(57)【要約】【課題】イオン注入装置において、イオン注入する際にウエハを最適な温度にし、かつウエハの温度分布を均一に保つようにする。【解決手段】イオンビーム３を照射するウエハ５を保持するウエハホルダ６を有するエンドステーション４と、前記エンドステーション４にイオンビーム３を導くビームライン（１、３１ａ、２、３１ｂ）と、を有するイオン注入装置に、ウエハホルダ６に保持したウエハ５の一部を非接触で加熱する加熱手段１０を設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハホルダに保持したウエハにイオンを注入するイオン注入装置であって、
前記ウエハホルダに保持した前記ウエハの一部を非接触で加熱する加熱手段を有すること
を特徴とするイオン注入装置。
【請求項２】
請求項１に記載のイオン注入装置であって、
前記加熱手段が加熱する前記ウエハの加熱部分の温度を測定する温度測定手段と、
前記温度測定手段が測定した前記加熱部分の温度が所定の温度になるように前記加熱手段の加熱を制御する制御手段と、をさらに有すること
を特徴とするイオン注入装置。
【請求項３】
ウエハホルダに保持したウエハにイオンを注入するイオン注入装置であって、
ウエハ全体の温度分布を測定する温度測定手段と、
前記測定した前記ウエハの温度分布から温度の低い部分を選択し、該選択した部分を非接触で加熱する加熱手段と、
前記加熱する加熱部分の温度を前記温度測定手段に測定させ、測定した温度が所定の温度になるように前記加熱手段の加熱を制御する制御手段と、を有すること
を特徴とするイオン注入装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のイオン注入装置であって、
前記加熱手段は、加熱ランプのランプ光により前記ウエハを加熱すること
を特徴とするイオン注入装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のイオン注入装置であって、
前記加熱手段は、レーザにより前記ウエハを加熱すること
を特徴とするイオン注入装置。
【請求項６】
請求項４に記載のイオン注入装置であって、
前記ランプ光を前記ウエハの一部に集光し照射する集光手段をさらに有すること
を特徴とするイオン注入装置。
【請求項７】
請求項６に記載のイオン注入装置であって、
前記集光手段は、放物面形状を有する反射鏡を有して構成されていること
を特徴とするイオン注入装置。
【請求項８】
請求項６に記載のイオン注入装置であって、
前記集光手段は、楕円形状を有する反射鏡を有して構成されていること
を特徴とするイオン注入装置。
【請求項９】
請求項５に記載のイオン注入装置であって、
前記集光手段は、前記レーザ光を前記ウエハの一部に集光又は拡散し照射すること
を特徴とするイオン注入装置。
【請求項１０】
ウエハホルダに保持したウエハにイオンを注入するイオン注入装置における該ウエハの温度分布を所定温度に均一化する方法であって、
ウエハ全体の温度分布を測定するステップと、
前記測定した前記ウエハの温度分布から温度の低い部分を選択し、該選択した部分を非接触で加熱するステップと、
前記加熱する加熱部分の温度を測定し、所定の温度になるまで加熱させるステップと、を実行すること
を特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、半導体基板の製作プロセスに用いられるイオン注入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩの高速化および低消費電力化が可能なＳＩＭＯＸ（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｂｙ ＩＭｐｌａｎｔｅｄ ＯＸｙｇｅｎ)ウエハを製造するための装置として、シリコンウエハに高エネルギに加速したイオンを注入するイオン注入装置がある。このＳＩＭＯＸウエハは、被膜分布が均一化した品質のものが求められている。
【０００３】
従来のイオン注入装置には、製造するウエハの品質を所定のレベルに保つため、処理チャンバ内のディスクに保持されているウエハの対向面に赤外線ランプを設け、ウエハ全体を加熱しているものがある（例えば特許文献１）。
【０００４】
この特許文献１のイオン注入装置は、イオン注入を行う前段階として、ディスク上に設けられたウエハ固定部に、レジストでマスクされたウエハを装着し、ディスクを高速回転させた上で、赤外線ランプでレジスト表面を加熱することでレジストからガスを除去している。そして、このようにイオン注入前にレジストからガスを除去することで、ウエハに所望するイオン量を注入できるようにしている。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１９０１３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、イオン注入装置により被膜分布が均一のウエハを生産するためには、イオン注入する際にウエハを最適な温度にし、かつ温度分布を均一に保つことが好ましい。この要件を満たさない状態で、ウエハにイオン注入した場合、被膜分布が不均一になり、所望する品質のウエハを生産できないことがある。
