(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リンまたは炭素を含む不純物導入層を基板に形成するプロセスを実行するための真空処理室と、
前記真空処理室に収容され、基板を吸着するためのチャック面を含む静電チャックと、を備え、
前記真空処理室の表面から前記チャック面へのリンまたは炭素を含む異物の移転を抑制するために、不純物導入層形成装置のアイドルタイムまたはエージングタイムを含むプロセス休止期間の少なくとも一部において前記チャック面が遮蔽されるよう構成されていることを特徴とする不純物導入層形成装置。
【請求項２】
前記真空処理室を排気するための真空排気系をさらに備え、
前記プロセス休止期間の少なくとも一部は、前記真空処理室が真空に保たれておりかつ前記真空排気系が停止されている期間を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記静電チャックは、前記チャック面の遮蔽中、吸着動作が停止されていることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記真空処理室は、前記チャック面を遮蔽するための保護表面を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記プロセス中に基板を立てて保持するように前記静電チャックを支持する基板ホルダをさらに備え、前記基板ホルダは、前記保護表面に前記チャック面を近接または接触させるよう前記静電チャックを移動可能に支持することを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記保護表面は、前記プロセス中の待機位置と前記チャック面を遮蔽する遮蔽位置とに移動可能に構成されていることを特徴とする請求項４または５に記載の装置。
【請求項７】
前記チャック面を保護部材によって遮蔽する保護動作を制御する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
リンまたは炭素を含む不純物導入層を基板に形成するプロセスを実行する不純物導入層形成装置における静電チャック保護方法であって、
不純物導入層形成装置のアイドルタイムまたはエージングタイムを含むプロセス休止期間の少なくとも一部において、リンまたは炭素を含む異物の付着を妨げるための障壁を、露出されたチャック面に提供することと、
前記チャック面に静電吸着された基板に前記プロセスを実行するために、前記障壁を解除することと、を含むことを特徴とする静電チャック保護方法。
【請求項９】
前記障壁は、前記チャック面を取りまく真空環境に低真空排気運転を実施しているときに提供されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
真空環境で揮発性を有する物質を含む表層を基板に形成するプロセスを実行するための真空処理室と、
前記真空処理室に収容され、基板を吸着するためのチャック面を含む静電チャックと、を備え、
前記真空処理室の表面から前記チャック面への前記物質を含む異物の移転を抑制するために、プロセス休止期間（ただし、前記真空処理室にプラズマを発生させる期間を除く）の少なくとも一部において前記チャック面が遮蔽されると共に前記プロセスの実行中は前記チャック面の遮蔽が解除されるよう構成されていることを特徴とする真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不純物導入層形成装置及び静電チャック保護方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１には、静電チャックにウェハを吸着して電子ビームで露光をする電子ビーム露光装置が記載されている。電子ビームの露光位置を補正するためのデータを収集するキャリブレーション時や、露光装置のメンテナンスのための真空解除時に、静電チャックの吸着面にカバーが吸着される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３４３７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体製造の工程の１つに、基板表面に不純物導入層を形成する処理がある。この処理は通常、静電チャック（ＥＳＣともいう）に基板を固定して真空環境で行われる。静電チャックの静電吸着性能は静電チャック表面への異物の付着によって低下しうる。異物付着による吸着性能の低下は、基板とチャックとの接触面積（すなわち基板とチャックとの伝熱面積）を小さくする。伝熱面積の低下は、不純物導入プロセス中の適切な基板温調の妨げとなり得る。異物の付着が更に進展した場合には、基板が静電チャックに吸着不能となることもあり得る。吸着不良や吸着不能の場合、不純物導入処理が正常に行われず、不良品を生む可能性が高まる。
【０００５】
本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、異物付着による静電チャックの性能劣化を抑制する不純物導入層形成装置及び静電チャック保護方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様の不純物導入層形成装置は、リンまたは炭素を含む不純物導入層を基板に形成するプロセスを実行するための真空処理室と、前記真空処理室に収容され、基板を吸着するためのチャック面を含む静電チャックと、を備え、前記真空処理室の表面から前記チャック面へのリンまたは炭素を含む異物の移転を抑制するために、プロセス休止期間の少なくとも一部において前記チャック面が遮蔽されるよう構成されている。
