(57)【要約】イオンビーム注入装置は、ビームラインに沿って移動するイオンビームを発生させるためのイオンビーム源と、イオンビームと交差するように加工物が配置されて、イオンビームによって加工物の表面にイオンを注入するための真空室、即ち、注入チャンバーとを含む。さらに、イオンビーム注入装置は、注入チャンバーに連結され、加工物24を支持する加工物支持構造体100を含む。加工物支持構造体は、加工物24を支持するための回転可能な受け台204を含む静電チャック202を有する。さらに、加工物支持構造体は、受け台に連結されて回転可能な第１リール262と、第１リールに連結された冷却ラインおよび電気導体等の設備を担持する屈曲性の中空コードとを含む。その結果、受け台が第１方向に回転すると、第１リールの回りに巻き取られる屈曲可能なコードの長さが増加し、また、受け台が第１方向と反対の方向に回転するとき、第１リールの巻き取られる屈曲可能なコードの長さが減少する。
2007519229.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
(a)ビームラインに沿って移動するイオンビームを発生させるためのイオンビーム源と、
(b)前記イオンビームによって加工物の注入表面にイオン注入するために、加工物がイオンビームに交差するように配置されている、排気された内部領域を有する注入チャンバーと、
(c)この注入チャンバーに連結されて加工物を支持する加工物支持構造体と、を有するイオンビーム注入装置であって、
前記加工物支持構造体が、
1）加工物を支持する回転可能な受け台を含み、前記加工物を保持するチャックと、
2）前記受け台に連結されて共に回転可能な第１回転リールと、
3）前記受け台が第１方向に回転するとき、前記第１回転リールの回りを巻回するフレキシブルコードの長さが増加し、前記受け台が第１方向とは反対方向に回転するとき、前記第１回転リールの回りを巻回するフレキシブルコードの長さが減少するように、前記第１回転リールに連結される中空のフレキシブルコードと、
4）前記チャックに冷却剤を運ぶ少なくとも１つの冷却ラインと、電力又は制御信号を前記チャックに導く電気導体とを含み、前記少なくとも１つの冷却ラインの一部および前記電気導体が前記フレキシブルコードの内部を通って導かれる設備と、を含むことを特徴とするイオンビーム注入装置。
【請求項２】
前記加工物支持構造体は、前記受け台を回転するためのチャックに連結されて作動する回転可能部材を有する駆動体をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のイオンビーム注入装置。
【請求項３】
前記加工物支持構造体は、前記駆動体の回転部材に連結されて共に回転する第２回転リールをさらに含み、前記フレキシブルコードは、前記第１、第２回転リールの間に伸びるとともに、前記受け台が第１方向に回転するとき、前記第２回転リールの回りを巻回するフレキシブルコードの長さが増加し、前記受け台が第１方向とは反対方向に回転するとき、前記第２回転リールの回りを巻回するフレキシブルコードの長さが減少するように、前記第２回転リールに連結されていることを特徴とする請求項２記載のイオンビーム注入装置。
【請求項４】
前記駆動体の回転部材は、駆動プーリーと前記チャックとを含み、該チャックは、前記受け台に連結された被駆動体プーリーと、前記駆動プーリーを回転させるとき前記受け台を回転させるために、前記駆動体と被駆動プーリーとの間に伸びる駆動ベルトとを含んでいることを特徴とする請求項３記載のイオンビーム注入装置。
【請求項５】
前記第１回転リールは、前記被駆動プーリーに連結され、第２回転リールは、前記駆動プーリーに連結されていることを特徴とする請求項４記載のイオンビーム注入装置。
【請求項６】
前記設備は、前記チャックに冷却剤を運ぶ冷却ラインと、このチャックに対して電力または制御信号を導く電気導体との両方を含み、さらに、前記第１回転リールに取り付けた前記フレキシブルコードの一端部近くにある第１コネクタアセンブリを含み、該第１コネクタアセンブリは、前記冷却ラインが、前記チャックへの流体の流れを可能にするように連結される第１流体コネクタと、前記電気導体が、前記チャックに電力又は制御信号を導くように連結された第１電気コネクタとを含んでいることを特徴とする請求項１記載のイオンビーム注入装置。
【請求項７】
前記設備は、前記チャックに冷却剤を運ぶ冷却ラインと、このチャックに対して電力または制御信号を導く電気導体との両方を含み、さらに、前記第２回転リールに取り付けた前記フレキシブルコードの一端部近くにある第２コネクタアセンブリを含み、該第２コネクタアセンブリは、前記冷却ラインが、前記チャックへの流体の流れを可能にするように連結される第１流体コネクタと、前記電気導体が、前記チャックに電力又は制御信号を導くように連結された第１電気コネクタとを含んでいることを特徴とする請求項３記載のイオンビーム注入装置。
【請求項８】
前記冷却ラインは、前記チャックに冷却流体を導くための第１流体冷却ラインと、前記チャックに熱伝達用ガスを導く第２ガス冷却ラインとを含むことを特徴とする請求項６記載のイオンビーム注入装置。
【請求項９】
前記加工物支持構造体は、前記チャックを支持する走査アームを含み、該走査アームの内部領域を大気圧に形成し、前記第１、第２回転リール、前記フレキシブルコード、および前記駆動プーリーと被駆動プーリーが、前記走査アームの内部領域内に配置されることを特徴とする請求項４記載のイオンビーム注入装置。
【請求項１０】
前記被駆動プーリーと前記チャックとの間に、中空の真空シールが配置されて、前記注入チャンバーの内部領域と前記走査アームの内部領域との間のシールを与え、前記真空シールは、前記設備の一部が前記チャックに導かれるように中央開口を形成していることを特徴とする請求項４記載のイオンビーム注入装置。
【請求項１１】
前記チャックは、静電チャックであり、前記加工物は、静電力により前記受け台に保持されることを特徴とする請求項１記載のイオンビーム注入装置。
【請求項１２】
前記加工物支持構造体は、前記注入チャンバー内のイオンビームの一部に対して前記加工物の注入角度を変えるために、前記注入チャンバーに連結された回転部材と、前記注入チャンバー内に配置されかつ前記回転部材に連結されて移動可能な並進部材とを含み、前記並進部材は、線形の移動経路に沿って移動するために前記チャックと前記加工物を支持していることを特徴とする請求項１記載のイオンビーム注入装置。
【請求項１３】
(a)ビームラインに沿って移動するイオンビームを発生させるためのイオンビーム源と、
(b)前記イオンビームによって加工物の注入表面にイオン注入するために、加工物がイオンビームに交差するように配置されている、排気された内部領域を有する注入チャンバーと、
(c)この注入チャンバーに連結されて加工物を支持する加工物支持構造体と、を有するイオンビーム注入装置であって、
前記加工物支持構造体が、
1）加工物を支持する回転可能な受け台を含み、前記加工物を保持するチャックと、
2）前記受け台を回転するために前記チャックに連結されて作動する回転部材を含む駆動体と、
3）前記受け台に連結されて共に回転可能な第１回転リールと、
4）前記駆動体の回転部材に連結されて共に回転可能な第２回転リールと、
5）前記受け台が第１方向に回転するとき、前記第１回転リールの回りを巻回するフレキシブルコードの長さが増加しかつ前記第２回転リールの回りを巻回するフレキシブルコードの長さが減少し、前記受け台が第１方向とは反対方向に回転するとき、前記第１回転リールの回りを巻回するフレキシブルコードの長さが減少しかつ前記第２回転リールの回りを巻回するフレキシブルコードの長さが増加するように、前記第１、第２回転リールに連結されて該リール間に伸びている中空のフレキシブルコードと、
6）前記チャックに冷却剤を運ぶ少なくとも１つの冷却ラインと、前記チャックに電力を導く電気導体とを含み、前記少なくとも１つの冷却ラインの一部および前記電気導体が前記フレキシブルコードの内部を通って導かれる設備と、を含むことを特徴とするイオンビーム注入装置。
【請求項１４】
注入チャンバーを有し、このチャンバー内で加工物がイオンビームに交差するように配置されて、イオンビームによって加工物の注入表面にイオンを注入するために、ビームラインに沿って移動するイオンビームを発生させるイオンビーム注入装置のための加工物支持アセンブリであって、
(a)加工物を支持する回転可能な受け台を含み、前記加工物を保持するチャックと、
