(57)【要約】【解決手段】ワークピース移送装置は、減圧状況下でワークピースを処理するためのイオン注入機に使用される。ワークピース移送装置は、注入チャンバの内部領域と流体連通する脱気可能なロードロック装置を含んでいる。ロードロック装置は、ワークピースと整合する開口を有するワークピースを支持するためのサポート表面を含んでいる。ワークピース移送装置はさらに、注入チャンバ内に、２つの自由度を有するリンケージによって支持された台を備えたワークピースサポートを含んでいる。リンケージは、処理に先だって、サポート表面の開口を横切って通過するよう台を移動させて、ワークピースをサポート表面から取り上げる。台は、ワークピースを注入チャンバ内で処理するための位置に保持する。その後、リンケージは、台をサポート表面の開口を横切るように通過させて、後の処理のためにワークピースをサポート表面上に配置する。【選択図】  図３
2007527627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧状況下でワークピースを処理するための注入チャンバを有するイオン注入機に使用するためのワークピース移送装置であって、
ａ）注入チャンバの内部領域と流体連通し、減圧するために選択的に脱気することが可能な内部領域を形成し、ワークピースを支持するためのサポート表面を有し、このサポート表面はロードロックの前記サポート表面上にワークピースが配置されたときにワークピースと整合する開口を含んでいる、ロードロック装置と、
ｂ）注入チャンバ内で処理するためにワークピースを配置し、処理に先だってロードロック装置の前記サポート表面からワークピースを取り上げ、処理中の位置にワークピースを保持し、後の処理のためにロードロック装置の前記サポート表面にワークピースを配置するための、ワークピース台と、このワークピース台を前記ロードロックサポート表面の開口に通して、処理に先だって前記サポート表面からワークピースを取り上げ、また、処理後に前記サポート表面上にワークピースを配置するためのサポートリンケージとを含む、注入チャンバ内のワークピースサポートと、
を備えたワークピース移送装置。
【請求項２】
ワークピースを、注入チャンバ内で処理するのに先だって注入チャンバの外部の保管エリアからロードロック装置に、および、注入チャンバ内での処理後にロードロック装置から保管エリアに移送するロボットシステムをさらに含んでいる、請求項１に記載のワークピース移送装置。
【請求項３】
サポートアームが２軸に沿って独立運動可能である、請求項１に記載のワークピース移送装置。
【請求項４】
ロードロック装置が複数のロードロックを含んでおり、複数のロードロックの各々は、注入ステーションの内部領域と流体連通する脱気可能な内部領域を形成している、請求項１に記載のワークピース移送装置。
【請求項５】
ロードロックの数が３つであり、３つのロードロックが積み重ねられて配置されている、請求項４に記載のワークピース移送装置。
【請求項６】
複数のロードロックの各々は、注入ステーションに隣接するドアを含んでおり、ドアが開くと、ロードロックの内部領域が注入チャンバの内部領域と流体連通する結果となる、請求項４に記載のワークピース移送装置。
【請求項７】
複数のロードロックの各々が移動可能なトレーを含んでおり、各移動可能なトレーがワークピースを支持するワークピースサポート表面を含んでおり、ワークピースサポート表面は、ワークピースをトレーのワークピースサポート表面から取り上げるとともにワークピースをサポート表面に配置するために、サポート台が通過できる大きさに作られた中央開口を含んでいる、請求項４に記載のワークピース移送装置。
【請求項８】
各移動可能なトレーは、ロードロック内にそのトレーが入る引き込み位置と、注入ステーションの内部領域内にそのトレーが伸長する伸長位置との間の移動経路に沿って移動して、ワークピースがワークピースサポート表面から取り上げられるかまたはワークピースサポート表面に配置されるときに、サポート台がワークピースサポート表面の中央開口を容易に通過する、請求項７に記載のワークピース移送装置。
【請求項９】
各トレーのワークピースサポート表面が受動ワークピースグリップを含んでいる、請求項７に記載のワークピース移送装置。
【請求項１０】
ワークピース台が、ロードロックのサポート表面の開口を介して、ロードロックサポート表面によって形成される平面を横切る方向に移動する、請求項１に記載のワークピース移送装置。
【請求項１１】
ワークピース台が、ロードロックのサポート表面の開口を介して、ロードロックサポート表面によって形成される平面に対して直交する方向に移動する、請求項１に記載のワークピース移送装置。
【請求項１２】
各ロードロックが隔離弁システムを含んでおり、トレーがロードロックの隔離弁システムの一部分となっており、トレーが引っ込んだ位置にあるときに、弁システムがロードロックの内部領域の脱気を可能にする、請求項８に記載のワークピース移送装置。
【請求項１３】
減圧注入ステーション内に配置されたワークピースをイオンビームで処理する方法であって、
ａ）
１）注入チャンバの内部領域と流体連通し、減圧するために選択的に脱気することが可能な内部領域を形成し、ワークピースを支持するためのサポート表面を有し、このサポート表面はロードロックの前記サポート表面上にワークピースが配置されたときにワークピースと整合する開口を含んでいる、ロードロック装置と、
