JP4912889B2 - 搬送ロボット及び搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は搬送対象物を真空雰囲気中で搬送する搬送ロボットに関する。

従来、成膜装置等の真空装置には、真空槽内の真空雰囲気を維持したまま基板を搬送可能な真空ロボット（搬送ロボット）が用いられている。
真空ロボットは処理前の基板や、処理後の基板を真空槽内で搬送するが、例えば成膜処理がされた後の基板は高温になり、そのような高温基板を搬送すると、真空ロボットが加熱されてしまう。

真空ロボットが真空中で加熱される場合、基板の熱は真空ロボットのアームを伝わり、最終的に真空ロボットが真空槽に固定されるベースフランジから真空槽に熱が逃げることになる。

しかしながら、真空ロボットのアームを伸縮させる回転軸（例えば心軸や内筒）は、ベアリングで支持されており、多くの場合ベアリングは球体であって接触面積が小さく、熱伝導率が非常に低いので、基板から受けた熱は真空槽に逃げずに真空ロボットのアームに蓄積されてしまう。

また、真空槽の内壁は放出ガスを抑えるために、電解研磨法や化学研磨法によってその内壁が研磨処理されている。従って、真空槽の内壁表面の平坦度が高く、輻射比が非常に小さいので、真空槽内壁表面の熱エネルギーの反射率が非常に高く、真空ロボットは真空槽内壁表面で反射した熱エネルギーも受けることになる。

このように、真空ロボットが受け取る熱エネルギー量が多く、かつ真空ロボットから逃げる熱エネルギー量は少ないので、真空ロボットの温度が徐々に上昇し、真空ロボットに伝わる熱エネルギー量と真空ロボットから逃げる熱エネルギー量が拮抗するような非常に高い温度になってしまう。

従来の真空ロボットは高温対応ではなく、また高温対応にするためには、支持軸を支持するベアリングに、高価な固体潤滑ベアリングを使用する必要があった。
固体潤滑のベアリングを使用しない場合には、真空ロボットは真空中で高温に昇温すると、ベアリングの潤滑油が蒸発するので、短時間でメンテナンスが必要であったり、また潤滑不良による動作不良が起こるという問題がある。

また、真空ロボットに入射する熱エネルギー量を少なくする方法として、基板と熱遮蔽板を重ね合わせた状態で、アームに載置する方法があるが、真空環境の外（通常は大気環境）へ運び出されるエネルギ−が少なければ、結局真空ロボットは高温に昇温してしまう。
特開平５−７４６９９号公報 特開平６−２０４３１６号公報

本発明は真空雰囲気中で高温の基板を搬送する場合であっても、高温に昇温せず、動作不良が起こらない搬送ロボットを提供するものである。

上記課題を解決するために本発明は、台座部と、支持軸によって前記台座部に支持されたアームとを有し、前記アームを移動させ、基板を搬送する搬送ロボットであって、前記台座部は、前記基板と対面可能な第一面と、前記第一面とは反対側の第二面とを有し、前記第二面には、表面処理によって、表面処理前の状態よりも輻射比が高くされた放熱側高輻射比部が配置され、前記放熱側高輻射比部と表面が対向して配置され、前記放熱側高輻射比部から放射される熱を受熱する受熱板とを有する搬送ロボットである。
本発明は搬送ロボットであって、前記受熱板の、前記放熱側高輻射比部と対向する面には、表面処理によって表面処理前の状態よりも輻射比が高くされた受熱側高輻射比部が配置された搬送ロボットである。
本発明は搬送ロボットであって、前記台座部の前記第一面上には、熱を反射するリフレクタが配置された搬送ロボットである。
本発明は搬送ロボットであって、前記台座部に前記表面処理が施される前には、アルミニウム板の平坦な表面とステンレスの平坦な表面のいずれか一方が露出する搬送ロボットである。
本発明は搬送ロボットであって、前記アームは板状であり、前記アームは前記基板に対面可能な第一面と、前記第一面とは反対側の第二面とを有し、前記アームの前記第二面には、表面処理によって、表面処理前の状態よりも輻射比が高くされたアーム側高輻射比部が配置された搬送ロボットである。
本発明は搬送ロボットであって、前記アームの前記第一面上には、熱を反射するリフレクタが配置された搬送ロボットである。
本発明は搬送ロボットであって、前記アームは伸縮と回転が可能に構成された搬送ロボットである。
本発明は搬送ロボットであって、前記台座部は、前記台座部の前記第二面と、前記受熱板の該第二面と対面する表面に対して垂直であって、該第二面と、前記受熱板の該表面の中心を通る中心軸線を中心として回転可能に構成され、前記台座部が回転する時には、該第二面と、該受熱板の該表面とが互いに平行な状態が維持されるように構成された搬送ロボットである。
本発明は搬送ロボットであって、前記表面処理は平坦な表面に粒子を吹き付けて表面粗さを大きくする搬送ロボットである。
本発明は搬送ロボットであって、前記表面処理はフッ素樹脂層を形成する搬送ロボットである。
本発明は真空槽と、搬送ロボットとを有し、前記搬送ロボットは、前記真空槽の一壁面にとりつけられた受熱板と、前記受熱板と離間して対向配置された台座部と、支持軸によって前記台座部に支持されたアームとを有し、前記アームを移動させ、基板を搬送する搬送装置であって、前記台座部は、前記基板と対面可能な第一面と、前記第一面とは反対側であって、前記受熱板と対面する第二面とを有し、前記台座部の前記第二面には、表面処理によって、表面処理前の状態よりも輻射比が高くされた放熱側高輻射比部が配置され、前記放熱側高輻射比部と表面が対向して配置され、前記放熱側高輻射比部から放射される熱を受熱する受熱板とを有する搬送装置である。
本発明は搬送装置であって、前記アームは板状であり、前記アームは前記基板と対面可能な第一面と、前記第一面とは反対側の第二面とを有し、前記アームの前記第二面には、表面処理によって、表面処理前の状態よりも輻射比が高くされたアーム側高輻射比部が配置された搬送装置である。
本発明は搬送装置であって、前記真空槽の一面であって、少なくとも前記アームが移動する時の前記アームの第二面と対向する領域には、表面処理によって、表面処理前の状態よりも輻射比が高くされた真空槽側高輻射比部が設けれた搬送装置である。
本発明は搬送装置であって、前記受熱板の、前記放熱側高輻射比部と対向する面には、表面処理によって表面処理前の状態よりも輻射比が高くされた受熱側高輻射比部が配置された搬送装置である。
本発明は搬送装置であって、前記台座部の前記第一面上には、熱を反射するリフレクタが配置された搬送装置である。
本発明は搬送装置であって、前記台座部に前記表面処理が施される前には、アルミニウム板の平坦な表面とステンレスの平坦な表面のいずれか一方が露出する搬送装置である。
本発明は搬送装置であって、前記アームは伸縮と回転が可能に構成された搬送装置である。
本発明は搬送装置であって、前記台座部は、前記台座部の前記第二面と、前記受熱板の該第二面と対面する表面に対して垂直であって、該第二面と、前記受熱板の該表面の中心を通る中心軸線を中心として回転可能に構成され、前記台座部が回転する時には、該第二面と、該受熱板の該表面とが互いに平行な状態が維持されるように構成された搬送装置である。
本発明は搬送装置であって、前記表面処理は平坦な表面に粒子を吹き付けて表面粗さを大きくする搬送装置である。
本発明は搬送装置であって、前記表面処理はフッ素樹脂層を形成する搬送装置である。

