JP2011018799A - イオンドーピング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ランニングコストの削減、高速化、耐久性の向上を図ったイオンドーピング装置を提供する。
【解決手段】弁体２３の駆動手段としてトグルリンク機構１０を採用する。トグルリンク機構１０は、受渡部２の直下に配置し、タイバー１４を上昇させ、固定ダイ１２を受渡部２の底部に当接させ固定する。固定ダイ１２を受渡部２の底部に固定した後、テールストック１３を所定の位置まで引き上げ、トグルリンク１６を伸長させることで移動ダイ１５を上昇させることでロッド１１を弁体２３まで上昇させ、ロッド１１を弁体２３に固定する。以降、トグルリンク１６の伸縮によって弁体２３を昇降させ、被照射体の処置室への導入出を行う。
【選択図】図８

Description

本発明は、被照射体の受渡部において、被照射体の搬送の高速化、処置室の高気密性を実現したイオンドーピング装置に関する。

電子機器等に用いられる回路や、薄型テレビジョン装置に用いられる液晶表示装置等の半導体製品を製造するにあたり、イオン源からイオンビームを発生させ、半導体部品たる被照射体にイオンを注入するイオンドーピング装置が利用されている。イオンドーピング装置において、イオン源からイオンビームを発生させ被照射体に注入する際は、処置室内部を真空とする又は処理用ガスを充填しなくてはならない。従来、イオンドーピング装置では、その真空又は処理用ガス充填状態を保つため、種々の構造が開示されている。

例えば特許文献１では、イオンドーピング前後の被照射体待機位置となる処理前室と、被照射体にイオンドーピングを行う処理室からなり、各々の部屋を隔離する隔離壁及び隔離バルブを設け、イオンドーピング中は隔離バルブによって各々の部屋を遮断し、イオンドーピング前後の被照射体の受渡時には隔離バルブを開放するという構成のイオンドーピング装置が開示されている。

また、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、上記隔離バルブと被照射体の受渡を行うためのテーブルとを兼用する構成のイオンドーピング装置も用いられており、こちらは油圧シリンダやエアシリンダを駆動源とした隔離バルブとテーブルを兼用する弁体を昇降させて被照射体の受渡しを行い、処理室と受渡部の双方からの気体の流入を防止することが可能となっている。

このように、イオンドーピング装置においてイオンビームを発生させる処置室は、一定の環境を保つ必要があり、その気密性を高く保つ必要がある。

特開平８−２０３４６７号公報

しかしながら、例えば上述のような弁体の駆動源に油圧シリンダやエアシリンダのような直圧式シリンダを用いたイオンドーピング装置は、弁体に常に圧力を掛け続けるため、弁体との当接部に設けられた気密性向上のためのパッキンが潰れてしまい、パッキンの耐久性の劣化が著しく早くなってしまう。また昇降動作全体が緩慢であり、イオン注入動作全体にかかる時間が長くなってしまい、また、油圧シリンダにおいては作業油量が多いためランニングコストが高くなってしまうという欠点があった。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、ランニングコストの削減、高速化及び耐久性能の向上を実現したイオンドーピング装置を提供することを目的とする。

請求項１に係るイオンドーピング装置は、被照射体を装置内部へ導入するための導入チャンバーと、前記導入チャンバーに導入された被照射体を処置室へ受け渡す受渡チャンバーからなる受渡部と、前記導入チャンバーから前記受渡チャンバーへの空気の流入を防止すると共に、前記導入チャンバーにて被照射体を載置するための弁体と、前記弁体を前記導入部と前記受渡部の間で昇降させるための昇降装置と、を有し、被照射体に対し、処置室にてイオンビームを照射するイオンドーピング装置であって、前記昇降装置は、駆動源たるモータと、該モータによって回動するボールネジと、該ボールネジを枢支し、回転運動を直線運動に変換するためのクロスヘッドと、前記受渡部下部に取り付け固定される固定ダイと、テールストックと、前記固定ダイ及び前記テールストックに端部を固定する複数のタイバーと、該タイバーに挿通され、摺動可能に取り付けられる移動ダイと、前記クロスヘッドと連結し、端部を前記移動ダイと前記テールストックとを連結するトグルリンクと、から構成されるトグルリンク機構であり、前記弁体は、前記移動ダイから延出したロッドによって連結され、前記トグルリンクが作動することにより前記弁体が昇降することを特徴とする。

