JPH0766067B2

JPH0766067B2 - 超高真空用テーブル

Info

Publication number: JPH0766067B2
Application number: JP1152114A
Authority: JP
Inventors: 宏佐伯; 文夫渡辺
Original assignee: 財団法人真空科学研究所
Priority date: 1989-06-16
Filing date: 1989-06-16
Publication date: 1995-07-19
Anticipated expiration: 2010-07-19
Also published as: JPH0318790A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、超高真空環境において、半導体等の薄膜の加
工、検査等を行なう薄膜加工装置、検査装置等に用いる
超高真空用テーブルに関するものである。

従来の技術超高真空環境において、半導体の薄膜加工、若しくは検
査を行なう場合、これら薄膜加工、検査装置に用いるテ
ーブルを確実に動作させ、また、薄膜の加工表面の不純
物ガス、成分との反応による有害物生成を防止し、若し
くは検査表面層界面の状態を分析するための分解能を向
上するためには、これら薄膜加工、検査装置に用いるテ
ーブルにおける各部材の熱歪を防止し、また、テーブル
自身からの放出ガスの発生が少ない超高真空環境で使用
できるものが必要とされつつある。以下、従来の超高真
空用テーブルの概略について説明する。

ベース上に第１の移動テーブル（Ｙ軸移動テーブル）と
第２の移動テーブル（Ｘ軸移動テーブル）がそれぞれリ
ニアガイドにより直交方向に移動可能に支持されてい
る。第１と第２の移動テーブルはそれぞれ第１と第２の
ステッピングモータと送りねじおよびナット等からなる
動力伝達手段により移動される。各ステッピングモータ
は真空槽（図示省略）外に設置され、このステッピング
モータの出力軸が上記送りねじの基端にベローカップリ
ングにより連結されている。作業テーブルは下面の四隅
に柱状の摺動台が突設され、これらの摺動台は第１と第
２の移動テーブルをそれぞれ挟んだ状態でベース上に摺
動可能に載せられている。

次に上記従来例の動作について説明する。

第１のステッピングモータの駆動により送りねじを回転
させることにより、これに螺合しているナットおよび第
１の移動テーブル等をリニアガイドに沿ってＹ軸方向に
移動させることができ、これに伴い摺動台を押してこの
摺動台および作業テーブルをＹ軸方向に移動させること
ができる。一方、第２のステッピングモータの駆動によ
り送りねじを回転させることにより、これに螺合してい
るナットおよび第２の移動テーブル等をリニアガイドに
沿ってＸ軸方向に移動させることができ、これに伴い摺
動台を押してこの摺動台および作業テーブルをＸ軸方向
に移動させることができる。

発明が解決しようとする課題真空槽内を真空にするためには、真空槽を加熱して脱ガ
ス（ベーキング）する必要がある。このとき、各部材に
熱歪を生じるが、上記従来例のように移動テーブルの案
内手段としてリニアガイドを用いると、このリニアガイ
ドのリニアガイド台をベースにボルトにより固定し、移
動部を第１、若しくは第２の移動テーブルにボルトによ
り固定するため、両者が食い付き状態となり、送りねじ
を回転させることができない。

このため、10^-7Torrレベルの雰囲気でしか使用すること
ができず、超高真空環境で使用することができなかっ
た。このような熱歪による影響を避けるには、あらかじ
め機械的接触部分に大きなクリアランスを設ければよい
が、これでは精度が大変悪い。また、上記従来例では、
その全部品がステンレス製であり、リニアガイドは油抜
き処理、シリコングリースの使用を必要とし、ボルト等
も表面処理を施していない。しかも、ベース上には摺動
台を円滑に摺動させるため、MOS₂（二硫化モリブデン）
等を塗布している。このため、これらの油分等が真空槽
内の真空度、真空の質を悪くし、好ましい真空環境とは
言えない。また、この真空環境の悪化を少なくするた
め、ステッピングモータを真空槽外に設置し、その出力
軸と送りねじとをベローカップリングにより連結してい
るため、ステッピングモータの駆動の際、ベローカップ
リングの変動負荷で送りねじの回転角が変動し、送り精
度を一層悪くしていた。

本発明は、上記のような従来技術の課題を解決するもの
であり、各部に熱歪が生じても、この熱歪を破損のおそ
れなく自由に吸収することができ、しかも、移動テーブ
ルを水平方向、垂直方向、若しくは反転した水平方向
等、任意の姿勢に設定して保持することができ、したが
って、移動テーブルを超高真空環境において、任意の姿
勢で、大気中と同様に円滑に、しかも、高精度に動作さ
せることができ、また、組み立て調整作業を容易に行う
ことができるようにした超高真空用テーブルを提供する
ことを目的とするものである。

