KR100681737B1 - 이온 주입 장치 - Google Patents

Abstract

웨이퍼로의 이온 주입시에, 웨이퍼 근방에 가스를 체류시키지 않는 이온 주입 장치 구조를 제공한다.

일정 방향으로 회전하는 회전체와, 회전체를 수납하는 진공 챔버와, 회전체 상에 탑재된 웨이퍼에 이온 빔을 조사하는 이온 빔 사출부를 구비하는 이온 주입 장치로서, 회전체가 일방면에 웨이퍼 탑재면을 갖는 1 이상의 웨이퍼 탑재판과, 웨이퍼 탑재판을 회전시키는 구동부와 일방면으로부터 돌출시켜 형성되고, 회전 방향 전방측에 가스 배제용 벽면을 갖는 가스 배제 부재를 구비하며, 웨이퍼 탑재판의 회전에 의해 가스 배제용 벽면이 웨이퍼 탑재판의 일방면측에 존재하는 가스에 충돌하여, 당해 가스를 웨이퍼 탑재면의 상방 또는 배면에 배제하도록 기능하는 이온 주입 장치로 한다.

이온, 주입, 웨어퍼

Description

이온 주입 장치{ION INJECTION DEVICE}

도 1 은 본 발명에 관련된 회전체의 일례를 나타내는 정면도.

도 2 는 도 1 의 A-B 선 단면의 일례를 나타내는 단면도.

도 3 은 본 발명에 관련된 이온 주입 장치의 일례를 나타내는 시상 단면도.

도 4 는 본 발명에 관련된 이온 주입 장치의 별례를 나타내는 시상 단면도.

도 5 는 도 4 의 이온 주입 장치의 서브 챔버 내에서의 구동부의 스캔 방향을 설명하기 위한 개념도.

도 6 은 본 발명에 관련된 이온 주입 장치의 별례를 나타내는 시상 단면도.

도 7 은 본 발명에 관련된 회전체의 별례를 나타내는 정면도.

도 8 은 도 7 의 C-D 선 단면의 일례를 나타내는 단면도.

도 9 는 본 발명에 관련된 이온 주입 장치의 진공 챔버 내에서의 회전체의 배치를 설명하기 위한 개념도.

도 10 은 도 1 의 A-B 선 단면의 별례를 나타내는 단면도.

도 11 은 도 1 의 A-B 선 단면의 별례를 나타내는 단면도.

도 12 는 도 1 의 A-B 선 단면의 별례를 나타내는 단면도.

도 13 은 도 1 의 A-B 선 단면의 별례를 나타내는 단면도.

도 14 는 도 1 의 A-B 선 단면의 별례를 나타내는 단면도.

도 15 는 도 1 의 A-B 선 단면의 별례를 나타내는 단면도.

도 16 은 도 1 의 A-B 선 단면의 별례를 나타내는 단면도.

도 17 은 도 7 의 C-D 선 단면의 별례를 나타내는 단면도.

도 18 은 본 발명에 관련된 회전체의 별례를 나타내는 사시도.

도 19 는 본 발명에 관련된 회전체의 별례를 나타내는 사시도.

도 20 은 본 발명에 관련된 회전체의 별례를 나타내는 정면도.

도 21 은 본 발명에 관련된 회전체의 별례를 나타내는 정면도.

도 22 는 본 발명에 관련된 회전체의 별례를 나타내는 정면도.

도 23 은 본 발명에 관련된 회전체의 별례를 나타내는 정면도.

도 24 는 본 발명에 관련된 회전체의 별례를 나타내는 정면도.

도 25 는 본 발명에 관련된 회전체의 별례를 나타내는 정면도.

도 26 은 본 발명에 관련된 회전체의 별례를 나타내는 사시도.

도 27 은 본 발명에 관련된 회전체의 별례를 나타내는 정면도.

도 28 은 도 27 의 E-F 선 단면을 나타내는 단면도.

도 29 는 본 발명에 관련된 이온 주입 장치의 별례를 나타내는 시상 단면도와, 그 장치에서의 서브 챔버의 개구부의 형상을 설명하기 위한 개념도.

도 30 은 도 1 의 A-B 선 단면의 별례를 나타내는 단면도.

도 31 은 도 1 의 A-B 선 단면의 별례를 나타내는 단면도.

도 32 는 도 7 의 C-D 선 단면의 별례를 나타내는 단면도.

도 33 은 가스 배제용 벽면의 앙각에 관해 설명하기 위한 개념도로서, 도 1 의 A-B 선 단면 또는 도 7 의 C-D 선 단면을 나타내는 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10: 제 1 벽면 20: 제 2 벽면

30: 가스 배제용 벽면 100: 회전체

101: 웨이퍼 탑재판 102: 구동부

103: 가스 배제 부재 104: 가스 배출로

105: 웨이퍼 106: 웨이퍼 탑재면

107: 가스 차단 부재 201: 부유하는 가스

202: 레지스트로부터 발생한 아웃 가스 301: 고정축

302: 진공 챔버 303: 제 1 펌프

304: 제 2 펌프 305, 401, 902: 이온 빔

306: 이온 빔 사출부 402: 서브 챔버

403: 스포크 404: 개구부

901: 빔 라인 챔버

[특허 문헌 1] 일본 공개특허공보 평11-204075 (특허 청구 범위)

본 발명은, 반도체 소자의 제조에 사용되는 이온 주입 장치에 관하여, 더욱 상세하게는 배치식의 이온 주입 장치에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼로의 국소적인 불순물 도펀트 주입 (이온 주입) 은, 진공 챔버 내에 배치한 반도체 웨이퍼의 일부에, 이온 빔을 사출함으로써 실시된다.

이러한 국소적인 이온 빔 조사는, 일반적으로, 반도체 웨이퍼 상에 포토레지스트 마스크를 패터닝하고, 당해 마스크에 의해 부분적으로 웨이퍼 표면을 차폐하는 방법에 의해 실시된다.

그런데, 포토레지스트 마스크에 이온 빔이 조사되면, 포토레지스트로부터 수분이나 유기물 등의 아웃 가스가 발생한다. 이 아웃 가스는, 이온 빔에 부수하여 웨이퍼 내에 주입되거나, 웨이퍼 표면에 부착하여 결정 결함을 발생시키기도 한다. 또한, 웨이퍼 상에 체류해서, 이온 빔과 간섭하여 불순물 도펀트의 주입 정밀도를 저하시키기도 한다. 이 때문에, 아웃 가스는 반도체 웨이퍼의 제작 수율을 저하시키는 원인이 된다.

그러나, 이 종류의 이온 주입 장치에서, 포토레지스트 마스크로부터 발생하는 아웃 가스는 불가피한 것이며, 그 발생을 없앨 수는 없다. 이러한 것으로부터, 반도체 웨이퍼 제조에 있어서의 제조 수율을 향상시키기 위해서는, 아웃 가스를 웨이퍼 표면으로부터 신속히 제거하는 것이 중요해 진다.

아웃 가스를 웨이퍼 표면으로부터 제거하는 기술로는, 예를 들어, 상기 특허 문헌 1 이 있다. 특허 문헌 1 에는, 회전 구동되는 지지부와, 이 지지부를 중심으로하는 원주 상에 배치되어 웨이퍼가 유지되는 웨이퍼 유지부와, 이 웨이퍼 유지부와 상기 지지부를 연결하여 상기 웨이퍼 유지부를 상기 지지부의 주위에 지지 하는 중간부를 갖고, 상기 중간부는, 그 회전에 의해 상기 웨이퍼 유지부의 상기 웨이퍼가 유지되는 측의 면으로부터 그 이면측을 향하여 가스를 흡인하는 가스 흡인 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치의 웨이퍼 탑재 부재가 기재되어 있다. 이 가스 흡인 수단으로 아웃 가스를 웨이퍼가 유지된 면의 이면측으로 흡인 배기시키는 점에 특징을 갖는다.

이 기술에서는, 가스 흡인 수단으로 아웃 가스를 웨이퍼가 유지된 면의 이면측으로 흡인 배기시키지만, 단순한 가스 흡인으로는 웨이퍼로부터 발생하는 아웃 가스를 신속하게 제거할 수 없다. 이 때문에, 특허문헌 1 에 기재된 기술을 사용하더라도, 새롭게 발생한 아웃 가스 분자가 웨이퍼 표면에 결합하는 것에 기인하는 결정 결함 등의 발생을 충분히 방지할 수 없다.

본 발명은 상기 과제를 해결하는 것이며, 웨이퍼나 진공 챔버 등의 구성 부재로부터 발생하는 아웃 가스를 신속하게 배제하여, 웨이퍼 근방에 가스를 체류시키지 않는 이온 주입 장치 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

여기서 먼저 본 명세서에서 사용하는 어구에 관해서 설명해 둔다.

본 명세서 중에서 말하는 『웨이퍼 탑재면』 이란, 웨이퍼 탑재판의 일방면에 설정된 웨이퍼를 탑재하기 위한 면영역을 말한다.

또한, 『벽면의 앙각』 이란, 대상으로 하는 벽면에서의 수준면으로부터의 앙각을 의미하는, 예를 들어, 도 33 에서 나타내는 바와 같이, 대상으로 하는 벽면 이 가스 배제용 벽면인 경우에는, 당해 가스 배제용 벽면과, 웨이퍼 탑재면에 평행한 면이 이루는 각도이다. 더욱 상세하게는, 웨이퍼 탑재면에 평행한 면과 대상으로 하는 벽면이 교차한 교차선 상에서의 특정 점에서, 당해 벽면에 접선을 그은 경우에 있어서의 접선을 모두 포함하는 평면과, 당해 웨이퍼 탑재면에 평행한 면이 이루는 각도를 의미하고 있다.

또한, 본 명세서 중에서 말하는 『웨이퍼로부터 발생한 아웃 가스』 란, 이온 빔의 조사를 받아 웨이퍼로부터 튀어 나오는 가스 분자상 입자나, 웨이퍼 표면에 실시된 포토레지스트 마스크로부터 발생하는 수분이나 유기물 등의 가스상 입자를 의미하고 있다.

(1) 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명 제 1 의 양태의 이온 주입 장치는, 일정 방향으로 회전하는 회전체와, 상기 회전체를 수납하는 진공 챔버와, 상기 회전체 상에 탑재된 웨이퍼에 이온 빔을 사출하는 이온 빔 사출부를 구비하는 이온 주입 장치로, 상기 회전체는 일방면에 웨이퍼 탑재면을 갖는 1 또는 2 이상의 웨이퍼 탑재판과, 상기 웨이퍼 탑재면측에 존재하는 가스를 상기 웨이퍼 탑재면과 반대면측으로 배출하기 위한 가스 배출로와, 상기 웨이퍼 탑재판의 일방면으로부터 돌출시켜 형성되고, 가스 배제용의 제 1 벽면을 갖는 가스 배제 부재와, 상기 웨이퍼 탑재판을 회전시키는 구동부를 구비하고, 상기 가스 배제 부재가 상기 가스 배출로보다도 회전 방향 후방에 배치되고, 상기 가스 배제 부재의 제 1 벽면이 회전 방향 전방측의 면으로, 상기 웨이퍼 탑재면에 평행한 면을 수준면으로 하여서 0 도 보다 크고 90 도 보다 작은 앙각을 갖고 상기 일방면으로부터 기립된 평면 또는 곡면인 구성을 구비하고 있다.

