JPH0770298B2 - Ion implanter - Google Patents

Ion implanter

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JPH0770298B2
JPH0770298B2 JP2102664A JP10266490A JPH0770298B2 JP H0770298 B2 JPH0770298 B2 JP H0770298B2 JP 2102664 A JP2102664 A JP 2102664A JP 10266490 A JP10266490 A JP 10266490A JP H0770298 B2 JPH0770298 B2 JP H0770298B2
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ion beam
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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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial application] The present invention electrically scans an ion beam and
The present invention relates to a so-called hybrid scan type ion implantation apparatus which mechanically scans a wafer in a direction substantially orthogonal thereto.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

この種のイオン注入装置の従来例を第9図に示す。 A conventional example of this type of ion implantation apparatus is shown in FIG.

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X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。
That is, the ion beam 2 is X-rayed by a scanning means (not shown).
In the implantation chamber, a holder 150 for holding the wafer 4 is provided in the implantation chamber while being electrically scanned in a direction (for example, a horizontal direction; the same applies hereinafter) and guided into the implantation chamber (not shown). Mechanical scanning is performed in the X direction (for example, the vertical direction; the same applies hereinafter) orthogonal to the X direction.

ホルダ駆動装置156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方向に昇降させ機械的に走査するホルダ
昇降装置154を備えている。
The holder driving device 156 simply puts the holder raising device 152 and the holder 150, which rotate the holder 150 between the vertical state for ion implantation into the wafer 4 and the horizontal state for handling the wafer 4, into the holder. A holder elevating device 154 that elevates and lowers in the Y direction and mechanically scans is provided together with the erecting device 152.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

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ォーム歯車等
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。
However, according to the above-described configuration, as the holder elevating / lowering device 154, since the mechanism that converts the rotational movement by the motor into the linear movement by using, for example, a worm gear is used, the stroke becomes long, and the entire mechanism is changed. If it is housed in the implantation chamber, the vacuum container becomes large, which leads to an increase in the size of this type of ion implantation apparatus.

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153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153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
作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。
Further, when the holder elevating / lowering device 154 is arranged in the atmosphere, the slide shaft 153 that moves linearly to move the holder 150 vertically moves between the injection chamber in vacuum and the atmosphere. It is necessary to consider that there is no such thing.
For example, a so-called dynamic vacuum in which the slide shaft 153 penetrating the vacuum container is configured to slide in a plurality of compartments in a non-contact state, and each room is operated and exhausted by a separate vacuum pump. Although a sealing method has been attempted, there is a problem in that the structure is extremely complicated and the ultimate vacuum of the injection chamber is poor, so that it is necessary to improve the capacity of the vacuum pump for the injection chamber.

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主たる目的とする。
Therefore, in view of the above matters, the present invention does not use the dynamic vacuum seal system as described above,
A rotary motion of a motor disposed in an arm injection chamber supporting a holder for holding a wafer causes the wafer to swing and rotate, thereby mechanically moving the wafer in a Y direction substantially orthogonal to an X direction in which an ion beam is scanned. It is a main object to provide an ion implanting device adapted to scan.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

上記目的を達成するため、この発明のイオン注入装置
は、簡単に言えば、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、中室内に設けられていてこのア
ームを所定角度範囲内で往復旋回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。
In order to achieve the above-mentioned object, the ion implantation apparatus of the present invention is, to put it simply, an implantation chamber in which an ion beam electrically scanned in the X direction is guided, and a holder for holding a wafer in the implantation chamber. A holder driving device for mechanically scanning the holder in the Y direction substantially orthogonal to the X direction, and the holder driving device is provided in the arm supporting the holder and in the middle chamber. And a reversible direct drive motor for reciprocating the lever arm within a predetermined angle range.

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良い。
In that case, the holder driving device may further include a second reversible direct drive motor attached to the arm, and the holder may be attached to an output shaft of the second direct drive motor.

また、前記ホルダ駆動装置が、注入室側壁部に設けられ
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
てこの主軸の注入室内側端部に前記アームを往復旋回さ
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。
Further, the holder driving device includes a bearing having a vacuum sealing function provided on the side wall of the injection chamber, a main shaft penetrating the bearing, and a third shaft in which an output shaft is coupled to an end of the main shaft outside the injection chamber. A direct drive motor may be further provided, and a direct drive motor for reciprocating the arm may be attached to an end of the main shaft on the inner side of the injection chamber.

また、前記イオンビームがX方向に電気的に走査されか
つ平行ビーム可されたものでも良い。
Further, the ion beam may be electrically scanned in the X direction and a parallel beam may be applied.

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。
A second holder for holding a wafer in the implantation chamber; and a second holder driving device for mechanically scanning the holder in the implantation chamber in a Y direction substantially orthogonal to the X direction. You may further provide what has the same structure as a holder drive device.

