JPH10134759A

JPH10134759A - イオン注入対象基板支持装置

Info

Publication number: JPH10134759A
Application number: JP28550296A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Yuasa; 智湯浅
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1996-10-28
Filing date: 1996-10-28
Publication date: 1998-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】イオン注入対象基板の冷却の点で信頼性、安
全性が高く、管理の手間が少なく済むイオン注入対象基
板支持装置を提供する。【解決手段】イオン注入対象基板Ｓを支持するための
基板台６と、その近傍に配置された冷媒収容タンク７
と、基板台６からタンク７内まで延びるヒートパイプＨ
Ｐと、タンク７内の冷媒７１を冷却するための冷凍機４
とを備え、冷媒収容タンク７内冷媒を冷凍機４の低温発
生部４２１からタンク７へ延設した熱伝導性屈曲可能部
材８を介して冷却するイオン注入対象基板支持装置Ｂ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はイオン注入装置にお
いて、イオン注入対象である基板にイオン注入を行うタ
ーゲット室で該基板を支持するイオン注入対象基板支持
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】イオン注入装置においては、イオン注入
対象基板を支持するための基板台（一般にプラテンと呼
ばれている基板台）を設けたターゲット室にイオン注入
対象基板を搬入して該基板台に支持させ、イオン注入を
行う。イオン注入される基板は通常イオンエネルギーで
加熱されるので、基板台を冷却する手段が設けられてい
るのが普通である。例えば半導体デバイス基板にイオン
注入を行う場合、イオン注入に伴って基板が加熱され、
この加熱を放置してイオン注入を続けると基板がダメー
ジを受ける。例えばレジストを塗布した基板ではそのレ
ジストが損傷しやすい。そのため基板の冷却手段が設け
られている。

【０００３】また、イオン注入にあたり、イオン注入す
べき基板上の領域にできるだけ均一にイオン注入するた
めに、基板台を回転駆動する手段、イオンビームに対し
基板面を傾斜させる手段、イオンビームに対し基板を移
動（スキャン）させる手段のうち一つ又は二つ以上が設
けられていることが多い。従来のイオン注入装置におけ
るイオン注入対象基板支持装置の１例を図４を参照して
説明する。図４に示す支持装置は、プラテンと称される
基板台９１を備えており、基板台９１はベース部材９１
１、ベース部材背面中心部に突設された回転軸９１２及
びベース部材表面に設置され、静電吸着力により基板Ｓ
を保持するための静電チャックプート９１３からなって
いる。

【０００４】回転軸９１２はモータ支持部材９２に支持
されたモータ９３により回転駆動される。回転軸９１２
はモータ支持部材９２中に設けたチャンバ９４の中まで
延びている。チャンバ９４中には３段にオイルシール９
５１、９５２、９５３が嵌装されており、各オイルシー
ルは回転軸９１２の外周面に液密に接触しているととも
にチャンバ９４中を三つの区画室に仕切っている。モー
タから一番遠い区画室９４１は冷却水供給用の区画室で
あり、ここには給水管９６１が接続されている。真ん中
の区画室９４２は冷却水排出用の区画室であり、ここに
は排水管９６２が接続されている。また、残りの区画室
９４３はドレン排出用の区画室であり、ここにはドレン
排出管９６３が接続されている。

【０００５】基板台９１のベース部材９１１中には冷却
水通路９１１ａが設けられており、その入口に回転軸９
１２の中央部の水通路９１２ａが連通しており、該水通
路９１２ａは前記の冷却水供給区画室９４１に連通して
いる。また、水通路９１１ａの出口には回転軸９１２中
を通る水通路９１２ｂが連通しており、該通路は前記の
冷却水排出用の区画室９４２に連通している。

【０００６】この装置では、イオン注入にあたり、基板
台９１がモータ９３により回転駆動され、それにより基
板Ｓも回転する。また、給水管９６１→区画室９４１→
水通路９１２ａ→基板台ベース部材中の冷却水通路９１
１ａ→水通路９１２ｂ→区画室９４２→排水管９６２の
順に冷却水が流れることで基板台９１が、従って基板Ｓ
が冷却され、熱的損傷を免れる。

