JPH0665013B2 - イオン注入室の浄化方法及び同装置 - Google Patents

イオン注入室の浄化方法及び同装置

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JPH0665013B2
JPH0665013B2 JP61283047A JP28304786A JPH0665013B2 JP H0665013 B2 JPH0665013 B2 JP H0665013B2 JP 61283047 A JP61283047 A JP 61283047A JP 28304786 A JP28304786 A JP 28304786A JP H0665013 B2 JPH0665013 B2 JP H0665013B2
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  • Analytical Chemistry (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は一般にはイオン注入法に、より詳細にはイオン
注入室における粒子汚染の制御方法に係る。
（従来の技術） 半導体電子部品その他のミクロ製造装置の製造分野で
は、構成部品の小型化、それに伴なう微小素子の高密度
化が着実に進められている。構成部品の大きさが１マイ
クロメートル以下になると、製造中の汚染の問題が重要
性を帯びて来る。
当該技術分野では、各種電子装置の製造を汚染源および
粒子を厳密に制限した中で行なわねばならないというこ
とが以前から認識されていた。大規模集積回路の製造を
行なう半導体産業界で特に関心をもたれているのが、シ
リコンウェーハに電気的に活性のイオンを注入する工程
で粒子を制限するという問題である。
（発明が解決しようとする問題点） 半導体装置（大規模集積回路を含む）の製造に使用する
シリコンウェーハの処理工程で現在使用されている注入
方法は多数の工程を含んでおり、その１つ１つが１マイ
クロメートル程度の粒子でウェーハを汚染する危険性の
高い工程である。このような危険性の高い工程には、ウ
ェーハを真空室に移送する工程、ウェーハを高い回転速
度でスピンする工程、ウェーハを強力なイオンの流れで
衝撃する工程、真空室からウェーハを取出して次の段階
へ送る工程がある。ライディング(Ryding)米国特許第4,
234,797号とベンベニステ(Benveniste)米国特許第4,41
9,584号の中に、特に半導体基板のドーピングに適する
イオンビーム注入システムについての開示があるが、こ
れを参考に本明細書にも組入れてある。本発明は粒子の
含有量を業界の許容最大値以下に自動的に保持するイオ
ン注入室の浄化方法及び同装置を提供することを目的と
する。
（問題点を解決するための手段） そのため、本発明方法は、 イオン注入室内部の粒子汚染を低減するための方法であ
って、イオン注入室内部の圧力を交番的に上下させなが
ら室内部に乱流を生じる工程を含んで成り、その圧力低
下工程をポンプによる排気によって行ない、室内部から
粒子汚染物を排出することを特徴とする。
また、本発明装置は、 半導体ウェーハのイオン注入装置であって、 イオン注入用容器と、 前記イオン注入用容器にイオンビームを入射するイオン
源と、 回転自在に装着されているウェーハ支持体であって、容
器外位置においてウェーハを載置した後、そこからイオ
ンビーム下で前記ウェーハを回転させる容器内の位置ま
で移動できるように構成されているウェーハ支持体と、 前記容器をポンプに連結して容器内圧力を低下させるた
めの第１弁手段と、 前記容器内部に流体を送るための第２弁手段と、 前記容器内でウェーハ支持体を回転するための駆動手段
と、 前記駆動手段を作動しながら前記第１弁手段と第２弁手
段を交互に開閉して前記容器内部の粒子汚染物を除去
し、それを前記容器から排出する制御手段と、 を含んでいることを特徴とする。
（作用） 本発明方法によると、イオン注入室内の圧力を交番的に
上下させ、室内に乱流を生じて汚染粒子を除去する清浄
方法によって、粒子汚染レベルを低減する。除去した粒
子は室内圧力を下げる毎に室から一掃される。このよう
