| 【発明の名称】 |
直動機構を持つ処理容器を備えた処理装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】原 一敬
【氏名】堀内 雅彦
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| 【要約】 |
【課題】処理容器内のガイド機構を少なくして、処理対象物の加熱による熱歪の影響を受けにくい処理容器を備えた処理装置を提供すること。
【解決手段】両端が処理容器１の壁を貫通して外部に至る２本の駆動用支軸２ａ（２ｂ）を有し、その両側には、これらを容器内で並進移動させるためのリニアモータ４ａ（４ｂ）を設ける。容器内では、基板８の保持台６を支持枠１３を介して駆動用支軸で支持する。駆動用支軸が容器の壁を貫通する箇所では、容器内の気密性を保つように真空ベローズ５ａ、５ｂを設ける。保持台は、処理容器内において、駆動用支軸と同じ方向に延びる１本のガイド機構１７で支持枠を介して走行が案内される。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 気密状態を維持される処理容器と、前記処理容器内に配置され、両端がそれぞれ前記処理容器の壁を貫通して外部まで導出された２本の駆動用支軸と、前記２本の駆動用支軸が前記処理容器の壁を貫通する箇所において、前記２本の駆動用支軸がその軸方向に並進移動可能なように、かつ前記処理容器内の気密性が保たれるように、前記処理容器内と外部とを隔離する気密機構と、前記２本の駆動用支軸の少なくとも一端側に取り付けられ、前記２本の駆動用支軸をそれぞれ前記処理容器に対して独立して軸方向に移動させることのできるリニアモータによる２つの駆動機構と、前記処理容器内において、前記２本の駆動用支軸で支持され、処理対象物を保持する保持台と、前記処理容器内において、前記２本の駆動用支軸と同じ方向に延びて前記２つの駆動機構により駆動される前記保持台の走行を案内する１本のガイド機構とを含むことを特徴とする直動機構を持つ処理容器を備えた処理装置。
【請求項２】 前記保持台は、前記２本の駆動用支軸に固定された支持枠を介して前記２本の駆動用支軸で支持されており、前記支持枠の下部を、前記処理容器の底部に配置した前記ガイド機構で案内するように構成していることを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】 前記処理容器の内壁及び前記保持台のうち、少なくとも前記保持台に、前記処理対象物を加熱するための加熱手段を設けたことを特徴とする請求項１あるいは２に記載の処理装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、処理容器内において処理対象物を保持する保持台を移動させる直動機構を持つ処理容器を備えた処理装置に関する。この種の処理装置は、特に、レーザアニーリング装置のように、処理容器内の真空あるいは不活性ガスの雰囲気中でガラス等の処理対象物に対してレーザ光による処理を行う装置に適している。
【０００２】
【従来の技術】この種の処理装置の一例として、レーザアニーリング装置について説明する。レーザアニーリング装置によりレーザアニールをおこなう際には、処理対象物を保持台で保持して真空容器内に配置し、石英窓を通して処理対象物表面にレーザ光を照射する。真空容器内で保持台を移動させることにより、処理対象物表面の広い領域に順次レーザ光を照射することができる。
【０００３】保持台には、真空容器の外部まで導出された２本の駆動軸が取り付けられており、真空容器内に配置されたサーボモータとボールねじの組み合わせによる駆動機構により移動可能にされている。保持台はまた、真空容器内に配置された２本のガイド機構により移動に際しての案内が行われる。なお、真空容器の外側の駆動軸と真空容器の壁との間には、気密機構としてベローズが取り付けられ、真空容器の気密性が保たれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】レーザアニールの効果を安定して得るために、処理対象物を加熱する場合がある。このため、保持台にはヒータが埋め込まれている。保持台を加熱すると、熱歪により、２本のガイド機構の摺動部に余分な力が加わる。この余分な力のために、保持台が移動しにくくなり、極端な場合には移動不能になることがある。
