JPH05343024A - イオン注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 イオン注入装置の被処理体保持台の回動軸
を、真空室の気密性を低下させることなく真空室内に取
り付けると共に、被処理体保持台を傾けるためのチルト
軸を回動軸内に設ける構造であっても、被処理体保持台
の左右の位置調整ができるようにすること。 【構成】 第１の回動軸部３１を真空室１の一方の側壁
１３に軸支部３４を介して軸支すると共に、第２の回動
軸部３１の軸支部７をベローズ体７２を介して他方の側
壁１４に取り付ける。これら回動軸部３１、３２を互い
に摺動自在に、かつ一体に回動するよう構成し、回動軸
部３１側に位置固定された位置調整用ナット６０に回動
軸部３２を螺合させ、このナット６０により回動軸部３
１、３２を相対的に摺動させる。回動軸部３１、３２内
に夫々チルト軸部５１、５２を軸支し、これらを互いに
摺動自在に一体に回動するよう連結し、回動軸３２側に
ウエハを保持するためのプラテン部４を取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、イオン注入装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造プロセスにおい
て、半導体ウエハにイオンを注入するためには、一般に
イオン源から引き出されたイオンを質量分析マグネット
等を通した後、Ｘ、Ｙ方向に走査して、所定のパターン
で半導体ウエハに注入するイオン注入装置が知られてい
る。このようなイオン注入装置においてウエハを真空室
内にセッティングする部分は、従来例えば図６に示すよ
うに構成されている。即ち図６中９は真空室であり、こ
の真空室９の両側には夫々ロードロック室９Ａ、９Ｂが
設置されると共に、真空室９の両側壁間に水平な回動軸
９１が架設されて、当該回動軸９１に、ウエハ押え部材
９２を備えたウエハ保持台９３が取り付けられており、
このウエハ保持台９３は、回動軸９１を駆動部９０によ
り回動することによって、水平な状態と起立した状態と
の間で回動できるように構成されている。図６中Ｇａ〜
Ｇｄはゲートバルブである。また前記回動軸９１は、軸
支部９４、９５に図示しないベアリングを介して軸支さ
れると共に、これら軸支部９４、９５は、真空室９の両
側壁に夫々Ｏリング（図示せず）などのシール部材を介
して気密に設けられている。

【０００３】そして前記ウエハ保持台９３にウエハを保
持するためには、ウエハ保持台９３を水平に倒した状態
とし、図示しない搬送機構によりロードロック室９Ａ
（９Ｂ）内のウエハＷをウエハ保持台９３に搬送し、押
え部材９２で当該ウエハＷを押えた後、ウエハ保持台９
３を起立させ、ウエハＷに対して所定のイオンビームを
照射してイオン注入が行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで回転軸９１が
円滑に回転するためには、回転軸の軸線とベアリングの
軸線との平行度が高くなければならないし、また軸支部
９４、９５と真空室９の側壁との間のシール性を高くす
るためには、軸支部９４、９５の軸線と真空室９の壁面
との直交性が高いことが必要であり、このことは即ち真
空室９の両側壁間の高精度の平行性が要求されているこ
とである。

【０００５】一方真空室９は、大きな強度を得るために
肉厚の大きい例えばアルミニウムなどの板材を溶接して
作られており、しかもウエハのサイズが６インチから８
インチへと大口径化しつつあるので真空室９も大型化
し、このため真空室９の側壁の平行度を高くしようとす
ると製作が非常に難しいという問題点があった。

【０００６】また本発明者は、ウエハ保持台９３を回転
軸９１と直交する軸のまわりに回転させて、イオンビー
ムに対するウエハ表面の角度（イオンビーム入射角度）
を任意に設定できるチルト機構を検討しているが、この
場合には次のような問題もある。即ち自動搬送制御を容
易に行うためには、保持台９３をロードロック室９Ａ、
９Ｂの中央に位置させることが必要であり、このためウ
エハ保持台９３を回転軸９１に対してスライドさせる機
構が必要であるが、回転軸９１の中にチルト軸を配置し
ているため、真空室９の気密性を低下させることなくス
ライドさせることは非常に構造が複雑になるという問題
もあった。

