JPS6255854A - 半導体ウエハ−用イオン注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体ウェハーの重量に左右される力を利用し
てウェハーを所定位置にクランプさせ、ウェハーの変形
等をなくすとともにイオンビームをウェハー面全体に作
用させてビームのオーバースキャンを最小化した半導体
ウエノ）−用イオン注入装置に関する。

（従来の技術） 半導体ウェハーのドーピングに使用するイオン注入装置
では、下記の基準がきわめて重要であると考えられる。

ａ）注入イオンはウェハー面上に一様に分布しなければ
ならない。

ｂ）ウェハーのいかなる部分もクランプやその他の保持
部材で遮ぎられてはならない。

Ｃ）クランプやその他の保持部材の位置決めは、これら
のクランプや保持部材からウェハー上に物質がスパッタ
リングされるものであってはならない。

ｄ）注入装置は、単位時間あたり多数のウェハーを処理
できること。

ｅ）注入エネルギーのためウェハーに発生する熱を効率
的に除去して、ウェハー温度を制御するＩＪｔ要がある
。

ｆ）ターゲット・チャンバの動作のために生じる粒子が
ウェハー上に定着しないようにする必要がある。

ｇ）イオン・ビーム電流を正確にかつ頻繁に監視し、注
入量を妥当なものとする。

ｈ）注入行程を通じてウェハーが物理的損傷を被らない
よう保護しなければならない。

ｉ）イオン・ビームは、ウェハーのすべての点で、ウェ
ハーの結晶面からみて所望の角度でウェハー面に作用し
なければならない。

従来の使用ターゲット・チャンバでは、上記の基準のす
べてを同時に達成することができない。因みに、上記（
ｅ）の冷却要求条件は、クランプを使用してウェハーを
固体の伝導媒体または気体冷却媒体を含有する所要のシ
ールに圧迫する必要がある。かかるクランプのため、ウ
ェハー領域の一部が遮ぎられ、クランプ物質がウェハー
上にスパッタされ、ウェハー表面からフォトレジストが
取り除かれることによって粒子が発生し、ウェハーが変
形することがあるため、イオン・ビームが同一角度でウ
ェハー面全体に作用を及ぼさなくなる。また、クランプ
によってウェハーが破損する危険がある。何故なら、ク
ランプ力がウェハー面に一様に加わらないことがあるか
らである。

イオン注入装置にスピン・ディスクを使用することは、
ライディング１こ許諾した米国特許第４．２５４．７９
７号で示されているとおり、当該技術で公知であり、遠
心力の使用はマークに許諾した米国特許第４，１５５，
９１１号に示されているとおりである。しかしながら、
これらの従来技術のいずれの機構をもってしても、上記
の基準のすべてを満足することはできない。特許第４，
２５４，７９７号で示された構造においては、ディスク
の非スピン時、ウェハーを保持するために、なおりラン
プを使用しなければならない。特許第４．１５５．０１
１号で示された構造においては、一様な注入角度とする
にはドラムの直径をきわめて大きくしなければならない
。ライディングに許諾された米国特許第４，２５４，７
９７号で示されたごとき機械式スキャニングを使用する
イオン注入装置では、ターゲットにおけるビームの形状
はイオン源抽出開口部の形状によって決定され、一般に
は延長矩形である。このため、ロビンソン等に許諾され
た米国特許第４，３４６．５０ｊ号に示されるごとく、
スリット形状のビームをディスクの接線方向に向けるこ
とができる。ただし、ビーム電流が減少すると、ビーム
のサイズは減少し、たいへん微妙なラインとなることが
ある。このため、ビームのラインが切れ切れ状態、いわ
ゆる「ストライビング」効果を生じることとなり、注入
が一様でなくなる。

（発明が解決しようとする問題点） 上記ストライプ効果の発生を除くためビームをディスク
から半径方向に向けると、良好な一様性と良好な熱特性
が得られる。しかしながら、かかる構成ではオーバース
キャンが増加し、従ってビームの使用が効率的でなくな
るという問題点がある。

以上のことから、従来技術では、ビーム方向の選択は、
ビームの効率的な使用とスキャンの一様性との間の妥協
により行なっている。

本発明は、上記事情に鑑みてこの問題点を容易に、しか
も非常に効果的に解決する半導体ウェハー用イオン注入
装置を提供することを目的としている。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の半導体ウェハー用イ
オン注入装置は、ハウジング内で回転するように取付け
たキャリアがウェハーを受取る受取り面を有するウェハ
ースティジョンに沿い重力によって摺動するような角度
で配置され、キャリアを回転させる駆動手段の動作は前
ステーションのそれぞれを前記ポートに隣接する位置に
合わせて割出し可能となっており、しかも前記ステーシ
ョンそれぞれがウェハー受は取り面上に配置され、ウェ
ハーの端部と係合可能な第１ストップ手段を有すること
を特徴としている。

