JPH10277972A - マニプレータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、異なる第１および第２の雰囲気状
態の一方の雰囲気状態で駆動腕によって作業を行なう際
に、その雰囲気状態中に塵が飛散するのを防止すること
ができるようにして、作業の対象となる部品の品質およ
び歩留りが低下するのを防止することができるマニプレ
ータ装置を提供するものである。 【解決手段】 駆動軸67と第２アーム62の連結部分およ
び駆動軸60と第１アーム49の連結部分を真空ダストシー
ル71、72によって密閉するとともに、駆動軸46と中空支
持部材41を真空シール74、75によって密閉し、第２アー
ム62、駆動軸60、第１アーム49および中空支持部材41を
貫通孔77、76、49ａ、60ａ、62ａによって連通し、貫通
孔77、76、49ａ、60ａ、62ａの圧力を真空チャンバー内
の圧力に対して所定範囲内の圧力に設定される第３の雰
囲気状態になるように調整する配管および真空ポンプを
設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、半導体基
板やＬＣＤ基板等を移送することができるマニプレータ
装置に関し、詳しくは、異なる雰囲気状態に設置された
駆動部と駆動腕を有するマニプレータ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、半導体の高性能化、高密度化、高
集積化は目覚しいものがあるが、その一方で他の工業製
品に比較して歩留りも低く、その不良の発生原因として
は塵によるものが殆どである。この不良原因となる塵
は、半導体の微細な絶縁層の幅より大きな粒径のものが
殆どであるため、絶縁層の幅より大きな粒径の塵を無く
すための努力が続いているが、この塵が相変らず最大の
不良発生原因となっている。

【０００３】また、半導体の市場ニーズは高性能化、高
密度化、高集積化の要求が益々高まっており、その市場
ニーズに対応するために絶縁層の幅の微細化は益々高い
ものが要求されている。したがって、製品不良の原因と
なる塵の粒径もより一層微細化し、その数は指数関数的
に増大し、不良原因に占める割合は益々増えている。こ
のような半導体は、真空チャンバー内において真空下で
公知のプロセスを経て製造されるのが一般的であり、こ
の真空チャンバー内でマニプレータ装置等の移送装置で
保持されることにより、製造プロセス位置に搬送されて
この位置で製造作業が行なわれている。

【０００４】ここで、従来のこの種のマニプレータ装置
の構造を図８に基づいて説明する。図８（ａ）におい
て、１、２は関節３を支点として揺動可能な一対のリン
クであり、このリンク１、２の関節３はモータ等の駆動
源に連結されている。このリンク１、２の先端部には関
節４、５を介してリンク６、７の基端部が取付けられて
おり、このリンク６、７の先端部には図示しない基板を
保持するハンド８が取付けられ、このリンク６、７の先
端部はベルト10に連続し、ハンド８を駆動する関節を構
成している。

【０００５】また、リンク１、２の基端部には関節11、
12を介してリンク13、14の基端部が取付けられており、
このリンク13、14の先端部は図示しない基板を保持する
ハンド15が取付けられ、このリンク13、14の先端部はベ
ルト17に接続され、ハンド15を駆動する関節を構成して
いる。また、上述した各関節４、５、11、12、ハンド
８、15と各リンク６、７、13、14の連結部分は、図８
（ｂ）に示すように、一方のリンクまたはハンドを構成
する部材Ａに取付けられた軸部材Ｂが軸受Ｃを介して他
方のリンクまたはハンドを構成する部材Ｄに回転自在に
連結される構造になっている。

【０００６】このマニプレータ装置は各リンク１、２、
６、７、13、14が真空チャンバー内に設けられており、
ハンド８、15で基板を保持してチャンバー内において無
塵状態でプロセス処理を行なう。ところで、このような
マニプレータ装置では、軸部材Ｂおよび軸受Ｃによって
連結された機械的接触運動を行なう部材Ａと部材Ｄを有
する上に、この部材Ａと部材Ｄの間に隙間が形成されて
いたため、この連結部の接触運動によって発生する摩耗
粉Ｘが矢印で示すように隙間を通して真空中に放出され
てしまい、半導体の製造不良の原因となってしまった。

【０００７】そこで、このような不具合を解消するため
に、従来、図９に示すように駆動アーム内を密閉するよ
うにしたものがある。図９（ａ）（ｂ）において、21は
真空シール22によって真空チャンバー外の大気と真空状
態の真空チャンバー内を隔離する隔壁であり、この隔壁
21からは大気圧下に設けられた図示しない第１の駆動モ
ータによって駆動される制御軸23ａに取付けられた第１
アーム23が突出している。この第１アーム23には制御軸
24ａに取付けられた第２アーム24が取付けられており、
この第２アーム24には制御軸25に取付けられたハンド26
が取付けられている。

【０００８】また、第１アーム23の内部空間にはプーリ
27が設けられており、このプーリ27は大気圧下に設けら
れた図示しない第２の駆動モータの制御軸28によって駆
動されるようになっている。また、この制御軸28と制御
軸23ａの間には真空シール29が介装されており、この真
空シール29によって第１アーム23内は大気に対して遮断
される。

【０００９】また、プーリ27はベルト30によって制御軸
24ａに接続されており、第２アーム24はベルト30および
制御軸24ａを介して駆動される。また、制御軸24ａ内に
は第１アーム23に連結された制御軸31が設けられてお
り、この制御軸31は第２アーム25内に設けられたプーリ
32、ベルト33およびプーリ34を介して制御軸25に連結さ
れている。そして、第１アーム23が駆動されると、ハン
ド26は制御軸31、プーリ32、ベルト33およびプーリ34を
介して駆動されるようになっている。