〔作用〕[Action]

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往復旋回させられる。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方向に機械的走
査される。
According to the above configuration, when the direct drive motor for driving the arm of the holder driving device is rotated in the normal direction and the reverse direction, the arm is reciprocally swung. As a result, the holder supported by this arm is mechanically scanned with the wafer held therein in a Y-direction that is substantially orthogonal to the X-direction, which is the scanning direction of the ion beam, in a shape that draws an arc. .

〔実施例〕〔Example〕

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)を列に説明する。
FIG. 1 is a horizontal sectional view showing a main part of an ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention. In this example, the same mechanism is provided substantially symmetrically on the left and right of the beam line of the ion beam 2, and hence the right side (right side in the figure) will be mainly described below in columns.

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。
In this embodiment, an ion beam 2 which is electrically scanned in the X direction and converted into a parallel beam is introduced into an implantation chamber 6 which is evacuated by a vacuum pump (not shown).

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から互いに逆極性に走査電圧
(三角波電圧)が印加される二組の走査電極112および1
14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。
FIG. 2 shows an example of the scanning means for converting the ion beam 2 into a parallel beam. That is, two sets of ion beams 2 extracted from the ion source 110 and subjected to mass analysis, acceleration, etc. as necessary are applied with scanning voltages (triangular wave voltage) in opposite polarities from the same scanning power supply 116. Scan electrodes 112 and 1
Scanning is performed in the X direction by the cooperation of 14, and a parallel beam is formed when the light is emitted from the scanning electrode 114. However, unlike this example, the ion beam 2 may be scanned using a magnetic field in the same manner as described above.

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120が
設けられている。
Returning to FIG. 1, two holder driving devices 120 having the same structure in this embodiment are provided on the left and right of the injection chamber 6 as described above.

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。揺動回転と
は、所定角度範囲内で往復旋回させることである。
The holder driving device 120 is characterized by including at least an arm 136 that supports the holder 8 and a reversible direct drive motor 132 that is provided in the injection chamber 6 and swings and rotates the arm 136. The swinging rotation is reciprocating turning within a predetermined angle range.

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の側壁部のに真空シール機能を有する真空シール
軸受122を受け、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。
In each holder driving device 120, in this embodiment, a side wall of the injection chamber 6 receives a vacuum seal bearing 122 having a vacuum sealing function, and the spindle 124 is supported by penetrating it in the X direction.

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128で直接、主軸124の注入室外側端部に
結合している。
A reversible direct drive motor (third direct drive motor) 126 is attached to the outside of the injection chamber 6, and its output shaft 127 is directly connected to the main shaft by a coupling plate 128 without using a gear. It is connected to the outer end of the injection chamber of 124.

一方、主軸124の注入室内側端部には、カップリン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の出力軸133は第1図に示す
ように、主軸124を図示のような状態に回転させること
によって、イオンビーム2の進行方向にほぼ平行な姿勢
を取ることができる。
On the other hand, a reversible direct drive motor (first direct drive motor) 132 is connected to an end of the main shaft 124 on the injection chamber side via a coupling 130 so that its output shaft 133 is substantially orthogonal to the main shaft 124. Is attached to. As shown in FIG. 1, the output shaft 133 of the direct drive motor 132 can take a posture substantially parallel to the traveling direction of the ion beam 2 by rotating the main shaft 124 in the state shown in the drawing.

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。
The direct drive motor 132 is vacuum sealed, for example, by an O-ring (not shown) inside and outside so that it can be brought into a vacuum, and the output shaft 133 and the motor case also contain, for example, a magnetic fluid. It is vacuum-sealed by the vacuum-sealing portion 134.

そしてこのダイレクトドライブモータ132の出力軸133
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。
And the output shaft 133 of this direct drive motor 132
In addition, the arm 136 is directly attached without using something like a gear.

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)138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。
A reversible direct drive motor (second direct drive motor) 138 is attached to the tip of the arm 136 so that its output shaft 139 is substantially orthogonal to the arm 136.

このダイレクトドライブモータ138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139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14
0によって真空シールされている。
This direct drive motor 138 also has an O-ring (not shown) inside and outside so that it can be brought into a vacuum.
Is vacuum-sealed by a vacuum seal portion 14 including a magnetic fluid between the output shaft 139 and the motor case.
Vacuum sealed by 0.

そしてこのダイレクトトドライブモータ138の出力軸139
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け8cとを備えて
いる。
And the output shaft 139 of this direct drive motor 138
In addition, the holder 8 for holding the wafer 4 is directly attached so as to be substantially orthogonal to it without using a gear or the like. Therefore, the surface of the wafer 4 held by the holder 8 can be directed to the ion beam 2 as shown in FIG. The holder 8 is the base 8a in this example.
And the wafer retainer 8b that holds the wafer 4 between it and
And a wafer receiver 8c for moving the wafer 4 up and down.