課題を解決するための手段上記課題を解決するための本発明の技術的手段は、平行
に配置された第１および第２の一対の円柱状の案内軸
と、これら第１および第２の案内軸に沿って移動する移
動テーブルと、上記第１および第２の案内軸にそれぞれ
転動可能に係合され、中央部から軸心方向に沿って両側
に対称的で円錐状に拡開する溝付きに形成され、上記移
動テーブルを上記第１および第２の案内軸に沿って移動
させるための溝付きの第１および第２の案内ローラと、
上記第１の案内ローラを定位置で回転可能に支持する支
持手段と、上記第２の案内ローラをばねにより上記第２
の案内軸に加圧し、第１および第２の案内ローラを互い
に協力させて熱歪を吸収し得るように第１および第２の
案内軸に保持させる支持手段と、上記移動テーブルを移
動させるための駆動装置と、この駆動装置と上記移動テ
ーブルにばねを用いて熱歪を吸収し得るように連係され
た動力伝達手段を備えたものである。

作用本発明は、上記技術的手段により次のような作用を有す
る。

駆動装置により動力伝達手段を介し、移動テーブルを第
１および第２の案内軸と第１および第２の案内ローラの
案内により移動させることができる。そして、第２の案
内ローラを移動テーブルに熱歪を吸収し得るようにばね
を用いて支持し、第１および第２の案内ローラを互いに
協力させて第１および第２の案内軸に保持させるように
し、駆動位置と移動テーブルをそれぞればねを用いた動
力伝達手段により熱歪を吸収し得るように連係している
ので、真空槽を加熱して脱ガスする際に上記各部材が熱
歪（熱膨張）を生じてもこれを吸収することができる。
特に、上記のように第２の案内軸側ではなく、第２の案
内ローラ側をばねにより付勢しているので、基準側の第
１の案内軸を十分精度よく取り付けた場合、第２の案内
軸の局所的歪は、第２の案内ローラのばねによるサスペ
ンション的な動きで十分カバーすることができる。

したがって、10^-11Torr台の超高真空環境で動作させる
ことができ、また、冷却後、各部材を加熱前の状態に自
動的に復帰させることができる。また、第１および第２
の案内ローラを溝付きに形成して第１および第２の円柱
状の案内軸に係合させ、しかも、上記のように、第２の
案内ローラを移動テーブルに熱歪を吸収し得るようにば
ねを用いて支持し、第１および第２の案内ローラを互い
に協力させて第１および第２の案内軸に保持させるよう
にしているので、移動テーブルを水平方向、垂直方向、
若しくは反転した水平方向等、任意の姿勢に設定しても
第１および第２の案内ローラと第１および第２の案内軸
を確実に係合状態に保持することができる。

実施例以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

第１図ないし第５図は本発明の一実施例における超高真
空用テーブルを示し、第１図は平面図、第２図は第１図
のII-II矢視断面図、第３図は第１図のIII-III矢視断面
図、第４図は第３図まIV-IV矢視断面図、第５図は第２
図のV-V矢視断面図である。

