JP2012195336A - 回転駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】チャンバ内に配置された動力源から有効に放熱をすることが可能な回転駆動装置を提供すること
【解決手段】本発明の回転駆動装置は、隔壁と、駆動ユニットと、支持体とを具備する。隔壁は、搬送機構が収容されるチャンバに固定され、チャンバに導通する真空室を画成する。駆動ユニットは、真空室に収容され、搬送機構を駆動する。支持体は、上記真空室の外部に臨む放熱面を有し、上記隔壁に固定され上記駆動ユニットを支持する。
この構成により、真空室に収容された駆動ユニットにおいて発生する熱は、支持体に伝導し、放熱面から大気中に放熱される。このため、駆動ユニットにおいて発生する熱を有効に放熱させることが可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、チャンバ内に配置される搬送装置を駆動するため回転駆動装置に関する。

真空チャンバ等のチャンバ内において基板等の搬送対象物を搬送するための搬送ロボットは広く利用されている。このような搬送ロボットは多くが、チャンバ内に配置された搬送アームをモータ等の動力源によって駆動する構成となっている。ここで、動力源はチャンバの室外に配置され、シールを介してチャンバ内に導入された駆動軸によって搬送アームに接続される構成が一般的である。真空は熱伝導性が大気に比べて低いため、動力源をチャンバ内に配置すると放熱が困難となるからである。

例えば特許文献１に記載の「搬送ロボット」は、搬送アームを伸縮、旋回駆動させるための複数のモータを有しているが、これらのモータは真空室と隔てられた空間に設けられている。モータから伸びる駆動軸は、真空室を画成する隔壁を貫通して搬送アームに接続されている。

特開２００５−２２３２０４号公報（段落[００４９]、図５）

しかしながら、特許文献１に記載のように、動力源を真空室の室外に配置する場合には駆動軸が真空隔壁を貫通する必要がある。このため、駆動軸シールでのリークやトルク損失、シールや駆動軸の寿命等の問題がある。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、チャンバ内に配置された動力源から有効に放熱をすることが可能な回転駆動装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る回転駆動装置は、隔壁と、駆動ユニットと、支持体とを具備する。
上記隔壁は、搬送機構が収容されるチャンバに固定され、上記チャンバに導通する真空室を画成する。
上記駆動ユニットは、上記真空室に収容され、上記搬送機構を駆動する。
上記支持体は、上記真空室の外部に臨む放熱面を有し、上記隔壁に固定され上記駆動ユニットを支持する。

本発明の各実施形態に係る搬送システムを示す模式図である。 本発明の第１の実施形態に係る回転駆動装置の構造を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る回転駆動装置の構造を示す断面図である。

本発明の一実施形態に係る回転駆動装置は、隔壁と、駆動ユニットと、支持体とを具備する。
上記隔壁は、搬送機構が収容されるチャンバに固定され、上記チャンバに導通する真空室を画成する。
上記駆動ユニットは、上記真空室に収容され、上記搬送機構を駆動する。
上記支持体は、上記真空室の外部に臨む放熱面を有し、上記隔壁に固定され上記駆動ユニットを支持する。

この構成によれば真空室に収容された駆動ユニットにおいて発生する熱は、支持体に
伝導し、放熱面から大気中に放熱される。このため、駆動ユニットにおいて発生する熱を有効に放熱させることが可能である。駆動ユニットを真空室外に配置する必要がないため、回転動力を真空室内に導入するための軸シール等が不要となる。

上記隔壁は、上記チャンバに対向する第１の端部と反対側の第２の端部とを有する筒体であり、上記支持体は、上記第２の端部に固定された板状の本体部を含んでもよい。

この構成によれば、駆動ユニットにおいて発生する熱は、本体部を介して上記放熱面から放熱するものとすることが可能である。

上記駆動ユニットは、搬送機構に回転動力を伝達する駆動軸と、上記駆動軸を回転させる駆動源とを有し、上記本体部は、上記真空室に臨む第１の面と、上記駆動源が配置され上記第１の面とは反対側の第２の面とを有し、上記回転駆動装置は、上記第２の面に固定され、上記駆動源を収容する収容空間を形成する容器をさらに具備してもよい。

