JPS6136932A - 真空中でのサンプル処理の方法及び装置 - Google Patents
真空中でのサンプル処理の方法及び装置Info
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- JPS6136932A JPS6136932A JP15587785A JP15587785A JPS6136932A JP S6136932 A JPS6136932 A JP S6136932A JP 15587785 A JP15587785 A JP 15587785A JP 15587785 A JP15587785 A JP 15587785A JP S6136932 A JPS6136932 A JP S6136932A
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P72/00—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
- H10P72/04—Apparatus for manufacture or treatment
- H10P72/0431—Apparatus for thermal treatment
- H10P72/0436—Apparatus for thermal treatment mainly by radiation
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D23/00—Control of temperature
- G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
- G05D23/27—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing element responsive to radiation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/304—Controlling tubes by information coming from the objects or from the beam, e.g. correction signals
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/0033—Heating devices using lamps
- H05B3/0038—Heating devices using lamps for industrial applications
- H05B3/0047—Heating devices using lamps for industrial applications for semiconductor manufacture
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Analytical Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
童業上少枡朋分野
本発明は真空中でシリコンウェーハのような複数のサン
プルを処理するための方法及び装置に関し、特に、かか
る処理中にサンプルの温度を制御するための方法及び装
置に関する。
プルを処理するための方法及び装置に関し、特に、かか
る処理中にサンプルの温度を制御するための方法及び装
置に関する。
甜釘−
例えばシリコンウェーハのイオンビーム処理中には、ビ
ームのパワーは熱として上記ウェーハ内に消散する。イ
オンビーム処理中のシリコンウェーハの温度を、咳ウェ
ーハによって熱が失われる速度を改善することによって
制御するための種々の方法が知られている。米国特許第
３８１８９８２号には、弾性膜が、該層の一方の側に供
給される冷却流体によってふくらませられてその他方の
側かウェーハの背面と熱的に接触し、これにより、伝導
による熱の移動を改善するようにした装置が記載されて
いる。また、米国特許第４２６１７６２号には、各ウェ
ーハの背面と支持装置との間に低圧ガスを提供するよう
になっている装置が記載されている。これは、ウェーハ
に不純物が送られる機会を最少化するものであるが、多
数のウェーハの処理に適用するには複雑である。また、
例えば米国特許第４１５５０１）号に示されているよう
に、イオンビーム処理中に、ウェーハを回転］゛ラム内
側に支持し、遠心力によって該ウェーハを上記ドラノ、
との良好な熱的接触状態に押しつけて伝導による熱の移
動を改善するということが知られている。
ームのパワーは熱として上記ウェーハ内に消散する。イ
オンビーム処理中のシリコンウェーハの温度を、咳ウェ
ーハによって熱が失われる速度を改善することによって
制御するための種々の方法が知られている。米国特許第
３８１８９８２号には、弾性膜が、該層の一方の側に供
給される冷却流体によってふくらませられてその他方の
側かウェーハの背面と熱的に接触し、これにより、伝導
による熱の移動を改善するようにした装置が記載されて
いる。また、米国特許第４２６１７６２号には、各ウェ
ーハの背面と支持装置との間に低圧ガスを提供するよう
になっている装置が記載されている。これは、ウェーハ
に不純物が送られる機会を最少化するものであるが、多
数のウェーハの処理に適用するには複雑である。また、
例えば米国特許第４１５５０１）号に示されているよう
に、イオンビーム処理中に、ウェーハを回転］゛ラム内
側に支持し、遠心力によって該ウェーハを上記ドラノ、
