(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一ウェハを次々と処理するためのイオン注入装置であって、
真空室と、
前記真空室内にある基板ホルダと、
注入すべきイオンのビームを発生するためのイオンビーム発生器と、
前記基板ホルダ上のターゲット基板を横断して水平面において前記ビームを走査させるビーム走査器と、
前記基板ホルダを支持する内端部を有するアームと、走査ビームから水平方向に離間したアーム作動装置とを備える走査機構とを含み、
前記走査機構は、ウェハへの注入のため、前記ビームの平面を通るほぼ垂直方向に前記基板ホルダを走査するように作動すると共に、前記基板ホルダについてのローディング及びアンローディングが前記イオンのビームの走査線の外側で実行できるように、ローディング及びアンローディング位置を有し、前記ローディング及びアンローディング位置において、前記基板ホルダが前記ビームの平面よりも上方の位置で実質的に水平方向に基板を支持するイオン注入装置。
【請求項２】
前記基板ホルダは、前記ローディング及びアンローディング位置と、前記基板ホルダ上に設けられた基板が前記ビームの通路に配置される位置との間を移動するよう第１軸線回りに回転自在に装着されており、前記第１軸線回りに回転自在に装着された前記基板ホルダが、前記基板を、前記第１軸線の上流側で前記ビームの通路に配置する請求項１に記載のイオン注入装置。
【請求項３】
前記走査機構は、前記アームが回転自在に装着された可回転ハブを備え、前記アームは、第２軸線回りに回転自在に前記ハブに装着されており、前記ハブは、前記第２軸線に対して垂直もしくは実質的に垂直の前記第１軸線回りに回転自在に装着されている請求項２に記載のイオン注入装置。
【請求項４】
前記アームは、前記第１軸線と平行に前記第１軸線から離間した平面において可動である請求項３に記載のイオン注入装置。
【請求項５】
前記第１軸線及び第２軸線は同一平面上にある請求項３及び４のいずれか１項に記載のイオン注入装置。
【請求項６】
前記ハブは、前記真空室内に少なくとも部分的に設けられている請求項３〜５のいずれか１項に記載のイオン注入装置。
【請求項７】
それぞれ走査機構に装着されると共に、対面する関係で配置された２つの基板ホルダを備え、各走査機構の基板ホルダが、前述した前記ローディング及びアンローディング位置と、各基板ホルダ上に配置された基板が前記ビームの平面を通るほぼ垂直な方向に走査される位置との間を移動できる、先行する請求項のうちのいずれか１項に記載のイオン注入装置。
【請求項８】
各アームは、基板ホルダを同じローディング及びアンローディング位置に移動させるように可動であって、１つの基板ホルダが前記ローディング及びアンローディング位置にある間に、他の基板ホルダがビームの平面により走査されるようになっており、前記２つの基板ホルダの位置は、互いに接触することなく交換できる請求項７に記載のイオン注入装置。
【請求項９】
２つのハブは、同軸状に設けられている請求項７及び８のいずれか１項に記載のイオン注入装置。
【請求項１０】
前記ハブ又は各ハブは、その回転の軸線回りに回転可能であって、前記基板ホルダ又は各基板ホルダが、基板ホルダに装着された基板に指向されるイオンのビームに対して傾斜角度で提供されるようになっている請求項３〜６のうちのいずれか１項又は請求項７〜９のうちのいずれか１項に記載のイオン注入装置。
【請求項１１】
前記基板ホルダ又は各基板ホルダが、前記イオンのビームにより前記傾斜角度で掃引されうるように、前記アーム又は各アームはその回転の軸線回りに回転可能である請求項１０に記載のイオン注入装置。
【請求項１２】
前記基板ホルダ又は各基板ホルダは、選択された傾斜角度を保ちながら、その回転の軸線回りに任意の角度にわたり制御可能に回転され得る請求項１０及び１１のうちのいずれか１項に記載のイオン注入装置。
【請求項１３】
