JPH0831763A - 表面処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 イオン注入装置の注入処理室１に隣接して、
室内が真空状態と大気状態とに選択的に切り替えられる
エアーロック室２・３が設けられており、高真空状態に
保持された注入処理室１へのウエハの搬入出が、エアー
ロック室２・３を介して行われる。ウエハがエアーロッ
ク室２・３に搬入された際、オゾン発生装置４にて生成
されたオゾンガスがエアーロック室２・３へ導入され
る。 【効果】 ウエハ表面に付着したカーボンが、注入処理
室１へ搬入される直前でオゾンガスによって除去される
ので、ノックオン効果によってウエハ内部へ侵入するカ
ーボン量を従来よりも低減することができ、半導体製造
プロセスにおける歩留りを従来よりも高めることができ
る。また、イオン注入処理中にウエハ表面に付着したカ
ーボンも除去できるので、注入処理後に行われる洗浄プ
ロセス等の後工程の処理時間を短縮できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造プロセスに
供され、粒子ビームを被処理物の表面に照射して表面処
理を行うイオン注入装置等の表面処理装置に関するもの
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
ギーまで加速してウエハ等の被処理物に照射すること
で、被処理物内に不純物イオンを注入するものであり、
半導体製造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、ウエハは、
高真空状態に保たれた注入処理室内にセットされて、イ
オンビームの照射を受ける。図５に示すように、通常、
この注入処理室５１に隣接して、室内が大気圧と真空と
に選択的に切り替えられるエアーロック室５２・５３が
設けられており、注入処理室５１内を常に高真空状態に
保ったまま、大気側のウエハを注入処理室５１内に搬入
出できるようになっている。即ち、ウエハを注入処理室
５１内に搬入する場合、エアーロック室５２内にウエハ
を搬入した後、このエアーロック室５２内を真空ポンプ
５４によって真空排気し、その後、ウエハを注入処理室
５１内へ搬入する。再度ウエハを注入処理室５１内に搬
入する場合、エアーロック室５２内にベント用窒素ガス
を導入して内部を大気圧に戻してから上記と同様の動作
を行う。また、処理済みのウエハを注入処理室５１から
搬出する場合、先ず、真空状態のエアーロック室５３へ
ウエハを移し、その後、エアーロック室５３内にベント
用窒素ガスを導入して内部を大気圧に戻し、該エアーロ
ック室５３からウエハを取り出す。

【０００４】また、上記イオン注入装置においては、上
記注入処理室５１およびエアーロック室５２・５３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、ウエハの表面に出来るだけパーティクル（微細な塵
埃）が付着しないようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】尚、大気中から完全に
パーティクルを除去することは困難であり、クリーンル
ーム内にも僅かながらカーボン等のパーティクルが存在
している。ウエハはパーティクルを含む大気に曝された
後に注入処理室５１へ搬入されるため、ウエハの表面に
パーティクルが付着した状態でイオン注入処理が行われ
ることになる。このとき、ウエハの表面に付着している
カーボンが高エネルギーのイオンと衝突し、いわゆるノ
ックオン効果によってイオンと共にカーボンもウエハ内
部へ侵入してしまう。このウエハ内に侵入したカーボン
は、ＬＳＩ（Large Scale Integration ）の電流リーク
等の不良原因となり、特に、サブミクロンで設計される
半導体製造プロセスでは、設計許容量を越え、歩留り低
下をもたらせる。

【０００６】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
視されており、特に、上述のように、電流リーク等の不
良を招来するカーボンの除去は非常に重要である。

【０００７】また、注入処理室５１内にもカーボンが存
在している。この主な原因としては、ビーム通路に設け
られたカーボンを材質とする部材（例えば、引出電極、
分析スリット、ファラデーカップ、整形マスク、Ｑレン
ズ等）にイオンビームが衝突し、スパッタリングによっ
てカーボン粒子が飛散して注入処理室５１まで到達する
ことが考えられる。このため、イオン注入処理中にウエ
ハの表面にカーボンが付着することになり、従来では、
イオン注入処理後に行われる洗浄プロセス等の後工程の
処理時間が長くなっている。

【０００８】本発明は、上記に鑑みなされたものであ
り、その目的は、ウエハ等の被処理物の表面に付着して
いるカーボンを被処理物が処理室内に搬入される直前に
除去する機能を有し、半導体製造プロセスにおける歩留
りを改善できる表面処理装置を提供することにある。ま
た、本発明のその他の目的は、表面処理後に行われる洗
浄プロセス等の後工程の処理時間を短縮できる表面処理
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】本発明の表面処理装置
は、真空状態に保持された室内で表面処理が行われる処
理室と、上記処理室に隣接して設けられ、室内が真空状
態と大気状態とに選択的に切り替えられるエアーロック
室とを備え、真空状態に保持された処理室と大気状態の
処理室外との間の被処理物の移動が上記エアーロック室
を介して行われるものであって、上記の課題を解決する
ために、以下の手段が講じられていることを特徴とす
る。

