TW477871B - Vacuum bearing structure and a method of supporting a movable member - Google Patents

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五、發明說明（） 發明領域： 本發明關係於真空軸承結構及特別是於真空室之壁 中之孔裣内支撐可動件之方法。於較佳實施例中，本發明 係應用於離子佈植之領域中。 發明背景： 於一真2室内經常有需要安裝可動件，特別是當其動 作係與由真空室外相通時。例如，電馬達之電致動器並未 能於真2中良好動作，使得諸馬達係安裝於一真空室外， 及所提供之部份真空密封配置將允許構件與外部取得於 真空室内所需之動作。同樣地，液壓或其他流體壓力致動 係一般被避免使用於一真空室内。 旋轉真S &、封件係為已知的，例如，強磁流體密封 件。配合線性運動之密封件通常係較有問題的及先前技藝 之解決方法包含彈性伸縮囊式密封件。 配合線性運動之真空密封已經被提出，其係使用一空 氣軸承與一位於空氣軸承與真空室内部間之差動抽吸真 空密封件之組合。此一配置之早先提議係包含於 WO82/02235(Fox)案中。此類型之用於離子佈植機中之配 置係揭示於美國專利第5,898,179案（由史密克等人所領 證）。此美國專利同時描述於一相當大半徑旋轉配置中， 使用一空氣軸承密封組合。 因此，於需要氣體或空氣軸承之要求及需要防止氣體 洩漏入真空室内之情形間，明顯有一衝突存在。 第2頁 本紙張又度適用中關家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚) ''~ -t— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477871 A7 五、發明說明（ 由史密克等人所揭示於上述美國專利中之配置可以 良好：動作：但仍有需要降低於差動抽吸上之負載並確保 最少量氣體經由該差動抽吸密封洩漏入該真空室中。 因此’本發明之目的係改良 乃< 0日7你汉艮上述真空軸承結構之效 能，使用一氣體軸承及一差動抽吸真空密封之組合，用 動作餚送入真空室中。 以 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明目的及概诫： 本發明之一方面提供一真空軸承結構，其包含：一真 2室，包含具有一孔徑之一壁面，一 、 、 土两 可動件安排以延伸嶝 該孔徑，真空室壁面及可動件之—具有第_轴承面提供於 其上’真空室壁面及該可動件之另一具有_第二轴承面提 供於其上，孩第一及第二軸承面係與作用於該可動件上之 外邵壓力作用線呈橫向延伸’以使得諸表面彼此相互靠 近，第一及第二軸承面允許該可動件相對於室壁作預定= 動’該第-軸承面係由面對第二轴承面之多孔滲氣體材料 所提供’肖多孔材料具有一第—區域，其對於流經該材料 厚度之氣體流係多孔的，& _於第_區域&真空室内㈣ 之第二内區域，至少一氣體供給充氣室於該第一區域下， 用以供給受壓之轴承氣體’以參透經該多孔第一區域而 施加一相反於作用外部壓力之軸承壓力至之第二軸 面，一經由㉟多孔材料之排氣凹冑，並定位於第一區域= 該第二内區域間’及-排氣充氣室連接至該排氣凹槽以 允許軸承氣體由軸承表面間脫逃。 第3頁 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公£ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂. 477871 A7 B7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 五、發明說明（ 使用多孔材料於氣體軸承配置本身係為新穎的。一公 開於1999年四月之FT設計的名為，，空氣軸承起飛"描述了 使用多孔石墨材料，用於若干應用中之空氣軸承。然而， 本發明之一重要特性係覆蓋諸軸承面之一之多孔材料係 被分割成第一區域及内部第二區域。軸承氣體供由第一區 域下之充氣室供給至第一區域，以提供用於該軸承之支撐 氣體及一排氣凹槽係被提供經第一區域及内第二區域間 之多孔材料’使得由軸承面脫逃向内部之軸承氣體可以排 放至大氣。多孔材料的内第二區域可以然後被用以提供真 空密封配置。 此設計係特別但並不排除可應用至相當大規格之真 空軸承，例如，可以用於上述由史密克等人所領證之美國 專利中。於此等配置中，重要的是，軸承面本身及内真空 密封面係被加工成準確平坦，一般係共平面。藉由使提供 氣體軸承支撐表面的第一區域與提供真空密封區域的表 面的内第二區域由同一多材料作成，這些可以同時加工至 一很高度互相平坦性。 較佳地，至少一連續差動抽吸凹槽係提供經多孔材料 的第二區域中，於排氣凹槽及真空室之内部間。第一軸承 面之凸面係提供於差動抽吸凹槽之每一側上之多孔材料 之第二區域中。一差動抽吸充氣室係被提供，以連接至差 動抽吸凹槽，用以連接至一真空栗。 多孔材料之至少一第一區域可以具有一面對第二軸 承面之被浸潰面，以提供於該表面之實質均勻多孔性，該 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 ·

