JP2016004898A - イオン注入装置及びイオン注入装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送中のウェハに対する汚染の影響を低減できる技術を提供する。
【解決手段】イオン注入装置１０は、ウェハＷへのイオン注入処理がなされる真空処理室１６と、真空処理室１６にウェハを搬入し、真空処理室１６からウェハを搬出するための一以上のロードロック室５４ａ、５４ｂと、真空処理室１６およびロードロック室５４ａ、５４ｂの双方に隣接して設けられる中間搬送室５２と、ロードロック室５４ａ、５４ｂと中間搬送室５２の間を連通させるロードロック室−中間搬送室連通口と、ロードロック室−中間搬送室連通口を密閉可能なゲートバルブと、を有するロードロック室−中間搬送室連通機構７２ａ、７２ｂと、中間搬送室５２と真空処理室１６の間を連通させる中間搬送室−真空処理室連通口と、中間搬送室−真空処理室連通口の一部または全部を遮蔽可能な可動式の遮蔽板と、を有する中間搬送室−真空処理室連通機構７０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、イオン注入装置及びイオン注入装置の制御方法に関する。

半導体製造工程では、導電性を変化させる目的、半導体ウエハの結晶構造を変化させる目的などのため、半導体ウエハにイオンを注入する工程（以下、「イオン注入工程」と称する場合がある）が標準的に実施されている。イオン注入工程で使用される装置は、イオン注入装置と呼ばれ、イオン源によってイオンを生成し、生成したイオンを加速してイオンビームを形成する機能と、そのイオンビームを真空処理室まで輸送し、処理室内のウエハにイオンビームを照射する機能を有する。また、イオン注入装置には、イオン注入前のウェハを処理室に供給し、イオン注入がなされたウェハを排出する装置（以下、「ウェハ搬送装置」ともいう）が設けられる。

ウェハ搬送装置は、大気圧下に置かれるウェハを真空処理室に搬入するためのロードロック室を有する。ウェハ搬送装置は、大気圧のロードロック室にウェハを搬入した後にロードロック室を真空排気し、真空状態となったロードロック室と真空処理室を連通させてウェハを処理室に搬入する。ウェハ搬入に要する時間は、ロードロック室での排気時間に大きく影響されることから、ロードロック室を複数設けることでウェハ搬送の処理能力が高められる。例えば、搬送能力が高められたウェハ搬送装置として、二つのロードロック室を設けるとともにロードロック室と真空処理室の間に中間搬送室を設けた構成が挙げられる。中間搬送室には、真空処理室とロードロック室の間のウェハ搬送を実現するための搬送機構が設けられる（特許文献１参照）。

特開２００６−１５６７６２号公報

中間搬送室は、真空処理室に隣接して配置されるため、真空処理室に輸送されるイオンビームに含まれるイオンや、イオンビームによりスパッタされたパーティクルなどが流入して汚染されることがある。中間搬送室や中間搬送室に設けられる搬送機構が汚染されると、搬送中のウェハが汚染の影響を受けるおそれが生じる。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、搬送中のウェハに対する汚染の影響を低減できる技術を提供することにある。

本発明のある態様のイオン注入装置は、ウェハへのイオン注入処理がなされる真空処理室と、真空処理室にウェハを搬入し、真空処理室からウェハを搬出するための一以上のロードロック室と、真空処理室およびロードロック室の双方に隣接して設けられる中間搬送室と、中間搬送室に設けられ、ロードロック室と中間搬送室の間のウェハ搬送および中間搬送室と真空処理室の間のウェハ搬送を実現する中間搬送機構と、ロードロック室と中間搬送室の間を連通させるロードロック室−中間搬送室連通口と、ロードロック室−中間搬送室連通口を密閉可能なゲートバルブと、を有するロードロック室−中間搬送室連通機構と、中間搬送室と真空処理室の間を連通させる中間搬送室−真空処理室連通口と、中間搬送室−真空処理室連通口の一部または全部を遮蔽可能な可動式の遮蔽板と、を有する中間搬送室−真空処理室連通機構と、を備える。

本発明の別の態様は、イオン注入装置の制御方法である。この方法は、イオン注入装置の制御方法であって、イオン注入装置は、ウェハへのイオン注入処理がなされる真空処理室と、真空処理室にウェハを搬入し、真空処理室からウェハを搬出するための一以上のロードロック室と、真空処理室およびロードロック室の双方に隣接して設けられる中間搬送室と、中間搬送室に設けられ、ロードロック室と中間搬送室の間のウェハ搬送および中間搬送室と真空処理室の間のウェハ搬送を実現する中間搬送機構と、ロードロック室と中間搬送室の間を連通させるロードロック室−中間搬送室連通口と、ロードロック室−中間搬送室連通口を密閉可能なゲートバルブと、を有するロードロック室−中間搬送室連通機構と、中間搬送室と真空処理室の間を連通させる中間搬送室−真空処理室連通口と、中間搬送室−真空処理室連通口の一部または全部を遮蔽可能な可動式の遮蔽板と、を有する中間搬送室−真空処理室連通機構と、を備える。この方法は、中間搬送室と真空処理室の間でウェハを搬送する際に、遮蔽板を中間搬送室と真空処理室との間でのウェハ搬送を妨げない開位置にすることと、真空処理室にてイオン注入処理をする際に、遮蔽板を中間搬送室−真空処理室連通口の少なくとも一部を遮蔽する閉位置にすることと、を備える。

なお、以上の構成要素の任意の組合せや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、搬送中のウェハに対する汚染の影響を低減することができる。

実施の形態に係るイオン注入装置の概略構成を示す上面図である。 実施の形態に係るイオン注入装置の概略構成を示す側面図である。 中間搬送室およびロードロック室の概略構成を示す断面図である。 真空処理室および中間搬送室の概略構成を示す断面図である。 中間搬送室から真空処理室へウェハが搬送される様子を模式的に示す図である。 ウェハへのイオン注入処理の様子を模式的に示す図である。 イオン注入装置のウェハ搬送時の動作を示すフローチャートである。 イオン注入装置のウェハ搬送時の動作を示すフローチャートである。 比較例に係る真空処理室および中間搬送室を示す図である。 図１０（ａ）−（ｃ）は、変形例に係る真空処理室および中間搬送室の概略構成を示す断面図である。 図１１（ａ）−（ｃ）は、変形例に係る真空処理室および中間搬送室の概略構成を示す断面図である。 図１２（ａ）、（ｂ）は、変形例に係る真空処理室および中間搬送室の概略構成を示す断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。

