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JP4020124B2 - Ion beam irradiation equipment - Google Patents
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この発明は、例えば水平方向に走査されたイオンビームをホルダに保持された基板に照射する構成のイオンビーム照射装置に関し、とくに照射装置の大型化を図ることなくホルダに保持された基板の搬送を可能とする手段に関する。このイオンビーム照射装置は、例えば、イオン注入装置である。   The present invention relates to an ion beam irradiation apparatus configured to irradiate, for example, an ion beam scanned in a horizontal direction onto a substrate held by a holder, and in particular, transports a substrate held by a holder without increasing the size of the irradiation apparatus. It relates to the means to make possible. This ion beam irradiation apparatus is, for example, an ion implantation apparatus.

この種の従来のイオンビーム照射装置において、ホルダに保持された基板にイオンビームが照射される構成の一例を示す概略平面図を図4に、図4に図示されるイオンビーム照射装置のチルト角を0度よりも大にしたときの概略側面図を図5に示す。   In this type of conventional ion beam irradiation apparatus, FIG. 4 is a schematic plan view showing an example of a configuration in which an ion beam is irradiated onto a substrate held by a holder, and the tilt angle of the ion beam irradiation apparatus shown in FIG. FIG. 5 shows a schematic side view when the angle is made larger than 0 degree.

図4において、イオンビーム100は、電界または磁界によりX方向(例えば水平方向)に走査される。X方向に走査されたイオンビーム100は、X方向と実質的に交差するZ方向に向けて照射される。この例では、Z方向も水平方向である。   In FIG. 4, the ion beam 100 is scanned in the X direction (for example, the horizontal direction) by an electric field or a magnetic field. The ion beam 100 scanned in the X direction is irradiated toward the Z direction substantially intersecting the X direction. In this example, the Z direction is also the horizontal direction.

このイオンビーム照射装置は、イオンビーム100が照射される方向Zの上流側から順に、フロントファラデーユニット62、ホルダ2、バックファラデー64が配置されている。なお、フロントファラデーユニット、ホルダ及びバックファラデーがこの順で配置されたイオンビーム照射装置が特許文献1の図1に記載されている。   In this ion beam irradiation apparatus, a front Faraday unit 62, a holder 2, and a back Faraday 64 are arranged in order from the upstream side in the direction Z in which the ion beam 100 is irradiated. Note that an ion beam irradiation apparatus in which a front Faraday unit, a holder, and a back Faraday are arranged in this order is described in FIG.

フロントファラデーユニット62及びバックファラデー64は、イオンビーム100の計測及びイオンビーム100の走査波形整形等に用いられる。   The front Faraday unit 62 and the back Faraday 64 are used for measuring the ion beam 100, shaping the scanning waveform of the ion beam 100, and the like.

ホルダ2には、被照射物である基板90が保持されている。このとき、基板の表面90aは、イオンビーム100の照射方向Zに対して所定の角度θで交差している(図5参照)。本明細書において、この交差角θをチルト角θと称する。なお、ホルダ2は例えば静電チャックである。   The holder 2 holds a substrate 90 that is an object to be irradiated. At this time, the surface 90a of the substrate intersects the irradiation direction Z of the ion beam 100 at a predetermined angle θ (see FIG. 5). In this specification, this crossing angle θ is referred to as a tilt angle θ. The holder 2 is an electrostatic chuck, for example.

また、このイオンビーム照射装置は、ホルダ2を駆動するためのホルダ駆動装置4と、ホルダ2、ホルダ駆動装置4、フロントファラデーユニット62及びバックファラデー64などの装置を真空領域内に収納する真空チャンバー80とを有している。   In addition, this ion beam irradiation apparatus includes a holder driving device 4 for driving the holder 2, and a vacuum chamber for storing devices such as the holder 2, the holder driving device 4, the front Faraday unit 62, and the back Faraday 64 in a vacuum region. 80.

ホルダ駆動装置4は、ホルダ2に保持された基板90がイオンビーム100に対して走査されるようにホルダ2を駆動する走査機構6、ホルダ2に保持された基板90を回転させてそのオリフラ角を変更可能なツイスト機構20、及びチルト角θを変更可能なチルト機構32を有している。   The holder driving device 4 rotates the scanning mechanism 6 that drives the holder 2 so that the substrate 90 held by the holder 2 is scanned with respect to the ion beam 100, and the orientation flat angle of the substrate 90 held by the holder 2. And a tilt mechanism 32 capable of changing the tilt angle θ.

なお、「オリフラ角」とは、基板90に形成されたオリエンテーションフラット(即ち、切欠。図示せず。)が、所定方向に対して成す角度を言う。   The “orientation flat angle” refers to an angle formed by an orientation flat (that is, a notch, not shown) formed on the substrate 90 with respect to a predetermined direction.

