JPH0374040A

JPH0374040A - イオン注入装置

Info

Publication number: JPH0374040A
Application number: JP2102664A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Nogami; 野上　司
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1989-05-15
Filing date: 1990-04-18
Publication date: 1991-03-28
Anticipated expiration: 2010-07-31
Also published as: JPH0770298B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、
それと実質的に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。

〔従来の技術〕

この種のイオン注入装置の従来例を第９図に示す。

即ち、図示しない走査手段によってイオンビーム２をＸ
方向（例えば水平方向。以下同じ）に電気的に走査して
注入室（図示省略）内に導くと共に、ウェーハ４を保持
するホルダ１５０を注入室内に設け、これをホルダ駆動
装置１５６によって注入室内でＸ方向に直交するＹ方向
（例えば垂直方向、以下同じ）に機械的に走査するよう
にしている。

ホルダ駆動袋Ｗ１５６は、簡単に言えば、ホルダ１５０
をウェーハ４に対するイオン注入のための垂直状態とウ
ェーハ４のハンドリングのための水平状態との間で回転
させるホルダ起立装置１５２およびホルダ１５０をこの
ホルダ起立装置１５２と共にＹ方向に昇降させて機械的
に走査するホルダ昇降装置１５４を備えている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上述の構成によれば、ホルダ昇降装置１５４
としては、モータによる回転運動を例えばウオーム歯車
等を用いて直線運動に変換する機構を用いているので、
そのストロークが長くなり、これら機構全体を注入室内
に収納すると真空容器が大きくなり、この種のイオン注
入装置の大型化を招来する。

また、ホルダ昇降装置１５４を大気中に配置すると、ホ
ルダ１５０を昇降させる直線運動を行うスライド軸１５
３が、真空中である注入室と大気中との間を移動するた
め、その際空気等の巻き込み等が無いよう配慮する必要
がある。例えば、真空容器を貫通する前記スライド軸１
５３が、複数に区画された室内を非接触状態でスライド
するように構成すると共に、各室内をそれぞれ別個の真
空ポンプで差動排気するようにしたいわゆるダイナミッ
クバキュームシール方式が試みられているが、その構成
が極めて複雑である他、注入室の到達真空度が悪く、そ
のため注入室用の真空ポンプの能力アップを図る必要が
ある、等といった不具合がある。

そこでこの発明は、上述の事柄に鑑み、殊更前述したよ
うなダイナミックバキュームシール方式を用いないで、
ウェーハを保持するホルダを支えるアームを注入室内に
配設されたモータの回転運動により揺動回転せしめ、そ
れによってウェーハをイオンビームが走査されるＸ方向
と実質的に直交するＹ方向に機械的に走査するようにし
たイオン注入装置を提供することを土たる目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、この発明のイオン注入装置は
、Ｘ方向に電気的に走査されたイオンビームが導かれる
注入室と、この注入室内にあってウェーハを保持するホ
ルダと、このホルダを注入室内でＸ方向と実質的に直交
するＹ方向に機械的に走査する水ルダ駆動装置とを備え
、かつこのホルダ駆動装置が、前記ホルダを支えるアー
ムと、注入室内に設けられていてこのアームを揺動回転
させる可逆転式のダイレクトドライブモータとを備える
ことを特徴とする。

その場合、前記ホルダ駆動装置が、前記アームに取り付
けられた第２の可逆転式のダイレクトドライブモータを
更に備え、そしてこの第２のダイレクトドライブモータ
の出力軸に前記ホルダが取り付けられていても良い。

また、前記ホルダ駆動装置が、注入室の側壁部に設けら
れた真空シール機能を有する軸受と、この軸受を貫通す
る主軸と、この主軸の注入室外側端部に出力軸が結合さ
れた第３のダイレクトドライブモータとを更に備え、そ
してこの出力軸の注入室内側端部に前記アームを揺動回
転させるダイレクトドライブモータが取り付けられてい
ても良い。

