JPH0793122B2 - イオン処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えばイオン注入装置等のような、真空容
器内でウエハにイオンビームを照射して当該ウエハを処
理するイオン処理装置に関し、特に、ウエハがいわゆる
すりこぎ運動（みそすり運動とも言う）をするようにし
たイオン処理装置に関する。

〔従来の技術とその問題点〕

近年、半導体デバイスの微細化等に伴い、例えば第５図
に示すようなウエハ２の表面に刻まれた穴や溝等の凹み
４の底面4aのみならず、その側壁（側面）4bにもイオン
ビーム６を照射してイオン注入等を行うことができる装
置への要望が高まってきている。

ところが、従来のイオン注入装置等においては、ウエハ
２表面に対するイオンビーム６の入射方向が固定されて
いるため、上記のような要望に応えることはできない。

そこでこの発明は、上記のような要望に応えることがで
きるようにしたイオン処理装置を提供することを目的と
する。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明のイオン処理装置は、真空容器内に収納されて
いてウエハを保持するホルダと、このホルダを、それに
保持されたウエハ表面の中心点を通る直交２軸回りに回
転可能に支持する支持機構と、ホルダのウエハ保持面と
は反対側の面のほぼ中心部にほぼ垂直に係合された連結
部材と、この連結部材のホルダとは反対側の端部を円運
動させる駆動機構とを備え、しかもこの駆動機構が、ホ
ルダの後方に設けられていて、中心線がホルダに保持さ
れたウエハ表面の中心点を通る駆動軸と、この駆動軸を
回転させる回転駆動源と、この駆動軸と前記連結部材の
前記端部との間を連結し、駆動軸の回転によって当該端
部を駆動軸の中心線を中心にして円運動させる第１の連
結機構と、前記駆動軸内にそれと同軸状に収納された角
度調整軸と、この角度調整軸と前記連結部材の前記端部
との間を連結し、角度調整軸の動きによって当該端部の
前記円運動の半径を変える第２の連結機構とを備えるこ
とを特徴とする。

〔作用〕

ホルダは支持機構によって直交２軸回りに回転可能に支
持されているため、連結部材のホルダとは反対側の端部
を駆動機構によって円運動させると、当該連結部材はい
わゆるすりこぎ運動をし、それに係合されたホルダ、ひ
いてはそれに保持されたウエハもすりこぎ運動をする。
これは見方を変えれば、イオンビームは、固定されてい
ても、あたかもウエハ表面に対してすりこぎ運動をする
ように照射されることになる。従ってウエハ表面に設け
られた穴や溝等の凹みの側壁にもイオンビームを照射す
ることが可能になる。

〔実施例〕

第１図は、この発明の一実施例に係るイオン処理装置を
示す横断面図である。例えば容器本体8aと容器蓋8bとか
ら成り、例えばヒンジ９によって開閉可能にされている
真空容器８内に、図示しないイオン源等からのイオンビ
ーム６が導入されるようになっている。10はゲート弁で
ある。そして当該真空容器８内に、一方面側にウエハ２
を装着して保持することができるホルダ12が収納されて
いる。

ホルダ12は具体的には、当該ホルダ12を直交２軸回りに
回転可能に支持する支持機構16に支持されている。支持
機構16は、いわゆるジンバル機構と呼ばれるものであ
り、例えば第２図に示すように、真空容器８に矢印Ｃの
ように回転可能に軸支された軸14a、14bに取り付けられ
た枠（いわゆるカルダン枠）14内に、上記ホルダ12を設
け、これを枠14に対して、軸12a、12bによって矢印Ｄの
ように回転可能に軸支したような構造のものである。こ
れによって、ホルダ12を、例えばウエハ２表面の中心点
Ｏを中心に全方向に自由に傾斜させてすりこぎ運動でき
るように、即ち中心点Ｏを通る直交２軸回りに回転でき
るように支持している。

そしてホルダ12のウエハ保持面とは反対側の面のほぼ中
心部にほぼ垂直に連結部材18が係合、この例では固定さ
れており、更に当該連結部材18のホルダ12とは反対側の
端部にはこの例では軸20が固定されている。

軸20は、可変球面クランク22によって回転可能に軸支さ
れており、当該可変球面クランク22はそのクランク軸24
によってクランク29に回転可能に軸支されている。この
クランク29は、真空容器８に設けられた軸受部33によっ
て回転可能に軸支された駆動軸32の一方の端部に取り付
けられており、当該駆動軸32内には角度調整軸30が回転
可能に通されている。そして上記クランク軸24と角度調
整軸30とは、一対の傘歯車26、28によって連結されてい
る。即ちこの実施例では、可変球面クランク22およびク
ランク29等によって、駆動軸32の回転によって連結部材
18の端部を駆動軸32の中心線Ｊを中心にして円運動させ
る第１の連結機構を構成している。また、可変球面クラ
ンク22および傘歯車26、28等によって、角度調整軸30を
回すことによって連結部材18の端部の円運動の半径Ｒ
（第３図および第４図参照）を変える第２の連結機構を
構成している。