【００１０】また、制御軸25と第２アーム24の連結部お
よび制御軸24ａと第２アーム25の連結部には磁性流体を
備えた真空ダストシール35、36が介装されており、第
１、２アーム23、24は磁性流体からなる真空ダストシー
ル35、36によって真空状態に対して密閉可能になってい
る。このマニプレータ装置には、第１、２アーム23、24
にそれぞれ形成された開口部23ｂ、24ｂにフィルター3
7、38を設けることにより、第１、２アーム23、24内か
ら機械的接触によって発生する摩耗粉等の塵が飛散する
のを防止するようになっている。

【００１１】さらに、第１、２アーム23、24内は大気圧
と完全に遮断されるため、このフィルター37、38を通し
て第１、２アーム23、24内とその周囲を気体呼吸用とし
て連通させることにより、第１、２アーム23、24内が大
気圧下から真空状態に減圧されるときに第１、２アーム
23、24内を周囲の気圧（真空圧）と同圧にして真空ダス
トシール35、36が破損するのを防止するようにしてい
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のマニプレータ装置にあっては、フィルター3
7、38によって第１、２アーム23、24から比較的大きな
塵が発生するのを防止することができるが、このフィル
ター37、38から矢印で示すように微小な塵Ｙが飛散する
のを防止することができず、防塵効果を十分に発揮する
ことができなかった。この結果、真空下で半導体を製造
する際等に半導体に塵が付着して歩留りが低下してい
た。

【００１３】そこで本発明は、異なる第１および第２の
雰囲気状態の一方の雰囲気状態で駆動腕によって作業を
行なう際に、その雰囲気状態中に塵が飛散するのを防止
することができるようにして、作業の対象となる部品の
品質および歩留りが低下するのを防止することができる
マニプレータ装置を提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記課題を解決するために、中空支持部材内に設けられ
た駆動部と、該中空支持部材から突出して設けられると
ともに前記駆動部によって駆動される少なくとも１つ以
上の運動軸を有し、作業の対象となる部品を保持して移
動する少なくとも１つ以上の駆動腕と、を備え、前記中
空支持部材が第１の雰囲気状態内に設置されるととも
に、前記駆動腕が前記第１の雰囲気状態と異なる第２の
雰囲気状態内に設置されるマニプレータ装置において、
前記駆動腕および運動軸に形成され、該駆動腕と運動軸
を連通する第１貫通孔と、前記中空支持部材に形成さ
れ、前記第１貫通孔に連通する第２貫通孔と、前記運動
軸と駆動腕の連結部に設けられ、第２の雰囲気状態と前
記第１貫通孔の連通を遮断して第１貫通孔を密閉する第
１密閉部材と、前記運動軸と中空支持部材の連結部に設
けられ、前記第２の雰囲気状態と第１の貫通孔の連通を
遮断して第１貫通孔と第２貫通孔を密閉する第２密閉部
材と、前記第２貫通孔に接続され、該第２貫通孔を介し
て第１貫通孔に連通することにより、第１貫通孔内の圧
力を第２の雰囲気状態の圧力に対して所定範囲内の圧力
に設定される第３の雰囲気状態になるように調整する圧
力調整手段と、を設けたことを特徴としている。

【００１５】その場合、運動軸と駆動腕の連結部に設け
られた密閉部材によって駆動腕内を第２の雰囲気状態に
対して完全に遮断して密閉するとともに、駆動腕内を第
１貫通孔および第２貫通孔を通して圧力調整手段に連通
して第２の雰囲気状態の圧力に対して所定範囲内の圧力
に設定される第３の雰囲気状態にすることができるの
で、駆動腕と運動軸の機械的な接触によって発生した塵
が第２の雰囲気状態中に飛散するのを完全に防止するこ
とができる。

【００１６】また、圧力調整手段によって駆動腕内の圧
力を第３の雰囲気状態になるように調整することができ
るため、駆動腕内を密閉状態にしても駆動腕内の圧力を
第３の雰囲気状態にすることができ、密閉部材が第１の
雰囲気状態との圧力差によって破損するのを防止するこ
とができる。この結果、異なる第１および第２の雰囲気
状態の一方の雰囲気状態で駆動腕によって作業を行なう
際に、その雰囲気状態中に塵が飛散するのを防止するこ
とができ、作業の対象となる部品の品質および歩留りが
低下するのを防止することができる。

【００１７】請求項２記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項１記載の発明において、前記中空支持
部材内に、該中空支持部材内を前記第１および第３の雰
囲気状態に隔離するとともに駆動部の動力を運動軸に伝
達する動力導入隔壁を設け、該隔壁に対して第１の雰囲
気状態内に位置するように前記駆動部を配置するととも
に、前記第２貫通孔を第３の雰囲気状態に晒すように前
記中空支持部材の所定箇所に設けたことを特徴としてい
る。

【００１８】その場合、動力入力隔壁によって中空支持
部材の内部が第１の雰囲気状態と第３の雰囲気状態に区
画されるため、中空支持部材の内部を第１の雰囲気状態
と第３の雰囲気状態に区画するためのシール部材を少な
くすることができる。請求項３記載の発明は、上記課題
を解決するために、請求項１または２記載の発明におい
て、前記第１の雰囲気状態が大気圧であるとともに、前
記第２の雰囲気状態が真空圧であることを特徴としてい
る。

【００１９】その場合、真空下で製造される半導体基板
やＬＣＤ基板等に塵等が付着するのを防止することがで
き、半導体やＬＣＤ等の品質および歩留りを向上させる
ことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１〜３は本発明に係るマニプレー
タ装置の第１実施形態を示す図であり、真空下で半導体
を製造する装置に適用される例を示している。まず、構
成を説明する。図１、２において、40は第２の雰囲気を
構成する真空チャンバーと第１の雰囲気を構成する真空
チャンバー外（大気中）を区画する隔壁であり、この隔
壁40は大気側に配置された中空支持部材41と一体的に形
成されている。

