JPS626947B2 - - Google Patents

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JPS626947B2
JPS626947B2 JP51128422A JP12842276A JPS626947B2 JP S626947 B2 JPS626947 B2 JP S626947B2 JP 51128422 A JP51128422 A JP 51128422A JP 12842276 A JP12842276 A JP 12842276A JP S626947 B2 JPS626947 B2 JP S626947B2
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wafer
axis
rotary plate
chuck
center
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Aaru Kuranitsuku Jon
Efu Myuuraa Uorufugangu
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International Business Machines Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は工作片を保持するための装置に関し、
特に半導体ウエーハをその製作期間中遠心力の作
用で保持するための装置に関する。
本発明の装置は色々な種類及び色々な形の物品
を保持するために用いることができるが、特に円
板状の半導体ウエーハを米国特許第3778626号に
記載のような放射ビームで処理する場合それを保
持するための応用に設計された。
上記米国特許に記載のように、イオン打込みに
関して、工作片例えば半導体ウエーハは走査円板
に取付けられて放射ビームに対して動かされる。
その運動はターゲツト板の回転とそれの一定ビー
ム通路に対する横の運動を含みそれにより放射ビ
ームが工作片上に予定の通路で衝突して所望の打
込みイオン量と打込みパターンの調整を可能なら
しめるようにする。
本発明は、回転板と、この回転板の中心を通り
回転板に対し垂直な第１の軸を回転軸として回転
板を回転させる駆動手段と、工作片を把持するホ
ールダと、を具備する工作片の回転支持装置であ
つて、ホールダを回転板と平行でかつ第１の軸と
交わらない第２の軸を枢軸として回転板に取り付
けると共にホールダの重心および枢軸を回転板の
中心から周辺に向かう径方向においてこの順に位
置させかつ枢軸をホールダの重心を通り回転板と
平行な面外に位置させたことを特徴とするもので
ある。ホールダは、工作片例えば半導体ウエーハ
を回転板の上で装着且つ取外すことを容易ならし
めしかも回転板の回転中自動的積極的クランプ作
用を可能ならしめるチヤツク装置を具備すること
ができる。このような本発明の回転支持装置は特
に上記米国特許第3778626号に記載された装置に
よる半導体ウエーハのイオン打込みに用いるのに
適している。
このチヤツクは回転支持体の回転軸から離隔し
た位置に少なくとも１つ設けられ、回転支持体が
回転していないときは工作片の装着及び取外しが
自由にできる間隔を有し且つ回転支持体が回転し
ているときは工作片をフランプできる間隔を有す
るよう遠心力により間隔可変の第１及び第２の把
持手段を含む。
本発明に従えば、そのチヤツクは工作片を支持
体の平面に対して処理のため要求される角度に指
向するようにされる。特に、このような半導体ウ
エーハの傾斜した方向はそれの「結晶軸外れイオ
ン打込み」をするに適し、基板材料の不活性イオ
ン又はイオンビームによる予備ボンバードを必要
とする不定形層を通しての打込みのような余分の
処理段階を要することなしにチヤンネリングをな
くしないまでも減少することができる。
本発明の好ましい実施例につき述べるに、第１
図及び第２図は工作片例えば半導体ウエーハを放
射ビームで、例えば前記米国特許第3778626号に
記載するような方法で処理するための装置を示
す。
その構造はハウジング３内に取付けられその中
で案内柱４に沿つて往復直線運動のできるような
