JP2000317877A

JP2000317877A - 搬送装置

Info

Publication number: JP2000317877A
Application number: JP13094899A
Authority: JP
Inventors: Yasuhide Matsumura; 泰秀松村; Masabumi Kanetomo; 正文金友; Toshishige Kurosaki; 利榮黒▲崎▼
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-05-12
Filing date: 1999-05-12
Publication date: 2000-11-21

Abstract

(57)【要約】【課題】回転拘束機構部を薄型にし、ゲートバルブの小
型化を可能とする。また回転拘束機構部の排気を早め、
かつ上記機構部からの潤滑剤の漏れや塵埃の放散を防
ぎ、さらには上記機構部に配線を通す穴を設ける。【解決手段】回転拘束機構部の歯車を支える軸受を一個
所にし、第３の腕とキャリアとを一体化し、軸シールに
非接触シールを採用した構造とする。また、必要に応じ
て液溜部、配線を通す穴をなどを設け、回転拘束機構部
内の塵埃を外部に出さない手段として、軸の軸心と第３
の腕に上記穴を通し、軸と第３の腕の接触部には非接触
シールを採用した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体の製造装置や
検査装置、液晶表示装置（ＬＣＤ）製造装置等の生産設
備に係り、特に被搬送物としてウェハやガラス基板を真
空チャンバ内で搬送するための搬送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造装置や半導体検査装置および
ＬＣＤ製造装置では、ウェハやガラス基板をハンドリン
グする手段として、搬送ロボットもしくは搬送装置と呼
ばれるロボットが用いられる。そのなかで、真空チャン
バ内でウェハ等の基板を搬送するロボットで、連結され
た二本の腕を一対持ち、一対の腕で一つの被搬送物を載
せるキャリアを支え、上記一対の腕を同時に駆動するこ
とにより被搬送物を搬送させる搬送装置については、例
えば特許第２７５０７７１号や特開平６−１５５９２
号、特開平１０−３２９０６０号に述べられている。

【０００３】ここで、先に挙げた搬送装置において共通
している技術の一つに、キャリアを直線運動させる手段
として、キャリアを支える一対の各腕のキャリア側の一
端に回転拘束歯車を結合している。この回転拘束歯車に
よって一対の腕の回転角を等しくすることにより、キャ
リアを直線運動させることを可能としている。

【０００４】また、この回転拘束部分の構造について
は、歯車を用いた方法だけではなく８の字にかけたベル
トやワイヤを用いた方法もあり、特願平７−５１４９６
０や特願平１０−１２７０７７にも述べられている。

【０００５】一方、上述の回転拘束部分の機構におい
て、大気中で使用する搬送装置の回転拘束部分の構造に
ついては特願平１０−２８６２８７で詳細に述べられて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図８、図９は従来の拘
束回転機後部を示したものである。図８（ａ）は第３の
腕３と回転拘束機構部の正面図で、第３の腕３の部分は
その断面を示している。図８（ｂ）は第３の腕３の平面
図である。第３の腕３の内部には歯車２１ａと歯車２１
ｂが噛み合っている。歯車２１ａは、軸７ａと一体とな
っており、二個所の軸受２２で支えられている。同様
に、歯車２１ｂは、軸７ｂと一体となっており、二個所
の軸受２２で支えられている。そして、軸７ａと軸７ｂ
には、軸シール２３を取付けている。軸シール２３に
は、オイルシールやＯリング等を用いていた。上記第３
の腕３には、結合板９を介してキャリア４が取り付けら
れている。

【０００７】軸７ａは第２の腕２ａと、軸７ｂは第２の
腕２ｂとそれぞれ結合している。また、歯車２１ａと歯
車２１ｂ、軸７ａと軸７ｂ、そして軸受２２により回転
拘束機構を形成している。そして、第２の腕２ａと第２
の腕２ｂの回転は、歯車２１ａと歯車２１ｂの噛み合い
により回転角が等しくなるようになっている。

【０００８】図９は他の従来の拘束回転機構部を示した
ものである。図９（ａ）は図８（ａ）と同様に第３の腕
３と回転拘束機構部の正面図で、第３の腕３の部分はそ
の断面を示している。また、紙面の上部が天方向で、下
部が地方向を表している。ここではキャリア４を第３の
腕３の下側に結合した状態を示している。この方法は、
移載機の高さに対しキャリア４を低い位置に持ってきた
い時に実施していた。

【０００９】図９（ｂ）は図９（ａ）に対して第３の腕
３とキャリア４を天地逆さ方向に配置したものである。
この方式は、移載機の底面から腕までの高さを低くした
い時に実施していた。

