(57)【要約】【課題】  基板へイオン注入するため、イオンビームをスキャンする際、基板がイオンビームに関して、一様に移動し及び／あるいは回転される装置及び方法の提供。【解決手段】スキャニング機構１００に設けられる回転サブシステム１１０は、基部１０５に連結される第１リンク１１５および第２リンク１２０を含み、第１リンク１１５は、第１ジョイント１２５を経由して基部１０５に回転可能に連結され、第１回転方向１２８で、第１軸１２７の周囲で回転する。第２リンク１２０は、第２ジョイント１３０を経由して第１リンク１１５に回転可能に連結され、第１ジョイント１２５から所定距離Ｌ離れ、第２回転方向１３３に、第２軸１３２の周囲で回転する。エンドエフェクタ１４０の作動により、第１リンク１１５及び第２リンク１２０に所定の移動をさせ、基部１０５に関して（図示されない）基板の直線移動をしながら、イオン注入がなされる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理するためのスキャニング装置であって、基部と、回転サブシステムを含み、
前記回転サブシステムは、
基部に回転可能に連結されている第１ジョイントを含む第１リンクと、前記第１リンクと互いに所定距離離れており、前記第１リンクに回転可能に連結される第２ジョイントを含む第２リンクと、所定距離上記第２ジョイントから離れていて、基部があり、前記第２リンクに作動可能に連結され、前記第２リンクに含まれるエンドエフェクタと、
第１回転方向において、前記第１ジョイントの周囲で前記第１リンクを連続的に回転させるように作動可能な第１アクチュエータと、
第２回転方向において、前記第２ジョイントの周囲で前記第２リンクを連続的に回転させるように作動可能な第２アクチュエータと、を含み、
前記エンドエフェクタは前記第１及び第２アクチュエータの回転に際して、第１スキャンパスに沿って前期基部に関して線形往復運動するように作動可能であるスキャニング装置。
【請求項２】
前記第１回転方向は、前記第２回転方向と反対側である請求項１記載のスキャニング装置。
【請求項３】
前記基部は、移動機構に回転可能に連結されており、前記移動機構はそれ自体に関して、１以上の方向に基部を移動させるように作動可能である請求項１記載のスキャニング装置。
【請求項４】
前記移動機構は、第２スキャンパスに沿って基部を移動するように作動可能であり、前記第２スキャンパスは、通常、第１スキャンパスに垂直である請求項３記載のスキャニング装置。
【請求項５】
前記移動機構は、線形駆動システムを含み、前記線形駆動システムは前記エンドエフェクタの線形往復運動に関して、通常、垂直である方向に、前記回転サブシステムを線形移動させるように作動可能である請求項３記載のスキャニング装置。
【請求項６】
前記エンドエフェクタは、第３ジョイントによって前記第２リンクに作動可能に連結されており、前記エンドエフェクタは、さらに前記第２リンクに関して、１以上の方向に移動するように作動可能である請求項１記載のスキャニング装置。
【請求項７】
前記第３ジョイントは、２以上の自由度で前記エンドエフェクタを規定する請求項６記載のスキャニング装置。
【請求項８】
前記第３ジョイントは、第２リンクに関して前記エンドエフェクタの回転及び傾きを規定するように作動可能である請求項７記載のスキャニング装置。
【請求項９】
前記エンドエフェクタは、静電チャックからなる請求項１記載のスキャニング装置。
【請求項１０】
前記第１アクチュエータは、基部に固着されるサーボモータからなる請求項１記載のスキャニング装置。
【請求項１１】
前記第２アクチュエータは、前記第１リンクに固着されたサーボモータからなる請求項１記載のスキャニング装置。
【請求項１２】
前記第１アクチュエータの第１回転速度は、前記エンドエフェクタの位置に関して変わるように作動可能である請求項１記載のスキャニング装置。
【請求項１３】
前記第２アクチュエータの第２回転速度は、前記エンドエフェクタの位置に関して変わるように作動可能である請求項１記載のスキャニング装置。
【請求項１４】
前記基部はさらに直進ジョイントを含み、前記基部は前記回転サブシステムを１以上の方向に移動させるように作動可能である請求項１記載のスキャニング装置。
【請求項１５】
前記第１リンク及び第２リンクは、通常、単一平面に平行である請求項１記載のスキャニング装置。
【請求項１６】
前記エンドエフェクタは、さらに単一平面に平行して回転するように作動可能である請求項１５記載のスキャニング装置。
【請求項１７】
前記第１及び第２アクチュエータそれぞれに備えられた出力量を制御することによって、第１及び第２リンクそれぞれの回転速度を制御するように作動可能である制御器を、さらに含む
請求項１記載のスキャニング装置。
【請求項１８】
第１及び第２アクチュエータと関連する１以上の感知要素を含み、前記１以上の感知要素は前記第１及び第２リンクそれぞれの回転速度を感知し、上記制御器へ上記感知した速度をフィードバックするように作動可能である請求項１７記載のスキャニング装置。
【請求項１９】
１以上の感知要素は、１以上のエンコーダを含む請求項１８記載のスキャニング装置。