実施の形態を説明する前に、本発明の概要を述べる。本実施の形態に係るイオン注入装置は、ウェハへのイオン注入処理がなされる真空処理室と、真空処理室にウェハを搬入するためのロードロック室と、真空処理室およびロードロック室の双方に隣接して設けられ、ロードロック室および真空処理室の間でウェハを搬送する中間搬送機構を有する中間搬送室と、を備える。ロードロック室と中間搬送室の間にはウェハ搬送用のロードロック室−中間搬送室連通機構が設けられ、中間搬送室と真空処理室の間にはウェハ搬送用の中間搬送室−真空処理室連通機構が設けられる。ロードロック室−中間搬送室連通機構にはゲートバルブが設けられており、イオン注入装置の動作中において中間搬送室および真空処理室は真空状態に保たれる。

イオン注入がなされるウェハは、ロードロック室、ロードロック室−中間搬送室連通機構、中間搬送室、中間搬送室−真空処理室連通機構を通って真空処理室へ搬入される。真空処理室に搬入されたウェハは、真空処理室に輸送されるイオンビームが照射されてイオン注入処理がなされる。中間搬送室は、真空処理室に隣接して配置されるため、真空処理室に輸送されるイオンビームに含まれるイオンや、イオンビームによりスパッタされたパーティクルなどが流入して汚染されうる。中間搬送室や中間搬送機構が汚染されると、搬送中のウェハが汚染の影響を受けるかもしれない。イオン注入工程においてウェハが汚染されると、後続のウェハ処理に影響を与え、歩留まりが低下するかもしれない。汚染の影響を低減するために中間搬送室や中間搬送機構を清掃する必要が生じると、メンテナンスの頻度が増え、イオン注入工程の生産性低下につながりうる。

そこで、本実施の形態では、イオンやパーティクルなどの汚染物質が真空処理室から中間搬送室に流入しないように中間搬送室−真空処理室連通機構に遮蔽板を設ける。この遮蔽板は、中間搬送室と真空処理室の間を連通させる中間搬送室−真空処理室連通口の少なくとも一部を遮蔽可能となるように構成され、ウェハ搬送時に開放され、イオン注入時には閉鎖される可動式の構造を有する。このような遮蔽板を設けることで、真空処理室で発生する汚染物質が中間搬送室−真空処理室連通口を通じて中間搬送室に流入しにくくできる。これにより、遮蔽板を設けない場合と比べて、中間搬送室および搬送機構の汚染を軽減し、搬送中のウェハが汚染される影響を低減する。

図１は、実施の形態に係るイオン注入装置１０の概略構成を示す上面図であり、図２は、イオン注入装置１０の概略構成を示す側面図である。

イオン注入装置１０は、被処理物Ｗの表面にイオン注入処理をするよう構成されている。被処理物Ｗは、例えば基板であり、例えば半導体ウェハである。よって以下では説明の便宜のため被処理物ＷをウェハＷと呼ぶことがあるが、これは注入処理の対象を特定の物体に限定することを意図していない。

イオン注入装置１０は、ビームの往復走査およびウェハＷの往復運動によりウェハＷの全体にわたってイオンビームＢを照射するよう構成されている。本書では説明の便宜上、設計上のイオンビームＢの進行方向をｚ方向とし、ｚ方向に垂直な面をｘｙ面と定義する。イオンビームＢを被処理物Ｗに対し走査する場合において、ビームの走査方向をｘ方向とし、ｚ方向及びｘ方向に垂直な方向をｙ方向とする。よって、ビームの往復走査はｘ方向に行われ、ウェハＷの往復運動はｙ方向に行われる。

イオン注入装置１０は、イオン源１２と、ビームライン装置１４と、真空処理室１６と、ウェハ搬送装置５０と、を備える。イオン源１２は、イオンビームＢをビームライン装置１４に与えるよう構成されている。ビームライン装置１４は、イオン源１２から真空処理室１６へとイオンを輸送するよう構成されている。イオン注入装置１０は、イオン源１２、ビームライン装置１４、及び真空処理室１６に所望の真空環境を提供するための真空排気系を備える。

ビームライン装置１４は、例えば、上流から順に、質量分析部２０、ビーム収束部２２、ビーム計測部２４、ビーム走査器２６、平行化レンズ３０又はビーム平行化装置、及び、角度エネルギーフィルター（ＡＥＦ；Angular Energy Filter）３４を備える。なお、ビームライン装置１４の上流とは、イオン源１２に近い側を指し、下流とは真空処理室１６（またはビームストッパ３８）に近い側を指す。

質量分析部２０は、イオン源１２の下流に設けられており、イオン源１２から引き出されたイオンビームＢから必要なイオン種を質量分析により選択するよう構成されている。ビーム収束部２２は、四重極収束装置（Ｑレンズ）などの収束レンズを備えており、質量分析部２０を通過したイオンビームＢを収束することにより所望の断面形状に整形するよう構成されている。

ビーム計測部２４は、ビームライン上に出し入れ可能に配置され、イオンビームの電流を測定するインジェクタフラグファラデーカップである。ビーム計測部２４は、ビーム電流を計測するファラデーカップ２４ｂと、ファラデーカップ２４ｂを上下に移動させる駆動部２４ａを有する。図２の破線で示すように、ビームライン上にファラデーカップ２４ｂを配置した場合、イオンビームＢはファラデーカップ２４ｂにより遮断される。一方、図２の実線で示すように、ファラデーカップ２４ｂをビームライン上から外した場合、イオンビームＢの遮断が解除される。