また、前記イオンビームがＸ方向に電気的に走査されか
つ平行ビーム化されたものでも良い。

また、前記注入室内にあってウェーハを保持する第２の
ホルダと、このホルダを注入室内でＸ方向と実質的に直
交するＹ方向に機械的に走査する第２のホルダ駆動装置
であって前記ホルダ駆動装置と同じ構成をしたものを更
に備えていても良い。

〔作用〕

上記構成によれば、ホルダ駆動装置のアーム駆動用のダ
イレクトドライブモータを正転および逆転させると、そ
れによってアームが揺動回転させられる。その結果、こ
のアームに支えられたホルダは、そこに保持したウェー
ハと共に、円弧を描くような形で、イオンビームの走査
方向であるＸ方向と実質的に直交するＹ方向に機械的に
走査される。

〔実施例〕

第１図は、この発明の一実施例に係るイオン注入装置の
要部を示す水平断面図である。この例では、イオンビー
ム２のビームラインの左右に同じ機構がほぼ左右対称に
設けられているので、以下においては主に右側（図の右
側）を例に説明する。

この実施例においては、図示しない真空ポンプによって
真空排気される注入室６内に、Ｘ方向に電気的に走査さ
れ、更に平行ビーム化されたイオンビーム２が導入され
る。

イオンビーム２を平行ビーム化する走査手段の一例を第
２図に示す、即ち、イオン源１１０から引き出され、か
つ必要に応じて質量分析、加速等が行われたイオンビー
ム２を、同一の走査電源１１６から互いに逆極性の走査
電圧（三角波電圧）が印加される二組の走査電極１１２
および１１４の協働によってＸ方向に走査して、走査電
極１１４から出射した時に平行ビームになるようにして
いる。もっとも、この例と違って、イオンビーム２を磁
場を利用して上記と同様に走査するようにしても良い。

第１図に戻って、上記のような注入室６の左右に、この
実施例では二つの互いに同一構造のホルダ駆動装置１２
０が設けられている。

このホルダ駆動装置１２０は、少なくともホルダ８を支
えるアーム１３６と、注入室６内に設けられていてこの
アーム１３６を揺動回転させる可逆転式のダイレクトド
ライブモータ１３２とを備えることを特徴とする。

各ホルダ駆動装置１２０においては、この実施例では、
注入室６の側壁部に真空シール機能を有する真空シール
軸受１２２を設け、それに主軸１２４を前述したＸ方向
に貫通させて支持している。

注入室６の外側に可逆転式のダイレクトドライブモータ
（第３のダイレクトドライブモータ）１２６を取り付け
ており、その出力軸１２７を、歯車のようなものを介さ
ずにカップリング板１２Ｂで直接、主軸１２４の注入室
外側端部に結合している。

一方、主軸１２４の注入室内側端部には、カップリング
１３０を介して、可逆転式のダイレクトドライブモータ
（第１のダイレクトドライブモータ）１３２をその出力
軸１３３が当該主軸１２４とほぼ直交するように取り付
けている。

このダイレクトドライブモータ１３２は、真空中に持ち
込めるように、例えばその内部と外部とがＯリング（図
示省略）によって真空シールされており、かつその出力
軸１３３とモータケース間も例えば磁性流体を含む真空
シール部１３４によって真空シールされている。

そしてこのダイレクトドライブモータ１３２の出力軸１
３３に、アーム１３６を歯車のようなものを介さずに直
接取り付けている。

このアーム１３６の先端部に、可逆転式のダイレクトド
ライブモータ（第２のダイレクトドライブモータ）１３
８をその出力軸１３９が当該アーム１３６とほぼ直交す
るように取り付けている。

このダイレクトドライブモータ１３Ｂも、真空中に持ち
込めるように、その内部と外部とがＯリング（図示省略
）によって真空シールされており、かつその出力軸１３
９とモータケース間も例えば磁性流体を含む真空シール
部１４０によって真空シールされている。