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１の技術は、イオン注入する前段階において、ウエハ全体を加熱するようにしているが、イオン注入している際のウエハの温度分布については特に考慮されていない。
【０００８】
また、上記特許文献１の技術では、ウエハが最適な温度になるようにイオンビームを制御してウエハに照射したとしても、ウエハを固定する固定部材にウエハの熱が伝導するため、ウエハの固定部材との接触部周辺の温度が低下し、ウエハ全体を最適な温度に保つことができない。なお、ウエハの固定部材は、イオンビームが固定部材に照射された場合の金属汚染やパーティクルの影響が少ない材料に限定され、それらの材料（例えばカーボン等）は、ウエハと比べて熱伝導率が高いため固定部材の温度はウエハより低温となる。
【０００９】
また、上記特許文献１の構成を利用してイオン注入の際に高温のランプヒータで、ウエハ全体を最適な温度になるように加熱しても、上述したように、ウエハを固定する固定部材にウエハの熱が伝導するためウエハ全体を最適な温度にすることができない（温度分布が不均一になる）。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、イオン注入装置において、イオン注入する際にウエハを最適な温度にし、かつウエハの温度分布を均一に保つことができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明では、ウエハにイオン注入する際にウエハの温度を最適な温度に制御するために、イオン注入装置に、ウエハを部分的に加熱可能な加熱手段を設けるようにする。なお、本発明のイオン注入装置は、イオン注入のエネルギにより、ウエハのイオン注入面が最適な温度になるようにイオンビームを制御し照射できるように構成されているものとする。
【００１２】
例えば、本発明の第１の態様では、ウエハホルダに保持したウエハにイオンを注入するイオン注入装置に、前記ウエハホルダに保持した前記ウエハの一部を非接触で加熱する加熱手段を設けるようにする。
【００１３】
このように本第１の態様は、イオン注入する際にウエハの一部を加熱するように構成している。したがって、本一態様では、ウエハ全体の中で温度が最適な温度より低い部分だけを選択して加熱できるため、イオン注入の際のウエハの温度分布の均一化を図ることができる。具体的には、上記従来技術で説明したように、ウエハの固定部材との接触部周辺部分の温度が最適な温度より低くなるため（それ以外の部分は、最適な温度になるようにイオンビームが照射されている）、該固定部材との接触部周辺部分だけを部分的に加熱することで、ウエハは最適な温度で均一に分布する。
【００１４】
また、前記イオン注入装置に、前記加熱手段が加熱する前記ウエハの加熱部分の温度を測定する温度測定手段と、前記温度測定手段が測定した前記加熱部分の温度が所定の温度になるように前記加熱手段の加熱を制御する制御手段と、を設けるようにしてもよい。このように構成することで、ウエハの温度分布の低い部分を最適な加熱量で加熱できるため、無駄なくウエハが最適な温度になるように温度制御することができる。
【００１５】
また、例えば、本発明の第２の態様では、ウエハホルダに保持したウエハにイオンを注入するイオン注入装置に、ウエハ全体の温度分布を測定する温度測定手段と、前記測定した前記ウエハの温度分布から温度の低い部分を選択し、該選択した部分を非接触で加熱する加熱手段と、前記加熱する加熱部分の温度を前記温度測定手段に測定させ、測定した温度が所定の温度になるように前記加熱手段の加熱を制御する制御手段と、を設けるようにする。
【００１６】
このように本第２の態様は、イオン注入装置がウエハ全体の温度分布を測定した上で温度分布の低い部分を選択して加熱するようにしている。そのため、ウエハをイオン注入装置にセットしておくだけで、ウエハの温度が所定の温度になるように温度制御を行うことができる。
【００１７】
このように本発明によれば、イオン注入装置において、イオン注入する際にウエハを最適な温度にし、かつウエハの温度分布を均一に保つことができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、イオン注入する際にウエハを最適な温度にし、かつウエハの温度分布を均一に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２０】
先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態が適用されたイオン注入装置の概略構成を示す図である。図示するように、本第１の実施形態のイオン注入装置は、イオン源１、質量分離器２、および接続管３１ａ、ｂを有するビームラインと、イオン注入の対象であるウエハを載置するエンドステーション４とを有する。なお、ビームライン（イオン源１、接続管３１ａ、質量分離器２、接続管３１ｂ）およびエンドステーション４は、機密に連結されている（ビームラインおよびエンドステーション４の内部は真空に保たれている）。
