(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
雄ねじ部を有する脚部と、頭部とを備えた本体と、
基部と端部とを備えた飛出しピンと、
止めねじと、
圧縮コイルばねと
を具備し、
前記脚部には、中空部が設けられ、
前記頭部には、前記中空部と連通し、前記頭部の頭部上面に開口した穴が設けられ、
前記基部は、前記中空部を前記本体の軸方向に移動可能であり、
前記端部は、前記穴を前記軸方向に移動可能であり、
前記飛出しピンは、前記端部が前記頭部上面から突き出すように前記頭部側に付勢され、
前記端部と前記雄ねじ部とが電気的に導通し、
前記止めねじは、前記中空部が前記脚部の先端に開口した開口部に螺着され、
前記圧縮コイルばねは、前記中空部の前記基部と前記止めねじとの間に配置された
ボルト。
【請求項２】
前記穴は、前記頭部上面に開口する部分が六角穴である
請求項１のボルト。
【請求項３】
ウェハを保持するウェハ保持装置と、
前記ウェハの表面にイオンビームを照射可能なイオンビーム照射装置と、
前記ウェハ保持装置を支持する支持体と、
前記ウェハ保持装置を前記支持体に締結したボルトと
を具備し、
前記ボルトは、
雄ねじ部を有する脚部と、頭部とを備えた本体と、
基部と端部とを備えた飛出しピンと
を備え、
前記脚部には、中空部が設けられ、
前記頭部には、前記中空部と連通し、前記頭部の頭部上面に開口した穴が設けられ、
前記基部は、前記中空部を前記本体の軸方向に移動可能であり、
前記端部は、前記穴を前記軸方向に移動可能であり、
前記支持体には、前記雄ねじ部が螺着された雌ねじ部が設けられ、
前記ウェハ保持装置は、前記ウェハの裏面に当接するウェハ支持面を有するベースを備え、
前記ベースには、前記ウェハ支持面に開口した座ぐり穴と、前記座ぐり穴と前記雌ねじ部とを連通させるボルト穴とが設けられ、
前記頭部は、前記座ぐり穴に配置され、
前記飛出しピンは、前記端部が前記ウェハ支持面から突き出すように前記頭部側に付勢され、
前記端部と前記雄ねじ部とが電気的に導通し、
前記支持体が接地される
半導体製造装置。
【請求項４】
前記支持体は、モータのシャフトである
請求項３の半導体製造装置。
【請求項５】
前記ウェハ保持装置は、前記ウェハの周縁部を前記ベースに押さえつけるクランプリングを備える
請求項４の半導体製造装置。
【請求項６】
前記ウェハ保持装置は、双極型の静電吸着装置を備える
請求項３の半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボルト及び半導体製造装置に関し、特に、イオンビームが照射されるウェハを保持するウェハ保持装置に好適に用いられるボルト及びウェハにイオンビームを照射して処理を施す半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を形成する重要な工程の一つに微量の元素を半導体材料にドープする工程がある。半導体ウェハにドーパントをドープする方法としてイオン注入法が知られている。イオン注入法は、ドーパント原子をイオン化して必要なエネルギに加速したイオンビームを半導体表面に照射してドープする方法である。照射されたイオンは結晶中で原子と衝突を繰り返し、最後に静止する。
【０００３】
イオン注入法においては、ウェハの接地が十分でないと、ウェハに電荷帯電が起き、イオンビームをウェハ面上に均一に照射することができなくなる。その結果、ドーパント原子のウェハ面内分布の均一性が悪化し、半導体装置の品質や歩留まりが低下する。
【０００４】
特許文献１は、ウェハの裏面からベースへ電荷を放電する従来のウェハ保持装置を開示している。
【０００５】
図１及び図２は、特許文献１に記載のウェハ保持装置を示している。図１はウェハ保持装置の断面図を示している。図２はウェハ保持装置をウェハを除いて示す平面図である。
【０００６】
ウェハ４００の表面には通常レジストあるいは絶縁酸化膜と呼ばれる絶縁膜が形成されているため、ウェハ４００の周縁部をベース４０１に押さえつけているクランパ４０３を介してウェハ４００を接地することができない。また、ウェハ４００の裏面に接触しているゴム状弾性体４０２は絶縁物であるため、ゴム状弾性体４０２を介してウェハ４００を接地することができない。
【０００７】
