(57)【要約】ワークピース処理用の電極調整方法及び装置を開示する。このアセンブリは、第１及び第２端(126,128)を有する電極アセンブリ(124)を含むことができる。第１及び第２マニピュレータ(130,132)を、第１及び第２端に結合することができる。これらのマニピュレータを用いて、電極アセンブリの第１及び第２端を選択的に移動させて、電極を通過するイオンビームの１つ以上の特性を調整することができる。第１及び第２マニピュレータは、独立して作動可能にすることができ、これにより、電極の第１及び第２端を、互いに独立して調整することができる。開示した装置を用いる方法も開示する。
2015517192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークピース処理用の電極調整アセンブリであって、
第１及び第２端を有する電極と；
前記第１端に結合された第１マニピュレータ、及び前記第２端に結合された第２マニピュレータとを具え、前記第１及び第２マニピュレータは、前記電極の前記第１及び第２端を選択的に移動させるように構成され、
前記第１及び第２マニピュレータは、独立して作動可能であり、これにより、前記電極の前記第１及び第２端を、互いに独立して調整することができることを特徴とする電極調整アセンブリ。
【請求項２】
前記第１及び第２マニピュレータが、前記電極の前記第１及び第２端を独立して移動させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電極調整アセンブリ。
【請求項３】
前記第１及び第２マニピュレータが、前記電極の前記第１及び第２端を、互いに直交する第１及び第２軸に沿って移動させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電極調整アセンブリ。
【請求項４】
前記第１及び第２マニピュレータが、第１及び第２ピン接続部を具え、前記第１及び第２マニピュレータが、真空チャンバ内の開口を通して配置された第１及び第２作動部材を介して作動可能であることを特徴とする請求項１に記載の電極調整アセンブリ。
【請求項５】
前記第１及び第２作動部材が、前記真空チャンバの外側にあるそれぞれのアクチュエータと係合し、前記電極アセンブリ、及び前記第１及び第２マニピュレータが、前記真空チャンバ内に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の電極調整アセンブリ。
【請求項６】
ワークピース処理用の電極調整アセンブリであって、
第１及び第２端を有する電極アセンブリと；
前記第１端に結合された第１マニピュレータ、及び前記第２端に結合された第２マニピュレータとを具え、
前記第１及び第２マニピュレータは、前記電極アセンブリの前記第１及び第２端を、選択的に独立して移動させるように構成されていることを特徴とする電極調整アセンブリ。
【請求項７】
前記第１マニピュレータが、前記電極アセンブリの前記第１端を、互いに直交する第１及び第２軸に沿って移動させるように構成されていることを特徴とする請求項６に記載の電極調整アセンブリ。
【請求項８】
前記第２マニピュレータが、前記電極アセンブリの前記第２端を、前記互いに直交する第１及び第２軸に沿って移動させるように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の電極調整アセンブリ。
【請求項９】
前記第１及び第２マニピュレータ、及び前記電極アセンブリが真空チャンバ内に配置され、前記第１及び第２マニピュレータが、前記真空チャンバの壁面内の少なくとも１つの開口を通るそれぞれの作動部材を介して、前記真空チャンバ外に配置されたアクチュエータに結合されていることを特徴とする請求項６に記載の電極調整アセンブリ。
【請求項１０】
前記第１及び第２マニピュレータが、第１及び第２ピン接続部を具え、互いに直交する第１及び第２軸が、それぞれイオンビームの進行方向及び前記イオンビームの短軸と同一直線上に整列していることを特徴とする請求項９に記載の電極調整アセンブリ。
【請求項１１】
ワークピース処理操作の一部として電極を調整する方法であって、
前記電極の第１及び第２端を、独立して制御可能なそれぞれ第１及び第２マニピュレータを用いて調整するステップであって、前記第１及び第２マニピュレータが、それぞれ前記第１及び第２端に関連するステップを含み、
