JPS5921146B2 - イオン注入装置用エンドステ−シヨン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、半導体装置をより多く、効率的に製造でき
るイオン注入装置のエンドステーションに係り、特に連
続真空システムによるキャリアをバッチ処理にてイオン
注入させラる装置に関する。

従来、半導体装置の製造技術におけるイオン注入法に最
も大きな支障を与えていたのは、半導体装置を注入処理
する処理時間と処理コストの点にあつた。すなわち、注
入処理を行なうためには。真空下においてでなければな
らず、そのため真空室を構成し、その中にシリコンウェ
ハなどの半導体装置を運び入れる必要があつた。今日ま
でのその製造技術の第１の例として、大きな真空室内に
おかれたカル−セル上にウェハを個々に載せて室内を高
真空にしてから、該ウェハを１枚ずつ注入処理して、全
てのウエ・・を処理したあとは、該室の真空を破り、大
気圧にしてからウェハを取り出し、次のウェハをセット
するものであろ。

この場合、当然のことながら、大きな室を再び真空に引
くには非常に長い時間を要し、又ウェハを室に出し入れ
するのにはかなりの手間を要するなどして極めて非能率
的であつた。そして、第２の例として、主真空室へウェ
ハを入れる前に予め予備真空室へ入れ、該室内を荒引き
してこれを大気圧に戻すことなく行なう技術がある。

この技術においては、ワエハの１枚１枚を専用のマガジ
ンに入れ更にそれをひとまとめにしてキャリアに載せ、
これを予備真空室から主真空室へ機械的に精密な機構に
よつて行なつている。従つて、処理時間は第１の例より
も短縮されるが、ウェハを取り扱ラオペレータとしては
、必要以上に神経を使わなければならず、また精密な機
構部は応々にして故障を起しやすいという欠点がある。
第３の例として、ワエハの１枚１枚を予備真空室へ送り
、それから、第２の例と同じように、主真空室を大気圧
に戻すことなく注入処理を行なう技術があるが、当然の
ことながら、ウェハの通過と真空シールの点において、
大気中と予備真空室間、予備真空室と主真空室間にはそ
れぞれ性能の優れたゲートバルブを設ける必要がある。
この技術にあつては、処理時間を短縮して処理能力を上
げるには、前記ゲートバルブを非常に多頻度で開閉する
必要がある。ところが、現時点ではこの多頻度開閉に耐
えラるシール材がなく、ふつ素ゴムを素材とするシール
材がある程度である。また、ゲートバルブを１枚のウェ
ハが通過する際には、例えばシール材に該ウェハが引つ
かかるといラような些細な原因のためにウェハの破損と
共にシークール材が損傷されるという事故が発生し．こ
れを復旧させるために多大な時間と労力を強いられると
いう問題点がある。

第４の例として，特開昭５３−３１９６２の如く．主真
空室の前後に予備真空室を設け，ウエハをまとめて専用
のカートリツジに収納し６該カートリツジを搬入側予備
真空室から主真空室へ．並に主真空室から搬出側予備真
空室へ夫々移送する手段として自然滑降を利用した例が
あるが．この例においては６専用の送り台を必要とし、
カートリツジの定位置停止及びその解除に送りねじ機構
を設けているため、一つの処理工程（搬入側予備真空室
から主真空室へ、主真空室から搬出側予備真空室へカー
トリツジを移送）が終了すると、送わ台をまた元の位置
へ戻さなければ次工程へ移行できない。

即ち，主真空室に移送された複数個のウエハを収納する
カートリツジから．ウエハを一枚づつイオン注入処理す
るために６送りねじ機構部を微細かつ正確に動かす必要
があり，そのため該送わねじ機構部の精巧に出来ておＦ
Ｏ．かつその移送時のオーバーランを抑制するため２移
送速度は微速に設計されている。従つて一つの処理工程
を終了してから６送り台をまた元の位置に戻すリターン
速度は微速とならざるをえず６これにより次工程に移る
のに相当のロスタイムが生じ、流れ作業がそこで中断さ
れる不都合がある。

