JPH0318790A - 超高真空用テーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、超高真空環境において、半導体等の薄膜の加
工、検査等を行なう薄膜加工装置、検査装置等に用いる
超高真空用テーブルに関するものである。

従来の技術 超高真空環境において、半導体の薄膜加工、若しくは検
査を行なう場合、これら薄膜加工、検査装置に用いるテ
ーブルを確実に動作させ、また、薄膜の加工表面の不純
物ガス、成分との反応による有害物生成を防止し、若し
くは検査表面層界面の状態を分析するための分解能を向
上するためには、これら薄膜加工、検査装置に用いるテ
ーブルにおける各部材の熱歪を防止し、また、テーブル
自身からの放出ガスの発生が少ない超高真空環境で使用
できるものが必要とされつつある。以下、従来の超高真
空用テーブルの概略について説明する。

ベース上に第１の移動テーブル（Ｙ軸移動テーブル）と
第２の移動テーブル（Ｘ軸移動テーブル）がそれぞれリ
ニアガイドにより直交方向に移動可能に支持されている
。第１と第２の移動テーブルはそれぞれ第１と第２のス
テッピングモー夕と送りねじおよびナット等からなる動
力伝達手段により移動される。各ステッピングモー夕は
真空槽（図示省略）外に設置され、このステッピングモ
ータの出力軸が上記送りねじの基端にベロ−カップリン
グにより連結されている。作業テーブルは下面の四隅に
柱状の摺動台が突設され、これらの摺動台は第ｌと第２
の移動テーブルをそれぞれ挟んだ状態でベース上に摺動
可能に載せられている。

次に上記従来例の動作について説明する。

第１のステッピングモー夕の駆動により送りねじを回転
させることにより、これに螺合しているナットおよび第
１の移動テーブル等をリニアガイドに沿ってＹ軸方向に
移動させることができ、これに伴い摺動台を押してこの
摺動台および作業テーブルをＹ軸方向に移動させること
ができる。一方、第２のステツピングモータの駆動によ
り送りねじを回転させることにより、これに螺合してい
るナットおよび第２の移動テーブル等をリニアガイドに
沿ってＸ軸方向ｌこ移動させることができ、これに伴い
摺動台を押してこの摺動台および作業テーブルをＸ軸方
向に移動させることができる。

発明が解決しようとする課題 真空槽内を真空にするためには、真空槽を加熱して脱ガ
ス（ベーキング）する必要がある。

このとき、各部材に熱歪を生じるが、上記従来例のよう
に移動テーブルの案内手段としてリニアガイドを用いる
と、このリニアガイドのリニアガイド台をベースにボル
トにより固定し、移動部を第ｌ、若しくは第２の移動テ
ーブルにボルトにより固定するため、両者が食い付き状
態となり、送りねじを回転させることができない。

このため、↓Ｏ−７Ｔｏｒｒ　　レベルの雰囲気でしか
使用することができず、超高真空環境で使用することが
できなかった。このような熱歪による影響を避けるには
、あらかじめ機械的接触部分に大きなクリアランスを設
ければよいが、これでは精度が大変悪い。また、上記従
来例では、その全部品がステンレス製であり、リニアガ
イドは油抜き処理、シリコングリースの使用を必要とし
、ボルト等も表面処理を施していない。しかも、ベース
上には摺動台を円滑に摺動させるため、ＭＯＳ２（二硫
化モリブデン）等を塗布している。このため、これらの
油分等が真空槽内の真空度、真空の質を悪くし、好まし
い真空環境とは言えない。また、この真空環境の悪化を
少なくするため、ステッピングモータを真空槽外に設置
し、その出力軸と送りねじとをベローカップリングによ
り連結しているため、ステッピングモータの駆動の際、
ベローカップリングの変動負荷で送りねじの回転角が変
動し、送り精度を一層悪くしていた。