【０００７】なお、基板台へ冷却水或いは他の冷却用冷
媒を流通させる手段は前記の他にも種々提案されてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】いずれにしても、従来
のイオン注入対象基板支持装置では、基板の冷却のため
の手段が採用されており、それは基板台における冷媒の
流通によるものである。そのため、冷媒流通管、基板台
内の冷媒流通路、それら相互のジョイント等が必要とな
る。また、基板台を回転させる手段、傾斜させる手段、
スキャン動作させる手段の一つ以上が採用されていると
きには、図４に例示する装置においてもみられるよう
に、冷却手段の構造が複雑となる。

【０００９】そして、かかる冷却手段は、これから冷媒
がターゲット室内に漏洩すると、イオン注入処理に重大
な影響を与えるので、頻繁に点検したり、部品交換等す
る必要があり、管理に手間を要する。そこで本発明は、
イオン注入対象基板の冷却の点で信頼性、安全性が高
く、管理の手間が少なく済むイオン注入対象基板支持装
置を提供することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
本発明は、次の三つのタイプのイオン注入対象基板支持
装置を提供する。（１）第１タイプの装置イオン注入対象基板を支持するための基板台であって断
熱部材を介して基板台支持手段に支持されたものと、前
記基板台を冷却するための冷凍機とを備えており、前記
基板台と前記冷凍機の低温発生部とが熱伝導性屈曲可能
部材で相互に接続されていることを特徴とするイオン注
入対象基板支持装置。

【００１１】このイオン注入対象基板支持装置による
と、イオン注入対象基板は基板台に取り付けられ、イオ
ン注入処理される。そのとき、基板台はこれに接続され
た熱伝導性屈曲可能部材を介して冷凍機における低温発
生部から冷却される。そして基板台が冷却されることで
それに支持された基板も冷却される。また、基板台支持
手段は基板台をイオンビームに対して移動（スキャン動
作）させる手段、傾斜させる手段等の１又は２以上に連
結することができ、また、基板台に接続された前記の熱
伝導性屈曲可能部材が屈曲できることにより、基板台、
ひいてはそれに支持される基板をイオンビームに対して
移動（スキャン動作）させたり、傾斜させたりしてイオ
ン注入すべき基板上の領域に略均一にイオン注入でき
る。

【００１２】基板台はその材質を適当に選択することに
より、ある程度の熱容量を持たせることができ、そうす
ることで、基板の入替え、イオンビーム調整等による非
イオン注入時にも基板台に蓄冷しておけるので、次のイ
オン注入処理に直ちに対応することができる利点もあ
る。また、基板台はある程度の熱容量を持たせることが
でき、そうすることで冷凍機の温度設定を精密に制御す
ることなく、基板を所定の温度に冷却することができる
ほか、基板台の全体に対し冷凍機の負荷を均等化させる
ことができ、従って必ずしもイオンビームパワーに合わ
せて冷凍機能力を大きくする必要がない。（２）第２タイプの装置イオン注入対象基板を支持するための基板台と、その近
傍に配置された冷媒収容タンクと、前記基板台から前記
冷媒収容タンク内まで延びるヒートパイプであって該基
板台に熱媒蒸発側が配置されるとともに該冷媒収容タン
クに熱媒凝縮側が配置されたものと、前記冷媒収容タン
ク内の冷媒を冷却するための冷凍機とを備え、前記冷媒
収容タンク内冷媒を前記冷凍機の低温発生部から該冷媒
収容タンクへ延設した熱伝導性屈曲可能部材を介して冷
却することを特徴とするイオン注入対象基板支持装置。

【００１３】このイオン注入対象基板支持装置において
も、イオン注入対象基板は基板台に取り付けられ、イオ
ン注入処理される。そのとき、冷媒収容タンク内の冷媒
が冷凍機における低温発生部から該タンクへ延設された
熱伝導性屈曲可能部材を介して冷却されるとともに、基
板台から該タンク内へ延びて熱媒凝縮側が該冷媒にて冷
却されるヒートパイプの作用で基板台、ひいてはそれに
支持された基板が冷却される。

【００１４】また、基板台は直接又は他の部材等を介し
て間接的に該基板台を回転駆動する手段に連結すること
ができ、また、該基板台や冷媒収容タンクは直接又は他
の部材等を介して間接的に、イオンビームに対して移動
（スキャン動作）させる手段、傾斜させる手段等の１又
は２以上に連結することができ、そして冷媒収容タンク
に接続された前記の熱伝導性屈曲可能部材は屈曲できる
から、基板台、ひいてはそれに支持される基板を必要に
応じ回転駆動したり、イオンビームに対して移動（スキ
ャン動作）させたり、傾斜させたりでき、このような基
板動作でイオン注入すべき基板上の領域に略均一にイオ
ン注入できる。