前記第１及び第２端を調整するステップによって、前記電極内の開口を通して受け入れたイオンビームのパラメータを調整することを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記電極の前記第１及び第２端を調整するステップが、前記電極の前記第１及び第２端を独立して調整して、前記イオンビームのパラメータを調整することを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記電極の前記第１及び第２端を調整するステップが、前記第１及び第２端の一方を、互いに直交する２つの方向の少なくとも一方に移動させることを含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１及び第２端の少なくとも一方を、前記互いに直交する２つの方向の少なくとも一方に移動させることが、前記第１及び第２端に関連する第１及び第２マニピュレータ・アセンブリに、それぞれの力を加えることを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記それぞれの力を加えることが、前記第１及び第２マニピュレータ・アセンブリに結合された第１及び第２作動部材の位置を調整することを含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、米国特許仮出願第６１／６２５４２８号、２０１２年４月１７日出願の非仮出願であり、その全文を参照する形で本明細書に含める。
【０００２】
発明の分野
本発明の好適例は、半導体処理全般に関するものであり、特に、半導体処理用途に関係する電極アセンブリを操作するシステム及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
関連技術の説明
イオン注入は、エネルギーを与えたイオンをワークピース（加工片）に衝突させることによって化学種をワークピース内に注入するプロセス（処理工程）である。半導体製造では、ターゲット材料の導電性の型及びレベルを変更するドーピングプロセスに、イオン注入を用いる。集積回路（ＩＣ）基板のようなワークピース内への精密なドーピング・プロファイル、及びワークピースの薄膜構造は、適切なＩＣ性能にとって重要である。所望のドーピング・プロファイルを実現するために、１つ以上のイオン種を、異なるドーズ量及び異なるエネルギーレベルで注入することができる。
【０００４】
図１に、イオン注入システムを示す。イオン注入装置１００は、イオン源１０１、複数の電極を含む電極アセンブリ１０２、及びイオン・エネルギーを操作して、イオンビーム１０をターゲット・ワークピース１１４に所望エネルギーで当てるための複数のビームライン構成要素１０３を含む
【０００５】
上述したように、イオン注入装置は、電極を用いてイオン・エネルギーを操作する（即ち、イオンビーム中のイオンを誘導し、加速または減速させる）。例えば、複数の電極１０４を用いて、イオンビームをイオン源から抽出して形成することができる。イオンビーム・エネルギーまたはイオンビーム電流の変化をもたらすためには、これらの電極の位置を調整する必要がある。機械的な位置ずれ（ミスアライメント）を修正するために、あるいは、イオンビーム方向を変化させるためには、これらの電極の向きも調整する必要があり得る。電極がより大きくなるに連れて、あるいは、イオンビームのサイズが増加するに連れて、これらの電極を単一端で支持することが、より挑戦的になる。従って、イオン注入装置内で大型電極の位置を調整して、所望の均一なイオンビームを維持するための改良された装置の必要性が存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この概要は、以下の実施形態の説明でさらに説明する概念を選択して、簡略化した形式で紹介するために提供する。この概要は、特許請求する主題の主要な特徴または本質的特徴を識別することを意図するものではなく、特許請求する主題の範囲を決定するために役立つことを意図するものでもない。
【０００７】
ワークピース処理用の電極調整アセンブリを開示する。このアセンブリは、第１及び第２端を有する電極、第１端に結合された第１マニピュレータ、及び第２端に結合された第２マニピュレータを含むことができる。第１及び第２マニピュレータは、電極の第１及び第２端を選択的に移動させるように構成されている。第１マニピュレータと第２マニピュレータとは独立して作動させることができ、これにより、電極の第１端と第２端とを互いに独立して調整することができる。
