(57)【要約】【目的】本発明は、試料を搬送するアームに関し、２つの平行四辺形リンク機構を連動させると共に回転軸と摺動可能な支点を設けて１つの駆動源で試料の直線移動と回転を行い、簡単な構造かつ１つの駆動源で試料を自動搬送するアームを実現することを目的とする。【構成】２組の平行四辺形リンクを構成する隣接するそれぞれの２点を，同じ軸にそれぞれ配置して２組の平行四辺形リンクを逆方向に回転させるリンク機構と、２組の平行四辺形リンクのうち、１つの平行四辺形リンクの残りの２点のうちの１点を駆動源で正回転および逆回転させるための回転軸および他の１点を摺動可能にした支点と、２組の平行四辺形リンクのうち、他の１つの平行四辺形リンクの残りの２点のうちの１点あるいは１点の近傍に設けた試料を搭載する試料搭載部とを備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を搬送するアームにおいて、
２組の平行四辺形リンクを構成する隣接するそれぞれの２点を，同じ軸にそれぞれ配置して当該２組の平行四辺形リンクを逆方向に回転させるリンク機構と、
前記２組の平行四辺形リンクのうち、１つの平行四辺形リンクの残りの２点のうちの１点を駆動源で正回転および逆回転させるための回転軸および他の１点を摺動可能にした支点と、
前記２組の平行四辺形リンクのうち、他の１つの平行四辺形リンクの残りの２点のうちの１点あるいは１点の近傍に設けた試料を搭載する試料搭載部と
を備えたことを特徴とするアーム。
【請求項２】
前記回転軸を持つ平行四辺形リンクを前記駆動源で回転させ、他の平行四辺形リンクがほぼ重なる位置に近づいたときに両者を一緒に回転させる力を発生させ、かつ前記支点を回転方向に摺動させ、２組の平行四辺形リンクを一緒に回転させるためのストッパを設けたことを特徴とする請求項１記載のアーム。
【請求項３】
前記リンク機構は、２組の平行四辺形リンクを構成する隣接するそれぞれの２点を，同じ軸にそれぞれ配置して当該それぞれの軸に回転可能に設けた回転体が逆方向にそれぞれ回転するようにして一方を１の平行四辺形リンクのアームに固定および他方を他の平行四辺形リンクのアームに固定し、２組の平行四辺形リンクを逆方向に回転させることを特徴とする請求項１あるいは請求項２記載のアーム。
【請求項４】
前記駆動源で、前記ストッパで２組の平行四辺形リンクを一緒にして所望の回転位置まで回転させた後、逆回転させて回転軸を中心に外側に前記試料搭載部を移動させた状態で試料を搭載あるいは試料を取り出した後、正回転させてストッパで２組の平行四辺形リンクを一緒にして次の所望の回転位置まで回転させることを特徴とする請求項２あるいは請求項３記載のアーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料を搬送するアームに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、走査型電子顕微鏡などの試料室内のステージには、ロボットアームでマスクなどの試料を大気中の収納箱から取り出して真空内の当該試料室内のステージに自動搬送したり、逆に取り出したたりすることが行われている。ロボットアームは、複雑な機械構造と複数の駆動源をもとに構成していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このため、特に半導体分野ではロボットアームでマスクを大気中の収納箱から真空中の試料室内のステージに頻繁に自動搬送したり、自動取り出ししたりすることが行われ、発塵源になったり、塵蓄積場所となったりし、自動搬送するウェハに汚染を発生させたり、微小塵埃を付着させて欠陥を生じさせたりの不都合が発生するという問題があった。
【０００４】
このため、簡単な機構かつ簡単な駆動源で済むウェハを搬送するアームが要求されている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、これらの問題を解決するため、２つの平行四辺形リンク機構を連動させると共に回転軸と摺動可能な支点を設けて１つの駆動源で試料の直線移動と回転を行い、簡単な構造かつ１つの駆動源で試料を自動搬送するアームを実現するようにしている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、２つの平行四辺形リンク機構を連動させると共に回転軸と摺動可能な支点を設けて１つの駆動源で試料の直線移動と回転を行うことにより、簡単な構造かつ１つの駆動源で試料を自動搬送するアームを実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は、２つの平行四辺形リンク機構を連動させると共に回転軸と摺動可能な支点を設けて１つの駆動源で試料の直線移動と回転を行い、簡単な構造かつ１つの駆動源で試料を自動搬送するアームを実現する。
