(57)【要約】【課題】異なるサイズのウェーハを処理することの労力や時間、さらには製造コストの削減が可能となり、処理中のウェーハ外周囲部の破損がないイオン注入装置を提供する。【解決手段】上記課題を解決するために、所定の圧力に排気された真空室内にイオン源ガスが導入され、ビーム照射口から放出されるイオンビームを基板受けに装着された基板にイオン注入する装置において、前記ビーム照射口と前記基板受けの空間部に設けられ、前記基板は前記装置に着脱可能な軽金属のリング状のホルダーで基板ガイドリング及び基板ホルダーリングで保持してイオン注入することを特徴とするイオン注入装置である。【選択図】  図１
2004165009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の圧力に排気された真空室内にイオン源ガスが導入され、ビーム照射口から放出されるイオンビームを基板受けに装着された基板にイオン注入する装置において、前記ビーム照射口と前記基板受けの空間部に設けられ、前記基板は前記装置に着脱可能な軽金属のリング状のホルダーで基板ガイドリング及び基板ホルダーリングで保持してイオン注入することを特徴とするイオン注入装置。
【請求項２】
前記基板ガイドリング及び基板ホルダーリングは純アルミニウム又はアルミニウム合金で作製されてい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】
前記基板ホルダーの内周部の２箇所にウェーハのファセットカバー部を設けていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のイオン注入装置。
【請求項４】
前記基板ガイドリングの内周には前記基板の位置決めのための傾斜部を設けていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか記載のイオン注入装置。
【請求項５】
前記基板ガイドリング及び基板ホルダーリングはイオン注入装置の複数の基板ホルダーに取り付けて同一サイズの基板を処理することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかの記載のイオン注入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サイズの異なるシリコン等のウェーハに対して、装置への装着のために、搬送系やウェーハ載置台等の改造を行わずに処理を可能にした半導体製造装置、特にイオン注入装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、イオン注入装置においては、略円形の外周形状を有するウェーハを載置する回転ステージがイオン注入処理を行う真空室内に設けられている。前記回転ステージ上面には処理されるウェーハの形状に合わせた円形の凹部が等間隔に形成されており、該凹部内にはウェーハを保持するホルダーユニットが配置されている。
【０００３】
回転ステージ上面の前記凹部内にウェーハが保持され、イオン注入処理が開始され、ウェーハ面内にウェーハ表面側から所定の深さにイオン注入層が形成される。前記イオン注入処理は、真空室内にイオンソースガス（ＰＨ３：ホスフィン、ＢＦ３：弗化ホウ素）を導入することにより形成されたプラズマ状態からの電子ビームをスリット状のビーム照射口から照射されることにより行われる。繰り返しイオン注入されることにより、ウェーハ面内に所要量のイオン注入層が形成されると、イオンソースガス供給と電子ビーム照射及び真空室内の減圧が停止され、真空室内が大気圧下へと戻されるとイオン注入処理されたウェーハは回収され、未処理ウェーハと交換され、回転ステージ上のウェーハの交換が完了されると前述したイオン注入処理動作が再開される。
【０００４】
上述したようなイオン注入処理におきましては、、異なるサイズのウェーハにイオン注入する場合には、ウェーハを載置する台全体を注入するウェーハのサイズの台に交換するか、或いは、ウェーハを保持するウェーハチャック台がウェーハサイズに応じた調整が可能である場合には注入するウェーハの大きさに手動で調整を行っていた。
【０００５】