請求項１の構成によれば、直圧式シリンダによる弁体の押圧と比較して、弁体の押圧力にタイバーの弾性復元力を加えることができ、弁体による受渡チャンバーへの空気の流入を確実に防止することができる。また、トグルリンク機構を用いることで、トグルリンクが伸長し始めは弁体を高速に上昇させ、トグルリンクが伸長しきるときの弁体の速度を緩やかに上昇させることができる。

請求項２に係るイオンドーピング装置は、請求項１記載のイオンドーピング装置において、前記トグルリンク機構は、前記受渡部の下部から着脱自在に取り付けられることを特徴とする。

請求項２の構成によれば、弁体の昇降装置たるトグルリンク機構を、イオンドーピング装置本体から取り外すことができる。

請求項３に係るイオンドーピング装置は、請求項１又は２記載のイオンドーピング装置において、前記テールストック下部にキャスターを設けたことを特徴とする。

請求項３の構成によれば、取り外したトグルリンク機構の搬送を容易に行うことができる。

請求項４に係るイオンドーピング装置は、請求項１から３の何れか１項記載のイオンドーピング装置において、前記タイバー全ての位置を同時に昇降させるための微調整手段を備えたことを特徴とする。

請求項４の構成によれば、弁体の位置の微調整等を行う際、タイバーを昇降させることで弁体を適切な位置に停止させることができる。

請求項５に係るイオンドーピング装置は、請求項４記載のイオンドーピング装置において、前記微調整手段は、前記タイバーの各々の下端にはネジ部と、各ネジ部に当接するギア部と、ギア部を回転させるための駆動手段からなり、駆動手段を作動させることで、前記ギア部を回転させ、前記タイバーを上下に昇降させることが可能なことを特徴とする。

請求項５の構成によれば、タイバー下端に形成したネジ部を形成し、これを回転させることでタイバーを上下に昇降させる。駆動手段が稼動すると、ギア部が回転し、これがタイバー下端のネジ部に伝達され、タイバーが回転し、上下に昇降する。

請求項６に係るイオンドーピング装置は、請求項１から３に記載のイオンドーピング装置において、前記タイバーを個々に昇降させるための微調整手段を、前記タイバー毎に備えたことを特徴とする。

請求項６の構成によれば、タイバーを個々に昇降させることで、弁体と受渡部の接触部分に不均一な間隙が生じた場合、間隙に合わせて調整するタイバーを選択することができる。

請求項７に係るイオンドーピング装置は、請求項６記載のイオンドーピング装置において、前記微調整手段は、前記タイバーの各々の下端に形成されたネジ部と、各ネジ部近傍に各ネジ部を個別に駆動するための駆動手段とから構成され、各々駆動手段を作動させることでネジ部を駆動させ、対応する前記タイバーを上下に昇降させることが可能なこと特徴とする。

請求項７の構成によれば、タイバー近傍に、各々のタイバーを昇降させる駆動手段を設け、弁体と受渡部の間隙の状態に合わせて、各々のタイバーを個別に調節することで、弁体と受渡部との間に間隙が生じることを確実に防止することができる。

上記構成のイオンドーピング装置によれば、導入チャンバーから受渡チャンバー、処置室への空気の流入を強固に防ぐことができ、被照射体へのイオンビーム照射の精度高く行うことができる。また、トグルリンク機構の特性として、トグルリンクが伸長しきる直前はその駆動速度は緩やかになるため、弁体の速度を受渡部当接直前に緩めることができ、受渡部の耐久性の向上を図ることができる。

また、上記構成のイオンドーピング装置によれば、トグルリンク機構は前記受渡部の下部から着脱自在に取り付けられるので、複雑なトグルリンク機構のメンテナンス等を行う際、その作業性を向上させることができ、更に下部にキャスターを設けたことで、その搬送性能の向上を図ることができる。更に、タイバーを昇降させる微調整手段を備えたことで、弁体と受渡部に間隙が生じた場合でも、タイバーを昇降させてその間隙を埋めることで外気の流入を防止することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態としての実施例を図１から図１０を参照して説明する。もちろん、本発明は、その発明の趣旨に反さない範囲で、実施例において説明した以外のものに対しても容易に適用可能なことは説明を要するまでもない。

図１〜図８は、本発明の一実施例を示し、図１は、本実施例におけるイオンドーピング装置の構成の概略を示す（ａ）平面図、（ｂ）側面図である。図２はイオンドーピング装置の受渡部及び昇降装置たるトグルリンク機構を示す部分拡大側面図である。図３〜８は、トグルリンク機構の取り付け方法を示す部分拡大側面図である。

