(57)【要約】  ワークピース走査システムは、第１の軸周りに回転する走査アームと、ワークピースを選択的に固定するための、第２の軸周りに上記走査アームに回転自在に連結された冷却されるエンドエフェクタと、を備えて提供される。冷却されるエンドエフェクタは、クランピングプレートとこのクランピングプレートを冷却する１つ以上の冷却機構とを有する。軸受けは、第２の軸に沿って配置され、エンドエフェクタを走査アームに回転自在に連結させ、シールは、上第２の軸に沿って配置され、外部環境と内部環境との間に圧力障壁を提供する。軸受けとシールとのうちの１つ以上は、それに連帯する磁性流体を有していてもよい。ヒータアッセンブリは、軸受けとシールとに近接して配置され、ここで、ヒータアッセンブリは、軸受けおよびシールへの所定量の熱を選択的に提供し、その結果、第２の軸周りを回転するようにエンドエフェクタの傾きを増加させる。
2013532354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン注入ワークピース走査システムにおいて、
第１の軸周りに回転するように構成された走査アーム、
回転自在に上記走査アームと連結し、ワークピースを選択的に固定するように構成され、さらに、第２の軸周りに回転するように構成された冷却されるエンドエフェクタ、
上記第２の軸に沿って配置された軸受け、
上記第２の軸に沿って配置されたシール、および、
上記軸受けと上記シールとに近接して配置されたヒータアッセンブリ、を備え、
上記第１の軸および上記第２の軸は、所定の間隔を開けて配置され、かつ、上記冷却されるエンドエフェクタは、クランピングプレートとこのクランピングプレートを冷却するように構成された１つ以上の冷却機構とを有し、
上記軸受けは、上記エンドエフェクタを上記走査アームに回転自在に連結し、
上記シールは、一般に、外部環境と、上記走査アームおよび上記エンドエフェクタのうちの１つ以上の内部領域と繋がった内部環境との間に圧力障壁を備え、
上記ヒータアッセンブリは、上記軸受けと上記シールとに所望量の熱を選択的に提供し、それによって、上記第２の軸周りに回転するように上記エンドエフェクタの傾きを増加させることを特徴とするイオン注入ワークピース走査システム。
【請求項２】
上記シールは、回転するように構成された磁気流体回転式シールアッセンブリである、上記外部環境と上記内部環境との間の密閉シールを備えたことを特徴とする請求項１に記載のイオン注入ワークピース走査システム。
【請求項３】
上記磁気流体回転式シールアッセンブリは、さらに、
上記冷却されるエンドエフェクタに動作可能に連結され、上記第２の軸周りに回転するように構成された回転子、
上記第２の軸に沿って配置され、上記回転子を回転させるように構成された固定子、および、
上記回転子と上記固定子との間の環状領域に配置された磁性流体、を備えたことを特徴とする請求項２に記載のイオン注入ワークピース走査システム。
【請求項４】
上記ヒータアッセンブリは、加熱パワーが約１００から２００Ｗの範囲である電気的要素を備えたことを特徴とする請求項１に記載のイオン注入ワークピース走査システム。
【請求項５】
上記ヒータアッセンブリは、中を通る加熱流体を循環させるように構成された１つ以上の流路を備えたことを特徴とする請求項１に記載のイオン注入ワークピース走査システム。
【請求項６】
上記冷却されるエンドエフェクタは、さらに、そのクランピング面に選択的に静電気的にワークピースを押し付けるように構成された冷却される静電チャックを備えることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入ワークピース走査システム。
【請求項７】
上記第１の軸および上記第２の軸は、互いに平行であることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入ワークピース走査システム。
【請求項８】
上記１つ以上の冷却機構は、上記クランピングプレートに対して冷却流体を循環させるように構成された１つ以上の流体チャネルを備えることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入ワークピース走査システム。
【請求項９】
イオン注入ワークピース走査システムであって、
イオンビームを横切ってワークピースを平行移動するように構成された走査アーム、
上記走査アームに回転自在に連結され、ワークピースを選択的に固定し、ねじれ軸周りに回転するように構成されたエンドエフェクタ、
上記ねじれ軸に沿って配置された軸受け、
上記ねじれ軸に沿って配置されたシール、および、