第１図ないし第３図に示すように支持台１上の四隅に支
持ブロック２がボルト３により取付けられ、支持台１の
長手縁側の支持ブロック２同士に対向して穴４が形成さ
れている。対向する穴４同士に第１および第２の一対の
円柱状の案内軸5aおよび5bが挿入され、各支持ブロック
２に穴４と直角方向に形成されたねじ穴６にねじ７が螺
入され、各ねじ７が第１および第２の案内軸5aおよび5b
に圧接されて第１および第２の案内軸5aおよび5bが平行
に固定されている。移動テーブル８の両側部の複数箇所
に形成された取付穴９にはボルト10が遊合状態に挿通さ
れ、各ボルト10の先端側が移動テーブル８の両側下部に
重ねられた支持ブロック11a、11bのねじ穴12に螺入され
ている。支持ブロック11a側のボルト10はその頭部が取
付穴９の浅い大径部内に埋入され、下面が大径部底面に
圧接するように締付けられている。これにより、支持ブ
ロック11aが移動テーブル８に固定されている。支持ブ
ロック11b側のボルト10はその頭部が取付穴９の深い大
径部内に埋入され、その下面と大径部底面とにねじ軸の
外周においてワッシャ13と皿ばね14が介在されている。
これにより、支持ブロック11bは取付穴９の小径部とボ
ルト10のねじ軸とのクリアランスを利用して皿ばね14の
圧接力に抗して支持ブロック11aに対して離隔する側
に、若しくは近接する側に移動される。各支持ブロック
11aおよび11bには第１および第２の案内軸5a、5bに沿っ
て２箇所に支持穴15が形成され、各支持穴15内にはベア
リング16が取付けられている。第１の案内軸5a側の各ベ
アリング16には第１の案内ローラ17aに突設された軸18
が挿通され、軸18の先端ねじ部には移動テーブル８に形
成された穴19内でナット20が螺合され、ナット20はベア
リング16の内レースとの間にワッシャ21を介在して締め
付けられ、回転可能に支持されている。第２の案内軸5b
側の各ベアリング16にも第２の案内ローラ17bに突設さ
れた軸18が同様にナット20とワッシャ21とで回転可能に
支持されている。各案内ローラ17a、17bは中央部から軸
心方向に沿って両側に対称的で円錐状に拡開する溝付き
で鼓状（対向円錐状）に形成されている。このように溝
22が開放側より奥側に至るに従い次第に狭くなるように
形成され、この溝22の壁面が第１、第２の案内軸5a、5b
にその内側から転動可能に係合されている。したがっ
て、第１、第２の案内軸5a、5bと第１、第２の案内ロー
ラ17a、17bとが容易に組み立て調整される。移動テーブ
ル８には支持ブロック11b側の端面に支持ブロック23が
ボルト24により取付けられ、支持ブロック23には各第２
の案内ローラ17bの位置に対応して穴25が形成されてい
る。各穴25には調整ピン26が挿通され、各調整ピン26の
先端部のねじ部が支持ブロック11bに螺入されている。
各調整ピン26の基端側より順次圧縮ばね27とワッシャ28
が嵌装され、各調整ピン26の基端部のねじ部にナット29
が螺合され、圧縮ばね27が支持ブロック23とワッシャ28
との間に圧縮状態で介在されている。したがって、圧縮
ばね27の反醗弾性により調整ピン26、支持ブロック11b
および第２の案内ローラ17bが支持ブロック11aおよび第
１の案内ローラ17aから離隔される方向に加圧され、第
２の案内ローラ17bが第２の案内軸5bに加圧されてい
る。これにより、第１および第２の案内ローラ17aおよ
び17bが互いに協力して熱歪を吸収し得るように第１お
よび第２の案内軸5aおよび5bを保持することができる。

移動テーブル８は駆動装置であるステッピングモータ30
と動力伝達手段であるボールねじにより移動される。ス
テッピングモータ30は支持台１上における第１、第２の
案内軸5a、5b間の一側にボルト31により取付けられてい
る。支持台１上における第１、第２の案内軸5a、5b間の
他側には支持ブロック32がボルト33により取付けられ、
特に第４図から明らかなように支持ブロック32の穴34に
スリーブ35が挿入され、スリーブ35と一体に取付けられ
たフランジ36がボルト37により支持ブロック32に固定さ
れている。スリーブ35にはステッピングモータ30の出力
軸である送りねじのねじ軸38の先端部がベアリング39を
介して回転可能に支持されている。移動テーブル８の下
面中央部には支持ブロック40がボルト41により固定され
ている。特に第５図から明らかなように支持ブロック40
の穴42にはボールねじのナット43と44が遊合状態で挿通
され、ナット44には支持ブロック40とナット44の鍔状部
45の内側に設けられた環状板46との間で環状板47が遊嵌
されている。環状板47の支持ブロック40側の面には軸心
と直交方向に断面Ｖ字状の凹入溝48が形成され、環状板
47の反対側の面には凹入溝48と直交方向に断面Ｖ字状の
凹入溝49が形成され、環状板46には凹入溝49に対応する
断面Ｖ字状の凹入溝50が形成されている。ナット44の鍔
状部45、環状板46、環状板47および支持ブロック40には
複数本のボルト51が遊合状態で挿通され、各ボルト51の
先端部にナット52が螺合されている。各ボルト51の外周
において、ナット52と支持ブロック40との間に圧縮ばね
53が介在され、支持ブロック40と環状板47の凹入溝48と
の間に複数個のボール54が介在され、環状板47の凹入溝
49と環状板46の凹入溝50との間にボール55が介在され、
圧縮ばね53の弾性によりナット44の鍔状部45の内側の環
状板46が複数個のボール55を介して環状板47に圧接さ
れ、環状板47が複数個のボール54を介して支持ブロック
40に圧接されている。上記ねじ軸38がナット43、44にボ
ール（図示省略）を介してかみ合わされている。したが
って、ステッピングモータ30の駆動によりねじ軸38を回
転させることにより、ナット43、44を介して移動テーブ
ル８等を第１および第２の案内軸5aおよび5bと第１およ
び第２の案内ローラ17aおよび17bの案内により移動させ
ることができる。そして、ナット43、44を圧縮ばね53、
ボール54、55等を介して支持ブロック40に支持させるこ
とにより、加熱による各部材の各方向への熱歪を吸収す
ることができ、また、ねじ軸38の曲がりが移動テーブル
８へ影響を及ぼすのを防止することができる。支持台１
上には一方の第１の案内軸5aに沿う縁部２箇所に支持ブ
ロック56がボルト57により固定され、各支持ブロック56
上には近接スイッチ58が支持されている。一方、移動テ
ーブル８における第１の案内軸5a側の端面には近接スイ
ッチ58、58の間に位置して支持ブロック59がボルト60に
より固定され、支持ブロック59の下面には近接スイッチ
58を動作させる磁石61がボルト62により固定されてい
る。