との良好な熱的接触状態に押しつけて伝導による熱の移
動を改善するということが知られている。
ヌＷ土的
本発明の目的は、真空中で複数のサンプルを処理するた
めの、及びサンプルの温度を制御するための改良された
方法を提供することにある。
めの、及びサンプルの温度を制御するための改良された
方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、真空中で複数のサンプルを処理す
るための、及びサンプルの温度を制御するための改良さ
れた装置を提供することにある。
るための、及びサンプルの温度を制御するための改良さ
れた装置を提供することにある。
発凱夏盪爪
本発明の方法は、サンプルを支持手段」二に支持する段
階と、処理が生ずる領域を」二記サンプルが反復通過す
るように上記支持手段を回転さゼる段階とを有し、上記
支持手段の大きさは、上記処理によって発生された平均
熱パワー強度がそれ自体で所望の温度またはそれ以下の
平衡温度になる如き大きさである。本発明の方法は、更
に、上記サンプルの温度を検出する段階と、上記所望の
温度と上記検出された温度との間の差に従って上記サン
プルに補助的加熱を与える段階とを有する。
階と、処理が生ずる領域を」二記サンプルが反復通過す
るように上記支持手段を回転さゼる段階とを有し、上記
支持手段の大きさは、上記処理によって発生された平均
熱パワー強度がそれ自体で所望の温度またはそれ以下の
平衡温度になる如き大きさである。本発明の方法は、更
に、上記サンプルの温度を検出する段階と、上記所望の
温度と上記検出された温度との間の差に従って上記サン
プルに補助的加熱を与える段階とを有する。
好ましくは、上記支持手段を、１回転中の全てのサンプ
ルの温度の変動が±ＩＯＫ以内である如き速度で回転さ
せる。
ルの温度の変動が±ＩＯＫ以内である如き速度で回転さ
せる。
上記サンプルが受ける処理は、例えばイオンビーム照射
である。上記補助的加熱は、タングステンフィラメント
ランプまたはキセノンランプからの赤外線放射によって
与えられ、または、電子ビーム加熱によって与えられる
。上記補助的加熱は、各サンプルに与えられ、且つ、各
回転を通じて実質的に連続的である。
である。上記補助的加熱は、タングステンフィラメント
ランプまたはキセノンランプからの赤外線放射によって
与えられ、または、電子ビーム加熱によって与えられる
。上記補助的加熱は、各サンプルに与えられ、且つ、各
回転を通じて実質的に連続的である。
望ましくは、上記支持手段の露出面は、輻射熱エネルギ
ーに対して、上記サンプルの輻射率と類似の輻射率を有
し、また望ましくは、上記支持手段は上記サンプルの熱
的時定数と類似の熱的時定数を有する。
ーに対して、上記サンプルの輻射率と類似の輻射率を有
し、また望ましくは、上記支持手段は上記サンプルの熱
的時定数と類似の熱的時定数を有する。
本発明の装置は、排気された囲い体内にサンプルを支持
する支持手段と、処理が生ずる領域を」−記サンプルが
反復通過するように上記支持手段を回転させる手段とを
備えており、」二記支持手段の大きさは、上記処理によ
って発生された平均熱パワーがそれ自体で所望の温度ま
たはそれ以下の平衡温度になる如き大きさである。本発
明の装置は、更に、上記サンプルの温度を検出する手段
と、上記所望の温度と上記検出された温度との間の差に
従って上記サンプルに補助的加熱を与える手段とを備え
ている。
する支持手段と、処理が生ずる領域を」−記サンプルが
反復通過するように上記支持手段を回転させる手段とを
備えており、」二記支持手段の大きさは、上記処理によ
って発生された平均熱パワーがそれ自体で所望の温度ま
たはそれ以下の平衡温度になる如き大きさである。本発
明の装置は、更に、上記サンプルの温度を検出する手段
と、上記所望の温度と上記検出された温度との間の差に
従って上記サンプルに補助的加熱を与える手段とを備え
ている。
例えば酸素または窒素のイオンを用いて行なうシリコン
ウェーハの大量イオン打込みにおいては、約１００ｍＡ
のイオンビーム電流を用いることが必要である。シリコ
ンの浸透のための所要のエネルギーは約２００ＫｅＶで
あり、従ってビームパワーは約２０ＫＷとなる。このエ
ネルギーはウェーハ内に熱となって消散し、次いでこれ
は、許容不可のウェーハ温度になるべきでないならば、
周囲へ消１）々させられねばならない。酸化物または窒
化物の誘電体層上に結晶性シリコン層を得るのに好まし
いウェーハ温度は３５０°Ｃないし７５０°Ｃの範囲内
にあり、そして、処理中は±ＩＯＫ以内に制御される必
要がある。本発明はこの処理に特に好適する。
ウェーハの大量イオン打込みにおいては、約１００ｍＡ
のイオンビーム電流を用いることが必要である。シリコ
ンの浸透のための所要のエネルギーは約２００ＫｅＶで
あり、従ってビームパワーは約２０ＫＷとなる。このエ
ネルギーはウェーハ内に熱となって消散し、次いでこれ
は、許容不可のウェーハ温度になるべきでないならば、
周囲へ消１）々させられねばならない。酸化物または窒
化物の誘電体層上に結晶性シリコン層を得るのに好まし
いウェーハ温度は３５０°Ｃないし７５０°Ｃの範囲内
にあり、そして、処理中は±ＩＯＫ以内に制御される必
要がある。本発明はこの処理に特に好適する。
以下、本発明をその実施例について図面を参照して詳細
に説明する。
に説明する。
実施例−
図面について説明すると、イオンビーム処理装置１０は
、チタン昇華式ポンプを含む真空ポンプ１４に連結され
た排気可能室１２を備えている。
、チタン昇華式ポンプを含む真空ポンプ１４に連結され
