KR20090074220A - 기판 유지 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이온 주입기에 사용하기 위한 기판 유지 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 위치를 서로 교대할 수 있어서 기판이 기판 홀더 상에서 교환되는 동안에 다른 하나의 기판 홀더가 이온 비임을 통해 기판을 스캔할 수 있는 두 개 또는 그 이상의 기판 홀더를 포함하는 기판 유지 시스템에 관한 것이다. 기판 홀더 조립체는 제 1 축선 주위에서 회전가능한 기저부 및 상기 기저부로부터 기판 홀더에 제공된 단부로 연장하는 두 개 이상의 지지 아암을 포함한다. 기저부의 회전으로 기판 홀더가 지정된 위치들 사이에서 이동될 수 있게 한다. 하나의 지정된 위치는 기판을 이온 주입하기 위한 위치에 대응하며 다른 지정된 위치는 로딩/언로딩 스테이션에 대응할 수 있다.

Description

기판 유지 장치 {SUBSTRATE HOLDING APPARATUS}
본 발명은 이온 주입기에 사용하기 위한 기판 유지 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 위치를 서로 교대할 수 있어서 기판이 기판 홀더 상에서 교환되는 동안에 다른 하나의 기판 홀더가 이온 비임을 통해 기판을 스캔할 수 있는 두 개 또는 그 이상의 기판 홀더를 포함하는 기판 유지 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 이온 주입기 분야에 한정되는 것이 아니며, 이러한 분야는 응용 분야에도 적용되며 본 발명을 이해하기 위한 유용한 내용을 제공한다. 따라서 이러한 응용 분야에 대한 설명도 이온 주입기의 설명을 따른다.
이온 주입기는 공지되어 있으며 일반적으로 다음과 같은 공통적인 디자인을 따른다. 철 소오스는 전구체 가스 등으로부터 혼합된 이온 비임을 생성한다. 특정 종의 이온들, 예를 들어 반도체 웨이퍼 내의 이온 주입을 위한 특정 도펀트만이 기판 내의 이온 주입을 위해 일반적으로 필요하게 된다. 필요로 하는 이온들은 질량-분해(resolving) 슬릿과 관련된 질량 분석 자석을 사용하여 혼합된 이온 비임으로부터 선택된다. 따라서, 필요로 하는 이온 종을 거의 배타적으로 포함하는 이온 비임이 질량 분해 슬릿으로부터 빠져나와 기판 홀더에 의해 이온 비임 경로 내의 정위치에 유지된 기판 상에 이온 비임이 입사되는 프로세스 챔버로 이동된다.
종종, 이온 비임의 횡단면 프로파일은 이온 주입될 기판 보다 조금 더 작다. 예를 들어, 이온 비임은 하나의 축방향으로 기판보다 작은 리본 비임 또는 두 개의 축방향으로 기판보다 작은 스폿(spot) 비임 일 수 있다. 기판 전체에 걸친 이온 주입을 보장하기 위해, 이온 비임과 기판은 이온 비임이 전체 기판 표면을 스캔하도록 서로에 대해 이동된다. 이는 (a) 일정한 위치에 유지되는 기판 전체를 스캔하도록 이온 비임을 편향시키며, (b) 이온 비임 경로를 일정하게 유지하면서 기판을 기계적으로 이동시키며, (c) 이온 비임의 편향과 기판 이동을 조합시킴으로써, 달성될 수 있다. 스폿 비임에 대해, 상대 운동은 일반적으로 이온 비임이 기판 상의 래스터(raster) 패턴을 따르도록 실행된다.
미국 특허 제 6,956,223호에는 전술한 바와 같은 일반적인 디자인의 이온 주입기가 설명되어 있다. 하나의 웨이퍼가 가동식 기판 홀더 내에 유지된다. 이온 비임의 몇몇 조정 방법이 있지만, 상기 이온 주입기는 이온 비임이 이온 주입 중에 일정한 경로를 따르도록 작동된다. 대신에, 웨이퍼 홀더는 이온 비임이 래스터 패턴을 따르는 웨이퍼 위를 스캔하도록 두 개의 직교하는 축을 따라 이동된다.
전술한 디자인은 이온 주입될 새로운 웨이퍼를 로딩하기 이전에 처리된 웨이퍼를 로봇이 언로딩 해야하는 웨이퍼의 직렬 처리에 특히 적합하다. 각각의 이온 주입 사이의 로딩 및 언로딩 웨이퍼는 바람직하지 않게 지체되게 된다.
