KR20060118511A - 이온 빔 주입기용 엄빌리컬 코드 설비물 연결 - Google Patents

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Abstract

이온 빔 주입기는 빔 라인을 따라 이동하는 이온 빔을 생성하는 이온 빔원 및, 공작물이 이온 빔에 의해 공작물의 표면의 이온 주입을 위해 이온 빔을 교차시키도록 배치되는 진공실 또는 주입실을 포함한다. 이온 빔 주입기는 주입실에 결합되어 공작물(24)을 지지하는 공작물 지지 구조체(100)를 더 포함한다. 공작물 지지 구조체는 공작물(24)을 지지하는 회전 가능한 받침대(204)를 포함하는 척(202)을 포함한다. 공작물 지지 구조체는, 상기 받침대에 결합되어 상기 받침대와 함께 회전 가능한 제 1 회전 가능한 릴(262) 및, 제 1 회전 가능한 릴에 결합되어, 받침대가 제 1 방향으로 회전될 시에, 제 1 릴 주변에 감겨진 가요성 코드의 길이는 증대하고, 받침대가 대향 방향으로 회전될 시에는, 제 1 릴 주변에 감겨진 가요성 코드의 길이는 감소하는 냉각제 라인 및 전력 도체와 같은 설비물을 반송하는 가요성 중공 코드를 더 포함한다.
이온 빔 주입기, 이온 빔원, 주입실, 가요성 코드, 공작물 지지 구조체

Description

이온 빔 주입기용 엄빌리컬 코드 설비물 연결{UMBILICAL CORD FACILITIES CONNECTION FOR AN ION BEAM IMPLANTER}
본 발명은 이온 빔 주입기용 공작물(workpiece) 지지 구조체에 관한 것으로서, 특히, 진공 주입실 내의 정전 클램프의 회전 가능한 공작물 지지대 또는 받침대(pedestal)와, 대기압에서의 주입기의 외부 간에 냉각제 및 전력을 경로 지정하는(routing) 중공 엄빌리컬 코드(umbilical cord)를 포함하는 이온 빔 주입기용 공작물 지지 구조체에 관한 것이다.
이온 빔 주입기는 반도체 웨이퍼를 도핑하는 공정에 널리 사용된다. 이온 빔 주입기는 양전하 이온의 원하는 종(species)으로 구성되는 이온 빔을 생성시킨다. 이온 빔은, 반도체 웨이퍼, 기판 또는 플랫 패널과 같은 공작물의 노출면에 충돌하여, 공작물 표면에 원하는 이온을 "도핑" 또는 주입한다. 받침대는, 공작물에 충돌하는 이온 빔에 대해 공작물의 주입각을 조정하도록 경사질 수 있다. 영도(00)의 주입각은, 공작물의 주입면이 이온 빔 경로에 수직임을 의미한다. 유해한 채널링(channeling) 효과를 최소화하기 위해, 작은 양 및 음의 주입각이 주입을 위해 종종 이용된다.
어떤 이온 주입기는, 비교적 큰 하나의 웨이퍼 공작물이 진공 주입실 내의 정전 척(chuck)의 공작물 지지대 또는 받침대 상에 배치되거나, 원하는 이온을 "도핑"하는 시리얼(serial) 주입을 이용한다. 주입이 완료된 후, 공작물은 받침대로부터 제거되고, 다른 공작물은 받침대 상에 배치된다. 쿼드(quad) 주입 시에, 공작물은 4번 주입되기 쉽다. 통상적으로, 각각의 4번의 주입 후에, 공작물은 90도(900) 회전된다.
받침대 및 정전 척은 진공 주입실로 연장하는 공작물 지지 구조체에 의해 지지된다. 특히, 정전 척은 주사 암(scan arm) 상에 지지된다. 냉각 유체 및 가스 및 전력을 포함하는 어떤 설비물은 주사 암의 내부 영역을 통해 정전 척 받침대로 경로 지정되어야 한다. 주사 암의 내부 영역은 외부 환경과 연통하여, 대기압 상태에 있다. 받침대가 주사 암에 대해 회전하여, 고정 주사 암을 통해 설비물을 회전 받침대로 경로 지정하면서, (주입실 내에서 진공 상태로) 받침대 간에 진공 밀봉을 유지하며, (대기압 상태에 있는) 주사 암의 내부 영역이 문제가 된다.
받침대와 주사 암의 내부 영역 간에 진공 밀봉을 유지하면서, 설비물을 받침대로 경로 지정하기 위한 한가지 접근법은, 주사 암과 정전 척 받침대 간에 슬립 링 및 슬라이딩 밀봉 조립체를 제공하여, 슬립 링을 통해 설비물을 경로 지정한다. 그러나, 이와 같은 슬립 링 및 슬라이딩 밀봉 조립체는, (받침대를 회전시키는) 모터, 슬립 링 및 슬라이딩 밀봉의 스택 높이(stack height) 때문에 부피가 크다. 이와 같은 슬립 링/슬라이딩 밀봉 조립체의 스택 높이는, 받침대가 받침대에 부착된 직접 구동 모터에 의해 구동되거나, 받침대가 모터 및 벨트 구동 시스템에 의해 구동되는지 간에 비교적 크며, 여기서, 모터는 받침대로부터 오프셋된 위치에서 주사 암에 의해 지지된다. 슬립 링/슬라이딩 밀봉 조립체는 또한 무겁고 누출하는 경향이 있다. 부가적으로, 이와 같은 조립체에 의해, 전기적 파괴 또는 아싱(arcing)이 유발되어, 받침대를 회전시키는 기계적 구동 시스템에 대한 과도한 드래그(drag)가 생성된다.
원하는 것은, 부피가 작은, 즉, 모터, 슬립 링/슬라이딩 밀봉 조립체의 슬립 링 및 슬라이딩 밀봉의 결합된 스택 높이보다 짧은 스택 높이를 가진 정전 척을 지지하는 주사 암의 내부 영역을 통해 정전 척의 받침대로 설비물을 경로 지정하는 공작물 지지 구조체이다. 또한, 원하는 것은, 슬립 링/슬라이딩 밀봉 조립체보다 더 내구성이 강한 정전 척을 지지하는 주사 암의 내부 영역을 통해 정전 척의 받침대로 설비물을 경로 지정하는 공작물 지지 구조체이다.
본 발명은 진공 또는 주입실 내에 공작물을 지지하기 위한 공작물 지지 구조체를 가진 이온 빔 주입기에 관한 것이다. 이온 빔 주입기는, 이동 경로를 따라 이동하고, 축을 따라 주사되는 이온 빔을 생성시키는 이온 빔원을 포함한다. 웨이퍼 공작물은, 공작물이 이온 빔에 의해 공작물의 주입면의 주입을 위해 주사된 이온 빔의 이동 경로를 교차하기 위해 배치되도록 주입실 내의 공작물 지지 구조체에 의해 지지된다.
본 발명의 하나의 바람직한 실시예에서, 공작물 지지 구조체는, 공작물을 지지하는 회전 가능한 받침대 및 정전 클램프 또는 척을 포함하는 공작물 홀더(holder) 조립체를 포함한다. 공작물 지지 구조체는, 받침대 및 여기에 결합된 공작물을 회전시키는 구동 시스템 또는 조립체를 더 포함한다. 구동 조립체는, 구동 모터, 구동 풀리, 피동(driven) 풀리 및, 구동 풀리와 피동 풀리 간에 연장하는 구동 벨트를 포함한다. 구동 풀리는 구동 모터에 결합되고, 피동 풀리는 받침대에 결합된다. 구동 모터가 회전하면, 구동 풀리는 회전되어, 구동 벨트가 피동 풀리를 회전시켜, 또한 받침대를 회전시킨다.
공작물 지지 구조체는, 구동 풀리에 결합된 제 1 회전 가능한 릴, 받침대에 결합되어 그와 함께 회전 가능한 제 2 회전 가능한 릴 및, 제 1 및 2 회전 가능한 릴 사이로 연장하고, 부분적으로 하나 이상의 제 1 및 2 릴 주변으로 감겨지는 가요성 중공 설비물 경로 지정 케이블 또는 코드를 더 포함함으로써, 받침대가 제 1 방향으로 회전될 시에, 제 1 릴 주변에 감겨진 가요성 코드의 길이는 증대하고, 제 2 릴 주변에 감겨진 가요성 코드의 길이는 감소하며, 받침대가 대향 방향으로 회전될 시에는, 제 1 릴 주변에 감겨진 가요성 코드의 길이는 감소하고, 제 2 릴 주변에 감겨진 가요성 코드의 길이는 증대한다.
냉각제를 정전 클램프로 반송하는 하나 이상의 물 및 가스 냉각제 라인 및, 전력을 클램프로 도통시키는 하나 이상의 전력 도체를 포함하는 설비물은 코드 내에 배치되고, 코드를 통해 경로 지정된다. 냉각제 라인은 가스 냉각을 위한 급수부 및 가스 공급부를 포함한다. 바람직하게는, 제 1 접속기 조립체는 제 1 릴에 부착된 코드의 단부 근처에 배치되며, 제 1 접속기 조립체는 코드를 통해 경로 지정되는 냉각제 라인 및 전력 도체의 고정 연결을 위해 제공하며, 제 2 접속기 조립체는 제 2 릴에 부착된 코드의 단부 근처에 배치되며, 제 2 접속기 조립체는 또한 냉각제 라인 및 전력 도체의 고정 접속을 위해 제공한다.