【０００７】
本発明の別の態様は、静電チャック保護方法である。この方法は、リンまたは炭素を含む異物の付着を妨げるための障壁を、露出されたチャック面に提供することと、前記チャック面に静電吸着された基板にリンまたは炭素を含む不純物導入層を形成するプロセスを実行するために、前記障壁を解除することと、を含む。
【０００８】
本発明の別の態様は、真空処理装置である。この装置は、真空環境で揮発性を有する物質を含む表層を基板に形成するプロセスを実行するための真空処理室と、前記真空処理室に収容され、基板を吸着するためのチャック面を含む静電チャックと、を備え、前記真空処理室の表面から前記チャック面への前記物質を含む異物の移転を抑制するために、プロセス休止期間の少なくとも一部において前記チャック面が遮蔽されると共に前記プロセスの実行中は前記チャック面の遮蔽が解除されるよう構成されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、静電チャックの性能劣化が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係るイオン注入装置の一部を模式的に示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るイオン注入装置の一部を模式的に示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置の一部を模式的に示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置の一部を模式的に示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るＥＳＣ保護の効果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係るイオン注入装置１の一部を模式的に示す図である。イオン注入装置１は、イオン注入プロセスを実行するための装置である。イオン注入プロセスは、所望の不純物導入層を基板Ｗの表面に形成する処理の一例である。基板Ｗは例えばシリコンウエハである。
【００１２】
一実施例においては、イオン注入プロセスは、真空環境で揮発性を有する不純物元素を基板に導入するプロセスである。不純物は例えばリンまたは炭素である。
【００１３】
図１に示されるイオン注入装置１は、真空環境で基板Ｗを処理するための真空処理装置である。こうした真空処理装置は真空処理室（チャンバともいう）１０を備える。イオン注入プロセスは、真空処理室１０への基板Ｗの搬入工程と、基板Ｗへのイオン注入工程と、基板Ｗの搬出工程と、を含む。詳しくは後述するように、イオン注入装置１は、イオン注入プロセスが実行されていないときに、静電チャック１２を保護のために待避させるＥＳＣ保護動作を実行可能に構成されている。図１の左側に基板搬入工程を示し、図１の中央にイオン注入工程を示し、図１の右側にＥＳＣ保護動作の一例を示す。
【００１４】
真空処理室１０は、基板Ｗに導入されるべき不純物の供給を受ける。イオン注入プロセスの場合、不純物はイオンビームＢの形式で真空処理室１０に供給される。イオン注入装置１は、真空処理室１０の上流に、イオン源、質量分析器、及びビーム輸送系を備える。イオン源は、元素をイオン化するよう構成されている。質量分析器は、イオン源にてイオン化されたイオンのうち基板Ｗに注入すべきイオンを質量によって選別する。質量分析器の下流側には所定の質量のイオンからなるイオンビームＢをビーム輸送系へと通過させるための質量分析スリットが設けられている。ビーム輸送系は、イオンビームＢを、輸送し、加速し、整形し、または走査して、真空処理室１０へと供給するよう構成されている。
【００１５】
基板Ｗへと入射するイオンビームＢは、ある面に沿って走査され当該面内に広がりをもつ。イオンビームＢの経路を含む面は例えば水平面である。図１の中央に破線でその一部を示すように、イオンビームＢの通過範囲を包囲するイオンビーム放出口１１が設けられていてもよい。イオンビーム放出口１１は、ビーム輸送系から真空処理室１０へと突き出して設けられている。イオンビーム放出口１１のイオンビームＢを放出するための開口部は、基板ＷがイオンビームＢの照射を受ける位置へと向けられている。
【００１６】
静電チャック１２は、チャック本体１２ａとチャック面１３とを備える。チャック面１３はチャック本体１２ａの表面であり、基板Ｗに接触して吸着固定をするための吸着面である。チャック本体１２ａは内部電極を含む。静電チャック１２は、内部電極に電圧を印加することにより、基板Ｗを吸着するための静電気力を発生させる。
【００１７】
静電チャック１２は温調系統を備えてもよい。温調系統は、温調流体を流すためにチャック本体１２ａに形成された流路と、その流路を通じて温調流体を供給または循環させるための流体供給系と、を含んでもよい。基板Ｗは、チャック面１３における基板Ｗとの接触領域を含む伝熱経路を通じて加熱または冷却される。温調系統は例えば基板Ｗを冷却するための冷媒をチャック本体１２ａに提供する冷却系統として構成されていてもよい。
【００１８】
基板Ｗを保持するための基板ホルダ１４が真空処理室１０に収容されている。図１に例示されるイオン注入装置１はいわゆる枚葉式であり、基板ホルダ１４は一枚の基板Ｗを保持するよう構成されている。基板ホルダ１４は、その基板Ｗを固定するための１つの静電チャック１２を備える。基板ホルダ１４は、複数の基板Ｗを保持するために、複数の静電チャック１２を備えてもよい。
