(57)【要約】【課題】主としてボールネジを用いることにより構造が比較的簡単でシール性が高い回転駆動機構を提供する。【解決手段】真空側と大気側とを区画する区画壁４に設けられて、前記真空側に配された回転部材を回転させるための回転駆動機構であって、真空側に配され、前記区画壁に軸受を介して回転可能に支持されたボールネジ１６、１８のナット部１６Ａ、１８Ａ側と、一端部が前記ナット部側に連結され、他端部が前記回転部材に連結された出力軸４８、５０と、大気側に配され、前記ボールネジのボール軸部１６Ｂ、１８Ｂ側に連結されて直線運動をする入力軸３０、３４と、前記入力軸を進退させる駆動手段３８、４２と、前記入力軸をその内部に挿通させ、その一端部が前記ボール軸部側に接続され、その他端部が前記区画壁に接続された伸縮可能なシール部材４４、４６とを備え、前記入力軸を進退させることにより前記回転部材を回転させる。【選択図】　図１
2004092871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空側と大気側とを区画する区画壁に設けられて、前記真空側に配された回転部材を回転させるための回転駆動機構であって、
前記真空側内を直線運動する移動体と、
その一端部が前記移動体に接続され、その他端部が前記区画壁に接続された伸縮可能なシール部材と、
前記移動体にその一端を連結させると共にその他端を前記シール部材を挿通して大気側に延びるように設けられた直線運動用の入力軸と、
前記入力軸を進退させる駆動手段と、
前記移動体に設けられ、この移動体の直線運動を回転運動に変換する直線・回転変換手段と、
前記直線・回転変換手段に連結され、前記回転部材を回転させる出力軸とを備え、
前記入力軸を進退させることにより前記回転部材を回転させることを特徴とする回転駆動機構。
【請求項２】
前記直線・回転変換手段は機械的機構により構成されることを特徴とする請求項１記載の回転駆動機構。
【請求項３】
前記直線・回転変換手段は、ボールネジよりなることを特徴とする請求項２記載の回転駆動機構。
【請求項４】
前記直線・回転変換手段は、ラックと、これに螺合されるピニオンよりなることを特徴とする請求項２記載の回転駆動機構。
【請求項５】
前記直線・回転変換手段は、プーリと、これに掛け渡されるタイミングベルトよりなることを特徴とする請求項２記載の回転駆動機構。
【請求項６】
更に、第２回転部材を回転させるために同様な構成の第２移動体と第２入力軸と第２駆動手段と第２直線・回転変換手段と第２出力軸とを備え、前記第２移動体は前記シール部材の途中に介装され、前記入力軸は前記第２移動体を貫通することを特徴とする請求項１記載の回転駆動機構。
【請求項７】
真空側と大気側とを区画する区画壁に設けられて、前記真空側に配された回転部材を回転させるための回転駆動機構であって、
真空側に配され、前記区画壁に軸受を介して回転可能に支持されたボールネジのナット部側と、
一端部が前記ナット部側に連結され、他端部が前記回転部材に連結された出力軸と、
大気側に配され、前記ボールネジのボール軸部側に連結されて直線運動をする入力軸と、
前記入力軸を進退させる駆動手段と、
前記入力軸をその内部に挿通させ、その一端部が前記ボール軸部側に接続され、その他端部が前記区画壁に接続された伸縮可能なシール部材とを備え、
前記入力軸を進退させることにより前記回転部材を回転させることを特徴とする回転駆動機構。
【請求項８】
前記区画壁は、前記真空側と大気側とを区画する他の固定ベース区画壁に対して伸縮可能になされた環状のシール部材を介して接近及び離間可能に設けられることを特徴とする請求項７記載の回転駆動機構。
【請求項９】
真空側と大気側とを区画する区画壁に設けられて直線運動を回転運動に変換する回転駆動機構において、
ボール軸部とこれに螺合されるナット部とよりなって直線状に配置された複数のボールネジと、
伸縮可能になされて前記ボール軸部同士を互いに直列に接続する複数の環状のシール部材と、
軸受を介して同軸同心状に互いに回転可能に支持されて前記各ナット部にそれぞれ連結されると共に、最外周に位置するものは軸受を介して前記区画壁に回転可能に支持される複数の回転筒と、
前記ボールネジの内の最も大気側に位置するボールネジのボール軸部と前記区画壁との間を連結する環状のシール部材と、
一端が前記それぞれのボール軸部に連結されると共に他端が前記環状のシール部材内に挿通されて大気側に延びて直線移動する複数の入力軸と、
前記入力軸を進退させる駆動手段と、
前記各回転筒に連結される複数の出力軸と、
を備えたことを特徴とする回転駆動機構。
【請求項１０】
前記各入力軸は、同軸同心状になされて前記ボール軸部を貫通させて配置されていることを特徴とする請求項９記載の回転駆動機構。
【請求項１１】
前記ボールネジの数は２個であることを特徴とする請求項９または１０記載の回転駆動機構。
【請求項１２】
前記ボールネジの数は３個であることを特徴とする請求項９または１０記載の回転駆動機構。
【請求項１３】
被処理体の搬送装置において、
被処理体を保持し得ると共に屈伸可能になされた搬送アーム機構と、前記搬送アーム機構に連結された駆動機構とを有し、前記駆動機構は、真空側と大気側とを区画する区画壁に設けられて直線運動を回転運動に変換する回転駆動機構であって、
前記回転駆動機構は、
ボール軸部とこれに螺合されるナット部とよりなって直線状に配置された複数のボールネジと、
伸縮可能になされて前記ボール軸部同士を互いに直列に接続する複数の環状のシール部材と、
