(57)【要約】イオンビームを発生するように構成されたイオン注入システムが提供される。エンドステーションは、少なくとも４つの自由度を有するロボット構造物を備える。エンドエフェクタは、ワークピースを選択的に保持してイオンビームに対して移動させる上記ロボット構造物に作動的に連結される。上記ロボット構造物は、上記エンドステーションに作動的に連結される複数のモータを備え、上記複数のモータの各々は、回転シャフトを備える。各回転シャフトの少なくとも一部は、ほぼ上記エンドステーションの内部に備えられ、上記複数のモータの各々は、自身に接続されるリンク機構を備え、各リンク機構は、クランクアームおよび支柱を備える。各リンク機構の上記クランクアームは、それぞれ上記回転シャフトに固定接続され、各リンク機構の上記支柱は、第１の連結部において上記クランクアームにそれぞれ回転可能に接続され、第２の連結部において上記エンドエフェクタに回転可能に接続されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンビームを発生するように構成されたイオン源と、
上記イオンビームの質量を分析するように構成された質量分析器と、
少なくとも４つの自由度を有するロボット構造物を備えるエンドステーションと、
上記ロボット構造物に作動的に連結され、ワークピースを選択的に保持するように構成されたエンドエフェクタとを備え、
上記ロボット構造物は、上記ワークピースを上記イオンビームに対して選択的に移動させるように構成されていることを特徴とするイオン注入システム。
【請求項２】
上記ロボット構造物は、改良されたスチュワートプラットフォーム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システム。
【請求項３】
上記ロボット構造物は、改良されたデルタロボット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システム。
【請求項４】
上記ロボット構造物は、
上記エンドステーションに作動的に連結される複数のモータを備え、
上記複数のモータの各々は、自身に接続される回転シャフトを備え、
各回転シャフトの少なくとも一部は、ほぼ上記エンドステーションの内部に備えられ、
上記複数のモータの各々は、自身に接続されるリンク機構を備え、
各リンク機構は、クランクアームおよび支柱を備え、
各リンク機構の上記クランクアームは、それぞれ上記回転シャフトに固定接続され、
各リンク機構の上記支柱は、第１の連結部において上記クランクアームにそれぞれ回転可能に接続され、第２の連結部において上記エンドエフェクタに回転可能に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入システム。
【請求項５】
上記複数のモータは、６つのリンク機構に作動的に連結される６つのサーボモータを備え、
上記エンドエフェクタの動きは６つの自由度を有していることを特徴とする請求項４に記載のイオン注入システム。
【請求項６】
上記エンドエフェクタは３つの回転軸を備えており、
２つの支柱は、各回転軸に回転可能に接続されていることを特徴とする請求項５に記載のイオン注入システム。
【請求項７】
上記エンドエフェクタは、中心構造から放射状に広がる３つの輪止めを備え、
上記３つの回転軸は、ほぼ各輪止めの終端に形成されていることを特徴とする請求項６に記載のイオン注入システム。
【請求項８】
上記３つの輪止めのうち２つの輪止めは、互いにほぼ平行であることを特徴とする請求項７に記載のイオン注入システム。
【請求項９】
２つの細長いファラデーをさらに備え、
上記２つの細長いファラデーは、上記３つの輪止めのうち、互いにほぼ平行な２つの輪止めにそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項８に記載のイオン注入システム。
【請求項１０】
上記エンドエフェクタは、
中心構造から放射状に広がる複数の輪止めと、
上記中心構造をほぼ取り囲む弧状構造とを備え、
上記３つの回転軸は、ほぼ上記弧状構造に沿って形成され、
上記弧状構造は、上記エンドエフェクタの剛性を向上させることを特徴とする請求項６に記載のイオン注入システム。
【請求項１１】
上記弧状構造は、閉じた環を備えていることを特徴とする請求項８に記載のイオン注入システム。
【請求項１２】
上記複数の輪止めは、３つの輪止めからなり、
上記３つの輪止めのうち２つの輪止めは、互いにほぼ平行であることを特徴とする請求項１０に記載のイオン注入システム。
【請求項１３】
２つの細長いファラデーをさらに備え、
上記２つの細長いファラデーは、上記３つの輪止めのうち、互いにほぼ平行な２つの輪止めにそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項１２に記載のイオン注入システム。
【請求項１４】
１つ以上の静電チャックをさらに備え、
上記エンドエフェクタは、上記１つ以上の静電チャックのそれぞれを、選択的にかみ合わせたり離間させたりするように構成された中心構造を備えていることを特徴とする請求項６に記載のイオン注入システム。
【請求項１５】
静電チャックベースステーションをさらに備え、
上記１つ以上の静電チャックは、上記静電チャックベースステーションにおいて、加熱および／または冷却されるように構成され、
上記中心構造は、上記静電チャックベースステーションにおいて、各静電チャックを選択的にかみ合わせたり離間させたりするように構成されていることを特徴とする請求項１４に記載のイオン注入システム。
【請求項１６】
上記中心構造は、回転装置をさらに備え、
上記回転装置は、１以上の軸で上記１つ以上の静電チャックを選択的に回転するように構成されていることを特徴とする請求項１４に記載のイオン注入システム。
【請求項１７】
上記３つの回転軸は、上記中心構造の面をほぼ規定しており、
上記回転装置は、上記中心構造の面にほぼ平行な軸に沿って、上記１つ以上の静電チャックを回転させるように構成されていることを特徴とする請求項１６に記載のイオン注入システム。
【請求項１８】
上記３つの回転軸は、上記中心構造の面をほぼ規定しており、
上記回転装置は、上記中心構造の面にほぼ垂直な軸に沿って、上記１つ以上の静電チャックを回転させるように構成されていることを特徴とする請求項１６に記載のイオン注入システム。
【請求項１９】
上記回転装置は、上記中心構造に対して１以上の軸に沿って上記１つ以上の静電チャックを回転させるように構成されていることを特徴とする請求項１６に記載のイオン注入システム。
【請求項２０】
上記エンドステーションは、外部環境から実質的に密閉されており、
上記複数のモータは、上記エンドステーションの内部に全体が収容されていることを特徴とする請求項４に記載のイオン注入システム。
【請求項２１】
上記複数のモータは、完全な冷却および真空の密封を有する高真空モータを備えていることを特徴とする請求項２０に記載のイオン注入システム。
【請求項２２】
上記複数のモータはそれぞれ、複数のエンコーダを備えており、
上記複数のモータの制御は、上記複数のエンコーダからのフィードバックに基づいていることを特徴とする請求項４に記載のイオン注入システム。
【請求項２３】
上記エンドステーションは、上記イオンビームの行路に沿った上記ワークピースの下流に位置する、ほぼ中空円筒のビームダンプをさらに備え、
上記ビームダンプは、その内部に粒子汚染を閉じ込めるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入システム。
