(57)【要約】  本発明は、イオン注入装置に使用するための基板保持装置に係る。特定すると、本発明は、入れ替わり可能な位置を取ることができる２つ以上の基板ホルダーを備え、１つの基板ホルダーがイオンビームを通して基板を走査させることができ、一方、他の基板ホルダーにおいて基板が交換されるようにする基板保持システムに係る。基板ホルダーアセンブリは、第１の軸の周りに回転できるベースと、上記ベースから基板ホルダーの設けられる端部まで延長する少なくとも２つの支持アームと、を備える。上記ベースの回転により、上記基板ホルダーが指定位置の間に移動させられるようになっている。１つの指定位置は、基板に注入するための位置に対応することができ、別の１つの指定位置は、ローディング／アンローディングステーションに対応することができる。【選択図】      図３
2010505223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン注入装置において注入中にイオンビームに対して露出される基板を保持するための基板ホルダーアセンブリにおいて、
第１の軸の周りに回転できるベースと、
上記ベースから基板ホルダーの設けられる端部まで延長する少なくとも２つの支持アームと、
を備え、
上記ベースの回転により、上記基板ホルダーが指定位置を取ることができ、上記少なくとも２つの支持アームは、回転軸から実質的に等しい距離だけ変位され且つ実質的に等しい分離角度だけ分離された点から延長して、上記ベースが上記分離角度に亘って回転されることにより、上記支持アームが指定位置の間に移動させられるようになっている、
基板ホルダーアセンブリ。
【請求項２】
上記少なくとも２つの支持アームは、それらの長手方向軸の周りに回転可能とされている、請求項１に記載の基板ホルダーアセンブリ。
【請求項３】
上記基板ホルダーの各々には、上記基板を支持するための支持表面が設けられており、上記支持表面は、その中心軸の周りに回転可能とされている、請求項１又は２に記載の基板ホルダーアセンブリ。
【請求項４】
上記支持表面の中心軸は、上記支持アームの長手方向軸に対して実質的に直角である、請求項３に記載の基板ホルダーアセンブリ。
【請求項５】
上記少なくとも２つの支持アームは、上記ベースからの各基板ホルダーの距離が変えられるように、それらの長手方向軸に沿って移動可能とされている、請求項１から４のうちのいずれか１項に記載の基板ホルダーアセンブリ。
【請求項６】
イオン源と、上記イオン源により生成されたイオンを、基板の注入のための処理チャンバへのイオンビームパスに沿って案内するように動作できる光学部品と、基板移送機構と、上記処理チャンバに基板を保持するように配置された請求項１に記載の基板ホルダーアセンブリと、を備え、少なくとも２つの上記支持アームは、上記イオンビームパスに対して実質的に直角に延長するようにされ、上記指定位置のうちの第１の指定位置は、上記基板ホルダーが上記イオンビーム内に面するように配設される位置に対応し、上記指定位置のうちの第２の指定位置は、上記基板ホルダーが上記イオンビームパスから外れて、上記基板移送機構と協働して、基板が上記基板ホルダー上に置かれたり上記基板ホルダーから取り外されたりするように配設される位置に対応しているイオン注入装置。
【請求項７】
上記少なくとも２つの支持アームは、それらの長手方向軸の周りに回転可能とされている、請求項６に記載のイオン注入装置。
【請求項８】
上記基板ホルダーの各々には、上記基板を支持するための支持表面が設けられており、上記支持表面は、その中心軸の周りに回転可能とされている、請求項６又は７に記載のイオン注入装置。
【請求項９】
上記支持表面の中心軸は、上記支持アームの長手方向軸に対して実質的に直角である、請求項８に記載のイオン注入装置。
【請求項１０】
上記少なくとも２つの支持アームは、上記ベースからの各基板ホルダーの距離が変えられるように、それらの長手方向軸に沿って移動可能とされている、請求項６から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】
上記ベースは、上記支持アームをその長手方向軸に沿って前後に走査するように動作できる関連走査ユニットを有する、請求項１０に記載のイオン注入装置。
