(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持台と、前記支持台に取付られた第１と第２の屈曲アームと、初期位置と最終位置間で動くと伸張-収縮経路に沿って動く保持手段と、駆動手段と、からなる物体を移送する装置であって、
前記第１の屈曲アームは、駆動軸の回りに回動自在に配された第１延長駆動部材及び前記駆動軸に対して近傍及び遠方位置にある近傍端部と遠方端部とを有する第１延長被駆動部材からなり、前記第１延長被駆動部材は前記第１延長駆動部材よりも長くはなく且つ前記近傍端部で前記第１延長駆動部材に枢動自在に配され、前記第１延長被駆動部材は前記遠方端部に円筒孔を有し、
前記第２の屈曲アームは、前記駆動軸の回りに回動自在に配された第２延長駆動部材及び前記駆動軸に対して近傍及び遠方位置にある近傍端部と遠方端部とを有する第２延長被駆動部材からなり、前記第２延長被駆動部材は前記第２延長駆動部材よりも長くはなく且つ前記近傍端部で前記第２延長駆動部材に枢動自在に配され、前記第２延長被駆動部材は前記遠方端部に円筒孔を有し、
前記保持手段は、第１及び第２延長被駆動部材と枢動自在に結合し、前記保持手段は腕部材と、プラットホームと、からなり、
前記腕部材は、
前記伸張-収縮経路を横切るように延在し且つ上面と下面を有する揺り板と、
前記下面に突設された第１、第２及び第３のピボッドドラムであって、前記第１及び第２のピボッドドラムは互いに他端に離間し、前記第１及び第３のピボッドドラムは互いに隣接し、前記第１延長被駆動部材の遠方端部の孔が前記第１のピボッドドラムに枢動自在に係合し、前記第２延長被駆動部材の遠方端部の孔が前記第２のピボッドドラムに枢動自在に係合する、前記第１、第２及び第３のピボッドドラムと、
前記第３のピボッドドラムに回動自在に取付られた遊びブッシュであって、前記第２延長被駆動部材の前記遠方端部に前記遊びブッシュを動作せしめるように結合する手段により前記第２のピボッドドラムに関してある方向に前記第２延長被駆動部材が回動するとき反対方向に前記遊びブッシュを回転せしめる、前記遊びブッシュと、
前記遊びブッシュ及び前記第１延長被駆動部材の遠方端部にそれぞれ対向する第１及び第２の端部を有し、さらに前記遊びブッシュ及び前記第１延長被駆動部材の遠方端部に枢動自在に係合するリストリンクであって、前記第２延長被駆動部材と均等且つ反対方向の回動が前記第１延長被駆動部材に分与される、前記リストリンクと、
からなり、
前記プラットホームは、物体をその上に受け取り、前記腕部材に固定されて、前記腕部材から延在し、
さらに、前記駆動手段は、前記初期位置から中間位置を通って前記最終位置まで前記駆動軸に関して前記第１及び第２延長駆動部材を回動させ、前記初期位置では前記保持手段が前記駆動手段から離れた前記初期位置にあるとともに前記第１及び第２延長駆動部材が第１の鋭角をなし、前記中間位置では前記第１及び第２延長駆動部材が180°の角度をなし、前記最終位置では前記保持手段が前記駆動軸の上方にあるとともに前記第１及び第２延長駆動部材がなす前記第１の鋭角と第２の鋭角とは互いに反対側にあり、
前記初期及び最終位置間で動いても、前記保持手段によって前記プラットホームの方向が変化しないようになっていることを特徴とする物体移送装置。
【請求項２】
前記第１及び第２延長駆動部材はそれぞれ前記第１及び第２延長被駆動部材にピン接続によって接続されることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記第１及び第２の屈曲アーム上にそれぞれ前記初期位置と前記最終位置を規定する互いに当接可能な停止手段有することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記停止手段は、
第１の停止部材と第２の停止部材とからなり、
前記第１の停止部材は前記第１延長駆動部材に取り付けられ且つ前記第１延長駆動部材の横方向に延在し、前記第１の停止部材は前記第２延長駆動部材に対向する第１伸張停止面及び前記第２延長駆動部材と対向する第１収縮停止面を有し、
前記第２の停止部材は前記第２延長駆動部材に取り付けられ且つ前記第２延長駆動部材の横方向に延在し、前記第２の停止部材は前記第１延長駆動部材に対向する第２伸張停止面及び前記第１延長駆動部材に対向する第２収縮停止面を有し、
前記第１及び第２伸張停止面が当接したとき前記第１及び第２の屈曲アームは前記初期位置にあり、前記第１及び第２収縮停止面が当接したとき前記第１及び第２の屈曲アームは前記最終位置にあることを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記第１、第２及び第３のピボッドドラムは、前記第１及び第２の延長被駆動部材及び前記遊びブッシュを含む平面と互いに垂直な平行軸を有することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項６】