(b)前記受け台に連結されて共に回転可能な第１回転リールと、
(c)前記受け台が第１方向に回転するとき、前記第１回転リールの回りを巻回するフレキシブルコードの長さが増加し、前記受け台が第１方向とは反対方向に回転するとき、前記第１回転リールの回りを巻回するフレキシブルコードの長さが減少するように、前記第１回転リールに連結される中空のフレキシブルコードと、
(d)前記チャックに冷却剤を運ぶ少なくとも１つの冷却ラインと、前記チャックに電力を導く電気導体とを含み、前記少なくとも１つの冷却ラインの一部および前記電気導体が前記フレキシブルコードの内部を通って導かれる設備と、を含むことを特徴とする加工物支持アセンブリ。
【請求項１５】
前記受け台を回転するためのチャックに連結されて作動する回転可能部材を有する駆動体をさらに含むことを特徴とする請求項１４記載の加工物支持アセンブリ。
【請求項１６】
前記駆動体の回転部材に連結されて共に回転する第２回転リールをさらに含み、前記フレキシブルコードは、前記第１、第２回転リールの間に伸びるとともに、前記受け台が第１方向に回転するとき、前記第２回転リールの回りを巻回するフレキシブルコードの長さが増加し、前記受け台が第１方向とは反対方向に回転するとき、前記第２回転リールの回りを巻回するフレキシブルコードの長さが減少するように、前記第２回転リールに連結されていることを特徴とする請求項１５記載の加工物支持アセンブリ。
【請求項１７】
前記駆動体の回転部材は、駆動プーリーと前記チャックとを含み、該チャックは、前記受け台に連結された被駆動体プーリーと、前記駆動プーリーを回転させるとき前記受け台を回転させるために、前記駆動体と被駆動プーリーとの間に伸びる駆動ベルトとを含んでいることを特徴とする請求項１６記載の加工物支持アセンブリ。
【請求項１８】
前記第１回転リールは、前記被駆動プーリーに連結され、第２回転リールは、前記駆動プーリーに連結されていることを特徴とする請求項１７記載の加工物支持アセンブリ。
【請求項１９】
前記第１回転リールに取り付けた前記フレキシブルコードの一端部近くにある第１コネクタをさらに含み、該第１コネクタは、前記フレキシブルコードを通って導かれる、前記少なくとも１つの冷却ラインの一部と前記電気導体との間に固定の接続を与え、前記少なくとも１つの冷却ラインの一部が、前記チャックから前記第１コネクタに伸びており、前記電気導体の一部が、前記チャックから前記第１コネクタに伸びていることを特徴とする請求項１５記載の加工物支持アセンブリ。
【請求項２０】
前記第２回転リールに取り付けた前記フレキシブルコードの一端部近くにある第２コネクタをさらに含み、該第２コネクタは、前記フレキシブルコードを通って導かれる、前記少なくとも１つの冷却ラインの一部と前記電気導体との間に固定の接続を与え、前記少なくとも１つの冷却ラインの一部が、外部から前記注入チャンバーに伸びており、前記電気導体の一部が、前記注入チャンバーの外部から前記第２コネクタに伸びていることを特徴とする請求項１６記載の加工物支持アセンブリ。
【請求項２１】
前記駆動体の回転部材は、中空軸を含み、前記少なくとも１つの冷却ラインの一部が、前記注入チャンバーの外部から前記第２コネクタに伸び、前記注入チャンバーの外側から前記第２コネクタに伸びる前記電気導体の一部が、前記中空軸を通って伸びて前記第２コネクタに連結されていることを特徴とする請求項２０記載の加工物支持アセンブリ。
【請求項２２】
前記チャックを支持する走査アームをさらに含み、該走査アームの内部領域を大気圧に形成し、前記第１、第２回転リール、前記フレキシブルコード、および前記駆動プーリーと被駆動プーリーが、前記走査アームの内部領域内に配置されることを特徴とする請求項１７記載の加工物支持アセンブリ。
【請求項２３】
前記被駆動プーリーと前記チャックとの間に、中空の真空シールが配置されて、前記注入チャンバーの内部領域と前記走査アームの内部領域との間のシールを与え、前記真空シールは、前記設備の一部が前記チャックに導かれるように中央開口を形成していることを特徴とする請求項２２記載の加工物支持アセンブリ。
【請求項２４】
前記チャックは、静電チャックであり、前記加工物は、静電力により前記受け台に保持されることを特徴とする請求項１４記載の加工物支持アセンブリ。
【請求項２５】
前記注入チャンバー内のイオンビームの一部に対して前記加工物の注入角度を変えるために、前記注入チャンバーに連結された回転部材と、前記注入チャンバー内に配置されかつ前記回転部材に連結されて移動可能な並進部材とを含み、前記並進部材は、線形の移動経路に沿って移動するために前記チャックと前記加工物を支持していることを特徴とする請求項１４記載の加工物支持アセンブリ。
【請求項２６】
(a)ビームラインに沿って移動するイオンビームを発生させるためのイオンビーム源と、
(b)前記イオンビームによって加工物の注入表面にイオン注入するために、加工物がイオンビームに交差するように配置されている、排気された内部領域を有する注入チャンバーと、
(c)この注入チャンバーに連結されて加工物を支持する加工物支持構造体と、を有するイオンビーム注入装置であって、
前記加工物支持構造体が、
1）加工物を支持する回転可能な受け台を含み、前記加工物を保持するチャックと、
2）前記受け台を回転するために前記チャックに連結されて作動する回転部材を含む駆動体と、
3）前記受け台に連結されて共に回転可能な第１回転リールと、
4）前記受け台が第１方向に回転するとき、前記第１回転リールの回りを巻回するフレキシブルコードの長さが増加し、前記受け台が第１方向とは反対方向に回転するとき、前記第１回転リールの回りを巻回するフレキシブルコードの長さが減少するように、前記第１回転リールに連結される中空のフレキシブルコードと、
5）前記チャックに冷却剤を運ぶ少なくとも１つの冷却ラインと、前記チャックに電力を導く電気導体とを含み、前記少なくとも１つの冷却ラインの一部および前記電気導体が前記フレキシブルコードの内部を通って導かれる設備と、
を含んでいることを特徴とするイオンビーム注入装置。
【請求項２７】
前記加工物支持構造体は、前記駆動体の回転部材に連結されて共に回転する第２回転リールをさらに含み、前記フレキシブルコードは、前記受け台が第１方向に回転するとき、前記第２回転リールの回りを巻回するフレキシブルコードの長さが減少し、前記受け台が第１方向とは反対方向に回転するとき、前記第２回転リールの回りを巻回するフレキシブルコードの長さが増加するように、前記第２回転リールに連結されていることを特徴とする請求項２６記載のイオンビーム注入装置。
【請求項２８】
前記駆動体の回転部材は、駆動プーリーと前記チャックとを含み、該チャックは、前記受け台に連結された被駆動体プーリーと、前記駆動体が駆動プーリーを回転させるとき前記受け台を回転させるために、前記駆動体と被駆動プーリーとの間に伸びる駆動ベルトとを含んでいることを特徴とする請求項２７記載のイオンビーム注入装置。
【請求項２９】
注入チャンバーを有し、このチャンバー内で加工物がイオンビームに交差するように配置されて、イオンビームによって加工物の注入表面にイオンを注入するために、ビームラインに沿って移動するイオンビームを発生させるイオンビーム注入装置のための加工物支持アセンブリであって、
(a)加工物を支持する回転可能な受け台を含み、前記加工物を保持するチャックと、
(b)前記受け台を回転するために前記チャックに連結されて作動する回転部材を含む駆動体と、
(c)前記受け台に連結されて共に回転可能な第１回転リールと、
(d)前記受け台が第１方向に回転するとき、前記第１回転リールの回りを巻回するフレキシブルコードの長さが増加し、前記受け台が第１方向とは反対方向に回転するとき、前記第１回転リールの回りを巻回するフレキシブルコードの長さが減少するように、前記第１回転リールに連結される中空のフレキシブルコードと、
(e)前記チャックに冷却剤を運ぶ少なくとも１つの冷却ラインと、前記チャックに電力を導く電気導体とを含み、前記少なくとも１つの冷却ラインの一部および前記電気導体が前記フレキシブルコードの内部を通って導かれる設備と、を含むことを特徴とする加工物支持アセンブリ。
【請求項３０】
前記駆動体の回転部材に連結されて共に回転する第２回転リールをさらに含み、前記フレキシブルコードは、前記受け台が第１方向に回転するとき、前記第２回転リールの回りを巻回するフレキシブルコードの長さが減少し、前記受け台が第１方向とは反対方向に回転するとき、前記第２回転リールの回りを巻回するフレキシブルコードの長さが増加するように、前記第２回転リールに連結されていることを特徴とする請求項２９記載の加工物支持アセンブリ。
