JP2023067381A - 基板保持装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】モータの小型化を図りつつも、イオンビームに対する基板の傾きを精密に制御できるようにする。【解決手段】イオンビームIBが照射される基板Wを保持するホルダ10と、ホルダ10を所定の軸周りに回転させて、保持されている基板WのイオンビームIBに対する傾きを変える駆動機構20とを具備する基板保持装置100であって、駆動機構20が、ホルダ10を回転させる動力を出力する動力源21と、動力源21からホルダまでの動力伝達経路の途中に設けられた減速機23と、減速機23から出力される動力によりホルダ10とともに回転する第1軸部材24と、第1軸部材24の回転動作を検出する第1検出器26と、第1検出器26の検出値に基づいて動力源21を制御する動力制御部P1とを備えるようにした。【選択図】図3
Description
本発明は、イオンビームが照射される基板を保持する基板保持装置に関するものである。
この種の基板保持装置としては、特許文献1に示すように、イオンビームが照射される基板を保持するホルダと、このホルダを回転させることにより、ホルダに保持されている基板のイオンビームに対する傾きを変える駆動機構とを備えたものがある。
この駆動機構は、所謂ダイレクトドライブモータ(以下、DDモータともいう)をホルダに直接連結してなり、このDDモータを制御することで、基板の傾きを精密に制御できるように構成されている。
しかしながら、ホルダを回転させるために高トルクを出力しようとすると、DDモータの大型化や高コスト化を招く。かといって、モータの小型化を図るべく減速機を用いると、ギアの摩耗やバックラッシュ等により、基板の傾きを精密に制御することが困難となる。
そこで本発明は、上述した問題を一挙に解決するべくなされたものであり、モータの小型化を図りつつも、イオンビームに対する基板の傾きを精密に制御できるようにすることをその主たる課題とするものである。
本発明に係る基板保持装置は、イオンビームが照射される基板を保持するホルダと、前記ホルダを所定の軸周りに回転させて、保持されている基板の前記イオンビームに対する傾きを変える駆動機構とを具備するものである。
そして、この基板保持装置は、前記駆動機構が、前記ホルダを回転させる動力を出力する動力源と、前記動力源から前記ホルダまでの動力伝達経路の途中に設けられた減速機と、前記減速機から出力される動力により前記ホルダとともに回転する第1軸部材と、前記第1軸部材の回転動作を検出する第1検出器と、前記第1検出器の検出値に基づいて前記動力源を制御する動力制御部とを備えることを特徴とするものである。
なお、ここでの「第1軸部材の回転動作を検出する」とは、第1軸部材の回転動作を直接検出する意味のみならず、第1軸部材と同期して回転する部材の回転動作を第1軸部材の回転動作として検出する意味も含む概念である。
また、本明細書において「同期して回転する」とは、同じ角速度で回転することを意味する。
そして、この基板保持装置は、前記駆動機構が、前記ホルダを回転させる動力を出力する動力源と、前記動力源から前記ホルダまでの動力伝達経路の途中に設けられた減速機と、前記減速機から出力される動力により前記ホルダとともに回転する第1軸部材と、前記第1軸部材の回転動作を検出する第1検出器と、前記第1検出器の検出値に基づいて前記動力源を制御する動力制御部とを備えることを特徴とするものである。
なお、ここでの「第1軸部材の回転動作を検出する」とは、第1軸部材の回転動作を直接検出する意味のみならず、第1軸部材と同期して回転する部材の回転動作を第1軸部材の回転動作として検出する意味も含む概念である。
また、本明細書において「同期して回転する」とは、同じ角速度で回転することを意味する。
このように構成された基板保持装置であれば、動力源からの動力を減速機を介してホルダに伝達するので、小型な動力源を用いつつ、高トルクをホルダに出力することができる。
しかも、ホルダとともに回転する第1軸部材の回転動作を検出し、その検出値に基づいて動力源を制御するので、例えば減速機を構成するギアなど、動力伝達経路に設けられているギアの摩耗やバックラッシュ等の影響を吸収して、第1軸部材の回転動作を制御することができる。
これにより、モータの小型化を図りつつも、上述したギアの摩耗による制御への影響やバックラッシュによる制御への影響などを低減することができ、イオンビームに対する基板の傾きを精密に制御することが可能となる。
しかも、ホルダとともに回転する第1軸部材の回転動作を検出し、その検出値に基づいて動力源を制御するので、例えば減速機を構成するギアなど、動力伝達経路に設けられているギアの摩耗やバックラッシュ等の影響を吸収して、第1軸部材の回転動作を制御することができる。