【０００５】また、これまでの駆動機構は、サーボモータとボールねじの組み合わせによるものであるので、バックラッシュが存在し、保持台の高精度の位置決め及び高速応答性を得ることが困難である。
【０００６】そこで、本発明の課題は、処理容器内のガイド機構を少なくして、処理対象物の加熱による熱歪の影響を受けにくい処理容器を備えた処理装置を提供することにある。
【０００７】本発明の他の課題は、保持台の高精度の位置決め及び高速応答性を得ることのできる処理容器を備えた処理装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、気密状態を維持される処理容器と、前記処理容器内に配置され、両端がそれぞれ前記処理容器の壁を貫通して外部まで導出された２本の駆動用支軸と、前記２本の駆動用支軸が前記処理容器の壁を貫通する箇所において、前記２本の駆動用支軸がその軸方向に並進移動可能なように、かつ前記処理容器内の気密性が保たれるように、前記処理容器内と外部とを隔離する気密機構と、前記２本の駆動用支軸の少なくとも一端側に取り付けられ、前記２本の駆動用支軸をそれぞれ前記処理容器に対して独立して軸方向に移動させることのできるリニアモータによる２つの駆動機構と、前記処理容器内において、前記２本の駆動用支軸で支持され、処理対象物を保持する保持台と、前記処理容器内において、前記２本の駆動用支軸と同じ方向に延びて前記２つの駆動機構により駆動される前記保持台の走行を案内する１本のガイド機構とを含むことを特徴とする直動機構を持つ処理容器を備えた処理装置が提供される。
【０００９】なお、前記保持台は、前記２本の駆動用支軸に固定された支持枠を介して前記２本の駆動用支軸で支持されており、前記支持枠の下部を、前記処理容器の底部に配置した前記ガイド機構で案内するように構成している。
【００１０】また、前記処理容器の内壁及び前記保持台のうち、少なくとも前記保持台に、前記処理対象物を加熱するための加熱手段が設けられる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は本発明の好ましい実施の形態による処理容器の概略平断面図を示し、図２は図１の線Ａ−Ａによる概略断面図を示す。また、図３は図２の線Ｂ−Ｂによる概略断面図を示す。
【００１２】内部を真空排気可能な処理容器１の内部に、直動機構を構成するための駆動用支軸２ａ及び２ｂが互いに平行に配置されている。駆動用支軸２ａ及び２ｂの両端は、処理容器１の側壁を貫通して外部まで導出されている。処理容器１は真空排気され、場合によってはその後に不活性ガスが導入される。処理容器１はまた、図示しない基台上に固定されている。
【００１３】駆動用支軸２ａ及び２ｂの両端部はそれぞれ、支持用の構造体３を介してリニアガイド機構を備えたリニアモータ４ａ、４ｂに連結されている。これらのリニアモータ４ａ、４ｂにより駆動用支軸２ａ及び２ｂはその軸方向に互いに独立して駆動可能にされている。
【００１４】駆動用支軸２ａ及び２ｂの各々の処理容器１の外に導出された部分には、気密機構として真空ベローズ５ａ、５ｂが被せられている。真空ベローズ５ａ、５ｂの一端はそれぞれ処理容器１の側壁に取り付けられ、他端は構造体３に取り付けられている。このような真空べローズ５ａ、５ｂにより、処理容器１の気密性が保たれる。
【００１５】処理容器１内には保持台６が配置されている。保持台６は、駆動用支軸２ａ及び２ｂにより支持されており、この支持構造については後述する。保持台６の上面には複数のピン７が突出しており、アニール処理されるガラス等の基板８がピン７の上に載置される。保持台６にはヒータが内設（図示せず）され、このヒータにより基板８が加熱される。保持台６の下面には遮熱板９が設けられている。保持台６、遮熱板９は支持板１０により支持されている。なお、ヒータは処理容器１の内壁、例えば天井内壁に設けられても良いし、保持台６の移動する下部域に配設されても良い。いずれにしても、ヒータの下側には、保持台６を支持している機構の移動を妨げないようにして水冷板１２が設けられ、水冷板１２よりも下側の処理容器１内の空間の温度上昇を抑制するようにしている。処理容器１の上面には石英窓１−１が設けられており、石英窓１−１を通して処理容器１内に光学系からのレーザ光が導入される。