【請求項２４】
上記ビームダンプは、円筒形のファラデーを備えることを特徴とする請求項２３に記載のイオン注入システム。
【請求項２５】
上記ビームダンプの内面は、グラファイトで構成されていることを特徴とする請求項２３に記載のイオン注入システム。
【請求項２６】
上記ロボット構造物を制御するように構成されたコントローラをさらに備え、
上記ワークピースは、所定の方法で上記イオンビームに対して走査されることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入システム。
【請求項２７】
イオンビームに対してワークピースを走査するためのワークピース走査システムであって、
上記イオンビームと関連するプロセスチャンバと、
上記プロセスチャンバに作動的に連結される複数のモータであって、上記複数のモータの各々は、自身に接続される回転シャフトを備え、各回転シャフトの少なくとも一部は、ほぼ上記プロセスチャンバの内部に備えられる複数のモータと、
上記複数のモータの各々に接続されるリンク機構であって、各リンク機構は、クランクアームおよび支柱を備え、上記クランクアームは、それぞれ上記回転シャフトの少なくとも一部に固定接続され、上記支柱は、上記クランクアームに回転可能に回転可能に接続されているリンク機構と、
各リンク機構の上記支柱に作動的に連結されているエンドエフェクタと、
上記複数のモータの制御によって、上記イオンビームに対する上記ワークピースの位置を制御可能なコントローラと、
を備えることを特徴とするワークピース走査システム。
【請求項２８】
上記エンドエフェクタは、上記ワークピースを載置可能な静電チャックを備えていることを特徴とする請求項２７に記載のワークピース走査システム。
【請求項２９】
複数の静電チャックと、静電チャックベースステーションとをさらに備え、
上記エンドエフェクタは、上記複数の静電チャックのそれぞれを、選択的に上記静電チャックベースステーションに対してかみ合わせたり離間させたりするように構成された中心構造を備えていることを特徴とする請求項２８に記載のワークピース走査システム。
【請求項３０】
上記静電チャックは、上記静電チャックベースステーションにおいて、加熱および／または冷却されるように構成されていることを特徴とする請求項２９に記載のワークピース走査システム。
【請求項３１】
ワークピースにイオンを注入する方法であって、
イオンビームを供給する工程と、
エンドステーションに作動的に連結される複数のモータを備えるワークピース走査システムを用意する工程であって、上記複数のモータの各々は、自身に接続される回転シャフトを備え、各回転シャフトの少なくとも一部は、ほぼ上記エンドステーションの内部に備えられ、上記複数のモータの各々は、自身に接続されるリンク機構を備え、各リンク機構は、クランクアームおよび支柱を備え、各リンク機構の上記クランクアームは、それぞれ上記回転シャフトに固定接続され、各リンク機構の上記支柱は、第１の連結部において上記クランクアームにそれぞれ回転可能に接続され、さらに第２の連結部においてエンドエフェクタに回転可能に接続されている工程と、
上記ワークピースを上記エンドエフェクタに保持する工程と、
上記エンドエフェクタおよびワークピースの上記イオンビームに対する空間位置および方向を、上記複数のモータの制御によって制御する工程であって、上記ワークピースは、所定の走査路に沿って上記イオンビームに対して走査される工程と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項３２】
上記所定の走査路は、上記ワークピースの面から見て、ほぼ多角形のイオンビームの走査を複数備えていることを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
上記所定の走査路は、上記ワークピースの面から見て、ほぼ八角形のイオンビームの走査を複数備えていることを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
上記所定の走査路は、上記ワークピースの面から見て、ベクトル、ラスター、弓形および円形のイオンビームの複数の走査のうち１つ以上を備えていることを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３５】
上記複数のモータはそれぞれ複数のエンコーダを備えており、
上記複数のモータの制御は、上記複数のエンコーダからのフィードバックに基づいていることを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３６】
複数の静電チャックを用意する工程であって、上記複数の静電チャックの各々は、選択的にワークピースを保持することができ、上記エンドエフェクタは、上記複数の静電チャックに関連する中心構造を備えている工程と、
上記複数の静電チャックを上記中心構造に選択的にかみ合わせる工程と、
上記ワークピースを上記複数の静電チャックに選択的にかみ合わせる工程と、
をさらに有していることを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３７】
静電チャックベースステーションにおいて上記複数の静電チャックを加熱および／または冷却する工程であって、上記複数の静電チャックの各々の所望の処理温度および状態のうちの少なくともいずれかに基づいて、上記中心構造は、上記静電チャックベースステーションにおいて、上記複数の静電チャックの１つに選択的にかみ合ったり離間したりするように構成されている工程をさらに有していることを特徴とする請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
上記複数の静電チャックの各々の状態は、上記複数の静電チャックの各々の温度を含んでいることを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔関連文献の参照〕
本出願は、米国特許仮出願第６１／０７５，６１４（発明の名称「LOW-INERTIA MULTI-AXIS MULTI DIRECTIONAL MECHANICALLY SCANNED ION IMPLANTATION SYSTEM」、出願日２００８年６月２５日）に基づく優先権主張を伴う。その内容は、本明細書に組み込まれるものとする。
【技術分野】
【０００２】
一般に、本発明はイオン注入システムに関し、具体的には、イオン注入システムのワークピースを走査するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体およびその他の製品の製造において、イオン注入システムは、ドーパント元素として知られている不純物を、半導体ワークピース、表示パネル、その他のワークピースに添加するために用いられている。従来のイオン注入システムまたはイオン注入装置は、ワークピースにｎまたはｐ型添加領域を形成したり、またはパッシベーション層を形成するために、イオンビームをワークピースに注入する。半導体に不純物添加する場合に、イオン注入システムは、選択されたイオン種を注入することにより、所望の導電性物質を製造する。例えば、アンチモン、ヒ素、リンなどの原料物質から生成されるイオンを注入することにより、ｎ型導電性物質ワークピースとなる。これに対し、ボロン、ガリウム、インジウムなどの物質から生成されるイオンを注入することにより、半導体ワークピースにｐ型導電性物質領域が形成される。
