JP7116367B2 - ion implanter - Google Patents

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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。 The present invention relates to an ion implanter, and more particularly to an ion implanter equipped with a crystallographic axis measuring device for measuring the direction of the crystallographic axis of a substrate using X-rays.

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。
2. Description of the Related Art Generally, in an ion implantation apparatus used in a semiconductor manufacturing process or the like, an ion implantation process is performed by irradiating a substrate with an ion beam in a processing chamber whose interior is kept in a vacuum state. Further, when ion implantation is performed on a single-crystal substrate such as a silicon wafer or a silicon carbide wafer, the ion beam irradiation direction to the substrate may be controlled in order to perform ion implantation using channeling. .
As an ion implantation method that considers such channeling, the method disclosed in Patent Document 1 is known.

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。
Patent Document 1 discloses a method of subjecting a silicon carbide wafer to an ion implantation process. In Patent Document 1, channeling occurs when the irradiation direction of the ion beam with respect to the substrate is within about 2° from the crystal axis of silicon carbide, and the angle formed by the crystal axis and the irradiation direction of the ion beam is within a predetermined range. It is described that ions can be implanted to a deeper depth in the substrate by fitting the substrate into the substrate.
In addition, when ion implantation is performed at a high temperature such as 500° C., the depth to which ions can reach from the substrate surface becomes significantly shallower than when ion implantation is performed at room temperature. is described.
In other words, Patent Document 1 discloses channeling implantation that uses channeling to control the depth of ion implantation. It has been shown that the depth of ion implantation can be controlled by varying the temperature of the substrate.

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。
Further, as an ion implanter for controlling the irradiation direction of an ion beam to a substrate, an ion implanter disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-200002 is known. The ion implantation apparatus of Patent Document 2 is used when ion implantation is performed on a single crystal substrate such as a silicon wafer, and includes a plane orientation measuring mechanism for measuring the plane orientation of the substrate using X-rays, and a measured plane orientation. It has a mechanism for performing alignment based on the plane orientation.
That is, the ion implantation apparatus of Patent Document 2 is configured to drive a holding table that holds the substrate in the processing chamber based on the measurement result of the plane orientation measuring mechanism, thereby controlling the irradiation direction of the ion beam to the substrate. Therefore, the ion implantation apparatus disclosed in Patent Document 2 can perform ion implantation processing while controlling the influence of channeling for each substrate.

特開2018-201036JP 2018-201036 特開2005-149944JP 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。
Patent Document 1 does not disclose an apparatus for measuring the direction of the crystal axis of the substrate.
Further, in Patent Document 2, in order to measure the surface orientation of a substrate, an X-ray irradiation mechanism for irradiating X-rays toward a wafer held by a platen and a scanner for detecting reflected X-rays reflected by the wafer are provided. It has a ration counter. However, both the X-ray irradiation mechanism and the scintillation counter are located inside the processing chamber. In general, contaminants caused by ion beams are generated and accumulated in the processing chamber of an ion implanter. Therefore, in the ion implantation apparatus of Patent Document 2, dirt adheres and accumulates on the X-ray irradiation mechanism and the scintillation counter as the apparatus is used. Measurement may not be possible.

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。 In addition, regular maintenance work is required to adjust the X-ray irradiation mechanism and the scintillation counter, and to remove stains adhering to the X-ray irradiation mechanism and scintillation counter. In general, a processing chamber for processing substrates is placed under a high vacuum, so in order to perform the maintenance work described above, it is necessary to introduce air into the processing chamber and set the chamber to atmospheric pressure before performing the work. There is Furthermore, after the operation, the inside of the processing chamber must be evacuated again to return to a high vacuum. Therefore, in the ion implanter of Patent Document 2, the maintenance work for the X-ray irradiation mechanism and the scintillation counter is large-scale.

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。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems. It is an object of the present invention to provide an ion implanter capable of easily performing

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。
The ion implantation apparatus of the present invention comprises an end station having a loading section for receiving a substrate from the outside, a processing chamber in which the surface of the substrate to be processed is irradiated with an ion beam while the inside is evacuated, and the processing chamber. An ion implanter comprising a load lock chamber arranged between the end stations and a holding device arranged in the processing chamber for holding the substrate,
a crystal axis measuring device for measuring the direction of the crystal axis of the substrate, comprising an irradiator for irradiating the substrate with X-rays and a detector for detecting the X-rays reflected by the substrate;
a control device for controlling the irradiation direction of the ion beam with respect to the substrate based on the measurement result of the crystal axis measurement device;
The illuminator and the detector are both located in the end station or the loadlock chamber.

