(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象である物体を処理する処理室と、
前記処理室に気体を給気する処理室用の給気装置と、
前記処理室から気体を排気する処理室用の排気装置と、
前記物体を搬送する搬送アームを収容した減圧環境の搬送室である閉空間の内面に対向して配置され、当該内面から浮上するための気体を噴出することができる孔を有する可動部と、
前記可動部に連結された磁性体と、該磁性体に対向する側の極性を互いに逆にして該磁性体を磁路が通過するように配置された複数の磁石とからなる磁気回路と、
前記磁気回路により前記可動部と非接触に磁気結合されることで、前記可動部に駆動力を伝達する駆動部と、
前記閉空間に接続された給気装置と、
前記可動部から噴出される気体を供給する第２の給気装置と、
前記閉空間に接続された排気装置と、
前記処理室用の給気装置、前記処理室用の排気装置、前記給気装置、前記第２の給気装置、および前記排気装置を制御して前記閉空間を所定の減圧状態に保つ制御装置と、を有する駆動装置。
【請求項２】
前記磁石は、コイルを利用した電磁石で構成され、更に、
前記可動部の前記内面からの浮上量を測定するセンサと、
前記センサの測定値に基づいて、前記浮上量が所定の浮上量になるように前記コイルに流れる電流を変化させる浮上量制御システムと、
を有し、
前記磁気回路は磁気拘束として機能する請求項１記載の駆動装置。
【請求項３】
前記可動部の前記内面からの浮上量を測定するセンサと、
前記センサの測定値に基づいて、前記浮上量が所定の浮上量になるように、前記孔から噴出させる気体の流量または圧力を制御する浮上量制御システムと、
を有し、
前記磁気回路は磁気拘束として機能する請求項１記載の駆動装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記搬送室から前記処理室へ気体の流れができるように、前記処理室用の給気装置、前記処理室用の排気装置、前記給気装置、前記第２の給気装置、および前記排気装置を制御する請求項１記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動装置と駆動補助装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイ装置（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ装置、半導体製造装置などにおいては、真空又は減圧下において物体（例えば、ウェーハ）の高精度の移動と位置決めが要求される。そのためには、物体を移動させる可動部（例えば、搬送アーム）を高精度に移動及び位置決めすることが必要となり、可動部の駆動方法と軸受が重要となる。可動部に使用される軸受としては、例えば、ボール軸受けやコロ軸受けが使用されている。
【０００３】
可動部の駆動に関して、例えば、特公平６−４９５２９号は真空室内における物体の搬送に磁石を使用する方法を開示している。同公報は、真空室外に設けた電磁石により真空室内で浮上している搬送アームにウェーハなどを取り付けてこれを搬送している。同公報によれば、搬送アームは電磁石により真空室内を無接触で移動するため、塵埃の発生を防止することができる。同公報は、搬送アームの軸受又は浮上量の制御については特に開示していない。
【０００４】
一方、特開昭６２−８８５２８号は、可動部の駆動にリニアモータを用いつつ空気軸受けを採用しているＸＹステージを開示している。ステージは、２つの直交するクロスガイドの直交部に形成され、各クロスガイドはその端部に空気軸受けとリニアモータとを有する。同公報は、空気軸受けの具体的構造や浮上量の制御については特に開示していない。但し、従来の空気軸受けの具体的構成は、例えば、実開昭６０−１６２７３１号に見ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の可動部用の軸受として使用されていたボール軸受けやコロ軸受けは、潤滑油を要して減圧下では油から気体が発生して圧力を上げたり、ボールの回転により油が飛び散ったりする。また、摩擦があるため移動開始時の応答性や停止精度も悪い。更には、摩擦や振動により被搬送体を安全に保持するためには高速駆動ができないという問題がある。これに対して、特公平６−４９５２９号にあるように軸受けを設けないということも考えられる。しかし、減圧室外の電磁石を駆動する機構には軸受けは必要である。また、減圧室においても搬送する物体の重さに応じて搬送アームは真空室の底面に衝突する危険性があるし、そもそも特公平６−４９５２９号の構造は後述するように搬送アームの浮上量の制御を何ら考慮していないからである。
【０００６】
一方、気体軸受け（一般にエアベアリング）は、常圧下では可動部に広く使用されているが減圧環境へ適用することについては知られてはいない。実際、特開昭６２−８８５２８号や実開昭６０−１６２７３１号は減圧下の使用について何ら考慮していない。この一方、常圧下を前提として開示されたこれらの気体軸受けを減圧環境下に単純には適用することができない。なぜなら、気体軸受けはガスもしくは空気（エア）を伴うためにそもそも高真空環境には適用できないし、高真空環境でなくとも何ら圧力制御を考慮しなければ減圧環境を破壊する危険性があるからである。
