JP2573779C - - Google Patents

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【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】 本発明は、一般に、予め選択された化学種のイオンを半導体ウェハにインプラ
ンテーションする装置及び方法に係り、特に、イオンビームに対して半導体ウェ
ハを位置設定すると共にイオンビームで半導体ウェハを走査させるような装置及 び方法に係る。より詳細には、本発明は、例えば、１０ミリアンペア以上のホウ
素イオンビーム及び３５ミリアンペア以上の砒素イオンビームといった高いビー
ム電流を発生することのできるイオンインプランテーション装置においてウェハ
を処理する技術についての３つの相互に関係のある特徴に係る。これら３つの特
徴とは、ウェハをヒートシンクに取付けるかもしくはクランプすること、ウェハ
をイオンビームで走査すること、及びこの走査中にイオンビームに対してウェハ
の向きを定めることに関するものである。 【０００２】 【従来の技術】 大規模集積回路（ＬＳＩＣ）チップの製造は、最近の１０ないし１５年間にわ
たり世界中で最も重要な産業の１つとなった。この技術により、メインフレーム
及びミニコンピュータシステムと、マイクロコンピュータシステムとの両方にお
いてその性能／コストが著しく改善され、これらのシステムは、家庭用のコンピ
ュータ及び専用のオフイスコンピュータの分野で益々増え続けている。又、ＬＳ
ＩＣ技術により、工業用プロセス及び装置のための通信及び実時間制御システム
においてその性能が相当に進歩すると共に、そのコストが低下した。ＬＳＩＣ分
野における本発明の要点を理解するため、集積回路（ＩＣ）製造に関する幾つか
の背景情報について述べるのが有用であろう。 【０００３】 半導体プロセスでのイオンインプランテーションの利用 ＩＣチップに対する半導体装置の集積の規模及びこのような装置の作動速度は
、過去数年間にわたって著しく改善された。これらの改善は、ＩＣ製造装置にお
ける幾多の進歩や、バージン半導体ウェハをＩＣチップへと処理する際に用いら
れる材料及び方法の改良によって可能とされている。製造装置の最も著しい進歩
は、集積回路製作用エッチング装置の改良と、導電率を変える不純物のイオンを
半導体ウェハにインプランテーションする装置の改良である。 【０００４】 集積回路の密度及びそれらの作動速度は、主として、半導体ウェハ上のマスク
層に回路素子のパターンを形成するのに用いられる集積回路製作用エッチング装 置の精度及び分解能によって左右される。然し乍ら、密度及び作動速度は、又、
ウェハ内のドープ領域、即ち、導電率を変える不純物が相当の濃度で追加される
領域、のプロファイルをいかに厳密に制御するかによって左右される。ウェハの
ドーピングの厳密な制御は、イオンインプランテーション技術及び装置を用いて
最良に達成することができる。イオンインプランテーションのみに仍って得られ
るドーピングの均一性は、幾何学的に小さい装置を製造する上で重要である。イ
オンインプランテーションによって得られる個々のウェハについてのドーピング
の均一性、ドーピングレベルの再現性、及びウェハごとの均一性は、高密度装置
の製造収率を著しく向上させる。 【０００５】 イオンインプランテーション装置に望まれる特徴 イオンインプランテーションの技術を用いてＬＳＩＣ装置を製造する分野で強
く望まれることの１つは、インプランテーションを実施する経費、特に、ＬＳＩ
Ｃ製造工程においてより一般的となってきている分量の多いインプランテーショ
ンを実施する経費、を著しく増加することなく、イオンインプランテーション装
置のウェハ処理容量を改善することである。特に、分量の多いインプランテーシ
ョンサイクルにおいて、イオンインプランテーション装置のウェハ処理容量を決
める主たるパラメータは、イオンビーム電流である。現在製造されているイオン
インプランテーション装置は、イオンビーム電流発生容量が非常にまちまちな多
数の色々な装置であって、このような装置は、一般に、低電流装置、中電流装置
及び大電流装置に分類される。 【０００６】 本発明は、特に、大電流イオンインプランテーション装置の性能要求を満たす
ことに向けられる。現状における大電流のイオンインプランテーション装置は、
２ないし３ミリアンペア（ｍＡ）の有用なホウ素イオンビーム電流及び約１０な
いし１２ｍＡの砒素イオンビーム電流を発生する装置である。１０ｍＡ以上のビ
ーム電流は、ビームエネルギーが１５０キロボルト程度であり、上記の全ての領
域でのウェハ処理技術に対して特殊な問題を招く。 【０００７】 より高い製造効率を得るため、半導体製造業界では、分量の多いインプランテ
ーションに対しウェハの処理容量を高めるようなビーム電流の更に大きいイオン
インプランテーション装置の開発が待たれている。１９８４年８月１５日に出願
されたデレク・エイトケン（Derek Aitken）氏の「イオンインプランテーション
装置及び方法（APPARATUS AND METHODS FOR ION IMPLANTATION）」と題する米国
特許出願第６４１,０２７号には、現状の技術の場合よりも数倍も大きな有用な
イオンビーム電流を発生することのできるイオンビームライン技術が開示されて
いる。より詳細には、エイトケン氏の特許出願に開示された新規なイオン光学技
術及びイオンビームライン成分技術を用いると、１０ｍＡ以上のホウ素イオンビ
ーム電流及び３０ｍＡ以上の砒素イオンビーム電流を得ることができる。この技
術は、エイトケン氏の大電流ビーム技術としてここで取り上げる。 【０００８】 これらのレベルのイオンビーム電流により、ウェハの処理容量を著しく改善す
る新規なイオンインプランテーション装置が形成される。これらイオンビーム電
流は、約１５０キロボルト（ＫＶ）までのイオンビームエネルギーにおいて発生
することができる。これらの電流レベル及びエネルギーレベルを有するイオンビ
ームは、４キロワット以上の全ビーム出力を含む。このように出力の高いイオン
ビームでは、イオンインプランテーション工程中のウェハの走査、取り付け、方
向付け、及び冷却に対して特定の追加要求が生じる。特に、このように出力が高
いビームの場合は、完全バッチ式のイオンインプランテーション装置におけるウ
ェハの処理及び走査に対して厳しい条件が課せられ、半導体業界の高度な要求を
満たすためには次のような仕様に合致しなければならない。 【０００９】 １）直径６インチ（１５cm）の半導体ウェハ２５個より成る１つのバッチを同
時に走査する。 ２）ウェハ全域の分量の均一性及びバッチごとの分量の均一性を、約０.７５
％未満の変化に維持する。 ３）ホトレジストパターンがゆがまないように、最大ウェハ温度を８０℃未満
に維持する。 【００１０】 ４）ウェハの一方の縁から他方の縁まで又はその中心から縁までのインプラン
テーション角度の変動を回避する。 ５）収率の低下を招くようなウェハの汚染や他の種との交配汚染を回避する。 ６）ウェハへの機械的又は熱ストレスによる損傷を回避する。 ７）ウェハ走査系統のウェハ装填及び取外し操作の完全自動化を容易にする。 【００１１】 【発明が解決しようとする問題点】 イオンインプランテーション装置においてウェハを処理及び操作する現状の技
術は、その能力に限度がある。これらは、今日の大電流イオンインプランテーシ
ョン装置の性能要求に合致することが困難である。更に、これらは、エイトケン
氏の大電流ビーム技術によって形成される形式のイオンビーム出力レベルを有す
る次の時代のイオンインプランテーション装置の設計及び性能要求に合致するに
不充分である。 【００１２】 これまで、ウェハをイオンビームで走査すると共に、走査機構に組み合わされ
たヒートシンク素子にウェハを取付ける装置及び方法に付いて種々な技術が知ら
れている。 ビーム電流が大きく且つビーム出力が高い場合には、或る方向、即ち、高速走
査方向に比較的速度の速いビームでウェハを機械的に走査するのが重要であると
分かっている。他の走査方向については、ゆっくりとしたウェハの機械的走査を
用いるか或いはビーム自体の静電もしくは電磁走査を用いるかの両方が知られて
いる。 【００１３】 走査ホイール又はドラムにウェハを取付けて保持すると共に、効率のよいヒー
トシンクを取付けてウェハとヒートシンクとを良好に熱接触することによってウ
ェハに必要とされる冷却を果たすために、色々な装置及び方法が用いられている
。公知装置の多くは、ウェハの縁でウェハをヒートシンクにクランプするような
クランプ機構を用いている。遠心力を利用してウェハをヒートシンクに押しつけ ウェハの全面をヒートシンクに対して良好な熱接触状態に維持することも知られ
ている。 【００１４】 或る装置においては、ウェハの汚染を防ぐためにベアリング及び潤滑剤を真空
室から取り除くように配慮されているが、このプロセスでは、全プロセスチャン
バのような装置の大部分を動かすための高価で且つ複雑な機構が用いられている
。 インプランテーションの角度を約７度のオフ角度から０度のインプランテーシ
ョン角度まで変えるために、交換可能なホイール及び交換可能なヒートシンク素