本発明は、上記のような従来技術の課題を解決するもの
であり、各部に熱歪が生じても、この熱歪を自由に吸収
することができ、しかも、移動テーブルを水平方向、垂
直方向、若しくは反転した水平方向等、任意の姿勢に設
定して保持することができ、したがって、移動テーブル
を超高真空環境において、任意の姿勢で、大気中と同様
に円滑に、しかも、高精度に動作させることができるよ
うにした超高真空用テーブルを提供することを目的とす
るものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するための本発明の技術的手段は、平行
に配置された第１および第２の一対の円柱状の案内軸と
、これら第１および第２の案内軸に沿って移動する移動
テーブルと、上記第１および第２の案内軸にそれぞれ転
動可能に係合され、上記移動テーブルを上記第１および
第２の案内軸に沿って移動させるための溝付きの第１お
よび第２の案内ローラと、上記第１の案内ローラを定位
置で回転可能に支持する支持手段と、上記第２の案内ロ
ーラをばねにより上記第２の案内軸に加圧し、第１およ
び第２の案内ローラを互いに協力させて熱歪を吸収し得
るように第１および第２の案内軸に保持させる支持手段
と、上記移動テーブルを移動させるための駆動装置と、
この駆動装置と上記移動テーブルにばねを用いて熱歪を
吸収し得るように連係された動力伝達手段を備えたもの
である。

作用 本発明は、上記技術的手段により次のような作用を有す
る。

駆動装置により動力伝達手段を介し、移動テーブルを第
１および第２の案内軸と第１および第２の案内ローラの
案内により移動させることができる。そして、第２の案
内ローラを移動テーブルに熱歪を吸収し得るようにばね
を用いて支持し、第１および第２の案内ローラを互いに
協力させて第１および第２の案内軸に保持させるように
し、駆動装置と移動テーブルをそれぞればねを用いた動
力伝達手段により熱歪を吸収し得るように連係している
ので、真空槽を加熱して脱ガスする際に上記各部材が熱
歪（熱膨脹）を生じてもこれを吸収することができ、し
たがって、１０　−１１Ｔｏｒｒ　台の超高真空環境で
動作させることができ、また、冷却後、各部材を加熱前
の状態に自動的に復帰させることができる。また、第１
および第２の案内ローラを溝付きに形成して第１よび第
２の円柱状の案内軸に係合させ、しかも、上記のように
、第２の案内ローラを移動テーブルに熱歪を吸収し得る
ようにばねを用いて支持し、第１および第２の案内ロー
ラを互いに協力させて第１および第２の案内軸に保持さ
せるようにしているので、移動テーブルを水平方向、垂
直方向、若しくは反転した水平方向等、任意の姿勢に設
定しても第１および第２の案内ローラと第１および第２
の案内軸を確実に係合状態に保持することができる。

実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

第１図ないし第５図は本発明の一実施例における超高真
空用テーブルを示し、第１図は平面図、第２図は第１図
の■一■矢視断面図、第３図は第１図のｍ−ｍ矢視断面
図、第４図は第３図の■−ＩＶ矢視断面図、第５図は第
２図のＶ−■矢視断面図である。

