JPH10223739A

JPH10223739A - 直動機構

Info

Publication number: JPH10223739A
Application number: JP21782297A
Authority: JP
Inventors: Kazutaka Hara; 一敬原; Jiro Hisada; 次郎久田; Yoshiyuki Tomita; 良幸冨田
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1996-12-03
Filing date: 1997-08-12
Publication date: 1998-08-21
Anticipated expiration: 2017-08-12
Also published as: JP3111043B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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ごみの発生を抑制できる直動
機構を提供する。【解決手段】処理容器の内部空洞内に、両端が処理容
器の壁を貫通して外部まで導出された駆動用支軸が配置
されている。駆動用支軸が処理容器の壁を貫通する箇所
において、駆動用支軸がその軸方向に並進移動可能なよ
うに、かつ処理容器の内部空洞の気密性が保たれるよう
に、内部空洞と外部とを隔離する気密機構が設けられて
いる。駆動用支軸の一方の端部に駆動用支軸が処理容器
に対して軸方向に並進移動可能なように駆動用支軸を支
持するリニアガイド機構が取り付けられている。駆動用
支軸の他方の端部に、駆動用支軸を処理容器に対して軸
方向に並進移動させる駆動機構が取り付けられている。
処理容器の内部空洞内に処理対象物を保持する保持手段
が配置され、この保持手段が駆動用支軸により支持され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直動機構に関し、
特に処理容器内に配置された処理対象物を並進移動させ
る直動機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザアニーリング装置に用いられてい
る直動機構を例に、従来の直動機構について説明する。
レーザアニールをおこなう際には、処理対象物を真空容
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。真空容器内で処理対象物を移動させるこ
とにより、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】処理対象物は、真空容器内に配置されたリ
ニアガイド機構により並進移動可能に支持された保持台
に保持される。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、保持台を並進移動させることが
できる。なお、駆動軸と真空容器の壁との間には、ベロ
ーズが取り付けられ、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
が並進移動しにくくなり、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の摺動部
が配置されるため、摺動部が、ごみの発生の原因とな
る。

【０００６】本発明の目的は、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ごみの発
生を抑制できる直動機構を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、内部空洞を有する処理容器と、前記処理容器の内部
空洞内に配置され、両端が処理容器の壁を貫通して外部
まで導出された駆動用支軸と、前記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
の内部空洞の気密性が保たれるように、内部空洞と外部
とを隔離する気密機構と、前記駆動用支軸の一方の端部
に取り付けられ、該駆動用支軸が前記処理容器に対して
軸方向に並進移動可能なように駆動用支軸を支持するリ
ニアガイド機構と、前記駆動用支軸の他方の端部に取り
付けられ、前記駆動用支軸を前記処理容器に対して軸方
向に並進移動させる駆動機構と、前記処理容器の内部空
洞内において、前記駆動用支軸に取り付けられ、処理対
象物を保持する保持手段とを有する直動機構が提供され
る。

【０００８】駆動機構を駆動することにより、駆動用支
軸をその軸方向に並進移動させることができる。駆動用
支軸に固定された保持手段も並進移動する。処理容器内
に摺動部がないため、摺動部が原因となる処理容器内の
汚染を防止することができる。

【０００９】前記保持手段に、処理対象物を加熱するた
めの加熱手段を設けてもよい。保持手段が加熱されて熱
歪を生じても、処理容器内に摺動部分がないため、摺動
部分が熱歪の影響を受けない。このため、保持手段を加
熱しても、保持手段をスムーズに並進移動させることが
できる。

【００１０】本発明の他の観点によると、内部空洞を有
する処理容器と、前記処理容器の内部空洞内に配置さ
れ、処理対象物を保持する保持手段と、前記保持手段を
支持し、前記処理容器の壁を貫通して該処理容器の両側
に導出された駆動用支軸と、前記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、かつ前記処理容器の
内部空洞の気密性が保たれるように、内部空洞と外部と
を隔離する気密機構と、前記駆動用支軸の両端に取り付
けられ、前記駆動用支軸を前記処理容器に対して軸方向
に並進移動させる駆動機構とを有する直動機構が提供さ
れる。

【００１１】処理容器の両側に導出された駆動用支軸の
双方に駆動機構を取り付けることにより、安定した駆動
が可能になる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１（Ａ）は、本発明の実施例に
よる直動機構の概略平断面図を示し、図１（Ｂ）は、図
１（Ａ）の一点鎖線Ｂ１−Ｂ１における概略断面図を示
す。なお、図１（Ａ）は、図１（Ｂ）の一点鎖線Ａ１−
Ａ１における断面に相当する。