【請求項２０】
上記エンドエフェクタの線形往復運動は、通常、上記エンドエフェクタの所定スキャニング範囲内で一定であるように、上記制御器がそれぞれの回転速度を維持するように作動可能である請求項１７記載のスキャニング装置。
【請求項２１】
上記エンドエフェクタの所定範囲内の移動は、少なくとも基板の直径の２倍である請求項２０記載のスキャニング装置。
【請求項２２】
前記第１リンク及び第２リンク完全に延長される時、上記エンドエフェクタの最大スキャン距離は、通常、上記エンドエフェクタの最大位置間に決められ、上記最大スキャン距離は前記エンドエフェクタの所定スキャニング範囲より大きい請求項２０記載のスキャニング装置。
【請求項２３】
スキャニング方法であって、
回転サブシステムは基部に第１ジョイントによって回転可能に連結された第１リンクを含み、前記回転サブシステムは、さらに第２ジョイントによって第１リンクへ回転可能に連結される第２リンクを含み、そして、第１ジョイントと第２ジョイント間の距離は、通常、第２ジョイントと上記エンドエフェクタ間の距離に等しい、２−リンクの前記回転サブシステムと関連するエンドエフェクタ上に基板を備え、
第１回転方向及び第２回転方向それぞれにおいて、上記第１リンク及び第２リンクを回転し、
上記エンドエフェクタは通常、一直線上で線形移動するように、第１リンク及び第２リンクのそれぞれの回転速度を制御し、上記第１回転方向及び第２回転方向は一定であることを含む基板のスキャニング方法。
【請求項２４】
上記エンドエフェクタに基板を静電クランプすることを、さらに含む請求項２３の方法。
【請求項２５】
上記回転サブシステムは基部に回転可能に連結され、通常、基板の往復移動に垂直な方向に基部を線形移動させることを、さらに含む請求項２３の方法。
【請求項２６】
上記基部の線形移動は、上記エンドエフェクタの線形往復移動より遅い請求項２５の方法。
【請求項２７】
上記基部は、上記エンドエフェクタの各半往復移動に対して１単位、移動される請求項２６の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に半導体の処理システムに関するものであり、特に、イオン注入の間、基板の質の高い、正確な移動のための装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体産業において、基板（例  半導体基板）上にいろいろな処理を達成するために、種々の製造工程が定型的に基板上に実行される。例えば、イオン注入のような工程は、特殊なタイプのイオンを注入することによって、基板上に誘電体層の拡散率を制限するように、基板の内外に粒子の特性を得るために実行される。従来、イオン注入は、バッチ処理（多数の基板が同時に処理される）、あるいは連続処理（基板が１枚ずつ個別に処理される）のどちらかで実行される。例えば、従来の高エネルギーあるいは高電流バッチイオン注入機は、ショートイオンビームをなし得るように操作され、そこでは、多くのウエハが回転盤あるいはディスク上に配置されており、また、回転盤は回転され、同時にイオンビーム中に径方向に移動され、その処理中、全ての基板の表面領域を何回もビームに曝すことになる。しかし、このような基板のバッチ処理は、次第にイオン注入機のサイズを実質的に大きくしている。
【０００３】
他方、典型的な連続処理では、イオンビームを静止したウエハを横断するように単一のビームでスキャンするか、あるいはウエハが、扇形にあるいはスキャンされるビーム中を一方向に移動される。しかし、一様なイオンビームをスキャンするあるいは形成する工程は、概して、複雑な及び／あるいは長いビームラインが要求され、概して低エネルギーでは望ましくない。さらに、一様な移動及び／あるいはイオンビームあるいはウエハの回転は、概して、イオン注入が一様にウエハを横断するように行われることを要求する。しかし、そのような一様な移動及び／あるいは回転は、従来の装置の移動及び工程中のスキャン機構と関連して、少なくとも部分的に、実質的な初期力（inertial force）により得ることは困難である。
それ故、基板を横断するイオンビームをスキャンするための装置、そして、基板がイオンビームに関して、一様に移動し及び／あるいは回転されるものが、必要とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、従来技術の上記限界を克服するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
したがって、以下に本発明のいくつかの観点の基本的な理解をするために、本発明の要約を述べる。この要約は、本発明の広範囲の全体像ではない。本発明の鍵あるいは重大な要素を認識するものでもないし、あるいは発明の概略を詳細に述べるものでもない。その目的は、前置きとして単純な形式で、本発明のある概念を示すことにあり、詳細は後述される。