これにより、モータの小型化を図りつつも、上述したギアの摩耗による制御への影響やバックラッシュによる制御への影響などを低減することができ、イオンビームに対する基板の傾きを精密に制御することが可能となる。
前記動力源と前記第1軸部材との間に介在する複数の伝達ギアをさらに備えていても良い。
このように、1又は複数の伝達ギアを介して動力源を第1軸部材に連結することで、伝達ギアの数や配置を変えれば、動力源の配置を変えることができるので、配置の自由度を向上させることができる。
このように、1又は複数の伝達ギアを介して動力源を第1軸部材に連結することで、伝達ギアの数や配置を変えれば、動力源の配置を変えることができるので、配置の自由度を向上させることができる。
ところで、動力源が、ホルダからイオンビームの進行方向と直交する方向に離れて配置されると、装置の大型化を招くうえ、イオンビームが照射される部材が多くなり、清掃箇所が増えるなどして、メンテナンス性の低下をも招く。
そこで、上述した配置の自由度の向上を図れる構成を活かし、一の前記伝達ギアに接続されて、当該一の伝達ギア及び前記ホルダの間に介在する軸部材と、前記一の伝達ギアとは別の前記伝達ギアに接続されて、当該別の伝達ギア及び前記動力源の間に介在する軸部材とが、前記一の伝達ギア及び前記別の伝達ギアに対して同じ側に設けられていても良い。
これならば、ホルダと動力源とが、伝達ギアに対して同じ側に配置されるので、装置をコンパクトに保てるうえ、動力源がホルダから離れて配置される構成に比べて、清掃する箇所も少なくメンテナンス性も良い。
そこで、上述した配置の自由度の向上を図れる構成を活かし、一の前記伝達ギアに接続されて、当該一の伝達ギア及び前記ホルダの間に介在する軸部材と、前記一の伝達ギアとは別の前記伝達ギアに接続されて、当該別の伝達ギア及び前記動力源の間に介在する軸部材とが、前記一の伝達ギア及び前記別の伝達ギアに対して同じ側に設けられていても良い。
これならば、ホルダと動力源とが、伝達ギアに対して同じ側に配置されるので、装置をコンパクトに保てるうえ、動力源がホルダから離れて配置される構成に比べて、清掃する箇所も少なくメンテナンス性も良い。
伝達ギアの摩耗を低減させるべく潤滑剤を用いることが考えられるが、伝達ギアの回転によって潤滑剤が飛び散ると、例えば検出器に付着して検出精度を低減させる懸念などがある。
そこで、前記複数の伝達ギアが、鉛直方向と交差する方向に配列されており、且つ、それらの伝達ギアの回転軸が鉛直方向と交差している構成において、前記複数の伝達ギアそれぞれを収容する複数の凹部が形成されたハウジングをさらに具備していても良い。
これならば、伝達ギアをハウジングに収容しているので、潤滑剤がハウジングから漏れ出て検出器などに付着してしまうことを抑制することができる。
しかも、伝達ギアの回転により周囲に飛び散ろうとする潤滑剤は、凹部の内周面に付着して、伝達ギアを停止させた後、その内周面を伝って凹部の底部に溜まる。そして、再び伝達ギアを回転させると、この凹部の底部に溜まった潤滑剤がハウジング内を再び循環するので、伝達ギアの摩耗低減効果が発揮される。
そこで、前記複数の伝達ギアが、鉛直方向と交差する方向に配列されており、且つ、それらの伝達ギアの回転軸が鉛直方向と交差している構成において、前記複数の伝達ギアそれぞれを収容する複数の凹部が形成されたハウジングをさらに具備していても良い。
これならば、伝達ギアをハウジングに収容しているので、潤滑剤がハウジングから漏れ出て検出器などに付着してしまうことを抑制することができる。
しかも、伝達ギアの回転により周囲に飛び散ろうとする潤滑剤は、凹部の内周面に付着して、伝達ギアを停止させた後、その内周面を伝って凹部の底部に溜まる。そして、再び伝達ギアを回転させると、この凹部の底部に溜まった潤滑剤がハウジング内を再び循環するので、伝達ギアの摩耗低減効果が発揮される。
前記動力源の出力軸の回転動作を検出する第2検出器と、前記第1検出器の検出値、及び、前記第2検出器の検出値を比較して、前記駆動機構に異常が発生しているか否かを判断する監視部をさらに具備していても良い。
なお、ここでの「出力軸の回転動作を検出する」とは、出力軸の回転動作を直接検出する意味のみならず、出力軸と同期して回転する部材の回転動作を出力軸の回転動作として検出する意味も含む概念である。
このような検出値の比較により、動力源の出力軸と第1軸部材の回転動作の差に基づいた異常の検出や判断が可能となり、例えばギアの破損や規定値を超える摩耗量等によるギアの交換時期等を監視部に監視させることができる。
なお、ここでの「出力軸の回転動作を検出する」とは、出力軸の回転動作を直接検出する意味のみならず、出力軸と同期して回転する部材の回転動作を出力軸の回転動作として検出する意味も含む概念である。
このような検出値の比較により、動力源の出力軸と第1軸部材の回転動作の差に基づいた異常の検出や判断が可能となり、例えばギアの破損や規定値を超える摩耗量等によるギアの交換時期等を監視部に監視させることができる。