本発明をもってすれば、上述のａ〜ｉにおける規準をす
べて満足することができる。本発明は、ウェハーに加え
る必要のあるクランプ力をボディー・フォース（ｂｏｄ
ｙ　ｆｏｒｃｅ）によって実現するターゲット・チ、ヤ
ンバーを提供することを１側面とするものである。

ボディー・フォースとは即ち、重力、加速度および磁気
力等、ウェハーの質量によって左右される力、もしくは
静電方丈たは気体圧力等、表面積によって左右される力
である。敷９寸すれハ、本発明になるターゲット・チャ
ンバは、ウェハーを受取る浅い皿形態の回転ディスクを
有しているため、比較的高い回転速度によって生じる遠
心力で、ウェハーをディスクに押しつけることとなる。

本発明によれば、ウェハー・ディスクは従来技術に共通
する垂直方向から傾けであるため、着脱行程時、ウェハ
ーは重力によってディスク上に保持することができる。

イオン注入の処理時、ウェハーとクランプする手段とし
て、往々にして真空が使用されている。しかし、本出願
では、ウェハーの粒子汚染を防止するためディスクにス
ピンをかけないうちに真空チャンバからの排出を行うの
が望ましいことが判明した。

ディスクを水平方向に向けて、着脱時ウェハーをディス
ク上に保持する要求条件を満足することもできるが、こ
れは望ましくない。例数なら、これは、垂直のビーム・
ラインを特徴とする特許このビーム・ラインの長さは、
注入装置の通常のシーリング高さ内への取付けを阻害す
るものだからである。また、破片や濃縮物質がビームラ
インからウェハー上に落下することがある。

本発明では、ディスクを水平（または垂直）から３０度
二６０度傾けているため、これに応じてビームラインも
傾いている。そもそも、ディスクは垂直から十分傾けて
、ウェハーをディスクのすべての点にかかる重力によっ
て所定の位置に維持しなけれはならず、またディスクは
水平から十分傾けて、ビームラインが標準シーリングを
阻害しないようにしなければならない。

本発明の別の重要な点はウェハーの冷却である。イオン
注入を受けるウェハーの冷却方法としては、エラストマ
ー基材への伝導が採用されている。従って、冷却の度合
いは、エラストマーとウェハー間の接触圧にある程度依
存する。

ディスクの速度が妥当な場合、遠心力で達成可能な接触
圧は有効範囲の下方端である。従って４、比較的高いビ
ーム出力については、液体冷却基材が必要だと考えられ
る。

本発明では、チャンバは、ローディング時、連続流の乾
燥気体によって清浄され、この気体は小さなローディン
グ・ポートを通ってチャンバから退出する。ローディン
グにあたってはチャンバ全体が開放することはなく、比
較的小さなこのポートだけが開放する。ウェハーのロー
ドは、ディスクを回転させてウェハーをローディング・
ポートめ前面に位置決めし、真空チャックでポートを通
してウェハーを抽出し、空きウェハー位置をローティン
グ・ポートの前面に再位置決めし、また第２真空チヤツ
クで新しいウェハーを設置することによって、行われる
。

注入の均一性を高めるため、本発明はまた、その軸の回
りに傾けたイオン・ビームを提供する。

（作用） 本発明は半導体ウェハーを回転ターゲット・ディスクと
接触させて、もっばらボデ４−・フォース（ｂｏｄｙ　
ｆｏｒｃｅ）で維持するため、ウェハー面に接触する部
材をクランプする必要がなくなる。ディスクの軸は傾い
ており、ディスクは傾斜リムのついた浅い皿の形状とな
っていて、？ｌウェハー受取りステーションがリムの内
面に形成されている。遠心力により、ウェハーを冷却デ
ィスクに押しつける。各ウェハー受取りステーションは
、ローディング時およびディスクのスピン時、ウェハー
と係合するフェンス構造を有しており、このフェンス構
造は弾力があるので、ウェハーの損傷と粒子による汚染
は最小化される。

また、本発明の別の側面として上記問題点を解決するた
めの方法は、ディスクに対する完全な接線方向からビー
ムを幾分傾ける手段を設けるというものである。かかる
方向のため、放射ビーム・イメージは低ビーム電流で平
坦で十分な幅をもつこととなり、「ストライビング効果
」を回避しつつ、オーバースキャンは最小化されること
となる。

