JPS6322410B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、イオン注入室とデイスクを収納す
るチヤンバー室とを分離するとともに、両室間の
通路をバルブにより開閉自在に閉塞するようにし
たイオン注入装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、シリコンウエハーなどにイオンを注入
する場合、イオン源からのイオンビームをＸ方向
および該Ｘ方向に直交するＹ方向に走査してウエ
ハーの全面に均一にイオンを注入している。この
場合、小電流のイオンビームを走査させるには、
Ｘ、Ｙ両方向ともビーム進行方向に直角に電場を
かけて静電的に行なえばよいが、これが大電流に
なると、空間電荷効果が大きくなり、均一な注入
が行なえないため、電場のかわりに電磁石などに
より磁場をつくり、これを用いてイオンビームを
走査させる必要がある。しかし、このように磁場
を用いてイオンビームを走査すると、これが重イ
オンの場合にはより強い磁場が必要になるため、
大きい電磁石が必要となり、装置が大形化する難
点がある。

そこで、従来より、イオンビームを一方向（た
とえばＸ方向）に走査するとともに、複数枚のウ
エハーを装着したデイスクを回転して各ウエハー
を他方向（Ｙ方向）に移動し、イオン注入するハ
イブリツドスキヤン方式、あるいは、イオンビー
ムは走査させずにスポツト状で入射し、複数枚の
ウエハーを装着したデイスクを回転（Ｙ方向）お
よび直線移動（Ｘ方向）して各ウエハーにイオン
注入するメカニカルスキヤン方式を採用した種々
のイオン注入装置がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、従来のイオン注入装置によると、これ
を高電圧大電流（たとえば200KV、15mA）で行
なう場合、ハイブリツドスキヤン方式のもので
は、電磁石の数が増し、装置が大形化するととも
に大重量になる欠点がある。また、メカニカルス
キヤン方式を採用した装置において、イオン入射
口に連通したチヤンバー内にデイスクを収納し、
チヤンバー内を真空に保持して当該チヤンバーご
と移動してデイスクをメカニカルスキヤンするも
のがあるが、これによると、チヤンバーの移動に
よりイオン注入時に大気に触れていた部分がこの
真空中に移動の都度入つてくることになるため、
真空度が低下し、しかも、摺動面の摩耗による経
時劣化で真空もれを起こす危険があり、真空度が
悪くなり、このため、真空ポンプの容量増加、真
空ポンプの保守作業増大のほかにイオンビームの
集束度が悪くなり、イオン注入の均一化が期待で
きず、良質のデバイスを得ることが困難な欠点が
ある。

しかも、通常、ウエハーの全面でのイオンビー
ムの入射角の差は、これを常に3゜以下に保つ必要
がある。このため、従来のイオン注入装置におい
ては、ウエハーの保持具をキヤタピラ状に形成
し、これに複数枚のウエハーを装着し、保持具の
直線部のウエハーにイオンビームを照射するよう
にしたものがある。しかし、この種装置では、真
空引に際してガス放出が大きくなり、長時間真空
引きする必要が生じ、ウエハーにイオン注入する
時間割合が少なくなるため、ウエハーの処理枚数
が少なくなる不都合が生じ、しかも、１バツチ当
りのウエハー装着枚数を通常のものと同じにする
と、装置が大形化する欠点がある。

また、この種イオン注入装置では、注入完了
後、デイスク上のウエハーを回収して新たに未注
入のウエハーを装着し、再びイオン注入を行なう
が、この回収、装着の間、イオンビームは出力し
続けるため無駄になり、イオンビームの利用効率
が悪く、しかも、ウエハーの単位時間当りの処理
枚数が少ない欠点がある。

この発明は、前記の点に留意してなされたもの
である。

〔問題点を解決するための手段〕

前記問題点を解決するための手段を、実施例に
対応する第１図ないし第８図を用いて以下に説明
する。

まず、第１の発明は、外周部のイオン注入用タ
ーゲツトの複数個の装着部４４を形成した円板状
のデイスク４３ａと、前記デイスク４３ａを回転
および前記デイスク４３ａの半径方向に移動自在
に収納したチヤンバー室２１ａと、イオン入射口
２８を有するイオン注入室１７と、前記イオン注
入室１７と前記チヤンバー室２１ａとを連通し前
記デイスク４３ａの外周部のみが前記チヤンバー
室２１ａから前記イオン注入室１７に導入される
断面が細長い通路３１ａと、前記通路３１ａを開
閉自在に閉塞するバルブ３２ａとを備えるという
技術的手段を講じている。

