TWI654668B - Ion implantation device and control method of ion implantation device - Google Patents

Ion implantation device and control method of ion implantation device

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TWI654668B
TWI654668B TW104118601A TW104118601A TWI654668B TW I654668 B TWI654668 B TW I654668B TW 104118601 A TW104118601 A TW 104118601A TW 104118601 A TW104118601 A TW 104118601A TW I654668 B TWI654668 B TW I654668B
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藤井嘉人
工藤哲也
戎真志
広川卓
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日商住友重機械離子技術有限公司
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Abstract

本發明提供一種離子植入裝置及離子植入裝置的控制方法，其課題為提供一種能夠減小輸送過程中對晶圓污染的影響之技術。本發明的離子植入裝置(10)具備：真空處理室(16)，進行對晶圓(W)的離子植入處理；一個以上的負載鎖定室(54a、54b)，用於向真空處理室(16)搬入晶圓，並從真空處理室(16)搬出晶圓；中間輸送室(52)，與真空處理室(16)及負載鎖定室(54a、54b)雙方相鄰而設；負載鎖定室-中間輸送室連通機構(72a、72b)，具有連通負載鎖定室(54a、54b)與中間輸送室(52)之間的負載鎖定室-中間輸送室連通口及能夠密封負載鎖定室-中間輸送室連通口之閘閥；及中間輸送室-真空處理室連通機構(70)，具有連通中間輸送室(52)與真空處理室(16)之間的中間輸送室-真空處理室連通口及能夠屏蔽中間輸送室-真空處理室連通口的一部份或全部之可動式屏蔽板。

Description

離子植入裝置及離子植入裝置的控制方法
本發明係有關一種離子植入裝置及離子植入裝置的控制方法。
半導體製程中，出於改變導電性以及半導體晶圓的結晶構造之目的等而規範地實施向半導體晶圓植入離子之製程(以下，有時稱為“離子植入製程”)。在離子植入製程使用之裝置被稱為離子植入裝置，該裝置具有藉由離子源生成離子，並使生成之離子加速以形成離子束之功能，及將該離子束傳輸至真空處理室，並向處理室內的晶圓照射離子束之功能。並且，離子植入裝置上設有向處理室供給未進行離子植入的晶圓，並排出進行離子植入之晶圓之裝置(以下，還稱為“晶圓輸送裝置”)。
晶圓輸送裝置具有用於向真空處理室搬入置於大氣壓中之晶圓之負載鎖定室。晶圓輸送裝置在將晶圓搬入到大氣壓的負載鎖定室之後，對負載鎖定室進行真空排氣，藉由連通成為真空狀態之負載鎖定室與真空處理室將晶圓搬入到處理室。搬入晶圓時所需的時間與在負載鎖定室中進 行排氣的時間息息相關，可藉由設置複數個負載鎖定室來提高晶圓輸送的處理能力。例如作為可提高輸送能力之晶圓輸送裝置，可舉出設置兩個負載鎖定室並且在負載鎖定室與真空處理室之間設置中間輸送室之構成。中間輸送室設有用於實現真空處理室與負載鎖定室之間的晶圓輸送之輸送機構(參閱專利文獻1)。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1：日本特開2006-156762號公報
