア４ａを開けることで、蓋１０１が開けられる。これにより、ＦＯＵＰ１００内のウェハＷが、搬送ロボット３によって取出可能になる。
図２に示すように、制御装置５は、搬送ロボット３のロボット制御部１１、ロードポート４の制御部（不図示）、基板処理装置６の制御部（不図示）と電気的に接続されており、これらの制御部との通信を行う。また、制御装置５は、筐体２内に設置された酸素濃度
計５５、圧力計５６、湿度計５７等と電気的に接続されており、これらの計測機器の計測結果を受信して、筐体２内の雰囲気に関する情報を把握する。また、制御装置５は、供給バルブ１１２及び排出バルブ１１３（後述）と電気的に接続されており、これらのバルブの開度を調節することで、筐体２内の雰囲気を適宜調節する。
図１に示すように、基板処理装置６は、例えば、ロードロック室６ａと、処理室６ｂとを有する。ロードロック室６ａは、筐体２のドア２ａを隔てて搬送室４１と接続された、ウェハＷを一時的に待機させるための部屋である。処理室６ｂは、ドア６ｃを隔ててロードロック室６ａと接続されている。処理室６ｂでは、不図示の処理機構によって、ウェハＷに対して所定の処理が施される。
（筐体及びその内部の構成）
次に、筐体２及びその内部の構成について、図３～図５を用いて説明する。図３は、筐体２の正面図である。図４は、図３のＩＶ－ＩＶ断面図である。図５は、図３のＶ－Ｖ断面図である。なお、図３においては、隔壁の図示を省略している。また、図５においては、搬送ロボット３等の図示を省略している。
筐体２は、全体として直方体状である。図３～図５に示すように、筐体２は、柱２１～２６と、隔壁３１～３６とを有する。上下方向に延びる柱２１～２６に隔壁３１～３６が取り付けられており、筐体２の内部空間が外部空間に対して略密閉されている。
より具体的には、図４に示すように、筐体２の前端部において、柱２１～２４が左方から右方にかけて順番に並べて立設配置されている。柱２１と柱２４との間に配置された柱２２、２３は、柱２１及び柱２４よりも短い。筐体２の後端部の左右両側に、柱２５、２６が立設配置されている。
図３に示すように、筐体２の底部に隔壁３１が、天井部に隔壁３２が配置されている。図４に示すように、前端部に隔壁３３が、後端部に隔壁３４が、左端部に隔壁３５が、右端部に隔壁３６が、それぞれ配置されている。筐体２の右端部には、後述するアライナ５４が載置される載置部５３（図３参照）が設けられている。アライナ５４及び載置部５３も、筐体２の内側に収容されている（図４参照）。
図３及び図５に示すように、筐体２内の上側部分（柱２２、２３の上方）には、水平方向に延びる支持板３７が配置されている。これにより、筐体２の内部は、下側に形成された前述の搬送室４１と、上側に形成されたＦＦＵ設置室４２とに分かれている。ＦＦＵ設置室４２内には、後述するＦＦＵ（ファンフィルタユニット）４４が配置されている。支持板３７の前後方向における中央部には、搬送室４１とＦＦＵ設置室４２とを連通させる開口３７ａが形成されている。なお、筐体２の隔壁３３～３６は、搬送室４１用の下部壁とＦＦＵ設置室４２用の上部壁とに分けられている（例えば、図５における前端部の隔壁３３ａ、３３ｂ及び後端部の隔壁３４ａ、３４ｂを参照）。
次に、筐体２の内部の構成について説明する。具体的には、筐体２内で窒素を循環させるための構成及びその周辺構成、並びに、搬送室４１内に配置された機器等について説明する。
筐体２内で窒素を循環させるための構成及びその周辺構成について、図３～図５を用いて説明する。図５に示すように、筐体２の内部には、窒素を循環させるための循環路４０が形成されている。循環路４０は、搬送室４１と、ＦＦＵ設置室４２と、帰還路４３とによって構成されている。概要としては、循環路４０においては、ＦＦＵ設置室４２から清浄な窒素が下方へ送り出され、搬送室４１の下端部まで到達した後、帰還路４３を通って
