(57)【要約】【課題】１ロット内でのイオン注入処理時間を大幅に改善し、より高速なイオン注入を実施するためのイオン注入装置を提供する。【解決手段】１枚の基板に対して、エネルギーの値を変えながら多段イオン注入を実施するイオン注入装置ＩＭであって、１ロット内にある複数枚の基板に対して、多段イオン注入処理を行っていく際、予め決められた運転パラメータに基づいて、少なくとも２枚目以降の基板に対する多段イオン注入処理を行う。【選択図】  図２
2014120596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１枚の基板に対して、エネルギーの値を変えながら多段イオン注入を実施するイオン注入装置であって、
１ロット内にある複数枚の基板に対して、多段イオン注入処理を行っていく際、予め決められた運転パラメータに基づいて、少なくとも２枚目以降の基板に対する多段イオン注入処理を行うことを特徴とするイオン注入装置。
【請求項２】
前記運転パラメータは、１ロット内で最初に処理される基板への多段イオン注入処理時に調整された運転パラメータであることを特徴とする請求項１記載のイオン注入装置。
【請求項３】
１ロット内で最初に処理される基板への多段イオン注入処理時に調整された運転パラメータは、記憶装置に蓄積され、２枚目以降の基板に対する多段イオン注入処理時に前記記憶装置から読み出されることを特徴とする請求項２記載のイオン注入装置。
【請求項４】
１ロット内にある複数枚の基板のうち、最後に処理される基板への多段イオン注入処理が終了した段階で、前記運転パラメータの再調整が行われることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のイオン注入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１枚の基板に対して異なる加速エネルギーで段階的にイオンを注入するイオン注入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載されているように、炭化珪素（ＳｉＣ）等の半導体基板は、Ｓｉ等の半導体基板で用いられる不純物拡散工程が利用できないことから、加速エネルギーが異なるイオン注入を連続して行う多段イオン注入工程が用いられている。
【０００３】
例えば、このような多段イオン注入工程では、エネルギーが高くなる順、あるいは、エネルギーが低くなる順に、エネルギーの値を段階的に変化させながら、各エネルギーの値に対して、イオン注入装置の運転パラメータを調整して、基板に対するイオン注入が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１３０２５２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のイオン注入装置では、所望するような基板へのイオン注入を実施する為に、イオン注入装置の運転パラメータ（イオン注入装置を構成するイオン源や分析電磁石等を所定の条件で運転させる際に用いられるパラメータ）を、エネルギーの値を変える度に、適切な値に調整していた。
【０００６】
このような運転パラメータの調整時間は、エネルギーの値を変える回数に応じて長くなる。例えば、炭化珪素の半導体基板へのイオン注入時には、複数回に渡ってエネルギーを変えることをしているので、１枚の基板に対してイオン注入を行う際、運転パラメータのトータルの調整時間としては、エネルギーを変えた回数に運転パラメータの調整時間を乗算した時間を要してしまうことになる。
【０００７】
また、炭化珪素の半導体基板の場合、イオン注入時には、基板温度を高温（数百度）に保ちながら、基板へのイオン注入が実施される。この際、基板温度を急激に上昇させてしまうと基板形状の変形や基板の破砕等が発生してしまうという問題から、時間をかけて基板温度を上昇させるような工夫が行われている。
【０００８】
上述した理由により、数十分の時間をかけて１枚の炭化珪素の半導体基板に対するイオン注入を実施していた。研究用のイオン注入装置では、元々処理対象となる基板の枚数が少ないので、１枚当たりの基板の処理時間を考慮する必要性が低いが、生産用のイオン注入装置ではその枚数が多くなる為、１枚当たりの基板の処理時間を出来るだけ短くしたいという要望がある。そこで、本発明ではこの処理時間を改善し、より高速なイオン注入を実施するためのイオン注入装置を提供することを、所期の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のイオン注入装置は、１枚の基板に対して、エネルギーの値を変えながら多段イオン注入を実施するイオン注入装置であって、１ロット内にある複数枚の基板に対して、多段イオン注入処理を行っていく際、予め決められた運転パラメータに基づいて、少なくとも２枚目以降の基板に対する多段イオン注入処理を行うことを特徴としている。