【請求項１２】
上記走査ユニットは、上記支持アームの長手方向軸及び上記イオンビームパスの両者に対して実質的に直角な方向において上記支持アームを走査するように動作できる、請求項１１に記載のイオン注入装置。
【請求項１３】
上記走査ユニットは、基板が上記基板ホルダーにより保持されている時に上記基板に亘るラスタパターンを上記イオンビームが辿るように、上記支持アームを走査するように動作できる、請求項１２に記載のイオン注入装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、イオン注入装置に使用するための基板保持装置に関する。特に、本発明は、入れ替わり可能な位置を取ることができる２つ以上の基板ホルダーを備え、１つの基板ホルダーがイオンビームを通して基板を走査させることができ、一方、他の基板ホルダーにおいて基板が交換されるようにする基板保持システムに関する。
【発明の背景】
【０００２】
本発明は、イオン注入装置の分野に限定されるものではないが、この分野は、意図する適用例に対応し、本発明を理解するために有効な技術関連事項を与えるものである。従って、イオン注入装置について説明していく。
【０００３】
イオン注入装置は、良く知られているものであり、一般的には、次のような慣用設計に従っている。イオン源が、前駆体ガス又はそれと同様のものからイオンの混合ビームを生成する。基板における注入のためには、通常、特定の種のイオンのみが必要とされ、例えば、半導体ウエハにおける注入のためには、特定のドーパントが必要とされる。必要とされるイオンは、質量分解スリットと関連して質量分析磁石を使用して、混合イオンビームから選択される。従って、必要とされるイオン種をほとんどそれのみで含むイオンビームが、質量分解スリットから出されて、処理チャンバへと搬送され、その処理チャンバにおいて、そのイオンビームは、基板ホルダーによりイオンビームパスの所定位置に保持された基板に入射する。
【０００４】
イオンビームの断面プロフィールは、注入されるべき基板よりも小さいことが多い。例えば、イオンビームは、１つの軸方向において基板より小さいリボンビームであったり、又は、両方の軸方向において基板よりも小さいスポットビームであったりする。基板全体に亘ってイオン注入を行えるようにするため、イオンビーム及び基板は、そのイオンビームが全基板表面を走査するように、互いに対して移動させられる。これは、（ａ）固定位置に保持された基板に亘ってイオンビームが走査するようにそのイオンビームを偏向し、（ｂ）イオンビームパスを固定状態に保ちながら、基板を機械的に移動させ、又は（ｃ）イオンビームの偏向と基板の移動とを組合せることにより、達成することができる。スポットビームの場合には、そのイオンビームが基板上のラスタパターンを辿るように、相対運動が行われるのが一般的である。
【０００５】
本出願人の米国特許第６，９５６，２２３号明細書には、前述したような一般的な設計のイオン注入装置が開示されている。単一ウエハが可動基板ホルダーに保持される。イオンビームをある程度操作することができるのであるが、この注入装置は、注入中には、イオンビームが固定パスに従うように、動作される。その代わりに、ウエハホルダーが２つの直交軸に沿って移動させられ、イオンビームがラスタパターンに従ってそのウエハ上を走査するようにさせられる。
【０００６】
前述の設計は、ロボットが注入されるべき新しいウエハをローディングする前に処理済みのウエハをアンローディングしなければならないようなウエハの直列処理のために、特に適している。各注入の間においてウエハをローディング及びアンローディングするのでは、望ましくない遅延が生じてしまう。
【０００７】
本出願人の米国特許第６，５５５，８２５号明細書には、図１に示されるツイン走査アーム配置を有するイオン注入装置が開示されている。各走査アームは、右側に示された走査位置と左側に示されたローディング位置との間に軸Ｘ１の周りに回転することのできるモータ駆動ハブユニットＡを有する。中空アームＢは、回転できるように、このハブユニットに、その端部の一方で取り付けられ、イオンビームを通してウエハの走査を行えるように軸Ｘ２の周りに回転できるようになっている。このアームの他方の端部には、ウエハホルダーＣが設けられている。このウエハホルダーＣは、ウエハの向きを変えることができるように、軸Ｘ３の周りに回転できる。