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D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。
According to the above structure, the main drive shaft 126 is rotated by the direct drive motor 126 as shown by an arrow D, and the holder 8 attached via the arm 136 or the like is mounted at a predetermined injection angle position (see FIG. 1). It can be driven to a holder 8 on the right side) and a horizontal position for handling the wafer 4 (see the holder 8 on the left side in FIG. 1).

そして上記注入角位置で、ダイレクトドライブモータ13
2を矢印Eのように正転および逆転させてアーム136を揺
動回転させると、即ちアーム136をダイレクトドライブ
モータ132の出力軸133にほぼ直交する面内において所定
角度範囲内で往復旋回させると、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、円弧を描くような形
で、X方向と実質的に直交するY方向に機械的に往復に
走査される(第3図も参照)。
Then, at the injection angle position, the direct drive motor 13
When 2 is rotated forward and backward as indicated by arrow E to swing and rotate the arm 136, that is, when the arm 136 is reciprocally swung within a predetermined angle range in a plane substantially orthogonal to the output shaft 133 of the direct drive motor 132. The holder 8 attached to the tip of the arm 136 is mounted on the wafer 4 held by the holder 8.
Is directed toward the ion beam 2 and is mechanically reciprocally scanned in a Y-direction substantially orthogonal to the X-direction in a form of drawing an arc (see also FIG. 3).

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の絶対回転各は0゜であってその姿勢
は不変ある。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)。
Moreover, at that time, when the direct drive motor 138 is rotated simultaneously with the direct drive motor 132 in the same direction (viewed from the output shaft side of each motor) and at the same angle, the holder 8 draws an arc as shown in FIG. Even when the holder is scanned, the absolute rotation of the holder 8 is 0 ° and its posture is unchanged. Therefore, the attitude of the wafer 4 mounted on the holder 8 is also unchanged (for example, the orientation flat 4a of the wafer 4 in FIG. 3 always faces upward regardless of the scanning position of the holder 8).

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。
To drive both direct drive motors 132 and 138 as described above, the same pulse may be supplied to both.

アーム136の制御ついては、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。
Regarding the control of the arm 136, for example, if the angular velocity of the arm 136 is controlled so that the vertical velocity component of the holder 8 is proportional to the beam current of the ion beam 2, ion implantation with a uniform dose amount within the plane of the wafer 4 becomes possible. Become.

尚、この実施例のようにダイレクトドライブモータ138
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。
In addition, as in this embodiment, the direct drive motor 138
It is not essential to provide a constant attitude of the wafer 4 at the time of mechanical scanning, but if the attitude is fixed, a problem due to a change in the attitude of the wafer 4, for example, the wafer 4 swings in the arm 46. The rotation slightly causes a difference in the dose amount between the central portion and the peripheral portion (more specifically, the former amount increases), and when the ion beam 2 is not a parallel beam, the crystal of the wafer 4 It is possible to prevent the implantation angle from being changed and the implantation depth of the ions to be varied, thereby further improving the uniformity of implantation such as the dose amount and the implantation depth within the wafer surface.

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、インオンビーム2
に対するウェーハ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。
In addition, the holder 8 is driven by the direct drive motor 138.
The in-on beam 2 is rotated by rotating the
It is also possible to perform ion implantation (that is, step rotation implantation) while changing the rotation angle of the wafer with respect to each other by a predetermined angle.

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
入射角が異なり、ウェーハ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を等
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。
Further, it is not essential to form the ion beam 2 into a parallel beam as in this embodiment, but when the ion beam 2 is formed into a parallel beam, a problem due to the ion beam being scanned at an angle, for example, at each point on the wafer 4 When the incident angle of the ion beam is different and the three-dimensional structure is formed on the wafer, it is possible to prevent the shadow from being formed differently depending on the location, and thus the uniformity of the implantation within the wafer surface. Is further improved.

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。
Further, according to this embodiment, the direct drive motor
It is also possible to change the implantation angle of the ion beam 2 with respect to the wafer 4 by changing the angle of the arm 136 and the holder 8 or the like with respect to the ion beam 2 by 126.

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。
In order to move the holder 8 to the handling position of the wafer 4 as shown on the left side in FIG. Just go.

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。
In this case, the direct drive motor 126 is located outside the injection chamber 6, that is, on the atmospheric pressure side.
The vacuum seal of the portion that is transmitted to the inside is a vacuum seal bearing 122 that vacuum seals the rotating shaft, and its configuration is extremely simple.

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。
Further, in the case of flowing the coolant through the holder 8 in order to cool the wafer 4 on the holder 8, the following may be done.

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あいているので、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ぞれをダイレクト
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。
That is, each direct drive motor 126, 132 and 138
Since a through hole is formed in the center of the holder 8, a holder shaft having a refrigerant passage is attached to the center of the holder 8, the holder shaft is passed through the center hole of the direct drive motor 138, and the rotary joint provided in the arm 136 is provided. Refrigerant is supplied to and collected from the holder shaft that rotates with, and a flexible tube is connected to this rotary joint to pass each through the center hole of the direct drive motor 132, and the center hole of the direct drive motor 126. It suffices that the main shaft 124 penetrating through is hollow and the tube is drawn through to the atmosphere side to supply and recover the refrigerant from the atmosphere side.