477871 五、發明說明（） 多孔性係低於多孔材料之多孔性。藉由，，低多孔性"，這表 示對氣體流之阻抗係高些。 於本發明之另一方面，其提供一真空軸承結構，其包 含·一真空至具有一孔徑之一壁面，一可動件安排以延伸 經該孔徑，一軸承於該真空室壁及該可動件間，以允許其 間之預定移動，第一及第二分隔相對密封面於該真空室壁 及該可動件間，一連續差動抽吸凹槽於該第一密封面中， 於差動抽吸凹槽每一側上之第一密封面之相關凸面，一差 動抽吸充氣室，延伸於差動抽吸凹槽下並具有一大於差動 抽吸凹槽之寬度’使得差動抽吸凹槽之至少一邊係懸臂於 下層之差動抽吸充氣室上’及橋接機構，越過該差動抽吸 凹槽下之差動抽吸元件，以支撐差動抽吸凹槽之至少一懸 臂緣。 此結構係特別有用於當含差動抽吸凹槽之第一軸承 面係由一層置於固體基材上之多孔材料所形成時0對於差 動抽吸配置重要的是一抽吸凹槽之兩侧上之凸面於朝向 真空室内部之方向係儘可能地密集β因此，差動抽吸凹槽 本身應相當地窄。然而，為了確保氣體由差動抽吸凹槽至 真空泵之良好傳輸，連接至差動抽吸凹槽之充氣室應本身 儘可能地大。此結構造成了差動抽吸凹槽至少一緣以懸臂 方式延伸於下層充氣室上。 當此結構形成時，第一軸承面必須被加主平坦至一很 南公差°右'未支撐的話’於表面上之磨光或加工作用將傾 向於造成差動抽吸凹槽之懸臂緣或邊緣有小尺寸差。一四 第5頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 -訂· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477871 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 第一軸承面足凸面由磨光或加工作用上移開，則懸壁緣回 復，結果，於邊緣上有略微過量之材料於第一軸承面之準 確平坦面上。 藉由提供上述之橋接結構，軸承面之邊緣於磨光作用 時被支撐，以大大地降低此影響。 本發明同時提供一種支撐可動件於一孔徑内之方 法，該孔徑係被提供於真空室之一壁面中，其中該真空室 壁面及該可動件之一具有第一軸承面及另一個則具有一 第二軸承面，及第一及第二面係對作用於可動件上之外部 壓力作用線呈橫向延伸’以將第一及第二表面彼此擠壓靠 近，並允許該可動件相對於室壁之預定移動，該方法包含 步驟：提供一多孔可滲氣材料作為面向第二表面之第一表 面，該多孔材料具有第一外區域，其係呈多孔，以使氣體 流經材料的厚度，以及，一筮-如P砝 于/又以夂 弗一内區域，經由一氣體供給 充氣室》以施加受懕资體曼笛 又没孔膝主弟一£域，以允許受壓氣體滲 漏經該第一區域，以施加軸承壓力至該第二表面，以對抗 於外部壓力之作用，及 經由於外及内區域間之排氣通道將氣體排出至大 氣。 本發明之例子將參考附圖加以說明。 圖式簡軍說明： 第1圖為包含一處理室之離子佈植機之側視圖； 第2圖為沿著第i圖之線Α·Α所取之剖面圖，其只顯示於 第6頁 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑽χ撕公爱） I ϋ ϋ ϋ n ϋ n n n ϋ I · n n (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) :訂---Ί. 477871 A7 B7 五、發明說明（） 第1圖之轉子與真空室壁間之真空密封； (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第3圖為一放大剖面圖，其示出轉子與固定至室壁之定子 間之氣體軸承與真空密封配置； 第4圖為第3圖之定子之表面視圖，其中多孔材料層被移 開，顯示出差動抽吸充氣室；及 第5圖為沿著第4圖之線C-C所取之差動抽吸充氣室之剖 面圖，並例示在多孔層之懸臂緣下之基材橋。 