JP3672717B2

JP3672717B2 - Sample transport device

Info

Publication number: JP3672717B2
Application number: JP35808497A
Authority: JP
Inventors: 英治河合
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1997-12-25
Filing date: 1997-12-25
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2017-12-25
Also published as: JPH11186362A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面に半導体集積回路を形成するためのウエハー、または表面に半導体集積回路が形成されたウエハーを検査、測長等のために外部から真空試料室に搬入したり、検査、測長済のウエハーを真空試料室の外部に搬出したりする際に使用する試料搬送装置に関し、特に、基端部が回転軸回りに回転可能に支持された第１アームと、前記第１アームの先端部に設けた第２アーム支持軸回りに基端部が回転可能に支持された第２アームと、前記第２アームの先端部に設けた搬送アーム支持軸回りに基端部が回転可能に支持された試料搬送アームとを有する試料搬送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前記試料搬送装置としては、従来、下記（Ｊ01）に示す技術が知られている。
（Ｊ01）図８に示す技術
図８は、試料搬送装置の従来例の平面図である。
なお、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とし、矢印Ｘ，−Ｘ，Ｙ，−Ｙ，Ｚ，−Ｚで示す方向または示す側をそれぞれ、前方、後方、左方、右方、上方、下方、または、前側、後側、左側、右側、上側、下側とする。
また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。
図８において、ウエハー（試料）の検査、測長等を行う際の作業に使用される真空試料室（真空作業室）０１には、移動可能な試料ステージＳが配置される。前記真空試料室０１には内部仕切弁０２を介して試料交換室（予備排気室、真空室）０３が接続されている。また、試料交換室０３は外部仕切弁０４を介して大気に接続可能に構成されている。
試料交換室（真空室）０３には、試料搬送装置０６が配置されている。試料搬送装置０６は、回転軸０７回りに回転可能な第１アーム０８と、前記第１アーム先端部に設けた第１アーム支持軸０８a回りに回転可能な第２アーム０９と、前記第２アーム０９先端部に設けた第２アーム支持軸０９a回りに回転可能な試料搬送アーム０１０とを備えている。
前記外部仕切弁０４から搬入されたウエハー（試料）Ｗは、前記試料搬送アーム０１０の先端部に載置され、前記内部仕切弁０２から真空試料室０１内に搬入されるように構成されている。
この場合、試料搬送アーム０１０は直進運動のみが行われる。
【０００３】
前記試料搬送装置０６は、試料交換室０３に配置されており、試料の交換の度に大気にリークされる環境にさらされている。前記大気にリークされたときに塵埃が試料搬送装置０６に付着するため、試料搬送装置０６は真空試料室０１内の塵埃発生源となっている。
前記塵埃等の発生を減少させるためには、前記外部仕切弁０４の開閉を少なくすること、および、前記試料搬送装置０６を常時、真空環境に配置することが好ましい。
前記試料交換室０３の周囲に試料保管用の真空室を配置し、前記真空室と前記真空試料室０１との間で試料の搬送を行う場合、試料搬送アームは、直進のみではなく回転させることが必要となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記真空室内において、搬送アームを直進および回転させるためには、真空室の外部から内部に直進用駆動力および回転用駆動力を伝達する必要がある。前記直進用回転軸および回転用回転軸の２軸の回転軸を用いて試料搬送アームの直進移動および回転移動を行う場合、前記両方の移動は同じ部材の回転制御により行っているので、試料搬送アームの直進移動制御および回転移動制御を独立に行うことが困難であり、制御が複雑となる。
【０００５】
また、試料搬送アームを回転させる場合には、前記試料搬送アーム、この試料搬送アームを支持する第２アーム、この第２アームを支持する第１アーム等が最も短くなった状態で回転させないと、それらの真空室下部壁に対する投影面積が大きくなり、装置全体の専有面積が大きくなってしまうという問題点がある。したがって、試料搬送アームを回転させる場合には前記各アームが最も短くなった状態で回転させることが望ましいが、前述のように試料搬送アームの直進移動制御および回転移動制御を独立に行うことが困難であるので、その回転制御が複雑となる。
また、同軸構造とした直進用回転軸および回転用回転軸の２軸の回転軸を用いることが考えられるが、その場合真空シール部の構造が複雑となる。そして、真空シール部の構造の信頼性を確保するためには磁性流体シールを採用することが考えられるが、磁性流体シールは高価であり、製造コストが高くなるという問題点がある。
【０００６】
本発明は、前述の事情に鑑み、関節を介して順次連結された第１アーム、第２アームおよび試料搬送アームを備えた試料搬送装置において下記の記載内容を課題とする。
（Ｏ01）試料搬送アームの直進移動および回転移動の制御を容易に行えるようにすること。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
次に、前記課題を解決するために案出した本発明を説明するが、本発明の要素には、後述の実施例の要素との対応を容易にするため、実施例の要素の符号をカッコで囲んだものを付記する。
また、本発明を後述の実施例の符号と対応させて説明する理由は、本発明の理解を容易にするためであり、本発明の範囲を実施例に限定するためではない。
【０００８】
（本発明）
前記課題を解決するために、本出願の本発明の試料搬送装置は、次の要件（Ａ01）〜（Ａ013）を備えたことを特徴とする、
（Ａ01）真空室（２）を形成する底壁（１２）を鉛直に貫通するとともに、真空室（２）内が外部に対して気密となるように且つ回転可能に支持された搬送アーム回転用貫通軸（１６）および搬送アーム直進用貫通軸（１７）、
（Ａ02）前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）を回転駆動する前記真空室（２）外部に配置されたアーム直進モータ（Ｍ2）、
（Ａ03）前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）および搬送アーム回転用貫通軸（１６）を同時に回転駆動する前記真空室（２）外部に配置されたアーム回転モータ（Ｍ1）、
（Ａ04）前記真空室（２）内に配置され、前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）回りに回転可能に支持された第１アーム支持部材（２９）、
（Ａ05）前記真空室（２）内に配置され、前記第１アーム支持部材（２９）の外端部に回転可能に支持される第１アーム基端部を有する第１アーム（３８）、
（Ａ06）前記真空室（２）内に配置され、前記第１アーム（３８）の先端部に回転可能に支持される第２アーム基端部を有する第２アーム（４３）、
（Ａ07）前記第２アームの先端部に回転可能に支持された搬送アーム基端部と、試料載置部（５１a，５１a）が設けられた搬送アーム先端部とを有する搬送アーム（５１）、
（Ａ08）前記搬送アーム回転用貫通軸（１６）が回転したときに前記第１アーム支持部材（２９）を前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）回りに回転させる第１アーム支持部材回転力伝達手段（２８，３１，３２）、
（Ａ09）前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）が回転したときに前記第１アーム（３８）を前記搬送アーム回転用貫通軸（１６）回りに回転させる第１アーム回転力伝達手段（３３，３９，４８）、
（Ａ010）前記第１アーム（３８）が前記第１アーム支持部材（２９）上で回転したときに前記第２アーム（４３）を前記第１アーム（３８）上で回転させる第２アーム回転力伝達手段（３５，４４，４９）、
（Ａ011）前記第２アーム（４３）が前記第１アーム（３８）上で回転したとき前記搬送アーム（５１）を前記第２アーム（４３）上で回転させる搬送アーム回転力伝達手段（４２，４７，５０）、
（Ａ012）前記第１アーム支持部材（２９）上で回転する前記第１アーム（３８）の回転軸心位置をＡ1、前記第１アーム（３８）上で回転する第２アーム（４３）の回転軸心位置をＡ2、前記第２アーム（４３）上で回転する前記搬送アーム（５１）の回転軸心位置をＡ3、前記回転軸心位置Ａ1およびＡ2間の長さをＡ1Ａ2、前記回転軸心位置Ａ2およびＡ3間の長さをＡ2Ａ3、一定長さをＬとした場合に、Ａ1Ａ2＝Ａ2Ａ3＝Ｌに設定された前記第１アーム（３８）、前記第２アーム（４３）および前記搬送アーム（５１）の回転軸心位置の配置構造、
（Ａ013）前記回転軸心位置Ａ１回りの前記第１アーム（３８）の回転角度をθ1、前記回転軸心位置Ａ２回りの前記第２アーム（４３）の回転角度をθ2、前記回転軸心位置Ａ３回りの搬送アーム（５１）の回転角度をθ3とした場合に、前記搬送アーム回転用貫通軸（１６）が回転しない状態で前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）を回転させたときθ2＝−２θ1、θ3＝θ1となるように構成され、前記搬送アーム回転用貫通軸（１６）および前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）を同時に回転角θ1回転させたときθ2＝θ3＝０となるように構成された、前記第１アーム支持部材回転力伝達手段（２８，３１，３２）、前記第１アーム回転力伝達手段（３３，３９，４８）、前記第２アーム回転力伝達手段（３５，４４，４９）、および前記搬送アーム回転力伝達手段（４２，４７，５０）。
【０００９】
（本発明の作用）
前記構成を備えた本出願の本発明の試料搬送装置では、真空室（２）を形成する底壁（１２）を鉛直に貫通する搬送アーム回転用貫通軸（１６）および搬送アーム直進用貫通軸（１７）は、真空室（２）内が外部に対して気密となるように且つ回転可能に支持される。前記真空室（２）外部に配置されたアーム直進モータ（Ｍ2）は、前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）を回転駆動する。前記真空室（２）外部に配置されたアーム回転モータ（Ｍ1）は、前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）および搬送アーム回転用貫通軸（１６）を同時に回転駆動する。
【００１０】
前記真空室（２）内に配置された第１アーム支持部材（２９）は、前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）回りに回転可能に支持され且つ外端部に第１アーム支持軸（３４）を有する。
前記真空室（２）内に配置された第１アーム（３８）はその基端部が、前記第１アーム支持部材（２９）の外端部に回転可能に支持される。前記真空室（２）内に配置された第２アーム（４３）の基端部は、前記第１アーム（３８）先端部に回転可能に支持される。前記第２アーム（４３）先端部により搬送アーム（５１）の基端部が回転可能に支持される。前記搬送アーム（５１）は、その先端部に試料を支持する試料載置部（５１a，５１a）を有する。
