JPH0776773A - イオン注入装置の運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長時間注入動作を停止していた場合でも、磁
性流体を用いた磁気シール部に関係するモータに過負荷
をかけることなく速やかに次の注入動作に入ることがで
きる、イオン注入装置の運転方法を提供する。 【構成】 先の一連の注入動作が終了（ステップ５１）
した時から、次の一連の注入動作を開始する（ステップ
５２）までの間の、注入動作を行っていない停止中時間
を計測する。そして、この停止中時間が設定時間以上に
達しているか否かを判定し（ステップ５３）、達してい
る場合は、磁気シール部に関係するモータをイオン注入
時よりも低速度かつ高トルクで動作させて、当該磁気シ
ール部のウォーミングアップを行う。その後、一連の注
入動作を行う（ステップ５５、５６）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、回転軸を真空シール
する手段として、磁性流体を用いた磁気シール部を有す
るイオン注入装置の運転方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のイオン注入装置の一例を図２に
示す。このイオン注入装置を、イオンビーム２をＸ方向
（例えば水平方法）に電気的に走査して平行ビーム化し
て注入室４内に導くと共に、ウェーハ６を注入室４内で
Ｘ方向と実質的に直交するＹ方向（例えば垂直方向）に
機械的に走査する構造のものであり、注入室４内にあっ
てウェーハ６を保持するホルダ８と、このホルダ８を注
入室４内でＹ方向に走査するホルダ駆動装置１０とを備
えている。

【０００３】ホルダ駆動装置１０は、注入室４の側壁部
に設けられていて軸受を兼ねる磁気シール部１２と、こ
の磁気シール部１２を前記Ｘ方向に貫通する主軸（回転
軸）１４と、この主軸１４の注入室外側端部に出力軸が
結合された可逆転式のダイレクトドライブモータ１６
と、前記主軸１４の注入室内側端部にほぼ直交するよう
に取り付けられた可逆転式のダイレクトドライブモータ
１８と、このダイレクトドライブモータ１８の出力軸
（回転軸）１９にほぼ直交するように取り付けられたア
ーム２２と、このアーム２２にほぼ直交するように取り
付けられた可逆転式のダイレクトドライブモータ２４と
を備えており、このダイレクトドライブモータ２４の出
力軸（回転軸）２５にほぼ直交するように前述したホル
ダ８が取り付けられている。

【０００４】ダイレクトドライブモータ１８および２４
の先端部には、その出力軸１９および２５を真空シール
する手段として、磁性流体を用いた磁気シール部２０お
よび２６がそれぞれ取り付けられている。前記磁気シー
ル部１２も、主軸１４を真空シールする手段であり、磁
性流体を用いている。

【０００５】各モータ１６、１８および２４は、交流サ
ーボモータであり、図３に示すように、当該イオン注入
装置の制御を司る注入制御装置４２によって制御される
モータ駆動回路３６、３８および４０によってそれぞれ
駆動される。

【０００６】このようなイオン注入装置の従来の運転方
法を説明すると、イオン注入に際しては、モータ１６に
よってホルダ８を図１に示すように立てた状態で、モー
タ１８によってアーム２２を所定の角度範囲内で矢印Ａ
のように上下方向に往復旋回させる。それによって、ホ
ルダ８に保持されたウェーハ６は、イオンビーム２に向
いた状態で、円弧を描くような形でＹ方向に機械的に走
査され、これによってウェーハ６の全面にイオン注入が
行われる。

【０００７】一枚のウェーハ６に対するイオン注入が完
了すると、モータ１６によってウェーハ６を水平状態に
戻し、その状態で、ウェーハ６を搬送してホルダ８上の
ウェーハ６を未注入のものと交換して、次の注入動作に
入る。

【０００８】なお、モータ２４は、アーム２２を上記の
ように旋回させる時に、ホルダ８およびウェーハ６の姿
勢を一定に保つのに用いられる。

【０００９】上記のようにして、複数枚の（例えば１ロ
ット分の）ウェーハ６に対して一連の注入動作が行われ
る。それが終了すると、次の一連の注入動作まで、モー
タ１６、１８および２４は停止されており、次の一連の
注入動作の際に、再び上記のように動作させられる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなイオン注
入装置においては、長時間注入動作を停止していた後、
次の注入動作時に、いきなりモータ１６、１８および２
４を定格速度で動作させようとすると、当該モータ１
６、１８、２４に過負荷がかかって指令値とフィードバ
ック値間の偏差が大になり、偏差異常が発生してモータ
１６、１８、２４が停止して、注入動作が行えなくなる
ことがある。