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。 According to this configuration, the irradiator for irradiating the substrate of the crystal axis measuring apparatus with X-rays and the detector for detecting the X-rays reflected by the substrate are both arranged in the end station or the load lock chamber. . Therefore, contamination caused by the ion beam does not adhere. As a result, unlike the case where the irradiator and the detector are arranged in the processing chamber, the measurement accuracy of the crystal axis measuring apparatus can be ensured, and the maintenance work of the crystal axis measuring apparatus such as adjustment can be easily performed.

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。 Further, the ion implantation apparatus of the present invention further includes an aligner device for orienting the substrate in a predetermined direction, and the crystal axis measurement device measures the crystal axis of the substrate after the substrate is oriented in the predetermined direction by the aligner device. It may be configured to measure direction.

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。 According to this configuration, since the direction of the crystal axis of the substrate can be measured after orienting the substrate in the predetermined direction by the aligner device, the crystal axis measurement performed for measuring the direction of the crystal axis of the substrate is possible. The setup of the device or the operation of the crystal axis measuring device can be facilitated.

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。 Further, in the ion implantation apparatus of the present invention, the holding device includes an electrostatic chuck having a mounting surface on which the substrate is mounted, and the substrate is attracted to the mounting surface by the electrostatic chuck. may be irradiated with the ion beam.

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。 According to this configuration, since the substrate is attracted to the mounting surface of the electrostatic chuck, even if the substrate is warped, the substrate can be lifted by being attracted to the mounting surface of the electrostatic chuck. It is held by the holding device in a state in which the warp is corrected. Therefore, even if the substrate is warped, the warp of the substrate is corrected and the substrate is held by the holding device. Ions can be implanted with uniform angles.

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。 Further, in the ion implantation apparatus of the present invention, the holding device moves at least a part of the edge portion of the surface to be processed to the mounting surface side while the substrate is adsorbed to the mounting surface. It is good also as a structure provided with the press member which presses to.

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。 According to this configuration, at least a partial area of the edge portion of the surface to be processed of the substrate can be pressed toward the mounting surface by the pressing member. Therefore, by pressing the edge portion of the surface to be processed of the substrate toward the mounting surface by the pressing member, the warp of the substrate can be corrected, and the substrate can be held by the holding device with the warp of the substrate corrected. be able to. That is, even if the substrate is warped, the warp of the substrate can be corrected. Therefore, ion implantation is performed by making the angle between the irradiation direction of the ion beam and the crystal axis uniform over the entire surface of the substrate to be processed. can be applied.

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。 Further, in the ion implantation apparatus of the present invention, after the substrate is received in the loading section, it is transported into the processing chamber and held by the holding device, and until the substrate is irradiated with the ion beam. Additionally, a heating mechanism for heating the substrate may be provided.

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。
In general, when a substrate is heated, the substrate may warp more than before heating. The ion beam can be applied to the substrate in a state in which the warpage of the substrate is corrected. Therefore, even if the substrate is heated, the warpage of the substrate can be corrected, and ion implantation can be performed by making the angle formed by the irradiation direction of the ion beam and the crystal axis uniform over the entire surface of the substrate to be processed.
That is, even when the substrate is heated and the depth of ion implantation is to be controlled according to the temperature of the substrate, the effect of warpage of the substrate can be eliminated, and ions can be implanted to a uniform depth over the entire processed surface of the substrate. can be done.

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。 According to the ion implanter of the present invention, it is possible to easily perform maintenance work for the crystal axis measuring apparatus while ensuring the measurement accuracy of the crystal axis measuring apparatus that measures the direction of the crystal axis of the substrate using X-rays. can.

