JP6510369B2 - 搬送装置、真空装置および荷電粒子ビーム装置 - Google Patents

Description

本発明は、搬送装置、真空装置および荷電粒子ビーム装置に関するものである。

従来、荷電粒子ビーム装置等の真空装置の内部では、連結された一対のアームを備える搬送装置により試料等の被搬送物の搬送を行う場合がある。例えば特許文献１に記載の搬送装置は、基端部において回転可能に支持された基端アームと、基端アームの先端部に連結された中間アームと、を備え、中間アームの先端部に連結された先端アームの直線的な移動を可能としている。この搬送装置の基端アームは、所定箇所に固定して設けられた軸回りに回転自在となっている。

特開２００８−２３５４６０号公報

ところで、上記従来の搬送装置においては、設計上の要求等に応じて被搬送物の搬送距離を大きくするためには、基端アームおよび中間アームを長く形成する必要がある。しかしながら、基端アームおよび中間アームを長く形成すると、搬送装置が大型化するという課題がある。また、搬送装置を備えた真空装置においては、搬送装置が大型化すると、真空チャンバの容積が増加し、排気特性の点において不利になるという課題がある。

そこで本発明は、搬送距離を十分に確保しつつ小型化できる搬送装置、搬送装置を備えた真空装置および荷電粒子ビーム装置を提供するものである。

本発明の搬送装置は、所定方向に沿うように延び、第１歯部を有する固定ラックと、前記所定方向にスライド移動可能に設けられたスライダーと、前記スライダーを前記所定方向に沿ってスライド移動させる駆動部と、前記スライダーに対して第１軸回りに回転可能に支持され、前記第１軸に直交する方向に沿うように延びる基端アームと、前記基端アームに対して前記第１軸と平行に設けられた第２軸回りに回転可能に支持され、前記第２軸に直交する方向に沿うように延びる先端アームと、前記先端アームの先端部に設けられ、被搬送物を保持する保持部と、前記駆動部の動力を前記基端アームと前記先端アームとに伝達する動力伝達機構と、を備え、前記動力伝達機構は、前記第１軸と同軸に配置され、前記第１歯部に連結され、前記スライダーに対して回転可能に支持されるとともに前記基端アームに対して固定された基端回転体と、前記第１軸と同軸に配置され、前記スライダーに対して回転不能に設けられた固定回転体と、前記第２軸と同軸に配置され、前記固定回転体に連結され、前記固定回転体に対する回転数の比が２に設定され、前記基端アームに対して回転可能に支持されるとともに前記先端アームに対して固定された先端回転体と、を備え、前記基端アームが前記スライダーに対して回転することで、前記保持部が前記第２軸を挟んで前記所定方向において前記第１軸とは反対側に位置する第１状態と、前記保持部が前記第２軸を挟んで前記所定方向において前記第１軸とは反対側に位置し、かつ前記第１軸から見て前記第１状態における前記保持部とは反対側に位置する第２状態と、の間を移行可能とされている、ことを特徴とする。

本発明によれば、固定ラックの第１歯部に連結され、スライダーに対して回転可能に支持された基端回転体を備えているので、駆動部によりスライダーをスライド移動させることで、基端回転体をスライダーに対して回転させることができる。基端回転体は、基端アームに対して固定されているので、基端回転体をスライダーに対して回転させることで、基端アームをスライダーに対して回転させることができる。このため、保持部が第２軸を挟んで所定方向において第１軸とは反対側に位置する第１状態と、保持部が第２軸を挟んで所定方向において第１軸とは反対側に位置し、かつ第１軸から見て第１状態における保持部とは反対側に位置する第２状態と、の間を移行させることができる。
ここで、第１状態において、第１軸と第２軸と保持部とは、所定方向の一方側から他方側に向かって第１軸、第２軸、保持部の順に並んでいる。また、第２状態において、第１軸と第２軸と保持部とは、所定方向の一方側から他方側に向かって保持部、第２軸、第１軸の順に並んでいる。このため、第１軸と第２軸との離間距離をｒ１、第２軸と保持部との離間距離をｒ２とした場合、第１状態と第２状態との間を移行することで、第１軸から見て保持部を所定方向に２（ｒ１＋ｒ２）移動させることができる。しかも、第１状態と第２状態との間を移行するときに、スライダーは所定方向に沿って移動する。よって、スライド移動分の距離だけ所定方向に保持部をさらに移動させることができる。
以上により、先端アームおよび基端アームを長く形成することなく、被搬送物の搬送距離を大きくすることができる。よって、搬送装置の大型化の抑制と搬送距離の長距離化とを両立でき、搬送距離を十分に確保しつつ小型化できる搬送装置とすることができる。