상기 기술한 바와 같이, 반도체 웨이퍼에 불순물 도펀트를 주입할 때에 포토레지스트 마스크로부터 아웃 가스가 발생한다. 이 때문에, 웨이퍼 표면 근방은 가스로 뒤덮인다. 또한, 진공 챔버의 구성 재료로부터 내보내지는 아웃 가스나 잔류 분위기 가스 등이 진공 챔버 내에 부유하여, 이들의 가스도 웨이퍼 표면 근방을 덮게 된다.

여기에서, 상기 구성의 이온 주입 장치에서는, 가스 배출로보다도 회전 방향 후방이고, 또한 웨이퍼 탑재면을 갖는 일방면상에, 상기 형상의 제 1 벽면을 갖는 가스 배제 부재가 형성되어 있다. 따라서, 웨이퍼 탑재판의 회전에 의해, 당해 제 1 벽면이 필연적으로 웨이퍼 탑재판의 일방면측에 존재하는 가스에 충돌한다. 이 충돌에 의해, 당해 가스가 가스 배출로의 입구 방향에 부세되어 가스 배출로로부터 웨이퍼 탑재판의 일방면측과 반대면측에 배출되게 된다.

즉, 상기 구성의 이온 주입 장치에서는, 웨이퍼 표면 근방에 존재하는 잔류 분위기 가스 등의 가스 분자는 장치의 운전 개시와 함께 즉시 웨이퍼 표면 근방으로부터 배제됨과 함께, 장치 운전 중에 새롭게 발생하는 아웃 가스 (웨이퍼로부터 발생하는 아웃 가스나 진공 챔버 및 회전체의 구성 부재로부터 발생하는 아웃 가스) 는, 발생 후 즉시 웨이퍼 표면 근방으로부터 배제된다. 따라서, 아웃 가스 등에 기인하는 반도체 품질의 열화가 억제되어, 그 결과로서 반도체 제조에 있어서의 수율이 현저히 향상한다.

상기 본 발명 제 1 양태에 관련된 이온 주입 장치에 있어서는, 상기 가스 배 제 부재가, 또한, 상기 제 1 벽면 이외의 면이고, 또한 회전 방향 전방측의 면으로, 상기 웨이퍼 탑재면에 평행한 면을 수준면으로 하여서 90 도 보다 크고 180 도 보다 작은 앙각을 갖는 평면 또는 곡면으로 이루어지는 가스 배제용의 제 2 벽면을 갖는 구성으로 할 수 있다.

이 구성은, 상기 형상의 제 2 벽면이 제 1 벽면보다도 상방에 형성되어 있기 때문에, 웨이퍼 탑재판의 회전에 의해, 당해 제 2 벽면이 웨이퍼 탑재판의 일방면측에 존재하는 가스에 충돌하여, 당해 가스를 웨이퍼 탑재면의 상방에 배제한다. 요컨대, 제 1 벽면의 높이보다도 높은 위치에 존재하는 아웃 가스 등이, 제 2 벽면에 의해 웨이퍼 표면의 상방에 멀어지도록 배제되기 때문에, 웨이퍼 표면 근방에서의 가스의 체류를 한층 더 확실히 방지할 수 있다.

(2) 본 발명 제 2 양태의 이온 주입 장치는, 일정 방향으로 회전하는 회전체와, 상기 회전체를 수납하는 진공 챔버와, 상기 회전체 상에 탑재된 웨이퍼에 이온 빔을 사출하는 이온 빔 사출부를 구비하는 이온 주입 장치로서, 상기 회전체는, 일방면에 웨이퍼 탑재면을 갖는 1 또는 2 이상의 웨이퍼 탑재판과, 상기 웨이퍼 탑재판의 일방으로부터 돌출시켜 형성되고, 가스 배제용 벽면을 갖는 가스 배제 부재와, 상기 웨이퍼 탑재판을 회전시키는 구동부를 구비하고, 상기 가스 배제용 벽면이 회전 방향 전방측의 면으로, 상기 웨이퍼 탑재면을 포함하는 평면에 대하여 90 도 보다 크고 180 도 보다 작은 앙각을 갖고 상기 일방면으로부터 기립된 평면 또는 곡면인 구성을 구비하고 있다.

이 구성의 이온 주입 장치이면 , 상기 형상의 가스 배제용 벽면을 갖는 가스 배제 부재가 웨이퍼 탑재판의 일방면으로부터 돌출시켜 형성되어 있기 때문에, 웨이퍼 탑재판의 회전에 의해 당해 가스 배제용 벽면을 웨이퍼 탑재판의 일방면측에 존재하는 가스와 충돌시켜, 당해 가스를 웨이퍼 탑재면의 상방에 배제할 수 있다. 이에 의해, 웨이퍼로부터 발생한 아웃 가스나, 진공 챔버 내에 부유하는 아웃 가스 또는 잔류 분위기 가스 등의 가스는, 웨이퍼 표면으로부터 배제되고, 또한 웨이퍼 표면에서의 가스의 체류가 방지된다.

여기서, 이온 빔의 조사 대상이 되는 웨이퍼에는 통상 포토레지스트 마스크가 실행되고 있다. 본 발명에 관련된 이온 주입 장치는, 웨이퍼에 이온 빔을 사출하는 장치이지만, 이러한 웨이퍼에 대하여 본 장치를 사용하면, 이온 빔의 조사에 의해, 포토레지스트 마스크로부터 아웃 가스가 발생한다. 이 아웃 가스는, 그 발생이 불가피한 한편, 반도체의 품질을 열화시키는 원인이 된다. 따라서, 반도체 품질을 향상시키기 위해서는, 이 아웃 가스를 발생 직후에 신속하게 제거하는 것이 중요해 진다. 여기에서, 본 발명 구성이면, 웨이퍼로부터 발생한 아웃 가스를 신속하게 제거할 수 있기 때문에, 반도체 품질이 향상한다.

상기 제 1, 제 2 양태의 본 발명 이온 주입 장치에 있어서는, 상기 가스 배제 부재의 웨이퍼 탑재면으로부터의 높이가 0.5㎜ 보다도 높은 구성으로 할 수 있다.

일반적으로, 이온 주입 장치를 사용하여 도펀트가 주입되는 반도체 웨이퍼는, 0.5㎜ 정도의 두께를 가지고 있다. 상기 구성이면, 가스 배제 부재의 웨이퍼 탑재면으로부터의 높이가 0.5㎜ 보다도 높기 때문에, 웨이퍼 탑재면에 탑재되는 웨이퍼의 두께가 가스 배제 부재의 높이보다도 낮아진다. 따라서, 웨이퍼의 표면 방향으로 비래 (飛來) 하는 가스가, 가스 배제 부재의 가스 배제용 벽면에 의해 장해되기 때문에, 웨이퍼 표면 근방에 가스가 집적되기 어렵다.

(3) 상기 제 1, 제 2 양태의 본 발명 이온 주입 장치에서는, 상기 회전체가, 2 이상의 웨이퍼 탑재판을 상기 구동부를 회전 중심으로 하여 방사형으로 배열되어 이루어지는 원반 형상이고, 상기 회전체 상의 상기 가스 배제 부재가, 상기 회전 중심에 대하여 동심원형으로 2 이상 배치된 구성으로 할 수 있다.

이 구성이면, 회전체의 회전이 원활해지고, 더구나 웨이퍼의 탑재 용량을 증가시킬 수 있다. 또한, 이 구성에서는, 2 이상의 가스 배제 부재가 동심원형으로 배치되어 있기 때문에, 이에 맞추어 웨이퍼를 동심원형으로 배치함으로써, 회전 구동을 한층 더 원활히 할 수 있고, 또한 웨이퍼에 이온 빔을 효율적으로 조사할 수 있다. 또한, 웨이퍼 표면으로부터 발생하는 아웃 가스가 웨이퍼와 동일 궤도상에 배치된 가스 배제 부재에 의해 즉시 배제된다는 작용 효과가 얻어진다.

상기 제 1 양태의 본 발명 제 이온 주입 장치는, 나아가, 상기 가스 배출로가 상기 2 이상의 웨이퍼 탑재판 상호의 간극인 구성으로 할 수 있다.

이 구성이면, 웨이퍼 탑재판 상호의 간극을 가스 배출로로서 활용할 수 있기 때문에, 웨이퍼 탑재판에 구멍을 내는 등의 필요가 없다. 또한, 이 구성이면, 웨이퍼 탑재 상호의 간격을 변화시킴으로써, 간편하게 가스 배출로의 배출 용량을 조절할 수 있다.

상기 제 1 의 양태의 본 발명 이온 주입 장치는, 추가로, 상기 웨이퍼 탑재 판이 한 장의 원반 형상의 판으로 이루어지고, 상기 가스 배출로가 상기 원반 형상의 판에 형성된 관통구멍으로 이루어지며, 상기 원반 형상의 판의 회전 중심에 상기 구동부가 설치되어 있는 구성으로 할 수 있다.

이 구성이면, 회전체에서의 웨이퍼의 적재 용량을 높일 수 있음과 함께, 진공 챔버 내의 웨이퍼 탑재면측의 공간과 반대면측의 공간이 한 장의 원반에 의해 구분되어 있기 때문에, 양 공간의 차폐율이 높다. 그러므로, 웨이퍼 탑재면측과 반대측의 공간에 존재하는 가스가 웨이퍼 탑재면측으로 유입될 우려가 적기 때문에, 웨이퍼 표면 부근에 가스가 집적하는 것을 한층 더 확실히 방지할 수 있다. 또한, 이 구성이면, 2 이상의 웨이퍼 탑재판을 구동부에 결합시켜 이루어지는 회전체와 비교하여, 회전체의 강도가 향상된다.

상기 본 발명 이온 주입 장치는, 또한, 상기 가스 배제 부재가 상기 원반 형상의 판의 일부를 상기 일방면측으로 잘라세워 이루어지는 날개이고, 상기 관통구멍이 당해 잘라세운 부분에 형성된 구멍인 구성으로 할 수 있다.

이 구성이면, 가스 배제 부재를 잘라세움으로써, 가스 배제 부재를 웨이퍼 탑재판과 일체적으로 형성할 수 있다. 이에 의해, 다른 부재의 가스 배제 부재와 웨이퍼 탑재판을 결합시켜서 이루어지는 회전체와 비교해, 가스 배제 부재의 기립 부분의 강도가 향상된다. 또한, 가스 배제 부재와 가스 배출로를 동시에 형성할 수 있기 때문에, 회전체의 생산성이 높아진다.