支持台と、前記支持台に取付られた第１と第２の屈曲アームと、初期位置と最終位置間で動くと伸張-収縮経路に沿って動く保持手段と、駆動手段と、からなる物体を移送する装置であって、
前記第１の屈曲アームは、第１の駆動軸の回りに回動自在に配された第１延長駆動部材及び前記駆動軸に対して近傍及び遠方位置にある近傍端部と遠方端部とを有する第１延長被駆動部材からなり、前記第１延長被駆動部材は前記第１延長駆動部材よりも長くはなく且つ前記近傍端部で前記第１延長駆動部材に枢動自在に配され、前記第１延長被駆動部材は前記遠方端部に円筒孔を有し、
前記第２の屈曲アームは、前記第１駆動軸に平行な第２の駆動軸の回りに回動自在に配された第２延長駆動部材及び前記駆動軸に対して近傍及び遠方位置にある近傍端部と遠方端部とを有する第２延長被駆動部材からなり、前記第２延長被駆動部材は前記第２延長駆動部材よりも長くはなく且つ前記近傍端部で前記第２延長駆動部材に枢動自在に配され、前記第２延長被駆動部材は前記遠方端部に円筒孔を有し、
前記保持手段は、前記第１及び第２延長被駆動部材と枢動自在に結合し、前記保持手段は腕部材と、プラットホームと、からなり、
前記腕部材は、
前記伸張-収縮経路を横切るように延在し且つ上面と下面を有する揺り板と、
前記下面に突設された第１、第２及び第３のピボッドドラムであって、前記第１及び第２のピボッドドラムは互いに他端に離間し、前記第１及び第３のピボッドドラムは互いに隣接し、前記第１延長被駆動部材の遠方端部の孔が前記第１のピボッドドラムに枢動自在に係合し、前記第２延長被駆動部材の遠方端部の孔が前記第２のピボッドドラムに枢動自在に係合する、前記第１、第２及び第３のピボッドドラムと、
前記第３のピボッドドラムに回動自在に取付られた遊びブッシュであって、前記第２延長被駆動部材の前記遠方端部に前記遊びブッシュを動作せしめるように結合する手段により前記第２のピボッドドラムに関してある方向に前記第２延長被駆動部材が回動するとき反対方向に前記遊びブッシュを回転せしめる、前記遊びブッシュと、
前記遊びブッシュ及び前記第１被駆動部材の遠方端部にそれぞれ対向する第１及び第２の端部を有し、さらに前記遊びブッシュ及び前記第１延長被駆動部材の遠方端部に枢動自在に係合するリストリンクであって、前記第２延長被駆動部材と均等且つ反対方向の回動が前記第１延長被駆動部材に分与される、前記リストリンクと、
からなり、
前記プラットホームは、物体をその上に受け取り、前記腕部材に固定されて、前記腕部材から延在し、さらに、
前記駆動手段は、前記初期位置から中間位置を通って前記最終位置まで前記第１及び第２の駆動軸に関してそれぞれ前記第１及び第２延長駆動部材を回動させ、前記初期位置では前記保持手段が前記駆動手段から離れた前記初期位置にあるとともに記第１及び第２延長駆動部材が第１の鋭角をなし、前記中間位置では前記第１及び第２延長駆動部材が180°の角度をなし、前記最終位置では前記保持手段が前記駆動軸の上方にあるとともに前記第１及び第２延長駆動部材がなす前記第１の鋭角と第２の鋭角とは互いに反対側にあり、
前記初期及び最終位置間で動いても、前記保持手段によって前記プラットホームの方向が変化しないようになっていることを特徴とする物体移送装置。
【請求項７】
前記第１及び第２の駆動軸が同軸であることを特徴とする請求項６記載の装置。
【請求項８】
動作可能に接続している前記保持手段は、前記第１及び前記第２の対向する端部の間でそれぞれ前記遊びブッシュ及び前記第２被駆動部材の前記遠方端部と係合していて前記第１被駆動部材に前記第２被駆動部材と均等且つ反対方向の回動を与える延在する可変ベルト手段を含むことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項９】
支持台と、前記支持台に取付られた第１と第２の屈曲アームと、保持手段と、駆動手段と、からなる物体を移送する装置であって、
前記第１の屈曲アームは、駆動軸の回りに回動自在に配された第１延長駆動部材及び前記駆動軸に対して近傍及び遠方位置にある近傍端部と遠方端部とを有する第１延長被駆動部材からなり、前記第１延長被駆動部材は前記第１延長駆動部材よりも長くはなく且つ前記近傍端部で前記第１延長駆動部材に枢動自在に配され、前記第１延長被駆動部材の前記遠方端部は円筒であって且つ外周面を有し、
前記第２の屈曲アームは、前記駆動軸の回りに回動自在に配された第２延長駆動部材及び前記駆動軸に対して近傍及び遠方位置にある近傍端部と遠方端部とを有する第２延長被駆動部材からなり、前記第２延長被駆動部材は前記第２延長駆動部材よりも長くはなく且つ前記近傍端部で前記第２延長駆動部材に枢動自在に配され、前記第２延長被駆動部材の前記遠方端部は円筒であって且つ外周面を有し、