つぎに、第２の発明は、イオン入射口２８を有
するイオン注入室１７と、外周部にイオン注入用
ターゲツトの複数個の装着部４４を形成した円板
状の２個のデイスク４３ａ，４３ｂと、前記両デ
イスク４３ａ，４３ｂをそれぞれ回転および前記
両デイスク４３ａ，４３ｂの半径方向に移動自在
に収納し前記イオン注入室１７の両側に配設され
た２個のチヤンバー室２１ａ，２１ｂと、前記イ
オン注入室１７と前記両チヤンバー室２１ａ，２
１ｂとをそれぞれ連通し前記両デイスク４３ａ，
４３ｂの外周部のみが前記両チヤンバー室２１
ａ，２１ｂから前記イオン注入室１７に導入され
る断面が細長い２個の通路３１ａ，３１ｂと、前
記両通路３１ａ，３１ｂをそれぞれ開閉自在に閉
塞する２個のバルブ３２ａ，３２ｂとを備え、前
記両デイスク４３ａ，４３ｂをそれぞれの前記通
路３１ａ，３１ｂを介して交互に前記イオン注入
室１７に導入するという技術的手段を講じてい
る。

〔作用〕

したがつて、第１の発明によると、イオン注入
の際、デイスク４３ａが収納されたチヤンバー室
２１ａを真空排気し、イオン注入室１７と同程度
に真空排気したのち、通路３１ａのバルブ３２ａ
を開いてデイスク４３ａの外周部のみをイオン注
入室１７に導入し、デイスク４３ａをメカニカル
スキヤンしながら、該デイスク４３ａに装着され
たウエハー４７にイオン注入し、注入完了後は、
デイスク４３ａをチヤンバー室２１ａに移動して
バルブ３２ａを閉じ、チヤンバー室２１ａを大気
圧に戻してウエハー４７の回収および未注入ウエ
ハー４７の装着を行なうことができ、イオン注入
室１７の空間は小さくてよく、イオン注入室１７
を常時高真空に保持できるとともに、イオン注入
時にはチヤンバー室２１ａを大気側と完全にしや
断できることになり、従来のような真空度低下が
なく、このため、集束度が良好で中性粒子の少な
いイオンビームを得ることができ、イオン注入の
均一度が増し、ドーズ量精度が良い良質のデバイ
スを得ることができるものである。

また、デイスク４３ａを回転および移動してメ
カニカルスキヤンさせることができるため、イオ
ンビームは単にスポツト状に入射させることがで
き、イオンビームをスキヤン操作する必要がな
く、大電流の場合においても、電磁石が不要とな
り、装置を小形かつ軽量に製作できるものであ
る。

つぎに、第２の発明によると、前述の作用はも
ちろんのこと、一方のチヤンバー２１ａのデイス
ク４３ａの外周部のみをイオン注入室１７に導入
してイオン注入するとともに、他方のチヤンバー
２１ｂのデイスク４３ｂにおいて、注入が完了し
たウエハー４７の回収および未注入のウエハー４
７の装着を行ない、イオン注入とウエハー４７の
回収・装着とを同時に並行して行なうことができ
るものであり、一方のデイスク４３ａのウエハー
４７をイオン注入後、速やかに他方のデイスク４
３ｂの外周部のみをイオン注入室１７に導入して
イオン注入させることができ、単位時間当りのウ
エハー４７の処理枚数が約２倍に増大するととも
に、イオンビームをほとんど無駄にすることはな
く、利用効率を高めることができるものである。

〔実施例〕

つぎにこの発明を、その１実施例を示した図面
とともに詳細に説明する。

第１図および第２図は大電流イオン注入装置の
全体を示し、１は筐体状の装置本体、２は高圧
部、３は加速管、４はベローズ、５はゲートバル
ブ、６はイオンビーム入射管であり、後述のイオ
ン注入室にイオン入射口を介して連通しており、
高圧部２で発生されたイオンビームが加速管３、
ベローズ４、ゲートバルブ５およびイオンビーム
入射管６を通つてイオン入射口よりイオン注入室
内に入射される。ここで、イオンビームの入射角
は、イオン注入室との間でチヤネリング効果を考
慮した角度に調整されている。７はゲートバル
ブ、８はゲートバルブ７、ベローズ４、ゲートバ
ルブ５および入射管６を介してイオン注入室内を
高真空に排気するポンプ、９は該ポンプ８の前段
真空排気用荒引ポンプであり、両ポンプ８，９に
よりイオン注入室が高真空に保持される。１０は
冷却水用熱交換器、１１は冷媒循環ポンプ、１
２，１３は加速電源、１４は制御盤である。

