JP2010118459A - Ion implantation apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、イオン注入装置に係り、特に、シリコンなどの半導体ウェーハにイオンを注入するイオン注入装置に関する。 The present invention relates to an ion implantation apparatus, and more particularly to an ion implantation apparatus that implants ions into a semiconductor wafer such as silicon.
近年、LSI(Large Scale Integration)などの集積回路の高速・低消費電力化を図るために、SOI(Silicon on Insulator)ウェーハが用いられている。SOIウェーハは、シリコン支持体と表面シリコン層との間に酸化膜からなる絶縁層が埋め込まれて構成される。 In recent years, SOI (Silicon on Insulator) wafers have been used to achieve high speed and low power consumption of integrated circuits such as LSI (Large Scale Integration). The SOI wafer is configured by embedding an insulating layer made of an oxide film between a silicon support and a surface silicon layer.
このようなSOIウェーハの製造方法の1つとして、シリコンウェーハに例えば酸素イオンを注入した後熱処理を行い、酸化膜からなる絶縁層つまりBOX(Buried Oxide)層を形成するSIMOX(Separation by IMplanted OXygen)法と称される方法が用いられている。 As one method for manufacturing such an SOI wafer, SIMOX (Separation by IMplanted OXygen) for forming an insulating layer made of an oxide film, that is, a BOX (Buried Oxide) layer, is performed by implanting, for example, oxygen ions into a silicon wafer. A method called the law is used.
特許文献1に記載されているように、SIMOXウェーハの製造においては、回転台に設けられた複数の支持盤上にそれぞれシリコンウェーハを載置し、回転台を回転させてシリコンウェーハを旋回させながら酸素イオンを注入することにより一括でバッチ処理することが知られている。 As described in Patent Document 1, in the manufacture of a SIMOX wafer, a silicon wafer is placed on each of a plurality of support plates provided on a turntable, and the turntable is rotated while turning the silicon wafer. It is known to batch process by implanting oxygen ions.
より具体的には、SIMOXウェーハのイオン注入装置は、回転体と、回転体の回転軸回りに放射状に延在された複数のアームと、各アームの先端に設けられた支持盤と、旋回するシリコンウェーハにイオンを注入する注入手段などから構成される。 More specifically, the ion implantation apparatus for a SIMOX wafer swivels with a rotating body, a plurality of arms extending radially around the rotation axis of the rotating body, and a support plate provided at the tip of each arm. It comprises an implantation means for implanting ions into a silicon wafer.
イオン注入時には、複数の支持盤が盤面を回転軸にほぼ直交する方向に向けられた状態で旋回されるので、支持盤上に載置されたシリコンウェーハに遠心力が働く。この遠心力によりシリコンウェーハが外に飛び出さないように、各支持盤には、載置されたシリコンウェーハの回転体の回転軸から遠い側の周縁部に当接するようにストッパが設けられている。 At the time of ion implantation, since the plurality of support plates are turned with the surface of the plate being oriented in a direction substantially orthogonal to the rotation axis, centrifugal force acts on the silicon wafer placed on the support plate. In order to prevent the silicon wafer from jumping out by this centrifugal force, each support plate is provided with a stopper so as to come into contact with the peripheral portion on the side far from the rotation axis of the rotating body of the mounted silicon wafer. .
また、各支持盤は回転軸のほうに盤面を向けるように傾けられ、遠心力の分力を盤面で受けるように構成されているか、ウェーハの数ヶ所をチャックして固定する方式を採用している。さらに、ウェーハの数ヶ所をチャックして固定する方式では、シリコンウェーハを支持盤に保持する機構として、シリコンウェーハの回転体の回転軸から近い側の周縁部にチャックピンを当接させてシリコンウェーハをストッパに押し付けて固定している。 In addition, each support plate is tilted so that the plate surface is directed toward the rotation axis, and is configured to receive the component force of centrifugal force on the plate surface, or adopts a method of chucking and fixing several places on the wafer Yes. Furthermore, in the method of chucking and fixing several locations of the wafer, as a mechanism for holding the silicon wafer on the support plate, a chuck pin is brought into contact with the peripheral portion on the side closer to the rotation axis of the rotating body of the silicon wafer. Is pressed against the stopper.