（実施例） 以下図面では、イオン注入装置を原則として番号１０で
表すが、このイオン注入装置は、イオン源１２、分析マ
グネット１４、およびターゲット・チャンバ１６から構
成されている。イオン源および分析マグネットは第１キ
ヤビネツト１８に入っている。そのほかこの第１キヤビ
ネツト内にあるのは、所望の種類のイオンのビームを形
成し、また、このビームを加速し焦点決めするのに必要
な電力構成部品および制御構成部品である。かかる構成
部品は当該技術では公知であって、本発明の一部を成す
ものではなむ）。

本発明の構成要素であるターゲット・チャンバは第２キ
ヤビネツト２２内に入っている。この第２キヤビネツト
はビーム・ライン２０を取囲むダクト２４によって第１
キヤビネツトに連結されている。

第１図、ないし第３図に示すごとく、イオン注入装置１
０の構成は、ビーム・ラインが実質的に４５度の角度で
ターゲット・チャンバに入るようになっている。以下に
さらに詳しく説明するが、このことにより、ウェハーを
ターゲット・チャンバに着脱する際、重力の利用が可能
となる。ターゲット・チャンバ１６を構成するのは、入
口側真空チャンバ２６、このチャンバと連絡する主要真
空チャンバ２８、ディスク割出し・駆動システム３０、
ディスク・スキャン・システム３２、真空チャンバ排出
用の第１低温ポンプ５４、入口側・チャンバの流量を制
御する第１バルブ３５、および主要真空チャンバ排出用
の第２低温ポンプ３６である。ターゲット・チャンバ１
６は可動ラック３Ｂ上に取付けられているため、注入装
置のウェハー・ディスク・アセンブリの取外し・交換が
簡易化され、あるウェハー・サイズから他のウェハー・
サイズへの切換や、ターゲット・チャンバでの保守手順
の実行が容易である。

第３図、ないし第５図をみればよく分るとおり、主要真
空チャンバ２８は基礎部材４２とカバー４４とを具備し
ているが、このカバーは基礎部材から吊下げられている
。カバ・−はピボット、アセンブリ４６によって基部に
取付けられ、ラッチ機構４８によりとめられている。

原則として番号５０で示すウェハー・ディスク・アセン
ブリはカバー４４上に回転できるように取付けられてい
て、外部に設置した割出し駆動モータ３０により駆動さ
れる。ディスク・アセンブリ５０および駆動モータ５０
は真空面シール・プレート５２上に取付けられているが
、この真空面シール・プレートはカバー４４から半径方
向に移動可能であって、ディスクのスキャン移動は半径
方向となる。面シール・プレートの構成およびカバーに
対するその関係は、米国特許第４，２２９．６５５号に
示されているものと本質的に同一であって、この米国特
許は受託者に付与されたものであるが、参照によって本
出願に盛込む。

面シール−プレート５２は、カバーやアセンブリに固定
したシャフト５８に沿って移動可能な直線状のベアリン
グ・アセンブリ５４および５６によって支持されている
１ディスク用の駆動シャフトは、フェロフルイブイック
（フェロフルイブイック社の商標）シールおよびベアリ
ング・アセンブリ６１中を延びてカバー中のスロット（
図示していない）に入り、ブラケット６３でカバーに取
付けたスキャン・モータ６０により半径方向に移動する
。なお、このスキャン・モータは、シール・プレートに
固定した駆動ナツト６４を含むリードスクリュー・アセ
ンフリ６２を駆動するものである。

ディスク・アセンブリは、第４図の実線部と破線部間を
、制御されて半径方向に移動するため、ウェハーへの注
入は一様なものとなる。本発明で使用する制御システム
は、ジョフレイ・ライディングに許諾された米国特許第
４，２３４，７９７号で開示されているものと本質的に
同一である。

この米国特許は受託者に付与されたものであり、参照に
よって本出願に盛込む。ディスク・アセンブリが破線位
置にある場合には、以下に説明するごとく、このディス
ク・アセンブリは、ローディング・ポート６６とアンロ
ーディング・ポート６７とに一致している（第３図参照
）。

第４図に示す如く、第２低温ポンプ５６にはインレット
６８があって、真空チャンバ基礎部材４２上に取付けた
バルブ・アセンブリ７０に連結されている。バルブ・ア
センブリにはフランジ７４のついた継手があって、真空
チャンバにボルト締めしであるか、別の方法で取付けら
れていて、０リングでシールされている。フランジは基
礎部材中をインレット開口部の内方に延びていて、バル
ブ・シート７６を規定している。バルブ・プレート・ア
センブリ７８は継手７２に対向して位置決めされており
、カバー４４に取付けられている。バルブ・プレート・
アセンブリを構成するものは、バルブ・シートと係合可
能な円状のバルブ・プレート８０、ならびにリニア・ア
クチュエータ８２であって、このリニア・アクチュエー
タの動作は、バルブ・プレートを、第４図の実線で示す
第１開位置と破線で示すバルブシート７６と係合するｇ
２閉位置との間で移動可能とするものである。