尚、輻射比（放射率）は、物体の熱放射の輝度と、同温度の黒体の熱放射の輝度との比である。放射率は、波長、放射の方向、偏向成分などによっていろいろな放射率が考えられる。十分な厚さと平らな表面とを持つ純粋物質の場合には放射率は物質の種類、温度、波長で決まり、光学定数と簡単な関係にあるが、そうでない時にはさまざまな因子の支配を受ける。この場合には有効放射率と呼ぶこともある。粗な表面やくぼんだ表面の場合には有効放射率が高くなる。（「岩波理化学辞典」,第３版増補版,株式会社岩波書店,１９８１年１０月２０日第３版増補版第２版発行,ｐ１２６５「放射率」の項より抜粋。）
本願の輻射比は、上述した有効放射率にあたるものであり、高輻射比部は単位面積当たりの有効放射率が、表面処理される前の台座部表面の単位面積当たりの有効放射率よりも低いものである。

本発明は上記のように構成されており、アームに設けられたハンドに基板を乗せてアームを移動させると、基板はハンドに乗せられた状態でアームの移動によって搬送される。
高温の基板を真空雰囲気で搬送するときには、基板の熱は輻射又は熱伝導で基板から伝熱されることになる。
高温の基板をハンドに乗せた場合、基板の熱が熱伝導で伝わる経路は、ハンドからアーム、アームから支持軸、支持軸から台座部であり、台座部が取り付け部材を介して真空槽に取り付けられた場合は、台座部に伝達された熱は台座部から取り付け部材を介して真空槽に伝達される。
同じ熱量が伝えられる場合であっても、輻射比が高くされる程、赤外線を含む電磁波（輻射熱）を放射しやすいので、基板の熱が真空槽に熱伝導する経路の途中の部材（放熱側部材）と、該放熱側部材と表面同士が対向する受熱側部材のうち、少なくとも一方の部材の表面を表面処理して輻射比を高くすれば、放熱側部材と受熱側部材との間の空間の熱抵抗が低くなる。従って、基板の熱は熱伝導の経路を通らずに、輻射によって放熱側部材から受熱側部材に直接伝達される。
例えば、放熱側部材として台座部に放熱側高輻射比部を設け、受熱側部材として受熱板の放熱側高輻射比部と対向する面に高輻射比部を設けると、台座部の熱は放熱側高輻射比部から放射され、対向する受熱側高輻射比部に入射する。

入射する電磁波のエネルギー量が同じであっても、輻射比が高いほど電磁波の反射率が小さいので、受熱側高輻射比部は多くの電磁波を吸収し、受熱板内で熱に変換される。

受熱板は真空槽に密着して取り付けられるか、熱伝導性部材を介して真空槽に取り付けられることで、真空槽に熱的に接続されており、受熱板で変換された熱は熱伝導によって真空槽に伝わり、真空槽から外部に放熱される。従って、台座部が真空槽に熱的に接続されていない場合や、真空槽に伝熱する熱量が小さい場合であっても、台座部やアームが高温に昇温し難い。

受熱板は真空槽に熱的に接続されるものであれば特に限定されず、搬送系を真空槽に接続するフランジで受熱板を構成してもよいし、真空槽の一部で受熱板を構成してもよい。

基板が台座部上方を移動する時には、放熱側高輻射比部を台座部の下方に設けておけば、放熱側高輻射比部が基板と直接対向しないので、放熱側高輻射比部に基板の輻射熱が入射し難い。

