(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外端と内端の間の第１の軸に沿って延びている走査アームと、
前記第１の軸にほぼ平行な平面内にウェーハを保持するように前記アームの前記内端上に搭載され、前記ウェーハ・ホルダ上のウェーハの前記平面に中心を置き且つ垂直な第２の軸の周りを前記アームに対して回転するように構成されたウェーハ・ホルダと、
前記ウェーハ・ホルダ上のウェーハをイオン・ビームを通して前後に走査するために、前記第１の軸を横切って前記アームを繰り返し往復運動させるための、前記アームの前記外端に接続された走査機構と、
前記走査アームの中に前記走査アームの前記外端よりも内側に搭載された回転モータであって、前記回転モータは前記第１の軸の方向に延びかつ前記第２の軸に垂直な回転軸を有する回転モータと、
前記第２の軸の周りに前記ウェーハ・ホルダの回転を制御するための前記モータを前記ウェーハ・ホルダに接続する直角回転駆動機構と
を備え、
前記直角回転駆動機構は、前記モータと前記ウェーハ・ホルダの間にＲ：ｌの減速比を与え（ここでＲ＞ｌである）、さらに前記ウェーハ・ホルダの回転を最高３６０度をちょうど超えたところに制限するように、前記モータの回転をほぼＲ回転の範囲に制限するハード・ストップを有する、単一半導体ウェーハを連続的に処理するイオン注入装置。
【請求項２】
前記ハード・ストップは、前記モータにより駆動されるシャフトと、
前記シャフト上の前記シャフトの軸から予め定められた半径方向距離に搭載された移動停止部材と、
前記シャフトと同心の少なくとも１つの自由に回転可能な環と、
前記シャフトの最高１回転の後に、両側が前記移動停止部材によって係合されるように、前記環の上の半径方向の位置に搭載された中間停止部材と、
前記環の最高１回転の後に、両側が前記中間停止部材によって係合されるように配置された固定停止部材とを備え、
それによって、前記移動停止部材による前記中間停止部材の係合、次いで前記中間停止部材による前記固定停止部材の係合が、前記シャフトの回転を最高２回転に制限する、請求項１に記載のイオン注入装置。
【請求項３】
前記ウェーハ・ホルダは電気部品を有し、前記注入装置は前記走査アームから前記ウェーハ・ホルダの前記電気部品に電気的接続を行うために可撓性導体素子を有し、前記ウェーハ・ホルダの回転を巻き付けおよび巻き戻しにより適応させるために、前記可撓性導体素子は前記第２の軸の周りに巻き付けられている、請求項１または請求項２に記載のイオン注入装置。
【請求項４】
ウェーハ・ホルダ上のウェーハの平面に中心を置き且つ垂直な軸の周りを回転するように搭載されたウェーハ・ホルダと、
回転モータと、
前記軸の周りで前記ウェーハ・ホルダの回転を制御するように前記モータを前記ウェーハ・ホルダに接続する駆動機構であって、前記駆動機構は前記モータと前記ウェーハ・ホルダとの間に、Ｒ＞ｌである、Ｒ：ｌの減速比を与える駆動機構と、
前記ウェーハ・ホルダの回転を最高３６０度をちょうど超えたところに制限するように、前記モータの回転をほぼＲ回転の範囲に制限するハード・ストップと
を備える、単一半導体ウェーハを連続的に処理するイオン注入装置。
【請求項５】
前記ウェーハ・ホルダは電気部品を有し、前記注入装置は前記ウェーハ・ホルダの前記電気部品に電気的接続を行うために可撓性導体素子を有し、前記可撓性導体素子は前記ウェーハ・ホルダの回転を巻き付けおよび巻き戻しにより適応させるように前記軸の周りに巻き付けられている、請求項４記載のイオン注入装置。
【請求項６】
前記ハード・ストップは、前記モータにより駆動されるシャフトと、
前記シャフト上で前記シャフトの前記軸から予め定められた半径方向距離に搭載された移動停止部材と、
前記シャフトと同心の少なくとも１つの自由に回転可能な環と、
前記シャフトの最高１回転の後に、両側が前記移動停止部材によって係合されるように、前記環上の半径方向の位置に搭載された中間停止部材と、
前記環の最高１回転の後に、両側が前記中間停止部材によって係合されるように配置された固定停止部材とを備え、