【０００８】
ワークピース処理用の電極調整アセンブリを開示する。このアセンブリは、第１及び第２端、第１端に結合された第１マニピュレータ、及び第２端に結合された第２マニピュレータを含むことができる。第１及び第２マニピュレータは、電極アセンブリの第１及び第２端を、選択的に独立して移動させるように構成することができる。
【０００９】
ワークピース処理操作の一部分として電極を調整する方法を開示する。この方法は、独立して制御可能な、それぞれ第１及び第２端に関連する第１及び第２マニピュレータを用いて、電極のそれぞれ第１及び第２端を調整するステップを含むことができ、第１及び第２端を調整するステップは、電極内の開口を通して受け入れたイオンビームのパラメータを調整することを含む。
【００１０】
添付した図面は、開示する方法の好適な実施形態を例示し、これらは、開示する方法の原理の実際的応用のために、今までに考案されたものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】好適なイオン注入システムの概略図である。
【図２】図１のシステムのソースチャンバ・アセンブリの等角図である。
【図３】線３−３に沿って切断した、図２のソースチャンバ・アセンブリの断面図である。
【図４】図２のソースチャンバ・アセンブリの、抑制−接地電極アセンブリ部分の具体例の等角図である。
【図５】図４の抑制−接地電極アセンブリの一部分の等角図である。
【図６】図５の抑制−接地電極アセンブリの一部分に代わる第１側面図であり、このアセンブリは、第１軸の周りに回転されている。
【図７】図５の抑制−接地電極アセンブリの一部分に代わる第２側面図であり、このアセンブリは、第２軸の周りに回転されている。
【図８】図４の抑制−接地電極アセンブリの好適なマニピュレータの等角図である。
【図９】図４の抑制−接地電極・アセンブリのシールプレート・アセンブリの等角図である。
【図１０】図９のシールプレート・アセンブリの裏側の等角図である。
【図１１】図２の線１１−１１に沿って切断した、図２の抑制−接地電極アセンブリの一連の断面図であり、一対のマニピュレータを用いたソース電極及び接地電極の種々の位置決めを示す。
【図１２】図２の線１１−１１に沿って切断した、図２の抑制−接地電極アセンブリの一連の断面図であり、一対のマニピュレータを用いたソース電極及び接地電極の種々の位置決めを示す。
【図１３】図２の線１１−１１に沿って切断した、図２の抑制−接地電極アセンブリの一連の断面図であり、一対のマニピュレータを用いたソース電極及び接地電極の種々の位置決めを示す。
【図１４】図２の線１１−１１に沿って切断した、図２の抑制−接地電極アセンブリの一連の断面図であり、一対のマニピュレータを用いたソース電極及び接地電極の種々の位置決めを示す。
【図１５】本発明による好適な方法を例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ここでは、イオン注入装置に関連する実施形態を説明する。このイオン注入装置は、イオンビームを質量分析するビームライン型イオン注入装置、あるいは、イオンビームを質量分析しないフラッド型イオン注入装置とすることができる。しかし、これらの実施形態は、半導体製造に関与する他のシステムまたはプロセスと共に、あるいは、イオンを使用する他のシステムと共に使用することができる。これらの実施形態は、フラットパネル、半導体またはＩＣ基板、太陽電池、または他のワークピース用の注入装置において使用することができる。従って、本発明は、以下に説明する特定実施形態に限定されない。
【００１３】
図２及び図３に、好適なソースチャンバ・アセンブリ１２０を示し、ソースチャンバ・アセンブリ１２０は、チャンバ部１２２、及び抑制／接地電極アセンブリ（「電極アセンブリ」）１２４を含むことができる。明らかなように、チャンバ部１２２の内部及び電極アセンブリ１２４は、動作中に高真空状態に晒されるのに対し、チャンバ部１２２の外側は、周囲環境条件に晒される。電極アセンブリ１２４は、チャンバ部１２２の外側に配置された第１及び第２マニピュレータ１３０、１３２に結合された第１及び第２端１２６、１２８を有する。後により詳細に説明するように、マニピュレータ１３０、１３２を用いて、電極アセンブリ１２４の第１及び第２端１２６、１２８を調整して、矢印「Ｚ」の向きにそこを通過するイオンビーム１０（図１）の１つ以上の特性を調整することができる。
