JPH1083786A - イオン注入装置のプラテン支持駆動機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 イオンビ−ムを電磁的に一次元走査し、ウエ
ハ−をそれと直交する方向に機械走査するハイブリッド
スキャン方式のイオン注入装置においてイオンビ−ムを
ウエハーに斜め注入するためにプラテン回転モータが必
要である。プラテンを回転させるために静電チャック、
冷却媒体路などが複雑になる。プラテン周辺部が重く慣
性が大きいので機械走査の応答性が悪い。プラテン回転
モータをなくして軽量小型のプラテン支持駆動機構を提
供することが目的である。 【構成】 ビームの一次元走査方向をＸ軸方向として、
プラテンをＸ軸周りに傾斜させる傾斜機構と、プラテン
をビーム走査方向（Ｘ軸）と直角なＹ軸方向に直進運動
させる直進走査機構と、直進走査軸をＹ軸周りに揺動さ
せる走査軸揺動機構とをもうけ、注入角をΘ₀ として、
傾斜角Θと揺動角Υが ｓｉｎ² Θ＋ｓｉｎ² Υ＝ｓｉ
ｎ² Θ₀ を満足するように、段階状に或いは連続的に変
化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ハイブリッドス
キャン方式のイオン注入装置においてウエハーを支持す
るプラテン支持駆動機構の改良に関する。特に斜めにイ
オンを注入する場合にウエハーを実効的歳差運動させる
のに必要な回転駆動部を簡略化したプラテン駆動部の構
造に関する。

【０００２】イオン注入を行う場合、ウエハ−は静止さ
せておき細いイオンビ−ムをＸ、Ｙの二方向に二次元的
に走査するもの、イオンビ−ムをＸ方向のみに走査しウ
エハーをＹ方向に機械走査するもの、ウエハーより広い
大面積のビームを走査せずウエハーの全体に照射するも
のなどがある。ここでビームの進行方向をＺ方向に取っ
ている。

【０００３】ハイブリッドスキャンというのは、２番目
に述べた、イオンビ−ムをＸ方向に、ウエハーをＹ方向
に機械走査するものである。電磁的なビーム走査と機械
的なウエハーの走査が混ざっているからハイブリッドと
いうのである。斜め注入というのはウエハー面に直角で
なく、傾斜角Θ（≠０）をなす方向からビームをウエハ
ーに打ち込むものである。ウエハー表面の結晶に形成さ
れた微少な穴や溝の側面にもイオンビームを当てる必要
があるからである。その場合はウエハーを法線周りに回
転させて溝や穴の側壁に均等に注入されるようにする必
要がある。

【０００４】

【従来の技術】ウエハーを支持する板をプラテンとい
う。これはもちろん真空チャンバの内部にある。プラテ
ンは静電チャックによってウエハーを静電的に吸着して
支持する。プラテン支持駆動部には静電チャックに給電
するための配線を備える。ウエハーにイオンビ−ムを照
射する時はイオンビ−ムの進行方向にウエハーが対向し
なければならない。ところが搬送系は搬送アームの移動
する方向にウエハー面を向けてからウエハーの授受をす
る。だからこの時にウエハーを９０゜回転させなければ
ならない。

【０００５】この回転は注入角Θを０゜以外の角度に設
定する場合にも使える。このための回転機構がプラテン
支持駆動機構に含まれる。これの回転軸をＸ軸として説
明する。前述のようにイオンビ−ムはＸ方向に走査され
ている。Θ＝０の時プラテンはビーム方向を向いてい
る。プラテン軸ＱはＺ軸方向にある。Θ＝９０゜のと
き、プラテンはビームに平行になっている。この状態に
ある時、ウエハーの交換をする。プラテン軸ＱはＹ軸方
向にある。このように傾斜角Θを変えるためのＸ軸まわ
り回転機構が要る。

【０００６】それだけではない。ビームとウエハー面が
直交する場合（Θ＝０）はウエハーが静止していても良
いが、斜め注入（Θ≠０）の場合は、中心に立てた法線
まわりにウエハーを回転させなければならない。ウエハ
ーの表面に穿った微細な溝や穴の側壁の全てに均等にイ
オンビ−ムを注入する必要があるからである。直角入射
（Θ＝０）の場合は別段ウエハーを法線まわりに回転す
る必要はない。