上昇し、ＦＦＵ設置室４２に戻るようになっている（図５の矢印参照）。以下、詳細に説明する。
ＦＦＵ設置室４２には、支持板３７上に配置されたＦＦＵ４４と、ＦＦＵ４４上に配置されたケミカルフィルタ４５とが設けられている。ＦＦＵ４４は、ファン４４ａとフィルタ４４ｂとを有する。ＦＦＵ４４は、ファン４４ａによってＦＦＵ設置室４２内の窒素を下方に送出しつつ、窒素に含まれるパーティクル（不図示）をフィルタ４４ｂによって除去する。ケミカルフィルタ４５は、例えば基板処理装置６から循環路４０内に持ち込まれた活性ガス等を除去するためのものである。ＦＦＵ４４及びケミカルフィルタ４５によって清浄化された窒素は、ＦＦＵ設置室４２から、支持板３７に形成された開口３７ａを介して搬送室４１に送り出される。搬送室４１に送り出された窒素は、層流を形成し、下方へ流れる。
帰還路４３は、筐体２の前端部に配置された柱２１～２４（図５においては柱２３）及び支持板３７に形成されている。すなわち、柱２１～２４は中空になっており、窒素が通れる空間２１ａ～２４ａがそれぞれ形成されている（図４参照）。つまり、空間２１ａ～２４ａが、それぞれ帰還路４３を構成している。帰還路４３は、支持板３７の前端部に形成された開口３７ｂによってＦＦＵ設置室４２と連通している（図５参照）。
帰還路４３について、図５を参照しつつ、より具体的に説明する。なお、図５には柱２３が示されているが、他の柱２１、２２、２４についても同様である。柱２３の下端部には、搬送室４１内の窒素を帰還路４３（空間２３ａ）に流入させやすくするための導入ダクト２７が取り付けられている。導入ダクト２７には開口２７ａが形成され、搬送室４１の下端部に到達した窒素が帰還路４３に流入可能となっている。導入ダクト２７の上部には、下方へ向かうほど後方に広がる拡大部２７ｂが形成されている。拡大部２７ｂの下方には、ファン４６が配置されている。ファン４６は、不図示のモータによって駆動され、搬送室４１の下端部に到達した窒素を帰還路４３（図５においては空間２３ａ）に吸い込んで上方に送り出し、窒素をＦＦＵ設置室４２に戻す。ＦＦＵ設置室４２に戻された窒素は、ＦＦＵ４４やケミカルフィルタ４５によって清浄化され、再び搬送室４１へ送り出される。以上のようにして、窒素が循環路４０内を循環可能になっている。
また、図３に示すように、ＦＦＵ設置室４２の側部には、循環路４０内に窒素を供給するための供給管４７が接続されている。供給管４７は、窒素の供給源１１１に接続されている。供給管４７の途中部には、窒素の単位時間あたりの供給量を変更可能な供給バルブ１１２が設けられている。また、図５に示すように、搬送室４１の前端部には、循環路４０内の気体を排出するための排出管４８が接続されている。排出管４８は、外部空間につながっている。排出管４８の途中部には、循環路４０内の気体の単位時間あたりの排出量を変更可能な排出バルブ１１３が設けられている。供給バルブ１１２及び排出バルブ１１３は、制御装置５と電気的に接続されている（図２参照）。これにより、循環路４０に窒素を適宜供給及び排出することが可能となっている。例えば、循環路４０内の酸素濃度が上昇した場合に、供給源１１１から供給管４７を介して循環路４０に窒素を一時的に多く供給し、排出管４８を介して窒素と共に酸素を排出することで、酸素濃度を下げることができる。
次に、搬送室４１内に配置された機器等について、図３及び図４を用いて説明する。図３及び図４に示すように、搬送室４１内には、上述した搬送ロボット３と、制御部収容箱５１と、計測機器収容箱５２と、アライナ５４とが配置されている。搬送ロボット３の構造については後述する。制御部収容箱５１は、例えば搬送ロボット３の基台部６０（図３参照）の左方に設置され、アーム機構７０（図３参照）と干渉しないように配置されている。制御部収容箱５１には、上述したロボット制御部１１が収容されている。計測機器収
