JP4377137B2 - 気密処理装置 - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は真空処理装置のような気密処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
気密処理装置には、処理室としてのチャンバ内を減圧状態にして何らかの処理を行うための真空処理装置と、チャンバ内を加圧状態にして何らかの処理を行うための加圧処理装置とがある。このうち、真空処理装置の一例を図2を参照して説明する。
【0003】
図2において、この真空処理装置は、減圧状態にされる真空チャンバ100と、被処理部材としてのワーク101を真空チャンバ100内に配置するためのステージ102と、ワーク101に対して電子ビーム照射、レーザビーム照射等を行って処理するための処理部103を備える。ステージ102は、図示のように脚部104を介して支持される場合と、真空チャンバ100内の底壁に直接設置される場合とがある。一方、処理部103は、図示のように真空チャンバ100の天井壁に設置される。
【0004】
いずれにしても、ステージ102、処理部103の少なくとも一方は図示しない駆動機構により変位可能にされているのが普通である。例えば、ステージ102について言えば、水平面内で互いに直交するX軸方向、Y軸方向に移動可能なX−Yステージ機構が備えられる。更に、X軸方向、Y軸方向に加えて、Z軸駆動機構によりZ軸方向、更にZ軸回りの回転方向(θ軸方向)にも移動可能にされる場合もある。これは、電子ビーム照射やレーザビーム照射等を行うに際しては、照射の位置決めを行うことが必要であるからである(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−260374号公報(第2頁、第3頁、図1)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、真空処理装置における真空チャンバ100は内部を真空状態に保持し、その内部にX−Yステージ等を備えるステージ102を設置し、真空中で電子ビーム、レーザビーム等によりワーク101に対して様々な処理作業を行うためのものである。
【0007】
しかしながら、真空チャンバ100内が大気圧から真空に引かれ真空度が高くなるにつれて、外圧により真空チャンバ100の側壁(上下及び前後左右)は内部に向かってわずかに変形する。これは、上下及び前後左右の側壁が同じ板厚である場合、各側壁の面積が同じならば真空度が高くなるにつれて、また真空度が同じならば各側壁の面積が大きくなるにつれて変形量は大きくなる。
【0008】
このため、真空チャンバ100内に設置されたX−Yステージ等を備えるステージ102は、設置された側壁(多くの場合、底壁となる)の変形に伴い、姿勢が変化してしまう。特に、ステージ102は変形する側壁に対して2点以上の複数点で結びついているので姿勢変化の原因となる変位成分が一方向だけでなく、複数方向の変位成分を含んでいる。そのために、ステージ102の姿勢変化の方向や変位量を特定することは難しい。
【0009】
従って、真空チャンバ100内の別の側壁に設置された処理部103とステージ102との間に固定した相対位置が要求される場合、何らかの対策を講じることが必要となる。
【0010】
この対策の第1の例としては、側壁の変形による変位分を別の何らかの手段で補正することが考えられる。第2の例としては、変位分の補正を必要としない構造、例えばステージの設置を図2に示されるような支持脚を介して行うに際し、支持脚を、変形する真空チャンバの底壁ではなく、底壁を貫通させるようにして真空チャンバ外の固定床まで延ばす。そして、支持脚の貫通部は底壁の変形を許容するベローズ等でシールする。このような第2の例によれば、ステージは支持脚を介して固定床で支持されるので、真空チャンバの底壁の変形の影響を受けない。
【0011】
しかし、第1の例では、上述したようにステージあるいはワークの変位量の特定が難しいうえに、補正を真空チャンバの外から行わなければならず、構造が複雑となるので実現は難しい。
【0012】
一方、第2の例では、支持脚による支持構造が複雑となるうえ、支持脚に水平方向の剛性を持たせることが難しいため、横揺れの振動による影響を受け易いという問題点がある。
【0013】
上記の問題は、真空チャンバの代わりに内部を高圧状態に維持する必要のある加圧チャンバの場合にも、変形が逆方向になるだけであるので、当てはまることは言うまでも無い。
【0014】
そこで、本発明の課題は、真空あるいは加圧に起因する側壁の変形による影響を受けない構造を簡単な構造で実現できる気密処理装置を提供することにある。
【0015】
