(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空軸受構造体であって、
アパーチャを有する壁部を有する真空チャンバと、
前記アパーチャの中を伸長するように構成された可動部材とを備え、
前記真空チャンバと前記可動部材の一方には第１の軸受面が設けられ、他方には第２の軸受面が設けられ、
前記第１の軸受面及び前記第２の軸受面は、前記可動部材に作用する外からの圧力の作用線を横断するように伸長して、前記第１の軸受面及び第２の軸受面を相互に押し付け、
前記第１の軸受面及び前記第２の軸受面は、前記チャンバ壁に対する前記可動部材の所定の運動を可能にし、
第１の軸受面には、前記第２の軸受面に面するガス透過性多孔性材料が設けられ、
前記多孔性材料は、該材料の厚みにわたってガスを流通させる多孔性の第１の領域と、前記第１の領域と真空チャンバ内部の間の第２の内部領域とを有し、
前記真空軸受構造体は更に、
前記多孔性第１の領域を浸透して前記外圧の該作用に抵抗する前記第２の軸受面に軸受圧力を加える加圧下の軸受ガスを供給するための前記第１の領域の下の少なくとも１つのガス供給プレナムと、
前記多孔性材料を貫通しかつ前記第１の領域とその内部の前記第２の領域間に位置する排気グルーブと、
軸受ガスを前記軸受面の間から逃がすために前記排気グルーブに接続する排気プレナムとを有し、
前記排気グルーブと前記真空チャンバ内部の間に、前記多孔性材料の前記第２の領域を貫通する少なくとも１つの連続差動ポンプグルーブを有し、前記多孔性材料の前記第２の領域が、前記第２の軸受面に面する前記第１の軸受面の前記差動ポンプグルーブランドの各側に設けられ、それぞれの差動ポンププレナムが真空ポンプに接続するために前記差動ポンプグルーブに接続され、
基板本体と、前記第１の軸受面を形成するための前記本体上の前記多孔性材料の層とを有し、前記差動ポンププレナムが、前記差動ポンプグルーブの下に伸長しかつ前記差動ポンプグルーブの幅より大きい幅をもつ前記基板本体内に形成されるので、前記多孔性材料の前記層が、下にある該差動ポンププレナム上に少なくとも該差動ポンプグルーブの１つのエッジに沿ってカンチレバ取付けされ、前記基板本体が該差動ポンプグルーブの少なくとも１つのカンチレバ取付けエッジを支持するために前記差動ポンププレナムを横断している架橋要素を有する真空軸受構造体。
【請求項２】
前記第１の軸受面が、グラファイト多孔性材料を含む層によって設けられる、請求項１に記載の構造体。
【請求項３】
該第１の軸受面が、前記真空チャンバ壁上に設けられる、請求項１又は２に記載の構造体。
【請求項４】
該第１の軸受面と該第２の軸受面が共に実質的に平面である、請求項１又は２に記載の構造体。
【請求項５】
該多孔性材料の前記第１の領域と第２の領域の同一平面上の表面が、前記第１の軸受面を形成する、請求項１に記載の構造体。
【請求項６】
該多孔性材料の少なくとも前記第１の領域の表面が、該多孔性材料の多孔性より小さい前記表面に実質的に均一な多孔性を与えるように埋め込まれている前記第２の軸受面を形成する、請求項１に記載の構造体。
【請求項７】
アパーチャを有する壁部を含む真空チャンバと、
前記アパーチャを貫通して伸長するように構成された可動部材と、
前記真空チャンバ壁と前記可動部材との間の軸受と、前記真空チャンバ壁と前記可動部材上に隔置された対向する第１のシーリング面及び第２のシーリング面と、前記第１のシーリング面内の連続差動ポンプグルーブと、前記差動ポンプグルーブの各側の前記第１のシーリング面のそれぞれのランドと、前記差動ポンプグルーブの下に伸長しかつ幅が前記差動ポンプグルーブの幅より大きいので該差動ポンプグルーブの少なくとも１つのエッジが下にある差動ポンププレナム上にカンチレバ取付けされている差動ポンププレナムと、該差動ポンプグルーブの少なくとも１つのカンチレバ取付けエッジを支持するために前記差動ポンプグルーブの下に前記差動ポンププレナムを横断している架橋要素とを有する真空軸受構造体。