第１図ないし第３図に示すように支持台１上の四隅に支
持ブロック２がボルト３により取付けられ、支持台１の
長手縁例の支持ブロック２同士に対向して穴４が形成さ
れている。対向する穴４同士に第１および第２の一対の
円柱状の案内軸５ａおよび５ｂが挿入され、各支持ブロ
ック２に穴４と直角方向に形成されたねじ穴６にねじ７
が螺入され、各ねじ７が第１および第２の案内軸５ａお
よび５ｂに圧接されて第１および第２の案内軸５ａおよ
び５ｂが平行に固定されている。移動テーブル８の両側
部の複数箇所に形成された取付穴９にはボルト１ｏが遊
合状態に挿通され、各ボルト１０の先端側が移動テーブ
ル８の両側下部に重ねられた支持ブロックｌｌａ，ｌｌ
ｂのねじ穴１２に螺入されている。支持ブロックｌｌａ
側のボルト１０はその頭部が取付穴９の浅い大径部内に
埋人され、下面が大径部底面に圧接するように締付けら
れている。これにより、支持ブロックｌｌａが移動テー
ブル８に固定されている。支持ブロックｌｌｂ側のボル
ト１０はその頭部が取付穴９の深い大径部内に埋入され
、その下面と大径部底面とにねじ軸の外周においてワッ
シャ１３と皿ばねｌ４が介在されている。これにより、
支持ブロックｌｌｂは取付穴９の小径部とボルト１０の
ねじ軸とのクリアランスを利用して皿ばねｌ４の圧接力
に抗して支持ブロック１１ａに対して離隔する側に、若
しくは接近する側に移動される。各支持ブロックｌｌａ
および１ｌｂには第１および第２の案内軸５ａ，５ｂに
沿って２箇所に支持穴１５が形成され、各支持穴１５内
にはベアリング１６が取付けられている。第１の案内軸
５ａ側の各ベアリング■６には第１の案内ローラ１７ａ
に突設された軸１８が挿通され、軸１８の先端ねじ部に
は移動テーブル８に形成された穴１９内でナット２０が
螺合され、ナット２０はベアリング１６の内レースとの
間にワッシャ２１を介在して締め付けられ、回転可能に
支持されている。第２の案内軸５ｂ側の各ベアリング１
６にも第２の案内ローラ１７ｂに突設された軸１８が同
様にナット２０とワッシャ２１とで回転可能に支持され
ている。各案内ローラ１７ａ．１７ｂは鼓状に形成され
、したがって、溝２２が開放側より奥側に至るに従い次
第に狭くなるように形成され、この溝２２の壁面が第１
、第２の案内軸５ａ，５ｂにその内側から転動可能に係
合されている。移動テーブル８には支持ブロックｌｌｂ
側の端面に支持ブロック２３がボルト２４により取付け
られ、支持ブロック２３には各第２の案内ローラ１７ｂ
の位置に対応して穴２５が形成されている。各穴２５に
は調整ピン２６が挿通され、各調整ピン２６の先端部の
ねじ部が支持ブロックｌｌｂに螺人されている。各調整
ピン２６の基端側より順次圧縮ばね２７とワッシャ２８
が嵌装され、各調整ピン２６の基端部のねじ部にナット
２９が螺合され、圧縮ばね２７が支持ブロック２３とワ
ッシャ２８との間に圧縮状態で介在されている。したが
って、圧縮ばね２７の反撥弾性により調整ピン２６、支
持ブロックｌｌｂおよび第２の案内ローラ１７ｂが支持
ブロックｌｌａおよび第１の案内ローラ１７ａから離隔
される方向に加圧され、第２の案内ローラ１７ｂが第２
の案内軸５ｂに加圧されている。これにより、第１およ
び第２の案内ローラ１７ａおよび１７ｂが互いに協力し
て熱歪を吸収し得るように第１および第２の案内軸５ａ
および５ｂを保持することができる。

移動テーブル８は駆動装置であるステッピングモータ３
０と動力伝達手段であるボールねじにより移動される。

ステッピングモータ３ｏは支持台１上における第１、第
２の案内軸５ａ、Ｓｂ間の一側にボルト３１により取付
けられている。支持台１上における第１、第２の案内軸
５ａ，５ｂ間の他側には支持ブロック３２がボルト３３
により取付けられ、特に第４図から明らかなように支持
ブロック３２の穴３４にスリーブ３５が挿入され、スリ
ーブ３５と一体に設けられたフランジ３６がボルト３７
により支持ブロック３２に固定されている。スリーブ３
５にはステッピングモータ３０の出力軸である送りねじ
のねじ軸３８の先端部がベアリング３９を介して回転可
能に支持されている。移動テーブル８の下面中央部には
支持ブロック４０がボルト４１により固定されている。

特に第５図から明らかなように支持ブｏ，ｙク４０の穴
４２にはポールねじのナット４３と４４が遊合状態で挿
通され、ナット４４には支持ブロック４０とナット４４
の鍔状部４５の内側に設けられた環状板４６との間で環
状板４７が遊嵌されている。環状板４７の支持ブロック
４０側の面には軸心と直交方向に断面Ｖ字状の凹入溝４
８が形成され、環状板４７の反対側の面には凹入溝４８
と直交方向に断面Ｖ字状の凹入溝４９が形成され、環状
板４６には凹人溝４９に対応する断面Ｖ字状の凹入溝５
０が形成されている。

ナット４４の鍔状部４５、環状板４６、環状板４７およ
び支持ブロック４０には複数本のボルト５１が遊合状態
で挿通され、各ボルト５１の先端部にナット５２が螺合
されている。各ボルト５１の外周において、ナット５２
と支持フロック４０との間に圧縮ばね５３が介在され、
支持ブロック４０と環状板４７の凹入溝４８との間に複
数個のポール５４が介在され、環状板４７の凹人溝４９
と環状板４６の凹入溝５０との間にボール５５が介在さ
れ、圧縮ばね５３の弾性によりナット４４の鍔状部４５
の内側の環状板４６が複数個のボール５５を介して環状
板４７に圧接され、環状板４７が複数個のボール５４を
介して支持ブロック４０に圧接されている。上記ねじ軸
３８がナット４３、４４にボール（図示省略）を介して
かみ合わされている。

