JP3788134B2 - 基板保持装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばイオン注入装置、イオンドーピング装置、薄膜形成装置等に用いられるものであって、真空容器内において処理対象の基板を保持する基板保持装置に関し、より具体的には、当該基板保持装置を構成するものであって、基板をプラテンに押さえ付けるクランパーのクランプを解除するクランプ解除機構の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
図4に、従来の基板保持装置を備えるイオンドーピング装置の概略例を示す。
【0003】
このイオンドーピング装置は、未処理の基板6を保持したプラテン8を、図示しない搬送装置によって矢印Bに示すように、真空予備室3から注入室30へ搬送し、かつそこで当該プラテン8を矢印Cに示すようにほぼ垂直に立てて、イオン源32から引き出したイオンビーム34を基板6に照射してイオンドーピング(イオン注入)を行い、その後プラテン8を水平に戻して真空予備室3内へ戻し、図示しない搬送装置によって矢印Aに示すように、プラテン8に対して処理済の基板6と未処理の基板6とを入れ換えるよう構成されている。真空予備室3とその外の大気中との間は真空弁36によって、真空予備室3と注入室30との間は真空弁38によって、それぞれ仕切られている。
【0004】
このイオンドーピング装置は、真空予備室3の部分に、上記プラテン8等を有する基板保持装置2を備えている。なお、この基板保持装置2の左半分を図5に拡大して示すが、右半分もこれと同様の構造をしている。
【0005】
この基板保持装置2は、図5も参照して、上記真空予備室3を形成する真空容器4内に収納されていて基板6を支持するプラテン8と、矢印Dに示すように回転して開閉され、閉じたときに基板6の端部を左右の相対向する位置でプラテン8に対してそれぞれ押さえ付けてクランプする二つの回転式(開閉式)のクランパー10と、この各クランパー10に前記クランプする力をそれぞれ付与する二つのばね(例えばねじりコイルばね)14と、各クランパー10によるクランプを互いに同時に解除する二つのクランプ解除機構20とを備えている。各クランパー10は、図5に示すように、プラテン8の相対向する辺に沿って設けられた回転軸12によって、上記矢印D方向に回転自在に支持されている。
【0006】
各クランプ解除機構20は、図5を参照して、真空容器4の壁面を貫通する軸24を有していて真空容器4外の大気中に設けられたエアシリンダ22と、この軸24の先端部に回転自在に取り付けられたコロ26と、軸24が真空容器4を貫通する部分を真空シールするOリング28とをそれぞれ備えている。
【0007】
通常は、図5Aに示すように、軸24およびコロ26は後退しており、クランパー10がばね14の力によって基板6をクランプして保持している。従ってこの状態で、当該プラテン8等を注入室30へ搬送したり、そこで立てたりしても、基板6の位置ずれ、落下等は起こらない。
【0008】
真空予備室3内において、プラテン8に対して処理済の基板6と未処理の基板6とを入れ換えるときは、図5Bに示すように、軸24およびコロ26を前進(直進)させてコロ26をクランパー10の下部に当接させてクランパー10を押し開く。これによって、クランパー10によるクランプが解除されるので、基板6の出し入れが自由に行える。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上記基板保持装置においては、そのクランプ解除機構20の軸24が真空容器4を貫通する部分の真空シールにOリング28を用いているけれども、この軸24は往復直線運動をするものであり、このような部分の真空シールにOリング28を用いると、当該Oリング28の部分から空気を巻き込みやすいので、真空シールの性能が悪い。しかも、Oリング28の摩耗量が大きく、Oリング28の寿命が短い。
【0010】
これに対しては、Oリング28の代わりに、ベローズを使用するという考えもあるけれども、ベローズはOリング28に比べて非常に高価である。また、軸24のストロークも、ベローズの性能によって制限される。
【0011】
そこでこの発明は、真空シールにOリング等のリング状のパッキンを使用しており、しかも真空シール性能が良く、かつ当該パッキンの寿命の長いクランプ解除機構を有する基板保持装置を提供することを主たる目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