【実施例１】
【０００８】
図１は、本発明の１実施例構造図を示す。
図１の（ａ）はモータ４を右回転（あるいは左回転）させたときに試料搭載部１１が左方向（あるいは右方向）に直線移動する状態を示し、図１の（ｂ）は図１の（ａ）の状態からモータ４を右回転させて回転軸２を持たない平行四辺形リンク１のアームが回転軸２を持つ平行四辺形リンク１のストッパ５にあたって左方向への直線移動を停止し、２組の平行四辺形リンク１が一緒になって回転軸２を中心に右回転を開始する状態を示す。
【０００９】
図１の（ａ）において、平行四辺形リンク１は、平行四辺形であって、各頂点をベアリングで保持して回転可能にしたものである。２組の平行四辺形リンク１は、図示のように、平行四辺形リンク１の隣接する２点を同じ軸にしかつ当該軸に２つの歯車（回転体）が噛み合うようにし各歯車はいずれか一方の平行四辺形リングの辺にそれぞれ固定し、平行四辺形リンク１は相互に逆方向に回転し、試料搭載部１１を図示の状態で左方向あるいは右方向に直線移動するように連動されている。
【００１０】
回転軸２は、１つのモータ（駆動源）４で当該回転軸２を含む平行四辺形リンクを構成する回転軸２に接続されたアームを回転（右回転あるいは左回転）させるための回転軸である。図示の状態から左回転させると、最初は試料搭載部１１が左方向に直線移動し、回転軸２のない平行四辺形リンク１の左側のアームが、回転軸２のある平行四辺形リンク１の左側のアームに設けたストッパ５にあたると図１の（ｂ）の状態となり、更に、９０°だけ左回転すると２組の平行四辺形リンク１が一緒になって左回転して後述する図４のＢの−９０°と記載した状態になるように回転する（後述する）。
【００１１】
支点３は、回転軸２を持つ平行四辺形リンク１の隣接する点であって、摩擦力で固定されたものである。摩擦力で支点３が固定された状態で、モータ４で回転軸２を中心に当該回転軸２に接続された平行四辺形リンクのアームを図示の状態から左回転（あるいは右回転）させると、試料搭載部１１が右方向（あるいは左方向）に直線移動させるためのものである。
【００１２】
モータ４は、回転軸２を持つ平行四辺形リンク１のアームを右回転あるいは左回転させる駆動源である。
【００１３】
ストッパ５は、モータ４で回転軸２を持つ平行四辺形リンク１のアームを左回転させたときに回転軸２を持たない平行四辺形リンク１のアームがあたって２組の平行四辺形リンク１を一緒にここでは、右回転させるためのものである。
【００１４】
回転体６は、回転軸２を持つ平行四辺形リンク１と、回転軸２を持たない平行四辺形リンク１とを相互に逆方向に回転させ、試料搭載部１１を直線移動させるためのものであって、歯車あるいはリング状の回転体である。回転体６は、平行四辺形リンク１のいずれか一方に固定部７、８でそれぞれ固定されている。
【００１５】
固定部７、８は、回転体６をいずれかの平行四辺形リンク１に固定するものである。
試料搭載部１１は、回転軸２を持たない平行四辺形リンク１の当該回転軸２に対応する点あるいは点の近傍に設けた試料１２を搭載する部分である。
【００１６】
試料１２は、搬送する試料であって、例えばマスクやウェハである。
次に、図２のフローチャートの順番に従い、図１の構成のもとで、後述する図４のＡ（移動），Ｂ（回転），Ｃ（移動），Ｄ（回転）を行うときの動作を詳細に説明する。
【００１７】
図２は、本発明の動作説明フローチャートを示す。
図２において、Ｓ１は、マスクを取りに行く。これは、図４の回転角度０°の状態で、右方向にマスクを取りに行く。
【００１８】
Ｓ２は、直線移動（Ａ）する。これは、図４の回転角度０°の状態で、右方向に直線移動するために、右側に記載したように、図１の（ａ）のモータ４で回転軸２を中心に当該回転軸２を持つ平行四辺形リンク１を０°から９０°まで回転（左回転）させ、試料搭載部１１を右方向に直線移動させ、マスクを載せる位置に位置づける。