受熱側高輻射比部は真空槽に熱的に接続された受熱板に形成されているので、受熱側高輻射比部が基板と対向し、基板の輻射熱が入射したとしても、受熱板で変換された熱は真空槽に伝達されるので、結局、基板の熱は真空槽へ逃げることになる。

本発明の搬送ロボットは、加熱された基板から輻射や熱伝導によって熱エネルギーが流入しても、流入した熱エネルギーは放熱側高輻射比部から放熱され、放熱された熱エネルギーは受熱側高輻射比部から真空槽へ伝達されるので、搬送ロボットに熱エネルギーが蓄積されない。従って、搬送ロボットのアームが真空雰囲気に置かれた場合であっても、温度上昇が抑えられ、搬送ロボットのベアリングに使用される潤滑油の蒸発が抑えられる。従って、本発明の搬送ロボットは動作不良が起こり難く、メンテナンス頻度が少なくてすむ。また、本発明の搬送ロボットはアームの温度が低く抑えられるため、熱膨張によるアームの伸びの影響が少なく、基板を保持した時の基板位置再現性が悪化しないだけでなく、ロボットアームから放出されるガス量も少ない。

搬送ロボットが真空槽に取り付けられた状態を説明する断面図 搬送ロボットのベースフランジ周囲の部分を示す拡大断面図 搬送ロボットを上方から見たときの斜視図 アームの断面図 放熱確認試験で測定された温度と時間との関係を示すグラフ 本発明の搬送装置の他の例を説明する断面図 アームの形状を説明する断面図

符号の説明

１、５０……搬送装置 ２……搬送ロボット ３……搬送系 ７……真空槽 ９……基板 １５……ベースフランジ（受熱板） １９……モータ部 ２０……アーム ２２……アーム側高輻射比部 ２３、４７……リフレクタ ３０……台座部
４１……放熱側高輻射比部 ４２……受熱側高輻射比部 ５２……真空槽側高輻射比部

図１の符号１は本発明の搬送装置の一例を示しており、この搬送装置１は搬送ロボット２と、真空槽７とを有してる。
搬送ロボット２は、板状のベースフランジ１５と、ベースフランジ１５の一面側に位置し、駆動力を発生させるモータ部１９（駆動系）と、ベースフランジ１５の他面側に位置し、モータ部１９の駆動力を受けて後述する基板を移動させる搬送系３とを有している。

真空槽７の底壁にはベースフランジ１５の平面形状よりも小径の貫通孔が設けられており、搬送ロボット２は搬送系３が真空槽７内部に配置され、モータ部１９が真空槽７の外部に配置された状態で、ベースフランジ１５の縁部分が貫通孔の周囲に密着して取り付けられている。従って、貫通孔はベースフランジ１５で塞がれた状態になっている。

図２は搬送ロボットのベースフランジ１５周辺の部分の拡大断面図を示しており、ベースフランジ１５は中央部分に貫通孔が設けられ、リング状になっている。
ベースフランジ１５の貫通孔の周囲には、貫通孔の径よりも内径の大きい外筒１２の上端が、貫通孔の周囲に密着するように取り付けられており、外筒１２の下端は鉛直下方に伸ばされ、モータ部１９はその下端に取り付けられている。従って、モータ部１９は外筒１２によってベースフランジ１５に取り付けられていることになる。

モータ部１９はそれぞれ独立して回転力を生じる２つの駆動軸を有している。外筒１２には内筒１３が挿入され、内筒１３には心軸１４が挿入されており、内筒１３の下端と、心軸１４の下端はそれぞれ別々の駆動軸に取り付けられ、内筒１３と心軸１４は別々に回転する。

内筒１３と外筒１２との間と、内筒１３と心軸１４の間にはそれぞれベアリングを有する軸支持部１７、１８が配置されている。内筒１３と心軸１４は軸支持部１７、１８によって、中心軸線Ｂが一致するように支持されており、内筒１３と心軸１４はその中心軸線Ｂを中心として回転するようになっている。

図には示していないが、軸支持部１７、１８の下部には各々軸シール部が配置されており、それらの軸シール部は、真空槽７内の真空雰囲気を、外部の大気雰囲気から遮蔽している。

搬送系３は台座部３０と、支持軸３５と、アーム２０とを有している。台座部３０は中空であって、その底壁が内筒１３の上端に固定されており、内筒１３が回転すると、内筒１３と一緒に台座部３０も中心軸線Ｂを中心として回転する。

内筒１３の上端はベースフランジ１５の表面よりも上方に突き出され、台座部３０はベースフランジ１５と離間している。中心軸線Ｂは、台座部３０のベースフランジ１５と対面する面と、ベースフランジ１５の台座部３０と対面する面の両方に垂直にされており、台座部３０が回転するときには、台座部３０のベースフランジ１５と対面する面と、ベースフランジ１５の台座部３０と対面する面が平行な状態が維持される。従って、台座部３０とベースフランジ１５は離間した状態が維持され、台座部３０とベースフランジ１５が擦らないようになっている。

支持軸３５の下部は台座部３０に取り付けられ、上部にはアーム２０の根元部分が取り付けられており、台座部３０が回転したときに、アーム２０が支持軸３５と一緒に同じ中心軸線Ｂを中心として回転する。