モータ２を具備し、この柱はモータ２に設けられ
た適当な摺動孔（図示せず）を通つて延びてい
る。モータ２の往復動はそれに固定され且つ送り
ネジ棒６の周りにネジ結合された走行ナツト５に
より得られ、このネジ棒はハウジング３の外部に
封じ関係で適当に取付けられた可逆モータ７によ
り回わされる。
ハウジング３はまた取付用ブロツク８を有し、
それに突出する案内ロツド９が固定され、これら
のロツドはブラケツト１１の摺動孔１０に挿通さ
れる。ハウジング３はまたジヤーナルブロツク１
２を有し、その中にブラケツト１１上に支持され
た駆動モータ１３により回わされる可逆送りネジ
棒１２ａが取付けられ、それによりハウジング３
を処理室１４と封じ係合に入れるように又はそれ
から出すように動かすことができる。
変型として、同じ作用は両方向進退自在の空気
シリンダによつても得られる。
ブラケツト１１は直立枠体１５に枢着して取付
けられ、その周りにハウジング３を図示しない適
当な手段により90゜回動せしめ、第１図示の直立
する装入と取外しの位置から第２図に示すような
処理室１４と封じ係合するため回わされた工作位
置へ持ち来たすことができる。
モータ２の軸１６に可回転走査円板又は支持板
１７が取付けられ、これは上面に半導体ウエーハ
１８を固定するための複数のチヤツク装置を収容
する。これらのチヤツク装置は平衡した分布関係
で走査円板１７の各々対応する凹所１９内に配置
される。
一般に、これらのチヤツク装置はモータ軸１６
の軸線に対してこれに垂直の平面内において半径
方向に離隔する関係に分散されることになる。
これらのチヤツク装置（第３図及び第４図）は
二個の固定された（横に隔たつて）ウエーハクラ
ンプ２０を具備し、これらは凹所１９内で走査円
板１７に対して２１において単点取付けされ、こ
のことは半導体ウエーハ１８の周面輪郭に対して
回動調整ができるようにする。これらのチヤツク
装置はまた第三の浮動ウエーハクランプ２２を具
備し、これはモータ軸１６の軸線に対して半径方
向に作動可能であり、そのため固定クランプ２０
と協動してそれらの間にウエーハ１８を固定する
ことができる。作動において、ウエーハ１８はク
ランプ部材２０と２２の各受け面２３上に置か
れ、その閉じた位置においてそれらの間にクラン
プ上部張出し２４（第４Ａ図）の下に置かれて固
定される。
浮動クランプ２２は鍾り２６に２５で同じく単
点取付けられ（ウエーハ輪郭調整のために）、こ
の鍾りは走査円板の凹所１９（第５図）の壁２９
に設けられた半径方向に延びる孔２７，２８内に
摺動自在に取付けられる。第３図に示す実施例に
おいて、鍾り２６は対応孔２８と摺動関係に係合
するロツドで構成され、そのロツドの一端は半球
状に形成されており、他方その他端は対応孔２７
内に同様の係合関係にあり、この孔は走査円板１
７の周面にまで延び、その中に引止めネジ３１が
設けられる。孔２７内にネジ３１と鍾り即ちロツ
ド２６の端面との間に圧縮バネ３２が取付けら
れ、これは浮動クランプ２２を開放位置において
モータ軸１６の軸線の方へバイアスしている。引
止めネジ３１はまたバイアスバネ３２の装入前の
クランプ力を調整するためにも用いられる。
また鍾り、即ちロツド２６には方向決め兼放出
ピン３３が設けられ、これはウエーハ載置の際ウ
エーハ１８の切欠き３４と係合し且つ取外しの際
ウエーハ１８をクランプ２０の上部張出しから外
ずすためのものである。
ウエーハ１８の載置の際、ハウジング３は第１
図に示すように直立位置に置かれ、走査円板１７
は静止し、rpm.ω＝０である。この状態で、ク
ランプ素子２２はバネ３２によりバイアスされ
て、チヤツク装置への載置即ち装着が妨害されな
い開放位置にあり、そこで全ての被処理例えば第
３図に示すように６個のウエーハが装入され、位
置決めピン３３はウエーハ切欠き３４と係合す
る。ハウジング３が第１図に示すように直立位置
に置かれることにより、ウエーハ１８のチヤツク
装置への装着は水平面内で出来るようになるから
その作業性がよい。
装着が完了した後、走査円板１７はモータ２に
より加速されてその最終速度（例えばω＝500〜
1000rpm.）に達し、その間円板１７は水平位置
にある。
回転中、鍾り２６に作用する遠心力はバネ３２