【請求項３１】
前記駆動体の回転部材は、駆動プーリーと前記チャックとを含み、該チャックは、前記受け台に連結された被駆動体プーリーと、前記駆動体が駆動プーリーを回転させるとき前記受け台を回転させるために、前記駆動体と被駆動プーリーとの間に伸びる駆動ベルトとを含んでいることを特徴とする請求項３０記載の加工物支持アセンブリ。
【請求項３２】
前記駆動体は、前記受け台に連結された直結式駆動サーボモータであることを特徴とする請求項２記載のイオンビーム注入装置。
【請求項３３】
前記駆動体は、前記受け台に連結された直結式駆動サーボモータであることを特徴とする請求項１５記載の加工物支持アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンビーム注入装置の加工物支持構造体に関し、特に、排気された注入室内の静電クランプの加工物支持体又は受け台（ペデスタル）と大気中の注入機外部との間で、冷却剤および電力の供給を可能にする、中空のアンビリカルコード(umbilical cord)を含んでいる、イオンビーム注入装置用の加工支持構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオンビーム注入装置は、半導体ウエハに不純物を加える処理において広く用いられる。イオンビーム注入装置は、正に帯電したイオンの所望種からなるイオンビームを発生させる。このイオンビームは、半導体ウエハ、基板、またはフラットパネル等の加工物の露出表面上に衝突し、これにより、所望のイオンを加工物の表面にドーピング即ち注入を行う。
【０００３】
受け台は、加工物に衝突するイオンビームに対して加工物の注入角度を調整するために傾斜させることができる。角度ゼロ（0°）の注入角度は、加工物の注入表面が、イオンビーム径路に対して直交していることを意味する。チャネリングの有害な影響を最小化するために、小さな正および負の注入角度が、注入のために用いられる。
【０００４】
いくつかのイオン注入装置では、１つの比較的大きなウエハ加工物が、脱気された注入チャンバー内の静電チャックの加工物支持体又は受け台上に配置され、所望のイオンを用いて注入、即ちドーピングされる。イオン注入が完了後、加工物は、受け台から取り除かれ、そして、別の加工物が、この受け台上に配置される。四重形イオン注入(quad implantation)において、加工物は４つのイオン注入に晒される。一般的に、４回のイオン注入の各々の後、加工物は90度回転する。
【０００５】
受け台および静電チャックは、脱気された注入チャンバー内に伸びる加工物支持構造体によって支持される。特に、静電チャックは、走査アーム上に支持される。冷却流体およびガスを含む設備および電源は、走査アームの内部領域を介して静電チャックの受け台に通じていなければならない。走査アームの内部領域は、外部環境に連絡しており、それゆえ、大気圧となっている。受け台が走査アームに対して回転すると、受け台（注入チャンバー内は真空状態）と走査アームの内部領域（大気圧状態）との間の真空シールを維持しながら、固定された走査アームを通って回転する受け台に配線設備を通じさせることが問題となる。
【０００６】
受け台と走査アームの内部領域との間の真空シールを維持しながら、設備を受け台へ通じさせるための1つのアプローチは、走査アームと静電チャックの受け台との間にスリップリングおよびスライドシールを設けて、スリップリングを介して設備に繋げることである。しかし、このようなスリップリングおよびスライドシールアセンブリは、モータ（受け台を回転する）、スリップリング、およびスライドシールの積層高さをより長くする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このようなスリップリング／スライドシールアセンブリの積層高さは、受け台が、これに固定される駆動モータによって直接駆動されるか、または、モータおよびベルト駆動システムによって駆動されるかによってかなり大きくなり、更に、このモータは、受け台から離れた位置に走査アームによって支持されている。また、スリップリング／スライドシールアセンブリは、重く、かつ漏洩が起こることもある。更に、このようなアセンブリは、しばしば、電気的なブレークダウンまたはアーク発生を生じさせ、さらに受け台を回転する機械的な駆動装置に対して過度の影響を与える。
【０００８】
望ましいことは、加工物支持構造体が、全体の容積を抑えた静電チャックを支持する走査アームの内部領域を通って静電チャックの受け台への配線設備の連結を備えることである。すなわち、受け台の駆動モータ、スリップリング、およびスリップリング／スライドシールアセンブリのスライドシールの組み合わされた積層高さよりも、より短い積層高さを有することである。また、望ましいことは、加工物支持構造体が、走査アームの内部領域と介して静電チャックの受け台への配線設備の連結を備え、受け台がスリップリング／スライドシールアセンブリより長持ちする静電チャックを支持することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、真空室または注入チャンバー内で加工物を支持するための加工物支持構造体を有するイオンビーム注入装置に関する。イオンビーム注入装置は、ビーム径路に沿って移動し、かつ１つの軸線に沿って走査されるイオンビームを発生するためのイオンビーム源を含む。ウエハ加工物は、注入チャンバー内の加工物支持構造体によって支持され、この加工物は、イオンビームによって加工物の注入表面にイオン注入するために走査されたイオンビームの経路を交差するように配置される。
【００１０】
本発明の１つの実施形態によれば、加工物支持構造体は、回転可能な受け台と、加工物を支持する静電クランプまたはチャックとを含んでいる。さらに、加工物支持体は、受け台とこれに固定された加工物とを回転させる駆動装置又は駆動アセンブリを含んでいる。駆動アセンブリは、駆動モータ、駆動プーリー、被駆動プーリー、および駆動プーリー／被駆動プーリー間に伸びる駆動ベルトを含んでいる。駆動プーリーは、駆動モータに連結され、被駆動プーリーは、受け台に連結されている。駆動モータが回転すると、駆動ベルトが被駆動プーリーを回転させて駆動プーリーが回転する。これにより、受け台を回転する。
【００１１】
加工物支持構造体は、更に、駆動プーリーに連結された第１の回転リールと、受け台に連結され回転可能な第２の回転リールと、第１、第２の回転リール間に伸びて、屈曲可能で、中空の、配線設備に接続し、かつ第１、第２のリールの少なくとも１つの回りを部分的に巻回するケーブル又はコードとを含み、前記受け台が第１方向に回転するとき、前記第１リールの回りを巻回する屈曲可能なコードの長さが増加し、前記第２リールの回りを巻回する屈曲可能なコードの長さが減少し、更に、前記受け台が第１方向とは反対方向に回転するとき、前記第１リールの回りを巻回する屈曲可能なコードの長さが減少し、前記第２リールの回りを巻回する屈曲可能なコードの長さが増加することを特徴とする。
【００１２】
設備は、静電クランプに冷却剤を運ぶ１つ以上の水およびガスの冷却ラインと、静電クランプに電力を導くために、前記コード内を通って伸びる１つ以上の電気導線とを含む。冷却ラインは、水の供給とガス冷却用のガスの供給を含んでいる。好ましくは、第１コネクタアセンブリは、第１リールに取り付けたコードの端部近くに配置され、冷却ラインとコード内を通る電気導線に対する固定された接続を与え、また、第２コネクタアセンブリ第２リールに取り付けたコードの端部近くに配置され、冷却ラインと電気導線に対する固定された接続を与える。
【００１３】
さらに、加工物支持構造体は、好ましくは、静電チャックを支持する支持体又は走査アークを含み、走査アームは、大気圧にある内部領域を形成し、第１、第２の回転可能なリール、コード、および駆動プーリーと被駆動プーリーは、走査アームの内部領域内に配置される。
【００１４】
有利なことに、中空の真空シールが、被駆動プーリーと受け台との間に配置され、イオン注入室の内部領域と走査アームの内部領域との間のシールを与える。この真空シールは、設備の一部分が受け台および静電クランプに連絡する中央開口を形成する。
【００１５】
