真空メカニカルジョイント
【課題】真空チャンバ内の部材を支持する軸線方向に移動可能な棒状の支持部材をその軸線に直交する軸回りの自由度を含む所定数の自由度を持ってチャンバ外壁に傾動自在に連結する真空メカニカルジョイントであって、支持部材用のアクチュエータを真空チャンバの外部に配置し、且つ、真空チャンバの気密性も確保できるものを提供する。
【解決手段】チャンバ外壁１３に固定され、支持部材７が遊挿される孔８１３を有する固定ジョイント部材８１と、固定ジョイント部材８１に、チャンバ外壁１３の外側で所定数の自由度を持って傾動自在に連結される可動ジョイント部材８３とを備える。支持部材用のアクチュエータ８４を可動ジョイント部材８３に搭載する。また、支持部材７が挿通される可撓性及び伸縮性を有する筒状隔壁８５を設け、その一端部を孔８１３に連通する状態で固定ジョイント部材８１に気密に固定し、他端部を支持部材７に気密に固定する。
【解決手段】チャンバ外壁１３に固定され、支持部材７が遊挿される孔８１３を有する固定ジョイント部材８１と、固定ジョイント部材８１に、チャンバ外壁１３の外側で所定数の自由度を持って傾動自在に連結される可動ジョイント部材８３とを備える。支持部材用のアクチュエータ８４を可動ジョイント部材８３に搭載する。また、支持部材７が挿通される可撓性及び伸縮性を有する筒状隔壁８５を設け、その一端部を孔８１３に連通する状態で固定ジョイント部材８１に気密に固定し、他端部を支持部材７に気密に固定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空チャンバ内の部材を支持する軸線方向に移動可能な棒状の支持部材をその軸線に直交する軸回りの自由度を含む所定数の自由度を持って真空チャンバの外壁に傾動自在に連結する真空メカニカルジョイントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、真空チャンバ内の部材である例えば基板ステージを３本の棒状支持部材で支持し、各支持部材を各アクチュエータにより軸線方向に移動させて、基板ステージを任意の方向に傾動自在とするものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このものでは、支持部材の先端部をボールジョイント等の３自由度のジョイントを介して基板ステージに連結すると共に、支持部材の基端部にアクチュエータを連結し、このアクチュエータを、ユニバーサルジョイント等の２自由度のジョイントを介して、支持部材の軸線に直交する軸回りとこの軸に直交する軸回りとの２自由度を持って真空チャンバの外壁内面に傾動自在に連結している。そのため、アクチュエータは真空チャンバ内に配置されることになる。
【０００３】
また、従来、ベース板と可動板との間に軸線方向に移動可能な６本の棒状支持部材を配置し、基板ステージを並進３自由度、回転３自由度の計６自由度で動かすことができるようにした６自由度のパラレルリンク機構が知られている（例えば、特許文献２参照）。このものでも、支持部材の基端部にアクチュエータを連結し、このアクチュエータを、２自由度以上のジョイントを介してベース板の内面に傾動自在に連結している。ここで、可動板に相当する真空チャンバ内の部材を上記パラレルリンク機構で支持することも考えられるが、この場合、ベース板に相当する真空チャンバの外壁の内面にアクチュエータが傾動自在に連結されることになる。そのため、アクチュエータは真空チャンバ内に配置されることになる。
【０００４】
このように、従来は、支持部材用のアクチュエータが真空チャンバ内に配置されるため、アクチュエータでの発塵で発生するパーティクルにより真空チャンバ内が汚損されることがある。また、かかる不具合を生じないように、アクチュエータとして、その外部へのパーティクルの飛散を防止する真空仕様のものを用いた場合には、コストアップを招く。更に、真空チャンバの容積をアクチュエータの収納スペース分大きくする必要があって、真空チャンバが大型化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−６５３００号公報
【特許文献２】特開平１１−２７４０３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑み、支持部材用のアクチュエータを真空チャンバの外部に配置し、且つ、真空チャンバの気密性も確保できるようにした真空メカニカルジョイントを提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、真空チャンバ内の部材を支持する軸線方向に移動可能な棒状の支持部材をその軸線に直交する軸回りの自由度を含む所定数の自由度を持って真空チャンバの外壁に傾動自在に連結する真空メカニカルジョイントであって、前記外壁に固定され、前記支持部材が前記傾動を許容する隙間を存して挿通される孔を有する固定ジョイント部材と、前記固定ジョイント部材に、前記外壁の外側で前記所定数の自由度を持って傾動自在に連結される可動ジョイント部材と、前記可動ジョイント部材に搭載され、前記支持部材を軸線方向に移動させるアクチュエータと、前記固定ジョイント部材と前記可動ジョイント部材との間で前記支持部材が挿通される可撓性及び伸縮性を有する筒状隔壁とを備え、前記筒状隔壁の一端部は、前記孔に連通する状態で前記固定ジョイント部材に気密に固定され、前記筒状隔壁の他端部は、前記支持部材に気密に固定されることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、支持部材が可動ジョイント部材と固定ジョイント部材とを介して真空チャンバの外壁に所定数の自由度を持って傾動自在に連結されることになる。そして、真空チャンバの外壁の外側で固定ジョイント部材に連結される可動ジョイント部材に支持部材用のアクチュエータを搭載することで、真空チャンバの外部にアクチュエータが配置されることになる。そのため、アクチュエータとして真空仕様のものを用いなくても、アクチュエータでの発塵で発生したパーティクルによる真空チャンバ内の汚損を防止でき、更に、真空チャンバの小型化を図ることができる。
【０００９】
また、本発明によれば、筒状隔壁の内部空間は、固定ジョイント部材の孔を介して真空チャンバに連通するが、筒状隔壁の一端部と他端部を夫々固定ジョイント部材と支持部材に気密に固定するため、筒状隔壁の内部空間は大気には連通しない。従って、固定ジョイント部材の孔を介しての真空チャンバと大気との連通が筒状隔壁により遮断され、真空チャンバの気密性を確保できる。更に、筒状隔壁は、支持部材の傾動に伴なって撓むと共に、支持部材の軸線方向移動に伴なって伸縮する。そのため、支持部材の動きが筒状隔壁によって妨げられることはなく、支持部材の動きの円滑性も確保できる。
【００１０】
尚、筒状隔壁の他端部を、支持部材ではなく、可動ジョイント部材に固定することも考えられる。然し、これでは、支持部材をアクチュエータに連結するために可動ジョイント部材に形成する支持部材用の挿通孔に筒状隔壁の内部空間が連通するため、この孔と支持部材との間の隙間を閉塞するシール手段が必要になる。これに対し、本発明の如く筒状隔壁の他端部を支持部材に固定すれば、筒状隔壁だけで真空チャンバの気密性を確保でき、構造の簡素化を図ることができる。
【００１１】
また、本発明において、前記可動ジョイント部材を前記支持部材の軸線に直交する第１軸回りと第１軸に直交する第２軸回りとの２自由度を持って前記固定ジョイント部材に傾動自在に連結する場合には、前記固定ジョイント部材と前記可動ジョイント部材との間に、前記筒状隔壁が挿通される環状の中間胴部材を備え、中間胴部材に前記可動ジョイント部材を前記第１軸回りに傾動自在に連結すると共に、前記固定ジョイント部材に前記中間胴部材を前記第２軸回りに傾動自在に連結することが望ましい。