공작물 지지 구조체는 척을 지지하는 지지대 또는 주사 암을 더 포함하는 것이 바람직하며, 주사 암은 대기압에서의 내부 영역을 형성하며, 제 1 및 2 회전 가능한 릴, 코드와 구동 및 피동 풀리는 주사 암의 내부 영역 내에 배치된다. 이점으로, 중공 진공 밀봉부는 피동 풀리와 받침대 사이에 배치되어, 이온 주입실의 내부 영역과 주사 암의 내부 영역 사이에 밀봉부를 제공하며, 진공 밀봉부는 중앙 개구부를 형성하여, 이 개구부를 통해 설비물의 일부가 받침대 및 정전 클램프로 경로 지정된다.
본 발명의 공작물 지지 구조체는, 중공 설비물 경로 지정 코드 및, 피동 풀리와 받침대 간의 플랫 중공 진공 밀봉부의 사용을 통해 설비물(냉각제 및 전력)을 경로 지정한다. 이 배치는, 슬립 링 조립체와 비교되는 가요성 코드의 내구성 때문에 (대기압에서의) 주입실 외부로부터 (진공에서의) 주입실 내부의 받침대로 상당히 내구성이 있게 경로 지정하면서, 동시에, 이점으로, 받침대 구동 모터가 받침대 풀리 진공 밀봉부 및 받침대 베어링 조립체로부터 오프셋하고, 플랫 진공 밀봉부가 피동 풀리와 받침대 사이에 이용되기 때문에 모터 플러스 슬립/슬라이딩 밀봉 배치에 비해 스택 높이를 최소화한다. 본 발명의 공작물 지지 구조체는 또한, 주사 암을 더욱 얇게 하고, 받침대 구동 모터가 주사 암에 추가적인 토크력을 생성시키는 주사 암의 단부에 배치되지 않기 때문에 더욱더 잘 균형을 이루게 된다. 본 발명의 공작물 지지 구조체의 또 다른 이점은, 주입되는 공작물에 근접하여 배치되는 이온 빔을 감시하는 자립형 선량 측정(stand-alone dosimetry) 시스템을 가능하게 한다는 것이다.
본 발명의 제 2 바람직한 실시예에서, 공작물 지지 구조체는 받침대에 결합되는 단일 릴을 이용한다. 받침대 및 받침대의 정전 척으로 설비물을 경로 지정하는 중공 설비물 경로 지정 코드는 클록 스프링과 같이 단일 릴 주변에 감겨진다. 받침대가 제 1 방향으로 회전할 시에, 엄빌리컬 코드는 릴로부터 풀어지거나 실행 중지(play out)되고, 받침대가 대향 방향으로 회전할 시에는, 엄빌리컬 코드는 릴로 감겨지거나 실행(play)된다. 제 1 바람직한 실시예에서와 같이, 플랫 중공 진공 밀봉부는 피동 풀리와 받침대 사이에 배치된다. 피동 풀리는 받침대에 결합된다. 회전 가능한 구동 부재는 구동 벨트를 통해 피동 풀리에 유기적으로 연결된다. 회전 가능한 구동 부재가 회전할 시에, 피동 풀리, 엄빌리컬 코드 릴 및 받침대는 일제히 회전한다.
본 발명의 제 3 바람직한 실시예에서, 공작물 지지 구조체는 또한 받침대에 결합되는 단일 릴을 이용한다. 제 2 및 제 3 실시예의 차는, 직접 구동 모터가 구동 벨트의 필요성을 제거하여 받침대 및 단일 릴에 결합된다는 것이다. 제 2 바람직한 실시예에서와 같이, 설비물 반송 중공 코드는, 받침대 및 릴이 일제히 회전될 시에 릴로 실행되고, 릴로부터 실행 중지된다. 플랫 중공 진공 밀봉부는 릴과 받침대 사이에 배치된다. 이 실시예에서, 받침대에 인접하여 배치되는 직접 구동 모터가 스택 높이를 약간 증대시켜, 추가적인 토크력을 주사 암의 말단부에 부가하지만, 구동 벨트 및 피동 풀리의 필요성을 제거함으로써 구동 시스템을 단순화한다.
본 발명의 예시적인 실시예의 이들 및 다른 목적, 이점 및 특징은 첨부한 도면과 관련하여 상세히 기술된다.
도 1은 본 발명의 이온 빔 주입기의 개략적인 평면도이다.
도 2는 웨이퍼 지지 위치내의 웨이퍼 지지 구조체를 가진 도 1의 이온 빔 주입기의 공작물 지지 구조체의 제 1 바람직한 실시예 및 주입실의 개략적인 상부 단면도이다.
도 2A는 점선으로 둘러싸인 도 2 및 라벨된 도 2A의 공작물 지지 구조체의 일부의 개략적인 상부 단면도이다.
도 3은 주입 위치내의 공작물 지지 구조체를 가진 도 2의 공작물 지지 구조체 및 주입실의 개략적인 전면 단면도이다.
도 4는 공작물 홀더 조립체를 제거한 도 2의 공작물 지지 구조체의 병진 부재의 개략적인 측면도이다.
도 5는 본 발명의 공작물 지지 구조체의 제 2 바람직한 실시예의 개략적인 상부 평면도이다.
도 6은 완전히 풀어진 위치에서 코드를 가진 도 5의 공작물 지지 구조체의 릴 및 설비물 코드의 개략적인 측면도이다.
도 7은 완전히 감겨진 위치에서 코드를 가진 도 5의 공작물 지지 구조체의 릴 및 설비물 코드의 개략적인 측면도이다.
도 8은 본 발명의 공작물 지지 구조체의 제 3 바람직한 실시예의 개략적인 상부 단면도이다.
도 8A는 점선으로 둘러싸인 도 8 및 라벨된 도 8A의 공작물 지지 구조체의 일부의 개략적인 상부 단면도이다.
도면에서, 이온 빔 주입기는 일반적으로 도 1에서 (10)으로 도시된다. 이 주입기는 빔 경로(16)를 단부 또는 주입 스테이션(20)으로 횡단하는 이온 빔(14)을 형성하는 이온을 생성시키는 이온원(12)을 포함한다. 주입 스테이션은, 반도체 웨이퍼 또는 플랫 패널 또는 기판과 같은 공작물(24)이 이온 빔(14)에 의해 주입하기 위해 제공되는 내부 영역(22e)을 형성하는 진공 또는 주입실(22)을 포함한다. (개략적으로 (26)으로 도시되는) 제어 전자 장치는, 공작물(24)에 의해 수신되는 이온 선량을 감시하여 제어하기 위해 제공된다. 제어 전자 장치(26)으로의 조작원 입력은 사용자 제어 콘솔(27)을 통해 실행된다.
이온원(12)은 공작물(24)에 충격을 주는 이온 빔(14)을 생성시킨다. 이온 빔(14) 내의 이온은, 빔이 이온원(12)과 주입실(22) 간의 빔 경로(16)를 따른 거리를 횡단할 시에 발산(diverge)하는 경향이 있다. 이온원(12)은, 이온원 재료가 분사되는 내부 영역을 형성하는 플라즈마실(28)을 포함한다. 이온원 재료는 이온화 가능한 가스 또는 증발된 이온원 재료를 포함할 수 있다.
이온 빔(14)을 구부려, 그것을 빔 셔터(32)를 통해 지향시키는 분석 자석(30)은 빔 경로(16)를 따라 배치된다. 빔 셔터(32)에 후속하여, 빔(14)은 빔(14) 을 집속하는 사중극 렌즈 시스템(36)을 관통한다. 빔 경로(16)는 편향 전극(38)을 통해 연장하며, 여기서, 이온 빔(14)은, 주입실(22) 내의 이온 빔(14)의 일부가 리본 이온 빔(14a)이도록 리본 이온 빔을 생성시키기 위해 반복적으로 편향되거나 주사된다. 리본 이온 빔(14a)은, 주입실(22)의 전면 벽(22b)내의 개구(22a)를 통해 주입실(22)에 들어간다. 리본 이온 빔(14a)은, 한 방향으로 연장하는 빔, 예컨대, 직교 방향, 예컨대, 수직 또는 Ay@ 방향으로 매우 제한된 범위를 가진 (도 2에서 W로 도시된) 수평 또는 x@ 방향 범위를 가진 빔인 매우 좁은 직사각형의 형상을 가진 이온 빔이다.
일반적으로, 리본 이온 빔(14a)의 범위는, 주입실(22)을 횡단하는 리본 이온 빔(14a)이 수평 또는 x 방향(도 1)으로 연장할 경우에, 공작물(24)이 300 mm의 수평 치수 (또는 300 mm의 직경)를 갖는 공작물(24)의 전체 주입면(25)을 주입하기에 충분하다. 제어 전자 장치(26)는, 리본 이온 빔(14a)의 수평 범위 W가, 주입실(22) 내의 공작물(24)의 주입면(24)에 충돌할 시에, 적어도 300 mm이도록 전극(38)을 적절히 가동할 것이다. 전극(38)은 빔(14)을 편향시키고, 평행 렌즈(39)는 빔 라인(16)을 따라 배치되어 전극(38)에 의해 유발된 빔 각 편향을 보정함으로써, 리본 이온 빔(14a)이 공작물을 주입할 시에 평행하게 된다. 이온 빔 선량은, 리본 이온 빔(14a)에 인접하고, 공작물(24)에 근접하여 배치된 자립형 선량 측정계(40)에 의해 감시된다.
후술되는 바와 같이, 공작물 지지 구조체(100)는 주입 동안에 리본 이온 빔(14)에 대해 공작물(24)을 지지하고 이동함으로써, 공작물(24)의 전체 주입 면(25)에 이온이 균일하게 주입되도록 한다. 상술한 주사 기술 이외에, 당업자는 주입실(22) 내의 리본 이온 빔(14a)의 리본 형상이 많은 방식으로 생성될 수 있음을 인식할 것이다. 예컨대, 플라즈마실(28)의 아크 슬릿(arc slit)은, 생성될 시에 이온 빔이 시초에 리본 형상을 갖도록 형상이 정해질 수 있다. 본 발명은 이온 빔의 형상을 갖거나 형성하기 위해 어떤 특정 기술 또는 구조를 이용하는 것으로 제한되지 않는다.
