JPH0227778B2 - - Google Patents

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JPH0227778B2
JPH0227778B2 JP55127356A JP12735680A JPH0227778B2 JP H0227778 B2 JPH0227778 B2 JP H0227778B2 JP 55127356 A JP55127356 A JP 55127356A JP 12735680 A JP12735680 A JP 12735680A JP H0227778 B2 JPH0227778 B2 JP H0227778B2
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C30B31/22—Doping by irradiation with electromagnetic waves or by particle radiation by ion-implantation
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、真空室における被処理物の処理方
法および装置に関する。
真空室で物を処理する際、多くの場合、被処理
物の温度制御が望まれる。そのような場合の一つ
には半導体ウエーハのイオン注入があり、この場
合には高エネルギーイオンビームを半導体ウエー
ハに直射し加熱する。いかなるイオン注入方法で
も、ウエーハの加熱には多くの望ましくない結果
が伴う。すなわち、フオトレジスト膜が損傷さ
れ、ガスを放出して収縮し、そのため前記膜の使
用で意図したウエーハの望ましい正確なパターン
が破壊されるのもその１つである。初期の注入装
置では、シリコンウエーハからの除熱は放射効果
のみ依存していた。真空システムには典型的な例
として７×10-7トルのガス分子は存在しないの
で、実際には熱の伝導流路は存在しない。イオン
注入装置のビーム力の増大につれて、熱放射冷却
のみでは最早不充分となり、シリコンウエーハを
密着させて伝導度を増加する試みがなされてき
た。その試みの１つは、熱伝導性コンフオーマツ
ト（柔軟材）を利用し、これを機械的にシリコン
片の裏側に圧着して、ウエーハとコンフオーマツ
トの間にできるだけ多数の点接触を形成し、かく
して支持部材への熱伝導を求めようとするもので
ある。コンフオーマツトの使用により顕著な温度
降下は実現されたものの、一方、反復性熱不均一
および保守費の昴騰等の諸問題に逢着した。
この発明の目的は、真空雰囲気下において被処
理物と支持部材との間に適度の熱伝導を与え、か
つ従来技術の欠点を除去する方法および装置の提
供にある。
下記に詳述する発明は、真空室における被処理
物の処理方法および装置に関する。この発明によ
れば、被処理物と支持部材との間には加圧ガスが
送給されて、ウエーハの温度調整を可能にするに
足る伝導率を付与する。
圧力に対するガスの伝導率は、ほぼ3000psiか
ら大気圧の5/760までは均一であるが、そのレベ
ルから伝導率が急激に低下する。経験の示すとこ
ろによれば、約0.5乃至2.0トルの圧力下のシリコ
ンウエーハと支持部材との間に存在するガスは非
常に拡散速度が低く、ウエーハの温度を適度に期
待するに足る熱伝導率を付与する反面、真空シス
テムのボイドとなるものとされている。
この発明の別の態様によれば、ウエーハを支持
部材に密着させて、ガスの過剰流を制限するとと
もに、熱伝導路を短小なものにしている。
この発明の別の態様によれば、ウエーハとその
周囲に隣接する支持部材との間にシールを施して
ガスが真空室へ逃げるのをさらに制限する。
この発明のその他の特色および利点は、添付図
面を参照して下記の説明を読むことによりさらに
明瞭になる。図面では、同一参照番号は各図の類
似構造部材を指している。
真空中の被処理物の温度調節を目的とする熱伝
導についてこの発明は広範囲に適用可能である
が、特にイオン注入装置における半導体ウエーハ
の冷却に適している。したがつて、以下この発明
を前記イオン注入装置に関して述べることとす
る。
第１図と第２図はイオン注入装置を略示してい
る。この装置では、高圧電力供給部１２に接続さ
れたソース１１からイオンが射出されて、加速器
１３を経由し、ビーム線１４に沿つて末端ステー
シヨン１５に達し、そこでイオンは半導体ウエー
ハに指向される。真空室系のソース１１、加速器
１３、ビーム線１４および末端ステーシヨン１５
は、真空ポンプ装置１６によつて高真空下に維持
される。典型的には、前記イオン注入装置はイオ
ンビームがウエーハに指向される場合には、ほぼ
７×10-7トルで作動される。
イオン注入装置の部材は第２図からより明瞭で
ある。ソース１１から発射されたイオンは、加速
器１３で方向指示される前に分析磁石２１によつ
て新たに方向づけられ、次いで３段４極レンズ２
２とスキヤナ２３とを順次通過する。末端ステー
シヨン１５では、ウエーハ２４は入口カセツト２
５から入口ステーシヨン２６へ方向づけられ、真
空ロツク２７を経て高真空室１７に入り、処理ス
テーシヨン２８に至り、そこでウエーハ２４はイ