中間輸送室與真空處理室相鄰配置，因此有時因傳輸到真空處理室之離子束所含之離子或被離子束濺射之粒子等的流入而受到污染。若中間輸送室或設置於中間輸送室之輸送機構受到污染，則輸送中的晶圓也有可能受到污染的影響。
本發明係鑑於該種情況而完成者，其目的為提供一種能夠減小輸送中對晶圓的污染的影響之技術。
本發明的一種態樣的離子植入裝置，具備：真空處理室，進行對晶圓的離子植入處理；一個以上的負載鎖定 室，用於將晶圓搬入到真空處理室，並從真空處理室搬出晶圓；中間輸送室，與真空處理室及負載鎖定室雙方相鄰而設；中間輸送機構，設置於中間輸送室，並實現負載鎖定室與中間輸送室之間的晶圓輸送及中間輸送室與真空處理室之間的晶圓輸送；負載鎖定室-中間輸送室連通機構，具有連通負載鎖定室與中間輸送室之間之負載鎖定室-中間輸送室連通口；及可封閉負載鎖定室-中間輸送室連通口的閘閥；及中間輸送室-真空處理室連通機構，具有連通中間輸送室與真空處理室之間之中間輸送室-真空處理室連通口；及能夠屏蔽中間輸送室-真空處理室連通口的一部份或全部之可動式屏蔽板。
本發明的另一態樣為離子植入裝置的控制方法。該方法為離子植入裝置的控制方法，其中，離子植入裝置具備：真空處理室，進行對晶圓的離子植入處理；一個以上的負載鎖定室，用於將晶圓搬入到真空處理室，並從真空處理室搬出晶圓；中間輸送室，與真空處理室及負載鎖定室雙方相鄰而設；中間輸送機構，設置於中間輸送室，並實現負載鎖定室與中間輸送室之間的晶圓輸送及中間輸送室與真空處理室之間的晶圓輸送；負載鎖定室-中間輸送室連通機構，具有連通負載鎖定室與中間輸送室之間之負載鎖定室-中間輸送室連通口；及能夠封閉負載鎖定室-中間輸送室連通口之閘閥；及中間輸送室-真空處理室連通機構，具有連通中間輸送室與真空處理室之間之中間輸送室-真空處理室連通口；及能夠屏蔽中間輸送室-真空處理 室連通口的一部份或全部之可動式屏蔽板。該方法具備如下製程：在中間輸送室與真空處理室之間輸送晶圓時，將屏蔽板設於不妨礙中間輸送室與真空處理室之間的晶圓輸送之開位置；及在真空處理室進行離子植入處理時，將屏蔽板設於屏蔽中間輸送室-真空處理室連通口的至少一部份之閉位置。
另外，在方法、裝置、系統等之間相互置換以上構成要件的任意組合或本發明的構成要件或表現形式，作為本發明的態樣同樣有效。
依本發明能夠提供一種能夠減小對輸送中的晶圓之污染的影響。
B‧‧‧離子束
W‧‧‧晶圓
10‧‧‧離子植入裝置
14‧‧‧射束線裝置
16‧‧‧真空處理室
18‧‧‧第1真空排氣裝置
40‧‧‧移動機構
52‧‧‧中間輸送室
54‧‧‧負載鎖定室
54a‧‧‧第1負載鎖定室
54b‧‧‧第2負載鎖定室
62‧‧‧第2真空排氣裝置
70‧‧‧中間輸送室-真空處理室連通機構
71‧‧‧中間輸送室-真空處理室連通口
72‧‧‧負載鎖定室-中間輸送室連通機構
第1圖為表示實施形態之離子植入裝置的概略構成之上面圖。
第2圖為表示實施形態之離子植入裝置的概略構成之側視圖。
第3圖為表示中間輸送室及負載鎖定室的概略構成之剖面圖。
第4圖為表示真空處理室及中間輸送室的概略構成之剖面圖。
第5圖為模式表示晶圓從中間輸送室被送往真空處理 室的情形之圖。
第6圖為模式表示對晶圓進行離子植入處理的情形之圖。
第7圖為表示離子植入裝置的輸送晶圓時的動作之流程圖。
第8圖為表示離子植入裝置的輸送晶圓時的動作之流程圖。
第9圖為表示比較例之真空處理室及中間輸送室之圖。
第10圖(a)~(c)為表示變形例之真空處理室及中間輸送室的概略構成之剖面圖。