또한, 상기 본 발명 이온 주입 장치는, 추가로, 상기 관통구멍 및 상기 날개가 상기 원반형의 판의 회전 중심에 대하여 동심원형으로 2 이상 배치되어 있는 구 성으로 할 수 있다.

이 구성이면, 가스 배제 부재에 맞추어 웨이퍼를 동심원형으로 배치할 수 있기 때문에, 회전 구동에 의해 이온 빔을 효율적으로 웨이퍼에 조사할 수 있음과 함께, 웨이퍼로부터 발생하는 아웃 가스를 즉시 배제할 수 있다.

또한, 이 구성에서 웨이퍼가 동심원형으로 배치되어 있으면, 한층 더 신속하게 아웃 가스를 배제할 수 있음과 함께, 이온 빔의 정확한 조사가 가능해지기 때문에, 필요없는 부위 (웨이퍼 이외의 부재) 로의 이온 빔의 조사가 적어져, 이에 의해 진공 챔버나 회전체의 구성 부재로부터 발생하는 아웃 가스량이 감소한다.

이상으로 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 웨이퍼로부터 불가피적으로 발생하는 아웃 가스나, 진공 챔버나 회전체의 구성 부재로부터 발생하는 아웃 가스, 또는, 진공 챔버 내의 잔류 분위기 가스 등의 가스를 웨이퍼 표면으로부터 즉시 배제할 수 있다. 이에 의해, 아웃 가스 등에 기인하는 웨이퍼의 결정 결함의 발생이나 이온 주입시의 도즈시프트의 발생 등을 확실히 억제할 수 있다는 현저한 효과가 얻어진다.

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

본 발명에 관련된 이온 주입 장치는, 가스 배제용 벽면을 갖는 가스 배제 부재를 구비하고, 이 가스 배제용 벽면을 반도체 웨이퍼 표면 근방에 존재하는 가스에 충돌시켜 당해 표면 근방으로부터 확실하고 또한 신속하게 가스를 배제하는 구조를 구비하고 있다. 이러한 본 발명에 관련된 이온 주입 장치의 최선의 형태에 관해서 이하에 설명한다.

(실시형태 1)

본 발명의 실시형태 1 에 관련된 이온 주입 장치는, 예를 들어, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 일정 방향으로 회전하는 회전체 (100) 와, 이 회전체 (100) 를 수납하는 진공 챔버 (302) 와, 회전체 상에 탑재된 웨이퍼에 이온 빔 (305) 을 사출하는 이온 빔 사출부 (306) 와, 제 1 펌프 (303) 와, 제 2 펌프 (304) 를 갖고 있다. 또한, 도면에는 웨이퍼 (105) 를 편의적으로 나타내고 있으나, 이 웨이퍼 (105) 는, 본 발명의 이온 주입 장치에 있어서의 필수 구성 요소는 아니다.

본 실시형태 1 에서의 주요 구성 요소인 회전체에 관해서, 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1 은 본 발명의 실시형태 1 에 관련된 회전체를 나타내는 정면도이고, 도 2 는 도 1 의 A-B 선 단면을 모식적으로 나타내는 설명도이다. 여기서, 본 실시형태 1 에 관련된 회전체는, 일방면에 웨이퍼 탑재면 (106) 을 갖는 1 또는 2 이상의 웨이퍼 탑재판 (101) 과, 상기 웨이퍼 탑재면측에 존재하는 가스를 상기 웨이퍼 탑재면 (106) 과 반대면측에 배출하기 위한 가스 배출로 (104) 와, 상기 웨이퍼 탑재판 (101) 의 일방면으로부터 돌출시켜 형성된 가스 배제용의 제 1 벽면 (10) 을 갖는 가스 배제 부재 (103) 와, 상기 웨이퍼 탑재판 (101) 을 회전시키는 구동부 (102) 를 구비하고, 상기 가스 배제 부재 (103) 가 상기 가스 배출로 (104) 보다도 회전 방향 후방에 배치되어, 상기 가스 배제 부재 (103) 의 제 1 벽면 (10) 이 회전 방향 전방측의 면으로, 상기 웨이퍼 탑재면 (106) 에 평행한 면을 수준면으로 하여서 0 도 보다 크고 90 도 보다 작은 앙각을 갖고 상기 일방면으로부터 기 립된 평면 또는 곡면인 구조이다.

이 구조이면, 가스 배출로 (104) 보다도 회전 방향 후방으로, 또한 웨이퍼 탑재면 (106) 을 갖는 측의 면 (일방면 상) 에 상기 형상의 제 1 벽면 (10) 을 갖는 가스 배제 부재 (103) 가 형성되어 있기 때문에, 웨이퍼 탑재판 (101) 이 회전하면, 당해 제 1 벽면 (10) 이 웨이퍼 탑재판 (101) 의 일방면측에 존재하는 가스에 충돌하여, 가스를 가스 배출로 (104) 로 유도되기 때문에, 당해 가스가 웨이퍼 탑재판 (101) 의 일방면측과 반대면측으로 배출된다. 이에 의해, 웨이퍼 표면에서의 가스의 체류가 방지되어, 웨이퍼로부터 발생한 아웃 가스나, 진공 챔버 내에 부유하는 아웃 가스, 잔류 분위기 가스 등의 가스가 신속하게 웨이퍼 표면으로부터 배제되게 된다.

상기 가스 배제 부재 (103) 는, 웨이퍼 탑재면 (106) 을 포함하는 평면으로부터의 높이가 웨이퍼 탑재면 (106) 에 탑재하는 웨이퍼의 높이 (두께) 보다도 높은 구조로 하는 것이 좋다. 그리고, 가스 배제 부재 (103) 의 높이가 높을 수록 많은 가스의 비래를 저지할 수 있고, 또한 배제할 수 있기 때문에, 진공 챔버 내에서의 회전체의 스무스한 회전을 저해하지 않은 한, 웨이퍼보다도 충분히 높게 하는 것이 바람직하다. 일반적으로 이온 주입 장치를 사용하여 도펀트 주입하는 반도체 웨이퍼의 두께는 0.5㎜ 정도이기 때문에, 가스 배제 부재 (103) 의 높이는 0.5㎜ 보다도 높게 하는 것이 좋고, 보다 바람직하게는 그 높이를 1.0㎜ 이상으로 한다. 단, 가스 배제 부재 (103) 의 바람직한 높이는, 웨이퍼의 두께와의 관계에 있어서 상대적으로 결정되는 사항이기 때문에, 가스 배제 부재 (103) 의 높 이가 0.5㎜ 미만이면 양호한 결과가 얻어지지 않는다는 것은 아니다.

상기한 회전체의 구조에 관해서 추가로 설명한다. 본 실시형태 1 에 관련된 회전체 (100) 는, 도 1, 2 에 나타내는 바와 같이, 구동부 (102) 를 회전 중심으로 하고, 이것에 8 장의 웨이퍼 탑재판 (101) 이 일정 간격의 간극을 두고 방사형으로 배치되며, 웨이퍼 탑재판 (101) 의 일방면 (상면) 에는 웨이퍼 탑재면 (106) 이 동심원형으로 형성되고, 당해 면에는 또한 가스 배제 부재 (103) 가 당해 면으로부터 돌출하는 상태로 부설된 구조로 되어 있다. 그리고, 이 회전체 (100) 에서는 웨이퍼 탑재판 (101) 의 상기 간극이 가스 배출로 (104) 로 되어있다.

또한, 상기 가스 배제 부재 (103) 는, 도 1 및 도 2 에서 나타내는 바와 같이, 가스 배출로 (104) 보다도 회전 방향 후방에 배치되고, 또한 웨이퍼 탑재판 (101) 의 회전 방향 전방의 단부를 따라 형성되어 있다. 그리고, 가스 배제용의 제 1 벽면 (10) 을 구비하고 있으며, 이 제 1 벽면 (10) 은 도 2 에서 나타내는 바와 같이, 회전 방향 전방측의 면으로, 상기 웨이퍼 탑재면 (106) 에 평행한 면을 수준면으로 하여, 45 도의 앙각을 갖고 상기 일방면으로부터 기립된 평면으로 되어 있다.

또한, 가스 배제 부재 (103) 의 높이는 0.5㎜ 로 되어있다.

또한, 제 1 벽면 (10) 의 앙각은, 예를 들어 도 33(A) 에서 나타내는 바와 같이, 제 1 벽면 (10) 과 웨이퍼 탑재면 (106) 에 평행한 면이 이루는 각도로, 당해 평행한 면을 수준면으로 하는 앙각을 의미하고 있다.

다음으로, 도 3 에 나타내는 이온 주입 장치를 예로서, 실시형태 1 에 관련된 이온 주입 장치의 작동 방법 및 이온 주입시에서의 웨이퍼 표면으로부터의 가스 배제 방법에 관해서 설명한다.

먼저, 도펀트를 국소적으로 주입하기 위한 포토레지스트 마스크가 그 표면에 패터닝된 웨이퍼 (105) 를 준비하고, 이것을 진공 챔버 (302) 내의 회전체 (100) 의 웨이퍼 탑재면 (106) 상에 탑재한다.

다음으로 상기 진공 챔버 (302) 내를 진공으로한 후, 구동부 (102) 를 구동시켜 회전체 (100) 를 일정 방향으로 회전 구동시킨다. 이 상태에서 이온 빔 사출부 (306) 로부터 사출시킨 이온 빔 (305) 을 웨이퍼의 회전 궤도 상에 조사한다.

이 이온 빔의 조사는, 회전면에 수직한 방향으로 이온 빔 (305) 을 정전적 또는 기계적으로 스캔하고, 이온 빔의 폭을 웨이퍼의 지름 이상으로 함으로써, 회전체 (100) 를 스캔시키지 않고서 웨이퍼 (105) 의 전체면에 이온을 주입하는 방식을 사용했으나, 도 5 에서 나타내는 바와 같은, 회전체면을 스캔시키는 방식의 장치를 사용할 수도 있다. 또한, 주입 이온의 도즈량은 이온 빔의 전류 밀도나 조사 시간을 제어하는 수단에 의해 조절할 수 있다.

그런데, 웨이퍼 (105) 에는 일반적으로 포토레지스트가 마스크되어 있어, 이온 빔 (305) 이 웨이퍼 (105) 에 조사되면, 포토레지스트로부터 불가피적으로 아웃 가스 (202) 가 발생하지만, 본 실시형태 1 에 관련된 이온 주입 장치에서는, 웨이퍼가 탑재된 웨이퍼 탑재판 (101) 이 회전 운동하고 있기 때문에, 웨이퍼로부터 발 생한 아웃 가스 (202) 는, 도 12 에 나타내는 바와 같이, 상대적으로 회전 방향 후방으로 이동한다. 따라서, 이 아웃 가스 (202) 는 웨이퍼 탑재면 (106) 의 회전 방향 후방에 설치된 가스 배제 부재 (103) 의 가스 배제용 벽면 (제 1 벽면 (10)) 에 충돌한다.