미국 특허 제 6,555,825호에는 도 1에 도시한 트윈 스캐닝 아암의 배열을 갖는 이온 주입기가 설명되어 있다. 각각의 스캐닝 아암은 우측에 도시한 스캐닝 위치와 좌측에 도시한 로딩 위치 사이에서 축선(X1) 주위를 회전할 수 있는 모터 구 동식 허브 유닛(A)을 가진다. 중공형 아암(B)은 이온 비임을 통해 웨이퍼의 스캐닝을 실행하기 위해 축선(X2) 주위를 선회할 수 있도록 단부들 중 한 단부에서 허브 유닛에 회전가능하게 장착된다. 아암의 다른 단부에는 웨이퍼 홀더(C)가 제공된다. 웨이퍼 홀더(C)는 웨이퍼의 방위가 변경될 수 있도록 축선(X3) 주위를 회전할 수 있다.
상기 아암이 로딩 위치에 있을 때, 아암이 축선(X1) 위에 있고 그에 따라 이온 비임(D)의 경로 위에 있도록 각각의 스캐닝 아암이 구성 및 배열된다. 이는 웨이퍼 홀더가 이온 비임의 존재로 인한 어떤 바람직한 결과를 초래함이 없이 로딩 및 언로딩 되기 때문에 특히 중요하다. 동시에, 허브 유닛은 웨이퍼가 이온 비임의 경로를 통해 스캔될 수 있는 스캐닝 위치로 웨이퍼 홀더를 이송하도록 90°에 걸쳐 회전될 수 있다. 점선으로 나타낸 바와 같이, 웨이퍼는 위치(P1)로부터 그 하부 위치들을 통해 위치(P2)로 아암 상에서 이동될 수 있다. 이러한 이온 주입기에서, 이러한 운동으로 이온 주입된 전체 웨이퍼를 볼 수 있도록 리본 이온 비임이 사용된다.
두 개의 그러한 스캐닝 아암을 제공함으로써 웨이퍼를 스캔하는데 하나의 스캐닝 아암이 사용될 수 있는 반면에 다른 스캔 아암은 웨이퍼의 동시 로딩 및 언로딩을 위해 위치될 수 있다. 따라서, 이온 주입이 하나의 웨이퍼에 대해 완료되는 대로, 다른 웨이퍼가 다른 스캐닝 아암 상에서 이온 주입을 위한 준비가 된다. 그러한 스캐닝 아암의 배열은 선형 래스터 스캔을 수행할 수 없다.
그러한 반경 방향의 배열의 다른 단점은 웨이퍼의 폭을 가로지르는 스캔 속 도에서의 차이로 인한 불균일한 선량 특성을 초래한다는 점이다. 이는 피봇에 대한 웨이퍼의 최근접 에지가 외측 에지보다 더 느리게 스캔됨으로써 웨이퍼의 최근접 에지 쪽에 더 높은 선량을 초래하기 때문이다.
이러한 배경 기술에 반하여, 본 발명은 이온 주입기의 이온 주입 중에 이온 비임에 노출될 기판을 유지하기 위한 기판 홀더 조립체에 관한 것으로서, 상기 기판 홀더 조립체는 제 1 축선 주위에서 회전가능한 기저부 및 상기 기저부로부터 기판 홀더가 제공된 단부로 연장하는 적어도 두 개의 지지 아암을 포함한다. 기저부의 회전으로 상기 기판 홀더가 지정된 위치를 채택할 수 있으며, 여기서 적어도 두 개의 지지 아암은 실질적으로 동등한 거리만큼의 회전 축선으로부터의 변위되고 실질적으로 동등한 분리 각도만큼 분리된 지점들로부터 연장함으로써 분리 각도를 통한 기저부의 회전으로 지정된 위치들 사이로 상기 지지 아암의 이동을 초래한다.
따라서, 위치를 바꾸도록 회전될 수 있는 두 개 또는 그 이상의 샘플 홀더들이 제공될 수 있다. 예를 들어, 하나의 위치는 기판 스캔 위치에 대응하며 다른 위치는 기판 로딩/언로딩 위치에 대응할 수 있다. 또한, 상기 기판 홀더 조립체는 상기 기저부의 회전 축선의 반대 쪽에 배열되는 한 쌍의 지지 아암을 포함할 수 있다. 상기 기저부를 지정된 위치들 사이에서 회전시킬 때, 하나의 지지 아암은 스캐닝 위치로부터 로딩 위치로 이동하며 다른 지지 아암은 로딩 위치로부터 스캐닝 위치로 이동한다.