【００２１】また、中空支持部材41内にはブラケット42
が設けられており、このブラケット42には駆動部を構成
する制御モータ43が取付けられている。この制御モータ
43の出力軸の先端部には非円形拡径部（例えば楕円形）
44が取付けられており、この非円形拡径部44は可撓性の
軸受47を介して薄い金属からなる可撓性部材45の内周面
に接触している。

【００２２】この可撓性部材45は一端部がブラケット42
に固定されるとともに、他端部の外周面に円周方向に亘
って外歯45ａが形成され、この外歯45ａは運動軸を構成
する中空状の駆動軸46の底部内周面に形成された内歯46
ａに噛合可能になっており、この内歯46ａは外歯45ａよ
りも多い歯数を有している。そして、制御モータ43によ
り非円形拡径部44が回転すると、非円形拡径部44の長径
部分に押し広げられて可撓性の軸受47が撓み、その撓み
に応じて可撓性部材45が非円形拡径部44の回転に伴って
撓みながら外歯45ａが駆動軸46の内歯46ａに順次接触す
ることにより、駆動軸46が外歯45ａ、内歯46ａの歯数差
に応じてゆっくり減速回転するようになっている。

【００２３】この駆動軸46は軸受48を介して中空支持部
材41に回転自在に支持されているとともに、中空支持部
材41から真空チャンバー側に突出しており、駆動腕を構
成し、内部に貫通孔49ａが形成された第１アーム49に一
体的に取付けられている。また、駆動軸46には駆動部を
構成する制御モータ50が取付けられており、この駆動モ
ータ50の出力軸には駆動軸46内に設けられたプーリ51が
取付けられている。このプーリ51はベルト52を介してプ
ーリ53に取付けられており、このプーリ53は非円形拡径
部（例えば、楕円形）54と一体的に形成されている。

【００２４】この非円形拡径部54は可撓性の軸受55を介
して薄い金属からなる可撓性部材56の内周面の所定箇所
に接触している。この可撓性部材56は一端部が軸受57
ａ、57ｂを介して第１アーム49に回転自在に取付けられ
た回転軸56ａに固定されるとともに、他端部の外周面に
円周方向に亘って外歯56ｂが形成され、この外歯56ｂは
駆動軸46の内周面に形成された内歯46ｂに噛合可能にな
っており、この外歯56ｂは内歯46ｂよりも多い歯数を有
している。

【００２５】そして、制御モータ50によりベルト52を介
して非円形拡径部54が回転すると、非円形拡径部54の長
径部分に押し広げられて可撓性の軸受55が撓み、その撓
みに応じて可撓性部材56が非円形拡径部54の回転に伴っ
て撓みながら外歯56ｂが駆動軸46の内歯46ｂに順次接触
することにより、可撓性部材56が内歯46ｂ、外歯56ｂの
歯数差に応じてゆっくり減速回転することにより、回転
軸56ａを回転する。

【００２６】また、回転軸56ａにはプーリ58が取付けら
れており、このプーリ58はベルト59を介して運動軸を構
成する駆動軸60の外周部に連結されている。この駆動軸
60は軸受61ａ、61ｂを介して第１アーム49に回転自在に
設けられており、この駆動軸60は駆動腕を構成し、貫通
孔62ａを有する第２アーム62に一体的に取付けられてい
る。

【００２７】したがって、上述したように制御モータ50
によって回転軸56ａが回転すると、プーリ58、ベルト5
9、駆動軸60を介して第２アーム62が揺動するようにな
っている。また、駆動軸60は貫通孔60ａが形成されてお
り、この貫通孔60ａ内には第１アーム49に固定された固
定軸63が貫通している。この固定軸63には軸受64ａ、64
ｂを介して第２アーム62が揺動自在に取付けられている
とともに、外周部に取付けられたプーリ65がベルト66を
介してプーリ68に連結しており、このプーリ68は運動軸
を構成する駆動軸67に取付けられている。この駆動軸67
は軸受69ａ、69ｂを介して第２アーム62に回転自在に取
付けられており、この駆動軸67は図示しない半導体（部
品）を保持するハンド70に連結されている。

【００２８】したがって、第１アーム49に対して第２ア
ーム62が揺動すると、ベルト66を介して駆動軸67が回転
することにより、ハンド70が第２アーム62の揺動位置に
拘らず、第２アーム62に対して常に同じ向きに位置す
る。一方、第１アーム49の貫通孔49ａおよび第２アーム
62の貫通孔62ａは貫通孔60ａによって連通しているとと
もに、駆動軸67と第２アーム62の連結部分および駆動軸
60と第１アーム49の連結部分には公知の磁性流体を備え
た真空ダストシール（第１密閉部材）71、72が介装され
ている。このため、貫通孔49ａ、60ａおよび62ａは真空
ダストシール71、72によって真空チャンバー内との連通
が遮断され、密閉されている。

【００２９】また、回転軸56ａと駆動軸46の間には磁性
流体を備えた真空シール73が介装されているとともに、
中空支持部材41と駆動軸46の間には磁性流体を備えた真
空シール（第２密閉部材）74、75が介装されており、こ
れら各真空シール73〜75は真空チャンバー内と中空支持
部材41の連通を遮断して中空支持部材41内を密閉してい
る。

【００３０】また、第１アーム49および中空支持部材41
には貫通孔76、77が形成されており、この貫通孔76、77
は貫通孔49ａに連通している。また、貫通孔77には一端
部が図示しない真空ポンプに接続された図示しない配管
の他端部が連結されており、貫通孔77は真空ポンプによ
って真空吸引されるようになっている。したがって、貫
通孔76、49ａ、60ａおよび62ａ全体が連通していること
から、貫通孔77が真空吸引されると、貫通孔49ａ、60
ａ、62ａ内は真空引きされるようになっている。

