JP2008021974A - 高温イオン注入装置、および高温イオン注入を用いて半導体デバイスを製造する方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体デバイス製造装置は、ロードロックチャンバ105と、ロードロックチャンバ内の搬入アセンブリ125と、ロードロックチャンバに気密封止して連結されたイオン注入ターゲットチャンバ120とを含む。ロードロックチャンバには、複数のウェハプレート110が格納される。各ウェハプレートは、その上に少なくとも1つの半導体ウェハ115を含む。イオン注入ターゲットチャンバは、現在搬入されているウェハプレート上にある半導体ウェハ中にイオン種を注入するように構成される。搬入アセンブリは、複数のウェハプレートのうちの次のウェハプレートを、ロードロックチャンバからイオン注入ターゲットチャンバ内に搬入するように構成される。
【選択図】図1A
Description
Claims (40)
- その上に少なくとも1つの半導体ウェハをそれぞれ含む、複数のウェハプレートをその中に格納するように構成されたロードロックチャンバと、
前記ロードロックチャンバに気密封止して連結され、その中に現在搬入されている前記複数のウェハプレートの1つの上にある半導体ウェハ中にイオン種を注入するように構成されたイオン注入ターゲットチャンバと、
前記複数のウェハプレートのうちの次のウェハプレートを、前記ロードロックチャンバから前記イオン注入ターゲットチャンバ内に搬入するように構成された、前記ロードロックチャンバ内の搬入アセンブリとを備えることを特徴とする半導体デバイス製造装置。 - 前記搬入アセンブリは、前記イオン注入ターゲットチャンバ内の基準点となる現在温度をほぼ維持しながら、前記複数のウェハプレートのうちの前記次のウェハプレートを、前記ロードロックチャンバから前記イオン注入ターゲットチャンバ内に搬入するように構成されることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記搬入アセンブリは、前記イオン注入ターゲットチャンバを減圧せずに、前記複数のウェハプレートのうちの前記次のウェハプレートを、前記ロードロックチャンバから前記イオン注入ターゲットチャンバ内に搬入するように構成されることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記搬入アセンブリはさらに、前記半導体ウェハ中への前記イオン種の注入に応答して、前記イオン注入ターゲットチャンバの温度および/または圧力をほぼ維持しながら、前記複数のウェハプレートのうちの前記現在搬入されているウェハプレートを、前記イオン注入ターゲットチャンバから前記ロードロックチャンバ内に搬出するように構成されることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記イオン注入ターゲットチャンバは、前記複数のウェハプレートのうちの前記現在搬入されているウェハプレートの上にある前記半導体ウェハ中に第1の所望のイオン種を注入し、前記複数のウェハプレートのうちの前記次のウェハプレートの上にある半導体ウェハ中に第2の所望のイオン種を注入するように構成されることを特徴とする請求項4に記載の装置。
- 前記複数のウェハプレートを保持するように構成された、前記ロードロックチャンバ内のカセットと、
前記複数のウェハプレートを前記搬入アセンブリに連続してもたらすように構成された、前記ロードロックチャンバ内のカセット前進アセンブリとをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記カセットは、前記複数のウェハプレートのそれぞれを保持するように構成された複数の溝を備え、前記複数の溝は、前記カセットから前記複数のウェハプレートを搬入かつ/または搬出しやすくするように構成された摩擦の少ない表面で被覆されることを特徴とする請求項6に記載の装置。
- 前記カセット前進アセンブリは、第1の軸に沿って前記カセットを移動させて、前記複数のウェハプレートのうちの次のウェハプレートを前記搬入アセンブリにもたらすように構成されたカセット移動アームを備えることを特徴とする請求項6に記載の装置。
- 前記搬入アセンブリは、前記第1の軸にほぼ垂直な第2の軸に沿って移動して、前記複数のウェハプレートのうちの前記次のウェハプレートを、前記ロードロックチャンバから前記イオン注入ターゲットチャンバ内に搬入するように構成された細長い搬入アームを備えることを特徴とする請求項8に記載の装置。
- 前記ロードロックチャンバは、前記細長い搬入アームを収容するように構成された第1の細長い部分と、前記カセット移動アームを収容するように構成された第2の細長い部分とを含み、さらに、