前記保持手段は、第１及び第２被駆動部材と枢動自在に結合し、前記保持手段は腕部材と、プラットホームと、リストリンクからなり、
前記腕部材は離間された位置でそれぞれ前記第１及び第２延長被駆動部材の前記遠方端部に枢動自在に係合された第１及び第２のピボッドドラムを含み、
前記プラットホームは、物体をその上に受け取り、前記腕部材に固定されて且つ前記腕部材から延在し、
前記リストリンクは、前記第１及び第２延長被駆動部材の前記遠方端部で枢動自在に相互を連結し、故に第２延長被駆動部材と均等且つ反対方向の回動が前記第１延長被駆動部材に分与され、
前記駆動手段は、初期位置から中間位置を通って最終位置まで前記駆動軸に関して前記第１及び第２延長駆動部材を回動させ、前記初期位置では前記保持手段が前記駆動手段から離れた前記初期位置にあるとともに前記第１及び第２延長駆動部材が第１の鋭角をなし、前記中間位置では前記第１及び第２延長駆動部材が180°の角度をなし、前記最終位置では前記保持手段が前記駆動軸上の最終位置にあるとともに前記第１及び第２延長駆動部材がなす前記第１の鋭角と第２の鋭角とは互いに反対側にあり、前記駆動手段は可変ベルト手段を含み、前記可変ベルト手段は、第１及び第２の端部を有し且つ第１及び第２の端部とそれぞれ前記第１及び第２延長被駆動部材の前記遠方端部と係合し、故に前記第１延長被駆動部材に前記第２延長被駆動部材と均等且つ反対方向の回動を分与し、前記可変ベルト手段は第１のベルトと、第２のベルトとからなり、
前記第１のベルトは前記第１延長被駆動部材の前記遠方端部の前記外周表面に第１の端部で固定され、接線方向に離れるまで時計方向へ前記第１延長被駆動部材の前記遠方端部の前記外周表面を周回して伸張し、そして前記第２延長被駆動部材の前記遠方端部に達し、前記第２延長被駆動部材の外周表面に第２の端部で固定されるまで反時計方向に前記第２延長被駆動部材の前記遠方端部の前記外周表面を周回して伸張する前記第１のベルトと、
前記第２のベルトは前記第１延長被駆動部材の前記遠方端部の前記外周表面に第１の端部で固定され、接線方向に離れるまで反時計方向へ前記第１延長被駆動部材の前記遠方端部の前記外周表面を周回して伸張し、そして前記第２の延長被駆動部材の前記遠方端部に達し、前記第２延長被駆動部材の外周表面に第２の端部で固定されるまで時計方向に前記第２延長被駆動部材の前記遠方端部の前記外周表面を周回して伸張する第２のベルトと、からなり、
故に前記第１延長被駆動部材に前記第２延長被駆動部材と均等且つ反対方向の回動を分与し、
これによって前記初期及び最終位置間で動いても、前記保持手段によって前記プラットホームの方向が変化しないようになっていることを特徴とする物体移送装置。
【発明の詳細な説明】
本発明の背景
本発明の技術分野
本発明は、物体移送装置に関し、さらに詳細には多くのワークステーションの間でシリコンウェハを移送するための装置に関する。
従来技術
半導体製造装置における多くのワークステーション間を繊細なシリコンウェハや類似物を移送するためには特別な取り扱い上の問題がある。シリコンウェハは非常に繊細であって、その表面は高い研磨度を有している。そこでウェハを急速に動かすと滑動させてしまうこともあり得、シリコンウェハに擦り傷を生じさせたり、あるいは衝突によってエッジが損傷してしまうことにもなる。
シリコンウェハの移送に関しては多くの先行技術が知られている。
例えば、米国特許第3,823,836号は、シリコンウェハを保持するために数多くのエッジと真空チャックを有する回収装置による供給キャリアを含む装置を開示している。真空チャックは上下動自在のエレベータに取り付けられ、真空チャックに係合する水平移動アームが供給キャリアから所望のワークステーションまでシリコンウェハを移送するのに用いられる。
米国特許第3,730,595号は、ワークステーション間を移送するための割り出し可能な（indexable）キャリアを有するウェハ移送装置を開示している。ウェハは方向性を持ったエアジェットを有するウェハ排出・受納アームによってエアスライド上のウェハキャリアから搬入及び搬出される。ウェハ排出・受納アームはエアスライドから若しくはその上のキャリアの中及び外へウェハの移動を制御し、故にワークステーション間の移送を達成する。
米国特許第4,062,463号、第3,974,525号、及び第4,208,159号は、また、ウェハを取り扱うための空気を媒介とした構成要素や保持装置を含むウェハ移送装置を開示している。
これら従来例において開示された装置は、比較的複雑かつ高価な空気圧部品を用いたり、また繊細なウェハに損傷を及ぼす好ましからざる把持装置を用いていた。さらに、上記装置は、変更されることの困難な固定された定位置間においてシリコンウェハを移送する場合に限定されるものであった。
