(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一側に形成された開口部を通してイオンビームが照射される真空チャンバと、
前記真空チャンバの内部に回動可能に傾斜して設置されている第１駆動モーターを有するスキャン軸と、
前記スキャン軸の傾きを変更可能なスキャン軸補正手段と、
前記第１駆動モーターの作動に応じて上下方向に昇降される昇降部材に結合され、水平方向に移動可能な水平移送部材を有する水平補正手段と、
前記水平移送部材の先端に結合され、垂直方向に移動可能な垂直移送部材を有する垂直補正手段と、
前記垂直移送部材の先端に装着され、ウェーハをローディングまたはアンローディングするホルダを有するティルターとを備え、
前記水平補正手段および前記垂直補正手段は、前記スキャン軸の傾きが変更されると前記ホルダの水平位置および垂直位置を補正し、前記ホルダを所定のローディングまたはアンローディング位置に維持することを特徴とするイオン注入装置。
【請求項２】
前記スキャン軸補正手段は、前記スキャン軸の先端に形成されヒンジピンにより固定部材に回動可能に結合されているギヤ部と、前記ギヤ部に咬合されている電動ギヤと、前記電動ギヤを駆動可能な第２駆動モーターとを有することを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。
【請求項３】
前記水平補正手段は、前記昇降部材に装着されたシリンダと、前記シリンダの一側に装着され回動可能なスクリュー軸が前記水平移送部材に螺合されている第３駆動モーターとを有することを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。
【請求項４】
前記垂直補正手段は、前記水平移送部材の先端に装着されたシリンダと、前記シリンダの一側に装着され回動可能なスクリュー軸が前記垂直移送部材に螺合されている第４駆動モーターとを有することを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。
【請求項５】
前記水平補正手段と前記垂直補正手段との間には、前記垂直補正手段の角度を補正する連結手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。
【請求項６】
前記連結手段は、前記水平移送部材の先端を貫通して設置されている回転軸を有する第５駆動モーターと、前記垂直補正手段の一側に突出し前記回転軸の先端に固定されている突出部とを有することを特徴とする請求項５に記載のイオン注入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、イオン注入装置に関し、特に半導体製造工程においてウェーハの表面にイオンを均一に注入するイオン注入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、イオン注入工程は、ウェーハの特定部位に電流がよく流れるようにするため、外部で粒子を強制的に加速し不純物を導入する半導体製造技術であって、イオンビームまたはウェーハが水平方向および垂直方向に連続的に移動されながらウェーハの全面にイオンが注入される。
【０００３】
従来のイオン注入装置としては、例えば特開平４−２８３９２３号公報に開示されるものがある。このイオン注入装置は、図８に示すようにイオンビームＡを照射する平行イオンビーム照射手段１０と、ウェーハ１１を支持する支持板１２と、支持板１２の下部に一体に設置された駆動軸１３を介して支持板１２を昇降駆動させる昇降駆動手段１４と、イオンビームＡの下部近傍に配置された静電誘導形のチャージモニタ１５とを備えている。このイオン注入装置では、イオンビームＡがマスク１６のスリット１７を通過するようになっている。
【０００４】
イオン注入が行われるとき、支持板１２の上にウェーハ１１をローディングさせた状態で平行イオンビーム照射手段１０によりイオンビームが照射されると、マスク１６のスリット１７を通過したイオンビームＡが別途の加速管で加速されウェーハ１１にイオンが注入される。支持板１２は、左右または前後方向に約７°ほどに傾いた状態で配置され、昇降駆動手段１４の作動により駆動軸１３が昇降作動されながら支持板１２を昇降させＹ方向へのスキャンを行う。
このとき、ウェーハ１１は、駆動軸１３により最上側に位置した状態での上部部分と、最下側に位置した状態での下部部分とがティルト角ほどの距離Ｘを形成させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、距離Ｘは、平行イオンビーム照射手段１０から照射されたイオンビームＡがウェーハ１１に至るまでの距離に差を発生させ、ウェーハ１１に注入されるイオンに分布が生じる。そのため、ウェーハ１１の全体に注入されたイオンに分布が生じ、この処理以降におけるデバイスの品質が均一にならず、所望の品質の要求水準を満足させることができないという問題点がある。
【０００６】
また、デバイスの微細化のために複雑かつ厳しい工程条件を要求する場合、一般のティルト角である７°より以上の大きな角度が要求されると、ウェーハ１１が上昇または下降した状態でのウェーハ１１の上部部分と下部部分との距離Ｘがより大きくなり、品質の均一性はより悪化するという問題点がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、デバイスの品質の均一性を確保するとともに、ウェーハのティルト角に従いスキャン軸のティルト角を適切に変更することによりウェーハの表面にイオンを均一に注入するイオン注入装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため本発明に係るイオン注入装置は、スキャン軸の傾きを変更させるスキャン軸補正手段と、第１駆動モーターの作動にしたがって昇降する昇降部材に結合され水平に移動する水平移送部材を有する水平補正手段と、水平移送部材の先端に結合され垂直に移動する垂直移送部材を有する垂直補正手段ならびに垂直移送部材の先端に装着されウェーハをローディングまたはアンローディングするティルターとを備えている。