本発明の加工物支持構造体は、中空の設備連絡用コードを介して、また被駆動プーリーおよび受け台との間に平らで中空の真空シール用いて、設備（冷却剤および電源）に通じている。この装置は、スリップリングアセンブリに対比される屈曲可能なコードの耐久性により、注入室の外側（大気圧にある）から注入室内の受け台（真空下にある）への設備に対する耐久性のある接続を与えると同時に、モータにスリップリング／スライドシール装置を付加したものと比較して、積層高さを最小化することができ、その結果、受け台を駆動するモータは、受け台−プーリー用の真空シールおよび受け台支持アセンブリからオフセットされ、平らな真空シールが被駆動プーリーと受け台との間に用いられる。本発明の加工物支持構造体は、より薄い走査アームの使用を可能とし、かつ受け台駆動モータが走査アームの端部に配置されないことから、走査アームに付加的なトルク力を作用させることによりバランスを向上させる。さらに、加工物支持構造体の別の利点は、イオン注入される加工物の近くに配置されるイオンビームを監視する独立型線量測定システムを可能にすることである。
【００１６】
本発明の好ましい第２の実施形態において、加工物支持構造体は、受け台に連結された単一のリールを用いる。配線設備を受け台に導く中空の設備接続用コードと、受け台の静電チャックは、時計ばねのように単一のリールの回りに巻き取られる。受け台は、第１方向に回転するとき、アンビリカルコードは、リールに巻き取られず、即ちリールから弛んでおり、受け台が逆方向に回転するとき、アンビリカルコードは、リールに巻き取られて、リールと連動する。
【００１７】
第１の好ましい実施形態では、平らで中空の真空シールは、被駆動プーリーと受け台との間に配置される。被駆動プーリーは、受け台に連結される。回転可能な駆動部材は、駆動ベルトを介して被駆動プーリーに連結して作動する。回転可能な駆動部材が回転すると、被駆動プーリー、アンビリカルコード、および受け台は、一体に回転する。
【００１８】
本発明の第３の好ましい実施形態において、加工物支持構造体は、また、受け台に連結された単一のリールを用いる。第２と第３の実施形態の間で異なる部分は、直結駆動モータが、駆動ベルトを必要としないで、受け台と単一リールに連結されることである。第２の好ましい実施形態において、受け台とリールが一体で回転されるとき、配線設備の中空コードが、リールに巻き取り巻き戻しされる。平らで中空の真空シールがリールと受け台との間に配置される。この実施形態では、受け台に隣接配置された直結駆動モータが、僅かに積層高さを増加し、さらに、走査アームの先端部に付加的なトルク力を加えるとともに、駆動ベルトと被駆動プーリーを必要とせず、駆動装置を単純化する。
【００１９】
本発明の例示的な実施形態の上記および他の目的、利点、および特徴が、添付する図面にとともに詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図面を参照すると、図１において、イオン注入装置１０が示されている。この注入装置は、イオンを作り出すイオン源１２を含み、イオン源は、エンドステーションまたは注入ステーション２０へのビーム経路１６を横切るイオンビーム１４を形成する。注入ステーションは、内部領域２２ｅを形成する真空室すなわち注入チャンバー２２を含み、その内部領域内には、イオンビーム１４によってイオン注入するための半導体ウエハまたはフラットパネルまたは基板等の加工物２４が配置される。電子制御装置（概略２６で示される）は、加工物２４によって受け入れられるイオン注入量を監視しかつ制御するために設けられている。電子制御装置２６へのオペレータ入力は、ユーザー操作盤２７を介して行われる。
【００２１】
イオン源１２は、加工物２４に衝突するイオンビーム１４を発生させる。イオンビーム１４内のイオンは、イオン源１２と注入チャンバー２２の間のビーム経路１６に沿って所定の距離をイオンビームが横切るように拡散する傾向にある。このイオン源１２は、イオン源材料が噴射される内部領域を形成するプラズマチャンバー２８を含んでいる。イオン源材料は、イオン化ガスまたは気化したイオン源材料を含むことができる。
【００２２】
ビーム経路１６に沿って分析磁石３０が配置されており、この分析磁石は、イオンビーム１４を偏向させ、ビームシャッタ３２を介してイオンビームを指向させる。イオンビーム１４は、ビームシャッタ３２に続いて、ビームを焦点調整する四極子レンズシステム３６を通過する。ビーム経路１６が偏向電極３８を通過して伸びており、イオンビーム１４は、注入チャンバー２２内のイオンビーム１４の一部分がリボンイオンビーム１４aとなるようなリボン型イオンビームを発生させるために、反復的に偏向されまたは走査される。このリボン型イオンビーム１４aは、注入チャンバー２２の前壁２２ｂに設けた開口２２aを通って注入チャンバー２２内に入る。リボン型イオンビーム１４aは、非常に狭い略矩形状、即ち１つの方向、例えば、水平方向、即ち、ｘ方向（図２では、Ｗで示される）に伸び、直交する方向、即ち、鉛直方向であるｙ方向に非常に制限された長さを有するイオンビームである。
【００２３】
注入チャンバー２２内を移動するリボン型イオンビーム１４ａは、水平方向、即ち、ｘ方向（図１）に伸びており、そして、加工物２４が水平寸法で３００ｍｍ（または直径３００ｍｍ）を有する場合、一般的に、リボン型イオンビーム１４ａの長さは、加工物２４のサイズ全体を注入するのに十分である。電子制御装置２６は、注入チャンバー内で加工物２４の衝突時、リボン型イオンビームの水平長さＷが、少なくとも３００ｍｍとなるように電極３８を適切に励起させる。この電極３８はビーム１４を偏向させ、そして、ビームライン１６に沿って配置された平行化レンズ４０によりビーム偏向角度を修正して、リボン型イオンビーム１４ａが加工物２４に注入するとき、このリボン型イオンビーム１４ａが平行なビームとなるようにする。イオンビームの線量は、リボンビーム１４ａに隣接し、かつ加工物２４の近くに配置された線量測定メータ４０だけのスタンドによってモニターされる。
【００２４】
以下で説明するように、加工物支持構造体１００は、リボン型イオンビーム１４に対して加工物２４を支持しかつ移動させ、注入動作時に、加工物２４の全体の注入表面２５がイオンで均一に注入されるようにする。上述した走査技術に加えて、従来の技術において、注入チャンバー２２内のリボン型イオンビーム１４ａのリボン形状が複数の方法で作り出せることがわかっている。例えば、プラズマ室２８のアーク状スリットは、作り出されるイオンビームが最初からリボン形状を有するように形作られる。本発明は、イオンビームを形作るために特別の技術または構造を用いることに限定されない。
【００２５】
加工物を連続的にイオン注入するためのイオン注入装置についての詳細は、１９９０年１２月４日にレイ(Ray)等に付与された米国特許第４，９７５，５８６号明細書及び１９８８年８月２日にマイロン(Myron)に付与された米国特許第４，７６１，５５９号明細書に記載されている。これらの２つの特許は、本発明の譲受人に譲渡されており、ここに参考としてそれぞれの全体が包含される。
【００２６】
注入チャンバーの内部領域２２ｅは排気される。２つのロボットアーム４２,４４が注入チャンバー内に取り付けられ、加工物支持アセンブリまたは支持構造体１００に対して自動的にウエハ等の加工物をロード及びアンロードする。図１では、加工物２４は水平ロード位置に置かれている。従来のイオン注入では、加工物支持構造体１００は、加工物２４を注入するために垂直またはほぼ垂直位置に回転する。加工物２４が垂直位置にあると、即ち、加工物がイオンビーム１４に対して直交していると、注入角度、すなわち入射角度は、０°である。望ましくないチャネル効果を最小にするために、一般的に、ゼロではないが小さな注入角度がこれまで選択されてきた。
【００２７】
一般的な注入作業において、ドーピングされていない加工物が、加工物２４をロボットアーム５４の近くに運ぶシャトル５２によって第１カセット５０から引き出され、ロボットアームがオリエンター５６に加工物を移動し、このオリエンター上で加工物２４が特定の結晶方向に回転される。ロボットアーム５４は、指向された加工物２４を受け取ってこれを注入チャンバー２２に隣接する載置ステーション５８に移動する。載置ステーション５８は、閉じられて、所望の真空度に減圧され、そして、注入チャンバー２２を開く。注入チャンバー２２内の第１ロボットアーム４２は加工物２４を掴み、加工物を注入チャンバー２２内に運んで、加工物支持構造体１００の静電クランプまたは静電チャック２０２上に載置する。静電クランプは、加工物保持アセンブリ２００の一部分であり、このアセンブリは、加工物支持構造体１００のサブアセンブリである。静電クランプ２０２は、注入中、加工物を適所に保持するために励磁される。適当な静電クランプは、１９９５年７月２５日にブレイク(Blake)等に付与された米国特許第５，４３６，７９０号明細書および１９９５年８月２２日にブレイク(Blake)等に付与された米国特許第５，４４４，５９７号明細書に記載されている。これらの２つの特許は、本発明の譲受人に譲渡されており、ここに参考としてそれぞれの全体が包含される。