１５は装置本体１の前側に設けられたエンドス
テーシヨン、１６はエンドステーシヨン１５上の
装置本体１の前面に一体に設けられ中央部にイオ
ン注入室１７を形成するとともにその左右の両側
部にほぼ円形の第１、第２チヤンバー本体１８
ａ，１８ｂを一体に有するターゲツトチヤンバ
ー、１９ａ，１９ｂは第１，第２チヤンバー本体
１８ａ，１８ｂにそれぞれヒンジ２０ａ，２０ｂ
を介して前後に開閉自在に設けられた円形の第
１、第２チヤンバー蓋、２１ａ，２１ｂは第１、
第２チヤンバー本体１８ａ，１８ｂと第１、第２
チヤンバー蓋１９ａ，１９ｂとのそれぞれの間に
形成されイオン注入室１７の左右の両側に位置す
る第１、第２チヤンバー室、２２は第１チヤンバ
ー蓋１９ａを開閉操作するエアシリンダー、油圧
シリンダー等のシリンダーであり、第２チヤンバ
ー蓋１９ｂも同様のシリンダーで開閉操作され
る。２３はエンドステーシヨン１５上の各チヤン
バー蓋１９ａ，１９ｂの前方に突設され各チヤン
バー蓋１９ａ，１９ｂの開時にこれを水平に保持
する保持具、２４ａ，２４ｂは装置本体１に内蔵
されそれぞれ第１、第２チヤンバー室２１ａ，２
１ｂ内を真空排気口２５ａ，２５ｂを介して真空
排気するポンプ、２６は荒引ポンプであり、前記
ポンプ２４ａ，２４ｂとともに、第１、第２チヤ
ンバー室２１ａ，２１ｂ内を高真空に保持する。
２７ａ，２７ｂはエンドステーシヨン１５上に設
けられそれぞれ第１、第２チヤンバー蓋１９ａ，
１９ｂの前方に位置するウエハーのハンドリング
装置であり、それぞれウエハー回収部２７a′，２
７b′とウエハー装着部２７a″，２７b″とからな
り、詳細は後述する。

また、第３図および第４図はターゲツトチヤン
バー１６部分の詳細を示し、２８はイオンビーム
入射管６とイオン注入室１７とを連通するイオン
入射口、２９はエレクトロンサプレツサー、３１
ａ，３１ｂはイオン注入室１７と両チヤンバー室
２１ａ，２１ｂとをそれぞれ連通する断面が細長
い通路、３２ａ，３２ｂは両通路３１ａ，３１ｂ
を回転移動により開閉自在に閉塞する断面ほぼ半
円形のバルブであり、両バルブ３２ａ，３２ｂは
それぞれ両チヤンバー室２１ａ，２１ｂ内を回転
移動する。

３３ａ，３３ｂおよび３４ａ，３４ｂは両チヤ
ンバー蓋１９ａ，１９ｂのそれぞれの外側面に支
持された後述のデイスクの回転用モータおよび並
進移動用モータであり、それぞれの回転軸はチヤ
ンバー蓋１９ａ，１９ｂ内に導入されている。３
５ａ，３５ｂは両チヤンバー蓋１９ａ，１９ｂの
内側に回転自在に設けられた左右方向の回転駆動
軸であり、それぞれ回転用モータ３３ａ，３３ｂ
の回転軸に傘歯車機構３６ａ，３６ｂを介して連
結されている。３７ａ，３７ｂは両チヤンバー蓋
１９ａ，１９ｂの内側に回転自在に設けられ回転
駆動軸３５ａ，３５ｂに平行な左右方向の移動用
駆動軸であり、それぞれ並進移動用モータ３４
ａ，３４ｂの回転軸に傘歯車機構を介して連結さ
れている。３８ａ，３８ｂは両チヤンバー蓋１９
ａ，１９ｂの内側に左右方向に設けられた対のガ
イドレール、３９ａ，３９ｂは該対のガイドレー
ル３８ａ，３８ｂにそれぞれ左右方向に移動自在
に支持された移動体であり、両移動体３９ａ，３
９ｂにはそれぞれ移動用駆動軸３７ａ，３７ｂに
噛合するめねじが形成され、並進移動用モータ３
４ａ，３４ｂの駆動により駆動軸３７ａ，３７ｂ
が回転することにより、両移動体３９ａ，３９ｂ
がそれぞれガイドレール３８ａ，３８ｂに沿つて
左右方向に直線移動される。４０は第５図に示す
ように移動体３９ａに内装され回転駆動軸３５ａ
が挿通されるとともに該駆動軸３５ａにより回転
されるねじ車であり、他の移動体３９ｂにも同様
に当該の回転駆動軸３５ｂにより回転されるねじ
車が内装されている。４１ａ，４１ｂは両移動体
３９ａ，３９ｂに回転自在に支持された軸であ
り、第５図に示すように、軸４１ａの中腹部には
移動体３９ａのねじ車４０に噛合する歯車４２が
一体に設けられ、回転駆動軸３５ａの回転により
軸４１ａが回転するようになつており、他の軸４
１ｂにも同様の歯車が設けられ、当該軸４１ｂが
回転駆動軸３５ｂにより回転される。