【００１２】
これによれば、可動ジョイント部材が中間胴部材を介して固定ジョイント部材に第１軸回りと第２軸回りとの２自由度を持って傾動自在に連結されることになる。そして、環状の中間胴部材に筒状隔壁が挿通されるため、筒状隔壁に対し中間胴部材が干渉することはなく、この干渉で支持部材の動きが妨げられることを防止できる。
【００１３】
また、前記固定ジョイント部材を前記孔の孔軸回りに相対回転自在な外周側部材と内周側部材との２部材に分割し、前記外周側部材を前記外壁に気密に固定し、前記内周側部材に、前記孔を形成すると共に、前記可動ジョイント部材を前記所定数の自由度を持って傾動自在に連結すれば、内周側部材の回転自由度と合わせて前記所定数＋１の自由度のジョイントを構成できる。また、固定ジョイント部材を２部材に分割しなくても、前記可動ジョイント部材に対し前記支持部材をその軸線回りに回転自在とすれば、支持部材の回転自由度と合わせて前記所定数＋１の自由度のジョイントを構成できる。尚、固定ジョイント部材を２部材に分割する場合、前記筒状隔壁の一端部を前記孔に連通する状態で前記内周側部材に気密に固定するが、外周側部材と内周側部材との間を介して真空チャンバが大気に連通することを筒状隔壁で防止することはできない。従って、外周側部材と内周側部材を相対回転自在に気密性を持って連結して、真空チャンバが外周側と内周側の両部材間を介して大気に連通することを防止することが必要になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態の真空メカニカルジョイントを組み付ける真空チャンバの一例を示す断面図。
【図２】実施形態の真空メカニカルジョイントの斜視図。
【図３】実施形態の真空メカニカルジョイントの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１を参照して、１は真空チャンバを示している。真空チャンバ１の底壁１１には、図示省略した真空ポンプに連なる排気管１２が接続されており、真空ポンプによって真空チャンバ１内が所定の真空度に保持される。尚、この真空チャンバ１は、ガラス基板Ｓの上方にマスクＭを対向配置した状態で、ガラス基板Ｓの上面にプラズマＣＶＤ法によりバリア膜等の薄膜を形成する成膜処理を行うものである。
【００１６】
真空チャンバ１内には、ガラス基板Ｓを支持する基板ステージ２が設けられている。基板ステージ２は、シリンダ等の駆動源３により昇降される、真空チャンバ１の底壁１１を気密に貫通する昇降ロッド３１の上端に連結されている。そして、基板ステージ２を、昇降ロッド３１の動きで、図外の搬送ロボットと基板ステージ２との間でのガラス基板Ｓの受け渡しを行う下降位置と、成膜処理を行う上昇位置との間で昇降させるようにしている。
【００１７】
真空チャンバ１内には、更に、上昇位置の基板ステージ２上のガラス基板Ｓに近接対向するようにマスクＭを保持するマスク保持体４が設けられている。マスク保持体４は環状の枠体で構成されている。そして、マスクＭの周縁部下面に形成した段差部をマスク保持体４の内周面に嵌合させることで、マスクＭがマスク保持体４に位置決め保持されるようにしている。
【００１８】
また、真空チャンバ１は、環状の天井壁１３を備えており、天井壁１３の内周に、絶縁部材１４を介してガス導入部５が装着されている。ガス導入部５は、天板５１と、天板５１の周縁部に垂設した周壁５２と、周壁５２の下端に取り付けた、複数の透孔５３ａを有するシャワ―プレート５３とで構成される。天板５１には、天板５１とシャワープレート５３との間に画成される空間にプロセスガスを供給するガス供給管５４と、高周波電源５５とが接続されている。
【００１９】
成膜処理に際しては、プロセスガスをシャワープレート５３を介して真空チャンバ１内に導入すると共に、ガス導入部５に高周波電源５５からの電力を供給して、真空チャンバ１内でプラズマを発生させる。すると、プラズマ中でプロセスガスが分解されて、このガスがマスクＭに形成した所定パターンの開口部（図示省略）に合致するガラス基板Ｓの上面部分に供給され、この部分に気相からの析出により薄膜が形成される。
【００２０】
ここで、ガラス基板Ｓの所定部分に正確に成膜するには、ガラス基板Ｓに対しマスクＭを正確に位置合わせすることが必要になる。そのためには、ガラス基板Ｓに対するマスクＭのずれ量を計測する必要がある。そこで、ガラス基板Ｓの周縁部の複数箇所にアライメントマークＳｍを形成すると共に、マスクＭの周縁部の複数個所に、ガラス基板Ｓの各アライメントマークＳｍの上方に位置するように、透孔から成るアライメントマークＭｍを形成している。尚、図１では１箇所のアライメントマークＳｍ，Ｍｍのみを図示している。また、基板ステージ２に、ガラス基板Ｓの各アライメントマークＳｍの下方に位置するように、透光性部材を嵌め込んだ撮像孔２１を設けると共に、真空チャンバ１の底壁１１に、各撮像孔２１の下方に位置させて、透光性部材を嵌め込んだ撮像窓１５を設け、各撮像窓１５の下方にＣＣＤカメラ等から成る撮像手段６を配置している。
【００２１】
ガラス基板Ｓに対するマスクＭのずれ量の計測は、基板ステージ２にガラス基板Ｓを載置して、基板ステージ２を上昇位置に上昇させた後、成膜処理を開始する前に行う。このずれ量の計測に際しては、先ず、各撮像手段６によりガラス基板Ｓの各アライメントマークＳｍとガラス基板Ｓ越しにマスクＭの各アライメントマークＭｍとを撮像する。次に、各撮像手段の画像データに基づいて、各アライメントマークＳｍに対する各アライメントマークＭｍの変位を求め、この変位からガラス基板Ｓに対するマスクＭのずれ量（水平の直交２方向たるＸ，Ｙ方向と鉛直軸回りのθ方向のずれ量）を計測する。
【００２２】
また、基板ステージ２の傾き等でガラス基板ＳとマスクＭとが平行にならず、ガラス基板ＳとマスクＭとの間の隙間が広くなる部分が生ずると、隙間の広い部分では、マスクＭの開口部以外の部分の下にガスが回り込んで成膜精度が悪化してしまう。そのため、ガラス基板Ｓに対するマスクＭの傾きを計測し、ガラス基板２に対しマスクＭが平行になるようにマスク保持体４を傾動させることが必要になる。
【００２３】
そこで、マスクＭとガラス基板Ｓとの間の３箇所の隙間量を図示省略したレーザー変位計等の測定手段により測定し、３箇所の隙間量からガラス基板Ｓに対するマスクＭの傾き方向及び傾き角度を計測するようにしている。
【００２４】
マスク保持体４は、真空チャンバ１の天井壁１３に開設した開口部１３ａを通して下方にのびる６本の棒状支持部材７（図１では２本の支持部材のみを図示）で支持されている。各支持部材７は、その軸線方向に移動可能であって、その下端がボールジョイント等の３自由度のジョイント４１を介してマスク保持体４に連結されている。また、各支持部材７は、後述する２自由度の真空メカニカルジョイント８により、支持部材７の軸線に直交する第１軸回りと第１軸に直交する第２軸回りとの２自由度を持って真空チャンバ１の外壁たる天井壁１３に傾動自在に連結されている。これにより、天井壁１３とマスク保持体４とを結ぶ６自由度のパラレルリンク機構が構成される。そして、公知のパラレルリンク機構と同様に、各支持部材７の軸線方向移動量を制御することにより、マスク保持体４をＸ、Ｙ方向及びＺ方向（鉛直方向）に移動させると共にθ方向に回転させ、更には、任意の方向に傾動させることができる。そのため、マスク保持体４を、ガラス基板Ｓに対するマスクＭのずれ量の計測結果に応じて、Ｘ，Ｙ方向に移動させたりθ方向に回転させて、ガラス基板Ｓに対しマスクＭを位置合わせすることができ、更に、マスク保持体４を、ガラス基板Ｓに対するマスクＭの傾き方向と傾き角度の計測結果に応じた所定の方向に所定角度傾動させて、ガラス基板Ｓに対しマスクＭを平行にすると共に、マスク保持体４をＺ方向に移動させて、ガラス基板ＳとマスクＭとの間の隙間量を正規値にすることができる。