【００３１】本実施形態は、貫通孔76、49ａ、60ａおよ
び62ａが第１貫通孔を形成するとともに、貫通孔77が第
２貫通孔を形成することにより、各貫通孔49ａ、60ａ、
62ａが真空チャンバー内と遮断されて連通するようにな
っており、配管および真空ポンプにより真空引きされる
と、真空チャンバー内の圧力との差が少なくなるよう
に、または同圧になるように調整されるようになってい
る。

【００３２】すなわち、本実施形態では、配管および真
空ポンプが圧力調整手段を構成しており、この圧力調整
手段は貫通孔49ａ、60ａ、62ａ内の圧力を第２の雰囲気
状態の圧力に対して所定範囲内の圧力に設定される第３
の雰囲気状態になるように調整している。なお、貫通孔
49ａ、60ａ、62ａ内を第３の雰囲気状態に調整するため
には、送風量が可変可能なポンプを使用したり、送風量
が一定の場合には配管に圧力調整弁を設ければ良い。

【００３３】また、中空支持部材41と駆動軸46の間に真
空シール74、75を介装したため、貫通孔77と真空チャン
バー内の第２の雰囲気状態とが遮断されて、貫通孔49
ａ、60ａ、62ａが第３の雰囲気状態に密閉される。ま
た、真空シールと真空ダストシールの相違点を簡単に説
明すると、真空ダストシールは磁性流体の粘度が低く、
シール両端面の圧力許容差が１気未満の箇所に使用さ
れ、真空シールは磁性流体の粘度が高く、シール両端面
の圧力許容差が１気圧以上の箇所に使用されるものであ
る。

【００３４】次に、作用を説明する。半導体の製造プロ
セスには、複数枚の半導体基板を一括して処理するバッ
チ処理と１枚ずつ処理する枚葉処理があるが、何れの処
理にあっても真空下に減圧された真空チャンバー内で無
塵状態で製造プロセスを実行する必要がある。何れの処
理にあっても、真空チャンバー内でハンド70によって単
数またはユニット化された複数の半導体基板を保持して
移動する。

【００３５】ここで、バッチ処理と枚葉処理について簡
単に説明する。バッチ処理では、半導体基板を大気中で
ハンド70で保持して、真空チャンバー内のプロセス処理
位置に移送し、真空チャンバー内を真空引きした後、半
導体の製造プロセスを行なう。この真空引きにはプロセ
スと同等の時間を要する。また、枚葉処理では、真空引
きの時間を節約するために真空環境中で半導体基板をプ
ロセス装置の所定位置に移送する必要があり、真空チャ
ンバーに連通した真空予備室に多数枚設置された半導体
基板をハンド70で１枚ずつプロセス装置の所定位置に移
送する。

【００３６】本実施形態のマニプレータ装置では、製造
プロセスを実行する前に真空ポンプによって貫通孔77、
76を通して貫通孔49ａ、60ａおよび62ａ内を真空チャン
バー内の気圧に近くなるように、または略同等になるよ
うに減圧して第３の雰囲気状態に設定した後、製造プロ
セスを実行する。また、真空チャンバー内でハンド70に
よって半導体基板を移送するとき、駆動軸67と第２アー
ム62の連結部分、駆動軸60と第１アーム49の連結部分、
駆動軸46と中空支持部材41の連結部分の機械的な接触に
よって微小な摩耗粉からなる塵が発生するが、この塵
は、何れも貫通孔77、76、49ａ、60ａ、62ａによって画
成される第３の雰囲気状態内に飛散するだけであり、第
１アーム49および第２アーム62から真空チャンバー内に
飛散することがない。

【００３７】すなわち、本実施形態では、駆動軸67と第
２アーム62の連結部分および駆動軸60と第１アーム49の
連結部分を真空ダストシール71、72によって密閉すると
ともに、駆動軸46と中空支持部材41を真空シール74、75
によって密閉し、第２アーム62、駆動軸60、第１アーム
49および中空支持部材41を貫通孔77、76、49ａ、60ａ、
62ａによって連通し、さらに、貫通孔77、76、49ａ、60
ａ、62ａ内を第３の雰囲気状態になるように調整する配
管および真空ポンプを設けたため、上記各連結部分の機
械的な接触によって微小な摩耗粉からなる塵が第１アー
ム49および第２アーム62から真空チャンバー内に飛散す
るのを防止することができる上に、第１および第２アー
ム49、62内を密閉状態にしても第１および第２アーム4
9、62内を第３の雰囲気状態にすることができ、真空ダ
ストシール71、72が大気圧との圧力差によって破損する
のを防止することができる。

【００３８】この結果、異なる第１および第２の雰囲気
状態の一方の雰囲気状態で第１アーム49および第２アー
ム62によって半導体の製造作業を行なう際に、その雰囲
気状態中に塵が飛散するのを防止することができ、半導
体の品質および歩留りが低下するのを防止することがで
きる。なお、本実施形態では、２つの駆動アーム49、62
を有するマニプレータ装置に適用しているが、駆動アー
ムの数は１つでも良く、また、図３に示すように、２つ
のハンド78ａ、78ｂを有する３つの駆動アーム79ａ〜79
ｃから構成しても良い。すなわち、本実施形態のマニプ
レータ装置は少なくとも１つ以上の駆動アームを有する
ものに適用することができる。

【００３９】図４は本発明に係るマニプレータ装置の第
２実施形態を示す図であり、中空支持部材内に動力導入
隔壁を設けた例を示している。なお、本実施形態では、
第１アーム、第２アームの構成は第１実施形態と同様で
あり、中空支持部材内の構成が第１実施形態と異なるの
みであるため、その部分の説明を行なう。図４におい
て、81は第２の雰囲気を構成する真空チャンバーと第１
の雰囲気を構成する真空チャンバー外（大気中）を区画
する隔壁であり、この隔壁81は下方の大気側に配置され
た中空支持部材82と一体的に形成されている。

