JPH0716351U - 被処理物保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 被処理物を保持するプラテン１の内部には、
冷媒流通領域２が設けられており、この冷媒流通領域２
には、異径同心状に円弧状隔壁５・６・７が設けられ
て、同心円状の冷媒流路が形成されている。冷媒流通領
域２の略中心部に冷媒導入口３、その上端部に冷媒排出
口４が設けられている。各隔壁５・６・７には、円弧の
長さを略二等分する部位に空気抜き穴５ｂ・６ｂ・７ｂ
が形成されている。 【効果】 冷媒は、冷媒流通領域２内を略均一に流れ
る。さらに、冷媒流路８〜１１内に空気が残存すること
はなく、冷媒は冷媒流通領域２内をくまなく流れる。こ
れにより、プラテン１に密着して保持されている被処理
物は、その全域にわたって略均等に冷却され、被処理物
の表面温度が不均一になるといった事態が回避される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えばイオン注入装置等に具備され、半導体ウェハ等の被処理物を 保持する被処理物保持装置に関し、詳しくは、被処理物をその全域にわたって均 一に冷却する機能を備えた被処理物保持装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

イオン注入装置は、注入したい不純物をイオン化し、この不純物イオンを磁界 を用いた質量分析法により選択的に取り出し、電界により加速してシリコンウェ ハ等の被処理物に照射することで、被処理物内に不純物を注入するものである。 そして、このイオン注入装置は、半導体プロセスにおいてデバイスの特性を決定 する不純物を任意の量および深さに制御性良く注入できることから、現在の集積 回路の製造に重要な装置になっている。

【０００３】 上記イオン注入装置では、被処理物は、高真空のターゲットチャンバ内に設け られたプラテンに保持された状態でイオンビームの照射を受ける。この場合、被 処理物は、ビームの持つエネルギーを受け取るため、ビーム照射時間とともにそ の温度が上昇する。不純物イオンを任意の量および深さに制御性良く注入し、期 待通りの注入結果を得るためには、ビーム照射中の被処理物の過熱を防止する必 要がある。

【０００４】 そこで、従来、ビーム照射中の被処理物の極端な温度上昇を避けるため、図３ および図４に示すように、被処理物を固定保持する円盤状のプラテン５１の内部 に、帯状の冷媒流路５６を形成し、該冷媒流路５６に水等の冷媒を流して被処理 物を冷却するようになっている。

【０００５】 尚、上記図３は、図４のＢ−Ｂ線矢視断面図である。また、上記図４の線Ｘよ りも上方部分は、図３のＣ−Ｃ線矢視断面を示し、上記線Ｘよりも下方部分は、 図３のＤ−Ｄ線矢視断面を示している。また、上記図３および図４に示す矢印Ｑ は、冷媒の流れを示している。

【０００６】 上記プラテン５１は、均一なイオン注入を行うために、図４に示すように、プ ラテン回転駆動部５２に駆動されて回転するようになっている。プラテン回転駆 動部５２は、プラテンアーム５３に支持されており、これらプラテン回転駆動部 ５２およびプラテンアーム５３の内部には、図示しないポンプに通じている冷媒 導入配管５４および冷媒排出配管５５が設けられている。上記冷媒導入配管５４ は、プラテン５１の中央部付近に設けられた冷媒導入口５７に接続され、また、 上記冷媒排出配管５５は、冷媒導入口５７の近傍に設けられた冷媒排出口５８に 接続されている。

【０００７】 上記の構成において、イオン注入が行われる場合、被処理物は、先ず、プラテ ン５１の保持面５１ａに裏面が密着するようにして保持される。イオンビームは 略水平方向に進行するので、被処理物が起立状態になるようにプラテンアーム５ ３が移動し、軸ｂを中心として振り子運動をする（軸ｂを中心としてプラテンア ーム５３が回転し、上下にスイングする）。これに同期して、プラテンアーム５ ３の回転方向とは逆方向に、それと同じ角速度で、プラテン５１がプラテン回転 駆動部５２によって回転駆動されるので、プラテン５１の向きは常に一定に保た れる。この状態でイオンビームの照射が開始される。このイオン注入処理中、上 記冷媒導入配管５４を通った冷媒は、プラテン５１の中央部付近の冷媒導入口５ ７から冷媒流路５６に流入し、該冷媒流路５６を周回してプラテン５１を冷却し た後、冷媒排出口５８から冷媒排出配管５５へ排出される。このようにしてプラ テン５１が冷却されているので、該プラテン５１によって温度上昇した被処理物 が冷却され、イオン注入処理中の被処理物の過熱が防止される。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記従来の構成では、冷媒排出口５８がプラテン５１の中央付 近にあるため、冷媒の流量が少ない場合や、冷媒流路５６内に空気が残っている 場合に、冷媒流路５６の上端部に冷媒が流れず、被処理物をその全域にわたって 均等に冷却することができなくなるので、イオン注入処理中の被処理物の温度分 布が不均一となり、イオン注入が高精度に行えないという問題点が生じる。