よって、移送対象物にダメージを与えず、簡便で、信頼性の高い、且つ様々な軸方向や半径方向平面上に配置される多数の位置間において対象物を移送できる移送装置が求められている。
米国特許第4,666,366号、第4,730,976号、及び第4,909,701号開示の装置は、さまざまな軸方向や半径方向平面上に配置された多数の位置間においてシリコンウェハ、カメラレンズ、水晶発振器等のような物体を移送するための簡便で信頼性の高い装置である。該装置は、支持部材、作業台若しくは他のホルダカプラと接続された第１及び第２の屈曲アーム、及びこれら屈曲アームの１つを駆動するモータを含む。２つの屈曲アームは、そのうちの１つのアームをモータによって駆動した場合に２つの屈曲アームが「かえる脚の屈曲・伸張」の様なタイプの動作として屈曲・伸張するように接続される。物体を上にのせたプラットホームが屈曲アームの屈曲・伸張とともに一緒に動く。それ故に対象物を滑動させてしまうような傾向が最小限に押さえられる。
屈曲アームアセンブリは、好ましくは屈曲アームアセンブリ全体が半径方向平面内において回転自在となるように回転モータを介して基板に接続される。プラットホームアセンブリが軸方向に変位するような力を作用せしめるべく、屈曲アームアセンブリは多数の屈曲部やレバーを介してベースと接続せしめられる。
本発明は、米国特許第4,666,366号、第4,730,976号、及び第4,909,701号の屈曲アーム移送装置の改良である。
発明の概要
上記した従来技術に鑑みてなされ且つ実施化された本発明は、離間した位置間を半導体のウェハやフラットパネルのような物体を移送するための装置に関する。当該装置は支持部材に取り付けられた第１及び第２の屈曲アームからなり、それぞれの屈曲アームは、駆動軸の周りに回転自在に配された駆動部材を有し、さらにより短い被駆動部材が該駆動部材にピン接続される。一体的な保持プラットホームを備えた揺り板（wrist plate）は、離間位置で被駆動部材に回動自在に結合している。駆動部材は保持プラットホームと第１の鋭角をなす初期位置から、180°の角度をなす中間位置を通って、駆動軸の上にあって保持手段と第１の鋭角から反対に第２の鋭角をなす最終位置まで回動せしめられる。揺り板は保持プラットホームの伸張-収縮する経路を横切るように延在する。互いに離間した２つのピボッドドラムが揺り板の表面に突設され、第１及び第２被駆動部材の遠方一端の孔がピボッドドラムと回動自在に係合している。リストリンク（wrist link）機構が第１及び第２被駆動部材の遠方一端の間に延在して、互いを連結することで、第２駆動部材と均等且つ反対の回転運動が第１駆動部材に分与される。これによって保持プラットホームは初期位置と最終位置の間で動いても、プラットホームの方向が実質的に変化しないようになっている。
かかる構成によって、公知の「かえる脚リンク」が、駆動部材の回転中心により近くまでプラットホーム上の移送したい物体を運ぶことが出来る。また、これによってプラットホームを出来るだけ長く出来る一方、加工ステーションとの回転クリアランスをより小さく維持できるのである。
揺り板に対する２つの被駆動部材遠方一端の接続位置間の距離を大きくすることによって、揺り板が初期位置と最終位置の間で動いて、収縮時に駆動部材の回転中心位置上を越えて移動することが出来る。４つのバーリンケージとラジアルトラッキングを維持するように２つの被駆動部材を接続するためにリストリンクが被駆動部材の遠方一端と適当に接続される遊びブッシュを介して他方の被駆動部材の遠方一端とを相互に回動可能に接続するために用いられる。
従って、かかる本構造によって、移送装置のサイズをより小さくでき、半導体のウェハの如き物体の加工処理ステーションをよりコンパクトに設計しても側壁間の回転クリアランスを確保できるのである。同時に、移送装置の屈曲アームの偏向は、「スカラ（SCARA）タイプ」アーム機構を用いることで半径方向にほとんどピッチ偏向を有さなくなる。「かえる脚」設計は根本的に互いに対向する２組のリンク（2つの前方アーム、2つの後方アーム）からなる故、アームが伸張したときに撓みや偏揺れを発生させる負荷によるアームリンク中心の周りのモーメントによるリンクのねじれが、対向する２つのリンクによって抑制され、側方から側方へ偏揺れを半径方向の撓みに変換してしまうのである。スカラタイプのアームを用いれば、物体が（側方から側方へ）偏揺れによって傾かないようにする対向リンクの組がない。これはスカラタイプのアームによる「かえる脚」リンケージ構造の有利な点である。
