JPH053107B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体や化合物半導体の製造或は物質
の表面改質に使用されるイオン注入装置に関す
る。

（従来の技術） 従来のこの種のイオン注入装置は、例えば第１
図示のようにイオン注入室ａ内にプラテンｆで保
持してウエハ等のワークｂを設け、その前方のイ
オンビームｃの径路にフアラデーフラツグｄと該
径路の側方にフアラデー箱ｅを設けて構成される
を一般とし、フアラデーフラツグｄによりイオン
ビームｃの電流測定すると共にワークｂに均一に
イオン注入するためにビーム走査系を調整したの
ち該フラツグｄを側方に退去させ、イオンビーム
ｃをワークｂに照射し、その際フアラデー箱ｅは
ワークｂに注入されるイオンのドーズ量を正確に
測定するためにワークｂの表面からイオン衝撃に
より飛び出した２次電子をビーム電流測定系から
逃さないように作用する。

（発明が解決しようとする問題点） 前記のように従来のイオン注入装置はワークを
例えば−170℃から500℃の範囲で温度制御し乍ら
イオン注入処理を施す手段は備えておらず、ワー
クはイオン注入に伴なう発熱による昇温にまかさ
れており、所定温度状態でイオン注入を行なえな
い。また、従来のイオン注入装置はイオン注入室
へワークを出し入れする都度、該注入室内が外部
に開かれるので注入室内が汚染される不都合があ
り、ワーク自体も大気に曝されて汚染し易く、取
出したときにワークの温度と大気温度との間に差
があるのでワーク品質に変化を来たす欠点があ
る。

本発明はこうした従来のイオン注入装置の不都
合、欠点を解消することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明では、真空のイオン注入室内にウエハそ
の他のワークを設置し、その前面にイオンビーム
を照射してイオン注入処理を施すようにしたもの
に於て、該イオン注入室内に、ワークを取付けた
ワークホルダを保持して前後に移動自在にワーク
ホルダ移動装置を設け、該ワークホルダの背後に
該ワークホルダ移動装置の後退時に該ワークホル
ダの背面と当接する液体窒素等の低温媒体を導入
したタンクを設置し、該ワークの前方にこれを加
熱する赤外線ヒータその他の第１輻射加熱装置を
設け、該イオン注入室の外部から該イオン注入室
の透窓を介して該ワーク表面温度を測定する放射
温度計に該第１輻射加熱装置を制御すべく接続
し、更に該イオン注入室の側方に該イオン注入室
と仕切弁を介して連通し且つ真空圧と大気圧とに
制御可能なロードロツク室を設け、その内部に、
該ワークホルダを該仕切弁を介してワークホルダ
移動装置へと往復搬送するワークホルダ搬送装置
と、該ワークホルダの前方からワークを加熱する
赤外線ヒータその他の第２輻射加熱装置と、該ワ
ークホルダの背面に接離自在のワーク冷却装置並
びに該ワークをワークホルダとの間に密封する蓋
体を着脱自在に保持し且つ該ワークホルダへ該蓋
体を接離すべく移動自在の蓋体移動装置を設ける
ことにより、前記問題点を解決するようにした。

（作用） イオン注入処理されるべきワークを載せたワー
クホルダが真空排気されたロードロツク室から仕
切弁を介して真空のイオン注入室内へワークホル
ダ搬送装置により運び込まれ、ワークホルダ移動
装置に保持されると、イオン注入条件に応じて該
ワークホルダ移動装置が後退しワークホルダをタ
ンクに当接させるか或はワーク前方の第１輻射加
熱装置が作動され、ワークを冷却或は加熱する。
ワーク温度が予定値に達するとワークの前面にイ
オンビームが照射され、所定量のイオン注入が終
了すると再び仕切弁が開かれ、ワークホルダ搬送
装置がワークをワークホルダと共に真空のロード
ロツク室へと戻す。処理済みのワークの温度は常
温と差異があり、真空中でワーク温度を常温に戻
すには長い時間が掛るが、その時間を短縮するた
めに、ワーク温度が高いときはワークホルダの背
面にワーク冷却装置が接してワークを強制的に冷
却し、またワーク温度が低いときは第２輻射加熱
装置がワークを加熱して常温にまで戻す。次で蓋
体移動装置が常温に戻つたワークをワークホルダ
との間に密封すべく蓋体を被せ、該蓋体はロード
ロツク室内を大気圧に戻したときに蓋体内との圧
力差によりワークホルダと気密に接し、ワークを
真空状態に密封する。従つて該ワークを次工程に
於ける処理のためにロードロツク室から大気に曝
さずに移送することが出来、ワークの品質低下を
妨げる。