두 개 이상의 지지 아암이 사용될 수 있다. 예를 들어, 120°의 분리 각도로 배열되는 3 개의 지지 아암이 사용되거나, 90°로 이격된 4 개의 지지 아암이 사용될 수 있다. 명확히, 3 개의 지지 아암의 제공으로 3 개의 지정된 위치를 초래하며, 유사하게 4 개의 지지 아암은 4 개의 지정된 위치를 제공한다. 다양한 공정들, 예를 들어 기판의 언로딩, 기판의 로딩, 기판의 언로딩과 로딩, 이온 주입, 세정, 에칭, 어닐링, 증착 등이 각각 지정된 위치에서 수행될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 지정된 위치들은 관련 공정들을 갖지 않는다. 즉, 상기 기판은 다른 기판들이 하나 또는 그 이상의 다른 지정된 위치에서 처리되는 동안, 단지 이러한 위치에 대기될 수 있다.
바람직하게, 상기 기판 홀더에는 각각, 지지 아암의 종축선에 실질적으로 수직하게 배열되는 기판을 지지하기 위한 지지 표면이 제공되며, 적어도 두 개의 지지 아암은 그들의 종축선 주위에서 회전할 수 있다. 선택적으로, 상기 지지 표면은 중심 축선 주위에서 회전할 수 있다. 이는 기판 홀더에 의해 유지되는 기판의 방위가 변경될 수 있게 한다.
바람직하게, 적어도 두 개의 지지 아암은 기저부로부터의 각각의 기판 홀더의 거리가 변경될 수 있도록 종축선을 따라 이동할 수 있다. 이는 기판이 비임으로 그리고 비임으로부터 이동되게 하며 이러한 방향으로 이온 비임을 통해 스캔될 수 있게 한다.
본 발명은 또한, 이온 소오스와, 상기 이온 소오스에 의해 생성된 이온들을 비임 경로를 따라 기판에 이온 주입하기 위한 프로세스 챔버로 안내할 수 있는 광학 장치와, 기판 전달 기구, 및 기판을 프로세스 챔버 내에 유지하기 위한 전술한 바와 같은 기판 홀더 조립체를 포함한다. 상기 적어도 두 개의 지지 아암은 이온 비임 경로에 실질적으로 수직하게 연장한다. 제 1 지정된 위치는 이온 비임을 지향하도록 배열되는 기판 홀더에 대응한다. 제 2 지정된 위치는 이온 경로로부터 이격되게 배열되고 기판 전달기구와 협동하도록 배열됨으로써 기판이 기판 홀더 상에 놓이고 기판 홀더로부터 제거될 수 있는 기판 홀더에 대응한다.
바람직하게, 적어도 두 개의 지지 아암은 기저부로부터 각각의 기판 홀더의 거리가 변경될 수 있도록 이동할 수 있다. 선택적으로, 상기 기저부는 종축선을 따라 지지 아암을 전후로 스캔할 수 있도록 작동할 수 있는 관련 스캐닝 유닛을 가질 수 있다. 또한, 상기 스캐닝 유닛은 지지 아암의 종축선과 이온 비임의 경로에 실질적으로 수직한 방향으로 지지 아암을 스캔하도록 작동할 수 있다. 이는 일정한 이온 비임에 대해, 예를 들어 래스터 패턴에 따라 기판이 스캔될 수 있게 한다. 이와는 달리, 기판은 이온 비임이 기판을 가로질러 스캔되거나 기판과 이온 비임이 이동되는 하이브리드 시스템이 사용될 수 있는 동안 정위치에 유지될 수 있다.
본 발명을 더욱 더 명확하게 이해해기 위해서, 첨부 도면을 참조하여 양호한 실시예에 대해 설명한다.
도 1은 종래 기술에 따른 트윈 스캐닝 아암 장치의 사시도이며,
도 2는 종래의 이온 주입기의 개략적인 도면이며,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판 홀더 조립체의 사시도이며,
도 4는 도 3의 기판 홀더 조립체를 포함하는 프로세스 챔버의 단면도이다.
