JP2000068226A - イオン注入装置 - Google Patents
イオン注入装置Info
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- JP2000068226A JP2000068226A JP10253245A JP25324598A JP2000068226A JP 2000068226 A JP2000068226 A JP 2000068226A JP 10253245 A JP10253245 A JP 10253245A JP 25324598 A JP25324598 A JP 25324598A JP 2000068226 A JP2000068226 A JP 2000068226A
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- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 46
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims description 15
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims 2
- 238000005562 fading Methods 0.000 claims 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 アームの水平からの角度およびイオンビーム
のウェーハに対する注入角を考慮した釣り合いトルクを
カウンタバランサから発生させることによって、スイン
グモータにかかる負荷変動をより小さくして、ホルダお
よびウェーハの機械的走査をより高精度で行うことがで
きるようにする。 【解決手段】 アーム22の水平からの角度をα、イオ
ンビーム2の注入角をβ、アーム22およびそれと共に
旋回させられる物(即ちウェーハ6、ホルダ8、ツイス
トモータ24および真空シール部26)の総重量をW、
その総重量の重心点Gからアーム22の旋回中心軸22
aまでの距離をLとした場合、カウンタバランサ30a
から、少なくともウェーハ6にイオン注入を行うアーム
22の角度範囲内において、次式またはそれと実質的に
等価の関係で表される釣り合いトルクFを発生させるよ
うにした。 F=L・Wcosβcosα
のウェーハに対する注入角を考慮した釣り合いトルクを
カウンタバランサから発生させることによって、スイン
グモータにかかる負荷変動をより小さくして、ホルダお
よびウェーハの機械的走査をより高精度で行うことがで
きるようにする。 【解決手段】 アーム22の水平からの角度をα、イオ
ンビーム2の注入角をβ、アーム22およびそれと共に
旋回させられる物(即ちウェーハ6、ホルダ8、ツイス
トモータ24および真空シール部26)の総重量をW、
その総重量の重心点Gからアーム22の旋回中心軸22
aまでの距離をLとした場合、カウンタバランサ30a
から、少なくともウェーハ6にイオン注入を行うアーム
22の角度範囲内において、次式またはそれと実質的に
等価の関係で表される釣り合いトルクFを発生させるよ
うにした。 F=L・Wcosβcosα
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、イオンビームを
電気的に走査すると共に、スイングアームによってホル
ダをウェーハと共にイオンビーム走査方向と実質的に直
交する方向に機械的に走査する、いわゆるハイブリッド
スキャン方式のイオン注入装置であって、スイングモー
タに加わる負荷トルクを軽減する圧縮空気式のカウンタ
バランサを備えるイオン注入装置に関し、より具体的に
は、カウンタバランサの釣り合いをより精密に行う手段
に関する。
電気的に走査すると共に、スイングアームによってホル
ダをウェーハと共にイオンビーム走査方向と実質的に直
交する方向に機械的に走査する、いわゆるハイブリッド
スキャン方式のイオン注入装置であって、スイングモー
タに加わる負荷トルクを軽減する圧縮空気式のカウンタ
バランサを備えるイオン注入装置に関し、より具体的に
は、カウンタバランサの釣り合いをより精密に行う手段
に関する。
【0002】
【従来の技術】この種のイオン注入装置の一例が特公平
7−123034号公報に開示されている。それを以下
に要約して説明する。
7−123034号公報に開示されている。それを以下
に要約して説明する。
【0003】このイオン注入装置は、図2および図3に
示すように、Z方向に進行するイオンビーム2を一定方
向(この例ではX方向)に電気的に走査して注入室4内
に導くと共に、ウェーハ6を注入室4内でイオンビーム
走査方向と実質的に直交するY方向(例えばY方向また
は図6に示すY′方向)に機械的に走査する構成の装置
であり、注入室4内においてウェーハ6を保持するホル
ダ8と、このホルダ8を注入室4内で機械的に走査する
ホルダ駆動装置10とを備えている。なお、上記X方向
は例えば水平方向であり、上記Y方向は例えば垂直方向
である。
示すように、Z方向に進行するイオンビーム2を一定方
向(この例ではX方向)に電気的に走査して注入室4内
に導くと共に、ウェーハ6を注入室4内でイオンビーム
走査方向と実質的に直交するY方向(例えばY方向また
は図6に示すY′方向)に機械的に走査する構成の装置
であり、注入室4内においてウェーハ6を保持するホル
ダ8と、このホルダ8を注入室4内で機械的に走査する
ホルダ駆動装置10とを備えている。なお、上記X方向
は例えば水平方向であり、上記Y方向は例えば垂直方向
である。
【0004】ホルダ駆動装置10は、この例では、注入
室4の壁面をX方向に貫通する主軸14と、この主軸1
4の注入室外部に結合された可逆転式の注入角モータ1