【０００７】
このように、従来は減圧環境内の搬送系を構成する可動部を高精度に移動及び位置決めすることを可能にする適当な軸受けは提案されておらず、ボール軸受けやコロ軸受けを使用した場合には上述の問題があった。
【０００８】
更に、従来の磁気を使用する可動部の駆動について浮上量の制御がなされていなかった。例えば、上述の特公平６−４９５２９号においては搬送アームの高さ（従って、搬送面）が上下するなど一定しないか、振動する場合もある。また、可動部が過剰に浮上されれば適正な駆動制御が行えず、高速移動や迅速な応答を妨げる。
【０００９】
そこで、このような課題を解決する新規かつ有用な減圧環境内で動作可能な駆動装置と駆動補助装置とを提供することを本発明の概括的目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面としての駆動装置は、処理対象である物体を処理する処理室と、前記処理室に気体を給気する処理室用の給気装置と、前記処理室から気体を排気する処理室用の排気装置と、前記物体を搬送する搬送アームを収容した減圧環境の搬送室である閉空間の内面に対向して配置され、当該内面から浮上するための気体を噴出することができる孔を有する可動部と、前記可動部に連結された磁性体と、該磁性体に対向する側の極性を互いに逆にして該磁性体を磁路が通過するように配置された複数の磁石とからなる磁気回路と、前記磁気回路により前記可動部と非接触に磁気結合されることで、前記可動部に駆動力を伝達する駆動部と、前記閉空間に接続された給気装置と、前記可動部から噴出される気体を供給する第２の給気装置と、前記閉空間に接続された排気装置と、前記処理室用の給気装置、前記処理室用の排気装置、前記給気装置、前記第２の給気装置、および前記排気装置を制御して前記閉空間を所定の減圧状態に保つ制御装置と、を有する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の例示的な位置決め装置の原理について説明する。なお、各図において同一の参照符号は同一部材を表している。まず、本実施例の例示的な駆動装置１の原理を、図１を参照して説明する。ここで、図１は、本実施例の例示的な駆動装置１の原理を示す概略ブロック図である。
【００１４】
駆動装置１は、所定の作業台Ｗに載置された可動部１０と、気体軸受け２０と、駆動部３０とを有する。可動部１０と気体軸受け２０は少なくとも減圧環境下の空間Ｃに配置されている。作業台Ｗの構造は台である必要ななく、可動部１０が空間Ｃにおいて対向する面Ｗａを有していれば足りる。可動部１０は駆動部３０によって駆動されるが、その移動の態様は、回転、直線移動（１次元的移動）及び平面的移動（２次元的移動）を含んでいる。可動部１０は、例えば、所望の物体（図示せず）を搬送する搬送アームなどとして具体化されることができる。可動部１０が搬送アームとして具体化されれば、通常かかる物体を支持する搬送部又は支持部（図示せず）を含むことになる。
【００１５】
気体軸受け２０は、可動部１０と対抗面Ｗａとの間に気体Ｐを送り込んで可動部１０を作業台Ｗから浮上させ、可動部１０の作業台Ｗ上における円滑な移動を確保している。気体軸受け２０は可動部１０と一体構造であってもよいし、独立した部材であってもよい。気体軸受け２０は、対向面Ｗａと可動部１０との間の微小空間に気体Ｐを送出することによって当該微小空間を減圧空間よりも陽圧に保ち、この陽圧気体を媒体として可動部１０を対抗面Ｗａから浮上させる軸受けである。従って、前記微小空間に気体Ｐを供給する吹き出し口２２を含む。吹き出し口２２は、孔、オリフィスなど名称の如何を問わない。
【００１６】
気体軸受け２０は気体Ｐの流量や噴射圧力を制御する機能を単独で又は他の部材と協同して発揮することができる。かかる制御は、減圧環境が破壊されることを防止すると共に、可動部１０の浮上量を制御するのにも役立つ。代替的に、かかる流量制御機能は可動部１０の構造の一部を利用していてもよい。また、可動部１０の浮上量の制御は駆動部３０が単独で又は空気軸受け２０と協同して行ってもよい。可動部１０の浮上量の制御は、図示しない可動部１０の浮上量を検知するセンサと、気体Ｐの流量を制御する流量制御装置などにより達成することができるが、これについては後で後述する。
【００１７】
気体Ｐは空気に限定されず、窒素、アルゴンなどの不活性ガスが使用されてもよい。気体軸受け２０は気体Ｐを貯蔵している外部装置に接続されており、かかる外部装置から気体Ｐを供給される。不活性ガスは、酸化、燃焼の原因となる酸素を含まないという長所を有する。気体軸受け２０は静圧型（気体Ｐの供給により可動部１０が作業台Ｗから浮上するもの）であると動圧型（例えば、ディスクヘッドのように気体Ｐの存在に加えて更に機械的手段及び動作などがないと可動部１０は作業台Ｗに着地してしまうもの）であるとを問わない。但し、可動部１０が支持する物体の種類（例えば、半導体ウェーハやＬＣＤガラス基板）や本実施例の位置決め装置１が適用される態様によって静圧型が好ましい場合もあるであろう。
【００１８】
