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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Neigen einer Waferauflageplatte
einer Ionenimplantiervorrichtung zum Herstellen von Halbleitervorrichtungen.
Spezieller betrifft die Erfindung eine Verbindung zwischen einem
Drehkörper
und einer Welle eines Getriebemechanismus zum Übertragen einer Antriebskraft
auf die Waferauflageplatte.
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Die
Ionenimplantation bildet eine Halbleiterherstellungstechnik, bei
der Fremdstoffe ionisiert, beschleunigt und in einen gewünschten
Bereich eines Halbleitersubstrats implantiert werden. Ferner ermöglicht die
Ionenimplantation, daß die
Fremdstoffe selektiv mit exakter Steuerung implantiert werden. Zusätzlich kann
die Ionenimplantation mit einer ausgezeichneten Prozeßreproduzierbarkeit
und Prozeßeinheitlichkeit
durchgeführt
werden. Daher eignet sich der Ioneimplantationsprozeß selbst
gut für
eine Massenproduktion von hochintegrierten Halbleitervorrichtungen.
Somit gewinnt die Rolle der Ionenimplantation bei dem Halbleiterherstellungsprozeß fortlaufend
an Bedeutung.
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Für einen
maximalen Wirkungsgrad des Ionenimplantationsprozesses ist es bekannt,
daß ein Halbleiterwafer
in einem vorbestimmten Winkel relativ zu dem Ionenstrahl orientiert
sein sollte. Jedoch kann der Wafer unstabil, während er einer Neigung unterworfen
wird, gehaltert sein. Geräteuntersuchungen
haben Probleme an den Tag gebracht, und zwar hinsichtlich der Befestigung
einer Antriebswelle an einen Dreharm, der die Y-Achsenneigung des
Wafers steuert, und hinsichtlich der Befestigung einer Drehwelle
mit einer Riemenscheibe, welche die X-Achsenneigung des Wafers steuert.
Wenn diese Probleme existieren, werden die Fremdstoffe in unterschiedlichen
Tiefen an verschiedenen Abschnitten des Wafers implantiert, anstatt
in einer einheitlichen Tiefe implantiert zu werden. Somit beeinflussen
diese Probleme in nachteiliger Form die Zuverlässigkeit der Geräteschaft
und beeinflussen die Produktivität
des Herstellungsprozesses.
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Es
soll nun die Orientierung einer Waferauflageplatte einer Ionenimplantiervorrichtung
kurz unter Hinweis auf 5 beschrieben
werden. Die Waferauflageplatte 75 kann in der Richtung
von Pfeilen A'' bewegt werden, um
die X-Achsenneigung zu steuern, und kann in der Richtung der Pfeile
B' zur Steuerung
der Y-Achsenneigung bewegt werden.
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1 bis 4 veranschaulichen ein Verbindungssystem
zum Steuern der Y-Achsenneigung
der Waferauflageplatte in einer Art von Implantiervorrichtung, welche
von Fa. Varian Associates, Inc. USA unter der Bezeichnung VII 80 auf
den Markt gebracht worden ist. Gemäß 1 enthält das Verbindungssystem eine
Antriebswelle 6, einen Dreharm 10, Befestigungsringe 8 eine
Befestigungsvorrichtung 14 und Schrauben 12. Die
Antriebswelle 6 wird durch einen Antriebsmotor 2 in
Drehung versetzt. Das Bezugszeichen 4 bezeichnet eine Platte,
an welcher der Motor 2 befestigt ist. Der Dreharm 10 steht
in Eingriff mit der Drehwelle 6, um diese in Drehung zu
versetzen. Die Befestigungsringe 8 sind zwischen dem Dreharm 10 und
der Drehwelle 6 positioniert. Die Befestigungsvorrichtung 14 haltert
die Befestigungsringe 8 und hält auch die Drehwelle 6 in
Lage. Die Schrauben 12 fixieren die Befestigungsvorrichtung 14 an
der Seite des Dreharmes 10.
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Die
Befestigungsringe 8 haben sich abwechselnde flache und
gewinkelte Außenränder und
sind an der Außenseite
der Drehwelle 6 angeordnet. Da die Befestigungsvorrichtung 14 an
dem Dreharm 10 fixiert ist, übertragen die Befestigungsringe 10 die Drehkraft
der Antriebswelle 6 auf den Dreharm 10. Jedoch
haben die Befestigungsringe 8 relativ zur Antriebswelle 6 einen
Schlupf, da sowohl die Antriebswelle 6 als auch die Befestigungsringe 8 aus
Stahl hergestellt sind. Die Drehung der Antriebswelle 6 wird
somit nicht vollständig
auf den Dreharm 10 übertragen
und die Waferauflageplatte (nicht gezeigt) wird ungenau durch den
Dreharm 10 orientiert.
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2 zeigt einen Graphen, der
Kodierwerte und Oberflächenwiderstandswerte
eines Antriebsmotors wiedergibt, und zwar zur Steuerung der Y-Achsenneigung,
mit Zeitangabe unter Verwendung des bekannten Verbindungssystems,
welches in 1 gezeigt
ist. Die Bezugszeichen 21 bis 23 bezeichnen Kurven,
welche die Verteilung der Oberflächenwiderstandswerte
gegenüber
dem Winkel des Ionenstrahls darstellen, um die Kodierwerte des Antriebsmotors
entsprechend dem Nullpunkt der Y-Achsenneigung zu finden. Die Bezugszeichen 31 bis 33 bezeichnen
Kurven, welche die Verteilung der Oberflächenwiderstandswerte gegenüber dem
Winkel des Ionenstrahls wiedergeben, wenn der Antriebsmotor mit
den Kodierwerten entsprechend dem Nullpunkt der Y-Achsenneigung
angetrieben wird. Die Bezugszeichen 41 bis 43 bezeichnen
Kurvenverläufe,
welche die Verteilung der Oberflächenwiderstandswerte gegenüber dem
Winkel des Ionenstrahls wiedergeben, um die Kodierwerte des Antriebsmotors
entsprechend dem Nullpunkt der Y-Achsenneigung zu finden, und zwar
nachdem der Antriebsmotor für
eine bestimmte Zeitperiode in Betrieb genommen worden ist.