前記ロードロックチャンバの外側に、前記第1および/または第2の細長い部分に隣接して、前記細長い搬入アームおよび/または前記カセット移動アームを磁気的に作動させて、前記イオン注入ターゲットチャンバを減圧せずにそれらのアームの移動を誘起するように構成された少なくとも1つの磁石を備えることを特徴とする請求項9に記載の装置。 - 前記ロードロックチャンバは、前記イオン注入ターゲットチャンバの現在温度に基づいて、その中の前記複数のウェハプレートのうちの少なくとも前記次のウェハプレートを予熱するように構成されることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記複数のウェハプレートの1つまたは複数を予熱するように構成された、前記ロードロックチャンバ内の発熱体をさらに備えることを特徴とする請求項11に記載の装置。
- 前記複数のウェハプレートの少なくとも1つは、その上にある前記少なくとも1つの半導体ウェハの下に、そこを貫通して延びる開口を含み、前記開口は、前記少なくとも1つの半導体ウェハの寸法よりも小さい少なくとも1つの寸法を有することを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記複数のウェハプレートの前記少なくとも1つは、その中に前記開口の外周に隣接する複数の孔と、前記複数の孔のそれぞれからそれぞれ延び、前記少なくとも1つの半導体ウェハを、前記開口に隣接してそこに取外し可能に取り付けるように構成された複数のワイヤクリップとをさらに含むことを特徴とする請求項13に記載の装置。
- その中に現在搬入されている前記複数のウェハプレートの1つの上にある半導体ウェハを、前記複数のウェハプレートの前記1つにある前記開口から加熱するように構成された、前記イオン注入ターゲットチャンバ内の発熱体をさらに備えることを特徴とする請求項13に記載の装置。
- 前記搬入アセンブリは、そこから延びる鍵部を有する細長いアームを含み、前記複数のウェハプレートの前記少なくとも1つは、その一端に、前記搬入アセンブリの前記鍵部と対合可能に嵌合するように適合された鍵穴を含むことを特徴とする請求項13に記載の装置。
- 前記搬入アセンブリの前記細長いアームは、そこから延びる前記鍵部を前記鍵穴中に係止させて、前記複数のウェハプレートの前記少なくとも1つを前記細長いアームに固定し、それによって前記複数のウェハプレートの前記少なくとも1つを、前記イオンターゲットチャンバ内に搬入しやすくするように回転可能であることを特徴とする請求項16に記載の装置。
- 前記イオン注入ターゲットチャンバの壁にあり、前記イオン注入ターゲットチャンバ内の、前記複数のウェハプレートのうちの前記現在搬入されているウェハプレートの上にある半導体ウェハの熱放射率の測定を十分可能とする透明度を有する窓をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記窓は、約8ミクロン波長までの範囲の赤外光に対して透明度を有するフッ化カルシウム(CaF2)を含むことを特徴とする請求項18に記載の装置。
- その上に半導体ウェハを保持するように構成されたウェハ保持プレートと、
前記ウェハ保持プレートに取外し可能に取り付けられ、前記半導体ウェハを前記ウェハ保持プレートに取外し可能に取り付けるように構成された複数のクリップとを備えることを特徴とする半導体デバイス製造装置。 - 前記ウェハ保持プレートは、その上にある前記半導体ウェハの外周に隣接する複数の孔をその中に含み、前記複数のクリップは、前記複数の孔のそれぞれからそれぞれ延びることを特徴とする請求項20に記載の装置。
- 前記ウェハ保持プレートは、第1の材料を含み、前記複数のクリップは、前記第1の材料よりも優れた可撓性を有する第2の材料を含むことを特徴とする請求項21に記載の装置。
- 前記複数の孔は、前記複数のクリップのそれぞれについて少なくとも2つの孔を備え、前記複数のクリップは、前記少なくとも2つの孔を通り抜けて、前記複数のワイヤクリップを前記ウェハ保持プレートに固定するようにそれぞれ構成された複数のワイヤクリップを含むことを特徴とする請求項22に記載の装置。
- 前記複数のクリップは、前記半導体ウェハとの熱接触および/または化学反応を低減するように寸法設定され、構成されることを特徴とする請求項22に記載の装置。
- 前記複数のクリップは、約0.5mm未満の直径を有する複数のワイヤクリップを含むことを特徴とする請求項24に記載の装置。
- 前記複数のクリップは、タンタル(Ta)ワイヤクリップを含むことを特徴とする請求項24に記載の装置。
