JPH071375A

JPH071375A - 真空装置用搬送機構

Info

Publication number: JPH071375A
Application number: JP23097193A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Kikuchi; 一夫菊地
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-04-24
Filing date: 1993-08-24
Publication date: 1995-01-06

Abstract

(57)【要約】【目的】スカラ型３関節アーム式の真空装置用搬送機
構において放出ガスの発生量を少なくし、動作の安定性
を高める。【構成】第１及び第２のアーム２、３の基部と先端部
のギア１５・１６間、２４・２５間の伝動手段としてス
テンレスあるいはアルミニウム製のリンク３１、３１、
３１、３１を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空装置用搬送機構、
特にスカラ型３関節アーム式の真空装置用搬送機構に関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造においては、超高真空
のプロセスチャンバ内で行われなければならない処理が
数多くあり、そして、半導体ウェハに対して一つの処理
を終えたらその処理をしたプロセスチャンバから別のプ
ロセスチャンバヘ半導体ウェハを移す必要がある場合が
あり、その場合、半導体ウェハを移す毎にプロセスチャ
ンバを開いて大気圧になった状態でその半導体ウェハを
取り出し新しい半導体ウェハを入れてそのプロセスチャ
ンバを閉じその後元の超高真空にするということを行う
ことは、きわめて非効率でエネルギーの無駄にもなる。

【０００３】そこで、半導体ウェハを一つのプロセスチ
ャンバから他のプロセスチャンバへ移すための超高真空
の真空装置からなるトランスファーモジュールを成すロ
ードロックチャンバを設け、該ロードロックチャンバを
介してプロセスチャンバ間の半導体ウェハの移動を行う
ことによりプロセスチャンバ内の真空度を大きく低減さ
せることなく半導体ウェハの移動を行うようにするとい
うことが行われてきている。そして、ロードロックチャ
ンバにはロボットと称される、半導体ウェハの搬送機構
が必要である。

【０００４】ところで、かかる搬送機構としてフロッグ
レッグアーム方式の搬送機構がしばしば用いられる。こ
の搬送機構は左右一対のフロッグレッグを同期して駆動
することにより伸縮するものである。また、スカラ型三
関節アーム式の搬送機構も真空装置用搬送機構として用
いられる。

【０００５】図４（Ａ）、（Ｂ）はかかる搬送機構の概
略構成を示すもので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図
であり、先ずこの図４に従ってこの搬送機構の概略構成
を説明する。１はベース、２は一端部（基部）にてベー
ス１に回転自在に取り付けられた第１のアーム、３は該
第１のアーム２の他端部（先端部）に一端部（基部）を
回動自在に取り付けられた第２のアーム、４は該第２の
アーム３の他端部（先端部）に一端部（基部）を回動自
在に取り付けられたホルダで、他端部（先端部）にて半
導体ウェハ５を支持する。

【０００６】６は搬送機構を駆動する駆動系で、上記第
１のアーム２を回転させるモータ７と、搬送機構を伸縮
させるモータ８と、モータ７、８の回転力をアーム２側
へ導入する回転導入部９からなり、ベース１の裏面に取
り付けられている。そして、モータ７を回転することに
より搬送機構の向きを３６０度の範囲で回転させること
ができ、モータ８を回転することにより搬送機構を伸縮
することができるようになっている。

【０００７】図５（Ａ）乃至（Ｄ）は従来の搬送機構の
具体的構成を示すもので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は
（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、（Ｃ）は回転導入部の
断面図、（Ｄ）は駆動部の側面図である。１０は回転導
入部９の無底の保持筒で、ベース１裏面に固定され、該
保持筒１０にはベアリングを介して無底筒状の外軸１１
が回転自在に内嵌されている。外軸１１の上部はベース
１の孔を通して上側に食み出し第１のアーム２に固定さ
れており、下部は保持筒１０から下側に食み出してお
り、該下部と第１のモータ７の出力軸に固定されたプー
リーとの間にはベルト１２が懸架されている。

【０００８】１３は上記外軸１１にベアリングを介して
回転自在に内嵌された内軸で、上端が外軸１１から突出
し後述する第１のギヤ（１４）に連結され、下端が外軸
１１から突出して第２のモータ８の出力軸に固定されて
いる。１４は第１のアーム２内に設けられた第１のギア
で、上記内側１３の上端に固定されており、この回転軸
線と第１のアーム２の回転軸線とは一致する。

