(57)【要約】  【課題】  大気環境と、大気とは異なる環境とを隔てるハウジングの剛性に関わらず、高精度な移動を実現できる駆動装置を提供する。  【解決手段】  モータ９を真空チャンバＣの外側即ち大気環境側に取り付けることによって、真空チャンバＣの内部においてアウトガスが発生することを抑制でき、更に、真空チャンバＣを間に介在させることなく、フレーム１にモータ９を取り付けているので、大気圧との差圧に基づいて真空チャンバＣが変形した場合でも、その影響を回避して高精度の位置決めを実現できる。【選択図】  図３
2006179751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気環境と、大気とは異なる気圧に維持された環境とを隔てるハウジングに取り付けられる駆動装置において、
前記ハウジングの内面に取り付けられたフレームと、
前記フレームに対して移動可能に配置されたテーブルと、
前記ハウジングを間に介在させることなく、大気環境側において前記フレームに取り付けられたモータと、
前記モータの回転軸の回転運動を、前記テーブルの軸線方向運動に変換する伝達手段と、を有することを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記フレームに、インローにより取り付けられたシールユニットと、
前記シールユニットに、インローにより取り付けられたブラケットと、を有し、
前記モータは、前記ブラケットに、インローにより取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記フレームは、前記ハウジングの内面に対しスキマを空けた状態で、ホルダを介して取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記フレームと前記ハウジングとを連結する連結部材を有し、前記連結部材において、前記フレームと、前記ハウジングの他面とを結ぶ連結方向における弾性係数は、前記連結方向に交差する方向の弾性係数より低いことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置に関し、例えば半導体ウェハにイオン注入量の異なる複数の領域を形成するために用いられるイオン注入の際に用いられると好適な駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオン注入方法は、不純物をイオン化し、イオンビームとして電気的に加速して、シリコン（Ｓｉ）等のウェハに打ち込むものであり、微細な領域に精度良く不純物を導入することができるため、半導体の製造プロセスにおいて広く用いられている。
【０００３】
このイオン注入方法では、（１）電場を印加することによりイオンビームを偏向させ、ウェハ面内を走査する静電スキャン、（２）磁場を印加することによりイオンビームを偏向させ、ウェハ面内を走査する磁場スキャン、（３）ホルダに載置されたウェハ側をモータによって移動させることによりイオンビームの走査を行うメカニカルスキャンなどが行われており、これら（１）〜（３）のいずれかのスキャン方式をウェハ面内の互いに直交するＸ, Ｙ方向のそれぞれの走査に適用している。
【０００４】
以上のようなイオン注入方法を用いると、ウェハ全面にイオンを均一に注入することが可能となる。また、予めフォトレジストによりマスクが形成されたウェハを用いると、所望の不純物を所望の領域に選択的に精度良く注入することができる（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−８６５３０号公報
【特許文献２】特開平７−８６１１８号公報
【特許文献３】特開２００１−４４１０７号公報
【特許文献４】特開平２−８６１１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、上述の（３）メカニカルスキャンを行う場合、イオンビーム注入は真空雰囲気で行われるのが一般的であるから、真空雰囲気中でウェハを移動させる駆動装置が必要となる。又、イオンビームを、上下に移動するウェハに対して側方から照射することで注入を行う手法が開発されているが、かかる場合、ウェハの上下移動量を確保すべく、その駆動装置は縦長の構成となる。従って、このような駆動装置を収容するハウジングも縦長となるが、かかる場合ハウジングの変形が問題となる。