第６図および第７図をみれば分るとおり、ウェハー・デ
ィスク・アセンブリ５０は、ハブ８４と複数のディスク
・セグメント８６とを具備していて、このディスク−セ
グメントはハブ内に形成された環状チャンネル内に受取
られ、ロック・リング８８およびネジ９０によりハブで
保持されている。なお、ロック・リング８８はハブにボ
ルト締めされている。本明細書で図示した実施例では、
５つのセグメント８６があって、このそれぞれの構成は
、直径１２５■のウェハーを４つ受墳ることができるも
のである。この構造により、各セグメンｔの交換・保守
が容易となり、またあるウェハー・サイズから別のウェ
ハー・サイズへの変更も容易となる。因みに、図示のデ
ィスク・アセンブリは直径１２５■のウェハーを２０個
収容することができるが、このディスク・アセンブリを
変更して、直径８２．５ｍ’−）　’７　工／’ｉ　−
ヲ３ｏ個、直径１００鱈のウェハーを２５個、直径１５
０■のウェハーを１５個、ないし直径２００　ｗｍのウ
ェハー’１−１０個収容するのも容易である。また、他
の構成も可能であることが分ろう。

第７図に示すごとく、ハブ８４はシール、ベアリング・
アセンブリ６１に固定されているため、チャンバ２８内
の真空はよく保全される。“シール・ベアリング・アセ
ンブリは商品として入手できるものであり、本明細書で
は詳しく説明しない。

セグメント８６はそれぞれ、本質的に同一であって、ハ
ブの回転−に垂直な第１内方部９４と、第１内方部９４
に対して一定の角度をなす第２外方リム部９Ｂとから構
成されている。セグメント８６がハブ８４上でアセンブ
リされると、ある角度で曲ったリムのついた浅い皿を形
成し、この皿の上にウェハーを受取る。図示の実施例で
は、イオン・ビームは６度の角度でディスク軸と交差す
る。従って、ディスク軸に対するリム角度は１３度であ
って、特許第４，２５４．７９　ｙ号に述べであるとお
り１，７度の常用注入角度が得られる。本明細書に図示
しであるとおり、セグメントはそれぞれ、４つの規定ウ
ェハー・ステーション１００ａ−１００ｄを有していて
、ウェハー　１０２（ステーション１００ｂ詔よぴ１０
０Ｃでだけ図示）を受取って、注入する。

第６図および第８図を見れば分るとおり、ウェハーＯス
テーション１００はそれぞれ、底部表面をもち、本質的
にディスク・セグメントの角度のついた外方リム部９８
の延長である第１凹部１０４と、ウェハーを受取る浅い
円状の凹部１（１（Ｓと、セグメントの外方端部の中央
に形成され、ウェハーの真空チャンバへの着脱に使う真
空チャック６９の間隙部となるおおむねＵ形状の凹部１
０８とで規定される。クロス形状のチャンネル１１０が
凹部１０６の中央に形成され、以下でさらに詳しく説明
するごとく、圧力・真空分布チャンネルとして使用され
る。

ウェハーをローディング・ボート６６に挿入した時点で
は、ディスク５０はある角ｇで水平方向を向いているの
で、ウェハーは第６図の矢印Ａの方向へ重力でスライド
して、ウェハー・ステーション１０Ｇに入る。本発明で
は、ディスクを割出してロードやアンロードを行う際に
は、ウェハーを捕捉・保持し、ディスクを回すときには
ウェハーに遠心力がかからないようにする手段が設けら
れている。

第６図、第９図および第１０図を見れば分るとおり、各
ステーションには、一対の第１フェンス部材１２６が含
まれていて、ウェハーがスライドしてこれに接触した場
合、わずかながら偏向するようになっている。周矧のよ
うに、半導体ウェハーはたいへんもろく、ウェハーの破
損を最小化するこ′と、またウェハー面と注入装置の構
成部品との間の相対運動を最小化することがきわめて重
要である。同時に、ウェハーはディスク上に正確に位置
決めしなければならない。

本明細書で図示した実施例では、各フェンス部材１２６
は、第１および第２のテーパ状脚部−１２８，１３０を
もつＬ型の金属部材形状となっていて、脚部の交差部で
ネジ１３１によりディスクに取付′　　けられている。

ウェハーがディスクを滑り下りると、脚部１２８および
１３０と接触するが、この脚部はわずかながら偏向して
、スライド・ウェハーのエネルギーを吸収し、しかも過
剰のウェハー接触力を伴うことはない。脚部がその非偏
向位置に戻ると、第６図に示すごとく、ウニ／％−は所
定の位置に保持されて、注入が行われる。