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。1 is a plan view showing an ion implanter in one embodiment of the present invention; FIG. 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。The front view which shows the aligner apparatus and crystal-axis measuring apparatus of the same embodiment. 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。The perspective view which shows the electrostatic chuck and drive part of the holding|maintenance apparatus of the same embodiment. 同実施形態の保持装置を示す側面図。The side view which shows the holding|maintenance apparatus of the same embodiment. 同実施形態の保持装置を示す上面図。The top view which shows the holding|maintenance apparatus of the same embodiment. 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。FIG. 2 is a schematic front view showing the inside of the first load lock chamber of the same embodiment; 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。FIG. 4 is a schematic front view showing the inside of the first load-lock chamber in a modified example of the first load-lock chamber in the same embodiment;

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。
An ion implanter 10 that is an embodiment of the present invention will be described.
An ion implantation apparatus 10 shown in FIG. 1 is used in a semiconductor manufacturing process, and implants ions into a substrate S by irradiating a surface Sa of the substrate S to be processed with an ion beam IB. More specifically, the substrate S is reciprocally transported a plurality of times in one direction so as to traverse the ion beam IB with the surface Sa to be processed facing the ion beam IB, while the entire surface to be processed Sa is ion-implanted. is applied.
In this embodiment, as shown in FIG. 1, the direction in which the substrate S is transferred is defined as the X direction, the direction orthogonal to the X direction on the horizontal plane is defined as the Y direction, and the vertical direction is defined as the Z direction. .

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。 The substrate S to which the ion implantation process in this embodiment is performed is a single crystal silicon wafer, a silicon carbide wafer, or the like, and has a crystal axis C in one direction. Further, the substrate S has a disk shape and a thin plate shape as a whole, and an orientation flat or a notch is formed so as to cut out a part of the outer periphery. The orientation flat or notch is formed based on the direction of the crystal axis C of the substrate S when the substrate S is manufactured. As shown in FIG. It corresponds to part Sb. That is, the substrate S has a positioning portion Sb formed in advance based on the direction of the crystal axis C of the substrate S when the substrate S is manufactured.

<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。
<Configuration of Ion Implanter 10>
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an ion implanter 10 viewed from the Z-direction side.
As shown in FIG. 1, an ion implanter 10 includes an ion source device 11 that generates ions from a raw material and takes out an ion beam IB, a beam line device 12 that transports the taken out ion beam IB, and an ion beam IB inside. A processing chamber 13 is provided in which the ion beam IB is applied to the substrate S in a vacuum state. The ion implanter 10 also includes an end station 14 adjacent to the processing chamber 13 for transferring the substrate S between the outside of the ion implanter 10 and the processing chamber 13 .

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。
First, the end station 14 of the ion implanter 10 in this embodiment will be described.
As shown in FIG. 1, the end station 14 includes a loading section 15 for receiving a substrate S before ion implantation that has been loaded from the outside of the ion implantation apparatus 10, and a loading section 16 for loading the substrate S after ion implantation to the outside. Prepare. The end station 14 also includes an aligner device 20 that uses a positioning portion Sb formed on the substrate S to orient the substrate S in a predetermined direction. The aligner device 20 in this embodiment is a commonly known wafer aligner device.

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。 Also, the end station 14 is provided with a crystal axis measuring device 30 for measuring the direction of the crystal axis C of the substrate S of single crystal. The crystal axis measuring device 30 includes an irradiator 31 that irradiates X-rays near the center of the surface Sa to be processed of the substrate S received by the crystal axis measuring device 30, and an X-ray beam reflected by the surface Sa to be processed of the substrate S. A detector 32 for detecting lines and a calculator 33 for calculating the direction of the crystal axis C of the substrate S from the information detected by the detector 32 are provided. The direction of the crystal axis C calculated by the calculator 33, that is, the measurement result D1 of the crystal axis measuring device 30 is sent to the control device 40, which will be described later.

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。 The crystal axis measuring device 30 calculates the direction of the crystal axis C of the substrate S based on the same principle as a device generally known as an X-ray diffraction device (XRD). That is, the irradiator 31, the detector 32, and the calculator 33 of the crystal axis measuring device 30 can employ parts or configurations that are widely used in X-ray diffraction devices (XRD).

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。 FIG. 2 is a schematic front view showing the aligner device 20 and the crystal axis measuring device 30 when the inside of the end station 14 is viewed from the Y direction. Further, FIG. 2 shows that after the positioning portion Sb of the substrate S is detected by the aligner device 20 and the substrate S is oriented in a predetermined direction with reference to the positioning portion Sb, the substrate supporting portion provided in the aligner device 20 is shown. 21 is supported.