２）注入チャンバ内で処理するためにワークピースを配置し、処理に先だってロードロック装置の前記サポート表面からワークピースを取り上げ、処理中の位置にワークピースを保持し、後の処理のためにロードロック装置の前記サポート表面にワークピースを配置するためのワークピース台と、このワークピース台を前記ロードロックサポート表面の開口に通して、処理に先だって前記サポート表面からワークピースを取り上げ、また、処理後に前記サポート表面上にワークピースを配置するためのサポートリンケージとを含む、注入チャンバ内のワークピースサポートと、
を含む、ワークピース移送システムを用意する工程と、
ｂ）ロードロック装置の前記サポート表面上にワークピースを配置する工程と、
ｃ）ワークピースサポートを使用してワークピースをロードロック装置の前記サポート表面から取り上げワークピースを処理するための注入チャンバの内部領域内に配置する工程と、
ｄ）ワークピースを処理する工程と、
ｅ）ワークピースサポートを使用して処理が完了した後にワークピースをロードロック装置の前記サポート表面に配置する工程と、
を備えたワークピースを処理する方法。
【請求項１４】
ワークピース移送システムが、ワークピースを、注入チャンバ内で処理するのに先だって注入チャンバの外部の保管エリアからロードロック装置に、および、注入チャンバ内での処理後にロードロック装置から保管エリアに移送するロボットシステムをさらに含んでいる、請求項１３に記載のワークピースを処理する方法。
【請求項１５】
ワークピース移送システムのサポートアームが２軸に沿って独立運動可能である、請求項１３に記載のワークピースを処理する方法。
【請求項１６】
ワークピース移送システムのロードロック装置が複数のロードロックを含んでおり、複数のロードロックの各々は、注入ステーションの内部領域と流体連通する脱気可能な内部領域を形成している、請求項１３に記載のワークピースを処理する方法。
【請求項１７】
ワークピース移送システムのロードロックの数が３つであり、３つのロードロックが積み重ねられて配置されている、請求項１６に記載のワークピースを処理する方法。
【請求項１８】
複数のロードロックの各々は、注入ステーションに隣接するドアを含んでおり、ドアが開くと、ロードロックの内部領域が注入チャンバの内部領域と流体連通する結果となる、請求項１６に記載のワークピースを処理する方法。
【請求項１９】
複数のロードロックの各々が移動可能なトレーを含んでおり、各移動可能なトレーがワークピースを支持するワークピースサポート表面を含んでおり、ワークピースサポート表面は、ワークピースをトレーのワークピースサポート表面から取り上げるとともにワークピースをサポート表面に配置するために、サポート台が通過できる大きさに作られた中央開口を含んでいる、請求項１６に記載のワークピースを処理する方法。
【請求項２０】
各移動可能なトレーは、ロードロック内にそのトレーが入る引き込み位置と、注入ステーションの内部領域内にそのトレーが伸長する伸長位置との間の移動経路に沿って移動して、ワークピースがワークピースサポート表面から取り上げられるかまたはワークピースサポート表面に配置されるときに、サポート台がワークピースサポート表面の中央開口を容易に通過する、請求項１１９に記載のワークピースを処理する方法。
【請求項２１】
各トレーのワークピースサポート表面が受動ワークピースグリップを含んでいる、請求項１９に記載のワークピースを処理する方法。
【請求項２２】
ワークピース移送システムのワークピース台が、ロードロックのサポート表面の開口を介して、ロードロックサポート表面によって形成される平面を横切る方向に移動する、請求項１３に記載のワークピースを処理する方法。
【請求項２３】
ワークピース移送システムのワークピース台が、ロードロックのサポート表面の開口を介して、ロードロックサポート表面によって形成される平面に対して直交する方向に移動する、請求項１３に記載のワークピースを処理する方法。
【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用のワークピース移送システムに関し、特に、ワークピースを処理するイオンビーム注入装置の脱気される真空領域内に、ワークピースの移送補助システムを配設する必要性を無くすワークピース移送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
イオンビーム注入装置は、半導体ウエハのドーピング工程で広く使用されている。イオンビーム注入装置は、正に電荷された所望のイオン種からなるイオンビームを発生させる。イオンビームが半導体ウエハ、基板、鏡板などのようなワークピースの露出表面に衝突することによって、所望のイオンがワークピースにドーピングすなわち注入される。多くのイオン注入装置は、単一の比較的大きなワークピースを脱気した注入チャンバすなわちエンドステーション内のワークピースサポート内で支持して所定のイオンを注入すなわちドープするシリアルイオン注入に使用されている。注入が完了すると、そのワークピースはワークピースサポートから取り出されて、そのサポートに他のワークピースが配置される。
【０００３】
イオンビーム注入装置のイオン注入チャンバは、減圧状態に維持される。ビームラインに沿って加速されると、ビーム中のイオンは、チャンバ内に入って、ワークピースに衝突する。イオン注入チャンバ内にイオンビームを注入するワークピースを配置するためには、ワークピース移送システムが必要である。処理の準備ができたワークピースは、保管装置すなわちバッファに貯蔵される。ワークピース移送システムは、保管装置からロードロック装置へとワークピースを移動させる第１ロボットシステムを含んでいる。この第１ロボットシステムは、大気圧中（”イン‐エア”）にあるもので、２つのロボットアームを含んでいる。第１ロボットアームは、ワークピースを保管装置からアライナーに移動させて、ワークピースを特定の結晶方向に回転させる。第２ロボットアームは、整列したワークピースをアライナーからロードロック装置に移動させる。