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Erstens
wurde am 2. April ein Kodierwert –64,61 mm des Antriebsmotors
letztendlich bei einem ersten (21), zweiten (22)
und dritten Test (23) erhalten, um den Nullpunkt der Y-Achsenneigung
zu erstellen. Der absolute Wert des Oberflächenwiderstandes bei einem
Winkel von -1° des
Ionenstrahls ist ähnliche
dem absoluten Wert des Oberflächenwiderstandes
bei einem Winkel von +1° des
Ionenstrahls bei dem Kurvenverlauf 23, was zu Kodierwerten führt, die
geeignet sind, um den Nullpunkt einzustellen. Hierbei sind die Oberflächenwiderstandswerte um
den Winkel von 0° des
Ionenstrahls herum symmetrisch.
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Am
30. April wurden die Oberflächenwiderstandswerte
bei einem Winkel von -1 bis +1° des
Ionenstrahls mit ersten (31), zweiten (32) und
dritten Tests (33) verglichen, und zwar nachdem der Kodierwert
des Antriebsmotors, bei dem der Nullpunkt eingestellt worden war,
auf -64,61 mm eingestellt worden war. Wie jedoch der Test veranschaulicht,
lagen die absoluten Werte des Oberflächenwiderstandes nicht symmetrisch
zu dem Winkel von 0° des
Ionenstrahls. Es wurde somit erkannt, daß der Winkel des Ionenstrahls
variiert, und zwar selbst dann, wenn der Antriebsmotor durch die
gleichen Kodierwerte betrieben wurde.
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Am
4. Mai wurden die Kodierwerte des Antriebsmotors anhand eines ersten
(41), zweiten (42) und dritten Tests (43)
erhalten, wenn die absoluten Werte des Oberflächenwiderstandes symmetrisch
zu dem Winkel von 0° des
Ionenstrahls lagen. Die Kodierwerte des Antriebsmotors, die anhand
dieser Tests erhalten wurden, lagen bei -65,85 mm, -65,05 mm und
-65,15 mm, was von dem Kodierwert -64,61 mm des Antriebsmotors verschieden
ist, bei welchem Wert der Nullpunkt zuerst eingestellt worden war.
Es war somit offensichtlich, daß die
Verbindung zwischen der Antriebswelle und dem Dreharm in dem System
zum Steuern der Y-Achsenneigung ein Problem verursacht.
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Die 3 und 4 veranschaulichen ein Antriebssystem
zum Steuern der X-Achsenneigung bei einer Ionenimplantiervorrichtung
gemäß dem genannten
Stand der Technik. Gemäß diesen
Figuren enthält
das Antriebssystem Drehwellen 53 und 59, Antriebs-
und Folgeriemenscheiben 51 und 57, einen Riemen 65,
der um die Riemenscheiben 51 und 57 herumgeführt ist,
Abstandshalter 63 und 73, welche die Wellen 53 und 59 jeweils
im Abstand zu den Riemenscheiben 51 und 57 halten,
und Muttern 61 und 71 zum Befestigen der Abstandshalter 63 und 73. Das
Bezugszeichen 67 bezeichnet eine Nabe der Folgeriemenscheibe 57.
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Die
Drehausgangsgröße eines
Antriebsmotors wird auf die Folgeriemenscheibe 57 durch
den Riemen 65 übertragen.
Die Antriebskraft der Folgeriemenscheibe 57 wird ihrerseits
auf die Drehwelle 59 übertragen,
die mit der Folgeriemenscheibe 57 durch eine Mutter 61 verbunden
ist. Die Welle 59 dreht einen Waferauflageplattenverbinder 69 zum
Steuern der X-Achsenneigung (Winkel der Waferauflageplatte). Bei
diesem Antriebssystem schlupft die Folgeriemenscheibe 57 relativ
zu der Welle 59, wenn die Mutter 61 lose wird.
Auch tritt ein Schlupf zwischen der Welle 59 und dem Abstandshalter 63 auf,
da sowohl die Welle 59 als auch der Abstandshalter 63 aus Stahl
hergestellt sind. Demzufolge überträgt die Antriebswelle 53 nicht
vollständig
die Drehkraft auf die Welle 59. Daher wird der Winkel der
Waferauflageplatte (nicht gezeigt) ungenau durch die Welle 59 eingestellt.
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Die
US 54 06 088 A und
die
DE 40 91 603 C1 zeigen
Getriebemechanismen zur Übertragung
von Drehbewegungen auf Trägerplatten
in Ionenimplantiervorrichtungen, wobei jedoch auf Einzelheiten von Maßnahmen
für eine
hochgenaue Übertragung
der Drehbewegungen und der vorgenommenen Winkeleinstellung nicht
eingegangen ist.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die oben erläuterten
Probleme zu lösen. Spezifischer
ausgedrückt,
besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Getriebemechanismus
anzugeben, bei dem ein Drehkörper
und eine Drehwelle in einer Neigungsanordnung einer Ionenimplantiervorrichtung
derart verbunden sind, dass die Orientierung oder Neigung einer
Waferauflageplatte exakt in bezug auf den Ionenstrahl gesteuert
werden kann.
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Die
zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Getriebemechanismus
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder durch einen Getriebemechnsimus
mit den Merkmalen des Anspruches 10 oder durch einen Getriebemechansimus mit
den Merkmalen des Anspruches 24 oder schließlich durch einen Getriebemechanismus
mit den Merkmalen des Anspruches 37 gelöst.
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Zweckmäßige Ausgestaltungen
und Weiterbildungen solcher Getriebemechanismen sind Gegenstand
der den Ansprüchen
1, 10, 24 und 37 jeweils nachgeordneten Ansprüche, deren Inhalt ebenso wie
derjenige der erwähnten
selbständigen
Ansprüche
hierdurch ausdrücklich
zum Bestandteil der Beschreibung gemacht wird, ohne an dieser Stelle den
Wortlaut zu wiederholen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung sind eine Drehwelle und ein Drehkörper mit Hilfe von wenigstens
einem Mitnehmerteil integriert, so daß sie als eine Einheit drehen,
d. h. es kann kein Schlupf zwischen der Drehwelle und dem Drehkörper auftreten. Es wird
somit ein exakter Ionenstrahlwinkel beibehalten. Auch wird die Zuverlässigkeit
der Ionenstrahl-Implantiervorrichtung erhöht und es werden weniger implantierte
Wafer abgewiesen, wodurch die Produktivität des Halbleiterherstellungsprozesses
erhöht
wird.
