JP2003174076A

JP2003174076A - ホルダ駆動装置

Info

Publication number: JP2003174076A
Application number: JP2001371078A
Authority: JP
Inventors: Masaru Yasukawa; 優安川; Shinichiro Mukai; 真一郎向; Masahiko Ryu; 政彦龍
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2001-12-05
Filing date: 2001-12-05
Publication date: 2003-06-20

Abstract

(57)【要約】【課題】差動排気装置のハウジング部と駆動軸とのクリ
アランスを適切な範囲に保ち、ハウジングの中のシール
の劣化を防止し、真空容器内の真空度と超清浄雰囲気を
保つことが可能なホルダ駆動装置を提供する。【解決手段】駆動軸１０６に連結されたホルダ１０３が
加熱される状態で用いられる差動排気装置１０８を有す
るホルダ駆動装置において、軸駆動装置１０７が真空容
器１０１の外に設けられ、軸駆動装置１０７には、駆動
軸１０６と当該軸駆動装置１０７の間を連結するための
略Ｌ字状の連結板４４と、駆動軸１０６を連結板４４を
介して、真空容器１０１の中で直線的に誘導し、かつ、
駆動軸１０６を当該誘導する方向と垂直な面内で位置を
規制するために設置されたスライダとガイドレールとで
構成されるリニアガイドＬＧを備え、真空容器１０１と
駆動軸１０６との間のギャップ１１８を該リニアガイド
ＬＧによって保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程の
一つである成膜過程で用いられるＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置など
で、基板を保持・駆動し、差動排気装置を有するホルダ
駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程の一つである成膜過程で
は、多結晶シリコン膜を得るため、例えば１０^-6ｔｏｒ
ｒ乃至１０^-7ｔｏｒｒ程度の真空容器内で基板を高温に
する。基板を保持するホルダは４００℃乃至７００℃程
度に加熱され、真空容器内で機械的に往復直線駆動する
が、真空容器内の超清浄雰囲気を保つため、その駆動機
構を、真空容器の外に配置することが望ましい。そのよ
うなホルダ駆動装置の駆動軸が真空容器を貫通する部分
のシール（真空シール）には、Ｏリング、メカニカルシ
ールまたは磁性流体シール等の高気密性を保持するパッ
キンを用いる考えもあるが、そのようなパッキンでは、
駆動軸の駆動速度を大きくすることが難しく、また摩耗
によって定期的に交換する必要があるので、差動排気機
構を用いる場合がある。差動排気とは、この例で言え
ば、真空容器と大気中との中間に１段以上の排気室を設
け、そこを真空ポンプで排気して、当該排気室の圧力を
真空容器内と大気圧との中間の圧力にする方式を言う。
このような差動排気を用いると、前記貫通部分のシール
を、パッキンを使用せずにあるいは気密性がそれほど高
くないパッキンを用いて行うことが可能になる。

【０００３】（第１の従来技術）第１の従来技術として
は、米国特許第４７２６６８９号に開示されたホルダ駆
動装置がある。図６は第１の従来技術を示すホルダ駆動
装置の説明図である。図６において、ホルダ駆動装置
は、ホルダ６１と、このホルダ６１を支持するものであ
って真空容器６２を貫通する駆動軸６３と、真空容器６
２の外に設けられていて駆動軸６３をＹ方向に往復直線
駆動する軸駆動装置（図示省略）と、真空容器６２の外
側に取り付けられていて駆動軸６３が真空容器６２を貫
通する部分をシールする気体軸受装置６４と、この気体
軸受装置６４用の真空ポンプおよび加圧ガス供給手段
（いずれも図示省略）とを備えている。気体軸受装置６
４は、気体軸受と差動排気とを組み合わせたものであ
る。すなわち、この気体軸受装置６４は、そのハウジン
グ６５内に、駆動軸６３の周囲を囲む複数段の（図示例
では４段の）排気室６６を有しており、各排気室６６
は、図示しない４台の真空ポンプによって、真空容器６
２側のものほど高真空になるようにそれぞれ真空排気さ
れる。これによって前述した差動排気が実現されてい
る。この気体軸受装置６４は、更に、図示しない加圧ガ
ス供給手段から供給される加圧ガス６７を、入口６８か
ら、ハウジング６５と駆動軸６３との間の精度良く寸法
管理されたギャップ６０に供給して、当該ギャップ６０
に極めて薄い気体層を形成することによって、ハウジン
グ６５と駆動軸６３との軸芯を合わせ、駆動軸６３を非
接触で保持するよう構成されている。これによって気体
軸受が実現されている。入口６８に供給される加圧ガス
６７の圧力は、通常はゲージ圧で約０．６ＭＰａ（６ｋ
ｇｆ／ｃｍ²）程度である。入口６８に供給された加圧
ガス６７は、大部分はそれと最も下段にある排気室６６
との間に設けられた排気ポート６９を経由して外に排出
され、残りはハウジング６５の下端部のギャップ６０か
ら大気中に漏れ出す。ギャップ６０は、薄い気体層を形
成する必要があるため、ハウジング６５と駆動軸６３と
のクリアランスは約１３μｍ以下（０．０００５インチ
以下）とすることが望ましい。