【請求項８】
少なくとも１つのガス供給プレナムに接続した軸受ガス源と、該軸受面間の摩擦が実質的にゼロである最低速度で前記多孔性第１の領域を通るガスの流通を維持するように適合した前記供給のためのフローコントローラとを有する、請求項１に記載の構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空軸受構造体及び可動部材を支持する方法に関し、特に真空チャンバ壁に設けられたアパーチャに関する。好適実施例では、本発明は、イオン注入装置の分野に適用される。
【０００２】
【従来の技術】
真空チャンバ内に可動部材を取付けることが、特に運動が真空チャンバの外部から通じていなければならない場合に、しばしば求められている。電動機のような電気的動力アクチュエータは、真空中で十分に動作しないので、通常は、外部から通じている真空チャンバ内で部材の必要な運動を可能にするという条件で真空チャンバとある真空シール構成の外に取付けられている。同様に、水圧又は他の流体圧動作も、通常は、真空チャンバ内を避けるべきである。
【０００３】
回転真空シール、例えば、強磁性流体シールは周知である。直線運動を適合させるシールは、一般に問題があり、従来技術の解決には、可撓性ベローズ型シールが含まれている。
【０００４】
直線運動を適合させる真空シールは、空気軸受と、空気軸受と真空チャンバの内部との間に位置する差動ポンプ真空シールとの組合わせを用いて提案された。そのような構成の初期の提案は、国際出願第82/02235号（Fox）に含まれている。イオン注入装置に用いられるこの種類の構成は、米国特許第5,898,179号（Smickら）に開示されている。この米国特許には、比較的大きな半径の回転装置の空気軸受シール組合わせの使用が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ガス軸受や空気軸受の要求と真空チャンバへのガス漏れを防止する要求が両立しないことは明らかである。
【０００６】
Smickらの上記米国特許に開示された構成は功を奏するだろうが、差動ポンプに対する荷重を減少させること及び差動ポンプシールから真空チャンバへのガス漏れを確実にできるだけ少なくすることが、なお求められている。
【０００７】
従って、本発明の目的は、真空チャンバへの運動貫通接続のために、ガス軸受と差動ポンプ真空シールとの組合わせを用いて上記真空軸受構造体の性能を向上させることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の態様においては、本発明は、アパーチャを有する壁部を含む真空チャンバと、前記アパーチャを貫通して伸長するように構成された可動部材と、前記真空チャンバ壁と第１の軸受面が設けられた前記可動部材の一方と、前記真空チャンバと第２の軸受面が設けられた前記可動部材のもう一方と、前記面を相互に押し付けるように前記可動部材に作用する外圧の作用ラインまで横に伸長する前記第１の軸受面と第２の軸受面と、前記チャンバ壁に相対する前記可動部材の所定の運動を可能にする前記第１の軸受面と第２の軸受面と、前記第２の軸受面に面するガス透過性多孔性材料によって設けられる前記第１の軸受面と、該材料の厚みをガスフローするために多孔性である第１の領域と、前記第１の領域と該真空チャンバの内部との間の内部の第２の領域と、を有する前記多孔性材料と、前記多孔性第１の領域を浸透して軸受圧力を前記外圧の作用に抵抗する前記第２の軸受面に軸受圧力を加える加圧下に軸受ガスを供給するための前記第１の領域の下の少なくとも１つのガス供給プレナムと、前記多孔性材料を貫通しかつ前記第１の領域とその内部の前記第２の領域との間に位置する排気グルーブと、軸受ガスを前記軸受面の間から逃がすために前記排気グルーブに接続する排気プレナムと、を含む真空軸受構造体を提供する。