【００２１】
イオン源１は、図示していないが、プラズマ室と、イオン源コイルと、ガス及びマイクロ波供給源と、引き出し電極とを有する。プラズマ室には、イオン源コイルによる磁場が印加される。また、ガス及びマイクロ波供給源からガス及びマイクロ波が導入される。これによりプラズマが生成される。そして、引き出し電極により、生成したプラズマからイオンビーム３を引き出し、質量分離器２に放射する。
【００２２】
質量分離器２は、質量と電荷との特定の比を持つイオンだけを取り出すものであり（ここで不要なイオンは除かれる）、水平方向にイオンビーム３を偏向させるように構成されている。その後、イオンビーム３は、接続管３１ｂを通りエンドステーション４に導かれる。
【００２３】
エンドステーション４には、底面に設置した支柱９に保持されている回転ディスク７が設けられている。この回転ディスク７は、回転駆動装置（図示せず）によって回転ディスク７の中心点３３を中心として回転するとともに、駆動装置（図示せず）により支柱９の他端を中心に振り子動作（以下において「スキャン動作」という）するように構成されている。そして、回転ディスク７には、自身の円周上に均等のピッチで放物線状に複数のアーム８が取り付けられ、アーム８の先端部（回転ディスク７が接続されている端部の反対側）にウエハ５を保持するウエハホルダ６が接続されている。また、エンドステーション４は、支柱９に接続されたアーム３０に吊り下げられ、ウエハホルダ６に搭載されたウエハ５と対向する位置で固定されている、加熱ユニット１０を有している。なお、図１では、加熱ユニット１０は、イオン注入方向から見て、最上位（１２時の位置）に位置するウエハホルダ６に対向する位置で固定されているが、これは例示に過ぎない。また、以下の実施形態において、少なくとも１個以上のウエハ５が、ウエハホルダ６に保持されているものとする。
【００２４】
ビームラインから導かれたイオンビーム３は、エンドステーション４内のウエハホルダ６に載置されたウエハ５に矩形３２の形状に収束して照射されるように構成されている。そして、その際に、回転ディスク７が回転動作およびスキャン動作を行うことで、ウエハ５の全面にイオンビーム３が照射される。また、本第１の実施形態のイオン注入装置は、イオン注入のプロセスにおいて、ウエハ５が最適な温度（なお、最適な温度は、生産するウエハの仕様により異なる）になるようにイオンビームを制御して照射できるように構成されているものとする。さらに、後段で詳細に説明するが、ウエハ５の対向面に吊り下げられている加熱ユニット１０は、イオン注入の際に、ウエハ５を部分的に加熱してウエハの温度分布を均一にするように構成されている。
【００２５】
続いて、図２〜図６を用いて本第１の実施形態のイオン注入装置がイオン注入のプロセスにおいて、ウエハ５を最適な温度にし、かつ温度分布を均一にする構成について詳細に説明する。
【００２６】
図２は、本第１の実施形態のイオン注入装置が有するウエハホルダ６の斜視図である。図３は、図２に示すウエハホルダ６の垂直面Ａによる断面部分をＢ側から見た断面図である。
【００２７】
図２に示すように、ウエハホルダ６は、ホルダベース１１、ホルダベース１１に取り付けられている１箇所のストッパ部１２、およびウエハ５を裏面から保持する２箇所の裏面サポート部１３ａ、ｂを有している。そして、ウエハホルダ６は、ストッパ部１２および裏面サポート部１３ａ、ｂの３箇所でウエハ５を保持する。
【００２８】
また、図３に示すように、ストッパ部１２は、ウエハ５と接触するカーボンストッパ１４、及び石英背面ストッパ１５を有して構成されている。このウエハ５と接触するストッパ部１２から伝熱及び輻射による熱逃げが発生する。この熱逃げの原理は、以下の通りである。
【００２９】
すなわち、イオン注入のプロセスにおいて、ウエハ５には、最適な温度になるようにイオンビーム３が照射されている（特に、ＳＩＭＯＸウエハを生産する場合には、ウエハ５を高温に保つようにイオンビーム３が制御されている）。一方、ウエハ５のストッパ部１２には、イオンビーム３が照射された場合を考慮し、金属汚染やパーティクルの影響が少ない材料が用いられている。そして、それらの材料（例えばカーボン等）は、ウエハと比べて熱伝導率が高い。そして、ストッパ部１２の放熱効果により、イオン注入の際に、ストッパ部１２近傍のウエハ５の温度が低下する現象が生じ、ウエハの温度分布が不均一になる。なお、ストッパ部１２に、イオンビーム３を長時間照射することで、ストッパ部１２の温度を上げることも考えられる。しかしながら、この方法では、イオンビーム３の照射によりストッパ部１２から発生するパーティクルが増大するため、所望する品質のウエハを生産できない。
【００３０】
