JPH07123034B2 - イオン注入装置 - Google Patents
イオン注入装置Info
- Publication number
- JPH07123034B2 JPH07123034B2 JP2042198A JP4219890A JPH07123034B2 JP H07123034 B2 JPH07123034 B2 JP H07123034B2 JP 2042198 A JP2042198 A JP 2042198A JP 4219890 A JP4219890 A JP 4219890A JP H07123034 B2 JPH07123034 B2 JP H07123034B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、イオンビームを電気的に走査すると共に、
それと直交する方向にウェーハを機械的に 走査する、いわゆるハイブリッドスキャン方式のイオン
注入装置に関する。
それと直交する方向にウェーハを機械的に 走査する、いわゆるハイブリッドスキャン方式のイオン
注入装置に関する。
この種のイオン注入装置の先行例を第４図および第５図
に示す。
に示す。
このイオン注入装置は、イオンビーム２をＸ方向（例え
ば水平方向）に電気的に走査して平行ビーム化して注入
室４内に導くと共に、ウェーハ６を注入室４内でＸ方向
に直交するＹ方向（例えば垂直方向）に機械的に走査す
る構造のものであり、注入室４内にあってウェーハ６を
保持するホルダ８と、このホルダ８を注入室４内でＹ方
向に走査するホルダ駆動装置10とを備えている。
ば水平方向）に電気的に走査して平行ビーム化して注入
室４内に導くと共に、ウェーハ６を注入室４内でＸ方向
に直交するＹ方向（例えば垂直方向）に機械的に走査す
る構造のものであり、注入室４内にあってウェーハ６を
保持するホルダ８と、このホルダ８を注入室４内でＹ方
向に走査するホルダ駆動装置10とを備えている。
ホルダ駆動装置10は、注入室４の側面部に設けられた真
空シール軸受12と、この軸受12を前記Ｘ方向に貫通する
主軸14と、この主軸14の注入室外側端部に出力軸が結合
された可逆転式のダイレクトドライブモータ16と、前記
主軸14の注入室内側端部にほぼ直交するように取り付け
られた化逆転式のダイレクトドライブモータ18と、この
ダイレクトドライブモータ18の出力軸にほぼ直交するよ
うに取り付けられたアーム22と、このアーム22にほぼ直
交するように取り付けられた化逆転式のダイレクトドラ
イブモータ24とを備えており、このダイレクトドライブ
モータ24の出力軸にほぼ直交するように前述したホルダ
８が取り付けられている。また、両モータ18、24の先端
部には、その出力軸を真空シールして同モータの真空中
での使用を可能にするため、真空シール部20、26がそれ
ぞれ設けられている。
空シール軸受12と、この軸受12を前記Ｘ方向に貫通する
主軸14と、この主軸14の注入室外側端部に出力軸が結合
された可逆転式のダイレクトドライブモータ16と、前記
主軸14の注入室内側端部にほぼ直交するように取り付け
られた化逆転式のダイレクトドライブモータ18と、この
ダイレクトドライブモータ18の出力軸にほぼ直交するよ
うに取り付けられたアーム22と、このアーム22にほぼ直
交するように取り付けられた化逆転式のダイレクトドラ
イブモータ24とを備えており、このダイレクトドライブ
モータ24の出力軸にほぼ直交するように前述したホルダ
８が取り付けられている。また、両モータ18、24の先端
部には、その出力軸を真空シールして同モータの真空中
での使用を可能にするため、真空シール部20、26がそれ
ぞれ設けられている。
イオン注入に際しては、第５図に示すように、モータ18
によってアーム22を０゜（垂直上）の位置から下げて、
水平位置（90゜）を振り分けに例えば70゜の範囲（即ち
55゜〜125゜の範囲）を往復旋回させる。それによっ
て、ホルダ８に保持されたウェーハ６は、イオンビーム
２に向いた状態で、円弧を描くような形でＹ方向に機械
的に走査される。
によってアーム22を０゜（垂直上）の位置から下げて、
水平位置（90゜）を振り分けに例えば70゜の範囲（即ち
