JP3116218B2 - 直動機構を持つ処理容器を備えた処理装置 - Google Patents
直動機構を持つ処理容器を備えた処理装置Info
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Description
【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。
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。
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。
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】ところで、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。
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。
【０００５】また、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。
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。
【０００６】更に、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。
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。
【０００７】そこで、本発明の課題は、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た処理
容器を備えた処理装置を提供することにある。
理容器内で水平に回転させる回転駆動機構を備えた処理
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。
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。
【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、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
支軸に組み合わされ、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、前記保持台を水平な状態で回
転させるための回転駆動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。
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
支軸に組み合わされ、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、前記保持台を水平な状態で回
転させるための回転駆動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。
【００１０】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に回転可能に支持され、前記回転駆
動機構も前記支持枠に搭載される。
に固定された支持枠に回転可能に支持され、前記回転駆
動機構も前記支持枠に搭載される。
【００１１】また、前記回転駆動機構は、ステッピング
モータと前記保持台に連結された回転機構と前記ステッ
ピングモータの回転力を前記回転機構に伝達する伝達機
構とを含む。
モータと前記保持台に連結された回転機構と前記ステッ
ピングモータの回転力を前記回転機構に伝達する伝達機
構とを含む。
【００１２】更に、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ることが好ましい。
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ることが好ましい。
【００１３】本発明によればまた、前記複数のリニアモ
ータの一つに設けられて前記保持台の位置を検出するた
めの位置検出器と、前記複数のリニアモータを前記位置
検出器からの位置検出値と位置指令値とに基づいて制御
するフィードバック制御系とを備え、前記フィードバッ
ク制御系は、前記位置検出値と前記位置指令値とにより
制御量指令値を作成する位置制御器の後段に、前記制御
量指令値を２次低域通過型フィルタにてフィルタリング
した制御量指令推定値と、前記リニアモータおよび負荷
を擬似した制御対象の逆モデル及び２次低域通過型フィ
ルタにて前記位置検出値より推定した実推力値指令との
差分により外乱力を推定する外乱オブザーバと、前記外
乱力を前記制御量指令値から減算することで外乱を補償
する減算器とを含む外乱補償器を設けたことを特徴とす
る処理装置が提供される。
ータの一つに設けられて前記保持台の位置を検出するた
めの位置検出器と、前記複数のリニアモータを前記位置
検出器からの位置検出値と位置指令値とに基づいて制御
するフィードバック制御系とを備え、前記フィードバッ
ク制御系は、前記位置検出値と前記位置指令値とにより
制御量指令値を作成する位置制御器の後段に、前記制御
量指令値を２次低域通過型フィルタにてフィルタリング
した制御量指令推定値と、前記リニアモータおよび負荷
を擬似した制御対象の逆モデル及び２次低域通過型フィ
ルタにて前記位置検出値より推定した実推力値指令との
差分により外乱力を推定する外乱オブザーバと、前記外
乱力を前記制御量指令値から減算することで外乱を補償
する減算器とを含む外乱補償器を設けたことを特徴とす
る処理装置が提供される。
【００１４】
【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。
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。
【００１５】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。
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。
【００１６】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−１、４ａ−２、４ｂ−１、４ｂ−
２に連結されている。これらのリニアモータ４ａ−１、
