專利名稱：可移動元件的多向掃描和其離子束監(jiān)測設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于諸如半導(dǎo)體晶片夾持器的可移動單元在相對于離 子束的多個不同方向上的掃描方法和裝置。本發(fā)明還涉及一種用于使用這 種裝置的離子束監(jiān)測裝置。
背景技術(shù)：
在通常的離子注入器中，相對于硅晶片來說，橫截面相對較小的摻雜 離子束被掃描。這主要能夠以下面三種途徑中的一種來進(jìn)行相對于靜止 的晶片在兩個方向上掃描射束，相對于靜止的射束在兩個方向上掃描晶 片，或者一種混合方法，其中射束在一個方向上掃描，同時晶片在通常正 交的第二方向機(jī)械掃描。每種技術(shù)都有優(yōu)缺點。在更小硅晶片的情況下，傳統(tǒng)方法是在旋轉(zhuǎn)輪 的輪輻末端安裝一批晶片。然后，輪被來回地掃描以使固定方向的離子束 來輪流撞擊每個晶片。對于注入更大(300mm)晶片來說，成批處理當(dāng)前是不可取的。這一 個原因是每個晶片的單個成本在注入過程中出現(xiàn)問題時將引起了巨大的財 務(wù)風(fēng)險。在相對于靜止晶片的正交方向上的離子束的靜電或磁性掃描易于 造成更低質(zhì)量的射束，并且目前單晶片掃描技術(shù)傾向于采用如上文略述的 混合機(jī)械/靜電掃描。我們共同受讓的美國專利NO. 5,898,179描述了適合 于實現(xiàn)這種掃描的設(shè)備，該專利的內(nèi)容被全文引用而結(jié)合于此。這里，離 子束在垂直于離子注入器中射束線軸的第一方向進(jìn)行磁掃描，同時，晶片 在通常為正交軸的第二方向上進(jìn)行機(jī)械移動。
盡管如此，在保持靜止射束方向上(在射束的分布、射束的穩(wěn)定性以 及射束線長度的最小化方面)具有優(yōu)點。反過來，這要求雙向掃描晶片。 本發(fā)明的一個目的是提供實現(xiàn)這種掃描的設(shè)備。尤其是當(dāng)射束相對于注入室是固定方向的時候，確定射束分布(即， 射束密度作為在給定方向上橫過射束的距離的函數(shù))通常是希望的。這是 因為晶片橫過射束的遷移速度比混合掃描的慢。因此，對于合理吞吐量的 晶片來說，最小化光柵間距是必需的。于是，例如，這有助于在離子注入 之前以及在其過程中確定射束分布(就是說，橫過射束區(qū)域的射束流密 度)。注入之前確定射束的分布允許在注入過程中控制晶片的掃描，以便 于確保在晶片上的離子密度接近均勻，而不是或高或低的"條紋"。在本領(lǐng)域中已知道多種不同的途徑來確定射束分布。例如，在我們共同受讓的PCT專利申請WO-A-00/05744中，從射束光闌(位于批處理晶 片夾持器的下游)輸出的信號被用來獲取注入過程中射束的寬度、高度和 連續(xù)性方面的信息。這些信號處理依靠旋轉(zhuǎn)晶片夾持器上晶片之間的間 隙，因此不適于單晶片。其他確定射束分布的技術(shù)包括移動法拉第和保持在一個固定位置但沿 著射束線間隔分布的一對法拉第，如上面引用的美國專利No. 5,898,179中 所描述的。本發(fā)明還尋求提供一種改善確定離子束分布的設(shè)備，因此，特別適用 于在注入之前的設(shè)置過程中。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的一個方面提供一種半導(dǎo)體處理裝置，該半導(dǎo)體處理裝 置提供諸如襯底或晶片夾持器的臂的長形元件在至少兩個通常正交的方向 (所謂X-Y掃描)上的移動。在第一方向上的掃描縱向穿過在真空室壁上 的開口。例如，長形元件通過諸如一對直線式電動機(jī)的長形元件驅(qū)動器來 進(jìn)行往復(fù)運動。長形元件和驅(qū)動器每個優(yōu)選地安裝在托架上，該托架又在 通常正交于第一方向的第二方向上被驅(qū)動。為了獲得長形元件在縱向上的往復(fù)運動，托架優(yōu)選地包括導(dǎo)引板。長 形元件相對于導(dǎo)引板被支撐，導(dǎo)引板又優(yōu)選地懸臂狀伸展于托架的一個部 件。應(yīng)當(dāng)理解的是，術(shù)語"懸臂狀伸展"不僅指代水平支撐，而且指代垂 直或其他方向的支撐。在本發(fā)明具體優(yōu)選特征中，長形元件通過位于朝向長形元件的第一端的一個或多個萬向軸承與導(dǎo)引板間隔開。這些軸承當(dāng)長形元件沿導(dǎo)引板往 復(fù)運動時為其提供懸臂支撐。使用這種技術(shù)，可以為長形元件進(jìn)入真空室中提供穿通裝置(feedthrough)，該穿通裝置作為真空密封，但其自身不 需要提供軸承支撐。穿通裝置優(yōu)選地是適應(yīng)性的(compliant)，并且本發(fā) 明的另一方面提供了多個彈性墊圈等，以作為真空密封并允許穿通裝置相 對于托架或真空室壁的適應(yīng)性。穿通裝置自身還優(yōu)選地是一個旋轉(zhuǎn)穿通裝置。這允許長形元件圍繞平 行于所述縱向的軸旋轉(zhuǎn)。在本發(fā)明的另一個方面中，法拉第(Faraday)被連接到長形元件鄰近 襯底支撐。這允許射束分布的確定(離子束相對于真空室具有固定方向) 能夠在待注入襯底的平面內(nèi)實現(xiàn)。不但射束分布的確定可以在注入之前實 現(xiàn)，(例如)以允許射束線的被"調(diào)諧"，而且法拉第鄰近于襯底前面的 存在同樣允許在注入循環(huán)的一部分期間確定射束的分布。在長形元件可圍繞其自己軸線旋轉(zhuǎn)的地方，于是法拉第可以替代或另 外被安裝在鄰近襯底支撐后部的地方。射束分布的確定可以在襯底支撐反 轉(zhuǎn)(即，旋轉(zhuǎn)經(jīng)過180°)的情況下實現(xiàn)。通過用半導(dǎo)體材料(即，硅)涂 覆襯底支撐的反面，可以在不需要固定到襯底"前部"的測試晶片的情況 下實現(xiàn)射束分布的確定。作為一種選擇，或另外地，法拉第可以被安裝成 使得其進(jìn)口與襯底支撐的前后表面中的所述平面成90°。根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供了一種半導(dǎo)體處理裝置，其包括真空 處理室，其具有室壁；長形元件，其水平延伸穿過所述室壁，并在縱向上 可移動地穿過所述室壁；長形元件驅(qū)動器，被布置來在所述縱向上驅(qū)動所 述長形元件；托架，用來支撐所述長形元件和驅(qū)動器，所述托架位于所述 真空室的外部并為所述長形元件的外端提供懸臂支撐；以及進(jìn)入真空室中 的穿通裝置，所述穿通裝置容納所述長形元件并包括用來密封所述長形元 件的真空密封。