第11圖(a)~(c)為表示變形例之真空處理室及中間輸送室的概略構成之剖面圖。
第12圖(a)、第12圖(b)為表示變形例之真空處理室及中間輸送室的概略構成之剖面圖。
以下，參閱附圖對用於實施本發明之形態進行詳細說明。另外，附圖說明中對相同的要件標註相同的符號，並適當省略重複說明。並且，以下所述構成為例示，並不對本發明的範圍做任何限定。
在說明實施形態之前對本發明進行概述。本實施形態之離子植入裝置具備：真空處理室，對晶圓進行離子植入處理；負載鎖定室，用於向真空處理室搬入晶圓；及中間 輸送室，與真空處理室及負載鎖定室雙方相鄰而設，且具有在負載鎖定室與真空處理室之間輸送晶圓，之中間輸送機構。負載鎖定室與中間輸送室之間設有晶圓輸送用負載鎖定室-中間輸送室連通機構，中間輸送室與真空處理室之間設有晶圓輸送用中間輸送室-真空處理室連通機構。 負載鎖定室-中間輸送室連通機構上設有閘閥，在離子植入裝置進行動作中，中間輸送室及真空處理室保持真空狀態。
被植入離子之晶圓經由負載鎖定室、負載鎖定室-中間輸送室連通機構、中間輸送室、中間輸送室-真空處理室連通機構搬入到真空處理室。搬入到真空處理室之晶圓藉由傳輸到真空處理室之離子束的照射而進行離子植入處理。中間輸送室與真空處理室相鄰配置，因此有可能因傳輸到真空處理室之離子束中所包含之離子或被離子束濺射之粒子等的流入而受到污染。若中間輸送室和中間輸送機構受到污染，則輸送中的晶圓也有可能受到污染的影響。 若在離子植入製程中晶圓被污染，則會影響晶圓的後續處理，並降低成品率。若為了降低污染的影響而需要清掃中間輸送室和中間輸送機構，則會增加維護頻率，並導致離子植入製程的生產率的降低。
因此本實施形態中，在中間輸送室-真空處理室連通機構設置屏蔽板，以防離子或粒子等污染物從真空處理室流入到中間輸送室。該屏蔽板構成為能夠屏蔽連通中間輸送室與真空處理室之間之中間輸送室-真空處理室連通口 的至少一部份，且具有在輸送晶圓時打開而在植入離子時關閉之可動式構造。藉由設置該種屏蔽板，能夠使得產生於真空處理室之污染物難以通過中間輸送室-真空處理室連通口流入到中間輸送室。藉此，與不設置屏蔽板之情況相比，可減輕中間輸送室及輸送機構的污染，並降低輸送中的晶圓受到污染之影響。
第1圖為表示實施形態之離子植入裝置10的概略構成之上面圖，第2圖為表示離子植入裝置10的概略構成之側視圖。
離子植入裝置10構成為對被處理物W的表面進行離子植入處理。被處理物W例如為基板，或為半導體晶圓。因此，以下為便於說明，有時將被處理物W稱為晶圓W，但這無意將植入處理的對象限定在特定物體。
離子植入裝置10構成為藉由射束的往返掃描及晶圓W的往返運動對整個晶圓W照射離子束B。本說明書中為了便於說明，將設計上的離子束B的行進方向作為z方向，將與z方向垂直的面定義為xy面。向被處理物W掃描離子束B時，將射束的掃描方向作為x方向，將與z方向及x方向垂直的方向作為y方向。因此，射束向x方向進行往返掃描，晶圓W向y方向進行往返運動。
離子植入裝置10具備離子源12、射束線裝置14、真空處理室16及晶圓輸送裝置50。離子源12構成為向射束線裝置14賦予離子束B。射束線裝置14構成為從離子源12向真空處理室16輸送離子。離子植入裝置10具備 用於向離子源12、射束線裝置14及真空處理室16提供所希望的真空環境之真空排氣系統。
射束線裝置14例如從上游依序具備質譜分析部20、射束會聚部22、射束計測部24、射束掃描器26、平行化透鏡30或射束平行化裝置及角能量過濾器(AEF：Angular Energy Filter)34。另外，所謂射束線裝置14的上游是指靠近離子源12之一側，下游是指靠近真空處理室16(或束霖止器38)之一側。