駆動部３０は、可動部１０を駆動するが、その駆動方法は、機械的手段、電気的手段、磁気的手段、光学的手段、超伝導的手段及びこれらの組合せなど当業界で周知の手段を適用することができる。従って、駆動部３０は可動部１０を直接的に駆動する直接駆動機構を有していてもよい。また、駆動部３０は、磁気的又は光学的手段により非接触に可動部１０を駆動してもよい。例えば、駆動部３０は可動部１０に磁気結合されて、かかる磁気結合を介して非接触に駆動力を可動部１０に伝達することができる。例えば、駆動部３０と可動部１０に永久磁石を同極が対向するように配置して、駆動部３０を空間Ｃ内で可動部１０に近づけることよって可動部１０を駆動することができる。磁気結合は気体軸受け２０を介在していてもよいし、介在していなくてもよい。また、駆動部３０にコイルを可動部１０に永久磁石を配置して良く知られているＡＣサーボモータ（ブラシレスＤＣサーボモータ）を構成してもよい。更に、このモータはその磁気回路が気体軸受けの浮上面を通るように構成してもよい。このように構成することによってモータの駆動部と可動部の距離を近くとり磁気回路を効率的に構成できるほか、その距離を安定に保つことができる。駆動部３０の全部又は一部は減圧環境下に配置されていてもよい。
【００１９】
上述したように、駆動部３０は可動部１０の移動だけでなく可動部１０の浮上量制御を気体軸受け２０と共に又は気体軸受け２０に代わって行ってもよい。例えば、駆動部３０を磁気的手段により構成した場合について考える。磁気的手段は、駆動部３０と可動部１０とを同極又は異極に設定することによって行われる。両者を同極に設定して作業台Ｗに関して対向して配置し、磁界が作業台Ｗを鎖交することができるとすれば駆動部３０は可動部１０と反発し合うので可動部１０の浮上を補助することができる。この場合は、駆動部３０は可動部１０と磁気結合されて非接触に可動部１０を駆動すると共に、駆動部３０は作業台Ｗを介して可動部１０の浮上量を制御することができる。
【００２０】
一方、両者を異極に設定して作業台Ｗに関して対向して配置すれば駆動部３０は可動部１０と引き合うので空気軸受け２０による可動部１０の浮上を抑えることができる。なお、両者を同極に設定して駆動部３０を可動部１０の上に配置すれば駆動部３０は可動部１０と反発し合うので可動部１０の浮上を抑えることができる。駆動部３０の磁気的手段を、例えば、コイルなどの電磁石によって実現すれば、コイルに流す電流を変化させることによって可動部１０の浮上量を制御することができることが理解できるであろう。
【００２１】
動作においては、駆動部３０が可動部１０を駆動すると、可動部１０は対抗面Ｗａ上を所望の方向に移動及び／又は回転する。可動部１０が物体を搬送していれば、かかる物体も可動部１０と共に移動及び／又は回転する。気体軸受け２０を使用しているので、可動部１０は（１次元的移動、２次元的移動及び３次元的移動を含む）並進運動と回転運動を振動、摩擦を伴わずに高速で行うことができる。また、可動部１０の（図示しない）物体のための搬送面は振動しない。また、静止摩擦などの摩擦がないので可動部１０は駆動開始時及び停止時の応答性がよい。
【００２２】
これに対して、従来、軸受けとして使用されていたボール軸受けなどの転がり軸受けは摩擦の低減に潤滑油を使用し、振動及びパーティクルの発生を伴う。転がり軸受けを可動部が直線移動するための直動軸受けとして使用すると、搬送面の振動が大きく高速化するとウェーハなどの搬送されている物体の位置がずれてしまう。本実施例の駆動装置は、潤滑油を使用せず、また、可動部１０と作業台Ｗとは非接触であるので振動やパーティクルの発生はない。
【００２３】
また、転がり軸受けは、転動部の端部をシールして規制することができるなどの理由から回動軸受けとして構成されることは容易であったが、直動軸受けは転動部が長くなるためにシールがつけにくいので、例えば、減圧環境内での半導体ウェーハ処理室を直線状に配置することが困難であった。これに対して、本実施例の駆動装置１に使用される気体軸受け２０はかかる適用の制限がないので、液晶ディスプレイ装置（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ装置、半導体製造装置などに問題なく適用することができるという長所を有する。
【００２４】
更に、転がり軸受けは大きな転動部の面積と多量の潤滑油を必要とし、油の飛散（即ち、汚染）や油からの発ガスにより減圧処理の品質を低下させていた。もっとも、転がり軸受けでも潤滑油を使用しないことは可能であり（無潤滑）、この場合は汚染がないという長所を有する。しかし、無潤滑は摩擦が大きいので高速移動に向いておらず、可動部に加わる負荷が大きくなり寿命も低下する。また、大きなころがり摩擦力を受けながら可動部は対抗面と接触して移動するため多量のパーティクルが発生する。これに対して、本実施例の駆動装置１は、可動部１０が非接触で対抗面Ｗａ上を移動するのでパーティクルの発生はなく、潤滑油の使用もないので汚染もない。
【００２５】
以下、図２乃至図６を参照して、図１に示す駆動装置１の各構成要素の具体例の一つである駆動装置１Ａについて説明する。駆動装置１Ａは、図２に示すように、搬送アーム１００と、一対の気体軸受け２００と、アーム駆動部３００とを有しており、一の気体軸受け２００を含む搬送アーム１００と、他の気体軸受け２００を含むアーム駆動部３００とは隔壁Ｗ１によって存在する空間がそれぞれ閉空間Ｃ１と閉空間又は開空間Ｃ２とに分離されている。図２において、閉空間Ｃ１は減圧環境下に設定されている。但し、隔壁Ｗ１に印加される圧力を小さくするためにアーム駆動部３００が存在する空間Ｃ２も閉空間として閉空間Ｃ１とほぼ同圧に調節されることが好ましい。従って、以下の説明では、空間Ｃ２を閉空間として説明する。