前記第1検出器が、前記第1軸部材の回転動作による磁界の変化を検出するものであることが好ましい。
これならば、光学式の検出器を用いる場合に比べて、第1検出器に汚れが付着したとしても検出精度を担保することができる。
これならば、光学式の検出器を用いる場合に比べて、第1検出器に汚れが付着したとしても検出精度を担保することができる。
このように構成した本発明によれば、モータの小型化を図りつつも、イオンビームに対する基板の傾きを精密に制御することができる。
以下に本発明に係る基板保持装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
本実施形態の基板保持装置100は、図1に示すように、イオンビーム照射装置200を構成するものである。
まずは、イオンビーム照射装置200について簡単に説明する。
イオンビーム照射装置200は、例えば半導体ウエハ等の基板Wの表面にイオンビームIBを照射して、イオンを基板W内に注入し、その基板Wの特性を所望のものにするために用いられるイオン注入装置である。なお、イオンビーム照射装置200としては、イオン注入装置に限定されず、例えばイオンビームエッチング装置等であっても良い。
イオンビーム照射装置200は、例えば半導体ウエハ等の基板Wの表面にイオンビームIBを照射して、イオンを基板W内に注入し、その基板Wの特性を所望のものにするために用いられるイオン注入装置である。なお、イオンビーム照射装置200としては、イオン注入装置に限定されず、例えばイオンビームエッチング装置等であっても良い。
このイオンビーム照射装置200は、イオン源101から引き出されたイオンビームIBを、質量分析器102により質量分析したのちに、基板保持装置100に保持されている基板Wに対して照射し、所望のイオン種を基板Wに対して注入するものである。なお、イオン源101から基板保持装置100までのイオンビームの経路は図示しない真空容器により囲まれており、イオン注入時は真空に保たれている。
また、イオンビーム照射装置200は、基板W表面の帯電を抑制するためにイオンビームIB又は基板Wの表面に電子を供給するPFG(プラズマフラッドガン)103を備えている。
イオンビームIBは、例えば一方向に長く、長さ方向と直交する方向に厚みを有する帯状(リボン状、あるいはシート状とも呼ばれている)のものであり、ここでは、イオンビームIBの進行方向をZ方向とし、このZ方向に実質的に直交する面内において互いに実質的に直交する2方向をX方向及びY方向とする。例えば、X方向は、イオンビームIBの厚み方向、Y方向はイオンビームIBの長さ方向であり、X方向及びZ方向は水平方向、Y方向は鉛直方向である。なお、Y方向は一定の方向であるが、X方向及びZ方向は絶対的な方向ではなく、イオンビームIBの進行方向に沿って変化する。ただし、イオンビームIBとしては、スポットビームでも良い。
そして、基板保持装置100に保持された基板Wは、イオンビームIBを厚み方向に沿って横切るようにX方向に走査され、これにより基板Wの全面にイオンビームIBが照射されるようにしてある。なお、基板Wの走査方向はY方向であっても良い。
次に、基板保持装置100について説明する。
基板保持装置100は、図2に示すように、基板Wを保持するホルダ10と、このホルダ10を駆動させる駆動機構20とを具備する。
ホルダ10は、倒伏姿勢と起立姿勢との間で回転可能なものであり、倒伏姿勢において基板Wが載置され、その載置された基板Wを保持した状態で起立姿勢に回転するものであり、その起立姿勢にあるホルダ10に保持されている基板Wに、イオンビームIBが照射される。なお、図2には、起立姿勢にあるホルダ10を図示してある。
駆動機構20は、ホルダ10を所定の回転軸L周りに回転させて、ホルダ10に保持されている基板WのイオンビームIBに対する傾きを変えるものである。
なお、「基板WのイオンビームIBに対する傾き」とは、基板W表面の法線と、イオンビームIBの進行方向とのなす角度であり、チルト角とも称される。
なお、「基板WのイオンビームIBに対する傾き」とは、基板W表面の法線と、イオンビームIBの進行方向とのなす角度であり、チルト角とも称される。
ホルダ10の回転軸Lは、ホルダ10の基板載置面11と平行に設定されており、ここでは図2におけるX方向、すなわち基板Wに照射される直前のイオンビームIBの厚み方向に沿って設定されている。ただし、ホルダ10の回転軸Lは、Y方向に沿って設定されていても良い。
本実施形態では、図2に示すように、ホルダ10を挟み込む位置に第1ケーシングC1及び第2ケーシングC2が設けられており、ホルダ10の基板載置面11とは反対の裏面側に第3ケーシングC3が設けられている。