【０００７】しかし傾斜角を持ってビームを打ち込む場
合はウエハーを廻す必要がある。そのためにプラテンは
その中心軸のまわりに回転できるようになっている。プ
ラテン中心軸は先ほどの傾斜角Θを決める回転軸（Ｘ
軸）と直交する。プラテン軸Ｑまわりの回転角はΦによ
って表す。

【０００８】図１〜図３によって、従来例に係るプラテ
ン支持駆動機構の構造を説明する。図１は平面図、図２
は正面図、図３は左側面図である。これは真空チャンバ
の内部にあるが、簡単のためにチャンバ壁などは図示し
ない。Ｚ方向に伝搬するイオンビ−ム１はＸ方向に広が
っているように描かれているが、実際には１本の細いビ
ームである。Ｘ方向に走査するのでこのように実効的に
広がる。そこで走査したビームの存在する範囲を示して
いる。

【０００９】Ｚ軸はビームの流れと反対の方向に取る。
ビームに対向するようにウエハー２を支持するのがプラ
テン３である。これは回転する円盤であるが、静電チャ
ックによってウエハー２をその面上に固定している。プ
ラテン軸１１がプラテン３を支持する。プラテン軸１１
はギヤケース１２に対して回転可能に取り付けられる。
プラテン回転モータ５がギヤケース１２に固定され。こ
のモータ５の回転がギヤケースの中で減速されてプラテ
ン３をＱ軸のまわりに回転させる。

【００１０】ギヤケース１２は側方において傾斜軸１３
によって保持される。傾斜軸１３は注入角モータ４によ
って９０゜の範囲で回動する。これの回動角が前記のΘ
である。これは回動角或いは傾斜角と呼ぶことにする。
注入角モータ４、傾斜軸１３はＬ字型の取付台１４の横
壁の部分に固定される。Ｌ字型取付台１４の底板はスキ
ャン軸６の端部に固定される。

【００１１】スキャン軸６はチャンバ壁１５を内外に貫
いている。チャンバ壁１５には通し穴１６があってここ
に円筒状のシール軸受部７が設けられる。スキャン軸６
はビーム進行方向Ｚと走査方向Ｘの両方に直角の方向つ
まりＹ方向に進退する。スキャン軸６が動く事によって
ビームがウエハーをＹ軸方向に移動する。これによって
Ｙ方向の走査ができる。ウエハーの機械的走査である。
Ｘ方向のビームの電磁的走査と相まってビームは全ウエ
ハー面を走査する。軸方向の駆動装置は大気中にある。
真空中ではない。スキャン軸は軸方向に動くだけで回転
しない。軸受７も回転を禁ずるような構造になってい
る。

【００１２】スキャン軸６はシール軸受部７を一次元的
に摺動するだけで回転しない。シール軸受部７は気密保
持機能がある。注入室８は真空であり、外部は大気９で
あるから真空を保持するためにシール機能のある軸受７
を使う。スキャン駆動軸は、プラテン３、ギヤケース１
２、注入角モータ４、回転モータ５などプラテン周辺の
全ての機構部を支持している。負荷が重いのでスキャン
駆動軸を動かすには強い慣性に打ち勝たなくてはいけな
い。

【００１３】図１〜３は何れも直角にイオンビ−ムが当
たる場合の配置を書いている。プラテンの法線はＺ方向
を向いている。Θ＝０であり、イオンビ−ムは−Ｚ方向
に進行してウエハー面に入射する。図３において一点鎖
線で描いているのはウエハーを搬送装置によって搬入し
た瞬間或いは搬出しようという瞬間の位置である。ビー
ム照射方向から注入角モータ４によってプラテン３自体
を９０゜回動した方位である。Θ＝９０゜である。注入
角モータ４によってプラテン３を傾ける姿勢制御する。
これを図４に示している。Θは０゜〜６０゜程度であ
る。Θが９０゜でないのでこの場合はウエハーを回転さ
せなければならない。モータ５によってプラテンをＱ軸
のまわりに回転させる。

