JPH08172122A - 低発塵基板搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 占有面積が小さく、基板を保持し展開するア
ームにしゅう動機構を持たない低発塵性、完全ドライな
搬送装置を提供することにある。 【構成】 大気側に置かれたモータ５、１０の動力を、
大気側４ｂと真空フランジ４の隔壁を挟んで真空側４ａ
に置き、磁気回路を形成する永久磁石５ｂ、５ｃ及び１
０ｂ、１０ｃを介して真空雰囲気に維持された搬送室内
部に導入する。真空側４ａの永久磁石５ｃ、１０ｃは回
転ドラム１３ａ、１３ｂに保持されており、回転ドラム
１３ａ、１３ｂの円周上には、弾性材料から成る板バネ
１４ａ、１４ｂを重力方向の剛性が得られる姿勢で取付
ける。板バネ１４ａ、１４ｂのもう一方の端は基板１を
保持するハンド１５に締結する。 【効果】基板を保持し展開するハンド及びアームには、
転がり軸受けなどの一切のしゅう動機構を必要としない
ため、低発塵性、高信頼性で展開率が大きく、また展開
率の自由度の高い安価な搬送装置が実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本装置は、主に液晶または半導体
デバイスの製造分野で使用される低発塵で小型軽量な基
板の搬送装置によるものである。

【０００２】

【従来の技術】サブミクロンオーダのパターンルールが
要求される半導体デバイスの製造装置には、動作中のク
リーン度がクラス１０以下であること、及び小型（小容
量）であることが要求される。この理由はデバイス欠陥
の主な原因が装置及びその周辺から生じる塵埃であり、
また製造装置はその建設及びその維持に多大な費用を要
するクリーンルームに置かれることにある。特に従来の
製造装置において、処理室へ基板を搬送する搬送装置は
発塵量が多く、また処理室より占有する床面積が広いと
いった問題があった。以上の条件から、例えば特開昭６
１−２２６４２、特開平１−２１７９３９、特開平４−
９２４４６、特開平４−３０４４７記載の様な従来の搬
送装置と比較して小型でクリーンな搬送装置が開発され
てきた。図９は、これらの従来の一般的なアーム型の搬
送装置を示したものである。

【０００３】アーム型搬送装置は、モータを収納した駆
動部１００と、基板１を積載し、直進、回転移動を行う
アーム１０３から成っている。これらの搬送装置は、通
常真空雰囲気下で駆動するため、外部と遮蔽された搬送
容器１０５内に収納されている。

【０００４】大気側に置かれた駆動源１０１、１０２の
動力を、磁性流体シール１０４によって遮断しながら、
アーム１１０、ベルト１１２及びプーリ１１１に伝達
し、各アーム１１０、１２０、１３０を各回転軸１１０
ａ、１２０ａ、１３０ａを中心に回転させアーム部１０
３を屈伸駆動又は回転駆動させることで、基板１を任意
の位置に搬送する。従って各アーム１１０、１２０、１
３０の回転軸部１１０ａ、１２０ａ、１３０ａには、回
転自在な転がり軸受け１０６、１０７、１０８、１０
９、ベルト、プーリのしゅう動機構が必要不可欠であっ
た。

【０００５】これに対しアーム部にしゅう動部を必要と
しない搬送装置として、特開平５−３１８３４５記載の
搬送装置が開発されている。図１０は特開平５−３１８
３４５記載の搬送装置を三角投影法で指示する正面図を
示しており、図１１は平面図を示している。図９と同一
の符号を用いた部材は、同等の機能を有する部材である
ことを示している。アーム部１０３に帯状の左右一対の
弾性材料からなる板バネ１４０ａ、１４０ｂを使用して
おり、その一端がハンド１４１と接続し、他端が各々独
立に駆動可能な二つの駆動源１４２、１４３の駆動軸１
４２ａ、１４３ａと結合している回転アーム１４４ａ、
１４４ｂに接続する。駆動軸１４２ａ、１４３ａは、前
述したアーム型搬送装置と同様に磁性流体シール１０４
によって、圧力を遮蔽しながら容器１０５内に導入して
いる。