上記の搬送装置において、前記基端回転体、前記固定回転体、および前記先端回転体は、それぞれ歯車である、ことが望ましい。
本発明によれば、第１歯部と基端回転体との連結、および固定回転体と先端回転体との連結を、例えば歯車や歯付ベルト等を用いたり、直接噛み合わせたりする等により実現できる。このため、駆動部の動力を確実に伝達することができる。したがって、より正確に動作可能な搬送装置が得られる。

上記の搬送装置において、前記基端アームに対して回転可能に支持され、前記固定回転体および前記先端回転体と噛み合う中間歯車を有する、ことが望ましい。
本発明によれば、中間歯車により固定回転体と先端回転体とが連結される。したがって、簡素な構成で固定回転体と先端回転体との連結を実現できる。

上記の搬送装置において、前記保持部と前記第２軸との離間距離は、前記第１軸と前記第２軸との離間距離と等しくなるように形成されている、ことが望ましい。
本発明によれば、第１状態における保持部の位置と、第２状態における保持部の位置と、を結ぶ直線上で保持部を移動させることができる。したがって、被搬送物を直線的に搬送でき、搭載先の装置において搬送方向に直交する方向の寸法が増大することを抑制できる。

上記の搬送装置において、前記駆動部は、前記スライダーに設けられ、前記所定方向に沿うように延び、第２歯部を有するスライダーラックと、前記第２歯部に噛み合うピニオンを回転駆動させるモータと、を備えている、ことが望ましい。
本発明によれば、固定した状態で配置されたモータを駆動源として用いることができるので、例えば真空装置においてモータの本体部を大気側に配置し、モータの出力軸を真空チャンバ内に回転導入することが可能となる。したがって、駆動部の全体を真空チャンバ内に配置するために特殊な駆動源を用いる必要がなくなり、搬送装置を低コスト化することができる。さらに、モータの本体部を大気側に配置することで、駆動部のメンテナンスを容易に行うことが可能となる。

上記の搬送装置において、前記基端回転体は、歯車であり、少なくとも１個の伝達歯車を介して、前記第１歯部と連結している、ことが望ましい。
本発明によれば、基端回転体と第１歯部との離間距離を任意に設定することができる。したがって、設計自由度の大きい搬送装置とすることができる。

本発明の真空装置は、上記の搬送装置を備えることを特徴とする。
本発明によれば、上記の搬送装置を備えることで、真空チャンバ内の容積の増加を抑制でき、排気特性の優れた小型な真空装置とすることができる。

本発明の荷電粒子ビーム装置は、上記の真空装置と、荷電粒子ビームを試料に照射する荷電粒子ビーム鏡筒と、前記荷電粒子ビームの照射により前記試料から放出される二次粒子を検出する検出器と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、上記の真空装置を備えることで、真空チャンバ内の容積の増加を抑制でき、排気特性の優れた小型な荷電粒子ビーム装置とすることができる。

本発明によれば、先端アームおよび基端アームを長く形成することなく、被搬送物の搬送距離を大きくすることができる。よって、搬送装置の大型化の抑制と搬送距離の長距離化とを両立でき、搬送距離を十分に確保しつつ小型化できる搬送装置とすることができる。

実施形態の真空装置の構成図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。 搬送装置の平面図である。 搬送装置の側面図である。 図３のＶ−Ｖ線における断面図である。 搬送装置の平面図である。 搬送装置の平面図である。 真空装置の動作説明図であり、図１のＩＩ−ＩＩ線に相当する部分における断面図である。 真空装置の動作説明図であり、図１のＩＩ−ＩＩ線に相当する部分における断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態では、真空装置１として、荷電粒子ビーム装置の一種である集束イオンビーム装置を例に挙げて説明する。

図１は、実施形態の真空装置の構成図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。なお、真空装置１は水平面に設置された状態で使用される。
図１に示すように、真空装置１は、第１真空チャンバ３と、第１真空チャンバ３の側方に配置された第２真空チャンバ４と、第２真空チャンバ４の内部に配置された搬送装置１０と、を備えている。真空装置１は、防振台２に載置されている。なお、以下の説明では、第１真空チャンバ３と第２真空チャンバ４とが並ぶ方向を第１方向Ｌ１（所定方向）と定義し、第１方向Ｌ１および上下方向に直交する方向を第２方向Ｌ２と定義する。また、上下方向には、符号Ｌ３を付す。