ところで、この実施例においては、中入室6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。
By the way, in this embodiment, the wafer 4 is placed between the inside of the injection chamber 6 and the atmosphere side at the bottoms on the left and right of the rear portion of the inside entrance chamber 6.
Adjacent vacuum preparatory chambers 80 for loading and unloading (unloading and loading) one by one.

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8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、後術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。
4 and 5 are cross-sectional views of this vacuum preliminary chamber 80. FIG. 4 shows a state in which the vacuum side valve 88 of the vacuum reserve chamber 80 is closed and the atmosphere side valve 90 is open, and FIG. 5 shows a state in which the vacuum side valve 8 is open and the atmosphere side valve 90 is closed. However, in FIG. 5, a part of the wafer transfer device 60 to be post-processed is also shown for convenience.

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。
More specifically, a vacuum preliminary chamber 80, which is evacuated by a vacuum pump 92, is provided at the bottom of the injection chamber 6, a vacuum side valve 88 for partitioning the space from the injection chamber 6 is provided at the upper portion, and a vacuum side valve 88 is provided at the lower portion. Atmosphere-side valves 90 for partitioning the atmosphere side are provided respectively.

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88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。
The vacuum-side valve 88 is lifted and lowered by an air cylinder 86 provided on the injection chamber 6, and the atmosphere-side valve 90 is lifted and lowered by a lower air cylinder 102 via a guide shaft 98. The lever 88 and the air cylinder 82 provided above the air cylinder 86 are for locking the air cylinder 86.

大気側弁90の上部には、ウェーハ4を載せる回転台94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オリエンテーショ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。
A rotary table 94 on which the wafer 4 is placed is provided above the atmosphere side valve 90. The rotary table 94 is rotated by a motor 96 for alignment of the wafer 4 orientation flat and the dual straw cylinder 100.
The wafer 4 is moved up and down in two steps for handling the wafer 4.

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。
Returning to FIG. 1 again, a wafer transfer device 60 having the following structure is provided in a portion from each of the above vacuum preliminary chambers 80 to each of the holders 8 in the horizontal state.

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がループ状に懸け渡されている。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。
That is, referring also to FIG. 6, the timing belt is provided between the two grooved pulleys 70 and 72 along the wafer 4 transfer path between the vacuum preliminary chamber 80 and the holder 8 in the horizontal state.
68 are looped around. A motor 74 capable of normal rotation and reverse rotation is connected to one pulley 70.
Then, a load-side transfer arm 61a and an unload-side transfer arm device 61b on which the wafer 4 can be mounted are attached to the upper and lower portions of the timing belt 68 via coupling fittings 66, respectively. Has been.

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本のスプライン軸62aおよび62bをタイミン
グベルト68に平行に配置している。
Further, a ball spline is adopted in this embodiment as a guide means for guiding the transfer arms 61a and 61b to move along the timing belt 68 without rotating.
That is, spline bearings are provided at the bases of the transfer arms 61a and 61b.
64a and 64b are attached, and upper and lower two spline shafts 62a and 62b penetrating them are arranged in parallel with the timing belt 68.

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
水平に安定して走行するのをガイドすることができる。
Instead of such a ball spline, two normal guide shafts may be used, but if a ball spline is used, a single spline shaft allows the transport arm to travel horizontally and stably without rotating. Can guide you.

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、複数のボールの転動溝を有す
る丸棒状あるいは異形状のものである。
Although each of the spline shafts 62a and 62b is shown as a round bar for simplification, it is actually a round bar shape or a different shape having a plurality of balls rolling grooves.

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。
Next, an example of the overall operation of the ion implantation apparatus as described above will be described focusing on the mechanism on the right side of FIG.

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図中に左側のホルダ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に受け渡しする位
置まで上昇させる。
The holder driving device 120 moves the holder 8 to a horizontal position (in this state, refer to the holder 8 on the left side in FIG. 1),
The wafer receiver 8c and the wafer retainer 8b are driven by a drive device (not shown) to raise the previously mounted wafer 4 to a position where it is delivered to the lower unloading transfer arm 61b.

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転鎖線で示すよう
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済のウェ
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。
On the other hand, on the side of the vacuum reserve chamber 80, referring to FIG. 5, both the upper and lower cylinders of the dual stroke cylinder 100 are operated to greatly raise the rotary base 94, and as shown by the double-dotted chain line, the upper load side The unimplanted wafer 4 is lifted up to the position of the transfer arm 61a, and in that state, the wafer transfer device 60
The motor 74 drives the timing belt 68 to simultaneously move the transfer arm 61a to the position on the vacuum preliminary chamber 80 and the transfer arm 61b to the position on the holder 8, and lower the wafer receiver 8c of the holder 8. Then, the wafer 4 that has been implanted is placed on the transfer arm 61b, and also on the vacuum preliminary chamber 80 side, the rotary table 94 is lowered to place the unimplanted wafer 4 on the transfer arm 61a.