【００２５】
以下、図２、図３を参照して、真空メカニカルジョイント８について詳述する。真空メカニカルジョイント８は、真空チャンバ１の天井壁１３に固定される固定ジョイント部材８１と、環状の中間胴部材８２と、天井壁１３の外側（上方）で固定ジョイント部材８１に中間胴部材８２を介して連結される可動ジョイント部材８３とを備えている。
【００２６】
固定ジョイント部材８１は、天井壁１３の上面に開口部１３ａを覆うようにして気密に固定される円板部８１１と、円板部８１１の周囲の１８０°離れた２箇所に立設した一対の突片部８１２とを有している。円板部８１１の中央部には、支持部材７が上記傾動を許容する隙間を存して挿通される孔８１３が形成されている。可動ジョイント部材８３は、円板部８３１と、円板部８３１の周囲の１８０°離れた２箇所に垂設した一対の突片部８３２とを有している。
【００２７】
尚、真空メカニカルジョイント８は、マスク保持体４よりも大径の配置円上に配置されている。そのため、支持部材７は、その中立姿勢（マスク保持体４を所定の設定位置に支持するときの姿勢）において、軸線が鉛直方向に対し傾斜している。そこで、固定ジョイント部材８１の円板部８１１の上面を、支持部材７の中立姿勢での軸線に直交する傾斜面に形成し、この傾斜面の法線に沿うように各突片部８１２を突設している。
【００２８】
中間胴部材８２の外周面には、周方向に１８０°離れた２箇所に一対の第１軸部８２１が突設されると共に、第１軸部８２１から周方向に９０°離れた２箇所に一対の第２軸部８２２が突設されている。そして、可動ジョイント部材８３の各突片部８３２に各第１軸部８２１を軸受け８２１ａを介して軸着して、中間胴部材８２に可動ジョイント部材８３が第１軸部８２１回りに傾動自在に連結されるようにしている。また、固定ジョイント部材８１の各突片部８１２に各第２軸部８２２を軸受け８２２ａを介して軸着して、固定ジョイント部材８１に中間胴部材８２が第２軸部８２２回りに傾動自在に連結されるようにしている。尚、第１軸部８２１と第２軸部８２２を夫々可動ジョイント部材８３と固定ジョイント部材８１の突片部８３２，８１２に突設し、各軸部８２１，８２２を中間胴部材８２に軸着するようにしてもよい。
【００２９】
真空メカニカルジョイント８は、更に、可動ジョイント部材８３に搭載した、支持部材７をその軸線方向に移動させるアクチュエータ８４を備えている。このアクチュエータ８４は、モータ８４１と、モータ８４１により回転駆動されるボールナット８４２と、ボールナット８４２に螺挿される、支持部材７と一体のボールねじ８４３とから成る電動式送りねじ機構で構成される。より具体的に説明すれば、可動ジョイント部材８３の円板部８３１上に、円板部８３１の中央部に形成した孔８３３と同心の第１筒部８４４ａとその側方の第２筒部８４４ｂとを有するハウジング８４４を固定し、第２筒部８４４ｂの下端にモータ８４１を取り付けている。第２筒部８４４ｂには、モータ８４１に連結される駆動プーリ８４５が軸受け８４５ａを介して軸支されており、第１筒部８４４ａには、駆動プーリ８４５にベルト８４６を介して連結される従動プーリ８４７が軸受け８４７ａを介して軸支されている。そして、従動プーリ８４７の中央部にボールナット８４２を固定し、モータ８４１により駆動プーリ８４５とベルト８４６と従動プーリ８４７とを介してボールナット８４２が回転駆動されるようにしている。また、ボールねじ８４３には、図示省略するが、ねじ溝に加えてスプライン溝が形成されている。そして、このスプライン溝に係合するボール（図示省略）を内蔵するボールスプライン筒８４８を第１筒部８４４ａの下端部に固定し、ボールねじ８４３を回り止めしている。かくして、モータ８４１によりボールナット８４２を回転駆動することでボールねじ８４３、即ち、支持部材７がその軸線方向に移動される。
【００３０】
ここで、支持部材７の軸線は、可動ジョイント部材８３の孔８３３の孔軸（ボールナット８４２及びボールスプライン筒８４８の軸線）に合致する。そして、中間胴部材８２に第１軸部８２１を介して可動ジョイント部材８３を連結した状態において、第１軸部８２１は、上記孔軸、即ち、支持部材７の軸線に直交する。そのため、第１軸部８２１は、支持部材７の軸線に直交する上記第１軸となり、第２軸部８２２は、第１軸に直交する上記第２軸となる。従って、中間胴部材８２に可動ジョイント部材８３が上記第１軸回りに傾動自在に連結され、固定ジョイント部材８１に中間胴部材８２が上記第２軸回りに傾動自在に連結されて、可動ジョイント部材８３が中間胴部材８２を介して上記第１軸回りと上記第２軸回りとの２自由度を持って固定ジョイント部材８１に傾動自在に連結されることになる。即ち、支持部材７を上記第１軸回りと上記第２軸回りとの２自由度を持って天井壁１３に傾動自在に連結する２自由度のジョイントが構成されることになる。
【００３１】
また、真空メカニカルジョイント８は、固定ジョイント部材８１と可動ジョイント部材８３との間で支持部材７が挿通される、可撓性及び伸縮性を有するベローズから成る筒状隔壁８５を備えている。この筒状隔壁８５は、環状の中間胴部材８３に挿通されている。筒状隔壁８５の一端部（下端部）は、固定ジョイント部材８１に、これに形成した孔８１３に連通する状態で気密に固定されている。尚、本実施形態では、固定ジョイント部材８１の円板部８１１の上面に孔８１３を囲うように筒状隔壁８５の下端部を気密に固定しているが、孔８１３の周面に筒状隔壁８５の下端部を気密に固定してもよい。
【００３２】
また、筒状隔壁８５の他端部（上端部）は、支持部材７に気密に固定されている。ここで、筒状隔壁８５の下端部は、支持部材７が隙間を存して挿通される固定ジョイント部材８１の孔８１３に連通させる必要性から、支持部材７よりも大径に形成される。そのため、筒状隔壁８５の上端部をその下端部と同径に形成した場合、このままでは筒状隔壁８５の上端部を支持部材７に固定できなくなる。そこで、本実施形態では、支持部材７に、ボールねじ８４３の下端に隣接して、径方向外方に張出すフランジ部７１を設け、このフランジ部７１に筒状隔壁８５の上端部を気密に固定している。尚、フランジ部７１を省略し、筒状隔壁８５の上端部を縮径させて、支持部材７の外周面に筒状隔壁８５の上端部を気密に固定してもよい。
【００３３】
本実施形態の真空メカニカルジョイント８によれば、固定ジョイント部材８１に真空チャンバ１の天井壁１３の外側で傾動自在に連結される可動ジョイント部材８３を設けて、この可動ジョイント部材８３に支持部材７用のアクチュエータ８４を搭載するため、真空チャンバ１の外部にアクチュエータ８４が配置されることになる。そのため、アクチュエータ８４として真空仕様のものを用いなくても、アクチュエータ８４での発塵で発生したパーティクルによる真空チャンバ１内の汚損を防止できる。更に、真空チャンバ１内にアクチュエータを収納するものと異なり、真空チャンバ１内にアクチュエータの収納スペースを確保する必要がなく、真空チャンバ１の小型化を図ることができる。
【００３４】