前記ハブ又は各ハブは、ハブの回転の軸線から平行に離間した装着プラットフォームを提供しており、それぞれのアームがその回転の軸線回りに回転自在に前記プラットフォーム上に装着されている請求項３〜６のうちのいずれか１項又は請求項７〜１２のうちのいずれか１項に記載のイオン注入装置。
【請求項１４】
前記ハブ又は各ハブは、前記真空室の壁体に、その軸線回りに回転自在に且つ前記真空室の壁体に対して気密の関係で、装着されている先行する請求項のうちのいずれか１項に記載のイオン注入装置。
【請求項１５】
イオン注入装置であって、
真空室と、
前記真空室に装着された第１及び第２の基板ホルダアセンブリと、
イオンのビームを、前記ビームの通路に置かれたときの基板ターゲットに向けるイオンビーム発生器とを備え、
各基板ホルダアセンブリは、
基板ホルダと、
前記基板ホルダと関連したアームとを備え、
前記アームは、第１の基板ホルダ及び第２の基板ホルダを交互に、それぞれ第１位置と第２位置との間に移動させるように前記真空室に移動自在に装着されており、各基板ホルダにおける前記第１位置において、当該基板ホルダ上に設けられたターゲット基板にイオン注入を可能とするため、当該基板ホルダが前記ビームの通路に配置され、各基板ホルダにおける前記第２位置において、ローディング及びアンローディングのために、当該基板ホルダが前記イオンのビームの走査線の外側に配置されており、一方、もう一方の基板ホルダは、前記第１位置に配置されているイオン注入装置。
【請求項１６】
前記第２位置は、前記ビームの通路の上方に配置されている請求項１５に記載のイオン注入装置。
【請求項１７】
前記第１及び第２の基板ホルダアセンブリは、対面した関係で前記真空室内に設けられている請求項１５及び１６のいずれかに記載のイオン注入装置。
【請求項１８】
各アームがそれぞれの回転可能なハブに装着されると共に、２つのハブの回転の軸線が共線関係にあり、各アームは、１つの基板ホルダがその第１位置と第２位置との間を移動しているときに、各アームが移動できるが、他の基板ホルダの反対方向の移動を邪魔しないような態様で、それぞれのハブに回転自在に装着されている請求項１５〜１７のうちのいずれか１項に記載のイオン注入装置。
【請求項１９】
イオン注入装置であって、
真空室と、
前記真空室にある基板ホルダと、
前記基板ホルダに装着された基板ターゲットにイオンのビームを向けて当てるイオンビーム発生器と、
前記真空室の壁体に配置され、前記ビームの通路にある第１軸線回りに回転可能のハブと、
前記第１軸線に対して垂直な第２軸線回りに回転自在に前記ハブに装着されたアームとを備え、
前記基板ホルダは、前記第１軸線に対して垂直な第３軸線回りに回転自在に前記アームに装着されており、
前記基板ホルダ，前記アーム及び前記ハブのアセンブリの構造及び配列は、前記基板ホルダが前記第３軸線の前方で前記ビームの通路に対する所望の傾斜角度で前記ビームの通路に配置されることができる第１位置と、前記基板ホルダについてのローディング及びアンローディングのために、前記基板ホルダが前記イオンのビームの走査線の外側で前記ビームの上方に配置される第２位置との間の前記基板ホルダの移動を許容するようになっているイオン注入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオン注入装置に関し、特に、ウェハを１つ１つ処理することを意図するイオン注入装置に関するものである。特に、本発明は、注入を行うイオン注入装置のプロセス室における、かかる単一ウェハの取扱いに関係している。
【０００２】
【従来の技術】
