(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内に収納されていて基板を支持するプラテンと、前記基板の端部を相対向する位置で前記プラテンに対してそれぞれ押さえ付けてクランプする二つの回転式のクランパーと、この各クランパーに前記クランプする力をそれぞれ付与するばねと、前記各クランパーによるクランプを互いに同時に解除する二つのクランプ解除機構とを備える基板保持装置において、
前記各クランプ解除機構は、前記真空容器の内外を仕切る壁面を貫通する回転軸と、この回転軸が前記壁面を貫通する部分を真空シールするリング状のパッキンと、前記真空容器外に設けられていて前記回転軸を所定の角度範囲内で往復回転させるアクチュエータと、前記回転軸の真空容器内側端部に固定されたクランクアームと、このクランクアームに回転自在に取り付けられた第１コロと、この第１コロを収めている長円形穴を有するスライダーと、このスライダーの直線運動をガイドするリニアガイドと、前記スライダーまたはそれに固定された部材に回転自在に取り付けられていて前記スライダーの前進によって前記クランパーに当接して当該クランパーを押し開く第２コロとをそれぞれ備えている、ことを特徴とする基板保持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばイオン注入装置、イオンドーピング装置、薄膜形成装置等に用いられるものであって、真空容器内において処理対象の基板を保持する基板保持装置に関し、より具体的には、当該基板保持装置を構成するものであって、基板をプラテンに押さえ付けるクランパーのクランプを解除するクランプ解除機構の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４に、従来の基板保持装置を備えるイオンドーピング装置の概略例を示す。
【０００３】
このイオンドーピング装置は、未処理の基板６を保持したプラテン８を、図示しない搬送装置によって矢印Ｂに示すように、真空予備室３から注入室３０へ搬送し、かつそこで当該プラテン８を矢印Ｃに示すようにほぼ垂直に立てて、イオン源３２から引き出したイオンビーム３４を基板６に照射してイオンドーピング（イオン注入）を行い、その後プラテン８を水平に戻して真空予備室３内へ戻し、図示しない搬送装置によって矢印Ａに示すように、プラテン８に対して処理済の基板６と未処理の基板６とを入れ換えるよう構成されている。真空予備室３とその外の大気中との間は真空弁３６によって、真空予備室３と注入室３０との間は真空弁３８によって、それぞれ仕切られている。
【０００４】
このイオンドーピング装置は、真空予備室３の部分に、上記プラテン８等を有する基板保持装置２を備えている。なお、この基板保持装置２の左半分を図５に拡大して示すが、右半分もこれと同様の構造をしている。
【０００５】
この基板保持装置２は、図５も参照して、上記真空予備室３を形成する真空容器４内に収納されていて基板６を支持するプラテン８と、矢印Ｄに示すように回転して開閉され、閉じたときに基板６の端部を左右の相対向する位置でプラテン８に対してそれぞれ押さえ付けてクランプする二つの回転式（開閉式）のクランパー１０と、この各クランパー１０に前記クランプする力をそれぞれ付与する二つのばね（例えばねじりコイルばね）１４と、各クランパー１０によるクランプを互いに同時に解除する二つのクランプ解除機構２０とを備えている。各クランパー１０は、図５に示すように、プラテン８の相対向する辺に沿って設けられた回転軸１２によって、上記矢印Ｄ方向に回転自在に支持されている。
【０００６】
各クランプ解除機構２０は、図５を参照して、真空容器４の壁面を貫通する軸２４を有していて真空容器４外の大気中に設けられたエアシリンダ２２と、この軸２４の先端部に回転自在に取り付けられたコロ２６と、軸２４が真空容器４を貫通する部分を真空シールするＯリング２８とをそれぞれ備えている。
【０００７】
通常は、図５Ａに示すように、軸２４およびコロ２６は後退しており、クランパー１０がばね１４の力によって基板６をクランプして保持している。従ってこの状態で、当該プラテン８等を注入室３０へ搬送したり、そこで立てたりしても、基板６の位置ずれ、落下等は起こらない。
【０００８】