それによって、前記移動停止部材による前記中間停止部材の係合、次いで前記中間停止部材による前記固定停止部材の係合が、前記シャフトの回転を最高２回転に制限する、請求項４または請求項５に記載のイオン注入装置。
【請求項７】
電気部品を有し、ウェーハ・ホルダ上のウェーハの平面に中心を置き且つ垂直な軸の周りを回転するように搭載されたウェーハ・ホルダと、
モータと、前記軸の周りの前記ウェーハ・ホルダの回転を制御するための、前記モータを前記ウェーハ・ホルダに接続する駆動機構と、
前記ウェーハ・ホルダの前記電気部品に電気的接続を行うための可撓性導体素子であって、前記可撓性導体素子は前記ウェーハ・ホルダの回転を巻き付けおよび巻き戻しにより適応させるように前記軸の周りに巻き付けられている、前記ウェーハ・ホルダの前記電気部品に電気的接続を行うための可撓性導体素子と
を備える、単一半導体ウェーハを連続的に処理するイオン注入装置。
【請求項８】
外端と内端の間のほぼ水平な軸に沿って延びている走査アームと、
前記水平な軸にほぼ平行な平面内にウェーハを保持するように、前記アームの前記内端上に搭載されたウェーハ・ホルダと、
前記軸をほぼ水平に維持しながら前記アームに繰り返し往復直線運動をさせるための、前記アームの前記外端に接続された走査機構であって、前記直線運動は前記ウェーハ・ホルダ上のウェーハをイオン・ビームを通して前後に走査するために前記軸を横切っている、走査機構と、
前記走査機構により加えられる前記直線往復運動の垂直に対する角度を調整するために、前記走査機構を前記走査アームの前記水平軸に平行な軸の周りで回転させるための傾斜調整機構とを備え、
前記ウェーハ・ホルダは、前記走査機構に対して前記アームの前記水平軸の周りを回転するために搭載されている、単一半導体ウェーハを連続的に処理するイオン注入装置。
【請求項９】
前記走査アームの前記外端は、前記走査機構に対して前記アームの前記水平軸の周りで前記アームを回転させるために搭載されている、請求項８に記載のイオン注入装置。
【請求項１０】
前記走査機構に対して前記水平軸の周りで前記アームの回転位置を制御するために、前記走査アームに接続されたモータを有する、請求項９に記載のイオン注入装置。
【請求項１１】
処理済みウェーハを前記ウェーハ・ホルダからアンロードし、未処理ウェーハを前記ウェーハ・ホルダにロードするためのウェーハ・ハンドリング機構と、
イオン注入の間に、前記ウェーハ・ハンドリング機構によってアンロードおよびロードを行うために、ほぼ垂直に前記直線往復運動を行うように前記傾斜調整機構を設定し、前記走査機構が前記イオン・ビーム上方での前記直線運動の最上端にウェーハ・ホルダを伴って前記走査アームを持って来るように、前記走査機構を制御し、前記ウェーハ・ホルダ上のウェーハを前記ウェーハ・ホルダの頭部のほぼ水平な面に持って来るために、前記走査アームを前記走査アームの軸の周りで回転させるように前記モータを制御することにより、前記ウェーハ・ホルダが所定の位置に移動されるように構成された制御装置を有する、請求項１０に記載のイオン注入装置。
【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またはその改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
イオン注入装置は、半導体および金属製品の製造において、基板あるいは基板の予め定められた領域内の材料の導電率を変更するために、半導体あるいは金属基板の中にイオンを注入するために一般に使用される。イオン注入装置は、イオンのビームを生成するためのイオン・ビーム・ジェネレータ、およびイオン・ビーム内のイオンの特定の種類を選択し、基板ホルダ上に支えられている目標の基板に真空チャンバを通してイオン・ビームを指向させるための手段を通常有する。
【０００３】