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Die
oben erläuterten
und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten
Ausführungsformen
unter Hinweis auf die beigefügten
Zeichnungen, in denen zeigen:
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1 eine
Querschnittsansicht eines Systems, bei der ein Dreharm mit einer
Antriebswelle verbunden ist, um die Y-Achsenneigung einer Waferauflageplatte
einer Ionenimplantiervorrichtung gemäß dem Stand der Technik zu
steuern;
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2 einen
Graphen, der Kodierwerte und Oberflächenwiderstandswerte eines
Antriebsmotors des Systems zeigt, welches in 1 dargestellt
ist, um die Y-Achsenneigung
zu steuern;
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3 eine
Seitenansicht eines Riemenscheibensystems zur Steuerung der X-Achsenneigung
bei einer Ionenimplantiervorrichtung gemäß dem Stand der Technik;
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4 eine
Querschnittsansicht eines Riemenscheibensystems gemäß der Linie
A-A' von 3,
wobei die Verbindung einer Folgeriemenscheibe des Systems mit einer
Drehwelle veranschaulicht ist;
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5 eine
perspektivische Ansicht einer Ionenimplantiervorrichtung, bei der
die bevorzugten Ausführungsformen
nach der vorliegenden Erfindung angewendet werden;
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6 eine
Querschnittsansicht eines Systems, bei dem ein Dreharm mit einer
Antriebswelle verbunden ist, um die Y-Achsenneigung einer Waferauflageplatte einer
Ionenimplantiervorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
nach der vorliegenden Erfindung zu steuern;
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7A eine
perspektivische Ansicht einer Drehwelle des Systems, welches in 6 gezeigt
ist;
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7B eine
Querschnittsansicht der Drehwelle;
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8A eine
perspektivische Ansicht eines Dreharmes des Systems, welches in 6 gezeigt ist;
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8B eine
Endansicht der Drehwelle;
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9 eine
perspektivische Ansicht einer Endkappe des Systems, welches in 6 gezeigt
ist;
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10 eine
Seitenansicht eines Systems, bei dem eine Riemenscheibe mit einer
Drehwelle verbunden ist, um die X-Achsenneigung einer Waferauflageplatte
einer Ionenimplantiervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zu steuern;
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11 eine
Querschnittsansicht des Systems, welches in 10 gezeigt
ist, und zwar entlang der Linie B-B in 10;
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12 eine
Querschnittsansicht eines Systems, bei dem ein rotierender Arm mit
einer Antriebswelle verbunden ist, um die Y-Achsenneigung einer Waferauflageplatte
einer Ionenimplantiervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zu steuern;
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13 eine
perspektivische Ansicht einer Befestigungsvorrichtung des Systems,
welches in 12 gezeigt ist;
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14A eine perspektivische Ansicht einer Endkappe
des gleichen Systems;
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14B eine perspektivische Ansicht einer alternativen
Form der Endkappe;
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15 eine
Querschnittsansicht eines Systems, bei dem eine Folgeriemenscheibe
mit einer Folgewelle verbunden ist, um die X-Achsenneigung einer
Waferauflageplatte einer Ionenimplantiervorrichtung gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zu steuern;
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16 eine
perspektivische Ansicht einer Folgewelle des Systems, welches in 15 gezeigt ist;
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17 eine
perspektivische Ansicht einer anderen Form der Folgewelle, zusammen
mit einem Schlüssel,
welcher dieser zugeordnet ist;
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18 eine
Frontansicht einer Folgeriemenscheibe;
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19 eine
Querschnittsansicht eines Systems, bei dem eine Drehwelle und eine
Riemenscheibe in einer Ionenimplantiervorrichtung gemäß einer vierten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verbunden sind;
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20 einen
Graphen, der die Oberflächenwiderstandswerte
gemäß der X-Achsenneigung
unter Verwendung einer X-Achsenneigungsanordnung unter Anwendung
der Ausführungsform
von 19 veranschaulicht; und
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21 einen
Graphen, der die Oberflächenwiderstandswerte
gemäß der Y-Achsenneigung
unter Verwendung einer Y-Achsenneigungsanordnung darstellt, und
zwar unter Verwendung der Ausführungsform
nach 12.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun in Einzelheiten in bezug auf die
Anordnungen zur Orientierung einer Waferauflageplatte einer Ionenimplantiervorrichtung
beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch bei vielfältigen Systemen
anwendbar, bei denen die Kraft von einer Drehwelle auf einen Drehkörper übertragen
wird.
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Die
Grundkonfiguration der Ionenimplantiervorrichtung wird zunächst unter
Hinweis auf 5 beschrieben. Die Ionenimplantiervorrichtung
enthält eine
Waferauflageplatte 75, die einen Wafer in einer vorbestimmten
Orientierung oder "Neigung" relativ zu einem
Ionenstrahl abstützt.
Die Position der Waferauflageplatte 75 wird derart eingestellt,
daß der Winkel
des Ionenstrahls relativ zum Wafer gesteuert werden kann.
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Speziell
kann die Position der Waferauflageplatte 75 entlang der
Richtung eingestellt werden, die durch den Pfeil A'' angezeigt ist, und zwar unter Verwendung
einer X-Achsenneigungsanordnung,
um die X-Achsenneigung einzustellen. Spezifischer ausgedrückt, wird
die Ausgangsgröße eines
X-Achsenneigungsantriebsmotors (nicht gezeigt) auf die Waferauflageplatte 75 über einen
Getriebemechanismus 70 übertragen.