【０００４】
ロードロック装置は、脱気した注入チャンバと連通しており、ワークピースを受け取るための１つまたはそれ以上のロードロックを含んでいる。ロードロックは選択的に脱気することができる。ワークピースが第２ロボットアームによってロードドック内に配置されると、そのロードロックは閉じられて減圧するよう脱気される。ロードロックが適当な圧力まで減圧されると、ロードロックのスライドドアが開かれて、ワークピースは、注入チャンバの内部領域へと移動することが可能となる。
【０００５】
従来のイオン注入装置におけるワークピース移送システムは、さらに、脱気した注入チャンバ内（”イン‐バキューム“）に配置されて、ワークピースをロードロックからワークピースが注入用に配置されていたワークピースサポートへと移動させる第２ロボットシステムが含まれていた。ワークピースの注入後、第２ロボットシステムは、注入されたワークピースをワークピースサポートから取り出して、ロードロックに戻す。その後、第１ロボットシステムは、注入されたワークピースをロードロックから保管装置へと移動させる。シェラヅキ(Sieradzki)による米国特許第５４８６０８０号明細書は、減圧工程においてワークピースを高速移動させるためのシステムに関するものである。このシステムでは、処理ステーションを終えたウエハを２つのロードロックから移動させるための２つのウエハ運搬ロボットを採用している。シリアルイオン注入用エンドステーションに関する更なる特許は、米国特許第６３５００９７号、同第６５５５８２５号、同第５００３１８３号である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ワークピース移送システムは、注入チャンバが運転し得るようにその内部に配置された第２のイン‐バキュームロボットシステムを含んでいるが、この第２のイン‐バキュームロボットシステムを削減することによってワークピース移送システムを簡素化することが非常に望まれている。このイン‐バキュームロボットシステムは、コストがかかるとともに複雑であり、注入チャンバ内に配設されるので、脱気した注入チャンバ内にスペースを必要とする。注入チャンバは、その内部を減圧状態に維持するためのポンプ装置を必要とするので、そのチャンバの内部の大きさ、広さを可能な限り小型化することが望ましい。さらに、クリーンルームのスペースをより小さくすることが必要なため、小型のチャンバが望まれている。
【０００７】
本発明は、イオンビーム注入装置用のワークピース移送システムの、注入装置の脱気した注入チャンバ内にイン‐バキュームロボットシステムを配置する必要性を無くすことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
減圧状況下でワークピースを処理するためのイオンビーム注入装置に使用するワークピース移送装置が明らかにされている。本発明のワークピース移送システムは、比較的高い圧力の保管エリアから注入チャンバの減圧された内部領域へとワークピースを移送し、また、ワークピースを注入チャンバ内で適当に処理した後に、比較的高い圧力の保管エリアに戻す。
【０００９】
ワークピース移送システムは、イン‐エアロボットシステムと、注入チャンバの内部領域と流体接続するロードロック装置と、注入チャンバの内部領域で処理するためにワークピースを注入チャンバの内部領域に配置するワークピースサポートと、を含んでいる。これにより、ワークピースをロードロック装置からワークピースサポートに移送するために、注入チャンバ内に配置される真空室内のロボットシステムの必要性が無くなる。ロードロック装置は、注入ステーションの内部領域と連通する複数のロードロックを含んでいる。各ロードロックは、脱気可能な内部領域を形成するもので、移動トレーを含んでいる。各移動トレーは、開口とそのトレーの上にワークピースを保持するためのグリップとを含んでいる。
【００１０】
ワークピースサポートは、２つの自由度で運動する、すなわち、２軸に沿って独立して運動することが可能なサポートリンケージを含んでいる。ワークピースサポートはまた、ワークピースを取り上げ、注入中に所望の位置にワークピースを保持するためのワークピース台も含んでいる。この台は、ワークピースを注入するためにトレー上に配置されたワークピースを取り上げ、また、注入後にトレー上にワークピースを配置することができるように、ロードロックトレーの開口を通って移動することができる大きさに作られている。
【００１１】
一つの好ましい実施の形態では、ワークピース移送システムは次のように作用する。イン‐エアロボットシステムは、大気圧中で、ワークピースを保管エリアから、ロードロック装置の複数のロードロックチャンバのうちの一つの移動トレー上にワークピースをする。イン‐エアロボットシステムは、ワークピースがトレーの開口と整合してトレーのワークピースグリップと接触しするように、ワークピースをトレーの上に配置する。ワークピースの受け取りに際しては、ロードロックが閉じて、ロードロック内の圧力が適当な圧力に減圧される。
【００１２】
