(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体軸受であって、
（ｉ）ベースと、
（ii）前記ベースに取り付けられて、運動の方向に延びる第１の平らな流体軸受面を提供するステータと、
（iii) 前記第１流体軸受面を覆って延びる第２の平らな流体軸受面を有すると共に、前記運動の方向に前記ステータに対して可動であるように装着される可動部材であって、前記第１及び第２流体軸受面は、前記第２流体軸受面が軸受流体により前記第１流体軸受面から離間して支持されるようになっており、前記ステータ及び前記ベースのうちの一方が、前記第１流体軸受面の平面に対して垂直に延びる位置決め部材を有し、前記ステータ及び前記ベースのうちの他方が、前記位置決め部材を受ける形状に作られた凹部を有する、前記可動部材と、
（iv）前記位置決め部材が前記垂直の方向に前記凹部内を滑動できるようにして、前記位置決め部材と前記凹部との間の密閉容積を封止する流体シールと、
（ｖ）前記第１流体軸受面に平行な平面において分布した部位に配置され、前記部位で前記位置決め部材と前記ステータ及び前記ベースのうちの他方とを一緒に固定して前記密閉容積を形成する複数の取付具であって、前記取付具の数は、前記ステータの前記第１の平らな流体軸受面を歪みのないようにしておくのに必要な最小数である、前記複数の取付具と、
（vi）前記密閉容積への流体の供給を制御して前記可動部材の荷重下で前記第１の平らな流体軸受面を歪めずに維持しておく流体制御装置と、
を備える流体軸受。
【請求項２】
前記位置決め部材は断面がほぼＵ字形であり、前記凹部は前記位置決め部材を受けるため対応して断面がほぼＵ字形である、請求項１に記載の流体軸受。
【請求項３】
Ｕ字形の前記位置決め部材の底は前記垂直の方向に対して実質的に直角に配列されており、ほぼＵ字形の前記凹部の対応する底も前記垂直の方向に対して実質的に直角に配列されており、前記密閉容積は、前記位置決め部材の前記底と前記凹部の前記底との間に画成されている、請求項２に記載の流体軸受。
【請求項４】
前記位置決め部材は、前記垂直の方向に対して直角の平面において密閉環状帯を画成する、請求項１に記載の流体軸受。
【請求項５】
前記ステータは、前記垂直の方向に対して直角をなす平面において円形であり、前記可動部材は、前記垂直の方向に平行な軸線の回りを前記ステータに対して回転するように配列されたロータである、請求項４に記載の流体軸受。
【請求項６】
前記第１流体軸受面に平行な前記平面において分布した３つの取付具を備える、請求項４に記載の流体軸受。
【請求項７】
前記３つの取付具は、前記密閉環状帯の周りに等間隔で分布している、請求項６に記載の流体軸受。
【請求項８】
前記位置決め部材は、前記垂直の方向に対して直角をなす平面においてほぼ矩形であると共に、囲まれている、請求項１に記載の流体軸受。
【請求項９】
前記ステータと前記可動部材の前記第２の平らな流体軸受面とによって少なくとも部分的に囲まれたチャンバ体積を真空引きする手段を更に備える、請求項１に記載の流体軸受。
【請求項１０】
前記流体制御装置は、前記チャンバ体積内の圧力を測定する圧力変換器と、測定された前記圧力に依拠して、前記密閉容積への前記流体の供給圧力を制御する圧力制御手段とを備える、請求項９に記載の流体軸受。
【請求項１１】
前記ベースは、イオン注入装置のプロセスチャンバの壁体にあるフランジを備える、請求項１に記載の流体軸受。
【請求項１２】
前記密閉容積に供給される前記流体は圧縮空気である、請求項１に記載の流体軸受。
【請求項１３】
イオン注入装置であって、
（ｉ）注入するイオンのビームを発生するイオンビーム発生器と、
（ii）ステータベースを有すると共に、前記イオンビームが送入されるプロセスチャンバと、
（iii) 前記ステータベースに取り付けられて、運動の方向に延びる第１の平らな流体軸受面を提供するステータと、
（iv）前記第１流体軸受面を覆って延びる第２の平らな流体軸受面を有すると共に、前記運動の方向に前記ステータに対して可動であるように装着される可動部材であって、前記第１及び第２流体軸受面は、前記第２流体軸受面が軸受流体により前記第１流体軸受面から離間して支持されるようになっており、前記ステータ及び前記ステータベースのうちの一方が、前記第１流体軸受面の平面に対して直角に延びる位置決め部材を有し、前記ステータ及び前記ステータベースのうちの他方が、前記位置決め部材を受ける形状に作られた凹部を有する、前記可動部材と、
（ｖ）前記位置決め部材が前記垂直の方向に前記凹部内を滑動できるようにして、前記位置決め部材と前記ステータ及び前記ステータベースのうちの他方との間の密閉容積を封止する流体シールと、
（ｖi）前記第１流体軸受面に平行な平面において分布した部位に配置され、前記部位で前記位置決め部材と前記ステータ及び前記ステータベースのうちの他方とを一緒に固定して前記密閉容積を形成する複数の取付具であって、前記取付具の数は、前記ステータの前記第１の平らな流体軸受面を歪みのないようにしておくのに必要な最小数である、前記複数の取付具と、
