JP2021120944A - イオン注入装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｘ線を使用して基板の結晶軸の方向を測定する結晶軸測定装置の測定精度を確保しつつ、結晶軸測定装置のメンテナンス作業を容易に行うことができるイオン注入装置を提供する。【解決手段】基板にイオンビームが照射するイオン注入装置において、基板に対してＸ線を照射する照射器と、基板で反射されたＸ線を検出する検出器とを備える基板の結晶軸の方向を測定する結晶軸測定装置と、結晶軸測定装置の測定結果に基づいて、前記基板に対する前記イオンビームの照射方向を制御する制御装置と、を備え、照射器と前記検出部はともに、エンドステーションまたはロードロック室に配置されている構成とする。【選択図】図１

Description

本発明は、イオン注入装置に関し、特に、Ｘ線を利用して基板の結晶軸の方向を測定する結晶軸測定装置を備えるイオン注入装置に関する。

一般に、半導体製造工程等で使用されるイオン注入装置では、内部を真空状態とされた処理室内において、基板にイオンビームが照射されることでイオン注入処理が施される。また、シリコンウエハや炭化ケイ素ウエハ等の単結晶の基板にイオン注入処理が施される場合、チャネリングを利用してイオン注入を行うために、基板に対するイオンビームの照射方向が制御される場合がある。
このようなチャネリングを考慮したイオン注入方法として、特許文献１に開示された方法が知られている。

特許文献１には、炭化ケイ素ウエハにイオン注入処理を施す方法が開示されている。特許文献１には、イオンビームの基板に対する照射方向が炭化ケイ素の結晶軸から約２°以内である場合にはチャネリングが発生し、結晶軸とイオンビームの照射方向のなす角を所定の範囲内に収めることで基板のより深くまでイオン注入できることが記載されている。
また、基板が５００℃等の高温の状態でイオン注入が行われる場合には、室温でイオン注入が行われる場合と比較して、基板表面からのイオンが到達し得る深さが著しく浅くなることが記載されている。
つまり、特許文献１には、チャネリングを利用してイオン注入の深さを制御するチャネリング注入が開示されており、イオンビームの基板に対する照射方向を基板の結晶軸に近づける、または、イオン注入時の基板の温度を変化させることによりイオン注入の深さを制御できることが示されている。

また、基板に対するイオンビームの照射方向を制御するイオン注入装置として、特許文献２に開示されたイオン注入装置が知られている。特許文献２のイオン注入装置は、シリコンウエハのような単結晶の基板にイオン注入を行う場合に使用されるものであり、Ｘ線によって基板の面方位を測定する面方位測定機構と、測定された面方位を基にアライメントを行う機構を備えている。
すなわち、特許文献２のイオン注入装置は、面方位測定機構による測定結果に基づいて処理室内で基板を保持する保持台を駆動させ、基板に対するイオンビームの照射方向を制御できる構成である。したがって、特許文献２に開示されたイオン注入装置は、基板ごとにチャネリングによる影響を制御しながらイオン注入処理を施すことができる。

特開２０１８−２０１０３６ 特開２００５−１４９９４４

特許文献１においては、基板の結晶軸の方向を測定する装置は開示されていない。
また、特許文献２においては、基板の面方位を測定するために、プラテンに保持されたウエハに向けてＸ線を照射するＸ線照射機構と、ウエハで反射した反射Ｘ線を検出するシンチュレーションカウンターを備えている。しかしながら、Ｘ線照射機構およびシンチュレーションカウンターはいずれも処理室内に配置されている。一般に、イオン注入装置の処理室内にはイオンビームに起因する汚れが発生し堆積する。したがって、特許文献２のイオン注入装置では、装置の使用に伴って、Ｘ線照射機構やシンチュレーションカウンターに汚れが付着し堆積していくため、経時的に基板の結晶軸の方向を正確に測定できなくなるおそれがある。

また、Ｘ線照射機構やシンチュレーションカウンターの調整を行うため、および、Ｘ線照射機構やシンチュレーションカウンターに付着した汚れを除去するために定期的なメンテナンス作業が必要となる。一般に、基板を処理する処理室は高真空下に置かれているため、前述のメンテナンス作業を行うためには、処理室内に空気を導入し、処理室内を大気圧下とした後に作業を行う必要がある。さらに、作業後には処理室内を再び真空引きして高真空下に戻す必要がある。したがって、特許文献２のイオン注入装置においては、Ｘ線照射機構およびシンチュレーションカウンターのメンテナンス作業は大掛かりなものとなる。

本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、Ｘ線を使用して基板の結晶軸の方向を測定する結晶軸測定装置の測定精度を確保しつつ、結晶軸測定装置のメンテナンス作業を容易に行うことができるイオン注入装置を提供することを目的としている。