【００１５】この装置においても、基板台や冷媒収容タ
ンクはある程度の熱容量を持たせることができ、そうす
ることで、基板の入替え、イオンビーム調整等による非
イオン注入時にも基板台や冷媒収容タンクに蓄冷してお
けるので、次のイオン注入処理に直ちに対応することが
できる。また、基板台や冷媒収容タンクはある程度の熱
容量を持たせることができ、そうすることで冷凍機の温
度設定を精密に制御することなく、基板を所定の温度に
冷却することができるほか、基板台や冷媒収容タンクの
全体に対し冷凍機の負荷を均等化させることができ、従
って必ずしもイオンビームパワーに合わせて冷凍機能力
を大きくする必要がない。（３）第３タイプの装置イオン注入対象基板を支持するための基板台と、その近
傍に配置された冷媒タンクと、前記基板台から前記冷媒
タンク内まで延びるヒートパイプであって該基板台に熱
媒蒸発側が配置されるとともに該冷媒タンクに熱媒凝縮
側が配置されたものと、前記冷媒タンクに冷媒を循環さ
せる手段とを備えたことを特徴とするイオン注入対象基
板支持装置。

【００１６】この装置によると、イオン注入対象基板は
基板台に取り付けられ、イオン注入処理される。そのと
き、冷媒タンクには故障や劣化の少ない簡素な構造で済
む冷媒循環手段を用いて冷媒を循環させることができ、
一方、基板台から該タンク内へ延びて熱媒凝縮側が該冷
媒にて冷却されるヒートパイプが設けられているから、
基板台、ひいてはそれに支持された基板が冷却される。

【００１７】また、基板台は直接又は他の部材等を介し
て間接的に該基板台を回転駆動する手段に連結すること
ができ、また、該基板台や冷媒タンクは直接又は他の部
材等を介して間接的に、イオンビームに対して移動（ス
キャン動作）させる手段、傾斜させる手段等の１又は２
以上に連結することができるから、基板台、ひいてはそ
れに支持される基板を必要に応じ回転駆動したり、イオ
ンビームに対して移動（スキャン動作）させたり、傾斜
させたりでき、このような基板動作でイオン注入すべき
基板上の領域に略均一にイオン注入できる。

【００１８】また、冷媒タンクへ冷媒を循環させる手段
は、前記冷媒タンクの動作について回転させずにせいぜ
いスキャン動作させたり、傾けたりするだけの単純な動
作に限定することが可能であるから、冷媒循環手段本体
部を基板台や冷媒タンクを設置するイオン注入装置ター
ゲット室の外に配置して可撓性のある冷媒流通管で故障
の少ない簡素な構造で該冷媒タンクに接続でき、それに
より従来の基板台に直接冷媒を流通させる冷却手段を採
用する場合に比べて冷媒の漏洩の恐れは少なくなり、ま
た、冷媒循環手段を含め全体の管理の手間も低減する。

【００１９】この装置においても、基板台にある程度の
熱容量を持たせることができ、そうすることで、基板の
入替え、イオンビーム調整等による非イオン注入時にも
基板台に蓄冷しておけるので、次のイオン注入処理に直
ちに対応することができる。また、基板台にある程度の
熱容量を持たせることができ、そうすることで冷媒循環
手段の温度設定を精密に制御することなく、基板を所定
の温度に冷却することができるほか、冷媒タンク内に循
環させる冷媒の全体に対し冷媒循環装置の負荷を均等化
させることができ、従って必ずしもイオンビームパワー
に合わせて冷媒循環手段による冷却能力を大きくする必
要がない。

【００２０】前記（１）及び（２）のいずれのタイプの
イオン注入対象基板支持装置においても、熱伝導性屈曲
可能部材としては熱伝導性良好な可撓性のある連続した
帯状部材、線状部材、これらを複数本束ねてなる或いは
編んでなる部材等や、熱伝導性良好な材料からなる棒
状、ブロック状等の部材を順次相互に回動可能に連結し
て全体を屈曲可能としたもの、熱伝導性良好な材料から
なる鎖状の部材、さらにはこれらの組み合わせからなる
ものを例示できる。