【００１０】しかし、これらの回転拘束機構を使用した
搬送装置には、以下に示すような欠点があった。

【００１１】第１点目は、回転拘束機構部を薄型にする
ことが困難なことである。図８で説明したように、歯車
２１は、軸７と一体となっており、二個所の軸受２２で
支えられていて、軸７の一端には軸シール２３を設けて
いるため、歯車の厚み、軸受の厚みの二倍、軸シールの
厚みの合計、それに第３の腕３とキャリア４の厚みが加
えられた寸法になってしまう。これらの搬送装置は、ゲ
ートバルブで仕切られたチャンバ間で被搬送物を搬送す
るために用いられるので、ゲートバルブを通り抜けるこ
とが必要となる。このゲートバルブは角型ゲートバルブ
と呼ばれる開口部が矩形のもので、ゲートバルブの開口
面積を極力小さくすることが装置コストの低減やチャン
バ間の汚染を防ぐ観点から必要であり、そのためには回
転拘束機構部を薄型にしなければならない。

【００１２】第２点目は、回転拘束機構部の内部の空気
を排気するのに時間がかかることである。この搬送装置
は真空チャンバ内で使用されるため、大気圧状態から真
空ポンプで空気を排気し圧力を下げて真空状態にする。
この時、空気の通りが悪い個所があると排気に時間がか
かり、所定の真空度に達するまでの時間が長くなる。こ
の時間が長くなることは装置の稼動率が低くなることを
意味し、排気時間は極力短いことが望ましい。

【００１３】第３点目は、回転拘束機構部から潤滑剤が
漏れ出すことである。図９（ｂ）に示すような構造で
は、搬送装置の動作中に回転拘束機構部の温度が上昇
し、歯車や軸受の潤滑剤の粘度が低くなり、重力方向に
下がってきて軸シール部分より漏れ出し、周囲を汚染す
る。

【００１４】第４点目は、回転拘束機構部に配線を通す
穴を設けることが困難なことである。例えば、被搬送物
を載せるキャリアに、被搬送物が正規の位置に載ってい
るか否かを検知するセンサを設け、センサの信号線を搬
送装置内を通して大気側に導く必要がある。この搬送装
置内を通す配線は、いくつかの回転部分を通り抜ける必
要があるが、そこでは回転の軸心に配線を通すことによ
り、配線の捩じれを最少にしている。しかし従来の回転
拘束機構部の構造では、回転の軸心に配線の穴を設ける
と、回転拘束機構部内部から発生する塵埃でチャンバ内
部を汚染させ、ひいては半導体製造の歩留まりを下げて
しまう。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明においては、上記
課題を解決するために、回転拘束機構部を薄型にする手
段として歯車を支える二個所の軸受を一個所にし、か
つ、第３の腕とキャリアとを一体化した。また、回転拘
束機構部の内部の空気を抜きやすくする手段として、軸
シールに非接触シールを採用した。軸受けの潤滑剤が漏
れ出さないようにする手段として、潤滑剤を溜める液溜
を設けた。そして、配線を通す穴を設けかつ回転拘束機
構部内部の塵埃を外部に出さない手段として、軸の軸心
と第３の腕に穴を通し、軸と第３の腕の接触部に非接触
シールを採用した。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１、図２は本発明の一実施例に
なる搬送装置の構成図である。図１はこの搬送装置の俯
瞰図であり、同軸の駆動軸に結合された第１の腕１ａと
第１の腕１ｂが配置され、回転自在な軸受６ａと６ｂを
介して第２の腕２ａと第２の腕２ｂとが連結されてい
る。そして、第２の腕２ａと２ｂはそれぞれ第３の腕３
の軸７ａと軸７ｂに結合している。

【００１７】また、第３の腕３の内部には、軸７ａと軸
７ｂの回転角を等しくする機構の回転拘束機構が具備さ
れ、第２の腕２ａと第２の腕２ｂの腕の開き角が同一に
なるようにしている。第３の腕３にはキャリア４が結合
されている。キャリア４にはウェハ８が載っている。ウ
ェハ８は直進方向１３、軸心５を回転中心として回転方
向１４、そして上下方向１５に移動可能となっている。

【００１８】図２は搬送装置の平面図である。図２
（ａ）は第１の腕１ａと第１の腕１ｂの回転方向１１ａ
と１１ｂ、それに第２の腕２ａと第２の腕２ｂの回転方
向１２ａと１２ｂを腕を伸ばす方向に回転させて、その
結果、直進方向１３に移動したところである。図２
（ｂ）は回転方向１１ａと１１ｂ、それに回転方向１２
ａと１２ｂを腕を縮める方向に回転させ、原点位置に移
動したところを表している。この時第３の腕３が腕の駆
動軸の軸心５を通過している。

