JPH06299349A - イオン注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 本イオン注入装置では、所定電位に帯電した
クリーニングウエハ１５が、ロボット６・７・１０・１
１によってイオン照射対象物としてのウエハ５の装置内
搬送経路を搬送される。ウエハ５の装置内搬送経路にあ
るターゲットチャンバ１、ローダ側エアーロックチャン
バ２およびアンローダ側エアーロックチャンバ３の内部
に存在するパーティクルが、クリーニングウエハ１５に
吸着され、クリーニングウエハ１５と共に装置外へ排出
される。 【効果】 手作業の洗浄だけでは充分に排除することが
出来なかったウエハ５の装置内搬送経路に存在するパー
ティクルを、装置外へ排出することが可能となる。クリ
ーニングウエハ１５を用いた装置内クリーニングを定期
的に行なえば、装置内パーティクルの滞留量の増加を防
止することができ、装置の信頼性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ウエハ等のイオン照射
対象物内に不純物イオンを注入するイオン注入装置に関
し、特に、イオン照射対象物の搬送経路にあるエアーロ
ックチャンバやターゲットチャンバ内に存在するパーテ
ィクルを減少させることができるイオン注入装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】イオン注入装置は、真空中でイオンを発
生させた後、イオンビームとして引出し、これを磁界を
用いた質量分析法により所望のイオンビームのみを選択
的に取り出し、さらに上記イオンビームを所定のエネル
ギーまで加速してシリコンウエハ等のイオン照射対象物
に照射することで、イオン照射対象物内に不純物イオン
を注入するものであり、半導体プロセスにおいてデバイ
スの特性を決定する不純物を任意の量および深さに制御
性良く注入できることから、現在の集積回路の製造に重
要な装置になっている。

【０００３】上記イオン注入装置において、イオン照射
対象物は、高真空状態に保たれたターゲットチャンバ内
にセットされて、イオンビームの照射を受ける。通常、
このターゲットチャンバに隣接して、内部が選択的に大
気圧と真空とに切り換わるエアーロックチャンバが設け
られており、ターゲットチャンバ内を常に高真空状態に
保ったまま、大気側のイオン照射対象物をターゲットチ
ャンバ内に搬入出できるようになっている。

【０００４】イオン照射対象物の搬入出が行なわれる上
記ターゲットチャンバやエアーロックチャンバ内にパー
ティクル（微細な塵埃）が存在すれば、デバイスの不良
を招来することになるため、イオン注入装置を製造した
メーカーは、これらのチャンバ内に所定以上のパーティ
クルが存在しないように、これらのチャンバ内を手作業
で洗浄して、ユーザーに納品している。

【０００５】また、上記イオン注入装置においては、上
記ターゲットチャンバおよびエアーロックチャンバが設
けられたエンドステーションにクリーンルームを直結し
て、エンドステーションへのウエハの搬入および搬出時
に、できるだけ装置外部からパーティクルが侵入しない
ようにしている。また、例えばガス導入ラインにフィル
タ等のパーティクル除去手段を設けることによって、装
置内部を高真空から大気圧に戻す際に、パーティクルが
装置内部に侵入するのを防止するようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年では、
ウエハの素子構造が年々微細化され、パーティクルのウ
エハへの付着低減が極めて重要視されている中、従来の
ようにチャンバ内を手作業で洗浄しただけでは、チャン
バ内からパーティクルを充分に排除することは困難であ
る。

【０００７】また、イオン注入装置の運転中、ターゲッ
トチャンバ内でイオンビームがイオン照射対象物に照射
されると、イオン注入と共に、スパッタリングが生じる
ことになり、このスパッタリングによって放出されたス
パッタ粒子は、チャンバ内を浮遊したり、チャンバ壁に
付着することによって、ターゲットチャンバ内に滞留す
ることになる。また、イオン照射対象物がターゲットチ
ャンバやエアーロックチャンバに搬入出される際、イオ
ン照射対象物の表面に塗布されているレジストが擦れて
剥離し、これらのチャンバ内に滞留する。また、僅かな
がらクリーンルーム内に存在するパーティクルがイオン
照射対象物に付着して、ターゲットチャンバやエアーロ
ックチャンバ内に侵入することもある。