6と、主軸14の注入室内部にほぼ直交するように取り
付けられた可逆転式のスイングモータ18と、このスイ
ングモータ18の出力軸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ツイストモータ24とを
備えており、このツイストモータ24の出力軸にほぼ直
交するように前記ホルダ8が取り付けられている。12
は真空シール軸受、20および26は真空シール部であ
る。
室4の壁面をX方向に貫通する主軸14と、この主軸1
4の注入室外部に結合された可逆転式の注入角モータ1
6と、主軸14の注入室内部にほぼ直交するように取り
付けられた可逆転式のスイングモータ18と、このスイ
ングモータ18の出力軸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ツイストモータ24とを
備えており、このツイストモータ24の出力軸にほぼ直
交するように前記ホルダ8が取り付けられている。12
は真空シール軸受、20および26は真空シール部であ
る。
【0005】イオン注入に際しては、図3に示すよう
に、アーム22の水平からの角度をαとすると、スイン
グモータ18によってアーム22を、α=0°を中心
に、例えばα=+35°〜α=−35°の範囲内を往復
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
うな形で例えばY方向に走査される。
に、アーム22の水平からの角度をαとすると、スイン
グモータ18によってアーム22を、α=0°を中心
に、例えばα=+35°〜α=−35°の範囲内を往復
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
うな形で例えばY方向に走査される。
【0006】なお、ツイストモータ24は、アーム22
を上記のように旋回させるときに、ホルダ8およびウェ
ーハ6の姿勢を一定に保つこと等に用いられる。注入角
モータ16は、ウェーハ6に対するイオンビーム2の注
入角β(図6参照)を変えること等に用いられる。
を上記のように旋回させるときに、ホルダ8およびウェ
ーハ6の姿勢を一定に保つこと等に用いられる。注入角
モータ16は、ウェーハ6に対するイオンビーム2の注
入角β(図6参照)を変えること等に用いられる。
【0007】ところで、アーム22を上記のように旋回
させるときのアーム22等の重さによるトルクを図5中
にカーブAで示す。このトルクはsinカーブになり、何
も対策を施さない場合は、これがそのままスイングモー
タ18にかかる負荷トルクになるため、スイングモータ
18には最大でT1 という大きな負荷トルクがかかる。
この場合、アーム22を水平(α=0°)から下降方向
(−35°の方向)に旋回させるときはスイングモータ
18に対してはマイナス負荷となり、上昇方向(+35
°の方向)に旋回させるときはプラス負荷となる。
させるときのアーム22等の重さによるトルクを図5中
にカーブAで示す。このトルクはsinカーブになり、何
も対策を施さない場合は、これがそのままスイングモー
タ18にかかる負荷トルクになるため、スイングモータ
18には最大でT1 という大きな負荷トルクがかかる。
この場合、アーム22を水平(α=0°)から下降方向
(−35°の方向)に旋回させるときはスイングモータ
18に対してはマイナス負荷となり、上昇方向(+35
°の方向)に旋回させるときはプラス負荷となる。
【0008】従ってこのままでは、スイングモータ18
にかかる負荷変動が非常に大きくてアーム22を滑らか
に旋回させることが難しいので、ホルダ8およびウェー
ハ6の機械的走査を高精度で行うのが難しく、ひいては
ウェーハ6に対するイオン注入の均一性が悪化するとい
う問題がある。
にかかる負荷変動が非常に大きくてアーム22を滑らか
に旋回させることが難しいので、ホルダ8およびウェー
ハ6の機械的走査を高精度で行うのが難しく、ひいては
ウェーハ6に対するイオン注入の均一性が悪化するとい
う問題がある。
【0009】そこでこれを解決するために、圧縮空気式
のカウンタバランサ30を設けている。このカウンタバ
ランサ30は、スイングモータ18の反対側に設けられ
ていてアーム22の旋回中心軸22aに出力軸49が結
合されたアクチュエータ40と、これに圧縮空気を供給
する圧縮空気供給部50とを有している。
のカウンタバランサ30を設けている。このカウンタバ
ランサ30は、スイングモータ18の反対側に設けられ
ていてアーム22の旋回中心軸22aに出力軸49が結
合されたアクチュエータ40と、これに圧縮空気を供給
する圧縮空気供給部50とを有している。
【0010】アクチュエータ40は、図4に示すよう
に、二つの互いに対向配置された空気圧シリンダ42a
および42bを有している。両空気圧シリンダ42a、
42b内のピストン44a、44bには、ラック46
a、46bがそれぞれ連結されており、かつ両ラック4
6a、46bに共通のピニオン48が噛み合わされてお
り、このピニオン48に前記出力軸49が接続されてい
る。
に、二つの互いに対向配置された空気圧シリンダ42a
および42bを有している。両空気圧シリンダ42a、
42b内のピストン44a、44bには、ラック46
a、46bがそれぞれ連結されており、かつ両ラック4
6a、46bに共通のピニオン48が噛み合わされてお
り、このピニオン48に前記出力軸49が接続されてい
る。
【0011】圧縮空気供給部50は、この例では圧縮空
気源52および減圧弁56を有しており、これからの圧
縮空気は、配管60を経由して、アクチュエータ40の
両空気圧シリンダ42a、42bに供給される。
気源52および減圧弁56を有しており、これからの圧
縮空気は、配管60を経由して、アクチュエータ40の
両空気圧シリンダ42a、42bに供給される。