在另一個方面中，提供了一種安裝往復(fù)移動進(jìn)入和離開半導(dǎo)體片理裝 置的真空室的長形元件的方法，該方法包括(a)相對于托架支撐長形 元件，所述長形元件通過位于朝向所述長形元件的第一端的至少一個負(fù)載 軸承器件被支撐，其中所述第一端在所述真空室的外部；以及(b)安裝 所述長形元件穿過位于所述真空室的內(nèi)部和其外部之間的真空密封其 中，由所述長形元件造成的負(fù)載基本上由所述或每個負(fù)載軸承器件承載， 使得真空密封作為所述長形元件在往復(fù)移動過程中的無負(fù)載軸承引導(dǎo)。在另一個方面，提供了一種用于長形元件進(jìn)入半導(dǎo)體處理裝置的真空 室中的穿通裝置的旋轉(zhuǎn)和直線式真空密封，所述真空室具有室壁元件，所 述真空密封包括外安裝件，固定在所述壁元件上并具有在穿過所述室壁 元件的方向上延伸的縱軸；內(nèi)軸承，徑向地安裝在所述外安裝件的內(nèi)部， 所述內(nèi)軸承相對于外安裝件可移動，其大小可容納穿過其的所述長形元 件，并且同樣具有在穿過所述室壁的方向上延伸的縱軸；以及多個適應(yīng)性 襯墊，其布置在所述內(nèi)軸承和所述外安裝件之間，所述適應(yīng)性襯墊軸向地 沿所述內(nèi)軸承和外安裝件的所述縱軸間隔開。在另一個方面中，提供了一種用于長形元件延伸穿過真空室的室壁以 允許所述長形元件相對于所述室壁的縱向和/或旋轉(zhuǎn)運動的真空密封，所述 真空密封包括軸承體，具有沿軸線的孔，以接收所述長形元件并提供所 述長形元件的真空密封，所述真空密封允許所述長形元件相對于所述軸承 體的所述縱向和/或旋轉(zhuǎn)運動；以及適應(yīng)性安裝件，將所述軸承體安裝到所 述室壁上，以允許所述軸承體在所述長形元件的運動的情況下而相對于所 述室壁的適應(yīng)性運動，所述適應(yīng)性安裝件軸向支撐，以防止所述軸承體在 大氣壓施加到所述軸承體的軸向壓力下向內(nèi)進(jìn)入所述真空室的軸向運動， 同時允許所述軸承體的所述適應(yīng)性運動。在另一個方面中，提供了一種半導(dǎo)體處理裝置，包括真空室，具有 室壁；長形元件，具有軸線，并且延伸穿過所述室壁和安裝用于相對于所 述室壁的縱向和旋轉(zhuǎn)運動；真空穿通裝置，接收所述長形元件，并提供所 述長形元件和所述室壁之間的真空密封；引導(dǎo)件，固定到所述室壁的外 部，并且平行于所述長形元件延伸；托架，承載所述長形元件的外端，并 且安裝成隨著所述長形元件沿所述縱向的運動而沿所述引導(dǎo)件行進(jìn)；以及 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電動機(jī)，安裝于所述托架上，并且可操作的影響所述長形元件繞 其軸線的旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明還涉及到一種離子注入器，其包括所述半導(dǎo)體處理裝置和/或在 上文概述的所述真空穿通裝置。還應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的不同方面的每方面 完全不是相互排斥的，并且，實際上，本發(fā)明的不同方面的結(jié)合提供一些 好處。


本發(fā)明可以用多種方法實現(xiàn)，而實施例現(xiàn)在將僅通過舉例并參考附圖 來描述，其中圖la示出了根據(jù)本發(fā)明的離子注入器的示意側(cè)視圖，其中離子注入器 包括在其上面安裝有包括掃描臂支撐結(jié)構(gòu)的襯底掃描裝置的處理室； 圖lb示出了沿圖1 a中的線A. A的部分剖面； 圖2示出了圖1 a和圖lb中襯底掃描裝置的更詳細(xì)的第三角度投影； 圖3示出了圖2的襯底掃描裝置的側(cè)面剖視圖； 圖4示出了圖3中區(qū)域A的特寫視圖；圖5示出了連接到圖1到圖4的襯底掃描裝置的襯底支撐，并包括法 拉第的第三角度投影；圖6示出了圖5的法拉第當(dāng)其穿越離子束時的一部分的示意圖； 圖7示出了圖5的襯底支撐和法拉第的示意側(cè)視圖； 圖8示出了襯底支撐和法拉第的另一種布置的示意主視圖；以及 圖9示出了穿過圖5和圖8的法拉第的部分剖面。
具體實施方式
在圖la中示出了離子注入器的示意側(cè)視圖。在圖lb中示出了沿圖la 中線A-A的局部剖示圖。如最好在圖la中看到的，離子注入器包括被布 置來產(chǎn)生離子束15的離子源10。離子束15被引導(dǎo)至質(zhì)量分析器20，在
其中電磁地選擇所希望的質(zhì)量/電荷比。這種技術(shù)是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知 的，所以不再繼續(xù)詳述。應(yīng)該注意，為了方便起見，質(zhì)量分析器20在圖la中被圖示為在紙平面內(nèi)彎曲從源10出來的離子束，其中紙平面在所圖 示的注入器的其他部件的情況下是垂直平面。實際上，分析器20常常被布置在水平面中彎曲離子束。根據(jù)要注入的離子類型和所希望注入的深度，離開質(zhì)量分析器20的 離子束15可以經(jīng)離子的電磁加速或減速。質(zhì)量分析器的下游是包含待注入的晶片180的處理或真空室40，如在 圖lb中可以看到的。在本實施例中，晶片是單晶片，例如直徑是200mm 或300mm。離開質(zhì)量分析器20的離子束通常具有基本小于被注入晶片的直徑的 射束寬度和高度。圖la和圖lb (在下文詳細(xì)解釋)中的掃描設(shè)備允許在 多個方向上掃描晶片，使得離子束在注入過程中可以沿著相對于真空室40 的固定方向上被維持。具體地，晶片被固定在襯底支撐上，該襯底支撐由 板以及連接到板上的長形臂60構(gòu)成，晶片在真空室40內(nèi)部固定在該板 上。長形臂60在通常垂直于離子束方向的方向上穿過處理室的壁延伸出 來。臂經(jīng)過轉(zhuǎn)片50中的槽55 (圖lb)，轉(zhuǎn)片50鄰近于處理室40的側(cè)壁 固定。掃描臂60的末端穿過滑片70固定。如圖1 a和lb所示，掃描臂60 相對于在Y方向的滑片70而基本固定，掃描平面還可以如下面進(jìn)一步描 述的那樣在方向R (圖1 a)上旋轉(zhuǎn)。滑片70相對于轉(zhuǎn)片50在圖1 a和圖 lb中所示出的Y方向上的能以往復(fù)方式移動。這允許處理室40中的襯底 也以往復(fù)方式的移動。為了影響在正交的X方向(即，在圖la中的紙平面的進(jìn)出以及在圖 lb中的左右)的掃描，掃描臂60被固定在掃描臂支撐結(jié)構(gòu)30內(nèi)部。掃描 臂支撐結(jié)構(gòu)30包括一對直線式電動機(jī)90A、 90B，如在圖la中所示出 的，這一對直線式電動機(jī)90A、 90B由掃描臂60的縱軸間隔開，并位于在 其上方和下方。優(yōu)選地，電動機(jī)環(huán)繞縱軸固定，以使得力與掃描臂支撐結(jié) 構(gòu)30的重心一致。然而，這不是必需的，當(dāng)然可以理解的是，可以用單