容箱５２は、例えば基台部６０の右方に設置され、アーム機構７０と干渉しないように配置されている。計測機器収容箱５２には、上述した酸素濃度計５５、圧力計５６、湿度計５７等の計測機器（図２参照）が収容可能となっている。
アライナ５４は、搬送ロボット３のアーム機構７０（図３参照）に保持されているウェハＷの保持位置が、目標保持位置からどれだけずれているか検出するためのものである。例えば、上述したＯＨＴ（不図示）によって搬送されるＦＯＵＰ１００（図１参照）の内部では、ウェハＷが微妙に動くおそれがある。そこで、搬送ロボット３は、ＦＯＵＰ１００から取り出した処理前のウェハＷを、いったんアライナ５４に載置する。アライナ５４は、ウェハＷが搬送ロボット３によって目標保持位置からどれだけずれた位置で保持されていたか計測し、計測結果をロボット制御部１１に送信する。ロボット制御部１１は、上記計測結果に基づいて、アーム機構７０による保持位置を補正し、アーム機構７０を制御して目標保持位置でウェハＷを保持させ、基板処理装置６のロードロック室６ａまで搬送させる。これにより、基板処理装置６によるウェハＷの処理を正常に行うことができる。
（搬送ロボットの構造）
次に、搬送ロボット３（本発明の自動装置）の構造について、図６を用いて説明する。図６（ａ）は、搬送ロボット３の内部構造を示す断面図である。図６（ｂ）は、後述するロボットハンド７４の平面図である。上述したように、搬送ロボット３は、基台部６０と、アーム機構７０（本発明の保持部）とを有する。
図６（ａ）に示すように、基台部６０には、ケース部材６１と、支柱６２と、駆動機構６３とが設けられている。ケース部材６１内から上方に突出した支柱６２が、アーム機構７０を支持している。支柱６２は、駆動機構６３によって上下駆動される。
ケース部材６１は、上下方向に延びた筒状の部材である。ケース部材６１は、搬送室４１内に固定されている。ケース部材６１の上面には、支柱６２を挿通させるための開口６１ａが形成されている。支柱６２は、ケース部材６１の内側から開口６１ａを通って上方に突出している柱状の部材である。支柱６２と開口６１ａとの間には、隙間が空いている。支柱６２の上端部には、アーム機構７０が取り付けられている。
駆動機構６３は、一例として、モータ６４と、ベルト６５と、ボールネジ軸６６と、スライダ６７とを有する。モータ６４の動力がベルト６５を介してボールネジ軸６６に伝えられ、上下方向に延びたボールネジ軸６６が回転する。ボールネジ軸６６が回転すると、ボールネジ軸６６に螺合されたスライダ６７が上下移動し、支柱６２を上下移動させる。
モータ６４は、回転軸６４ａを有する一般的な交流モータである。モータ６４は、ロボット制御部１１（図２参照）によって制御される。回転軸６４ａの先端部にプーリ（不図示）が取り付けられ、ベルト６５が巻き掛けられている。ボールネジ軸６６は、上下方向に延びている。ボールネジ軸６６の下端部にはプーリ（不図示）が取り付けられ、ベルト６５が巻き掛けられている。ボールネジ軸６６には雄ねじ（不図示）が形成されている。スライダ６７は、支柱６２を支持する部材である。スライダ６７には、ボールネジ軸６６の雄ねじと螺合する雌ネジ（不図示）が形成されている。スライダ６７は、ボールネジ軸６６の回転に伴い、上下方向に延びるガイド（不図示）に沿って上下移動可能となっている。以上の構成を有する駆動機構６３によって、支柱６２が上下駆動される。これにより、ＦＯＵＰ１００内で上下方向における別々の位置に収容されたウェハＷを、アーム機構７０によって保持することが可能となっている。
図６（ａ）に示すように、アーム機構７０は、一例として、３つのアーム部材７１～７３と、２つのロボットハンド７４とを有する。アーム機構７０は、支柱６２によって下方