【０００９】
ガス軸受装置に多孔性材料を用いること自体は新しくはない。FT Designが1999年4月に発表した“Air bearings take off”には、多くの適用において空気軸受にグラファイト多孔性材料を用いることが記載されている。しかしながら、本発明のこの態様の重要な特徴は、軸受面の一方を被覆する多孔性材料が第１の領域と内部の第２の領域に分けられることである。軸受ガスは、第１の領域の下のプレナムから第１の領域に供給されて軸受に支持ガスを与え、排気グルーブは、第１の領域と内部の第２の領域との間の多孔性材料を貫通して設けられるので、内部へ向かって軸受面から逃げる軸受ガスが大気へ排気される。次に、多孔性材料の内部の第２の領域は、真空シール構成を与えるために使用し得る。
【００１０】
この設計は、例えば、Smickらの上記米国特許に使用することができるような比較的大規模な真空軸受にのみ特に適用できるものではない。そのような装置においては、軸受面自体と内部の真空シール面が正確に平坦に、通常は同一平面に機械加工される。ガス軸受支持体を与える面の第１の領域と、同じ多孔性材料の、真空シール領域を与える面の内部の第２の領域とを双方をつくることにより、これらは、非常に高い相互平坦度に同時に機械加工し得る。
【００１１】
少なくとも１つの連続差動ポンプグルーブは、好ましくは、前記排気グルーブと真空チャンバの内部との間の、多孔性材料の前記第２の領域を貫通して設けられる。従って、第１の軸受面のランドは、差動ポンプグルーブの各側の多孔性材料の第２の領域に設けられる。差動ポンププレナムは、真空ポンプに接続するために差動ポンプグルーブに接続されている。
【００１２】
多孔性材料の少なくとも第１の領域は、多孔性材料の多孔性より低い表面で実質的に均一な多孔性を与えるように埋め込まれている前記第２の軸受面に面する表面を有してもよい。『低い多孔性』とは、ガスフローに対する抵抗が高いことを意味する。
【００１３】
本発明の他の態様においては、本発明は、アパーチャを有する壁部を含む真空チャンバと、前記アパーチャを貫通して伸長するように構成された可動部材と、前記真空チャンバ壁と所定の運動を可能にする前記可動部材との間の軸受と、前記真空チャンバと前記可動部材上の隔置された対向する第１のシーリング面と第２のシーリング面と、前記第１のシーリング面内の連続差動グルーブと、前記差動ポンプグルーブの各側の前記第１のシーリング面のそれぞれのランドと、該差動ポンプグルーブの下に伸長しかつ前記差動ポンプグルーブの幅より大きい幅をもつので、差動ポンプグルーブの少なくとも１つのエッジが下にある差動ポンププレナムの上にカンチレバ取付けされる差動ポンププレナムと、該差動ポンプグルーブの少なくとも１つの前記カンチレバエッジを支持するために前記差動ポンプグルーブの下で前記差動ポンプ要素を横断する架橋要素と、を含む真空軸受構造体を提供する。
【００１４】
この構造体は、差動ポンプグルーブを含む第１の軸受面が固体基板の上にある多孔性材料の層からつくられる場合に特に有効である。一般的には、ポンプグルーブの両側のランドの差動ポンプ構成が真空チャンバの内向きにできるだけ広いことは重要である。従って、差動ポンプグルーブ自体は、比較的狭くなければならない。しかしながら、差動ポンプグルーブから真空ポンプまで確実にガス伝導性を良好にするために、差動ポンプグルーブに接続したプレナムは、それ自体できるだけ大きくしなければならない。この構造体により、下にあるプレナム上にカンチレバ取付け方式で伸長する差動ポンプグルーブの少なくとも１つのエッジが得られる。
【００１５】
構造体が形成される場合、第１の軸受面は非常に大きいトレランスまで平坦に機械加工されなければならない。該面に対する研磨作用又は機械加工作用は、差動ポンプグルーブの１つ又は複数のカンチレバエッジが支持されない場合には、小さなずれを生じる傾向がある。研磨作用又は機械加工作用から第１の軸受面上のランドが除去されると、第１の軸受面の正確に平坦な面の平面上にカンチレバエッジが回復し、結果として、エッジの材料の過剰はわずかになる。