【０００６】ハンド１４１の直進移動は、駆動軸１４２
ａ、１４３ａを互いに逆回転させ、回転アーム１４４
ａ、１４４ｂに接続した帯状の板バネ１４０ａ、１４０
ｂを駆動軸１４２ａ、１４３ａの回転中心周りに円弧状
に弾性変形させることで行う。また、ハンド１４１の回
転移動は、駆動軸１４２ａ、１４３ａを同方向に回転さ
せることで行われる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら圧力遮蔽
用として使用している磁性粒体シール１０４は、恒常的
に突発的な気密漏れ、一般的な表現ではリークの恐れが
ある。言うまでもなく処理容器への搬送途中に気密漏れ
が生じた場合、処理容器の機能、例えば加熱試料台を損
壊させるなど、多大な損害を与えることになる。また磁
性流体シール１０４は、基本的にその主成分が油である
ことから、真空中に置いては絶えず蒸発している。この
ため磁性粒体シール１０４を使用した搬送装置を収納す
る搬送容器１０５の到達圧力は、およそ１.３×１０^-4
Ｐａ程度と、薄膜形成装置などの処理容器の圧力より高
くならざるをえない。この場合、薄膜形成装置へ基板１
を搬送する際、薄膜形成装置と搬送容器１０５の圧力差
によって塵埃の拡散が生じる。これらの塵埃が基板表面
に付着した場合、パターン間の絶縁不良等の様々な欠陥
を誘発する主原因となる。さらに磁性粒体シール１０４
自体から放出する油成分、主にカーボンは、容易に除去
が困難なハイドロカーボンとなり、これが基板１に付着
した場合、内部に拡散し、深い準位を形成するなどで塵
埃とは別のデバイス欠陥の原因となる。

【０００８】また、従来のアーム型搬送装置の問題点
は、真空雰囲気下に基板を保持するアーム部１０３に上
述した複雑なしゅう動機構を必要としている点にある。
一般に真空雰囲気下に置けるしゅう動部の摩擦力は、大
気中に置かれた場合の摩擦力と比較して格段に増加する
ことが知られている。しゅう動部における摩擦力の増加
は、しゅう動部から生じる塵埃の増加を招き、さらにし
ゅう動部の凝着現象等（一般的な表現ではかじり現象）
が生じやすくなる。搬送過程でしゅう動部、特に転がり
軸受け１０６、１０７、１０８、１０９がかじった場
合、アーム１１０、１２０、１３０は正常な屈伸動作を
行わず、搬送が不可能となるばかりでなく、各アーム１
１０、１２０、１３０が予期せぬ運動を行うことにな
る。この結果、搬送容器１０５又は処理容器の内部にア
ーム部１０３が衝突することが考えられ、処理容器の機
能、例えば加熱試料台を損壊させるなど、多大な損害を
与えることになる。

【０００９】尚上述してきた問題は、他のしゅう動部を
有する搬送装置、例えば一般的な名称で言われるフロッ
グレッグ型搬送装置においても同様に生じている。

【００１０】以上の問題に対して、アーム部１０３に弾
性材料からなる板バネ１４０ａ、１４０ｂ使用した搬送
装置は、アーム１０３に全くしゅう動部を持たない点で
優れている。しかし板バネ１４０ａ、１４０ｂを弾性変
形させてハンド１４１を直進移動する際、ハンド１４１
は、駆動軸１４２ａ、１４３ａの回転中心に接近するに
従い、重力方向に数ミリの単位で変位することが示され
ている。また一般に基板１の旋回移動は、ハンド１４１
が最も縮退した位置で行われる。従来の構成では、ハン
ド１４１は図１１に示したように円弧状に湾曲した弾性
材の板バネ１４０ａ、１４０ｂでのみ支持された状態で
回転移動が行われことになる。この場合、アーム部１０
３の回転方向の剛性が極端に脆弱となるため、ハンド１
４１の回転移動中及び終了後にハンド１４１が回転方向
に長時間振動することになる。搬送過程におけるハンド
１４１の振動は、搬送前後におけるハンド１４１に積載
した基板１の位置のずれ又は、基板１の振動を誘発す
る。基板１の振動は、塵埃の発生を招き、積載位置の変
化は搬送（受け渡し）が困難又は不可能とする。この対
策として、板バネ１４０ａ、１４０ｂの板厚を増加及び
回転移動速度を低下すること手段が考えられる。またア
ーム部１０３の構造を、板バネにリブを設けた構造、２
つの短冊状の板バネを上下に互いに交差させた一対の板
バネを複数対直列に接続した構造とするなどの種々の手
段が、特開平５−３１８３４５に公開されている。しか
し板厚の増加は、板バネ１４０ａ、１４０ｂを弾性変形
させる際の回転半径の増加、または板バネ１４０ａ、１
４０ｂを弾性変形させるに要する駆動源１４２、１４３
の駆動トルクの増加が避けられず、結果として搬送装置
の大型化するなどの問題が生じるなどの点からも望まし
くない。また回転移動速度の低下は、スループット向上
の面から不利である。さらに板バネ１４０ａ、１４０ｂ
の構造の改良は、板バネ１４０ａ、１４０ｂが複雑とな
りその調整が困難となる。上述したいずれの手段におい
ても、ハンド１４１の振動の振幅及び継続時間の低減に
は効果があるが、基本的にその除去は難しかった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】真空雰囲気に保持された
搬送容器内に基板を保持するハンドと、ハンドに、ハン
ドの両端の位置に弾性材料からなる１対の板状のバネを
重力方向の剛性が得られる姿勢で固定する。各々の板状
のバネのもう一方の端を、真空容器に回転自在な回転軸
受けを介して支持した円筒状の回転ドラムの円周上に、
基板の中心と回転ドラムの中心を結ぶ中心線に対して左
右対象となるように固定する。各々の回転ドラムの同芯
円上に、永久磁石を配する。各々の回転ドラムに配した
永久磁石と各々磁気回路を形成するように、搬送容器の
隔壁を挟んで大気側の位置に、第２の永久磁石を各々２
対垂直に配する。大気側に置かれた各々の第２の永久磁
石は、それぞれ独立に任意の方向に任意の角度、速度を
同期して駆動可能な２つの駆動部の各々の出力軸の同芯
円上に保持する。回転ドラムの直径は、回転ドラムが回
転駆動し、アームが回転ドラムの円周に巻き取られた際
にアームに生じる応力が、アームを形成する弾性材料の
許容弾性応力以下となるように設定するのが望ましい。
また板バネを巻取る回転ドラムの形状を円錐形状として
もよい。さらに回転ドラムの回転量に応じて板バネが常
に一定の長さが回転ドラムに巻とられるような定量巻取
り機構を設けてもよい。