かかる構成において、図3に示すように、駆動機構20の構成部品は、主として第1ケーシングC1に収容されている。また、第2ケーシングC2には、ホルダ10を基板載置面11の法線方向に沿った軸回りに回転させるための電源ケーブル、冷却水が流れる管部材等の種々の配線及び配管が収容されており、第3ケーシングC3には、ホルダ10を基板載置面11の法線方向に沿った軸回りに回転させるツイストモータM等が収容されている。
そして、本発明は、この駆動機構20に特徴があるので以下に詳述する。
駆動機構20は、図3に示すように、ホルダ10を回転させる動力源21と、この動力源21からの動力をホルダ10に伝達させる動力伝達部22とを備える。
動力源21は、電動モータであり、ここでは回転角度(回転位置)を制御可能なサーボモータを用いているが、必ずしもこれに限らず、種々のものを用いて構わない。
動力伝達部22は、動力源21からホルダ10までの動力伝達経路を構成するものであり、具体的には、動力伝達経路の途中に設けられた減速機23と、ホルダ10に連結された第1軸部材24とを少なくとも備えている。
減速機23は、複数のギアを用いて回転速度を減じるものであり、入力されるトルクを減速比に比例させたトルクに増幅して出力するものである。具体的に減速機23としては、例えばハーモニックドライブ(登録商標)を挙げることができるが、必ずしもこれに限らず、種々のものを用いて構わない。
第1軸部材24は、減速機23が出力する動力(トルク)により回転するとともに、ホルダ10を回転させるものであり、本実施形態においては減速機23の出力軸により構成されている。なお、第一軸部材24は、本実施形態のように減速機23の出力軸そのものであっても良いし、減速機23とホルダ10との間に介在する減速機23とは別の軸部材であっても良い。
より具体的に説明すると、第1軸部材24が回転すると、その回転に同期してホルダ10が上述した回転軸L周りに回転する。言い換えれば、第1軸部材24は、チルト角の調整中にホルダ10を回転させるものである。
本実施形態の第1軸部材24は、減速機23の出力軸とは別部材で、減速機23の出力軸と同期して回転し、ホルダ10を回転させるものであってもよい。また、第一軸部材24が減速機23の出力軸とは別の軸部材である場合、例えば減速機23とホルダ10との間にギアが介在する構成など、動力伝達経路の構成によっては、第1軸部材24は減速機23の出力軸と必ずしも同期して回転する必要はない。この場合、第一軸部材24は、少なくともホルダ10を同期させながら回転させるものであれば良い。
ここでの第1軸部材24は、ホルダ10及びツイストモータMを一体的に回転させるものであり、上述した第1ケーシングC1及び第3ケーシングC3を貫通している。
本実施形態では、第1軸部材24の周囲にリップシール等の環状のシール部材(不図示)が設けられており、このシール部材により第1ケーシングC1と第3ケーシングC3と間が封止されている。
これにより、基板Wへのイオン注入時において、第1ケーシングC1の内部は大気に連通しており、第3ケーシングC3の内部は真空雰囲気に維持される。なお、第2ケーシングC2は、基板Wへのイオン注入時において真空雰囲気に維持される。
かかる構成において、第1ケーシングC1には、動力伝達部22を構成する減速機23やその他の種々の構成部品、及び、動力源21が収容されている。
本実施形態の動力伝達部22は、図2及び図3に示すように、動力伝達経路の途中に設けられた複数の伝達ギア25をさらに備えている。
より具体的には、動力源21と減速機23との間に複数枚(ここでは3枚)の伝達ギア25が設けられており、これらの伝達ギア25は、図2及び図4に示すように、ハウジング30に収容されている。
複数の伝達ギア25は、それぞれの回転軸が鉛直方向と交差する姿勢で配置されており、ここでは回転軸が水平方向に沿って延びる姿勢で配置されている。ただし、伝達ギア25は、回転軸が鉛直方向と水平方向との双方に対して傾いた姿勢で配置されていても良い。
そして、これら複数の伝達ギア25は、ホルダ10が起立姿勢にある状態において、鉛直方向と交差する方向に配列されている。具体的には、ホルダ10が起立姿勢にある状態において、互いに隣り合う伝達ギア25の中心を結ぶ仮想線Jが、鉛直方向と交差しており、ここでは鉛直方向と水平方向との双方に対して傾いている。なお、複数の伝達ギア25それぞれの中心は、この実施形態では一直線上に配置されているが、曲線上又は屈曲した線上に配置されていても良い。
ハウジング30は、図2に示すように、第1ケーシングC1に取り付けられており、具体的には図4に示すように、伝達ギア25のそれぞれが収まる複数の凹部Gが形成されたハウジング本体31と、この凹部Gを塞ぐ外側カバー32とを有する。なお、図2におけるハウジング30は、理解容易のために、中が見える状態で記載してあるが、ハウジング30の中は必ずしも外部から視認可能である必要はない。
それぞれの凹部Gは、伝達ギア25よりも外径が若干大きい円筒状の窪みであり、その内側面のうちの伝達ギア25の噛合箇所を含む領域が切り欠かれるとともに、この切り欠きを介して互いに連通している。