【００２１】また、かかる熱伝導性屈曲可能部材を構成
するための熱伝導性良好な材料としては、前記の可撓性
のある連続した帯状部材、線状部材については、アルミ
ニゥム合金、銅合金等の金属材料を例示することがで
き、前記の棒状、ブロック状等の部材を順次連結して全
体として屈曲可能としたものや、鎖状のものについては
銅、銅合金、アルミニゥム、アルミニゥム合金等の金属
材料を例示することができる。

【００２２】また、棒状部材等を順次連結して全体とし
て屈曲可能とした熱伝導性屈曲可能部材については隣り
合う棒状部材の相互連結部位に伝熱補助剤を付与しても
よい。その例として、隣り合う棒状部材等の相互連結部
位をオイルパンで囲み、該パン内を蒸気圧の低いオイル
（例えば蒸気圧が１０^-12Ｔｏｒｒ程度のフッ素系オイ
ル）で浸してもよい。また、該相互連結部位にイオン注
入処理時の真空下でも蒸発し難い蒸気圧の低いグリース
（例えば蒸気圧が１０^-12Ｔｏｒｒ程度のグリース（例
えば弗素系の真空用グリース））を伝熱補助用に塗布し
てもよい。

【００２３】第１タイプのイオン注入対象基板支持装置
においては、熱伝導性屈曲可能部材と基板台との相互接
続部位についても上記と同様のオイルパンを設けたり、
伝熱用グリースを塗布してもよい。また、いずれのタイ
プの装置においても、熱伝導性屈曲可能部材と冷凍機の
低温発生部との相互接続部位にも上記と同様のオイルパ
ンを設けたり、伝熱用グリースを塗布してもよい。

【００２４】また、熱伝導性屈曲可能部材を全体的に、
又は部分的にでも、屈曲可能の断熱材（例えば管状の断
熱材）で被覆してもよい。前記冷凍機としては−２０℃
程度、より好ましくは−２００℃程度までの低温を発生
できる極低温冷凍機が好ましく、例えばダイキン工業
（株）社製（ＣＲＹＯＫＥＬＶＩＮ）〔３０°Ｋ（−
２４３℃）〜３００°Ｋ（２７℃）程度までの温度を発
生する能力のある冷凍機〕を挙げることができる。例え
ば保守等でターゲット室をベントして大気開放した場
合、基板台や熱伝導のための部品が低温であると結露
し、次の作業で再び真空にするとき悪影響を与えるが、
このように常温域まで温度を上げることができる極低温
冷凍機はかかる結露を防止でき、作業性の面から都合が
よい。但し、前記第２及び第３タイプの支持装置では、
伝熱冷媒の関係で−１０℃〜−２０℃程度の低温を発生
させるものでよい。第１及び第２のタイプの支持装置に
おける冷凍機はその冷媒循環部分を本発明装置を設置す
るイオン注入装置のターゲット室の外に配置する。

【００２５】前記（１）、（２）、（３）のいずれのタ
イプの装置においても、基板台はこれに支持される基板
を効率的に冷却できるように基板が基板台表面にできる
だけ密着支持されるものが望ましく、そのような基板台
として静電吸着力を利用して基板を吸着保持できるいわ
ゆる静電チャック型のものが望ましい。この種の基板台
を採用する場合、基板台は基板を静電吸着力により保持
するための静電チャックプレートを備えたものとすれば
よい。

【００２６】前記第１タイプのイオン注入対象基板支持
装置において、基板台と基板台支持手段との間に介在さ
せる断熱部材の材質としては耐真空特性が優れたセラミ
ックやプラスチック材料等を例示できる。前記第２タイ
プのイオン注入対象基板支持装置のより具体的な例とし
て、イオン注入対象基板を支持するための基板台であっ
て回転可能に支持されたものと、前記基板台にその回転
を許すように接続された冷媒収容タンクと、前記基板台
から前記冷媒収容タンク内まで延びるヒートパイプであ
って該基板台に熱媒蒸発側が配置されるとともに該冷媒
収容タンクに熱媒凝縮側が配置されたものと、前記冷媒
収容タンク内の冷媒を冷却するための冷凍機とを備え、
前記冷媒収容タンク内冷媒を前記冷凍機の低温発生部か
ら該冷媒収容タンクへ延設した熱伝導性屈曲可能部材を
介して冷却することを特徴とするイオン注入対象基板支
持装置を挙げることができる。