この構成によれば、駆動ユニットにおいて発生する熱は、本体部の第１の面を介して本体部に伝導し、放熱面から放熱するものとすることが可能である。

上記隔壁は、第１の駆動軸を回転可能に支持する第１のハウジングと第２の駆動軸を回転可能に支持する第２のハウジングとがシールを介して積層された第１の隔壁部と、第１の駆動軸を回転駆動する第１の駆動源と第２の駆動軸を回転駆動する第２の駆動源とを収容する第２の隔壁部とを有してもよい。

この構成によれば、駆動ユニットにおいて発生する熱は本体部に伝導し、放熱面から放熱するものとすることが可能である。

上記支持体は、上記真空室に収容される第１の部分と、上記真空室の外部に臨む第２の部分とを有し、上記放熱面は上記第２の部分に形成されてもよい。

この構成によれば、駆動ユニットにおいて発生する熱は、支持体の第１の部分から第２の部分に伝導し、放熱面から放熱するものとすることが可能である。

上記隔壁は、第１の駆動軸を回転可能に支持する第１のハウジングと、上記第１のハウジングに積層された第２の駆動軸を回転可能に支持する第２のハウジングと、上記第１の駆動軸を回転駆動する第１の駆動源と、上記第２の駆動軸を回転駆動する第２の駆動源とを収容する容器であり、上記放熱面は、大気に面する第１の面と、上記容器に面する第２の面とを有してもよい。

この構成によれば、駆動ユニットにおいて発生する熱は、支持体から、第１のハウジング及び第２のハウジングを介して放熱面に伝達し、第１の面から大気中に、第２の面から容器を介して大気中に放熱するものとすることが可能である。

上記第２の部分は、上記チャンバに当接するフランジであってもよい。

この構成によれば、フランジを介して第１の駆動源及び第２の駆動源を放熱することが可能となる。

上記回転駆動装置は、上記真空室の外に配置され、上記放熱面を冷却する冷却機構
をさらに具備していてもよい。

この構成によれば、放熱面を能動的に冷却することによって、放熱面からの放熱量を向上させることが可能である。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について説明する。

[搬送システムの構成]
本実施形態に係る基板搬送システムの構成について説明する。
図１は搬送システム１の構成を示す模式図である。

図１に示すように、搬送システム１は、回転駆動装置２、アーム３、ハンド４及び真空チャンバ５を有する。真空チャンバ５内に、先端にハンド４が接続されたアーム３が配置され、アーム３は真空チャンバ５外に配置された回転駆動装置２によって支持されている。また、ハンド４には、搬送対象物の例として基板Ｗが載置されている。

このような搬送システム１は、例えば真空チャンバ５内においてアーム３の伸縮により基板Ｗを搬送するためのシステムである。なお、アーム３及びハンド４の構成は適宜変更可能である。

［回転駆動装置の構成］
図２は、回転駆動装置２の構造を示す断面図である。
図２に示すように、回転駆動装置２は、チャンバ接続部１０、固定板１１、第１モータ３１、第２モータ４１、第１ハウジング３２、第２ハウジング４２、第１駆動軸３３、第２駆動軸４３、第１駆動ギヤ３４、第２駆動ギヤ４４、第１従動ギヤ３５、第２従動ギヤ４５、第１従動軸３６、第２従動軸４６、複数の軸受け１２、複数のＯリング１３及び容器１４を有する。チャンバ接続部１０には、回転駆動装置２を真空チャンバ５に接続するためのフランジ部１０ａが形成されている。

第１モータ３１、第１ハウジング３２、第１駆動軸３３、第１駆動ギヤ３４、第１従動ギヤ３５及び第１従動軸３６は第１駆動ユニットを構成する。第１ハウジング３２は、Ｏリング１３を介して第２ハウジング４２に気密に接続されている。第１ハウジング３２は、軸受け１２を介して第１駆動軸３３及び第１従動軸３６を回転可能に支持する。第１モータ３１は、第１駆動軸３３に接続され、第１駆動軸３３を回転させるための回転動力を生成する。第１モータ３１は、真空環境下で動作することが可能なモータとすることができる。

