JPS6380454A - 真空処理室装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、イオン照射装置等を用いてイオン注入やエ
ツチング、薄膜形成等を行なう場合に用いる真空処理室
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来からイオン照射装置を用いてイオンビームをウェハ
等の材料に照射することにより各種の処理が行われてい
る。この処理の例としては、イオン注入やＩＶＤ（イオ
ンペーパーデポジシラン）法による薄膜形成、イオンボ
ンバード洗浄などがある。

このような各種の処理は、いずれも真空中で行う必要が
あり、またイオンビームの均一照射のために、材料に対
してイオンビームのスキャンの必要がある。

このスキャンの方法として、イオンビームの照射角度を
変える静電スキャンと、材料側を移動させるメカニカル
スキャンとが採用されている。メカニカルスキャンの機
構としては、材料ホルダを回転および進退させる構造の
ものが一般的である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前記静電スキャンは、大面積の材料に対して照
射する場合に、材料に対する照射角度が大きく変動する
ため、均一な照射が行なえないという問題がある。

また、前記回転並進形式のメカニカルスキャンの場合、
円周ｕＬ跡と直線軌跡の組合せとなるため、均一照射を
行なうためには回転と並進の速度バランス等を図るにつ
き、複雑な制御が必要になるという問題点がある。

均一照射と制御の簡易のためには、直交する２方向のメ
カニカルスキャン、いわゆるＸＹメカニカルスキャンが
望ましい、しかし、一般の大気中で使用されるＸ−Ｙテ
ーブルは、下段の可動テーブルに上段の可動テーブルを
移動させるモータが取付けてあり、真空の処理室に使用
する場合、そのモータが真空中に置かれることになる。

現在のところ、超高真空中でモータをドライブさせる技
術は確立されておらず、またイオンビーム等による処理
には超高真空を必要とする。そのため、−般のＸ−Ｙテ
ーブルをこの種の真空処理室に用いることができない。

この発明の目的は、大面積の材料であっても、均一なイ
オンビーム等の照射を行なえ、かつ制御が簡単な真空処
理室装置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の真空処理室装置は、真空引きされる処理室と
、この処理室内に一定方向に進退自在に設置した第１移
動体と、前記処理室内に設けられて前記処理室外の第１
駆動源に連結され前記第１移動体を進退させる第１送り
ねじ機構と、前記第１移動体にこの第１移動体の進退方
向と直交する方向に進退自在に設置され材料ホルダを有
する第２移動体と、前記第１移動体に設けられて前記第
１移動体を進退させる第２送りねじ機構と、前記第１送
りねじ機構のねじ軸と平行に設けられて前記真空室外の
第２駆動源で回転駆動されるスプライン軸と、前記第１
移動体に設けられて前記スプライン軸から回転伝達され
る回転部材を有しこの回転部材の回転を前記第２送りね
じ機構のねじ軸に伝達する回転伝達機構とを備えたもの
である。

〔作用〕

この発明の構成によると、材料ホルダを有し第１移動体
にその進退方向と直交方向に移動自在に設けた第２移動
体を、第１移動体の駆動用の送りねじ機構と平行なスプ
ライン軸を介して駆動するようにしており、そのため両
移動体の駆動源を処理室の外部に設置しながら、材料ホ
ルダの直交する２方向の移動が行なえる。そのため、処
理室が超高真空であっても、通常の駆動源を用いていわ
ゆるＸ−Ｙメカニカルスキャンが行なえる。このように
、直交する２方向のＸ−Ｙメカニカルスキャンを行なう
ので、従来の回転並進型のメカニカルスキャンに比べて
簡単な制御でイオンビーム等の均一照射が行なえる。ま
た、Ｘ−Ｙメカニカルスキャンを行なうので、静電スキ
ャンの場合と異なり、材料が大面積の場合であっても、
材料に対する照射方向が常に変わらず、均一照射が行な
える。

〔実施例〕

この発明の一実施例を第１図ないし第５図に基づいて説
明する。処理室ｌはその下方に設けた材料交換用の予備
室２と開口３で連通しており、各々別の吸引装置（図示
せず）で真空引きされる。

処理室１の後壁にはファラデーカップ４が設けてあり、
ファラデーカップ４に向けてイオンビーム５を照射する
イオン照射装置（図示せず）が、処理室１の前壁に設け
である。

処理室１内に立設した２本のＹガイド軸６に第１移動体
７がポールブツシュ（図示せず）を介して上下（Ｙ方向
）に進退自在に設置しである。材料ホルダ８を有する第
２移動体９は、第１移動体７にＹガイド軸６と直交して
設けたＸガイド軸ｌＯに、ボールブツシュ（図示せず）
を介して進退自在に設置しである。Ｙガイド軸６は上下
端を固定板１１に固定しである。Ｘガイド軸ｌＯは支持
部材１２．１３で第１移動体７に取付けられている。