また、筒状隔壁８５の内部空間は、固定ジョイント部材８１の孔８１３を介して真空チャンバ１に連通するが、筒状隔壁８５の下端部と上端部を夫々固定ジョイント部材８１と支持部材７に気密に固定するため、筒状隔壁８５の内部空間は大気には連通しない。従って、固定ジョイント部材８１の孔８１３を介しての真空チャンバ１と大気との連通が筒状隔壁８５により遮断されることになり、真空チャンバ１の気密性を確保できる。また、筒状隔壁８５は、支持部材７の傾動に伴なって撓むと共に、支持部材７の軸線方向移動に伴なって伸縮する。従って、支持部材７の動きが筒状隔壁８５で妨げられることはなく、支持部材７の動きの円滑性も確保できる。更に、環状に形成した中間胴部材８２に筒状隔壁８５が挿通されるため、筒状隔壁８５に対し中間胴部材８２が干渉することはなく、この干渉で支持部材７の動きが妨げられることを防止できる。
【００３５】
尚、筒状隔壁８５の上端部を、支持部材７ではなく、可動ジョイント部材８３に固定することも考えられる。然し、これでは、可動ジョイント部材８３の孔８３３が筒状隔壁８５の内部空間に連通するため、孔８３３とボールねじ８４３との間の隙間をシールするシール手段が必要になる。これに対し、本実施形態の如く筒状隔壁８５の上端部を支持部材７に固定すれば、筒状隔壁８５だけで真空チャンバ１の気密性を確保でき、構造の簡素化を図る上で有利である。
【００３６】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態の真空メカニカルジョイント８は、可動ジョイント部材８３を第１軸（第１軸部８２１）回りと第２軸（第２軸部８２２）回りの２自由度を持って固定ジョイント部材８１に傾動自在に連結した２自由度のジョイントで構成されているが、以下の如く２自由度のジョイントを構成することも可能である。即ち、固定ジョイント部材８１を孔８１３の孔軸回りに相対回転自在な外周側部材と内周側部材との２部材に分割し、外周側部材をチャンバ外壁に固定し、内周側部材に、孔８１３を形成すると共に、可動ジョイント部材８３を支持部材７の軸線に直交する軸回りの１自由度を持って傾動自在に連結すれば、内周側部材の回転自由度と合わせて２自由度のジョイントを構成できる。この場合、筒状隔壁８５の一端部を孔８１３に連通する状態で内周側部材に気密に固定するが、外周側部材と内周側部材との間を介して真空チャンバ１が大気に連通することを筒状隔壁８５で防止することはできない。従って、外周側部材と内周側部材を相対回転自在に気密性を持って連結して、真空チャンバ１が外周側と内周側の両部材間を介して大気に連通することを防止することが必要になる。
【００３７】
ところで、６自由度のパラレルリンク機構を構成するには、支持部材７とマスク保持体４との間のジョイント４１の自由度の数と真空メカニカルジョイント８の自由度の数との和を５以上にすることが必要であって、真空メカニカルジョイント８を上記の如く２自由度のジョイントとする場合、ジョイント４１は３自由度のボールジョイントで構成せざるを得ない。然し、ボールジョイントの真空潤滑には未だ懸念があるため、ジョイント４１を２自由度のものにすること、即ち、真空メカニカルジョイント８を３自由度のものにすることが要求される可能性がある。ここで、固定ジョイント部材８１を上記の如く相対回転自在な外周側部材と内周側部材との２部材に分割する場合、内周側部材に可動ジョイント部材８３を上記実施形態の如く２自由度を持って傾動自在に連結すれば、真空メカニカルジョイント８を３自由度のものに構成できる。また、固定ジョイント部材８１を２部材に分割しなくても、上記実施形態において、支持部材７を可動ジョイント部材８３に対し支持部材７の軸線回りに回転自在とすれば、真空メカニカルジョイント８を３自由度のものに構成できる。具体的には、可動ジョイント部材８３にボールスプライン筒８４８を介して回り止めされるボールねじ８４３に支持部材７を回転自在に連結して、可動ジョイント部材８３に対し支持部材７をその軸線回りに回転自在とする。但し、筒状隔壁８５の捩りに対する剛性で支持部材７の回転が拘束されないように、筒状隔壁８５を固定する支持部材７の部分であるフランジ部７１はボールねじ８４３と一体とし、フランジ部７１以外の支持部材７の部分を可動ジョイント部材８３に対し回転自在とすることが望ましい。尚、筒状隔壁８５が自由に捩れるものであるなら、フランジ部７１を含む支持部材７全体を回転自在としてもよい。
【００３８】
また、真空チャンバ１内の部材である例えば基板ステージ２を複数の支持部材７で単純に昇降させるだけであるなら、真空メカニカルジョイント８として、可動ジョイント部材８３を支持部材７の軸線に直交する軸回りの１自由度を持って固定ジョイント部材８１に傾動自在に連結する１自由度のジョイントを用いてもよい。
【００３９】
また、筒状隔壁８５は、全体として可撓性と伸縮性を有するものであればよく、その全長に亘って可撓性と伸縮性を有するものに限定されない。例えば、筒状隔壁８５の長手方向中間に、中間胴部材８２や可動ジョイント部材８３の突片部８３２に固定される環状固定部材を介設し、この環状固定部材と固定ジョイント部材８１との間の筒状隔壁の部分を可撓性を有するものとし、環状固定部材と支持部材７との間の筒状隔壁の部分を伸縮性を有するものとしてもよい。また、アクチュエータ８４として電動式送りねじ機構以外の例えば油圧シリンダを用いることも可能である。但し、支持部材７の軸線方向移動量を精密に制御するには、上記実施形態の如く電動式送りねじ機構を用いることが望ましい。
【符号の説明】
【００４０】
１…真空チャンバ、１３…天井壁（真空チャンバの外壁）、４…マスク保持体（真空チャンバ内の部材）、７…支持部材、８…真空メカニカルジョイント、８１…固定ジョイント部材、８１３…孔、８２…中間胴部材、８２１…第１軸部（第１軸）、８２２…第２軸部（第２軸）、８３…可動ジョイント部材、８４…アクチュエータ、８５…筒状隔壁。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空チャンバ内の部材を支持する軸線方向に移動可能な棒状の支持部材をその軸線に直交する軸回りの自由度を含む所定数の自由度を持って真空チャンバの外壁に傾動自在に連結する真空メカニカルジョイントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、真空チャンバ内の部材である例えば基板ステージを３本の棒状支持部材で支持し、各支持部材を各アクチュエータにより軸線方向に移動させて、基板ステージを任意の方向に傾動自在とするものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このものでは、支持部材の先端部をボールジョイント等の３自由度のジョイントを介して基板ステージに連結すると共に、支持部材の基端部にアクチュエータを連結し、このアクチュエータを、ユニバーサルジョイント等の２自由度のジョイントを介して、支持部材の軸線に直交する軸回りとこの軸に直交する軸回りとの２自由度を持って真空チャンバの外壁内面に傾動自在に連結している。そのため、アクチュエータは真空チャンバ内に配置されることになる。
【０００３】
また、従来、ベース板と可動板との間に軸線方向に移動可能な６本の棒状支持部材を配置し、基板ステージを並進３自由度、回転３自由度の計６自由度で動かすことができるようにした６自由度のパラレルリンク機構が知られている（例えば、特許文献２参照）。このものでも、支持部材の基端部にアクチュエータを連結し、このアクチュエータを、２自由度以上のジョイントを介してベース板の内面に傾動自在に連結している。ここで、可動板に相当する真空チャンバ内の部材を上記パラレルリンク機構で支持することも考えられるが、この場合、ベース板に相当する真空チャンバの外壁の内面にアクチュエータが傾動自在に連結されることになる。そのため、アクチュエータは真空チャンバ内に配置されることになる。