本発明のイオン注入装置は、外部から基板を受け入れる搬入部を有するエンドステーションと、内部が真空とされた状態で前記基板の被処理面にイオンビームが照射される処理室と、前記処理室と前記エンドステーションの間に配置されたロードロック室と、前記処理室内に配置され、前記基板を保持する保持装置と、を備えるイオン注入装置であって、
前記基板に対してＸ線を照射する照射器と、前記基板で反射されたＸ線を検出する検出器とを備え、前記基板の結晶軸の方向を測定する結晶軸測定装置と、
前記結晶軸測定装置の測定結果に基づいて、前記基板に対する前記イオンビームの照射方向を制御する制御装置と、を備え、
前記照射器と前記検出器はともに、前記エンドステーションまたは前記ロードロック室に配置されていることを特徴としている。

この構成によれば、結晶軸測定装置の基板に対してＸ線を照射する照射器と、基板で反射されたＸ線を検出する検出器とがともにエンドステーションまたはロードロック室に配置されている。したがって、イオンビームに起因する汚れが付着することがない。その結果、照射器と検出器が処理室内に配置される場合と異なり、結晶軸測定装置の測定精度が確保されるとともに、調整等の結晶軸測定装置のメンテナンス作業を容易行うことができる。

また、本発明のイオン注入装置においては、前記基板を所定の方向へ向けるアライナ装置をさらに備え、前記結晶軸測定装置は、前記アライナ装置によって所定方向へ向けられた後に、前記基板の結晶軸の方向を測定するよう構成されていてもよい。

この構成によれば、アライナ装置により基板を予め定められた方向へ向けた後に、基板の結晶軸の方向を測定することができることから、基板の結晶軸の方向を測定するために行う結晶軸測定装置の設定、または結晶軸測定装置の動作を容易なものとすることができる。

また、本発明のイオン注入装置においては、前記保持装置は前記基板が載置される載置面を有する静電チャックを備え、前記基板は前記静電チャックにより前記載置面に吸着された状態で前記イオンビームが照射される構成としてもよい。

この構成によれば、基板が静電チャックの載置面に吸着されることから、基板に反りが生じていた場合であっても、静電チャックの載置面に吸着されることで基板の反りが矯正された状態で保持装置に保持される。したがって、基板に反りが生じていた場合であっても、基板の反りが矯正された状態で保持装置に保持されることから、基板の被処理面の全域にわたってイオンビームの照射方向と結晶軸とのなす角を均一にしてイオン注入を施すことができる。

また、本発明のイオン注入装置においては、前記保持装置は、前記基板が前記載置面に吸着された状態で、前記被処理面の端縁部の少なくとも一部の領域を前記載置面側に押圧する押圧部材を備える構成としてもよい。

この構成によれば、基板の被処理面の端縁部の少なくとも一部の領域を押圧部材により載置面側に押圧することができる。したがって、押圧部材により基板の被処理面の端縁部を載置面側に押圧することで、基板の反りを矯正することができ、基板の反りを矯正した状態で基板を保持装置に保持させることができる。すなわち、基板に反りが生じていた場合であっても、基板の反りが矯正されることから、基板の被処理面全域にわたってイオンビームの照射方向と結晶軸とのなす角を均一にしてイオン注入を施すことができる。

また、本発明のイオン注入装置においては、前記基板が前記搬入部に受け入れられた後、前記処理室内に搬送されて前記保持装置に保持され、前記基板に前記イオンビームが照射されるまでの間に、前記基板を加熱する加熱機構を備える構成としてもよい。

一般に、基板を加熱した場合には、加熱前と比較して基板により大きな反りが生じることがあるが、本発明のイオン注入装置は、加熱機構を備えた場合であっても、基板の反りを矯正でき、基板の反りが矯正された状態で基板にイオンビームを照射することができる。したがって、基板を加熱した場合であっても基板の反りを矯正でき、基板の被処理面全域にわたってイオンビームの照射方向と結晶軸とのなす角を均一にしてイオン注入を施すことができる。
すなわち、基板を加熱し、基板の温度によってイオン注入の深さを制御したい場合であっても、基板の反りによる影響を排除でき、基板の被処理面全域にわたって均一な深さでイオン注入することができる。

本発明のイオン注入装置によれば、Ｘ線を使用して基板の結晶軸の方向を測定する結晶軸測定装置の測定精度を確保しつつ、結晶軸測定装置のメンテナンス作業を容易に行うことができる。