여기서, 제 1 벽면 (10) 은, 웨이퍼 탑재면 (106) 을 포함하는 수준면에 대하여 45 도의 앙각을 갖고 있고, 당해 제 1 벽면 (10) 을 갖는 가스 배제 부재 (103) 의 회전 방향 전방에는 가스 배출로 (104) 가 형성되어 있다. 따라서, 당해 제 1 벽면 (10) 은 아웃 가스 분자와 45 도의 각도로 충돌하고, 아웃 가스 분자를 하방측 (웨이퍼 탑재면측) 으로 각도를 가지고 부세 (付勢) 한다. 그러므로 아웃 가스 분자는 웨이퍼 탑재판에 형성된 가스 배출로 (104) 의 입구로 유도되어, 거기에서 웨이퍼 탑재판 (101) 의 반대면측 (배면측) 으로 배출된다.

또한, 진공 챔버 내에는, 레지스트로부터 발생한 아웃 가스 (202) 에 더하여, 챔버나 회전체를 구성하는 부재로부터 내보내지는 아웃 가스나, 잔류 분위기 가스 등이 부유하고 있는, 이러한 가스 (201) 도 모두 도 2 에서 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 탑재판 (101) 의 회전에 따라 회전 방향 후방으로 상대적으로 이동하여, 상기 아웃 가스 (202) 와 동일하게 하여 웨이퍼 탑재판 (101) 의 배면측으로 배출된다.

한편으로, 챔버 내에 부유하는 가스 중, 제 1 벽면 (10) 과 충돌하지 않은 가스는 웨이퍼의 표면으로 비래하려고 하지만, 도 2 에서 나타내는 바와 같이 웨이퍼 (105) 보다도 높이가 높은 가스 배제 부재 (103) 에 의해 그 진로가 방해된다. 따라서, 웨이퍼 (105) 에는 도달하지 않는다.

이렇게 하여, 웨이퍼 탑재면측에 존재하는 가스는, 웨이퍼 탑재면 (106) 의 반대면측 또는 상방으로 배제되기 때문에, 본 실시형태 1 에 관련된 이온 주입 장치에 의하면, 웨이퍼 표면 근방에 가스가 체류하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 가스 배제 부재 (103) 를 갖지 않은 종래의 회전체를 사용한 경우에는, 웨이퍼 탑재판의 회전에 따라, 가스가 웨이퍼 표면으로부터 회전 방향 후방으로 일시적으로 이동하지만, 당해 회전은 연속적이기 때문에 당해 웨이퍼와 당해 가스가 재회하게 되어, 웨이퍼와 가스 분자의 접촉을 충분히 감소시킬 수 없다. 또한, 진공 챔버 내를 항상 흡인하고 있었다고 해도, 이것만으로는 이온 빔의 조사에 의해 새롭게 발생하는 미량의 가스 분자를 직접 배제할 수는 없다.

도 3 에 나타내는 바와 같이, 이 장치에서는, 배면측으로 배출된 가스가 웨이퍼 탑재판 (101) 의 배면측의 챔버 공간에 개구된 제 2 펌프 (304) 를 통해 진공 챔버 (302) 내로부터 배출되도록 되어 있다.

또한, 웨이퍼 탑재면 (106) 의 상방으로 멀어진 가스는, 주로, 웨이퍼 탑재면측의 챔버 공간에 개구된 제 1 펌프 (303) 를 통해 진공 챔버 (302) 내로부터 배출되도록 되어 있다.

단, 상방으로 멀어진 가스는, 진공 챔버 내에서 반사시킨 후, 제 1 벽면 (10) 과 가스 배출로 (104) 를 통해 웨이퍼 탑재판 (101) 의 배면측에 배출시킬 수도 있다. 따라서, 제 1 펌프 (303) 는 형성되어 있지 않아도 된다.

다음으로 상기 실시형태 1 에 관련된 회전체의 변형예에 관해서 설명한다.

(1) 웨이퍼 탑재판 (101) 의 매수 및 그 집합 형상

웨이퍼 탑재판 (101) 의 매수는, 상기 기술한 바와 같이, 1 또는 2 이상으로 할 수 있다. 웨이퍼 탑재판 (101) 을 1 장으로 하는 경우에는, 예를 들어, 도 18(B1) 에 나타내는 바와 같은 기둥형의 구동부 (102) 의 간부에 웨이퍼 탑재판 (101) 이 설치된 프로펠러상의 구조나, 도 19(B) 에 나타내는 바와 같은 하나의 분지 (가지) 를 갖는 구동부 (102) 의 분지 선단에 웨이퍼 탑재판 (101) 이 설치된 수목상의 구조, 도 20 또는 도 22 에 나타내는 바와 같은 웨이퍼 탑재판 (101) 이 1 장의 원반형의 판으로 이루어지고, 상기 원반 형상의 판의 회전 중심에 구동부 (102) 가 배치된 구조로 할 수 있다.

또한, 도면을 간략화하기 위해서, 도 18 의 일부 및 도 19 에는, 가스 배제 부재 (103) 또는 가스 배출로 (104) 를 도시하지 않고 있지만, 상기 기술한 바와 같이, 가스 배제 부재 (103) 의 회전 방향 전방에는 가스 배출로 (104) 를 형성해둘 필요가 있다. 그러므로, 가스 배제 부재 (103) 가 웨이퍼 탑재판 (101) 의 회전 방향 전방의 단부에 형성되어 있지 않은 경우에는, 예를 들어 도 18(B1), 도 20 또는 도 22 에서 나타내는 바와 같이, 당해 가스 배제 부재 (103) 의 회전 방향 전방에서의 웨이퍼 탑재판 (101) 의 적어도 일부를 절결한 관통구멍을 형성함으로써, 가스 배출로 (104) 를 형성할 수 있다.

또한, 가스 배제 부재 (103) 가 웨이퍼 탑재판 (101) 의 회전 방향 전방의 단부에 형성되어 있는 경우에는, 특별히 웨이퍼 탑재판 (101) 의 일부를 절결하여 구멍을 형성할 필요는 없고, 예를 들어 도 18(B1) 에서 나타내는 바와 같이, 웨이 퍼 탑재판 (101) 의 회전 방향 전방의 공간을 가스 배출로 (104) 로서 이용할 수 있다.

구동부 (102) 에 의해서 회전되는 웨이퍼 탑재판 (101) 을 2 장 이상으로 하는 경우에는, 예를 들어, 도 18(A1) 에 나타내는 바와 같은 원주상의 구동부 (102) 의 간부에 3 장의 웨이퍼 탑재판 (101) 이 방사형으로 설치된 프로펠러상의 구조나, 도 19(A) 또는 (C) 에 나타내는 바와 같은 4 또는 8 의 분지 구조를 갖는 구동부 (102) 의 분지 선단에 4 장 또는 8 장의 웨이퍼 탑재판 (101) 이 설치된 수목상의 구조, 도 21 에 나타내는 바와 같은, 주상의 구동부 (102) 의 간부에 원반을 2 개로 분할한 형상의 2 장의 부채형의 웨이퍼 탑재판 (101) 이 소정 간격의 간극을 갖고 조합된 원반형의 구조로 할 수 있다.

또한, 가스 배출로 (104) 는, 2 이상의 웨이퍼 탑재판 (101) 상호의 간극을 이용할 수 있지만, 이 구조이면, 웨이퍼 탑재판 (101) 의 크기나 조합 수를 변화시킴으로써 웨이퍼 탑재판 상호의 간극을 간편히 조절할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 회전체 (100) 는, 2 이상의 웨이퍼 탑재판 (101) 을 구동부를 회전 중심으로 하여 방사형으로 배열된 원반 형상, 또는, 웨이퍼 탑재판 (101) 이 1 장의 원반형의 판으로 이루어지고, 상기 원반형의 판의 회전 중심에 구동부가 설치된 구조로 할 수 있다.

복수의 웨이퍼 탑재판 (101) 을 원반 형상으로 배치하는 구조를 채용하면, 회전 구동성을 손상시키는 경우 없이 웨이퍼의 적재 면적을 증가시킬 수 있다. 한편, 웨이퍼 탑재판 (101) 을 1 장의 원반형의 판으로 이루어지는 것으로 하면, 복수의 웨이퍼 탑재판을 조합한 것보다도 강도가 강한 회전체로 할 수 있음과 함께, 웨이퍼 탑재판에서 구분되는 상하 공간의 차폐율을 높일 수 있다.

또한, 웨이퍼 탑재판에서 구분되는 상하 공간의 차폐율을 더욱 높이기 위해서는 회전체를 원반형으로 하고, 또한 이 회전체의 외주 둘레와 진공 챔버의 내벽을 충분히 근접시킨 구조로 하는 것이 바람직하며, 회전체의 스무스한 회전 및 진공 챔버 내로의 회전체의 설치하기 용이함을 고려하면, 회전체 외주 둘레와 진공 챔버 내벽의 간극은 0.5㎜~50㎜ 정도로 하는 것이 좋다.

(2) 제 1 벽면의 형상에 관해서

가스 배제 부재 (103) 의 제 1 벽면 (10) 은, 회전 방향 전방측의 면으로서, 웨이퍼 탑재면 (106) 을 갖는 일방면에 평행한 면을 수준면으로 하여 0 도 보다 크고 90 도 보다 작은 앙각을 갖고 상기 일방면으로부터 기립된 면이면 되고, 도 2 또는 도 33(A) 에 나타내는 바와 같은 평면상의 벽면에 한정되는 것이 아니다. 예를 들어, 도 33(B) 에서 나타나는 바와 같은 곡면으로 할 수 있다. 또한, 제 1 벽면 (10) 은, 충돌한 가스를 가스 배출로 (104) 로 유도할 수 있는 한, 그 표면에 요철이 있어도 된다.

상기 제 1 벽면 (10) 의 앙각을 90 도 보다 작은 면으로 하는 이유는 다음과 같다. 앙각이 90 도이면, 아웃 가스와 당해 벽면이 바로 정면에서 충돌하기 때문에, 가스 분자의 움직임이 회전 방향에 평행한 방향이 된다. 또한, 가스 분자의 진입 각도에 따라서는 웨이퍼 표면으로 유도하는 경우도 있다. 따라서, 가스 분자와 웨이퍼의 접촉 확률을 저감할 수 없다. 한편으로, 앙각이 90 도 보다도 크면, 가스 분자에 대하여 상방향의 척력을 미치게 하기 때문에, 가스 배출로로 유도 할 수 없다. 그 한편, 제 1 벽면 (10) 의 앙각이 0 도이면, 당연히 가스 분자에 대한 유도 효과를 전혀 얻을 수 없다. 따라서, 제 1 벽면 (10) 의 앙각은, 90 도 보다 작고, 0 도 보다 크게 할 필요가 있다.