【００１９】図３を用いて第３の腕３の実施の形態を説
明する。図３（ａ）は第３の腕３と回転拘束機構部の正
面図で、第３の腕３の部分はその断面を示している。こ
こでは、紙面の上部が天方向で、下部が地方向を表して
いる。図３（ｂ）は第３の腕３の平面図である。第３の
腕３の内部には歯車２１ａと歯車２１ｂが噛み合ってい
る。歯車２１ａは、軸７ａと一体となっており、一個所
の軸受２２で支えられている。同様に、歯車２１ｂは、
軸７ｂと一体となっており、一個所の軸受２２で支えら
れている。そして、軸７ａと軸７ｂには、軸シール２３
を取付けている。この軸シール２３についての詳細は後
述する。

【００２０】軸７ａは第２の腕２ａと、軸７ｂは第２の
腕２ｂとそれぞれ結合している。また、歯車２１ａと歯
車２１ｂ、軸７ａと軸７ｂ、そして軸受２２により回転
拘束機構を形成している。そして、第２の腕２ａと第２
の腕２ｂの回転は、歯車２１ａと歯車２１ｂの噛み合い
により回転角が等しくなるようになっている。

【００２１】ここで、歯車２１ａと歯車２１ｂはそれぞ
れ一個所の軸受２２で支えるようにしたので、従来より
回転拘束機構部を薄型にすることができた。ただし、軸
受２２は、従来は単列深溝玉軸受やアンギュラ玉軸受を
使用していたが、本発明では一個所の軸受で支えるた
め、軸受２２にはＶ溝形状の転動面に円筒ころを交互に
直行して配列したクロスローラ軸受のように、一個でラ
ジアル荷重、スラスト荷重およびモーメント荷重を受け
ることができる軸受を用いることが望ましい。

【００２２】従来の技術の中でも説明したように、歯車
の替わりにプーリに８の字にかけたベルトやワイヤを使
って構成しても同じ性能を得ることができる。そして、
第３の腕３は、高さ方向の範囲内でウェハ８を載せる側
に一部を張り出すことにより、キャリア４と一体に結合
することを可能にしている。これにより先に述べたと同
様に従来より回転拘束機構部を薄型にすることができ
た。

【００２３】また、図３においてゲートバルブを通り抜
ける部分の寸法Ｌは、５０mm以下にする必要がある。

【００２４】図４は別の実施の形態を示したものであ
る。構成としては図３を天地逆さにしたようになってい
る。図４（ａ）は図３（ａ）と同様に第３の腕３と回転
拘束機構部の正面図で、第３の腕３の部分はその断面を
示している。また、紙面の上部が天方向で、下部が地方
向を表している。図４（ｂ）は第３の腕３の平面図であ
る。

【００２５】この構成の特徴は、歯車２１ａと歯車２１
ｂ、軸受２２より重力方向下方側に軸シール２３が無い
ために、歯車２１ａ、歯車２１ｂや軸受２２に塗られた
潤滑剤が流れ出さないことにある。しかし、第２の腕２
ａと第２の腕２ｂに連結された第３の腕３が、第１の腕
１ａと第１の腕１ｂの上部を通過する構成になっている
ので、つまり、第１の腕１ａと第１の腕１ｂおよび第２
の腕２ａと第２の腕２ｂの間に第３の腕３が挟まれる形
になり、腕部の高さの合計寸法が高くなる。移載機の設
置場所の制約などでこれを避けたいときには、図３の構
成を採用すべきである。

【００２６】図５で軸シールについて実施の形態を説明
する。図５（ａ）は図３（ａ）と同一図で、第３の腕３
と回転拘束機構部の正面図であり、第３の腕３の部分は
その断面を示している。Ａ部分の詳細な実施の形態を図
５（ｂ）と図５（ｃ）で説明する。

【００２７】図５（ｂ）は軸シール２３にラビリンスシ
ールを使用した実施の形態である。ここで、一対の片側
のみについて説明するが、両側とも同じである。これ
は、軸７ｂと第３の腕３の間に、小さな隙間をもつ迷路
を作るもので、非接触シールとして機能する。このシー
ルを採用することにより、第３の腕３の内部の歯車２１
ａと歯車２１ｂが噛み合うことにより発生する塵埃が、
第３の腕３の外部に出ることを防ぐ。また、チャンバ内
部を大気圧状態から真空ポンプで空気を排気して圧力を
下げていく過程で回転拘束機構部の空気を抜く必要があ
るが、非接触シールであるため軸シールからの排気速度
が速く、所定の真空度に達するまでの時間を短くするこ
とができる。その結果、装置の稼動率を高くすることが
可能になった。