【００１３】内部を真空排気可能な処理容器１の内部空
洞内に、駆動用支軸２Ａ及び２Ｂが相互に平行に配置さ
れている。駆動用支軸２Ａ及び２Ｂの各々の両端は、処
理容器１の側壁を貫通して外部まで導出されている。

【００１４】駆動用支軸２Ａ及び２Ｂの対応する一方の
端部は、結合部材３により相互に結合されている。結合
部材３は、リニアガイド機構４により駆動用支軸２Ａ及
び２Ｂの軸方向に移動可能に支持されている。

【００１５】駆動用支軸２Ａ及び２Ｂの他方の端部は、
結合部材５により相互に結合されている。結合部材５
は、リニアモータ６により駆動用支軸２Ａ及び２Ｂの軸
方向に駆動される。リニアモータ６を駆動することによ
り、駆動用支軸２Ａ及び２Ｂを、その軸方向に並進移動
させることができる。

【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、真空ベローズ７が被せら
れている。真空ベローズ７の一端は処理容器１の側壁に
取り付けられ、他端は結合部材３または５に取り付けら
れている。真空ベローズ７により、処理容器１の気密性
が保たれている。

【００１７】処理容器１内に保持台１０が配置されてい
る。保持台１０は、駆動用支軸２Ａ及び２Ｂに固定され
ている。保持台１０の上面に複数本のピン１２が突出し
ており、アニール処理される基板１３がピン１２の上に
載置される。

【００１８】保持台１０の内部にヒータ１１が埋め込ま
れており、保持台１０を加熱することができる。保持台
１０からの熱輻射等により基板１３が加熱される。処理
容器１の上面に石英窓１４が設けられており、石英窓１
４を通して処理容器１内にレーザ光が導入される。

【００１９】リニアモータ６を駆動して駆動用支軸２Ａ
及び２Ｂをその軸方向に移動させることにより、処理容
器１内で基板１３を並進移動させることができる。

【００２０】図２は、図１に示す直動機構を用いたレー
ザアニーリング装置全体の概略平面図を示す。レーザア
ニール装置は、処理チャンバ１、搬送チャンバ５２、搬
入チャンバ５３、搬出チャンバ５４、ホモジナイザ４
２、ＣＣＤカメラ５８、及びビデオモニタ５９を含んで
構成される。処理チャンバ１には、図１と同様に、ベロ
ーズ７、結合部材３、５、リニアガイド機構４及びリニ
アモータ６が取り付けられている。

【００２１】処理チャンバ１と搬送チャンバ５２がゲー
トバルブ５５を介して結合され、搬送チャンバ５２と搬
入チャンバ５３、及び搬送チャンバ５２と搬出チャンバ
５４が、それぞれゲートバルブ５６及び５７を介して結
合されている。処理チャンバ１、搬入チャンバ５３及び
搬出チャンバ５４には、それぞれ真空ポンプ６１、６２
及び６３が取り付けられ、各チャンバの内部を真空排気
することができる。

【００２２】搬送チャンバ５２内には、搬送用ロボット
６４が収容されている。搬送用ロボット６４は、処理チ
ャンバ１、搬入チャンバ５３及び搬出チャンバ５４の相
互間で処理基板を移送する。

【００２３】処理チャンバ１の上面に、レーザ光透過用
の石英窓１４が設けられている。パルス発振したエキシ
マレーザ装置４１から出力されたレーザビームがアッテ
ネータ４６を通ってホモジナイザ４２に入力する。ホモ
ジナイザ４２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４２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１４を透過
して処理チャンバ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４２と
基板との相対位置が調節されている。

【００２４】基板は、図１で説明した直動機構により石
英窓１４の長軸方向に直交する向きに並進移動する。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するこ
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５８により撮影され、処理
中の基板表面をビデオモニタ５９で観察することができ
る。

【００２５】エキシマレーザ装置４１、ホモジナイザ４
２、搬送用ロボット６４、ゲートバルブ５５〜５７、及
びリニアモータ６の動作は、制御装置６５によって制御
される。

【００２６】図１に戻って、基板１３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１３を並進移動させることにより、基板
１３の表面の広い領域をアニールすることができる。基
板１３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。