上記軸受けと上記シールとに近接して配置されるヒータアッセンブリ、を備え、
上記軸受けは、上記エンドエフェクタを上記走査アームに回転自在に連結し、
上記シールは、一般に、外部環境と、上記走査アームおよび上記エンドエフェクタのうちの１つ以上の内部領域と繋がった内部環境との間に圧力障壁を備え、
上記ヒータアッセンブリは、上記軸受けおよび上記シールに所望量の熱を選択的に提供し、それによって、上記ねじれ軸周りに回転するように上記エンドエフェクタの傾きを増加させることを特徴とするイオン注入ワークピース走査システム。
【請求項１０】
上記シールは、回転するように構成された磁気流体回転式シールアッセンブリである、上記外部環境と上記内部環境との間の密閉シールを備えたことを特徴とする請求項９に記載のイオン注入ワークピース走査システム。
【請求項１１】
上記磁気流体回転式シールアッセンブリは、さらに、
上記エンドエフェクタアッセンブリに動作可能に連結され、上記第２の軸周りに回転するように構成された回転子、
上記ねじれ軸に沿って配置され、上記回転子を回転させるように構成された固定子、および、
上記回転子と上記固定子との間の環状領域に配置された磁性流体、を備えることを特徴とする請求項１０に記載のイオン注入ワークピース走査システム。
【請求項１２】
上記ヒータアッセンブリは、加熱パワーが約１００から２００Ｗの範囲である電気的要素を備えたことを特徴とする請求項９に記載のイオン注入ワークピース走査システム。
【請求項１３】
上記ヒータアッセンブリは、中を通る加熱流体を循環させるように構成された１つ以上の流路を備えたことを特徴とする請求項９に記載のイオン注入ワークピース走査システム。
【請求項１４】
上記冷却されるエンドエフェクタは、さらに、そのクランピング面に選択的に静電気的にワークピースを押し付けるように構成された冷却される静電チャックを備えることを特徴とする請求項９に記載のイオン注入ワークピース走査システム。
【請求項１５】
イオン注入ワークピース走査システムであって、
上記走査システムに回転自在に連結され、ワークピースを選択的に固定するように構成され、さらに、軸周りに回転するように構成された冷却されるエンドエフェクタ、
上記軸に沿って配置された軸受け、
上記軸に沿って配置されたシール、および、
上記軸受けと上記シールとに近接して配置されるヒータアッセンブリ、を備え、
上記冷却されるエンドエフェクタは、クランピングプレートとこのクランピングプレートを冷却するように構成された１つ以上の冷却機構とを有しており、
上記軸受けは、上記冷却されるエンドエフェクタを上記走査システムに回転自在に連結し、
上記シールは、一般に、外部環境と、上記走査アームおよび上記冷却されるエンドエフェクタのうちの１つ以上の内部領域と繋がった内部環境との間に圧力障壁を備え、
上記ヒータアッセンブリは、上記軸受けと上記シールとに所望量の熱を選択的に提供し、それによって、軸周りに回転するように冷却されるエンドエフェクタの傾きを増加させることを特徴とするイオン注入ワークピース走査システム。
【請求項１６】
上記シールは、回転するように構成された磁気流体回転式シールアッセンブリである、上記外部環境と上記内部環境との間の密閉シールを備えたことを特徴とする請求項１５に記載のイオン注入ワークピース走査システム。
【請求項１７】
上記磁気流体回転式シールアッセンブリは、さらに、
上記冷却されるエンドエフェクタに動作可能に連結され、上記軸周りに回転するように構成された回転子と、
上記軸に沿って配置され、上記回転子を回転させるように構成された固定子と、
上記回転子と固定子との間の環状領域に配置された磁性流体と、を備えたことを特徴とする請求項１６に記載のイオン注入ワークピース走査システム。
【請求項１８】
上記ヒータアッセンブリは、加熱パワーが約１００から２００Ｗの範囲である電気的要素を備えたことを特徴とする請求項１５に記載のイオン注入ワークピース走査システム。
【請求項１９】
上記ヒータアッセンブリは、中を通る加熱流体を循環させるように構成された１つ以上の流路を備えたことを特徴とする請求項１５に記載のイオン注入ワークピース走査システム。
【請求項２０】
冷却されるエンドエフェクタは、さらに、選択的に静電気的にそれらのクランピング面にワークピースを押し付けるように構成された冷却される静電チャックを備えることを特徴とする請求項１５に記載のイオン注入ワークピース走査システム。
【請求項２１】
冷却されるエンドエフェクタの回転能力を維持する方法であって、
クランピングプレートとこのクランピングプレートを冷却するように構成された１つ以上の冷却機構とを備え、軸周りに回転するように構成された、冷却されるエンドエフェクタを用意する工程、