【００１０】
このようなイオン注入装置であれば、予め決められた運転パラメータに基づいて、少なくとも２枚目以降の基板に対して多段イオン注入を行うので、少なくとも２枚目以降の基板に対する多段イオン注入時に、運転パラメータの調整を一から行う必要がない。よって、ロット単位で見たときに、１枚当たりの基板の処理に要する時間を大幅に短縮させることができる。
【００１１】
また、前記運転パラメータは、１ロット内で最初に処理される基板への多段イオン注入処理時に調整された運転パラメータであることが望ましい。
【００１２】
イオン注入装置の状況は、装置の運転時間によって変化する。例えば、部材の消耗具合や装置内部の汚れ具合等が変化する。その為、随分以前に調整された運転パラメータの値を用いて、イオン注入装置の運転を行った場合、所望する特性とは異なるイオンビームを基板に照射している可能性がある。そこで、１ロット内で最初に処理される基板への多段イオン注入処理時に調整された運転パラメータを用いて、２枚目以降の基板への多段イオン注入を実施するようにしておけば、実際のイオン注入装置の状況に応じた適切な運転パラメータで装置の運転を行わせることができる。
【００１３】
より具体的には、１ロット内で最初に処理される基板への多段イオン注入処理時に調整された運転パラメータは、記憶装置に記憶され、２枚目以降の基板に対する多段イオン注入処理時に前記記憶装置から読み出されるようにして構成しておくことが望ましい。
【００１４】
さらに、１ロット内にある複数枚の基板のうち、最後に処理される基板への多段イオン注入処理が終了した段階で、前記運転パラメータの再調整が行われるように構成しておくことが望ましい。
【００１５】
１ロット内で最後に処理される基板をカセットに戻し、次のロットから処理対象とする基板をイオン注入装置内に搬送するまでには十分な時間がある。上述した構成にしておけば、現状のイオン注入装置の状況に見合った適切な運転パラメータで基板へのイオン注入を実施することができる。特に、ロットが異なった場合、注入レシピが変更される場合がある。その為、このような期間を利用して、次の注入レシピに対応した運転パラメータを予め調整しておくこともできる。
【発明の効果】
【００１６】
予め決められた運転パラメータに基づいて、少なくとも２枚目以降の基板に対して多段イオン注入を行うので、少なくとも２枚目以降の基板に対する多段イオン注入時に、運転パラメータの調整を一から行う必要がない。よって、ロット単位で見たときに、１枚当たりの基板の処理に要する時間を大幅に短縮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】イオン注入装置の全体を表す平面図である。
【図２】１ロット内で最初に処理される基板への多段イオン注入処理時に調整された運転パラメータを用いて、２枚目以降の基板への多段イオン注入処理を実施する場合のフローチャートである。
【図３】予め実験等で求めた運転パラメータの値を記憶しておき、これを多段イオン注入時に使用する場合のフローチャートである。
【図４】運転パラメータの再調整に関するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１はイオン注入装置ＩＭの全体を表す平面図である。この図に記載のＸＹＺ軸は互いに直交している。この図を基に、イオン注入装置ＩＭの構成を簡単に説明する。
【００１９】
イオン源１から引出されたスポット状のイオンビームＩＢは、第一の電磁石２と分析スリット３を通過して、イオンビームＩＢの質量分析が行われる。
【００２０】
質量分析されたイオンビームＩＢは加速管４に入射し、ここで加減速されて、所望のエネルギーを有するイオンビームＩＢとなる。次に、イオンビームＩＢは第二の電磁石５に入射し、ここでイオンビームＩＢ中に含まれる不所望なエネルギーの除去が行われる。
【００２１】
第二の電磁石５で不要なエネルギーが除去されたイオンビームＩＢは、走査器６で一方向に沿って走査される。その後、平行化電磁石７によってＸ軸方向で異なる場所を通過するイオンビームＩＢの進行方向が図示されるＺ軸方向に平行となるように平行化され、処理室８内に照射される。
【００２２】