前記密閉容積への流体の供給を制御して前記可動部材の荷重下で前記第１の平らな流体軸受面を歪めずに維持しておく流体制御装置と、
を備えるイオン注入装置。
【請求項１４】
前記位置決め部材は断面がほぼＵ字形であり、前記凹部は前記位置決め部材を受けるため対応して断面がほぼＵ字形である、請求項１３に記載のイオン注入装置。
【請求項１５】
Ｕ字形の前記位置決め部材の底は前記垂直の方向に対して実質的に直角に配列されており、ほぼＵ字形の前記凹部の対応する底も前記垂直の方向に対して実質的に直角に配列されており、前記密閉容積は、前記位置決め部材の前記底と前記凹部の前記底との間に画成されている、請求項１４に記載のイオン注入装置。
【請求項１６】
前記位置決め部材は、前記垂直の方向に対して直角の平面において密閉環状帯を画成する、請求項１３に記載のイオン注入装置。
【請求項１７】
前記ステータは、前記垂直の方向に対して直角をなす平面において円形であり、前記可動部材は、前記垂直の方向に平行な軸線の回りを前記ステータに対して回転するように配列されたロータである、請求項１６に記載のイオン注入装置。
【請求項１８】
前記第１流体軸受面に平行な前記平面において分布した３つの取付具を備える、請求項１６に記載のイオン注入装置。
【請求項１９】
前記３つの取付具は、前記密閉環状帯の周りに等間隔で分布している、請求項１８に記載のイオン注入装置。
【請求項２０】
前記位置決め部材は、前記垂直の方向に対して直角をなす平面においてほぼ矩形であると共に、囲まれている、請求項１３に記載のイオン注入装置。
【請求項２１】
前記ステータと前記可動部材の前記第２の平らな流体軸受面とによって少なくとも部分的に囲まれたチャンバ体積を真空引きする手段を更に備える、請求項１３に記載のイオン注入装置。
【請求項２２】
前記流体制御装置は、前記チャンバ体積内の圧力を測定する圧力変換器と、測定された前記圧力に依拠して、前記密閉容積への前記流体の供給の圧力を制御する圧力制御手段とを備える、請求項２１に記載のイオン注入装置。
【請求項２３】
前記密閉容積に供給される前記流体は圧縮空気である、請求項１３に記載のイオン注入装置。
【請求項２４】
流体軸受であって、
（ｉ）ベースと、
（ii）前記ベースに取り付けられて、運動の方向に延びる第１流体軸受面を提供するステータと、
（iii)前記第１流体軸受面を覆って延びる第２の平らな流体軸受面を有すると共に、前記運動の方向に前記ステータに対して可動であるように装着される可動部材であって、前記第１及び第２流体軸受面は、前記第２流体軸受面が軸受流体により前記第１流体軸受面から離間して支持されるようになっており、前記ステータ及び前記ベースのうちの一方が、前記第１流体軸受面の運動方向と鈍角を形成する延長方向に延びる位置決め部材を有し、前記ステータ及び前記ベースのうちの他方が、前記位置決め部材を受ける形状に作られた凹部を有する、前記可動部材と、
（iv）前記位置決め部材が前記延長方向に前記凹部内を滑動できるようにして、前記位置決め部材と前記凹部との間の密閉容積を封止する流体シールと、
（ｖ）前記延長方向に対して直角な平面において分布した部位に配置され、前記部位で前記位置決め部材と前記ステータ及び前記ベースのうちの他方とを一緒に固定して前記密閉容積を形成する複数の取付具であって、前記取付具の数は、前記第１流体軸受面を歪みのないようにしておくのに必要な最小数である、前記複数の取付具と、
（vi）前記密閉容積への流体の供給を制御して前記可動部材の荷重下で前記第１流体軸受面を歪めずに維持しておく流体制御装置と、
を備え、前記位置決め部材及び前記ステータは、前記位置決め部材の前記延長方向に対して垂直な方向における前記可動部材の荷重の諸成分の影響下にある前記位置決め部材及び前記ステータの歪みを防止するに足る強度を有する、流体軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体軸受のような流体軸受における軸受面の歪みを減少する装置に関するものである。本発明は、特に、係る装置を有するイオン注入装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
当業者には良く知られているように、一般的なイオン注入装置においては、ドーピングエージェントとしての比較的に断面積の小さいイオンのビームがシリコンウェーハに対して走査される。慣例的に、１回のバッチ分のウェーハは一定方向のイオンビームに対して２方向に機械的に走査されていた。
【０００３】
これに対して単一ウェーハ処理は、注入の信頼性が向上する、ウェーハの廃棄を必要とする注入プロセスの失敗が生じた場合に潜在コストが低下する、というように、バッチ式処理に優る幾つかの利点を有する。単一ウェーハ処理は、３００ｍｍ以上の直径を有する大形ウェーハに好まれる。