真空予備室３内において、プラテン８に対して処理済の基板６と未処理の基板６とを入れ換えるときは、図５Ｂに示すように、軸２４およびコロ２６を前進（直進）させてコロ２６をクランパー１０の下部に当接させてクランパー１０を押し開く。これによって、クランパー１０によるクランプが解除されるので、基板６の出し入れが自由に行える。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記基板保持装置においては、そのクランプ解除機構２０の軸２４が真空容器４を貫通する部分の真空シールにＯリング２８を用いているけれども、この軸２４は往復直線運動をするものであり、このような部分の真空シールにＯリング２８を用いると、当該Ｏリング２８の部分から空気を巻き込みやすいので、真空シールの性能が悪い。しかも、Ｏリング２８の摩耗量が大きく、Ｏリング２８の寿命が短い。
【００１０】
これに対しては、Ｏリング２８の代わりに、ベローズを使用するという考えもあるけれども、ベローズはＯリング２８に比べて非常に高価である。また、軸２４のストロークも、ベローズの性能によって制限される。
【００１１】
そこでこの発明は、真空シールにＯリング等のリング状のパッキンを使用しており、しかも真空シール性能が良く、かつ当該パッキンの寿命の長いクランプ解除機構を有する基板保持装置を提供することを主たる目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明の基板保持装置は、それを構成する各クランプ解除機構が、前記真空容器の内外を仕切る壁面を貫通する回転軸と、この回転軸が前記壁面を貫通する部分を真空シールするリング状のパッキンと、前記真空容器外に設けられていて前記回転軸を所定の角度範囲内で往復回転させるアクチュエータと、前記回転軸の真空容器内側端部に固定されたクランクアームと、このクランクアームに回転自在に取り付けられた第１コロと、この第１コロを収めている長円形穴を有するスライダーと、このスライダーの直線運動をガイドするリニアガイドと、前記スライダーまたはそれに固定された部材に回転自在に取り付けられていて前記スライダーの前進によって前記クランパーに当接して当該クランパーを押し開く第２コロとをそれぞれ備えている、ことを特徴としている。
【００１３】
上記クランプ解除機構のアクチュエータによって回転軸を回転させると、当該回転軸に固定されたクランクアームが回転し、このクランクアームに取り付けられた第１コロがスライダーの長円形穴内で移動する。それによって、スライダーは、リニアガイドによってガイドされて、直線運動を行う。このようにして、回転軸の回転運動が、真空容器内で、スライダーの直線運動に変換される。そしてこのスライダーまたはそれに固定された部材に取り付けられた第２コロが、クランパーに当接して当該クランパーを押し開く。このようにして、クランパーのクランプを解除することができる。
【００１４】
しかも各クランプ解除機構は、上記回転軸が真空容器の内外を仕切る壁面を貫通する部分の真空シールにリング状のパッキンを使用しており、回転軸の真空シールをリング状のパッキンで行っても空気を巻き込む恐れがないので、真空シール性能が良い。しかもこのパッキンは、回転部のシールを行うものであるので、直線運動部のシールを行う場合に比べて寿命も長い。また、真空シールに高価なベローズを使用せずに済む。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明に係る基板保持装置を構成するクランプ解除機構の一例を後方から見て示す断面図であり、図２の矢印Ｑ方向に見たものに相当する。図２は、この発明に係る基板保持装置の一例を示す側面図であり、図１の矢印Ｐ方向に見たものに相当する。図３は、図１および図２中のスライダー周りの動きを示す平面図であり、図１の矢印Ｒ方向に見たものに相当する。図４および図５に示した従来例と同一または相当する部分には同一符号を付し、以下においては当該従来例との相違点を主に説明する。
【００１６】
この基板保持装置２ａは、図２に示すように、基板６を支持する前述した（図５およびその説明参照）ようなプラテン８等を、真空容器４内に上下２段に収納している場合の例である。このようにすれば、２枚の基板６の着脱、搬送等を並行して行うことができるので、スループットがより向上するけれども、もちろんプラテン８等は１段（一つ）でも良い。
【００１７】