ビーム走査器２６は、ビームの往復走査を提供するよう構成されており、整形されたイオンビームＢをｘ方向に走査する偏向手段である。ビーム走査器２６は、ｘ方向に対向して設けられる走査電極対２８を有する。走査電極対２８は可変電圧電源（図示せず）に接続されており、走査電極対２８に印加される電圧を周期的に変化させることにより、電極間に生じる電界を変化させてイオンビームＢを偏向させる。こうして、イオンビームＢは、ｘ方向の走査範囲にわたって走査される。なお、図１において矢印Ｘによりビームの走査方向及び走査範囲を例示し、走査範囲でのイオンビームＢの複数の軌跡を一点鎖線で示している。

平行化レンズ３０は、走査されたイオンビームＢの進行方向を平行にするよう構成されている。平行化レンズ３０は、中央部にイオンビームの通過スリットが設けられた円弧形状の複数のＰレンズ電極３２を有する。Ｐレンズ電極３２は、高圧電源（図示せず）に接続されており、電圧印加により生じる電界をイオンビームＢに作用させて、イオンビームＢの進行方向を平行に揃える。

角度エネルギーフィルタ（ＡＥＦ）３４は、イオンビームＢのエネルギーを分析し必要なエネルギーのイオンを下方に偏向して真空処理室１６に導くよう構成されている。角度エネルギーフィルタ３４は、電界偏向用のＡＥＦ電極対３６を有する。ＡＥＦ電極対３６は、高圧電源（図示せず）に接続される。図２において、上側のＡＥＦ電極に正電圧、下側のＡＥＦ電極に負電圧を印加させることにより、イオンビームＢを下方に偏向させる。なお、角度エネルギーフィルタ３４は、磁界偏向用の磁石装置で構成されてもよく、電界偏向用のＡＥＦ電極対と磁石装置の組み合わせで構成されてもよい。

このようにして、ビームライン装置１４は、ウェハＷに照射されるべきイオンビームＢを真空処理室１６に供給する。

真空処理室１６は、１枚又は複数枚のウェハＷを保持するウェハ保持部４４を備える。ウェハ保持部４４は、必要に応じてウェハ保持部４４を直線移動させることのできる移動機構４０に取り付けられている。移動機構４０は、回転軸４２を中心に図２の矢印Ｒで示す方向に回転可能に構成され、ウェハＷ４をウェハ保持部４４に載置するための搬送位置（実線で図示）と、ウェハＷにイオン注入するための注入位置（破線で図示）との間で変位可能に構成される。移動機構４０は、イオン注入時において、イオンビームＢに対する相対移動（例えば、ｙ方向）を必要に応じてウェハＷに提供するようにウェハ保持部４４を往復運動させる。図２において、矢印ＹによりウェハＷの往復運動を例示する。

真空処理室１６は、ビームストッパ３８を備える。ビーム軌道上にウェハＷが存在しない場合には、イオンビームＢはビームストッパ３８に入射する。また、真空処理室１６には、第１真空排気装置１８が接続されている。第１真空排気装置１８は、ウェハ処理をしていない定常状態において、例えば１０^−３Ｐａ以下の高真空を実現する排気装置であり、クライオポンプなどで構成される。

ウェハ搬送装置５０は、中間搬送室５２と、ロードロック室５４（５４ａ、５４ｂ）と、大気搬送部５６とを備える。ウェハ搬送装置５０は、カセットステーション５８（５８ａ、５８ｂ）に格納されたウェハを真空処理室１６に搬送するように構成されている。ウェハは、例えば、図１に示すウェハＷ１〜Ｗ４のように、カセットステーション５８から大気搬送部５６、ロードロック室５４および中間搬送室５２を介して真空処理室１６に搬入される。一方、イオン注入処理がなされたウェハＷは、中間搬送室５２、ロードロック室５４および大気搬送部５６を介してカセットステーション５８に搬出される。

中間搬送室５２には、ターボ分子ポンプなどで構成される第２真空排気装置６２が接続されており、ウェハ処理をしていない定常状態において１０^−１Ｐａ程度の中高真空状態に保たれる。大気搬送部５６は、大気圧下に設けられており、大気中においてウェハを搬送する。ロードロック室５４は、真空状態に保たれる中間搬送室５２と大気圧下にある大気搬送部５６の間でのウェハ搬送を実現するために区画される部屋である。ロードロック室５４には、第３真空排気装置６４が接続されており、ウェハ搬送に際して真空排気および大気開放（ベント）が可能となるように構成される。第３真空排気装置６４は、例えば、油回転真空ポンプやドライ真空ポンプなどの粗引きポンプで構成される。

なお、真空排気が可能となる真空処理室１６、中間搬送室５２およびロードロック室５４には、それぞれの室内の圧力が測定可能な圧力センサーが取り付けられていてもよい。また、イオン注入装置１０は、それぞれの部屋の圧力を独立して制御可能な圧力制御装置（図示せず）を備えてもよい。圧力制御装置は、それぞれの部屋に接続される真空排気装置や、圧力センサー、それぞれの部屋同士を連通する連通機構に設けられるゲートバルブなどの動作を制御することにより、真空処理室１６、中間搬送室５２およびロードロック室５４の圧力をそれぞれ制御してもよい。

本実施の形態において、ウェハ搬送装置５０は、ビームライン装置１４が延びる方向に真空処理室１６と隣接して設けられる。中間搬送室５２は、ビームライン装置１４が延びる方向に真空処理室１６と隣接して設けられる。ロードロック室５４は、ビームライン装置１４が延びる方向と直交する方向に中間搬送室５２と隣接して設けられる。例えば、図１の紙面上において、真空処理室１６および中間搬送室５２は、ビームライン装置１４が延びる左右方向に隣接し、中間搬送室５２およびロードロック室５４は、左右方向と直交する上下方向に隣接して設けられる。

