JPH0529435A - 搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トルクロスを少なくして確実なシールを可能
とし、モータの小型化、ひいては装置の小型化を図り、
かつシールの寿命をも伸ばすことができる搬送装置を提
供すること。 【構成】 水平回転可能な基台に離間配置した２つの第
１の支軸２０、２０を中心に回転する一対の第１のアー
ムと、この一対の第１のアームの端部に設けられた第２
の支軸を中心に回転する一対の第２のアームと、この一
対の第２のアームの端部を回転自在に支持する２つの第
３の支軸を形成した被搬送体の支持部とを有する。２つ
の第１の支軸２０、２０と、２つの第２の支軸との間
に、第１の支軸２０、２０と連動して第２の支軸を回転
させる一対の平行なクランクを配設する。基台１８の回
転軸、２つの第１の支軸２０、２０の回転軸４４、４４
及び２つの一対の平行なクランクの回転軸４６、４６の
５つの回転軸のそれぞれの上部軸受部８４、８６、９０
よりも上方位置に、磁性流体シール９６を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、搬送装置に関し、特に
被搬送体を水平移動させるフログレッグ方式の搬送装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、半導体素子製造装置において半
導体ウエハをロボット搬送する装置として、フログレッ
グ方式の搬送装置が多用されている。これは、基台に離
間配置した２つの第１の支軸を中心にそれぞれ回転する
一対の第１のアームと、この一対の第１のアームの端部
にそれぞれ設けられた第２の支軸を中心にそれぞれ回転
する一対の第２のアームと、この一対の第２のアームの
端部を回転自在に支持する２つの第３の支軸を形成した
被搬送体の支持部とを有して構成される。この種のフロ
グレッグ方式の搬送装置は、特開昭54-10976, 62-161
67, 61-278149,62-150735, 62-21644, 60-120520,
60-183736, 62-21649, 62-161608,61-99345, 61
-99344, 61-90903, 61-90887, 61-87351, 61-7
1383,62-41129等に多数開示されている。また、このよ
うなフログレッグ方式の搬送装置においては、減圧下で
のウエハ搬送が行なわれ、この際駆動源を常圧下に配置
し、動力伝達部を気密シールして減圧下の被駆動部に動
力伝達する必要がある。この場合、回転駆動部分にＯリ
ングを配設して気密性を高めるものが一般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のフログレッ
グ方式の搬送装置にあっては、回転駆動部分にＯリング
を用いていたため、Ｏリングが回転抵抗となって、回転
トルクが大きくなり、その分出力の大きな大型のモータ
が必要となり、装置が大型になってしまう上に、摩耗に
よってＯリングの寿命も短くなるという問題があった。
特に、真空雰囲気で使用する場合の特有の問題として、
気密性を確保するために、Ｏリングを回転部分と密に接
触させると、更にトルクが大きくなるものであった。ま
た、回転部分の径が大きくなるに比例して、トルクロス
が大きくなってしまうという問題もあった。

【０００４】そこで、本発明の目的とするところは、ト
ルクロスが少ない状態での確実なシールを可能とし、モ
ータの小型化、ひいては装置の小型化を図り、かつシー
ルの寿命をも伸ばすことができる搬送装置を提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになしたもので、その解決手段として本発明
の搬送装置は、水平回転可能な基台に離間配置した２つ
の第１の支軸を中心にそれぞれ回転する一対の第１のア
ームと、この一対の第１のアームの端部にそれぞれ設け
られた第２の支軸を中心にそれぞれ回転する一対の第２
のアームと、この一対の第２のアームの端部を回転自在
に支持する２つの第３の支軸を形成した被搬送体の支持
部とを有し、減圧下にて駆動される搬送装置において、
前記基台の回転軸、２つの第１の支軸の各回転軸及び２
つ第２の支軸の各回転軸の５つの回転軸を駆動する１又
は複数の駆動源を常圧下に配置し、かつ、５つの前記回
転軸のそれぞれの上部軸受部よりも減圧領域側に、磁性
流体シールを設けたことを特徴とする。