【００１４】その際連続的にウエハーを回転させること
もできる。回転角Φは連続値を取る。そうではなくて一
定刻みずつ回転させる事もできる。Ｍ段階で１回転する
とする。段階的に廻すからステップ注入という。１回の
回転角度は３６０／Ｍである。例えば４５゜ずつ、或い
は９０゜ずつ回転させる。回転角Φは離散的な値をと
る。ビームはＸ方向に走査しているから、ビームがウエ
ハーを外れた瞬間（オーバースキャンという）にプラテ
ンを回転させる。ビームがウエハーに当たる時は、ウエ
ハーは静止している。例えば、９０゜刻みで回転させる
場合、ウエハー面上の微少な穴の４つの側壁の全てに同
じだけイオンビ−ムを注入しようとすると、Φ＝０、９
０゜、１８０゜、２７０゜の位置でウエハーを止めて全
面を走査し全面にΦ方向からビームを注入する。つまり
ステップ毎に全面注入を行う必要がある。

【００１５】図７と図８によって従来例に係るステップ
注入を説明する。図７においてプラテン、ウエハーを斜
めにした状態を示す。ビームはＺ方向から入射する。プ
ラテンはＸ軸周りに回転しプラテンの中心法線ＱはＺ軸
とΘの角度をなす。この図においてプラテンの傾き中心
がＸ軸であり注入角モータ軸中心である。

【００１６】プラテンはＱ軸の周りを回転する。回転角
をΦとする。ウエハ−中心から半径ｒの点のウエハー面
上での座標は（ｒｃｏｓΦ、ｒｓｉｎΦ）と書く事がで
きる。図８において右側にＸ軸が延びる。図８の
（１）、（２）、（３）、（４）はΦ＝９０゜、１８０
゜、２７０゜、３６０゜の点を示すがこれらは同一の点
が動いて行くのを示す。角速度をΩとすると、Φ＝Ωｔ
と書ける。図８のように同一の点が動いていくのが従来
例のステップ注入である。黒点の部分に丸い穴が彫られ
ていたとしよう。ウエハーにＺ方向からビームが飛んで
くるから、ウエハーがＱ軸周りに１回転すると、ビーム
は等密度で穴の側壁に当たることになる。

【００１７】より厳密に述べる。図１１に示すようにウ
エハー２の点Ｇの位置に小さい半径ｂの穴があるとす
る。穴の輪郭線上の点Ｐはウエハー中心Ｑと穴中心Ｇを
結ぶ直線と穴輪郭の交点Ｈからの円周角ηによって表現
できる。ＧＰはＧＨと角度ηをなすのである。これは穴
であるから側壁がどちらを向いているかを考える。点Ｐ
の側壁に立てた法線単位ベクトルｎはウエハーに取った
二次元座標において、

【００１８】 ｎ＝（−ｃｏｓη、−ｓｉｎη） （１）

【００１９】である。負号がつくのはこれが穴であっ
て、法線ベクトルは穴中心に向けたベクトルだからであ
る。ウエハ−はしかしＱ軸周りにΦだけ回転しているか
ら、ηの点Ｐでの法線ベクトルは、

【００２０】 ｎ＝（−ｃｏｓ（η＋Φ），−ｓｉｎ（η＋Φ）） （２）

【００２１】となる。ところがウエハーはＸ軸周りにΘ
だけ傾いているから、法線ベクトルｎは三次元座標にお
いては、

【００２２】 ｎ＝（−ｃｏｓ（η＋Φ），−ｓｉｎ（η＋Φ）ｃｏｓΘ，ｓｉｎ（η＋Φ）ｓ ｉｎΘ） （３）

【００２３】となるわけである。ビームは−Ｚ方向に向
いて照射してくるから、Ｚ方向の単位ベクトル（０，
０，１）と壁の法線ベクトルの内積が単位面積あたりの
イオンビ−ムの照射量に比例することになる。内積ｗ
は、

【００２４】 ｗ＝ｓｉｎ（η＋Φ）ｓｉｎΘ （４）

【００２５】となる。内積が負ということはビームは壁
に当たらないという事である。内積が正であるときそれ
に比例したビーム密度で内壁に衝突するということであ
る。従来例ではウエハーが回転するから、Φ＝Ωｔであ
る。すると、

【００２６】 ｗ＝ｓｉｎ（η＋Ωｔ）ｓｉｎΘ （５）

【００２７】となる。η＝２πｍ＋π／２−Ωｔ（ｍは
整数）であるときに最大ビーム密度が点Ｐに入射する。
ｔが変化すれば全てのηがこれを満足する。また、単位
時間に穴の内壁Ｐ点が受けるビーム量はｗを正の範囲で
積分することによって評価できる。