【００１４】
図４に、電極アセンブリ１２４、及びチャンバ部１２２から切り離された第１及び第２マニピュレータ１３０、１３２を示す。この図には、第１及び第２作動アーム・アセンブリ１３４、１３６が見られ、それぞれが、第１及び第２マニピュレータ１３０、１３２を、電極アセンブリ１２４のそれぞれ第１及び第２端１２６、１２８に結合する。前述したように、電極アセンブリ１２４は、チャンバ部１２２の内部に配置されて高真空状態に晒される。第１及び第２マニピュレータ１３０、１３２は、チャンバ部１２２の外側にあり、周囲環境条件に晒される。第１及び第２作動アーム・アセンブリ１３４、１３６は、チャンバ部１２２を貫通しなければならないので、第１及び第２シールプレート（密閉板）１３８、１４０が、マニピュレータ１３０、１３２とチャンバ部１２２の外表面との間に配置されて、動作中に、周囲大気または他の汚染物質が貫通部を通してチャンバ部１２２の内部に入ることを防止する。
【００１５】
図５に、第１マニピュレータ１３０と電極アセンブリ１２４の第１端１２６との相互接続をより詳細に示す。説明はアセンブリの第１端に関して進めるが、この説明は、第２マニピュレータ１３２と電極アセンブリの第２端１２８との相互接続にも同等に当てはまる。図に示すように、第１マニピュレータ１３０は、第１作動アーム・アセンブリ１３４を介して電極アセンブリ１２４の第１端１２６に結合されている。作動アーム・アセンブリ１３４は、第１マニピュレータ１３０と係合するように構成されたマニピュレータ・ロッド１４２を含むことができる。マニピュレータ・ロッド１４２はカラー１４４に結合することができ、カラー１４４は、ロッドをスライド可能に受け入れることができる。カラー１４４はアーム部１４６に結合することができ、図示する実施形態では、アーム部１４６が曲線形状を有して、このアーム部が電極アセンブリ１２４の遠端１２６ａの周りに延びて、イオンビーム１０（図３）が入射する側とは反対側で、電極アセンブリに接続されることができる。このようにして、作動アーム・アセンブリ１３４の一部分を、電極アセンブリの第１端１２６によってイオンビームから遮蔽することができる。
【００１６】
アーム部１４６は、第１軸ブロック１４８に固定することができる。第１軸ブロック１４８は、第１ピン接続部１５２を介して第２軸ブロック１５０に枢着することができ、これにより、第１及び第２軸ブロックは、軸「Ｘ−Ｘ」の周りに、互いに対して回転可能である。一実施形態では、軸「Ｘ−Ｘ」は、イオンビーム１０の短軸方向と同一直線上に整列させることができる。第２軸ブロック１５０は、第２ピン接続部１５６を介して装着ブラケット１５４に枢着することができ、これにより、第２軸ブロック及び装着ブラケット１５４は、軸「Ｚ−Ｚ」の周りに、互いに対して回転可能である。一実施形態では、軸「Ｚ−Ｚ」が、イオンビーム１０の進行方向（図３の矢印Ｚ）と同一直線上に整列し、かつ軸「Ｘ−Ｘ」と直交する。このように配置された電極アセンブリ１２４と第１マニピュレータ１３０とは、互いに直交する２軸の周りに、互いに対して回転可能である。この配置は限定的ではなく、これらの軸ブロックは、より少数またはより多数の自由度を与えるように配置することができることは明らかである。さらに、複数の自由度を与える場合、これらの軸ブロックは直交する関係である必要はない。
【００１７】
電極アセンブリ１２４の抑制電極は、動作中に高電圧に維持することができるのに対し、マニピュレータ１３０は接地電位に保持することができることは明らかである。このため、複数の絶縁体を、装着ブラケット１５４と電極アセンブリの第１端１２６との間に結合することができる。
【００１８】