台座部３０底壁の内筒１３上端の真上位置には貫通孔が設けられており、心軸１４の上部は貫通孔を貫通し、台座部３０の内部まで伸ばされている。
台座部３０内には回転力伝達系３４が配置されており、心軸１４の回転力は回転力伝達系３４によって支持軸３５に伝達される。

支持軸３５と台座部３０の間には軸受部が配置されている。ここでは、支持軸３５の下端と台座部３０の底壁側内壁との間に第一の軸受部３６が配置され、支持軸３５の上部と台座部３０の天井側外壁との間に第二の軸受部３７が配置されている。

第一、第二の軸受部３６、３７は、支持軸３５に心軸１４の回転力が伝達されたときに、その回転力を台座部３０に伝達させず、支持軸３５に回転力を伝達して、支持軸３５をその中心軸線を中心として回転させるように構成されている。

アーム２０は不図示のリンク機構を有しており、支持軸３５が回転するとそのリンク機構が動作し、アーム２０が伸縮する。
図３は搬送ロボット２の真空槽７側に配置された部分の斜視図を示している。アーム２０の先端上にはハンド２５が取り付けられており、搬送対象物である基板９はこのハンド２５上に載置される。

ハンド２５はアーム２０と一緒に移動するようになっているので、アーム２０の伸縮と台座部３０の回転によって、ハンド２５上の基板９が所望位置に搬送される。

上述したように、真空槽７底壁の貫通孔周囲にはベースフランジ１５が密着し、ベースフランジ１５の貫通孔の周囲には外筒１２が密着して取り付けられており、真空槽７の内部は外部雰囲気から遮断された状態になっている。

従って、真空槽７に接続された不図示の真空ポンプによって真空槽７の内部を真空排気すると、基板９と搬送系３は真空槽７内に形成された真空雰囲気に置かれ、基板９はその真空雰囲気中で搬送されることになる。

ここでは、真空槽７には処理室６１と後処理室６２が接続され、処理室６１内部と後処理室６２の内部には真空槽７と同様に真空雰囲気が形成されている。処理室６１には成膜やエッチング等の処理によって高温に昇温した基板９が配置されており、アーム２０を伸ばしてハンド２５を処理室６１に入れ、ハンド２５に基板９を保持させてからアーム２０を縮めると、基板９が真空槽７内部に搬入される。アーム２０を回転してハンド２５の向きを変えてからアーム２０を伸ばすと、ハンド２５が基板９と一緒に後処理室６２内部に搬入され、後処理室６２内に基板９が受け渡される。
ハンド２５と、アーム２０と、支持軸３５と、台座部３０は、アルミニウムやステンレスなどの熱伝導性材料で構成されており、真空雰囲気中では熱対流が起こらないので、搬送ロボット２が基板９を処理室６１から受け取って、後処理室６２に受け渡すまでの間に、基板９から輻射によって放出される熱以外の熱は、熱伝導によってハンド２５とアーム２０と支持軸３５と台座部３０に伝わる。

上述したように、ベースフランジ１５と台座部３０は離間しており、台座部３０は内筒１３と軸支持部１７と外筒１２を介してベースフランジ１５に接続されているが、軸支持部１７のベアリングは熱伝導性が低いので、台座部３０から熱伝導によってベースフランジ１５に逃げる熱量は少ない。

本発明の搬送ロボット２では、台座部３０はベースフランジ１５上に位置するため、台座部３０の下側の面（第二面）と、ベースフランジ１５の上側の面が対面している。
台座部３０の下側の面と、ベースフランジ１５の上側の面に後述する表面処理が施され、放熱側高輻射比部４１と受熱側高輻射比部４２が形成されている。台座部３０の表面処理される前の平坦な表面の輻射比を前処理輻射比とすると、前処理輻射比は台座部３０がステンレス製の場合は０．４以下、台座部３０がアルミニウム製の場合は０.０５以上０．２以下であるのに対し、表面処理によって放熱側高輻射比部４１の輻射比と、受熱側高輻射比部４２の輻射比は０．４を超え、台座部３０の前処理輻射比よりも高くなっている。

上述したように、台座部３０の下側の面とベースフランジ１５の上側の面は対面しているから、放熱側高輻射比部４１と受熱側高輻射比部４２は対向しており、台座部３０の熱は電磁波（例えば赤外線）に変換されて放熱側高輻射比部４１から放射され、その赤外線は受熱側高輻射比部４２に入射する。

ベースフランジ１５はアルミニウムやステンレスのような熱伝導性材料で構成されており、真空槽７に密着して取り付けられているので、受熱側高輻射比部４２に入射した赤外線は熱に変換されると、ベースフランジ１５から真空槽７へ伝達され、真空槽７の外壁面から外部雰囲気（大気）又は地面に放出される。

このように、本発明の搬送ロボット２では、搬送系３の熱がベースフランジ１５である受熱板に伝わることで、真空雰囲気に置かれた搬送系３が効率良く冷却される。

台座部３０の貫通孔は底壁の中央部分に設けられており、ベースフランジ１５はその中央部分に貫通孔が設けられた板状であるので、放熱側高輻射比部４１と受熱側高輻射比部４２はリング状になっている。

内筒１３はベースフランジ１５の貫通孔の略中心を通り、その中心軸線は放熱側高輻射比部４１のリングの内側と、受熱側高輻射比部４２のリングの内側で、放熱側高輻射比部４１の中心と受熱側高輻射比部４２の中心を通る。