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。 As shown in FIG. 2, both the irradiator 31 and the detector 32 of the crystal axis measuring device 30 are connected to the aligner device 20 by connecting members 34 . Both the irradiator 31 and the detector 32 are arranged above the surface Sa of the substrate S to be processed while the substrate S is supported by the substrate support portion 21 . Further, the irradiator 31 can irradiate X-rays toward the center of the processing surface Sa of the substrate S supported by the substrate supporting part 21, and the detector 32 can detect the X-rays reflected by the processing surface Sa. Positioned.

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。 As shown in FIG. 1, between the processing chamber 13 and the end station 14 are two load lock chambers 17,17. The load-lock chambers 17, 17 can be switched between high vacuum and atmospheric pressure. done. In the ion implantation apparatus 10 of the present embodiment, the load-lock chamber 17 into which one of the two load-lock chambers 17, 17 before ion implantation is carried into the processing chamber 13 is designated as the first load-lock chamber 17a. On the other hand, the load-lock chamber 17 for unloading the substrate S after ion implantation to the outside of the processing chamber 13 is referred to as a second load-lock chamber 17b.

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。 Further, the first load-lock chamber 17a has a heating mechanism 50 for heating the substrate S, and the second load-lock chamber 17b has a cooling device 60 for cooling the substrate S. As shown in FIG.

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。 FIG. 6 is a schematic front view of the inside of the first load lock chamber 17a and the heating mechanism 50 as seen from the Y direction. As shown in FIG. 6, the first load-lock chamber 17a has a stage 18a on which the substrate S loaded from the end station 14 is placed. It is arranged above the surface Sa to be processed of the substrate S in the state shown in FIG.

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。 The heating mechanism 50 is composed of a widely known lamp heater such as a halogen lamp, and has a heat source 51 inside. The heat source 51 is arranged to be exposed inside the first load lock chamber 15a, and the heating mechanism 50 irradiates the substrate S with light from the heat source 51 while the substrate S is placed on the stage 18a. The entire surface to be processed Sa of the substrate S can be heated uniformly in an instant.

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。 Further, as shown in FIG. 1, the second load-lock chamber 17b is provided with a cooling device 60 for cooling the substrate S. The cooling device 60 may also have a generally well-known configuration. Any configuration can be employed, such as a configuration in which a cooling gas is blown onto the S, or a configuration in which the substrate S is placed on a stage in which a coolant is flowed.

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。
Next, the processing chamber 13 of the ion implanter 10 in this embodiment and the internal configuration of the processing chamber 13 will be described.
As shown in FIG. 1, the inside of the processing chamber 13 is always in a vacuum state while the ion implanter 10 is in operation, and an ion beam IB is introduced into the processing chamber 13 from the beam line device 12 .

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。 Further, inside the processing chamber 13, a holding device 70 for holding the substrate S is arranged. , ion implantation is performed on the substrate S, and the substrate S is held until the substrate S is transferred to the second load lock chamber 17b. In addition, the transfer of the substrate S between the holding device 70 and the first load-lock chamber 17 a and the second load-lock chamber 17 b is performed by a robot arm (not shown) arranged in the processing chamber 13 .

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。 In the processing chamber 13, a transport path 19 for transporting a holding device 70 holding the substrate S in one direction is formed along the X direction. While holding the substrate S facing the beam IB, the substrate S is reciprocally transported along the transport path 19 by a transport device (not shown) so that the substrate S traverses the ion beam IB a plurality of times. In this way, the substrate S is ion-implanted by irradiating the entire surface to be processed Sb of the substrate S with the ion beam IB while the substrate S traverses the ion beam IB multiple times.

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。 The holding device 70 also includes an electrostatic chuck 71 having a mounting surface 72 for mounting the substrate S indicated by a broken line in FIG. The substrate S is held by the holding device 70 while being attracted to the mounting surface 72 of the electrostatic chuck 71 . In addition, the holding device 70 can direct the mounting surface 72 in an arbitrary direction with respect to the ion beam IB, that is, the processing surface Sa of the held substrate S can be oriented in an arbitrary direction with respect to the ion beam IB. The driving portion 73 is configured to be controlled by the control device 40 .