【0012】上記構成によれば、スイングモータ18に
よってアーム22を図3等で説明したように旋回させる
場合、出力軸49等を介して、アクチュエータ40の空
気圧シリンダ42aおよび42bも連動する。
よってアーム22を図3等で説明したように旋回させる
場合、出力軸49等を介して、アクチュエータ40の空
気圧シリンダ42aおよび42bも連動する。
【0013】このとき、圧縮空気供給部50から両空気
圧シリンダ42a、42bに圧縮空気を供給しておく
と、アーム22(即ちホルダ8)が下降方向に旋回する
ときは、ピストン44a、44bの移動によって空気圧
シリンダ42a、42b内の容積が減少して内部圧力が
上昇しようとするが、減圧弁56はその二次側の圧力を
一定に保つ作用をするので、ピストン44a、44bで
圧縮した容積分だけ圧縮空気が減圧弁56から排出され
る。
圧シリンダ42a、42bに圧縮空気を供給しておく
と、アーム22(即ちホルダ8)が下降方向に旋回する
ときは、ピストン44a、44bの移動によって空気圧
シリンダ42a、42b内の容積が減少して内部圧力が
上昇しようとするが、減圧弁56はその二次側の圧力を
一定に保つ作用をするので、ピストン44a、44bで
圧縮した容積分だけ圧縮空気が減圧弁56から排出され
る。
【0014】逆に、アーム22が上昇方向に旋回すると
きは、空気圧シリンダ42a、42b内の容積が増大し
て内部圧力が減少しようとするが、上記と同様に減圧弁
56はその二次側の圧力を一定に保つ作用をするので、
増大した容積分だけ減圧弁56を介して圧縮空気源52
から空気圧シリンダ42a、42b内に圧縮空気が供給
される。
きは、空気圧シリンダ42a、42b内の容積が増大し
て内部圧力が減少しようとするが、上記と同様に減圧弁
56はその二次側の圧力を一定に保つ作用をするので、
増大した容積分だけ減圧弁56を介して圧縮空気源52
から空気圧シリンダ42a、42b内に圧縮空気が供給
される。
【0015】このような作用によって、カウンタバラン
サ30が発生する釣り合いトルクは、理想的には一定に
なる。例えば、両空気圧シリンダ42a、42bに供給
する圧縮空気の圧力を適当に選定することにより、カウ
ンタバランサ30の釣り合いトルクを、図5中に直線B
で示すように、イオン注入動作範囲であるα=+35°
〜α=−35°の範囲内におけるアーム等によるトルク
(カーブA)の平均トルクT2 にすることができる。
サ30が発生する釣り合いトルクは、理想的には一定に
なる。例えば、両空気圧シリンダ42a、42bに供給
する圧縮空気の圧力を適当に選定することにより、カウ
ンタバランサ30の釣り合いトルクを、図5中に直線B
で示すように、イオン注入動作範囲であるα=+35°
〜α=−35°の範囲内におけるアーム等によるトルク
(カーブA)の平均トルクT2 にすることができる。
【0016】その結果、スイングモータ18にかかる負
荷トルク(即ちトルクカーブAとBとの差)を小さくし
てスイングモータ18を小容量化および小型化すること
ができる。また、スイングモータ18にかかる負荷変動
が小さくなってアーム22の動きが滑らかになるので、
ホルダ8およびウェーハ6の機械的走査を高精度で行う
ことができ、ひいてはウェーハ6に対するイオン注入の
均一性も向上する。
荷トルク(即ちトルクカーブAとBとの差)を小さくし
てスイングモータ18を小容量化および小型化すること
ができる。また、スイングモータ18にかかる負荷変動
が小さくなってアーム22の動きが滑らかになるので、
ホルダ8およびウェーハ6の機械的走査を高精度で行う
ことができ、ひいてはウェーハ6に対するイオン注入の
均一性も向上する。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記カウン
タバランサ30は、アーム22の水平からの角度αおよ
びウェーハ6に対する注入角βが考慮されていないとい
う点になお改善の余地がある。
タバランサ30は、アーム22の水平からの角度αおよ
びウェーハ6に対する注入角βが考慮されていないとい
う点になお改善の余地がある。
【0018】即ち、上記カウンタバランサ30は、それ
が発生する釣り合いトルクを、アームの角度αに応じた
トルクに追従させることはできず、図5に示したよう
に、イオン注入動作範囲内の角度αにおけるアーム等に
よるトルク(カーブA)の平均トルクT2 に固定したも
のである。
が発生する釣り合いトルクを、アームの角度αに応じた
トルクに追従させることはできず、図5に示したよう
に、イオン注入動作範囲内の角度αにおけるアーム等に
よるトルク(カーブA)の平均トルクT2 に固定したも
のである。
【0019】従って、アーム22にかかる負荷変動は、
カウンタバランサ30を設けない場合よりは小さくなる
ものの、依然として存在する。従ってその分、ホルダ8
およびウェーハ6の機械的走査を高精度で行うには限界
がある。
カウンタバランサ30を設けない場合よりは小さくなる
ものの、依然として存在する。従ってその分、ホルダ8
およびウェーハ6の機械的走査を高精度で行うには限界
がある。
【0020】また、上記カウンタバランサ30は、ウェ
ーハ6に対するイオンビーム2の注入角β(図6参照)
が固定(通常はβ=0°)であることを前提としてお
り、この注入角βを可変にする場合の考慮はなされてい
ない。しかし、注入角βは、イオン注入の重要なパラメ
ータの一つであり、図2の装置でも、前述したように、
注入角モータ16によってこの注入角βを可変にしてい
る。即ち、注入角モータ16によってその中心軸16a
を中心にしてアーム22等を傾けることによって、図6
に示すように、ホルダ8およびウェーハ6を、上記Y方
向から角度βだけ傾けたY′方向に走査するようにして
いる。換言すれば、イオンビーム2を走査する面(この
例ではX方向を含む面)とホルダ8を走査する面(上記