【００４０】また、中空支持部材82の下端部にはステン
レス等の金属からなる可撓性部材（動力導入隔壁）83の
一端部側のフランジ部83ａが固定されており、この可撓
性部材83の他端部は有底筒状に形成され、この他端部は
フランジ部83ａ側から運動軸を構成する駆動軸84の内周
部に向かって延在している。また、可撓性部材83のフラ
ンジ部83ａには駆動部としての中空制御モータ85が取付
けられており、この中空制御モータ85の中空出力軸86の
先端部には非円形拡径部（例えば楕円形）86ａが形成さ
れ、非円形拡径部86ａは可撓性の軸受87を介して可撓性
部材83の内周面の略中央部に接触している。

【００４１】この可撓性部材83の外周面には円周方向に
亘って外歯83ｃが形成され、この外歯83ｃは駆動軸84の
底部内周面に形成された内歯84ａに噛合可能になってお
り、この内歯84ａは外歯83ｃよりも多い歯数を有してい
る。そして、中空制御モータ85により非円形拡径部86ａ
が回転すると、非円形拡径部86ａの長径部分に押し広げ
られて可撓性の軸受87が撓み、その撓みに応じて可撓性
部材83が非円形拡径部86ａの回転に伴って撓みながら外
歯83ｃが駆動軸84の内歯84ａに順次接触することによ
り、駆動軸84が外歯83ｃ、内歯84ａの歯数差に応じてゆ
っくり減速回転する。

【００４２】また、中空制御モータ85にはブラケット88
を介して駆動部としての制御モータ89が取付けられてお
り、この制御モータ89の出力軸90は中空出力軸86内を貫
通して可撓性部材83の他端部側に向かって延在してい
る。この出力軸90の先端部には非円形拡径部（例えば楕
円形）90ａが形成され、非円形拡径部90ａは可撓性の軸
受91を介して可撓性部材83の内周面の他端部側に接触し
ている。

【００４３】この可撓性部材83の外周面には円周方向に
亘って外歯83ｂが形成され、この外歯83ｂは駆動軸84に
回転自在に支持された中空状のプーリ93の同軸上に配置
された内周面に形成された内歯93ａに噛合可能になって
おり、この内歯93ａは外歯83ｂよりも多い歯数を有して
いる。なお、プーリ93は第１実施形態と同様にベルト59
を介して運動軸を構成する駆動軸60の外周部に連結され
ている。

【００４４】そして、制御モータ89により非円形拡径部
90ａが回転すると、非円形拡径部90ａの長径部分に押し
広げられて可撓性の軸受91が撓み、その撓みに応じて可
撓性部材83が非円形拡径部90ａの回転に伴って撓みなが
ら外歯83ｂがプーリ93の内歯93ａに順次接触することに
より、プーリ93が外歯83ｂ、内歯93ａの歯数差に応じて
ゆっくり減速回転する。

【００４５】また、中空支持部材82は軸受92を介して駆
動軸84に連結されるとともに、中空支持部材82と駆動軸
84の間には真空ダストシール（第２密閉部材）94が設け
られており、この真空ダストシール94は真空チャンバー
と第３の雰囲気状態を画成可能な駆動軸84の貫通孔（第
１貫通孔）84ａの連通を遮断している。また、中空支持
部材82には第２貫通孔を構成するとともに真空ダストシ
ール94によって真空チャンバーと画成される貫通孔95が
設けられており、この貫通孔95は貫通孔84ａを介して第
１アーム49の貫通孔49ａ側に連通している。

【００４６】この貫通孔95には一端部が図示しない真空
ポンプに接続された図示しない配管の他端部が連結され
ており、貫通孔95は真空ポンプによって真空吸引される
ようになっている。したがって、貫通孔95、84ａ、49
ａ、60ａおよび62ａ全体が連通しているため、貫通孔95
が真空吸引されると、第１実施形態と同様に貫通孔84
ａ、49ａ、60ａ、62ａ内が真空引きされるようになって
いる上に、塵が貫通孔84ａ、49ａ、60ａ、62ａ内から外
部に飛散するのを防止することができ、第１実施形態と
同様の効果を得ることができる。

【００４７】また、本実施形態は、中空支持部材82内
に、中空支持部材82内を貫通孔49ａ、84ａ内の第３の雰
囲気状態と大気圧である第１の雰囲気状態とに隔離する
とともに中空制御モータ85および制御モータ89の動力を
駆動軸84およびプーリ93に伝達する可撓性部材83を設
け、可撓性部材83に対して大気圧側に位置するように中
空制御モータ85および制御モータ89を配置するととも
に、貫通孔95を第３の雰囲気状態に晒すように中空支持
部材82の所定箇所に設けたものであり、このようにする
ことによって、中空支持部材82の内部を第３の雰囲気状
態と大気の雰囲気状態に区画するためのシール部材を少
なくすることができる。

【００４８】図５、６は本発明に係るマニプレータ装置
の第３実施形態を示す図であり、駆動腕をリンクに適用
した例を示している。図５、６において、100は第２の
雰囲気を構成する真空チャンバーと第１の雰囲気を構成
する真空チャンバー外（大気中）を区画する隔壁であ
り、この隔壁100は大気側に配置された中空支持部材101
と一体的に形成されている。また、中空支持部材101内
には軸受102ａ、102ｂを介して駆動軸103が回転自在に
取付けられており、この駆動軸103は中空支持部材101か
ら真空チャンバー内に突出する駆動腕としての第１リン
ク104に一体的に取付けられている。