また本実施の形態において、ウェハ搬送装置５０は、中間搬送室５２を挟んで設けられる二つのロードロック室５４を有し、第１ロードロック室５４ａおよび第２ロードロック室５４ｂを有する。第１ロードロック室５４ａは、中間搬送室５２との間に設けられる第１ロードロック室−中間搬送室連通機構７２ａと、大気搬送部５６との間に設けられる第１ロードロック室−大気搬送部連通機構７４ａを有する。第２ロードロック室５４ｂは、中間搬送室５２との間に設けられる第２ロードロック室−中間搬送室連通機構７２ｂと、大気搬送部５６との間に設けられる第２ロードロック室−大気搬送部連通機構７４ｂを有する。ロードロック室５４を二つ設けることにより、複数枚のウェハを順次搬送する場合などにおいて、１枚あたりの搬送にかかる時間を短縮できる。なお、他の実施例においては、ロードロック室５４は一つだけ設けられてもよいし、三つ以上設けられてもよい。

ロードロック室５４は、中間搬送室５２と連通するためのロードロック室−中間搬送室連通機構７２（７２ａ、７２ｂ）と、大気搬送部５６と連通するためのロードロック室−大気搬送部連通機構７４（７４ａ、７４ｂ）と、を有する。ロードロック室−中間搬送室連通機構７２およびロードロック室−大気搬送部連通機構７４には、ロードロック室５４を密閉空間とするためのゲートバルブがそれぞれに設けられる。例えば、ロードロック室−中間搬送室連通機構７２には、ロードロック室−中間搬送室連通口を密閉可能とするゲートバルブが設けられる。

図３は、中間搬送室５２およびロードロック室５４ａ、５４ｂの概略構成を示す断面図であり、図１のＡ−Ａ線断面に相当する。図示されるように、第１ロードロック室−中間搬送室連通機構７２ａには、中間搬送室５２と第１ロードロック室５４ａの間を連通させてウェハ搬送を可能とする第１ロードロック室−中間搬送室連通口７３ａと、第１ロードロック室−中間搬送室連通口７３ａを密閉可能とするゲートバルブ８４ａが設けられる。同様に、第２ロードロック室−中間搬送室連通機構７２ｂには、中間搬送室５２と第２ロードロック室５４ｂの間を連通させてウェハ搬送を可能とする第２ロードロック室−中間搬送室連通口７３ｂと、第２ロードロック室−中間搬送室連通口７３ｂを密閉可能とするゲートバルブ８４ｂが設けられる。

ロードロック室５４を真空排気または大気開放する際には、ロードロック室−中間搬送室連通機構７２およびロードロック室−大気搬送部連通機構７４のゲートバルブは閉じられる。中間搬送室５２との間でウェハ搬送する際には、ロードロック室−中間搬送室連通機構７２に設けられるゲートバルブが開けられ、ロードロック室−大気搬送部連通機構７４に設けられるゲートバルブは閉じたままである。大気搬送部５６との間でウェハ搬送する際には、ロードロック室−大気搬送部連通機構７４に設けられるゲートバルブが開けられ、ロードロック室−中間搬送室連通機構７２に設けられるゲートバルブは閉じたままである。

図１に戻り、大気搬送部５６は、カセットステーション５８に格納されたウェハをロードロック室５４に搬入するための大気搬送ロボット９２ａ、９２ｂを有する。大気搬送部５６は、第１ロードロック室５４ａへウェハを搬送するための第１大気搬送ロボット９２ａと、第２ロードロック室５４ｂへウェハを搬送するための第２大気搬送ロボット９２ｂを有する。第１大気搬送ロボット９２ａは、図１において上方に配置される一対のカセットステーション５８ａから取り出したウェハを第１ロードロック室５４ａへ搬送するように構成されてもよい。第２大気搬送ロボット９２ｂは、図１において下方に配置される一対のカセットステーション５８ｂから取り出したウェハを第２ロードロック室５４ｂへ搬送するように構成されてもよい。なお、図示する大気搬送ロボット９２ａ、９２ｂの構成は例示であり、大気搬送部５６は、カセットステーション５８とロードロック室５４との間でのウェハ搬送を実現する異なる構成の搬送機構を有していてもよい。また大気搬送部５６は、カセットステーション５８から取り出したウェハのノッチ位置を合わせるためのアライナを有していてもよい。

中間搬送室５２は、真空処理室１６、第１ロードロック室５４ａおよび第２ロードロック室５４ｂに隣接して設けられる。中間搬送室５２と真空処理室１６の間には、ウェハ搬送用の中間搬送室−真空処理室連通機構７０が設けられ、中間搬送室５２とロードロック室５４（５４ａ、５４ｂ）の間には、ウェハ搬送用のロードロック室−中間搬送室連通機構７２（７２ａ、７２ｂ）が設けられる。

図４は、真空処理室１６および中間搬送室５２の概略構成を示す断面図であり、図２に示した側面図に対応する。中間搬送室５２は、ロードロック室５４と真空処理室１６との間でのウェハ搬送を実現する搬送機構として中間搬送ロボット９０を有する。本実施の形態では、中間搬送ロボット９０として、二つの中間搬送ロボット９０ａ、９０ｂを有する。中間搬送ロボット９０は、図示されるように、第１中間搬送ロボット９０ａにより搬送されるウェハＷａと第２中間搬送ロボット９０ｂにより搬送されるウェハＷｂとが、上下方向に異なる高さとなるように構成される。二つの中間搬送ロボットを高さを変えて設けることにより、イオン注入処理前のウェハを真空処理室１６に搬入する工程と、イオン注入処理済のウェハを真空処理室１６から搬出する工程とを同じタイミングで実行できる。これにより、ウェハ搬送にかかる時間を短縮し、ウェハの搬送能力が高められる。

中間搬送室−真空処理室連通機構７０は、中間搬送室−真空処理室連通口７１と、遮蔽板８２を有する。中間搬送室−真空処理室連通口７１は、中間搬送室と真空処理室の間を連通する開口である。中間搬送室−真空処理室連通口７１は、中間搬送ロボット９０のアームおよび中間搬送ロボット９０により搬送されるウェハが通過可能な大きさを有する。中間搬送室−真空処理室連通口７１は、真空処理室１６に輸送されるイオンビームの軌道Ｚ上を避けた位置に設けられ、例えば、イオンビームの軌道Ｚに直交するｙ方向（上下方向）にずれた位置に設けられる。本実施の形態では、イオンビームの軌道Ｚよりも上側に中間搬送室−真空処理室連通口７１が設けられる。中間搬送室−真空処理室連通口７１をイオンビームの軌道Ｚからずらして配置することにより、イオンビームに含まれるイオンが中間搬送室５２の内部に流入しにくくする。