から支持されており、アーム部材７１～７３が旋回することで、ウェハＷを保持するロボットハンド７４を水平移動させる。なお、ロボットハンド７４は、１つだけ設けられていても良い。
アーム部材７１～７３は、所定方向に延びる中空の部材である。つまり、アーム部材７１、７２、７３には、それぞれ内部空間７１ａ、７２ａ、７３ａが形成されている。なお、内部空間７１ａ、７２ａ、７３ａは、隙間を介して連通している。アーム部材７１、７２、７３は、この順番で下方から配置されている。アーム部材７１の一端部は支柱６２に旋回可能に連結され、他端部にはアーム部材７２の一端部が旋回可能に連結されている。アーム部材７２の他端部には、アーム部材７３の一端部が旋回可能に連結されている。アーム部材７３の他端部には、ロボットハンド７４が旋回可能に連結されている。アーム部材７１～７３及びロボットハンド７４は、それぞれ、不図示のモータによって水平方向に旋回駆動される。
図６（ｂ）に示すように、ロボットハンド７４は、載置部材７５と、突起７６ａ～７６ｄと、可動部７７（本発明の切換部）とを有する。ロボットハンド７４の延在方向（図６（ｂ）参照）に延びた載置部材７５上に、ウェハＷが載置される。ウェハＷは、載置部材７５の先端側に配置された突起７６ａ、７６ｂと、載置部材７５の基端側に配置された突起７６ｃ、７６ｄと、可動部７７の先端部に設けられた押え部７８と、によって把持される。このようにして、ロボットハンド７４によってウェハＷが保持される。可動部７７は、ロボットハンド７４に内蔵されたシリンダ７９によって、ロボットハンド７４の延在方向に移動させられる。シリンダ７９のロッド（不図示）は、上述した供給源１１１（図３参照）とは別の供給源１１４からの窒素の供給によって、延在方向に伸縮可能に構成されている。シリンダ７９に窒素が供給されており、押え部７８が先端側に位置している状態（図６（ｂ）の実線参照）では、ウェハＷが押え部７８によって押さえられて保持されている（保持状態）。シリンダ７９に窒素が供給されておらず、押え部７８が基端側に位置している状態（図６（ｂ）の二点鎖線参照）では、保持状態が解除されている（解除状態）。
以上の構成を有する搬送ロボット３をＥＦＥＭ１に適用するにあたり、以下のような課題が発生する。まず、基台部６０において支柱６２が駆動機構６３によって上下駆動されることで、ケース部材６１の内部にパーティクルが発生する。発生したパーティクルは、開口６１ａと支柱６２との間の隙間を通り抜けて搬送室４１に漏れ出てくるおそれがある。特に、図６（ａ）の矢印に示すように、駆動機構６３によって支柱６２が下方へ引っ込むように駆動された際に、ケース部材６１内の窒素が上方へ押し出されることで、パーティクルを含んだ窒素が、上記隙間を介して搬送室４１に撒き散らされるおそれがある。
また、ロボットハンド７４の可動部７７がシリンダ７９によって駆動される際に、搬送室４１内にパーティクルが発生するおそれがある。このパーティクルを除去するために、排気が行われる構成になっていると、搬送室４１内から窒素が排出されてしまうため、その分、供給源１１１から窒素を補充する必要が生じ、コストが増大するおそれがある。
また、アーム部材７１～７３の内部空間７１ａ～７３ａが搬送室４１に対して完全に密閉されていない構成では、例えばメンテナンス時に搬送室４１が大気解放された場合に、内部空間７１ａ～７３ａも大気解放され、酸素や水分等が入り込むおそれがある。この場合、メンテナンス後の再稼働時に内部空間７１ａ～７３ａの窒素置換に時間がかかると、生産効率が低下するおそれがある。そこで、ＥＦＥＭ１は、これらの問題を解決するために、以下のような構成を有する。
（搬送ロボットにおける窒素の排出経路等）