공작물의 시리얼 주입에 적합한 이온 주입기에 대한 더욱 상세한 설명은, Ray 등에 의해, 1990년 12월 4일자로 허여된 미국 특허 제4,975,586호 및, Myron에 의해, 1988년 8월 2일자로 허여된 미국 특허 제4,761,559호에 개시되어 있다. 제4,975,586호 및 제4,761,599호 특허는, 본 발명의 양수인에게 양도되고, 여기서 제각기 전적으로 참조로 포함된다.
주입실의 내부 영역(22e)은 진공 상태로 된다. 주입실(22) 내에 설치된 2개의 로보트 암(42. 44)은 자동으로 웨이퍼 공작물을 공작물 지지 조립체 또는 구조체(100)에 적재하거나 공작물 지지 조립체 또는 구조체(100)로부터 웨이퍼 공작물을 하적(unload)한다. 공작물(24)은 도 1에서 수평 적재 위치에 도시된다. 주입 전에, 공작물 지지 구조체(100)는 공작물(24)을 주입하기 위해 수직 또는 거의 수직 위치로 회전시킨다. 공작물(24)이 수직이면, 즉, 이온 빔(14)에 대해 수직이면, 주입각 또는 입사각은 0 도이다. 바람직하지 않은 채널링 효과를 최소화하기 위해, 통상적으로, 작지만 0이 아닌 주입각이 선택됨을 발견하게 되었다.
통상의 주입 동작 시에, 도핑되지 않은 공작물은, 공작물을 지향 기(orienter)(56)로 이동시키는 로보트 암(54)의 근처로 공작물(24)을 가져오는 셔틀(52)에 의해 제 1 카세트(50)로부터 회수(retrieve)되며, 여기서, 공작물(24)은 특정 크리스탈 방향으로 회전된다. 암(54)은 지향된 공작물(24)을 회수하여, 그것을 주입실(22)에 인접한 적재 스테이션(58)으로 이동시킨다. 적재 스테이션(58)은 폐쇄하고, 원하는 진공으로 펌프 다운되어, 주입실(22)로 개방한다. 주입 스테이션(22) 내의 제 1 로보트 암(42)은 공작물(24)을 잡아, 그것을 주입실(22) 내로 가져와, 공작물 지지 구조체(100)의 정전 클램프 또는 척(202) 상에 배치된다. 정전 클램프는, 공작물 지지 구조체(100)의 보조 조립체인 공작물 홀더 조립체(200)의 부분이다. 정전 클램프(202)는 주입 중에 공작물(24)을 적소에 홀드하기 위해 가동된다. 적절한 정전 클램프는, Blake 등에 의해, 1995년 7월 25일자로 허여된 미국 특허 제5,436,790호 및, Blake 등에 의해, 1995년 8월 22일자로 허여된 미국 특허 제5,444,597호에 개시되어 있으며, 이들은 양자 모두 본 발명의 양수인에게 양도되어 있다. 제5,436,790호 및 제5,444,597호 특허는 여기서 제각기 전적으로 참조로 포함된다.
공작물(24)의 이온 주입 후에, 공작물 지지 구조체(100)는 공작물(24)을 수평 위치로 복귀하고, 정전 클램프(202)는 공작물을 해제하도록 가동 중지된다. 주입 스테이션(20)의 제 2 로보트 암(44)은 주입된 공작물(24)을 잡아, 그것을 주입실(22)로부터 하적 스테이션(60)으로 이동시킨다. 하적 스테이션(60)으로부터, 로보트 암(62)은 주입된 공작물(24)을, 공작물을 제 2 카세트(66)에 배치하는 셔틀(64)로 이동시킨다.
산업분야에서는 일반적이듯이, 이온 빔(14)이 공작물(24)의 주입면(25)에 수직일 시에, 주입각(1A)은 0 도로 정해진다. 도 2에 도시된 리본 이온 빔(14a)에 대한 공작물(24)의 위치는 0 도와 동일한 주입각을 가지며, 즉, 공작물(24)의 주입면(25)은 이온 빔의 방향과 수직이다. 유해한 채널링 효과를 최소화하기 위해, 종종 0이 아닌 주입각이 여러번 공작물(24)의 주입을 위해 선택될 수 있다.
제작 중에, 반도체 웨이퍼 공작물 또는 플랫 패널 공작물은 연속적으로 주입된다. 즉, 하나의 공작물의 주입이 완료되면, 정전 클램프(202)는 공작물을 해제하기 위해 가동 중지되고, 주입된 공작물은 자동으로 주입실(22)로부터 제거되며, 다른 공작물은 정전 클램프(202)의 지지면 또는 받침대(204) 상에 배치되며(도 2), 클램프는 공작물(24)을 받침대(204) 상에 안전하게 홀드하기 위해 적절히 가동된다.
공작물 지지 구조체(100)는 제어 전자 장치(26)에 의해 조작된다. 공작물 지지 구조체(100)는 주입 중에 공작물(24)을 지지하며, 이점으로, 다음의 것을 허용한다:
1) 주입실(22) 내의 리본 이온 빔(14a)의 방향과 직교하는 축 C-C(도 2)에 대한 공작물(24)의 회전 이동;
2) 원하는 주입각과 평행한 이동 경로를 따른 주입실(22) 내의 리본 이온 빔(14a)으로 횡단하는 방향으로의 병진 또는 선형 이동 및;
3) 축 D-D(도 2)을 따른 공작물(24)의 회전 이동, 여기서, 축 D-D은 공작물(24)이 주입을 위해 설치되고, 회전 축 C-C과 직교하는 정전 척 받침대(204)의 회전 축이다.
부가적으로, 축 C-C에 대한 회전 능력에 의해, 공작물 지지 구조체(100)는 이점으로 이온 빔(14)과 공작물(24)의 주입면(25) 간에 원하는 주입각 또는 입사각을 선택한다.
병진 또는 선형 이동 능력에 의해, 공작물 지지 구조체(100)는, 공작물(24)의 주입면을, 주입 중에 원하는 주입각과 일치하는 평면을 따라 이동시켜, 원하는 주입각을 유지하고, 부가적으로, 리본 이온 빔(14a)이 그의 입구(entry)로부터 주입실의 내부 영역(22e)으로 이동하는 거리 d(도 2)를 공작물(24)의 주입면(25)에 충돌하는 지점(사실상, 이온 빔이 리본 이온 빔이기 때문에 라인임)까지 실질적으로 일정하게 유지한다. 이와 같이 실질적으로 일정한 거리는, 주입면(25)의 전체 주입 중에 유지된다. 즉, 실질적으로 일정한 거리는, 공작물(25)이 원하는 주입각(1A)과 일치하는 평면에서 리본 이온 빔(14a)에 대해 횡단하여 이동할 시에 유지됨으로써, 전체 주입면이 주입면(25)의 한 단부(25a)로부터 대향 단부(25b)(도 2)로 주입된다. 주입실(22)과 공작물(24) 상의 이온 빔(14a)의 충격 간에 이온 빔(14a)에 대해 실질적으로 일정한 거리 또는 이동 경로의 유지는 공작물(24)의 전체 주입면(25)에 걸쳐 균일한 이온 주입 특성을 위해 매우 바람직하다. 공작물 지지 구조체(100)를 고찰하는 다른 방식은, 이온원(12)에서 공작물 주입면(25)에 충돌하는 지점까지 이온 빔(14)의 이동 경로를 실질적으로 일정하게 하는 것이다.
최종으로, (상이한 주입각으로서 공작물의 연속 주입을 필요로 하는 어떤 다른 주입 방식뿐만 아니라) 축 D-D 및 축 C-C에 대한 공작물(24)의 회전에 의해, 공 작물(24)의 쿼드 주입도 용이해진다.
제 1 바람직한 실시예
본 발명의 공작물 지지 구조체(100)의 제 1 바람직한 실시예는 도 2-4에 도시되어 있다. 도 1은 공작물 적재 및 하적 위치에서 정전 클램프(202)를 도시한 평면도이다. 공작물(24)이 정전 클램프(202)의 받침대(204) 상에 적재되고, 정전 클램프가 공작물(24)을 받침대(204)에 고정시키도록 가동된 후, 공작물 지지 구조체(100)는, 축 C-C에 대해 공작물을, 도 2에 도시된 위치(주입각 = 0 도)와 같은 주입 위치로 회전시킨다. 도 2는 주입 위치에서 공작물(24)을 지지하는 정전 클램프(202)를 도시한 평면도이다. 도 1은 점선의 주입 위치에서 공작물(24)을 도시한 것이다.
공작물(24)의 주입 중에, 공작물 지지 구조체(100)는, 전체 주입면(25)에 원하는 이온이 적절히 충돌되어 주입되도록 리본 이온 빔(14a)으로 횡단하는 방향으로 공작물(24)을 이동시킨다. 도 2에서 개략적으로 도시된 바와 같이, 공작물(24)과의 충돌점에서의 리본 이온 빔(14a)은 공작물(24)의 직경보다 더 큰 수평 또는 Ax@ 방향의 폭 W를 가져, 공작물의 전체 주입을 위해 Ax@ 방향의 공작물의 병진이 필요하지 않다.
도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 공작물 지지 구조체(100)는, 주입실(22)의 측벽(22c)에 부착되어, 주입실의 측벽(22c)의 개구(22d)를 통해 주입실(22)의 내부 영역(22e)으로 연장한다. 공작물 지지 구조체(100)는 회전 부재(110) 및 적분 병진(integral translation) 부재(150)를 포함한다.