４ａ−２、４ｂ−１、４ｂ−２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。
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−１、４ａ−２、４ｂ−１、４ｂ−
２に連結されている。これらのリニアモータ４ａ−１、
４ａ−２、４ｂ−１、４ｂ−２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。
【００１７】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。
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。
【００１８】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に回転可能に
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。
る。保持台６は、駆動用支軸２ａ及び２ｂに回転可能に
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。
【００１９】リニアモータ４ａ−１、４ａ−２、４ｂ−
１、４ｂ−２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−１、４ａ−
２、４ｂ−１、４ｂ−２の駆動制御については後述する
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−１、１１ａ−２、１１ｂ−１、１１
ｂ−２が設けられる。これらのリニアエンコーダ１１ａ
−１、１１ａ−２、１１ｂ−１、１１ｂ−２のうち１つ
からの位置検出信号をリニアモータ４ａ−１、４ａ−
２、４ｂ−１、４ｂ−２の駆動制御系にフィードバック
し、保持台６を位置目標値に追随させるような制御を行
う。
１、４ｂ−２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−１、４ａ−
２、４ｂ−１、４ｂ−２の駆動制御については後述する
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−１、１１ａ−２、１１ｂ−１、１１
ｂ−２が設けられる。これらのリニアエンコーダ１１ａ
−１、１１ａ−２、１１ｂ−１、１１ｂ−２のうち１つ
からの位置検出信号をリニアモータ４ａ−１、４ａ−
２、４ｂ−１、４ｂ−２の駆動制御系にフィードバック
し、保持台６を位置目標値に追随させるような制御を行
う。
【００２０】なお、本形態では、駆動用支軸２ａ及び２
ｂを、その両側においてそれぞれ、リニアモータ４ａ−
１、４ａ−２、４ｂ−１、４ｂ−２により駆動するよう
にしているが、リニアモータは、駆動用支軸２ａ及び２
ｂ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の設置は不要であ
る。また、リニアモータ４ａ−１側の構造体３とリニア
モータ４ｂ−１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−１側の構造体３とリニアモータ４ｂ−１側の
構造体３とは一体であっても良い。
ｂを、その両側においてそれぞれ、リニアモータ４ａ−
１、４ａ−２、４ｂ−１、４ｂ−２により駆動するよう
にしているが、リニアモータは、駆動用支軸２ａ及び２
ｂ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の設置は不要であ
る。また、リニアモータ４ａ−１側の構造体３とリニア
モータ４ｂ−１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−１側の構造体３とリニアモータ４ｂ−１側の
構造体３とは一体であっても良い。
【００２１】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により回転可能に支
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ステッピングモータ１５
が配置されている。回転機構１４は、上端を支持板１０
に連結し、下端をステッピングモータ１５の回転軸とス
チールベルト１６を介して連結している。なお、ステッ
ピングモータ１５は、真空中で使用可能なものとする。
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。
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により回転可能に支
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ステッピングモータ１５
が配置されている。回転機構１４は、上端を支持板１０
に連結し、下端をステッピングモータ１５の回転軸とス
チールベルト１６を介して連結している。なお、ステッ
ピングモータ１５は、真空中で使用可能なものとする。
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。
【００２２】図４をも参照して、回転機構１４は、ハー
モニックドライブ１４−２、クロスローラリング１４−
３を有し、ステッピングモータ１５の回転をスチールベ
ルト１６により高減速比を持つハーモニックドライブ１
４−２に伝達する。そして、保持台６の高精度での位置
決めを可能とするために、最終段のガイドとしてクロス
ローラリング１４−３が設けられている。更に、上記の
要素がそれらの持つ耐熱環境内で使用されるように、回
転機構１４の外側には水冷筒１８が設けられ、ステッピ
ングモータ１５の外側にも水冷筒（図示せず）が設けら
れる。ステッピングモータ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。
モニックドライブ１４−２、クロスローラリング１４−
３を有し、ステッピングモータ１５の回転をスチールベ
ルト１６により高減速比を持つハーモニックドライブ１
４−２に伝達する。そして、保持台６の高精度での位置
決めを可能とするために、最終段のガイドとしてクロス
ローラリング１４−３が設けられている。更に、上記の
要素がそれらの持つ耐熱環境内で使用されるように、回
転機構１４の外側には水冷筒１８が設けられ、ステッピ
ングモータ１５の外側にも水冷筒（図示せず）が設けら