単一のウェハを代わる代わる処理するイオン注入装置は、例えば米国特許第５,２２９,６１５号明細書から既知である。このような単一ウェハのイオン注入装置において、処理の重要な部分となるのは、処理のためウェハを機械的に走査する方法と、処理後のウェハをプロセス室から取り出し新しいウェハをプロセス室に供給する方法とを含む、プロセス室におけるウェハの取り扱いである。通常、イオン注入中、ウェハはチャックに保持されている。大抵の適用例において、注入のために使用されるイオンビームは、ビームの横断面がウェハの面積よりもずっと小さいので、処理中にイオンビーム及びウェハを相互に走査することにより、全ウェハ表面を確実に網羅している。単一ウェハの注入のために、例えば静電又は電磁手段によりビーム自体がウェハを横断して一方向に走査されたり、ビームの走査面にほぼ直交する方向にウェハが機械的に走査されることは既知である。この機械的な走査を実現するため、処理中にウェハを支持するチャック自体が走査ビームの平面を通って前後に移動される。
【０００３】
一般に、ビームは水平面において走査されるので、ウェハを支持するチャックの機械的運動はほぼ垂直である。上述の米国特許第５,２２９,６１５号は、走査ビームから水平方向に離間した位置からチャックを支持する機構によってチャック及びウェハの垂直走査を行っている。
【０００４】
また、走査ビームに対するチャック上のウェハの角度が可調節であることが望ましい。これは、ウェハへの注入の角度を調節可能にする。特に、予め処理されたウェハにあるトレンチ（溝部）、トラフ（樋部）或いはメサ（台部）の側面もしくは側壁にイオンを注入するためには、注入角度は比較的に大きいことが望ましい。チャック及びウェハの機械的走査機能を遂行する機構にとっては、角度の付いた注入を行うために、ウェハの傾斜角度に関係なく、ウェハの平面にある線に常に沿ってウェハをビーム中に移動させることが望ましいと考えられる。このような装置は、例えば国際公開公報ＷＯ９９／１３４８８によって提供されている。
【０００５】
ビームの一側（ビーム自体が水平面において走査されると仮定して、ビームに対して水平方向に離間した位置にある）からの機械的走査のためにウェハ及びチャックを支持する機構は、ウェハが異なる注入角度に傾斜されるので、常にウェハの平面において、ウェハの望ましい機械的走査機能を容易に遂行できる。米国特許第５,２２９,６１５号明細書及び国際公開公報ＷＯ９９／１３４８８の場合、この走査機能は、走査ビームの平面にほぼ平行で且つウェハの平面を通る軸線回りに全体として回転できる構造に、線形走査機構を設けることによって与えられる。しかる後、走査機構の回転位置をその軸線回りに調整することによって、ウェハが所望の注入角度に傾斜すると共に、新しい傾斜角度でウェハの平面にある線に沿うウェハのその後の機械的走査を確実にする。
【０００６】
また、走査中にウェハを支持するチャックにとって非常に望ましいのは、処理済みのウェハをアンローディングしたり新しいウェハをローディングするために、ほぼ水平な姿勢に向けることである。そうすれば、新しいウェハを重力の作用でチャック上に最初に支持させることができる。言うまでもなく、プロセス室内におけるウェハの取扱いは、ロボットアームにより行うのが典型的である。即ち、前記ロボットアームが水平に方向付けられたチャックの上にウェハを置き、それを放し、そして逆に、ウェハ上の処理済みウェハを掴み、それを取り出す。
【０００７】
米国特許第５,２２９,６１５号明細書及び国際公開公報ＷＯ９９／１３４８８の各々において、チャックは、機械的走査装置の傾動機構を９０度回転することにより、水平にすることができる。この姿勢もしくは位置において、チャック及びウェハホルダは走査ビームの平面において不変であり、従って、ビームはローディング及びアンローディングのため遮られる。
【０００８】
