(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の要件を備えたことを特徴とする試料搬送装置、
（Ａ01）真空室を形成する底壁を鉛直に貫通するとともに、真空室内が外部に対して気密となるように且つ回転可能に支持された搬送アーム回転用貫通軸および搬送アーム直進用貫通軸、
（Ａ02）前記搬送アーム直進用貫通軸を回転駆動する前記真空室外部に配置されたアーム直進モータ、
（Ａ03）前記搬送アーム直進用貫通軸および搬送アーム回転用貫通軸を同時に回転駆動する前記真空室外部に配置されたアーム回転モータ、
（Ａ04）前記真空室内に配置され、前記搬送アーム直進用貫通軸回りに回転可能に支持された第１アーム支持部材、
（Ａ05）前記真空室内に配置され、前記第１アーム支持部材の外端部に回転可能に支持される第１アーム基端部を有する第１アーム、
（Ａ06）前記真空室内に配置され、前記第１アームの先端部に回転可能に支持される第２アーム基端部を有する第２アーム、
（Ａ07）前記第２アームの先端部に回転可能に支持された搬送アーム基端部と、試料載置部が設けられた搬送アーム先端部とを有する搬送アーム、
（Ａ08）前記搬送アーム回転用貫通軸が回転したときに前記第１アーム支持部材を前記搬送アーム直進用貫通軸回りに回転させる第１アーム支持部材回転力伝達手段、
（Ａ09）前記搬送アーム直進用貫通軸が回転したときに前記第１アームを前記搬送アーム回転用貫通軸回りに回転させる第１アーム回転力伝達手段、
（Ａ010）前記第１アームが前記第１アーム支持部材上で回転したときに前記第２アームを前記第１アーム上で回転させる第２アーム回転力伝達手段、
（Ａ011）前記第２アームが前記第１アーム上で回転したとき前記搬送アームを前記第２アーム上で回転させる搬送アーム回転力伝達手段、
（Ａ012）前記第１アーム支持部材上で回転する前記第１アームの回転軸心位置をＡ1、前記第１アーム上で回転する第２アームの回転軸心位置をＡ2、前記第２アーム上で回転する前記搬送アームの回転軸心位置をＡ3、前記回転軸心位置Ａ1およびＡ2間の長さをＡ1Ａ2、前記回転軸心位置Ａ2およびＡ3間の長さをＡ2Ａ3、一定長さをＬとした場合に、Ａ1Ａ2＝Ａ2Ａ3＝Ｌに設定された前記第１アーム、前記第２アームおよび前記搬送アームの回転軸心位置の配置構造、
（Ａ013）前記回転軸心位置Ａ１回りの前記第１アームの回転角度をθ1、前記回転軸心位置Ａ2回りの前記第２アームの回転角度をθ2、前記回転軸心位置Ａ3回りの搬送アームの回転角度をθ3とした場合に、前記搬送アーム回転用貫通軸が回転しない状態で前記搬送アーム直進用貫通軸を回転させたときθ2＝−２θ1、θ3＝θ1となるように構成され、前記搬送アーム回転用貫通軸および前記搬送アーム直進用貫通軸を同時に回転角θ1回転させたときθ2＝θ3＝０となるように構成された、前記第１アーム支持部材回転力伝達手段、前記第１アーム回転力伝達手段、前記第２アーム回転力伝達手段、および前記搬送アーム回転力伝達手段。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面に半導体集積回路を形成するためのウエハー、または表面に半導体集積回路が形成されたウエハーを検査、測長等のために外部から真空試料室に搬入したり、検査、測長済のウエハーを真空試料室の外部に搬出したりする際に使用する試料搬送装置に関し、特に、基端部が回転軸回りに回転可能に支持された第１アームと、前記第１アームの先端部に設けた第２アーム支持軸回りに基端部が回転可能に支持された第２アームと、前記第２アームの先端部に設けた搬送アーム支持軸回りに基端部が回転可能に支持された試料搬送アームとを有する試料搬送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前記試料搬送装置としては、従来、下記（Ｊ01）に示す技術が知られている。
（Ｊ01）図８に示す技術
図８は、試料搬送装置の従来例の平面図である。
なお、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とし、矢印Ｘ，−Ｘ，Ｙ，−Ｙ，Ｚ，−Ｚで示す方向または示す側をそれぞれ、前方、後方、左方、右方、上方、下方、または、前側、後側、左側、右側、上側、下側とする。
また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。
図８において、ウエハー（試料）の検査、測長等を行う際の作業に使用される真空試料室（真空作業室）０１には、移動可能な試料ステージＳが配置される。前記真空試料室０１には内部仕切弁０２を介して試料交換室（予備排気室、真空室）０３が接続されている。また、試料交換室０３は外部仕切弁０４を介して大気に接続可能に構成されている。
試料交換室（真空室）０３には、試料搬送装置０６が配置されている。試料搬送装置０６は、回転軸０７回りに回転可能な第１アーム０８と、前記第１アーム先端部に設けた第１アーム支持軸０８a回りに回転可能な第２アーム０９と、前記第２アーム０９先端部に設けた第２アーム支持軸０９a回りに回転可能な試料搬送アーム０１０とを備えている。
前記外部仕切弁０４から搬入されたウエハー（試料）Ｗは、前記試料搬送アーム０１０の先端部に載置され、前記内部仕切弁０２から真空試料室０１内に搬入されるように構成されている。
この場合、試料搬送アーム０１０は直進運動のみが行われる。
【０００３】
前記試料搬送装置０６は、試料交換室０３に配置されており、試料の交換の度に大気にリークされる環境にさらされている。前記大気にリークされたときに塵埃が試料搬送装置０６に付着するため、試料搬送装置０６は真空試料室０１内の塵埃発生源となっている。
前記塵埃等の発生を減少させるためには、前記外部仕切弁０４の開閉を少なくすること、および、前記試料搬送装置０６を常時、真空環境に配置することが好ましい。