質譜分析部20設置於離子源12的下游，且構成為藉由質譜分析從引出自離子源12之離子束B中選擇所需離子種類。射束會聚部22具備四極會聚裝置(Q透鏡)等會聚透鏡，且構成為藉由會聚通過質譜分析部20之離子束B整形成所希望的剖面形狀。
射束計測部24配置成可在射束線上進行出入，為測定離子束的電流之植入器旗標法拉第杯。射束計測部24具有計測射束電流之法拉第杯24b及使法拉第杯24b上下移動之驅動部24a。如第2圖中虛線所示，在射束線上配置法拉第杯24b時，離子束B被法拉第杯24b截斷。另一方面，如第2圖中實線所示，從射束線上卸掉法拉第杯24b時，離子束B的截斷被解除。
射束掃描器26構成為提供射束的往返掃描，且為向x方向掃描經整形之離子束B之偏向機構。射束掃描器26具有在x方向對向而設之掃描電極對28。掃描電極對28與可變電壓電源(未圖示)連接，藉由週期性改變施加於 掃描電極對28之電壓，來改變產生於電極之間之電場以使離子束B偏向。藉此，對x方向的整個掃描範圍掃描離子束B。另外，第1圖中用箭頭X例示射束的掃描方向及掃描範圍，並利用一點虛線表示離子束B在掃描範圍內的複數個軌跡。
平行化透鏡30構成為使掃描之離子束B的進行方向平行。平行化透鏡30具有在中央部設有離子束通過狹縫之複數個圓弧形P透鏡電極32。P透鏡電極32與高壓電源(未圖示)連接，將藉由施加電壓而產生之電場作用於離子束B，使離子束B的進行方向趨於平行。
角能量過濾器(AEF)34構成為分析離子束B的能量，並使所需能量的離子向下方偏向而導入真空處理室16。角能量過濾器34具有電場偏向用AEF電極對36。 AEF電極對36與高壓電源(未圖示)連接。第2圖中，向上側AEF電極施加正電壓，而向下側AEF電極施加負電壓，藉此使離子束B向下方偏向。另外，角能量過濾器34可以由磁場偏向用磁鐵裝置構成，也可以由電場偏向用AEF電極對和磁鐵裝置組合構成。
如此，射束線裝置14向真空處理室16供給應照射晶圓W之離子束B。
真空處理室16具備保持1片或多片晶圓W之晶圓保持部44。晶圓保持部44安裝於能夠視需要在晶圓保持部44上直線移動之移動機構40上。移動機構40構成為能夠以轉軸42為中心向第2圖中的箭頭R所示方向旋轉， 且構成為能夠在用於將晶圓W4載置於晶圓保持部44之輸送位置(用實線圖示)與用於對晶圓W進行離子植入之植入位置(用虛線圖示)之間進行位移。移動機構40在離子植入過程中使晶圓保持部44往返運動，視需要對晶圓W提供相對於離子束B之相對移動(例如y方向)。第2圖中利用箭頭Y例示晶圓W的往返運動。
真空處理室16具備束霖止器38。射束軌道上不存在晶圓W時，離子束B射入到束霖止器38。並且真空處理室16上連接有第1真空排氣裝置18。第1真空排氣裝置18在不進行晶圓處理之穩定狀態下為實現例如10-3Pa以下的高真空之排氣裝置，且由低溫泵等構成。
晶圓輸送裝置50具備中間輸送室52、負載鎖定室54(54a、54b)及大氣輸送部56。晶圓輸送裝置50構成為向真空處理室16輸送記憶於載盒台58(58a、58b)之晶圓。晶圓例如第1圖所示之晶圓W1~W4，從載盒台58經由大氣輸送部56、負載鎖定室54及中間輸送室52被搬入到真空處理室16。另一方面，經過離子植入處理之晶圓W經由中間輸送室52、負載鎖定室54及大氣輸送部56搬出到載盒台58。
中間輸送室52連接有由渦輪分子泵等構成之第2真空排氣裝置62，在不進行晶圓處理之穩定狀態下保持10-1Pa左右的中高真空狀態。大氣輸送部56設置於大氣壓下，且在大氣中輸送晶圓。負載鎖定室54為了在保持真空狀態之中間輸送室52與處於大氣壓下之大氣輸送部56之間實現晶 圓輸送而被區隔之空間。負載鎖定室54連接有第3真空排氣裝置64，構成為在輸送晶圓時可以進行真空排氣及大氣開放(排氣)。第3真空排氣裝置64例如由密封旋轉式真空泵或乾式真空泵等粗抽泵構成。