のバイアスに打勝ち、浮動のクランプ部材２２を
ウエーハ１８と接触する位置へ持来たし、それを
クランプ部材２０へ当てて上部張出し２４の下に
固定する。走査円板１７がそのクランプされたウ
エーハ１８と共に回転する状態で、ハウジング３
は回わされて走査円板１７を第２図に示すように
垂直平面内に持来たし、これは処理室１４の開口
３５と合わされ、ウエーハ１８が円柱３７（パツ
キン押え３８により処理室１４へ固定される）内
のイオンビーム３６（図示しない適当な発生源か
らの）の集束軸を通過して回転走査されるような
位置に置かれる。この回わされた位置において、
ハウジング３は送りネジ棒１２Ａとモータ１３に
より（又は図示しない二重作用シリンダにより）
動かされて処理室１４の開口３５の周りに封じ関
係に（例えばＯリングなどにより）持来たされ
る。この状態で、本装置は導管３９を介して真空
ポンプ（図示せず）により粗引きされ、導管４０
を介して高真空ポンプ（図示しない）により最終
圧にまで持来たされる。
作動真空状態に達すると、イオンビーム３６は
図示しない分析用、加速用、集束用各素子を経て
ウエーハ１８上に向けられる。ウエーハ１８は同
時に、前記米国特許第3778626号に記載のよう
に、モータ７と送りネジ棒６によりビーム３６を
横切つて半径方向に動かされ、それにより予定の
パターンに従つてウエーハ１８への所望のイオン
打込みを行なうようにしてもよい。
イオン打込みの後、本装置は周囲圧にまで上げ
られ、ハウジング３は処理室から後退せしめられ
て直立位置へ回わされ、ここで円板１７は水平の
装入及び取外し位置にあり、静止にまで減速され
る。走査円板１７が減速するとき、鍾り２６に作
用する遠心力は減少して、バネ３２のバイアス力
が鍾り２６と浮動クランプ２２を引戻しウエーハ
１８をピン３３により全てのクランプ２０，２２
から自由な位置へ放出することができる点に達
し、ここでウエーハはベルヌイピツクアツプ、真
空チヤツクなどにより適当に取外しができる。
第６図は本発明の他の実施例を示し、同図にお
いてチヤツク装置は走査円板１７の適当な各凹所
に取付けるために分離した形で作られている。図
示の形態において、チヤツク装置はその凹所１９
Ａに取付けられた円形支持体４１の凹所４２に取
付けられた板の形をしている鍾り２６Ａを具備す
る。この装置は鍾り２６Ａにモータ軸１６の軸線
に関して半径方向の運動を与える。支持体４１の
半径方向に延びる凹所４２は鍾り２６Ａをモータ
軸１６の軸線の方に内側へバイアスするバネ３２
Ａを収納する。鍾り２６Ａはそのバイアスバネ３
２Ａによる延び出しを、鍾り２６Ａの下面に支持
体４１の適当な開口４４へ垂下しているストツプ
ピン４３を介して、制限することにより支持体４
１に引止められる。鍾り２６Ａとバイアスバネ３
２Ａは支持体４１にネジ４６により固定される蓋
板４５によりそれらの凹所に引止められる。二個
の半径方向に固定されたクランプ素子２０Ａはウ
エーハ１８の周囲の輪郭調整に適応するためにピ
ボツトピン２１Ａにより単点取付けされる。クラ
ンプ素子２０Ａの回動は適当なストツプピン４７
により制限される。第三の浮動クランプ素子２２
Ａは鍾り２６Ａへピボツトピン２５Ａの周りに同
じく単点取付けされ、その振れはストツプピン４
８により制限される。クランプ素子２０Ａと２２
Ａは前実施例と同じように構成され、即ち第４Ａ
図に示すような支持面２３及び引止め用上部張出
し又は唇２４を有する。
この実施例は走査円板１７がモータ２により軸
１６の軸線の周りに回転するとき上記と略同様に
作用する。
本発明の他の態様によれば、この第二実施例の
チヤツク装置（第７図及び第８図）はイオン打込
みの期間中チヤンネル効果を制御する手段を具備
する。チヤンネル作用はウエーハ１８に導入され
るイオンが互いに且つ半導体ウエーハ内の結晶学
方向と平行であるとき起る。本発明のこの態様
は、ウエーハを入射イオンビーム３６に対してチ
ヤンネル方向から故意に外して、例えばシリコン
半導体ウエーハの場合、〔111〕又は〔110〕結晶
軸方向から７゜又は８゜傾斜し、更に17゜又は18
゜回転した位置に、指向させることによりチヤン
ネル作用の制御を可能にする。
本発明により提供される手段はチヤツク装置の