Y′方向を含む面)との成す角γを可変にしており、こ
れによって、ウェーハ6に対するイオンビーム2の注入
角β(ウェーハ6の表面に立てた法線とイオンビーム2
との成す角)を可変にしている。注入角βは、例えば、
0度、7度、30度、45度、60度等が選ばれる。
ーハ6に対するイオンビーム2の注入角β(図6参照)
が固定(通常はβ=0°)であることを前提としてお
り、この注入角βを可変にする場合の考慮はなされてい
ない。しかし、注入角βは、イオン注入の重要なパラメ
ータの一つであり、図2の装置でも、前述したように、
注入角モータ16によってこの注入角βを可変にしてい
る。即ち、注入角モータ16によってその中心軸16a
を中心にしてアーム22等を傾けることによって、図6
に示すように、ホルダ8およびウェーハ6を、上記Y方
向から角度βだけ傾けたY′方向に走査するようにして
いる。換言すれば、イオンビーム2を走査する面(この
例ではX方向を含む面)とホルダ8を走査する面(上記
Y′方向を含む面)との成す角γを可変にしており、こ
れによって、ウェーハ6に対するイオンビーム2の注入
角β(ウェーハ6の表面に立てた法線とイオンビーム2
との成す角)を可変にしている。注入角βは、例えば、
0度、7度、30度、45度、60度等が選ばれる。
【0021】β>0°の場合は、アーム22を斜めに傾
けて旋回させることになるので、アーム22等の偏荷重
によってスイングモータ18にかかる前述した負荷トル
クは、β=0°の場合よりも小さくなり、しかも注入角
βが大きくなるに従って小さくなる。簡単に言えばcos
βに比例する。
けて旋回させることになるので、アーム22等の偏荷重
によってスイングモータ18にかかる前述した負荷トル
クは、β=0°の場合よりも小さくなり、しかも注入角
βが大きくなるに従って小さくなる。簡単に言えばcos
βに比例する。
【0022】従って、カウンタバランサ30から一つの
注入角βを前提にした固定の釣り合いトルクを発生させ
たのでは、注入角βを変化させたときに、釣り合いを精
密に行うことはできず、スイングモータ18にかかる負
荷変動を小さくすることはできない。従ってこの理由か
らも、ホルダ8およびウェーハ6の機械的走査を高精度
で行うには限界がある。
注入角βを前提にした固定の釣り合いトルクを発生させ
たのでは、注入角βを変化させたときに、釣り合いを精
密に行うことはできず、スイングモータ18にかかる負
荷変動を小さくすることはできない。従ってこの理由か
らも、ホルダ8およびウェーハ6の機械的走査を高精度
で行うには限界がある。
【0023】そこでこの発明は、アームの水平からの角
度およびイオンビームのウェーハに対する注入角を考慮
した釣り合いトルクをカウンタバランサから発生させる
ことによって、スイングモータにかかる負荷変動をより
小さくして、ホルダおよびウェーハの機械的走査をより
高精度で行うことができるようにすることを主たる目的
とする。
度およびイオンビームのウェーハに対する注入角を考慮
した釣り合いトルクをカウンタバランサから発生させる
ことによって、スイングモータにかかる負荷変動をより
小さくして、ホルダおよびウェーハの機械的走査をより
高精度で行うことができるようにすることを主たる目的
とする。
【0024】
【課題を解決するための手段】この発明のイオン注入装
置は、前記アームの水平からの角度をα、前記イオンビ
ームの注入角をβ、前記アームおよびそれと共に旋回さ
せられる物の総重量をW、この総重量の重心点から前記
アームの旋回中心軸までの距離をLとした場合、カウン
タバランサから、少なくともウェーハにイオン注入を行
うアームの角度範囲内において、次式またはこれと実質
的に等価の関係で表される釣り合いトルクFを発生させ
るようにしている。
置は、前記アームの水平からの角度をα、前記イオンビ
ームの注入角をβ、前記アームおよびそれと共に旋回さ
せられる物の総重量をW、この総重量の重心点から前記
アームの旋回中心軸までの距離をLとした場合、カウン
タバランサから、少なくともウェーハにイオン注入を行
うアームの角度範囲内において、次式またはこれと実質
的に等価の関係で表される釣り合いトルクFを発生させ
るようにしている。
【0025】
【数1】F=L・Wcosβcosα
【0026】上記角度αおよび注入角β等の条件の場
合、スイングモータにかかるトルクも上記数1で表され
るので、カウンタバランサから上記数1で表される釣り
合いトルクFを発生させることによって、アームの角度
αおよび注入角βに応じた最適な釣り合い力をスイング
モータに加えることができる。従って、スイングモータ
にかかる負荷変動が殆ど無くなり、ホルダおよびウェー
ハの機械的走査をより高精度で行うことができるように
なる。その結果、ウェーハに対するイオン注入の均一性
もより向上する。
合、スイングモータにかかるトルクも上記数1で表され
るので、カウンタバランサから上記数1で表される釣り
合いトルクFを発生させることによって、アームの角度
αおよび注入角βに応じた最適な釣り合い力をスイング
モータに加えることができる。従って、スイングモータ
にかかる負荷変動が殆ど無くなり、ホルダおよびウェー
ハの機械的走査をより高精度で行うことができるように
なる。その結果、ウェーハに対するイオン注入の均一性
もより向上する。
【0027】
【発明の実施の形態】図1は、この発明に係るイオン注
入装置の一例を示す図である。上述した従来例と同一ま
たは相当する部分には同一符号を付し、以下においては
当該従来例との相違点を主に説明する。
入装置の一例を示す図である。上述した従来例と同一ま
たは相当する部分には同一符号を付し、以下においては
当該従来例との相違点を主に説明する。
【0028】この実施例のイオン注入装置は、従来例の
カウンタバランサ30に代わるカウンタバランサ30a