【０００８】
各走査アームの構成及び配置は、そのアームがローディング位置にある時には、そのアームが軸Ｘ１より上方、従って、イオンビームＤのパスより上方にあるようなものとされている。このことは、特に重要である。何故ならば、イオンビームの存在による望ましくない影響が及ぼされることなく、ウエハホルダーに対して、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からである。同時に、ハブユニットは、ウエハがイオンビームのパスを通して走査される走査位置へとウエハホルダーを運ぶため９０°に亘って回転することができる。点線で示されるように、ウエハは、アームにおいて、位置Ｐ１からより低い位置を通して位置Ｐ２へと移動させられる。このイオン注入装置では、このような移動により注入されるウエハの全体がカバーされるように、リボンイオンビームが使用されている。
【０００９】
このような２つの走査アームを設けたことにより、一方の走査アームをウエハの走査のために使用している間、他方の走査アームをウエハの同時ローディング及びアンローディングのため配置させることができるようになる。従って、１つのウエハに対する注入が完了するとすぐに、もう１つ別のウエハを、他方の走査アームにおいて注入のための準備状態に置くことができる。このような走査アーム配置では、直線ラスタ走査を生成することができない。
【００１０】
このようなラジアル走査配置の他の欠点は、ウエハの幅に亘る走査速度に差があることから、結果として非均一注入特性が生じてしまうことである。これは、枢軸に最も近いウエハの縁部の走査がその外側の縁部よりも遅くなり、そのウエハのその側での注入量がより高くなってしまうからである。
【発明の概要】
【００１１】
このような背景に鑑み、本発明は、イオン注入装置において注入中にイオンビームに対して露出される基板を保持するための基板ホルダーアセンブリにおいて、第１の軸の周りに回転できるベースと、上記ベースから基板ホルダーの設けられる端部まで延長する少なくとも２つの支持アームと、を備える基板ホルダーアセンブリにある。上記ベースの回転により、上記基板ホルダーが指定位置を取ることができ、上記少なくとも２つの支持アームは、回転軸から実質的に等しい距離だけ変位され且つ実質的に等しい分離角度だけ分離された点から延長して、上記ベースが上記分離角度に亘って回転されることにより、上記支持アームが指定位置の間に移動させられるようになっている。
【００１２】
従って、位置を交換するように回転される２つ以上のサンプルホルダーを設けることができる。例えば、１つの位置が基板走査位置に対応し、もう１つの位置が基板ローディング／アンローディング位置に対応することができる。この時、上記基板ホルダーアセンブリは、上記ベースの回転軸の両側に配設された１対の支持アームを備えることができる。上記ベースが指定位置の間で回転する時、一方の支持アームは、上記走査位置から上記ローディング位置へと移動し、他方の支持アームは、上記ローディング位置から上記走査位置へと移動する。
【００１３】
３つ以上の支持アームを使用することができる。例えば、１２０°分離させて配置した３つの支持アームを使用することができ、又は、９０°離して配置した４つの支持アームを使用することができる。明らかなように、３つの支持アームを設けると、指定位置を３つとすることができ、同様に、４つの支持アームを設けると、指定位置を４つとすることができる。各指定位置において、種々な処理、例えば、基板のアンローディング、基板のローディング、基板のアンローディング及びローディングの両方、注入、クリーニング、エッチング、アニール、堆積等を行うことができる。１つ以上の指定位置を処理に関連付けなくともよく、即ち、その指定位置において基板を単に止めて置いて、他の基板を１つ以上の他の指定位置において処理するようにすることもできる。
【００１４】