外部環境と、上記軸に沿って配置された軸受けおよび／またはシールを介して上記冷却されるエンドエフェクタの内部領域と繋がった内部環境との間に圧力障壁を形成する工程、
上記軸受けおよび上記シールのうちの１つ以上を加熱する工程、および、
上記軸受けおよび上記シールへ所定量の熱を選択的に提供するよう上記加熱を制御し、その結果、軸周りを回転するように、上記冷却されるエンドエフェクタの傾きを増加させる工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項２２】
上記圧力障壁を形成する工程は、回転するように構成された磁気流体回転式シールアッセンブリである、上記外部環境と上記内部環境との間の密閉シールを提供する工程を含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔出願に関連する参考文献〕
本願の特許請求の範囲は、２０１０年３月２８日に提出され、タイトルが「冷却されるイオン注入システムのための加熱回転式のシールおよび軸受け」である米国仮出願シリアルナンバー６１/３４９，５７１について優先権主張するものである。これ以降の明細書にすべてをまとめたものとして引用することにより、この文献の内容全てが本明細書に組み込まれたものとする。
【０００２】
〔発明の技術分野〕
本発明は、イオン注入システムに関し、および、より具体的には、１以上の冷却要素を備えたイオン注入システムにて使用される、加熱されたシールおよび／または軸受けの加温に関するものである。
【０００３】
〔発明の背景技術〕
半導体装置や他の製品の製造では、イオン注入システムは、ワーク（例えば、半導体ウエハ、ディスプレイパネル、ガラス基板）に添加物（ドーパント）元素を注入するために使用される。これらのイオン注入システムは、典型的には、「イオン注入装置」と称されている。
【０００４】
イオン注入プロセスの間、帯電したイオンがワークピースに衝突する際にエネルギーが熱の形でワークピース上に集中する可能性があるという問題の解決策は、現在のところない。この熱は、ワークピースを反らせたり欠けさせたりし、実装上、ワークピースの価値を無くしてしまう（または、価値をかなり下げる）ことがある。
【０００５】
さらに、ワークピースの価値が無くならない場合でも、この望ましくない加熱によって、イオンの線量が所望量からかけ離れた量となることがあり、これによって、ワークピースが所望のものから機能を変化させられる可能性がある。例えば、１×１０１７ａｔｍ／ｃｍ３の線量をワークピースの外面のわずか下の極めて薄い領域に注入することが要求される場合でも、予期しない加熱によって、イオンをこの極めて薄い領域から発散させてしまい、実際に到達する線量は、１×１０１７ａｔｍ／ｃｍ３よりも少なくなる。実際には、望ましくない加熱によって、「スミア」注入電荷が所望の領域をオーバーすることがあり、その結果、効果的な線量が所望量より少なくなるまでに減ることもある。さらに他の望ましくない効果を誘発させることもある。
【０００６】
他の例では、高度なＣＭＯＳ集積回路デバイスの製造における超浅接合形成を可能にするシリコンウエハ表面の所望の非晶質化を可能にするために、周辺温度より低い温度での注入が所望されることがある。
【０００７】
これらおよび他の理由により、冷却システムは、チャックを極低温に冷却できるようにするために開発されている。冷却システムは、プラズマ処理装置のように、いくつかの点で知られているが、ワークピース近傍の構成要素の機械的な密度が原因で、イオン注入装置に蒸気冷却システムを統合することは、極めて困難である。例えば、イオン注入装置における静電チャックは、しばしばそれほど複雑でないプラズマ処理装置で使用されるものよりもかなり複雑である。本発明者らは、注入を受けたワークピースの望ましくない加熱を減らすことができる、イオン注入システムでの静電チャックを冷却するための技術やシステムを開発した。静電チャックを冷却する他の方法は、注入のために所望されるおおよその温度をまたはやや下回った温度での、チャックを通して冷却流体を循環させる工程を、含んでいてもよい。
【０００８】
〔発明の概略〕
本発明者らは、静電チャックを冷却する際に、当該静電チャックの回転や「ねじれ」が冷却によって悪影響を受ける可能性があり、ここでは、シールおよび／または軸受けが冷却され、そこに関与する流体の粘度が有害性を増加することを発見した。したがって、イオン注入システムの冷却要素内のシールおよび／または軸受けを加熱するためのメカニズムが、本明細書に提供され、ここでは、シールおよび／または軸受けは、所望の傾きを維持して回転する。
【０００９】