【００１９】
Ｓ３は、マスクを載せる。これは、Ｓ２で図４の回転角度０°の状態で、モータ４を０°から９０°まで左回転させて右方向に直線移動させてマスク搭載位置に位置づけたので、図示外の機構によりマスクを当該試料搭載部１１に載せる。
【００２０】
Ｓ４は、直線移動（Ａ）する。
Ｓ５は、ストッパ動作する。これらＳ４、Ｓ５は、Ｓ３でマスクを載せた後、Ｓ２と逆に、モータ４を９０°から０°まで回転（右回転）させて回転軸２を持たない平行四辺形リンク１が回転軸２を持つ平行四辺形リンク１のストッパ５にあてて図１の（ｂ）の状態になるようにする。
【００２１】
Ｓ６は、回転（Ｂ）する。これは、図４の回転角度０°の状態で、かつストッパ５にあたった状態で、モータ４を０°から−９０°、更に、−９０°から−１８０°と右回転させ、図４の回転角度−１８０°の状態にする。
【００２２】
Ｓ７は、直線移動（Ｃ）する。これは、図４の回転角度−１８０°の状態で、モータ４を−１８０°から−９０°と逆方向（左回転）させ、試料搭載部１１をここでは、左方向に直線移動させ、マスクを降ろす位置に位置づける。
【００２３】
Ｓ８は、マスクを降ろす。これは、Ｓ７で左方向に直線移動させて、マスクを降ろす位置に位置づけたので、試料搭載部１１からマスクを取り出してステージなどに載せる。
【００２４】
Ｓ９は、直線移動（Ｃ）する。
Ｓ１０は、ストッパ動作する。これらＳ９、Ｓ１０は、Ｓ８でマスクを降ろした後、Ｓ７と逆に、モータ４を−９０°から−１８０°まで回転（右回転）させて回転軸２を持たない平行四辺形リンク１が回転軸２を持つ平行四辺形リンク１のストッパ５にあてて図１の（ｂ）のような状態になるようにする。
【００２５】
Ｓ１１は、回転（Ｄ）する。これは、図４の回転角度−１８０°の状態で、かつストッパ５にあたった状態で、モータ４を−１８０°から−２７０°、更に、−２７０°から−３６０°と右回転させ、図４の回転角度−３６０（０）°の状態にする。そして、Ｓ１以降を繰り返す。
【００２６】
以上の手順によって、図４の回転角度０°の状態で右方向に直線移動してマスクを試料搭載部１１に載せ、回転角度０°から回転角度−１８０°の状態まで右回転した後、左方向に直線移動してマスクを試料載部１１からステージに降ろし、回転角度−１８０°から回転角度−３６０（０）°に右回転して最初に戻ることにより、マスクを回転角度０°の状態で試料搭載部１１に載せ、回転角度−１８０°の状態で試料搭載部１１からマスクをステージに降ろして自動搬送することが可能となる。
【００２７】
図３は、本発明の状態説明図を示す。これは、既述した図２および図４の状態説明図を示す。
【００２８】
図３において、ＮＯは、移動・回転の順番Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを表し、図２および図４のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各状態を表す。
【００２９】
角度は、図４の回転軸２を回転させる角度を表す。
回転軸は、角度が回転したときに、回転あるいは直線移動のいずれの動作をするかの区別を表す。
【００３０】
支点は、支点３の動作が固定（直線移動のとき）あるいは摩擦力を持って回転（回転するとき）の区別を表す。
【００３１】
負荷は、試料搭載部１１にかかる負荷の種類を表す。ここでは、マスクを搭載したので、マスクの重量である。
【００３２】
動きは、試料搭載部１１の動きを表し、直線移動あるいは回転のいずれかである。
その他は、各状態における動作を表す、マスク搭載、回転（搬送）、挿入（移載）、取り出しの区別を表す。
【００３３】
ここで、Ａは既述した図２のＳ２、Ｓ４、ＢはＳ６、ＣはＳ７、Ｓ９，ＤはＳ１１をそれぞれ表す。
【００３４】
図４は、本発明の状態図を示す。これは、既述した図２、図３のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各状態の遷移を表す。ここで、
・Ａは、回転角度０°の状態で、試料搭載部１１を右方向に直線移動してマスクを載せ、左方向に直線移動した状態を示す。
【００３５】
・Ｂは、回転角度０°から−９０°、更に、−１８０°に右回転した状態を示す。
