JPH11313477A - 複数軸動力伝達装置およびウエハ搬送用アームリンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パーティクルの発生がなく、アウトガスが少
なく、気密度が高く、位置精度が高く、しかも、メンテ
ナンスが容易な単純構造であって、高スループットが実
現できるものを実現する。 【解決手段】 アーム軸１２は、隔壁としての第２中固
定軸３４および第１中固定軸５０と、第１回転体３１ａ
および３１ｂと、第２回転体３３ａおよび３３ｂとによ
り構成される。上述の隔壁により大気側雰囲気と減圧雰
囲気とが隔絶される。第１回転体は、大気側雰囲気内に
複数個の磁石を保持した状態で設置される。第２回転体
は、減圧雰囲気内に第１回転体に磁気的に結合する複数
個の磁石を保持した状態で設置される。第１および第２
回転体は、これら回転体が同軸５２に関して回転自在と
なるように、上述の実質的に一体構造の隔壁に軸受け５
６、６０、６６、７０を介して支持されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、集積回路製造用
プロセス装置に用いられる複数軸動力伝達装置、アーム
軸、ウエハ搬送用アームリンクおよびダブルアームリン
ク構造のウエハ搬送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ウエハ搬送用アームリンクは、真空中、
減圧雰囲気中、大気中または腐食性ガス中において、プ
ロセスチャンバと搬送チャンバとの間でウエハなどの被
処理物を搬送するために用いられる。

【０００３】この技術の初期段階では、文献１「特開平
４−１５２０７８」に開示されるフロッグレッグタイプ
のロボットアームが用いられ、真空シール軸として磁性
流体を用いたものが主流であった。このタイプのウエハ
搬送用アームリンクは、例えば、文献２「特開平４−２
７９０４３」および文献３「特公平７−５０４１２８」
に開示されている。

【０００４】また、文献４「特開平７−２０１６９４」
には、フロッグレッグタイプと異なる平行リンク方式の
アームリンクの例が開示されている。このリンクは、４
軸および４腕で構成されているために剛性が高い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した方式の問題の
一つは、磁力により誘起されるいわゆる磁性流体の摩擦
力で真空封止力を発生させることにある。すなわち、ロ
ボットアームの動作時に、軸回転速度に比例する摩擦力
あるいは粘性力が発生するので、それに打ち勝つ駆動力
を必要とする。また、ロボットアームに回転運動および
伸縮運動を行わせるには、高い精度の同軸で多軸構造の
回転軸が必要になり、その結果、大重量で複雑な軸にな
らざるを得ないという問題がある。

【０００６】さらに、磁性流体による真空封止軸では、
アームチャンバが大気から真空に排気される際に、磁性
流体内の気泡が膨張破裂して、磁性流体が微粒子になっ
て飛散し、真空室内が汚染されるというおそれがある。
このことは、パーティクル発生による集積回路の生産歩
留りの低下を招くだけでなく、この磁性流体が鉄成分を
多量に含むために、集積回路の重金属汚染も引き起こし
てしまう。

【０００７】これに代わる方式として、文献５「特開平
３−１３６７７９」には、隔壁を介した磁気カプラを用
いるアームリンクの例が開示されている。しかし、この
方式では、上述した磁性流体タイプの課題は解決される
が、磁気カプラのカップリングを強くするために強力な
磁石が必要となり、大きく重いロボットになってしまう
という問題がある。このようなアームリンクを加減速動
作させると、アームが振動を伴って運動する。この振動
は、プロセス処理時の高い発塵、設置位置のずれおよび
スループットの低下などの原因の一つになる。文献５に
よれば、隔壁に誘導電流を発生させることによって振動
を防止する構成が開示されているが、このようにアーム
の振動を抑止するのではなく、アームが振動しない構造
にすることの方が有効であろう。

【０００８】また、磁気カップリングを強力にする工夫
が、文献６「特開平７−２４５３３３」に開示されてい
る。文献６によれば、磁気カプラを構成する永久磁石の
間をできるだけ近接させて磁気結合力を強くすることが
提案されている。しかし、この構成では、アームリンク
に必要な位置精度を得るために、アーム軸に過大な応力
を集中させてしまうことになる。また、近い将来、生産
コストの低減策として大口径ウエハが導入されることに
なるので、さらにアームの搬送距離が大きくなるため、
アーム軸にはより高い剛性が必要となる。

【０００９】このように、生産単価削減のためには、ロ
ボットアームを高速駆動して、ウエハの搬送時間の短縮
を図ることが重要である。しかし、高速駆動すればする
ほど、以下に述べる理由から上述のパーティクル発生が
急激に増大する。

【００１０】その大きな原因は、ロボットアームのウエ
ハ載せ皿の搬送方向をアームの伸縮方向と同一にするた
めに、アームリンクの先端に歯車あるいはベルトを用い
ていることにある。このことがアームの軸数を４軸から
５軸にせざるを得ない要因となっている。厳密には、ベ
ルトや歯車は摩擦無しで力を伝達させることができず、
これらが作動するたびにパーティクルを多量に発生させ
てしまう。さらに、真空あるいは減圧の環境下では、多
量のパーティクルが発生しやすい。従来、この発塵を防
止するために種々の対策がなされており、結果的にロボ
ットアームが複雑な構造となって、その剛性を低下させ
てしまっている。

【００１１】さらに、近年、半導体集積素子の生産性改
善の一環として、単位時間当たりのプロセス処理枚数
（スループット）の増加を図るために、独立に動く２つ
のアームリンクを用いることが求められている。しか
し、このような２台のロボットを近接させて用いると、
お互いのアームから発生するパーティクルがウエハに付
着する問題が発生する。

【００１２】最近では、半導体集積回路の集積化が進ん
だ結果、回路パタンの最小線幅が０．１５ミクロンにな
ろうとしている。このため、集積回路の製造処理工程で
発生するパーティクルの粒径および発生個数を、最小線
幅の約５分の１以下でクラス２０以下にすることが求め
られている。このような微細化に伴い、プロセス処理工
程全般にわたり、広い意味での非常に高度なクリーン環
境が求められる。このことは、減圧プロセス処理装置に
ついて言えば、前述の低発塵化の達成だけでなく、高い
真空密度と低いアウトガス環境とが達成されねばならな
いことを意味している。

【００１３】また、前述したように、製造工程のコスト
低減の一環として、ウエハの大口径化が求められてい
る。このため、ロードロック室、アームチャンバおよび
各プロセスチャンバが大きくなり、ロボットアームの搬
送範囲も大きくなる。一方、一枚のウエハからの半導体
素子の取得有効素子数の増加のために、ウエハ設置位置
の誤差精度を上げることも同時に求められるので、ロボ
ットのアーム軸は非常に高い剛性が確保されなければな
らない。

【００１４】以上説明したように、半導体集積回路の生
産工程では、パーティクルが集積回路の生産歩留りを大
きく左右するので、パーティクルの低減が重要な課題で
ある。一方、高スループットのロボットアームも量産工
場の経済性の改善という側面から同じくらい重要な課題
である。

【００１５】従って、従来より、プロセス処理装置に用
いるウエハ搬送用アームリンクとして、パーティクルの
発生がなく、アウトガスが少なく、気密度が高く、位置
精度が高く、しかも、メンテナンスが容易な単純構造で
あって、高スループットが実現できるものの出現が望ま
れていた。

【００１６】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明の複数
軸動力伝達装置によれば、雰囲気の異なる空間を隔絶す
る一体構造の隔壁と、大気側雰囲気内に複数個の磁石を
保持した状態で設置される複数個の第１回転体と、大気
側雰囲気と異なる雰囲気内に第１回転体に磁気的に結合
する複数個の磁石を保持した状態で設置される複数個の
第２回転体とを具えた複数軸動力伝達装置において、第
１および第２回転体は、これら回転体が同軸に関して回
転自在となるように、隔壁に軸受けを介して支持されて
いることを特徴とする。

【００１７】このように、この発明の複数軸動力伝達装
置を構成する全ての回転軸は、高精度に加工された隔壁
に組み込まれる。従って、第１および第２回転体は、隔
壁を固定軸として互いに高精度に平行な状態で回転可能
となるように支持される。

【００１８】一般に、高精度なアームリンクを得るに
は、アームリンクの基軸であるアーム軸の剛性をできる
だけ高く作らねばならない。さらに、他の産業ロボット
と異なり、半導体製造装置用ロボットでは非常に高いク
リーン度が常に維持されねばならず、たびたびメンテナ
ンスのために解体組み立てを繰り返し行う必要がある。

【００１９】そこで、上述したように、磁気カプラを用
いた複数軸動力伝達装置を用いて、複数軸の同軸構造の
アーム軸を構成する。このアーム軸を真空隔壁として用
いることで軸径を大きく取れるために十分な剛性が得ら
れる。従って、高精度で単純な構造のアーム軸が得られ
る。

【００２０】尚、磁気カプラの磁気カップリングを強固
にするためには、真空隔壁の厚さを薄くしなければなら
ず、軸剛性が小さくなる。しかし、一般に、軸の剛性は
軸直径の３乗に比例するので、この問題は、真空隔壁の
軸径をわずかに大きくすることで解決できる。さらに、
この真空隔壁が薄いと、内圧により太鼓の胴のように壁
面が膨らんでしまうおそれがある。しかし、上述したよ
うに壁を薄くできるので、対向磁石間の距離が小さくな
り、磁石間の結合力が磁石間距離の２乗の逆数に比例し
て強くなる。従って、磁気カプラを構成する磁石の高さ
を小さくしても十分な強さの磁気カップリングが得られ
るので、真空隔壁の高さを低くすることができる。よっ
て、十分な剛性が保たれ、内圧による変形を防ぐことが
できる。

【００２１】このように、アームリンクが設置される真
空側の回転軸と大気側の駆動軸とを、一つの軸に組み込
むことができるので、一度組み立てた軸は一つのユニッ
トとして取り扱える。従って、メンテナンスなどでアー
ム軸をプロセス装置から取り外し、再び取り付けるとき
であっても、アームリンクの位置再現度が高くなり、調
整が不要となる。

【００２２】この発明の複数軸動力伝達装置において、
好ましくは、第１回転体は、リング状の第１ヨーク部材
の外側周縁に複数個の磁石を取り付けた内側磁気リング
を具えており、第２回転体は、リング状の第２ヨーク部
材の内側周縁に複数個の磁石を取り付けた外側磁気リン
グを具えており、第１および第２ヨーク部材の双方また
はいずれか一方は、各磁気リングを構成する磁石が複数
の群に分割されるように分解可能であると良い。

【００２３】上述の文献５に提案されているように、ア
ームリンクの発塵を防止する策の一つは、磁気カプラを
用いることである。磁気カプラは、大気および真空間を
隔てる隔壁を介してアーム駆動力を伝達させるものであ
る。この磁気カプラを用いたアームリンクにおいて、ウ
エハ設置位置の高い位置精度と高速動作とを実現するに
は、アーム軸を軽量にし、磁気カプラを構成する対向磁
石間の距離をより近接させる必要がある。

【００２４】上述したように、磁気カプラを構成する外
側磁気リングおよび内側磁気リングの間は、それぞれ隔
壁を介した状態でできるだけ近接させるように構成する
のが良い。このように構成すると、内側磁気リングと外
側磁気リングとの間の磁気カップリングをより強めるこ
とができる。また、磁気カップリングを強めるには、外
側磁気リングを構成する磁石と第２ヨーク部材との間、
および内側磁気リングを構成する磁石と第１ヨーク部材
との間を、それぞれできる限り隙間をつくらないように
密着させることが必要である。さらに、各磁石は、それ
ぞれ隣接した磁石同士が互いに密着した状態で各ヨーク
に取り付けられる。この結果、永久磁石とヨークとの
間、および隣接する永久磁石間の磁気回路抵抗を小さく
することができる。この磁気回路抵抗を小さくするほ
ど、同じヨーク上にある両隣の磁石への漏れ磁力が小さ
くなり、回転力の伝達に必要な対向磁石間の磁気結合力
を強くできる。

【００２５】このため、上述したように、第１および第
２ヨーク部材の双方またはいずれか一方が、各磁気リン
グを構成する磁石が複数の群に分割されるように分解可
能にしてある。例えば、第２ヨーク部材は、外側磁気リ
ングを構成する磁石が３つの群に分割されるように分解
可能にする。すなわち、第２ヨーク部材は、第１ヨーク
ピース、第２ヨークピースおよび第３ヨークピースの３
つの部品を組み合わせて構成する。

【００２６】このように構成すると、外側磁気リング
は、上述の隔壁面に磁石の磁極面を極めて近接させた状
態で組み込まれる。そして、各磁石の磁極面が、外側磁
気リングを回転自在に隔壁に組み込むために設けられる
ベアリングの内径よりも小さなリング径を形成するよう
に、つまり各磁石の磁極面がベアリングの内側すなわち
回転軸側に位置するように組み立てることができる。こ
の結果、外側磁気リングを構成する磁石の磁極面と内側
磁気リングを構成する磁石の磁極面との間の距離を数ｍ
ｍ以下にすることができる。従って、従来に比べて、漏
れ磁力が少なくなり、内側磁気リングおよび外側磁気リ
ング間の磁気結合力が強くなる。

【００２７】この発明の複数軸動力伝達装置において、
好ましくは、第１および第２ヨーク部材に磁性体材料を
用いると良い。

【００２８】また、この発明の複数軸動力伝達装置にお
いて、好ましくは、第２ヨーク部材に取り付けられた磁
石の、第１ヨーク部材に取り付けられた磁石に対向する
磁極面の中央部分を凹ませてあると良い。

【００２９】このように、第２ヨーク部材の内側周縁に
設置された磁石の内側磁極面の中央部を凹ますことによ
り、この磁極面の中央部において磁力線が減少し、中央
部周辺の端部近傍に磁力線が集中するようになるので、
さらに強い結合が得られる。

【００３０】また、この発明の複数軸動力伝達装置にお
いて、好ましくは、磁石の表面にニッケルをコーティン
グしてあると良い。

【００３１】このように構成してあると、磁石としてア
ウトガスあるいはプロセスガス耐腐食防止策が必要な磁
性体材料（例えば、鉄、フェライト、サマリュウムコバ
ルトおよびボロン−ネオジュウム磁石など）を用いるこ
とができる。

【００３２】また、この発明の複数軸動力伝達装置にお
いて、好ましくは、内側磁気リングおよび外側磁気リン
グを構成する磁石の総数が磁極数と群の数との公倍数で
あると良い。

【００３３】経済性の観点から、各磁石の形状はすべて
合同のものとし、分割されたヨークのピースも互いに合
同なものとする方が良い。例えば、外側磁気リングを構
成する磁石の総数を３０とする。また、第２ヨーク部材
の分割数すなわち群の数を３にする。この場合、各ヨー
クピースには１０個ずつの磁石が取り付けられる。この
ように、磁石の総数を、磁石の磁極数（２磁極）とヨー
クの分割数との公倍数にすることで、矛盾なく各ヨーク
ピースに磁石を均等配分できる。