搬送ロボット３における窒素の排出経路等について、図７及び図８を用いて説明する。図７は、循環路４０への窒素の供給経路及び排出経路を示す模式図である。図８は、搬送ロボット３における窒素の排出口を示す図である。
まず、搬送ロボット３のケース部材６１内から、パーティクルが含まれている窒素を排出するための構成について説明する。図７、８に示すように、ケース部材６１の側部には、循環路４０へ窒素を送り出すための送出口６１ｂが形成されている。さらに、筐体２内には、ケース部材６１内から循環路４０へ窒素を送り出すための送出部８１が設けられている。送出部８１は、接続管８２により形成された接続路８２ａと、ファン８３（本発明のファン）と、モータ８４（本発明のファン駆動装置）とを有する。接続路８２ａは、ケース部材６１と帰還路４３とを接続している。接続路８２ａは、ケース部材６１の送出口６１ｂから延び、窒素の流動方向における帰還路４３の上流側端部（より具体的には、ファン４６よりも上流側）に接続されている。言い換えると、ケース部材６１と帰還路４３は、搬送室４１を介さずに直接接続されている。ファン８３は、送出口６１ｂの近傍に配置されており、モータ８４により一定の回転速度で回転駆動される。
以上のような構成により、送出口６１ｂを介して、ケース部材６１の内部の窒素が帰還路４２に送り出される（図８の矢印２０１、２０２参照）。これにより、ケース部材６１内で発生したパーティクルによって搬送室４１が汚染されることが抑制される。また、ケース部材６１内の窒素はそのまま筐体２の外部には排出されないので、ケース部材６１から出た分の窒素を即座に補充する必要がなく、窒素の供給量の増大が抑制される。また、ファン８３により生成される気流によって、ケース部材６１内の窒素が確実に帰還路へ送られるので、ケース部材６１内の窒素が開口６１ａ（図６（ａ）参照）と支柱６２（図６（ａ）参照）との間の隙間から漏れることが抑制される。
次に、ロボットハンド７４の可動部７７がシリンダ７９によって駆動される際に発生するパーティクルを除去するための構成について説明する。図７に示すように、ＥＦＥＭ１は、シリンダ７９の動作によって発生するパーティクルを吸引除去する吸引部８６を備える。吸引部８６は、上述した供給源１１１、１１４（図６（ｂ）参照）とは別の供給源１１５（本発明の、パーティクル除去用の不活性ガス供給源）から供給される窒素によってパーティクルを吸引除去する、エジェクタ８７を有する。エジェクタ８７は、ノズル８７ａと、ディフューザ８７ｂと、吸引口８７ｃとを有する。エジェクタ８７は、ノズル８７ａからディフューザ８７ｂに向けて噴出される窒素の流れによって、吸引口８７ｃに負圧を生じさせる。ノズル８７ａは、供給源１１５から供給される窒素が流れる供給路８８ａと接続されている。ディフューザ８７ｂは、窒素を循環路４０に送り出すための送出路８８ｂと接続されている。送出路８８ｂの下流側端部は、接続路８２ａの途中部に接続されており、送出部８１と合流している。吸引口８７ｃは、シリンダ７９の近傍から延びる吸引路８８ｃと接続されている。
以上の構成を有する吸引部８６において、供給源１１５からエジェクタ８７に窒素が供給されることで、シリンダ７９の動作によって発生するパーティクルが吸引路８８ｃを介して吸引される。さらに、供給された窒素は、吸引されたパーティクルと共に送出路８８ｂを介して接続路８２ａに流れ込み、帰還路４３に送り出される。つまり、窒素は、そのまま筐体２の外部空間に排出されるのではなく、いったん循環路４０内に流れ込む。
次に、搬送ロボット３のアーム部材７１～７３の内部空間７１ａ～７３ａ（図８参照）を窒素置換するための構成について説明する。図７及び図８に示すように、搬送ロボット３には、アーム部材７１～７３の内部を通る置換路９１が設けられている。置換路９１は、供給路９１ａと、内部通路９１ｂ（図８参照）とを有する。供給路９１ａは、上述した供給源１１１、１１４、１１５とは別の供給源１１６（本発明の、パージ用の不活性ガス