れる。ステッピングモータ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。
【００２３】本例では、真空中で使用可能な高分解能を
有するステッピングモータ１５を駆動源とし、ステンレ
ス製のスチールベルト１６によりハーモニックドライブ
１４−２の駆動軸にバックラッシレスで回転駆動力を伝
達する。ハーモニックドライブ１４−２では、１／１６
０の高減速比で減速して従動軸に伝達し、ステンレス製
のクロスローラリング１４−３が最終段の出力軸のガイ
ドとして用いられる。高い回転精度を確保するために、
ロータリエンコーダ１４−４がハーモニックドライブ１
４−２の従動軸側に設けられ、後述するフィードバック
制御系により位置決め制御が行われる。水冷筒１８及び
ステッピングモータ１５の外側の水冷筒はそれぞれ、内
部の要素が８０℃を越えないようにする。
有するステッピングモータ１５を駆動源とし、ステンレ
ス製のスチールベルト１６によりハーモニックドライブ
１４−２の駆動軸にバックラッシレスで回転駆動力を伝
達する。ハーモニックドライブ１４−２では、１／１６
０の高減速比で減速して従動軸に伝達し、ステンレス製
のクロスローラリング１４−３が最終段の出力軸のガイ
ドとして用いられる。高い回転精度を確保するために、
ロータリエンコーダ１４−４がハーモニックドライブ１
４−２の従動軸側に設けられ、後述するフィードバック
制御系により位置決め制御が行われる。水冷筒１８及び
ステッピングモータ１５の外側の水冷筒はそれぞれ、内
部の要素が８０℃を越えないようにする。
【００２４】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−１、４ａ−２、４ｂ−１、４
ｂ−２の走行をガイドするリニアガイド機構で案内され
る。このようなリニアモータによる駆動機構を用いるこ
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。
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−１、４ａ−２、４ｂ−１、４
ｂ−２の走行をガイドするリニアガイド機構で案内され
る。このようなリニアモータによる駆動機構を用いるこ
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。
【００２５】図５〜図７を参照して、本発明の実施の形
態に適用されるリニアモータ及びステッピングモータの
フィードバック制御系について説明する。以下の説明で
は、保持台６の移動方向をＸ軸とし、回転方向の中心を
θ軸として説明する。
態に適用されるリニアモータ及びステッピングモータの
フィードバック制御系について説明する。以下の説明で
は、保持台６の移動方向をＸ軸とし、回転方向の中心を
θ軸として説明する。
【００２６】図５において、リニアモータ４ａ−１、４
ａ−２、４ｂ−１、４ｂ−２に対する制御は、ここでは
リニアエンコーダ１１ａ−１の位置検出値をフィードバ
ックしてＸ軸位置指令値との偏差を検出し、この偏差を
位置制御器５１に与える。位置制御器５１では、この偏
差に基づいてＸ軸に関する制御量指令値を作成する。ま
た、フィードバック制御系の制御ループに、外乱オブザ
ーバ５２を用いた外乱補償器５３を付加し、リニアベア
リングガイドの摩擦特性の変動等の外乱要因をキャンセ
ルする構成としている。外乱補償器５３から出力される
電流指令値は、リニアモータ４ａ−１、４ａ−２、４ｂ
−１、４ｂ−２用のモータアンプ５４ａ−１、５４ａ−
２、５４ｂ−１、５４ｂ−２に与えられ、各モータアン
プは与えられた電流指令値に基づいて対応するリニアモ
ータの制御を行う。
ａ−２、４ｂ−１、４ｂ−２に対する制御は、ここでは
リニアエンコーダ１１ａ−１の位置検出値をフィードバ
ックしてＸ軸位置指令値との偏差を検出し、この偏差を
位置制御器５１に与える。位置制御器５１では、この偏
差に基づいてＸ軸に関する制御量指令値を作成する。ま
た、フィードバック制御系の制御ループに、外乱オブザ
ーバ５２を用いた外乱補償器５３を付加し、リニアベア
リングガイドの摩擦特性の変動等の外乱要因をキャンセ
ルする構成としている。外乱補償器５３から出力される
電流指令値は、リニアモータ４ａ−１、４ａ−２、４ｂ
−１、４ｂ−２用のモータアンプ５４ａ−１、５４ａ−
２、５４ｂ−１、５４ｂ−２に与えられ、各モータアン
プは与えられた電流指令値に基づいて対応するリニアモ
ータの制御を行う。
【００２７】以上の構成による本発明のフィードバック
制御系の作用について説明する。本フィードバック制御
系によれば、これまで述べてきた各要素の構成により、
全ストローク範囲において高い位置決め精度を確保でき
る。
制御系の作用について説明する。本フィードバック制御
系によれば、これまで述べてきた各要素の構成により、
全ストローク範囲において高い位置決め精度を確保でき
る。
【００２８】また、フィードバック制御系に付加された
外乱補償器５３の詳細を図６に示す。まず、外乱オブザ
ーバ５２においては、２次低域通過型フィルタ（Ｇｓ）
からなるフィルタ５２−１を用いて、位置制御器５１か
ら出力された制御量指令値をフィルタリングする。ま
た、複数のリニアモータ及び負荷を擬似した制御対象の
逆モデル（Ｍｓ2 ／Ｋｆ、ここで、Ｍｓはリニアモータ
及び負荷の質量、Ｋｆはモータ推力定数）及び２次低域
通過型フィルタ（Ｇｓ）から成るフィルタ５２−２を用
いて、リニアエンコーダ１１ａ−１にて検出された位置
検出値より制御対象に印加されている実推力値指令値を
推定する。
外乱補償器５３の詳細を図６に示す。まず、外乱オブザ
ーバ５２においては、２次低域通過型フィルタ（Ｇｓ）
からなるフィルタ５２−１を用いて、位置制御器５１か
ら出力された制御量指令値をフィルタリングする。ま
た、複数のリニアモータ及び負荷を擬似した制御対象の
逆モデル（Ｍｓ2 ／Ｋｆ、ここで、Ｍｓはリニアモータ
及び負荷の質量、Ｋｆはモータ推力定数）及び２次低域
通過型フィルタ（Ｇｓ）から成るフィルタ５２−２を用
いて、リニアエンコーダ１１ａ−１にて検出された位置
検出値より制御対象に印加されている実推力値指令値を
推定する。
【００２９】そして、減算器５２−３によりフィルタ５
２−１、５２−２の出力の差分をとることにより、制御
対象に印加されている外乱力を推定し、この推定外乱力
を減算器５４により制御量指令値から減算することによ
り、外乱力を補償する。このように、実推力推定時の制
御対象モデルとして、リニアモータ及び負荷の質量から