を備えている。そして、前記アーム22の水平からの角
度をα、前記イオンビーム2の注入角をβ、前記アーム
22およびそれと共に旋回させられる物(この例ではウ
ェーハ6、ホルダ8、ツイストモータ24および真空シ
ール部26)の総重量をW、その総重量の重心点Gから
前記アーム22の旋回中心軸22aまでの距離をLとし
た場合、カウンタバランサ30aから、少なくともウェ
ーハ6にイオン注入を行うアーム22の角度範囲内(例
えば前述したα=+35°〜α=−35°の範囲内)に
おいて、上記数1またはそれと実質的に等価の関係で表
される釣り合いトルクFを発生させるようにしている。
カウンタバランサ30に代わるカウンタバランサ30a
を備えている。そして、前記アーム22の水平からの角
度をα、前記イオンビーム2の注入角をβ、前記アーム
22およびそれと共に旋回させられる物(この例ではウ
ェーハ6、ホルダ8、ツイストモータ24および真空シ
ール部26)の総重量をW、その総重量の重心点Gから
前記アーム22の旋回中心軸22aまでの距離をLとし
た場合、カウンタバランサ30aから、少なくともウェ
ーハ6にイオン注入を行うアーム22の角度範囲内(例
えば前述したα=+35°〜α=−35°の範囲内)に
おいて、上記数1またはそれと実質的に等価の関係で表
される釣り合いトルクFを発生させるようにしている。
【0029】上記角度αおよび注入角β等の条件の場
合、スイングモータ18にかかるトルクも上記数1で表
されるので、カウンタバランサ30aから上記数1で表
される釣り合いトルクFを発生させることによって、ア
ーム22の角度αおよび注入角βに応じた最適な釣り合
い力をスイングモータ18に加えることができる。
合、スイングモータ18にかかるトルクも上記数1で表
されるので、カウンタバランサ30aから上記数1で表
される釣り合いトルクFを発生させることによって、ア
ーム22の角度αおよび注入角βに応じた最適な釣り合
い力をスイングモータ18に加えることができる。
【0030】上記カウンタバランサ30aのより具体例
を説明すると、カウンタバランサ30aは、この例で
は、前記と同じアクチュエータ40および圧縮空気源5
2と、この圧縮空気源52とアクチュエータ40との間
に接続された電空式圧力調節弁66と、この電空式圧力
調節弁66を制御する制御装置70と、アーム22の前
記角度αを検出するアーム角度検出手段とを備えてい
る。
を説明すると、カウンタバランサ30aは、この例で
は、前記と同じアクチュエータ40および圧縮空気源5
2と、この圧縮空気源52とアクチュエータ40との間
に接続された電空式圧力調節弁66と、この電空式圧力
調節弁66を制御する制御装置70と、アーム22の前
記角度αを検出するアーム角度検出手段とを備えてい
る。
【0031】まず、上記アーム角度検出手段について説
明すると、この例ではスイングモータ18駆動用の駆動
回路78が当該検出手段を兼ねている。即ち、注入角モ
ータ16およびスイングモータ18は、この例ではサー
ボモータであり、それらの駆動用の駆動回路76および
78をそれぞれ介して、この例では注入コントローラ8
0によって制御される。この駆動回路78には、アーム
22の前記角度αがスイングモータ18からフィードバ
ックされており、当該角度αがこの駆動回路78からこ
の例では注入コントローラ80および制御装置70に与
えられる。従ってこの例では、この駆動回路78が上記
アーム角度検出手段を兼ねている。
明すると、この例ではスイングモータ18駆動用の駆動
回路78が当該検出手段を兼ねている。即ち、注入角モ
ータ16およびスイングモータ18は、この例ではサー
ボモータであり、それらの駆動用の駆動回路76および
78をそれぞれ介して、この例では注入コントローラ8
0によって制御される。この駆動回路78には、アーム
22の前記角度αがスイングモータ18からフィードバ
ックされており、当該角度αがこの駆動回路78からこ
の例では注入コントローラ80および制御装置70に与
えられる。従ってこの例では、この駆動回路78が上記
アーム角度検出手段を兼ねている。
【0032】ちなみに注入コントローラ80からは、こ
の例では、注入レシピ(注入条件)に応じて、上記注入
角βを設定する信号が駆動回路76および制御装置70
に与えられる。更に注入コントローラ80は、スイング
モータ18を制御して、特公平7−87083号公報に
開示されているように、アーム22の往復旋回の角速度
ωが次式を満たすように制御する。これによって、ウェ
ーハ6の機械的走査速度がイオンビーム2のビーム電流
Iに比例するようになるので、ビーム電流Iの変動の影
響を受けることなく、ウェーハの全面に均一性良くイオ
ン注入を行うことができる。ここで、K0 は比例定数、
Mはアーム22の旋回中心軸22aとウェーハ6の中心
6aとの間の距離、αは前記アームの角度、Iはイオン
ビーム2のビーム電流である。
の例では、注入レシピ(注入条件)に応じて、上記注入
角βを設定する信号が駆動回路76および制御装置70
に与えられる。更に注入コントローラ80は、スイング
モータ18を制御して、特公平7−87083号公報に
開示されているように、アーム22の往復旋回の角速度
ωが次式を満たすように制御する。これによって、ウェ
ーハ6の機械的走査速度がイオンビーム2のビーム電流
Iに比例するようになるので、ビーム電流Iの変動の影
響を受けることなく、ウェーハの全面に均一性良くイオ
ン注入を行うことができる。ここで、K0 は比例定数、
Mはアーム22の旋回中心軸22aとウェーハ6の中心
6aとの間の距離、αは前記アームの角度、Iはイオン
ビーム2のビーム電流である。
【0033】
【数2】ω={K0 /(M・cosα)}I
【0034】電空式圧力調節弁66は、電気空気式のも
のであり、圧縮空気源52とアクチュエータ40との間