【０００４】
単一ウェーハ処理のためには、シリコンウェーハを１つの方向で機械的に走査する一方、イオンビームを第２の方向で静電的もしくは電磁的に走査もしくは扇形に広げるのが望ましい。
【０００５】
米国特許第５,００３,１８３号及び第５,２２９,６１５号は、そのための、既知である異なる走査機構の例を示している。国際公開公報ＷＯ−Ａ−９９／１３４８８は、単一ウェーハの機械的走査を可能にするのに適当な装置を示している。国際公開公報ＷＯ−Ａ−９９／１３４８８のこの装置において、ウェーハは、イオン注入装置のプロセスチャンバにある基板ホルダに装着される。この基板ホルダに取り付けられているのは、もしくは一体化されているのは、アームであり、これは真空チャンバの壁体に形成された開口を貫いて延びている。機械的走査は、プロセスチャンバの外部に配置された走査機構により行われる。前記走査機構は、基板ホルダのアームに接続されると共に、プロセスチャンバに対するアーム（従って、基板ホルダ）の動きを可能にする。
【０００６】
走査機構の可動部の移動を容易にするため、１つ以上の気体軸受が設けられている。例えば、基板ホルダから遠位にあるアームの端部は、第１軸受部材に取り付けることができ、前記第１軸受部材は第２軸受部材に対して逆方向に移動する。これは、ウェーハが、イオン注入装置のイオンビームに対して直交する面において、機械的に走査されることを可能にする。第２軸受部材に対する第１軸受部材の動きは第１気体軸受によって容易にされる。
【０００７】
同様に、第２軸受部材自体は、プロセスチャンバに対して回転自在とすることができ、基板ホルダがイオンビームの方向に対して傾斜するのを可能にする。第２軸受部材は、プロセスチャンバの壁体に形成された開口近くのフランジに設けられたステータに対して回転する。この回転は、ステータと第２軸受部材の表面との間に用いられる第２気体軸受により容易にされる。
【０００８】
これらの気体軸受が成功裡に作動するために、各軸受面は平坦でなければならない。１０μｍかそれ以上の平面度の変動があると、軸受面の１つが他の軸受面に接触することになる。第２軸受部材の軸受面及びステータの表面はこの精度で平坦に成り得るが、プロセスチャンバの壁体に形成された開口近くにある、プロセスチャンバ壁体のフランジの外部表面は、相対的に平坦ではなくなる傾向がある。従って、ステータがこのフランジにボルト留めされるか、その他の手段で取り付けられるときに、発生したクランプ力によってステータの表面に歪みが生じうる。この問題は、真空チャンバ内の真空の存在により悪化することになる。即ち、第２軸受部材の外部（軸受無し）表面に作用する大気圧もステータの歪みをもたらすことになりうる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的はこの問題に対処することである。具体的には、本発明の目的は、流体軸受における軸受面の歪みに関連した諸問題を軽減することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
これらの目的及びその他の目的は、（ｉ）ベースと、（ii）前記ベースに取り付けられて、運動の方向に延びる第１の平らな流体軸受面を提供するステータと、（iii)  前記第１流体軸受面を覆って延びる第２の平らな流体軸受面を有すると共に、前記運動の方向に前記ステータに対して可動であるように装着される可動部材であって、前記第１及び第２流体軸受面は、前記第２流体軸受面が軸受流体により前記第１流体軸受面から離間して支持されるようになっており、前記ステータ及び前記ベースのうちの一方が、前記第１流体軸受面の平面に対して垂直に延びる位置決め部材を有し、前記ステータ及び前記ベースのうちの他方が、前記位置決め部材を受ける形状に作られた凹部を有する、前記可動部材と、（iv）前記可動部材が前記垂直の方向に前記溝内を滑動できるようにして、前記可動部材と前記ステータ及び前記ベースのうちの他方との間の密閉容積を封止する流体シールと、（ｖ）前記第１流体軸受面に平行な平面において分布した部位に配置され、前記部位で前記位置決め部材と前記ステータ及び前記ベースのうちの他方とを一緒に固定して前記密閉容積を形成する複数の取付具であって、前記取付具の数は、前記ステータの前記第１の平らな流体軸受面を歪みのないようにしておくのに必要な最小数である、前記取付具と、（vi）前記密閉容積への流体の供給を制御して前記可動部材の荷重下で前記第１の平らな流体軸受面を歪めずに維持しておく流体制御装置と、を備える流体軸受の提供によって達成される。
【００１１】
流体を位置決め部材とベースもしくはステータとの間に画成された体積に供給することによって「クッション」が形成され、このクッションがステータに対するベースの歪みの影響を最小にする。また、これは、可動部材の第２の平らな流体軸受面に対するステータの第１の平らな流体軸受面の平坦度を向上させる。従って、可動部材はステータに対して一層容易に移動可能である。これは、双方の軸受面が互いに非常に平坦であるときに、流体軸受層の厚さが減少しうるためである。以前には、ロータの第２軸受面がステータの第１軸受面（これは歪み易かった）に接触するのを防止するため、もっと厚い流体軸受層が必要であった。流体軸受層の厚さを減少させることは幾つかの利点をもたらす。