好ましくは、上記基板ホルダーの各々には、上記支持アームの長手方向軸と実質的に直角に整列させて基板を支持するための支持表面が設けられ、上記少なくとも２つの支持アームは、それらの長手方向軸の周りに回転可能とされる。任意的なものとして、上記支持表面は、その中心軸の周りに回転可能とされる。こうすることにより、上記基板ホルダーにより保持された基板の配向を変えるようにすることができる。
【００１５】
好ましくは、上記少なくとも２つの支持アームは、上記ベースからの各基板ホルダーの距離を変えることができるように、それらの長手方向軸に沿って移動可能とされる。こうすることにより、基板を、ビーム内へ入れたり、ビームから外したり、移動させることが可能となり、また、基板を、この方向においてイオンビームを通して走査することが可能となる。
【００１６】
本発明は、また、イオン源と、上記イオン源により生成されたイオンを、基板の注入のための処理チャンバへのイオンビームパスに沿って案内するように動作できる光学部品と、基板移送機構と、上記処理チャンバに基板を保持するための前述したような基板ホルダーアセンブリと、を備えるイオン注入装置にもある。上記少なくとも２つの支持アームは、上記イオンビームパスに対して実質的に直角に延長している。上記指定位置のうちの第１の指定位置は、上記基板ホルダーが上記イオンビーム内に面するように配設される位置に対応する。上記指定位置のうちの第２の指定位置は、上記基板ホルダーが上記イオンビームパスから外れて、上記基板移送機構と協働して、基板が上記基板ホルダー上に置かれたり上記基板ホルダーから取り外されたりするように配設される位置に対応する。
【００１７】
好ましくは、上記少なくとも２つの支持アームは、上記ベースからの各基板ホルダーの距離を変えることができるように、それらの長手方向軸に沿って移動可能とされる。任意的なものとして、上記ベースは、上記支持アームをその長手方向軸に沿って前後に走査するように動作できる関連走査ユニットを有することができる。また、上記走査ユニットは、上記支持アームの長手方向軸及び上記イオンビームパスの両者に対して実質的に直角な方向において上記支持アームを走査するように動作できるものとすることができる。こうすることにより、基板が、固定イオンビームに対して、例えば、ラスタパターンに従って、走査されるようにすることができる。別の仕方として、上記基板は、所定位置に保持され、上記基板に亘ってイオンビームを走査させるようにすることもでき、又は、基板及びイオンビームの両者を移動させるようなハイブリッドシステムを使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
本発明がより良く理解されるように、好ましい実施形態について、添付図面に関して、以下説明する。
【図１】従来技術によるツイン走査アーム装置の斜視図である。
【図２】従来のイオン注入装置の概略図である。
【図３】本発明の一実施形態による基板ホルダーアセンブリの斜視図である。
【図４】図３の基板ホルダーアセンブリを含む処理チャンバの断面図である。
【発明の詳細な説明】
【００１９】
本発明の技術関連事項を説明するため、典型的な適用例を図２に示しているが、これは、本発明の適用例の単に実施例であって、本発明を、いかようにもこれに限定しようとしているものではないことは、理解されよう。
【００２０】
図２は、半導体ウエハ１２にイオンを注入するための既知のイオン注入装置１０を示している。イオンは、イオン源１４により発生され、引き出されて、この実施形態では、質量分析ステージ３０を通るイオンパス３４を辿るようにされる。所望の質量のイオンが選択されて、質量分解スリット３２を通るようにされ、それから、半導体ウエハ１２に当たるようにされる。
【００２１】
このイオン注入装置１０は、ポンプ２４により排気される真空チャンバ１５内に配設される所望の種のイオンビームを発生するためのイオン源１４を含む。このイオン源１４は、一般的に、一端に配設されたカソード２０を含むアークチャンバ１６を備える。このイオン源１４は、アノードがアークチャンバ１６の壁部１８により与えられるようにして、動作することができる。カソード２０は、熱電子を発生するように十分に加熱される。
【００２２】