適当な圧力に達すると、注入チャンバに隣接するロードロックのドアが開放して、トレー（そのトレーの上のワークピース）が注入チャンバの内部領域へ移動する。ワークピースサポートリンケージは、ワ−クピース台をトレーの開口に直交する方向に通るように移動させることによって、ワークピースをトレーから持ち上げる。その後、イオンビーム注入装置のイオンビームによる注入すなわち処理のためにワークピースが適切に配列されるように、サポートリンケージが台を移動させる。注入後、サポートリンケージは、台をトレーの開口に直交する方向に通すように移動させて注入済みのワークピースとトレーの上に配置する。トレーがロードロック内に引っ込むと、続いてワークピースがイン‐エアロボットシステムによって保管エリアに戻される。
【００１３】
一形態では、本発明は、ワークピースを減圧状況下で処理するための注入チャンバを有するイオン注入装置とともに使用されるワークピース移送装置を包含している。ワークピース移送装置は、
ａ）注入チャンバの内部領域と流体連通し、減圧するために選択的に脱気される内部領域を形成し、ワークピースを支持するためのサポート表面を有し、このサポート表面はロードロックの前記サポート表面上にワークピースが配置されたときにワークピースと整合する開口を含んでいる、ロードロック装置と、
ｂ）注入チャンバ内で処理するためにワークピースを配置し、処理に先だってロードロック装置の前記サポート表面からワークピースを取り上げ、処理中の位置にワークピースを保持し、後の処理のためにロードロック装置の前記サポート表面にワークピースを配置するためのワークピース台と、このワークピース台を前記ロードロックサポート表面の開口に通して、処理に先だって前記サポート表面からワークピースを取り上げ、また、処理後に前記サポート表面上にワークピースを配置するためのサポートリンケージとを含む、注入チャンバ内のワークピースサポートと、
を含んでいる。
【００１４】
一形態では、本発明は、減圧注入ステーション内に配置されたワークピースをイオンビームで処理する方法を包含している。本発明の方法は、
ａ）
１）注入チャンバの内部領域と流体連通し、減圧するために選択的に脱気することが可能な内部領域を形成し、ワークピースを支持するためのサポート表面を有し、このサポート表面はロードロックの前記サポート表面上にワークピースが配置されたときにワークピースと整合する開口を含んでいる、ロードロック装置と、
２）注入チャンバ内で処理するためにワークピースを配置し、処理に先だってロードロック装置の前記サポート表面からワークピースを取り上げ、処理中の位置にワークピースを保持し、後の処理のためにロードロック装置の前記サポート表面にワークピースを配置するためのワークピース台と、このワークピース台を前記ロードロックサポート表面の開口に通して、処理に先だって前記サポート表面からワークピースを取り上げ、また、処理後に前記サポート表面上にワークピースを配置するためのサポートリンケージとを含む、注入チャンバ内のワークピースサポートと、
を含む、ワークピース移送システムを用意する工程と、
ｂ）ロードロック装置の前記サポート表面上にワークピースを配置する工程と、
ｃ）ワークピースサポートを使用してワークピースをロードロック装置の前記サポート表面から取り上げワークピースを処理するための注入チャンバの内部領域内に配置する工程と、
ｄ）ワークピースを処理する工程と、
ｅ）ワークピースサポートを使用して処理が完了した後にワークピースをロードロック装置の前記サポート表面に配置する工程と、
を含んでいる。
【００１５】
本発明によるこれらのおよび他の目的、効果、および新規な特徴は、以下の本発明の図面と結合してかわるがわる例示的に示した実施の形態の詳細な記載の見地から理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図を参照すると、図１には、イオンビーム注入装置が符号１０で示されている。イオンビーム注入装置は、イオンを発生させるイオン源１２を含んでおり、このイオンは、イオンビーム１４を形成してビーム経路１６からエンドステーションすなわち注入ステーション１１０へと通過する。注入ステーションは、減圧（"in-vac"）内部領域１１４ａを形成する真空チャンバすなわち注入チャンバ１１４を含んでおり、この注入チャンバ１１４では、半導体ウエハや鏡板や基板などのワークピース２４が配置されてイオンビーム１６によってイオン注入される。ワークピース２４が受けるイオン線量をモニタリングし制御するため、制御電子機器（符号２６で示されている）が設けられている。オペレータの制御電子機器２６への入力は、ユーザー制御盤２７を経て実行される。
【００１７】
イオン源１２は、ワークピース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がイオン源１２と注入チャンバ２２との間のビーム経路１６に沿った距離を通過するときに、そのビーム中のイオンは広がる傾向にある。イオン源１２は、内部領域を形成するプラズマチャンバ２８を含んでおり、その内部領域には原料物質が注入される。原料物質には、イオン化ガスや気化させた原料物質を含めることができる。
【００１８】
ビーム経路１６は、イオンビーム１４を屈曲させる分析電磁石３０に沿って、ビームシャッタ３２を通る方向に配置されている。ビームシャッタ３２の次に、ビーム１４は、その焦点を合わせる四極子レンズ（quadruple lens）３６を通過する。ビーム経路１６は偏向電極３８、４０を通って延びており、イオンビーム１４は繰返し偏向され、あるいは走査されてリボン型イオンビームとなり、イオンビーム１４の注入チャンバ２２に入る部分はリボンイオンビーム１４ａとなる。リボンイオンビーム１４ａはチャンバ１１４の前方壁１１４ｃの開口を通って注入チャンバ１１４に入る。リボンイオンビーム１４ａは、たとえば、水平方向つまりＸ方向の範囲が非常に限定され、これと直交する垂直方向つまりＹ方向に広がった、一方向に延びた非常に狭い矩形形状を有するイオンビームである。