そのような適当な方向付けを得ることを可能にす
る。これは例えば凹所ネジ５１によりチヤツク支
持体４１の下面に固定された取付用ブロツク５０
により行なわれる。チヤツク装置は、例えばネジ
５４により走査円板凹所１９Ａの底壁５５に固定
されたヨーク５３内の二つのピボツト点５２にブ
ロツク５０を取付けることにより、走査円板１７
に懸吊される。
ピボツト点５２はチヤツク装置の重心５６より
距離Ｘだけ下で、走査円板４１の周面へ向けて重
心５６の外方に置かれる。装入及び取外し作業の
際、チヤツク装置は可調整レベルネジ５７により
走査円板１７の水平面に平行に維持される。常
時、ピボツト点５２の軸線はモータ軸１６の軸線
から隔たりそれと直角の線上にある。
ウエーハをチヤツク装置に載置する操作が完了
して後、走査円板１７は水平載置位置のままで加
速されてその最終走査速度（例えばω＝500〜
1000rpm）に達する。加速の際、遠心力はクラン
プ素子２２Ａをウエーハ１８へ当てて半径方向に
外方へ動かし、それをクランプ素子２０Ａへ当て
て固定する。同時に、ピボツト点５２は図示のよ
うにチヤツク装置の重心５６からずれているか
ら、回転の遠心力はチヤツク装置を走査円板１７
の平面に対して、調整ネジ５８により決定される
予定の角度まで傾斜させる。
所望の回転速度に達すると、走査円板１７は次
にハウジング３と共に回わされて、イオン打込み
のための処理室１４内へ協動係合する垂直平面に
達する。ウエーハ１８はイオンビーム３６の入射
に対して予定の角度（例えば７゜）だけ垂直から
外れるように回わされているので、打込み作業中
チヤンネル効果は抑圧される。
【図面の簡単な説明】
第１図及び第２図は本発明の一実施例を示す立
面図である。第３図は第１図の線３―３に沿つて
取つた平面図である。第４図は本発明による一つ
のウエーハチヤツクの詳細を示す斜視図である。
第４Ａ図は第４図の線４Ａ―４Ａに沿つて取つた
断面図である。第５図は第３図の線５―５に沿つ
て取つた断面図である。第６図は本発明の他の実
施例を示す斜視図である。第７図は第６図の線７
―７に沿つて取つた断面図である。第８図は第７
図の実施例につき回転中遠心力の下にある空間的
方向付けを示す。 ２，７，１３…モータ、３…ハウジング、１４
…処理室、１７…走査円板、１８…工作片（ウエ
ーハ）、２０…ウエーハクランプ、２１，２５…
単点取付点、２２…浮動ウエーハクランプ、２３
…受け面、２４…上部張出し、２６，２６Ａ…鍾
り、３１…引止めネジ、３２…圧縮バネ、３３…
向き決め兼放出ピン、３４…切欠き、３６…イオ
ンビーム、４１…円形支持体、４２…矩形凹所、
４３，４７，４８…ストツプピン、５０…取付用
ブロツク、５２…ピボツト点、５３…ヨーク、５
６…重心。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 回転板と、該回転板の中心を通り該回転板に
    対し垂直な第１の軸を回転軸として前記回転板を
    回転させる駆動手段と、工作片を把持するホール
    ダと、を具備する工作片の回転支持装置であつ
    て、 前記ホールダを前記回転板と平行でかつ前記第
    １の軸と交わらない第２の軸を枢軸として前記回
    転板に取付けると共に前記ホールダの重心および
    前記枢軸を前記回転板の中心から周辺に向かう径
    方向においてこの順に位置させかつ前記枢軸を前
    記ホールダの重心を通り前記回転板と平行な面外
    に位置させたことを特徴とする工作片の回転支持
    装置。
JP51128422A 1975-11-12 1976-10-27 Rotary support device for work pieces Granted JPS5260482A (en)

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US05/631,013 US3993018A (en) 1975-11-12 1975-11-12 Centrifugal support for workpieces

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