この発明の基板保持装置は、それを構成する各クランプ解除機構が、前記真空容器の内外を仕切る壁面を貫通する回転軸と、この回転軸が前記壁面を貫通する部分を真空シールするリング状のパッキンと、前記真空容器外に設けられていて前記回転軸を所定の角度範囲内で往復回転させるアクチュエータと、前記回転軸の真空容器内側端部に固定されたクランクアームと、このクランクアームに回転自在に取り付けられた第1コロと、この第1コロを収めている長円形穴を有するスライダーと、このスライダーの直線運動をガイドするリニアガイドと、前記スライダーまたはそれに固定された部材に回転自在に取り付けられていて前記スライダーの前進によって前記クランパーに当接して当該クランパーを押し開く第2コロとをそれぞれ備えている、ことを特徴としている。
【0013】
上記クランプ解除機構のアクチュエータによって回転軸を回転させると、当該回転軸に固定されたクランクアームが回転し、このクランクアームに取り付けられた第1コロがスライダーの長円形穴内で移動する。それによって、スライダーは、リニアガイドによってガイドされて、直線運動を行う。このようにして、回転軸の回転運動が、真空容器内で、スライダーの直線運動に変換される。そしてこのスライダーまたはそれに固定された部材に取り付けられた第2コロが、クランパーに当接して当該クランパーを押し開く。このようにして、クランパーのクランプを解除することができる。
【0014】
しかも各クランプ解除機構は、上記回転軸が真空容器の内外を仕切る壁面を貫通する部分の真空シールにリング状のパッキンを使用しており、回転軸の真空シールをリング状のパッキンで行っても空気を巻き込む恐れがないので、真空シール性能が良い。しかもこのパッキンは、回転部のシールを行うものであるので、直線運動部のシールを行う場合に比べて寿命も長い。また、真空シールに高価なベローズを使用せずに済む。
【0015】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明に係る基板保持装置を構成するクランプ解除機構の一例を後方から見て示す断面図であり、図2の矢印Q方向に見たものに相当する。図2は、この発明に係る基板保持装置の一例を示す側面図であり、図1の矢印P方向に見たものに相当する。図3は、図1および図2中のスライダー周りの動きを示す平面図であり、図1の矢印R方向に見たものに相当する。図4および図5に示した従来例と同一または相当する部分には同一符号を付し、以下においては当該従来例との相違点を主に説明する。
【0016】
この基板保持装置2aは、図2に示すように、基板6を支持する前述した(図5およびその説明参照)ようなプラテン8等を、真空容器4内に上下2段に収納している場合の例である。このようにすれば、2枚の基板6の着脱、搬送等を並行して行うことができるので、スループットがより向上するけれども、もちろんプラテン8等は1段(一つ)でも良い。
【0017】
各プラテン8の左右の端部には、図4および図5に示した従来例の場合と同様、基板6の端部を相対向する位置でプラテン8に対して押さえ付けてクランプする二つの回転式のクランパー10と、この各クランパー10に上記クランプする力をそれぞれ付与するばね14とがそれぞれ設けられている。
【0018】
この基板保持装置2aは、上記二つのクランパー10によるクランプを互いに同時に解除する二つのクランプ解除機構20aを備えている。図1および図2は、この二つのクランプ解除機構20aの内の一方を示したものであり、図2の右側にもこれと同様の構造のクランプ解除機構20aがもう一つ設けられているが、ここではその図示を省略している。
【0019】
各クランプ解除機構20aは、この例では次のような構成を有している。
【0020】
即ち、この例では、前述した真空予備室3を形成する真空容器4の内側に、筒状のハウジング40を設けている。このハウジング40の内側は、後述する軸受44の部分を通して、真空容器4外の大気圧部分に通じている。従ってこの例では、このハウジング40の壁面が、真空容器4の内外を仕切る壁面を成している。
【0021】
このハウジング40の上部壁面および真空容器4の壁面を貫通するように、この例では2本の回転軸42が互いに平行に設けられている。各回転軸42は、軸受44および46によって支持されている。各回転軸42がハウジング40の上部壁面を貫通する部分は、リング状のパッキン(例えばOリング)48によって真空シールされている。パッキン48は、1段(一つ)でも良いが、この例のように2段(二つ)またはそれ以上にする方が、真空シール性能はより向上する。