そしてこのダイレクトドライブモータ１３８の出力軸１
３９に、それとほぼ直交するように、ウェーハ４を保持
するホルダ８を歯車のようなものを介さずに直接取り付
けている。従って、このホルダ８に保持されたウェーハ
４の表面を、第１図に示すように、イオンビーム２に向
けることができる。尚、ホルダ８は、この例ではベース
８ａと、それとの間にウェーハ４を挟持するウェーハ押
え８ｂと、ウェーハ４を昇降させるウェーハ受ケ８Ｃと
を備えている。

上記構造によれば、ダイレクトドライブモータ１２６に
よって、主軸１２４を矢印りのように回転させて、その
先にアーム１３６等を介して取り付けられたホルダ８を
、所定の注入角位置（第１図中右側のホルダ８参照）と
、ウェーハ４のハンドリングのための水平位置（第１図
中左側のホルダ８参照）とに駆動することができる。

そして上記注入角位置で、ダイレクトドライブモータ１
３２を矢印Ｅのように正転および逆転させてアーム１３
６を揺動回転させると、アーム１３６の先端部に取り付
けられたホルダ８は、そこに保持したウェーハ４をイオ
ンビーム２に向けた状態で、円弧を措くような形で、Ｘ
方向と実質的に直交するＹ方向に機械的に走査される（
第３図も参照）。

しかもその時、ダイレクトドライブモータ１３８をダイ
レクトドライブモータ１３２と同時に同一方向（各モー
タの出力軸側より見て）かつ同一角度回転させると、第
３図に示すように、ホルダ８が円弧を描くように走査さ
れても、当該ホルダ８の絶対回転角はＯｏであってその
姿勢は不変である。従ってこのホルダ８に装着されたウ
ェーハ４の姿勢も不変である（例えば第３図中のウェー
ハ４のオリエンテーションフラット４ａは、ホルダ８の
走査位置に拘わらず常に上側を向いている）。

両ダイレクトドライブモータ１３２および１３８を上記
のように駆動するには、例えば両者に同一パルスを供給
すれば良い。

アーム１３６の制御については、例えばホルダ８の垂直
速度成分がイオンビーム２のビーム電流に比例するよう
にアーム１３６の角速度を制御すれば、ウェーハ４の面
内においてドーズ量の均一なイオン注入が可能になる。

尚、この実施例のようにダイレクトドライブモータ１３
８を設けて機械的走査時のウェーハ４の姿勢を一定にす
ることは必須ではないが、姿勢を一定にすると、ウェー
ハ４の姿勢が変化することによる不具合、例えばウェー
ハ４がアーム４６の揺動回転に伴ってわずかに回ってそ
の中心部と周辺部とでドーズ量に差が生じ（より具体的
には前者の方が多くなる）、またイオンビーム２が平行
ビームでない場合にウェーハ４の結晶に対する注入角が
変化してイオンの注入深さが変化すること等を防止する
ことができ、それによってウェーハ面内におけるドーズ
量や注入深さ等の注入の均一性が一層向上する。

また、ダイレクトドライブモータ１３８によってホルダ
８を段階的に回転させることによって、イオンビーム２
に対するウェーハ４の回転角を所定角度ずつ変えながら
イオン注入（即ちステップ回転注入）を行うこともでき
る。

また、この実施例のようにイオンビーム２を平行ビーム
化することも必須ではないが、平行ビーム化すると、イ
オンビームが角度を持って走査されることによる不具合
、例えばウェーハ４上の各点においてイオンビームの入
射角が異な′す、ウェーハ４上に立体的な構造が形成さ
れている場合、場所によって陰のでき方が異なること等
を防止することができ、それによってウェーハ面内にお
ける注入の均一性が一層向上する。

また、この実施例によれば、ダイレクトドライブモータ
１２６によってアーム１３６およびホルダ８等のイオン
ビーム２に対する角度を変えることによって、ウェーハ
４に対するイオンビーム２の注入角度を変えることもで
きる。