【００２８】 Ｗ＝（１／π）ｓｉｎΘ （６）

【００２９】である。これはηによらない。つまり穴、
溝内壁の全ての点は等しい確率でビームを受けるという
ことである。その量はｓｉｎΘに比例する。傾き角Θを
増やすとビーム量は増える。ウエハーの表面に穿った小
さい穴の側面の全てにイオン注入できる。

【００３０】以上に述べたものが最も優れた従来技術で
ある。いくつかの提案が同じ目的の為になされている。 特開昭６２−１１５６３８号「イオン注入装置」 こ
れはプラテンの直径方向に軸を通し、軸周りにプラテン
を回動できるようにしている。これは回転運動ができな
いので、軸と直角の方向にはウエハ−を傾けることがで
きない。これまで従来例として紹介したものよりも不完
全な機構である。

【００３１】特開昭６２−２２２５５８号「イオン処
理装置」 これはプラテンを直交する２軸で２段階の回
転支持をする。つまりＸ軸周りにもＹ軸周りにも回転で
きるようにする。そしてプラテンの裏面法線方向に立て
た棒部材をクランクとベベルギヤによって廻す。ベベル
ギヤの噛み合いを変えるとプラテンの傾斜角が変わる。
軸の全体を廻すと、プラテンの傾斜角は一定であるが傾
きの方向が変わっていくようになる。これはプラテンの
２軸支持が複雑であって、また首振り運動の機構が混み
入っており作製が難しい。なんと言ってもウエハーの機
械的走査ができずハイブリッドスキャンができない。こ
のような難点があって未だ実現されていない。

【００３２】

【発明が解決しようとする課題】従来のプラテン支持駆
動機構には真空チャック機構、Ｘ軸回転機構（注入角モ
ータ）、Ｑ軸回転機構（プラテン回転モータ）の３つの
機構が必要である。これらは全て真空中にある機構であ
る。二つのモータは全体をケースで覆いケースの内部は
大気圧に保つ。

【００３３】その理由は次のようである。真空では摩擦
係数が異常に大きくなり回転が円滑でない。モータは大
気圧下で駆動しなければいけない。ケースの外部は真
空、内部は大気圧になる。単純なケースではなく気密性
のケースによってモータを密封する必要がある。ケース
のためにモータは余計外形が大きくなり重くなる。モー
タに給電するための配線も複雑になる。特にプラテン回
転モータ５はモータ自体が移動するから配線も動く。

【００３４】もっと難しい問題がある。プラテンにウエ
ハーを取り付けるために静電チャックを用いている。静
電チャックに電圧を与える給電線は単純なコードでは役
に立たない。プラテンが中心軸（Ｑ軸）まわりに回転す
るからである。回転部材に給電するような特別の工夫が
必要である。環状のレ−ルと接触子のような組み合わせ
によって給電する必要がある。

【００３５】さらにウエハーはビームが入射することに
よって激しく加熱される。温度上昇を抑えるためにプラ
テンには冷却媒体を通すようになっている。回転するプ
ラテンの中の流路に冷媒を往復させるのである。静止系
から回転系へ液体を循環させなければならない。例えば
プラテン裏面に、環状の流路を同心に二つ設けてこれに
固定側から冷媒を送り込みプラテンを冷却したのち固定
側に戻すようにしなければいけない。冷媒の回転導入機
構はさらに複雑である。

【００３６】従来のイオン注入装置は、このようにプラ
テンの周辺部の構造が大きく複雑で製造コストが高いと
いう欠点があった。それだけでなく重くて慣性が大きい
のでスキャン軸６を動かすスキャン駆動機構（図示しな
い）の負担が大きい。重いプラテン周辺機構を動かすか
ら応答性が悪い。このような難点があった。

【００３７】このような欠点を克服し、プラテン周辺部
の構造をより単純化することが本発明の第１の目的であ
る。周辺部の構造をより軽量化しスキャン駆動系の負荷
を軽減することが本発明の第２の目的である。さらにプ
ラテン駆動機構そのものの信頼性を高めることが本発明
の第３の目的である。

【００３８】

【課題を解決するための手段】本発明のプラテン支持駆
動装置は、ビ−ムの一次元走査方向をＸ軸方向とし、ウ
エハ−をＸ軸周りに回動させる手段と、前記ウエハ−を
前記Ｘ軸と直角なＹ軸まわりに揺動させる手段と、前記
Ｘ軸周りに回動させる手段と前記Ｙ軸周りに揺動させる
手段を制御する手段とからなり、ウエハ−に形成された
溝側面にも均一にビ−ムを入射することができるように
したものである。