本発明は、概して基板を処理するためのスキャニング機構に関するものであり、さらにスキャニング機構は２‐リンク回転サブシステムを含む。本発明の一実施形態によれば、基部が備えられ、第１リンクが第１ジョイントによって基部に回転自在に結合され、そして、第１リンクは第１ジョイントと協働する第１軸の周囲に、第１の回転方向に回転するように作動可能である。さらに、第２リンクは、第１ジョイントから所定距離、間隔をおく第２ジョイントによって、第１リンクに回転自在に結合され、さらに第２リンクは第２ジョイントと協働する第２軸の周囲に、第２の回転方向に回転するように作動可能である。さらに、第２リンクはエンドエフェクタを含み、エンドエフェクタはさらに、第２ジョイントから所定距離、間隔がある。
【０００６】
本発明の他の実施形態によれば、第１及び第２アクチュエータが備えられ、そこで第１及び第２アアクチュエータは、それぞれ第１軸及び第２軸の周囲で第１リンクおよび第２リンクをそれぞれ回転させるように作動可能である。例えば、第１アクチュエータは、第１の回転方向に第１リンクを連続的に回転するように作動可能であり、第２アクチュエータは、第２の回転方向に第２リンクを連続的に回転するように作動可能である。一実施形態によれば、第１の回転方向と第２の回転方向は、互いに反対方向であり、そこでエンドエフェクタは、通常、直線の第１スキャンパスにおいて往復するように作動可能である。他の実施形態によれば、上記エンドエフェクタは、さらに第３ジョイントを経由して第２リンクに結合され、そこで上記エンドエフェクタは第２リンクに関して、回転及び／又は傾くように作動可能である。
【０００７】
本発明のさらに他の実施形態によれば、第１リンク及び第２リンクは、略等しい長さであり、そこで第１スキャンパスに沿う連続的往復運動（移動）が通常、可能とされ、また、第１及び第２ジョイントは、それぞれ１方向で回転する。本発明のさらに他の実施形態によれば、エンドエフェクタの通常の一定速度は、第１スキャンパスに沿う所定の運動範囲内で維持することができ、そこで第１リンク及び第２リンクのそれぞれの回転速度は制御され、また、回転速度はエンドエフェクタの移動中、非ゼロ値（non-zero values）で維持される。
【０００８】
さらに他の実施形態によれば、移動機構がさらに備えられ、そこで、基部と関係する回転サブシステムは、通常、スロースキャン軸と言われる第２スキャンパスに沿ってさらに作動可能であり、そこで第２スキャンパスは、通常、第１スキャンパスに対して垂直である。
【０００９】
本発明の他の実施形態によれば、スキャニングシステムが備えられ、そこでコントローラが第１リンク及び第２リンクのそれぞれの回転速度を制御するように作動可能であり、その結果、所定範囲での基板の移動が、実質的に一定値で維持される。また、基板のスキャンニング提供され、その方法は所定範囲内で第１リンクおよび第２リンクを回転させることを含み、また、基板は、通常、一定速度で第１スキャンパスに沿って、所定範囲内で移動される。さらに、上記方法は、第１リンクおよび第２リンクのそれぞれの回転速度を維持することを含み、その結果、回転速度はゼロとなることはない。
【００１０】
前記及び関連する目的を達成するために、本発明は以下に記載され、特に特許請求の範囲に示された特徴からなる。以下の記述及び添付の図面は、本発明の実施形態を正確に述べている。しかし、これらの実施形態は、本発明の原理が実施される多くの方法のいくつかを示しているにすぎない。本発明の他の目的、利点、新しい特徴は、図面とともに考慮されれば、本発明の以下の詳細な記述から明らかになるであろう
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、概してビームに関して基板を移動するスキャニング機構に関するものである。
特に、スキャニング機構は、基板によって見られる初期力の量を制限し、そこで、スキャニング機構の移動は、２‐リンク回転サブシステムを経由して往復する。そこで、図面を参照して説明すれば、全体として参照番号が、要素を指示するために使用される。これら観点の記述は単に例示的なものであって、本義を制限するものではない。以下の説明で、説明の目的としての、多くの特殊な詳細は、本発明の完全な理解のために示されたものである。しかしながら、本発明はこれら特殊な詳細がなくても実施できることは、当業者に明らかである。
【００１２】
図を参照すると、図１は、本発明の一実施形態による、例示的なスキャニング機構１００を説明するものである。例えばスキャニング機構１００は、後述されるように、イオン注入工程に使用される（図示されない）イオンビームと関連して設けられるものである。本発明は多くの半導体処理システムと結合して使用され、全てのそのようなシステムは、本発明の範囲内に含まれるものと企図されていることに注意されるべきである。スキャニング機構１００は、例えば、回転サブシステム１１０に、作動可能に結合される基部１０５を含んでいる。基部１０５は、例えば、ビーム（図示されない）に関して静止していてよく、あるいはさらに後述のように、ビームに関して移動するように作動可能であってもよい。これらと関連して、回転サブシステム１１０は、第１リンク１１５および第２リンク１２０を含んでおり、例えば、回転サブシステムは、第１リンク及び第２リンクの所定の移動を経由して、基部１０５に関して（図示されない）基板の直線移動を可能にする。