に接続されていて、そのアクチュエータ40側の空気圧
Pを、この例では制御装置70から与えられる制御電圧
Vに比例した値に調節する。
のであり、圧縮空気源52とアクチュエータ40との間
に接続されていて、そのアクチュエータ40側の空気圧
Pを、この例では制御装置70から与えられる制御電圧
Vに比例した値に調節する。
【0035】制御装置70は、例えばコンピュータであ
り、この例では、記憶手段72と、上記注入コントロー
ラ80から注入角βが設定され、かつ上記駆動回路78
からアームの角度αが与えられる演算制御手段74とを
有している。
り、この例では、記憶手段72と、上記注入コントロー
ラ80から注入角βが設定され、かつ上記駆動回路78
からアームの角度αが与えられる演算制御手段74とを
有している。
【0036】そして、アーム22の角度αが0度のとき
の数1に示した釣り合いトルクFをアクチュエータ40
が発生するのに必要な、電空式圧力調節弁66のアクチ
ュエータ40側の空気圧Pに相当する前記制御電圧V
(これを特にV0 とする)を、注入角βごとに予め実験
等によって求めておいて、それを例えば表1に示すよう
な形で記憶手段72に記憶しておく。この制御電圧V0
には、数1のcosα以外の部分、即ちL・Wcosβが反映
されている。
の数1に示した釣り合いトルクFをアクチュエータ40
が発生するのに必要な、電空式圧力調節弁66のアクチ
ュエータ40側の空気圧Pに相当する前記制御電圧V
(これを特にV0 とする)を、注入角βごとに予め実験
等によって求めておいて、それを例えば表1に示すよう
な形で記憶手段72に記憶しておく。この制御電圧V0
には、数1のcosα以外の部分、即ちL・Wcosβが反映
されている。
【0037】
【表1】
【0038】演算制御手段74は、注入コントローラ8
0から設定される注入角β(これは、この場合は、0
度、7度、30度、45度、60度の内のどれかであ
る)に対応する制御電圧V0 を上記記憶手段72から取
り出し、かつ駆動回路78から与えられるアームの角度
αを用いて、次式の演算を行って、アーム22の角度α
および注入角βに応じた制御電圧Vを求め、この制御電
圧Vを上記電空式圧力調節弁66に与える。
0から設定される注入角β(これは、この場合は、0
度、7度、30度、45度、60度の内のどれかであ
る)に対応する制御電圧V0 を上記記憶手段72から取
り出し、かつ駆動回路78から与えられるアームの角度
αを用いて、次式の演算を行って、アーム22の角度α
および注入角βに応じた制御電圧Vを求め、この制御電
圧Vを上記電空式圧力調節弁66に与える。
【0039】
【数3】V=V0 cosα
【0040】電空式圧力調節弁66は、前述したよう
に、そのアクチュエータ40側の空気圧Pを、この演算
制御手段74から与えられる制御電圧Vに比例した値に
調節する。
に、そのアクチュエータ40側の空気圧Pを、この演算
制御手段74から与えられる制御電圧Vに比例した値に
調節する。
【0041】これによって、圧縮空気源52から電空式
圧力調節弁66を通してアクチュエータ40に与える空
気圧Pを、次式で表される関係に制御することができ
る。
圧力調節弁66を通してアクチュエータ40に与える空
気圧Pを、次式で表される関係に制御することができ
る。
【0042】
【数4】P∝V=V0 cosα=L・Wcosβcosα
【0043】この数4は、上記数1と実質的に等価であ
り、その結果、カウンタバランサ30aから(具体的に
はそのアクチュエータ40から)、上記数1で表される
釣り合いトルクFを発生させることができるので、アー
ム22の角度αおよび注入角βに応じた最適な釣り合い
力をスイングモータ18に加えることができる。従っ
て、スイングモータ18にかかる負荷を大幅に軽減する
ことができると共に、その負荷変動が殆ど無くなり、ホ
ルダ8およびウェーハ6の機械的走査をより高精度で行
うことができるようになる。具体的には、数2に示した
制御をより高精度で行うことができるようになる。その
結果、ウェーハ6に対するイオン注入の均一性もより向
上する。
り、その結果、カウンタバランサ30aから(具体的に
はそのアクチュエータ40から)、上記数1で表される
釣り合いトルクFを発生させることができるので、アー
ム22の角度αおよび注入角βに応じた最適な釣り合い
力をスイングモータ18に加えることができる。従っ
て、スイングモータ18にかかる負荷を大幅に軽減する
ことができると共に、その負荷変動が殆ど無くなり、ホ
ルダ8およびウェーハ6の機械的走査をより高精度で行
うことができるようになる。具体的には、数2に示した
制御をより高精度で行うことができるようになる。その
結果、ウェーハ6に対するイオン注入の均一性もより向
上する。
【0044】なお、上記例のようにする代わりに、アー
ム22の角度αが0度のときの数1に示した釣り合いト
ルクFをアクチュエータ40が発生するのに必要な、電
空式圧力調節弁66のアクチュエータ40側の空気圧P
(これを特にP0 とする)を、注入角βごとに予め実験
等によって求めておいて、それを例えば表2に示すよう
な形で記憶手段72に記憶しておいても良い。この空気
圧P0 には、上記制御電圧V0 の場合と同様、数1のco
sα以外の部分、即ちL・Wcosβが反映されている。
ム22の角度αが0度のときの数1に示した釣り合いト
ルクFをアクチュエータ40が発生するのに必要な、電
空式圧力調節弁66のアクチュエータ40側の空気圧P
(これを特にP0 とする)を、注入角βごとに予め実験
等によって求めておいて、それを例えば表2に示すよう
な形で記憶手段72に記憶しておいても良い。この空気
圧P0 には、上記制御電圧V0 の場合と同様、数1のco
sα以外の部分、即ちL・Wcosβが反映されている。
【0045】
【表2】
【0046】そして、演算制御手段74によって、注入