【００１９】
一般に、リボンイオンビーム１４ａは、ワークピース２４の全て対応した寸法を注入するのに充分な広がりを有している。つまり、注入チャンバ２２を横切るリボンイオンビーム１４ａが水平方向すなわちｘ方向（図１）に広がっており、ワークピースの水平方向が３００ｍｍ（あるいは直径が３００ｍｍ）の寸法を有していると仮定する。制御電子機器２６は、注入チャンバ１１４内のワークピース２４に衝突するリボンイオンビーム１４ａの水平方向の広がりＷが少なくと３００ｍｍとなるように、適当に電極３８を励磁する。電極３８がビーム１４を偏向させるが、平行化レンズがビーム経路１６に沿って配置されており、ワークピース２４に注入するときにリボンイオンビーム１４ａが平行となるように、電極３８によって偏向されたビーム角を修正する。
【００２０】
図２〜図７は、本発明のワークピース移送システム１１５を描いたものである。本発明のワークピース移送システム１１５は、保管エリアから、イン‐エア（大気圧）領域１１２を通って減圧状態に達するロードロック装置１１７へ、さらに、ワークピース２４をロードロック装置１１７から、リボンイオンビーム１４ａによってワークピース２４の注入のためにイオンビーム線１５と交差する注入位置へ、ワークピース２４を移送するよう機能する。
【００２１】
ワークピース移送システム１１５は、制御装置２６の制御の下で作動するもので、ロードロック装置１１７と、エンドステーション１１０の大気圧領域１１２に配置された一対のロボット１２４、１２６と、注入チャンバ１１４の真空領域１１４ａに配置されたワークピースサポート１５０と、を含んでいる。一対のロボット１２４、１２６は、ワークピース２４を保管エリアからロードロック装置１１７へと移送する。ワークピースサポート１５０は、ワークピース２４をロードロック装置１１７から移送して、イオンビーム１４よって注入されるようにワークピース２４を注入チャンバ１１４内で注入に適した角度に支持する。注入が完了すると、ワークピースサポート１５０は、注入されたワークピース２４をロードロック装置１１７へ戻す。ワークピースサポート１５０は、ワークピース２４の移送と注入中のワークピースの支持との両方の機能するため、注入チャンバ１１４内に配置されてワークピース２４をロードロック装置１１７から注入用のワークピースサポートあるいは台に移動するために必要な別個のロボットを削減することができる。
【００２２】
上述したように、エンドステーション１１０は、２つの処理エリア、すなわち、イン‐エア（大気圧）領域１１２と、注入チャンバ１１４内の減圧（脱気）領域１１４ａと、を含んでいる。大気圧領域１１２は、注入チャンバ１１４の壁によって真空領域１１４ａから分離されている。ロードロック装置１１７は、図２および図３に示されているように積み重ね整列して配置された３つのロードドック１１８、１２０、１２２を含んでいる。各ロードロック１１８、１２０、１２２の一方側は、選択的に開放して、制御電子機器２６の制御下で、３つのロードロック１１８、１２０、１２２の各端部が選択的に開放している間中、エンドステーション１１０の大気圧部分１１２と流体連通し、また、制御電子機器２６の制御下で、注入チャンバ１１４の真空領域１１４ａと流体連通する。ロードロック１１８、１２０、１２２は、注入のためにワークピースをイン−エアロボット１２４、１２６からエンドステーション１１０の注入チャンバ１１４の真空領域１１４ａへと移送するのに使用される。
【００２３】
与えられたワークピース２４は、ワークピースバッファ１２８から２つのイン‐エアロボット１２４、１２６を経由して３つのロードロック１１８、１２０、１２２のうちの選択された一つに移送される。第１のすなわち左側のイン‐エアロボット１２４は、ワークピース２４をウエハバッファ１２８から整列器１３０に移送する。次に、第２のすなわち右側のイン‐エアロボット１２６は、ワークピース２４を整列器１３０からロードロック１１８、１２０、１２２の空の一つに移送する。右側のイン‐エアロボット１２６は、ワークピースを下のロードロック１１８と、真中のロードロック１２０と、上のロードロック１２２のいずれにも配置することができるように、垂直の動きができるようになっている。ワークピース２４が処理されると、右側のイン‐エアロボット１２６は、そのワークピース２４を適当なロードロック１１８、１２０、１２２から取り除いて処理済ウエハ保管エリア１２９に配置する。
【００２４】
上述したように、右側のイン‐エアロボットは、ロードロック１１８、１２０、１２２のうちで、空のつまりワークピースの受け取りが可能な選択された一つに向けてワークピースを配置する。各ロードロック１１８、１２０、１２２は、内部領域を形成するハウジング１３１を含んでおり、その内部領域は、適当な真空ポンプシステム（図１に符号９０で示されている）によって選択的に脱気されるようになっており、減圧された状態となる。各ロードロック１１８、１２０、１２２は、さらに、開放して右側のイン‐エアロボット１２６がワークピース２４をロードロックの内部領域に配置するのを許容する大気圧隔離弁１３２（図２に最もよく表れている）を含んでいる。隔離弁１３２は、閉じると、注入チャンバの真空領域１１４ａから大気圧領域１１２を隔離する圧力シールとなって、各ロードロックの内部領域がポンプ９０によって減圧されるのを許容する。
【００２５】