【００２８】
加工物２４のイオン注入の後で、加工物支持構造体１００は、水平位置に加工物を戻し、そして、静電クランプ２０２が加工物を解放するために消勢される。注入ステーション２０の第２ロボットアーム４４は、注入済み加工物２４を掴み、そして、これを注入チャンバー２２から荷降ろしステーション６０に移動する。荷降ろしステーション６０からロボットアーム６２が第２カセット６６に加工物を載置するシャトル６４に、注入済み加工物２４を移動する。
【００２９】
産業界の通例では、イオンビーム１４が加工物２４の注入表面２５に垂直であるとき、注入角度ＩＡは、０°に定められる。図２に示されたリボン型イオンビームに対する加工物２４の位置は、０°に等しい注入角度を有する。すなわち、加工物２４の注入表面２５は、イオンビームの方向に直交している。有害なチャンネリング効果を最小にするために、たびたび非ゼロの注入角度が加工物２４の注入のために選択することができる。
【００３０】
生産作業中、半導体ウエハの加工物または平面パネルの加工物が連続的に注入される。すなわち、１つの加工物の注入が完了すると、静電クランプ２０２が消勢して加工物を解放し、そして、注入済み加工物が自動的に注入チャンバー２２から取り除かれ、他の加工物が静電クランプ２０２の支持表面、即ち、受け台（ペデスタル）２０４（図２）に配置され、そして、この静電クランプが適切に励磁されて支持表面２０４上に加工物を強固に保持する。
【００３１】
加工物支持構造体１００は、電子制御装置２６によって操作される。この加工物支持構造体１００は、注入時、加工物２４を支持し、そして、有利なことに次の点を可能にする。
【００３２】
1）注入チャンバー２２内にリボン型イオンビーム１４ａの方向に対して直交する軸線Ｃ−Ｃ（図２）の回りに加工物２４を回転運動させること。
2）所望の注入角度に平行な移動経路に沿って、注入チャンバー内のリボン型イオンビームに直交する方向に加工物２４を並進移動、即ち、線形移動すること。
3）加工物２４が回転軸線Ｃ−Ｃに直交しかつ注入のために取り付けられた静電チャックの受け台２０４の回線軸線であるＤ−Ｄ（図２）に沿って、加工物を回転運動させること。
【００３３】
さらに、軸線Ｃ−Ｃの回りの回転機能によって、加工物支持構造体１００は、所望の注入角度、即ち、イオンビーム１４と加工物２４の注入表面２５との間の傾斜角度の選択を可能にする。
【００３４】
並進運動または線形移動の機能によって、加工物支持体１００は、注入中、所望の注入角度に一致した平面に沿って、加工物２４の注入表面を移動させることが可能である。これにより、所望の注入角度を維持し、かつリボン型イオンビーム１４ａが、その入口から注入チャンバーの内部領域２２ｅのある点まで進み、（実際には、イオンビームは、リボン型イオンビームであるのでラインであるが）加工物２４の注入表面２５に衝突する。この実質的な距離は、注入表面２５の全体の注入の間、維持される。すなわち、実質的に一定の距離は、加工物の注入表面２５がリボン型イオンビーム１４ａに対して直交する方向に移動するので、所望の注入角度（１Ａ）に一致する平面において、注入表面全体が注入表面２５の一端２５ａから他端２５ｂ（図２）に注入されるように維持される。
【００３５】
注入チャンバー２２と加工物２４上でイオンビーム１４ａが衝突する面との間でイオンビームの一定距離すなわち移動経路を維持することは、加工物２４の注入表面全体のイオン注入特性を均一化するために大いに望ましい。加工物支持構造体１００に注目するもう１つの方法は、イオン源１２から加工物が衝突する注入表面２５までのイオンビーム１４の一定の移動経路を可能にすることである。
【００３６】
最後に、軸線Ｄ−Ｄと軸線Ｃ−Ｃの回りに加工物２４の回転によって、加工物２４のクワッド注入（quad implantation）が、（異なる注入角度として連続的に加工物を注入する必要がある他の注入方式と同様に）容易になる。
【００３７】
（好ましい第１実施形態）
本発明の加工物支持構造体１００の第１実施形態は、図２〜図４に最も良く示されている。図１は、加工物のロード位置及びアンロード位置にある静電クランプ２０２を示す頂部平面図である。加工物２４が静電クランプ２０２の受け台（ペデスタル）２０４上に配置され、そして、静電クランプが励磁されて加工物２４を受け台２０４に固定した後、加工物支持構造体１００は、図２に示す位置（注入角度＝０°）等の注入位置に加工物を軸線Ｃ−Ｃ回りに回転する。図２は、注入位置にある加工物２４を支持する静電クランプ２０２を示す頂部平面図である。図１は、破線で示す注入位置にある加工物２４を示す。
【００３８】
加工物２４の注入中、加工物支持構造体１００は、注入表面２５全体に所望のイオンが衝突して注入されるように、リボン型イオンビーム１４ａを横切る方向に加工物２４を移動する。図２の概略図で見られるように、加工物２４に衝突する交点でのリボン型イオンビーム１４ａは、加工物２４の直径よりも大きい、水平方向すなわちＸ方向における幅Ｗを有している。それゆえ、加工物の完全な注入に対して、このＸ方向における加工物の並進移動を必要としない。
【００３９】
図２および図３で最も良く見られるように、加工物支持構造体１００は、注入チャンバー２２の側壁２２ｃに固定され、注入チャンバーの側壁２２ｃに設けた開口２２ｄを通って、注入チャンバー２２の内部領域２２ｅ内に伸びている。この加工物支持構造体１００は、回転部材１１０と並進部材１５０を含んでいる。回転部材１１０と並進部材１５０の詳細は、２００３年２月２１に出願され、本発明の譲受人に譲渡された米国出願番号１０／３７１，６０６号に記載されている。この米国出願は、ここに参考文献として包含される。回転部材１１０は、傾斜軸線Ｃ−Ｃ（図２）の回りに加工物を回転させる。並進部材１５０は、選択された注入角度に一致した平面に沿って加工物を線形移動させるために設けられている。
【００４０】
並進部材１５０は、注入時、往復線形移動するカートリッジ１５４を含む。カートリッジ１５４の移動経路は、加工物の注入表面２５の直交ベクトルに対して垂直である。別の方法で説明すると、カートリッジ１５４の線形移動は、選択された注入角度に一致する平面内で加工物２４を移動させる。独立した自由度のある動きは、回転部材１１０に対する並進部材１５０の往復線形移動の組み合せによって達成される。これにより、イオンビーム１４の前方にある加工物１４を一定の焦点距離で走査することができる。言い換えれば、加工物の注入表面２５上にイオンビームが衝突する交点から、イオン注入チャンバー２２内に入るイオンビーム１４の入口までの距離は、回転部材１１０の全ての回転角度、即ち、全ての注入角度に対して常に一定である。
【００４１】
図２〜図４に最も良く見られるように、並進部材１５０は、回転部材１１０の回転可能な傾斜軸シャフト１５２に固定された支持フレーム１５２を含んでいる。キャリッジ１５４は、支持フレーム１５２に関して線形移動するために線形軸受アセンブリ１６０を介して支持フレーム１５２に連結されている。図２に最も良く見られるように、キャリッジ１５４は、加工物保持アセンブリ２００を支持するフランジ１５５を含む。支持アーム、即ち走査アーム２０６は、キャリッジ１５４のフランジ１５５（図２）に取り付けられている。走査アーム２０６の先端部は、加工物保持アセンブリ２００を支持する。加工物保持アセンブリ２００は、静電クランプ２０２を含み、この静電クランプは、回転可能な受け台２０４を有する。加工物２４は、リボン型イオンビーム１４ａの前側での運動のため、静電吸引力によって受け台に取り付けられている。
【００４２】
キャリッジ１５４は、線形軸受アセンブリ１６０によって支持フレーム１５２に対する線形移動するために支持されている。支持フレーム１５２に対するキャリッジ１５４の線形運動、つまり、図３および図４における走査方向に対して「ＳＤ」にラベル付けされる垂直方向、即ち、ｙ方向の移動は、リニアモータアセンブリによって達成される。このリニアモータアセンブリは、キャリッジ１５４の内面側の段差部分１８２と支持フレーム１５２との間に配置されたリニアサーボモータ１８０を含んでいる。