米国特許第４，９２９，８４０号、第４，９７５，５８６号および第５，００３，１８３号で開示されているような、単一のウェーハを連続的に処理するための従来技術による代表的な注入装置においては、基板ホルダーはイオン・ビームの前で回転するように実装されている。基板ホルダは、ウェーハ表面により定められる平面内でほぼウェーハの直径に沿って延びている第１の軸の周りに回転可能であり、また第１の軸に垂直で、ウェーハの中心を通って延びている第２の軸の周りに回転可能である。ウェーハ・サポートを回転させる駆動装置は、相互に独立して動作可能であり、真空チャンバの外に実装されたステッピング・モータを有すると説明されている。
【０００４】
ウェーハ・ホルダをウェーハ軸の周りに回転させるモータは、ベルト伝動により連結された２つの比較的長い駆動シャフトを介してウェーハ・ホルダに連結されている。２つの駆動シャフトの末端は、傘歯車装置によりウェーハ・ホルダに連結されている。
【０００５】
米国特許第５，２２９，６１５号においては、基板ホルダあるいはプラテン組立体が、アーム上のウェーハ軸の周りに回転するように搭載されており、チェーン駆動装置によりモータに連結されている単一ウェーハ・イオン注入装置が開示されている。アームは、モータを収容しているハウジングを有し、さらにチェーン駆動装置も格納するように構成されている。結果として、アームは断面が大きくなり、比較的重くなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ウェーハ軸の周りにウェーハ・ホルダの回転を可能にする走査アーム組立体を有し、従来技術より軽くて信頼性が高い注入装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、外端と内端の間の第１の軸に沿って延びている走査アームと、前記第１の軸にほぼ平行な平面内にウェーハを保持するように前記アームの前記内端の上に搭載され、前記ウェーハ・ホルダ上のウェーハの前記平面に中心を置き且つ垂直な第２の軸の周りを前記アームに対して回転するように構成されたウェーハ・ホルダと、前記ウェーハ・ホルダ上のウェーハをイオン・ビームを横切って前後に走査するために、前記第１の軸を横切って前記アームを繰り返し往復運動させるための、前記アームの前記外端に接続された走査機構と、前記走査アームの中に前記走査アームの前記外端の内側に搭載された回転モータであって、前記回転モータは前記第１の軸の方向に延びかつ前記第２の軸に垂直な回転軸を有する、前記走査アームの中に前記走査アームの前記外端の内側に搭載された回転モータと、前記第２の軸の周りに前記ウェーハ・ホルダの回転を制御するための、前記モータを前記ウェーハ・ホルダに接続する直角回転駆動機構とを備える、単一半導体ウェーハを連続的に処理するイオン注入装置を提供する。
【０００８】
モータの軸を走査アームの軸と一直線に配列して、走査アームの中のウェーハ・ホルダに対して駆動モータを搭載することにより、走査アームの断面輪郭を大幅に縮小することができる。さらに重要なことに、モータをウェーハ・ホルダに接続する直角駆動機構は、それほど大きくなく、より短く、より信頼性が高い。
【０００９】
直角回転駆動機構は、モータにより駆動される直角直結駆動歯車と、直角歯車とウェーハ・ホルダを相互に接続するベルト伝動装置を有することが望ましい。
【００１０】
回転駆動機構は、モータとウェーハ・ホルダの間にＲ：ｌの減速比を与え（ここでＲ＞ｌである）、さらにウェーハ・ホルダの回転を最高３６０度を丁度超えたところに制限するように、モータの回転をほぼＲ回転の範囲に制限するハード・ストップを有することができる。
【００１１】
ある応用例においては、静電力によりウェーハをウェーハ・ホルダに保持するために、ウェーハ・ホルダは、ウェーハ・ホルダのプラテン上の電極のような電気部品を有してもよい。その場合、走査アームからウェーハ・ホルダの電気部品に電気的接続を行うために、可撓性導体素子を使用することができ、ウェーハ・ホルダの回転を巻き付けおよび巻き戻しにより適応させるために、前記可撓性導体素子は前記第２の軸の周りに巻き付けられている。
【００１２】