第１真空チャンバ３は、例えば金属材料により中空の直方体状に形成され、内部に試料室３ａが形成されている。試料室３ａ内には、不図示の試料ステージが配置されている。試料ステージは、ウェハ等の試料Ｓが固定された試料ホルダ９（被搬送物）をセット可能とされている。本実施形態の試料ホルダ９は、試料Ｓを固定する円板状のホルダ本体部９ａと、ホルダ本体部９ａを下方から支持するホルダベース９ｂと、ホルダベース９ｂの側部に設けられ、後述する保持部４１が嵌合するフック部９ｃと、を備えている（図２参照）。試料ホルダ９は、第１真空チャンバ３内および第２真空チャンバ４内を第１方向Ｌ１に沿ってスライド移動可能となるように支持されている。第１真空チャンバ３の第２真空チャンバ４側の側壁には、第１方向Ｌ１に貫通する開口３ｂが形成されている。

第１真空チャンバ３には、不図示の第１排気ポンプが接続されている。第１排気ポンプは、試料室３ａを減圧して真空状態とする。また、第１真空チャンバ３の上部には、イオンビーム鏡筒６（荷電粒子ビーム鏡筒）と、検出部８（検出器）と、が配置されている。イオンビーム鏡筒６は、試料ステージにセットされる試料Ｓに向けてイオンビーム（荷電粒子ビーム）を照射可能に配置されている。検出部８は、イオンビームを試料Ｓに照射した際に試料Ｓから放出される二次電子（二次粒子）を検出する二次電子検出器等を備えている。

第２真空チャンバ４は、ゲートバルブ５を介して第１真空チャンバ３に取り付けられている。第２真空チャンバ４は、例えば金属材料により中空の直方体状に形成され、内部に予備試料室４ａが形成されている。予備試料室４ａの空間体積は、試料室３ａの空間体積と比べて十分に小さくなっている。第２真空チャンバ４の第１真空チャンバ３側の側壁には、第１方向Ｌ１に貫通する開口４ｂが、第１方向Ｌ１から見て第１真空チャンバ３の開口３ｂに対応するように形成されている。開口４ｂと第１真空チャンバ３の開口３ｂとは、ゲートバルブ５が開いた状態において、試料室３ａと予備試料室４ａとを連通させる。また、第２真空チャンバ４の第１方向Ｌ１における開口４ｂとは反対側には、予備試料室４ａを開放する扉４ｃが設けられている。第２真空チャンバ４には、不図示の第２排気ポンプが接続されている。第２排気ポンプは、予備試料室４ａを減圧して真空状態とする。

図３は、搬送装置の平面図である。
図３に示すように、搬送装置１０は、固定ラック１２と、スライダー２０と、駆動部１５と、基端アーム３０と、先端アーム４０と、輪列５０（動力伝達機構）と、を備えている。
固定ラック１２は、第２真空チャンバ４の内壁に設けられている。固定ラック１２は、第１方向Ｌ１に沿うように延びている。固定ラック１２は、その第２方向Ｌ２における一方側の側面に固定ラック歯部１２ａ（第１歯部）を有している。

スライダー２０は、平面視矩形状に形成され、下方に向けて開口した凹状に形成されている。スライダー２０の第２方向Ｌ２における一方側の側縁には、スライダーラック１６（駆動部１５）が設けられている。スライダーラック１６は、第１方向Ｌ１に沿うように延びている。スライダーラック１６は、その第２方向Ｌ２における一方側の側面にスライダーラック歯部１６ａ（第２歯部）を有している。スライダーラック歯部１６ａには、ピニオン１８が噛み合っている。ピニオン１８は、モータ１７（駆動部１５）により回転駆動される。ピニオン１８が取り付けられたモータ１７の出力軸１７ａは、予備試料室４ａ内に回転導入されている。モータ１７の本体部は、第２真空チャンバ４の外側に配置されている（図１参照）。

図４は、搬送装置の側面図である。
図４に示すように、スライダー２０の第２方向Ｌ２における両側の側壁には、ガイド溝２３，２４が形成されている。ガイド溝２３，２４は、それぞれ第２方向Ｌ２における外側に向かって開口するとともに、第１方向Ｌ１に沿って延びている。ガイド溝２３，２４には、それぞれ第２真空チャンバ４の内壁に設けられた不図示のレール等が入り込み、スライダー２０を第１方向Ｌ１に沿ってスライド移動可能としている。

スライダー２０の第１方向Ｌ１における両側の側壁には、それぞれ切欠部２５が形成されている。一対の切欠部２５は、第１方向Ｌ１から見て同じ位置に形成されている。切欠部２５の内側には、固定ラック１２が配置されている。

図５は、図３のＶ−Ｖ線における断面図である。
図５に示すように、スライダー２０には、支持軸部材２７が上下方向Ｌ３に沿って挿通されている。支持軸部材２７は、スライダー２０の第１方向Ｌ１における中央部よりも開口４ｂ側に配置されている。支持軸部材２７は、上下方向Ｌ３に分割可能となっている。支持軸部材２７は、軸受２９を介してスライダー２０に対して、上下方向Ｌ３に沿う第１軸Ｏ１回りに回転可能に支持されている。