【００３４】また、この発明の複数軸動力伝達装置にお
いて、好ましくは、群の数が３であると良い。

【００３５】また、この発明のウエハ搬送用アームリン
クによれば、上述の複数軸動力伝達装置と、この複数軸
動力伝達装置を構成する第１回転体に結合された第１腕
と、この複数軸動力伝達装置を構成する第２回転体に結
合された第２腕と、皿関節軸の周りに同軸で互いに平行
に回転可能な第１および第２先端腕と、皿関節軸上に設
けたウエハ載せ皿と、第１腕の先端と第１先端腕の先端
とを回転自在に結合する第１関節軸と、第２腕の先端と
第２先端腕の先端とを回転自在に結合する第２関節軸
と、ウエハ載せ皿が皿関節軸と複数軸動力伝達装置との
位置関係から決まる方向を向いた状態で皿関節軸を複数
軸動力伝達装置の側に導く方向維持手段とを具えること
を特徴とする。

【００３６】このように構成してあるので、アームリン
クの軸を４軸に減らすことができる。従って、アームリ
ンクの剛性を従来より高めることができる。

【００３７】また、この発明のウエハ搬送用アームリン
クにおいて、好ましくは、方向維持手段は、第１先端腕
に第３関節軸を介して結合する第１方向付け腕と、第２
先端腕に第４関節軸を介して結合する第２方向付け腕
と、第１方向付け腕と第２方向付け腕とを互いに平行な
状態で回転自在に結合する方向付けアーム軸と、方向付
けアーム軸の位置に設けられ、皿関節軸を複数軸動力伝
達装置の側に導くためのガイド磁石と、方向付けアーム
軸の位置にガイド磁石と反発した状態で当該ガイド磁石
を非接触的に挟むように設けられ、方向付けアーム軸に
対して回転自在に設けられた方向付け磁石とを具えると
良い。

【００３８】このように、ウエハ載せ皿の方向制御にも
リンク機構と同様の非接触的な磁気カプラを採用してい
るので、低発塵になっており、単純構造であるために組
み立て精度の再現性も良く、取扱いも容易である。

【００３９】また、この発明のウエハ搬送用アームリン
クにおいて、好ましくは、方向付けアーム軸と第３およ
び第４関節軸との間の第１軸間距離は、皿関節軸と第３
および第４関節軸との間の第２軸間距離よりも比較的大
きいが実質的に等しい距離からこの第２軸間距離の２の
平方根倍の距離の範囲にしてあると良い。

【００４０】このように構成してあるので、第１腕、第
２腕、第１先端腕および第２先端腕で構成されるアーム
が最も短く縮んだときに距離不足が起きない。また、こ
のとき、ウエハ搬送用アームリンクを設置したアーム室
内にアーム全体が収まるようにできる。

【００４１】また、この発明のウエハ搬送用アームリン
クにおいて、好ましくは、方向維持手段は、第１先端腕
に第３関節軸を介して結合する第１方向付け腕と、第２
先端腕に第４関節軸を介して結合する第２方向付け腕
と、第１方向付け腕と第２方向付け腕とを互いに平行な
状態で回転自在に結合する方向付けアーム軸と、方向付
けアーム軸の位置に設けられ、皿関節軸を複数軸動力伝
達装置の側に導くためのシャフトと、方向付けアーム軸
の位置に当該方向付けアーム軸に対して回転自在に設け
られ、シャフトをスライド自在となるように支持する軸
受けとを具えると良い。

【００４２】また、この発明のウエハ搬送用アームリン
クにおいて、好ましくは、軸受けとしてボールスプライ
ン式のものを用いると良い。

【００４３】また、この発明のウエハ搬送用アームリン
クにおいて、好ましくは、第１腕と第１先端腕とにそれ
ぞれ互いに磁極の異なる磁石を設け、第２腕と第２先端
腕とにそれぞれ互いに磁極の異なる磁石を設けて構成さ
れ、皿関節軸と複数軸動力伝達装置との接近に当たり、
第１腕および第１先端腕の間と第２腕および第２先端腕
の間とに反発力を発生させるジャックナイフ脱出器を具
えると良い。

【００４４】このように、アームが縮むと反発力が発生
するので、アームで生じる静止摩擦力を相殺させること
ができる。従って、起動時のわずかなモーメントでアー
ムが動作する。

【００４５】また、この発明のダブルアームリンク構造
のウエハ搬送装置によれば、上述のウエハ搬送用アーム
リンクを２つ具えており、第１のウエハ搬送用アームリ
ンクを構成する複数軸動力伝達装置の軸と第２のウエハ
搬送用アームリンクを構成する複数軸動力伝達装置の軸
との方向を一致させた状態でこれら複数軸動力伝達装置
同士を結合し、この結合部分を含みこれら複数軸動力伝
達装置の軸に垂直な平面に関して実質的に対称となるよ
うに、第１および第２のウエハ搬送用アームリンクを重
ねて構成したことを特徴とする。

【００４６】このように構成してあるので、ウエハの受
け渡しが瞬時に行え、ウエハ搬送時間を短縮でき、スル
ープットの大幅な改善が図れる。

【００４７】また、この発明のウエハ搬送用アームリン
クにおいて、好ましくは、方向維持手段は、複数個の磁
石がリング状に配列した状態で保持された第１、第２、
第３および第４磁気リングを具えており、第１および第
２磁気リングの各々は皿関節軸を回転軸として回転自在
に設けられ、これら第１および第２磁気リングにそれぞ
れ前記第１および第２先端腕が結合しており、第３磁気
リングは、第１磁気リングと磁気結合して当該第１磁気
リングの回転運動に伴い回転するものであり、第４磁気
リングは、第２磁気リングと磁気結合して当該第２磁気
リングの回転運動に伴い回転するものであり、これら第
３および第４磁気リング間に生じる磁気結合により前記
第１および第２磁気リングの回転運動が制御され、皿関
節軸と複数軸動力伝達装置の軸とを結ぶ直線に対する、
第３および第４磁気リングの各回転軸の相対位置が一定
に保たれるように構成してあると良い。

【００４８】このように、第１先端腕の回転運動に伴っ
て第１磁気リングが回転し、第２先端腕の回転運動に伴
って第２磁気リングが回転する。また、第１磁気リング
と共に第３磁気リングが回転して、第２磁気リングと共
に第４磁気リングが回転する。第３および第４磁気リン
グ間には磁気結合が生じており、各々の回転運動が連動
して行われる。この結果、第１および第２磁気リングの
回転運動が制御され、皿関節軸と複数軸動力伝達装置の
軸とを結ぶ直線（この直線の延在する方向がアームリン
クの伸縮方向に相当する。）に対する、第２および第３
磁気リングの各回転軸の相対位置が一定に保たれる。従
って、ウエハ載せ皿の向きは伸縮ラインに対して常に一
定の状態に制御される。

【００４９】よって、この方向維持手段は、非接触的に
作用する磁気結合を利用するので、低発塵であり、単純
構造であることから部品点数が少なくて済み、組み立て
精度の再現性が良く、取扱いが容易である。

【００５０】また、この発明のウエハ搬送用アームリン
クによれば、上述の複数軸動力伝達装置と、この複数軸
動力伝達装置を構成する第１回転体に結合された第１先
端腕と、この複数軸動力伝達装置を構成する第２回転体
に結合された第２先端腕と、これら第１および第２先端
腕を、互いに平行に回転可能とするための回転軸である
皿関節軸と、この皿関節軸上に設けたウエハ載せ皿と、
ウエハ載せ皿が皿関節軸と複数軸動力伝達装置との位置
関係から決まる方向を向いた状態で皿関節軸を複数軸動
力伝達装置の側に導く方向維持手段とを具えていて、方
向維持手段は、複数個の磁石がリング状に配列した状態
で保持された第１、第２、第３および第４磁気リングを
具えており、第１および第２磁気リングの各々は皿関節
軸を回転軸として回転自在に設けられ、これら第１およ
び第２磁気リングにそれぞれ前記第１および第２先端腕
が結合しており、第３磁気リングは、前記第１磁気リン
グと磁気結合して当該第１磁気リングの回転運動に伴い
回転するものであり、第４磁気リングは、第２磁気リン
グと磁気結合して当該第２磁気リングの回転運動に伴い
回転するものであり、これら第３および第４磁気リング
間に生じる磁気結合により第１および第２磁気リングの
回転運動が制御され、皿関節軸と複数軸動力伝達装置の
軸とを結ぶ直線に対する、第３および第４磁気リングの
各回転軸の相対位置が一定に保たれるように構成してあ
ることを特徴とする。

【００５１】このように構成してあるので、ウエハ載せ
皿の向きは皿関節軸と複数軸動力伝達装置の軸とを結ぶ
直線に対して常に一定の状態（向き）に制御される。よ
って、低発塵であり、単純構造であることから部品点数
が少なくて済み、組み立て精度の再現性が良く、取扱い
が容易である。このような方向維持手段は、ひし形のリ
ンク機構に用いられるばかりか、他の様々なタイプのリ
ンク機構に用いることができる。

【００５２】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して、この発明の
実施の形態につき説明する。尚、図は、この発明が理解
できる程度に、構成、配置関係および大きさが概略的に
示されているに過ぎない。また、以下に記載する数値等
の条件や材料は単なる一例に過ぎない。従って、この発
明は、この実施の形態に何ら限定されることがない。

【００５３】［アームリンクの配置］この実施の形態で
は、アームリンクをマルチチャンバ構造のプロセス処理
装置に用いた構成例について説明する。先ず、図３を参
照して、アームリンクと、アーム室、ロードロック室お
よびプロセス処理室との位置関係について説明する。図
３は、アームリンクの配置例を示す平面図である。ま
た、アームリンクの動作について簡単に説明する。

【００５４】アームリンク１０は、アーム軸１２の周り
に回転可能なアーム１４と、アーム１４の先端に設けら
れた皿関節軸１６と、皿関節軸１６上に設けられたウエ
ハ載せ皿１８とを具えている。アーム１４は、アーム軸
１２と皿関節軸１６とを結ぶ直線の方向に伸縮が可能で
ある。アームリンク１０はアーム室２０内に設けられて
おり、アーム１４を回転自在に支持するアーム軸１２が
アーム室２０の中央に固定されている。

【００５５】アーム室２０は、室内空間の平面形状が８
角形状となるように所定の隔壁によって仕切られてい
る。アーム室２０の図中左側に位置する２つの隔壁面に
は、ロードロック室２２ａおよび２２ｂがそれぞれ結合
されている。また、アーム室２０の図中右側に位置する
２つの隔壁面には、プロセス処理室２４ａおよび２４ｂ
がそれぞれ結合されている。ロードロック室２２ａおよ
び２２ｂとプロセス処理室２４ａおよび２４ｂとは、そ
れぞれ室内空間の平面形状が４角形状となるように所定
の隔壁によって仕切られている。ロードロック室２２ａ
およびアーム室２０の結合部分とロードロック室２２ｂ
およびアーム室２０の結合部分とには、それぞれ開閉自
在のゲート弁２６ａおよび２６ｂが設けられている。同
様に、プロセス処理室２４ａおよびアーム室２０の結合
部分とプロセス処理室２４ｂおよびアーム室２０の結合
部分とには、それぞれ開閉自在のゲート弁２６ｃおよび
２６ｄが設けられている。ロードロック室２２ａ、ロー
ドロック室２２ｂ、プロセス処理室２４ａおよびプロセ
ス処理室２４ｂの内部には、ウエハ２８の設置が可能な
円形状のスペースがウエハ設置台３０ａ、３０ｂ、３０
ｃおよび３０ｄとして設けられている。

【００５６】上述したアーム１４は、アーム軸１２と皿
関節軸１６とを結ぶ直線と、各室のウエハ設置台３０ａ
〜３０ｄの中心とアーム軸１２とを結ぶ直線とが、重な
った場合にだけ伸縮できる。一方、アーム１４は、アー
ム１４が最も縮んだ状態であってウエハ載せ皿１８およ
びアーム１４がアーム室２０内に納まっている場合のと
きだけ、アーム軸１２の周りに回転できる。また、上述
のゲート弁２６ａ〜２６ｄは、通常はアーム１４がロー
ドロック室２２ａ、２２ｂ内またはプロセス処理室２４
ａ、２４ｂ内に侵入するときだけ開いて、それ以外は閉
じている。

【００５７】ウエハの搬送時は、ロードロック室２２ａ
（２２ｂ）内にガスが導入されて、室内が大気圧になる
とアーム室２０とは反対側に設けられたゲート弁が開
く。そして、外部からウエハ２８が搬入され、ウエハ設
置台３０ａ（３０ｂ）上に設置される。続いて、ゲート
弁が閉じてロードロック室２２ａ（２２ｂ）内のガスが
排気され減圧となる。

【００５８】次に、ロードロック室２２ａ（２２ｂ）の
アーム室２０側に設けられたゲート弁２６ａ（２６ｂ）
が開く。すると、アームリンク１０のアーム１４がゲー
ト弁２６ａ（２６ｂ）の側に伸び、ウエハ載せ皿１８上
にウエハ２８を載せる。このウエハ載せ皿１８は、後述
する手段によって、常にアーム１４の伸縮方向に保持さ
れている。

【００５９】アーム１４は、ウエハ２８を保持した状態
で縮んだ後に、搬入先のプロセス処理室２４ａ（２４
ｂ）の方向に回転して向きを変える。その後、プロセス
処理室２４ａ（２４ｂ）のゲート弁２６ｃ（２６ｄ）が
開くとアーム１４が伸び、ウエハ２８をプロセス処理室
２４ａ（２４ｂ）内のウエハ設置台３０ｃ（３０ｄ）上
に置く。続いて、アーム１４が縮み、ゲート弁２６ｃ
（２６ｄ）が閉じ、ウエハ２８のプロセス処理が行われ
る。処理終了後のウエハ２８は、搬入と逆の手順でロー
ドロック室２２ａ（２２ｂ）の側に運ばれ、ゲート弁を
通って外部に取り出される。

【００６０】［アーム軸の構成］次に、この実施の形態
のアームリンクの構成につき、各構成成分ごとに順次に
説明する。先ず、上述したアーム軸１２の構成につき、
図１および図２を参照して説明する。図１は、アーム軸
の構成を示す断面図である。また、図２は、磁気カプラ
の構成を示す断面図である。この実施の形態では、図２
に示す磁気カプラを用いて複数軸動力伝達装置としての
アーム軸１２を構成し、外部から与えられる駆動力をア
ーム室２０内のアームリンク１０に伝達させる。

【００６１】図１に示すように、アーム軸１２は、第１
回転体３１ａおよび３１ｂと第２回転体３３ａおよび３
３ｂとを具えている。第１回転体３１ａおよび３１ｂ
は、大気側雰囲気内に複数個の磁石を保持した状態で設
置される。第１回転体３１ａは、内側磁気リング３６ａ
および第１中回転軸５４より構成される。第１回転体３
１ｂは、内側磁気リング３６ｂおよび第２中回転軸６４
より構成される。

【００６２】また、第２回転体３３ａおよび３３ｂは、
大気側雰囲気と異なる低圧側雰囲気内に第１回転体３１
ａおよび３１ｂに磁気的に結合する複数個の磁石を保持
した状態で設置される。第２回転体３３ａは、外側磁気
リング３８ａおよび第１外軸５８より構成される。第２
回転体３３ｂは、外側磁気リング３８ｂおよび第２外軸
６８より構成される。