【０００４】（第２の従来技術）第２の従来技術として
は、日本国特許第３０７７６０５号に開示されたホルダ
駆動装置がある。図７は第２の従来技術を示すホルダ駆
動装置の説明図である。なお、第１の従来技術で説明し
たものと同じ機能を有するものについては、同一の符号
を附し、説明は省略する。図７において、ホルダ駆動装
置は、真空容器６２内に設けられていて基板７１を保持
するホルダ６１と、真空容器６２外に設けられていて駆
動軸６３をそれに沿う方向に、すなわち、前記Ｙ方向に
往復直線駆動する軸駆動装置７２と、真空容器６２のす
ぐ外側に取り付けられていて駆動軸６３が真空容器６２
を貫通する部分をシールする軸受装置７３と、この軸受
装置７３の（この例では２段の）排気室６６および７４
と、図示しない二つの真空ポンプと、ハウジング６５の
大気側の端部とそこを通る駆動軸６３との間のギャップ
７０の入口部付近に乾燥ガス７５を供給して当該入口部
付近の大気を除去してその雰囲気を乾燥ガス７５で置換
するガス置換機構７６とを備えている。次に、軸受装置
７３の周辺部を図８を用いて詳しく説明する。図８は第
２の従来技術に係るホルダ駆動装置について、その軸受
装置の周辺部を拡大した説明図である。駆動軸６３は軸
受装置７３の中を貫通していて、駆動軸６３を往復直線
運動可能に支持する機械式の２段の直動軸受８１および
８２と、駆動軸６３の周囲を囲む環状の２段の排気室６
６および７４とを有している。直動軸受８１および８２
は、この例では共にリニアボールベアリングであり、そ
れぞれ、軸受装置７３のハウジング６５の内側に固定さ
れた保持器８３と、その内部に転動可能に保持された複
数のボール８４とを有している。ハウジング６５と真空
容器６２との間は、Ｏリング等のパッキン８５によって
シールされている。この軸受装置７３のギャップ７０
は、機械式の軸受を採用しているので、ハウジング６５
と駆動軸６３とのクリアランスは、数十μｍ乃至５０μ
ｍ程度が望ましい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の技術
では以下の問題があった。（１）半導体製造工程の成膜過程で用いられる減圧ＣＶ
Ｄ装置などでは、基板を保持するホルダが４００℃乃至
７００℃程度に加熱されるため、ホルダから駆動軸に熱
が伝わり、ハウジングに設けられたギャップ付近でも駆
動軸が熱膨張する。装置の小型化という背景から、ヒー
タからギャップ付近までの距離はそれほど長くはなく、
駆動軸のギャップ付近の温度上昇は数１０℃乃至数１０
０℃程度になる場合がある。この現象を一例として、図
９による一次元熱伝導モデルにより理論計算した。図９
は第１の課題である駆動軸の熱膨張について、その一次
元熱伝導モデルの一例を示す説明図である。この例では
ホルダがアルミナ製で、熱伝導率λ１＝２０．２（Ｗ／
（ｍ・Ｋ））、断面積Ｓ１＝５００ｍｍ²、長さＬ１＝
２００ｍｍの棒と同等の熱抵抗Ｒ１（Ｋ／Ｗ）を持つも
のとする。また、駆動軸上部（駆動軸のギャップ部より
上にあたる部分）が、鉄製で、熱伝導率λ２＝４３（Ｗ
／（ｍ・Ｋ））、断面積Ｓ２＝２０００ｍｍ²、長さＬ
２＝５０ｍｍの棒と同等の熱抵抗Ｒ２（Ｋ／Ｗ）を持つ
ものとする。さらに、駆動軸下部（駆動軸のギャップ部
より下にあたる部分）が、鉄製で、熱伝導率λ３＝４３
（Ｗ／（ｍ・Ｋ））、断面積Ｓ３＝２０００ｍｍ²、長
さＬ３＝４００ｍｍの棒と同等の熱抵抗Ｒ３（Ｋ／Ｗ）
を持つものとする。そして、ヒータの温度をθｈ＝７０
０℃とし、駆動軸下端の温度をθ１＝２５℃（装置が通
常設置される環境の周囲温度）とした。各熱抵抗Ｒｉ
（ｉ＝１、２、３）は、（式１）によって求められる。