55゜〜125゜の範囲）を往復旋回させる。それによっ
て、ホルダ８に保持されたウェーハ６は、イオンビーム
２に向いた状態で、円弧を描くような形でＹ方向に機械
的に走査される。
なお、モータ24は、アーム22を上記のように旋回させる
ときに、ホルダ８およびウェーハ６の姿勢を一定に保つ
のに用いられる。モータ16は、ホルダ８を、上記注入状
態と、ウェーハ６のハンドリングのための水平状態とに
駆動するのに用いられる。
ときに、ホルダ８およびウェーハ６の姿勢を一定に保つ
のに用いられる。モータ16は、ホルダ８を、上記注入状
態と、ウェーハ６のハンドリングのための水平状態とに
駆動するのに用いられる。
アーム22を上記のように旋回させるときのアーム22等の
重さによるトルクを第３図中にカーブＡで示す。このト
ルクはsinカーブになり、何も対策を施さない場合は、
これがそのままモータ18にかかる負荷トルクになるた
め、モータ18には最大でT1という大きな負荷トルクがか
かる。この場合、アーム22を水平（90゜）から下降方向
（125゜の方向）に旋回させるときはモータに対しては
マイナス負荷となり、上昇方向（０゜の方向）に旋回さ
せるときはプラス負荷となる。
重さによるトルクを第３図中にカーブＡで示す。このト
ルクはsinカーブになり、何も対策を施さない場合は、
これがそのままモータ18にかかる負荷トルクになるた
め、モータ18には最大でT1という大きな負荷トルクがか
かる。この場合、アーム22を水平（90゜）から下降方向
（125゜の方向）に旋回させるときはモータに対しては
マイナス負荷となり、上昇方向（０゜の方向）に旋回さ
せるときはプラス負荷となる。
従ってこのままでは、モータ18の容量が大になり、モー
タ18ひいては当該イオン注入装置全体が大型化する。
タ18ひいては当該イオン注入装置全体が大型化する。
これに対しては、アーム22の反対側に、第４図中に２点
鎖線で示すように、カウンタウェイト28を付けるという
考えもあるが、この場合も注入室４等を大きくしなけれ
ばならないため当該イオン注入装置全体が大型化する。
鎖線で示すように、カウンタウェイト28を付けるという
考えもあるが、この場合も注入室４等を大きくしなけれ
ばならないため当該イオン注入装置全体が大型化する。
そこでこの発明は、通常のカウンタウェイトとは別の手
段で、アームを旋回させる上記のようなモータにかかる
負荷トルクを軽減させることができるようにしたイオン
注入装置を提供することを主たる目的とする。
段で、アームを旋回させる上記のようなモータにかかる
負荷トルクを軽減させることができるようにしたイオン
注入装置を提供することを主たる目的とする。
上記目的を達成するため、この発明のイオン注入装置
は、回転式の出力軸を有する圧縮空気式のアクチュエー
タを含む本体部と、圧縮空気源およびそれからの圧縮空
気を減圧して本体部のアクチュエータに供給する減圧弁
を含む圧縮空気供給部とを備える圧縮空気式のカウンタ
バランサを設け、そのアクチュエータの出力軸と前記ア
ームの旋回中心部とを接続したことを特徴とする。
は、回転式の出力軸を有する圧縮空気式のアクチュエー
タを含む本体部と、圧縮空気源およびそれからの圧縮空
気を減圧して本体部のアクチュエータに供給する減圧弁
を含む圧縮空気供給部とを備える圧縮空気式のカウンタ
バランサを設け、そのアクチュエータの出力軸と前記ア
ームの旋回中心部とを接続したことを特徴とする。
上記構成によれば、モータによってアームを旋回させる
場合、カウンタバランサのアクチュエータも連動する。
場合、カウンタバランサのアクチュエータも連動する。
このとき、圧縮空気供給部からアクチュエータに圧縮空
気を供給しておくと、アームが下降方向に旋回するとき
は、アクチュエータ内の容積が減少して内部圧力が上昇
するので、それに応じた分だけ圧縮空気が減圧弁から排
出される。
気を供給しておくと、アームが下降方向に旋回するとき
は、アクチュエータ内の容積が減少して内部圧力が上昇
するので、それに応じた分だけ圧縮空気が減圧弁から排
出される。
逆に、アームが上昇方向に旋回するときは、アクチュエ
ータ内の容積が増大して内部圧力が減少するので、それ
に応じた分だけ減圧弁を介して圧縮空気が供給される。