したがって、ここでの開示は、半導体処理システムのシールおよび／または軸受けに熱を提供するための、システム、装置および方法を提供することによって、従来技術の問題を解決する。したがって、以下では、本発明のいくつかの側面の基本的な理解を提供するために、本発明の簡略化した概要を提示する。この概要は、本発明の広範な概観ではない。これは、本発明の主要あるいは重要な要素を特定しないことを意図し、また、本発明の範囲を画定しないことを意図する。その目的は、後に提示されるより詳細な説明の前置きとして、簡略化した形で本発明のいくつかの概念を提示することである。
ここでの開示は、イオン注入システム内の加熱されたシールおよび／または軸受けに一般に向けられ、ある特定の例では、イオン注入ワークピース走査システムにおけるシールおよび／または軸受けに向けられる。イオン注入ワークピース走査システムは、例えば、第１の軸とエンドエフェクタとの周りを回転するように構成された走査アームを備え、エンドエフェクタは、回転自在に走査アームに連結され、ワークピースを選択的に固定するように構成される。エンドエフェクタは、必要に応じて低温イオン注入を可能にするために、冷やされてもよい。エンドエフェクタは、第２の軸の周りを回転するように構成され、ここで、第１の軸および第２の軸は所定の間隔を配置されおり、かつ、かつエンドエフェクタは、静電チャックといったクランピングプレートを備える。クランピングプレートを冷却するために１つ以上の冷却機構が備えられていてもよい。
【００１０】
軸受けは第２の軸に沿って配置されており、ここで、軸受けは走査アームにエンドエフェクタを回転自在に結び付け、そして、シールは第２の軸に沿って配置され、ここで、シールは、一般的に、外部環境と内部環境との間の圧力障壁を備え、内部環境は走査アームおよびエンドエフェクタのうちの１つ以上の内部領域と一体となっている。軸受けとシールのうちの１つ以上は磁性流体シールを備えていてもよい。ヒータアッセンブリは、軸受けとシールに近接して配置され、ここでヒータアッセンブリは、選択的に軸受けとシールとに所定量の熱を提供するように構成されており、これによって、流体の粘度を減少させ、このように、第２の軸周りに回転するようにエンドエフェクタの傾きを増加させる。
【００１１】
従って、前述したそして関連する目的を達成するために、本発明は、以下に十分に記載され、特に特許請求の範囲で示される機能を備えている。以下の説明および添付の図面によって、本発明の特定の例示的な実施形態を詳細に説明する。これらの実施形態は、指標となるものであるが、本発明の原理を使用することができる様々な方法のいくつかである。本発明の他の目的、利点、および新規な特徴は、図面と併せて考慮することで、発明の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。 
【００１２】
〔図面の簡単な説明〕
図１は、例示的なイオン注入システムのブロック図である。 
【００１３】
図２は、本発明の一様態に係る例示的なワークピースの走査システムを示す。
【００１４】
図３は、本発明の他の様態に係る例示的な走査アームの先端の断面図を示す。
【００１５】
図４は、本発明のさらに他の様態に係る例示的なエンドエフェクタの部分断面図を示す。
【００１６】
図５は、本発明のさらに他の例示的な様態に係る、シールおよび／または軸受けを加熱するための方法を示す。
【００１７】
〔本発明の詳細な記載〕
本発明は、イオン注入装置における走査アームに対して一般的に向けられたものであり、より詳細には、走査アームの軸の周りを回転するように構成されたエンドエフェクタ上のシールおよび軸受けのうちの一つ以上を加熱するための加熱機構に関するものである。このような加熱は、低温注入を提供するように構成されるイオン注入システムにおいて特に望ましいが（このような低温適応は、中での移動性を維持するためのシールや軸受けの温度を上昇させる必要性を作り出す）、しかし本発明は、低温注入を提供するように構成されていないイオン注入システムにも同様に適用可能である、ことが理解されるであろう。しかるべく、本発明をこれから図面を参照して説明する。ここでは、同じ参照番号は、全体を通じて同じ要素を参照するために使用する。これらの様態の説明は単なる例示であり、これらは限定的な意味に解釈されるべきではないということが理解されるべきである。以下の記載では、説明することを目的として、数多くの具体的な詳細が示され、本発明の完全な理解を提供する。しかしながら、本発明がこれらの具体的な詳細がなくても実施できることは当業者には明らかである。
【００１８】