【００１９】
基板ホルダ１４は、イオン注入プロセスの少なくともイオン注入工程において基板Ｗを立てて保持する。つまり、基板ＷはイオンビームＢに交差する向きで保持される。基板ＷはイオンビームＢに垂直に保持されていてもよい。あるいは、図示されるように、基板Ｗは、いわゆる斜めイオン注入を行うために、基板面がイオンビームＢに垂直となる方向からいくらか（例えば２０度以内）傾斜されて保持されてもよい。
【００２０】
基板ホルダ１４は、静電チャック１２を移動可能に支持する。基板ホルダ１４は、静電チャック１２をイオンビームＢに対して少なくとも一方向に移動するための駆動機構を備える。この駆動機構は、いわゆるメカニカルスキャンを提供する。すなわち駆動機構は、イオンビームＢに交差するメカニカルスキャン方向に基板Ｗを往復移動させる。メカニカルスキャン方向は例えば、イオンビームＢに垂直な方向である。イオンビームＢの走査とメカニカルスキャンとの組み合わせ（いわゆるハイブリッドスキャン）によって、イオンビームＢを基板Ｗの被照射領域全体にわたって照射することができる。なお、本発明の適用はこうしたハイブリッドスキャンには限定されず、その他の任意のイオンビームＢと基板Ｗとの相対移動方式にも適用可能であることは明らかである。
【００２１】
基板ホルダ１４は、メカニカルスキャンのための第１駆動部１６と、メカニカルスキャンとは異なる自由度で静電チャック１２を移動するための第２駆動部１８と、を備える。第１駆動部１６はメカニカルスキャンのための第１方向の移動を提供し、第２駆動部１８は第１方向とは異なる第２方向への移動を提供する。第２方向は例えば回転方向であり、その回転軸は第１方向に直交する軸である。第２駆動部１８は静電チャック１２を任意の回転角度へと位置決めするよう構成されている。なお第２方向は第１方向に交差する（例えば垂直な）直線方向であってもよい。
【００２２】
図示の例では、第１駆動部１６は基板ホルダ１４の本体に搭載され、第２駆動部１８は第１駆動部１６に搭載されている。そのため第２駆動部１８は第１駆動部１６によってメカニカルスキャン方向に移動可能である。それとは逆に、第１駆動部１６が第２駆動部１８に搭載され、第１駆動部１６が第２駆動部１８によって第２方向に可動であってもよい。
【００２３】
基板ホルダ１４は、静電チャック１２と第２駆動部１８とを連結するチャック支持部材２０を備える。チャック支持部材２０は、第２駆動部１８による静電チャック１２の回転半径を定める腕部を含む。よって、静電チャック１２は、その回転半径と、第２方向の回転角度とによって定まる真空処理室１０内の任意の位置に位置決めされるよう構成されている。
【００２４】
静電チャック１２のチャック面１３への異物の付着を防ぐためのシャッタ部材２２が真空処理室１０に収容されている。シャッタ部材２２は、真空処理室１０の内部に固定されている。シャッタ部材２２は、シャッタ本体２２ａと保護表面２３とを備える。保護表面２３はシャッタ本体２２ａの表面であり、静電チャック１２のチャック面１３を遮蔽するための表面である。シャッタ部材２２は、例えば金属の板状部材である。保護表面２３はチャック面１３と同一の形状及び寸法を有するか、あるいはチャック面１３を包含する面積を有する。保護表面２３は、１つの平面であってもよいし、段差、凹凸、または開口を含む面（例えば金網面）であってもよい。
【００２５】
シャッタ部材２２は、静電チャック１２に待避位置を提供するために設けられている。そのために、シャッタ部材２２は、第２駆動部１８による静電チャック１２の移動経路に配置されている。シャッタ部材２２は、静電チャック１２が待避位置に位置決めされたときにシャッタ部材２２と静電チャック１２とが対向または接触する位置に取り付けられている。待避位置における静電チャック１２のチャック面１３と保護表面２３とが平行になるように、シャッタ部材２２の向きが定められている。
【００２６】
また、シャッタ部材２２は、真空処理室１０においてイオンビームＢの経路外に位置する。すなわちシャッタ部材２２は、真空処理室１０の壁面とイオンビームＢとの間に位置する。シャッタ部材２２は、イオンビーム放出口１１と真空処理室１０の壁面との間に設けられていてもよい。保護表面２３は、プロセス中の汚染を避けるために、イオンビームＢの経路に比べて相対的に不純物密度の低い領域に向けられていてもよい。保護表面２３は例えば、真空処理室１０の壁面を向き、イオンビームＢから離れる方向に向けられていてもよい。
【００２７】
他の一実施例においては、シャッタ部材２２を移動させるためのシャッタ移動機構が真空処理室１０に設けられていてもよい。シャッタ部材２２は、静電チャック１２を遮蔽するための遮蔽位置と、イオン注入プロセスの際の待機位置と、を移動可能に構成されていてもよい。シャッタ部材２２が遮蔽位置にあるときに、シャッタ部材２２は、待避位置にある静電チャック１２に対向または接触する。シャッタ部材２２の待機位置は、真空処理室１０の内部であってもよいし、真空処理室１０の外部であってもよい。このようにすれば、保護表面２３への異物の到達が最小限に抑制される位置にシャッタ部材２２の待機位置を定めることができる。
【００２８】
真空処理室１０には、イオン注入プロセスのための所望の真空環境を真空処理室１０に提供するための真空排気系２４が設けられている。真空排気系２４は例えば、クライオポンプ等の高真空ポンプと、高真空ポンプの作動圧力まで粗引きをするための粗引きポンプとを備える。真空排気系２４は、真空ポンプを真空処理室１０に接続または遮断するためのゲートバルブを備えてもよい。
【００２９】