図４は、本第１の実施形態の加熱ユニット１０の設置位置の一例について説明するための図である。（ａ）図に示すように、加熱ユニット１０は、回転ディスク９を保持する支柱９に接続されたアーム３０に取り付けられ、ストッパ部１２と接するウエハ５の近傍に対向した位置に設置されている（回転するウエハ５の特定部分だけを加熱できるように固定されている）。この加熱ユニット１０は、加熱ランプ１７（例えば赤外線ランプ）を有し、ウエハの一部を非接触で加熱できるランプ加熱装置として構成されている。そして、（ｂ）図に示すようにウエハ５が回転しながら加熱ユニット１０を横切ることで、ウエハ５のストッパ部１２の近傍部分だけを加熱することができる。
【００３１】
続いて、加熱ユニット１０の構成を説明する。図５は、本第１の実施形態の加熱ユニット１０の集光手段の構成を例示した図である。図５では、（ａ）図にランプ１７が発するランプ光の集光手段として、反射板を放物形状に構成したものを示し、（ｂ）図に反射板を楕円形状に構成したものを示している。
【００３２】
さて、（ａ）図に示すように、加熱ユニット１０の加熱ランプ１７は、自身からウエハ５を見た面（Ｃ１−Ｃ２面）を除いて、反射板１８ａにより覆われている。また、反射板１８ａは、放物形状１９で構成されている反射面を有している。このよう構成することで指向性を有さない加熱ランプを用いる場合であっても、ウエハ５の加熱したい部分に、効率よく加熱光を集光できる。なお、本実施形態では、放物形状１９を具体的に限定しないが、ウエハの加熱部分に合わせて放物形状を設定することで、集光面積を最適化することができる。
【００３３】
（ｂ）図は、反射板１８ｂの反射面を上記（ａ）図が示す放物形状１９に代え、楕円形状２０に構成したものである。この楕円形状２０の反射板１８ｂの集光の原理を説明する。楕円形状は、２つの中心点を有しており、１つの中心点から発せられた光は、楕円形状内面で反射し、もう１つの中心点に集光するという特性を有している。したがって、加熱ランプ１７を、１つの中心点近傍に配置し、ウエハ５の加熱部分をもう１つの中心点近傍に配置することで、所望する加熱部分を効率的に加熱することができる。
【００３４】
また、加熱ユニット１０ａ、ｂとウエハ５との距離を変えることで、ウエハ５への集光面積を可変でき、簡単な調整で加熱部分を調整することができる。
【００３５】
次に、本第１の実施形態の加熱ユニット１０の加熱量を制御する構成を説明する。図６は、本第１の実施形態のイオン注入装置が有する加熱ユニット１０の加熱量を制御する制御装置の構成図である。
【００３６】
図示するように制御装置は、温度検出器２３と、温度制御部２４と、加熱源制御部２５とを有する。
【００３７】
温度検出器２３は、加熱ユニット１０が加熱するウエハ５の中の加熱部分の温度を測定し、該測定した測定温度データを温度制御部２４に出力するように構成されている。なお、本第１の実施形態では、温度検出器２３の具体的な構成については、特に限定しないが、例えば、温度測定手段として放射温度計を用いることができる。また、温度検出器２３の設置位置については特に限定しないが、例えば、加熱ユニット１０と同様に、支柱９に接続されたアーム（図示しないが図１に示すアーム３０と同様の構成）に吊り下げ、ウエハホルダ６に搭載されたウエハ５に対向する位置に固定するようにしてもよい（または、加熱ユニット１０に固定して取り付けてもよい）。そして、このように温度検出器２３を支柱９に接続したアームに固定することで、回転ディスク７の回転動作およびスキャン動作により、ウエハ５が動いても、ウエハ５の加熱部分の温度を測定することができる（温度検出器２３のウエハ５に対する相対的な位置は変わらないため）。また、温度検出器２３を、エンドステーション４の外側に設置してもよい（この場合、温度検出器２３は、動作するウエハ５の加熱部分の温度を検出できるように構成しておく）。
【００３８】
温度制御部２４は、温度設定部４０および比較演算部４１を有している。温度設定部４０は、外部から最適な温度（以下において「最適温度」という）の入力を受け付けて保持するように構成されている。なお、この「最適温度」とは、生産するウエハの仕様により特定される温度のことを云い、この「最適温度」でイオン注入を行うことで、所望する品質のウエハを生産することができるものとする。また、イオン注入のプロセスにおいて、ウエハ５のイオン注入面は、「最適温度」になるようにイオンビーム３が照射されているものとする。なお、上述した通り、ストッパ部１２と接触するウエハ５の近傍は、ストッパ部１２への熱伝導により「最適温度」より低温になっている。この「最適温度」の入力は、イオン注入装置のオペレータまたはイオン注入装置の提供者が行う。
【００３９】
比較演算部４１は、所定の時間間隔で温度検出器２３から測定温度データの入力を受け付ける。比較演算部４１は、測定温度データを受け付けた場合、温度設定部４０から最適温度データを取得し、受け付けた測定温度データと取得した最適温度データとを比較する。
【００４０】