회전 부재(110) 및 병진 부재(150)에 대한 특정 상세 사항은 2003년 2월 21일자로 출원되고, 본 발명의 양수인에게 양도된 미국 특허 출원 제10/371,606호에 설명되어 있다. 미국 특허 출원 제10/371,606호는 여기서 전적으로 참조로 포함된다. 회전 부재(110)는 공작물(24)을 경사 축 C-C(도 2)에 대해 회전한다. 병진 부재(150)는 선택된 주입각과 일치하는 평면을 따라 공작물(24)의 선형 병진 이동을 위해 제공한다.
병진 부재(150)는, 주입 중에 왕복 선형 이동 시에 이동하는 캐리지(carriage)(154)를 포함한다. 캐리지(154)의 이동 경로는 공작물 주입면(25)의 법선 벡터에 수직이다. 다른 방식에 의하면, 캐리지(154)의 선형 이동은 선택된 주입각과 일치하는 평면 내에서 공작물(24)을 이동시킨다. 다수의 독립적인 자유도 또는 이동도(independent degrees of freedom or motion)는 이점으로 회전 부재(110)에 대해 병진 부재(150)의 왕복 선형 이동의 결합에 의해 달성된다. 이것은 이온 빔(14)의 정면에 공작물(24)의 일정한 집속 길이 주사를 가능하게 한다. 환언하면, 공작물 주입면(25) 상의 이온 빔의 충돌점에서 주입실(22)로의 이온 빔(14)의 입구까지의 거리는 항상 회전 부재(110)의 모든 회전각, 즉 모든 주입각에 대해 일정하다.
도 2-4에 도시된 바와 같이, 병진 부재(150)는 회전 부재(110)의 회전 가능 경사 축 샤프트(123)에 부착된 지지 프레임(152)을 포함한다. 캐리지(154)는, 지지 프레임(152)에 대해 선형 이동을 위한 선형 베어링 조립체(160)를 통해 지지 프레임(152)에 기계적으로 결합된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 캐리지(154)는 공작물 홀더 조립체(200)를 지지하는 플랜지(155)를 포함한다. 지지 또는 주사 암(206)은 캐리지(154)의 플랜지(155)에 부착된다(도 2). 주사 암(206)의 말단부는 공작물 홀더 조립체(200)를 지지한다. 공작물 홀더 조립체(200)는 회전 가능한 받침대(204)를 포함하는 정전 클램프(202)를 포함한다. 공작물(24)은 리본 이온 빔(14a)의 정면으로 이동하기 위해 정전 인력에 의해 받침대(204)에 설치된다.
선형 베어링 조립체(160)에 의해 캐리지(154)는 지지 프레임(152)에 대해 선형 이동을 위해 지지된다. 지지 프레임(152)에 대한 캐리지(154)의 선형 이동, 도 3 및 4에서 "주사 방향"에 대한 라벨된 "SD"인 수직 또는 "y" 방향은, 캐리지(154)의 내향 접합 계단부(inwardly facing stepped portion)(182)와 지지 프레임(152) 간에 배치된 선형 서보모터(180)를 포함하는 선형 모터 조립체에 의해 달성된다.
병진 부재(150)는, (도 2A에 도시된) 선형 브레이크 조립체(190) 및 진공 호환성 선형 되읽기 부호기(readback encoder)(192)를 더 포함하며, 이들은 양자 모두 캐리지(154)의 내향 접합면(176)에 부착되어, 캐리지(154)의 위치 및, 이에 의해 이온 빔(14a)에 대한 공작물(24)의 위치의 정확한 제어를 용이하게 한다. 선형 브레이크 조립체(190)는, 피스톤이 지지 프레임(152)에 접촉하여, 고정 위치에서 캐리지(154)를 홀드하는 수단을 제공하도록 솔레노이드에 의해, 또는 공압적으로(pneumatically) 작동될 수 있는 이동 가능한 피스톤 조립체를 포함한다.
병진 부재(150)는 또한 선형 이동 경도 시스템(194)을 포함한다. 경도 시스템(194)의 한 단부(198)(도 2A 및 4)는 캐리지(154)에 부착되어 이에 의해 이동하며, 경도 시스템의 대향 단부(196)는 정지하여, 지지 프레임(152)에 부착된다. 경 도 시스템(194)은, 선형 모터 전력 라인, 선형 이동 정류 정보 라인, 물 및 가스 냉각 라인, 브레이크 제어 라인(공압적 또는 전기적), 부호기 되읽기 신호 정보 라인, 정전 클램프 제어 라인, 공작물 회전 모터 전력 및 제어 신호 라인 및 공작물 주사 암 압력 연통과 같은 전기적 및 냉각 라인을 위해 지지함으로써, 공작물 지지 또는 주사 암(206)의 내부 영역(208)이 대기압 상태에서 유지될 수 있도록 한다.
경도 시스템(194)의 물 및 가스 냉각 라인은 정전 척(202)의 받침대(204) 상에 배치된 공작물(24) 및 선형 서보모터(180)의 정자기 코일(184)(도 2A)에 대한 냉각을 제공한다. 물 및 가스 냉각 라인은 가스 냉각을 위한 급수부 및 가스 공급부를 포함한다. 물 공작물(24)이 주입될 시에 열 에너지가 생성된다. 열 에너지를 공작물(24)에서 받침대(204)로 전달하는데 가스가 이용된다. 공작물(24)의 배면과 받침대(204) 사이에 냉각 가스가 도입되어, 열 에너지를 공작물(24)에서 받침대(204)로 전달하는데 도움을 준다. 그 후, 받침대(204)는, 받침대(204)를 통해 냉각수를 경로 지정하는 물 매니폴드(manifold)를 포함하여, 공작물(24)에서 받침대(204)로 전달된 열 에너지를 제거한다.
받침대(204)(결과적으로, 공작물(24))가, 예컨대, 전기 구동 모터(210)를 포함하는 구동 시스템을 통해 쿼드 주입을 위해 회전될 수 있다. 구동 모터(210)는 캐리지(154)의 플랜지(155)에 설치된다. 제 1 또는 구동 풀리(250)는 구동 모터(210)의 중공 샤프트(252)에 설치된다. 제 2 또는 피동 풀리(254)는 (후술되는) 결합 진공 밀봉/베어링 조립체(220)의 중공 샤프트(222)에 설치된다.
구동 및 피동 풀리(250, 254) 사이로 연장하는 구동 벨트(258)는 피동 풀 리(254)를 구동하여, 받침대(204)를 회전시킨다. 바람직하게는, 구동 벨트(258)는 중합체 캡슐화 강철 케이블이며, 풀리(250, 254)는 1:1 구동비를 가지고 있다. 도 2의 점선 D-D으로서 도시된 바와 같이, 정전 클램프(202)의 회전 중심선은 공작물(24)의 중심선과 정렬된다.
도 2A에 도시된 바와 같이, 제 1 중공 릴(260)은 구동 풀리(250)에 설치되어 그에 의해 회전하며, 제 2 중공 릴(262)은 피동 풀리(254)에 설치되어 그에 의해 회전한다. 일반적으로 직사각형 중공 설비물 반송 코드 또는 케이블(264)은 제 1 및 2 릴(260, 262) 사이로 연장한다. 중공 설비물 반송 코드 또는 "엄빌리컬 코드"(264)는 코드(264)의 중공 내부를 통해 설비물을 경로 지정하기 위해 사용된다. 제 1 및 2 릴(260, 262)은 각각의 제 1 및 2 접속기 조립체(270, 272)를 포함하며, 이 제 1 및 2 접속기 조립체(270, 272)는 엄빌리컬 코드(264)의 단부에 결합되어, 주입실(22)에서 진공 상태인 받침대(204)와, 대기압 상태인 주입실의 설비물 외부의 소스 간의 고정 접속을 위해 제공한다. 접속기 조립체(270, 272)는 제 1 및 2 전기 접속기(274, 276), 제 1 및 2 냉각 유체 접속기(278, 280) 및, 제 1 및 2 가스 냉각 유체 접속기(282, 284)를 포함한다.
제 1 및 2 전기 접속기(274, 276)는 원형 멀티핀 접속기인 것이 바람직하다. 적절한 접속기는, LEMO USA, Inc., Rohnert Park, CA 94927-2408 (website www.lemo.com)에 의해 판매되는 E Series 멀티핀 접속기를 포함한다. 제 1 전기 접속기(274)는 제 1 릴(260)에 부착된 엄빌리컬 코드(264)의 단부의 근처에서 엄빌리컬 코드를 유출시키는(exiting) 전기 도체에 부착된다. 제 1 전기 접속기(274)는 제 1 릴(260)의 중공 샤프트에 끼워 맞춘다. 제 2 전기 접속기(276)는 제 2 릴(260)에 부착된 엄빌리컬 코드(264)의 단부의 근처에서 엄빌리컬 코드를 유출시키는 전기 도체에 부착된다. 제 2 전기 접속기(276)는 결합 진공 밀봉/베어링 조립체(220)의 중공 샤프트(222)에 끼워 맞춘다.
제 1 및 2 냉각 유체 접속기(278, 280) 및, 제 1 및 2 가스 냉각 유체 접속기(282, 284)는 엄빌리컬 코드(264)를 통해 연장하는 유체 반송 관의 각각의 단부에 결합하는 바브 끼워맞춤부(barb fittings)를 포함한다. 바브 끼워맞춤부는 제각기 그의 말단부에 있는 스레드 스터드(threaded stud)를 포함한다. 이 스레드 스터드는, 구동 모터(210)의 샤프트(252) 및 결합 진공 밀봉/베어링 조립체(220)의 샤프트(222)로 드릴(drill)되는 각각의 스레드 개구로 스레드된다. 각각의 유체를 경로 지정하는 스레드 개구는, 제 1 및 2 릴(260, 262)의 각각의 회전축과 평행하다. 적절한 관 접속기는, Beswick Engineering Co., Inc., Greenland, NH 03840-2442(website www.beswick.com)으로부터 획득될 수 있다. 이점으로, 엄빌리컬 코드(264)는 상당히 내구성이 있고, 크래킹(cracking) 또는 고장없이 많은 감기 및 풀기 사이클에 견딜 수 있다. 적절한 엄빌리컬 코드는, W.L. Gore & Associates, Inc., 555 Papermill Road, Newark, DE 19711(website; www.goreelectronics.com)/products/bulk-cable)로부터 입수 가능하다.