【０００９】１５は第１のギア１４のアーム先端側にて
回転自在に設けられて該第１のギア１４にギア比１：１
で歯合する第２のギア、１６は第１のアーム２の先端部
側に回転自在に形成された第３のギアであり、該第３の
ギア１６は従来においては第２のギア１５から有機材料
からなるベルト１７により回転力を伝達されるようにな
っていた。即ち、第２のギア１５にはプーリー１８が、
第３のギア１６にはプーリー１９がそれぞれ一体に形成
され、プーリー１８・１９間にベルト１７が懸架されて
いた。２０は第１のアーム２の先端部にベアリングを介
して回転自在に形成された無底筒状の外軸で、下部には
第３のギア１６とギア比１：１で歯合する第４のギア２
１が固定され、第１のアーム２から突出する上部が第２
のアーム３の基部に固定されている。

【００１０】２２は上記筒状外軸２０及びギア２１に回
転自在に内嵌された内軸で、下端が第１のアーム２に固
定され、上端が第２のアーム３内の基部に位置し、該上
端には第５のギア２３が固定されている。該第５のギア
２３は、第１乃至第４のギア１４、１５、１６、２１の
半分の径で、歯数も半分である。尚、第１乃至第４のギ
ア１４、１５、１６、２１は互いに同じ大きさ、同じ歯
数である。２４は第５のギア２３と第２のアーム３先端
側にて歯合するように回転自在に設けられた第６のギア
で、該第６のギア２４と第５のギア２３とは２：１のギ
ア比になっている。２５は第２のアーム３の先端側に回
転自在に設けられた第７のギアで、該第７のギア２５は
第６のギア２４が有機材料からなる無端ベルト２６によ
り回転力を伝達されるようになっていた。

【００１１】即ち、第６のギア２４にはプーリー２７
が、第７のギア２５にはプーリー２８がそれぞれ一体に
形成され、プーリー２７・２８間にベルト２６が懸架さ
れていた。２９は第２のアーム３の先端部にベアリング
を介して回転自在に設けられた回転軸で、その下端には
第７のギア２５と１：１のギア比で歯合する第８のギア
３０が固定されており、上端はホルダ４の基部に固定さ
れている。

【００１２】次に、搬送機構の動作を説明する。第１の
モータ７の回転により外軸１１が回転して第１のアーム
２が回転する。即ち、搬送機構の向きを第１のモータ７
により変えることができる。第２のモータ８の回転によ
り搬送機構は図６（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように伸縮す
る。（Ａ）は最も伸びた状態を示し、（Ｂ）は中間状態
を示し、（Ｃ）は最も縮んだ状態を示す。

【００１３】図６（Ｃ）に示す縮んだ状態から図６
（Ａ）に示す伸びきった状態への変化動作について示す
と、かかる変化をするには、第１のアーム２は反時計回
りに１２０°、第２のアーム３は第１のアーム２上にお
いて時計回りに２４０°回らなければならない。そし
て、ホルダ４は常に一定の向きを向いていなければなら
ないので第２のアーム３上で反時計回り方向に１２０°
回転しなければならない。そこで、図７（Ａ）乃至
（Ｄ）に従って回動角度を考えながら動作を説明する
と、図７（Ａ）に示す状態から第１のアーム２を反時計
回り方向に３０°回転させると図７（Ｂ）に示す状態に
なる。この状態から第２のアーム３を時計回り方向に６
０°回動させると図７（Ｃ）に示す状態になる。この状
態ではホルダ４の向きが３０°時計回り方向に３０°ず
れている。従って、ホルダ４を反時計回り方向に３０°
回動すると図７（Ｄ）に示す状態、即ち図６（Ａ）に示
す最も伸びた状態になる。