另外，能夠進行真空排氣之真空處理室16、中間輸送室52及負載鎖定室54可以安裝有能夠測定每個室內的壓力之圧力感測器。並且，離子植入裝置10也可具備能夠獨立控制每個空間的壓力之壓力控制裝置(未圖示)。 壓力控制裝置可藉由控制與每個空間連接之真空排氣裝置、壓力感測器及設置於連通每個空間之間之連通機構之閘閥等的動作，分別控制真空處理室16、中間輸送室52及負載鎖定室54的壓力。
本實施形態中，晶圓輸送裝置50在射束線裝置14所延伸之方向上與真空處理室16相鄰而設。中間輸送室52在射束線裝置14所延伸之方向上與真空處理室16相鄰而設。負載鎖定室54在與射束線裝置14所延伸之方向正交之方向上與中間輸送室52相鄰而設。例如在第1圖的紙面上，真空處理室16及中間輸送室52在射束線裝置14所延伸之左右方向上相鄰而設；中間輸送室52及負載鎖定室54在與左右方向正交之上下方向上相鄰而設。
並且，本實施形態中，晶圓輸送裝置50具有隔著中間輸送室52而設之兩個負載鎖定室54，並具有第1負載鎖定室54a及第2負載鎖定室54b。第1負載鎖定室54a具有與中間輸送室52之間設置之第1負載鎖定室-中間輸 送室連通機構72a及與大氣輸送部56之間設置之第1負載鎖定室-大氣輸送部連通機構74a。第2負載鎖定室54b具有與中間輸送室52之間設置之第2負載鎖定室-中間輸送室連通機構72b及與大氣輸送部56之間設置之第2負載鎖定室-大氣輸送部連通機構74b。藉由設置兩個負載鎖定室54，能夠在依序輸送多片晶圓時縮短每一片晶圓的輸送時間。另外，在其他實施例中，可以設置一個負載鎖定室54，也可以設置三個以上。
負載鎖定室54具有用於與中間輸送室52連通之負載鎖定室-中間輸送室連通機構72(72a、72b)及用於與大氣輸送部56連通之負載鎖定室-大氣輸送部連通機構74(74a、74b)。負載鎖定室-中間輸送室連通機構72及負載鎖定室-大氣輸送部連通機構74分別設有將負載鎖定室54設成封閉空間之閘閥。例如，負載鎖定室-中間輸送室連通機構72設有能夠封閉負載鎖定室-中間輸送室連通口之閘閥。
第3圖為表示中間輸送室52及負載鎖定室54a、54b的概略構成之剖面圖，相當於第1圖的A-A線剖面。如圖所示，第1負載鎖定室-中間輸送室連通機構72a設有藉連通中間輸送室52與第1負載鎖定室54a之間來實現晶圓輸送之第1負載鎖定室-中間輸送室連通口73a及能夠封閉第1負載鎖定室-中間輸送室連通口73a之閘閥84a。同樣，第2負載鎖定室-中間輸送室連通機構72b設有藉連通中間輸送室52與第2負載鎖定室54b之間來實 現晶圓輸送之第2負載鎖定室-中間輸送室連通口73b及能夠封閉第2負載鎖定室-中間輸送室連通口73b之閘閥84b。
對負載鎖定室54進行真空排氣或大氣開放時，負載鎖定室-中間輸送室連通機構72及負載鎖定室-大氣輸送部連通機構74的閘閥被關閉。在與中間輸送室52之間輸送晶圓時，設置於負載鎖定室-中間輸送室連通機構72之閘閥被打開，設置於負載鎖定室-大氣輸送部連通機構74之閘閥保持關閉狀態。在與大氣輸送部56之間輸送晶圓時，設置於負載鎖定室-大氣輸送部連通機構74之閘閥被打開，設置於負載鎖定室-中間輸送室連通機構72之閘閥保持關閉狀態。