(3) 가스 배제 부재의 전체 형상 및 그 배치에 관해서

가스 배제 부재 (103) 는, 가스 배출로 (104) 보다도 회전 방향 후방에 배치되어, 가스 배제 부재 (103) 의 제 1 벽면 (10) 이 회전 방향 전방측의 면으로, 웨이퍼 탑재면 (106) 을 갖는 일방면에 평행한 면을 수준면으로 하여 0 도 보다 크고 90 도 보다 작은 앙각을 갖고 상기 일방면으로부터 기립된 평면 또는 곡면인 구조로 한다. 그리고, 가스 배제 부재 (103) 의 형상으로서는, 적어도 상기 제 1 벽면 (10) 을 갖는 한, 상기 기술한 작용을 얻을 수 있기 때문에, 도 2 에서 나타내는 바와 같은 사각형 구조에 한정하는 것이 아니다. 예를 들어 도 30(A) 에서 나타내는 바와 같은 제 1 벽면 (10) 을 갖는 판상 구조로 해도 된다.

또한, 가스 배제 부재 (103) 는, 예를 들어 도 12(A) 또는 도 15(A) 에서 나타내는 바와 같이, 상기 제 1 벽면 (10) 에 연속하는 앙각 90 도의 면을 회전 방향 전방에 갖는 형상으로 해도 된다. 이 형상이면, 이 면과 제 1 벽면 (10) 이 90 도 이상의 둔각으로 교차하기 때문에, 예각 (90 도 미만) 으로 교차하고 있는 경우에 비교하여 교차부의 열화가 일어나기 어렵다. 단, 이 면과 충돌하는 가스 분자는 회전 방향에 평행한 방향 등으로의 척력을 받기 때문에, 당해 면은 적절한 좁은 폭으로 고정해 두는 것이 바람직하다. 또한, 도 12(B) 에서 나타내는 바와 같은, 90 도 보다도 큰 앙각의 천면을 가진 형상에 관해서는 실시형태 2 에서 설명한다.

추가로, 가스 배제 부재 (103) 는, 웨이퍼 탑재판 (101) 과 일체적으로 형성된 구조로 할 수 있고, 또한 독립한 각각의 부재를 결합시킨 구조로 할 수도 있다. 예를 들어, 웨이퍼 탑재판 (101) 이 원반 형상인 경우에는, 이 원반 형상의 판의 일부를 일방면측에 잘라세워 날개를 형성하고, 이 잘라세운 부분에 형성된 관통구멍을 가스 배제 부재 (103) 로 하는 것이 좋다. 이 구성이면, 가스 배제 부재 (103) 를 잘라세움으로써, 가스 배제 부재 (103) 를 웨이퍼 탑재판 (101) 과 일체적으로 형성할 수 있기 때문에, 회전체를 경량화하기 쉽고, 또한 생산성이 좋다. 또한, 이와 같이 일체적으로 형성된 구조이면, 가스 배제 부재 (103) 의 기립 부분의 강도가 높아진다.

한편으로, 독립한 각각의 부재를 분리 가능한 상태로 결합시킨 구조에서는, 가스 배제 부재 (103) 와 웨이퍼 탑재판 (101) 을 착탈 가능하게 할 수 있기 때문에, 회전체의 클리닝이나 열화된 가스 배제 부재 (103) 의 교환이 용이해진다. 따라서, 메인터넌스성이 좋은 장치를 실현할 수 있다.

(4) 가스 배제 부재의 높이에 관해서

가스 배제 부재 (103) 는, 웨이퍼 탑재면 (106) 을 포함하는 평면으로부터의 높이가 높을수록, 보다 많은 가스의 비래를 방해할 수 있다. 따라서, 가스 배제 부재 (103) 는, 탑재 대상이 되는 웨이퍼 두께보다도 충분히 높은 구조로 하는 것이 바람직하다. 단, 가스 배제 부재 (103) 의 높이를 너무 높게 하면, 진공 챔버 내에서의 회전체의 스무스한 회전이 저해되기 때문에, 적정한 높이로 할 필요가 있어, 통상, 회전체의 회전 속도 (각속도), 탑재하는 웨이퍼의 사이즈, 회전 중심으로부터 웨이퍼까지의 거리, 진공 챔버 내에 개구한 펌프의 흡인력 등을 파라미터로하여 최적치를 설정한다. 일반적으로는, 이 종류의 이온 주입 장치를 사용하여 도펀트 주입하는 반도체 웨이퍼의 두께는 0.5㎜ 정도이기 때문에, 가스 배제 부재 (103) 의 높이를 0.5㎜ 보다도 높게 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.0㎜ 보다도 높게 한다.

또한, 이 가스 배제 부재 (103) 의 천면 (天面) 은, 상기 기술한 바와 같이, 제 1 벽면 (10) 에 연속하고 있는 것이 바람직하다. 본 실시형태 1 에서는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 천면이 웨이퍼 탑재면 (106) 과 평행이 되어 있고, 또한 이 천면이 제 1 벽면 (10) 에 계속되는 면이기 때문에, 제 1 벽면 (10) 의 높이가 가스 배제 부재 (103) 의 높이와 동등하게 되어있다.

(5) 회전체와 진공 챔버 내벽의 간극에 관해서

진공 챔버 내의 수납 공간의 이용 효율을 높이기 위해서는, 회전체에 형성된 가스 배제 부재 (103) 의 바깥 둘레와 진공 챔버의 내벽이 근접하고 있는 것이 좋지만, 회전체의 스무스한 회전이나, 진공 챔버 내에 회전체를 배치할 때에 필요로 하는 공간적 여유를 고려할 때, 가스 배제 부재 (103) 의 바깥 둘레와 진공 챔버의 내벽의 간극은 0.5㎜~50㎜ 정도가 바람직하다.

또한, 도 9(A) 에서 나타내는 바와 같이, 이온 빔 (902) 을 사출하는 빔 라인 챔버 (901) 의 단부가 진공 챔버 (302) 내에 돌출되어 있는 경우에는, 동일한 이유로부터, 가스 배제 부재 (103) 의 바깥 둘레와 빔 라인 챔버 (901) 의 단부의 간극을 0.5㎜~50㎜ 정도로 한다.

(6) 회전 중심에 대한 가스 배제 부재의 배치에 관해서

반도체 웨이퍼에 불순물 도펀트를 국부 주입하는 경우, 웨이퍼 표면에 포토레지스트 마스크가 설치되고, 상방으로부터 이온 빔이 조사된다. 이 때문에, 이온 빔이 조사되었을 때, 당해 포토레지스트 마스크로부터 불가피하게 아웃 가스가 발생한다. 요컨대, 웨이퍼 표면 부근을 덮는 주된 가스는 웨이퍼로부터 발생하는 아웃 가스이기 때문에, 당해 아웃 가스를 웨이퍼 표면으로부터 빠르게 배제할 수 있는 위치에 가스 배제 부재 (103) 를 배치하는 것이 중요하다. 이 아웃 가스 (202) 를 효율적으로 배제하기 위해서는, 예를 들어 도 20 에서 나타내는 바와 같이, 이 가스 배제 부재 (103) 를 웨이퍼 탑재면 (106) 의 회전 방향 후방에 형성하는 것이 바람직하다. 이것은, 이 위치에 가스 배제 부재 (103) 가 형성되어 있으면 발생 직후의 아웃 가스 (202) 가 가스 배제 부재 (103) 의 제 1 벽면 (10) 과 충돌하기 때문에, 아웃 가스 (202) 의 발생과 동시에 웨이퍼 표면으로부터 아웃 가스를 빠르게 배제할 수 있기 때문이다.

웨이퍼 표면에서의 가스의 체류를 한층 더 확실히 방지하기 위해서는, 예를 들어 도 18(A1), 도 18(B1), 도 21 또는 도 22 에서 나타내는 바와 같이, 추가로 별도의 가스 배제 부재 (103) 가 웨이퍼 탑재면 (106) 의 회전 방향 전방에도 형성되어 있는 것이 보다 바람직하다. 즉, 웨이퍼 (105) 의 회전 방향 전방 및 후방에 가스 배제 부재 (103) 가 배치되어 있는 구성으로 한다. 이 이유로는, 상 기 서술한 바와 같이, 진공 챔버 안에는 레지스트로부터 발생한 아웃 가스 (202) 이외에도 상기 부유하는 가스 (201) 가 존재하고 있기 때문에, 웨이퍼의 회전 방향 전방에 가스 배제 부재 (103) 를 배치함으로써, 부유하는 가스 (201) 가 웨이퍼의 표면으로 비래하는 것을 방지할 수 있기 때문이다.

또한, 본 실시형태 1 은, 가스 배출로 (104) 와 가스 배제 부재 (103) 가 쌍으로 형성된 구조이기 때문에, 각각의 가스 배제 부재 (103) 의 회전 방향 전방에 가스 배출로 (104) 가 형성되어 있을 필요가 있지만, 예를 들어 도 18(A1), 도 18(B1), 도 20 또는 도 22 에서 나타내는 바와 같이, 당해 가스 배제 부재 (103) 의 회전 방향 전방에서의 웨이퍼 탑재판 (101) 의 일부를 절결하여 관통구멍을 형성하고, 이것을 가스 배출로로 할 수도 있다. 또한, 예를 들어 도 18(A1) 또는 도 18(B1) 에서 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 탑재판 (101) 의 회전 방향 전방의 간극을 가스 배출로 (104) 로서 활용할 수도 있다.

이 가스 배제 부재 (103) 는, 회전체의 회전 중심에 대하여, 동심원형으로 2 이상 배치된 구조로 하는 것이 바람직하고, 이 구조이면, 2 이상의 가스 배제 부재 (103) 를 동심원형으로 배치되어 있기 때문에, 웨이퍼를 동심원형으로 배치할 수 있다. 이와 같이 웨이퍼를 동심원형으로 배치하면, 그렇지 않은 경우에 비하여 회전 운동이 원활해짐과 함께, 이온 빔의 조사폭을 좁힐 수 있기 때문에, 진공 챔버나 회전체의 구성 부재로부터 내보내지는 아웃 가스의 절대량을 억제할 수 있는 등의 효과가 얻어진다.

또한, 2 이상의 가스 배제 부재 (103) 를 동심원형으로 배치하는 경우에는, 회전체의 질량 분포가 회전 중심에 대하여 밸런스를 맞추기 쉬워지므로, 예를 들어 도 1 에서 나타내는 바와 같이, 가스 배제 부재 (103) 를 균등하게 배치하는 것이 바람직하다. 이와 같이 배치하면, 웨이퍼 탑재판 (101) 의 회전 운동이 스무스해짐과 함께, 탑재된 각각의 웨이퍼에 대한 이온 빔의 조사량 (이온 주입량) 을 균일하게 하기 쉽다. 따라서, 반도체 웨이퍼의 제작 수율이 향상된다. 다만, 예를 들어 도 21 또는 도 22 에서 나타나는 바와 같은, 회전 중심에 대하여 축대칭이 아닌 위치에 배제 부재를 배치하는 구조로 할 수도 있는 것은 물론이다.