なるモデルを用いることで、リニアベアリングの案内摩
擦の変動等を外乱力として推定し補償することができ
る。
２−１、５２−２の出力の差分をとることにより、制御
対象に印加されている外乱力を推定し、この推定外乱力
を減算器５４により制御量指令値から減算することによ
り、外乱力を補償する。このように、実推力推定時の制
御対象モデルとして、リニアモータ及び負荷の質量から
なるモデルを用いることで、リニアベアリングの案内摩
擦の変動等を外乱力として推定し補償することができ
る。
【００３０】以上のように、本発明では、外乱オブザー
バ５２を用いた外乱補償器５３により、保持台６の位置
で変動するリニアガイド機構の案内摩擦の変動等を外乱
として推定し、これら外乱要因を補償することができ
る。
バ５２を用いた外乱補償器５３により、保持台６の位置
で変動するリニアガイド機構の案内摩擦の変動等を外乱
として推定し、これら外乱要因を補償することができ
る。
【００３１】次に図７を参照して、回転駆動機構におけ
るフィードバック制御系について説明する。ステッピン
グモータ１５に対する制御は、ロータリエンコーダ１４
−４の位置検出値をフィードバックしてθ軸位置指令値
との偏差を検出し、この偏差を位置制御器６１に与え
る。位置制御器６１では、この偏差に基づいてθ軸に関
する制御量指令値を作成し、パルス指令を出力する。位
置制御器６１から出力されるパルス指令は、ステッピン
グモータ１５用のモータドライバ６２に与えられ、モー
タドライバ６２は与えられたパルス指令に基づいてステ
ッピングモータ１５の制御を行う。
るフィードバック制御系について説明する。ステッピン
グモータ１５に対する制御は、ロータリエンコーダ１４
−４の位置検出値をフィードバックしてθ軸位置指令値
との偏差を検出し、この偏差を位置制御器６１に与え
る。位置制御器６１では、この偏差に基づいてθ軸に関
する制御量指令値を作成し、パルス指令を出力する。位
置制御器６１から出力されるパルス指令は、ステッピン
グモータ１５用のモータドライバ６２に与えられ、モー
タドライバ６２は与えられたパルス指令に基づいてステ
ッピングモータ１５の制御を行う。
【００３２】図８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４
１、ＣＣＤカメラ４２及びビデオモニタ４３を含んで構
成される。
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４
１、ＣＣＤカメラ４２及びビデオモニタ４３を含んで構
成される。
【００３３】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。
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。
【００３４】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。
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。
【００３５】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−１、４ａ−２、４ｂ−１、４ｂ
−２、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。
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−１、４ａ−２、４ｂ−１、４ｂ
−２、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。
【００３６】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。
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。
【００３７】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−１、４ａ−２、４ｂ
−１、４ｂ−２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。
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−１、４ａ−２、４ｂ
−１、４ｂ−２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。
【００３８】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。
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。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
直動機構のガイド機構及び駆動機構を処理容器の外側に
設置できる構造を採用すると共に、駆動系としてリニア
モータを採用し、更にそのフィードバック制御系には外
乱オブザーバを用いた外乱補償器を採用したことによ
り、保持台、すなわち被処理基板の高速高精度での軌跡
追従性を上げ、かつ長寿命の直動機構を構成することが
できる。
直動機構のガイド機構及び駆動機構を処理容器の外側に
設置できる構造を採用すると共に、駆動系としてリニア
モータを採用し、更にそのフィードバック制御系には外
乱オブザーバを用いた外乱補償器を採用したことによ
り、保持台、すなわち被処理基板の高速高精度での軌跡
追従性を上げ、かつ長寿命の直動機構を構成することが
できる。
【００４０】また、処理容器内に、高精度に回転するこ
とのできるユニット化された回転機構を備えることで、
保持台を外部からの駆動源無しで高精度で回転位置決め
を行うことができる。
とのできるユニット化された回転機構を備えることで、
保持台を外部からの駆動源無しで高精度で回転位置決め
を行うことができる。
【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。
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に示された保持台の支持構造を説明するた
めの図で、図２の線Ｂ−Ｂによる断面図である。
めの図で、図２の線Ｂ−Ｂによる断面図である。
【図４】図２に示された回転駆動機構を拡大して示した
半断面図である。
半断面図である。
【図５】図１に示されたリニアモータのフィードバック
