JPH10286452A - 直動機構及び回転駆動機構を持つ処理容器を備えた処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理対象物の加熱による熱歪の影響を受けに
くく、処理容器内における微小なごみの発生を抑制でき
る処理容器を備えた処理装置を提供すること。 【解決手段】 一端が処理容器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、その一端側に
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
を駆動用支軸の他端側で片持ち支持する。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。保持台の下側に
は、一端側が保持台に設けられた開口６ａを通して上下
動して基板を上下動可能でしかも回転可能であり、他端
側が容器の底壁を貫通して外部に至る回転駆動軸１２を
設け、回転駆動軸を上下動及び回転駆動するためのシリ
ンダ１３及びモータ１４を設ける。

Description

【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部材を移動させる直動機構
と処理対象物を回転させる回転駆動機構とを持つ処理容
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
た駆動軸が取り付けられており、真空容器内に配置され
たリニアガイド機構により移動可能にされている。駆動
軸を軸方向に往復駆動することにより、保持台を移動さ
せることができる。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、リニアガイド機構の
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。

【０００５】また、真空容器内にリニアガイド機構の摺
動部が配置されるため、摩擦により摺動部から微小なご
みが発生し、真空容器内を汚染する。

【０００６】更に、処理対象物に対する加工の形態によ
っては、処理対象物を真空容器内で水平状態で回転させ
ることを必要とする場合がある。しかしながら、従来の
処理装置ではこのような回転駆動機能を有しておらず、
加工の形態に制約がある。

【０００７】本発明の課題は、処理容器内のガイド機構
を省略できるようにして、処理対象物の加熱による熱歪
の影響を受けにくく、処理容器内における微小なごみの
発生を抑制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】本発明の他の課題は、処理対象物を処理容
器内で水平に回転させる回転駆動機構を備え、しかも回
転角度を微調整できるようにした処理容器を備えた処理
装置を提供することにある。

【０００９】

【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、一端が前記処理容器の壁を貫通して外部まで導出さ
れた少なくとも２本の駆動用支軸と、前記駆動用支軸が
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、前記処理容器の外に設け
られ、前記駆動用支軸が前記処理容器に対して軸方向に
並進移動可能なように駆動用支軸を支持するガイド機構
と、前記駆動用支軸の一端側に取り付けられ、前記駆動
用支軸を前記処理容器に対して軸方向に並進移動させる
第１の駆動機構と、前記処理容器内において、前記駆動
用支軸の他端側で支えられ、処理対象物を保持する保持
部材と、前記保持部材の下側にあって、一端側が前記保
持部材に設けられた開口を通して上下動して前記処理対
象物を上下動可能でしかも回転可能であり、他端側が前
記処理容器の壁を貫通して外部まで導出された回転駆動
部と、前記回転駆動部を上下動及び回転駆動するための
第２の駆動機構とを有することを特徴とする直動機構及
び回転駆動機構を持つ処理容器を備えた処理装置が提供
される。

【００１０】なお、前記回転駆動部は、前記処理容器の
外に配置されたシリンダにより上下動のみ可能な第１の
軸と、この第１の軸の周囲に配置されて前記処理容器の
外に配置されたモータにより回転駆動される筒状の第２
の軸と、前記第１の軸の上端により上下動して前記処理
対象物を上下動させる支持板と、この支持板と前記第２
の軸の上端との間に設けられて該支持板の上下動により
伸縮すると共に、前記第２の軸の回転により該支持板を
回転させるベローズ機構とを含む。

【００１１】また、前記処理容器の内壁及び前記保持部
材のうち、少なくとも前記処理容器の内壁に、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。

【００１２】更に、前記ガイド機構及び第１の駆動機構
は、リニアガイド機構を備えたリニアモータで構成され
ることが好ましい。

【００１３】前記第２の駆動機構は、前記処理対象物の
回転角度を粗調整するために使用され、前記第１の駆動
機構における２つのリニアモータの差動動作により前記
処理対象物の回転角度の微調整を行うことができる。

【００１４】

【作用】第１の駆動機構により、駆動用支軸をその軸方
向に並進移動させることができ、駆動用支軸に固定され
た保持部材も移動する。処理容器内に摺動部がないた
め、摺動部における摩擦に起因した微小なごみによる処
理容器内の汚染を防止することができる。また、保持部
材が加熱されて熱歪を生じても、処理容器内に摺動部が
ないため、摺動部が熱歪の影響を受けない。このため、
保持部材を加熱しても、保持部材をスムーズに移動させ
ることができる。

【００１５】第２の駆動機構により、加工の形態に応じ
て処理対象物を所望の回転角度に回転させることがで
き、第２の駆動機構による回転駆動の後、第１の駆動機
構における２つのリニアモータの差動動作により処理対
象物の回転角度の微調整が行われる。

【００１６】

【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、図３は図１の線Ｂ−
Ｂによる概略断面図をそれぞれ示す。