軸受を介して同軸同心状に互いに回転可能に支持されて前記各ナット部にそれぞれ連結されると共に、最外周に位置するものは軸受を介して前記区画壁に回転可能に支持される複数の回転筒と、
前記ボールネジの内の最も大気側に位置するボールネジのボール軸部と前記区画壁との間を連結する環状のシール部材と、
一端が前記それぞれのボール軸部に連結されると共に他端が前記環状のシール部材内に挿通されて大気側に延びて直線移動する複数の入力軸と、
前記入力軸を進退させる駆動手段と、
前記各回転筒に連結される複数の出力軸と、
を備えたことを特徴とする被処理体の搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体製造装置等に用いられる被処理体の搬送装置及びこれに用いる回転駆動機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体デバイスの製造工程においては、半導体製造装置の真空処理室内に半導体ウエハ等の被処理体を搬入し、減圧雰囲気下でその処理を行う工程が多く用いられている。
このように減圧雰囲気下で被処理体に処理を施す半導体製造装置では、半導体ウエハ等の被処理体を真空処理室内に搬入・搬出する毎に、真空処理室内を常圧に戻すと、再び真空処理室内を減圧して処理を開始するまでに多くの時間を要し、スループット（ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ：単位時間内に処理できるワーク数量）の低下を招くことになる。このため、真空処理室に隣接して、その内部の容積が真空処理室よりも少ない予備真空室いわゆるロードロック室を設けたものが多い。
【０００３】
例えば、減圧雰囲気下で被処理物の処理を行う従来の半導体製造装置（例えばエッチング装置等）では、この装置の真空処理室に隣接してロードロック室を設け、このロードロック室を介して半導体ウエハ等の被処理体を真空処理室に対して搬送装置により搬入・搬出させる。このようにして真空処理室内を常圧に戻すことなく半導体ウエハ等の被処理体を真空処理室に搬入・搬出するようにして、半導体製造装置全体のスループットの向上を図っている。
【０００４】
上記被処理体を搬送する従来の搬送装置は、一般的に多関節アーム方式になっており、例えば複数のアーム部をそれぞれ屈曲可能に直列に接続し、それらの間に動力を伝達してアーム部全体を伸縮させるようになっている。
この場合、ロードロック室や搬送室内などの真空側がパーティクル等に汚染されることを防止するために、上記搬送装置の駆動源は上記真空側に対して隔離された大気側に設定されており、この駆動源より真空側に設置された搬送機構に種々の方式を用いて回転力を伝達している。
例えば特表平８−５０６７７１号公報（特許文献１）や特開２０００−６９７４１号公報（特許文献２）等においては、真空側に設けられたロータと大気側に設けられたステータよりなるモータユニットを設けており、このロータの回転力で搬送機構のアーム部等の屈伸を行うようになっている。
また、特開平３−１３６７７６号公報（特許文献３）等においては磁気カップリング機構を用いて回転力を真空側に伝達しており、この回転力で搬送機構のアーム部等を屈伸させるようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特表平８−５０６７７１号公報（第４−５頁、第２図）
【特許文献２】
特開２０００−６９７４１号公報（第２−３頁、第５図）
【特許文献３】
特開平３−１３６７７６号公報（第４−５頁、第５図及び第６図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した搬送装置の駆動系にあっては、その駆動側と従動側（被駆動側）が機械的機構により連動していないため、搬送精度に関して位置保証や緊急停止に対して十分に対応することができなかったり、駆動トルクが十分でなかったり、また装置自体もかなり複雑化する、といった問題があった。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、主としてボールネジ等の機械的機構を用いることにより構造が比較的簡単で、上記問題を解決し、且つ真空下において使用可能なシール性が高い完全な運動変換機構及び被処理体の搬送装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、真空側と大気側とを区画する区画壁に設けられて、前記真空側に配された回転部材を回転させるための回転駆動機構であって、前記真空側内を直線運動する移動体と、その一端部が前記移動体に接続され、その他端部が前記区画壁に接続された伸縮可能なシール部材と、前記移動体にその一端を連結させると共にその他端を前記シール部材を挿通して大気側に延びるように設けられた直線運動用の入力軸と、前記入力軸を進退させる駆動手段と、前記移動体に設けられ、この移動体の直線運動を回転運動に変換する直線・回転変換手段と、前記直線・回転変換手段に連結され、前記回転部材を回転させる出力軸とを備え、前記入力軸を進退させることにより前記回転部材を回転させることを特徴とする回転駆動機構である。
このようにシール部材と移動体とを直列的に接続し、移動体を大気側に延びる入力軸で直接運動させて、これを移動体に設けた直線・回転変換手段で出力軸に回転運動として伝達させることができる。
従って、構造が比較的簡単でシール性を高く維持することが可能となる。
【０００８】
この場合、例えば請求項２に規定するように、前記直線・回転変換手段は機械的機構により構成される。
