(57)【要約】【課題】ウエハの処理速度を高めることができるウエハ処理装置を提供する。【解決手段】ウエハ処理装置１は、ステージ２上に配置されたウエハＰをイオンビームＬの照射によって処理し、ステージ２を駆動手段４によってＸ軸及びＹ軸に沿った方向に移動させる。駆動手段４は、往復カム機構１４とリニアアクチュエータとしてのボールねじ１５を備える。往復カム機構１４は、第１モータ１７の回転を直線運動に変換させるとともに、第１モータ１７の一方向の回転によってステージ２をＸ軸に沿った方向に往復動させる。ボールねじ１５は、第２モータ１８の回転を直線運動に変換させるとともに、ステージ２をＹ軸に沿った方向に往復動させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージ上に配置されたウエハをイオンビームの照射によって処理し、前記ステージを駆動手段によってＸ軸及びＹ軸に沿った方向に移動させるウエハ処理装置であって、
前記駆動手段は、
第１モータの回転を直線運動に変換させるとともに、前記第１モータの一方向の回転によって前記ステージを前記Ｘ軸に沿った方向に往復動させる往復カム機構と、
第２モータの回転を直線運動に変換させるとともに、前記ステージを前記Ｙ軸に沿った方向に往復動させるリニアアクチュエータと、を備えるウエハ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステージ上に配置されたウエハをイオンビームの照射によって処理し、ステージを駆動手段によってＸ軸及びＹ軸方向に移動させるウエハ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウエハ処理装置においてウエハの処理速度を高めるためには、ステージをスムーズに往復動させる必要がある。特許文献１には、ウエハが載置されるステージと、ステージをＸ軸及びＹ軸に沿った方向に往復動させる駆動手段と、ステージに対向配置されウエハにイオンビームを照射する電子銃が取り付けられた固定部材と、ウエハの処理空間を覆う筒状部材と、を備えたウエハ処理装置が記載されている。駆動手段としては、Ｘ軸リニアモータとＹ軸リニアモータとから構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２５８２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のウエハ処理装置では、イオンビームの折り返しのたびに電流の切り替えをしなければならない。このため、Ｘ軸方向におけるイオンビームの折り返しが多い場合、電流の切り替えによるリニアモータの停止回数が多くなりウエハの処理速度が遅くなる。
【０００５】
以上の背景に鑑み、本発明は、ウエハの処理速度を高めることができるウエハ処理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】
【０００６】
ステージ上に配置されたウエハをイオンビームの照射によって処理し、前記ステージを駆動手段によってＸ軸及びＹ軸に沿った方向に移動させるウエハ処理装置であって、前記駆動手段は、第１モータの回転を直線運動に変換させるとともに、前記第１モータの一方向の回転によって前記ステージを前記Ｘ軸に沿った方向に往復動させる往復カム機構と、第２モータの回転を直線運動に変換させるとともに、前記ステージを前記Ｙ軸に沿った方向に往復動させるリニアアクチュエータと、を備えるものである。
【０００７】
ステージをＸ軸に沿った方向へ往復動させるために往復カム機構を用いると、イオンビームの折り返しの際に第１モータの回転の方向をその都度切り替える必要がないのでウエハの処理速度を高めることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ウエハの処理速度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態にかかる真空処理装置の概略図である。
【図２】真空チャンバ内の構造を示す斜視図である。
【図３】真空チャンバ内の構造を示す平面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】円筒往復カムの外観を示す斜視図である。
【図６】図３のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。
【図７】図３のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。
【図８】ウエハに対するイオンビーム経路の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１に示すように、ウエハ処理装置１は、ウエハＰを載置するステージ２と、ウエハＰにイオンビームを照射するイオンビーム照射部３と、ステージ２をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる駆動手段４と、を備える。ステージ２は真空チャンバ５により覆われている。真空チャンバ５の側壁には貫通穴５ａが形成されている。貫通穴５ａには、真空チャンバ５内に存在する気体などを排気するための真空ポンプ６が取り付けられている。
【００１１】