ところで、特許文献1に記載された装置は、シリコンウェーハと保持機構との接触、特にシリコンウェーハとチャックピンとの接触に起因して生じる摩耗粒子(パーティクル)による弊害について配慮されていない。 By the way, the apparatus described in Patent Document 1 does not consider adverse effects caused by wear particles (particles) caused by contact between the silicon wafer and the holding mechanism, particularly contact between the silicon wafer and the chuck pin.
すなわち、イオン注入時にシリコンウェーハをしっかりと保持するという観点からすればチャックピンをウェーハに強く押し付けるのが望ましいが、チャックピンとウェーハとの接触力が強くなればなるほど接触摩擦が大きくなりシリコンウェーハが傷付くとともにパーティクルが発生するおそれがある。その一方で、チャックピンによる押し付け力が弱くなりすぎるとシリコンウェーハが振動してチャックピンとこすれることによりパーティクルが大量に発生するおそれがある。 In other words, it is desirable to strongly press the chuck pin against the wafer from the viewpoint of firmly holding the silicon wafer during ion implantation. However, as the contact force between the chuck pin and the wafer increases, the contact friction increases and the silicon wafer is damaged. At the same time, particles may be generated. On the other hand, if the pressing force by the chuck pins becomes too weak, the silicon wafer may vibrate and rub against the chuck pins, thereby generating a large amount of particles.
パーティクルが発生すると、例えばシリコンウェーハのイオン注入面に付着して、シリコンウェーハに対する均一なイオン注入が阻害されるおそれがあるなど、シリコンウェーハの品質維持の面から好ましくない。 When the particles are generated, for example, the particles may adhere to the ion implantation surface of the silicon wafer and the uniform ion implantation to the silicon wafer may be hindered.
そこで、本発明は、半導体ウェーハとチャックピンとの接触に起因するパーティクルの発生を抑制することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to suppress generation of particles due to contact between a semiconductor wafer and chuck pins.
本発明のイオン注入装置は、回転駆動機構により回転される回転体と、この回転体の回転軸回りに放射状に延在された複数のアームと、この各アームに設けられた半導体ウェーハの支持盤と、この各支持盤に載置された半導体ウェーハの回転軸から遠い側の周縁部に当接するように設けられたストッパと、半導体ウェーハをストッパに押し付けて固定するチャック機構と、各支持盤に固定された状態で回転駆動機構により回転される半導体ウェーハにイオンを注入するイオン注入手段とを含んで構成される。 An ion implantation apparatus according to the present invention includes a rotating body rotated by a rotation driving mechanism, a plurality of arms extending radially around a rotation axis of the rotating body, and a semiconductor wafer support plate provided on each arm. A stopper provided so as to abut on the peripheral edge of the semiconductor wafer placed on each support plate on the side far from the rotation axis, a chuck mechanism for pressing the semiconductor wafer against the stopper, and fixing to each support plate And an ion implantation means for implanting ions into the semiconductor wafer rotated by a rotation driving mechanism in a fixed state.
チャック機構は、各支持盤の半導体ウェーハが載置される面の反対側の面に、回転体の中心と半導体ウェーハの中心を結ぶ線に軸対称に起立して設けられた一対の支軸と、この支軸回りに回動可能かつ一端部が半導体ウェーハの回転体の回転軸に近い側の周縁部より外側へ突出して設けられたリンク部材と、このリンク部材の一端部から半導体ウェーハの方向に起立して設けられたチャックピンと、チャックピンが半導体ウェーハの回転体の回転軸に近い側の周縁部に当接する方向にリンク部材を回動させる力を付与するチャックバネとを備えて構成される。 The chuck mechanism includes a pair of support shafts provided on the surface opposite to the surface on which the semiconductor wafer is placed on each support plate and erected symmetrically about a line connecting the center of the rotating body and the center of the semiconductor wafer. A link member which is rotatable about the support shaft and has one end projecting outward from the peripheral edge on the side close to the rotation axis of the rotating body of the semiconductor wafer, and the direction of the semiconductor wafer from the one end of the link member And a chuck spring for applying a force for rotating the link member in a direction in which the chuck pin comes into contact with the peripheral edge of the semiconductor wafer rotating body close to the rotating shaft. The
特に、上記課題を解決するため、リンク部材は、チャックバネによるリンク部材の回動を妨げる方向に回転体の回転に伴う遠心力を働かせるカウンタウェイトを着脱可能になっており、かつこのカウンタウェイトの重量を異ならせてリンク部材の回動を妨げる方向に働く遠心力を調整可能になっていることを特徴としている。特に、半導体ウェーハのパーティクルの発生量が最少となるようにカウンタウェイトの重量を異ならせてリンク部材の回動を妨げる方向に働く遠心力を調整するのが好ましい。 In particular, in order to solve the above-described problem, the link member is detachable with a counterweight that exerts a centrifugal force associated with the rotation of the rotating body in a direction that prevents the rotation of the link member by the chuck spring. The centrifugal force acting in the direction that prevents the link member from rotating by changing the weight is adjustable. In particular, it is preferable to adjust the centrifugal force acting in a direction that prevents the rotation of the link member by changing the weight of the counterweight so that the generation amount of particles on the semiconductor wafer is minimized.
