用于使用于冷离子注入的扭转轴线升温的有效方法

专利名称：用于使用于冷离子注入的扭转轴线升温的有效方法
技术领域：
本发明总体涉及离子注入系统，更具体地，涉及使用于具有一个或多个被冷却部件的离子注入系统中的扭转轴线的密封件和/或轴承升温。
背景技术：
在半导体装置及其他产品的制造中，离子注入系统用于将掺杂元素注入工件(例如半导体晶片、显示面板、玻璃衬底)。这些离子注入系统典型地被称为“离子注入器”。在无防范措施的情况下，在离子注入过程期间，由于带电的离子和工件碰撞，能量会以热量的形式积聚在工件28上。此热量会使工件扭曲或破裂，从而可能会使工件在一些实施上变得无用(或明显地较无价值)。此外，即使工件未变得无用，该不希望有的加热会造成被供给的离子剂量不同于所想要的剂量，从而会改变所想要的功能性。例如，如果需要I X IO17个原子/Cm3的剂量被注入工件的外表面下方的极薄区域中，则意外的加热会造成被供给的离子从该极薄区域扩散开，使得实际获得的剂量少于I X IO17个原子/cm3。实际上，所述不希望有的加热会“弄脏”较所想要的区域大的区域中被注入的电荷，因而将有效剂量减少到少于所想要的剂量。其他不希望有的效果也可能会发生。在其他的情况中，可能需要在低于环境温度的温度下注入，以允许能有在先进的CMOS集成电路装置制造中的超浅层结合区形成技术(ultrashallow junction formation)的理想的硅晶片表面的非晶质化。为了这些及其他原因，冷却系统已被开发以允许夹头被冷却至非常低的温度。虽然冷却系统在一些方面已被了解，例如已知在等离子处理设备中，然而由于靠近工件的构件的机械密度，将蒸汽冷却系统整合到离子注入器中是极端困难的。例如，相较于被使用于较不复杂的等离子处理设备的静电夹头，在离子注入器中的静电夹头通常明显更复杂。本申请的发明人已开发出用于冷却离子注入系统中的静电夹头的技术及系统，其可以减少在注入作用下工件的不希望有的加热。其他用于冷却静电夹头的方法可以包括在大略等于或略微低于注入所需的温度下使冷却流体循环通过夹头。

发明内容
发明人已发现在冷却静电夹头时，静电夹头的旋转或“扭转”会受到夹头的冷却的不利影响，其中密封件和/或轴承被冷却，并且与此有关的流体的粘度不利地增加。因此，在此提供一种用于加热离子注入系统中的被冷却部件中的密封件和/或轴承的方法，其中密封件和/或轴承保持旋转所需要的倾向。因此，本发明通过提供一种用于提供热量给半导体处理系统中的密封件和/或轴承的方法、系统和设备来克服现有技术的局限。因此，以下提出本发明的简化内容以便提供对本发明的一些方面的基本了解。此发明内容并非是本发明的广泛综述。本发明内容既不打算要确定本发明的关键或重要元素，也不是描述本发明的保护范围。其目的是以简化形式提出本发明的一些概念做为随后提出的更详细的说明的前言。本发明整体涉及一种用于加热离子注入系统中的密封件和/或轴承的方法，并且在一个特别的示例中，涉及一种用于加热离子注入工件扫描系统中的密封件和/或轴承的系统。离子注入工件扫描系统例如包括被构造成绕着第一轴线旋转的扫描臂以及可旋转地连接到扫描臂并构造成选择性地固定工件的末端执行器。末端执行器可 以可选地被冷却以能够进行低温的离子注入。末端执行器被构造成绕着也称为扭转轴线的第二轴线旋转，其中第一轴线及第二轴线被定位成分隔开预定距离，且其中末端执行器包括诸如静电夹头的夹持板。一个或多个冷却机构可被提供用于冷却夹持板。轴承沿着第二轴线定位，其中轴承可旋转地将末端执行器连接到扫描臂，并且密封件沿着第二轴线定位，其中密封件基本上提供外部环境和与扫描臂及末端执行器中的一个或多个的内部区域相关联的内部环境之间的压力阻隔。轴承和密封件中的一个或多个可包括铁磁流体式密封件。加热器组件可选地靠近轴承和密封件定位，其中加热器组件被构造成选择性地提供预定量的热量给轴承和密封件，从而降低流体的粘度，因此增加末端执行器绕着第二轴线旋转的倾向。所述方法包括通过可操作地连接到末端执行器和摆臂(也被称为扫描臂)的一个或多个扭转电动机使末端执行器绕着第二轴线选择性地选转和反转，其中通过与末端执行器相关联的惯性力及扫描臂的旋转，扭矩被施加于末端执行器。因此，为了获得前述及相关结果，本发明包括以下在权利要求中被充分说明及特别指出的特征。以下说明及随附附图详细说明了本发明的特定示例性实施例。然而，这些实施例是本发明的原理可被实施的一些不同方式的表示。从以下结合附图的本发明的详细说明，本发明的其他目的、优点和新颖性特征将变得清楚。