コントローラ80から設定される注入角β(これは、こ
の場合も、0度、7度、30度、45度、60度の内の
どれかである)に対応する空気圧P0 を上記記憶手段7
2から取り出し、かつ駆動回路78から与えられるアー
ムの角度αを用いて、次式の演算を行って、アーム22
の角度αおよび注入角βに応じた空気圧Pを求め、電空
式圧力調節弁66を制御してそのアクチュエータ40側
の空気圧をこの空気圧Pにせしめても良い。
コントローラ80から設定される注入角β(これは、こ
の場合も、0度、7度、30度、45度、60度の内の
どれかである)に対応する空気圧P0 を上記記憶手段7
2から取り出し、かつ駆動回路78から与えられるアー
ムの角度αを用いて、次式の演算を行って、アーム22
の角度αおよび注入角βに応じた空気圧Pを求め、電空
式圧力調節弁66を制御してそのアクチュエータ40側
の空気圧をこの空気圧Pにせしめても良い。
【0047】
【数5】P=P0 cosα
【0048】このような手段によっても、上記例と同
様、カウンタバランサ30aから(具体的にはそのアク
チュエータ40から)、アーム22の角度αおよび注入
角βに応じた最適な釣り合い力を発生させてそれをスイ
ングモータ18に加えることができる。
様、カウンタバランサ30aから(具体的にはそのアク
チュエータ40から)、アーム22の角度αおよび注入
角βに応じた最適な釣り合い力を発生させてそれをスイ
ングモータ18に加えることができる。
【0049】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、アーム
の水平からの角度およびイオンビームのウェーハに対す
る注入角に最適な釣り合いトルクをカウンタバランサか
ら発生させてそれをスイングモータに加えることができ
るので、スイングモータにかかる負荷を大幅に軽減する
ことができると共に、その負荷変動が殆ど無くなる。そ
の結果、ホルダおよびウェーハの機械的走査をより高精
度で行うことができるようになり、ひいてはウェーハに
対するイオン注入の均一性もより向上する。
の水平からの角度およびイオンビームのウェーハに対す
る注入角に最適な釣り合いトルクをカウンタバランサか
ら発生させてそれをスイングモータに加えることができ
るので、スイングモータにかかる負荷を大幅に軽減する
ことができると共に、その負荷変動が殆ど無くなる。そ
の結果、ホルダおよびウェーハの機械的走査をより高精
度で行うことができるようになり、ひいてはウェーハに
対するイオン注入の均一性もより向上する。
【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一例を示す図
である。
である。
【図2】従来のイオン注入装置の一例を示す図である。
【図3】図1および図2の装置をアームの後方側から見
た図である。
た図である。
【図4】図1および図2中のカウンタバランサの詳細例
を示す図である。
を示す図である。
【図5】各種トルクの例を示す図である。
【図6】注入角を0度よりも大きくしたときのホルダの
走査の様子を、イオンビーム走査方向に平行に見て示す
図である。
走査の様子を、イオンビーム走査方向に平行に見て示す
図である。
2 イオンビーム 6 ウェーハ 8 ホルダ 10 ホルダ駆動装置 16 注入角モータ 18 スイングモータ 22 アーム 30a カウンタバランサ 40 アクチュエータ 52 圧縮空気源 66 電空式圧力調節弁 70 制御装置 72 記憶手段 74 演算制御手段 78 駆動回路
Claims (3)
- 【請求項1】 イオンビームを一定方向に電気的に走査
すると共に、アームを可逆転式のスイングモータで往復
旋回させることによって、アームに取り付けたウェーハ
保持用のホルダをウェーハと共にイオンビーム走査方向
と実質的に直交する方向に機械的に走査する構成のイオ
ン注入装置であって、前記アームの旋回中心軸に接続さ
れた圧縮空気式のアクチュエータおよびそれに圧縮空気
を供給する圧縮空気源を有していて釣り合い力を発生さ
せて前記スイングモータに加わる負荷トルクを軽減する
圧縮空気式のカウンタバランサを備えており、しかもイ
オンビームを走査する面とホルダを走査する面との成す
角が可変でありそれによってウェーハに対するイオンビ
ームの注入角が可変であるイオン注入装置において、 前記アームの水平からの角度をα、前記イオンビームの
注入角をβ、前記アームおよびそれと共に旋回させられ
る物の総重量をW、この総重量の重心点から前記アーム
の旋回中心軸までの距離をLとした場合、前記カウンタ
バランサは、少なくともウェーハにイオン注入を行うア
ームの角度範囲内において、 F=L・Wcosβcosα またはこれと実質的に等価の関係で表される釣り合いト
ルクFを発生させるものであることを特徴とするイオン
注入装置。 - 【請求項2】 前記アームの角度αを検出するアーム角
度検出手段と、前記圧縮空気源とアクチュエータとの間
に接続されていてアクチュエータ側の空気圧を調節する
電空式圧力調節弁と、前記アーム角度検出手段から与え
られるアームの角度αおよび外部から設定される注入角
βに応じて前記電空式圧力調節弁を制御する制御装置と
を更に備えており、 しかもこの制御装置は、アームの角度αが0度のときの
前記釣り合いトルクFを発生させるのに必要な前記アク
チュエータ側の空気圧P0 を複数の注入角βごとに求め
たものを記憶している記憶手段と、 設定された注入角βに対応する前記空気圧P0 を前記記
憶手段から取り出し、 かつアーム角度検出手段から与えられるアームの角度α
を用いて、 P=P0 cosα なる演算を行ってアームの角度αおよび注入角βに応じ
た空気圧Pを求め、前記電空式圧力調節弁を制御してそ
のアクチュエータ側の空気圧をこの空気圧Pにせしめる
演算制御手段とを有している請求項1記載のイオン注入