遮蔽板８２は、中間搬送室−真空処理室連通口７１の少なくとも一部を遮蔽する。遮蔽板８２は、開閉装置８０により駆動し、開位置と閉位置の間で変更可能に構成される。本実施の形態において、遮蔽板８２は、上下方向に可動なシャッター式構造を有し、開閉装置８０および遮蔽板８２は、中間搬送室５２の内部に設けられる。なお、開閉装置８０および遮蔽板８２は、後述する変形例において示すように、シャッター式以外の構造を有してもよいし、中間搬送室５２ではなく真空処理室１６の内部に設けられてもよい。

図４は、閉位置にある遮蔽板８２を示しており、閉位置にある遮蔽板８２は、中間搬送室−真空処理室連通口７１の少なくとも一部を遮蔽する箇所に位置する。図４では、遮蔽板８２が中間搬送室−真空処理室連通口７１を完全に塞ぐこととなるように配置された状態を閉位置として示しているが、中間搬送室５２の内壁と遮蔽板８２の間に隙間があって中間搬送室−真空処理室連通口７１の一部が連通している状態を閉位置としてもよい。遮蔽板８２は、閉位置において中間搬送室−真空処理室連通口７１を密閉可能に構成されていてもよいし、閉位置において中間搬送室−真空処理室連通口７１を密閉しないように構成されていてもよい。遮蔽板８２が中間搬送室−真空処理室連通口７１を密閉可能に構成される場合、遮蔽板８２は、ゲートバルブであってもよい。

図５は、中間搬送室５２から真空処理室１６へウェハが搬送される様子を模式的に示す図であり、開位置にある遮蔽板８２を示している。中間搬送ロボット９０は、遮蔽板８２が開位置にある状態において、矢印Ｄで示す搬送方向にウェハＷａを移送して、ウェハＷａを中間搬送室５２から真空処理室１６へ搬入する。真空処理室１６に搬入されたウェハＷａは、移動機構４０のウェハ保持部４４にセットされる。

開閉装置８０は、搬送方向Ｄに直交する方向に遮蔽板８２を動かして、遮蔽板８２を図４に示す閉位置から図５に示す開位置に動かす。開位置にある遮蔽板８２は、中間搬送室５２と真空処理室１６の間でのウェハＷａの搬送を妨げないような箇所に位置する。開位置にある遮蔽板８２は、例えば図５に示されるように、中間搬送室−真空処理室連通口７１を遮蔽しない箇所に位置する。なお、開位置にある遮蔽板８２は、ウェハＷａの搬送を妨げない位置であれば、中間搬送室−真空処理室連通口７１の一部を遮蔽する箇所に位置してもよい。

図６は、ウェハＷａへのイオン注入処理の様子を模式的に示す図である。中間搬送ロボット９０により真空処理室１６へのウェハ搬送が完了すると、遮蔽板８２は閉位置に戻される。また、ウェハＷａが載置された移動機構４０は、ウェハＷａを載置するための搬送位置（破線で図示）から、ウェハＷａにイオン注入するための注入位置（実線で図示）へとＲ方向に動く。注入位置に配置されるＷａは、移動機構４０によりＹ方向に往復運動され、イオンビームＢの照射によりウェハＷａの表面全体にイオン注入処理がなされる。

このように、遮蔽板８２は、中間搬送室５２と真空処理室１６の間でウェハを搬送する際に開位置とされ、真空処理室１６にてイオン注入処理がなされる際に閉位置とされる。これにより、真空処理室１６にてイオン注入処理がなされる間において、真空処理室に輸送されるイオンビームに含まれるイオンや、イオンビームによりスパッタされたパーティクルなどが中間搬送室５２に流入することを防ぐ。

なお、遮蔽板８２は、中間搬送室と真空処理室の間でウェハ搬送を開始するときに閉位置から開位置に開放され、中間搬送室と真空処理室の間でウェハ搬送を完了するときに開位置から閉位置に閉鎖されてもよい。この場合、ウェハ搬送の間のみ遮蔽板８２が開位置となることから、中間搬送室−真空処理室連通口７１が遮蔽されていない時間をより短くすることができる。これにより、中間搬送室５２へのイオンやパーティクルなどの流入をより軽減することができる。

つづいて、イオン注入装置１０のウェハ搬送時の動作の流れについて述べる。図７および図８は、実施の形態に係るイオン注入装置１０のウェハ搬送時の動作を示すフローチャートである。

イオン注入処理がなされるウェハは、ロードロック室−大気搬送部連通機構７４を通じてロードロック室５４に搬入され（Ｓ１２）、ロードロック室−大気搬送部連通機構７４のゲートバルブが閉鎖されてロードロック室５４が真空排気される（Ｓ１４）。排気がなされると、ロードロック室−中間搬送室連通機構７２のゲートバルブが開放され（Ｓ１６）、ロードロック室５４から中間搬送室５２へウェハが搬入される（Ｓ１８）。中間搬送室５２へのウェハ搬入が完了するとロードロック室−中間搬送室連通機構７２のゲートバルブが閉鎖され（Ｓ２０）、遮蔽板８２が閉位置から開位置に動く（Ｓ２２）。遮蔽板８２を開位置にした状態で中間搬送室５２から真空処理室１６にウェハが搬入され（Ｓ２４）、真空処理室１６へのウェハ搬入が完了すると遮蔽板８２が開位置から閉位置に戻される（Ｓ２６）。その後、移動機構４０を注入位置にしてイオン注入処理が開始される（Ｓ２８）。