このように、機械的機構を採用しているので、緊急停止による位置ずれが生じないばかりか、位置（回転）精度が高く、しかも十分なトルクを得ることができる。
この場合、例えば請求項３に規定するように、前記直線・回転変換手段は、ボールネジよりなる。
この場合、例えば請求項４に規定するように、前記直線・回転変換手段は、ラックと、これに螺合されるピニオンよりなる。
この場合、例えば請求項５に規定するように、前記直線・回転変換手段は、プーリと、これに掛け渡されるタイミングベルトよりなる。
また、例えば請求項６に規定するように、更に、第２回転部材を回転させるために同様な構成の第２移動体と第２入力軸と第２駆動手段と第２直線・回転変換手段と第２出力軸とを備え、前記第２移動体は前記シール部材の途中に介装され、前記入力軸は前記第２移動体を貫通する。
【０００９】
請求項７に係る発明は、真空側と大気側とを区画する区画壁に設けられて、前記真空側に配された回転部材を回転させるための回転駆動機構であって、真空側に配され、前記区画壁に軸受を介して回転可能に支持されたボールネジのナット部側と、一端部が前記ナット部側に連結され、他端部が前記回転部材に連結された出力軸と、大気側に配され、前記ボールネジのボール軸部側に連結されて直線運動をする入力軸と、前記入力軸を進退させる駆動手段と、前記入力軸をその内部に挿通させ、その一端部が前記ボール軸部側に接続され、その他端部が前記区画壁に接続された伸縮可能なシール部材とを備え、前記入力軸を進退させることにより前記回転部材を回転させることを特徴とする回転駆動機構である。
このように、ボールネジのナット部側を区画壁に軸受として設け、ボールネジのボール軸部側に入力軸を連結して真空側の気密性を維持しつつ入力軸を直線運動できるシール部材を設け、上記ナット部側に出力軸を連結するようにしたので、構造が比較的簡単でシール性を高くした状態で大気側の直線運動を真空側の回転運動に変換して伝達することが可能となる。
また、機械的機構を採用しているので、緊急停止による位置ずれが生じないばかりか、位置（回転）精度が高く、しかも十分なトルクを得ることができる。
【００１０】
この場合、例えば請求項８に規定するように、前記区画壁は、前記真空側と大気側とを区画する他の固定ベース区画壁に対して伸縮可能になされた環状のシール部材を介して接近及び離間可能に設けられる。
これによれば、真空側の出力軸に対して回転運動に加えて上下方向への直線運動も伝達させることが可能となる。
【００１１】
請求項９に係る発明は、真空側と大気側とを区画する区画壁に設けられて直線運動を回転運動に変換する回転駆動機構において、ボール軸部とこれに螺合されるナット部とよりなって直線状に配置された複数のボールネジと、伸縮可能になされて前記ボール軸部同士を互いに直列に接続する複数の環状のシール部材と、軸受を介して同軸同心状に互いに回転可能に支持されて前記各ナット部にそれぞれ連結されると共に、最外周に位置するものは軸受を介して前記区画壁に回転可能に支持される複数の回転筒と、前記ボールネジの内の最も大気側に位置するボールネジのボール軸部と前記区画壁との間を連結する環状のシール部材と、一端が前記それぞれのボール軸部に連結されると共に他端が前記環状のシール部材内に挿通されて大気側に延びて直線移動する複数の入力軸と、前記入力軸を進退させる駆動手段と、前記各回転筒に連結される複数の出力軸と、を備えたことを特徴とする回転駆動機構である。
このように、複数のボールネジのボール軸部同士をシール部材を介して直列に接続し、各ナット部に回転筒を連結して互いに軸受を介して同軸同心状に設け、各ボール軸部に大気側に延びる入力軸を連結し、各回転筒に出力軸を連結するようにしたので、構造が比較的簡単で、しかもシール性を高く維持しつつ大気側の入力軸の直線運動を真空側の出力軸に回転運動して伝達させることが可能となる。
また、機械的機構を採用しているので、緊急停止による位置ずれが生じないばかりか、位置（回転）精度が高く、しかも十分なトルクを得ることができる。
【００１２】
この場合、例えば請求項１０に規定するように、前記各入力軸は、同軸同心状になされて前記ボール軸部を貫通させて配置されている。
また、例えば請求項１１に規定するように、前記ボールネジの数は２個である。
また、例えば請求項１２に規定するように、前記ボールネジの数は３個である。
【００１３】
請求項１３に係る発明は、被処理体の搬送装置において、被処理体を保持し得ると共に屈伸可能になされた搬送アーム機構と、前記搬送アーム機構に連結された駆動機構とを有し、前記駆動機構は、真空側と大気側とを区画する区画壁に設けられて直線運動を回転運動に変換する回転駆動機構であって、前記回転駆動機構は、ボール軸部とこれに螺合されるナット部とよりなって直線状に配置された複数のボールネジと、伸縮可能になされて前記ボール軸部同士を互いに直列に接続する複数の環状のシール部材と、軸受を介して同軸同心状に互いに回転可能に支持されて前記各ナット部にそれぞれ連結されると共に、最外周に位置するものは軸受を介して前記区画壁に回転可能に支持される複数の回転筒と、前記ボールネジの内の最も大気側に位置するボールネジのボール軸部と前記区画壁との間を連結する環状のシール部材と、一端が前記それぞれのボール軸部に連結されると共に他端が前記環状のシール部材内に挿通されて大気側に延びて直線移動する複数の入力軸と、前記入力軸を進退させる駆動手段と、前記各回転筒に連結される複数の出力軸と、を備えたことを特徴とする被処理体の搬送装置である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る回転駆動機構及び被処理体の搬送装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