内筒１３の中心軸線と回転の中心軸線Ｂは一致しており、上述したように台座部３０の回転によって台座部３０のベースフランジ１５と対面する面と、ベースフランジ１５の台座部３０と対面する面は平行な状態が維持されるので、台座部３０の回転によって放熱側高輻射比部４１が中心軸線Ｂを中心として回転すると、放熱側高輻射比部４１と受熱側高輻射比部４２は常に同じ面積で対向し、台座部３０への伝熱量が同じ場合には、常に一定量の輻射熱が放熱側高輻射比部４１から受熱側高輻射比部４２へ入射することになる。

台座部３０を回転させてアーム２０の向きを変える時には、基板９にかかる遠心力を小さくするために、一旦アーム２０の腕を縮ませてから回転させるが、アーム２０の腕を縮ませると、高温の基板９が台座部３０上に配置されることになる。従って台座部３０の上面（第一面）が基板９と対面可能になっている。

台座部３０上には赤外線のような電磁波を反射するリフレクタ４７が配置されている。例えば、リフレクタ４７は電磁波を反射する鏡面を有する鏡で構成されており、鏡面が上側を向けられた状態で、台座部３０の上面及び側面の一部を覆うように取り付けられているので、基板９からの輻射熱はリフレクタ４７の鏡面で反射され、台座部３０に基板９の輻射熱が入射しない。尚、リフレクタ４７は断熱材料からなるスペーサ４８を挟んで台座部３０に取り付けられており、台座部３０とリフレクタ４７が接触しないので、リフレクタ４７が昇温したとしても、リフレクタ４７の熱がアーム２０に伝熱されない。

このように、基板９からの輻射熱はリフレクタ４７で反射され、基板９から熱伝導で伝わる熱はベースフランジ１５を通って真空槽７へ逃げるので、アーム２０と台座部３０は真空雰囲気に置かれていても高温になり難い。

従って、第一、第二の軸受部３６、３７や軸支持部１７、１８に潤滑油が塗布されたベアリングを用いた場合であっても、その潤滑油が蒸発しないので、メンテナンスの頻度が少なくて済み、かつ動作不良も起こり難い。
尚、台座部３０だけではなく、アーム２０に高輻射比部とリフレクタを設けることもできる。

図４は図３のＣ−Ｃ切断線断面図を示しており、アーム２０の下側の面（第二面）には、上述した表面処理が施され、台座部３０の前処理輻射比よりも輻射比が高いアーム側高輻射比部２２が形成されている。従って、アーム２０の熱は支持軸３５や台座部３０への熱伝導以外にも、アーム側高輻射比部２２からの輻射によって外部に放出される。

アーム２０上側の面（第一面）には断熱材からなるスペーサ２４を挟んでリフレクタ２３が取り付けられており、リフレクタ２３の鏡面は上側に向けられている。従って、アーム２０が縮んだ時に、高温の基板９がアーム２０上の位置に位置しても、基板９からの輻射熱はリフレクタ２３で反射される。

ここでは、アーム２０は板状であって、アーム２０を直線状に伸ばした時の、その直線に沿った両側の端部がリフレクタ２３の鏡面とは反対側に折り曲げられ、その折れ曲がった部分で凸状の遮蔽部が構成され、アーム側高輻射比部２２は遮蔽部と遮蔽部の間に位置することになり、リフレクタ２３で反射された熱エネルギーは遮蔽部で遮蔽され、アーム側高輻射比部２２に入射しない。従って、アーム２０は高温に昇温し難く、アーム２０の熱変形が起こり難い。

以上は、アーム２０の下側の面を第二面として、その面に高輻射比部を設ける場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ハンドがアーム２０よりも下方で基板９を保持し、アーム２０の伸縮によって基板９がアーム２０の下方を移動する場合には、アーム２０の上側の面を第二面として、その面に高輻射比部を設け、アーム２０の下側の面を第一面として、その面にリフレクタ２３に設けることが好ましい。

更に、基板９が台座部３０よりも下方位置で動く場合には、台座部３０の天井側の壁面を第二面として、その面に放熱側高輻射比部を設け、受熱板を受熱側高輻射比部が配置された側の面を放熱側高輻射比部と対向させた状態で、台座部３０上に配置し、更に、台座部３０の底壁側の面を第一面として、その面上にリフレクタを設けることが好ましい。

要するに本発明は、リフレクタを基板９と対向する位置（第一面）に配置し、基板９と対向しない面（第二面）に受熱側高輻射比部を設けることで、基板９からの輻射熱が搬送系３に入射するのを防御し、受熱側高輻射比部に放熱側高輻射比部を対向させることで、熱伝導により伝わった熱を効率よく逃がすものである。

本発明の搬送ロボットを取り付ける真空槽に冷却手段を設け、真空槽がその冷却手段で冷却されるようにすれば、受熱側高輻射比部４２に入射した熱がより迅速に放熱される。

台座部３０やアーム２０の材質はステンレスとアルミニウムに限定されるものではなく、表面処理によって前処理輻射比よりも輻射比の高い高輻射比部を形成可能なものであれば、他の種類の金属や合金を用いることもできる。また、後述する表面処理以外にも、台座部３０とアーム２０の高輻射比部を形成すべき部分を、他の部分よりも輻射比の高い金属材料で構成することで、高輻射比部を形成することも可能である。