圖號對照說明： 10 離子源 15 離子束 20 質量分析器 30 掃描器 40 真空室 50 轉子板 51 支撐板 52 環形轉子元件 53 0形環密封件 54 轴承面 60 末端 70 掃描件 80 導引輪 85 圓形孔徑 90 定子 91 軸承面 92 多孔層 93 壁面 94 環形凹槽 95 孔徑 96 管線 97 排氣凹槽 99 導管 100 環形凸緣 101 0形環密封件 102 抽吸凹槽’ 103 差動抽吸充氣室 105 弧部 106 圓形開口 107 通道 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第7頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 477871 A7 B7 五、發明說明（ 108 110 121 122 124 橋部 下表面 109 基部 120 空氣軸承區域 徑向内區域/差動抽吸真空密封區域 多孔石墨層 m .^ ^ ^ 123 軸承面之浸潰 多孔材料緣 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明詳細說明 參考第1圖，顯示出一離子佈植機之側視圖。離子佈 植機包含一離子源10，其係安排以產生一離子束15。離 子束15係朝向一質量分析器2〇，其中，想要質量/帶電比 之離子係以電磁方式加以選擇。此技術對於熟習於此技藝 者係為已知的並且不再進一步說明。為了方便起見，應注 意的是’於第1圖中所示之質量分析器2〇作用以彎曲來 自源10之離子束於紙之平面中，這對於文中所示佈植機 之其他部份係為垂直面。實務上，分析器2〇係通常安排 以彎曲離子束於水平面中。 離開質量分析器20之離子束1 5可以受到離子之靜電 加速或減速’這係取決於予以佈植之離子種類及想要佈植 深度而定。 質量分析之下游為一處理或真空室40,其包含有予以 佈植之晶圓。於本案實施例中，晶圓為單一晶圓，例如直 徑為 200mm 或 300mm。 離開質量分析器20之離子束大致具有一遠小於予以 佈植之晶圓直徑之束寬及高度。離子束可以被靜電或電磁 第8頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公f ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 e^J· 477871 A7 五、發明說明（ 掃描於第-平面(垂直於第！圖之紙張卜晶圓係被機械掃 描於正又於離子東掃描方向之第：方面。為了機械掃描該 晶圓，晶圓係被安裝於一基材支撐件上。這係由一平板構 成’該平板上安裝有晶圓並在處理室4〇内， 及一延長臂 連接至該板上。 該延長壁以大致平行於離子束之掃描方向，延伸經該 處理室壁《壁部通過於轉子板5〇中之一槽（未示 取J，#亥轉 子板係安裝於處理室40之側壁的附近。掃描臂之末端 係安裝於一掃描件70之内。為了相對於掃描離子束，作 動掃描臂（及安裝於板上之晶圓）之機械掃描，掃描件 係以可往復方式移動於由第丨圖之箭頭χ所示之方向中。 為了完成此掃描，掃描件70之下表面係與轉子板5〇之上 表面為一壓縮空氣墊所分開，該氣墊係作為空氣軸承。 於第1圖中之掃描件70係以垂直位置加以顯示，使 得晶圓之表面係垂直於定離子束之掃描或被照到之平 面。然而，吾人也想要將來自離子束之離子以一角度佈植 入晶圓内《為此理由，轉子板5 0係可旋轉於定義經相對 於處理室40之固定壁中心之轴上。換句話說，轉子板5〇 係也旋轉於弟1圖中所不之箭頭R之方向。 有關於掃描件70，相對於處理室壁之轉子板50之移 動係以一於轉子板50之表面及定子9〇(示於第2圖）之表 面間之空氣軸承加以完成，該定子係安裝於由處理室40 壁面徑向延伸之凸緣100(第2圖）上。轉子板之徑向移動 係為一系列之導引輪8 0所侷限，該導引輪係安排於轉子 第9頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477871 A7 B7 五、發明說明（ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 板〇之圓周上。轉子板之不想要轴向移動係被防止於轉 子板間之兩面之壓力差所使用。特別是，處理室的内側係 被抽真2及因此，於大氣壓力之大量力量係作用以使轉子 板靠向定子。 上述機械掃描配置係大致類似於前述W099/13488所 述者，該案之内容係併入作為參考。 見參考第2及3圖，顯示一沿著第1圖之處理室4〇 (線A-A所取之剖面圖。為了簡單顯示起見，掃描件 及知描臂係被省去。 