米国特許第５,００３,１８３号明細書に開示された別の単一ウェハ走査装置において、ウェハホルダは、走査ビームの平面にあるがビーム通路から離れた一方の側にある位置で、ローディング及びアンローディングのため水平に方向付けられる。このようにして、ローディング及びアンローディングがビームを遮ることなく進められるので、第２の走査機構を採用して、第１のウェハを取り出しているか交換している間に、第２のウェハに注入することができる。これはローディング及びアンローディングのために遮ることなく殆ど連続注入することを可能にする。しかし、ローディング／アンローディング位置は走査ビームの側にあるので、プロセス室は比較的に幅広でなければならない。また、ビームの各側にある走査機構のために、別々のウェハ処理ステーションが必要である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、ウェハホルダについてのローディング及びアンローディングがイオンビームの走査線の外側にむしろ選ばれ得る単一ウェハイオン注入装置を提供することである。
【００１０】
本発明は、１つの局面において、単一ウェハを次々と処理するためのイオン注入装置を提供しており、前記イオン注入装置は、真空室と、前記真空室内にある基板ホルダと、注入すべきイオンのビームを発生するためのイオンビーム発生器と、前記基板ホルダ上のターゲット基板を横断して水平面において前記ビームを走査させるビーム走査器と、前記基板ホルダを支持する内端部を有するアームと、走査ビームから水平方向に離間したアーム作動装置とを備える走査機構とを含み、前記走査機構は、ウェハへの注入のため、前記ビームの平面を通るほぼ垂直方向に前記基板ホルダを走査するように作動すると共に、ローディング及びアンローディング位置を有し、前記ローディング及びアンローディング位置において、前記基板ホルダが前記ビームの平面よりも上方の位置で実質的に水平方向に基板を支持する。
【００１１】
本発明によるイオン注入装置において、前記基板ホルダは、前記ローディング及びアンローディング位置と、前記基板ホルダ上に設けられた基板が前記ビームの通路に配置される位置との間を移動するよう第１軸線回りに回転自在に装着されており、前記第１軸線回りに回転自在に装着された前記基板ホルダが、前記基板を、前記第１軸線の上流側で前記ビームの通路に配置することが好ましい。
【００１２】
本発明のイオン注入装置において、前記走査機構は、更に、前記アームが回転自在に装着された可回転ハブを備え、前記アームは、第２軸線回りに回転自在に前記ハブに装着されており、前記ハブは、前記第２軸線に対して垂直もしくは実質的に垂直の前記第１軸線回りに回転自在に装着されている。前記アームは、前記第１軸線と平行に前記第１軸線から離間した平面において可動であることが好ましい。前記第１軸線及び第２軸線は同一平面上にある。
【００１３】
前記ハブは、前記真空室内に、前記真空室と気密の関係で少なくとも部分的に設けることができる。
【００１４】
本発明によるイオン注入装置において、それぞれ走査機構に装着されると共に、対面する関係で配置された２つの基板ホルダを備えることができ、各走査機構の基板ホルダが、前述した前記ローディング及びアンローディング位置と、各基板ホルダ上に配置された基板が前記ビームの平面を通るほぼ垂直な方向に走査される位置との間を移動できる。各アームは、基板ホルダを同じローディング及びアンローディング位置に移動させるように可動であってよく、１つの基板ホルダが前記ローディング及びアンローディング位置にある間に、他の基板ホルダがビームの平面を介して走査されるようになっており、前記２つの基板ホルダの位置は、互いに接触することなく交換できる。２つのハブは同軸状に設けられていることが好ましい。
【００１５】
前記ハブ又は各ハブはその回転の軸線回りに回転可能であってよく、前記基板ホルダ又は各基板ホルダが基板ホルダに装着された基板に指向されるイオンのビームに対して傾斜角度で提供されるようになっている。好ましくは、前記基板ホルダ又は各基板ホルダが前記イオンのビームにより前記傾斜角度で掃引されうるように、前記アーム又は各アームはその回転の軸線回りに回転可能である。前記基板ホルダ又は各基板ホルダは、選択された傾斜角度を保ちながら、その回転の軸線回りに任意の角度にわたり制御可能に回転されうる。
【００１６】