イオンビーム照射部３は真空チャンバ５の上部に配置されている。真空チャンバ５の上部には、真空チャンバ５とイオンビーム照射部３とを連通するための連通穴５ｂが形成されている。イオンビーム照射部３は、ウエハＰに照射する元素をイオン化してイオンビームＬを出力するイオン発生源３ａと、イオンビームＬの中から必要なイオン種を選択する質量分析器３ｂと、質量分析器３ｂにより選択されたイオン種を所望のエネルギーにまで加速する加速器３ｃと、を備えている。ウエハＰ上にイオンビームＬが均一に照射されることで、ウエハＰに対してイオン注入などの処理がなされる。
【００１２】
図２〜図４に示すように、駆動手段４は、ステージ２をＸ軸方向に往復動させる往復カム機構１４と、Ｙ軸方向に延在し往復カム機構１４に第１モータ１７の駆動力を伝達するスプライン軸１９と、Ｙ軸方向に延在し第２モータ１８の駆動力によりステージ２をＹ軸方向に往復動させるリニアアクチュエータとしてのボールねじ１５と、を備えている。
【００１３】
図４及び５に示すように、往復カム機構１４は、Ｘ軸方向に延在し外周表面にカム溝２６ａが形成された円筒往復カム２６と、カム溝２６ａに沿って滑動するフォロア２７と、からなる。カム溝２６ａは、左回りと右回りで交差する二本の螺旋溝を両端でそれぞれ繋いだものである。
【００１４】
図６に示すように、真空チャンバ５の側壁には貫通穴５ｃが形成されている。フランジ７は、貫通穴５ｃを覆うように真空チャンバ５の側壁に取り付けられている。外筒２８は、フランジ７に形成された貫通穴７ａに回転可能に挿入されている。スプライン軸１９に装着された外筒２８の真空チャンバ５外にある端部には、プーリー１２が固定されている。プーリー１２と第１モータ１７とは、ベルト２０を介して連結されている。第１モータ１７の回転軸はスプライン軸１９に平行である。スプライン軸１９は、外筒２８と一緒に回転し、外筒２８に対しＹ軸方向にはスライドする。
【００１５】
図４及び図６に示すように、スプライン軸１９の真空チャンバ５内にある端部には、連結軸２３が固定されている。連結軸２３は、スリーブ３４を介してギヤボックス１６に取り付けられた軸受３３により回転可能に支持されている。連結軸２３及びギヤボックス１６がＹ軸方向に移動するとスプライン軸１９も一緒にＹ軸方向に移動する。
【００１６】
連結軸２３は、スプライン軸１９が取り付けられた端部と反対の端部に第1のかさ歯車２４が取り付けられている。円筒往復カム２６の一端には第２のかさ歯車２５が取り付けられている。第２のかさ歯車２５は、第１のかさ歯車２４に係合する。かさ歯車２４，２５はギヤボックス１６によって覆われる。
【００１７】
円筒往復カム２６の一端は、スリーブ３６を介してギヤボックス１６に取り付けられた軸受３５により回転可能に支持されている。円筒往復カム２６の他端は、スリーブ３８を介して封止板３１に取り付けられた軸受３７により回転可能に支持されている。円筒往復カム２６は、スプライン軸１９の回転に従動して回転する。
【００１８】
図３、図４及び図６に示すように、真空チャンバ５内において、スプライン軸１９は第１のベローズ９によって覆われ、円筒往復カム２６は第３のベローズ８及び第２のベローズ１１によって覆われる。ギヤボックス１６は連結板２９に固定されている。第１のベローズ９の一端は連結板２９に接続され、第１のベローズ９の他端はフランジ７に接続される。ギヤボックス１６の内部と第１のベローズ９の内部とを連結板２９を挟んで連通させるために、連結板２９には連通穴が形成されている。
【００１９】
第３のベローズ８の一端は、ステージ２の下部に固定された可動板３０に固定され、他端は、封止板３１によって固定されている。また、第２のベローズ１１の一端は可動板３０に固定され、他端はギヤボックス１６に固定されている。第２のベローズ１１とギヤボックス１６とは連通している。また、第３のベローズ８の内部と第２のベローズ１１の内部とを連通させるために、可動板３０には連通穴３０ａが形成されている。円筒往復カム２６のカム溝２６ａに挿入されるフォロア２７は、連通穴３０ａの近傍で可動板３０に固定されている。
【００２０】
ベローズ８，９，１１を利用することで、真空チャンバ５内の真空空間が気密に保たれる。ベローズ８，９，１１およびギヤボックス１６の内部は外気と連通する。
【００２１】
図３及び図７に示すように、真空チャンバ５の貫通穴５ｃから突出するボールねじ１５には回転ナット２２が螺着され、この回転ナット２２は軸受３９によって回転自在に支持されている。軸受３９はスリーブ４０内に配置され、スリーブ４０はフランジ７によって真空チャンバ５の外面に当接され且つ固定されている。ボールねじ１５の真空チャンバ５内にある端部は、取付部材３２を介して連結板２９に固定されている。
【００２２】
回転ナット２２の端部には、真空チャンバ５の外に配置されたプーリー１３が固定されている。プーリー１３と第２モータ１８とはベルト２１を介して連結される。第２モータ１８の回転軸はボールねじ１５に対して平行に延在する。
【００２３】
真空チャンバ５内において、ボールねじ１５は第４のベローズ１０によって覆われる。第４のベローズ１０の一端は連結板２９に固定され、他端はフランジ７に固定される。第４のベローズ１０により真空チャンバ５内は気密に保たれる。第４のベローズ１０の内部は真空チャンバ５外の外気と連通する。
【００２４】
駆動手段４によりステージ２をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる動作について、以下で説明する。
【００２５】