【００１６】リニアモータ４ａ、４ｂを駆動して駆動用支軸２ａ及び２ｂをその軸方向に並進移動させることにより、処理容器１内で保持台６と共に基板８を移動させることができる。保持台６を移動させるためのリニアモータ４ａ、４ｂの駆動制御については詳しい説明を省略するが、リニアモータ４ａ、４ｂの側面にはそれぞれリニアエンコーダ１１ａ、１１ｂが設けられる。これらのリニアエンコーダ１１ａ、１１ｂからの位置検出信号をリニアモータ４ａ、４ｂの駆動制御系にフィードバックし、保持台６の位置目標値に追随するような制御を行う。
【００１７】なお、本形態では、駆動用支軸２ａ及び２ｂを、その両側においてそれぞれ、リニアモータ４ａ、４ｂにより駆動するようにしているが、リニアモータ４ａ、４ｂは、駆動用支軸２ａ及び２ｂの一端側に設けるだけでも良い。この場合、駆動用支軸２ａ及び２ｂの他端側には、リニアガイド機構が設けられ、他端側へのリニアエンコーダ１１ａ、１１ｂの設置は不要である。また、リニアモータ４ａ側の構造体３とリニアモータ４ｂ側の構造体３とを別にして、駆動用支軸２ａ、２ｂを独立して駆動可能にしているが、リニアモータ４ａ側の構造体３とリニアモータ４ｂ側の構造体３とは一体であっても良い。
【００１８】次に、保持台６の支持構造について説明する。なお、図１では、便宜上、保持台６は一点鎖線で示している。保持台６は、その移動方向の一端側及び反対の他端側において２本の駆動用支軸２ａ、２ｂに固定された支持枠１３を介して支持板１０により支持されている。支持枠１３には、支持板１０の中心部の直下に回転機構１４が配置されると共に、回転機構１４に回転駆動力を伝達するためのパルスモータ１５が配置されている。回転機構１４は、上端を支持板１０に直結し、下端をパルスモータ１５の回転軸とスチールベルト１６を介して連結した回転軸１４−１を有する。回転機構１４は、実際には、回転角度の制御を高精度で行うことができるように、ハーモニックドライブやクロスローラリングを含んでいるが、詳細な説明は省略する。いずれにしても、回転機構１４は、処理に際して保持台６を水平な状態で回転させて基板８の位置決めを行うためのものである。このため、回転機構１４の回転部分には図示しないロータリエンコーダが設けられ、この検出信号をパルスモータ１５の駆動制御系にフィードバックして回転角度の制御が行われる。パルスモータ１５には、保持台６の走行を妨げないように、図示しない可撓性の耐熱ケーブルを通して電源が供給される。
【００１９】処理容器１の底部には駆動用支軸２ａ、２ｂと同じ方向に１本のガイド機構１７が設けられている。このガイド機構１７は、支持枠１３の下側の被案内部１３−１と連結したリニアガイド部１７−１を有する。リニアガイド部１７−１は、保持台６と一体に走行する支持枠１３の移動を処理容器１内で案内する。
【００２０】このように、駆動用支軸２ａ、２ｂの移動は、処理容器１の外側でヒータの熱的影響を受けること無く、リニアモータ４ａ、４ｂの走行をガイドするリニアガイド機構で案内される。一方、処理容器１内では保持台６及び支持枠１３の走行がガイド機構１７により案内される。特に、ガイド機構１７が１本で、しかもヒータの下側には遮熱板９が配置されると共に、水冷板１２が配置されているので、ガイド機構１７が受ける熱歪みは２本の場合に比べて非常に少ない。
【００２１】このようなガイド構造に加えて、駆動系としてリニアモータを用いることにより、保持台６及び支持枠１３を含む走行系全体の共振周波数を上げることができ、保持台６の高速、高精度の位置決めができると共に、軌跡追従性の向上を図ることができる。
【００２２】図４は、上記の処理容器を備えたレーザアニーリング装置全体の概略平面図を示す。レーザアニーリング装置は、処理容器１に加えて、基板８の搬送チャンバ２２、搬入チャンバ２３、搬出チャンバ２４を有している。レーザ光照射用の光学系は、ホモジナイザ４１、ＣＣＤカメラ４２及びビデオモニタ４３を含んで構成される。