したがって、ステッピングモータ３０の駆動によりねじ
軸３８を回転させることにより、ナツ｝４３、４４を介
して移動テーブル８等を第１および第２の案内軸５ａお
よび５ｂと第１および第２の案内ローラ１７ａおよび１
７ｂの案内により移動させることができる。そして、ナ
ット４３、４４を圧縮ばね５３、ボール５４、５５等を
介して支持ブロック４０に支持させることにより、加熱
による各部材の各方向への熱歪を吸収することができ、
また、ねじ軸３８の曲がりが移動テーブル８へ影響を及
ぼすのを防止することができる。支持台１上には一方の
第１の案内軸５ａに沿う縁部２箇所に支持ブロック５６
がボルト５７により固定され、各支持ブロック５６上に
は近接スイッチ５８が支持されている。一方、移動テー
ブル８における第１の案内軸５ａ側の端面には近接スイ
ッチ５８、５８の間に位置して支持ブロック５９がボル
ト６０により固定され、支持ブロック５９の下面には近
接スイッチ５８を動作させる磁石６１がボルト６２によ
り固定されている。

上記各部材において、部品固定用のボルト、ナット、ワ
ッシャ、ばね、ボール等の強度部材には酸洗、加熱脱ガ
ス処理を行ない、または、？面にＡｇでコートしたステ
ンレス材を用い、その他の主要部材はアルミニウム合金
をＡｒ＋０■の中で加工し、表面に緻密で硬い酸化膜を
形成し、不純物を少なくした材料を用いている。したが
って、加熱の際に各部材からの放出ガスの発生を極めて
少な、くすることができる。また、上記ステッピングモ
ータ３０のステータに用いるケーブル（図示省略）は芯
線の外周に絶縁被覆が施され、絶縁被覆の外周がステン
レスからなるチューブにより被覆され、加熱の際に放出
ガスの発生を極めて少なくすることができるようになっ
ており、これによりステッピングモータ３０を真空槽（
図示省略）内に設置することができるようになっている
。

以上の構成において、以下、その動作について説明する
。

ステッピングモータ３０を駆動し、上記のようにねじ軸
３８をいずれか一方に回転させることにより、このねじ
軸３８にボールを介してかみ合っているナット４３、４
４および移動テーブル８等を第１および第２の案内軸５
ａおよび５ｂと第１および第２の案内ローラ１７ａおよ
び１７ｂの案内によりいずれかの方向に移動させること
ができる。このとき、磁石６１がいずれかの近接スイッ
チ５８を動作させることにより、移動テーブル８の限界
移動位置を検出することができる。そして、真空槽を加
熱し、真空槽内を脱ガスし、超高真空環境にする際、上
記のように第１および第２の案内軸５ａおよび５ｂ等の
熱歪を第１の案内ローラ１７ａ側を基準として圧縮ばね
２７により吸収し、送りねじ３８等の熱歪を圧縮ばね５
３およびボール５４、５５の介在により吸収することが
できる。したがって、１０−”Ｔｏｒｒ台の超高真空環
境において、移動テーブルを大気中と同様に円滑に、し
かも、高精度に動作させることができる。また、各部材
を上記のように加熱の際の放出ガスの極めて少ない材料
により形成しているので、真空槽内を好ましい環境に保
つことができる。また、上記のように移動テーブル８を
移動させるステッピングモータ３０を真空槽内に設置す
ることができるようにしてるので、従来のような動力伝
達機構の変動をなくし、送り精度を更に一層向上させる
ことができる。試験の結果、ＩＣＶ”Ｔｏｒｒの超高真
空環境において、大気中での動作と同じように動作させ
ることができ、移動テーブルのピッチング、ヨーイング
はいずれもサブミクロン台であった。