【００１７】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２
ｂの一端側は、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。

【００１８】駆動用支軸２ａ及び２ｂの一端部はそれぞ
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、これらのリニ
アモータ４ａ、４ｂにより駆動用支軸２ａ及び２ｂの軸
方向に駆動される。リニアモータ４ａ、４ｂを駆動する
ことにより、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ができる。

【００１９】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、他端はリニアモータ４ａ、４ｂ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。

【００２０】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の他端側に固
定され、いわゆる片持ち支持構造により支持されてい
る。保持台６の中央には開口６ａが設けられ、この開口
６ａの周囲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の移動する下部域にはヒータ９ａが、
処理容器１の天井内壁にはヒータ９ｂがそれぞれ配置さ
れている。これらのヒータ９ａ、９ｂにより基板８が加
熱される。なお、ヒータは処理容器１の天井内壁に設け
るだけでも良い。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１０からのレーザ光が導入される。

【００２１】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、４
ｂ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。

【００２２】本形態では、上記のような直動機構に加え
て、基板８を水平状態で回転させるための回転駆動機構
を備えている。この回転駆動機構は、保持台６の下側に
あって、一端側が保持台６に設けられた開口６ａを通し
て上下動かつ回転して基板８を上下動かつ回転させ、他
端側は処理容器１の底壁を貫通して外部まで導出された
回転駆動軸１２を含む。

【００２３】特に、本形態では、この回転駆動軸１２
を、シリンダ１３により上下動可能な第１の軸１２−１
と、この第１の軸１２−１の周囲に配置されてモータ１
４により回転駆動される筒状の第２の軸１２−２とで構
成している。すなわち、第１の軸１２−１は上下動のみ
可能であり、第２の軸１２−２は回転運動のみ可能であ
る。第１の軸１２−１の上端側には基板８を搭載するた
めの支持板１５が設けられており、この支持板１５と第
２の軸１２−２の上端との間には真空ベローズ１６が設
けられている。支持板１５は、保持台６に設けられた開
口６ａより小さいサイズであり、第１の軸１２−１の上
動と共に保持台６の開口６ａを通して上動して基板８を
保持台６から離間させる。支持板１５はまた、第２の軸
１２−２が回転すると真空ベローズ１６と共に回転して
基板８を回転させる。真空ベローズ１６は、第１の軸１
２−１と第２の軸１２−２との間の摩擦により生ずる微
小なごみが処理容器１内に流出することを抑制する。

【００２４】なお、モータ１４の回転力は、ここではス
ティールベルト１７を介して第２の軸１２−２に伝えら
れる。また、第２の軸１２−２と処理容器１の底壁との
間には、磁性流体による回転導入部材１８が設けられ
る。

【００２５】この回転駆動機構は、基板８の加工形態に
応じて基板８を所望の角度だけ回転させる。すなわち、
支持板１５は、通常は保持台６の下にある。基板８を回
転させる必要がある場合には、保持台６の開口６ａが支
持板１５の真上にある状態で行われる。はじめに、第１
の軸１２−１を上動させて基板８を保持台６から離し、
次に第２の軸１２−２を回転させて基板８を所望の角度
だけ回転させる。回転が終了したら第１の軸１２−１を
下動させて基板８を再び保持台６上に載置する。

【００２６】なお、この回転駆動機構による回転では、
原理的に数ミクロンオーダでの角度の位置決めは困難で
あり、微小な回転角度補正は直動機構における２つのリ
ニアモータ４ａ、４ｂの差動動作により行われる。すな
わち、２つのリニアモータ４ａ、４ｂによる変位に微小
な差を与えることにより、保持台６を微小角度回転させ
ることができる。

【００２７】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。光学系１０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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】光学系１０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。

【００３１】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。

【００３２】リニアモータ４ａ、４ｂ、シリンダ１３、
モータ１４、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。

【００３３】図１〜図３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。

【００３４】本形態による直動機構及び回転駆動機構で
は、処理容器１内に摺動部が無い。このため、摺動部に
おける摩擦に起因した微小なごみによる処理容器１内の
汚染を防止することができる。また、保持台６が加熱さ
れて熱歪が生じたとしても、リニア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。

【００３５】上記の形態では、駆動源としてリニアモー
タを使用したが、その他の直動駆動源を用いてもよい。
例えば、回転モータとボールねじの組み合わせを用いて
もよい。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３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。