この発明は上述の事柄に留意して提案されたもので６連
続真空システムを主真空室と２つの予備真空室で構成し
．現在半導体製造ラインに広く利用されている標準型キ
ヤリアと溝ピツチが同じかつ外形がほぼ同等の専用キャ
リアを用いることにより，ウエハを個々にピンセツト等
で移しかえることなくキヤリア・ツ一・キヤリア（Ｃａ
ｒｒｉｅｒｔＯｃ釘Ｒｉｅｒ）にて簡単に移しかえする
ことができると共に、そのキヤリアを重力によりガイド
レール上を滑走させて．各真空室への搬入．搬出を行な
い．主真空室にてキャリアからウエハの１枚１枚を摘出
して自動的かつ連続的にイオン注入を行なうための装置
を提供することを目的とする。

この発明の１つの特徴としては，キヤリアを各真空室間
を移動させるために重力による滑走作用を用いているた
め，キヤリアを搬入６搬出する駆動装置を必要としない
ことである。またこの発明の他の特徴としては．キヤリ
アを滑走させることにより搬送するための傾斜角をチャ
ネリング角度（イオン注入角度・・・例えば５〜１０リ
）と関連づけている点である。

すなわち，主真空室内でキヤリアからウエハをハンドリ
ングした際に、すでにウエハが注入位置において他に操
作を必要としないでチヤネリング角度（イオン注入角度
）が設定されるということである。さらにこの発明の他
の特徴としては，前後の各工程とキヤリアをモジユール
として結合させることにより６一連のオートメーシヨン
を構成することができることである。

即ち６上述の従来例の第４の例の欠点を排除するもので
．一つの工程を終了すると、空白時間を置くことなく直
ちに次工程に移ることができることである。以下、本発
明を図に示す１実施例に基いて説明する。

ウエハに注入処理を行なう主真空室１の両側に搬入側の
予備真空室２及び搬出側の予備真空室３がそれぞれゲー
トバルブ４，５を介して連通自在に配置される。

ウエハキヤリア６を第１図の手前位置から予備真空室２
へ運び入れる位置まで送り込むインジエクタ７及び逆に
予備真空室３から搬出されたウエハキャリア６を手前位
置へ送り出すエジエクタ８と各予備真空室２，３との間
にゲートバルブ９，１０が設けられる。主真空室１の上
下には気密を保持するためのフランジ板１１，１２が設
けられ、特に上部のフランジ板１１は各動作の確認と保
守の観点から透明なガラス又は樹脂が用いられる。

主真空室１の内部には、キヤリア６を重量で滑走させる
ために，傾斜ガイド１３が設けられる。この傾斜ガイド
１３はウエハキヤリア６の滑走面において摩擦係数が小
さくなるよう樹脂製のレール又はボールベアリングが設
けられている。１４はチエーン機構からなるウエハキヤ
リア６を定ピツチ駆動するキヤリア定ピツチ駆動装置で
ある。

１４ａはスプロケツト，１４ｂはチエーンである。

チエーンにはキヤリアストツパ一１４ｃ及びキヤリアガ
イド１４ｄが設けられている。１５はウエハ押上装置で
あつて．下側のフランジ板１２に取付けられ．ウエハを
１枚ずつウエハ保持具１６へ押し上げる。

１７は前記ウエハ保持具１６に駆動力を与えるためのウ
エハ保持装置で．１７ａは駆動部連結軸、１７ｂはベロ
ーズ．１７ｃはシリンダーである。

１８は保持具回転装置で、ウエハ保持具１６によつて保
持されたウエハをイオンビームの投射窓１９へ向けるも
ので、駆動部連結軸１８ａを介して図示しない駆動源に
接続されている。