【００４９】また、中空支持部材101内には軸受105ａ、
105ｂを介して駆動軸106が回転自在に取付けられてお
り、この駆動軸106は中空支持部材101から真空チャンバ
ー内に突出する駆動腕としての第１リンク107に一体的
に取付けられている。また、駆動軸103、106の外周部に
はマグネット108、109が取付けられており、このマグネ
ット108、109はコイル（駆動部）110、111に励磁される
ことにより、駆動軸103、106を回転させ、第１リンク10
4、107を揺動させるようになっている。

【００５０】また、マグネット108、109とコイル110、1
11は中空支持部材101に形成されたブラケット（動力導
入隔壁）112によって隔離されており、中空支持部材101
内はこのブラケット112によって大気の雰囲気状態と第
３の雰囲気状態とに隔離され、コイル110、111を大気側
に配置している。また、第１リンク104の先端部には運
動軸を構成する駆動軸113が取付けられており、この駆
動軸113には軸受114を介して駆動腕を構成する第２リン
ク115が揺動自在に取付けられている。また、第１リン
ク107の先端部にも第１リンク104側と同様に運動軸を構
成する駆動軸が取付けられており、この駆動軸には軸受
を介して駆動腕を構成する第２リンク115が揺動自在に
取付けられている。

【００５１】また、第２リンク115の先端部には軸受116
を介して運動軸を構成する駆動軸117が取付けられてお
り、この駆動軸117には図示しない半導体（部品）を保
持するハンド118が取付けられている。また、２つの第
２リンク115内、駆動軸113内、第１リンク104、107内お
よび駆動軸103、106内にはそれぞれ第１貫通孔を構成す
る貫通孔119〜124（第１リンクの一方は図６中、図示し
ていない）が形成されており、この貫通孔119〜124は互
いに連通している。

【００５２】また、中空支持部材101の下端部には第２
貫通孔を構成する貫通孔125が形成されており、この貫
通孔125は貫通孔124に連通している。また、この貫通孔
125には配管126の一端部が取付けられており、この配管
126の他端部は図示しない真空ポンプに接続されてい
る。このため、貫通孔125が真空ポンプによって真空吸
引されると、貫通孔119〜124が連通していることから、
貫通孔119〜124内が真空引きされる。

【００５３】また、駆動軸117と第２リンク115の先端部
の連結部分、駆動軸113と第２リンク115の基端部の連結
部分、駆動軸106と第１リンク104の連結部分および中空
支持部材101と駆動軸103の連結部分には第１実施形態と
同様の機能を有する真空ダストシール（第１密閉部材）
127〜129および真空ダストシール（第２密閉部材）130
が介装されており、ブラケット112によって貫通孔119〜
124内は大気の雰囲気状態から遮断されている。

【００５４】すなわち、本実施形態は、２つの第２リン
ク115内、駆動軸113内、第１リンク104、107内および駆
動軸103、106内に貫通孔119〜124を形成することによ
り、各貫通孔119〜124を真空チャンバー内と遮断して連
通するようになっており、配管126および真空ポンプに
より真空引きすると、真空チャンバー内の気圧との差が
少なくなるように、または同圧になる第３の雰囲気状態
に調整されるようになっている。なお、本実施形態で
は、配管126および真空ポンプが圧力調整手段を構成し
ている。

【００５５】また、図５中、118ａは駆動軸117同士を連
結するベルトであり、このベルト118は、第１リンク10
4、107が同調しないで駆動された場合であっても、第２
リンク115の一方を他方に引っ張ることにより、第２ハ
ンド118が常に一定に位置になるように調整するもので
ある。次に、作用を説明する。

【００５６】本実施形態の半導体の製造プロセスにあっ
ても、第１実施形態と同様に、真空チャンバー内でハン
ド118よって単数またはユニット化された複数の半導体
基板を保持して所定の製造位置に移送することが必要で
ある。本実施形態のマニプレータ装置では、製造プロセ
スを実行する前に真空ポンプによって配管126および貫
通孔125〜119を通して貫通孔119〜125内を真空チャンバ
ー内の気圧に近くなるように、または略同等になるよう
に減圧した後、製造プロセスを実行する。

【００５７】そして、本実施形態では、コイル110、111
によりマグネット108、109を励磁して駆動軸103、106を
回転させると、第１リンク104、107の先端部が近接、ま
たは離隔するように揺動するため、このリンク104、107
に連結された第２リンク115の基端部が近接、または離
隔するため、ハンド118が所定方向に沿って前進または
後進して、半導体基板を移送する。

【００５８】このとき、駆動軸117と第２リンク115の先
端部の連結部分、駆動軸113と第２リンク115の基端部の
連結部分の機械的な接触によって微小な摩耗粉からなる
塵が発生するが、この塵は、何れも貫通孔119〜124によ
って画成される第３の雰囲気状態内に飛散するだけであ
り、貫通孔119〜124内から真空チャンバー内に飛散する
ことがない。

【００５９】また、真空ポンプによって貫通孔119〜124
の圧力を第３の雰囲気状態になるように調整する配管12
6および真空ポンプを設けたため、第１リンク104、107
および第２リンク115内を密閉状態にしても第１リンク1
04、107および第２リンク105内の圧力差を真空チャンバ
ー内の圧力を第３の雰囲気状態にすることができ、真空
ダストシール127〜129が大気圧との圧力差によって破損
するのを防止することができ、第１実施形態と同様の効
果を得ることができる。

【００６０】また、本実施形態では、ブラケット112に
よって中空支持部材101の第３の雰囲気状態と大気の雰
囲気状態に離隔し、大気側にコイル110、111を配置した
ため、中空支持部材101の内部を第３の雰囲気状態と大
気の雰囲気状態に区画するためのシール部材を少なくす
ることができる。なお、本実施形態では、駆動腕を一対
の第１リンク104、107および一対の第２リンク115から
なる２対のリンクを有するマニプレータ装置に適用して
いるが、このリンクは３対以上あっても良い。