【０００９】 本考案は、上記に鑑みなされたものであり、その目的は、被処理物の全域にわ たって略均等に冷却を行い、被処理物の温度分布が不均一になるのを回避できる 被処理物保持装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案の被処理物保持装置は、被処理物を保持面に密着させて保持する保持部 材を備え、該保持部材の内部に冷媒が流通する中空状の冷媒流通領域が形成され ているものであって、上記の課題を解決するために、以下の手段が講じられてい ることを特徴とするものである。

【００１１】 即ち、上記冷媒流通領域の略中心部に、該冷媒流通領域に冷媒を導入するため の冷媒導入口が設けられると共に、該冷媒流通領域の上端部に該冷媒流通領域か ら冷媒を排出するための冷媒排出口が設けられ、上記冷媒流通領域に、冷媒流通 用開口部を有する円弧状隔壁が、上記冷媒導入口を中心とする異径同心状に複数 設けられて冷媒流路が形成されており、上記各円弧状隔壁には、円弧の長さを略 二等分する部位に空気抜き穴が形成され、隣り合う円弧状隔壁の冷媒流通用開口 部と空気抜き穴とが対向配置されると共に、径の最も大きい円弧状隔壁の空気抜 き穴と冷媒排出口とが対向配置されている。

【００１２】

【作用】

上記の構成にれば、被処理物を保持する保持部材の内部には、冷媒流通領域が 設けられており、この冷媒流通領域には、異径同心状に複数の円弧状隔壁が設け られて、同心円状の冷媒流路が形成されている。また、冷媒流通領域の略中心部 に冷媒導入口が設けられ、該冷媒流通領域の上端部に冷媒排出口が設けられてい る。このため、冷媒は、冷媒流通領域の略中心部から導入されて、冷媒流通領域 内の同心円状の冷媒流路を流れ、冷媒流通領域の上端部から排出される。

【００１３】 ここで、上記各円弧状隔壁には、円弧の長さを略二等分する部位に空気抜き穴 が形成されている。即ち、空気抜き穴は、冷媒流通用開口部とは円弧の中心を隔 てた反対側に形成されている。そして、隣り合う円弧状隔壁の冷媒流通用開口部 と空気抜き穴とが対向配置されている。即ち、隣り合う隔壁の冷媒流通用開口部 の開口方向が略１８０°異なるように配置されている。そして、径の最も大きい 円弧状隔壁の空気抜き穴と冷媒排出口とが対向配置されている。即ち、各円弧状 隔壁の上端部には、冷媒流通用開口部か空気抜き穴の何れかが存在する。

【００１４】 このため、冷媒流路に冷媒を流せば、各円弧状隔壁の上端部に残存する空気が 冷媒流通用開口部または空気抜き穴から抜けて、冷媒流通領域の上端部へと移動 する。そして、冷媒流通領域の上端部には冷媒排出口が設けられているので、冷 媒流通領域内の空気は全て冷媒排出口から排出され、冷媒流通領域内に残存する ことはない。したがって、冷媒は、冷媒流通領域内をくまなく流れる。

【００１５】 また、冷媒は、同心円状に形成された冷媒流路を流れるため、冷媒流通領域内 を略均一に流れる。即ち、角度がついた冷媒流路の場合、隅角部の流れが滞って 均一な流れにならないが、上記のように冷媒流路が同心円状に形成されている場 合、どの部分でも流れが滞ることはなく、冷媒の流れが略均一になる。

【００１６】 このように、冷媒は、冷媒流通領域内をくまなく略均一に流れるので、保持部 材は、その全域にわたって略均一に冷却され、この結果、保持部材の保持面に密 着して保持されている被処理物は、その全域にわたって略均等に冷却される。

【００１７】

【実施例】

本考案の一実施例について図１および図２に基づいて説明すれば、以下の通り である。

【００１８】 本実施例に係る被処理物保持装置は、イオン注入装置に具備されるものであり 、図１および図２に示すように、半導体ウェハ等の被処理物を保持する保持部材 としての円盤状のプラテン１を備えている。尚、本実施例では、水平方向にイオ ンビームを静電的に走査すると共に、被処理物を保持するプラテン１を垂直方向 に機械的に走査する、いわゆるハイブリッドスキャン型のイオン注入装置を例に 挙げて説明するがこれに限定されるものではない。