【００２６】
本発明の駆動装置１Ａが液晶ディスプレイ装置（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ装置、半導体製造装置などに適用されれば、搬送減圧室が閉空間Ｃ１と閉空間Ｃ２とに分割され、閉空間Ｃ１の排気は閉空間Ｃ２経由でなされることになるであろう。これにより、清浄度管理すべき閉空間Ｃ１の容積を小さくでき、また、閉空間Ｃ１内の構造を単純化することにより清浄度管理を容易にする。
【００２７】
ここで、図２は、駆動装置１Ａの概略斜視図である。図３は、図２に示す駆動装置１Ａの気体軸受け２００の拡大斜視図である。図４は、図３に示す気体軸受け２００の底面２２０の拡大平面図である。図５は、図３に示す気体軸受け２００の部分拡大断面図である。
【００２８】
搬送アーム１００は図１に示す可動部１０の具体例の一つであり、円形ウェーハや方形ＬＣＤなどの物体（図示せず）をその上面の一端に形成された搬送部１５０に支持してこれを搬送することができる（図１１参照）。搬送アーム１００は搬送すべき物体の形状に適した形状を有することができる。搬送アーム１００は、以下に更に説明されるように、所望の数の関節を有することができる。搬送アーム１００の他端の下面には一以上の空気軸受け２００が接続されている。なお、搬送アーム１００と気体軸受け２００との間には磁性体が配置されているが図２では省略されている。また、便宜上図２は、一の空気軸受け２００が搬送アーム１００とアーム駆動部３００とに取り付けられているものとする。磁性体は、後述するように、アーム駆動部３００の後述する回転部３４０と非接触に磁気結合している。
【００２９】
閉空間Ｃ１及びＣ２には、それぞれ対応する形状、寸法の一対の気体軸受け２００が設けられている。但し、両者は隔壁Ｗ１を挟んで対向して配置されている。図３に示すように、閉空間Ｃ１に配置さている気体軸受け２００は円筒形状を有し、上面２１０と底面２２０とを有する。底面２２０は隔壁Ｗ１のすぐ上部に配置されている。気体軸受け２００の形状は円筒には限定されないが、円筒形状は搬送アーム１００の回転と２次元的移動の両方に適している形状の一つである。もっとも、直線移動が特に必要であれば気体軸受け２００は図示しないレールに接続されて直線移動のみが許容されてもよい。
【００３０】
なお、導入される気体によって姿勢よく浮上するためには気体軸受け２００は対称形状を有することが設計上好ましい。なお、搬送アーム１００を姿勢よく支持するために所定の寸法を有する気体軸受け２００は、後述するように、例えば、３つ設けられることができる。
【００３１】
気体軸受け２００は外部の気体導入装置（図示せず）に接続されており、使用される気体の種類は限定されないが、本発明の駆動装置１Ａが液晶ディスプレイ装置（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ装置、半導体製造装置などに適用されれば空気、不活性ガス（窒素、アルゴンなど）が使用されることになるであろう。不活性ガスは、酸素を含まない点で処理媒体の酸化などをもたらさないなどの長所を有する。
【００３２】
図４に示すように、底面２２０には３つの同一の大きさを有するＴ字溝２２２が形成されている。各Ｔ字溝２２２は直線である辺２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃ、２２３ｄと、底面２２０を画定する円の中心である点Ｏを中心とする円の円弧の一部である弧２２３ｅ及び２２３ｆと、弧２２３ｅ及び２２３ｆと同心円弧２２３ｇと２２３ｈとを有している。図５に示すように、各Ｔ字溝２２２は所定の幅ｋと深さｄを有している。もちろん、底面２２０に設けられる溝の形状はＴ字形に限定されないが、気体軸受け２２０をバランスよく支持するために、径方向に関して対称であることが好ましい。
【００３３】
各Ｔ字溝２２２の縦横の溝の交差する場所には気体導入孔２２４が設けられている。空気導入孔２２４は、導入される気体の摩擦で削れないような強度を有する材料、例えば、サファイアなどにより形成されている。気体導入孔２２４は外部の気体供給装置（図示せず）に接続されている。３つの気体導入孔２２４と点Ｏを結ぶそれぞれの角度は１２０°に設定されている。気体導入孔２２４の数は３つに限定されないことはもちろんであるが、空気軸受け２００をバランスよく支持するために点Ｏに対して対称に形成されることが好ましい。
【００３４】
例えば、気体軸受け２００を直径３０ｍｍ、高さ１０ｍｍの円筒とした場合に、Ｔ字溝２２２の幅ｋは１ｍｍ、深さｄは約１０μｍｍ、空気導入孔２２４は約０．１乃至６０μｍである。各Ｔ字溝２２２と底面２２０の輪郭線との距離ｓは０に近づけば近づくほど好ましい。なぜなら、空気軸受けの軸受け面積が広くなり安定するからである。
【００３５】