次に、ウェーハ搬送装置60のモータ74を先とは逆転さ
せ、注入済のウェーハ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を受け取り(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を受け取る。
Next, the motor 74 of the wafer transfer device 60 is reversed from the previous one, and the transfer arm 61b on which the injected wafer 4 is placed is placed on the vacuum preliminary chamber 80, and the transfer arm on which the uninjected wafer 4 is placed.
61a is moved onto the holder 8, and only the upper cylinder of the dual stroke cylinder 100 is operated on the side of the vacuum reserve chamber 80 to receive the wafer 4 from the transfer arm 61b by the rotary table 64 (state shown by the solid line in FIG. 5). ), On the holder 8 side, the wafer 4 is received from the transfer arm 61a by the wafer receiver 8c.

次いで、ウェーハ搬送装置60のモータ74を再び逆転させ
て両搬送アーム61aおよび61bを中間の待機位置まで移動
させ(第1図の状態)、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。
Next, the motor 74 of the wafer transfer device 60 is rotated in the reverse direction again to move both transfer arms 61a and 61b to the intermediate standby position (the state shown in FIG. 1), and the holder 8 side receives the wafer receiver 8c.
Then, the wafer retainer 8b is lowered to hold the wafer 4, and the holder driving device 120 moves the holder 8 to the implantation state as shown in FIG. 1 to complete the implantation preparation.

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90を開き(第4図の状態)、図示し
ない大気側の搬送アーム装置によって注入済のウェーハ
4の搬出および次の未注入のウェーハ4の搬入を行う。
このとき平行して、注入室6内では、ホルダ駆動装置12
0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なわれる。
On the other hand, on the side of the vacuum reserve chamber 80, after lowering the rotary table 94 and closing the vacuum side valve 88, the inside of the vacuum reserve chamber 80 is returned to the atmospheric pressure state and the atmosphere side valve 90 is opened (see FIG. 4). (State), the wafer 4 that has been implanted is unloaded and the next unimplanted wafer 4 is loaded by the transfer arm device (not shown) on the atmosphere side.
At this time, in parallel, in the injection chamber 6, the holder driving device 12
While the holder 8 is mechanically scanned in the Y direction by 0 as described above, the wafer 4 on the holder 8 is irradiated with the ion beam 2 to perform ion implantation.

以降は、必要に応じて上記と同様の動作が繰り返され
る。
After that, the same operation as described above is repeated as necessary.

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)、デェ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(即ち注入済のウェーハ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中およびウェーハ
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。
Although it is not essential to provide two holders 8 and two holder driving devices 120 so as to form a so-called dual type as in the above-described embodiment (that is, they may be one at a time), but if the type is a dual type, In parallel with performing ion implantation into the wafer 4 mounted on one of the holders 8 (for example, on the right side in FIG. 1) while scanning as described above, the other holder 8 is placed in a horizontal state and the wafer 4 (That is, taking out the implanted wafer 4 and mounting the unimplanted wafer 4) can be performed. That is,
The two holders 8 can alternately handle the ions 4 and the wafer 4, and the loss time of the ion implantation and the handling is almost eliminated, so that the throughput is improved.

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、もう一組のホルダ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156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。
Moreover, in the case of the dual type, it is simpler in structure and more compact and economical to have one beam line of the ion beam 2 (in other words, an electric scanning system of the ion beam 2), but In a conventional ion implanter as shown, another set of holder 150 and holder drive 156
Is to be symmetrically arranged with respect to the ion beam 2 with respect to the one shown in the drawing (that is, arranged downward on the upper side of the one shown in the drawing), the holder lifting / lowering device 154 only moves the holder 150 linearly up and down in the Y direction. The upper and lower holders 150 collide with each other, and in order to avoid this, the upper and lower holders 150 and the holder driving device 156 must be largely separated from each other, which makes the device huge. Moreover, since the handling (attachment / detachment) position of the wafer 4 with respect to the holder 150 is greatly different between the upper and lower holders 150, the wafer 4 transfer line has two upper and lower stages. The handling of the wafer 4 becomes very difficult because it must be done.

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。
On the other hand, according to the above embodiment, since the arms 136 and the holder 8 move in an arc shape, the two holder driving devices 120 can be arranged close to each other while avoiding mechanical interference between them. Therefore, the ion implantation apparatus can be downsized. Further, since the wafers 4 can be handled with respect to the two holders 8 under the same conditions, for example, in this embodiment, the wafers 4 can be handled at the same height, and both of them can be placed with the surface of the wafer 4 facing up. It will be easier. As a result, it is possible to manufacture a dual-type ion implanter having a single beam line by the hybrid scan method and practical.

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。
Further, an ion implanter of the same kind, which does not use a direct drive motor, has been previously proposed by the same applicant (Japanese Patent Application No. 1-19239), but the ion implanter of this embodiment is It has the following advantages.