상술한 바와 같이, 경도 시스템(194)은, 캐리지(154)에 부착된 지지 프레임(152) 및 이동 단부(198)에 결합된 고정 단부(196)를 포함한다. 경도 시스템의 고정 단부(198)에 결합된 경도 시스템(194)의 전기 도체 및 냉각 라인(도시되지 않음)은, 대기압 상태에 있는 지지 프레임(152)의 내부 영역(158)에 대한 진공 피드스루(feedthroughs)를 관통하여(도 2A), 경사 축 샤프트(123)의 (도 2 및 3에서 점선으로 도시된) 중심 보어(bore)(124)를 관통한다.
경도 시스템(194)은, 경도 시스템(194)의 이동 단부(198)로부터 연장하고, 주사 암(206)의 측벽(209)내의 (도시되지 않은) 진공 피드스루를 통해 주사 암의 내부 영역(208)으로 연장하는 (도 2 및 2A에서 (199)로 개략적으로 도시된) 전기 도체 및 유체 라인을 더 포함한다. 이들 경도 시스템의 접속부는 제 1 접속기 조립체(270)의 유체 및 전기 접속기에 결합된다.
정전 클램프(202)로 연장하는 설비물은, 순차적으로, 경도 시스템(294), 제 1 접속기 조립체(270), 엄빌리컬 코드(264) 및 최종으로 제 2 접속기 조립체(272)를 통해 정전 클램프(202)로 경로 지정된다. 이들 설비물은, 열 제거를 위한 냉각수 라인, 공작물로부터 열을 전달하는 가스 냉각 공급관, 정전 척을 위한 전력, 정전 척 상의 공작물을 감지하는 전기 신호 도체 및, 받침대를 전기적으로 접지하는 접지 도체를 포함한다. 그래서, 코드(264)의 중공 내부를 통해 연장하는 것은, 냉각제 라인, 필요한 정전 인력을 생성시켜 공작물(24)을 받침대(204)에 고정하도록 받침대를 가동하는 전력을 위한 전력 케이블 및, 부호기 및 제어 신호를 받침대로부터 제어 전자 장치(26)로 경로 지정하기 위한 전기 제어 라인이며, 이에 의해, 예컨대, 받침대(204)의 정확한 회전 위치가 확인되어 제어될 수 있다.
본 발명의 한 바람직한 실시예에서, 풀리(250, 254) 및, 제 1 및 2 중공 릴(260, 262)은 쿼드 주입을 위해 필요로 하는 ±2700 회전하도록 허용된다. 그러나, 엄빌리컬 코드(264)의 길이에 따라, 2700 보다 더 큰 회전이 본 발명에 의해 가능하고 고려될 수 있음을 알 수 있다. 이중 릴 실시예는, 이점으로, 엄빌리컬 코드(264)의 "릴 대 릴(reel-to-reel)" 감기 및 풀기를 동시에 하며, 즉, 구동 모터(210)가 제어 전자 장치(26)에 의해, 받침대(204)를, 예컨대 시계 방향(도 3에서 라벨된 CW)으로 900 회전시키도록 작동되면, 피동 풀리(254)에 부착된 제 2 릴(262) 및, 구동 풀리(250)에 부착된 제 1 릴(260)은 양자 모두 시계 방향으로 회전한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 및 2 릴(260, 262)이 양자 모두 시계 방향으로 회전할 시에, 이것에 의해, 코드(264)의 부가적인 길이가 제 1 릴(260) 주변에 감겨지고, 제 2 릴(262)로부터 코드(264)의 동일한 길이가 풀어진다. 마찬가지로, 구동 모터(210)가 제어 전자 장치(26)에 의해, 받침대(204)를, 시계 반대 방향(도 3에서 라벨된 CCW)으로 900 회전시키도록 작동되면, 제 1 및 2 릴(260, 262)은 시계 반대 방향으로 회전하여, 코드(264)의 부가적인 길이가 제 2 릴(262) 주변에 감겨지고, 제 1 릴(260)에 대한 코드(264)의 동일한 길이가 풀어진다.
이점으로, 주사 암(206)의 내부 영역(208)이 대기압 상태에서, 정전 클램프(202) 및, 쿼드 또는 옥탈 주입을 위해 그 상에 배치된 공작물(24)을 회전시키는 공작물 홀더 조립체(200)의 구동 모터(210)를 포함하므로, 직접 구동 모터는 냉각수를 필요로 하지 않는다. 부가적으로, 구동 모터(210)는 대기압 상태에 있으므로, 표준 무브러시형 서보 모터 및 표준 부호기가 사용될 수 있다.
받침대(204)는 결합 진공 밀봉/베어링 조립체(220)에 의해 주사 암(206)에 설치된다. 바람직하게는, 진공 밀봉/베어링 조립체(220)는 중공 샤프트 자성 유체(ferrofluidic) 밀봉 및 베어링 조립체이다. 조립체(220)는, 대기압 상태에 있는 공작물 지지 조립체의 주사 암(206)의 내부 영역(208)(도 2 및 2A)과, 주입실의 내부 영역(22a)에서 진공 상태에 있는 받침대(204) 간의 자성 유체 진공 밀봉 및 받침대(204)의 회전을 가능하게 하는 베어링 조립체를 포함한다. 받침대(204)는 진공 밀봉/베어링 조립체(220)의 회전 가능한 중공 샤프트(221)에 부착된다.
적당한 중공 샤프트 자성 유체 밀봉 조립체는 Rigaku International Corp./MSC, Toyko Japan(website www.rigaku.com/vacuum). 자성 유체 진공 밀봉/베어링 조립체에 대한 설명은, 여기서 참조로 포함되고, 명칭이 "Theory of Vacuum Products"이며, Rigaku/MSC web site (http://www.msc.com/vacuum/about tech.html)에 기재된 기사에 있다. 자성 유체 진공 밀봉 조립체는 또한 상술하고, 여기서 참조로 포함된 출원 번호 제10/371,066호에 개시되어 있다.
본질적으로, 자성 유체 진공 밀봉/베어링 조립체(220)는 중공 피드스루 샤프트(222)를 회전 가능하게 지지하는 베어링 조립체를 포함한다. 조립체(220)는, 링형 영구 자석을 지지하는 하우징, 이 영구 자석의 어느 한 측면 상에 배치된 2개의 링형 자극편 및, 이 자극편의 축방향 내부 접합면과 중공 샤프트(222) 간의 각각의 반경 방향 갭에 배치된 자성 유체를 포함하는 자성 유체 진공 밀봉 조립체를 더 포함한다. 이 자성 유체는, 운반 액체(carrier liquid) 내의 한외 현미경적 자 분(ultramicroscopic magnetic particles)의 콜로이드 서스펜션(colloidal suspension)이고, 자극편 또는 중공 샤프트(222)내에 가공되는 축방향 홈에 배치된다. 적절히 작업할 진공 밀봉/베어링 조립체(220)의 경우, 중공 샤프트(222)는 자기적으로 투과성이 있어야 한다.
자성 유체 진공 밀봉/베어링 조립체(220)에서, 자기 회로는 정지 자극편 및 샤프트(222)에 의해 완성된다. 자기 회로는 각 자극편과 샤프트(222) 간의 반경 방향 갭 내에 자속을 집중시킨다. 각각의 반경 방향 갭 내의 자성 유체는 액체 O-링의 형상을 취하고, 링형 자극편과 샤프트(222) 간의 허미틱(hermetic) 밀봉을 행한다. 필요하다면, 링형 영구 자석 및 링형 자극편의 다수의 스테이지는 진공 밀봉/베어링 조립체(220)의 압력 용량을 증대시키는데 이용될 수 있다.
진공 밀봉/베어링 조립체(220)의 자성 유체 밀봉은, 가스, 증기 및 다른 오염물에 대한 양방의 정적 및 동적 조건하에 허미틱 밀봉을 제공한다. 또한, 밀봉 매체가 유체이므로, 중공 샤프트(221)와 밀봉 조립체(220)의 정지부 간에는 실질적으로 마찰이 없다. 자기 유체 밀봉 시스템은 Ezekiel에 의해 1981년 10월 6일자로 허여된 미국 특허 제4,293,137호에 개시되어 있다. 미국 특허 제4,293,137호는 여기서 전적으로 참조로 포함된다.
선택적으로, 진공 밀봉/베어링 조립체(220)는 개별 진공 밀봉 및 베어링 조립체로 구성될 수 있다. 예컨대, 차분적으로 펌프된 접촉형 진공 밀봉 시스템은 당업자에게 알려진 진공 또는 다른 적당한 밀봉 시스템을 유지하는데 이용될 수 있다. 차분적으로 펌프된 접촉형 진공형 진공 밀봉 시스템에 대해서는, 본 발명의 양 수인에게 양도되고, 2002년 7월 10일자로 출원된 미국 특허 출원 제10/192,344호에 기재되어 있다. 미국 특허 출원 제10/192,344호는 여기서 전적으로 참조로 포함된다.