【0022】
両回転軸42は、真空容器4外に設けられた一組の歯車52によって互いに連結されている。真空容器4外には、両回転軸42を所定の角度範囲内で矢印E、Fのように往復回転させるアクチュエータ(ロータリーアクチュエータ)50が設けられている。
【0023】
両回転軸42の真空容器4内側の端部には、クランクアーム54が、各回転軸42に直交するようにそれぞれ固定されている。この各クランクアーム54には、各回転軸42と平行になるように、クランプピン56がそれぞれ立設されている。この各クランプピン56には、第1コロ(コロはローラと呼ぶこともできる。以下同じ)58が回転自在にそれぞれ取り付けられている。
【0024】
ハウジング40の上方にはスライダー60が設けられている。このスライダー60は、図3に示すように、上記2本の回転軸42間を結ぶ線に平行になる方向に長い二つの長円形穴62を有している。この各長円形穴62には、上記各第1コロ58がそれぞれ嵌められている。
【0025】
ハウジング40の上方には、スライダー60の矢印G、H方向の、即ち上記2本の回転軸42間を結ぶ線に直交する方向の直線運動をガイドするリニアガイド64が設けられている。
【0026】
スライダー60の上部には、この例では支持台66が固定されており、更にこの支持台66の左右両側にアーム68がそれぞれ固定されている。各アーム68は、図2に示すように側面形状がコ字状をしており、その両先端部に、即ち上下2段に、第2コロ70が回転自在にそれぞれ取り付けられている。この各第2コロ70は、スライダー60およびそれに固定された支持台66、アーム68等の部材の矢印Gに示す方向の前進によって、前記各プラテン8のクランパー10にそれぞれ当接して各クランパー10をそれぞれ押し開く作用をする。
【0027】
なお、各アーム68に第2コロ70を上記のように上下2段に設けているのは、前述したようにプラテン8等を上下2段に設けていることに対応するためであり、プラテン8等が1段の場合は、各アーム68に設ける第2コロも1段(一つ)で良い。
【0028】
また、支持台66の左右にアーム68を二つ設けているのは、図2の紙面表裏方向に長いクランパー10をより安定して押し開くためであり、アーム68は一つでも良い。
【0029】
次に、この基板保持装置2aの動作例を説明する。クランプ解除機構20aのアクチュエータ50によって両回転軸42を矢印E、Fに示すように回転させると、各回転軸42に固定されたクランクアーム54が同方向E、Fに回転し、この各クランクアーム54に取り付けられた第1コロ58がスライダー60の各長円形穴62内で移動する。それによって、スライダー60は、リニアガイド64によってガイドされて、矢印G、Hに示すように直線運動を行う。
【0030】
これを図3を参照して詳述すると、図3Cに示す状態で各回転軸42およびクランクアーム54を矢印E方向に回転させると、各第1コロ58はスライダー60の各長円形穴62内で図3B、Aに示すように往復直線運動をし、その際スライダー60はリニアガイド64によってガイドされているので、スライダー60は図3B、Aに示すように上記矢印G方向へ直線(前進)する。また、図3Aに示す状態で各回転軸42および各クランクアーム54を矢印F方向に回転させると、上記とは逆に、スライダー60は図3B、Cに示すように上記矢印H方向へ直進(後退)する。このようにして、回転軸42の回転運動が、真空容器4内で、スライダー60の直線運動に変換される。
【0031】
そして、このスライダー60が矢印G方向に前進することによって、それに取り付けられた各第2コロ70が、前述したように(図2参照)各クランパー10に当接して当該各クランパー10を押し開く。このようにして、各クランパー10による基板6のクランプを解除することができる。反対に、スライダー60を矢印H方向に後退させることによって、第2コロ70がクランパー10から離れるので、ばね14の力によってクランパー10で基板6をクランプすることができる。
【0032】
しかも各クランプ解除機構20aは、上記回転軸42が真空容器4の内外を仕切る壁面を貫通する部分の真空シールにリング状のパッキン48を使用しており、回転軸の真空シールをリング状のパッキンで行っても空気を巻き込む恐れがないので、真空シール性能が良い。しかもこのパッキン48は、回転部のシールを行うものであるので、直線運動部のシールを行う場合に比べて寿命も長い。また、真空シールに高価なベローズを使用せずに済む。