前記試料交換室０３の周囲に試料保管用の真空室を配置し、前記真空室と前記真空試料室０１との間で試料の搬送を行う場合、試料搬送アームは、直進のみではなく回転させることが必要となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記真空室内において、搬送アームを直進および回転させるためには、真空室の外部から内部に直進用駆動力および回転用駆動力を伝達する必要がある。前記直進用回転軸および回転用回転軸の２軸の回転軸を用いて試料搬送アームの直進移動および回転移動を行う場合、前記両方の移動は同じ部材の回転制御により行っているので、試料搬送アームの直進移動制御および回転移動制御を独立に行うことが困難であり、制御が複雑となる。
【０００５】
また、試料搬送アームを回転させる場合には、前記試料搬送アーム、この試料搬送アームを支持する第２アーム、この第２アームを支持する第１アーム等が最も短くなった状態で回転させないと、それらの真空室下部壁に対する投影面積が大きくなり、装置全体の専有面積が大きくなってしまうという問題点がある。したがって、試料搬送アームを回転させる場合には前記各アームが最も短くなった状態で回転させることが望ましいが、前述のように試料搬送アームの直進移動制御および回転移動制御を独立に行うことが困難であるので、その回転制御が複雑となる。
また、同軸構造とした直進用回転軸および回転用回転軸の２軸の回転軸を用いることが考えられるが、その場合真空シール部の構造が複雑となる。そして、真空シール部の構造の信頼性を確保するためには磁性流体シールを採用することが考えられるが、磁性流体シールは高価であり、製造コストが高くなるという問題点がある。
【０００６】
本発明は、前述の事情に鑑み、関節を介して順次連結された第１アーム、第２アームおよび試料搬送アームを備えた試料搬送装置において下記の記載内容を課題とする。
（Ｏ01）試料搬送アームの直進移動および回転移動の制御を容易に行えるようにすること。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
次に、前記課題を解決するために案出した本発明を説明するが、本発明の要素には、後述の実施例の要素との対応を容易にするため、実施例の要素の符号をカッコで囲んだものを付記する。
また、本発明を後述の実施例の符号と対応させて説明する理由は、本発明の理解を容易にするためであり、本発明の範囲を実施例に限定するためではない。
【０００８】
（本発明）
前記課題を解決するために、本出願の本発明の試料搬送装置は、次の要件（Ａ01）〜（Ａ013）を備えたことを特徴とする、
（Ａ01）真空室（２）を形成する底壁（１２）を鉛直に貫通するとともに、真空室（２）内が外部に対して気密となるように且つ回転可能に支持された搬送アーム回転用貫通軸（１６）および搬送アーム直進用貫通軸（１７）、
（Ａ02）前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）を回転駆動する前記真空室（２）外部に配置されたアーム直進モータ（Ｍ2）、
（Ａ03）前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）および搬送アーム回転用貫通軸（１６）を同時に回転駆動する前記真空室（２）外部に配置されたアーム回転モータ（Ｍ1）、
（Ａ04）前記真空室（２）内に配置され、前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）回りに回転可能に支持された第１アーム支持部材（２９）、
（Ａ05）前記真空室（２）内に配置され、前記第１アーム支持部材（２９）の外端部に回転可能に支持される第１アーム基端部を有する第１アーム（３８）、
（Ａ06）前記真空室（２）内に配置され、前記第１アーム（３８）の先端部に回転可能に支持される第２アーム基端部を有する第２アーム（４３）、
（Ａ07）前記第２アームの先端部に回転可能に支持された搬送アーム基端部と、試料載置部（５１a，５１a）が設けられた搬送アーム先端部とを有する搬送アーム（５１）、
（Ａ08）前記搬送アーム回転用貫通軸（１６）が回転したときに前記第１アーム支持部材（２９）を前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）回りに回転させる第１アーム支持部材回転力伝達手段（２８，３１，３２）、
（Ａ09）前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）が回転したときに前記第１アーム（３８）を前記搬送アーム回転用貫通軸（１６）回りに回転させる第１アーム回転力伝達手段（３３，３９，４８）、
（Ａ010）前記第１アーム（３８）が前記第１アーム支持部材（２９）上で回転したときに前記第２アーム（４３）を前記第１アーム（３８）上で回転させる第２アーム回転力伝達手段（３５，４４，４９）、
（Ａ011）前記第２アーム（４３）が前記第１アーム（３８）上で回転したとき前記搬送アーム（５１）を前記第２アーム（４３）上で回転させる搬送アーム回転力伝達手段（４２，４７，５０）、
（Ａ012）前記第１アーム支持部材（２９）上で回転する前記第１アーム（３８）の回転軸心位置をＡ1、前記第１アーム（３８）上で回転する第２アーム（４３）の回転軸心位置をＡ2、前記第２アーム（４３）上で回転する前記搬送アーム（５１）の回転軸心位置をＡ3、前記回転軸心位置Ａ1およびＡ2間の長さをＡ1Ａ2、前記回転軸心位置Ａ2およびＡ3間の長さをＡ2Ａ3、一定長さをＬとした場合に、Ａ1Ａ2＝Ａ2Ａ3＝Ｌに設定された前記第１アーム（３８）、前記第２アーム（４３）および前記搬送アーム（５１）の回転軸心位置の配置構造、