【０００９】
したがって、本発明のイオン注入装置によると、スキャン軸を必要に応じて所定の角度に変更させることができ、スキャン軸の傾きの変更によるウェーハのローディングおよびアンローディング位置を水平補正手段および垂直補正手段などにより変化させずに補正し、同一の位置を維持させることが可能である。また、ウェーハの大きななどに従うティルト角を適切に変更することが容易であり、ウェーハがティルト角だけ傾斜したスキャン軸にそって昇降作動することにより、ウェーハが最上側に位置するときの上部部分と最下側に位置するときの下部部分との差が最小化され、ウェーハの表面に注入されるイオンの分布が均一になる。したがって、製品の品質を均一に維持することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す一実施例について詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施例によるイオン注入装置を示した図である。真空チャンバ２０の一側には図示しないイオン照射手段から照射されたイオンビームが入射される開口部２２が形成されている。
【００１１】
真空チャンバ２０の下側には固定部材３０が装着され、固定部材３０の一側には所定角度に回動するスキャン軸４０が回動可能に結合されている。
スキャン軸４０には上側に正回転および逆回転が可能に結合された第１駆動モーター４１の作動により昇降作動する昇降部材４２が結合されている。
そして、スキャン軸４０の下側にはスキャン軸４０を適正の角度に傾斜させるスキャン軸補正手段５０が設けられている。
【００１２】
スキャン軸補正手段５０は、図２に示すように、固定部材３０の一側面にスキャン軸４０がヒンジピン５１により回動可能にヒンジ結合され、スキャン軸４０の下端には円弧状のギヤ部５２が形成されている。ギヤ部５２には第２駆動モーター５３の駆動にしたがって所定の角度に回動されて傾斜角を調節可能な電動ギヤ５４が結合されている。
【００１３】
一方、スキャン軸４０により昇降する昇降部材４２には、水平補正手段６０が設けられている。
水平補正手段６０は、図３に示すように、昇降部材４２に装着され一側が開口されたシリンダ６１と、シリンダ６１の一方の先端に装着されたスクリュー軸６２を有する第３駆動モーター６３と、シリンダ６１内にスライディングの可能に挿入されスクリュー軸６２が螺合され貫通して設置されている水平移送部材６４を有している。
【００１４】
そして、水平移送部材６４の先端には貫通孔６５が形成されている。
水平移送部材６４は、第３駆動モーター６３の作動によるスクリュー軸６２の正回転または逆回転により前進または後進駆動される。
一方、水平補正手段６０の先端には垂直補正手段７０が結合されている。
垂直補正手段７０は、構造的に水平補正手段６０と概略同一の構造であり、これは図４に示すように一方の側面が開口したシリンダ７１と、シリンダ７１の一方の先端に装着され第４駆動モーター７３の作動に従い正回転または逆回転するスクリュー軸７２と、シリンダ７１の内側にスライド移動可能に挿入され、その一側がスクリュー軸７２と螺合されている垂直移送部材７４とを有している。
【００１５】
垂直補正手段７０は、連結手段８０を介して水平補正手段６０の一側面に結合され、連結手段８０は図５に示すようにシリンダ７１の一側面に孔８１ａを有する突出部８１が形成されている。突出部８１の先端はシリンダ６１の先端に固設され、シリンダ６１には貫通孔６５の内部を貫通する回転軸８２を有する第５駆動モーター８３が固設されている。
突出部８１の外側にはキャップ部材８４が形成され、突出部８１を支持している。
【００１６】
シリンダ６１の貫通孔６５を貫通している回転軸８２は、先端が突出部８１の孔８１ａの内部に固定され第５駆動モーター８３の駆動に応じて回転する回転軸８２により垂直補正手段７０を所定の角度、例えばスキャン軸４０の補正された角度だけ回転させ垂直状態を維持する。
補正手段７０の上側には先端にウェーハＷをローディングまたはアンローディングするティルター９０が結合されている。
【００１７】
ティルター９０は、垂直移送部材７４の先端に装着された支持部材９１と、支持部材９１に回動可能に結合され、図示しない駆動手段の作動にしたがって所定の角度に回動する回動部材９２と、回動部材９２の先端に結合されウェーハＷをローディングおよびアンローディングするホルダー９３とを有している。
【００１８】
このように構成された本実施例によるイオン注入装置は、真空チャンバ２０の内部に所定の真空度が維持された状態でティルター９０にウェーハＷをローディングした後イオンを注入させる。
【００１９】
このとき、スキャン軸４０のティルト角はウェーハＷの大きさおよびイオン注入条件などによって異なるが、そのティルト角を変更させようとする場合、図示しない入力部にその値を入力させると、制御部で第２駆動モーター５３を駆動させることにより可能になる。
【００２０】
即ち、制御部で送られる信号により第２駆動モーター５３が所定角度正回転または逆回転をすると、電動ギヤ５４がそれと同一角度だけ回転する。そして、振動ギヤ５４と咬合されたギヤ部５２がヒンジピン５１を中心に所定の角度回動し、スキャン軸４０に入力されたティルト角だけ回動する。
スキャン軸４０のティルト角が変更されると、その角度だけ垂直補正手段７０およびティルター９０が傾くが、これは連結手段８０の第５駆動モーター８３の作動により補正される。
【００２１】