【００１６】
上記架橋構造体を設けることにより、軸受面のエッジは、研磨作用中に支持されてこの影響を非常に減少させる。
【００１７】
本発明は、また、真空チャンバ壁に設けられたアパーチャにおいて可動部材を支持し、前記真空チャンバ壁と前記可動部材の一方が第１の軸受面を有し、もう一方が第２の軸受面を有し、該第１の面と第２の面が相互に前記第１の面と第２の面を押し付けるように前記可動部材に作用する外圧の作用ラインまで横に伸長しかつ前記チャンバ壁に相対する前記可動部材の所定の運動を可能にする方法であって、前記第２の面に面する前記第１の面としてガス透過性多孔性材料を供給し、前記多孔性材料が該材料の厚みをガスフローするために多孔性である外部の第１の領域と、内部の第２の領域と、を有するステップと、加圧下のガスが前記第１の領域を浸透して前記外圧の作用に抵抗する前記第２の面に軸受圧力を加えることができるように加圧下のガスをガス供給プレナムを経て前記第１の領域に加えるステップと、前記外部領域と内部領域の間の排気チャネルを経て大気にガスを排気するステップと、を含む、前記方法を提供する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明の実例を図面によって述べる。
【００１９】
まず、図１について説明する。イオン注入装置の略側面図が示されている。イオン注入装置には、イオンビーム１５を生成するために構成されているイオン源１０が含まれている。イオンビーム１５は、所望の質量/電荷比のイオンが電磁気的に選ばれるイオンアナライザ２０へ送られる。そのような手法は、当業者に周知であり、更に詳しくしない。便宜上、質量アナライザ２０は紙面において供給源１０からのイオンビームを曲げているように図１に示され、他の部分の図示された注入装置に関しては縦の面であることは留意しなければならない。実際に、アナライザ２０は、通常は、水平面でこのイオンビームを曲げるように構成されている。
【００２０】
質量アナライザ２０を出るイオンビーム１５は、注入すべきイオンの種類や所望の注入の深さに左右されて、イオンの静電加速又は減速を受けることがある。
【００２１】
質量アナライザの下流は、注入すべきウエハを含むプロセスチャンバ又は真空チャンバ４０である。本実施例においては、ウエハは一枚のウエハ、例えば、直径が200mm又は300mmである。
【００２２】
質量アナライザ２０を出るイオンビームのビーム幅と高さは、たいてい、注入すべきウエハの直径よりかなり小さい。イオンビームは、第１の面（図１において紙面に直角の面）で静電的に又は電磁気的に走査することができる。ウエハは、イオンビームの走査方向に直交する第２の方向で機械走査される。ウエハを機械走査するために、ウエハは基板支持体上に取付けられる。これは、ウエハがプロセスチャンバ４０内に取付けられるプレートと、該プレートに接続された伸長アームと、からなる。
【００２３】
伸長アームは、イオンビームの走査面とほぼ平行な方向にプロセスチャンバの壁を貫通して伸長する。アームは、プロセスチャンバ４０の側壁に隣接して取付けられる回転プレート５０内のスロット（図示せず）を通過する。走査アーム端６０は、走査部材７０内に取付けられている。走査イオンビームに相対する走査アーム（及びプレート上に取付けられたウエハ）のメカニカル走査を行うために、走査部材７０は、図１において矢印Ｘで示された方向に往復方式で可動する。この走査を容易にするために、走査部材７０の下面は、空気軸受として作用する圧縮空気のクッションによって回転プレート５０の上面から隔置されている。
【００２４】