供給源）から延びており、供給源１１６から供給される窒素が流れる。供給路９１ａは、例えば可撓性を有するチューブ等によって形成されており、ケース部材６１の内部及びアーム部材７１～７３の内部を通っている。供給路９１ａの先端部は、最も上方のアーム部材７３の内部空間７３ａ内に配置されている。つまり、窒素は、供給路９１ａを通って、まずアーム部材７３の内部空間７３ａ内に供給される。内部通路９１ｂは、窒素の流動方向における供給路９１ａの下流側に配置された、内部空間７１ａ～７３ａを含む窒素の通路となっている。
内部通路９１ｂの一例について、図８を参照しつつ説明する。アーム部材７１～７３には、窒素を流入させるための流入口７１ｂ～７３ｂと、ガスを流出させるための流出口７１ｃ～７３ｃとがそれぞれ形成されている。より具体的には、以下のとおりである。すなわち、アーム部材７３の下部に形成された流入口７３ｂの近傍に供給路９１ａの先端部が取り付けられている。アーム部材７３の内部空間７３ａは、供給路９１ａと連通している。アーム部材７２の内部空間７２ａは、流出口７３ｃ及び流入口７２ｂを介して内部空間７３ａと連通している。アーム部材７１の内部空間７１ａは、流出口７２ｃ及び流入口７１ｂを介して、内部空間７２ａと連通している。内部空間７１ａとケース部材６１の内部とが、流出口７１ｃを介して連通している。これにより、供給源１１６から供給路９１ａを通って内部空間７３ａに供給された窒素は、内部空間７３ａ、７２ａ、７１ａの順に通ってケース部材６１の内部に流れ込み、送出口６１ｂを通って帰還路４２へ送られる。
次に、搬送ロボット３の内部の気体を置換する方法について説明する。まず、例えばＥＦＥＭ１の立上げ時に、供給源１１６（図７参照。本発明の供給源）から供給路９１ａを介してアーム部材７３の内部空間７３ａに窒素を送り、内部空間７２ａ、７１ａを介してケース部材６１の内部に窒素を供給する（図８参照）。さらに、送出口６１ｂを介して、ケース部材６１内の気体を帰還路４３へ送り出す。これにより、ケース部材６１内の気体が速やかに窒素に置換される。そして、搬送室４１内の酸素濃度が所定値未満（例えば１００ｐｐｍ未満）となった後、供給源１１６からの窒素の供給を停止する。通常時は、ファン８３を回転駆動することで、開口６１ａ等を介して、搬送室４１からケース部材６１内に気体を取り込む。そして、ケース部材６１内の気体を帰還路４３へ送り出す。これにより、搬送室４１内にパーティクルが放出されることが抑制される。
以上のように、搬送ロボット３のケース部材６１と帰還路４３とを接続する接続路８２ａが設けられている。このため、仮にケース部材６１の内部空間でパーティクルが発生しても、このパーティクルは接続路８２ａを介して帰還路４３に排出されるため、搬送室４１内にパーティクルが漏れることを抑制できる。さらに、帰還路４３に排出されたパーティクルは、帰還路４３の下流側に配置されたＦＦＵ４４によって除去される。したがって、ケース部材６１の内部空間で発生したパーティクルによって搬送室４１が汚染されることを抑制できる。また、このような構成では、ケース部材６１内の窒素がそのまま外部に排出されないので、ケース部材６１内から排出された分の窒素を補充する必要がなく、窒素の供給量の増大を抑制できるため、コストの増大を抑制できる。したがって、筐体２内の窒素を循環させるタイプのＥＦＥＭ１において、コストの増大を抑えつつ、搬送室４１内にパーティクルが放出されることを抑制することができる。また、例えばＥＦＥＭ１の立上げ時等に、供給源１１６から不活性ガスを積極的に供給することで、速やかにケース部材６１内のガスを置換できる。また、搬送室４１内の酸素濃度が所定値未満となった後に供給源１１６からの窒素の供給を停止することで、コストの増大を抑制できる。