子が示唆され或は使用されている。一般に、これらの解決策は、複雑な取り付け
機構を伴い、１つの機械において別々のインプランテーション角度を用いる場合
、インプランテーションの経費が高くなると共に機械の使用が難かしくなる。 【００１５】 公知技術で教示もしくは示唆されているウェハ取り付け、冷却及び走査のため
の装置の中で、大電流のインプランテーション装置、特に、エイトケン氏の大電
流ビーム技術によって可能とされるビーム出力のインプランテーション装置に対
し上記した全ての設計要求を首尾よく満たすものは皆無である。 【００１６】 【問題点を解決するための手段】 そこで、本発明の主たる目的は、半導体ウェハをイオンインプランテーション
するための改良された装置及び方法を提供することである。 本発明の別の目的は、半導体ウェハを大電流高出力のイオンビームで走査する
改良された装置及び方法を提供することである。 【００１７】 本発明の特定の目的は、直径６インチ（１５cm）の半導体ウェハ２５個より成
るバッチ全部を走査することのできる改良されたウェハ走査装置を提供すること
である。 本発明の更に別の目的は、半導体ウェハに悪影響を与えることなく少なくとも
４ＫＷのイオンビーム出力を取り扱うことのできる改良されたウェハ走査及び冷 却装置を提供することである。 【００１８】 本発明の更に別の目的は、ウェハの前面に接触するようなクランプ機構を用い
ることなく走査中にヒートシンクにウェハを保持することができる改良されたウ
ェハ取付け及び走査装置を提供することである。 本発明の更に別の目的は、イオンビームに対して色々な向きのインプランテー
ション角度でウェハ走査機構のヒートシンク素子にウェハを取付ける改良された
装置を提供することである。 【００１９】 本発明の更に別の目的は、イオンビームに対してウェハの二重の機械的走査を
実行する簡単で且つコストの低い改良された装置及び方法を提供することである
。 本発明の１つの特徴は、半導体ウェハを二重走査移動においてイオンビームで
走査する装置にある。この装置は、イオンビームを発生するイオンビーム線装置
を含んでいる。走査ホイール組立体は、複数の半導体ウェハを支持し、ホイール
の中心軸に対して回転することができる。駆動構成体は、一方向にウェハをビー
ムで走査するように走査ホイール組立体をその中心軸に対して回転させる。走査
構成体は、走査ホイールとイオンビームを前記の一方向と直交する方向に相対的
に走査移動させる。走査ホイール組立体は、中心ハブと、このハブに取付けられ
ていてそこから半径方向外方に延びた複数の別々のスポークアームと、各スポー
クアームの外端に各々形成された複数の円筒状のヒートシンク素子とを備え、こ
れらのヒートシンク素子は、これに半導体ウェハを取付ける構成体を含んでいる
。各スポークアームの巾は、ヒートシンク素子の最大巾より実質的に小さい。走
査構成体は、ヒートシンク素子及びこれに関連したスポークアームが走査移動の
一端においてはイオンビームから完全に外れそして走査移動の他端においてはス
ポークアームの一部分のみがイオンビーム内に入るように、或る距離の走査移動
を生じさせる。 【００２０】 各々のヒートシンク素子は、これを通して延びる冷却流体チャンネルを形成し ているのが好ましい。走査ホイール組立体は、ヒートシンク組立体の冷却流体チ
ャンネルの各々と冷却流体をやり取りしてイオンビームにより発生した熱をそこ
から運び去るような配管構成体を備えている。各ヒートシンク挿入体は、導電性
の金属本体を備えていて、これは、ヒートシンク組立体に隣接する第１取付面と
、イオンビームに対向する第２取付面とを形成している。熱伝導性弾力性材料の
第１の層が第１取付面に取り付けられ、熱伝導性弾力性材料の第２の層が第２取
付面に取付けられて、ウェハ取付面として働く。ヒートシンク挿入体は、冷却さ
れたヒートシンク組立体に取り付けられたウェハの全面にわたりこのヒートシン
ク組立体に対して良好な熱伝導性を与える。 【００２１】 本発明のこの特徴により、ウェハ走査装置は、個々のヒートシンク素子上の２
５個のウェハより成るバッチ全部を取り扱うことができると共に、４キロワット
以上のビーム出力負荷を取り扱うことができる。走査ホイール組立体の構造は、
この組立体及びこれに取付けられたウェハにほんの一部分の時間だけイオンビー
ムが当たるような構造とされる。これにより、走査ホイール組立体にかゝる積算
負荷が相当に減少されると共に、比較的簡単で然も効率のよい水冷系統によりウ
ェハの温度を損傷限界レベル以下に維持するに充分なウェハ冷却を果たすことが
できる。 【００２２】 本発明の別の特徴は、走査ホイール組立体を高い角速度で回転する時にクラン
プ機構を使用せずに遠心力を利用して走査中にウェハをヒートシンクに容易に保
持できるような走査ホイール組立体及び取付駆動構成体にある。この構成体は、
ウェハに対するビームのインプランテーション角度が０度である時にもこのよう
な遠心力による保持を果たすことができる。 【００２３】 本発明のこの特徴に用いられる駆動構成体は、走査ホイール組立体を取り付け
ると共にこの走査ホイール組立体を回転する取付駆動構成体を備え、即ち、この
取付駆動構成体は、中心軸がイオンビームの方向に対してイオンビームの発生源
に向かって僅かな角度で傾斜されるような状態で走査ホイール組立体を取り付け 、そしてウェハを一方向にビームで走査するように中心軸に対して走査ホイール
組立体を高い回転速度で回転させる。ヒートシンク素子の各々は、取付面領域を
形成し、予め決められた距離だけ中心軸から離間される。各々のウェハ取付構成
体は、ヒートシンク素子に取り付けられてウェハ取付面を形成するヒートシンク
挿入体を備え、ウェハ取付面は、これに支持される予め決められたサイズの半導
体ウェハと少なくとも同等の大きさの直径を有しそしてイオンビームの方向に対
して０度となる、又イオンビームの方向に対して僅かに傾斜した角度となるよう
に配向されることができる。いずれにせよ、ウェハに直角な線は、中心軸と交差
して、大きな鋭角を定める。ウェハと走査ホイール組立体の回転軸とのこの向き
により、走査ホイール組立体を高い回転速度で回転すると、ウェハ取付面に直角
に実質的な遠心力成分が発生し、ウェハは取付面にぴったりと保持される。 【００２４】 各々のヒートシンク素子は、走査ホイール組立体が回転中である時にウェハを
ウェハ取付面に拘束するように、ヒートシンク挿入体に隣接してその半径方向最
外点にウェハ停止面を形成するのが好ましい。走査ホイール組立体が高い回転速
度で回転されていない時にウェハをウェハ停止面に一時的に押しつけるためにウ
ェハクランプ構成体がヒートシンク素子に取り付けられる。このウェハクランプ
構成体は、ウェハ取付面と反対側でヒートシンク素子に取り付けられた一対のク
ランプフィンガを備えているのが好ましく、このクランプフィンガはバネ偏位構
成体によってウェハの縁に押しつけられるが、走査ホイール組立体が高い速度で
回転する時には、慣性構成体がバネ偏位力に対抗し、クランプフィンガをウェハ
の縁から引っ込める。このようにして、ウェハは、インプランテーションプロセ
ス中にウェハに対して直角な遠心力成分のみによってウェハ取付面に保持される
。 【００２５】 遠心力でウェハを保持する本発明の特徴により、ウェハとヒートシンクとの間
に良好な熱伝導性が与えられるという効果が発揮され、然も、ウェハの縁部分を
取り巻くクランプ構成体の材料がスパッタリング汚染の原因となったり或いは既
にインプランテーションされた種がクランプの材料中に入り込んだりすることは ない。又、クランプがウェハ表面の縁部分に接触するところでホトレジストが剥
げることによって生じる汚染の原因も排除される。 【００２６】 本発明の別の特徴は、空気中と真空中との間に移動式のシール構成体を必要と
しないような真空室において半導体ウェハをイオンビームで走査する装置にある
。イオンビーム装置は、イオンビームを発生し、これを真空室に向ける。中心軸
を有していて複数の半導体ウェハを支持した走査ホイール組立体が設けられる。
取付駆動構成体は、走査ホイール組立体を、その中心軸がイオンビームの方向に
ほゞ平行な向きとなるようにして真空室内に取り付け、中心軸のまわりで走査ホ
イール組立体を回転し、イオンビームに対して走査ホイール組立体をイオンビー
ム方向に直交する方向に移動させ、半導体ウェハをイオンビームで２次元的に走
査するようにする。 【００２７】 取付駆動構成体は、真空室内に配置された走査アームと、この走査アームの一
端に走査ホイール組立体を取り付けて中心軸の周りで回転させるような回転取付
構成体とを備えている。第１の駆動構成体は、走査ホイール組立体を回転させる
。第２の取付構成体は、イオンビーム方向にほゞ平行な軸の周りで回転するよう
に走査アームをその他端に取り付ける。この第２の取付構成体は、一端が走査ア
ームに取付けられたシャフトを備え、このシャフトは、真空室の壁を貫通して延
びている。真空室の外部のベアリング構成体は、シャフト構成体を回転するよう
にジャーナル軸受する。第２の駆動構成体は、ベアリングにおいてシャフトを回
転する。真空室の壁とシャフト構成体との間に協働するように取付けられた真空