【０００６】
より具体的には、１０-5Ｐａ程度の真空雰囲気では、大気圧との差圧によりＡ３程度の面積に大凡１トン程度の圧力が付与される。ここで、大気と真空環境とを隔てるハウジングにおいて、大気圧との間に生じる差圧に対して変形が無視できる程度の剛性を与えるためには、その肉厚をかなり厚くしなくてはならず、かなりの重量増となるため製造・搬送・設置が困難となる（特許文献２参照）。これを回避するには、ハウジングの肉厚を薄くし、ある程度の変形が生じることを考慮した上で使用することが考えられる。ところが、ハウジングが変形することを前提とした場合、駆動装置のモータをどのように取り付けるかという問題が生じる。即ち、アウトガスの発生を抑制するには、モータは大気側となるハウジングの外側に設ける必要があるが、ハウジングに直接モータを固定すると、ハウジングの変形の影響により、モータの取り付け位置が変位する恐れがあり、高精度な位置決めを実現する上で支障が生じる恐れがある（特許文献３の図６参照）。
【０００７】
尚、特許文献４に記載した技術によれば、圧電素子などを利用して、自重などに起因するステージの位置ズレを修正することで、精度良く位置決めすることができるが、構成が複雑となり、コストが増大するという問題がある。
【０００８】
そこで本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み、大気環境と、大気とは異なる環境とを隔てるハウジングの剛性に関わらず、高精度な移動を実現できる駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するために、本発明の駆動装置は、大気環境と、大気とは異なる気圧に維持された環境とを隔てるハウジングに取り付けられる駆動装置において、
前記ハウジングの内面に取り付けられたフレームと、
前記フレームに対して移動可能に配置されたテーブルと、
前記ハウジングを間に介在させることなく、大気環境側において前記フレームに取り付けられたモータと、
前記モータの回転軸の回転運動を、前記テーブルの軸線方向運動に変換する伝達手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、前記モータを大気環境側に取り付けることによって、大気とは異なる気圧に維持された環境においてアウトガスが発生することを抑制でき、更に、前記ハウジングを間に介在させることなく、前記フレームにモータを取り付けているので、大気圧との差圧に基づいて前記ハウジングが変形した場合でも、その影響を回避して高精度の位置決めを実現できる。
【００１１】
更に、前記フレームに、インローにより取り付けられたシールユニットと、前記シールユニットに、インローにより取り付けられたブラケットと、を有し、前記モータは、前記ブラケットに、インローにより取り付けられていると、例えば駆動装置を仮組みした後に再度組み立てても、部品同士の芯出しを容易に且つ精度良く行えるので、組立に当たり熟練した作業者を必要としない。尚、インローとは、例えば孔と軸とが所定の公差によるしまり嵌めの関係にあることをいう。
【００１２】
更に、前記フレームは、前記ハウジングの内面に対しスキマを空けた状態で、ホルダを介して取り付けられていると、前記ハウジングの変形の影響を回避できると共に、前記ハウジング取り付け面の精度が悪くても、前記モータの組み付けに影響が及ばないので好ましい。
【００１３】
前記フレームと前記ハウジングとを連結する連結部材を有し、前記連結部材において、前記フレームと、前記ハウジングの他面とを結ぶ連結方向における弾性係数は、前記連結方向に交差する方向の弾性係数より低いと好ましい。
【００１４】
例えば前記ハウジングが細長い形状の筐体である場合、前記ハウジングの長手方向端面の一方を前記一面として前記フレームを取り付け、前記ハウジングの長手方向端面の他方を前記他面として、前記連結部材を介して前記フレームに連結したときに、前記ハウジングの内外で生じる差圧に従い、比較的大きな変形は、前記ハウジングの長手方向端面以外の面で生じ、それにより前記ハウジングの長手方向端面間の距離が変化する。しかるに、本発明の駆動装置によれば、前記連結部材における前記連結方向における弾性係数は低いので、これが弾性変形することによって、前記ハウジングの長手方向端面間の距離の変化に対応できる。加えて、前記連結部材の前記連結方向に交差する方向の弾性係数は高いので、前記連結部材が前記連結方向において変形を生じた場合でも、それに交差する方向の変位を極力抑え、位置決め精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。図１は、例えばイオンビーム注入装置に用いることができる本実施の形態の駆動装置の正面図であり、図２は、本実施の形態の駆動装置の側面図である。