【０００４】
従来のイオン注入システムは、所望のドーパント元素をイオン化するイオン源を備えており、ドーパント元素は、加速されて所定のエネルギを有するイオンビームとなる。イオンビームは、ワークピースの表面に打ち込まれ、当該ワークピースにドーパント元素が注入される。イオンビームのエネルギを有するイオンは、ワークピースの表面に侵入して、ワークピース物質の結晶格子の中に埋め込まれ、所望の導電性の領域が形成される。注入工程は、通常、高真空プロセスチャンバ内で実施される。高真空プロセスチャンバは、残余のガス分子と衝突させることによりイオンビームの分散を防止して、雰囲気中の微粒子によるワークピースの汚染のリスクを最小限にする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来より、イオン注入工程は、複数の基板を同時に処理するバッチ処理、および１つの基板を個別に処理する枚葉処理のいずれにおいても実施されている。例えば、従来の高エネルギまたは高電流バッチイオン注入装置は、短いイオンビームラインを生成することができる注入装置であって、多数のワークピースをホイールまたはディスクの上に載置することができ、ホイールを同時に回転させてイオンビームを通過させることができる。これにより、工程全体の任意の時間に、基板表面の全領域をイオンビームに晒すことができる。しかしながら、このような方法で基板を一度に処理すると、イオン注入装置のサイズの実質的な大型化を招いてしまう。
【０００６】
これに対し、一般的な枚葉処理では、静止したワークピースと交差する単一の軸でイオンビームを走査させるか、または、扇形または走査されるイオンビームを通る方向にワークピースを移動させる。しかしながら、均一なイオンビームを走査または形成する工程は、通常、複雑な及び／または長いビームラインを必要とする。そのようなビームラインは、通常、低エネルギでは好ましくない。さらに、ワークピースへの均一なイオン注入を実現するために、通常、イオンビームまたはワークピースを、均一に移動および／または回転させる必要がある。しかしながら、従来の装置を移動させる実質的な慣性力、および工程中の走査機構が、少なくとも部分的に原因となって、そのような均一な移動および／または回転を行うことは困難である。
【０００７】
そのため、基板と交差するイオンビームを走査するための装置であって、基板がイオンビームに対して一様に移動および／または回転し、その慣性が比較的低い装置が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、イオン注入システムのワークピースを走査するための装置、システムおよび方法を提供することにより、従来技術の制約を克服するものである。そこで、本発明のいくつかの態様を基本的に理解するために、本発明の簡単な概要を以下に記載する。この概要は、本発明の外延的な概観ではない。本発明の主要な、又は決定的な要素を特定することも、本発明の範囲を規定することも意図されていない。その目的は、後述するさらに詳細な説明の前置きとして、本発明のいくつかの概念を開示することである。
【０００９】
本発明は、１つ以上のワークピースにイオンを注入するためのイオン注入システムを実現するものであり、上記イオンビームに対して上記１つ以上のワークピースが移動している間、慣性力は最小になる。例えば、上記イオン注入システムは、イオンビームを発生するように構成されたイオン源と、上記イオンビームの質量を分析するように構成された質量分析器とを備えている。エンドステーションがさらに備えられ、当該エンドステーションは、少なくとも４つの自由度を有するロボット構造物を備えている。好ましくは、当該ロボット構造物は、６つの自由度を有している。さらにエンドエフェクタが上記ロボット構造物に作動的に連結され、上記１つ以上のワークピースを選択的に保持するように構成されている。所望の注入性能を達成するために、上記ロボット構造物は、上記ワークピースを上記イオンビームに対して選択的に移動および／または回転させるように構成されている。
【００１０】
具体的な一態様によれば、上記ロボット構造物は、上記エンドステーションに作動的に連結される複数のモータを備え、上記複数のモータの各々は、自身に接続される回転シャフトを備えている。各回転シャフトの少なくとも一部は、ほぼ上記エンドステーションの内部に備えられ、上記複数のモータの各々は、さらに自身に接続されるリンク機構を備えている。各リンク機構は、例えば、クランクアームおよび支柱を備え、各リンク機構の上記クランクアームは、それぞれ上記回転シャフトに固定接続されている。さらに各リンク機構の上記支柱は、第１の連結部において上記クランクアームにそれぞれ回転可能に接続され、第２の連結部において上記エンドエフェクタに回転可能に接続されている。
【００１１】
一例では、上記複数のモータは、６つのリンク機構に作動的に連結される６つのサーボモータを備え、上記エンドエフェクタの動きは６つの自由度を有している。例えば、上記エンドエフェクタは３つの回転軸を備えており、２つの支柱は、各回転軸に回転可能に接続されており、エンドエフェクタの３つの各回転軸に接続された３組のサーボモータおよびリンク機構が規定されている。一例では、上記エンドエフェクタは、中心構造から放射状に広がる３つの輪止めを備え、上記３つの回転軸は、ほぼ各輪止めの終端に形成されている。例えば、上記３つの輪止めのうち２つの輪止めは、互いにほぼ平行であり、細長いファラデーが、上記３つの輪止めのうち、互いにほぼ平行な２つの輪止めにそれぞれ接続されている。上記細長いファラデーは、イオンビームの１つ以上の特性を決定することができる。
【００１２】
他の例では、中心構造から放射状に広がる複数の輪止めと、弧状構造とが、上記中心構造をほぼ取り囲むようにさらに設けられ、上記３つの回転軸は、ほぼ上記弧状構造に沿って形成されている。上記弧状構造は、閉じた環を備えてもよく、あるいは、開いた弧を備えてもよい。
【００１３】
別の態様では、１つ以上の静電チャックがさらに設けられ、上記エンドエフェクタは、上記１つ以上の静電チャックのそれぞれを、選択的にかみ合わせたり離間させたりするように構成された中心構造を備えている。上記イオン注入システムは、例えば、静電チャックベースステーションをさらに備え、上記１つ以上の静電チャックは、上記静電チャックベースステーションにおいて、加熱および／または冷却されるように構成され、上記中心構造は、上記静電チャックベースステーションにおいて、各静電チャックを選択的にかみ合わせたり離間させたりするように構成されている。１つ以上の移動可能なファラデーがさらに設けられてもよい。イオンビームに対する選択的な並進のために、上記中心構造は、上記１つ以上の移動可能なファラデーを、上記静電チャックベースステーションから選択的にかみ合わせたり離間させたりするように構成されている。
【００１４】
別の態様によれば、上記中心構造は、回転装置をさらに備え、上記回転装置は、上記中心構造に対して、１以上の軸で上記１つ以上の静電チャックを選択的に回転するように構成されている。上記３つの回転軸は、例えば、上記中心構造の面をほぼ規定しており、上記回転装置は、上記中心構造の面にほぼ平行な、および／または、垂直な軸に沿って、上記１つ以上の静電チャックの各々を回転させるように構成されている。
【００１５】
本発明の別の具体的な態様によれば、上記エンドステーションは、上記イオンビームの行路に沿った上記ワークピースの下流に位置する、ほぼ中空円筒のビームダンプをさらに備え、上記ビームダンプは、その内部に粒子汚染をほぼ閉じ込めるように構成されている。上記ビームダンプは、例えば、実質的に長い円筒形のファラデーを備える。