（Ａ013）前記回転軸心位置Ａ１回りの前記第１アーム（３８）の回転角度をθ1、前記回転軸心位置Ａ２回りの前記第２アーム（４３）の回転角度をθ2、前記回転軸心位置Ａ３回りの搬送アーム（５１）の回転角度をθ3とした場合に、前記搬送アーム回転用貫通軸（１６）が回転しない状態で前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）を回転させたときθ2＝−２θ1、θ3＝θ1となるように構成され、前記搬送アーム回転用貫通軸（１６）および前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）を同時に回転角θ1回転させたときθ2＝θ3＝０となるように構成された、前記第１アーム支持部材回転力伝達手段（２８，３１，３２）、前記第１アーム回転力伝達手段（３３，３９，４８）、前記第２アーム回転力伝達手段（３５，４４，４９）、および前記搬送アーム回転力伝達手段（４２，４７，５０）。
【０００９】
（本発明の作用）
前記構成を備えた本出願の本発明の試料搬送装置では、真空室（２）を形成する底壁（１２）を鉛直に貫通する搬送アーム回転用貫通軸（１６）および搬送アーム直進用貫通軸（１７）は、真空室（２）内が外部に対して気密となるように且つ回転可能に支持される。前記真空室（２）外部に配置されたアーム直進モータ（Ｍ2）は、前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）を回転駆動する。前記真空室（２）外部に配置されたアーム回転モータ（Ｍ1）は、前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）および搬送アーム回転用貫通軸（１６）を同時に回転駆動する。
【００１０】
前記真空室（２）内に配置された第１アーム支持部材（２９）は、前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）回りに回転可能に支持され且つ外端部に第１アーム支持軸（３４）を有する。
前記真空室（２）内に配置された第１アーム（３８）はその基端部が、前記第１アーム支持部材（２９）の外端部に回転可能に支持される。前記真空室（２）内に配置された第２アーム（４３）の基端部は、前記第１アーム（３８）先端部に回転可能に支持される。前記第２アーム（４３）先端部により搬送アーム（５１）の基端部が回転可能に支持される。前記搬送アーム（５１）は、その先端部に試料を支持する試料載置部（５１a，５１a）を有する。
【００１１】
第１アーム支持部材回転力伝達手段（２８，３１，３２）は、前記搬送アーム回転用貫通軸（１６）が回転したときに前記第１アーム支持部材（２９）を前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）回りに回転させる。
第１アーム回転力伝達手段（３３，３９，４８）は、前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）が回転したときに前記第１アーム（３８）を前記第１アーム支持部材（２９）の外端部上で回転させる。第２アーム回転力伝達手段（３５，４４，４９）は、前記第１アーム（３８）が前記第１アーム支持部材（２９）上で回転したときに前記第２アーム（４３）を前記第１アーム（３８）の先端部上で回転させる。搬送アーム回転力伝達手段（４２，４７，５０）は、前記第２アーム（４３）が前記第１アーム（３８）上で回転したとき前記搬送アーム（５１）を前記第２アーム（４３）上で回転させる。
前記第１アーム（３８）、前記第２アーム（４３）および前記搬送アーム（５１）の回転軸心の配置構造は、前記第１アーム（３８）の回転軸心位置をＡ1、前記第２アーム（４３）の回転軸心位置をＡ2、前記搬送アーム（５１）の回転軸心位置をＡ3、前記回転軸心位置Ａ1およびＡ2間の長さをＡ1Ａ2、前記軸心位置Ａ2およびＡ3間の長さをＡ2Ａ3、一定長さをＬとした場合に、Ａ1Ａ2＝Ａ2Ａ3＝Ｌに設定される。
【００１２】
前記第１アーム支持部材回転力伝達手段（２８，３１，３２）、第１アーム回転力伝達手段（３３，３９，４８）、第２アーム回転力伝達手段（３５，４４，４９）、および搬送アーム回転力伝達手段（４２，４７，５０）は、前記回転軸心Ａ１回りの第１アーム（３８）の回転角度をθ1、前記回転軸心Ａ2回りの第２アーム（４３）の第２アーム（４３）の回転角度をθ2、前記回転軸心Ａ3回りの搬送アーム（５１）の回転角度をθ3とした場合に、前記搬送アーム回転用貫通軸（１６）が回転しない状態で前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）を回転させたときθ2＝−２θ1、θ3＝θ1とし、前記搬送アーム回転用貫通軸（１６）および前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）を同時に回転角θ1回転させたときθ2＝θ3＝０とする。
【００１３】
したがって、アーム回転モータ（Ｍ1）を回転させずに、アーム直進モータ（Ｍ2）のみを回転させた場合、前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）のみが回転し、θ2＝−２θ1となりまた、搬送アーム（５１）の回転軸心Ａ3回りの回転角θ3はθ3＝θ1となる。なおこのとき、前記第２アーム（４３）自体が−θ1回転し且つ搬送アーム（５１）が前記回転軸心Ａ3回りにθ１回転するため、搬送アーム（５１）の向きは変化しない。この場合には搬送アーム（５１）は前記軸心位置Ａ1回りに回転することなく直進移動する。
【００１４】
また、アーム直進モータ（Ｍ2）を回転させずに、アーム回転モータ（Ｍ1）のみを回転させた場合、前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）およびアーム回転用貫通軸（１６）の両方が回転し、θ2＝θ3＝０となる。この場合には、第１アーム（３８）、第２アーム（４３）および搬送アーム（５１）の相対的位置関係は一定に保持された状態のまま、それらは、前記第１アーム支持部材（２９）の軸回りに一体的に回転する。このとき、搬送アーム（５１）の方向が変化する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明の試料搬送装置の実施の形態１は、前記本発明の試料搬送装置において、次の要件（Ａ014）〜（Ａ017）を備えたことを特徴とする。