图I是例示性离子注入系统的方框图；图2显示根据本发明的一个方面的例示性工件扫描系统；图3是根据本发明的另一个方面的例示性扫描臂的端部的横截面图；图4显示根据本发明的又一个方面的例示性末端执行器的部分横截面；以及图5是根据本发明的另外一个例示方面的用于加热密封件和/或轴承的方法。
具体实施例方式发明人已开发出用于冷却离子注入系统中的静电夹头的技术及系统，其可减少工件在注入下的不希望有的加热。一种这类装置公开于2010年5月3日提出申请的名称为"VAPOR COMPRESSION REFRIDGERATIONCHUCK FOR ION MPLANTERS"的非临时专利申请第12/725，508号中，该申请的内容在此整体并入本文供参考。用于冷却静电夹头的另一种方法包括使冷却流体在注入所需的大致温度下或者在略低于注入所需的温度下循环通过静电夹头。然而，发明人认为在冷却静电夹头时，静电夹头内的密封件和/或轴承也被冷却，并且所述静电夹头中所涉及的流体的粘度有害地增加，其中不利地影响静电夹头的旋转或"扭转"。本发明因此总体涉及一种在离子注入系统中的扫描臂，且更具体地涉及一种用于加温或加热离子注入环境中的旋转连接体的系统、设备和方法，旋转连接体例如是构造成绕着扫描臂上的轴线旋转的末端执行器上的密封件及轴承。将会认识到虽然在适于提供低温注入的离子注入系统中加热可 能会是特别想要的，但对于不适于提供低温注入的离子注入系统，本发明可同样地适用。因此，现将参考

本发明，其中在全文中相同的附图标记可用于表示相同的元件。应了解到这些方面的说明仅是例示性的，且这些说明不应被理解为限制性含义。在以下的说明中，为了说明的目的，许多特定细节被说明以对本发明提供全面的理解。然而，对本领域的技术人员而言，显然本发明可不在这些特定细节下被实施。本发明对在使离子注入系统适于被构造成在比环境温度低的温度下操作所引起的问题产生解决方案，其中各种移动部件可被冻结，以及可能无法或至少无法适当地运行。具体而言，包含有铁磁流体、油、碳氢化合物、碳氟化合物或其他类型润滑脂的轴承及密封件可能需要大量的扭矩来克服其冷却时粘度的增加。本发明通过有利地应用摩擦力以对密封件和/或轴承保温来克服此问题。现参考附图，根据本发明的一个例示方面，图I显示了一个例示性离子注入系统100，其中离子注入系统可操作以相对离子束104扫描工件102 (例如半导体衬底或晶片)，其中将离子注入工件。如上所述，本发明的各种方面可结合任何类型的离子注入设备来实施，包括但不限于图I的例示性系统100。例示性离子注入系统100包括末端106、束线组件108和通常形成处理室112的终端站110，其中离子束104通常被引导至定位在工件位置114的工件102。末端106中的离子源116由电源118供应电力，以提供引出的离子束120(例如无差别的离子束)至束线组件108，其中离子源包括一个或多个引出电极122以从离子源室引出离子，从而引导引出的离子束朝向束线组件108。束线组件108例如包括束导向件124，束导向件124具有接近离子源116的入口126及接近终端站110的出口 128。束导向件124例如包括接收引出的离子束120及产生偶极磁场的质量分析器130 (例如质量分析磁体)，以仅让适当的能量-质量比或其范围的离子通过解析孔132至工件102。通过质量分析器130及离开解析孔132的离子通常限定具有所需能量-质量比或其范围的离子的已质量分析或所需的离子束134。与束线组件108相关的各种束形成及成形结构(未显示)可进一步被提供，以在离子束沿着所需的束路径136被传输至工件102时保持及约束离子束104。在一个示例中，所需的离子束134被引导朝向工件102，其中工件通常经由与终端站110相关联的工件扫描系统138来定位。图I中所示的终端站110例如可包括“串行”类型的终端站,终端站提供在真空处理室112中的工件的机械扫描，在处理室中，工件102 (例如半导体晶片、显示面板或其他工件)经由工件扫描系统138在一个或多个方向上机械地移动通过束路径136。根据本发明的一个例示性方面，离子注入系统100提供通常静止的期望的离子束134 (例如也被称为“点束”或“尖锥束”)，其中工件扫描系统138通常沿相对于静止离子束的两个大致正交的轴线移动工件102。然而应注意到的是，成批或其他类型的终端站可以可选地来采用，其中多个工件102可同时地被扫描，并且这种终端站被认为落入本发明的范围中。在另一个示例中，系统100可包括可操作以沿着一个或多个扫描平面相对于工件102扫描离子束104的静电束扫描系统(未显示)。因此，本发明进一步预期到任何已被扫描或未被扫描的离子束104均落入本发明的范围内。