ホルダ８を第１図中左側に示すようにウェーハ４のハン
ドリング位置に移動させるには、ダイレクトドライブモ
ータ１２６によってホルダ８を水平状態にすると共に、
ダイレクトドライブモータ１３２によってホルダ８を壁
側に移動させれば良い。

なおこの場合、ダイレクトドライブモータ１２６が注入
室６の外側、即ち大気圧側にあるが、この駆動力を注入
室６内へ伝達する部分の真空シールは、回転軸を真空シ
ールする真空シール軸受１２２によっており、その構成
は極めて簡単である。

また、ホルダ８上のウェーハ４を冷却するためにホルダ
８に冷媒を流す場合は、次のようにすれば良い。

即ち、各ダイレクトドライブモータ１２６．１３２およ
び１３８の中心部には貫通穴がおいているので、ホルダ
８の中心部に冷媒通路を有するホルダ軸を取り付け、そ
のホルダ軸をダイレクトドライブモータ１３８の中心穴
を貫通させ、アーム１３６に設けた回転継手で回転する
ホルダ軸に冷媒の供給および回収を行うようにし、この
回転継手に可撓性のあるチューブを接続してそれをダイ
レクトドライブモータ１３２の中心穴を通すと共に、ダ
イレクトドライブモータ１２６の中心穴を貫通する主軸
１２４を中空にして同チューブをその中を通して大気側
に引出し、これによって大気側から冷媒の供給および回
収を行うようにすれば良い。

ところで、この実施例においては、注入室６の後方部左
右の底部に、ウェーハ４を注入室６内と大気側との間で
１枚ずつ出し入れ（アンロードおよびロード）するため
の真空予備室８０がそれぞれ隣接されている。

この真空予備室８０の部分の断面図を第４図および第５
図に示す、第４図は真空予備室８０の真空側弁８８が閉
じかつ大気側弁９０が開いた状態を、第５図は真空側弁
８８が開きかつ大気側弁９０が閉じた状態を示す、但し
、第５図には、後述するウェーハ搬送装置６０の一部分
をも便宜上示している。

詳述すると、注入室６の底部に、真空ポンプ９２によっ
て真空排気される真空予備室８０が設けられており、そ
の上部には注入室６との間を仕切る真空側弁８８が、下
部には大気側との間を仕切る大気側弁９０が、それぞれ
設けられている。

真空側弁８８は注入室６上に設けたエアシリンダ８６に
よって、大気側弁９０は下側のエアシリンダ１０２によ
ってガイド軸９８を介して、それぞれ昇降され開閉され
る。尚、エアシリンダ８６の上部に設けたレバー８日お
よびエアシリンダ８２は、エアシリンダ８６をロックす
るためのものである。

大気側弁９０の上部には、ウェーハ４を載せる回転台９
４が設けられており、この回転台９４は、モータ９６に
よってウェーハ４のオリエンチーシランフラット合わせ
等のために回転させられると共に、デュアルストローク
シリンダ１００によってウェーハ４のハンドリング等の
ために２段階に昇降させられる。

再び第１図に戻って、上記のような各真空予備室８０か
ら水平状態にある各ホルダ８にかけての部分に、次のよ
うな構造のウェーハ搬送装置６０がそれぞれ設けられて
いる。

即ち、第６図も参照して、真空予備室８０と水平状態に
あるホルダ８との間のウェーハ４の搬送経路に沿って、
二つの溝付きのプーリー７０および７２間にタイミング
ベルト６８がループ状に懸は渡されている。一方のプー
リー７０には、正転および逆転可能なモータ７４が連結
されている。

そして、このタイミングベルト６８の上側および下側の
部分には、それぞれ連結金具６６を介して、それぞれウ
ェーハ４を載置可能なロード側の搬送アーム６１ａおよ
びアンロード側の搬送アーム装置６１ｂがそれぞれ取り
付けられている。