마찬가지로, 개별 베어링 조립체는 볼 또는 롤러 베어링 조립체일 수 있으며, 이 조립체는, 베어링 케이지 내에 지지되고, 받침대(204) 및 주사 암(206)을 지지하는 샤프트(222)의 대응하는 표면에 부착되거나 형성되는 아치형 내부 및 외부 레이스 사이에 배치되는 볼 또는 롤러 베어링을 가지고 있다. 선택적으로, 베어링 조립체는 비접촉 가스 베어링일 수 있다.
릴 대 릴 엄빌리컬 코드 시스템에 의해, 받침대 구동 모터(210)의 위치가 받침대(204)로부터 오프셋된다. 이것은, 플랫 중공 진공 밀봉 시스템(220)과 함께, 슬립 링/슬라이딩 밀봉 장치에 비해 공작물 홀더 조립체(200)에 대한 스택 높이를 낮게 한다. 저감된 스택 높이 때문에, 이온 빔(14a)을 감시하는 자립형 선량 측정 시스템(40)은 시스템(40)에 의해 더욱 정확히 측정하기 위해 공작물(24)에 근접하여 배치될 수 있다.
게다가, 받침대 구동 모터(210)의 오프셋 위치는 또한 감소된 모멘트 암 때문에 캐리지(154) 및 주사 암(206) 상에 더욱 적은 토크를 적용하기 위해 제공한다. 이것에 의해 주사 암(206)이 더욱 낮은 강도 또는 더욱 얇은 재료로 제조된다.
제 2 바람직한 실시예
본 발명의 공작물 지지 구조체에 대한 제 2 바람직한 실시예는 도 5-7에 도시된다. 후술되는 특징을 제외하고, 제 2 바람직한 실시예의 공작물 지지 구조 체(100')는 제 1 실시예의 공작물 지지 구조체(100)와 구조 및 기능이 동일하다.
제 2 실시예에서, 공작물 지지 구조체(100')는 제 1 실시예의 릴(262)과 유사한 단일 릴(262')을 포함한다. 제 2 릴은 이용되지 않는다. 일반적으로 직사각형의 설비물 반송 중공 코드 또는 엄빌리컬 코드(264')는 회전 가능한 받침대(204')에 결합되는 릴(262')에 결합되고, 그 주변에 감겨진다.
제 1 실시예에서와 같이, 구동 시스템은 받침대(204')를 회전시켜, 동시에 엄빌리컬 코드(264')를 단일 릴(262')로부터 실행하거나 실행 중지한다. 구동 시스템은 받침대(204')에서 떨어져, 공작물 지지 구조체(100')의 캐리지(154')의 플랜지(155')에 설치된 구동 모터(210')를 포함한다. 제 1 또는 구동 풀리(250')는 구동 모터(210')의 중공 샤프트(252')에 설치된다. 제 2 또는 피동 풀리(254')는 결합 진공 밀봉/베어링 조립체(220')의 중공 샤프트(222')에 설치된다.
구동 및 피동 풀리(250', 254') 사이로 연장하는 구동 벨트(258')는 피동 풀리(254')를 구동하여, 받침대(204')를 회전시킨다. 제 1 실시예의 피동 풀리(254)와 유사하게, 단일 릴(262')은 피동 풀리(254')에 부착된다. 제 1 실시예의 엄빌리컬 코드(264')와 유사하게, 설비물 경로 지정 엄빌리컬 코드(264')의 일부는 릴(262') 주변에 감겨진다. 엄빌리컬 코드(264')의 단부는 릴(262')에 부착되지만, 엄빌리컬 코드(264')의 대향 단부는 주사 암(206')의 측벽(209')내의 개구에 결합되고, 그 개구에서 종단한다. 엄빌리컬 코드(264')에 의해 반송되는 설비물은, 주사 암의 측벽(209')에 결합된 엄빌리컬 코드의 단부의 근처에서 엄빌리컬 코드(264')를 유출시킨다. 경도 시스템(194)의 이동 단부(198)로부터 연장하는 설비 물 유체 라인 및 전기 도체(199')는 주사 암(206')의 측벽(209')을 통한 허미틱 피드스루를 통해 연장하여, 릴(262')에 결합된 유체 및 전기 접속기 조립체(272')를 경유하여 엄빌리컬 코드(264')를 통해 경로 지정되는 전기 도체 및 유체 라인에 결합된다.
도 7은 릴(262')에 대한 감겨진 위치에서 엄빌리컬 코드(264')를 도시하지만, 도 6은 릴(262')에 대한 감겨지지 않은 위치에서 엄빌리컬 코드(264')를 도시한다. 도 6 및 7에서 명백하듯이, 릴(262')에 대한 감겨진 코드(264')의 길이는, 모터(210')가 피동 풀리(254') 및 받침대(204')를 회전시켜 엄빌리컬 코드(264')가 릴(262')을 실행 중지시킬 시에 감소한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 엄빌리컬 코드(264')는 다층을 가지거나 릴(262')의 주변을 선회시킨다. 엄빌리컬 코드(264')의 다수의 선회는, 릴(262')의 개시 및 정지 회전으로부터 유발하는 코드(264') 상의 응력을 분산시키는 경향이 있다. 그러나, 본 발명은 릴에 대한 코드의 다수의 선회를 가지거나 가지지 않고 실시될 수 있다.
엄빌리컬 코드(264')의 중공 중심을 통해 경로 지정되는 전기 도체 및 냉각 라인은, (제 1 실시예의 제 2 릴(262)에 대해 제 1 실시예에서 기술된 바와 같이) 릴(262')에 결합되는 유체 및 전기 접속기 조립체(272')의 한 단부에 결합된다. 상술한 바와 같이, 엄빌리컬 코드(264')의 다른 단부는 주사 암의 측벽(209')에 부착된다.
받침대(204')는 결합 진공 밀봉/베어링 조립체(220')에 의해 주사 암(206')에 설치된다. 제 1 실시예의 자성 유체 진공 밀봉/베어링 조립체(220)와 같은 진공 밀봉/베어링 조립체(220')는, 베어링과 떨어져 지지하는 하우징, 베어링에 의해 지지되는 회전 가능한 중공 샤프트 및, 하우징과 샤프트 간의 자성 유체 밀봉부를 포함한다. 진공 밀봉/베어링 조립체(220')가 필요한데, 그 이유는, 제 1 실시예에서와 같이, 공작물 지지 조립체의 주사 암(206')의 내부 영역(208')이 대기압 상태에 있고, 받침대(204')가 주입실의 내부 영역(22e')에서 진공 상태에 있기 때문이다.
받침대(204')로부터 오프셋된 받침대 구동 모터(210') 및 플랫 중공 진공 밀봉/베어링 시스템(220')의 위치는, 공작물 홀더 조립체(200')에 대한 스택 높이를 낮게 하여, 저 스택 높이에 관해 제 1 실시예에서 논의된 동일한 이점을 갖는다. 게다가, 제 1 실시예에서와 같이, 받침대 구동 모터(210)의 오프셋 위치는 또한 감소된 모멘트 암 때문에 캐리지(154') 및 주사 암(206') 상에 더욱 적은 토크를 적용하여, 주사 암(206)이 더욱 얇게 구성된다.
제 3 바람직한 실시예
본 발명의 공작물 지지 구조체에 대한 제 3 바람직한 실시예는 도 8 및 8A에 도시된다. 후술되는 특징을 제외하고, 제 3 바람직한 실시예의 공작물 지지 구조체(100")는 제 2 실시예의 공작물 지지 구조체(100')와 구조 및 기능이 동일하다.
제 3 실시예에서, 받침대(204') 및 단일 릴(262')로부터 떨어진 전기 구동 모터(210')를 포함하는 구동 시스템을 이용하는 대신에, 제 3 실시예가 주사 암(206'=)의 말단부에 설치된 직접 구동 모터(210")를 이용하는 것을 제외하고는, 공작물 지지 구조체(100")는 제 2 실시예와 동일하다. 직접 구동 모터(210'=)는 진공 밀봉/베어링 조립체(220')의 중공 피드스루 샤프트(222")를 회전 가능하게 구동 한다. 샤프트(222")는 받침대(204'=) 및 릴(262")에 결합되어, 동시에 받침대(204") 및 릴(262")을 회전시킨다.
제 2 실시예에서와 같이, 받침대(204")가 회전될 시에, 중공 설비물 반송 엄빌리컬 코드(264")는 릴(262")로부터 실행 중지되거나 실행된다. 제 2 실시예의 경우에서와 같이, 엄빌리컬 코드(264")의 단부는 릴(262")에 결합되지만, 엄빌리컬 코드의 대향 단부는 주사 암(206")의 측벽(209")에 결합된다.
제 2 실시예와 같이, 전기 도체 및 냉각 라인은 엄빌리컬 코드(264")의 중공 중심을 통해 경로 지정된다.
결합 진공 밀봉/베어링 조립체(220")는, 제 2 실시예의 진공 밀봉/베어링 조립체(220')와 같이 플랫 중공 자성 유체 진공 밀봉/베어링 조립체인 것이 바람직하다. 조립체(220")는 받침대(204")와 공작물 지지 조립체의 주사 암(206') 사이에 배치된다. 진공 밀봉/베어링 조립체(220')가 필요한데, 그 이유는, 제 1 및 2 실시예에서와 같이, 주사 암(206")의 내부 영역(208")이 대기압 상태에 있고, 받침대(204")가 주입실의 내부 영역(22e")에서 진공 상태에 있기 때문이다.
자성 유체 진공 밀봉/베어링 시스템(220")은 공작물 홀더 조립체(200')에 대한 스택 높이를 낮게 한다. 주사 암의 말단부에서의 구동 모터의 존재가 스택 높이를 약간 증대시켜, 주사 암에 가해진 토크에 부가하지만, 직접 구동 모터의 이점은 구동 시스템이 간단화되어, 구동 풀리, 피동 풀리 및 구동 벨트의 필요성을 제거한다는 것이다.