【００４３】
並進部材１５０は、更に、線形ブレーキアセンブリ１９０（図２に最も良く図示されている）と、真空互換性のリニアリードバック式エンコーダ１９２を含み、両方ともにキャリッジ１５４の内側面１７６に固定されており、キャリッジ１５４の位置、およびイオンビーム１４ａに対する加工物の位置を正確に制御することが容易となる。線形ブレーキアセンブリ１９０は、空気圧作動またはソレノイドによって作動できる移動可能なピストンアセンブリを含み、ピストンが支持フレーム１５２に接触するので、キャリッジ１５４を固定位置に保持する手段を与える。
【００４４】
また、並進部材１５０は、リニア動作のハーネスシステム１９４を含む。このハーネスシステム１９４の一端１９８（図２Ａおよび図４）は、キャリッジ１５４に取り付けられて共に移動する。また、ハーネスシステムの他端１９８は、固定位置にあり、支持フレーム１５２に取り付けられている。ハーネスシステム１９４は、リニアモータ駆動ライン、リニア動作交換情報ライン、水およびガスの冷却ライン、ブレーキ制御ライン（空気式または電気式）、エンコーダリードバック情報ライン、静電クランプ制御ライン、加工物回転モータ駆動および制御用の信号情報ライン、加工物走査アームの圧力交換等の電気および冷却ラインをサポートする。その結果、加工物支持体または走査アーム２０６の内部領域２０８を大気圧に維持することができる。
【００４５】
ハーネスシステム１９４の水およびガスの冷却ラインは、静電チャック２０２の受け台２０４上に配置された加工物２４と、リニアサーボモータ１８０の静電コイル１８４（図２Ａ）とを冷却する。水とガスの冷却ラインは、水供給およびガス冷却用のガス供給を含む。ウエハ加工物２４がイオン注入されるとき、熱エネルギーが発生する。ガスは、加工物２４から受け台２０４に熱エネルギーを移動させるのに用いられる。冷却ガスは、加工物２４の裏面と受け台２０４との間に導かれて、加工物２４から受け台２０４に熱エネルギーを移動させるのに役立つ。次に、受け台２０４は、水用マニホールドを有し、受け台２０４を通って冷却水を導き、加工物２４から受け台２０４に移送される熱エネルギーを取り除く。
【００４６】
受け台２０４（および、加工物２４）は、たとえば、電気駆動モータ２１０を含む駆動システムを介してクワッド注入のために、回転することができる。駆動モータ２１０は、キャリッジ１５４のフランジ１５５に取り付けられる。第１プーリー、即ち、駆動プーリー２５０は、駆動モータ２１０の中空軸２５２に取り付けられる。第２プーリー、即ち、被駆動プーリー２５４は、真空シール／軸受アセンブリ２２０（以下に記載）の組合体の中空軸２２２に取り付けられている。
【００４７】
駆動プーリー２５０と被駆動プーリ２５４との間に伸びる駆動ベルト２５８は、被駆動プーリーを駆動し、それにより、受け台２０４を回転させる。好ましくは、駆動ベルト２５８は、ポリマーを封入したスチールケーブルあり、プーリー２５０，２５４は、１：１の駆動比を有する。静電クランプ２０２の回転中心は、図２の破線Ｄ−Ｄで示すように、加工物２４の中心線に一致している。
【００４８】
図２Ａに最も良く見られるように、第１の中空リール２６０は、駆動プーリー２５０に取り付けられて共転する。また、第２の中空リール２６２は、被駆動プーリー２５４に取り付けられて共転する。第１、第２回転リール２６０，２６２の間には、ほぼ断面矩形で中空の配線設備用コード、即ち、ケーブル２６４がある。中空の配線設備用コード、即ち、アンビリカルコードは、このコードの内部を通る配線を導くために用いられる。第１、第２回転リール２６０，２６２は、アンビリカルコード２６４の両端に連結連される第１、第２コネクタアセンブリ２７０，２７２を有して、真空の注入チャンバー２２内にある受け台２０４と大気圧にある注入チャンバーの外側の設備の電源とを確実に連結する。このコネクタアセンブリ２７０,２７２は、第１、第２の電気コネクタ２７４，２７６を、第１、第２の冷却流体コネクタ２７８,２８０、および第１、第２のガス冷却流体コネクタ２８２,２８４を含んでいる。
【００４９】
第１、第２の電気コネクタ２７４，２７６は、好ましくは、円形の多極ピンコネクタである。適切なコネクタには、カリフォルニア州  94927-2408  ローナートパークにあるレモ・アメリカ社（LEMO USA Inc.）（ウエブサイトwww.lemo.com）のＥ形多極ピンコネクタが含まれる。第１の電気コネクタ２７４は、第１回転リール２６０に取り付けられるアンビリカルコード２６４の端部近くに出口を有する電気導線に取り付けられる。第１コネクタ２７４は、第１リール２６０の中空軸にはまり込む。第２電気コネクタ２７６は、第２回転リール２６２に取り付けられるアンビリカルコード２６４の端部近くに出口を有する電気導線に取り付けられる。第２コネクタ２７６は、真空／軸受アセンブリ２２０の中空軸２２２にはまり込む。
【００５０】
第１、第２の冷却流体コネクタ２７８，２８０および第１、第２のガス冷却流体コネクタ２８２,２８４は、アンビリカルコード２６４を介して伸びている流体移送用チューブの各端部に連結されるバーブ取付具(barb fitting)を含む。バーブ取付具の各々は、その選択部にねじ付きスタッドを有する。このねじ付きスタッドは、駆動モータ２１０の軸２５２と真空シール／軸受アセンブリ２２０の軸２２２に穴あけされたねじ付き開口にねじ込まれる。ねじ付き開口は、夫々の流体を導き、第１、第２回転リール２６０，２６２の各回転軸に平行である。適切なチューブコネクタは、ニューハンプシャー州  03840-2442  グリーンランドにあるベスヴィック  エンジニアリング社（Beswick Engineering Co,Inc）（ウエブサイトwww.beswick.com）から購入できる。有利なことに、アンビリカルコード２６４は、耐久性が非常に良くかつクラッキング等の失敗が無く複数回のラッピング、またはラップなしで、耐えることができる。適切なアンビリカルコードは、デラウエア州  19711  ニューアーク  パペミル  ロード  555にあるダブリュ.エル.ゴア  アンド  アソーシエイツ社(W.L.Gore & Associates,Inc)から購入できる。
【００５１】
上述したように、ハーネスシステム１９４は、支持フレーム１５２に連結した固定端１９６と、キャリッジ１５４に固定した移動端１９８とを含む。ハーネスシステム１９４の電気コネクタと冷却ライン(図示略)は、ハーネスシステムの固定端１９８に連結されて、大気圧にある支持フレーム１５２の内部領域１５８（図２４）に真空で貫通接続され、また、傾斜軸シャフト１２３の中央孔１２４（図２および図３において破線で示された）に通じている。
【００５２】
ハーネスシステム１９４は、更に、電気導線と、（図２および図２４に参照番号１９９で示す）流体ラインとを含み、これらは、ハーネスシステム１９４の移動端１９８から伸び、走査アーム２０６の側壁２０９内の真空フィードスルーを通って走査アームの内部領域内に伸びている。これらのハーネスシステムの接続は、第１コネクタアセンブリ２７０の流体コネクタおよび電気コネクタに連結される。
【００５３】
静電クランプ２０２に伸びる配線設備は、ハーネスシステム２９４を通り、次に、第１コネクタアセンブリ２７０、さらに、アンビリカルコード２６４、そして最後に第２コネクタアセンブリ２７２を通って静電クランブ２０２に導かれる。これらの配線設備は、熱を取り除くための水冷却ライン、加工物からの熱を移動させるためのガス冷却供給チューブ、静電チャック用の電源、静電チャック上の加工物を感知するための電気信号導体、および電気的に接地された受け台への接地導体を含む。それゆえ、コード２６４の中空内部を通って、冷却ラインと受け台を励磁するための電源用の電源ケーブルが伸びており、必要な静電吸引力を作り出し、受け台２０４に加工物２４を固定する。そして、電気制御ラインがエンコーダに導かれ、制御信号が受け台から電子制御装置に供給される。それで、たとえば、受け台２０４の正確な回転位置が確かめられかつ制御される。
【００５４】
本発明の一実施形態では、プーリー２５０,２５４および中空の第１、第２回転リール２６０，２６２は、クワッド注入に必要とされる±２７０°の回転が可能である。
【００５５】