【００１４】そして、図４乃至図５に示す搬送機構によ
ればかかる動作が可能である。即ち、第２のモータ８が
回転すると第１のギア１４が回転し、それ１４に第２の
ギア１５が歯合しているので第１のアーム２はモータ８
の回転方向と逆の方向に回る。そして、第２のギア１５
の回動は第３のギア１６に伝達され、更にギア２１を介
して第２のアーム３に伝達されるので、第２のアーム３
は第１のアーム２の回動方向と逆方向に回動し、その回
動角度は第１のアーム２の回動角度の２倍になる。そし
て、第２のアーム３が第１のアーム２に対して回動する
とギア２２、２４、ベルト２６、ギア２５、３０の働き
により第１のアーム２の回動方向と逆方向に回動し、ギ
ア２２と２４のギア比が１：２なので、２分の１に減角
される。従って、常に、搬送機構はホルダ４が一定の直
線上を移動するように伸縮するのである。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のフロ
ッグレッグアーム式の搬送機構は、レッグが左右二つあ
り、二つのレッグは同期して動作させなければならな
い。さもないと先端部が一定の直線上に移動するように
伸縮できないからである。そのため、各レッグの基部と
先端部に歯車等の同期用の機械要素が必要であり、発塵
が多くなるという欠点がある。従って、真空装置用搬送
機構としては不適当である。その点で、図４、図５に示
す真空装置用搬送機構の方が優れている。しかしなが
ら、無端ベルト１７、２６が有機材料からなるので、放
出ガスが発生して超高真空の実現を難しくするという欠
点を有している。また、有機材料からなるベルト１７、
２６は伸びるので張力調整を必要とし、また、すべりに
より動作の安定性が低下するという問題がある。

【００１６】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、真空装置用搬送機構において放出ガ
スの発生量を少なくし、動作の安定性を高めることを目
的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明真空装置用搬送機
構は、伝動手段の少なくとも一部として例えばステンレ
スからなるリンクあるいはオープンベルトリンクを用い
てなることを特徴とする。

【００１８】

【作用】本発明真空装置用搬送機構によれば、伝動手段
の一部として例えばリンクあるいはオープンベルトを用
いたので、これらを例えばステンレスなどのメタルで構
成することにより、放出ガスがなく、しかもすべりもな
く伸びも小さいので、動作の安定性を図ることができ
る。

【００１９】

【実施例】以下、本発明真空装置用搬送機構を図示実施
例に従って詳細に説明する。図１（Ａ）、（Ｂ）は本発
明真空装置用搬送機構の一つの実施例を示すもので、
（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面
図である。図１において、３１、３１、３１、３１は、
第２のギア１５と第３のギア１６との間を、そして、第
６のギア２４と第７のギア２５との間を連結するステン
レス製あるいはアルミニウム製のリンクである。

【００２０】本実施例は、図３の従来の真空装置用搬送
機構とは第２のギア１５と第３のギア１６との間を、そ
して、第６のギア２４と第７のギア２５との間を連結す
る伝動手段としてベルトではなくリンク３１、３１、３
１、３１が用いられている点で相違するが、それ以外の
点では共通する。そして、共通する点については既に説
明済みなので説明を省略する。又、全図を通して共通す
る部分には同一の符号を用いた。

【００２１】本真空装置用搬送機構によれば、伝動手段
としてベルトではなくリンク３１、３１、３１、３１を
用いたので、メタルで伝動手段を構成することができ、
放出ガスがなく、しかもすべりもなく伸びも小さく、勿
論ギアとリンク３１との間にはバックラッシもないの
で、動作の安定性を図ることができる。特に、リンクを
ステンレスあるいはアルミニウムで構成したので、きわ
めて伸びを小さくすることができ、動作の安定性をきわ
めて高くできる。

【００２２】図２は本発明真空装置用搬送機構の他の実
施例の平面図である。本実施例は、図１に示した真空装
置用搬送機構とは、ギア１４、１５、１６、２１、２
３、２５、３０に代えてプーリー１４ａ、１５ａ、１６
ａ、２１ａ、２３ａ、２５ａ、３０ａを用い、プーリー
１４ａと１５ａとの間、プーリー１６ａと２１ａとの
間、プーリー２３ａと２４ａとの間、そしてプーリー２
５ａと２０ａとの間の回動力の伝達を例えばステンレス
等の金属（メタル）からなるオープンベルト３２を用い
て行うようにした点で相違するが、それ以外の点では共
通し、共通する点については既に説明済みであるので説
明を省略し、その相違点についてのみ説明する。