【００１９】 上記プラテン１の内部には、冷媒が流通する中空状の冷媒流通領域２が断面略 円状に形成されている。そして、この冷媒流通領域２の中心部には、該冷媒流通 領域２に冷媒を導入するための冷媒導入口３が設けられると共に、該冷媒流通領 域２の上端部には、該冷媒流通領域２から冷媒を排出するための冷媒排出口４が 設けられている。

【００２０】 また、上記冷媒流通領域２には、図１に示すように、冷媒流通用開口部５ａ・ ６ａ・７ａをそれぞれ有する円弧状隔壁５・６・７が、上記冷媒導入口３を中心 として異径同心状に設けられている。

【００２１】 また、上記各円弧状隔壁５・６・７には、円弧の長さを略二等分する部位に、 即ち、冷媒流通用開口部５ａ・６ａ・７ａとは円弧の中心を隔てた反対側に、そ れぞれ空気抜き穴５ｂ・６ｂ・７ｂが形成されている。尚、上記空気抜き穴５ｂ ・６ｂ・７ｂは、冷媒流通用開口部５ａ・６ａ・７ａと比べて非常に小さく、冷 媒が空気抜き穴５ｂ・６ｂ・７ｂを通過する量は非常に少なくなっている。

【００２２】 そして、これらの隔壁５・６・７は、隣り合う隔壁の冷媒流通用開口部と空気 抜き穴とが対向配置されている。即ち、隣り合う隔壁の冷媒流通用開口部の開口 方向が略１８０°異なるように形成されている。また、最も径の大きい隔壁７の 空気抜き穴７ｂと冷媒排出口４とが対向配置されている。

【００２３】 これにより、上記冷媒流通領域２には、円弧状隔壁５によって第１冷媒流路８ 、隔壁５の外周部と隔壁６の内周部とによって第２冷媒流路９、隔壁６の外周部 と隔壁７の内周部とによって第３冷媒流路１０、隔壁７の外周部と冷媒流通領域 ２の端部とによって第４冷媒流路１１がそれぞれ形成される。

【００２４】 上記プラテン１は、図２に示すプラテン回転駆動部１２に回転可能に支持され ている。このプラテン回転駆動部１２は、被処理物の全面への均一なイオン注入 を可能にするために、イオン注入処理中、被処理物を保持したプラテン１を回転 駆動するようになっている。

【００２５】 上記プラテン回転駆動部１２は、移動可能に設けられたプラテンアーム１３に 支持されており、これらプラテン回転駆動部１２およびプラテンアーム１３の内 部には、図示しないポンプに通じている冷媒導入配管１４および冷媒排出配管１ ５が設けられている。上記冷媒導入配管１４は、上記プラテン１の冷媒導入口３ に接続され、また、上記冷媒排出配管１５は、プラテン１の冷媒排出口４に接続 されている。

【００２６】 上記の構成において、被処理物保持装置の動作を以下に説明する。

【００２７】 被処理物保持装置のプラテン１には、図示しないクランプ機構が設けられてお り、プラテン１はこのクランプ機構により、図２に示す保持面１ａに被処理物を 密着させて保持する。

【００２８】 イオンビームは略水平方向に進行するので、被処理物が起立状態になるように プラテンアーム１３が移動し、軸ａを中心として振り子運動をする（軸ａを中心 としてプラテンアーム１３が回転し、上下にスイングする）。これに同期して、 プラテンアーム１３の回転方向とは逆方向に、それと同じ角速度で、プラテン１ がプラテン回転駆動部１２によって回転駆動される。これにより、図１中に矢印 Ｙ₁ ・Ｙ₂ で示される方向が上下方向となるように、プラテン１の向きが常に一 定に保たれる。但し、設定される注入角に応じて、プラテン１は傾けられる。そ して、プラテン１内部には冷媒が流される。

【００２９】 即ち、図１および図２中に矢印Ｐで示されるように、ポンプから送り出された 冷媒は、プラテンアーム１３およびプラテン回転駆動部１２内に設けられた上記 冷媒導入配管１４を通って、プラテン１の中央部に形成された冷媒導入口３から 第１冷媒流路８に流入する。この冷媒は、冷媒流通用開口部５ａから第２冷媒流 路９に流入し、該流路９を流れた後、冷媒流通用開口部６ａから第３冷媒流路１ ０に流入し、該流路１０を流れた後、冷媒流通用開口部７ａから第４冷媒流路１ １に流入し、該流路１１を流れた後、冷媒排出口４から冷媒排出配管１５へ排出 される。