【００６３】また、アーム軸１２は、大気側雰囲気と低
圧側雰囲気とを隔絶する隔壁として第２中固定軸３４を
具えている。第２中固定軸３４は、ほぼ円筒形状の部材
であり、円筒構造の上端側が蓋により塞がっている。蓋
が付いていない円筒構造の下端側は、アーム室２０の下
側内面における中心位置に設けられたアーム軸取付台４
８に真空封止リング６２を介して固定されている。従っ
て、第２中固定軸３４により画成される円筒形の空間が
大気圧領域すなわち高圧側雰囲気となる。一方、円筒構
造の外側部分が真空領域すなわち低圧側雰囲気となる。
そして、第１回転体３１ａ、３１ｂおよび第２回転体３
３ａ、３３ｂの各々が同軸となるように、これらを第２
中固定軸３４の隔壁に対して配置して設けてある。

【００６４】また、第２中固定軸３４を構成する上端側
の蓋の中心位置に第１中固定軸５０が固定されている。
第１中固定軸５０は円柱形状の部材であり、その円柱の
延在する方向は第２中固定軸３４の蓋部分の主面３４ａ
に対して垂直である。また、第１中固定軸５０と第２中
固定軸３４との結合部が第２中固定軸３４の隔壁内面側
となるので、第１中固定軸５０は高圧側雰囲気中におい
て下方に突出した形に取り付けられる。

【００６５】尚、第１中固定軸５０と第２中固定軸３４
とを一体構造にしなかったのは、第２中固定軸３４の加
工を容易にするためである。従って、第１中固定軸５０
および第２中固定軸３４は、加工が困難でなければ一体
構造にしても構わない。つまり、この構成例における大
気雰囲気と減圧雰囲気とを隔絶するための隔壁は、実質
的に一体構造の第１中固定軸５０および第２中固定軸３
４より構成される。

【００６６】また、第１磁気カプラ３２ａは内側磁気リ
ング３６ａおよび外側磁気リング３８ａを具え、第２磁
気カプラ３２ｂは内側磁気リング３６ｂおよび外側磁気
リング３８ｂを具えている。内側磁気リング３６ａは、
リング状の第１中ヨーク４０ａの外側周縁４１ａに複数
個の中磁石４２ａを取り付けたものである。また、外側
磁気リング３８ａは、リング状の第１外ヨーク４４ａの
内側周縁４５ａに複数個の外磁石４６ａを取り付けたも
のである。同様に、内側磁気リング３６ｂは、リング状
の第２中ヨーク４０ｂの外側周縁４１ｂに複数個の中磁
石４２ｂを取り付けたものである。また、外側磁気リン
グ３８ｂは、リング状の第２外ヨーク４４ｂの内側周縁
４５ｂに複数個の外磁石４６ｂを取り付けたものであ
る。

【００６７】上述した第１中ヨーク４０ａ、第２中ヨー
ク４０ｂ、第１外ヨーク４４ａおよび第２外ヨーク４４
ｂは、鉄やニッケルなどの磁性体材料で形成された板体
である。また、中磁石４２ａ、４２ｂおよび外磁石４６
ａ、４６ｂは、ほぼ直方体形状の永久磁石である。

【００６８】尚、これらヨークおよび磁石がアウトガス
あるいはプロセスガス耐腐食防止策が必要な磁性体材料
（例えば、鉄、フェライト、サマリュウムコバルトおよ
びボロン−ネオジュウム磁石など）である場合には、無
電解ニッケルメッキなどの薄い防食膜で全面カバーすれ
ば良い。また、窒化ケイ素のようなセラミックスを用い
ることで耐腐食性を高めることができ、しかもアウトガ
ス量を低減させることができる。また、この材料は、ア
ームリンクの剛性を高める点からも好適である。

【００６９】上述した内側磁気リング３６ａは、リング
中心を通り第１中ヨーク４０ａの主面４３ａに対して垂
直な回転軸５２に関して回転自在に高圧側雰囲気内に設
けられている。この例では、第２中固定軸３４を構成す
る蓋部分の主面３４ａの中心を通って、この主面３４ａ
に対して垂直な方向に延在する軸を回転軸５２としてあ
る。従って、内側磁気リング３６ａを構成する中磁石４
２ａは、回転軸５２に対して垂直な同一平面内に、この
回転軸５２を中心にリング状に配列させる。このため、
第１中ヨーク４０ａは、第１中固定軸５０を軸として回
転可能な第１中回転軸５４に取り付ける。第１中回転軸
５４は、フランジの付いたシャフトであって、第１中軸
ベアリング５６を介して第１中固定軸５０の外側に取り
付けられている。そして、フランジ部分の外側表面に第
１中ヨーク４０ａが取り付けられる。

【００７０】また、上述した外側磁気リング３８ａは、
内側磁気リング３６ａと同一の回転軸５２に関して回転
自在に低圧側雰囲気内に設けられている。従って、外側
磁気リング３８ａを構成する外磁石４６ａは、回転軸５
２に対して垂直な同一平面内に、この回転軸５２を中心
にリング状に配列させる。このため、第１外ヨーク４４
ａは、第２中固定軸３４を軸として回転可能な第１外軸
５８に取り付ける。第１外軸５８は、円筒状の部材であ
り、第１外軸ベアリング６０を介して第２中固定軸３４
に取り付けられている。そして、第１外軸５８の内側円
筒面上に第１外ヨーク４４ａが取り付けられる。

【００７１】以上説明したように、内側磁気リング３６
ａを構成する中磁石４２ａと外側磁気リング３８ａを構
成する外磁石４６ａとは、第２中固定軸３４の壁面を介
して互いに対向した状態に設置されている。

【００７２】同様に、上述した内側磁気リング３６ｂ
は、リング中心を通り第２中ヨーク４０ｂの主面４３ｂ
に対して垂直な回転軸５２に関して回転自在となるよう
に高圧側雰囲気内に設けてある。従って、内側磁気リン
グ３６ｂを構成する中磁石４２ｂは、回転軸５２に対し
て垂直な同一平面内に、この回転軸５２を中心にリング
状に配列させる。このため、第２中ヨーク４０ｂは、第
１中固定軸５０を軸として回転可能な第２中回転軸６４
に取り付ける。第２中回転軸６４は、円筒状の部材であ
って、第２中軸ベアリング６６を介して第２中固定軸３
４の内側に取り付けられている。そして、第２中回転軸
６４の円筒面に第２中ヨーク４０ｂが取り付けられる。

【００７３】また、上述した外側磁気リング３８ｂは、
内側磁気リング３６ｂと同一の回転軸５２に関して回転
自在に低圧側雰囲気内に設けられている。従って、外側
磁気リング３８ｂを構成する外磁石４６ｂは、回転軸５
２に対して垂直な同一平面内に、この回転軸５２を中心
にリング状に配列させる。このため、第２外ヨーク４４
ｂは、第２中固定軸３４を軸として回転可能な第２外軸
６８に取り付ける。第２外軸６８は、円筒状の部材であ
り、第２外軸ベアリング７０を介して第２中固定軸３４
の外側に取り付けられている。そして、第２外軸６８の
内側円筒面上に第２外ヨーク４４ｂが取り付けられる。

【００７４】従って、内側磁気リング３６ｂを構成する
中磁石４２ｂと外側磁気リング３８ｂを構成する外磁石
４６ｂとは、第２中固定軸３４の壁面を介して互いに対
向した状態に設置されている。

【００７５】このように、アーム軸１２を構成する全て
の回転軸は、高精度に加工された第１中固定軸５０およ
び第２中固定軸３４に組み込まれる。すなわち、第１回
転体３１ａ、３１ｂおよび第２回転体３３ａ、３３ｂ
は、これら回転体が同軸５２に関して回転自在となるよ
うに、隔壁（第２中固定軸３４および第１中固定軸５
０）にベアリング（軸受け）５６、６０、６６、７０を
介して支持されている。従って、第１磁気カプラ３２ａ
および第２磁気カプラ３２ｂをそれぞれ構成する内側磁
気リングおよび外側磁気リングが、同一の回転軸５２の
周りに互いに平行な状態で回転可能となるように支持さ
れる。

【００７６】尚、第２磁気カプラ３２ｂは第１磁気カプ
ラ３２ａの下側に位置するように構成する。すなわち、
第１磁気カプラ３２ａは第２中固定軸３４を構成する蓋
部分の側に比較的近接した位置に設けられる。一方、第
２磁気カプラ３２ｂは上述の蓋部分から比較的遠方に離
間した位置に設けられる。このように回転軸５２に沿っ
た上下方向にわたり第１磁気カプラ３２ａおよび第２磁
気カプラ３２ｂを配置させることにより、２重同軸構造
のアーム軸１２が構成される。

【００７７】尚、アーム軸１２に用いられるベアリング
５６、６０、６６、７０は、産業用ロボットアームにお
いて多用されるクロスローラベアリングである。このベ
アリングは、一個のベアリングでラジアル荷重、アキシ
ャル荷重およびモーメント荷重などのあらゆる方向の荷
重を受けることができる。従って、アーム軸１２の構成
の単純化に寄与している。

【００７８】このように構成したアーム軸１２は次に説
明するようにして用いられる。ここでは、アーム軸１２
を構成する第１磁気カプラ３２ａを例として説明する。
先ず、高圧側雰囲気内に設置された内側磁気リング３６
ａに対しては、モータなどの駆動手段により回転力を与
える。内側磁気リング３６ａと外側磁気リング３８ａと
の間は磁気カップリングにより結合されているので、内
側磁気リング３６ａの回転運動に追従して外側磁気リン
グ３８ａが回転する。従って、外側磁気リング３８ａに
所定のアームを取り付けておけば、低圧側雰囲気内に設
置されたアームリンクを作動させることができる。

【００７９】よって、第１磁気カプラ３２ａを構成する
外側磁気リング３８ａおよび内側磁気リング３６ａの間
は、それぞれ隔壁（第２中固定軸３４）を介した状態で
できるだけ近接させるように構成するのが良い。このよ
うに構成すると、内側磁気リング３６ａと外側磁気リン
グ３８ａとの間の磁気カップリングをより強めることが
できる。また、磁気カップリングを強めるには、外側磁
気リング３８ａを構成する外磁石４６ａと第１外ヨーク
４４ａとの間、および内側磁気リング３６ａを構成する
中磁石４２ａと第１中ヨーク４０ａとの間を、それぞれ
できる限り隙間をつくらないように密着させることが必
要である。さらに、外磁石４６ａおよび中磁石４２ａ
は、それぞれ隣接した磁石同士が互いに密着した状態で
各ヨークに取り付けられる。この結果、永久磁石とヨー
クとの間、および隣接する永久磁石間の磁気回路抵抗を
小さくすることができる。この磁気回路抵抗を小さくす
るほど、同じヨーク上にある両隣の磁石への漏れ磁力が
小さくなり、回転力の伝達に必要な対向磁石間の磁気結
合力を強くできる。

【００８０】このため、この実施の形態では、第１中ヨ
ーク４０ａおよび第１外ヨーク４４ａの双方またはいず
れか一方が、各磁気リングを構成する磁石が複数の群に
分割されるように分解可能になっている。図２は、磁気
カプラの構成を示す断面図である。図２には、リング面
に対して平行な方向すなわち回転軸５２に対して垂直な
方向の断面が示してある。尚、図２では、第１中固定軸
５０、第１中回転軸５４および第１外軸５８の図示を省
略してある。また、図２では第１磁気カプラ３２ａを例
として挙げてあるが、第２磁気カプラ３２ｂもこれと同
じ構成にしてある。

【００８１】図２に示すように、内側磁気リング３６ａ
は、リング状の第１中ヨーク４０ａと、この第１中ヨー
ク４０ａの外側周縁４１ａに沿って取り付けられた複数
個の中磁石４２ａとを具えている。また、外側磁気リン
グ３８ａは、リング状の第１外ヨーク４４ａと、この第
１外ヨーク４４ａの内側周縁４５ａに沿って取り付けら
れた複数個の外磁石４６ａとを具えている。外側磁気リ
ング３８ａは内側磁気リング３６ａの外側に配置されて
おり、これら外側磁気リング３８ａおよび内側磁気リン
グ３６ａは図２の紙面に対して垂直な方向に延在する回
転軸５２を中心軸として回転可能である。

【００８２】そして、第１外ヨーク４４ａは、外側磁気
リング３８ａを構成する磁石が３つの群に分割されるよ
うに分解可能である。すなわち、第１外ヨーク４４ａ
は、第１ヨークピース４４ａ１、第２ヨークピース４４
ａ２および第３ヨークピース４４ａ３の３つの部品を組
み合わせて構成される。各ヨークピース４４ａ１、４４
ａ２および４４ａ３は、それぞれ互いに合同な板体であ
る。図２に示すように、第１外ヨーク４４ａのリング中
心と回転軸５２とをそろえて配置したとき、各ヨークピ
ース４４ａ１、４４ａ２および４４ａ３間の境界位置と
回転軸５２とを結ぶ直線が１２０°置きの角度をなすよ
うにしてある。よって、各ヨークピース４４ａ１、４４
ａ２および４４ａ３には、それぞれ等数の外磁石４６ａ
が取り付けられる。この構成例では、外側磁気リング３
８ａを構成する外磁石４６ａの総数を３０にしてあるの
で、各ヨークピース４４ａ１、４４ａ２および４４ａ３
には１０個ずつの外磁石４６ａが取り付けてある。この
ように、外磁石４６ａの総数を、磁石の磁極数（２磁
極）とヨークの分割数との公倍数にすることで、矛盾な
く各ヨークピースに磁石を均等配分できる。

【００８３】このように構成してあるので、外側磁気リ
ング３８ａは、第２中固定軸３４の外壁面に各外磁石４
６ａの磁極面を極めて近接させた状態で組み込まれる。
図１に示すように、各外磁石４６ａの磁極面が第１外軸
ベアリング６０の内径よりも小さなリング径を形成する
ように、つまり各外磁石４６ａの磁極面が第１外軸ベア
リング６０の内側すなわち回転軸５２側に位置するよう
に組み立てられる。この例では、外磁石４６ａの磁極面
と中磁石４２ａの磁極面との間の距離を２ｍｍ以下にす
ることができる。従って、従来に比べて、漏れ磁力が少
なくなり、内側磁気リング３６ａおよび外側磁気リング
３８ａ間の磁気結合力が強くなる。

【００８４】尚、経済性を考えると、それぞれのカプラ
に用いる磁石は、全て同一形状のものにする方が良い。
また、原理的には磁石の数が多いほど磁気結合性能が向
上するが、漏れ磁力線の量の増大を引き起こしてしま
い、カプラの組み立て作業も煩雑になる。従って、上述
したように各リングを構成する磁石数を３０にするのが
好適である。この実施の形態の真空隔壁（第２中固定軸
３４）の直径が約１５０ｍｍの円筒面であるから、この
３０個の磁石を、その面に沿うように０．５ｍｍ以下の
ほぼ等距離間隔で磁極面が配列するようにすれば、経済
性の観点から非常に有効である。