なお、支持台ｌおよび移動テーブル８をこの移動方向と
直交方向に移動する移動テーブル上に設け、移動テーブ
ル８上に回転テーブルを設けることにより、この回転テ
ーブル上で半導体の薄膜加工、検査等を行なうことがで
きる。また、上記実施例では、第１図および第２の案内
ローラ１７ａおよび１７ｂを第１および第２の案内軸５
ａおよび５ｂに内側より係合させ、第２の案内ローラ１
７ｂを圧縮ばね２７により第１の案内ローラ１７ａと離
隔する方向で第２の案内軸５ｂに加圧し、第１および第
２の案内ローラ１７ａおよび１７ｂが協力して第ｌおよ
び第２の案内軸５ａおよび５ｂを突張るように保持する
ようにしているか、第１および第２の案内ローラ１７ａ
および１７ｂを第１および第２の案内軸５ａおよび５ｂ
に外側より係合させ、第２の案内ローラ１７ｂを圧縮ば
ねにより第１の案内ローラ１７ａと接近する方向で第２
の案内軸５ｂに加圧し、第１および第２の案内ローラ１
７ａおよび１７ｂが協力して第１および第２の案内軸５
ａおよび５ｂを挟持するように保持するようにしてもよ
い。そして、このように第１および第２の案内ローラ１
７ａおよび１７ｂが第１むよび第２の案内軸５ａおよび
５ｂを保持するような案内機構を用いることにより移動
テーブル８等を上記実施例のように水平方向で移動させ
る場合に限らず、垂直方向、反転した水平方向、更には
傾斜方向等、任意の姿勢で移動させることができる。

発明の効果 以上述べたように本発明によれば、駆動装置により動力
伝達手段を介し、移動テーブルを第１および第２の案内
軸と第１および第２の案内ローラの案内により移動させ
ることができる。

そして、第２の案内ローラを移動テーブルに熱歪を吸収
し得るようにばねを用いて支持し、第１および第２の案
内ローラを互いに協力させて第１および第２の案内軸に
保持させるようにし、駆動装置と移動テーブルをそれぞ
ればねを用いた動力伝達手段により熱歪を吸収し得るよ
うに連係しているので、真空槽を加熱して脱ガスする際
に上記各部材が熱歪（熱膨脹）を生じてもこれを吸収す
ることができ、したがって、１０−”Ｔｏｒｒ台の超高
真空環境で円滑に、しかも、高精度に動作させることが
でき、また、冷却後、各部材を加塾前の状態に自動的に
復帰させることができる。また、第１および第２の案内
ローラを溝付きに形成して第１および第２の円柱状の案
内溝に係合させ、しかも、上記のように、第２の案内ロ
ーラを移動テーブルに熱歪を吸収し得るようにばねを用
いて支持し、第１および第２の案内ローラを互いに協力
させて第１？よび第２の案内軸に保持させるようにし■
ているので、移動テーブルを水平方向、垂直方向、若し
くは反転した水平方向等、任意の姿勢に設定しても第１
および第２の案内ローラと第１および第２の案内軸を確
実に係合状態に保持することができる。したがって、移
動テーブルを超高真空環境において、任意の姿勢で、大
気中と同様に円滑に、しかも、高精度に動作させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の一実施例における超高真
空用テーブルを示し、第１図は平面図、第２図は第１図
のｎ−ｎ矢視断面図、第３図は第１図のｍ−ｍ矢視断面
図、第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ矢視断面図、第５図は
第２図のＶＶ矢視断面図である。 １・・・支持台、５ａ，５ｂ・・・案内軸、８・・・移
動テーブル、ｌｌａ，ｌｌｂ・・・支持ブロック、１７
ａ１　１７ｂ・・・案内ローラ、２７・・・圧縮ばね、
３０・・・ステッピングモータ、３８・・・ねじ軸、４
３、４４・・・ナット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 平行に配置された第１および第２の一対の円柱状の案内
   軸と、これら第１および第２の案内軸に沿って移動する
   移動テーブルと、上記第１および第２の案内軸にそれぞ
   れ転動可能に係合され、上記移動テーブルを上記第１お
   よび第２の案内軸に沿って移動させるための溝付きの第
   １および第２の案内ローラと、上記第１の案内ローラを
   定位置で回転可能に支持する支持手段と、上記第２の案
   内ローラをばねにより上記第２の案内軸に加圧し、第１
   および第２の案内ローラを互いに協力させて熱歪を吸収
   し得るように第１および第２の案内軸に保持させる支持
   手段と、上記移動テーブルを移動させるための駆動装置
   と、この駆動装置と上記移動テーブルにばねを用いて熱
   歪を吸収し得るように連係された動力伝達手段を備え、
   たことを特徴とする超高真空用テーブル。