以下に、従来のイオン注入装置の概略図を図７に示し、その図面に基づいて説明します。イオン注入装置は架台の上に取り付けられた円形の回転ステージ３２と回転ステージ上面に取り付けられた複数のウェーハを保持するホルダーユニット３０とで構成されている。前記ホルダーユニット３０には回転ステージ３２上面の円周に沿って複数のウェーハ載置用の凹部３３が形成されており、回転ステージ３２の３本のガイド穴を案内としてホルダー板３４と系合されており、圧縮コイルバネにより常時凹下部へ圧接する作用力を持っている。又、ホルダー板３４には三本のウェーハ保持軸３５を装備し回転ステージ３２のガイド穴に装填されている。
【０００６】
ホルダー板３４は架台に固定されたシリンダー３６の動作により押し上げられ、ウェーハ保持が解除されると同時に基板受け軸３７がウェーハが凹部から押し上げられることによりウェーハの回収及び供給が可能な状態となる。また、シリンダー３６が下降するとウェーハ受け軸に供給されたウェーハは凹下部へ載置されホルダーリングで凹下部へ圧接され挟持される。ウェーハ載置が完了すると、架台３８がビーム照射口３１の方向に上昇してイオン注入処理が開始される。
【０００７】
しかしながら、上述したようなイオン注入装置においては、異なるサイズのウェーハを処理する場合においては、各々の大きさのウェーハに対応した基板ガイドリングと基板ホルダーリングを各々のウェーハ載置の凹部に追加したり、専用の回転ステージへ交換することで対応をしていた。
【０００８】
これらの対処方法には、特にウェーハホルダーを装備した回転ステージはホルダー保護のため慎重な取り扱いが必要であり、複数のウェーハを搭載することからサイズ、重力が大きく一人で作業するのが困難である。また、回転ステージの交換に伴い冷却水配管、エアー配管着脱、シリンダー追加調整等の付帯作業も必要不可欠であり、さらには、配管着脱等の作業後には真空室内の清掃とダストチェックをする必要があるため時間と労力がかかるという問題が生じていた。
【０００９】
そこで、これらの問題点を解決したイオン注入装置が特開２０００−３０６９８２に開示されている（図８）。これは、異なるサイズのウェーハを同一のイオン注入装置におけるウェーハ載置台、搬送系、ハンドリングロボット等の部品を交換することなくイオン注入することが可能となるウェーハサイズコンバーションホルダーが開示されております。このウェーハサイズコンバーションは基台体１、ウェーハ２、制限部材３、ストッパー部材４、クランプ部材５、弾性付勢部材６、カバー７、支軸５１で構成されている。各部材の機能としては、基台体１はウェーハ載置台上に着脱可能な構造で取り付け、制限部材３はウェーハサイズにほぼ等しい円形で基台体１の内周に固定、ストッパー部材４は反対側よりクランプ部材５にてウェーハ２を固定している。クランプ部材５は弾性付勢部材６により支軸５１を支点としてウェーハを押さえる力が与えられている。更に、弾性付勢部材６はイオンビームがあたらないようなカバー７が設けられている。
【００１０】
上述のウェーハコンバーションホルダーは枚葉式のイオン注入装置には効果的と思えるが、バッチ式のイオン注入装置においては、部材の点数が多いこと、構造が複雑であること及び高速で回転するステージの載置台上の弾性付勢部材は円心力に抗して力でウェーハの周囲を押すことが必要であり、これによるウェーハ害周囲部の傷発生が危惧される。
【００１１】
【特許文献１】
特開２０００−３０６９８２号公報（図８）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のウェーハコンバーションホルダーは枚葉式のイオン注入装置には効果的と思えるが、バッチ式のイオン注入装置においては、部材の点数が多いこと、構造が複雑であること及び高速で回転するステージの載置台上の弾性付勢部材は円心力に抗して力でウェーハの周囲を押すことが必要であり、これによるウェーハ外周囲部が破損されるという問題が生じる。
【００１３】
そこで、本発明は、上記の問題を解決するもので、異なるサイズのウェーハを処理することの労力や時間、さらには製造コストの削減が可能となり、処理中のウェーハ外周囲部の破損がないイオン注入装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、所定の圧力に排気された真空室内にイオン源ガスが導入され、ビーム照射口から放出されるイオンビームを基板受けに装着された基板にイオン注入する装置において、前記ビーム照射口と前記基板受けの空間部に設けられ、前記基板は前記装置に着脱可能な軽金属のリング状のホルダーで基板ガイドリング及び基板ホルダーリングで保持してイオン注入することを特徴とするイオン注入装置である。