(7) 가스 배출로에 대한 가스 배제 부재의 배치

이 가스 배제 부재 (103) 는, 가스 배출로 (104) 보다도 회전 방향 후방에 배치된 구성으로 할 수도 있고, 제 1 벽면 (10) 과 충돌한 가스를 가스 배출로로부터 배출할 수 있는 한, 도 2 에서 나타나는 바와 같은 가스 배제 부재 (103) 의 제 1 벽면 (10) 과 가스 배출로의 통로 벽면이 연속하는 배치 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 도 11 에서 나타내는 바와 같은 가스 배제 부재 (103) 의 저면과 가스 배출로의 통로 벽면이 어긋난 배치 구성이어도 된다.

가스 배출로 (104) 는, 제 1 벽면 (10) 과 충돌한 가스를 웨이퍼 탑재판 (101) 의 배면측으로 배출할 수 있는 한, 통로 벽면의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 도 10(A)∼(D) 에서 나타내는 바와 같은 형상이어도 되고, 또는 곡면이어도 된다. 다만, 가스 배출로 (104) 의 회전 방향 전방측 벽면은, 바람직하게는 웨이퍼 탑재면 (106) 에 수평인 면을 기준면으로 하여 90 도 이상 180 도 미만의 앙각을 갖고 있는 것이 좋다. 당해 앙각이 90 도 미만이면, 가 스 배출로 (104) 에 진입해 온 가스가 웨이퍼 탑재면측으로 되돌려지는 척력을 받기 때문이다.

또한, 가스 배출로 (104) 의 회전 방향 후방측 벽면은, 예를 들어 도 10(D) 에서 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 탑재면 (106) 에 수평인 면을 기준면으로 하여 90 도 보다도 크고 180 도 미만의 앙각을 갖는 구조로 하는 것이 좋다. 이 구조라면, 가스의 배출이 방해받기 어렵기 때문이다. 다만, 이 구조에 한정되는 것이 아니라, 가스 배제용의 제 1 벽면 (10) 과 충돌한 가스가 웨이퍼 탑재판 (101) 의 배면측으로 스무스하게 배출되는 한, 상기 기준면에 대하여 0 도 보다도 크고 180 도 보다도 작은 앙각을 갖는 구조여도 된다.

〔실시형태 2〕

본 실시형태 2 는, 가스 배제 부재가 가스 배제용의 제 1 벽면 (10) 과 제 2 벽면을 갖는 점이 상기 실시형태 1 과 다르다. 보다 자세하게는, 실시형태 2 에 관련된 가스 배제 부재는, 실시형태 1 에 있어서의 가스 배제 부재 (103) 가 더욱이 제 1 벽면 (10) 이외의 면이고, 또한 회전 방향 전방측의 면으로, 상기 웨이퍼 탑재면 (106) 에 평행한 면을 수준면으로 하여 90 도 보다 크고 180 도 보다 작은 앙각을 갖는 평면 또는 곡면으로 이루어지는 가스 배제용의 제 2 벽면 (20) 을 갖는다.

이러한 제 2 벽면 (20) 을 갖는 가스 배제 부재 (103) 를 배치한 회전체에 관해서 추가로 설명한다. 또한, 상기 실시형태 1 과 동일한 사항에 관해서는 이하에서의 설명을 생략한다.

실시형태 2 에 관련된 가스 배제 부재 (103) 의 제 2 벽면 (20) 은, 가스 배제 부재가 형성된 웨이퍼 탑재판 표면 (일방면) 에 평행한 면을 수준면으로 하여 90 도 보다 크고 180 도 보다 작은 앙각을 갖는 평면 또는 곡면으로 이루어진다. 구체적으로는, 예를 들어 도 12(B), 도 14(B), 도 30(B) 또는 도 31(C) 에서 나타내는 바와 같은 평면이나, 예를 들어 도 13(A), 도 14(C), 도 30(C) 또는 도 31(B) 에서 나타내는 바와 같은 곡면으로 한다.

여기서 제 2 벽면 (20) 의 앙각은, 제 2 벽면 (20) 과 웨이퍼 탑재면 (106) 에 평행한 면이 이루는 각도로서, 당해 평행한 면을 수준면으로 하는 앙각을 의미하고 있다. 또한, 상기 실시형태 1 의 경우와 같이, 이 가스 배제 부재 (103) 는 사각형 구조에 한정되는 것이 아니라, 도 30(c) 에 나타내는 바와 같은 판상 구조여도 된다.

제 2 벽면 (20) 을 갖는 가스 배제 부재는, 제 2 벽면 (20) 이 제 1 벽면 (10) 보다도 상방에 형성되어 있기 때문에, 웨이퍼 탑재판 (101) 의 회전에 의해, 제 1 벽면 (10) 의 높이보다도 높은 위치에 존재하는 가스에 충돌하여, 당해 가스를 웨이퍼 탑재면 (106) 의 상방에 배제한다. 이에 의해, 제 1 벽면 (10) 의 높이보다도 높은 위치에 존재하는 아웃 가스 등의 가스 분자가 웨이퍼 표면의 상방으로 멀어지기 때문에, 한층 더 확실히 웨이퍼 표면 근방에 있어서의 가스 체류가 방지된다.

이 가스 배제 부재 (103) 로서는, 예를 들어 도 13(A) 에서 나타내는 바와 같이, 제 2 벽면 (20) 과 가스 배제 부재 (103) 의 천면으로 웨이퍼 탑재판 (101) 의 표면과 평행한 면이 연속되는 형상으로 하는 것이 바람직하다. 이 형상이면, 제 2 벽면 (20) 과 천면이 90 도 이상의 둔각인 교차가 되기 때문에, 예각 (90 도 미만) 으로 교차하고 있는 경우에 비하여 교차부의 열화가 일어나기 어렵다. 다만, 예를 들어 도 12(B) 또는 도 14(C) 에 나타내는 바와 같은, 제 2 벽면 (20) 이 가스 배제 부재 (103) 의 천면인 형상으로, 가스 배제 부재 (103) 의 회전 방향 후방의 벽면과 예각으로 교차하는 형상이어도 되는 것은 물론이다.

또한, 가스 배제 부재 (103) 는, 예를 들어 도 12(C), 도 13(B), 도 15(B), 도 16(A) 또는 (B) 에서 나타내는 바와 같이, 제 2 벽면 (20) 과 제 1 벽면 (10) 에 교차하는 앙각 90 도의 제 3 벽면을 갖는 형상으로 할 수도 있다. 이 형상이면, 제 2 벽면 (20) 과 제 3 벽면, 및 제 1 벽면 (10) 과 제 3 벽면이 90 도 이상의 둔각인 교차를 하게 되기 때문에, 예각인 경우에 비하여 가스의 충돌에 의한 열화가 적어지므로 바람직하다.

〔실시형태 3〕

실시형태 3 은, 본 발명의 제 2 양태에 관련된 이온 주입 장치로서, 일정 방향으로 회전하는 회전체와, 상기 회전체를 수납하는 진공 챔버와, 상기 회전체 상에 탑재된 웨이퍼에 이온 빔을 조사하는 이온 빔 사출부를 구비하고 있다. 이 회전체는, 상기 실시형태 1 또는 2 에 관련된 회전체와 가스의 배제 기구가 상이하지만, 그 밖의 사항에 관해서는 동일하다. 그래서, 이하의 설명에서는, 실시형태 1 과 다른 점을 중심으로 하여 설명한다.

이 회전체는, 일방면에 웨이퍼 탑재면 (106) 을 갖는 1 또는 2 이하의 웨이 퍼 탑재판 (101) 과, 상기 웨이퍼 탑재판 (101) 의 일방면으로부터 돌출시켜 형성된 가스 배제용 벽면 (30) 을 갖는 가스 배제 부재 (103) 와, 상기 웨이퍼 탑재판 (101) 을 회전시키는 구동부를 구비하고, 상기 가스 배제용 벽면 (30) 이 회전 방향 전방측의 면으로, 상기 웨이퍼 탑재면 (106) 을 포함하는 평면에 대하여 90 도 보다 크고 180 도 보다 작은 앙각을 갖고 상기 일방면으로부터 기립된 평면 또는 곡면인 구조이다. 이 본 실시형태 3 에 관련된 회전체는, 실시형태 1 에 관련된 회전체와 비교하여, 가스 배제용 벽면 (30) 의 앙각이 상이하고, 가스 배출로를 필수 구성 요소로 하고 있지 않다.

실시형태 3 에 관련된 회전체의 구체예로서는, 예를 들어 도 7 및 도 8 에서 나타내어지는 것을 들 수 있다. 여기서, 도 7 은 회전체 (100) 의 정면도이고, 도 8 은 도 7 의 C-D 선 단면의 형상을 나타내는 모식도이다.

이 회전체 (100) 는, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 1 장의 원반형의 판으로 이루어지는 웨이퍼 탑재판 (101) 과, 상기 원반형의 웨이퍼 탑재판 (101) 의 회전중심에 설치된 구동부 (102) 와, 웨이퍼 탑재판 (101) 에 있어서의 웨이퍼 탑재면 (106) 을 갖는 일방면으로부터 돌출시키고, 또한 상기 회전 중심에 대하여 동심원형으로 형성된 가스 배제용 벽면 (30) 을 갖는 가스 배제 부재 (103) 를 구비하고 있다.

그리고, 이 가스 배제 부재 (103) 는 하나의 웨이퍼 탑재면 (106) (웨이퍼 105) 을 사이에 끼워, 그 회전 방향 후방과 회전 방향 전방으로 배치되어 있다.

또한, 이 가스 배제 부재 (103) 의 가스 배제용 벽면 (30) 은, 도 8 에서 나 타내는 바와 같이, 회전 방향 전방측의 면으로, 상기 웨이퍼 탑재면 (106) 에 평행한 면을 수준면으로 하여 135 도의 앙각을 갖고, 상기 일방면으로부터 기립된 평면으로 되어있다.

또한, 가스 배제용 벽면 (30) 의 앙각이란, 예를 들어 도 33(C) 에서 나타내는 바와 같이, 가스 배제용 벽면 (30) 과 웨이퍼 탑재면 (106) 에 평행한 면 또는 회전 방향에 평행한 면이 이루는 각도로서, 당해 평행한 면을 수준면으로 하는 앙각을 의미하고 있다. 그리고, 당해 가스 배제용 벽면 (30) 은 도 8 에서 나타내는 바와 같이 평면형이기 때문에, 일정한 앙각, 이 예에서는 135 도를 갖고 있다.

또한, 이 가스 배제 부재 (103) 는 웨이퍼 탑재판 표면에서의 높이가 0.5mm 보다도 높게 되어 있다.

이와 같은 회전체를 구비한 이온 주입 장치에 관해서 추가로 설명한다.