これに加えて、各ロードロック１１８、１２０、１２２は、移動可能なウエハサポートトレー１３４（図３に最もよく表れている）を含んでいる。サポートトレー１３４は、伸長されていない閉塞された位置と、伸長された位置との間の移動経路に沿って動く。このことは図３に最もよく表れており、図３には、上方と下方のロードロック１１８、１２２が閉じた位置にあり、ロードロックのハウジング１３５によって形成された内部領域内へトレー１３４が入っている状態が示されている。一方、真中のロードロック１２０は、伸長された位置にあり、トレー１３４（およびこのトレーに支持されている全てのワークピース）は、真空領域１１４ａ内へ伸長されて、ワークピースサポート１５０によってワークピース２４がトレー１３４から持ち上げられて処理されるのを許容し、また、処理後のワークピース２４をトレー１３４に戻すのを許容する。
【００２６】
各ウエハサポートトレー１３４は、真空隔離弁１３６の末端に固定されている。真空隔離弁１３６は、閉じると、第２圧力シールとなり、注入チャンバ１１４の真空領域１１４ａを隔離して、ポンプ９０によって各ロードロックを減圧状態に減圧するのを許容する。ウエハサポートトレー１３４は、周辺の壁１３８によって形成される鍵穴形状の開口１３７を含んでいる。
【００２７】
イン‐エアロボット１２６によってロードロック１１８、１２０、１２２の選択された空の一つにワークピース２４が移送されると、その大気圧隔離弁１３２が開放される（真空隔離弁１３６は閉じたままである）。イン‐エアロボット１２６は、選択されたロードロック１１８、１２０、１２２のサポートトレー１３４の、鍵穴形状の開口１３７の円形部分にあわせてワークピース２４を配置する。ワークピース１４２は、サポートトレー１３４の上面に配設された３つのワークピースホルダ１４２によって掴まれて保持される。ワークピースホルダ１４２は、ワークピース２４を支持して、サポートトレー１３４が横方向に移動してロードロックハウジング１３５から出入りするときにワークピース２４の移動を防止する受動エッジグリップを有している。
【００２８】
ワークピース２４がイン‐エアロボット１２６によってサポートトレー１３４上に装填されると、大気圧隔離弁１３２が閉じられて、ロードロックの内部領域がポンプ９０によって所定の低圧に脱気される。ワークピース２４の注入準備ができると、真空隔離弁１３６が開放されて、ワークピースサポートトレー１３４が注入チャンバ１１４の真空領域１１４ａ内へとスライドする。真空領域１１４ａ内に配置されたワークピースサポート１５０はワークピース２４の下方へと移動し（図５に実線で示されている）、ワークピースサポートトレー１３４の鍵穴形状の開口１３７を通って上方に移動し、ワークピーストレー１３４からワークピース２４を持ち上げ、ワークピース２４を静電吸着によって保持し、ワークピース２４を所定のイオンビームライン１６と合わせるよう位置決めして、リボンイオンビーム１４ａによってワークピース２４の注入を行う（図５に鎖線で示されている）。
【００２９】
ワークピース２４の注入が完了すると、ワークピースサポート１５０は、ワークピース２４を下方に移動させてワークピースサポートトレー１３４の鍵穴形状の開口１３７を通り（図６に最もよく表れている）、ワークピース２４をワークピースサポート１３４上に配置する（図７）。
【００３０】
ワークピースサポート１５０は、２つの運動の自由度を有するサポートリンケージ１５１と、静電チャック部材からなるワークピース受台１６０とを含んでいる。サポートリンケージ１５１は、関節でつながっている第１および第２部材１５２、１５４を含んでいる。リンク１５１は、注入チャンバ１１４の側壁１１４ｄ（図３）に取付けられた伝統的なマウント１５８を介して注入チャンバ１１４に固定されている。マウント１５８は、第１部材１５２が作動するときにマウント１５８に対して回転することができるようになっている。第１部材１５２は、マウント１５８に取付けられている第１端部１５２ａを有している。第１部材１５２は、注入チャンバ１１４のロードロック１１８、１２０、１２２を支持している側壁に向かって延びている。第２端部１５２ｂは、旋回マウント１５３を介して、第２部材１５４の第２端部１５４ａに取付けられている。さらに、第２部材１５４は、第１部材１５２の位置に応じて旋回するよう取付けられている。第２部材１５４の第２端部１５４ｂには、第２部材１５４の第２端部１５４ｂから垂直に離れるように延びるサポートリンク１５６が取り付けられている。サポートリンク１５６の末端の位置は、注入工程中のワークピース２４を支持する静電チャック１６０となっている。静電チャック１６０は、当業者に公知の慣用のチャックである。
【００３１】
サポートリンケージ１５１は、２つの自由度を有している。第１にサポートリンケージ１５０は、マウント１５８に対して回転可能である。第１部材１５２は、第１部材１５２の第１端部１５２ａに取付けられたアクチュエータ（図示されていない）によって回転駆動される。第１部材１５２の運動は、サポートリンケージ１５１全体を回転させる。さらに、第２部材１５４は、第２部材１５２と対応して運動することができる。第２部材１５４の第１端部１５４ａも同様に、第１部材１５２に対して第２部材１５４を独立して運動させるためのアクチュエータ（図示されていない）を含んでいる。第２部材１５４は、旋回マウント１５３に対して回転する。例えば、第１部材１５２に対して第２部材１５４が角度θを形成するよう第１部材１５２が第２部材１５４に連結されている。アクチュエータを使用してリンケージ１５０の部材１５２、１５４をその旋回点周りに回転させることによって、処理されたウエハがあるロードロックに応じて、角度θは作動中に変化させることができる。さらに、第２部材１５４に対してサポートリンク１５６を回転させるためにアクチュエータ（図示されていない）が１５４ｂに配設されている。サポートリンク１５６を回転させることによって、チャック１６０は第１部材１５２と第２部材１５４に対して回転することができる。これらのアクチュエータは、変速機を含まない直結駆動モータである。第１部材１５２、第２部材１５４、およびサポートリンク１５６を駆動するアクチュエータは、３つの部材１５２、１５４、１５６の全ての協調と同期化を保証する多軸モーションコントローラ３００（図１を参照）によって全て制御される。