【００１２】

【作用】大気側に置かれた駆動部の駆動源の動力の、隔
壁を介した大気側から真空側への伝達は、駆動部の出力
軸に配した第２の永久磁石が、駆動源の回転に応じて回
転するに従い、真空側の回転ドラムに保持された永久磁
石との間に回転磁界を生じさせることで行われる。回転
磁界によって、回転ドラムに保持された永久磁石が駆動
源の出力軸に配した第２の永久磁石に同期して回転す
る。各々の回転ドラムを逆方向に回転駆動し、回転ドラ
ムの円周上に固定されている各々の板バネが回転ドラム
に巻取られることで、板バネのもう一方の端に固定して
いる基板を保持しているハンドが、ハンドの中心と回転
ドラムの中心を結ぶ中心線上に沿って回転ドラム側に直
進移動する。ハンドの直進移動量は、板バネの回転ドラ
ムへの巻取り量すなわち回転ドラムの回転角と直径で決
定する。ハンドの伸張は、各々の回転ドラムを逆回転さ
せることで、回転ドラムに巻取られていた板バネが送り
出されることで行われる。この時、板バネは重力方向に
対して剛性が得られるような姿勢でハンド及び回転ドラ
ムに取付け、かつ、板バネは、常にハンドと回転ドラム
の円周を結ぶ接線を形成するように直線状に回転ドラム
から送り出される。従って基板を保持したハンドは、搬
送過程においてアームである板バネの姿勢の変化による
重力方向の剛性が極端に低下することがないため、優れ
た直進搬送特性を発揮する。また同様な理由からアーム
が最も巻き取られた状態においても横方向の剛性が著し
く低下することはないため、基板の回転移動の際にアー
ム生じる慣性モーメントによるハンドの振動が抑制され
る。

【００１３】板バネを巻取る回転ドラムの直径は、板バ
ネが回転ドラムに巻取られた際に、板バネに生じる応力
が板バネを形成する弾性材料の許容弾性応力以下となる
ように設定する必要がある。これによって板バネは、回
転ドラムへの巻取り、送り出しを繰り返して行っても塑
性変形を起こさず、優れた繰り返し位置精度を実現でき
る。

【００１４】以上の構成を採ることによって、基板を保
持するハンドおよびアームには一切のしゅう動機構を必
要とせず、安価で単純な平板形状の板バネの巻取り、送
り出しの操作によって基板の搬送が可能となる。従って
従来の搬送装置に必要不可欠であったしゅう動機構、及
び防塵、圧力遮蔽用の磁性流体シールは不要となり、さ
らに搬送過程におけるハンドの重力方向の変位及び振動
が効果的に抑制され、安価で信頼性の高い搬送装置を実
現できる。

【００１５】アームに板バネを用いる際、特にアームが
伸張した際（板バネが最も送りだされた状態）のハンド
の横方向の剛性が低下する。目的に応じてハンドの横方
向の剛性を欲する場合は、回転ドラムを円錐状の形状と
し、板バネが重力方向に対して傾斜した姿勢でハンド及
び回転ドラムに取付け、アームの横方向の断面係数が増
加する構造とすることで実現できる。さらに回転ドラム
の回転量に対応して、常に一定の長さの板バネが回転ド
ラムに巻取りまたは送り出しが行えるように定量巻取り
機構を設けることで、より高精度なハンドの位置決めが
可能となる。

【００１６】

【実施例】図１は三角投影法に従う本発明の一実施例の
正面図を示しており、図２はその平面図を示している。
尚、以下に示す図において部材を示す同一符号は、同等
の機能を有することを示唆している。駆動用のモータ、
出力軸などの機構部２は、真空容器（図示せず）と接続
し真空シール機能を有する真空フランジ４の大気側４ｂ
に固定される。真空フランジ４の真空側４ａには、基板
１を保持し、任意の位置に搬送するアーム部３が支持さ
れる。