【０００４】
このように、従来は、支持部材用のアクチュエータが真空チャンバ内に配置されるため、アクチュエータでの発塵で発生するパーティクルにより真空チャンバ内が汚損されることがある。また、かかる不具合を生じないように、アクチュエータとして、その外部へのパーティクルの飛散を防止する真空仕様のものを用いた場合には、コストアップを招く。更に、真空チャンバの容積をアクチュエータの収納スペース分大きくする必要があって、真空チャンバが大型化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−６５３００号公報
【特許文献２】特開平１１−２７４０３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑み、支持部材用のアクチュエータを真空チャンバの外部に配置し、且つ、真空チャンバの気密性も確保できるようにした真空メカニカルジョイントを提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、真空チャンバ内の部材を支持する軸線方向に移動可能な棒状の支持部材をその軸線に直交する軸回りの自由度を含む所定数の自由度を持って真空チャンバの外壁に傾動自在に連結する真空メカニカルジョイントであって、前記外壁に固定され、前記支持部材が前記傾動を許容する隙間を存して挿通される孔を有する固定ジョイント部材と、前記固定ジョイント部材に、前記外壁の外側で前記所定数の自由度を持って傾動自在に連結される可動ジョイント部材と、前記可動ジョイント部材に搭載され、前記支持部材を軸線方向に移動させるアクチュエータと、前記固定ジョイント部材と前記可動ジョイント部材との間で前記支持部材が挿通される可撓性及び伸縮性を有する筒状隔壁とを備え、前記筒状隔壁の一端部は、前記孔に連通する状態で前記固定ジョイント部材に気密に固定され、前記筒状隔壁の他端部は、前記支持部材に気密に固定されることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、支持部材が可動ジョイント部材と固定ジョイント部材とを介して真空チャンバの外壁に所定数の自由度を持って傾動自在に連結されることになる。そして、真空チャンバの外壁の外側で固定ジョイント部材に連結される可動ジョイント部材に支持部材用のアクチュエータを搭載することで、真空チャンバの外部にアクチュエータが配置されることになる。そのため、アクチュエータとして真空仕様のものを用いなくても、アクチュエータでの発塵で発生したパーティクルによる真空チャンバ内の汚損を防止でき、更に、真空チャンバの小型化を図ることができる。
【０００９】
また、本発明によれば、筒状隔壁の内部空間は、固定ジョイント部材の孔を介して真空チャンバに連通するが、筒状隔壁の一端部と他端部を夫々固定ジョイント部材と支持部材に気密に固定するため、筒状隔壁の内部空間は大気には連通しない。従って、固定ジョイント部材の孔を介しての真空チャンバと大気との連通が筒状隔壁により遮断され、真空チャンバの気密性を確保できる。更に、筒状隔壁は、支持部材の傾動に伴なって撓むと共に、支持部材の軸線方向移動に伴なって伸縮する。そのため、支持部材の動きが筒状隔壁によって妨げられることはなく、支持部材の動きの円滑性も確保できる。
【００１０】
尚、筒状隔壁の他端部を、支持部材ではなく、可動ジョイント部材に固定することも考えられる。然し、これでは、支持部材をアクチュエータに連結するために可動ジョイント部材に形成する支持部材用の挿通孔に筒状隔壁の内部空間が連通するため、この孔と支持部材との間の隙間を閉塞するシール手段が必要になる。これに対し、本発明の如く筒状隔壁の他端部を支持部材に固定すれば、筒状隔壁だけで真空チャンバの気密性を確保でき、構造の簡素化を図ることができる。
【００１１】
また、本発明において、前記可動ジョイント部材を前記支持部材の軸線に直交する第１軸回りと第１軸に直交する第２軸回りとの２自由度を持って前記固定ジョイント部材に傾動自在に連結する場合には、前記固定ジョイント部材と前記可動ジョイント部材との間に、前記筒状隔壁が挿通される環状の中間胴部材を備え、中間胴部材に前記可動ジョイント部材を前記第１軸回りに傾動自在に連結すると共に、前記固定ジョイント部材に前記中間胴部材を前記第２軸回りに傾動自在に連結することが望ましい。
【００１２】
これによれば、可動ジョイント部材が中間胴部材を介して固定ジョイント部材に第１軸回りと第２軸回りとの２自由度を持って傾動自在に連結されることになる。そして、環状の中間胴部材に筒状隔壁が挿通されるため、筒状隔壁に対し中間胴部材が干渉することはなく、この干渉で支持部材の動きが妨げられることを防止できる。
【００１３】
また、前記固定ジョイント部材を前記孔の孔軸回りに相対回転自在な外周側部材と内周側部材との２部材に分割し、前記外周側部材を前記外壁に気密に固定し、前記内周側部材に、前記孔を形成すると共に、前記可動ジョイント部材を前記所定数の自由度を持って傾動自在に連結すれば、内周側部材の回転自由度と合わせて前記所定数＋１の自由度のジョイントを構成できる。また、固定ジョイント部材を２部材に分割しなくても、前記可動ジョイント部材に対し前記支持部材をその軸線回りに回転自在とすれば、支持部材の回転自由度と合わせて前記所定数＋１の自由度のジョイントを構成できる。尚、固定ジョイント部材を２部材に分割する場合、前記筒状隔壁の一端部を前記孔に連通する状態で前記内周側部材に気密に固定するが、外周側部材と内周側部材との間を介して真空チャンバが大気に連通することを筒状隔壁で防止することはできない。従って、外周側部材と内周側部材を相対回転自在に気密性を持って連結して、真空チャンバが外周側と内周側の両部材間を介して大気に連通することを防止することが必要になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態の真空メカニカルジョイントを組み付ける真空チャンバの一例を示す断面図。
【図２】実施形態の真空メカニカルジョイントの斜視図。
【図３】実施形態の真空メカニカルジョイントの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１を参照して、１は真空チャンバを示している。真空チャンバ１の底壁１１には、図示省略した真空ポンプに連なる排気管１２が接続されており、真空ポンプによって真空チャンバ１内が所定の真空度に保持される。尚、この真空チャンバ１は、ガラス基板Ｓの上方にマスクＭを対向配置した状態で、ガラス基板Ｓの上面にプラズマＣＶＤ法によりバリア膜等の薄膜を形成する成膜処理を行うものである。
【００１６】
真空チャンバ１内には、ガラス基板Ｓを支持する基板ステージ２が設けられている。基板ステージ２は、シリンダ等の駆動源３により昇降される、真空チャンバ１の底壁１１を気密に貫通する昇降ロッド３１の上端に連結されている。そして、基板ステージ２を、昇降ロッド３１の動きで、図外の搬送ロボットと基板ステージ２との間でのガラス基板Ｓの受け渡しを行う下降位置と、成膜処理を行う上昇位置との間で昇降させるようにしている。
【００１７】
真空チャンバ１内には、更に、上昇位置の基板ステージ２上のガラス基板Ｓに近接対向するようにマスクＭを保持するマスク保持体４が設けられている。マスク保持体４は環状の枠体で構成されている。そして、マスクＭの周縁部下面に形成した段差部をマスク保持体４の内周面に嵌合させることで、マスクＭがマスク保持体４に位置決め保持されるようにしている。
