(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】  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。【選択図】  図２
2006186160.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、
前記フレームに取り付けられ、回転軸を有するモータと、
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、
前記フレームと、前記ハウジングの前記一面に対向する他面とを連結する連結部材とを有し、
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駆動装置。
【請求項２】
前記ハウジングは細長い筐体状であり、前記ハウジングの長手方向端面の一方が前記一面を構成し、前記ハウジングの長手方向端面の他方が前記他面を構成す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】
前記連結部材は、前記フレームと、前記ハウジングの他面以外の面とを連結しな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。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、駆動装置のフレームをハウジングに対してどのように設置すべきかという問題がある。フレームが変位或いは変形すると、ウェハを支持するテーブルの位置決めが困難となり、高精度な処理を行えない恐れがある。
【０００７】
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】
【０００８】
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、
前記フレームに取り付けられ、回転軸を有するモータと、
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、
前記フレームと、前記ハウジングの前記一面に対向する他面とを連結する連結部材とを有し、
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。
【発明の効果】
【０００９】
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。
【００１０】
従って、前記ハウジングは細長い筐体状であり、前記ハウジングの長手方向端面の一方が前記一面を構成し、前記ハウジングの長手方向端面の他方が前記他面を構成すると好ましい。
【００１１】
更に、前記連結部材が、前記フレームと、前記ハウジングの他面以外の面とを連結しなければ、例えば比較的大きな変形が、前記ハウジングの長手方向端面以外の面で生じた場合でも、その影響が前記フレームに伝わりにくく、より高い位置決め精度を確保できる。
【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り、図２は、本実施の形態の駆動装置の側面図である。
【００１３】
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。
【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、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。
【００１５】
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。
【００１６】
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及び磁気シールユニット１１の軸１１ａを介して、モータ９の回転軸９ａに連結されている。モータ９は、ベース板１ａの下面に、ブラケット１０を介して取り付けられ、モータ９の回転軸９ａは、ベース板１ａに設けられた開口１ｅを介して上方へと突出し、ここでねじ軸６に連結される。開口１ｅと回転軸９ａとの間には、磁気シールユニット１１が設けられ、開口１ｅを介して大気が内部に侵入することを防止している。
【００１７】
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３は、連結部材１２の分解図である。図３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。
【００１８】
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、所定の処理を行うことができる。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
図４〜７は、比較例にかかる駆動装置を示す側面図である。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４に示す比較例１において、真空チャンバＣの底面Ｃ１にベース板１ａを取り付けているが、フレーム１は細長く片持ち状態にあるため、駆動時の振動等によってフレーム１の上端が振れ、移動テーブル４の高精度な位置決めを行うことが困難となる。
【００２２】
これに対し、図５に示す比較例２においては、フレーム１の振動や振れを抑えるために、真空チャンバＣの側面Ｃ３と、フレーム１の上部とを剛体ＲＧで連結している。しかしながら、細長い筐体状の真空チャンバＣにおいては、内部が高真空状態になったとき大気圧との差圧で側面Ｃ３が最も変形しやすいので、その影響を受けてフレーム１の上部が押されて移動し、それにより移動テーブル４の高精度な位置決めを行うことが困難となる恐れがある。
【００２３】
更に、図６に示す比較例３においては、フレーム１の振動や振れを抑えるために、真空チャンバＣの側面Ｃ３にフレーム１の背面を密着させている。しかしながら、真空チャンバＣの内面の精度を高く維持することは困難であるから、真空チャンバＣの側面Ｃ３にフレーム１を密着させることにより、フレーム１の真直度が低下し、それにより移動テーブル４の高精度な位置決めを行うことが困難となる恐れがある。
【００２４】
一方、図７に示す比較例４においては、真空チャンバＣに頼らず、フレーム１の振動や振れを抑えようとするものであり、フレーム１の上板１ｂと真空チャンバＣの頂板下面Ｃ２とを連結する連結部材を設けていないので、テーブル４の位置決め精度を高めるにはフレーム１の剛性を高める必要がある。かかる場合、図１，２に示す駆動装置と同様のテーブル４の位置決め精度を実現するには、図７に示すように大きな補強板１ｄを設けなくてはならない。
【００２５】
補強板１ｄを大きくすると、大型化した駆動装置を収容するために、真空チャンバＣも大型化し重量や容量が増大する。ここで、真空チャンバＣ内は排気ポンプにより排気することで真空度を維持しているが、真空度を損ねる気体は真空チャンバＣの継ぎ目から侵入する大気と、真空チャンバＣ内で発生するアウトガスである。しかるに、真空チャンバＣの容量が増大すると、その内壁面の表面積も増大しアウトガスが増えるので、真空度を維持するには排気ポンプの容量を増大させなくてはならず、コスト増を招くことになる。
【００２６】
尚、別な比較例としては、例えば図５において、剛体ＲＧにより、フレーム１の上部と真空チャンバＣの側面Ｃ３とを連結する代わりに、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（点線参照）ことも考えられる。しかしながら、真空チャンバＣの頂板下面Ｃ２と底面Ｃ１との距離を高精度に維持することは困難であり、剛体ＲＧにより、フレーム１の上板１ｂと真空チャンバＣの頂板下面Ｃ２とを連結すると、頂板下面Ｃ２と底面Ｃ１との距離のばらつきに応じてフレーム１のストレスが発生し、それにより移動テーブル４の高精度な位置決めを行うことが困難となる恐れがある。
【００２７】
本実施の形態によれば、上下方向にのみ変形容易な連結部材１２によって、フレーム１の上板１ｂと真空チャンバＣの頂板下面Ｃ２とを連結することで、頂板下面Ｃ２と底面Ｃ１との距離のばらつきに関わらずフレームのストレスを抑えることができると共に、その振動や振れを抑制することができ、上述した比較例の不具合を克服して、よりコンパクトで高精度な位置決めを実現できる駆動装置を提供できる。
【００２８】
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】
【００２９】
【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】連結部材１２の分解図である。
【図４】比較例１の駆動装置の側面図である。
【図５】比較例２の駆動装置の側面図である。
【図６】比較例３の駆動装置の側面図である。
【図７】比較例４の駆動装置の側面図である。
【符号の説明】
【００３０】
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 磁気シールユニット
１２ 連結部材
１２ａ 第１筐体
１２ｂ 第２筐体
１２ｃ 薄板部材
ＢＴ ボルト
Ｃ 真空チャンバ
Ｃ１ 底面
Ｃ２ 頂板下面
【図１】
2006186160.tif 000003
【図２】
2006186160.tif 000004
【図３】
2006186160.tif 000005
【図４】
2006186160.tif 000006
【図５】
2006186160.tif 000007
【図６】
2006186160.tif 000008
【図７】
2006186160.tif 000009