【００８５】また、この構成例では、外側磁気リング３
８ａの分割数を３にしたが、４つ以上に分割しても良
い。但し、これを２分割にした場合は、ヨーク上の永久
磁石の磁石取り付け面を隙間なく配列させる精度良い加
工が困難である。従って、３分割にする方が実用的であ
る。さらに、例えば、分割数が４の場合には、３２個の
永久磁石を用いて外側磁気リング３８ａを構成するのが
実用的である。

【００８６】また、この例では、外側磁気リング３８ａ
を構成する第１外ヨーク４４ａを分割したが、内側磁気
リング３６ａを構成する第１中ヨーク４０ａを分割する
構成としても良い。また、上述した構成は、第１磁気カ
プラ３２ａだけでなく、第２磁気カプラ３２ｂに対して
も同様に適用される。

【００８７】また、この構成例では、外側磁気リング３
８ａと内側磁気リング３６ａとの間の距離を２ｍｍ以下
にできるので、各ヨークピース４４ａ１、４４ａ２、４
４ａ３の位置精度を０．１ｍｍ以下にしなければ磁気カ
プラの性能の再現性が得られにくい。このため、各ヨー
クピース４４ａ１、４４ａ２、４４ａ３間の境界部分に
位置決めピン（平行ピン）７２を設けることによって、
組み立て再現精度を確保している。

【００８８】図４は、外磁石４６ａおよび中磁石４２ａ
で形成される磁力線の様子を示す断面図であり、図２に
示した内側磁気リング３６ａおよび外側磁気リング３８
ａを含む領域の一部を拡大して示してある。

【００８９】図４に示すように内側磁気リング３６ａを
構成する各中磁石４２ａは、漏れ磁力線と反発力の強さ
とを考慮して、ほぼ直方体形状にしてある。また、磁極
面７４の長辺のリング円周（外側周縁４１ａ）に沿う長
さが各磁極面間距離ａの３倍から５倍の長さとなるよう
にし、その短辺が長辺の１／３〜１／２の長さとなるよ
うにする。また、各中磁石４２ａの磁極面は、第２中固
定軸３４の内壁面から０．２ｍｍ〜０．５ｍｍの距離だ
け離間した内側すなわち回転軸５２側に位置させる。そ
して、各中磁石４２ａは、第１中ヨーク４０ａに取り付
けられる側のお互いの中磁石４２ａの角がほぼ接触する
ように配列する。また、第１中ヨーク４０ａに対する全
ての磁石４２ａの密着面が回転軸５２に平行になるよう
にしてある。

【００９０】また、外側磁気リング３８ａを構成する外
磁石４６ａは、中磁石４２ａと同様に、漏れ磁力線と反
発力の強さとを考慮して、ほぼ直方体形状にしてある。
また、磁極面７６の長辺のリング円周（内側周縁４５
ａ）に沿う長さが各磁極面間距離ｂの３倍から５倍の長
さとなるようにし、その短辺が長辺の１／３〜１／２の
長さとなるようにする。また、各外磁石４６ａの磁極面
は、第２中固定軸３４の外壁面から０．２ｍｍ〜０．５
ｍｍの距離だけ離間した外側に位置させる。このため、
第１外ヨーク４４ａの内側周縁４５ａに磁石ガイド突起
７８を設けて、ヨーク上における各外磁石４６ａの隣接
間距離が０．５ｍｍ〜１ｍｍだけ離れるようにしてあ
る。また、第１外ヨーク４４ａに対する全ての磁石４６
ａの密着面が回転軸５２に対して平行になるようにして
ある。尚、上述した外磁石４６ａの磁極面間距離ｂが中
磁石４２ａの磁極面間距離ａと等しくなるように構成す
るのが良い。

【００９１】そして、中磁石４２ａは、配列順に交互に
異なる磁極の磁極面７４が第２中固定軸３４側に現れる
ように配列されている。外磁石４６ａも同様であり、配
列順に交互に異なる磁極の磁極面７６が第２中固定軸３
４側に現れるように配列されている。すなわち、図４に
記号ＮおよびＳで示すように、Ｎ極およびＳ極が交互に
配置される。また、内側磁気リング３６ａを構成する中
磁石４２ａの個数は、外側磁気リング３８ａを構成する
外磁石４６ａの個数と同じ３０個にしてある。この結
果、中磁石４２ａのＮ極と外磁石４６ａのＳ極とが吸引
し合い、中磁石４２ａのＳ極と外磁石４６ａのＮ極とが
吸引し合うような位置で、各磁気リング３６ａおよび３
８ａが安定する。すなわち、第２中固定軸３４を介して
向かい合う中磁石４２ａの磁極面７４と外磁石４６ａの
磁極面７６とが互いに平行となる位置で安定する。

【００９２】一般に、対向する中磁石４２ａと外磁石４
６ａとの間の各磁極面間の距離が近くなるほど、その間
の磁気吸引力が強くなり、内側磁気リング３６ａと外側
磁気リング３８ａとの間の磁気カップリングが強められ
る。一方、ある中磁石４２ａに注目したとき、この中磁
石４２ａと、これに第２中固定軸３４を介して対向する
外磁石４６ａに隣接する外磁石４６ａとの間の磁気反発
力は、中磁石４２ａと外磁石４６ａとの間の各磁極面間
の距離が近くなるほど強くなる。同様に、ある外磁石４
６ａに注目したとき、この外磁石４６ａと、これに第２
中固定軸３４を介して対向する中磁石４２ａに隣接する
中磁石４２ａとの間の磁気反発力は、中磁石４２ａと外
磁石４６ａとの間の各磁極面間の距離が近くなるほど強
くなる。この磁気反発力は、距離の自乗の逆数に比例し
て強くなるので、リング間の距離を小さくすることが如
何に重要であるかが分かる。ゆえに、外側磁気リング３
８ａと内側磁気リング３６ａとは、これら磁気吸引力お
よび磁気反発力の合成力がバランスする位置で安定して
止まる。

【００９３】従って、このバランス点からずれたときに
発生する力の強さの変化量が、各磁気リング間の結合力
の安定性を示し、また、アームの振動具合にも影響す
る。つまり、内側磁気リング３６ａと外側磁気リング３
８ａとが上述のバランス点からずれると、上述した合成
力が復元力として働き、元のバランス点に戻ろうとする
ために振動が誘発される。

【００９４】図５は、磁気カプラのバランス点からのず
れに対する相対復元力を示すグラフである。横軸にずれ
角△θを取り、（°）単位で−６°から６°の範囲を２
°ごとに目盛って示す。また、縦軸に相対復元力△ｆ／
ｆを取り、ｋｇ／ｋｇ単位で０ｋｇ／ｋｇから１ｋｇ／
ｋｇの範囲を、０．１ｋｇ／ｋｇごとに目盛って示す。

【００９５】図５に示す通り、ずれ角△θが０°のとき
は相対復元力△ｆ／ｆが０ｋｇ／ｋｇであるが、ずれ角
△θの絶対値が大きくなるに従い相対復元力△ｆ／ｆが
急激に増大する。例えば、ずれ角△θの絶対値が４°に
なると相対復元力△ｆ／ｆが１ｋｇ／ｋｇにもなる。こ
のように、ずれ角△θの増加とともに急激に６０個の磁
石の吸引力と反発力とに起因する相対復元力△ｆ／ｆが
増加する。相対復元力△ｆ／ｆの増加率がずれ角△θの
大きさを決めるので、図５に示すようにバランス点の位
置からのずれ角△θが大きくなるにつれて相対復元力△
ｆ／ｆの増加率が大きくなる方が良い。このためには、
上述したように、対向磁石間距離のみならずその両隣の
磁石の間との距離も後述する漏れ磁力線をできるだけ増
やさずに小さくするとともに、対向磁極面の中央部周辺
の端部近傍に磁力線を集中させることが有効である。

【００９６】以上説明したように、バランス点の安定性
を高めるには、お互いの対向する磁石の両隣の磁石との
間の距離を小さくすることによって達成できる。これに
より、アーム駆動時の振動を小さく抑えることができ
る。この実施の形態の磁石配置によれば、急峻な磁力の
変化が得られているので、非常に安定した磁気カップリ
ングが得られる。

【００９７】次に、図４を参照して、内側磁気リング３
６ａと外側磁気リング３８ａとの間に形成される磁力線
の様子について説明する。図４に示す閉磁力線路は、対
向永久磁石間に形成される対向磁石間磁力線８０と、同
じヨーク上の隣接する磁石間に形成される漏れ磁力線８
２とで形成されている。これらの違いは、前者が第２中
固定軸３４を介して対向する１組の永久磁石間およびヨ
ーク間にて閉磁路を形成するのに対し、後者はヨークと
同一ヨーク上の隣接永久磁石間にて閉磁路を形成すると
ころにある。上述した文献５に開示されている構成例の
ように、対向永久磁石間の距離が比較的離間している場
合には、漏れ磁力線８２に対する磁路抵抗は大きくな
り、その量が多くなる。しかし、文献７「特開平６−２
４１２３７」に開示されているように、お互いのヨーク
の磁石間距離が近くなると漏れ磁力線８２の量が小さく
なり、結果的に各磁気リング間の磁気結合が強くなる。
この実施の形態の構成例では、この文献７に開示されて
いる構成に比べてさらに磁石間距離を近づけることがで
きるので、より強い磁気結合が得られる。

【００９８】さらに、ヨーク４４ａの内側周縁４５ａに
設置された磁石４６ａの内側磁極面の中央部をわずかに
凹ますことにより、この磁極面の中央部における磁力線
が減少し、磁極面の端部近傍に磁力線を集中させること
ができるため、さらに強い結合が得られる。

【００９９】［アームリンクの構成］次に、アームリン
クの構成につき、図６を参照して説明する。図６は、ア
ームリンクの構成を示す平面図である。上述したよう
に、アームリンク１０は、アーム軸１２の周りに回転可
能なアーム１４と、アーム１４の先端に設けられた皿関
節軸１６と、皿関節軸１６上に設けられたウエハ載せ皿
１８とを具えている。また、アーム１４は、アーム軸１
２を構成する第１磁気カプラ３２ａに結合された第１腕
８４と、アーム軸１２を構成する第２磁気カプラ３２ｂ
に結合された第２腕８６と、皿関節軸１６の周りに互い
に平行に回転可能な第１先端腕８８および第２先端腕９
０とを具えている。さらに、アーム１４は、第１関節軸
９２および第２関節軸９４を具えている。第１関節軸９
２は、第１腕８４の先端と第１先端腕８８の先端とを回
転自在に結合するものであり、第２関節軸９４は、第２
腕８６の先端と第２先端腕９０の先端とを回転自在に結
合するものである。これらの軸９２および９４は、アー
ム軸１２と同一の方向をなすよう構成されている。

【０１００】上述の第１腕８４および第２腕８６は、第
２関節軸９４とアーム軸１２（回転軸５２）との間の軸
間距離と、第１関節軸９２とアーム軸１２（回転軸５
２）との間の軸間距離とが等しくなるような棒状の板材
で形成されている。その各々の一端がアーム軸１２を構
成する第１外軸５８および第２外軸６８にそれぞれ固定
されている。従って、第１腕８４に第１磁気カプラ３２
ａの回転運動が伝達されると、アーム軸１２の回転軸５
２に対して垂直な面内で上述した一端を中心に回転運動
する。同様に、第２腕８６に第２磁気カプラ３２ｂの回
転運動が伝達されると、アーム軸１２の回転軸５２に対
して垂直な面内で上述した一端を中心に回転運動する。
つまり、これら第１腕８４および第２腕８６は互いに平
行な状態で回転運動を行うようになっている。

【０１０１】また、第１先端腕８８および第２先端腕９
０は、皿関節軸１６と第１関節軸９２との間の軸間距離
と、皿関節軸１６と第２関節軸９４との間の軸間距離と
が等しくなるような棒状の板材で形成されている。皿関
節軸１６にはベアリングが設けてあり、第１先端腕８８
および第２先端腕９０はこの皿関節軸１６を中心に互い
に平行な面内で回転運動が可能である。これらの回転運
動を行う面が第１腕８４および第２腕８６の回転運動面
と平行になるように、皿関節軸１６の軸方向がアーム軸
１２の軸方向と等しくなるように配置する。

【０１０２】また、第１腕８４および第２腕８６のアー
ム軸１２と反対側の先端には、上述したように第１関節
軸９２および第２関節軸９４が設けられている。第１関
節軸９２および第２関節軸９４は、これらとアーム軸１
２との間の距離が互いに等しくなるような位置に設けら
れている。そして、第１関節軸９２にはベアリングを介
して、皿関節軸１６とは反対側の第１先端腕８８の一端
を結合させる。同様に、第２関節軸９４にはベアリング
を介して、皿関節軸１６とは反対側の第２先端腕９０の
一端を結合させる。尚、皿関節軸１６と第１関節軸９２
および第２関節軸９４との間の距離と、アーム軸１２と
第１関節軸９２および第２関節軸９４との間の距離と
は、必ずしも等しくする必要はない。

【０１０３】このように、アームリンク１０を構成する
アーム１４のリンク機構は、１個のアーム軸１２と、２
個の腕関節軸（第１関節軸９２および第２関節軸９４）
と、１個の皿関節軸１６と、４つのアーム（第１腕８
４、第２腕８６、第１先端腕８８および第２先端腕９
０）とから構成されている。よって、ほぼ菱形に近いリ
ンクが形成され、アーム軸１２を基点として直進伸縮お
よび回転するアームリンクが構成される。しかも、各腕
の動作平面は互いに平行であり、これら動作平面はアー
ム軸１２に対して正確に直交した状態に組み立ててあ
る。よって、構造が単純で剛性の高いリンクが構成され
るので、ウエハの搬送を高速かつ高い位置精度で行うこ
とができる。

【０１０４】図７は、アームリンクの構成とともにアー
ムの移動軌跡を示す平面図である。図７には、アーム１
４が伸びている状態を実線で示し、アーム１４が縮んで
いる状態を破線で示してある。尚、各アームは１本の線
分で概略的に示してあり、軸は白抜きの丸記号で示して
ある。

【０１０５】図７に示すように、アーム軸１２を構成す
る第１磁気カプラ３２ａおよび第２磁気カプラ３２ｂが
互いに等角速度で逆向きに回転するときに、アーム１４
は伸縮する。例えば、図７において、アーム１４が伸び
ている状態のときに、第１磁気カプラ３２ａを左回転さ
せる。この回転力が第１腕８４に伝わって第１腕８４は
左向きに回転する。同時に、第２磁気カプラ３２ｂを右
回転させ、その回転力を第２腕８６に伝えて第２腕８６
を右向きに回転させる。この場合、第１腕８４と第２腕
８６とが互いに離間する方向に動くので、第１関節軸９
２および第２関節軸９４も互いに離間する方向に移動す
るとともにアーム軸１２の側に引き寄せられる。する
と、第１先端腕８８および第２先端腕９０にもその動き
が伝わって動き出し、皿関節軸１６をアーム軸１２側に
引き寄せる。よって、アーム１４が縮む。