シール構成体は、真空中対空気中の回転式のシャフトシール構成体をなす。 【００２８】 本発明の好ましい実施例は、駆動及び制御構成体を簡単化するように走査アー
ムを駆動する独特の解決策を用いるもので、走査ホイールの作用半径、即ち、走
査ホイールの中心からイオンビームの中心までの距離に対して逆に変化するよう
な低い走査速度をイオンビームに対して得るようにする。基本的に、この解決策
は、相似三角形による位置設定及び駆動構成体の利点を利用するもので、これは 、駆動装置を、直線駆動装置まで簡単化すると共に、駆動装置の制御を、距離の
直線的な追跡と、簡単な回路構成による速度に対する制御まで簡単化する。 【００２９】 イオンビームの軸Ｉと、走査ホイール組立体の中心軸Ａと、第２の取付手段の
軸Ｂとにより、２つの一定の辺ＢＡ及びＢＩ並びに第３の辺ＡＩを有する三角形
が形成され、この第３の辺は、走査アームがビームに対して前後に走査を行なう
時に長さが変化する。第２の駆動構成体は、距離ＡＩの変化率が距離ＡＩの大き
さと逆に変化するように走査アームを駆動し、ピボットアームがその一端におい
てシャフトに取付けられていると共に、直線駆動手段が軸Ｅの周りで回転するよ
うに取付けられて点Ｄにおいてピボットアームの他端に取付けられ、直線駆動手
段は、ピボットアームの他端を軸Ｅに向けて移動させる。軸Ｅの位置及び取付点
Ｄは、点Ｂ、Ｄ及びＥが三角形ＢＡＩと相似の三角形ＢＤＥを形成するように予
め選択される。第２の駆動構成体は、更に、直線駆動手段がピボットアームを動
かす時に距離ＤＥの信号を発する追跡構成体と、この信号で示された距離ＤＥの
逆数の関数として直線駆動手段の駆動速度を制御して、距離ＤＥの変化率が距離
ＤＥの大きさと逆に変化し更に相似の三角形であることによって距離ＡＩの対応
変化率が距離ＡＩの大きさと逆に変化するようにする駆動制御構成体とを備えて
いる。 【００３０】 第１の駆動構成体は、走査アーム自体に収容された電気モータを用いることが
できる。或いは又、電気モータを真空室の外部に取り付けることができ、走査ア
ームを回転するシャフトを中空シャフトとして形成してその中に駆動シャフトを
ジャーナル軸受しこれを外部のモータで回転することにより、回転駆動機構を設
けることができる。上記の駆動シャフトは、次いで、ベルト又はチェーン伝動構
成体を駆動し、下部のシャフトから、上端が走査アームにジャーナル軸受された
シャフトへ出力を伝達して、走査ホイール組立体が駆動される。 【００３１】 この構成では、回転式の真空シール手段のみが用いられ、これは、回転シャフ
トの周りに信頼性の高い密封を確保する回転式のフェロ・フロイディングシー ルであるのが好ましい。全ての潤滑面は、真空室の外部にあり、高価で且つ複雑
なスライド式のシール手段は必要とされない。 本発明の種々の特徴全部をウェハ走査装置に組み込んだ時には、前記したよう
にこのような装置に所望される全ての仕様を容易に満たすことができる。この装
置は、エイトケン氏の大電流ビーム技術によって得られるビーム出力を取り扱う
ことができる。走査ホイール組立体は、修理及び交換を容易にするように、モジ
ュール式の部品で形成することができる。走査ホイール組立体は、ウェハ装填装
置と容易にインターフェイスすることができ、このウェハ装填装置は、ウェハが
ヒートシンク挿入体に接触するまで一時的なクランプフインガを引っ込める機構
を用いることにより、個々のヒートシンク挿入体及びクランプ構成体にウェハを
引き渡す。 すなわち、本発明に従ってイオンビームにより半導体ウェハを走査する装置は
、イオンビームを発生して投射する手段、複数の半導体ウェハを支持し、ウェハ
処理室内に回転するように取り付けられている走査ホイール組立体、この走査ホ
イール組立体をそれの中心軸の周りで回転する回転手段及びイオンビームの一側
から他側へすべての半導体ウェハが横切るように走査ホイール組立体をそれの中
心ハブの回転軸に垂直な方向に前後に動かす手段を備え、前記の走査ホイール組
立体の中心ハブの回転軸はイオンビームの進行方向とそれの回転軸とによって決
まる面内でイオンビームの進行方向に対して第１の小さい角度でイオンビームの
源の方へ傾斜しており、前記の中心ハブへ取り付けられている複数のスポークア
ームは前記の中心ハブの回転軸に垂直な方向に延び、各スポークアームの端に取
り付けたウェハ取付けパドルは前記の回転軸に垂直な方向に対して第２の小さな
角度をなしており、この小さな第２の角度は前記の走査ホイール組立体の回転中
ウェハ取付け面にウェハを押しつける遠心力のウェハへの垂直成分を生ぜしめて
ウェハ取付け面にウェハを保持し、前記の回転手段はこの遠心力のウェハへの垂
直成分を生ぜしめるに足る速度で前記の走査ホイール組立体をそれの中心軸の周
りで回転し、前記のウェハ取付けパドルはそれを通っている冷却流体チャンネル
と、これらの冷却流体チャンネルを前記の中心ハブに接続するパイプとを有して
いることを特徴としている。 【００３２】 本発明の他の目的、特徴及び効果は、添付図面を参照した以下の詳細な説明よ
り明らかとなろう。 【００３３】 【実施例】 第１図は、イオンインプランテーション装置１０を示しており、この装置は、
ウェハ処理室１１を備え、スライド式のフロントドア１２がオーバーヘッド軌道
１３に支持されていると共に、シールされた点検ポートが設けられている。室１
１上の位置へスライドされると、ドア１２によって真空室が完成する。適当な真
空シール及び把持構成体（図示せず）が処理室の側壁に対してドア１２をぴった
りと保持する。真空ポンプ装置（図示せず）は、真空室１１の内部と連通し、こ
の室を排気して、効果的なイオンインプランテーションに必要とされる真空雰囲
気を形成する。イオンビーム発生及び分析装置は、真空室１１の後壁を経て延び
る後方加速装置１４を介して真空室にイオンビームを送り込む。イオンビーム発
生及び分析装置は、上記のエイトケン氏の特許出願に開示されたものであるのが
好ましい。 【００３４】 走査ホイール組立体１５は、真空室１１内に取付けられる。走査ホイール組立
体１５は、中心ハブの周りに円形に配列された２５個のウェハ取付パドル１５Ａ
を備えている。走査ホイール組立体１５について、以下に詳細に述べる。走査ホ
イール組立体１５は、その中心軸の周りで高速度で回転されると共に、走査アー
ム組立体１７の底部の軸の周りで回転歳差運動を行なうように取付けられ、走査
アーム組立体１７は、真空室の底部にあるウェル１１Ａへと延びている。 【００３５】 取付駆動構成体１６は、走査ホイール組立体１５を真空室１１に取付けるもの
であり、走査ホイール組立体の二重回転及び歳差走査を行なう種々の取付構成体
及び駆動構成体を備えている。取付駆動構成体１６の主たる要素は、走査アーム
１７であり、これは駆動アーム１８に直結され、この駆動アームは、モータ及び
親ネジ駆動構成体１９によって駆動される。ボール型のカップラ２０は、駆動ア ーム１８を親ネジ駆動構成体１９の移動キャリッジ（図示せず）に結合する。駆
動構成体１９は、ブラケット２１に回転可能に取付けられる。駆動アーム１８に
取付けれたモータ２２は、ベルト駆動伝達構成体２３を駆動し、この構成体２３
は、中空の走査アームハウジング１７内に取付けられたベルト駆動手段（図示せ
ず）を備えていて、走査ホイール組立体１５を迅速に回転するための駆動力を与
える。 【００３６】 真空室１１内に取付けられたストッパ支柱組立体２４及び２５は、駆動アーム
構成体１８が親ネジ駆動構成体１９から切り離された時に走査ホイール組立体１
５の歳差走査位置を制限する。 ウェハ取扱装填構成体は、別の室２６内に設けられており、この室は、半導体
処理のための清潔な室の壁と便利に接続される装填ロックドア２７を備えている
。ウェハ装填系統は、標準ウェハカセットに対して位置２８に配置されたヒート
シンクパドルとウェハをやり取りする構成体を備えている。ウェハ取扱装填構成
体の好ましい形態が、「半導体処理装置においてウェハを取り扱うシステム及び
方法（Systems and Methods fot Wafer Handling in Semiconductor Processequ
ipment）」と題するストーンストリート(Stonestreet)氏等の米国特許出願に開
示されている。 【００３７】 第２図ないし第５図は、走査ホイール組立体１５の幾つかの構造細部を示すも
ので、その他の構造細部は他の図面に示して説明する。走査ホイール組立体１５
は、中心ハブ組立体３０を備え、この組立体３０には、複数の別々のヒートシン
ク組立体３１及び冷却流体供給構成体３２が支持される。取付構成体３３は、個
々のヒートシンク組立体３１をハブ組立体３０のバックプレート３４に取付ける
。シャフト、ベアリング及びロータリ真空シールの複合構成体４０によってハブ
組立体３０は、その中心軸Ａの周りで回転するように取付けられ、複合構成体４
０は、走査ホイール組立体を走査アーム組立体１７に対して回転されるようにす
る。この構成体の細部は、他の図面に示され、これについては以下で説明する。 【００３８】 第４図及び第５図は、個々のヒートシンク組立体３１をハブ組立体３０のバッ
クプレー卜３４に取付けるための好ましい構成体を示している。個々のヒートシ