【０００６】Ｒｉ＝Ｌｉ／（λｉ・Ｓｉ）（ｉ＝１、２、３）（式１）

【０００７】このモデルが定常状態になったときは、ヒ
ータから駆動軸下端まで一定の熱流量Ｑ（Ｗ）が流れる
ことになる。この熱流量Ｑは、（式２）によって表され
る。

【０００８】Ｑ＝（θｈ−θ’）／Ｒ１＝（θ’−θ）／Ｒ２＝（θ−θｌ）／Ｒ３（式２）

【０００９】ここで、θ、θ’はそれぞれ、駆動軸の上
端、駆動軸のギャップ部付近の温度である。（式１）、
（式２）から、駆動軸のギャップ部付近の温度θは、約
１５０℃となり、周囲との温度差は、θ−θｌ＝１２５
℃程度となる。すなわち、例として、駆動軸に鉄を用い
て、その直径を５０ｍｍとすると、鉄の線膨張率が１
２．３×１０^-6（１／Ｋ）であるから、ギャップ部付近
で駆動軸の軸直径は（５０×１０ ³）×（１２．３×１
０^-6）×（θ−θｌ）＞７０μｍ程度膨張し、クリアラ
ンスが３５μｍ以上狭まることになる。しかし、前述し
た通り、ギャップのクリアランスは、第１の従来例では
約１３μｍ以下、第２の従来例では数十μｍ乃至５０μ
ｍ程度が要求され、ギャップ部付近における駆動軸の熱
膨張により、このクリアランスを適切な範囲に保つこと
が極めて困難となるという問題がある。また、ハウジン
グの中にシールを内挿している場合においては、駆動軸
の熱膨張や発熱の影響によって、シールの劣化速度が速
くなるという問題がある。

【００１０】（２）また、第２の従来例で説明した装置
は、駆動軸の支持に直動軸受８１を用いているが、機械
的接触による支持方法では、支持箇所からグリースや金
属片などといったパーティクルが生ずるため、そのパー
ティクルが真空容器の中に入り込み、真空容器内の真空
度が下がったり、真空容器内が汚染するという問題があ
る。

【００１１】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、駆動軸に連結されたホルダが加熱され
る状態で用いられる差動排気機構のハウジング部と駆動
軸とのクリアランスを適切な範囲に保ち、ハウジングの
中にシールを内挿している場合においてもシールの劣化
を防止し、なおかつ真空容器内の真空度と超清浄雰囲気
を保つことが可能なホルダ駆動装置を提供することを目
的とする。

【００１２】

【発明が解決するための手段】上記問題を解決するた
め、請求項１記載の本発明は、大気領域に配置される真
空容器と、前記真空容器内に設けられ基板を保持するホ
ルダと、前記ホルダに連結あるいは内挿されると共に当
該ホルダを加熱するヒータと、前記ホルダと連結され前
記真空容器を貫通する駆動軸と、前記駆動軸をそれに沿
う方向に往復直線駆動させる軸駆動装置と、前記真空容
器に連結されると共に前記駆動軸が中を貫通するもので
あって、シールおよび前記駆動軸の周囲を囲む１段以上
の排気室を有する差動排気装置と、前記差動排気装置の
排気室を真空排気する真空ポンプと、を備えるホルダ駆
動装置において、前記軸駆動装置は前記真空容器の外に
設けられ、前記軸駆動装置には、前記駆動軸と当該軸駆
動装置の間を連結するための連結手段と、前記駆動軸を
前記連結手段を介して、前記真空容器の中で直線的に誘
導し、かつ、前記駆動軸を当該誘導する方向と垂直な面
内で位置を規制するために設置されたスライダとガイド
レールとで構成されるリニアガイドを備えてあり、前記
差動排気装置内にある前記真空容器と前記駆動軸との間
のギャップを前記リニアガイドによって保持するように
したものである。