【０１０６】逆に、アーム１４が縮んでいる状態のとき
に、第１磁気カプラ３２ａを右回転させる。この回転力
が第１腕８４に伝わって第１腕８４は右向きに回転す
る。同時に、第２磁気カプラ３２ｂを左回転させ、その
回転力を第２腕８６に伝えて第２腕８６を左向きに回転
させる。この場合、第１腕８４と第２腕８６とが互いに
近づく方向に動くので、第１関節軸９２および第２関節
軸９４も互いに近づく方向に移動するとともにアーム軸
１２の側から離間してゆく。すると、第１先端腕８８お
よび第２先端腕９０にもその動きが伝わって動き出し、
皿関節軸１６をアーム軸１２側から遠のける。よって、
アーム１４が伸びる。

【０１０７】尚、アーム１４の向きを変えるときには、
第１磁気カプラ３２ａおよび第２磁気カプラ３２ｂを同
じ向きに等角速度で回転させる。例えば、アーム１４を
右向きに回転させたい場合には、第１磁気カプラ３２ａ
および第２磁気カプラ３２ｂを右回転させる。逆に、ア
ーム１４を左向きに回転させたい場合には、第１磁気カ
プラ３２ａおよび第２磁気カプラ３２ｂを左回転させれ
ば良い。

【０１０８】＜方向維持手段の構成＞次に、ウエハ載せ
皿１８の方向維持の方法について説明する。図６および
図７に示すように、皿関節軸１６にはアーム軸１２と同
一軸方向に回転自在な状態で皿止め板９６が取り付けら
れている。この皿止め板９６にウエハ載せ皿１８が固定
されている。そして、この構成例のアームリンク１０
は、ウエハ載せ皿１８の方向維持手段９８ａを具えてい
る。この方向維持手段９８ａは、第１方向付け腕１０
０、第２方向付け腕１０２、方向付けアーム軸１０４、
ガイドマグネット１０６および方向付けマグネット１０
８で構成されている。方向付けマグネット１０８は、方
向付けアーム軸１０４にアーム軸１２と同一な軸方向に
回転自在に取り付けられている。

【０１０９】第１方向付け腕１００の一端は、第１先端
腕８８に第３関節軸１１０を介して結合されている。ま
た、第２方向付け腕１０２の一端は、第２先端腕９０に
第４関節軸１１２を介して結合されている。これら第１
方向付け腕１００および第２方向付け腕１０２の他端
は、互いに重ねられた状態で上述の方向付けアーム軸１
０４に結合される。この方向付けアーム軸１０４によ
り、第１方向付け腕１００と第２方向付け腕１０２とが
互いに平行な状態で回転自在に結合される。

【０１１０】尚、方向付けアーム軸１０４が皿関節軸１
６とアーム軸１２とを結ぶ直線上に位置するようにする
ため、第１方向付け腕１００および第２方向付け腕１０
２の両者は、第３関節軸１１０と方向付けアーム軸１０
４との軸間距離と第４関節軸１１２と方向付けアーム軸
１０４との軸間距離とが等しくなるような長さにしてあ
る。また、第３関節軸１１０および第４関節軸１１２は
アーム軸１２と皿関節軸１６とを結ぶ直線に関して対称
となる位置に設けてある。方向付けアーム軸１０４と第
３関節軸１１０との軸間距離および方向付けアーム軸１
０４と第４関節軸１１２との軸間距離は、アーム１４が
最も短く縮んだときに距離不足を起こさないで、アーム
室２０にアーム１４全体が収まるようにするため、皿関
節軸１６と第３関節軸１１０との軸間距離および皿関節
軸１６と第４関節軸１１２との軸間距離にほぼ等しい距
離から、この距離の２の平方根倍の距離までの範囲にし
てある。このように構成してあるので、第１方向付け腕
１００および第２方向付け腕１０２は、それぞれ第１腕
８４および第２腕８６と同じように動作する。

【０１１１】また、上述のガイドマグネット１０６は、
ウエハ載せ皿１８の向きを変えないように当該ウエハ載
せ皿１８をアーム軸１２の側に導くためのものである。
このガイドマグネット１０６は、平行度の良好な棒状の
永久磁石であって、その一端が皿止め板９６に固定され
ている。但し、ガイドマグネット１０６と皿止め板９６
との結合部分が、アーム軸１２と皿関節軸１６とを結ぶ
直線上に位置するようにしてある。そして、棒状のガイ
ドマグネット１０６が、アーム１４および方向維持手段
９８ａを構成する各腕と平行になるようにしてある。さ
らに、このガイドマグネット１０６の棒の延在する方向
が、静止状態でアーム軸１２と皿関節軸１６とを結ぶ直
線の方向に一致するようにしてある。

【０１１２】また、上述の方向付けマグネット１０８
は、方向付けアーム軸１０４の位置にガイドマグネット
１０６を囲むように設けてある。この例では、方向付け
マグネット１０８として、ほぼ磁力が等しい２個の磁石
をホルダに設置したものを用いている。これら磁石は、
各々の間が所定の間隔で離間した状態であって、各々の
Ｎ極およびＳ極を互いに対向させた状態でホルダ上に設
置される。このホルダの表面にニッケルなどの磁性体材
料をコートしておけば、設置された磁石との間に閉じた
磁路が形成され、周囲の磁気状態に影響されない強力で
安定した磁場が得られる。このホルダがベアリングを介
して方向付けアーム軸１０４の位置に取り付けられる。
この際に、磁石間のギャップの中心位置が皿関節軸１６
とアーム軸１２とを結ぶ直線上に位置するように、方向
付けマグネット１０８を取り付ける。

【０１１３】そして、上述のガイドマグネット１０６が
方向付けマグネット１０８を構成する２つの磁石の間を
通過するように構成する。ガイドマグネット１０６の磁
極は、対向する方向付けマグネット１０８の磁石の磁極
と同一となるようにしてある。従って、ガイドマグネッ
ト１０６は、方向付けマグネット１０８を構成する２つ
の磁石からほぼ等しい大きさの反発力を対向する両方の
面から受けるため、これらの力がバランスする点に安定
して止まる。つまり、反発磁力により、棒磁石（ガイド
マグネット１０６）の中心が方向付けマグネット１０８
の磁石間のギャプのほぼ中心に位置するように、非接触
的に保持される。よって、アーム１４の伸縮動作に伴っ
て、方向付けアーム軸１０４は皿関節軸１６とアーム軸
１２とを結ぶ直線上を移動することになる。その結果、
アーム１４の伸縮動作によらずに、常にウエハ載せ皿１
８を一定方向すなわち皿関節軸１６およびアーム軸１２
の位置関係によって決まる方向に向かせた状態に保つこ
とができる。

【０１１４】尚、ガイドマグネット１０６の磁極面と方
向付けマグネット１０８の磁極面との間の距離は０．１
〜０．５ｍｍ程度にしておくのが、ウエハ設置位置精度
の観点から望ましい。さらに、ウエハ設置位置精度の要
請から、ガイドマグネット１０６の磁極面の平行度は
０．０２ｍｍ以下に作ることが望ましい。このようにす
れば、棒磁石に磁力の不均一さが多少あったとしても棒
磁石の磁極面が平行なので、棒磁石の安定点はほぼ上述
のギャップの中心を通る。

【０１１５】また、方向付け維持手段は磁石を用いなく
ても構成することができる。例えば、方向付けアーム軸
１０４の位置に設けられ、皿関節軸１６をアーム軸１２
の側に導くためのシャフトと、方向付けアーム軸１０４
の位置に当該方向付けアーム軸１０４に対して回転自在
に設けられ、上述のシャフトをスライド自在となるよう
に支持する軸受けとをもって方向維持手段を構成しても
良い。このとき、上述の軸受けとしてボールスプライン
式のものを用いると良い。

【０１１６】＜方向維持手段の変形例（その１）＞次
に、方向維持手段の第１の変形例について、図８を参照
して説明する。図８は、方向維持手段の第１変形例（ア
ームリンクの第１変形例）をアームの移動軌跡とともに
示す平面図である。この例の方向維持手段９８ｂも、第
１方向付け腕１００、第２方向付け腕１０２、方向付け
アーム軸１０４、ガイドマグネット１０６および方向付
けマグネット１０８で構成されている。

【０１１７】この構成例では、第１先端腕８８および第
２先端腕９０の皿関節軸１６による結合位置をアーム軸
１２に近い側に配置させ、第１先端腕８８および第２先
端腕９０の各先端部分が皿関節軸１６を越えてウエハ載
せ皿１８側に達するように、余分に延長させた状態にし
てある。そして、この第１先端腕８８の延長部分の先端
に、第１方向付け腕１００の一端が第３関節軸１１０を
介して結合される。第２先端腕９０の延長部分の先端に
は、第２方向付け腕１０２の一端が第４関節軸１１２を
介して結合される。また、方向付けアーム軸１０４はウ
エハ載せ皿１８上であって、皿関節軸１６とアーム軸１
２とを結ぶ直線上に位置するようにしてある。よって、
第１方向付け腕１００および第２方向付け腕１０２は、
ウエハ載せ皿１８上の方向付けアーム軸１０４の位置に
おいて結合される。従って、方向付けマグネット１０８
もウエハ載せ皿１８上に位置している。ガイドマグネッ
ト１０６は、この方向付けアーム軸１０４と皿関節軸１
６との間に延在するように、皿止め板９６上に固定され
る。

【０１１８】このように構成してあるので、第１方向付
け腕１００および第２方向付け腕１０２は、それぞれ第
２先端腕９０および第１先端腕８８と同じように動作す
る。よって、アーム１４の伸縮に伴って、方向付けアー
ム軸１０４は皿関節軸１６とアーム軸１２とを結ぶ直線
上を移動する。その結果、アーム１４の伸縮動作によら
ずに、常にウエハ載せ皿１８を一定方向すなわち皿関節
軸１６およびアーム軸１２の位置関係によって決まる方
向に向かせた状態に保つことができる。

【０１１９】＜方向維持手段の変形例（その２）＞次
に、方向維持手段の第２の変形例について、図９を参照
して説明する。図９は、方向維持手段の第２変形例（ア
ームリンクの第２変形例）をアームの移動軌跡とともに
示す平面図である。この例の方向維持手段９８ｃも、第
１方向付け腕１００、第２方向付け腕１０２、方向付け
アーム軸１０４、ガイドマグネット１０６および方向付
けマグネット１０８で構成されている。

【０１２０】この構成例では、第１先端腕８８の長さを
第２先端腕９０よりも長くしてある。そして、第１先端
腕８８の途中と第２先端腕９０の先端とを皿関節軸１６
において結合する。このため、第１先端腕８８の先端部
分が皿関節軸１６を越えてウエハ載せ皿１８側に達して
いる。そして、この第１先端腕８８の延長部分の先端
に、第１方向付け腕１００の一端が第３関節軸１１０を
介して結合される。また、第２先端腕９０の途中部分
に、第２方向付け腕１０２の一端が第４関節軸１１２を
介して結合される。このとき、第３関節軸１１０および
第４関節軸１１２を結ぶ直線が、アーム軸１２と皿関節
軸１６とを結ぶ直線に対して平行となるようにしてあ
る。

【０１２１】また、方向付けアーム軸１０４は皿止め板
９６上であって、アーム軸１２と皿関節軸１６とを結ぶ
直線よりも図中の上側の位置に配置される。この位置に
は、方向付けマグネット１０８も設置される。そして、
この方向付けアーム軸１０４と皿関節軸１６とを結ぶ直
線が、アーム軸１２と皿関節軸１６とを結ぶ直線に対し
て直交するように構成する。よって、ガイドマグネット
１０６は、アーム軸１２と皿関節軸１６とを結ぶ直線に
対して直交する方向に延在するように、皿止め板９６上
に固定される。

【０１２２】このように構成してあるので、アーム１４
の伸縮に伴って、方向付けアーム軸１０４は皿関節軸１
６とアーム軸１２とを結ぶ直線に対して直交する直線上
を移動する。その結果、アーム１４の伸縮動作によらず
に、常にウエハ載せ皿１８を一定方向すなわち皿関節軸
１６およびアーム軸１２の位置関係によって決まる方向
に向かせた状態に保つことができる。

【０１２３】＜方向維持手段の変形例（その３）＞次
に、方向維持手段の第３の変形例について、図１０を参
照して説明する。図１０は、方向維持手段の第３変形例
（アームリンクの第３変形例）をアームの移動軌跡とと
もに示す平面図である。この例の方向維持手段９８ｄ
も、第１方向付け腕１００、第２方向付け腕１０２、方
向付けアーム軸１０４、ガイドマグネット１０６および
方向付けマグネット１０８で構成されている。

【０１２４】この構成例では、方向付けアーム軸１０４
が皿止め板９６上に位置している。第１方向付け腕１０
０および第２方向付け腕１０２の各一端は、この方向付
けアーム軸１０４により結合されている。また、第１方
向付け腕１００および第２方向付け腕１０２の各他端
は、それぞれ第３関節軸１１０および第４関節軸１１２
を介して第１先端腕８８および第２先端腕９０に結合さ
れている。

【０１２５】また、方向付けマグネット１０８は、方向
付けアーム軸１０４と同じ位置に設けられている。そし
て、ガイドマグネット１０６は、その延在方向がアーム
軸１２と皿関節軸１６とを結ぶ直線に対して平行となる
ように、かつガイドマグネット１０６の中心がこの直線
上に位置するように構成する。

【０１２６】このように構成してあるので、アーム１４
の伸縮に伴って、方向付けアーム軸１０４は皿関節軸１
６とアーム軸１２とを結ぶ直線上を移動する。その結
果、アーム１４の伸縮動作によらずに、常にウエハ載せ
皿１８を一定方向すなわち皿関節軸１６およびアーム軸
１２の位置関係によって決まる方向に向かせた状態に保
つことができる。

【０１２７】＜ジャックナイフ脱出器の構成＞次に、ジ
ャックナイフ脱出器の構成につき、図６を参照して説明
する。アーム１４が最も縮んだ状態で停止していると
き、このアーム１４を伸ばすためには、第１腕８４およ
び第２腕８６をお互いに近づける方向に回転させなけれ
ばならない。このようなとき、菱形リンクでは、回転の
モーメントがほとんど相殺してしまい、ほんのわずかな
モーメントだけがアームを開く働きに寄与する。アーム
１４全体に生じる摩擦力が、この回転モーメントの生ず
る力よりも大きいと、アーム１４は動作できない。この
現象は、ジャックナイフ効果と呼ばれる（例えば、文献
２参照）。

【０１２８】従って、この構成例のアーム１４には、図
６に示すような構成のジャックナイフ脱出器１１４を設
けてある。ジャックナイフ脱出器１１４は、４つの磁石
１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃおよび１１４ｄを具えて
いる。磁石１１４ａは、第１腕８４に取り付けてある。
磁石１１４ｂは、第１先端腕８８に取り付けてある。磁
石１１４ｃは、第２腕８６に取り付けてある。磁石１１
４ｄは、第２先端腕９０に取り付けてある。尚、第１腕
８４と第１先端腕８８とに設けた磁石１１４ａおよび１
１４ｂは、それぞれ互いに磁極の異なる磁石である。同
様に、第２腕８６と第２先端腕９０とに設けた磁石１１
４ｃおよび１１４ｄは、それぞれ互いに磁極の異なる磁
石である。そして、これら磁石１１４ａ〜１１４ｄは、
皿関節軸１６とアーム軸１２との接近に当たって、第１
腕８４および第１先端腕８８の間と第２腕８６および第
２先端腕９０の間とに反発力を発生させるように設けて
ある。