そして、比較演算部４１は、測定温度データの方が、最適温度データより低い場合（「最適温度データ」＞「測定温度データ」）、ヒータを加熱する旨を示す信号（以下において「加熱データ」という）を加熱源制御部２５に出力する。一方、比較演算部４１は、測定温度データが、最適温度データ以上の場合（「最適温度データ」≦「測定温度データ」）には、加熱を停止する旨を示すデータ（以下において「加熱停止データ」という）を加熱源制御部２５に出力する。
【００４１】
加熱源制御部２５は、温度制御部２４から「加熱データ」を取得した場合、ウエハ５を加熱するように加熱ユニット１０を制御する。一方、加熱源制御部２５は、温度制御部２４から「加熱停止データ」を取得した場合には、加熱ユニット１０の加熱を停止する。
【００４２】
このように構成することにより、イオン注入する際に温度が低下する、ウエハのストッパ部１２と接触する部分の近傍を加熱する際、加熱部分の加熱状況を考慮することができる。その結果、本第１の実施形態では、ウエハの温度分布の均一化を最適な加熱量で実現することができる。また、加熱部分が「最適温度」より高温になった場合には、加熱を停止するようにしているため、ウエハ５が「最適温度」より高くなることを防ぐことができる。
【００４３】
なお、温度制御部２４および加熱源制御部２５には、ＣＰＵ（中央演算処理装置）と、ＣＰＵが実行するプログラムやデータを一時的に記憶する主記憶装置と、上記機能を実行するためのプログラムが予め記憶されているハードディスク等の補助記憶装置と、外部の装置とのデータの送受信の制御を行うインタフェースとを有する、一般的なコンピュータシステムを用いることができる。そして、温度制御部２４および加熱源制御部２５の機能は、上記ＣＰＵが、上記補助記憶装置に記憶されている各プログラム（温度制御プログラム、加熱源制御プログラム）を、上記主記憶装置にロードして実行することで実現することができる。また、温度制御部２４および加熱源制御部２５には、上記温度制御機能および加熱源制御機能を実現する専用の回路構成を有する専用装置を用いるようにしてもよい。
【００４４】
このように、本第１の実施形態によれば、イオン注入する際、ウエハ５の中で最適温度より低くなるウエハのストッパ部１２と接触する部分の近傍を部分的に加熱することがきる。そのため、ストッパ部１２からの熱逃げにより温度分布が不均一となった、ウエハ５のイオン注入面の温度分布を均一に保つことができる。その結果、イオン注入の際に、ウエハ５のイオン注入面全体を最適な温度に保つことができる。なお、本第１の実施形態の説明では、加熱ユニット１０を、図４に示すように、回転ディスク９を保持する支柱９に接続されているアーム３０に取り付けられている場合を例に説明したが、本実施形態は特にこれを限定するものではない。例えば、図９に示すように、ウエハホルダ６毎に加熱ユニット１０を取り付けるようにしてもよい。
【００４５】
続いて、本発明の第２の実施形態について説明する。本第２の実施形態は、イオン注入する際にウエハ５全体の温度分布を測定し、その測定結果に基づいて、所定の「最適温度」より低い部分を選択し、加熱するように構成したものである。すなわち、本第２の実施形態は、ウエハ５全体の温度分布が測定できる温度検出器を設け、上記温度測定結果に基づいて、所定の「最適温度」より低い部分のみを選択することとした点において、イオン注入する際の温度分布の低い部分を、予めウエハのストッパ部１２と接触する部分の近傍と特定し、その特定している部分のみを加熱している第１の実施形態と異なっている。なお、本第２の実施形態の説明において、上記第１の実施形態と同じ構成については同じ符号を用いることとする。また、本第２の実施形態の説明は、上記第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００４６】
さて、本第２の実施形態のイオン注入装置の概略構成は、加熱ユニットの構造および加熱制御が異なる以外は図１に示す第１の実施形態と同じである。また、ウエハホルダ６の構造についても、図２および図３で示す第１の実施形態のものと同じである。そこで、第１の実施形態と異なる加熱ユニットの構成および加熱制御について説明する。
【００４７】
最初に、本第２の実施形態の加熱ユニットについて説明する。図７は、本発明の第２の実施形態の加熱ユニット１０の構成を説明するための図である。（ａ）図に示すように、本第２の実施形態の加熱ユニット１０ｂは、ウエハ５のイオン注入面全体が加熱できるように、複数のランプ１７（ａ、ｂ、ｃ、…、ｎ）を有して構成されている。そして、加熱ユニット１０の複数のランプ１７（ａ、ｂ、ｃ、…、ｎ）は、後述する加熱源制御部により所定のランプ１７（例えば、ランプ１７ａおよび１７ｃを加熱する）を加熱することができるように制御される。なお、加熱ユニット１０ｂのエンドステーション４の中での取り付け位置および取り付け手段については、図４に示す第１の実施形態のものと同じである。また、複数のランプ１７（ａ、ｂ、ｃ、…、ｎ）の集光手段についても図５に示す第１の実施形態のものと同じである。
【００４８】