基端アーム３０は、支持軸部材２７の上端部に対して、ボルト６２により固定されている。基端アーム３０は、スライダー２０に対して第１軸Ｏ１回りに回転可能に支持されている。基端アーム３０は、支持軸部材２７に固定された基端部から、第１軸Ｏ１に直交する方向に沿うように延びている。基端アーム３０は、基端部から先端部に向かうに従い、漸次幅狭になるように形成されている（図３参照）。

先端アーム４０は、基端アーム３０の先端部に対して、第２軸受３８を介して第２軸Ｏ２回りに回転可能に支持されている。第２軸Ｏ２は、第１軸Ｏ１と平行に設けられている。先端アーム４０は、基端アーム３０に支持された基端部から、第２軸Ｏ２に直交する方向に沿うように延びている。先端アーム４０は、基端部から先端部に向かうに従い、漸次幅狭になるように形成されている（図３参照）。

先端アーム４０の先端部には、保持部４１が設けられている。保持部４１は、上方に向けて突出する円柱状に形成されている。保持部４１の中心軸と第２軸Ｏ２との離間距離ｒ２は、第１軸Ｏ１と第２軸Ｏ２との離間距離ｒ１と等しくなっている。保持部４１は、試料ホルダ９に設けられたフック部９ｃが嵌合可能とされている（図２参照）。
基端アーム３０と先端アーム４０とは、第１軸Ｏ１と第２軸Ｏ２とが第１方向Ｌ１に沿って並ぶとき、保持部４１が第２軸Ｏ２を挟んで第１方向Ｌ１において第１軸Ｏ１とは反対側に位置するように連結されている。

図３に示すように、輪列５０は、駆動部１５の動力を基端アーム３０と先端アーム４０とに伝達する。輪列５０は、第１伝達歯車５１（伝達歯車）と、第２伝達歯車５２（伝達歯車）と、基端歯車５３（基端回転体）と、固定歯車５４（固定回転体）と、中間歯車５５と、先端歯車５６（先端回転体）と、を備えている。

第１伝達歯車５１は、凹状のスライダー２０の内側に配置され、スライダー２０の上壁に対して上下方向Ｌ３に沿う軸回りに回転可能に支持されている（図５参照）。第１伝達歯車５１は、スライダー２０の第１方向Ｌ１における中央部よりも扉４ｃ側に配置されている。第１伝達歯車５１は、固定ラック１２の固定ラック歯部１２ａと噛み合っている。第１伝達歯車５１と固定ラック歯部１２ａとの噛合部は、スライダー２０の上壁に設けられた貫通孔２０ａを通じて視認可能となっている。

第２伝達歯車５２は、凹状のスライダー２０の内側に配置され、スライダー２０の上壁に対して上下方向Ｌ３に沿う軸回りに回転可能に支持されている（図５参照）。第２伝達歯車５２は、第１伝達歯車５１よりも第１方向Ｌ１における開口４ｂ側に配置されている。第２伝達歯車５２は、第１伝達歯車５１と噛み合っている。

図５に示すように、基端歯車５３は、第１軸Ｏ１と同軸に配置され、支持軸部材２７の下端部に対して、ボルト６３により固定されている。基端歯車５３は、スライダー２０に対して第１軸Ｏ１回りに回転可能に支持されるとともに、基端アーム３０の基端部に対して固定されている。基端歯車５３は、第２伝達歯車５２と噛み合っている（図３参照）。これにより、基端歯車５３は、第１伝達歯車５１および第２伝達歯車５２を介して、固定ラック１２の固定ラック歯部１２ａに連結されている。

固定歯車５４は、スライダー２０の上方において、第１軸Ｏ１と同軸に配置されている。固定歯車５４の中央部には、貫通孔５４ａが形成され、軸受２９に外挿されている。固定歯車５４は、スライダー２０の上面に対してボルト６１により固定され、スライダー２０に対して回転不能に設けられている。

中間歯車５５は、基端アーム３０の下方に配置されている。中間歯車５５は、基端アーム３０に対してその延在方向における中間部分において、第３軸受３９を介して上下方向Ｌ３に沿う軸回りに回転可能に支持されている。中間歯車５５は、固定歯車５４と噛み合っている。