【００１０】即ち、上記表面処理装置は、上記エアロッ
ク室へオゾンガスを導入するオゾンガス導入手段を備え
ている。

【００１１】

【作用】上記の構成によれば、真空状態に保持された処
理室への被処理物の搬入、あるいは処理室からの被処理
物の搬出は、エアーロック室を介して行われる。そし
て、このエアーロック室に、オゾンガス導入手段よりオ
ゾンガスが導入されるようになっている。オゾンガスは
カーボンと反応して二酸化炭素を生成する。このため、
エアーロック室内に被処理物が存在するときにオゾンガ
スを導入することによって、ウエハ表面に付着したカー
ボンを除去することができる。

【００１２】これにより、表面処理前、大気に曝されて
被処理物の表面に付着したカーボンは、処理室へ搬入さ
れる直前のエアーロック室において、オゾンガスによっ
て除去され、被処理物は、従来よりもカーボンの付着量
が少ない状態で表面処理がなされるので、ノックオン効
果によって被処理物の内部へ侵入するカーボン量を従来
よりも大幅に低減することができる。

【００１３】また、表面処理後、処理室からエアーロッ
ク室へ被処理物が移された際にエアーロック室へオゾン
ガスを導入すれば、表面処理中に被処理物の表面に付着
したカーボンを除去できるので、表面処理後に行われる
洗浄プロセス等の後工程の処理時間を短縮できる。

【００１４】

【実施例】本発明の一実施例について図１ないし図４に
基づいて説明すれば、以下の通りである。

【００１５】本実施例に係る表面処理装置としてのイオ
ン注入装置は、基本的には、注入元素をイオン化するイ
オン源、このイオン源から高電界によってイオンを引き
出してイオンビームを形成する引出電極部、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
送する中で必要によってビームの整形、偏向、走査を行
うビームライン部、およびウエハ（被処理物）をセット
してイオン注入処理を行うエンドステーション、および
装置各部の動作を制御するコントローラから構成されて
いる。

【００１６】図１および図２に示すように、上記エンド
ステーションには、ウエハがセットされて実際のイオン
注入処理が行なわれる注入処理室１と、上記注入処理室
１のウエハ搬入部に隣接して設けられているロード側エ
アーロック室２と、上記注入処理室１のウエハ搬出部に
隣接して設けられているアンロード側エアーロック室３
とが具備されている。

【００１７】上記注入処理室１の内部には、それぞれ図
示しない、ウエハを保持するウエハ保持部材と、上記ロ
ード側エアーロック室２内のウエハを上記ウエハ保持部
材へと搬送する搬送ロボットと、上記ウエハ保持部材上
の処理済みウエハを上記アンロード側エアーロック室３
内へと搬送する搬送ロボットとが設けられている。そし
て、この注入処理室１内は、装置が立ち上げられた後、
常に高真空状態に保持されている。

【００１８】図１および図３に示すように、上記両エア
ーロック室２・３には、それぞれ、配管１０および排気
バルブ１１を介してロータリーポンプ等の真空ポンプ１
２が接続されている。さらに、上記両エアーロック室２
・３には、それぞれ、配管６およびベントバルブ７を介
してオゾン発生装置４が接続されている。また、上記オ
ゾン発生装置４には、酸素ガスボンベ等の酸素ガス供給
源５より酸素ガスが供給されるようになっている。上記
のオゾン発生装置４、酸素ガス供給源５、配管６、およ
びベントバルブ７によってオゾンガス導入手段が構成さ
れている。

【００１９】そして、上記真空ポンプ１２による真空排
気と、上記オゾン発生装置４からのベントガス（オゾン
ガス）によるベントとを交互に行って、上記両エアーロ
ック室２・３の内部を大気圧と真空とに選択的に切り替
えることにより、注入処理室１内を常に高真空状態に保
ったまま、大気状態の処理室外にあるウエハを注入処理
室１内に搬入出できるようになっている。

【００２０】上記オゾン発生装置４としては、酸素ガス
中での放電によってオゾンを生成するものや、酸素ガス
に紫外線を照射してオゾンを生成するもの等の、一般的
なオゾン発生装置を用いることができる。尚、オゾンガ
スには寿命があるので、オゾン発生装置４と上記両エア
ーロック室２・３との間の配管６は出来るだけ短い方が
望ましい。

【００２１】図３に示すように、上記両エアーロック室
２・３内には、それぞれ、複数枚のウエハを収納可能な
ウエハ収納カセット８が設けられている。また、上記両
エアロック室２・３の注入処理室１側の搬入出部２０お
よび大気側の搬入出部２１には、それぞれシャッタ２２
・２３が設けられている。