しかしながら、アンビリカルコード２６４の長さに依存して、２７０°より大きい回転が、本発明によって可能になると考えられることを理解してほしい。この２つのリールの実施形態では、有利なことに、アンビリカルコード２６４のリール間の巻取りおよび巻き戻しを同時に行える。すなわち、受け台２０４を回転させるために、電子制御装置２６によって駆動モータ２１０が作動すると、たとえば、時計方向（図３においてCWで図示された）に９０°移動すると、被駆動プーリー２５４に固定された第２回転リール２６２、および駆動プーリー２５０に固定された第１回転リール２６０は、共に時計方向に回転する。図３から明らかなように、第１、第２回転リール２６０，２６２が共に、時計方向に回転すると、第１回転リールの回りにアンビリカルコード２６４の付加的長さ分が巻き取られ、この長さ分と同一の長さが第２回転リール２６２からアンビリカルコード２６４を巻き戻す。同様に、受け台２０４を反時計方向（図３においてCCWで図示された）に９０°回転させるために、電子制御装置２６によって駆動モータ２１０が作動すると、第１、第２回転リール２６０，２６２は、反時計方向に回転し、第２回転リール２６２の回りにアンビリカルコード２６４の付加的長さ分が巻き取られ、この長さ分と同一の長さが第１回転リール２６０からアンビリカルコード２６４を巻き戻す。
【００５６】
有利なことに、走査アーム２０６の内部領域２０８が大気圧にあるので、加工物保持アセンブリ２００の駆動モータ２１０が、静電クランプ２０２と、クワッド注入またはオクタル(Octal)注入するために配置された加工物とを回転させる。この直結駆動モータは、冷却水を必要としない。更に、駆動モータ２１０は、大気圧にあるので、標準ブラシレス形サーボモータおよび標準エンコーダが用いられる。
【００５７】
受け台２０４は、結合式の真空シール／軸受アセンブリ２２０によって走査アーム２０６に取り付けられる。好ましくは、この真空シール／軸受アセンブリ２２０は、中空軸のフェロフルイデック(ferrofluidic)シール（以下、強磁性流体用シールという。）および軸受アセンブリである。このアセンブリ２２０は、共に、加工物支持体アセンブリの走査アーム２０６の、大気圧にある内部領域２０８（図２および２A）と、注入チャンバーの内部領域内の真空中にある受け台との間で、受け台２０４と強磁性流体用真空シールの回転を可能にする２つの軸受アセンブリを含んでいる。受け台２０４は、真空シール／軸受アセンブリ２２０の回転可能な中空軸２２１に固定される。
【００５８】
適切な中空軸の強磁性流体用シールアセンブリが、日本の東京にある理学国際コーポレーション／MSC（ウエブサイトwww.rigaku.com/vacuum）から入手可能である。強磁性流体用真空シール／軸受アセンブリの説明は、Rigaku/MSCのウエッブサイ（http:// www.rigaku.com/about tech.html）上に「真空製品の理論」と名付けられた記事の中で述べられている。この内容は、参考文献としてここに包含される。強磁性流体用真空シール／軸受アセンブリは、また、米国出願番号第10／371,066号に開示されており、この内容は、参考文献としてここに包含される。
【００５９】
本質において、強磁性流体用真空シール／軸受アセンブリ２２０は、中空のフィードスルーシャフト２２２を回転可能に支持する軸受アセンブリを含む。さらに、このアセンブリ２２０は、強磁性流体用真空シールアセンブリを含んでおり、これは、リング形状の永久磁石を支持するハウジングと、永久磁石の両側に配置された２つのリング状磁極片と、磁極片の軸方向内方対向面と中空軸２２２との間に配置された強磁性流体とを含む。強磁性流体は、キャリア流体内の超ミクロの磁性粒子のコロイド状懸濁液であり、磁極または中空軸２２２のいずれかに機械加工された溝内に配置される。真空シール／軸受アセンブリ２２０に対して適切に働くように、中空軸２２２は磁気的に浸透性でなければならない。
【００６０】
強磁性流体用の真空シール／軸受アセンブリ２２０において、磁気回路は、固定の磁極片と中空軸２２２とによって完成される。磁気回路は、各磁極片と中空軸２２２の間の径方向ギャップ内に磁力線が集中する。夫々の径方向ギャップ内の強磁性流体は、液体Oリングの形状となり、リング形状の磁極片と中空軸２２２の間に密封シールを作り出す。必要ならば、リング形状の永久磁石とリング形状の磁極片の多層ステージを用いて、真空シール／軸受アセンブリ２２０の圧力能力を増加させる。
【００６１】
真空シール／軸受アセンブリ２２０の強磁性流体用シールは、静的および動的状態の両方の下でガス、上記および他の汚染物質に対する密封シールを与える。更に、シーリング媒体が流体であるので、中空軸２２１とシールアセンブリ２２０の固定部分との間の実質的な摩擦がない。磁性流体システムは、１９８１年１０月６日に発行されたエゼキール(Ezekiel)に付与された米国特許明細書第４，２９３，１３７号に開示されている。この特許も参考文献として、ここに包含されている。
【００６２】
代わりに、真空シール／軸受アセンブリ２２０は、分離した真空シールおよび軸受アセンブリで構成することもできる。たとえば、差動ポンプ式の接触型真空シールシステムが当業者に良く知られた真空シールまたは他の適当なシールシステムを維持するために用いることができる。差動ポンプ式の接触型真空シールシステムは、本発明の譲受人に譲渡された２００２年７月１０日に米国に出願された米国特許出願第１０／１９２，３４４号に記載されている。この特許出願も参考文献として、ここに包含されている。
【００６３】
同様に、分離した軸受アセンブリは、ボールまたはロール式の軸受アセンブリとすることができ、ベアリングケージ内に保持されたボール又はローラベアリングを有し、受け台２０４および走査アーム２０６を支持する軸２２２の対応する表面に形成されて固定された弓形状のインナーレースとアウターレースとの間に配置されている。代わりに、この軸受アセンブリは、非接触型ガス軸受とすることができる。
【００６４】
リール間に配置されるアンビリカルコードシステムは、受け台用駆動モータ２１０を受け台２０４からオフセットされる位置に設けることができる。これは、平坦で、中空の真空シールシステム２２０と共に、加工物保持アセンブリ２００がスリップリング／スライドシール装置と比較してその積層高さを低くする。この積層高さを減少させることにより、イオンビーム１４ａを監視する独立の線量測定装置４０は、より正確な測定を行うために加工物２４に近接して配置することができる。
【００６５】
さらに、受け台用駆動モータ２１０のオフセット位置は、減少したモーメントアームにより、キャリッジ１５４および走査アーム２０６上でのトルクを低下させることができる。これは、走査アームをその強度を下げること、あるいは材料を薄く作ることができる。
【００６６】
（第２の好ましい実施形態）
本発明の加工物支持構造体の第２の好ましい実施形態は、図５〜図７に示されている。以下で記載する特徴を除いて、第２の好ましい実施形態の加工物支持構造体１００'は、第１の実施形態の加工物支持構造体１００と構造および機能が同一である。
【００６７】
第２の実施形態において、加工物支持構造体１００'は、第１の実施形態のリール２６２と同様な単一リール２６７'を有する。一般的に矩形状の配線設備用中空コード又はアンビリカルコード２６４は、リール２６２'の回りに巻回されかつ連結されて、織り更に、リール２６２'は、回転可能な受け台２０４'に連結されている。
【００６８】
駆動システムは、第１の実施形態と同様に受け台２０４'を回転させるために用いられてものであり、単一リール２６２'から断続的にアンビリカルコード２６４'を受け台の回転と共に共動させる。この駆動システムは、受け台２０４'から離れた駆動モータ２１０'を含み、この駆動モータは、加工物支持構造体１００'のキャリッジ１５４'のフランジ１５５'に取り付けられている。第１の、即ち、駆動プーリ２５０'は、駆動モータ２１０'の中空軸２５２'に取り付けられる。第２の、即ち、駆動プーリ２５４'は、真空シール／軸受アセンブリ２２０'の中空軸２２２'に取り付けられる。
【００６９】
駆動プーリ２５０'と被駆動プーリ２５４'の間に伸びる駆動ベルト２５８'は、被駆動プーリ２５４'を駆動し、それにより、受け台２０４'を回転させる。この単一リール２６２'は、第１実施形態の被駆動プーリ２５４と同様の被駆動プーリ２５４'に固定される。第１実施形態のアンビリカルコード２６４と同様の設備に導かれるアンビリカルコード２６４'の部分は、リール２６２'の回りに巻回される。アンビリカルコード２６４'の一端部は、リール２６２'に取付けられ、一方、アンビリカルコード２６４'の他端部は、走査アーム２０６'の側壁２０９'に連結され、そこに設けた開口に終端する。