본 발명을 설명하기 위해 예시적인 실시예를 도 2에 도시하였지만, 이는 단지 본 발명의 적용예이며 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 반도체 웨이퍼(12) 내에 이온을 주입하기 위한 공지된 이온 주입기(10)를 도시한다. 이온들은 여기되는 이온 소오스(14)에 의해 생성되어 본 실시예에서 질량 분석 스테이지를 통과하는 이온 경로(34)를 따른다. 소정 질량의 이온들이 질량 분해 슬릿(32)을 통과하도록 선택된 후에 반도체 웨이퍼(12)와 충돌한다.
이온 주입기(10)는 펌프(24)에 의해 배기되는 진공 챔버(15) 내에 위치되는 소정 종의 이온 비임을 생성하기 위한 이온 소오스(14)를 포함한다. 이온 소오스(14)는 일반적으로 한 단부에 위치되는 캐소드(20)을 포함하는 아아크 챔버(16)를 포함한다. 이온 소오스(14)는 아아크 챔버(16)의 벽(18)들에 의해 애노드가 제공되도록 작동될 수 있다. 캐소드(20)는 열 전자(thermal electron)를 생성하도록 충분히 가열된다.
캐소드(20)에 의해 방출된 열 전자들은 본 실시예의 경우에 인접 챔버 벽(18)인 애노드로 이끌린다. 열 전자들은 아아크 챔버(16)를 횡단하면서 가스 분자들을 이온화함으로써 소정 이온을 생성 및 플라즈마를 형성한다.
열 전자가 따르는 경로는 전자들이 챔버 벽(18)에 대한 극단 경로만을 따르는 것을 방지하도록 제어될 수 있다. 자석 조립체(46)는 열 전자가 아아크 챔버(16)의 길이를 따라 아아크 챔버(16)의 대향 단부에 위치된 상대-캐소드(44)를 향하는 공간 경로를 따르도록 아아크 챔버(16)를 통해 연장하는 자기장을 제공한다.
가스 공급기(22)는 이온 주입될 종 또는 전구체 가스 종으로 아아크 챔버(16)를 채운다. 아아크 챔버(16)는 진공 챔버(15) 내의 감소된 압력으로 유지된다. 아아크 챔버(16)를 통해 이동하는 열 전자는 아아크 챔버(16) 내에 존재하는 가스 분자들을 이온화하며 또한 분자들을 열분해 할 수 있다. 플라즈마 내에 형성되는(이온 혼합물을 포함할 수 있는) 상기 이온들은 또한 (예를 들어, 챔버 벽(18)의 재료로부터 생성되는)미소량의 오염 이온들을 포함할 것이다.
아아크 챔버 (16) 내부로부터의 이온들은 (접지에 대해)음 편향된(negatively-biased) 추출 전극(26)을 사용하는 아아크 챔버(16)의 정면 판 내에 제공되는 출구 구멍(28)을 통해 추출된다. 추출된 이온을 가속시키도록 전압 공급원(21)에 의해 이온 소오스(14)와 그 다음의 질량 분석 스테이지(30) 사이에 전위차가 인가되며, 이온 소오스(14)와 질량 분석 스테이지(30)는 (도시 않은)절연자에 의해 서로 전기적으로 격리된다. 추출 이온들의 혼합물은 자기장의 영향 하에서 곡선 경로를 통과하도록 질량 분석 스테이지(30)를 통과한다. 임의의 이온에 의해 이동하는 곡률 반경은 이온의 질량, 전하 상태와 에너지에 의해 결정되며, 자기장은 세트 비임 에너지를 위해, 소정의 질량 대 전하 비와 에너지를 갖는 이온들만이 질량 분해 슬릿(32)과 일치하는 경로를 따라 빠져나가도록 제어된다. 빠져나온 이온 비임은 타겟이 위치되는, 즉 이온 주입될 기판 웨이퍼(12) 또는 타겟 위치에 웨이퍼(12)가 없는 경우에는 비임 스톱(38)이 위치되는 프로세스 챔버(12)로 이송된 다. 다른 모드에서, 비임은 또한 질량 분석 스테이지(30)와 웨이퍼 위치 사이에 위치되는 렌즈 조립체를 사용하여 가속 또는 감속될 수 있다.
반도체 웨이퍼(12)는 웨이퍼 홀더(36) 상에 장착되며, 웨이퍼(12)는 예를 들어, 로드록(도시 않음)을 통해 웨이퍼 홀더(36)로 그리고 웨이퍼 홀더(36)로부터 연속적으로 이송된다.