（Ａ014）前記搬送アーム回転用貫通軸（１６）に固着されたプーリ（２８）、前記第１アーム支持部材基端部に設けられたプーリ（３１）、および前記両プーリに掛けられたタイミングベルト（３２）により構成された前記第１アーム支持部材回転力伝達手段（２８，３１，３２）、
（Ａ015）前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）に固着されたプーリ（３３）、前記第１アーム基端部に設けられたプーリ（３９）、および前記両プーリに掛けられたタイミングベルト（４８）により構成された前記第１アーム回転力伝達手段（３３，３９，４８）、
（Ａ016）前記搬送アーム回転用貫通軸（１６）に固着されたプーリ（３５）、前記第２アーム基端部に設けられたプーリ（４４）、および前記両プーリに掛けられたタイミングベルト（４９）により構成された前記第２アーム回転力伝達手段（３５，４４，４９）、
（Ａ017）前記第２アーム支持軸（４１）に固着されたプーリ（４２）、前記搬送アーム（５１）基端部に設けられたプーリ（４７）、および前記両プーリに掛けられたタイミングベルト（５０）により構成された前記搬送アーム回転力伝達手段（４２，４７，５０）。
【００１６】
（実施の形態１の作用）
本発明の試料搬送装置の実施の形態１では、第１アーム支持部材回転力伝達手段（２８，３１，３２）は前記搬送アーム回転用貫通軸（１６）に固着されたプーリ（２８）、前記第１アーム支持部材（２９）基端部に設けられたプーリ（３１）、および前記両プーリに掛けられたタイミングベルト（３２）により構成される。第１アーム回転力伝達手段（３３，３９，４８）は、前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）に固着されたプーリ（３３）、前記第１アーム基端部に設けられたプーリ（３９）、および前記両プーリに掛けられたタイミングベルト（４８）により構成される。第２アーム回転力伝達手段（３５，４４，４９）は前記搬送アーム回転用貫通軸（１６）に固着されたプーリ（３５）、前記第２アーム基端部に設けられたプーリ（４４）、および前記両プーリに掛けられたタイミングベルト（４９）により構成される。前記搬送アーム回転力伝達手段（４２，４７，５０）は前記第２アーム支持軸（４１）に固着されたプーリ（４２）、前記搬送アーム基端部に設けられたプーリ（４７）、および前記両プーリに掛けられたタイミングベルト（５０）により構成される。
【００１７】
前記搬送アーム回転用貫通軸（１６）が回転したときに前記搬送アーム回転用貫通軸（１６）に固着された前記第１アーム支持部材回転力伝達手段（２８，３１，３２）のプーリ（２８）も回転して、前記プーリ（２８）に掛けられたタイミングベルト（４８）を介して前記第１アーム支持部材（２９）に設けられたプーリ（３１）が回転して第１アーム支持部材（２９）を前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）回りに回転させる。
前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）が回転したときに前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）に固着された第１アーム回転力伝達手段（３３，３９，４８）のプーリ（３３）も回転して、前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）のプーリ（３３）に掛けられたタイミングベルト（４８）を介して前記第１アーム基端部に設けられたプーリ（３９）が回転する。前記第１アーム基端部のプーリ（３９）の回転により前記第１アーム（２３）が前記搬送アーム回転用貫通軸（１６）回りに回転する。
【００１８】
前記第１アーム（３８）が前記第１アーム支持軸（３４）回りに回転したときに第１アーム支持軸（３４）に固着された第２アーム回転力伝達手段（３５，４４，４９）のプーリ（３５）も回転し、タイミングベルト（４９）を介して前記第２アーム基端部に設けられたプーリ（４４）が回転して前記第２アーム（４３）が前記第２アーム支持軸（４１）回りに回転する。前記第２アーム支持軸（４１）に固着されたプーリ（４２）が回転するとタイミングベルト（５０）を介して前記搬送アーム基端部に設けられたプーリ（４７）が回転して前記搬送アーム（４１）を前記搬送アーム支持軸（４６）回りに回転させる。
前記アーム回転モータ（Ｍ1）を回転させずに、アーム直進モータ（Ｍ2）のみを回転させた場合、前記搬送アーム直進用貫通（１６）軸のみが回転し、θ2＝−２θ1となりまた、搬送アーム（５１）の搬送アーム支持軸（４６）回りの回転角はθ3＝θ1となる。なおこのとき、前記第２アーム（４３）自体が−θ1回転し、第２アーム（４３）に支持された搬送アーム支持軸（４６）が−θ1回転する。
すなわち、搬送アーム支持軸（４６）が−θ1回転し且つ搬送アーム（５１）が前記搬送アーム支持軸（４６）回りにθ１回転するため、搬送アーム（５１）の向きは変化しない。この場合には搬送アーム（５１）は前記軸心位置Ａ1回りに回転することなく直進移動する。
【００１９】
また、アーム直進モータ（Ｍ2）を回転させずに、アーム回転モータ（Ｍ1）のみを回転させた場合、前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）およびアーム回転用貫通軸（１６）の両方が回転し、θ2＝θ3＝０となる。この場合には、第１アーム（３８）、第２アーム（４３）および搬送アーム（５１）の相対的位置関係は一定に保持された状態のまま、それらは、前記第１アーム支持部材（２９）の軸回りに一体的に回転する。このとき、搬送アーム（５１）の方向が変化する。