このように加熱ユニット１０ｂを、ウエハ５のイオン注入面の複数箇所を加熱できるように構成したことで、イオンを注入している際、ウエハ５の中で「最適温度」より低い部分が複数箇所ある場合でも、その複数箇所に対して加熱することができる。すなわち、（ｂ）図に示すように、ウエハ５が回転しながら加熱ユニットを横切ることで、ウエハ５の温度が「最適温度」より低い部分だけを加熱することができる（ウエハ５の温度分布の低い部分の対向面に位置するランプ１７のみを加熱するように制御しているため）。
【００４９】
このように本第２の実施形態によれば、例えば、ウエハ５のストッパ部１２に接触する部分だけでなく裏面サポート部１３から熱が逃げるような場合や、何らかの理由でウエハ５に「最適温度」より低い部分が複数箇所生じるような場合であっても、複数箇所を部分的に加熱できるため、イオン注入の際に、ウエハ５を最適な温度に制御することができる。
【００５０】
続いて、本第２の実施形態の加熱ユニット１０ｂの加熱制御の構成について図８を用いて説明する。図８は、本第２の実施形態の加熱ユニット１０ｂの加熱量を制御する制御装置の構成を説明するための図である。図示するように、制御装置は、温度検出器５０と、加熱部分選択部５１と、温度制御部５２と、加熱源制御部５３とを有する。
【００５１】
温度検出器５０は、イオン注入されている際のウエハ５のイオン注入面の温度分布を測定できるように構成されている。温度分布を測定する具体的手段については特に限定しないが、例えば、ウエハ５のイオン注入面を所定の面積毎に分割し、該分割した部分毎の温度を測定することでウエハ５のイオン注入面の温度分布を求めるようにしてもよい（複数の温度検出器を用いるようにしてもよい）。
【００５２】
また、本第２の実施形態の温度検出器５０は、ウエハ５の温度分布が測定できる位置に設置されている。この設置位置について特に限定しないが、例えば、温度検出器５０は、エンドステーション６の接続管３１ｂが接続される面に外部から固定し設置するようにしてもよい（図１参照）。そして、回転ディスク７の動作により、ウエハホルダ６に保持されたウエハ５が回転およびスキャン動作を行うため、温度検出器５０は、ウエハ５の全面にイオンビーム３の照射される原理と同様の原理で、ウエハ５のイオン注入面の温度分布を測定することができる。
【００５３】
そして、温度検出器５０は測定した温度分布データを加熱部分選択部５１に出力する。また、温度検出器５０は、加熱部分選択部５１から加熱部分を示すデータ（後段で説明する）を受け付ける。そして、温度検出器５０は、上記受け付けた加熱部分を示すデータが特定するウエハ５の加熱部分の温度を測定し、該加熱部分と対応付けた測定温度データを温度制御部５２に出力する。なお、温度検出器５０の具体的な構成について特に限定しないが、ウエハ５の温度を測定する手段として、例えば、放射温度計を用いることができる。
【００５４】
加熱部分選択部５１は、温度検出器５０からの温度分布データを受信した場合、該温度分布データに基づいて、ウエハ５の中の加熱する部分を特定し、該特定した部分を示すデータ（以下において「加熱部分データ」という）を加熱源制御部５３および温度検出器５０に出力する。具体的には、加熱部分選択部５１は、予め「最適温度」データを保持している（「最適温度」データは、温度設定部４０が保持するデータと同じである）。そして、加熱部分選択部５１は、受信した温度分布データに基づいて、上記「最適温度」より低い温度部分が在るか否かを判定し、該「最適温度」より低い部分が在る場合には、その部分を加熱部分と特定し、特定した「加熱部分データ」を加熱源制御部５３および温度検出器５０に出力する。
【００５５】
温度制御部５２は、図４で示した上記第１の実施形態の温度制御部２４と同様の構成の温度設定部４０および比較演算部５４を有している。すなわち、温度制御部５２は、比較演算部５４の機能が上記第１の実施形態のもの（比較演算部４１）と異なる以外は同様の機能を有している。
【００５６】
比較演算部５４は、温度検出器５０が送信する加熱部分と対応付けた測定温度データを受信する。そして、比較演算部５４は、加熱部分毎に図４で示す比較演算部４１と同様の処理を行い、加熱部分毎に対応付けた「加熱データ」或いは「加熱停止データ」を加熱源制御部５３に出力する。
【００５７】
加熱源制御部５３は、加熱部分選択部５１から受信した「加熱データ」に基づいて、「加熱部分データ」が示すウエハ５の該当部分を加熱できる位置のランプ１７（ａ、ｂ、ｃ、…、ｎ）を制御し、ウエハ５の該当部分を加熱する。また、加熱源制御部５３は、比較演算部５４が出力する加熱部分毎の「加熱データ」或いは「加熱停止データ」を受信した場合、受信したデータ（「加熱データ」或いは「加熱停止データ」）毎に、第１の実施形態の加熱源制御部２５と同様の処理を行う。
【００５８】