本発明者等は、気体軸受け２００がこのような三点支持構造を採用すると、搬送アーム１００及び空気軸受け２００が浮上するのに必要な気体の量は比較的少なくてすみ、搬送アーム１００と気体軸受け２００（及び図示しない物体）の荷重変動に対する浮上量の変化も少ないことを発見した。浮上に必要な気体量が少なければ閉空間Ｃ１の減圧環境を破壊しないので好ましい。また、浮上量は荷重が増えると減少して一般に右下がりの曲線となるが、荷重に対する浮上量変化が少ないことは浮上量制御を容易にするため好ましい。
【００３６】
アーム駆動部３００は、第１のレール３１０と、第２のレール３２０と、直動部３３０と、回動部３４０とを有している。図２に示すアーム駆動部３００は、直動部３３０が矢印Ｘ方向に動き、回動部３４０が矢印Ｆ方向に回転することができるので、この方向において搬送アーム１００の移動を制御することができる。このような方向における移動は、例えば、インラインチャンバを有する半導体製造装置などに適している。もっとも、図９を参照して後述されるように、直動部３３０を２次元的に移動可能に構成すれば搬送アーム１００を隔壁Ｗ１上で任意の方向に移動させることができる。このような構成は、例えば、放射状及びインラインマルチチャンバを有する半導体製造装置などに適している。
【００３７】
直動部３３０は、第１及び第２のレール３１０及び３２０に従って移動する。第１のレール３１０は三角形断面（例えば、正三角形断面）を有し、第２のレール３２０は四角形断面（例えば、正方形断面）を有する。このような２つの断面形状を使用することにより直動部３３０とレール３１０及び３２０との競り合いを吸収することができるので好ましい。もちろん、レールの形状はこれらに限定されず、その他の多角形、円柱などを使用することができる。また、本発明は、同一形状の一対のレールを排除するものではない。
【００３８】
図６に示すように、直動部３３０は第１及び第２のレール３１０及び３２０を受け入れる切り欠き３３２及び３３４が形成されている。直動部３３０とレール３１０及び３２０との間には気体Ｐが導入されて気体軸受け類似の構造を形成している。このような気体軸受け構造は閉空間Ｃ２も閉空間Ｃ１と同様に減圧環境にされる可能性が大きいために好ましい。この結果、直動部３３０は、レール３１０及び３２０上を浮上して高速移動して応答性良く停止することができる。
【００３９】
移動部３３０は、レール３１０及び３２０に沿って、機械的手段、磁気的手段、電気的手段によりＸ方向に移動することができる。また、気体軸受け構造を必ずしも使用する必要はない。例えば、図７に示すように、駆動磁石３３２ａと転がり軸受け３３４ａとを有する移動部３３０ａと、電機子コイル３２２ａとホール素子３２４ａとを有するレール３２０ａとを考えてみる。ここで、図７は、図２に示すアーム駆動部３００の一変形例を説明するための要部断面図である。移動部３３０ａは移動部３３０の変形例であり、レール３２０ａは第２のレール３２０の変形例である。
【００４０】
図７に示す例では、移動部３３０ａは気体軸受け構造の代わりに一対（又はそれ以上）の転がり軸受け（走行ボール）３３４ａを使用している。転がり軸受け３３４ａとレール３２０ａとの間には潤滑油が塗布されてもよい。移動部３３０ａのレール３２０ａと対向する中央には（図２に示すＸ方向に相当する）走行方向に沿って磁石のＮ極とＳ極を交互に例えば４個配置した駆動磁石３３２ａが固定されている。
【００４１】
電機子コイル３２２ａは、例えば、３個程度隣接して配置される電機子コイル群を一単位として別個独立に駆動電流を制御し得るようになっており、コイル群３２２ａに所定の駆動電流を流すことにより発生する磁界と駆動磁石３３２ａからの磁界との相互作用により移動部３３０ａを移動させることができる。
【００４２】
次に、図８を参照して、回動部３４０について説明する。ここで、図８は、回動部３４０の動作を説明するための部分断面斜視図である。アーム駆動部３００は、移動部３３０に固定されて回動部３４０を支持している中空円筒形の支持台３５０と、移動部３３０に固定されて回動部３４０と支持台３５０とを貫通している軸３６０とを更に有している。回動部３４０は中空円筒形を有し、気体軸受け２００（の面２１０）に接続される上面３４２と、支持台３５０に対向している下面３４４とを有している。これにより、回動部３４０は気体軸受け２００と同様に回転することができる。回動部３４０と支持台３５０及び軸３６０との間には気体Ｐが供給されて気体軸受け構造を形成している。このような気体軸受け構造は、隔壁Ｗ１に印加される圧力を少なくするために閉空間Ｃ２も閉空間Ｃ１と同様に減圧環境にされる可能性が大きいために好ましい。この結果、回動部３４０は気体軸受け２００と共に、支持台３５０上で軸３６０回り（即ち、図２で示すＦ方向）に高速回転して応答性良く停止することができる。
【００４３】
図２に示す実施例においては、移動部３３０はＸ方向にのみ移動可能であるが、上述したように、本発明は移動部３３０の移動をＸ方向（即ち、一次元的な移動）に限定するものではない。例えば、移動部３３０、レール３１０及びレール３２０からなる構成を９０度回転させて２段に積み上げることによりＸ−Ｙの２次元方向に移動可能とすることができる。また、例えば、図９及び図１０に示すように、移動部３３０をＸＹステージ３３０ｂとして構成することも可能である。ここで、図９は、２次元移動可能な可動部の一例としてのＸＹステージ３３０ｂの概略斜視図である。また、図１０は、図９に示すＸＹステージ３３０ｂの縦断面図である。