【００２７】いずれにしても、第２タイプのイオン注入
対象基板支持装置において、冷媒収容タンクに収容する
冷媒としては伝熱冷媒（エチレングリコール、ジクロル
ベンゼン等）を例示できる。前記第３タイプのイオン注
入対象基板支持装置のより具体的な例として、イオン注
入対象基板を支持するための基板台であって回転可能に
支持されたものと、前記基板台にその回転を許すように
接続された冷媒タンクと、前記基板台から前記冷媒タン
ク内まで延びるヒートパイプであって該基板台に熱媒蒸
発側が配置されるとともに該冷媒タンクに熱媒凝縮側が
配置されたものと、前記冷媒タンクに冷媒を循環させる
手段とを備えたことを特徴とするイオン注入対象基板支
持装置を挙げることができる。

【００２８】いずれにしても、第３タイプの装置におけ
る冷媒タンクに循環させる冷媒としては、前記の伝熱冷
媒、例えばエチレングリコール等を例示できる。また、
前記（２）、（３）のいずれのタイプの装置において
も、前記ヒートパイプとしては、熱媒（作動流体）とし
てフロン等を封入したものを例示できる。また、冷媒タ
ンクへ冷媒を循環させる手段としては、冷媒タンクに接
続された可撓性のある冷媒流通管を含み、該冷媒流通管
が本発明装置を設置するイオン注入装置のターゲット室
内に配置されていて、冷媒循環手段本体部が該ターゲッ
ト室外に配置されているものを挙げることができる。

【００２９】なお、本発明にいうイオン注入装置はイオ
ンドーピング装置も含む広い概念のイオン注入装置を指
している。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は本発明の１実施形態である
イオン注入対象基板支持装置Ａをイオン注入装置におけ
るターゲット室Ｃ１とともに示す概略側面図である。こ
の装置Ａは、ターゲット室Ｃ１内に配置される基板台
１、該基板台を断熱部材２を介して支持する基板台支持
部材３、殆どの部分がターゲット室Ｃ１外に設けられた
極低温冷凍機４、ターゲット室Ｃ１内に位置して基板台
１のベース部材１１と冷凍機４の低温発生部４２１とを
相互に接続する熱伝導性屈曲可能部材５とを備えてい
る。

【００３１】基板台１はアルミニュウム製のベース部材
１１及びそれに密着固定された静電チャックプレート１
２からなっている。なお、ベース部材１１とプレート１
２との間には必要に応じ、熱伝導性良好な、例えば常温
硬化型シリコンラバー等からなる伝熱シートを介在させ
てもよい。断熱部材２はここではアルミナ（Ａｌ
₂Ｏ₃）からなるものである。

【００３２】基板台支持部材３は図示しないフレームに
搭載されており、既に知られた機構の組み合わせにより
製作された、ここでは図示を省略したスキャン駆動装置
及び傾斜駆動装置に連結されている。冷凍機４は３０°
Ｋ（−２４３℃）の低温を発生させる能力のあるもので
ここでは前記のダイキン工業（株）製のＣＲＹＯＫＥ
ＬＶＩＮを採用している。この冷凍機４は圧縮機ユニッ
ト４１とこれに配管接続された冷凍部ユニット４２とを
備えており、冷凍部ユニット４２の低温発生部４２１が
ターゲット室Ｃ１内へ突入している。

【００３３】熱伝導性屈曲可能部材５は熱伝導性良好な
銅製のブロック状部材５１、棒状部材５２・・・、棒状
部材５３を順次銅製のピン５４で連結して全体として屈
曲性を持たせたものであり、上端部材５１を基板台１の
ベース部材１１に密着させて固定してあり、下端部材５
３をピン５４で低温発生部４２１に回動可能に連結して
ある。図面には示していないが、上端部材５１とベース
部材１１との相互接続部位、隣り合う棒状部材相互のピ
ン連結部位、及び下端部材５３と低温発生部４２１との
相互接続部位のそれぞれには、イオン注入処理における
真空度でも蒸発し難い蒸気圧の低い弗素系真空グリース
を伝熱補助剤として塗布してある。

【００３４】このイオン注入対象基板支持装置Ａによる
と、イオン注入対象基板Ｓは基板台１の静電チャックプ
レート１２上に静電吸着保持され、イオン注入処理され
る。そのとき、基板台１はこれに接続された熱伝導性屈
曲可能部材５を介して冷凍機４における低温発生部４２
１から冷却される。そして基板台１が冷却されることで
それに支持された基板Ｓも冷却される。