이온 주입기(10)는 적합하게 프로그램된 컴퓨터(50)와 같은 제어기의 관리하에서 작동한다. 컴퓨터(50)는 소정의 스캐닝 패턴을 수행하도록 이온 비임을 통한 웨이퍼(12)의 스캐닝을 제어한다. 이들 스캐닝 패턴은 본 기술 분야에 공지된 바와 같은 인터레이스 패턴(interlaced pattern)을 포함한 래스터 스캔을 포함할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 것과 같은 이온 주입기910) 내에 두 개의 웨이퍼(102a,102b)를 유지하기 위한 장치(100)를 도시한다. 도 4는 프로세스 챔버(40) 내의 정위치에 있는 장치(100)를 이온 비임(34)의 평면 조금 위에서 취한 단면에 대응하는 단면도이다. 이해할 수 있듯이, 상기 장치(100)는 프로세스 챔버(100)의 벽(130)에 장착되며 이온 비임(34)이 스캔되거나 이온 비임(34)을 통해 웨이퍼(102a,102b)를 스캔하는 동안 웨이퍼(102a,102b)를 정위치에 유지하는데 사용된다. 상기 장치(100)는 또한 웨이퍼(102a,102b)의 로딩 및 언로딩 중에 로봇(132)과 협력한다.
상기 장치(100)는 회전 작동기(134)와 결합하는 턴테이블(106)을 포함하며 상기 회전 작동기는 화살표(110)로 나타낸 방향으로 턴테이블(106)의 전 범위 회전 을 제공한다. 턴테이블(106)은 크로스 롤러 베어링에 의해 지지되며 차동 펌핑에 의해 공기 베어링 래비린스 시일(labyrinth seal)을 부유시킴으로써 밀봉을 제공한다. 회전 작동기(134)는 상기 장치를 프로세스 챔버(40)에 장착하기 위한 관련 플랜지를 가진다.
단부에 웨이퍼 홀더(116a,b)를 각각 갖는 두 개의 스캐닝 아암(114a,b)이 제공된다. 각각의 스캐닝 아암(114a,b)은 지지 턴테이블(106)을 향해 후방으로 웨이퍼 홀더(116a,b)로부터 연장하며 실제로 턴테이블(106)의 후방에 장착되는 선형 작동기(118a,b)에 의해 수용될 턴테이블(106)을 통해 연장한다. 스캐닝 아암(114a,b)은 스캐닝 아암(114a,b)이 선형 작동기(118a,b)에 의해 턴테이블(106)을 구동될 수 있게 하는 밀봉된 부싱(120a,b)에 의해 턴테이블(106)에서 지지된다. 이러한 방식으로, 턴테이블(106)로부터 웨이퍼 홀더(116a,b)의 거리가 변경될 수 있다. 즉, 웨이퍼(102a,b)는 화살표(122)로 나타낸 방향으로 프로세스 챔버로 그리고 프로세스 챔버로부터 구동될 수 있다.
프로세스 챔버(40) 내외로의 스캐닝 아암(114a,b)을 구동하는 것 이외에, 선형 작동기(118a,b)도 화살표(124)로 나타낸 바와 같은 종축선 주위에서 회전하도록 스캐닝 아암(114a,b)의 회전 운동을 구동한다.
각각의 스캐닝 아암(114a,b)은 웨이퍼 홀더(116a,b)에 대한 서비스 경로를 제공하도록 중공형으로 형성된다. 이는 웨이퍼(102a,b)를 지지하는 척(126a,b)이 화살표(128)로 나타낸 바와 같이 중심 주위에서 회전할 수 있게 하는 구동 기구를 포함한다. 척(126a,b)은 웨이퍼(102a,b)를 정전기적으로 정위치에 단단히 유지하 여, 척(126a,b)의 회전이 웨이퍼(102a,b)의 회전에 대응하게 한다. 웨이퍼(102a,b)를 척(126a,b)에 장착하는 다른 방법도 동일하게 가능하다.
도 3 및 도 4는 웨이퍼 홀더(116b)가 스캐닝 위치를 점유하고 있는 동안 웨이퍼 홀더(116a)가 로딩 위치를 점유하도록 설정된 턴테이블(106)을 갖는 장치(100)를 도시한다. 턴테이블(106)의 180°에 걸친 회전에 의해 웨이퍼 홀더(116a,b)에 의해 점유된 위치들을 교대시킨다.