本発明の一実施形態おけるイオン注入装置を示す平面図。 同実施形態のアライナ装置および結晶軸測定装置を示す正面図。 同実施形態の保持装置の静電チャックと駆動部を示す斜視図。 同実施形態の保持装置を示す側面図。 同実施形態の保持装置を示す上面図。 同実施形態の第一ロードロック室の内部を示す模式的正面図。 同実施形態における第一ロードロック室の変形例における、第一ロードロック室の内部を示す模式的正面図。

本発明の一実施形態であるイオン注入装置１０について説明する。
図１に示すイオン注入装置１０は、半導体製造工程で使用され、基板Ｓの被処理面ＳａにイオンビームＩＢを照射することにより基板Ｓにイオン注入を行う装置である。より詳細には、基板Ｓは被処理面ＳａをイオンビームＩＢに対向した状態でイオンビームＩＢを横切るように一方向に沿って複数回往復搬送される間に被処理面Ｓａの全面にイオン注入が施されるものである。
本実施形態においては、図１に示すように、基板Ｓが移送される方向をＸ方向、水平面上でのＸ方向との直交方向をＹ方向、また、鉛直方向をＺ方向と規定している。

本実施形態におけるイオン注入処理が施される基板Ｓは、単結晶のシリコンウエハや炭化ケイ素ウエハ等であり、一方向の結晶軸Ｃを有する。また、基板Ｓは全体が円盤形状で薄板状を成し、外周の一部を切り欠くようにオリフラ（オリエンテーションフラット）またはノッチが形成されている。オリフラまたはノッチは基板Ｓの製作時に基板Ｓの結晶軸Ｃの方向に基づいて成形されるものであり、図５に示すように、基板Ｓに形成されたオリフラが、本発明における基板Ｓの位置決め部Ｓｂに相当する。すなわち、基板Ｓには、基板Ｓの製作時に基板Ｓの結晶軸Ｃの方向に基づいて予め成形された位置決め部Ｓｂが形成されている。

＜イオン注入装置１０の構成＞
図１は、Ｚ方向側から見たイオン注入装置１０部構成を示す模式図である。
図１に示すように、イオン注入装置１０は、原料からイオンを生成しイオンビームＩＢを取り出すイオン源装置１１と、取り出したイオンビームＩＢを輸送するビームライン装置１２と、内部にイオンビームＩＢが導入され、内部が真空とされた状態で基板Ｓに対してイオンビームＩＢが照射される処理室１３を備えている。また、イオン注入装置１０は、処理室１３に隣接され、イオン注入装置１０の外部および処理室１３との間で基板Ｓの受け渡しを行うエンドステーション１４を備えている。

まず、本実施形態におけるイオン注入装置１０のエンドステーション１４について説明する。
図１に示すように、エンドステーション１４は、イオン注入装置１０の外部から搬入されたイオン注入前の基板Ｓを受け入れる搬入部１５と、イオン注入後の基板Ｓが外部に搬出される搬出部１６を備える。また、エンドステーション１４は、基板Ｓに形成された位置決め部Ｓｂを利用して基板Ｓを所定方向へ向けるアライナ装置２０を備えている。本実施形態におけるアライナ装置２０は、一般に広く知られたウエハアライナー装置である。

また、エンドステーション１４には、単結晶の基板Ｓの結晶軸Ｃの方向を測定する結晶軸測定装置３０が配置されている。結晶軸測定装置３０は、結晶軸測定装置３０が受け入れた基板Ｓの被処理面Ｓａの中心付近に対してＸ線を照射する照射器３１と、基板Ｓの被処理面Ｓａで反射されたＸ線を検出する検出器３２と、検出器３２で検出した情報から基板Ｓの結晶軸Ｃの方向を算出する演算器３３とを備えている。演算器３３が算出した結晶軸Ｃの方向、すなわち結晶軸測定装置３０の測定結果Ｄ１は、後述する制御装置４０に送られる。

結晶軸測定装置３０は、一般にＸ線回折装置（ＸＲＤ）として広く知られた装置と同一の原理に基づいて基板Ｓの結晶軸Ｃの方向を算出するものである。すなわち、結晶軸測定装置３０の照射器３１、検出器３２、および演算器３３にはＸ線回折装置（ＸＲＤ）に広く使用される部品または構成を採用できる。

図２は、エンドステーション１４の内部をＹ方向から見たときの、アライナ装置２０および結晶軸測定装置３０を示す模式的正面図である。また、図２は、基板Ｓが、アライナ装置２０により基板Ｓの位置決め部Ｓｂが検出され、位置決め部Ｓｂを基準にして基板Ｓを所定方向に向けられた後、アライナ装置２０が備える基板支持部２１に支持された状態を示している。