根据本发明的一个实施例，图I的工件扫描系统138包括扫描臂140,其中扫描臂被构造成相对于离子束104往复地扫描工件102。离子注入系统100例如进一步由控制器150控制，其中离子注入系统及工件扫描系统138的功能由控制器控制。图2显示离子注入工件扫描系统200，其中根据本发明的另一个方面，扫描系统包括被构造成绕着第一轴线204旋转的例示性扫描臂202。扫描系统200还包括被冷却的末端执行器206，所述被冷却的末端执行器可旋转地连接到扫描臂202的端部208并构造成选择性地固定工件(未显示)，其中被冷却的末端执行器进一步地被构造成绕着也称为“扭转轴线”的第二轴线210旋转，其中第一轴线204及第二轴线被定位成分隔开预定距离。被冷 却的末端执行器206包括夹持板212 (例如也称为静电夹头)及一个或多个被构造成冷却夹持板的冷却机构214。应了解到当本发明关于图2的离子注入工件扫描系统200进行说明时，其中例示性扫描系统包括构造成绕着第一轴线204旋转以用于使图I中的工件102移动通过离子束104的例示性扫描臂202，本发明可等同地应用于被构造成横向地和/或成拱形地使工件移动通过离子束的任何离子注入工件扫描系统，且所有这种扫描系统被认为是落入本发明的范围内。扫描臂202及被冷却的末端执行器206的多个例示性方面在共有的名称为"Workpiece Handling Scan Arm for Ion Implantation System"的第 7，560，705 号美国专利中以及名称为 〃 Vapor Compression Refrigeration Chuck for IonImplanters "的第12/725，508号美国非临时专利申请中，该申请的整体内容在此并入本文供参考。图3显示图2的扫描臂202的端部208的放大视图，其中本示例的各种特征被更详细地示出。例如，扫描臂202包括扭转头部216，所述扭转头部被构造成提供对夹持板212 (例如静电夹头213)的冷却并绕着第二轴线210选择性地旋转夹持板。扭转头部216例如包括相对于扫描臂202基本上固定的外壳218。楔形座220例如进一步地被设置，其中楔形座可操作地将末端执行器206连接到扭转头部216的可旋转轴222。可旋转轴222可操作以相对于扭转头部216的外壳218绕着第二轴线210旋转，因此提供旋转给楔形座220及相联结的夹持板212。在一个示例中，如图2中所示，末端执行器206绕着第二轴线210的旋转224及反转226被应用于离子注入期间，以获得图I中的工件102的适当对齐。绕着扭转轴线210沿第一旋转方向224和/或第二旋转方向226的旋转例如也可被实施以将离子以相对于图I的入射离子束134的“扭转角度”注入工件102。根据公开的另一个例示性方面，图4显示了另一个例示性扭转头部302的一部分300，例如3中所示，其中诸如夹持板212及楔形座220的各种构件为了清楚说明而被移除。如图4中所示，轴承组件314沿着第二轴线210定位，其中轴承可旋转地将末端执行器206连接到图3中的扫描臂202。轴承组件314例如包括由轴承护圈315所保持的交叉滚柱轴承，其中润滑油和/或润滑脂被设置于该轴承护圈中以用于保持轴承的低摩擦润滑。图4中所示的密封组件316进一步沿着第二轴线210定位，其中密封组件通常提供处理室(例如图I中的处理室112)的内部环境318和与图3的扫描臂202和末端执行器206中的一个或多个的内部区域相关联的外部环境320(例如大气)之间的压力阻隔。图4中的密封组件316例如包括铁磁液体旋转式密封组件(ferrousliquidrotary seal assembly) 322 (也被称为铁磁密封件(ferroseal)或铁磁流体密封件(ferro-fluidic seal))被构造成提供外部环境320与内部环境318之间的旋转气密。例如，铁磁液体旋转式密封组件322包括可操作地连接到图3中的被冷却的末端执行器206的转子324，且被构造成绕着图4中的第二轴线210旋转。定子326进一步被沿着第二轴线210定位，并被构造成例如通过多个呈方位角定向的磁体(未显示)使转子324旋转。设置一个或多个通道328，例如在转子324与定子326之间的环形区域330，其中铁磁流体332例如存留于一个或多个通道328中。因此，本示例中的定子326的磁体提供径向地横跨通过铁磁流体332的磁场，并且磁通通过磁性液体旋转式密封组件322的转子324返回并然后回到定子326的磁体326。铁磁流体332例如是一种具有设置在其中的极细铁颗粒的油。定子326的磁体例如在位于磁场中时由于磁化会造成铁磁流体径向地对齐，因此沿该密封对沿着第二轴线210的运动提供高度阻力，因而提供坚固密封。此外，多个腔室(未显示)设置在环形区域330中，其中例如每一个腔室可操作以抵挡外部环境320与内部环境318之间的l-3psi的压力。因此，当设置多个腔室时，提供充分的密封以将内部环境318(例如在密封件的下侧的大气)与外部环境320(例如在密封件的上侧的真空)相密封。由于磁场沿图3的末端执行器206的旋转方向(例如径向)，因此具有最小阻力的大致自由旋转可以存在于内部环境318 (例如真空)中，同时保持与外部环境320 (例如大气)相密封。·