處理主4〇之壁具有大致圓孔徑（由第2圖之參考號85 所表737 )於其中。一環形凸緣1〇〇延伸於圓形孔徑85之邊 緣。其目的如後述並具有為壁93所定義之孔徑％之環形 足子90係固定至凸緣1〇〇上，定子9〇及孔徑％係實質 與圓形孔徑85之軸B-B同軸。將定子9〇固定至凸緣⑽ 可以藉由描述於受讓給本案受讓人之共同申請案第 09/293954號之特殊安裝技術加以完成，該案之内容係併 入作為參考。為了簡單起見，此並未示於第2或3圖中， 圖中於凸、緣100及定子9G間之真空密封係為q形環 件1 0 1所表示。 於第2圖中，轉子板5〇係被顯示直接靠在環形定子 9〇上。如所示，環形定子9〇具有徑向外區域12〇，其提 供一氣體軸承區域及一徑向内區域121， 、 代供爰動抽吸直 空密封。 # 雖然於第2圖中，轉子板50之下面係被顯示直 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂·

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐 477871 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 在稼形疋子90上’於貫際配置中’例如示於第3圖中， 轉子板50包含一安裝在一環形轉子件52上之支撐板51， 這係同時也是藉由如上述美國專利申請案第09/293954號 案之特殊安裝技術。為了簡單起見未示於第3圖中，於支 撐板51及轉子元件52間之真空密封係為一 〇形環密封53 所表示。重要的是，於支撐板5 1及環形件52間之特殊安 裝法係被安排以確保由於大氣壓力之力量係被導引向在 2氣軸承區域120上之環形轉子元件52上。同時，由於 大氣壓力之故，特殊安裝配置係被安排以由支撐板之 扭力負載上機械脫接環形轉子元件52。 如由第3圖所示，環形定子9〇具有大致以91所示之 第一軸承面，其係面向轉子50之環形元件52之第二軸承 面54。表面91及52均為平面，彼此平行並垂直於大氣屢 力作用於轉子50之方向，這傾向於強迫兩表面在一起。 定子90之軸承表面9丨係為一層多孔石墨材料”所提供， 該材料係結合至下層之環形定子90之基材材料（典型係不 鏽鋼）的表面。多孔層92之徑向外部19Λ 田 n i2〇重璺若干形成於 環形定子90中之同心環形凹槽94。i 每一凹槽94係由第3 圖之管線96所連接至壓力氣體源。 耆管線96輸送至多 孔層120下側之壓縮氣體滲漏經該屛， 夕 Λ—，以於第一及第 承表面形成一氣體支撐層，其傾向於 ^ 轉子5〇離開倉早 90之軸承面，抵抗大氣壓力的力量。 *刊疋于 於第3圖中，轉子50之環形元件52、 示與多孔屠所提供之表面離開距離 〈轴承面係被顯 於圖中，間距d之 第11頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂· 477871 A7

五、發明說明（） 大小係特別強調的。 於氣體軸承區域120之徑向區域内，差動抽吸真空密 封區域121同時也藉由一層於環形定子9〇之下層金屬上 之多孔材料所形成。重要的是，在氣體軸承區12〇及差動 抽吸真空密封區域121中之多孔材料所提供之軸承表面係 精確地平坦，使得轉子50之環形元件52離開環形定子9〇 之間距d(被稱為飛行高度）於整個軸承區域12〇及於差動 抽吸真空密封區域121上均相同。 於軸承面區域120及内真空密封區域m間，形成有 一凹槽97經過該多孔層與一環形定子9〇中之充氣室98 相通該充氣室隨後經由以99所示之導管與大氣相通。因 此’於區域120之軸承面間逃脫徑向向内之高壓氣體可以 經凹槽97脫逃至大氣。凹槽97連續延伸於環形定子90 旁，使得於差動抽吸真空密封區域121之最外緣之氣體壓 力係大致為大氣壓力。 於排氣凹槽97之徑向内，多孔層丨22係為一或多數 差動抽吸凹槽1 02所穿孔，凹槽係與下層差動抽吸充氣室 1 03相通。於第3圖中，只有示出兩差動抽吸凹槽1 〇2及 相關充氣室1 〇 3 (相較示於第2圖之三級）。用於差動抽吸 真空密封件之差動級數量係取決於密封件配置的效率，特 別是’附肴至充氣A 1 0 3之真空系的效率；於排氣凹槽 97，個別差動抽吸凹槽1 02及真空室内部間之多孔層1 22 之表面上之凸面的寬度，最重要的是，於軸承面間之飛行 高度d。 第12頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477871 A7 B7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 五、發明說明（ 於一較佳實施例+，多孔層122係由多孔石墨作成。 