【００２３】プーリー１４ａと１５ａとの間、プーリー
１６ａと２１ａとの間、プーリー２３ａと２４ａとの
間、そしてプーリー２５ａと２０ａとの間にはそれぞれ
オープンベルト２３が一対２３・２３ずつ、具体的には
上に一つ（実線で示す）２３、下に一つ（破線で示す）
２３あわせて２つベルト２３、２３が上から視てたすき
がけになるように掛けられ、各ベルト２３、２３の端部
がプーリーに固定されている。３３はその固定点であ
る。

【００２４】このような真空装置用搬送機構によれば、
ベルト２３、２３、…がオープンベルトであり、両端が
プーリーに固定されているので、無端ベルトを用いた場
合のように有機材料を用いなくてもすべりを生じること
なく伝動ができる。従って、ベルト２３、２３、…を例
えばステンレスあるいはアルミニウムのような金属によ
り形成することができる。そして、オープンベルト２３
をプーリー間の回転力の伝達に用いるので、図１に示し
た実施例におけるようにギアを用いたためにバックラッ
シが生じるという虞れは全くない。従って、回転力をす
べりやバックラッシを伴うことなく精度良く伝達するこ
とができる。

【００２５】ちなみに、オープンベルト２３によりプー
リー間の回転力を伝達するという回転力伝達方式によれ
ば、角度を±１８０°の範囲で回転することができ、ま
た、プーリー比は必ずしも１：１である必要はなく、任
意に設定することにより回転角度比を任意にすることが
できる。例えばアーム２内のプーリー１４ａ、１５ａ、
１６ａを例に採ると、プーリー１４ａと２１ａとの間の
プーリー比を２：１にすることによりプーリー１４ａが
９０°回転するとプーリー２１ａが１８０°回転するよ
うにすることが可能である。また、プーリー１４ａと１
５ａとのプーリー比と、プーリー１６ａと２１ａとのプ
ーリー比を共に１：Ｎ（但し、Ｎ＞１）にすれば逆に回
転角を小さくすることができ、死角を減少させることが
できる。そして、オープンベルト３３を用いるとベルト
テンション用プーリーは不要であり、また、エンドレス
ベルトと比較してベルトテンション（張力）を減らすこ
とができるという利点もある。

【００２６】図３は本発明真空装置用搬送機構の更に別
の実施例の平面図である。本実施例は、図２に示した真
空装置用搬送機構とは、プーリー１４ａと１５ａとの
間、プーリー１６ａと２１ａとの間、プーリー２３ａと
２４ａとの間、そしてプーリー２５ａと２０ａとの間の
みならず、プーリー１５ａと１６ａとの間、そして、プ
ーリー２４ａと２５ａとの間の回転力の伝達に、リンク
３１を用いず、プーリー１４ａと１５ａとの間、プーリ
ー１６ａと２１ａとの間、プーリー２３ａと２４ａとの
間、そしてプーリー２５ａと２０ａとの間に用いたオー
プンベルト３２をそのまま用いる点で相違するが、それ
以外の点では全く共通する。図３において、ベルト３３
のうち実線で示すものはプーリーの上側の部分に掛けら
れたものであり、破線で示すものはプーリーの下側の部
分に掛けられたものである。オープンベルト３３は例え
ばステンレスあるいはアルミニウム等のメタルからな
る。

【００２７】この実施例によれば、図２に示した実施例
で得られると全く同じ利点が得られるだけでなく、プー
リーの上又は下にリンクを使うスペースがないような場
合に適用できるという利点がある。特に、プーリー１５
ａ・１６ａ間や２４ａ・２５ａ間の間隔、即ち軸間が小
さい場合にきわめて好適である。また、軸間が更に小さ
い場合には、プーリー１５ａと１６ａのいずれか一方、
そして、プーリー２４ａと２５ａのいずれか一方をなく
すこともできる。

