JP2005294022A - イオン注入装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ウエハへのイオン注入時に、ウエハ近傍にガスを滞留させることがないイオン注入装置構造を提供する。
【解決手段】 一定方向に回転する回転体と、前記回転体を収納する真空チャンバーと、前記回転体上に載置されたウエハにイオンビームを照射するイオンビーム射出部とを備えるイオン注入装置であって、前記回転体が、一方面にウエハ載置面を有する１以上のウエハ載置板と、前記ウエハ載置板を回転させる駆動部と前記一方面より突出させて設けられ、回転方向前方側にガス排除用壁面を有するガス排除部材とを備え、前記ウエハ載置板の回転により、前記ガス排除用壁面が、前記ウエハ載置板の一方面側に存在するガスに衝突して、当該ガスを前記ウエハ載置面の上方または背面に排除するように機能するイオン注入装置とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、半導体素子の製造に用いられるイオン注入装置に関し、さらに詳しくは、バッチ式のイオン注入装置に関する。

半導体ウエハへの局所的な不純物ドーパント注入（イオン注入）は、真空チャンバー内に配置した半導体ウエハの一部に、イオンビームを射出することによって行なわれる。

このような局所的なイオンビーム照射は、一般に、半導体ウエハ上にフォトレジストマスクをパターニングし、当該マスクにより部分的にウエハ表面を遮蔽する方法によって行われる。

ところが、フォトレジストマスクにイオンビームが照射されると、フォトレジストから水分や有機物等のアウトガスが発生する。このアウトガスは、イオンビームに付随してウエハ内に注入されたり、ウエハ表面に付着して結晶欠陥を発生させたりする。また、ウエハ上に滞留し、イオンビームと干渉して不純物ドーパントの注入精度を低下させたりする。このため、アウトガスは、半導体ウエハの作製歩留まりを低下させる原因となる。

しかしながら、この種のイオン注入装置において、フォトレジストマスクから発生するアウトガスは不可避的なものであり、その発生をなくすことはできない。このようなことから、半導体ウエハ製造における製造歩留まりを向上させるためには、アウトガスをウエハ表面から速やかに除去することが重要となる。

アウトガスをウエハ表面から除去する技術としては、例えば下記特許文献１がある。特許文献１には、回転駆動される支持部と、この支持部を中心とする円周上に配置されウエハが保持されるウエハ保持部と、このウエハ保持部と前記支持部とを連結して前記ウエハ保持部を前記支持部の周りに支持する中間部とを有し、前記中間部は、その回転により前記ウエハ保持部の前記ウエハが保持される側の面からその裏面側に向けてガスを吸引するガス吸引手段を有することを特徴とするイオン注入装置のウエハ搭載部材が記載されている。このガス吸引手段でアウトガスをウエハが保持された面の裏側へ吸引排気させる点に特徴を有する。

特開平１１−２０４０７５（特許請求の範囲）

この技術では、ガス吸引手段でアウトガスをウエハが保持された面の裏側へ吸引排気させるが、単なるガス吸引では、ウエハから発生するアウトガスを速やかに除去することができない。このため、特許文献１に記載の技術を用いても、新たに発生したアウトガス分子がウエハ表面に結合することに起因する結晶欠陥等の発生を十分に防止することができない。

本発明は上記課題を解決するものであり、ウエハや真空チャンバー等の構成部材から発生するアウトガスを速やかに排除し、ウエハ近傍にガスを滞留させることがないイオン注入装置構造を提供することを目的とする。

ここで先ず本明細書で用いる語句について説明しておく。

本明細書中でいう『ウエハ載置面』とは、ウエハ載置板の一方面に設定された、ウエハ載置するための面領域をいう。

また、『壁面の仰角』とは、対象とする壁面における水準面からの仰角を意味する、例えば図３３で示すように、対象とする壁面がガス排除用壁面である場合には、当該ガス排除用壁面と、ウエハ載置面に平行な面とがなす角度である。さらに詳しくは、ウエハ載置面に平行な面と対象とする壁面とが交わった交叉線上における特定点で、当該壁面に接線を引いた場合における接線を全て含む平面と、当該ウエハ載置面に平行な面とがなす角度を意味している。

また、本明細書中でいう『ウエハから発生したアウトガス』とは、イオンビームの照射を受けてウエハから飛び出すガス分子状粒子や、ウエハ表面に施されたフォトレジストマスクから発生する水分や有機物等のガス状粒子を意味している。

（１）上記課題を解決するための本発明第１の態様のイオン注入装置は、一定方向に回転する回転体と、前記回転体を収納する真空チャンバーと、前記回転体上に載置されたウエハにイオンビームを射出するイオンビーム射出部と、を備えるイオン注入装置であって、前記回転体は、一方面にウエハ載置面を有する１または２以上のウエハ載置板と、前記ウエハ載置面側に存在するガスを前記ウエハ載置面と反対面側に排出するためのガス排出路と、前記ウエハ載置板の一方面より突出させて設けられ、ガス排除用の第１壁面を有するガス排除部材と、前記ウエハ載置板を回転させる駆動部と、を備え、前記ガス排除部材が、前記ガス排出路よりも回転方向後方に配置され、前記ガス排除部材の第１壁面が、回転方向前方側の面であって、前記ウエハ載置面に平行な面を水準面として０度より大きく９０度より小さな仰角を有して前記一方面から立ち上がった平面または曲面である構成を備えている。

上述したように、半導体ウエハへ不純物ドーパントを注入する際にフォトレジストマスクからアウトガスが発生する。このため、ウエハ表面近傍はガスで覆われる。また、チャンバーの構成材料から叩き出されたアウトガスや残留雰囲気ガス等が真空チャンバー内に浮遊し、これらのガスもウエハ表面近傍を覆うことになる。

ここにおいて、上記構成のイオン注入装置では、ガス排出路よりも回転方向後方であってかつウエハ載置面を有する一方面上に、上記形状の第１壁面を有するガス排除部材が設けられている。よって、ウエハ載置板の回転により、当該第１壁面が必然的にウエハ載置板の一方面側に存在するガスに衝突する。この衝突により、当該ガスがガス排出路の入り口方向に付勢されガス排出路からウエハ載置板の一方面側と反対面側に排出されることになる。

つまり、上記構成のイオン注入装置では、ウエハ表面近傍に存在する残留雰囲気ガス等のガス分子は装置の運転開始とともに直ちにウエハ表面近傍から排除されるとともに、装置運転中に新たに発生するアウトガス（ウエハから発生するアウトガスや真空チャンバーおよび回転体の構成部材から発生するアウトガス）は、発生後直ちにウエハ表面近傍から排除される。したがって、アウトガス等に起因する半導体品質の劣化が抑制され、その結果として半導体製造における歩留まりが顕著に向上する。

上記本発明第１の態様にかかるイオン注入装置においては、前記ガス排除部材が、さらに、前記第１壁面以外の面で、かつ回転方向前方側の面であって、前記ウエハ載置面に平行な面を水準面として９０度より大きく１８０度より小さな仰角を有する平面または曲面からなるガス排除用の第２壁面を有する構成とすることができる。

この構成は、上記形状の第２壁面が第１壁面よりも上方に設けられているので、ウエハ載置板の回転により、当該第２壁面がウエハ載置板の一方面側に存在するガスに衝突し、当該ガスをウエハ載置面の上方に排除する。つまり、第１壁面の高さよりも高い位置に存在するアウトガス等が、第２壁面によりウエハ表面の上方に遠ざかるように排除されるため、ウエハ表面近傍におけるガスの滞留を一層確実に防止することができる。