ウェハーがまず真空チャンバ内に挿入されると、ウェハ
ーはステーション１００の外側に隣接して配置しである
第２フェンス部材１３２上に置かれる。第１０図を見れ
ば分るとおり、各第２フェンス部材１３２は実質的に矩
形インサートの形状を有していて、外方リム部９８の面
に形成された凹部で受取られる。このインサートは、デ
ィスクにピン留めした基部１３４と、矩形穴がある基部
の片持ばり状延長部のスプリング部材１３６とを有して
いて、このスプリング部材１３６はウニへ−受取り凹部
１０６の半径かられずかながらずれた平行スプリング板
１３７，１３７を形成している。ディスクの回転時では
、フェンス部材１３２は、その弾力をもって、ウェハー
１００に遠心力が働らかないようにする。自ら分るとお
り、遠心力の作用が及ぶと、スプリング部材１３６はわ
ずかばかり偏向する。

さて、第６図および第８図を参照されたい。

ウェハー１０２をまず真空チ・ヤン・パ内に挿入する際
には、ステーション１００に正しく位置決めすることが
重要である。従って、ウエノ飄−ヲフェンス部材１２６
に載置するにあたり、ウェハーに作用する遠心力がない
場合には、ウェハーを移動して第２フエン曵部材１３２
と係合させ、着脱動作時、フェンスを当該位置に保持す
る手段を設けている。

ウェハーをまず所定の位置に移動させることを目的とし
て、第６図に断面で示すアクチュエータ・アーム１６０
が、ロード・ポート６６に隣接するチャンバ基部４２に
取付けた／’％ウジング１６２からディスク面に形成し
た凹部１６４内へと延びていて、その動作によってウェ
ハーをディスク面の外方へ半径方向に移動させることが
できる。アクチュエータ・アームは、ハウジンク１６２
上に取付けたシリンダ状のアクチュエータ１６６によっ
て移動する（第３因）。このシリンダ状アクチュエータ
の動作は、アームにアクチュエータの軸を中心とした回
転運動を与えてウェハーの端部ど係合させるほか、軸に
沿う直線運動を与えてウェハーをスライドさせ、第２フ
ェンス部材１３２と係合させるものである。アクチュエ
ータは、設計上の通常の配慮に応じて、電気式でも、機
械式でも、この両者の組合せでもよいが、これ自体は本
発明の１部を成すものではない◎ 第６図および第８図を見れば分ると泊り、ウェハーの背
後を真空とし、ウェハーをまずフェンスから所定の位置
に保持することを目的として、クロス・チャンネル１１
０が設けられている。

第８図によく示されているとおり、チャンネル形状のイ
ンサート１１１および１１２を凹部１１０で受取ってい
るが、これらのインサートはマニフォールドとして使用
され、そこに形成された複数の小さな開口部１１３によ
り真空ないし圧力をウェハーの下側に配分する。

処理時、ウェハーの冷却〔効果〕を高めるため、凹部１
０６にＲＴＶ材料の層１１４をコーティングし、開口部
１１３に対応して穴を設けている。

第４図および第８因を見ると分るとおり、ディスク・ア
センブリ５０が第４図の破線位置に移ってウェハーをロ
ードすると、ディスクは、各ステーション１００でその
下側に溶接ないし別の方法で留められている継手１１８
がバルブ・ユニット１２０と一致し、係合する位置に移
動し、バルブ・ユニット１２０の動作により、選別的に
継手が真空となるか、これに圧力が加えられるかする。

ロード行程時には、継手が真空となって、継手１１Ｂ、
ディスク中に形成されたポート１２１およびインサート
１１１．１１２を通じて、ステーション１００に位置決
めされたウェハーの下側が真空となる。この領域が排気
されると、ウェハーはＲＴＶ材料としっかり係合したま
まとなるので、真空源が断たれ、ディスクが割出されて
継手１１８が動き、この継手とバルブ・ユニッＮ２Ｇ・
との係合が外れ、次のステーション１ｏｏノ継手が所定
の位置に移動して、真空となる。

注入行程が完了すると、継手１１８が再びバルブ・ユニ
ット１２０と係合し、圧力がウェハー下の領域に加えら
れて、ＲＴＶ層からウェハーが解放され、アンロードが
行われる。

第６図ないし第８図および第１１図を見ると分るとおり
、セグメント８６はそれぞれ、原則として番号１４０で
示す液体冷却システムを有している。この液体冷却シス
テムを構成するのは、セグメントの下側に形成された溝
で受取り、ウェハー・ステーション１００下方のセグメ
ント領域のヘビのように曲りくねって配置された冷却剤
管、ならびにセグメントに形成された内部通路１４４で
ある。第６図および第８図に示されているとおり、冷却
システムは、インレフト端部１４６および回転マニフォ
ールド１４８を通じて冷却剤源（図示していない）に連
結されたアウトレット端部１４７をもつ冷却剤管１４２
、ならびにセグメントを相互連結する連結管１５０Ｊ！
ｊ−有している。