웨이퍼 탑재판 (101) 의 회전에 의해, 레지스트로부터 발생한 아웃 가스 (202) 는, 도 8 에서 나타내는 바와 같이, 상대적으로 회전 방향 후방으로 이동하여 가스 배제 부재 (103) 의 가스 배제용 벽면 (30) 과 충돌한다. 여기서, 이 가스 배제 부재 (103) 의 가스 배제용 벽면 (30) 은 135 도의 앙각을 갖고 있기 때문에, 당해 가스 배제용 벽면 (30) 과 충돌한 아웃 가스 (202) 는 회전 방향 후방에서 웨이퍼 탑재면 (106) 을 포함하는 평면에 대하여 상방으로 방향이 정해져서 이동한다. 이 결과, 가스 배제용 벽면 (30) 과 충돌한 아웃 가스 (202) 는 웨이퍼 표면으로부터 배제되게 된다.

또한, 진공 챔버 내에 부유하는 가스 (201) 도, 웨이퍼 탑재판 (101) 의 회전에 수반하여 회전 방향 후방으로 상대적으로 이동하지만, 이러한 부유하는 가스 (201) 로서, 웨이퍼 탑재면 (106) 을 포함하는 평면에 상대적으로 가까이 가는 가스의 일부는, 상기 아웃 가스 (202) 와 마찬가지로, 웨이퍼 탑재면 (106) 의 회전 방향 전방에 형성된 가스 배제 부재 (103) 의 가스 배제용 벽면 (30) 과 충돌하여 그 진로가 방해되고, 웨이퍼 탑재면 (106) 의 상방으로 배제된다. 따라서, 웨이퍼 표면 근방으로의 가스의 체류가 방지된다.

여기서, 웨이퍼 탑재면 (106) 의 상방으로 멀어진 가스는, 주로, 진공 챔버내에서의 웨이퍼 탑재면측의 챔버 공간에 개구된 제 1 펌프 (303) 를 통하여 진공 챔버 (302) 내로부터 배출된다. ·

또한, 본 실시형태 3 에서는, 가스 배출로는 필수 구성 요소는 아니지만, 실시형태 1 과 같이, 가스 배출로를 회전체에 형성할 수도 있다. 이 경우에는, 상기 제 1 펌프 (303) 에 첨가하여, 진공 챔버 내에서의 웨이퍼 탑재면측과 반대면측의 챔버 공간에는 제 2 펌프 (304) 를 배치한다.

다음으로, 도 7, 8 의 구조 이외의 양태에 관해서 설명한다.

(웨이퍼 탑재판의 매수 및 집합 형상)

웨이퍼 탑재판 (101) 의 매수는, 1 또는 2 이상으로 할 수 있다. 구동부 (102) 에 의해서 회전되는 웨이퍼 탑재판 (101) 을 1 장으로 할 경우에는, 예를 들어 도 18(B2) 에 나타내는 바와 같은 주상의 구동부 (102) 의 간부에 웨이퍼 탑재판 (101) 이 설치된 프로펠러형 구조나, 도 19(B) 에 나타내는 바와 같은 하나의 분지 (가지) 를 갖는 구동부 (102) 의 분지 선단에 웨이퍼 탑재판 (101) 이 설치된 수목형 구조나, 도 23∼25 에 나타내는 바와 같은 웨이퍼 탑재판 (101) 이 1 장의 원반형의 판으로 이루어지고, 상기 원반 형상의 판의 회전 중심에 구동부 (102) 가 설치되어 있는 구조로 할 수 있다. 또한, 도면을 간략화하기 위해서, 일부의 가스 배제 부재 (103) 를 생략하여 그려져 있는 도면이 있다.

구동부 (102) 에 의해서 회전되는 웨이퍼 탑재판 (101) 을 2 장 이상으로 하는 경우에는, 예를 들어 도 18(A2) 에 나타내는 바와 같이, 원주형의 구동부 (102) 의 간부에 3 장의 웨이퍼 탑재판 (101) 이 방사형으로 설치된 프로펠러형 구조나, 도 19(A) 또는 (C) 에 나타내는 바와 같은 4 또는 8 의 분지 구조를 갖는 구동부 (102) 의 분지 선단에 4 장 또는 8 장의 웨이퍼 탑재판 (101) 이 설치된 수목형 구조나, 도 21 에 나타내는 바와 같은 주상의 구동부 (102) 의 간부에 2 장의 부채형의 웨이퍼 탑재판 (101) 이 소정 간격의 상호의 간극에서 설치되어 있는 원반형 구조로 할 수 있다.

또한, 도 7, 도 23 또는 도 24 에 나타내는 바와 같은 원반형의 구조는, 2 장 이상의 웨이퍼 탑재판 (101) 을 사용해도 형성할 수 있는 것은 물론이다. 또한, 회전체을 원반형으로 한 경우의 작용 효과, 및 진공 챔버 내에서의 바람직한 배치에 관해서는, 대체로 상기 실시형태 1 에 있어서의 경우와 동일하다.

(가스 배제용 벽면의 형상)

가스 배제 부재 (103) 의 가스 배제용 벽면 (30) 은 상기 기술한 바와 같이, 회전 방향 전방측의 면으로, 웨이퍼 탑재면 (106) 을 갖는 일방면에 평행한 면을 수준면으로 하여 90 도 보다 크고 180 도 보다 작은 앙각을 갖고 일방면으로부터 기립된 면인 한, 상기 도 8 또는 도 33(C) 에서 나타나는 바와 같은 평면에 한정되는 것은 아니고, 도 33(D) 에서 나타나는 바와 같은 곡면으로 할 수도 있다. 또한, 당해 가스 배제용 벽면 (30) 은 충돌한 가스를 가스 배출로 (104) 로 유도할 수 있는 한, 그 표면은 경면형이 아니어도 되고, 다소의 요철이 형성되어 있어도 된다.

상기 앙각을 90 도 보다 크게 하는 이유는, 앙각이 90 도 또는 90 도 미만이면, 벽면에 충돌한 가스 분자가 웨이퍼 탑재면에 평행한 방향 또는 이것보다도 하방 방향으로 척력을 받기 때문에, 가스 분자를 웨이퍼 표면에서 상방으로 배제할 수 없기 때문이다. 그 한편, 앙각이 180 도 보다 큰 면이면, 회전 방향 전방에 위치하는 벽면이 아니게 된다. 따라서, 상기 앙각은 90 도 보다 크고 180 도 보다 작게 할 필요가 있다.

(가스 배제 부재의 전체 형상 및 배치 양태)

가스 배제 부재 (103) 는, 예를 들어 이하에 나타내는 바와 같은 형상 및 배치로 할 수 있다.

가스 배제 부재 (103) 는, 도 18 또는 도 17 로 나타내는 바와 같은 방형 구조에 한정되지 않고, 예를 들어 도 32 에서 나타내는 바와 같은 판형의 구조로 할 수 있다.

또한, 가스 배제 부재 (103) 는 예를 들어 도 17(C) 또는 (D) 에서 나타내는 바와 같은 웨이퍼 탑재면 (106) 과 평행한 천면을 갖고, 이 천면이 가스 배제용 벽 면과 교차된 구조로 할 수도 있다. 이 구조라면, 가스 배제용 벽면과 천면이 90 도 이상의 둔각으로 교차하게 되기 때문에, 예각 (90 도 미만) 으로 교차하고 있는 경우에 비하여 가스의 충돌에 의한 당해 교차부의 열화가 일어나기 어렵다. 다만, 예를 들어 도 17(A) 또는 (B) 에서 나타내는 바와 같은, 둔각인 천정을 갖는 구조여도 되는 것은 물론이다.

또한, 가스 배제 부재 (103) 는 웨이퍼 탑재판 (101) 과 일체적으로 형성된 구조로 해도 되고, 또한 독립한 부재로서 고정 또는 탈착 가능하게 결합시킨 구조로 할 수도 있다. 또한, 일체적으로 형성된 구성이나, 독립한 부재를 결합시킨 구성으로 한 경우의 작용 효과는, 상기 실시형태 1 에 있어서의 그것과 동일하다.

가스 배제 부재 (103) 의 높이에 관해서는, 상기 실시형태 1 에 있어서의 경우와 동일하다. 또한, 상기 실시형태 1 과 같이, 예를 들어 도 9(B) 에서 나타내는 바와 같은 이온 빔 (902) 을 사출하는 빔라인 챔버 (901) 의 단부가 진공 챔버 (302) 내에 돌출되어 있는 경우에는, 가스 배제 부재 (103) 의 바깥 둘레와 빔라인 챔버 (901) 의 단부의 간극을 0.5mm∼50mm 정도로 하는 것이 바람직하다.

회전 중심에 대한 가스 배제 부재 (103) 의 배치에 관해서도, 상기 실시형태 1 에 있어서의 경우와 동일하고, 그 자세한 설명을 생략하지만, 웨이퍼 표면에서의 가스의 체류를 방지할 목적에서, 이 가스 배제 부재 (103) 는 예를 들어 도 23 에서 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 탑재면 (106) 의 회전 방향 후방에 형성하는 것이 바람직하다. 나아가, 예를 들어 도 24 에서 나타내는 바와 같이, 웨이퍼의 회전 방향 전방 및 후방에 가스 배제 부재 (103) 가 배치되어 있는 구성으로 하는 것 이 더욱 바람직하다.

또한, 가스 배제 부재 (103) 는 회전체의 회전 중심에 대하여, 동심원형으로 2 이상 배치되어 있는 구성으로 할 수 있고, 예를 들어 도 25 에서 나타내는 바와 같이, 구동부를 중심으로 한 방사선 상의 일부에만 형성한 구성으로 할 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태 3 에 관련된 이온 주입 장치이면, 상기 형상의 가스 배제용 벽면 (30) 을 갖는 가스 배제 부재 (103) 가 웨이퍼 탑재판 (101) 의 일방면으로부터 돌출시켜 형성되어 있기 때문에, 웨이퍼 탑재판 (101) 의 회전에 의해, 당해 가스 배제용 벽면 (30) 을 웨이퍼 탑재판 (101) 의 일방면측에 존재하는 가스에 충돌시켜, 당해 가스가 웨이퍼 탑재면 (106) 의 상방에 배제할 수 있다.

이에 의해, 웨이퍼로부터 발생한 아웃 가스나, 진공 챔버 내에 부유하는 아웃 가스 또는 분위기 가스 등의 가스를 웨이퍼 표면에서 배제할 수 있다. 이 결과, 웨이퍼 표면에서의 가스의 체류가 방지되기 때문에, 웨이퍼의 결정 결함의 발생이나 이온 주입시의 도즈시프트의 발생을 억제할 수 있다.

〔추가 설명〕

(1) 상기 실시형태 1∼3 에 있어서는, 축회전하는 구동부를 갖는 회전체를 나타내었지만, 본 발명에 관련된 구동부는 이 구성에 한정되지 않고, 1 이상의 웨이퍼 탑재판 (101) 을 회전 구동시킬 수 있는 구성이면 된다. 예를 들어 도 26 에서 나타내는 바와 같은, 원고리형으로 웨이퍼 탑재판 (101) 을 구동시키는 컨베이어형의 회전체로 할 수도 있다. 또한, 도 26 에서는 도면을 간략화하기 위해 서, 가스 배제 부재 (103) 또는 가스 배출로 (104) 를 도시하지 않고 있다.