（２）本発明第２の態様のイオン注入装置は、一定方向に回転する回転体と、前記回転体を収納する真空チャンバーと、前記回転体上に載置されたウエハにイオンビームを射出するイオンビーム射出部と、を備えるイオン注入装置であって、前記回転体は、一方面にウエハ載置面を有する１または２以上のウエハ載置板と、前記ウエハ載置板の一方面より突出させて設けられ、ガス排除用壁面を有するガス排除部材と、前記ウエハ載置板を回転させる駆動部とを備え、前記ガス排除用壁面が、回転方向前方側の面であって、前記ウエハ載置面を含む平面に対して９０度より大きく１８０度より小さな仰角を有して前記一方面から立ち上がった平面または曲面である構成を備えている。

この構成のイオン注入装置であると、上記形状のガス排除用壁面を有するガス排除部材がウエハ載置板の一方面より突出させて設けられているため、ウエハ載置板の回転により、当該ガス排除用壁面をウエハ載置板の一方面側に存在するガスと衝突させて、当該ガスをウエハ載置面の上方に排除することができる。これにより、ウエハから発生したアウトガスや、真空チャンバー内に浮遊するアウトガスまたは雰囲気ガス等のガスは、ウエハ表面から排除され、またウエハ表面におけるガスの滞留が防止される。

ここで、イオンビームの照射対象となるウエハには通常フォトレジストマスクが施されている。本発明にかかるイオン注入装置は、ウエハにイオンビームを射出する装置であるが、このようなウエハに対して本装置を使用すると、イオンビームの照射により、フォトレジストマスクからアウトガスが発生する。このアウトガスは、その発生が不可避である一方、半導体の品質を劣化させる原因となる。したがって、半導体品質を向上させるためには、このアウトガスを発生直後に速やかに除去することが重要となる。ここにおいて、本発明構成であると、ウエハから発生したアウトガスを速やかに除去できるので、半導体品質が向上する。

上記第１、第２の態様の本発明イオン注入装置においては、前記ガス排除部材のウエハ載置面からの高さが０．５ｍｍよりも高い構成とすることができる。

一般に、イオン注入装置を用いてドーパントが注入される半導体ウエハは、０．５ｍｍ程度の厚さを有している。上記構成であると、ガス排除部材のウエハ載置面からの高さが０．５ｍｍよりも高いため、ウエハ載置面に載置されるウエハの厚みがガス排除部材の高さよりも低いことになる。よって、ウエハの表面方向へと飛来するガスが、ガス排除部材のガス排除用壁面により障害されるため、ウエハ表面近傍にガスが集積されにくい。

（３）上記第１、第２の態様の本発明イオン注入装置においては、前記回転体が、２以上のウエハ載置板を前記駆動部を回転中心として放射状に配列してなる円盤形状であり、前記回転体上の前記ガス排除部材が、前記回転中心に対して同心円状に２以上配置された構成とすることができる。

この構成であると、回転体の回転が円滑となり、しかもウエハの載置容量を増加させることができる。また、この構成では、２以上のガス排除部材が同心円状に配置されているため、これに合わせてウエハを同心円状に配置することにより、回転駆動を一層円滑にでき、かつウエハにイオンビームを効率よく照射することができる。さらにウエハ表面から発生するアウトガスが、ウエハと同一軌道上に配置されたガス排除部材により直ちに排除されるという作用効果が得られる。

上記第１の態様の本発明第イオン注入装置は、さらに、前記ガス排出路が、前記２以上のウエハ載置板相互の隙間である構成とすることができる。

この構成であると、ウエハ載置板相互の隙間をガス排出路として活用できるので、ウエハ載置板に孔を開ける等の必要がない。また、この構成であると、ウエハ載置板相互の間隔を変化させることにより、簡便にガス排出路の排出容量を調節することができる。

上記第１の態様の本発明イオン注入装置は、さらに、前記ウエハ載置板が１枚の円盤状の板からなり、前記ガス排出路が前記円盤状の板に設けられた貫通孔からなり、前記円盤形状の板の回転中心に前記駆動部が設置されている構成とすることができる。

この構成であると、回転体におけるウエハの積載容量を高めることができるとともに、真空チャンバー内のウエハ載置面側の空間と反対面側の空間とが１枚の円盤により仕切られているので、両空間の遮蔽率が高い。それゆえウエハ載置面側と反対側の空間に存在するガスがウエハ載置面側に流入する虞が少ないので、ウエハ表面付近にガスが集積するのを一層確実に防止できる。また、この構成であると、２以上のウエハ載置板を駆動部に結合させてなる回転体と比べて、回転体の強度が向上する。

上記本発明イオン注入装置は、さらに、前記ガス排除部材が前記円盤形状の板の一部を前記一方面側に切り起こしてなる羽であり、前記貫通孔が当該切り起こし部分に形成された孔である構成とすることができる。

この構成であると、ガス排除部材を切り起こすことにより、ガス排除部材をウエハ載置板と一体的に設けることができる。これにより、別部材のガス排除部材とウエハ載置板とを結合させてなる回転体と比べて、ガス排除部材の立ち上がり部分の強度が向上する。また、ガス排除部材とガス排出路とを同時に形成できるため、回転体の生産性が高まる。

また、上記本発明イオン注入装置は、さらに、前記貫通孔および前記羽が、前記円盤状の板の回転中心に対して同心円状に２以上配置されている構成とすることができる。

この構成であると、ガス排除部材に合わせてウエハを同心円状に配置することができるので、回転駆動によりイオンビームを効率よくウエハに照射することができるとともに、ウエハから発生するアウトガスを直ちに排除することができる。

また、この構成においてウエハが同心円状に配置されていると、一層速やかにアウトガスを排除できるとともに、イオンビームの正確な照射が可能となるので、無用な部位（ウエハ以外の部材）へのイオンビームの照射が少なくなり、これにより真空チャンバーや回転体の構成部材から発生するアウトガス量が減少する。

以上に説明したように、本発明によると、ウエハから不可避的に発生するアウトガスや、真空チャンバーや回転体の構成部材から発生するアウトガス、または真空チャンバー内の残留雰囲気ガス等のガスを、ウエハ表面から直ちに排除することができる。これにより、アウトガス等に起因するウエハの結晶欠陥の発生やイオン注入時のドーズシフトの発生等を確実に抑制することができるという顕著な効果が得られる。

本発明にかかるイオン注入装置は、ガス排除用壁面を有するガス排除部材を備え、このガス排除用壁面を半導体ウエハ表面近傍に存在するガスに衝突させて当該表面近傍から確実かつ速やかにガスを排除する構造を備えている。このような本発明にかかるイオン注入装置の最良の形態についてついて以下に説明する。

〔実施の形態１〕
本発明の実施の形態１にかかるイオン注入装置は、例えば図３に示すように、一定方向に回転する回転体１００と、この回転体１００を収納する真空チャンバー３０２と、回転体上に載置されたウエハにイオンビームを射出するイオンビーム射出部３０６と、第１ポンプ３０３と、第２ポンプ３０４とを有している。なお、図面にはウエハ１０５を便宜的に示しているが、このウエハ１０５は、本発明のイオン注入装置における必須構成要素ではない。

本実施の形態１における主要な構成要素である回転体について、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の実施の形態１にかかる回転体を示す正面図であり、図２は図１のＡ−Ｂ線断面を模式的に示す説明図である。ここで、本実施の形態１にかかる回転体は、一方面にウエハ載置面１０６を有する１または２以上のウエハ載置板１０１と、前記ウエハ載置面側に存在するガスを前記ウエハ載置面１０６と反対面側に排出するためのガス排出路１０４と、前記ウエハ載置板１０１の一方面より突出させて設けられた、ガス排除用の第１壁面１０を有するガス排除部材１０３と、前記ウエハ載置板１０１を回転させる駆動部１０２とを備え、前記ガス排除部材１０３が前記ガス排出路１０４よりも回転方向後方に配置され、前記ガス排除部材１０３の第１壁面１０が、回転方向前方側の面であって、前記ウエハ載置面１０６に平行な面を水準面として０度より大きく９０度より小さな仰角を有して前記一方面から立ち上がった平面または曲面である構造である。