これによれば、イオン注入時に半導体ウェーハを確実に固定し、かつ最もパーティクルの発生が抑制されるようにチャックピンの半導体ウェーハに対する接触力をカウンタウェイトの重量を異ならせて調整することができる。したがって、本発明によれば半導体ウェーハとチャックピンとの接触に起因するパーティクルの発生を抑制することができる。 According to this, the contact force of the chuck pins with respect to the semiconductor wafer can be adjusted by varying the weight of the counter weight so that the semiconductor wafer is securely fixed during ion implantation and the generation of particles is most suppressed. Therefore, according to the present invention, generation of particles due to contact between the semiconductor wafer and the chuck pins can be suppressed.
カウンタウェイトの調整は、例えば重量の異なる複数種類のカウンタウェイトを着脱可能にすることなどにより行なうことができる。また、半導体ウェーハの確実な固定とパーティクルの抑制という2つの観点からの最も適切な接触力は、例えば使用する半導体ウェーハの種類などによって様々に異なる場合もあるが、本発明によれば、半導体ウェーハの種類に応じてチャックピンの半導体ウェーハに対する接触力を調整可能なので、半導体ウェーハとチャックピンとの接触に起因するパーティクルの発生を抑制することができる。 The adjustment of the counter weight can be performed, for example, by making a plurality of types of counter weights having different weights detachable. In addition, the most appropriate contact force from the two viewpoints of reliable fixing of the semiconductor wafer and particle suppression may vary depending on, for example, the type of semiconductor wafer used. According to the present invention, the semiconductor wafer Since the contact force of the chuck pin with respect to the semiconductor wafer can be adjusted according to the kind of the semiconductor wafer, generation of particles due to contact between the semiconductor wafer and the chuck pin can be suppressed.
本発明において、チャックピンを、柱状に形成するとともに柱軸に沿って順次縮径した後拡径させたくびれ部を形成し、このくびれ部を半導体ウェーハの回転体の回転軸に近い側の周縁部と当接させることができる。 In the present invention, the chuck pin is formed in a columnar shape, and a constricted portion is formed by sequentially reducing the diameter along the column axis and then expanding, and this constricted portion is a peripheral edge on the side close to the rotational axis of the rotating body of the semiconductor wafer. Can be brought into contact with the portion.
この場合、くびれ部が半導体ウェーハに強く接触しすぎるとパーティクルの発生量は増える一方、くびれ部の接触力が弱くなりすぎると、半導体ウェーハの周縁部がチャックピンのくびれ部を形成する上下のスロープ部分の間に隙間を有して挟まれ、イオン注入時に半導体ウェーハの周縁部が上下のスロープ部に振動しながら接触してこすれてパーティクルの発生量が増加する。したがって、チャックピンのくびれ部を半導体ウェーハに当接させて固定する場合、チャックピンの半導体ウェーハに対する接触力が最適になるように調整して、半導体ウェーハとチャックピンとの接触に起因するパーティクルの発生を抑制することが望ましい。また、くびれ部を形成する下側のスロープ部に、半導体ウェーハにかかる遠心力の分力を受ける平坦面を設けてもよい。 In this case, if the constriction part is too strongly in contact with the semiconductor wafer, the amount of generated particles increases, but if the contact force of the constriction part is too weak, the peripheral edge of the semiconductor wafer forms the constriction part of the chuck pin. A gap is formed between the portions, and the peripheral portion of the semiconductor wafer is in contact with the upper and lower slope portions while being rubbed and rubbed during ion implantation, thereby increasing the amount of particles generated. Therefore, when fixing the constricted part of the chuck pin against the semiconductor wafer, the contact force between the chuck pin and the semiconductor wafer is adjusted to be optimal, and particles are generated due to the contact between the semiconductor wafer and the chuck pin. It is desirable to suppress this. Further, a flat surface that receives a component of centrifugal force applied to the semiconductor wafer may be provided on the lower slope portion that forms the constricted portion.