そこで、このウェハ保持装置においては、ベース４０１内に導電性材料のピン４０４、ばね４０５、蓋４０６を設け、ゴム状弾性体４０２に貫通穴４０２ａを設け、ピン４０４をばね４０５でウェハ４００の裏面に圧接させることでウェハ４００からベース４０１への放電経路を形成している。
【特許文献１】特開平７−１８００５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、ピンの摺動部やばねが劣化してピンが滑らかに動かなくなった場合や、ピン又はばねの表面が汚れてピンとばねとの接触抵抗が増加した場合には、ピンやばねを新品と交換する必要がある。
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載のウェハ保持装置においてピン及びばねを交換する場合には、蓋を取り外して古いピンとばねとを取り除き、新しいピンとばねとをベースに装着してから蓋を取り付ける必要があり、交換に手間がかかる。
【００１０】
特に、ベースがウェハ保持装置を回転させるモータのシャフトに固定されているためにベースがシャフトに固定された状態ではピン及びばねを交換できない場合には、ベースを一旦シャフトから取り外して再びシャフトに取り付ける工程が必要になるため、装置を使用できない期間が長期間に及ぶ。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以下に、（発明を実施するための最良の形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための最良の形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１２】
本発明によるボルト（３００）は、雄ねじ部（３１２ａ）を有する脚部（３１２）と、頭部（３１１）とを備えた本体（３１０）と、基部（３３２）と端部（３３１）とを備えた飛出しピン（３３０）とを具備している。前記脚部には、中空部（３１０ｃ）が設けられている。前記頭部には、前記中空部と連通し、前記頭部の頭部上面（３１１ａ）に開口した穴（３１０ａ、３１０ｂ）が設けられている。前記基部は、前記中空部を前記本体の軸（Ｓ）方向に移動可能である。前記端部は、前記穴を前記軸方向に移動可能である。前記飛出しピンは、前記端部が前記頭部上面から突き出すように前記頭部側に付勢されている。前記端部と前記雄ねじ部とが電気的に導通している。
【００１３】
本発明においては、接地ピンとしての飛出しピン（３３０）がボルト（３００）に組み込まれているため、ボルト（３００）を交換することで飛出しピン（３３０）を容易に交換することができる。
【００１４】
また、雄ねじ部（３１２ａ）を接地された支持体（１５）の雌ねじ部（１５０）に螺着するだけで飛出しピン（３３０）が接地される。そして、付勢された飛出しピン（３３０）がウェハ（１４）に確実に接触するから、ウェハ（１４）が確実に接地される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ウェハを接地するためのピンの交換が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
添付図面を参照して、本発明によるボルト及び半導体製造装置を実施するための最良の形態を以下に説明する。
【００１７】
（第１の実施形態）
図３は、本発明の第１の実施形態に係る半導体製造装置１００を示している。半導体製造装置１００は、真空容器１１内においてウェハ１４を保持するウェハ保持装置２００と、ウェハ保持装置２００を支持する支持体１５と、ウェハ１４にイオンビーム１３を照射するイオンビーム照射装置１２とを具備している。ここで、支持体１５が回転角モータのようなモータ１６のシャフトである場合には、ウェハ１４をウェハ保持装置２００ごと回転させることが可能である。モータ１６は、支持体１５を回転可能に支持する軸受１６１と、軸受１６１が設けられたブラケット１６２とを具備している。軸受１６１としては、ボールベアリングが例示される。支持体１５は、軸受１６１とブラケット１６２とを介して接地されている。
【００１８】
半導体製造装置１００としては、イオン注入装置、イオンビームエッチング装置、及びイオンビーム照射を用いるスパッタリング装置が例示される。
【００１９】