本発明はさらに、前記ウェーハ・ホルダ上のウェーハの平面に中心を置き、かつ垂直な軸の周りに回転するように搭載されたウェーハ・ホルダと、回転モータと、前記軸の周りで前記ウェーハ・ホルダの回転を制御するように前記モータを前記ウェーハ・ホルダに接続する駆動機構であって、前記駆動機構は前記モータと前記ウェーハ・ホルダとの間に、Ｒ＞ｌである、Ｒ：ｌの減速比を与える駆動機構と、前記ウェーハ・ホルダの回転を最高３６０度を丁度超えたところに制限するように、前記モータの回転をほぼＲ回転の範囲に制限するハード・ストップとを備える、単一半導体ウェーハを連続的に処理するイオン注入装置を提供する。
【００１３】
さらに本発明は、電気部品を有し、ウェーハ・ホルダ上のウェーハの平面に中心を置き、かつ垂直な軸の周りを回転するように搭載されたウェーハ・ホルダと、
モータと、前記軸の周りの前記ウェーハ・ホルダの回転を制御するための、前記モータを前記ウェーハ・ホルダに接続する駆動機構と、前記ウェーハ・ホルダの前記電気部品に電気的接続を行うための可撓性導体素子であって、前記ウェーハ・ホルダの回転を巻き付けおよび巻き戻しにより適応させるために、前記可撓性導体素子は前記軸の周りに巻き付けられている、前記ウェーハ・ホルダの前記電気部品に電気的接続を行うための可撓性導体素子とを備える、単一半導体ウェーハを連続的に処理するイオン注入装置を提供する。
【００１４】
さらに本発明は、外端と内端の間のほぼ水平な軸に沿って延びている走査アームと、前記水平な軸にほぼ平行な平面内にウェーハを保持するように、前記アームの前記内端の上に搭載されたウェーハ・ホルダと、前記軸をほぼ水平に維持しながら前記アームに繰り返し往復直線運動をさせるための、前記アームの前記外端に接続された走査機構であって、前記直線運動は前記ウェーハ・ホルダ上のウェーハをイオン・ビームを通して前後に走査するために前記軸を横切っている、走査機構と、前記走査機構により加えられる前記直線往復運動の垂直に対する角度を調整するために、前記走査機構を前記走査アームの前記水平軸に平行な軸の周りで回転させるための傾斜調整機構とを備え、前記走査アームの前記外端は、前記走査機構に対して前記アームの前記水平軸の周りで前記アームを回転させるために搭載されている、単一半導体ウェーハを連続的に処理するイオン注入装置を提供する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
まず図１を参照すると、シリコンウェーハ式の２００ｍｍあるいは３００ｍｍ基板をイオン・ビームを通して機械的に走査するために使用できるイオン注入装置のプロセス・チャンバが示されている。イオン・ビームは全体として参照番号１３で示されている。図示する装置は、国際特許出願ＰＣＴ特許出願公開明細書第９９／１３４８８号に説明されているものに類似しており、その開示内容は参考文献として本明細書に包含される。
【００１６】
図示する装置において、イオン・ビームは扇形に広げられる、すなわち比較的高速で（たとえば約１５０Ｈｚの範囲で）ビーム方向に横向きの第１の方向に走査される。機械的走査は、前記第１の方向に直交する第２の方向に、走査されたイオン・ビームを通して比較的低速で（たとえば０．５から１Ｈｚの範囲で）ウェーハを前後に動かす。
【００１７】
図１において、イオン注入プロセス・チャンバは真空チャンバ２４を有する。真空チャンバ２４は、走査されたイオン・ビーム１３を受けるために、イオン注入装置の他の部品に接続されている。イオン注入装置のイオン源、質量選択マグネットおよび走査装置は、本発明の基本思想に寄与しないので、本明細書においてはさらに説明しない。
【００１８】
真空チャンバ２４の中で、ウェーハ１８は、走査アーム１１の内端に支えられるウェーハ・ホルダ１０の上に搭載される。走査アーム１１自身は、全体として参照番号１７で示す走査機構上に、走査アームの外端が搭載されている。走査機構は直線往復運動部９２を有し、ウェーハ・ホルダ１０を搭載している走査アーム１１の外端は、その上に搭載されている。往復運動部９２自身は、真空チャンバ２４の端壁２４Ａの上の矢印２２の方向に回転するために搭載される回転部２１の上に搭載されている。
【００１９】