また、回転体とアームからなる回転台を揺動させる揺動機構を備えており、半導体ウェーハが、揺動機構により揺動され、かつ回転駆動機構により回転されながらイオン注入手段によりイオンを注入されるイオン注入装置に適用するのが好ましい。 In addition, a swinging mechanism for swinging a turntable including a rotating body and an arm is provided, and the semiconductor wafer is swung by the swinging mechanism, and ions are implanted by the ion implantation means while being rotated by the rotation driving mechanism. The present invention is preferably applied to an ion implantation apparatus.
つまり、イオン注入手段を固定させ、半導体ウェーハを揺動させてスキャンし、かつ回転させながらイオンを注入する装置の場合、イオン注入手段自体を移動させてスキャンする装置に比べて、一般的に回転体の回転速度が速くなるため、半導体ウェーハと保持機構との間に発生する摩擦が大きくなる場合がありパーティクルによる弊害が生じ易い。したがって、このようなイオン注入装置に本発明を適用するのが特に好ましい。 In other words, in the case of an apparatus in which ions are implanted while the ion implantation unit is fixed, the semiconductor wafer is swung and rotated, and the ion implantation unit itself is moved and scanned, it is generally rotated. Since the rotational speed of the body is increased, friction generated between the semiconductor wafer and the holding mechanism may increase, and adverse effects due to particles are likely to occur. Therefore, it is particularly preferable to apply the present invention to such an ion implantation apparatus.
本発明によれば、半導体ウェーハとチャックピンとの接触に起因するパーティクルの発生を抑制することができる。 According to the present invention, generation of particles due to contact between a semiconductor wafer and chuck pins can be suppressed.
以下、本発明を適用してなるイオン注入装置の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、同一機能部品については同一符号を付して重複説明を省略する。図1は、本実施形態のイオン注入装置の全体概略構成の側面図である。図2は、本実施形態のイオン注入装置の全体概略構成の正面図であり、イオン注入時の半導体ウェーハの動作状態を説明するものである。 Hereinafter, embodiments of an ion implantation apparatus to which the present invention is applied will be described. In the following description, the same functional parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. FIG. 1 is a side view of the overall schematic configuration of the ion implantation apparatus of the present embodiment. FIG. 2 is a front view of the overall schematic configuration of the ion implantation apparatus according to the present embodiment, illustrating the operating state of the semiconductor wafer during ion implantation.
図1に示すように、イオン注入装置10は、イオン源12と質量分離器14などを含んで構成されるイオン注入手段と、処理対象物としてイオンが注入される例えばシリコンなどの半導体ウェーハが収納される処理室16とを備えて構成されている。イオン注入手段は、例えば酸素などのイオンを処理対象物に注入する。
As shown in FIG. 1, an
イオン源12は、図示していない真空排気されたパイプを介して質量分離器14と連結されており、マイクロ波を用いて例えば酸素イオンによるイオンビーム17を生成し、生成したイオンビーム17を質量分離器14側へ出射するようになっている。質量分離器14は、図示していない真空排気されたパイプを介して処理室16と接続されており、イオン源12からのイオンビーム17に対して電磁力を与えてイオンビーム17をほぼ90度偏向させるとともに、イオンビーム17の中から必要な質量を有するイオン種、例えば酸素イオンのみを分離して取り出し処理室16内に入射するようになっている。
The
処理室16内には、回転駆動機構としてのモータ18と、モータ18を収容するモータボックス20と、モータ18により回転される回転軸22と、回転軸22に嵌合された回転体24と、回転体24の回転軸22回りに放射状に延在された複数のアーム26と、各アーム26の先端部に設けられた半導体ウェーハ28の支持盤30とが収納されている。