上記各部材において、部品固定用のボルト、ナット、ワ
ッシャ、ばね、ボール等の強度部材には酸洗、加熱脱ガ
ス処理を行ない、または、表面にAgでコートしたステン
レス材を用い、その他の主要部材はアルミニウム合金を
Ar＋O₂の中で加工し、表面に緻密で硬い酸化膜を形成
し、不純物を少なくした材料を用いている。したがっ
て、加熱の際に各部材からの放出ガスの発生を極めて少
なくすることができる。また、上記ステッピングモータ
30のステータに用いるケーブル（図示省略）は芯線の外
周に絶縁被覆が施され、絶縁被覆の外周がステンレスか
らなるチューブにより被覆され、加熱の際に放出ガスの
発生を極めて少なくすることができるようになってお
り、これによりステッピングモータ30を真空槽（図示省
略）内に設置することができるようになっている。

以上の構成において、以下、その動作について説明す
る。

ステッピングモータ30を駆動し、上記のようにねじ軸38
をいずれか一方に回転させることにより、このねじ軸38
にボールを介してかみ合っているナット43、44および移
動テーブル８等を第１および第２の案内軸5aおよび5bと
第１および第２の案内ローラ17aおよび17bの案内により
いずれかの方向に移動させることができる。このとき、
磁石61がいずれかの近接スイッチ58を動作させることに
より、移動テーブル８の限界移動位置を検出することが
できる。そして、真空槽を加熱し、真空槽内を脱ガス
し、超高真空環境にする際、上記のように第１および第
２の案内軸5aおよび5b等の熱歪を第１の案内ローラ17a
側を基準として圧縮ばね27により吸収し、送りねじ38等
の熱歪を圧縮ばね53およびボール54、55の介在により吸
収することができる。したがって、10^-11Torr台の超高
真空環境において、移動テーブルを大気中と同様に円滑
に、しかも、高精度に動作させることができる。また、
各部材を上記のように加熱の際の放出ガスの極めて少な
い材料により形成しているので、真空槽内を好ましい環
境に保つことができる。また、上記のように移動テーブ
ル８を移動させるステッピングモータ30を真空槽内に設
置することができるようにしているので、従来のような
動力伝達機構の変動をなくし、送り精度を更に一層向上
させることができる。試験の結果、10^-11Torrk超高真空
環境において、大気中での動作と同じように動作させる
ことができ、移動テーブルのピッチング、ヨーイングは
いずれもサブミクロン台であった。