【００１２】
好ましくは、前記位置決め部材は断面がほぼＵ字形であり、前記凹部は前記位置決め部材を受けるため対応して断面がほぼＵ字形である。更に好ましくは、前記位置決め部材は前記垂直の方向に対して実質的に直角に配列されており、ほぼＵ字形の前記凹部の対応する底も前記垂直の方向に対して実質的に直角に配列されており、前記密閉容積は、前記位置決め部材の前記底と前記凹部の前記底との間に画成されている。このような形状は、位置決め部材が垂直の方向に延びるのを可能にしながら、この垂直の方向に対してほぼ直交する大きな領域を提供して、流体シールのための対応する大きな容積をもたらす。
【００１３】
１つの好適な実施例においては、前記位置決め部材は、前記垂直の方向に対して直角の平面において密閉環状帯を画成する。例えば、前記ステータは、前記垂直の方向に対して直角をなす平面において円形とすることができ、前記可動部材は、前記垂直の方向に平行な軸線の回りを前記ステータに対して回転するように配列されたロータとすることができる。
【００１４】
可動部材がステータに対して回転するように配列されているときに環状帯を使用するのが好ましいが、その理由は、可動部材によってこの環状の構造に伝えられるどんな負荷もしくは荷重力に抗してステータを支持するのに、環状の形状が特に適するためである。
【００１５】
この場合、前記第１流体軸受面に平行な前記平面において分布した３つの取付具があることが好ましい。３つは、ロータがステータに対して回転するように配列されている場合の、特に取付具が前記密閉環状帯の周りに等間隔で分布しているときの、取付具の最適数を表わしている。
【００１６】
別の選択肢として、前記位置決め部材は、前記垂直の方向に対して直角をなす平面においてほぼ矩形であると共に、囲まれていてよい。このような構成は、可動部材がステータに対して回転するというよりむしろ、ステータに対して１つ或いはそれ以上の線形方向に動かされるときに好ましい。
【００１７】
好適には、流体軸受は更に、前記ステータと前記可動部材の前記第２の平らな流体軸受面とによって少なくとも部分的に囲まれたチャンバ体積を真空引きする手段を備える。
【００１８】
この場合、流体軸受は、前記チャンバ体積内の圧力を測定するための圧力変換器と、測定された前記圧力に依拠して、前記密閉容積への前記流体の供給圧力を制御する圧力制御手段とを備えることが好ましい。このフィードバック制御系は、密閉容積における圧力を適正レベルに保持して、チャンバ体積における真空度が変化しても（従って、可動部材により与えられる負荷もしくは荷重が変化しても）ステータを湾曲もしくは皿状に凹むことなく支持する。
【００１９】
好適な実施例において、前記ベースは、イオン注入装置のプロセスチャンバの壁体にあるフランジである。
【００２０】
前記密閉容積に供給される前記流体は圧縮空気であることが好ましい。
【００２１】
本発明の別の局面において提供されるイオン注入装置は、（ｉ）注入すべきイオンのビームを発生するためのイオンビーム発生器と、（ii）ステータベースを有すると共に、前記イオンのビームが送入されるプロセスチャンバと、（iii)前記ステータベースに取り付けられて、運動の方向に延びる第１の平らな流体軸受面を提供するステータと、（iv）前記第１流体軸受面を覆って延びる第２の平らな流体軸受面を有すると共に、前記運動の方向に前記ステータに対して可動であるように装着される可動部材であって、前記第１及び第２流体軸受面は、前記第２流体軸受面が軸受流体により前記第１流体軸受面から離間して支持されるようになっており、前記ステータ及び前記ステータベースのうちの一方が、前記第１流体軸受面の平面に対して直角に延びる位置決め部材を有し、前記ステータ及び前記ステータベースのうちの他方が、前記位置決め部材を受ける形状に作られた凹部を有する、前記可動部材と、（ｖ）前記可動部材が前記垂直の方向に前記溝内を滑動できるようにして、前記可動部材と前記ステータ及び前記ステータベースのうちの他方との間の密閉容積を封止する流体シールと、（ｖi）前記第１流体軸受面に平行な平面において分布した部位に配置され、前記部位で前記位置決め部材と前記ステータ及び前記ステータベースのうちの他方とを一緒に固定して前記密閉容積を形成する複数の取付具であって、前記取付具の数は、前記ステータの前記第１の平らな流体軸受面を歪みのないようにしておくのに必要な最小数である、前記取付具と、前記密閉容積への流体の供給を制御して前記可動部材の荷重下で前記第１の平らな流体軸受面を歪めずに維持しておく流体制御装置とを備える。
【００２２】