走査機構の部品９２の往復運動は、アクチュエータ１４により行われる。上に参照した国際明細書に述べられているように、本実施例では、走査機構１７の回転可能部２１は、低摩擦空気軸受および真空シール装置により搭載されている。同様に、やはり前記国際明細書に述べられているように、走査機構の滑動部９２も、無摩擦空気軸受および真空シール装置により回転部２２に搭載されている。
【００２０】
図１に開示されている実施例において、走査アーム１１自身がその軸１２の周りを回転できるように、走査アーム１１は滑動部９２の中に搭載されている。したがって、矢印３１で示すように走査アームが滑動部に対して回転できるよう、走査アームは滑動部９２の中のロータリー・シール３０の中に搭載されている。走査アーム１１の軸１２の周りの回転位置は、滑動部９２の上に搭載されたモータ３２によって、また走査アーム１１を歯車３３を用いて軸１２の周りを回転させるように駆動することによって制御できる。
【００２１】
図２は、走査機構１７の回転部材２１および滑動部９２によって供される、走査アーム１１上のウェーハ・ホルダ１０の動きの様々な自由度を示す。図２において、走査されたイオン・ビームは参照番号１３により示されている。図２は走査されたビームの平面から見たものである。アクチュエータ１４の動作は、走査アーム１１およびウェーハ・ホルダ１０を矢印４０の方向に前後に往復運動させる。矢印４０の方向の往復運動の範囲は十分であり、ウェーハ・ホルダ１０の上のウェーハ１８は、走査機構の往復運動行程の両端でイオン・ビーム１３を完全に通過する。アームおよびウェーハの位置は、ビーム１３の下の往復運動走査の他端において、点線の輪郭で示されている。
【００２２】
走査運動が起きる時の垂直に対する角度は、走査機構１７の回転部２１を回転させることにより調整可能である。ウェーハ・ホルダおよび走査アーム１１がこの往復運動走査方向に平行であるように配列されている場合に、回転部２１の回転の中心は、ウェーハ・ホルダ１０の上に搭載されたウェーハの平面に実質的にあるように配置されている。
【００２３】
その結果、たとえば矢印４１の方向に、往復運動の走査方向を変更することが可能であり、ウェーハはウェーハ自身の平面内で矢印４１の線に沿って走査される。さらに矢印４１は同じ点４２を通過する。点４２は走査機構の回転部２１の回転軸である。
【００２４】
このように、走査中のイオン・ビームに対するウェーハの傾斜角は必要に応じて調整可能である。
【００２５】
本実施例では、走査アーム１１自身は走査アーム自身の軸４５の周りに回転するように搭載されている。往復運動部９２の走査方向の平面内で、走査アームおよびウェーハ・ホルダ１０がウェーハ１８と図２に示す方向に固定されている場合、図２に示す垂直方向から反時計回りに９０度走査機構の回転部２１を回転させると、ウェーハ・ホルダ１０は水平になり、その上にウェーハ１８を搭載していることになる。この向きで処理済みウェーハをホルダーから除去することができ、未処理ウェーハをホルダーに供給することができる。しかし、この向きにおいては、ウェーハ・ホルダは、走査されるイオン・ビーム１３の位置に常に位置している。したがって、ウェーハのアンローディングおよびローディングが、ウェーハ・ホルダを水平方向に持って来るのに機械的走査機構１７の回転のみを使用してこのように行われる場合、イオン・ビームは処理位置の手前で遮断されなければならない。
【００２６】
走査アーム１１自身がその軸４５の周りに回転可能であるようにさらに構成することにより、走査方向が一般に垂直である直線走査機構の直線的走査の上端に走査アーム１１があるとき、走査アーム１１を回転させる駆動モータ３２の動作によって、図２の参照番号４６で点線の輪郭で示すように水平位置にウェーハ・ホルダは回転可能である。このように、ウェーハ・ホルダが走査されたイオン・ビーム１３の線を十分に超えているときに、ウェーハ・ホルダ１０を水平位置に持って来ることができる。その結果、イオン・ビーム１３を遮断せずに、ウェーハ・ホルダ１０からウェーハをロードしアンロードすることが可能となる。
【００２７】