【００１１】
第１アーム支持部材回転力伝達手段（２８，３１，３２）は、前記搬送アーム回転用貫通軸（１６）が回転したときに前記第１アーム支持部材（２９）を前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）回りに回転させる。
第１アーム回転力伝達手段（３３，３９，４８）は、前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）が回転したときに前記第１アーム（３８）を前記第１アーム支持部材（２９）の外端部上で回転させる。第２アーム回転力伝達手段（３５，４４，４９）は、前記第１アーム（３８）が前記第１アーム支持部材（２９）上で回転したときに前記第２アーム（４３）を前記第１アーム（３８）の先端部上で回転させる。搬送アーム回転力伝達手段（４２，４７，５０）は、前記第２アーム（４３）が前記第１アーム（３８）上で回転したとき前記搬送アーム（５１）を前記第２アーム（４３）上で回転させる。
前記第１アーム（３８）、前記第２アーム（４３）および前記搬送アーム（５１）の回転軸心の配置構造は、前記第１アーム（３８）の回転軸心位置をＡ1、前記第２アーム（４３）の回転軸心位置をＡ2、前記搬送アーム（５１）の回転軸心位置をＡ3、前記回転軸心位置Ａ1およびＡ2間の長さをＡ1Ａ2、前記軸心位置Ａ2およびＡ3間の長さをＡ2Ａ3、一定長さをＬとした場合に、Ａ1Ａ2＝Ａ2Ａ3＝Ｌに設定される。
【００１２】
前記第１アーム支持部材回転力伝達手段（２８，３１，３２）、第１アーム回転力伝達手段（３３，３９，４８）、第２アーム回転力伝達手段（３５，４４，４９）、および搬送アーム回転力伝達手段（４２，４７，５０）は、前記回転軸心Ａ１回りの第１アーム（３８）の回転角度をθ1、前記回転軸心Ａ2回りの第２アーム（４３）の第２アーム（４３）の回転角度をθ2、前記回転軸心Ａ3回りの搬送アーム（５１）の回転角度をθ3とした場合に、前記搬送アーム回転用貫通軸（１６）が回転しない状態で前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）を回転させたときθ2＝−２θ1、θ3＝θ1とし、前記搬送アーム回転用貫通軸（１６）および前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）を同時に回転角θ1回転させたときθ2＝θ3＝０とする。
【００１３】
したがって、アーム回転モータ（Ｍ1）を回転させずに、アーム直進モータ（Ｍ2）のみを回転させた場合、前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）のみが回転し、θ2＝−２θ1となりまた、搬送アーム（５１）の回転軸心Ａ3回りの回転角θ3はθ3＝θ1となる。なおこのとき、前記第２アーム（４３）自体が−θ1回転し且つ搬送アーム（５１）が前記回転軸心Ａ3回りにθ１回転するため、搬送アーム（５１）の向きは変化しない。この場合には搬送アーム（５１）は前記軸心位置Ａ1回りに回転することなく直進移動する。
【００１４】
また、アーム直進モータ（Ｍ2）を回転させずに、アーム回転モータ（Ｍ1）のみを回転させた場合、前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）およびアーム回転用貫通軸（１６）の両方が回転し、θ2＝θ3＝０となる。この場合には、第１アーム（３８）、第２アーム（４３）および搬送アーム（５１）の相対的位置関係は一定に保持された状態のまま、それらは、前記第１アーム支持部材（２９）の軸回りに一体的に回転する。このとき、搬送アーム（５１）の方向が変化する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明の試料搬送装置の実施の形態１は、前記本発明の試料搬送装置において、次の要件（Ａ014）〜（Ａ017）を備えたことを特徴とする。
（Ａ014）前記搬送アーム回転用貫通軸（１６）に固着されたプーリ（２８）、前記第１アーム支持部材基端部に設けられたプーリ（３１）、および前記両プーリに掛けられたタイミングベルト（３２）により構成された前記第１アーム支持部材回転力伝達手段（２８，３１，３２）、
（Ａ015）前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）に固着されたプーリ（３３）、前記第１アーム基端部に設けられたプーリ（３９）、および前記両プーリに掛けられたタイミングベルト（４８）により構成された前記第１アーム回転力伝達手段（３３，３９，４８）、
（Ａ016）前記搬送アーム回転用貫通軸（１６）に固着されたプーリ（３５）、前記第２アーム基端部に設けられたプーリ（４４）、および前記両プーリに掛けられたタイミングベルト（４９）により構成された前記第２アーム回転力伝達手段（３５，４４，４９）、
（Ａ017）前記第２アーム支持軸（４１）に固着されたプーリ（４２）、前記搬送アーム（５１）基端部に設けられたプーリ（４７）、および前記両プーリに掛けられたタイミングベルト（５０）により構成された前記搬送アーム回転力伝達手段（４２，４７，５０）。
【００１６】
（実施の形態１の作用）
本発明の試料搬送装置の実施の形態１では、第１アーム支持部材回転力伝達手段（２８，３１，３２）は前記搬送アーム回転用貫通軸（１６）に固着されたプーリ（２８）、前記第１アーム支持部材（２９）基端部に設けられたプーリ（３１）、および前記両プーリに掛けられたタイミングベルト（３２）により構成される。第１アーム回転力伝達手段（３３，３９，４８）は、前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）に固着されたプーリ（３３）、前記第１アーム基端部に設けられたプーリ（３９）、および前記両プーリに掛けられたタイミングベルト（４８）により構成される。第２アーム回転力伝達手段（３５，４４，４９）は前記搬送アーム回転用貫通軸（１６）に固着されたプーリ（３５）、前記第２アーム基端部に設けられたプーリ（４４）、および前記両プーリに掛けられたタイミングベルト（４９）により構成される。前記搬送アーム回転力伝達手段（４２，４７，５０）は前記第２アーム支持軸（４１）に固着されたプーリ（４２）、前記搬送アーム基端部に設けられたプーリ（４７）、および前記両プーリに掛けられたタイミングベルト（５０）により構成される。
【００１７】
前記搬送アーム回転用貫通軸（１６）が回転したときに前記搬送アーム回転用貫通軸（１６）に固着された前記第１アーム支持部材回転力伝達手段（２８，３１，３２）のプーリ（２８）も回転して、前記プーリ（２８）に掛けられたタイミングベルト（４８）を介して前記第１アーム支持部材（２９）に設けられたプーリ（３１）が回転して第１アーム支持部材（２９）を前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）回りに回転させる。
前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）が回転したときに前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）に固着された第１アーム回転力伝達手段（３３，３９，４８）のプーリ（３３）も回転して、前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）のプーリ（３３）に掛けられたタイミングベルト（４８）を介して前記第１アーム基端部に設けられたプーリ（３９）が回転する。前記第１アーム基端部のプーリ（３９）の回転により前記第１アーム（２３）が前記搬送アーム回転用貫通軸（１６）回りに回転する。
【００１８】
前記第１アーム（３８）が前記第１アーム支持軸（３４）回りに回転したときに第１アーム支持軸（３４）に固着された第２アーム回転力伝達手段（３５，４４，４９）のプーリ（３５）も回転し、タイミングベルト（４９）を介して前記第２アーム基端部に設けられたプーリ（４４）が回転して前記第２アーム（４３）が前記第２アーム支持軸（４１）回りに回転する。前記第２アーム支持軸（４１）に固着されたプーリ（４２）が回転するとタイミングベルト（５０）を介して前記搬送アーム基端部に設けられたプーリ（４７）が回転して前記搬送アーム（４１）を前記搬送アーム支持軸（４６）回りに回転させる。
前記アーム回転モータ（Ｍ1）を回転させずに、アーム直進モータ（Ｍ2）のみを回転させた場合、前記搬送アーム直進用貫通（１６）軸のみが回転し、θ2＝−２θ1となりまた、搬送アーム（５１）の搬送アーム支持軸（４６）回りの回転角はθ3＝θ1となる。なおこのとき、前記第２アーム（４３）自体が−θ1回転し、第２アーム（４３）に支持された搬送アーム支持軸（４６）が−θ1回転する。
すなわち、搬送アーム支持軸（４６）が−θ1回転し且つ搬送アーム（５１）が前記搬送アーム支持軸（４６）回りにθ１回転するため、搬送アーム（５１）の向きは変化しない。この場合には搬送アーム（５１）は前記軸心位置Ａ1回りに回転することなく直進移動する。
【００１９】
また、アーム直進モータ（Ｍ2）を回転させずに、アーム回転モータ（Ｍ1）のみを回転させた場合、前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）およびアーム回転用貫通軸（１６）の両方が回転し、θ2＝θ3＝０となる。この場合には、第１アーム（３８）、第２アーム（４３）および搬送アーム（５１）の相対的位置関係は一定に保持された状態のまま、それらは、前記第１アーム支持部材（２９）の軸回りに一体的に回転する。このとき、搬送アーム（５１）の方向が変化する。
【００２０】
（実施の形態２）
本発明の試料搬送装置の実施の形態２は、前記本発明または実施の形態１の試料搬送装置において、次の要件（Ａ018），（Ａ019）を備えたことを特徴とする。
（Ａ018）前記アーム直進モータ（Ｍ2）を支持し且つ前記アーム直進モータ（Ｍ2）の回転出力軸と同軸のテーブル回転軸回りに回転する回転テーブル（Ｔ1）、
（Ａ019）前記回転テーブル（Ｔ1）を回転駆動する前記アーム回転モータ（Ｍ1）。
（実施の形態２の作用）
本発明の試料搬送装置の実施の形態２では、回転テーブル（Ｔ1）は、前記アーム直進モータ（Ｍ2）を支持し且つ前記アーム直進モータ（Ｍ2）の回転出力軸と同軸のテーブル回転軸回りに回転する。前記アーム回転モータ（Ｍ1）は前記回転テーブル（Ｔ1）を回転駆動する。このため、前記アーム直進モータ（Ｍ2）およびアーム回転モータ（Ｍ1）を一箇所に配置することができる。
【００２１】
（実施の形態３）
本発明の試料搬送装置の実施の形態３は、前記本発明または本発明の実施の形態１もしくは２の試料搬送装置において、次の要件（Ａ022）を備えたことを特徴とする。
（Ａ022）前記搬送アーム（５１）を昇降させる搬送アーム昇降装置（５６）。
（実施の形態３の作用）
本発明の試料搬送装置の実施の形態３では、搬送アーム昇降装置（５６）は、前記搬送アーム（５１）を昇降させる。このため、複数の試料（Ｗ）が上下方向に多段に配置されている場合でも前記搬送アーム（５１）の先端部の試料載置部（５１a，５１a）は上下方向に多段に配置された複数の試料（Ｗ）の各試料（Ｗ）を支持することができる。
【００２２】
（実施の形態４）
本発明の試料搬送装置の実施の形態４は、前記本発明または本発明の実施の形態１ないし３のいずれかの試料搬送装置において、次の要件（Ａ023）を備えたことを特徴とする。
（Ａ023）前記搬送アーム（５１）、第１アーム（３８）、第２アーム（４３）、第１アーム支持部材（２９）、前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）、搬送アーム回転用貫通軸（１６）、アーム直進モータ（Ｍ2）を支持する前記回転テーブル（Ｔ1）およびアーム回転モータ（Ｍ1）を同時に昇降させる前記搬送アーム昇降装置（５６）。