【００６１】図７は本発明に係るマニプレータ装置の第
４実施形態を示す図であり、駆動腕として動力導入隔壁
のないリンクに適用した例を示している。なお、本実施
形態では、第２リンクの構成は第３実施形態と同様であ
り、中空支持部材内の構成および第１リンクの構成が第
３実施形態と異なるのみであるため、その部分の説明を
行なう。

【００６２】図７において、141は第２の雰囲気を構成
する真空チャンバーと第１の雰囲気を構成する真空チャ
ンバー外（大気中）を区画する隔壁であり、この隔壁14
1は大気側に配置された中空支持部材142と一体的に形成
されている。また、中空支持部材142の下端部には駆動
部としての中空制御モータ143が取付けられており、こ
の中空制御モータ143の中空出力軸144の先端部には非円
形拡径部（例えば楕円形）144ａが形成され、非円形拡
径部144ａは可撓性の軸受145を介して中空状の可撓性部
材146の下端部に接触している。

【００６３】この可撓性部材146の下端部の外周面には
円周方向に亘って外歯146ａが形成されており、この外
歯146ａは中空支持部材142の内周面に形成された内歯14
2ａに噛合可能になっており、この内歯142ａは外歯146
ａよりも多い歯数を有している。また、可撓性部材146
の上端部は運動軸を構成する駆動軸147の下端部に固定
されている。

【００６４】そして、中空制御モータ143により非円形
拡径部144ａが回転すると、非円形拡径部144ａの長径部
分に押し広げられて可撓性の軸受145が撓み、その撓み
に応じて可撓性部材146が非円形拡径部144ａの回転に伴
って撓みながら内歯146ａが中空支持部材142の内歯142
ａに順次接触することにより、可撓性部材146と共に駆
動軸147が内歯142ａ、外歯146ａの歯数差に応じてゆっ
くり減速回転する。

【００６５】また、中空制御モータ143にはブラケット1
50を介して駆動部としての制御モータ148が取付けられ
ており、この制御モータ148の出力軸149は中空出力軸14
4および可撓性部材146内を貫通して駆動軸147の下端部
側に延在している。この出力軸149の先端部には非円形
拡径部（例えば楕円形）149ａが形成され、非円形拡径
部149ａは可撓性の軸受151介して中空状の可撓性部材15
2の内周面の下端部側に接触している。

【００６６】この可撓性部材152の外周面には円周方向
に亘って外歯152ａが形成され、この外歯152ａは駆動軸
147の内周面に形成された内歯147ａに噛合可能になって
おり、この内歯147ａは外歯152ａよりも多い歯数を有し
ている。また、可撓性部材152の上端部は運動軸を構成
する駆動軸153の下端部に固定されている。そして、制
御モータ148により非円形拡径部149ａが回転すると、非
円形拡径部149ａの長径部分に押し広げられて可撓性の
軸受151が撓み、その撓みに応じて可撓性部材152が非円
形拡径部149ａの回転に伴って撓みながら外歯152ａが駆
動軸147ａの内歯147ａに順次接触することにより、可撓
性部材152と共に駆動軸153が内歯147ａ、外歯152ａの歯
数差に応じてゆっくり減速回転する。

【００６７】なお、駆動軸147および駆動軸153は第３実
施形態と同様の構成を有する第１リンク104、107と一体
的に形成されている。駆動軸147と駆動軸153の間および
中空支持部材142と駆動軸153の間には軸受154、155が介
装されているとともに、駆動軸147と駆動軸153の間およ
び中空支持部材142と駆動軸153の間には第１実施形態と
同様の機能を有する真空シール156ａ、156ｂ、157ａ、1
57ｂ（第２密閉手段）が配設されており、中空支持部材
141内の駆動部側は真空チャンバー内の雰囲気と遮断さ
れて密閉されている。

【００６８】また、駆動軸147には貫通孔159が形成され
ており、この貫通孔159は貫通孔123を介して貫通孔121
に連通している。また、駆動軸153には貫通孔160が形成
されており、この貫通孔160は貫通孔123と貫通孔124を
介して貫通孔122を連通している。また、中空支持部材1
41には貫通孔（第２貫通孔）161が形成されており、こ
の貫通孔161は貫通孔159に連通している。

【００６９】また、貫通孔161には一端部が図示しない
真空ポンプに接続された図示しない配管の他端部が連結
されており、貫通孔161は真空ポンプによって真空吸引
されるようになっている。したがって、貫通孔119〜12
4、159、160全体が連通していることから、貫通孔161が
真空吸引されると、貫通孔119〜124、159、160内は真空
引きされて第３の雰囲気状態に設定される。

【００７０】本実施形態にあっても、貫通孔119〜124、
159、160内が第３の雰囲気状態に設定される上に、塵が
貫通孔119〜124、159、160内から外部に飛散するのを防
止することができ、第１実施形態と同様の効果を得るこ
とができる。なお、上記各実施形態にあっては、半導体
の製造を行なうマニプレータ装置に適用され、アームや
リンクが真空チャンバー内に配置され、駆動側のモータ
やコイルが大気側に配置されているが、このマニプレー
タ装置はこれに限定されるものではない。

【００７１】すなわち、異なる第１の雰囲気状態および
第２の雰囲気状態の一方にアームやリンク等の作業側の
駆動腕を配置し、他方にモータやコイル等の駆動側を配
設するようなものであれば何でも良い。例えば、宇宙空
間と宇宙船内、放射能雰囲気内と放射能雰囲気外、有毒
ガス雰囲気内と有毒ガス雰囲気外、腐食ガス雰囲気内と
腐食ガス雰囲気外等の異なる２つの雰囲気で作業を行な
うマニプレータ装置であれば良い。