た排気可能室１２を備えている。
室１２内には２００ＫｅＶのイオン源１６があり、そし
て、磁石装置１８が、１００ｍＡのイオン電流を有する
酸素イオンのビームＢを作るように配置されている。イ
オンビームＢは、軸２４中心に回転可使な直径１ｍ、長
さ０．５ｍの中空ドラム２２の外面２０に入射するよう
に構成されている。
て、磁石装置１８が、１００ｍＡのイオン電流を有する
酸素イオンのビームＢを作るように配置されている。イ
オンビームＢは、軸２４中心に回転可使な直径１ｍ、長
さ０．５ｍの中空ドラム２２の外面２０に入射するよう
に構成されている。
外面２０上には、多数の、一般には２００ないし３００
（囚のシリコンウェーハ２６が、イオンビームＢによっ
て照射されるように取付けられており、各ウェーハ２６
は入射イオンビームＢと垂直の平面内にあるように取付
けられている。装置１０の作動中は、ドラム２２はその
軸２４中心に回転させられ、そして、イオンビームＢは
磁石ν］置１８によってドラム２２の巾を横切って往復
走査させられ、これに、Ｌす、外面２０の全面が照射さ
れるようになっている。ドラム２２は、比較的軽量であ
って且つウェーハ２６の熱慣性と類憤の熱慣性を有する
ように、チタン合金製であり、その外面２０は、その耐
摩耗性を改善し、スパッタを減らし、及びウェーハ２６
の熱輻射率と顛偵の熱輻射率を提供するように、窒化チ
タンの表面層で保護されている。
（囚のシリコンウェーハ２６が、イオンビームＢによっ
て照射されるように取付けられており、各ウェーハ２６
は入射イオンビームＢと垂直の平面内にあるように取付
けられている。装置１０の作動中は、ドラム２２はその
軸２４中心に回転させられ、そして、イオンビームＢは
磁石ν］置１８によってドラム２２の巾を横切って往復
走査させられ、これに、Ｌす、外面２０の全面が照射さ
れるようになっている。ドラム２２は、比較的軽量であ
って且つウェーハ２６の熱慣性と類憤の熱慣性を有する
ように、チタン合金製であり、その外面２０は、その耐
摩耗性を改善し、スパッタを減らし、及びウェーハ２６
の熱輻射率と顛偵の熱輻射率を提供するように、窒化チ
タンの表面層で保護されている。
従って、イオンビームＢに、Ｌっで発生される２０に−
の熱パワーが１．６ｍ＋の面積上に広がり、約１、乃・
Ｃｍ’の平均強度を与える。ドラム２２及びウェーハ２
６は主として輻射によって熱を失う。
の熱パワーが１．６ｍ＋の面積上に広がり、約１、乃・
Ｃｍ’の平均強度を与える。ドラム２２及びウェーハ２
６は主として輻射によって熱を失う。
従って、他の熱源が無いならば、約４００°Ｃの平ｉ９
Ｅ ？ｕ度になる。これは、イオンビームＢによって牛
した酸化物ＩＦｉ−１＝に結晶性シリコン層を作ること
のできるウェーハ温度の範囲の下限にあることである。
Ｅ ？ｕ度になる。これは、イオンビームＢによって牛
した酸化物ＩＦｉ−１＝に結晶性シリコン層を作ること
のできるウェーハ温度の範囲の下限にあることである。
望ましいウェーハ温度は例えば５００℃である。
ウェーハ２６の温度は赤外線検出器３０によって高温測
定法で測定され、−１−記検出器はマイクロプロセッサ
３２に接続されている。ドラム２２の外面の回りには、
これから間隔をおいて、複数の（図にはＩＮＩＩＩを示
しである）円筒状の赤外線形タングステンフィラメント
ランプ３４が、ドラム２２の縦軸と平行に配置されてい
る。各ランプは最大パワーＩＭ−のものであり、これも
マイクロプロセ、す３２に接続されている。光学感知器
３Ｇが、ウェーハ２６に打込まれる酸素の量を検出する
ように配置されている。
定法で測定され、−１−記検出器はマイクロプロセッサ
３２に接続されている。ドラム２２の外面の回りには、
これから間隔をおいて、複数の（図にはＩＮＩＩＩを示
しである）円筒状の赤外線形タングステンフィラメント
ランプ３４が、ドラム２２の縦軸と平行に配置されてい
る。各ランプは最大パワーＩＭ−のものであり、これも
マイクロプロセ、す３２に接続されている。光学感知器
３Ｇが、ウェーハ２６に打込まれる酸素の量を検出する
ように配置されている。
装置１０の作動中は、ランプ３４のパワー出力は、検出
器３０によって測られたウェーハ２Ｇの温度に従ってマ
イクロプロセッサ３２によって制御され、これにより、
ウェーハ２６の温度はできるだけ所望の温度（−１近に
保持される。史に、（ラム２２は、１回転中のウェーハ
２６の温ｌごｉ［の２ ’ｊ）＋が±ＩＯＫ以内である
ように、１）００ｒｐ程度の速度で回転させられる。ラ
ンプ３４によってり、えられる熱はドラム２２の周辺の
大部分の回りでほぼ一様であり、そして一方、イオン打
込ｅ７）は全てのウェーハ２６の通［１３の小部分−１
−にだけ）１゛ずろのであるから、全ての放射）Ｄ傷は
熱的にアニールされるようになる。
器３０によって測られたウェーハ２Ｇの温度に従ってマ
イクロプロセッサ３２によって制御され、これにより、
ウェーハ２６の温度はできるだけ所望の温度（−１近に
保持される。史に、（ラム２２は、１回転中のウェーハ
２６の温ｌごｉ［の２ ’ｊ）＋が±ＩＯＫ以内である
ように、１）００ｒｐ程度の速度で回転させられる。ラ
ンプ３４によってり、えられる熱はドラム２２の周辺の
大部分の回りでほぼ一様であり、そして一方、イオン打
込ｅ７）は全てのウェーハ２６の通［１３の小部分−１
−にだけ）１゛ずろのであるから、全ての放射）Ｄ傷は
熱的にアニールされるようになる。
図は本発明にかかるイオンビーム、処理装置の断面図で