Der Getriebemechanismus 70 enthält ein Paar von Riemenscheiben
und einen Riemen. Eine der Riemenscheiben wird durch eine Drehwelle
in der Richtung in Drehung versetzt, die durch einen Pfeil A angezeigt
ist, während
die andere Riemenscheibe durch einen Riemen in der Richtung angetrieben
wird, die durch einen Pfeil A' angezeigt ist,
um die X-Achsenneigung
einzustellen.
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Es
kann auch die Position der Waferauflageplatte 75 eingestellt
werden, um die Y-Achsenneigung
entlang der Richtung einzustellen, die durch den Pfeil B' angezeigt ist, und
zwar unter Verwendung einer Y-Achsenneigungsanordnung 87.
Spezifischer ausgedrückt,
wird die Ausgangsgröße eines Y-Achsenneigungsantriebsmotors
(nicht gezeigt) auf die Waferauflageplatte 75 durch einen
Getriebemechanismus 80 übertragen.
Der Getriebemechanismus 80 enthält einen Arm 85, der
für eine
Drehung in einer Richtung, welche durch einen Pfeil B angezeigt ist,
vermittels der Ausgangswelle des Motors angetrieben wird.
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Die
Y-Achsenneigung und die X-Achsenneigung der Waferauflageplatte 75 werden
eingestellt, bevor Ionen in einen Wafer implantiert werden, um dadurch
den Nullpunkt der Waferauflageplatte zu erstellen. Bei diesem Prozeß werden
die X-Achsenneigung und die Y-Achsenneigung fixiert, um einen Einfallswinkel
des Ionenstrahls von 0° zu
erzeugen. Die Kodierwerte des Antriebsmotors zur Steuerung der Y-Achsenneigung
und die Kodierwerte des Antriebsmotors zur Steuerung der X-Achsenneigung
werden dann erhalten, wenn dieser Nullpunkt der Waferauflageplatte 75 einmal
eingestellt ist. Die Antriebsmotoren werden somit um bestimmte Inkremente
von dem Nullpunkt aus angetrieben, um eine gewünschte X-Achsenneigung und
Y-Achsenneigung für
einen Ionenimplantationsprozeß zu
erstellen. Jedoch wird in Einklang mit dem Stand der Technik, wie
dies oben beschrieben wurde, die Möglichkeit geschaffen, daß die Verbindung
einer Antriebswelle und eines Dreharmes bei der Anordnung zur Steuerung
der Y-Achsenneigung
und die Verbindung einer Drehwelle und einer Riemenscheibe in der
Anordnung zur Steuerung der X-Achsenneigung, die Kodierwerte der
Antriebsmotoren sich bei dem Nullpunkt ändern, und zwar im Laufe der
Zeit. Andererseits wirkt die vorliegende Erfindung solchen Bedingungen
und den damit zusammenhängenden
Problemen entgegen, wie dies weiter unten in Einzelheiten beschrieben wird.
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Die 6 bis 11 veranschaulichen
erste Ausführungsformen
der Getriebemechanismen der X-Achsen- und Y-Achsenneigungsanordnungen
einer Ionenimplantiervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Speziell veranschaulichen die 6 bis 9 ein
System, bei dem ein Drehkörper
mit einer Antriebswelle in der Y-Achsenneigungsanordnung verbunden
ist, und die 10 und 11 veranschaulichen
ein System, bei dem eine Riemenscheibe mit einer Drehwelle in der
X-Achsenneigungsanordnung verbunden ist.
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Um
nun auf 6 einzugehen, so enthält der Getriebemechanismus
eine Antriebswelle 110 mit einer Keilnut 112 und
einem darin ausgebildeten Innengewindeloch 114, mit einem
Dreharm 120, der an die Welle 110 innerhalb der
Keilnut 112 angreift, um sich mit der Welle 110 zu
drehen, und mit einer Endkappe 140 und mit Schrauben 130,
welche die Drehwelle 110 mit dem Dreharm 120 verbinden.
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Um
nun auf die 7A und 7B einzugehen,
so erstreckt sich die Keilnut 112 entlang der Außenfläche der
Antriebswelle 110 in einer Richtung parallel zur zentralen
Längsachse
(Drehachse) der Antriebswelle 110. In bevorzugter Weise
verlaufen die Flächen,
welche die Boden- und Seitenwände
der Keilnut 112 definieren, zueinander senkrecht. Ein Ende
der Keilnut 112 ist verschlossen, so daß der Dreharm 120 an
der Drehwelle 110 durch die Keilnut 112 positioniert
wird, wenn der Dreharm 120 an die Drehwelle 110 gekoppelt
ist.
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Gemäß den 6 und 8A bis 8C besitzt
eine Nabe 124 des Dreharmes 120 einen Vorsprung 122,
der in der Keilnut 112 der Antriebswelle 110 aufgenommen
ist. In bevorzugter Weise ist der Querschnitt des Vorsprungs 122 identisch
mit dem Querschnitt der Keilnut 112. Somit sind der Dreharm 120 und
die Antriebswelle 110 einstückig oder integral in solcher
Weise ausgebildet, daß der
Dreharm 120 sich dreht, wenn sich die Antriebswelle 110 dreht.
Das heißt,
der Vorsprung 122 und die Keilnut 112 bilden eine
Einrichtung, um direkt die Drehkraft zwischen der Antriebswelle 110 und
dem Dreharm 120 zu übertragen.
Demzufolge dient der Vorsprung 122 dazu, den Dreharm 120 in
Drehung zu versetzen, ohne dabei zuzulassen, daß der Dreharm 120 um
die Antriebswelle 110 herum ein Drehspiel hat.
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Der
Antriebsmotor 100 zum Steuern der Y-Achsenneigung einer
Waferauflageplatte ist mit einem Ende der Antriebswelle 110 verbunden,
um die Antriebswelle 110 und damit den Dreharm 120 zu drehen.
Der Antriebsmotor 100 ist an einer Halterungsplatte 150 befestigt.