【００３９】より具体的には、本発明は、真空中に設け
られウエハーを保持するプラテンと、ビームの一次元走
査方向であるＸ軸の周りにプラテン面を傾斜可能に支持
する取付台と、取付台に固定され取付台に対するプラテ
ンのＸ軸周りの傾斜角を変化させる注入角モータと、真
空チャンバの内外に挿通されてチャンバ内部において取
付台を支持するスキャン駆動軸と、スキャン駆動軸をチ
ャンバ壁にＹ軸方向進退可能に支持するシール軸受部
と、大気中にあってスキャン駆動軸をＹ軸方向に進退さ
せる直進走査機構と、大気中にあってスキャン駆動軸を
Ｙ軸周りに揺動させるスキャン軸ツイストモータとより
なるプラテン支持駆動装置を与える。

【００４０】本発明の装置は、プラテン回転モータを省
き、代わりにスキャン駆動軸をある範囲で回動できるよ
うにする。プラテンは最早法線まわりに回転しない。プ
ラテン回転モータは真空内部にあるモータであってこれ
を省くとプラテン周辺機構は大幅に簡略化できる。もち
ろんＸ軸まわりにプラテンを一つの直径を中心として回
動する注入角モータは存在する。これは斜め方向からビ
ームを照射するときと、ウエハ−の交換のために必要で
ある。回転モータを省く代わりに、スキャン駆動軸をＹ
方向に進退するだけでなくＹ軸まわりにある範囲で左右
に回動させる機構が新たに必要になる。しかしこの機構
は大気中に設けられる機構であるから真空中の機構より
もずっと設計製作コストは安い。

【００４１】

【発明の実施の形態】図５は本発明の実施例に係るプラ
テン支持駆動機構の平面図、図６は正面図である。ウエ
ハ−２をチャックしたプラテン３は、ケース１８によっ
て支持される。ケース１８には静電チャックのための配
線や、冷却媒体を流す媒体流路などが含まれる。しかし
ケースには減速機構はない。プラテンを回転しないから
である。したがってケース１８は図１のギヤケース１２
よりも軽量小型である。

【００４２】ケース１８の側方には傾斜軸１３が固着さ
れる。傾斜軸１３は注入角モータ４によって回転可能に
支持される。注入角モータ４の機能は図１のものと同様
であるが、ケースが軽いからより小さい定格のモータで
足りる。注入角モータ４はＸ軸の周りにプラテンを回動
させることができる。Ｘ軸は水平方向のプラテンの直径
に平行である。

【００４３】注入角モータ４はＬ字型の取付台１４の縦
片に固定される。取付台１４の底辺はスキャン駆動軸６
の先端に固着される。スキャン駆動軸６はチャンバ壁１
５の通し穴１６を内外に貫く。通し穴１６にはシール軸
受部１７が設けられる。これはラジアル軸受とスラスト
軸受を組み合わせたものであり軸封機構もある。内部の
注入室８は真空で、外側は大気側９である。だから真空
シールと軸受の両方の機能が必要である。スキャン駆動
軸６には円筒形のスリーブ２０がはめ込んである。スリ
ーブ２０はスキャン駆動軸６に対して軸方向の相対変位
は可能であるが、相対回転は禁じられる。スリーブ２０
は軸受部１７に対して回転可能であるが軸方向には相対
変位できない。

【００４４】スリーブ２０の外側の一部に大口径のギヤ
２１が固定される。これは小口径のギヤ２２と噛み合っ
ている。スキャン軸ツイストモータ２３が支持材２４に
よってチャンバ壁１５に対して固定される。スキャン軸
ツイストモータ２３の出力軸には先述のギヤ２２が固着
される。スキャン軸ツイストモータ２３が回転すると、
ギヤ２２、２１、スリーブ２０が回転する。スリーブ２
０とともにスキャン駆動軸６も回動する。回動角は限定
されている。最大で前後１８０゜回動すれば良い。多く
の場合もっと少なくてよい。全周回転する必要がない。