個電動機(jī)進(jìn)行替換，以減輕重量和/或成本。支撐結(jié)構(gòu)30還包括相對滑片70固定而安裝的導(dǎo)引板100。直線式電 動機(jī)沿圖lb中從左到右排列的軌跡(在圖la和lb中未示出)移動而引起 掃描臂60同樣如圖lb中所示出的從左到右的往復(fù)運動，掃描臂60依靠一 系列軸承相對于導(dǎo)引板100往復(fù)運動。在采用這種設(shè)備的情況下，襯底在兩個正交方向(X和Y)上相對于 離子束15的軸線是可移動的，使得整個襯底可以橫過固定方向的離子 束。圖la中的滑片70被示出在豎直位置，使得晶片的表面垂直于入射離 子束的軸線。然而，還可以希望將離子束的離子以一個角度注入到襯底。 因為這個原因，轉(zhuǎn)片50可圍繞穿過其中心所定義的軸線相對于真空室40 的固定壁旋轉(zhuǎn)。換句話說，轉(zhuǎn)片50能夠在圖la中所示的箭頭R的方向上 旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)片50的表面和滑片70的表面之間的空氣軸承便利于滑片70相對于 轉(zhuǎn)片50的運動。同樣，轉(zhuǎn)片50的表面和定子(未示出)的表面之間的空 氣軸承便利于轉(zhuǎn)片50相對于處理室40的運動，其中定子固定在從處理室 40的壁上相鄰于穿過壁的開口而徑向延伸的凸緣上。轉(zhuǎn)片的徑向運動被一 系列圍繞著轉(zhuǎn)片50周圍布置的導(dǎo)引輪80所限制。轉(zhuǎn)片不需要的徑向運動 在使用中通過轉(zhuǎn)片的兩個面之間的壓差來阻止；向外一面在空氣側(cè)，而朝 內(nèi)一面在真空側(cè)，使得存在顯著壓力作用于圖la中的紙平面，以將轉(zhuǎn)片維 持在適當(dāng)位置。同樣，滑片70通過滑片向內(nèi)一面和滑片朝外一面之間的 壓差頂住轉(zhuǎn)片，在此處其蓋住穿過轉(zhuǎn)片的開口和處理室壁。轉(zhuǎn)片50的細(xì)節(jié)和其相對于處理室壁(包括液壓軸承)上的定子的安 裝方法在US-A-5，898,179中被全部詳細(xì)描述，US-A-5，898,179的全部內(nèi)容 被結(jié)合于此。同樣，該專利中詳細(xì)描述了安裝滑片70以在Y方向上往復(fù) 運動的方法。在我們的正在審查中的申請No. USSN 09/527,029 (相對應(yīng)于 公開的英國專利申請No. GB-A-2,360,332)中給出了轉(zhuǎn)片和定子之間，以 及滑片和轉(zhuǎn)片之間的具體的合適空氣軸承的詳述，該空氣軸承包括多孔石 墨材料和差別式抽氣真空密封，該申請的全部內(nèi)容也被結(jié)合于此。環(huán)形活
塞元件可以被用來相對于定子支撐轉(zhuǎn)片50，從而阻止轉(zhuǎn)片50的"彎曲"或"凹陷"，這在共同轉(zhuǎn)讓的美國專利No. US-B 1-6,271,530中已描述。該 專利的內(nèi)容同樣通過引用而被結(jié)合于此。參考圖2和圖3，現(xiàn)在詳細(xì)描述掃描臂支撐結(jié)構(gòu)。圖2示出了圖la和 lb中包括掃描臂支撐結(jié)構(gòu)30的襯底掃描設(shè)備的更詳細(xì)優(yōu)選角度的投影。 圖3示出了圖2中所圖示的特征的側(cè)面剖視圖。如可以在圖2和圖3中所看到的，掃描臂支撐結(jié)構(gòu)30從滑片70如懸 臂似的伸展。用于滑片70的空氣軸承110在圖2中可以看到(部分隱 藏)。對該差別式抽氣空氣軸承110的進(jìn)一步詳述在上文引用的US-A-5,898,179中進(jìn)行了闡述，所以在此不再提供襯底掃描設(shè)備的這部分的更詳 細(xì)的描述。掃描臂60在水平面上往復(fù)運動，因為它具有不可忽略的重量，所以 在其上具有彎矩。更具體地，當(dāng)掃描臂60在最初縮進(jìn)的位置時，如圖3中 所示，掃描臂的重量可以由掃描臂支撐結(jié)構(gòu)30、滑片70和轉(zhuǎn)片50來支 撐。然而，當(dāng)其位于通常的延伸位置時(即，又如圖3中所觀察，掃描臂 60移到右邊)，掃描臂60的重心相對于室壁水平地移動。因此，對于掃 描臂的不同伸長存在負(fù)載上的變化。此外，掃描臂60最好可圍繞其自己 的縱向軸線S—S (圖3)旋轉(zhuǎn)，而這個在必要時仍進(jìn)一步需要從空氣到真 空的任何穿通裝置。也很重要的是，掃描臂60的表面不依靠在真空穿通 裝置上，因為這引起磨損。另外，將這種圓柱形穿通裝置制造到適當(dāng)?shù)墓?差是困難的，這尤其是考慮到負(fù)載變化時。為解決這些問題，替代使用了用于掃描臂60的懸臂支撐。使用一組 懸臂軸承120A、 120B、 120C和120D在遠(yuǎn)離真空室40的末端相對于導(dǎo)引 板100支撐掃描臂60。在使用這個裝置的情況下，掃描臂60可以穿過適 用性的真空穿通裝置130進(jìn)入真空室40。穿通裝置130安裝在滑片70的 開口 140的內(nèi)部。通過將掃描臂60的末端60A固定在懸臂軸承120上， 穿通裝置130不需要提供軸承支撐，而是僅作為掃描臂60的真空密閉的 密封。穿通裝置130的適應(yīng)性調(diào)節(jié)穿通裝置和懸臂軸承120之間的任何較 小的錯位。