本発明の別の側面として、注入イオンをウェハー面に均
一に分布せしめる手段を設けている。

本発明では、これは、イオン・ビームの縦軸をディスク
５０の半径伝いに方向づけないようビームを傾けること
によって行うが、一般には、機械式スキャニングを使用
する従来技術のイオン注入装置と同じである。ロビンソ
ン等に許諾された米国特許第４ｊＪ４５０１号およびコ
ー等に許諾された米国特許第ａ、ａ１１．４４９号に示
されているごとく、ビームそれ自体の形状、および第１
２図に示す注入装置のターゲット領域でビーム２０を発
生するのに必要な装置は、当該技術では公知である。

第１図、第２図および第１２図に示されているとおり、
所望のビーム方位は、イオン源１２と関連抽出開口部（
°図示していない）とを方向付け、ビーム・ライン２０
がビーム・ポート２１に入る際、第１２図に示す形態と
なるように、即ち、ビーム・ラインをディスクの半径に
平行なうインから角度αだけ傾けるようにすることによ
って、得られる。角度αの実際の値は重要とは考えられ
ないが、図示のごとく４５度にすると良好な結果が得ら
れた。

かくして１図示の傾斜ビームライン２０により、ディス
クと正接するビームによって発生する可能性のある「ス
トライビング」効果が回避されるほか、ディスクの半径
方向に向いた延長ビームによって生じる無視せざるべき
オーバースキャンの非効率性が回避される。第１２図に
示すごとく、ディスク５ｏは半径Ｒに沿い、矢印Ｓの方
向にスキャンされる。ビーム２ｏが図示のような方向に
あると、ディスクの半径方向へのスキャニングによって
形成される放射ビーム領域により、オーパブキャニング
は最小トナリ、正接ビームのストライビング効果が回避
される。

動作 注入サイクルは、バルブ７８を閉じてシステムの残余の
部分の真空を維持し、ついでロード・ポート６６Ｊｉ−
開くことによって開始される０っぎにスキャン・モータ
６ｏを起動することにより、ディスク・アセンブリ５ｏ
は、第６図の破線部へ移動する＠ディスクがロード・ポ
ートに隣接する所定位置にあると、割出し、駆動モータ
３０が割出しモードで起動され、各ウェハー・ステーシ
ョンをステップ状に動かしてロード・ポートに設置し、
ウェハーがロードされる。ついで、ウェハー１０２をチ
ャンバ２８に挿入するが、この場合、ウェハー・チャッ
ク６９を自動化ウェハー送りシステムとともに用いるの
が望ましい。

ウェハー１０２がステーション１００に挿入されテ、チ
ャックから解放されると、ウェハーハ第６図に示す矢印
の方向に重力でスライドし、フェンス１２６と係合する
。ついで、アクチュエータ・アーム１６０が移動して、
ウェハーを第２フェンス部材１３２に対して位置決めす
るとともに、バルブ・ユニット１２０によりウェハー下
方の領域が瞬間的に真空となって、ウェハーはウェハ′
　−・ステーション上のＲＴＶフイルムトシっかり係合
する。その後、ステーション１ｏｏカスへてウェハーを
受取るまで、ディスク・アセンブリを後続位置に割出す
ことができる。

ローディングが完了すると、ロード・ボートが閉じ、バ
ルブ７８が開き、また低温ポンプ３６が起動して、チャ
ンバ２８の排出を行う。正規の動作真空度が達成される
と、イオン源１２がイオン・ビーム２０の形成に関与す
る他の部材とともに作動し、ビーム２０が第１２図に示
す方向でボート２１に入る。同時に、割出し・駆動モー
タ３０が駆動モードで起動され、ディスク・アセンブリ
５０を比較的速い速度（例えば、１１００　ｒｐｍ　Ｓ
−１５０Ｏｒｐｍ）で回転させ、またスキャン・システ
ム３２が起動されて、第４図の実線位置と破線位置間で
ディスク・アセンブリをスキャンする。注入行程時では
、ウェハー１０２は第２フェンス部材１３２に対して所
定の位置に維持され、おもに遠心力成分により（挿入Ｒ
ＴＶ層１１４を介して）冷却ディスク・アセンブリと係
合する。当然のことながら、上記行程のいかなるときで
も、ウェハーの活性面がクランプ部材と係合することは
ない。