従って、本発明の主たる目的は、物体を引き込む距離を最大化し、しかも加工システムの各ステーションの範囲内での動作が最小サイズに収められる移送機構を提供することである。換言すれば、本発明の主たる目的は、移送リンケージの収縮時の回転包絡線を最小化することであって、システムの動きを最小化した、より小さい移送チャンバを許容することである。このことにより、加工モジュールはロボットの回転中心により近くまで移動でき、「かえる脚」機構が達成できる伸張度を小さく出来る。
本発明のさらなる目的は、伸張し且つ物体の重さが加わっている状態での撓みが最小化されるようになされた搬送機構を提供することである。
本発明の他の目的は、一般的な材料を用い、簡単な構造で、メインテナンスが容易であって、現在の加工システムに適合できる搬送機構を提供することである。
本発明の他のまたさらなる特徴及び利点は、以下の図画と共になされる以下の説明の中で明らかになるだろう。以上の概要説明及び後述の詳細な説明は一般的且つ説明的であるが、本発明を制限するものではないことを理解すべきである。添付され、本発明の部分をなす添付図面は本発明の実施例の一つを図示し、また詳細な発明の説明と共に一般用語で発明の原理の説明をなす。同じ数字は明細書全体を通して同様の部分を示す。
【図面の簡単な説明】
図１は従来例における屈曲アームアセンブリの上方から見た平面図である。
図２は本発明を実施化する屈曲アームアセンブリを用いた半導体製造装置の加工システムの上方から見た平面図である。
図３は図２の３−３線に沿った横断面図であり、一部は切り取られて、図２の屈曲アームアセンブリの駆動機構を示している。
図４は図２の屈曲アームアセンブリを拡大してさらに詳細に示した上方から見た平面図である。
図５は図４の屈曲アームアセンブリの側面図である。
図６は本発明の屈曲アームアセンブリの分解斜視図である。
図7A、7B、7C、7Dは本発明の屈曲アームアセンブリの連続した移動位置を示す平面図である。
図８は図4の８−８線に沿った詳細断面図である。
図９は図4の９−９線に沿った詳細断面図である。
図10は図4及び図６に示した部品の１つの概略的平面図である。
図11は図4及び図６に示した構成要素の他方の他端位置の平面図である。
図12は図４及び図６に示した部品の分解斜視図で、ここで一部は省略されて一部が見えるようにしている。
図13は図６の一部と類似している本発明の他の実施例を示す詳細分解斜視図である。
図14は図13の部分拡大平面図である。
発明の詳細な説明
上記した米国特許第4,666,366号、第4,730,976号、第4,909,701号に開示された構造の従来例装置の屈曲アームアセンブリ20の平面図を示す図１を参照する。屈曲アームアセンブリ20は第１の屈曲アーム21及び第２の屈曲アーム24を含む。屈曲アーム21はピン接続部27で接続された駆動部材22及び被駆動部材23の２つの部材からなる。同様に、屈曲アーム24はピン接続部28で接続された駆動部材25及び被駆動部材26の２つの部材からなる。１つの実施例においては、駆動部材22、25は被駆動部材23、26よりも長さが短く、また他の実施例においては、駆動部材22、25は被駆動部材23、26と長さが等しい。
駆動部材22、25はそれぞれ略円形ギア30、31を含む。ギア30、31は駆動部材22、25の一部に一体に形成されるか、若しくは別々に形成されて適当な固着方法によって駆動部材に固着される。ギア30は駆動ピニオン32に噛合している。ギア30は駆動ピニオン32によって駆動され、さらにギア30はギア31を駆動する。
被駆動部材23、26はそれぞれ半円固定ギア33、34を含む。プラットホーム35若しくは物体を移送するための他の適当なホルダがベアリング36、37によって枢支されて固定ギア33、34に結合している。固定ギア33、34は被駆動部材23、26の一端の回転を防止出来る摩擦面若しくはケーブルと滑車（sheave）アセンブリによって置換可能である。
駆動ピニオン32が時計方向に回転するとギア30及び駆動部材22は反時計方向に回転し、またギア31と駆動部材25は時計方向に回転する。故に、屈曲アーム21、24は「かえる脚」運動で収縮し、プラットホーム35は駆動ギア30、31の方へ共動運動して引き寄せられるのである。以上のように固定ギア33、34は、プラットホーム35のスキューを防止して、移送される物体を直線運動させるのである。
プラットホーム35の共動運動は、アーム部20及び本発明の重要な特徴である。屈曲アーム31、34は完全に伸張した状態では互いにほぼ平行となる。プラットホーム35が完全に伸張した位置から引き寄せられたとき、プラットホームは速度０から比較的ゆっくりと加速して最大速度に到達する屈曲アームの完全伸張位置の中間の位置に到達する。プラットホーム35はこの中間地点に到達した後、減速を開始してギア30、31を越えた停止位置に到達する。