穿通裝置還允許掃描臂60圍繞其自己的軸線S-S的旋轉(zhuǎn)運動。這可以通過在末端60A提供用來驅(qū)動臂60的電動機(jī)來實現(xiàn)。提供臂60的旋轉(zhuǎn)運 動的目的將在下文結(jié)合圖5到圖7進(jìn)行描述。適應(yīng)性真空穿通裝置130的進(jìn)一步詳述將在下文結(jié)合圖4進(jìn)行提供。 為了通常沿軸線S-S向后和向前驅(qū)動掃描臂60，提供了一對直線式電 動機(jī)90A、 90B。如從圖3中最好看到的，這些直線式電動機(jī)分別等間距 地間隔在軸線S-S的上方和下方。直線式電動機(jī)通過連接支架150被連接 到掃描臂60的末端。在這樣裝置的情況下，直線式電動機(jī)施加在掃描臂 上力的方向基本上沿著軸線S-S，將在僅單個、偏移的直線電動機(jī)可能產(chǎn) 生的任何彎矩的危險最小化。使用彈性保護(hù)罩160將掃描臂60封閉在滑片70的空氣側(cè)。保護(hù)罩 160被提供有干燥空氣并阻止空氣污染物在臂從左向右移動時被傳遞到真 空室40中。掃描臂支撐結(jié)構(gòu)具有顯著的重量，這意味著相對于在Y方向上的滑片 70驅(qū)動掃描臂支撐結(jié)構(gòu)30的直線式電動機(jī)的控制可能會困難。為了解決 這個問題，提供了真空活塞平衡件170，在圖2中僅能看見一個。真空活 塞平衡件170每個都具有通常平行于Y方向的軸線。在共同轉(zhuǎn)讓的美國專 利申請No. 09/293/956和該申請在2001年9月20日申請的部分接續(xù)案進(jìn) 一步詳細(xì)地描述了這個設(shè)備，每一個申請的內(nèi)容被全文引用而結(jié)合于此。 公開的歐洲專利申請No. EP-A-1,047，102對應(yīng)于USSN 09/293,956。因為掃描臂60的末端60A保持在大氣壓下，同時，連接有襯底支撐 180的掃描臂60的軸向相反一端被保持在真空室40中，因此在使用中沿 掃描臂60的軸線S-S (在圖3中從左向右的方向上)還存在顯著的力。此 外，由此，掃描臂真空活塞平衡件190被安裝在掃描臂支撐結(jié)構(gòu)30的固 定和運動部分之間，如可在圖2中最好看到的?，F(xiàn)在將更詳細(xì)地描述懸臂軸承120以及它們相對于導(dǎo)引板100的安裝 方法。每個懸臂軸承120包括軸承頭和彈性軸承支撐210。下懸臂軸承 120B、 120D的彈性軸承支撐210被安裝在下直線式電動機(jī)90B上。上彈 性軸承支撐210被安裝在掃描臂的末端60A;然而，掃描臂60通過連接支
架的方法被限制與上直線式電動機(jī)90A—起運動。下懸臂軸承120B、 120D的軸承頭200被安裝成抵靠于導(dǎo)引板100的 下表面220上。上懸臂軸承120A、 120C的軸承頭200抵靠在導(dǎo)引板100 的上表面230。軸承頭200優(yōu)選地包括由石墨或其它多孔材料形成的軸承襯墊。如在 上文引用的USSN 09/527,029中闡明的那樣，石墨的使用為橫過軸承表面 的區(qū)域的空氣提供了通常均勻的流動速率。這又允許獲得低的"裝載高度 (ride height)"。導(dǎo)引板100用諸如氧化鋁的陶瓷材料形成或涂覆，以使 得即使軸承頭接觸到導(dǎo)引板100的表面，兩個軸承表面之間也存在最小的 摩擦力。在懸臂軸承120的動作中，軸承頭200向?qū)б?00的表面220、 230 延伸直到它們抵靠在軸承頭200上。這個過程被彈性軸承支撐影響?？梢?理解的是，懸臂軸承120的特殊布置指的是軸承頭是萬向的，因此相對 于導(dǎo)引板100的表面220、 230進(jìn)行自對準(zhǔn)。一旦軸承頭200經(jīng)緊靠導(dǎo)引板100的軸承表面220、 230，提供空氣 或其它液體源以流經(jīng)每個軸承頭200的石墨。每個軸承頭200具有鄰近石 墨軸承表面的小的壓力通風(fēng)系統(tǒng)(未示出)，該小的壓力通風(fēng)系統(tǒng)通過管 子(未示出)被提供有壓縮氣體源。這個管子從壓力通風(fēng)系統(tǒng)穿過，經(jīng)過 每個彈性軸承支撐210，然后延伸出掃描臂支撐結(jié)構(gòu)30,以沿著電纜和管 配送管道240提供壓縮空氣。當(dāng)來自空氣源的空氣的流動速度增加時，軸承頭200從導(dǎo)引板100的 表面220、 230上升離開，并允許掃描臂60相對于導(dǎo)引板運動。當(dāng)掃描臂 運動時，導(dǎo)引板相對于掃描臂60至少在X方向上固定優(yōu)選地，導(dǎo)引板 直接安裝到滑片70上。電纜和管配送管道240 (支持管以向各個空氣軸承提供壓縮空氣)是 易彎的。這允許配送管道240的第一端連接到襯底掃描裝置的相對固定部 分，而另一端連接到其相對運動的部分。例如，電纜和管配送管道240的 端240A (在圖2中最好看見)相對于掃描臂支撐結(jié)構(gòu)30不運動，然而另 一端240B當(dāng)其在X方向上往復(fù)運動時與掃描臂60串聯(lián)地運動。
上文所描述的支撐結(jié)構(gòu)允許快速、機(jī)械X-Y掃描。僅作為一個示例，掃描臂60可以具有大約470mm的行程。在縱向(X)方向上的掃描頻率 可以是1.5Hz左右。在縱向掃描運動的每一端78ms的周轉(zhuǎn)時間引入4G級 的加速度和減速度。在每個行程中主要部分的過程中線速度大約是 2m/sec。每個Y步幅(在每個縱向行程中的一端)可以是在0和30cm之 間的任何一個，而這里的加速度可以是2G左右?，F(xiàn)將參考圖4，對適應(yīng)性真空穿通裝置130的優(yōu)選實施例進(jìn)行描述， 圖4示出了圖3中區(qū)域A的特寫圖示。穿通裝置1 30通常是圓柱形，而且 具體地具有圓柱形鉆孔250，該圓柱形鉆孔250的直徑大小可以容納穿過 其的圓柱形掃描臂60。真空穿通裝置包括通常以260指示的外護(hù)套以及通 常以270指示的內(nèi)護(hù)套，該內(nèi)護(hù)套270在徑向上是在外護(hù)套260的內(nèi)部， 但通常與其共軸。外護(hù)套260固定到滑片70 (在圖4的橫截面中示出其一 部分)上，鄰近滑片中的開口 140 (圖3)。相反地，內(nèi)護(hù)套270通過若 干環(huán)形薄膜密封件280懸浮在固定的外護(hù)套上。這種設(shè)置允許內(nèi)護(hù)套270 浮動在外護(hù)套內(nèi)。如聯(lián)系圖2和圖3所說明的，這允許輕微的錯位，尤其 是掃描臂60的S-S軸和穿通裝置130的軸線S ' -S '之間的任何微小的角 度，以使掃描臂60在掃描臂60不接觸穿通裝置130的內(nèi)軸承表面的情況 下被穿通裝置130容納。