【００１７】第１のモータ５の出力軸５ａには、出力軸
５ａの同芯円上に等間隔で永久磁石５ｂが固定されてい
る。出力軸５ａは、回転自在な転がり軸受け６を介して
別の駆動軸１２に支持されている。第２のモータ１０の
出力軸１０ａは歯車１１ａが固定されており、歯車１１
ａは駆動軸１２に固定されている歯車１１ｂと噛み合
う。駆動軸１２の同芯円上には、等間隔で永久磁石１０
ｂが固定されている。駆動軸１２は回転自在な転がり軸
受け６を介して、真空フランジ４の大気側４ｂに支持さ
れる。永久磁石５ｂ、永久磁石１０ｂの真空フランジ４
を挟んで真空側４ａの各々の対向する位置に、永久磁石
５ｃ、永久磁石１０ｃを永久磁石５ｂ、永久磁石１０ｂ
と各々独立に磁気回路を形成するように回転ドラム１３
ａ、１３ｂの同芯円上に配置する。回転ドラム１３ｂ
は、単一の回転自在な転がり軸受け６を介して回転ドラ
ム１３ａに支持され、回転ドラム１３ａは回転自在な単
一の転がり軸受け６を介して、真空フランジ４の真空側
４ａに支持される。

【００１８】単純な帯状の形状の板バネ１４ａ、１４ｂ
は回転ドラム１３ａ、１３ｂの円周上に締結される。本
実施例では、板バネ１４ａ、１４ｂは真空雰囲気下に置
ける放出ガス量が比較的少ないステンレス鋼で形成して
いる。また回転ドラム１３ａ、１３ｂの板バネ１４ａ、
１４ｂを巻取る円周の直径Ｄは、板バネ１４ａ、１４ｂ
の弾性係数Ｅ、板厚ｔ、許容曲げ応力σで決まり、次の
条件を満たす必要がある。

【００１９】Ｄ≧（ｔＥ）／σ 本実施例では、ステンレス製の板バネ１４ａ、１４ｂの
板厚を０.６ミリ、回転ドラム１３ａ、１３ｂの板バネ
１４ａ、１４ｂを巻取る円周の直径は２１０ミリとして
いる。板バネ１４ａ、１４ｂは、重力方向に最も高い剛
性が得られる姿勢で回転ドラム１３ａ、１３ｂ及び基板
１を保持するハンド１５に締結する。

【００２０】基板１の直進移動は、モータ５、モータ１
０を同じ方向に駆動し、出力軸５ａと駆動軸１２を互い
に逆方向に回転させる。各々の出力軸５ａ、駆動軸１２
の回転に伴い、永久磁石５ｂと永久磁石５ｃ、永久磁石
１０ｂと永久磁石１０ｃの間に回転磁界が生じる。その
結果出力軸５ａ、駆動軸１２の回転に同期して真空フラ
ンジ４の真空側４ａの永久磁石５ｃ、永久磁石１０ｃを
保持している回転ドラム１３ａ、回転ドラム１３ｂが互
いに逆方向に回転する。各々の回転ドラム１３ａ、１３
ｂの回転に従い、各々の回転ドラム１３ａ、１３ｂの円
周上に締結された各々の板バネ１４ａ、１４ｂは、各々
の回転ドラム１３ａ、１３ｂの外周に巻取られる。その
結果、板バネ１４ａ、１４ｂのもう一方の端に取付けて
あるハンド１５が、ハンド１５と回転ドラム１３ａ、１
３ｂの中心を結ぶ中心線に沿って回転ドラム１３ａ、１
３ｂ側に、回転ドラム１３ａ、１３ｂに巻取られた板バ
ネ１４ａ、１４ｂの長さに比例して直進移動する。逆に
ハンド１５の展開は、各々のモータ５、１０を逆方向に
回転することによって各々の回転ドラム１３ａ、１３ｂ
に巻取られていた板バネ１４ａ、１４ｂが回転ドラム１
３ａ、１３ｂの回転量に応じて送り出されることで行わ
れる。この時板バネ１４ａ、１４ｂは、常にハンド１５
と回転ドラム１３ａ、１３ｂの円周を結ぶ接線を形成す
る直線で回転ドラム１３ａ、１３ｂから送り出される。
従って基板１を保持したハンド１５は、搬送過程におい
てアームである板バネ１４ａ、１４ｂの姿勢の変化によ
る重力方向の剛性は極端に低下することがないため、優
れた直進搬送特性を発揮する。基板１の旋回移動は、各
々のモータ５、１０を逆方向に回転し回転ドラム１３
ａ、１３ｂを同方向に回転させることで、旋回開始時の
姿勢を保持した状態で３６０度の任意方向に回転移動で
きる。一般的に基板１の旋回移動は、アーム部３が最も
縮退した位置で行われる。本構成によれば、アーム部３
を最も縮退した際に回転ドラム１３ａ、１３ｂから直線
的に送り出されている板バネ１４ａ、１４ｂの長さは必
要最小限となる。また前述したように搬送過程において
アームである板バネ１４ａ、１４ｂの姿勢は変化するこ
とがないため、板バネ１４ａ、１４ｂが最も巻き取られ
た状態におけるハンド１５の横方向の剛性は、アーム部
３の展開時と比較して向上する。従って基板１の回転移
動の際にアーム部３生じる慣性モーメントによるハンド
１５の振動が抑制され、高速搬送が可能となる。