本発明によるイオン注入装置において、前記ハブ又は各ハブは、ハブの回転の軸線から平行に離間した装着プラットフォームを提供することができ、それぞれのアームがその回転の軸線回りに回転自在に前記プラットフォーム上に装着されている。前記ハブ又は各ハブは前記真空室の壁体に、その軸線回りに回転自在に且つ前記真空室の壁体に対して気密の関係で、装着されうる。
【００１７】
本発明は更に、真空室と、前記真空室に装着された第１及び第２の基板ホルダアセンブリと、イオンのビームを、前記ビームの通路に置かれたときの基板ターゲットに向けるイオンビーム発生器とを備え、各基板ホルダアセンブリは、基板ホルダと、前記基板ホルダと関連したアームとを備え、前記アームは、前記基板ホルダのうち第１のものを第１位置と第２位置との間に移動させるように前記真空室に移動自在に装着されており、前記第１位置において、第１の基板ホルダ上に設けられたターゲット基板にイオン注入を可能とするため、前記第１の基板ホルダが前記ビームの通路に配置され、前記第２位置において、前記第１の基板ホルダへのターゲット基板のローディング又は前記第２の基板ホルダからのターゲット基板の除去を可能とするように前記第１の基板ホルダが配置されており、一方、前記基板ホルダのうち第２のものは、前記第１位置及び前記第２位置の間で反対方向に移動されている、イオン注入装置を提供する。
【００１８】
前記第２位置は、前記ビームの通路の上方に配置されていることが好ましい。
【００１９】
前記第１及び第２の基板ホルダアセンブリは、好ましくは、対面した関係で前記真空室内に設けられている。
【００２０】
好ましくは、各アームがそれぞれの回転可能なハブに装着されると共に、２つのハブの回転の軸線が共線関係にあり、各アームは、１つの基板ホルダがその第１位置と第２位置との間を移動しているときに、各アームが移動できるが、他の基板ホルダの反対方向の移動を邪魔しないような態様で、それぞれのハブに回転自在に装着されている。
【００２１】
本発明は更に、真空室と、前記真空室にある基板ホルダと、前記基板ホルダに装着された基板ターゲットにイオンのビームを向けて当てるイオンビーム発生器と、前記真空室の壁体に配置され、前記ビームの通路にある第１軸線回りに回転可能のハブと、前記第１軸線に対して垂直な第２軸線回りに回転自在に前記ハブに装着されたアームとを備え、前記基板ホルダは、前記第１軸線に対して垂直な第３軸線回りに回転自在に前記アームに装着されており、前記基板ホルダ，前記アーム及び前記ハブのアセンブリの構造及び配列は、前記基板ホルダが前記第３軸線の前方で前記ビームの通路に対する所望の傾斜角度で前記ビームの通路に配置されることができる第１位置と、前記基板ホルダが前記基板ホルダからターゲット基板の除去又はローディングが可能に前記ビームの上方に配置される第２位置との間の前記基板ホルダの移動を許容するようになっている。
【００２２】
以下に本発明によるイオン注入装置の詳細な説明が続くが、このイオン注入装置は、本発明を限定するのではなく、単なる一例として実証するための説明として選ばれている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１において、総括的に符号１０で示され壁体１８により画成された真空室を備えるイオン注入装置が示されており、真空室は関連の真空ポンプ１２を有している。また、イオン注入装置は、符号１４で総括的に示されたイオンビーム発生器を備えており、このイオンビーム発生器自体は、符号１４ａで総括的に示されたイオン源と、符号１４ｂで総括的に示された質量分析器と、符号１４ｃで総括的に示された走査装置と、符号１４ｄで総括的に示されたビームコリメータとを備えている。イオンビーム発生器は、その作動中、点線１６で略示されたイオンのビームを、後述するように基板ホルダアセンブリに装着された基板に送る。真空ポンプ１２及びイオンビーム発生器１４についてこの明細書で更に記載されることはない。