- 前記複数の孔は、前記半導体ウェハの外周に隣接し、前記半導体ウェハの中心に対して約180度未満で離隔された第1および第2の孔を備えることを特徴とする請求項21に記載の装置。
- 前記複数の孔は、前記半導体ウェハの外周に隣接し、前記半導体ウェハの中心に対して約180度離隔された第1および第2の孔と、前記半導体ウェハの前記外周に隣接し、前記第1の孔と第2の孔との間で、それらの孔から前記半導体ウェハの中心に対して約90度それぞれ離隔された第3の孔とを備えることを特徴とする請求項21に記載の装置。
- 前記ウェハ保持プレートは、前記半導体ウェハの下に、そこを貫通して延びる開口をさらに含み、前記開口は、前記半導体ウェハの寸法よりも小さい少なくとも1つの寸法を有することを特徴とする請求項20に記載の装置。
- 前記ウェハ保持プレート中の前記開口は、そこから前記半導体ウェハを直接加熱することが可能となるように寸法設定され、構成されることを特徴とする請求項29に記載の装置。
- 前記ウェハ保持プレート中の前記開口は、前記半導体ウェハの直径よりも小さいが、それとほぼ同様の直径を有することを特徴とする請求項29に記載の装置。
- 前記ウェハ保持プレートは、その一端に、前記ウェハ保持プレートを前記イオン注入ターゲットチャンバ内に搬入するように構成された搬入アセンブリと対合可能に嵌合するように適合された鍵穴をさらに備えることを特徴とする請求項20に記載の装置。
- その上に少なくとも1つの半導体ウェハをそれぞれ含む複数のウェハプレートの1つを、ロードロックチャンバから、そこに気密封止して連結されたイオン注入ターゲットチャンバ内に搬入すること、
前記イオン注入ターゲットチャンバ内の、前記複数のウェハプレートのうちの現在搬入されているウェハプレートの上にある前記少なくとも1つの半導体ウェハ中に、所望のイオン種を所望の温度および/または圧力で注入すること、および、
前記複数のウェハプレートのうちの次のウェハプレートを、前記ロードロックチャンバから前記イオン注入ターゲットチャンバ内に搬入することを含むことを特徴とする半導体デバイスを製造する方法。 - 前記複数のウェハプレートのうちの前記次のウェハプレートを搬入することは、前記イオン注入ターゲットチャンバ内の基準点となる現在温度をほぼ維持しながら実施されることを特徴とする請求項33に記載の方法。
- 前記複数のウェハプレートのうちの前記次のウェハプレートを搬入することは、前記イオン注入ターゲットチャンバを減圧せずに実施されることを特徴とする請求項33に記載の方法。
- 前記所望のイオン種を注入した後に、前記所望のイオン種の注入に応答して、前記イオン注入ターゲットチャンバの現在温度および/または圧力をほぼ維持しながら、前記複数のウェハプレートのうちの前記現在搬入されているウェハプレートを、前記イオン注入ターゲットチャンバから前記ロードロックチャンバ内に搬出することをさらに含むことを特徴とする請求項33に記載の方法。
- 前記所望のイオン種を注入することは、前記複数のウェハプレートのうちの前記現在搬入されているウェハプレートの上にある前記少なくとも1つの半導体ウェハ中に、第1の所望のイオン種を注入することを含み、さらに、
前記複数のウェハプレートのうちの前記次のウェハプレートの、前記イオン注入ターゲットチャンバ内への搬入に応答して、前記複数のウェハプレートのうちの前記次のウェハプレートの上にある少なくとも1つの半導体ウェハ中に、第2の所望のイオン種を注入することを含むことを特徴とする請求項36に記載の方法。 - 前記複数のウェハプレートのうちの前記次のウェハプレートをイオン注入ターゲットチャンバ内に搬入する前に、前記ロードロックチャンバ内の、前記複数のウェハのうちの前記次のウェハプレートを予熱することをさらに含むことを特徴とする請求項33に記載の方法。
- 前記イオン注入ターゲットチャンバ内の、前記複数のウェハプレートのうちの前記現在搬入されているウェハプレートの上にある前記少なくとも1つの半導体ウェハを、前記少なくとも1つの半導体ウェハの下にある、前記複数のウェハプレートのうちの前記現在搬入されているウェハプレートにある開口から加熱することをさらに含むことを特徴とする請求項33に記載の方法。
- 前記イオン注入ターゲットチャンバ内の、現在搬入されている前記複数のウェハプレートの1つの上にある半導体ウェハの熱放射率を、前記イオン注入ターゲットチャンバのフッ化カルシウム(CaF2)窓を介して測定すること、および、前記測定された熱放射率を前記半導体ウェハの現在の表面温度に相関させることをさらに含むことを特徴とする請求項33に記載の方法。
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