로딩 위치에서, 스캐닝 아암(114a)은 웨이퍼(102a)가 상방향을 향하게 할 수 있도록 화살표 방향(124)으로 회전된다. 웨이퍼(102a)를 척(126a)에 유지하는 정전기적 힘은 차단될 수 있으며 웨이퍼(102a)는 로봇(132)에 의해 척(126a)으로부터 제거된다. 캠(138)의 회전에 의해 개폐될 수 있는 한 쌍의 힌지 조오(136: jaw)를 포함하는 간략히 도시한 로봇(132)이 도 4에 도시되어 있다. 조오(136)와 캠(138)은 샤프트(142)에 장착된 아암(140) 상에 외팔보 지지된다. 샤프트(142)는 화살표(144)로 나타낸 바와 같은 회전 및 수직 운동(즉, 지면의 내외측으로의 운동)한다. 따라서, 로봇(142)은 조오(136)가 웨이퍼(102a) 위로 이동하도록 회전할 수 있으며, 조오(136)는 웨이퍼(102a)를 파지하도록 폐쇄 및 샤프트(142) 상에 하강될 수 있다. 로봇(132)은 그 후 샤프트(142) 상으로 상승되며 계속해서 조오(136) 내의 웨이퍼(102a)가 게이트 밸브(146)를 통해 프로세스 챔버(40)로부터 스윙되도록 방향(144)으로 회전된다. 진공에 대한 고려로 인해, 도 4에 도시된 단일 게이트 밸브(146)에는 로드록이 바람직하다. 반대의 절차가 새로운 웨이퍼(102a)를 웨이퍼 홀더(126a) 상에 로딩하는데 사용될 수 있다. 본 기술 분야의 당업자들에게 분 명한 바와 같이, 다수의 다른 대체 로봇 장치가 웨이퍼를 로딩 및 언로딩하는데 사용될 수 있다.
일단 새로운 웨이퍼(102a)가 척(126a) 상에 로딩되고 정전기적 힘에 의해 정위치에 유지되면, 스캐닝 아암(114a)이 회전될 준비가 된 것이다. 도 3으로부터 이해될 수 있듯이, 로딩 위치에서 이온 비임 통로(34)로부터 이격되게 유지된 웨이퍼(102a)를 볼 수 있다. 스캐닝 아암(114a)은 이온 비임 경로(34)의 레벨 위에 웨이퍼(102a)를 유지하며 또한 스캐닝 아암(114a)은 방향(122)을 따라 턴테이블(106) 쪽으로 후퇴됨으로써 이온 비임 경로(34)로부터 후방으로 웨이퍼를 이동시킨다.
스캐닝 위치에서, 스캐닝 아암(114b)은 방향(122)으로 턴테이블(106)로부터 이격되게 연장되고 방향(124)으로 회전됨으로써 웨이퍼(102b)가 다가오는 이온 비임(34)을 향해 직각으로 유지된다. 몇몇 적용에 있어서, 예를 들어 보다 얕은 주입을 달성하기 위해 지표각(grazing angle)을 사용하거나 트랜치 벽을 주입할 때 이온 비임(34)이 수직 이외의 각도로 웨이퍼(102b)와 충돌시키는 것이 바람직하다. 이는 웨이퍼(102b)가 이온 비임(34)에 대해 소정의 각도를 채용하도록 방향(124)으로 스캐닝 아암(114b)을 회전시킴으로써 용이하게 달성된다. 또한, 척(126b)은 웨이퍼(102b)의 소정 방위를 달성하기 위해 방향(128)으로 회전될 수 있다. 이러한 방식으로, 트랜치와 같은 웨이퍼(102b) 상의 피쳐들이 이온 비임(34)과 정확하게 정렬될 수 있다.
이러한 실시예에서, 웨이퍼(102b)는 리본 비임(34)이 고정된 웨이퍼(102b)를 가로질러 스캐닝되는 동안 스캐닝 위치에 유지된다. 그러나, 다른 배열도 가능하 다. 예를 들어, 리본 비임이 사용되지 않을 수 있으며 예를 들어 래스터 패턴을 사용하여 스폿 비임이 웨이퍼(102b)를 가로질러 스캐닝될 수 있다. 또한, 웨이퍼(102b)는 이온 비임(34)의 스캐닝에 추가로 또는 대체예로서 스캐닝될 수 있다. (여기선 수평으로 취해진)x 방향으로의 스캐닝은 스캐닝 아암(114b)을 x 방향으로 전후로 구동시키도록 선형 작동기(118a)를 사용하여 용이하게 달성될 수 있다.