In the
また、モータボックス20に連結された揺動アーム32を介してモータ18、回転体24、アーム26、及び支持盤30などを処理室16内で振り子状に揺動させる揺動機構34が、処理室16の天面上に設けられている。
Further, a
図2に示すように、本実施形態のイオン注入装置は、揺動機構34により図示矢印Aのように半導体ウェーハ28を振り子状に揺動し、かつモータ18により回転軸22を中心に図示矢印Bのように回転しながら、イオン注入手段によりイオンを注入するものである。
As shown in FIG. 2, in the ion implantation apparatus of this embodiment, the
また、図1に示すように、本実施形態のイオン注入装置10では、イオン注入時には、支持盤30は、盤面が回転軸22にほぼ直交する方向に向けられた状態で回転されるので、支持盤30上に載置された半導体ウェーハ28に遠心力が働く。この遠心力により半導体ウェーハ28が外に飛び出さないように、各支持盤30は回転軸22のほうに盤面を向けるようにわずかに傾けられており、遠心力の分力を盤面で受けるように構成されている。
Further, as shown in FIG. 1, in the
しかし、イオン注入の制約上、支持盤30の傾きをあまり大きくできない。そこで、本実施形態のイオン注入装置10では、載置された半導体ウェーハ28を保持する保持機構が各支持盤30に設けられている。
However, the tilt of the
図3は、半導体ウェーハ28の支持盤30への保持機構の概略構成を示す斜視図である。図3に示すように、支持盤30には、半導体ウェーハ28の回転体24の回転軸22から遠い側の周縁部に当接するようにストッパ36が設けられている。また、支持盤30の半導体ウェーハ28が載置される面の反対側には、半導体ウェーハ28をストッパ36に押し付けて固定するチャック機構38が設けられている。チャック機構38は、図3に示す破線矢印方向に回動することにより半導体ウェーハ28をストッパ36に押し付けるようになっている。
FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of a holding mechanism for holding the
ストッパ36及びチャック機構38を用いて半導体ウェーハ28を支持盤へ固定してイオン注入が行なわれる。イオン注入時に、半導体ウェーハ28からストッパ36を介して電流が流れて半導体ウェーハ28のストッパ36との当接部から放熱することにより、当接部は他の部分より温度が下がって温度ムラが生じ、SOI膜の膜厚ムラが生じる場合がある。このため、ストッパ36の例えば半導体ウェーハ28との当接面と反対側の面にヒータを設けて、ストッパ36を局所的に加熱することにより温度ムラを抑制し、SOI膜の膜厚ムラを抑制するよう構成することができる。
The
図4は、支持盤30の半導体ウェーハ28が載置される面の反対側から見たチャック機構の構成を示す平面図であり、(イ)はアンチャック状態を、(ロ)はチャック状態を示している。なお、図4では、説明の便宜上、チャック機構38と半導体ウェーハ28の位置関係のみを図示し、チャック機構38と半導体ウェーハ28の間に存在する支持盤30を省略している。また、左右対称のチャック機構38のうち一方のみを図示しているが、回転体24の中心と半導体ウェーハ28の中心を結ぶ線を対称軸40とした場合に、この対称軸40に軸対称に同様の構成が一対に配置される。また、図4における紙面上側は回転体24の中心方向を示している。
4A and 4B are plan views showing the structure of the chuck mechanism as viewed from the opposite side of the surface on which the
図3及び図4に示すように、チャック機構は、支持盤30の半導体ウェーハが載置される面の反対側の面に、回転体24の中心と半導体ウェーハ28の中心を結ぶ線(対称軸40)に軸対称に起立して設けられた支軸42と、支軸42回りに回動可能かつ一端部が半導体ウェーハ28の回転体24の回転軸22に近い側の周縁部より外側へ突出して設けられたリンク部材44と、リンク部材44の一端部から半導体ウェーハ28の方向に起立して設けられたチャックピン46と、チャックピン46が半導体ウェーハ28の回転体の回転軸に近い側の周縁部に当接する方向にリンク部材44を回動させる力を付与するチャックバネ48を備えて構成されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the chuck mechanism has a line (symmetric axis) connecting the center of the
リンク部材44は、支軸42からチャックピン46が起立して設けられる一端部の方向へ直線に形成される一方、支軸42から他端部へは対称軸40から離れる方向に折れ曲がって形成されている。チャックバネ48の一端はリンク部材44の他端部に連結されており、チャックバネ48の他端は支持盤30の半導体ウェーハが載置される面の反対側の面に起立して設けられたバネ固定軸49に連結されている。
The
図4(イ)に示すように、アンチャック時には、チャックバネ48によってリンク部材44を支軸42回りに時計方向に回動させる力(図4における実線矢印で示すようにチャックピン46が半導体ウェーハ28の回転体の回転軸に近い側の周縁部に当接させる力)が付与されているが、にこのチャックバネ48による力を図示していないアンチャック機構により制限している。このため、半導体ウェーハ28とチャックピン46とが非接触となりアンチャック状態となる。
As shown in FIG. 4A, at the time of unchucking, a force that causes the
一方、図4(ロ)に示すように、チャック時には、アンチャック機構によるチャックバネ48による付与力の制限が解除され、リンク部材44はチャックバネ48により支軸42回りに時計回りに回動する。これによりチャックピン46は半導体ウェーハ28の回転体の回転軸に近い側の周縁部に当接する方向(図4における実線矢印方向)に回動して半導体ウェーハ28に当接する。