適應(yīng)性真空穿通裝置BO不僅在掃描臂60和內(nèi)護(hù)套270的內(nèi)表面之間 提供空氣軸承，而且還在穿通裝置的大氣壓側(cè)(在圖4中左側(cè))和穿通裝 置的真空的一側(cè)(在圖4中右側(cè))之間提供真空密封。真空穿通裝置130的空氣軸承部件通常用290指示，并通過一系列徑 向穿過內(nèi)護(hù)套270而形成的通孔300提供。內(nèi)護(hù)套270其自身從外圓柱 310和內(nèi)圓柱320形成，后者壓配合在外圓柱3 1 0的內(nèi)部。內(nèi)圓柱320由 諸如石墨的多孔材料形成。通孔300形成為正好完全穿過外圓柱310的 壁，并進(jìn)入但不穿過內(nèi)圓柱320的壁。在軸向上穿過外圓柱310的壁的是 壓力通風(fēng)系統(tǒng)，壓力通風(fēng)系統(tǒng)一端封閉，而在另一端向連接器340開口。 在使用中壓縮空氣源被連接到連接器340。為了簡易生產(chǎn)，直接穿過內(nèi)護(hù)套270的外圓柱310的壁(在后者被懸
浮到外護(hù)套260之前)機(jī)械加工通孔300。從壓力通風(fēng)系統(tǒng)330徑向朝外 的通孔300的部分用平頭螺釘或其他來沖切。因為掃描臂60和內(nèi)護(hù)套270的內(nèi)圓柱320的內(nèi)徑每個都是圓柱形的， 空氣軸承290沿著圓周分布在內(nèi)護(hù)套270的內(nèi)部，向壓力通風(fēng)系統(tǒng)330提 供壓縮空氣引起掃描臂60相對于使用中的內(nèi)圓柱320的內(nèi)徑對中。沿圓周分布的大氣壓出口 355允許掃描臂60的軸承表面和內(nèi)圓柱320 之間的高壓氣體排到空氣中。第一出口在軸向上位于沿空氣軸承290長度 方向的中間，第二出口位于鄰近空氣軸承290的最里面一端。這阻止真空 穿通裝置在空氣軸承290的真空側(cè)產(chǎn)生高于大氣壓的壓強。真空穿通裝置130的第二部件是通常以360示出的差別式抽氣真空密 封。這包括一系列泵環(huán)370A、 370B,其上徑向貫穿分布有泵孔。如可以 看到的，薄膜密封件280軸向分布在內(nèi)外護(hù)套之間。相鄰薄膜密封件280 之問的區(qū)域285a、 285b形成適應(yīng)性真空室。泵環(huán)370A、 370B連接到這些 壓力通風(fēng)系統(tǒng)室。抽氣裝置(易彎的真空軟管和旋轉(zhuǎn)式泵或其他元件，未 示出)被連接到外護(hù)套，而且適應(yīng)性穿通裝置連接到內(nèi)護(hù)套上，其中外護(hù) 套被固定并且也在穿通裝置的空氣一側(cè)。另外，在圖4中只示出了兩個泵 環(huán)370，但可以意識到，根據(jù)密封設(shè)備的效率一一特別是連接到真空管 (并因此連接到泵環(huán))的真空泵的效率，最好有更多的泵環(huán)。其他因素， 諸如懸浮高度(即，掃描臂60的外軸承表面和內(nèi)圓柱的內(nèi)面之間的間距) 也會影響在差別式抽氣真空密封中的差動階段的數(shù)量。差別式抽氣真空密封的原理在上文參考的USSN09/527/029已進(jìn)行了 說明。如圖4中所示的，穿通裝置結(jié)構(gòu)130的右手側(cè)是在真空室40的減小壓 強中，左側(cè)位于大氣中。這對外護(hù)套260沒有影響，外護(hù)套260固定地安 裝到滑片上。然而，內(nèi)護(hù)套270浮動于外護(hù)套260內(nèi)部，并且由于壓差引 起的顯著壓力(在圖4中從左向右)要求內(nèi)護(hù)套270被軸向支撐以阻止薄 膜密封件280的剪斷。為提供這樣的軸向支撐，同時仍允許內(nèi)護(hù)套至少在其徑向上的適應(yīng) 性，在穿通裝置1 30的真空端提供推力軸承組件390。推力軸承組件390
包括螺接、鉚接或其他固定連接到外護(hù)套260上并因此不可動的環(huán)形反沖(reaction)墊圈。 一對推力墊圈410、 420被提供在徑向上位于阻力墊圈 400的內(nèi)部。第一推力墊圈410位于內(nèi)護(hù)套270的真空端的軸環(huán)上。第一推力墊圈410具有安裝在第一推力墊圈的面上的一對直接對置的 止推軸頸430b (在圖4中僅一個可見)。在使用中，第一推力墊圈的止推 軸頸430b支撐第二推力墊圈的相對表面。因此，第一推力墊圈410能夠 圍繞由在X-Y平面內(nèi)兩個直接對置的止推軸頸430b所提供的樞軸擺動。第二推力墊圈420也具有支撐阻力墊圈400的一個面的一對直接對置 的止推軸頸430a。第二推力墊圈430b被布置為與第一推力墊圈410的止 推軸頸430b正交，因此允許第二推力墊圈在正交(X-Z)平面內(nèi)擺動。通過將第一推力墊片420上直接對置的止堆軸頸430b布置為與第二 推力墊圈420上的直接對置的止推軸頸430a正交，內(nèi)護(hù)套270因此用萬向 支撐在推力承軸組件390的阻力墊圈400上，同時推力墊圈組件390對大 氣壓產(chǎn)生的力提供了相反的阻力。此力迫使第一和第二推力墊圈互相依靠 并依靠阻力墊圈400，使得他們在真空室抽空時徑向定位在適當(dāng)位置而不 需要進(jìn)一步固定。作為推力承軸組件390的一個選擇，或除此之外，舉例來說，內(nèi)護(hù)套 270通過連接在例如真空穿通裝置的內(nèi)護(hù)套270的大氣壓端和滑片70上的 固定安裝點之間的鋼絲可以被支撐逆著從大氣壓的軸向力。雖然這種布置 比萬向推力軸承組件390簡單，但是它可能魯棒性不足(not as robust)。現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖5，其示出了襯底支撐180和連接其的掃描臂60的一個末 端的第三角度的投影。襯底支撐180包括吸盤，以靜電夾持300 mm或其 他直徑的半導(dǎo)體晶片。吸盤440以現(xiàn)有技術(shù)中公知的方式靜電夾持半導(dǎo)體 晶片。鄰近吸盤440固定的是第一法拉第450，其細(xì)節(jié)將在下文結(jié)合圖9 進(jìn)行描述。第一法拉第450通常直線的，并具有通常與安裝有晶片的吸盤 440的面平行且共面的正面455。法拉第開口 460形成在第一法拉第450的 正面455內(nèi)。通常地，該開口具有大約1 cn^的面積。第一法拉第450在晶片注入之前被用來確定射束分布，S卩，它被用來 測量在x和Y方向(JE交于離子束的方向的兩個笛卡爾方向)上橫過入射