各プラテン８の左右の端部には、図４および図５に示した従来例の場合と同様、基板６の端部を相対向する位置でプラテン８に対して押さえ付けてクランプする二つの回転式のクランパー１０と、この各クランパー１０に上記クランプする力をそれぞれ付与するばね１４とがそれぞれ設けられている。
【００１８】
この基板保持装置２ａは、上記二つのクランパー１０によるクランプを互いに同時に解除する二つのクランプ解除機構２０ａを備えている。図１および図２は、この二つのクランプ解除機構２０ａの内の一方を示したものであり、図２の右側にもこれと同様の構造のクランプ解除機構２０ａがもう一つ設けられているが、ここではその図示を省略している。
【００１９】
各クランプ解除機構２０ａは、この例では次のような構成を有している。
【００２０】
即ち、この例では、前述した真空予備室３を形成する真空容器４の内側に、筒状のハウジング４０を設けている。このハウジング４０の内側は、後述する軸受４４の部分を通して、真空容器４外の大気圧部分に通じている。従ってこの例では、このハウジング４０の壁面が、真空容器４の内外を仕切る壁面を成している。
【００２１】
このハウジング４０の上部壁面および真空容器４の壁面を貫通するように、この例では２本の回転軸４２が互いに平行に設けられている。各回転軸４２は、軸受４４および４６によって支持されている。各回転軸４２がハウジング４０の上部壁面を貫通する部分は、リング状のパッキン（例えばＯリング）４８によって真空シールされている。パッキン４８は、１段（一つ）でも良いが、この例のように２段（二つ）またはそれ以上にする方が、真空シール性能はより向上する。
【００２２】
両回転軸４２は、真空容器４外に設けられた一組の歯車５２によって互いに連結されている。真空容器４外には、両回転軸４２を所定の角度範囲内で矢印Ｅ、Ｆのように往復回転させるアクチュエータ（ロータリーアクチュエータ）５０が設けられている。
【００２３】
両回転軸４２の真空容器４内側の端部には、クランクアーム５４が、各回転軸４２に直交するようにそれぞれ固定されている。この各クランクアーム５４には、各回転軸４２と平行になるように、クランプピン５６がそれぞれ立設されている。この各クランプピン５６には、第１コロ（コロはローラと呼ぶこともできる。以下同じ）５８が回転自在にそれぞれ取り付けられている。
【００２４】
ハウジング４０の上方にはスライダー６０が設けられている。このスライダー６０は、図３に示すように、上記２本の回転軸４２間を結ぶ線に平行になる方向に長い二つの長円形穴６２を有している。この各長円形穴６２には、上記各第１コロ５８がそれぞれ嵌められている。
【００２５】
ハウジング４０の上方には、スライダー６０の矢印Ｇ、Ｈ方向の、即ち上記２本の回転軸４２間を結ぶ線に直交する方向の直線運動をガイドするリニアガイド６４が設けられている。
【００２６】
スライダー６０の上部には、この例では支持台６６が固定されており、更にこの支持台６６の左右両側にアーム６８がそれぞれ固定されている。各アーム６８は、図２に示すように側面形状がコ字状をしており、その両先端部に、即ち上下２段に、第２コロ７０が回転自在にそれぞれ取り付けられている。この各第２コロ７０は、スライダー６０およびそれに固定された支持台６６、アーム６８等の部材の矢印Ｇに示す方向の前進によって、前記各プラテン８のクランパー１０にそれぞれ当接して各クランパー１０をそれぞれ押し開く作用をする。
【００２７】
なお、各アーム６８に第２コロ７０を上記のように上下２段に設けているのは、前述したようにプラテン８等を上下２段に設けていることに対応するためであり、プラテン８等が１段の場合は、各アーム６８に設ける第２コロも１段（一つ）で良い。
【００２８】
また、支持台６６の左右にアーム６８を二つ設けているのは、図２の紙面表裏方向に長いクランパー１０をより安定して押し開くためであり、アーム６８は一つでも良い。
【００２９】
次に、この基板保持装置２ａの動作例を説明する。クランプ解除機構２０ａのアクチュエータ５０によって両回転軸４２を矢印Ｅ、Ｆに示すように回転させると、各回転軸４２に固定されたクランクアーム５４が同方向Ｅ、Ｆに回転し、この各クランクアーム５４に取り付けられた第１コロ５８がスライダー６０の各長円形穴６２内で移動する。それによって、スライダー６０は、リニアガイド６４によってガイドされて、矢印Ｇ、Ｈに示すように直線運動を行う。