於外氣_承區域U0 + ’多孔層122係較佳被浸潰於外 露軸承面上，以於表面上提供之可控制程度之多孔性，該 多孔性係通常低於經由層122之厚度之主體石墨材料之多 孔性。軸承表面之浸潰係以表示。 於多孔媒介氣體軸承之表面上，提供可控制多孔性係 為已知的’以改良於負載範圍上之軸承的穩定性。這係由 於很難形成多孔媒介’特別是石墨具有均勻多孔性於材料 體上所造成。然而’一高度均勻性有效多孔性可以藉由將 多孔層表面浸潰加以提供。多孔石墨空氣軸承元件之表面 浸潰以改良穩疋性係討論於i 974年由雷斯尼克等人之製 造工程技術報告之，，應用至機器工具之多孔石墨空氣軸承 元件”之文件中。 多孔石墨轴承表面之内區域1 2丨係被浸潰於整個石墨 層之外露面上，以使石墨對氣體實質不透氣。 於構建組合氣體轴承與差動抽吸真空密封配置時，例 如於第2及3圖所示者，由多孔石墨層122所形成之第一 軸承面係於多孔石墨被黏劑所附著至環形定子9〇下表面 後被加工。石墨層122之整個外露表面，於外氣體軸承區 域上，及内真2密封區域上，係被一起加工，以確保石墨 表面之各種部件係精確地平坦及共平面。同樣地，轉子之 環形兀件5 2之相對面也被精確地加工成平坦。 第4及5圖示出於環形定子90之充氣室103之較佳 形成。經由例tf於第3圖中之充氣室1 〇3之部份係沿著第 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂· · 477871 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 五、發明說明（） 4圖之線β-Β所取。第4圖中，充氣室ι〇3及差動抽吸凹 槽1 02的管線係由弧形1 〇5所表示。第4圖例示環形定子 90之表面，其中石墨層被去除。相反於環形定子90之外 露下表面旁形成一連續溝渠，該充氣室包含經過該表面之 連續圓形開口 106，以這些開口 1〇6與形成充氣室103之 連接通道107相通。於連續圓形開口 1〇6間之區域形成橋 接部108，跨過連續通道1〇7。這係最佳如第5圖所示， 其係第4圖沿著線c - C所取。於此，也可以看出橋部1 〇 8 延伸過形成相關充氣室103之連續通道1〇7，藉以提供支 撐給多孔材料層122之邊緣124，其可以如於第3圖所示 懸臂於圓形開口 106之區域中之充氣室1〇3上。 充氣室1 0 3之結構優點有二。首先，對於充氣室1 〇 3 係儘可能地大，以使到用於真空密封之差動抽吸之真空源 的氣體傳導最大。因此，吾人想要若充氣室1 〇 3延伸經環 形定子90之厚度的大比例（事實上，一大於示於第3圖之 比例）。結果，充氣室103基部1〇9間之環形定子9〇之材 料厚度及環形定子90之下表面110可能不足以對環形定 子提供足夠強度及硬定，特別是於表面磨光時，支撐軸承 面91之情形。藉由將充氣室ι〇3建構如於第4及5圖所 不’橋部108大量地增加環形定子9〇之硬度及堅固。 第二，橋部108提供給多孔層122之懸壁緣124之支 撐’並於轴承面91加工時，抵抗這些懸臂緣之彎曲。在 沒有支撐橋部108時，多孔層122之懸突緣1〇2將於磨光 時被彎入充氣室103中。於磨光完成時，邊緣將回復，呈 第14頁 ί請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂·

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（) 現出軸承面91之部份係略微上升超出其他表面的位準。 雖然差動抽吸充氣主之上述結構係特別有用於利用 一多孔材料層的結構作為軸承面，但應注意的是，相同择 構也可以用於若軸承面為一層青銅或其他已知軸承材料 之時。再者’當環形定子’或其他軸承元件係形成為本身 提供轴承面之單件式時’一類似結構也可以使用。然後， 該形式係示於第3及5圖之剖面中，但層122並未形成為 應用至基材材料下表面之額外層；相反地，其係與基材材 料形成一體，提供差動抽吸凹槽102，充氣室1〇3及橋部 108互連於凹槽102下之充氣室1〇3之相對側。 應注意的是’示於第3’ 4及5圖之充氣室1〇3結構 可以用於差動抽吸真空密封件中，也可以分開使用配合上 一氣體軸承配置，如於此實施例所述。同時，充氣室設計 可以用於差動抽吸真空密封配置中，該等配置係用於組合 其他形式之氣體軸承’例如，用於軸承面中之噴嘴及/或凹 槽’而不是一多孔材料層。 於上述之本發明較佳實施例中，多孔層1 22係由多孔 石墨形成。