プロセスチャンバは、一般的には真空引きされると共に、大形単一ウェーハ用の基板ホルダを含んでいる。基板ホルダは、ロータを貫いて延び往復動部材に入るアームを有する。この往復動部材は、プロセスチャンバの外部にあり大気圧であるロータの表面を横断して流体軸受上を移動するのが好ましい。往復動部材の運動は、イオンビームに対する基板ホルダの機械的走査に備えている。
【００２３】
ロータは、イオンビームに対する基板ホルダの傾斜角度を調節するためにステータに対して回転可能である。再度、ステータベース又はステータのどちらかに取り付けられると共に、ステータベース又はステータの他方に凹部内で装着可能な位置決め部材を、位置決め部材と凹部との間の密閉容積を封止する流体シールと共に使用することは、ステータに作用する歪み力を大幅に減少させる。これにより、ステータとロータとの間で使用可能な流体軸受の厚さの軽減が可能になる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明は、多数の仕方で実施可能であり、その実施例を単なる一例として添付図面に関連してこれから説明する。
【００２５】
先ず図１を参照すると、イオン注入装置の概略側面図が示されている。このイオン注入装置は、（一般的には平行な）イオンビーム１５を発生するように配列されたイオン源１０を含んでいる。イオンビーム１５は、質量分析器２０に送入され、そこで所望の質量／電荷比のイオンが電磁的に選択される。このような技術は当業者にとって良く知られており、更に詳細に説明することはしない。
【００２６】
イオンビーム１５は、略平行流の状態で質量分析器２０を出る。質量分析器２０を出るイオンビームは、注入すべきイオンの種類及び所望の注入深さに応じて、イオンの静電加速もしくは減速を受けうる。
【００２７】
質量分析器の下流側には、イオンを注入するウェーハの入ったプロセスチャンバ４０がある。この実施例において、ウェーハは、通常、直径がほぼ３００ｍｍの大形単一ウェーハである。
【００２８】
質量分析器２０を出たイオンビームは、通常、イオン注入されるウェーハの直径よりも実質的に小さいビーム幅及び高さを有する。ウェーハ一面に一様なイオンドーズ量を与えるために、ビームはウェーハに対して走査される必要がある。好適な実施例においては、イオンビームは、静電／電磁走査器３０により第１平面において静電的もしくは電磁的に走査される。この例においては、イオンビームは図１においてページの内外に延びる単一平面において走査される。ウェーハ自体は、イオンビームの走査の方向に対して直交する第２の方向に機械的に走査される。ウェーハを機械的に走査するため、ウェーハは基板支持体に装着される。この基板支持体は、プレートとアームとからなり、プレート上に、プロセスチャンバ４０内でウェーハが装着され、細長いアームは、プレートに接続されている。
【００２９】
細長いアームは、イオンビームがプロセスチャンバの外で走査する方向とほぼ平行な方向に延びる。アームは、プロセスチャンバ４０の側壁に隣接して設けられたロータプレート５０にあるスロット（図示せず）を貫いて延びている。この走査アームの端部６０は、走査部材７０内に装着される。静電もしくは電磁的に走査されるイオンビームに対して走査アーム（従って、プレート上に装着されたウェーハ）の機械的走査を行うために、走査部材７０は、図１に示す方向Ｘに往復動する仕方で可動である。この走査を容易にするため、走査部材７０の下面は、気体軸受として作用する圧縮ガスのクッションによって、ロータプレート５０の上面から離間している。
【００３０】
図１の走査部材７０は縦向きの状態で示されているので、ウェーハの表面は、走査されるか或いは扇形に広げられる入射イオンビームの平面に対して垂直である。しかし、イオンビームからウェーハに角度を付けてイオンを注入することが望ましい場合もある。この理由により、ロータプレート５０は、その中心を通り規定された軸線の回りを、プロセスチャンバ４０の固定壁体に対して回転自在である。換言すれば、ロータプレート５０は、図１に示す方向Ｒに回転することができる。
【００３１】
走査部材７０の場合のように、プロセスチャンバの壁体に対するロータプレート５０の動きは、前記ロータプレート５０の下面と、プロセスチャンバ４０の壁体から延びるフランジに装着されたステータ（図１には図示せず）の上面との間にある気体軸受で容易にされる。ロータプレートの半径方向運動は、前記ロータプレート５０の周囲を囲んで配列された一連のガイドホイール８０によって抑制されている。プロセスチャンバの内部は、（ウェーハ及びイオンビームの汚染を防止するため）真空引きされており、従って、（大気圧による）大きな力が作用して、ロータプレートをステータから保護している。この圧力差がロータの不所望の軸方向運動を防止している。
【００３２】
上述した機械的走査装置は、１９９７年９月１０日に出願された共有に係る米国特許願第０８／９２６６５０号及びそのＰＣＴ出願に更に詳細に記載されており、その内容は参照により全てがこの明細書に組み込まれる。