先端歯車５６は、基端アーム３０の先端部の下方において、第２軸Ｏ２と同軸に配置されている。先端歯車５６は、基端アーム３０の先端部に対して、第２軸受３８を介して第２軸Ｏ２回りに回転可能に支持されている。先端歯車５６は、先端アーム４０の基端部に対してボルト６４により固定されている。先端歯車５６は、中間歯車５５と噛み合っている。先端歯車５６の歯数は、固定歯車５４の歯数の１／２に設定されている。これにより、先端歯車５６は、固定歯車に対する回転数の比が２となっている。すなわち、先端歯車５６の回転軸（第２軸Ｏ２）から見て固定歯車５４が１回転すると、先端歯車５６は第２軸Ｏ２回りに２回転する。

以下、本実施形態の搬送装置１０の動作について説明する。
図３に示すように、保持部４１が第２軸Ｏ２を挟んで第１方向Ｌ１において第１軸Ｏ１とは反対側に位置する状態（以下、「第１状態」という。）において、第１軸Ｏ１と第２軸Ｏ２と保持部４１とは、第１方向Ｌ１に沿って開口４ｂ側から扉４ｃ側に向かって、第１軸Ｏ１、第２軸Ｏ２、保持部４１の順に並んでいる。

第１状態にある搬送装置１０において、駆動部１５によりスライダー２０を第１方向Ｌ１に沿って開口４ｂ側にスライド移動させると、固定ラック１２の固定ラック歯部１２ａに連結された基端歯車５３が平面視で時計回り方向に回転する。より詳細に、スライダー２０を第１方向Ｌ１に沿って開口４ｂ側にスライド移動させると、固定ラック１２の固定ラック歯部１２ａに噛み合う第１伝達歯車５１が平面視で時計回り方向に回転する。第１伝達歯車５１が平面視で時計回り方向に回転すると、第１伝達歯車５１に噛み合う第２伝達歯車５２が平面視で反時計回り方向に回転する。第２伝達歯車５２が平面視で反時計回り方向に回転すると、第２伝達歯車５２に噛み合う基端歯車５３が平面視で第１軸Ｏ１回りに時計回り方向に回転する。基端歯車５３の回転角度θは、基端歯車５３の半径をＲとし、スライダー２０の移動距離をＬとしたとき、θ＝３６０°×Ｌ／（２πＲ）となっている。

基端アーム３０は、スライダー２０に対して第１軸Ｏ１回りに回転可能に支持されている。また、基端アーム３０の基端部には、基端歯車５３が固定されている。このため、基端歯車５３が平面視で第１軸Ｏ１回りに時計回り方向に回転することで、基端アーム３０が平面視で第１軸Ｏ１回りに時計回り方向に回転する。

基端アーム３０には、中間歯車５５および先端歯車５６が回転可能に支持されている。中間歯車５５は、第１軸Ｏ１と同軸に配置された固定歯車５４に噛み合っている。固定歯車５４は、スライダー２０に対して回転不能に設けられている。このため、基端アーム３０が平面視で第１軸Ｏ１回りに時計回り方向に回転することで、中間歯車５５は、平面視で第１軸Ｏ１回りに公転しつつ、時計回り方向に自転する。また、先端歯車５６は、平面視で第１軸Ｏ１回りに公転しつつ、第２軸Ｏ２周りに反時計回り方向に自転する。

先端アーム４０は、基端アーム３０の先端部に対して第２軸Ｏ２回りに回転可能に支持されている。また、先端アーム４０の基端部には、先端歯車５６が固定されている。このため、基端アーム３０の回転に伴って先端歯車５６が第２軸Ｏ２周りに反時計回りに自転することで、先端アーム４０が基端アーム３０に対して平面視で反時計回り方向に回転する。

ここで、先端歯車５６は、固定歯車５４に対する回転数の比が２に設定されている。このため、基端アーム３０が第１軸Ｏ１回りに例えば角度θ回転すると、先端歯車５６は、基端アーム３０から見て第２軸Ｏ２周りに角度２θ自転する。しかも、先端アーム４０の先端部に設けられた保持部４１の中心軸と第２軸Ｏ２との離間距離ｒ２は、第１軸Ｏ１と第２軸Ｏ２との離間距離ｒ１と等しくなっている。このため、保持部４１は、スライダー２０から見て、第１方向Ｌ１に沿って第１状態における位置から第１軸Ｏ１に向かって、平面視で第１状態における保持部４１の中心軸と第１軸Ｏ１とを通る直線Ｐ上を移動する。

図６および図７は、搬送装置の平面図である。
図６に示すように、駆動部１５によりスライダー２０を図３に示す第１状態における位置から開口４ｂ側に向かってπＲ／２スライド移動させると、基端アーム３０は第１状態から第１軸Ｏ１回りに時計回り方向に９０°回転する。基端アーム３０を９０°回転させると、先端アーム４０は、基端アーム３０に対して第２軸Ｏ２周りに１８０°回転する。これにより、保持部４１の中心軸が第１軸Ｏ１上に位置する状態（以下、「中間状態」という。）になる。このとき、保持部４１は、第１状態から中間状態へと移行することで、スライダー２０から見て第１方向Ｌ１に沿って扉４ｃ側から開口４ｂ側に向かってｒ１＋ｒ２移動している。また、スライダー２０は、第１状態における位置から、第１方向Ｌ１に沿って開口４ｂ側に、πＲ／２移動している。