離子束的流密度。這些信息希望用來保證待注入的晶片的精確劑量，以避 免在注入過程中產(chǎn)生晶片帶電損壞，因為射束的橫向位置(重心)限定了 晶片角度對準(zhǔn)。如前面所說明的，離子束在注入過程中被保持在固定方向。然而，離 子束的方向和尺寸在注入之前可以例如通過調(diào)節(jié)產(chǎn)生離子束的離子源的物 理和電參數(shù)來"調(diào)諧"。使用圖5的裝置以在注入之前測量離子束的流密度，采用以下的程序。首先，將一個測試晶片安裝到吸盤440上。這通常 通過沿著滑板70 (圖1—3)垂直延伸掃描臂60到它在Y方向上行程的范 圍來實現(xiàn)。吸盤440的面通過驅(qū)動掃描臂60的旋轉(zhuǎn)電動機(jī)而從垂直旋轉(zhuǎn) 到水平，使得掃描臂圍繞其自己的軸在圖5中示出的方向P旋轉(zhuǎn)直到水 平。測試晶片通過負(fù)載閘中的機(jī)械臂裝載，其中負(fù)載閘可以向大氣開口， 而不需要在真空室40上開口 。一旦測試晶片被裝載，襯底支撐180旋轉(zhuǎn)回去，使得吸盤440在垂直 位置(即，進(jìn)入X-Y平面)，然后掃描臂支撐結(jié)構(gòu)30在Y方向上沿著滑 片70移動直到固定方向的離子束與法拉第中的開口 460相齊。為確定射 束的分布，直線式電動機(jī)90A、 90B然后被驅(qū)動，使得法拉第450和襯底 支撐1 80在x方向上一起運動。在實踐中，離子的流密度在離子束的邊緣(即，不垂直地)緩慢下 降。了解射束特別是Y方向上的分布是什么樣子是很重要的，因為使用中 的晶片通常以光柵方式橫過射束被掃描。換句話說，掃描臂60從左向右 往復(fù)運動，同時掃描臂支撐結(jié)構(gòu)30相對于滑片70保持在固定位置，直到 整個襯底支撐已經(jīng)在X方向上橫穿離子束。就是說，掃描臂支撐結(jié)構(gòu)30 然后垂直移動，即在Y方向上移動一段與在Y方向上的射束的高度相關(guān)的 距離，于是，掃描臂60再次從右向左反向運動，并且掃描臂支撐結(jié)構(gòu)30 一次相對于滑片70保持固定。通過重復(fù)這個程序，整個晶片可以被注 入。為了保證在Y方向上不產(chǎn)生或高或低離子密度條紋，在注入之前測量 射束的分布是很重要的。分布測量結(jié)果被輸入在Y方向上控制步幅大小的 處理器，使得在Y方向上橫過晶片的離子有效注入密度被保持得相對均 勻。
因此，在注入之前，法拉第450在測試晶片位于適當(dāng)位置時通過相對于滑片70移動掃描臂支撐結(jié)構(gòu)30使得法拉第450上的開口 460在Y方向 上橫過離子束移動而被離子束橫過掃描。法拉第所收集的電荷被測量作為 距離(或時間)的函數(shù)，并且由這個可以確定離子束在Y方向上的分布， 并用來為待注入晶片的掃描設(shè)置參數(shù)。一旦己經(jīng)獲得Y方向上的分布，還可以通過掃描臂支撐結(jié)構(gòu)30相對 于滑片70保持在固定位置，然后使用移動法拉第450的開口 460橫過離子 束的直線式電動機(jī)90A和90B來延伸掃描臂60，獲得X方向上的分布。 這在圖6中示意性示出的。通常應(yīng)該注意的是，離子束的面積大于開口 460;對于(1-5kev級的)低離子注入能量，離子束具有比較大的面積， 其隨著離子能量的增加而減小。盡管離子束在Y方向上的分布在注入過程中對確保正確的劑量特別有 用，但是在X方向和Y方向上的分布在注入之前對于射束的調(diào)諧也是有用 的。如果在x方向和Y方向上測得的分布被操作者(或被適當(dāng)編程的處理 器)認(rèn)為不是最優(yōu)的，那么射束線可以被調(diào)整并且在注入之前使用上文描 述的技術(shù)重新測量分布。作為上文描述的(需要測試晶片的安裝和卸下的)程序的一個替換方 案，可替代使用雙法拉第裝置，現(xiàn)在將參考圖7進(jìn)行描述，圖7示出了沿 圖5中線B-B的示意剖視圖。圖7的裝置使用如前面所描述使用的第一法 拉第450以及在掃描臂60上直接相對于第一法蘭第450安裝的第二法蘭第 470。第二法拉第470包括其自己的孔480。當(dāng)吸盤440如圖5中面向離子 束時，第二法拉第470和其上的孔480朝向"后面"。然而，通過圍繞掃 描臂60自己的軸P (圖5)將其旋轉(zhuǎn)1 80° ，然后第二法拉第可以替代地 朝向入射的離子束，如圖7中看到的那樣，吸盤440然后沿著第一法拉第 450朝向后面。襯底支撐1 80具有一個主體490，主體490的至少后部可以涂覆有半 導(dǎo)體材料，以形成半導(dǎo)體層500。鄰近襯底支撐180的掃描臂60的部分同 樣優(yōu)選地涂覆有半導(dǎo)體材料。不濺射的其他合適材料或不污染射束線的濺 射材料，比如石墨，可以被用來在襯底支撐和/或掃描臂上形成層。在這種 裝置的情況下，不需要測試晶片，因為層500代替地提供這種功能。然后射束分布的確定可以如上面結(jié)合第一法蘭450所述的完全相同的方式來使 用第二法拉第470實現(xiàn)。為了保持在襯底支撐上固定一個或多個法蘭的優(yōu)點，在第二法拉第中 電荷的聚集點和掃描臂60的縱軸之間的距離與第一法拉第450中電荷聚 集的點和縱軸之間的距離相同是需要的。假設(shè)這個幾何形狀被保持，當(dāng)襯 底支撐180被旋轉(zhuǎn)使得吸盤440再次向前朝向離子束時，第二法拉第470 中的電荷收集器與待注入的晶片位于同一個平面中。雖然在圖7中示出了兩個分開的法拉第450、 470，但是可以理解，可 以同樣使用一個包括在相對面上的開口和共同(或鄰近的)隔離元件的單 一物理結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，交叉污染(就是說，在前的射束的核素濺射進(jìn)入后繼的晶片 中)的可能性指的是它可以事實上優(yōu)選地在襯底支撐1 80的反面上只使用 單個法拉第，就是說，在圖7中只具有第二法拉第470，使得單個法拉第 的開口在注入過程中對射束隱藏。當(dāng)使用朝向遠(yuǎn)離襯底支撐正面的法拉第(例如，圖7的法拉第470) 時，當(dāng)這個法拉第朝向射束時，襯底支撐的正面朝后。然后，正面可能變 得涂覆有污染材料，這是起因于襯底支撐的射束光闌下游的離子的背部濺 射。為了避免如此，希望包括下降至襯底支撐的前表面上的屏蔽。這個屏 蔽可以安裝到掃描臂60或者例如可以懸掛在室壁上。圖8示出了襯底支撐或掃描臂法拉第的另一種布置。圖8示出了沿射 束線朝向觀察的一個視圖。這里，法拉第490以90°角固定到吸盤440的 面和襯底支撐的背面。在這種情況下，當(dāng)開口 460朝向離子束時，吸盤 440朝上并因此遠(yuǎn)離射束和任何背部濺射材料。雖然法拉第開口的平面和 吸盤的平面之間呈90 °是優(yōu)選的，但是可以使用諸如大約120 °的其他角 度(使得吸盤440從入射離子束稍微朝后)。圖9中示出了法拉第450的一個優(yōu)選實施例的剖視圖。法拉第包括三 面封閉并在其正面455上具有開口 460的磁性不銹鋼殼體5 10。確定開口 460的正面455的邊緣被形成作為刀口 520，其作用將在下文描寫。