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Das
Loch 114 mit dem Innengewinde ist in dem anderen Ende der
Antriebswelle 110 ausgebildet. In bevorzugter Weise ist
das Loch 114 mit dem Innengewinde an dem Zentrum der Endfläche der Antriebswelle 110 ausgebildet,
um eine der Schrauben 130 aufzunehmen. Alternativ kann
eine Vielzahl von Löchern 114 mit
Innengewinden symmetrisch um das Zentrum der Endfläche der
Antriebswelle 110 ausgebildet sein und es können jeweils
Schrauben 130 dort eingeschraubt sein, um die Einwirkung
einer Scherkraft an jeder der Schrauben 130 zu verringern, welche
die Antriebswelle 110 mit dem Dreharm 120 verbinden.
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Der
Dreharm 120 besitzt eine Vielzahl von Löchern 126 mit Innengewinde,
die an einem Ende desselben ausgebildet sind. Es sind jeweilige Schrauben 130 mit
den Innengewinden gekoppelt. In bevorzugter Weise besteht eine Endkappe 140 aus einer
flachen kreisförmigen
Platte (siehe 9) mit Schraubenlöchern 142,
durch die sich die Schrauben 130 hindurch erstrecken. Die
Löcher 114 und 126 mit den
Innengewinden der Antriebswelle 110 und des Antriebsarmes 120 sind
mit den Schraubenlöchern 142 in
der Endkappe 140 ausgerichtet und es sind die Schrauben 130 durch
die Löcher 142 hindurch eingeführt und
greifen in die Gewindelöcher 114 und 126 ein,
um die Antriebswelle 110 mit dem Antriebsarm 120 zu
koppeln. In bevorzugter Weise sind sechs Löcher 126 mit Innengewinden
vorgesehen. Auch bestehen die Gewinde der Löcher 126 mit den Innengewinden
in bevorzugter Weise aus Stahlgewinden. Andererseits sind die Schrauben 130 in
bevorzugter Weise aus SUS (Stahlsorte nach dem japanischen Industriestandard
JIS) hergestellt, welches thermisch behandelt ist.
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Die
Endkappe 140 hält
die Schrauben 130 zusammen, so daß der Vorsprung 122 des
Dreharmes 120 dicht bei der Drehwelle 110 innerhalb
der Keilnut 112 gehalten wird. Auch unterstützt die
Endkappe 140 die Übertragung
der Drehkraft zwischen der Antriebswelle 110 und dem Dreharm 120.
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Um
nun auf die 10 und 11 einzugehen,
so wird die Verbindung einer Folgeriemenscheibe mit einer Folgewelle
gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben. Jedoch ist diese Verbindung in gleicher Weise
bei einer Antriebsriemenscheibe zu einer Antriebswelle anwendbar.
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Auf
jeden Fall wird der Antriebsmotor (nicht gezeigt) angetrieben, um
die X-Achsenneigung der Waferauflageplatte zu steuern. Es wird die
Drehkraft des Antriebsmotors auf eine Antriebsriemenscheibe 270 übertragen
und es wird ein Reimen 250 durch die Antriebsriemenscheibe 270 angetrieben.
Die Bewegung des Riemens 250 wird auf eine Folgeriemenscheibe 220 übertragen
und es wird die Drehkraft der Folgeriemenscheibe 220 auf
eine Drehwelle 210 übertragen.
Die Drehwelle 210 ist ihrerseits mit einem Waferauflageplattenverbinder
verbunden.
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Wie
am besten in 11 zu erkennen ist, so besitzt
die Drehwelle 210 eine Keilnut 212, die sich parallel
zu der zentralen Längsachse
derselben erstreckt, und es ist ein Loch mit Innengewinde an der Endfläche derselben
ausgebildet. Die Folgeriemenscheibe 220 besitzt eine Nabe 224,
die einen Vorsprung 222 festlegt, der in der Keilnut 212 aufgenommen
wird, und besitzt eine Vielzahl von Löchern 226 mit Innengewinde
in einer Seitenfläche
derselben. Eine Endkappe 240 besitzt ein zentrales Schraubenloch 242 gegenüber dem
Loch 214 mit dem Innengewinde der Drehwelle 210 und
besitzt Umfangsschraubenlöcher 242 gegenüber den
Löchern 226 mit
den Innengewinden der Folgeriemenscheibe 220. Es schließen sich
Schrauben 230 der Endkappe 240 zur Drehwelle 210 und
der Folgeriemenscheibe 220 an.
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Die
Konstruktion, das Material, die Funktion und die Wirkung der Verbindung
zwischen der Folgeriemenscheibe 220 und der Drehwelle 210 (und/oder zwischen
der Antriebswelle 260 und der Antriebsriemenscheibe 270)
und zwischen der Endkappe 240 und der Riemenscheibe sind
die gleichen wie diejenigen, die in Verbindung mit der Anordnung
zur Steuerung der Y-Achsenneigung der Waferauflageplatte beschrieben
wurden.
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Die 12 bis 14B veranschaulichen eine zweite Ausführungsform
eines Getriebemechanismus einer X-Achsen- oder einer Y-Achsenneigungsanordnung
einer Ionenimplantiervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Lediglich zum Zwecke der Beschreibung wird die zweite Ausführungsform
in Verbindung mit der Y-Achsenneigungsanordnung einer Ionenimplantiervorrichtung
beschrieben.
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Der
Getriebemechanismus zum Übertragen einer
Antriebskraft auf die Waferauflageplatte in der Y-Achsenneigungsanordnung
einer Ionenimplantiervorrichtung enthält eine Antriebswelle 310,
die mit einem Antriebsmotor 370 verbunden ist, einen Dreharm 320,
dessen Drehung die Waferauflageplatte um eine Y-Achse neigt, Befestigungsringe 330, eine
Befestigungsvorrichtung 340, ein Mitnehmerteil 380,
eine Endkappe 350 und Schrauben 360. Die Antriebswelle 310 besitzt
einen Mitnehmerkanal 312, der sich parallel zur zentralen
Längsachse
(der Drehung) erstreckt. Der Mitnehmerkanal 312 besitzt
ein Blindende innerhalb der Antriebswelle 310. Der Dreharm 320 besitzt
eine Nabe, in die die Antriebswelle 310 hineinragt, und
eine Vielzahl von Löchern 324 mit
Innengewinde an einer Seite derselben. Der Dreharm 320 ist
in bevorzugter Weise aus Stahl hergestellt. Die Befestigungsringe 330 sind
zwischen der Antriebswelle 310 und dem Dreharm 320 innerhalb
der Nabe 322 eingefügt.