処理室８では、被処理対象物である基板１３（例えば、炭化珪素からなる半導体基板）が、図示されない高温の静電チャックによって支持されている。また、この静電チャックはプラテン１１によって支持されていて、図示されないプラテン駆動機構によって、基板１３の注入面がＺ軸方向と所定角度を持つような姿勢に保たれた状態で、Ｙ軸方向に沿って処理室８に入射したイオンビームＩＢを横切るように往復走査されている。このプラテン駆動機構の往復走査によって、基板１３の全面へのイオン注入が実現される。
【００２３】
基板１３の処理室８内への搬送は次のようにして行われる。複数枚の基板１３が収納されたカセット９が大気側に複数並べられており、個々のカセット９から基板１３の搬送が行われる。１つのカセット９には、同一の注入条件で処理される複数枚の基板９が収納されていて、これをロットと呼んでいる。より具体的には、１ロットとは１カセットまたは複数カセット内に収納された基板で、同一の注入条件でイオン注入される複数の基板の集合体を意味している。
【００２４】
個々のカセット９からの基板１３の搬送は、搬送ロボット１０によって行われる。搬送ロボット１０はカセット９から基板１３を取り出した後、一旦、アライナー１７に基板１３を載せて、基板１３の位置合わせが行われる。位置合わせされた基板１３は、搬送ロボット１０によって再び搬送されて、真空予備室ＡＬ内に搬送される。
【００２５】
真空予備室ＡＬに基板１３が搬送されると、真空予備室ＡＬの大気側（図中、カセット９が配置されている側）の蓋が閉まり、図示されないポンプによって、真空予備室ＡＬ内部が大気から真空状態に変更される。
【００２６】
真空予備室ＡＬ内の雰囲気が真空状態になった後、真空予備室ＡＬと処理室８との間の通路が開かれる。処理室８には、支点Ｐを中心に独立旋回可能な２本の搬送アーム１２が設けられていて、個々の搬送アーム１２が旋回することにより、真空予備室ＡＬとプラテン１１との間での基板１３の搬送が行われる。なお、搬送アーム１２によるプラテン１１への基板１３の受け渡しの際、プラテン駆動機構によりプラテン１１はＸ軸周りに回転されて、基板１３の面がＹ軸方向と垂直な関係となるように基板１３の姿勢変更がなされる。
【００２７】
このイオン注入装置ＩＭは、イオン注入装置ＩＭを構成する各コンポーネント（イオン源１や第一の電磁石２等）の運転を制御する為の制御装置１５を備えている。また、イオン注入装置ＩＭのオペレーターが、このインターフェース１６を使用して、各コンポーネントの運転を制御する為の情報である信号Ｓ９の入力ができるように、制御装置１５にはインターフェース１６が接続されている。
【００２８】
カセット９やカセット９に収納された基板１３には、そのカセット９内に収納された複数枚の基板１３への注入条件に関する情報が、例えば、バーコード等の形で示されている。その為、このバーコード等の情報をスキャナー等で読み取って、この情報に基づく信号Ｓ８を制御装置１５に自動的に送信できるように構成しておいてもいい。
【００２９】
制御装置１５は、インターフェース１６からの入力信号Ｓ９やカセット９もしくは基板１３に付けられたバーコード等の情報から生成された信号Ｓ８を受信し、信号Ｓ９や信号Ｓ８に基づいてイオン注入装置ＩＭの運転パラメータの調整を行う為に、信号Ｓ１〜Ｓ７を各コンポーネントに送信する。また、制御装置１５は、処理室８側から基板１３の搬送に関わる情報やイオンビームＩＢの特性に関する情報を信号Ｓ１０として受信する。
【００３０】
各コンポーネントの運転パラメータの調整が行われて、適切な運転パラメータに設定されると、制御装置１５は、記憶装置１４に設定された運転パラメータの情報を信号Ｓ１１として送信する。記憶装置１４に記憶された運転パラメータは、基板への多段イオン注入処理時に記憶装置１４から信号Ｓ１２として読み出され、この信号Ｓ１２に基づいて制御装置１５は各コンポーネントの運転を行うように構成されている。なお、図１の例では、記憶装置１４と制御装置１５は別々の装置として記載されているが、制御装置１５の中に記憶装置１４の機能を有する記憶部を備えるような構成でもよい。
【００３１】
以下、図２〜４を用いて、多段イオン注入における運転パラメータの設定方法について説明する。
【００３２】
図２には、１ロット内で最初に処理される基板への多段イオン注入処理時に調整された運転パラメータを用いて、２枚目以降の基板への多段イオン注入処理を実施する場合のフローチャートが記載されている。
【００３３】
まず、Ｔ１では、カセット９や基板１３に付けられたバーコード等の情報から基板１３のレシピ情報（注入条件）が制御装置１５に送信されるか、イオン注入装置ＩＭのオペレーターによる制御装置１５への注入条件に関する情報の入力が行われる。