【００３３】
図２を参照すると、ロータプレート及びステータが先行技術の構造を用いてプロセスチャンバ４０の壁体から延びるフランジに装着されている場合について、図１に示したプロセスチャンバ４０のＡ−Ａ線に沿った断面図が示されている。
【００３４】
プロセスチャンバ４０の壁体は、そこに形成されたほぼ円形の開口（図２において符号８５で示されている）を有する。環状のフランジ４５は、プロセスチャンバ４０の壁体にある円形開口８５の縁部の周りに延びている。ステータ９０は、その目的については後述するが、このフランジ４５に取り付けられており、前記ステータ９０は円形開口８５の軸線と実質的に同軸である。フランジ４５へのステータ９０の取り付けは、ボルトのような取付締結具１００により行われる。これは、フランジ４５にある開口を貫通して、ステータ９０の下面に形成された対応のねじ孔に入る。言うまでもなく、フランジ４５に対するステータ９０のクランプ締めを行うのに、フランジの周囲を囲んで複数の取付締結具１００が用いられている。
【００３５】
ロータプレート５０は、ステータ９０の上面よりも上にあり、プロセスチャンバ４０の閉包として機能している。ロータプレート５０の下面１１０は第１軸受面として作用し、ステータ９０の上面は第２軸受面として作用する。圧縮空気の供給源（図２には示していない）は、図２に矢印１３０で概念的に示したステータ９０にある一連の圧縮空気通路に接続されている。圧縮空気通路１３０へ圧縮空気を適用することによって、ロータプレート５０とステータ９０の軸受面間に圧縮空気軸受１２０が形成される。
【００３６】
プロセスチャンバ４０は真空引きされる。しかし、ロータプレート５０の上面は大気圧である。圧縮空気軸受１２０上でステータ９０に対してロータプレート５０の回転運動を可能にすると同時に、プロセスチャンバ４０内に真空を維持するため、一連の差動式ポンピング通路１４０が設けられている。気体軸受の近傍に真空を維持するのを可能にするこのような通路は、当該技術において既知であり、本発明の一部を構成するものではない。しかし、簡略に述べると、これらの通路は、大気への通気口である第１の差動式ポンピング通路１５０と高真空度の最終差動式ポンピング通路１４０との間で漸変する圧力差が得られることを可能にする。
【００３７】
ロータプレート５０がステータ９０上で滑らかに動くには、空気軸受の厚さ（即ち、ロータプレートの下面１１０とステータ９０の上面との間の隙間）は極めて均一である必要がある。代表的には１３μｍの間隙が望ましい。ロータプレート５０の下面１１０やステータ９０の上面をこの程度まで平らに機械加工することはそんなに難しくはないが、ステータ９０の下面が着座するフランジ４５は、得てしてそのように平らにはならない。プロセスチャンバ４０自体は比較的大型であり、従って、そこに設けられたフランジをこの程度まで平らに機械加工しようとする試みは適切ではない。従って、フランジ９０を取付締結具１００でプロセスチャンバの壁体４５にクランプすると、歪み力が生ずる。これらの歪み力によって、ステータ９０の上面がロータプレート５０の下面１１０に対して歪むことになる。
【００３８】
更に、歪み力は、大気圧にあるロータプレート５０の上面と、最も高い真空度(代表的には１０-4パスカルかそれ以下）にあるその下面１１０との間の圧力差によっても生ずる。
【００３９】
以前には、これらの歪みの影響を克服するために、圧縮気体軸受１２０における圧縮空気の圧力を増大して２つの軸受面が使用中に接触できないようにしていた。これを確実にするためには、代表的には、８０ p.s.i.(５６０ kPa)の圧縮空気供給圧が必要であった。
【００４０】
図３を見ると、本発明を実施する装置を用いて、図１のプロセスチャンバのＡ−Ａ線に沿った断面が示されている。図２及び図３に共通の構成については同様の参照符号が付けられている。
【００４１】
図２の構造と同様に、ステータ９０は、プロセスチャンバ４０の壁体から延びるフランジ４５上に装着されている。このステータ９０も、同ステータ９０とロータプレート５０との間の気体軸受に圧縮空気を供給するため、複数の圧縮空気通路１３０を含んでいる。同様に、プロセスチャンバ４０の内部は、差動式ポンピング通路１４０と大気への通気口１５０とを使用してフランジ９０の上面内で真空引きされている。
【００４２】
しかし、図２の構造とは対照的に、ステータ９０はフランジ４５に直結されていない。代わりに、環状の凹部１６０がステータ９０の下面に形成されている。この凹部１６０は、ステータ９０の全体に周って延び、そして図３に示すように、断面がほぼＵ字状である。
【００４３】
対応する環状のピストン部材１８０がフランジ４５に設けられている。環状の凹部１６０と同様に、環状のピストン部材１８０は、フランジに装着されたときに前記フランジの周辺を周って延びる。
【００４４】