駆動部１５により基端アーム３０を中間状態から第１軸Ｏ１回りに時計回り方向に回転させると、保持部４１は、第１方向Ｌ１に沿って第１軸Ｏ１から離間しつつ、直線Ｐ上の移動を続ける。図７に示すように、スライダー２０が図３に示す第１状態における位置から開口４ｂ側に向かってπＲスライド移動すると、基端アーム３０の第１状態からの回転角度が１８０°に達する。基端アーム３０が第１状態から１８０°回転すると、保持部４１が第２軸Ｏ２を挟んで第１方向Ｌ１において第１軸Ｏ１とは反対側に位置し、かつ第１軸Ｏ１から見て第１状態における保持部４１とは反対側に位置する状態（以下、「第２状態」という。）になる。第２状態において、第１軸Ｏ１と第２軸Ｏ２と保持部４１とは、第１方向Ｌ１に沿って開口４ｂ側から扉４ｃ側に向かって、保持部４１、第２軸Ｏ２、第１軸Ｏ１の順に並んでいる。このとき、保持部４１は、第１状態から第２状態へと移行することで、スライダー２０から見て第１方向Ｌ１に沿って扉４ｃ側から開口４ｂ側に向かって２（ｒ１＋ｒ２）移動している。また、スライダー２０は、第１状態における位置から、第１方向Ｌ１に沿って開口４ｂ側に、πＲ移動している。

以上により、駆動部１５によりスライダー２０をスライド移動させることで、保持部４１を第１方向Ｌ１に沿う直線Ｐ上で、２（ｒ１＋ｒ２）＋πＲ移動させることができる。
なお、上記の説明では、搬送装置１０を第１状態から第２状態へ移行させる場合について説明したが、搬送装置１０を第２状態から第１状態へ移行させる場合については、第２状態から駆動部１５によりスライダー２０を第１方向Ｌ１に沿って開口４ｂ側から扉４ｃ側にスライド移動させることで同様に実現できる。

次に、搬送装置１０を備えた真空装置１の動作について説明する。
図８および図９は、真空装置の動作説明図であり、図１のＩＩ−ＩＩ線に相当する部分における断面図である。

試料Ｓを真空装置１内に導入するときには、図８に示すように、ゲートバルブ５を閉じた状態で扉４ｃを開け、予備試料室４ａを開放する。次いで、搬送装置１０を第１状態にして、保持部４１を予備試料室４ａから飛び出した状態とする。次いで、試料Ｓが固定された試料ホルダ９のフック部９ｃを保持部４１に嵌合させ、試料ホルダ９を保持部４１に保持させる。

次に、駆動部１５（図３参照）によりスライダー２０を開口４ｂ側に向けて移動させ、試料ホルダ９を直線的に移動させ、試料ホルダ９を予備試料室４ａ内に収める。試料ホルダ９が予備試料室４ａ内に完全に収まったら、図２に示すように、扉４ｃを閉じて、予備試料室４ａを第２排気ポンプ（不図示）により排気する。

予備試料室４ａの真空度が所定の真空度に到達したら、ゲートバルブ５を開ける。次いで、図９に示すように、駆動部１５（図３参照）によりスライダー２０を開口４ｂ側に向けて移動させ、第２状態に移行させる。これにより、保持部４１に保持された試料ホルダ９は、第１方向Ｌ１に沿う直線Ｐ上を移動しつつ、開口４ｂおよび開口３ｂを通過し、試料室３ａ内に搬送される。これにより、試料Ｓを試料室３ａ内に搬送することができる。
以上により、試料室３ａへの試料Ｓの導入が完了する。
なお、試料室３ａにある試料Ｓを真空装置１外へ搬送する場合については、上記一連の動作を逆に行うことで実現できる。

このように、本実施形態によれば、固定ラック１２の固定ラック歯部１２ａに連結され、スライダー２０に対して回転可能に支持された基端歯車５３を備えているので、駆動部１５によりスライダー２０をスライド移動させることで、基端歯車５３をスライダー２０に対して回転させることができる。基端歯車５３は、基端アーム３０に対して固定されているので、基端歯車５３をスライダー２０に対して回転させることで、基端アーム３０をスライダー２０に対して回転させることができる。このため、保持部４１が第２軸Ｏ２を挟んで第１方向Ｌ１において第１軸Ｏ１とは反対側に位置する第１状態と、保持部４１が第２軸Ｏ２を挟んで第１方向Ｌ１において第１軸Ｏ１とは反対側に位置し、かつ第１軸Ｏ１から見て第１状態における保持部４１とは反対側に位置する第２状態と、の間を移行させることができる。