【００２８】図５（ｃ）は軸シール２３に磁性流体シー
ルを使用した実施の形態である。この説明も、一対の片
側のみについて行っているが、両側とも同じである。永
久磁石３２の両側に磁極片３１を置き、磁性体で製作し
た軸７ｂで構成される磁気回路の隙間の部分に磁性流体
３３を注入して磁力により保持している。そして、Ｏリ
ング３４により軸シール２３と第３の腕３の間をシール
している。

【００２９】いま、チャンバ内部を大気圧状態から真空
ポンプで空気を排気して圧力を下げていくと、回転拘束
機構部の空気が抜けていく。空気は磁性流体３３を押し
退けて通過して行き、内外の圧力差がある値以下になっ
たとき磁性流体３３がバランスしてシール効果を発揮す
る。つまり、チャンバ内部の圧力をＰ１、回転拘束機構
部内部の圧力をＰ２とすると、Ｐ１＜Ｐ２の状態でシー
ル効果を発揮する。この圧力差Ｐ２−Ｐ１の値は、磁極
片３１と軸７ｂの隙間の磁場の強さと磁性流体３３の磁
化曲線で決まる。

【００３０】圧力差の値を数ｋＰａから数十ｋＰａにす
ることにより、周囲の圧力をＰ１が真空状態でも内部の
圧力をＰ２をそのまま保て、また磁性流体シールは原理
的には非接触シールなので、真空ポンプで空気を排気し
て圧力を下げていくときの回転拘束機構部の排気速度は
速く、所定の真空度に達するまでの時間を短くすること
ができる。その結果、装置の稼動率を高くすることが可
能になった。

【００３１】そして、このシールも第３の腕３の内部の
歯車２１ａと歯車２１ｂが噛み合うことにより発生する
塵埃が、第３の腕３の外部に出ることを防ぐ働きをする
ことは言うまでもない。

【００３２】図６では、潤滑剤が漏れ出さない構造の実
施の形態を示している。図６（ａ）は図３（ａ）と同一
図で、第３の腕３と回転拘束機構部の正面図であり、第
３の腕３の部分はその断面を示している。Ｂ部分の詳細
な実施の形態を図６（ｂ）で説明しているが、一対の片
側のみの説明ではあるが、両側とも同じである。

【００３３】ここでは、軸７ｂの重力方向下方に円周凹
状の液溜４１を設けている。歯車２１ａと歯車２１ｂの
噛み合いによる温度上昇や、軸受２２の回転による温度
上昇で潤滑剤の粘度が低くなり、軸７ｂを伝わって重力
方向に下がってくる。そして液溜４１で塞き止められる
ため、軸シール２３は非接触シールであるが潤滑剤は第
３の腕３の外部には出なくなり、漏れ出すことがなくな
った。

【００３４】図７は、配線を通す穴を設けた構造の実施
の形態を示している。図７（ａ）と図７（ｂ）は、第３
の腕３と回転拘束機構部の正面図であり、第３の腕３の
部分はその断面を示している。

【００３５】図７（ａ）は、第３の腕３と回転拘束機構
部の片側の歯車の軸心に穴をあけ、配線を通すことを可
能にしている。歯車２１ｂを支える軸７ｂは、軸の片側
が第３の腕３を突き抜け腕の外部に出ている。第３の腕
３と軸７ｂの接触部には軸シール２４を設けている。軸
シール２４は、すでに軸シール２３で説明したラビリン
スシールや磁性流体シール等の非接触シールを用いる
が、軸シール２３と同一でもよいし、異なっても問題な
い。軸７ｂの軸心には穴を貫通させ、配線５１を通して
いる。配線５１は、キャリア４に取り付けたウェハ基板
の有無を検出するセンサのための電源や信号の配線であ
る。配線５１は軸７ｂの軸心を通すことにより、搬送装
置の駆動時に腕の回転により配線５１が受ける捩じりを
最少にすることができた。また、軸シール２４を設けた
ことにより、軸シール２３とで第３の腕３の内部で発生
する塵埃を外部に出さないように働き、これにより、チ
ャンバ内部が塵埃で汚染されることを防ぐため、半導体
製造の歩留まりが向上した。

【００３６】図７（ｂ）は、図７（ａ）に対して軸７ａ
にも貫通穴をあけた実施の形態で対称な構成となってお
り、貫通穴が一個所では配線５１の本数が不足する場合
に有効な構造である。