続いて次のワークを処理する場合、ロードロツ
ク室内のワークホルダ搬送装置にワークとワーク
ホルダを保持させると共に蓋体移動装置に蓋体を
保持させ、再び前記したように真空排気されたロ
ードロツク室から仕切弁を介してワークホルダ搬
送装置がイオン注入室へとワークを運び、イオン
注入処理が繰返される。

尚、該ワークはワークホルダと蓋体とで予め真
空状態に密封しておいたものをロードロツク室内
へ運び込むようにしてもよく、この場合、該ロー
ドロツク室内を真空排気したときに蓋体内外の圧
力がバランスするので蓋体移動装置によりワーク
ホルダから簡単に蓋体を取外せ、ワークをワーク
ホルダと共にイオン注入室内へ搬入することも出
来る。

（実施例） 本発明の実施例を別紙図面につき説明すると、
第２図に於て符号１は真空ポンプにより真空排気
されるイオン注入室、２は該イオン注入室１に導
入されたイオンビーム、３はイオンビーム２の照
射を受けその前面にイオン注入処理が施されるSi
ウエハ等のワークを示し、該ワーク３は板状のワ
ークホルダ４の前面に静電チヤツクにより或は機
械的手段により密接するように取付けされる。該
ワークホルダ４は、例えば該イオン注入室１の外
部から導入したエアシリンダ５とそのロツド６の
先端に設けたクランプ７からなるワークホルダ移
動装置８に着脱自在に保持され、該ロツド６の往
復動により該ワークホルダ４がイオンビーム２の
方向に前後に移動される。９はワークホルダ４の
背後に配置され、イオン注入室１の外部から補給
管１０を介して液体窒素、液体ヘリウム等の低温
媒体が供給されるタンク、１１はワークホルダ移
動装置８に保持したワーク３の前方からその前面
を照射するように設置された赤外線ヒータからな
る第１輻射加熱装置である。該第１輻射加熱装置
１１は例えばハロゲンランプにリフレクタを設け
て構成され、その熱量はイオン注入室１に設けた
透窓１２を介して該ワーク３の表面温度を測定す
る放射温度計１３により制御されるようにした。
１４は放射温度計１３がワーク３からの光の波長
を分析して出力する電気信号をリニアライズする
変換器、１５は該変換器１４からの信号が入力し
てワーク３が設定温度になるように微細制御する
温度調節器、１６は該温度調節器１５からの制御
出力を受けて第１輻射加熱装置１１への電力を調
節する電力制御器である。

１７は該イオン注入室１の側方に仕切弁１８を
介して連通するように設けられたロードロツク室
を示し、その内部の圧力は真空排気孔１９による
真空排気と空気その他のガスの導入とにより真空
圧と大気圧とに制御される。該ロードロツク室１
７内には、ワーク３を取付けたワークホルダ４を
機械的或は電気的に着脱自在に保持してロードロ
ツク室１７とイオン注入室１内のワークホルダ移
動装置８との間で受け渡し搬送するワークホルダ
搬送装置２０、該ワークホルダ４の前方からワー
ク３を加熱する赤外線ヒータその他の第２輻射加
熱装置２１、該ワークホルダ４の背面に接離自在
の冷し板等の冷却装置２２及び該ワーク３をワー
クホルダ４との間に密封する蓋体２３を磁石或は
機械的手段により着脱自在に保持すると共にシリ
ンダ等により該蓋体２３をワークホルダ４へ接離
すべく往復動自在の蓋体移動装置２４が設けられ
る。該冷却装置２２はロードロツク室１７の側方
の開閉自在の扉２５に挿通して設けたロツド２６
により往復動されてワークホルダ４の背面と接離
し、該扉２５を開いたときに、ワークホルダ搬送
装置２０の中間部の固定ピン２９を外すと、先端
部２０ａが回転軸２７を中心として鎖線で示すよ
うに屈曲してワークホルダ４がロードロツク室１
７の外部へと移動するようにした。２８は蓋体２
３の前端周縁に設けた真空シール用ガスケツトで
ある。