ここで、第１状態において、第１軸Ｏ１と第２軸Ｏ２と保持部４１とは、第１軸Ｏ１、第２軸Ｏ２、保持部４１の順に第１方向Ｌ１の開口４ｂ側から扉４ｃ側に向かって並んでいる。また、第２状態において、第１軸Ｏ１と第２軸Ｏ２と保持部４１とは、保持部４１、第２軸Ｏ２、第１軸Ｏ１の順に第１方向Ｌ１の開口４ｂ側から扉４ｃ側に向かって並んでいる。このため、第１軸Ｏ１と第２軸Ｏ２との離間距離をｒ１、第２軸Ｏ２と保持部４１の中心軸との離間距離をｒ２とした場合、第１状態と第２状態との間を移行することで、第１軸Ｏ１から見て保持部４１を第１方向Ｌ１に２（ｒ１＋ｒ２）移動させることができる。しかも、第１状態と第２状態との間を移行するときに、スライダー２０は第１方向Ｌ１に沿って移動する。よって、スライド移動分の距離だけ第１方向Ｌ１に保持部４１をさらに移動させることができる。
以上により、先端アーム４０および基端アーム３０を長く形成することなく、試料ホルダ９の搬送距離を大きくすることができる。よって、搬送装置１０の大型化の抑制と搬送距離の長距離化とを両立でき、搬送距離を十分に確保しつつ小型化できる搬送装置１０とすることができる。

また、輪列５０は、歯車により構成されているため、駆動部１５の動力をより確実に伝達することができる。したがって、より正確に動作可能な搬送装置１０が得られる。
さらに、固定歯車５４および先端歯車５６に噛み合う中間歯車５５を有するので、中間歯車５５により固定歯車５４と先端歯車５６とが連結される。したがって、簡素な構成で固定歯車５４と先端歯車５６との連結を実現できる。

また、保持部４１の中心軸と第２軸Ｏ２との離間距離ｒ２は、第１軸Ｏ１と第２軸Ｏ２との離間距離ｒ１と等しくなるように形成されているので、第１状態における保持部４１の位置と、第２状態における保持部４１の位置と、を結ぶ直線Ｐ上で保持部４１を移動させることができる。したがって、試料ホルダ９を直線的に搬送でき、搭載先の真空装置１において搬送方向（第１方向Ｌ１）に直交する第２方向Ｌ２の寸法が増大することを抑制できる。

また、駆動部１５は、スライダー２０に設けられ、第１方向Ｌ１に沿うように延び、スライダーラック歯部１６ａを有するスライダーラック１６と、スライダーラック歯部１６ａに噛み合うピニオン１８を回転駆動させるモータ１７と、を備えているので、固定した状態で配置されたモータ１７を駆動源として用いることができる。これにより、例えば真空装置１においてモータ１７の本体部を大気側に配置し、モータ１７の出力軸１７ａを第２真空チャンバ４内に回転導入することが可能となる。したがって、駆動部１５の全体を第２真空チャンバ４内に配置するために特殊な駆動源を用いる必要がなくなり、搬送装置１０を低コスト化することができる。さらに、モータ１７の本体部を大気側に配置することで、駆動部１５のメンテナンスを容易に行うことが可能となる。

また、基端歯車５３は、少なくとも１個の伝達歯車（第１伝達歯車５１および第２伝達歯車５２）を介して、固定ラック歯部１２ａと連結しているので、基端歯車５３と固定ラック歯部１２ａとの離間距離を任意に設定することができる。したがって、設計自由度の大きい搬送装置１０とすることができる。

また、本実施形態の真空装置１は、搬送装置１０を備えているので、真空チャンバ内の容積の増加を抑制でき、排気特性の優れた小型な荷電粒子ビーム装置とすることができる。

なお、上記実施形態では、駆動部１５の動力を基端アーム３０と先端アーム４０とに伝達する動力伝達機構として、歯車を用いた輪列５０について説明したが、これに限定されるものではない。
動力伝達機構として、例えばベルトと滑車を用いたベルトドライブ機構を適用してもよい。すなわち、基端回転体および先端回転体として滑車を用い、基端回転体および先端回転体の外周にベルトを掛ける。基端アームが第１軸Ｏ１回りに回転すると、ベルトが基端アームに対して回転する。ベルトの回転に伴って、先端回転体が基端アームに対して回転し、先端アームが基端アームに対して第２軸Ｏ２回りに回転する。以上により、駆動部１５の動力を基端アームと先端アームとに伝達することができる。
その他、動力伝達機構として、ローラーチェーンとスプロケットを用いた機構を適用することもできる。

なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記実施形態においては、搬送装置１０は、ウェハ等の試料Ｓの搬送に用いられているが、これに限定されず、例えば各種製造工程での部品の搬送等に用いられるロボットアームとして適用してもよい。

また、上記各実施形態においては、荷電粒子ビーム装置の例として集束イオンビーム装置を挙げ説明したが、これに限定されず、走査型電子顕微鏡等であってもよい。また、真空装置としては、荷電粒子ビーム装置に限定されず、例えばオージェ電子分光や二次イオン質量分析等の分析装置や、走査型プローブ顕微鏡、成膜装置、スパッタ装置等であってもよい。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

１…真空装置（荷電粒子ビーム装置） ６…イオンビーム鏡筒（荷電粒子ビーム鏡筒） ８…検出部（検出器） ９…試料ホルダ（被搬送物） １０…搬送装置 １２…固定ラック １２ａ…固定ラック歯部（第１歯部） １５…駆動部 １６…スライダーラック １６ａ…スライダーラック歯部（第２歯部） １７…モータ １８…ピニオン ２０…スライダー ３０…基端アーム ４０…先端アーム ４１…保持部 ５０…輪列（動力伝達機構） ５１…第１伝達歯車（伝達歯車） ５２…第２伝達歯車（伝達歯車） ５３…基端歯車（基端回転体） ５４…固定歯車（固定回転体） ５５…中間歯車 ５６…先端歯車（先端回転体） Ｌ１…第１方向（所定方向） Ｏ１…第１軸 Ｏ２…第２軸

Claims (8)

1. 所定方向に沿うように延び、第１歯部を有する固定ラックと、
   前記所定方向にスライド移動可能に設けられたスライダーと、
   前記スライダーを前記所定方向に沿ってスライド移動させる駆動部と、
   前記スライダーに対して第１軸回りに回転可能に支持され、前記第１軸に直交する方向に沿うように延びる基端アームと、
   前記基端アームに対して前記第１軸と平行に設けられた第２軸回りに回転可能に支持され、前記第２軸に直交する方向に沿うように延びる先端アームと、
   前記先端アームの先端部に設けられ、被搬送物を保持する保持部と、
   前記駆動部の動力を前記基端アームと前記先端アームとに伝達する動力伝達機構と、
   を備え、
   前記動力伝達機構は、
   前記第１軸と同軸に配置され、前記第１歯部に連結され、前記スライダーに対して回転可能に支持されるとともに前記基端アームに対して固定された基端回転体と、
   前記第１軸と同軸に配置され、前記スライダーに対して回転不能に設けられた固定回転体と、
   前記第２軸と同軸に配置され、前記固定回転体に連結され、前記固定回転体に対する回転数の比が２に設定され、前記基端アームに対して回転可能に支持されるとともに前記先端アームに対して固定された先端回転体と、
   を備え、
   前記基端アームが前記スライダーに対して回転することで、
   前記保持部が前記第２軸を挟んで前記所定方向において前記第１軸とは反対側に位置する第１状態と、
   前記保持部が前記第２軸を挟んで前記所定方向において前記第１軸とは反対側に位置し、かつ前記第１軸から見て前記第１状態における前記保持部とは反対側に位置する第２状態と、
   の間を移行可能とされている、
   ことを特徴とする搬送装置。
2. 前記基端回転体、前記固定回転体、および前記先端回転体は、それぞれ歯車である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
3. 前記基端アームに対して回転可能に支持され、前記固定回転体および前記先端回転体と噛み合う中間歯車を有する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の搬送装置。
4. 前記保持部と前記第２軸との離間距離は、前記第１軸と前記第２軸との離間距離と等しくなるように形成されている、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の搬送装置。
5. 前記駆動部は、
   前記スライダーに設けられ、前記所定方向に沿うように延び、第２歯部を有するスライダーラックと、
   前記第２歯部に噛み合うピニオンを回転駆動させるモータと、
   を備えている、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の搬送装置。
6. 前記基端回転体は、歯車であり、少なくとも１個の伝達歯車を介して、前記第１歯部と連結している、
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の搬送装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の搬送装置を備えることを特徴とする真空装置。
8. 請求項７に記載の真空装置と、
   荷電粒子ビームを試料に照射する荷電粒子ビーム鏡筒と、
   前記荷電粒子ビームの照射により前記試料から放出される二次粒子を検出する検出器と、
   を備えることを特徴とする荷電粒子ビーム装置。

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