この構造であると、ガス排出路１０４よりも回転方向後方であって、かつウエハ載置面１０６を有する側の面（一方面上）に、上記形状の第１壁面１０を有するガス排除部材１０３が設けられているため、ウエハ載置板１０１が回転すると、当該第１壁面１０がウエハ載置板１０１の一方面側に存在するガスに衝突して、ガスをガス排出路１０４に導くので、当該ガスがウエハ載置板１０１の一方面側と反対面側に排出される。これにより、ウエハ表面におけるガスの滞留が防止され、ウエハから発生したアウトガスや、真空チャンバー内に浮遊するアウトガス、残留雰囲気ガス等のガスが速やかにウエハ表面から排除されることになる。

上記ガス排除部材１０３は、ウエハ載置面１０６を含む平面からの高さがウエハ載置面１０６に載置するウエハの高さ（厚み）よりも高い構造とするのがよい。そして、ガス排除部材１０３の高さが高いほど多くのガスの飛来を阻止できかつ排除できるので、真空チャンバー内における回転体のスムーズな回転を阻害しない限り、ウエハよりも十分に高くするのが好ましい。一般にイオン注入装置を用いてドーパント注入する半導体ウエハの厚みは０．５ｍｍ程度であるので、ガス排除部材１０３の高さは０．５ｍｍよりも高くするのがよく、より好ましくはその高さを１．０ｍｍ以上とする。ただし、ガス排除部材１０３の好ましい高さは、ウエハの厚みとの関係において相対的に決まる事項であるので、ガス排除部材１０３の高さが０．５ｍｍ未満であると良好な結果が得られないというものではない

上記した回転体の構造についてさらに説明する。本実施の形態１にかかる回転体１００は、図１、２に示すように、駆動部１０２を回転中心とし、これに８枚のウエハ載置板１０１が一定間隔の隙間を空けて放射状に配置され、ウエハ載置板１０１の一方面（上面）にはウエハ載置面１０６が同心円状に設けられ、当該面にはまたガス排除部材１０３が、当該面から突出する状態で付設された構造になっている。そして、この回転体１００では、ウエハ載置板１０１の上記隙間がガス排出路１０４となっている。

さらに、上記ガス排除部材１０３は、図１および図２で示すように、ガス排出路１０４よりも回転方向後方に配置され、かつウエハ載置板１０１の回転方向前方の端部に沿って設けられている。そして、ガス排除用の第１壁面１０を備えており、この第１壁面１０は、図２で示すように、回転方向前方側の面であって、前記ウエハ載置面１０６に平行な面を水準面として、４５度の仰角を有して前記一方面から立ち上がった平面となっている。

また、ガス排除部材１０３の高さは、０．５ｍｍとなっている。

なお、第１壁面１０の仰角は、例えば図３３（Ａ）で示すように、第１壁面１０とウエハ載置面１０６に平行な面とがなす角度であって、当該平行な面を水準面とする仰角を意味している。

次に、図３に示すイオン注入装置を例として、実施の形態１にかかるイオン注入装置の作動方法及びイオン注入時におけるウエハ表面からのガス排除方法について説明する。

先ず、ドーパントを局所的に注入するためのフォトレジストマスクがその表面にパターニングされたウエハ１０５を用意し、これを真空チャンバー３０２内の回転体１００のウエハ載置面１０６上に載置する。

次に上記真空チャンバー３０２内を真空にした後、駆動部１０２を駆動させ、回転体１００を一定方向に回転駆動させる。この状態でイオンビーム射出部３０６から射出させたイオンビーム３０５をウエハの回転軌道上に照射する。

このイオンビームの照射は、回転面に垂直な方向にイオンビーム３０５を静電的または機械的にスキャンし、イオンビームの幅をウエハの直径以上とすることにより、回転体１００をスキャンさせずにウエハ１０５の全面にイオンを注入する方式を用いたが、図５で示すような、回転体面をスキャンさせる方式の装置を用いることもできる。また、注入イオンのドーズ量は、イオンビームの電流密度や照射時間を制御する手段により調節することができる。

ところで、ウエハ１０５には一般的にフォトレジストがマスクされており、イオンビーム３０５がウエハ１０５に照射されると、フォトレジストから不可避的にアウトガス２０２が発生するが、本実施の形態１にかかるイオン注入装置では、ウエハが載置されたウエハ載置板１０１が回転運動しているので、ウエハから発生したアウトガス２０２は、図２に示すように、相対的に回転方向後方へと移動する。したがって、このアウトガス２０２はウエハ載置面１０６の回転方向後方に設置されたガス排除部材１０３のガス排除用壁面（第１壁面１０）に衝突する。

ここで、第１壁面１０は、ウエハ載置面１０６を含む水準面に対して４５度の仰角を有しており、当該第１壁面１０を有するガス排除部材１０３の回転方向前方にはガス排出路１０４が設けられている。したがって、当該第１壁面１０はアウトガス分子と４５度の角度で衝突し、アウトガス分子を下方側（ウエハ載置面側）に角度をもって付勢する。それゆえアウトガス分子はウエハ載置板に設けられたガス排出路１０４の入り口に導かれ、そこからウエハ載置板１０１の反対面側（背面側）へと排出される。

なお、真空チャンバー内には、レジストより発生したアウトガス２０２に加えて、チャンバーや回転体を構成する部材から叩き出されたアウトガスや、残留雰囲気ガス等が浮遊している、このようなガス２０１も全て図２で示すように、ウエハ載置板１０１の回転に伴って回転方向後方へと相対的に移動して、上記アウトガス２０２と同様にしてウエハ載置板１０１の背面側へと排出される。

他方、チャンバー内に浮遊するガスのうち、第１壁面１０と衝突しなかったガスは、ウエハの表面へと飛来しようとするものの、図２で示すようにウエハ１０５よりも背の高いガス排除部材１０３にその進路が妨害される。よって、ウエハ１０５には至らない。

このようにして、ウエハ載置面側に存在するガスは、ウエハ載置面１０６の反対面側あるいは上方へと排除されるので、本実施の形態１にかかるイオン注入装置によると、ウエハ表面近傍にガスが滞留するのを防止できる。なお、ガス排除部材１０３を有しない従来の回転体を用いた場合には、ウエハ載置板の回転に伴って、ガスがウエハ表面から回転方向後方へと一時的に移動するものの、当該回転は連続的であるので当該ウエハと当該ガスとが再会することになり、ウエハとガス分子との接触を十分に減少させることができない。また、真空チャンバー内を常に吸引していたとしても、これだけではイオンビームの照射により新たに発生する微量のガス分子を直ちに排除することはできない。

図３に示すように、この装置では、背面側へと排出されたガスがウエハ載置板１０１の背面側のチャンバー空間に開口された第２ポンプ３０４を介して、真空チャンバー３０２内から排出されるようになっている。

また、ウエハ載置面１０６の上方へと遠ざけられたガスは、主に、ウエハ載置面側のチャンバー空間に開口された第１ポンプ３０３を介して、真空チャンバー３０２内から排出されるようになっている。

ただし、上方へと遠ざけられたガスは、真空チャンバー内で反射させた後、第１壁面１０とガス排出路１０４を介してウエハ載置板１０１の背面側に排出させることもできる。よって、第１ポンプ３０３は設けられていなくてもよい。

次に上記実施の形態１にかかるの回転体の変形例について説明する。

（１）ウエハ載置板１０１の枚数およびその集合形状
ウエハ載置板１０１の枚数は、上述したように、１または２以上とすることができる。ウエハ載置板１０１を１枚とする場合には、例えば、図１８（Ｂ１）に示すような柱状の駆動部１０２の幹部にウエハ載置板１０１が設置されたプロペラ状の構造や、図１９（Ｂ）に示すような一つの分枝（腕）を有する駆動部１０２の分枝先端にウエハ載置板１０１が設置された樹木状の構造、図２０または図２２に示すようなウエハ載置板１０１が１枚の円盤状の板からなり、前記円盤形状の板の回転中心に駆動部１０２が配置された構造とすることができる。