【００２０】
（実施の形態２）
本発明の試料搬送装置の実施の形態２は、前記本発明または実施の形態１の試料搬送装置において、次の要件（Ａ018），（Ａ019）を備えたことを特徴とする。
（Ａ018）前記アーム直進モータ（Ｍ2）を支持し且つ前記アーム直進モータ（Ｍ2）の回転出力軸と同軸のテーブル回転軸回りに回転する回転テーブル（Ｔ1）、
（Ａ019）前記回転テーブル（Ｔ1）を回転駆動する前記アーム回転モータ（Ｍ1）。
（実施の形態２の作用）
本発明の試料搬送装置の実施の形態２では、回転テーブル（Ｔ1）は、前記アーム直進モータ（Ｍ2）を支持し且つ前記アーム直進モータ（Ｍ2）の回転出力軸と同軸のテーブル回転軸回りに回転する。前記アーム回転モータ（Ｍ1）は前記回転テーブル（Ｔ1）を回転駆動する。このため、前記アーム直進モータ（Ｍ2）およびアーム回転モータ（Ｍ1）を一箇所に配置することができる。
【００２１】
（実施の形態３）
本発明の試料搬送装置の実施の形態３は、前記本発明または本発明の実施の形態１もしくは２の試料搬送装置において、次の要件（Ａ022）を備えたことを特徴とする。
（Ａ022）前記搬送アーム（５１）を昇降させる搬送アーム昇降装置（５６）。
（実施の形態３の作用）
本発明の試料搬送装置の実施の形態３では、搬送アーム昇降装置（５６）は、前記搬送アーム（５１）を昇降させる。このため、複数の試料（Ｗ）が上下方向に多段に配置されている場合でも前記搬送アーム（５１）の先端部の試料載置部（５１a，５１a）は上下方向に多段に配置された複数の試料（Ｗ）の各試料（Ｗ）を支持することができる。
【００２２】
（実施の形態４）
本発明の試料搬送装置の実施の形態４は、前記本発明または本発明の実施の形態１ないし３のいずれかの試料搬送装置において、次の要件（Ａ023）を備えたことを特徴とする。
（Ａ023）前記搬送アーム（５１）、第１アーム（３８）、第２アーム（４３）、第１アーム支持部材（２９）、前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）、搬送アーム回転用貫通軸（１６）、アーム直進モータ（Ｍ2）を支持する前記回転テーブル（Ｔ1）およびアーム回転モータ（Ｍ1）を同時に昇降させる前記搬送アーム昇降装置（５６）。
【００２３】
（実施の形態４の作用）
本発明の試料搬送装置の実施の形態４では、搬送アーム昇降装置（５６）は、前記搬送アーム（５１）、第１アーム（３８）、第２アーム（４３）、第１アーム支持部材（２９）、前記搬送アーム直進用貫通軸（１７）、搬送アーム回転用貫通軸（１６）、アーム直進モータ（Ｍ2）を支持する前記回転テーブル（Ｔ1）およびアーム回転モータ（Ｍ1）を同時に昇降させる。このため、複数の試料（Ｗ）が上下方向に多段に配置されていても前記搬送アーム（５１）の先端部の試料載置部（５１a，５１a）は各試料（Ｗ）を支持し、前記支持された試料（Ｗ）を前記軸心位置Ａ1回りに回転することなく直進移動させたり、前記軸心位置Ａ1回りに回転させることができる。
【００２４】
【実施例】
次に図面を参照しながら、本発明の試料搬送装置の実施の態様の例（実施例）を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
図１は試料搬送装置の実施例１が配置された真空室およびその真空室に接続された真空室の平面概略図である。図２は前記試料搬送装置の実施例１の縦断面図である。図３は同実施例１の試料搬送アームを直進移動させる場合の動作説明図である。図４は同実施例１の試料搬送アームを回転移動させて前記図３とは異なる方向に直進移動させる場合の動作説明図である。
【００２５】
図１において、電子顕微鏡、電子ビーム描画装置等の電子線装置によりシリコンウエハー等の試料に対する観察、検査、測長または描画等を真空中で行う真空試料室（真空作業室）１には試料ステージ（図示せず）が設置されている。前記真空試料室１の左側面（Ｙ側の側面）に隣接して試料交換室（実施例１の真空室）２が設けられている。前記真空試料室１および試料交換室２の間には開口１a（図２参照）が形成されており、前記開口１aは上下にスライド可能な内部仕切弁３（図１、図２参照）により開閉されるようになっている。前記内部仕切弁３により真空試料室１および試料交換室２は連通したり、または気密に遮断される。前記真空試料室１および試料交換室２はそれぞれ真空ポンプ（図示せず）により真空にされるようになっている。
【００２６】
前記試料交換室２の側面には、上下にスライド移動して開閉される内部仕切弁４，５を介して、交換用の試料を保管する真空室６，７が接続されている。真空室６，７はそれぞれ上下にスライド移動して開閉される外部仕切弁８，９により外部に対する試料の出入が行われる。前記真空室６，７内部には昇降可能な試料載置テーブル１０，１１が配置されている。
【００２７】
図２において、試料交換室２の下部壁（底壁）１２の下方には、モータ支持ケースＣが配置されている。モータ支持ケースＣの内部にはアーム回転モータＭ1が支持されておりアーム回転モータＭ1の出力軸はモータ支持ケースＣの上壁Ｃ1を貫通しており、その上端には回転テーブルＴ1が連結されている。回転テーブルＴ1は前記モータ支持ケースＣの上壁Ｃ1の上面に回転可能に支持されている。前記回転テーブルＴ1上面にはアーム直進モータＭ2が支持されている。
【００２８】
搬送アーム回転用貫通軸１６および搬送アーム直進用貫通軸１７は、前記試料交換室２の下部壁１２を上下に貫通しており、それらの下端部には永久磁石１８，１９が固着されている。前記搬送アーム回転用貫通軸１６およびその下部の永久磁石１８は前記下部壁１２下面に固定された円筒部材２１内に収納されている。また、前記搬送アーム直進用貫通軸１７およびその下部の永久磁石１９は前記下部壁１２下面に固定された円筒部材２２内に収納されている。
【００２９】