第１駆動軸３３は、第１モータ３１によって発生する回転動力を第１駆動ギヤ３４及び第１従動ギヤ３５を介して第１従動軸３６に伝達する。第１駆動ギヤ３４は、第１駆動軸３３の回転によって回転し、噛合する第１従動ギヤ３５を回転させる。第１従動ギヤ３５は、噛合する第１駆動ギヤ３４の回転によって回転し、接続されている第１従動軸３６を回転させる。第１従動ギヤ３５は、第１ハウジング３２に、軸受け１２を介して支持されている。

第１従動軸３６は、第１従動ギヤ３５の回転によって回転し、上述したアーム３を回転駆動する。第１従動軸３６は、第１従動ギヤ３５に、回転軸が第１従動ギヤ３５と同軸となるように接続されている。

第２モータ４１、第２ハウジング４２、第２駆動軸４３、第２駆動ギヤ４４、第２従動ギヤ４５及び第２従動軸４６は第２駆動ユニットを構成する。第２ハウジング４２は、Ｏリング１３を介してチャンバ接続部１０に気密に接続されている。第２ハウジング４２は、軸受け１２を介して第２駆動軸４３及び第２従動軸４６を回転可能に支持する。第２モータ４１は、第２従動軸４６を回転させるための回転動力を生成する。第２モータ４１は、真空環境下で動作することが可能なモータとすることができる。

第２駆動軸４３は、第２モータ４１によって発生する回転動力を第２駆動ギヤ４４及び第２従動ギヤ４５を介して第２従動軸４６に伝達する。第２駆動ギヤ４４は、第２駆動軸４３の回転によって回転し、噛合する第２従動ギヤ４５を回転させる。第２従動ギヤ４５は、噛合する第２駆動ギヤ４４の回転によって回転し、接続されている第２従動軸４６を回転させる。第２従動ギヤ４５は、第２ハウジング４２に、軸受け１２を介して支持されている。

第２従動軸４６は、第２従動ギヤ４５の回転によって回転し、上述したアーム３を回転駆動する。第２従動軸４６は、第２従動ギヤ４５に、回転軸が第２従動ギヤ４５と同軸となるように接続されている。

図２に示すように、第１駆動ユニットの第１モータ３１と第２駆動ユニットの第２モータ４１は、固定板１１に固定されている。固定板１１は、熱伝導性材料、例えばアルミニウムあるいは無酸素銅からなり、十分な厚さを有する。固定板１１は、Ｏリング１３を介して第１ハウジング３２に気密に接続されている。

固定板１１には、第１モータ３１及び第２モータ４１を覆う容器１４が、Ｏリング１３を介して気密に接続されている。容器１４と固定板１１により、第１モータ３１及び第２モータ４１が収容される収容空間が形成される。固定板１１には、この収容空間の真空排気を可能とするための貫通孔１１ａが形成されている。

チャンバ接続部１０、第２ハウジング４２、第１ハウジング３２及び容器１４により、回転駆動装置２内に真空室が形成される。真空室は、回転駆動装置２が真空チャンバ５に固定されると、真空チャンバ５内と連通し、かつ外部と遮断される室であり、真空チャンバ５内と一体の空間を形成する。即ち、真空チャンバ５が真空排気されると、真空室も真空排気される。ここで、固定板１１は、上記のように真空室内において第１モータ３１及び第２モータ４１を支持すると共に、その外周面の一部が真空室外に露出している。以下、この真空室外に露出する固定板１１の表面を「放熱面」とし、図２に放熱面１１ｂとして示す。

［回転駆動装置の動作］
回転駆動装置２の動作について説明する。
図示しない真空排気手段によって真空チャンバ５が真空排気されると、真空チャンバ５に連通する回転駆動装置２の真空室も真空排気される。即ち、第１モータ３１及び第２モータ４１は真空雰囲気に置かれる。