【００２１】またモータ５、１０の動力の真空側４ａへ
の伝達を永久磁石５ｂ、５ｃ、永久磁石１０ｂ、１０ｃ
で行うことによって、駆動部２と基板１を搬送する真空
側４ａとは隔壁によって完全に隔離されるため、駆動部
２から発生する塵埃によって汚染されることは全く無
い。この時駆動部２を密閉し、必要に応じて排気するこ
とで、駆動部２からのクリーンルームへの塵埃の拡散は
完全に抑制される。また隔壁は圧力も完全に、確実に遮
断することから、搬送容器の真空雰囲気は意図的にリー
クを行わないかぎり、常に保持される。従って本構成に
よる搬送装置は磁性流体シールを全く使用しないので、
ハイドロカーボンなどによる汚染が全く無い完全にドラ
イでクリーンな搬送装置とすることができる他、さらに
清浄で超高真空雰囲気の作成に不可欠な加熱脱ガス処理
（一般的にはベーキング処理）が可能となる。この時の
上限温度は永久磁石５ｂ、５ｃ、１０ｂ、１０ｃの磁気
特性が劣化しない温度範囲（キューリー点以下）とする
必要がある。つまり本構成による搬送装置は、従来の搬
送装置が１.３×１０^-4Ｐａ程度の圧力下での動作が限
界であったのに対して、１.３×１０^-8Ｐａ以下の超高
真空下でかつキューリー点以下の温度雰囲気での動作が
可能となる。

【００２２】以上の構成を取ることによって、基板１を
保持し、展開するハンド１５及びアーム部３には転がり
軸受けなどの一切のしゅう動機構を必要とせず、また回
転ドラムは、その内部の密閉された空間に置かれた単一
の転がり軸受けで支持されることから、アーム部３及び
回転ドラムからの塵埃による基板の汚染は皆無となり、
磁性流体シールなどの防塵機構を必要とせず安価で小型
（小容量）の搬送装置を実現できる。さらに板バネ１４
ａ、１４ｂの長さ及び回転ドラム１３ａ、１３ｂの巻取
り、送り出し量を調整することによって、回転ドラム１
３ａ、１３ｂの納まる搬送室直径を変更することなくア
ーム部３の展開率（搬送距離／搬送室直径）を拡大する
ことが可能となる。

【００２３】尚以上述べてきた実施例では、永久磁石５
ｂ、５ｃ、永久磁石１０ｂ、１０ｃによるモータ５、１
０の動力の伝達を行っているが、従来の基板を保持する
アーム型、フロッグレッグ型の搬送装置において、機構
部以外の基板を保持するアーム部のみを本発明による回
転ドラムと板バネに喚装することでも、本発明と同様に
小型で高信頼性の搬送装置とすることができるのは言う
までもない。また転がり軸受けのほか、完全非接触の磁
気軸受けを使用することで尚一層の発塵量の低減に効果
がある。

【００２４】図３は本発明の別の実施例の正面図を示し
ており、図４はその右側面図を示している。回転ドラム
１３ａ、１３ｂの形状を円錐形としている。本形状の回
転ドラム１３ａ、１３ｂとすることで、回転ドラム１３
ａ、１３ｂから送り出される板バネは重力方向に対して
傾斜した姿勢で送り出される。この時板バネ１４ａ、１
４ｂの横方向から見た断面係数は増加するため、結果的
にハンド１５の剛性は高められる。尚、回転ドラム１３
ａ、１３ｂの頂角は９０度以内とすることが望ましく、
それ以上の傾斜角とすると、板バネ１４ａ、１４ｂの重
力方向の剛性が低下し、搬送過程においてハンド１５が
重力によってたわむことが考えられる。

【００２５】図５は本発明の別の実施例の右側面図を示
しており、図６はその平面図を示している。本実施例
は、板バネの定量送り出し機構を付加したものである。
回転ドラム１３ａ、１３ｂに板バネを１４ａ、１４ｂ常
に一定の力で押しつけるプーリ６０を設けている点が第
１の実施例と異なる点である。プーリ６０は回転自在な
転がり軸受け（図示せず）を介して真空フランジ４の真
空側４ａに固定される支持軸６１ａ、６１ｂに支持され
る。支持軸６１ａ、６１ｂは、弾性変形を起こしやすい
ように局所的に細く絞った形状（ひんじ部）としてい
る。従って支持軸６１ａ、６１ｂをプーリ６０を板バネ
１４ａ、１４ｂを介して回転ドラム１３ａ、１３ｂに押
しつけながら真空フランジ４に固定することによって、
プーリ６０がひんじ部が弾性変形することで生じる反発
力によって、板バネ１４ａ、１４ｂを介して回転ドラム
１３ａ、１３ｂに押しつけられる。