【００１６】
別の態様によれば、上記イオン注入システムは、上記イオン源、質量分析器およびエンドステーションを制御するように構成されたコントローラをさらに備え、上記ワークピースは、所定の方法で上記イオンビームに対して走査される。例えば、上記コントローラは、複数のエンコーダからのフィードバックに基づいて、複数のモータを制御するように構成されており、上記静電チャック、ワークピース、細長いファラデーおよび移動可能なファラデーの少なくともいずれかが、上記イオンビームに対して走査される。
【００１７】
さらに別の態様によれば、ワークピースにイオンを注入する方法が提供され、当該方法では、イオンビームとワークピース走査システムとが用意される。上記ワークピース走査システムは、例えば、上記のロボット構造物を備えている。上記ワークピースは、上記エンドエフェクタに保持され、上記エンドエフェクタおよびワークピースの上記イオンビームに対する空間位置および方向が、上記複数のモータの制御によって制御される。これにより、上記ワークピースは、所定の走査路に沿って上記イオンビームに対して走査される。さらに、上記ワークピースは、上記制御を介して、ワークピース移動位置から取り出され、および／または取り除かれる。他の例では、１つ以上の静電チャックおよび／または移動可能なファラデーが、上記制御を介して、上記ベースステーションから選択的に取り出され、および／または取り除かれてもよい。１つ以上の静電チャックの温度がさらに制御されてもよく、静電チャックを交換することにより、上記ワークピースのスループットおよび／または処理を効果的に促進することができる。上記エンドエフェクタは、上記の細長いファラデーの選択的な移動によって輪郭を描くためのイオンビームに対してさらに選択的に走査されてもよい。他の例では、上記複数のモータの制御は、上記複数のエンコーダからのフィードバックに基づいてもよい。
【００１８】
例えば、上記所定の走査路は、上記ワークピースの面から見て、ほぼ多角形のイオンビームの走査を複数備えている。例えば、上記ワークピースの面から見て、ほぼ八角形のイオンビームの複数の走査を行ってもよい。上記所定の走査路は、上記ワークピースの面から見て、ベクトル、ラスター、弓形および円形のイオンビームの複数の走査のうち１つ以上を、代替的に又は追加的に備えてもよい。
【００１９】
本発明の別の態様によれば、上記方法は、複数の静電チャックを用意する工程であって、上記複数の静電チャックの各々は、選択的にワークピースを保持することができ、上記エンドエフェクタは、上記複数の静電チャックに関連する中心構造を備えている工程を有している。上記複数の静電チャックの１つは、上記中心構造に選択的にかみ合わされる。上記ワークピースは、例えば、上記複数の静電チャックに選択的に取り付けられてもよく、上記ワークピースの取り付けは、上記静電チャックを上記中心構造にかみ合わせる前、間、または後であってもよい。
【００２０】
他の例によれば、上記方法は、上記静電チャックベースステーションにおいて上記複数の静電チャックを加熱および／または冷却する工程であって、上記複数の静電チャックの各々の所望の処理温度および状態のうちの少なくともいずれかに基づいて、上記中心構造は、上記静電チャックベースステーションにおいて、上記複数の静電チャックの１つに選択的にかみ合ったり離間したりするように構成されている工程をさらに有している。上記複数の静電チャックの各々の状態は、例えば、上記複数の静電チャックの各々の温度を含んでいる。
【００２１】
前述の目的および関連する目的を達成するために、本発明は、下記に完全に説明され、特に請求項に示された特徴を備えている。以下の記載および添付の図面は、本発明の詳細な、いくつかの例示的な実施形態を説明している。３つの実施形態が示されているが、互いに異なるいくつかの方法で本発明の原理を用いることができる。本発明の他の目的、利点および新規な特徴は、図面を参照することにより、本発明の下記の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の一態様に係る具体的なイオン注入システムのシステムレベルのブロック図である。
【図２】図２は、本発明の別の態様に係る具体的なイオン注入システムの斜視図である。
【図３】図３は、本発明の別の態様に係る具体的なイオン注入装置の平面図である。
【図４】図４は、本発明の一態様に係る、イオンビームに関連する具体的なロボット装置を示す斜視図である。
【図５】図５は、本発明の他の具体的な態様に係る、イオンビームに交差するワークピースを示す、図４の具体的なロボット装置の平面図である。
【図６】図６は、本発明の別の態様に係る、図４および図５の具体的なロボット装置およびディープファラデーの側面図である。
【図７】図７は、本発明の別の態様に係る、図４〜図６の具体的なロボット装置およびディープファラデーの他の側面図である。
【図８】図８は、本発明のさらに別の態様に係る、移動位置における他の具体的なロボット装置のエンドエフェクタの一例を示す部分斜視図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の別の態様に係る、異なる角度の注入を実現するためのロボット装置の位置を示している。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明の別の態様に係る、様々な角度の注入を実現するためのロボット装置の位置を示している。
【図１０】図１０は、本発明の別の具体的な態様に係る、１つ以上のワークピースにイオンを注入するための具体的な方法を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明は、一般にイオンビームによってワークピースにイオンを注入するための装置、システムおよび方法に関する。さらに具体的には、当該システムは、ワークピースを走査する低慣性の装置、並びに、イオンビームの処理および特性を示すワークピースを提供する。ここで、本発明を適宜図面を参照して説明する。図面では、同様の部材を参照するために、同様の符号が用いられる。これらの態様の説明は、単なる例示的なものであると理解されるべきであり、これらの態様が、制限的な意味で理解されるべきではない。以下の記述では、説明のために、多数の特定の細部が、本発明の完全な理解に資するために開示される。しかしながら、本発明は、これらの特定の細部がなくても実施可能であることは、当業者にとって明らかであろう。
【００２４】
本発明をさらに理解するために、図１は、ブロック図の形態で表された具体的なイオン注入システム１００を示している。この具体的なイオン注入システムは、本発明の１以上の態様を実施するために好適である。システム１００は、イオン注入装置１０１を備えている。イオン注入装置１０１は、多量のイオンを発生するためのイオン源１０２を備えており、イオンは、イオンビーム行路Ｐに沿って進むように制御可能である。これにより、イオンビーム１０３が規定され、ワークピース１０４（例えば、半導体ワークピース、表示パネルなど）にイオンが注入される。例えば、イオン源１０２は、通常、プラズマチャンバ１０５、プロセスガス源１０６および電源１０８を備えており、電源からの電圧印加によって、プラズマチャンバ内のプロセスガスから正に帯電したイオンが発生する。プロセスガス源１０６は、イオン性ガス、気化された固体原材料、あらかじめ気化された核種などの原材料を備えている。ワークピース１０４にｎ型注入を行う場合、原材料は、例えば、ボロン、ガリウムまたはインジウムを含んでいる。ｐ型注入を行う場合、原材料は、例えば、ヒ素、リンまたはアンチモンを含んでいる。