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。 FIG. 3 is a schematic perspective view showing the electrostatic chuck 71 and the drive section 73 of the holding device 70. As shown in FIG. As shown in FIG. 3 , the electrostatic chuck 71 has a circular mounting surface 72 on which the substrate S is mounted, and a drive unit 73 is arranged on the opposite side of the mounting surface 72 of the electrostatic chuck 71 . It is

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。 As shown in FIG. 3, the drive unit 73 is rotatable about an axis A1 passing through the center of the mounting surface 72 and orthogonal to the mounting surface 72, and an axis A2 coinciding with the X direction. is configured to be rotatable within the range of . Further, the substrate S is mounted on the mounting surface 72 so that the center of the substrate S and the center of the mounting surface S are aligned, and the substrate S attracted to the mounting surface 72 by the electrostatic chuck 71 is placed on the mounting surface 72 . Together with the surface 72, it is configured to be rotatable about the axis A1. That is, the drive unit 73 rotates about the axes A1 and A2, respectively, so that the mounting surface 72 of the electrostatic chuck 71 can be oriented in any direction with respect to the ion beam IB. be. Further, the operation of the driving section 73 is controlled by the control device 40 based on the measurement result D1 of the crystal axis measuring device 30. FIG. The driving section 73 is composed of a plurality of motors, etc. The arrangement of the driving section 73 shown in FIGS. 1 and 3 is an example, and the plurality of motors are arranged at different positions. It can be.

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。 In this embodiment, the drive unit 31 is configured to rotate about two axes, the axes A1 and A2. can be set arbitrarily according to That is, as long as the mounting surface 71 of the electrostatic chuck 72 can be oriented in any direction with respect to the ion beam IB, the drive unit 31 may have any configuration.

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。 4 and 5 are a side view and a top view, respectively, showing the holding device 70 holding the substrate S. FIG. As shown in FIGS. 4 and 5, the holding device 70 includes two pressing members 74 that press the end edge portion of the surface Sb to be processed of the substrate S, that is, at least a partial region of the peripheral edge portion toward the mounting surface 72 side. , 74 . Further, as shown in FIG. 5, the two pressing members 74, 74 are comb-shaped and arranged to face each other with respect to the substrate S placed on the placement surface 72. As shown in FIG.

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。 FIG. 8 shows a modification of the load lock chamber 17a in the ion implanter 10 of this embodiment. As shown in FIG. 8, in a modified example, the irradiator 31 and the detector 32 are arranged in the load lock chamber 17a. Although the load lock chamber 17a does not necessarily include the heating device 51, in a modification, as shown in FIG. A heat shield plate 35 is provided.

<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。
<Operation of Ion Implanter 10>
Next, operation of the ion implanter 10 will be described with reference to FIG.
In the ion implantation apparatus 10 according to the present embodiment, first, the substrate S before ion implantation is loaded into the loading section 15 from the outside of the ion implantation apparatus 10 . After the substrate S is received by the loading section 15 , it is transferred to the aligner device 20 arranged inside the end station 14 . In the aligner device 20, the substrate S is oriented in a predetermined direction with reference to the pre-formed positioning portion Sb.

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。 After that, as shown in FIG. 1, the direction of the crystal axis C of the substrate S is measured by the crystal axis measuring device 30 while the substrate S is supported by the substrate supporting portion 21 provided in the aligner device 20 . That is, X-rays are emitted from the irradiator 31 toward the center of the surface to be processed Sa of the substrate S supported by the substrate supporting portion 21, and the X-rays reflected by the surface to be processed Sa are detected by the detector 32. The computing unit 33 calculates the direction of the crystal axis C of the substrate S based on the result detected by the unit 32 . Here, the measurement result D1 of the crystal axis measuring device 30, that is, the information on the calculated direction of the crystal axis C of the substrate S is sent to the control device 40, and the control device 40 adjusts the holding device 20 based on the received measurement result D1. It controls driving of the drive unit 73 .

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。 After obtaining the measurement result D1, the substrate S is transferred to the buffer 80 arranged inside the end station 14 shown in FIG. 17a and, as shown in FIG. 6, placed on the stage 18a in the first load lock chamber 17a. After that, the first load-lock chamber 17a is isolated from the end station 14 by closing a gate (not shown), and the first load-lock chamber 17a is evacuated to a vacuum state.