注入が完了すると、ディスクは最外部のスキャン位置で
停止し、ウェハーはアンローディング・ボートに隣接し
た所定の位置に置かれる。

各ステーションがアンローディング・ボートに割出され
ると、当該ボートのバルブ・ユニットが起動され、ウェ
ハー下方の領域に圧力が加えられて、ウェハーは確実に
ＲＴＶフィルムから外れる。ついで、ウェハーは凹部１
０８に挿入された真空チャックと係合し、チャンバから
取外される。実際の動作サイクルでは、自動取扱い手段
により、ウェハーの着脱は同時に行うことができる。

（発明の効果） 以上、説明したことから明らかなように、本発明はウェ
ハーの重力の作用により、ウニ／％　−をウェハーステ
ィジョンにクランプ可能となるようにウェハーの端部と
係合可能な第１ストッパ手段を有しているので、ウェハ
ーの変形をなくすとともにイオンビニムが同一角度でウ
ェハー面全体に作用するためスパッタリングやストライ
ビング状態を生じさせずに装置の効率化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る実施例のイオン注入装置の一部
概略正面図、 第２図は、第１図に示したイオン注入装置の一部概略正
面図、 第３図は、本実施例におけるターゲット・チャンバの平
面図、 第４図は、本実施例におけるターゲット・チャンバの部
分断面図、 第５図は、第４図からおおむね９０度自回転せたターゲ
ット・チャンバの別の部分断面図、第６図は、本実施例
におけるウニ／’ｉ−・ディスクの部分平面図である。 第７図は、ウェハー・ディスク書アセンブリの断面図、 第８図は、第１１図のライン８−８で切取った断面図、 第９図は、本実施例における第１フェンス部材の拡大平
面図である。 第１０図は、本実施例における第２フェンス部材の拡大
平面図、 第１１図は、第６図に示したディスク・セグメントのう
ちのひとつの下側の平面図、第１２図は、第３図の一部
分の拡大概略図である。 １０・・・イオン注入装置　　１２・・・イオン源１６
・・・ターゲットチャンバー　　　２０・・・ビームラ
イン３０・・・ディスク割出し駆動システム３２・・テ
ィスフスキャンシステム１００・・・ウニノーステーシ
ョン　　　１０２・・・ウェハー１２６・・・第１フェ
ンス部材