上述した構成において、本実施形態の伝達ギア25には、摩耗を低減するべく、潤滑剤たるグリス等が塗布されている。この潤滑剤は、伝達ギア25の回転により、伝達ギア25の周囲に飛び散り、上述した凹部Gの内周面に付着する。そして伝達ギア25を停止させると、潤滑剤は凹部Gの内周面を伝って凹部Gの底部33に溜まる。
すなわち、本実施形態のハウジング30は、凹部Gの底部33が、グリス等の潤滑剤が溜まる溜まり部として機能するように構成されている。
かかる構成により、再び伝達ギア25を回転させると、この溜まり部に溜まった潤滑剤がハウジング30内を再び循環し、伝達ギア25の摩耗低減効果が発揮される。
かかる構成により、再び伝達ギア25を回転させると、この溜まり部に溜まった潤滑剤がハウジング30内を再び循環し、伝達ギア25の摩耗低減効果が発揮される。
ここで、図3に戻ると、上述した複数の伝達ギア25のうち、一の伝達ギア25(a)に接続されて、当該一の伝達ギア25(a)及びホルダ10の間に介在する軸部材と、一の伝達ギア25(a)とは別の伝達ギア25(b)に接続されて、当該の別の伝達ギア25(b)及び動力源21の間に介在する軸部材とが、一の伝達ギア25(a)及び別の伝達ギア25(b)に対して同じ側に設けられている。
より具体的に説明すると、一の伝達ギア25(a)は、上述した動力伝達経路を構成する伝達ギア25のうち最もホルダ10に近いものであり、この伝達ギア25(a)には、減速機23の入力軸IAが接続されている。
また、別の伝達ギア25(b)は、上述した動力伝達経路を構成する伝達ギア25のうち最も動力源21に近いものであり、この伝達ギア25(b)には、動力源21の出力軸OAが接続されている。
なお、動力源21の出力軸OAは、一の伝達ギア25(a)に直接連結されているが、この伝達ギア25(a)に別の軸部材を介して間接的に連結されていても良い。
また、減速機23の入力軸IAは、別の伝達ギア25(b)に直接連結されているが、この伝達ギア25(b)に別の軸部材を介して間接的に連結されていても良い。
また、減速機23の入力軸IAは、別の伝達ギア25(b)に直接連結されているが、この伝達ギア25(b)に別の軸部材を介して間接的に連結されていても良い。
そして、一の伝達ギア25(a)に接続されている入力軸IAと、別の伝達ギア25(b)に接続されている出力軸OAとは、一の伝達ギア25(a)及び別の伝達ギア25(b)に対して同じ側に設けられており、言い換えれば、ホルダ10と動力源21とが伝達ギア25に対して同じ側に設けられている。
然して、本実施形態の駆動機構20は、図3に示すように、第1軸部材24の回転動作を検出する第1検出器26と、動力源21を制御する制御ユニットPとをさらに備えてなる。
なお、ここでの「第1軸部材24の回転動作を検出する」とは、第1軸部材24の回転動作を直接検出する意味のみならず、第1軸部材24と同期して回転する部材の回転動作を第1軸部材24の回転動作として検出する意味も含む概念である。
なお、ここでの「第1軸部材24の回転動作を検出する」とは、第1軸部材24の回転動作を直接検出する意味のみならず、第1軸部材24と同期して回転する部材の回転動作を第1軸部材24の回転動作として検出する意味も含む概念である。
第1検出器26は、第1軸部材24の回転角度又は回転位置を回転動作として検出するものであり、上述した第1ケーシングC1に収容されている。本実施形態の第1検出器26は、第1軸部材24の回転動作による磁界の変化を検出するものであり、具体的には磁気式のエンコーダであるが、必ずしもこれに限らず、光学式、機械式、又は電磁誘導式のエンコーダ等であっても良い。
制御ユニットPは、CPU、メモリ等を備えるコンピュータであり、上述した第1ケーシングC1に収容されている。なお、制御ユニットPは、必ずしも第1ケーシングC1に収容されている必要はなく、第1検出器26に信号線を介して接続されるとともに、第1ケーシングC1の外部の大気圧下に配置されていても良い。
この制御ユニットPは、前記メモリに記憶されているプログラムに従ってCPUやその周辺機器が協働することにより、図5に示すように、少なくとも動力制御部P1としての機能を発揮する。
動力制御部P1は、第1検出器26により検出される検出値を取得するとともに、この検出値に基づいて動力源21を制御するものである。
より詳細に説明すると、動力制御部P1は、第1検出器26の検出値として、第1軸部材24の回転角度、すなわちホルダ10の回転角度を取得するとともに、ホルダ10に保持されている基板WのイオンビームIBに対する傾き、すなわちチルト角の目標値を取得して、検出値が目標値に近づくように動力源21たるサーボモータを制御する。なお、目標値は、入力手段を介して入力されても良いし、メモリに予め格納されているものを取得しても良い。
