JPH0663106B2 - 自公転装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、イオンビームミリング装置、イオンビームス
プリツタ装置、イオン打込装置、イオンビームエツチン
グ装置などのイオンビームを照射する薄膜形成装置に好
適な自公転装置に関する。

〔発明の背景〕

従来の半導体などの薄膜形成装置においては、イオンビ
ームをウエハに照射する場合、ウエハを装着した円板を
モータの回転軸を傾むけてイオンビームに対して傾斜さ
せた状態に保持し、回転させている（例えば米国特許4,
278,493号明細書）。これは、イオンビームによるウエ
ハからのスパツタの付着の防止、除去のため、イオンビ
ームを斜めの方向より照射する必要があるためである。
しかし、この種の装置に用いるイオンビームは、加速電
圧が数百ボルト〜数キロボルトと低いため、イオン源か
ら引き出されるイオンビームの発散が大きく、イオン源
からの距離が大きくなるほど、ウエハ照射面に対するビ
ームの均一性が得にくい。従つて、上述のように回転円
板を傾斜させた構造の装置は、回転軸の傾斜角度分だけ
ウエハ照射面の中心がイオンビームの中心よりずれ、ビ
ームの均一照射性が悪くなることが不可避であつた。特
に、ウエハの処理枚数を増加させる場合には、ドーナツ
状の大口径イオン源を使用するため、さらにビームの均
一照射性が悪くなる。

即ち、米国特許4,278,493号明細書に記載のものを大口
径イオン源に適用すると第４図の如くなる。第４図にお
いてイオン源10に接続した真空容器12内には、モータ14
が配設され、このモータ14の軸16に回転平板18が固定さ
れる。モータ14は、矢印20の如く回動できるようになつ
ており、回転平板18をイオンビーム22に対し直交させる
ことができる。

回転平板18の前面には、複数の支持台24が設けており、
この支持台24上にウエハ保持部材28を介してウエハ32が
固定してある。複数の支持台24は、回転平板18の前面に
配設したリング歯車36の内周面に沿つて回転しつつ移動
し、ウエハ32を自転させる。一方、回転円板18の後面に
は冷却水配管38が設けてあり、支持台24を介してウエハ
32を冷却できるようになつている。

上記の如く構成した従来のものにあつては、まずモータ
14の軸16をウエハ照射面公転軸中心Ｏに一致させ、回転
平板18をイオンビーム22に直交させた状態にし、イオン
ビーム22をウエハ32に照射する。そして、スパツタの付
着等の悪影響が生ずるようになると、第４図に示すよう
にモータ14を回転させ、回転平板18をイオンビーム22に
対して傾斜させてイオンビーム22を照射する。ところ
が、第４図から明らかなように、回転平板18を傾斜させ
ると、イオンビーム中心軸Ｃ_１,C_２と一致していたウエ
ハの自転中心軸がイオンビーム中心軸Ｃ_１,C_２と一致し
なくなり、ウエハの照射面中心がイオンビーム22の中心
からずれ、均一照射性が悪くなる。このため、最近の超
LSI化が進む半導体の微細パターン加工等が困難であ
る、という欠点があつた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、複数の試料にイオンビームを照射する
場合、試料の各々をイオンビームに対して傾斜させて
も、試料の照射面中心をイオンビーム中心に一致させる
ことができる自公転装置を提供することである。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために、本発明は、内歯を有するリ
ング歯車と、該リング歯車と噛み合う外歯が外周面に形
成された複数個の支持部と、前記各支持部上に個々に設
けられ一端部に試料が装着される試料装着部とを備え、
前記リング歯車の回転を阻止した状態で、前記各支持部
をリング歯車の軸心を中心にして回転させることによ
り、前記試料装着部を公転させつつ自転させる自公転装
置において、前記リング歯車をリング径方向に移動自在
とし、前記支持部に対して前記試料装着部を前記リング
歯車の移動方向に傾斜自在とするとともに、前記試料装
着部の各々を回転自在に保持し且つ試料装着部の全てを
一体的に連結する連結部材と、該連結部材を支持し連結
部材の回転のみを許し移動を阻止する支持部材と、を設
けたものである。