用於層1 22之其他可能多孔材料係鋁土，燒結 青銅或被塗以石墨之碳化鈦。然而，以材料之表面軸承特 性看來，多孔石墨係特別有用的。 多孔媒介之使用的優點，特別是多孔石墨氣體軸承配 置的優點是軸承之堅固性持續隨著飛行高度d之降低而增 加。這是當氣體軸承被用於進入真空室之移動饋送配置時 特別有用。如前所述，為軸承面（第3圖）之區域1 2 1所提 第15頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 >< 297^17 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 ij·

477871 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（） 供之差動抽吸真空密封的效率係相當取決於軸承的飛行 高度d。以多孔石墨氣體軸承，飛行高度可以被設定於3 及7微米間或更少。結果，軸承氣體之脫逃入真空室的内 部可以被大量降至可以忽略的程度。再者，也可能降低差 動抽吸真空密封的後續階段數量，藉以降低成本及複雜 性。 重要的疋’已證明可能操作組合氣體軸承及差動抽吸 真空密封於接近零之飛行高度d。為了完成如此，經由饋 送件96之軸承氣體的流速係被設定至最小，此時於軸承 中之磨擦係剛好為零。於此一設定時，由石墨層1 2 2之多 孔材料滲漏之軸承氣體係足以降低於雨軸承面54及9 1間 之接觸壓力至大致為零，而不會產生大量之舉起（d«0)。以 此設定，於區域1 2 1中之差動抽吸真空密封可以以最少導 通氣體於凸面124上加以最佳地動作。 於上述實施例中，組合氣體軸承及差動抽吸真空密封 已經相關於揭示於WO99/1 3488中所述之離子佈植機中之 晶圓掃描機構之轉子50及定子90間之軸承及密封加以說 明。首先，應注意的是，相同組合氣體軸承及差動抽吸真 2密封可以用於直線掃描件70及轉子50間之軸承與密封 件間。再者，所述軸承及密封之配置可以用於其他應用 中’其中需要提供一移動饋送入真空室中，其係有關於離 子佈植機及其他真空設備者。 第16頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21G X 297公爱） --------ΓΛνι— ^--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂·

Claims (1)

1. 477871 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1. 一種真空軸承結構，至少包含： 一真空室’包含一具有一孔徑之壁面’ 一可動件安排以延伸經該孔徑， 真空室壁面及可動件之一具有第一軸承面提供於其 上， 真空室壁面及該可動件之另一個具有一第二軸承面 提供於其上， 該第一及第二軸承面係與作用於該可動件上之外部 壓力作用線呈橫向延伸，以使得諸表面彼此相互靠近， 第一及第二軸承面允許該可動件相對於室壁作預定 移動， 該第一軸承面係由面對第二軸承面之多孔滲氣體材 料所提供， 該多孔材料具有一第一區域，其對於流經該材料厚 度之氣體流係多孔的，及一於第一區域及真空室内部間 之第二内區域， 至少一氣體供給充氣室於該第一區域下，用以供給 受壓之軸承氣體，以滲透經該多孔第一區域，而施加一 相反於作用外部壓力之轴承壓力至之第二軸承面， 一經由該多孔材料之排氣凹槽，並定位於第一區域 及該第二内區域間，及 一排氣充氣室連接至該排氣凹槽，以允許軸承氣體 由軸承面間脫逃。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） n Mm§am ·ϋ /mmw ·ϋ i n ί J1 I « an an n n n HI n ^ ^ t n Hi i··— l ϋ I fla_i n tfl (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 477871 A8 B8 C8 D8 第？以％3烈號專利案如年/二月修正 六、申請專利範圍 2·如申請專利範圍第1項所述之結構，其中上述之第一細 承面係為一層包含多孔石墨材料所提供。 ------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 3 ·如申請專利範圍第丨項所述之結構，其中上述之第一轴 承面係提供於該真空室壁上。 4. 如申請專利範圍第丨項所述之結構，其中上述之第一轴 承面及第二軸承面均實質平坦。 