なお、図面を簡略化するため、図１８の一部および図１９には、ガス排除部材１０３またはガス排出路１０４を図示していないが、上述したように、ガス排除部材１０３の回転方向前方にはガス排出路１０４を設けておく必要がある。それゆえ、ガス排除部材１０３がウエハ載置板１０１の回転方向前方の端部に設けられていない場合には、例えば図１８（Ｂ１）、図２０または図２２で示すように、当該ガス排除部材１０３の回転方向前方におけるウエハ載置板１０１の少なくとも一部を切り欠いた貫通孔を形成することにより、ガス排出路１０４を設けることができる。

また、ガス排除部材１０３がウエハ載置板１０１の回転方向前方の端部に設けられている場合には、特にウエハ載置板１０１の一部を切り欠いて孔を設ける必要はなく、例えば図１８（Ｂ１）で示すように、ウエハ載置板１０１の回転方向前方の空間をガス排出路１０４として利用することができる。

駆動部１０２によって回転されるウエハ載置板１０１を２枚以上とする場合には、例えば、図１８（Ａ１）に示すような円柱状の駆動部１０２の幹部に３枚のウエハ載置板１０１が放射状に設置されたプロペラ状の構造や、図１９（Ａ）または（Ｃ）に示すような４または８の分枝構造を有する駆動部１０２の分枝先端に４枚または８枚のウエハ載置板１０１が設置された樹木状の構造、図２１に示すような、柱状の駆動部１０２の幹部に円盤を２つに分割した形状の２枚の扇形のウエハ載置板１０１が、所定間隔の隙間をもって組み合わされた円盤状の構造とすることができる。

また、ガス排出路１０４は、２以上のウエハ載置板１０１相互の隙間を利用することができるが、この構造であると、ウエハ載置板１０１の大きさや組合せ数を変化させることにより、ウエハ載置板相互の隙間を簡便に調節することができるという利点がある。

また、回転体１００は、２以上のウエハ載置板１０１を駆動部を回転中心として放射状に配列された円盤形状、または、ウエハ載置板１０１が１枚の円盤状の板からなり、前記円盤状の板の回転中心に駆動部が設置された構造とすることができる。

複数のウエハ載置板１０１を円盤形状に配置する構造を採用すると、回転駆動性を損なうことなくしてウエハの積載面積を増加させることができる。他方、ウエハ載置板１０１を１枚の円盤状の板からなるものとすると、複数のウエハ載置板を組み合わせたものよりも強度の強い回転体とすることができるとともに、ウエハ載置板で仕切られる上下空間の遮蔽率を高めることができる。

なお、ウエハ載置板で仕切られる上下空間の遮蔽率をさらに高めるには、回転体を円盤状とし、かつこの回転体の外周縁と真空チャンバーの内壁とを十分に近接させた構造とするのが好ましく、回転体のスムーズな回転および真空チャンバー内への回転体の設置し易さを考慮すると、回転体外周縁と真空チャンバー内壁との隙間は０．５ｍｍ〜５０ｍｍ程度とするのがよい。

（２）第１壁面の形状について
ガス排除部材１０３の第１壁面１０は、回転方向前方側の面であって、ウエハ載置面１０６を有する一方面に平行な面を水準面として０度より大きく９０度より小さな仰角を有して上記一方面から立ち上がった面であればよく、図２または図３３（Ａ）に示すような平面状の壁面に限定されるものではない。例えば、図３３（Ｂ）で示されるような曲面とすることができる。また、第１壁面１０は、衝突したガスをガス排出路１０４へと誘導することができる限り、その表面に凹凸があってもよい。

上記第１壁面１０の仰角を９０度より小さい面とする理由は次の通りである。仰角が９０度であると、アウトガスと当該壁面とが真っ正面から衝突するので、ガス分子の動きが回転方向に平行な方向となる。また、ガス分子の進入角度によってはウエハ表面に導かれることもある。よって、ガス分子とウエハとの接触確率を低減できない。他方、仰角が９０度よりも大きいと、ガス分子に対して上方向の斥力を及ぼすので、ガス排出路への誘導ができない。その一方、第１壁面１０の仰角が０度であると、当然にガス分子に対する誘導効果が全く得られない。よって、第１壁面１０の仰角は、９０度より小さく、０度より大きくする必要がある。

（３）ガス排除部材の全体形状およびその配置について
ガス排除部材１０３は、ガス排出路１０４よりも回転方向後方に配置され、ガス排除部材１０３の第１壁面１０が、回転方向前方側の面であって、ウエハ載置面１０６を有する一方面に平行な面を水準面として０度より大きく９０度より小さな仰角を有して前記一方面から立ち上がった平面または曲面である構造とする。そして、ガス排除部材１０３の形状としては、少なくとも上記第１壁面１０を有する限り、上述した作用を得ることができるので、図２で示すような方形構造に限るものではない。例えば図３０（Ａ）で示すような第１壁面１０を有する板状構造としてもよい。

また、ガス排除部材１０３は、例えば図１２（Ａ）または図１５（Ａ）で示すように、上記第１壁面１０に連続する仰角９０度の面を回転方向前方に有する形状としてもよい。この形状であると、この面と第１壁面１０とが９０度以上の鈍角で交差するので、鋭角（９０度未満）に交差している場合に比較し交差部の劣化が起こりにくい。ただし、この面と衝突するガス分子は回転方向に平行な方向等への斥力を受けるため、当該面は適度な狭さに留めておくことが好ましい。なお、図１２（Ｂ）で示すような、９０度よりも大きな仰角の天面を有した形状については、実施の形態２で説明する。

さらに、ガス排除部材１０３は、ウエハ載置板１０１と一体的に設けられた構造とすることができ、また独立したそれぞれの部材を結合させた構造とすることもできる。例えばウエハ載置板１０１が円盤形状である場合には、この円盤形状の板の一部を一方面側に切り起こして羽を設け、この切り起こし部分に形成された貫通孔をガス排除部材１０３とするのがよい。この構造であると、ガス排除部材１０３を切り起こすことにより、ガス排除部材１０３をウエハ載置板１０１と一体的に設けることができるので、回転体を軽量化し易くかつ生産性がよい。また、このように一体的に設けられた構造であると、ガス排除部材１０３の立ち上がり部分の強度が高まる。

他方、独立したそれぞれの部材を取り外し可能な状態で結合させた構造では、ガス排除部材１０３とウエハ載置板１０１とを着脱可能とすることができるため、回転体のクリーニングや、劣化したガス排除部材１０３の交換が容易となる。よって、メンテナンス性のよい装置を実現することができる。

（４）ガス排除部材の高さについて
ガス排除部材１０３は、ウエハ載置面１０６を含む平面からの高さが高いほど、より多くのガスの飛来を妨害することができる。したがって、ガス排除部材１０３は、載置対象となるウエハ厚みよりも十分に高い構造とするのが好ましい。ただし、ガス排除部材１０３の高さを高くし過ぎると、真空チャンバー内での回転体のスムーズな回転が阻害等されるので、適正な高さとする必要があり、通常、回転体の回転速度（角速度）、載置するウエハのサイズ、回転中心からウエハまでの距離、真空チャンバー内に開口したポンプの吸引力などをパラメータとして最適値を設定する。一般には、この種のイオン注入装置を使用してドーパント注入する半導体ウエハの厚みは０．５ｍｍ程度であるので、ガス排除部材１０３の高さを０．５ｍｍよりも高くするのが好ましく、より好ましくは１．０ｍｍよりも高くする。

また、このガス排除部材１０３の天面は、上述したように、第１壁面１０に連続しているのが好ましい。本実施の形態１においては、図２に示すように、天面がウエハ載置面１０６と平行となっており、かつこの天面が第１壁面１０に続く面であるので、第１壁面１０の高さがガス排除部材１０３の高さと同等となっている。