【００３２】
静電チャック１６０は、第１部材１５２と第２部材１５４とのなす角θの増減ににかかわらず、ウエハを掴むときに水平位置に向けられる。チャック１６０は、第１部材１５２と第２部材１５４の回転に基づいて、如何なる位置にも向くことが可能である。第２部材１５４の第２端部１５４に配置されたアクチュエータの起動は、１５４ａと１５４ｂのアクチュエータの回転によって決定される。上述したように、アクチュエータは、チャック１６０を移動させると同時にチャック１６０の所定の方向性を維持するための全てのアクチュエータ運動を協調させる多軸モーションコントローラ３００（図１を参照）によって全て制御される。
【００３３】
上述したように、イン‐エアロボット１２６は、ワークピースをロードロック１１８、１２０、１２２内に配置する。未処理のワークピースが選択されたロードロックに配置された後には、大気圧隔離弁１３２が閉じてポンプ９０が選択されたロードロック内を真空引きする。ポンプ９０の真空引きが完了すると、真空隔離弁１３６が開放されてワークピーストレー１３４が注入チャンバ１４４内に伸長されてワークピース処理が開始される。本発明のワークピース移送装置１１５では、３つのロードロック１１８、１２０、１２２があるため、最少の手持ち時間でワークピースの連続注入が可能となる。すなわち、一つのワークピースが完了してワークピースサポート１５０によって空のロードロックに運搬するときにはいつでも、他の未処理のワークピースを他のロードロックの一つで取り上げる準備ができる。
【００３４】
図３−図７には、ワークピースサポート１５０の作動が示されている。図５においては、下方のロードロック１１８のウエハサポートトレー１３４が真空領域１１４内に完全に伸長されている。ウエハサポートトレー１３４が伸長されている時点では、静電チャック１６０がウエハサポートトレー１３４の下に位置している。トレー１３４が最も伸長された位置になると、チャック１６０は、第１部材１５２の第１アクチュエータと第２部材１５４の第２アクチュエータの運動によってワークピース２４を捕捉するよう配置される。第１アクチュエータがリンケージ１５０をロードロック１１８に位置させると同時に、第２アクチュエータが第２部材を回転させて、取付けられたサポートリンク１５６と静電チャック１６０が処理用のワークピース２４を捕捉する位置に来る。
【００３５】
ワークピースがチャック１６０によって接触されると、ワークピース２４をしっかりと保持することができるように、チャック１６０がサポートトレー１３４内のウエハに接触する前に、電荷がチャック１６０に付与されている。適当な静電チャックは１９９５年７月２５日に発行されたブレーク他（Blake et al.）の米国特許第５４３６７９０号および１９９５年８月２２日に発行されたブレーク他（Blake et al.）の米国特許第５４４４５９７号に記述されており、この両特許は本発明の譲受人に譲受されている。米国特許第５４３６７９０号および米国特許第５４４４５９７号の両特許は、それぞれ参照することによってそっくりそのまま本発明にくみ入れられる。
【００３６】
チャック１６０は、上方に運ばれると、サポートトレー１３４に周辺の壁１３８によって形成された開口１３７を通る。チャック１６０は、開口１３７の円形部分からサポートトレー１３４の外縁に向かって延びる切り込みを通ってサポートトレー１３４の上方に通り抜ける。チャック１６０が開口１３７を通り抜けることによって、電荷が付与されたチャック１６０は、ワークピース２４を吸着してワークピースホルダ１４２から移転させ、注入処理の間中ワークピース２４を保持する。
【００３７】
図３ａを参照すると、ワークピースホルダ１４２が開口１３７の周辺の壁１３８の外縁に隣接して配設されている。各ワークピースホルダは、後方の壁部分２００を含んでおり、この後方の壁部分２００は、ワークピースホルダ１４２の高さに延びている。内側の壁部分２０２は、サポートトレー１３４の開口に直接隣接する箇所に配置されている。内側の壁２０２は、サポートトレーからウエハサポート部分２０４に延びている。傾斜部分２０６は、サポートトレー１３４の開口１３７に向かう角度の方向で、後方の壁部分からウエハサポート２０４に延びている。図に示された実施の形態では、サポートトレー１３４は３つのウエハサポート１４２を含んでいる。ウエハ２４がワークピースホルダ１４２の３つ全てのウエハサポート２０４に配置されたときに、開口１３７の上の中心に配置されるように、サポート１４２が開口１３７に対して配設されている。作動中は、ウエハ２４がワークピースサポート１４２と接触する状態となる。ウエハ２４はさらに、傾斜部分２０６に接触して、傾斜部分２０６の中心最終位置に滑り落ちるのが許容され、ウエハサポート２０４の上に載置されることとなる。この作用は、ウエハ２４が処理されるためにサポートトレー１３４の開口１３７の上の中心に正しく位置するのを許容する。
【００３８】
ワークピースサポート１５０は、ワークピース２４が注入位置に配置されるまで弓型の動きをするようチャック１６０を上昇させ続けることとなる。サポート１５０の動きは、図５に示されている。イオンビーム１４は、ワークピース２４を注入する。
【００３９】
