(57)【要約】  【課題】  発塵を効果的に抑えることができる回転保持装置を提供する。  【解決手段】  小ギヤ２０３ａ側で発生した塵等の異物が、開口２２０ｅと台座２０２との間に向かうためには、リングギヤ２１５の半径方向内方に向かって移動しなければならず、このときリングギヤ２１５の表面に付着した塵等は遠心力で半径方向外方へと力を受け、半径方向内方に移動することが抑制される。従って、本実施の形態によれば、効果的に発塵を抑制でき例えば真空雰囲気で用いても、その環境を損なわない回転保持装置２００を提供できることとなる。【選択図】  図５
2006186162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気外の環境で用いられる回転保持装置において、
移動可能なハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられたモータと、
前記モータの回転軸から動力を伝達される回転体を有する減速機と、
前記回転体に連結され、処理対象物を支持する回転台と、
前記ハウジングに取り付けられ前記減速機を覆っているカバー部材とを有し、
前記カバー部材と前記回転体とで挟まれた空間は、前記モータの回転軸を始点としたときに前記回転体の半径方向内方側を通って、外部と連通していることを特徴とする回転保持装置。
【請求項２】
前記カバー部材は、前記回転体の回転軸線を包囲するように軸線方向に延在するフランジ部を有することを特徴とする請求項１に記載の回転保持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転保持装置に関し、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に用いられると好適な回転保持装置に関する。
【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
【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回転保持装置において、真空雰囲気中でイオンビーム注入をある角度で行った後、角度を変えてまた注入を行うという動作を行うが、処理効率を上げるために、注入から注入までの間、迅速にウェハを回転させたいという要求があるが、真空雰囲気を損なわないように、なるべく発塵を回避したいという要求がある。しかるに、スループットを上げるために高速でインデックスしたいが、汎用のモータではトルクが足りず高加減速に対応できないため、減速機が必要となる。従って、減速機を用いた場合に、いかにして発塵を抑えるかが一つの課題となっている。
【０００６】
そこで本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、発塵を効果的に抑えることができる回転保持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】
【０００７】
上述の目的を達成するために、本発明の回転保持装置は、大気外の環境で用いられる回転保持装置において、
移動可能なハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられたモータと、
前記モータの回転軸から動力を伝達される回転体を有する減速機と、
前記回転体に連結され、処理対象物を支持する回転台と、
前記ハウジングに取り付けられ前記減速機を覆っているカバー部材とを有し、
前記カバー部材と前記回転体とで挟まれた空間は、前記モータの回転軸を始点としたときに前記回転体の半径方向内方側を通って、外部と連通していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