ータ内の容積が増大して内部圧力が減少するので、それ
に応じた分だけ減圧弁を介して圧縮空気が供給される。
このような作用により、カウンタバランサのトルクは、
理想的には一定に、現実的には所定の狭い範囲内にな
る。
理想的には一定に、現実的には所定の狭い範囲内にな
る。
このカウンタバランサのトルクとアーム等によるトルク
との差がモータにかかる負荷トルクとなり、カウンタバ
ランサのトルクをアーム等によりトルクの最大値付近に
設定しておくことにより、モータにかかる負荷トルクを
大幅に小さくすることができる。
との差がモータにかかる負荷トルクとなり、カウンタバ
ランサのトルクをアーム等によりトルクの最大値付近に
設定しておくことにより、モータにかかる負荷トルクを
大幅に小さくすることができる。
第１図は、この発明の一実施例に係るイオン注入装置を
部分的に示す図である。第２図は、第１図中のカウンタ
バランサの詳細を示す図である。第４図および第５図の
先行例と同等部分には同一符号を付し、以下においては
当該先行例との相違点を主に説明する。
部分的に示す図である。第２図は、第１図中のカウンタ
バランサの詳細を示す図である。第４図および第５図の
先行例と同等部分には同一符号を付し、以下においては
当該先行例との相違点を主に説明する。
この実施例においては、前述したようなモータ18の背面
部に取り付けられた大体部40と、注入室４の外部に配置
された圧縮空気供給部50とを有する圧縮空気式のカウン
タバランサ30を備えている。
部に取り付けられた大体部40と、注入室４の外部に配置
された圧縮空気供給部50とを有する圧縮空気式のカウン
タバランサ30を備えている。
本体部40は、第２図に示すように、圧縮空気式のアクチ
ュエータとして、この例では二つの互いに対向配置され
た空気圧シリンダ42aおよび42bを有している。両空気圧
シリンダ42a、42b内のピストン44a、44bには、ラック46
a、46bがそれぞれ連結されており、かつ両ラック46a、4
6bに共通のピニオン48が噛み合わされており、このピニ
オン48に可逆転式の出力軸49が接続されている。
ュエータとして、この例では二つの互いに対向配置され
た空気圧シリンダ42aおよび42bを有している。両空気圧
シリンダ42a、42b内のピストン44a、44bには、ラック46
a、46bがそれぞれ連結されており、かつ両ラック46a、4
6bに共通のピニオン48が噛み合わされており、このピニ
オン48に可逆転式の出力軸49が接続されている。
そしてこの本体部40は、第１図に示すように、アーム22
を旋回させるダイレクトドライブモータ18の背面部の取
付板62に取り付けられており、その出力軸49は、モータ
18の中心部を通して、アーム22の旋回中心部22aに接続
板64を用いて接続されている。
を旋回させるダイレクトドライブモータ18の背面部の取
付板62に取り付けられており、その出力軸49は、モータ
18の中心部を通して、アーム22の旋回中心部22aに接続
板64を用いて接続されている。
圧縮空気供給部50は、この例では、圧縮空気源52、電磁
弁54および減圧弁56を有しており、この圧縮空気源52か
らの圧縮空気は、減圧弁56で所定の圧力に減圧され、配
管60を経由して、本体部40の両空気圧シリンダ42a、42b
に供給される。
弁54および減圧弁56を有しており、この圧縮空気源52か
らの圧縮空気は、減圧弁56で所定の圧力に減圧され、配
管60を経由して、本体部40の両空気圧シリンダ42a、42b
に供給される。
なお、両空気圧シリンダ42a、42bの圧縮空気が供給され
るのと反対側は（即ちラック46a、46b側は）、例えば出
力軸49の周りを通してモータ18の内部に連通しており、
このモータ18の内部も主軸14の内部を通して大気圧側に
連通している。
るのと反対側は（即ちラック46a、46b側は）、例えば出
力軸49の周りを通してモータ18の内部に連通しており、
このモータ18の内部も主軸14の内部を通して大気圧側に
連通している。
上記構成によれば、モータ18によってアーム22を第５図
等で説明したように旋回させる場合、出力軸49等を介し
て、カウンタバランサ30の本体部40の空気圧シリンダ42