前記アーム直進モータＭ2のケースには大径の第１プーリ２３が固着されており、前記円筒部材２１の外側面には永久磁石２４aを装着した回転円筒部材２４が回転可能に支持されている。前記回転円筒部材２４の外周部には大径の第２プーリ２５が設けられている。前記第１プーリ２３および第２プーリ２５にはタイミングベルト２６が掛けられている。前記両プーリの直径は同一である。
以下、本明細書において「大径」のプーリは全て同一直径のプーリを意味し、「小径」のプーリは前記「大径」のプーリの１／２の直径を有するプーリを意味するものとする。
【００３０】
前記アーム回転モータＭ1が回転すると、前記回転テーブルＴ1、アーム直進モータＭ2のケース、第２プーリ２５、タイミングベルト２６、およびが回転円筒部材２４が回転する。このとき、前記回転円筒部材２４に装着された永久磁石２４aが回転円筒部材２４と一体的に回転し、それにつれて前記永久磁石１８が回転するように構成されている。
そして、前記永久磁石１８が回転すると前記搬送アーム回転用貫通軸１６が回転するように構成されている。
【００３１】
前記アーム直進モータＭ2の回転軸の上端には、永久磁石２７bが装着された円筒部２７aを有する回転部材２７が固着されている。前記アーム直進モータＭ2の回転軸が回転すると前記回転部材２７が回転する。このとき、前記回転部材２７に装着された永久磁石（図示せず）が回転部材２７と一体的に回転し、それにつれて前記永久磁石１９が回転するように構成されている。
そして、前記永久磁石１９が回転すると前記搬送アーム直進用貫通軸１７が回転するように構成されている。
したがって、前記アーム直進モータＭ2を停止した状態で前記アーム回転モータＭ1を回転駆動させると、前記アーム直進モータＭ2を支持する回転テーブルＴ1が回転し、且つ同一直径のプーリ２３，２５等が回転するので、前記搬送アーム回転用貫通軸１６および搬送アーム直進用貫通軸１７が同一回転速度で回転するように構成されている。
【００３２】
前記試料交換室２内において、前記アーム回転貫通軸１６の上端には小径の第３プーリ２８が固着されており、前記アーム直進貫通軸１７にはターンテーブル（第１アーム支持部材）２９が回転可能に支持されている。前記ターンテーブル２９の下部には小径の第４プーリ３１が設けられている。前記第３プーリおよび第４プーリにはタイミングベルト３２が掛けられている。なお、第３プーリ２８および第４のプーリ３１の直径は同一であれば良いので、両方とも大径にすることが可能である。
前記第３プーリ２８、第４プーリ３１およびベルト３２とから第１アーム支持部材回転力伝達手段（２８，３１，３２）が構成されている。
また、前記アーム直進貫通軸１７の上端には大径の第５プーリ３３が固着されている。
【００３３】
前記ターンテーブル２９の外側部には第１アーム支持軸３４が固定されており、前記第１アーム支持軸３４の上端には第６プーリ３５が固着されている。
前記第１アーム支持軸３４には、前記第６プーリ３５の下方の第１アーム３８が回転自在に支持されている。
第１アーム３８は、その下端部に設けた大径の第７プーリ３９と、前記第７プーリ３９の上方で水平に延びる水平アーム部４０と、この水平アーム部４０の先端部の第２アーム支持軸４１の上端に固定された小径の第８プーリ４２とを有している。
【００３４】
前記第２アーム支持軸４１には、第２アーム４３が回転自在に支持されている。第２アーム４３は、その下端部に設けた小径の第９プーリ４４と、前記第９プーリ４４の上方で水平に延びる水平アーム部４５と、この水平アーム部４５の先端部の搬送アーム支持軸４６とを有している。前記搬送アーム支持軸４６には大径の第１０プーリ４７が回転自在に支持されている。
前記アーム直進用モータＭ2により回転される第５プーリ３３と前記第７プーリ３９との間にはタイミングベルト４８が掛けられている。また、第６プーリ３５と第９プーリ４４との間、および、第８プーリ４２と第１０プーリ４７との間にもそれぞれタイミングベルト４９，５０が掛けられている。
前記第５プーリ３３、第７プーリ３９およびタイミングベルト４８とから第１アーム回転力伝達手段（３３，３９，４８）が構成されている。
第６プーリ３５、第９プーリ４４およびタイミングベルト４９とから第２アーム回転力伝達手段（３５，４４，４９）が構成されている。前記第８プーリ４２、第１０プーリ４７およびタイミングベルト５０とから搬送アーム回転力伝達手段（４２，４７，５０）が構成されている。
【００３５】
前記プーリ２３，２４，３３，３５，３９，４７は大径プーリで各プーリの径は同一であり、プーリ２８，３１，４２，４４は小径プーリでその径は同一である。そして、大径プーリの径は小径プーリの２倍である。
図３において、前記プーリ３５，３９の中心軸をＡ1、プーリ４２，４４の中心軸をＡ2、プーリ４７の中心軸をＡ3とし、軸心位置Ａ1およびＡ2間の距離をＬ1、軸心位置Ａ2およびＡ3間の距離をＬ2とするとＬ1＝Ｌ2＝Ｌに設定されている。
また、前記第１０プーリ４７には搬送アーム５１が一体的に結合されている。搬送アーム５１の先端部には二股の試料載置部５１a，５１aが設けられている。
【００３６】
前記符号１６〜５０，Ｍ1，Ｍ2，Ｔ1等で示す要素により前記搬送アーム５１を移動させる搬送アーム移動装置（１６〜５０，Ｍ1，Ｍ2，Ｔ1）が構成されている。
また、搬送アーム移動装置（１６〜５０，Ｍ1，Ｍ2，Ｔ1）および符号５１で示す要素により本発明の試料搬送装置Ｈが構成されている。
【００３７】
前記図２に示す搬送アーム移動装置（１６〜５０，Ｍ1，Ｍ2，Ｔ1）は、前記搬送アーム５１を図２および図３Ａに示す状態から図３Ｂに示すように直進移動させる際は、前記アーム回転モータＭ1を停止した状態でアーム直進モータＭ2のみを回転させる。
すなわち、搬送アーム５１が図３Ａの状態で、アーム直進用モータＭ2（図２参照）を回転駆動して、前記第７プーリ３９を図３Ｂに示す角度θだけ時計方向に回転駆動すると、前記第１アーム３８も時計方向に角度θだけ回転する。このとき第８プーリ４２および第９プーリ４４の軸心位置Ａ2は図３Ｂに示す位置へ移動する。