な圧力の循環を繰返し行なうことで汚染物の濃度を下げ
ることができる。
本発明の好適実施態様によると、圧力を循環させながら
ウェーハ支持体をイオン注入室内で回転することによっ
て乱流を生じる。この圧力は、イオン注入室に連結した
ポンプによって下げられ、この低い圧力がイオン注入時
に用いられる。また、この圧力は、室内を換気して乾燥
濾過した空気を室内に導入することによって、室内の圧
力を上昇させる。ディスク支持体が空気中を回転するに
従って乱流が生じ、これによって室壁の他ウェーハ支持
体からも粒子が除去される。圧力を下げると、このよう
に除去された粒子が室から一掃される。ウェーハ支持体
を回転させながら圧力の循環を繰返すことによって、汚
染物含有量を漸近的に減少することができる。
本発明の実施によって生まれる最大粒子含有量は、これ
までに工業的な注入技術によって達成された限りでは最
も低いものである。本発明の浄化方法は高速で再現性が
ある上、手作業を伴なわない。コンピュータによって浄
化工程を完全に制御することができ、経験や必要に応じ
て一連の工程の１つ１つを変更することができる。浄化
工程の制御は、イオン注入そのものの制御に用いるのと
同じコンピュータによって行なうため、工業生産用のウ
ェーハ処理に使用される標準的方法の１つとなる。
本発明の方法は柔軟性に富み、一連の工程中の各段階の
時間増分だけでなく、ガス攪拌段階における室内圧力に
ついても経験や必要に応じて変化させることができる。
粒子濃度を測定するウェーハ検査段階を用いて、注入処
理を開示するべき時を知らせる確実な指標とすることも
できる。実施態様の１つとしてディスク支持体に彫刻を
施して、乱流の循環をより効果的なものとすることもで
きる。
本発明装置においては、表面、特にイオン注入室内部に
配置した半導体ウェーハの表面から粒子を、ウェーハに
電気的に活性のイオンを注入する前に除去する。ウェー
ハ保持ディスクを用いて注入中半導体ウェーハを保持さ
せ、イオン注入器の目標ステーション内部で強力なガス
の乱流を生じる。これによって目標室の内表面に付着し
た粒子を離脱させる。その後空気中に浮遊した粒子を真
空ポンプによって室内部から排出する。空気を攪拌した
後に排気、続いて給気するシーケンスを１回行なう毎に
粒子数が増分的に減少して行く。このようなシーケンス
を連続して行なう結果、粒子汚染の漸近的低減を行なう
ことができる。
以上から理解されるように、本発明の目的は半導体ウェ
ーハのドーピングを行なうイオン注入システムにおける
汚染物包含量を制御下で低減させることにある。本発明
の好適実施態様に関する次の詳細な説明を読むことによ
って、これ以外の目的、利点、特徴についてより良く理
解できるものと考える。
（実施例） 図面を参照すると、第１図はイオン注入用半導体ウェー
ハ１２を装填するべく雰囲気中に開口した状態のイオン
ターゲット室１０を示している。注入装置のイオン源加
速器１４は真空状態にあり、分離弁１６によってターゲ
ット室１０の内部と分離されている。ディスク状ウェー
ハ支持体２０にウェーハ１２を載置して室１０内に挿入
する。室１０内を真空ポンプ２３に連結した真空弁２２
を介して排気し、支持体２０の速度を上げてウェーハ１
２をイオンビーム正面で回転させる。弁２２を閉じると
共に弁１６を開き、ファラデー遮蔽（不図示）を取払っ
てイオンビームが室１０内に入るようにする。
先行技術で周知の方法に従って、１平方センチメートル
あたり所定のイオン量になるまで注入を行なう。分離弁
１６を閉じ、回転ディスクを停止した後に、給気（換
気）弁３０を開けて濾過した乾燥空気を室内部に大気圧
になるまで導入する。支持体２０を室１０から除去し、
注入済ウェーハ１２を支持体から取外してその後の処理
を行なう。
本発明の浄化方法が最も効果的に作用するのは、室１０
に連結する給気口と排気口を上述のように、室の給気ま
たは排気を行なう時最も有効な空気層流が生まれるよう
に配置した場合である。ダミーウェーハを支持体２０に
載置して、この支持体２０を室１０内の定位置に配置す
る。弁２２を介して室１０を排気する。次に給気弁３０
を開けて濾過した乾燥空気を入れる。フィルタ32によっ
て空気に含まれる汚染粒子の数を最小にする。濾過した