走査機構6は、アーム8と、可逆転式のアーム旋回用モータ12とを有している。アーム8は、一方の端部8aにおいてホルダ2が回転自在(即ち、オリフラ角が変更可能)に取り付けられると共に、他方の端部8bにおいて走査軸10が固定して取り付けられている。アーム旋回用モータ12は、走査軸10と実質的に平行なモータ駆動軸13を中心にして回転可能となっている。   The scanning mechanism 6 includes an arm 8 and a reversible arm turning motor 12. The arm 8 is attached to the holder 2 so that it can rotate freely (that is, the orientation flat angle can be changed) at one end 8a, and the scanning shaft 10 is fixedly attached to the other end 8b. The arm turning motor 12 is rotatable around a motor drive shaft 13 substantially parallel to the scanning shaft 10.

なお、走査軸10は、ホルダ2の中心Oから離れたところにありかつX方向に実質的に直交している。即ち、走査軸10は、Y方向に平行な軸とZ方向に平行な軸とを含む平面上であってかつ基板90の中心Oを含まない位置に配置されていることとなる。ここで、Y方向は、X方向及びZ方向のいずれにも実質的に直交する方向である。   The scanning axis 10 is away from the center O of the holder 2 and is substantially orthogonal to the X direction. That is, the scanning axis 10 is arranged on a plane including an axis parallel to the Y direction and an axis parallel to the Z direction, and does not include the center O of the substrate 90. Here, the Y direction is a direction substantially orthogonal to both the X direction and the Z direction.

モータ駆動軸13にはプーリ14が固定して取り付けられ、走査軸10にはプーリ16が固定して取り付けられている。なお、プーリ14及びプーリ16は互いにX方向に平行に並んでおり、これらのプーリ14、16の間にはタイミングベルト18が巻き掛けられている。   A pulley 14 is fixedly attached to the motor drive shaft 13, and a pulley 16 is fixedly attached to the scanning shaft 10. The pulley 14 and the pulley 16 are arranged in parallel to each other in the X direction, and a timing belt 18 is wound around the pulleys 14 and 16.

ツイスト機構20は、オリフラ角を変更する機構であって、可逆転式のツイスト用モータ22と、主軸24と、プーリ26、28と、タイミングベルト30とを有する。   The twist mechanism 20 is a mechanism that changes the orientation flat angle, and includes a reversible twist motor 22, a main shaft 24, pulleys 26 and 28, and a timing belt 30.

ツイスト用モータ22は、前記走査軸10と同軸に配置された主軸24に結合されている。主軸24は、プーリ16に対して回転自在に内挿されている。   The twist motor 22 is coupled to a main shaft 24 that is disposed coaxially with the scanning shaft 10. The main shaft 24 is inserted in the pulley 16 so as to be rotatable.

プーリ26は主軸24に固定して取り付けられており、プーリ28はホルダ2の回転軸29に固定して取り付けられている。プーリ26の径とプーリ28の径とは実質的に同一となっており、プーリ26とプーリ28との間には、タイミングベルト30が巻き掛けられている。   The pulley 26 is fixedly attached to the main shaft 24, and the pulley 28 is fixedly attached to the rotating shaft 29 of the holder 2. The diameter of the pulley 26 and the diameter of the pulley 28 are substantially the same, and the timing belt 30 is wound between the pulley 26 and the pulley 28.

なお、少なくとも、アーム旋回用モータ12、モータ駆動軸13、プーリ14、プーリ16及びタイミングベルト18がハウジング31に収納されている。また、走査軸10はハウジング31に対して回転自在となっている。   At least the arm turning motor 12, the motor drive shaft 13, the pulley 14, the pulley 16, and the timing belt 18 are accommodated in the housing 31. The scanning shaft 10 is rotatable with respect to the housing 31.

チルト機構32は、ハウジング31に固定して取付けられると共に、X方向と実質的に平行なチルト軸34と、チルト軸34に対してチルト軸34と同心に連結された可逆転式のチルト用モータ36と、チルト用モータ36を収納するハウジング38とを有している。   The tilt mechanism 32 is fixedly attached to the housing 31 and has a tilt shaft 34 substantially parallel to the X direction, and a reversible tilt motor connected to the tilt shaft 34 concentrically with the tilt shaft 34. 36 and a housing 38 that houses the tilt motor 36.

なお、チルト軸34の中心(以下、「チルト中心」と称する)Lは、基板90の表面90a、さらに詳しく言えば、基板90の表面90aであってかつ基板90の中心Oを通過する。即ち、チルト用モータ36が回転したとき、図5に図示されるチルト角θが変化する。   The center (hereinafter referred to as “tilt center”) L of the tilt axis 34 is the surface 90 a of the substrate 90, more specifically, the surface 90 a of the substrate 90 and passes through the center O of the substrate 90. That is, when the tilt motor 36 rotates, the tilt angle θ shown in FIG. 5 changes.

基板90にイオンビーム100を照射して処理を施す場合におけるチルト角θの変更は、イオンビーム100とチルト中心LとがZ方向に一致する位置で行われる。これにより、チルト角θの大きさに拘らず、イオンビーム100の経路上の任意の点からチルト中心LまでのZ方向の距離xが一定となる。   When the substrate 90 is irradiated with the ion beam 100 for processing, the tilt angle θ is changed at a position where the ion beam 100 and the tilt center L coincide with the Z direction. Accordingly, the distance x in the Z direction from an arbitrary point on the path of the ion beam 100 to the tilt center L is constant regardless of the magnitude of the tilt angle θ.