また、本実施形態の駆動機構20は、図3に示すように、動力源21の出力軸OAの回転動作を検出する第2検出器27をさらに備えており、制御ユニットPは、図5に示すように、駆動機構20の状態を監視する監視部P2としての機能をさらに発揮するように構成されている。
なお、ここでの「出力軸OAの回転動作を検出する」とは、出力軸OAの回転動作を直接検出する意味のみならず、出力軸OAと同期して回転する部材の回転動作を出力軸OAの回転動作として検出する意味も含む概念である。
なお、ここでの「出力軸OAの回転動作を検出する」とは、出力軸OAの回転動作を直接検出する意味のみならず、出力軸OAと同期して回転する部材の回転動作を出力軸OAの回転動作として検出する意味も含む概念である。
第2検出器27は、出力軸OAの回転角度又は回転位置を回転動作として検出するものであり、上述した第1ケーシングC1に収容されている。
本実施形態の第2検出器27は、出力軸OAの回転動作による磁界の変化を検出するものであり、具体的には磁気式のエンコーダであり、ここでは動力源21たるサーボモータが備えるものを用いている。ただし、第2検出器27は、必ずしもこれに限らず、光学式、機械式、又は電磁誘導式のエンコーダ等であっても良いし、動力源21たるサーボモータとは別に設けられたものであっても良い。
監視部P2は、第1検出器26の検出値と、第2検出器27の検出値とを取得するとともに、これらを比較して、駆動機構20に異常が発生しているか否かを判断するものである。
なお、ここでいう異常とは、駆動機構20の構成部品の交換又は駆動機構20のメンテナンスが必要な状態であり、具体的には、駆動機構20を構成するギアが破損している状態や、ギアの摩耗量が所定の規定値を超えている状態などを挙げることができる。
なお、ここでいう異常とは、駆動機構20の構成部品の交換又は駆動機構20のメンテナンスが必要な状態であり、具体的には、駆動機構20を構成するギアが破損している状態や、ギアの摩耗量が所定の規定値を超えている状態などを挙げることができる。
この監視部P2は、第1検出器26の検出値と第2検出器27の検出値とを比較して、これらの検出値の差又は比率を算出し、算出した差又は比率が予め設定されている閾値を上回っている場合に、駆動機構20に異常が発生していると判断する。
なお、監視部P2としては、駆動機構20に異常が発生していると判断した場合に、そのことをディスプレイに表示して報知したり、音や光などを発して報知したりするように構成されていても良い。
このように構成された基板保持装置100によれば、動力源21からの動力を減速機23を介してホルダ10に伝達するので、小型な動力源21を用いつつ、高トルクをホルダ10に出力することができる。
しかも、ホルダ10とともに回転する第1軸部材24の回転動作を検出し、その検出値に基づいて動力源21を制御するので、動力伝達経路に設けられているギアの摩耗による制御への影響やバックラッシュによる制御への影響などを吸収して、第1軸部材24の回転動作を制御することができる。
これにより、モータの小型化を図りつつも、上述したギアの摩耗やバックラッシュ等の制御への影響を低減することができ、イオンビームIBに対する基板Wの傾きを精密に制御することが可能となる。
しかも、ホルダ10とともに回転する第1軸部材24の回転動作を検出し、その検出値に基づいて動力源21を制御するので、動力伝達経路に設けられているギアの摩耗による制御への影響やバックラッシュによる制御への影響などを吸収して、第1軸部材24の回転動作を制御することができる。
これにより、モータの小型化を図りつつも、上述したギアの摩耗やバックラッシュ等の制御への影響を低減することができ、イオンビームIBに対する基板Wの傾きを精密に制御することが可能となる。
また、動力源21と第1軸部材24との間に介在する複数枚の伝達ギア25を介在させているので、例えば伝達ギア25の数や配置を変えることにより、動力源21の配置を変えることができ、配置の自由度を向上させることができる。その結果、例えば動力源21をホルダ10から離して配置することで、PFG103からの電子に対する動力源21たるモータから生じる磁場の影響を低減することができる。しかも、上述したように、伝達ギア25の摩耗による制御への影響やバックラッシュによる制御への影響などを吸収することができるので、本発明による作用効果をより顕著に発揮させることができる。
なお、PFG103から供給される電子が動力源21から生じる磁場の影響を受けると、基板表面のチャージアップの抑制効果が低減されてしまい、基板Wの表面の中性化に影響を及ぼす。
なお、PFG103から供給される電子が動力源21から生じる磁場の影響を受けると、基板表面のチャージアップの抑制効果が低減されてしまい、基板Wの表面の中性化に影響を及ぼす。