本実施例のイオンドーピング装置の構成について、図１に基づいて説明する。図１はイオンドーピング装置を示しており、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は側面図である。１は、イオンドーピング装置であり、被照射体５にイオンを注入し半導体部品等を製造するための装置である。２は外部から被照射体５を受け入れる受渡部である。２０は、イオンドーピング装置１内部に被照射体５を導入するための導入チャンバーであり、２１は導入チャンバー２０を外界から遮蔽する蓋体である。２２は受渡チャンバーである。２３は弁体であり、導入チャンバーにおいて被照射体５を載置するテーブルを担うものであり、且つ、その載置の際、導入チャンバー２０と受渡チャンバー２２を遮断し、受渡チャンバー２２に空気が流入するのを防止する弁を兼ねている。弁体２３は上下に昇降駆動することが可能である。２４は、弁体２３が上昇して当接した際、空気の流入を防止するためのパッキンである。

イオンドーピング装置１が備える上記構成を下記のように動作させることで、イオンビームを照射した被照射体を得ることができる。被照射体搬送アーム６によって被照射体５を導入チャンバー２０へ搬送し、弁体２３へ載置する。その後蓋体２１によって密閉され、図示しない吸入装置によって導入チャンバー２０内部を真空状態にする。導入チャンバー２０内部が真空となったら、後述の昇降装置１０を駆動させることで弁体２３を所定の位置まで下降させ、被照射体５を受渡チャンバー２２へ搬送する。その後弁体２３上の被照射体５は処置室３へ搬送され、そこで図示しない被照射体垂立手段によって垂立させられる。その後、イオンビーム照射室４に設置されたイオン源から、アナライザー４２を介してイオンビームが照射され、被照射体５に付着し、半導体製品として加工される。その後、上記とは逆の手順でイオンドーピング装置１外部へ被照射体５が搬出される。

上述の昇降装置１０について、図２に基づいて説明する。１０は弁体２３の昇降させる昇降装置である。１１は、端部の一方を弁体２３に固定され他方を後述の移動ダイに固定されるロッドである。１２は受渡部２の下部に固定される固定ダイである。１３はテールストックであり、１４は端部を固定ダイ１２とテールストック１３に固定されるタイバーである。１５は移動ダイである。１６はテールストック１３と移動ダイ１５に取り付けられるトグルリンクであり、１７はトグルリンク１６を駆動させるための駆動源たるモータである。１９はキャスターであり、トグルリンク機構１０のメンテナンスを行う際など、昇降装置１０を移動させる際に用いるものである。

トグルリンク機構１６は、モータ１７の回転運動を垂直方向の運動に変換するためのボールネジ１６３と、モータ１７の回転運動をボールネジ１６３に伝達するためのプーリ１６４、ボールネジ１６３を回動自在に枢支し、ボールネジ１６３の回転によってボールネジ１６３に沿って昇降することで、回転運動を直線運動に変換するためのクロスヘッド１６２と、テールストック１３又は移動ダイと、クロスヘッド１６２とを連結する２組のリンクアーム１６１ａ、１６１ｂ及び１６１ｃとによって構成される。

トグルリンク機構１６による弁体２３の上昇動作は、以下の様な手順で行われる。モータ１７が駆動することによってボールネジ１６３が回動し、モータ１７の回転運動がクロスヘッド１６２の昇降運動へ変換される。クロスヘッド１６２が上昇すると、クロスヘッド１６２に連結されるリンクアーム１６１ｃはが、テールストック１３及び移動ダイ１５に連結されるリンクアーム１６１ａ・１６１ｂを外側に押し開き、リンクアーム１６１ａ・１６１ｂが直線状に伸びる。昇降装置１０は、モータ１７が駆動してトグルリンク１６が伸縮する際、トグルリンク機構１６の一方をテールストック１３に固定されており、テールストック１３はタイバー１４及び固定ダイ１２によって受渡部２に固定されるため、他方の移動ダイ１５がトグルリンク機構１６の伸縮の方向に駆動することとなる。即ちリンクアーム１６１ａ・１６１ｂが直線状に伸びることによって、移動ダイ１５が上昇、即ち移動ダイ１５とロッド１１によって連結した弁体２３が上昇することとなる。その結果移動ダイ１５に取り付けられたロッド１１が上下に昇降し、その先端に固定される弁体２３を上下に昇降させることができる。モータ１７が上記の回転運動と逆方向となることによって、クロスヘッド１６２が下降し、リンクアーム１６１ａ・１６１ｂが折りたたまれることによって、移動ダイ１５が下降し、これにより弁体２３が下降する。