【００１１】この原因を追求したところ、モータ１６、
１８、２４が長時間停止していたことに伴い、磁気シー
ル部１２、２０および２６内の磁性流体も長時間静止し
たままであり、その結果、当該磁性流体の粘性が過大と
なり、これがモータ１６、１８、２４に過負荷をもたら
せていることが分かった。

【００１２】そこでこの発明は、長時間注入動作を停止
していた場合でも、磁性流体を用いた磁気シール部に関
係するモータに過負荷をかけることなく速やかに次の注
入動作に入ることができる、イオン注入装置の運転方法
を提供することを主たる目的とする。

【００１３】

【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の運転方法は、先の一連
の注入動作と次の一連の注入動作との間の注入動作を行
っていない停止中時間を計測し、この停止中時間が設定
時間以上に達している場合に、次の一連の注入動作を行
う際にそれに先立って、前記磁気シール部に関係するモ
ータをイオン注入時よりも低速度かつ高トルクで動作さ
せて前記磁気シール部のウォーミングアップを行い、そ
の後一連の注入動作を行うことを特徴とする。

【００１４】

【作用】磁気シール部内の磁性流体は、運転中は粘性は
小さく、長時間静止することによって粘性が大きくなる
特性を持っている。従って上記のように磁気シール部に
関係するモータを低速度かつ高トルクで動作させて磁気
シール部のウォーミングアップを行うことにより、磁気
シール部内の磁性流体の粘性は小さくなる。しかも、こ
のウォーミングアップは、前記モータをイオン注入時よ
りも低速度かつ高トルクで動作させて行うので、ウォー
ミングアップ中に当該モータに過負荷がかかることはな
い。

【００１５】ウォーミングアップ後は、磁性流体の粘性
が小さくなっているので、前記モータをイオン注入時の
所定の速度で運転しても、当該モータに過負荷がかかる
ことはない。

【００１６】このような運転方法により、長時間注入動
作を停止していた場合でも、磁気シール部に関係するモ
ータに過負荷をかけることなく速やかに次の注入動作に
入ることができる。

【００１７】

【実施例】図１は、この発明に係るイオン注入装置の運
転方法の一例を示すフローチャートである。イオン注入
装置の構成は、前述した図２、図３およびそれらの説明
を参照するものとする。

【００１８】この実施例においては、先の一連の注入動
作（例えば１ロット分の注入動作）が終了（ステップ５
１）した時から、次の一連の注入動作（例えば１ロット
分の注入動作）を開始する（ステップ５２）までの間
の、注入動作を行っていない停止中時間を計測する。こ
れは、一連の注入動作中は、前述したモータ１６、１８
および２４は、頻繁に繰り返し動作しているからであ
る。

【００１９】上記停止中時間の計測ならびに以下に述べ
るステップ５３および５４のような制御は、この実施例
では前述した注入制御装置４２において行う。

【００２０】そして、予め注入制御装置４２に、ウォー
ミングアップサイクル時間（例えば１２時間または２４
時間）を設定しておき、前記停止中時間がこの設定時間
以上に達しているか否かを判定し（ステップ５３）、設
定時間以上に達している場合は、モータ１６、１８およ
び２４をイオン注入時よりも低速度（例えば１／５程度
の速度）かつ高トルクで動作させて、磁気シール部１
２、２０および２６のウォーミングアップを自動的に行
わせる（ステップ５４）。

【００２１】より具体的には、前述したようにモータ１
６、１８および２４は交流サーボモータであり、そのモ
ータ駆動回路３６、３８および４０には、それに電源を
投入した時に、モータ１６、１８および２４の原点位置
を確認するための原点復帰動作を行うような制御プログ
ラムが通常は組み込まれている。この原点復帰動作は、
定格速度よりも低速度かつ高トルクで行われる。

【００２２】そこでこの実施例では、モータ１６、１８
および２４にこのような原点復帰動作を行わせることに
よって、磁気シール部１２、２０および２６のウォーミ
ングアップを行うようにしている。このようにすれば、
ウォーミングアップのための特別な制御プログラムを組
まなくて良く、極めて簡単にウォーミングアップを行う
ことができる。

【００２３】ウォーミングアップのための上記のような
原点復帰動作の回数は、経験的には１〜３回程度で十分
であった。

【００２４】ウォーミングアップが終了したら、一連の
注入動作を行う。即ち、注入室４へのウェーハ６の搬送
を開始し（ステップ５５）、当該ウェーハ６をホルダ８
に装着して、前述したようにしてイオン注入を行う（ス
テップ５６）。