駆動軸32の他方の端部にはホイール34が取り付けられて
おり、これはモータ40のホイール38とタイミングベルト
36によって結ばれており、モータ40によって駆動軸32等
を例えば矢印Ａのように回転させるようにしている。

また角度調整軸30の先端部にはハンドル42が設けられて
おり、これによって手動で角度調整軸30を例えば矢印Ｂ
のように左右に回転させることができるようにしてい
る。

尚、第１図中の44は真空シール用の例えばＯリング等の
パッキンである。

角度調整軸30はその中心線Ｊ（これは駆動軸32の中心線
でもある）がホルダ12に保持されたウエハ２表面の中心
点Ｏを通るように配置されており、中心点Ｏの法線Ｈと
中心線Ｊとの成す角度αは、後述するようにハンドル42
を回すことによってこの例では０〜45度の範囲で可変と
されている。ちなみにこの角度αは、ウエハ２の表面に
対するイオンビーム６の入射角θに相当する。尚、クラ
ンク軸24の中心線Ｋも上記中心線Ｏを通るようにされて
おり、中心線Ｊ、Ｋ間の角度βは、上記角度αの最大値
の半分、即ちこの例では22.5度とされている。

上記装置においては、角度αを所定のものにしておい
て、モータ40を駆動すると、駆動軸32、クランク29、可
変球面クランク22等が一体となって中心線Ｊを中心にし
て矢印Ａのように回転して、軸20の部分を円運動させ
る。ちなみにその場合は、角度調整軸30は駆動軸32と一
体となって回転し、それ独自では回転（自転）しないた
め、角度αが変わることはない。

これを第３図を参照して説明すると、連結部材18の一端
は前記中心点Ｏに固定、他端は軸20の部分で軸支されて
おり、軸20の部分が中心線Ｊを中心とする半径Ｒの円Ｅ
上を矢印Ａのように円運動する。その結果、連結部18は
いわゆるすりこぎ運動（みそすり運動）させられ、それ
と共にウエハ２も中心点Ｏを中心にすりこぎ運動させら
れる。即ちウエハ２の中心点Ｏに対する法線Ｈは、中心
線Ｊの回りを所定角度αを保ちながらすりこぎ運動す
る。ちなみに、この場合はホルダ12やウエハ２は回転
（自転）しないことは言うまでもない。

上記のことは見方を変えれば、イオンビーム６は、固定
されていても、あたかもウエハ２表面に対して所定の入
射角θ（この例ではθ＝α）を保ちながらすりこぎ運動
をするように照射されることになる。従ってウエハ２の
表面に例えば第５図に示すような穴や溝等の凹み４が刻
まれている場合、その底面4aのみならずその側壁4bにも
万遍なくイオンビーム６を照射してイオン注入等の処理
を行うことができる。

しかもこの実施例においては、上述したようにハンドル
42を回すことによって角度αを例えば０〜45度の範囲内
で調整可能としている。

これを第１図と第４図を共に参照して説明すると、モー
タ40を停止させた状態でハンドル42を矢印Ｂのように例
えば０〜180度回転させると、角度調整軸30、傘歯車2
6、28、クランク軸24および可変球面クランク22が回転
し、それによって軸20の中心は、クランク軸24の中心線
Ｋを中心に第４図の半円Ｆ上を動き、角度調整軸30の中
心線Ｊと一致させることもできる。

軸20が第４図のように角度調整軸30の中心線Ｊから180
度離れている場合、軸20の回転半径Ｒは最大となり、ウ
エハ２のすりこぎ運動の際の傾き角度α、即ちイオンビ
ーム６の入射角度θは最大の45度となる。一方、軸20を
角度調整軸30の中心線Ｊと一致させた場合は、軸20の回
転半径Ｒは零となり、ウエハ２はすりこぎ運動をせず静
止したままであり、イオンビーム６の入射角度θは０度
となる。

従ってこの実施例のように角度αを調整可能にしておけ
ば、第５図に示したようなウエハ２の穴や溝等の凹み４
の寸法・形状等に応じて適切な入射角θを選択すること
ができるのでより好ましいと言える。

また上記装置においては、モータ40を所定の位置で止め
ておくと、ウエハ２の凹み４の所定の側壁だけにイオン
ビーム６を照射してイオン注入等を行うことも可能であ
る。