本発明は、イオン注入システムを周辺温度よりも低い温度で動作するように構成されることに適合させる際に生じる問題の解決策を提供する。この周辺温度よりも低い温度とは、様々な可動部品がフリーズし潜在的に失敗するか、または少なくとも適切に実行するのを失敗することがあるような温度のことである。特に、油、炭化水素、フルオロカーボン、または他のタイプのグリースを含んでいる軸受けおよびシールは、これらが冷却される際に粘度が増加するのを克服するための莫大な量のトルクを必要とすることもある。本発明の開示によって、シールおよび軸受けの温度を維持するために、加熱源を提供することによって、この問題を克服する。もう一度言うが、このような加熱は、低温注入を提供するように構成されるイオン注入システムにおいて特に望ましいが（このような低温適応は、中での移動性を維持するためのシールや軸受けの温度を上昇させる必要性を作り出す）、しかし本発明の開示は、低温注入を提供するように構成されていないイオン注入システムにも同様に適用可能である、ことが理解されるであろう。
【００１９】
ここでは図を参照しながら、本発明の一態様に基づくと、図１は、例示的なイオン注入システム１００を示しており、イオン注入システムは、イオンビーム１０４に相対的なワークピース１０２（例えば、半導体基板、またはウエハ）を走査するように動作可能であり、ワークピース内部にイオンを注入するものである。上述のように、本発明の様々な態様は、図１の例示的なシステム１００を含む任意のタイプのイオン注入装置に関して実施され得るが、しかし図１の例示的なシステム１００に限定されるものではない。例示的なオン注入システム１００は、ターミナル１０６、ビームラインアッセンブリ１０８、および一般に処理チェンバー１１２を形成するエンドステーション１１０を備え、プロセスイオンビーム１０４は、ワークピースの位置１１４に配置されたワークピース１０２に、一般には直接に向けられる。ターミナル１０６におけるイオン源（ソース）１１６は、ビームラインアッセンブリ１０８に抽出されたイオンビーム１２０（例えば、画一的なイオンビーム）を提供するために、電源１１８によって電力を供給される。ここで、イオン源は、ソースチェンバーからイオンを抽出するための、そして、抽出によって抽出されたイオンビームをビームラインアッセンブリ１０８に向ける、引き出し電極１２２を１つ以上有する。
【００２０】
ビームラインアッセンブリ１０８は、例えば、ソース１１６に近接した入口１２４とエンドステーション１１０に近接した出口１２８とを有するビームガイド１２４を備えている。ビームガイド１２４は、例えば、質量分析器１３０（例えば、質量分析磁石）を有し、質量分析器１３０は、抽出されたイオンビーム１２０を受けとり、ワークピース１０２まで分解開口１３２を通して、その適切なエネルギー対質量比または範囲のイオンのみを通過させる双極子磁場を作成する。質量分析器１３０を通過して分解開口１３２を抜け出すイオンビームは、一般に、その所望のエネルギー対質量比または範囲のイオンを有する質量が分析されたあるいは所望のイオンビーム１３４を規定する。イオンビームが所望のビーム経路１３６に沿ってワークピース１０２まで搬送される際に、イオンビーム１０４を維持して固定するために、ビームラインアッセンブリ１０８に関連付けられた様々なビーム形成および整形構造（図示せず）がさらに設けられている。
【００２１】
一例では、所望のイオンビーム１３４は、直接ワークピース１０２に向けられており、ワークピースは、一般的に、エンドステーション１１０に結び付けられたワークピース走査システム１３８を介して位置決めされる。図１に示されるエンドステーション１１０は、例えば、真空処理チェンバー１１２の中でワークピースの機械的走査を提供する「連続」タイプのエンドステーションを含み、ここでは、ワークピース１０２（例えば、半導体ウエハ、表示パネル、または他のワークピース１０２）は、ワークピース走査システム１３８を介して１以上の方向におけるビーム経路１３６を通り抜けて機械的に平行移動させられる。本発明の一実施態様によれば、イオン注入システム１００は、ワークピース走査システム１３８を含み、一般的に静止している所望のイオンビーム１３４（例えば、「スポットビーム」や「ペンシルビーム」とも称される）を備え、ここでは、ワークピース走査システム１３８は、一般には、静止したイオンビームに対して２つの略直交する軸にてワークピース１０２を平行移動させる。しかし、複数のワークピース１０２を同時に走査することができるような、バッチまたは他のタイプのエンドステーションが代替的に使用されてもよく、そのようなエンドステーションも、本発明の範囲内にあるものと考えられることに留意すべきである。
【００２２】