【００１６】
図１，２において二点鎖線で示すように、ハウジングである細長い筐体状の真空チャンバＣが、その長手方向を上下にして設置されている。内部が１０-5Ｐａ程度の真空に維持される真空チャンバＣ内には、フレーム１が配置されている。フレーム１は、図２に示すように、長手方向両端に対向して配置されるベース板１ａ及び上板１ｂと、ベース板１ａと上板１ｂとを連結する連結板１ｃと、連結板１ｃを裏面側から補強する補強板１ｄとからなる。
【００１７】
真空チャンバＣの底面Ｃ１には、厚い板状のベース板１ａが取り付けられている。フレーム１の長手方向に沿って、連結板１ｃの表面には一対のリニアガイドレール２，２が延在している。リニアガイドレール２，２上には、それぞれスライダ３、３が配置されており、リニアガイドレール２，２に沿って移動自在となっている。スライダ３，３は、移動テーブル４の裏面に固定されている。移動テーブル４の表面には、図示していないが、ウェハ等を搭載し回転することができる保持装置を取り付けることができる。
【００１８】
移動テーブル４の裏面には、ナット５が取り付けられている。ナット５は、リニアガイドレール２，２と平行に延在するねじ軸６を包囲している。ナット５の内周に設けられた雌ねじ溝と、ねじ軸６に設けられた雄ねじ溝（不図示）との間には、不図示のボールが転動自在に配置されている。ナット５と、ねじ軸６と、ボールとで、伝達手段であるボールねじ機構を構成する。
【００１９】
両端を軸受７，７により回転自在に支持され且つ軸線方向に移動不能に取り付けられたねじ軸６の下端は、カップリング８を介して、シールユニットである磁気シールドユニット１１の軸１１ａの上端に連結されている。磁気シールドユニット１１の軸１１ａの下端は、カップリング１４を介して、ブラケット１０によりフレーム１に取り付けられたモータ９の回転軸９ａに連結されている。円筒状のブラケット１０は、不図示のボルトによりフレーム１の底板１ａに固定されている。
【００２０】
図３は、図１の構成の矢印IIIで示す部位を拡大して示す図である。図３において、磁気シールドユニット１１の軸１１ａを内包するケース１１ｂは、小径部１１ｃと大径部１１ｄとを同軸に連結した構成を有する。磁気シールドユニット１１は、開口１ｅを介して大気が内部に侵入することを防止するものである。
【００２１】
磁気シールドユニット１１のケース１１ｂの小径部１１ｃは、フレーム１の底板１ａに形成された開口１ｅにインロー（Ａ）にて嵌合している。又、磁気シールドユニット１１のケース１１ｂの大径部１１ｄは、モータ９を取り付けるためのブラケット１０の内周面１０ａにインロー（Ｂ）にて嵌合している。更に、モータ９の外周面９ｂは、ブラケット１０のフランジ内周面１０ｂにインロー（Ｃ）にて嵌合している。
【００２２】
フレーム１の底板１ａ下面には、ブラケット１０を内包するようにして、枠状のホルダ１３がボルトＢＴにより取り付けられる。ホルダ１３は、外方に延在するフランジ１３ａを有し、ここにボルトＢＴを用いて真空チャンバＣの底面Ｃ１が取り付けられる。すなわち、真空チャンバＣの底面Ｃ１には、ホルダ１３を嵌合する孔Ｃ３を有していることとなる。真空チャンバＣの底面Ｃ１の壁厚は、ホルダ１３のフランジ１３ａとフレーム１の底板１ａ下面との間の距離より小さくなっているので、底面Ｃ１と底板１との間にはスキマΔが形成されることとなる。
【００２３】