前記回転台は処理対象物を支持しているので、前記カバー部材と前記ハウジングで覆う空間の外方に配置する必要がある。従って、前記カバー部材又は前記ハウジングには、前記減速機の回転体と前記回転台を連結するための開口を設ける必要がある。ところが、例えば前記カバー部材に開口を設けて、ここから前記回転体を外部へと露出させた場合、前記カバー部材は静止しており、前記回転体は回転するから、両者間を接触型シールで密封しようとすると、摺動による発塵が生じることとなって問題である。
【０００９】
そこで、発塵を抑制するには、かかる開口をなるべく小さくすることが望ましいといえる。しかしながら、部品精度や組み付け精度を考慮すると、かかる開口を小さくすることには限界がある。これに対し、本発明の回転保持装置によれば、前記カバー部材と前記回転体とで挟まれた空間を、前記モータの回転軸を始点としたときに前記回転体の半径方向内方側を通って、外部と連通させている。一般的に、前記モータの回転軸から前記回転体に動力が伝達されたときに、前記回転軸側の摺動部で発塵が生じるが、本発明によれば、前記回転軸側で発生した塵等の異物は、前記カバー部材と前記回転体とで挟まれた空間において、前記回転体の半径方向内方に向かって移動しないと外部に放出されないことになり、このとき前記回転体の表面に付着した塵等は遠心力で半径方向外方へと力を受け、半径方向内方に移動することが抑制される。従って、本発明によれば、効果的に外部への発塵を抑制でき例えば真空雰囲気で用いても、その環境を損なわない回転保持装置を提供できることとなる。
【００１０】
前記カバー部材は、前記回転体の回転軸線を包囲するように軸線方向に延在するフランジ部を有すると、かかるフランジ部によって更に外部への発塵を抑えることができる。又、かかるフランジを設けることで、前記カバー部材の加工時における必要な剛性を確保できるため、前記カバー部材の平面度をより高く加工でき、例えば歯車との隙間を小さく設計することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、比較例と、本発明の好適な実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態の回転保持装置を用いたイオンビーム注入装置のウェハスキャン機構部の斜視図である。縦長の筐体Ｈの下部には、モータＭが取り付けられており、モータＭに連結されたねじ軸Ｓは、筐体Ｈ内を鉛直方向に延在し、移動テーブルＴに固定されたナット（不図示）に螺合している。移動テーブルＴは、回転保持装置２００を支持する支持ブラケットＢに連結している。即ち、モータＭを駆動することによりねじ軸Ｓが回転すると、ナット及び移動テーブルＴと共に支持ブラケットＢが上下に移動し、それにより回転保持装置２００も上下に移動することとなる。
【００１２】
ここで、イオンビーム注入装置は、図１に示す状態で真空中でビームを水平方向に走査し、このビームに対してウェハを上下にスキャンすることでウェハ全体にイオンを注入する。このとき注入角度を調節するためにチルト軸とツイスト軸でビームに対するウェハの姿勢を決める。従って、１０-5〜１０-6Ｐａ程度の真空中で水平方向に照射されるイオンビームＩによってウェハを走査することができ、それにより適切なイオンビーム注入をおこなうことで、シリコンウェハにおけるＡｓ、Ｐ，Ｂ等の不純物の注入量を制御して半導体を製造することができる。
【００１３】
図２は、本実施の形態にかかる回転保持装置２００の断面図である。図２において、不図示のベースに対して円盤状の第１ハウジング２０１が固定されている。第１ハウジング２０１の上面に第２ハウジング２０４が取り付けられている。第２ハウジング２０４にボルト止めされた円筒状のステー２１２の外縁に、モータ２０３がボルト止めされている。モータ２０３の回転軸に形成された小ギヤ２０３ａは、リングギヤ２１５に噛合している。小ギヤ２０３ａとリングギヤ２１５とで減速機を構成し、リングギヤ２１５が回転体を構成する。
【００１４】
一方、第２ハウジング２０４の上面中央には円筒部２０４ａが形成されており、その周囲に中空の支持軸２０６が配置されている。支持軸２０６は、その上端に、台座２０２をボルトで取り付けている。台座２０２の下端半径方向外方において、支持軸２０６にリングギヤ２１５がボルトにより固定されている。ここでは、支持軸２０６と台座２０２とで支持軸を構成する。