この状態で、第１モータ３１及び第２モータ４１に駆動電力が印加されると、第１モータ３１が第１駆動軸３３を回転駆動し、第２モータ４１が第２駆動軸４３を回転駆動する。第１駆動軸３３が回転駆動されると、第１駆動軸３３に設けられている第１駆動ギヤ３４が、噛合する第１従動ギヤ３５を介して第１従動軸３６を回転させる。また、第２駆動軸４３が回転駆動されると、第２駆動軸４３に設けられている第２駆動ギヤ４４が、噛合する第２従動ギヤ４５を介して第２従動軸４６を回転させる。このようにして、第１従動軸３６及び第２従動軸４６に軸支されているアーム３が駆動され、ハンド４に載置された基板Ｗが搬送される。

駆動電力の印加により第１モータ３１及び第２モータ４１において発生する熱は、固定板１１に伝導し、固定板１１の放熱面１１ｂから放熱される。放熱面１１ｂは真空室外、即ち大気に面しているため、熱が有効に放熱される。また、固定板１１に接合された第１ハウジング３２及び容器１４の表面からも、熱が大気中に放熱される。このように、第１モータ３１及び第２モータ４１は真空中に配置されているが、熱伝導により放熱することが可能である。したがって、モータの回転動力を伝達するための駆動軸を真空隔壁に貫通させる必要がなく、この駆動軸シールでのリークやトルク損失、シールや駆動軸の寿命等の問題を解消することが可能である。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について説明する。なお、本実施形態において第１の実施形態と同様の構成については説明を省略する。本実施形態では、第１の実施形態と回転駆動装置の構成が異なる。

[回転駆動装置の構成]
図３は、本実施形態に係る回転駆動装置１０２の構造を示す断面図である。
図３に示すように、回転駆動装置１０２は、チャンバ接続部１１０、固定板１１１、第１モータ１３１、第２モータ１４１、第１ハウジング１３２、第２ハウジング１４２、第１駆動軸１３３、第２駆動軸１４３、第１駆動ギヤ１３４、第２駆動ギヤ１４４、第１従動ギヤ１３５、第２従動ギヤ１４５、第１従動軸１３６、第２従動軸１４６、複数の軸受け１１２及び容器１１３を有する。チャンバ接続部１１０には、回転駆動装置１０２を真空チャンバ５に接続するためのフランジ部１１０ａが形成されている。

第１モータ１３１、第１ハウジング１３２、第１駆動軸１３３、第１駆動ギヤ１３４、第１従動ギヤ１３５及び第１従動軸１３６は第１駆動ユニットを構成する。第１ハウジング１３２は、第２ハウジング１４２に接続されている。第１ハウジング１３２は、軸受け１１２を介して第１駆動軸１３３及び第１従動軸１３６を回転可能に支持する。第１ハウジング１３２は熱電導性の高い材料によって構成されている。第１モータ１３１は、第１駆動軸１３３に接続され、第１駆動軸１３３を回転させるための回転動力を生成する。第１モータ１３１は、真空環境下で動作することが可能なモータとすることができる。

第１駆動軸１３３は、第１モータ１３１によって発生する回転動力を第１駆動ギヤ１３４及び第１従動ギヤ１３５を介して第１従動軸１３６に伝達する。第１駆動ギヤ１３４は、第１駆動軸１３３の回転によって回転し、噛合する第１従動ギヤ１３５を回転させる。第１従動ギヤ１３５は、噛合する第１駆動ギヤ１３４の回転によって回転し、接続されている第１従動軸１３６を回転させる。第１従動ギヤ１３５は、第１ハウジング１３２に、軸受け１１２を介して支持されている。

第１従動軸１３６は、第１従動ギヤ１３５の回転によって回転し、上述したアーム３を回転駆動する。第１従動軸１３６は、第１従動ギヤ１３５に、回転軸が第１従動ギヤ１３５と同軸となるように接続されている。