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。 After the inside of the first load-lock chamber 17a is evacuated, light is emitted from the heat source 51 of the heating mechanism 50 toward the substrate S, and the substrate S is heated to a predetermined temperature. At this time, the predetermined temperature for raising the temperature of the substrate S is set in advance according to the desired depth of ion implantation in the subsequent ion implantation, and is controlled by the time during which the heat source 51 irradiates the substrate S with light. I can do it. In other words, by controlling the time for irradiating the substrate S with light from the heat source 51 of the heating mechanism 50, the temperature of the substrate S after the temperature rise can be controlled. It is possible to control the depth from the surface to be processed Sa that the ions implanted into the substrate S can reach. Further, a heating unit (not shown) for heating the substrate S may be further provided in the electrostatic chuck 71 so that the temperature of the substrate S immediately before being irradiated with the ion beam IB can be controlled more accurately.

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。 The substrate S heated to a predetermined temperature by the heating mechanism 50 inside the first load lock chamber 17 a is transferred into the processing chamber 13 and held by the holding device 70 . More specifically, as indicated by the dashed line in FIG. 1, the substrate S is mounted on the mounting surface 72 of the electrostatic chuck 71 in a state in which the mounting surface 72 is parallel to the XY plane.

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。 After that, the substrate S is attracted to the mounting surface 72 by the electrostatic chuck, and then, as shown in FIG. and held by the holding device 70 . At this time, if the substrate S is warped, the warp of the substrate S is corrected by the electrostatic chuck 71 and the pressing member 74 .

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。 As shown by the dashed line in FIG. 4, when the substrate S is curved, that is, when the substrate S is warped, the electrostatic chuck 71 is first operated after placing the substrate S on the placement surface 72. As a result, the substrate S is attracted to the mounting surface 72 in a state in which the warp is corrected. After that, the holding member 74 is operated, and a partial region of the peripheral edge portion of the surface Sa to be processed of the substrate S is pressed toward the mounting surface 72 by the holding member 74, thereby correcting the warpage of the substrate S more reliably. Thus, the substrate S can be held by the holding device 70 in a state in which the warp of the substrate S is corrected.

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。 In the present embodiment, the ion implanter 10 includes a heating mechanism 50 , and the substrate S is heated by the heating mechanism 50 from the temperature when it was received in the loading section 15 and transferred into the processing chamber 13 . The higher the temperature of the substrate S, the more likely it is to warp. However, since the holding device 70 includes the pressing member 74, the substrate S is curved from the center to the periphery of the surface to be processed Sa, as indicated by the broken line in FIG. Even if a large warp occurs, the pressing member 74 can press a part of the periphery of the surface Sa to be processed toward the mounting surface 72, and the warp of the substrate S can be reliably corrected. S can be held by the holding device 70 .

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。 Therefore, even if the ion implanter 10 includes the heating mechanism 50 as in the present embodiment and the substrate S is warped due to the heating of the substrate S, the electrostatic chuck 71 can be warped more than at room temperature. In addition, by further providing the pressing member 74, it is possible to irradiate the substrate S with the ion beam IB while the warpage of the substrate S is more reliably corrected.

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。 Subsequently, after the substrate S is mounted on the mounting surface 72 and held by the holding device 70, the control device 40 operates the driving section 73 so that the irradiated surface Sa of the substrate S faces the ion beam IB. Let At this time, as shown in FIG. 3, the control device 40 controls the operation of the drive unit 73 based on the measurement result D1, so that the irradiation angle formed by the irradiation direction of the ion beam IB and the direction of the crystal axis C of the substrate S is θ can be adjusted to any desired angle.

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。 In the ion implantation apparatus 10 of the present embodiment, channeling implantation is performed by implanting ions deeper into the substrate S by implanting the ion beam IB along the direction of the crystal axis C using channeling. considered to be a device. Therefore, the control device 40 controls the operation of the driving section 73 so that the irradiation angle θ is within a predetermined range in which channeling implantation can be performed, and directs the substrate S toward the ion beam IB.

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。 After the substrate S is directed toward the ion beam IB at an irradiation angle θ at which channeling implantation can be performed by the driving unit 73 whose driving is controlled by the control unit 40, the holding unit 70 is moved across the ion beam IB by a conveying unit (not shown). Then, the wafer is reciprocally transported on the transport path 19 a predetermined number of times, and ion implantation is performed on the entire surface Sa to be processed.

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。 After ion implantation is applied to the substrate S, the adsorption of the substrate S by the electrostatic chuck 71 and the pressing of the substrate S by the holding member 74 are released, and the substrate S is transferred from the processing chamber 13 via the second load lock chamber 17b. It is transferred to the unloading section 16 of the end station 14 . The ion-implanted substrate S transferred to the unloading section 16 is unloaded outside the ion implanter 10 .