【００２４】
図２を参照すると、本発明によるイオン注入装置で使用する基板ホルダアセンブリは走査機構を備え、前記走査機構自体は、後述するようにイオン注入装置の真空室の壁体に装着される電動化したハブユニット２４からなる。このハブユニット２４は、真空室の壁体にある開口内にガス密に封止係合して装着されるように企図されているので、ハブユニットの回転の度合を厳密に制御できるサーボモータの制御下に軸線Ａ回りに回転できる。ハブユニットが真空室に装着されている場合、この軸線は、イオン注入装置のイオンビームの通路と整列しており、そしてイオンビームの通路を横断する。
【００２５】
ハブユニット２４は、それを構成するフランジ２６により、真空室１０の壁体１８に当接して配置されそこに固定できる。フランジはスリーブ２８を提供する環状の延長部を有し、このスリーブが壁体１８にある開口にきちんと据え付けられる。前記スリーブは、ハブ３２と一体に形成された回転自在の板３０を支持するように設計されており、ハブ３２自体はスリーブ２８内の軸受（図示せず）に回転自在に支持されている。ハブは、軸方向から見たときに実質的に半円形もしくはＤ形断面のものであり、板３０の環状の外側リム部と一体に形成されている。板の残りの部分は開放していて、保守或いは修理のためにアクセスが必要とされる時のために、開放部を通り真空室の外部から内部にアクセスを認めている。
【００２６】
ハブ３２は、プラットフォームとして役に立つ平坦面３４を提供しており、前記平坦面３４上に走査機構の中空アーム３８が回転自在に装着されている。アーム３８上には基板ホルダ４０が装着される。
【００２７】
アーム３８は、軸線Ｂの回りに回転自在に装着されていて、図２に示した位置とその右に９０度或いはそれ以上の角度にある位置（図示せず）との間の角度にわたり揺動できる。このアームは、ハウジング２０内に設けられたモータに歯車伝動装置を介して接続することにより回転される。アーム３８の回転は、ハブ自体の回転により制御される幾つかの所定位置のうちの任意の位置を選べるように、ハブの回転と同期していてよいし、或いはハブの回転とは独立していて、電子的に遠隔制御されてもよい。
【００２８】
基板ホルダ４０も、軸線Ｂと平行な軸線Ｃの回りに回転自在にアーム３８に装着されている。この基板ホルダ４０は、アーム３８の内部に沿って延びる伝動装置によって任意の所望範囲まで回転することができる。この伝動装置は、アームの内部に沿って延びるチェーン・スプロケット或いはベルト駆動装置とすることができる。
【００２９】
このように基板ホルダアセンブリが構成され配列されているので、図２から分かるように、基板ホルダがその水平位置にあるときに、同基板ホルダは軸線Ａよりも上にあり、従って、イオンビームの通路の上方にある。このようにすると、水平位置において、イオンビームの存在により望ましくない影響を与えることなく基板ホルダへのローディング及びアンローディングを行うことができるので、特に意義がある。同時に、ハブユニットは９０度回転して、基板ホルダとその上にある基板とをイオンビームの通路に運び入れることができる。
【００３０】
基板ホルダアセンブリの更なる特徴について、図１及び図３を参照して以下に説明する。図１及び図３は、本発明によるイオン注入装置において使用するため対面した関係にある第１及び第２基板ホルダアセンブリを示している。これら２つの基板ホルダアセンブリは図２に示したものと同一であり、同一部分については、図２において使用したのと同じ参照符号で、ただし添字ａ，ｂを付して言及する。
【００３１】
２つのアセンブリのハブユニット２４ａ，２４ｂは、真空室の対峙した壁体１８にある開口（図示せず）内に装着されると共に、各壁体１８に気密に設けられたハウジング２０，２２に囲まれている。２つのハブユニットは同一であり、軸線Ａ上に同軸状に設けられている。ハブユニット２４ａ，２４ｂは、後述するように、イオン注入装置の作動中に回転されるように装着されると共に、各ステップモータ（図示せず）に接続されている。前記ステップモータは、軸線Ａ回りの各ハブユニット２４ａ，２４ｂの回転を精密に制御することができる。