在殼體510內(nèi)部的是連接到外不銹鋼屏540和內(nèi)石墨杯550的靜電計 530。 一對永久磁鐵560位于殼體510的內(nèi)壁和石墨杯550的外壁之間。在圖la和圖lb中具體看到的轉(zhuǎn)片50的目的是為了允許在不同于垂直 的平面內(nèi)實現(xiàn)Y方向的掃描。在圖9中示出的法拉第450的刀口 520適應(yīng) 這么高的注入角度。特別希望離子束的分布用吸盤以及因此在后續(xù)希望注 入的角度的法拉第進(jìn)行測量是尤其需要的。可以理解，參考第一法拉第描述的圖9的裝置同樣可應(yīng)用到第二法拉 第470 (圖7)。具體地，即使射束分布的確定用襯底支撐180的后部朝 向離子束來實現(xiàn)，如圖7中所示，刀口 520仍是需要的。此外，雖然在注入之前確定射束分布的方面己經(jīng)描述了使用安裝在掃 描臂和/或鄰近襯底支撐的法拉第，在(其中一個)法拉第的表面中的開口 朝前(即，同吸盤在相同方向上)的這種情況下，法拉第還可以在注入過 程中同樣被用來進(jìn)行射束分布的確定。更具體地，當(dāng)法拉第接近吸盤上的 晶片安裝時，使得法拉第開口同樣接近晶片的邊緣并在注入過程中朝向入 射束，還可以安排晶片和法拉第都從射束前經(jīng)過，至少經(jīng)過與法拉第孔-致的光柵掃描(在Y方向上的)的部分。因此，全部晶片掃描(全部Y位 置和全部Y位置掃描)至少一次可以獲得完整的射束的分布。實際上，通 過安裝兩個或多個法拉第，且每個均朝前并且每個在Y方向上間隔開，全 部晶片掃描可以獲得多于一個射束的分布。同時已經(jīng)描述了不同具體實施例，但應(yīng)懂得這些僅作為解釋的目的， 而可以在不偏離根據(jù)本發(fā)明后附權(quán)利要求所確定的本發(fā)明范圍的情況下做 出不同修改。此外，還應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的不同特征可以一起或分開使用。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體處理裝置，包括真空處理室，具有室壁；長形元件，其水平延伸穿過所述室壁，并在縱向上可移動地穿過所述室壁；長形元件驅(qū)動器，被布置來在所述縱向上驅(qū)動所述長形元件；托架，用來支撐所述長形元件和驅(qū)動器，所述托架位于所述真空室的外部并為所述長形元件的外端提供懸臂支撐；以及進(jìn)入真空室中的穿通裝置，所述穿通裝置容納所述長形元件并包括用來密封所述長形元件的真空密封。
2. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中，所述真空密封是適應(yīng)性的。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，所述托架包括導(dǎo)引板，所述 長形元件被布置成沿所述導(dǎo)引板移動，所述裝置還包括位于所述長形元件 和所述導(dǎo)引板之間的液壓軸承。
4. 如權(quán)利要求3所述的裝置，其中，所述液壓軸承包括被布置成相對 于所述導(dǎo)引板支撐所述長形元件的支撐元件，和形成第一液壓軸承表面的 萬向節(jié)頭，所述長形元件形成第二液壓軸承表面。
5. 如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述液壓軸承的所述支撐元件在 通常垂直于所述第一和所述第二液壓軸承表面的方向上是適應(yīng)性。
6. 如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，所述長形元件驅(qū)動器包括至 少一個直線式電動機(jī)。
7. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，所述長形元件插入在兩直線式電 動機(jī)之間。
8. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其中，所述托架包括其位置相對于所述 托架固定的導(dǎo)引板，所述裝置還包括布置在所述導(dǎo)引板和所述第一直線式 電動機(jī)之間的第一軸承，和位于所述導(dǎo)引板和所述長形元件之間的第二軸 承。
9. 如權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述第一軸承包括被布置來朝著 其所述端以支撐所述長形元件的多個液壓軸承元件，每個液壓軸承包括在 通常垂直于所述長形元件的所述縱軸的方向上是適應(yīng)性的支撐元件，和形 成第一液壓軸承表面的萬向節(jié)頭，所述導(dǎo)引板為每個液壓軸承元件提供第 二液壓軸承表面。
10. 如權(quán)利要求l或2所述的裝置，其中，所述穿通裝置在垂直于所述 長形元件的所述縱軸的方向上是適應(yīng)性，并且其中所述真空密封是差別式 抽氣真空密封。
11. 如權(quán)利要求l或2所述的裝置，其中，所述長形元件在橫截面上通常是圓環(huán)形的，所述裝置還包括可選擇地圍繞所述長形元件的縱軸旋轉(zhuǎn)所 述長形元件的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置。
12. 如權(quán)利要求1或2所述的裝置，還包括被布置來平衡作用在所述可 移動長形元件的固定力的力補償器。