環状のピストン部材１８０は、ボルトのような取付締結具１００’を使用してフランジ４５の周辺を周って同フランジに取着される。用いられる取付締結具１００’の数は、環状のピストン部材がフランジにしっかり取り付けられるのを確実にするよう選択されている。環状のピストン部材１８０をフランジ４５に取り付ける溶接のような代替方法は当業者にとって自明であろう。
【００４５】
環状のピストン部材１８０の半径方向幅は環状の凹部１６０の半径方向幅よりも僅かに小さいので、ピストン部材１８０は環状の凹部１６０内に滑り嵌めする。気密シールを形成するために、環状の凹部１６０の壁体にある溝内と、環状のピストン部材１８０の直下のフランジ４５にある溝内とにＯ−リング１９０が用いられている。また、別のＯ−リングが、環状のピストン部材１８０の外径を囲んで形成された溝内に用いられている。
【００４６】
環状の凹部１６０の底は、ステータ９０の本体部を通り抜けてその側壁外に出る圧縮空気ライン１７０に開口している。圧縮空気ライン１７０は、圧縮空気の供給源（図示せず）に接続可能である。
【００４７】
使用時に、ステータにある環状の凹部は、一旦環状のピストン部材がフランジ４５に取り付けられてしまえば、この環状のピストン部材を覆って配置される。圧縮空気は、圧縮空気ライン１７０に入って、環状のピストン部材１８０の上面と環状の凹部１６０の底との間に画成された気体支持領域２１０に流入する。圧縮空気ライン１７０に供給される圧縮空気の圧力は変更しうるが、ロータプレート５０の荷重の下でステータが「皿状に凹む」又は「湾曲する」のを防止するように選択されている。同時に、フランジの如何なる歪みも環状のピストン部材に伝達しうるが、気体支持領域２１０は、フランジにより招来される歪みがステータに伝達されるのを阻止する。これについては図４及び図６に関連して以下に詳細に説明する。
【００４８】
気体支持領域は大気圧よりも高い圧力の圧縮空気を含んでいるので、ピストン圧力通気口２２０が環状のピストン部材１８０内に設けられている。このピストン圧力通気口２２０は、図３に示すように環状のピストン部材を半径方向に通って延びている。
【００４９】
使用時のロータプレートによる荷重に由来してステータ９０の上軸受面が歪むのを防止するため、フランジ４５及び環状のピストン部材１８０に対してステータ９０を位置決めする必要がある。ここに記載した実施例において、位置決めは図４に示した複数の位置決めボルト１０５によって達成される。
【００５０】
ステータに作用する捩り力による歪みを回避するのに必要な位置決めボルトの数は３個であり、環状のピストン部材１８０の周辺を周って等間隔で配列される。このような配列は図５の部分切欠き平面図に示されている。勿論、他の配列においては（例えば、１つの軸受面の回転運動とは対照的に、他の軸受面に対して線形の運動が起こる装置において）、異なる数の位置決めボルトが使用可能である。
【００５１】
図４は、本発明を実施する装置を再び用いた場合について、図１のＢ−Ｂ線に沿った断面を示している。従って、図４は、３つの位置決めボルト１０５のうちの１つの半径方向位置におけるフランジ４５，環状のピストン部材１８０，ステータ９０及びロータプレート５０を介した断面を示している。
【００５２】
図４に見られるように、各位置決めボルト１０５は、環状のピストン部材を通って対応する孔に螺入するねじ軸部を有する。換言すれば、この位置決めボルトの軸部は、環状のピストン部材１８０の上面に対して実質的に垂直である。位置決めボルト１０５の頭部は、環状のピストン部材１８０の下面にある面取部内に着座しており、ばね座金で所定位置にロックしうる。
【００５３】
位置決めボルト１０５の頭部から遠位にある軸部の端は、環状のピストン部材１８０の上面を貫いて延び、ステータ９０にある環状の凹部の底内に形成された対応のねじ孔内に入っている。スペーサである座金２０５は、位置決めボルト１０５の軸部を囲んで設けられ、環状のピストン部材１８０の上面を環状の凹部の底から離間させている。圧縮空気を気体支持領域に圧入する前に、３つの位置決めボルト１０５をステータ９０内にねじ込み、環状の凹部の底と環状のピストン部材の上面とが協働してスペーサとしての座金２０５を圧縮するまで、締め付ける。
【００５４】
３つの位置決めボルト１０５をステータ９０内にねじ込んだ後、圧縮空気を気体支持領域内に送り込むことができる。圧縮空気の圧力は、位置決めボルト１０５がある部位と部位との間でステータが「皿状に凹む」もしくは「湾曲する」のを防止するように調節される。これは、図６に関連して以下に説明する制御装置を用いて達成しうる。
【００５５】
図５は、図３及び図４の装置を用いて、図１に示すプロセスチャンバ４０を拡大して部分的に切除した側面図を示している。
【００５６】
