(57)【要約】  【課題】  大気とは異なる環境において長寿命を実現できる駆動装置を提供する。  【解決手段】  移動テーブル４の表面側と裏面側に振り分けて回転台２４と駆動ユニット２５とを配置したので、重量バランスを適正にとることができ、スライダ３の負担を抑えることで超寿命化を図ることができる。また、回転台２４と駆動ユニット２５を支持する移動テーブル４の剛性も低くて足りるので、これを小型化することで構成のコンパクト化を図ることができ、更にモータ９の定格出力も小さくすることができてコスト低減を図れる。【選択図】  図２
2006186161.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、
前記ハウジングの一面に固定されたフレームと、
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、
前記テーブルの一方の面側に取り付けられた回転台と、
前記テーブルの前記一方の面に対向する他方の面側に取り付けられ、前記回転台を回転させる動力を発生する駆動源とを有することを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記フレームは、前記テーブルと共に移動する駆動源に干渉しない逃げ孔を設け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又は２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
【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。しかるに、ウェハを保持する回転台を真空中で移動させる場合、アウトガスの発生を抑制するために、そのガイド装置には固体潤滑剤や真空用グリース等を使用するのが一般的である。ところが、固体潤滑剤や真空用グリース等は、高真空中でアウトガスの発生を抑えることはできるが、通常の潤滑剤に比べると潤滑性能が劣るという問題があるので、この潤滑性能の劣る分を何らかの手法で補ってガイド装置の寿命を確保したいという要求がある。特に、ウェハを保持する回転台を回転させるための動力源を、回転台と共に移動させる場合、その駆動源をどのように配置するかは、ガイド装置の寿命に大きな影響を与えるという実情がある。
【０００６】
そこで本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、大気とは異なる環境において長寿命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】
【０００７】
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、
前記ハウジングの一面に固定されたフレームと、
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、
前記テーブルの一方の面側に取り付けられた回転台と、
前記テーブルの前記一方の面に対向する他方の面側に取り付けられ、前記回転台を回転させる動力を発生する駆動源とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
例えばリニアガイドレール等によって案内される移動可能なテーブルに、回転台と駆動源とを配置する場合、その配置が問題となる。テーブルに対して、回転台と駆動源とを一方の面に配置すると、バランスが悪くなり、モーメント荷重が加わってリニアガイドレール等の負担が大きくなり、寿命が低下する。これに対し本発明のように、前記テーブルに対して一方の面に回転台を取り付け、他方の面に駆動源を取り付ければ、両者のバランスがとれ、前記テーブルのモーメント荷重が減ってリニアガイドレール等の寿命を長く確保できる。
【０００９】
前記フレームは、前記テーブルと共に移動する駆動源に干渉しない逃げ孔を設けていると、前記駆動源の任意な配置を許容しつつ、前記テーブルのバランスを向上させることができる。ただし、逃げ孔の代わりに切欠を設けても良い。
【００１０】
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。
【００１１】
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】
【００１２】
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、例えば真空環境で用いられる半導体製造装置に適用可能な本実施の形態の駆動装置の正面図であるが、回転台は図示を省略している。図２は、図１の構成をII−II線で切断して矢印方向に見た図である。図３，４は、ハウジングを外して見た本実施の形態の駆動装置の斜視図であるが、図４においては、理解しやすいようにフレームの一部を取り外している。図５は、駆動装置の上面図である。
【００１３】
図１，２において、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の中央を連結する中央連結板１ｃと、ベース板１ａと上板１ｂの側縁を連結する側部連結板１ｄ、１ｅとからなる。尚、中央連結算１ｃには、後述する駆動ユニット２５との干渉を回避すべく、長孔（逃げ孔ともいう）１ｆが設けられている。
【００１４】
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、中央連結板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は、移動テーブル４の裏面（図２で右側面）に固定されている。移動テーブル４の表面（図２で左側面）には、ウェハ等を搭載し回転することができる回転台を取り付けることができる。
【００１５】
より具体的には、図２において、移動テーブル４の表面には、支持ブラケット２１が固定されている。支持ブラケット２１の一対のアーム部２１ａ、２１ａには、それぞれ軸受２２，２２が配置されており、回転軸２３の両端近傍を回転自在に支持している。回転軸２３の中央には、不図示のウェハを保持できる回転台２４が取り付けられ、回転軸２３の回転と共に傾動可能に配置されている。
【００１６】