＜第１実施例＞
図１は本発明の回転駆動機構の第１実施例を示す断面図、図２は図１中の一部を示す拡大斜視図、図３は図１の出力軸に連結される搬送アーム機構の一例を示す平面図である。
まず、この第１実施例では直線・回転変換手段としてボールネジを２個用いた場合を例にとって説明する。
図１に示すように、この回転駆動機構２は、真空側（図中の上方）と大気側（図中の下方）とを分離区画する区画壁４の開口部６に取り付けられる。この区画壁４は、例えばクラスタツール型の真空処理装置の真空搬送室の底部や、半導体ウエハの搬送のために真空雰囲気と大気圧雰囲気とが交互に繰り返されるロードロック室の底部等を構成する。この場合、この区画壁４は固定状態となるので、固定ベース区画壁となる。
【００１５】
まず、この回転駆動機構２の最外周は、上方が開口されると共に底部に挿通孔８が形成された円筒容器状の区画筒１０よりなる。この区画筒１０は真空側と大気側とを区画する区画壁としての機能を有す。この区画筒１０の上端フランジ部１０Ａは、Ｏリング等のシール部１２を介してネジ１４により上記区画壁４に気密に接続固定されている。
そして、この区画筒１０内に第１のボールネジ１６と第２のボールネジ１８とが、第１のボールネジ１６を上方に位置させて上下に直線状に配置されている。ここで第１のボールネジ１６は、有天井の円筒形状になされた第１の回転筒２０に連結され、第２のボールネジ１８は、上記第１の回転筒２０の全体を囲むようにして同心状に配置された第２の回転筒２２に連結されている。周知のように、一般的なボールネジは、円柱状のボール軸部と、これに螺合して回転しつつ軸方向へ相対的に移動するナット部とにより構成されており、本実施例では、第１のボールネジ１６のナット部１６Ａはネジ２４により上記第１の回転筒２０の下端開口部に連結して固定されている。そして、この第１の回転筒２０の外周とこの外側に配置された上記第２の回転筒２２の内周との間には、軸受２６が介在されており、回転自在に支持されている。
【００１６】
また、第２のボールネジ１８のナット部１８Ａはネジ２９により上記第２の回転筒２２の下端開口部に連結して固定されている。そして、この第２の回転筒２２の外周とこの外側に配置された上記区画筒１０の内周との間には、軸受２８が介在されており、回転自在に支持されている。従って、上記第１及び第２の回転筒２０、２２はそれぞれ同軸同心状態で回転自在に支持されている。
一方、上記第１のボールネジ１６のボール軸部１６Ｂの下部には、下方向へ延びるようにして入力軸３０が取り付けられており、この入力軸３０は、上記第２のボールネジ１８のボール軸部１８Ｂの中心に形成された貫通孔３２及び中空状の第２のボールネジ１８の入力軸３４内を同心同軸状に挿入され、区画筒１０の挿通孔８を通過して大気側に延びている。図２には、この時のこの第１のボールネジ１６のナット部１６Ａとボール軸部１６Ｂとの螺合状態が示されている。
【００１７】
また、第２のボールネジ１８のボール軸部１８Ｂの下部には、下方向へ延びるようにして上記中空状の入力軸３４が取り付けられており、この入力軸３４の下端は上記区画筒１０の挿通孔８を通過して大気側に延びている。ここで各ボール軸部１６Ｂ、１８Ｂは、例えば上下方向へ移動する移動体となる。
そして、上記外側の入力軸３４の下端には、連結板３６が取り付けられている。この連結板３６は、上記区画筒１０に取り付け固定された、例えばリニアモータ等のようにその作動軸が直線状に出没移動できる駆動手段としての直線駆動モータ３８に連結されており、上記入力軸３４を所定のストロークだけ直線移動、ここでは上下方向へ直線移動できるようになっている。
【００１８】
また、内側の入力軸３０の下端にも連結板４０が取り付けられ、この連結板４０は上記他方の連結板３６に取り付け固定された駆動手段としての直線駆動モータ４２に連結されており、この入力軸３０を所定のストロークだけ直線移動（上下移動）できるようになっている。
そして、上記第１及び第２のボールネジ１６、１８の両ボール軸部１６Ｂ、１８Ｂの間及び第２のボールネジ１８のボール軸部１８Ｂと区画筒１０の底部との間にはそれぞれ環状の第１及び第２のシール部材として例えば第１及び第２のベローズ４４、４６が気密に取り付けられており、この内側に上記各入力軸３０、３４が挿通されることになる。これらのベローズ４４、４６は周知のように、薄い金属板を蛇腹状に形成することにより伸縮可能になされている。これにより、上記各入力軸３０、３４を真空側の気密性を維持しつ上下方向へ所定のストロークだけ移動できることになる。
【００１９】
上記第１の回転筒２０の天井部の中心には、これより上方の真空側へ延びるように第１の出力軸４８が取り付け固定されると共に、第２の回転筒２２の天井部の中心部には、これより上方の真空側へ延びるように第２の出力軸５０が取り付け固定されている。この場合、第２の出力軸５０は中空パイプ状に成形されており、この中を上記第１の出力軸４８を挿通させて、両者は同軸同心状になされている。
このように形成された回転駆動機構（駆動機構）２は、例えば半導体ウエハを搬送するための回転部材としての搬送アーム機構に連結されることになり、上記各出力軸４８、５０が搬送アーム機構の各種の駆動軸となっている。これにより搬送装置が構成される。
【００２０】