Die Befestigungsvorrichtung 340 enthält eine Halterungsplatte 348 mit
einem Mitnehmerloch 344 und mit Schraubenlöchern 346,
und mit einem Druckring 342, der von der Halterungsplatte 348 vorspringt.
Das Mitnehmerteil 380 ist an oder in die Halterungsplatte
und die Antriebswelle 310 innerhalb des Mitnehmerloches 344 und
des Mitnehmerkanals 312 eingepaßt oder angepaßt. Die Endkappe 350 drückt das
Mitnehmerteil 380 an Ort und Stelle und fixiert es dort.
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Die
Befestigungsringe 330 sind in der Antriebswelle 310 eingebettet
und haben sich abwechselnde flache und gewinkelte äußere Kanten
oder Ränder.
Die Befestigungsringe 330 übertragen die Drehkraft der
Antriebswelle 310 auf den Dreharm 320. Der Dreharm 310 und
die Befestigungsringe 330 sind aus Stahl hergestellt. Gemäß der vorliegenden Erfindung
verhindern das Mitnehmerteil 380 und die Endkappe 350,
daß die
Befestigungsringe 330 relativ zur Antriebswelle 310 schlupfen,
so daß die
Drehkraft der Antriebswelle 310 vollständig auf den Dreharm 320 übertragen
wird.
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Das
Mitnehmerteil 380 ist in der Antriebswelle 310 und
der Halterungsplatte 348 innerhalb des Mitnehmerloches 344 und
des Mitnehmerkanals 312 eingebettet und verhindert vollständig das
Auftreten eines Schlupfes während
der Übertragung
der Drehkraft durch die Befestigungsringe 330. Zu diesem Zweck
besitzt das Mitnehmerloch 344 in bevorzugter Weise die
gleiche Gestalt und gleiche Größe wie das Mitnehmerteil 380.
Demzufolge integriert das Mitnehmerteil 380 die Antriebswelle 310 mit
dem Dreharm 320 in solcher Weise, daß der Dreharm 320 sich
als Einheit mit der Antriebswelle 310 dreht, und zwar ohne
einen Schlupf, so daß die
Y-Achsenneigung der Waferauflageplatte exakt eingestellt werden
kann. Auch dann, wenn der Antriebsmotor 370 ausfällt, verbleiben
die Antriebswelle 310 und der Dreharm 320 unter
Spannung. Wenn ein Mitnehmerteil gemäß einem allgemeinen Standard
als Mitnehmerteil 380 verwendet wird, wird es schwierig,
den Atmosphäre zu
entfernen und zu ersetzen. Ein Versuch, dies in diesem Zustand durchzuführen, würde die
Verbindung zwischen der Antriebswelle 310 und dem Dreharm 320 zerstören oder
beschädigen.
Um diesem potentiellen Problem entgegenzuwirken, ist die Höhe des Mitnehmerteils 380 in
bevorzugter Weise ein klein wenig kleiner als die Höhe des Mitnehmerkanals 312 und
das Mitnehmerteil 380 und der Mitnehmerkanal 312 haben
die gleiche Breite.
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Gemäß den 12, 14A und 14B ist
die Endkappe 350 über
dem Mitnehmerloch 344 der Befestigungsvorrichtung 340 positioniert
und besitzt eine Vielzahl an Schraubenlöchern 352, benachbart
dem Außenumfang
derselben. Die Schraubenlöcher 346 der
Befestigungsvorrichtung 340 liegen den Löchern oder
Bohrungen 324 mit dem Innengewinde des Dreharmes 320 gegenüber. Die
Endkappe 350 kann aus einer flachen Platte bestehen, welche
die gleiche Gestalt und Größe wie die
Befestigungsvorrichtung 340 hat, wie dies in 14A gezeigt ist. In bevorzugter Weise besitzt
die Endkappe 350 die gleiche Anzahl von Schraubenlöchern 346,
wie die Befestigungsvorrichtung 340. Die Endkappe 350 kann auch
aus einer rechteckförmigen
Platte mit einer ausreichenden Breite bestehen, um das Mitnehmerloch 344 zu
bedecken, wie in 14B dargestellt ist. In diesem
Fall besitzt die Endkappe 350 in bevorzugter Weise zwei
Schraubenlöcher 352.
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Die
Befestigungsvorrichtung 340 ist vollständig an den Dreharm 350 durch
vier von sechs Schrauben 360 angeschlossen. Demzufolge
wird der Druckring 342 in Eingriff oder Anlage mit den
Befestigungsringen 330 gepreßt. Die Endkappe 350 wird mit dem
Dreharm 320 mit Hilfe der verbleibenden zwei Schrauben 360 verbunden.
Die zwei Schrauben 360 erstrecken sich durch die Schraubenlöcher 352 der
Endkappe 350, durch die Schraubenlöcher 346 der Befestigungsvorrichtung
und in Eingriff mit den Gewinden der Löcher 324 des Dreharmes 320,
um die Endkappe 350 gegen das Mitnehmerteil 380 zu zwingen
oder zu drücken.
Das Mitnehmerteil 380 wird somit daran gehindert, aus dem
Mitnehmerkanal 312 freizukommen, und zwar auf Grund der
Schaukel- oder Taumelbewegung des rotierenden Armes 320.
Die Schrauben 360 sind in bevorzugter Weise aus SUS hergestellt,
welches thermisch behandelt wird.
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Die 14 bis 18 veranschaulichen eine
dritte Ausführungsform
eines Getriebemechanismus einer X-Achsen- oder Y-Achsenneigungsanordnung
oder -konstruktion einer Ionenimplantiervorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung. Lediglich zum Zwecke der Beschreibung wird die zweite Ausführung in
Verbindung mit einer Folgeriemenscheibe und einer Welle des Getriebemechanismus einer
X-Achsenneigungsanordnung bzw. -konstruktion einer Ionenimplantiervorrichtung
beschrieben, obwohl diese Ausführungsform
in gleicher Weise auch bei einer Antriebswelle und einer Antriebsriemenscheibe
anwendbar ist.