On the other hand, as shown in FIG. 4B, at the time of chucking, the restriction of the force applied by the
図5(イ),(ロ)は、チャックピン46の構成を模式的に示す縦断面図である。図5(イ),(ロ)は半導体ウェーハ28のチャック時の状態を示している。図5(イ)に示すように、チャックピン46は、柱状に形成されており、かつ柱軸に沿って順次縮径させて形成したスロープ部46aとこれに連続して順次拡径させて形成したスロープ部46bによりくびれ部46cを有して形成されている。くびれ部46cが半導体ウェーハ28の回転体24の回転軸22に近い側の周縁部と当接するようになっている。アンチャック時には、チャックピン46が図面左側へ移動し、半導体ウェーハ28はスロープ部46aをすべって裏面ピン50に保持されるようになっている。また、図5(ロ)に示すように、順次縮径するスロープ部46aに連続して柱軸に向かって水平に延在する平坦部46dを設け、平坦部46dから円弧状に順次拡径させてスロープ部46bを形成することによりくびれ部46cを形成し、平坦部46dで半導体ウェーハ28にかかる遠心力の分力を受けるようにすることもできる。
5A and 5B are longitudinal sectional views schematically showing the configuration of the
ところで、このような半導体ウェーハの保持機構を有する従来のイオン注入装置においては、半導体ウェーハと保持機構との接触、特に半導体ウェーハ28とチャックピン46との接触に起因して生じるパーティクルによる弊害について配慮されていない。
By the way, in the conventional ion implantation apparatus having such a semiconductor wafer holding mechanism, consideration is given to harmful effects caused by particles caused by contact between the semiconductor wafer and the holding mechanism, particularly contact between the
すなわち、イオン注入時に半導体ウェーハ28をしっかりと保持するという観点からすればチャックピン46のくびれ部46cをウェーハに強く押し付けるのが望ましい。しかしチャックピン46とウェーハとの接触力が強くなればなるほど接触摩擦が大きくなりシリコンウェーハが傷付くとともにパーティクルが発生するおそれがある。一方、チャックピン46による押し付け力が弱くなりすぎると、半導体ウェーハ28の周縁部がチャックピン46のくびれ部46cを形成する上下のスロープ部46a,46b間に隙間を有して挟まれることとなる。すると、イオン注入時に半導体ウェーハ28の周縁部が上下のスロープ部46a,46bに振動しながら接触してこすれてパーティクルの発生量が増加する場合がある。
That is, from the viewpoint of firmly holding the
パーティクルが発生すると、例えば半導体ウェーハ28のイオン注入面に付着して、半導体ウェーハ28に対する均一なイオン注入が阻害されるおそれがあるなど、半導体ウェーハ28の品質維持の面から好ましくない。
When the particles are generated, for example, the particles may adhere to the ion implantation surface of the
したがって、チャックピン46のくびれ部46cを半導体ウェーハ28に当接させて固定する場合、チャックピン46の半導体ウェーハ28に対する接触力が最適になるように調整して、半導体ウェーハ28とチャックピン46との接触に起因するパーティクルの発生を抑制することが望ましい。
Therefore, when the
そこで、本実施形態のイオン注入装置10は、半導体ウェーハ28とチャックピン46との接触に起因するパーティクルの発生を抑制すべく、図4に示すように、リンク部材44に、チャックバネ48によるリンク部材44の回動を妨げる方向に回転体24の回転に伴う遠心力を働かせるカウンタウェイト52が設けられている。このカウンタウェイト52はリンク部材44に対して着脱可能になっている。また、例えば重量の異なる複数種類のカウンタウェイト52を交換可能にすることによりカウンタウェイト52の重量を異ならせてリンク部材44のチャックバネ48による回動を妨げる方向に働く遠心力を調整可能になっている。
In view of this, the
カウンタウェイト52によるリンク部材44の回動を妨げる方向に働く遠心力を調整について図4(ロ)を用いて説明する。図4(ロ)に示すようなチャック状態においてモータ18により回転体24が回転されると、カウンタウェイト52には破線矢印で示す方向に遠心力が作用する。この遠心力はリンク部材44を支軸42中心に反時計回りに回動させる。言い換えれば、この遠心力はチャックピン46の半導体ウェーハ28への接触力を低減させてチャック状態からアンチャック状態へ近づける作用を持つ。また、この遠心力はカウンタウェイト52の重量に応じて変化するものであるので、カウンタウェイト52の重量を異ならせることによりリンク部材44のチャックバネ48による回動を妨げる方向に働く遠心力を調整することができる。
Adjustment of the centrifugal force acting in a direction that prevents the
図6は、リンク部材44に取り付けるカウンタウェイト52の重量と、チャックピン46による半導体ウェーハ28のチャック力と、パーティクル発生数との関係を示す図である。図6において、横軸がカウンタウェイトの重量(g)、左側の縦軸がチャックピン46による半導体ウェーハ28のチャック力(g・cm)、右側の縦軸が0.2μm以上のパーティクルの発生数を示している。カウンタウェイトの重量とチャック力との関係を図6のラインaで示し、カウンタウェイトの重量とパーティクルの発生数との関係を図6のラインbで示している。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the weight of the