【００３２】
各アーム３８ａ，３８ｂは、各自の軸線Ｂの回りに回転自在に装着されると共に、アーム３８ｂについて図２に示すように、揺動運動の一方の限界にある符号Ｄで示した位置と、揺動運動の他方の限界にある符号Ｅで示した位置との間で移動することができる。各アームは、ハウジング２０，２２内に設けられた各モータに歯車伝動装置を介して接続することにより回転される。上述したように、各基板ホルダ４０ａ，４０ｂは、軸線Ｃと平行な軸線Ｂの回りに回転自在に各アーム３８ａ，３８ｂに装着されている。基板ホルダ４０ａ，４０ｂは、各アーム３８ａ，３８ｂの内部に沿って延びる伝動装置によって任意の所望範囲まで回転することができる。
【００３３】
図３を参照すると、基板ホルダ４０ａは、そのプラテン即ち基板受取り面がその上に基板を受けるように位置決めされる水平姿勢で示されている。また、基板ホルダ４０ａは、軸線Ａを含む垂直面の一方の側に実質的にあるような位置に置かれると共に、軸線Ａを含む水平面の上方、従ってイオンビームの通路Ｉの上方の位置に置かれていることが分かる。この位置において、半導体ウェハの形態である基板をプラテン上に装荷してそこに静電力により固定することができ、一方、基板を装着した第２の基板ホルダは、垂直姿勢で配置されていて、点線の外形で示したように、位置Ｄから下方に下側位置Ｆ（図１にも示す）及びＧを通り、最下方の限界位置Ｅへと移動することができる。基板ホルダは、位置Ｇのところでイオンビームの通路Ｉに保持することができ、或いは、位置Ｆから位置Ｅへと必要に応じてイオンビームを横断し、次いでこの横断の方向を逆進することができる。
【００３４】
図３に示された姿勢において、ハブユニット２４ｂは、その水平位置から既に時計方向に９０度回転されているので、アーム３８ｂの回転軸線Ｂは軸線Ａと同じ平面において水平方向に延びている。この位置において、基板ホルダ４０ｂ上の基板は、イオンビームの通路Ｉの方向に対して直交しており、そして軸線Ａの前方に位置付けられている。ビーム中のイオンは、基板がイオンビームの通路にある限り、基板の表面に対して９０度の角度で同基板に衝突する。
【００３５】
しかし、エッチングにより基板に前以て形成されたトレンチ（溝部）、トラフ（樋部）或いはメサ（台部）の側壁にイオンを注入できるように、イオンを傾斜した角度で注入したければ、基板ホルダは例えば位置Ｆ又はＥのところに保持することができ、そして基板ホルダ及びその上の基板が回転されてイオンビームの通路に入り前記通路に対して傾斜した角度に保持されるように、ハブユニットは軸線Ａ回りに回転されて、基板ホルダを回転により移動させてイオンビームの通路Ｉの中に入れる。別の角度に傾斜させたい場合には、ハブユニットをそれに応じて回転させて、表面３４ａ，３４ｂを所望の傾斜角度とすることができる。ハブ３２ｂは軸線Ａの回りに時計方向或いは反時計方向に傾斜されうるので、エッチングされたトレンチ、トラフ或いはメサの下側及び上側側壁にイオンを注入することができる。従って、傾斜角度にあるとき、基板ホルダは所望の回数だけイオンビームの通路Ｉを通って前後にトラバースもしくは往復動することができ、或いはイオンビームの通路Ｉ中に固定的に保持することができる。別法として、或いは付加的に、イオンビーム自体を動かして、イオンビームの通路中に保持された基板を走査することができる。
【００３６】
基板を真空室内に留めたまま、イオン注入装置から基板を回収することなく、全ての側壁を処理することができる。これを実現するため、基板ホルダは、軸線Ｃの回りに単に回転することができ、或いは図４に示すように、位置Ｆ'又はＥ'にまず最初に移動することができる。その後、基板ホルダはその回転の軸線Ｃの回りに所望の角度だけ回転され、そしてアームが、基板ホルダをイオンビームに対してある傾斜角度に保持した状態で、下方へ又は上方へ回転されて基板ホルダをイオンビームの通路にある位置Ｇ'へ移動させる。図１において、位置Ｅ'はウェハホルダ４０ａについて点線の外形で図示されている。