【００２３】
（実施の形態４の作用）
本発明の試料搬送装置の実施の形態４では、搬送アーム昇降装置（５６）は、前記搬送アーム（５１）、第１アーム（３８）、第２アーム（４３）、第１アーム支持部材（２９）、前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）、搬送アーム回転用貫通軸（１６）、アーム直進モータ（Ｍ2）を支持する前記回転テーブル（Ｔ1）およびアーム回転モータ（Ｍ1）を同時に昇降させる。このため、複数の試料（Ｗ）が上下方向に多段に配置されていても前記搬送アーム（５１）の先端部の試料載置部（５１a，５１a）は各試料（Ｗ）を支持し、前記支持された試料（Ｗ）を前記軸心位置Ａ1回りに回転することなく直進移動させたり、前記軸心位置Ａ1回りに回転させることができる。
【００２４】
【実施例】
次に図面を参照しながら、本発明の試料搬送装置の実施の態様の例（実施例）を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
図１は試料搬送装置の実施例１が配置された真空室およびその真空室に接続された真空室の平面概略図である。図２は前記試料搬送装置の実施例１の縦断面図である。図３は同実施例１の試料搬送アームを直進移動させる場合の動作説明図である。図４は同実施例１の試料搬送アームを回転移動させて前記図３とは異なる方向に直進移動させる場合の動作説明図である。
【００２５】
図１において、電子顕微鏡、電子ビーム描画装置等の電子線装置によりシリコンウエハー等の試料に対する観察、検査、測長または描画等を真空中で行う真空試料室（真空作業室）１には試料ステージ（図示せず）が設置されている。前記真空試料室１の左側面（Ｙ側の側面）に隣接して試料交換室（実施例１の真空室）２が設けられている。前記真空試料室１および試料交換室２の間には開口１a（図２参照）が形成されており、前記開口１aは上下にスライド可能な内部仕切弁３（図１、図２参照）により開閉されるようになっている。前記内部仕切弁３により真空試料室１および試料交換室２は連通したり、または気密に遮断される。前記真空試料室１および試料交換室２はそれぞれ真空ポンプ（図示せず）により真空にされるようになっている。
【００２６】
前記試料交換室２の側面には、上下にスライド移動して開閉される内部仕切弁４，５を介して、交換用の試料を保管する真空室６，７が接続されている。真空室６，７はそれぞれ上下にスライド移動して開閉される外部仕切弁８，９により外部に対する試料の出入が行われる。前記真空室６，７内部には昇降可能な試料載置テーブル１０，１１が配置されている。
【００２７】
図２において、試料交換室２の下部壁（底壁）１２の下方には、モータ支持ケースＣが配置されている。モータ支持ケースＣの内部にはアーム回転モータＭ1が支持されておりアーム回転モータＭ1の出力軸はモータ支持ケースＣの上壁Ｃ1を貫通しており、その上端には回転テーブルＴ1が連結されている。回転テーブルＴ1は前記モータ支持ケースＣの上壁Ｃ1の上面に回転可能に支持されている。前記回転テーブルＴ1上面にはアーム直進モータＭ2が支持されている。
【００２８】
搬送アーム回転用貫通軸１６および搬送アーム直進用貫通軸１７は、前記試料交換室２の下部壁１２を上下に貫通しており、それらの下端部には永久磁石１８，１９が固着されている。前記搬送アーム回転用貫通軸１６およびその下部の永久磁石１８は前記下部壁１２下面に固定された円筒部材２１内に収納されている。また、前記搬送アーム直進用貫通軸１７およびその下部の永久磁石１９は前記下部壁１２下面に固定された円筒部材２２内に収納されている。
【００２９】
前記アーム直進モータＭ2のケースには大径の第１プーリ２３が固着されており、前記円筒部材２１の外側面には永久磁石２４aを装着した回転円筒部材２４が回転可能に支持されている。前記回転円筒部材２４の外周部には大径の第２プーリ２５が設けられている。前記第１プーリ２３および第２プーリ２５にはタイミングベルト２６が掛けられている。前記両プーリの直径は同一である。
以下、本明細書において「大径」のプーリは全て同一直径のプーリを意味し、「小径」のプーリは前記「大径」のプーリの１／２の直径を有するプーリを意味するものとする。
【００３０】
前記アーム回転モータＭ1が回転すると、前記回転テーブルＴ1、アーム直進モータＭ2のケース、第２プーリ２５、タイミングベルト２６、およびが回転円筒部材２４が回転する。このとき、前記回転円筒部材２４に装着された永久磁石２４aが回転円筒部材２４と一体的に回転し、それにつれて前記永久磁石１８が回転するように構成されている。
そして、前記永久磁石１８が回転すると前記搬送アーム回転用貫通軸１６が回転するように構成されている。
【００３１】
前記アーム直進モータＭ2の回転軸の上端には、永久磁石２７bが装着された円筒部２７aを有する回転部材２７が固着されている。前記アーム直進モータＭ2の回転軸が回転すると前記回転部材２７が回転する。このとき、前記回転部材２７に装着された永久磁石（図示せず）が回転部材２７と一体的に回転し、それにつれて前記永久磁石１９が回転するように構成されている。
そして、前記永久磁石１９が回転すると前記搬送アーム直進用貫通軸１７が回転するように構成されている。
したがって、前記アーム直進モータＭ2を停止した状態で前記アーム回転モータＭ1を回転駆動させると、前記アーム直進モータＭ2を支持する回転テーブルＴ1が回転し、且つ同一直径のプーリ２３，２５等が回転するので、前記搬送アーム回転用貫通軸１６および搬送アーム直進用貫通軸１７が同一回転速度で回転するように構成されている。
【００３２】
前記試料交換室２内において、前記アーム回転貫通軸１６の上端には小径の第３プーリ２８が固着されており、前記アーム直進貫通軸１７にはターンテーブル（第１アーム支持部材）２９が回転可能に支持されている。前記ターンテーブル２９の下部には小径の第４プーリ３１が設けられている。前記第３プーリおよび第４プーリにはタイミングベルト３２が掛けられている。なお、第３プーリ２８および第４のプーリ３１の直径は同一であれば良いので、両方とも大径にすることが可能である。
前記第３プーリ２８、第４プーリ３１およびベルト３２とから第１アーム支持部材回転力伝達手段（２８，３１，３２）が構成されている。
また、前記アーム直進貫通軸１７の上端には大径の第５プーリ３３が固着されている。
【００３３】
前記ターンテーブル２９の外側部には第１アーム支持軸３４が固定されており、前記第１アーム支持軸３４の上端には第６プーリ３５が固着されている。
前記第１アーム支持軸３４には、前記第６プーリ３５の下方の第１アーム３８が回転自在に支持されている。
第１アーム３８は、その下端部に設けた大径の第７プーリ３９と、前記第７プーリ３９の上方で水平に延びる水平アーム部４０と、この水平アーム部４０の先端部の第２アーム支持軸４１の上端に固定された小径の第８プーリ４２とを有している。
【００３４】
前記第２アーム支持軸４１には、第２アーム４３が回転自在に支持されている。第２アーム４３は、その下端部に設けた小径の第９プーリ４４と、前記第９プーリ４４の上方で水平に延びる水平アーム部４５と、この水平アーム部４５の先端部の搬送アーム支持軸４６とを有している。前記搬送アーム支持軸４６には大径の第１０プーリ４７が回転自在に支持されている。
前記アーム直進用モータＭ2により回転される第５プーリ３３と前記第７プーリ３９との間にはタイミングベルト４８が掛けられている。また、第６プーリ３５と第９プーリ４４との間、および、第８プーリ４２と第１０プーリ４７との間にもそれぞれタイミングベルト４９，５０が掛けられている。
前記第５プーリ３３、第７プーリ３９およびタイミングベルト４８とから第１アーム回転力伝達手段（３３，３９，４８）が構成されている。
第６プーリ３５、第９プーリ４４およびタイミングベルト４９とから第２アーム回転力伝達手段（３５，４４，４９）が構成されている。前記第８プーリ４２、第１０プーリ４７およびタイミングベルト５０とから搬送アーム回転力伝達手段（４２，４７，５０）が構成されている。
【００３５】
前記プーリ２３，２４，３３，３５，３９，４７は大径プーリで各プーリの径は同一であり、プーリ２８，３１，４２，４４は小径プーリでその径は同一である。そして、大径プーリの径は小径プーリの２倍である。
図３において、前記プーリ３５，３９の中心軸をＡ1、プーリ４２，４４の中心軸をＡ2、プーリ４７の中心軸をＡ3とし、軸心位置Ａ1およびＡ2間の距離をＬ1、軸心位置Ａ2およびＡ3間の距離をＬ2とするとＬ1＝Ｌ2＝Ｌに設定されている。
また、前記第１０プーリ４７には搬送アーム５１が一体的に結合されている。搬送アーム５１の先端部には二股の試料載置部５１a，５１aが設けられている。
【００３６】
前記符号１６〜５０，Ｍ1，Ｍ2，Ｔ1等で示す要素により前記搬送アーム５１を移動させる搬送アーム移動装置（１６〜５０，Ｍ1，Ｍ2，Ｔ1）が構成されている。
また、搬送アーム移動装置（１６〜５０，Ｍ1，Ｍ2，Ｔ1）および符号５１で示す要素により本発明の試料搬送装置Ｈが構成されている。
【００３７】
前記図２に示す搬送アーム移動装置（１６〜５０，Ｍ1，Ｍ2，Ｔ1）は、前記搬送アーム５１を図２および図３Ａに示す状態から図３Ｂに示すように直進移動させる際は、前記アーム回転モータＭ1を停止した状態でアーム直進モータＭ2のみを回転させる。
すなわち、搬送アーム５１が図３Ａの状態で、アーム直進用モータＭ2（図２参照）を回転駆動して、前記第７プーリ３９を図３Ｂに示す角度θだけ時計方向に回転駆動すると、前記第１アーム３８も時計方向に角度θだけ回転する。このとき第８プーリ４２および第９プーリ４４の軸心位置Ａ2は図３Ｂに示す位置へ移動する。
このとき、第６プーリ３５に掛けられたベルト４９は第６プーリ３５に対して角度θだけ旋回する（向きを変える）ので、第９プーリ４４は反時計方向に角度２θだけ回転して、図３Ｂの位置に移動する。この第９プーリ４４の角度２θの回転に対応して第１０プーリ４７は反時計方向にθ°回転する。
【００３８】
この場合、第１０プーリ４７を支持する搬送アーム支持軸４６は第２アーム４３とともに−θ回転するので、搬送アーム５１の回転角度の合計が０°となり、右方（−Ｙ方向）に距離Ｄだけ平行移動する。すなわち、前記搬送アーム５１が距離Ｄだけ右方（−Ｙ方向）へ前進する（図３Ｂ、図４Ａ参照）。前述したように、軸心位置Ａ1およびＡ2間の距離Ｌ1と軸心位置Ａ2およびＡ3間の距離Ｌ2とはＬ1＝Ｌ2＝Ｌに設定されているので、前記移動距離Ｄは次式で表される。
Ｄ＝２Ｌ（１−cosθ）
したがって、θ＝１８０°のときＤ＝４Ｌとなり、図４Ａに示す状態となる。
【００３９】
ところで、前記図３Ｂの状態において、第９プーリ４４および第２アーム４３を時計方向に２θ回転させた場合、軸心位置Ａ3は、前記軸心位置Ａ1およびＡ2を結ぶ線上に移動する。このとき、第１０プーリ４７は軸心位置Ａ3回りに−θ回転する。すなわちこの場合は、第１アーム３８、第２アーム４３および搬送アーム５１は、図３Ａに示す関係を保持したまま（すなわち、軸心位置Ａ1，Ａ2，Ａ3が一直線上に配置されたまま）、軸心位置Ａ1を中心にしてθだけ回転した状態となる。
したがって、図３Ａに示す状態において、図２に示す前記アーム直進用モータＭ2を停止させた状態で前記アーム回転モータＭ1のみを回転させると、前記アーム直進貫通軸１７の回転により前記第１アーム３８は軸心位置Ａ1回りにθ回転し、第２アーム４３は軸心位置Ａ2回りに−２θ回転するともに、アーム回転貫通軸１６によるターンテーブル２９の回転角θの回転により第７プーリ３５の位置がアーム直進貫通軸１７回りにθ回転するので前記第２アーム４３が軸心位置Ａ2回りに２θ回転する。すなわち、第２アーム４３は前記アーム直進貫通軸１７の回転により−２θ回転し、前記アーム回転貫通軸１６の回転により２θ回転するので合計の回転角度は０となる。