ンク組立体３１の各々は、取付フランジ３１Ａを備え、このフランジは、各側に
半円形の欠切部３９を有し、これは、バックプレート３４に取付けられた取付カ
ラー３６に対し固定素子として働く。このようにして、個々のヒートシンク組立
体３１の各々は、バックプレート３４に正確に配置され、位置保持されて固定さ
れる。ねじ切りされたスタッド３５は、位置設定カラー３６を通して延びている
。このねじ切りされたスタッド３５は平らなワッシャ３７が取付けられ、スタッ
ド３５に対してナット３８がねじ込まれて、ワッシャ３７に締め付けられる。こ
の取付構成では、個々のヒートシンク組立体３１がバックプレート３４に非常に
正確に固定されると共に、保守及び修理のために容易に取外し及び交換できるよ
うな形態でしっかりと取付けられることが明らかであろう。 【００３９】 さて、第６図ないし第１０図を参照し、個々のヒートシンク組立体３１の詳細
な構造及び構成について説明する。各々のヒートシンク組立体３１は、第１のス
ポークアーム区分４１と、このスポークアーム４１に対して僅かな角度で延びた
第２のスポークアーム区分４２とを備えている。このスポークアーム構成体の後
端には、半円形の取付孔４４を有する取付フランジ４３があり、これは、前記し
たように走査ホイールのバックプレートに取付けられる。スポークアーム組立体
の外端には、一般的に円形のヒートシンクパドル４５があり、これには、ヒート
シンク挿入体４６が支持されて、固定構成体４７で固定され、その詳細は第９図
に示され、以下で説明する。ヒートシンクパドル４５にはその外端にウェハ縁抱
束具４８が取付けられ、これは、ヒートシンク挿入体４６及びウェハクランプ構
成体４９と協働し、走査ホイール組立体が休止しているか成いは高速運動へと加
速されている時に半導体ウェハ８０をヒートシンク挿入体４６の前面に保持する
。 【００４０】 ウェハクランプ組立体４９は、調整可能なブラケット５０を備え、これは、ス
ポークアーム区分４２に取付けられ、そして、一対の慣性アクチュエータアーム ５１と、軸５３の周りで回転するように取付けられたウェハクランプ素子５２と
を支持している。軸５３上のバネ素子５４は、クランプ素子５２をウェハ８０の
縁に押しつける。高速回転走査中に発生する高い遠心力のもとでは、慣性アクチ
ュエータ素子５１が外方へ回転し、クランプ素子５２をウェハ８０の縁から離れ
させる。アクチュエータ素子５１に働く遠心力はクランプ素子５２に働く遠心力
より実質的に大きいから、慣性アクチュエータ５１は軸５３の周りで回転し、ク
ランプ素子５２をウェハの縁から離れさせる。このようにして、クランプ素子５
２は、ウェハのイオンインプランテーションを妨げない。ウェハは、以下で述べ
るように遠心力によってヒートシンク挿入体４６に保持される。クランプ素子５
２は、実際のイオンインプランテーション中に、スパッタされた汚染物やそこか
ら放出された交配汚染物がウェハの前面８０へとまっすぐに進まないような位置
に配置される。 【００４１】 ウェハ縁クランプ組立体４９は、図３に示すようにウェハ移行位置２８に取付
けられた機械的なアクチュエータ構成体２８Ａと協働し、ウェハの装填中及び取
外し中にウェハクランプ構成体を引っ込めたり開放したりする。機械的なアクチ
ュエータ構成体は、適当な設計のものでもよいが、クランプ素子５２をウェハ８
０の縁から引っ込めそして開放するように慣性アクチュエータアーム５１を押し
つけたり開放したりする手段を備えたものとする。 【００４２】 ヒートシンク冷却チャンネル６０は、ヒートシンクパドル４５内に形成され、
スポークアーム区分４１及び４２の入力チャンネル６１及び出力チャンネル６２
と連通する。入力チューブ６３は、冷却流体を入力チャンネル６１に連通し、そ
して出力チューブ６４は、出力チャンネル６２からの戻り流体を結合する。入力
チューブ６３及び出力チューブ６４は、以下で述べるように走査ホイール組立体
のハブに配置された冷却流体ヘッダ組立体と流体をやり取りする。ブラケット組
立体６５は、入力及び出力チューブ６３及び６４をヒートシンク組立体３１の後
端に支持する。ブラケット６５は、入力及び出力チューブにかかる遠心力に反作
用するものであって、走査ホイール組立体の高速回転中に、これらチューブが接 合されてスポークアーム４１にシールされる点に生じる実質的なストレスを排除
するものである。 【００４３】 図９は、ヒートシンク挿入体４６の構造及び構成、特に、取付構成体４７の詳
細を示す。ヒートシンク挿入体４６は、導電性金属で形成された円筒状ディスク
状の素子である。ヒートシンクパドル４５の取付面７０には、熱伝導性弾力性材
料の一般的に円形のシート７２が取付けられ、ヒートシンク挿入体４６とヒート
シンクパドル４５との間に良好な熱伝導性が与えられる。ヒートシンク挿入体４
６の背面にはスタッド７３が取付けられ、これは、ヒートシンクパドル４５の孔
７１に受け入れられる。スタンドオフワッシャ７４及びねじ切りされたボルト７
５は、スタッド７３の内部にねじ切りされた孔と協働し、ヒートシンク挿入体４
６をヒートシンクパドル４５の前面７０に取付ける。スタッド７５を締め付ける
と、ヒートシンク挿入体４６の背面が導電性エラストマ７２に圧着され、これら
表面にわたって良好な熱伝達性が得られる。導電性エラストマのシート７７がヒ
ートシンク挿入体４６の前面に取付けられる。導電性エラストマのこの薄いシー
トは、ヒートシンク挿入体４６と、エラストマシート７７の前面で画成された取
付面に支持された半導体ウェハとの間に良好な熱結合を与える。 【００４４】 冷却流体（この目的のためには、冷えた水でよい）をヒートシンクパドル４５
の冷却チャンネル６０に実質的に流すと共に、ヒートシンク挿入体４６とヒート
シンクパドル４５との間に良好な熱結合が得られることにより、エラストマパッ
ド７７の表面に取付けられた半導体ウェハが非常に効果的に冷却される。以下で
詳細に説明するように、ヒートシンク挿入体４６のウェハ取付面は、ヒートシン
クパドル４６の取付面７０に対して３.５度の角度で傾斜されるのが好ましい。
この角度と、スポークアーム４１に対するヒートシンクパドル４５の角度と、走
査ホイール組立体１５の軸Ａ−Ａの傾斜との組み合わせにより、走査アーム組立
体の高い回転速度の回転中にエラストマ取付面７７にウェハを押しつける実質的
な遠心力成分が形成される。これにより、ウェハの背面全体にわたり、ウェハと
エラストマの表面との間に良好な熱接触が与えられ、イオンビームによってウェ
ハ に発生した熱は、ヒートシンク挿入体４６、エラストマ層７２及びヒートシンク
パドル４５を経て、冷却チャンネル６０に流れる冷却流体へと効果的に直列に伝
達される。高い伝達効率を得るためには、冷却流体の流れが乱流であるのが好ま
しい。 【００４５】 インプランテーション中に熱伝導エラストマ７７に取付けられたウェハを冷却
する効率と、本発明の他の特徴とによって、本発明の装置は、ウェハに当たるイ
オンビームの出力が８ＫＷであるような状態のもとでも、ウェハを８０℃より低
い温度に効果的に保つことができる。この冷却効率により、半導体ウェハへの熱
的な損傷も排除されるし、或いは、イオンビームの化学的な種がインプランテー
ションされるウェハ面もしくは領域を画成するように半導体ウェハの面に形成さ
れたホトレジストパターンの熱的な歪も排除される。 ８ＫＷビーム出力のもとで半導体ウェハの効果的な冷却を達成できるのは、ス
ポークアーム区分４１及び４２がヒートシンクパドル及び挿入体の直径よりも相
当に狭くされたヒートシンク組立体７１の設計のみによるものである。図３に示
すように、個々のヒートシンク組立体３１は、イオンビーム１４Ａによりゆっく
りとした走査方向に走査され、走査サイクルの両端では行き過ぎるように走査さ
れる。走査アーム組立体１５が右側へ完全に走査された時には、ヒートシンク挿
入体に取付けられたウェハがイオンビームの作用から完全に外れる。同様に、走
査ホイール組立体１５が最も左の位置にある時には、ウェハが反対側でイオンビ
ームから完全に外れる。図３に示す右側への行き過ぎ走査位置では、イオンビー
ムが、当然、ウェハに隣接したスポークアーム領域においてヒートシンク組立体
３１に当たる。然し乍ら、図１及び図２から明らかなように、この行き過ぎ走査
位置においてイオンビームに曝される走査ホイール組立体の全表面積は、走査ホ
イール組立体の全円形面積のほんの一部分に過ぎない。大部分の時間中は、イオ
ンビームがヒートシンク組立体の個々のスポークアーム間を通過する。ビームが
この開いた領域を通過する時には、走査ホイール組立体が加熱されない。 【００４６】 従って、本発明のスポークアーム及びヒートシンクパドル構成体は、二重走査 イオンインプランテーション工程中に走査ホイール組立体にかかる全熱負荷を相
当に減少する。個々のヒートシンクパドル及びヒートシンク挿入体がイオンビー
ムに対してウェハを支持する時には、ウェハの面がイオンビームに曝されないよ
うな開いた領域が個々のヒートシンクパドル間に生じることが明らかである。こ
れにより、イオンインプランテーション工程中に走査ホイール組立体にかかる全
熱負荷が更に減少される。全熱負荷のこの減少により、本発明の走査ホイール組