【００１３】請求項２記載の本発明は、請求項１記載の
ホルダ駆動装置において、前記差動排気装置内にある前
記真空容器と前記駆動軸との間のギャップのうち、前記
排気室と前記真空容器内との間にある区間は、僅かな隙
間を有する空隙構造とし、前記ギャップのうち、前記排
気室と前記真空容器外との間にある区間は、前記シール
を内挿した気密構造としたものである。

【００１４】請求項３記載の本発明は、請求項２記載の
ホルダ駆動装置において、前記駆動軸が前記差動排気装
置内を動作するときに、前記シールの駆動軸と接触する
摺動面は、前記真空容器内に達しないように、該シール
から前記空隙構造の端部までの長さを、前記駆動軸のス
トロークより長くしたものである。

【００１５】請求項４記載の本発明は、請求項１乃至３
の何れか１項に記載のホルダ駆動装置において、前記ホ
ルダと前記駆動軸との間に設けられた冷媒流路と、前記
駆動軸に穿設された貫通穴と、前記貫通穴の中に前記冷
媒流路と連結するように設けた冷媒ホースと、冷媒を前
記冷媒ホースを介して前記冷媒流路に通過させるように
設けた冷媒送り機構とで構成される冷却機構を備えたも
のである。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図に基づいて説
明する。図１は本発明の第１実施例を示すホルダ駆動装
置の説明図である。図１において、１０１は真空容器、
１０２は大気領域、１０３はホルダ、１０４は基板、１
０５はヒータ、１０６は駆動軸、１０７は軸駆動装置、
１０８は差動排気装置、１０９はシール、１１０は排気
室、１１１は真空ポンプ、１１８はギャップ、４４は連
結板、ＬＧはリニアガイドである。

【００１７】ホルダ駆動装置は、大気領域１０２に配置
される真空容器１０１と、真空容器１０１内に設けられ
基板１０４を保持するホルダ１０３と、ホルダ１０３に
連結あるいは内挿されると共に当該ホルダ１０３を加熱
するヒータ１０５と、ホルダ１０３と連結され真空容器
１０１を貫通する駆動軸１０６と、駆動軸１０６をそれ
に沿う方向に往復直線駆動させる軸駆動装置１０７と、
真空容器１０１に連結されると共に駆動軸１０６が中を
貫通するものであって、シール１０９および駆動軸１０
６の周囲を囲む１段以上の排気室１１０を有する差動排
気装置１０８と、差動排気装置１０８の排気室１１０を
真空排気する真空ポンプ１１１と、を備えるものであ
る。ここで、真空容器１０１と駆動軸１０６との間のギ
ャップ１１８のクリアランスは、真空容器１０１に要求
される真空度などにも依存するが、例えば、５０μｍ以
下となっている。このような状態では、排気室１１０が
１０ ^-4ｔｏｒｒ程度の真空度を保つように、真空ポンプ
１１１が排気を行うことで、真空容器１０１が１０^-6ｔ
ｏｒｒ乃至１０^-7ｔｏｒｒの真空度を保つことができ
る。また、多結晶シリコン膜を得るために設定される、
ヒータ１０５によって基板１０４を加熱する温度、差動
排気装置１０８の原理および構造については、従来技術
で述べたとおりであるので、説明を省略する。

【００１８】次に、ホルダ駆動装置の軸駆動装置につい
て図２を用いて詳しく説明する。図２は、第１実施例を
示すホルダ駆動装置について、その軸駆動装置の構成の
一例を説明した説明図である。図２において、４１はモ
ータ、４２はボールねじ、４３はナット、４５はガイド
レール、１１７はスライダである。特に、ホルダ駆動装
置は、軸駆動装置１０７が真空容器１０１の外に設けら
れており、軸駆動装置１０７には、駆動軸１０６と当該
軸駆動装置１０７の間を連結するための略Ｌ字状の連結
板４４などの連結手段と、駆動軸１０６を連結板４４を
介して、真空容器１０１の中で直線的に誘導し、かつ、
駆動軸１０６を当該誘導する方向と垂直な面内で位置を
規制するために設置されたスライダ１１７とガイドレー
ル４５とで構成されるリニアガイドＬＧを備えてあり、
差動排気装置１０８内にある真空容器１０１と駆動軸１
０６との間のギャップを該リニアガイドＬＧによって保
持するようにしてある。