図２に示すように、結晶軸測定装置３０の照射器３１と検出器３２はいずれも連結部材３４によってアライナ装置２０に連結されている。照射器３１と検出器３２は、基板Ｓが基板支持部２１に支持された状態で、いずれも基板Ｓの被処理面Ｓａに対して上方に配置されている。また、照射器３１は基板支持部２１に支持された基板Ｓの被処理面Ｓａの中心に向かってＸ線を照射でき、検出器３２は被処理面Ｓａで反射したＸ線が検出できるように位置付けられている。

図１に示すように、処理室１３とエンドステーション１４の間には、二つのロードロック室１７、１７が配置されている。ロードロック室１７、１７は内部を高真空下と大気圧下に切り替えられるものであり、処理室１３とエンドステーション１４との間の基板Ｓの受け渡しはいずれもロードロック室１７、１７を介して行われる。本実施形態のイオン注入装置１０においては、二つのロードロック室１７、１７のうち、一方のイオン注入前の基板Ｓを処理室１３の内部に搬入するロードロック室１７を第一ロードロック室１７ａ、他方のイオン注入後の基板Ｓを処理室１３の外部に搬出するロードロック室１７を第二ロードロック室１７ｂとしている。

また、第一ロードロック室１７ａは基板Ｓを加熱する加熱機構５０を備え、第二ロードロック室１７ｂは基板Ｓを冷却する冷却装置６０を備えている。

図６は第一ロードロック室１７ａおよび加熱機構５０の内部をＹ方向から見た模式的正面図である。図６に示すように、第一ロードロック室１７ａは、エンドステーション１４から搬入された基板Ｓが載置されるステージ１８ａを備えており、加熱機構５０は、基板Ｓがステージ１８ａに載置された状態について基板Ｓの被処理面Ｓａの上方に配置されている。

加熱機構５０は、一般に広く知られたハロゲンランプ等のランプヒーターにより構成されており内部に熱源５１を備えている。熱源５１は第一ロードロック室１５ａの内部に露出するように配置されており、加熱機構５０は、ステージ１８ａに基板Ｓを載置した状態で基板Ｓに熱源５１から光を照射することにより、瞬時に基板Ｓの被処理面Ｓａの全面を均一に加熱できるものである。

また、図１に示すように、第二ロードロック室１７ｂは基板Ｓを冷却する冷却装置６０を備えているが、冷却装置６０についても、一般に広く知られた構成を用いればよく、例えば、基板Ｓに冷却用のガスを吹き付ける構成や、内部に冷媒を流動させたステージに基板Ｓを載置する構成など、任意の構成を採用することができる。

次に、本実施形態におけるイオン注入装置１０の処理室１３および処理室１３内部の構成について説明する。
図１に示すように、処理室１３はイオン注入装置１０が稼働している間は常に内部が真空状態とされており、処理室１３内部にビームライン装置１２からイオンビームＩＢが導入される。

また、処理室１３の内部には、基板Ｓを保持する保持装置７０が配置されており、保持装置７０は、第一ロードロック室１７ａから処理室１３内に搬入された基板Ｓを受け取った後、基板Ｓにイオン注入が行われ、第二ロードロック室１７ｂに基板Ｓを渡すまでの間、基板Ｓを保持するものである。尚、保持装置７０と第一ロードロック室１７ａおよび第二ロードロック室１７ｂとの間の基板Ｓの受け渡しは、いずれも処理室１３内に配置された不図示のロボットアームにより行われる。

処理室１３内には、基板Ｓを保持した保持装置７０を一方向に搬送するための搬送路１９がＸ方向に沿って形成されており、保持装置７０は基板Ｓの被処理面ＳａをイオンビームＩＢに対向させた状態で基板Ｓを保持しつつ、不図示の搬送装置により搬送路１９に沿って基板ＳがイオンビームＩＢを複数回横切るように基板Ｓを往復搬送する。このように、基板ＳがイオンビームＩＢを複数回横切る間に基板Ｓの被処理面Ｓｂの全域にわたってイオンビームＩＢが照射されることによって、基板Ｓにイオン注入が施される。

また、保持装置７０は、図１に破線で示された基板Ｓを載置する載置面７２を有する静電チャック７１を備えており、少なくとも基板ＳにイオンビームＩＢが照射される間は、基板Ｓは静電チャック７１の載置面７２に吸着された状態で保持装置７０に保持されている。また、保持装置７０は、載置面７２をイオンビームＩＢに対して任意の方向に向ける、すなわち、保持した基板Ｓの被処理面ＳａをイオンビームＩＢに対して任意の方向に向けることを可能とする駆動部７３を備えており、駆動部７３は制御装置４０により駆動が制御される構成とされている。