図１に示すように、イオン注入装置は、往復運動アクチュエータ１４と走査アーム１１の方向を制御するモータ３２の動作を制御するために接続された制御装置１５を有する。制御装置１５は、走査機構１７の回転部２１の回転位置の制御を行うように構成することもできる。制御装置１５は、積分器７３を介してスロット・ファラデー１６から信号を受信するように図１に示されている。積分器７３を有するスロット・ファラデー１６は、ドーズを監視する目的のために制御装置１５に制御入力として使用することができるイオン・ビーム内の電流を表す信号の生成を可能にする。
【００２８】
さらに図１は、チャンバ２４で処理する未処理ウェーハの供給源を備えたウェーハ・ハンドリング装置９９を概略的に示す。図２を参照して上述したように、ウェーハ・ホルダが水平方向にあるとき処理済みウェーハをウェーハ・ホルダ１０から取り除き、後続の処理のためにウェーハ・ホルダに未処理ウェーハを供給するための真空ロボットが、チャンバ２４の中に通常設けられている。
【００２９】
手順を自動化するために、イオン注入プロセスの終了と共に、走査機構１７の回転部２１が滑動部９２の往復運動の方向を垂直にし、滑動部９２をウェーハ・ホルダ１０がビーム１３を超える最も高い位置にし、次に図２に参照番号４６で示したようにウェーハ・ホルダ１０を水平位置にするために走査アーム１１をその軸の周りに回転させるように、１つ以上のマイクロプロセッサを組み込むことができる制御装置１５は構成されている。
【００３０】
次に真空チャンバ２４内の真空ロボットは、処理済みウェーハをホルダー１０から取り除き、後続の処理のために未処理ウェーハをホルダーに供給するように制御される。
【００３１】
図１に示す走査アーム組立体において、基板自身の表面に直角を成し基板自身を中心とする軸の周りに回転可能であるように、ウェーハ・ホルダ１０はアーム１１に搭載されている。アーム１１は中空であり、走査機構１７の滑動部９２の中に回転真空シール３０を介して延びており、アームの内部は大気圧になっている。図３、４および５を参照すると、アーム１１はほぼ円筒状の断面であり、全体として１１４に示される細長いハウジングに封止された環状の継ぎ輪部１１２を有する。
【００３２】
アーム１１との継手から遠く離れたハウジング１１４の内端に隣接して、ハウジング１１４は壁部分１１６を有する。壁部分１１６の中には段付きの円形のアパーチャー１１８が形成されている。全体として参照番号１２２で示す基板ホルダのハブ１２０が、軸Ｂの周りを回転するために、段付きの円形アパーチャー１１８を通して搭載されている。ハブ１２０は円筒状であり、アパーチャー１１８の段付きの表面から間隔を置いて据えられる段付きの環状のフランジを付けた端部１２４を有する。
【００３３】
基板ホルダ１０は、軸Ｂの周りを回転するためにハブ１２０と同心状に搭載されている円形の金属プラテン１２６を有する。プラテン１２６は、たとえば円板形半導体ウェーハの形の基板を受け入れるような直径である。
【００３４】
ハブ１２０は、環状スリーブ１３０により設けられる軸受サポートの中の軸受組立体１２８の中で回転するように搭載されている。環状スリーブ１３０は、全体としてＬ字形の断面であり、ハウジング１１４の壁部分１１６の内側面に円形のアパーチャー１１８と同心状に固定されている。
【００３５】
ハブ１２０の表面は、回転真空シール１３２によりスリーブ１３０の内部表面に対して封止されている。回転真空シール１３２は標準の形式のものでもよい。
【００３６】
ハブの上には、スプール１３４および、軸Ｂと同心であり全体として参照番号１５０で示す駆動ベルト装置の被動ホイールを構成する環状のスカート１４８が搭載されている。駆動ベルト組立体は、被動ホイール１４８、張力が掛かったベルト１５２、および駆動ホイール１５４を有する。
【００３７】
図から判るように、特に図４および図５から判るように、基板ホルダはアームの中で回転するように確実に搭載されている。基板ホルダの回転は、駆動ベルト装置１５０により実現される。駆動ベルト装置１５０の駆動ホイール１５４は、シャフト１５６に搭載されている。モータ１５８が、回転軸を走査アーム１１の軸Ｍに平行に、またウェーハ・ホルダの軸Ｂに垂直に配列されて、ハウジングの中に搭載されている。モータ１５８は、直角駆動組立体１５７を介してシャフト１５６を駆動する。