（５）回転体と真空チャンバー内壁の隙間について
真空チャンバー内の収納空間の利用効率を高めるには、回転体に設けられたガス排除部材１０３の外縁と真空チャンバーの内壁とが近接しているのがよいが、回転体のスムーズな回転や、真空チャンバー内へ回転体を配置する際に必要となる空間的余裕を考慮するとき、ガス排除部材１０３の外縁と真空チャンバーの内壁との隙間は、０．５ｍｍ〜５０ｍｍ程度が好ましい。

なお、図９（Ａ）で示すように、イオンビーム９０２を射出するビームラインチャンバー９０１の端部が真空チャンバー３０２内に突出している場合には、同様の理由から、ガス排除部材１０３の外縁とビームラインチャンバー９０１の端部との隙間を０．５ｍｍ〜５０ｍｍ程度とする。

（６）回転中心に対するガス排除部材の配置について
半導体ウエハに不純物ドーパントを局部注入する場合、ウエハ表面にフォトレジストマスクが施され、上方からイオンビームが照射される。このため、イオンビームが照射された時、当該フォトレジストマスクから不可避的にアウトガスが発生する。つまり、ウエハ表面付近を覆う主なガスは、ウエハから発生するアウトガスであるので、当該アウトガスをウエハ表面から速やかに排除できる位置にガス排除部材１０３を配置することが重要である。このアウトガス２０２を効率的に排除するには、例えば図２０で示すように、このガス排除部材１０３をウエハ載置面１０６の回転方向後方に設けることが好ましい。これは、この位置にガス排除部材１０３が設けられていると、発生直後のアウトガス２０２がガス排除部材１０３の第１壁面１０と衝突するので、アウトガス２０２の発生と同時にウエハ表面からアウトガスを速やかに排除できるためである。

ウエハ表面におけるガスの滞留を一層確実に防止するには、例えば図１８（Ａ１）、図１８（Ｂ１）、図２１または図２２で示すように、さらに別のガス排除部材１０３が、ウエハ載置面１０６の回転方向前方にも設けられていることがより好ましい。すなわち、ウエハ１０５の回転方向前方および後方に、ガス排除部材１０３が配置されている構成とする。この理由としては、上述したように、真空チャンバー内には、レジストより発生したアウトガス２０２以外にも、上記浮遊するガス２０１が存在しているため、ウエハの回転方向前方にガス排除部材１０３を配置することにより、浮遊するガス２０１がウエハの表面へと飛来することを防止できるからである。

なお、本実施の形態１は、ガス排出路１０４とガス排除部材１０３とがペアで設けられた構造であるので、それぞれのガス排除部材１０３の回転方向前方にガス排出路１０４が設けられている必要があるが、例えば図１８（Ａ１）、図１８（Ｂ１）、図２０または図２２で示すように、当該ガス排除部材１０３の回転方向前方におけるウエハ載置板１０１の一部を切り欠いて貫通孔を形成し、これをガス排出路とすることもできる。また、例えば図１８（Ａ１）または図１８（Ｂ１）で示すように、ウエハ載置板１０１の回転方向前方の隙間をガス排出路１０４として活用することもできる。

このガス排除部材１０３は、回転体の回転中心に対して、同心円状に２以上配置された構造とするのが好ましく、この構造であると、２以上のガス排除部材１０３を同心円状に配置されているため、ウエハを同心円状に配置できる。このようにウエハを同心円状に配置すると、そうでない場合に比べて、回転運動が円滑になるとともに、イオンビームの照射幅を絞り込めるので、真空チャンバーや回転体の構成部材から叩き出されるアウトガスの絶対量を抑制することができる等の効果が得られる。

また、２以上のガス排除部材１０３を同心円状に配置する場合には、回転体の質量分布が回転中心に対してバランスしやすくなるので、例えば図１で示すように、ガス排除部材１０３を均等に配置することが好ましい。このように配置すると、ウエハ載置板１０１の回転運動がスムーズになるとともに、載置されたそれぞれのウエハに対するイオンビームの照射量（イオン注入量）を均一とし易い。よって、半導体ウエハの作製歩留まりが向上する。ただし、例えば図２１または図２２で示されるような、回転中心に対して軸対象ではない位置に排除部材を配置する構造とすることもできるのは勿論である。

（７）ガス排出路に対するガス排除部材の配置
このガス排除部材１０３は、ガス排出路１０４よりも回転方向後方に配置された構成とすることができ、第１壁面１０と衝突したガスをガス排出路から排出できる限り、図２で示されるような、ガス排除部材１０３の第１壁面１０とガス排出路の通路壁面とが連続する配置構成に限定されるものではない。例えば図１１で示すような、ガス排除部材１０３の底面とガス排出路の通路壁面とがずれた配置構成であってもよい。

ガス排出路１０４は、第１壁面１０と衝突したガスをウエハ載置板１０１の背面側へ排出できる限り、通路壁面の形状は特に限定されない。例えば、図１０（Ａ）〜（Ｄ）で示すような形状であってもよく、また曲面であってもよい。ただし、ガス排出路１０４の回転方向前方側壁面は、好ましくはウエハ載置面１０６に水平な面を基準面として９０度以上１８０度未満の仰角を有しているのがよい。当該仰角が９０度未満であると、ガス排出路１０４に進入してきたガスが、ウエハ載置面側へと押し戻されるような斥力を受けるからである。

また、ガス排出路１０４の回転方向後方側壁面は、例えば図１０（Ｄ）で示すように、ウエハ載置面１０６に水平な面を基準面として９０度よりも大きく１８０度未満の仰角を有する構造とするのがよい。この構造であると、ガスの排出が妨げられにくいからである。ただし、この構造に限られるものではなく、ガス排除用の第１壁面１０と衝突したガスがウエハ載置板１０１の背面側へスムーズに排出される限り、上記基準面に対して０度よりも大きく１８０度よりも小さい仰角を有する構造であってもよい。

〔実施の形態２〕
本実施の形態２は、ガス排除部材がガス排除用の第１壁面１０と第２壁面とを有する点が上記実施の形態１と異なる。より詳しくは、実施の形態２にかかるガス排除部材は、実施の形態１におけるガス排除部材１０３が、さらに第１壁面１０以外の面で、かつ回転方向前方側の面であって、前記ウエハ載置面１０６に平行な面を水準面として０度より大きく９０度より小さな仰角を有する平面または曲面からなるガス排除用の第２壁面２０を有する。

このような第２壁面２０を有したガス排除部材１０３を配置した回転体についてさらに説明する。なお、上記実施の形態１と同様な事項については以下での説明を省略する。

実施の形態２にかかるガス排除部材１０３の第２壁面２０は、ガス排除部材が設けられたウエハ載置板表面（一方面）に平行な面を水準面として９０度より大きく１８０度より小さな仰角を有する平面または曲面からなる。具体的には、例えば図１２（Ｂ）、図１４（Ｂ）、図３０（Ｂ）または図３１（Ｃ）で示すような平面や、例えば図１３（Ａ）、図１４（Ｃ）、図３０（Ｃ）または図３１（Ｂ）で示すような曲面とする。

ここで第２壁面２０の仰角は、第２壁面２０とウエハ載置面１０６に平行な面とがなす角度であって、当該平行な面を水準面とする仰角を意味している。なお、上記実施の形態１の場合と同様に、このガス排除部材１０３は方形構造に限られるものではなく、図３０（ｃ）に示すような板状構造であってもよい。

第２壁面２０を有するガス排除部材は、第２壁面２０が第１壁面１０よりも上方に設けられているため、ウエハ載置板１０１の回転により、第１壁面１０の高さよりも高い位置に存在するガスに衝突して、当該ガスをウエハ載置面１０６の上方に排除する。これにより、第１壁面１０の高さよりも高い位置に存在するアウトガス等のガス分子がウエハ表面の上方に遠ざけられるため、一層確実にウエハ表面近傍におけるガス滞留が防止される。