装置。 - 【請求項3】 前記アームの角度αを検出するアーム角
度検出手段と、前記圧縮空気源とアクチュエータとの間
に接続されていてアクチュエータ側の空気圧を制御電圧
に比例した値に調節する電空式圧力調節弁と、前記アー
ム角度検出手段から与えられるアームの角度αおよび外
部から設定される注入角βに応じて前記電空式圧力調節
弁を制御する制御装置とを更に備えており、 しかもこの制御装置は、アームの角度αが0度のときの
前記釣り合いトルクFを発生させるのに必要な前記アク
チュエータ側の空気圧に相当する前記制御電圧V0 を複
数の注入角βごとに求めたものを記憶している記憶手段
と、 設定された注入角βに対応する前記制御電圧V0 を前記
記憶手段から取り出し、かつアーム角度検出手段から与
えられるアームの角度αを用いて、 V=V0 cosα なる演算を行ってアームの角度αおよび注入角βに応じ
た制御電圧Vを求め、この制御電圧Vを前記電空式圧力
調節弁に与える演算制御手段とを有している請求項1記
載のイオン注入装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10253245A JP2000068226A (ja) | 1998-08-24 | 1998-08-24 | イオン注入装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10253245A JP2000068226A (ja) | 1998-08-24 | 1998-08-24 | イオン注入装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000068226A true JP2000068226A (ja) | 2000-03-03 |
Family
ID=17248590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10253245A Pending JP2000068226A (ja) | 1998-08-24 | 1998-08-24 | イオン注入装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000068226A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6705020B2 (en) | 2001-05-10 | 2004-03-16 | Samsung Electronics Co, Ltd. | Method of and apparatus for use in orienting an object at a reference angle |
| WO2005099072A1 (en) * | 2004-04-05 | 2005-10-20 | Axcelis Technologies, Inc. | Reciprocating drive system for scanning a workpiece |
| JP2006518917A (ja) * | 2003-02-21 | 2006-08-17 | アクセリス テクノロジーズ インコーポレーテッド | 直線走査モータを用いて注入角度を調整可能にするイオンビーム注入装置用の加工物支持構造体 |
| JP2006286514A (ja) * | 2005-04-04 | 2006-10-19 | Jeol Ltd | ステージ傾斜機構 |
| WO2006121431A1 (en) * | 2005-05-09 | 2006-11-16 | Axcelis Technologies, Inc. | Mechanical oscillator for wafer scan with spot beam |
-
1998
- 1998-08-24 JP JP10253245A patent/JP2000068226A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6705020B2 (en) | 2001-05-10 | 2004-03-16 | Samsung Electronics Co, Ltd. | Method of and apparatus for use in orienting an object at a reference angle |
| JP2006518917A (ja) * | 2003-02-21 | 2006-08-17 | アクセリス テクノロジーズ インコーポレーテッド | 直線走査モータを用いて注入角度を調整可能にするイオンビーム注入装置用の加工物支持構造体 |
| WO2005099072A1 (en) * | 2004-04-05 | 2005-10-20 | Axcelis Technologies, Inc. | Reciprocating drive system for scanning a workpiece |
| JP4877555B2 (ja) * | 2004-04-05 | 2012-02-15 | アクセリス テクノロジーズ インコーポレーテッド | イオンビーム中を通過してワークピースをスキャンするための往復駆動装置 |
| JP2006286514A (ja) * | 2005-04-04 | 2006-10-19 | Jeol Ltd | ステージ傾斜機構 |
| WO2006121431A1 (en) * | 2005-05-09 | 2006-11-16 | Axcelis Technologies, Inc. | Mechanical oscillator for wafer scan with spot beam |
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