然而，图3中的被冷却的末端执行器206的温度的降低造成流体的粘度增加。为了获得被冷却的末端执行器206的旋转，图4中的电动机333A、333B的转子可操作地连接到末端执行器206。电动机333例如具有与该末端执行器相关的在无电动机故障的情况下不能被超过的扭矩极限。因此，随着被冷却的末端执行器206的温度降低(例如通过内部的冷却通道等，未显示)，密封组件316中的铁磁流体和/或润滑流体的粘度增加，并且所述旋转可能会受到不利影响。此外，当电动机333空转时，其中使图2中的末端执行器206的第一旋转方向和第二旋转方向226上的旋转空闲一段时间，例如在离子注入之间，“链式效应(chainingeffect) ”会发生，其中铁磁流体332中的磁性颗粒对齐，从而在其中变成大致刚性的(例如也称为“超对齐”)。磁性颗粒的对齐可发生在室温下，但是当铁磁流体332是冷的且末端执行器206空闲时，链式效应特别明显。因此，由于铁磁流体332的链式效应，粘度(例如对铁磁流体由剪切应力或抗拉应力被变形的阻力的测量值)以近似于粘度由于低温而增加的方式而增加。因此，随着粘度增加，铁磁流体332变成大致“刚性”，因此产生电动机333旋转所需要的较大扭矩。因此，根据本公开，铁磁密封件322中的内部摩擦力(例如其本身在铁磁流体332中的摩擦力)被用于加温密封件，其中有利地降低铁磁流体的粘度。例如，电动机333用于环绕第二轴线210(扭转轴线)沿第一旋转方向224和/或第二旋转方向226施加极小的力或“急拉”。例如，电动机333在第一和第二旋转方向224和226上往复旋转，其中初始旋转可能不会产生绕着第二轴线210的显著量的旋转运动。较少量的角旋转(例如I度)例如可从电动机333的第一旋转初始获得。从控制观点来看，电动机333可能产生过扭矩错误，指示电动机不能获得较大的旋转运动。然而，如果旋转运动快速反向(例如使旋转从第一旋转方向224反向至第二旋转方向226，或反过来)，增加的角旋转可被接续地获得。例如，在第一旋转方向224上进行O. I度的第一旋转，接着在第二方向226上进行O. 2度的第二旋转，然后在第一旋转方向上进行O. 5度的第三旋转及等等。角旋转的增加例如是电动机333的扭矩极限的函数，其中电动机333旋转直到其由于过扭矩而发生故障。因此，根据本发明，电动机333沿第一旋转方向224和第二旋转方向226的旋转及反转提供铁磁流体332本身中的摩擦力(例如来自铁磁流体的磁性颗粒及润滑油的摩擦力)，因此热量被有利地在内部提供给铁磁密封件322。铁磁流体332例如被限制在图4中所示的在铁磁密封件322中的微小体积335中。因此，由绕着第二轴线210旋转图2中的末端执行器206所提供的摩擦力相对于铁磁流体332的体积提供大量的热量。因此，图4 中的铁磁流体332的温度增加，因此降低粘度。所述运动和粘度的降低切断链式效应，并允许铁磁密封件322旋转得更自由。通过初始地提供十分之几度的往复旋转(例如交替的第一及第二旋转方向224个226的旋转)，并渐进地增加旋转，在一定数量的旋转和反转(例如绕着第二轴线210的10-20个交替旋转)之后，可以在每一个方向上获得30-40度的旋转。因此，由所述旋转所引起的摩擦力非常有效地加温铁磁流体332。本发明可预期离子注入系统中的与铁磁密封件相连以提供铁磁密封件的渐增旋转及反转的任何电动机的使用，以及任何及所有这种使用和/或所述使用中涉及的设备被认为落入本发明的范围内。根据本发明的另一个方面，图2中的扫描臂202被用于旋转末端执行器206。当被用于离子注入时，扫描臂202绕着第一轴线204(也被称为“快速扫描轴线”)如同摆锤摆动，其中摆动臂电动机336用于提供绕着第一轴线的旋转和反转338、340。就运动学而言，当电动机333未被提供能量时，末端执行器206例如自由旋转。因此，当扫描臂202绕着第一轴线204旋转时，末端执行器206的惯性促使末端执行器相对于例如是地面的基准342保持旋转式固定。