【０１２９】よって、アーム１４が縮むとき、第１腕８
４と第１先端腕８８との間が接近し、これら結合部分で
ある第１関節軸９２の近傍に設けられた磁石１１４ａお
よび１１４ｂの間で反発力が発生する。また、アーム１
４が縮むとき、第２腕８６と第２先端腕９０との間が接
近し、これら結合部分である第２関節軸９４の近傍に設
けられた磁石１１４ｃおよび１１４ｄの間で反発力が発
生する。このように、反発力を発生させることによりア
ーム１４で生じる静止摩擦力を相殺させることができ
る。従って、起動時のわずかなモーメントでアーム１４
は動作するようになる。しかも、この反発力は、アーム
１４が伸びると急激に小さくなるので、このような用途
には最適である。

【０１３０】［ダブルアームリンク構造のウエハ搬送装
置］次に、以上説明したアームリンクを２台用いて、ダ
ブルアームリンク構造のウエハ搬送装置を構成する利用
例につき説明する。図１１は、ダブルアームリンク構造
のウエハ搬送装置の構成を示す断面図である。図１１に
示すように、互いに同じ構成のアームリンク１０ａおよ
び１０ｂをアーム室２０内に設置する。このとき、アー
ムリンク１０ａを構成するアーム軸１２ａは、アーム室
２０の下側内面に取り付けられた下アーム軸取付台４８
ａに真空封止リングを介して固定される。また、アーム
リンク１０ｂを構成するアーム軸１２ｂは、アーム室２
０の上側内面に取り付けられた上アーム軸取付台４８ｂ
に真空封止リングを介して固定される。各アーム軸１２
ａおよび１２ｂは、各々の軸を正確に一致させた状態に
して固定される。そして、下側のアーム１４ａの動作面
と上側のアーム１４ｂの動作面とが互いに平行となるよ
うに、アーム軸１２ａおよび１２ｂを構成する各第２中
固定軸の蓋部分を向き合わせてねじで固定する。

【０１３１】図１および図２を参照して説明したよう
に、アーム軸１２ａおよび１２ｂは２軸の同軸構造であ
るから、図１１に示すダブルアームリンク構造の場合に
は、４軸の同軸構造となる。このアーム軸１２ａおよび
１２ｂを基点として、４つのアームおよび４つの軸で構
成された各アーム１４ａおよび１４ｂを動作させるの
で、非常に高い剛性のリンク構造が構成でき、ウエハの
設置が目標の位置に正確になされる点が優れている。

【０１３２】各アームリンク１０ａおよび１０ｂは、そ
れぞれ駆動装置１１５ａおよび１１５ｂによって駆動す
る。駆動装置１１５ａは、２つのモータ１１６ａおよび
１１６ｂを具えている。また、駆動装置１１５ｂも、２
つのモータ１１６ｃおよび１１６ｄを具えている。各モ
ータ１１６ａ〜１１６ｄの駆動力は減速機１２０を介し
て伝達ベルト１１８ａ〜１１８ｄにそれぞれ伝達され
る。各モータ１１６ａ〜１１６ｄとしては、回転位置検
出エンコーダ付きのものを用いると良い。このようにす
ると、アームの回転制御、伸縮の開始制御、伸縮の速度
制御および停止位置制御を、上述のエンコーダからの信
号を用いて所定のモータドライバによって行うことが可
能である。尚、この例では、モータの駆動力をアーム軸
に伝達させるために伝達ベルトを用いたが、これに限ら
ず、アーム軸を構成する第１中回転軸および第２中回転
軸を直接駆動するように構成しても良い。

【０１３３】ダブルアームリンク構造のウエハ搬送装置
の動作につき簡単に説明する。例えば、ロードロック室
２２内には、外部からゲート弁２７を通ってウエハが搬
送される。搬送されたウエハ２８ａは、ロードロック室
２２内のウエハ設置台３０上に置かれる。すると、アー
ム室２０側のゲート弁２６が開いてアーム１４ａおよび
１４ｂがロードロック室２２内に侵入する。上側のアー
ムリンク１０ｂがロードロック室２２内のウエハ設置台
３０上に置かれたウエハ２８ａをウエハ載せ皿１８ｂに
載せると同時に、下側のアームリンク１０ａはウエハ載
せ皿１８ａに載せた別のウエハ２８ｂをロードロック室
２２内のウエハ設置台３０上に置く。このように上下の
アームリンク１０ａおよび１０ｂを独立に動かすことが
できるので、ウエハの受け渡しが瞬時に行え、搬送の時
間を短縮でき、スループットの大幅な改善を図ることが
可能である。

【０１３４】また、アーム室２０は、アーム室チャンバ
壁２０ａ、アーム室上蓋２０ｂ、下アーム軸取付台４８
ａおよび上アーム軸取付台４８ｂによって真空封止リン
グを介して封じられ、気密室になっている。従って、ア
ーム室上蓋２０ｂはアームリンク１０ａおよび１０ｂに
対して何の影響も与えずに上側に取り外せるようになっ
ている。このような構成にしてあるので、チャンバ内の
メンテナンスが容易に行える。

【０１３５】［方向維持手段の別構成］次に、方向維持
手段の別構成につき、図１２、図１３および図１４を参
照して説明する。図１２は、方向維持手段の別構成を示
す平面図である。図１２は、皿関節軸１６近傍の部分を
拡大して示すものである。また、図１３は、方向維持手
段の別構成（Ｉ−Ｉ断面）を示す断面図である。図１３
には、図１２のＩ−Ｉ線に沿った切り口の断面が示され
ている。図１４は、方向維持手段の別構成（Ｊ−Ｊ断
面）を示す断面図である。図１４には、図１２のＪ−Ｊ
線に沿った切り口の断面が示されている。

【０１３６】この方向維持手段１２２は、複数個の磁石
がリング状に配列した状態で保持された第１磁気リング
１２４、第２磁気リング１２６、第３磁気リング１２８
および第４磁気リング１３０を具えている。これら各磁
気リング１２４〜１３０は、主として、リング状の部材
と複数個の磁石とより構成されている。各磁石は、リン
グ状部材の表面において、リング状、この例では円形状
となるように配置されて取り付けられる。各磁石の磁極
面は皿関節軸１６と同一方向で、磁極の配列は、実用
上、隣り合う磁石の極が異なるように並べると良い。こ
のように構成したので、各磁石から等距離の位置が回転
中心軸となって、磁気リングとして機能する。各磁気リ
ング１２４〜１３０は、ベアリングを介して皿止め板９
６に取り付けられている。

【０１３７】そして、第１磁気リング１２４および第２
磁気リング１２６の各々は、皿関節軸１６を回転軸とし
て回転自在に設けられている。また、これら第１磁気リ
ング１２４および第２磁気リング１２６にそれぞれ第１
先端腕８８および第２先端腕９０が結合している。

【０１３８】第１磁気リング１２４は、リング状部材１
３２と、このリング状部材１３２に取り付けられた所定
数の磁石１３４とをもって構成されている。このリング
状部材１３２は、ベアリング１３６を介して皿止め板９
６に取り付けられている。このベアリング１３６は、皿
止め板９６の一部分であって、皿関節軸１６の延在する
方向に突出した、円柱形状の皿止め板部分９６ａに嵌め
込まれている。そして、ベアリング１３６は、軸受止め
１３７および１３７ａによって皿止め板部分９６ａに固
定されている。各磁石１３４は、皿関節軸１６に対して
直交する平面内であって、皿関節軸１６から互いに等距
離だけ離間したリング状部材１３２上の位置に配置され
ている。

【０１３９】また、リング状部材１３２の一箇所に腕接
合部材１３８の一端が接続されている。この腕接合部材
１３８は、皿関節軸１６に対して直交する方向に延在す
る板体であり、その他端に第１先端腕８８の先端が接続
する。この構成により、第１先端腕８８が皿関節軸１６
の周りに回転運動すると共に、第１磁気リング１２４は
皿関節軸１６を回転軸として回転運動する。

【０１４０】また、第２磁気リング１２６は、リング状
部材１４０と、このリング状部材１４０に取り付けられ
た所定数の磁石１４２とをもって構成されている。この
リング状部材１４０は、ベアリング１４４を介して、第
１磁気リング１２４を構成するリング状部材１３２に取
り付けられている。このベアリング１４４は、リング状
部材１３２の一部分であって、皿関節軸１６と同一の方
向に延在する円筒形状の部分に嵌め込まれている。ベア
リング１４４は、リング状部材１３２により皿止め板９
６の側に押圧されることにより固定されている。各磁石
１４２は、皿関節軸１６に対して直交する平面内であっ
て、皿関節軸１６から互いに等距離だけ離間したリング
状部材１４０上の位置に配置されている。

【０１４１】また、リング状部材１４０の一箇所に腕接
合部材１４６の一端が接続されている。この腕接合部材
１４６は、皿関節軸１６に対して直交する方向に延在す
る板体であり、その他端に第２先端腕９０の先端が接続
する。この構成により、第２先端腕９０が皿関節軸１６
の周りに回転運動すると共に、第２磁気リング１２６は
皿関節軸１６を回転軸として回転運動する。

【０１４２】以上説明したように、第１磁気リング１２
４および第２磁気リング１２６は、同一の軸（皿関節軸
１６）の周りに設けられていて、二重同軸構造を構成し
ている。各磁気リング１２４および１２６の径（皿関節
軸１６から各磁石１３４あるいは１４４までの距離）を
同一にしてあるので、各磁気リング１２４および１２６
は皿関節軸１６の軸延在方向に対して上下に亘り重なっ
た状態に設けられる。この構成例では、第１磁気リング
１２４は、皿止め板９６から比較的離間した側（図１３
および図１４中の下側）の位置に設けられており、第２
磁気リング１２６は、皿止め板９６に近接した側（図１
３および図１４中の上側）の位置に設けられている。
尚、第１磁気リング１２４を構成する磁石１３４と、第
２磁気リング１２６を構成する磁石１４２とは、これら
の間に第３磁気リング１２８および第４磁気リング１３
０が挟まれて互いに遠のくため、両者間の相互作用が無
視できる程度となる距離だけ互いに離間した状態とな
る。

【０１４３】次に、第３磁気リング１２８および第４磁
気リング１３０につき説明する。先ず、第３磁気リング
１２８は、第１磁気リング１２４と磁気結合して当該第
１磁気リング１２４の回転運動に伴い回転するものであ
る。第３磁気リング１２８は、リング状部材１４８と、
このリング状部材１４８に取り付けられた所定数の磁石
１５０とをもって構成されている。このリング状部材１
４８は、４点接触型のベアリング１５２を介して皿止め
板９６に取り付けられている。このベアリング１５２
は、皿止め板９６の一部分であって、皿関節軸１６が延
在する方向と同一の方向に突出した、円筒形状の皿止め
板部分９６ｂに嵌め込まれている。そして、ベアリング
１５２は、軸受止め１５３によって皿止め板部分９６ｂ
に固定されている。各磁石１５０は、皿関節軸１６と同
一の方向に延在する回転軸１５４に対して直交する平面
内であって、この回転軸１５４から互いに等距離だけ離
間したリング状部材１４８上の位置に配置されている。
尚、この回転軸１５４は、皿関節軸１６とアーム軸１２
の回転軸５２とを結ぶ直線（図１２中の直線ａ。この直
線ａの延在する方向がアームリンクの伸縮方向に相当す
る。）上から外れた位置に配置されている。

【０１４４】また、第３磁気リング１２８と第１磁気リ
ング１２４とが一部で重なった状態になし、この重なり
部分において第３磁気リング１２８を構成する磁石１５
０が第１磁気リング１２４を構成する磁石１３４と非常
に近接した状態にして、互いに磁気結合するように構成
する。図１３に示すように、第３磁気リング１２８の磁
石１５０の下面側と第１磁気リング１２４の磁石１３４
の上面側とが対向した状態にしてある。この第３磁気リ
ング１２８は、皿止め板９６から比較的離間した位置
（図１３中の下方）に設けられるので、第２磁気リング
１２６の磁石１４２とは磁気結合しない。

【０１４５】一方、第４磁気リング１３０は、第２磁気
リング１２６と磁気結合して当該第２磁気リング１２６
の回転運動に伴い回転するものである。この第４磁気リ
ング１３０は、リング状部材１５６と、このリング状部
材１５６に取り付けられた所定数の磁石１５８とをもっ
て構成されている。このリング状部材１５６は、４点接
触型のベアリング１６０を介して皿止め板９６に取り付
けられている。このベアリング１６０は、皿止め板９６
の一部分であって、皿関節軸１６が延在する方向と同一
の方向に突出した、円筒形状の皿止め板部分９６ｃに嵌
め込まれている。そして、ベアリング１６０は、軸受止
め１６１によって皿止め板部分９６ｃに固定されてい
る。各磁石１５８は、皿関節軸１６と同一の方向に延在
する回転軸１６２に対して直交する平面内であって、こ
の回転軸１６２から互いに等距離だけ離間したリング状
部材１５６上の位置に配置されている。尚、この回転軸
１６２は、皿関節軸１６とアーム軸１２の回転軸５２と
を結ぶ直線（図１２中の直線ａ）上であって、皿関節軸
１６に対してウエハ載せ皿１８に近い側に位置してい
る。

【０１４６】また、第４磁気リング１３０と第２磁気リ
ング１２６とが一部で重なった状態になし、この重なり
部分において第４磁気リング１３０を構成する磁石１５
８が第２磁気リング１２６を構成する磁石１４２と非常
に近接した状態にして、互いに磁気結合するように構成
する。図１４に示すように、第４磁気リング１３０の磁
石１５８の上面側と第２磁気リング１２６の磁石１４２
の下面側とが対向した状態にしてある。この第４磁気リ
ング１３０は、皿止め板９６に比較的近接した位置（図
１４中の上方）に設けられるので、第１磁気リング１２
４の磁石１３４とは磁気結合しない。

【０１４７】また、第３磁気リング１２８および第４磁
気リング１３０間には磁気結合が生じるように各々の設
置位置を決めてある。ここで、図１２を参照して、各磁
気リングの配置関係について説明しておく。上述したよ
うに、第４磁気リング１３０の回転軸１６２は、皿関節
軸１６とアーム軸１２の回転軸５２とを結ぶ直線ａ上に
位置している。一方、第３磁気リング１２８の回転軸１
５４は、この直線ａ上から外れた位置に配置される。回
転軸５２は皿関節軸１６よりもウエハ載せ皿１８に近い
側に位置しており、回転軸１６２と皿関節軸１６との間
に回転軸１５４が位置している。これら回転軸１６２、
皿関節軸１６および回転軸１５４はほぼ正三角形の頂点
に位置するようにそれぞれ配置される。図１２におい
て、第１磁気リング１２４と第２磁気リング１２６と
は、互いに重なり合う位置に設けられている。また、第
３磁気リング１２８と第４磁気リング１３０とは一部で
重なるように構成されており、この重なり部分において
第３磁気リング１２８と第４磁気リング１３０との磁気
結合が生じる。図１３および図１４に示すように、この
重なり部分では、第３磁気リング１２８を構成する磁石
１５０の上面と、第４磁気リング１３０を構成する磁石
１５８の下面とが非常に近接した位置で対向している。