【００４４】
ＸＹステージ３３０ｂは直交するクロスガイド３２０ｃ及び３２０ｄに接続され、それぞれ端部においてリニアモータ３７０と接続されている。リニアモータ３７０は固定子３７２と固定子３７２に摺動可能に嵌挿された移動子３７４とを有している。固定子３７２は、高透磁率材料からなり、内側ヨーク（磁性体）３７６ａ及び外側ヨーク３７６ｂの中間にセンタヨーク３７６ｃを配備し、両端をサイドヨークにて一体結合している。ヨーク３７６ａ乃至３７６ｃには、互いに極性の異なる永久磁石が接合配備されている。一方、移動子３７４は、センタヨーク３７６ｃに嵌挿された導電体ボビン３７８ａと、ボビン３７８ａの外周に巻き付けられた駆動コイル３７８ｂとを有する。クロスガイド３２０ｃ及び３２０ｄの各々の端部には気体軸受け４００が形成されている。気体軸受け４００には、固定子３７２及び底面側に、圧力気体噴出口４０２、４０４が形成されている。図９に示すＸＹステージ３３０ｂを可動部として有する位置決め装置は、例えば、マルチチャンバを有する半導体製造装置に適用することができる。
【００４５】
次に、搬送アーム１００とアーム駆動部３００との接続例について説明する。例えば、搬送アーム１００が、図１１に示すように、ピック形状を有し、半導体ウェーハなどの物体Ｊを一端の上面に支持して、他端の下面において３つの気体軸受け２００と接続している場合について考えてみる。このように、複数の気体軸受け２００を設けることは搬送アーム１００の姿勢を安定させることに役立つ。もちろん、設けられる気体軸受け２００の数、配置、大きさ、形状などは搬送アーム１００の形状、構造などによって適宜変更することができる。なお、図１１では、便宜上、搬送アーム１００は透過されて示されている。３つの気体軸受け２００は、各々が、図３に示す気体軸受け２００と同一であり、正三角形の頂点を形成するように配置されている。また、これに対応して、閉空間Ｃ２にも３つの気体軸受け２００が対向して設けられている。
【００４６】
より詳細には、図１２に示すように、閉空間Ｃ１においては、搬送アーム１００と気体軸受け２００の間にはヨーク（磁性体）５０２が挿入されている。また、閉空間Ｃ２においては、３つの永久磁石５０６、５０８及び５１０（但し、永久磁石５１０は図１２においては省略されている）とヨーク５０４とが気体軸受け２００と（図１２においては省略されている）回動部３４０との間に配置されている。ヨーク５０２、５０４と磁石５０６乃至５１０は磁気回路５００を構成している。図１２から理解されるように、永久磁石５０６と永久磁石５０８は極性が逆になるように配置されている。なお、永久磁石５１０はＮ極が上であってもＳ極が上であってもよい。この結果、磁気回路５００により、搬送アーム１００とアーム駆動部３００とは非接触に磁気結合されている。
【００４７】
本実施例の磁気回路５００は幾つかの機能を有する。まず、磁気回路５００は、上述したように搬送アーム１００とアーム駆動部３００とを磁気結合しているのでアーム駆動部３００の駆動力を搬送アーム１００に伝達することができる。これにより、アーム駆動部３００の可動部３２０の移動と回動部３４０の回動を制御することによって物体Ｊの搬送を制御することができる。また、磁気回路５００は、搬送アーム１００とアーム駆動部３００とを非接触に接続しているので、閉空間Ｃ１と閉空間Ｃ２とを隔壁Ｗ１によって分離することを可能にしている。
【００４８】
磁気回路５００は、気体軸受け２００による搬送アーム１００の過剰な浮上を防止して、搬送アーム１００の浮上量を制御している。搬送アーム１００の浮上量を制御することによって物体Ｊの位置は制御され、搬送アーム１００を移動したときの振動も防止されるので搬送動作が安定する。従って、本実施例の磁気回路５００は磁気浮上ではなく磁気拘束として機能している。
【００４９】
本実施例の磁気回路５００は、永久磁石５０６乃至５１０を使用しているためにその磁気拘束力（吸引力）は固定されている。従って、搬送アーム１００の浮上量を制御する場合には、実際には、気体軸受け２００に供給される気体量を制御することによって行うことができる。気体量の制御は、搬送アーム１００の浮上量を測定するセンサ（図示せず）と、気体軸受け２００に供給される気体の流量計（図示せず）と、制御回路（図示せず）とから構成される搬送アーム１００の浮上量制御システムにより行うことができる。流量計と制御回路は一体的に構成されてもよい。このような構成において、センサにより測定された搬送アーム１００の浮上量が所定の浮上量になるように制御回路が流量計によって供給される気体の流量にフィードバック制御をかけることになる。制御回路は、センサによる検出結果を所定値と比較する比較器を含んでいてもよい。
【００５０】
