JP2557301B2 - イオン注入装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板等のターゲ
ット材料にイオンを注入するイオン注入装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】イオン注入装置においては、イオンを加
速して半導体基板等のターゲット材料に衝突させ、その
イオンをターゲット材料中に導入させることにより、タ
ーゲット材料の物性を制御したり、新しい材料を合成す
る。より詳細に説明すれば、不純物元素をイオン化した
後、高電圧からなる加速器で作られたイオンビームを質
量分析室（分離器）を通して不要な有害不純物を電磁的
に選別除去した後、所望のイオンビームのみを、注入室
（照射室）に内蔵されたウエハホルダー上の半導体基板
に、照射することにより、基板中に不純物をドーピング
する。このような照射方式としては、基板（ウエハー）
にビームを走査しながら全面にイオン注入を行なうビー
ム・スキャン方式と、基板を機械的に動かして走査する
ディスク・スキャン方式（ウエハホルダーが回転ディス
クの場合）と、これらの方式を混合したディスク・ビー
ム・スキャン方式とが知られている。

【０００３】従来のイオン注入装置には、一枚のディス
クを使用するシングル・ディスク方式のイオン注入装置
と、二枚のディスクを使用するダブル・ディスク方式の
イオン注入装置とがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】シングル・ディスク方
式のイオン注入装置においては、ディスクに取り付けら
れたウェハーに対するイオン注入が完了すると、まず、
ディスクの回転を減速して停止させた後、ウェハーをデ
ィスクからアンローディングし、新たなウェハーがディ
スクにローディングされる。ウェハーのローディングが
完了すると、ディスクの回転を加速する。ディスクの回
転が定常速度に達すると、ディスク上のウェハーに対し
てイオン注入が行なわれる。

【０００５】すなわち、シングル・ディスク方式のイオ
ン注入装置においては、一回のイオン注入動作完了後
は、ディスク回転の減速時、イオン注入済ウェハーのデ
ィスクからのアンローディング時、新たなウェハーのデ
ィスクへのローディング時、およびディスク回転の加速
時には、イオン注入ができない。したがって、シングル
・ディスク方式のイオン注入装置では、イオンビームが
有効に使われていない。

【０００６】イオンビームを有効に使用する目的で、ダ
ブル・ディスク方式のイオン注入装置が提案されてい
る。ダブル・ディスク方式のイオン注入装置において
は、一方のディスク上に取り付けられたウェハーに対し
てイオン注入が行なわれている間に、他方のディスクに
ついて、ディスク回転の減速、イオン注入済ウェハーの
ディスクからのアンローディング、新たなウェハーのデ
ィスクへのローディング、およびディスク回転の加速を
行なう。したがって、イオンビームは有効に使用され
る。

【０００７】このようなダブル・ディスク方式のイオン
注入装置として、図２に示すような装置がある。このイ
オン注入装置においては、イオンビーム１０に対して直
角方向に、二枚のディスク１１Ａおよび１１Ｂと、それ
ぞれのウェハー搬送部１２Ａおよび１２Ｂとが設けられ
ている。イオン注入中のディスク１１に対して、イオン
ビーム１０が振られる。

【０００８】このようなイオン注入装置においては、二
つのディスク１１Ａおよび１１Ｂの双方に対してイオン
注入が行なわれるように、イオンビームを大きく振らな
ければならない。このため、イオン注入装置の装置幅
は、必然的に広くなる。さらに、イオンビームを大きく
振る機構のために、装置の長さも長くなる。このように
に、イオン注入装置が大型化すると、コストも高くな
る。

【０００９】したがって、本発明の目的は、装置が小型
化できるイオン注入装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、真空ポ
ンプにより真空状態に保たれる真空チャンバー内で、タ
ーゲット材料にイオンを注入するイオン注入装置におい
て、前記真空チャンバー内に設けられ、前記ターゲット
材料をロードする第一および第二のディスクと、前記真
空チャンバー内に設けられ、前記第一および第二のディ
スクをイオンビームの回りに、それぞれ回転駆動する第
一および第二のディスク駆動部と、前記真空チャンバー
内に設けられ、前記ディスクに対する前記ターゲット材
料のロードおよびアンロードを行なうターゲット材料搬
送部とを有し、前記第一のディスクと前記第二のディス
クとが互いに背中合わせに、取り付けられ、かつ、イオ
ンビームに面するように、回転できることを特徴とする
イオン注入装置が得られる。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の一実施例を示した図面を参照
して、本発明をより詳細に説明する。

【００１２】図１及び図２を参照すると、本発明の一実
施例において、イオン注入を行なう真空チャンバー１の
中には、第一および第二のディスク２Ａおよび２Ｂと、
第一および第二のディスク２Ａおよび２Ｂをそれぞれ駆
動する第一および第二のディスク駆動部３Ａおよび３Ｂ
と、イオン注入中でないディスクからウェハーをアンロ
ードしたり新たなウェハーをロードするウェハー搬送部
４とが設けられている。それぞれのディスク駆動部３Ａ
及び３Ｂには、ディスク回転機構および上下機構が設け
られている。さらには、注入角度を変えるための傾転機
構（２方向）を設けることもできる。尚、前記第一およ
び第二のディスク２Ａおよび２Ｂにそれぞれ載置するウ
ェハーの枚数は適宜選択できる。例えば、各ディスク２
Ａ及び２Ｂに１枚だけ載置する場合には、ディスク２Ａ
および２Ｂと同芯に載置し、複数枚載置する場合にはデ
ィスク２Ａおよび２Ｂの外周部に等間隔に配置するのが
望ましい。