一方、移動テーブル４の裏面には、駆動源である駆動ユニット２５が取り付けられている。図示を省略するが、駆動ユニット２５は、移動テーブル４に固定された筐体状のケース２５ａに収容されたモータ及び減速機を有している。ケース２５ａは、中央連結板１ｃの長孔１ｆを貫通するようにして配置されている。このように駆動ユニット２５をケース２５ａで覆うことにより、その内部に生じたアウトガスや減速機の発塵が真空チャンバＣ内に侵入することを抑制できる。モータから減速機を介して出力された動力は、回転軸２５ｂからケース２５の外部へと取り出される。回転軸２５ｂは、移動テーブル４の開口を裏面側から表面側へと貫通し、そこでカップリング２６を介して回転軸２３に連結されており、それにより駆動ユニット２５からの動力によって、回転台２４が傾動可能とされている。
【００１７】
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。
【００１８】
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ユニット１１の軸１１ａの上端に連結されている。磁気シールユニット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。磁気シールユニット１１は、それが取り付けられたベース板１ａの開口１ｇを介して大気が内部に侵入することを防止している。
【００１９】
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（即ち連結方向は図で上下方向）、連結部材１２が配置されている。図６は、連結部材１２の分解図である。図６に示すように、連結部材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、それぞれ開放部を塞ぐようにして第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、連結部材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弾性係数が低い（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弾性係数は極めて高くなっている。
【００２０】
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、軸１１ａ及びカップリング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るので、駆動ユニット２５及び回転台２４は、それに伴って上下移動することができる。
【００２１】
一方、駆動ユニット２５から回転軸２３を介して伝達された動力は、回転台２４を傾動させるので、回転台２４に載置された不図示のウェハにイオンビーム注入などの処理を適切に行うことができる。
【００２２】
図７、８は、比較例にかかる駆動装置を示す図１，２と同様な図である。図１，２の実施の形態と同様の機能を有する構成には同じ符号を付して説明を省略する。図７，８に示す比較例において、本実施の形態と大きく異なる点は、移動テーブル４の表面（即ち一方の面のみ）に、駆動ユニット２５と回転台２４を設けた点である。かかる場合、移動テーブル４の表面側の重量が増大するので、自重によるモーメント力が増大し、これを支持するスライダ３の負担が増えて寿命が低下する恐れがある。又、回転台２４は片持ち状態で支持されているので、その先端で振動や振幅が増大し、ウェハの処理に悪影響を及ぼす恐れがある。
【００２３】
これに対し、図１〜６に示す本実施の形態によれば、移動テーブル４の表面側と裏面側に振り分けて回転台２４と駆動ユニット２５とを配置したので、重量バランスを適正にとることができ、スライダ３の負担を抑えることで長寿命化を図ることができる。また、回転台２４と駆動ユニット２５を支持する移動テーブル４の剛性も低くて足りるので、これを小型化することで構成のコンパクト化を図ることができ、更にモータ９の定格出力も小さくすることができてコスト低減を図れる。
【００２４】
更に、本実施の形態の駆動装置によれば、連結部材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、連結部材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。
【００２５】
尚、連結部材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、その弾性係数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、連結部材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。
【００２６】
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、本発明は真空環境で用いられる半導体製造装置であれば、イオンビーム注入装置に限らず、スパッタ装置やＣＶＤ装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施の形態の駆動装置の正面図である。
【図２】図１の構成をII−II線で切断して矢印方向に見た図である。
【図３】ハウジングを外して見た本実施の形態の駆動装置の斜視図である。
【図４】ハウジングを外して見た本実施の形態の駆動装置の斜視図である。
【図５】駆動装置の上面図である。
【図６】連結部材１２の分解図である。
【図７】比較例１の駆動装置の正面面図である。
【図８】図７の構成をVIII−VIII線で切断して矢印方向に見た図である。
【符号の説明】
【００２８】
１ フレーム
１ａ ベース板
１ｂ 上板
１ｃ 中央連結板
１ｄ、１ｅ 側部連結板
１ｆ 長孔
１ｇ 開口
２，２ リニアガイドレール
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 磁気シールユニット
１２ 連結部材
１２ａ 第１筐体
１２ｂ 第２筐体
１２ｃ 薄板部材
２１ 支持ブラケット
２２，２２  軸受
２３  回転軸
２４  回転台
２５ 駆動ユニット
Ｃ 真空チャンバ
Ｃ１ 底面
Ｃ２ 頂板下面
【図１】
2006186161.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006186161.tif 000005
【図４】
2006186161.tif 000006
【図５】
2006186161.tif 000007
【図６】
2006186161.tif 000008
【図７】
2006186161.tif 000009
【図８】
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