４３ａ，４３ｂは両チヤンバー室２１ａ，２１
ｂに収納されそれぞれ軸４１ａ，４１ｂの上端部
に支持された円板状の第１、第２デイスクであ
り、両デイスク４３ａ，４３ｂはそれぞれ回転用
モータ３３ａ，３３ｂおよび並進移動用モータ３
４ａ，３４ｂにより回転および移動される。この
両デイスク４３ａ，４３ｂはその移動によりそれ
ぞれ通路３１ａ，３１ｂを通してイオン注入室１
７に導入自在となつている。４４は第６図に示す
ように両デイスク４３ａ，４３ｂの外周部に等間
隔に形成された複数個のウエハー装着部であり、
それぞれ外方に開口した１対の溝４５を有する。
４６は各ウエハー装着部４４に設けられ当該装着
部４４にウエハー４７を圧接して保持する馬蹄形
のホルダである。

４８，４９は第５図に示すように両軸４１ａ，
４１ｂにそれぞれ軸方向に形成された冷却媒体の
往路、還路、５０はデイスク４３ａ，４３ｂの各
装着部４４内に形成されそれぞれ両溝４５に沿つ
て蛇行状の冷却路であり、第６図に示すように、
各装着部４４の冷却路５０の一端および他端がそ
れぞれ放射状の案内通路５１を介して往路４８お
よび還路４９に連通され、各冷却路５０が並列接
続されている。なお、各冷却路５０はこれを直列
あるいは直並列に接続してもよい。５２は両軸４
１ａ，４１ｂのそれぞれの下端部の外周に気密に
かつ回転自在に円筒ジヨイント５３を設けて構成
された第１のロータリジヨイントであり、軸４１
ａ，４１ｂの外周面および円筒ジヨイント５３の
内周面にはそれぞれ互いに合致する断面半円形の
３条の環状溝が形成され、これにより３条の環状
通路５４ｘ、５４ｙ、５４ｚが形成されており、
両環状通路５４ｘ、５４ｙがそれぞれ軸４１ａ，
４１ｂの往路４８、還路４９に連通されている。
５５は軸ジヨイント５６および円筒ジヨイント５
７からなる第２のロータリジヨイントであり、両
ジヨイント５６，５７間に前記と同様にして３条
の環状通路５８ｘ、５８ｙ、５８ｚが形成されて
おり、軸ジヨイント５７内にはこれら通路５８
ｘ、５８ｙ、５８ｚに連通する通路５９ｘ、５９
ｙ、５９ｚが形成されている。６０ｘ、６０ｙ、
６０ｚは両ロータリジヨイント５２，５５間を接
続し環状通路５４ｘ、５４ｙ、５４ｚと環状通路
５８ｘ、５８ｙ、５８ｚとをそれぞれ連通する冷
却水の往管、還管、真空排気管、６１は軸ジヨイ
ント６２および円筒ジヨイント６３からなる第３
のロータリジヨイントであり、それぞれチヤンバ
ー蓋１９ａ，１９ｂの内面に支持体６４を介して
固定され、両ジヨイント６２，６３間には３条の
環状通路６５ｘ、６５ｙ、６５ｚが形成されると
ともに、これら通路６５ｘ、６５ｙ、６５ｚが軸
ジヨイント６２の通路６６ｘ、６６ｙ、６６ｚに
連通されている。６７ｘ、６７ｙ、６７ｚは両ロ
ータリジヨイト５５，６１間を接続し通路５９
ｘ、５９ｙ、５９ｚと通路６６ｘ、６６ｙ、６６
ｚとをそれぞれ連通する往路、還路、真空排気
管、６８ｘ、６８ｙ、６８ｚは冷却水供給管、回
収管、真空排気管であり、水等の冷却媒体が供給
管６８ｘより第３のロータリジヨイント６１、第
２のロータリジヨイント５５、第１のロータリジ
ヨイント５２を通つて軸４１ａ，４１ｂの往路４
８に至り、これが分岐してデイスク４３ａ，４３
ｂの各装着部４４の冷却路５０に供給され、当該
装着部４４のウエハー４７を冷却したのち、軸４
１ａ，４１ｂの還路４９に戻り、第１、第２、第
３のロータリジヨイント５２，５５，６１を通つ
て回収管６８ｙより回収される。６９は各ロータ
リジヨイント５２，５５，６１における可動部の
Ｏリングであり、可動部における水もれを防止し
ており、万一Ｏリング６９で水もれが起きても、
真空排気管６８ｚより真空引されることにより、
各環状通路５４ｚ、５８ｚ、６５ｚよりもれ水が
吸引され、チヤンバー室２１ａ，２１ｂ内への水
もれが確実に防止される。ここで、各デイスク４
３ａ，４３ｂはそれぞれ移動体３９ａ，３９ｂと
ともに左右方向に移動するが、前記３つのロータ
リジヨイント５２，５５，６１を介して冷却水の
循環経路を構成することにより、各デイスク４３
ａ，４３ｂ上のウエハー４７の冷却が可能とな
る。