例如，在扫描臂202及末端执行器206被垂直定位的无摩擦情况(例如，第一轴线204在O度，第二轴线210相对于第一轴线为180度)下，由于惯性，扫描臂旋转X度会造成末端执行器相对于扫描臂反转X度，因此保持末端执行器相对于第一轴线的定向。然而，实际上，至少部分地由于摩擦，当末端执行器206被冷却和/或链式效应发生在图4中的铁磁密封件322中时，铁磁密封件会使末端执行器相对于扫描臂202的旋转停止。本发明因此利用铁磁密封件322中的摩擦来加温铁磁流体332，其中降低该铁磁流体的粘度及再次允许末端执行器206相对于扫描臂202旋转。例如，施加与图2中的第一轴线204相关联的预定量的扭矩(例如突发的冲击)，因此提供相当的扭矩给图4中的铁磁密封件322和铁磁流体332，以便将内部的摩擦力引导至铁磁流体，因此提供热量给铁磁密封件。例如，第一扭矩可由图4中的电动机333首先被施加于图2中的第二轴线210，并且如果第一扭矩不足以使末端执行器206绕着第二轴线充分旋转，则对扫描臂202 (且因此对第一轴线204以及第二轴线210)的预定冲击的扭矩引起增加摩擦力的扭矩，以便切断链式效应、增加温度及降低铁磁密封件322中的粘度(例如降低成扭转电动机333可再次操作而无扭矩错误的较低粘度)。当时间限制为一个因素时，例如使用扭转电动机333提供扭给图4中的铁磁密封件322是有利的，这是因为经由扭转电动机绕着第二轴线210的旋转可独立于扫描臂202的位置来执行，并且可由于末端执行器206的有限质量被高效地执行。然而，如前所述，如果扭转电动机333不能克服铁磁密封件322中的粘度和/或链式效应，扫描臂202的旋转有利地实施以在第二轴线210 (例如扭转轴线)处提供所需的扭矩。扫描臂202的旋转例如在一系列离子注入开始时被执行。在与等离子注入相关联的扫描期间，与注入相关联的运动保持图4中的铁磁流体332中的较低粘度并限制链式效应的狂乱效果。发明人认为末端执行器206的一段时间不旋转可以被确定，其中铁磁流体332的粘度被认为对预定时间段期间内的旋转是可被接受的。然而，一个示例中当超过预定期间保持不动，会造成铁磁流体332的粘度和/或链式效应增加，因此再次规定前述的降低粘度的技术以允许可接受的旋转。例如，当调整图I中的离子束134或注入之间的空转时，预定时间段可以发生在图4中的铁磁流体332冷却至预定水平之前，此时，扭转电动机333不再能克服摩擦力和/或链式效应。因此，扫描臂202移动至图I中的离子束134外侧的位置，且扫描臂绕着第一轴线204旋转，因此如前所论述般地绕着扭转轴线210旋转末端执行器206，因而进一步将铁磁流体332的粘度可接受地保持为低。其中，所述预定时间段例如进一步依赖于进行注入所处于的温度。
根据另一个例示性方面，图4中所示的加热器组件344被定位成接近轴承组件314及密封组件316，其中加热器组件被构造成选择性地提供预定量的热量给轴承及密封件，其中降低润滑流体的粘度，并增加图2中的被冷却的末端执行器206绕着第二轴线210旋转的倾向。加热器组件344例如被构造成提供能量(例如100-120W，直到或大于200W)，其足以局部地加热密封组件314，并因此将润滑流体(例如铁磁流体332)保持在一定温度下，在该温度下，粘度足够使粘滞阻力可被由电动机333所允许的扭矩克服。轴承组件314中的润滑油/润滑脂的粘度可同样地通过加热器组件344被降低。加热器组件344例如局部地加热被冷却的末端执行器206，其中由加热器组件所提供的热量被控制，以便在润滑流体中提供有利的较低粘度，同时不会有害地影响夹持板212 (例如静电夹头213)或图I中的工件102处的所需冷却。因此，因为用于冷却流体的供应/返回至图3中的夹持板212的通道中的一些在非常低的温度(例如-50/-60°C)下运行，图4中的加热器组件344可操作以将冷却流体保持相对较冷，同时在铁磁密封件322位于的半径处提供可接受的热量(例如100W)。因此，末端执行器206的结构合理地隔离冷却流体(保持冷)，同时加温铁磁流体332及轴承区域。根据本发明的另外一个方面，例示性方法400显示在图5中用于加温扭转轴线。应注意到虽然例示性方法在此是以一系列的动作或事件被图示及说明，但将会理解的是本发明并不限于所图示的这些动作或事件的顺序，这是因为根据本发明，一些步骤可以与所显示及说明的步骤之外的其他步骤以不同顺序和/或同时发生。此外，并非所有图示的步骤需要用于实施根据本发明的方法。此外，将认识到所述方法可结合在此图示和说明的系统以及结合未被图示的其他系统来实施。如图5中所示，方法400以动作402开始，其中扭转电动机被启动。