JP2007103651A - 位置決め装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
簡素且つコンパクトでありながら、高精度な駆動を実現できる位置決め装置を提供する。
【解決手段】
真空チャンバ１に内外の差圧差が生じると、底面１ａが上方に湾曲するように変形するが、ベース２は、底面１ａに対して支持筒２ａにより３点で支持されているので、底面１ａが変形した場合でも、安定して支持されるようになっている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、真空チャンバ内でワーク等を位置決めできる位置決め装置に関する。

例えば半導体製造装置などにおいては、真空チャンバ内でワークを保持したステージを駆動することが行われている。ここで、真空チャンバ内を高真空状態に維持すると、内外の気圧差に応じて真空チャンバが変形し、それに取り付けたステージベースも変形する恐れがある。ステージベースが変形すると、精度の良いワークの駆動が行えないという問題が生じる。一方、真空チャンバの変形を抑えるために、その剛性を向上させると、装置全体が大がかりなものとなるという別の問題が生じる。

これに対し、特許文献１においては、ステージベースと真空チャンバ底との間に球面静圧軸受を設けて、真空チャンバのねじりなどの影響を極力ステージベースに伝達させないようにしている。
特開２００３−２２９３５０号公報

しかるに、特許文献１の技術では、ステージベースの４隅に球面静圧軸受を配置しているので、組み付けた状態では、４点で均等に荷重を支持した状態にあったとしても、内外の気圧差に応じて真空チャンバが変形したときは、必ずしも４点で均等に荷重を支持できるとは限らず、それによりステージベースの変形を招く恐れがある。また真空チャンバが変形した状態、４点で均等に荷重を支持するように調整することも考えられるが、かかる調整は極めて手間がかかる。又、球面静圧軸受を設けることによって、コストが増大するという問題もある。

本発明は、かかる従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、簡素且つコンパクトでありながら、高精度な駆動を実現できる位置決め装置を提供することを目的とする。

第１の本発明の位置決め装置は、
内部が負圧に維持される真空チャンバ内に配置されたベースと、
前記ベースに対して移動可能なステージと、
前記ステージを駆動する駆動機構と、を有し、
前記ベースは、前記真空チャンバに対して３点以下で支持されていることを特徴とする。

第２の本発明の位置決め装置は、
内部が負圧に維持される真空チャンバ内に配置されたベースと、
前記ベースに対して移動可能なステージと、
前記ステージを駆動する駆動機構と、を有し、
前記ベースは、前記真空チャンバに対して、脚部を有するフレームを介して取り付けられていることを特徴とする。

第１の本発明の位置決め装置によれば、前記ベースが前記真空チャンバに対して３点以下で支持されているので、例え真空チャンバが変形した場合でも、均等に荷重を支持することができ、それによりベースの変形を抑えて、高精度なテーブルの駆動を実現できる。

第２の本発明の位置決め装置によれば、前記ベースが前記真空チャンバに対して、脚部を有するフレームを介して取り付けられているので、例え真空チャンバが変形した場合でも、かかる変形をベースに伝えることが抑制され、それにより高精度なテーブルの駆動を実現できる。

前記ステージは、前記ベースに対して二次元的に駆動されると好ましい。

前記駆動機構は、前記真空チャンバの外部に配置された回転駆動源と、前記回転駆動源が発生した回転動力を前記ステージに伝達する伝達機構とを有し、前記伝達機構は、２つの軸を相対回転不能だが軸線方向に変位可能に連結する継ぎ手を備えていると、前記真空チャンバが変形した場合でも、その影響を抑制して、前記伝達機構における高精度な駆動を確保できる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態に付いて説明する。図１、２は、第１の実施の形態にかかる位置決め装置の断面図であり、図３は、図１の構成をIII-III線で切断して矢印方向に見た図である。

図において、密閉された筐体状の真空チャンバ１の底面１ａ上に、ベース２が３点で支持されている。より具体的には、ベース２は、その下面に３つの中空状の支持筒２ａを有しており、ここにボルトＢを挿通することで、３つの支持筒２ａは底面１ａに取り付けられている。

ベース２上には、図で左右方向に延在するようにして、２本のガイドレール４，４が配置されている。ガイドレール４，４に沿って移動可能となるようにスライダ５，５が配置されている。スライダ５，５は、不図示のワークを支持するテーブル６の下面に取り付けられている。テーブル６は、動力伝達機構を介して外部のモータ７に連結されている。

図４は、本実施の形態の動力伝達機構を示す図である。図４において、真空チャンバ１の側壁に、ケース８を介してモータ７が取り付けられている。真空チャンバ１の側壁に形成された開口１ｂ内には、軸受シールユニット９が設けられており、その回転軸９ａの外方端がカップリング１０を介してモータ７の出力軸７ａに連結されている。軸受シールユニット９は、回転軸９ａを回転自在に支持すると不図示の軸受と、開口１ｂを気密的にシールする不図示のシールとを含む。

回転軸９ａの内方端は、フレキシブルカップリングである継ぎ手１１を介して、駆動軸１２の端部に連結れている。駆動軸１２の両端は、ベース２に対して軸受ＢＲにより回転自在に支持されている。駆動軸１２には、ステージ６の下面に固定されたナット１３を貫通するねじ軸部１２ａが形成されている。ナット１３の内周には、ねじ軸部１２ａの雄ねじ溝に対向して雌ねじ溝が形成され、両ねじ溝間に配置されたボールが転動自在に配置されている。