さらに、第７図および第８図はウエハー４７の
ハンドリング装置２７ａ，２７ｂの詳細を示し、
７０はエンドステーシヨン１５上にガイドレール
７１を介して前後に移動自在に設けられた基台、
７２は基台７０に支柱７３を介して水平に支持さ
れた操作台、７４は操作台７２に上下動自在に支
持され昇降シリンダ７５により上下動操作される
搬送台、７６は搬送台７４に前後方向に設けられ
モータ７７により搬送移動される２つの平行な搬
送ベルトであり、それぞれデイスク４３ａ，４３
ｂの装着部４４の両溝４５に挿入自在となる。７
８は搬送台７４の先端に立設された押し棒であ
り、基台７０を移動して搬送台７４をデイスク４
３ａ，４３ｂの装着部４４の下方に位置したの
ち、搬送台７４を上動することにより、押し棒７
８がホルダ４６の操作棒４６′を押し、該ホルダ
４６が装着部４４上に浮くとともに、２つの搬送
ベルト７６がそれぞれ溝４５に挿入される。７９
は操作台７２の基部に昇降装置８０を介して支持
され複数枚のウエハー４７が多段に収納されたウ
エハーキヤリヤである。なお、各ハンドリング装
置２７ａ，２７ｂには、前記した構成のものが２
台ずつ備えられ、一方がウエハー回収部２７a′，
２７b′となり、他方がウエハー装着部２７a″，２
７b″となる。なお、ウエハー回収部とウエハー装
着部とを備えた１組のハンドリング装置を用い、
両デイスク４３ａ，４３ｂに対し兼用するように
してもよい。

つぎに、前記実施例の動作について説明する。

まず、第１チヤンバー蓋１９ａの第１デイスク
４３ａに装着された複数枚のウエハー４７にイオ
ン注入する場合、第１図および第２図に示すよう
に、第１チヤンバー蓋１９ａを閉じて第１チヤン
バー室２１ａ内を真空排気する。そして、第１チ
ヤンバー室２１ａがイオン注入室１７と同程度の
高真空に排気されると、バルブ３２ａが動作し、
第１チヤンバー室２１ａがイオン注入室１７に通
路３１ａを介して連通される。つぎに、回転用モ
ータ３３ａおよび並進移動用モータ３４ａが駆動
し、移動体３９ａとともにデイスク４３ａが左
方、すなわちイオン注入室１７側へ回転しながら
移動し、当該デイスク４３ａの約半分が通路３１
ａを通つてイオン注入室１７に導入される。この
状態で、両モータ３３ａ，３４ａによりデイスク
４３ａは回転しながら左右に概略（ウエハー直
径）＋（ビームスポツト直径）の２倍の幅で並進移
動する。したがつて、スポツト状でイオン入射口
２８から入射されるイオンビームによりウエハー
４７は、すべて全面均一にイオン注入される。こ
のとき、第１デイスク４３ａの各ウエハー４７
は、前記ロータリジヨイント５２，５５，６１を
経由して循環される冷却媒体により冷却される。