【００１８】
また、真空チャンバ１は、環状の天井壁１３を備えており、天井壁１３の内周に、絶縁部材１４を介してガス導入部５が装着されている。ガス導入部５は、天板５１と、天板５１の周縁部に垂設した周壁５２と、周壁５２の下端に取り付けた、複数の透孔５３ａを有するシャワ―プレート５３とで構成される。天板５１には、天板５１とシャワープレート５３との間に画成される空間にプロセスガスを供給するガス供給管５４と、高周波電源５５とが接続されている。
【００１９】
成膜処理に際しては、プロセスガスをシャワープレート５３を介して真空チャンバ１内に導入すると共に、ガス導入部５に高周波電源５５からの電力を供給して、真空チャンバ１内でプラズマを発生させる。すると、プラズマ中でプロセスガスが分解されて、このガスがマスクＭに形成した所定パターンの開口部（図示省略）に合致するガラス基板Ｓの上面部分に供給され、この部分に気相からの析出により薄膜が形成される。
【００２０】
ここで、ガラス基板Ｓの所定部分に正確に成膜するには、ガラス基板Ｓに対しマスクＭを正確に位置合わせすることが必要になる。そのためには、ガラス基板Ｓに対するマスクＭのずれ量を計測する必要がある。そこで、ガラス基板Ｓの周縁部の複数箇所にアライメントマークＳｍを形成すると共に、マスクＭの周縁部の複数個所に、ガラス基板Ｓの各アライメントマークＳｍの上方に位置するように、透孔から成るアライメントマークＭｍを形成している。尚、図１では１箇所のアライメントマークＳｍ，Ｍｍのみを図示している。また、基板ステージ２に、ガラス基板Ｓの各アライメントマークＳｍの下方に位置するように、透光性部材を嵌め込んだ撮像孔２１を設けると共に、真空チャンバ１の底壁１１に、各撮像孔２１の下方に位置させて、透光性部材を嵌め込んだ撮像窓１５を設け、各撮像窓１５の下方にＣＣＤカメラ等から成る撮像手段６を配置している。
【００２１】
ガラス基板Ｓに対するマスクＭのずれ量の計測は、基板ステージ２にガラス基板Ｓを載置して、基板ステージ２を上昇位置に上昇させた後、成膜処理を開始する前に行う。このずれ量の計測に際しては、先ず、各撮像手段６によりガラス基板Ｓの各アライメントマークＳｍとガラス基板Ｓ越しにマスクＭの各アライメントマークＭｍとを撮像する。次に、各撮像手段の画像データに基づいて、各アライメントマークＳｍに対する各アライメントマークＭｍの変位を求め、この変位からガラス基板Ｓに対するマスクＭのずれ量（水平の直交２方向たるＸ，Ｙ方向と鉛直軸回りのθ方向のずれ量）を計測する。
【００２２】
また、基板ステージ２の傾き等でガラス基板ＳとマスクＭとが平行にならず、ガラス基板ＳとマスクＭとの間の隙間が広くなる部分が生ずると、隙間の広い部分では、マスクＭの開口部以外の部分の下にガスが回り込んで成膜精度が悪化してしまう。そのため、ガラス基板Ｓに対するマスクＭの傾きを計測し、ガラス基板２に対しマスクＭが平行になるようにマスク保持体４を傾動させることが必要になる。
【００２３】
そこで、マスクＭとガラス基板Ｓとの間の３箇所の隙間量を図示省略したレーザー変位計等の測定手段により測定し、３箇所の隙間量からガラス基板Ｓに対するマスクＭの傾き方向及び傾き角度を計測するようにしている。
【００２４】
マスク保持体４は、真空チャンバ１の天井壁１３に開設した開口部１３ａを通して下方にのびる６本の棒状支持部材７（図１では２本の支持部材のみを図示）で支持されている。各支持部材７は、その軸線方向に移動可能であって、その下端がボールジョイント等の３自由度のジョイント４１を介してマスク保持体４に連結されている。また、各支持部材７は、後述する２自由度の真空メカニカルジョイント８により、支持部材７の軸線に直交する第１軸回りと第１軸に直交する第２軸回りとの２自由度を持って真空チャンバ１の外壁たる天井壁１３に傾動自在に連結されている。これにより、天井壁１３とマスク保持体４とを結ぶ６自由度のパラレルリンク機構が構成される。そして、公知のパラレルリンク機構と同様に、各支持部材７の軸線方向移動量を制御することにより、マスク保持体４をＸ、Ｙ方向及びＺ方向（鉛直方向）に移動させると共にθ方向に回転させ、更には、任意の方向に傾動させることができる。そのため、マスク保持体４を、ガラス基板Ｓに対するマスクＭのずれ量の計測結果に応じて、Ｘ，Ｙ方向に移動させたりθ方向に回転させて、ガラス基板Ｓに対しマスクＭを位置合わせすることができ、更に、マスク保持体４を、ガラス基板Ｓに対するマスクＭの傾き方向と傾き角度の計測結果に応じた所定の方向に所定角度傾動させて、ガラス基板Ｓに対しマスクＭを平行にすると共に、マスク保持体４をＺ方向に移動させて、ガラス基板ＳとマスクＭとの間の隙間量を正規値にすることができる。
【００２５】
以下、図２、図３を参照して、真空メカニカルジョイント８について詳述する。真空メカニカルジョイント８は、真空チャンバ１の天井壁１３に固定される固定ジョイント部材８１と、環状の中間胴部材８２と、天井壁１３の外側（上方）で固定ジョイント部材８１に中間胴部材８２を介して連結される可動ジョイント部材８３とを備えている。
【００２６】
固定ジョイント部材８１は、天井壁１３の上面に開口部１３ａを覆うようにして気密に固定される円板部８１１と、円板部８１１の周囲の１８０°離れた２箇所に立設した一対の突片部８１２とを有している。円板部８１１の中央部には、支持部材７が上記傾動を許容する隙間を存して挿通される孔８１３が形成されている。可動ジョイント部材８３は、円板部８３１と、円板部８３１の周囲の１８０°離れた２箇所に垂設した一対の突片部８３２とを有している。
【００２７】
尚、真空メカニカルジョイント８は、マスク保持体４よりも大径の配置円上に配置されている。そのため、支持部材７は、その中立姿勢（マスク保持体４を所定の設定位置に支持するときの姿勢）において、軸線が鉛直方向に対し傾斜している。そこで、固定ジョイント部材８１の円板部８１１の上面を、支持部材７の中立姿勢での軸線に直交する傾斜面に形成し、この傾斜面の法線に沿うように各突片部８１２を突設している。
【００２８】
中間胴部材８２の外周面には、周方向に１８０°離れた２箇所に一対の第１軸部８２１が突設されると共に、第１軸部８２１から周方向に９０°離れた２箇所に一対の第２軸部８２２が突設されている。そして、可動ジョイント部材８３の各突片部８３２に各第１軸部８２１を軸受け８２１ａを介して軸着して、中間胴部材８２に可動ジョイント部材８３が第１軸部８２１回りに傾動自在に連結されるようにしている。また、固定ジョイント部材８１の各突片部８１２に各第２軸部８２２を軸受け８２２ａを介して軸着して、固定ジョイント部材８１に中間胴部材８２が第２軸部８２２回りに傾動自在に連結されるようにしている。尚、第１軸部８２１と第２軸部８２２を夫々可動ジョイント部材８３と固定ジョイント部材８１の突片部８３２，８１２に突設し、各軸部８２１，８２２を中間胴部材８２に軸着するようにしてもよい。
【００２９】