図１における走査部材７０は、ウエハの表面が走査瞬間イオンビーム又は扇形瞬間イオンビームの平面に直角であるように縦の位置で示されている。しかしながら、イオンをある角度でイオンビームからウエハへ注入することが望ましくてもよい。このために、回転プレート５０は、プロセスチャンバ４０の固定された壁部に相対する、中心を通って画成された軸を回転可能である。言い換えれば、回転プレート５０は、図１に示される矢印Ｒの方向に回転することができる。
【００２５】
走査部材７０の場合と同様に、プロセスチャンバの壁部に対する回転プレート５０の相対運動は、回転プレート５０の表面とプロセスチャンバ４０の壁部から半径方向に伸長するフランジ１００（図２に図示）上に取付けられた固定部９０（図２に図示）の表面間の空気軸受により容易になる。回転プレートの半径方向の運動は、回転プレート５０の周囲に構成された一連のガイドホイール８０によって束縛される。回転プレートの望ましくない軸方向の運動は、回転プレートの２つの面の間の圧力差によって使用が防止される。特に、プロセスチャンバの内部は真空にし、従って、大気圧による大きな力は固定部に対して回転プレートを固定するように作用する。
【００２６】
上記のメカニカル走査構成は、上述した国際出願第99/13488号に記載されているものとほぼ同じである。この明細書の開示内容は本明細書に全体で援用されている。
【００２７】
ここで図２及び図３について説明する。図１のプロセスチャンバ４０のラインA-Aに沿った断面図を示す。説明を簡単にするために、走査部材７０と走査アームを省略する。
【００２８】
プロセスチャンバ４０の壁部は、その中にほぼ円形のアパーチャを有する（図２では符号８５で示される）。環状フランジ１００は、円形アパーチャ８５のエッジの周りに伸長する。その目的が下に記載され、壁部９３によって画成されたアパーチャ９５を有する環状固定部９０は、フランジ１００に付けられ、固定部９０とアパーチャ９５は、円形アパーチャ８５の軸B-Bと実質的に同軸である。固定部９０のフランジ１００への固定は、譲受人に譲渡した同時係属米国出願第09/293954号に記載された特殊な取付け法によって達成することができ、この明細書の開示内容は本明細書に援用されている。簡単にするために、図２又は図３に示されず、フランジ１００と固定部９０間の真空シールは、Ｏリングシール１０１によって示されている。
【００２９】
図２においては、回転プレート５０は、環状固定部９０に対して直接示された軸受である。示されるように、環状固定部９０は、ガス軸受領域を与える半径方向に外部の領域と差動ポンプ真空シールを与える半径方向に内部の領域１２１を有する。
【００３０】
図２の回転プレート５０の下面は、図３に示されるように、実際の構成では、環状固定部９０上に直接示された軸受であるが、回転プレート５０は、上記同時係属米国出願第09/293954号に記載された特殊な取付け法によって環状回転部材５２上に取付けられた支持プレート５１を含むことができる。これは、簡単にするために図３には示されていないが、支持プレート５１と回転要素５２間の真空シールは、Ｏリングシール５３によって示されている。重要なことに、支持プレート５１と環状部材５２間の特殊な取付けは、大気圧による力が空気軸受領域１２０のかなり上の環状回転要素５２上に送られることを行わせるために構成されている。また、特殊な取付け構成は、また大気圧により、支持プレート５１からのねじり荷重から環状回転要素５２を機械的に脱結合するように構成される。
【００３１】