さらに、配置の自由度の向上を活かし、一の伝達ギア25(a)に接続されて、当該一の伝達ギア25(a)及びホルダ10の間に介在する軸部材と、別の伝達ギア25(b)に接続されて、当該別の伝達ギア25(b)及び動力源21の間に介在する軸部材とが、一の伝達ギア25(a)及び別の伝達ギア25(b)に対して同じ側に設けられているので、ホルダ10と動力源21とを伝達ギア25に対して同じ側に配置することができる。
これにより、動力源21が、伝達ギア25に対してホルダ10の反対側に配置する構成に比べて、装置をコンパクトに保てるうえ、清掃する箇所も少なくなり、メンテナンス性も良い。
これにより、動力源21が、伝達ギア25に対してホルダ10の反対側に配置する構成に比べて、装置をコンパクトに保てるうえ、清掃する箇所も少なくなり、メンテナンス性も良い。
複数の伝達ギア25が、ハウジング30に収容されているので、これらの伝達ギア25に用いられるグリス等の潤滑剤がハウジング30の外に飛び散ることを防ぐことができ、潤滑剤による例えば第1検出器26及び第2検出器27の汚れを低減することができる。
さらに、複数の伝達ギア25が、鉛直方向と交差する方向に配列されており、且つ、それらの伝達ギア25の回転軸が鉛直方向と交差しており、これらの伝達ギア25それぞれがハウジング30に形成された凹部Gに収容されているので、伝達ギア25の回転により周囲に飛び散る潤滑剤は、凹部Gの内周面に付着して、伝達ギア25を停止させた後、その内周面を伝って凹部Gの底部33に溜まる。そして、再び伝達ギア25を回転させると、この凹部Gの底部33に溜まった潤滑剤がハウジング30内を再び循環するので、伝達ギア25の摩耗低減効果が発揮される。
駆動機構20に異常が発生しているか否かを判断する監視部P2を備えているので、例えばギアの破損や規定値を超える摩耗量等によるギアの交換時期等を監視することができる。
第1検出器26及び第2検出器27が、磁気式のエンコーダであるので、例えば光学式の検出器を用いた場合に比べて、これらの検出器にグリスが付着したとしても検出精度を担保することができる。
第1軸部材24の周囲に設けたシール部材によって、第1ケーシングC1を第3ケーシングC3と仕切るとともに、第1ケーシングC1の内部を大気に連通させているので、第1検出器26及び第2検出器27や動力源21として、真空用の特別なものを用いる必要がなく、汎用のものを用いることができる。
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
例えば、前記実施形態では、動力源21と第1軸部材24との間に複数枚の伝達ギア25を介在させていたが、これらの伝達ギア25に代えて或いはこれらの伝達ギア25に加えて無端ベルト等を介在させてもよい。
また、動力源21は、前記実施形態では伝達ギア25に対してホルダ10側に配置されていたが、伝達ギア25に対してホルダ10とは反対側に配置されていても良い。
前記実施形態の動力制御部P1は、第1検出器26の検出値と目標値とを比較して、検出値が目標値に近づくように動力源21を制御するように構成されており、かかる構成においては、ホルダ10の回転角度たるチルト角を精度良く制御することができる一方、制御時間が長くなる場合がある。
そこで、動力制御部P1としては、第1検出器26の検出値と、所定の目標範囲とを比較して、検出値が目標範囲内に収まっているか否かを判断するように構成されていても良い。そして、検出値が目標範囲内に収まっていない場合、動力制御部P1は、その検出値に基づいて動力源21を制御するように構成されていても良く、具体的には、検出値と目標範囲の上限値又は下限値との差分に基づいて動力源21を制御する態様を挙げることができる。
このような構成であれば、ホルダ10のチルト角の制御精度はやや劣るものの、制御時間は短くなるので、スループットの観点では有利である。
このような構成であれば、ホルダ10のチルト角の制御精度はやや劣るものの、制御時間は短くなるので、スループットの観点では有利である。
また、動力制御部P1としては、チルト角の制御精度を重視して検出値と目標値とを比較する第1態様と、スループットを重視して検出値と目標範囲とを比較する第2態様とに切替可能に構成されたものであっても良い。
さらに、監視部P2としては、前記実施形態では第1検出器26の検出値と第2検出器27の検出値とを比較していたが、第1検出器26の検出値と例えば動力源21への供給電力量とに基づいて、駆動機構20に異常が発生しているか否かを判断するように構成されていても良い。
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
100・・・基板保持装置
IB ・・・イオンビーム
W ・・・基板
10 ・・・ホルダ
20 ・・・駆動機構
21 ・・・動力源
22 ・・・動力伝達部
23 ・・・減速機
24 ・・・第1軸部材
25 ・・・伝達ギア
26 ・・・第1検出器
27 ・・・第2検出器
30 ・・・ハウジング
31 ・・・ハウジング本体