【００２５】ステップ５３において前述した停止中時間
が設定時間に達していないと判定された場合は、ステッ
プ５４のウォーミングアップを行うことなくステップ５
５および５６に進んで、一連の注入動作に入る。これ
は、停止中時間が短く、磁気シール部１２、２０および
２６内の磁性流体の粘性が小さく、従ってモータ１６、
１８および２４をイオン注入時の所定の速度で運転して
も、当該モータに過負荷がかかることはないからであ
る。

【００２６】なお、従来は、上記ステップ５３および５
４のような処理は行わずに、ステップ５２から直ちにス
テップ５５へと進んでいた。

【００２７】磁気シール部１２、２０および２６内の磁
性流体は、運転中は粘性は小さく、長時間静止すること
によって粘性が大きくなる特性を持っている。従って上
記のように磁気シール部に関係するモータ１６、１８お
よび２４を低速度かつ高トルクで動作させて磁気シール
部１２、２０、２６のウォーミングアップを行うことに
より、磁気シール部内の磁性流体の粘性は小さくなる。
しかも、このウォーミングアップは、前記モータ１６、
１８、２４をイオン注入時よりも低速度かつ高トルクで
動作させて行うので、ウォーミングアップ中に当該モー
タに過負荷がかかることはない。

【００２８】ウォーミングアップ後は、磁性流体の粘性
が小さくなっているので、前記モータ１６、１８、２４
をイオン注入時の所定の速度で運転しても、当該モータ
に過負荷がかかることはない。

【００２９】このような運転方法により、長時間注入動
作を停止していた場合でも、モータ１６、１８、２４に
過負荷をかけることなく速やかに次の注入動作に入るこ
とができる。

【００３０】しかも、磁気シール部１２、２０、２６内
の磁性流体は、上記のように、運転中は粘性は小さく、
長時間静止することによって粘性が大きくなる特性を持
っているので、磁気シール部１２、２０、２６のウォー
ミングアップは、一連の注入動作に入る際に毎回行うの
ではなく、この運転方法のように設定時間以上の長時間
停止後にのみ行うようにすれば、無駄がなく効率的であ
り、イオン注入装置全体のスループットの向上に寄与す
ることができる。

【００３１】なお、以上においては磁気シール部が三つ
あるイオン注入装置を例に説明したが、この発明はそれ
に限られるものではなく、一つ以上の磁気シール部を有
するイオン注入装置に適用することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、磁気シ
ール部のウォーミングアップを行って磁性流体の粘性を
小さくするようにしたので、長時間注入動作を停止して
いた場合でも、磁気シール部に関係するモータに過負荷
をかけることなく速やかに次の注入動作に入ることがで
きる。

【００３３】しかも、磁気シール部内の磁性流体は、運
転中は粘性は小さく、長時間静止することによって粘性
が大きくなる特性を持っているので、磁気シール部のウ
ォーミングアップは、一連の注入動作に入る際に毎回行
うのではなく、この発明のように設定時間以上の長時間
停止後にのみ行うようにすれば、無駄がなく効率的であ
り、イオン注入装置全体のスループットの向上に寄与す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るイオン注入装置の運転方法の一
例を示すフローチャートである。

【図２】磁気シール部を有するイオン注入装置の一例を
示す図である。

【図３】図２中のモータの制御回路の一例を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

２ イオンビーム ６ ウェーハ ８ ホルダ １０ ホルダ駆動装置 １２ 磁気シール部 １４ 主軸（回転軸） １６，１８ ダイレクトドライブモータ １９ 出力軸（回転軸） ２０ 磁気シール部 ２４ ダイレクトドライブモータ ２５ 出力軸（回転軸） ２６ 磁気シール部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イオン注入動作を行う際にモータによっ
   て駆動される回転軸を真空シールする手段として、磁性
   流体を用いた磁気シール部を有するイオン注入装置にお
   いて、先の一連の注入動作と次の一連の注入動作との間
   の注入動作を行っていない停止中時間を計測し、この停
   止中時間が設定時間以上に達している場合に、次の一連
   の注入動作を行う際にそれに先立って、前記磁気シール
   部に関係するモータをイオン注入時よりも低速度かつ高
   トルクで動作させて前記磁気シール部のウォーミングア
   ップを行い、その後一連の注入動作を行うことを特徴と
   するイオン注入装置の運転方法。