別の例では、システム１００は、ワークピース１０２に対して１以上の走査面に沿ってイオンビーム１０４を走査するように動作可能な静電ビーム走査システム（図示せず）を備えていてもよい。従って、本発明は、さらに、本発明の範囲に含まれる任意の走査または非走査のイオンビーム１０４を考慮するものである。本発明の一実施形態によれば、図１のワークピース走査システム１３８は、走査アーム１４０を備え、走査アームは、イオンビーム１０４に対してワークピース１０２を往復して走査するように構成されている。イオン注入システム１００は、例えば、さらにコントローラ１５０により制御され、イオン注入システムおよびワークピース走査システム１３８の機能は、コントローラを介して制御される。 
【００２３】
図２は、イオン注入ワークピース走査システム２００を示しており、この走査システムは、本発明の別の態様にかかる第１の軸２０４の周りを回転するように構成された例示的な走査アーム２０２を有している。走査システム２００は、さらに、走査アーム２０２の端部２０８回転自在に結合され、ワークピース（図示せず）を選択的に固定するように構成された冷却されるエンドエフェクタ２０６を備えている。冷却されるエンドエフェクタは、さらに、第２の軸２１０の周りを回転するように構成されている。第１の軸２０４および第２の軸は、所定の間隔を開けて配置される。冷却されるエンドエフェクタ２０６は、クランピングプレート２１２（例えば、静電チャック）とクランピングプレートを冷却するように構成された１以上の冷却機構２１４とを備えている。なお、本発明が、図２のイオン注入ワークピース走査システム２００（この例示的な走査システムは、イオンビーム１０４を介して図１のワークピース１０２を平行移動させるために第１の軸２０４の周りを回転するように構成された例示的な走査アーム２０２を備える）に関連して説明されているが、本発明は、イオンビームを介して横方向におよび／または円弧状にワークピースを平行移動させるように構成された任意のイオン注入ワークピース走査システムにも同様に適用可能であり、そのような走査システムの全てが、本発明の範囲内にあるものと考えられる。走査アーム２０２および冷却されるエンドエフェクタ２０６のいくつかの例示的な態様は、「イオン注入システムのためのワークピース取扱走査アーム」と題する共同所有の米国特許第７５６０７０５、および「イオン注入装置用の蒸気圧縮式冷凍チャック」と題する米国非仮特許出願番号１２/７２５、５０８に記載されており、これら文献を引用することにより、この文献の内容全てが本明細書に組み込まれたものとする。
【００２４】
図３は、図２の走査アーム２０２の端部２０８の拡大図を示す。本実施例の様々な特徴が、ここにより詳細に示されている。例えば、走査アーム２０２は、クランピングプレート２１２を冷却することと、選択的に第２の軸２１０周りにクランピングプレートを回転させることとの両方を提供するように構成されたツイストヘッド２１６を備えている。ツイストヘッド２１６は、例えば、走査アーム２０２に対して一般的に固定された筐体２１８を備えている。ウェッジマウント２２０が、さらに備えられ、ウェッジマウントは、ツイストヘッド２１６の回転式シャフト２２２へのエンドエフェクタ２０６の連結動作可能に設けられている。回転式シャフト２２２は、ツイストヘッド２１６の筐体２１８に対して第２の軸２１０の周りを回転するように動作可能であり、従って、ウェッジマウント２２０に回転を提供し、そして、クランピングプレート２１２関連付けられる。
【００２５】
本発明の開示の一実施態様によれば、図４は、図３に示すような、別の例示的なツイストヘッド３０２の一部３００を示す。なお、ここでは、クランピングプレート２１２やウェッジマウント２２０といった様々な要素は、明確化するために除去されている。図４に示すように、軸受けアッセンブリ３１４は、第２の軸２１０に沿って配置されている。軸受けは、図３の走査アーム２０２にエンドエフェクタ２０６を回転自在に連結させる。軸受けアッセンブリ３１４は、例えば、軸受け保持部３１５によって保持されるクロスローラ軸受けを備えており、潤滑油および／またはグリースは、軸受けの低摩擦での潤滑を維持するために、その中に配置されている。図４に示されるシールアッセンブリ３１６は、さらに第２の軸２１０に沿って配置される。シールアッセンブリは、一般的に、処理チェンバー（例えば、図１の処理チェンバー１１２）の内部環境３１８と、図３の走査アーム２０２およびエンドエフェクタ２０６のうちの１以上の内部領域と繋がる外部環境３２０（例えば、大気圧）との間に圧力障壁を備える。
【００２６】