【００１５】
支持軸２０６の外周には、間座２１８を挟んでアンギュラコンタクト玉軸受２０７，２１１の内輪が嵌合配置され、軸受抑え２３１により固定されている。一方、ステー２１２の外周には、間座２１９を挟んでアンギュラコンタクト玉軸受２０７，２１１の外輪が嵌合配置されている。従って、支持軸２０６は、外輪固定・内輪回転のアンギュラコンタクト玉軸受２０７，２１１により、ハウジングを構成する第１ハウジング２０１，第２ハウジング２０４，ステー２１２に対して回転自在に支持されている。尚、ステー２１２は、後述するようにして、支持ブラケットＢ（図１参照）に取り付けられている。更にリングギヤ２１５の上方には、ステー２１２に取り付けられたカバー部材２２０が配置されている。
【００１６】
ボルトＢ１を締め付けることによって、軸受抑え２３１が、支持軸２０６のフランジｂに対して間座２１８を挟んだ状態でアンギュラコンタクト玉軸受２０７，２１１の内輪を押圧する。一方、ボルトＢ２を締め付けることによって、軸受抑え２３２と、第２ハウジング２０４との間で、間座２１９を挟んでアンギュラコンタクト玉軸受２０７，２１１の外輪が押される。間座２１８，２１９の厚さ（軸線方向長さ）を調節することで、アンギュラコンタクト玉軸受２０７、２１１に予圧を付与することができる。支持軸２０６，軸受抑え２３１，２３２，第２ハウジング２０４、ボルトＢ１，Ｂ２が予圧機構を構成する。
【００１７】
アンギュラコンタクト玉軸受２０７、２１１の半径方向内方であって、第２ハウジング２０４の円筒部２０４ａと、支持軸２０６との間には、図で上方より冷却水用シール２１０と、真空シール２０９とが配置されている。冷却水用シール２１０は、冷却水の通路を密封するものであり、真空シール２０９は、大気外雰囲気と大気内雰囲気とを隔離する機能を有するものであり、Ｏ−リングの他、磁性流体シールや差動排気シールも用いることができる。
【００１８】
支持軸２０６の上端に取り付けられた円盤状の台座２０２は、その上面にホルダ２１６をボルトにより取り付けている。処理対象物となる不図示のウェハを静電的に吸着保持する回転台としてのホルダ２１６は、内部に冷却水を流すための空間２１６ａを有し、その下面に開口した、円孔状の供給口２１６ｂと、それを取り巻く環状の排出口２１６ｃとを有している。
【００１９】
支持軸の一部となる台座２０２は、軸線方向に延在する複数の伝達通路を有する。より具体的には、台座２０２の中央に第１伝達通路２０２ｃが設けられ、その周囲に第２伝達通路２０２ｄが設けられている。第１伝達通路２０２ｃの一端は、第２ハウジング２０４に形成された中央の第１貫通孔２０４ｂに連通し、その他端は、ホルダ２１６の供給口２１６ｂに対して開放している。又、第２伝達通路２０２ｄの一端は、第２ハウジング２０４に形成された第２貫通孔２０４ｃに連通し、その他端は、ホルダ２１６の排出口２１６ｃに対して開放している。
【００２０】
台座２０２と第２ハウジング２０４との間において、第１貫通孔２０４ｂと第２貫通孔２０４ｃを隔離するＯ−リングは設けられておらず、それらの周囲に、台座２０２と支持軸２０６とのスキマを密封するＯ−リングＯＲが設けられているのみである。ただし、第２ハウジング２０４の上端は、第１貫通孔２０４ｂを囲うように突出した凸部２０４ｄとなっており、これに対向して台座２０２の下面中央に形成された凹部２０２ｅに、所定のスキマを空けて嵌入しており、それによりスキマシールを形成している。
【００２１】
第２ハウジング２０４の第１貫通孔２０４ｂは、第１ハウジング２０１の入口通路２０１ｂに連通しており、入口通路２０１ｂには、不図示の冷却水供給部に連結された配管が接続されている。一方、第２ハウジング２０４の第２貫通孔２０４ｃは、第１ハウジング２０１の出口通路２０１ｃに連通しており、出口通路２０１ｃには、不図示の冷却水排出部に連結された配管が接続されている。