イオン注入プロセスを開始するためには、真空処理室１０が所望の真空度にあることが求められる。そのため、次回のプロセスの開始準備のために、プロセスを行っていない期間においても真空排気系２４が作動され真空処理室１０の真空排気は継続されている。その間、装置のメンテナンス等の真空を解除すべきときを除いて、真空処理室１０の真空気密は保たれている。
【００３０】
図１に示されるイオン注入装置１は、イオン注入プロセスを制御するための制御装置２６を備える。制御装置２６は、イオン注入装置１の各構成要素を制御する。制御装置２６は、例えば、静電チャック１２、基板ホルダ１４、及び真空排気系２４の動作を制御するよう構成されている。また、制御装置２６は、静電チャック１２、基板ホルダ１４、及び真空排気系２４の稼働状況を監視するよう構成されている。制御装置２６は、イオン注入プロセスに加えて、静電チャック１２を遮蔽するためのＥＳＣ保護動作を制御するよう構成されている。
【００３１】
イオン注入プロセスにおいては、図１の左側に示されるように、まず基板Ｗが真空処理室１０に搬入される。基板Ｗは、例えば基板搬送装置（図示せず）によって真空処理室１０の外部から搬入される。このとき、基板ホルダ１４の静電チャック１２は、チャック面１３が水平となる初期位置に第１駆動部１６及び第２駆動部１８によって位置決めされている。第２駆動部１８は、チャック面１３を水平とする第１角度に静電チャック１２を配置する。静電チャック１２の吸着動作は停止されている。静電チャック１２のチャック面１３は、基板Ｗを受け取るために露出されている。
【００３２】
基板Ｗは、露出されているチャック面１３に直に載置される。静電チャック１２は、載置された基板Ｗの吸着動作を開始する。静電チャック１２の電極に電圧が印加され、基板Ｗがチャック面１３に静電吸着により固定される。こうして、真空処理室１０への基板搬入工程が完了する。基板搬入工程においては、イオンビームＢは停止されている。あるいは、イオンビームＢは、図示されないビーム計測のための検出器へと導かれて当該検出器に照射されていてもよい。
【００３３】
次に、図１の中央に示されるイオン注入工程が実行される。基板ホルダ１４は、静電チャック１２に固定された基板Ｗを照射位置へと移動させる。照射位置において基板Ｗは、イオンビームＢの入射方向に対し立てて保持される。基板Ｗは、第１駆動部１６の走査移動方向に平行に保持される。第２駆動部１８は、第１駆動部１６の走査移動方向に平行に基板Ｗを保持する第２角度に静電チャック１２を配置する。
【００３４】
イオンビームＢの照射が開始される。あるいは、イオンビームＢは、ビーム計測のための検出器への照射から基板Ｗへの照射に切り替えられる。イオンビームＢと基板Ｗとの揺動が行われる。図示の例ではイオンビームＢは紙面に垂直な方向に走査され、基板Ｗは矢印方向に走査（往復移動）される。こうして基板Ｗを包含する照射領域にイオンビームＢが照射され、結果として基板ＷにイオンビームＢが照射される。
【００３５】
必要とされるドーズ量の不純物が注入された基板Ｗは、真空処理室１０から搬出される。基板Ｗの搬出は、上記の搬入とは逆の動作で行われる。イオンビームＢの走査及びメカニカルスキャンが終了され、基板Ｗ及び静電チャック１２は当初の位置に停止される。第２駆動部１８は第２角度から第１角度へと静電チャック１２を回転させる。静電チャック１２の吸着動作が停止され、基板Ｗの固定は解除される。基板Ｗは基板搬送装置によって静電チャック１２から取り外され、真空処理室１０の外部へと搬出される。静電チャック１２のチャック面１３は露出される。
【００３６】
イオンビームＢと基板Ｗとはプロセス中に相対移動され、イオンビームＢの照射領域は基板外にも広がっている。イオンビームＢ中の不純物は大半が基板Ｗに注入されるが、その一部は基板Ｗには到達せずに周辺に堆積し不純物膜を形成することになる。そうした不純物は、例えば真空処理室１０の内壁や、真空処理室１０に収容されている構成要素の表面に付着し、これら表面を汚染する。
【００３７】
プロセス中においては静電チャック１２のチャック面１３は基板Ｗに被覆されているため、汚染されることがない。しかし、プロセス休止期間においては基板Ｗが取り外されチャック面１３は露出される。チャック面１３に到達した微粒子は異物としてチャック面１３に付着しうる。
【００３８】
本発明者は、不純物としてリンを用いる場合に、オイル状の物質（薄膜）が静電チャック１２のチャック面１３に広く分布して付着することを観察した。そうした異物付着はプロセスの休止期間をある程度（例えば数日間）継続したときに顕著であった。真空処理室１０は気密に保持されているから、この異物は外部から侵入したものではない。オイル状薄膜はチャック面１３に若干の光沢感を与える程度のものにすぎないが、静電チャック１２の性能に大きな影響を与え得ることが確認された。
【００３９】
その影響は第１に、基板Ｗとチャック面１３との接触面積が小さくなり、基板Ｗとチャック面１３との間の伝熱量が低下することにある。それにより、静電チャック１２の冷却系統を通じた基板冷却効果が小さくなる。その結果、プロセス中に基板温度が通常よりも上昇し、基板Ｗに塗布されているパターニング用のレジストが硬化するおそれがある。レジストが剥離されにくくなり、不良品を生むおそれがある。第２に、オイル状薄膜が形成されることよって基板Ｗとチャック面１３との間隔が大きくなり、基板Ｗの静電吸着が不能となる。
【００４０】
本発明者の考察によれば、こうした現象は、ボロンに比べてリンが高い蒸気圧を有する物質であることに起因する。ある実験データまたは計算値によると、リンは常温付近（約３００Ｋ）において１０Ｐａのオーダという高い蒸気圧をもつ。そのため、プロセスによって生じた真空処理室１０のリン付着物からリン蒸気が盛んに放出される。既存の真空排気系２４は、多量に再蒸発したリンを完全に排出するようには必ずしも設計されていない。