真空メカニカルジョイント８は、更に、可動ジョイント部材８３に搭載した、支持部材７をその軸線方向に移動させるアクチュエータ８４を備えている。このアクチュエータ８４は、モータ８４１と、モータ８４１により回転駆動されるボールナット８４２と、ボールナット８４２に螺挿される、支持部材７と一体のボールねじ８４３とから成る電動式送りねじ機構で構成される。より具体的に説明すれば、可動ジョイント部材８３の円板部８３１上に、円板部８３１の中央部に形成した孔８３３と同心の第１筒部８４４ａとその側方の第２筒部８４４ｂとを有するハウジング８４４を固定し、第２筒部８４４ｂの下端にモータ８４１を取り付けている。第２筒部８４４ｂには、モータ８４１に連結される駆動プーリ８４５が軸受け８４５ａを介して軸支されており、第１筒部８４４ａには、駆動プーリ８４５にベルト８４６を介して連結される従動プーリ８４７が軸受け８４７ａを介して軸支されている。そして、従動プーリ８４７の中央部にボールナット８４２を固定し、モータ８４１により駆動プーリ８４５とベルト８４６と従動プーリ８４７とを介してボールナット８４２が回転駆動されるようにしている。また、ボールねじ８４３には、図示省略するが、ねじ溝に加えてスプライン溝が形成されている。そして、このスプライン溝に係合するボール（図示省略）を内蔵するボールスプライン筒８４８を第１筒部８４４ａの下端部に固定し、ボールねじ８４３を回り止めしている。かくして、モータ８４１によりボールナット８４２を回転駆動することでボールねじ８４３、即ち、支持部材７がその軸線方向に移動される。
【００３０】
ここで、支持部材７の軸線は、可動ジョイント部材８３の孔８３３の孔軸（ボールナット８４２及びボールスプライン筒８４８の軸線）に合致する。そして、中間胴部材８２に第１軸部８２１を介して可動ジョイント部材８３を連結した状態において、第１軸部８２１は、上記孔軸、即ち、支持部材７の軸線に直交する。そのため、第１軸部８２１は、支持部材７の軸線に直交する上記第１軸となり、第２軸部８２２は、第１軸に直交する上記第２軸となる。従って、中間胴部材８２に可動ジョイント部材８３が上記第１軸回りに傾動自在に連結され、固定ジョイント部材８１に中間胴部材８２が上記第２軸回りに傾動自在に連結されて、可動ジョイント部材８３が中間胴部材８２を介して上記第１軸回りと上記第２軸回りとの２自由度を持って固定ジョイント部材８１に傾動自在に連結されることになる。即ち、支持部材７を上記第１軸回りと上記第２軸回りとの２自由度を持って天井壁１３に傾動自在に連結する２自由度のジョイントが構成されることになる。
【００３１】
また、真空メカニカルジョイント８は、固定ジョイント部材８１と可動ジョイント部材８３との間で支持部材７が挿通される、可撓性及び伸縮性を有するベローズから成る筒状隔壁８５を備えている。この筒状隔壁８５は、環状の中間胴部材８３に挿通されている。筒状隔壁８５の一端部（下端部）は、固定ジョイント部材８１に、これに形成した孔８１３に連通する状態で気密に固定されている。尚、本実施形態では、固定ジョイント部材８１の円板部８１１の上面に孔８１３を囲うように筒状隔壁８５の下端部を気密に固定しているが、孔８１３の周面に筒状隔壁８５の下端部を気密に固定してもよい。
【００３２】
また、筒状隔壁８５の他端部（上端部）は、支持部材７に気密に固定されている。ここで、筒状隔壁８５の下端部は、支持部材７が隙間を存して挿通される固定ジョイント部材８１の孔８１３に連通させる必要性から、支持部材７よりも大径に形成される。そのため、筒状隔壁８５の上端部をその下端部と同径に形成した場合、このままでは筒状隔壁８５の上端部を支持部材７に固定できなくなる。そこで、本実施形態では、支持部材７に、ボールねじ８４３の下端に隣接して、径方向外方に張出すフランジ部７１を設け、このフランジ部７１に筒状隔壁８５の上端部を気密に固定している。尚、フランジ部７１を省略し、筒状隔壁８５の上端部を縮径させて、支持部材７の外周面に筒状隔壁８５の上端部を気密に固定してもよい。
【００３３】
本実施形態の真空メカニカルジョイント８によれば、固定ジョイント部材８１に真空チャンバ１の天井壁１３の外側で傾動自在に連結される可動ジョイント部材８３を設けて、この可動ジョイント部材８３に支持部材７用のアクチュエータ８４を搭載するため、真空チャンバ１の外部にアクチュエータ８４が配置されることになる。そのため、アクチュエータ８４として真空仕様のものを用いなくても、アクチュエータ８４での発塵で発生したパーティクルによる真空チャンバ１内の汚損を防止できる。更に、真空チャンバ１内にアクチュエータを収納するものと異なり、真空チャンバ１内にアクチュエータの収納スペースを確保する必要がなく、真空チャンバ１の小型化を図ることができる。
【００３４】
また、筒状隔壁８５の内部空間は、固定ジョイント部材８１の孔８１３を介して真空チャンバ１に連通するが、筒状隔壁８５の下端部と上端部を夫々固定ジョイント部材８１と支持部材７に気密に固定するため、筒状隔壁８５の内部空間は大気には連通しない。従って、固定ジョイント部材８１の孔８１３を介しての真空チャンバ１と大気との連通が筒状隔壁８５により遮断されることになり、真空チャンバ１の気密性を確保できる。また、筒状隔壁８５は、支持部材７の傾動に伴なって撓むと共に、支持部材７の軸線方向移動に伴なって伸縮する。従って、支持部材７の動きが筒状隔壁８５で妨げられることはなく、支持部材７の動きの円滑性も確保できる。更に、環状に形成した中間胴部材８２に筒状隔壁８５が挿通されるため、筒状隔壁８５に対し中間胴部材８２が干渉することはなく、この干渉で支持部材７の動きが妨げられることを防止できる。
【００３５】
尚、筒状隔壁８５の上端部を、支持部材７ではなく、可動ジョイント部材８３に固定することも考えられる。然し、これでは、可動ジョイント部材８３の孔８３３が筒状隔壁８５の内部空間に連通するため、孔８３３とボールねじ８４３との間の隙間をシールするシール手段が必要になる。これに対し、本実施形態の如く筒状隔壁８５の上端部を支持部材７に固定すれば、筒状隔壁８５だけで真空チャンバ１の気密性を確保でき、構造の簡素化を図る上で有利である。
【００３６】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態の真空メカニカルジョイント８は、可動ジョイント部材８３を第１軸（第１軸部８２１）回りと第２軸（第２軸部８２２）回りの２自由度を持って固定ジョイント部材８１に傾動自在に連結した２自由度のジョイントで構成されているが、以下の如く２自由度のジョイントを構成することも可能である。即ち、固定ジョイント部材８１を孔８１３の孔軸回りに相対回転自在な外周側部材と内周側部材との２部材に分割し、外周側部材をチャンバ外壁に固定し、内周側部材に、孔８１３を形成すると共に、可動ジョイント部材８３を支持部材７の軸線に直交する軸回りの１自由度を持って傾動自在に連結すれば、内周側部材の回転自由度と合わせて２自由度のジョイントを構成できる。この場合、筒状隔壁８５の一端部を孔８１３に連通する状態で内周側部材に気密に固定するが、外周側部材と内周側部材との間を介して真空チャンバ１が大気に連通することを筒状隔壁８５で防止することはできない。従って、外周側部材と内周側部材を相対回転自在に気密性を持って連結して、真空チャンバ１が外周側と内周側の両部材間を介して大気に連通することを防止することが必要になる。
【００３７】
ところで、６自由度のパラレルリンク機構を構成するには、支持部材７とマスク保持体４との間のジョイント４１の自由度の数と真空メカニカルジョイント８の自由度の数との和を５以上にすることが必要であって、真空メカニカルジョイント８を上記の如く２自由度のジョイントとする場合、ジョイント４１は３自由度のボールジョイントで構成せざるを得ない。然し、ボールジョイントの真空潤滑には未だ懸念があるため、ジョイント４１を２自由度のものにすること、即ち、真空メカニカルジョイント８を３自由度のものにすることが要求される可能性がある。ここで、固定ジョイント部材８１を上記の如く相対回転自在な外周側部材と内周側部材との２部材に分割する場合、内周側部材に可動ジョイント部材８３を上記実施形態の如く２自由度を持って傾動自在に連結すれば、真空メカニカルジョイント８を３自由度のものに構成できる。また、固定ジョイント部材８１を２部材に分割しなくても、上記実施形態において、支持部材７を可動ジョイント部材８３に対し支持部材７の軸線回りに回転自在とすれば、真空メカニカルジョイント８を３自由度のものに構成できる。具体的には、可動ジョイント部材８３にボールスプライン筒８４８を介して回り止めされるボールねじ８４３に支持部材７を回転自在に連結して、可動ジョイント部材８３に対し支持部材７をその軸線回りに回転自在とする。但し、筒状隔壁８５の捩りに対する剛性で支持部材７の回転が拘束されないように、筒状隔壁８５を固定する支持部材７の部分であるフランジ部７１はボールねじ８４３と一体とし、フランジ部７１以外の支持部材７の部分を可動ジョイント部材８３に対し回転自在とすることが望ましい。尚、筒状隔壁８５が自由に捩れるものであるなら、フランジ部７１を含む支持部材７全体を回転自在としてもよい。