【００１３】
一実施形態によれば、第１リンク１１５は、第１ジョイント１２５を経由して基部１０５に回転可能に連結される。上記第１リンクは第１回転方向１２８で、第１軸１２７の周囲に連続的に回転するように作動可能である（上記第１リンクは、上記第１ジョイントに関して、時計方向あるいは反時計方向に回転するように作動可能である）。第２リンク１２０は、さらに、第２ジョイント１３０を経由して第１リンク１１５に回転可能に連結され、上記第２ジョイントは第１ジョイント１２５から所定距離Ｌ離れている。上記第２リンクは、さらに第２回転方向１３３で、第２軸１３２の周囲に連続的に回転するように作動可能である（上記第２リンクは、上記第２ジョイントに関して、時計方向あるいは反時計方向に回転するように作動可能である）。第１リンク１１５および第２リンク１２０は、例えば、さらに独立して、第１及び第２の平面（図示されない）に平行して回転するようにそれぞれ作動可能であり、上記第１及び第２の平面は、第１軸１２７および第２軸１３２に関して、通常、垂直である。さらに、第１リンク１１５および第２リンク１２０は、それぞれ第１ジョイント１２５、第２ジョイント１３０の周囲で、それぞれ第１回転パス１３４、第２回転パス１３５に関して、連続的に３６０度回転するように作動可能である。
【００１４】
本発明の一実施形態によれば、第１の回転方向１２８は、第２の回転方向１３３と、通常、反対であり、そして、第２リンク１２０と関連するエンドエフェクタ１４０は、第１リンク１１５及び第２リンクの所定の移動と関連する第１スキャンパス１４２に沿って、直線移動するように作動可能である。例えば、エンドエフェクタ１４０は、上記第２リンクと関連する第３ジョイント１４５を経由して、第２リンク１２０に回転可能に連結され、そして、上記第３ジョイントは第２ジョイント１３０から所定距離Ｌ離れている。例えば、第３ジョイント１４５は、第３軸１４８の周囲でエンドエフェクタ１４０が回転１４７をするように作動可能である。さらに、他の実施形態によれば、第３ジョイント１４５は、エンドエフェクタ１４０を傾かせる（図示されない）ように作動可能であり、そして、一例では、上記エンドエフェクタは、（図示されない）第２平面に通常、平行である１以上の軸（図示されない）の周囲に、傾くように作動可能である。
【００１５】
例えば、エンドエフェクタ１４０は、さらに（図示されない）基板を固定することが可能であり、そして、通常、上記エンドエフェクタの移動は、上記基板の移動を規定する。例えば、エンドエフェクタ１４０は、静電チャック（ＥＳＣ）を含んでもよく、上記ＥＳＣは上記エンドエフェクタに関して実質的に基板をつかみ、あるいは基板の位置を維持するように作動可能である。ＥＳＣは上記エンドエフェクタ１４０の一例として記載され、上記エンドエフェクタは有効搭載量（例えば、基板）のグリップを維持する種々の他の装置を含んでよく、そして、そのような全ての装置が本発明の範囲に含まれることが企図されることが、注意されるべきである。
【００１６】
例えば、第１リンク１１５及び第２リンク１２０の所定の移動は、第１スキャンパス１４２に沿ってエンドエフェクタ１４０を直線状に往復（線形往復運動）させるために、さらに制御され得る。そして、（図示されない）基板は、イオンビーム（例えば、第１軸１２７と一致するイオンビーム）に関して所定の方法で移動できる。例えば、第３ジョイント１４５の回転は、さらに制御可能であり、そして、エンドエフェクタ１４０は、第１スキャンパス１４２と一定の回転関係を維持することが可能である。上記第２ジョイント及び第３ジョイント１４５間ばかりでなく、第１ジョイント１２５及び第２ジョイント１３０間の所定距離Ｌは、各ジョイント間で測定される時、リンク長が、通常、一致するように、注意されるべきである。例えば、第１リンク１１５と第２リンク１２０の長さの一致は、通常、後述されるような種々の運動学的（kinematic）利点がある。
【００１７】
図２Ａ乃至２Ｌは、本発明の他の実施形態による、回転サブシステムの種々の連続する位置を説明するものである。第１回転方向１２８及び第２回転方向１３３は、通常、一定であり、第１リンク１１５および第２リンク１２０の所定移動中、逆転しない。例えば、図２Ａにおいて、エンドエフェクタ１４０は、第１スキャンパス１４２に沿って第１位置１５０にあり、第３ジョイント１４５は第１ジョイント１２５から所定距離Ｌの約２倍離れていて、エンドエフェクタの最大位置１５５を決めている。図２Ｂ乃至２Ｌのように、第１回転方向１２８及び第２回転方向１３３それぞれで、第１及び第２ジョイント１２５、１３０それぞれの周囲で、第１リンク１１５および第２リンク１２０が回転すると、エンドエフェクタ１４０は、第１スキャンパス１４２に沿って一直線状に移動できる。
【００１８】