【００３８】
スプール１３４の胴体は円筒状の成形器を構成し、その周囲に螺旋形に巻かれた平らな可撓性の導体１６０が緩く巻き付けられている。可撓性の導体１６０は、ウェーハをホルダーのプラテンに静電的にクランプするための電極といった、ウェーハ・ホルダ１２６上の電気部品に電気的接続を行なう。導体はスプールの内端に固定され、基板ホルダが、きつく巻き付けられずに３６０度回転できるように、十分に緩く巻き付けられている。導体１６０の反対側はコネクター１６２に接続され、それによって電源および必要に応じて信号線に電気的に接続することができる。
【００３９】
可撓性の導体１６０は、複数の電導性トラックを有するフレキシブル印刷回路でもよく、スプール１３４の周りに巻き付けられた帯状の紐として形成される。
【００４０】
イオン注入装置を動作させるとき、１回のイオン注入プロセスの間に、ウェーハ・ホルダ１２２を異なる方向に回転させてもよい。たとえば、注入装置は斜めにイオン注入を行うために、典型的にはトレンチあるいは他のウェーハ表面上のエッチングされた構造の側壁にイオン注入を行うために、使用することができる。ウェーハ表面上での全方向の壁への注入を確実にするために、ウェーハ・ホルダは、イオン注入プロセスの間にウェーハ・ホルダ自身の軸の周りで、通常９０度の段階で向きを変えることができる。必要とされる方向の全範囲が、ウェーハ・ホルダを３６０度まで１回転させることにより可能なことは十分理解されよう。
【００４１】
巻き付けられた可撓性の導体によって、回転するウェーハ・ホルダに、信頼性が高く単純な方法で電気的接続が可能となる。
【００４２】
モータ１５８によってウェーハ・ホルダが合計３６０度を大幅に超えて回転しないことを確実にするために、図６に示すように、モータ１５８の回転を制限するよう、ハード・ストップ装置が準備されている。
【００４３】
直角駆動装置１５７は、モータとシャフト１５６の間に１６対１の伝動比を供する。図６に示すハード・ストップ機構は、実際には、シャフト１５６と組み合わされている。図６において、シャフト１５６上の駆動ホイールすなわちプーリ１５４は、軸方向に延びているピン２０１を支持している。モータ１５８によりシャフト１５６が回転されるとき、プーリ１５４はシャフト１５６の軸の周りに円形の経路でピン２０１を持ち運ぶ。
【００４４】
環状の素子２０２は、シャフト１５６の周りを自由に回転するように搭載されており、中間停止部材２０３を支持している。停止部材２０３は停止部材２０３の半径方向の外端にカム面２０４及び２０５を有し、これらのカム面はそれぞれマイクロスイッチ２０８及び２０９の操作レバー２０６及び２０７と係合している。マイクロスイッチ２０８及び２０９は、モータ１５８に対して電源の緊急停止を行う。
【００４５】
ウェーハ・ホルダを必要に応じて所定の量だけ回転させるために、通常、モータ１５８は、図１に示す制御装置１５のような外部の制御装置により制御されていることは理解されよう。モータ１５８の適切な制御は、モータが回転限界の間でのみ動作することを通常は保証するであろう。回転限界は、必要とされる最高３６０度のウェーハ・ホルダの回転範囲に対応している。しかし、制御故障時には、所定の３６０度の回転範囲を超えてモータ１５８がウェーハ・ホルダを駆動しないことを確実にすることが重要である。回転範囲を超えてモータがウェーハ・ホルダを駆動すれば、可撓性導体素子１６０を損傷させるであろう。したがって、外部の制御装置により必要な範囲を超えてモータが駆動された場合に、モータ１５８への電源を遮断するために、マイクロスイッチ２０８及び２０９が設けられている。
【００４６】
プーリ１５４とウェーハ・ホルダ間の歯車機構は、駆動ホイール１５４とベルト１５２を運ぶ被動ホイール１４８間の寸法差により本質的にもたらされる約１．６７対１の減速をさらに行う。
【００４７】