ある。 Ｂ・・・［ノド気可能室、 １６・・・イオン源、 ２２・・・中空ドラム、 ２４・・・ｌラムの軸、 ３０・・・赤外線検出器、 ３２・・・マイクロブ［１セツサ、 ３４・・・赤外線ランプ、 Ｂ・・・イオンビーム。
ある。 Ｂ・・・［ノド気可能室、 １６・・・イオン源、 ２２・・・中空ドラム、 ２４・・・ｌラムの軸、 ３０・・・赤外線検出器、 ３２・・・マイクロブ［１セツサ、 ３４・・・赤外線ランプ、 Ｂ・・・イオンビーム。
Claims (2)
- （１）真空中で複数のサンプル（２６）を処理するため
の、及び上記サンプルの温度を制御するための方法にお
いて、上記サンプルを支持手段（２２）上に支持する段
階と、処理が生ずる領域（Ｂ）を上記サンプルが反復通
過するように上記支持手段を回転させる段階とを有し、
上記支持手段の大きさは、上記処理によって発生された
平均熱パワー強度がそれ自体で所望の温度またはそれ以
下の平衡温度になる如き大きさであり、更に、上記サン
プルの温度を検出する段階と、上記所望の温度と上記検
出された温度との間の差に従って上記サンプルに補助的
加熱を与える段階とを有する真空中でのサンプル処理方
法。 - （２）真空中で複数のサンプル（２２）を処理するため
の、及び上記サンプルの温度を制御するための装置（１
０）において、排気された囲い体（１２）内に上記サン
プルを支持する支持手段（２２）と、処理が生ずる領域
（Ｂ）を上記サンプルが反復通過するように上記支持手
段を回転させる手段（２４）とを備え、上記支持手段の
大きさは、上記処理によって発生された平均熱パワーが
それ自体で所望の温度またはそれ以下の平衡温度になる
如き大きさであり、更に、上記サンプルの温度を検出す
る手段（３０）と、上記所望の温度と上記検出された温
度との間の差に従って上記サンプルに補助的加熱を与え
る手段（３４）とを備えて成る真空中でのサンプル処理
装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB848418063A GB8418063D0 (en) | 1984-07-16 | 1984-07-16 | Temperature control in vacuum |
| GB8418063 | 1984-07-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6136932A true JPS6136932A (ja) | 1986-02-21 |
Family
ID=10563954
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15587785A Pending JPS6136932A (ja) | 1984-07-16 | 1985-07-15 | 真空中でのサンプル処理の方法及び装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4724300A (ja) |
| EP (1) | EP0172635A3 (ja) |
| JP (1) | JPS6136932A (ja) |
| GB (2) | GB8418063D0 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63244619A (ja) * | 1987-03-30 | 1988-10-12 | Sumitomo Metal Ind Ltd | プラズマ装置 |
| US4890933A (en) * | 1988-02-17 | 1990-01-02 | Itt Corporation | Transmission method to determine and control the temperature of wafers or thin layers with special application to semiconductors |
| IT1224633B (it) * | 1988-06-10 | 1990-10-04 | Instrumentation Lab Spa | Dispositivo di riscaldamento termostatazione di contenitori per campioni biologici. |
| US6111260A (en) * | 1997-06-10 | 2000-08-29 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method and apparatus for in situ anneal during ion implant |
| US6455821B1 (en) | 2000-08-17 | 2002-09-24 | Nikon Corporation | System and method to control temperature of an article |
| DE10121185B4 (de) * | 2001-04-30 | 2013-04-25 | Sick Ag | Optischer Sensor |
| US7547897B2 (en) * | 2006-05-26 | 2009-06-16 | Cree, Inc. | High-temperature ion implantation apparatus and methods of fabricating semiconductor devices using high-temperature ion implantation |