図４のシールアッセンブリ３１６は、例えば、外部環境３２０と内部環境３１８との間に回転式気密性シールを備えるように構成された鉄の流体回転式シールアッセンブリ３２２を備えている。例えば、鉄の流体回転式シールアッセンブリ３２２は、図３の冷却されるエンドエフェクタ２０６に動作可能に結合された回転子３２４を備え、図４の第２の軸の周りを回転するように構成される。固定子３２６は、さらに、第２の軸２１０に沿って配置され、複数の方位指向磁石（図示せず）によって、回転子３２４を回転するように構成される。回転子３２４と固定子３２８との間の環状領域３３０のような１つ以上の流路３２８が備えられ、磁性流体３３２は、例えば、１つ以上の流路３２８内に存在する。
【００２７】
従って、本例での固定子３２６の磁石は、磁性流体３３２を介して放射状に横切る磁界を提供し、磁束は、磁性流体回転式シールアッセンブリ３２２の回転子３２４を通って戻り、固定子３２６の磁石に舞い戻る。磁性流体３３２は、例えば、中に非常に微細な鉄粉を備えた油の一種である。固定子３２６の磁石は、例えば、磁性流体を、磁場の中に存在する間に、磁化に起因する径方向に整列させ、その結果、このシールに沿って第２の軸に沿った運動をするための高度の抵抗を提供し、程度その結果、強力なシールを提供する。
【００２８】
また、複数のチェンバー（図示せず）が、環状領域３３０の中に備えられ、例えば、各チェンバーは、外部環境３２０と内部環境３１８との間の圧力の１−３ｐｓｉをオフに保持するように動作可能である。したがって、複数のチェンバーが備えられている場合、十分なシーリングが、外部環境３２０（例えば、シールの上側での真空地帯）から内部環境３１８（例えば、シールの下側での大気）を塞ぐように設けられる。磁場は、図３のエンドエフェクタ２０６の回転方向（例えば、放射状）にあるので、外部環境３２０（例えば、大気）からのシーリングを維持しながら、一般的に最小の抵抗での自由回転が内部環境３１８（例えば、真空）にて可能である。
【００２９】
図３の冷却されるエンドエフェクタ２０６の温度は下げられる一方で、流体の粘度は増加する。冷却されるエンドエフェクタ２０６の回転を達成するために、図４のモータ３３３Ａ、３３３Ｂの回転子がそれに対して動作可能に結合されている。モータ３３３は、例えば、モータ障害になることなく越えられない、それに関連して制限されたトルクを有する。したがって、冷却されるエンドエフェクタ２０６の温度が減少すると（例えば、内部冷却流路によって、等。図示せず）、シールアッセンブリ３１６における磁性流体および／または潤滑流体の粘度が増加し、回転は悪影響を受ける。
【００３０】
従って、ヒータアッセンブリ３３４は、軸受けアッセンブリ３１４およびシールアッセンブリ３１６に近接して配置され、ここでは、ヒータアッセンブリは、軸受けアッセンブリおよびシールアッセンブリへ所定量の熱を選択的に提供するように構成されており、そこでは、潤滑流体の粘度が減少し、回転第２の軸周りにするよう、図３の冷却されるエンドエフェクタ２０６の傾きが増大する。
【００３１】
図４のヒータアッセンブリ３３４は、例えば、局所的にシールアッセンブリ３１４を加熱するのに十分なエネルギー（例えば、１００から１２０Ｗ、最大２００Ｗまたはそれよりも大きい）を提供するように構成され、したがって、粘性抵抗がモータ３３３から許されるトルクによって克服することができる程に粘度が十分に低くなる温度に、潤滑流体（例えば、磁性流体、軸受けグリース等）を維持する。軸受けアッセンブリ３１４における潤滑油／グリースの粘度は、同様に、ヒータアッセンブリ３３４によって減少させることができる。ヒータアッセンブリ３３４は、例えば、図３の冷却されるエンドエフェクタ２０６を局所的に加熱し、クランピングプレート２１２（例えば、静電チャック）での所望の冷却、および／または、その上に存在するワークピースでの所望の冷却への有害な影響がないようにする。
【００３２】
従って、図３のクランピングプレート２１２に対する冷却流体の供給／リターンのために利用される流路（図示せず）の一部では、非常に低い温度（例えば、−５０／−６０℃）で動作され、図４のヒータアッセンブリ３３４は、磁性流体シール（シールアッセンブリ３１６）が配置されている範囲／場所での熱許容量（例えば、１００Ｗ）を提供しながら、冷却流体を比較的低温で維持するように動作できるようになっている。よって、エンドエフェクタ２０６の構造は合理的に冷却流体を断熱し、したがって、磁性流体と軸受け領域とを温めつつ、その低温を維持する。本発明者らは、シールアッセンブリおよび／または軸受けアッセンブリ３１４の凍結を避けるために、閾値温度（例えば、−２０℃）がシールアッセンブリ３２２において維持されるのを、モータのトルクの能力を考慮に入れるのと同様に、検討している。
【００３３】