また、各搬送アーム６１ａ、６１ｂが回転せずにタイミ
ングベルト６８に沿って移動するのをガイドするガイド
手段として、この実施例ではボールスプラインを採用し
ている。即ち、各搬送アーム６１ａ、６１ｂの根元部に
スプライン軸受６４ａおよび６４ｂを取り付けると共に
、それらをそれぞれ貫通する上下２杢のスプライン軸６
２ａおよび６２ｂをタイミングベルト６８に平行に配置
している。

このようなボールスプラインの代わりに、通常のガイド
軸を２本ずつ用いても良いが、ボールスプラインを用い
れば、１本のスプライン軸で、搬送アームが回転せずに
水平に安定−て走行するのをガイドすることができる。

尚、各スプライン軸６２ａ、６２ｂは、簡略化のために
丸棒で図示しているが、実際は、複数のボールの転勤溝
を有する丸棒状あるいは異形状のものである。

次に、上記のようなイオン注入装置の全体的な動作例を
第１図の右側の機構を中心に説明する。

ホルダ駆動装置１２０によってホルダ８を水平位置に移
動させ（この状態は、第１図中の左側のホルダ８参照）
、ウェーハ受け８ｃおよびウェーハ押え８ｂを図示しな
い駆動装置によって駆動して、先に装着していたウェー
ハ４を下段のアンロード用の搬送アーム６１ｂに受は渡
しする位置まで上昇させる。

一方、真空予備室８０側では、第５図を参照して、デュ
アルストロークシリンダ１００の上下両方のシリンダを
動作させて回転台９４を大きく上昇させて２点鎖線で示
すように上段のロード側の搬送アーム６１ａの位置まで
未注入のウェーハ４を持ち上げ、その状態でウェーハ搬
送装置６０のモータ７４によってタイミングベルト６８
を駆動して、搬送アーム６１ａを真空予備室８０上の位
置に、かつ搬送アーム６１ｂをホルダ８上の位置に同時
に移動させ、そしてホルダ８のウェーハ受け８ｃを降下
させて先に注入法のウェーハ４を搬送アーム６１ｂに載
せ、一方真空予備室８０側でも回転台９４を降下させて
未注入のウェーハ４を搬送アーム６１ａに載せる。

次に、ウェーハ搬送袋Ｗ、６０のモータ７４を先とは逆
転させ、注入法のウェーハ４を載せた搬送アーム６１ｂ
を真空予備室８０上へ、未注入のウェーハ４を載せた搬
送アーム６１ａをホルダ８上へ移動させ、そして真空予
備室８０側ではデュアルストロークシリンダ１００の上
側のシリンダのみを動作させて回転台６４によって搬送
アーム６１ｂよりウェーハ４を受は取り（第５図中の実
線の状態）、ホルダ８側ではウェーハ受け８Ｃによって
搬送アーム６１ａよりウェーハ４を受は取る。

次いで、ウェーハ搬送装置６０のモータ７４を再び逆転
させて再搬送アーム６１ａおよび６１ｂを中間の待機位
置まで移動させ（第１図の状ｍ＞、ホルダ８側ではウェ
ーハ受け８Ｃおよびウェーハ押え８ｂを降下させてウェ
ーハ４を保持し、ホルダ駆動装置１２０によってホルダ
８を第１図中に示すような注入状態まで移動させて注入
準備は完了する。

一方、真空予備室８０側では、回転台９４を降下させ、
かつ真空側弁８８を閉じた後、当該真空予備室８０内を
大気圧状態に戻して大気側弁９゜を開き（第４図の状１
り、図示しない大気側の搬送アーム装置によって注入法
のウェーハ４の搬出および次の未注入のウェーハ４の搬
入を行う、このとき並行して、注入室６内では、ホルダ
駆動装置１２０によってホルダ８を前述したようにＹ方
向に機械的に走査しながら、当該ホルダ８上のウェーハ
４にイオンビーム２を照射してイオン注入が行われる。