【００４１】
よって、リン付着物は、二次的な汚染放出源とみなされる。同様に、真空中での蒸気圧がボロンよりも高い物質（例えば、蒸気圧が１×１０−２Ｐａとなる温度が１０００Ｋ以下である物質）も、二次的な汚染放出源とみなされる。そのような物質には例えば、Ａｓ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｃｓ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｐｂ、Ｒｄ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｚｎ、Ｔｌが含まれる。こうした物質は、真空環境で揮発性を有すると言える。また、炭素を用いるプロセスにおいても、チャック面１３の二次的な汚染が生じることが想定される。炭素の蒸気圧はボロンと同程度であるが、炭素は真空中で昇華性を有するからである。真空中で昇華性を有する物質も、真空環境で揮発性を有すると言える。
【００４２】
最近では省エネルギーのために、プロセス休止期間に真空排気系２４を停止させるか、または真空排気系２４の排気能力をプロセス中よりも低下させることがある。このとき、真空処理室１０は真空状態に保持されている。二次汚染源はそうした低真空排気運転中（真空排気停止中を含む）に真空を劣化させる。真空処理室１０には二次汚染源から再蒸発した汚染物質が充満しうる。気化した汚染物質によって、露出されているチャック面１３の汚染が進行する。
【００４３】
二次汚染は、プロセス間のインターバルにおいても懸念される。一般に、連続的に複数枚の基板を処理しているときの今回のプロセスと次回のプロセスとの間のインターバルはごく短時間である。よって、一度のインターバルでの汚染量は十分に小さいと考えられる。しかし、多数枚の基板を処理するにつれてチャック面１３に汚染が蓄積され得る。
【００４４】
汚染によるチャック性能の劣化を完全に解消するには、チャック面１３に付着したオイル状薄膜を除去するだけではなく、真空処理室１０内部の各所に付着した二次汚染源をも取り除く必要がある。そのためには、真空処理装置を止めて真空処理室１０の清掃をすることを要する。真空処理装置の稼働率が低下することになる。
【００４５】
なお、典型的な不純物であるボロンのプロセスにおいては、こうした汚染問題は生じることはない。ボロンの蒸気圧がきわめて低いからである。例えば約１５００Ｋの高温でのボロンの蒸気圧は１×１０−６Ｐａ程度である。常温でのボロンの蒸気圧は、実質的にゼロであるとみなされる。よって、ボロンが真空処理室１０に付着したとしても、その再蒸発による影響はきわめて軽微であるか、存在しない。つまり、ボロン付着物は事実上、汚染放出源ではあり得ない。
【００４６】
本発明の一実施形態においては、ＥＳＣ保護運転が行われる。真空処理室１０の表面からチャック面１３への高蒸気圧物質（例えばリンまたは炭素）を含む異物の移転を抑制するために、チャック面１３が遮蔽される。図１の右側には、ＥＳＣ保護運転の一例であるチャック待機状態を示す。
【００４７】
制御装置２６は、プロセス休止期間の少なくとも一部においてＥＳＣ保護運転を実行する。制御装置２６は、プロセス休止期間における任意の時点でＥＳＣ保護運転を開始してもよい。同様に、制御装置２６は、プロセス休止期間における任意の時点でＥＳＣ保護運転を終了してもよい。
【００４８】
プロセス休止期間は、低真空排気運転の実施期間を含む。低真空排気運転は、真空排気系２４を停止した状態で不純物導入層形成装置の運転を継続することと、真空排気系２４の排気能力をプロセス中よりも低下させた状態で装置の運転を継続することと、を含む。このとき、真空処理室１０は、気密に保持されることにより、真空に保たれていてもよい。低真空排気運転中には真空環境の汚染物質濃度が高まる。低真空排気運転中にＥＳＣ保護の動作を行うことによって、チャック面１３を効果的に保護することができる。
【００４９】
また、プロセス休止期間は、アイドルタイムを含んでもよい。アイドルタイムは不純物導入層形成装置の遊休時間である。アイドルタイムにおいては例えば、直ちにプロセスに復帰可能な状態でプロセスが一時的に停止されている。アイドルタイムは、例えば基板交換のためのプロセス間インターバルを含む。
【００５０】
プロセス休止期間は、エージングタイムを含んでもよい。エージングは、不純物導入層形成装置の（例えばビーム状態の）安定化のためのいわば空焚き運転または慣らし運転である。真空処理室１０に基板Ｗを搬入しない状態で、例えば数時間から一日程度装置が運転される。エージングは、不純物導入層形成装置の据え付け時や、メンテナンス終了後に行われる。
【００５１】
プロセス休止期間は、不純物導入層形成装置の運転が停止されている期間を含んでもよい。運転停止期間には真空処理室１０の真空は解除されていてもよい。こうした運転停止中に、真空処理室１０の清掃を含む装置のメンテナンスが実行されてもよい。
【００５２】
ＥＳＣ保護運転は、チャック面１３の遮蔽動作と、プロセスへの復帰動作と、を含む。遮蔽動作は、露出されたチャック面１３に、リンまたは炭素を含む異物の付着を妨げるための障壁を提供することを含む。障壁を提供することは、静電チャック１２の静電吸着が解除された状態で、静電チャック１２のための保護部材と静電チャック１２とを近接または接触させることを含んでもよい。保護部材は例えばシャッタ部材２２またはダミー基板である。復帰動作は、プロセスを開始するために、障壁を解除することを含む。復帰動作は、チャック面１３に静電吸着された基板Ｗにリンまたは炭素を含む不純物導入層を形成するプロセスを実行するために行われる。