【００２５】
イオン源１０２は、引出機構１０９をさらに備えている。引出機構１０９では、引出電圧ＶＥｘｔｒａｃｔをイオン源に印加することにより、帯電したイオンがイオン源から引き出される。引出電源１１０は、引出電圧ＶＥｘｔｒａｃｔを供給可能であり、引出電源はさらに調整されてもよい。イオン源１０２の下流には、ビームライン機構１１２が設けられており、ビームライン機構は、通常、帯電したイオンを受け取る。例えば、ビームライン機構１１２は、ビームガイド１１６、質量分析器１１８およびスリット１２０などからなる１以上の部材１１４を備えており、当該１以上の部材は、イオンビーム１０３を整形して方向づけることができる。
【００２６】
質量分析器１１８は、例えば、磁石（図示せず）などの電界形成部材をさらに備えており、質量分析器は、通常、イオンビーム１０３と交差する磁界を発生させる。これにより、イオンの電荷対質量比にしたがって軌道が変化し、イオンビームからイオンを偏向制御する。例えば、磁界を通過するイオンは、所定の電荷対質量比の個々のイオンを、ビーム行路Ｐに沿った方向に指向させ、所定以外の電荷対質量比のイオンを、上記ビーム行路に沿った方向から偏向させる。質量分析器１１８を通過したイオンビーム１０３は、スリット１２０を通過して、通常、絞られて狭いビームとなり、ワークピース１０４に注入される。
【００２７】
イオン注入システム１００は、エンドステーション１２４をさらに備えている。エンドステーション１２４には、ワークピース１０４が備えられる。集積回路装置、表示パネル、その他の製品の製造では、一般に、ワークピース１０４の表面全体に亘って添加物を均一に注入することが望ましい。例えば、イオン注入装置１０１は、単一のワークピース１０４にイオンを注入するように構成されており（例えば、「枚葉式」イオン注入装置）、ワークピースは、通常、エンドステーション１２４内部の後述するロボット装置１２６上の台座またはチャック（図示せず）に備えられる。ロボット装置は、ワークピース１０４を所定の方法でイオンビーム１０３中で移動させるように構成されている。なお、イオン源からイオンを引き出して、１つ以上のワークピースにイオンを注入可能な全てのイオン注入装置は、本発明の範囲内に属すると考えられるべきである。
【００２８】
一例では、イオン注入装置１０１は、ディープファラデー１２８をさらに備えている。ディープファラデー１２８は、通常、イオンビーム１０３の行路Ｐに沿った、ワークピース１０４の下流に位置している。一例では、ディープファラデー１２８は、通常、エンドステーションの内部に備えられ、実質的に窪んだ部材を有している。例えば、ディープファラデー１２８は、通常、イオンビーム１０３をその内部に閉じ込めることができ、通常、エンドステーション１２４内部の粒子汚染を最小限にとどめる。例えば、ディープファラデー１２８は、一般に、ワークピース１０４がイオンビーム１０３の行路Ｐに存在しない場合、イオンビーム１０３を捕獲する、すなわち閉じ込めるように構成されている。ディープファラデー１２８は、実質的にイオンビームを閉じ込める、および／または、イオンビームを分析するための測定部材を提供するといった、１または複数の目的のために設けられてもよい。
【００２９】
イオン注入システム１００は、イオン注入装置１０１を制御可能なコントローラ１３０をさらに備えている。コントローラ１３０は、例えば、通常イオンビーム行路Ｐを制御する引出電源１１０だけでなく、イオンを発生させるための電源１０８も制御可能である。さらに、コントローラ１３０は、例えば、質量分析器１１８に発生する磁界の強度および方向を調整することができる。他の一例では、さらにイオン注入装置１０１を制御するために、コントローラ１２８にディープファラデー１２８からのフィードバックが行われる。さらに、コントローラ１３０は、イオンビーム１０３に対してワークピース１０４を走査して当該ワークピースを処理するために、ロボット装置１２６を制御するように構成されている。コントローラ１２８は、システム１００（例えば、オペレータによる入力が可能なコンピュータシステム）の全体を制御するために、プロセッサ、コンピュータシステムおよびオペレータの少なくともいずれかを備えていることが望ましい。図２は、図１の具体的なイオン注入システム１００の斜視図である。
【００３０】
ここで図３を参照すると、図１および図２の装置１０１のような、具体的なイオン注入装置２００が図示されている。当該イオン注入装置は、さらに詳細に示されている。なお、イオン注入装置２００は一例として図示されているが、本発明は、高エネルギシステム、低エネルギシステム、またはその他の注入システムなど、他の種々のタイプのイオン注入装置に適用でき、そのようなあらゆるシステムが本発明の範囲内に属すると理解されるべきである。
【００３１】
図３のイオン注入システム２００は、例えば、端子２１２、ビームライン機構２１４およびエンドステーション２１６を備えており、上記端子は、電源装置２２２によって駆動されるイオン源２２０を備えている。端子２１２は、イオン源２２０からイオンを引き出すための引出電源装置２２６によって駆動される引出機構２２４をさらに備えている。これにより、引き出されたイオンビーム２１０がビームライン機構２１４に供給される。引出機構２２４は、ビームライン機構２１４に接続されており、例えば、エンドステーション２１６のエンドエフェクタ２２９上に備えられるワークピース２２８に向かって、イオンを指向させることができる。これにより、所定のエネルギレベルでワークピース２２８に注入される。
【００３２】
一例では、イオン源２２０は、プラズマチャンバ（図示せず）を備えている。プラズマチャンバでは、プロセスガスのイオンまたはイオン種が、高い正電位Ｖｓｏｕｒｃｅに活性化される。通常は、陽イオンが発生するが、本発明は、イオン源２２０が陰イオンを発生させるシステムにも適用可能であると理解されるべきである。引出機構２２４は、プラズマ電極２３０および１以上の引出電極２３２をさらに備えている。上記プラズマ電極は、１以上の引出電極に対してバイアスをかけられているが、イオン源２２０内部のプラズマをフロートにする（例えば、通常接地されているワークピース２２８に対して、プラズマ電極が１２０ｋＶ）。１以上の引出電極２３２は、例えば、プラズマ電極２３０の電圧よりも低い電圧（例えば、０〜１００ｋＶの引出電圧ＶＥｘｔｒａｃｔ）でバイアスされる。プラズマに対する１以上の引出電極２３２における負の相対電位差が電界を形成して、イオン源２２０から陽イオンを引き出して加速させることができる。例えば、１以上の引出電極２３２は、１以上の引出開口２３４を備えており、正に帯電したイオンが１以上の引出開口を通ってイオン源２２０から射出されて、イオンビーム２１０を形成する。引き出されたイオンの速度は、通常、１以上の引出電極から印加される電位ＶＥｘｔｒａｃｔによって決定される。
【００３３】