本発明は、内部が真空あるいは加圧状態に維持されるチャンバを備え、該チャンバ内には被処理部材を搭載して移動させるためのステージ機構が設置されている気密処理装置において、前記チャンバ内に固定され該チャンバ内の空間を少なくとも2つに区画すると共に前記ステージ機構とは別体の隔壁部材を設け、該2つに区画された空間を連通状態にするための連通手段を設けることにより、前記2つに区画された空間を均圧状態にし、前記隔壁部材を介して前記チャンバ内に前記ステージ機構を設置したことを特徴とする。
【0016】
本気密処理装置においては、前記隔壁部材における前記2つに区画された空間に面する2つの面の断面形状が等しくされていることが好ましい。
【0017】
本気密処理装置においてはまた、前記連通手段は、前記隔壁部材に設けられた貫通穴で実現されることが好ましい。
【0018】
本気密処理装置においては更に、前記チャンバは底壁を有する多角形あるいは円筒形の箱状であり、前記底壁に近い箇所に且つ該底壁に対向するように前記隔壁部材が設置され、該隔壁部材上に前記ステージ機構が設置される。
【0019】
本気密処理装置においては更に、前記チャンバの上方には電子ビーム、レーザビーム等により前記被処理部材に対して処理を行うための処理部が設置される。
【0020】
本気密処理装置においては更に、前記ステージ機構は、互いに直交するX軸方向、Y軸方向、Z軸方向、Z軸回りの回転方向の少なくとも一方に移動可能なステージ機構あっても良い。
【0021】
【発明の実施の形態】
図1を参照して、本発明による気密処理装置の好ましい実施の形態について説明する。本実施の形態は、本発明を真空処理装置に適用した場合である。
【0022】
図1において、真空チャンバ1は、下側の側壁(底壁)2、前後左右を囲む側壁3、上側の側壁(天井壁)4及び隔壁板5より構成される。真空チャンバ1は、図示のように脚部40を介して固定床50に設置されても良いし、脚部無しで直接固定床50に置かれても良い。
【0023】
真空チャンバ1内は隔壁板5によってその上部空間6及び下部空間7に分けられる。
【0024】
隔壁板5の取付け方法は、例えば側壁3の下部の周囲にフランジ31を設ける一方、側壁2の上部の周囲にフランジ21を設け、これらのフランジ31、21の間に挟むようにして隔壁板5を設置する。勿論、フランジ31、21の間はボルト等により固定される。そして、フランジ31と隔壁板5との間、及びフランジ21と隔壁板5との間は、それぞれのフランジに沿ってO−リング8、9等を設けることによりシールされる。
【0025】
隔壁板5の上部空間6に面する断面形状面と下部空間7に面する断面形状面は等しくされるのが好ましい。また、隔壁板5には貫通穴51が設けられており、上部空間6と下部空間7の圧力が貫通穴8によって均一化される。このようにすることにより、上部空間6側から隔壁板5に作用する力と、下部空間7側から隔壁板5に作用する力とを同じにすることができる。
【0026】
隔壁板5上には被処理部材としてのワーク11を搭載するためのステージ10が設置される。ステージ10は、ここでは水平面内で互いに直交するX軸方向、Y軸方向に移動可能なX−Yステージ機構が備えられる。更に、X軸方向、Y軸方向に加えて、Z軸駆動機構によりZ軸方向、更にZ軸回りの回転方向(θ軸方向)にも移動可能にされても良い。勿論、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向、θ軸方向のいずれか一軸方向に可動であっても良い。ステージ10は、図示のように脚部12を介して隔壁板5に設置されても良いし、脚部12無しで直接設置されても良い。また、ここでは、真空チャンバ1の上方に電子ビーム、レーザビーム等によりワーク11に対して処理を行うための処理部20が設置されている。
【0027】
なお、ステージ10は固定式のものが設置されても良い。これは、ワーク11は固定状態で処理部20を移動させる方式の処理装置の場合である。
【0028】
真空チャンバ1は別個に設置された真空排気装置(図示せず)によって真空に引かれ、真空度が上がるにつれ、側壁2、3、4は内側に変形する。しかしながら、上部空間6と下部空間7は常に同じ圧力(真空度)で且つ、隔壁板5に対する上部空間6と下部空間7の面積が同じであるため、真空による隔壁板5の上下からの圧力による力は釣り合う。これにより、隔壁板5は真空チャンバ1内が真空になっても変形することはない。そして、ステージ10は隔壁板5上に設置されているので、ステージ10は真空チャンバ1が真空になっても変位することはない。
【0029】