図３は、保持装置７０の静電チャック７１と駆動部７３を示す模式的斜視図である。図３に示すように、静電チャック７１は、基板Ｓが載置される円形の載置面７２を有し、静電チャック７１の載置面７２に対して反対側に駆動部７３が配置されている。

図３に示すように、駆動部７３は、載置面７２の中心を通り載置面７２に直交する軸Ａ１と、Ｘ方向に一致する軸Ａ２のそれぞれを中心にして回転可能または所定の角度の範囲で回動可能な構成とされている。また、基板Ｓは、基板Ｓの中心と載置面Ｓの中心が一致するように載置面７２に載置され、静電チャック７１により載置面７２に吸着された基板Ｓは、載置面７２とともに軸Ａ１を中心として回転運動可能な構成とされている。すなわち、駆動部７３が、軸Ａ１、軸Ａ２のそれぞれを回転軸として回転運動することにより、静電チャック７１の載置面７２をイオンビームＩＢに対して任意の方向に向けることができるものである。また、駆動部７３の動作は、結晶軸測定装置３０での測定結果Ｄ１に基づいて制御装置４０によって制御される。尚、駆動部７３は複数のモーター等から構成されるもので、図１および図３に示された駆動部７３の配置は一例であり、複数のモーターをそれぞれ異なる位置に配置するようなものであってもよい。

また、本実施形態においては、駆動部３１は軸Ａ１、軸Ａ２の二つの軸を中心として回転運動できる構成であるが、駆動部３１の回転軸や各回転軸における回転運動可能な角度は必要に応じて任意に設定すればよい。すなわち、静電チャック７２の載置面７１をイオンビームＩＢに対して任意の方向に向けられるものであれば、駆動部３１はどのような構成であってもよい。

図４と図５はそれぞれ、基板Ｓを保持した保持装置７０を示す側面図および上面図である。図４および図５に示すように、保持装置７０は、基板Ｓの被処理面Ｓｂの端縁部、すなわち周縁部の少なくとも一部の領域を載置面７２側に押圧する二つの押圧部材７４、７４をさらに備えている。また、図５に示すように、二つの押圧部材７４、７４はいずれも櫛歯状をなし、載置面７２に載置された基板Ｓについて対向するように配置されている。

図８は、本実施形態のイオン注入装置１０における、ロードロック室１７ａの変形例である。図８に示すように、変形例においては、照射器３１および検出器３２は、ロードロック室１７ａ内に配置されている。ロードロック室１７ａは加熱装置５１を必ずしも備えているとは限らないが、変形例においては、図８に示すように、照射器３１および検出器３２が加熱装置５１により直接的に加熱されないよう、遮熱板３５を備えている。

＜イオン注入装置１０の動作＞
次に、図１を参照し、イオン注入装置１０の動作について説明する。
本実施形態におけるイオン注入装置１０においては、まず、イオン注入装置１０の外部からイオン注入前の基板Ｓが搬入部１５に搬入される。基板Ｓは搬入部１５に受け入れられた後、エンドステーション１４の内部に配置されたアライナ装置２０に移送される。アライナ装置２０では、基板Ｓは予め形成された位置決め部Ｓｂを基準として所定方向に向けられる。

その後、図１に示すように、基板Ｓはアライナ装置２０に設けられた基板支持部２１に支持された状態で、結晶軸測定装置３０によって基板Ｓの結晶軸Ｃの方向が測定される。すなわち、基板支持部２１に支持された基板Ｓの被処理面Ｓａの中心に向けて照射器３１からＸ線が照射され、被処理面Ｓａで反射したＸ線を検出器３２が検出し、検出器３２が検出した結果に基づいて演算器３３が基板Ｓの結晶軸Ｃの方向を算出する。ここで、結晶軸測定装置３０の測定結果Ｄ１、すなわち、算出した基板Ｓの結晶軸Ｃの方向に関する情報は制御装置４０に送られ、制御装置４０は受け取った測定結果Ｄ１に基づき保持装置２０の駆動部７３の駆動を制御する。

測定結果Ｄ１が取得された後、基板Ｓは、図１に示すエンドステーション１４の内部に配置されたバッファー８０に移送され、所定時間経過後、内部を大気圧下とされた第一ロードロック室１７ａ内に移送され、図６に示すように、第一ロードロック室１７ａ内のステージ１８ａに載置される。その後、第一ロードロック室１７ａは不図示のゲートが閉じられることでエンドステーション１４から隔離され、第一ロードロック室１７ａは真空排気されて内部が真空状態となる。