【０００８】上記従来の構成では、大気側に存在する塵
埃がイオン注入装置内に侵入することを防止するように
はなっているが、装置内部で発生したパーティクルを除
去することはできない。このため、イオン照射対象物の
搬送経路であるエアーロックチャンバやターゲットチャ
ンバ内に存在するパーティクルは、その滞留量がイオン
注入装置の運転時間と共に増大し、ひいてはデバイスの
不良率を増大させることになる。

【０００９】本発明は、上記に鑑みなされたものであ
り、その目的は、装置内のイオン照射対象物の搬送経路
に存在するパーティクルを充分に排除することができ、
デバイスの不良率の増加を防止することができるイオン
注入装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のイオン注入装置
は、イオン照射対象物の装置内搬送を行なう搬送手段
（例えば、搬送ロボット）を備えているものであり、上
記課題を解決するために、以下の手段を講じたことを特
徴としている。

【００１１】即ち、上記イオン注入装置は、上記搬送手
段によって上記イオン照射対象物の装置内搬送経路を搬
送される、パーティクルを吸着するパーティクル吸着部
材（例えば、表面部が所定電位に帯電したクリーニング
ウエハ）を有している。

【００１２】

【作用】上記の構成によれば、パーティクル吸着部材
が、搬送手段によってイオン照射対象物の装置内搬送経
路を搬送されると、この装置内搬送経路に存在するパー
ティクルが、パーティクル吸着部材に吸着される。そし
て、装置内搬送後にパーティクル吸着部材を装置外へと
搬出すれば、イオン照射対象物の装置内搬送経路に存在
していたパーティクルは、パーティクル吸着部材と共に
装置外へ排出されることになる。

【００１３】これにより、手作業の洗浄だけでは充分に
排除することが出来なかった量のパーティクルを、装置
外へと排出することができる。また、イオン注入装置の
運転が開始された後、上記パーティクル吸着部材を用い
た装置内クリーニングを定期的に行なえば、イオン照射
対象物の装置内搬送経路におけるパーティクルの滞留量
の増加を防止することができるため、イオン照射対象物
に形成されるデバイスの不良率を運転当初の低減した状
態に維持でき、装置の信頼性が向上する。

【００１４】

【実施例】本発明の一実施例を図１および図２に基づい
て説明すれば、以下の通りである。

【００１５】本実施例に係るイオン注入装置は、基本的
には、注入元素をイオン化し、引出電源によりイオンビ
ームとして引き出すイオン源部、所定の注入イオンのみ
を選別して取り出す質量分析部、ビームを輸送する中で
ビーム形状を整形すると共に、静電的に走査するビーム
ライン部、およびイオン注入処理を行うエンドステーシ
ョンとから構成される装置本体と、装置本体各部の動作
を制御する制御部とから構成されている。

【００１６】図１に示すように、上記エンドステーショ
ンは、イオン照射対象物としてのウエハ５がセットされ
て実際のイオン注入が行なわれるターゲットチャンバ１
と、上記ターゲットチャンバ１のウエハ搬入部に隣接し
て設けられているローダ側エアーロックチャンバ２と、
上記ターゲットチャンバ１のウエハ搬入部に隣接して設
けられているアンローダ側エアーロックチャンバ３とを
有している。

【００１７】上記のターゲットチャンバ１の内部には、
ウエハ５を保持するウエハ保持部材４と、上記ローダ側
エアーロックチャンバ２内のウエハ５を上記ウエハ保持
部材４へと搬送する真空側ローダロボット（搬送手段）
６と、上記ウエハ保持部材４上のウエハ５を上記アンロ
ーダ側エアーロックチャンバ３内へと搬送する真空側ア
ンローダロボット（搬送手段）７とが設けられている。