본 발명이 어떤 특정한 것에 대해 기술되었지만, 본 발명은 첨부한 청구범위의 정신 또는 범주내에 개시된 설계로부터의 다양한 수정 및 변경을 포함함을 알 수 있다.

Claims (33)

  1. 이온 빔 주입기에 있어서,
    빔 라인을 따라 이동하는 이온 빔을 생성하는 이온 빔원;
    진공 내부 영역을 가진 주입실로서, 공작물이 상기 이온 빔에 의해 공작물의 주입면의 이온 주입을 위해 이온 빔을 교차시키도록 배치되는 주입실 및;
    상기 주입실에 결합되어 상기 공작물을 지지하는 공작물 지지 구조체를 구비하는데, 상기 공작물 지지 구조체는,
    상기 공작물을 홀드하는 척으로서, 상기 공작물을 지지하는 회전 가능한 받침대를 포함하는 척;
    상기 받침대에 결합되어 상기 받침대와 함께 회전 가능한 제 1 회전 가능한 릴;
    상기 제 1 회전 가능한 릴에 결합되어, 상기 받침대가 제 1 방향으로 회전될 시에, 제 1 릴 주변에 감겨진 가요성 코드의 길이는 증대하고, 상기 받침대가 대향 방향으로 회전될 시에는, 제 1 릴 주변에 감겨진 가요성 코드의 길이는 감소하는 가요성 중공 코드 및;
    냉각제를 상기 척으로 반송하는 냉각제 라인 및, 전력 또는 제어 신호를 상기 척으로 도통시키는 전력 도체 중 하나 이상을 포함하는 설비물로서, 상기 냉각제 라인 및 상기 전력 도체 중 하나 이상의 적어도 일부는 코드의 내부를 통해 경로 지정되는 설비물을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 빔 주입기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공작물 지지 구조체는 상기 받침대를 회전시키기 위해 상기 척에 유기적으로 결합된 회전 가능한 부재를 포함하는 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 빔 주입기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 공작물 지지 구조체는 상기 구동부의 회전 가능한 부재에 결합되어 상기 회전 가능한 부재와 함께 회전 가능한 제 2 회전 가능한 릴을 더 포함하는데, 상기 코드는 상기 제 1 및 2 회전 가능한 릴 사이로 연장하고, 상기 제 2 회전 가능한 릴에 결합됨으로써, 상기 받침대가 제 1 방향으로 회전될 시에, 제 2 릴 주변에 감겨진 가요성 코드의 길이는 증대하고, 상기 받침대가 대향 방향으로 회전될 시에는, 제 2 릴 주변에 감겨진 가요성 코드의 길이는 감소하는 것을 특징으로 하는 이온 빔 주입기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 구동부의 회전 가능한 부재는 구동 풀리를 포함하고, 상기 척은 상기 받침대에 결합된 피동 풀리를 포함하며, 구동 벨트는 상기 구동 풀리 및 상기 피동 풀리 사이로 연장하여, 상기 구동부가 상기 구동 풀리를 회전시킬 시에 상기 받침대를 회전시키는 것을 특징으로 하는 이온 빔 주입기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 릴은 상기 피동 풀리에 결합되고, 상기 제 2 릴은 상기 구동 풀리에 결합되는 것을 특징으로 하는 이온 빔 주입기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 설비물은 냉각제를 상기 척으로 반송하는 냉각제 라인 및, 전력 또는 제어 신호를 상기 척으로 도통시키는 전력 도체를 포함하고, 상기 제 1 릴에 부착된 상기 코드의 단부 근처의 제 1 접속기 조립체를 더 포함하며, 상기 제 1 접속기 조립체는, 상기 냉각제 라인이 상기 척으로 유체를 흐르게 하도록 결합되는 제 1 유체 접속기 및, 상기 전력 도체가 전력 또는 제어 신호를 상기 척으로 도통시키도록 결합되는 제 1 전기 접속기를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 빔 주입기.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 설비물은 냉각제를 상기 척으로 반송하는 냉각제 라인 및, 전력을 상기 척으로 도통시키는 전력 도체를 포함하고, 상기 제 2 릴에 부착된 상기 코드의 단부 근처의 제 2 접속기 조립체를 더 포함하며, 상기 제 2 접속기 조립체는, 상기 냉각제 라인이 상기 척으로 유체를 흐르게 하도록 결합되는 제 1 유체 접속기 및, 상기 전력 도체가 전력 또는 제어 신호를 상기 척으로 도통시키도록 결합되는 제 1 전기 접속기를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 빔 주입기.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 냉각제 라인은 냉각 유체를 상기 척으로 경로 지정하는 제 1 유체 냉각제 라인 및, 열 전달 가스를 상기 척으로 경로 지정하는 제 2 가스 냉각제 라인을 포함하고, 상기 제 1 접속기 조립체는 제 1 및 2 유체를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 빔 주입기.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 공작물 지지 구조체는 상기 척을 지지하는 주사 암을 포함하고, 상기 주사 암은 대기압 상태에의 내부 영역을 형성하며, 상기 제 1 및 2 회전 가능한 릴, 상기 코드와 상기 구동 및 피동 풀리는 상기 주사 암의 내부 영역 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 이온 빔 주입기.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 피동 풀리와 상기 척 사이에 중공 진공 밀봉부가 배치되어, 상기 이온 주입실의 내부 영역과 상기 주사 암의 내부 영역 사이에 밀봉부를 제공하며, 상기 진공 밀봉부는 상기 설비물의 일부가 상기 척으로 경로 지정되는 중앙 개구부를 형성하는 것을 특징으로 하는 이온 빔 주입기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 척은 정전 척이고, 상기 공작물은 정전기력에 의해 상기 받침대 상에 유지되는 것을 특징으로 하는 이온 빔 주입기.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 공작물 지지 구조체는 상기 주입실에 결합되어, 상기 주입실 내의 이온 빔의 일부에 대해 상기 공작물의 주입각을 변경하는 회전 부재 및, 상기 주입실 내에 배치되어, 상기 회전 부재에 회전 가능하게 결합되는 병진 부재를 포함하는데, 상기 병진 부재는 선형 이동 경로를 따라 이동시키기 위해 상기 척 및 상기 공작물을 지지하는 것을 특징으로 하는 이온 빔 주입기.
  13. 이온 빔 주입기에 있어서,
    빔 라인을 따라 이동하는 이온 빔을 생성하는 이온 빔원;
    진공 내부 영역을 가진 주입실로서, 공작물이 상기 이온 빔에 의해 공작물의 주입면의 이온 주입을 위해 이온 빔을 교차시키도록 배치되는 주입실 및;
    상기 주입실에 결합되어 상기 공작물을 지지하는 공작물 지지 구조체를 구비하는데, 상기 공작물 지지 구조체는,
    상기 공작물을 홀드하는 척으로서, 상기 공작물을 지지하는 회전 가능한 받침대를 포함하는 척;
    상기 척에 유기적으로 결합되어, 상기 받침대를 회전시키는 회전 가능한 부재를 포함하는 구동부;
    상기 받침대에 결합되어 상기 받침대와 함께 회전 가능한 제 1 회전 가능한 릴;
    상기 구동부의 상기 회전 가능한 부재에 결합되어 상기 회전 가능한 부재와 함께 회전 가능한 제 2 회전 가능한 릴;
    상기 제 1 및 2 회전 가능한 릴 사이로 연장하고, 상기 릴에 결합되어, 상기 받침대가 제 1 방향으로 회전될 시에, 제 1 릴 주변에 감겨진 가요성 코드의 길이는 증대하고, 제 2 릴 주변에 감겨진 가요성 코드의 길이는 감소하며, 상기 받침대가 대향 방향으로 회전될 시에는, 제 1 릴 주변에 감겨진 가요성 코드의 길이는 감소하고, 제 2 릴 주변에 감겨진 가요성 코드의 길이는 증대하는 가요성 중공 코드 및;
    냉각제를 상기 척으로 반송하는 냉각제 라인 및, 전력을 상기 척으로 도통시키는 전력 도체 중 하나 이상을 포함하는 설비물로서, 상기 냉각제 라인 및 상기 전력 도체 중 하나 이상의 적어도 일부는 코드의 내부를 통해 경로 지정되는 설비물을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 빔 주입기.