本実施の形態の動作時には、回転駆動源であるモータ７の発生したトルクが、出力軸７ａ、カップリング１０，回転軸９ａ、継ぎ手１１，駆動軸１２を介して伝達され、駆動軸１２の回転に応じてナット１３を軸線方向に駆動するので、ステージ６が図２の左右方向に移動し、それに載置された不図示のワークを、真空状態に維持された真空チャンバ１内で適切に処理できるようになっている。

ここで、組付時においては、大気圧Ｐｏに対して、真空チャンバ１内の内圧Ｐｉが等しくなっているので、図１に示すように真空チャンバ１に変形は生じない。これに対し、ワーク処理時においては、真空チャンバ１内の内圧Ｐｉが大気圧Ｐｏに対して低くなっているので、図２に誇張して示すように、真空チャンバ１が変形する。このとき、底面１ａが上方に湾曲するように変形するが、本実施の形態によれば、ベース２は、底面１ａに対して支持筒２ａにより３点で支持されているので、底面１ａが変形した場合でも、その平面度を維持しつつ安定して支持されるようになっている。

又、回転軸９ａは，駆動軸１２に対して、継ぎ手１１を介して相対回転不能だが軸線方向に変位可能なように連結されているので、真空チャンバ１の側壁が変形することで、例えば軸受シールユニット９がベース２に接近した場合でも、その動きを吸収することができる。又、真空チャンバ１の変形によって、回転軸９ａと駆動軸１２との間に芯ズレが生じたような場合にも、ベローズ状で伸縮自在な継ぎ手１１によって、その芯ズレをある程度吸収することができる。

図５は、第２の実施の形態にかかる位置決め装置の断面図であり、図６は、図５の構成をVI-VI線で切断して矢印方向に見た図であり、図７は、図５の構成をVII-VII線で切断して矢印方向に見た図である。本実施の形態については、上述した実施に形態に対して異なる点のみを説明し、共通する構成に関しては同じ符号を付すことで説明を省略する。

本実施の形態においては、定盤Ｇ上において、四隅に脚部１ｃを配置して真空チャンバ１が配置されている。真空チャンバ１の底面１ａ上には、一対のフレーム１４、１４が配置されている。各フレーム１４は、下面に形成された細い脚部１４ａ、１４ａの下端を底面１ａに固定させている。従って、フレーム１４の下面は、底面１ａに対して脚部１４ａのみと当接していることとなる。又、脚部１４ａは、底面１ａの周辺近傍に配置されている。フレーム１４、１４上に、ベース２の３つの支持筒２ａが分散配置され、不図示のボルトにより固定されている。

内外気圧差によって真空チャンバ１が変形した場合でも、底面１ａの周辺近傍は、中央部の変形より小さくなる。そこで、本実施の形態においては、脚部１４ａを底面１ａの周辺近傍に配置することで、真空チャンバ１の変形を、ベース２に対して伝えにくくしている。又、真空チャンバ１の変形により、例えフレーム１４，１４が非平行な状態になった場合でも、ベース２は、フレーム１４，１４に対して支持筒２ａにより３点で支持されているので、安定して支持されることができる。

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。本実施の形態では、ベース２は３点で支持されているが、２点もしくは１点で支持されても良い。又、ステージ６は１軸駆動としているが、別なモータと動力伝達機構とを用いて２軸駆動（二次元的に駆動）しても良い。又、継ぎ手１１は、蛇腹式に限らず、板ばね式、スリット式など真空チャンバの変形量に応じて各種選定できる。

第１の実施の形態にかかる位置決め装置の断面図であり、真空チャンバ内外の気圧が等しい状態を示している。 第１の実施の形態にかかる位置決め装置の断面図であり、真空チャンバ内の気圧が外部の気圧より低い状態を示している。 図１の構成をIII-III線で切断して矢印方向に見た図である。 本実施の形態の動力伝達機構を示す図である。 第２の実施の形態にかかる位置決め装置の断面図である。 図５の構成をVI-VI線で切断して矢印方向に見た図である。 図５の構成をVII-VII線で切断して矢印方向に見た図である。

符号の説明

１ 真空チャンバ
１ａ 底面
１ｂ 開口
１ｃ 脚部
２ ベース
２ａ 支持筒
４，４ ガイドレール
５，５ スライダ
６ ステージ
７ モータ
７ａ 出力軸
８ ケース
９ 軸受シールユニット
９ａ 回転軸
１０ カップリング
１１ 継ぎ手
１２ 駆動軸
１２ａ ねじ軸部
１３ ナット
１４ フレーム
１４ａ 脚部
Ｂ ボルト
ＢＲ 軸受
Ｇ 定盤

Claims (4)

1. 内部が負圧に維持される真空チャンバ内に配置されたベースと、
   前記ベースに対して移動可能なステージと、
   前記ステージを駆動する駆動機構と、を有し、
   前記ベースは、前記真空チャンバに対して３点以下で支持されていることを特徴とする位置決め装置。
2. 内部が負圧に維持される真空チャンバ内に配置されたベースと、
   前記ベースに対して移動可能なステージと、
   前記ステージを駆動する駆動機構と、を有し、
   前記ベースは、前記真空チャンバに対して、脚部を有するフレームを介して取り付けられていることを特徴とする位置決め装置。
3. 前記ステージは、前記ベースに対して二次元的に駆動されることを特徴とする請求項１又は２に記載の位置決め装置。
4. 前記駆動機構は、前記真空チャンバの外部に配置された回転駆動源と、前記回転駆動源が発生した回転動力を前記ステージに伝達する伝達機構とを有し、前記伝達機構は、２つの軸を相対回転不能だが軸線方向に変位可能に連結する継ぎ手を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の位置決め装置。
   
   

Images