【００２７】上記実施例による直動機構では、処理容器
１内に摺動部がない。このため、摺動部が原因となる処
理容器１内の汚染を防止することができる。また、保持
台１０が加熱されて熱歪が生じたとしても、リニアガイ
ド４及びリニアモータ６は熱歪の影響を受けない。この
ため、保持台１０を加熱した状態でも安定して並進移動
させることができる。

【００２８】また、駆動用支軸２Ａ、２Ｂを、その両端
で支持しているため、片持ち状態の場合に比べて、基板
１３をより安定して保持することができ、基板１３の位
置決め精度を向上させることが可能になる。また、長ス
トロークを容易に実現することができる。

【００２９】次に、図３〜図５を参照して、レーザアニ
ール装置に使用される直動機構の他の構成例について説
明する。

【００３０】図３は、他の構成例による直動機構の一部
破断斜視図を示す。基台７０の上に真空排気可能な処理
容器７１が取り付けられている。処理容器７１内に、基
板保持台７２が収納されている。基板保持台７２は、相
互に平行に配置された２本の駆動用支軸７３により支持
されている。

【００３１】各駆動用支軸７３の両端は、処理容器７１
の側壁に設けられた貫通孔を通して外部まで導出されて
いる。この貫通孔部分は、処理容器７１の外側に配置さ
れた真空ベローズ７４により気密に保たれている。２本
の駆動用支軸７３の対応する先端同士が、結合部材７５
により結合されている。

【００３２】各駆動用支軸７３の処理容器７１から導出
された部分に対応して、その軸方向に平行な駆動方向を
有するリニアモータ８０が１つずつ配置されている。各
結合部材７５は、対応する２つのリニアモータ８０の可
動子に連結されている。４つのリニアモータ８０のうち
の１つに、駆動方向に関する結合部材７５の位置を検出
するためのリニアエンコーダ９０が取り付けられてい
る。

【００３３】図４は、リニアエンコーダ９０の取り付け
られたリニアモータ８０の駆動方向に直交する断面図を
示す。駆動方向に長い内部空洞を有する支持枠８１の上
面に長さ方向のスリット８１ａが設けられている。支持
枠８１のスリット８１ａに対応する底面上に、リニアガ
イド８４が固定されており、リニアガイド８４の可動部
分にリニアモータ８０の可動子８９が取り付けられてい
る。

【００３４】支持枠８１の上側及び下側の内壁上に、永
久磁石８２が固定されている。可動子８９に取り付けら
れたコイル８３が、永久磁石８２による磁束と鎖交す
る。コイル８３に電流を流すことにより駆動力が発生
し、可動子８９を駆動方向に移動させることができる。

【００３５】支持枠８１の外側の側面上に、リニアエン
コーダ９０の固定部９１が取り付けられている。リニア
エンコーダ９０の可動部９２が可動子８９に取り付けら
れ、固定部９１に対向する位置に配置されている。可動
子８９が移動すると、リニアエンコーダ９０の可動部９
２が可動子８９と共に固定部９１に沿って移動し、可動
子８９の位置を検出することができる。

【００３６】また、支持枠８１の上面上にフォトセンサ
８８が取り付けられている。フォトセンサ８８は、スト
ロークの限界を検出する。

【００３７】図５は、図３に示す直動機構の制御系のブ
ロック図を示す。リニアエンコーダ９０が結合部材７５
の位置を検出し、位置検出信号ｓｉｇ₃を出力する。駆
動方向の位置指令信号ｓｉｇ₁から位置検出信号ｓｉｇ
₃を減算した結果が、位置制御器９３に入力される。位
置制御器９３は、比例積分微分（ＰＩＤ）演算機能を有
する。

【００３８】位置制御器９３は、生成した信号を外乱補
償器９４に与える。外乱補償器９４は、４つのリニアモ
ータアンプ９５に対して電流指令信号ｓｉｇ₂を送出す
る。外乱補償器９４において、外乱検出器９４ａが、位
置検出信号ｓｉｇ₃と電流指令信号ｓｉｇ₂とに基づい
て、負帰還制御を行う。

【００３９】各リニアモータアンプ９５は、与えられた
電流指令信号ｓｉｇ₂に基づいて、対応するリニアモー
タ８０に対して駆動信号ｓｉｇ₄を送出する。リニアモ
ータ８０は、与えられた駆動信号ｓｉｇ₄に基づいて結
合部材７５を駆動する。結合部材７５が駆動されること
により、図３に示す基板保持台７２の位置制御が行われ
る。

