JP2000357486A - イオン注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 第１の軸１２に沿って延びている走査ア
ーム１１を有する単一の半導体ウェーハ１８を連続的に
処理するイオン注入装置。ウェーハ１８面に中心を有
し、かつウェーハ１８面に垂直な第２の軸の周りに回転
可能なように、ウェーハ・ホルダ１０はアーム１１の自
由端の上に搭載されている。第１の軸１２を横切ってア
ーム１１を往復運動させることにより、ウェーハ１８を
イオン・ビーム１３を通して走査することができる。回
転モータは、その回転軸を第１の軸に平行に、かつ第２
の軸に垂直にして、自由端の近くの走査アーム１１の中
に搭載されている。直角回転駆動装置は、モータをウェ
ーハ・ホルダ１０に接続する。ウェーハ１８が３６０度
以上回転されるのを防止するために、ハード・ストップ
がモータの上に設けられる。

Description

【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９
２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１
１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４
２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１１
８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１２
４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１３
２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１４
８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１５
０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１５
８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１６
０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２
０３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１５
８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３
６０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２
０２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２０
３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５，２２
９，６１５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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シュウ サトウ アメリカ合衆国， マサチューセッツ州, バイフィールド， ラーキン ロード 11 (72)発明者 セオドア エイチ． スミック アメリカ合衆国， マサチューセッツ州, エセックス， ラフキン ポイント ロ ード 31

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【請求項２】 前記直角回転駆動機構は、前記モータに
   より駆動される直角直結駆動歯車と、前記直角歯車と前
   記ウェーハ・ホルダを相互に接続するベルト伝動装置と
   を備える、請求項１記載のイオン注入装置。
3. 【請求項３】 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、請求項１または請求項２に
   記載のイオン注入装置。
4. 【請求項４】 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３に記載のイオン注入装置。
5. 【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から請求項４のいずれか１項に記載のイオン注
   入装置。
6. 【請求項６】 前記ウェーハ・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。
7. 【請求項７】 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６記載のイオン注入装
   置。
8. 【請求項８】 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６または請求項７に記載のイオン注入装
   置。
9. 【請求項９】 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。
10. 【請求項１０】 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。
11. 【請求項１１】 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１０に
    記載のイオン注入装置。
12. 【請求項１２】 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１１に記載
    のイオン注入装置。
13. 【請求項１３】 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１２に記載のイオン注入装置。