なお、加熱部分選択部５１、温度制御部５２、および加熱源制御部５３には、ＣＰＵ（中央演算処理装置）と、ＣＰＵが実行するプログラムやデータを一時的に記憶する主記憶装置と、上記機能を実行するためのプログラムが予め記憶されているハードディスク等の補助記憶装置と、外部の装置とのデータの送受信の制御を行うインタフェースとを有する、一般的なコンピュータシステムを用いることができる。そして、加熱部分選択部５１、温度制御部５２および加熱源制御部５３の機能は、上記ＣＰＵが、上記補助記憶装置に記憶されている各プログラム（加熱選択プログラム、温度制御プログラム、加熱源制御プログラム）を、上記主記憶装置にロードして実行することで実現することができる。また、加熱部分選択部５１、温度制御部５２および加熱源制御部５３には、上記加熱部分選択機能、上記温度制御機能、および加熱源制御機能を実現する専用の回路構成を有する専用装置を用いるようにしてもよい。
【００５９】
このように、本発明の第２の実施形態によれば、イオン注入のプロセスにおいて、ウエハ５の中に「最適温度」より低い温度の部分が複数ある場合でも、その複数の部分を選択し、部分的に加熱することができる。そのため、イオン注入の際のウエハ５のイオン注入面の温度を最適な温度にし、かつ温度分布を均一化することができる。
【００６０】
続いて、本発明の第３の実施形態について説明する。本発明の第３の実施形態は、上記第１の実施形態と加熱ユニットの構成が相違する以外は同じである。具体的には、本第３の実施形態は、上記第１の実施形態の加熱ユニット１０が、ランプにより加熱するランプ加熱方式を用いるようにしたのに対して、本第３の実施形態は、レーザ光加熱方式を用いるようにしている点が相違している。なお、本第３の実施形態の説明において、上記第１の実施形態と同じ構成については同じ符号を用いることとする。また、以下において、上記第１の実施形態と異なる加熱ユニットの構成のみを説明することとする。
【００６１】
図１０は、本発明の第３の実施形態のイオン注入装置の加熱ユニットの構成を説明するための図である。
【００６２】
図示するように、本第３の実施形態の加熱ユニットは、エンドステーション４の外部に設置されたレーザ発生部２１、レーザ光の伝送路２２、および集光レンズ２６を有する。エンドステーション４の外側に設置されたレーザ発生部２１に接続されたレーザ光を伝送する伝送路２２は、エンドステーション４の外部から内部に向けて貫通し、ストッパ部１２と接するウエハ５の近傍に対向した位置で、集光レンズ２６に接続されている。集光レンズ２６は、ストッパ部１２が接するウエハ５の近傍にレーザ光を照射できるように伝送路２２により固定されている。そして、レーザ発生部２１で発光したレーザ光は伝送路２２にて伝播し、集光レンズ２６で集光又は拡散され、所定の照射面積でウエハ５に照射される。なお、レーザ発生部２１は、ウエハの一部を非接触で加熱できるレーザ光発生装置として構成されている。また、伝送路２２には、例えば光ファイバを用いることができる。集光レンズ２６には、レーザ集光レンズを用いることができる。なお、本第３の実施形態の説明では、第１の実施形態の加熱ユニット１０の代わりにレーザ光加熱方式の加熱ユニットを用いる場合を例に説明したが、上記第２の実施形態の加熱ユニット１０ｂの代わりに、レーザ光加熱方式の加熱ユニットを用いることもできる。この場合、レーザ光加熱方式の加熱ユニットは、ウエハの複数部分を選択し加熱できるように構成しておくようにする。
【００６３】
このように、本第３の実施形態では、ウエハ５を部分的に加熱する手段として、上記第１の実施形態の加熱ランプに代え、指向性が強いレーザ光を用いるようにしているため、ウエハ５の部分的な加熱を容易に行うことができる。
【００６４】
このように、上記実施形態１〜３によれば、イオン注入している際のウエハ５の中で、最適な温度より低い部分のみを加熱することができるため、イオン注入している際のウエハ５の温度を最適な温度に制御することができる（ウエハ５のイオン注入面全体を最適な温度にすることができる）。さらに、上記実施形態では、加熱が必要な部分のみを加熱している。その結果、本実施形態では、加熱手段として大型の加熱装置を用いる必要がない（例えば、ウエハ全体を高温の加熱ランプで加熱する必要がない）ため、大型の加熱手段により発生する金属汚染の問題を抑えることができる。また、上記実施形態によれば、ウエハの加熱部分の温度を測定し、測定した温度を考慮して加熱量を調整するため、無駄のない最適な加熱でウエハ５の温度を「最適温度」に制御することができる。
【００６５】
なお、本発明は以上で説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、本実施形態の説明（図１）では、加熱ユニット１０を、１箇所に設ける場合を例に説明したが、複数設置するようにしてもかまわない。
【００６６】
また、本実施形態では、温度設定部４０（図６、図８）が、オペレータから受け付けた「最適温度」を保持し、比較演算部４１は、その最適温度を用いて加熱を続けるか否かを判断するようにしているが、特にこれに限定しない。例えば、温度検出器２３により、ウエハ５の加熱部分と、ウエハ５のそれ以外部分（加熱部分以外）との２箇所の温度を検出するようにしておく。そして、温度制御部（２４、５２）および加熱源制御部（２５、５３）は、検出した２箇所の温度を利用して、上記加熱部分に対する加熱を継続するか否かを判断し、該２箇所の温度を用いて、継続して加熱する場合の加熱量を制御するようにしてもよい（加熱部分以外の温度になるように加熱部分の温度制御を行う）。また、温度検出器２３で、加熱部分以外のウエハのイオン注入面の温度を複数箇所検出し、加熱部分の温度と、それ以外の検出した温度の平均値により加熱ユニット１０を制御するようにしてもよい（加熱部分以外の温度の平均値になるように加熱部分の加熱を制御する）。