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。 The transfer of the substrate S within the end station 14 is performed by a transfer robot (not shown). Also, the transfer of the substrate S between the processing chamber 13 and the first load-lock chamber 17a and the second load-lock chamber 17b is performed by a robot arm (not shown). For both the transfer robot (not shown) and the robot arm (not shown), those commonly known in semiconductor manufacturing apparatuses may be used.

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。 In the ion implanter 10 of the present embodiment, the control device 40 can control the drive of the drive unit 73 based on the measurement result D1 obtained by measuring the direction of the crystal axis C for each substrate S by the crystal axis measurement device 30. As a result, the irradiation direction of the ion beam IB with respect to the substrate S can be controlled. That is, the control device 40 controls the operation of the driving section 73 of the holding device 70 so that the direction of the crystal axis C and the irradiation angle θ of the ion beam IB fall within a predetermined range, thereby performing channeling implantation. It can be carried out.

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。 Further, in the ion implantation apparatus 10, the substrate S is held by the holding device 70 by being attracted to the mounting surface 72 of the electrostatic chuck 71, so that the substrate S is held by the holding device 70 in a state in which the warp is corrected. be done. Therefore, as shown in FIG. 3, ion implantation is performed in a state where the irradiation angle θ formed by the irradiation direction of the ion beam and the crystal axis C of the substrate S is made uniform over the entire processing surface Sa of the substrate S. be able to. Although the substrate S is not illustrated in FIG. 3, the crystal axis C of the substrate S when the substrate S is placed on the mounting surface 72 is illustrated.

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。 That is, according to the ion implantation apparatus 10 of the present invention, the irradiation direction of the ion beam IB can be controlled according to the direction of the crystal axis C of each substrate S, and even if the substrate S is warped, the substrate Ion implantation can be performed in a state in which the irradiation angle θ, which is the angle between the irradiation direction of the ion beam IB and the crystal axis C, is made uniform within a predetermined range over the entire surface Sa to be processed. The range of the irradiation angle θ that can be performed is a value determined by the material of the substrate S and the like.

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。 Further, measuring the direction of the crystal axis C for each substrate S in the present invention is not limited to measuring the direction of the crystal axis C for each substrate S into which ions are implanted. For example, it is conceivable to measure the direction of the crystal axis C of the substrate S for each predetermined number of substrates S, or to measure the direction of the crystal axis C of each substrate S for each production lot when manufacturing the substrate S. The user of the ion implanter 10 may arbitrarily decide to measure the direction of the crystal axis C with respect to .

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。 In addition, since the ion implanter 10 includes the pressing member 74, the warp of the substrate S can be corrected more reliably, and even if the substrate S is greatly warped, the surface Sa of the substrate S to be processed can be corrected. Ions can be implanted by making the irradiation angle θ between the irradiation direction of the ion beam and the crystal axis C uniform over the entire area. Therefore, even when the temperature of the substrate S is raised by the heating device 70 and the substrate S is greatly warped, the warp of the substrate S can be reliably corrected. That is, even if it is desired to adjust the depth of ion implantation by heating the substrate S to a predetermined temperature, the influence of the warpage of the substrate S is eliminated and the irradiation angle θ is made uniform for ion implantation. can be applied.

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。 The irradiator 31 and the detector 32 of the crystal orientation measurement mechanism 30 of this embodiment are both connected to the orientation adjustment mechanism 20. The irradiator 31 and the detector 32 are connected to the end station. 14 or the first load lock chamber 17a.

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。 When the irradiation device 31 and the detector 32 are arranged in the processing chamber 13, the irradiation device 31 and the detection device 32 are contaminated by the ion beam IB. It is conceivable that periodic cleaning work of the irradiator 31 and the detector 32 will be required. Further, when performing such work, it is necessary to change the inside of the processing chamber 13 from a vacuum to atmospheric pressure, and after the work, it is necessary to evacuate the processing chamber 13 again to return the inside of the processing chamber 13 to a vacuum state.

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。 On the other hand, in this embodiment and the modified example, both the irradiator 31 and the detector 32 are arranged inside the end station 14 or the first load lock chamber 17a. Therefore, since the irradiator 31 and the detector 32 are arranged outside the processing chamber 13, the cleaning operation of the irradiator 31 and the detector 32 becomes unnecessary, and compared with the case where they are arranged inside the processing chamber 13, Maintenance work for adjusting the irradiator 31 and the detector 32 is facilitated.