本発明の一態様では、ビームライン機構２１４は、ビームガイド２３５および質量分析器２３８を備えている。ビームガイド２３５は、イオン源２２０の近傍に（例えば、引出開口２３４に接続するように）入口を有しており、分析板（resolving plate）２３６が出口となっている。質量分析器２３８は、引き出されたイオンビーム２１０を受け入れて、双極子磁界を発生させ、所定の電荷対質量比または範囲（例えば、質量分析されるイオンビームは、所定の質量範囲のイオンを有する）のイオンのみを、エンドステーション２１６内のワークピース２２８に通過させる。イオン源２２０の原材料のイオン化によって、所定の原子量を有する正に帯電したイオン種が発生する。しかしながら、イオン化プロセスでは、上記の所定のイオン種だけでなく、他の原子量を有するイオンもある程度発生する。上記所定の原子量以外の原子量を有するイオンは、注入に適しておらず、所望しないイオン種とみなされる。質量分析器２３８によって形成される磁界は、通常、イオンビーム２１０中のイオンを曲線軌道に移動させ、これにより、磁界は、所定のイオン種の原子量に等しい原子量を有するイオンのみがエンドステーション２１６へのビーム行路Ｐを通過するように、設定される。
【００３４】
本発明の別の具体的な態様では、イオン注入装置２００は、当該装置に接続されたディープファラデー２３９を備えている。当該ディープファラデーは、通常、イオンビーム２１０の行路Ｐにおけるワークピース２２８の下流に設けられる。図６および図７に示すように、ワークピース２２８が上記行路と交差しない場合、ディープファラデーは、上記イオンビームの行路と交差する。これにより、ディープファラデー２３９は、イオンビームの特性を測定し、および／または、エンドステーション２１６内部のワークピースの下流のイオンビーム２１０を実質的に閉じ込めるように構成されている。例えば、ディープファラデー２３９は、図１のコントローラ１２８に作動的に連結可能であり、当該コントローラは、イオンビームの特性がイオン注入に適しているか否かを判断することができる。例えば、図４のディープファラデー２３９は、ほぼグラファイトの中空円筒（hollow cylinder lined with graphite）を備えている。当該円筒は、イオンビームが通常ディープファラデーの内部に閉じ込められるように十分深い。これにより、浅いファラデーを備えた従来のシステムにおいて発生していた粒子汚染が、充分に低減される。
【００３５】
本発明のさらに他の態様によれば、図２のビームガイド２３５の出口にある分析板２３６は、質量分析器２３８と共に動作し、所望のイオン種の原子量に近似しているが同一ではない原子量を有する、イオンビーム２１０からの所望しないイオン種を除去する。分析板２３６は、例えば、ガラス状のグラファイト、あるいは、タングステンまたはタンタルといった他の材料から構成されており、１以上の細長いスリット２４０を有している。イオンビーム２１０は、当該スリットを通過して、ビームガイド２３５から出射される。分析板２３６では、イオンビーム２１０の行路Ｐの分散（例えば、Ｐ’で示されている）は、最小値となり、イオンビームの幅（Ｐ’−Ｐ’）は、イオンビーム２１０が分析スリット２４０を通過する場所において最小となる。
【００３６】
本発明の具体的な一態様によれば、機械によってワークピースを走査するために、ロボット構造物２５０が設けられる。また、注入の均一性を最適化し、注入の総時間を最小化するために、ワークピースはイオンビーム２１０に対して複数の方向に走査される。照射の均一性、注入時間および温度管理の最適な制御を実現するために、ベクトル、ラスター、弓形、および円形の走査パターンのいずれか、またはそれらの組合せによって走査が行われる。本発明によれば、ロボット構造物は、３Ｇｓ未満の加速度でワークピース２２８を移動させるために、少なくとも４つ、望ましくは６つの自由度を備えている。さらにロボット構造物は、直径が４５０ｍｍを超えるワークピースに対する拡張性を備えている。
【００３７】
図４〜図７は、本発明の各種態様に係る図３のイオン注入システム２００のロボット構造物２５０の具体的な構成を様々な角度から見た図である。例えば、図３の多数のリンク機構２５２は、通常、イオンビーム２１０に対するエンドエフェクタ２２９の方向および位置を規定するために設けられる。これにより、低慣性で、さらに機械的に頑丈なシステムが実現する。これにより、従来の２軸の機械的な走査システムよりも速い走査速度を、所望しない振動を含む衝撃を受けることなく得ることができる。例えば、スループットおよび均一性を考慮すると、高速の走査が通常望ましい。そこで、本発明はそのようなスループットおよび均一性を達成するためのシステムを提供する。
【００３８】
本発明に関連する低慣性は、通常、他の従来のシステムに見られる平衡を失わせる。本発明は、工業的に許容できるレベルで、最小限の機械的な衝撃にとどめる。さらに本発明は、ワークピース２２８の平面にイオンビーム２１０を走査するための適応性を備えている。また、本発明は、ワークピースが走査方向に対して傾くことによる注入角度に対する適応性も備えている。そして、どちらのタイプの注入も、後述する走査メカニズムによって可能である。さらに本発明は、真空のシステムに機械的な動きを導入するために利用される、単純な回転式のフィードスルーを実現する。代わりに、真空内部において、動力モータおよびリンク機構を設置することができる。
【００３９】
走査メカニズムは、スチュワートプラットホームまたはデルタロボットを備えてもよく、多軸の運動によってエンドエフェクタを動かすことができる。デルタロボットは、例えば、連結部によって共通のエンドエフェクタに取り付けられた、３組の平行四辺形タイプの連動を利用している。これにより、独立した回転式モータが、Ｘ、ＹおよびＺ方向の動きを生み出す。スチュワートプラットホームは、例えば、共通ベースとエンドエフェクタとの間に取り付けられた６つの直線アクチュエーターを組み合せて、さらに自由度を有する共通の動きを提供するために使用される。例えば、エンドエフェクタは、回転の揺れ、勾配および起伏だけでなく、３つの垂直なＸ、ＹおよびＺ軸にも動くことができる。これにより、６つの空間的な次元または自由度を確保することができる。
【００４０】
しかしながら、本発明の走査メカニズムは、６つの空間的な自由度を有する非常に低慣性の走査システムを実現するために、新規のロボット構造物を提供する。これにより、スチュワートプラットホームによって提供される自由度よりも多い自由度を実現することができ、直線アクチュエーターに関連する不都合も生じない。本発明で達成される低慣性は、エンドエフェクタをそのモータに接続するリンクの型によってもたらされる。６つのクランクアームに接続される６つの回転式モータに取り付けられ、６つのクランクアームは、６つの質量の小さいリンク棒または支柱に接続される。当該支柱は、エンドエフェクタ２２９の６つの異なる位置に接続される。本発明のエンドエフェクタ２２９は、リンク機構２５２によって完全に動きが規定され、これにより、完全な６つの自由度が実現する。
【００４１】
本実施形態によれば、図４に示すように、ロボット構造物２５０は、エンドステーション２１６に作動的に連結される複数のモータ２５４を備えている。複数のモータの各々は、自身に接続される回転シャフト２５６を備えている。各回転シャフト２５６の少なくとも一部は、通常、図２および図３のエンドステーション２１６の内部に備えられる。複数のモータ２５４の各々は、自身に接続されるリンク機構２５２をさらに備えている。各リンク機構２５２は、例えば、クランクアーム２５８および支柱２６０を備えている。各リンク機構のクランクアームは、それぞれ回転シャフト２５６に固定接続される。各リンク機構２５２の支柱２６０は、第１の連結部２６２においてクランクアーム２５８にそれぞれ回転可能に接続されている。さらに各支柱は、第２の連結部２６４においてエンドエフェクタに回転可能に接続されている。
【００４２】