扭转电动机例如包括图4中的扭转电动机333，其中一个或多个铁磁密封件322提供图2中的末端执行器206沿第一及第二旋转方向224、226的旋转。根据图5中的方法400，旋转在动作404被验证，以及验证扭转电动机是否如先前论述地由于过扭矩而出现故障。如果末端执行器旋转，但是扭转电动机出现故障，则扭转电动机的方向在动作406中被反向，并且扭转电动机在动作402中被再次启动。如果末端执行器在动作404中无法旋转，会做出是否末端执行器的旋转是可接受的决定。如果在动作408中绕着扭转轴线的旋转是不可接受的，则扫描臂绕着第一轴线(例如也称为扫描臂轴线)的往复运动在动作410中开始。至少部分地由于与末端执行器相关联的惯性作用，扫描臂的往复运动如先前论述地使末端执行器“急停”，从而造成该末端执行器绕着扭转轴线(例如第二轴线)扭转。接着，在动作408中再次确定末端执行器绕着扭转轴线的旋转是否是可接受的。如果绕着扭转轴线的旋转被确定是可 接受的，进一步的方法，例如将离子注入工件，可利用离子注入系统来实施。同样地，如果动作404中的确定使得末端执行器旋转，但是不存在与扭转电动机相关联的故障，随后在动作408中确定旋转是否是可接受的。这种可接受的旋转指示铁磁流体是温的且允许末端执行器绕着扭转轴线进行可接受的旋转。再次，如果旋转在动作408中是可接受的，则扭转轴线的旋转被认为是可接受的，且进一步的方法可利用离子注入系统来实施。因此，本发明提供一种用于加热与离子注入系统中的被冷却的末端执行器的旋转相关联的一个或多个轴承及密封件的机构。虽然本发明已针对一个或多个特定的优选实施例被显示及说明，但显然在读取及了解此说明书及随附附图时，本领域的技术人员将会想到等效的改变及修改。特别述及由上述部件(组件、装置、电路等)所执行的各种功能，用于说明这种部件的术语(包括“机构”)除非另外指出，否则对应于执行说明的部件的特定功能(即其是功能性上等效)的任何部件，即使结构上并不等效于揭示的执行在此图示说明的本发明的例示性实施例的功能的结构。此外，虽然仅相对于几个实施例中的一个说明本发明的特定特征，但这种特征可根据任何给定或特定的应用所需或对其有利而与其他实施例的一个或多个其他特征相结合。
权利要求
1.一种用于使离子注入环境中的旋转连接体升温的方法，所述方法包括以下步骤 提供扫描臂和末端执行器，所述扫描臂被构造成绕着第一轴线旋转，所述末端执行器通过扭转电动机能够旋转地连接到所述扫描臂并被构造成选择性地固定工件，其中所述末端执行器进一步被构造成绕着第二轴线旋转并具有与所述第二轴线和所述扭转电动机相关联的轴承和密封件，其中所述第一轴线和所述第二轴线被定位成分隔开预定距离； 启动所述扭转电动机； 如果所述扭转电动机使所述末端执行器绕着所述第二轴线旋转，则在预定时间之后或当所述扭转电动机出现故障时使所述扭转电动机的旋转反向； 确定所述末端执行器绕着所述第二轴线的旋转是否可接受；和 当所述末端执行器的旋转不可接受时，使所述扫描臂绕着所述第一轴线往复运动，其中所述末端执行器的惯性造成所述末端执行器绕着所述第二轴线旋转。
2.如权利要求I所述的方法，其中，所述轴承和所述密封件中的一个或多个包括铁磁流体。
3.如权利要求I所述的方法，其中，所述在预定时间之后使所述扭转电动机的旋转反向的步骤包括接连增加所述预定时间的持续时间。
4.如权利要求I所述的方法，其中，当所述末端执行器旋转预定量时，所述末端执行器绕着所述第二轴线的旋转被确定为是可接受的。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述预定量包括绕着所述第二轴线的约为30度的旋转。
6.如权利要求I所述的方法，还包括以下步骤 沿基本上垂直于所述第一轴线的方向移动所述扫描臂，其中所述扫描臂绕着所述第一轴线的往复运动基本上避免所述末端执行器与处理介质相交。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述处理介质包括离子束。
8.如权利要求I所述的方法，其中，所述扫描臂绕着所述第一轴线的往复运动与未执行所述离子注入的时间段同时执行，其中保持所述轴承和/或密封件的相对低的粘度。
9.一种用于使被冷却的离子注入环境中的旋转连接体升温的方法，所述方法包括以下步骤 提供构造成产生离子束的离子注入系统； 提供构造成选择性地使工件通过所述离子束的工件扫描系统，其中所述工件扫描系统包括构造成绕着第一轴线旋转的扫描臂以及在距离所述第一轴线预定距离处能够旋转地连接到所述扫描臂的末端执行器，其中所述末端执行器被构造成选择性地夹持其上的所述工件，并且其中所述末端执行器被构造成绕着第二轴线旋转； 冷却所述末端执行器，其中与所述末端执行器绕着所述第二轴线的旋转相关联的轴承和密封件中的一个或多个被冷却，其中降低所述末端执行器绕着所述第二轴线旋转的能力；和 使所述扫描臂绕着所述第一轴线旋转，其中所述末端执行器的惯性造成所述末端执行器绕着所述第二轴线旋转。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述轴承和所述密封件中的一个或多个包括铁磁流体。