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10が設けられてい
る。
That is, the ion implantation apparatus of the above application will be described with reference to FIGS. 7 and 8. In this ion implantation apparatus, for example, an ion beam 2 which is electrically scanned in the X direction and made into a parallel beam is introduced. Two holder driving devices 10 having the same structure are provided on the left and right of the injection chamber 6 to be formed.

各ホルダ駆動装置10は、注入室6の側壁に真空シーン軸
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。
In each holder drive device 10, a vacuum scene bearing 12 is attached to the side wall of the injection chamber 6, a support shaft 14 is penetrated through the same, and a gear 16 is attached to the atmosphere side thereof. To rotate and then the arm
The holder 8 attached via 46 is driven to a set implantation angle position and a horizontal position for handling the wafer 4.

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。
On the vacuum side of the support shaft 14, a hollow arm shaft 40 and an arm 46 are rotatably supported by a vacuum seal bearing 38.

アーム軸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。
A pulley 36 is attached to one end of the arm shaft 40, and is connected to a motor 24 and a pulley 28 attached to the atmosphere side of the support shaft 14 by a timing belt 32,
By this motor 24, the arm shaft 40 is rotationally driven in both forward and reverse directions to swing and rotate the arm 46 as shown by an arrow B so that the holder 8 is mechanically scanned in the Y direction substantially orthogonal to the X direction. ing.

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。
A vacuum seal bearing 52 is attached to the tip of the arm 46 to rotatably support the holder shaft 54 and the holder 8. A holder 8 for holding the wafer 4 is attached to the tip portion thereof at a substantially right angle.

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。
A pulley 50 is attached to the holder shaft 54. An intermediate shaft 42 is rotatably passed through the center of the arm shaft 40, and pulleys 34 and 44 are attached to both ends thereof. The pulleys 44 and 50 have the same diameter and are connected to each other by a timing belt 48.

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30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。
A timing belt 30 connects a motor 22, a pulley 26, and a pulley 34, which are mounted on the atmosphere side of the support shaft 14, with the motor 22 to move the holder 8 to the arrow C, for example.
It can be rotated in stages like. However, rotation during injection is not performed. In that case, even if the arm shaft 40 rotates as shown by arrow B, the intermediate shaft 42
Does not rotate with arm axis 40.

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48で接続してあるプーリー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。
The posture of the holder 8 during scanning will be described. At that time, as described above, the intermediate shaft 42 and the pulley 44 are in a stopped state.
In this state, when the arm 46 is rotated by θ ° in the clockwise direction as shown in FIG. 8 by the motor 24, the pulley 44 is rotated in the counterclockwise direction by θ ° when viewed from the arm 46 side, and the timing 48 The pulley 50, which has the same diameter as the pulley 44 connected by, rotates by θ ° counterclockwise when viewed from the arm 46 side. Therefore, the holder 8 is scanned so as to draw an arc in the Y direction with the length of the arm 46 as a radius, but the absolute rotation angle is 0 ° and its posture is unchanged. Therefore, the attitude of the wafer 4 mounted on the holder 8 is also constant.

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。
Since the above-mentioned ion implantation apparatus basically also swings and rotates the arm 46 to mechanically scan the wafer 4,
The same effect as in the case of the ion implantation apparatus of this embodiment can be obtained with respect to the conventional example of FIG.
Since 10 is a timing belt drive, it can be said that its structure is complicated.

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。
On the other hand, in the ion implanter of this embodiment, the holder drive unit 120 employs a direct drive motor to directly drive a required portion, so that the timing belt as in the above-described prior example is used. The structure of the holder driving device 120 is greatly simplified as compared with the case of using a pulley, a gear, or the like for that purpose.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のようにこの発明によれば、ウェーハ保持するホル
ダを支えるアームを所定角度範囲内で往復旋回せしめ、
それによって、ウェーハをイオンビームが走査されるX
方向と実質的に直行する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。その他、次のような効
果を奏することができる。
As described above, according to the present invention, the arm supporting the holder for holding the wafer is reciprocally swung within a predetermined angle range,
As a result, the wafer is scanned with the ion beam X
Since it has a holder drive that mechanically scans in the Y direction, which is substantially perpendicular to the direction, the expensive dynamic vacuum sealing schemes previously attempted are eliminated and, as a result, especially for the injection chamber. It is not necessary to increase the capacity of the vacuum pump, and an ion implanter of this kind can be economically constructed. In addition, the following effects can be achieved.