図８は、図７のＳ２８に続く動作を示す。イオン注入処理が完了すると、移動機構４０が搬送位置に戻されるとともに、遮蔽板８２が開位置に動き（Ｓ３２）、真空処理室１６から中間搬送室５２にウェハが搬出される（Ｓ３４）。中間搬送室５２へのウェハ搬出が完了すると遮蔽板８２が開位置から閉位置に戻される（Ｓ３６）。ロードロック室−中間搬送室連通機構７２のゲートバルブが開放され（Ｓ３８）、中間搬送室５２からロードロック室５４へウェハが搬出される（Ｓ４０）。ロードロック室−中間搬送室連通機構７２のゲートバルブを閉鎖して（Ｓ４２）、ロードロック室５４をベントし（Ｓ４４）、ロードロック室−大気搬送部連通機構７４を通じてロードロック室５４からウェハが搬出される（Ｓ４６）。

つづいて、本実施の形態に係るイオン注入装置１０が奏する効果について述べる。

図９は、比較例に係る真空処理室１６および中間搬送室１５２を示す図である。比較例に係る中間搬送室１５２は、中間搬送室−真空処理室連通機構１７０に遮蔽板が設けられていない点を除いて、実施の形態に係る中間搬送室５２と同様の構成を有する。図９は、ウェハＷａへのイオン注入処理の様子を示しており、上述した図６に示す様子に対応する。

真空処理室１６に輸送されるイオンビームＢは、ウェハＷａに照射されるとともに、ビームストッパ３８などの真空処理室１６の壁面に入射して壁面をスパッタすることによってパーティクルを生じさせる。真空処理室１６においてイオンビームＢから散乱されるイオンや、スパッタにより生じるパーティクルは、矢印Ｅに示すように中間搬送室−真空処理室連通機構１７０を通じて中間搬送室１５２の内部に流入しうる。比較例においては、中間搬送室−真空処理室連通機構１７０に遮蔽板が設けられていないため、イオンやパーティクルが中間搬送室１５２に流入して、中間搬送ロボット９０や搬送中のウェハＷｂを汚染しうる。そうすると、ウェハが汚染による影響を受けて歩留まりが低下するかもしれない。また、ウェハの汚染を防ぐために、中間搬送室１５２や中間搬送ロボット９０を清掃しようとすると、メンテナンスのためにイオン注入装置を停止させなければならず、生産性が低下してしまう。

本実施の形態によれば、中間搬送室−真空処理室連通機構７０に遮蔽板８２が設けられるため、中間搬送室５２へのイオンやパーティクルの流入を軽減することができる。遮蔽板８２が密閉可能に構成される場合、遮蔽板８２により中間搬送室−真空処理室連通口７１を閉鎖することによってイオンやパーティクルの流入を防ぐことができる。また、遮蔽板８２が中間搬送室−真空処理室連通機構７０の一部を遮蔽する場合であっても、中間搬送室−真空処理室連通口７１の通り道を狭くすることによって、イオンやパーティクルの流入を低減することができる。これにより、ウェハが汚染される影響を低減できる。

また、本実施の形態によれば、中間搬送室−真空処理室連通機構７０に遮蔽板８２が設けられるため、真空処理室１６に与える圧力変動の影響を低減することができる。ここでの圧力変動とは、ロードロック室５４から中間搬送室５２にウェハ搬送するために、ロードロック室−中間搬送室連通機構７２のゲートバルブを開放することに伴う圧力の上昇である。本実施の形態において、真空処理室１６は、ウェハ処理をしていない定常状態において、第１真空排気装置１８により通常１０^−３Ｐａ以下の高真空状態に保たれている。また、中間搬送室５２は、ウェハ処理をしていない定常状態において、第２真空排気装置６２により１０^−１Ｐａ以下の中高真空状態に通常保たれている。一方、ロードロック室５４に接続される第３真空排気装置６４では高真空状態を実現することが難しため、例えば、１０^１Ｐａ程度に粗引きした状態で中間搬送室５２と連通される。そのため、ロードロック室−中間搬送室連通機構７２のゲートバルブの開放により中間搬送室５２の圧力が上昇する。

図９に示す比較例においては、中間搬送室−真空処理室連通機構１７０に遮蔽板がないため、ロードロック室−中間搬送室連通機構７２のゲートバルブの開放により中間搬送室１５２の圧力が上昇すると、真空処理室１６も圧力変動の影響を受ける。真空処理室１６の圧力が変化すると、ウェハへのイオンビームの輸送やイオンビームの測定に影響を与えるため、圧力値によってはイオン注入処理を開始することができない。そうすると、真空処理室１６の真空度が規定値となるまでイオン注入処理の開始を待たなければならず、生産性が低下してしまう。

本実施の形態によれば、中間搬送室−真空処理室連通機構７０に遮蔽板８２が設けられるため、ロードロック室−中間搬送室連通機構７２のゲートバルブ開放による圧力変動の影響を軽減することができる。遮蔽板８２が密閉可能に構成される場合には、ロードロック室−中間搬送室連通機構７２のゲートバルブ開放による圧力変動の影響を中間搬送室５２に限定することができる。また、遮蔽板８２が中間搬送室−真空処理室連通機構７０の一部を遮蔽する場合であっても、中間搬送室−真空処理室連通口７１のコンダクタンスを低下させることができるため、ロードロック室−中間搬送室連通機構７２のゲートバルブ開放による圧力変動を真空処理室１６に波及させにくくできる。これにより、ウェハ搬送に伴う真空処理室１６の圧力上昇を軽減し、イオン注入工程の生産性を高めることができる。

なお、ロードロック室５４から中間搬送室５２を介して真空処理室１６にウェハ搬送する際、ロードロック室−中間搬送室連通機構７２のゲートバルブを閉鎖してから中間搬送室−真空処理室連通機構７０の遮蔽板８２を開放するまでの時間を利用して、中間搬送室５２の真空度を高めてもよい。中間搬送室５２にウェハを搬入した後にロードロック室５４との間のロードロック室−中間搬送室連通機構７２のゲートバルブを閉鎖することで、第２真空排気装置６２を用いて中間搬送室５２の真空度を高めることができる。その後、中間搬送室５２の真空度が高まった時点で、遮蔽板８２を開放することにより、真空処理室１６と中間搬送室５２とが連通することによる真空処理室１６の圧力変動の影響をより低減することができる。