図３に最良に示されるように、環状固定部９０は、回転部５０の環状要素５２の第２の軸受面５４に面する９１に一般的に示される第１の軸受面を有する。面９１と５２は、それぞれ平面であり、相互に平行であり、２つの面を一緒に進める傾向がある回転部５０に大気圧を作用する方向に垂直である。固定部９０の軸受面９１は、環状固定部９０の下にある基板材料（典型的にはステンレス鋼）の表面に結合したグラファイト多孔性材料の層９２によって設けられる。多孔性層９２の半径方向に外の部分１２０は、環状固定部９０内に形成された多くの同軸環状グルーブ９４の上にある。グルーブ９４のそれぞれは、９６で図３に概略図で示されたラインによって加圧ガス源に接続されている。多孔性層１２０の下面にライン９６に沿って送られた圧縮ガスは、該層を浸透し、大気圧の力に抵抗する、固定部９０の軸受面から離れて回転部５０を固定する傾向がある第１の軸受面と第２の軸受面の間にガス支持層を形成する。
【００３２】
図３の図においては、回転部５０の環状要素５２の軸受面は、多孔性層によって設けられた面から距離ｄだけ隔置して固定されて示されている。図においては、間隔ｄのサイズは大きく誇張されている。
【００３３】
ガス軸受領域１２０の半径方向の内側に、環状固定部９０の下にある金属上の多孔性材料の層によっても形成されている。重要なことに、ガス軸受領域１２０と差動ポンプ真空シール領域１２１内の双方の多孔性材料によって設けられた軸受面は、正確に平面であるので、環状固定部９０からの回転部５０の環状要素５２の間隔ｄ（はずみ高さと呼ばれる）は、軸受領域１２０上も差動ポンプ真空シール領域１２１上も同じである。
【００３４】
軸受面領域１２０と内部真空シール領域１２１との間のグルーブ９７は、環状固定部９０中のプレナム９８と通じている多孔性層を貫通して形成され、９９に概略図で示された導管を経て大気と通じでいる。従って、領域１２０内の軸受面の間から半径方向に内向きに逃げる高圧ガスは、グルーブ９７を通って大気に逃げ得る。グループ９７は、環状固定部９０の周りに連続して伸長するので、差動ポンプ真空シール領域１２１の最も外側のエッジのガス圧は実質的に大気圧である。
【００３５】
ガス抜きグルーブ９７の半径方向に内部の多孔性層１２２は、１以上の差動ポンプグルーブ１０２によって穴があけられ、下にある差動ポンププレナム１０３と通じている。図３においては、差動ポンプグルーブ１０２と付随したプレナム１０３が２つだけ示されている（図２に示される３ステージと比較して）。差動ポンプ真空シールの差動ステージの数は、シーリング構成の効率、特に、プレナム１０３に取付けられた真空ポンプの効率；ガス抜きグルーブ９７間の多孔性層１２２の表面上のランド、それぞれの差動ポンプグルーブ１０２、又は真空チャンバの内部の幅；又は最も顕著には、軸受面間のはずみ高さｄに左右される。
【００３６】
好適実施例においては、多孔性層１２２は、多孔性グラファイトからつくられている。外部ガス軸受領域１２０においては、多孔性層１２２は、好ましくは曝露軸受面上に埋め込まれ、層１２２の厚みだけのバルクグラファイト材料の多孔性よりたいてい低い表面に制御された多孔性レベルを与える。軸受面の埋め込みは１２３に示されている。
【００３７】
多孔性媒体ガス軸受の表面に制御された多孔性を与えると、荷重の範囲にわたって軸受の安定性を向上させることが既知である。これは、多孔性媒体、特にグラファイトを材料の嵩だけの均一な多孔性で形成することが難しいことから生じるものである。しかしながら、高いレベルの有効な多孔性の均一性は、記載された多孔性層の表面を埋め込むことにより与え得る。安定性を向上させるために多孔性グラファイト空気軸受部品の表面の埋め込みは、W.H. Rasnickら, 1974, Society of Manufacturing Engineers Technical Report,『マシンツールに用いた多孔性グラファイト空気軸受部品』に述べられている。
【００３８】
多孔性グラファイト軸受面の内部領域１２１は、グラファイト層の全曝露面にわたって埋め込まれ、グラファイトをガスに不浸透性にする。
【００３９】