以降は、必要に応じて上記と同様の動作が繰り返される
。

尚、上記実施例のように、ホルダ８およびホルダ駆動装
置１２０を二つずつ設けていわゆるデュアルタイプにす
ることは必須ではないが（即ちこれらは一つずつでも良
いが）、デュアルタイプにすれば、一方の（例えば第１
図中の右側の）ホルダ８を上記のように走査しながらそ
こに装着したウェーハ４にイオン注入を行うことと並行
して、他方のホルダ８を水平状態にしてウェーハ４のハ
ンドリング（即ち注入法のウェーハ４の取り出しおよび
未注入のウェーハ４の装着）を行うことができる。即ち
、二つのホルダ８において交互にイオン注入およびウェ
ーハ４のハンドリングを行うことができ、イオン注入お
よびハンドリングのロス時間が殆ど無くなるのでスルー
プットが向上する。

しかもデュアルタイプにする場合、イオンビーム２のビ
ームライン（換言すればイオンビーム２の電気的な走査
系等）を一つにしておく方が構造が簡単で小型かつ経済
的となるが、第９図に示したような従来のイオン注入装
置では、もう−組のホルダ１５０およびホルダ駆動装置
１５６をイオンビーム２に対して図示のものとは対称に
配置（即ち図示のものの上側に下向きに配置）しようと
しても、ホルダ昇降装置１５４によってホルダ１５０を
Ｙ方向に直線的に昇降させるだけであるから、上下のホ
ルダ１５０が互いにぶつかることになり、これを避けよ
うとすると上下のホルダ１５０およびホルダ駆動装置１
５６を互いに大きく離さなければならず、装置が巨大化
する。しかも、ホルダ１５０に対するウェーハ４のハン
ドリング（着脱）位置が上下のホルダ１５０で大きく異
なるため、ウェーハ４の搬送ラインが上下二段になり、
また上側のホルダ１５０に対してウェーハ４を下向きに
ハンドリングしなければならない等、ウェーハ４のハン
ドリングが非常に困難になる。

これに対して上記実施例によれば、各アーム１３６およ
びホルダ８が円弧状に動くため、それらが互いに機械的
に干渉するのを避けながら二つのホルダ駆動装置１２０
を互いに近づけて配置することができ、従って当該イオ
ン注入装置の小型化を図ることができる。また、二つの
ホルダ８に対するウェーハ４のハンドリングが互いに同
一条件で可能なため、例えばこの実施例では互いに同一
高さでしかもどちらもウェーハ４の表面を上にして可能
なため、ウェーハ４のハンドリングが容易になる。その
結果、ハイブリッドスキャン方式でしかもビームライン
が一つのデュアルタイプのイオン注入装置であって実際
的なものを製作することが可能になる。

また、同種のイオン注入装置であってダイレクトドライ
ブモータを用いないものが同一出願人によって先に提案
されている（特願平１−１９２３９号）が、それに比べ
てこの実施例のイオン注入装置は次のような利点を有し
ている。

即ち、上記出願のイオン注入装置を第７図および第８図
を参照して説明すると、このイオン注入装置においては
、Ｘ方向に電気的に走査して例えば平行ビーム化された
イオンビーム２が導入される注入室６の左右に、二つの
互いに同一構造のホルダ駆動装置ｆｌｏが設けられてい
る。

各ホルダ駆動装置１０．は、注入室６の側壁に真空シー
ル軸受１２を取り付け、それに支持軸１４を貫通させ、
その大気側に歯車１６を取り付け、モータ２０および歯
車１８によって支持軸１４を矢印Ａのように回転させて
、その先にアーム４６を介して取り付けられたホルダ８
を設定された注入角位置と、ウェーハ４のハンドリング
のための水平位置とに駆動するようにしている。

支持軸１４の真空側には、真空シール軸受３８によって
中空のアーム軸４０およびアーム４６を回転自在に支え
ている。

アーム輪４０の一端には、プーリー３６を取り付けると
共に、タイミングベルト３２によって、支持軸１４の大
気側に取り付けたモータ２４およびプーリー２８と連結
しており、このモータ２４によってアーム軸４０を正逆
両方向に回転駆動してアーム４６を矢印Ｂのように揺動
回転させてホルダ８をＸ方向と実質的に直交するＹ方向
に機械的に走査するようにしている。