この動作時、第２図に示すように、第２チヤン
バー蓋１９ｂは水平に開かれ、ハンドリング装置
２７ｂのウエハー回収部２７b′により、第２デイ
スク４３ｂ上のイオン注入後のウエハー４７が回
収されるとともに、ウエハー装着部２７b″によ
り、未注入ウエハー４７の装着がそれぞれ行なわ
れる。すなわち、ウエハー４７の回収は、第７図
に示すように、搬送台７４を第２デイスク４３ｂ
の下方へ移動してこれを上昇し、第８図に示すよ
うに、注入完了ウエハー４７のホルダ４６を押し
棒７８で浮かせるとともに、装着部４４の溝４５
を介して搬送ベルト７６上に当該ウエハー４７を
乗せる。そして、モータ７７によりベルト７６上
のウエハー４７をウエハーキヤリヤ７９内に案内
し、ウエハーキヤリヤ７９内に収納する。その
後、搬送台７４を下降し、デイスク４３ｂの回転
による次の装着部４４の到来を待機する。また、
ウエハー４７の装着は、前述のようにしてウエハ
ー４７が回収されてしまつた装着部４４の下方に
搬送台７４を案内し、これを上昇して当該装着部
４４のホルダ４６を浮かせ、未注入ウエハー４７
が収納されたウエハーキヤリヤ７９を下動して最
下段のウエハー４７を１対の搬送ベルト７６上に
載置する。そして、モータ７７を回転してウエハ
ーキヤリヤ７９内のウエハー４７を装着部４４に
案内し、その後、搬送台７４を下降し、ホルダ４
６により装着部４４上にウエハー４７を保持す
る。このウエハー４７の回収および装着は同時に
進行し、また、デイスク４３ｂは回転用モータ３
３ｂにより節動回転されるものである。

つぎに、第２デイスク４３ｂに未注入ウエハー
４７を装着し終えると、第３図および第４図に示
すように、第２チヤンバー蓋１９ｂを閉じて第２
チヤンバー室２１ｂを真空排気し、回転用モータ
３３ｂにより第２デイスク４３ｂを回転するとと
もに、第２デイスク４３ｂ内に冷却水を循環し、
第１デイスク４３ａのウエハー４７のイオン注入
完了を待機する。

そして、第１デイスク４３ａのウエハー４７へ
のイオン注入が終了すると、当該デイスク４３ａ
は第１チヤンバー室２１ａ内へ移動され、バルブ
３２ａを閉じ、第１チヤンバー室２１ａが大気圧
に戻されるとともに、今度はバルブ３２ｂが開い
て第２チヤンバー室２１ａがイオン注入室１７に
連通され、第２デイスク４３ｂがその並進移動用
モータ３４ｂにより通路３１ｂを介してイオン注
入室１７に導入され、第２デイスク４３ｂのウエ
ハー４７へのイオン注入が行なわれる。また、こ
の動作時、第１チヤンバー蓋１９ａが水平に開か
れ、第１デイスク４３ａが節動回転されながら、
前記と同様にして、ハンドリング装置２７ａによ
り注入完了ウエハー４７の回収および未注入ウエ
ハー４７の装着が行なわれる。

したがつて、前記実施例によると、イオン注入
室１７と第１，第２チヤンバー室２１ａ，２１ｂ
とを分離し、両チヤンバー室２１ａ，２１ｂにそ
れぞれ収納されたデイスク４３ａ，４３ｂのうち
一方のウエハー４７にイオン注入する場合、当該
チヤンバー室２１ａ，２１ｂを真空排気したの
ち、デイスク４３ａ，４３ｂをイオン注入室１７
に導入してイオン注入することができるため、大
気側とは完全にしや断された状態でイオン注入が
行なえ、しかも、イオン注入室１７を常時高真空
に維持しておくことができ、よく集中された中性
粒子の少ないイオンビームを得ることができ、イ
オン注入の均一度を増すとともに、ドーズ量精度
が良好となり、良質のデバイスを製造することが
できるものである。また、第１、第２チヤンバー
室２１ａ，２１ｂをイオン注入室１７の両側に設
けるため、両デイスク４３ａ，４３ｂのイオン注
入にイオン注入室１７を交互に使用し、共用する
ことができ、イオン注入とウエハー４７の回収・
装着とを同時進行させることができるものであ
り、大電流イオンビームを扱う場合でも所要時間
が約1/2となり、単位時間当りのウエハー４７の
処理枚数が約２倍に増大し、しかも、イオン注入
室１７を共用することにより、イオンビームがほ
とんど無駄にならず、利用効率を大幅に高めるこ
とができるものである。

また、第１、第２デイスク４３ａ，４３ｂはそ
れぞれ回転用モータ３３ａ，３３ｂおよび並進移
動用モータ３４ａ，３４ｂにより回転および移動
を行ない、メカニカルスキヤンさせることができ
るため、イオンビームは単にスポツト状に入射さ
せればよく、大電流イオンビームそのものをスキ
ヤンさせる必要がなく、大電流ビームスキヤンに
必要な電磁石が不要となり、装置を軽量化、小形
化できるものである。