【００２６】尚本実施例では、支持軸の弾性変形を応用
しているが、一般的に使用されるコイルバネ、板バネな
どを使用してプーリ６０を押しつけることで、より精密
にプーリ６０の押しつけ力を監視できる。さらに本実施
例では、各々の回転ドラム１３ａ、１３ｂ、板バネ１４
ａ、１４ｂに１つのプーリ６０を使用しているが、複数
個使用しても問題はない。

【００２７】本構成を採ることによって、板バネ１４
ａ、１４ｂは常に回転ドラム１３ａ、１３ｂの一端に密
着した状態で、回転ドラム１３ａ、１３ｂに巻き取り及
び送り出しが行われるため、正確に回転ドラム１３ａ、
１３ｂの回転量に応じて一定量の板バネ１４ａ、１４ｂ
の長さの巻取り、送り出し行わることになり、より精密
なハンド１５の直進移動距離の制御が行われる。

【００２８】以上述べてきた実施例の他、一般的に知ら
れているように、回転ドラムの板バネを巻取る外周を曲
率を持たせたクラウン形状とすることで板バネの巻取
り、送り出し操作を繰り返し行った際に生じる可能性が
ある板バネの巻き取り位置のずれが抑制される。また、
板バネに等間隔で開孔し、その穴のピッチに対応して回
転ドラムの外周に突起物を設ける他、回転ドラムの板バ
ネを巻取る円周上を歯車（ピニオン）とし、同様に回転
ドラムに接する板バネの側面を回転ドラムのピニオンと
噛み合う歯車（ラック）形状とすることで、板バネの定
量送り出し、巻き取りが行われることは言うまでもない
が、その際しゅう動部からの塵埃の発生は避けられず、
何らかの防塵手段が必要となる。

【００２９】また本実施例では、回転ドラムを上下に直
列に配した構成についてのみ示してきたが、回転ドラム
を並列に配した構成としても問題はない。この場合は以
下の構成を採る。図７は、回転ドラムを並列に配した実
施例の右側面図を示しており、図８は、その平面図を示
している。第１のモータ８０の出力軸８０ａには、出力
軸８０ａの同芯円上に等間隔で永久磁石８０ｂが固定さ
れている。出力軸８０ａは、回転自在な転がり軸受け
（図示せず）を介して別の駆動軸８３ａに支持されてい
る。第２のモータ８１の出力軸８１ａは歯車８２ａが固
定されており、歯車８２ａは駆動軸８３ａに固定されて
いる歯車８２ｂと噛み合う。歯車８２ａ、８２ｂの減速
比は１である。駆動軸８３ａの同芯円上には、等間隔で
第２の永久磁石８３ｂが固定されている。駆動軸８３ａ
は回転自在な転がり軸受け（図示せず）を介して、別の
駆動軸８６ａに支持されている。第３のモータ８４の出
力軸８４ａは歯車８５ａが固定されており、歯車８５ａ
は駆動軸８６ａに固定されている歯車８５ｂと噛み合
う。歯車８５ａ、８５ｂの減速比は１である。駆動軸８
６ａの同芯円上には、等間隔で第３の永久磁石８６ｂが
固定されている。駆動軸８６ａは回転自在な転がり軸受
け６を介して、真空フランジ４の大気側４ｂに支持され
る。永久磁石８０ｂ、永久磁石８３ｂ、永久磁石８６ｂ
の真空フランジ４を挟んで真空側４ａの各々の対向する
位置に、永久磁石８０ｃ、永久磁石８３ｃ、永久磁石８
６ｃを永久磁石８０ｂ、永久磁石８３ｂ、永久磁石８６
ｂと各々独立に磁気回路を形成するように配置する。永
久磁石８０ｃ、永久磁石８３ｃは、歯車８７ａ、歯車８
８ａに保持する。歯車８７ａは回転自在な転がり軸受け
６を介して歯車８８ａに支持されており、歯車８８ａは
回転自在な転がり軸受け６を介して永久磁石８６ｃを保
持しているテーブル８９に支持される。テーブル８９
は、回転自在な転がり軸受け６を介して、真空フランジ
４の真空側４ａに支持される。歯車８７ａ、歯車は８８
ａ、回転ドラム９０ａ、回転ドラム９０ｂの円周に設け
ている歯車８７ｂ、歯車８８ｂと噛み合っており、回転
ドラム９０ａ、回転ドラム９０ｂは各々回転自在な転が
り軸受け６を介してテーブル８９に支持される。歯車８
７ａ、８７ｂ、歯車８８ａ、８８ｂの減速比は１であ
る。歯車８７ａ、歯車は８８ａ、歯車８８ａ、８８ｂは
防塵のためのカバ９３ーで密閉している。図１の実施例
と同様に、板バネ９１ａ、９１ｂの一端を回転ドラム９
０ａ、９０ｂの円周に固定し、もう一端をハンド９２に
固定する。