次に、走査機構6、ツイスト機構20及びチルト機構32のそれぞれの作用について、図4及び図5を参照しつつ説明する。   Next, operations of the scanning mechanism 6, the twist mechanism 20, and the tilt mechanism 32 will be described with reference to FIGS.

先ず、走査機構6の作用について説明する。   First, the operation of the scanning mechanism 6 will be described.

図4において、アーム旋回用モータ12がモータ駆動軸13を中心として所定角度の範囲内で回転させられると、これに伴ってプーリ14が回転する。プーリ14とプーリ16との間にはタイミングベルト18が巻きかけられているので、プーリ14の回転に伴ってプーリ16が回転する。プーリ16が回転すると、走査軸10とアーム8とが互いに固定して取り付けられているのでアーム8が回転する。   In FIG. 4, when the arm turning motor 12 is rotated within a range of a predetermined angle about the motor drive shaft 13, the pulley 14 is rotated accordingly. Since the timing belt 18 is wound between the pulley 14 and the pulley 16, the pulley 16 rotates as the pulley 14 rotates. When the pulley 16 rotates, the arm 8 rotates because the scanning shaft 10 and the arm 8 are fixedly attached to each other.

即ち、アーム旋回用モータ12がモータ駆動軸13を中心として所定角度の範囲内で回転すると、アーム8が走査軸10を中心に旋回することとなる。これにより、基板90が走査軸10を中心に旋回する。換言すれば、走査機構6は、走査軸10を中心にして所定角度の範囲内でアーム8を往復旋回させることとなる。なお、この場合におけるホルダ2及びホルダ2に保持された基板90がとり得る位置は、図5において二点鎖線で図示されている。   That is, when the arm turning motor 12 rotates around the motor drive shaft 13 within a predetermined angle range, the arm 8 turns around the scanning shaft 10. As a result, the substrate 90 rotates around the scanning axis 10. In other words, the scanning mechanism 6 reciprocates the arm 8 within a predetermined angle range about the scanning axis 10. In this case, the positions that can be taken by the holder 2 and the substrate 90 held by the holder 2 are shown by two-dot chain lines in FIG.

次に、ツイスト機構20の作用について説明する。図4において、ツイスト用モータ22が回転すると、これに伴って主軸24及びプーリ26が回転する。ここで、プーリ26とプーリ28との間にはタイミングベルト30が巻き掛けられているので、タイミングベルト30、プーリ28及びホルダ2がツイスト用モータ22の回転方向と同じ方向に回転する。   Next, the operation of the twist mechanism 20 will be described. In FIG. 4, when the twist motor 22 rotates, the main shaft 24 and the pulley 26 rotate accordingly. Here, since the timing belt 30 is wound between the pulley 26 and the pulley 28, the timing belt 30, the pulley 28, and the holder 2 rotate in the same direction as the rotation direction of the twist motor 22.

このように、ツイスト用モータ22を回転駆動させることによって、オリフラ角が所定の角度に設定される。   In this way, the orientation flat angle is set to a predetermined angle by rotationally driving the twist motor 22.

ところで、このイオンビーム照射装置は、走査機構6が走査軸10を中心にして所定角度の範囲内でアーム8を往復旋回させた場合であっても、オリフラ角が一定となるように構成されている。   By the way, this ion beam irradiation apparatus is configured such that the orientation flat angle is constant even when the scanning mechanism 6 reciprocally turns the arm 8 within a predetermined angle range about the scanning axis 10. Yes.

即ち、アーム旋回用モータ12によってアーム8を例えばZ方向に見て時計方向にφ度回転させた場合、アーム8側から見るとプーリ26は反時計方向にφ度回転したことになる。   That is, when the arm 8 is rotated clockwise by φ degrees as viewed in the Z direction by the arm turning motor 12, for example, when viewed from the arm 8 side, the pulley 26 is rotated counterclockwise by φ degrees.

このとき、プーリ26との間でタイミングベルト30が巻き掛けられているプーリ28は、アーム8側から見ると反時計方向にφ度回転する。これは、プーリ26の径とプーリ28の径とが実質的に同一であるからである。   At this time, the pulley 28 around which the timing belt 30 is wound around the pulley 26 rotates φ degrees counterclockwise when viewed from the arm 8 side. This is because the diameter of the pulley 26 and the diameter of the pulley 28 are substantially the same.

従って、ホルダ2は、走査軸10を回転中心としてアーム8の長さを半径に円弧を描くように走査されるが、オリフラ角は変更せず、その姿勢は不変である。よって、このホルダ2に保持された基板90の姿勢も一定となる。   Therefore, the holder 2 is scanned so as to draw an arc with the length of the arm 8 as a radius around the scanning axis 10 as a rotation center, but the orientation flat angle is not changed and its posture is unchanged. Therefore, the posture of the substrate 90 held by the holder 2 is also constant.