立体では、ほとんどの走査移動中イオンビームが走査ホイールの固体部分に衝突
するような公知の走査ホイール設計において可能であったものよりも相当に高い
イオンビーム出力を使用することができる。 【００４７】 図１０と図９を比較することによって明らかなように、ヒートシンク挿入体４
６は、斜めのウェハ取付面７７を図９に示すようにスポークアーム区分４２に近
づくように傾斜させるか或いは図１０に示すようにスポークアーム区分４２から
離れるように傾斜させて配置することができる。図１０に示す挿入体４６の取付
構成では、ウェハの外縁の種々の部分を受け入れるように若干変更されたウェハ
縁拘束具４８Ａが設けられる。図１０に示すヒートシンク挿入体４６の変更され
た部分は、エラストマ層７７の表面に取付けられたウェハに対するイオンビーム
のインプランテーション角度に変化を与えるものである。以下で述べるように、
図９に示されたヒートシンク挿入体４６の向きでは、インプランテーション角度
が７度とされ、図１０に示されたヒートシンク挿入体４６の向きでは、インプラ
ンテーション角度が０度とされる。図１０と図９とを比較すると、ヒートシンク
パドル４５の取付面７０に対するイオンビームの向きが不変であることが明らか
であろう。然し乍ら、取付面が３.５度傾斜するようにヒートシンク素子４６の
向きを変えると、図９と図１０の場合ではインプランテーション角度が全部で７
度変化する。 【００４８】 図９に示されたヒートシンク挿入体４６の構造並びに図６及び図７に示された
ウェハ縁クランプ構成体４９の構造から明らかなように、本発明のヒートシンク
組立体３１は、色々な直径のウェハを容易に受け入れられる。特に、図７に示さ れたように、クランプ構成体４９のブラケット５０は、色々な直径のヒートシン
ク挿入体４６を受け入れるようにその位置を調整することができる。縁拘束具４
８の形状を簡単に変更するだけで、色々な直径のヒートシンク挿入体４６をヒー
トシンクパドル４５に受け入れることができる。又、ヒートシンクパドル４５の
全直径を変更することにより、色々なサイズのウェハを受け入れるようにヒート
シンク組立体３１自体を変更できることも明らかであろう。従って、本発明の装
置は、３インチないし８インチのウェハ直径を容易に受け入れることができる。
然し乍ら、処理室をより大きなものにしなければ、８インチのウェハ２５個を受
け入れることはできない。 【００４９】 さて、図１１及び図１２を参照し、走査アーム１７及び走査ホイール組立体１
５の各取付及び駆動構成体について詳細に説明する。走査駆動アーム１８は、中
空シャフト９０に支持され、このシャフトは、真空室の壁１１Ａの前壁９２に取
付けられた荷重支持ベアリング及びロータリ真空シール構成体にジャーナル軸受
される。ベアリング９１は、シャフトを自由に回転させ、シャフト９０の周りに
はフェロ・フロイディックの回転シール９３があって、これは、シャフトの周り
の空気対真空のシールを果たし、真空室の壁１１Ａをその外側の雰囲気から隔離
する。中空の走査アームハウジング９４は、シャフト９０に支持されて、このシ
ャフトと共に回転する。従って、図１に示されたねじ駆動構成体１９は、駆動ア
ーム１８を回転駆動させる。走査アーム組立体１７の走査アームハウジング９４
は、軸Ｂの周りで回転し、走査ホイール組立体１５を支持する走査組立体の上端
を軸の周りの或る円弧において移動させる。 【００５０】 図１１は、図１２並びに図１ないし図３に示された走査ホイール組立体１５を
回転させる好ましい駆動構成体の一部も示している。中空の駆動シャフト９６は
、中空シャフト９０の一端に取付けられたベアリング組立体９７と、中空シャフ
ト９０の他端に取付けられた第２のベアリング組立体９８とにジャーナル軸受さ
れる。これにより、中空シャフト９６は、中空シャフト９０内でこれと同心的に
回転することができる。ベルト駆動ホイール９９は、走査駆動アーム１８に隣接 した中空シャフト９６の一端に取付けられる。第２のベルト駆動ホイール１００
は、走査アームハウジング９４内で中空シャフト９６の他端に取付けられる。ベ
ルト駆動ホイール９９は、図１に２３で示された全走査ホイール駆動構成体の一
部分を構成し、モータ２２により駆動される駆動ホイールに接続されたベルトに
よって図示されたように駆動される。 【００５１】 ベルト駆動ホイール９９、シャフト９６及びベルト駆動ホイール１００の構成
体は、図１２に示された走査ホイール組立体１５の回転力を中空の走査アームハ
ウジング９４の内部に伝達する。駆動ベルト１００Ａは、走査アーム組立体１７
の下端にあるベルト駆動ホイール１００から、図１２に示すように走査アーム組
立体１７の上端にあるベルト駆動ホイール１０１へ出力を伝達する。一対の冷却
流体ホース１０２及び１０３は、中空シャフト９６を経て中空の駆動アームハウ
ジング９４の内部へ接続され、導入及び戻り冷却流体を、図１２に示すように駆
動アーム組立体１７の上部に取付けられた回転ヘッダ構成体１０４に供給する。 【００５２】 さて、図１２を参照し、走査ホイール組立体１５の走査駆動構成体のその他に
部分について説明する。一般的に、走査ホイール組立体１５、特に、バック支持
プレート３４は、中空の駆動シャフト１０５に支持され、この駆動シャフトは、
走査アームハウジング９４の上方前壁に取付けられたベアリング構成体１０６に
おいて軸Ａの周りで回転するようにジャーナル軸受される。フェロ・フロイディ
ックの真空対空気シール構成体１０７は、真空室１１と、中空シャフト１０５の
内部、ひいては、中空走査アームハウジング９４の内部との間に真空対空気の回
転式シールを与える。ベルト駆動ホイール１０１は、中空駆動シャフト１０５に
取付けられ、イオンインプランテーション工程中に高い回転速度で走査ホイール
組立体１５を回転させる回転駆動力を与える。ギア駆動装置１０６Ａは、ホイー
ルの回転を追跡する絶対値デジタイザを駆動する。 【００５３】 冷却水供給構成体３２は、中空の管１１０を備え、この管は、便利なスペーサ
配置構成体を用いて中空駆動シャフト１０５内に同心的に取付けられる。上記の スペーサ配置構成体は、管の内部領域を経て一方の方向に流体を通過できるよう
にすると共に、管１１０と駆動シャフト１０５との間の環状の外側領域を経て流
体を通過できるようにする。中空の管１１０及び駆動シャフト１０５は、ヘッダ
組立体１０４の回転シール構成体と協働し、内部及び環状の冷却剤チャンネルに
流れる冷却流体に対し、水圧対空気のシールを与える。 【００５４】 流体分配ブロック１１２が、走査ホイールのハブ３０の前面に取付けられてお
り、このブロックは、複数の半径方向に配置された放出流体チャンネル１１４を
含み、これらの流体チャンネルは、個々のヒートシンク組立体３１の流体供給管
６４と連通している。結合チャンネル１１５の同様の半径方向配列体が管６３か
らの戻り流体を戻り流体チャンネル１１０Ａに連通させる。１１４で示されたよ
うな結合シール構成体が管６３及び６４を密封状態で分配ブロック１１２へ結合
する。 【００５５】 図１１及び図１２に関連して図１を参照すれば、駆動モータ２２は回転数の高
い駆動力をベルト駆動ホイール９９へ与え、これにより、シャフト９６が回転さ
れると共に、ベルト駆動ホイール１００が対応的に回転されることが明らかであ
ろう。この回転数の高い駆動力は、動力伝達ベルトによって図１２のベルト駆動
ホイール１０１へ結合され、これにより、シャフト１０５及び全走査ホイール組
立体１５が高い回転速度で回転される。 【００５６】 以上の説明から明らかなように、周囲の雰囲気を真空室１１内の真空から分離
するための非常に簡単且つ効果的な構成体である真空対空気の回転シャフトシー
ルを用いるだけで、走査ホイール組立体１５のための高い回転速度の駆動力と、
走査アーム組立体１７のための低速の歳差走査駆動力との両方が与えられる。典
型的に、走査ホイール組立体１５は、イオンインプランテーション工程中に約１
２００ないし１４００rpm で回転される。走査アーム組立体は、典型的に、個々
のヒートシンクパドル及びその上のウェハを約２ないし１２サイクル／分の割合
でイオンビームを通して前後に送るようなサイクルで、前後に歳差運動する。走 査アーム組立体１７に対して回転駆動構成体を用いることにより、走査ホイール
組立体１５を低速で走査運動させるための移動式の真空対空気シール構成体の必
要性が実際上排除される。回転式のフェロ・フロイディックの真空対空気シール
は、公知装置に用いられている移動式のシール構成体よりも非常に安価であり、
より効果的で、且つ信頼性が高い。これにより、二重走査駆動装置が全体的に非
常に簡単になると共に信頼性が増す。 【００５７】 走査ホイール組立体１５のための高い回転数の駆動力は、別の構成体によって
も与えられることを理解されたい。例えば、電気モータを中空の走査アームハウ
ジング９４内に直接取り付け、走査アーム組立体を支持するシャフト１５に実質
的に直接的に駆動力を伝達することができる。然し乍ら、冷却流体はホースを通
して走査アームハウジング９４の内部に送り込むのが好ましく且つ便利であるか
ら、図１１に示した中空駆動シャフト９６を用いた同心的な駆動構成体は、走査