このとき、第１アーム３８、第２アーム４３および搬送アーム５１は、図３Ａに示す関係を保持したまま（すなわち、軸心位置Ａ1，Ａ2，Ａ3が一直線上に配置されたまま）、ターンテーブル２９の回転軸回りにθだけ回転して図４Ｂの状態となる。
【００４０】
したがって、前記アーム直進用モータＭ2を停止させた状態で前記アーム回転モータＭ1のみを回転させると、第１アーム３８、第２アーム４３および搬送アーム５１は、図３Ａに示す関係を保持したまま（すなわち、軸心位置Ａ1，Ａ2，Ａ3が一直線上に配置されたまま）、ターンテーブル２９の回転軸回りに回転するので、搬送アーム５１の向きを変えることができる。
そして、前記向きを変えた搬送アーム５１は、前記アーム回転モータＭ1を停止した状態でアーム直進モータＭ2のみを回転させることにより直進移動させることができる。
【００４１】
（実施例１の作用）
図５は同実施例１の試料搬送アームを右方（図１の真空試料室１の方向）に延ばす場合の状態を示す図である。図６は同実施例１の試料搬送アームの向きを変えてから左方（図１の試料保管用の真空室６の方向）に延ばす場合の状態を示す図である。
図５Ａに示す状態で前記図２に示すアーム回転モータＭ1を停止した状態でアーム直進モータＭ2のみを回転させることにより、前記搬送アーム５１を順次図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｄの位置に移動させることができる。
【００４２】
図６Ａの２点鎖線で示す搬送アーム５１の状態は前記図５Ｄと同じ状態を示す図である。この図６Ａに示す状態において、前記アーム直進用モータＭ2を停止させた状態で前記アーム回転モータＭ1のみを回転させると、第１アーム３８、第２アーム４３および搬送アーム５１は、図６Ａの２点鎖線に示す位置関係を保持したまま（すなわち、軸心位置Ａ1，Ａ2，Ａ3が一直線上に配置されたまま）、ターンテーブル２９の軸回りに回転して図６Ａの実線で示す位置に移動し、さらに回転すると図６Ｂの状態とすることができる。この図６Ｂの状態では搬送アーム５１の向きは左方（前記図１の真空室６の方向）に向いている。
この図６Ｂの状態において、前記図２に示すアーム回転モータＭ1を停止した状態でアーム直進モータＭ2のみを回転させることにより、前記搬送アーム５１を順次図６Ｃ、図６Ｄ、図６Ｅの位置に直進移動させることができるので、真空室６に対して試料の搬送を行うことができる。
【００４３】
前記本実施例１によれば、アーム回転モータＭ1またはアーム直進モータＭ2のいずれか一方を停止して他方駆動することにより、搬送アームの回転動作と直進動作をそれぞれ独立に行うことができる。
また、真空の試料交換室２の外部から内部に回転力を伝達（導入）する際に、円筒部材２１，２４の内側および外側に配置された永久磁石を使用する磁気結合式の回転導入機を使用しているので、超高真空対応とすることができる。
第１アーム３８を支持する第１アーム支持軸３４をターンテーブル２９上に偏心して配置したので、前記ターンテーブル２９の中心から第１アーム支持軸３４までの長さが、前記搬送アーム５１の直進移動ストロークにプラスされる。このため、前記搬送アーム５１の直進移動ストロークが長くなる。したがって、第１アーム３４、第２アーム４３および搬送アーム５１の長さを短くしても、必要な直進移動ストロークが得られるので、前記第１アーム３４、第２アーム４３および搬送アーム５１の長さを短くしてそれらの剛性を高めることが可能となる。
【００４４】
（実施例２）
図７は試料搬送装置の実施例２の縦断面図で、前記実施例１の図２に対応する図である。
なお、この実施例２の説明において、前記実施例１の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
図７において、上壁Ｃ1および中間壁Ｃ2を有するモータ支持ケースＣは昇降テーブル５６上に支持されており、昇降テーブル（搬送アーム昇降装置）５６と共に昇降可能である。
また、前記実施例１の図２に示す符号１６〜２６で示す部材は省略されている。そして、前記モータ支持ケースＣ内において前記アーム回転モータＭ1の出力軸には大径の第１プーリ２３′が固着されている。また、前記アーム回転貫通軸１６の下端部は前記モータ支持ケースＣの中間壁Ｃ2を貫通して前記モータ支持ケースＣ内部に配置されており、その下端には大径の第２プーリ２５′が固着されている。前記第１プーリ２３′および第２プーリ２５′にはタイミングベルト２６′が掛けられている。
【００４５】
前記アーム直進貫通軸１７の下端はカップリング５７を介して前記アーム直進モータＭ2の出力軸に連結されている。そして、前記試料交換室２の下部壁１２と前記モータ支持ケースＣの上壁Ｃ1との間には、前記アーム回転貫通軸１６の周囲を囲むローズＢ1および前記アーム直進貫通軸１７aおよびアーム直進モータＭ2を囲むベローズＢ2が設けられている。
本実施例２では、前記ベローズＢ1，Ｂ2により前記アーム回転貫通軸１６およびアーム直進貫通軸１７の前記下部壁１２貫通部分の気密性を保持するように構成されている。
【００４６】
（実施例２の作用）
本実施例２も、前記実施例１と同様に、アーム回転モータＭ1またはアーム直進モータＭ2のいずれか一方を停止して他方駆動することにより、搬送アームの回転動作と直進動作をそれぞれ独立に行うことができる。
また、前記昇降テーブル５６を昇降させことにより前記搬送アーム５１を昇降させることができるので、搬送アーム５１の試料載置部５１a，５１aに載置された試料（ウエハー）の他の部材（例えば、真空試料室１内のステージ、または試料保管用の真空室内の試料支持テーブル等）との試料の受渡しを容易に行うことができる。
【００４７】
（変更例）
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更実施例を下記に例示する。
（Ｈ01）本発明は複数の真空室または真空試料室に接続された試料交換室に配置する代わりに、試料ステージが配置された真空試料室に配置して、前記試料ステージと前記真空試料室に接続された試料交換室との間での試料の搬送に使用することが可能である。
（Ｈ02）前記第１アーム支持部材回転力伝達手段、第１アーム回転力伝達手段、第２アーム回転力伝達手段、または前記搬送アーム回転力伝達手段として、プーリを使用する代わりにギヤ列やリンク機構等を単独または組み合わせて使用することが可能である。
（Ｈ03）前記第１アームを支持する第１アーム支持部材は、ターンテーブル２９のような円形のテーブル構造とする代わりに、アーム形状とすることが可能である。
【００４８】
【発明の効果】
前述の本発明の試料搬送装置は、下記の効果を奏することができる。
（Ｅ01）試料搬送アームの直進移動および回転移動の制御を容易に行うことができる。
（Ｅ02）第１アームを第１アーム支持部材により支持したので、第１アーム支持部材の回転中心から前記第１アームを支持する位置までの距離が、搬送アームの直進移動ストロークにプラスされるため、搬送アームの直進移動ストロークを大きくすることがきる。また、前記搬送アームの直進移動ストロークを大きくせずに前記第１アーム、第２アーム、搬送アーム等の長さを短く構成してそれらの剛性を高めることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は試料搬送装置の実施例１が配置された真空室およびその真空室に接続された真空室の平面概略図である。
【図２】図２は前記試料搬送装置の実施例１の縦断面図である。
【図３】図３は同実施例１の試料搬送アームを直進移動させる場合の動作説明図である。
【図４】図４は同実施例１の試料搬送アームを回転移動させて前記図３とは異なる方向に直進移動させる場合の動作説明図である。
【図５】図５は同実施例１の試料搬送アームを右方（図１の真空試料室１の方向）に延ばす場合の状態を示す図で、図５Ａは試料搬送アームが真空試料室に延びる前の状態を示す図、図５Ｂは試料搬送アームが真空試料室へ延び始めた状態を示す図、図５Ｃは前記図５Ｂよりさらに試料搬送アームが真空試料室へ延びた状態を示す図、図５Ｄは試料搬送アームの先端が真空試料室まで延びた状態を示す図である。
【図６】図６は同実施例１の試料搬送アームの向きを変えてから左方（図１の試料保管用の真空室６の方向）に延ばす場合の状態を示す図で、図６Ａは試料搬送アームの向きを変えようとする状態を示す図、図６Ｂは試料搬送アームの向きを変った状態を示す図、図６Ｃは試料搬送アームが真空室へ延ばす状態を示す図、図６Ｄは前記図６Ｃよりさらに試料搬送アームの先端が真空室に延びた状態を示す図、図６Ｅは試料搬送アームが真空室まで延びた状態を示す図である。
【図７】図７は試料搬送装置の実施例２の縦断面図で、前記実施例１の図２に対応する図である。
【図８】図８は、試料搬送装置の従来例の平面図である。
【符号の説明】
Ｈ…試料搬送装置、Ｍ1…アーム回転モータ、Ｍ2…アーム直進モータ、
２…真空室、１２…底壁、１６…搬送アーム回転用貫通軸、１７…搬送アーム直進用貫通軸、２８，３１，３２…第１アーム支持部材回転力伝達手段、２９…第１アーム支持部材、３３，３９，４８…第１アーム回転力伝達手段、３４…第１アーム支持軸、３５，４４，４９…第２アーム回転力伝達手段、３８…第１アーム、４２，４７，５０…搬送アーム回転力伝達手段、４１…第２アーム支持軸、４３…第２アーム、４６…搬送アーム支持軸、５１…搬送アーム、５１a，５１a…試料載置部
２８，３１，３３，３５，３９，４２，４４，４７…プーリ、３２，４８，４９，５０…ベルト、５６…搬送アーム昇降装置、[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides a wafer for forming a semiconductor integrated circuit on the surface, or a wafer having a semiconductor integrated circuit formed on the surface, which is carried into the vacuum sample chamber from the outside for inspection, length measurement, etc. In particular, the present invention relates to a sample transfer device used when unloading a wafer to the outside of a vacuum sample chamber, and in particular, a first arm whose base end is supported so as to be rotatable about a rotation axis, and a tip of the first arm A second arm whose base end portion is rotatably supported around a second arm support shaft provided in the portion, and a base end portion which is rotatably supported around a transport arm support shaft provided at the distal end portion of the second arm. The present invention relates to a sample transfer device having a sample transfer arm.