【０００７】本発明はこのような事情のもとになされた
ものであり、その目的は、回転軸を備えた真空室１の製
作が容易で、しかも気密性の優れたイオン注入装置を提
供することにある。

【０００８】本発明の他の目的は、被処理体保持台がチ
ルト可能なイオン注入装置において真空室内の気密性を
維持しながら被処理体保持台をスライドさせることので
きるイオン注入装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、被処
理体を載置して保持する被処理体保持台を、真空室内に
配置された回動軸により回動させることによって、被処
理体の受け渡し時には被処理体の載置面を横倒し姿勢と
し、イオン注入時には当該載置面を起立姿勢にするイオ
ン注入装置において、前記回動軸の一端を軸支する軸支
部を、当該回動軸の長手方向に伸縮可能なベローズ体を
介して真空室の側壁部に取り付けたことを特徴とする。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１記載のイオン
注入装置において前記被処理体保持台を前記回動軸と直
交する軸のまわりに回動させて被処理体のイオンビーム
入射角度を変更するためのチルト軸を、前記回動軸の中
に当該回動軸の軸方向に伸びるように配置して軸支し、
前記回動軸を、長手方向に第１の回動軸部と第２の回動
軸部とに分割して、これらの回動軸部の各一端側を互い
に摺動可能にかつ一体に回動するように連結し、第２の
回動軸部の他端側の軸支部をベローズ体に取り付けると
共に当該第２の回動軸部に被処理体保持台を設け、前記
チルト軸を長手方向に第１のチルト軸部と第２のチルト
軸部とに分割して、各チルト軸部の一端側を互いに摺動
可能にかつ一体に回動するように連結し、前記第１の回
動軸部に対する第２の回動軸部の位置を固定するための
位置固定手段を設けたことを特徴とする。

【００１１】

【作用】回転軸を真空室の側壁間に設置するにあたっ
て、両側壁の平行度が悪かったとしても、その平行度の
ずれ分はベローズ体が傾くことにより吸収されるため、
回動軸と真空室の側壁とが直交していない状態でありな
がら、回動軸の軸支部と真空室の側壁との間の気密性を
高くすることができる。

【００１２】またベローズ体の伸縮により、第１の回動
軸部及び第１のチルト部に対する第２の回動軸部の移動
分を吸収できるので、第２の回動軸部第１の回動軸部に
対して摺動させることによって被処理体保持台の左右位
置を調整することができる。

【００１３】

【実施例】図１は、本発明の実施例に係るイオン注入装
置において、被処理体である半導体ウエハを装置本体内
に対して搬出入する部分の外観を示す図である。同図中
１は真空室であり、この真空室１の正面側（図１中手前
側）は、ウエハを後述のプラテン部に搬送し、ウエハに
イオン注入を行う処理室１１として構成されている。こ
の処理室１１の両側には、夫々ロードロック室２Ａ、２
Ｂが連設されると共に、当該処理室１１の後面側には、
図示しないイオン源よりのイオンビームＩＢが通るビー
ム通路室１２が例えば処理室１１の側壁面に対して水平
方向に所定の角度θだけ傾斜して連設されている。

【００１４】前記処理室１１内には、図２の概観図に示
すように、処理室１１の両側壁間に水平に伸びる回動軸
３が設けられ、この回動軸３の中央部に、ウエハを載置
して保持する被処理体保持台であるプラテン部４が取り
付けられている。このプラテン部４はウエハの載置面が
横倒しの状態例えば水平な状態と起立した状態例えば垂
直な状態との間で回動できるように、当該回動軸３に取
り付け部４１を介して取り付けられている。