【００１９】次に、動作について説明する。図２による
軸駆動装置１０７は、駆動手段としてボールねじ駆動を
用いた例であり、モータ４１はボールねじ４２を回転さ
せると、ボールねじ４２と螺合するナット４３に連結さ
れた連結板４４がボールねじの回転に応じてＹ方向に可
動する。このとき、連結板４４が駆動軸１０６と連結さ
れているため、連結板４４に連結された駆動軸１０６が
Ｙ方向に配設されたスライダ１１７およびガイドレール
４５とで構成されるリニアガイドＬＧにしたがって案内
される。この場合、真空容器１０１のハウジングと駆動
軸１０６との軸芯を、リニアガイドＬＧのみで合わせる
ことが可能となる。たとえば、図１におけるギャップ１
１８のクリアランスを４０μｍとして設計しておけば、
リニアガイドＬＧによって、駆動軸１０６の軸心を±１
０μｍとなるような組立精度で調整することにより、実
際に組み上げられたときのギャップ１１８のクリアラン
スが３０μｍ乃至５０μｍとなるため、適切なクリアラ
ンスが保たれる。

【００２０】このように、第１の実施例におけるホルダ
駆動装置は、軸駆動装置１０７を真空容器１０１の外に
設け、軸駆動装置１０７に駆動軸１０６と当該軸駆動装
置１０７の間を連結するための略Ｌ字状の連結板４４な
どの連結手段と、駆動軸１０６を連結板４４を介して、
真空容器１０１の中で直線的に誘導し、かつ、駆動軸１
０６を当該誘導する方向と垂直な面内で位置を規制する
ために設置されたスライダ１１７とガイドレール４５と
で構成されるリニアガイドＬＧを備えたので、駆動軸１
０６に連結されたホルダ１０３が加熱される状態で用い
られる差動排気装置１０８のハウジング部と駆動軸１０
６とのクリアランスを適切な範囲に保つことができる。
また、リニアガイドＬＧからパーティクルが発生したと
しても、そのパーティクルは真空容器１０１の中に入り
込むことがなく、真空容器１０１内の真空度が下がった
り、真空容器１０１内が汚染することがないので、真空
容器１０１内の真空度と超清浄雰囲気を保つことができ
る。

【００２１】次に本発明の第２実施例について説明す
る。図３は本発明の第２実施例を示すホルダ駆動装置の
冷却機構の説明図である。図４は第２実施例におけるホ
ルダ駆動装置の冷却機構の平面図である。図３におい
て、１１２は冷媒流路、１１３Ａおよび１１３Ｂは冷媒
ホース、１１４は貫通穴、１１５は冷媒送り機構、１１
６は冷却機構、２１は圧送ポンプ、２２は冷媒冷却装置
であり、図４において、３１は冷媒入口、３２は冷媒出
口である。なお、冷媒送り機構１１５は冷媒循環形とし
て構成されるものである。

【００２２】第２実施例が第１実施例と異なる点は、ホ
ルダ１０３と駆動軸１０６との間に設けた冷媒流路１１
２と、駆動軸１０６に穿設された貫通穴１１４と、該貫
通穴１１４に冷媒流路１１２と連結するように設けた冷
媒ホース１１３Ａおよび１１３Ｂと、冷媒を冷媒ホース
１１３Ａおよび１１３Ｂを介して冷媒流路１１２に通過
させるように設けた冷媒送り機構１１５とで構成される
冷却機構１１６を備えた点である。

【００２３】また、冷媒流路１１２は、効率よく熱交換
が行われるように、冷媒の流速を上げる手段が講じられ
ている。たとえば、冷却機構１１６の中の冷媒流路１１
２の形状については、図４に示すような断面形状、図３
に示す矢視Ａから見た形状のものを設けると良い。それ
から、冷媒流路１１２の冷媒入口３１に冷媒ホース（入
力側）１１３Ａを連結し、冷媒出口３２に冷媒ホース
（出力側）１１３Ｂを連結するなどの手段により、冷媒
流路１１２の面積を出来るだけ広く確保することで、冷
媒の流速を大きし、効率よく熱交換を行うことができ
る。