【００１３】図示された第一及び第二のディスク駆動部
３Ａ及び３Ｂは、回転機構として、モータ３０Ａ及び３
０Ｂを備え、かつ、上下機構として、昇降装置３１Ａ及
び３１Ｂを有している。これら回転機構及び上下機構は
蛇腹部分３２Ａ及び３２Ｂを含むフレキシブルチューブ
によって、真空部分から隔離されている。

【００１４】第一のディスク２Ａおよび第一のディスク
駆動部３Ａは、第二のディスク２Ｂおよび第二のディス
ク駆動部３Ｂに対して背中合わせにして、イオンビーム
（矢印参照）に面するように位置付けられている。第一
のディスク２Ａと第二のディスク２Ｂの回転中心には、
ディスク交換回転中心５でディスク２Ａ，２Ｂおよびデ
ィスク駆動部３Ａ，３Ｂを図１の水平面内で１８０°回
転する機構（以下、交換回転機構と呼ぶ）が設けられて
いる。

【００１５】具体的に言えば、図２に示された交換回転
機構はチャンバー１の上端部に、シール部８を介して取
り付けられたリングギア１０と、リングギア１０の上端
部に、噛み合わされたピニオン１１と、このピニオン１
１を回転させるモータ１２とによって構成されている。

【００１６】この構成では、モータ１２を回転させるこ
とにより、リングギア１０は回転し、第一及び第二のデ
ィスク２Ａ及び２Ｂを交互にイオンビームに向けること
ができる。

【００１７】また、ビーム照射に必要な機構は、真空チ
ャンバー１内に取り込まれているが、ディスク交換時
に、各ディスクの高さを調整することによって、干渉な
く交換できる構造になっている。

【００１８】さらに、ウェハー搬送部４は、図２に示す
ように、ロボット機構によって構成され、ディスク交換
時は、ディスクの高さとウェハー搬送部４の高さを異な
らせることにより、両者が互いに接触しないように、調
整することができる。そのため、シングル・ディスク方
式のイオン注入装置に比べて、わずかに長さが長くなる
だけですむ。

【００１９】なお、真空チャンバー１の外部には、チャ
ンバー１内を真空に保つ真空ポンプ６が設けられてお
り、かつ、チャンバー１の外側には、ウェハーを格納す
るカセット収容部７がゲート７Ａを介して取り付けられ
ている。ここで、カセット収容部７には、その内部を真
空状態にするために、真空ポンプ７Ｂが設けられてい
る。

【００２０】次に、本実施例の動作について説明する。
まず、第一のディスク２Ａにロードされたウェハーに対
してイオン注入が行なわれる。それと同時に、第二のデ
ィスク２Ｂについては、ウェハーの取り替え操作、すな
わち、ディスク回転の減速・停止→イオン注入済ウェハ
ーのアンローディング→新たなウェハーのローディング
→ディスク回転の加速が行なわれる。第一のディスク２
Ａ上のウェハーに対するイオン注入および第二のディス
ク２Ｂへのウェハーの取り替え操作が完了すれば、回転
中心５を中心にしてディスク交換が行なわれ、第二のデ
ィスク２Ｂ上のウェハーに対するイオン注入および第一
のディスク２Ａに対するウェハーの取り替え操作が行な
われる。このように、第一および第二のディスク２Ａお
よび２Ｂにおいて、イオン注入とウェハーの取り替えと
が同時に行なわれる。

【００２１】本実施例においては、ウェハー搬送部４と
ビーム照射機構とがディスク直近に配置されているの
で、シングル・ディスク方式のイオン注入装置に比べ
て、わずかに長くなるだけである。また、シングル・デ
ィスク方式のイオン注入装置に比べ、ディスクとその駆
動機構が追加になるだけなので、少しのコストアップで
ビームを有効に利用でき、処理能力が向上する。

【００２２】本実施例では、イオンビーム側を固定して
ディスク２Ａ及び２Ｂを上下動させるようにしたものに
ついて例示したが、ディスクの上下機構を止め、イオン
ビームをディスクの半径方向に振るようにしても良い。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
二枚のディスクを横に並べるのではなく、背面合わせに
し、ビーム方向に配置するため、装置幅を小さくするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるイオン注入装置の断面
図である。

【図２】図１に示されたイオン注入装置の側面図であ
る。

【図３】従来のイオン注入装置の断面図である。

【符号の説明】

１ 真空チャンバー ２Ａ 第一のディスク ２Ｂ 第二のディスク ３Ａ 第一のディスク駆動部 ３Ｂ 第二のディスク駆動部 ４ ウェハー搬送部 ５ ディスク交換用回転中心 ６ 真空ポンプ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空ポンプにより真空状態に保たれる真
   空チャンバー内で、ターゲット材料にイオンを注入する
   イオン注入装置において、 前記真空チャンバー内に設けられ、前記ターゲット材料
   をロードする第一および第二のディスクと、 前記真空チャンバー内に設けられ、前記第一および第二
   のディスクをイオンビームの回りに、それぞれ回転駆動
   する第一および第二のディスク駆動部と、 前記真空チャンバー内に設けられ、前記ディスクに対す
   る前記ターゲット材料のロードおよびアンロードを行な
   うターゲット材料搬送部とを有し、 前記第一のディスクと前記第二のディスクとが互いに背
   中合わせに、取り付けられ、かつ、イオンビームに面す
   るように、回転できることを特徴とするイオン注入装
   置。