【００３０】基板１の直進移動は、第１のモータ８０、
第２のモータ８１を同じ方向に駆動し出力軸８０ａと駆
動軸８３ａを互いに逆方向に回転させ、第３のモータ８
４は静止状態を保持する。出力軸８０ａ、駆動軸８３ａ
の回転に伴い、永久磁石８０ｂと永久磁石８０ｃ、永久
磁石８３ｂと永久磁石８３ｃの間に回転磁界が生じる。
その結果出力軸８０ａ、駆動軸８３ａの回転に同期して
真空側４ａの永久磁石８０ｃ、永久磁石８３ｃを保持し
ている歯車８７ａ、歯車８８ａが回転し、従って回転ド
ラム９０ａ、回転ドラム９０ｂが互いに逆方向に回転す
る。各々の回転ドラム９０ａ、９０ｂの回転に従い、各
々の回転ドラム９０ａ、９０ｂの円周上に締結された各
々の板バネ９１ａ、９１ｂは、各々の回転ドラム９０
ａ、９０ｂの外周に巻取られる。その結果、回転ドラム
９０ａ、９０ｂに巻取られた長さの量に比例して、板バ
ネ９１ａ、９１ｂのもう一方の端に取付けてあるハンド
９２が、出力軸８０ａの回転中心とハンド９２の中心を
結ぶ中心線に沿って歯車８７ａ側に直進移動する。逆に
ハンド９２の展開は、各々のモータ８０、８１を逆方向
に回転することによって各々の回転ドラム９０ａ、９０
ｂに巻取られていた板バネ９１ａ、９１ｂが回転ドラム
９０ａ、９０ｂの回転量に応じて送り出されることで行
われる。

【００３１】基板１の旋回移動は、第１のモータ８０、
第２のモータ８１、第３のモータ８４を所望の旋回方向
に同速度、同回転量を同期して回転する。各々のモータ
８０、８１、８４の動力は、前述したように永久磁石８
０ｂ、８３ｂ、８６ｂと永久磁石間８０ｃ、８３ｃ、８
６ｃに生じる回転磁界によって真空側４ａに伝達され、
回転ドラム９０ａ、９０ｂとテーブル８９を同方向に同
期させて同じ回転量回転することで、ハンド９２は旋回
開始時の姿勢を保持した状態で３６０度の任意方向に回
転移動できる。ところで一般的に搬送装置が納められる
搬送容器と、成膜などのプロセスが行われる処理室の間
には圧力遮蔽用の弁が設けられている。本構成を採るこ
とで、弁の開口部の大きさは、上下方向は板バネの幅、
左右方向は搬送する基板の直径が通過するだけの空間
（容量）があれば可能となる。従って、より小型の弁の
使用が可能となり、また搬送の際に生じる処理室のガス
の搬送装置への逆流、または処理室の圧力変動、及びそ
れに伴う塵埃の相互拡散の抑制に効果がある。

【００３２】尚本実施例に、前述してきた第１の実施
例、第２の実施例、第３の実施例、第４の実施例を組み
合わせて使用しても問題はないことは言うまでもない。

【００３３】

【発明の効果】以上述べてきた構成を採ることによっ
て、基板を保持し展開するハンド及びアームには転がり
軸受けなどの一切のしゅう動機構を持たないため、ハン
ド及びアーム部からの発塵による基板の汚染が皆無な、
大きく自由度の高い展開率を有する、安価で小型の低発
塵搬送装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の搬送装置の正面図である。