アームを、イオンビームの進行方向にほぼ平行な姿
勢を取る軸を中心にして当該軸にほぼ直交する平面内に
おいて所定角度範囲内で往復旋回させるので、このアー
ムに支持されたホルダおよびそれに保持されたウェーハ
も、イオンビームの進行方向にほぼ直交する平面内にお
いて機械的に走査されることになる。従ってウェーハ
は、その機械的走査に、イオンビームの進行方向におい
て前後に移動しない。イオンビームは、一般的に、空間
電化効果によって、ヒーム進行に伴ってビームサイズが
大きくなるので、仮にウェーハがその機械的走査時にビ
ーム進行方向において前後に移動すると、ウェーハ面内
でのビームサイズが変化し、それが原因でウェーハ面内
におけるドーズ量の均一性が悪化する。これに対してこ
の発明では、上述したように、ウェーハはその機械的走
査時にビーム進行方向において前後に移動しないので、
ビーム進行に伴うビームサイズ変化の影響を受けること
なく、従ってウェーハ面内におけるドーズ量の均一性低
下を防止することができる。
Since the arm is reciprocally swung within a predetermined angle range in a plane substantially orthogonal to the axis about which the arm takes a posture substantially parallel to the traveling direction of the ion beam, the holder supported by the arm and the holder held by the holder are supported. The wafer is also mechanically scanned in a plane substantially orthogonal to the traveling direction of the ion beam. Therefore, the wafer does not move back and forth in the traveling direction of the ion beam due to its mechanical scanning. The ion beam generally has a larger beam size due to the progress of the heme due to the space electrification effect, so that if the wafer moves back and forth in the beam traveling direction during the mechanical scanning, the beam size in the wafer plane will change. Change, which causes the uniformity of the dose in the wafer surface to deteriorate. On the other hand, in the present invention, as described above, since the wafer does not move back and forth in the beam traveling direction during the mechanical scanning,
It is possible to prevent the uniformity of the dose amount in the wafer surface from being deteriorated without being affected by the change in beam size due to the progress of the beam.

アームを、ビーム進行方向にほぼ直交する平面内に
おいて所定角度範囲内で往復旋回させることによって、
ホルダを機械的に走査するので、ホルダの機械的走査の
ためのビーム進行方向におけるスペースが小さくて済
み、従ってイオン注入装置のビーム進行方向の長さを短
縮することができる。
By reciprocally rotating the arm within a predetermined angle range in a plane substantially orthogonal to the beam traveling direction,
Since the holder is mechanically scanned, the space for the mechanical scanning of the holder in the beam traveling direction is small, and therefore the length of the ion implantation apparatus in the beam traveling direction can be shortened.

ウェーハが大口径化しても、その機械的走査に関し
ては、アームを往復旋回させる角度範囲を大きくする、
あるいはアームを長くする、等によって簡単に対処する
ことができるので、ウェーハの大口径化にも容易に対応
するすることができる。
Even if the diameter of the wafer is increased, the angle range for reciprocating the arm is enlarged for mechanical scanning.
Alternatively, it is possible to easily deal with the problem by increasing the length of the arm, etc., so that it is possible to easily cope with the increase in the diameter of the wafer.

しかもこの発明では、ホルダ駆動装置にダイレクトドラ
イブモータをい採用し、それによってアームを、更には
その他の個所を、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。
Moreover, in the present invention, since the holder drive unit is directly driven by the direct drive motor, the arm and further the other parts are directly driven. Therefore, the structure of the holder drive unit and the entire ion implantation apparatus can be improved. The structure of can be greatly simplified.

また、アームに第2のダイレクトトドライブモータを取
り付け、その出力時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。
Also, if the second direct drive motor is attached to the arm and the holder is attached at the time of its output, the attitude of the wafer during mechanical scanning can be controlled to be constant, which allows the dose amount and the implantation depth within the wafer surface to be controlled. It is possible to further improve the uniformity of the injection of the seaweed and the like. Also,
Step rotation injection can also be performed by rotating the holder stepwise by the second direct drive motor.

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部
に第3のダイレクトドライブモータを結合し、動主軸の
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。
Further, a bearing having a vacuum sealing function is provided on the side wall of the injection chamber, the main shaft is penetrated through this, the third direct drive motor is coupled to the outside of the injection chamber of the main shaft, and the end of the moving main shaft inside the injection chamber is connected. If a direct drive motor for swinging and rotating the arm is attached to the, the angle of the arm and the holder with respect to the ion beam can be changed by the third direct drive motor to change the implantation angle with respect to the wafer.

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。
Further, if the ion beam is made into a parallel beam, the incident angle of the ion beam at each point on the wafer can be made constant, whereby the uniformity of implantation within the wafer surface can be further improved.