このガス排除部材１０３としては、例えば図１３（Ａ）で示すように、第２壁面２０と、ガス排除部材１０３の天面であってウエハ載置板１０１の表面と平行である面とが連続する形状とするのが好ましい。この形状であると、第２壁面２０と天面とが９０度以上の鈍角な交差となるので、鋭角（９０度未満）に交差している場合に比較し交差部の劣化が起こりにくい。ただし、例えば図１２（Ｂ）または図１４（Ｃ）に示すような、第２壁面２０がガス排除部材１０３の天面である形状であって、ガス排除部材１０３の回転方向後方の壁面と鋭角に交差する形状であってもよいことは勿論である。

また、ガス排除部材１０３は、例えば図１２（Ｃ）、図１３（Ｂ）、図１５（Ｂ）、図１６（Ａ）または（Ｂ）で示すように、第２壁面２０と第１壁面１０とに交差する、仰角９０度の第３の壁面を有する形状することもできる。この形状であると、第２壁面２０と第３の壁面、および第１壁面１０と第３壁面が９０度以上の鈍角な交差をすることになるため、鋭角である場合に比較しガスの衝突による劣化が少なくなるので好ましい。

〔実施の形態３〕
実施の形態３は、本発明の第２の態様にかかるイオン注入装置であり、一定方向に回転する回転体と、前記回転体を収納する真空チャンバーと、前記回転体上に載置されたウエハにイオンビームを照射するイオンビーム射出部とを備えている。この回転体は、上記実施の形態１または２にかかる回転体とガスの排除機構が異なるが、その他の事項については同様である。そこで、以下の説明では、実施の形態１と相違する点を中心にして説明する。

この回転体は、一方面にウエハ載置面１０６を有する１または２以上のウエハ載置板１０１と、前記ウエハ載置板１０１の一方面より突出させて設けられた、ガス排除用壁面３０を有するガス排除部材１０３と、前記ウエハ載置板１０１を回転させる駆動部とを備え、前記ガス排除用壁面３０が、回転方向前方側の面であって、前記ウエハ載置面１０６を含む平面に対して９０度より大きく１８０度より小さな仰角を有して前記一方面から立ち上がった平面または曲面である構造である。この本実施の形態３にかかる回転体は、実施の形態１にかかる回転体と比較して、ガス排除用壁面３０の仰角が異なっており、ガス排出路を必須構成要素としていない。

実施の形態３にかかる回転体の具体例としては、例えば図７および図８で示されるものがあげられる。ここで、図７は回転体１００の正面図であり、図８は図７のＣ−Ｄ線断面の形状を示す模式図である。

この回転体１００は、図７に示すように、１枚の円盤状の板からなるウエハ載置板１０１と、前記円盤状のウエハ載置板１０１の回転中心に設置された駆動部１０２と、ウエハ載置板１０１におけるウエハ載置面１０６を有する一方面より突出させ、かつ前記回転中心に対して同心円状に設けられた、ガス排除用壁面３０を有するガス排除部材１０３とを備えている。

そして、このガス排除部材１０３は、一つのウエハ載置面１０６（ウエハ１０５）を挟んで、その回転方向後方と回転方向前方とに配置されている。

また、このガス排除部材１０３のガス排除用壁面３０は、図８で示すように、回転方向前方側の面であって、前記ウエハ載置面１０６に平行な面を水準面として１３５度の仰角を有して、前記一方面から立ち上がった平面となっている。

なお、ガス排除用壁面３０の仰角とは、例えば図３３（Ｃ）で示すように、ガス排除用壁面３０とウエハ載置面１０６に平行な面または回転方向に平行な面とがなす角度であって、当該平行な面を水準面とする仰角を意味している。そして、当該ガス排除用壁面３０は、図８で示すように平面状であるため、一定の仰角、この例では１３５度を有している。

また、このガス排除部材１０３は、ウエハ載置板表面からの高さが０．５ｍｍよりも高くなっている。

このような回転体を備えたイオン注入装置についてさらに説明する。

ウエハ載置板１０１の回転により、レジストより発生したアウトガス２０２は、図８で示すように、相対的に回転方向後方へと移動しガス排除部材１０３のガス排除用壁面３０と衝突する。ここで、このガス排除部材１０３のガス排除用壁面３０は１３５度の仰角を有しているため、当該ガス排除用壁面３０と衝突したアウトガス２０２は、回転方向後方でウエハ載置面１０６を含む平面に対して上方へと方向付けられて移動する。この結果、ガス排除用壁面３０と衝突したアウトガス２０２は、ウエハ表面から排除されることになる。

また、真空チャンバー内に浮遊するガス２０１も、ウエハ載置板１０１の回転に伴って回転方向後方へと相対的に移動するが、このような浮遊するガス２０１であって、ウエハ載置面１０６を含む平面へ相対的に近づくガスの一部は、上記アウトガス２０２と同様に、ウエハ載置面１０６の回転方向前方に設けられたガス排除部材１０３のガス排除用壁面３０と衝突してその進路が妨害され、ウエハ載置面１０６の上方へと排除される。したがって、ウエハ表面近傍へのガスの滞留が防止される。

ここで、ウエハ載置面１０６の上方へと遠ざけられたガスは、主に、真空チャンバー内におけるウエハ載置面側のチャンバー空間に開口された第１ポンプ３０３を介して真空チャンバー３０２内から排出される。

なお、本実施の形態３では、ガス排出路は必須構成要素ではないが、実施の形態１と同様に、ガス排出路を回転体に設けることもできる。この場合には、上記第１ポンプ３０３に加えて、真空チャンバー内におけるウエハ載置面側と反対面側のチャンバー空間には、第２ポンプ３０４を配置する。

次に、図７、８の構造以外の態様について説明する。

（ウエハ載置板の枚数および集合形状）
ウエハ載置板１０１の枚数は、１または２以上とすることができる。駆動部１０２によって回転されるウエハ載置板１０１を１枚とする場合には、例えば、図１８（Ｂ２）に示すような柱状の駆動部１０２の幹部にウエハ載置板１０１が設置されたプロペラ状構造や、図１９（Ｂ）に示すような一つの分枝（腕）を有する駆動部１０２の分枝先端にウエハ載置板１０１が設置された樹木状構造や、図２３〜２５に示すようなウエハ載置板１０１が１枚の円盤状の板からなり、前記円盤形状の板の回転中心に駆動部１０２が設置されている構造とすることができる。なお、図面を簡略化するため、一部のガス排除部材１０３を省略して描いている図がある。

駆動部１０２によって回転されるウエハ載置板１０１を２枚以上とする場合には、例えば、図１８（Ａ２）に示すような円柱状の駆動部１０２の幹部に３枚のウエハ載置板１０１が放射状に設置されたプロペラ状構造や、図１９（Ａ）または（Ｃ）に示すような４または８の分枝構造を有する駆動部１０２の分枝先端に４枚または８枚のウエハ載置板１０１が設置された樹木状構造や、図２１に示すような、柱状の駆動部１０２の幹部に２枚の扇形のウエハ載置板１０１が、所定間隔の相互の隙間で設置されている円盤状構造とすることができる。

なお、図７、図２３または図２４に示すような円盤状の構造は、２枚以上のウエハ載置板１０１を用いても形成することができるのは勿論である。また、回転体を円盤状とした場合の作用効果、および真空チャンバー内での好ましい配置については、概ね上記実施の形態１における場合と同様である。

（ガス排除用壁面の形状）
ガス排除部材１０３のガス排除用壁面３０は、上述したように、回転方向前方側の面であって、ウエハ載置面１０６を有する一方面に平行な面を水準面として９０度より大きく１８０度より小さな仰角を有して一方面から立ち上がった面である限り、上記図８または図３３（Ｃ）で示されるような平面に限定されるものではなく、図３３（Ｄ）で示されるような曲面とすることもできる。また、当該ガス排除用壁面３０は、衝突したガスをガス排出路１０４へと誘導することができる限り、その表面は鏡面状でなくてもよく、多少の凹凸が設けられていても良い。