第一ロードロック室１７ａの内部が真空状態とされた後、加熱機構５０の熱源５１から基板Ｓに向かって光が照射され、基板Ｓは加熱されて所定の温度まで昇温される。このとき、基板Ｓを昇温させる所定の温度は、その後のイオン注入においてイオンを注入させたい深さによって事前に設定されているものであり、熱源５１が基板Ｓに光を照射する時間によって制御するこができる。言い換えれば、加熱機構５０の熱源５１から基板Ｓに光を照射する時間を制御することによって、基板Ｓの昇温後の温度を制御することができ、その結果、イオン注入の深さ、すなわち、基板Ｓに注入されるイオンが到達し得る被処理面Ｓａからの深さを制御することが可能となる。また、静電チャック７１に基板Ｓを加熱する加熱部（不図示）をさらに設けることにより、イオンビームＩＢが照射される直前の基板Ｓの温度をより精度よく制御できる構成としてもよい。

第一ロードロック室１７ａの内部で、加熱機構５０により所定の温度にまで昇温された基板Ｓは、処理室１３内に移送されて保持装置７０に保持される。より具体的には、図１に破線で示すように、基板Ｓは、静電チャック７１の載置面７２がＸＹ平面に平行とされた状態で、載置面７２に載置される。

その後、基板Ｓは静電チャックにより載置面７２に吸着され、続いて図４に示すように、押圧部材７４によって被処理面Ｓａの周縁部の一部の領域を載置面７２側に押圧されて保持装置７０に保持される。このとき、基板Ｓに反りが生じていた場合、基板Ｓの反りは静電チャック７１および押圧部材７４により矯正されることになる。

図４の破線で示すように、基板Ｓが湾曲している場合、つまり基板Ｓに反りが生じている場合、基板Ｓを載置面７２に載置した後、まず、静電チャック７１を作動させることにより、基板Ｓの反りが矯正された状態で載置面７２に吸着される。その後、保持部材７４を動作させ、基板Ｓの被処理面Ｓａの周縁部の一部の領域が保持部材７４により載置面７２側に押圧されることで、基板Ｓの反りがより確実に矯正され、基板Ｓの反りを矯正した状態で基板Ｓを保持装置７０に保持させることができる。

本実施の形態においては、イオン注入装置１０は加熱機構５０を備え、基板Ｓは加熱機構５０により搬入部１５に受け入れられた際の温度から昇温されて処理室１３内に搬送される。基板Ｓは高温になるほど反りが生じやすくなるが、保持装置７０は押圧部材７４を備えることから、例えば、図４に破線で示すような、基板Ｓに被処理面Ｓａの中心から周縁部につれて湾曲する大きな反りが生じた場合であっても、押圧部材７４により被処理面Ｓａの周縁部の一部の領域を載置面７２側に押圧でき、基板Ｓの反りを確実に矯正した状態として基板Ｓを保持装置７０に保持させることができる。

したがって、本実施の形態のように、イオン注入装置１０が加熱機構５０を備え、基板Ｓの加熱に起因する常温時よりも大きい反りが基板Ｓに発生した場合であっても、静電チャック７１に加え、押圧部材７４をさらに備えることにより、基板Ｓの反りをより確実に矯正した状態で基板ＳにイオンビームＩＢを照射させることができる。

続いて、基板Ｓが載置面７２に載置されて保持装置７０に保持に保持された後、基板Ｓの被照射面ＳａがイオンビームＩＢに向くように制御装置４０が駆動部７３を動作させる。このとき、図３に示すように、制御装置４０は測定結果Ｄ１に基づいて駆動部７３の動作を制御することにより、イオンビームＩＢの照射方向と基板Ｓの結晶軸Ｃの方向がなす照射角度θを所望の角度に調整することができる。

本実施の形態におけるイオン注入装置１０においては、チャネリングを利用し、イオンビームＩＢを結晶軸Ｃの方向に沿って注入することにより、イオンを基板Ｓのより深くまでイオンを注入するチャネリング注入を行う装置とされている。したがって、制御装置４０は、照射角度θがチャネリング注入を行うことができる所定の範囲内の角度となるように駆動部７３の動作を制御し、基板ＳをイオンビームＩＢに向ける。

制御装置４０に駆動が制御された駆動部７３により、基板Ｓがチャネリング注入を行える照射角度θでイオンビームＩＢに向けられた後、保持装置７０は不図示の搬送装置によりイオンビームＩＢを横切るように搬送路１９上を所定の回数だけ往復搬送され、被処理面Ｓａの全面にイオン注入が施される。

基板Ｓにイオン注入が施された後、静電チャック７１による基板Ｓの吸着と保持部材７４による基板Ｓの押圧は解除され、基板Ｓは処理室１３から第二ロードロック室１７ｂを経由してエンドステーション１４の搬出部１６に移送される。搬出部１６に移送されたイオン注入後の基板Ｓは、イオン注入装置１０の外部に搬出される。