로딩 위치와 언로딩 위치 사이로 웨이퍼 홀더(116a,b)를 이동시키기 위해, 3 가지 운동, 즉 (a) 턴테이블이 시계 방향 또는 반시계 방향으로 방향(110) 주위를 180°에 걸쳐서 회전될 수 있어야 하며, (b) 스캐닝 아암(114a,b), 즉 스캐닝 아암(114a)은 반시계 방향으로 그리고 스캐닝 아암(114b)은 시계 방향으로 방향(124) 주위를 90°에 걸쳐서 회전될 수 있어야 하며, (c) 스캐닝 아암(114a,b), 즉 스캐닝 아암(114a)은 턴테이블(106)로부터 이격되게 프로세스 챔버(40)의 내측으로 그리고 스캐닝 아암(114b)은 턴테이블(106) 쪽으로 방향(122)을 따라 이동될 수 있어야 한다. 일반적으로,이들 운동은 제어기(50)에 의해 실시되지만, 이들 세 가지 상이한 운동을 어떻게 조화시킬 것인가는 성능에 중요한 사항이다. 명확하게, 이온 주입기(10)를 통한 웨이퍼(102a,b)의 생산성을 지연 없이 동시에 최대화할 수 있도록 상기 운동들을 실행하는 것이 유리하다. 스캐닝 아암(114a,b)은 웨이퍼(102a,b)가 로딩 위치와 언로딩 위치 사이에서 운동하는 동안에 회전될 때, 심지어 보다 큰 300 mm 웨이퍼가 처리될 때에도 웨이퍼(102a,b)가 충돌하지 않는 것을 보장할 수 있도록 충분히 분리된다.
본 기술 분야의 당업자은 본 발명의 범주로부터 이탈함이 없이 전술한 실시 예가 변경될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
예를 들어, 전술한 실시예는 반도체 웨이퍼를 이온 주입하는 분야에 사용하기 위한 예시적인 실시예이다. 그러나, 본 발명은 폭넓은 사용 분야를 가진다. 예를 들어, 본 발명은 반도체 웨이퍼 또는 다른 형태의 기판을 주입하기 위한 것이라면 어떤 형태의 이온 주입기에도 사용될 수 있다. 또한, 본 발명은 피가공재가 다수의 지정된 위치들 사이에서 회전되는, 피가공재의 조정을 필요하는 어떤 다른 형태의 장치에도 사용될 수 있다.
전술한 실시예는 트윈 아암 장치(100)에 대해 설명했다. 그러나, 3 개 이상의 스캐닝 아암(114a,b)이 사용될 수 있다. 유리하게, 스캐닝 아암(114a,b)은 웨이퍼 홀더(116a,b)가 상기 위치들 사이에서 이동될 때와 같이 동일한 위치를 점유하도록 턴테이블의 회전 중심으로부터 등거리로 이격된다. 또한, 스캐닝 아암(114a,b)이 연속 위치들 사이에서만 회전되도록 스캐닝 아암(114a,b)이 실질적으로 동일한 각도만큼 분리되는 것이 유리하다. 각각의 위치는 처리 단계, 예를 들어 이온 주입, 로딩/언로딩, 에칭, 어닐링, 증착, 세정 등의 단계가 수행되는 스테이션에 대응할 수 있다. 로딩 및 언로딩은 별도의 스테이션에서 수행되는 두 개의 별도 행위로 분할될 수 있다. 즉, 웨이퍼(102a,b) 또는 다른 기판은 새로운 웨이퍼(102a,b) 또는 다른 기판이 다음 스테이션에 로딩되기 이전에 스테이션에 로딩된다. 하나 또는 그 이상의 위치들은 웨이퍼(102a,b) 또는 다른 기판이 다음 위치로 이동하기 이전에 머므르는 유휴 위치(idle position)일 수 있다. 유휴 스테이션은 한정된 공간으로 인해 그 위치에 인접되게 프로세스 장치의 설치를 제한하는 경우 에 유용할 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예는 탄력적인 시스템을 제공하도록 다수 각도로 운동할 수 있다. 그러나, 상기 장치(100)는 그러한 성능을 제공할 필요가 없다. 예를 들어, 상기 장치(100)는 스캐닝 아암(114a,b)의 위치 변경이 가능하도록 방향(110) 주위를 회전하는 것으로 충분하다. 로딩 로봇은 수직 방향으로부터 웨이퍼(102a,b)를 로딩 및 언로딩하도록 구성되나, 이는 직선 방향으로도 가능하다. 스캐닝 아암(114a,b)은 웨이퍼(102a,b)가 이온 비임(34) 없이 회전하기 때문에 방향(122), 즉 턴테이블(106) 쪽으로 그리고 턴테이블로부터 멀어지는 쪽으로 이동할 필요가 없다.