最後に、チルト機構32の作用について説明する。図4及び図5において、チルト用モータ36がチルト中心Lを回転中心として回転すると、チルト用モータ36の回転に伴って基板90が回転する。これは、チルト用モータ36とホルダ2とが、チルト軸34、ハウジング31、走査軸10及びアーム8を介して連結されているからである。   Finally, the operation of the tilt mechanism 32 will be described. 4 and 5, when the tilt motor 36 rotates about the tilt center L, the substrate 90 rotates as the tilt motor 36 rotates. This is because the tilt motor 36 and the holder 2 are connected via the tilt shaft 34, the housing 31, the scanning shaft 10 and the arm 8.

ここで、チルト中心Lが基板90の表面90aを通過しているので、基板90がチルト中心Lを中心として回転する。即ち、これは、チルト用モータ36の回転に伴ってチルト角θが変更することを意味する。   Here, since the tilt center L passes through the surface 90a of the substrate 90, the substrate 90 rotates about the tilt center L. That is, this means that the tilt angle θ changes as the tilt motor 36 rotates.

このようにして、所望のオリフラ角及びチルト角θが設定された上で、X方向に走査されたイオンビーム100が、ホルダ2に保持された基板90に対して照射される。また、走査軸10を中心にしてアーム8を所定角度の範囲内で往復旋回させることによって基板90の全面に亘ってイオンビーム100が照射され、一連のイオン注入等の処理が行われる。   In this way, the desired orientation flat angle and tilt angle θ are set, and the ion beam 100 scanned in the X direction is irradiated onto the substrate 90 held by the holder 2. Further, the arm 8 is reciprocated within a predetermined angle range around the scanning axis 10 to irradiate the entire surface of the substrate 90 with the ion beam 100 to perform a series of processes such as ion implantation.

このように、走査軸10を中心にしてアーム8を所定角度の範囲内で往復旋回させることによって基板90の全面に亘ってイオンビーム100が照射される場合であっても、イオンビーム100の経路上の任意の点からチルト中心LまでのZ方向の距離xは常に一定となる。   In this way, even when the ion beam 100 is irradiated over the entire surface of the substrate 90 by reciprocatingly turning the arm 8 within a predetermined angle range around the scanning axis 10, the path of the ion beam 100. The distance x in the Z direction from the arbitrary point above to the tilt center L is always constant.

イオンビームが基板90の表面90aに照射されることによって一連の処理が終了すると、ホルダ2(即ち基板90)がほぼ水平状態となるまでチルト用モータ36がチルト中心Lを中心として回転する。   When a series of processing is completed by irradiating the surface 90a of the substrate 90 with the ion beam, the tilt motor 36 rotates about the tilt center L until the holder 2 (that is, the substrate 90) becomes substantially horizontal.

一方、図5に図示されるように、バックファラデー64よりもZ方向側には、処理の前後の基板90を搬送するための搬送装置65が配置されている。   On the other hand, as illustrated in FIG. 5, a transport device 65 for transporting the substrate 90 before and after the processing is disposed on the Z direction side from the back Faraday 64.

搬送装置65は、図示しない所定の地点を支点として水平方向に旋回する搬送アーム66と、この搬送アーム66に取り付けられた基板受け68とを有する。そして、搬送アーム66が図示しない所定の地点を支点として水平方向に旋回することによって、一連の処理が終了した基板90が、基板受け68により支持されて搬送される。また、同様にして、未処理の基板90をホルダ2に渡すこともできる。   The transfer device 65 includes a transfer arm 66 that turns in a horizontal direction with a predetermined point (not shown) as a fulcrum, and a substrate receiver 68 attached to the transfer arm 66. Then, the transport arm 66 pivots in the horizontal direction with a predetermined point (not shown) as a fulcrum, so that the substrate 90 after a series of processing is supported by the substrate receiver 68 and transported. Similarly, the unprocessed substrate 90 can be transferred to the holder 2.

ところが、図5に図示される構成では、基板90と搬送装置65との間にはバックファラデー64が配置されている。従って、チルト用モータ36によってホルダ2がほぼ水平状態とされたとしても、搬送アーム66を旋回させるとバックファラデー64に干渉してしまい、ホルダ2に対して基板90を搬送(受け渡し)することができない。   However, in the configuration illustrated in FIG. 5, the back Faraday 64 is disposed between the substrate 90 and the transfer device 65. Accordingly, even if the holder 2 is brought into a substantially horizontal state by the tilt motor 36, if the transport arm 66 is turned, it interferes with the back Faraday 64, and the substrate 90 can be transported (delivered) to the holder 2. Can not.

また、バックファラデー64は、前記のようにイオンビーム100の計測等に用いられることから、バックファラデー64をY方向に移動させることは計測精度悪化等の理由から好ましくない。   Further, since the back Faraday 64 is used for the measurement of the ion beam 100 as described above, it is not preferable to move the back Faraday 64 in the Y direction for reasons such as deterioration in measurement accuracy.

さらに、ホルダ2と搬送装置65との間に配置されるものとしてバックファラデー64は一例であって、バックファラデー64以外にも他の計測器等の構造物が配置されている場合が多い。   Furthermore, the back Faraday 64 is an example of the one disposed between the holder 2 and the transfer device 65, and in addition to the back Faraday 64, other structures such as measuring instruments are often disposed.