代替的に、本実施例の磁気回路５００は、永久磁石５０６乃至５１０の代わりにコイルなどを利用した電磁石として構成されてもよい。その場合には、コイルに流す電流を制御することによって搬送アーム１００の浮上量を制御することもできる。選択的に、センサの値に従って、磁気回路５００による制御と気体軸受け２００に供給される気体の制御を組合せてもよい。例えば、磁気回路５００への通電をゼロにしても搬送アーム１００が全く浮上しない場合には磁気回路５００だけによる制御は困難だからである。磁気回路５００による制御も、同様に、搬送アーム１００の浮上量を測定するセンサ（図示せず）と、コイル等に流れる電流値を設定する可変電流源（図示せず）と、制御回路（図示せず）とから構成される搬送アーム１００の浮上量制御システムにより行うことができる。即ち、センサにより測定された搬送アーム１００の浮上量が所定の浮上量になるように制御回路が可変電流源の値を調節してコイルに流れる電流を制御することによって磁気拘束力をフィードバック制御することができる。制御回路は、センサによる検出結果を所定値と比較する比較器を含んでいてもよい。
【００５１】
磁気回路５００をヨーク５０２と、閉空間Ｃ２に設けられてリニアパルスモータによって駆動される案内子（図示せず）とより構成すれば、かかる案内子を移動させることにより搬送アーム１００を適宜移動させることができる。この場合には、磁気回路５００は、間接的に（即ち、非接触に）搬送アーム１００を駆動することができる。
【００５２】
もちろん、直接に搬送アーム１００を閉空間Ｃ１内で駆動するように磁気回路５００を設けることは可能である。例えば、搬送アーム１００が回転のみ要求されるような単純な動作が要求されている場合にかかる構成が好ましい場合がある。本出願の開示からかかる構成は当業者には明らかになるであろうからここでは詳しい説明は省略する。
【００５３】
搬送アーム１００は、例えば、半導体ウェーハなどの物体Ｊを支持して、トランスファチャンバ（例えば、閉空間Ｃ１）からプロセスチャンバ（処理室）に物体Ｊを搬送することができる。物体Ｊをトランスファチャンバ（搬送室：ＴＣ）からプロセスチャンバ（ＰＣ）へ搬送するために要求されるアーム駆動部３００の動作は、搬送アーム１００の形状によって変化する。
【００５４】
例えば、図１３に示すように、搬送アーム１００が無関節型アーム１００ｃとして構成され、横移動することによって物体ＪをＰＣへ搬送する場合は、回動部３４０による回転と移動部３３０のＥ方向への横移動の同期運転が必要となる。代替的に、搬送アーム１００は、図１４に示すように先端部に関節１１０ｄを有する単関節型アーム１００ｄとして構成されたり、図１５に示すように中央部に関節１１０ｅを有する単関節アーム１００ｅとして構成されたりすることができる。この場合、搬送アーム１００ｄや１００ｅは、関節１１０ｄや１１０ｅにおいて屈曲（即ち、回転）可能である。もちろん、搬送アーム１００は２関節を有していてもよい。例えば、搬送アーム１００は、図１６に示すシングルピックフロッグレッグとして構成されたり、図１７に示すツインピックフロッグレッグとして構成されてもよい。このように、搬送アーム１００の構造に従ってアーム駆動部３００の動作は変化することが理解されるであろう。
【００５５】
図１８を参照して、搬送アーム１００が搬送室（例えば、閉空間Ｃ１）から処理室に物体Ｊを搬送するのに使用された場合の搬送室（又は閉空間Ｃ１）、処理室及び閉空間Ｃ２の調圧方法の例について説明する。図１８においては、アーム駆動部３００は直接駆動機構（ＤＤ）として搬送アーム１００を駆動している。また、搬送室と閉空間Ｃ２とは隔壁に設けられた孔Ｗ２を介して接続されている。また、搬送室と処理室とは孔Ｗ３を介して接続されている。
【００５６】
図１８に示す調圧機構６００は、処理室に接続された給気装置６１０と、処理室に接続された排気装置６２０と、搬送室に接続された給気装置６３０と、気体軸受け２００用の給気装置６４０と、閉空間Ｃ２に接続された排気装置６５０と、これらに接続されてこれらを制御する一又は複数の制御装置とを有している。給気装置６３０は、搬送室の雰囲気を正常かつ必要な流れの状態にするのに必要な流量の気体を供給し、定流量制御される。給気装置６４０は、気体軸受け２００の浮上に必要な圧力の気体を供給し、定圧制御される。排気装置６５０は、２系統の給気装置６１０と６３０とから供給された気体を排気して所定の減圧状態を保つ機能を有し、減圧室Ｃ１及びＣ２の圧力が一定になるように制御される。流れの制御においては、図１８の矢印に示しているように、常に閉空間Ｃ１から閉空間Ｃ２へと流れができるようにする。また、常に、減圧室Ｃ１から処理室へと流れができるようにする。これにより、搬送室を処理室より減圧にすると処理室から好ましくないガスが搬送室に漏れることを防止することができる。
【００５７】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨の範囲内で様々な変形及び変更が可能である。例えば、図２に示す実施例では、空気軸受け２００は隔壁Ｗ１の上下にヨーク５０２及び５０４が設けられているが、磁気拘束は必ずしも隔壁Ｗ１による分離は必要としない。例えば、図１９には磁気拘束付きの静圧気体軸受け２００ａが示されている。気体軸受け２００ａは、気体浮上のための浮上面、吹き出し口、気体導入路など気体軸受け２００と同様の構造を有し、更に、ヨーク５０４ａと、永久磁石又は電磁石からなる磁界発生部５０６ａ及び５０８ａと、磁性材料からなる気体軸受けガイド５０９ａとを有する。点線で示されたように磁路Ｈが形成される。気体軸受け２００ａは図１９に示すように倒立されてもよいし、上下を反対にして正立して使用されてもよい。
【００５８】