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。 In the ion implanter 10 according to the present embodiment, the irradiator 31 and the detector 32 of the crystal axis measuring device 30 are connected to the aligner device 20, and the aligner device 20 aligns each substrate S with the positioning portion Sb as a reference. After orientation in a predetermined direction, the orientation of the crystallographic axis C of the substrate S can be measured. Therefore, the direction of the crystal axis C of the substrate S can be measured while the direction of the crystal axis C of the substrate S is roughly grasped by the positioning portion Sb. That is, the setting of the crystal axis measuring device 30 or the operation of the crystal axis measuring device 30 can be facilitated.

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。 Further, generally, when the substrate S is manufactured, a manufacturing error occurs within the range of tolerance at the position where the positioning portion Sb is formed. Therefore, even if there is a manufacturing error in the position of the positioning portion Sb with respect to the crystal axis C of the substrate S, the direction of the crystal axis C is measured for each substrate by the crystal axis measuring device 30, so that the crystal axis can be reliably measured. The direction of C can be specified and ion implantation can be performed. Furthermore, if the direction of the crystal axis C measured by the crystal axis measuring device 30 is out of the range of tolerances set when the substrate S was manufactured, it can be determined that it is inappropriate for processing.

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。 In the present embodiment, the heating device 50 is arranged in the first load lock chamber 17a. can be placed at any position as long as the temperature can be raised. That is, the position where the heating mechanism 50 is arranged is not limited to the load lock chamber 17 .

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。 In the present embodiment, the control device 40 of the ion implanter 10 controls driving of the drive unit 73 of the holding device 70. The control device 40 controls the beamline device 12 to generate an ion beam. By controlling the direction of IB, the irradiation angle θ formed by the direction of the crystal axis C of the substrate S and the irradiation direction of the ion beam IB may be controlled.

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。 In addition, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and that various modifications are possible without departing from the spirit of the present invention.

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

S Substrate Sa Surface to be processed Sb Positioning portion IB Ion beam 10 Ion implanter 11 Ion source device 12 Beamline device 13 Processing chamber 14 End station 15 Loading unit 16 Unloading unit 17 Load-lock chamber 17a First load-lock chamber 17b Second load Lock chamber 18a Stage 19 Transport path 20 Aligner device 21 Substrate support 30 Crystal axis measuring device 31 Irradiator 32 Detector 33 Calculator 34 Connecting member 40 Control device 50 Heating mechanism 51 Heat source 60 Cooling device 70 Holding device 71 Electrostatic chuck 72 Mounting surface 73 Driving unit 74 Pressing member 80 Buffer

Claims (5)

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。
an end station having a loading section for receiving a substrate from the outside; a processing chamber in which the surface of the substrate to be processed is irradiated with an ion beam while the interior is evacuated; and a processing chamber disposed between the processing chamber and the end station. and a holding device arranged in the processing chamber and holding the substrate, the ion implanter comprising:
a crystal axis measuring device for measuring the direction of the crystal axis of the substrate, comprising an irradiator for irradiating the substrate with X-rays and a detector for detecting the X-rays reflected by the substrate;
a control device for controlling the irradiation direction of the ion beam with respect to the substrate based on the measurement result of the crystal axis measurement device;
An ion implanter, wherein both the irradiator and the detector are arranged in the end station or the load lock chamber.
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。 further comprising an aligner device for orienting the substrate in a predetermined direction, wherein the crystal axis measurement device is configured to measure the direction of the crystal axis of the substrate after being oriented in the predetermined direction by the aligner device. 2. The ion implanter of claim 1, wherein the ion implanter is characterized by: 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。 The holding device includes an electrostatic chuck having a mounting surface on which the substrate is mounted, and the substrate is irradiated with the ion beam while being attracted to the mounting surface by the electrostatic chuck. 3. The ion implanter according to claim 1 or 2, wherein 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。 The holding device includes a pressing member that presses at least a part of an edge portion of the surface to be processed toward the mounting surface while the substrate is adsorbed on the mounting surface. The ion implanter according to any one of claims 1 to 3. 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。
A heating device is provided for heating the substrate after the substrate is received in the loading unit, is transported into the processing chamber, is held by the holding device, and is irradiated with the ion beam. 5. The ion implanter according to claim 3 or 4, characterized in that:
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