材ｔ）ホルダ８は、ウェハ等の材料１４を前面に保持す
るものである。第２移動体９には予備室２の開口３を閉
じるゲート弁１５が、材料ホルダ８の上方に位置して設
けである。

第１移動体７は、ボールねし式の第１送りねじ機構１６
のねじ軸１６ａにボールねじのナツト部１６ｂで螺合し
ており、ねじ軸１６ａは処理室１の上ｆｉｌａ上の第１
駆動源１７と連結されている。

ねじ軸１６ａは前記固定板１１に上下端が支軸されてい
る。第１駆動諒１７は、ブレーキ付ステッピングモータ
等からなる。

第２移動体９は、ボールねじ式の第２送りねじ機構１８
のねじ軸１８ａにボールねじのナンド部１８ｂで蝮合し
、ねじ軸１８ａはスプライン軸１９から回転伝達機構２
０を介して回転伝達される。

ねじ軸１８ａは支持部材１３と歯車支持部材２１とで両
端が支持され、一端に傘歯車２２が取付けられている。

スプライン軸１９は、上下端が固定板１１に回転自在に
支持されて第１送りねじ機構１６のねじ軸１６ａと平行
に設けられ、処理室１の土壁１ａ上の第２駆動Ｒ２３と
連結されている。

第２駆動源２３は、直流サーボモータ等からなる。

スプライン軸１９は、第１移動体７に回転自在に支持さ
れた回転部材２４とでボールスプラインを形成しており
、回転部材２４に前記傘歯車２２と噛合う傘歯車２４ａ
が一体に形成しである。これら傘歯車２２，２４ａと回
転部材２４とで回転伝達機構２０が構成される。

第２図はスプライン軸１９の断面と回転部材２４を示す
０回転部材２４は、スプライン軸１９の突条１９ａの両
面に接する球体２５が保持してあり、スプライン軸１９
に軸方向移動自在に係合する。

第３図は、第１送りねじ機構１６のねじ軸１６ａとスプ
ライン軸１９の真空シールおよび連結構造を示す、ねじ
軸１６ａが処理室１の上壁１ａを貫通する部分は、フッ
素樹脂コーティングを行なった２つの０リング２７を有
するシール装置２８が設けである。スプライン軸１９は
高速回転するため、その貫通部には磁性流体を用いたシ
ール装面２９を用いている。ねじ軸１６とスプライン軸
１９は、各々第１駆動源１７および第２駆動源２３の出
力軸に対し、２つのカップリング３０ａ、３０ｂ。

３１ａ、３１ｂを処理室１の内外で用いて連結している
。各カップリング３０ａ、３０ｂ、３１ａ。

３１ｂはセンタずれが生じても連結可能なものである。

このように連結したのは次の理由による。

すなわち、機械加工の問題において、処理室１に直接に
一対のガイド軸６とねじ軸１６ａとスプライン軸１９と
の４本の軸中心を精度を出して取付けるのは難しい、そ
のため、上下一対の固定板１１（第１図）に各軸６．１
６ａ、１９の軸中心ピンチを精度良く出して支持してお
き、処理室ｌの内外２箇所でカンプリング３０ａ、３０
ｂ、３１ａ。

３１ｂにより各駆動源１７．２３と連結している。

第４図は、材料ホルダ８と第２移動体９との連結部構造
を示す、材料ホルダ８は第２移動体９の位置決めピン３
２に成人する孔３３と一対のポルト挿通孔（図示せず）
を有し、位置決めピン３２の両側で固定ねじ３４（第１
図）により第２移動体９に固定される。

この構成の動作を説明する。第１駆動源１７でねじ軸１
６ａを回転駆動すると、これに螺合している第１移動体
７がＹガイド軸６に沿って上下動（Ｙ方向）する、第２
移動源２３でスプライン軸１９を回転駆動すると、傘歯
車２４ｍ、２２を介してねじ軸１８ａが回転し、第２移
動体９が横方向（Ｘ方向）に移動する。スプライン軸１
９を用いているため、第１移動体７の上下位置にかかわ
らず、ねじ軸１８ａへの回転伝達が行なえる。そのため
、材料ホルダ８を２台の駆動＃１７．２３によりＸ、Ｙ
２方向に自由に移動させることができる。第１図におけ
る１点鎖線は、材料ホルダ８の通常動作のストローク端
を示す、このように、材料ホルダ８をＸ、Ｙ方向に移動
させながら、すなわちＸ−Ｙメカニカルスキャンを行い
ながら、イオン照射装置により材料ホルダ８の材料１４
にイオンビーム５を照射し、前述の従来技術で延べたよ
うな各種の処理を行なう。