【００３７】

【発明の効果】以上述べてきた搬送装置を用いることに
よって、回転拘束機構部を薄型にできたため、小型のゲ
ートバルブが使用可能となり装置コストを削減した。ま
た、回転拘束機構部内部の空気の排気時間が短くなった
ため、装置の稼動率が向上した。そして、軸シール部よ
り潤滑剤が漏れ出すことがなくなり、軸に配線を通して
も回転拘束機構からの塵埃の発生を防ぐことができたた
め、半導体製造の歩留まりを向上させることができるよ
うになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の搬送装置の俯瞰図。

【図２】本発明の一実施例の搬送装置の平面図。

【図３】本発明の一実施例の搬送装置の第３の腕部分の
部分縦断面図および平面図。

【図４】本発明の一実施例の搬送装置の第３の腕部分の
部分縦断面図および平面図。

【図５】本発明の一実施例の搬送装置の軸シール部分の
縦断面図。

【図６】本発明の一実施例の搬送装置の軸シール部分の
縦断面図。

【図７】本発明の一実施例の搬送装置の第３の腕部分の
縦断面図。

【図８】従来の搬送装置の回転拘束機構の説明図。

【図９】従来の搬送装置の回転拘束機構の説明図。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ…第１の腕、２ａ，２ｂ…第２の腕、３…第
３の腕、４…キャリア、５…軸心、６ａ，６ｂ…軸受、
７ａ，７ｂ…軸、８…ウェハ、９…結合板、１１ａ，１
１ｂ…第１の腕の回転方向、１２ａ，１２ｂ…第２の腕
の回転方向、１３…直進方向、１４…回転方向、１５…
上下方向、２１ａ，２１ｂ…歯車、２２…軸受、２３…
軸シール、２４…軸シール、３１…磁極片、３２…永久
磁石、３３…磁性流体、３４…Ｏリング、４１…液溜、
５１…配線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者黒▲崎▼ 利榮茨城県ひたちなか市市毛882番地株式会社日立製作所計測器グループ内Ｆターム(参考） 3F060 AA01 AA07 AA08 AA09 BA06 EB12 EC12 FA02 GB21 HA00 HA02 HA05 HA29 5F031 CA02 CA05 FA01 FA02 FA07 GA44

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二軸の駆動軸を同軸に配し、各々駆動軸の
同一側の一端で大気側には軸を回転させるための駆動系
を持ち、駆動軸の他端で真空側には軸と結合して駆動可
能な一対の第１の腕を、一対の第１の腕の他端には第１
の腕に対して駆動軸と直角を成す平面で回転自在な構成
からなる一対の第２の腕を結合させて、上記一対の第２
の腕の他端には、第２の腕に対して駆動軸と直角を成す
平面で回転可能な構成からなる一対の第２の腕同士を結
合する第３の腕を設け、上記第３の腕に被搬送物を載置
するキャリアを結合した搬送装置において、上記第１の
腕、第２の腕、第３の腕およびキャリアを真空槽内に配
し、上記第３の腕には一対の第２の腕の開き角を同一に
するための機構を具備し、上記機構は第３の腕の内部に
組み込み、第３の腕の外部には一対の第２の腕の一方と
結合する回転軸の一端を、および他方の第２の腕と結合
する回転軸の一端を同一方向に出し、一方の軸には一対
の第２の腕の一方を結合し、もう一方の軸には他方の第
２の腕を結合している機構を有し、第３の腕の内部に組
み込みこまれた開き角を同一にするための機構の部材の
支えである軸受を機構の片側に配し、上記第２の腕と第
３の腕とキャリアが接続された状態での高さの値が５０
mm以下であることを特徴とする搬送装置。
【請求項２】請求項１に記載された搬送装置において、
上記第３の腕を構成する部材と第３の腕の外部に出した
第２の腕と結合する回転軸の間に軸シールを設けて第３
の腕の内部空間と外部空間を分離し、上記の軸シールに
はそのシール両側の圧力差が５０ｋＰａ以上では差圧を
保持できないシール構造を用いることを特徴とする搬送
装置。
【請求項３】請求項２に記載された搬送装置において、
上記軸受と軸シールとの間には軸受けの重力方向下方側
に液体を溜めることが可能な液溜を設けたことを特徴と
する搬送装置。
【請求項４】請求項２に記載された搬送装置において、
一対の第２の腕を結合する軸の片方の軸、もしくは両方
の軸の内部に穴を貫通させることにより部材を通すこと
を可能とし、上記の軸と第３の腕を構成する部材との間
には軸シールを設けて第３の腕の内部空間と外部空間を
分離したことを特徴とする搬送装置。