【０００６】

【作用】上記構成の本発明の搬送装置は、基台の回転
軸、２つの第１の支軸の各回転軸及び２つの第２の支軸
の各回転軸の５つの回転軸のそれぞれの上部軸受部より
も減圧領域側に設けた磁性流体シールによって、各回転
軸の確実な気密シールを施すことが可能となる。また、
磁性流体によるシールの場合には、機械的摩擦接触が少
ないのでトルクロスが少なく、その分駆動源を小さくで
き、装置の小型化も可能となり、しかも摩耗もないので
シールの寿命も伸びることとなる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の搬送装置を半導体素子製造装
置における半導体ウエハの搬送装置に適用した実施例に
ついて、図１〜図６を参照して説明する。

【０００８】本実施例の半導体ウエハの搬送装置は、例
えば、プラズマエッチング装置のロードロックチャンバ
ー内に配設され、ロードロックを開状態にしてウエハキ
ャリアの配設されているセンダーより半導体ウエハを受
け取ってロードロックチャンバ内に収容し、ロードロッ
クを閉じ、プロセス室とほぼ同一圧力雰囲気にした後、
プロセス室側のロードロックを開状態に設定したのちプ
ロセス室に搬送するもので、このプロセス室及びロード
ロックチャンバー内は真空雰囲気に減圧処理されるよう
になっている。そして、この搬送装置は、フログレッグ
方式の搬送アームを採用しており、図１に示すように、
第１のアーム１０と、第２のアーム１２と、被搬送体の
支持部としてのトップアーム１４と、クランク１６とか
ら主に構成されている。

【０００９】第１のアーム１０は、一対で構成され、こ
の一対の第１のアーム１０は、それぞれ基端部が、ベー
スプレート８０に固定されたハウジング８２に対して回
転可能な基台１８に離間配置した２つの第１の支軸２
０、２０に取付けられ、これら第１の支軸２０、２０を
中心に回転するようになっている。また、第１のアーム
１０、１０の先端部には、それぞれ第２の支軸２２、２
２が設けられている。なお、ロードロックチャンバー内
では、前記ベースプレート８０より上方が真空雰囲気と
され、かつベースプレート８０より下方が大気に開放さ
れるようになっている。

【００１０】第２のアーム１２は、前記第１のアーム１
０と対応して一対で構成され、これら一対の第２のアー
ム１２、１２はそれぞれ基端部が前記一対の第１のアー
ム１０、１０の先端部に設けた第２の支軸２２、２２に
取付けられ、これら第２の支軸２２、２２を中心に回転
するようになっている。

【００１１】トップアーム１４は、その基端部に２つの
第３の支軸２４、２４を設け、これら第３の支軸２４、
２４に一対の第２のアーム１２、１２の先端部を取付
け、この第３の支軸２４、２４にて第２のアーム１２、
１２の先端部を回転可能に支持するようになっている。
また、トップアーム１４の自由端側である先端部には、
半導体ウエハを載置するための載置部２６が設けられて
いる。この載置部２６の上面には、半導体ウエハを支持
するための小突起２８が複数形成され、半導体ウエハを
点で支持し、半導体ウエハ裏面との接触部を小面積に
し、ごみなどの付着を極力避けるようにしている。更
に、この搬送装置のアーム部分は片持ち状態となるた
め、載置部２６に例えば三角形孔状の肉抜き部３０を貫
通形成して軽量化を図るようにしている。また、このト
ップアーム１４は、第１のアーム１０及び第２のアーム
１２の回転によって基台１８の一端側から、第１のアー
ム１０及び第２のアーム１２の重なり合う状態を経て、
基台１８の反対側の間を直線移動可能にされるもので、
この場合第１及び第２のアーム１０、１２の重なり合う
状態を乗越える際に、第１及び第２のアーム１０、１２
のアーム長が同一であると、アームに負荷がかかって動
かなくなってしまうことから、第３の支軸２４、２４を
設けているアームホルダー３２の上記第３の支軸２４、
２４間に、その長さ方向に沿うスリット３４を形成し、
このスリット３４を介してアームホルダー３２を撓ま
せ、これによって逃げ場を形成するようにしている。