【００２２】
不図示のウェハをホルダ２１６により保持した状態で、モータ２０３を駆動することによって、小ギヤ２０３ａ及びリングギヤ２１５を介して、支持軸２０６及び台座２０２に連結されたホルダ２１６ごとウェハを回転させることができる。このとき、支持軸２０６及び台座２０２が回転しても、第１ハウジング２０１からホルダ２１６に冷却水を供給し、且つホルダ２１６から第１ハウジング２０１へと冷却水を排出することができる。
【００２３】
より具体的に説明すると、冷却水供給部から配管を介して供給された冷却水は、入口通路２０１ｂを通って第２ハウジング２０４の第１貫通孔２０４ｂに侵入し、ここから台座２０２の第１伝達通路２０２ｃを通って、供給口２１６ｂを介してホルダ２１６内部の空間２１６ａに侵入する。空間２１６ａに侵入した冷却水は、ホルダ２１６の壁面との間で熱交換を行い、ホルダ２１６により保持されたウェハを冷却することができる。
【００２４】
空間２１６ａ内で熱交換により加熱された冷却水は、排出口２１６ｃから流出した後、台座２０２の第２伝達通路２０２ｄを介して第２ハウジング２０４の第２貫通孔２０４ｃを通って、第１ハウジング２０１の出口通路２０１ｃを介して外部の冷却水排出部へと流出することとなる。
【００２５】
図３は、ホルダ２１６を取り外した状態で示す回転保持装置２００の斜視図であり、図４は、更にカバー部材２２０を取り外した状態で示す回転保持装置２００の斜視図であり、図５は、図２の構成の矢印Vで示す部分を拡大して示す図である。
【００２６】
図３において、カバー部材２２０は、円板部２２０ａと、円板部２２０ａの外周縁に形成され軸線方向上方に延在する外フランジ部２２０ｂと、円板部２２０ａの内周近傍に形成され軸線方向上方に延在する内フランジ部２２０ｃと、両フランジ部２２０ｂ、２２０ｃとの間に設けられた円周隆起部２２０ｄとからなる。円板部２２０ａの中央には、台座２０２を貫通させるための開口２２０ｅが形成されている。
【００２７】
カバー部材２２０の底面は、ステー２１２の上端に密着するように取り付けられている。ステー２１２は、支持ブラケットＢに対して、ステー２１２の一端側アーム２１２ａに取り付けられた回転軸ＲＳによって回転自在に支持されており、ステー２１２の他端側アーム２１２ｂに取り付けられ且つ不図示のモータに連結された駆動軸ＤＳによって、その軸線に直交する方向に回転駆動（傾動動作）されるようになっている。
【００２８】
尚、円板部２２０ａ上には、発光部２２１ａと受光部２２１ｂとを有する光センサ２２１が配置されており、ホルダ２１６の下面に取り付けられた遮光板２２２（図２，５参照）が、ホルダ２１６と共に回転して発光部２２１ａと受光部２２１ｂとの間に位置することで、発光部２２１ａから受光部２２１ｂへ向かう光束が遮られ、それによりホルダ２１６の位置検出を行えるようになっている。又、円周隆起部２２０ｄ上には、ストッパ２２３が、ホルダ２１６の下面に取り付けられた係止部材２２４（図２参照）に当接可能な位置に配置されており、両者が当接することでホルダ２１６のオーバーランを防止するようになっている。
【００２９】
図４において、ステー２１２のフランジ２１２ｃに囲われた空間内において、モータ２０３の回転軸に取り付けられた小ギヤ２０３ａは、リングギヤ２１５に噛合している。モータ２０３を駆動することによって、リングギヤ２１５が歯数比に応じた減速比で減速されつつ回転し、台座２０２を介してホルダ２１６（図１参照）を回転させるようになっている。ホルダ２１６の回転位置は、上述した光センサ２２１と遮光板２２２とで検出できるので、その信号に応じてモータ２０３が駆動制御される。
【００３０】
ここで、小ギヤ２０３ａの駆動時に、リングギヤ２１５との噛合部（Ａ）において歯面摺動による発塵が起こる。ここで、発生した塵等の異物が、真空チャンバ内に侵入すると、ウェハの処理不良を生じさせる恐れがある。
【００３１】