一例では、エンドステーション２１６は、外部環境２６６から実質的に密閉されており、複数のモータ２５４は、図３のエンドステーション２１６の内部に全体が収容されている。一方、複数のモータ２５４の各々のシャフト２５６は、図３のエンドステーション２１６の１つ以上の壁２６８を貫通している。複数のモータの各々の残部は、通常、外部環境２６６に設けられる。複数のモータ２５４は、例えば、完全な冷却および真空の密封（図示せず）を有する高真空モータを備えてもよい。他の例では、複数のモータはそれぞれ、複数のエンコーダ（図示せず）を備えており、複数のモータの制御は、当該複数のエンコーダからのフィードバックに基づいている。
【００４３】
一例では、複数のモータ２５３は、６つのリンク機構２５２にそれぞれ作動的に連結される６つのサーボモータ２７０を備えており、エンドエフェクタ２２９の動きは６つの自由度を有している。第１の連結部２６２および第２の連結部２６４はそれぞれ、例えば、遊動環、ボール、および／または自在継手を備えている。エンドエフェクタ２２９は、例えば、３つの回転軸を備えており、２つの支柱２６０は、各回転軸に回転可能に接続されている。これにより、図４〜図８に示すように、エンドエフェクタの３つの各回転軸に接続された３組のサーボモータ２７０およびリンク機構２５２が規定される。
【００４４】
他の例では、図４〜図８のエンドエフェクタ２２９は、中心構造２７６から放射状に広がる複数の輪止め２７４を備えている。図４〜図７では、例えば、２つの輪止め２７４が中心構造２７６から放射状に広がっている。また、当該輪止めは、互いに所定の角度で中心構造から放射状に広がっている。図８に示すように、例えば、エンドエフェクタ２２９は、３つの輪止め２７４Ａ−２７４Ｃを備えている。２つの輪止め２７４Ａおよび２７４Ｂは、互いにほぼ平行であり、細長いファラデー２７８が、互いにほぼ平行な少なくとも２つの輪止めに接続されている。一例では、細長いファラデー２７８は、輪止め２７４Ａおよび２７４Ｂのそれぞれに設けられる。一方、細長いファラデー２７８を１つだけ設けてもよい。例えば、１つ以上のファラデー２７８は、ロボット構造物２５０の制御によって、１つ以上の細長いファラデー２７８をイオンビーム２１０に通過させることによって、本来の位置で図３および図４に示すイオンビームの１つ以上の特性を決定することができる。さらに、エンドエフェクタ２２９の「揺れ」が、モータ２５４の制御によって達成され、イオンビームの角度データが細長いファラデー２７８から得られる。当該「揺れ」の軸は、例えば、適当な細長いファラデー２７８の面と同一平面上にある軸であってもよく、当該ファラデーの垂直な中心線と同軸であってもよい。したがって、イオンビームの正確な特性のために、分離した「走査ファラデー」は必要とされない。
【００４５】
図３〜図８に示すように、弧状構造２８０は、中心構造２７６をほぼ取り囲むように設けられる。３つの回転軸２７２は、ほぼ弧状構造に沿って形成され、弧状構造は、通常、エンドエフェクタ２２９の剛性を向上させる。弧状構造２８０は、図示するように閉じた環を備えてもよく、あるいは、開いた弧を備えてもよい。上記のように、１つ以上の輪止め２７４は、例えば、１つ以上の細長いファラデー２７８の各々を支持するように構成されている。他の例では、３つの回転軸２７２は、通常、各輪止め２７４の終端（図示せず）に形成され、弧状構造は設けられていない（例えば、３つの輪止めは互いに１２０°の角度で離間している）。
【００４６】
複数の輪止め２７４、および、イオンビーム２１０と共同歩調をとる他の部材は、例えば、１つ以上のシールド（図示せず）をさらに備えてもよい。当該シールドは、通常、イオンビームの衝突による汚染を防止する。
【００４７】
他の態様によれば、例えば、少なくとも図８に示されるように、１つ以上の静電チャック２８２がさらに設けられ、中心構造２７６は、当該１つ以上の静電チャックのそれぞれを、選択的にかみ合わせたり離間させたりするように構成されている。図２および図３のイオン注入システムは、例えば、静電チャックベースステーション２８４をさらに備えており、１つ以上の静電チャック２８２は、当該静電チャックベースステーションにおいて、加熱および／または冷却されるように構成されている。そして、図４の中心構造２７６は、上記静電チャックベースステーションにおいて、各静電チャックを選択的にかみ合わせたり離間させたりするように構成されている。１つ以上の移動可能なファラデー（図示せず）がさらに設けられてもよい。イオンビームの特性に応じたイオンビーム２１０に対する選択的な並進のために、中心構造２７６は、当該１つ以上の移動可能なファラデーを、静電チャックベースステーション２８４から選択的にかみ合わせたり離間させたりするように構成されている。
【００４８】
静電チャック２８２を取り替えることにより、高温の静電チャックと低温の静電チャックとの変換を迅速で合理的に行うことができる。例えば、図４のワークピース２２８は、エンドステーション２１６の真空環境において、第１の静電チャック２８２上に載置される。第１のＥＳＣは、例えば、ワークピースを取り出す前に、所定の温度で保持されてもよい。複数の静電チャック２８２（例えば４つのＥＳＣ）がエンドステーション２１６の内部に設けられてもよく、各ＥＳＣの温度は、個々に制御される。各静電チャック２８２は、例えば、エンドステーション２１６内部の静電チャックベースステーションに接続されている冷却プレート（図示せず）に備えられる。冷却プレートにはシールが巻かれ、ＥＳＣは、イオンビームによって生じるビームエネルギまたは熱を除去するために冷却される。冷却プレートは、静電チャック２８２によって封止され、さらに部分的な圧力ガスが、冷却プレートとＥＳＣとの間の冷却を促進するために導入されてもよい。
【００４９】
図４〜図８のモータ２５４の制御のための演算がさらに行われ、図１のコントローラ１３０は、全てのモータを同時に動作させ、それらを同調させることができる。ワークピース２２８の進路の制御が決定され、モータ２５４の制御が、逆運動学によって解決される。イオンビーム２１０の誤作動からの復旧は、コントロールアルゴリズムに設けられる第７の軸によって行われる。コントロールアルゴリズムは、誤作動発生時のワークピース２２８およびモータの位置の軌道を保つためのカウンタとして機能し、誤作動が発生した場合、誤作動発生時のモータ２５４の位置に基づいて、その位置が再現される。
【００５０】
他の具体的な態様によれば、図８に再度示すように、中心構造２７６は、回転装置２８６をさらに備えている。当該回転装置は、中心構造２７６に対する１以上の軸で、静電チャック２８２を選択的に回転するように構成されている。そして、例えば図４に示すように、上記の３つの回転軸２７２は、中心構造２７６の面をほぼ規定しており、図８の回転装置２８６は、中心構造の面にほぼ平行な軸に沿って、各静電チャック２８２を回転させるように構成されている。回転装置２８６は、中心構造２７６の面にほぼ垂直な軸に沿って、静電チャック２８２を回転させるように、追加的又は代替的に構成されていてもよい。そのような回転によって、ワークピースの処理だけでなく、図９Ａおよび図９Ｂに示すように、様々な角度の注入が可能になる。ワークピース２２８は、水平面から取り出すことができ、また、水平面へ載置することができる。例えば、回転装置２８６は、四分区間の注入のために、９０°回転することができる。しかしながら、回転装置２８６の動きは、４倍で注入するだけでなく、ワークピース２２８を３６０°連続して回転させるために利用することも可能である。
【００５１】