【００３７】
各基板ホルダ４０ａ，４０ｂは、図２に関して説明したように、その各軸線Ｃの回りに回転自在に装着されているので、基板ホルダに装荷された基板がイオンビームにより走査されるときに、前記基板はイオンビームに対して同じ捩れの方向(twist orientation)を維持することができる。
【００３８】
イオンビームからイオンが注入された基板を新しい基板に切り替えるため、新しい即ち未注入の基板を図２に示すように水平位置にある基板ホルダ４０ａ上に置き、その間、他方の基板ホルダ４０ｂはイオンビームの通路Ｉにある。基板ホルダを切り替えるため、アーム３８ａをその軸線Ｂの回りに回転又は揺動させて、基板ホルダを図２に示す位置から右側に向かってその運動の反対側限界位置まで移動させる。この位置において、基板ホルダ４０ａは基板ホルダ４０ｂの上方にある。アーム及び基板ホルダがこの位置まで移動したら、ウェハ４０ｂの注入が完了するときまで、そこに留める。その後、ハブ３２ｂを反時計方向（図２を見て）に回転して、アーム３８ｂ及びその基板ホルダ４０ｂを前記基板ホルダが水平になるまで９０度回転させる。水平位置において、アーム３８ｂは次いでその軸線Ｂ回りに回転され、基板ホルダ４０ａにより占められていた位置まで基板ホルダを移動させるので、その上の基板を取り除いて別の基板をそこに置くことができる。
【００３９】
しかる後、基板ホルダ４０ａは、前記基板ホルダがイオンビームの通路の中に入るまで、ハブ３２ｂの９０度の回転により、そしてアーム３８ａの軸線Ｂ回りの回転により、回転せしめられる。
【００４０】
基板ホルダを再び切り替えたいときには、逆の手順が取られる。このようにして、基板の注入，取出し及び交換の連続プロセスが、単一の注入場所を使用するだけでなく、単一のローディング・アンローディング位置を必要とするだけで実現できる。この単一のローディング・アンローディング位置は、２つの走査機構の間にあり、図２においては基板ホルダ４０，図１及び図３においては基板ホルダ４０ａの位置のところに実質的にある。図１において、基板ホルダ４０ａはイオン注入装置のウェハハンドラ５０と並置して示されており、前記ウェハハンドラ５０は、図示のように、エアロック即ちロードロック５１を介してそこに運ばれた基板を基板ホルダ４０ａに搬送するように配列されている。その後、この基板ホルダ４０ａは、上述した位置から移動されて、その上の基板をイオンビーム１６の通路上に移動させると共に、基板ホルダ４０ｂが基板ホルダ４０ａにより前に占められていた位置に移動するのを許容するので、基板ホルダ４０ｂ上の処理済み基板を取り除いて新しい基板と交換することができる。
【００４１】
イオン注入の技術に精通した者にとって明らかなように、この明細書で使用される場合、用語「垂直」及び「水平」は相対的な表現であり、関連した軸線の相対的な方向が維持されていれば、垂直及び水平以外の他の姿勢も採用可能であり、特許請求の範囲に含まれると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるイオン注入装置の、幾つかの部分を取り除いた全体的な概略平面図である。
【図２】  図１に例示したイオン注入装置の単一基板ホルダアセンブリの概略等角図である。
【図３】  本発明によるイオン注入装置のための、対面した関係にある２基板基板ホルダアセンブリを示す、図２と同様の図である。
【図４】  本発明によるイオン注入装置における基板ホルダの移動の姿勢を例示した略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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