【０１４８】そして、これら第３磁気リング１２８およ
び第４磁気リング１３０間に生じる磁気結合により、第
１磁気リング１２４および第２磁気リング１２６の回転
運動が制御される。上述したように、第１磁気リング１
２４と第３磁気リング１２８とは磁気結合により回転運
動が連動して行われる。また、第２磁気リング１２６と
第４磁気リング１３０とも同様であって、これらの磁気
結合により各々の回転運動が連動して行われる。つま
り、第１磁気リング１２４と共に第３磁気リング１２８
が回転し、第２磁気リング１２６と共に第４磁気リング
１３０が回転するように構成されている。

【０１４９】また、第３磁気リング１２８と第４磁気リ
ング１３０との間で磁気結合を生じさせるので、これら
の回転運動も連動して行われる。従って、第１磁気リン
グ１２４と第２磁気リング１２６との回転運動が連動し
て行われる。

【０１５０】このように、第３磁気リング１２８および
第４磁気リング１３０間に生じる磁気結合により、第１
磁気リング１２４および第２磁気リング１２６の回転運
動が制御される。そして、この制御は、上述した直線ａ
に対する、第３磁気リング１２８および第４磁気リング
１３０の各回転軸の相対位置が一定に保たれるように行
われる。従って、ウエハ載せ皿１８の向きが直線ａに対
して常に一定となる。この構成例では、アームリンクの
動作時において、第４磁気リング１３０の回転軸１６２
が常に直線ａ上に位置するように、第１先端腕８８およ
び第２先端腕９０の回転により生じるウエハ載せ皿１８
の向きのずれが補償される。このような構成を得るため
には、各磁気リングのリング径や磁石の数や磁気リング
の回転軸の位置を適切に設計すれば良い。

【０１５１】次に、図１５を参照して、方向維持手段１
２２の動作につき説明する。図１５は、方向維持手段１
２２の動作説明に供する平面図である。図１５（Ａ）に
はアームリンクが伸びる場合が示され、図１５（Ｂ）に
はアームリンクが縮む場合が示されている。但し、図１
５において、第１先端腕８８および第２先端腕９０は太
線で示してある。また、腕接合部材１３８および１４６
や皿止め板９６の図示は省略してある。

【０１５２】先ず、図１５（Ａ）に示すように、アーム
リンクが伸びる場合は、第１先端腕８８と第２先端腕９
０とが互いに接近する向きへ回転運動する。従って、図
１５において、第１先端腕８８は図中の上方へ回転し、
第２先端腕９０は図中の下方へ回転する。このとき、第
１先端腕８８に結合されている第１磁気リング１２４
は、図中の左向き（矢印ｐで示す方向）に回転する。す
ると、第１磁気リング１２４に磁気結合された第３磁気
リング１２８は、第１磁気リング１２４の回転運動に伴
い、図中の右向き（矢印ｒで示す方向）に回転する。

【０１５３】一方、第２先端腕９０に結合されている第
２磁気リング１２６は、図中の右向き（矢印ｑで示す方
向）に回転する。この第２磁気リング１２６に磁気結合
された第４磁気リング１３０は、第２磁気リング１２６
の回転運動に伴い、図中の左向き（矢印ｓで示す方向）
に回転する。

【０１５４】このように、第３磁気リング１２８は右向
きに回転し、第４磁気リング１３０は左向きに回転す
る。これら第３磁気リング１２８および第４磁気リング
１３０は互いに磁気結合しているので、各々の回転運動
が連動して行われる。

【０１５５】この回転運動の連動の効果は、第１先端腕
８８および第２先端腕９０がアーム軸１２と独立して運
動する場合を考えると理解しやすい。このとき、第１先
端腕８８が回転運動して、直線ａ（この場合、この直線
ａは皿関節軸１６と回転軸１６２とを結ぶ直線と考え
る。）に接近し始めると、その動きにつれて第１磁気リ
ング１２４が回転する。すると、第１磁気リング１２４
に磁気結合された第３磁気リング１２８が回転し、さら
に、第３磁気リング１２８に磁気結合された第４磁気リ
ング１３０が回転する。そして、第４磁気リング１３０
には第２磁気リング１２６が磁気結合されているので、
この第４磁気リング１３０の回転に伴い第２磁気リング
１２６が回転して、第２先端腕９０を直線ａの側に向け
て回転させる。第１先端腕８８が直線ａに向かって回転
する速さと、第２先端腕９０が直線ａに向かって回転す
る速さとは、磁気リングの径や磁石の数などの設計によ
り、互いに等しくなるように構成されている。よって、
第１先端腕８８および第２先端腕９０の回転運動は直線
ａに関して対称的に行われるので、ウエハ載せ皿１８の
向きは直線ａに対して変化しない。このように構成して
あるので、今度は第１先端腕８８および第２先端腕９０
がアーム軸１２により駆動される場合を考えると、ウエ
ハ載せ皿１８は直線ａに対して一定の向きを保ったまま
直線ａに沿って移動し、アーム軸１２側から遠ざけられ
る。

【０１５６】アームリンクが縮む場合も同様である。図
１５（Ｂ）に示すように、アームリンクが縮む場合は、
第１先端腕８８と第２先端腕９０とが互いに離れる向き
へ回転運動する。従って、図１５（Ｂ）において、第１
先端腕８８は図中の下方へ回転し、第２先端腕９０は図
中の上方へ回転する。このとき、第１先端腕８８に結合
されている第１磁気リング１２４は、図中の右向き（矢
印ｐで示す方向）に回転する。すると、第１磁気リング
１２４に磁気結合された第３磁気リング１２８は、第１
磁気リング１２４の回転運動に伴い、図中の左向き（矢
印ｒで示す方向）に回転する。

【０１５７】一方、第２先端腕９０に結合されている第
２磁気リング１２６は、図中の左向き（矢印ｑで示す方
向）に回転する。この第２磁気リング１２６に磁気結合
された第４磁気リング１３０は、第２磁気リング１２６
の回転運動に伴い、図中の右向き（矢印ｓで示す方向）
に回転する。

【０１５８】このように、第３磁気リング１２８は左向
きに回転し、第４磁気リング１３０は右向きに回転す
る。これら第３磁気リング１２８および第４磁気リング
１３０は互いに磁気結合しているので、各々の回転運動
が連動して行われる。上述した説明の通り、アームリン
クが縮むときは、ウエハ載せ皿１８は直線ａに対して一
定の向きを保ったまま直線ａに沿って移動し、アーム軸
１２の側に引き寄せられる。

【０１５９】以上説明したように、この方向維持手段１
２２は、非接触的に作用する磁気結合を利用しているの
で、脈動が起こらず低発塵である。しかも、単純な構造
であることから部品点数が少なくて済み、組み立て精度
の再現性が良く、取扱いが容易である。

【０１６０】尚、各磁気リング１２４〜１３０を構成す
る磁石としては、例えば、サマリュウムコバルトやネオ
ジュウム磁石などを用いるのが好適である。また、磁石
の配列は、アーム軸１２を構成する磁気カプラ３２ａ、
３２ｂのように、交互に異なる磁極が配列するように構
成すると良い。

【０１６１】さらに、各磁気リング間の磁気結合が発生
する重なり部分には、３個の磁石が収まるように構成す
るのが好適である。このように構成するには、例えば、
各磁気リングを構成する磁石の個数を２６個にするのが
望ましい。しかし、これに限られることはなく、磁石の
材料や、磁石の個数やサイズや、リング径などは設計に
応じて、この発明の効果が得られる範囲で変更すること
が可能である。

【０１６２】また、この構成の方向維持手段１２２は、
文献２、３に開示されている従来タイプのアームリンク
にも用いることができ、低発塵性能に優れたアームが実
現できる。

【０１６３】

【発明の効果】この発明の複数軸動力伝達装置によれ
ば、ウエハ搬送用アームリンクの動力伝達のための磁気
結合力は結合距離を縮めて強力にしたので、小型軽量の
動力伝達軸を一つの軸体で実現できる。よって、今後の
１２インチウエハの大口径時代にあっても、容易に人力
でハンドリングできるウエハ搬送用アームリンクが実現
できる。

【０１６４】また、ウエハ搬送時間の短縮によるスルー
プットの改善のために複葉ロボットアームが必須となる
が、ほとんど同じ構造のウエハ搬送用アームリンクを互
いに重ねることで容易に実現できる。

【０１６５】さらに、ウエハを載せる皿の方向を一定に
保つ手段は磁力を利用して非接触で実現できるので、驚
異的な低発塵ウエハ搬送アームが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】アーム軸の構成を示す図である。

【図２】磁気カプラの構成を示す図である。

【図３】アームリンクの配置例を示す図である。

【図４】磁力線の様子を示す図である。

【図５】磁気カプラのバランス点からのずれに対する相
対復元力を示す図である。

【図６】アームリンクの構成を示す図である。

【図７】アームリンクの構成およびアームの移動軌跡を
示す図である。

【図８】アームリンクの第１変形例およびアームの移動
軌跡を示す図である。

【図９】アームリンクの第２変形例およびアームの移動
軌跡を示す図である。

【図１０】アームリンクの第３変形例およびアームの移
動軌跡を示す図である。

【図１１】ダブルアームリンク構造のウエハ搬送装置の
構成を示す図である。

【図１２】方向維持手段の別構成を示す図である。

【図１３】方向維持手段の別構成（Ｉ−Ｉ断面）を示す
図である。

【図１４】方向維持手段の別構成（Ｊ−Ｊ断面）を示す
図である。

【図１５】方向維持手段の動作説明に供する図である。

【符号の説明】

１０，１０ａ，１０ｂ：アームリンク １２，１２ａ，１２ｂ：アーム軸 １４，１４ａ，１４ｂ：アーム １６：皿関節軸 １８，１８ａ，１８ｂ：ウエハ載せ皿 ２０：アーム室 ２０ａ：アーム室チャンバ壁 ２０ｂ：アーム室上蓋 ２２，２２ａ，２２ｂ：ロードロック室 ２４ａ，２４ｂ：プロセス処理室 ２６ａ〜２６ｄ，２６，２７：ゲート弁 ２８，２８ａ，２８ｂ：ウエハ ３０ａ〜３０ｄ，３０：ウエハ設置台 ３１ａ，３１ｂ：第１回転体 ３２ａ：第１磁気カプラ ３２ｂ：第２磁気カプラ ３３ａ，３３ｂ：第２回転体 ３４：第２中固定軸 ３６ａ，３６ｂ：内側磁気リング ３８ａ，３８ｂ：外側磁気リング ４０ａ：第１中ヨーク ４０ｂ：第２中ヨーク ４１ａ，４１ｂ：外側周縁 ４２ａ，４２ｂ：中磁石 ４３ａ，４３ｂ：主面 ４４ａ：第１外ヨーク ４４ｂ：第２外ヨーク ４４ａ１：第１ヨークピース ４４ａ２：第２ヨークピース ４４ａ３：第３ヨークピース ４５ａ，４５ｂ：内側周縁 ４６ａ，４６ｂ：外磁石 ４８：アーム軸取付台 ４８ａ：下アーム軸取付台 ４８ｂ：上アーム軸取付台 ５０：第１中固定軸 ５２：回転軸 ５４：第１中回転軸 ５６：第１中軸ベアリング ５８：第１外軸 ６０：第１外軸ベアリング ６２：真空封止リング ６４：第２中回転軸 ６６：第２中軸ベアリング ６８：第２外軸 ７０：第２外軸ベアリング ７２：位置決めピン ７４，７６：磁極面 ７８：磁石ガイド突起 ８０：対向磁石間磁力線 ８２：漏れ磁力線 ８４：第１腕 ８６：第２腕 ８８：第１先端腕 ９０：第２先端腕 ９２：第１関節軸 ９４：第２関節軸 ９６：皿止め板 ９８ａ〜９８ｄ：方向維持手段 １００：第１方向付け腕 １０２：第２方向付け腕 １０４：方向付けアーム軸 １０６：ガイドマグネット １０８：方向付けマグネット １１０：第３関節軸 １１２：第４関節軸 １１４：ジャックナイフ脱出器 １１４ａ〜１１４ｄ：磁石 １１５ａ，１１５ｂ：駆動装置 １１６ａ〜１１６ｄ：モータ １１８ａ〜１１８ｄ：伝達ベルト １２０：減速機 １２２：方向維持手段 １２４：第１磁気リング １２６：第２磁気リング １２８：第３磁気リング １３０：第４磁気リング １３８，１４６：腕接合部材 １５４，１６２：回転軸 １３２，１４０，１４８，１５６：リング状部材 １３４，１４２，１５０，１５８：磁石 １３６，１４４，１５２，１６０：ベアリング １３７，１３７ａ，１５３，１６１：軸受止め ９６ａ，９６ｂ，９６ｃ：皿止め板部分

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年３月２９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】 複数軸動力伝達装置およびウエハ搬送
用アームリンク

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、集積回路製造用
プロセス装置に用いられる複数軸動力伝達装置およびウ
エハ搬送用アームリンクに関する。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明の複数
軸動力伝達装置によれば、雰囲気の異なる空間を隔絶す
る一体構造の隔壁と、大気側雰囲気内に複数個の磁石を
保持した状態で設置される複数個の第１回転体と、大気
側雰囲気と異なる雰囲気内に第１回転体に磁気的に結合
する複数個の磁石を保持した状態で設置される複数個の
第２回転体とを具えた複数軸動力伝達装置において、第
１および第２回転体は、これら回転体が同軸に関して回
転自在となるように、隔壁に軸受けを介して支持されて
おり、第１回転体は、リング状の第１ヨーク部材の外側
周縁に複数個の磁石を取り付けた内側磁気リングを具え
ており、第２回転体は、リング状の第２ヨーク部材の内
側周縁に複数個の磁石を取り付けた外側磁気リングを具
えており、第１および第２ヨーク部材の双方またはいず
れか一方は、各磁気リングを構成する磁石が複数の群に
分割されるように分解可能であることを特徴とする。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】削除

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】また、上述の文献５に提案されているよう
に、アームリンクの発塵を防止する策の一つは、磁気カ
プラを用いることである。磁気カプラは、大気および真
空間を隔てる隔壁を介してアーム駆動力を伝達させるも
のである。この磁気カプラを用いたアームリンクにおい
て、ウエハ設置位置の高い位置精度と高速動作とを実現
するには、アーム軸を軽量にし、磁気カプラを構成する
対向磁石間の距離をより近接させる必要がある。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３５】また、この発明のウエハ搬送用アームリン
クによれば、上述の複数軸動力伝達装置と、この複数軸
動力伝達装置を構成する第１回転体に結合された第１腕
と、この複数軸動力伝達装置を構成する第２回転体に結
合された第２腕と、皿関節軸の周りに同軸で互いに平行
に回転可能な第１および第２先端腕と、皿関節軸上に設
けたウエハ載せ皿と、第１腕の先端と第１先端腕の先端
とを回転自在に結合する第１関節軸と、第２腕の先端と
第２先端腕の先端とを回転自在に結合する第２関節軸
と、ウエハ載せ皿が皿関節軸と複数軸動力伝達装置との
位置関係から決まる方向を向いた状態で皿関節軸を複数
軸動力伝達装置の側に導く方向維持手段とを具えてお
り、方向維持手段は、第１先端腕に第３関節軸を介して
結合する第１方向付け腕と、第２先端腕に第４関節軸を
介して結合する第２方向付け腕と、第１方向付け腕と第
２方向付け腕とを互いに平行な状態で回転自在に結合す
る方向付けアーム軸と、方向付けアーム軸の位置に設け
られ、皿関節軸を複数軸動力伝達装置の側に導くための
ガイド磁石と、方向付けアーム軸の位置にガイド磁石と
反発した状態で当該ガイド磁石を非接触的に挟むように
設けられ、方向付けアーム軸に対して回転自在に設けら
れた方向付け磁石とを具えることを特徴とする。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３７