【００２８】

【発明の効果】本発明真空装置用搬送機構は、伝動手段
の少なくとも一部として例えばステンレスあるいはアル
ミニウム等のメタルからなるリンクあるいはオープンベ
ルトリンクを用いてなることを特徴とする。従って、本
発明真空装置用搬送機構によれば、伝動手段の少なくと
も一部として例えばリンクあるいはオープンベルトを用
いたので、これらを例えばステンレスなどのメタルで構
成することにより、放出ガスがなく、しかもすべりもな
く伸びも小さくできるので、動作の安定性を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）、（Ｂ）は本発明真空装置用搬送機構の
一つの実施例を示すもので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は
（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う、駆動系の図示を省略した断面
図である。

【図２】本発明真空装置用搬送機構の他の実施例を示す
平面図である。

【図３】本発明真空装置用搬送機構の更に他の実施例を
示す平面図である。

【図４】（Ａ）、（Ｂ）は背景技術の概略構成を示すも
ので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。

【図５】（Ａ）乃至（Ｄ）は真空装置用搬送機構の従来
例の構成を詳細に示すもので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）
は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、（Ｃ）は回転導入部
の断面図、（Ｄ）は駆動部の側面図である。

【図６】（Ａ）乃至（Ｃ）は搬送機構の伸縮説明平面図
である。

【図７】（Ａ）乃至（Ｄ）は伸縮の角度説明平面図であ
る。

【符号の説明】

２第１のアーム３第２のアーム４ホルダ１５第２のギア１６第３のギア２４第６のギア２５第７のギア１５ａプーリー１６ａプーリー２４ａプーリー２５ａプーリー３１リンク３２オープンベルト３３ベルトの固定点

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベースに対して一端部にて回転自在に支
持された第１のアームと、該第１のアームの他端部に一
端部にて回転自在に支持された第２のアームと、該第２
のアームの他端部に一端部にて回転自在に支持されたホ
ルダとを少なくとも備え、第１のアームの上記一端部に
はその回転中心を中心として回転自在に第１のギアが設
けられ、該第１のギアのアーム先端側にこれとギア比
１：１で歯合する第２のギアが回転自在に設けられ、第
１のアームの上記他端部の稍内側に第３のギアが回転自
在に設けられ、上記第２のアームの一端部にその回転軸
と同軸であって第３のギアにギア比１：１で歯合する第
４のギアが固定され、第１のアームの上記他端部に第２
のアームの回転中心と同軸の第５のギアが固定され、第
２のアームの第５のギアの先端側に第６のギアが第５と
第６のギア比が１：２で第５のギアと歯合するように回
転自在に設けられ、第２のアームの上記他端部の稍基部
側に第７のギアが回転自在に設けられ、ホルダの回転軸
に第７のギアと１：１で歯合する第８のギアが固定さ
れ、第２と第３のギアの間と、第６と第７のギアの間に
それぞれ伝動手段が設けられた真空装置用搬送機構であ
って、上記各伝動手段がリンクからなることを特徴とする真空
装置用搬送機構
【請求項２】ベースに対して一端部にて回転自在に支
持された第１のアームと、該第１のアームの他端部に一
端部にて回動自在に支持された第２のアームと、該第２
のアームの他端部に一端部にて回転自在に支持されたホ
ルダとを少なくとも備え、第１のアームの上記一端部に
回転子が回転自在に設けられ、上記第２のアームの上記
一端部に回転子が固定され、上記第１のアームの上記他
端部に第２のアームの回転中心と同軸の回転子が固定さ
れ、上記ホルダにその回転中心と同軸の回転子が固定さ
れ、上記第１のアームの上記一端部に回転自在に設けら
れた上記回転子と、上記第２のアームの上記一端部に固
定された上記回転子との間に、回転力を伝える伝動手段
が、上記第１のアームの上記他端部に固定された上記回
転子と、ホルダにその回転中心と同軸に固定された回転
子との間に、回転力を伝える伝動手段がそれぞれ設けら
れた真空装置用搬送機構であって、上記各伝動手段が一部として回転子と、回転子間で回転
力を伝動する金属からなるオープンベルトとを有するこ
とを特徴とする真空装置用搬送機構
【請求項３】各伝動手段がオープンベルト及び回転子
のほか回転子間で伝動するリンクも有することを特徴と
する請求項２記載の真空装置用搬送機構
【請求項４】リンク又はオープンベルトがステンレス
又はアルミニウムからなることを特徴とする請求項１乃
至３記載の真空装置用搬送機構