上記のような課題を解決するための一方策として、例えば特許文献2の図1と同様の構成にすることが考えられる。この場合について、図6を参照しつつ説明する。図6は、図4及び図5に図示されるイオンビーム照射装置において、ホルダ2がバックファラデー64よりもZ方向側に移動可能とした場合の概略平面図である。   As one measure for solving the above problems, for example, a configuration similar to that shown in FIG. This case will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic plan view of the ion beam irradiation apparatus shown in FIGS. 4 and 5 when the holder 2 is movable to the Z direction side from the back Faraday 64.

図6において、基板90に対して一連の処理を終えると、アーム旋回用モータ12が回転する。これにより、アーム8が走査軸10を回転中心として例えば上方に旋回する。即ち、Z方向と反対方向に見た場合において、アーム8が走査軸10を回転中心として反時計方向に旋回する。   In FIG. 6, when a series of processing is completed for the substrate 90, the arm turning motor 12 rotates. As a result, the arm 8 pivots upward, for example, with the scanning axis 10 as the center of rotation. That is, when viewed in the direction opposite to the Z direction, the arm 8 pivots counterclockwise around the scanning axis 10 as a rotation center.

アーム8が走査軸10を回転中心として約90度旋回したのち、チルト用モータ36を回転させると、アーム8はチルト軸34を回転中心として旋回する。これにより、ホルダ2を、バックファラデー64よりもZ方向側の領域Gに位置させることが可能となる。   When the tilt motor 36 is rotated after the arm 8 rotates about 90 degrees about the scanning axis 10, the arm 8 rotates about the tilt axis 34. Thereby, the holder 2 can be positioned in the region G on the Z direction side with respect to the back Faraday 64.

特開2001−143651号公報(図1)JP 2001-143651 A (FIG. 1) 特許第2797368号公報(第1図)Japanese Patent No. 2797368 (FIG. 1)

しかしながら、走査軸10を回転中心としてアーム8を旋回させたのち、ホルダ2がバックファラデー64よりもZ方向側に位置するようにチルト軸34を回転中心としてアーム8を旋回させたとき、バックファラデー64よりもZ方向側においてホルダ2が待機できる領域Gが必要となり、そのぶん装置が大形化してしまうという課題がある。   However, when the arm 8 is turned about the scanning axis 10 and then the arm 8 is turned about the tilt axis 34 so that the holder 2 is positioned on the Z direction side of the back Faraday 64, the back Faraday An area G in which the holder 2 can stand by is required on the Z direction side from 64, and there is a problem that the apparatus is increased in size.

そこで、この発明は、装置の大形化を回避しつつ、水平状態にされた基板を容易に搬送可能とするイオンビーム照射装置を提供することを主たる目的としている。   In view of the above, the main object of the present invention is to provide an ion beam irradiation apparatus that can easily transport a substrate in a horizontal state while avoiding an increase in size of the apparatus.

前記課題を解決するためのこの発明に係る基板保持装置は、X方向に走査されたイオンビームをホルダに保持された基板に照射する構成のイオンビーム照射装置であって、前記ホルダを支えるアームを、ホルダの中心から離れたところにありかつX方向に実質的に直交する走査軸を中心にして所定角度範囲内で往復旋回させる走査機構、及び当該走査機構を、ホルダに保持された基板の表面を通りかつX方向と実質的に平行なチルト軸を中心にして回転させるチルト機構を有するホルダ駆動装置と、前記ホルダ駆動装置をX方向と実質的に直交するY方向に昇降させる昇降装置とを備えることを特徴とする。   A substrate holding apparatus according to the present invention for solving the above-described problems is an ion beam irradiation apparatus configured to irradiate a substrate held by a holder with an ion beam scanned in the X direction, and includes an arm that supports the holder. A scanning mechanism that reciprocates within a predetermined angular range around a scanning axis that is away from the center of the holder and substantially orthogonal to the X direction, and the surface of the substrate held by the holder A holder driving device having a tilt mechanism that rotates about a tilt axis that is substantially parallel to the X direction and a lifting device that raises and lowers the holder driving device in the Y direction substantially orthogonal to the X direction. It is characterized by providing.

上記構成によれば、チルト軸を回転中心としてアームを旋回させることによってホルダ(即ち基板)を実質的に水平状態としたのち、昇降装置によって、ホルダの水平状態を維持しつつホルダをY方向に移動させることが可能となる。   According to the above configuration, the holder (that is, the substrate) is made substantially horizontal by turning the arm around the tilt axis, and then the holder is moved in the Y direction while the horizontal state of the holder is maintained by the lifting device. It can be moved.

請求項1に記載の発明によれば、ホルダの水平状態を維持しつつホルダをY方向に移動させることが可能となるので、ホルダと搬送装置との間にバックファラデー等の構造物が配置されている場合であっても、装置を大型化することなく、ホルダに保持された基板を容易に搬送することができる。   According to the first aspect of the present invention, since the holder can be moved in the Y direction while maintaining the horizontal state of the holder, a structure such as a back Faraday is disposed between the holder and the transport device. Even if it is a case, the board | substrate hold | maintained at the holder can be conveyed easily, without enlarging an apparatus.