本発明の第１の実施形態に係るウェハ保持装置２００と、ウェハ保持装置２００を支持体１５に締結している六角穴付きボルト３００とについて、図４乃至図６を用いて説明する。
【００２０】
図４及び図５にウェハ保持装置２００の平面図及び断面図をそれぞれ示す。ウェハ保持装置２００は、ウェハ支持部材２１１が設けられたベース２１０を備えている。第１の実施形態においては、ウェハ支持部材２１１は絶縁ラバーである。ウェハ支持部材２１１が有する支持面２１１ａは、ウェハ１４の裏面１４ｂと対向して接触している。ここで、裏面１４ｂは、イオンビーム１３が照射される表面１４ａの反対側の面である。ウェハ保持装置２００は、ウェハ１４の周縁部をベース２１０に押しつけるクランプリング２５１と、ベース２１０に対してクランプリング２５１の反対側に配置された環状板２５２と、ベース２１０に設けられた貫通穴２１２に通されて両端部がクランプリング２５１及び環状板２５２にそれぞれ結合している連結軸２５３と、ベース２１０と環状板２５２とが互いに離れるように両者を付勢するばね２５４とを備えている。すなわち、クランプリング２５１は、ばね２５４が環状板２５２に及ぼす付勢力により、ウェハ１４をベース２１０に押しつけている。その結果、裏面１４ｂは、ウェハ１４の位置決めをする位置決め面としての支持面２１１ａに密着する。
【００２１】
ウェハ保持装置２００は、ベース２１０に対してウェハ支持部材２１１の反対側に配置された支持体１５によって支持されている。支持体１５には、ベース２１０に設けられた貫通穴２１３と連通するように雌ねじ部１５０が設けられている。貫通穴２１３は、ウェハ支持部材２１１を貫通して支持面２１１ａに開口している座ぐり穴２１３ａと、座ぐり穴２１３ａの底に開口して座ぐり穴２１３ａと雌ねじ部１５０とを連通しているボルト穴２１３ｂとを有している。
【００２２】
ベース２１０及び支持体１５においては、貫通穴２１３及び雌ねじ部１５０の組が複数設けられ、これらの組の各々に六角穴付きボルト３００又は六角穴付きボルト３０１が配置されている。ベース２１０及び支持体１５は、１本の六角穴付きボルト３００及び３本の六角穴付きボルト３０１によって締結されている。六角穴付きボルト３００は、裏面１４ｂに当接する飛出しピン３３０を備えている。六角穴付きボルト３０１は、飛出しピンを備えていない。
【００２３】
六角穴付きボルト３００及び３０１を用いてベース２１０を支持体１５に固定すれば、座ぐり穴２１３ａの直径を小さくでき、ウェハ１４とウェハ支持部材２１１との接触面積を大きくすることができる。したがって、ウェハ１４の変形が防がれる。
【００２４】
図４及び図５には示されていないが、ベース２１０には、ウェハ１４を冷却するための冷媒が流れる配管が設けられている。この冷媒は、支持体１５から供給され、ベース２１０内の配管を流れてウェハ１４から熱を吸収し、支持体１５に戻る。
【００２５】
図６は、六角穴付きボルト３００の断面図を示している。六角穴付きボルト３００は、本体３１０と、ばね３２０と、飛出しピン３３０と、ばね固定部材３４０とを備えている。本体３１０は、頭部３１１及び脚部３１２を備えている。頭部３１１には、頭部上面３１１ａに開口している六角穴３１０ａが設けられている。脚部３１２は、雄ねじ部３１２ａを備えており、中空部３１０ｃが設けられている。頭部３１１に設けられた連絡穴３１０ｂは、六角穴３１０ａと中空部３１０ｃとを連通させており、六角穴３１０ａの底に開口している。飛出しピン３３０は、中空部３１０ｃを本体３１０の軸Ｓの方向に移動可能な基部３３２と、基部３３２と結合した端部３３１とを備えている。端部３３１は、連絡穴３１０ｂに挿入され、六角穴３１０ａに達している。脚部３１２の先端に結合されたばね固定部材３４０は、中空部３１０ｃが脚部３１２の先端に開口した開口部３１０ｄを塞いでいる。中空部３１０ｃの基部３３２とばね固定部材３４０との間に配置されたばね３２０は、基部３３２を頭部３１１側に付勢している。ばね３２０は、圧縮コイルばねである。
【００２６】
ここで、開口部３１０ｄに雌ねじを設け、開口部３１０ｄに止めねじとしてのばね固定部材３４０を螺着すれば、六角穴付きボルト３００の製造が容易になる。
【００２７】
本体３１０、ばね３２０、飛出しピン３３０、及びばね固定部材３４０は、導電性を有する材料、例えばＳＵＳのような金属材料で作られている。
