JPH054464U

JPH054464U - イオン注入装置

Info

Publication number: JPH054464U
Application number: JP5771891U
Authority: JP
Inventors: 正幸橋本; 正一森
Original assignee: 株式会社エヌ・エム・ビーセミコンダクター
Priority date: 1991-06-27
Filing date: 1991-06-27
Publication date: 1993-01-22

Abstract

(57)【要約】【目的】レジストから発生するアウトガスを抑えてウ
エハの直接的およびイオン注入チャンバーの内壁の汚染
を防止し、合わせてクライオポンプのメインテナンスを
容易にすること。【構成】イオン注入装置10はレジスト処理されたウエ
ハ５を待機させる低真空度のロードロックチャンバー７
とイオン注入を実施する高真空度のイオン注入チャンバ
ー８を備え、ロードロックチャンバー７にウエハ５を加
熱する手段を設けた。加熱手段はこのチャンバー内部に
所定の間隔をおいて赤外線ランプ２を備え、温度検出部
として鋼−コンスタンタン熱電対３を用いて温調器４に
より温度コントロールを行うものである。ウエハ５は17
枚を１バッチとして石英ボート６に載置されており、こ
のウエハカセット６を10数秒間ロードロックチャンバー
７内で加熱すると設定温度に達するようになっている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、イオン注入装置に関し、特に半導体装置の製造において不純物を半導体基板にイオン注入する装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

半導体装置の製造に用いられるイオン注入システムでは、フォトレジスト処理工程を終えたウエハがウエハカセットに収納され、これを搬送アームを介してロードロックチャンバーに移送して100mTorr程度の真空度中に保ち、さらにウエハを高真空に維持されたイオン注入チャンバーに搬入してイオン注入が実施される。

【０００３】このイオン注入の前工程として、ウエハに塗布されたレジストはフォト処理，べーク処理，およびＵＶキュアーで硬化する等の一連のレジスト処理があらかじめ必要であり、使用されるレジストは一般に樹脂（主にノボラック系樹脂），感光剤（ナフトキノンジアジド等），有機溶剤（エチルラクテート，エチルセルソルブアセテート等）を主成分とするものである。

【０００４】図４はイオン注入工程の前後を示しており、ＵＶキュアー処理された硬化後にも未だ軽揮発性の溶剤が残留している。またウエハはＵＶキュアー後であってもイオン注入前のウエハカセット収納時に大気中の水分を吸着してしまう。このためイオン注入時において高真空にさらされることによる減圧沸騰およびイオン注入およびそれに起因する温度上昇によってこれらがガス化し、アウトガスとしてレジストから消散される。

【０００５】このガスは、レジストの成分にもよるが、H₂O,Ｎ₂,炭化水素系化合物，上述の有機溶剤，Ｈ₂ などを含んでいるため、イオン注入チャンバーを高真空化するクライオポンプに対しての余剰の負荷となってポンプ稼動時間を短くし、そのメインテナンス頻度（回数）を増す要因として無視できないものとなっている。

【０００６】しかしながら、このようなイオン注入装置ではロードロックチャンバーの真空度が10^ー2〜10^ー3Torr程度であり、イオン注入チャンバーと比較すると低いけれどもかなりの真空状態下にある。また、ロードロックチャンバーは、通例メカニカルブースタとロータリーポンプの組み合わせであり、室内のガスを接続配管から外部に強制的に排気して真空を達成すればよい。このため、ガスの処理量に対するクリーニングの必要がほとんどなく、レジストからのアウトガス程度ではその能力およびメインテナンス頻度にほとんど影響を与えない。一方、イオン注入チャンバーのクライオポンプはガスを吸着して真空を達成するので、ガスの処理量が多いとそれだけ吸着されたガスを頻繁にクリーニングするためメインテナンス頻度が高い。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

このようなことから、本考案はイオン注入チャンバーにてレジストから発生するアウトガスによってクライオポンプのメインテナンス頻度が増加していること、ウエハの直接的およびチャンバーの内壁の汚染に基づく間接的な汚染に対し、これを防止する効果的な手段を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために本考案は、イオン注入の実施されるイオン注入チャンバーと、該イオン注入チャンバーに搬入されるレジスト処理された被イオン注入材を待機させるロードロックチャンバーを有するイオン注入装置において、ロードロックチャンバー自体に、または被イオン注入材を収納してロードロックチャンバーに移送されるカセットに、被イオン注入材を加熱する手段を設けたことを特徴としている。また好ましい加熱条件は、加熱温度が100 〜 250℃であり、加熱時間が５〜50分である。