【００２２】また、上記両エアーロック室２・３の外部
（大気側）には、それぞれ図示しない、複数枚のウエハ
を収納可能なウエハキャリアと、ウエハキャリアのウエ
ハをロード側エアーロック室２内へ搬送する搬送ロボッ
トと、アンロード側エアーロック室３内からウエハを取
り出してウエハキャリアに収納する搬送ロボットとが設
けられている。

【００２３】上記のオゾン発生装置４、ベントバルブ
７、排気バルブ１１、真空ポンプ１２、シャッタ２２・
２３、および搬送ロボットの各動作は、図示しないコン
トローラによって制御され、ウエハの注入処理室１への
搬入出は自動的に行われるようになっているが、勿論、
手動操作によっても可能である。

【００２４】上記の構成において、イオン注入装置の動
作を以下に説明する。

【００２５】先ず、両エアーロック室２・３の注入処理
室１側シャッタ２２が閉状態にされ、注入処理室１内が
図示しない真空ポンプによって高真空状態にされること
になる。この後、ロード側エアーロック室２の大気側シ
ャッタ２３が開かれ、搬送ロボットによってウエハキャ
リアからロード側エアーロック室２内へウエハが搬送さ
れた後、上記のシャッタ２３が閉じられる。

【００２６】次に、ロード側エアーロック室２側のベン
トバルブ７が開かれて、オゾン発生装置４にて生成され
たオゾンガスが、ロード側エアーロック室２内へ所定時
間導入される。このオゾンガスによる洗浄によってウエ
ハの表面に付着しているカーボンが除去される。即ち、
ウエハの表面に付着しているカーボンは、下記の反応式
に示すように、オゾンガスとの反応によって二酸化炭素
となり、ウエハ表面から除去されるのである。

【００２７】３Ｃ ＋ ２Ｏ₃ → ３ＣＯ₂ カーボン除去後、上記ロード側エアーロック室２側のベ
ントバルブ７を閉じて排気バルブ１１を開き、真空ポン
プ１２を動作させて真空排気を行う。このとき、上記の
反応によって発生した二酸化炭素を含む上記ロード側エ
アーロック室２内のガスが排気される。

【００２８】そして、上記ロード側エアーロック室２内
が所定の真空度に達すれば、注入処理室１側のシャッタ
２２が開かれ、搬送ロボットによって該エアーロック室
２内のウエハが注入処理室１内へと搬送され、上記のシ
ャッタ２２が閉じられる。詳しくは、ロード側エアーロ
ック室２内のウエハ収納カセット８に収納された複数枚
のウエハが注入処理室１内へ搬送され、注入処理室１内
のウエハ保持手段（例えば、複数枚のウエハを装着でき
るウエハディスク）に複数枚のウエハが装着される。

【００２９】この後、上記注入処理室１内において、ウ
エハ保持部材に保持されたウエハにイオンビームを照射
してイオン注入処理を行う。このイオン注入処理中、真
空ポンプ１２によってアンロード側エアーロック室３の
真空排気が行われる。また、連続してイオン注入処理を
行う場合には、ロード側エアーロック室２がベントされ
た後、上記と同様にしてロード側エアーロック室２にウ
エハが運び込まれ、オゾンガスによるカーボン除去がな
される。

【００３０】注入処理後は、アンロード側エアーロック
室３のシャッタ２２が開かれ、搬送ロボットによって処
理済みウエハが上記アンロード側エアーロック室３内へ
搬送された後、上記のシャッタ２２が閉じられる。

【００３１】次に、アンロード側エアーロック室３側の
ベントバルブ７が開かれて、オゾン発生装置４にて生成
されたオゾンガスによるベントが行われる。このとき、
ベントガスとしてアンロード側エアーロック室３内へ導
入されるオゾンガスによって、イオン注入処理中にウエ
ハ表面に付着したカーボンが除去される。

【００３２】この後、上記アンロード側エアーロック室
３の大気側のシャッタ２３が開かれ、搬送ロボットによ
って該エアーロック室３内のウエハが大気側へ搬出され
てウエハキャリアに収納される。

【００３３】以上のように、本実施例に係る表面処理装
置としてのイオン注入装置は、真空状態に保持された室
内でウエハの表面処理が行われる注入処理室１と、上記
注入処理室１に隣接して設けられ、室内が真空状態と大
気状態とに選択的に切り替えられるロード側およびアン
ロード側エアーロック室２・３とを備え、真空状態に保
持された注入処理室１と大気状態の処理室外との間のウ
エハの移動が上記エアーロック室２・３を介して行われ
るものであって、上記エアーロック室２・３へオゾンガ
スを導入する、オゾン発生装置４、酸素ガス供給源５、
配管６、およびベントバルブ７からなるオゾンガス導入
手段を備えている構成である。