図1は、この発明に係るイオンビーム照射装置の一例をZ方向と反対方向から見た概略背面図である。図2は、図1に図示されるイオンビーム照射装置の概略平面図である。   FIG. 1 is a schematic rear view of an example of an ion beam irradiation apparatus according to the present invention viewed from the direction opposite to the Z direction. FIG. 2 is a schematic plan view of the ion beam irradiation apparatus shown in FIG.

以下において、図4〜図6に示した従来例と同一または相当する部分には同一符号を付すと共に、当該従来例との相違点を主に説明する。   In the following, the same or corresponding parts as those in the conventional example shown in FIGS. 4 to 6 are denoted by the same reference numerals, and differences from the conventional example will be mainly described.

図1及び図2において、このイオンビーム照射装置は、従来例におけるイオンビーム照射装置の真空チャンバー80に代えて、真空チャンバー80aを備えている。更に、ホルダ駆動装置をY方向に昇降させる昇降装置40を備えている。   1 and 2, the ion beam irradiation apparatus includes a vacuum chamber 80a instead of the vacuum chamber 80 of the conventional ion beam irradiation apparatus. In addition, an elevating device 40 that elevates and lowers the holder driving device in the Y direction is provided.

真空チャンバー80aは、前記チルト機構32を囲む矩形の領域82(図1参照)を形成している。即ち、真空チャンバー80aは、X方向外部に突出した突出部84を有している。   The vacuum chamber 80a forms a rectangular region 82 (see FIG. 1) surrounding the tilt mechanism 32. That is, the vacuum chamber 80a has a protruding portion 84 that protrudes outward in the X direction.

図1において、昇降装置40は、真空チャンバー80aの外側に設けられた可逆転式の昇降用モータ44によって、真空チャンバー80a内に配置されている前記ホルダ2、走査機構6、ツイスト機構20及びチルト機構32をY方向に昇降させるための装置である。   In FIG. 1, the lifting device 40 includes the holder 2, the scanning mechanism 6, the twist mechanism 20, and the tilt disposed in the vacuum chamber 80 a by a reversible lifting motor 44 provided outside the vacuum chamber 80 a. It is a device for raising and lowering the mechanism 32 in the Y direction.

昇降用モータ44は、真空チャンバー80aに固定して取り付けられており、Y方向に長い連結軸46を中心として回転する。   The lifting / lowering motor 44 is fixedly attached to the vacuum chamber 80a and rotates around a connecting shaft 46 that is long in the Y direction.

この連結軸46には、連結軸46の中心Mと同心となるようにボールネジ48が固定して取り付けられている。また、ボールネジ48には、連結軸46が取り付けられた側とは反対側に、プレート42に固定されたボールナット50が取り付けられている。なお、プレート42の面42aは、ボールネジ48の中心Mと実質的に直交している。   A ball screw 48 is fixedly attached to the connecting shaft 46 so as to be concentric with the center M of the connecting shaft 46. Further, a ball nut 50 fixed to the plate 42 is attached to the ball screw 48 on the side opposite to the side on which the connecting shaft 46 is attached. The surface 42 a of the plate 42 is substantially orthogonal to the center M of the ball screw 48.

プレート42には、ボールネジ48と平行に伸びる昇降軸56が固定して取り付けられている。この昇降軸56は、真空チャンバー80aの突出部84をY方向に貫通していると共に、真空チャンバー80aの外側で真空チャンバー80aに固定された上ガイド52及び下ガイド54によって支持されている。   A lifting shaft 56 extending in parallel with the ball screw 48 is fixedly attached to the plate 42. The lifting shaft 56 penetrates the protrusion 84 of the vacuum chamber 80a in the Y direction, and is supported by an upper guide 52 and a lower guide 54 fixed to the vacuum chamber 80a outside the vacuum chamber 80a.

昇降軸56には、前記チルト機構32が真空チャンバー80aの矩形の領域82において固定して取り付けられている。より具体的に言えば、チルト用モータ36を収納しているハウジング38が昇降軸56に固定して取り付けられている。   The tilt mechanism 32 is fixedly attached to the lifting shaft 56 in a rectangular region 82 of the vacuum chamber 80a. More specifically, a housing 38 that houses the tilt motor 36 is fixedly attached to the lifting shaft 56.

真空チャンバー80aの突出部84には、昇降軸56がY方向に貫通することによって2個の貫通孔86、88が形成されている。そこで、真空チャンバー80a内の真空を保持するために、チルト用モータ36と貫通孔86、88との間には、それぞれ、真空シール手段58、60が設けられている。即ち、これらの真空シール手段58、60は、真空チャンバー80aの外側の領域と内側の領域との間をシールする機能を有している。なお、真空シール手段58、60は、この例ではベローズで構成されており、Y方向に伸縮可能となっている。   Two through holes 86 and 88 are formed in the projecting portion 84 of the vacuum chamber 80a as the elevating shaft 56 penetrates in the Y direction. In order to maintain the vacuum in the vacuum chamber 80a, vacuum seal means 58 and 60 are provided between the tilt motor 36 and the through holes 86 and 88, respectively. That is, these vacuum sealing means 58 and 60 have a function of sealing between the outer region and the inner region of the vacuum chamber 80a. Note that the vacuum sealing means 58 and 60 are formed of bellows in this example, and can be expanded and contracted in the Y direction.