【００５３】
また、本発明の一実施例によれば、真空処理室１０で使用される静電チャック１２を保護するための方法が提供される。この方法は、チャック面１３に静電吸着された基板Ｗにリンまたは炭素を含む不純物を導入するプロセス運転のために、真空処理室１０に不純物を供給する工程と、プロセス運転の休止期間の少なくとも一部において、真空処理室１０におけるリンまたは炭素を含む付着物のチャック面１３への移転を妨げるための障壁をチャック面１３に提供する工程と、を備えてもよい。
【００５４】
図１に示されるように、ＥＳＣ保護運転は、例えばイオン注入プロセス後に行われる。制御装置２６は、基板搬出工程に続いてＥＳＣ保護運転を実行する。制御装置２６は、静電チャック１２を待避位置に移動させるよう基板ホルダ１４を制御する。具体的には、基板ホルダ１４の第１駆動部１６は第１方向の設定位置へと第２駆動部１８及び静電チャック１２を移動する。第２駆動部１８は静電チャック１２を上記の第１角度及び第２角度とは異なる第３角度へと回転する。こうして待避位置に位置決めされた静電チャック１２のチャック面１３は、シャッタ部材２２の保護表面２３に平行に対向する。チャック面１３は保護表面２３で覆われる。このようにして、異物付着を妨げるための障壁がチャック面１３に提供される。
【００５５】
チャック面１３と保護表面２３とは近接しており、チャック面１３と保護表面２３との間隔は例えば１ｃｍ以内、好ましくは５ｍｍ以内である。チャック面１３と保護表面２３とを隔てることにより、両者の干渉または衝突の可能性が低減される。また、両者の接触による保護表面２３自体からチャック面１３へのパーティクルの付着を防ぐことができる。
【００５６】
制御装置２６は、ＥＳＣ保護運転を終了する際には、静電チャック１２を待避位置から移動させるよう基板ホルダ１４を制御する。静電チャック１２は例えば、次に処理される基板Ｗを受け取るための位置に移動される。その場合、第２駆動部１８は静電チャック１２を第３角度から第１角度へと回転する。このようにして、チャック面１３に提供された障壁が解除される。上記のイオン注入プロセスを再び実行することができる。
【００５７】
ＥＳＣ保護運転においてチャック面１３と保護表面２３とは接触させてもよい。保護表面２３にチャック面１３を密着させることにより、リン等の気化した汚染物質のチャック面１３への到達をより確実に妨げることができる。チャック面１３の保護をより確実にすることができる。
【００５８】
静電チャック１２は、チャック面１３の遮蔽中、停止されていることが好ましい。すなわち、シャッタ部材２２は静電チャック１２に触れているか、または間隙を有して配置されているにすぎず、静電チャック１２はシャッタ部材２２を固定しない。ＥＳＣ保護運転はある程度（例えば数日間）の長期間に及ぶことがある。一般に静電チャック１２への電圧印加時間の長期化は、分極の定着によるデチャック性能の低下を招き得る。静電チャック１２を作動しないことにより、デチャック性能の低下を防ぐことができる。
【００５９】
一実施例においては、静電チャック１２は、チャック面１３の外側に設けられている係合部を備えてもよい。この係合部はチャック本体１２ａからチャック面１３よりも突き出している。係合部が保護表面２３に当接されることにより、チャック面１３と保護表面２３との間に所定の間隔を保つことが保証される。係合部はチャック面１３を包囲する周壁部を含んでもよい。周壁部が保護表面２３に当接されることにより、チャック面１３と保護表面２３との間に閉鎖空間が形成されてもよい。このようにしても、気化した汚染物質のチャック面１３への到達をより確実に妨げることができる。
【００６０】
シャッタ部材２２が静電チャック１２の移動経路に配置されていることは、静電チャック１２の移動機構をチャック面１３の遮蔽動作に共用することができるという点で有利である。真空処理室１０の気密性を保ちつつ（真空解除を要することなく）、簡単な操作で静電チャック１２を保護することができる。
【００６１】
上述の実施例においては、第２駆動部１８による静電チャック１２の可動範囲の末端に待避位置が設定されている。それに代えて、静電チャック１２の待避位置は、第１駆動部１６の可動範囲の末端に設定されてもよい。待避位置は例えば、メカニカルスキャンのための静電チャック１２の移動範囲を超える位置に設定される。シャッタ部材２２は、上述の実施例と同様に、静電チャック１２に対向する位置に設けられる。
【００６２】
図２は、ＥＳＣ保護運転の他の一実施例を示す。真空処理室１０に設けられているシャッタ部材２２に代えて、ダミー基板ＤＷが保護部材として使用される点で、図２に示す実施例は図１に示す実施例と異なる。ダミー基板ＤＷは、プロセスに使用されないウエハであってもよいし、チャック面１３の保護のための専用の部材であってもよい。制御装置２６は、ダミー基板ＤＷによってチャック面１３を被覆するＥＳＣ保護運転を制御する。制御装置２６は、ダミー基板ＤＷの真空処理室１０への搬入及び搬出を制御する。
【００６３】
ダミー基板ＤＷは、通常の基板Ｗと同様に操作される。ダミー基板ＤＷは基板搬送装置によって真空処理室１０に搬入される。静電チャック１２は、チャック面１３を水平とするように位置決めされている。チャック面１３は、ダミー基板ＤＷを受け取るために露出されている。静電チャック１２の吸着動作は停止されている。ダミー基板ＤＷはチャック面１３に載置される。静電チャック１２はチャック面１３を水平とする位置に保持される。このようにして、異物付着を妨げるための障壁がチャック面１３に提供される。