【００４５】さらにスキャン駆動軸６は直進走査用モ−
タ（図示しない）によって軸方向に往復運動する。これ
はウエハーをＹ方向に動かす機械走査（メカニカルスキ
ャン）のためである。ハイブリッドスキャン方式である
から、駆動軸６を軸方向（Ｙ方向）に動かす必要があ
る。これはチャンバ外に設けた直進走査用モ−タによっ
て行う。この機能は図１〜図３の従来例においても同じ
である。しかし走査対象にはプラテン回転モータがな
く、ケース１８、注入角モータ４、プラテン３など負荷
の総重量が減っているから、慣性が小さい。ためにスキ
ャン駆動軸の走査はより敏活になる。つまり応答性が高
くなる。

【００４６】プラテン回転モータが除去されているから
プラテンはもちろん回転しない。代わりにスキャン駆動
軸６をＹ軸周りに一定角度範囲で揺動させる。これは大
気側から回転させることができるという長所がある。ま
た回転でなく揺動である。３６０゜以上に回転するので
はない。それより狭い範囲で往復回転する。これをここ
では揺動と表現する事にする。

【００４７】Ｘ軸周りの傾きΘと、Ｙ軸周りの揺動Υに
よって、実効的に従来の方式と同じようなイオン注入を
することが可能である。もちろんＸ軸周り傾斜運動、Ｙ
軸周り揺動運動は、従来のものより複雑になる。プラテ
ンの向きを様々に変える事によってプラテンを傾斜軸の
周りに回転するのと同じ様な効果をあげようとする。

【００４８】図９と図１０によって説明する。これは４
ステップの例であり、図７、図８と対応するものであ
る。黒点はプラテン上の同じ点を示す。図８に見るよう
にこれはほぼＹ軸上にあって回転しない。図９でプラテ
ン法線とＺ軸のなす角度が注入角Θ₀ であるがこれはＸ
軸周りの傾きΘにもはや等しくない。図１０（１）はＸ
軸周り傾斜Θが注入角Θ₀ に等しく、揺動角Υが０であ
る。（２）はΘが０であり、Υが−Θ₀ である。（３）
はΘが−Θ₀ で、Υは０となる。（４）はΘが０で、Υ
が＋Θ₀ である。纏めると

【００４９】 （１） Θ＝＋Θ₀ ，Υ＝０ （７） （２） Θ＝０、Υ＝−Θ₀ （８） （３） Θ＝−Θ₀ 、Υ＝０ （９） （４） Θ＝０、Υ＝＋Θ₀ （１０）

【００５０】である。ウエハー面上に形成した微細な穴
あるいは溝の内周面にビームを当てようとする場合、図
１０（１）は図８（１）と同じ注入モードになる。図１
０（２）は図８（４）と同じである。図１０（３）は図
８（３）と等価である。図１０（４）は図８（２）と同
じモードになる。であるから、本発明の様に揺動Υと傾
斜Θを組み合わせても従来のように回転と同じ効果を納
めることができる。

【００５１】ただし従来例の場合は、Θは一定に保持し
（Θ＝Θ０）、Ｑ軸周りに回転（Φ＝Ωｔ）だけを行え
ば良かった。一軸周りの単純な運動であった。本発明の
場合は２軸周りの運動を同期して行わなければならな
い。図１０の（１）〜（４）のそれぞれでウエハー全面
にビームを注入し終わり、オーバースキャンしていると
きにプラテン、スキャン駆動軸を回動する。４ステップ
の場合は角度関係が簡単である。

【００５２】しかし本発明は４ステップに限られるとい
うわけではない。ただしその角度制御は複雑である。注
入角をΘ₀ とすると、本発明においてＹ軸周りの揺動角
Υと、Ｘ軸周りの傾斜角Θは次の条件を満足する必要が
ある。

【００５３】 ｓｉｎ² Θ＋ｓｉｎ² Υ＝ｓｉｎ² Θ₀ （１１）

【００５４】８ステップの場合は、２ｓｉｎ² Θ₂ ＝ｓ
ｉｎ² Θ₀ となるΘ₂ を使って、次のようにΥ、Θを変
動させれば良い。

【００５５】 （１） Θ＝＋Θ₀ ，Υ＝０ （１２） （２） Θ＝＋Θ₂ 、Υ＝−Θ₂ （１３） （３） Θ＝０、 Υ＝−Θ₀ （１４） （４） Θ＝−Θ₂ 、Υ＝−Θ₂ （１５） （５） Θ＝−Θ₀ 、Υ＝０ （１６） （６） Θ＝−Θ₂ 、Υ＝＋Θ₂ （１７） （７） Θ＝０、 Υ＝＋Θ₀ （１８） （８） Θ＝＋Θ₂ 、Υ＝＋Θ₂ （１９）