このような搬送アーム機構の一例は、図３に示されている。図３は特表平８−５０６７７１号公報等に開示されているような、いわゆるフロッグレグ型の搬送アーム機構５２を示しており、これには旋回中心を中心として反対方向へ、いわば蛙の足のように屈伸できる２個の多関節アームを有しており、各多関節アームの両端に半導体ウエハＷを保持するフォーク５６Ａ、５６Ｂを設けている。そして、この多関節アームの２つの駆動アーム５４Ａ、５４Ｂ（回転部材）の基端部の各駆動軸がそれぞれ第１の出力軸４８及び第２の出力軸５０となっている。そして、両出力軸４８、５０を同方向に同量回転させることにより搬送アーム機構５２が旋回し、異方向に同量回転させることにより搬送アーム機構５２が伸縮するようになっている。
尚、この搬送アーム機構５２の型式は、上記したフロッグレグ型に限定されず、特開平７−１４２５５２号公報等に開示されているようなスカラー型のものや、特開２０００−１５０６１７号公報等に開示されている平行リンク型のもの、特開平３−１９２５２号公報等に開示されているように半導体ウエハを保持するフォークがレール上を直線的に進退するもの等にも適用し得る。
【００２１】
次に、このように形成された回転駆動機構２の動作について説明する。
図１に示すように第１及び第２の直線駆動モータ３８、４２をそれそれ駆動することにより、各入力軸３０、３４はそれぞれ上下移動することになる。ここで上側の第１のボールネジ１６に着目すると、入力軸３０と一体的にボール軸部１６Ｂが上下移動し、この時、これに螺合されているナット部１６Ａが正方向、或いは逆方向に回転するので、第１の回転筒２０及び第１の出力軸４８も正方向、或いは逆方向に回転することになる。
【００２２】
また、第２のボールネジ１８においても、上記第１のボールネジ１６の動作とは独立して、上記第１のボールネジ１６のように動作する。すなわち、第２のボールネジ１８の入力軸３４が上下動すると、これに連結されているボール軸部１８Ｂが一体的に上下動し、これによってボール軸部１８Ｂに螺合されているナット部１８Ａが正方向、或いは逆方向に回転するので、第２の回転筒２２及び第２の出力軸５０も正方向、或いは逆方向に回転することになる。この場合、使用するボールネジの種類にもよるが、ボール軸部１６Ｂ、１８Ｂをそれぞれ例えば１０ｍｍ程度上下動させることにより各出力軸４８、５０を１回転させることができる。
【００２３】
ここで、第２のボールネジ１８に関連する直線駆動モータ３８を駆動させると、この連結板３６に取り付けられている他方の直線駆動モータ４２の高さ位置も変化するので、この時、第１のボールネジ１６側の入力軸３０を停止させた状態で維持したい場合には、上記他方の直線駆動モータ４２をカウンタ方向へ、すなわち入力軸３０の上下方向への移動を打ち消すように第１の直線駆動モータ４２を駆動する。尚、この第１のボールネジ１６に対する直線駆動モータ４２を、連結板３６ではなく区画筒１０の底部に固定するようにしてもよく、この場合には、直線駆動モータ４２を上述したようにカウンタ方向へ駆動する必要もない。
【００２４】
このように、本実施例では、直線・回転変換手段であるボールネジ１６、１８のボール軸部（移動体）１６Ｂ、１８Ｂ同士を第１のベローズ４４で連結し、また、下方のボール軸部１８Ｂと区画筒１０の底部を第２のベローズ４６で連結し、上記各ボール軸部１６Ｂ、１８Ｂを、各ベローズ４４、４６内に挿通させた入力軸３０、３４でそれぞれ直線運動させ、これを各ナット部１６Ａ、１８Ａにて回転力として取り出して出力軸４８、５０を回転させるようにしたので、構造が比較的簡単でシール性を高く維持したまま、位置ずれなく、高精度で、しかも十分なトルクを発生でき、大気側の直線運動を真空側に回転運動として伝達することができる。
また、機械的機構を採用しているので、緊急停止による位置ずれが生じないばかりか、位置（回転）精度が高く、しかも十分なトルクを得ることができる。
【００２５】
＜第２実施例＞
上記図１に示す回転駆動機構にあっては、各ボール軸部１６Ｂ、１８Ｂの底面と上面との間、及び下方のボール軸部１８Ｂの底面と区画筒１０の底面との間に、それぞれ第１及び第２のベローズ４４、４６を介在させたが、これに限定されず、各ベローズ４４、４６の自然長を長く設定し、且つ回転駆動機構が長くなるのを防止するために、図４に示す第２実施例のように構成してもよい。
図４に示すように、ここでは、第１のボール軸部１６Ｂに関しては、天井部を残してこの内部を中空状に成形し、第１のベローズ４４の上端を、上記中空状の第１のボール軸部１６Ｂの天井部の裏面側に接合固定している。
【００２６】
また、第２のボールネジ１８Ｂに関しては、天井部を残してこの内部を円形リング状に中空状に成形し、第２のベローズ４６の上端を、上記中空リング状の第２のボール軸部１８Ｂの天井部の裏面側に接合固定している。
この場合、第１及び第２のベローズ４４、４６は共に、図１に示す場合よりもそれぞれ自然長が長いものを用いることができる。これによれば、図４に示す場合にはベローズの長さが長くなった分だけ単位長さ当たりの伸縮量が少なくて済むので、ベローズ自体に大きな負荷をかけなくて済ますことができる。
【００２７】
＜第３実施例＞
上記した各実施例は、２つのボールネジを用いて２つの出力軸を得るようにした回転駆動機構を例にとって説明したが、更に多くのボールネジを用いて多数の出力軸を得るようにしてもよい。