[0002]
[Prior art]
As the sample transport device, a technique shown in the following (J01) is conventionally known.
(J01) Technology shown in FIG.
FIG. 8 is a plan view of a conventional example of a sample transport device.
In order to facilitate understanding of the following description, in the drawings, the front-rear direction is the X-axis direction, the left-right direction is the Y-axis direction, the up-down direction is the Z-axis direction, and arrows X, -X, Y, -Y, The directions indicated by Z and -Z or the indicated sides are defined as front, rear, left, right, upper, lower, or front, rear, left, right, upper, and lower, respectively.
In the figure, “•” in “○” means an arrow heading from the back of the page to the front, and “×” in “○” is the front of the page. It means an arrow pointing from the back to the back.
In FIG. 8, a movable sample stage S is disposed in a vacuum sample chamber (vacuum working chamber) 01 used for operations when performing inspection, length measurement and the like of a wafer (sample). A sample exchange chamber (preliminary exhaust chamber, vacuum chamber) 03 is connected to the vacuum sample chamber 01 via an internal gate valve 02. The sample exchange chamber 03 is configured to be connectable to the atmosphere via the external gate valve 04.
A sample transfer device 06 is disposed in the sample exchange chamber (vacuum chamber) 03. The sample transport device 06 includes a first arm 08 that can rotate about a rotation axis 07, a second arm 09 that can rotate about a first arm support shaft 08a provided at the tip of the first arm, and the second arm. And a sample transport arm 010 that is rotatable around a second arm support shaft 09a provided at the tip of 09.
The wafer (sample) W loaded from the external gate valve 04 is placed on the tip of the sample transfer arm 010 and is loaded into the vacuum sample chamber 01 from the internal gate valve 02. .
In this case, the sample transport arm 010 only performs a straight movement.
[0003]
The sample transport device 06 is disposed in the sample exchange chamber 03 and is exposed to an environment that is leaked to the atmosphere each time the sample is exchanged. Since dust adheres to the sample transport device 06 when leaked to the atmosphere, the sample transport device 06 is a dust generation source in the vacuum sample chamber 01.
In order to reduce the generation of dust and the like, it is preferable to reduce the opening and closing of the external gate valve 04 and to always place the sample transport device 06 in a vacuum environment.
When a sample storage vacuum chamber is arranged around the sample exchange chamber 03 and the sample is transferred between the vacuum chamber and the vacuum sample chamber 01, the sample transfer arm is rotated not only in a straight line. Is required.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In order to move the transfer arm straight and rotate in the vacuum chamber, it is necessary to transmit a straight driving force and a rotational driving force from the outside to the inside of the vacuum chamber. In the case where the sample transport arm is moved linearly and rotationally using the two rotary shafts of the straight rotation shaft and the rotation shaft, both the movements are performed by rotation control of the same member. It is difficult to independently perform the straight movement control and the rotational movement control of the arm, and the control becomes complicated.
[0005]
Further, when rotating the sample transport arm, the sample transport arm, the second arm supporting the sample transport arm, the first arm supporting the second arm, etc. must be rotated in the shortest state, There is a problem in that the projected area with respect to the lower wall of the vacuum chamber increases, and the exclusive area of the entire apparatus increases. Therefore, when rotating the sample transport arm, it is desirable to rotate each arm in the shortest state. However, as described above, it is difficult to independently control the linear movement control and the rotational movement control of the sample transport arm. Therefore, the rotation control becomes complicated.
In addition, it is conceivable to use a two-axis rotating shaft of a rectilinear rotating shaft and a rotating rotating shaft having a coaxial structure. In order to ensure the reliability of the structure of the vacuum seal portion, it is conceivable to employ a magnetic fluid seal. However, the magnetic fluid seal is expensive and has a problem that the manufacturing cost increases.
[0006]
In view of the above-described circumstances, the present invention has the following description in a sample transport apparatus including a first arm, a second arm, and a sample transport arm that are sequentially connected via a joint.
(O01) To enable easy control of linear movement and rotational movement of the sample transport arm.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Next, the present invention devised to solve the above problems will be described. Elements of the present invention are parenthesized with reference numerals of elements of the embodiments in order to facilitate correspondence with elements of the embodiments described later. Append what is enclosed in brackets.
The reason why the present invention is described in correspondence with the reference numerals of the embodiments described later is to facilitate understanding of the present invention, and not to limit the scope of the present invention to the embodiments.
[0008]
(Invention)
In order to solve the above problems, the sample transport device of the present invention of the present application is characterized by including the following requirements (A01) to (A013):
(A01) For rotating a transfer arm that vertically penetrates the bottom wall (12) forming the vacuum chamber (2) and is rotatably supported so that the inside of the vacuum chamber (2) is airtight with respect to the outside. A penetrating shaft (16) and a penetrating shaft (17) for straightening the transfer arm,
(A02) The arm linearly moving motor (M2) disposed outside the vacuum chamber (2) for rotationally driving the transport arm linearly extending through shaft (17),
(A03) An arm rotation motor (M1) disposed outside the vacuum chamber (2) for simultaneously rotating and driving the transport arm linearly extending through shaft (17) and the transport arm rotating through shaft (16),
(A04) a first arm support member (29) disposed in the vacuum chamber (2) and rotatably supported around the transfer arm straight-advancing through shaft (17);
(A05) a first arm (38) disposed in the vacuum chamber (2) and having a first arm base end portion rotatably supported on an outer end portion of the first arm support member (29);
(A06) a second arm (43) disposed in the vacuum chamber (2) and having a second arm base end portion rotatably supported by a distal end portion of the first arm (38);
(A07) A transport arm (51) having a transport arm base end rotatably supported by the distal end of the second arm and a transport arm distal end provided with a sample mounting portion (51a, 51a);
(A08) First arm support member rotational force transmission for rotating the first arm support member (29) about the transport arm straight-traveling through shaft (17) when the transport arm rotating through shaft (16) rotates. Means (28, 31, 32),
(A09) First arm rotational force transmitting means (33, 33) for rotating the first arm (38) around the transport arm rotating through shaft (16) when the transport arm straight traveling through shaft (17) rotates. 39, 48),
(A010) Second arm rotational force for rotating the second arm (43) on the first arm (38) when the first arm (38) rotates on the first arm support member (29) Transmission means (35, 44, 49),
(A011) When the second arm (43) rotates on the first arm (38), the transfer arm rotational force transmitting means (42, 42) rotates the transfer arm (51) on the second arm (43). 47, 50),
(A012) A1 is the rotational axis position of the first arm (38) rotating on the first arm support member (29), and the second arm (43) rotating on the first arm (38) is rotated. The axis position is A2, the rotation axis position of the transfer arm (51) rotating on the second arm (43) is A3, the length between the rotation axis positions A1 and A2 is A1A2, and the rotation axis When the length between the positions A2 and A3 is A2A3 and the fixed length is L, the first arm (38), the second arm (43), and the transfer arm (A1A2 = A2A3 = L) are set. 51) the rotational axis position arrangement structure,
(A013) The rotation angle of the first arm (38) around the rotation axis position A1 is θ1, the rotation angle of the second arm (43) around the rotation axis position A2 is θ2, and the rotation axis position When the rotation angle of the transfer arm (51) around A3 is θ3, when the transfer arm rotation through shaft (16) is rotated without rotating the transfer arm rotation through shaft (16), θ2 = -2θ1, θ3 = θ1, and θ2 = θ3 = 0 when the transport arm rotating through shaft (16) and the transport arm straight traveling through shaft (17) are rotated simultaneously by a rotational angle of θ1. The first arm support member rotational force transmitting means (28, 31, 32), the first arm rotational force transmitting means (33, 39, 48), and the second arm rotational force transmitting means (35) configured as described above. , 44, 49), and the transfer arm Tenryoku transmission means (42,47,50).
[0009]
(Operation of the present invention)
In the sample transport apparatus according to the present invention having the above-described configuration, the transport arm rotating through shaft (16) and the transport arm straight traveling through shaft that vertically penetrate the bottom wall (12) forming the vacuum chamber (2). (17) is rotatably supported so that the inside of the vacuum chamber (2) is airtight with respect to the outside. An arm linearly moving motor (M2) arranged outside the vacuum chamber (2) rotationally drives the transport arm linearly extending through shaft (17). The arm rotation motor (M1) arranged outside the vacuum chamber (2) simultaneously drives the transport arm straight-through through shaft (17) and the transport arm rotation through shaft (16).
[0010]
The first arm support member (29) disposed in the vacuum chamber (2) is supported so as to be rotatable around the transport arm straight-traveling through shaft (17), and has a first arm support shaft (34) at the outer end. ).
The base end of the first arm (38) disposed in the vacuum chamber (2) is rotatably supported by the outer end of the first arm support member (29). A proximal end portion of the second arm (43) disposed in the vacuum chamber (2) is rotatably supported by a distal end portion of the first arm (38). The proximal end portion of the transfer arm (51) is rotatably supported by the distal end portion of the second arm (43). The transfer arm (51) has a sample mounting portion (51a, 51a) for supporting a sample at its tip.
[0011]
The first arm support member rotational force transmitting means (28, 31, 32) is configured to cause the first arm support member (29) to pass through the transport arm linearly extending through shaft when the transport arm rotating through shaft (16) rotates. (17) Rotate around.
The first arm rotational force transmission means (33, 39, 48) moves the first arm (38) out of the first arm support member (29) when the transport arm linearly extending through shaft (17) rotates. Rotate on the edge. The second arm rotational force transmitting means (35, 44, 49) is configured to cause the second arm (43) to move to the first when the first arm (38) rotates on the first arm support member (29). Rotate on the tip of the arm (38). The transfer arm rotational force transmission means (42, 47, 50) moves the transfer arm (51) onto the second arm (43) when the second arm (43) rotates on the first arm (38). Rotate with
The arrangement structure of the rotational axes of the first arm (38), the second arm (43) and the transfer arm (51) is such that the rotational axis position of the first arm (38) is A1, and the second arm The rotational axis position of (43) is A2, the rotational axis position of the transfer arm (51) is A3, the length between the rotational axis positions A1 and A2 is A1A2, and the length between the axial positions A2 and A3. A1A2 = A2A3 = L, where A2A3 is the length and L is the fixed length.