上述したように、電極アセンブリ１２４は、「Ｘ−Ｘ」及び「Ｚ−Ｚ」軸の周りに、マニピュレータ１３０に対して旋回（枢動）させることができる。アセンブリ１２４は、作動アーム・アセンブリ１３４のマニピュレータ・ロッド１４２とカラー１４４との間のスライド（摺動）によって、「Ｙ−Ｙ」軸（図７）に沿って調整することもできる。一実施形態では、「Ｙ−Ｙ」軸が、イオンビーム１０の長軸方向と同一直線上に整列する。設定ネジ１６０をカラー１４４の開口内に配置して、このネジの先端がロッド１４２と係合して、一旦、電極アセンブリ１２４の所望の「Ｙ」位置が得られると、これら２者を定位置にロックすることができる。このことは、初期の手動調整ステップにおいて行うことができ、このステップでは、ユーザが電極アセンブリ１２４の「Ｙ」位置を物理的に操作して、ビーム１０に対する電極の所望位置を得ることができる。しかし、適切な調整メカニズムをマニピュレータ１３０の一部として設けることによって、電極アセンブリの「Ｙ」位置を自動制御することができることは明らかである。
【００１９】
動作中には、電極アセンブリ１２４は「Ｙ−Ｙ」方向に熱膨張する。従って、第１マニピュレータ１３０に関連する設定ネジ１６０を用いて、ロッド１４２とカラー１４４とを一緒にロックすることができるのに対し、第２マニピュレータ１３２に関連する設定ネジをなくして（あるいは、ロッドと係合させないで）、ロッドをカラー内でスライド可能にして、動作中のアセンブリの膨張を受け入れることができる。
【００２０】
図６及び図７に、ピン接続部１５４、１５６を介した電極アセンブリの好適な移動モードを示す。図６は、電極アセンブリ１２４の第１端１２６が、第２ピン接続部１５６を介してＺ−Ｚ軸の周りに回転する様子を例示する。この動きは、マニピュレータ・ロッド１４２の矢印「Ａ」の向きの移動によって生じさせることができ、矢印「Ａ」は「Ｘ−Ｘ」軸（図５）と同一直線上に整列する。図９には、電極アセンブリ１２４の第１端１２６が、第１接続部１５４を介して「Ｘ−Ｘ」軸の周りに回転する様子を例示する。この動きは、マニピュレータ・ロッド１４２の矢印「Ｂ」の向きの移動によって生じさせることができ、矢印「Ｂ」は「Ｚ−Ｚ」軸（図５）と同一直線上に整列する。
【００２１】
明らかなように、第１及び第２マニピュレータ１３０、１３２、及び第１及び第２ピン接続部１５４、１５６を用いた電極アセンブリ１２４の第１及び第２端１２６、１２８の相対移動によって、電極アセンブリ１２４の広範囲の位置を実現することができる。電極アセンブリ１２４をこうした様式で移動させることによって、ビーム電流レベル、ビーム電流の均一性、等のようなイオンビーム１０の１つ以上の特性の調整を行うことができる。注入プロセス前、注入プロセス中、または注入プロセス後にビーム電流パラメータを測定する場合、及び１つ以上のパラメータが所定範囲外に出た場合、マニピュレータを用いて電極アセンブリ１２４の位置を調整することによって、イオンビームを再調整することができる。
【００２２】
図８に、第１マニピュレータ１３０の構成要素を示す。以下の説明は、第１及び第２マニピュレータ１３０、１３２に同等に当てはまることは明らかである。マニピュレータ１３０はベースプレート１６１を含むことができ、ベースプレート１６１上にスライドテーブル１６２を装着して移動させることができる。スライドテーブル１６２は、マニピュレータ・ロッド１４２の端部を受け入れるための開口１６６を有するカラー１６４を受けるロッドを含むことができ、これにより、所望の動きをこのロッド、及び電極アセンブリ１２４の第１端１２６にも与えることができる。スライドテーブル１６２は、ベースプレート１６１に対して、矢印「Ａ」及び「Ｂ」で示す互いに直交する２方向に移動するように配置することができる。図示する実施形態では、矢印「Ａ」に沿ったスライドテーブル１６２の移動が、第１端１２６の「Ｘ−Ｘ」軸（図６）に平行な方向に移動を生じさせるのに対し、矢印「Ｂ」に沿った移動は、第１端１２６の、「Ｚ−Ｚ」軸（図５）に平行な方向の移動を生じさせる。
【００２３】
スライドテーブル１６２は、第１及び第２アクチュエータ１６８、１７０によってベースプレート１６１上を往復運動させることができる。図示する実施形態では、第１及び第２アクチュエータ１６８、１７０が、それぞれネジ１７６、１７８に結合された第１及び第２サーボモータ１７２、１７４を具えている。ネジ１７６、１７８は、スライドテーブルに接続された第１及び第２フランジ１８０、１８２内の対応するようにネジ切りされた開口によって受け入れられる。明らかなように、サーボモータ１７２、１７４の起動によって、それぞれのベルト／プーリー構成１８４、１８６が、関連するネジ１７６、１７８を回転させる。ネジ１７６、１７８は、それぞれのモータ・ブラケット１８７、１８８（それ自体は、ベースプレート１６１に固定されている）に対して軸が固定されているので、ネジ１７６、１７８の回転は、ネジ山とフランジ開口内のネジ切りとのネジ回転の相互作用によって、それぞれのフランジ１８０、１８２の移動を生じさせる。