【００５６】より一般に４Ｍステップの場合は、Ｍｓｉ
ｎ² Θ_j ＝ｊｓｉｎ² Θ₀ によって決まるΘj （ｊ＝
１，２…，Ｍ−１）を使って、同様の（Θ，Υ）の組を
指定する事ができる。

【００５７】もちろん連続的に揺動角Υ、傾斜角Θを変
動させることもできる。その場合は（１１）に従って変
化させる。ステップ注入ということでなく連続注入とい
うことになる。この場合は揺動、傾斜の回転角速度をω
として、

【００５８】 Θ＝ｓｉｎ^-1（ｃｏｓωｔｓｉｎ² Θ） （２０） Υ＝ｓｉｎ^-1（ｓｉｎωｔｓｉｎ² Θ） （２１） というふうな連続変化をさせるようにすれば良い。

【００５９】

【発明の効果】本発明の最も大きい特徴はプラテンを回
転させない、ということである。これによって多くの利
益がもたらされる。まず初めに重いプラテン回転モータ
５を省略できる。モータのコストを削減できる。

【００６０】さらにプラテン周りの構造が単純化され
る。周辺部が小型化するのでイオン注入のために空間を
より狭くできる。ウエハーは大口径化する傾向にあるが
チャンバはできるだけ小さくせよという要望が強く、本
発明はこの要望に応えることができる。

【００６１】プラテン周りがより軽量になるからスキャ
ン駆動軸を動かす機械走査の応答性が速くなる。スルー
プットを上げるために走査速度もより速くする必要があ
る。そのような場合慣性が小さく動き易いプラテンは魅
力的である。ウエハーが回転しないので静電チャックの
給電線の構造が単純になる。単なるコードを使う事もで
きる。さらに冷却媒体の流通経路が単純になる。ウエハ
ーは揺動するが回転しないからコイルチューブなどによ
って冷媒を循環させることができる。

【００６２】さらに機構部が軽量になるから、ウエハー
を傾ける注入角モータもより小型にできる。真空内でプ
ラテンを回転させないので、構造上の信頼性が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来例に係るプラテン支持駆動機構を示す平面
図。

【図２】同じ従来例に係るプラテン支持駆動機構を示す
正面図。

【図３】同じ従来例に係るプラテン支持駆動機構の左側
面図。

【図４】注入角をΘとしたときのイオンビ−ムとプラテ
ン、ウエハーの関係を示す図。

【図５】本発明の実施例に係るプラテン支持駆動機構を
示す平面図。

【図６】本発明の実施例に係るプラテン支持駆動機構を
示す正面図。

【図７】従来例に係るステップ注入のプラテンとビーム
の関係を示す概略図。

【図８】従来例に係るステップ注入において回転角を９
０゜ずつ段階的に変化させたときのウエハーの上の一点
が回転してゆくことを説明する図。回転角が、（１）は
９０度の場合、（２）は１８０度の場合、（３）は２７
０度の場合、（４）は３６０度の場合を示す。

【図９】本発明の実施例に係るステップ注入のプラテン
とビームの関係を示す概略図。

【図１０】本発明の実施例に係るステップ注入において
揺動角Υ、傾斜角Θを段階的に変化させたときのウエハ
ーの上の一点が回転しないが傾きを変えてゆくことを説
明する図。（１）はＸ軸周りの回転角がΘ₀ 、Ｙ軸周り
の回転角が０の場合。（２）はＸ軸周りの回転角が０、
Ｙ軸周りの回転角が−Θ₀ の場合。（３）はＸ軸周りの
回転角が−Θ₀ 、Ｙ軸周りの回転角が０の場合。（４）
はＸ軸周りの回転角が０、Ｙ軸周りの回転角が＋Θ₀ の
場合。

【図１１】ウエハ−面のある点に半径ｂの小さい円筒形
の穴を穿ったときウエハ−中心Ｑから穴中心Ｇに引いた
半径と遠い方の穴側面との交点Ｈから反時計回りに円周
角ηを定義しηによって穴壁面上の点Ｐの位置を定義す
ることを説明する平面図。

