JPH04216619A - 半導体製造装置 - Google Patents

半導体製造装置

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JPH04216619A
JPH04216619A JP40298690A JP40298690A JPH04216619A JP H04216619 A JPH04216619 A JP H04216619A JP 40298690 A JP40298690 A JP 40298690A JP 40298690 A JP40298690 A JP 40298690A JP H04216619 A JPH04216619 A JP H04216619A
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JP
Japan
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cooled
ion implantation
holder
targets
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Withdrawn
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JP40298690A
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English (en)
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Masataka Kase
正隆 加勢
Haruhisa Mori
森 治久
Takashi Igarashi
崇 五十嵐
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体製造装置に関する
。詳しくは、半導体基板などに高エネルギー化されたイ
オンを高電流で注入するイオン注入装置であって、真空
容器内のターゲット保持具へのターゲット搬送やターゲ
ット保持具からのターゲット搬出に際して、ターゲット
の温度を制御して、いわゆる,ビームアニール効果によ
るイオン注入領域の品質劣化や大気中への搬出時の表面
汚染などを防止するための半導体製造装置の改良に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体装置などを製造するイオン
注入装置は、高スループット化の要求に対応して20m
A クラスを越える装置が実用化されるようになってい
る。 同時に3MeV といった高エネルギー化された装置も
使用されるようになっている。
【0003】このような高エネルギー高電流型の装置で
は、単位時間・単位面積当たりの注入エネルギーを下げ
てターゲットの温度上昇を防ぐために、通常バッチ処理
方式を採用し, かつ、ターゲットの冷却機構を備えて
いる。
【0004】図3および図4は従来の半導体製造装置の
ターゲット冷却・搬送機構の例を示す図(その1)およ
び(その2)で、同図(イ)はイオン注入時の側面図,
同図(ロ)はターゲット搬出時の側面図(ターゲット搬
送時もほゞ同様),同図(ハ)はイオン注入時の上面図
である。
【0005】イオン注入の準備に当たって、真空容器1
を図示してない真空ポンプで排気し金属製のターゲット
保持具2を水平に倒し、冷却材が真空容器1の壁を通過
してターゲット保持具2の中を還流するように引き回さ
れた冷却材導入管12を通して冷却材, たとえば、冷
却純水, フロンあるいは液体窒素を送入し、ターゲッ
ト保持具2の表面を低温に保持する。
【0006】そして、真空容器1と図示してないゲート
バルブ室でつながるロードロック室5にゲートバルブ室
7を通して、ターゲット4,たとえば、複数の半導体ウ
エーハを収容したターゲットカセット6を収納する。ロ
ードロック室5を図示してない真空ポンプで真空に排気
したら真空容器1に通じる図示してないゲートバルブ室
を開けて、ターゲット搬送用マジックハンド13でター
ゲットカセット6からターゲット4をターゲット保持具
2の所定個所の上に搬送,載置する。
【0007】次に、真空容器1に通じる図示してないゲ
ートバルブ室を閉じ、ターゲット保持具2をモータ3に
より回転させるとともにターゲット保持具2を垂直にセ
ットし、さらに,所定の真空度にしてからイオン源10
よりイオンビームライン11を通して所定のエネルギー
と電流値に制御したイオンビーム, たとえば、 B+
 ,P+ , As+ , Si+ , Ge+などを
ターゲット4の表面に注入する〔同図(イ),(ハ)参
照〕。
【0008】一方、イオン注入が終了したら、イオン源
10をオフにしターゲット保持具2 を水平に倒して回
転を止め、ターゲット4 の搬入の時と逆にターゲット
搬送用マジックハンド13を用いてロードロック室5の
中のターゲットカセット6にイオン注入が終わったター
ゲット4を搬出・収容しゲートバルブ室7を開けて大気
中に取り出すようにしている〔同図(ロ),(ハ)参照
〕。
【0009】なお、ターゲット保持具2のターゲット4
の載置部分は内側の中央部に向かってやゝ傾斜しており
,かつ、表面に滑り止めのシリコーンゴムなどを張って
あるのでターゲット保持具2を回転させることにより遠
心力で安定に保持されるようになっている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の装