【００６４】
ダミー基板ＤＷの載置後も、デチャック性能の低下を防ぐために、静電チャック１２の吸着動作は停止されていることが好ましい。あるいは、ダミー基板ＤＷのチャック面１３における位置を安定させるために通常のプロセス中の静電吸着力よりも弱い吸着力で、静電チャック１２はダミー基板ＤＷを固定してもよい。
【００６５】
ＥＳＣ保護運転を終了する際には、チャック面１３から基板搬送装置によってダミー基板ＤＷが回収される。ダミー基板ＤＷが静電チャック１２に吸着されている場合には、搬出前に静電吸着が解除される。このようにして、チャック面１３に提供された障壁が解除される。イオン注入プロセスを再開することができる。なおダミー基板ＤＷの収納場所は真空処理室１０の内部に設けられていてもよい。
【００６６】
上述のように、ダミー基板ＤＷによるＥＳＣ保護は、静電チャック１２のチャック面１３を水平に保持可能である構成に好適である。一方、真空処理室１０に設けられているシャッタ部材２２によるＥＳＣ保護は、静電チャック１２のチャック面１３を水平面に対し傾斜させて保持可能である構成に好適である。
【００６７】
図３及び図４は、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置２の一部を模式的に示す図である。図３及び図４に例示するプラズマ処理装置２は、図１に示すイオン注入装置１と同様に、静電チャック１２を収容する真空処理室１０を備える。静電チャック１２は基板ホルダ（図示せず）に固定されている。
【００６８】
プラズマ処理装置２は、プラズマドーピングを実行するための装置である。プラズマドーピングは所望の不純物導入層を基板Ｗの表面に形成する処理の一例である。不純物は例えばリンまたは炭素である。プラズマ処理装置２は、原料ガスを制御された流量で供給するための気体供給部と、供給された気体のプラズマを発生させるためのプラズマ源と、を備える。真空処理室１０には、例えばターボ分子ポンプを含む真空排気系２４が設けられている。
【００６９】
真空処理室１０は、ＥＳＣ保護機構３０を備える。ＥＳＣ保護機構３０は操作者が手動で操作するよう構成されている。図３にはＥＳＣ保護機構３０がプロセス中の待機位置にある状態を示し、図４にはＥＳＣ保護機構３０が静電チャック１２の遮蔽位置にある状態を示す。図３は、静電チャック１２のチャック面１３を上から（チャック面１３側から）見た上面図であり、図４は、その側面図である。
【００７０】
ＥＳＣ保護機構３０は保護カバー３２を備える。保護カバー３２は保護表面２３を備える。保護表面２３は、プロセス中の待機位置とチャック面１３を覆う遮蔽位置とに移動可能に構成されている。真空処理室１０は、静電チャック１２及び保護カバー３２を外部から見るための窓部を備えてもよい。
【００７１】
ＥＳＣ保護機構３０は、真空処理室１０の外部で操作者が操作するための把持具としての操作部３４と、操作部３４を保護カバー３２に連結する部材である導入棒３６と、を備える。導入棒３６の一端に操作部３４が固定され、他端に保護カバー３２がヒンジ３８を介して回動可能に取り付けられている。導入棒３６は、真空処理室１０の壁面に形成された導入開口４０に遊挿されている。
【００７２】
ＥＳＣ保護機構３０は、導入開口４０を気密に封じるためのベローズ４２及び真空シール４４を備える。ベローズ４２の一端は操作部３４に取り付けられ、真空処理室１０から外部に突き出している導入棒３６の部分がベローズ４２に収容されている。ベローズ４２の他端は真空シール４４を介して、導入開口４０を画定する真空処理室１０の壁部分に取り付けられている。ベローズ４２は、導入棒３６に沿う方向に伸縮可能であり、当該方向に垂直な方向にもいくらか変形可能である。
【００７３】
ＥＳＣ保護機構３０は、プロセス中に保護カバー３２に異物が付着することを抑制するために、カバーケース４６を備えてもよい。カバーケース４６は、待機位置にある保護カバー３２を収容する大きさをもつ。カバーケース４６には、保護カバー３２を出し入れするためのカバー出入口４８が形成されている。カバー出入口４８は、静電チャック１２に近接するカバーケース４６の部位に形成されている。
【００７４】
本実施例においてもＥＳＣ保護動作が行われる。真空処理室１０の表面からチャック面１３へのリンまたは炭素を含む異物の移転を抑制するために、プロセス休止期間にチャック面１３がカバーされる。操作者は、プロセス休止期間における任意の時点でＥＳＣ保護動作を開始し、終了することができる。操作者は例えば、真空排気系２４を停止した状態でプラズマ処理装置２の運転を継続しているとき、または、真空排気系２４の排気能力をプロセス中よりも低下させた状態で装置の運転を継続しているときに、ＥＳＣ保護動作を行う。このとき、真空処理室１０は、気密に保持されることにより、真空に保たれている。
【００７５】
プラズマドーピング処理がなされた基板がプラズマ処理装置２から搬出された後に、チャック面１３の遮蔽動作が行われる。操作者は、操作部３４を操作することにより、ベローズ４２を変形させながら、待機位置にある保護カバー３２をチャック面１３の遮蔽位置へと移動させる。操作者は、チャック面１３を保護カバー３２で蓋をするように保護カバー３２の保護表面２３をチャック面１３に接触させる。保護カバー３２と操作部３４とを連結するヒンジ３８が回転することにより、保護表面２３をチャック面１３に完全に接触させることができる。チャック面１３は上方のプラズマ空間５０から遮蔽される。このようにして、異物付着を妨げるための障壁がチャック面１３に提供される。