【００１２】クランク１６は、図２に示すように、一対
の第１のアーム１０、１０の２つの第１の支軸２０、２
０と、一対の第２のアーム１２、１２の２つの第２の支
軸２２、２２との間に、それぞれそれぞれ配設されてお
り、前記第１の支軸２０、２０と連動して第２の支軸２
２、２２を回転させるようになっている。これらのクラ
ンク１６、１６は、例えばそれぞれが一対の平行なクラ
ンクアーム３６、３８から構成されている。

【００１３】次に、前記第１の支軸２０、２０及びクラ
ンク１６、１６の駆動機構について、図２〜図６を参照
して説明する。この駆動機構は、駆動源となる１つのモ
ータ４０から、駆動伝達部４２を介して、前記第１の支
軸２０、２０及びクランク１６、１６に駆動力を伝達す
るようになっている。具体的には、第１の支軸２０、２
０は、それぞれ筒状をなす第１支軸用の外軸４４、４４
上に取付けられており、またクランク１６、１６を構成
する一対のクランクアーム３６、３８は、その基端部が
前記外軸４４、４４を貫通する中軸４６、４６上に取付
けられ、これら外軸４４及び中軸４６が前記駆動伝達部
４２に連結されるようになっている。なお、外軸４４、
４４は上下の軸受８４、８４により、また中軸４６、４
６は上下の軸受８６、８６により、それぞれ回転可能に
軸支されている。また、外軸４４、４４の周囲は、ケー
ス８８にて覆われるようになっている。

【００１４】駆動伝達部４２は、モータ４０の出力軸４
８に取付けたギア５０と、各クランク１６側の中軸４６
に取付けたギア５２、５４と、各第１の支軸２０、２０
側の外軸４４に取付けたギア５６、５８とからなり、中
軸４６の一方のギア５４の上面側及び外軸４４の一方の
ギア５６の下面側には、それぞれ中間ギア６０、６２が
一体に取付けられている。そして、中軸４６のギア５
２、５４同士、及び外軸４４のギア５６、５８同士を噛
合させると共に、出力軸４８のギア５０と、中軸４６の
中間ギア６０及び外軸４４の中間ギア６２とを、それぞ
れ噛合させるようにしている。

【００１５】従って、単一のモータ４０を、例えば時計
方向に回転駆動させると、第１の支軸２０、２０側で
は、図５に示すように、回転力が順次出力軸４８のギア
５０、左側の外軸４４の中間ギア６２、左側の外軸４４
のギア５６及び右側の外軸４４のギア５８へと伝達さ
れ、左側の外軸４４は反時計方向、右側の外軸４４は時
計方向に回転して、第１のアーム１０、１０が開くよう
になっている。また、クランク１６、１６側では、図４
に示すように、順次出力軸４８のギア５０、右側の中軸
４６の中間ギア６０、右側の中軸４６のギア５４及び左
側の中軸４６のギア５２へと伝達され、左側の中軸４６
は時計方向、右側の中軸４６は反時計方向に回転し、一
対の平行なクランクアーム３６、３８を介して、第２の
支軸２２、２２がそれぞれ内側に回転し、第２のアーム
１２、１２がそれぞれ内側に回動するようになってい
る。

【００１６】また、中軸４６のギア５２及び外軸４４の
ギア５６は、２枚のギアを重ねて形成され、これら２枚
のギア間にはギア５２、５６に加わる回転トルクよりも
大きな力でこれらギアを引張るスプリング６４が介在さ
れ、ギアのバックラッシュを解消するようにしている。
なお、このスプリングは、ギアのバックラッシュが累積
する最終のギアに設けるのが好ましい。