これらウ ．″エハ保持具１６．ウエハ保持装置１７．
保持具回転装置１８はいずれも傾斜ガイド１３とはガイ
ド取付ブリツジ２０によつて積み上げられるようにして
一体構造をなしている。従つて、フランジ板１１を取幻
外すことによｌ）．簡単にこれらを該室 １外へ取り出
しが可能となる。また、プロツク状のはめ込み式や位置
決めピンを用いることによつて組立作業を容易とするこ
とができる。ゲートバルブ４は上下に開閉する弁体４ａ
と弁体固定ローラー４ｂとから主として構成され６この
固定ローラー４ｂは，ウエハキャリア６がゲートバルブ
４の開口部を通過する際のスライド用ローラーの役目と
弁体４ａが閉じた時の気密度を強化するストツバ一の役
目とを兼ねている。

弁体４ａの開閉動力は空気圧シリンダ４ｄ等によりべ
ずローズ筒４ｃ内に収納されたベローズで連結軸を真空
シールした状態で伝えられる。ゲート２＜ルブ５は前記
ゲートバルブ４と同様に構成され，両ゲートバルブ４。
５は対向してある寸法だけ段差をもつて主真空室１に取
付けられている。

また，インジエクタ７と予備真空室２との間に介在する
ゲートバルブ９についてもほぼ同様の構造を有するが，
この種ゲートバルブについては，弁体９ａに動力を伝え
る連結軸の真空シールが不要なので，ゲートバルブ４，
５と比べて構成が小さく簡単にな・る。ゲートバルブ１
０は前記ゲートバルブ９と同様の構造を有し、ゲートバ
ルブ９とは対向してある寸法だけの段差をもつて予備真
空室３とエジエクタ８との間に介在している。予備真空
室２．．３の内部にあトいても，キヤリア６を自然に滑
走させるために，主真空室１内と同様に傾斜ガイド２１
が設けられて｝Ｖ）６２２はウエハキヤリア係合装置で
ある。

なお．図示ぱしてないが．前記両予備真空室２，３には
．荒引用ポンプ及びベント用のリーク弁とがバルブを介
して配管に接続されている。インジエクタ７は図の手前
側からキヤリア６を予備真空室２の入口まで運び、その
位置にあ・いて．前記傾斜ガイド１３，２１と同じ傾斜
角を有するインジエクタ７内部のキヤリア搬入装置７ａ
が上下して．キヤリア６を予備真空室２へ搬入するもの
である。

また、キヤリア６を数個並べてインジエクタ７に載せて
おけば，予備真空室２のキヤリア６がなくなつた場合．
次々と運ぴ入れることもできる。従つて、インジエクタ
７において．ある程度キヤリアをストツクしておくこと
ができるし．また．インジエクタ７のキヤリア６の運ば
れるキヤリアトラツクを長くして前段の工程よりキヤリ
ア６をモジユールとしてつないでおくことにより６一連
のオートメーシヨン化を可能とすることが可能となる。
同様に、エジエクタ８はインジエクタ７とは逆に予備真
空室３から搬出されたキヤリア６をキヤリア搬出装置８
ａで受け、エジエクタ８のキヤリアトラツクから図の手
前側にキヤリア６を運び出す装置で，このエジエクタ８
においても，ある程度のキヤリア６をストツクすること
ができるので２後段の工程とキヤリアトラツクとつなぐ
ことにより一連のオートメーシヨン化が可能となる。

次にキヤリア６の流れとこのキヤリア６に収納されてい
るウエハの流れを追いながら説明する。２５枚のウエハ
を収納したウエハキヤリア６はインジエクタ７により予
備真空室２の入口に配置されたゲートバルブ９の開口部
へ運ばれる。