図２及び図３に示されるように、組合わせたガス軸受と差動ポンプ真空シール構成を構築する際に、多孔性グラファイト層１２２により形成された第１の軸受面は、多孔性グラファイトが接着剤により環状固定部９０の下にある面に固定した後に機械加工される。外部ガス軸受領域と、内部真空シール領域双方の上のグラファイト層１２２の全曝露面は、グラファイト面が正確に平坦で同一平面であることを行わせるために一緒に機械加工される。同様に、回転部の環状要素５２に面する表面も正確に平面にするために機械加工される。
【００４０】
図４及び図５は、環状固定部９０中のプレナム１０３の好ましい形成を示す図である。図３に示されるプレナムまでの部分は、図４のラインB-Bに沿って切り取ったものである。図４においては、プレナム１０３のラインと差動ポンプグルーブ１０２のラインは、弧１０５の概略図で示されている。図４は、環状固定部９０の表面を示し、グラファイト層は取り除かれている。環状固定部９０の下にある曝露面の周りに連続トレンチを形成するプレナム１０３ではなくて、プレナムは面を貫通する連続円形開口１０６を含み、プレナム１０３を形成する連続チャネル１０７と通じている。連続円形開口１０６間の領域によって、連続チャネル１０７を横断する架橋１０８が形成される。これは、図４のラインC-Cに沿って切り取った断面である図５で最良に示されている。ここで、架橋１０８は、対応するプレナム１０３を形成する連続チャネル１０７の右端に伸長し、よって図３に示されるように、円形開口１０６の領域内のプレナム１０３上にカンチレバ取付けされる。
【００４１】
プレナム１０３のこの構造体の利点は２つある。第１のに、真空シールの差動ポンプに用いられる真空源へのガス伝導率を最大にするためにプレナム１０３ができるだけ大きいことが重要である。従って、プレナム１０３は、環状固定部９０の厚みのかなりの割合を伸長する場合が望ましい（実際には図３の概略図に示されたものより大きい割合）。結果として、プレナム１０３のベース１０９と、環状固定部９０の下面１１０との間の環状固定部９０の材料の厚みは、環状固定部に十分な強度と剛性を与えるのに、特に軸受面９１を面の研磨中に支持するのに不十分であってもよい。図４及び図５に示されるプレナム１０３を構築することにより、架橋１０８は、環状固定部９０の剛性や剛さを非常に増大させる。
【００４２】
第２のに、架橋１０８は、軸受面９１の機械加工中のカンチレバ取付けエッジのぶれを防ぐために、多孔性層１２２のカンチレバ取付けエッジ１２４に対して支持する。支持架橋１８のないとき、多孔性層１２２の突出エッジ１０２は、研磨中にプレナム１０３へゆがめられる。研磨の完了時に、エッジは戻り、軸受面９１の一部が残りの面の高さよりわずかに上がっている。
【００４３】
差動ポンププレナムの上記構造体は軸受面として多孔性材料層を用いる構造体に特に有用であるが、軸受面が青銅層又は他の既知の軸受材料層である場合にも有用であってもよいことは留意しなければならない。更に、環状固定部、又は他の軸受部品が単一の単位部分として形成され、それ自体が軸受面を与える場合にも同様の構造体を用いることができる。そのときの形は、図３と図５に断面図で示される通りであるが、層１２２は、下にある基板材料面に加えられた追加の層として形成されていない。代わりに、差動ポンプグルーブ１０２と、プレナム１０３と、グルーブ１０２の下のプレナム１０３の対向面に相互接続する架橋１０８を与える、基板材料から一体形成される。
【００４４】
図３、図４及び図５に示されるプレナム１０３の構造体は、本実施例に特に記載されるように、別個に又はガス軸受構成と組合わせて差動ポンプ真空シール内に使用し得ることは理解されなければならない。また、プレナム設計は、多孔性媒体層よりむしろ軸受面のノズル及び/又はグルーブを用いたもののような他の形のガス軸受と組合わせて用いられる差動ポンプ真空シール構成に使用することができる。
【００４５】
本発明の好適実施例においては、多孔性層１２２は、多孔性グラファイトからつくられている。層１２２の他の可能な多孔性材料は、グラファイトで被覆したアルミナ、焼結青銅又は炭化チタンである。しかしながら、多孔性グラファイトは、材料の表面がもつ特性の観点から特に有効である。