【００３５】また、基板台１及びそれに支持された基板
Ｓは、基板台支持部材３を介して前記スキャン駆動装置
及び傾斜駆動装置に連結されているとともに熱伝導性屈
曲可能部材５は屈曲できるので、基板台１、ひいてはそ
れに支持される基板Ｓをイオンビームに対して移動（ス
キャン動作）させたり、傾斜させたりしてイオン注入す
べき基板Ｓ上の領域に略均一にイオン注入できる。

【００３６】このように基板台１、ひいてはそれに支持
された基板Ｓは、単純な構造の熱伝導性屈曲可能部材５
を介して冷凍機４の低温発生部４２１から冷却できるの
で、従来のように流体冷媒を直接基板台に流通させる冷
却手段を採用する場合のように冷媒漏洩の恐れがなく、
従って信頼性、安全性が高く、また、管理の手間が大幅
に低減される。

【００３７】また、基板台１のベース部材１１はこれに
ある程度の熱容量を持たせることができ、そうすること
で、基板Ｓの入替え、イオンビーム調整等による非イオ
ン注入時にも基板台１に蓄冷しておけるので、次のイオ
ン注入処理に直ちに対応することができる利点もある。
また、基板台１はある程度の熱容量を持たせることがで
き、そうすることで冷凍機４の温度設定を精密に制御す
ることなく、基板Ｓを所定の温度に冷却することができ
るほか、基板台１の全体に対し冷凍機の負荷を均等化さ
せることができ、従って必ずしもイオンビームパワーに
合わせて大きい冷凍機能力を選択することは要しない。

【００３８】図２は本発明の他の実施形態であるイオン
注入対象基板支持装置Ｂをイオン注入装置におけるター
ゲット室Ｃ２とともに一部を断面で示す概略側面図であ
る。この装置Ｂは、ターゲット室Ｃ２内に配置される基
板台６、該基板台を回転可能に支持し、且つ、該基板台
を回転駆動するモータＭ、基板台６にモータＭを介して
基板台回転を許すように接続された冷媒収容タンク７、
殆どの部分がターゲット室Ｃ２外に配置された冷凍機４
及び冷凍機４からタンク７へ延設された熱伝導性屈曲可
能部材８を備えている。

【００３９】基板台６はアルミニウム製のベース部材６
１、その表面に密着固定された静電チャックプレート６
２からなっている。なお、ベース部材６１とプレート６
２との間には必要に応じ、熱伝導性良好な、例えば常温
硬化型シリコンラバー等からなる伝熱シートを介在させ
てもよい。基板台１はその背面中央部がモータＭの中空
ロータ部分Ｍｒに連結支持されている。モータＭのステ
ータ部分Ｍｓの後端面には冷媒収容タンク７がオーリン
グ７ａを介して気密に接続固定されており、タンク内に
は伝熱冷媒７１としてエチレングリコール（又はジクロ
ルベンゼン）が収容されている。なお、図２中Ｍｇはモ
ータＭの磁気シール部である。

【００４０】また、モータＭとタンク７との間にはこれ
ら両者に対して回転可能に円板形のヒートパイプ支持兼
シール部材７２を装着してある。該部材７２の外周面は
タンク７に設けたオーリング７ｂに回転可能に気密に当
接している。モータＭは図示を省略したフレームに支持
され、同じく図示を省略したスキャン駆動装置及び傾斜
駆動装置に連結されている。

【００４１】基板台６のベース部材６１中からモータＭ
のロータ部分Ｍｒ内を通り、ヒートパイプ支持部材７２
を気密に貫通し、冷媒収容タンク７中まで延びる複数本
のヒートパイプＨＰが設けられている。なお、各ヒート
パイプＨＰは支持部材７２に設けたオーリング７ｃに気
密に当接貫通している。各ヒートパイプＨＰは熱媒蒸発
側ｐ１がベース部材６１中において静電チャックプレー
ト６２に近接する状態で配置され、熱媒凝縮側ｐ２が冷
媒収容タンク７内に配置されている。さらに説明する
と、ヒートパイプＨＰは、ベース部材６１に形成した、
螺旋状且つ放射状の複数の溝のそれぞれに埋め込まれて
いる。