また、図２０に、静圧気体軸受けを利用した２軸動力伝達機構７００の一例を示す。２軸動力伝達機構７００は、一対の支持部材７１０、７２０に各々取り付けられた軸７１２、７２２に接続された２つの磁気回路５００ａ、５００ｂを有する。磁気回路５００ａ、５００ｂのそれぞれは、軸７１２、７２２に関して独立して回転することができ、その構成は図１２の磁気回路５００と同様に隔壁Ｗ４を挟んで形成されている。かかる２軸動力伝達機構７００は、浮上量拘束用磁気回路５００ａ、５００ｂを用いて、隔壁Ｗ４を隔てて動力の伝達を行うことができることが理解される。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の例示的一態様としての駆動装置によれば、気体軸受けの利用により、可動部を高精度に移動及び位置決めすることができる。また、本発明の別の例示的一態様としての駆動装置によれば、可動部と気体軸受けとが一体構造になったものについても気体軸受けの作用により、駆動部は可動部を高精度に移動及び位置決めすることができる。また、本発明の例示的一態様としての駆動補助装置によれば、磁気拘束機能を有する磁気回路により気体軸受けによる過剰な浮上を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施例の例示的な駆動装置の原理を示す概略ブロック図である。
【図２】  図１に示す駆動装置の例示的な具体的構成を説明するための概略斜視図である。
【図３】  図２に示す駆動装置の気体軸受けの拡大斜視図である。
【図４】  図３に示す気体軸受けの底面の拡大平面図である。
【図５】  図３に示す気体軸受けの部分拡大断面図である。
【図６】  図２に示す駆動装置の移動部とレールの拡大断面図である。
【図７】  図２に示す駆動装置の移動部とレールの変形例を示す拡大断面図である。
【図８】  図２に示す駆動装置の回動部の部分拡大断面図である。
【図９】  図２に示す駆動装置の移動部を２次元的移動が可能なＸＹステージとして構成した一例たる概観斜視図である。
【図１０】  図８に示すＸＹステージの縦断面図である。
【図１１】  図２に示す駆動装置の閉空間Ｃ１に配置された搬送アーム、気体軸受け及び物体Ｊの概観斜視図である。
【図１２】  図２に示す駆動装置の搬送アーム付近の拡大断面図である。
【図１３】  図２に示す駆動装置の搬送アームに適用可能な無関節アームの一例を示す平面図である。
【図１４】  図２に示す駆動装置の搬送アームに適用可能な関節が先端にある単関節アームの一例を示す平面図である。
【図１５】  図２に示す駆動装置の搬送アームに適用可能な関節が中部にある単関節アームの一例を示す平面図である。
【図１６】  図２に示す駆動装置の搬送アームに適用可能なシングルピックフロッグレッグの一例を示す平面図である。
【図１７】  図２に示す駆動装置の搬送アームに適用可能なツインピックフロッグレッグの一例を示す平面図である。
【図１８】  直接駆動機構により搬送アームを駆動する駆動装置の搬送アームが物体を搬送室から処理室に移動する場合に、搬送室（閉空間Ｃ１）、処理室及び閉空間Ｃ２の減圧環境の圧力を調整するための調圧機構の概略ブロック図である。
【図１９】  磁気拘束付き静圧気体軸受けの一例を示す概略断面図である。
【図２０】  本発明の２軸動力伝達機構の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１                駆動装置
１Ａ              駆動処理装置
１０              可動部
２０              気体軸受け
３０              駆動部
１００            搬送アーム
１００ｃ          無関節アーム
１００ｄ          単関節型アーム先端
１００ｅ          単関節型アーム
１００ｆ          シングルピックフロッグレッグ
１００ｇ          ツインピックフロッグレッグ
２００            気体軸受け
３００            アーム駆動部
５００            磁気回路
５００ａ          磁気回路
５００ｂ          磁気回路
５０６            磁石
５０８            磁石
５１０            磁石
５１６            磁石
５１８            磁石
５２６            磁石
５２８            磁石
６００            調圧機構
７００            ２軸動力伝達機構
【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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【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１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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