尚、エンドステーション１４内での基板Ｓの移送は不図示の搬送ロボットにより行われる。また、処理室１３と第一ロードロック室１７ａおよび第二ロードロック室１７ｂとの間の基板Ｓの受け渡しはいずれも不図示のロボットアームにより行われる。搬送ロボット（不図示）およびロボットアーム（不図示）はいずれも半導体製造装置で一般に広く知られたものを用いればよい。

本実施形態のイオン注入装置１０は、結晶軸測定装置３０により、基板Ｓごとに結晶軸Ｃの方向を測定した測定結果Ｄ１に基づき、制御装置４０が、駆動部７３の駆動を制御でき、その結果、基板Ｓに対するイオンビームＩＢの照射方向を制御することができる。すなわち、制御装置４０が、結晶軸Ｃの方向とイオンビームＩＢの照射方向照射角度θが所定の範囲内に収まるように、保持装置７０の駆動部７３の動作を制御させることにより、チャネリング注入を行うことができる。

また、イオン注入装置１０においては、基板Ｓは静電チャック７１の載置面７２に吸着されて保持装置７０に保持されることから、基板Ｓは反りが矯正された状態で保持装置７０に保持される。したがって、図３に示すように、基板Ｓの被処理面Ｓａの全域にわたってイオンビームの照射方向と基板Ｓの結晶軸Ｃとのなす角である照射角度θを均一にした状態でイオン注入を施すことができる。尚、図３においては、基板Ｓは図示されていないが、基板Ｓを載置面７２に載置した場合の基板Ｓの結晶軸Ｃが図示されている。

すなわち、本発明のイオン注入装置１０によれば、基板Ｓごとの結晶軸Ｃの方向に応じてイオンビームＩＢの照射方向を制御でき、基板Ｓに反りが生じていた場合であっても、基板Ｓの被処理面Ｓａ全域にわたってイオンビームＩＢの照射方向と結晶軸Ｃとのなす角である照射角度θを所定の範囲内で均一にした状態でイオン注入を施すことができる尚、チャネリング注入を行うことができる照射角度θの範囲は基板Ｓの材料等により決定される値である。

また、本発明における基板Ｓごとに結晶軸Ｃの方向を測定するとは、イオン注入されるすべての基板Ｓに対して一枚ずつ結晶軸Ｃの方向を測定することに限らない。例えば、所定枚数ごとに基板Ｓの結晶軸Ｃの方向を測定することや、基板Ｓ製造時の製造ロットごとに一枚ずつ結晶軸Ｃの方向を測定すること等が考えられるが、どの基板Ｓに対して結晶軸Ｃの方向を測定することはイオン注入装置１０の使用者が任意に定めればよい。

また、イオン注入装置１０は、押圧部材７４を備えることから、より確実に基板Ｓの反りを矯正できるとともに、基板Ｓにより大きな反りが生じていた場合であっても、基板Ｓの被処理面Ｓａ全域にわたってイオンビームの照射方向と結晶軸Ｃとのなす照射角度θを均一にしてイオン注入を施すことができる。 したがって、基板Ｓが加熱装置７０により昇温され、基板Ｓにより大きな反りが生じる場合であっても、基板Ｓの反りを確実に矯正することができる。すなわち、基板Ｓを加熱して所定の温度まで昇温させることによりイオン注入の深さを調整したい場合であっても、基板Ｓの反りによる影響を排除し、照射角度θを均一にしてイオン注入を施すことができる。

また、本実施の形態結晶方位測定機構３０の照射器３１と検出器３２は、いずれも方位調整機構２０に連結される構成とされている、尚、照射器３１と検出器３２は、エンドステーション１４または第一ロードロック室１７ａの内部であればどのような位置に配置されていてもよい。

照射器３１と検出器３２が処理室１３内に配置されている場合、照射器３１と検出器３２にはイオンビームＩＢに起因する汚れが付着することから、測定結果Ｄ１の精度を確保するために照射器３１と検出器３２の定期的な清掃作業が必要となることが考えられる。また、このような作業を行う場合は、処理室１３内を真空から大気圧下とし、作業後には再び真空引きを行って処理室１３の内部を真空状態に戻す必要がる。

これに対し、本実施形態および変形例においては、照射器３１と検出器３２はいずれもエンドステーション１４または第一ロードロック室１７ａの内部に配置されるものである。したがって、照射器３１および検出器３２は処理室１３の外部に配置されることから、照射器３１と検出器３２の清掃作業が不要となり、処理室１３内に配置される場合と比較して、照射器３１と検出器３２の調整等を行うためのメンテナンス作業が容易なものとなる。