尚、連結部材18は、上記実施例と違って、その一端をホ
ルダ12の背面に回転可能に軸支し、その他端を可変球面
クランク22に固定するようにしても上記と同様の動作が
得られる。

また、角度αをこの実施例のように調整可能とする場
合、その調整範囲は必ずしも上述した０〜45度に限定さ
れるものではなく、他の角度範囲としても良い。

更に、ハンドル42の代わりにモータ（例えばパルスモー
タ）等をホイール34に取付け、それで角度調整軸30を回
転させることによって、角度αを遠隔操作するようにし
ても良い。

〔発明の効果〕

この発明は上記のとおり構成されているので、次のよう
な効果を奏する。

駆動機構の駆動軸を回転させることによって、ウエ
ハをいわゆるすりこぎ運動させることができ、これは見
方を変えれば、イオンビームは、固定されていても、あ
たかもウエハ表面に対してすりこぎ運動をするように照
射されることになるので、ウエハ表面に設けられた穴や
溝等の凹みの側壁にもイオンビームを照射してイオン注
入等の処理を行うことが可能となる。

１本の駆動軸を一方向に回転させるという単純な動
作によって、ウエハをすりこぎ運動させることができ
る。

前記駆動機構において、支持機構は、ホルダを、そ
れに保持されたウエハ表面の中心点を通る直交２軸回り
に回転可能に支持するものであり、駆動軸は、その中心
線がホルダに保持されたウエハ表面の中心点を通るよう
に配置されており、かつ第１の連結機構は、連結部材の
前記端部を、駆動軸の中心線を中心にして円運動させ
る、という構成であるので、ウエハはその表面の中心点
を中心にしてすりこぎ運動させられ、その際にウエハの
中心は移動しない。すりこぎ運動の際にウエハの中心が
移動する場合は、その移動量をも加味してイオンビーム
の照射領域を大きくしておかないと、すりこぎ運動の際
にウエハ全体にイオンビームを照射することができなく
なるため、イオンビームの照射領域とウエハの面積とで
決まるビーム利用効率が低下するけれども、この発明で
は、すりこぎ運動の際にウエハの中心が移動しないの
で、ビーム利用効率の低下を防ぐことができる。

同上の理由からイオンビームの照射領域を大きくす
ると、イオンビームを走査すると否とにかかわらず、照
射領域の中心部と周辺部との間でイオンビームのビーム
電流密度の不均一性が大きくなることが避けられないた
め、ウエハ面内における処理の均一性が低下するけれど
も、この発明では、すりこぎ運動の際にウエハの中心が
移動しないので、ウエハ面内における処理の均一性低下
を防ぐことができる。

前記駆動機構において、角度調整軸と第２の連結機
構とによって、ウエハのすりこぎ運動の角度を調整るこ
とができるので、ウエハの凹みの寸法・形状等に応じ
て、すりこぎ運動の際のイオンビームの入射角を適切な
ものに選択することができ、それによってより適切なウ
エハ処理が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係るイオン処理装置を
示す横断面図である。第２図は、第１図の支持機構を示
す正面図である。第３図は、第１図の連結部材のすりこ
ぎ運動を説明するための図である。第４図は、第１図の
傘歯車部分を矢印Ｐ方向に見て示す概略図である。第５
図は、ウエハの一例を示す部分断面図である。 ２……ウエハ、６……イオンビーム、８……真空容器、
12……ホルダ、16……支持機構、18……連結部材、22…
…可変球面クランク、30……角度調整軸、32……駆動
軸、40……モータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空容器内でウエハにイオンビームを照射
   して当該ウエハを処理するイオン処理装置において、真
   空容器内に収納されていてウエハを保持するホルダと、
   このホルダを、それに保持されたウエハ表面の中心点を
   通る直交２軸回りに回転可能に支持する支持機構と、ホ
   ルダのウエハ保持面とは反対側の面のほぼ中心部にほぼ
   垂直に係合された連結部材と、この連結部材のホルダと
   は反対側の端部を円運動させる駆動機構とを備え、しか
   もこの駆動機構が、ホルダの後方に設けられていて、中
   心線がホルダに保持されたウエハ表面の中心点を通る駆
   動軸と、この駆動軸を回転させる回転駆動源と、この駆
   動軸と前記連結部材の前記端部との間を連結し、駆動軸
   の回転によって当該端部を駆動軸の中心線を中心にして
   円運動させる第１の連結機構と、前記駆動軸内にそれと
   同軸状に収納された角度調整軸と、この角度調整軸と前
   記連結部材の前記端部との間を連結し、角度調整軸の動
   きによって当該端部の前記円運動の半径を変える第２の
   連結機構とを備えることを特徴とするイオン処理装置。