5. 如申請專利範圍第1項所述之結構，包含至少一連續差 動抽吸凹槽通過該多孔材料之第二區域，於該排氣凹槽 及真空室内部間，提供在面對第二軸承面之第一軸承面 之差動抽吸凹槽凸面每一側上之多孔材料的第二區 域’及一連接至該差動抽吸凹槽之個別差動抽吸充氣 室，用以連接至該一真空泵。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 6·如申請專利範圍第5項所述之結構，至少包含：一基材 主體及一層多孔材料於該主體上，以形成第一轴承面， 該差動抽吸充氣室係形成於該延仲於差動抽吸凹槽下 之基材主體中，並具有一寬度大於該差動抽吸凹槽的寬 度，使得該多孔材料係被加懸臂，至少沿著差動抽吸凹 槽之邊緣’於該下層差動抽吸充氣室上，該基材主體具 有橋接元件於該差動抽吸充氣室上’以支撐差動抽吸凹 槽之至少一懸壁緣。 第18頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 477871 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 7·如申請專利範園第6項所述之結構，其中上述之多孔材 料的第一及第一區域具有形成第一軸承面之共平面表 面。 8·如前述申請專利範圍任一項所述之結構，其中至少該多 孔材料之第一區域具有一表面形成該第二軸承面，該軸 承面係被浸潰’以提供貫質均勻多孔性，於比多孔材料 多孔性為低之表面上。 9 · 一真空軸承室結構’至少包含： 一真空室真有一孔徑之一壁面， 一可動件安排以延伸經該孔徑， 一軸承於該真空室壁及該可動件間，以允許其間之 預定移動，第一及第二分隔相對密封面於該真空室壁及 該可動件上，一連續差動抽吸凹槽於該第一密封面中， 於差動抽吸凹槽每一侧上之第一密封面之相關凸面，一 差動抽吸充氣室，延伸於差動抽吸凹槽下並具有一大於 差動抽吸凹槽之寬度’使得差動抽吸凹槽之至少一邊係 懸臂於下層之差動抽吸充氣室上，及橋接元件，越過該 差動抽吸凹槽下之差動抽吸元件，以支撐差動抽吸凹槽 之至少一懸臂緣。 1〇·如申請專利範圍帛9項所述之真空軸承結構，其中上述 之差動柚吸凹槽，該差動抽吸充氣室及該橋接元件係形 第19頁 (請先閱讀背面之注意. ♦ ljpA εΗ 裳--- 填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477871 A8 B8 C8 D8 ........... ..—__ 六、申請專利範圍 成於單體之材料中β 11 ·如申請專利範圍第8項所述之結構，包含一軸承氣體源 連接至該至少一氣體供給充氣室及一流量控制器，用於 適當以維持經該多孔第一區域之氣體流於最小速率，於 軸承面間之磨擦係實質為零。 12 · —種支撐一可動件於一孔徑内之方法，該孔徑係被提供 於真空室之一壁面中，其中該真空室壁面及該可動件之 一具有第一軸承面及另一個則具有一第二軸承面，及第 一及第二面係對作用於可動件上之外部壓力作用線呈 橫向延伸，以將第一及第二表面彼此擠壓靠近，並允許 該可動件相對於室壁作預定移動，該方法包含步驟： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 提供一多孔可滲氣材料作為面向第二表面之第一表 面’該多孔材料具有第一外區域，其係對氣體流呈多 孔，以使氣體流經材料的厚度，以及，一第二内區域， 經由一氣體供給充氣室，以施加受壓氣體至第一區 域，以允許受壓氣體滲漏經該第一區域，以施加軸承壓 力至第二表面，以對抗外部麼力之作用，及 經由於外及内區域間之排氣通道將氣體排出至大 1 3 ·如申請專利範圍第i 2項所述之方法，其中上述之多孔 材料的第一外及第二内區域均被一起加工，以形成具有 第20頁 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（2lQ X 297公餐） 477871 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 第一及第二區域共平面之第一軸承面 n mEmm mmMmmm I n n n n I Iuvt?\ φ —ϋ ϋ i n n fn νϋ ^ ^ n n tae n 1__1 in n n t -V一口 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第21頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）