さらに、各デイスク４３ａ，４３ｂの装着部４
４に冷却媒体の循環用の冷却路５０を形成し、各
ロータリジヨイント５２，５５，６１により回転
かつ移動するデイスク４３ａ，４３ｂに冷却媒体
を供給することができるため、各装着部４４のウ
エハー４７を効果的に冷却することができ、しか
も、各ウエハー４７はホルダ４６により装着部４
４に密着されるため、その冷却能は非常に大きな
ものであり、イオン注入により大きな熱エネルギ
ーを受けるにもかかわらず、ウエハー４７の温度
上昇は低く押えられ、良質のデバイスが得られる
ものである。

また、前記実施例では、第１、第２チヤンバー
室２１ａ，２１ｂをそれぞれ第１、第２チヤンバ
ー本体１８ａ，１８ｂおよび第１、第２チヤンバ
ー蓋１９ａ，１９ｂにより構成し、各チヤンバー
蓋１９ａ，１９ｂにそれぞれデイスク４３ａ，４
３ｂを支持するとともに、各チヤンバー蓋１９
ａ，１９ｂにデイスク４３ａ，４３ｂを駆動する
モータ３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂおよび冷
却系を設けたため、チヤンバー蓋１９ａ，１９ｂ
を水平に開いてウエハー４７の回収、装着が行な
えるものであり、このため、ウエハー４７を真空
吸着器などを使用して回収、装着する必要がな
く、水平に出し入れでき、ウエハー４７のイオン
注入面に触れることなくウエハー４７の全自動回
収、装着が容易となり、注入面を傷付けることも
なく、人手を使わず清浄な状態での注入作業が実
現でき、良質のデバイスを製作できるものであ
る。

さらに、イオンビームの入射角は、直径の大き
いウエハー４７に対しても全面に一定かつ均一に
イオン注入できるようにしてあるため、ウエハー
４７の面にイオンが注入される深さは均一とな
り、良質のデバイスを得ることができるものであ
る。

ところで、イオン注入室１７とその両側の第
１、第２チヤンバー室２１ａ，２１ｂとの通路３
１ａ，３１ｂを開閉するバルブ３２ａ，３２ｂは
それぞれ、チヤンバー室２１ａ，２１ｂ側に回転
移動するように設けられているが、これは、高真
空のイオン注入室１７に対して両チヤンバー室２
１ａ，２１ｂが大気に開放された際、バルブ３２
ａ，３２ｂが大気圧に押されて通路３１ａ，３１
ｂをより気密に閉塞し、イオン注入室１７の真空
もれを確実に防止するためである。

なお、前記実施例では、ターゲツトチヤンバー
１６にイオン注入室１７および第１、第２チヤン
バー本体１８ａ，１８ｂを一体に形成し、それぞ
れ第１、第２チヤンバー蓋１９ａ，１９ｂを取り
付けて、イオン注入室１７および第１、第２チヤ
ンバー室２１ａ，２１ｂを一体構成としたが、こ
れを各室１７，２１ａ，２１ｂ毎に３分割し、Ｏ
リングシールを用いて組み立てるようにしてもよ
く、この場合、イオン注入装置を入口のせまい工
場へ搬入して設置することが容易となり、ダスト
を嫌うクリーンルームなどへの据付けに便利であ
る。

また、前記実施例では、回転および移動するデ
イスク４３ａ，４３ｂへの冷却水の供給を３つの
ロータリジヨイント５２，５５，６１を用いて行
なつたが、これに限らず、移動体３９ａ，３９ｂ
の移動に追従すべく金属ベローズを設け、これを
介して冷却水を軸４１ａ，４１ｂ内に供給してウ
エハー４７の冷却を行なうようにしてもよい。

さらに、前記実施例の運転制御をすべて遠隔に
て行なうようにし、スタート、ストツプ等予じめ
定められたプログラムに従つて運転を行なわせる
ようにしてもよく、また、イオン注入の結果の情
報を保存および伝達する電子回路を備えるように
してもよく、より有用なイオン注入装置とするこ
とができるものである。