【0033】
なお、上記各クランパー10の第2コロ70が当接する面には、図2中に2点鎖線で示すように、当て板72をそれぞれ設けても良く、それによって、クランパー10の摩耗の軽減、第2コロ70のより滑らかな動きの実現等を図ることができる。
【0034】
また、上記回転軸42、クランクアーム54、第1コロ58、長円形穴62等は一つずつでも良いけれども、この例のように二つずつにする方が、即ち2軸にする方が、リニアガイド64にかかるモーメント荷重を軽減して、スライダー60等をより少ない力で動かすことができるので好ましい。
【0035】
また、上記ハウジング40を省略して、両回転軸42が貫通する真空容器4の壁面に、上記パッキン48を設けても良い。
【0036】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、各クランプ解除機構は、回転軸が真空容器の内外を仕切る壁面を貫通する部分の真空シールにリング状のパッキンを使用しており、回転軸の真空シールをリング状のパッキンで行っても空気を巻き込む恐れがないので、真空シール性能が良い。しかもこのパッキンは、回転部のシールを行うものであるので、直線運動部のシールを行う場合に比べて寿命も長い。また、真空シールに高価なベローズを使用せずに済む。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る基板保持装置を構成するクランプ解除機構の一例を後方から見て示す断面図であり、図2の矢印Q方向に見たものに相当する。
【図2】この発明に係る基板保持装置の一例を示す側面図であり、図1の矢印P方向に見たものに相当する。
【図3】図1および図2中のスライダー周りの動きを示す平面図であり、図1の矢印R方向に見たものに相当する。
【図4】従来の基板保持装置を備えるイオンドーピング装置の概略例を示す平面図である。
【図5】図4中の基板保持装置を拡大して部分的に示す図である。
【符号の説明】
2a 基板保持装置
4 真空容器
6 基板
8 プラテン
10 クランパー
14 ばね
20a クランプ解除機構
42 回転軸
48 パッキン
50 アクチュエータ
54 クランクアーム
58 第1コロ
60 スライダー
62 長円形穴
64 リニアガイド
70 第2コロ
Claims (1)
- 真空容器内に収納されていて基板を支持するプラテンと、前記基板の端部を相対向する位置で前記プラテンに対してそれぞれ押さえ付けてクランプする二つの回転式のクランパーと、この各クランパーに前記クランプする力をそれぞれ付与するばねと、前記各クランパーによるクランプを互いに同時に解除する二つのクランプ解除機構とを備える基板保持装置において、
前記各クランプ解除機構は、前記真空容器の内外を仕切る壁面を貫通する回転軸と、この回転軸が前記壁面を貫通する部分を真空シールするリング状のパッキンと、前記真空容器外に設けられていて前記回転軸を所定の角度範囲内で往復回転させるアクチュエータと、前記回転軸の真空容器内側端部に固定されたクランクアームと、このクランクアームに回転自在に取り付けられた第1コロと、この第1コロを収めている長円形穴を有するスライダーと、このスライダーの直線運動をガイドするリニアガイドと、前記スライダーまたはそれに固定された部材に回転自在に取り付けられていて前記スライダーの前進によって前記クランパーに当接して当該クランパーを押し開く第2コロとをそれぞれ備えている、ことを特徴とする基板保持装置。
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JP27892399A JP3788134B2 (ja) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | 基板保持装置 |
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JP27892399A JP3788134B2 (ja) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | 基板保持装置 |
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