例えば図２Ｇにおいて、エンドエフェクタ１４０は、第１スキャンパス１４２に沿って他の最大位置にあり、第３ジョイント１４５は、再び第１ジョイント１２５から所定距離Ｌの約２倍の距離離れている。例えば図２Ｈにおいて、第１回転方向１２８及び第２回転方向１３３が不変であるので、エンドエフェクタ１４０は、第１位置１５０の方へ戻りつつあるということに注意すべきである。一定の回転方向１２８及び１３３を維持している間、図２Ｌに示す位置にしたがって、回転サブシステム１１０は図２Ａの最初の位置１５０へ戻るように作動可能であり、直線状往復を続けることができる。
【００１９】
第１リンク１１５、第２リンク１２０それぞれの回転方向１２８、１３３を一定に維持することは、通常、直線状の第１スキャンパス１４２に沿うエンドエフェクタ１４０の移動と関連して、多くの機械的及び運動学的利点を生ずる。例えば、エンドエフェクタ１４０の往復中、エンドエフェクタ１４０の実質的に一定の速度は、概してその運動の所定範囲内で望ましいことである。
【００２０】
図３は図２Ａ−２Ｌの種々の位置において、回転サブシステム１１０を説明しており、基板１６５（像として示されている）は、エンドエフェクタ１４０上にある。回転サブシステム１１０は、正しい縮尺で描かれておらず、エンドエフェクタ１４０は明らかな目的で基板より実質的に小さく描かれていることに注意されるべきである。具体的にエンドエフェクタ１４０は、略、基板１６５の大きさとすることが可能であり、適切な基板の支持体が設けられる。しかし、エンドエフェクタ１４０及び描かれた他の特徴は、いろいろな形状や大きさとすることが可能であり、そのような形状や大きさは、本発明の範囲に含まれることが理解されねばならない。
【００２１】
図３に示すように、スキャニングシステム１００は、エンドエフェクタ１４０の最大位置１５５と１６０の間で、第１スキャンパス１４２に沿って基板１６５を直線状に往復させるように作動可能である。それ故、基板１６５の反対端１６７まで移動する最大スキャン距離１６６は、スキャンパス１４２に沿って、通常、決めることができ（例  第１スキャンパスに沿う基板の周辺の反対端）、そして最大スキャン距離は、エンドエフェクタ１４０の最大位置１５５、１６０と関連している。本発明の一実施形態によれば、最大スキャン距離１６６は、基板１６５の径Ｄの２倍より大きい。最大スキャン距離１６６は径Ｄの２倍より大きいという量は、オーバーシュート１６７として限界を定められる。例えば、図２Ｆと２Ｈの間の位置にある図２Ｇに説明される位置のように、第１スキャンパス１４２に沿う基板１６５の往復で方向を変える時、オーバーシュート１６７は、有利に使用される。
【００２２】
回転方向１２８、１３３が一定（例  不変）である間、エンドエフェクタ１４０及び基板１６５の移動は第１スキャンパス１４２に沿って往復し、最大位置１５５、１６０で方向を変えるということに注意されるべきである。そのようなエンドエフェクタ１４０（よって、基板１６５）の方向の変化は、エンドエフェクタ及び基板の、速度及び加速度の変化と関連する。イオン注入工程において、例えば、第１軸１２７と一致するような（図示されない）イオンビーム中を、基板１６５が通過する時、エンドエフェクタ１４０が第１スキャンパス１４２に沿って実質的に一定速度を維持することが通常、望まれる。そのような一定速度は、基板１６５がイオンビーム中を移動する際に、イオンビームに均一に曝されることになる。
しかしながら、第３ジョイント１４５（例  上記エフェクタ及び基板１６５と関連する）は、直線移動で最大位置１５５、１６０に近づく時のように、エンドエフェクタ１４０の往復移動により、エンドエフェクタの加速及び減速は避けられない。そのような最大位置１５５、１６０（例  スキャンパスの折り返し）近くでの加速度及び減速度は、初期力（イナーシャルフォース）及び関連するスキャニング機構１００の基部１０５に伝達される反力を最小にするために、適切なレベルに維持されねばならない。基板１６５をイオンビームにさらしている間、エンドエフェクタ１４０の速度の変化により、例えば、基板を横切る一様でないイオン注入を導くことができる。
【００２３】
それ故、通常、イオンビーム中で基板を所定範囲で移動させるのに、一定速度が望ましい。例えば、エンドエフェクタの加速度及び減速度は、オーバーシュート１６７内に適応させることができるように、所定範囲１６８は、基板の物理的大きさ（例  基板の径の２倍）と関係する。したがって、一度、基板１６５がイオンビーム中を完全に通過すると、エンドエフェクタ１４０の加速度及び減速度は、実質的にイオン注入工程に影響しないか、あるいは、基板を横断して一様に照射しない。
【００２４】
図４は、本発明の他の実施形態を示し、スキャニング機構１００の基部１０５は、さらに１以上の方向に移動するように作動可能である。例えば基部１０５は、移動機構１７０に作動可能に連結されており、そして、上記移動機構は第２スキャンパスに沿って、基部及び回転サブシステムを移動させるように作動可能であり、上記第２スキャンパスは実質的に第１スキャンパス１４２に垂直である。本発明の一実施形態によれば、第１スキャンパス１４２は、基板１６５の急速(fast)スキャンと関連しており、第２スキャンパス１７５は、上記基板のスロー（slow）スキャンと関係する。そして、基板は、上記第１スキャンパスに沿う最大位置１５５と１６０の間の、基板の各移動に対して、第２スキャンパスに沿って１単位量がインデックスされる。