そして、上記のように構成したことにより、リング歯車
をリング径方向に移動させると、リング歯車の移動に伴
って支持部が同方向に移動するが、試料装着部は連結部
材によって移動が阻止されているので、試料装着部はリ
ング歯車の移動方向とは逆向きに傾斜する。このとき、
連結部材は支持部材で支持されて移動が阻止されている
ので、試料装着部の一端部側（試料装着部側）は傾斜は
するがリング径方向への移動はない。したがって、試料
装着部が傾斜していない状態のとき、試料中心にイオン
ビーム中心を一致させておけば、試料装着部を傾斜させ
ても、試料の照射面中心がイオンビーム中心からずれる
ことを防止できる。

〔発明の実施例〕

本発明に係る自公転装置の好ましい実施例を、添付図面
に従つて詳説する。なお、前記従来技術において説明し
た部分に対応する部分については、同一の符号を付し、
その説明を省略する。

第１図は、本発明に係る自公転装置の実施例の断面図で
ある。第１図において回転軸40は、軸受42により真空容
器12に回転自在に支持され、後端部（第１図の右側端
部）に歯車44が固定されている。歯車44は、モータ14に
設けた歯車46と噛み合い、モータ14の駆動力を回転軸40
に伝達する。回転軸40と真空容器12との間には、真空シ
ール48が設けてあり、リークを防止している。

一方、回転軸40の周囲には、真空容器12に回転自在、か
つ移動可能に結合部材のボス部50が配設してあり、この
ボス部50から第２図に示すように複数の押圧バー52が放
射状に伸びている。押圧バー52の先端部には、嵌合溝54
が形成してあり、この嵌合溝54に支持台24の先端部が嵌
合している。支持台24は、押圧バー52により真空容器12
の一部をなす平板56に押圧されており、外周面に歯部58
を有している。この歯部58は、平板56に摺動可能に配設
したリング歯車36の内周面に設けた歯部と噛み合つてい
る。そして、リング歯車36の外側面には、ラツク60が固
定してあり、このラツク60にはウオーム62が噛み合つて
いる。ウオーム62の軸64は、真空容器12に回転自在に取
り付けられ、ハンドル66を回転することにより、ウオー
ム62を回転させることができる。

支持台24は、球形凹部が形成されており、この球形凹部
に押圧バー52を貫通したウエハ保持部材28の球体部68が
嵌合している。そして、各ウエハ保持部材28は、それぞ
れ保持リング70に回転自在となつている。各保持リング
70は、第２図に示すように連結リング72により連結され
ている。さらに、連結リング72は、回転軸40の先端部に
固定した複数の連結バー74と連結しており、回転軸40の
回転に伴い回転軸40の周囲を回転する。連結バー74は、
ウエハ32の面より後方に位置し、連結バー74からのスパ
ツタがなるべくウエハ32に付着しないようにしてある。

回転軸40の中間部には、歯車76が固定してある。この歯
車76は、動力伝達機構の一部をなし、歯車78,80を介し
て回転軸40の回転力をボス部50に伝達する。なお、第１
図において符号Ｏ_１は、支持台公転軸中心である。ま
た、保持リング70と連結リング72とは、第３図に示すよ
うにピン75を介して結合されており、ウエハ保持部材28
が連結リング72に対して回転自在となつている。

上記の如く構成した実施例の作用は、次のとおりであ
る。

モータ14の駆動力は、歯車46,44を介して回転軸40を回
転させる。回転軸40が回転すると、回転軸40の先端部に
固定した連結バー74が回転軸40と一体に回転し、ウエハ
保持部材28を介してウエハ32が回転軸40の周囲を回転す
る。一方、回転軸40の回転力は、歯車76,78,80を介して
ボス部50に伝達され、押圧バー52を回転軸40の周囲に回
転させる。押圧バー52の回転は、ウエハ保持部材28の回
転軸40の周囲の回転と同調しており、支持台24をリング
歯車36の内周面に沿つて回転させる。