以上は、基板９と対向する面に鏡であるリフレクタ２３、４７を配置する場合について説明したが本発明はこれに限定されるものではない。台座部３０やアーム２０の基板９と対向する面を研磨し、研磨される前よりも輻射比が小さい低輻射比部を形成すれば、研磨されていない場合に比べて輻射熱の反射率が高いので、リフレクタ２３、４７を配置しなくても基板９から放射される熱エネルギーが反射される。

輻射比を高くする表面処理方法について具体的に述べると、ガラスビーズを吹き付けるＧＢＢ（Ｇｌａｓｓ Ｂｅｅｄｓ Ｂｌａｓｔ）法や、鋼の粒、砂などを吹き付けるサンドブラスト法で、処理対象物の平坦な表面に凸凹を形成し、表面粗さが大きい部分からなる層状の高輻射比部を形成したり、液状のフッ素樹脂材料を処理対象物に塗布して塗布層を形成した後、塗布層を加熱して、表面の輻射比が高いフッ素樹脂層からなる層状の高輻射比部を形成するフッ素被膜処理がある。
更に、セラミック等の母材を溶融させ、その溶融物を処理対象物に吹き付けて層状の高輻射比部を形成する溶射法も用いることができる。

上記フッ素被膜処理は、塗布層を加熱する際にフッ素樹脂材料が黒化するまで加熱してもよく（黒化処理）、黒色は他の色に比べて輻射比が高いので、黒化処理を行うと高輻射比部は輻射比がより高くなる。

受熱側高輻射比部と放熱側高輻射比部とアーム側高輻射比部は、それぞれ同じ方法で表面処理を行ってもよいし、それぞれ異なる方法で表面処理を行ってもよい。

上記表面処理の放熱性を確認するために下記の放熱確認試験を行った。
〔放熱確認試験〕
加熱板を真空槽への伝熱量が小さくなるように、真空槽内に吊り下げて配置し、後述する試料片を表面が加熱板の表面と対向するように真空槽内に配置した。真空槽内に所定圧力の真空雰囲気を形成、維持し、加熱板の表面と、試料片の裏面の温度を測定しながら、加熱板に通電し、加熱板の温度が約１２０℃になった後はその温度が維持されるように通電量を制御した。

この真空槽内に、真空雰囲気を維持したままアルミニウム板の試料片を搬入し、その表面が１２０℃に維持された加熱板と対向するように配置し、加熱板と対向しない各裏面の温度をそれぞれ測定した。

ここでは、試料片として下記Ａ〜Ｄの４種類を用いた。
Ａ：表面と裏面をそれぞれ電解研磨処理
Ｂ：表面を電解研磨処理、裏面をＧＢＢ法で表面処理
Ｃ：表面と裏面をそれぞれ電解研磨処理
Ｄ：表面を電解研磨処理、裏面をフッ素被膜処理（黒化処理を含む）
尚、上記試料片Ａ〜Ｄのうち、試料片Ａ、Ｂ、Ｄは圧延成形したアルミニウム板を用い、試料片Ｃは鋳物形成したアルミニウム板を用いた。各試料片Ａ〜Ｄの裏面の温度測定結果を、加熱板表面（加熱面）の温度測定結果と一緒に図５に記載する。

図５から明らかなように、裏面が電解研磨処理された試料片Ａ、Ｃは、裏面の温度上昇が高かった。これは、電解研磨処理されることで裏面がより平坦になり、輻射比が下がったため、裏面側からの輻射熱が少なかったと推測される。

これに対し、ＧＢＢ法で裏面の表面粗さを大きくした試料片Ｂと、フッ素被膜処理で裏面にフッ素樹脂膜を形成した試料片Ｄでは、試料片Ａ、Ｃに比べて裏面の温度上昇が小さかった。従って、同じアルミニウム板を同じ加熱条件で加熱した場合であっても、上述した表面処理を施した後では、施す前に比べて輻射熱の放出量が多く、アルミニウム板の温度上昇を防止する効果があることがわかる。

特に、試料片Ｄは、試料片Ｂに比べて温度上昇が小さく、フッ素被膜処理は表面粗さを大きくする処理に比べて輻射熱を多く放出する効果があると推測されるが、フッ素樹脂膜が高温になると真空雰囲気中に汚染ガスを放出する恐れがあるので、基板９がその汚染ガスで汚染される恐れがある時や、基板９温度が非常に高い時には、表面粗さを大きくすることで高輻射比部を形成するほうが好ましい。

以上は、搬送ロボットに高輻射比部を形成する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば真空槽７の内壁面に上述した表面処理を施し、台座部３０の処理前輻射比よりも輻射比の高い高輻射比部を形成すれば、基板９からの輻射熱はその高輻射比部で吸収され、真空槽の外部から放熱されるので、台座部３０がより昇温し難くなる。

しかしながら、真空槽の内壁を表面処理すると水やフッ素樹脂の汚染ガスが発生しやすくなるので、その汚染ガスが基板に悪影響を与える場合には、真空槽の表面処理を施すのは好ましくない。

以上は、アームの伸縮と回転によって基板を搬送する搬送ロボットについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、本発明は、磁界発生手段が形成する磁力によって浮上し、基板と一緒に回転又は水平移動する搬送系を有する搬送ロボットや、基板の位置あわせを行ういわゆるＸＹステージも含む。