【００３６】なお、上記の実施の形態では、保持台６を
駆動用支軸２ａ、２ｂにより片持ち式に支持するように
しているが、本発明はこのような形態に限らず、保持台
を２本の駆動用支軸で、いわゆるおみこしのように支持
する形態でも適用可能である。この構造について簡単に
言えば、処理容器と、処理容器内に配置され、両端が処
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、駆動用支軸が処理容器の壁を貫通する箇所にお
いて、駆動用支軸がその軸方向に並進移動可能なよう
に、かつ処理容器の内部の気密性が保たれるように、内
部と外部とを隔離する気密機構と、駆動用支軸の一方の
端部に取り付けられ、該駆動用支軸が処理容器に対して
軸方向に並進移動可能なように駆動用支軸を支持するリ
ニアガイド機構と、駆動用支軸の他方の端部に取り付け
られ、駆動用支軸を処理容器に対して軸方向に並進移動
させる駆動機構と、処理容器の内において、駆動用支軸
に取り付けられ、処理対象物を保持する保持手段とを有
する。このような装置は、本出願人により出願された特
願平８−３２３０４９号に示されている。但し、この装
置では、２本の駆動用支軸が共通の駆動機構により一体
的に駆動されるので、微小な回転角度補正が困難であ
る。これは、図１に示されるように、２本の駆動用支軸
を別々の駆動源、すなわちリニアモータで個別に駆動す
ることで実現できる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
処理容器内に摺動部分のない直動機構及び回転駆動機構
が得られるため、処理容器内の汚染を抑制することがで
きる。また、処理対象物を保持する保持部材を加熱する
ことにより熱歪が発生しても、摺動部分が熱歪の影響を
受けにくいため、安定した移動を行うことが可能にな
る。更に、回転駆動機構により基板をその加工形態に応
じて回転させることができるので、様々な加工形態に適
応できる処理装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好ましい実施の形態による処理容器の
概略断面図である。

【図２】図１の線Ａ−Ａによる断面図である。

【図３】図１の線Ｂ−Ｂによる断面図である。

【図４】図１の処理容器をレーザアニーリング装置に適
用した場合の概略構成を示す平面図である。

【符号の説明】

１ 処理容器 １−１ 石英窓 ２ａ、２ｂ 駆動用支軸 ３ 構造体 ４ａ、４ｂ リニアモータ ５ａ、５ｂ、１６ 真空ベローズ ６ 保持台 ７ ピン ８ 基板 ９ａ、９ｂ ヒータ １０ 光学系 １１ａ、１１ｂ リニアエンコーダ １２ 回転駆動軸 １２−１ 第１の軸 １２−２ 第２の軸 １３ シリンダ １４ モータ １５ 支持板 １７ スティールベルト ２２ 搬送チャンバ ２３ 搬入チャンバ ２４ 搬出チャンバ ２５〜２７ ゲートバルブ ２８ 搬送ロボット ３１〜３３ 真空ポンプ ４０ 制御装置 ４１ ホモジナイザ ４２ ＣＣＤカメラ ４３ ビデオモニタ ４４ エキシマレーザ装置 ４５ アッテネータ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【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、一端が前記処理容器の壁を
   貫通して外部まで導出された少なくとも２本の駆動用支
   軸と、 前記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、 前記処理容器の外に設けられ、前記駆動用支軸が前記処
   理容器に対して軸方向に並進移動可能なように駆動用支
   軸を支持するガイド機構と、 前記駆動用支軸の一端側に取り付けられ、前記駆動用支
   軸を前記処理容器に対して軸方向に並進移動させる第１
   の駆動機構と、 前記処理容器内において、前記駆動用支軸の他端側で支
   えられ、処理対象物を保持する保持部材と、 前記保持部材の下側にあって、一端側が前記保持部材に
   設けられた開口を通して上下動して前記処理対象物を上
   下動可能でしかも回転可能であり、他端側が前記処理容
   器の壁を貫通して外部まで導出された回転駆動部と、 前記回転駆動部を上下動及び回転駆動するための第２の
   駆動機構とを有することを特徴とする直動機構及び回転
   駆動機構を持つ処理容器を備えた処理装置。
2. 【請求項２】 前記回転駆動部は、前記処理容器の外に
   配置されたシリンダにより上下動のみ可能な第１の軸
   と、この第１の軸の周囲に配置されて前記処理容器の外
   に配置されたモータにより回転駆動される筒状の第２の
   軸と、前記第１の軸の上端により上下動して前記処理対
   象物を上下動させる支持板と、この支持板と前記第２の
   軸の上端との間に設けられて該支持板の上下動により伸
   縮すると共に、前記第２の軸の回転により該支持板を回
   転させるベローズ機構とを含むことを特徴とする請求項
   １に記載の処理装置。
3. 【請求項３】 前記処理容器の内壁及び前記保持部材の
   うち、少なくとも前記処理容器の内壁に、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２に記載の処理装置。
4. 【請求項４】 前記ガイド機構及び第１の駆動機構は、
   リニアガイド機構を備えたリニアモータで構成されるこ
   とを特徴とする請求項３に記載の処理装置。
5. 【請求項５】 前記第２の駆動機構は、前記処理対象物
   の回転角度を粗調整可能であり、前記第１の駆動機構に
   おける２つのリニアモータの差動動作により前記処理対
   象物の回転角度の微調整を行うことを特徴とする請求項
   ４に記載の処理装置。