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Gemäß 15 enthält der Getriebemechanismus
eine Folgewelle 410, eine Folgeriemenscheibe 420,
die mit der Folgewelle 410 verbunden ist, einen Abstandshalter 430,
eine Mutter 440, ein Mitnehmerteil 450, eine Endkappe 460 und
Schrauben 470. Die Welle 410 besitzt eine Keilnut 412,
die in der Endfläche
derselben für
die Aufnahme eines Teiles des Mitnehmerteils 450 ausgebildet
ist. Die Folgeriemenscheibe 420 besitzt Löcher oder
Bohrungen 422 mit Innengewinde für die Aufnahme der Schrauben 470, und
eine Keilnut 424 zum Aufnehmen eines Teiles des Mitnehmerteils 450.
Der Abstandshalter 430 und die Mutter 440 sind
in einer Nabe 426 der Folgeriemenscheibe 420 angeordnet,
und zwar eingefügt zwischen
der Folgewelle 410 und der Folgeriemenscheibe 420.
Die Endkappe 460 bedeckt das Mitnehmerteil 450 und
besitzt eine Vielzahl von Schraubenlöchern 462 benachbart
dem Außenumfang
derselben. Die Schraubenlöcher
sind gegenüber
den Löchern
oder Bohrungen 422 mit dem Innengewinde der Folgeriemenscheibe 420 jeweils
angeordnet. Die Schrauben 470 erstrecken sich durch die
Schraubenlöcher 462 der
Endkappe 460 und sind in die Riemenscheibe 420 innerhalb
der Löcher
oder Bohrungen 422 mit dem Innengewinde eingeschraubt.
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Gemäß den 15 und 16 besitzen
die Keilnut 412 und das Mitnehmerteil 450 in bevorzugter Weise
rechteckförmigen
Querschnitt. Bei einer Form der vorliegenden Erfindung erstreckt
sich die Keilnut 412 linear über die Drehachse der Drehwelle 410 am Ende
der Drehwelle 410. In bevorzugter Weise sind die Breiten
oder Weiten des Mitnehmerteils 450, der Keilnut 412 und
der Keilnut 424 gleich und die Dicke des Mitnehmerteils 450 ist
größer als
die Tiefen der Keilnut 412 und der Keilnut 424.
Alternativ kann, wenn dies erforderlich ist, die Folgewelle eine
kreuzgestaltete Keilnut 419 haben und es kann ein kreuzgestaltetes
Mitnehmerteil 418 in der Keilnut 410 aufgenommen
sein, wie in 17 gezeigt.
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Auch
befestigt die Mutter 440 den Abstandshalter 430 an
der Außenseite
der Folgewelle 410. Es wird in bevorzugter Weise Lock-Tite© (ein
wärmebeständiges Schraubensicherungsmittel)
auf die Außenseite
der Folgewelle 410 aufgetragen, um den Abstandshalter 430 an
der Folgewelle 410 anzuheften oder anzukleben. Auch wird
Lock-Tite© auf
die Innenseite der Mutter 440 aufgetragen, bevor die Mutter 440 angezogen
wird, um zu verhindern, daß sich die
Mutter 440 löst
und um dadurch zu verhindern, daß die Folgewelle 410 aus
der Nut 440 herausgelangt. Der Abstandshalter 430 kontaktiert
sowohl die Folgewelle 410 als auch die Folgeriemenscheibe 420 und überträgt direkt
die Drehkraft zwischen der Folgewelle 410 und der Folgeriemenscheibe 420.
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Gemäß den 15 und 18 sind
eine Vielzahl von Bohrungen oder Löchern 422 mit Innengewinde
und eine Keilnut 424 in einer Seite der Folgeriemenscheibe 420 ausgebildet.
Die Folgewelle 410 erstreckt sich in die Nabe 426 der
Folgeriemenscheibe 420. Das Mitnehmerteil 450 bewirkt,
daß sich die
Folgewelle 410 und die Folgeriemenscheibe 420 als
eine Einheit drehen. Zu diesem Zweck besitzt die Keilnut 424 in
bevorzugter Weise den gleichen Querschnitt wie die Keilnut 412,
und die Bodenfläche
der Keilnut 424 liegt in der gleichen Ebene wie die Bodenfläche der
Keilnut 412. Die Folgeriemenscheibe 420 ist in
bevorzugter Weise aus Stahl hergestellt, so daß sie durch das Mitnehmerteil 450 und
die Schrauben 470 nicht beschädigt wird. Die Löcher oder
Bohrungen 422 mit dem Innengewinde der Folgeriemenscheibe 420 ermöglichen
es, daß die
Endkappe 460 an der Folgeriemenscheibe 422 befestigt
werden kann. Es sind in bevorzugter Weise sechs Bohrungen 422 mit
Innengewinde vorgesehen.
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Gemäß 15 besteht
die Endkappe 460 aus einer kreisförmigen flachen Platte und besitzt Schraubenlöcher am
Umfang gegenüber
den Bohrungen 422 mit dem Innengewinde. Die Endkappe 460 besitzt
die gleiche Anzahl an Löchern
mit Innengewinde wie die Folgeriemenscheibe 420. Die Schrauben 462 verbinden
die Endkappe 460 mit der Folgeriemenscheibe 420,
so daß die
Endkappe 460 das Mitnehmerteil 450 in den Keilnuten 412 und 424 hält. Als
Ergebnis drehen sich die Folgewelle 410 und die Folgeriemenscheibe 420 zusammen,
ohne daß dabei
ein Schlupf relativ zueinander auftritt.
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In
dem Getriebemechanismus der X-Achsenneigungsanordnung gemäß dem Stand
der Technik, wie er in 3 gezeigt ist, tritt dann, wenn
der Antriebsmotor plötzlich
startet und anhält,
ein Schlupf zwischen der Drehwelle und dem Abstandshalter auf und
es wird die Mutter, die den Abstandshalter befestigt, gelockert.