ラインaに示すように、カウンタウェイト52の重量が大きくなるにしたがってチャック力は約6000g・cmから減少していく。言い換えればカウンタウェイト52の重量とチャック力はほぼ比例関係になっている。これに対して、ラインbに示すように、カウンタウェイト52の重量とパーティクル発生数との関係は、カウンタウェイト52の重量が0gから100g付近の間では、カウンタウェイトの重量の増加にともなってパーティクルの発生数が約370から約200へとほぼ比例的に減少している。カウンタウェイト52の重量が100g付近より大きくなると、カウンタウェイトの重量の増加にともなってパーティクルの発生数が約250まで増加している。
As shown in line a, the chucking force decreases from about 6000 g · cm as the weight of the
また、カウンタウェイト52の重力が約110gのときにチャック力がほぼ0(g・cm)になっていることから、カウンタウェイト52の重量が約110gより小さいときはチャック状態、約110gより大きいときはアンチャック状態になっていることがわかる。すなわち、この場合、半導体ウェーハ28の確実な固定とパーティクルの抑制という2つの観点からのカウンタウェイト52の最も適切な重量は100g付近ということがわかる。言い換えれば、チャックピン46の半導体ウェーハ28に対する最も適切な接触力を求めることができる。半導体ウェーハ28は種類によって硬度などパーティクル発生に関連する性質が異なる場合があるが、カウンタウェイト52の最も適切な重量は使用する半導体ウェーハ28の種類などに応じてあらかじめ実験等により求めておくことができる。
When the weight of the
以上、本実施形態によれば、イオン注入時に半導体ウェーハ28を確実に固定し、かつ最もパーティクルの発生が抑制されるように、チャックピン46の半導体ウェーハ28に対する接触力をカウンタウェイトの重量を異ならせて調整することができる。したがって、本発明によれば半導体ウェーハとチャックピンとの接触に起因するパーティクルの発生を抑制することができる。
As described above, according to the present embodiment, the contact weight of the
また、本実施形態では、揺動機構34により半導体ウェーハ28を振り子状に揺動し、かつモータ18により回転軸22を中心に回転しながらイオンを注入するイオン注入装置について説明したが、これには限られない。例えば、揺動機構34を設けることなく、半導体ウェーハ28をモータ18により回転軸22を中心に回転させながら、イオン注入手段を半導体ウェーハ28の回転方向に交差する方向に移動させてイオンビームをスキャンさせるイオン注入装置においても、本発明を適用することができる。
In the present embodiment, the ion implantation apparatus has been described in which the
10 イオン注入装置
22 回転軸
24 回転体
26 アーム
28 半導体ウェーハ
30 支持盤
32 揺動アーム
34 揺動機構
36 ストッパ
38 チャック機構
40 対称軸
42 支軸
44 リンク部材
46 チャックピン
48 チャックバネ
52 カウンタウェイト
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記チャック機構は、前記各支持盤の前記半導体ウェーハが載置される面の反対側の面に、前記回転体の中心と前記半導体ウェーハの中心を結ぶ線に軸対称に起立して設けられた一対の支軸と、該支軸回りに回動可能かつ一端部が前記半導体ウェーハの前記回転体の回転軸に近い側の周縁部より外側へ突出して設けられたリンク部材と、該リンク部材の前記一端部から前記半導体ウェーハの方向に起立して設けられたチャックピンと、前記チャックピンが前記半導体ウェーハの前記回転体の回転軸に近い側の周縁部に当接する方向に前記リンク部材を回動させる力を付与するチャックバネとを備えて構成されるイオン注入装置であって、
前記リンク部材は、前記チャックバネによる前記リンク部材の回動を妨げる方向に前記回転体の回転に伴う遠心力を働かせるカウンタウェイトを着脱可能になっており、かつ該カウンタウェイトの重量を異ならせて前記リンク部材の回動を妨げる方向に働く遠心力を調整可能になっていることを特徴とするイオン注入装置。 A rotating body rotated by a rotation drive mechanism, a plurality of arms extending radially around the rotation axis of the rotating body, a semiconductor wafer support plate provided on each arm, and a mounting plate mounted on each support plate A stopper provided to contact the peripheral edge of the semiconductor wafer placed far from the rotation axis, a chuck mechanism that presses and fixes the semiconductor wafer against the stopper, and is fixed to each support plate Ion implantation means for implanting ions into the semiconductor wafer rotated by the rotational drive mechanism in a state,