【００３４】
つぎに、Ｔ２でＮ（現在、処理対象としている基板の枚数で何枚目を処理しているかの情報）に１が入力される。その後、Ｔ３で、現在、処理対象にしている基板が何枚目であるかが特定される。Ｔ４で２枚目以降の基板を処理しているかどうかを判定する。ここで、１枚目の基板を処理しているのであれば、Ｔ５に進んでＭ（現在、何段目の注入を行っているかの情報）に１が入力される。Ｔ６でＭ段目に関する運転パラメータの調整が行われる。その後、調整された運転パラメータがＴ７で記憶装置１４に記憶されるとともに、Ｔ８でこの運転パラメータでの基板へのイオン注入が実施される。
【００３５】
イオン注入処理が終了すると、Ｔ９で現在のイオン注入処理が最終段Ｆであるかどうかが判定される。最終段Ｆでない場合、Ｔ１０で現在のＭに１が加えられ、次の段に関する運転パラメータの調整がＴ６で行われる。
【００３６】
一方、Ｔ９で最終段についてのイオン注入処理が行われたと判断された場合、Ｔ１１で処理対象となる基板の枚数が１つ繰り上げられる。その後、Ｔ３で、現在、処理対象にしている基板が何枚目の基板であるかが特定される。ここで、基板の枚数が２枚目以降となるので、Ｔ４の判定でフローチャート右側に記載のＴ５の処理に移行する。
【００３７】
Ｔ５では先に説明したように、Ｍに１が入力される。次に、Ｔ１２で１枚目の基板の１段目を処理する際に使用された運転パラメータの読み出しが行われる。そして、読み出された運転パラメータをもとに、Ｔ８で２枚目の基板の１段目へのイオン注入が実施されて、Ｔ９で現在イオン注入処理している段数が最終段Ｆかどうかの判定がなされる。ここで、最終段Ｆでなければ、Ｔ１０で現在イオン注入処理が行われた段数に１が足されて、再び、その段数に応じた運転パラメータの読み出しがＴ１２で行われ、Ｔ８でイオン注入処理が実施される。
【００３８】
一方、Ｔ９で最終段Ｆであると判定された場合は、Ｔ１３で現在処理対象にしている基板がＬ枚目（１カセットあるいは１ロット内に収納されている基板の枚数で、一連のイオン注入処理で処理対象にしている基板の枚数。）であるかの判定がなされる。ここでＬ枚目でないという判断がなされれば、Ｔ１１で現在のＮに１が加えられる。反対に、Ｔ１３で最終枚目であるＬ枚目を処理していると判定された場合、一連のイオン注入処理が完了する。
【００３９】
上述した処理を行うイオン注入装置であれば、１枚目の基板を処理する際に調整された運転パラメータに基づいて、２枚目以降の基板に対して多段イオン注入を行うので、２枚目以降の基板に対する多段イオン注入時に、運転パラメータの調整を一から行う必要がない。よって、１ロット単位で見たときに、１枚当たりの基板の処理に要する時間を大幅に短縮させることができる。
【００４０】
イオン注入装置の状況は、装置の運転時間によって変化する。例えば、部材の消耗具合や装置内部の汚れ具合等が変化する。その為、随分以前に設定された運転パラメータの値を用いて、イオン注入装置の運転を行った場合、所望する特性とは異なったイオンビームを基板に照射している可能性がある。そこで、１ロット内で最初に処理される基板への多段イオン注入処理時に調整された運転パラメータを用いて、２枚目以降の基板に対する多段イオン注入を実施するようにしておけば、実際のイオン注入装置の状況に応じた適切な運転パラメータでの装置運転が可能となる。
【００４１】
一方で、１枚目の基板に対するイオン注入処理で運転パラメータの調整を行わずに、イオン注入処理を行う以前の段階で、実験等により、イオン注入装置の適切な運転パラメータを予め求めておき、これを記憶装置１４に記憶させておいてもいい。そして、記憶装置１４から運転パラメータを読み出して、実際のイオン注入時にこれを使用するようにしてもよい。この場合、１枚目の基板をイオン注入処理する際の運転パラメータの調整時間が不要となる。これにより、ロット単位で見たときの１枚当たりの基板の処理に要する時間を更に改善することができる。この処理に関するフローチャートが図３に記載されている。
【００４２】
図３に記載のフローチャートで、図２と同じ符号がつけられている処理は、図２で説明した処理と同じ処理が行われている。この点は、後述する図４についても同様である。
【００４３】