【００３８】
また、真空チャンバ１内の部材である例えば基板ステージ２を複数の支持部材７で単純に昇降させるだけであるなら、真空メカニカルジョイント８として、可動ジョイント部材８３を支持部材７の軸線に直交する軸回りの１自由度を持って固定ジョイント部材８１に傾動自在に連結する１自由度のジョイントを用いてもよい。
【００３９】
また、筒状隔壁８５は、全体として可撓性と伸縮性を有するものであればよく、その全長に亘って可撓性と伸縮性を有するものに限定されない。例えば、筒状隔壁８５の長手方向中間に、中間胴部材８２や可動ジョイント部材８３の突片部８３２に固定される環状固定部材を介設し、この環状固定部材と固定ジョイント部材８１との間の筒状隔壁の部分を可撓性を有するものとし、環状固定部材と支持部材７との間の筒状隔壁の部分を伸縮性を有するものとしてもよい。また、アクチュエータ８４として電動式送りねじ機構以外の例えば油圧シリンダを用いることも可能である。但し、支持部材７の軸線方向移動量を精密に制御するには、上記実施形態の如く電動式送りねじ機構を用いることが望ましい。
【符号の説明】
【００４０】
１…真空チャンバ、１３…天井壁（真空チャンバの外壁）、４…マスク保持体（真空チャンバ内の部材）、７…支持部材、８…真空メカニカルジョイント、８１…固定ジョイント部材、８１３…孔、８２…中間胴部材、８２１…第１軸部（第１軸）、８２２…第２軸部（第２軸）、８３…可動ジョイント部材、８４…アクチュエータ、８５…筒状隔壁。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバ内の部材を支持する軸線方向に移動可能な棒状の支持部材をその軸線に直交する軸回りの自由度を含む所定数の自由度を持って真空チャンバの外壁に傾動自在に連結する真空メカニカルジョイントであって、
前記外壁に固定され、前記支持部材が前記傾動を許容する隙間を存して挿通される孔を有する固定ジョイント部材と、
前記固定ジョイント部材に、前記外壁の外側で前記所定数の自由度を持って傾動自在に連結される可動ジョイント部材と、
前記可動ジョイント部材に搭載され、前記支持部材を軸線方向に移動させるアクチュエータと、
前記固定ジョイント部材と前記可動ジョイント部材との間で前記支持部材が挿通される可撓性及び伸縮性を有する筒状隔壁とを備え、
前記筒状隔壁の一端部は、前記孔に連通する状態で前記固定ジョイント部材に気密に固定され、前記筒状隔壁の他端部は、前記支持部材に気密に固定されることを特徴とする真空メカニカルジョイント。
【請求項２】
請求項１記載の真空メカニカルジョイントであって、前記可動ジョイント部材を前記支持部材の軸線に直交する第１軸回りと第１軸に直交する第２軸回りとの２自由度を持って前記固定ジョイント部材に傾動自在に連結するものにおいて、
前記固定ジョイント部材と前記可動ジョイント部材との間に、前記筒状隔壁が挿通される環状の中間胴部材を備え、
前記中間胴部材に前記可動ジョイント部材を前記第１軸回りに傾動自在に連結すると共に、前記固定ジョイント部材に前記中間胴部材を前記第２軸回りに傾動自在に連結することを特徴とする真空メカニカルジョイント。
【請求項３】
前記固定ジョイント部材は、前記孔の孔軸回りに相対回転自在に気密性を持って連結される外周側部材と内周側部材との２部材に分割され、前記外周側部材が前記外壁に気密に固定され、前記内周側部材に、前記孔が形成されると共に、前記可動ジョイント部材が前記所定数の自由度を持って傾動自在に連結され、更に、前記筒状隔壁の一端部が前記孔に連通する状態で前記内周側部材に気密に固定されることを特徴とする請求項１又は２記載の真空メカニカルジョイント。
【請求項４】
前記支持部材は、前記可動ジョイント部材に対し前記支持部材の軸線回りに回転自在であることを特徴とする請求項１又は２記載の真空メカニカルジョイント。
【請求項１】
真空チャンバ内の部材を支持する軸線方向に移動可能な棒状の支持部材をその軸線に直交する軸回りの自由度を含む所定数の自由度を持って真空チャンバの外壁に傾動自在に連結する真空メカニカルジョイントであって、
前記外壁に固定され、前記支持部材が前記傾動を許容する隙間を存して挿通される孔を有する固定ジョイント部材と、
前記固定ジョイント部材に、前記外壁の外側で前記所定数の自由度を持って傾動自在に連結される可動ジョイント部材と、
前記可動ジョイント部材に搭載され、前記支持部材を軸線方向に移動させるアクチュエータと、
前記固定ジョイント部材と前記可動ジョイント部材との間で前記支持部材が挿通される可撓性及び伸縮性を有する筒状隔壁とを備え、
前記筒状隔壁の一端部は、前記孔に連通する状態で前記固定ジョイント部材に気密に固定され、前記筒状隔壁の他端部は、前記支持部材に気密に固定されることを特徴とする真空メカニカルジョイント。
【請求項２】
請求項１記載の真空メカニカルジョイントであって、前記可動ジョイント部材を前記支持部材の軸線に直交する第１軸回りと第１軸に直交する第２軸回りとの２自由度を持って前記固定ジョイント部材に傾動自在に連結するものにおいて、
前記固定ジョイント部材と前記可動ジョイント部材との間に、前記筒状隔壁が挿通される環状の中間胴部材を備え、
前記中間胴部材に前記可動ジョイント部材を前記第１軸回りに傾動自在に連結すると共に、前記固定ジョイント部材に前記中間胴部材を前記第２軸回りに傾動自在に連結することを特徴とする真空メカニカルジョイント。
【請求項３】
前記固定ジョイント部材は、前記孔の孔軸回りに相対回転自在に気密性を持って連結される外周側部材と内周側部材との２部材に分割され、前記外周側部材が前記外壁に気密に固定され、前記内周側部材に、前記孔が形成されると共に、前記可動ジョイント部材が前記所定数の自由度を持って傾動自在に連結され、更に、前記筒状隔壁の一端部が前記孔に連通する状態で前記内周側部材に気密に固定されることを特徴とする請求項１又は２記載の真空メカニカルジョイント。
【請求項４】
前記支持部材は、前記可動ジョイント部材に対し前記支持部材の軸線回りに回転自在であることを特徴とする請求項１又は２記載の真空メカニカルジョイント。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−２３７１０（Ｐ２０１３−２３７１０Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５７４８２（Ｐ２０１１−１５７４８２）
【出願日】平成２３年７月１９日（２０１１．７．１９）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１９日（２０１１．７．１９）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]