【００４２】冷凍機４は図１に示す冷凍機４と同じもの
である。熱伝導性屈曲可能部材８は熱伝導性良好な銅製
の棒状部材８１、８２、８２及び８３を順次銅製のピン
８４で連結して全体に屈曲性を持たせたものである。一
端の棒状部材８１は冷媒収容タンク７に固定され、一部
がタンク７内に入り込んでいて、その部分が複数の伝熱
用フィン８１１を備えている。また、他端の棒状部材８
３は低温冷凍機４のターゲット室Ｃ２内へ入り込んだ低
温発生部４２１に接続固定されている。隣り合う棒状部
材相互のピン連結部位には、図示を省略しているが、イ
オン注入処理における真空度でも蒸発し難い蒸気圧の低
い弗素系グリースを伝熱補助剤として塗布してある。

【００４３】このイオン注入対象基板支持装置Ｂにおい
ても、イオン注入対象基板Ｓは基板台６上の静電チャッ
クプレート６２に静電吸着保持され、イオン注入処理さ
れる。そのとき、冷媒収容タンク７内の冷媒７１が冷凍
機４における低温発生部４２１から該タンクへ延設され
た熱伝導性屈曲可能部材８を介して冷却されるととも
に、基板台６から該タンク７内へ延びて熱媒凝縮側が該
冷媒にて冷却されるヒートパイプＨＰの作用で基板台
６、ひいてはそれに支持された基板Ｓが冷却される。

【００４４】また、基板台６はモータＭで回転駆動でき
るだけでなく、冷媒収容タンク７に接続された前記の熱
伝導性屈曲可能部材８が屈曲できるので、前記のスキャ
ン駆動装置及び傾斜駆動装置により基板台６、従ってそ
れに支持された基板Ｓをイオンビームに対して移動（ス
キャン動作）させたり、傾斜させたりでき、これらの２
以上の動作の組み合わせにより基板Ｓ上のイオン注入す
べき領域に略均一にイオン注入できる。

【００４５】このように基板台１、ひいてはそれに支持
された基板Ｓは、単純な構造の熱伝導性屈曲可能部材
８、冷媒収容タンク７及びヒートパイプＨＰを介して冷
凍機４の低温発生部４２１から冷却できるので、従来の
ように流体冷媒を直接基板台に流通させる冷却手段を採
用する場合のように冷媒漏洩の恐れがなく、従って信頼
性、安全性が高く、また、管理の手間が大幅に低減され
る。

【００４６】また、基板台６のベース部材６１や冷媒収
容タンク７はこれにある程度の熱容量を持たせることが
でき、そうすることで、基板Ｓの入替え、イオンビーム
調整等による非イオン注入時にも基板台６や冷媒収容タ
ンク７に蓄冷しておけるので、次のイオン注入処理に直
ちに対応することができる利点もある。また、基板台６
や冷媒収容タンク７はある程度の熱容量を持たせること
ができ、そうすることで冷凍機４の温度設定を精密に制
御することなく、基板Ｓを所定の温度に冷却することが
できるほか、基板台６や冷媒収容タンク７の全体に対し
冷凍機の負荷を均等化させることができ、従って必ずし
もイオンビームパワーに合わせて大きい冷凍機能力を選
択することを要しない。

【００４７】図３は本発明の他の実施形態であるイオン
注入対象基板支持装置Ｃをイオン注入装置におけるター
ゲット室Ｃ３とともに一部を断面で示す概略側面図であ
る。この装置Ｃは、図２に示す装置Ｂに示されるものと
同じ基板台６及び該基板台を回転可能に支持し、且つ、
該基板台を回転駆動するモータＭを備えており、さらに
基板台６にモータＭを介してその回転を許すように接続
された冷媒タンク７０及び該タンクに接続された冷媒循
環装置７００を備えている。

【００４８】冷媒循環装置７００は、その本体部７０１
がターゲット室Ｃ３の外に配置されており、該室壁を気
密に貫通する可撓性冷媒流通管７０２、７０３を介して
タンク７０に接続されている。冷媒タンク７０は図２に
おける熱伝導性屈曲可能部材８が接続されておらず、代
わりに前記の管７０２、７０３が接続されている点を除
いて図２に示す装置Ｂの冷媒収容タンク７と同構造のも
のである。また、図３の装置においても、図２における
と同じヒートパイプＨＰ及びヒートパイプ支持兼シール
部材７２等が設けられている。