イオンビームをウエハＰ上に対し均一に照射させるためには、ウエハＰ上においてイオンビームを折り返す必要がある。イオンビームを折り返すためには、ステージ２をＸ軸方向に往復動させる必要がある。
【００２６】
まず、ステージ２をＸ軸方向に往復直線移動させる動作について、図３、図４及び図６を参照して説明する。
【００２７】
第１モータ１７を駆動するとスプライン軸１９が回転し、スプライン軸１９の回転に従動して円筒往復カム２６が回転する。フォロア２７は、円筒往復カム２６が回転するとカム溝２６ａに沿って滑動しＸ軸方向に往復動する。上述したように、円筒往復カム２６の両端において円筒往復カム２６の形成されたカム溝２６ａの螺旋の向きが反転するので、第１モータ１７の回転の向きを切り替えることなくカム溝２６ａに沿ってフォロア２７を往復動させることができる。
【００２８】
フォロア２７は、ステージ２の下部に取り付けされた可動板３０の連通穴付近に固定されている。このため、ステージ２は、フォロア２７のＸ軸方向における往復動に追従してＸ軸方向に往復動する。フォロア２７に固定された可動板３０のＸ軸方向における往復動によって、第３のベローズ８及び第２のベローズ１１はそれぞれ伸び縮みする。
【００２９】
次に、ステージ２をＹ軸方向に往復動させる動作について、図３及び図７を参照して説明する。
【００３０】
第２モータ１８を駆動すると、ベルト２１を介して第２モータ１８の駆動力がプーリー１３に伝達され回転ナット２２が回転する。回転ナット２２が回転すると、ボールねじ１５がＹ軸方向の一方の向きに直線移動する。ボールねじ１５の真空チャンバ５内にある端部は、取付部材３２を介して連結板２９に固定されているので、ボールねじ１５がＹ軸方向の一方の向きに直線移動すると、ボールねじ１５とともに連結板２９もＹ軸方向の同じ向きに直線移動する。
【００３１】
ギヤボックス１６の側面は連結板２９に固定されているので、連結板２９がＹ軸上の一方向に直線移動すると、ギヤボックス１６もＹ軸上で同じ方向に直線移動する。Ｙ軸方向において、ギヤボックス１６とスプライン軸１９とは一体に直線移動する。このため、ボールねじ１５がＹ軸上の一方向に直線移動すると、この直線移動に従動してスプライン軸１９もＹ軸上で同じ方向に直線移動する。ボールねじ１５及びスプライン軸１９のＹ軸方向における往復動によって、第１のベローズ９及び第４のベローズ１０はそれぞれ伸び縮みする。
【００３２】
円筒往復カム２６のかさ歯車２５はスプライン軸１９のかさ歯車２４と係合しているので、スプライン軸１９がＹ軸方向に直線移動すると、円筒往復カム２６もこれに追従してＹ軸方向で同じ向きに直線移動する。円筒往復カム２６がＹ軸方向に直線移動すると、フォロア２７も円筒往復カム２６とともにＹ軸方向に直線移動する。フォロア２７がＹ軸方向に直線移動すると、フォロア２７に固定された可動板３０及び可動板３０が固定されたステージ２もフォロア２７とともにＹ軸方向に直線移動する。なお、イオンビームの折り返しの際にステージ２のＹ軸方向における直線移動の方向を切り替えるためは、第２モータ１８の回転方向を切り替える必要がある。
【００３３】
前述した駆動手段４の円筒往復カム２６とボールねじ１５とを第１モータ１７及び第２モータ１８により同時に回転させてステージ２上のウエハＰを処理する。図８に示すように、ウエハＰの処理において、Ｘ軸方向におけるイオンビームの折り返しが多い場合、ウエハＰの処理速度を高めるためにはステージ２をＸ軸方向にスムーズに往復動させる必要がある。ステージ２をＸ軸方向へ往復動させる手段として往復カム機構１４を用いると、イオンビームの折り返しの際にモータの回転の方向をその都度切り替える必要がないのでステージ２をＸ軸方向にスムーズに往復動させることができる。
【００３４】
これに対し、ウエハＰの処理において、Ｙ軸方向におけるイオンビームの折り返しはウエハＰを１枚処理する毎に行えばよい。このため、ステージ２をＹ軸方向へ往復動させる手段として、イオンビームの折り返しの際に第２モータ１８の回転方向の切り替えが必要なボールねじ１５を用いてもウエハＰの処理速度が遅くなることはない。
【００３５】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、適宜種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１…ウエハ処理装置  ２…ステージ  ３…イオンビーム照射部
３ａ…イオン源  ３ｂ…質量分析器  ３ｃ…加速器  ４…駆動手段
５…真空チャンバ  ５ａ…貫通穴  ５ｂ…連通穴  ５ｃ…貫通穴
６…真空ポンプ  ７…フランジ
８，９，１０，１１…ベローズ  １２，１３…プーリー
１４…往復カム機構  １５…ボールねじ  １６…ギヤボックス
１７…第１モータ  １８…第２モータ  １９…スプライン軸
２０，２１…ベルト  ２２…回転ナット  ２３…連結軸
２４，２５…かさ歯車  ２６…円筒往復カム  ２６ａ…カム溝
２７…フォロア  ２８…外筒  ２９…連結板
３０…可動板  ３０ａ…連通穴  ３１…封止板  ３２…取付部材
３３，３５，３７，３９…軸受
３４，３６，３８，４０…スリーブ
Ｌ…イオンビーム  Ｐ…ウエハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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