[0012]
The first arm support member rotational force transmission means (28, 31, 32), the first arm rotational force transmission means (33, 39, 48), the second arm rotational force transmission means (35, 44, 49), and the conveyance The arm rotational force transmitting means (42, 47, 50) is configured such that the rotation angle of the first arm (38) around the rotation axis A1 is θ1, and the second arm of the second arm (43) around the rotation axis A2. When the rotation angle of (43) is θ2, and the rotation angle of the transfer arm (51) around the rotation axis A3 is θ3, the transfer arm rotation through shaft (16) does not rotate and the transfer arm goes straight. When the through-shaft (17) is rotated, θ2 = −2θ1 and θ3 = θ1, and the transport arm rotating through shaft (16) and the transport arm straight-traveling through shaft (17) are simultaneously rotated by a rotational angle θ1. When θ2 = θ3 = 0.
[0013]
Therefore, when only the arm linear motor (M2) is rotated without rotating the arm rotation motor (M1), only the transfer arm linear movement through shaft (17) is rotated so that θ2 = −2θ1 and the conveyance. The rotation angle θ3 around the rotation axis A3 of the arm (51) is θ3 = θ1. At this time, since the second arm (43) itself rotates by -θ1 and the transfer arm (51) rotates by θ1 around the rotation axis A3, the direction of the transfer arm (51) does not change. In this case, the transfer arm (51) moves straight without rotating around the axis position A1.
[0014]
In addition, when only the arm rotation motor (M1) is rotated without rotating the arm rectilinear motor (M2), both the transport arm rectilinear penetrating shaft (17) and the arm rotating penetrating shaft (16) rotate. Θ2 = θ3 = 0. In this case, the first arm (38), the second arm (43), and the transfer arm (51) are kept in a fixed relative positional relationship while they are in the first arm support member (29). ) Rotate integrally around the axis. At this time, the direction of the transfer arm (51) changes.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
Embodiment 1 of the sample transport device of the present invention is characterized in that the sample transport device of the present invention has the following requirements (A014) to (A017).
(A014) A pulley (28) secured to the transport arm rotating through shaft (16), a pulley (31) provided at the base end of the first arm support member, and a timing belt hung on both pulleys The first arm support member rotational force transmitting means (28, 31, 32) constituted by (32),
(A015) A pulley (33) fixed to the through-shaft (17) for linear movement of the transfer arm, a pulley (39) provided at the base end of the first arm, and a timing belt (48) hung on both pulleys ) Configured to transmit the first arm rotational force (33, 39, 48),
(A016) A pulley (35) fixed to the transport arm rotating through shaft (16), a pulley (44) provided at the base end of the second arm, and a timing belt (49) hung on both pulleys ) Configured to transmit the second arm rotational force (35, 44, 49),
(A017) A pulley (42) fixed to the second arm support shaft (41), a pulley (47) provided at a base end of the transfer arm (51), and a timing belt ( 50) The transfer arm rotational force transmitting means (42, 47, 50) constituted by 50).
[0016]
(Operation of Embodiment 1)
In Embodiment 1 of the sample transport apparatus of the present invention, the first arm support member rotational force transmitting means (28, 31, 32) is a pulley (28) fixed to the transport arm rotation through shaft (16), The first arm support member (29) includes a pulley (31) provided at a base end portion, and a timing belt (32) hung on both pulleys. The first arm rotational force transmission means (33, 39, 48) includes a pulley (33) fixed to the through-shaft (17) for linear movement of the transfer arm and a pulley (39) provided at the base end of the first arm. , And a timing belt (48) hung on both the pulleys. The second arm rotational force transmitting means (35, 44, 49) includes a pulley (35) fixed to the transport arm rotating through shaft (16), a pulley (44) provided at the second arm base end, And a timing belt (49) hung on both pulleys. The transfer arm rotational force transmitting means (42, 47, 50) includes a pulley (42) fixed to the second arm support shaft (41), a pulley (47) provided at the base end of the transfer arm, and the It consists of a timing belt (50) hung on both pulleys.
[0017]
Pulley (28) of the first arm support member rotational force transmitting means (28, 31, 32) fixed to the transport arm rotating through shaft (16) when the transport arm rotating through shaft (16) rotates. ) Also rotates, and the pulley (31) provided on the first arm support member (29) rotates via the timing belt (48) hung on the pulley (28) to rotate the first arm support member ( 29) is rotated around the through-shaft (17) for linear movement of the transfer arm.
The pulley (33) of the first arm rotational force transmitting means (33, 39, 48) fixed to the through-shaft (17) for straight movement of the transfer arm also rotates when the through-shaft (17) for straight movement of the transfer arm rotates. Then, the pulley (39) provided at the base end portion of the first arm rotates via the timing belt (48) hung on the pulley (33) of the through-shaft (17) for linear movement of the transfer arm. The rotation of the pulley (39) at the base end of the first arm causes the first arm (23) to rotate about the transport arm rotation through shaft (16).
[0018]
The second arm rotational force transmitting means (35, 44, 49) fixed to the first arm support shaft (34) when the first arm (38) rotates around the first arm support shaft (34). The pulley (35) also rotates, the pulley (44) provided at the base end of the second arm rotates via the timing belt (49), and the second arm (43) rotates to the second arm support shaft ( 41) Rotate around. When the pulley (42) fixed to the second arm support shaft (41) rotates, the pulley (47) provided at the base end of the transport arm rotates via the timing belt (50) to rotate the transport arm ( 41) is rotated around the transfer arm support shaft (46).
When only the arm rectilinear motor (M2) is rotated without rotating the arm rotation motor (M1), only the transport arm rectilinear penetrating (16) shaft is rotated so that θ2 = −2θ1 and the transport arm The rotation angle around the transport arm support shaft (46) of (51) is θ3 = θ1. At this time, the second arm (43) itself rotates by -θ1 and the transport arm support shaft (46) supported by the second arm (43) rotates by -θ1.
That is, since the transfer arm support shaft (46) rotates by -θ1 and the transfer arm (51) rotates by θ1 around the transfer arm support shaft (46), the direction of the transfer arm (51) does not change. In this case, the transfer arm (51) moves straight without rotating around the axis position A1.
[0019]
In addition, when only the arm rotation motor (M1) is rotated without rotating the arm rectilinear motor (M2), both the transport arm rectilinear penetrating shaft (17) and the arm rotating penetrating shaft (16) rotate. Θ2 = θ3 = 0. In this case, the first arm (38), the second arm (43), and the transfer arm (51) are kept in a fixed relative positional relationship while they are in the first arm support member (29). ) Rotate integrally around the axis. At this time, the direction of the transfer arm (51) changes.
[0020]
(Embodiment 2)
Embodiment 2 of the sample transport device of the present invention is characterized in that the sample transport device of the present invention or Embodiment 1 has the following requirements (A018) and (A019).
(A018) A rotary table (T1) which supports the arm linear motor (M2) and rotates about a table rotation axis coaxial with the rotation output shaft of the arm linear motor (M2).
(A019) The arm rotation motor (M1) for rotating the rotation table (T1).
(Operation of Embodiment 2)
In Embodiment 2 of the sample transport device of the present invention, the rotary table (T1) supports the arm linear motor (M2) and rotates around the table rotational axis coaxial with the rotational output shaft of the arm linear motor (M2). Rotate. The arm rotation motor (M1) rotates the rotation table (T1). For this reason, the arm linear motor (M2) and the arm rotation motor (M1) can be arranged in one place.
[0021]
(Embodiment 3)
Embodiment 3 of the sample transport device of the present invention is characterized in that the sample transport device of the present invention or Embodiment 1 or 2 of the present invention has the following requirement (A022).
(A022) A transfer arm lifting / lowering device (56) for moving the transfer arm (51) up and down.
(Operation of Embodiment 3)
In Embodiment 3 of the sample transport device of the present invention, the transport arm lifting device (56) lifts and lowers the transport arm (51). Therefore, even when a plurality of samples (W) are arranged in multiple stages in the vertical direction, the sample placement parts (51a, 51a) at the tip of the transfer arm (51) are arranged in multiple stages in the vertical direction. Each sample (W) of the sample (W) can be supported.
[0022]
(Embodiment 4)
Embodiment 4 of the sample transport device of the present invention is characterized in that the sample transport device according to any one of the present invention or Embodiments 1 to 3 of the present invention has the following requirement (A023).
(A023) The transfer arm (51), the first arm (38), the second arm (43), the first arm support member (29), the transfer arm linearly extending through shaft (17), and the transfer arm rotating through shaft (16) The transfer arm elevating device (56) for simultaneously elevating and lowering the rotary table (T1) supporting the arm linear motor (M2) and the arm rotary motor (M1).
[0023]
(Operation of Embodiment 4)
In Embodiment 4 of the sample transport device of the present invention, the transport arm lifting device (56) includes the transport arm (51), the first arm (38), the second arm (43), and the first arm support member (29). ), The transfer arm linearly extending through shaft (17), the transfer arm rotating through shaft (16), the rotary table (T1) supporting the arm linearly moving motor (M2) and the arm rotating motor (M1) are moved up and down simultaneously. For this reason, even if a plurality of samples (W) are arranged in multiple stages in the vertical direction, the sample mounting portion (51a, 51a) at the tip of the transfer arm (51) supports each sample (W), and The supported sample (W) can be moved straight without rotating about the axis position A1, or can be rotated about the axis position A1.
[0024]
【Example】
Next, examples (examples) of an embodiment of the sample transport device of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following examples.
(Example 1)
FIG. 1 is a schematic plan view of a vacuum chamber in which Example 1 of the sample transport apparatus is arranged and a vacuum chamber connected to the vacuum chamber. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of Example 1 of the sample transport device. FIG. 3 is an operation explanatory diagram when the sample transport arm of the first embodiment is moved straight. FIG. 4 is an operation explanatory diagram when the sample transport arm of the first embodiment is rotated and moved straight in a direction different from that in FIG.
[0025]
In FIG. 1, a sample stage is provided in a vacuum sample chamber (vacuum working chamber) 1 in which observation, inspection, length measurement, drawing, or the like on a sample such as a silicon wafer is performed in a vacuum by an electron beam apparatus such as an electron microscope or an electron beam drawing apparatus. (Not shown) is installed. A sample exchange chamber (vacuum chamber of Example 1) 2 is provided adjacent to the left side surface (Y side surface) of the vacuum sample chamber 1. An opening 1a (see FIG. 2) is formed between the vacuum sample chamber 1 and the sample exchange chamber 2, and the opening 1a is opened and closed by an internal gate valve 3 (see FIGS. 1 and 2) that can slide up and down. It has come to be. The vacuum sample chamber 1 and the sample exchange chamber 2 communicate with each other or are hermetically shut off by the internal gate valve 3. The vacuum sample chamber 1 and the sample exchange chamber 2 are each evacuated by a vacuum pump (not shown).
[0026]
The side surfaces of the sample exchange chamber 2 are connected to vacuum chambers 6 and 7 for storing samples for exchange via internal gate valves 4 and 5 that are opened and closed by sliding up and down. The vacuum chambers 6 and 7 are slid up and down, and the external gate valves 8 and 9 are opened and closed to allow the sample to enter and leave the outside. Inside the vacuum chambers 6 and 7, sample mounting tables 10 and 11 that can be raised and lowered are arranged.