【００１５】また前記回動軸３は筒状体により構成され
ており、後で詳述する如くウエハをイオンビームに対し
て所定の角度に設定できるようにするためのチルト軸５
が内部に軸支されている。そして前記プラテン部４は、
水平な状態になっているとき（図２の鎖線の状態）に
は、前記ロードロック室２Ａ、２Ｂ間に形成されたウエ
ハ搬送路上に位置し、図示しないクランプ機構などの搬
送機機によりロードロック室２Ａ（２Ｂ）の載置台２１
上のウエハＷを受け取って図２では示さない押え部材に
よりプラテン部４側に押え、またプラテン部４上の処理
済みのウエハＷを搬送機構によりロードロック室２Ａ
（２Ｂ）の載置台２１上に搬送する。

【００１６】ここで前記回動軸３の構造について図３に
より詳細に説明すると、図３はイオンビームの照射方向
から回動軸３及びプラテン部４を見た図であり、前記回
動軸３は内部が中空に形成されると共に長さ方向に第１
の回動軸部３１と第２の回動軸部３２とに分割されてい
る。前記第１の回動軸部３１は、筒状の軸支部３３にベ
アリング３４を介して軸支されており、この軸支部３３
は、処理室１１（真空室１）の一方の側壁１３にＯリン
グ（図示せず）などにより気密に固定されている。

【００１７】また前記チルト軸５についても長さ方向に
第１のチルト軸部５１と第２のチルト軸部５２とに分割
されており、第１の回動軸部３１内には第１のチルト軸
部５１が同軸上にベアリング５０を介して軸支されてい
る。前記軸支部３３と第１の回動軸部３１との間及び第
１の回動軸部３１と第１のチルト軸部５１との間は、夫
々磁気シール部３５、５３により気密にシールされてい
る。

【００１８】前記第１の回動軸部３１の一端側には第２
の回動軸部３２の一端側が摺動自在に外嵌して設けられ
ており、これら回動軸部３１、３２の間には、回動軸部
３１、３２が周方向にすべることなく一体的に回動する
ようにすべり抑え部材６が介在している。

【００１９】また前記第２のチルト軸部５２は第２の回
動軸部３２内にベアリング６１、６２を介して軸支され
ると共に、図４に示すように一端側がスプライン構造と
され、即ち各々長手方向に伸びる複数の突条部５４が周
方向に形成され、当該第２のチルト軸部５２の一端側に
第１のチルト軸部５１の一端側が係合されて互いに長さ
方向に摺動してかつ一体に回動するように構成されてい
る。

【００２０】そして前記第２の回動軸部３２の一端側
（図３中左端側）の外周面にはネジ部３０（図４参照）
が形成されており、このネジ部３０と螺合するように第
２の回動軸部３２には当該回動軸部３２の位置を調整し
かつ固定するための位置固定手段であるナット６０が取
り付けられている。

【００２１】また第１の回動軸部３１の一端側は、縦断
面形状がコ字形となるように、周縁部が折曲して形成さ
れると共に、前記ナット６０の一端側に鍔部６０ａが形
成されており、この鍔部６０ａが第１の回動軸部３１の
コ字形の空間内に挿入されて、コ字形の周縁部により軸
方向の移動が阻止されている。従ってこのナット６０を
回動させれば第２の回動軸部３２が第１の回動軸部３１
に対して長さ方向に移動することになる。

【００２２】前記第２のチルト軸部５２にはウオームギ
ヤ５５が形成される一方、前記取り付け部４１内には、
回動軸３と直交するようにプラテン軸４２が設けられて
おり、このプラテン軸４２の下端には、前記ウオームギ
ヤ５５に歯合されたウオームホイール５６が設けられて
いる。そしてプラテン軸４２の上端はプラテン部４が取
り付けられ、従ってチルト軸５が回動することによりプ
ラテン部４は回動軸３と直交する軸のまわりに回動する
ことになる。