The chuck mechanism is provided on the surface opposite to the surface on which the semiconductor wafer is placed on each of the support plates so as to stand upright symmetrically with respect to a line connecting the center of the rotating body and the center of the semiconductor wafer. A pair of support shafts, a link member that is rotatable about the support shaft and has one end projecting outward from a peripheral edge of the semiconductor wafer near the rotation shaft of the rotating body, A chuck pin provided upright from the one end in the direction of the semiconductor wafer, and the link member is rotated in a direction in which the chuck pin comes into contact with the peripheral edge of the semiconductor wafer near the rotation axis of the rotating body. An ion implantation apparatus configured to include a chuck spring that applies a force to be applied,
The link member is detachable with a counterweight that applies a centrifugal force associated with the rotation of the rotating body in a direction that prevents the rotation of the link member by the chuck spring, and the weight of the counterweight is varied. An ion implantation apparatus characterized in that a centrifugal force acting in a direction that prevents rotation of the link member can be adjusted.
前記半導体ウェーハは、前記揺動機構により揺動され、かつ前記回転駆動機構により回転されながら前記イオン注入手段によりイオンを注入される請求項1のイオン注入装置。 A swing mechanism for swinging a turntable comprising the rotating body and the arm;
2. The ion implantation apparatus according to claim 1, wherein ions are implanted into the semiconductor wafer by the ion implantation unit while being swung by the rocking mechanism and being rotated by the rotation driving mechanism.
2. The ion implantation apparatus according to claim 1, wherein the ion implantation means is of a beam scan type in which ions are implanted into the semiconductor wafer while moving in a direction crossing a rotation direction of the semiconductor wafer by the rotation driving mechanism.
Priority Applications (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2324991A2 (en) | 2009-11-19 | 2011-05-25 | Navitas Co. Ltd. | Sheet bonding method, sheet bonding apparatus, laminated product and film transferred product |
US20220270936A1 (en) * | 2021-02-25 | 2022-08-25 | Applied Materials, Inc. | Methods, systems, and apparatus for conducting chucking operations using an adjusted chucking voltage if a process shift occurs |
-
2008
- 2008-11-12 JP JP2008290059A patent/JP2010118459A/en active Pending
Cited By (3)
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US11854911B2 (en) * | 2021-02-25 | 2023-12-26 | Applied Materials, Inc. | Methods, systems, and apparatus for conducting chucking operations using an adjusted chucking voltage if a process shift occurs |
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