置では冷却材として純水を使用した場合は最低0 ℃ま
で、また, フロン冷却の場合でも−30℃程度までし
か冷却できない。この程度の温度では、今後の高エネル
ギー高電流型の装置ではイオン注入に際して熱エネルギ
ーや衝撃エネルギーによるアモルファス結晶界面の彎曲
,アモルファス化遷移領域の拡張といった, いわゆる
、ビームアニール効果を防止することができない。した
がって、それ以下の温度に冷却するために液体窒素を冷
却材として使用する提案がなされている。
【0011】一方、ターゲット保持具2に載置されたタ
ーゲット4の冷却は熱輻射と熱伝導により行われ、真空
容器内であるため周囲の気体の対流による冷却は行われ
ないので、ターゲットの冷却効果は大気中に比較して大
巾に低下する。
【0012】図5はターゲット保持具へのターゲットの
載置状態を示す断面図である。金属製のターゲット保持
具2の中には,たとえば、冷却材導入管12が配設され
てターゲット保持具2 の表面が冷却されるようになっ
ている。一方、ターゲット4 が載置されるターゲット
保持具2 の表面は完全な平面ではなく、多少なりとも
凹凸が存在し、その結果図示したごとく両者の間には隙
間40(40a,40b,40c) が生じる。
【0013】このような隙間40があると、真空容器内
では接触面を介しての伝熱が大きく阻害される。とくに
、液体窒素温度(ー200 ℃)のような低温の場合に
は影響が大きく、たとえば, ターゲット4 として直
径200 mmφのSiウエーハを10−3Torrの
真空中で室温から液体窒素温度まで冷却するには、およ
そ6 分間といった待時間が必要になり生産性が大巾に
低下する。
【0014】また、このような低温に冷却されたターゲ
ット4 をロードロック室5を経由して大気中に取り出
すと、大気中の水分や,場合によっては窒素,酸素,二
酸化炭素などが液化してターゲット4の表面に付着し液
滴となり、そこに捕らえられた微粒子が液体の蒸発後に
除去しがたい汚染,いわゆる、ウォータ・マークを残し
て製品の品質・信頼性を低下させるなど多くの重大な問
題があり、その解決が求められている。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、真空容器
1内の冷却したターゲット保持具2上にロードロック室
5aからターゲット4を搬送, 載置しターゲット4表
面にイオン注入を行ったあと該ターゲット4をロードー
ック室5bへ搬送, 収容する半導体製造装置において
、前記ターゲット4を予め冷却してから前記ターゲット
保持具2上に搬送, 載置するようにした半導体製造装
置によって解決することができる。さらに、前記ターゲ
ット4へのイオン注入のあと、大気中に取り出す前に前
記ターゲット4を予め加熱して温度を上げておくように
することにより一層効果的に解決することができる。
【0016】
【作用】本発明によれば、ターゲット4は予め冷却され
ているのでターゲット保持具2へ載置したあと、殆ど待
ち時間なく直ちにイオン注入を開始でき、したがって、
スループットが大巾に向上する。
【0017】また、極めて低温に冷却されたターゲット
4は予め室温近くに加熱されてから大気中に取り出され
るので、ターゲット4の表面に結露することはなく,し
たがって、汚染などが生じることがなく製品の品質・信
頼性が向上する。
【0018】
【実施例】図1は本発明の一実施例を示す図である。図
中、8はガス室,9は冷却室,90は冷却媒体である。
【0019】なお、前記の諸図面で説明したものと同等
の部分については同一符号を付し、かつ、同等部分につ
いての説明は省略する。イオン注入の準備に当たって、
真空容器1を図示してない真空ポンプで排気し、金属製
,たとえば、アルミニウム製などのターゲット保持具2
を図示してない真空容器1外から操作する回転機構によ
り水平に倒し、冷却材が真空容器1の壁を通過してター
ゲット保持具2の中を還流するように引き回された冷却
材導入管12を通して冷却材, たとえば、液体窒素を
送入し、ターゲット保持具2の表面をほゞ液体窒素温度
程度の低温に保持する。
【0020】一方、イオン注入するターゲット4 はタ
ーゲットカセット6に収納して, たとえば、ゲートバ
ルブ室7cから乾燥した不活性ガス, たとえば、Ar
ガスを満たしたガス室8,さらに、ゲートバルブ室7b
を経由して、冷却媒体90, たとえば、液体窒素を満
たした冷却室9に収容して予め冷却媒体温度,たとえば
、液体窒素温度に冷却したのち、再びゲートバルブ室7
bから不活性ガス, たとえば、Arガスを満たしたガ
ス室8,さらに、ゲートバルブ室7aを経由してロード
用のロードロック室5aに収容する。
【0021】次に、ロードロック室5aと真空容器1と
の間の図示してないゲートバルブ室を開けて、低温に冷
却されたターゲット4 を、真空容器1 の外から操作
できるターゲット搬送用マジックハンド13でターゲッ
トカセット6からターゲット保持具2の所定個所の上に
搬送,載置する。
【0022】次いで、真空容器1に通じる図示してない
ゲートバルブ室を閉じ、ターゲット保持具2をモータ3
により回転させるとともにターゲット保持具2を垂直に
セットし、さらに,所定の真空度にしてからイオン源1
0よりイオンビームライン11を通して所定のエネルギ
ーと電流値に制御したイオンビーム, たとえば、 B
+ ,P+ , As+ , Si+ , Ge+など
をターゲット4の表面に注入する。