【００２４】次に、冷媒送り機構の動作を説明する。まず、圧送ポンプ２１によって一定値以上の流速を持っ
た冷媒を冷媒ホース（入力側）１１３Ａに流し込み、冷
媒流路１１２に向かって冷媒を送る。そうすると、冷媒
流路１１２でホルダ１０３で発生した熱が吸収（熱交
換）され、熱交換された冷媒は冷媒ホース（出力側）１
１３Ｂから排出され、冷媒冷却装置２２に入る。冷媒冷
却装置２２で上記熱交換後の冷媒を冷却し、再び圧送ポ
ンプ２１に冷媒が送られる。

【００２５】このように、第２の実施例は、ホルダ１０
３と駆動軸１０６との間に設けた冷媒流路１１２と、駆
動軸１０６に穿設された貫通穴１１４と、該貫通穴１１
４に冷媒流路１１２と連結するように設けた冷媒ホース
１１３Ａおよび１１３Ｂと、冷媒を冷媒ホース１１３Ａ
および１１３Ｂを介して冷媒流路１１２に通過させるよ
うに設けた冷媒送り機構１１５とで構成される冷却機構
１１６を備えたので、ホルダ１０３から伝わった熱が駆
動軸１０６内の冷媒流路１１２を流れる冷媒を通して熱
交換されて、駆動軸１０６の加熱による熱膨張をなくす
ことができる。その結果、真空容器１０１のハウジング
の中にシールを内挿している場合においてもシールの劣
化を防止し、差動排気装置のハウジング部と駆動軸との
クリアランスを適切な範囲に保つことができる。

【００２６】次に本発明の第３実施例について説明す
る。次に、この差動排気装置１０８の構成の一例を図５
により説明する。図５は本発明の第３の実施例を示すホ
ルダ駆動装置について、その差動排気装置の構成の一例
を説明した説明図である。図５において、５１は排気室
１１０と真空容器１０１の室内との間にある区間、５２
は空隙構造、５３は排気室１１０と大気領域１０２との
間にある区間、５４は気密構造、５５はストローク、５
６は摺動面、５７はシール１０９から空隙構造５２の端
部までの長さである。第３実施例が第１実施例および第
２実施例と異なる点は、差動排気装置１０８内にある真
空容器１０１と駆動軸１０６との間のギャップのうち、
排気室１１０と真空容器１０１の室内との間にある区間
５１については、僅かな隙間を有する空隙構造５２と
し、排気室１１０と大気領域１０２との間にある区間５
３については、僅かな隙間を有しかつシール１０９を内
挿した気密構造５４とした点である。ここで、駆動軸１
０６が動作する場合のストローク５５は、高々３０ｍｍ
程度である。そして、駆動軸１０６が差動排気装置１０
８内を動作するときに、シール１０９の駆動軸１０６と
接触する摺動面５６は、前記真空容器１０１内に達しな
いように、該シール１０９から空隙構造５２の端部まで
の長さ５７を、駆動軸１０６のストローク５５より長く
した構造とすることが望ましい。

【００２７】このように、第３実施例は、ギャップのう
ち、排気室１１０と真空容器１０１の室内との間にある
区間５１については、僅かな隙間を有する空隙構造５２
とし、排気室１１０と大気領域１０２との間にある区間
５３については、僅かな隙間を有しかつシール１０９を
内挿した気密構造５４とし、とくに、シール１０９から
空隙構造５２の端部までの長さ５７を、駆動軸１０６の
ストローク５５より長くしたので、駆動軸１０６が動作
した場合においても、摺動面５６が真空容器１０１の室
内に達することがなく、シール１０９または摺動面５６
からパーティクルが発生したとしても、そのパーティク
ルは排気室１１０から排気され、シール１０９または摺
動面５６からのパーティクルが真空容器１０１の中に入
り込むことがない。そして、真空容器内の真空度が下が
ったり、真空容器内が汚染することがないので、真空容
器内の真空度と超清浄雰囲気を保つことができる。

【００２８】なお、図２では、駆動手段の一例としてボ
ールねじ駆動を用いて説明したが、このような駆動手段
は軸駆動装置１０７のコストを安価にできることから有
効である。その他の駆動手段として、リニアモータ駆動
を用いれば、軸駆動装置１０７の精密な位置や速度の制
御が可能となる。また、油圧シリンダ駆動あるいは空圧
シリンダ駆動を用いれば、油圧あるいは空圧の動力源を
ホルダ駆動装置の外に配置できるため、ホルダ駆動装置
そのものをコンパクトに構成できる。そして、ボールね
じ駆動やリニアモータ駆動の場合とは異なり、モータの
発熱がないため、軸駆動装置１０７から駆動軸１０６に
熱が伝わることがなく、駆動軸１０６が熱膨張せず、差
動排気装置１０８のハウジング部と駆動軸１０６とのク
リアランスが適切な範囲に保たれる。