次に、昇降装置40の作用について説明する。   Next, the operation of the lifting device 40 will be described.

図1において、昇降用モータ44が回転させられると、それに伴って連結軸46及びボールネジ48が、中心Mを回転中心として回転する。このとき、昇降用モータ44、連結軸46及びボールネジ48のそれぞれは、真空チャンバー80aに対する位置が不変である。昇降用モータ44が真空チャンバー80aに固定されているからである。   In FIG. 1, when the elevating motor 44 is rotated, the connecting shaft 46 and the ball screw 48 are rotated with the center M as the rotation center. At this time, the position of the elevating motor 44, the connecting shaft 46, and the ball screw 48 is unchanged with respect to the vacuum chamber 80a. This is because the elevating motor 44 is fixed to the vacuum chamber 80a.

ボールネジ48が中心Mを回転中心としていずれか一の方向(例えば時計方向)に回転すると、ボールナット50及びプレート42が上昇する。また、ボールネジ48が中心Mを回転中心として他の方向(例えば反時計方向)に回転すると、ボールナット50及びプレート42が下降する。   When the ball screw 48 rotates in any one direction (for example, clockwise) with the center M as the rotation center, the ball nut 50 and the plate 42 are raised. Further, when the ball screw 48 rotates in the other direction (for example, counterclockwise) with the center M as the rotation center, the ball nut 50 and the plate 42 are lowered.

このように、プレート42がY方向に昇降すると、プレート42に固定されている昇降軸56、及び昇降軸56に固定されているチルト機構32がY方向に昇降する。なお、真空シール手段58、60はベローズで構成されているので、チルト機構32がY方向に昇降した場合であっても、真空チャンバー80aの外側領域と内側領域との間のシールを保持することが可能である。   Thus, when the plate 42 moves up and down in the Y direction, the lifting shaft 56 fixed to the plate 42 and the tilt mechanism 32 fixed to the lifting shaft 56 move up and down in the Y direction. Since the vacuum seal means 58 and 60 are formed of bellows, the seal between the outer region and the inner region of the vacuum chamber 80a is held even when the tilt mechanism 32 is moved up and down in the Y direction. Is possible.

次に、一連の処理が終了した基板90を搬送する動作について、図3を参照しつつ説明する。図3は、ホルダ2に保持された基板90が搬送装置65によって搬送される概略図であって、(a)が平面図、(b)が側面図である。   Next, an operation for transporting the substrate 90 after a series of processes will be described with reference to FIG. 3A and 3B are schematic views in which the substrate 90 held by the holder 2 is transported by the transport device 65, where FIG. 3A is a plan view and FIG. 3B is a side view.

図3(a)に図示されるように、搬送装置65は、図示しない所定の位置を支点として搬送アーム66が旋回する(矢印A参照)。   As shown in FIG. 3A, in the transfer device 65, the transfer arm 66 turns around a predetermined position (not shown) as a fulcrum (see arrow A).

イオンビーム100が基板90の表面90aに照射されることによって一連の処理が終了すると、チルト用モータ36を回転させることによって、図3(b)に二点鎖線で図示されるようにホルダ2(即ち基板90)がほぼ水平状態とされる。   When a series of processing is completed by irradiating the surface 90a of the substrate 90 with the ion beam 100, the holder 2 (as shown by a two-dot chain line in FIG. 3B is rotated by rotating the tilt motor 36. That is, the substrate 90) is substantially horizontal.

図3(b)において、ほぼ水平状態とされたホルダ2は、昇降装置40によって下降させられ実線で図示される状態になる(矢印B参照)。このとき、ホルダ2の下降と伴にホルダ2を支えるアーム8(図1参照)も下降するので、ホルダ2は、昇降装置40によってほぼ水平状態を維持したまま下降させられる。   In FIG. 3 (b), the holder 2 which is in a substantially horizontal state is lowered by the elevating device 40 and is in a state illustrated by a solid line (see arrow B). At this time, as the holder 2 is lowered, the arm 8 (see FIG. 1) supporting the holder 2 is also lowered, so that the holder 2 is lowered by the lifting device 40 while maintaining a substantially horizontal state.

また、昇降装置40は、ホルダ2がバックファラデー64の最下端64aを通過するZ方向に平行な仮想線Nよりも下方に位置するまで下降させることが可能となっている。これにより、バックファラデー64よりもZ方向側に配置された搬送装置65を構成する搬送アーム66が、バックファラデー64に干渉することなく、ホルダ2に保持された基板90を搬送することが可能となる。また、同様にして、未処理の基板90をホルダ2に渡すこともできる。   Further, the elevating device 40 can be lowered until the holder 2 is positioned below the virtual line N parallel to the Z direction passing through the lowermost end 64a of the back Faraday 64. Thereby, the transfer arm 66 constituting the transfer device 65 arranged on the Z direction side from the back Faraday 64 can transfer the substrate 90 held by the holder 2 without interfering with the back Faraday 64. Become. Similarly, the unprocessed substrate 90 can be transferred to the holder 2.