また、ホルダおよびホルダ駆動装置を二つずつ設けれ
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プットが向上する。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。
Further, by providing two holders and two holder driving devices, it is possible to alternately perform ion implantation and wafer handling in each holder of the two holder driving devices, and the loss time of ion implantation and handling is almost eliminated. Is improved. Since each arm and holder move in an arc shape, both holder driving devices can be arranged close to each other while avoiding mechanical interference with each other, and therefore the ion implantation device can be miniaturized. . Wafers can be handled for both holders under the same conditions.
The effect that the handling of the wafer becomes easy is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、この発明の一実施例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−I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……インオンビーム、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、126……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。
FIG. 1 is a horizontal sectional view showing a main part of an ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic plan view showing an example of an ion beam electrical scanning means. FIG. 3 is a diagram for explaining the attitude of the holder during scanning by the holder driving device in FIG. 4 and 5 are both sectional views taken along the line I-I of FIG. 1, but in different operating states. FIG. 6 is a perspective view showing the wafer transfer device in FIG. FIG. 7 is a horizontal sectional view showing a main part of an example of an ion implantation apparatus which constitutes the preceding example of the present invention. FIG. 8 is a diagram for explaining the posture of the holder during scanning by the holder driving device in FIG. 7. FIG. 9 is a perspective view showing a main part of a conventional ion implanter. 2 ... in-on-beam, 4 ... wafer, 6 ... injection chamber, 8 ... holder, 120 ... holder drive device, 122 ... vacuum seal bearing, 124 ... main shaft, 126 ... third direct drive motor , 132 …… first direct drive motor, 136 …… arm, 138 …… second direct drive motor.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項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、このホルダを支えるアームを有して
いてそれを、ホルダの中心から離れた所にありかつイオ
ンビームの進行方向にほぼに平行な姿勢を取る軸を中心
にして、当該軸にほぼ直交する平面内において所定角度
範囲内で往復旋回させて、ホルダを注入室内においてイ
オンビームに向けた状態でX方向と実質的に直交するY
方向に機械的に往復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、前記アームを前記のように
往復旋回させる駆動源として、注入室内に設けられてい
てその出力軸に前記アームが取り付けられた可逆転式の
ダイレクトドライブモータを備えることを特徴とするイ
オン注入装置。
1. An implantation chamber in which an ion beam electrically scanned in the X direction is guided, a holder for holding a wafer in the implantation chamber, and an arm for supporting the holder. Inject the holder by reciprocally rotating within a predetermined angle range in a plane that is substantially orthogonal to the axis that is apart from the center of the ion beam and that is substantially parallel to the ion beam traveling direction. Y that is substantially orthogonal to the X direction when facing the ion beam indoors
And a holder driving device that mechanically reciprocally scans in a direction,
Further, this holder driving device is provided with a reversible direct drive motor provided in the injection chamber and having the arm attached to its output shaft, as a drive source for reciprocally rotating the arm as described above. Ion implantation equipment.
【請求項2】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においてイオ
ンビームに向けた状態でX方向と実質的に直交するY方
向に機械的に往復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所定角度範
囲内で往復旋回させる第1の可逆転式のダイレクトドラ
イブモータと、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とを備えており、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イオン注入装置。
2. An implantation chamber in which an ion beam electrically scanned in the X direction is guided, a holder for holding a wafer in the implantation chamber, and X in a state where the holder is directed to the ion beam in the implantation chamber. A holder drive device that mechanically reciprocally scans in a Y direction substantially orthogonal to the direction, and the holder drive device is provided in the injection chamber and an arm that supports the holder, and the arm is provided in a predetermined angle range. And a second reversible direct drive motor attached to the arm, and an output shaft of the second direct drive motor. An ion implanter in which the holder is attached to.
【請求項3】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においてイオ
ンビームに向けた状態でX方向と実質的に直交するY方
向に機械的に往復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所定角度範
囲内で往復旋回させる第1の可逆転式のダイレクトドラ
イブモータと、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
主軸の注入室外側単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を備えており、そしてこの主軸の
注入室内側端部に前記第1のダイレクトドライブモータ
が取り付けられているイオン注入装置。
3. An implantation chamber in which an ion beam electrically scanned in the X direction is guided, a holder for holding a wafer in the implantation chamber, and X in a state where the holder is directed to the ion beam in the implantation chamber. A holder drive device that mechanically reciprocally scans in a Y direction substantially orthogonal to the direction, and the holder drive device is provided in the injection chamber and an arm that supports the holder, and the arm is provided in a predetermined angle range. A first reversible direct drive motor that reciprocates in a chamber, a bearing having a vacuum sealing function provided on the side wall of the injection chamber, a main shaft that penetrates the bearing, and a single part outside the injection chamber of the main shaft. Is equipped with a third direct drive motor having an output shaft coupled thereto, and the first direct drive motor is attached to the end of the main shaft on the inside of the injection chamber. Ion implantation apparatus.
【請求項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。
4. The ion implanter according to claim 1, 2 or 3, wherein the ion beam is one that is electrically scanned in the X direction and is made into a parallel beam.
【請求項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においてイオン
ビームに向けた状態でX方向と実質的に直交するY方向
に機械的に往復走査する第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。
5. A second holder for holding a wafer in the implantation chamber, and mechanical reciprocating scanning in the Y direction substantially orthogonal to the X direction with the holder facing the ion beam in the implantation chamber. 5. The ion implantation apparatus according to claim 1, further comprising a second holder driving device having the same structure as the holder driving device.
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