上記仰角を９０度より大きくする理由は、仰角が９０度または９０度未満であると、壁面に衝突したガス分子がウエハ載置面に平行な方向またはこれよりも下方方向に斥力を受けるので、ガス分子をウエハ表面から上方に排除することができないからである。その一方、仰角が１８０度より大きい面であると、回転方向前方に位置する壁面でなくなる。したがって、上記仰角は９０度より大きく１８０度より小さくする必要がある。

（ガス排除部材の全体形状および配置態様）
ガス排除部材１０３は、例えば以下で示すような形状および配置とすることができる。

ガス排除部材１０３は、図８または図１７で示すような方形構造に限るものではなく、例えば図３２で示すような板状の構造とすることができる。

また、ガス排除部材１０３は、例えば図１７（Ｃ）または（Ｄ）で示すような、ウエハ載置面１０６と平行な天面を有し、この天面がガス排除用壁面と交差した構造とすることもできる。この構造であると、ガス排除用壁面と天面とが９０度以上の鈍角で交差することになるので、鋭角（９０度未満）に交差している場合に比較して、ガスの衝突による当該交差部の劣化が起こりにくい。ただし、例えば図１７（Ａ）または（Ｂ）で示すような、鋭角な天頂を有する構造であってもよいことは勿論である。

また、ガス排除部材１０３は、ウエハ載置板１０１と一体的に設けられた構造としてもよく、また独立した部材として、固定または脱着可能に結合させた構造とすることもできる。なお、一体的に設けられた構成や、独立した部材を結合させた構成とした場合の作用効果は、上記実施の形態１におけるそれと同様である。

ガス排除部材１０３の高さについては、上記実施の形態１における場合と同様である。
なお、上記実施の形態１と同様に、例えば図９（Ｂ）で示すような、イオンビーム９０２を射出するビームラインチャンバー９０１の端部が真空チャンバー３０２内に突出している場合には、ガス排除部材１０３の外縁とビームラインチャンバー９０１の端部との隙間を０．５ｍｍ〜５０ｍｍ程度とするのが好ましい。

回転中心に対するガス排除部材１０３の配置についても、上記実施の形態１における場合と同様であり、その詳しい説明を省略するが、ウエハ表面におけるガスの滞留を防止する目的から、このガス排除部材１０３は、例えば図２３で示すように、ウエハ載置面１０６の回転方向後方に設けることが好ましい。さらに、例えば図２４で示すように、ウエハの回転方向前方および後方に、ガス排除部材１０３が配置されている構成とすることがさらに好ましい。

また、ガス排除部材１０３は、回転体の回転中心に対して、同心円状に２以上配置されている構成とすることができ、例えば図２５で示すように、駆動部を中心とした放射線上の一部のみに設けた構成とすることもできる。

以上説明したように、本実施の形態３にかかるイオン注入装置であると、上記形状のガス排除用壁面３０を有するガス排除部材１０３がウエハ載置板１０１の一方面より突出させて設けられているため、ウエハ載置板１０１の回転により、当該ガス排除用壁面３０をウエハ載置板１０１の一方面側に存在するガスに衝突させて、当該ガスがウエハ載置面１０６の上方に排除することができる。

これにより、ウエハから発生したアウトガスや、真空チャンバー内に浮遊するアウトガスまたは雰囲気ガス等のガスをウエハ表面から排除することができる。この結果、ウエハ表面におけるガスの滞留が防止されるため、ウエハの結晶欠陥の発生やイオン注入時のドーズシフトの発生を抑制することができる。

〔その他の事項〕
〈１〉上記実施の形態１〜３においては、軸回転する駆動部を有する回転体を示したが、本発明にかかる駆動部はこの構成に限られず、１以上のウエハ載置板１０１を回転駆動させることができる構成であればよい。例えば、図２６で示すような、円環状にウエハ載置板１０１を駆動させるコンベア型の回転体とすることもできる。なお、図２６では、図面を簡略化するため、ガス排除部材１０３またはガス排出路１０４を図示していない。

〈２〉ウエハへのイオン注入時には、チャネリング抑制等のためにそのイオン注入角度を制御する場合があるが、この場合には、例えば図６で示されるように、駆動部１０２と伴にウエハ載置板１０１を傾ければよい。例えば、回転体１００を黒矢印または白矢印の方向へ傾ける。

回転体１００を傾ける際にウエハ載置板１０１の端部が真空チャンバーの内壁に引っかからないようにしつつ、回転体１００の外周縁と真空チャンバーの内壁との間隔を十分に狭くするためには、例えば図６で示されるように、回転体１００の外周縁に面した真空チャンバーの内壁を円弧状に湾曲させればよい。なお、この円弧は、回転体１００の傾動中心からウエハ載置板１０１の端部までの距離よりも長い距離をその半径として規定する。

〈３〉上記実施の形態１〜３では、真空チャンバー３０２内に回転体１００がむき出して配置されているイオン注入装置を示したが、例えば図４、図５または図２９で示されるように、上部に開口部４０４を有するサブチャンバー４０２を真空チャンバー３０２内に設置し、このサブチャンバー４０２内に回転体１００を配置してもよい。なお、この場合には、開口部４０４を介してウエハ１０５にイオンビームが照射され、ガス排除部材１０３によりウエハ表面から遠ざけられたガスは、この開口部４０４を介してサブチャンバーの外に排出される。他方、ガス排出路１０４から排出されたガスは、回転体１００の背面を覆うスポーク４０３の隙間を通過してサブチャンバーの外に排出される。

ここで、ガス排除部材１０３によりウエハ表面から遠ざけられたガスが、この開口部４０４の端面と衝突することで、再びウエハ表面へと寄り戻されるような斥力を受けると好ましくない。よって、サブチャンバーを設ける場合には、例えば図２９（Ｂ）で示すように、開口部４０４の端面形状を、ガスが開口部４０４を通過してサブチャンバー外へと出て行きやすいような形状とする。

〈４〉上記実施の形態１〜３にかかる回転体でも十分なガス排除性能を得られるが、図２８（Ａ）または（Ｂ）で示すように、ウエハ表面からガスを排除するための部材として別に、ガス遮断部材１０７をさらに配置してもよい。このガス遮断部材１０７は、ガス遮断壁面を回転方向後方側に有しており、ウエハ載置面の回転方向後方であって、ガス排除部材１０３よりも回転方向前方のウエハ載置面を有する一方面より突出させて設けられることで、ガス排除部材１０３等との衝突によってガスが回転方向後方から前方へ移動するような場合に、その進路を妨害してウエハ表面から遠ざけるように機能する。

なお、ガス遮断部材１０７を設ける場合には、その高さを、ウエハ載置板に載置するウエハの高さ（厚み）以下とする。これは、ウエハよりも高くなると、ガス遮断部材１０７における回転駆動方向前方面がウエハよりも上に飛び出すため、発生したアウトガスがこの面と衝突してガスがウエハに付着する危険性が高くなるためである。

〈５〉上述したように、この種のイオン注入装置においては、フォトレジストマスクから発生するアウトガスは不可避的なものでありその発生をなくすことはできないが、回転体や真空チャンバーを構成する部品の母材から叩き出されるアウトガス（主に金属系）は、これらの構成部品の表面を高純度のケイ素、炭化ケイ素、カーボングラファイト、窒化ケイ素または酸化ケイ素で被覆するかあるいは、母材自体を上記材料としておくことにより、その発生量を若干抑制することができる。

以上説明したように、本発明によると、ウエハから発生したアウトガスや、真空チャンバー内に浮遊するアウトガスまたは残留雰囲気ガス等のガスを合理的かつ速やかにウエハ表面から排除することのできるイオン注入装置を実現することができる。この装置によると、ウエハの結晶欠陥の発生やイオン注入時のドーズシフトの発生が抑制されるので、ウエハの製造歩留まりが顕著に向上する。よって、本発明の産業上の利用可能性は大きい。