従って、図6に図示される領域Gをバックファラデー64よりもZ方向側に設ける必要がないので、イオンビーム照射装置を大形化することなく、ホルダ2に保持された基板90を容易に搬送することができる。   Accordingly, since it is not necessary to provide the region G shown in FIG. 6 on the Z direction side with respect to the back Faraday 64, the substrate 90 held by the holder 2 can be easily transported without increasing the size of the ion beam irradiation apparatus. can do.

なお、上述の実施形態において、昇降装置40は、ホルダ2が仮想線Nよりも下方に位置するまでホルダ2を下降させているが、これに代えて、ホルダ2を上昇させるようにしても良い。この場合、バックファラデー64の最上端64bを通過するZ方向に平行な仮想線Kよりも上方に位置するまでホルダ2を上昇させる必要がある。ただし、このイオンビーム照射装置を使用するユーザの立場からすれば、ホルダ2が仮想線Nよりも下方に位置するまでホルダ2を下降させる方が好ましい場合が多い。イオンビーム照射装置における基板90の搬送ラインを高くすると、イオンビーム照射装置の前工程及び後工程に使用される設備の搬送ラインをも高くする必要があるからである。   In the above-described embodiment, the lifting device 40 lowers the holder 2 until the holder 2 is positioned below the imaginary line N, but instead, the holder 2 may be raised. . In this case, it is necessary to raise the holder 2 until it is positioned above a virtual line K parallel to the Z direction passing through the uppermost end 64b of the back Faraday 64. However, from the standpoint of the user using this ion beam irradiation apparatus, it is often preferable to lower the holder 2 until the holder 2 is positioned below the virtual line N. This is because if the transfer line of the substrate 90 in the ion beam irradiation apparatus is increased, it is necessary to increase the transfer line of equipment used in the pre-process and the post-process of the ion beam irradiation apparatus.

この発明に係るイオンビーム照射装置の一例をZ方向と反対方向から見た概略背面図である。It is the schematic rear view which looked at an example of the ion beam irradiation apparatus concerning this invention from the direction opposite to the Z direction. 図1に図示されるイオンビーム照射装置の概略平面図である。FIG. 2 is a schematic plan view of the ion beam irradiation apparatus illustrated in FIG. 1. ホルダ2に保持された基板90が搬送装置65によって搬送される概略図であって、(a)が平面図、(b)が側面図である。FIG. 6 is a schematic view of the substrate 90 held by the holder 2 being transported by the transport device 65, where (a) is a plan view and (b) is a side view. 従来のイオンビーム照射装置において、ホルダに保持された基板にイオンビームが照射される構成の一例を示す概略平面図である。In the conventional ion beam irradiation apparatus, it is a schematic plan view which shows an example of the structure by which an ion beam is irradiated to the board | substrate hold | maintained at the holder. 図4に図示されるイオンビーム照射装置のチルト角θを0度よりも大にしたときの概略側面図である。FIG. 5 is a schematic side view when the tilt angle θ of the ion beam irradiation apparatus shown in FIG. 4 is made larger than 0 degree. 図4及び図5に図示されるイオンビーム照射装置において、ホルダがバックファラデーよりもZ方向側に移動可能とした場合の概略平面図である。FIG. 6 is a schematic plan view of the ion beam irradiation apparatus illustrated in FIGS. 4 and 5 when the holder is movable in the Z direction side from the back Faraday.

符号の説明Explanation of symbols

2 ホルダ
4 ホルダ駆動装置
6 走査機構
8 アーム
10 走査軸
32 チルト機構
34 チルト軸
40 昇降装置
90 基板
90a 基板の表面
100 イオンビーム
2 Holder 4 Holder Drive Device 6 Scanning Mechanism 8 Arm 10 Scanning Axis 32 Tilt Mechanism 34 Tilt Axis 40 Lifting Device 90 Substrate 90a Substrate Surface 100 Ion Beam

Claims (1)

X方向に走査されたイオンビームをホルダに保持された基板に照射する構成のイオンビーム照射装置であって、
前記ホルダを支えるアームを、ホルダの中心から離れたところにありかつX方向に実質的に直交する走査軸を中心にして所定角度範囲内で往復旋回させる走査機構、及び当該走査機構を、ホルダに保持された基板の表面を通りかつX方向と実質的に平行なチルト軸を中心にして回転させるチルト機構を有するホルダ駆動装置と、
前記ホルダ駆動装置をX方向と実質的に直交するY方向に昇降させる昇降装置とを備えることを特徴とするイオンビーム照射装置。
An ion beam irradiation apparatus configured to irradiate a substrate held by a holder with an ion beam scanned in the X direction,
A scanning mechanism for reciprocatingly swinging an arm supporting the holder within a predetermined angular range around a scanning axis that is away from the center of the holder and substantially perpendicular to the X direction, and the scanning mechanism A holder driving device having a tilt mechanism that rotates about a tilt axis that passes through the surface of the held substrate and is substantially parallel to the X direction;
An ion beam irradiation apparatus comprising: an elevating device that elevates and lowers the holder driving device in a Y direction substantially orthogonal to the X direction.
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