【００１８】上記ローダ側およびアンローダ側エアーロ
ックチャンバ２・３は、内部が選択的に大気圧と真空と
に切り換わり、ターゲットチャンバ１内を常に高真空状
態に保ったまま、大気側のウエハ５をターゲットチャン
バ１内に搬入出できるようになっている。

【００１９】また、上記エンドステーションの大気側に
は、複数のキャリアエレベータ８…と、オリエンテーシ
ョンフラット合わせ部（以下、Ｏ／Ｆ部と称する）９
と、大気側ローダロボット（搬送手段）１０と、大気側
アンローダロボット（搬送手段）１１とが設けられてい
る。

【００２０】上記キャリアエレベータ８は、複数枚のウ
エハ５…を収容可能なウエハカセット１２が載置される
ステージを有し、該ステージが上下移動するようになっ
ている。上記Ｏ／Ｆ部９は、ウエハ５のセンタリングお
よびオリエンテーションフラット合わせを行なうステー
ションである。上記大気側ローダロボット１０は、上記
キャリアエレベータ８上のウエハカセット１２からウエ
ハ５を取り出して上記Ｏ／Ｆ部９へと搬送すると共に、
上記Ｏ／Ｆ部９上のウエハ５をローダ側エアーロックチ
ャンバ２へと搬送する搬送ロボットである。上記大気側
ローダロボット１０は、アンローダ側エアーロックチャ
ンバ３内のウエハ５を上記キャリアエレベータ８上のウ
エハカセット１２へと搬送する搬送ロボットである。

【００２１】上記ウエハカセット１２には、上記ウエハ
５と略同一サイズのパーティクル吸着部材としてのクリ
ーニングウエハ１５を収納可能であり、また、上記各ロ
ボット６・７・１０・１１は、上記クリーニングウエハ
１５を搬送可能となっている。

【００２２】上記クリーニングウエハ１５は、少なくと
もその表面部が誘電性部材で形成されたものであり、例
えば所定の直流電圧（例えばＤＣ＋１０００Ｖ）が印加
されたテーブル上に数秒間載置されることによって、そ
の表面部が所定電位に帯電されている。

【００２３】上記の構成において、上記クリーニングウ
エハ１５を用いたイオン注入装置のクリーニング動作を
以下に説明する。

【００２４】先ず、表面部が所定の正電位に帯電された
複数のクリーニングウエハ１５…が、ウエハカセット１
２に収納され、キャリアエレベータ８のステージに載置
されることになる。上記ウエハカセット１２内のクリー
ニングウエハ１５は、最下段のものより順次、大気側ロ
ーダロボット１０によって取り出され、Ｏ／Ｆ部９へと
搬送される。この後、クリーニングウエハ１５は、上記
大気側ローダロボット１０によってＯ／Ｆ部９から、大
気側の搬入口を開口したローダ側エアーロックチャンバ
２内に搬送される。そして、クリーニングウエハ１５が
搬入されると、ローダ側エアーロックチャンバ２が搬入
口を密閉し、真空排気を開始することになる。

【００２５】上記ローダ側エアーロックチャンバ２内に
存在しているパーティクルは、真空排気によって舞い上
がり、チャンバ内を任意の方向に移動する。このローダ
側エアーロックチャンバ２内において、クリーニングウ
エハ１５に衝突および近傍に位置した負極性のパーティ
クルは、正電位に帯電されたクリーニングウエハ１５に
引き付けられてその表面部に付着することになり、再び
ローダ側エアーロックチャンバ２内を任意方向に移動す
ることがない。