このとき、第６プーリ３５に掛けられたベルト４９は第６プーリ３５に対して角度θだけ旋回する（向きを変える）ので、第９プーリ４４は反時計方向に角度２θだけ回転して、図３Ｂの位置に移動する。この第９プーリ４４の角度２θの回転に対応して第１０プーリ４７は反時計方向にθ°回転する。
【００３８】
この場合、第１０プーリ４７を支持する搬送アーム支持軸４６は第２アーム４３とともに−θ回転するので、搬送アーム５１の回転角度の合計が０°となり、右方（−Ｙ方向）に距離Ｄだけ平行移動する。すなわち、前記搬送アーム５１が距離Ｄだけ右方（−Ｙ方向）へ前進する（図３Ｂ、図４Ａ参照）。前述したように、軸心位置Ａ1およびＡ2間の距離Ｌ1と軸心位置Ａ2およびＡ3間の距離Ｌ2とはＬ1＝Ｌ2＝Ｌに設定されているので、前記移動距離Ｄは次式で表される。
Ｄ＝２Ｌ（１−cosθ）
したがって、θ＝１８０°のときＤ＝４Ｌとなり、図４Ａに示す状態となる。
【００３９】
ところで、前記図３Ｂの状態において、第９プーリ４４および第２アーム４３を時計方向に２θ回転させた場合、軸心位置Ａ3は、前記軸心位置Ａ1およびＡ2を結ぶ線上に移動する。このとき、第１０プーリ４７は軸心位置Ａ3回りに−θ回転する。すなわちこの場合は、第１アーム３８、第２アーム４３および搬送アーム５１は、図３Ａに示す関係を保持したまま（すなわち、軸心位置Ａ1，Ａ2，Ａ3が一直線上に配置されたまま）、軸心位置Ａ1を中心にしてθだけ回転した状態となる。
したがって、図３Ａに示す状態において、図２に示す前記アーム直進用モータＭ2を停止させた状態で前記アーム回転モータＭ1のみを回転させると、前記アーム直進貫通軸１７の回転により前記第１アーム３８は軸心位置Ａ1回りにθ回転し、第２アーム４３は軸心位置Ａ2回りに−２θ回転するともに、アーム回転貫通軸１６によるターンテーブル２９の回転角θの回転により第７プーリ３５の位置がアーム直進貫通軸１７回りにθ回転するので前記第２アーム４３が軸心位置Ａ2回りに２θ回転する。すなわち、第２アーム４３は前記アーム直進貫通軸１７の回転により−２θ回転し、前記アーム回転貫通軸１６の回転により２θ回転するので合計の回転角度は０となる。
このとき、第１アーム３８、第２アーム４３および搬送アーム５１は、図３Ａに示す関係を保持したまま（すなわち、軸心位置Ａ1，Ａ2，Ａ3が一直線上に配置されたまま）、ターンテーブル２９の回転軸回りにθだけ回転して図４Ｂの状態となる。
【００４０】
したがって、前記アーム直進用モータＭ2を停止させた状態で前記アーム回転モータＭ1のみを回転させると、第１アーム３８、第２アーム４３および搬送アーム５１は、図３Ａに示す関係を保持したまま（すなわち、軸心位置Ａ1，Ａ2，Ａ3が一直線上に配置されたまま）、ターンテーブル２９の回転軸回りに回転するので、搬送アーム５１の向きを変えることができる。
そして、前記向きを変えた搬送アーム５１は、前記アーム回転モータＭ1を停止した状態でアーム直進モータＭ2のみを回転させることにより直進移動させることができる。
【００４１】
（実施例１の作用）
図５は同実施例１の試料搬送アームを右方（図１の真空試料室１の方向）に延ばす場合の状態を示す図である。図６は同実施例１の試料搬送アームの向きを変えてから左方（図１の試料保管用の真空室６の方向）に延ばす場合の状態を示す図である。
図５Ａに示す状態で前記図２に示すアーム回転モータＭ1を停止した状態でアーム直進モータＭ2のみを回転させることにより、前記搬送アーム５１を順次図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｄの位置に移動させることができる。
【００４２】
図６Ａの２点鎖線で示す搬送アーム５１の状態は前記図５Ｄと同じ状態を示す図である。この図６Ａに示す状態において、前記アーム直進用モータＭ2を停止させた状態で前記アーム回転モータＭ1のみを回転させると、第１アーム３８、第２アーム４３および搬送アーム５１は、図６Ａの２点鎖線に示す位置関係を保持したまま（すなわち、軸心位置Ａ1，Ａ2，Ａ3が一直線上に配置されたまま）、ターンテーブル２９の軸回りに回転して図６Ａの実線で示す位置に移動し、さらに回転すると図６Ｂの状態とすることができる。この図６Ｂの状態では搬送アーム５１の向きは左方（前記図１の真空室６の方向）に向いている。
この図６Ｂの状態において、前記図２に示すアーム回転モータＭ1を停止した状態でアーム直進モータＭ2のみを回転させることにより、前記搬送アーム５１を順次図６Ｃ、図６Ｄ、図６Ｅの位置に直進移動させることができるので、真空室６に対して試料の搬送を行うことができる。
【００４３】
前記本実施例１によれば、アーム回転モータＭ1またはアーム直進モータＭ2のいずれか一方を停止して他方駆動することにより、搬送アームの回転動作と直進動作をそれぞれ独立に行うことができる。
また、真空の試料交換室２の外部から内部に回転力を伝達（導入）する際に、円筒部材２１，２４の内側および外側に配置された永久磁石を使用する磁気結合式の回転導入機を使用しているので、超高真空対応とすることができる。
第１アーム３８を支持する第１アーム支持軸３４をターンテーブル２９上に偏心して配置したので、前記ターンテーブル２９の中心から第１アーム支持軸３４までの長さが、前記搬送アーム５１の直進移動ストロークにプラスされる。このため、前記搬送アーム５１の直進移動ストロークが長くなる。したがって、第１アーム３４、第２アーム４３および搬送アーム５１の長さを短くしても、必要な直進移動ストロークが得られるので、前記第１アーム３４、第２アーム４３および搬送アーム５１の長さを短くしてそれらの剛性を高めることが可能となる。
【００４４】
（実施例２）
図７は試料搬送装置の実施例２の縦断面図で、前記実施例１の図２に対応する図である。
なお、この実施例２の説明において、前記実施例１の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