シリコンウェハの如きプラットホーム35に配された物体は高度に研磨された表面を有し、プラットホーム上に摩擦のみで維持されている。故に、僅かなプラットホームの急加速によってもウェハを滑動させてしまう。しかしながら、上記したような共動による緩やかな加速及び減速によって、物体の滑動を最小限に押さえ、故に物体の摩滅を防止し、他の物体へ衝突するのを防止できるのである。なお、安全性の追加のため吸引やクランプが使用され得る。
プラットホーム35がギア30、31上の停止位置にあって、駆動ピニオン32が反時計方向に回転するなら屈曲アーム21、24及びプラットホーム35は、「かえる脚」の運動で伸張される。屈曲アーム21、24が完全に伸張するまで、プラットホーム35は共動する。
上記したように駆動部材22、25は被駆動部材23、26よりも短く、他の実施例においては駆動部材22、25は被駆動部材23、26と同じ長さとすることが出来る。しかしながら、駆動部材22、25が被駆動部材23、26よりも長ければ、アームアセンブリ20は作動不可能である。駆動部材22、25と被駆動部材23、26が同じ長さであるならば、プラットホーム25は図１に図示されるような最右端から、図示されない図１の最左端まで移動する。駆動部材22、25が被駆動部材23、26よりも短いなら、駆動部材22、25が各々被駆動部材23、26と重なる前に、プラットホーム35は駆動ギア30、31上の停止位置に達してしまう。
本発明の意図するところは、上記の如き従来例の装置における操作性の利点を維持するとともに、一方で近年の半導体ウェハ製造システムの回転クリアランス確保のためにより小さいパッケージで提供し、さらに伸張位置において屈曲アームの偏倚が最小限であることを確実にする。
図２は、ウェハや平板パネルの如きシリコン平板基板を操作する加工システム40を示している。本願明細書において、「ウェハ」の語は基板のようなのを言うものとして一貫した目的で用いているが、すべての基板にも適用できるように文脈中で広義に使用していることがわかる。加工システム40は、ロードロック（図示せず）からウェハを最初に受け取る入口42と、イメージングやプラズマエッチングのようなウェハの表面処理を行うためにウェハ加工ステーション（図示せず）と関係する多数の入口44とを含む。典型的には破線46に示されるように加工ステーションは閉じた包絡線上に配列される。移送チャンバ48は加工ステーション及びロードロック内に同心円状に配置され、ロードロックと１つ以上の加工ステーションの間において加工されたウェハを単独で搬送する。多数の隔離バルブ50がロードロック及び移送チャンバ48を備えた加工ステーションの中継部のそれぞれに与えられる。
適当な態様で支持手段として作用する加工システム40の構造とともに、本発明の実施例としての移送装置52は、図３から６においてさらに詳しく図示したように半導体ウェハのような物体54を移送するために設けられる。一対の屈曲アーム56、58はシステム40内に適当に設置され、加工システムの入口42を介して、図7A、7B、7Cに示されるように、図２に示されるような外部位置からウェハ54を移送し、最終的には図7Dに示されるように移送チャンバ48内に完全に移動せしめる。
屈曲アーム56は第１駆動部材60を含み、第１駆動部材60は駆動軸62について回転自在に設けられ、駆動軸62は屈曲アーム56が取り付けられた駆動シャフト64の回転軸である。屈曲アーム58は第２駆動部材66を含み、第２駆動部材66はその一端において駆動シャフト64と同心である環状駆動シャフト67に固定される。図３のように、モータ68の如き適当な駆動手段が駆動ギア72に締結された駆動シャフト70と結合される。駆動ギア72は駆動シャフト67と係合したピニオンギア74と、遊びギア76を介して駆動シャフト64と結合したピニオンギア78に同時に噛合する。以上の構成により、屈曲アーム56と58は駆動モータ68の駆動の際、均等且つ反対方向に回転する。
屈曲アーム56は第１伸張被駆動部材80を含み、また屈曲アーム58も第２伸張被駆動部材82を含む。いずれの実施例においても、被駆動部材は駆動部材ほど長くなく、第１及び第２駆動部材60、66はそれぞれ第１及び第２被駆動部材80、82とピン接続84にて接続される。ここにおいて屈曲アーム58についてピン接続84に関する以下の記述は屈曲アーム56にも適用される。被駆動部材82の近傍一端は、被駆動部材の展開する平面と垂直方向に配された適当なベアリング支持部材88やねじ86のような手段により固着せしめられる。ベアリング支持部材88は第２駆動部材66の遠方の一端に形成された取付孔90に同軸に挿入される。適当なベアリング92が駆動部材66及び被駆動部材82の間において相対的な回動若しくは鋏タイプの動作を与える。