【００３４】これにより、大気に曝されてウエハ表面に
付着したカーボンは、注入処理室１へ搬入される直前の
ロード側エアーロック室２において、オゾンガスによっ
て除去される。即ち、ウエハは、注入処理室１への搬入
直前でカーボンが除去された後に注入処理室１へ搬入さ
れてイオン注入処理が行われるので、ノックオン効果に
よってウエハ内部へ侵入するカーボン量は、従来よりも
大幅に低減する。これにより、ＬＳＩの電流リーク等の
不良が低減され、半導体製造プロセスにおける歩留りを
高めることができる。特に、サブミクロンで設計される
半導体製造プロセスには、多大な効果が期待できる。

【００３５】また、イオン注入処理中にウエハ表面に付
着したカーボンは、注入処理室１から搬出された直後の
アンロード側エアーロック室３において、オゾンガスに
よって除去される。これにより、イオン注入処理後に行
われる洗浄プロセス等の後工程の処理時間を短縮でき
る。

【００３６】尚、上記実施例では、両エアーロック室２
・３でオゾンガスによるカーボン除去が行われるように
なっているが、例えばロード側エアーロック室２のみが
カーボン除去機能を有する等、何れか一方のエアーロッ
ク室のみでカーボン除去が行われるような構成でもよ
い。

【００３７】また、上記実施例では、同時に複数枚のウ
エハを処理するバッチ式のエンドステーションに用いら
れるエアーロック室について説明したが、これに限定さ
れるものではなく、図４に示すように、枚葉式のエアー
ロック室９にも適用可能である。

【００３８】また、上記実施例では、スループットを高
めるために、ウエハを注入処理室１へ搬入するためのロ
ード側エアーロック室２と、ウエハを注入処理室１から
搬出するためのアンロード側エアーロック室３との２つ
のエアーロック室２・３が設けられているが、ウエハの
搬入出を１つのエアーロック室を介して行うようにして
もよい。

【００３９】また、上記実施例では、表面処理装置とし
てイオン注入装置を例に挙げて説明したが、これに限定
されるものではなく、高いエネルギーを持った粒子ビー
ムを被処理物の表面に照射して表面処理を行うその他の
表面処理装置にも適用可能である。

【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】本発明の表面処理装置は、以上のよう
に、真空状態に保持された室内で被処理物の表面処理が
行われる処理室と、上記処理室に隣接して設けられ、室
内が真空状態と大気状態とに選択的に切り替えられるエ
アーロック室と、上記エアロック室へオゾンガスを導入
するオゾンガス導入手段とを備えている構成である。

【００４２】それゆえ、大気に曝されて被処理物の表面
に付着したカーボンは、処理室へ搬入される直前のエア
ーロック室において、オゾンガスによって除去され、被
処理物は、従来よりもカーボンの付着量が少ない状態で
表面処理がなされるので、ノックオン効果によって被処
理物の内部へ侵入するカーボン量を従来よりも大幅に低
減させることができる。したがって、ＬＳＩの電流リー
ク等の不良が低減され、半導体製造プロセスにおける歩
留りを従来よりも高めることができるという効果を奏す
る。

【００４３】また、表面処理後、処理室からエアーロッ
ク室へ被処理物が移された際に、エアーロック室へオゾ
ンガスを導入すれば、表面処理中に被処理物の表面に付
着したカーボンを除去できるので、表面処理後に行われ
る洗浄プロセス等の後工程の処理時間を短縮できるとい
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
入装置におけるエンドステーションの要部の概略構成を
示すブロック図である。

【図２】上記エンドステーションの注入処理室およびエ
アーロック室を示す概略平面図である。

【図３】本発明のバッチ式のエアーロック室の概略の縦
断面図である。

【図４】本発明の枚葉式のエアーロック室の概略の縦断
面図である。

【図５】従来のイオン注入装置におけるエンドステーシ
ョンの要部の概略構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 注入処理室（処理室） ２ ロード側エアーロック室（エアーロック室） ３ アンロード側エアーロック室（エアーロック室） ４ オゾン発生装置（オゾンガス導入手段） ５ 酸素ガス供給源（オゾンガス導入手段） ６ 配管（オゾンガス導入手段） ７ ベントバルブ（オゾンガス導入手段） ９ エアーロック室 １１ 排気バルブ １２ 真空ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｎ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空状態に保持された室内で被処理物の表
   面処理が行われる処理室と、 上記処理室に隣接して設けられ、室内が真空状態と大気
   状態とに選択的に切り替えられるエアーロック室とを備
   え、 真空状態に保持された処理室と大気状態の処理室外との
   間の被処理物の移動が上記エアーロック室を介して行わ
   れる表面処理装置において、 上記エアロック室へオゾンガスを導入するオゾンガス導
   入手段を備えていることを特徴とする表面処理装置。