また、本実施形態におけるイオン注入装置１０においては、結晶軸測定装置３０の照射器３１および検出器３２はアライナ装置２０に連結されており、アライナ装置２０により各基板Ｓを位置決め部Ｓｂを基準として予め定められた方向へ向けた後に、基板Ｓの結晶軸Ｃの方向を測定することができる。したがって、位置決め部Ｓｂにより、おおよその基板Ｓの結晶軸Ｃの方向が把握された状態で、結晶軸Ｃの方向を測定することができる。すなわち、結晶軸測定装置３０の設定、または結晶軸測定装置３０の動作を容易なものとすることができる。

また、一般に、基板Ｓの製作時には位置決め部Ｓｂが形成される位置に公差の範囲内で製造誤差が生じる。したがって、基板Ｓの結晶軸Ｃに対する位置決め部Ｓｂの位置に製造誤差が生じていた場合であっても、結晶軸測定装置３０により基板ごと結晶軸Ｃの方向を測定することから、確実に結晶軸Ｃの方向を特定してイオン注入を行うことができる。さらに、結晶軸測定装置３０により測定した結晶軸Ｃの方向が、基板Ｓの製作時に設定された公差の範囲から外れたものであれば、処理に不適切であるものと判断することもできる。

また、本実施の形態においては、加熱装置５０は第一ロードロック室１７ａに配置されているが、処理室１３内で基板ＳにイオンビームＩＢが照射される前に所望する温度にまで基板Ｓを昇温できるものであればどのような位置に配置されてもよい。つまり、加熱機構５０が配置される位置は、ロードロック室１７に限定されるものではない。

また、本実施の形態においては、イオン注入装置１０の制御装置４０は、保持装置７０の駆動部７３の駆動を制御するものであるが、制御装置４０はビームライン装置１２を制御してイオンビームＩＢの方向を制御することにより、基板Ｓの結晶軸Ｃの方向とイオンビームＩＢの照射方向がなす照射角度θを制御するものであってもよい。

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。

Ｓ 基板
Ｓａ 被処理面
Ｓｂ 位置決め部
ＩＢ イオンビーム
１０ イオン注入装置
１１ イオン源装置
１２ ビームライン装置
１３ 処理室
１４ エンドステーション
１５ 搬入部
１６ 搬出部
１７ ロードロック室
１７ａ 第一ロードロック室
１７ｂ 第二ロードロック室
１８ａ ステージ
１９ 搬送路
２０ アライナ装置
２１ 基板支持部
３０ 結晶軸測定装置
３１ 照射器
３２ 検出器
３３ 演算器
３４ 連結部材
４０ 制御装置
５０ 加熱機構
５１ 熱源
６０ 冷却装置
７０ 保持装置
７１ 静電チャック
７２ 載置面
７３ 駆動部
７４ 押圧部材
８０ バッファー

Claims (5)

1. 外部から基板を受け入れる搬入部を有するエンドステーションと、内部が真空とされた状態で前記基板の被処理面にイオンビームが照射される処理室と、前記処理室と前記エンドステーションの間に配置されたロードロック室と、前記処理室内に配置され、前記基板を保持する保持装置と、を備えるイオン注入装置であって、
   前記基板に対してＸ線を照射する照射器と、前記基板で反射されたＸ線を検出する検出器とを備え、前記基板の結晶軸の方向を測定する結晶軸測定装置と、
   前記結晶軸測定装置の測定結果に基づいて、前記基板に対する前記イオンビームの照射方向を制御する制御装置と、を備え、
   前記照射器と前記検出部はともに、前記エンドステーションまたは前記ロードロック室に配置されていることを特徴とするイオン注入装置。
2. 前記基板を所定の方向へ向けるアライナ装置をさらに備え、前記結晶軸測定装置は、前記アライナ装置によって所定方向へ向けられた後に、前記基板の結晶軸の方向を測定するよう構成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。
3. 前記保持装置は前記基板が載置される載置面を有する静電チャックを備え、前記基板は前記静電チャックにより前記載置面に吸着された状態で前記イオンビームが照射され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. 前記保持装置は、前記基板が前記載置面に吸着された状態で、前記被処理面の端縁部の少なくとも一部の領域を前記載置面側に押圧する押圧部材を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
5. 前記基板が前記搬入部に受け入れられた後、前記処理室内に搬送されて前記保持装置に保持され、前記基板に前記イオンビームが照射されるまでの間に、前記基板を加熱する加熱装置を備えることを特徴とする請求項３または４に記載のイオン注入装置。
   
   
   
   

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