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔１〕ハウジングと、該ハウジング内に回転するように
   取付けたキャリアと、該キャリア上に形成され、それぞ
   れがほぼ平坦なウェハー受取り面を有する複数のウェハ
   ー・ステーションと、前記キャリアを回転させる駆動手
   段と、前記ハウジング内の所定位置に形成され、ウェハ
   ーを前記ウェハー・ステーションに着脱する際の通路と
   なるすくなくともひとつのポートとを備えた半導体ウェ
   ハー用イオン注入装置において、前記キャリアは、前記
   ステーションに着脱されるウェハーが前記ウェハー受取
   り面に沿い重力によって摺動するような角度で配置され
   、前記駆動手段の動作は前記ステーションのそれぞれを
   前記ポートに隣接する位置に合わせて割出し可能となっ
   ており、しかも、前記ステーションのそれぞれが前記ウ
   ェハー受取り面上に配置されウェハーの端部と係合可能
   な第１ストップ手段を有することを特徴とする、半導体
   ウェハー用イオン注入装置。 〔２〕前記第１ストップ手段の係合点から直径上の対向
   する点でウェハー端部と係合可能な第２ストップ手段を
   具備する、特許請求の範囲第１項記載の装置。 〔３〕前記第１ストップ手段は弾性があって、ウェハー
   の前記ウェハー受取り面に沿う摺動によって接触すると
   偏向し得ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の装置。 〔４〕前記キャリアは浅い皿状のディスクを有するが、
   該ディスクはその回転軸方向に一定角度で傾斜するリム
   部を有し、該リム部の内面に前記ウェハー・ステーショ
   ンが形成されている、特許請求の範囲第１項記載の装置
   。 〔５〕前記ウェハー・ステーションのそれぞれが前記リ
   ム部の表面に形成された円状の凹み領域を有し、前記第
   １ストップ手段が前記ディスクの半径の回りに等間隔で
   配置され、前記凹み領域と所定の位置で交差する弾性部
   材第１ペアを備えていて、ウェハーが前記ウェハー受取
   り面に沿って摺動すると、ウェハー端部と係合する、特
   許請求の範囲第４項記載の装置。 〔６〕前記第２ストップ手段が、前記ディスクの半径の
   回りに等間隔で配置され、前記凹み領域と交差する弾性
   部材第２ペアを有している、特許請求の範囲第５項記載
   の装置。 〔７〕各ストップ手段の第１ペアが略Ｌ形状の部材から
   成っていて、該Ｌ形状の部材の各脚部がその端部に隣接
   するウェハー係合面を有しており、前記脚部はウェハー
   によって力が加えられたときに偏向可能である、特許請
   求の範囲第５項記載の装置。 〔８〕各脚部によって、その交差部に隣接して幅広とな
   っているテーパ状の片持ばりスプリング部材が規定され
   ている、特許請求の範囲第７項記載の装置。 〔９〕ストップ手段の第２ペアの各々がウェハー端部と
   係合可能なスプリング部材を具備しており、該スプリン
   グ部材が分離配置した１対の平行スプリング板によって
   規定されてウェハー端部と係合可能な連結部材により連
   結され、前記スプリング板はウェハーの半径に対しある
   角度で配置されている、特許請求の範囲第６項記載の装
   置。 〔１０〕前記ディスクの表面に向うイオン・ビームを規
   定することによって、ビームを前記ステーションでウェ
   ハーに突き当たらせ、前記ビームによって規定されるイ
   メージが矩形状となる手段と、前記ディスクを前記ビー
   ムからこれに垂直な方向に移動する手段とを組合わせ、
   前記矩形ビームを斜めからディスクの半径方向に導く手
   段を具備した、特許請求の範囲第１項ないし第９項に記
   載の装置。 〔１１〕焦点を合わしたイオン・ビームを出力する手段
   と、所定の位置に配置し前記ビームを遮断する真空ター
   ゲット・チャンバと、該ターゲット・チャンバ内に回転
   できるように取付けたターゲット・ディスクと、該ター
   ゲット・ディスクの面上に形成したひとつ以上の半導体
   ウェハー・ステーションと、前記イオン・ビームを前記
   ターゲット・ディスクへと導く手段とを備えた、半導体
   ウェハー用イオン注入装置において、前記ターゲット・
   ディスクは複数の半導体ウェハー・ステーションを形成
   ・具備しているが、該ステーションはそれぞれ、平坦な
   ウェハー受取り面で規定されて前記ディスクの表面に形
   成され、また前記ステーションはそれぞれ、ウェハーだ
   けの端部と係合可能であって前記ウェハー受取り面上で
   受取られる第１ストップ手段を有することを特徴とする
   半導体ウェハー用イオン注入装置。 〔１２〕前記第１ストップ手段は弾性体であって、ウェ
   ハーと前記ウェハー受取り面上で接触した際、偏向可能
   となっている、特許請求の範囲第１１項記載の装置。 〔１３〕前記ターゲット・ディスクは一定角度で垂直方
   向に配置されており、また各前記ステーションはウェハ
   ーだけの端部と係合可能な第２ストップ手段を有してい
   て、前記端部は前記第１ストップ手段が係合する端部と
   直径上の対向位置にある、特許請求の範囲第１１項記載
   の装置。 〔１４〕前記ターゲット・ディスクは回転軸方向へ一定
   角度で傾斜したリム部のある浅い皿を有していて、前記
   ステーションが前記リム部の内面に形成されている、特
   許請求の範囲第１１項ないし第１５項のいずれかに記載
   の装置。 〔１５〕前記第１ストップ手段が前記ディスク上に前記
   ウェハー・ステーションと隣接して取付けたテーパ状の
   スプリング板部材から成っている、特許請求の範囲第１
   １項ないし第１３項のいずれかに記載の装置。 〔１６〕前記第１ストップ手段は前記ディスクの半径の
   回りに配置した複数のテーパ状スプリング板部材から成
   っているが、該複数のテーパ状スプリング板部材の動作
   は、前記ウェハーがボディー・フォース（ｂｏｄｙｆｏ
   ｒｃｅ）を受けたとき、ウェハーの位置をステーション
   に維持させるものである、特許請求の範囲第１５項記載
   の装置。 〔１７〕前記第２ストップ手段は、分離配置した１対の
   平行スプリング板を有し前記ウェハーと係合可能な一体
   の連結部材で連結されるスプリング部材から成っている
   が、前記スプリング板のそれぞれはウェハーの半径に対
   して一定角度で配置されている、特許請求の範囲第１３
   項記載の装置。 〔１８〕前記第２ストップ手段は前記ディスクの半径の
   回りに配置された複数のスプリング部材から成つている
   が、該複数のスプリング部材の動作は、前記ウェハーが
   ボディー・フォース（ｂｏｄｙｆｏｒｃｅ）を受けたと
   き、ウェハーの位置をステーションに維持するものであ
   る、特許請求の範囲第１項記載の装置。 〔１９〕前記ターゲット・ディスクは複数のセグメント
   によって規定されるが、該セグメントを相互連結して単
   一のディスク構造を規定する手段を備えている、特許請
   求の範囲第１１項記載の装置。 〔２０〕前記イオン・ビームは延長矩形形態のイメージ
   を規定するが、該矩形イメージはディスクの半径方向に
   斜向している、特許請求の範囲第１１項ないし第１３項
   記載の装置。