フレーム１の上板１ｂと、真空チャンバＣの頂板下面Ｃ２とを連結するようにして、弾性部材１２が配置されている。図４は、弾性部材１２の分解図である。図４に示すように、弾性部材１２は、図で上部が開放した第１筐体１２ａと、第１筐体１２ａより小さく下部が開放した第２筐体１２ｂと、第２筐体１２ｂにボルトＢＴにより固定され且つ第１筐体１２ａにボルトＢＴにより固定された薄板部材１２ｃとからなる。図１，２に示すように、第１筐体１２ａはフレーム１の上板１ｂに固定され、第２筐体１２ｂは真空チャンバＣの頂板下面Ｃ２に固定される。図から明らかなように、弾性部材１２は、上下方向においては薄板部材１２ｃが変形するので比較的剛性が低い（たわみやすい）が、それに直交する前後又は左右方向は、薄板部材１２ｃの面方向であることから剛性は極めて高くなっている。
【００２４】
本実施の形態の動作について説明する。不図示の制御装置が、モータ９に電力を供給すると、回転軸９ａが回転し、カップリング８を介してねじ軸６が回転すると、ナット５が軸線方向に移動するので、ナット５に連結されたテーブル４を軸線方向（図１，２で上下方向）に移動させることができ、所定の処理を行うことができる。
【００２５】
本実施の形態によれば、モータ９を真空チャンバＣの外側即ち大気環境側に取り付けることによって、真空チャンバＣの内部においてアウトガスが発生することを抑制でき、更に、真空チャンバＣを間に介在させることなく、フレーム１にモータ９を取り付けているので、大気圧との差圧に基づいて真空チャンバＣが変形した場合でも、その影響を回避して高精度の位置決めを実現できる。
【００２６】
更に、フレーム１の底板１ａに、インロー（Ａ）により磁気シールドユニット１１が取り付けられ、磁気シールドユニット１１に、インロー（Ｂ）によりブラケット１０が取り付けられ、ブラケット１０に、インロー（Ｃ）によりモータ９が取り付けられているので、例えば駆動装置を仮組みした後に再度組み立てても、これら部品同士の芯出しを容易に且つ精度良く行えるため、組立に当たり熟練した作業者を必要としないという利点がある。
【００２７】
更に、フレーム１は、真空チャンバＣの内面である底面１ａに対しスキマΔを空けた状態で、ホルダ１３を介して取り付けられているので、真空チャンバＣの変形の影響を回避できると共に、真空チャンバＣの取り付け面（底面Ｃ１）の精度が悪くても、モータ９の組み付けに影響が及ばないので好ましい。
【００２８】
本実施の形態の駆動装置によれば、弾性部材１２が、フレーム１の上板１ｂと、真空チャンバＣの頂板下面Ｃ２とを連結するが、フレーム１と真空チャンバＣの側面とを連結しないので、真空チャンバＣの内外で生じる差圧に従い、比較的大きな変形が、真空チャンバＣの側面で生じた場合でも、かかる差圧がフレーム１に与える影響を低く抑えることができる。又、真空チャンバＣの側面で変形が生じた場合、真空チャンバＣの底面Ｃ１と頂板下面Ｃ２との距離が変化することになるが、弾性部材１２の薄板部材１２ｃがたわむことによって、底面Ｃ１と頂板下面Ｃ２との距離の変化に対応できるようにしている。
【００２９】
尚、弾性部材１２は、図１で前後方向（紙面垂直方向）及び左右方向においては、その剛性が極めて高い構造であるので、真空チャンバＣの底面Ｃ１と頂板下面Ｃ２との距離が変化することに応じて、弾性部材１２の薄板部材１２ｃがたわんだ場合でも、図１で前後方向（紙面垂直方向）及び左右方向におけるフレーム１の変位を抑制することができる。
【００３０】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本実施の形態の駆動装置の正面図である。
【図２】本実施の形態の駆動装置の側面図である。
【図３】図１の構成の矢印IIIで示す部位を拡大して示す図である。
【図４】弾性部材１２の分解図である。
【符号の説明】
【００３２】
１ フレーム
１ａ ベース板
１ｂ 上板
１ｃ 連結板
１ｄ 補強板
１ｅ 開口
２，２ リニアガイドレール
３，３ スライダ
４ 移動テーブル
５ ナット
６ ねじ軸
７，７ 軸受
８ カップリング
９ モータ
９ａ 回転軸
１０ ブラケット
１１ 磁気シールドユニット
１２ 弾性部材
１２ａ 第１筐体
１２ｂ 第２筐体
１２ｃ 薄板部材
１３ ホルダ
１４ カップリング
ＢＴ ボルト
Ｃ 真空チャンバ
Ｃ１ 底面
Ｃ２ 頂板下面
【図１】
2006179751.tif 000003
【図２】
2006179751.tif 000004
【図３】
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【図４】
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