例えば図５は３つのボールネジを用いて３つの出力軸を得るようにした本発明の第３実施例を示す断面図、図６は図５に示す第３実施例に連結される搬送アーム機構の一例を示す斜視図、図７は図５に示す第３実施例の出力軸の結合状態を示す模式図である。尚、図１に示す構成部分と同一構成部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００２８】
この第３実施例にあっては、図１に示す第１実施例の第２のボールネジ１８の下方に更に第３のボールネジ６０を配置しており、この第３のボールネジ６０に対応させて第３の回転筒６２を設けており、そして、この第３の回転筒６２を囲むようにして区画筒１０を設けている。この際、この区画筒１０と上記第３の回転筒６２との間には軸受６４を介在させており、この第３の回転筒６２を回転自在に支持している。
そして、上記第３の回転筒６２の下部は、上記第３のボールネジ６０のナット部６０Ａにネジ６６によって接合固定されている。また、中央に位置する第２のボールネジ１８のボール軸部１８Ｂの下面に接続された第２のベローズ４６の下端部は、上記第３のボールネジ６０のボール軸部６０Ｂの上面に接続されている。そして、このボール軸部６０Ｂの下面と上記区画筒１０の底面との間には、環状のシール部材として第３のベローズ６８が接合されている。
【００２９】
そして、上記第３のボールネジ６０のボール軸部６０Ｂからは、上記他の入力軸３０、３４を内側へ同軸同心状に収容した中空状の入力軸７０が下方向に向けて延びている。そして、この入力軸７０の下端部には連結板７２が取り付けられている。この連結板７２は、上記区画筒１０に取り付け固定された直線駆動モータ７４に連結されており、この入力軸７０を上下方向に直線移動できるようになっている。そして、中心の入力軸３０を上下移動させる直線駆動モータ４２及び入力軸３０の外側の入力軸３４を上下移動させる直線駆動モータ３８は、共に上記連結板７２に取り付け固定されている。また、上記第３の回転筒６２の上端部からは、内側に先の第１及び第２の２つの出力軸４８、５０を挿通させた中空状の第３の出力軸７６が上方に延びている。
【００３０】
このように構成された第３実施例の場合には、大気側に位置する３つの入力軸３０、３４、７０の上下方向への運動（移動）を、第１〜第３の３つのボールネジ１６、１８、６０を介して真空側に位置する各第１〜第３の３つの出力軸４８、５０、７６にそれぞれ回転運動して伝達させることができる。
このように構成された回転駆動機構（駆動機構）は３軸で動作する搬送アーム機構に連結されて搬送装置が形成される。
このような３軸で動作する搬送アーム機構の一例は図６及び図７に示されており、ここではスカラー型のものが用いられる。このスカラー型の搬送アーム機構７８は、同一方向へ伸縮することが可能な２つの多関節アーム８０Ａ、８０Ｂを有しており、各多関節アーム８０Ａ、８０Ｂの先端にウエハＷを保持するフォーク８２Ａ、８２Ｂを有している。
【００３１】
そして、図７に示すように、第３の出力軸７６は、その直径が大きく広くなされており、この上面には２本の回転軸８４Ａ、８４Ｂが起立させて設けられている。上記一方の回転軸８４Ａは、一方の多関節アーム８０Ａの基部に連結され、他方の回転軸８４Ｂは他方の多関節アーム８０Ｂの基部に連結されている。
そして、中心に位置する第１の出力軸４８は、２つのプーリ８６Ａ、８６Ｂと、この両プーリ８６Ａ、８６Ｂ間を掛け渡すタイミングベルト８６Ｃよりなるプーリ伝達系８６を介して動力を伝達できるようになっている。
また第２の出力軸５０は、２つのプーリ８８Ａ、８８Ｂと、この両プーリ８８Ａ、８８Ｂ間を掛け渡すタイミングベルト８８Ｃよりなるプーリ伝達系８８を介して動力を伝達できるようになっている。図中、９０はこの第３の出力軸７８の上部全体を覆うカバー部材である。
【００３２】
この実施例の場合にも、第１及び第２の出力軸４８、５０を回転させることにより、各多関節アーム８０Ａ、８０Ｂをそれぞれ独立的に屈伸させることができる。また、両多関節アーム８０Ａ、８０Ｂの屈伸状態を変化させないで、その方向を変える場合には、図５中の直線駆動モータ７４を駆動させて第３の出力軸７６を所定の角度だけ回転させるようにすればよい。この場合、第１及び第２の出力軸４８、５０も同一方向へ同一角度回転するので、両多関節アーム８０Ａ、８０Ｂの屈伸状態を維持するために、それぞれに関連する直線駆動モータ４２、３８をそれぞれ駆動させる必要はない。
【００３３】
＜第４実施例＞
上記各実施例にあっては、出力軸が２軸、或いは３軸の場合を例にとって説明したが、これに限定されず、出力軸が１軸の場合にも本発明を適用することができる。
図８はこのような出力軸が１軸である本発明の第４実施例を示す断面図である。また、図８中において図１中に示した構成部分と同一構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【００３４】
この実施例においては、最外殻を形成する区画筒１０は、固定さた区画壁１０に一体的に成形されており、第１のボールネジ１６のナット部１６Ａに固定された第１の回転筒２０は、軸受２６を介して上記区画壁１０の内側に回転自在に支持されている。また、上記第１の回転筒２０の天井部に連結される第１の出力軸４８は、下端が開口されて内部が中空状態になされており、この中空部分に第１のボールネジ１６のボール軸部１６Ｂの上部を収容できる構造になっている。そして、この第１の出力軸４８に回転部材としての多関節アーム機構９２、例えば伸縮のみ可能なスカラ型搬送アーム機構が連結されることになる。
【００３５】