第２モータ１４１、第２ハウジング１４２、第２駆動軸１４３、第２駆動ギヤ１４４、第２従動ギヤ１４５及び第２従動軸１４６は第２駆動ユニットを構成する。第２ハウジング１４２は、チャンバ接続部１１０に接続されている。第２ハウジング１４２は、軸受け１１２を介して第２駆動軸１４３及び第２従動軸１４６を回転可能に支持する。第２ハウジング１４２は熱電導性の高い材料によって構成されている。第２モータ１４１は、第２従動軸１４６を回転させるための回転動力を生成する。第２モータ１４１は、真空環境下で動作することが可能なモータとすることができる。

第２駆動軸１４３は、第２モータ１４１によって発生する回転動力を第２駆動ギヤ１４４及び第２従動ギヤ１４５を介して第２従動軸１４６に伝達する。第２駆動ギヤ１４４は、第２駆動軸１４３の回転によって回転し、噛合する第２従動ギヤ１４５を回転させる。第２従動ギヤ１４５は、噛合する第２駆動ギヤ１４４の回転によって回転し、接続されている第２従動軸１４６を回転させる。第２従動ギヤ１４５は、第２ハウジング４２に、軸受け１２を介して支持されている。

第２従動軸１４６は、第２従動ギヤ１４５の回転によって回転し、上述したアーム３を回転駆動する。第２従動軸１４６は、第２従動ギヤ１４５に、回転軸が第２従動ギヤ１４５と同軸となるように接続されている。

図２に示すように、第１駆動ユニットの第１モータ１３１と第２駆動ユニットの第２モータ１４１は固定板１１１に固定されている。固定板１１１は、熱伝導性材料、例えばアルミニウムあるいは無酸素銅からなり、十分な厚さを有する。固定板１１１は、第１ハウジング３２に接続されている。

第１駆動ユニット、第２駆動ユニット、固定板１１１は容器１１３に収容されている。第１駆動ユニットの第１モータ１３１及び第２駆動ユニットの第２モータ１４１は固定板１１１に固定された状態で容器１１３に収容されている。固定板１１１と容器１１３の間には、第１モータ１３１及び第２モータ１４１が収容されている収容空間を真空排気するために間隙が設けられている。

チャンバ接続部１１０及び容器１１３により、回転駆動装置１０２内に真空室が形成される。真空室は、回転駆動装置１０２が真空チャンバ５に固定されると真空チャンバ５内と連通し、かつ外部と遮断される室であり、真空チャンバ５内と一体の空間を形成する。即ち、真空チャンバ５が真空排気されると、真空室も真空排気される。なお、チャンバ接続部１１０及び真空容器１１３は、熱伝導性の高い材料によって構成されている。

固定板１１１は第１ハウジング１３２に接合され、第１ハウジング１３２は第２ハウジング１４２に接合され、さらに第２ハウジング１４２はチャンバ接続部１１０に接合されている。チャンバ接続部１１０は、その外周面の一部が真空室外に臨んでいる。以下、この真空室外に臨むチャンバ接続部１１０の表面を「放熱面」とし、図３に放熱面１１０ｂとして示す。放熱面１１０ｂは、大気に面する第１の面１１０ｃと真空容器１１３に接する１１０ｄによって構成されている。

［回転駆動装置の動作］
回転駆動装置１０２の動作について説明する。
図示しない真空排気手段によって真空チャンバ５が真空排気されると、真空チャンバ５に連通する回転駆動装置１０２の真空室も真空排気される。即ち、第１モータ１３１及び第２モータ１４１は真空雰囲気に置かれる。

この状態で、第１モータ１３１及び第２モータ１４１に駆動電力が印加されると、第１モータ１３１が第１駆動軸１３３を回転駆動し、第２モータ１４１が第２駆動軸１４３を回転駆動する。第１駆動軸１３３が回転駆動されると、第１駆動軸１３３に設けられている第１駆動ギヤ１３４が、噛合する第１従動ギヤ１３５を介して第１従動軸１３６を回転させる。また、第２駆動軸１４３が回転駆動されると、第２駆動軸１４３に設けられている第２駆動ギヤ１４４が、噛合する第２従動ギヤ１４５を介して第２従動軸１４６を回転させる。このようにして、第１従動軸１３６及び第２従動軸１４６に軸支されているアーム３が駆動され、ハンド４に載置された基板Ｗが搬送される。