いずれの場合も、搬送系の基板と対向する面とは反対側の面に放熱側高輻射比部を形成し、真空槽又は真空槽に熱的に接続された部材（受熱板）に受熱側高輻射比部を形成し、放熱側高輻射比部と受熱側高輻射比部を対向させれば、搬送系の熱は放熱側高輻射比部から受熱側高輻射比部へ入射し、速やかに真空槽へ伝熱され、真空雰囲気中であっても搬送系が高温に昇温しない。更に、搬送系の基板と対向する面上に上述したリフレクタを配置すれば、基板の輻射熱が搬送系に直接入射しないので、より搬送系が昇温し難くなる。

次に、本発明の搬送装置の他の例について説明する。
図６の符号５０は本発明の搬送装置１を示しており、この搬送装置５０は、真空槽７の内壁面に後述する高輻射比部が形成された以外は、図１に示した搬送装置１と同じ構造を有している。

この搬送装置５０では、図１に示した搬送装置１と同様に、基板９はハンド２５上に配置され、アーム２０を縮ませたときにはアーム２０の上側の面が第一面となり、その面が基板９と対面可能になっており、アーム２０の基板９が配置される側とは反対側の面、即ち下側の面が第二面となって、その面に上記アーム側高輻射比部２２が形成され、輻射比が０．４以上と高くなっている。
ここでは、真空槽７の内壁面のうち、真空槽７の底壁面は表面処理が施され、輻射比が表面処理される前よりも高い真空槽側高輻射比部５２が形成されている。

アーム２０は第二面が真空槽７の底壁面と対向した状態で伸縮、回転するから、アーム側高輻射比部２２は常に真空槽側高輻射比部５２と対面することになり、アーム２０の熱は、赤外線のような電磁波となってアーム側高輻射比部２２から放射されて真空槽側高輻射比部５２に入射する。従って、アーム２０の熱は真空槽７に伝達される。上述したように、真空槽７の外壁面は外部雰囲気に接続されているから、真空槽７に伝達された熱は外壁面から外部に伝達されて冷却される。
真空槽７に真空槽側高輻射比部５２を設けると、アーム２０の熱は真空槽７に直接伝達されるので、真空槽側高輻射比部５２を設けない場合に比べて、アーム２０からの放熱効率が高くなり、アーム２０の熱変形がより起こり難くなる。

以上は、真空槽７の底壁面全部に真空槽側高輻射比部５２を設ける場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、真空槽側高輻射比部５２は少なくともアーム側高輻射比部２２が移動する領域に形成されていればよい。
具体的には、真空槽７の底壁面のうち、アーム２０を直線状に伸ばした状態で、アーム２０を３６０°回転させた時に、アーム２０が上方を移動する領域に真空槽側高輻射比部５２を設けておけば、アーム側高輻射比部２２は必ず真空槽側高輻射比部５２と対面することになる。尚、アーム２０を直線状に伸ばした状態とは、アーム２０の根元部分から先端までの直線距離が最も長くなる状態である。

真空槽側高輻射比部５２を設ける面は、真空槽７の底壁面に限定されない。上述したように、基板９がアーム２０の下方を移動する場合であって、アーム２０の下側の面が第一面となり、アーム２０の上側の面を第二面としてその第二面にアーム側高輻射比部を設ける場合には、真空槽７内壁面のアーム２０の第二面と対向する面、即ち、真空槽７の天井に設けることが好ましい。

また、基板９がアーム２０の側面と対面する時には、アーム２０の基板９と対面可能な側面が第一面、その即面とは反対側の側面が第二面となって、第二面にアーム側高輻射比部を形成し、真空槽７の内壁面のうち、アーム２０の第二面と対面する側面に真空槽側高輻射比部を形成する。
要するに、アーム側高輻射比部２２はアーム２０の基板９と対面する面とは反対側の面に配置し、真空槽側高輻射比部は、真空槽７の内壁面のうち、アーム２０の第二面と対向する面の、少なくともアーム２０が移動する領域に設ければよい。

真空槽側高輻射比部５２とアーム側高輻射比部２２を両方する必要もない。図１に示したようにアーム側高輻射比部２２だけを設けたり、逆にアーム側高輻射比部２２を設けず、真空槽側高輻射比部５２だけを設ける場合であっても、真空槽側高輻射比部５２とアーム側高輻射比部２２のいずれも設けない場合に比べてアーム２０の熱が逃げやすくなるが、より効率良くアーム２０の熱を逃すためには、アーム側高輻射比部２２と真空槽側高輻射比部５２の両方を設けることが望ましい。

真空槽側高輻射比部５２を形成する表面処理方法は特に限定されず、上述した
ＧＢＢ法、サンドブラスト法、フッ素被膜処理、溶射法等を用いることができる。
真空槽側高輻射比部５２を設ける場合も、図４に示したように、アーム２０のアーム側高輻射比部２２が形成された側とは反対側の面にリフレクタ２３を取り付ければ、基板９からの輻射熱はリフレクタ２３で反射されるので、アーム２０が昇温しにくくなる。
アーム２０にアーム側高輻射比部２２を設け、更に真空槽７に真空槽側高輻射比部５２を設ける場合には、図４に示したようにアーム２０の両側の端部に凸状の遮蔽部を形成することが望ましい。