11.一种使用在离子注入系统中的工件扫描系统，所述工件扫描系统包括 扫描臂，所述扫描臂被构造成绕着第一轴线旋转； 末端执行器，所述末端执行器能够旋转地连接到所述扫描臂并被构造成选择性地固定工件，其中所述末端执行器进一步被构造成绕着第二轴线旋转，其中所述第一轴线和所述第二轴线被定位成分隔开预定距离，并且其中所述末端执行器包括夹持板； 轴承，所述轴承沿着所述第二轴线定位，其中所述轴承将所述末端执行器能够旋转地连接到所述扫描臂； 密封件，所述密封件沿着所述第二轴线定位，其中所述密封件大致提供外部环境和与所述扫描臂和所述末端执行器中的一个或多个的内部区域相关联的内部环境之间的压力阻隔；和 控制器，所述控制器被构造成至少部分地根据来自扭转电动机的反馈和绕着所述第二轴线旋转的预定度数，使所述末端执行器选择性地绕着所述第二轴线旋转和反转，且其中所述控制器被进一步构造成至少部分地根据来自所述扭转电动机的反馈和/或离子注入系统的状态，使所述扫描臂选择性地绕着所述第一轴线往复运动，其中所述扫描臂的选择性往复运动造成所述末端执行器由于惯性绕着所述第二轴线旋转。
12.如权利要求11所述的工件扫描系统，还包括 加热器组件，所述加热器组件靠近所述轴承和所述密封件定位，其中所述加热器组件被构造成选择性地提供预定量的热量给所述轴承和所述密封件，其中增加所述末端执行器绕着所述第二轴线旋转的能力。
13.如权利要求11所述的工件扫描系统，其中，所述密封件包括磁性液体旋转式密封组件，所述磁性液体旋转式密封组件被构造成提供外部环境与内部环境之间的旋转气密。
14.如权利要求13所述的工件扫描系统，其中，所述磁性液体旋转式密封组件还包括 转子，所述转子能够操作地连接到被冷却的所述末端执行器组件并被构造成绕着所述第二轴线旋转； 定子，所述定子沿着所述第二轴线定位并被构造成使所述转子旋转；和 铁磁流体，所述铁磁流体设置在所述转子与所述定子之间的环形区域中。
15.如权利要求11所述的工件扫描系统，其中，所述末端执行器包括被冷却的静电夹头，所述被冷却的静电夹头被构造成选择性地以静电方式将所述工件夹持到该静电夹头的夹持表面并选择性地冷却所述工件。
16.—种离子注入工件扫描系统,包括 扫描臂，所述扫描臂被构造成将工件移动横过离子束； 末端执行器，所述末端执行器能够旋转地连接到所述扫描臂，并构造成选择性地固定工件，其中所述末端执行器进一步被构造成绕着扭转轴线旋转； 轴承，所述轴承沿着所述扭转轴线定位，其中所述轴承将所述末端执行器能够旋转地连接到所述扫描臂； 密封件，所述密封件沿着所述扭转轴线定位，其中所述密封件大致地提供外部环境和与所述扫描臂及所述末端执行器中的一个或多个的内部区域相关联的内部环境之间的压力阻隔；和 控制器，所述控制器被构造成通过所述扭转轴线的选择性旋转选择性地提供预定量的热量给所述轴承和所述密封件，其中增加所述末端执行器绕着所述扭转轴线旋转的倾向。
17.如权利要求16所述的离子注入工件扫描系统，其中，所述密封件包括磁性液体旋转式密封组件，所述磁性液体旋转式密封组件被构造成提供外部环境与内部环境之间的旋转气密。
18.如权利要求17所述的离子注入工件扫描系统，其中，所述磁性液体旋转式密封组件还包括 扭转电动机，所述扭转电动机包括转子和定子，所述转子能够操作地连接到所述末端执行器组件并构造成绕着所述第二轴线旋转，所述定子沿着所述扭转轴线定位并被构造成使所述转子旋转；和 铁磁流体，所述铁磁流体设置在所述转子与所述定子之间的环形区域中。
19.如权利要求18所述的离子注入工件扫描系统，其中，所述控制器被构造成至少部分地根据来自扭转电动机的反馈和所述末端执行器绕着所述扭转轴线旋转的预定度数，使所述末端执行器绕着所述扭转轴线选择性地旋转和反转，并且其中所述控制器进一步被构造成至少部分地根据来自所述扭转电动机的反馈和/或离子注入的状态，使所述扫描臂绕着扫描轴线选择性地往复运动，其中所述扫描臂的选择性往复运动造成所述末端执行器由于惯性绕着所述第二轴线旋转。
20.如权利要求16所述的离子注入工件扫描系统，其中，所述末端执行器还包括被冷却的静电夹头，所述被冷却的静电夹头被构造成选择性地以静电方式将所述工件夹持到该静电夹头的夹持表面并选择性地冷却所述工件。