【０００９】

【作用】本考案によれば、イオン注入工程に移行する前段階でロードロックチャンバーにて待機中のウエハをベーク処理することにより従来イオン注入チャンバーで発生していたアウトガスの大部分をあらかじめロードロックチャンバー内で発生させて排気することにより、イオン注入チャンバーでのアウトガス発生を極力抑えることができる。

【００１０】

【実施例】

本考案の実施例を図面に基づいて説明する。図１はイオン注入装置のロードロックチャンバーに加熱および温度コントロール手段を付設する変更を施したものである。

【００１１】本実施例の加熱装置１は、図２に示すように従来のロードロックチャンバーを改造し、このチャンバー内部に所定の間隔をおいて赤外線ランプ２（６Kw）を設け、温度検出部として鋼−コンスタンタン熱電対３を用いて温調器４により温度コントロールを行うものである。ウエハ５は17枚を１バッチとして石英ボート６に載置されており、このウエハカセット６を10数秒間ロードロックチャンバー７内で加熱すると設定温度に達するようになっている。

【００１２】半導体装置の製造に用いられるイオン注入装置10は、その概略を第１図に示すように注入すべきイオン源の発生部11，質量分析マグネット部12，および加速部 13を経て５〜200 KeV 好ましくは30〜70KeV 程度に加速されたボロン，リンなどの不純物イオンがディスク部14に載置された被イオン注入材であるウエハ５に注入され、例えばＰ+,Ｎ+ 拡散層の形成に使用される。

【００１３】この注入装置10には、通常次のような工程を経てウエハ５が搬入される。すなわち、ウエハに塗布されたレジストはフォト処理，ＵＶキュアーで硬化しレジスト処理されるが、この状態のウエハはウエハカセット６に収納されたのち搬送アーム15を介して、ロードロックチャンバー７に移送される。

【００１４】このロードロックチャンバー７は、イオン注入チャンバー８にウエハ５を搬入するためのものであり、両チャンバーはバルブ９を介して接続され、イオン注入チャンバー８は常に高真空が保たれるようになっている。この高真空（10^ー7Torr 程度）に維持されたイオン注入チャンバー８においてイオン注入を実施する。この場合、搬入に際してのロードロックチャンバー７とイオン注入チャンバー８との連通によるレジストの急激な減圧および高真空度の一時的破壊を回避するため、あらかじめロードロックチャンバー７自体もウエハを収納した後100mTorr程度の真空度に保たれている。

【００１５】イオン注入チャンバー８の真空達成手段であるポンプはクライオポンプであり、これは極低温の固体表面を作りその表面で気体を凝集吸着させて気体分子を空間から排除する。つまりクライオポンプはガス分子を吸着する形式であるため、その吸着量には限りがあり、排出ガスの量が多いとそれだけ吸着されたガスを頻繁にクリーニングしなければならない。一方、ロードロックチャンバー７の真空達成手段はメカニカルブースターやロータリーポンプであり、これらは系外にガスを排気するのみであるため、ポンプ自体の故障等により性能の低下が見られなければメインテナンスの必要がないというポンプの構成上に相違点がある。

【００１６】イオン注入工程への移行は次のようにして行う。先ずバルブ９を閉じてロードロックチャンバー７とイオン注入チャンバー８を遮断した後、換気され大気となった時点でロードロックチャンバー７の中にウエハ５をロードする。ロードロックチャンバー７はロータリーポンプで100mTorrまで荒引きされ、同時にウエハ５は温度制御された加熱装置１によりベークされる。そして100mTorrとなるとイオン注入チャンバー８とロードロックチャンバー７の間のバルブ９が開いて両チャンバーが真空下で連通し、ウエハがイオン注入チャンバー８内のディスク部14にロボットアームによりロードされる。このようにして、ウエハがイオン注入チャンバー８に搬入され、イオン注入が実施される。

【００１７】ウエハに塗布されたレジストは、一般に樹脂（主にノボラック系樹脂），感光剤（ナフトキノンジアジド等），有機溶剤（エチルラクテート，エチルセルソルブアセテート等）を主成分とするものであってＵＶキュアーによる硬化処理がされた後にも未だ軽揮発性の溶剤が残留しており、またウエハカセット６に収納時に大気中の水分を吸着してしまう。