ホイールの駆動力を中空の走査アームハウジングの内部に結合する効果的な方法
を与える。特に、これにより、走査アーム組立体１７の全重量が減少されると共
に、走査ホイール組立体及び走査アームの駆動方向を逆転する際に打ち勝たねば
ならない軸Ａに対する全慣性モーメントが減少される。保守及び必要に応じて修
理を容易にするという目的については、駆動モータを外部に取付けるのが好まし
い。 【００５８】 さて、図１３を参照し、走査ホイール組立体と、これを真空室に対して回転さ
せるための取り付けと、イオンビームの方向とについての重要な幾何学的な関係
を説明する。この説明は、図１３、並びに図３、図６、図９及び図１０を用いて
行なう。図３及び図１３に示すように、走査ホイール組立体１５の回転軸Ａは、
真空室の後壁に直角な線に対して傾斜されている。特に、軸Ａ−Ａは、イオンビ
ームの方向に平行な線に対して約７度傾斜している。説明上、イオンビームの方
向は、図１３に示された直角座標系ＸＹＺの１つの軸を定めるものとし、この座
標系のＹ軸が、イオンビームの方向によって定められるものとする。この直角座
標系のＸ軸は、イオンビームの方向に垂直であり、ＸＺ平面は、イオンビームの 方向線と、走査ホイールの回転軸Ａ−Ａとの両方に交差する。回転軸Ａ−Ａは、
走査アーム組立体１７が軸Ｂ−Ｂに対して回転する時に小さな円弧を描くことを
想起されたい。然し乍ら、回転軸Ａ−ＡについてのＺ座標位置のこの変化は、実
際上は無視することができる。重要なことは、回転軸Ａ−Ａの７度の傾斜により
、この軸がイオンビームのＹ座標方向に対して小さな鋭角となるようにされ、従
って、軸Ａ−Ａがこの小さな鋭角でイオンビーム方向と交差するということであ
る。０度のインプランテーション角度を用いた時でも、ヒートシンク挿入体上の
ウェハ面に直角に実質的な遠心力を与えることができるのは、軸Ａ−Ａのこの傾
斜によるものである。 【００５９】 図１３に示すように、軸Ａ−Ａの７度の傾斜により、スポークアーム区分４１
が、Ｘ軸に対して、即ち、イオンビームに垂直な線に対して、対応的に７度傾斜
される。ヒートシンクパドル４５は、ヒートシンク挿入体の取付面がスポークア
ームに対して約10.5度傾斜されるように、スポークアーム４１に対して傾斜され
る。さて、図１３に示されたヒートシンク挿入体４６Ａを参照すれば、これは、
図９に示されたヒートシンク挿入体の位置に対応するものであり、ウェハ取付面
７７は、パドルに対して加算的に3.5度の角度に順斜され、スポークアーム４１
に対して合計１４度の角度に傾斜される。スポークアームは、座標系のＸ軸に対
して７度に傾斜されるので、ウェハ取付面７７とスポークアームとの間の１４度
の角度により、ウェハ取付面７７とＸＺ平面との間に７度の傾斜が生じる。これ
により、ウェハ取付面７７上のウェハに対する７度のイオンインプランテーショ
ン角度として、Ｙ座標軸を定めるイオンビーム方向とウェハ取付面７７に直角な
線との間の角度が７度となる。 【００６０】 図１３において、４６Ｂは、図１０に示したヒートシンク挿入体４６の逆の向
きを示している。Ｘ軸に対するヒートシンクパドルの取付面の角度は、3.5度で
あるから、減算方向におけるウェハ取付面７７の3.5度の傾斜により、ウェハ取
付面７７がＸＺ平面と平行になり、従って、イオンビームの方向は、図１３及び
図１０に示すようにウェハ取付面７７に対して実質的に直角となる。然し乍ら、 図１３に示すヒートシンクの向き４６Ａ及び４６Ｂの場合には、ウェハ取付面７
７に直角な線が大きな鋭角で走査ホイール組立体の回転軸Ａ−Ａに交差する。従
って、軸Ａの周りでの回転中には、ビームのインプランテーション角度が７度で
あるか０度であるかに拘りなく、ウェハ取付面に直角な遠心力成分が発生される
。 【００６１】 図１４及び図１５は、ヒートシンク上のウェハに作用する遠心力を示している
。図１４に示す場合には、遠心力がウェハの平面に対して７度の角度で作用し、
従って、ウェハをヒートシンクに押しつける実質的な力成分、もっと詳細に言え
ば、ウェハをヒートシンクのエラストマパッドに押しつける実質的な力成分が得
られる。大きな遠心力成分により、ウェハは縁拘束素子４８Ａに対して押しつけ
られる。これに対応して、図１５に示されたように、インプランテーション角度
が７度の時には、走査ホイール組立体の高速回転によりウェハに生じる遠心力が
ウェハの平面に１４度の角度で与えられ、遠心力の大きな直角成分が生じて、ヒ
ートシンクのエラストマパッドにウェハを押しつける。 【００６２】 この点について示した図面並びに図１３に示された本発明の実施例に用いられ
る幾何学的な角度は、本発明の一般的な考え方を示す一例に過ぎない。この一般
的な考え方とは、回転軸Ａ−Ａが、一般的にイオンビームの方向及びこの回転軸
によって定められた平面内において小さな鋭角でイオンビーム源に向かって傾斜
されることである。別の平面において回転軸を傾斜した場合にも、ヒートシンク
取付面に直角な遠心力がウェハに生じるが、走査ホイール組立体が回転する時に
一定のインプランテーション角度を与えない。図１３に示す特定の幾何学形状は
、７度及び０度のインプランテーションに対する互いに逆向きの取付方向におい
て同じヒートシンク挿入体を使用できるという点で好ましい。走査ホイール組立
体の回転軸を１０度傾斜し、走査ホイール組立体の主後面３４に対するスポーク
アームの傾斜を適当に調整した場合にも、同じ結果が得られることが分かった。
軸Ａ−Ａを、図１３に示す７度に代わって１０度で傾斜させ、スポークアームを
、図１３に示す10.5度に代わって13.5度で傾斜させた場合にも、ヒートシン ク挿入体４６は、互いに対抗する方向の７度及び０度のインプランテーションに
使用できる。この場合の唯一の相違点は、７度及び０度の両方のインプランテー
ション状態において、ウェハをヒートシンクに押しつける遠心力の大きな垂直成
分が与えられることである。０度のインプランテーションの場合、ウェハにかか
る遠心力の角度が１０度に増加し、そして７度のインプランテーション状態の場
合、ウェハに遠心力のかかる角度が１７度となる。 【００６３】 然し乍ら、回転軸の傾斜角度を増加することによってウェハに直角な遠心力を
増加することはできるが、走査ホイール組立体の全寸法を同じに保つ場合には、
この増加した角度を受け入れるように真空室１１の深さを増大しなければならな
い。走査ホイールの軸Ａの傾斜角を或る程度変えることはできるが、この角度を
小さな鋭角に維持し、軸Ｂ−Ｂに対する走査ホイール組立体の回転歳差において
、ウェハ取付面と後加速管１４から放出されたイオンビームとの間の距離が一方
の行き過ぎ走査位置と他方の行き過ぎ走査位置とで著しく変化しないようにする
のが好ましい。これは、ウェハに当たるイオンビームが一定のスポットサイズを
もたない場合、即ち、ビームの全てのイオンがＹ座標方向に実質的に平行に進ま
ない場合に重要となる。 【００６４】 図１６は、色々な幾何学的形状のヒートシンク挿入体を用いてインプランテー
ション角度を０度と７度との間で変えるような走査ホイール組立体に本発明の一
般的な考え方を使用できることを示している。これは、本発明のこの特徴の一般
性を示している。 図１７及び図１８は、小さなサイズのウェハに使用できる小さな真空室及び小
さな走査ホイール組立体を用いた本発明の別の実施例を示している。この別の実
施例においても本発明の一般的な考え方は同じであり、その一般的な詳細につい
て以下に説明する。 【００６５】 図１７は、カセットと、このカセットをトンネル１８１に沿って装填ロック構
成体１８２へ自動的に供給するウェハ取扱装置（図示せず）とを備えたイオンイ ンプランテーション装置１８０を示している。装填ロック構成体は、ウェハカセ
ットをウェハ装填位置１８３付近に位置設定し、ウェハを走査ホイール組立体１
９０に直列に装填したりここから取り外したりする。走査ホイール組立体は、イ
オンビームＩに対してここに述べるように走査移動を行なうためにイオンインプ
ランテーション真空室１８４内に取付けられ、イオンビームは、添付図面に実質
的に垂直にその面から出てくるように投射される。図１７に示すように、真空室
１８４は、ドア１８５によってシールされ、真空ポンプ１８８の作動により真空
室が所望の低い作動圧力に排気される。ドア１８５は、スライド部材１８７に沿
って開閉の往復移動を行なうように支持組立体１８６に取り付けられ、室１８４
に接近できるようにする。 【００６６】 走査ホイール組立体１９０は、複数のウェハヒートシンク組立体１８９を備え
、これらの組立体は、回転走査中に個々のウェハを支持すると共に、ウェハのた
めのヒートシンクの作用も果たす。図１８に示すように、ヒートシンク組立体１
８９は、パドル状のウェハ支持体１８９Ａと、アーム区分１８９Ｂとで構成され
る。ヒートシンク組立体１８９は、バネ偏位ヒンジ１７１又はこれと同様のもの
を介してウェハ支持ベース１７２に取付けられ、このベースは、ハブ１９２に取
付けられる。 【００６７】 ベース１７２は、多数の色々なやり方で構成することができる。例えば、ベー
スは、軽量のアルミニウムのような金属の円形プレートで構成されるのが好まし
い。或いは又、軽量であることが重要な場合には、ベース１７２は、ベースプレ