【００７０】
アンビリカルコード２６４'によって繋がれた配線設備は、走査アームの側壁２０９'に連結されたアンビリカルコードの端部の近くから出ている。ハーネスシステム１９４の移動端１９８から伸びる、設備への流体ラインおよび電気導線１９９'は、走査アーム２０６'の側壁２０９'を通って密封のフィードスルーを介して伸び、さらに、流体を介してアンビリカルコード２６４'を通過する電気導線および流体ラインに連結される。更に、電気導線アセンブリ２７２'は、リール２６２'に連結される。
【００７１】
図７は、リール２６２'の回りの巻取り位置にあるアンビリカルコード２６４'を示し、一方、図６は、リール２６２'の回りの巻き戻し位置にあるアンビリカルコード２６４'を示す。図６および図７から明らかなように、モータ２１０'が被駆動プーリ２５４'および受け台２０４'を回転させると、アンビリカルコード２６４'をリール２６２'から巻き戻すので、リール２６２'の回りに巻き取られたコード２６４'の長さが減少する。図６に見られるように、アンビリカルコード２６４'は、リール２６２'の周回りに回転して多数の層を有する。このアンビリカルコード２６４'の多数ターンは、リール２６２'の回転の開始と停止から生じるコート２６４'への緊張を広げる傾向にある。しかしながら、本発明は、リールに巻き取られるコードの多数ターンのあるなしに関係なく、実行することができる。
【００７２】
電気導線および冷却ラインは、アンビリカルコード２６４'の中空中心を通って導かれ、リール２６２'に連結された流体および電気導線アセンブリ２７２'の一端部に連結されている（第１実施形態の第２リールに関して第１実施形態に記載されているように）。上述したように、アンビリカルコード２６４'の他端部は、走査アームの側壁２０９'に取り付けられる。
【００７３】
受け台２０４'は、真空シール／軸受アセンブリ２２０'によって走査アーム２０６'に取り付けられる。第１実施形態における強磁性流体の真空シール／軸受アセンブリに似た真空シール／軸受アセンブリ２２０'は、軸受から離れて支持するハウジング、この軸受によって支持された回転可能な中空軸、およびハウジングと中空軸との間にある強磁性流体用シールとを含む。真空シール／軸受アセンブリ２２０'は、第１実施形態と同様に必要とされ、加工物支持体アセンブリの走査アーム２０６'の内部領域２０８'が大気圧にあり、一方、受け台２０４'は、注入チャンバーの内部領域２２e'にあって真空状態にある。
【００７４】
受け台の駆動モータ２１０'の位置は、受け台２０４'からオフセットされており、また、平らで中空の真空シール／軸受アセンブリシステム２２０'は、加工物保持アセンブリ２００'に対して低い積層高さを与えている。それゆえ、低い積層高さに関して、第１実施形態で論じられた同一の利点を有する。さらに、第１実施形態と同様に、受け台の駆動モータ２１０'のオフセット位置は、減少したモーメントアームにより、キャリッジ１５４'と走査アーム２０６'上のトルクを低下させる。それゆえ、走査アームを薄い構造とすることができる。
【００７５】
（第３の好ましい実施形態）
本発明の加工物支持構造体の好ましい第３実施形態が図８および図８Ａに示されている。以下に記載されている特徴を除いて、第３実施形態の加工物支持構造体１００"は、第２実施形態の加工物支持構造体１００'に対して、その構造および機能が同一である。
【００７６】
第３実施形態において、加工物支持構造体１００"は、受け台２０４'および単一リール２６２'から遠くに離れた電気駆動モータ２１０'の代わりに、走査アーム２０６"の先端部分に取り付けられた直結駆動モータを用いることを除いて、第２実施形態と同一である。直結駆動モータ２１０"は、真空シール／軸受アセンブリ２２０'の中空のフィードスルー軸２２２"を回転可能に駆動する。この軸２２２"は、受け台２０４"とリール２６２"を同時に回転させるために、受け台２０４"とリール２６２"に連結されている。
【００７７】
第２実施形態の場合と同様に、受け台２０４"が回転するとき、設備に通じる中空のアンビリカルコード２６４"がリール２６２"上で巻取りおよび巻き戻しされる。アンビリカルコード２６４"の一端部は、リール２６２"に連結され、一方、アンビリカルコード２６４"の他端部は、走査アーム２０６"の側壁２０９"に連結されている。これは、第２実施形態の場合と同じである。
【００７８】
真空シール／軸受アセンブリ２２０"は、好ましくは、平らで中空の強磁性流体用の真空シール／軸受アセンブリであり、第２実施形態の真空シール／軸受アセンブリと同等である。このアセンブリ２２０"は、受け台２０４"と加工物支持アセンブリの走査アーム２０６"との間に配置されている。真空シール／軸受アセンブリ２２０"は、第１、第２実施形態と同様に走査アーム２０６"の内部領域２０８"が大気圧にあり、一方、受け台２０４"が注入チャンバーの内部領域２２ｅ"内において真空状態にあることが必要とされている。
【００７９】
強磁性流体用の真空シール／軸受アセンブリ２２０"は、加工物保持アセンブリ２００"に対して低い積層高さを与える。走査アームの先端部に駆動モータが存在することにより、積層高さが幾分増加し、更に、走査アームに加わるトルクが付加されるが、直結駆動モータは、駆動システムが簡単となり、駆動プーリー、被駆動プーリー、および駆動ベルトの必要性を無くすことができるという利点がある。
【００８０】
本発明は、その特定の実施形態に関して記載してきたが、本発明は、ここに添付する特許請求の範囲で示される開示された構成からの全ての変更及び修正を含むことを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】図１は、本発明のイオンビーム注入装置の概略平面図である。
【図２】図２は、図１に示すイオンビーム注入装置の加工物支持構造体の第１の好ましい実施形態であり、ウエハ支持構造体がウエハ支持位置にある場合の注入チャンバーの頂部から見た概略頂部断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図２の破線で囲われた加工物支持構造体の一部を示す概略頂部断面図である。
【図３】図３は、注入位置における加工物支持構造体を有する、図２の注入チャンバー及びウエハ支持構造体の同様な概略前側断面図である。
【図４】図４は、加工物保持アセンブリを取り除いた、図２の加工物支持構造体の返信部材の概略側面図である。
【図５】図５は、本発明の加工物支持構造体の第２の好ましい実施形態の概略頂部平面図である。
【図６】図６は、十分に巻き戻された位置における、図５の加工物支持構造体のリールおよび配線設備コードの概略側面図である。
【図７】図７は、十分に十分に巻き取られた位置における、図５の加工物支持構造体のリールおよび配線設備コードの概略側面図である。
【図８】図８は、本発明の加工物支持構造体の第３の好ましい実施形態を示す概略側面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、図８において破線で囲まれてラベル付けされた図８Ａの加工物支持構造体の一部分を示す概略平面断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１０  イオン注入装置
１２  イオン源
１４  イオンビーム
１６  ビーム経路
２０  注入ステーション
２２  注入チャンバー
２４  加工物
２５  注入表面
２６  電子制御装置
１００  加工物支持構造体
１１０  回転部材
１５０  並進部材
２０２  静電クランプ
２０４  受け台
２０６  走査アーム
２１０  駆動モータ
２２０  真空シール／軸受アセンブリ
２２２  中空軸
２６４  アンビリカルコード
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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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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【図８Ａ】
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【国際調査報告】
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