【００１８】しかしながら、上述したようにロードロックチャンバー内に設けた本実施例の加熱装置により、ガス発生源としての残留揮発性成分および吸着した大気中の水分等はロードロックチャンバー７内でウエハが加熱されるためほぼ完全に消散される。

【００１９】このように本考案では、図３においてＵＶキュアー後のレジストは揮発性成分が残留しているが、ロードロックチャンバー７内での加熱時にこれらの成分はアウトガスとして放出され、イオン注入時にはアウトガスの放出が削減されることになる。

【００２０】なお、レジストから発生するガスはチャンバー内での加熱温度が高く、かつ減圧度（真空度）が高いほどガスが発生しやすい。このため本実施例の装置では、加熱手段の加熱温度範囲はガスの発生が適当になされる温度 100℃をその下限値とし、上限値をレジストの使用許容温度である 250℃とした。

【００２１】以上の装置を用いて次の条件で３か月，月産17000 〜18000 枚のウエハ処理をした。

【００２２】レジスト組成：ポジ型ノボラック系樹脂溶剤：ＥＬ感光剤能力：６インチウエハ 20〜40枚／時間加熱条件： 230±0.3 ℃ 20分／17枚（カセット）従来通り、クライオポンプのメインテナンスをイオン注入チャンバー８の真空ゲージにおいて真空度が約10^ー7Torr程度に維持されているかの判別により行った。従来平均14日ごとに実施していたものがその周期を平均20日まで伸ばすことができた。一方、ロードロックチャンバー７の真空ポンプは真空達成能力、メインテナンスなどほとんど影響を受けることがなかった。

【００２３】本装置においては、ウエハを複数枚収納してロードロックチャンバー７に移送するカセット自体に加熱手段をロードロックチャンバー７と同様に設けても良い。この場合、カセットがロードロックチャンバー７にロードされたときに近接スイッチ等により赤外線ランプ２がオンするように構成することができる。

【００２４】さらに、単一のカセットを別個に収納するタイプのロードロックチャンバー７の設けられた装置ではロードロックチャンバー７にカセット機能を備えて複数個用いることにより特に別個にカセットを必要とすることもない。

【００２５】上記実施例では、ロードロックチャンバー７の真空度は約100mTorrとしたので加熱手段として熱輻射を用いたが、加熱手段として加熱されたＮ₂ などの不活性ガスをカセット内部すなわちウエハ雰囲気に送気する手段を採用し、真空度は数 Torrから数10Torr程度としても十分アウトガスを排気しうる。

【００２６】

【考案の効果】

本考案によれば、ＵＶキュアーされたレジストをさらにロードロックチャンバー内でべーク処理することによりイオン注入チャンバーでのアウトガスの発生を極小に押さえることができるので、クライオポンプのメインテナンス間隔を伸ばすことができる。

【００２７】イオン注入チャンバーの内壁の汚染をほとんど防止できるので、このチャンバーのクリーニング頻度を減少してこれによるウエハの間接的汚染を少なくすることができる。またイオン注入チャンバーでの発生ガスに起因するウエハの直接的汚染を少なくすることができる。

【００２８】別個にアウトガス排気用の例えばベーク装置を設ける必要がないので、他の設置スペースに利用できる。ロードロックチャンバーでのウエハ待機時間を利用するのでスループットに影響を与えることなくアウトガスを排気処理できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示すイオン注入装置の概略構
成図である。

【図２】図１におけるロードロックチャンバーに設けた
加熱装置の配置を示す概略構成図である。

【図３】本考案のイオン注入工程における前後のレジス
ト処理状態を示す説明図である。

【図４】従来のイオン注入工程における前後のレジスト
処理状態を示す説明図である。

【符号の説明】

1 加熱装置 2 赤外線ランプ 3 熱電対 4 温調器 5 ウエハ 6 ウエハカセット 7 ロードロックチャンバー 8 イオンイオン注入チャンバー 9 バルブ 10 イオン注入装置 11 イオン源 12 質量分析マグネット部 13 加速部 14 ディスク部 15 搬送アーム

Claims

【実用新案登録請求の範囲】【請求項１】イオン注入の実施されるイオン注入チャ
ンバーと、該イオン注入チャンバーに搬入されるレジス
ト処理された被イオン注入材を待機させるロードロック
チャンバーを有するイオン注入装置において、前記ロードロックチャンバー自体に、または前記被イオ
ン注入材を収納して前記ロードロックチャンバーに移送
されるカセットに、前記被イオン注入材を加熱する手段
を設けたことを特徴とするイオン注入装置。