ート１７２Ｂと、これに接合されるか或いはこれと一体的に形成された個々の支
持アーム１７２Ａの半径方向配列体とによって構成され、その１つ或いはそれ以
上がヒンジ固定のヒートシンク組立体１８９の各々を支持するのが好ましい。ハ
ブ１９２は、半径方向揺動アーム組立体１９３の制御のもとで弧２３０に沿って
半径方向に走査移動するように取付けられる。ハブ１９２は、ハブ軸Ａの周りで
回転するように走査アームハウジング１９４内に回転可能に取付けられる。ハウ
ジング１９４自体は、点Ｂにおいてシャフトの周りで回転するように取付けられ 、駆動アーム９６によって駆動される。 【００６８】 ハウジング１９４は、内部が大気圧に保たれた中空の走査アームである。これ
により、熱の除去が容易にされ、走査系統に関連した粒子が真空室から分離され
、駆動モータ１９７をハブ軸Ａに任意に取付できるようにされる。走査アーム駆
動構成体、走査ホイール駆動構成体、並びにそれらの取付構成体は、図１１に示
された構成体と同様である。 【００６９】 走査ホイール駆動モータ１９７は、隣接するピボット点Ｂに取付けられて、は
め車ベルト１９８又はチェーン駆動装置を駆動し、歯付きプーリ１９９（図１８
）、ホイールハブ１９２及び走査ホイール組立体１９０を回転させる。ピボット
アーム１９６は、シャフトによってハウジング１９４に一定の角度でしっかりと
取付けられ、ハブ１９２及び走査ホイール組立体１９０をピボット点Ｂの周りで
往復枢着回転させる。直線走査アーム駆動装置２００は、固定のピボット点Ｅに
取付けられ、ピボット点Ｄにおいてピボットアーム１９６に取付けられる。走査
アーム駆動モータ２０５は、経路２２０の沿って走査アーム駆動装置２００を往
復運動させ、駆動揺動アーム１９６を枢着回転させ、これにより、ハブ１９２及
び走査ホイール組立体を弧２３０に沿って往復走査移動させる。 【００７０】 走査ホイール組立体１９０の他の素子が図１８に示されている。ホイールハブ
１９２及びプーリ１９９は、室壁１０１に取付けられたフェロ・フロイディック
回転式真空シール／ベアリング組立体１０２によって互いに協働するように取付
けられる。パドル支持ブロック２０３は、ホイールハブ１０２の上部に取付けら
れる。水のような冷却材はしなやかな管状アーム９１を経てウェハヒートシンク
組立体１８９へ循環される。１つの実施例において、各アーム９１は、一対のス
テレンススチール管２２４を備えている。各管２２４の一端は、取付具２０６に
よって支持ブロック２０３に固定され、そしてその他端は、取付具２０７によっ
て関連パドル１８９に固定される。以下に述べる可変角度のパドル取付構成体を
用いる時には、各管２２４は、ループ２０４を組み込むことによってしなやかな ものとされる。或いは又は、ステンレススチール管に代わって可撓性の管を用い
てもよい。これらの管及びヒートシンク組立体１８９を通る冷却水は、固定の冷
却水供給シャフト及び戻りシャフト２１３及び２１４によって流される。即ち、
水は、加圧供給源（図示せず）から固定の水供給シャフト２１３を経て送られ、
上部管２２４、チャンネル２１７を経て循環され、次いで、チャンネル１１８、
下部管２２４及び戻りシャフト２１４を経て放出される。供給シャフト２１３と
パドル支持ブロック２０３との間には環状シール２１６が取付けられており、供
給管と戻り管を分離すると共に、支持ブロックのための回転シールを果たす。 【００７１】 ヒートシンク組立体１８９の枢着運動により、個々のヒートシンク組立体１８
９が回転される。この運動は、ホイール組立体の平面を実質的に横切る弧即ち経
路２４０に沿ったもので、これは、走査ホイール組立体１９０の回転により生じ
た遠心力から得られる。調整可能なストップ組立体２０８は、プレート２０９と
、調整可能なストップネジ２１１とを有し、これは、螺条が切られていて、ロッ
クナット２１２により予め選択された位置にロックすることができる。調整可能
なストップネジ２１１は、経路２４０に沿ってパドルの位置を選択するのに用い
られ、ひいては、イオンビームの経路Ｉに対するパドル１８９（支持断面１８９
Ａの面）及びウェハの角度を選択するのに用いられる。 【００７２】 図１ないし図３に説明を戻すと、公知の二重走査装置の場合と同様に、走査ホ
イール組立体１５の低速走査及び高速走査に関する幾何学的なファクタは、一方
の行き過ぎ走査位置から他方の行き過ぎ走査位置への低速走査サイクル中に、高
速走査速度又は低速走査速度の片方又は両方を変更しなければならないようにな
っている。ウェハ面にわたるインプランテーションの分量を均一にするためには
、全イオンインプランテーション工程中にウェハの各基本的な表面積をイオンビ
ーム内に留める滞留時間を均一にしなければならない。 【００７３】 走査ホイールの中心から一定のイオンビーム位置までの距離をｒとすれば、走
査ホイールに対して１／ｒの速度駆動関係を得るように、本発明の低速走査構成 体を実施する方法は多数あることが明らかであろう。本発明の好ましい実施例で
は、走査アームに対して相似三角形式の取付及び駆動構成体が使用され、これに
より、低速走査駆動装置の機械的及び電気的な制御機能が大幅に簡単化される。
本発明のこの特徴は、図１９及び図１に関連して最もよく説明することができる
。 【００７４】 図１９に示されたように、走査ホイール１５の軸Ａ、イオンビームの中心Ｉ及
び走査アーム１６の回転軸Ｂは、三角形ＢＡＩを形成する。本発明によれば、ピ
ボットアーム１８の長さと、軸Ｂに対する直線駆動構成体１９の回転点Ｅの位置
は、三角形ＢＤＥが三角形ＢＡＩと相似になるように選択される。これは、各三
角形の包含角が同じで且つ辺の長さが比例することを意味する。 【００７５】 この相似の取付関係により、点Ｅに向かう点Ｄの駆動速度を距離ＤＥの逆数の
関数として制御して、点Ｉの方向における点Ａの対応速度を距離ＡＩの逆数の関
数として制御することができる。位置追跡装置２５０は、距離ＤＥを追跡し、こ
れに対応する出力信号ＤＥを発生する。除算回路２５１は、ＤＥ信号を速度制御
関数信号Ｋ／ＤＥに変換する。但し、Ｋは、走査速度を決定する可変定数である
。このＫ／ＤＥ信号は、モータ制御回路２５２へ送られ、これは、Ｋ／ＤＥの制
御関数に基づいてモータ１９Ａの速度を制御する。 【００７６】 相似三角形の取付／駆動関係は、ピボットアーム１８を走査アーム１６と整列
して移動させることに等価な相似三角形ＢＤ’Ｅ’を考えることによって容易に
理解できよう。この構成は、幾何学的な点からは完全に等価であるが、明白な理
由から物理的なハードウェアにおいて使用するのは不便である。図示されたよう
に、点Ｄ’の瞬時速度は、ベクトルＶＤ１であり、点Ａの瞬時速度は、ベクトル
ＶＡ１である。１／ｒ（即ち、１／ＡＥ）という関係をもたねばならないのは、
Ｄ’Ｅ’方向及びＡＩ方向におけるこれらベクトルの成分である。 【００７７】 長さＤ’Ｅ’を追跡し、その値に基づいてＥ’方向におけるＤ’の速度を制御 することにより、Ｄ’Ｅ’方向における走査速度が自動的に与えられ、これは、
Ｄ’Ｅ’の値に逆比例すると共に、相似であることにより、距離ＡＩの値にも逆
比例する。従って、Ａ及びＤの各々が円弧において移動し、それらの瞬時速度ベ
クトルの方向が一定に変化しても、距離ＤＥを追跡して１／ＤＥの関数として速
度を制御することにより、速度ベクトルの方向の変化が自動的に補償されると共
に、いかなる走査位置においても軸Ａとイオンビームの中心Ｉとの間の線に沿っ
たベクトル成分に基づいて制御が行なわれる。 【００７８】 明らかなように、モータ及びギア構成体を用いて走査アーム１６を駆動するこ
とができると共に、複雑なコンピュータ形成アルゴリズムを用いてモータの速度
を制御し、１／ｒ走査関数を得ることができる。この構成では、走査アームに対
する取付構成体の利点が利用されるが、これを実施するにはより経費がかゝる。 図１に示されたイオンインプランテーション装置では、これに用いられるイオ
ンビーム線上に部品やウェハ取扱及びウェハ走査組立体に対し高度で精巧なコン
ピュータ制御が使用される。従って、監視及びその他の信号ラインを走査アーム
組立体１７に接続することができ、高速走査モータ２２と、低速走査親ネジ駆動
構成体１９のモータの両方をコンピュータで制御して、半導体ウェハのバッチを
完全に自動制御処理し、走査ホイール組立体上の２５個の各ウェハに規定のイン
プランテーション分量の予め選択されたイオン種を与えることができる。この完
全なコンピュータ制御は、分量監視構成体と一体化され、これらの構成体は、装
置の実質的に全部の二重走査サイクルにわたってイオンビーム電流レベルを監視
できるような走査ホイール組立体の設計によって容易なものとされる。整数回の
低速走査サイクルに最終的な目標分量がウェハに均一にインプランテーションさ
れるように、必要に応じて、低速走査サイクルの数及び走査サイクルの速度をイ
ンプランテーション工程中に変更することができる。従って、低速走査駆動につ
いての全コンピュータアルゴリズムは、多数の複雑なファクタを含むことになる
が、これらのファクタは、電子技術及びコンピュータに精通した技術者であれば
、容易に理解して加味することができ、この高度な能力は、前記した本発明の設