| US7655933B2 (en) * | 2006-08-15 | 2010-02-02 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Techniques for temperature-controlled ion implantation |
| US8598025B2 (en) | 2010-11-15 | 2013-12-03 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Doping of planar or three-dimensional structures at elevated temperatures |
| US8722431B2 (en) | 2012-03-22 | 2014-05-13 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | FinFET device fabrication using thermal implantation |
| US9299564B2 (en) | 2012-12-12 | 2016-03-29 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Ion implant for defect control |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3566960A (en) * | 1969-08-18 | 1971-03-02 | Robley V Stuart | Cooling apparatus for vacuum chamber |
| CH544274A (de) * | 1971-10-27 | 1973-11-15 | Balzers Patent Beteilig Ag | Einrichtung zum Kühlen von Werkstücken, die einer Behandlung im Vakuum unterworfen werden |
| US4043836A (en) * | 1976-05-03 | 1977-08-23 | General Electric Company | Method of manufacturing semiconductor devices |
| CH607836A5 (ja) * | 1976-12-27 | 1978-11-15 | Balzers Hochvakuum | |
| US4261762A (en) * | 1979-09-14 | 1981-04-14 | Eaton Corporation | Method for conducting heat to or from an article being treated under vacuum |
| JPS56100412A (en) * | 1979-12-17 | 1981-08-12 | Sony Corp | Manufacture of semiconductor device |
| US4419584A (en) * | 1981-07-14 | 1983-12-06 | Eaton Semi-Conductor Implantation Corporation | Treating workpiece with beams |
| US4453080A (en) * | 1981-07-20 | 1984-06-05 | Varian Associates, Inc. | Temperature control of a workpiece under ion implantation |
| US4569697A (en) * | 1983-08-26 | 1986-02-11 | Energy Conversion Devices, Inc. | Method of forming photovoltaic quality amorphous alloys by passivating defect states |
-
1984
- 1984-07-16 GB GB848418063A patent/GB8418063D0/en active Pending
-
1985
- 1985-07-02 GB GB08516771A patent/GB2161961B/en not_active Expired
- 1985-07-02 EP EP85304731A patent/EP0172635A3/en not_active Ceased
- 1985-07-15 JP JP15587785A patent/JPS6136932A/ja active Pending
-
1987
- 1987-06-30 US US07/068,709 patent/US4724300A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4724300A (en) | 1988-02-09 |
| GB2161961A (en) | 1986-01-22 |
| GB8418063D0 (en) | 1984-08-22 |
| EP0172635A2 (en) | 1986-02-26 |
| GB2161961B (en) | 1987-04-15 |
| GB8516771D0 (en) | 1985-08-07 |
| EP0172635A3 (en) | 1988-06-15 |
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