オンビームを受ける。ウエーハ２４は、処理ステ
ーシヨン２８から真空ロツク２９を経て出口ステ
ーシヨン３２の出口カセツト３１に至る。
第３図はウエーハの構造とその入口カセツト２
５から出口カセツト３１への移動状況を略示す
る。第３図に示すように、ウエーハはカセツト２
５から第１ゲート弁３３を通過してウエーハ止め
３４に至る。このときゲート弁３３は閉じて真空
ロツク２７は中位の真空度に減少される。次い
で、第２ゲート弁３５が開かれ、ウエーハは処理
ステーシヨン２８に止め４０で係止されている支
持部材としてのターゲツトブロツク３６へ重力で
送給される。通常は、ウエーハはターゲツトブロ
ツク３６に係止され、次いで揺れアーム３７で傾
けられ、適量分のイオンを受ける。次いで、ター
ゲツトブロツク３６を揺り下げてウエーハを係止
状態から解き、ウエーハは重力で第３開放ゲート
弁３８を経て真空ロツク２９内の止め３９に至
る。次いで、ゲート弁３８を閉じ、第４ゲート弁
４１を開き、かくしてウエーハを重力で出口カセ
ツト３１へ送給する。
第４図には、ウエーハ２４のターゲツトブロツ
ク３６への位置づけおよび係止が略示されてい
る。その場合、ターゲツトブロツク３６は冷却剤
循環システム４２から内部通路３６″を経てフレ
オンを循環するような冷却システムにより冷却で
きるようにされている。ウエーハ２４はクランプ
４３によつてターゲツトブロツク３６に係止され
る。クランプ４３は中心４３′に開口してイオン
ビームを通過し、またその周囲に隣接するウエー
ハ２４に係合するようにされている。
約0.5乃至2.0トルの加圧ガスがみぞ３６′を経
由してウエーハ２４とターゲツトブロツク３６と
の中間面に送給されて、ウエーハから冷却された
ターゲツトブロツクへと熱伝導を行う。高度の熱
伝導率を有するガス、例えば（360゜Kで伝導率が
上昇する）窒素、ネオン、ヘリウム又は水素をソ
ース４４から調整器４５とリーク弁４６とを経由
してみぞ３６′へと指向する。３″ウエーハ２４を
望ましい温度に維持するには、みぞ３６′の端部
に設けられた約1000分の10乃至20吋径の開口部で
充分であることが判明した。
第５図は窒素に関するガス圧力とサーマルコン
ダクタンスとのグラフを示す。それから明らかな
ように、ほぼ5.0トルまでは熱伝導率は高度を維
持するが、ここから急激に下降に転ずる。0.5乃
至2.0トルの範囲のガスを使用すれば、ウエーハ
から熱を除去するに適当な熱伝導率を付与でき
る。第６図はウエーハの温度とイオンビーム力と
のグラフを示し、それから窒素ガスを0.8トルと
1.5トルで使用すれば有効であることが明らかで
ある。
この発明を成功させるのに必要であるとは考え
られないけれども、ウエーハ２４とその周囲に隣
接するターゲツトブロツク３６との間にＯリング
４７を用いて、シールを施すことができる。
作用ガスと圧力ガスとの選択がシステム操作の
効率と性質とによつてなされることは当業者には
明白であろう。
したがつて、この発明を別な処理方法における
ウエーハの温度制御に利用できることも当業者に
は明白であろう。典型的な適用可能な方法は、当
業者に公知のプレーナーエツチングシステムにお
ける半導体ウエーハのプラズマエツチング、イオ
ンビームミリングおよび電子ビーム焼きなましで
ある。
その他の改変および変形は、特許請求の範囲で
制御される以外この発明にしたがつて利用可能で
ある。
この発明は前記のようであつて、被処理物を真
空室で処理する方法において、被処理物を前記真
空室の処理ステーシヨンのオリフイスを有する支
持部材に該オリフイスを覆つて載せ、被処理物を
支持部材に係止する工程と、この係止により支持
部材で支持された状態の被処理物と支持部材との
間に加圧ガスを前記オリフイスを経て送給して被
処理物と直接接触させ、被処理物と支持部材間の
熱伝導を行なう工程とを含むため、真空室におけ
る被処理物の温度を効果的に調整することがで
き、従来のコンフオーマツトを使用するものに比
べて反復性にすぐれ、熱不均一等も回避すること
ができる。また処理装置においては簡単な構造
で、被処理物の一連の処理を行うことができると
いう優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施例を示すブロツク略
図、第２図は同上の要部の略平面図、第３図は第
２図のものの線３−３による概略縦断面図、第４
図は第３図のものの一部の切断正面図、第５図は
窒素ガスに関するガス圧力に対する熱伝導率を示
すグラフ、第６図はイオン注入装置中のシリコン
ウエーハで、冷却されていないウエーハと、この
発明にしたがつて２つの異なる圧力度の窒素で冷
却したウエーハの両温度とイオンビーム力との温
度グラフである。 １１……ソース、１３……加速器、１４……ビ
ーム線、１５……末端ステーシヨン、１６……真
空ポンプ装置、１７……高真空室、２１……分析
磁石、２２……レンズ、２３……スキヤナ、２４
……ウエーハ、２５……入口カセツト、２６……
入口ステーシヨン、２７，２９……真空ロツク、
２８……処理ステーシヨン、３１……出口カセツ
ト、３２……出口ステーシヨン、３３，３５，３