その作動を説明すると、まずロードロツク室１
７の扉２５を開いてワークホルダ搬送装置２０に
ワーク３を取付けたワークホルダ４を保持させる
と共に蓋体移動装置２４に蓋体２３を保持させ、
扉２５を閉じてその内部を真空排気孔１９から真
空に排気する。次いで仕切弁１８を開いて真空の
イオン注入室１内へワークホルダ搬送装置２０を
進出させ、これに保持したワークホルダ４及びワ
ーク３をワークホルダ移動装置８に渡したのち後
退して仕切弁１８を閉じる。該ワーク３に対する
イオン注入を高温状態で行なう予定のときは、放
射温度計１３と連動する第１輻射加熱装置１１を
作動させてワーク３の前面を例えば500℃の設定
温度に加熱したのちイオンビーム２を照射し、も
し低温状態でイオン注入するときは該ワークホル
ダ移動装置８を後退動させ、ワークホルダ４の背
面をタンク９に当接させて熱伝導によりワーク３
を例えば−170℃に冷却したのちイオンビーム２
を照射する。所定量のイオン注入が終ると、もし
ワークホルダ移動装置８が移動しているときは元
に戻し、再び仕切弁１８を開いてロードロツク室
１７からワークホルダ搬送装置２０がワーク３及
びワークホルダ４をワークホルダ移動装置８から
受取るべく進出させ、これを受取つてロードロツ
ク室１７へと戻り仕切弁１８を閉じる。該ワーク
３及びワークホルダ４はイオン注入条件により高
温或は低温状態にあり、これを常温にまで戻すに
は真空中では時間が掛るが、該ロードロツク室１
７に設けた第２輻射装置２１を作動させて低温の
ワーク３を常温にまで加熱するか或は冷却装置２
２をワークホルダ４に当接させて熱伝導により高
温のワーク３を常温にまで冷却することにより短
時間で行なえる。ワーク３が常温に戻ると、蓋体
移動装置２４が蓋体２３をワーク３を覆うように
ワークホルダ４に当接させ、ロードロツク室１７
内が大気圧に戻される。これにより蓋体２３は、
その内部が真空圧で外部が大気圧となるので、ワ
ークホルダ４との間にワーク３を密封するように
圧接し、この状態でロードロツク室１７からワー
クホルダ４を取出せば、ワーク３を大気に曝さず
に次の処理工程へ移送出来、イオン注入済みワー
クの品質の低下がない。

尚、該ロードロツク室１７を大気圧に戻す前
に、室内に多少の不活性ガスを導入すれば、不活
性ガス雰囲気でワーク３をワークホルダ４と蓋体
２３で密封することが出来る。

第２図の符号３０はイオンビーム２のイオン電
流を測定するフアラデーフラツグを示し、該フア
ラデーフラツグ３０はイオン注入中は側方へ退去
する。

イオン注入に際してワーク３の冷却スピードや
温度制御のために、ワークホルダ移動装置８の後
退力を放射温度計１３と連動して変化させ、ワー
クホルダ４とタンク９との圧接力を例えば０〜５
Kg／cm²の範囲で変化させるようにしてもよく、ま
たワークホルダ４とタンク９との間に、例えばレ
ニウム、アルミニウム、真鍮、真空グリース等の
介在物を設け、ワーク３の降温の速さと到達温度
を可変制御することも出来る。