【図２】本発明の一実施例の搬送装置の平面図である。

【図３】本発明の第２の実施例を示す基板搬送装置の正
面図である。

【図４】本発明の第２の実施例を示す基板搬送装置の右
側面図である。

【図５】本発明の第３の実施例を示す基板搬送装置の右
側面図である。

【図６】本発明の第３の実施例を示す基板搬送装置の平
面図である。

【図７】本発明の第５の実施例を示す基板搬送装置の右
側面図である。

【図８】本発明の第５の実施例を示す基板搬送装置の平
面図である。

【図９】従来の基板搬送装置の正面図である。

【図１０】従来の基板搬送装置の正面図である。

【図１１】従来の基板搬送装置の平面図である。

【符号の説明】

１...基板、２...機構部、３...アーム部、４...真空フ
ランジ、４ａ...真空側、４ｂ...大気側、５...モー
タ、５ａ...出力軸、５ｂ....永久磁石、５ｃ....永久
磁石、６...転がり軸受け、１０...モータ、１０ａ...
出力軸、１０ｂ....永久磁石、１０ｃ....永久磁石、１
１ａ...歯車、１１ｂ...歯車、１２...駆動軸、１３
ａ...回転ドラム、１３ｂ...回転ドラム、１４ａ...板
バネ、１４ｂ...板バネ、１５...ハンド、６０...プー
リ、６１ａ...支持軸１６、６１ｂ...支持軸、８０...
モータ、８０ａ...出力軸、８０ｂ....永久磁石、８０
ｃ....永久磁石、８１...モータ、８１ａ...出力軸、８
２ａ...歯車、８２ｂ...歯車、８３ａ...駆動軸、８３
ｂ....永久磁石、８３ｃ....永久磁石、８４...モー
タ、８４ａ...出力軸、８５ａ...歯車、８５ｂ...歯
車、８６ａ...駆動軸、８６ｂ....永久磁石、８６
ｃ....永久磁石、８７ａ...歯車、８７ｂ...歯車、８８
ａ...歯車、８８ｂ...歯車、８９...テーブル、９０
ａ...回転ドラム、９０ｂ...回転ドラム、９１ａ...板
バネ、９１ｂ...板バネ、９２...ハンド、９３...カバ
ー、１００...駆動部、１０１...駆動源、１０２...駆
動源、１０３...アーム部、１０４...磁性粒体シール、
１０５...容器、１０６..転がり軸受け、１０７..転が
り軸受け、１０８..転がり軸受け、１０９..転がり軸受
け、１１０...第１のアーム、１１１...プーリ、１１０
ａ...回転軸、１１１...プーリ、１１２...ベルト、１
２０...第２のアーム、１２０ａ...回転軸、１３０...
第３のアーム、１３０ａ...回転軸、１４０ａ...板バ
ネ、１４０ｂ....板バネ、１４１...ハンド、１４２...
駆動源、１４３...駆動源、１４２ａ...駆動軸、１４３
ａ...駆動軸、１４４ａ...回転アーム、１４４ｂ...回
転アーム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金友 正文 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 鈴木 高道 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 伊東 徹雄 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立画像情報システム内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】特殊な雰囲気を保持する容器と、前記容器
   の内部に、被搬送物と、前記被搬送物を保持するハンド
   と、単一の回転自在な回転軸受けを介して支持される回
   転自在な円筒形状の回転ドラムを少なくとも二つ以上有
   し、前記ハンドと、前記各々の回転ドラムの円周上にお
   よそ対称となる姿勢で接続する一対のアームを有し、前
   記アームの全てもしくはその一部が少なくとも一つ以上
   の板状の弾性材料から成り、前記回転ドラムの回転運動
   を、前記容器外に置かれた駆動源の出力軸の一端の円周
   上に配された永久磁石と、前記永久磁石と前記容器の隔
   壁を挟んで対向する前記容器の内側の位置に、前記永久
   磁石と磁気回路を形成するように前記回転ドラムに保持
   した第２の永久磁石で行われる低発塵基板搬送装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の低発塵基板搬送装置が、
   １.３×１０^-5Ｐａ以下の真空領域で動作が可能である
   ことを特徴とする請求項１記載の低発塵基板搬送装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の低発塵基板搬送装置が、前
   記永久磁石のキューリー点以下の温度領域で動作が可能
   であることを特徴とする請求項１記載の低発塵基板搬送
   装置。
4. 【請求項４】請求１項記載の低発塵基板搬送装置におい
   て、前記回転ドラムの直径が、前記回転ドラムを前記回
   転ドラムの中心軸、もしくは前記中心軸に平行な軸を中
   心に回転駆動し、前記アームが前記回転ドラムの円周に
   巻き取られた際に前記アームに生じる応力が、前記アー
   ムを形成する弾性材料の許容弾性応力以下となることを
   特徴とする請求項１記載の低発塵基板搬送装置。
5. 【請求項５】請求項１記載の低発塵基板搬送装置におい
   て、前記回転ドラムの円周面が任意の角度傾斜した円錐
   形状であることを特徴とする請求項１記載の低発塵基板
   搬送装置。
6. 【請求項６】請求項１記載の低発塵基板搬送装置におい
   て、前記回転ドラムへの前記アームの定量巻取り機構を
   具備したことを特徴とする請求項１記載の低発塵基板搬
   送装置。
7. 【請求項７】請求項１記載の低発塵基板搬送装置におい
   て、請求項６記載の定量巻き取り機構が、前記回転ドラ
   ムの円周の一端に前記アームを介して置かれる回転自在
   なプーリを少なくとも一つ以上具備し、前記プーリの外
   周が前記アームを介して前記回転ドラムに任意の圧力で
   密着していることを特徴とする請求項１記載の低発塵基
   板搬送装置。
8. 【請求項８】請求項１記載の低発塵基板搬送装置におい
   て、前記板バネが、重力方向に対して任意の角度傾斜し
   て前記ハンドに固定されることを特徴とする請求項１記
   載の低発塵基板搬送装置。