図６は、気体支持領域２１０内の圧縮空気の圧力を調整するのに使用しうる圧力制御装置のブロック図を示している。図６に見られるように、圧力調整器２３０は、圧縮空気タンク（図示せず）から圧縮空気の供給を第１入力として受ける。圧力変換器２４０は真空引きされたプロセスチャンバ４０内に配置されている。この圧力変換器２４０は、所定の時間にプロセスチャンバ内の真空度を測定する。圧力変換器２４０の出力は、増幅器２５０で増幅されて、第２入力として圧力調整器２３０に供給される。プロセスチャンバ内の測定された圧力（即ち、真空度）は、圧縮空気タンクから流入する圧縮空気の圧力を調整するのに用いられる。圧力調整器２３０から圧縮空気ライン１７０へ、従って、気体支持領域２１０へ出力される圧縮空気の圧力は、ロータプレート５０の上面への大気圧の作用によりもたらされる対向力と釣り合うように調整される。この制御装置は、プロセスチャンバ内の真空が変化するとき、例えば、プロセスチャンバが保守のため大気に通気されるときに役立つであろう。
【００５７】
特に望ましいのは、気体支持領域２１０内の圧縮空気により生成される力の作用線が、ロータの上面に対して大気圧により生成される力の作用線と等しく且つ方向が反対であることである。これら２つの力が等しく且つ方向が反対であれば、ステータのどんな歪み（即ち、「皿状に凹むこと」）も最小になる。
【００５８】
特に、線形の軸受は上述した構造から恩恵を受けるであろう。
【００５９】
上述した構造では、ステータにおける歪みの問題はかなり低減される。これは、次いで、ステータとロータの間の気体軸受の厚さを減少することを可能にする。例えば、圧縮空気軸受１２０への供給圧力は、たった２０ p.s.i. (１４０ kPa)を必要とするに過ぎない。
【００６０】
言うまでもなく、圧縮空気軸受における圧力は一定であって、一定負荷については、そこの気体の厚さに依存することはない。気体軸受の間隙が増すときに軸受において一定圧力を維持するには、空気流量を増加するだけである。これは、気体軸受への圧縮空気の供給圧力を増すことにより達成される。
【００６１】
本発明の実施例について、イオン注入装置においてフランジ上に装着されステータの上方にある気体軸受上で回転するように配列されたロータプレートに関して説明した。しかし、本発明は、流体軸受の軸受面の歪みを減少させたい他の場合にも使用可能であることが分かる。上に述べたように、走査部材７０（図１）は、更に設けた気体軸受上でロータプレート５０に対して移動する。また、同様に上述の装置がこの気体軸受と共に使用されるのが特に好適である。上述のことは、当業者が、ロータと走査部材との間における気体軸受の歪みを防止する構造を構成することを可能にする。回転運動とは異なり線形運動については、ピストン部材及び対応の凹部は、環状であるよりも、むしろ矩形であるほうが好ましいであろう。言うまでもなく、圧縮空気用の通路はロータを横断して、走査部材７０が配置された領域に通じる必要がある。
【００６２】
実際のところ、本発明は、イオン注入装置に限定されておらず、２つの対峙する軸受面が互いに平らに維持されるように歪み力を回避するのが望ましいその他の情況においても有効でありうる。例えば、２つの軸受面の間で流体軸受上の直線運動が起こるどんな装置にも上述した構造は恩恵を与える。
【００６３】
同様に、上述した実施例において、圧縮空気を気体支持領域に挿入したが、任意の適当な流体を使用可能である。
【００６４】
また、図３及び図４の環状の凹部１６０は、環状のピストン部材１８０をステータに設けて、フランジに同様に形成され得ることは言うまでもない。このような構造にすると、勿論、フランジ４５は凹部を形成するのに十分な厚さを必要とする。更に、ステータの一部もしくは底自体が環状のピストン部材として機能していてもよい。
【００６５】
本発明を好適な実施例に関連させて説明したが、当業者なら理解しうるように、冒頭の特許請求の範囲に従って決められる本発明の技術思想及び範囲から逸脱することなく、形態及び詳細の変更を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  プロセスチャンバを含むイオン注入装置の概略側面図である。
【図２】  先行技術の装置を含む図１のプロセスチャンバにおける線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図３】  本発明の好適な実施例による装置を含む図１のプロセスチャンバにおける線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図４】  本発明の好適な実施例による装置を含む図１のプロセスチャンバにおける線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。
【図５】  本発明の好適な実施例による装置を含む、図１のプロセスチャンバの部分的に切除した拡大側面図である。
【図６】  図３，４及び５の装置と共に使用する圧力制御装置のブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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