【００６７】
さらに、本第１の実施形態では、加熱ユニット１０がアーム３０で吊り下げられ、ストッパ部１２と接するウエハ５の近傍に対向した位置で固定されている場合を例に説明したが、特にこれに限定するものではない。加熱ユニット１０を移動可能に構成し、ウエハ５の中で「最適温度」より低い部分を加熱できる位置に加熱ユニット１０を移動させ、その温度の低い部分だけを加熱するようにしてもよい。例えば、図４において、アーム８を鉛直方向に伸縮できるように構成しておく。そして、例えば、裏面サポート部１３と接するウエハ５の近傍の温度が、「最適温度」より低い場合、図４の（ａ）図に示す位置から下向きにアーム８を伸ばして、該当する位置を加熱できるように加熱ユニット１０を移動させる。その結果、（ｂ）図に示すようにウエハ５が回転しながら加熱ユニット１０を横切ることで、裏面サポート部１３と接するウエハ５の近傍の部分だけを加熱することができる。
【００６８】
また、上記第１の実施形態において、上記第２の実施形態に適用した加熱ユニット１０ｂを用いるようにしてもよい。そして、ウエハ５の中で「最適温度」より低い箇所が複数ある場合、上記第２の実施形態と同様に、「最適温度」より低いウエハ５の位置を加熱できる加熱ランプ１７（ａ、ｂ、ｃ、…、ｎ）を加熱するようにしてもよい。
【００６９】
また、上記図５において、加熱ユニット１０の集光手段の構成として反射板を用いる場合を例示したが、特にこれに限定するものではない。集光手段は、加熱ランプ１７のランプ光がウエハ５の特定の部分に集光できるように構成されていればよい。例えば、集光手段として集光レンズを用いるようにしてもよい。
【００７０】
また、本実施形態の説明では、イオン注入に必要なエネルギをイオン源１の引き出し電極（図示せず）のみで与える場合について説明しているが特にこれに限定するものではない。例えば、ビームラインの質量分離器２より下流に後段加速管を設けて、質量分離器２から放出されたイオンビーム３を該後段加速管で所定のエネルギを持つまで加速するように構成してもよい（その場合にビームラインを構成する、ウエハ付近にイオンビーム３を収束させるＱレンズおよび中性子を除く偏向部をもうけるようにする）。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１実施形態が適用されたイオン注入装置の概略構成を示す図である。
【図２】本第１の実施形態のイオン注入装置が有するウエハホルダ６の斜視図である。
【図３】図２に示すウエハホルダ６の垂直面Ａによる断面部分をＢ側から見た断面図である。
【図４】本第１の実施形態の加熱ユニット１０の設置位置の一例について説明するための図である。
【図５】本第１の実施形態の加熱ユニット１０の集光手段の構成を例示した図である。
【図６】本第１の実施形態のイオン注入装置が有する加熱ユニット１０の加熱量を制御する制御装置の構成図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の加熱ユニット１０の構成を説明するための図である。
【図８】本第２の実施形態の加熱ユニット１０ｂの加熱量を制御する制御装置の構成を説明するための図である。
【図９】本第１の実施例の加熱ユニット１０の取り付け例を説明するための図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態のイオン注入装置の加熱ユニットの構成を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７２】
１…イオン源、２…質量分離器、３…イオンビーム、４…エンドステーション、５…ウエハ、６…ウエハホルダ、７…回転ディスク、８…アーム、９…支柱、１０…加熱ユニット、１１…ホルダベース、１２…ストッパ部、１３ａ…裏面サポート部、１３ｂ…裏面サポート部、１４…カーボンストッパ、１５…石英背面ストッパ、１７…加熱ランプ、１８ａ…反射板、１８ｂ…反射板、１９…放物形状、２０…楕円形状、２１…レーザ発光部、２２…伝送路、２３…温度検出器、２４…温度制御部、２５…加熱源制御部、２６…集光レンズ、３０…アーム、３１…接続管、３３…回転ディスク７の中心、４０…温度設定部、４１…比較演算部、５０…温度検出器、５１…加熱部分選択部、５２…温度制御部、５３…加熱源制御部、５４…比較演算部
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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