【００２９】また、図３では、冷媒送り機構１１５に
は、直接水道水から冷媒を取り入れて冷媒ホース（入力
側）１１３Ａに流し込み、冷媒ホース（出力側）１１３
Ｂから排出された冷媒を排水機構に放流してもよい。こ
うすることにより、常に一定値以上の流速をもつ冷媒が
冷媒流路１１２を流れることになるので、圧送ポンプ２
１や冷媒冷却装置２２の設置を省略できる。

【００３０】また、本実施例では、減圧ＣＶＤ装置に用
いられるホルダ駆動装置に差動排気装置を用いた場合に
ついて述べたが、これに限られることはなく、例えば、
拡散炉等、差動排気による上下軸機構において、その軸
が熱膨張することが問題となるような例においても、本
実施例と同様の構成においてそのギャップのクリアラン
スを管理することが出来ることは言うまでもない。ま
た、本実施例では、冷媒流路１１２をホルダ１０３と駆
動軸１０６との間に設けているが、この構成に限ること
なく、例えば駆動軸１０６内のみに冷媒流路を設けて、
駆動軸１０６を直接冷却するような構成としてもよい。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば以下の効果がある。第１
実施例に係るホルダ駆動装置は、軸駆動装置を真空容器
の外に設け、軸駆動装置に駆動軸と当該軸駆動装置の間
を連結するための連結手段と、駆動軸を連結手段を介し
て、真空容器の中で直線的に誘導し、かつ、駆動軸を当
該誘導する方向と垂直な面内で位置を規制するために設
置されたスライダとガイドレールとで構成されるリニア
ガイドを備えたので、駆動軸に連結されたホルダが加熱
される状態で用いられる差動排気装置のハウジング部と
駆動軸とのクリアランスを適切な範囲に保つことができ
る。また、リニアガイドからパーティクルが発生したと
しても、そのパーティクルは真空容器の中に入り込むこ
とがなく、真空容器内の真空度が下がったり、真空容器
内が汚染することがないので、真空容器内の真空度と超
清浄雰囲気を保つことができる。

【００３２】また、第２実施例に係るホルダ装置は、ホ
ルダと駆動軸との間に設けた冷媒流路と、駆動軸に穿設
された貫通穴と、該貫通穴に冷媒流路と連結するように
設けた冷媒ホースと、冷媒を冷媒ホースを介して冷媒流
路に通過させるように設けた冷媒送り機構とで構成され
る冷却機構を備えたので、ホルダから伝わった熱が駆動
軸内の冷媒流路を流れる冷媒を通して熱交換されて、駆
動軸の加熱による熱膨張をなくすことができる。その結
果、真空容器のハウジングの中にシールを内挿している
場合においてもシールの劣化を防止し、差動排気装置の
ハウジング部と駆動軸とのクリアランスを適切な範囲に
保つことができる。

【００３３】また、第３実施例に係るホルダ装置は、ギ
ャップのうち、排気室と真空容器の室内との間にある区
間については、僅かな隙間を有する空隙構造５２とし、
排気室と大気領域との間にある区間については、僅かな
隙間を有しかつシールを内挿した気密構造とし、特に、
シールから空隙構造の端部までの長さを、駆動軸のスト
ロークより長くしたため、駆動軸が動作した場合におい
ても、摺動面が真空容器の室内に達することがなく、シ
ールまたは摺動面からパーティクルが発生したとして
も、そのパーティクルは排気室から排気され、シールま
たは摺動面からのパーティクルが真空容器の中に入り込
むことがない。そして、真空容器内の真空度が下がった
り、真空容器内が汚染することがないので、真空容器内
の真空度と超清浄雰囲気を保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すホルダ駆動装置の説
明図である。