また本実施の形態によれば、イオン注入の処理中であっても、真空処理室１６の圧力変動を抑えながら中間搬送室５２とロードロック室５４の間でウェハを搬送することができる。図９に示す比較例においては、中間搬送室−真空処理室連通機構１７０に遮蔽板がないため、イオン注入処理中にロードロック室−中間搬送室連通機構７２のゲートバルブを開放してしまうと、真空処理室１６が圧力変動の影響を受けてしまい、イオン注入処理に影響を与えてしまう。一方、本実施の形態によれば、中間搬送室−真空処理室連通機構７０に遮蔽板８２が設けられるため、イオン注入の処理中であっても、中間搬送室５２とロードロック室５４の間でウェハを搬送が可能となる。そのため、イオン注入の処理中であっても、注入処理を一時的に停止することなく、処理済みのウェハを中間搬送室５２から搬出し、次の注入処理に用いるウェハを中間搬送室５２に搬入することができる。これにより、イオン注入工程の生産性を高めることができる。

以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれ得る。

図１０（ａ）−（ｃ）は、変形例に係る真空処理室１６および中間搬送室５２の概略構成を示す断面図である。上述の実施の形態においては、遮蔽板８２が中間搬送室５２の内部に設けられるとともに、遮蔽板８２の開閉装置８０が中間搬送室−真空処理室連通口７１の下方に配置される構成を示した。変形例においては、図１０（ａ）に示すように、遮蔽板８２の開閉装置８０が中間搬送室−真空処理室連通口７１の上方に配置され、遮蔽板８２を上方に移動させて中間搬送室−真空処理室連通口７１を開放し、遮蔽板８２を下方に移動させて中間搬送室−真空処理室連通口７１を遮蔽してもよい。また、図１０（ｂ）、（ｃ）に示す変形例のように、遮蔽板８２が真空処理室１６の内部に設けられてもよい。この場合、図１０（ｂ）に示すように、開閉装置８０が中間搬送室−真空処理室連通口７１の上方に配置されてもよいし、図１０（ｃ）に示すように開閉装置８０が中間搬送室−真空処理室連通口７１の下方に配置されてもよい。

図１１（ａ）−（ｃ）は、変形例に係る真空処理室１６および中間搬送室５２の概略構成を示す断面図である。上述の実施の形態においては、閉位置にある遮蔽板８２が中間搬送室−真空処理室連通口７１の全部を塞ぐ場合を示した。変形例においては、図１１（ａ）に示すように、閉位置にある遮蔽板８２が中間搬送室−真空処理室連通口７１の一部を塞いでもよい。このとき、中間搬送室５２の内壁と遮蔽板８２の間に隙間８３が設けられてもよい。他の変形例においては、図１１（ｂ）に示すように、遮蔽板８２が封止部８２ａを有することで、中間搬送室−真空処理室連通口７１を密閉可能に構成されてもよい。

また、上述の実施の形態および変形例においては、遮蔽板８２が真空処理室１６または中間搬送室５２に設けられる場合を示したが、他の変形例においては、図１１（ｃ）に示すように、中間搬送室−真空処理室連通口７１の中途に遮蔽板８２が設けられてもよい。また、中間搬送室−真空処理室連通口７１は、真空処理室１６または中間搬送室５２の外壁により構成されてもよいし、図１１（ｃ）に示すように、真空処理室１６と中間搬送室５２とをつなぐ連通壁７１ａにより構成されてもよい。いいかえれば、中間搬送室−真空処理室連通口７１は、真空処理室１６と中間搬送室５２とが隣接する方向に所定の長さを有してもよい。

図１２（ａ）、（ｂ）は、変形例に係る真空処理室１６および中間搬送室５２の概略構成を示す断面図である。上述の実施の形態および変形例においては、中間搬送室−真空処理室連通機構７０におけるウェハの搬送方向と直交する上下方向に遮蔽板８２を開閉させるシャッター式構造の遮蔽板８２を示した。さらなる変形例においては、遮蔽板８２の一端が回動可能に固定され、他端がウェハの搬送方向に動くことにより開閉するフラップ式構造を有してもよい。図１２（ａ）に示すように、開閉装置８０が中間搬送室−真空処理室連通口７１の上方に配置されてもよいし、図１２（ｂ）に示すように開閉装置８０が中間搬送室−真空処理室連通口７１の下方に配置されてもよい。また、フラップ式構造の遮蔽板８２は、中間搬送室５２の内部に設けられていてもよい。

Ｂ…イオンビーム、Ｗ…ウェハ、１０…イオン注入装置、１４…ビームライン装置、１６…真空処理室、１８…第１真空排気装置、４０…移動機構、５２…中間搬送室、５４…ロードロック室、５４ａ…第１ロードロック室、５４ｂ…第２ロードロック室、６２…第２真空排気装置、７０…中間搬送室−真空処理室連通機構、７１…中間搬送室−真空処理室連通口、７２…ロードロック室−中間搬送室連通機構。

Claims (21)