【００２３】前記プラテン部４には、ウエハの押え部材
４３がエアー機構によりウエハの載置面に対して接離す
るように図示しないエアー機構により回動するように設
けられている。なお図３中６３、６４は前記エアー機構
におけるエアー管が接続される接続部である。

【００２４】前記第２の回動軸部３２の他端側（図３中
右端側）はベアリング６５、６６を介して軸支部７によ
り軸支され、この軸支部７の外端には図示しないＯリン
グを介してフランジ７１が気密に取り付けられている。
このフランジ７１の内面と真空室１の側壁１４との間に
は、例えばアルミニウム材を溶接して作ったベローズ体
７２（図１、図３参照）が介設されると共に、フランジ
７１には、前記側壁１４から伸びるガイド棒７３が遊貫
されており、従って軸支部７はベローズ体７２の伸縮あ
るいは屈曲により側壁１４に対して接離あるいは若干傾
くことができる。

【００２５】前記軸支部７には、前記エアー機構に用い
られるエアーを取り込むためのエアー管接続部７４が設
けられ、この内部は第２の回動軸部３２を介して前記接
続部６４に連通するように構成されている。また前記軸
支部７には、回動軸３とチルト軸５との間の空間を例え
ば１０^-3Ｔｏｒｒ程度に減圧するようその内部が前記空
間に連通した減圧管接続部７５が設けられている。前記
空間を減圧することで、当該空間と真空室１内との圧力
差が小さくなり、シール性が向上するが、本発明では減
圧せずに大気圧としてもよい。

【００２６】そして前記第１の回動軸部３１の他端側に
はこれを回動するための駆動源の駆動ベルト１５が掛け
られており、第１のチルト軸部５１の他端側は、第１の
回動軸部３１に取り付けられた図示しないモータに連続
されている。

【００２７】また本実施例においては、図１に示すよう
に処理室１１及びロードロック室２Ａ、２Ｂ、の前面側
は着脱自在な共通のパネル８１により構成されており、
このようにすれば、前記プラテン部とロードロック室２
Ａ、２Ｂとの間でウエハを搬送する搬送機構などのメン
テナンスを行う場合にパネル８１を取り外して行うこと
ができるので便利である。

【００２８】更にロードロック室２Ａ、２Ｂのゲートバ
ルブを作動させるためのエアー機構８２、８３や先述し
たウエハの押え部材のエアー機構などにエアーを供給す
るためのエアータンク８４が真空室１内に組み込まれて
おり、この場合エアータンク８４を別途設ける構成に比
べてスペースが小さくなる上、真空室１内の空間がエア
ータンク８４の分だけ少なくなるので真空引きに要する
時間が短くなる。

【００２９】次に上述実施例の作用について述べる。例
えばロードロック室２Ａ内に外部からウエハを図示しな
い移載手段により搬入し、更に当該ウエハを図示しない
搬送手段により、水平に倒れているプラテン部４上に搬
送し、押え部材４３によりウエハを押えた後、回動軸３
を回動してプラテン部４を垂直に起立させる。そしてチ
ルト軸５を回動してプラテン部４を、回動軸３と直交す
る軸のまわりに回動させ、これによりウエハの表面に対
するイオンビームの入射角を所定の角度に設定する。次
いで図示しないイオン源より所定の不純物のイオンビー
ムをウエハの表面に照射して不純物のイオンをウエハ内
に注入し、その後上述とは逆の操作でウエハをプラテン
部４上からロードロック室２Ａあるいは２Ｂに搬送し、
更に外部に搬出される。