制御系を示したブロック図である。
制御系を示したブロック図である。
【図６】図５に示されたフィードバック制御系のうちの
外乱補償器の構成を示したブロック図である。
外乱補償器の構成を示したブロック図である。
【図７】図２に示されたステッピングモータのフィード
バック制御系を示したブロック図である。
バック制御系を示したブロック図である。
【図８】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。
用した場合の概略構成を示す平面図である。
１ 処理容器 １−１ 石英窓 ２ａ、２ｂ 駆動用支軸 ３ 構造体 ４ａ−１、４ａ−２、４ｂ−１、４ｂ−２ リニアモ
ータ ５ａ、５ｂ 真空ベローズ ６ 保持台 ７ ピン ８ 基板 ９ 遮熱板 １０ 支持板 １１ａ−１、１１ａ−２、１１ｂ−１、１１ｂ−２ リ
ニアエンコーダ １２ 水冷板 １３ 支持枠 １４ 回転機構 １４−２ ハーモニックドライブ １４−３ クロスローラリング １５ ステッピングモータ １６ スチールベルト
ータ ５ａ、５ｂ 真空ベローズ ６ 保持台 ７ ピン ８ 基板 ９ 遮熱板 １０ 支持板 １１ａ−１、１１ａ−２、１１ｂ−１、１１ｂ−２ リ
ニアエンコーダ １２ 水冷板 １３ 支持枠 １４ 回転機構 １４−２ ハーモニックドライブ １４−３ クロスローラリング １５ ステッピングモータ １６ スチールベルト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−312072（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−177033（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−213341（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−267245（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−199826（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/68 H01L 21/268
Claims (5)
- 【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本の駆動用支軸に組み
合わされ、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、前記保持台を水平な状態で回
転させるための回転駆動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】 請求項１記載の処理装置において、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に
回転可能に支持されており、前記回転駆動機構を前記支
持枠に搭載したことを特徴とする処理装置。 - 【請求項３】 請求項２記載の処理装置において、前記
回転駆動機構は、ステッピングモータと前記保持台に連
結された回転機構と、前記ステッピングモータの回転力
を前記回転機構に伝達する伝達機構とを含むことを特徴
とする処理装置。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の処理装
置において、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処理装置。 - 【請求項５】 請求項１記載の処理装置において、 前記複数のリニアモータの一つに設けられて前記保持台
の位置を検出するための位置検出器と、 前記複数のリニアモータを前記位置検出器からの位置検
出値と位置指令値とに基づいて制御するフィードバック
制御系とを備え、 前記フィードバック制御系は、前記位置検出値と前記位
置指令値とにより制御量指令値を作成する位置制御器の
後段に、 前記制御量指令値を２次低域通過型フィルタにてフィル
タリングした制御量指令推定値と、前記リニアモータお
よび負荷を擬似した制御対象の逆モデル及び２次低域通
過型フィルタにて前記位置検出値より推定した実推力値
指令との差分により外乱力を推定する外乱オブザーバ
と、前記外乱力を前記制御量指令値から減算することで
外乱を補償する減算器とを含む外乱補償器を設けたこと
を特徴とする処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13658297A JP3116218B2 (ja) | 1997-05-27 | 1997-05-27 | 直動機構を持つ処理容器を備えた処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13658297A JP3116218B2 (ja) | 1997-05-27 | 1997-05-27 | 直動機構を持つ処理容器を備えた処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10335432A JPH10335432A (ja) | 1998-12-18 |
| JP3116218B2 true JP3116218B2 (ja) | 2000-12-11 |
Family
ID=15178657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13658297A Expired - Fee Related JP3116218B2 (ja) | 1997-05-27 | 1997-05-27 | 直動機構を持つ処理容器を備えた処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3116218B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4531898B2 (ja) * | 1999-12-28 | 2010-08-25 | 株式会社日本製鋼所 | レーザアニール方法及び装置 |
-
1997
- 1997-05-27 JP JP13658297A patent/JP3116218B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10335432A (ja) | 1998-12-18 |
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