【００２３】処理容器１と搬送チャンバ２２はゲートバルブ２５を介して結合されている。同様に、搬送チャンバ２２と搬入チャンバ２３、搬送チャンバ２２と搬出チャンバ２４は、それぞれゲートバルブ２６、２７を介して結合されている。処理容器１、搬入チャンバ２３及び搬出チャンバ２４には、それぞれ真空ポンプ３１、３２及び３３が設けられ、基板８の移し替えに際して各チャンバの内部が真空排気される。搬送チャンバ２２内には、搬送用ロボット２８が収容されている。搬送用ロボット２８は、処理容器１、搬入チャンバ２３及び搬出チャンバ２４の相互間で処理済みの基板あるいは処理前の基板を移送する。
【００２４】光学系においては、パルス発振したエキシマレーザ装置４４から出力されたレーザビームがアッテネータ４５を通ってホモジナイザ４１に入射する。ホモジナイザ４１は、レーザビームの断面形状を細長い形状にする。ホモジナイザ４１を通過したレーザビームは、レーザ光の断面形状に対応した細長い石英窓１−１を透過して処理容器１内の基板を照射する。基板の表面がホモジナイズ面に一致するように、ホモジナイザ４１と基板との相対位置が調節されている。
【００２５】基板は、図１で説明した直動機構により石英窓１−１の長軸方向に直交する向きに移動する。１ショット分の照射領域の一部が前回のショットにおける照射領域の一部と重なるような速さで基板を移動させることにより、基板表面の広い領域を照射することができる。基板表面はＣＣＤカメラ４２により撮影され、処理中の基板表面をビデオモニタ４３で観察することができる。リニアモータ４ａ、４ｂ、ゲートバルブ２５〜２７、搬送用ロボット２８、ホモジナイザ４１、及びエキシマレーザ装置４４の動作は、制御装置４０によって制御される。
【００２６】図１、図２に戻って、基板８の移動方向に対して直交する方向に長い断面形状を有するレーザ光を照射しながら、基板８を移動させることにより、基板８の表面の広い領域をアニールすることができる。特に、基板８を加熱しておくことにより、レーザアニールの効果を安定させることができる。
【００２７】本形態による直動機構では、保持台６が加熱されて熱歪が生じたとしても、駆動用支軸２ａ、２ｂのガイド機構はリニアモータ４ａ、４ｂに備えられており、処理容器１の外にあるので処理容器１内のヒータによる熱歪の影響を受けない。このため、保持台６を加熱した状態でも安定して保持台６を移動させることができる。特に、リニアモータは高速で保持台６を駆動可能であるうえに、高精度での位置決めも可能である。一方、処理容器１内では、保持台６のガイド機構を１本に減らして、熱的影響をできるだけ少なくしたことにより、その熱歪みによる悪影響を少なくすることができる。
【００２８】また、上記形態では、レーザアニール装置を例にして説明したが、図１、図２に示された処理容器をその他の装置に適用することも可能である。例えば、特殊な薬品を使用する場合のように、外界と遮断する必要のある環境下において直動機構及び回転駆動機構が必要な処理容器の場合にも有効である。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、処理容器内のガイド機構を少なくして、処理対象物の加熱による熱歪の影響を受けにくい処理容器を備えた処理装置を提供することができる。
【００３０】また、リニアモータ駆動により、保持台の高精度の位置決め及び高速応答性を得ることのできる処理容器を備えた処理装置を提供することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００２１０７
【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）６月１０日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】後藤 洋介 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−５４５ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１月６日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−１５２０１４ |
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