【００１５】
また、前記基板ガイドリング及び基板ホルダーリングは純アルミニウム又はアルミニウム合金で作製されていることを特徴とするイオン注入装置である。
【００１６】
また、前記基板ホルダーの内周部の２箇所にウェーハのファセットカバー部を設けていることを特徴とするイオン注入装置である。
【００１７】
また、前記基板ガイドリングの内周には前記基板の位置決めのための傾斜部を設けていることを特徴とするイオン注入装置である。
【００１８】
また、前記基板ガイドリング及び基板ホルダーリングはイオン注入装置の複数の基板ホルダーに取り付けて同一サイズの基板を処理することを特徴とするイオン注入装置である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
イオン注入装置は回転ステージの上面の円周上に大径インチサイズに合わせた円形の凹部が複数個形成され、各々の凹部にはウェーハを保持するリング状のホルダーと基板受け軸が回転ステージのガイド穴に案内されてホルダー板に結合し、ホルダーリングは回転ステージとホルダー板の間に固定された圧縮バネで常時凹下面に圧接した状態で１対のホルダーユニットを構成して具備されている。
【００２０】
複数のホルダーユニットを具備した回転ステージが所定位置に回転停止すると所定のホルダー板は架台に固定されたシリンダーの動作で押し上げられてウェーハ保持が解除され、且つ、基板受け軸がウェーハを凹部から押し上げられて、ウェーハの回収と供給が可能な状態となる。シリンダーが下降するとウェーハ受け軸に供給されたウェーハはホルダーリングで凹下部へ圧接されて挟持する保持手段を設置している。
【００２１】
異なるインチサイズのウェーハに対応してウェーハサイズに合わせた基板リングと基板ホルダーリングを各々の円形の凹部に追加して構成することで異なるサイズのウェーハを保持することが可能となる。
【００２２】
基板ガイドリングは円形の凹の下面へ挿入し、異なるサイズウェーハの位置決めガイドとしての機能を有しており、基板ホルダーリングはホルダーリングに固定して異なるサイズのウェーハの所定外周位置を凹下面へ圧接して挟持する。
【００２３】
イオン注入によるウェーハの発熱は凹下部面に圧接することで解放され、ウェーハの汚れはなくクリーンなイオン注入ができ、回転ステージの交換作業が省くことが可能となるのでウェーハサイズの切り替え所要時間が従来方式の５分の１で可能となるため装置稼働率の向上が図られる。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施の形態について図１乃至図７に基づいて説明する。
【００２４】
図１はウェーハの基板ガイドリング１０の平面図であり、図２は前記ガイドリング１０の図１に示すＡ−Ｂ部の断面図である。図３は基板ホルダーリング１１の平面図を示し、図４は前記ホルダーリング１１の図３に示すＡ−Ｂ部での断面図を各々示す。図５はウェーハ１２を搬入または搬送する図であり、図６はウェーハ１２のイオン注入前の基板ホルダーリング１１でウェーハ１２を押圧して保持した状態を示している。図７はイオン注入装置の全体図を示す図である。
図１に示す本発明の基板ガイドリング１０は図７のイオン注入装置のホルダーユニット３０の形状に合わせて取り付けられるように形成され、純アルミニウムまたはアルミニウム合金からなっている。
図２は前記基板ガイドリング１０のＡ−Ｂ部の断面図で、前記ガイドリング１０の内壁には６０〜８０度の角度を有する傾斜部１５を設け、ウェーハの搬入、搬出時の前記ガイドリング１０の内部において生じる位置ずれを矯正する効果のために設けている。基板ガイドリングの内径（図２のｄの寸法）はウェーハの直径の１０％増程度に設定されている。図３には基板ガイドリング１０の平面図を示す。基板ガイドリング１０の外周にほぼ等間隔にステージ３６に固定するためのネジ穴４３が設けられ、ネジにて基板ガイドリング１０はステージ３６に固定される。