〔発明の効果〕

以上のように、第１の発明によると、イオン注
入の際、デイスク４３ａが収納されたチヤンバー
室２１ａを真空排気し、イオン注入室１７と同程
度に真空排気したのち、通路３１ａのバルブ３２
ａを開いてデイスク４３ａの外周部のみをイオン
注入室１７に導入し、デイスク４３ａをメカニカ
ルスキヤンしながら、該デイスク４３ａに装着さ
れたウエハー４７にイオン注入し、注入完了後
は、デイスク４３ａをチヤンバー室２１ａに移動
してバルブ３２ａを閉じ、チヤンバー室２１ａを
大気圧に戻してウエハー４７の回収および未注入
ウエハー４７の装着を行なうことができ、イオン
注入室１７の空間は小さくてよく、イオン注入室
１７を常時高真空に保持できるとともに、イオン
注入時にはチヤンバー室２１ａを大気側と完全に
しや断できることになり、従来のような真空度低
下がなく、このため、集束度が良好で中性粒子の
少ないイオンビームを得ることができ、イオン注
入の均一度が増し、ドーズ量精度が良い良質のデ
バイスを得ることができるものである。

また、デイスク４３ａを回転および移動してメ
カニカルスキヤンさせることができるため、イオ
ンビームは単にスポツト状に入射させることがで
き、イオンビームをスキヤン操作する必要がな
く、大電流の場合においても、電磁石が不要とな
り、装置を小形かつ軽量に製作できるものであ
る。

つぎに、第２の発明によると、前述の作用はも
ちろんのこと、一方のチヤンバー２１ａのデイス
ク４３ａの外周部のみをイオン注入室１７に導入
してイオン注入するとともに、他方のチヤンバー
２１ｂのデイスク４３ｂにおいて、注入が完了し
たウエハー４７の回収および未注入のウエハー４
７の装着を行ない、イオン注入とウエハー４７の
回収・装着とを同時に並行して行なうことができ
るものであり、一方のデイスク４３ａのウエハー
４７をイオン注入後、速やかに他方のデイスク４
３ｂの外周部のみをイオン注入室１７に導入して
イオン注入させることができ、単位時間当りのウ
エハー４７の処理枚数が約２倍に増大するととも
に、イオンビームをほとんど無駄することはな
く、利用効率を高めることができるものである。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明のイオン注入装置の１実施例を
示し、第１図は全体側面図、第２図は第１図の平
面図、第３図および第４図は要部の正面図および
切断平面図、第５図はデイスクの冷却系を示す展
開断面図、第６図はデイスクの一部の平面図、第
７図および第８図はそれぞれウエハーハンドリン
グ装置の断面図である。 １７…イオン注入室、１８ａ，１８ｂ…第１、
第２チヤンバー本体、１９ａ，１９ｂ…第１、第
２チヤンバー蓋、２１ａ，２１ｂ…第１、第２チ
ヤンバー室、２８…イオン入射口、３１ａ，３１
ｂ…通路、３２ａ，３２ｂ…バルブ、３３ａ，３
３ｂ…回転用モータ、３４ａ，３４ｂ…並進移動
用モータ、４３ａ，４３ｂ…第１、第２デイス
ク、４７…ウエハー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 外周部にイオン注入用ターゲツトの複数個の
   装着部４４を形成した円板状のデイスク４３ａ
   と、前記デイスク４３ａを回転および前記デイス
   ク４３ａの半径方向に移動自在に収納したチヤン
   バー室２１ａと、イオン入射口２８を有するイオ
   ン注入室１７と、前記イオン注入室１７と前記チ
   ヤンバー室２１ａとを連通し前記デイスク４３ａ
   の外周部のみが前記チヤンバー室２１ａから前記
   イオン注入室１７に導入される断面が細長い通路
   ３１ａと、前記通路３１ａを開閉自在に閉塞する
   バルブ３２ａとを備えたことを特徴とするイオン
   注入装置。 ２ イオン入射口２８を有するイオン注入室１７
   と、外周部にイオン注入用ターゲツトの複数個の
   装着部４４を形成した円板状の２個のデイスク４
   ３ａ，４３ｂと、前記両デイスク４３ａ，４３ｂ
   をそれぞれ回転および前記両デイスク４３ａ，４
   ３ｂの半径方向に移動自在に収納し前記イオン注
   入室１７の両側に配設された２個のチヤンバー室
   ２１ａ，２１ｂと、前記イオン注入室１７と前記
   両チヤンバー室２１ａ，２１ｂとをそれぞれ連通
   し前記両デイスク４３ａ，４３ｂの外周部のみが
   前記両チヤンバー室２１ａ，２１ｂから前記イオ
   ン注入室１７に導入される断面が細長い２個の通
   路３１ａ，３１ｂと、前記両通路３１ａ，３１ｂ
   をそれぞれ開閉自在に閉塞する２個のバルブ３２
   ａ，３２ｂとを備え、前記両デイスク４３ａ，４
   ３ｂをそれぞれの前記通路３１ａ，３１ｂを介し
   て交互に前記イオン注入室１７に導入することを
   特徴とするイオン注入装置。