続いて受渡部２の下部に昇降装置１０を取り付ける過程を、図３〜８に基づいて説明する。最初に図３に示すようにキャスター１９を用いて受渡部２の下部に昇降装置１０を配置する。続いて、後述のタイバー調整手段を用いて、図４に示すようにタイバー１４を上昇させ、固定ダイ１２を受渡部２の底部に当接させ、図示しないボルト等の固定手段により固定する。更に図５に示すように、モータ１７を駆動させることでトグルリンク機構１６を伸長させ、移動ダイ１５を上昇させることによってロッド１１を上昇させ、ロッド１１の先端に、図示しないボルト等によって弁体２３を取り付け固定する。図６に示すようにテールストック１３を引き上げ、弁体２３が導入チャンバー２１と受渡チャンバー２２の所定の位置を往復できるよう、位置調整を行う。その後、図７に示すように弁体２３を固定する固定治具２５を取り外し、弁体の締め付け力をテールストック１３の位置によって調整し、図８に示すように弁体２３の昇降動作を行う。

続いて、前述のトグルリンク機構１６において、タイバー１４を昇降させることによって移動ダイ１５の傾きを微調整し、弁体２３が受渡部２に当接する際に間隙が生じることを防止する構造について図９に基づいて説明する。３０は微調整手段である。３０ａはタイバー調整用モータであり、微調整手段を構成する１つである。３０ｂは第１の動力伝達ギアであり、３１は第２の動力伝達ギアである。タイバー調整用モータ３０ａが駆動することで、第１の動力伝達ギア３０ｂが回転し、更に第２の動力伝達ギア３１が回転することで、タイバー１４の下端に形成されるネジ部１４ａを回転させ、４本のタイバー１４全てを同時に昇降させることができる。

以上のようなイオンドーピング装置によれば、従来用いられているような直圧式のシリンダを弁体の昇降のための駆動源とする構成と比較して、高速化を図ることができ、更に昇降動作に掛かる作業油量を著しく削減することができ、ランニングコストの低下も実現できる。また、トグルリンク機構１６の特性として、リンクアーム１６１ａ、１６１ｂが伸長しきる寸前が最も速度が遅くなるため、弁体２３が導入チャンバー２０に当接する際、弁体２３の移動速度が速すぎて導入チャンバー２０が破損するといったようなことがなく、且つリンクアーム１６１ａ、１６１ｂが伸長しきる寸前が最も押圧力が大きいため、弁体によって受渡部若しくは処置室への空気の流入を確実に防ぐことができる。また、直圧式シリンダと異なり、パッキン２４に対して過剰な圧力をかけることがなく、パッキン２４の耐久性能を長く保持することができる。

また、弁体２３が当接するパッキンは、その使用回数と共に弾力性が劣化し、弁体２３との間に間隙が生じてしまう虞があるが、上記構成によって、パッキン２４が潰れたりして受渡部２と弁体２３に間隙が生じたとしても、弁体２３を底上げして間隙を埋め、気体の流入出を防止することができる。

図１０は本発明の実施例２を示したものであり、前記実施例１と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。実施例１では、微調整手段３０としてタイバー調整用モータ３０ａの駆動を第１の動力伝達ギア３０ｂ、第２の動力伝達ギア３１を介して、全てのタイバー１４のネジ部１４ａを回転させ、これによって４本のタイバー１７を同時に調整する構成としたが、本実施例では、タイバー１４の各々の近傍に微調整手段３２をそれぞれ設けた構成とする。タイバー調整用モータ３２ａは、動力伝達ギア３２ｂを介してタイバー１４下端のネジ部１４ａを回転させることで、タイバー１４を上下に昇降させることができる。また実施例１の構成と異なりタイバー１４を個々に昇降させるためにタイバー１４の本数分タイバー調整用モータ３２ａを配設したので、構成が複雑となり高コストとなる反面、弁体２３を様々な方向に傾けることができ、パッキン２４の変形の度合いに合わせた柔軟な対応を行うことができる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えばタイバー１４を４本
備える構成としたが、これに限定せずに、タイバー３本を三角状に配置した構成としても何ら問題ない。