この予備真空室２がベントされ大気圧になつた状態で始
めて，ゲートバルブ９の弁体９ａが開き、同時にインジ
エクタ７のキヤリア搬入装置７ａの働きによつて．キヤ
リア６は予備真空室２に搬入される。ゲートバルブ９が
閉じると荒引が始まり、予備真空室２内の圧力が所定値
に達すると６ゲートバルブ４の弁体４ａが開き，予備真
空室２の内部のキヤリア係合装置２２の停止解除により
１キヤリア６は重力により滑走を始める。そして、主真
空室１内のキャリア定ピツチ駆動装置１４のキヤリアス
トツパ一１４ｃ１ｆＣより停止する。主真空室１には．
図示しないが．例えば拡散ポンプを使つた真空排気系が
連結されている。ゲートバルブ４が開口することにより
該室１内の真空度は低下するが，大気圧に開放されたわ
けではないので．ゲートバルブ４が閉じることにより，
すぐに主真空室１内は本来の真空度１×１０−６Ｔ０ｒ
ｒ以下に回復する。真空度の回復と同時に６キヤリア６
内のウエハは押上げられ（ＬＩＦＴ）保持具１６で保持
（ＨＯＬＤ）されてから，注入窓１９の方向に回転（Ｔ
ＵＲＮ）するといつた状態を順次経て処理される。これ
が終ると逆の順序を経て再びウエハキヤリア６内に収納
される。次に，キヤリア定ピツチ駆動装置１４が作動し
６チエーン１４ｂがーピツチ分進めると同時に，該チエ
ーン１４ｂに設けられているキヤリアガイド１４ｄによ
り，ウェハギア゛リア６が押されて該ウエハキヤリア６
がウエハー枚分正確に移動する。かくの如くしてウエハ
が一枚づつ連続かつ自動的に順次イオン注入処理が行わ
れる。全てのウエハの注入処理が終了するとゲートバル
ブ５が開口し，キヤリア６は予備真空室３へ重力により
滑走し、キヤリア係合装置２２のキヤリアストツパ一２
２ａにより停止させられる。

これと同時にゲートバルブ５は閉じる。この場合，予備
真空室３はゲートバルブ５が開口する前に荒引されて所
定の真空度に到達していることは言うまでもない。次に
予備真空室２に次のキヤリア６が用意されているときは
．同様にしてゲートバルブ４を開口して，キヤリア６を
主真空室１内に搬入し同様の処理が行なわれる。予備真
空室３にキヤリア６が搬入されゲートバルブ５が閉じら
れると．例えばＮ２ガスなどでベントされ大気圧に充気
される。

この予備真空室３内が大気圧になると．ゲートバルブ１
０が開口し６キヤリア係合装置２２の停止解除によ／！
）６エジエクタ８のキヤリア搬出装置８ａにより、キヤ
リア６は受け止められ．エジエクタ８のキヤリアトラツ
クにおろされた後．図の手前側に運ばれて停止させられ
る。以上６詳述したように．この発明によれば，主真空
室１に搬入側及び搬出側の予備真空室２，３を連設する
と共に．前記各真空室１，２，３間において，傾斜ガイ
ド１３，２１上を複数のウエハを収納したウエハキヤリ
ア６を重力による自然滑走させる技術と，該ウエハキヤ
リア６の滑走を開始及び終了させるウエハキヤリア係合
装置２２と６イオン注入処理を連続かつ正確に行なわし
める送り機構即ち、チエーン機構からなるキヤリア定ピ
ツチ駆動機構１４を組合せることにより，インジエクタ
７．エジエクタ８をそれぞれの前後の工程とキヤリアト
ラツクによつて結ぶことにより．注入処理工程を含む工
程をオートメーシヨン化することができる。

従つて，イオン注入装置における半導体装置の製造技術
を飛躍的に向上させるとともに，ウエハの処理時間及び
処理コストの面で非常な利点が得られるという効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す側断面図、第２図は第
１図に示すものの斜視図である。 １・・・主真空室．２・・・搬入側の予備真空室６３・
・・搬出側の予備真空室、１３・・・傾斜ガイド．１４
・・・キヤリア定ピツチ駆動装置．２１・・・傾斜ガイ
ド６２２・・・キヤリア係合装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 主真空室と、この主真空室とゲートバルブを介して
   隣接する搬入側及び搬出側の予備真空室と、前記各真空
   室内に配置された傾斜ガイドと、ウェハを収納したキャ
   リアを重力による自然滑走を制御するキャリア係合装置
   と、キャリアを連続搬送させるチェーン機構からなるキ
   ャリア定ピッチ駆動装置とからなり、かつ傾斜ガイドの
   傾斜角をイオン注入角度（チヤネリング角度）と同じく
   したことを特徴としたイオン注入装置用エンドステーシ
   ョン。