即ち、第５駆動モーター８３がスキャン軸４０の回動量だけ所定角度回動されると、回転軸８２が同一角度だけ回動する。そして、回転軸８２が回動すると、その先端に形成されている突出部８１が回転軸８２と一体に回転し、垂直補正手段７０は垂直状態を維持し、ティルター９０およびスキャン軸４０は同一の角度を維持する。
【００２２】
スキャン軸４０の補正が完了すると、イオン注入工程が実施するに先立って、ティルター９０によりウェーハＷのローディングが行われる。
即ち、図示しない駆動手段の作動にしたがって回動部材９２が１８０°回転し、ホルダー９３は、図６に示すように、上向の姿勢に位置する。このとき、水平補正手段６０および垂直補正手段７０が作動してホルダー９３をウェーハＷのローディング位置に位置するように補正する。
【００２３】
ティルター９０の水平方向の補正は、水平補正手段６０の作動よって行われる。まず第３駆動モーター６３の作動にしたがって正回転または逆回転するスクリュー軸６２の作動により水平移動部材６４が前進または後進されながら補正が行われる。
【００２４】
垂直方向の補正は、第４駆動モーター７３の作動にしたがって正回転または逆回転されるスクリュー軸７２の作動により垂直移送部材７４が昇降することにより、垂直移送部材７４の先端に装着されたティルター９０が昇降駆動される。
【００２５】
そして、ティルター９０の昇降作動に応じてウェーハＷのローディングまたはアンローディング位置にホルダー９３が位置することが可能となり、ローディングまたはアンローディング位置に位置したホルダ９３の上に図示しないロボットなどによりウェーハＷをローディングまたはアンローディングする。
【００２６】
ウェーハＷのローディングが完了すると、再び回動部材９２が作動しホルダ９３を元の状態に回動させ、水平補正手段６０および垂直補正手段７０によりウェーハＷは開口部２２に対向するように定位される。
このとき、図示しないイオン照射手段から照射されたイオンビーム２１が開口部２２を通して真空チャンバ２０の内側に入射されると、第１駆動モーター４１が繰り返し正回転または逆回転をしながらウェーハＷが昇降する。
【００２７】
即ち、第１駆動モーター４１の正回転または逆回転にしたがって昇降部材４２が繰り返し昇降し、これにより昇降部材４２に結合された水平補正手段６０が昇降し、ティルター９０のホルダ９３に装着されたウェーハＷの表面にイオンが注入される。
【００２８】
イオンの注入が完了すると、再び水平補正手段６０、垂直補正手段７０およびティルター９０の作動によりホルダ９３はアンローディング位置に定位され、イオンの注入されたウェーハＷはアンローディングされ新しいウェーハＷがローディングされた後、上記の作動が順次繰り返し実施することによりウェーハＷへのイオン注入が行われる。
【００２９】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によると、スキャン軸を必要に応じて所定の角度に変更させることができ、スキャン軸の変更によるウェーハのローディングおよびアンローディング位置を水平補正手段、垂直補正手段などにより補正し同一の位置に維持させることができる。そのため、ウェーハの大きさにしたがってティルト角を適切に変更させることが容易であり、ウェーハがティルト角だけ傾いた状態でスキャン軸にそって昇降することにより、ウェーハが最上側に位置したときの上部部分と最下側に位置したときの下部部分との差が最小化され、ウェーハの表面に注入されるイオンの分布が均一となり品質の均一性が向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるイオン注入装置を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施例によるイオン注入装置のスキャン軸を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施例によるイオン注入装置の水平補正手段を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施例によるイオン注入装置の垂直補正手段を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施例によるイオン注入装置の水平補正手段と垂直補正手段との結合状態を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施例によるイオン注入装置において、ウェーハをローディングまたはアンローディングする状態を示す模式図である。
【図７】本発明の一実施例によるイオン注入装置において、ウェーハを移動する状態を示す模式図である。
【図８】従来のイオン注入装置を示す概略図である。
【符号の説明】
２０    真空チャンバ
２２    開口部
３０    固定部材
４０    スキャン軸
４１    第１駆動モーター
４２    昇降部材
５０    スキャン軸補正手段
５１    ヒンジ軸
５２    ギヤ部
５３    第２駆動モーター
５４    電動ギヤ
６０    水平補正手段
６１、７１    シリンダ
６２、７２    スクリュー軸
６３    第３駆動モーター
６４    水平移送部材
７０    垂直補正手段
７３    第４駆動モーター
７４    垂直移送部材
８０    連結手段
８１    突出部
８２    回転軸
８３    第５駆動モーター
９０    ティルター
【図１】
0003667605.tif 000002
【図２】
0003667605.tif 000003
【図３】
0003667605.tif 000004
【図４】
0003667605.tif 000005
【図５】
0003667605.tif 000006
【図６】
0003667605.tif 000007
【図７】
0003667605.tif 000008
【図８】
0003667605.tif 000009