[0027]
In FIG. 2, a motor support case C is disposed below the lower wall (bottom wall) 12 of the sample exchange chamber 2. An arm rotation motor M1 is supported inside the motor support case C. The output shaft of the arm rotation motor M1 passes through the upper wall C1 of the motor support case C, and a rotary table T1 is connected to the upper end of the motor support case C. Yes. The turntable T1 is rotatably supported on the upper surface of the upper wall C1 of the motor support case C. A straight arm motor M2 is supported on the upper surface of the rotary table T1.
[0028]
The transport arm rotation through shaft 16 and the transport arm straight travel through shaft 17 vertically penetrate the lower wall 12 of the sample exchange chamber 2, and permanent magnets 18 and 19 are fixed to their lower ends. . The transport arm rotating through shaft 16 and the permanent magnet 18 under the shaft 16 are housed in a cylindrical member 21 fixed to the lower surface of the lower wall 12. Further, the transfer arm linearly extending through shaft 17 and the permanent magnet 19 below the same are housed in a cylindrical member 22 fixed to the lower surface of the lower wall 12.
[0029]
A large-diameter first pulley 23 is fixed to the case of the arm linear motor M2, and a rotating cylindrical member 24 equipped with a permanent magnet 24a is rotatably supported on the outer surface of the cylindrical member 21. A large-diameter second pulley 25 is provided on the outer peripheral portion of the rotating cylindrical member 24. A timing belt 26 is hung on the first pulley 23 and the second pulley 25. Both pulleys have the same diameter.
Hereinafter, in the present specification, “large diameter” pulleys are all pulleys having the same diameter, and “small diameter” pulleys are pulleys having a diameter half that of the “large diameter” pulley. .
[0030]
When the arm rotation motor M1 rotates, the rotary table T1, the case of the arm linear motor M2, the second pulley 25, the timing belt 26, and the rotating cylindrical member 24 rotate. At this time, the permanent magnet 24a mounted on the rotating cylindrical member 24 rotates integrally with the rotating cylindrical member 24, and the permanent magnet 18 rotates accordingly.
When the permanent magnet 18 rotates, the transport arm rotating through shaft 16 rotates.
[0031]
A rotary member 27 having a cylindrical portion 27a on which a permanent magnet 27b is mounted is fixed to the upper end of the rotary shaft of the arm linear motor M2. When the rotation shaft of the arm linear motor M2 rotates, the rotating member 27 rotates. At this time, a permanent magnet (not shown) mounted on the rotating member 27 rotates integrally with the rotating member 27, and the permanent magnet 19 rotates accordingly.
When the permanent magnet 19 rotates, the transport arm linearly extending through shaft 17 rotates.
Accordingly, when the arm rotation motor M1 is rotationally driven while the arm linear motor M2 is stopped, the rotary table T1 that supports the arm linear motor M2 rotates, and the pulleys 23 and 25 having the same diameter rotate. Therefore, the transport arm rotating through shaft 16 and the transport arm straight traveling through shaft 17 are configured to rotate at the same rotational speed.
[0032]
In the sample exchange chamber 2, a small-diameter third pulley 28 is fixed to the upper end of the arm rotation through shaft 16, and a turntable (first arm support member) 29 rotates on the arm rectilinear through shaft 17. Supported as possible. A small fourth pulley 31 is provided at the bottom of the turntable 29. A timing belt 32 is hung on the third pulley and the fourth pulley. In addition, since the diameters of the third pulley 28 and the fourth pulley 31 only have to be the same, both can be made large.
The third pulley 28, the fourth pulley 31, and the belt 32 constitute a first arm support member rotational force transmitting means (28, 31, 32).
A large-diameter fifth pulley 33 is fixed to the upper end of the arm linearly extending through shaft 17.
[0033]
A first arm support shaft 34 is fixed to the outer portion of the turntable 29, and a sixth pulley 35 is fixed to the upper end of the first arm support shaft 34.
A first arm 38 below the sixth pulley 35 is rotatably supported on the first arm support shaft 34.
The first arm 38 has a large-diameter seventh pulley 39 provided at the lower end thereof, a horizontal arm portion 40 extending horizontally above the seventh pulley 39, and a second arm at the tip of the horizontal arm portion 40. And a small-diameter eighth pulley 42 fixed to the upper end of the support shaft 41.
[0034]
A second arm 43 is rotatably supported on the second arm support shaft 41. The second arm 43 includes a small-diameter ninth pulley 44 provided at the lower end thereof, a horizontal arm portion 45 extending horizontally above the ninth pulley 44, and a transport arm support shaft at the tip of the horizontal arm portion 45. 46. A large-diameter tenth pulley 47 is rotatably supported on the transport arm support shaft 46.
A timing belt 48 is hung between the fifth pulley 33 and the seventh pulley 39 which are rotated by the arm linear motor M2. Timing belts 49 and 50 are also hung between the sixth pulley 35 and the ninth pulley 44 and between the eighth pulley 42 and the tenth pulley 47, respectively.
The fifth pulley 33, the seventh pulley 39 and the timing belt 48 constitute a first arm rotational force transmission means (33, 39, 48).
The sixth pulley 35, the ninth pulley 44, and the timing belt 49 constitute second arm rotational force transmission means (35, 44, 49). The eighth pulley 42, the tenth pulley 47, and the timing belt 50 constitute transfer arm rotational force transmission means (42, 47, 50).
[0035]
The pulleys 23, 24, 33, 35, 39, and 47 are large-diameter pulleys, and the pulleys have the same diameter, and the pulleys 28, 31, 42, and 44 are small-diameter pulleys and have the same diameter. The diameter of the large diameter pulley is twice that of the small diameter pulley.
In FIG. 3, the central axis of the pulleys 35 and 39 is A1, the central axis of the pulleys 42 and 44 is A2, the central axis of the pulley 47 is A3, the distance between the axial positions A1 and A2 is L1, and the axial position A2 If the distance between A3 and A3 is L2, L1 = L2 = L is set.
A transport arm 51 is integrally coupled to the tenth pulley 47. Bifurcated sample mounting portions 51 a and 51 a are provided at the tip of the transfer arm 51.
[0036]
Conveying arm moving devices (16 to 50, M1, M2, T1) for moving the conveying arm 51 are constituted by elements indicated by the reference numerals 16 to 50, M1, M2, T1, and the like.
Further, the sample transfer device H of the present invention is configured by the transfer arm moving device (16 to 50, M1, M2, T1) and the element denoted by reference numeral 51.
[0037]
The transfer arm moving device (16 to 50, M1, M2, T1) shown in FIG. 2 moves the arm when moving the transfer arm 51 straight from the state shown in FIGS. 2 and 3A as shown in FIG. 3B. Only the arm linear motor M2 is rotated with the rotation motor M1 stopped.
That is, when the transfer arm 51 is driven to rotate the arm linear motor M2 (see FIG. 2) and the seventh pulley 39 is rotated clockwise by the angle θ shown in FIG. One arm 38 also rotates clockwise by an angle θ. At this time, the axial center position A2 of the eighth pulley 42 and the ninth pulley 44 moves to the position shown in FIG. 3B.
At this time, the belt 49 hung on the sixth pulley 35 turns (changes direction) with respect to the sixth pulley 35 by an angle θ, so that the ninth pulley 44 rotates counterclockwise by an angle 2θ. Move to position 3B. Corresponding to the rotation of the ninth pulley 44 at an angle 2θ, the tenth pulley 47 rotates θ ° counterclockwise.
[0038]
In this case, since the transport arm support shaft 46 that supports the tenth pulley 47 rotates with the second arm 43 by −θ, the total rotation angle of the transport arm 51 becomes 0 °, and the distance D to the right (−Y direction). Only translate. That is, the transfer arm 51 advances to the right (−Y direction) by the distance D (see FIGS. 3B and 4A). As described above, since the distance L1 between the axial positions A1 and A2 and the distance L2 between the axial positions A2 and A3 are set to L1 = L2 = L, the moving distance D is expressed by the following equation. The
D = 2L (1-cos θ)
Therefore, when θ = 180 °, D = 4L, and the state shown in FIG. 4A is obtained.
[0039]
In the state of FIG. 3B, when the ninth pulley 44 and the second arm 43 are rotated by 2θ clockwise, the axial position A3 moves on a line connecting the axial positions A1 and A2. At this time, the tenth pulley 47 rotates by -θ around the axial center position A3. That is, in this case, the first arm 38, the second arm 43, and the transfer arm 51 maintain the relationship shown in FIG. 3A (that is, the axial positions A1, A2, and A3 are arranged in a straight line) The state is rotated by θ around the axial center position A1.
Therefore, in the state shown in FIG. 3A, when only the arm rotation motor M1 is rotated with the arm linearly moving motor M2 shown in FIG. 2 stopped, the first arm 38 is rotated by the rotation of the arm linearly extending through shaft 17. Is rotated by θ around the axis position A1, the second arm 43 is rotated by -2θ around the axis position A2, and the position of the seventh pulley 35 is rotated by the rotation angle θ of the turntable 29 by the arm rotation through shaft 16. Is rotated around the arm linearly penetrating shaft 17 by θ, so that the second arm 43 is rotated 2θ around the axial center position A2. That is, the second arm 43 rotates by −2θ by the rotation of the arm linearly penetrating shaft 17 and rotates by 2θ by the rotation of the arm rotating through shaft 16, so that the total rotation angle becomes zero.
At this time, the first arm 38, the second arm 43, and the transfer arm 51 maintain the relationship shown in FIG. 3A (that is, the axial positions A1, A2, A3 are arranged in a straight line), and the turntable. Rotates by 29 around the rotation axis 29, resulting in the state of FIG.
[0040]
Therefore, when only the arm rotation motor M1 is rotated with the arm linear motor M2 stopped, the first arm 38, the second arm 43 and the transfer arm 51 maintain the relationship shown in FIG. 3A ( In other words, since the shaft center positions A1, A2, and A3 are arranged on a straight line) and rotate around the rotation axis of the turntable 29, the direction of the transfer arm 51 can be changed.
The transfer arm 51 whose direction has been changed can be moved straight by rotating only the arm linear motor M2 while the arm rotation motor M1 is stopped.
[0041]
(Operation of Example 1)
FIG. 5 is a view showing a state in which the sample transport arm of the first embodiment is extended to the right (in the direction of the vacuum sample chamber 1 in FIG. 1). FIG. 6 is a diagram showing a state in which the direction of the sample transport arm of the first embodiment is changed and then extended to the left (in the direction of the sample storage vacuum chamber 6 in FIG. 1).
In the state shown in FIG. 5A, the transfer arm 51 is sequentially moved to the positions shown in FIGS. 5B, 5C, and 5D by rotating only the arm linear motor M2 while the arm rotating motor M1 shown in FIG. 2 is stopped. be able to.