支持台24は、外周面に設けた歯部58がリング歯車36の歯
部と噛み合つており、回転軸40の周囲を公転しつつ自転
し、ウエハ保持部材28を自転させる。従つて、ウエハ32
は、回転軸40の周囲を公転しつつ自転することになる。
この際、ウエハ照射面公転軸中心Ｏと、支持台公転軸中
心Ｏ_１とがずれているため、ウエハ32はイオンビーム22
に対して所定の傾斜角を保つたまま公転する。

次に、ウエハ32に対するイオンビーム22の照射角度を変
える場合には、ハンドル66を操作することにより行う。
即ち、例えば第１図のハンドル66側から見てハンドル66
を反時計方向に回転させると、軸64を介してウオーム66
がハンドル66と同方向に回転する。このため、ウオーム
66と噛み合つているラツク60を第１図の下方に引く力が
発生し、リング歯車36がラツク60とともに下方に移動す
る。リング歯車36が下方に移動すると、上側の支持台24
を押し下げる力が生じ、この力が上のウエハ保持部材28
の球体部68を介して押圧バー52を下方へ移動させ、下側
のウエハ保持部材28の球体部68を介して下側の支持台24
を下方に移動させる。

一方、ウエハ保持部材28は、回転軸40に固定した連結バ
ー74に対して、保持リング70を介して回動自在となつて
いる。このため、押圧バー52が下方に移動すると、ウエ
ハ保持部材28は、第３図に示したピン75を中心に第１図
の時計方向に回動する。従つて、ウエハ32は、イオンビ
ームに対する傾斜が変化し、照射角度を変えることがで
きる。この際、ウエハ保持部材28の回動中心と、イオン
ビーム中心軸Ｃ_１,C_２とが一致しているため、ウエハ照
射面中心とイオンビーム中心とがずれることがなく、ウ
エハ照射面へのイオンビーム強度の均一化を図ることが
できる。

なお、押圧バー52の移動に伴い、ボス部50も移動する。
この時、回転軸40からのボス部50への動力伝達は、図示
しないリングギヤと偏心ギヤとを用いることにより、ボ
ス部の移動に対応することができる。

上記実施例においては、ウオーム62をハンドル66により
回転させる場合について説明したが、モータ等により回
転させるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、複数個の試料を
リング歯車のリング径方向に傾斜させても、各試料の中
心位置は移動しないので、各試料の照射中心とイオンビ
ーム中心との間にずれが生じることを防止できる。

また、リング歯車のリング径方向への移動量を調節すれ
ば、イオンビームの中心軸に対する試料面の傾斜角を任
意の大きさに設定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自公転装置の実施例の断面図、第
２図は前記実施例の正面図、第３図は前記実施例のウエ
ハ保持部材部分の詳細図、第４図は従来の自公転装置の
概略構成図である。 14……モータ、22……イオンビーム、24……支持台、28
……ウエハ保持部材、32……ウエハ、36……リング歯
車、40……回転軸、44,46,76,78,80……歯車、52……押
圧バー、58……歯部、60……ラツク、62……ウオーム、
66……ハンドル、74……連結バー。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内歯を有するリング歯車と、該リング歯車
   と噛み合う外歯が外周面に形成された複数個の支持部
   と、前記各支持部上に個々に設けられ一端部に試料が装
   着される試料装着部とを備え、前記リング歯車の回転を
   阻止した状態で、前記各支持部をリング歯車の軸心を中
   心にして回転させることにより、前記試料装着部を公転
   させつつ自転させる自公転装置において、 前記リング歯車をリング径方向に移動自在とし、前記支
   持部に対して前記試料装着部を前記リング歯車の移動方
   向に傾斜自在とするとともに、前記試料装着部の各々を
   回転自在に保持し且つ試料装着部の全てを一体的に連結
   する連結部材と、該連結部材を支持し連結部材の回転の
   みを許し移動を阻止する支持部材と、を設けたことを特
   徴とする自公転装置。
2. 【請求項２】前記リング歯車の外側部にはラックが固定
   され、このラックに噛み合うウォームを回転させること
   により、前記リング歯車をリング径方向に移動させる構
   成としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   自公転装置。