乾燥空気を室１０内に導入するのと同時に、弁２２を制
御して室１０内の圧力を調節することができる。
支持体２０を所定時間高速でスピンさせる。支持体２０
のスピンによって室１０内の空気を攪拌して強い乱流を
生じ、これによって支持体２０および室１０壁部から粒
子を除去する。次に給気弁３０を閉じ、弁２２を開いて
室から排気する。支持体２０をスピンさせながら室への
給気と排気を交互に行なう。このような交番工程（また
はシーケンス）の回数はオペレータがプログラムするこ
とができる。支持体の回転を一時停止して、最後１回の
給気および排気を連続して行なう。浄化工程を全部終了
した後、室１０を開放してウェーハを載置したディスク
を装填し、イオン注入を行なう。
ウェーハ装填ステーション５２からイオン注入ステーシ
ョンまでの移動路の下方に格子状台面５０が配置されて
いる。室１０内部のイオン注入ステーションにおいてウ
ェーハ支持体５２を垂直に立てる。格子状台面５０は、
装填および取出しを行なう間ウェーハ領域の空気流がウ
ェーハのとる最下位置より下の一点へ向かう層流となる
ようにする。格子状台面５０の真上にある静電フィルタ
５４も空気の浄化を行ない、室１０に対してウェーハを
出し入れする際、ウェーハに付着する汚染物をできるだ
け少なくできるように作用する。
ターゲット室１０内の圧力は、上述の空気攪拌中もプロ
グラム可能調整装置４０を制御し、かつ給気弁３０およ
び排気弁２２の開口度を調節することによって調整する
ことができる。実際には給気段階に圧力を２５〜１００
トルにすると優れた結果が得られるという知見を得てい
るが、これより高い圧力でも有効であり、圧力範囲全体
に亘って浄化サイクルを連続して行なうと有利であるよ
うである。
各工程の順序、シーケンス各部の継続時間、使用する圧
力弁等は全て現在技術により予めプログラム可能であ
り、オペレータに専門的技術が無くても自動化し再現性
をもたせることが可能である。
第３図は浄化方法の順序の一例を示している。この方法
によると１マイクロメートル以上の粒子の計数値を１cm
2あたり１つ以下まで減少できるという良好な結果が得
られた。コンピュータアルゴリズムを、目標ステーショ
ン室１０を閉じる一方で分離弁１６を開き、注入ステー
ションにポンプから真空を導入するところから開始す
る。支持体２０をスピンして、給気弁を開いた後給気弁
を閉じるという循環パターンを１２回行なう。第３図に
示したアルゴリズムでは、給気弁を１５秒間開放して圧
力を１００トルにした後、室１０を0.01トルまで排気す
る。これを１２回行なった後、ディスクの回転を停止し
て、再び給気弁開閉パターンを１２回行なう。
上述の動作のシーケンスを厳密いどれ位の時間で行なう
かは重要でない。また各種変更を行なっても等しく有効
であるようである。例えば、排気弁２２を完全に閉じて
給気を行なっても良いし、ディスクの角速度を変えても
良い。室１０の周りに複数の給気口および排気口を設け
て、これらの給気口および排気口を室１０内部の清浄化
が最も有効に行なえるような順序で配置してそのように
動作させることもできる。
上に記載したような真空ポンプ弁および給気弁の位置も
これに限られることはない。これ以外の構成でも同等の
効果を得ることができる。例えば別個の真空弁２２を室
に直接設けて、排気給気のサイクルを加速器領域から分
離しても良い。その場合、加速器領域は常時高度の真空
下におかれると共に、排気給気サイクルは高真空からの
圧力変動を必要に応じて大気圧より大きくすることがで
きる。
以上から明らかなように、本発明の好適実施態様につい
てある程度特定性をもたせて説明して来たが、実際には
上述のような構成の修正および変更も、特許請求の範囲
または精神に該当するものは全て本発明に含まれるもの
とする。
（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、イオン注入室内に
乱流を生じさせ、その後排気することを所定回数行なう
ようにすることで、汚染粒子の含有量を許容レベルへ自
動的に低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図はイオンステーションの概略図であり、イオンビ