【００３０】
これを図３を参照して詳述すると、図３Ｃに示す状態で各回転軸４２およびクランクアーム５４を矢印Ｅ方向に回転させると、各第１コロ５８はスライダー６０の各長円形穴６２内で図３Ｂ、Ａに示すように往復直線運動をし、その際スライダー６０はリニアガイド６４によってガイドされているので、スライダー６０は図３Ｂ、Ａに示すように上記矢印Ｇ方向へ直線（前進）する。また、図３Ａに示す状態で各回転軸４２および各クランクアーム５４を矢印Ｆ方向に回転させると、上記とは逆に、スライダー６０は図３Ｂ、Ｃに示すように上記矢印Ｈ方向へ直進（後退）する。このようにして、回転軸４２の回転運動が、真空容器４内で、スライダー６０の直線運動に変換される。
【００３１】
そして、このスライダー６０が矢印Ｇ方向に前進することによって、それに取り付けられた各第２コロ７０が、前述したように（図２参照）各クランパー１０に当接して当該各クランパー１０を押し開く。このようにして、各クランパー１０による基板６のクランプを解除することができる。反対に、スライダー６０を矢印Ｈ方向に後退させることによって、第２コロ７０がクランパー１０から離れるので、ばね１４の力によってクランパー１０で基板６をクランプすることができる。
【００３２】
しかも各クランプ解除機構２０ａは、上記回転軸４２が真空容器４の内外を仕切る壁面を貫通する部分の真空シールにリング状のパッキン４８を使用しており、回転軸の真空シールをリング状のパッキンで行っても空気を巻き込む恐れがないので、真空シール性能が良い。しかもこのパッキン４８は、回転部のシールを行うものであるので、直線運動部のシールを行う場合に比べて寿命も長い。また、真空シールに高価なベローズを使用せずに済む。
【００３３】
なお、上記各クランパー１０の第２コロ７０が当接する面には、図２中に２点鎖線で示すように、当て板７２をそれぞれ設けても良く、それによって、クランパー１０の摩耗の軽減、第２コロ７０のより滑らかな動きの実現等を図ることができる。
【００３４】
また、上記回転軸４２、クランクアーム５４、第１コロ５８、長円形穴６２等は一つずつでも良いけれども、この例のように二つずつにする方が、即ち２軸にする方が、リニアガイド６４にかかるモーメント荷重を軽減して、スライダー６０等をより少ない力で動かすことができるので好ましい。
【００３５】
また、上記ハウジング４０を省略して、両回転軸４２が貫通する真空容器４の壁面に、上記パッキン４８を設けても良い。
【００３６】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、各クランプ解除機構は、回転軸が真空容器の内外を仕切る壁面を貫通する部分の真空シールにリング状のパッキンを使用しており、回転軸の真空シールをリング状のパッキンで行っても空気を巻き込む恐れがないので、真空シール性能が良い。しかもこのパッキンは、回転部のシールを行うものであるので、直線運動部のシールを行う場合に比べて寿命も長い。また、真空シールに高価なベローズを使用せずに済む。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る基板保持装置を構成するクランプ解除機構の一例を後方から見て示す断面図であり、図２の矢印Ｑ方向に見たものに相当する。
【図２】この発明に係る基板保持装置の一例を示す側面図であり、図１の矢印Ｐ方向に見たものに相当する。
【図３】図１および図２中のスライダー周りの動きを示す平面図であり、図１の矢印Ｒ方向に見たものに相当する。
【図４】従来の基板保持装置を備えるイオンドーピング装置の概略例を示す平面図である。
【図５】図４中の基板保持装置を拡大して部分的に示す図である。
【符号の説明】
２ａ  基板保持装置
４  真空容器
６  基板
８  プラテン
１０  クランパー
１４  ばね
２０ａ  クランプ解除機構
４２  回転軸
４８  パッキン
５０  アクチュエータ
５４  クランクアーム
５８  第１コロ
６０  スライダー
６２  長円形穴
６４  リニアガイド
７０  第２コロ
【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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