フランジ１８０、１８２の移動は、ベースプレート１６１上でのスライドテーブル１６２移動を生じさせ、ベースプレート１６１は、マニピュレータ・ロッド１４２を所望量だけ移動させることができる。第１及び第２アクチュエータ１６８、１７０は、「Ａ」及び「Ｂ」方向の移動の座標を入力することによって制御することができ、このことが、イオンビーム１０の１つ以上の状態または特性を改善するか劣化させる。所望のビーム仕様を達成するまで、増分的調整を両軸方向に行うことができる。第１及び第２アクチュエータ１６８、１７０は、マニピュレータ・ロッド１４２の所望の移動をもたらすように独立して調整可能である。
【００２４】
図示する実施形態では、第１及び第２センサ１８９、１９１を、スライドテーブル１６２に隣接して配置して、ベースプレート１６１に対するスライドテーブル１６２の位置の確認を行うことができる。これらの光センサ１８９、１９１は、スライドテーブル１６２上に配置した較正テープの位置を読み取って、位置を測定することができる。この情報を制御システム（図示せず）に提供して、電極アセンブリ１２４の位置を制御するに当たり用いることができる。
【００２５】
図９及び１０に、第１シールプレート１３８の具体例を示し、第１シールプレート１３８は、関連するマニピュレータ１３０を、電極アセンブリ１２４のチャンバ部１２２に対して密閉する。ここでも、この説明は、第２シールプレート１４０にも同等に当てはまる。シールプレート１３８は、マニピュレータ・ロッド１４２を通して受け入れるための開口１８８を有する。複数の溝１９０ａ、ｂ、及びｃが開口１８８を包囲して、動作中に、空気または他の気体のチャンバ部１２２内への進入に対する密閉を提供する。図示する具体例では、溝１９０ａ、ｂ、ｃが、開口１８８の周りに対称ではない。こうした異なる間隔のギャップは、隣接するプレート及びそれらの開口どうしの相対運動を可能にして、大気圧とチャンバ部１２２内の高真空状態との間の、２段階の差動ポンピングを可能にする。図示していないが、エラストマーのＯ（オー）リングを、各溝１９０ａ、ｂ、ｃ内に配置することができる。
【００２６】
溝１９０ａ、ｂ、ｃが一緒になって、差動ポンピング領域を構成することができ、この領域内で、溝１９０ａ、ｂ、ｃが、マニピュレータのベースプレート１６１内の開口（図示せず）、あるいは中間プレート（図示せず）内の開口に結合される。これらの開口を、接続部１９２、１９４（図８参照）を介して吸引源に接続して、溝１９０ａ、ｂ、ｃを通して気体を引き出すことができる。従って、周囲環境から進入する、及び／または、シールプレート１３８とチャンバ部１２２の間を通るあらゆる空気または他の気体が、チャンバ部の内部に達する前に、溝１９０ａ、ｂ、ｃまたはシール間で引き出され、これにより、空気軸受または環境大気からチャンバ部への気体の進入が、最小にされるか解消される。
【００２７】
中間シールプレート１９２を、シールプレート１３８とベースプレート１６１との間に設けることもできる。この中間シールプレート１９２は、図１０中で最も良く見ることができる。中間シールプレート１９２は、マニピュレータ・ロッド１４２を通して受け入れるための開口１９４を有することもできる。図示していないが、中間シールプレート１９２は、シールプレート１３８に関して前に説明したものと同様の複数のポンプ溝を含んで、動作中に空気または他の汚染物質がチャンバ部１２２内に進入する機会を最小にすることができる。これらのポンプ溝を（例えば、接続部１９２、１９４を介して）吸引源に接続して、空気または他の気体を、これらがチャンバ部の内部に到達する前に、これらの溝を通して引き出すことができる。
【００２８】
図示する実施形態は、差動ポンプ装置を用いて、プロセスチャンバを、周囲環境及び空気軸受から密閉しているが、他の密閉構成を用いることができることは明らかである。例えば、１つ以上のリップシール装置を、一連のポンプ溝の代わりに、あるいは一連のポンプ溝に加えて用いることができる。これに加えて、これらの溝より多数または少数の溝を、所望に応じて用いることができる。
【００２９】