駆動電力の印加により第１モータ１３１及び第２モータ１４１において発生する熱は、固定板１１１から、第２ハウジング１４２、第１ハウジング１３２を介してチャンバ接続部１１０に伝導する。チャンバ接続部１１０に伝導した熱は、第１の面１１０ｃから大気中に放熱され、第２の面１１０ｄから真空容器１１３を介して大気中に放熱される。このように、第１モータ１３１及び第２モータ１４１は真空中に配置されているが、熱伝導により放熱することが可能である。したがって、モータの回転動力を伝達するための駆動軸を真空隔壁に貫通させる必要がなく、この駆動軸シールでのリークやトルク損失、シールや駆動軸の寿命等の問題を解消することが可能である。

本発明はこの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において変更され得る。

上述の各実施携帯では、駆動源の放熱は、放射面から大気への熱伝達によってなされるものとしたが、放熱面に放熱ファン、空冷ファンあるいは水冷配管等の冷却機構を設け、放熱面を積極的に冷却するものとすることも可能である。

２、１０２…回転駆動装置
５…真空チャンバ
１１、１１１…固定板
１４…カバー
３１、４１、１３１、１４１…モータ
３２、４２、１３２、１４２…ハウジング
３３、４３、１３３、１４２…駆動軸
１１３…真空容器

Claims (8)

1. 搬送機構が収容されるチャンバに固定され、前記チャンバに導通する真空室を画成する隔壁と、
   前記真空室に収容され、前記搬送機構を駆動する駆動ユニットと、
   前記真空室の外部に臨む放熱面を有し、前記隔壁に固定され前記駆動ユニットを支持する支持体と
   を具備する回転駆動装置。
2. 請求項１に記載の回転駆動装置であって、
   前記隔壁は、前記チャンバに対向する第１の端部と反対側の第２の端部とを有する筒体であり、
   前記支持体は、前記第２の端部に固定された板状の本体部を含む
   回転駆動装置。
3. 請求項２に記載の回転駆動装置であって、
   前記駆動ユニットは、搬送機構に回転動力を伝達する駆動軸と、前記駆動軸を回転させる駆動源とを有し、
   前記本体部は、前記真空室に臨む第１の面と、前記駆動源が配置され前記第１の面とは反対側の第２の面とを有し、
   前記回転駆動装置は、前記第２の面に固定され、前記駆動源を収容する収容空間を形成する容器をさらに具備する
   回転駆動装置。
4. 請求項２に記載の回転駆動装置であって、
   前記隔壁は、第１の駆動軸を回転可能に支持する第１のハウジングと第２の駆動軸を回転可能に支持する第２のハウジングとがシールを介して積層された第１の隔壁部と、第１の駆動軸を回転駆動する第１の駆動源と第２の駆動軸を回転駆動する第２の駆動源とを収容する第２の隔壁部とを有する
   回転駆動装置。
5. 請求項１に記載の回転駆動装置であって、
   前記支持体は、前記真空室に収容される第１の部分と、前記真空室の外部に臨む第２の部分とを有し、
   前記放熱面は前記第２の部分に形成される
   回転駆動装置。
6. 請求項５に記載の回転駆動装置であって、
   前記隔壁は、第１の駆動軸を回転可能に支持する第１のハウジングと、前記第１のハウジングに積層された第２の駆動軸を回転可能に支持する第２のハウジングと、前記第１の駆動軸を回転駆動する第１の駆動源と、前記第２の駆動軸を回転駆動する第２の駆動源とを収容する容器であり、
   前記放熱面は、大気に面する第１の面と、前記容器と接する第２の面とを有する
   回転駆動装置。
7. 請求項６に記載の回転駆動装置であって、
   前記第２の部分は、前記チャンバに当接するフランジである
   回転駆動装置。
8. 請求項１に記載の回転駆動装置であって、
   前記真空室の外に配置され、前記放熱面を冷却する冷却機構
   をさらに具備する回転駆動装置。

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