一方、上記区画筒１０の底部１０Ａはネジ９８によって固定され、この底部１０Ａにはスプライン９４が他のネジ１００によって固定されている。そして、上記ボール軸部１６Ｂの下端部より下方に延びる入力軸３０は、区画筒１０の底部１０Ａに設けたスプライン９４に挿通されている。そして、この底部１０Ａと上記入力軸３０の上部に設けた円形の補助板９６との間に第１のベローズ４４を介設しており、これにより真空側の気密性を維持しつつこの入力軸３０の上下移動を許容している。尚、この補助板９６は、実質的にはボール軸部１６Ｂの付属部材といえる。また、上記スプライン９４は、内側に挿通されるこの入力軸３０の回転を拘束しつつその上下方向への移動は許容する機能を有している。
【００３６】
そして、上記入力軸３０の下部には駆動用ボールネジ１０２が設けられている。この駆動用ボールネジ１０２のボール軸部１０２Ｂが上記入力軸３０に直結されると共にナット部１０２Ａは、ネジ１０４により、例えば内部が中空になされた円形リング状のダイレクトドライブモータ（ＤＤモータ）（商品名：メガトルクモータ）［ＮＳＫ］等よりなる駆動手段としての駆動モータ１０６のリング状ロータ１０６Ａに連結される。尚、この駆動モータ１０６は、区画壁４に固設される固定台１０８に設置される。
従って、上記駆動モータ１０６のロータ１０６Ａを正逆方向に回転すると、この駆動用ボールネジ１０２の作用によって、このボール軸部１０２Ｂに連結される入力軸３０が上下方向へ移動することになる。これにより、前述したと同様な作用で、第１のボールネジ１６の作用によって第１の出力軸４８が正逆方向へ回転することになる。
【００３７】
＜第５実施例＞
上記各実施例にあっては、各出力軸に対して正逆方向の回転運動を伝達する場合を例にとって説明したが、これに限定されず、回転運動に加えて上下方向への移動もできるようにしてもよい。
図９はこのように出力軸が上下移動できる本発明の第５実施例を示す断面図である。また、図９中において図１中に示した構成部分と同一構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。
図９においては、出力軸が１軸となっており、第１のボールネジ１６と第１の回転筒２０が設けられている例を示している。この実施例においては、最外殻を構成する区画筒（区画壁）１０を、区画壁（固定ベース区画壁）４に直接的に固定するのではなく、環状のシール部材である補助ベローズ１１０を介して取り付けられており、この区画筒１０全体が固定ベース区画壁である区画壁４に対して接近及び離間可能になされている。
【００３８】
そして、上記区画壁４からはネジ１１２によって固定された略Ｌ字状の支持固定部材１１４が垂下させて設けられており、この支持固定部材１１４に駆動手段としての垂直駆動モータ１１６を設けて上記区画筒１０全体を上下方向へ移動できるようにしている。これによれば、第１の出力軸４８を正逆方向に回転できるのみならず、この第１の出力軸４８を上下方向へも移動させることができる。
このような第５実施例は、第１の出力軸４８に多関節アーム機構９２を連結することもできるが、これに代えてカセット台を取り付け、この上にウエハを複数枚収容できるカセットを載置できるようにしてもよい。また、図１及び図５に示す各実施例の場合においても、上記補助ベローズ１１０を付加することにより区画筒１０を上下方向へ移動できるようにすることができる。
【００３９】
＜第６実施例＞
以上の各実施例では直線・回転変換手段としてボールネジを用いた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、ラックとピニオンや、プーリとタイミングベルト等を用いてもよい。
図１０は直線・回転変換手段としてラックとピニオンを用いた本発明の第６実施例を示す一部破断構成図である。尚、図１に示す構成部分と同一構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。
図示するように、ここでは円板状の複数、ここでは２個の移動体１２０、１２２（図１中においてはボール軸部１６Ｂ、１８Ｂに相当）の間に第１及び第２のベローズ４４、４６をそれぞれ介設して区画壁４に直列的に接続されている。上記各移動体１２０、１２２に直結される２つの入力軸３０、３４は同軸同心状に形成されている（図１参照）。そして、上記一方の移動体１２０には、ラック１２４Ａとピニオン１２４Ｂよりなる第１の直線・回転変換手段１２４が取り付けられており、ピニオン１２４Ｂに設けた第１の出力軸４８を回転し得るようになっている。
【００４０】
また、他方の移動体１２２には、ラック１２６Ａとピニオン１２６Ｂよりなる第２の直線・回転変換手段１２６が取り付けられており、ピニオン１２６Ｂに設けた第２の出力軸５０を回転し得るようになっている。尚、第１及び第２の出力軸４８、５０は軸受（図示せず）により回転可能に支持され、そこに回転部材（図示せず）が連結される。
これによれば、構造が比較的簡単でシール性が高い状態で、平行になされた２軸の出力軸を真空側に設置することができる。またこの場合、区画壁４が真空室の底壁である場合のみならず、側壁の場合にも本発明を適用することができる。
【００４１】
＜第７実施例＞
この実施例７では、直線・回転変換手段としてプーリとタイミングベルトを用いている。
図１１は直線・回転変換手段としてプーリとタイミングベルトを用いた本発明の第７実施例を示す構成図である。尚、図１及び図１０に示す構成部分と同一構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。