計概念によって可能とされる。 【００７９】 本発明の実施例の以上の説明から、電流が非常に大きいイオンインプランテー
ション装置においてウェハ取扱及び走査装置に必要とされる全ての特徴が得られ
ることが明らかであろう。 １）直径６インチまでのウェハ２５個より成る全バッチの走査が、本発明によ
り走査ホイール組立体に設けられた２５個の個々のヒートシンク組立体によって
行なわれる。 【００８０】 ２）変動率０.７５％未満の均一な分量が、本発明による二重走査駆動構成体
の高速及び低速走査運動の正確な制御によって容易に達成される。上記の構成体
は、慣性が小さく且つ摩擦が低い簡単で且つ信頼性の高い装置である。走査ホイ
ール組立体の開放領域特徴により、正確な実時間電流測定、累積分量の正確な測
定及び走査サイクルの確実な制御が容易に行なわれ、インプランテーションの最
終的な目標分量を得るための精度及び均一性が得られる。 【００８１】 ３）４ＫＷのビーム出力において８０℃未満のウェハ温度を維持することがで
きる。これは、スポークアームとウェハヒートシンクパドル及び挿入体との間で
走査ホイール組立体が開放形態とされると共に、ヒートシンクパドルに水冷チャ
ンネルが設けられ、ウェハと冷却流体との間に効果的な熱伝達機構が与えられ、
更に、ウェハの面に直角な遠心力成分を効果的に用いて、インプランテーション
中の機械的なウェハクランプ作用を回避することにより達成される。 【００８２】 ４）平らなウェハ取付面を有するヒートシンク組立体の設計及びウェハ走査装
置の走査移動によってインプランテーション角度の変動が回避される。 ５）ウェハ縁クランプを排除すると共に、従来の真空対空気のシール構成体を
回避することによって汚染源が相当に減少される。全ての潤滑面は、真空室の外
部にある。スパッタ汚染を減少するため、走査中にイオンをさえぎる走査ホイー
ルの表面積が最小とされる。 【００８３】 ６）冷却が困難なウェハ縁クランプや、機械的なストレスを招くドーム状のウ
ェハ取付面を回避することにより、ウェハに対する機械的及び熱的なストレスに
よる損傷が実質上なくされる。 ７）走査ホイール組立体及び個々のヒートシンクパドルが真空室の片側付近の
ウェハ移送ステーションに容易に配置されるので、ウェハの装填及び取外しの完
全な自動化が容易に達成される。本発明による走査ホイール組立体の設計特徴及
びその駆動構成体により、全インプランテーション工程のコンピュータ制御によ
る自動化も容易に達成される。 【００８４】 本発明によるウェハ走査装置の設計及び作動上の特徴、エイトケン氏の大電流
ビーム電流技術、ストーンストリート氏の特許出願に開示された自動ウェハ取扱
及び装填装置、及び高度なコンピュータ制御式の自動化機能の組み合わせにより
、半導体産業の高度な要求に合致するように性能が著しく改善されたイオンイン
プランテーション装置が提供される。 【００８５】 本発明の種々の実施例の以上の説明から明らかなように、特許請求の範囲に規
定された本発明の範囲から逸脱せずに多数の色々な修正及び変更がなされ得るこ
とが当業者に明らかであろう。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明によるウェハ走査装置を組み込んだイオンインプランテーヘョン装置の
斜視図。 【図２】 本発明による走査ホイール組立体の前面図。 【図３】 本発明によるウェハ走査装置の部分破断上面図。 【図４】 本発明によるウェハ走査装置のヒートシンク組立体に対する取付構成体を示す
部分平面図及び断面図。 【図５】 本発明によるウェハ走査装置のヒートシンク組立体に対する取付構成体を示す
部分平面図及び断面図。 【図６】 本発明による走査ホイール組立体のためのヒートシンク組立体の上面、背面及
び前面図。 【図７】 本発明による走査ホイール組立体のためのヒートシンク組立体の上面、背面及
び前面図。 【図８】 本発明による走査ホイール組立体のためのヒートシンク組立体の上面、背面及
び前面図。 【図９】 本発明によるヒートシンク組立体の部分断面図。 【図１０】 本発明によるヒートシンク組立体の部分断面図。 【図１１】 本発明による走査ホイール組立体のための取付及び駆動構成体を示す断面図。 【図１２】 本発明による走査ホイール組立体のための取付及び駆動構成体を示す断面図。 【図１３】 本発明によるウェハ走査装置の作動原理を説明するのに有用な図。 【図１４】 本発明によるウェハ走査装置の作動原理を説明するのに有用な図。 【図１５】 本発明によるウェハ走査装置の作動原理を説明するのに有用な図。 【図１６】 本発明によるウェハ走査装置の作動原理を説明するのに有用な図。 【図１７】 本発明によるウェハ走査装置の別の実施例を示す前面図及び部分断面図。 【図１８】 本発明によるウェハ走査装置の別の実施例を示す前面図及び部分断面図。 【図１９】 本発明による合同三角形式の取付及び駆動構成体を示す低速走査制御構成体の
概略図。 【符号の説明】 １０ イオンインプラテーション装置 １１ ウェハ処理室（真空室） １２ フロントドア １４ 後加速系統 １５ 走査ホイール組立体 １５Ａ 取付パドル １６ 取付及び駆動構成体 １７ 走査アーム組立体 １８ 駆動アーム １９ モータ及び親ネジ駆動構成体 ２２ モータ ２３ ベルト駆動の伝達構成体 ２４、２５ ストップ支柱組立体 ２６ 個別の室 ２７ 装填ロックドア ３０ 中心ハブ組立体 ３１ ヒートシンク組立体 ３２ 冷却流体供給構成体 ３３ 取付構成体 ３４ バックプレート ４０ ベアリング及びロータリ真空シール構成体 ４１ スポークアーム ４３ 取付フランジ ４４ 半導体取付孔 ４５ ヒートシンクパドル ４６ ヒートシンク挿入体 ４８ ウェハ縁拘束具 ４９ ウェハクランプ構成体 ５１ アクチュエータアーム ５２ クランプ素子 ６０ ヒートシンク冷却チャンネル ８０ 半導体ウェハ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 イオンビームを発生して投射する手段、複数の半導体ウェハを
   支持し、ウェハ処理室内に回転するように取り付けられている走査ホイール組立
   体、この走査ホイール組立体をそれの中心軸の周りで回転する回転手段及びイオ
   ンビームの一側から他側へすべての半導体ウェハが横切るように走査ホイール組
   立体をそれの中心ハブの回転軸に垂直な方向に前後に動かす手段を備え、前記の
   走査ホイール組立体の中心ハブの回転軸はイオンビームの進行方向とそれの回転
   軸とによって決まる面内でイオンビームの進行方向に対して第１の小さい角度で
   イオンビームの源の方へ傾斜しており、前記の中心ハブへ取り付けられている複
   数のスポークアームは前記の中心ハブの回転軸に垂直な方向に延び、各スポーク
   アームの端に取り付けたウェハ取付けパドルは前記の回転軸に垂直な方向に対し
   て第２の小さな角度をなしており、この小さな第２の角度は前記の走査ホイール
   組立体の回転中ウェハ取付け面にウェハを押しつける遠心力のウェハへの垂直成
   分を生ぜしめてウェハ取付け面にウェハを保持し、前記の回転手段はこの遠心力
   のウェハへの垂直成分を生ぜしめるに足る速度で前記の走査ホイール組立体をそ
   れの中心軸の周りで回転し、前記のウェハ取付けパドルはそれを通っている冷却
   流体チャンネルと、これらの冷却流体チャンネルを前記の中心ハブに接続するパ
   イプとを有し、前記のウェハ取付けパドルは前記の走査ホイール組立体の周縁で
   相互に離されていることを特徴とするイオンビームにより半導体ウェハを走査す
   る装置。 【請求項２】 複数のスポークアームは中心ハブへ取り外せるように取り付け
   られている請求項１に記載のイオンビームにより半導体ウェハを走査する装置。 【請求項３】 各スポークアームは第１のスポークアーム部分と、この第１の
   スポークアーム部分に対して第２の小さな角度で延びる第２のスポークアーム部
   分とを備え、そして前記のウェハ取付けパドルはこの第２のスポ ークアーム部分へ固定されている請求項１に記載のイオンビームにより半導体ウ
   ェハを走査する装置。 【請求項４】 ウェハ取付けパドルは、走査ホイール組立体が高速回転してい
   ないときウェハ取付け面にウェハを一時的に押しつけているウェハクランピング
   手段を有している請求項１に記載のイオンビームにより半導体ウェハを走査する
   装置。 【請求項５】 ウェハクランピング手段が、一対のクランプ素子と、ウェハ取
   付け面と反対の側でウェハ取付けパドルへ前記のクランプ素子を取り付ける手段
   とを含み、このクランプ素子を取り付ける手段はウェハ取付け面上のウェハの縁
   にクランプ素子を押しつけるバネ手段と、走査ホイール組立体が高速回転すると
   き前記のクランプ素子を前記のウェハの縁から引き戻すように前記のクランプ素
   子に働く弾性力に対抗する慣性アクチュエータ手段を含み、それによって高速回
   転中は半導体ウェハに垂直な遠心力の成分だけで半導体ウェハをウェハ取付け面
   に保持するようにした請求項４に記載のイオンビームにより半導体ウェハを走査
   する装置。