図１は、本発明にかかる回転体の一例を示す正面図である。 図２は、図１のＡ−Ｂ線断面の一例を示す端面図である。 図３は、本発明にかかるイオン注入装置の一例を示す矢状断面図である。 図４は、本発明にかかるイオン注入装置の別例を示す矢状断面図である。 図５は、図４のイオン注入装置のサブチャンバー内における、駆動部のスキャン方向を説明するための概念図である。 図６は、本発明にかかるイオン注入装置の別例を示す矢状断面図である。 図７は、本発明にかかる回転体の別例を示す正面図である。 図８は、図７のＣ−Ｄ線断面の一例を示す端面図である。 図９は、本発明にかかるイオン注入装置の真空チャンバー内における回転体の配置を説明するための概念図である。 図１０は、図１のＡ−Ｂ線断面の別例を示す端面図である。 図１１は、図１のＡ−Ｂ線断面の別例を示す端面図である。 図１２は、図１のＡ−Ｂ線断面の別例を示す端面図である。 図１３は、図１のＡ−Ｂ線断面の別例を示す端面図である。 図１４は、図１のＡ−Ｂ線断面の別例を示す端面図である。 図１５は、図１のＡ−Ｂ線断面の別例を示す端面図である。 図１６は、図１のＡ−Ｂ線断面の別例を示す端面図である。 図１７は、図７のＣ−Ｄ線断面の別例を示す端面図である。 図１８は、本発明にかかる回転体の別例を示す斜視図である。 図１９は、本発明にかかる回転体の別例を示す斜視図である。 図２０は、本発明にかかる回転体の別例を示す正面図である。 図２１は、本発明にかかる回転体の別例を示す正面図である。 図２２は、本発明にかかる回転体の別例を示す正面図である。 図２３は、本発明にかかる回転体の別例を示す正面図である。 図２４は、本発明にかかる回転体の別例を示す正面図である。 図２５は、本発明にかかる回転体の別例を示す正面図である。 図２６は、本発明にかかる回転体の別例を示す斜視図である。 図２７は、本発明にかかる回転体の別例を示す正面図である。 図２８は、図２７のＥ−Ｆ線断面を示す端面図である。 図２９は、本発明にかかるイオン注入装置の別例を示す矢状断面図と、その装置におけるサブチャンバーの開口部の形状を説明するための概念図である。 図３０は、図１のＡ−Ｂ線断面の別例を示す端面図である。 図３１は、図１のＡ−Ｂ線断面の別例を示す端面図である。 図３２は、図７のＣ−Ｄ線断面の別例を示す端面図である。 図３３は、ガス排除用壁面の仰角について説明するための概念図であって、図１のＡ−Ｂ線断面または図７のＣ−Ｄ線断面を示す端面図である。

符号の説明

１０ 第１壁面
２０ 第２壁面
３０ ガス排除用壁面
１００ 回転体
１０１ ウエハ載置板
１０２ 駆動部
１０３ ガス排除部材
１０４ ガス排出路
１０５ ウエハ
１０６ ウエハ載置面
１０７ ガス遮蔽部材
２０１ 浮遊するアウトガス
２０２ レジストより発生したアウトガス
３０１ 固定軸
３０２ 真空チャンバー
３０３ 第１ポンプ
３０４ 第２ポンプ
３０５、４０１、６０５、９０２ イオンビーム
３０６ イオンビーム射出部
４０２ サブチャンバー
４０３ スポーク
４０４ 開口部
９０１ ビームラインチャンバー

Claims (10)

1. 一定方向に回転する回転体と、
   前記回転体を収納する真空チャンバーと、
   前記回転体上に載置されたウエハにイオンビームを射出するイオンビーム射出部と、
   を備えるイオン注入装置であって、
   前記回転体は、
   一方面にウエハ載置面を有する１または２以上のウエハ載置板と、
   前記ウエハ載置面側に存在するガスを前記ウエハ載置面と反対面側に排出するためのガス排出路と、
   前記ウエハ載置板の一方面より突出させて設けられ、ガス排除用の第１壁面を有するガス排除部材と、
   前記ウエハ載置板を回転させる駆動部と、
   を備え、
   前記ガス排除部材は、前記ガス排出路よりも回転方向後方に配置され、前記ガス排除部材の第１壁面は、回転方向前方側の面であって、前記ウエハ載置面に平行な面を水準面として０度より大きく９０度より小さな仰角を有して前記一方面から立ち上がった平面または曲面であり、
   前記第１壁面が前記ウエハ載置板の回転により、前記ウエハ載置板の一方面側に存在するガスに衝突して当該ガスを前記ガス排出路から前記ウエハ載置板の一方面側と反対面側に排出するように機能する、
   ことを特徴とするイオン注入装置。
2. 前記ガス排除部材は、さらに、前記第１壁面以外の面で、かつ回転方向前方側の面であって、前記ウエハ載置面に平行な面を水準面として９０度より大きく１８０度より小さな仰角を有する平面または曲面からなるガス排除用の第２壁面を有し、
   当該第２壁面が前記ウエハ載置板の回転により、前記ウエハ載置板の一方面側に存在するガスに衝突して当該ガスを前記ウエハ載置面の上方に排除するように機能する、
   ことを特徴とする請求項１記載のイオン注入装置。
3. 一定方向に回転する回転体と、
   前記回転体を収納する真空チャンバーと、
   前記回転体上に載置されたウエハにイオンビームを射出するイオンビーム射出部と、
   を備えるイオン注入装置であって、
   前記回転体は、
   一方面にウエハ載置面を有する１または２以上のウエハ載置板と、
   前記ウエハ載置板の一方面より突出させて設けられ、ガス排除用壁面を有するガス排除部材と、
   前記ウエハ載置板を回転させる駆動部と、
   を備え、
   前記ガス排除用壁面が、回転方向前方側の面であって、前記ウエハ載置面に平行な面を水準面として９０度より大きく１８０度より小さな仰角を有して前記一方面から立ち上がった平面または曲面であり、
   前記ガス排除用壁面が前記ウエハ載置板の回転により、前記ウエハ載置板の一方面側に存在するガスに衝突して当該ガスを前記ウエハ載置面の上方に排除するように機能する、
   ことを特徴とするイオン注入装置。
4. 前記ウエハ載置面側に存在するガスは、前記ウエハ載置面に載置されたウエハから発生したアウトガスである、
   ことを特徴とする請求項１または３に記載のイオン注入装置。
5. 前記ガス排除部材のウエハ載置面からの高さが０．５ｍｍよりも高い、
   ことを特徴とする請求項１または３記載のイオン注入装置。
6. 前記回転体は、２以上のウエハ載置板が前記駆動部を回転中心として放射状に配列されてなる円盤形状であり、
   前記回転体上の前記ガス排除部材は、前記回転中心に対して同心円状に２以上配置されている、
   ことを特徴とする請求項１または３に記載のイオン注入装置。
7. 前記ガス排出路は、前記２以上のウエハ載置板相互の隙間である、
   ことを特徴とする請求項６に記載のイオン注入装置。
8. 前記ウエハ載置板は、１枚の円盤状の板からなり、
   前記ガス排出路は、前記円盤状の板に設けられた貫通孔からなり、
   前記円盤形状の板の回転中心に前記駆動部が設置されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。
9. 前記ガス排除部材は、前記円盤形状の板の一部を前記一方面側に切り起こしてなる羽であり、前記貫通孔は、当該切り起こし部分に形成された孔である、
   ことを特徴とする請求項８に記載のイオン注入装置。
10. 前記貫通孔および前記羽は、前記円盤状の板の回転中心に対して同心円状に２以上配置されている、
    ことを特徴とする請求項９に記載のイオン注入装置。