【００１７】更に、この第１のアーム１０、１０を取付
けている基台１８の回転軸１８ａには、リング状のギア
６６が取付けられており、このギア６６と噛合するギア
６８を基台回転用のモータ７０の出力軸７２に一体に取
付け、前記モータ７０の回転駆動により前記基台１８を
水平回転させることにより、トップアーム１４の方向を
変換し得るようにしている。また、基台１８には、ハウ
ジング８２との間上下に配設した軸受９０により回転可
能に軸支されるようになっている。

【００１８】そして、前記２つの外軸４４、４４と、２
つの中軸４６、４６と、基台１８の回転軸１８ａとの５
つの軸に、それぞれ磁性流体シール９２を設けるように
している。各磁性流体シール９２は、各軸に取付けられ
たマグネット９４と、このマグネット９４に吸着されて
各軸と外軸４４、ケース８８、ハウジング８２との間を
封止する磁性流体９６とで構成されている。また、各磁
性流体シール９２は、外軸４４、中軸４６、及び基台回
転軸１８を軸止する上部の軸受８４、８６、９０より
も、減圧側の上方位置に配設してあり、真空シールを行
うようになっている。

【００１９】次に、本実施例の作用を説明する。

【００２０】まず、ロードロックチャンバー内に配設し
た搬送装置がセンダー側に向いて搬送アームが伸び、ト
ップアーム１４の載置部２６上に半導体ウエハが載置さ
れた状態において、モータ４０を回転駆動させると、モ
ータ４０の出力軸４８のギア５０、中間ギア６２、ギア
５６、５８を介して外軸４４、４４を互に外側に回転さ
せて、第１のアーム１０、１０を第１の支軸２０、２０
を中心にその先端側を外側に回動させる。

【００２１】次いで、第１のアーム１０、１０の回動と
共に、モータ４０の出力軸４８のギア５０、中間ギア６
０、ギア５４、５２を介して中軸４６が互に内側に回転
し、この中軸４６に連結した一対の平行なクランクアー
ム３６、３８が第２の支軸２２、２２を互に内側に回転
させ、第２のアーム１２、１２の先端側を互に内側に回
動させる。すると、第２のアームの先端部に、第３の支
軸２４、２４を介して支持されたトップアーム１４が直
線方向に後退することとなる。この場合、クランク１６
は、機械的な連結構造であるため、摩擦等によるごみの
発生はなく、無塵状態での搬送処理ができ、半導体ウエ
ハに対する影響もない。また、駆動力の伝達ロスもなく
確実な動作状態が得られることとなる。また、この駆動
を単一の駆動源であるモータ６０により実現しているの
で、省エネルギー化が達成され、この単一の駆動源であ
るモータ６０からの４つの被駆動部への動力伝達を、第
１の支軸２０，２０にそれぞれ同軸的に設けた外軸４お
よび中軸４６により達成しているので、装置のコンパク
ト化が図られる。

【００２２】更に、モータ４０の回転駆動を継続する
と、第１のアーム１０、１０と、第２のアーム１２、１
２とが重なり合う状態となり、さらにそこから重なり合
う状態を乗越えて直線上を後退することとなる。この重
なり合う状態を乗越える際には、トップアーム１４のア
ームホルダー３２に形成したスリット３４によってアー
ムホルダー３４が撓んでアーム重なり時の負荷を吸収す
るため、スムースな動作状態が得られる。

【００２３】次いで、上述のようにトップアーム１４が
最も後退した状態において、モータ７０を回転させる
と、モータ７０の出力軸７０に設けたギア６８、基台１
８が鰐も受けたギア６６を介して基台１８が水平回転
し、搬送アームの方向を変化させる。従って、プロセス
室の入口位置まで回転させ、その位置で、モータ４０を
上述とは逆に回転させると、第１のアーム１０、１０及
び第２のアーム１２、１２が伸びてトップアーム１４が
プロセス室まで入り込んで半導体ウエハを搬送すること
となる。