カソード２０により放出された熱電子は、アノード、この場合には、隣接チャンバ壁部１８へと吸引される。これら熱電子は、アークチャンバ１６を横切って進んでいくにつれて、ガス分子をイオン化し、それにより、プラズマを形成し、所望のイオンを発生する。
【００２３】
これら熱電子が辿るパスは、それら電子がチャンバ壁部１８への最短パスを単に辿っていってしまわないように、制御される。磁石アセンブリ４６は、アークチャンバ１６を通して延長する磁界を与え、熱電子がアークチャンバ１６の反対端部に配設された対向カソード４４に向かってアークチャンバ１６の長さ方向にそって螺旋パスを辿るようにする。
【００２４】
ガス導入装置２２は、注入すべき種又は前駆体ガス種をアークチャンバ１６に充填する。アークチャンバ１６は、真空チャンバ１５内の減圧状態に保持されている。アークチャンバ１６を通して進む熱電子は、アークチャンバ１６に存在しているガス分子をイオン化し、また、分子を分解させることができる。プラズマにおいて生成されたイオン（イオンの混合体を含むことができる）は、（例えば、チャンバ壁部１８の物質から生成される）極微量の汚染イオンをも含む。
【００２５】
アークチャンバ１６内からのイオンは、（接地に対して）負にバイアスされた抽出電極２６を使用して、アークチャンバ１６の前面プレートに設けられた出口開口２８を通して引き出される。引き出されたイオンを加速するため、イオン源１４と後続の質量分析ステージ３０との間に電源２１により電位差が加えられる。イオン源１４及び質量分析ステージ３０は、絶縁体（図示せず）により互いに電気的に分離されている。それから、引き出されたイオンの混合体は、質量分析ステージ３０に通され、磁界の影響下において湾曲パスを通っていくようにされる。どのイオンが進む曲率半径も、その質量、荷電状態及びエネルギーにより決定され、磁界は、設定されたビームエネルギーに対して、所望の質量対電荷比及びエネルギーを有するイオンのみが、質量分析スリット３２と一致するパスに沿って出て行くように、制御される。それから、この出現するイオンビームは、ターゲットが配設されている処理チャンバ４０へと搬送される。即ち、このターゲットは、注入されるべき基板ウエハ１２であり、又は、そのターゲット位置にウエハ１２がない時には、ビームストップ３８である。他のモードでは、ビームは、質量分析ステージ３０とウエハ位置との間に配置されたレンズアセンブリを使用して、加速されたり、減速されたりする。
【００２６】
半導体ウエハ１２は、ウエハホルダー３６に取り付けられ、これらウエハ１２は、例えば、ロードロック（図示せず）を通して、連続的に、ウエハホルダー３６へ移送されたり、ウエハホルダー３６から移送されたりするものである。
【００２７】
このイオン注入装置１０は、適当にプログラムされたコンピュータ５０のようなコントローラの管理の下で動作する。コンピュータ５０は、所望の走査パターンとするように、イオンビーム３４を通してのウエハ１２の走査を制御する。これらの走査パターンは、当業者にはよく知られているように、インターレースパターンを含めて、ラスタ走査を含むことができる。
【００２８】
図３は、図２に示したのと同様のイオン注入装置１０において２つのウエハ１０２ａ、１０２ｂを保持するための装置１００を示している。図４は、処理チャンバ４０の所定位置にある装置１００を示しており、この断面図は、イオンビーム３４の平面より僅かに上の所で取った断面に相当している。理解されるように、この装置１００は、処理チャンバ４０の壁部１３０に取り付けられ、ウエハ１０２ａ、１０２ｂを所定位置に保持しておいて、イオンビーム３４を走査させるように使用することもできるし、又は、イオンビーム３４を通してウエハ１０２ａ、１０２ｂを走査させるように使用することもできる。この装置１００は、また、ウエハ１０２ａ、１０２ｂのローディング及びアンローディング中にロボット１３２と協働することもできる。
【００２９】
この装置１００は、回転アクチュエータ１３４と係合するターンテーブル１０６を備えており、その回転アクチュエータ１３４は、矢印１１０で示された方向において全範囲に亘ってターンテーブル１０６を回転させるようにするものである。このターンテーブル１０６は、クロスローラベアリングにより支持され、シーリングは、差動ポンピングによる浮動空気ベアリングラビリンスシールユニットにより与えられている。回転アクチュエータ１３４は、この装置を処理チャンバ４０に取り付けるための関連フランジを有している。