例えば、ヒータアッセンブリに供給される電力は、冷却流体とシールの表面との間において、２から３Ｗ／℃のように、比較的に低いものである。表１は、例えば、冷却流体から固定子３２６に向かう温度変化に伴うシールアッセンブリ３１６への入力電力を示している。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
シールアッセンブリ３１６は、例えば、約−１０℃から−２０℃以下の温度で動作するように構成されている。よって、−６０℃であることが必要とされる冷却流体の本実施例では、シールアッセンブリ３１６を加熱するために要求される電力は、たった１００Ｗ〜１５０Ｗである。 
【００３６】
従って、本発明は、イオン注入システムにおける冷却されるエンドエフェクタの回転に関連した軸受けおよびシールのうちの１つ以上を加熱するための機構を提供する。これは、上記の開示にて説明した例は冷却されるエンドエフェクタに向けられているが、イオン注入システムにて回転式のシールおよび／または軸受けを加熱する他の様々な実施形態も、本発明の範囲内にあるものと考えられることに留意すべきである。
【００３７】
本発明の別の例示的な態様に従って、図５は、冷却されるエンドエフェクタの回転能力を維持するための例示的な方法４００を示している。例示的な方法が一連の動作または事象としてここでは図示かつ説明されているが、本発明は、そのような動作または事象の順序が図示されたものに限定されるものではなく、いくつかのステップは、本発明に従って、ここに示され説明されたものから離れた他のステップと同時に、および／または、異なる順序で発生してもよいことが理解されるであろうことに留意すべきである。加えて、本発明に係る方法を実施するために、すべてが図示されているとは限らないステップが必要とされてもよい。さらに、この方法は、図示していない別のシステムに関連して実施され得るのと同様に、本明細書に図示され記載されているシステムに関連して実施され得ることが理解されるであろう。
【００３８】
図５に示す方法４００は、工程４０２から始まり、ここでは、冷却されるエンドエフェクタが提供され、冷却されるエンドエフェクタは、軸の周りを回転するように構成される。冷却されるエンドエフェクタは、例えば、図３の冷却されるエンドエフェクタ２０６を構成し、そして、クランピングプレートとクランピングプレートを冷却するために構成された１つ以上の冷却機構を備えている。図５に示される工程４０４では、圧力障壁は、外部環境と、軸に沿って配置された軸受けおよび／またはシールを介し、冷却されるエンドエフェクタの内部領域と一体となった内部環境との間に形成される。工程４０６では、エンドエフェクタの回転に伴って、軸受けおよびシールのうちの１つ以上が加熱され、この加熱は工程４０８にて制御され、軸受けとシールとに対して所定量の熱を選択的に提供し、その結果、軸の周りを回転するように冷却されるエンドエフェクタの傾きが増加する。
【００３９】
本発明を特定の好適な実施形態に関して示して説明してきたが、本明細書および添付図面を読解することで、同等の変更や修正が他の当業者に想起されることは、明らかである。特に、上記の構成要素（アッセンブリ、装置、回路等）によって実行される様々な機能に関して、このような要素を記述するために使用される用語（「手段」への言及を含む）は、特に断らない限り、記述された要素（すなわち、機能的に同等であるもの）の特定の機能を実行するあらゆる要素に対応するように意図されている。ただし、本発明の例示的な実施形態に示された機能を実行する開示された構造と構造的に同等ではない。加えて、本発明の特定の特徴をいくつかの実施形態のうちの一つだけに関して開示してきたが、そのような特徴は、任意または特定の用途に所望されかつ有利になるように、他の実施形態の１つ以上の他の特徴と組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】例示的なイオン注入システムのブロック図である。
【図２】本発明の一様態に係る例示的なワークピースの走査システムを示す図である。
【図３】本発明の他の様態に係る例示的な走査アームの先端の断面図である。
【図４】本発明のさらに他の様態に係る例示的なエンドエフェクタの部分断面図である。
【図５】本発明のさらに他の例示的な様態に係る、シールおよび／または軸受けを加熱するための方法を示す図である。
【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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【国際調査報告】
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