アーム２０に遮蔽部を形成すると、上述したようにリフレクタが反射した熱がアーム側高輻射比部２２に入射し難くなるだけでなく、遮蔽部の高さの分だけアーム側高輻射比部２２の表面積が大きくなり、見かけの輻射比が高くなる。従って、真空槽側高輻射比部５２のアーム側高輻射比部２２と対面する面積が小さくても、アーム２０から真空槽７に効率良く熱伝達が行われる。
アーム２０の両端を折り曲げる前の平面から、その両端を折り曲げて遮蔽部を形成した時の遮蔽部先端までの距離を高さＨとし、アーム２０一端側の遮蔽部から他端側の遮蔽部までの距離を幅Ｗとすると（図７）、高さＨを幅Ｗと同じか、それよりも大きいと、アーム２０が熱放射が非常に大きく、アーム２０が高温に昇温し難い。

Claims (20)

1. 台座部と、
   支持軸によって前記台座部に支持されたアームとを有し、
   前記アームを移動させ、基板を搬送する搬送ロボットであって、
   前記台座部は、前記基板と対面可能な第一面と、前記第一面とは反対側の第二面とを有し、
   前記第二面には、表面処理によって、表面処理前の状態よりも輻射比が高くされた放熱側高輻射比部が配置され、
   前記放熱側高輻射比部と表面が対向して配置され、前記放熱側高輻射比部から放射される熱を受熱する受熱板とを有する搬送ロボット。
2. 前記受熱板の、前記放熱側高輻射比部と対向する面には、表面処理によって表面処理前の状態よりも輻射比が高くされた受熱側高輻射比部が配置された請求項１記載の搬送ロボット。
3. 前記台座部の前記第一面上には、熱を反射するリフレクタが配置された請求項１記載の搬送ロボット。
4. 前記台座部に前記表面処理が施される前には、アルミニウム板の平坦な表面とステンレスの平坦な表面のいずれか一方が露出する請求項１記載の搬送ロボット。
5. 前記アームは板状であり、前記アームは前記基板に対面可能な第一面と、前記第一面とは反対側の第二面とを有し、前記アームの前記第二面には、表面処理によって、表面処理前の状態よりも輻射比が高くされたアーム側高輻射比部が配置された請求項１記載の搬送ロボット。
6. 前記アームの前記第一面上には、熱を反射するリフレクタが配置された請求項５記載の搬送ロボット。
7. 前記アームは伸縮と回転が可能に構成された請求項１記載の搬送ロボット。
8. 前記台座部は、前記台座部の前記第二面と、前記受熱板の該第二面と対面する表面に対して垂直であって、該第二面と、前記受熱板の該表面の中心を通る中心軸線を中心として回転可能に構成され、
   前記台座部が回転する時には、該第二面と、該受熱板の該表面とが互いに平行な状態が維持されるように構成された請求項１記載の搬送ロボット。
9. 前記表面処理は平坦な表面に粒子を吹き付けて表面粗さを大きくする請求項１記載の搬送ロボット。
10. 前記表面処理はフッ素樹脂層を形成する請求項１記載の搬送ロボット。
11. 真空槽と、搬送ロボットとを有し、
    前記搬送ロボットは、前記真空槽の一壁面にとりつけられた受熱板と、
    前記受熱板と離間して対向配置された台座部と、
    支持軸によって前記台座部に支持されたアームとを有し、
    前記アームを移動させ、基板を搬送する搬送装置であって、
    前記台座部は、前記基板と対面可能な第一面と、前記第一面とは反対側であって、前記受熱板と対面する第二面とを有し、
    前記台座部の前記第二面には、表面処理によって、表面処理前の状態よりも輻射比が高くされた放熱側高輻射比部が配置され、
    前記放熱側高輻射比部と表面が対向して配置され、前記放熱側高輻射比部から放射される熱を受熱する受熱板とを有する搬送装置。
12. 前記アームは板状であり、前記アームは前記基板と対面可能な第一面と、前記第一面とは反対側の第二面とを有し、前記アームの前記第二面には、表面処理によって、表面処理前の状態よりも輻射比が高くされたアーム側高輻射比部が配置された請求項１１記載の搬送装置。
13. 前記真空槽の一面であって、少なくとも前記アームが移動する時の前記アームの第二面と対向する領域には、表面処理によって、表面処理前の状態よりも輻射比が高くされた真空槽側高輻射比部が設けれた請求項１２記載の搬送装置。
14. 前記受熱板の、前記放熱側高輻射比部と対向する面には、表面処理によって表面処理前の状態よりも輻射比が高くされた受熱側高輻射比部が配置された請求項１１記載の搬送装置。
15. 前記台座部の前記第一面上には、熱を反射するリフレクタが配置された請求項１１記載の搬送装置。
16. 前記台座部に前記表面処理が施される前には、アルミニウム板の平坦な表面とステンレスの平坦な表面のいずれか一方が露出する請求項１１記載の搬送装置。
17. 前記アームは伸縮と回転が可能に構成された請求項１１記載の搬送装置。
18. 前記台座部は、前記台座部の前記第二面と、前記受熱板の該第二面と対面する表面に対して垂直であって、該第二面と、前記受熱板の該表面の中心を通る中心軸線を中心として回転可能に構成され、
    前記台座部が回転する時には、該第二面と、該受熱板の該表面とが互いに平行な状態が維持されるように構成された請求項１１記載の搬送装置。
19. 前記表面処理は平坦な表面に粒子を吹き付けて表面粗さを大きくする請求項１１記載の搬送装置。
20. 前記表面処理はフッ素樹脂層を形成する請求項１１記載の搬送装置。

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