【００７２】但し、放射能雰囲気内、有毒ガス雰囲気
内、腐食ガス雰囲気内等にアームやリンクを配設した場
合には、圧力調整手段によってアーム内やリンク内の圧
力をその雰囲気内の圧力と同等または若干高めに設定す
る必要がある。また、上記各実施形態では、駆動アーム
やリンクが水平面内で揺動するマニプレータに適用して
いるが、これに限らず、水平面と直交する方向に移動す
るものに適用しても良い。

【００７３】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、運動軸と
駆動腕の連結部に設けられた密閉部材によって駆動腕内
を第２の雰囲気状態に対して完全に遮断して密閉すると
ともに、駆動腕内を第１貫通孔を第２貫通孔を第３の雰
囲気状態になるようにしているので、駆動腕と運動軸の
機械的な接触によって発生した塵が第２の雰囲気状態中
に飛散するのを完全に防止することができる。

【００７４】また、圧力調整手段によって駆動腕内の圧
力を第３の雰囲気状態になるように調整することができ
るため、駆動腕内を密閉状態にしても駆動腕内の圧力を
第３の雰囲気状態にすることができ、密閉部材が第１の
雰囲気状態との圧力差によって破損するのを防止するこ
とができる。この結果、異なる第１および第２の雰囲気
状態の一方の雰囲気状態で駆動腕によって作業を行なう
際に、その雰囲気状態中に塵が飛散するのを防止するこ
とができ、作業の対象となる部品の品質および歩留りが
低下するのを防止することができる。

【００７５】請求項２記載の発明によれば、中空支持部
材の内部が第１の雰囲気状態と第３の雰囲気状態に区画
されるため、中空支持部材の内部を第１の雰囲気状態と
第３の雰囲気状態に区画するためのシール部材を少なく
することができる。請求項３記載の発明によれば、真空
下で製造される半導体基板やＬＣＤ基板等に塵等が付着
するのを防止することができ、半導体やＬＣＤ等の品質
および歩留りを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るマニプレータ装置の第１実施形態
を示す図であり、その上面図である。

【図２】その要部正面断面図である。

【図３】マニプレータ装置の他の態様を示すその上面図
である。

【図４】本発明に係るマニプレータ装置の第２実施形態
を示す図であり、その要部断面図である。

【図５】本発明に係るマニプレータ装置の第３実施形態
を示す図であり、その上面図である。

【図６】第３実施形態のマニプレータ装置の要部正面断
面図である。

【図７】本発明に係るマニプレータ装置の第４実施形態
を示す図であり、その要部断面図である。

【図８】（ａ）は従来のリンク式のマニプレータ装置の
上面図、（ｂ）はそのマニプレータ装置の運動軸部分の
断面図である。

【図９】（ａ）は従来のアーム式のマニプレータ装置の
上面図、（ｂ）はそのマニプレータ装置の要部正面断面
図である。

【符号の説明】

41、82、101、142 中空支持部材 43、50、89、148 制御モータ（駆動部） 46、60、84、103、106、113、117、147、153 駆動軸
（運動軸） 49 第１アーム（駆動腕） 49ａ、62ａ、76、77、119〜124、159、160 貫通孔
（第１貫通孔） 62 第２アーム（駆動腕） 71、72、127、128、129 真空ダストシール（第１密
閉手段） 73、94、130、156ａ、156ｂ、157ａ、157ｂ 真空シ
ール（第２密閉手段） 83 可撓性部材（動力導入隔壁） 85、143 中空制御モータ（駆動部） 104、107 第１リンク（駆動腕） 110、111 コイル（駆動部） 112 ブラケット（動力導入隔壁） 115 第２リンク（駆動腕） 126 配管（圧力調整手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中空支持部材内に設けられた駆動部と、該
   中空支持部材から突出して設けられるとともに前記駆動
   部によって駆動される少なくとも１つ以上の運動軸を有
   し、作業の対象となる部品を保持して移動する少なくと
   も１つ以上の駆動腕と、を備え、前記中空支持部材が第
   １の雰囲気状態内に設置されるとともに、前記駆動腕が
   前記第１の雰囲気状態と異なる第２の雰囲気状態内に設
   置されるマニプレータ装置において、 前記駆動腕および運動軸に形成され、該駆動腕と運動軸
   を連通する第１貫通孔と、 前記中空支持部材に形成され、前記第１貫通孔に連通す
   る第２貫通孔と、 前記運動軸と駆動腕の連結部に設けられ、第２の雰囲気
   状態と前記第１貫通孔の連通を遮断して第１貫通孔を密
   閉する第１密閉部材と、 前記運動軸と中空支持部材の連結部に設けられ、前記第
   ２の雰囲気状態と第１の貫通孔の連通を遮断して第１貫
   通孔と第２貫通孔を密閉する第２密閉部材と、 前記第２貫通孔に接続され、該第２貫通孔を介して第１
   貫通孔に連通することにより、第１貫通孔内の圧力を第
   ２の雰囲気状態の圧力に対して所定範囲内の圧力に設定
   される第３の雰囲気状態になるように調整する圧力調整
   手段と、を設けたことを特徴とするマニプレータ装置。
2. 【請求項２】前記中空支持部材内に、該中空支持部材内
   を前記第１および第３の雰囲気状態に隔離するとともに
   駆動部の動力を運動軸に伝達する動力導入隔壁を設け、
   該隔壁に対して第１の雰囲気状態内に位置するように前
   記駆動部を配置するとともに、 前記第２貫通孔を第３の雰囲気状態に晒すように前記中
   空支持部材の所定箇所に設けたことを特徴とする請求項
   １記載のマニプレータ装置。
3. 【請求項３】前記第１の雰囲気状態が大気圧であるとと
   もに、前記第２の雰囲気状態が真空圧であることを特徴
   とする請求項１または２記載のマニプレータ装置。