ここで図１１〜１５を参照すれば、電極１２４の種々の位置決めが示されている。これらの位置決めは、マニピュレータ１３０、１３２を用いて実現することができることは明らかである。これに加えて、電極アセンブリ１２４のこれら別個の位置決めを示しているが、開示する構成を用いて、他の幅広い種類の位置決めを実現することもできることは明らかである。これらの図は、電極アセンブリ１２４の断面を、第２調整アーム・アセンブリ１３６を見下ろす形で示す。図１１は、接地電極１９６、抑制電極１９８、及び抽出電極２００の相対位置を示す。前述したように、接地及び抑制電極１９６、１９８が一緒になって電極アセンブリ１２４を構成し、従って、これらの電極の位置は、抽出電極２００及びイオンビーム１０に対して操作することができ、イオンビーム１０は、ギャップスロット２０２を通過するように示している。この図には、イオンが電極アセンブリ１２４に向かって流れ戻ることを防止するように構成された磁気抑制プレート２０４も示している。図に示すように、電極アセンブリ１２４は、接地及び抑制電極のスロット２０６、２０８が、抽出電極２００のギャップスロット２０２に対して中心が少しずれるように調整されている。図１２は、図５に示す「Ｘ−Ｘ」軸に平行な矢印「Ａ」の向きにシフトした電極アセンブリ１２４を示す。この位置で、アセンブリのこの部分のスロット２０６、２０８が、抽出電極のギャップスロット２０２と整列する。図１３は、矢印「Ｂ」の向きにシフトした電極アセンブリ１２４を示し、矢印「Ｂ」は、イオンビーム１０の向き及び軸Ｚ−Ｚ（図５）の方向に平行かつ逆向きであり、従って、アセンブリの図示する部分は、抽出電極２００のより近くにもって来られる。図１４は、電極アセンブリ１２４を矢印「Ｂ」の向きにさらに調整した様子を示し、アセンブリは抽出電極２００のさらに近くにもって来られる。
【００３０】
これらの電極及びそれぞれのギャップどうし、それと共に他のビーム制御要素どうし間のこうした位置合わせは、イオンビーム１０を介したワークピース（即ち、フラットパネル（平板）または半導体基板）へのイオンの伝達に影響を与える。異なるイオン及び注入深度（「レシピ」とも称する）は、異なる最適位置を必要とする。一部の実施形態では、マニピュレータによって行われる各軸に沿った移動の範囲が、すべての所望のレシピをカバーするのに十分である。
【００３１】
励起、抑制、及び接地電極を、種々の適切な備品のいずれかを用いて事前位置合わせして、両マニピュレータのすべての軸についての「０位置」を取得することができる。その目的は、マニピュレータが始動し、電源を喪失するか意図的に遮断された際に戻る２方向のホームポジション（定位置）を提供することにある。
【００３２】
一部の実施形態では、Ｘ−Ｘ軸に沿った±７．５mmの移動、及びＺ−Ｚ軸に沿った±１８mmの移動が促進されるが、他の移動量も可能である。マニピュレータ１３０、１３２は、電極アセンブリ１２４の重量を支持するように構成することができ、こうしたアセンブリは、フラットパネルのような大型ワークピース用のイオンビームを収容する重量及び寸法を有する。
【００３３】
明らかなように、一対のマニピュレータ１３０、１３２の使用は、複数の移動モードを可能にする。まず、複数のマニピュレータが一緒に同方向に移動して、電極アセンブリ１２４の全体をＸ−Ｘ及び／またはＺ−Ｚ軸に沿って調整することができる。一部の実施形態では、システムの設定または較正中に、あるいはレシピ作成及びビーム調整中に、Ｘ−Ｘ及び／またはＺ−Ｚ軸に沿った動きを調整することができる。より高いイオンビーム電流を抽出する際、あるいは、イオンビーム・エネルギーがより低い際には、Ｚ−Ｚ軸方向の移動（即ち、抑制及び接地電極をイオン源の前面プレートのより近くに移動させる）の小さい値が一般に望ましい。ビーム位置ずれ（ミスアライメント）に対しては、Ｘ−Ｘ軸に沿った調整が一般に適正であり得る。
【００３４】
マニピュレータ１３０、１３２は、逆向きに移動させることもでき、このことは、電極アセンブリ１２４の中心を静止したままにしつつ、電極アセンブリの第１及び第２端１２６、１２８を、この中心に対して互いに逆向きに移動させる。こうした移動は、電極アセンブリ１２４の位置ずれを修正することができる。
【００３５】