それ故、第１スキャンパス１４２に沿う基板１６５の全往復（例  図２Ａ−２Ｌのように）に対して、移動機構１７０は、第２スキャンパスに沿って２単位量、基板を移動させる。基部の全移動１７６は、例えば、略基板１６５の直径Ｄである。例えば、図４の移動機構１７０は、さらに、直進ジョイントを含んでよい。移動機構１７０は、さらにボールスねじシステム（図示されていない）を含んでよく、そこで基部１０５は、第２スキャンパス１７５に沿って円滑に移動できる。例えば、そのような移動機構１７０は、上記エンドエフェクタの往復中、単位量毎にイオンビーム中、基板を通過させることによって、エンドエフェクタ１４０上にある基板１６５に「塗装（paint）する」ように作動でき、それによって基板を完全に横断して一様にイオンを注入する。
【００２５】
図５は、ブロックダイアグラム形式による本発明の他の実施形態を示すものであり、スキャニングシステム２００は、図１のスキャニング機構１００を含んでいる。図５において、例えば、第１回転アクチュエータ２０５は、第１ジョイント１２５と関係し、第２回転アクチュエータ２１０は、第２ジョイント１３０と関係し、そして、上記第１アクチュエータ及び第２アクチュエータは、第１及び第２リンク１１５、１２０それぞれに、回転力を供給するように作動可能である。例えば、第１及び第２回転アクチュエータ２０５、２１０は、図１の第１回転方向１２８及び第２回転方向それぞれにおいて、それぞれの第１リンク１１５及び第２リンク１２０を回転作動させる１以上のサーボモータあるいは回転装置を含んでいる。
【００２６】
図５のスキャニングシステム２００は、例えば、第１及び第２アクチュエータ２０５、２１０それぞれと関連する第１感知要素２１５及び第２感知要素２２０をさらに含んでおり、上記第１及び第２の感知要素は、さらに、位置あるいは第１及び第２リンクそれぞれの速度あるいは加速度のような他の運動学的パラメータを、感知するように作動可能である。さらに、本発明の他の実施形態によれば、制御器２２５（例  多軸運動制御器）は、第１及び第２アクチュエータ２０５、２１０と第１及び第２感知要素２１５、２２０の図示されないドライバー及び／あるいは増幅器に作動可能に接続される。そして制御器２２５は、関連する制御デューティサイクル（例  図４に示す最大位置１５５と１６０の間の、エンドエフェクタ１４０の移動）に対して上記第１及び第２回転アクチュエータそれぞれに供給される出力２３０、２３５（例  駆動信号）の量を制御するように作動可能である。エンコーダあるいはレゾルバのような、図５の第１及び第２感知要素２１５、２００は、さらに、制御器２２５へそれぞれフィードバック信号２４０、２４５を供給するように作動可能であり、そして、上記アクチュエータ２０５、２１０それぞれへの駆動信号２３０及び２３５は、例えば、リアルタイムで計算される。そのような駆動信号２３０及び２３５のリアルタイムの計算により、所定の時間間隔で上記回転アクチュエータ２０５、２１０それぞれへの出力の正確な調整を可能にする。
【００２７】
本発明の運動（移動）制御の一般的考え方は、エンドエフェクタの円滑な移動を行わせるものであり、それと関連して速度エラーを最小にすることができる。他の実施形態によれば、制御器２２５は、さらに図示されない逆運動学的モデルを含み、エンドエフェクタ１４０の関節運動は、各ジョイント１２５、１３０それぞれのデューティサイクルから得られる。例えば、制御器２２５は、さらに、各制御デューテイサイクル中、前進送り量、各ジョイント１２５、１３０に対してモデルに基づくコンプリメンタリートルクを計算することによって、各アクチュエータ２０５、２１０を制御するように作動可能である。
【００２８】
上記実施形態で説明したように、第１及び第２回転アクチュエータ２０５、２１０それぞれへ供給される上記出力２３０、２３５の量は、少なくとも部分的には、第１及び第２感知要素２１５、２２０それぞれによって感知された位置に基づくものである。したがって、スキャニング機構１００のエンドエフェクタ１４０の位置は、第１及び第２アクチュエータ２０５、２１０に供給される出力量によって制御でき、その出力量は、さらに図１の第１スキャンパスに沿うエンドエフェクタの速度と加速度に関連している。例えば、図５の制御器２２５は、図４の移動機構１７０を制御するように作動可能であり、第２スキャンパス１７５に沿う基部１０５の移動は、さらに制御可能である。一実施形態によれば、移動機構１７０の各単位の移動（例  「スロースキャン」移動）は、第１スキャンパス１４２に沿うエンドエフェクタの移動（例  「急速スキャン」移動）と同期しており、その結果、上記移動機構は、イオンビーム中を基板１６５の各通過後（例  急速スキャンパスに沿うウエハの方向転換中）、単位量で移動される。
【００２９】