【００３０】 このとき、冷媒流路８〜１１を形成する隔壁５・６・７に空気抜き穴５ｂ・６ ｂ・７ｂが設けられていると共に、冷媒排出口４が冷媒流通領域２の上端部に設 けられているので、各冷媒流路８〜１１内に空気が残存することはなく、冷媒は 冷媒流通領域２内をくまなく流れる。

【００３１】 即ち、冷媒流路８〜１１に冷媒を流す前には冷媒流路８〜１１内に空気が存在 しており、冷媒流路８〜１１に冷媒を流すことにより、大部分の空気が冷媒排出 口４から押し出される。ここで、例えば、隔壁７に空気抜き穴７ｂがなければ、 冷媒流路１０の上端部に空気が残存して冷媒が流れない領域ができるが、空気抜 き穴７ｂが存在するために、冷媒流路１０の上端部に残存する空気は、冷媒圧に 押されて空気抜き穴７ｂから抜けて、第４冷媒流路１１に移動し、第４冷媒流路 １１の上端に設けられた冷媒排出口４から排出される。このように、隔壁５・６ ・７に空気抜き穴５ｂ・６ｂ・７ｂが設けられているため、各冷媒流路８〜１０ 内には空気が残存しないのである。そして、冷媒排出口４が冷媒流通領域２の上 端部に設けられているので、冷媒流通領域２内の全ての空気が冷媒排出口４から 排出されるのである。

【００３２】 この状態で、プラテン１がプラテン回転駆動部２に駆動されて回転し、イオン 注入処理が開始される。このイオン注入処理中、ビームの照射を受けて被処理物 の温度が上昇し、被処理物の熱がプラテン１へ伝達されてプラテン１の温度も上 昇する。そして、上記のように冷媒がプラテン１内の冷媒流路８〜１１を流れる ことにより、プラテン１の熱は、上記のようにしてプラテン１内の冷媒流路８〜 １１を流れる冷媒へ伝達され、プラテン１が冷却される。

【００３３】 ここで、冷媒は、同心円状に形成された冷媒流路８〜１１を流れるため、冷媒 流通領域２内を略均一に流れる。即ち、角度がついた冷媒流路の場合、隅角部の 流れが滞って均一な流れにならないが、上記のように冷媒流路８〜１１が同心円 状に形成されている場合、どの部分でも流れが滞ることはなく、冷媒の流れが略 均一になる。また、上述のように、冷媒流通領域２内には空気が残存しておらず 、冷媒は冷媒流通領域２内をくまなく流れる。

【００３４】 これらの作用により、プラテン１の保持面１ａは、全域にわたって略均一に冷 却される。これにより、保持面１ａに密着して保持されている被処理物は、その 全域にわたって略均等に冷却され、イオン注入処理中の被処理物の表面温度が略 均一となり、イオン注入が高精度に行われる。

【００３５】 以上のように、本実施例の被処理物保持装置は、被処理物を保持面１ａに密着 させて保持するプラテン１を備え、該プラテン１の内部に冷媒が流通する中空状 の冷媒流通領域２が形成されているものであって、上記冷媒流通領域２の中心部 に、該冷媒流通領域２に冷媒を導入するための冷媒導入口３が設けられると共に 、該冷媒流通領域２の上端部に該冷媒流通領域２から冷媒を排出するための冷媒 排出口４が設けられ、また、上記冷媒流通領域２には、冷媒流通用開口部５ａ・ ６ａ・７ａを有する円弧状隔壁５・６・７が、上記冷媒導入口３を中心とする異 径同心状に設けられて冷媒流路が形成されており、上記各隔壁５・６・７には、 円弧の長さを略二等分する部位に空気抜き穴５ｂ・６ｂ・７ｂが形成され、そし て、隣り合う隔壁の冷媒流通用開口部と空気抜き穴とが対向配置されると共に、 最も径の大きい円弧状隔壁７の空気抜き穴７ｂと冷媒排出口４とが対向配置され ている構成である。