これに対し本実施の形態において、小ギヤ２０３ａとリングギヤ２１５とは、軸線方向両側をカバー部材２２０とステー２１２により遮蔽され、且つ半径方向外方をステー２１２のフランジ２１２ｃにより遮蔽されているので、発生した塵等の異物が外部へと放出されることが抑制される。しかしながら、カバー部材２２０に設けた開口２２０ｅと台座２０２との間には、唯一、回転保持装置２００の外部へと連通するスキマが形成されている。
【００３２】
これに対し本実施の形態によれば、図５に示すように、小ギヤ２０３ａ側で発生した塵等の異物が、開口２２０ｅと台座２０２との間に向かうためには、リングギヤ２１５の半径方向内方に向かって移動しなければならず、このときリングギヤ２１５の表面に付着した塵等は遠心力で半径方向外方へと力を受け、半径方向内方に移動することが抑制される。従って、本実施の形態によれば、効果的に発塵を抑制でき例えば真空雰囲気で用いても、その環境を損なわない回転保持装置２００を提供できることとなる。
【００３３】
又、万が一開口２２０ｅと台座２０２との間のスキマに、発生した塵等の異物が到達したとしても、カバー部材２２０の上面には内フランジ部２２０ｃと、外フランジ部２２０ｂとが形成されているため、これとホルダ２１６の下面とで、いわゆるラビリンスシールを形成しており、例えば図５に点線で示すように、小ギヤ２０３ａから発生した塵等の異物が外部に至るまでには長い距離を移動しなくてはならず、それにより発生した塵等の異物が外部に放出されることを効果的に抑制している。
【００３４】
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。例えば、大気外の環境とは、真空状態のみならず、大気と異なる気体で満たされた状態も含む。更に、減速機は歯車列を用いたものにかぎらず、チェーン・ベルト駆動であっても良い。かかる場合、回転台に連結されるスプロケットやプーリが、本発明の回転体となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施の形態の回転保持装置を用いたイオンビーム注入装置のウェハスキャン機構部の斜視図である。
【図２】本実施の形態にかかる回転保持装置２００の断面図である。
【図３】ホルダ２１６を取り外した状態で示す回転保持装置２００の斜視図である。
【図４】カバー部材２２０を取り外した状態で示す回転保持装置２００の斜視図である。
【図５】図２の構成の矢印Vで示す部分を拡大して示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
２００ 回転保持装置
２０１ ハウジング
２０１ｂ 入口通路
２０１ｃ 出口通路
２０２ 台座
２０２ｃ 第１伝達通路
２０２ｄ 第２伝達通路
２０２ｅ 凹部
２０３ モータ
２０３ａ 小ギヤ
２０４ ハウジング
２０４ａ 円筒部
２０４ｂ 第１貫通孔
２０４ｃ 第２貫通孔
２０４ｄ 凸部
２０６ 支持軸
２０７ アンギュラコンタクト玉軸受
２０７，２１１ アンギュラコンタクト玉軸受
２０９ 真空シール
２１０ 冷却水用シール
２１２ ステー
２１２ａ 一端側アーム
２１２ｂ 他端側アーム
２１２ｃ フランジ
２１５ リングギヤ
２１６ ホルダ
２１６ａ 空間
２１６ｂ 供給口
２１６ｃ 排出口
２１８，２１９ 間座
２２０ カバー部材
２２０ａ 円板部
２２０ｂ 両フランジ部
２２０ｂ 外フランジ部
２２０ｃ 内フランジ部
２２０ｄ 円周隆起部
２２０ｅ 開口
２２１ 光センサ
２２１ａ 発光部
２２１ｂ 受光部
２２２ 遮光板
２２３ ストッパ
２２４ 係止部材
２３１，２３２， ベアリング抑え
Ｂ 支持ブラケット
Ｂ１，Ｂ２ ボルト
ＤＳ 駆動軸
Ｈ 筐体
Ｉ イオンビーム
Ｍ モータ
ＯＲ リング
ＲＳ 回転軸
Ｓ 軸
Ｔ 移動テーブル
【図１】
2006186162.tif 000003
【図２】
2006186162.tif 000004
【図３】
2006186162.tif 000005
【図４】
2006186162.tif 000006
【図５】
2006186162.tif 000007