Jedoch verhindern bei der oben beschriebenen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung das Mitnehmerteil 412 oder 418 und
die Endkappe 460, daß die
Drehwelle 410 und die Riemenscheibe 420 relativ
zueinander schlupfen und es wird verhindert, daß die Mutter 440 gelöst wird,
und zwar um den Abstandshalter 430 herum.
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19 zeigt
eine andere Ausführungsform eines
Systems, bei dem ein Drehkörper
mit einer Drehwelle gemäß der vorliegenden
Erfindung verbunden ist. Diese Ausführungsform kann bei einem Getriebemechanismus
von entweder der X-Achsen- oder Y-Achsenneigungsanordnung einer
Ionenimplantiervorrichtung angewendet werden. Lediglich zum Zwecke
der Beschreibung wird die Ausführungsform
weiter unten unter Hinweis auf die Verbindung zwischen einer Folgewelle
und einer Folgeriemenscheibe zur Steuerung der X-Achsenneigung einer
Waferauflageplatte beschrieben, obwohl die Ausführungsform in gleicher Weise
bei einer Antriebswelle und einer Folgeriemenscheibe des Mechanismus anwendbar
ist.
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Gemäß 19 enthält der Getriebemechanismus
eine Folgewelle 510, eine Folgeriemenscheibe 520,
einen Abstandshalter 530, eine Mutter 540, ein
Mitnehmerteil 550, eine Endkappe 560 und Schrauben 570.
Der Abstandshalter 530 und die Mutter 540 sind
in einer Nabe 526 der Folgeriemenscheibe 520 angeordnet
und sind zwischen der Folgewelle und der Folgeriemenscheibe 520 zwischengefügt. Die
Folgewelle 510 besitzt eine Keilnut 512 in einem Ende
derselben. Die Keilnut 512 erstreckt sich über die
zentrale Drehachse der Folgewelle 510, und zwar an der
Endfläche
derselben. In bevorzugter Weise ist der Querschnitt der Keilnut 512 rechteckförmig. Die Folgeriemenscheibe 520 besitzt
eine Ausnehmung und eine Vielzahl von Löchern oder Bohrungen 522 mit
Innengewinde an einer Seite derselben. Die Ausnehmung nimmt das
Mitnehmerteil 550 und das Ende der Folgewelle 510 mit
der Keilnut 512 auf. Die Bohrungen 522 mit dem
Innengewinde sind zu der Ausnehmung hin offen, um die Schrauben 570 aufzunehmen.
Die Endkappe 560 ist mit der Folgeriemenscheibe 520 durch
Schrauben 570 verbunden, derart, daß die Endkappe 560 das
Mitnehmerteil 550 in der Keilnut 512 der Folgewelle 510 hält und zur
gleichen Zeit das Mitnehmerteil 550 gegen die Folgeriemenscheibe
drückt.
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Die
Funktionsweise, Betrieb und Wirkungsweise dieser Komponenten sind ähnlich wie
diejenigen der früheren
Ausführungsform.
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20 zeigt
einen Graphen, der Oberflächenwiderstandswerte
gemäß der X-Achsenneigung unter
Verwendung eines Systems zeigt, bei dem die Folgewelle und die Folgeriemenscheibe
des Getriebemechanismus so verbunden sind, wie in 19 gezeigt
ist. Gemäß 20 bezeichnet
das Bezugszeichen 611 einen Kurvenverlauf von Oberflächenwiderstandswerten
gemäß dem Winkel
eines Ionenstrahls, nachdem der Nullpunkt der X-Achsenneigung unter
Verwendung des Systems eingestellt worden ist. Es wurden erste (613),
zweite (615), dritte (617) und vierte (619)
Messungen dadurch erhalten, indem der Antriebsmotor in Einklang
mit einem Kodierwert des Antriebsmo tors betrieben wurde, und zwar
entsprechend dem Nullpunkt der X-Achsenneigung. Die Oberflächenwiderstandswerte
haben sich kaum geändert,
wenn der Winkel des Ionenstrahls 0° betrug und die Oberflächenwiderstandswerte
lagen bei den Winkeln von -1° bis
+1° symmetrisch.
Es ist somit offensichtlich, daß die
Anordnung zum Steuern der X-Achsenneigung
der Waferauflageplatte sehr stabil arbeitet, und daß der Übertragungsmechanismus
in stabiler Weise die Drehkraft des Antriebsmotors auf die Waferauflageplatte übertragen
kann.
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21 zeigt
einen Graphen, der die Oberflächenwiderstandswerte
gemäß der Y-Achsenneigung unter
Verwendung eines Systems zeigt, bei dem die Antriebswelle und der
Dreharm so verbunden sind, wie in 12 gezeigt
ist. Gemäß 21 bezeichnet das
Bezugszeichen 621 einen Kurvenverlauf der Oberflächenwiderstandswerte
gemäß dem Winkel
eines Ionenstrahls, nachdem der Nullpunkt der Y-Achsenneigung unter
Verwendung des Systems eingestellt worden war. Es wurden erste (623),
zweite (625), dritte (627) und vierte (629)
Messungen dadurch erhalten, indem der Antriebsmotor gemäß einem
Kodierwert betrieben wurde, der dem Nullpunkt der Y-Achsenneigung
entsprach. Die Oberflächenwiderstandswerte
haben sich kaum geändert,
wenn der Winkel des Ionenstrahls 0° betrug, und die Oberflächenwiderstandswerte
waren bei den Winkeln von -1° bis
+1° symmetrisch.
Es geht somit in offensichtlicher Weise hervor, daß die Waferauflageplatte
sehr stabil mit Hilfe der vorliegenden Erfindung betrieben werden
konnte.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung oben in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen
derselben beschrieben wurde, sind zahlreiche Änderungen und Abwandlungen
bei den bevorzugten Ausführungsformen
für Fachleute
offensichtlich. Alle derartige Änderungen
und Abwandlungen fallen in den Rahmen der vorliegenden Erfindung,
wie er durch die anhängenden
Ansprüche
festgehalten ist.