【００２４】また、上述のような搬送装置の動作中にお
いては、ロードロックチャンバーは、ベースプレート８
０上方が真空雰囲気、その下方が大気雰囲気となってい
るため、駆動伝達部の途中にて真空シールが必要とな
る。本実施例では、外軸４４、４４、中軸４６、４６、
基台１８の回転軸１８ａの５つの軸が、磁性流体シール
９２によってシールされているため、確実な真空シール
を実現することができる。しかも、磁性流体シール９２
は、固定側に対して磁性流体９６が接触するのみである
ので回転駆動力のトルクロスを招ず、良好な作動状態が
得られる。特に、基台１８を回転駆動する回転軸１８ａ
の直径はかなり大きくなるが、従来のＯリングシールに
比べれば磁性流体シール９２はその直径と比例して機械
的接触抵抗が増大することもないので、シール軸の大径
化にも拘わらずシール寿命を長くできる。実験によれ
ば、特に回転軸１８ａを駆動するモータ７０は従来より
も１／１０のトルクのモータに置き換え可能となった。
なお、上述したように第１の支軸２０，２０に同軸的に
外軸４４，中軸４６を設けて４軸の回転伝達を行ってい
るので、磁性流体シールを施す上で構造的に組立が容易
となる利点を有している。

【００２５】上記実施例においては、本発明の搬送装置
を、半導体ウエハをセンダーから受け取り、これをプロ
セス室に搬送するためのロードロックチャンバーに設け
た場合について説明したが、上述の例に限らず、半導体
ウエハ以外のプリント基板やＬＣＤ基板等の搬送、ある
いはロードロックチャンバー以外に搬送装置を設けるこ
とも可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の搬送装置
は、基台の回転軸、２つの第１の支軸の回転軸及び２つ
の一対の平行なクランクの回転軸の５つの回転軸のそれ
ぞれの上部軸受部よりも減圧領域側に設けた磁性流体シ
ールによって、シールすべき回転軸が大径化する場合に
あっても、確実な真空シールを実現できる効果がある。
また、磁性流体によるシールの場合には、トルクロスが
少なく、その分駆動源を小さくでき、装置の小型化もで
き、しかも摩耗もないのでシールの寿命が伸びるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る搬送装置の主要な構成
を示す平面図である。

【図２】第１図の縦断面図である。

【図３】第２図の駆動機構部分の拡大断面図である。

【図４】内側の駆動軸とそのギアとの関係を示す説明図
である。

【図５】外側の駆動軸とそのギアとの関係を示す説明図
である。

【図６】回転駆動部分の磁性流体シールの状態を示す断
面図である。

【符号の説明】

１０ 第１のアーム １２ 第２のアーム １４ トップアーム １６ クランク １８ 基台 １８ａ 回転軸 ２０ 第１の支軸 ２２ 第２の支軸 ２４ 第３の支軸 ３６、３８ クランクアーム ４４ 外軸 ４６ 中軸 ８４、８６、９０ 軸受 ９２ 磁性流体シール ９４ マグネット ９６ 磁性流体
ＴＥ０３２８０１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 水平回転可能な基台に離間配置した２つ
   の第１の支軸を中心にそれぞれ回転する一対の第１のア
   ームと、この一対の第１のアームの端部にそれぞれ設け
   られた第２の支軸を中心にそれぞれ回転する一対の第２
   のアームと、この一対の第２のアームの端部を回転自在
   に支持する２つの第３の支軸を形成した被搬送体の支持
   部とを有し、減圧下にて駆動される搬送装置において、 前記基台の回転軸、２つの第１の支軸の各回転軸及び２
   つの第２の支軸の各回転軸の５つの回転軸を駆動する１
   又は複数の駆動源を常圧下に配置し、かつ、５つの前記
   回転軸のそれぞれの上部軸受部よりも減圧領域側に、磁
   性流体シールを設けたことを特徴とする搬送装置。