【００２８】
図６には、軸Ｓに垂直な仮想面Ｌ１〜Ｌ５が示されている。仮想面Ｌ１〜Ｌ５は、頭部３１１から脚部３１２を見る方向にこの順番に配置されている。仮想面Ｌ３は、頭部上面３１１ａの位置を示している。仮想面Ｌ５は、座面３１１ｂの位置を示している。また、仮想面Ｌ５は、六角穴付きボルト３００がベース２１０を支持体１５に締結しているときの座ぐり穴２１３ａの底面の位置を示している。
【００２９】
ここで、端部３３１及び基部３３２は円柱形状をしており、端部３３１の直径は円形断面を有する連絡穴３１０ｂの内径より小さく、基部３３２の直径は連絡穴３１０ｂの内径より大きい。したがって、ばね３２０によって付勢された飛出しピン３３０の先端面３３１ａは、仮想面Ｌ１が示す位置で停止する。このとき、端部３３１は、頭部上面３１１ａよりも突き出している。
【００３０】
六角穴付きボルト３００を用いてベース２１０を支持体１５に締結するときは、六角穴付きボルト３００を貫通穴２１３に挿入し、図示しない六角レンチを用いて座面３１１ｂが貫通穴２１３の底面に当たるまで雄ねじ部３１２ａを雌ねじ部１５０にねじ込み、さらに締め付ける。このとき、飛出しピン３３０は六角レンチによって押し下げられ、先端面３３１ａは仮想面Ｌ４が示す位置をとる。
【００３１】
支持面２１１ａ上にウェハ１４を載置し、裏面１４ｂを支持面２１１ａに密着させると、飛出しピン３３０がウェハ１４によって押し下げられ、先端面３３１ａは仮想面Ｌ２が示す位置をとる。ここで、仮想面Ｌ２は、支持面２１１ａ及び裏面１４ｂの位置を示している。
【００３２】
この状態においては、飛出しピン３３０がばね３２０によって付勢されているために裏面１４ｂと先端面３３１ａとが確実に接触する。また、六角穴付きボルト３００がベース２１０と支持体１５とを締結しているため、雄ねじ部３１２ａと雌ねじ部１５０とが確実に接触する。さらに、ばね３２０が圧縮されているため、ばね３２０と基部３３２とが確実に接触し、ばね３２０とばね固定部材３４０とが確実に接触する。そして、ばね固定部材３４０を開口部３１０ｄに螺着することとすれば、ばね固定部材３４０と脚部３１２とが確実に接触する。したがって、ウェハ１４が確実に接地される。
【００３３】
六角穴付きボルト３００は、接地された支持体１５に直接接触している。したがって、ウェハ１４からグランドまでの放電経路に介在する接触箇所が少ないから、接触不良によりウェハ１４の接地状態が悪化する確率が低く抑えられている。
【００３４】
したがって、半導体製造装置１００は、ウェハ１４の接地状態を維持する信頼性が高い。このため、ウェハ１４への電荷蓄積が抑制され、イオンビーム１３がウェハ面内に均一に照射される。これにより半導体製造装置１００が製造する半導体装置の性能や歩留まりが向上する。また、接地状態を維持するための保守を頻繁に行う必要がないから、半導体製造装置１００の設備稼働率が向上する。
【００３５】
先端面３３１ａが汚れた場合や、飛出しピン３３０が滑らかに摺動しなくなった場合には、六角穴付きボルト３００を新品に交換すれば良い。六角穴付きボルト３００においては、ウェハ１４に当接する飛出しピン３３０や飛出しピン３３０を付勢するばね３２０がユニット化されており、ねじにより脱着されるために交換が容易である。また、六角穴付きボルト３００の交換の為にベース２１０を支持体１５から取り外す必要がないから、六角穴付きボルト３００を短時間で交換することが可能である。
【００３６】
図４及び図５においては、ベース２１０は１本の六角穴付きボルト３００と３本の六角穴付きボルト３０１によって支持体１５に締結されているが、２本の六角穴付きボルト３００と２本の六角穴付きボルト３０１とを用いて締結することとしても良い。複数の六角穴付きボルト３００を用いれば、一の六角穴付きボルト３００の先端面３３１ａが汚れた場合であっても他の六角穴付きボルト３００によってウェハ１４が接地される。
【００３７】
なお、六角穴付きボルト３００及び３０１の本数及び配置は、適宜変更することが可能である。
【００３８】
（第２の実施形態）
半導体製造装置１００においてウェハ１４を回転させる必要が無いときは、ウェハ１４を静電吸着により保持することとしても良い。
【００３９】