【００４０】図３〜図５に示す直動機構では、４つのリ
ニアモータ８０を並列駆動することにより基板保持台７
２を平行移動させる。このため、より安定して基板保持
台７２を移動させることができる。また、リニアエンコ
ーダ９０により現在の位置を検出し帰還制御を行ってい
るため、高精度な位置制御が可能となる。

【００４１】上記実施例では、図１及び図３において駆
動用支軸の両端が処理容器の外部まで導出されている場
合を示したが、両側から基板保持台を保持し得る構成で
あればその他の構成としてもよい。例えば、一端が処理
容器の内部に挿入され、他端が処理容器の外部に導出さ
れた２本の駆動用支軸を、基板保持台の相互に対向する
縁に、１本の仮想直線に沿うように取り付けてもよい。

【００４２】また、上記実施例では、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。

【００４３】また、上記実施例では、レーザアニール装
置を例にとって説明したが、実施例の直動機構をその他
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が必要な場合にも有効である。

【００４４】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。

【００４５】

【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な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手段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、
安定した並進移動を行うことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による直動機構の概略断面図で
ある。

【図２】図１に示す直動機構を用いたレーザアニーリン
グ装置の概略平面図である。

【図３】レーザアニーリング装置用直動機構の他の構成
例を示す一部破断斜視図である。

【図４】図４に示すリニアモータの断面図である。

【図５】図４に示す直動機構の制御系のブロック図であ
る。

【符号の説明】

１処理容器２Ａ、２Ｂ駆動用支軸３、５結合部材４リニアガイド機構６リニアモータ７真空ベローズ１０保持台１１ヒータ１２ピン１３基板１４石英窓４１エキシマレーザ装置４２ホモジナイザ４６アッテネータ５２搬送チャンバ５３、５４搬出入チャンバ５５〜５７ゲートバルブ５８ＣＣＤカメラ５９ビデオモニタ６１、６２、６３真空ポンプ６４搬送ロボット６５制御装置７０基台７１処理容器７２基板保持台７３駆動用支軸７４真空ベローズ７５結合部材８０リニアモータ８１支持枠８２永久磁石８３コイル８４リニアガイド８８フォトセンサ８９可動子９０リニアエンコーダ９１固定部９２可動部９３位置制御器９４外乱補償器９５リニアモータアンプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部空洞を有する処理容器と、前記処理容器の内部空洞内に配置され、両端が処理容器
の壁を貫通して外部まで導出された駆動用支軸と、前記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、かつ前記処理容器の内部空洞の気密性が保たれる
ように、内部空洞と外部とを隔離する気密機構と、前記駆動用支軸の一方の端部に取り付けられ、該駆動用
支軸が前記処理容器に対して軸方向に並進移動可能なよ
うに駆動用支軸を支持するリニアガイド機構と、前記駆動用支軸の他方の端部に取り付けられ、前記駆動
用支軸を前記処理容器に対して軸方向に並進移動させる
駆動機構と、前記処理容器の内部空洞内において、前記駆動用支軸に
取り付けられ、処理対象物を保持する保持手段とを有す
る直動機構。
【請求項２】前記保持手段が、処理対象物を加熱する
ための加熱手段を有する請求項１に記載の直動機構。
【請求項３】さらに、前記駆動用支軸の駆動方向に関する位置を検出する位置
検出手段と、前記位置検出手段により検出された位置情報に基づき、
前記駆動機構に対して帰還制御を行う制御手段とを有す
る請求項１または２に記載の直動機構。
【請求項４】内部空洞を有する処理容器と、前記処理容器の内部空洞内に配置され、処理対象物を保
持する保持手段と、前記保持手段を支持し、前記処理容器の壁を貫通して該
処理容器の両側に導出された駆動用支軸と、前記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、かつ前記処理容器の内部空洞の気密性が保たれる
ように、内部空洞と外部とを隔離する気密機構と、前記駆動用支軸の両端に取り付けられ、前記駆動用支軸
を前記処理容器に対して軸方向に並進移動させる駆動機
構とを有する直動機構。
【請求項５】前記駆動用支軸の中央部が前記処理容器
内に配置され、その両端が処理容器の壁を貫通して外部
まで導出されており、前記保持手段が前記駆動用支軸の中央部に固定されてい
る請求項４に記載の直動機構。
【請求項６】さらに、前記駆動用支軸の駆動方向に関する位置を検出する位置
検出手段と、前記位置検出手段により検出された位置情報に基づき、
前記駆動機構に対して帰還制御を行う制御手段とを有す
る請求項４または５に記載の直動機構。