図２、図４及び図６から特によくわかるように、ウェハ54を支持するプラットホーム96を含む保持機構94は被駆動部材80、82の遠方一端と枢動自在に接続される。被駆動部材は離間されて保持機構94と係合しているので、モータ68が、保持プラットホームが駆動軸62から離れた初期位置にあるとともに互いの駆動部材が第１の鋭角を有する初期位置（図２）から、互いの駆動部材が180°の角度をなす中間位置（図７B）を通って、保持プラットホームが駆動軸上の最終位置にあるとともに第１及び第２駆動部材が第１の鋭角と反対側にある第２の鋭角をなす最終位置（図７D）まで、モータ68が駆動軸62について第１及び第２駆動部材を回動させたとき、プラットホームの回転を防止出来る。
保持機構94はプラットホーム96を取り付けるための腕部材98を含む。特に図６のように、図２の初期位置と図７Dの最終位置との間で動くとき、腕部材98はプラットホーム96を伸張・収縮する方向に対して横方向に延在する揺り板100を含む。揺り板はそれぞれ上面101及び下面102を有し、下面102から突き出た第１、第２、第３の円筒状のピボットブッシュ106、108、110をそれぞれに有する。第１、第２および第３のピボットブッシュは、揺り板の平面および被駆動部材80、82および遊びブッシュ118を含む平面に対して垂直な平行軸を有する。
第１及び第２のピボットブッシュ106、108は互いに離間して設けられ、第１と第３のピボットブッシュ106、110は互いに隣接して設けられている。
第１被駆動部材80の遠方一端の取付孔112は第１のピボットブッシュ106に枢動自在に接続されて、第２駆動部材82の遠方一端の取付孔114は第２のピボットブッシュ108に枢動自在に接続される。図９のように、被駆動部材80、82及び腕部材98の間で可能な限りなめらかに動けるようにベアリング116が取付孔と接続するピボッドブッシュとの間に配置される。
遊びブッシュ118は第３のピボッドブッシュ110と回動自在に接続される。被駆動部材80、82とともに遊びブッシュ118は取付孔120とピボッドブッシュ110との間にベアリング116を与えられる。加えて遊びブッシュ118は第２被駆動部材の遠方一端に適当な方法で結合し、第２被駆動部材の回転が反対方向に遊びブッシュを回転させるように第２のピボッドドラム108に係合する。本構造は図10及び11に示されるように、遊びブッシュ118と第2駆動部材82の遠方一端の外周表面間を反対方向に伸張する一組のベルト122、124で接続し、他端を遊びブッシュ及び第２被駆動部材に固定するものである。図10の如く、矢印126に示される反時計方向に被駆動部材82が回転する時、遊びブッシュは矢印128によって示される時計方向へ同時に回転する。反対に、図11のように被駆動部材82が矢印130のように時計方向へ回転する場合、遊びブッシュは矢印132のように反時計方向へ同時に回転する。
腕リンク134は遊びブッシュ118及び第１被駆動部材80の遠方一端とそれぞれ回動自在に接続する両端部138、136を有し、故に第２被駆動部材に関して均等且つ反対方向の回転運動を第１被駆動部材に与える。さらに詳細には図12の如く、小ブッシュ140は端部孔144にねじ142によって第１被駆動部材80の遠方一端に取り付けられる。この小ブッシュは腕リンク134の一端136の孔146に枢動自在に接続する。ピボットブッシュと接続した被駆動部材80、82及び遊びブッシュの間で枢動自在に接続するとき、ベアリング148が取付孔146と小ブッシュ140の間で滑らかな動作を与えるように好ましくは挿入される。
上記構造の結果、プラットホーム96の方向は保持機構94が初期及び最終位置の間で動いているときでも実質的に変化せず一定である。
遊びブッシュ118と第２被駆動部材82の遠方一端間の動作伝達は、連結ベルト122、124のようなものである一方、そのような構造が本発明を限定するものではないことは理解しなければならない。実際、そのような伝達手段はベルトまたはチェーンを用いて、あるいは隣接する部材の外周表面を摩擦面的に、またはそれらがギアの歯の噛合とする、などを選択することで達成される。
腕部材98はまた下部プレート150を含み、これはねじ手段152によって揺り板100に係合する。下部プレートは遊びブッシュ118を保持し、さらに腕部材98の構成物を外的要因から保護し、本機構が移送装置52の他の動作要素に不適当な干渉を与えないように一般的に保護装置によって包まれる。また、プラットホーム96の取付端部154は揺り板100に延在する凹部156に受けられてねじ158のような適当な締め具を用いて結合される。