まず、図２での処理と同様に、Ｔ１では、カセット９や基板１３に付けられたバーコード等の情報から基板１３のレシピ情報（注入条件）が制御装置１５に送信されるか、イオン注入装置ＩＭのオペレーターによる制御装置１５への注入条件に関する情報の入力が行われる。ただし、予め実験等により運転パラメータを求める際に、特定の注入条件に合わせて運転パラメータの調整が行われているので、必ずしもＴ１の処理が行われる必要はない。一方、記憶装置１４内に複数の注入条件に応じた運転パラメータが記憶されている場合には、Ｔ１で受信あるいは入力された情報に基づいて、運転パラメータの特定を行うようにしておいてもいい。
【００４４】
つぎに、Ｔ２でＮ（現在、処理対象にしている基板が何枚目の基板なのかを示す情報）に１を入力する。その後、Ｔ３で、現在、処理対象となっている基板が何枚目かを特定する。Ｔ５に進んでＭ（現在、何段目の注入を行っているかの情報）に１を入力する。Ｔ１２で予め記憶装置１４に記憶されている運転パラメータの読み出しが行われる。そして、Ｔ８でＭ段目へのイオン注入が行われ、その後、Ｔ９で現在処理している段数が最終段Ｆであるかどうかの判定がなされる。
【００４５】
Ｔ９で最終段Ｆでないと判定された場合、Ｔ１０で現在の段数を示すＭに１が加えられる。そして、再び、Ｔ１２で運転パラメータの読み出しが行われて、Ｔ８でイオン注入が実施される。一方、Ｔ９で最終段Ｆであると判定された場合、Ｔ１１で次の基板への処理が行われるように、基板枚数を示すＮに１が加えられる。最終的には、処理対象にしている基板枚数を示すＬ枚目と判定された時点で、一連のイオン注入処理が終了する。
【００４６】
先述したように、イオン注入装置の状況は、装置の運転時間によって変化する。よって、１ロット内で最後に処理される基板をカセットに戻し、次のロットから処理対象とする基板をイオン注入装置内に搬送するまでには、十分な時間があるので、この時間を利用して、運転パラメータの再調整をしておくことが考えられる。特に、ロットが異なった場合、注入レシピが変更される場合もある為、この期間を利用して、次の注入レシピに応じた運転パラメータを予め再調整しておくことが有効である。
【００４７】
図４は、上述した運転パラメータの再設定に関するフローチャートである。初めに、Ｔ１では、カセット９や基板１３に付けられたバーコード等の情報から基板１３のレシピ情報（注入条件）が制御装置１５に送信されるか、イオン注入装置ＩＭのオペレーターによる制御装置１５への注入条件に関する情報の入力が行われる。
【００４８】
その後、Ｔ１で受信あるいは入力された注入条件を基に、Ｔ１４で運転パラメータの再調整が行われ、適切な運転パラメータに調整されたあと、Ｔ７で運転パラメータが記憶装置１４に記憶される。記憶装置１４に記憶された運転パラメータは、次のロットを処理する際に使用される。
【００４９】
一方で、運転パラメータの再調整を次のようにして行ってもいい。例えば、記憶装置１４に既に記憶されている運転パラメータがあるので、この運転パラメータでイオン注入装置ＩＭを運転させてみて、記憶されている運転パラメータで所望するような運転ができているかどうかを確認する。この確認は、制御装置１５でイオンビームＩＢの特性に関する信号Ｓ１０を受信して、制御装置１５、あるいは記憶装置１４が有する基準信号と比較されることで行われる。確認の結果、イオンビームＩＢの特性に許容できないほどのズレが生じていた場合には、運転パラメータの再調整を行うように構成しておく。
【００５０】
＜その他の変形例＞
上述した実施形態では、イオン注入装置ＩＭとして、スポット状のイオンビーム３を走査する方式のイオン注入装置を例に挙げて説明したが、本発明が適用されるイオン注入装置はこれに限らない。例えば、イオン源からリボン状のイオンビームを発生させ、このようなイオンビームを用いて、基板へのイオン注入を実施する注入装置であっても構わない。
【００５１】
また、１枚ずつ基板を処理する枚葉式のイオン注入装置ではなく、複数枚ずつ１ロット内の基板を処理するようなイオン注入装置にも適用できる。
【００５２】
さらに、炭化珪素の半導体基板をイオン注入する構成について述べたが、炭化珪素に関わらず他の半導体基板に対して多段イオン注入を行うような構成のイオン注入装置であれば、本発明を適用することはできる。
【００５３】
前述した以外に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行っても良いのはもちろんである。
【符号の説明】
【００５４】
ＩＭ  イオン注入装置
１    イオン源
８    処理室
９    カセット
１４  記憶装置
１５  制御装置
【図１】
2014120596.tif 000003
【図２】
2014120596.tif 000004
【図３】
2014120596.tif 000005
【図４】
2014120596.tif 000006