例えば、回転装置２８６は、エンドエフェクタ２２９の中心構造２７６に接続された回転モータを備えている。これにより、静電チャック２８２を上記中心構造に対して回転させることができる。回転装置２８６は、所定の変化量だけ静電チャック２８２を回転させることができる。あるいは、回転装置２８６は、イオン注入の間中、静電チャック２８２を連続して回転させることができる。静電チャック２８２およびワークピース２２８の回転によって、ワークピースへのイオンビーム２１０の走査を広範囲にすることができる。したがって、均一性を確保しつつ、走査ラインの数を減らすことができる。換言すると、粗い走査（例えば、ラスター走査、多角形の走査または弧状の走査）がなされたワークピース２２８を回転することにより、粗い走査工程が可能となる。さらに、ワークピースの回転により、そのような粗い工程により失われるであろう均一性をより向上させることができる。
【００５２】
他の例によれば、図２および図３のエンドステーション２１６は、例えば、外部環境か２６６から実質的に密閉されており、図４の複数のモータ２５４は、エンドステーションの通常真空環境の内部に完全に納められている。一方、複数のモータ２５４のシャフト２５６は、エンドステーションの１つ以上の壁（図示せず）を貫通しており、当該複数のモータの各々の残部は、通常外部環境２６６に備えられる。例えば、フェロ流体シール、差動揚水シール（a differentially pumped seal）、リップシール（a lip seal）のようなシャフトシール（図示せず）を、モータ２５４のシャフト２５６を１つ以上の壁に貫通させるために使用することができる。
【００５３】
複数のモータ２５４は、例えば、冷却および真空シールを必ず有している高真空サーボモータを備えている。他の例では、複数のモータ２５４はそれぞれ、複数のエンコーダ（図示せず）を備えており、複数のモータの制御は、当該複数のエンコーダからのフィードバックに基づいている。
【００５４】
別の態様によれば、図１のイオン注入システム１００のコントローラ１３０は、図４のロボット構造物２５０を制御するように構成されており、ワークピース２２８は、所定の方法でイオンビーム２１０に対して走査される。例えば、コントローラ１３０は、複数のエンコーダ（図示せず）からのフィードバックに基づいて、複数のモータ２５４を制御するように構成されており、１つ以上の静電チャック２８２、ワークピース２２９、細長いファラデー２７８および移動可能なファラデー（図示せず）に、イオンビーム２１０を走査してもよい。
【００５５】
さらに別の態様において、図１０は、ワークピースにイオンを注入する具体的な方法３００を示している。同図では、一連の動作および事象としての具体的な方法が示されている。しかしながら、本発明は図示されたそのような動作および事象の順番に限定されず、本発明に基づいて、一部の工程は、異なる順番で実施されてもよいし、さらに／または、本明細書に開示された工程以外の工程と同時に実施されてもよい。また、図示された全ての工程が、本発明に係る注入方法に必要であるわけではない。さらに、上記の方法は、本明細書に開示されたシステムだけでなく、開示されていない他のシステムに関連して実施されてもよい。
【００５６】
図９２に示すように、方法３３０は、イオン注入システムおよびワークピース走査システムを用意する工程３０５で開始する。イオン注入システムおよびワークピース走査システムは、図１〜図９１に示すように、イオンビームによって１つ以上のワークピースにイオンを注入するように構成されている。工程３１０では、第１のワークピースおよび／または第１の静電チャックがエンドエフェクタに保持され、エンドエフェクタ（および第１のワークピース／静電チャック）のイオンビームに対する空間位置および方向が、工程３１５において制御される。工程３１０および３１５は、少なくとも、複数のモータの制御を介して実行される。このようにして、ワークピースは、所定の走査路に沿ってイオンビームに対して走査される。工程３２０では、再度上記の複数のモータの制御によって、第１の静電チャックおよび／またはワークピースが、第２の静電チャックおよび／またはワークピースに交換され、第２のワークピースが、工程３１５において、イオンビームに対して走査される。
【００５７】
工程３１０および３２０において、ワークピースは、モータの制御を介して、ワークピース移動位置から取り出され、および／または取り除かれる。他の例では、１つ以上の静電チャックおよび／または移動可能なファラデーが、上記のように工程３１０および３２０において、モータの制御を介して、ベースステーションから選択的に取り出され、および／または取り除かれてもよい。工程３１５において、エンドエフェクタは、上記の細長いファラデーの選択的な移動によって輪郭を描くためのイオンビームに対してさらに選択的に走査されてもよい。他の例によれば、上記の工程３１０〜３２０において、複数のモータの制御は、複数のエンコーダからのフィードバックに基づいてもよい。
【００５８】
所定の走査路は、例えば、ワークピースの面から見てほぼ多角形のイオンビームの走査を複数備えている。例えば、ワークピースの面から見てほぼ八角形のイオンビームの複数の走査を行ってもよい。所定の走査路は、ワークピースの面から見てベクトル、ラスター、円形および弓形のイオンビームの複数の走査のうち１つ以上を、追加的に又は代替的に備えてもよい。
【００５９】
本発明の別の態様によれば、方法３００は、複数の静電チャックを用意する工程を有してもよい。複数の静電チャックの各々は、選択的にワークピースを保持することができ、エンドエフェクタは、複数の静電チャックに関連する中心構造を備えている。複数の静電チャックの１つは、選択的に中心構造にかみ合わされている。ワークピースは、例えば、複数の静電チャックの１つに選択的に取り付けられてもよい。ワークピースの取り付けは、静電チャックを中心構造にかみ合わせる前、間、または後であってもよい。
【００６０】
他の例によれば、方法３００は、上記の静電チャックベースステーションにおいて、複数の静電チャックを加熱および／または冷却する工程をさらに有してもよい。複数の静電チャックの各々の所望の処理温度および状態のうちの少なくともいずれかに基づいて、中心構造は、静電チャックベースステーションにおいて、複数の静電チャックの１つに選択的にかみ合ったり離間したりするように構成されている。複数の静電チャックの各々の状態は、例えば、複数の静電チャックの各々の温度を含んでいる。
【００６１】
本発明は、特定の好ましい形態に関して開示されたが、本明細書および添付の図面を読んで理解した当業者にとって、同等の変更や改良が可能であることは明白である。特に、上記の構成要素（部材、装置、回路など）によって実現される様々な機能に関して、そのような構成要素を説明するために使用された用語（「手段」を参照するものも含む）は、特に指摘のない限り、たとえ本明細書に開示された本発明の具体的な実施形態における機能を実現する開示の構成と構造的に同等でなくても、その構成要素の特定された機能を実現する（すなわち、機能的に同等な）あらゆる構成要素に対応する。さらに、本発明の特徴は、いくつかの実施形態のいずれか１つのみに開示されてもよい。そのような特徴は、任意の適用または特定の応用のために望ましく有利になるように、他の実施形態の１つ以上の他の特徴と組み合せてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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