８，４１……ゲート弁、３４，３９，４０……ウ
エーハ止め、３６……ターゲツトブロツク、３
６′……みぞ、３７……揺れアーム、４２……冷
却剤循環システム、４３……クランプ、４６……
リーク弁。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 被処理物を真空室で処理する方法において、
    被処理物を前記真空室の処理ステーシヨンのオリ
    フイスを有する支持部材に該オリフイスを覆つて
    載せ、被処理物を支持部材に係止する工程と、こ
    の係止により支持部材で支持された状態の被処理
    物と支持部材との間に加圧ガスを前記オリフイス
    を経て送給して被処理物と直接接触させ、被処理
    物と支持部材間の熱伝導を行なう工程とを含むこ
    とを特徴とする被処理物の処理方法。 ２ 前記被処理物をその周囲に隣接する支持部材
    へ密着する工程を含む特許請求の範囲第１項記載
    の処理方法。 ３ 前記ガスを約0.5乃至2.0トルの圧力で被処理
    物と支持部材との間に送給する特許請求の範囲第
    １項記載の処理方法。 ４ 前記被処理物が半導体ウエーハであり、かつ
    ウエーハイオン注入の目的で処理ステーシヨンの
    ウエーハにイオンビームを直射する工程と、被処
    理ウエーハを前記ガスにより支持部材と熱接触さ
    せる工程とを含む特許請求の範囲第１項記載の処
    理方法。 ５ 前記支持部材を冷却する手段を含み、この冷
    却手段により被処理物を、被処理物から加圧ガス
    を経て冷却された支持部材に至る熱伝導により冷
    却する工程を含む特許請求の範囲第１項又は第４
    項記載の処理方法。 ６ 真空下で被処理物を操作し処理する装置であ
    つて、真空室と、入口ステーシヨンと、前記真空
    室の処理ステーシヨンと、出口ステーシヨンと、
    前記処理ステーシヨンで被処理物を位置づけるた
    めのほぼ平坦な支持表面をもち、かつ加圧ガスの
    オリフイスを有する支持部材と、この支持部材に
    前記オリフイスを覆つて載せられる被処理物を支
    持部材に係止する部材と、被処理物の温度を制御
    する部材とを含み、この温度制御部材は、被処理
    物と支持部材との間に加圧ガスを前記オリフイス
    を経て送給する部材を含むことを特徴とする被処
    理物の処理装置。 ７ 前記ガスの圧力が約0.5乃至2.0トルであるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の処理
    装置。 ８ 前記被処理物をその周囲に隣接する支持部材
    へ密着する部材を含む特許請求の範囲第６項記載
    の処理装置。 ９ 前記被処理物が半導体ウエーハであり、かつ
    ウエーハイオン注入の目的で処理ステーシヨンの
    ウエーハにイオンビームを直射する部材と、被処
    理ウエーハを前記ガスにより支持部材と熱接触さ
    せる部材とを含む特許請求の範囲第６項記載の処
    理装置。 １０ 前記支持部材を冷却する手段を含み、この
    冷却手段により被処理物を、被処理物から加圧ガ
    スを経て冷却された支持部材に至る熱伝導により
    冷却する部材を含む特許請求の範囲第６項又は第
    ９項記載の処理装置。 １１ 前記ガスの圧力を調整するための部材を含
    む特許請求の範囲第６項項記載の処理装置。
JP12735680A 1979-09-14 1980-09-16 Method and device for thermally conducting vacuum coated article to be treated Granted JPS5648132A (en)

Applications Claiming Priority (1)

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US06/075,401 US4261762A (en) 1979-09-14 1979-09-14 Method for conducting heat to or from an article being treated under vacuum

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JPS5648132A JPS5648132A (en) 1981-05-01
JPH0227778B2 true JPH0227778B2 (ja) 1990-06-19

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EP (1) EP0025670B2 (ja)
JP (1) JPS5648132A (ja)
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DE (1) DE3066291D1 (ja)

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