ーム、半導体ウェーハ、ウェーハ保持器、ウェーハロー
ダ、注入室を示している。 第２図は注入室に連結された給気路および真空排気路を
示す概略図である。 第３図は室浄化手順を示す流れ図である。 １０……イオンターゲット室、１２……半導体ウェー
ハ、１４……イオン源加速器、２０……ウェーハ支持
体、２２……真空弁、２３……真空ポンプ、３０……給
気弁、３２……フィルタ、４０……プログラム可能調整
器

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】イオン注入室内部の粒子汚染を低減するた
    めの方法であって、イオン注入室内部の圧力を交番的に
    上下させながら室内部に乱流を生じる工程を含んで成
    り、その圧力低下工程をポンプによる排気によって行
    い、室内部から粒子汚染物を排出することを特徴とす
    る、イオン注入室の浄化方法。
  2. 【請求項２】圧力を上下させながら室内部でウエーハ支
    持体を回転することによって上記乱流を生じる、特許請
    求の範囲第１項に記載の方法。
  3. 【請求項３】室を換気することによって圧力を上昇さ
    せ、濾過した空気を室内に導入する、特許請求の範囲第
    ２項に記載の方法。
  4. 【請求項４】半導体ウエーハのイオン注入装置であっ
    て、 イオン注入容器と、 前記イオン注入用容器にイオンビームを入射するイオン
    源と、 回転自在に装着されているウエーハ支持体であって、容
    器外位置において、ウエーハを載置した後、そこからイ
    オンビーム下で前記ウエーハを回転させる容器内の位置
    まで、移動できるように構成されているウエーハ支持体
    と、 前記容器をポンプに連結して容器内圧力を低下させるた
    めの第１弁手段と、 前記容器内でウエーハ支持体を回転するための駆動手段
    と、 前記駆動手段を作動しながら前記第１弁手段と第２弁手
    段を交互に開閉して前記容器内部の粒子汚染物を除去
    し、それを前記容器から排出する制御手段と、を含んで
    なるイオン注入室の浄化装置。
  5. 【請求項５】前記第２弁手段を介して、容器内に導入さ
    れる流体の中の、粒子を濾過するためのフィルタ手段を
    さらに含んで成る、特許請求の範囲第４項に記載の装
    置。
  6. 【請求項６】前記制御手段が所定時間前記弁を開閉する
    べくプログラムされているコンピュータを含んで成る、
    特許請求の範囲第４項に記載の装置。
  7. 【請求項７】イオン注入室内部の粒子汚染を低減するた
    めの方法であって、 イオン注入室内部に乱流を生じさせながら、該注入室を
    換気して大気圧にすることと、空気および除去した粒子
    汚染物を室内部から排出することを交互に行う工程を含
    んで成る方法。
  8. 【請求項８】イオンウエーハ支持体に装着したウエーハ
    にイオン注入を行う前に該支持体を前記室内部で回転す
    ることによって乱流を生じさせる、特許請求の範囲第７
    項に記載の方法。
  9. 【請求項９】前記室内に導入される空気が室内に入る前
    に濾過される、特許請求の範囲第７項に記載の方法。
JP61283047A 1985-12-05 1986-11-27 イオン注入室の浄化方法及び同装置 Expired - Fee Related JPH0665013B2 (ja)

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US805952 1985-12-05
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JPS62139239A JPS62139239A (ja) 1987-06-22
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DE (1) DE3641578C2 (ja)
GB (1) GB2184598B (ja)

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