図７及び図８は、第２の実施形態に係るウェハ保持装置２００’の平面図及び断面図をそれぞれ示している。ここで、第１の実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００４０】
真空容器１１内でウェハ１４を保持するウェハ保持装置２００’は、六角穴付きボルト３００及び六角穴付きボルト３０１によって支持体１５に締結されたベース２１０を備えている。第２の実施形態においては、支持体１５は、モータ１６のシャフトでなくても良い。また、支持体１５が回転しないため、支持体１５を直接接地することが可能である。
【００４１】
ウェハ保持装置２００’は、双極型の静電吸着装置２６０を備えている。静電吸着装置２６０は、ウェハ支持部材２１１と、直流電源２５５及び２５６とを含んでいる。第２の実施形態に係るウェハ支持部材２１１は、同一平面上に配置された２枚の電極板２１１ｂ及び２１１ｃと、電極板２１１ｂ及び２１１ｃを被覆した絶縁層２１１ｄとを備えた静電吸着板である。ウェハ支持部材２１１上にウェハ１４を載置し、直流電源２５５により電極板２１１ｂに正電圧を、直流電源２５６により電極板２１１ｃに負電圧を、それぞれ印加することにより、ウェハ１４に電極板２１１ｂ及び２１１ｃに対応する逆極性の電荷が誘起され、ウェハ１４がウェハ支持部材２１１に静電吸着されて裏面１４ｂが支持面２１１ａに密着する。
【００４２】
本発明の第１及び第２の実施形態においては、飛出しピン３３０を備えた六角穴付きボルトについて説明したが、このような飛出しピンを六角ボルトに適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、従来のウェハ保持装置を示す断面図である。
【図２】図２は、従来のウェハ保持装置をウェハを除いて示す平面図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態に係る半導体製造装置を示す図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施形態に係るウェハ保持装置を示す平面図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施形態に係るウェハ保持装置を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の第１及び第２の実施形態に係る六角穴付きボルトを示す図である。
【図７】図７は、本発明の第２の実施形態に係るウェハ保持装置を示す平面図である。
【図８】図８は、本発明の第２の実施形態に係るウェハ保持装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１００…半導体製造装置
１１…真空容器
１２…イオンビーム照射装置
１３…イオンビーム
１４…ウェハ
１４ａ…表面
１４ｂ…裏面
１５…支持体
１５０…雌ねじ部
１６…モータ
１６１…軸受
１６２…ブラケット
２００、２００’…ウェハ保持装置
２１０…ベース
２１１…ウェハ支持部材（絶縁ラバー、静電吸着板）
２１１ａ…支持面
２１１ｂ、２１１ｃ…電極板
２１１ｄ…絶縁層
２１２、２１３…貫通穴
２１３ａ…座ぐり穴
２１３ｂ…ボルト穴
２５１…クランプリング
２５２…環状板
２５３…連結軸
２５４…ばね
２５５、２５６…直流電源
２６０…静電吸着装置
３００、３０１…六角穴付きボルト
３１０…本体
３１０ａ…六角穴
３１０ｂ…連絡穴
３１０ｃ…中空部
３１０ｄ…開口部
３１１…頭部
３１１ａ…頭部上面
３１１ｂ…座面
３１２…脚部
３１２ａ…雄ねじ部
３２０…ばね
３３０…飛出しピン
３３１…端部
３３１ａ…先端面
３３２…基部
３４０…ばね固定部材（止めねじ）
４００…ウェハ
４０１…ベース
４０２…ゴム状弾性体
４０２ａ…貫通穴
４０３…クランパ
４０４…ピン
４０５…ばね
４０６…蓋
【図１】
0004702799.tif 000002
【図２】
0004702799.tif 000003
【図３】
0004702799.tif 000004
【図４】
0004702799.tif 000005
【図５】
0004702799.tif 000006
【図６】
0004702799.tif 000007
【図７】
0004702799.tif 000008
【図８】
0004702799.tif 000009