【００３０】
走査アーム１１４ａ、１１４ｂの各々の端部には、ウエハホルダー１１６ａ、１１６ｂが設けられている。各走査アーム１１４ａ、１１４ｂは、そのウエハホルダー１１６ａ、１１６ｂから支持ターンテーブル１０６に向かって延長し、且つ、更にそのターンテーブル１０６を通して延長していて、そのターンテーブル１０６の背後に取り付けられた直線アクチュエータ１１８ａ、１１８ｂに受け入れられている。これら走査アーム１１４ａ、１１４ｂは、これら走査アーム１１４ａ、１１４ｂが直線アクチュエータ１１８ａ、１１８ｂによりターンテーブル１０６を通して駆動できるようにする封止ブッシング１２０ａ、１２０ｂによりターンテーブル１０６に支持されている。このようにして、ターンテーブル１０６からのウエハホルダー１１６ａ、１１６ｂの距離を、変えることができるようにしており、即ち、ウエハ１０２ａ、１０２ｂを、矢印１２２により示される方向において、処理チャンバ内へと駆動したり、処理チャンバから外へと駆動したりすることができるようにしている。
【００３１】
走査アーム１１４ａ、１１４ｂを駆動して処理チャンバ４０に対して出し入れすることに加えて、直線アクチュエータ１１８ａ、１１８ｂは、走査アーム１１４ａ、１１４ｂの回転運動も駆動し、それら走査アーム１１４ａ、１１４ｂが、矢印１２４で示されるように、それらの長手方向軸の周りに回転するようにさせる。
【００３２】
各走査アーム１１４ａ、１１４ｂは、ウエハホルダー１１６ａ、１１６ｂに対する操作のための経路を与えるように中空である。これは、ウエハ１０２ａ、１０２ｂを支持するチャック１２６ａ、１２６ｂが、矢印１２８で示されるように、その中心の周りに回転されるようにする駆動機構を含む。これらチャック１２６ａ、１２６ｂは、ウエハ１０２ａ、１０２ｂを静電的に所定位置にしっかりと保持し、これらチャック１２６ａ、１２６ｂの回転により、それに対応してウエハ１０２ａ、１０２ｂが回転させられるようにしている。他の方法により、ウエハ１０２ａ、１０２ｂをチャック１２６ａ、１２６ｂに取り付けることも同様に可能である。
【００３３】
図３及び図４は、ウエハホルダー１１６ａがローディング位置をとり、一方、ウエハホルダー１１６ｂが走査位置をとるように、ターンテーブル１０６を設定した状態の装置１００を示している。ターンテーブル１０６を１８０°回転することにより、ウエハホルダー１１６ａ、１１６ｂがとる位置を交換することができる。
【００３４】
ローディング位置において、走査アーム１１４ａは、ウエハ１０２ａが上方を向くように、方向１２４に回転される。ウエハ１０２ａをチャック１２６ａに保持する静電力を中断させることにより、ロボット１３２により、チャック１２６ａからウエハ１０２ａを取り外すことができる。簡単なロボット１３２が、図４に示されており、このロボット１３２は、カム１３８の回転により開閉することのできる１対のヒンジ型ジョー１３６を備えている。これらジョー１３６及びカム１３８は、シャフト１４２に取り付けられたアーム１４０に片持ち支持されている。シャフト１４２は、垂直移動（即ち、紙面に対して出入り）及び矢印１４４で示されるような回転を可能としている。従って、ロボット１３２が回転させられて、ジョー１３６がウエハ１０２ａの上に移動し、ジョー１３６がシャフト１４２において下降され、ウエハ１０２ａを把持するように閉じられる。それから、ロボット１３２は、シャフト１４２において上昇させられ、その後、方向１４４に回転させられ、ジョー１３６のウエハ１０２ａがゲート弁１４６を通して処理チャンバ４０から振り出されるようにすることができる。真空のことを考慮すると、図４に示す単一ゲート弁１４６に対しては、ロードロックが好ましい。それから、新しいウエハ１０２ａをウエハホルダー１２６ａにローディングするためには、逆の手順を使用すればよい。当業者には明らかなように、ウエハのローディング及びアンローディングのためには、その他の多くの代替的ロボット配置を使用することができる。
【００３５】