(2) 웨이퍼로의 이온 주입시에는, 채널링 억제 등을 위해 그 이온 주입 각도를 제어하는 경우가 있지만, 이 경우에는, 예를 들어 도 6 에서 나타나는 바와 같이, 고정축 (301) 을 갖는 구동부 (102) 와 함께 웨이퍼 탑재판 (101) 을 기울이면된다. 예를 들어 회전체 (100) 를 흑색 화살표 또는 백색 화살표의 방향으로 기울인다.

회전체 (100) 를 기울일 때에 웨이퍼 탑재판 (101) 의 단부가 진공 챔버의 내벽에 걸리지 않도록 하면서, 회전체 (100) 의 외주 둘레와 진공 챔버의 내벽과의 간격을 충분히 좁게 하기 위해서는, 예를 들어 도 6 에서 나타나는 바와 같이, 회전체 (100) 의 외주 둘레에 면한 진공 챔버의 내벽을 원호형으로 만곡시키면 된다. 또한, 이 원호는, 회전체 (100) 의 경동 중심에서 웨이퍼 탑재판 (101) 의 단부까지의 거리보다도 긴 거리를 그 반경으로서 규정한다.

(3) 상기 실시형태 1∼3 에서는, 진공 챔버 (302) 내에 회전체 (100) 가 노출되어 배치되어 있는 이온 주입 장치를 나타내었지만, 예를 들어 도 4, 도 5 또는 도 29 에서 나타나는 바와 같이, 상부에 개구부 (404) 를 갖는 서브 챔버 (402) 를 진공 챔버 (302) 내에 설치하고, 이 서브 챔버 (402) 내에 회전체 (100) 를 배치해도 된다. 또한, 이 경우에는, 개구부 (404) 를 통하여 웨이퍼 (105) 에 이온 빔 (401ㆍ305) 이 조사되고, 가스 배제 부재 (103) 에 의해 웨이퍼 표면에서 멀어진 가스는 이 개구부 (404) 를 통하여 서브 챔버의 밖으로 배출된다. 한편, 가스 배출로 (104) 로부터 배출된 가스는, 회전체 (100) 의 배면을 덮는 스포크 (403) 의 간극을 통과하여 서브 챔버의 밖으로 배출된다.

여기서, 가스 배제 부재 (103) 에 의해 웨이퍼 표면에서 멀어진 가스가 이 개구부 (404) 의 단면과 충돌함으로써, 다시 웨이퍼 표면으로 되돌려지는 척력을 받으면 바람직하지 못하다. 따라서, 서브 챔버를 형성하는 경우에는, 예를 들어 도 29(B) 에서 나타내는 바와 같이, 개구부 (404) 의 단면 형상을 가스가 개구부 (404) 를 통과하여 서브 챔버 밖으로 나가기 쉬운 형상으로 한다.

(4) 상기 실시형태 1∼3 에 관련된 회전체에서도 충분한 가스 배제 성능을 얻을 수 있지만, 도 28(A) 또는 (B) 에서 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 표면에서 가스를 배제하기 위한 부재로서 별도로, 가스 차단 부재 (107) 를 추가로 배치해도 된다. 이 가스 차단 부재 (107) 는, 가스 차단 벽면을 회전 방향 후방측에 갖고 있고, 웨이퍼 탑재면의 회전 방향 후방으로서, 가스 배제 부재 (103) 보다도 회전 방향 전방의 웨이퍼 탑재면을 갖는 일방면으로부터 돌출시켜 형성되는 것으로, 가스 배제 부재 (103) 등과의 충돌에 의해서 가스가 회전 방향 후방에서 전방으로 이동하는 것과 같은 경우에, 그 진로를 방해하여 웨이퍼 표면에서 멀어지도록 기능한다.

또한, 가스 차단 부재 (107) 를 형성하는 경우에는, 그 높이를 웨이퍼 탑재판에 탑재하는 웨이퍼의 높이 (두께) 이하로 한다. 이것은, 웨이퍼보다도 높아지면, 가스 차단 부재 (107) 에 있어서의 회전 구동 방향 전방면이 웨이퍼보다도 위로 튀어 나오기 때문에, 발생한 아웃 가스가 이 면과 충돌하여 가스가 웨이퍼에 부착될 위험성이 높아지기 때문이다.

(5) 전술한 바와 같이, 이 종류의 이온 주입 장치에 있어서는, 포토레지스트 마스크로부터 발생하는 아웃 가스는 불가피한 것으로서, 그 발생을 없앨 수는 없지만, 회전체나 진공 챔버를 구성하는 부품의 모재로부터 내보내지는 아웃 가스 (주로 금속계) 는, 이들의 구성 부품의 표면을 고순도의 규소, 탄화규소, 카본그라파이트, 질화규소 또는 산화규소로 피복하거나 또는, 모재 자체를 상기 재료로 해둠으로써, 그 발생량을 약간 억제할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 웨이퍼로부터 발생한 아웃 가스나, 진공 챔버 내에 부유하는 아웃 가스 또는 잔류 분위기 가스 등의 가스를 합리적이고 또한 빠르게 웨이퍼 표면에서 배제할 수 있는 이온 주입 장치를 실현할 수 있다. 이 장치에 의하면, 웨이퍼의 결정 결함의 발생이나 이온 주입시의 도즈시프트의 발생이 억제되기 때문에, 웨이퍼의 제조 수율이 현저히 향상된다. 따라서, 본 발명의 산업상의 이용 가능성은 크다.

Claims (12)

1. 일정 방향으로 회전하는 회전체, 상기 회전체를 수납하는 진공 챔버, 및 상기 회전체 상에 탑재된 웨이퍼에 이온 빔을 사출하는 이온 빔 사출부를 가지는 이온 주입 장치로서,

   상기 회전체는,

   일방면에 웨이퍼 탑재면을 갖는 1 또는 2 이상의 웨이퍼 탑재판,

   상기 웨이퍼 탑재면측에 존재하는 가스를 상기 웨이퍼 탑재면과 반대면측으로 배출하기 위한 가스 배출로,

   상기 웨이퍼 탑재판의 일방면으로부터 돌출시켜 형성되고, 가스 배제용의 제 1 벽면을 갖는 가스 배제 부재, 및

   상기 웨이퍼 탑재판을 회전시키는 구동부를 구비하고,

   상기 가스 배제 부재는 상기 가스 배출로로부터 회전 방향 후방에 배치되고, 상기 가스 배제 부재의 제 1 벽면은 회전 방향 전방측의 면으로, 상기 웨이퍼 탑재면에 평행한 면을 수준면으로 하여 0 도 보다 크고 90 도 보다 작은 앙각을 갖고 상기 일방면으로부터 기립된 평면 또는 곡면이고,

   상기 제 1 벽면이 상기 웨이퍼 탑재판의 회전에 의해, 상기 웨이퍼 탑재판의 일방면측에 존재하는 가스에 충돌하여 해당 가스를 상기 가스 배출로로부터 상기 웨이퍼 탑재판의 일방면측과 반대면측으로 배출하도록 기능하는, 이온 주입 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 가스 배제 부재는, 또한, 상기 제 1 벽면 이외의 면이고, 또한 회전 방향 전방측의 면으로, 상기 웨이퍼 탑재면에 평행한 면을 수준면으로 하여 90 도 보다 크고 180 도 보다 작은 앙각을 갖는 평면 또는 곡면으로 이루어지는 가스 배제용의 제 2 벽면을 갖고,

   해당 제 2 벽면이 상기 웨이퍼 탑재판의 회전에 의해, 상기 웨이퍼 탑재판의 일방면측에 존재하는 가스에 충돌하여 해당 가스를 상기 웨이퍼 탑재면의 상방에 배제하도록 기능하는, 이온 주입 장치.
3. 일정 방향으로 회전하는 회전체, 상기 회전체를 수납하는 진공 챔버, 및 상기 회전체 상에 탑재된 웨이퍼에 이온 빔을 사출하는 이온 빔 사출부를 가지는 이온 주입 장치로서,

   상기 회전체는,

   일방면에 웨이퍼 탑재면을 갖는 1 또는 2 이상의 웨이퍼 탑재판,

   상기 웨이퍼 탑재판의 일방면으로부터 돌출시켜 형성되고, 가스 배제용 벽면을 갖는 가스 배제 부재, 및

   상기 웨이퍼 탑재판을 회전시키는 구동부를 구비하고,

   상기 가스 배제용 벽면이 회전 방향 전방측의 면으로, 상기 웨이퍼 탑재면에 평행한 면을 수준면으로 하여 90 도 보다 크고 180 도 보다 작은 앙각을 갖고 상기 일방면으로부터 기립된 평면 또는 곡면이고,

   상기 가스 배제용 벽면이 상기 웨이퍼 탑재판의 회전에 의해, 상기 웨이퍼 탑재판의 일방면측에 존재하는 가스에 충돌하여 해당 가스를 상기 웨이퍼 탑재면의 상방에 배제하도록 기능하는, 이온 주입 장치.
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 웨이퍼 탑재면측에 존재하는 가스는, 상기 웨이퍼 탑재면에 탑재된 웨이퍼로부터 발생한 아웃 가스인, 이온 주입 장치.
5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 가스 배제 부재의 웨이퍼 탑재면으로부터의 높이는 0.5mm 보다도 높은, 이온 주입 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 회전체는 2 이상의 웨이퍼 탑재판이 상기 구동부를 회전 중심으로서 방사형으로 배열되어 이루어지는 원반 형상이고,

   상기 회전체 상의 상기 가스 배제 부재는, 상기 회전 중심에 대하여 동심원형으로 2 이상 배치된, 이온 주입 장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 가스 배출로는 상기 2 이상의 웨이퍼 탑재판 상호의 간극인, 이온 주입 장치.
8. 제 3 항에 있어서,

   상기 회전체는 2 이상의 웨이퍼 탑재판이 상기 구동부를 회전 중심으로 하여 방사형으로 배열되어 이루어지는 원반 형상이고,

   상기 회전체 상의 상기 가스 배제 부재는 상기 회전 중심에 대하여 동심원형으로 2 이상 배치된, 이온 주입 장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 가스 배출로는 상기 2 이상의 웨이퍼 탑재판 상호의 간극인, 이온 주입 장치.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 웨이퍼 탑재판은 1 장의 원반형의 판으로 이루어지고,

    상기 가스 배출로는 상기 원반형의 판에 형성된 관통구멍으로 이루어지며,

    상기 원반 형상의 판의 회전 중심에 상기 구동부가 설치된, 이온 주입 장치.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 가스 배제 부재는 상기 원반 형상의 판의 일부를 상기 일방면측에 잘라세워 이루어지는 날개이고,

    상기 관통구멍은 해당 잘라세운 부분에 형성된 구멍인, 이온 주입 장치.
12. 제 11 항에 있어서.

    상기 관통구멍 및 상기 날개가 상기 원반형의 판의 회전 중심에 대하여 동심원형으로 2 이상 배치되어 있는, 이온 주입 장치.

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