[0042]
The state of the transfer arm 51 indicated by a two-dot chain line in FIG. 6A is the same as that in FIG. 5D. In the state shown in FIG. 6A, when only the arm rotation motor M1 is rotated with the arm linear motor M2 being stopped, the first arm 38, the second arm 43, and the transfer arm 51 are moved as shown in FIG. Rotating around the axis of the turntable 29 and moving to the position shown by the solid line in FIG. 6A while maintaining the positional relationship shown by the dotted line (that is, the axial center positions A1, A2, A3 are arranged on a straight line) If it is further rotated, the state shown in FIG. 6B can be obtained. In the state of FIG. 6B, the transfer arm 51 is directed to the left (the direction of the vacuum chamber 6 in FIG. 1).
In the state shown in FIG. 6B, by rotating only the arm linear motor M2 while the arm rotation motor M1 shown in FIG. 2 is stopped, the transfer arm 51 is sequentially moved straight to the positions shown in FIGS. 6C, 6D, and 6E. Since it can be moved, the sample can be transported to the vacuum chamber 6.
[0043]
According to the first embodiment, one of the arm rotation motor M1 and the arm linear motor M2 is stopped and the other is driven, so that the rotation operation and the linear operation of the transfer arm can be performed independently.
In addition, when transmitting (introducing) the rotational force from the outside to the inside of the vacuum sample exchange chamber 2, a magnetically coupled rotary introduction machine that uses permanent magnets arranged inside and outside the cylindrical members 21 and 24 is provided. Since it is used, it can be used for ultra-high vacuum.
Since the first arm support shaft 34 that supports the first arm 38 is arranged eccentrically on the turntable 29, the length from the center of the turntable 29 to the first arm support shaft 34 is straight ahead of the transfer arm 51. Added to the travel stroke. For this reason, the straight movement stroke of the transfer arm 51 becomes longer. Therefore, even if the lengths of the first arm 34, the second arm 43, and the transfer arm 51 are shortened, the necessary straight movement stroke can be obtained. Therefore, the lengths of the first arm 34, the second arm 43, and the transfer arm 51 are increased. It is possible to shorten the length and increase their rigidity.
[0044]
(Example 2)
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the second embodiment of the sample transport device, and corresponds to FIG. 2 of the first embodiment.
In the description of the second embodiment, components corresponding to those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
In FIG. 7, a motor support case C having an upper wall C <b> 1 and an intermediate wall C <b> 2 is supported on a lift table 56 and can be lifted and lowered together with the lift table (transport arm lifting device) 56.
Further, members 16 to 26 shown in FIG. 2 of the first embodiment are omitted. In the motor support case C, a large-diameter first pulley 23 'is fixed to the output shaft of the arm rotation motor M1. The lower end portion of the arm rotation through shaft 16 is disposed inside the motor support case C through the intermediate wall C2 of the motor support case C, and a large-diameter second pulley 25 'is provided at the lower end thereof. It is fixed. A timing belt 26 'is hung on the first pulley 23' and the second pulley 25 '.
[0045]
The lower end of the arm rectilinear penetrating shaft 17 is connected to the output shaft of the arm rectilinear motor M2 through a coupling 57. Between the lower wall 12 of the sample exchange chamber 2 and the upper wall C1 of the motor support case C, a rose B1 that surrounds the periphery of the arm rotation through shaft 16, the arm straight advance through shaft 17a, and an arm straight advance motor. A bellows B2 surrounding M2 is provided.
In the second embodiment, the bellows B1 and B2 are configured to maintain the airtightness of the arm rotating through shaft 16 and the arm straight through shaft 17 through the lower wall 12.
[0046]
(Operation of Example 2)
In the second embodiment, similarly to the first embodiment, either the arm rotation motor M1 or the arm straight movement motor M2 is stopped and driven to perform the rotation operation and the straight movement operation of the transfer arm independently. be able to.
Moreover, since the said transfer arm 51 can be raised / lowered by raising / lowering the said raising / lowering table 56, other members (for example, the sample) (wafer) mounted in the sample mounting part 51a of the transfer arm 51, 51a (for example, The sample can be easily delivered to and from the stage in the vacuum sample chamber 1 or a sample support table in the vacuum chamber for sample storage.
[0047]
(Example of change)
As mentioned above, although the Example of this invention was explained in full detail, this invention is not limited to the said Example, A various change is performed within the range of the summary of this invention described in the claim. It is possible. Modified embodiments of the present invention are illustrated below.
(H01) In the present invention, instead of arranging a plurality of vacuum chambers or a sample exchange chamber connected to a vacuum sample chamber, the sample stage and the vacuum sample chamber are arranged in a vacuum sample chamber in which a sample stage is arranged. It can be used to transport a sample to and from a connected sample exchange chamber.
(H02) As the first arm support member rotational force transmitting means, the first arm rotational force transmitting means, the second arm rotational force transmitting means, or the transfer arm rotational force transmitting means, a gear train or link is used instead of using a pulley. It is possible to use mechanisms or the like alone or in combination.
(H03) The first arm support member for supporting the first arm can be formed in an arm shape instead of a circular table structure like the turntable 29.
[0048]
【The invention's effect】
The sample transport device of the present invention described above can achieve the following effects.
(E01) The straight movement and rotational movement of the sample transport arm can be easily controlled.
(E02) Since the first arm is supported by the first arm support member, the distance from the center of rotation of the first arm support member to the position at which the first arm is supported is added to the linear movement stroke of the transport arm. Thus, the straight movement stroke of the transfer arm can be increased. It is also possible to shorten the lengths of the first arm, the second arm, the transfer arm, etc. without increasing the linear movement stroke of the transfer arm, thereby increasing their rigidity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic plan view of a vacuum chamber in which a first embodiment of a sample transport apparatus is arranged and a vacuum chamber connected to the vacuum chamber.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of Example 1 of the sample transport device.
FIG. 3 is an operation explanatory diagram when the sample transport arm of the first embodiment is moved straight.
4 is an operation explanatory diagram when the sample transport arm according to the first embodiment is rotated and moved straight in a direction different from that in FIG. 3; FIG.
FIG. 5 is a view showing a state in which the sample transport arm of the first embodiment is extended to the right (in the direction of the vacuum sample chamber 1 in FIG. 1); FIG. FIG. 5B is a diagram illustrating a state before the sample is extended, FIG. 5B is a diagram illustrating a state in which the sample transfer arm has started to extend to the vacuum sample chamber, and FIG. FIG. 5D is a diagram illustrating a state in which the tip of the sample transport arm extends to the vacuum sample chamber.
6 is a view showing a state in which the direction of the sample transport arm of the first embodiment is changed and then extended to the left (in the direction of the vacuum chamber 6 for sample storage in FIG. 1); FIG. FIG. 6B is a diagram showing a state where the direction of the sample transport arm is changed, FIG. 6C is a diagram showing a state where the sample transport arm is extended to the vacuum chamber, and FIG. 6C is a view showing a state where the tip of the sample transport arm extends to the vacuum chamber, and FIG. 6E is a view showing a state where the sample transport arm extends to the vacuum chamber.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a second embodiment of the sample transport device, corresponding to FIG. 2 of the first embodiment.
FIG. 8 is a plan view of a conventional example of a sample transport device.
[Explanation of symbols]
H: Sample transport device, M1: Arm rotation motor, M2: Arm linear motor,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Vacuum chamber, 12 ... Bottom wall, 16 ... Through-shaft for conveyance arm rotation, 17 ... Through-shaft for straight conveyance arm, 28, 31, 32 ... First arm support member rotational force transmission means, 29 ... First arm support Members, 33, 39, 48 ... first arm rotational force transmitting means, 34 ... first arm support shaft, 35, 44, 49 ... second arm rotational force transmitting means, 38 ... first arm, 42, 47, 50 ... Transfer arm rotational force transmission means, 41 ... second arm support shaft, 43 ... second arm, 46 ... transfer arm support shaft, 51 ... transfer arm, 51a, 51a ... sample placement section
28, 31, 33, 35, 39, 42, 44, 47 ... pulley, 32, 48, 49, 50 ... belt, 56 ... transport arm lifting device,

Claims

A sample transport device characterized by having the following requirements:
(A01) A transport arm rotating through shaft and a transport arm straight running through shaft that vertically pass through the bottom wall forming the vacuum chamber and are rotatably supported so that the vacuum chamber is airtight to the outside,
(A02) an arm rectilinear motor disposed outside the vacuum chamber for rotationally driving the transport arm rectilinear through shaft;
(A03) an arm rotation motor disposed outside the vacuum chamber for simultaneously rotating and driving the transport arm linearly extending through shaft and the transport arm rotating through shaft;
(A 04 ) A first arm support member disposed in the vacuum chamber and supported so as to be rotatable about the through-shaft for straight movement of the transfer arm,
(A05) a first arm that is disposed in the vacuum chamber and has a first arm base end that is rotatably supported by an outer end of the first arm support member ;
(A06) a second arm that is disposed in the vacuum chamber and has a second arm base end that is rotatably supported by the tip of the first arm;
(A07) A transport arm having a transport arm base end rotatably supported on the tip of the second arm, and a transport arm distal end provided with a sample mounting portion;
(A08) First arm support member rotational force transmitting means for rotating the first arm support member around the transport arm straight-traveling through shaft when the transport arm rotating through shaft rotates.
(A09) First arm rotational force transmitting means for rotating the first arm around the transport arm rotating through shaft when the transport arm straight traveling through shaft rotates.
(A010) Second arm rotational force transmitting means for rotating the second arm on the first arm when the first arm rotates on the first arm support member;
(A011) Transfer arm rotational force transmitting means for rotating the transfer arm on the second arm when the second arm rotates on the first arm;
(A 012) A 1 a rotation axis position of said first arm to rotate in said first arm support member, a rotation axis position of the second arm rotating on said first arm A 2, the second The rotation axis position of the transfer arm rotating on the arm is A 3 , the length between the rotation axis positions A 1 and A 2 is A 1 A 2, the length between the rotation axis positions A 2 and A 3 is A 2 A 3 , and a fixed length , When L is set to L, an arrangement structure of rotational axis positions of the first arm, the second arm, and the transfer arm set to A1A2 = A2A3 = L,
(A 013 ) The rotation angle of the first arm around the rotation axis position A1 is θ 1 , the rotation angle of the second arm around the rotation axis position A 2 is θ 2 , and the rotation axis position A 3 Assuming that the rotation angle of the surrounding transfer arm is θ 3 , θ2 = −2θ1 and θ3 = θ1 when the transfer arm rotation through shaft is rotated without the transfer arm rotation through shaft rotating. The first arm support member rotational force transmission is configured such that θ2 = θ3 = 0 when the transport arm rotating through shaft and the transport arm straight traveling through shaft are simultaneously rotated by a rotational angle θ1. Means, the first arm rotational force transmitting means, the second arm rotational force transmitting means, and the transfer arm rotational force transmitting means.