新しいウエハ１０２ａが、チャック１２６ａ上にローディングされ、静電力により所定位置に保持されるとき、走査アーム１１４ａを回転させる用意ができたこととなる。図３から理解されるように、このローディング位置では、ウエハ１０２ａは、イオンビームパス３４から離れたところに保持されている。走査アーム１１４ａは、イオンビームパス３４のレベルより上方にウエハ１０２ａを保持しており、また、走査アーム１１４ａは、方向１２２に沿ってターンテーブル１０６の方へと引っ込められており、ウエハ１０２ａをイオンビームパス３４から後退移動させている。
【００３６】
走査位置においては、走査アーム１１４ｂは、方向１２２においてターンテーブル１０６から離れるように延長しており、且つ方向１２４に回転されており、ウエハ１０２ｂが入射イオンビーム３４に面するように垂直に保持されるようになっている。ある適用例においては、例えば、トレンチ壁に注入する時又はより浅い注入を達成するためグレージング角度を使用する時、イオンビーム３４がウエハ１０２ｂに対して垂直よりはある角度をなして当たるようにする方が好ましい。これは、ウエハ１０２ｂがイオンビーム３４に対して所望の角度となるように、方向１２４において走査アーム１１４ｂを回転させることにより、容易に達成することができる。また、チャック１２６ｂは、ウエハ１０２ｂの所望の配向を達成するため、方向１２８において回転することができる。このようにして、トレンチ壁のようなウエハ１０２ｂの特徴部を、イオンビーム３４と正確に整列させることができる。
【００３７】
この実施形態では、ウエハ１０２ｂは、走査位置に保持されており、リボンビーム３４がその静止したウエハ１０２ｂに亘って走査される。しかしながら、他の配置とすることも可能である。例えば、リボンビームを使用する必要はなく、例えば、ラスタパターンを使用してスポットビームをウエハ１０２ｂに亘って走査することができる。また、イオンビーム３４を走査することに加えて、又は、イオンビーム３４を走査することに代えて、ウエハ１０２ｂを走査することができる。ｘ方向（ここでは、水平方向とされている）における走査は、走査アーム１１４ｂをｘ方向において前後に駆動するための直線アクチュエータ１１８ａを使用して、容易に達成することができる。
【００３８】
ローディング位置と走査位置との間でウエハホルダー１１６ａ、１１６ｂを移動させるためには、３つの移動が必要とされる。即ち、（１）ターンテーブルを、方向１１０において、必要に応じて、時計方向又は反時計方向に１８０°回転させなければならい、（２）走査アーム１１４ａを、方向１２４において、反時計方向に９０°回転させ、走査アーム１１４ｂを、方向１２４において、時計方向に９０°回転させなければならない、及び（３）走査アーム１１４ａを、方向１２２に沿って、ターンテーブル１０６から遠ざかるようにして処理チャンバ４０内へと移動させ、走査アーム１１４ｂを、方向１２２に沿って、ターンテーブル１０６の方へと移動させなければならない。一般的に、これらの移動は、コントローラ５０により行われるが、コントローラがこれら３つの異なる移動をどのように調整するかは、選択の問題である。明らかなように、遅延を避けてイオン注入装置１０を通してのウエハ１０２ａ、１０２ｂのスループットを最大とするためには、これら移動を同時に行うのが効果的である。走査アーム１１４ａ、１１４ｂは、より大きな３００ｍｍウエハを処理している時でも、ローディング位置と走査位置との間の移動中に、ウエハ１０２ａ、１０２ｂが、回転されているときに、ぶつかり合わないようにするに十分に離されている。
【００３９】
本発明の範囲から逸脱せずに、前述した実施形態に対する種々な変更ができることは、当業者には理解されよう。
【００４０】
例えば、前述の実施形態は、半導体ウエハの注入の分野において本発明を使用する場合を例示しているものである。しかしながら、本発明は、更に広い適用可能性を有しているものである。例えば、本発明は、半導体ウエハ又は他のタイプの基板に注入を行うためのものであるならば、任意のタイプのイオン注入装置に使用することができる。また、本発明は、加工片が多数の指定位置の間に回転されるような加工片操作を必要とする任意の他のタイプの装置に使用することができる。