移送装置52は、また互いに第１と第２の屈曲アーム上の当接する停止装置160、162をそれぞれ含む。停止装置は屈曲アーム及びプラットホーム96の初期位置（図２）と最終位置（図７D）を決定する。停止装置160は駆動部材について横方向に広がる第１駆動部材60に取付られた第１停止部材164を含み、さらにこれは第２駆動部材66へほぼ向けた第１伸張停止面166と、第２駆動部材66と反対面の第１収縮停止面166とを有する。同様に、停止装置162は第２駆動部材について横方向に広がる第２駆動部材66に取付られた第２停止部材170を含み、さらにこれは第１駆動部材60にほぼ向けた第２伸張停止面172と、第１駆動部材60と反対面の第２収縮停止面174とを有する。第１及び第２伸張停止面166、172が当接するとき、第１及び第２の屈曲アーム56、58が初期位置（図２）にある。第１及び第２収縮停止面168、174が当接するとき、第１及び第２の屈曲アーム56、58は最終位置（図7D）にある。
駆動シャフト64、67がそれぞれ図３、４に示されるような同軸位置にある場合を述べてきたが、図１の本構成の如く離間しても平行であるならば本発明の範囲内に属する。
また、固定された腕リンク134（図４及び６）は、図13及び14に示されるように相互の連結をそれほど強固でない形態としても置き換え可能である。この場合、改良された被駆動部材80Aの遠方一端176は下方に突出した円筒部材177を形成し、同様に改良された被駆動部材82Aの遠方一端178は下方に突出した円筒部材179を形成する。延在する可変ベルト機構180は部材177及び179との間に展開し、これを接続する。このようにして第２被駆動部材に関して第１被駆動部材に均等且つ反対方向の回転運動が分与されるのである。係合した可変ベルト機構は第１のベルト182を含む。ベルト182は被駆動部材80Aの遠方一端176の外周表面186に第１の一端184（図14）を固定され、接線方向に離れるまで時計方向へその中心近傍を周回して伸張し、やがて部材179に達し、遠方一端188の外周表面190に固定されるまで反時計方向に中心近傍を周回して伸張する。
同様に、第２のベルト192は第１被駆動部材80Aの遠方一端176の外周表面186に第１の一端194で固定され、接線方向に離れるまで反時計方向に中心近傍を周回し、部材179に達し、その外周表面190で第２の一端196を固定するまで時計方向に中心近傍を周回して伸張する。
上記のように延在するベルト機構180により、均等且つ反対方向の回転が第２駆動部材66に関して第１駆動部材60に分与されるのである。さらに詳しくは、被駆動部材80Aが時計方向に回転するとき、部材179とそれを有する被駆動部材82Aが反時計方向に回転するのである。
図13及び14に示されたような改良された構造で、遊びブッシュ118が不要となり、ベアリングの使用なしに部品点数を大幅に減少せしめる。部材177及び179の間の距離が過度に大きくなければ、このように延在するベルト機構180は好ましい構成である。
以上の本発明のすべての説明をもって、図１に示されるタイプの従来例では、プラットホーム35をギア30、31上に出来るだけ近づけようとして収縮させるには、被駆動部材23及び26が駆動部材22及び25よりもなるべく長くなければならない。しかしながら、このような構成では被駆動部材と駆動部材の長さが等しかったとしても、駆動ピニオン32が連続動作して本発明の図7Dに示される収縮位置になるという保証はない。せいぜい従来例の機構の運動学では、プラットホーム35は制御下でのみ収納され得る。すなわち、動作方向が本発明の図7Bに示される位置へ制御される程度である。
本発明においては、被駆動部材80、82の長さと取付孔112、114の間の距離の和が駆動部材60、66とシャフト64、67の軸間距離の和と少なくとも同じであるか、長くする一方で、揺り板100に結合された被駆動部材の遠方一端間の距離によって、それらは効果的にかつ運動学的により短縮される。本効果によって被駆動部材80、82は駆動部材60、66よりも短い。その結果、駆動部材60、66の間の角度が180度（図7B）のとき、被駆動部材80、82の有効長さは減じられ、プラットホーム96とその支持された物体54が図7Cの位置へ動くことを可能にし、さらに点線46（図１及び図7A-D）が最小化されるような図7Dの位置に動く。加えて、腕リンク134が被駆動部材80と被駆動部材82を完全に同期させる。
本発明の好ましい実施例が詳細に開示されたが、発明の詳細な説明で述べさらに請求の範囲において定義した如く、多くの改良が本発明の範囲から離れることなしに図示された実施例の多くの改良がなされ得ることは当業者によって理解されるだろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図１３】
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【図１４】
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