・Ｃは、回転角度−１８０°の状態で、試料搭載部１１を左方向に直線移動してマスクを降ろし、右方向に直線移動した状態を示す。
【００３６】
・Ｄは、回転角度−１８０°から−２７０°、更に、−３６０°（０°）に右回転し、最初に戻った状態を示す。
【００３７】
図５は、本発明の説明図（２方向）を示す。これは、図２から図４で既述した２方向にマスクを搬送する例を示す。
【００３８】
図５において、メインチャンバー２１は、走査型電子顕微鏡のメインチャンバーであって、マスクをステージ２２の上に載せ、細く絞った電子線ビームを照射しつつ平面走査し、そのときに放出された２次電子あるいは反射された反射電子を検出して画像を表示するための真空の部屋である。
【００３９】
ステージ２２は、マスクを載せて任意の場所に細く絞った電子線ビームを照射しつつ平面走査して画像を表示させるためのものである。
【００４０】
ロードロック室２３は、マスクを当該ロードロック室２３に入れて予備真空排気した後、メインチャンバー２１に搬入するためのものである。
【００４１】
マスク載せ台１４は、多数のマスクを載せて搬送するためのものである。
図５の（ａ）は、下方向でマスクをマスク載せ台２４から取り出して試料搭載部１１に載せる状態を示す。これは、既述した図２から図４のＡに相当する。
【００４２】
図５の（ｂ）は、上方向でマスクを試料搭載部１１からステージ２２に降ろす状態を示す。これは、既述した図２から図４のＣに相当する。
【００４３】
以上のように、図２から図４で説明したＡの状態で図５の（ａ）に示すように、下方向で試料搭載部１１にマスクを載せ、Ｂで右回転した後、Ｃの状態で図５の（ｂ）に示すように、上方向で試料搭載部１１からステージ２２にマスクを降ろすという、１回転するうちで２方向でそれぞれ直線移動してマスクを載せ、降ろすことが可能となる。
【００４４】
図６は、本発明の説明図（２方向、その２）を示す。これは、図６の（ａ）の右方向（回転角度０°）と図６の（ｂ）の上方向（回転角度−２７０°）の２方向でマスクを試料搭載部１１に載せ、降ろす例を示す。
【００４５】
図７は、本発明の説明図（３方向）を示す。これは、１周分の回転角度（３６０°）を３分割し、図７の（ｂ）でマスクを試料搭載部１１に載せ、図７の（ｃ）あるいは（ａ）のいずれかでマスクを試料搭載部１１からステージ２２に降ろす例を示す。また、逆に、図７の（ａ）あるいは（ｃ）でマスクをステージ２２から試料搭載部１１に載せ、図７の（ｂ）でマスクを試料搭載部１１から降ろす例を示す。
【００４６】
以上の図５から図７で説明したように、任意の回転角度の状態でモータ４を本実施例では左回転させることで試料搭載部１１を直線移動させてマスクを載せあるいは降ろした後、右回転させてストッパ５が当たったときに更に２組の平行四辺形リンク１を一緒に右回転させて所望の回転角度に位置づけた後、同様に、繰り返すことにより、任意の回転角度の場所で試料搭載部１１を直線移動させてマスクを降ろすあるいは載せることを繰り返すことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、２つの平行四辺形リンク機構を連動させると共に回転軸と摺動可能な支点を設けて１つの駆動源で試料の直線移動と回転を行うことにより、簡単な構造かつ１つの駆動源で試料を自動搬送するアームに関するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明１実施例構造図である。
【図２】本発明の動作説明フローチャートである。
【図３】本発明の状態説明図である。
【図４】本発明の状態図である。
【図５】本発明の説明図（２方向）である。
【図６】本発明の説明図（２方向、その２）である。
【図７】本発明の説明図（３方向）である。
【符号の説明】
【００４９】
１：平行四辺形リンク
２：回転軸
３：支点
４：モータ（駆動源）
５：ストッパ
６：回転体
７、８：固定部
１１：試料搭載部
１２：試料
２１：メインチャンバー
２２：ステージ
２３：ロードロック室
２４：マスク載せ台
【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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