13. —種安裝往復(fù)移動進(jìn)入和離開半導(dǎo)體處理裝置的真空室的長形元件的方法，該方法包括(a) 相對于托架支撐長形元件，所述長形元件通過位于朝向所述長形 元件第一端的至少一個負(fù)載軸承器件支撐，其中所述第一端在所述真空室 的外部；以及(b) 安裝所述長形元件穿過位于所述真空室的內(nèi)部和其外部之間的真 空密封；其中，由所述長形元件造成的負(fù)載基本上由所述或每個負(fù)載軸承器件 承載，使得真空密封作為所述長形元件在往復(fù)移動過程中的無負(fù)載軸承引 導(dǎo)。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其中，所述或每個負(fù)載軸承器件的長 度是可調(diào)節(jié)的，并包括在長度調(diào)節(jié)的方向上適應(yīng)性的支撐和萬向節(jié)頭，支 撐所述長形元件的步驟還包括調(diào)節(jié)所述或每個負(fù)載軸承器件的長度直到萬向節(jié)頭緊靠所述托架，以及向所述萬向節(jié)頭的區(qū)域提供液體供應(yīng)，以便于從所述托架上舉起所述 萬向節(jié)頭，并由此在所述萬向節(jié)頭和所述托架之間形成液壓軸承。
15. —種用于長形元件進(jìn)入半導(dǎo)體處理裝置的真空室中的穿通裝置的真 空密封，所述真空室具有室壁元件，所述真空密封包括外安裝件，固定在所述壁元件上并具有在穿過所述室壁元件的方向上 延伸的縱軸；內(nèi)軸承，徑向地安裝在所述外安裝件的內(nèi)部，所述內(nèi)軸承相對于外安 裝件可移動，其大小可容納穿過其的所述長形元件，并且同樣具有在穿過 所述室壁的方向上延伸的縱軸；以及多個適應(yīng)性襯墊，布置在所述內(nèi)軸承和所述外安裝件之間，所述適應(yīng) 性襯墊軸向地沿所述內(nèi)軸承和外安裝件的所述縱軸間隔開。
16. 如權(quán)利要求15所述的真空密封，還包括平衡裝置，其被布置來提 供逆著所述內(nèi)軸承上的軸向力的反作用力。
17. 如權(quán)利要求16所述的直空密封，其中，所述平衡裝置包括相對于 所述外安裝件固定的反作用板。
18. 如權(quán)利要求17所述的真空密封，其中，所述平衡裝置還包括推動 所述反作用板的萬向推力板裝置。
19. 如權(quán)利要求18所述的真空密封，其中，所述萬向推力板裝置包括 第一和第二推力板，每個推力板包括兩個直接對置的止推軸頸，所述第一 推力板上的所述止推軸頸與所述第二推力板上的所述止推軸頸正交地偏 移，并且其中所述第一推力板的所述止推軸頸在使用中被所述第二推力板 推動，以及所述第二推力板的所述止推軸頸在使用中又被所述反作用板推 動。
20. 如權(quán)利要求16所述的真空密封，其中，所述平衡裝置包括相對于 所述內(nèi)軸承錨定的高拉伸強度的金屬絲。
21. 如權(quán)利要求16-20中任一項所述的真空密封，其中，所述內(nèi)軸承提 供第一旋轉(zhuǎn)軸承表面，所述長形元件提供第二旋轉(zhuǎn)軸承表面，并且其中所 述軸承密封提供有液體供應(yīng)，以便于在所述第一和第二旋轉(zhuǎn)軸承表面之間 形成液壓軸承。
22. 如權(quán)利要求21所述的真空密封，其中，所述真空密封包括在所述 內(nèi)軸承內(nèi)部的差別式抽氣凹槽，以便于在真空密封的大氣壓側(cè)的所述長形元件的第一部件和在所述真空室內(nèi)部的所述長形元件的第二部件之間保持 壓差。
23. —種用于長形元件延伸穿過真空室的室壁以允許所述長形元件相對 于所述室壁的縱向和/或旋轉(zhuǎn)運動的真空密封，所述真空密封包括軸承體，具有沿軸線的孔，以接收所述長形元件并提供所述長形元件 的真空密封，所述真空密封允許所述長形元件相對于所述軸承體的所述縱 向和/或旋轉(zhuǎn)運動；以及適應(yīng)性安裝件，將所述軸承體安裝到所述室壁上，以允許所述軸承體 在所述長形元件的運動的情況下而相對于所述室壁的適應(yīng)性運動，所述適 應(yīng)性安裝件具有軸向支撐，以防止所述軸承體在大氣壓施加到所述軸承體 的軸向壓力下向內(nèi)進(jìn)入所述真空室的軸向運動，同時允許所述軸承體的所 述適應(yīng)性運動。
24. —種半導(dǎo)體處理裝置，包括 真空室，具有室壁；長形元件，具有軸線，并且延伸穿過所述室壁和安裝用于相對于所述 室壁的縱向和旋轉(zhuǎn)運動；真空穿通裝置，接收所述長形元件，并提供所述長形元件和所述室壁 之間的真空密封；引導(dǎo)件，固定到所述室壁的外部，并且平行于所述長形元件延伸；托架，承載所述長形元件的外端，并且安裝成隨著所述長形元件沿所 述縱向的運動而沿所述引導(dǎo)件移動；以及旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電動機(jī)，安裝于所述托架上，并且可操作地影響所述長形元 件繞其軸線的旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種半導(dǎo)體處理裝置，該裝置提供襯底或晶片夾持器(180)的掃描臂(60)在至少兩個通常正交方向(所謂X-Y掃描)上運動。在第一方向上的掃描是縱向貫穿在真空室壁上孔(55)。臂(60)通過一個或多個直線式電動機(jī)(90A、90B)往復(fù)運動。臂(60)使用萬向空氣軸承相對于導(dǎo)引板(100)支撐，以便于為臂相對于導(dǎo)引板(100)提供懸臂支撐。為臂(60)進(jìn)入真空室的適應(yīng)性穿通裝置(130)然后擔(dān)當(dāng)真空密封和引導(dǎo)件，但其自身不要提供軸承支撐。法拉第(450)被連接到鄰近襯底夾持器(180)的臂(60)，以允許在注入之前和過程中實現(xiàn)束分布的確定。法拉第(450)可以替代地或另外地被安裝鄰近所述襯底夾持器的后部或與其成90°，并且所述襯底支撐被顛倒或水平并脫離束線，以允許在注入之前實現(xiàn)束分布的確定。
文檔編號H01L21/67GK101131910SQ200710110708
公開日2008年2月27日 申請日期2003年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月10日
發(fā)明者伯納德·哈里森, 弗蘭克·D·羅伯茨, 彼得·愛德華茲, 杰弗里·呂丁, 西奧多·H·斯米奇克, 逆瀨卓郎, 阿德里安·默雷爾, 馬文·法利 申請人:應(yīng)用材料公司