【００２６】この後、ローダ側エアーロックチャンバ２
内の圧力が真空排気によってターゲットチャンバ１内の
真空度まで減圧されると、ローダ側エアーロックチャン
バ２のターゲットチャンバ１側の搬出口が開口され、真
空側ローダロボット６によってローダ側エアーロックチ
ャンバ２内からクリーニングウエハ１５が抜脱される。
そして、クリーニングウエハ１５は、真空側ローダロボ
ット６によってターゲットチャンバ１内に搬入され、ウ
エハ保持部材４上に載置される。

【００２７】クリーニングウエハ１５がターゲットチャ
ンバ１内に搬入さることにより、ターゲットチャンバ１
内に浮遊している負極性のパーティクルは、クリーニン
グウエハ１５に衝突および近傍に位置した際に、クリー
ニングウエハ１５に引き付けられてその表面部に付着す
ることになり、再びターゲットチャンバ１内を浮遊する
ことがない。

【００２８】この後、上記クリーニングウエハ１５は、
真空側アンローダロボット７により、ウエハ保持部材４
から、真空側の搬入口を開口した真空状態のアンローダ
側エアーロックチャンバ３内に搬送される。そして、ク
リーニングウエハ１５が搬入されると、アンローダ側エ
アーロックチャンバ３が搬入口を密閉し、窒素ガス等の
ベントガスを導入してチャンバ内を大気圧まで戻すベン
ト動作を開始することになる。

【００２９】上記アンローダ側エアーロックチャンバ３
内に存在しているパーティクルは、ベントによって舞い
上がり、チャンバ内を任意の方向に移動する。このアン
ローダ側エアーロックチャンバ３内において、クリーニ
ングウエハ１５に衝突および近傍に位置した負極性のパ
ーティクルは、正電位に帯電されたクリーニングウエハ
１５に引き付けられてその表面部に付着することにな
り、再びアンローダ側エアーロックチャンバ３内を任意
方向に移動することがない。

【００３０】この後、アンローダ側エアーロックチャン
バ３内の圧力がベントによって大気圧まで戻されると、
アンローダ側エアーロックチャンバ３の大気側の搬出口
が開口され、大気側アンローダロボット１１により、ア
ンローダ側エアーロックチャンバ３内からクリーニング
ウエハ１５が大気側へ搬出される。そして、クリーニン
グウエハ１５は、大気側アンローダロボット１１によ
り、空のウエハカセット１２の最上段より順にカセット
内に収納される。

【００３１】このように、本実施例のイオン注入装置で
は、パーティクルを吸着するクリーニングウエハ１５
が、搬送手段としての各ロボット６・７・１０・１１に
よってイオン照射対象物としてのウエハ５の装置内搬送
経路を搬送されることにより、ウエハ５の装置内搬送経
路にあるターゲットチャンバ１、ローダ側エアーロック
チャンバ２およびアンローダ側エアーロックチャンバ３
の内部に存在するパーティクルを、クリーニングウエハ
１５と共に装置外部に排出することができるようになっ
ている。

【００３２】尚、一度使用して汚れたクリーニングウエ
ハ１５は、純水にて洗浄することにより、再度使用可能
である。

【００３３】上記クリーニングウエハ１５を用いたイオ
ン注入装置内部のクリーニングは、イオン注入装置が製
造されたときに行なうことが望ましく、その一例を次に
示す。

【００３４】図２に示すように、イオン注入装置が完成
すれば（Ｓ１）、ターゲットチャンバ１、ローダ側エア
ーロックチャンバ２およびアンローダ側エアーロックチ
ャンバ３の内部を手作業で洗浄し（Ｓ２）、パーティク
ルチェックを行なう（Ｓ３）。尚、上記パーティクルチ
ェックとは、予めパーティクルの付着数を測定しておい
た試験用ウエハを、上記各ロボット６・７・１０・１１
によって搬送させた後、再びそのパーティクルの付着数
を測定し、装置内搬送前と搬送後とのパーティクルの付
着数を比較して、付着パーティクルの増加量をみる試験
である。