  14. 빔 라인을 따라 이동하는 이온 빔을 생성하고, 공작물이 상기 이온 빔에 의해 공작물의 주입면의 이온 주입을 위해 이온 빔을 교차시키도록 배치되는 주입실을 포함하는 공작물 지지 조립체에 있어서,
    상기 공작물을 홀드하는 척으로서, 상기 공작물을 지지하는 회전 가능한 받침대를 포함하는 척;
    상기 받침대에 결합되어 상기 받침대와 함께 회전 가능한 제 1 회전 가능한 릴;
    상기 제 1 회전 가능한 릴에 결합되어, 상기 받침대가 제 1 방향으로 회전될 시에, 제 1 릴 주변에 감겨진 가요성 코드의 길이는 증대하고, 상기 받침대가 대향 방향으로 회전될 시에는, 제 1 릴 주변에 감겨진 가요성 코드의 길이는 감소하는 가요성 중공 코드 및;
    냉각제를 상기 척으로 반송하는 냉각제 라인 및, 전력을 상기 척으로 도통시키는 전력 도체 중 하나 이상을 포함하는 설비물로서, 상기 냉각제 라인 및 상기 전력 도체 중 하나 이상의 적어도 일부는 코드를 통해 경로 지정되는 설비물을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작물 지지 조립체.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 척에 유기적으로 결합되어, 상기 받침대를 회전시키는 회전 가능한 부재를 포함하는 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작물 지지 조립체.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 구동부의 회전 가능한 부재에 결합되어 상기 회전 가능한 부재와 함께 회전 가능한 제 2 회전 가능한 릴을 더 포함하는데, 상기 코드는 상기 제 1 및 2 회전 가능한 릴 사이로 연장하고, 상기 제 2 회전 가능한 릴에 결합됨으로써, 상기 받침대가 제 1 방향으로 회전될 시에, 제 2 릴 주변에 감겨진 가요성 코드의 길이 는 증대하고, 상기 받침대가 대향 방향으로 회전될 시에는, 제 2 릴 주변에 감겨진 가요성 코드의 길이는 감소하는 것을 특징으로 하는 공작물 지지 조립체.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 구동부의 회전 가능한 부재는 구동 풀리를 포함하고, 상기 척은 상기 받침대에 결합된 피동 풀리를 포함하며, 구동 벨트는 상기 구동 풀리 및 상기 피동 풀리 사이로 연장하여, 상기 구동부가 상기 구동 풀리를 회전시킬 시에 상기 받침대를 회전시키는 것을 특징으로 하는 공작물 지지 조립체.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 릴은 상기 피동 풀리에 결합되고, 상기 제 2 릴은 상기 구동 풀리에 결합되는 것을 특징으로 하는 공작물 지지 조립체.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 릴에 부착된 상기 코드의 단부 근처의 제 1 접속기를 더 포함하는데, 상기 제 1 접속기는, 상기 코드를 통해 경로 지정되는 전력 도체 및 냉각제 라인 중 하나 이상의 부분과, 상기 척으로부터 상기 제 1 접속기로 연장하는 냉각제 라인의 일부 및, 상기 척으로부터 상기 제 1 접속기로 연장하는 전력 도체의 일부 중 하나 이상 간에 고정 접속하는 것을 특징으로 하는 공작물 지지 조립체.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 2 릴에 부착된 상기 코드의 단부 근처의 제 2 접속기를 더 포함하는데, 상기 제 2 접속기는, 상기 코드를 통해 경로 지정되는 전력 도체 및 냉각제 라인 중 하나 이상의 부분과, 상기 주입실의 외부로부터 상기 제 2 접속기로 연장하는 냉각제 라인의 일부 및, 상기 주입실의 외부로부터 상기 제 2 접속기로 연장하는 전력 도체의 일부 중 하나 이상 간에 고정 접속하는 것을 특징으로 하는 공작물 지지 조립체.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 구동부의 상기 회전 가능한 부재는 중공 샤프트를 포함하고, 상기 주입실의 외부로부터 상기 제 2 접속기로 연장하는 냉각제 라인의 일부 및, 상기 주입실의 외부로부터 상기 제 2 접속기로 연장하는 전력 도체의 일부 중 하나 이상은 상기 중공 샤프트를 통해 연장하여, 상기 제 2 접속기에 결합되는 것을 특징으로 하는 공작물 지지 조립체.
  22. 제 17 항에 있어서,
    상기 척을 지지하는 주사 암을 더 포함하는데, 상기 주사 암은 대기압 상태에서의 내부 영역을 형성하고, 상기 제 1 및 2 회전 가능한 릴, 상기 코드와 상기 구동 및 피동 풀리는 상기 주사 암의 내부 영역 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 공작물 지지 조립체.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 피동 풀리와 상기 척 사이에 중공 진공 밀봉부가 배치되어, 상기 이온 주입실의 내부 영역과 상기 주사 암의 내부 영역 사이에 밀봉부를 제공하며, 상기 진공 밀봉부는 상기 설비물의 일부가 상기 척으로 경로 지정되는 중앙 개구부를 형성하는 것을 특징으로 하는 공작물 지지 조립체.
  24. 제 14 항에 있어서,
    상기 척은 정전 척이고, 상기 공작물은 정전기력에 의해 상기 받침대 상에 유지되는 것을 특징으로 하는 공작물 지지 조립체.
  25. 제 14 항에 있어서,
    상기 주입실에 결합되어, 상기 주입실 내의 이온 빔의 일부에 대해 상기 공작물의 주입각을 변경하는 회전 부재 및, 상기 주입실 내에 배치되어, 상기 회전 부재에 회전 가능하게 결합되는 병진 부재를 더 포함하는데, 상기 병진 부재는 선형 이동 경로를 따라 이동시키기 위해 상기 척 및 상기 공작물을 지지하는 것을 특징으로 하는 공작물 지지 조립체.
  26. 이온 빔 주입기에 있어서,
    빔 라인을 따라 이동하는 이온 빔을 생성하는 이온 빔원;
    진공 내부 영역을 가진 주입실로서, 공작물이 상기 이온 빔에 의해 공작물의 주입면의 이온 주입을 위해 이온 빔을 교차시키도록 배치되는 주입실 및;
    상기 주입실에 결합되어 상기 공작물을 지지하는 공작물 지지 구조체를 구비하는데, 상기 공작물 지지 구조체는,
    상기 공작물을 홀드하는 척으로서, 상기 공작물을 지지하는 회전 가능한 받침대를 포함하는 척;
    상기 척에 유기적으로 결합되어, 상기 받침대를 회전시키는 회전 가능한 부재를 포함하는 구동부;
    상기 받침대에 결합되어 상기 받침대와 함께 회전 가능한 제 1 회전 가능한 릴;
    상기 제 1 릴에 결합되어, 상기 받침대가 제 1 방향으로 회전될 시에, 제 1 릴 주변에 감겨진 가요성 코드의 길이는 증대하고, 상기 받침대가 대향 방향으로 회전될 시에는, 제 1 릴 주변에 감겨진 가요성 코드의 길이는 감소하는 가요성 중공 코드 및;
    냉각제를 상기 척으로 반송하는 냉각제 라인 및, 전력을 상기 척으로 도통시키는 전력 도체 중 하나 이상을 포함하는 설비물로서, 상기 냉각제 라인 및 상기 전력 도체 중 하나 이상의 적어도 일부는 코드의 내부를 통해 경로 지정되는 설비물을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 빔 주입기.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 공작물 지지 구조체는 상기 구동부의 회전 가능한 부재에 결합되어 상기 회전 가능한 부재와 함께 회전 가능한 제 2 회전 가능한 릴을 더 포함하는데, 상기 가요성 코드는 상기 제 2 릴에 결합됨으로써, 상기 받침대가 제 1 방향으로 회전될 시에, 제 2 릴 주변에 감겨진 가요성 코드의 길이는 감소하고, 상기 받침대가 대향 방향으로 회전될 시에는, 제 2 릴 주변에 감겨진 가요성 코드의 길이는 증대하는 것을 특징으로 하는 이온 빔 주입기.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 구동부의 회전 가능한 부재는 구동 풀리를 포함하고, 상기 척은 상기 받침대에 결합된 피동 풀리를 포함하며, 구동 벨트는 상기 구동 풀리 및 상기 피동 풀리 사이로 연장하여, 상기 구동부가 상기 구동 풀리를 회전시킬 시에 상기 받침대를 회전시키는 것을 특징으로 하는 이온 빔 주입기.
  29. 빔 라인을 따라 이동하는 이온 빔을 생성하고, 공작물이 상기 이온 빔에 의해 공작물의 주입면의 이온 주입을 위해 이온 빔을 교차시키도록 배치되는 주입실을 포함하는 공작물 지지 조립체에 있어서,
    상기 공작물을 홀드하는 척으로서, 상기 공작물을 지지하는 회전 가능한 받침대를 포함하는 척;
    상기 척에 유기적으로 결합되어, 상기 받침대를 회전시키는 회전 가능한 부재를 포함하는 구동부;
    상기 받침대에 결합되어 상기 받침대와 함께 회전 가능한 제 1 회전 가능한 릴;
    상기 제 1 회전 가능한 릴에 결합되어, 상기 받침대가 제 1 방향으로 회전될 시에, 제 1 릴 주변에 감겨진 가요성 코드의 길이는 증대하고, 상기 받침대가 대향 방향으로 회전될 시에는, 제 1 릴 주변에 감겨진 가요성 코드의 길이는 감소하는 가요성 중공 코드 및;
    냉각제를 상기 척으로 반송하는 냉각제 라인 및, 전력을 상기 척으로 도통시키는 전력 도체 중 하나 이상을 포함하는 설비물로서, 상기 냉각제 라인 및 상기 전력 도체 중 하나 이상의 적어도 일부는 코드를 통해 경로 지정되는 설비물을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작물 지지 조립체.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 구동부의 회전 가능한 부재에 결합되어 상기 회전 가능한 부재와 함께 회전 가능한 제 2 회전 가능한 릴을 더 포함하는데, 상기 가요성 코드는 상기 제 2 릴에 결합됨으로써, 상기 받침대가 제 1 방향으로 회전될 시에, 제 2 릴 주변에 감겨진 가요성 코드의 길이는 감소하고, 상기 받침대가 대향 방향으로 회전될 시에는, 제 2 릴 주변에 감겨진 가요성 코드의 길이는 증대하는 것을 특징으로 하는 공작물 지지 조립체.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 구동부의 회전 가능한 부재는 구동 풀리를 포함하고, 상기 척은 상기 받침대에 결합된 피동 풀리를 포함하며, 구동 벨트는 상기 구동 풀리 및 상기 피동 풀리 사이로 연장하여, 상기 구동부가 상기 구동 풀리를 회전시킬 시에 상기 받침대를 회전시키는 것을 특징으로 하는 공작물 지지 조립체.
  32. 제 2 항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 받침대에 결합된 직접 구동 서보 모터인 것을 특징으로 하는 공작물 지지 조립체.
  33. 제 15 항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 받침대에 결합된 직접 구동 서보 모터인 것을 특징으로 하는 공작물 지지 조립체.
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