前記ガイドリング１０の内周は円にならない程度に２箇所に三日月状にファセットカバー１３が形成され、この部分がイオン注入時にはウェーハのオリフラ部を完全に覆うように形成されている。これは、ウェーハの受け部よりのガス状物質の発生を防止するためにイオン注入時は前記受け部を覆っている。また、前記ホルダーリング１１の円状の内周部には載置されるウェーハ２の表面に周囲全域にわたって２〜５ｍｍ程度を覆うように、純アルミニウムまたはアルミニウム合金を加工されて形成されている。
図５は回転ステージ３６に組み込まれたホルダーユニット３０へ基板ガイドリング１０および基板ホルダーリング１１の組み付け方法を示した図で、基板ガイドリング１０は回転ステージのホルダーユニット３０（凹部）に固定して配置する。
なお、基板ホルダーリング１１は固定ネジでリフト部１４へ固定して取り付けられ上下動してウェーハを押圧して保持する。
図６はウェーハ１２が基板ガイドリング１０上に基板ホルダーリング１１で圧接して保持された状態を示す図である。基板ホルダーリング１１は回転ステーシ゛３６とホルダー板４１の間に固定された圧縮バネ４２でウェーハ１２を持ち上げて保持する。
基板ガイドリング１０は基板ホルダーリング１１の間にわずかな隙間を持って収まるように寸法管理されて基板ホルダーリング１１の圧接力を確保している。
図５においてウェーハ２の保持を基板ガイドリング１０から解除した状態を説明すると、シリンダー３６でホルダー板３４を押し上げると、基板ホルダーリング１１は上昇してウェーハ２を解放し基板受け軸３７はウェーハ２を押し上げて回収が可能となる。
イオン注入済みのウェーハが回収されてイオン注入を実施するウェーハが供給されるとシリンダー３６が下降して、ウェーハ２は圧縮バネ４２の力で基板ホルダーリング１１によりウェーハを圧接して保持し、回転ステージ３２がイオン注入作業が行われている。
ウェーハ２へのイオン注入が完了し、ウェーハサイズを変更する場合はホルダーの固定ネジ３７を取り外し、基板ホルダーリング１１および基板ガイドリング１０を取り替えることで実施できる。
【００２５】
【発明の効果】
この異なるサイズウェーハへの対応は重量の大きい回転ステージの交換および冷却水配管、エアー配管、制御系配線の着脱などの付帯作業を不要とし、作業中のダスト発生を抑制することから、クリーンなイオン注入作業ができ、作業者のダスト発生を抑制することから、クリーンなイオン注入作業ができ、作業者の負荷も軽減できる。
少ロット生産および過去機種の在庫補充などの頻繁な機種切替えが必要なものに有効である。
なお、この方法の機種切り替えで所要時間は従来法に比較して約５分の１以下で行うことが可能となり装置稼働率を著しく向上することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基板ガイドリングの平面図である。
【図２】本発明の基板ガイドリングの断面図である。
【図３】本発明の基板ホルダーリングの平面図である。
【図４】本発明の基板ホルダーリングの断面図である。
【図５】イオン注入装置へのウェーハのセット、保持解除を示す概略図である。
【図６】基板ホルダーリングでウェーハを圧接保持した状態を示す図である。
【図７】イオン注入装置の概略図である。
【符号の説明】
１        基台体
２        ウェーハ
３        制限部材
４        ストッパー部材
５        クランプ部材
６        カバー
７        支軸
１０      基板ガイドリング
１１      基板ホルダーリング
１２      ウェーハ
１３      ファセットカバー
１４      リフト部
１５      傾斜部
３０      ホルダーユニット
３１      ビーム照射口
３２      回転ステージ
３３      凹部
３４      ホルダー板
３５      ウェーハ保持軸
３６      シリンダー
３７      基板受け軸
３８      架台
４１      ホルダー板
４２      圧縮バネ
４３      ネジ穴
【図１】
2004165009.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004165009.tif 000007
【図６】
2004165009.tif 000008
【図７】
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