1. ウェハへのイオン注入処理がなされる真空処理室と、
   前記真空処理室にウェハを搬入し、前記真空処理室からウェハを搬出するための一以上のロードロック室と、
   前記真空処理室および前記ロードロック室の双方に隣接して設けられる中間搬送室と、
   前記中間搬送室に設けられ、前記ロードロック室と前記中間搬送室の間のウェハ搬送および前記中間搬送室と前記真空処理室の間のウェハ搬送を実現する中間搬送機構と、
   前記ロードロック室と前記中間搬送室の間を連通させるロードロック室−中間搬送室連通口と、前記ロードロック室−中間搬送室連通口を密閉可能なゲートバルブと、を有するロードロック室−中間搬送室連通機構と、
   前記中間搬送室と前記真空処理室の間を連通させる中間搬送室−真空処理室連通口と、前記中間搬送室−真空処理室連通口の一部または全部を遮蔽可能な可動式の遮蔽板と、を有する中間搬送室−真空処理室連通機構と、
   を備えることを特徴とするイオン注入装置。
2. 前記ロードロック室−中間搬送室連通口および前記中間搬送室−真空処理室連通口は、ウェハを通過させるために設けられることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。
3. 前記遮蔽板は、前記中間搬送室−真空処理室連通口を密閉可能に構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のイオン注入装置。
4. 前記中間搬送室は、前記真空処理室に接続される第１真空排気装置とは別の第２真空排気装置が接続されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
5. 前記遮蔽板は、前記中間搬送室および前記真空処理室の少なくとも一方に設けられることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
6. 前記遮蔽板は、前記中間搬送室−真空処理室連通口の中途に設けられることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
7. 前記遮蔽板は、前記中間搬送室と前記真空処理室の間でのウェハ搬送を妨げない開位置と、前記中間搬送室−真空処理室連通口の一部または全部を遮蔽する閉位置との間で変更可能に構成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
8. 前記遮蔽板は、前記中間搬送室と前記真空処理室の間でウェハを搬送する際に前記開位置とされ、前記真空処理室にてイオン注入処理がなされる際に前記閉位置とされることを特徴とする請求項７に記載のイオン注入装置。
9. 前記遮蔽板は、前記中間搬送室と前記真空処理室の間でウェハ搬送を開始するときに前記閉位置から前記開位置に動き、前記中間搬送室と前記真空処理室の間でウェハ搬送を完了するときに前記開位置から前記閉位置に動くことを特徴とする請求項７または８に記載のイオン注入装置。
10. 前記遮蔽板は、前記中間搬送室と前記真空処理室の間で搬送されるウェハの搬送方向と直交する方向に可動なシャッター式構造を有することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
11. 前記遮蔽板は、前記中間搬送室−真空処理室連通口を密閉可能なゲートバルブにより構成されることを特徴とする請求項１０に記載のイオン注入装置。
12. 前記遮蔽板は、前記中間搬送室と前記真空処理室の間で搬送されるウェハの搬送方向に可動なフラップ式構造を有することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
13. 前記遮蔽板は、前記中間搬送室−真空処理室連通口の一部または全部を遮蔽することにより、前記真空処理室から前記中間搬送室へのイオンおよび／またはイオンビームによりスパッタされたパーティクルの侵入を妨げることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
14. 前記中間搬送室は、前記真空処理室でのイオン注入処理中に、前のイオン注入処理の対象であった処理済ウェハおよび／または次のイオン注入処理の対象となる処理前ウェハが前記中間搬送機構によって搬入されており、
    前記遮蔽板は、前記中間搬送室へ侵入しうる前記イオンまたは前記パーティクルによって前記中間搬送室に搬入される前記処理済ウェハおよび／または前記処理前ウェハが汚染されることを防ぐことを特徴とする請求項１３に記載のイオン注入装置。
15. 前記遮蔽板は、前記中間搬送室−真空処理室連通口の一部または全部を遮蔽することにより、コンダクタンスを抑制して前記真空処理室が受ける圧力変動を低減させ、
    前記圧力変動は、前記ゲートバルブを開放して前記中間搬送室と前記ロードロック室とを連通させることにより、前記中間搬送室の圧力が前記ゲートバルブの開放前よりも上昇することである、ことを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
16. 前記中間搬送室−真空処理室連通口は、前記真空処理室内でウェハに照射されるイオンビームの軌道上を避けた位置に設けられることを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
17. 前記真空処理室内で前記ウェハを保持し、前記軌道と直交する上下方向に前記ウェハを往復運動可能に構成される移動機構をさらに備え、
    前記中間搬送室−真空処理室連通口は、前記軌道から前記上下方向にずれた位置に設けられることを特徴とする請求項１６に記載のイオン注入装置。
18. 前記真空処理室の前段に設けられ、ウェハに照射されるイオンビームを前記真空処理室に導くビームライン装置をさらに備え、
    前記中間搬送室は、前記ビームライン装置の延びる方向に前記真空処理室と隣接することを特徴とする請求項１から１７のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
19. 前記ロードロック室は、前記ビームライン装置の延びる方向と直交する方向に前記中間搬送室と隣接することを特徴とする請求項１８に記載のイオン注入装置。
20. 前記中間搬送室を挟んで対向する位置にそれぞれ設けられる第１ロードロック室および第２ロードロック室を備えることを特徴とする請求項１９に記載のイオン注入装置。
21. イオン注入装置の制御方法であって、
    前記イオン注入装置は、
    ウェハへのイオン注入処理がなされる真空処理室と、
    前記真空処理室にウェハを搬入し、前記真空処理室からウェハを搬出するための一以上のロードロック室と、
    前記真空処理室および前記ロードロック室の双方に隣接して設けられる中間搬送室と、
    前記中間搬送室に設けられ、前記ロードロック室と前記中間搬送室の間のウェハ搬送および前記中間搬送室と前記真空処理室の間のウェハ搬送を実現する中間搬送機構と、
    前記ロードロック室と前記中間搬送室の間を連通させるロードロック室−中間搬送室連通口と、前記ロードロック室−中間搬送室連通口を密閉可能なゲートバルブと、を有するロードロック室−中間搬送室連通機構と、
    前記中間搬送室と前記真空処理室の間を連通させる中間搬送室−真空処理室連通口と、前記中間搬送室−真空処理室連通口の一部または全部を遮蔽可能な可動式の遮蔽板と、を有する中間搬送室−真空処理室連通機構と、
    を備え、
    前記中間搬送室と前記真空処理室の間でウェハを搬送する際に、前記遮蔽板を前記中間搬送室と前記真空処理室との間でのウェハ搬送を妨げない開位置にすることと、
    前記真空処理室にてイオン注入処理をする際に、前記遮蔽板を前記中間搬送室−真空処理室連通口の一部または全部を遮蔽する閉位置にすることと、を備えることを特徴とするイオン注入装置の制御方法。

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