【００７６】
また、操作者は、遮蔽動作とは逆の操作で保護カバー３２をチャック面１３から待機位置へと戻す。このようにして、チャック面１３に提供された障壁が解除される。プラズマドーピングのプロセスを再び実行することができる。
【００７７】
なお、手動に代えて、ＥＳＣ保護機構３０は、操作部３４または保護カバー３２を移動するための移動装置を備えてもよい。また、図２に示す実施例と同様に、プラズマ処理装置２においても、ダミー基板を使用してチャック面１３を保護してもよい。
【００７８】
図５は、本発明の一実施形態に係るＥＳＣ保護の効果を説明するための図である。図５は、静電チャック１２に一度吸着不良が生じた後に再び吸着不良が発生するまでのウエハ処理枚数を示す。プラズマ処理装置２において吸着不良を生じた静電チャック１２にＥＳＣクリーニングを適用したうえで、ダミー基板を使用するＥＳＣ保護を行った。ＥＳＣクリーニングは、静電チャック１２の表面を清掃する処理である。ウエハ枚数計測のための運転条件は、平日はプロセス休止時間を１日１０時間以上とし、週末は２日間をプロセス休止時間とした。プロセス休止時間にダミー基板でＥＳＣ保護を行った。
【００７９】
図５には、比較例として、一度吸着不良が生じた後に次の４つの対処方法のそれぞれを適用した場合を示す。すなわち、チャンバ１０のメンテナンスをした場合（比較例１）、ＥＳＣクリーニングのみをした場合（比較例２）、コンディショニングをした場合（比較例３）、プラズマリチャージをした場合（比較例４）の４つである。
【００８０】
比較例１のメンテナンスは、チャンバ１０を大気開放したうえで全体（静電チャック１２を含む）を洗浄することを含む大がかりな処理である。比較例２は、そうしたチャンバメンテナンスをすることなく、静電チャック１２のみの清掃をした場合である。比較例３のコンディショニングは、真空処理室１０の内部全体を不純物（リン）でコーティングをする処理である。比較例４のプラズマリチャージは、静電チャック１２の表面を（例えばヘリウムの）プラズマに晒す処理であり、ＥＳＣ表面を軽くクリーニングする効果と表面電荷を除去する効果があるとされている。
【００８１】
図示されるように、それぞれの対処方法を施した後に静電チャック１２に再び吸着不良が起こるまでのウエハ処理枚数は、比較例１では約７００枚、比較例２では数枚ないし数十枚、比較例３では対処直後から不良発生、比較例４では数十枚ないし約５００枚であった。
【００８２】
比較例１で処理枚数が多いのは、メンテナンス完了後のチャンバ内壁への不純物付着量がない状態からプラズマドーピング処理を再開しているから、当然である。比較例２に効果がないのは、上述のように、ＥＳＣ以外のチャンバ表面に付着した不純物が再蒸発して静電チャック１２に付着するからである。静電チャック１２のみを清掃してもあまり意味がない。比較例３は、チャンバ内壁表面に敢えて不純物膜を付ける処理であり、効果がない。比較例４もそれほどの効果はない。比較例４において枚数にバラツキが大きいのは、ＥＳＣ表面のクリーニング効果とチャンバ壁からの放出量とのせめぎ合いの結果であると考えられる。
【００８３】
こうした比較例に対して、本発明の一実施形態に係るＥＳＣ保護方法によれば、再度の吸着不良を生じることなく１６６５枚のウエハを処理することができた。その時点で枚数計測を終了しているが、吸着不良を生じていないので、引き続いてさらに多数枚のウエハを処理可能である。本発明の一実施形態によれば、静電チャックを保護部材で遮蔽するという簡単な操作で、大がかりなチャンバメンテナンスを超える処理枚数を実現できるという顕著な効果を得ることができる。本発明の一実施形態に係るＥＳＣ保護は、真空処理装置の稼働率向上に大きく寄与する。
【００８４】
以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。
【００８５】
本発明の一実施形態に係る静電チャック保護機構または静電チャック保護方法は、真空環境で揮発性を有する物質を含む表層（例えばリンまたは炭素を含む層）を基板に形成するプロセスを実行するための真空処理室を備える真空処理装置に適用することができる。こうした真空処理装置の一例は、上述のイオン注入装置１、及びプラズマ処理装置２である。真空処理装置の他の例として、ＣＶＤ（化学蒸着）またはＰＶＤ（物理蒸着）等の成膜処理を基板に行うための成膜装置が挙げられる。
【００８６】
一実施形態に係る静電チャック保護方法は、真空環境で揮発性を有する物質を含む異物の付着を妨げるための障壁を、露出されたチャック面に提供することを含んでもよい。この方法は、チャック面に静電吸着された基板に、真空環境で揮発性を有する物質を含む表層を形成するプロセスを実行するために、提供された障壁を解除することを含んでもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１  イオン注入装置、  ２  プラズマ処理装置、  １０  真空処理室、  １２  静電チャック、  １３  チャック面、  １４  基板ホルダ、  １６  第１駆動部、  １８  第２駆動部、  ２２  シャッタ部材、  ２３  保護表面、  ２４  真空排気系、  ２６  制御装置、  ３０  ＥＳＣ保護機構、  ３２  保護カバー、  ５０  プラズマ空間、  Ｂ  イオンビーム、  ＤＷ  ダミー基板、  Ｗ  基板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0005665679.tif 000006