本発明の他の実施形態によれば、図３の第１および第２リンク１１５、１２０の回転速度プロファイルおよび加速度プロファイルは、予め定められており、速度及び加速度と関連する初期力は所定範囲１６８内で最小である。例えば、最大スキャン距離１６６は、イオンビームの利用と関連して回転サブシステム１１０の作業空間を定める。そして、第１及び第２リンク１１５、１２０は、往復移動の始点で最大長である（例  図２Ａの第１位置１５０）。進歩した軌道及びパスの設計技術が、関節空間ばかりでなく操作空間で、移動プロファイルを設計するために使用されてよく、関節加速度と関連する大きな初期力は実質的に最小になる。また、これらの技術は、図５の関節アクチュエータ２０５、２１０と関連して、大きさや要求される出力を減少できる。例えば、図６Ａ、６Ｂ及び６Ｃは、図３のエンドエフェクタ１４０の各時間での、加速度、速度、および位置を示す順運動学的グラフの例を説明するものである。この例で、時間は第１スキャンパスに沿うエンドエフェクタの位置と関連しており、一定速度が所定の範囲１６８内で望ましい。速度変換中（すなわち、エンドエフェクタ１４０の加速及び減速中）、基板はオーバーシュート１６７の領域にあることが望ましい。
【００３０】
本発明の他の実施形態によれば、図３の第１及び第２リンク１１５、１２０が最大長１５５、１６０に近づくか、達した時、あるいはそれらが互いに折畳まれる時（例  図２Ａと２Ｇは最大長を示し、図２Ｄと２Ｊは折畳まれた第１及び第２リンク１１５、１２０を示す）、適当な逆運動学的技術が特異性を克服するために使用することができる。例えば、モデル予測制御技術が第１スキャンパス１４２に沿って基板１６５を円滑に移動するために使用できる。図７Ａ、７Ｂ、及び７Ｃに説明されるように、逆運動は、所定範囲１６８内の基板１６５を一定速度とするために、図３の第１ジョイント１２５および第２ジョイント１３０それぞれの、回転加速度プロファイル３０５、３１０、速度プロファイル３１５、３２０、及び位置プロファイル３２５、３３０を決めることができる。
【００３１】
本発明は、第１及び第２ジョイント１２５、１３０の回転速度を維持し、その結果、関節回転速度は、図７Ｂで示すように、第１及び第２リンク１１５、１２０の３６０度回転中、ゼロでクロス交わらない。速度ゼロで交差しない回転速度（したがって、回転方向）を維持することは、関節の加速度及び減速度と関連して大きな初期力を最小にする。それ故、大きな利点は、従来技術以上のものであり、第１及び第２アクチュエータは、同じ回転方向に連続的に回転する。図８は、逆運動を使用する図３の第１ジョイント１２５および第２ジョイント１３０それぞれに対するトルクプロファイル３３５、３４０の例を示す。さらに、従来のウエハスキャン機構と比較して、第１ジョイント１２５および第２ジョイント１３０と関連する上記トルクは、本発明によれば意義のある減少をしている、ということに注意されなければならない。
【００３２】
本発明のさらに他の実施形態によれば、図９は、図１のスキャニング機構の例の、調整（integration）と操作を説明する例示的方法４００の概要ブロックダイアグラムである。例示的方法は、一連の行動あるいは事項として説明されかつ記載されているが、本発明によれば、いくつかの工程は異なった順序及び／あるいは他の工程と同時に起るので、本発明はこのような行動あるいは事項の説明される順序によって制限されない、ということが理解されるであろう。加えて、図示されない全ての工程が、本発明による方法を実行することを要求されてよい。さらに、上記方法は、図示されない他のシステムと関連するばかりでなく、ここに説明され、記載されているシステムと関連して実行されることが理解されるであろう。
【００３３】
図９に示されるように、行為４０５において２−リンク回転機構を備えることにより開始され、ジョイント間の距離は、略等しい。リンクの回転速度は行為４１０で制御され、エンドエフェクタは二つの最大位置間を往復し、エンドエフェクタの速度は所定範囲内で、通常、一定に維持される。例えば、所定範囲内でイオンビームは基板に衝突し、基板はその移動中、イオンビームに一様に曝される。所定の制御計画が使用され、その結果、関節アクチュエータのリンクによってもたらされる初期の、コリオリの力及び／あるいは求心力が補償される。
【００３４】
本発明のスキャニング機構１００（例  関節腕）は、十分な機敏さを提供し、その結果、スキャニング機構が材料を取り扱う業務に容易に使用できる。そのような材料取扱作業は、例えば、他の移動機構に処理したウエハを置き、あるいは輸送することを含む。逆に、未処理のウエハのローディングあるいはピッキングは、他の移動装置と協働することによって達成される。
【００３５】
本発明の他の実施形態によれば、スキャニング機構１００は図示されない高真空状態にあって、潤滑されたベアリングやアクチュエータのような機械的要素が、環境に直接、曝されていない処理室で使用できる。そのような目的を達成するために、例えば、上記機構１００のジョイントは、磁性流体（Ferro-fluidic）シールのような真空シールを備える。工程のクリーン度を完全にするための、いかなる可動真空シールも、本発明の範囲内に含まれることが理解されるべきである。それ故、本発明は、さらに、クリーンな真空の環境内で、移動し、ウエハスキャンを行うように作動可能である。
【００３６】