なお、支持台１および移動テーブル８をこの移動方向と
直交方向に移動する移動テーブル上に設け、移動テーブ
ル８上に回転テーブルを設けることにより、この回転テ
ーブル上で半導体の薄膜加工、検査等を行なうことがで
きる。また、上記実施例では、第１図および第２の案内
ローラ17aおよび17bを第１および第２の案内軸5aおよび
5bに内側より係合させ、第２の案内ローラ17bを圧縮ば
ね27により第１の案内ローラ17aと離隔する方向で第２
の案内軸5bに加圧し、第１および第２の案内ローラ17a
および17bが協力して第１および第２の案内軸5aおよび5
bを突張るように保持するようにしているが、第１およ
び第２の案内ローラ17aおよび17bを第１および第２の案
内軸5aおよび5bに外側より係合させ、第２の案内ローラ
17bを圧縮ばねにより第１の案内ローラ17aと近接する方
向で第２の案内軸5bに加圧し、第１および第２の案内ロ
ーラ17aおよび17bが協力して第１および第２の案内軸5a
および5bを挟持するように保持するようにしてもよい。
そして、このように第１および第２の案内ローラ17aお
よび17bが第１および第２の案内軸5aおよび5bを保持す
るような案内機構を用いることにより移動テーブル８等
を上記実施例のように水平方向で移動させる場合に限ら
ず、垂直方向、反転した水平方向、更には傾斜方向等、
任意の姿勢で移動させることができる。

発明の効果以上述べたように本発明によれば、駆動装置により動力
伝達手段を介し、移動テーブルを第１および第２の案内
軸と第１および第２の案内ローラの案内により駆動させ
ることができる。そして、第２の案内ローラを移動テー
ブルに熱歪を吸収し得るようにばねを用いて支持し、第
１および第２の案内ローラを互いに協力させて第１およ
び第２の案内軸に保持させるようにし、駆動装置と移動
テーブルをそれぞればねを用いた動力伝達手段により熱
歪を吸収し得るように連係しているので、真空槽を加熱
して脱ガスする際に上記各部材が熱歪（熱膨張）を生じ
てもこれを吸収することができる。特に、上記のように
第２の案内軸側でなく、第２の案内ローラ側をばねによ
り付勢しているので、基準側の第１の案内軸を十分に精
度よく取り付けた場合、第２の案内軸の局所的歪は、第
２の案内ローラのばねによりサペンション的な動きで十
分カバーすることができる。したがって、10^-11Torr台
の超高真空環境で破損のおそれもなく、円滑に、しか
も、高精度に動作させることができ、また、冷却後、各
部材を加熱前の状態に自動的に復帰させることができ
る。また、第１および第２の案内ローラを溝付きに構成
して第１および第２の円柱状の案内溝に係合させ、しか
も、上記のように、第２の案内ローラを移動テーブルに
熱歪を吸収し得るようにばねを用いて支持し、第１およ
び第２の案内ローラを互いに協力させて第１および第２
の案内軸に保持させるようにしているので、移動テーブ
ルを水平方向、垂直方向、若しくは反転した水平方向
等、任意の姿勢に設定しても第１および第２の案内ロー
ラと第１および第２の案内軸を確実に係合状態に保持す
ることができる。したがって、移動テーブルを超高真空
環境において、任意の姿勢で、大気中と同様に円滑に、
しかも、高精度に動作させることができる。また、上記
第１および第２の案内ローラは中央部から軸心方向に沿
って両側に対称的で円錐状に拡開する溝付きに形成して
いるので、第１および第２の円柱状の案内軸との組み立
て調整作業を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の一実施例における超高真
空用テーブルを示し、第１図は平面図、第２図は第１図
のII-II矢視断面図、第３図は第１図のIII-III矢視断面
図、第４図は第３図のIV-IV矢視断面図、第５図は第２
図のV-V矢視断面図である。１……支持台、5a、5b……案内軸、８……移動テーブ
ル、11a、11b……支持ブロック、17a、17b……案内ロー
ラ、27……圧縮ばね、30……ステッピングモータ、38…
…ねじ軸、43、44……ナット。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平行に配置された第１および第２の一対の
円柱状の案内軸と、これら第１および第２の案内軸に沿
って移動する移動テーブルと、上記第１および第２の案
内軸にそれぞれ転動可能に係合され、中央部から軸心方
向に沿って両側に対称的で円錐状に拡開する溝付きに形
成され、上記移動テーブルを上記第１および第２の案内
軸に沿って移動させるための第１および第２の案内ロー
ラと、上記第１の案内ローラを定位置で回転可能に支持
する支持手段と、上記第２の案内ローラをばねにより上
記第２の案内軸に加圧し、第１および第２の案内ローラ
を互いに協力させて熱歪を吸収し得るように第１および
第２の案内軸に保持させる支持手段と、上記移動テーブ
ルを移動させるための駆動装置と、この駆動装置と上記
移動テーブルにばねを用いて熱歪を吸収し得るように連
係された動力伝達手段を備えたことを特徴とする超高真
空用テーブル。