さらに、マニピュレータ１３０、１３２の一方または両方を、Ｘ−Ｘ及び／またはＺ−Ｚ軸に沿って調整することができ、このことを、ΔＸまたはΔＺを調整すると称することができる。ΔＸ及びΔＺをビーム調整中に用いて、位置ずれを調整することができる。この位置ずれは、抑制電極の電源上の高電流、システムを通って伝達されるより低い全イオンビーム電流として、あるいは、リボン・イオンビームに沿った位置の関数としての不均一なイオンビーム電流として現れることがある。機械的な位置ずれは、一般に、アセンブリ誤差、製造精度の限界に起因して、あるいは、注入装置の動作中に上昇する温度に起因した熱膨張により発生する。ΔＸ及びΔＺを用いて、イオンビーム状態を調整することもできる。このことは、イオンビーム電流を上昇させることを含み、このことは、イオン源に向かうＺ−Ｚ軸に沿って行うこと、あるいはイオンビーム・エネルギーを変化させることを必要とし得る。より低いイオンビーム・エネルギーは、一般に、Ｚ−Ｚ軸に沿ったより小さい値を有する。Ｘ−Ｘ軸に沿ったアセンブリの位置は、分析磁石と相互作用し、かつ、イオン注入装置を通るイオンビーム軌跡を決定し得る。
【００３６】
ここでは、マニピュレータに接続された電極アセンブリを具体的に開示したが、代案実施形態では、マニピュレータを、イオン注入装置内の個別電極に接続することができる。このことは、電極位置を調整するために使用するマニピュレータの数を増加させるが、より微細な位置決めも可能にする。明らかなように、本明細書に開示する実施形態の使用は、長尺または大型電極の動的な位置決めを可能にする。この位置決めは、大きな範囲の異なるイオンビーム・エネルギーまたは抽出されるイオンビーム電流を反映することができる。
【００３７】
図１５を参照すれば、電極アセンブリを調整する方法が記載されている。ステップ１０００では、第１及び第２マニピュレータを、電極アセンブリの第１及び第２端に用意する。第１及び第２マニピュレータは、電極アセンブリの第１及び第２端の位置を独立して調整するように構成することができる。ステップ１１００では、第１及び／または第２マニピュレータを作動させて、電極アセンブリの第１及び／または第２端を調整し、これにより、電極内の開口を通して受け入れたイオンビームのパラメータを調整する。ステップ１２００では、イオンビームのパラメータを測定することができる。ステップ１３００では、測定したパラメータが所定範囲外であるか否かについての判定を行う。ステップ１４００では、第１及び／または第２アクチュエータを作動させて、電極アセンブリの第１及び／または第２端を調整して、イオンビームのパラメータを、所定範囲内になるように調整することができる。
【００３８】
一部の実施形態では、電極の第１及び第２端を調整するステップが、第１及び第２端の一方を、互いに直交する２方向の少なくとも一方に移動させることを含む。他の実施形態では、電極の第１及び第２端を調整するステップが、第１及び第２端を、互いに直交する２方向の少なくとも一方に移動させることを含む。追加的な実施形態では、互いに直交する２方向のうち第１の方向を、イオンビームの進行方向と同一直線上に整列させる。他の実施形態では、第１及び第２端の少なくとも一方を、互いに直交する２方向の少なくとも一方に移動させることが、第１及び第２端に関連する第１及び第２マニピュレータ・アセンブリに、それぞれの力を加えることを含む。それぞれの力を加えることは、第１及び第２マニピュレータ・アセンブリに結合された第１及び第２作動部材の位置を調整することを含むことができる。上記それぞれの力は、真空チャンバ外に配置したアクチュエータを介して加えることができ、ここで、第１及び第２マニピュレータ・アセンブリは、真空チャンバ内に配置されている。
【００３９】
本発明は、本明細書に記載された特定実施形態によって範囲を限定されない。実際に、本明細書に記載されたものに加えて、本発明の他の種々の実施形態、及び本発明の変形例は、以上の説明及び添付した図面より、通常の当業者にとって明らかである。従って、こうした他の実施形態及び変形例は、本発明の範囲内に入ることを意図している。本発明は、特定実施形態を参照しながら開示してきたが、添付する特許請求の範囲に規定する本発明の精神及び範囲を逸脱することなしに、記載した実施形態に対する多数の変形、代替、及び変形が可能である。従って、本発明は、記載した実施形態に限定されず、以下の特許請求の範囲及びその等価物の文言によって規定される全範囲を有する。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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