JP3256895B2 - 直動機構を持つ処理容器を備えた処理装置 - Google Patents

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微小回転
させることで精密な位置決めを行う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
な微小回転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、保持台を処理容器内
で水平に微小角度回転させることが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、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
動用支軸のそれぞれ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を含
み、前記保持台は、その移動方向の両側において、前記
２本の駆動用支軸のそれぞれに設けられた支持部材によ
り支持されており、しかも前記両側のうちの一方の側に
おける前記支持部材は、その支持面上で前記保持台が自
由に移動可能であるように支持しており、前記両側のう
ちの他方の側における前記支持部材は、軸受を介して前
記保持台に取り付けられていることにより、前記２つの
駆動機構における差動動作により前記保持台の回転角度
の微調整を可能にした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】また、前記２つの駆動機構はそれぞれ、リ
ニアモータで構成されることが好ましい。

【００１２】

【作用】２つの駆動機構により、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
た保持台も移動する。処理容器内に摺動部が無いため、
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、保持台が加
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、保持台
を加熱しても、保持台をスムーズに移動させることがで
きる。

【００１３】

【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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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９が埋設されている。このヒータ９に
より基板８が加熱される。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。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。

【００１８】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。

【００１９】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、
４ｂにより駆動するようにしているが、リニアモータ４
ａ、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。

【００２０】次に、図３〜図６を参照して、保持台６の
支持構造について説明する。なお、図３〜図６では、便
宜上、保持台６は一枚の板状のもので示している。保持
台６は、２本の駆動用支軸２ａ、２ｂに設けられた支持
機構１５ａ、１５ｂ、及び１６ａ、１６ｂによりその移
動方向の一端部及び反対側の他端部において支持されて
いる。しかも、一端部における支持機構１５ａ、１５ｂ
は、その支持面上で保持台６が自由に移動可能であるよ
うに支持している。一方、他端部における支持機構１６
ａ、１６ｂは、軸受を介して保持台６に取り付けられて
いる。

【００２１】支持機構１５ａ、１５ｂはそれぞれ、駆動
用支軸２ａ、２ｂと共に移動可能に駆動用支軸２ａ、２
ｂに取り付けられており、その支持部にはボールサポー
トを介してセラミックボールが自由に回転可能に設けら
れている。これにより、保持台６は、支持面、すなわち
セラミックボール上で自由に移動可能となる。

【００２２】支持機構１６ａについては、図６をも参照
して、駆動用支軸２ａに取り付けられた取付け部１６ａ
−１と、この取付け部１６ａ−１と保持台６との間を深
溝玉軸受１６ａ−３を介して連結している支持軸部１６
ａ−２を有する。すなわち、支持軸部１６ａ−２は、上
方に延びる支持軸１６ａ−４を有し、支持軸１６ａ−４
は、保持台６に固定された筒状体１６ａ−５に収容され
た深溝玉軸受１６ａ−３内に挿入されている。これによ
り、支持軸１６ａ−４は深溝玉軸受１６ａ−３内で回動
可能になっている。これは、支持機構１６ｂについても
同様である。

【００２３】以上のような支持機構１５ａ、１５ｂ及び
支持機構１６ａ、１６ｂにより、リニアモータ４ａ、４
ｂにおける差動動作、すなわち駆動用支軸２ａ、２ｂに
微小な変位量の差を与えることにより、保持台６の回転
角度の微調整を可能にしている。このような回転角度の
微調整は、保持台６上の基板８を処理容器１内の所定位
置に位置決めする場合に必要である。因みに、図５に示
される駆動用支軸２ａ、２ｂ間の距離Ｌ１が３００ｍ
ｍ、２つの支持機構１６ｂの支持中心点間の距離Ｌ２が
１５０ｍｍの場合、±１．５ｍｍの差動動作で±０．５
度の回転角度を得ることができる。

【００２４】なお、支持機構１５ａ、１５ｂ、及び１６
ａ、１６ｂは様々な形態をとることができ、例えば支持
機構１６ａ、１６ｂは、深溝玉軸受に代えて、アンギュ
ラ玉軸受、クロスローラベアリング等を用いても良い。

【００２５】図７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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】リニアモータ４ａ、４ｂ、ゲートバルブ２
５〜２７、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。

【００３１】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。

【００３２】本形態による直動機構では、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、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。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。しかも、保持台６を微小角
度回転させることができるので、保持台６上の基板８の
精密な位置決めを行うことができる。

【００３３】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。

【００３４】

【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無い直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台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、保持台を高
速、高精度で位置決め可能であるうえに、保持台の微小
角度回転機能により基板をその加工形態に応じて微小角
度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に示された保持台の２つの支持機構を説明
するための図である。

【図４】図３に示された支持機構の一方を駆動用支軸の
軸方向から見た図である。

【図５】図３に示された支持機構の他方を駆動用支軸の
軸方向から見た図である。

【図６】図５に示された他方の支持機構を拡大して示し
た一部断面図である。

【図７】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 ９ ヒータ １１ａ、１１ｂ リニアエンコーダ １５ａ、１５ｂ 支持機構 １６ａ、１６ｂ 支持機構 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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01J 3/00 - 3/02 H01L 21/68 B23Q 5/00 - 5/58

Claims (3)

(57)【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、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本の駆動用支軸のそれぞれ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を含み、 前記保持台は、その移動方向の両側において、前記２本
   の駆動用支軸のそれぞれに設けられた支持部材により支
   持されており、しかも前記両側のうちの一方の側におけ
   る前記支持部材は、その支持面上で前記保持台が自由に
   移動可能であるように支持しており、前記両側のうちの
   他方の側における前記支持部材は、軸受を介して前記保
   持台に取り付けられていることにより、前記２つの駆動
   機構における差動動作により前記保持台の回転角度の微
   調整を可能にした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。
2. 【請求項２】 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に
   記載の処理装置。
3. 【請求項３】 前記２つの駆動機構はそれぞれ、リニア
   モータで構成される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。