アーム４６の先端部には真空シール軸受５２を取り付け
、ホルダ軸５４およびホルダ８を回転自在に支えている
。そしてその先端部に、ウェーハ４を保持するホルダ８
がほぼ直角に取り付けられている。

ホルダ軸５４にはプーリー５０が取り付けられている。

また、アーム軸４０の中心部には中間軸４２が回転自在
に通されており、その両端にはプーリー３４および４４
が取り付けられている。このプーリー４４と５０とは互
いに同一直径であり、タイミングベルト４８で互いに連
結されている。

また、支持軸１４の大気側に取り付けたモータ２２およ
びプーリー２６とプーリー３４とをタイミングベルト３
０で連結しており、このモータ２２によってホルダ８を
例えば矢印Ｃのように段階的に回転させることができる
ようにしている。但し注入時の回転は行わないようにし
ており、その場合はアーム軸４０が矢印Ｂのように回転
しても中間軸４２はアーム軸４０と一緒には回転しない
。

走査時のホルダ８の姿勢を説明すると、その時は上述し
たように中間軸４２およびプーリー４４は停止状態にあ
る。この状態でモータ２４によってアーム４６を例えば
第８図に示すように時計方向にθ°回転させた場合、ア
ーム４６側から見るとプーリー４４は反時計方向にθ°
回転したことになり、タイミングベルト４８で接続しで
あるプーリー４４と同一直径のプーリー５０は、アーム
４６側から見ると反時計方向にθ°回転する。従って、
ホルダ８は、アーム４６の長さを半径にＹ方向に円弧を
描くように走査されるが、絶対回転角は０°であってそ
の姿勢は不変である。従ってこのホルダ８に装着された
ウェーハ４の姿勢も一定となる。

上記イオン注入装置も、基本的にはアーム４６を揺動回
転させてウェーハ４を機械的に走査するものであるため
、第９図の従来例に対してはこの実施例のイオン注入装
置の場合とほぼ同様の効果が得られるが、ホルダ駆動装
置１０がタイミングベルト駆動であるため、その構造が
複雑であると言える。

これに対してこの実施例のイオン注入装置では、ホルダ
駆動装置１２０にダイレクトドライブモータを採用して
いて、それらによって必要な個所を直接駆動するように
しているので、上記先行例のようにタイミングベルト、
そのためのプーリー歯車等を用いる場合に比べて、ホル
ダ駆動装置１２０の構造が大幅に単純化されている。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、ウェーハを保持するホ
ルダを支えるアームを揺動回転せしめ、それによってウ
ェーハをイオンビームが走査されるＸ方向と実質的に直
交するＹ方向に機械的に走査するホルダ駆動装置を備え
ているので、従来試みられている高価なダイナミックバ
キュームシール方式を用いなくて済み、その結果、殊更
に注入室用の真空ポンプの能力アップを図る必要がなく
、しかも経済的にこの種のイオン注入装置を構成するこ
とができる。

しかもこの発明では、ホルダ駆動装置にダイレクトドラ
イブモータを採用し、それによって必要な個所を直接駆
動するようにしたので、ホルダ駆動装置の構造を、ひい
ては当該イオン注入装置全体の構造を大幅に単純化する
ことができる。

また、アームに第２のダイレクトドライブモータを取り
付け、その出力軸にホルダを取り付ければ、機械的走査
時のウェーハの姿勢を一定に制御することができ、それ
によってウェーハ面内におけるドーズ量や注入深さ等の
注入の均一性を一層。

向上させることができる。また、この第２のダイレクト
ドライブモータによってホルダを段階的に回転させるこ
とによって、ステップ回転注入を行うこともできる。

また、注入室の側壁部に真空シール機能を有する軸受を
設け、これに主軸を貫通させ、この主軸の注入室外側端
部に第３のダイレクトドライブモータを結合し、同主軸
の注入室内側端部にアームを揺動回転させるダイレクト
ドライブモータを取り付ければ、この第３のダイレクト
ドライブモータによってアームおよびホルダ等のイオン
ビームに対する角度を変えてウェーハに対する注入角を
変えることができる。