【0023】これにより、ターゲット4をターゲット保
持具2に載置したあと、殆ど待ち時間なくイオン注入が
開始できるので、従来装置に比較してスループットが約
2倍に向上し、しかも,ビームアニール効果による品質
劣化の発生を防止することができる。
【0024】なお、本発明の場合にはターゲット保持具
2上のターゲット4の載置部分は液体窒素温度といった
極めて低温に長く曝されるので、表面に低温に弱い滑り
止めのシリコーンゴムなどを張ることはできない。した
がって、ターゲット4の滑り止め機構としては別にター
ゲット吸着機構,たとえば、静電チャックなどを使用す
る必要がある。
【0025】図2は本発明の他の実施例を示す図である
。図中、5bはアンロード用のロードロック室、14は
乾燥ガス導入管、15はバルブ、16は加熱装置、17
は加熱用電源である。なお、前記の諸図面で説明したも
のと同等の部分については同一符号を付し、かつ、同等
部分についての説明は省略する。
【0026】本実施例は前記図1で説明した本発明の一
実施例によりイオン注入を行ったあとターゲット4を大
気中に取り出すための装置構成の例を示したものである
。すなわち、イオン注入が終了したら、イオン源10を
オフにしターゲット保持具2 を水平に倒して回転を止
め、ロードロック室5bと真空容器1との間の図示して
ないゲートバルブ室を開け、ターゲット4 の搬入の時
と逆にターゲット搬送用マジックハンド13を用いてロ
ードロック室5bの中のターゲットカセット6にイオン
注入が終わったターゲット4を搬出・収容する。
【0027】次に、バルブ15を開けて加熱された乾燥
ガス, たとえば、1 気圧のHeガスを乾燥ガス導入
管14を通じてロードロック室5bの中に導入する。な
お、乾燥ガス導入管14には加熱装置16, たとえば
、電熱ヒータが設置されており、加熱用電源17から通
電することにより所定の温度になるように温度制御され
る。
【0028】そして、ロードロック室5bの中のターゲ
ット4 がほゞ室温になったらゲートバルブ室7cを開
けて、ターゲット4 が収納されたターゲットカセット
6 を大気中に取り出せばよい。このようにした結果、
イオン注入を液体窒素温度のような極めて低い温度で行
っても、大気中にターゲット4 を取り出した時にター
ゲット4の表面に結露することはなく,したがって、汚
染などが生じることがなく製品の品質・信頼性が向上す
る。
【0029】なお、加熱装置としては電熱線によるもの
とは限らず、ランプによる赤外線加熱などを用いてもよ
く、また, 乾燥ガスも水素その他熱伝導率の高いガス
を使用してよいことは勿論である。
【0030】上記実施例は例を示したもので本発明の趣
旨に反しない限り、各部に使用する素材や構成などは適
宜他のものを選択使用してよいことは言うまでもない。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によればタ
ーゲット4は予め冷却されているのでターゲット保持具
2へ載置したあと、殆ど待ち時間なく直ちにイオン注入
を開始でき、したがって、スループットが大巾に向上す
る。また、極めて低温に冷却されたターゲット4は予め
室温近くに加熱されてから大気中に取り出されるので、
ターゲット4の表面に結露することはなく,したがって
、汚染などが生じることがなく、製品,たとえば、半導
体装置の生産性および品質・信頼性の向上に寄与すると
ころが極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す図である。
【図2】本発明の他の実施例を示す図である。
【図3】従来の半導体製造装置のターゲット冷却・搬送
機構の例を示す図(その1)である。
【図4】従来の半導体製造装置のターゲット冷却・搬送
機構の例を示す図(その2)である。
【図5】ターゲット保持具へのターゲットの載置状態を
示す断面図である。
【符号の説明】
1は真空容器、2はターゲット保持具、3はモータ、4
はターゲット、5(5a,5b)はロードロック室、6
はターゲットカセット、7(7a,7b,7c)はゲー
トバルブ室、8はガス室、9は冷却室、12は冷却材導
入管、14は乾燥ガス導入管、16は加熱装置、17は
加熱用電源、90は冷却媒体

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  真空容器(1) 内の冷却したターゲ
    ット保持具(2) 上にロードロック室(5a)からタ
    ーゲット(4) を搬送, 載置し、ターゲット(4)
     表面にイオン注入を行ったあと、該ターゲット(4)
     をロードロック室(5b)へ搬送, 収容するように
    構成されてなる半導体製造装置において、前記ターゲッ
    ト(4) を前記ターゲット保持具(2) 上に搬送,
     載置するに先立って、予め冷却する機構を有すること
    を特徴とした半導体製造装置。
  2. 【請求項2】  前記ターゲット(4) へのイオン注
    入のあと、大気中に取り出す前に前記ターゲット(4)
     を予め加熱して温度を上げる機構を具備することを特
    徴とした請求項1記載の半導体製造装置。
JP40298690A 1990-12-18 1990-12-18 半導体製造装置 Withdrawn JPH04216619A (ja)

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