도 3에서 스캐닝 아암(114a,b)은 턴테이블(106)을 통해 연장하는 것으로 도시되었지만, 턴테이블(106)을 관통할 필요가 없는 텔레스코픽 아암(telescopic arm)이 제공될 수 있다.

Claims (13)

  1. 이온 주입기 내에서의 이온 주입 중에 이온 비임에 노출되도록 기판을 유지하는 기판 홀더 조립체로서,
    제 1 축선 주위에서 회전가능한 기저부, 및
    상기 기저부로부터 기판 홀더에 제공된 단부로 연장하는 두 개 이상의 지지 아암을 포함하며,
    상기 기저부의 회전으로 상기 기판 홀더가 지정된 위치들을 채용할 수 있게 하며, 상기 두 개 이상의 지지 아암은 실질적으로 동일한 거리만큼 회전 축선으로부터 변위되고 실질적으로 동일한 분리 각도만큼 분리된 지점들로부터 연장하여 상기 분리 각도를 통한 상기 기저부의 회전으로 상기 지지 아암이 지정된 위치들 사이로 이동할 수 있게 하는,
    기판 홀더 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 두 개 이상의 지지 아암은 상기 지지 아암의 종축선 주위에서 회전가능한,
    기판 홀더 조립체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판 홀더에는 상기 기판을 지지하는 지지면이 각각 제공되며, 상기 지지면은 중심 축선 주위에서 회전가능한,
    기판 홀더 조립체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 지지면의 중심 축선은 상기 지지 아암의 종축선에 실질적으로 수직한,
    기판 홀더 조립체.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 두 개 이상의 지지 아암은 상기 기저부로부터 각각의 기판 홀더의 거리가 변경될 수 있도록 상기 지지 아암의 종축선을 따라 이동가능한,
    기판 홀더 조립체.
  6. 이온 주입기로서,
    이온 소오스와, 기판 내에 이온을 주입하기 위해 상기 이온 소오스에 의해 생성된 이온들을 이온 비임 경로를 따라 프로세스 챔버로 안내할 수 있는 광학 장치와, 기판 전달 기구, 및 기판을 프로세스 챔버 내에 유지하도록 위치되는 제 1항에 따른 기판 홀더 조립체를 포함하며,
    두 개 이상의 지지 아암은 상기 이온 비임 경로에 실질적으로 수직하게 연장하며, 제 1 지정된 위치는 상기 이온 비임으로 지향하도록 배열되는 상기 기판 홀더에 대응하며, 제 2 지정된 위치는 상기 기판 홀더에 대응하며, 상기 기판 홀더는 상기 이온 경로로부터 이격되게(clear) 배열되고 상기 기판 전달기구와 협동하도록 배열됨으로써 상기 기판이 상기 기판 홀더 상에 놓이고 상기 기판 홀더로부터 제거될 수 있는,
    이온 주입기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 두 개 이상의 지지 아암은 상기 지지 아암의 종축선 주위에서 회전가능한,
    이온 주입기.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 기판 홀더에는 상기 기판을 지지하는 지지면이 각각 제공되며, 상기 지 지면은 중심 축선 주위에서 회전가능한,
    이온 주입기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 지지면의 중심 축선은 상기 지지 아암의 종축선에 실질적으로 수직한,
    이온 주입기.
  10. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 두 개 이상의 지지 아암은 상기 기저부로부터 각각의 기판 홀더의 거리가 변경될 수 있도록 상기 지지 아암의 종축선을 따라 이동가능한,
    이온 주입기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 기저부는 종축선을 따라 상기 지지 아암을 전방과 후방으로 스캐닝하도록 작동할 수 있는 관련 스캐닝 유닛을 가지는,
    이온 주입기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 스캐닝 유닛은 상기 지지 아암의 종축선과 상기 이온 비임 경로에 실질적으로 수직한 방향으로 상기 지지 아암을 스캐닝하도록 작동할 수 있는,
    이온 주입기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 스캐닝 유닛은 상기 이온 비임이 상기 기판 홀더에 의해 유지될 때 기판을 횡단하는 래스터 패턴을 따르도록 상기 지지 아암을 스캐닝하도록 작동할 수 있는,
    이온 주입기.
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