【図２】第１実施例を示すホルダ駆動装置について、そ
の軸駆動装置の構成の一例を説明した説明図である。

【図３】本発明の第２実施例を示すホルダ駆動装置の冷
却機構の説明図である。

【図４】第２実施例におけるホルダ駆動装置の冷却機構
の平面図である。

【図５】本発明の第３の実施例を示すホルダ駆動装置に
ついて、その差動排気装置の構成の一例を説明した説明
図である。

【図６】第１の従来技術を示すホルダ駆動装置の説明図
である。

【図７】第２の従来技術を示すホルダ駆動装置の説明図
である。

【図８】第２の従来例に係るホルダ駆動装置について、
その軸受装置の周辺部を拡大した説明図である。

【図９】第１の課題である駆動軸の熱膨張について、そ
の一次元熱伝導モデルの一例を示す説明図である。

【符号の説明】

１０１真空容器、１０２大気領域、１０３ホルダ、１０４基板、１０５ヒータ、１０６駆動軸、１０７軸駆動装置、１０８差動排気装置、１０９シール、１１０排気室、１１１真空ポンプ、１１２冷媒流路、１１３Ａ冷媒ホース（入力側）、１１３Ｂ冷媒ホース（出力側）、１１４貫通穴、１１５冷媒送り機構、１１６冷却機構、１１７スライダ、１１８ギャップ、２１圧送ポンプ、２２冷媒冷却装置、３１冷媒入口、３２冷媒出口、４１モータ、４２ボールねじ、４３ナット、４４連結板（連結手段）、４５ガイドレール、５１排気室１１０と真空容器１０１の室内との間にあ
る区間、５２空隙構造、５３排気室１１０と大気領域１０２との間にある区
間、５４気密構造、５５ストローク、５６摺動面、５７シール１０９から空隙構造５２の端部までの長
さ、６０ギャップ、６１ホルダ、６２真空容器、６３駆動軸、６４気体軸受装置、６５ハウジング、６６排気室、６７加圧ガス、６８入口、６９排気ポート、７０ギャップ、７１基板、７２軸駆動装置、７３軸受装置、７４排気室、７５乾燥ガス、７６ガス置換機構、８１、８２直動軸受、８３保持器、８４ボール、８５パッキン、ＬＧリニアガイド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3H076 AA21 BB10 CC07 CC51 5F031 CA02 HA58 LA07 LA12 MA28 NA05 PA11 PA26 5F045 DP02 EM10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】大気領域に配置される真空容器と、前記真
空容器内に設けられ基板を保持するホルダと、前記ホル
ダに連結あるいは内挿されると共に当該ホルダを加熱す
るヒータと、前記ホルダと連結され前記真空容器を貫通
する駆動軸と、前記駆動軸をそれに沿う方向に往復直線
駆動させる軸駆動装置と、前記真空容器に連結されると
共に前記駆動軸が中を貫通するものであって、シールお
よび前記駆動軸の周囲を囲む１段以上の排気室を有する
差動排気装置と、前記差動排気装置の排気室を真空排気
する真空ポンプと、を備えるホルダ駆動装置において、前記軸駆動装置は前記真空容器の外に設けられ、前記軸駆動装置には、前記駆動軸と当該軸駆動装置の間
を連結するための連結手段と、前記駆動軸を前記連結手
段を介して、前記真空容器の中で直線的に誘導し、か
つ、前記駆動軸を当該誘導する方向と垂直な面内で位置
を規制するために設置されたスライダとガイドレールと
で構成されるリニアガイドを備えてあり、前記差動排気
装置内にある前記真空容器と前記駆動軸との間のギャッ
プを前記リニアガイドによって保持するようにしたこと
を特徴とするホルダ駆動装置。
【請求項２】前記差動排気装置内にある前記真空容器と
前記駆動軸との間のギャップのうち、前記排気室と前記
真空容器内との間にある区間は、僅かな隙間を有する空
隙構造とし、前記ギャップのうち、前記排気室と前記真空容器外との
間にある区間は、前記シールを内挿した気密構造とした
ことを特徴とする請求項１に記載のホルダ駆動装置。
【請求項３】前記駆動軸が前記差動排気装置内を動作す
るときに、前記シールの駆動軸と接触する摺動面は、前
記真空容器内に達しないように、該シールから前記空隙
構造の端部までの長さを、前記駆動軸のストロークより
長くしたことを特徴とする請求項２に記載のホルダ駆動
装置。
【請求項４】前記ホルダと前記駆動軸との間に設けられ
た冷媒流路と、前記駆動軸に穿設された貫通穴と、前記
貫通穴の中に前記冷媒流路と連結するように設けた冷媒
ホースと、冷媒を前記冷媒ホースを介して前記冷媒流路
に通過させるように設けた冷媒送り機構とで構成される
冷却機構を備えたことを特徴とした請求項１乃至３の何
れか１項に記載のホルダ駆動装置。