【００３５】上記パーティクルチェックの結果、付着パ
ーティクルの増加量が基準値（例えば、0.３μｍ以上の
付着パーティクル数の増加が１５）を越えていた場合
（Ｓ３においてＹＥＳ）、所定枚数（例えば２５０枚）
のクリーニングウエハ１５を、上述のようにして装置内
に搬送する（Ｓ４）。尚、パーティクルチェックの結果
（そのときの付着パーティクルの増加量）に応じた枚数
のクリーニングウエハ１５を、装置内に搬送するように
してもよい。

【００３６】そして、上記クリーニングウエハ１５を用
いたイオン注入装置内部のクリーニング（Ｓ４）を、パ
ーティクルチェック（Ｓ３）で付着パーティクルの増加
量が目標値以下となるまで繰り返し行なう。

【００３７】これにより、手作業の洗浄だけでは充分に
排除することが出来なかった量のパーティクルを、装置
外へと排出することができる。そして、ウエハの素子構
造がより微細化されて基準が厳しくなっても、上記クリ
ーニングウエハ１５を用いたクリーニングの回数を増や
す（クリーニングウエハ１５の搬送枚数を増やす）こと
によって対応可能である。

【００３８】また、イオン注入装置の運転が開始された
後、上記クリーニングウエハ１５を用いた装置内部のク
リーニングを定期的に行なえば、エンドステーション内
におけるパーティクルの滞留量の増加を防止することが
できるため、ウエハ５に形成されるデバイスの不良率を
運転当初の低減した状態に維持でき、装置の信頼性が向
上する。

【００３９】尚、本実施例では、パーティクルが負極性
に帯電していることが多いため、負極性に帯電したクリ
ーニングウエハ１５を使用しているが、これに限定され
ることはなく、例えば、負極性に帯電したクリーニング
ウエハ１５と正極性に帯電したクリーニングウエハ１５
とを混合して装置内へ搬送してもよい。

【００４０】上記実施例は、あくまでも、本発明の技術
内容を明らかにするものであって、そのような具体例に
のみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発
明の精神と特許請求の範囲内で、いろいろと変更して実
施することができるものである。

【００４１】

【発明の効果】本発明のイオン注入装置は、以上のよう
に、イオン照射対象物の装置内搬送を行なう搬送手段を
備えているものであって、上記搬送手段によって上記イ
オン照射対象物の装置内搬送経路を搬送される、パーテ
ィクルを吸着するパーティクル吸着部材を有ている構成
である。

【００４２】それゆえ、手作業の洗浄だけでは充分に排
除することが出来なかったイオン照射対象物の装置内搬
送経路に存在するパーティクルを、装置外へ排出するこ
とが可能となる。そして、イオン注入装置の運転が開始
された後、上記パーティクル吸着部材を用いた装置内ク
リーニングを定期的に行なえば、イオン照射対象物の装
置内搬送経路におけるパーティクルの滞留量の増加を防
止することができるため、イオン照射対象物に形成され
るデバイスの不良率を運転当初の低減した状態に維持で
きるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すものであり、イオン注
入装置のエンドステーションの要部を示す概略の構成図
である。

【図２】上記イオン注入装置が製造されたときに行なう
クリーニング手順の一例を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ ターゲットチャンバ ２ ローダ側エアーロックチャンバ ３ アンローダ側エアーロックチャンバ ４ ウエハ保持部材 ５ ウエハ（イオン注入対象物） ６ 真空側ローダロボット（搬送手段） ７ 真空側アンローダロボット（搬送手段） １０ 大気側ローダロボット（搬送手段） １１ 大気側アンローダロボット（搬送手段） １５ クリーニングウエハ（パーティクル吸着部材）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】イオン照射対象物の装置内搬送を行なう搬
   送手段を備えているイオン注入装置において、 上記搬送手段によって上記イオン照射対象物の装置内搬
   送経路を搬送される、パーティクルを吸着するパーティ
   クル吸着部材を有していることを特徴とするイオン注入
   装置。