21.一种用于使离子注入环境中的旋转连接体升温的方法，所述方法包括以下步骤 提供扫描臂，所述扫描臂具有通过扭转电动机能够旋转地连接到该扫描臂并被构造成选择性地固定工件的末端执行器，所述末端执行器具有与所述扭转电动机相连的轴承和密封件； 启动所述扭转电动机以使所述末端执行器在第一方向上旋转；和 在预定时间之后选择性地使所述扭转电动机的旋转反向，以便保持所述扫描臂与所述末端执行器之间的可旋转连接。
22.如权利要求21所述的方法，其中，所述轴承和所述密封件中的一个或多个包括铁磁流体。
23.如权利要求22所述的方法，其中，所述启动所述扭转电动机的步骤以及使所述扭转电动机的方向反向的步骤被执行选定的时间段以保持所述铁磁流体的预定粘度。
24.一种用于使被冷却的离子注入环境中的旋转连接体升温的方法，所述方法包括以下步骤 提供离子注入系统，所述离子注入系统被构造成产生离子束； 提供工件扫描系统，所述工件扫描系统被构造成选择性地使工件通过所述离子束，其中所述工件扫描系统包括扫描臂，所述扫描臂具有能够旋转地连接到该扫描臂的末端执行器，其中所述末端执行器被构造成选择性地将所述工件夹持到该末端执行器上，并且其中所述末端执行器被构造成绕着扭转轴线旋转；以及 提供与所述末端执行器与所述扫描臂之间的可旋转连接相关联的轴承和密封件，其中所述轴承和所述密封件中的一个或多个包括铁磁流体。
25.一种使用在离子注入系统中的工件扫描系统，所述工件扫描系统包括 扫描臂，所述扫描臂具有通过第一轴线电动机能够旋转地连接到该扫描臂的末端执行器，所述末端执行器被构造成选择性地将工件固定到该末端执行器上，其中所述末端执行器进一步被构造成相对于所述扫描臂绕着第一轴线旋转； 轴承，所述轴承与沿着所述第一轴线定位的所述第一轴线电动机相连，以将所述末端执行器能够旋转地连接到所述扫描臂； 密封件，所述密封件沿着所述第一轴线定位，以提供用于所述轴承的保护屏障；和 控制器，所述控制器被构造成使所述末端执行器绕着所述第一轴线选择性地旋转和反转，以保持所述扫描臂与所述末端执行器之间的可旋转连接。
26.如权利要求25所述的工件扫描系统，其中，所述控制器进一步被构造成接收来自所述扭转电动机的反馈。
27.如权利要求25所述的工件扫描系统，其中，所述密封件包括磁性液体旋转式密封组件，所述磁性液体旋转式密封组件被构造成提供外部环境和与所述末端执行器相关联的内部环境之间的旋转气密，其中所述末端执行器的选择性旋转和反转可操作以保持所述磁性液体的最小粘度。
28.—种离子注入工件扫描系统,包括 扫描臂，所述扫描臂被构造成将工件移动横过离子束； 末端执行器，所述末端执行器能够旋转地连接到所述扫描臂并被构造成选择性地将工件固定到该末端执行器上，其中所述末端执行器进一步被构造成绕着第一轴线旋转； 轴承，所述轴承沿着所述第一轴线定位，其中所述轴承能够旋转地将所述末端执行器连接到所述扫描臂； 密封件，所述密封件沿着所述第一轴线定位，以提供用于所述轴承的保护屏障；和 控制器，所述控制器被构造成通过所述末端执行器绕着所述第一轴线的选择性旋转，选择性地提供预定量的热量给所述轴承和所述密封件，其中保持所述末端执行器绕着所述第一轴线旋转的最小倾向。
29.如权利要求28所述的离子注入工件扫描系统，其中，所述控制器被构造成至少部分地根据来自第一轴线电动机的反馈和所述末端执行器绕着所述第一轴线旋转的预定度数，使所述末端执行器绕着所述第一轴线选择性地旋转和反转。
30.如权利要求29所述的离子注入工件扫描系统，其中，所述末端执行器还包括被冷却的静电夹头，所述静电夹头被构造成选择性地以静电方式将所述工件夹持到该静电夹头的夹持表面并选择性地冷却所述工件。
全文摘要
本发明公开了一种用于使离子注入环境中的旋转连接体升温的方法，该方法提供构造成绕着第一轴线旋转的扫描臂以及经由电动机连接到扫描臂以选择性地固定工件的末端执行器。末端执行器被构造成绕着第二轴线旋转，并具有与第二轴线和电动机相关联的轴承和密封件。电动机被启动，并且电动机的旋转由于末端执行器绕着第二轴线的旋转在预定时间之后或当电动机出现故障时反转。确定末端执行器绕着第二轴线的旋转是否可接受，并且当末端执行器的旋转是不可接受的时，扫描臂绕着第一轴线往复运动，其中末端执行器的惯性造成末端执行器绕着第二轴线旋转。
文档编号H01J37/02GK102934196SQ201180027607
公开日2013年2月13日 申请日期2011年6月2日 优先权日2010年6月4日
发明者织田简, 威廉·D·李 申请人:艾克塞利斯科技公司