ワークピース２４の注入が完了すると、サポート１５０は、注入のための上述した経路を逆に移動することによって、ワークピース２４をサポートトレー１３４に戻す。チャック１６０は放電されて、ワークピース２４をワークピースホルダ１４２の上に解放する。サポートリンク１５６はサポートトレー１３７の切り込みを通って戻り、また、チャック１６０はサポートトレー１３７の開口の円形部分を通過する。ワークピース２４はワークピースホルダ１４２と接触状態に戻り、その上に載置されることとなる。チャック１６０はサポートトレー１３４を通過し続けて、ロードロック１１８よりも下方に位置する。
【００４０】
チャック１６０がサポートトレー１３４を空にすると、そのトレー１３４がロードロックハウジング１３５内に引っ込み、真空隔離弁１３６が閉じる。次いで、大気圧隔離弁１３２が開いた後に、イン‐エアロボット１２６が処理済みのワークピース２４をロードロック１１８から取り出してウエハを保管エリアに配置する。
【００４１】
ロードロック１１８の隔離弁１３６が閉じると、次の上方のロードロック１２０の隔離弁１３６が開いてそのロードロック１２０内に配置されたワークピースの処理が繰り返し行われる。一番上のロードロック１２２内に配置されたワークピースが注入されると、チャック１６０は真中のロードロック１２０の下方に降下して、真中のロードロック１２０内に配置されたワークピースが次に注入される。真中のロードロック１２０のワークピースが注入されると、最終的に、チャック１６０が一番下のロードロック１１８の下方に降下して、一連の処理が再び開始される。
【００４２】
図６および図７には、真中のロードロック１２０が、伸長された位置にあるサポートトレー１３４とともに示されている。下方のロードロック１１８に関して上述したように処理されるのにしたがって、静電チャック１６０は、再び電荷を付与されるとともに、サポートトレー１３４の開口１３７を通って上方に移動して、未処理のワークピースを吸着し上方に向かって注入位置へと達する。注入後は、図６に示されているように、注入されたワークピースは再び降下されてサポートトレー１３４に戻され、ワークピースホルダ１４２に載置される。チャック１６０が放電されると、ワークピースは解放される。サポートトレー１３４が伸長されていない位置へとスライドすることができるとともに真空隔離弁１３６が閉じることができるように、チャック１６０がサポートトレー１３４を通過し続ける。この処理は、上方のロードロック１２２内のウエハまで繰返される。
【００４３】
図示された実施の形態では、ロードロック１１８、１２０、１２２は積み重ねられている。さらに、上方のロードロック１２２が真中のロードロック１２０よりも注入チャンバ１１４の真空領域１１４ａ内に延び、また、真中のロードロック１２０が下方のロードロック１１８よりも真空領域１１４内に延びるように、ロードロック１１８、１２０、１２２はオフセットされている。ロードロック１１８、１２０、１２２の配置関係は一般に、ウエハサポート１５０（マウント１５８における旋回ポイントを有する）の弓型経路に従う。上述したようにサポートリンケージ１５０は２つの自由度を有している。サポートリンケージ１５１は、第１アクチュエータの使用によりマウント１５８に対して回転することができる。さらに、第２部材１５４は、第２アクチュエータによって第１部材１５２に対して動くことができる。このことは、ワークピースをロードロックのスライドするトレー１３４から正確に捕捉して、この捕捉されたワークピースをイオンビーム１４によって注入すべく正確に配置するために、サポートリンケージ１５１を２つの独立した方向（図５にＸ軸とＹ軸で示されている。）に自由に動くのを許容する。
【００４４】
本発明を詳細に述べてきたが、本発明は、添付された特許請求の範囲の精神および趣旨のなかで、例示的に開示した実施の形態からの全ての改良および変更を含む。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、ワークピースをワークピースサポートまたは台から移転させ、注入チャンバ内に配置するロボットアームの必要性を削減するワークピース移送システムを含む、本発明のイオンビーム注入装置の平面図である。
【図２】図２は、注入チャンバの外部から見た本発明のワークピース移送システムの斜視図である。
【図３】図３は、注入チャンバの内部から見た図２のワークピース移送システムの斜視図である。
【図３ａ】図３ａは、図２のワークピース移送システムのサポートトレーの側面図である。
【図４】図４は、図３のワークピース移送システムの、部分的に断面を示した側面図である。
【図５】図５は、３つのうちの下方のロードロックを使用する場合の図３のワークピース移送システムの側面と部分的な断面を示した概要図である。
【図６】図６は、３つのうちの真中のロードロックを使用する場合の図３のワークピース移送システムの側面と部分的な断面を示した概要図である。
【図７】図７は、３つのうちの真中のロードロックを使用する場合の図３のワークピース移送システムの側面と部分的な断面を示した概要図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３Ａ】
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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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【国際調査報告】
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