また、ファン８３により生成される気流によって、ケース部材６１内の窒素を確実に帰還路４３へ送ることができるので、ケース部材６１内の窒素が開口６１ａと支柱６２との間の隙間から漏れることを抑制し、搬送室４１内にパーティクルが放出されることをより確実に抑制することができる。
また、エジェクタ８７によってシリンダ７９の近傍に発生するパーティクルが吸引され、供給源１１５から供給される窒素がパーティクルと共に帰還路４３に排出されるため、当該窒素はそのまま循環する。さらに、パーティクルは、ＦＦＵ４４によって除去される。したがって、真空排気を行う構成と比べて、窒素の補充によるコストの増大を抑制することができる。
また、アーム部材７１～７３に流入口７１ｂ～７３ｂと流出口７１ｃ～７３ｃとがそれぞれ形成されているため、これらが形成されていない場合と比べて、アーム部材７１～７３の内部空間７１ａ～７３ａのガス置換にかかる時間を短縮することができ、生産効率の低下を抑制できる。
次に、前記実施形態に変更を加えた変形例について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
（１）前記実施形態において、ファン８３は、モータ８４により一定の回転速度で回転駆動されるものとしたが、これには限られない。ケース部材６１内においては、駆動機構６３が支柱６２を上下駆動しているときに、パーティクルが発生しやすいおそれがある。そこで、図９に示すように、搬送ロボット３ａが、モータ８４を制御するファン制御部１２（本発明の制御部）を有していても良い。さらに、ファン制御部１２は、駆動機構６３が動作しているときに、駆動機構６３が動作していないときと比べて、ファン８３の回転速度を速くしても良い。これにより、駆動機構６３が動作しているときにファン８３の回転速度を速くして風速を速めることで、ケース部材６１内の窒素を確実に帰還路４３へ送ることができる。また、駆動機構６３が動作していないときにはファン８３の回転速度を遅くすることで、モータ８４の消費電力を低減させることができる。なお、制御装置５（図１等参照）或いはロボット制御部１１（図２等参照）が、ファン８３の回転速度を制御するように構成されていても良い。
（２）前記までの実施形態においては、搬送ロボット３のケース部材６１と帰還路４３とが接続路８２ａによって接続されている（すなわち、搬送ロボット３が本発明の自動装置に相当する）ものとしたが、これには限られない。例えば、上述したアライナ５４に本発明を適用しても良い。この場合、アライナ５４も、本発明の自動装置に相当する。以下、図１０を用いて具体的に説明する。図１０（ａ）は、アライナ５４の構造を示す部分断面図である。図１０（ｂ）は、アライナ５４及びその周辺の平面図である。
アライナ５４の構成について簡単に説明する。図１０（ａ）に示すように、アライナ５４は、ケース部材９２と、保持部９３と、支持部９４と、モータ９５（本発明の駆動機構）と、カメラ９６とを有する。ケース部材９２には、開口９２ａが形成されている。ケース部材９２の外側に、ウェハＷを保持する保持部９３が配置されている。支持部９４は、保持部９３を下方から支持する。モータ９５は、支持部９４を回転駆動する。カメラ９６は、保持部９３に保持された状態で回転しているウェハＷの外縁部を撮影する。これにより、アライナ５４は、ウェハＷが搬送ロボット３によって目標保持位置からどれだけずれた位置で保持されていたか計測し、計測結果をロボット制御部１１に送信する。
モータ９５によって支持部９４が回転駆動されることで、ケース部材９２内にパーティクルが発生しうる。そこで、図１０（ａ）に示すように、ケース部材９２には窒素の排出口９７が形成されている。排出口９７は、接続管９８によって形成された接続路９８ａが接続されている。図１０（ｂ）に示すように、接続路９８ａは、ケース部材９２と帰還路４３とを接続している。さらに、接続路９８ａにファン９９が配置されていても良い。