【符号の説明】

１ イオンビ−ム ２ ウエハ− ３ プラテン ４ 注入角モータ ５ プラテン回転モータ ６ スキャン軸 ７ シール軸受部 ８ 注入室 ９ 大気中 １１ プラテン軸 １２ ギヤケース １３ 傾斜軸 １４ 取付台 １５ チャンバ壁 １６ 通し穴 １７ シール軸受部 １８ ケース ２０ スリ−ブ ２１ ギヤ ２２ ギヤ ２３ スキャン軸ツイストモータ ２３ 支持材

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ビ−ムの一次元走査方向をＸ軸方向と
   し、ウエハ−をＸ軸周りに回動させる手段と、前記ウエ
   ハ−を前記Ｘ軸と直角なＹ軸まわりに揺動させる手段
   と、前記Ｘ軸周りに回動させる手段と前記Ｙ軸周りに揺
   動させる手段を制御する手段とからなり、ウエハ−に形
   成された溝側面にも均一にビ−ムを入射することができ
   ることを特徴とするイオン注入装置のプラテン支持駆動
   機構。
2. 【請求項２】 ビ−ムの一次元走査方向をＸ軸方向と
   し、ウエハ−の前記Ｘ軸周りに回動させるための真空チ
   ャンバ−内に設けられた注入角モ−タ−と、前記ウエハ
   −を前記Ｘ軸と直角なＹ軸周りに揺動させるため真空チ
   ャンバ−の外部に設けられたスキャン軸ツイストモ−タ
   −と、前記ウエハ−を前記Ｙ軸方向に直進往復運動させ
   るために前記真空チャンバ−外に設けられた直進走査用
   モ−タ−とからなることを特徴とするイオン注入装置の
   プラテン支持駆動機構。
3. 【請求項３】 ビームの一次元走査方向をＸ軸方向とし
   て、プラテンをＸ軸周りに傾斜させる傾斜機構と、傾斜
   機構を直線走査軸によって支持しプラテンをビーム走査
   方向（Ｘ軸）と直角なＹ軸方向に直進往復運動させる直
   進走査機構と、直進走査軸をＹ軸周りに揺動させる走査
   軸揺動機構とを含み、注入角をΘ₀ として、傾斜角Θと
   揺動角Υが ｓｉｎ² Θ＋ｓｉｎ² Υ＝ｓｉｎ² Θ₀ を
   満足するように、段階状にあるいは連続的に変化させる
   ことを特徴とするイオン注入装置のプラテン支持駆動機
   構。
4. 【請求項４】 真空中に設けられウエハーを保持するプ
   ラテンと、ビームの一次元走査方向であるＸ軸の周りに
   プラテン面を傾斜可能に支持する取付台と、取付台に固
   定され取付台に対するプラテンのＸ軸周りの傾斜角を変
   化させる注入角モータと、真空チャンバの内外に挿通さ
   れてチャンバ内部において取付台を支持するスキャン駆
   動軸と、スキャン駆動軸をチャンバ壁にＹ軸方向進退可
   能に支持するシール軸受部と、大気中にあってスキャン
   駆動軸をＹ軸方向に進退させる直進走査機構と、大気中
   にあってスキャン駆動軸をＹ軸周りに揺動させるスキャ
   ン軸ツイストモータとよりなることを特徴とするイオン
   注入装置のプラテン支持駆動機構。
5. 【請求項５】 真空中に設けられウエハーを保持するプ
   ラテンと、プラテン内部に設けられ静電力によってウエ
   ハ−をプラテンに対し固定する静電チャックと、プラテ
   ン内部に設けられウエハ−を冷却するための冷媒を通す
   冷媒通路と、冷媒をプラテンの冷媒通路に供給する冷媒
   供給機構と、ビームの一次元走査方向であるＸ軸の周り
   にプラテン面を傾斜可能に支持する取付台と、取付台に
   固定され取付台に対するプラテンのＸ軸周りの傾斜角を
   変化させる注入角モータと、真空チャンバの内外に挿通
   されてチャンバ内部において取付台を支持するスキャン
   駆動軸と、スキャン駆動軸をチャンバ壁にＹ軸方向進退
   可能に支持するシール軸受部と、大気中にあってスキャ
   ン駆動軸をＹ軸方向に進退させる直進走査機構と、大気
   中にあってスキャン駆動軸をＹ軸周りに揺動させるスキ
   ャン軸ツイストモータとよりなることを特徴とするイオ
   ン注入装置のプラテン支持駆動機構。