【００３６】 上記の構成によれば、冷媒流通領域２内に同心円状に冷媒流路８〜１１が形成 されているので、冷媒は、冷媒流通領域２内を略均一に流れる。さらに、冷媒流 路８〜１１を形成する隔壁５・６・７に空気抜き穴５ｂ・６ｂ・７ｂが設けられ ていると共に、冷媒排出口４が冷媒流通領域２の上端部に設けられているので、 各冷媒流路８〜１１内に空気が残存することはなく、冷媒は冷媒流通領域２内を くまなく流れる。これにより、プラテン１の保持面１ａは、全域にわたって略均 一に冷却される。したがって、保持面１ａに密着して保持されている被処理物は 、その全域にわたって略均等に冷却され、従来のように被処理物の表面温度が不 均一になるといった事態が回避される。

【００３７】 尚、上記実施例のプラテン１は、プラテン回転駆動部１２によって回転駆動さ れるようになっているが、回転せずに固定されていてもよい。また、上記実施例 では、被処理物保持装置をイオン注入装置に適用した例を示したが、他の装置に も適用できる。上記実施例は、あくまでも、本考案の技術内容を明らかにするも のであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではな く、本考案の精神と実用新案登録請求の範囲内で、いろいろと変更して実施する ことができるものである。

【００３８】

【考案の効果】

本考案の被処理物保持装置は、以上のように、被処理物を保持面に密着させて 保持する保持部材を備え、該保持部材の内部に冷媒が流通する中空状の冷媒流通 領域が形成されているものであって、上記冷媒流通領域の略中心部に、該冷媒流 通領域に冷媒を導入するための冷媒導入口が設けられると共に、該冷媒流通領域 の上端部に該冷媒流通領域から冷媒を排出するための冷媒排出口が設けられ、上 記冷媒流通領域に、冷媒流通用開口部を有する円弧状隔壁が、上記冷媒導入口を 中心とする異径同心状に複数設けられて冷媒流路が形成されており、上記各円弧 状隔壁には、円弧の長さを略二等分する部位に空気抜き穴が形成され、隣り合う 円弧状隔壁の冷媒流通用開口部と空気抜き穴とが対向配置されると共に、径の最 も大きい円弧状隔壁の空気抜き穴と冷媒排出口とが対向配置されている構成であ る。

【００３９】 それゆえ、冷媒流通領域内に空気が残存することがなく、冷媒は、冷媒流通領 域内をくまなく流れる。さらに、冷媒は、同心円状に形成された冷媒流路を流れ るため、冷媒流通領域内を略均一に流れる。したがって、保持部材は、その全域 にわたって略均一に冷却され、この結果、保持部材の保持面に密着して保持され ている被処理物は、その全域にわたって略均等に冷却されるので、従来のように 被処理物の温度分布が不均一になるといった事態を回避することができるという 効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示すものであり、被処理物
保持装置のプラテン内部の冷媒流路を示すプラテンの概
略断面図である。

【図２】上記被処理物保持装置の要部を示す説明図であ
る。

【図３】従来例を示すものであり、被処理物保持装置の
プラテン内部の冷媒流路を示すプラテンの概略断面図で
ある。

【図４】上記被処理物保持装置の要部を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ プラテン（保持部材） １ａ 保持面 ２ 冷媒流通領域 ３ 冷媒導入口 ４ 冷媒排出口 ５・６・７ 円弧状隔壁 ５ａ・６ａ・７ａ 冷媒流通用開口部 ５ｂ・６ｂ・７ｂ 空気抜き穴 ８ 第１冷媒流路（冷媒流路） ９ 第２冷媒流路（冷媒流路） １０ 第３冷媒流路（冷媒流路） １１ 第４冷媒流路（冷媒流路） １４ 冷媒導入配管 １５ 冷媒排出配管

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】被処理物を保持面に密着させて保持する保
   持部材を備え、該保持部材の内部に冷媒が流通する中空
   状の冷媒流通領域が形成されている被処理物保持装置に
   おいて、 上記冷媒流通領域の略中心部に、該冷媒流通領域に冷媒
   を導入するための冷媒導入口が設けられると共に、該冷
   媒流通領域の上端部に該冷媒流通領域から冷媒を排出す
   るための冷媒排出口が設けられ、 上記冷媒流通領域に、冷媒流通用開口部を有する円弧状
   隔壁が、上記冷媒導入口を中心とする異径同心状に複数
   設けられて冷媒流路が形成されており、 上記各円弧状隔壁には、円弧の長さを略二等分する部位
   に空気抜き穴が形成され、 隣り合う円弧状隔壁の冷媒流通用開口部と空気抜き穴と
   が対向配置されると共に、径の最も大きい円弧状隔壁の
   空気抜き穴と冷媒排出口とが対向配置されていることを
   特徴とする被処理物保持装置。