したがって、図６のハード・ストップ装置は、シャフト１５６の２回転に少し満たない回転を可能にするように設計されている。図６において、シャフト１５６と共に回転するピン２０１が、環２０２上で自由に回転可能な中間停止部材２０３を、マイクロスイッチ２０９の操作レバー２０７に対して押し付けている時計回りの回転の極端において、シャフトが示されている。シャフト１５６の反時計回りの回転は、ピン２０１の対応する反時計回りの動きを起こす。ピン２０１がシャフト１５６の軸の周りを完全に１回転した後で、ピンは中間停止部材２０３の反対側に係合し、そこで、次に環２０２は、停止部材２０３のカム面２０４がマイクロスイッチ２０８の操作レバー２０６に係合するまで、シャフト１５６と共に反時計回りに、ほとんど完全にさらに１回転する。
【００４８】
標準的な制御の下においては、マイクロスイッチ２０８および２０９の動作の前に、外部の制御装置によりモータが停止されることは理解されるべきである。
【００４９】
たとえば、対応するマイクロスイッチの動作に続く角運動量によって、シャフト１５６がそこを越えてさらに回転することはできないハード・ストップを確実なものにするために、シャフト１５６のハウジングに対して固定されている位置に、さらに別のハード・ストップ・ピン２１０が搭載されている。次に、なお一層の動きを防止するために、中間停止部材２０３はハード・ストップ・ピン２１０と機械的に係合することができる。シャフト１５６が再び後方に回転する時に対応するマイクロスイッチを解放するために、中間停止部材２０３が後方に移動することを確実にするように、スプリング２１１および２１０が中間停止部材２０３の上に設けられている。
【００５０】
国際特許出願ＰＣＴ特許出願公開明細書第９９／１３４８８号に開示された種類の直線的に走査されるアームに関連して、本発明の実施例を以上に説明したが、他の実施形態も可能であることは理解されるであろう。本発明のすべての態様は、米国特許第５，２２９，６１５号に示すような、異なる走査機構を有する直線的に走査されるアームに等しく適用できる。このような実施形態においては、可能ではあるが、上述の国際特許出願による直線走査装置によって可能な装置ほど有利ではないであろう直線走査機構のウェーハ・ホルダ側で、走査アームをそれ自体の軸の周りで回転させるモータを搭載することが必要であろう。比較すると、上述の国際特許出願による装置においては、走査機構１７の直線滑動部９２に対して走査アーム全体を走査アーム自身の軸の周りに回転可能にすることができ、アームのこの回転を駆動するためのモータは真空チャンバの外部に搭載できる。これは、構造を大幅に単純化し、保全性を改善する。さらに走査アームの剛性が改良される。
【００５１】
米国特許第５，００３，１８３号に開示した装置と同様に、ウェーハ・ホルダがイオン・ビームを通して前後に弧を描くように、アームの外端においてロータリー・ジョイントの周りにアームを回転させることにより、走査アームを往復運動させる走査装置の中で、ウェーハ軸の周りでのウェーハ・ホルダの回転を駆動するために、本明細書において開示した装置を使用することも可能である。
【００５２】
一般的に、添付される特許請求の範囲に規定する本発明から逸脱することなく、本発明の他の変形および実施形態を考察することは可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるイオン注入装置の処理チャンバの斜視図である。
【図２】イオン注入装置の動作中の基板ホルダの様々な動きを示す概略図である。
【図３】わかりやすくするために部品を取り除いた、本発明によるアーム組立体の内部の部分の背面図である。
【図４】図３に示すアーム組立体の、図３の矢印Ｔの方向から見た側面図である。
【図５】図４の一部の拡大図である。
【図６】アーム内のモータの回転の範囲を制限するために使用されるエンドストップの図である。
【図１】
0004598231.tif 000002
【図２】
0004598231.tif 000003
【図３】
0004598231.tif 000004
【図４】
0004598231.tif 000005
【図５】
0004598231.tif 000006
【図６】
0004598231.tif 000007