（３）前記までの実施形態においては、柱２１～２４の内部に形成された空間２１ａ～２４ａが帰還路４３であるものとしたが、これには限られない。すなわち、帰還路４３は他の部材によって形成されていても良い。
（４）前記までの実施形態においては、不活性ガスとして窒素を用いるものとしたが、これには限られない。例えば、不活性ガスとしてアルゴン等を用いても良い。
１ ＥＦＥＭ
３ 搬送ロボット（自動装置）
１２ ファン制御部（制御部）
４３ 帰還路
４４ ＦＦＵ（ファンフィルタユニット）
５４ アライナ（自動装置）
６１ ケース部材
６１ａ 開口
６２ 支柱（支持部）
６３ 駆動機構
７０ アーム機構（保持部）
７１、７２、７３ アーム部材
７１ａ、７２ａ、７３ａ 内部空間
７１ｂ、７２ｂ、７３ｂ 流入口
７１ｃ、７２ｃ、７３ｃ 流出口
７４ ロボットハンド
７７ 可動部（切換部）
８２ａ 接続路
８３ ファン
８７ エジェクタ
９２ ケース部材
９３ 保持部
９４ 支持部
９５ モータ（駆動機構）
９８ａ 接続路
Ｗ ウェハ（基板）

Claims (5)

  1. ケース部材と、
    複数のアーム部材が連結されたアーム機構と、を有し、
    前記アーム機構は、一端の前記アーム部材が前記ケース部材に対して旋回可能に支持され、他端の前記アーム部材に基板を保持するロボットハンドが接続されており、
    前記ロボットハンドが接続された前記アーム部材の内部空間に、前記アーム部材の内部空間側から不活性ガスを供給する供給路と、
    前記アーム部材の内部空間と連通する前記ケース部材の内部空間に設けられ、前記ケース部材の内部空間または前記アーム部材の内部空間を排気する送出口と、を備えることを特徴とする搬送ロボット。
  2. 前記アーム部材は、前記アーム部材の内部空間または前記ケース部材の内部空間と連通する流出口で接続されていることを特徴とする請求項１に記載の搬送ロボット。
  3. 前記供給路は、前記搬送ロボット内に配置された可撓性の配管を有することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の搬送ロボット。
  4. パーティクルを除去するファンフィルタユニットによって清浄化された不活性ガスが所定方向に流れる搬送室と、前記搬送室の前記所定方向における下流側から前記ファンフィルタユニットへ前記不活性ガスを戻す帰還路と、を有し、前記不活性ガスが循環するように構成されたＥＦＥＭであって、
    前記搬送室内に配置され、基板を保持した状態で所定の動作を行う搬送ロボットを備え、
    前記搬送ロボットは、
    ケース部材と、
    複数のアーム部材が連結されたアーム機構と、を有し、
    前記アーム機構は、一端の前記アーム部材が前記ケース部材に対して旋回可能に支持され、他端の前記アーム部材に基板を保持するロボットハンドが接続されており、
    前記ロボットハンドが接続された前記アーム部材の内部空間に、前記アーム部材側から不活性ガスを供給する供給路と、
    前記アーム部材の内部空間と連通する前記ケース部材の内部空間に設けられ、前記ケース部材の内部空間または前記アーム部材の内部空間を排気する送出口と、
    前記ケース部材と前記帰還路とを接続する接続路と、を備えることを特徴とするＥＦＥＭ。
  5. 前記搬送ロボットは、前記搬送室の酸素濃度によって、前記供給路への不活性ガスを供給または停止することを特徴とする請求項４に記載のＥＦＥＭ。
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