【００４１】
前述した実施形態は、ツイン走査アーム装置１００に関して説明されている。しかしながら、３つ以上の走査アーム１１４ａ、１１４ｂを使用することができる。走査アーム１１４ａ、１１４ｂは、ターンテーブルの回転の中心から等しく離れたところにあって、ウエハホルダー１１６ａ、１１６ｂは、それらが各位置の間に移動されるときに、同じ位置をとることができる、ようにしておくと効果的である。また、走査アーム１１４ａ、１１４ｂは、実質的に等しい角度だけ離されており、それら走査アーム１１４ａ、１１４ｂは、単に連続する位置の間に回転するようにしておくと、効果的である。各位置は、処理ステップが行われるステーションに対応し、例えば、注入ステーション、ローディング／アンローディングステーション、エッチングステーション、アニールステーション、堆積ステーション、クリーニングステーション等に対応することができる。ローディング及びアンローディングは、別々のステーションで行われる２つの別々の動作に分けることができ、即ち、ウエハ１０２ａ、１０２ｂ又は他の基板が、あるステーションでアンローディングされ、その後、新しいウエハ１０２ａ、１０２ｂ又は他の基板が次のステーションでローディングされてもよい。１つ以上の位置を、ウエハ１０２ａ、１０２ｂ又は他の基板が次の位置へ移動される前に一時停止するような遊び位置としておくこともできる。遊びステーションは、限られたスペースのため、その位置に隣接して処理装置を設置できないような場合に有用である。
【００４２】
前述した本発明の実施形態は、融通性のあるシステムとするため多くの移動度を有するものとしている。しかしながら、装置１００は、このような能力を備える必要はない。例えば、走査アーム１１４ａ、１１４ｂが位置を交換できるように方向１１０において回転できるだけとした装置１００も可能である。ローディングロボットは、垂直配向においてウエハ１０２ａ、１０２ｂをローディング及びアンローディングするように適応されているようにする必要があろうが、このように適応させることは簡単である。走査アーム１１４ａ、１１４ｂは、方向１２２において、即ち、ターンテーブル１０６に向かって、また、ターンテーブル１０６から遠ざかるように、移動可能とする必要はなくなる。何故ならば、ウエハ１０２ａ、１０２ｂは、回転されることにより、イオンビーム３４から外れることができるからである。
【００４３】
図３は、走査アーム１１４ａ、１１４ｂがターンテーブル１０６を通して延長しているところを示しているが、ターンテーブル１０６を貫通する必要のないような伸縮自在のアームを設けることもできる。
【符号の説明】
【００４４】
Ｘ１…軸、Ｘ２…軸、Ｘ３…軸、Ａ…モータ駆動ハブユニット、Ｂ…中空アーム、Ｃ…ウエハホルダー、Ｄ…イオンビーム、Ｐ１…位置、Ｐ２…位置、１０…イオン注入装置、１２…半導体ウエハ、１４…イオン源、１５…真空チャンバ、１６…アークチャンバ、１８…チャンバ壁部、２０…カソード、２１…イオン源、２２…ガス導入装置、２４…ポンプ、２６…抽出電極、２８…出口開口、３０…質量分析ステージ、３２…質量分解スリット、３４…イオンビームパス（イオンビーム）、３６…ウエハホルダー、３８…ビームストップ、４０…処理チャンバ、４４…対向カソード、４６…磁石アセンブリ、５０…コンピュータ（コントローラ）、１００…装置、１０２ａ…ウエハ、１０２ｂ…ウエハ、１０６…ターンテーブル、１１０…矢印、１１４ａ…走査アーム、１１４ｂ…走査アーム、１１６ａ…ウエハホルダー、１１６ｂ…ウエハホルダー、１１８ａ…直線アクチュエータ、１１８ｂ…直線アクチュエータ、１２０ａ…封止ブッシング、１２０ｂ…封止ブッシング、１２２…矢印（方向）、１２４…矢印（方向）、１２６ａ…チャック、１２６ｂ…チャック、１２８…方向、１３０…壁部、１３２…ロボット、１３４…回転アクチュエータ、１３６…ヒンジ型ジョー、１３８…ヒンジ型ジョー、１４０…アーム、１４２…シャフト、１４４…矢印、１４６…ゲート弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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