【補正方法】削除

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３８】また、ウエハ載せ皿の方向制御にもリンク
機構と同様の非接触的な磁気カプラを採用しているの
で、低発塵になっており、単純構造であるために組み立
て精度の再現性も良く、取扱いも容易である。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４１】また、この発明のウエハ搬送用アームリン
クによれば、上述の複数軸動力伝達装置と、この複数軸
動力伝達装置を構成する第１回転体に結合された第１腕
と、この複数軸動力伝達装置を構成する第２回転体に結
合された第２腕と、皿関節軸の周りに同軸で互いに平行
に回転可能な第１および第２先端腕と、皿関節軸上に設
けたウエハ載せ皿と、第１腕の先端と第１先端腕の先端
とを回転自在に結合する第１関節軸と、第２腕の先端と
第２先端腕の先端とを回転自在に結合する第２関節軸
と、ウエハ載せ皿が皿関節軸と複数軸動力伝達装置との
位置関係から決まる方向を向いた状態で皿関節軸を複数
軸動力伝達装置の側に導く方向維持手段とを具えてお
り、方向維持手段は、第１先端腕に第３関節軸を介して
結合する第１方向付け腕と、第２先端腕に第４関節軸を
介して結合する第２方向付け腕と、第１方向付け腕と第
２方向付け腕とを互いに平行な状態で回転自在に結合す
る方向付けアーム軸と、方向付けアーム軸の位置に設け
られ、皿関節軸を複数軸動力伝達装置の側に導くための
シャフトと、方向付けアーム軸の位置に当該方向付けア
ーム軸に対して回転自在に設けられ、シャフトをスライ
ド自在となるように支持する軸受けとを具えることを特
徴とする。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４３】また、この発明のウエハ搬送用アームリン
クによれば、上述の複数軸動力伝達装置と、この複数軸
動力伝達装置を構成する第１回転体に結合された第１腕
と、この複数軸動力伝達装置を構成する第２回転体に結
合された第２腕と、皿関節軸の周りに同軸で互いに平行
に回転可能な第１および第２先端腕と、皿関節軸上に設
けたウエハ載せ皿と、第１腕の先端と第１先端腕の先端
とを回転自在に結合する第１関節軸と、第２腕の先端と
第２先端腕の先端とを回転自在に結合する第２関節軸
と、ウエハ載せ皿が皿関節軸と複数軸動力伝達装置との
位置関係から決まる方向を向いた状態で皿関節軸を複数
軸動力伝達装置の側に導く方向維持手段とを具えてお
り、第１腕と第１先端腕とにそれぞれ互いに磁極の異な
る磁石を設け、第２腕と第２先端腕とにそれぞれ互いに
磁極の異なる磁石を設けて構成され、皿関節軸と複数軸
動力伝達装置との接近に当たり、第１腕および第１先端
腕の間と第２腕および第２先端腕の間とに反発力を発生
させるジャックナイフ脱出器を具えることを特徴とす
る。

【手続補正１２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４５

【補正方法】削除

【手続補正１３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４６

【補正方法】削除

【手続補正１４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４７】また、この発明のウエハ搬送用アームリン
クによれば、上述の複数軸動力伝達装置と、この複数軸
動力伝達装置を構成する第１回転体に結合された第１腕
と、この複数軸動力伝達装置を構成する第２回転体に結
合された第２腕と、皿関節軸の周りに同軸で互いに平行
に回転可能な第１および第２先端腕と、皿関節軸上に設
けたウエハ載せ皿と、第１腕の先端と第１先端腕の先端
とを回転自在に結合する第１関節軸と、第２腕の先端と
第２先端腕の先端とを回転自在に結合する第２関節軸
と、ウエハ載せ皿が皿関節軸と複数軸動力伝達装置との
位置関係から決まる方向を向いた状態で皿関節軸を複数
軸動力伝達装置の側に導く方向維持手段とを具えてお
り、方向維持手段は、複数個の磁石がリング状に配列し
た状態で保持された第１、第２、第３および第４磁気リ
ングを具えており、第１および第２磁気リングの各々は
皿関節軸を回転軸として回転自在に設けられ、これら第
１および第２磁気リングにそれぞれ第１および第２先端
腕が結合しており、第３磁気リングは、第１磁気リング
と磁気結合して当該第１磁気リングの回転運動に伴い回
転するものであり、第４磁気リングは、第２磁気リング
と磁気結合して当該第２磁気リングの回転運動に伴い回
転するものであり、これら第３および第４磁気リング間
に生じる磁気結合により第１および第２磁気リングの回
転運動が制御され、皿関節軸と複数軸動力伝達装置の軸
とを結ぶ直線に対する、第３および第４磁気リングの各
回転軸の相対位置が一定に保たれるように構成してある
ことを特徴とする。

【手続補正１５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５０

【補正方法】削除

【手続補正１６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５１

【補正方法】削除

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｂ６５Ｇ 49/07 Ｄ // Ｂ６５Ｇ 49/07 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０２Ｊ

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 雰囲気の異なる空間を隔絶する一体構造
   の隔壁と、大気側雰囲気内に複数個の磁石を保持した状
   態で設置される複数個の第１回転体と、大気側雰囲気と
   異なる雰囲気内に前記第１回転体に磁気的に結合する複
   数個の磁石を保持した状態で設置される複数個の第２回
   転体とを具えた複数軸動力伝達装置において、 前記第１および第２回転体は、これら回転体が同軸に関
   して回転自在となるように、前記隔壁に軸受けを介して
   支持されていることを特徴とする複数軸動力伝達装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の複数軸動力伝達装置に
   おいて、 前記第１回転体は、リング状の第１ヨーク部材の外側周
   縁に複数個の磁石を取り付けた内側磁気リングを具えて
   おり、 前記第２回転体は、リング状の第２ヨーク部材の内側周
   縁に複数個の磁石を取り付けた外側磁気リングを具えて
   おり、 前記第１および第２ヨーク部材の双方またはいずれか一
   方は、各磁気リングを構成する磁石が複数の群に分割さ
   れるように分解可能であることを特徴とする複数軸動力
   伝達装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の複数軸動力伝達装置に
   おいて、 前記第１および第２ヨーク部材に磁性体材料を用いてい
   ることを特徴とする複数軸動力伝達装置。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の複数軸動力伝達装置に
   おいて、 前記第２ヨーク部材に取り付けられた磁石の、前記第１
   ヨーク部材に取り付けられた磁石に対向する磁極面の中
   央部分を凹ませてあることを特徴とする複数軸動力伝達
   装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の複数軸動力伝達装置に
   おいて、 前記磁石の表面にニッケルをコーティングしてあること
   を特徴とする複数軸動力伝達装置。
6. 【請求項６】 請求項２に記載の複数軸動力伝達装置に
   おいて、 前記内側磁気リングおよび外側磁気リングを構成する磁
   石の総数が磁極数と前記群の数との公倍数であることを
   特徴とする複数軸動力伝達装置。
7. 【請求項７】 請求項２に記載の複数軸動力伝達装置に
   おいて、 前記群の数が３であることを特徴とする複数軸動力伝達
   装置。
8. 【請求項８】 請求項１に記載の複数軸動力伝達装置
   と、 該複数軸動力伝達装置を構成する第１回転体に結合され
   た第１腕と、 該複数軸動力伝達装置を構成する第２回転体に結合され
   た第２腕と、 皿関節軸の周りに同軸で互いに平行に回転可能な第１お
   よび第２先端腕と、 前記皿関節軸上に設けたウエハ載せ皿と、 前記第１腕の先端と前記第１先端腕の先端とを回転自在
   に結合する第１関節軸と、 前記第２腕の先端と前記第２先端腕の先端とを回転自在
   に結合する第２関節軸と、 前記ウエハ載せ皿が前記皿関節軸と前記複数軸動力伝達
   装置との位置関係から決まる方向を向いた状態で前記皿
   関節軸を前記複数軸動力伝達装置の側に導く方向維持手
   段とを具えることを特徴とするウエハ搬送用アームリン
   ク。
9. 【請求項９】 請求項８に記載のウエハ搬送用アームリ
   ンクにおいて、 前記方向維持手段は、 前記第１先端腕に第３関節軸を介して結合する第１方向
   付け腕と、 前記第２先端腕に第４関節軸を介して結合する第２方向
   付け腕と、 前記第１方向付け腕と前記第２方向付け腕とを互いに平
   行な状態で回転自在に結合する方向付けアーム軸と、 前記方向付けアーム軸の位置に設けられ、前記皿関節軸
   を前記複数軸動力伝達装置の側に導くためのガイド磁石
   と、 前記方向付けアーム軸の位置に前記ガイド磁石と反発し
   た状態で当該ガイド磁石を非接触的に挟むように設けら
   れ、前記方向付けアーム軸に対して回転自在に設けられ
   た方向付け磁石とを具えることを特徴とするウエハ搬送
   用アームリンク。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載のウエハ搬送用アーム
    リンクにおいて、 前記方向付けアーム軸と前記第３および第４関節軸との
    間の第１軸間距離は、前記皿関節軸と前記第３および第
    ４関節軸との間の第２軸間距離よりも比較的大きいが実
    質的に等しい距離から該第２軸間距離の２の平方根倍の
    距離の範囲にしてあることを特徴とするウエハ搬送用ア
    ームリンク。
11. 【請求項１１】 請求項８に記載のウエハ搬送用アーム
    リンクにおいて、 前記方向維持手段は、 前記第１先端腕に第３関節軸を介して結合する第１方向
    付け腕と、 前記第２先端腕に第４関節軸を介して結合する第２方向
    付け腕と、 前記第１方向付け腕と前記第２方向付け腕とを互いに平
    行な状態で回転自在に結合する方向付けアーム軸と、 前記方向付けアーム軸の位置に設けられ、前記皿関節軸
    を前記複数軸動力伝達装置の側に導くためのシャフト
    と、 前記方向付けアーム軸の位置に当該方向付けアーム軸に
    対して回転自在に設けられ、前記シャフトをスライド自
    在となるように支持する軸受けとを具えることを特徴と
    するウエハ搬送用アームリンク。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載のウエハ搬送用アー
    ムリンクにおいて、 前記軸受けとしてボールスプライン式のものを用いるこ
    とを特徴とするウエハ搬送用アームリンク。
13. 【請求項１３】 請求項８に記載のウエハ搬送用アーム
    リンクにおいて、 前記第１腕と前記第１先端腕とにそれぞれ互いに磁極の
    異なる磁石を設け、前記第２腕と前記第２先端腕とにそ
    れぞれ互いに磁極の異なる磁石を設けて構成され、 前記皿関節軸と前記複数軸動力伝達装置との接近に当た
    り、前記第１腕および第１先端腕の間と前記第２腕およ
    び第２先端腕の間とに反発力を発生させるジャックナイ
    フ脱出器を具えることを特徴とするウエハ搬送用アーム
    リンク。
14. 【請求項１４】 請求項８に記載のウエハ搬送用アーム
    リンクを２つ具えており、 第１のウエハ搬送用アームリンクを構成する複数軸動力
    伝達装置の軸と第２のウエハ搬送用アームリンクを構成
    する複数軸動力伝達装置の軸との方向を一致させた状態
    でこれら複数軸動力伝達装置同士を結合し、 該結合部分を含みこれら複数軸動力伝達装置の軸に垂直
    な平面に関して実質的に対称となるように、前記第１お
    よび第２のウエハ搬送用アームリンクを重ねて構成した
    ことを特徴とするダブルアームリンク構造のウエハ搬送
    装置。
15. 【請求項１５】 請求項８に記載のウエハ搬送用アーム
    リンクにおいて、 前記方向維持手段は、複数個の磁石がリング状に配列し
    た状態で保持された第１、第２、第３および第４磁気リ
    ングを具えており、 前記第１および第２磁気リングの各々は前記皿関節軸を
    回転軸として回転自在に設けられ、これら第１および第
    ２磁気リングにそれぞれ前記第１および第２先端腕が結
    合しており、 前記第３磁気リングは、前記第１磁気リングと磁気結合
    して当該第１磁気リングの回転運動に伴い回転するもの
    であり、 前記第４磁気リングは、前記第２磁気リングと磁気結合
    して当該第２磁気リングの回転運動に伴い回転するもの
    であり、 これら第３および第４磁気リング間に生じる磁気結合に
    より前記第１および第２磁気リングの回転運動が制御さ
    れ、前記皿関節軸と前記複数軸動力伝達装置の軸とを結
    ぶ直線に対する、前記第３および第４磁気リングの各回
    転軸の相対位置が一定に保たれるように構成してあるこ
    とを特徴とするウエハ搬送用アームリンク。
16. 【請求項１６】 請求項１に記載の複数軸動力伝達装置
    と、 該複数軸動力伝達装置を構成する第１回転体に結合され
    た第１先端腕と、 該複数軸動力伝達装置を構成する第２回転体に結合され
    た第２先端腕と、 これら第１および第２先端腕を、互いに平行に回転可能
    とするための回転軸である皿関節軸と、 該皿関節軸上に設けたウエハ載せ皿と、 前記ウエハ載せ皿が前記皿関節軸と前記複数軸動力伝達
    装置との位置関係から決まる方向を向いた状態で前記皿
    関節軸を前記複数軸動力伝達装置の側に導く方向維持手
    段とを具えていて、 前記方向維持手段は、複数個の磁石がリング状に配列し
    た状態で保持された第１、第２、第３および第４磁気リ
    ングを具えており、 前記第１および第２磁気リングの各々は前記皿関節軸を
    回転軸として回転自在に設けられ、これら第１および第
    ２磁気リングにそれぞれ前記第１および第２先端腕が結
    合しており、 前記第３磁気リングは、前記第１磁気リングと磁気結合
    して当該第１磁気リングの回転運動に伴い回転するもの
    であり、 前記第４磁気リングは、前記第２磁気リングと磁気結合
    して当該第２磁気リングの回転運動に伴い回転するもの
    であり、 これら第３および第４磁気リング間に生じる磁気結合に
    より前記第１および第２磁気リングの回転運動が制御さ
    れ、前記皿関節軸と前記複数軸動力伝達装置の軸とを結
    ぶ直線に対する、前記第３および第４磁気リングの各回
    転軸の相対位置が一定に保たれるように構成してあるこ
    とを特徴とするウエハ搬送用アームリンク。