【００４９】この装置Ｃによると、イオン注入対象基板
Ｓは基板台６の静電チャックプレート６２に静電吸着保
持され、イオン注入処理される。そのとき、冷媒タンク
７０には故障や劣化の少ない簡素な構造で済む冷媒循環
装置７００を用いて冷媒７Ｌを循環させることができ、
一方、基板台６からタンク７０内へ延びて熱媒凝縮側が
該冷媒７Ｌにて冷却されるヒートパイプＨＰが設けられ
ているから、基板台６、ひいてはそれに支持された基板
Ｓが冷却される。

【００５０】また、基板台６はモータＭにより回転駆動
できるだけでなく、冷媒タンク７０に接続された前記の
可撓性冷媒流通管７０２、７０３が撓むことができるの
で、スキャン駆動装置及び傾斜駆動装置により基板台
６、従ってそれに支持された基板Ｓをイオンビームに対
して移動（スキャン動作）させたり、傾斜させたりで
き、これらの２以上の動作の組み合わせにより基板Ｓ上
のイオン注入すべき領域に均一にイオン注入できる。

【００５１】また、冷媒循環装置７００の本体部７０１
はターゲット室Ｃ３の外に配置してあり、故障の少ない
簡素な構造の冷媒流通管７０２、７０３で冷媒タンク７
０に接続されているだけであるから、従来の基板台に直
接冷媒を流通させる冷却手段を採用する場合に比べて冷
媒の漏洩の恐れは極めて少なくなり、また、管理の手間
も低減する。

【００５２】この装置においても、基板台６に蓄冷して
おけるので、次のイオン注入処理に直ちに対応すること
ができる利点がある。また、基板台６にある程度の熱容
量を持たせることで、冷媒循環装置７００の温度設定を
精密に制御することなく、基板Ｓを所定の温度に冷却す
ることができるほか、冷媒タンク７０内に循環させる冷
媒の全体に対し冷媒循環装置７００の冷却負荷を均等化
させることができ、従って必ずしもイオンビームパワー
に合わせて冷媒循環装置による冷却能力を大きくする必
要がない。

【００５３】

【発明の効果】本発明によると、イオン注入対象基板の
冷却の点で信頼性、安全性が高く、管理の手間が少なく
済むイオン注入対象基板支持装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施形態であるイオン注入対象基板
支持装置の概略側面図である。

【図２】本発明の他の実施形態であるイオン注入対象基
板支持装置の、一部を断面で示す概略側面図である。

【図３】本発明のさらに他の実施形態であるイオン注入
対象基板支持装置の、一部を断面で示す概略側面図であ
る。

【図４】従来例の、一部を断面で示す側面図である。

【符号の説明】

１、６基板台１１、６１ベース部材１２、６２静電チャックプレート２断熱部材３基板台支持部材４冷凍機４１圧縮機ユニット４２冷凍部ユニット４２１低温発生部５、８熱伝導性屈曲可能部材７冷媒収容タンク７０冷媒タンク７００冷媒循環装置７０１装置７００の本体部７０２、７０３可撓性のある冷媒流通管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】イオン注入対象基板を支持するための基板
台であって断熱部材を介して基板台支持手段に支持され
たものと、前記基板台を冷却するための冷凍機とを備え
ており、前記基板台と前記冷凍機の低温発生部とが熱伝
導性屈曲可能部材で相互に接続されていることを特徴と
するイオン注入対象基板支持装置。
【請求項２】イオン注入対象基板を支持するための基板
台と、その近傍に配置された冷媒収容タンクと、前記基
板台から前記冷媒収容タンク内まで延びるヒートパイプ
であって該基板台に熱媒蒸発側が配置されるとともに該
冷媒収容タンクに熱媒凝縮側が配置されたものと、前記
冷媒収容タンク内の冷媒を冷却するための冷凍機とを備
え、前記冷媒収容タンク内冷媒を前記冷凍機の低温発生
部から該冷媒収容タンクへ延設した熱伝導性屈曲可能部
材を介して冷却することを特徴とするイオン注入対象基
板支持装置。
【請求項３】イオン注入対象基板を支持するための基板
台と、その近傍に配置された冷媒タンクと、前記基板台
から前記冷媒タンク内まで延びるヒートパイプであって
該基板台に熱媒蒸発側が配置されるとともに該冷媒タン
クに熱媒凝縮側が配置されたものと、前記冷媒タンクに
冷媒を循環させる手段とを備えたことを特徴とするイオ
ン注入対象基板支持装置。