この実施例７の場合には、一方の移動体１２０には、２つのプーリ１３０Ａ、１３０Ａとこれらの間に掛け渡されたタイミングベルト１３０Ｂとよりなる第１の直線・回転変換手段１３０が関連付けられており、上記移動体１２０に設けたクランパ１３２により上記タイミングベルト１３０Ｂを固定的に保持するようになっている。
【００４２】
また、他方の移動体１２２には、２つのプーリ１３４Ａ、１３４Ａとこれらの間に掛け渡されたタイミングベルト１３４Ｂとよりなる第２の直線・回転変換手段１３４が関連付けられており、上記移動体１２２に設けたクランパ１３６により上記タイミングベルト１３４Ｂを固定的に保持するようになっている。
そして、上記第１の直線・回転変換手段１３０の２つのプーリ１３０Ａの内の一方のプーリ（図示例では上側）の回転軸が第１の出力軸４８となり、また、上記第２の直線・回転変換手段１３４の２つのプーリ１３４Ａの内の一方のプーリ（図示例では上側）の回転軸が第２の出力軸５０となっている。
この第７実施例の動作は図１０にて説明した場合と同様である。
また、図１０に示す第６実施例及び図１１に示す第７実施例では、それぞれ２つの出力軸４８、５０を得るために移動体１２０、１２２やベローズ４４、４６等をそれぞれ２つ設けたが、これらをそれぞれ１つだけ設けて１つの出力軸を得るようにしてもよい。
尚、以上の実施例では半導体ウエハを搬送する場合を例にとって説明したが、これに限定されず、ＬＣＤ基板やガラス基板等を搬送する場合にも本発明を適用できるのは勿論である。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の回転駆動機構及び被処理体の搬送装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
請求項１乃至６に係る発明によれば、シール部材と移動体とを直列的に接続し、移動体を大気側に延びる入力軸で直接運動させて、これを移動体に設けた直線・回転変換手段で出力軸に回転運動として伝達させることができる。従って、構造が比較的簡単でシール性を高く維持することができる。
また、機械的機構を採用しているので、緊急停止による位置ずれが生じないばかりか、位置（回転）精度が高く、しかも十分なトルクを得ることができる。
請求項７及び８に係る発明によれば、ボールネジのナット部側を区画壁に軸受として設け、ボールネジのボール軸部側に入力軸を連結して真空側の気密性を維持しつつ入力軸を直線運動できるシール部材を設け、上記ナット部側に出力軸を連結するようにしたので、構造が比較的簡単でシール性を高くした状態で大気側の直線運動を真空側の回転運動に変換して伝達することができる。
また、機械的機構を採用しているので、緊急停止による位置ずれが生じないばかりか、位置（回転）精度が高く、しかも十分なトルクを得ることができる。
請求項９乃至１２に係る発明によれば、複数のボールネジのボール軸部同士をシール部材を介して直列に接続し、各ナット部に回転筒を連結して互いに軸受を介して同軸同心状に設け、各ボール軸部に大気側に延びる入力軸を連結し、各回転筒に出力軸を連結するようにしたので、構造が比較的簡単で、しかもシール性を高く維持しつつ大気側の入力軸の直線運動を真空側の出力軸に回転運動して伝達させることができる。
また、機械的機構を採用しているので、緊急停止による位置ずれが生じないばかりか、位置（回転）精度が高く、しかも十分なトルクを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回転駆動機構の第１実施例を示す断面図である。
【図２】図１中の一部を示す拡大斜視図である。
【図３】図１の出力軸に連結される搬送アーム機構の一例を示す平面図である。
【図４】本発明の第２実施例を示す構成図である。
【図５】３つのボールネジを用いて３つの出力軸を得るようにした本発明の第３実施例を示す断面図である。
【図６】図５に示す第３実施例に連結される搬送アーム機構の一例を示す斜視図である。
【図７】図５に示す第３実施例の出力軸の結合状態を示す模式図である。
【図８】出力軸が１軸である本発明の第４実施例を示す断面図である。
【図９】出力軸が上下移動できる本発明の第５実施例を示す断面図である。
【図１０】直線・回転変換手段としてラックとピニオンを用いた本発明の第６実施例を示す一部破断構成図である。
【図１１】直線・回転変換手段としてプーリとタイミングベルトを用いた本発明の第７実施例を示す構成図である。
【符号の説明】
２　回転駆動機構
４　区画壁（固定ベース区画壁）
１０　区画筒（区画壁）
１６，１８，６０　ボールネジ（直線・回転変換手段）
１６Ａ，１８Ａ，６０Ａ　ナット部
１６Ｂ，１８Ｂ，６０Ｂ　ボール軸部（移動体）
２０，２２，６２　回転筒
３０，３４，７０　入力軸
３８，４２　直線駆動モータ（駆動手段）
４４，４６，６８　ベローズ（シール部材）
４８，５０，７６　出力軸
５２　搬送アーム機構
１２０，１２２　移動体
１２４，１２６，１３０，１３４　直線・回転変換手段
Ｗ　半導体ウエハ（被処理体）
【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】
2004092871.tif 000009
【図８】
2004092871.tif 000010
【図９】
2004092871.tif 000011
【図１０】
2004092871.tif 000012
【図１１】
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