aおよび42bも連動する。
等で説明したように旋回させる場合、出力軸49等を介し
て、カウンタバランサ30の本体部40の空気圧シリンダ42
aおよび42bも連動する。
このとき、圧縮空気供給部50から両空気圧シリンダ42
a、42bに圧縮空気を供給しておくと、アーム22（即ちホ
ルダ８）が下降方向に旋回するときは、ピストン44a、4
4bの移動によって空気圧シリンダ42a、42b内の容積が減
少して内部圧力が上昇しようとするが、減圧弁56はその
二次側の圧力を一定に保つ作用をするので、ピストン44
a、44bで圧縮した容積分だけ圧縮空気が当該減圧弁56か
ら排出される。
a、42bに圧縮空気を供給しておくと、アーム22（即ちホ
ルダ８）が下降方向に旋回するときは、ピストン44a、4
4bの移動によって空気圧シリンダ42a、42b内の容積が減
少して内部圧力が上昇しようとするが、減圧弁56はその
二次側の圧力を一定に保つ作用をするので、ピストン44
a、44bで圧縮した容積分だけ圧縮空気が当該減圧弁56か
ら排出される。
逆に、アーム22が上昇方向に旋回するときは、空気圧シ
リンダ42a、42b内の容積が増大して内部圧力が減少しよ
うとするが、上記と同様に減圧弁56はその二次側の圧力
を一定に保つ作用をするので、増大した容積分だけ減圧
弁56を介して圧縮空気源52から空気圧シリンダ42a、42b
に圧縮空気が供給される。
リンダ42a、42b内の容積が増大して内部圧力が減少しよ
うとするが、上記と同様に減圧弁56はその二次側の圧力
を一定に保つ作用をするので、増大した容積分だけ減圧
弁56を介して圧縮空気源52から空気圧シリンダ42a、42b
に圧縮空気が供給される。
このような作用により、カウンタバランサ30のトルク
は、理想的には一定になる。例えば、両空気圧シリンダ
42a、42bに供給する圧縮空気の圧力を適当に選定するこ
とにより、カウンタバランサ30のトルクを、第３図中に
直線Ｂで示すように、イオン注入動作範囲である55゜〜
125゜の範囲におけるアーム等によるトルク（カーブ
Ａ）の平均トルクT2にすることができる。
は、理想的には一定になる。例えば、両空気圧シリンダ
42a、42bに供給する圧縮空気の圧力を適当に選定するこ
とにより、カウンタバランサ30のトルクを、第３図中に
直線Ｂで示すように、イオン注入動作範囲である55゜〜
125゜の範囲におけるアーム等によるトルク（カーブ
Ａ）の平均トルクT2にすることができる。
但し、アーム22の旋回速度は一定でなく、注入条件によ
って変化する。この速度が速くなると、減圧弁56による
圧縮空気の供給、排出が遅れるため、両空気圧シリンダ
42a、42b内の圧力は一定ではなく、所定の狭い範囲内で
変動する。そのため、カウンタバランサ30のトルクも、
現実的には、例えば第３図中に破線で示す長円形のカー
ブＢ′で示すように、T1〜T3という狭い範囲内で変化す
る。
って変化する。この速度が速くなると、減圧弁56による
圧縮空気の供給、排出が遅れるため、両空気圧シリンダ
42a、42b内の圧力は一定ではなく、所定の狭い範囲内で
変動する。そのため、カウンタバランサ30のトルクも、
現実的には、例えば第３図中に破線で示す長円形のカー
ブＢ′で示すように、T1〜T3という狭い範囲内で変化す
る。
このカウンタバランサ30のトルク（カーブＢ′）とアー
ム22等によるトルク（カーブＡ）との差が、注入動作中
にモータ18にかかる負荷トルクとなる。従って第３図の
ような設定トルクの場合、モータ18にかかる最大負荷ト
ルクは（T1−T3）となり、このようなカウンタバランサ
30を設けない場合の最大負荷トルクT1に比べて大幅に小
さく（例えば1/5程度以下）にすることができる。
ム22等によるトルク（カーブＡ）との差が、注入動作中
にモータ18にかかる負荷トルクとなる。従って第３図の
ような設定トルクの場合、モータ18にかかる最大負荷ト
ルクは（T1−T3）となり、このようなカウンタバランサ
30を設けない場合の最大負荷トルクT1に比べて大幅に小
さく（例えば1/5程度以下）にすることができる。
なお、注入動作が完了し、アーム22を55゜の位置から０