また、イオンビームを平行ビーム化すれば、ウェーハ上
の各点におけるイオンビームの入射角を一定にすること
でき、それによってウェーハ面内における注入の均一性
を一層向上させることができる。

また、ホルダおよびホルダ駆動装置を二つずっ設ければ
、■二つのホルダ駆動装置の各ホルダにおいて交互にイ
オン注入およびウェーハのハンドリングを行うことがで
き、イオン注入およびハンドリングのロス時間が殆ど無
くなるのでスルーブツトが向上する、■各アームおよび
ホルダが円弧状に動くため、それらが互いに機械的に干
渉するのを避けながら両ホルダ駆動装置を互いに近づけ
て配置することができ、従って当該イオン注入装置の小
型化を図ることができる、■両ホルダに対するウェーハ
のハンドリングが互いに同一条件で可能になるため、ウ
ェーハのハンドリングが容易になる、という効果が得ら
れる。。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係るイオン注入装置の
要部を示す水平断面図である。第２図は、イオンビーム
の電気的な走査手段の一例を示す概略平面図である。第
３図は、第１図中のホルダ駆動装置による走査時のホル
ダの姿勢を説明するための図である。第４図および第５
図は、共に、第１図の線Ｉ−ｌに沿う断面図であるが、
互いに動作状態を異にしている。第６図は、第１図中の
ウェーハ搬送装置を示す斜視図である。第７図は、この
発明の先行例を成すイオン注入装置の一例の要部を示す
水平断面図である。第８図は、第７図中のホルダ駆動装
置による走査時のホルダの姿勢を説明するための図であ
る。第９図は、従来のイオン注入装置の要部を示す斜視
図である。２・・・イオンビーム、４・・、ウェーハ、６・・・注
入室、８・・・ホルダ、１２０・・・ホルダ駆動装置、
１２２・・・真空シール軸受、１２４・・・主軸、１２
６・・・第３のダイレクトドライブモータ、１３２・・
・第１のダイレクトドライブモータ、１３６・・・アー
ム、１３８・・・第２のダイレクトドライブモータ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｘ方向に電気的に走査されたイオンビームが導か
れる注入室と、この注入室内にあってウェーハを保持す
るホルダと、このホルダを注入室内でＸ方向と実質的に
直交するＹ方向に機械的に走査するホルダ駆動装置とを
備え、かつこのホルダ駆動装置が、前記ホルダを支える
アームと、注入室内に設けられていてこのアームを揺動
回転させる可逆転式のダイレクトドライブモータとを備
えることを特徴とするイオン注入装置。
（２）前記ホルダ駆動装置が、前記アームに取り付けら
れた第２の可逆転式のダイレクトドライブモータを更に
備えており、そしてこの第２のダイレクトドライブモー
タの出力軸に前記ホルダが取り付けられている請求項１
記載のイオン注入装置。
（３）前記ホルダ駆動装置が、注入室の側壁部に設けら
れた真空シール機能を有する軸受と、この軸受を貫通す
る主軸と、この主軸の注入室外側端部に出力軸が結合さ
れた第３のダイレクトドライブモータとを更に備えてお
り、そしてこの出力軸の注入室内側端部に前記アームを
揺動回転させるダイレクトドライブモータが取り付けら
れている請求項１または２記載のイオン注入装置。
（４）前記イオンビームがＸ方向に電気的に走査されか
つ平行ビーム化されたものである請求項１、２または３
記載のイオン注入装置。
（５）前記注入室内にあってウェーハを保持する第２の
ホルダと、このホルダを注入室内でＸ方向と実質的に直
交するＹ方向に機械的に走査する第２のホルダ駆動装置
であって前記ホルダ駆動装置と同じ構成をしたものを更
に備える請求項１、２、３または４記載のイオン注入装
置。