図７において、上壁Ｃ1および中間壁Ｃ2を有するモータ支持ケースＣは昇降テーブル５６上に支持されており、昇降テーブル（搬送アーム昇降装置）５６と共に昇降可能である。
また、前記実施例１の図２に示す符号１６〜２６で示す部材は省略されている。そして、前記モータ支持ケースＣ内において前記アーム回転モータＭ1の出力軸には大径の第１プーリ２３′が固着されている。また、前記アーム回転貫通軸１６の下端部は前記モータ支持ケースＣの中間壁Ｃ2を貫通して前記モータ支持ケースＣ内部に配置されており、その下端には大径の第２プーリ２５′が固着されている。前記第１プーリ２３′および第２プーリ２５′にはタイミングベルト２６′が掛けられている。
【００４５】
前記アーム直進貫通軸１７の下端はカップリング５７を介して前記アーム直進モータＭ2の出力軸に連結されている。そして、前記試料交換室２の下部壁１２と前記モータ支持ケースＣの上壁Ｃ1との間には、前記アーム回転貫通軸１６の周囲を囲むローズＢ1および前記アーム直進貫通軸１７aおよびアーム直進モータＭ2を囲むベローズＢ2が設けられている。
本実施例２では、前記ベローズＢ1，Ｂ2により前記アーム回転貫通軸１６およびアーム直進貫通軸１７の前記下部壁１２貫通部分の気密性を保持するように構成されている。
【００４６】
（実施例２の作用）
本実施例２も、前記実施例１と同様に、アーム回転モータＭ1またはアーム直進モータＭ2のいずれか一方を停止して他方駆動することにより、搬送アームの回転動作と直進動作をそれぞれ独立に行うことができる。
また、前記昇降テーブル５６を昇降させことにより前記搬送アーム５１を昇降させることができるので、搬送アーム５１の試料載置部５１a，５１aに載置された試料（ウエハー）の他の部材（例えば、真空試料室１内のステージ、または試料保管用の真空室内の試料支持テーブル等）との試料の受渡しを容易に行うことができる。
【００４７】
（変更例）
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更実施例を下記に例示する。
（Ｈ01）本発明は複数の真空室または真空試料室に接続された試料交換室に配置する代わりに、試料ステージが配置された真空試料室に配置して、前記試料ステージと前記真空試料室に接続された試料交換室との間での試料の搬送に使用することが可能である。
（Ｈ02）前記第１アーム支持部材回転力伝達手段、第１アーム回転力伝達手段、第２アーム回転力伝達手段、または前記搬送アーム回転力伝達手段として、プーリを使用する代わりにギヤ列やリンク機構等を単独または組み合わせて使用することが可能である。
（Ｈ03）前記第１アームを支持する第１アーム支持部材は、ターンテーブル２９のような円形のテーブル構造とする代わりに、アーム形状とすることが可能である。
【００４８】
【発明の効果】
前述の本発明の試料搬送装置は、下記の効果を奏することができる。
（Ｅ01）試料搬送アームの直進移動および回転移動の制御を容易に行うことができる。
（Ｅ02）第１アームを第１アーム支持部材により支持したので、第１アーム支持部材の回転中心から前記第１アームを支持する位置までの距離が、搬送アームの直進移動ストロークにプラスされるため、搬送アームの直進移動ストロークを大きくすることがきる。また、前記搬送アームの直進移動ストロークを大きくせずに前記第１アーム、第２アーム、搬送アーム等の長さを短く構成してそれらの剛性を高めることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は試料搬送装置の実施例１が配置された真空室およびその真空室に接続された真空室の平面概略図である。
【図２】  図２は前記試料搬送装置の実施例１の縦断面図である。
【図３】  図３は同実施例１の試料搬送アームを直進移動させる場合の動作説明図である。
【図４】  図４は同実施例１の試料搬送アームを回転移動させて前記図３とは異なる方向に直進移動させる場合の動作説明図である。
【図５】  図５は同実施例１の試料搬送アームを右方（図１の真空試料室１の方向）に延ばす場合の状態を示す図で、図５Ａは試料搬送アームが真空試料室に延びる前の状態を示す図、図５Ｂは試料搬送アームが真空試料室へ延び始めた状態を示す図、図５Ｃは前記図５Ｂよりさらに試料搬送アームが真空試料室へ延びた状態を示す図、図５Ｄは試料搬送アームの先端が真空試料室まで延びた状態を示す図である。
【図６】  図６は同実施例１の試料搬送アームの向きを変えてから左方（図１の試料保管用の真空室６の方向）に延ばす場合の状態を示す図で、図６Ａは試料搬送アームの向きを変えようとする状態を示す図、図６Ｂは試料搬送アームの向きを変った状態を示す図、図６Ｃは試料搬送アームが真空室へ延ばす状態を示す図、図６Ｄは前記図６Ｃよりさらに試料搬送アームの先端が真空室に延びた状態を示す図、図６Ｅは試料搬送アームが真空室まで延びた状態を示す図である。
【図７】  図７は試料搬送装置の実施例２の縦断面図で、前記実施例１の図２に対応する図である。
【図８】  図８は、試料搬送装置の従来例の平面図である。
【符号の説明】
Ｈ…試料搬送装置、Ｍ1…アーム回転モータ、Ｍ2…アーム直進モータ、
２…真空室、１２…底壁、１６…搬送アーム回転用貫通軸、１７…搬送アーム直進用貫通軸、２８，３１，３２…第１アーム支持部材回転力伝達手段、２９…第１アーム支持部材、３３，３９，４８…第１アーム回転力伝達手段、３４…第１アーム支持軸、３５，４４，４９…第２アーム回転力伝達手段、３８…第１アーム、４２，４７，５０…搬送アーム回転力伝達手段、４１…第２アーム支持軸、４３…第２アーム、４６…搬送アーム支持軸、５１…搬送アーム、５１a，５１a…試料載置部
２８，３１，３３，３５，３９，４２，４４，４７…プーリ、３２，４８，４９，５０…ベルト、５６…搬送アーム昇降装置、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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