゜の位置に戻す際は、圧縮空気供給部50内に設けた電磁
弁54を閉じ、モータ18を０゜方向に回転させると、カウ
ンタバランサ30の空気圧シリンダ42a、42b内に閉じ込め
られた圧縮空気は強制的に膨張させられ、このときのカ
ウンタバランサ30のトルクは第３図中にカーブＣで示す
ように、アーム22等によるトルク（カーブＡ）に近似す
るので、この場合にモータ18にかかる負荷トルクは上記
トルク（T1−T3）以内にすることができる。
゜の位置に戻す際は、圧縮空気供給部50内に設けた電磁
弁54を閉じ、モータ18を０゜方向に回転させると、カウ
ンタバランサ30の空気圧シリンダ42a、42b内に閉じ込め
られた圧縮空気は強制的に膨張させられ、このときのカ
ウンタバランサ30のトルクは第３図中にカーブＣで示す
ように、アーム22等によるトルク（カーブＡ）に近似す
るので、この場合にモータ18にかかる負荷トルクは上記
トルク（T1−T3）以内にすることができる。
このようにカウンタバランサ30を設けることにより、モ
ータ18にかかる負荷トルクを小さくして当該モータ18を
小容量化および小型化することができ、また、第４図に
示したようなカウンタウェイト28も不要になるので、当
該イオン注入装置全体の小型化を図ることができる。
ータ18にかかる負荷トルクを小さくして当該モータ18を
小容量化および小型化することができ、また、第４図に
示したようなカウンタウェイト28も不要になるので、当
該イオン注入装置全体の小型化を図ることができる。
また、モータ18にかかる負荷変動が小さくなってアーム
22の動きが滑らかになり、ひいてはホルダ８およびウェ
ーハ６の機械的走査が滑らかになるので、ウェーハ６に
対する注入特性（例えば注入均一性）も向上する。
22の動きが滑らかになり、ひいてはホルダ８およびウェ
ーハ６の機械的走査が滑らかになるので、ウェーハ６に
対する注入特性（例えば注入均一性）も向上する。
また、カウンタバランサ30の本体部40を、この実施例の
ように主軸14に対してモータ18の反対側に取り付ける
と、この本体部40がモータ18等の重さに対するカウンタ
ウェイトとしても働くので、ダイレクトドライブモータ
16の負荷トルクを軽減する効果も得られる。
ように主軸14に対してモータ18の反対側に取り付ける
と、この本体部40がモータ18等の重さに対するカウンタ
ウェイトとしても働くので、ダイレクトドライブモータ
16の負荷トルクを軽減する効果も得られる。
なお、本体部40の空気圧シリンダは、大型のものを一つ
にしても良いが、この実施例のように小型のものを二つ
対向配置する方が、本体部40の小型化を図ることができ
る。
にしても良いが、この実施例のように小型のものを二つ
対向配置する方が、本体部40の小型化を図ることができ
る。
また、本体部40には、圧縮空気式のアクチュエータとし
て、上記のような空気圧シリンダ42a、42bの代わりに、
出力軸49を直接回転させる、空気圧モータのようなロー
タリ式のアクチュエータを用いても良い。
て、上記のような空気圧シリンダ42a、42bの代わりに、
出力軸49を直接回転させる、空気圧モータのようなロー
タリ式のアクチュエータを用いても良い。
以上のようにこの発明によれば、圧縮空気式のカウンタ
バランサを設けたので、アームを旋回させるモータにか
かる負荷トルクを軽減させて当該モータの小容量化およ
び小型化を図ることができ、ひいては当該イオン注入装
置の小型化を図ることができる。
バランサを設けたので、アームを旋回させるモータにか
かる負荷トルクを軽減させて当該モータの小容量化およ
び小型化を図ることができ、ひいては当該イオン注入装
置の小型化を図ることができる。
また、上記モータにかかる負荷変動が小さくなってアー
ムの動きが滑らかになり、ひいてはホルダおよびウェー
ハの機械的走査が滑らかになるので、ウェーハに対する
注入特性も向上する。
ムの動きが滑らかになり、ひいてはホルダおよびウェー
ハの機械的走査が滑らかになるので、ウェーハに対する
注入特性も向上する。
第１図は、この発明の一実施例に係るイオン注入装置を
部分的に示す図である。第２図は、第１図中のカウンタ
バランサの詳細を示す図である。第３図は、各種トルク