本発明は、ある好ましい実施形態に関して記載されているが、等しい変更や変形が、この明細書や添付の図面を読み、理解すれば、他の技術分野で生じることは明らかである。特に、上述した要素（アッセンブリ、装置、回路等）によって達成される多くの機能をみれば、そのような要素を記述するのに使用された上記用語（手段を含む）は、たとえ本発明のここに説明された例示的な実施形態の機能を達成する開示の構造に、構造的に等しくないとしても、上述の要素（例  機能的に等しいもの）の特殊な機能を達成する要素のいずれかに、他に示されていなくとも、相当するものと解釈される。加えて、本発明の他の特徴は、いくつかの実施形態の一つのみについて開示されたものではなく、そのような特徴は、与えられたあるいは特殊な応用のために有効かつ望ましいものとして、他の実施形態の特徴と結合される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態によるスキャニング装置の例を示す平面図である。
【図２Ａ】本発明の他の実施形態による種々の位置での、図１のスキャニング装置の例を示す平面図である。
【図２Ｂ】本発明の他の実施形態による種々の位置での、図１のスキャニング装置の例を示す平面図である。
【図２Ｃ】本発明の他の実施形態による種々の位置での、図１のスキャニング装置の例を示す平面図である。
【図２Ｄ】本発明の他の実施形態による種々の位置での、図１のスキャニング装置の例を示す平面図である。
【図２Ｅ】本発明の他の実施形態による種々の位置での、図１のスキャニング装置の例を示す平面図である。
【図２Ｆ】本発明の他の実施形態による種々の位置での、図１のスキャニング装置の例を示す平面図である。
【図２Ｇ】本発明の他の実施形態による種々の位置での、図１のスキャニング装置の例を示す平面図である。
【図２Ｈ】本発明の他の実施形態による種々の位置での、図１のスキャニング装置の例を示す平面図である。
【図２Ｉ】本発明の他の実施形態による種々の位置での、図１のスキャニング装置の例を示す平面図である。
【図２Ｊ】本発明の他の実施形態による種々の位置での、図１のスキャニング装置の例を示す平面図である。
【図２Ｋ】本発明の他の実施形態による種々の位置での、図１のスキャニング装置の例を示す平面図である。
【図２Ｌ】本発明の他の実施形態による種々の位置での、図１のスキャニング装置の例を示す平面図である。
【図３】本発明の一実施形態によるスキャニング装置の所定範囲の移動を説明する、スキャニング装置の平面図である。
【図４】本発明の他の実施形態によるスキャニング装置の他の移動範囲を説明する、スキャニング装置の平面図である。
【図５】本発明の他の実施形態による例のスキャニングシステムの、システム−レベルブロックダイアグラムである。
【図６Ａ】本発明の一実施形態によるスキャニング装置と関連する基板の加速度の前進の運動学的グラフである。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態によるスキャニング装置と関連する基板の速度の前進の運動学的グラフである。
【図６Ｃ】本発明の一実施形態によるスキャニング装置と関連する基板の位置の前進の運動学的グラフである。
【図７Ａ】本発明の他の実施形態によるスキャニング装置と関連する基板の加速度の後進の運動学的グラフである。
【図７Ｂ】本発明の他の実施形態によるスキャニング装置と関連する基板の速度の後進の運動学的グラフである。
【図７Ｃ】本発明の他の実施形態によるスキャニング装置と関連する基板の位置の後進の運動学的グラフである。
【図８】本発明の他の実施形態によるスキャニング装置と関連するトルクの後進の運動学的グラフである。
【図９】本発明の他の実施形態による基板を処理する方法のブロックダイアグラムである。
【符号の説明】
【００３８】
１００  スキャニング機構
１０５  基部
１１０  回転サブシステム
１１５  第１リンク
１２０  第２リンク
１２５  第１ジョイント１２５
１２７  第１軸
１２８  第１回転方向
１３０  第２ジョイント
１３３  第２回転方向
１３２  第２軸
１３４  第１回転パス
１３５  第２回転パス
１４０  エンドエフェクタ
１４２  第１スキャンパス
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図２Ｈ】
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【図２Ｉ】
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【図２Ｊ】
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【図２Ｋ】
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【図２Ｌ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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