本発明の実施例１における、イオンドーピング装置の全体を示す、（ａ）平面図、（ｂ）側面図である。 同上、受渡部下部にトグルリンク機構を取り付ける手順を示す要部拡大側面図である。 同上、受渡部下部にトグルリンク機構を取り付ける手順を示す要部拡大側面図である。 同上、受渡部下部にトグルリンク機構を取り付ける手順を示す要部拡大側面図である。 同上、受渡部下部にトグルリンク機構を取り付ける手順を示す要部拡大側面図である。 同上、受渡部下部にトグルリンク機構を取り付ける手順を示す要部拡大側面図である。 同上、受渡部下部にトグルリンク機構を取り付ける手順を示す要部拡大側面図である。 同上、受渡部下部にトグルリンク機構を取り付けた状態を示す要部拡大側面図である。 同上、トグルリンク機構の下面を示す平面図である。 本発明の実施例２における、トグルリンク機構の下面を示す平面図である。

１ イオンドーピング装置
２ 受渡部
２０ 導入チャンバー
２１ 蓋体
２２ 受渡チャンバー
２３ 弁体
２４ パッキン
２５ 固定治具
３ 処置室
４ イオンビーム照射室
４１ イオン源
４２ アナライザー（質量分析マグネット）
１０ 昇降装置
１１ ロッド
１２ 固定ダイ
１３ テールストック
１４ タイバー
１４ａ ネジ部
１５ 移動ダイ
１６ トグルリンク機構
１６１ａ、１６１ｂ、１６１ｃ リンクアーム
１６２ クロスヘッド
１６３ ボールネジ
１６４ プーリ
１７ モータ
３０、３２ 微調整手段
３０ａ、３２ａ タイバー調整用モータ
３０ｂ 第１の駆動伝達ギア
３１ 第２の駆動伝達ギア
３２ｂ 動力伝達ギア３２ｂ
６ 被照射体搬送アーム

Claims (7)

1. 被照射体を装置内部へ導入するための導入チャンバーと、
   前記導入チャンバーに導入された被照射体を処置室へ受け渡す受渡チャンバーからなる受渡部と、
   前記導入チャンバーから前記受渡チャンバーへの空気の流入を防止すると共に、前記導入チャンバーにて被照射体を載置するための弁体と、
   前記弁体を前記導入部と前記受渡部の間で昇降させるための昇降装置と、
   を有し、被照射体に対し、処置室にてイオンビームを照射するイオンドーピング装置であって、
   前記昇降装置は、
   駆動源たるモータと、
   該モータによって回動するボールネジと、
   該ボールネジを枢支し、回転運動を直線運動に変換するためのクロスヘッドと、
   前記受渡部下部に取り付け固定される固定ダイと、
   テールストックと、
   前記固定ダイ及び前記テールストックに端部を固定する複数のタイバーと、
   該タイバーに挿通され、摺動可能に取り付けられる移動ダイと、
   前記クロスヘッドと連結し、端部を前記移動ダイと前記テールストックとを連結するトグルリンクと、
   から構成されるトグルリンク機構であり、
   前記弁体は、前記移動ダイから延出したロッドによって連結され、前記トグルリンクが作動することにより前記弁体が昇降することを特徴とするイオンドーピング装置。
2. 前記トグルリンク機構は、前記受渡部の下部から着脱自在に取り付けられることを特徴とする請求項１記載のイオンドーピング装置。
3. 前記テールストック下部にキャスターを設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のイオンドーピング装置。
4. 前記タイバー全ての位置を同時に昇降させるための微調整手段を備えたことを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載のイオンドーピング装置。
5. 前記微調整手段は、前記タイバーの各々の下端にはネジ部と、各ネジ部に当接するギア部と、ギア部を回転させるための駆動手段からなり、駆動手段を作動させることで、前記ギア部を回転させ、前記タイバーを上下に昇降させることが可能なことを特徴とする請求項４記載のイオンドーピング装置。
6. 前記タイバーを個々に昇降させるための微調整手段を、前記タイバー毎に備えたことを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載のイオンドーピング装置。
7. 前記微調整手段は、前記タイバーの各々の下端に形成されたネジ部と、各ネジ部近傍に各ネジ部を個別に駆動するための駆動手段とから構成され、各々駆動手段を作動させることでネジ部を駆動させ、対応する前記タイバーを上下に昇降させることが可能なこと特徴とする請求項６記載のイオンドーピング装置。

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