の例を示す図である。第４図は、この発明の背景となる
イオン注入装置の一例を部分的に示す図である。第５図
は、第４図の装置をアームの後方側から見た図である。 ２……イオンビーム、６……ウェーハ、８……ホルダ、
18……ダイレクトドライブモータ、22……アーム、22a
……旋回中心部、30……圧縮空気式のカウンタバラン
サ、40……本体部、42a,42b……空気圧シリンダ（アク
チュエータ）、49……出力軸、50……圧縮空気供給部、
56……減圧弁、60……配管。
部分的に示す図である。第２図は、第１図中のカウンタ
バランサの詳細を示す図である。第３図は、各種トルク
の例を示す図である。第４図は、この発明の背景となる
イオン注入装置の一例を部分的に示す図である。第５図
は、第４図の装置をアームの後方側から見た図である。 ２……イオンビーム、６……ウェーハ、８……ホルダ、
18……ダイレクトドライブモータ、22……アーム、22a
……旋回中心部、30……圧縮空気式のカウンタバラン
サ、40……本体部、42a,42b……空気圧シリンダ（アク
チュエータ）、49……出力軸、50……圧縮空気供給部、
56……減圧弁、60……配管。
Claims (1)
- 【請求項１】イオンビームをＸ方向に電気的に走査する
と共に、ウェーハ保持用のホルダを取り付けたアームを
可逆転式のモータで旋回させることによってウェーハを
Ｘ方向と直交するＹ方向に機械的に走査するようにした
イオン注入装置において、回転式の出力軸を有する圧縮
空気式のアクチュエータを含む本体部と、圧縮空気源お
よびそれからの圧縮空気を減圧して本体部のアクチュエ
ータに供給する減圧弁を含む圧縮空気供給部とを備える
圧縮空気式のカウントバランサを設け、そのアクチュエ
ータの出力軸と前記アームの旋回中心部とを接続したこ
とを特徴とするイオン注入装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2042198A JPH07123034B2 (ja) | 1990-02-22 | 1990-02-22 | イオン注入装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2042198A JPH07123034B2 (ja) | 1990-02-22 | 1990-02-22 | イオン注入装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03245448A JPH03245448A (ja) | 1991-11-01 |
| JPH07123034B2 true JPH07123034B2 (ja) | 1995-12-25 |
Family
ID=12629313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2042198A Expired - Fee Related JPH07123034B2 (ja) | 1990-02-22 | 1990-02-22 | イオン注入装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07123034B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6350991B1 (en) * | 1999-04-19 | 2002-02-26 | Applied Materials, Inc. | Ion implanter with vacuum piston counterbalance |
| CN1961401B (zh) * | 2004-04-05 | 2010-12-08 | 艾克塞利斯技术公司 | 用于扫描通过离子束的工件的往复驱动系统 |
-
1990
- 1990-02-22 JP JP2042198A patent/JPH07123034B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JPH03245448A (ja) | 1991-11-01 |
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