更にロードロツク室１にイオン注入のために運
び込まれるワーク３は、予め他の場所でワークホ
ルダ４と蓋体２３で密封されたものであつてもよ
く、この場合、該ワークホルダ４をワークホルダ
搬送装置２０に保持させ、蓋体移動装置２４を前
進させて蓋体２３へこれを保持すべく当接させ
る。そしてロードロツク室１７内を真空化すると
蓋体２３の内外の圧力が釣合うようになり、ワー
クホルダ４と密接していた蓋体２３が簡単に外
れ、該蓋体２３を保持した蓋体移動装置２４を後
退させると、第２図示のイオン注入室１へワーク
３及びワークホルダ４を搬入する状態となし得
る。

（発明の効果） 以上のように本発明によるときは、イオン注入
室内に低温媒体を導入したタンクを設け、これに
ワークホルダ移動装置により保持したワークホル
ダの背面を当接自在とすると共に該ワークの前方
に放射温度計と連動する第１輻射加熱装置を設け
てワークの加熱制御出来るようにしたので、イオ
ン注入中のワーク温度を設定温度に維持すること
が出来、所望の表面質のイオン注入ワークを製作
し得、該イオン注入室の側方に真空圧と大気圧と
に制御自在のロードロツク室を仕切弁を介して設
け、その室内にイオン注入室へワークを取付けた
ワークホルダを往復搬送するワークホルダ搬送装
置と、イオン注入室から戻つたワーク及びワーク
ホルダを常温に戻す第２輻射加熱装置及び冷却装
置と、該ワークをワークホルダとの間に密封する
蓋体の蓋体移動装置とを設けるようにしたので、
イオン注入されたワークを迅速に常温に戻し蓋体
で密封することが出来、イオン注入済みワークの
変質、汚染を防ぐことが出来る等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のイオン注入装置の截断側面図、
第２図は本発明の実施例の截断側面図である。 １……イオン注入室、２……イオンビーム、３
……ワーク、４……ワークホルダ、８……ワーク
ホルダ移動装置、９……タンク、１１……第１輻
射加熱装置、１２……透窓、１３……放射温度
計、１７……ロードロツク室、１８……仕切弁、
２０……ワークホルダ搬送装置、２１……第２輻
射加熱装置、２２……冷却装置、２３……蓋体、
２４……蓋体移動装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 真空のイオン注入室内にウエハその他のワー
   クを設置し、その前面にイオンビームを照射して
   イオン注入処理を施すようにしたものに於て、該
   イオン注入室内に、ワークを取付けたワークホル
   ダを保持して前後に移動自在のワークホルダ移動
   装置を設け、該ワークホルダの背後に該ワークホ
   ルダ移動装置の後退時に該ワークホルダの背面と
   当接する液体窒素等の低温媒体を導入したタンク
   を設置し、該ワークの前方にこれを加熱する赤外
   線ヒータその他の第１輻射加熱装置を設け、該イ
   オン注入室の外部から該イオン注入室の透窓を介
   して該ワークの表面温度を測定する放射温度計に
   該第１輻射加熱装置を制御すべく接続し、更に該
   イオン注入室の側方に該イオン注入室と仕切弁を
   介して連通し且つ真空圧と大気圧とに制御可能な
   ロードロツク室を設け、その内部に、該ワークホ
   ルダを該仕切弁を介してワークホルダ移動装置へ
   と往復搬送するワークホルダ搬送装置と、該ワー
   クホルダの前方からワークを加熱する赤外線ヒー
   タその他の第２輻射加熱装置と、該ワークホルダ
   の背面に接離自在のワーク冷却装置並びに該ワー
   クをワークホルダとの間に密封する蓋体を着脱自
   在に保持し且つ該ワークホルダへ該蓋体を接離す
   べく移動自在の蓋体移動装置を設けたことを特徴
   とするイオン注入装置。