32 ・・・外側カバー
33 ・・・グリス溜まり
P ・・・制御ユニット
P1・・・動力制御部
P2・・・監視部
IB ・・・イオンビーム
W ・・・基板
10 ・・・ホルダ
20 ・・・駆動機構
21 ・・・動力源
22 ・・・動力伝達部
23 ・・・減速機
24 ・・・第1軸部材
25 ・・・伝達ギア
26 ・・・第1検出器
27 ・・・第2検出器
30 ・・・ハウジング
31 ・・・ハウジング本体
32 ・・・外側カバー
33 ・・・グリス溜まり
P ・・・制御ユニット
P1・・・動力制御部
P2・・・監視部
Claims (6)
- イオンビームが照射される基板を保持するホルダと、前記ホルダを所定の軸周りに回転させて、保持されている基板の前記イオンビームに対する傾きを変える駆動機構とを具備する基板保持装置であって、
前記駆動機構が、
前記ホルダを回転させる動力を出力する動力源と、
前記動力源から前記ホルダまでの動力伝達経路の途中に設けられた減速機と、
前記減速機から出力される動力により前記ホルダとともに回転する第1軸部材と、
前記第1軸部材の回転動作を検出する第1検出器と、
前記第1検出器の検出値に基づいて前記動力源を制御する動力制御部とを備える、基板保持装置。 - 前記動力源と前記第1軸部材との間に介在する複数の伝達ギアをさらに備える、請求項1記載の基板保持装置。
- 一の前記伝達ギアに接続されて、当該一の伝達ギア及び前記ホルダの間に介在する軸部材と、
前記一の伝達ギアとは別の前記伝達ギアに接続されて、当該別の伝達ギア及び前記動力源の間に介在する軸部材とが、
前記一の伝達ギア及び前記別の伝達ギアに対して同じ側に設けられている、請求項2記載の基板保持装置。 - 前記複数の伝達ギアが、鉛直方向と交差する方向に配列されており、且つ、それらの伝達ギアの回転軸が鉛直方向と交差している構成において、
前記複数の伝達ギアそれぞれを収容する複数の凹部が形成されたハウジングをさらに具備する、請求項2又は3記載の基板保持装置。 - 前記動力源の出力軸の回転動作を検出する第2検出器と、
前記第1検出器の検出値、及び、前記第2検出器の検出値を比較して、前記駆動機構に異常が発生しているか否かを判断する監視部をさらに具備する、請求項1乃至4のうち何れか一項に記載の基板保持装置。 - 前記第1検出器が、前記第1軸部材の回転動作による磁界の変化を検出するものである請求項1乃至5のうち何れか一項に記載の基板保持装置。
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---|---|---|---|
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KR1020220090661A KR20230063301A (ko) | 2021-11-01 | 2022-07-22 | 기판 유지 장치 |
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Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP2021178555A JP2023067381A (ja) | 2021-11-01 | 2021-11-01 | 基板保持装置 |
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Family Applications (1)
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JP2021178555A Pending JP2023067381A (ja) | 2021-11-01 | 2021-11-01 | 基板保持装置 |
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- 2021-11-01 JP JP2021178555A patent/JP2023067381A/ja active Pending
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2022
- 2022-07-19 CN CN202210850031.0A patent/CN116072490A/zh active Pending
- 2022-07-22 US US17/871,108 patent/US20230140269A1/en active Pending
- 2022-07-22 KR KR1020220090661A patent/KR20230063301A/ko unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
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