なお、側壁(天井壁)4の変形により処理部20の位置が変化する可能性があるが、処理部20は側壁4に対して一点で接しているために、このような場合の変化は主に上下方向のみであり、その変化量も特定し易い。そして、このような変化で問題となるのは、処理部20が電子ビームやレーザビーム等による処理を行う場合の焦点距離の変化であり、このような焦点距離の変化は上記の変化量を特定することで十分に補正可能である。しかし、上記の点が問題となる場合には、次のような構成にすれば良い。つまり、処理部20を真空チャンバ1の側壁4から離れた上方に設置し、真空チャンバ1における側壁4には電子ビーム、レーザビーム等を気密状態で透過するための透過窓を設ければ良い。
【0030】
以上、本発明を好ましい実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。例えば、真空チャンバ1の形状は、上記の四角形の箱状のものに限らず、他の多角形や円筒形の箱状であっても良い。また、上部空間6と下部空間7とを連通させる手段として貫通穴51は最も簡単であるが、隔壁板5に貫通穴を設けずに、上部空間6と下部空間7とを真空チャンバ1の外に導出したパイプ等の手段により実現しても良い。
【0031】
また、隔壁板は、図1のように底側の側壁2に近い箇所で側壁2に対向させる形態に限らず、他の側壁3や側壁4に近い箇所で対向させるようにしても良い。例えば、側壁4に近い箇所で対向させるように隔壁板を設ける場合、この隔壁板でステージ10を吊り下げるように設置することが考えられる。
【0032】
更に、処理部20は真空チャンバ20内に固定式あるいは移動可能に設置されても良い。この場合、側壁の変形によってステージ10が変位しなくても、処理部の設置される側壁の変形により処理部とステージ10との間の相対位置が変化する場合には、この処理部も上記と同様の構造による隔壁板を介して設置するようにしても良い。
【0033】
本発明は更に、上記の真空チャンバと同じ構造の別の真空チャンバを設置してその内部にワークの搬送装置を設置すると共に、ステージを設置した方の真空チャンバとは仕切り弁を介して接続し、この仕切り弁を通してワークの搬送装置によりステージへワークの搬入、搬出を行うようにした構成にも適用可能である。
【0034】
勿論、本発明は、チャンバ内が真空ではなく加圧される加圧チャンバとして使用される場合に適用可能である。
【0035】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば真空あるいは加圧に起因する側壁の変形による影響を受けない構造を簡単な構造で実現できる気密処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による好ましい実施の形態として、本発明を真空チャンバに適用した場合の断面図である。
【図2】従来の真空チャンバの構造を概略的に示した断面図である。
【符号の説明】
1、100 真空チャンバ
2、3、4 側壁
5 隔壁板
6 上部空間
7 下部空間
8、9 Oリング
10、102 ステージ
11、101 ワーク
12、104 脚部
20、103 処理部
21、31 フランジ
51 貫通穴

Claims (6)

  1. 内部が真空あるいは加圧状態に維持されるチャンバを備え、
    該チャンバ内には被処理部材を搭載して移動させるためのステージ機構が設置されている気密処理装置において、
    前記チャンバ内に固定され該チャンバ内の空間を少なくとも2つに区画すると共に前記ステージ機構とは別体の隔壁部材を設け、
    該2つに区画された空間を連通状態にするための連通手段を設けることにより、前記2つに区画された空間を均圧状態にし、
    前記隔壁部材を介して前記チャンバ内に前記ステージ機構を設置したことを特徴とする気密処理装置。
  2. 請求項1に記載の気密処理装置において、前記隔壁部材における前記2つに区画された空間に面する2つの面の断面形状が等しくされていることを特徴とする気密処理装置。
  3. 請求項1あるいは2に記載の気密処理装置において、前記連通手段は、前記隔壁部材に設けられた貫通穴で実現されることを特徴とする気密処理装置。
  4. 請求項1〜3のいずれかに記載の気密処理装置において、前記チャンバは底壁を有する多角形あるいは円筒形の箱状であり、前記底壁に近い箇所に且つ該底壁に対向するように前記隔壁部材が設置され、該隔壁部材上に前記ステージ機構が設置されることを特徴とする気密処理装置。
  5. 請求項4に記載の気密処理装置において、前記チャンバの上方には電子ビーム、レーザビーム等により前記被処理部材に対して処理を行うための処理部が設置されていることを特徴とする気密処理装置。
  6. 請求項4あるいは5に記載の気密処理装置において、前記ステージ機構は、互いに直交するX軸方向、Y軸方向、Z軸方向、Z軸回りの回転方向の少なくとも一方に移動可能なステージ機構であることを特徴とする気密処理装置。
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