【００３０】ここでプラテン部４は、例えば当該プラテ
ン部４とロードロック室２Ａ、２Ｂとの間でウエハを搬
送する搬送機構の制御を容易なものとするためにロード
ロック室２Ａ、２Ｂから等距離にあることが有利であ
り、そのため本実施例では、図３に示すナット６０を回
動して図５に示すように第２の回動軸３２を、位置固定
された第１の回動軸３１に対して摺動させ、プラテン部
４をロードロック室２Ａ、２Ｂから等距離となる位置に
設定する。ところでチルト軸５が回動軸３の中に配置さ
れていない構造の場合には、プラテン部４を左右に移動
させることは簡単であるが、チルト軸５が設けられてい
る場合には、プラテン部４を移動させる構造は極めて複
雑なものになると予想される。これに対し本実施例のよ
うにベローズ体７２を設ければ、第２の回動軸部３２の
長手方向の移動分はベロ−ズ体７２の伸縮により吸収さ
れるので、真空室１の気密性を保持しながら簡単な構造
によりプラテン部４を移動させることができる点で非常
に有効である。

【００３１】またベローズ体７２を設けることによっ
て、真空室１の両側壁１３、１４の平行度が悪くても、
その平行度のずれ分はベローズ体７２が吸収するので、
軸支部７とフランジ７１とが密接し且つベローズ体７２
の基端部も真空室１の側壁１４に密接し、従って気密性
の低下のおそれがないし、またベアリングと回動軸３と
を同軸上に配置できるので、回動軸３が円滑に回動す
る。

【００３２】なお本発明では、チルト軸を用いないイオ
ン注入装置に対しても適用することができる。

【００３３】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、回動軸の一端
を軸支する軸支部をベローズ体を介して真空室の側壁に
取り付けているため、真空室の両側壁の平行度が悪くて
も回動軸の軸支部と真空室の側壁部との間の気密性を低
下させるおそれがないし、また軸支部と回動軸とは同軸
上に配置できるので回動軸は円滑に回動する。

【００３４】請求項２の発明によれば、被処理体保持台
を傾けるためのチルト軸を回動軸の中に設けた構造であ
っても、簡単な構造にして被処理体保持台の左右の位置
調整を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る装置の一部の外観を示す
斜視図である。

【図２】被処理体保持台であるプラテン部の動作を説明
する略解斜視図である。

【図３】本発明の実施例の要部を示す一部切欠断面図で
ある。

【図４】本発明の実施例の要部を示す斜視図である。

【図５】プラテン部の左右の調整の様子を示す説明図で
ある。

【図６】従来のイオン注入装置を示す平面図である。

【符号の説明】

１ 真空室 ２Ａ、２Ｂ ロードロック室 ３ 回動軸 ３１ 第１の回動軸部 ３２ 第２の回動軸部 ４ プラテン部 ５ チルト軸 ５１ 第１のチルト軸部 ５２ 第２のチルト軸部 ６０ 位置調整用ナット ７２ ベローズ体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理体を載置して保持する被処理体保
   持台を、真空室内に配置された回動軸により回動させる
   ことによって、被処理体の受け渡し時には被処理体の載
   置面を横倒し姿勢とし、イオン注入時には当該載置面を
   起立姿勢にするイオン注入装置において、 前記回動軸の一端を軸支する軸支部を、当該回動軸の長
   手方向に伸縮可能なベローズ体を介して真空室の側壁部
   に取り付けたことを特徴とするイオン注入装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のイオン注入装置におい
   て、 前記被処理体保持台を前記回動軸と直交する軸のまわり
   に回動させて被処理体のイオンビーム入射角度を変更す
   るためのチルト軸を、前記回動軸の中に当該回動軸の軸
   方向に伸びるように配置して軸支し、 前記回動軸を、長手方向に第１の回動軸部と第２の回動
   軸部とに分割して、これらの回動軸部の各一端側を互い
   に摺動可能にかつ一体に回動するように連結し、 第２の回動軸部の他端側の軸支部をベロ−ズ体に取り付
   けると共に当該第２の回動軸部に被処理体保持台を設
   け、 前記チルト軸を長手方向に第１のチルト軸部と第２のチ
   ルト軸部とに分割して、各チルト軸部の一端側を互いに
   摺動可能にかつ一体に回動するように連結し、 前記第１の回動軸部に対する第２の回動軸部の位置を固
   定するための位置固定手段を設けたことを特徴とするイ
   オン注入装置。