材料１４の交換を行なうときは、材料ホルダ８が予備室
２に入るまで第１駆動源１７により第１移動体７を下降
させ、ゲート弁１５で開口３を閉じる（第５図）、この
状態で予備室２の取出口（図示せず）を開いて材料交換
を行なう。

このように、イオン照射により材料１４の処理を行なう
が、第１移動体７の駆動用の第１送りねじ機構１６と平
行なスプライン軸１９で第２移動体９に駆動伝達するよ
うにしたため、第１移動体７と第２移動体９の駆動源１
７．２３を共に処理室１の外部に設置することができる
。そのため、処理室１が超高真空室であっても、駆動ｓ
１７゜２３に通常のモータ等を用いてＸ−Ｙメカニカル
スキャンが行なえる。このように、直交する２方向のＸ
−Ｙメカニカルスキャンを行なうので、従来の回転並進
型のメカニカルスキャンに比べて、簡単な制御でイオン
ビーム５の均一照射が行なえる。また、Ｘ−Ｙメカニカ
ルスキャンを行なうので、静電スキャンでは不可能な大
面積の材料１４の場合であっても、材料１４に対するイ
オンビーム５の照射方向を常に垂直に保つことができ、
均一照射が行なえる。

また、この実施例では、第２移動体９にゲート弁１５を
設け、処理室１の底に予備室２を設けたので、材料ホル
ダ８のＹスキャンのための構成をゲート弁１５の開閉手
段として兼用できる。そのため、ゲート弁１５の開閉駆
動機構を別に設けることが不要であり、構造が簡単とな
る。さらに、この実施例では、第２移動体９に材料ホル
ダ８を吊持するようにしたので、第２移動体９や第１移
動体７！！の機構部分にイオンビーム５が当ることがな
く、これらの機構部分をイオンビーム５の照射によって
ｔｍ　（１にすることがない。

なお、前記実施例では、第１移動体７および第２移動体
９の移動方向を垂直面内にとったが、水平面内にとり、
上方または下方からイオンビーム５等の照射を行なうよ
うにしてもよい、また、この真空処理室装置は、イオン
ビーム５以外の手段で処理する場合にも通用することが
できる。

〔発明の効果〕

この発明の真空処理室装置は、材料ホルダを有し第１移
動体にその進退方向と直交方向に移動自在に設けた第２
移動体を、第１移動体の駆動用の送りねじ機構と平行な
スプライン軸を介して駆動するようにしており、そのた
め両移動体の駆動源を処理室の外部に設置しながら、材
料ホルダの直交する２方向の移動が行なえる。そのため
、処理室が超高真空であっても、通常の駆動源を用いて
いわゆるＸ−Ｙメカニカルスキャンが行なえる。

このように、直交する２方向のＸ−Ｙメカニカルスキャ
ンを行なうので、従来の回転並進型のメカニカルスキャ
ンに比べて簡単な制御でイオンビーム等の均一照射が行
なえる。また、Ｘ−Ｙメカニカルスキャンを行なうので
、静電スキャンの場合と異なり、材料が大面積の場合で
あっても、材料に対する照射方向が常に変わらず、均一
照射が行なえるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の縦断正面図、第２図はそ
のスプライン軸部分の断面図、第３図は同じくその処理
室上部の拡大縦断正面図、第４図は同しくその材料ホル
ダ取付部の拡大側面図、第５図は同じくその材料交換動
作の説明図である。 ｌ・・・処理室、２・・・予備室、５・・・イオンビー
ム、６・・・Ｙガイド軸、７・・・第１移動体、８・・
・材料ホルダ、９・・・第２移動体、１０・・・Ｘガイ
ド軸、１４・・・材料、１６・・・第１送りねじ機構、
１７・・・第１駆動源、１８・・・第２送りねじ機構、
１９・・・スプライン軸、２０・・・回転伝達機構、２
４・・・回転部材特許出頃人　　日新電機株式会社 第１図 第３図 第４図　　　　　第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 真空引きされる処理室と、この処理室内に一定方向に進
   退自在に設置した第１移動体と、前記処理室内に設けら
   れて前記処理室外の第１駆動源に連結され前記第１移動
   体を進退させる第１送りねじ機構と、前記第１移動体に
   この第１移動体の進退方向と直交する方向に進退自在に
   設置され材料ホルダを有する第２移動体と、前記第１移
   動体に設けられて前記第１移動体を進退させる第２送り
   ねじ機構と、前記第１送りねじ機構のねじ軸と平行に設
   けられて前記真空室外の第２駆動源で回転駆動されるス
   プライン軸と、前記第１移動体に設けられて前記スプラ
   イン軸から回転伝達される回転部材を有しこの回転部材
   の回転を前記第２送りねじ機構のねじ軸に伝達する回転
   伝達機構とを備えた真空処理室装置。