【００４６】
多孔性媒体、特に多孔性グラファイトガス軸受構成の使用の利点は、軸受の剛さがはずみ高さｄの減少と共に増大し続けることである。これは、ガス軸受が真空チャンバへの動作貫通接続構成に用いられる場合に特に有利である。上記のように、軸受面の領域１２１（図３）によって設けられた差動ポンプ真空シールの効率は、軸受のはずみ高さｄに強く左右される。多孔性グラファイトガス軸受におけるはずみ高さは、3〜７ミクロン以下で設定し得る。結果として、真空チャンバの内部への軸受ガスの逃げは、影響が無視できる程度に非常に減少し得る。更に、差動ポンプ真空シールの連続ステージの数を減少させることは可能でなければならず、よってコストが低下し複雑さが減少する。
【００４７】
重要なことに、ゼロに近いはずみ高さｄでガス軸受と差動ポンプ真空シールの組合わせを動作することが可能であった。これを達成するために、フィード９６を通る軸受ガスの流速は、軸受の摩擦がちょうどゼロである最低速度に設定される。そのような設定で、グラファイト層１２２の多孔性面から浸透する軸受ガスは、２つの軸受面５４と９１間の接触圧を実質的にゼロに、ほとんど持ち上げずに（ｄ≒0）低下させるのにちょうど十分である。そのような設定における領域１２１の差動ポンプ真空シールは、最適にはランド１２４上のガスの伝導を最小にして動作し得る。
【００４８】
上記実施例においては、ガス軸受と差動ポンプ真空シールの組合わせは、国際出願第99/13488号に記載された種類のイオン注入装置におけるウエハ走査メカニズムの回転部５０と固定部９０間の軸受とシールに関して開示してきた。まず、ガス軸受と差動ポンプ真空シールの組合わせの同じ形が線形走査部材７０と回転部５０間の軸受とシールに使用し得ることは留意すべきである。更に、軸受とシールの記載された構成は、イオン注入装置と他の真空装置と共に、真空チャンバへの動作貫通接続を与えるのに必要とされる他の適用にも使用し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】立面図で示されたプロセスチャンバを含むイオン注入装置の略側面図である。
【図２】図１の回転部と真空チャンバ壁間の真空シールのみを示す図１のラインA-Aに沿った断面図である。
【図３】回転部とチャンバ壁に留められた固定部間のガス軸受と真空シール構成を示す拡大断面図である。
【図４】差動ポンププレナムを示す多孔性材料層が取り除かれた図３の固定部の表面の図である。
【図５】図４のラインC-Cで切り取った多孔性層のカンチレバ取付けエッジの下にある基板架橋を示す差動ポンププレナムの断面図である。
【符号の説明】
１０…イオン源、１５…イオンビーム、２０…質量アナライザ、３０…スキャナ、４０…プロセスチャンバ、５０…回転プレート、５１…支持プレート、５２…環状回転部材、５３…Ｏリングシール、５４…軸受面、６０…走査アーム端、７０…走査部材、８０…ガイドホイール、８５…円形アパーチャ、９０…円形固定部、９１…軸受面、９２…多孔性層、９３…固定壁部、９４…同軸環状グルーブ、９５…アパーチャ、９６…ガスライン、９７…ガス抜きグルーブ、９８…プレナム、９９…導管、１００…環状フランジ、１０１…Ｏリングシール、１０２…ポンプグルーブ、１０３…プレナム、１０５…弧、１０６…円形開口、１０７…連続チャネル、１０８…架橋、１０９…ベース、１１０…下面、１２０…半径方向に外部の領域/ガス軸受領域、１２１…半径方向に内部の領域/差動ポンプ真空シール、１２２…グラファイト多孔性層、１２３…軸受面の埋め込み、１２４…多孔性材料のエッジ。
【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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