回到第1圖，大氣輸送部56具有用於將記憶於載盒台58之晶圓搬入到負載鎖定室54之大氣輸送機械手92a、92b。大氣輸送部56具有用於向第1負載鎖定室54a輸送晶圓之第1大氣輸送機械手92a；及用於向第2負載鎖定室54b輸送晶圓之第2大氣輸送機械手92b。第1大氣輸送機械手92a可以構成為將從配置於第1圖上方之一對載盒台58a中取出之晶圓輸送到第1負載鎖定室54a。第2大氣輸送機械手92b可以構成為將從配置於第1圖下方之一對載盒台58b中取出之晶圓輸送到第2負載鎖定室54b。另外，圖示大氣輸送機械手92a、92b的構成為例示，大氣輸送部56也可以具有實現載盒台58與負載鎖定室54之間的晶圓輸送之不同構成的輸送機構。並且，大 氣輸送部56也可具有用於對準從載盒台58取出之晶圓的槽口位置之對準器。
中間輸送室52與真空處理室16、第1負載鎖定室54a及第2負載鎖定室54b相鄰而設。中間輸送室52與真空處理室16之間設有晶圓輸送用中間輸送室-真空處理室連通機構70，中間輸送室52與負載鎖定室54(54a、54b)之間設有晶圓輸送用負載鎖定室-中間輸送室連通機構72(72a、72b)。
第4圖為表示真空處理室16及中間輸送室52的概略構成之剖面圖，且與第2圖所示之側視圖對應。中間輸送室52具有中間輸送機械手90，以作為實現負載鎖定室54與真空處理室16之間的晶圓輸送之輸送機構。本實施形態中，作為中間輸送機械手90具有兩個中間輸送機械手90a、90b。如圖所示，中間輸送機械手90構成為使藉由第1中間輸送機械手90a輸送之晶圓Wa與藉由第2中間輸送機械手90b輸送之晶圓Wb在上下方向位於不同高度。藉由改變兩個中間輸送機械手的高度來設置，能夠在同一時刻進行將離子植入處理前的晶圓搬入到真空處理室16之製程及將離子植入處理完畢的晶圓從真空處理室16搬出之製程。藉此，可縮短晶圓輸送時間，並提高晶圓的輸送能力。
中間輸送室-真空處理室連通機構70具有中間輸送室-真空處理室連通口71和屏蔽板82。中間輸送室-真空處理室連通口71為連通中間輸送室與真空處理室之間之開 口。中間輸送室-真空處理室連通口71的大小為可供藉由中間輸送機械手90的臂及中間輸送機械手90輸送之晶圓通過之大小。中間輸送室-真空處理室連通口71避開傳輸到真空處理室16之離子束的軌道Z的上部而設，例如偏離與離子束的軌道Z正交之y方向(上下方向)而設。本實施形態中，近離子束的軌道Z上側設有中間輸送室-真空處理室連通口71。藉由偏離離子束的軌道Z配置中間輸送室-真空處理室連通口71，使得離子束中所含離子難以流入到中間輸送室52的內部。
屏蔽板82屏蔽中間輸送室-真空處理室連通口71的至少一部份。屏蔽板82構成為藉由開閉裝置80驅動，且能夠在開位置與閉位置進行變更。本實施形態中，屏蔽板82具有可上下方向移動之閘門式構造，開閉裝置80及屏蔽板82設置於中間輸送室52的內部。另外，開閉裝置80及屏蔽板82也可以如後述變形例中所示，具有閘門式以外的構造，也可以設置於真空處理室16的內部，而非中間輸送室52的內部。
第4圖表示位於閉位置之屏蔽板82，位於閉位置之屏蔽板82位於屏蔽中間輸送室-真空處理室連通口71的至少一部份之處。第4圖中表示屏蔽板82被配置成完全堵住中間輸送室-真空處理室連通口71之狀態之閉位置，但由於中間輸送室52的內壁與屏蔽板82之間存在有間隙，因此也可以將連通中間輸送室-真空處理室連通口71的一部份之狀態視為閉位置。屏蔽板82可以構成為能夠 在閉位置封閉中間輸送室-真空處理室連通口71，也可以構成為不在閉位置封閉中間輸送室-真空處理室連通口71。當屏蔽板82構成為能夠封閉中間輸送室-真空處理室連通口71時，屏蔽板82可以是閘閥。
第5圖為模式表示晶圓從中間輸送室52輸送到真空處理室16之情形之圖，並表示位於開位置之屏蔽板82。 中間輸送機械手90在屏蔽板82位於開位置之狀態下向箭頭D所示輸送方向移送晶圓Wa，以將晶圓Wa從中間輸送室52搬入到真空處理室16。搬入到真空處理室16之晶圓Wa置位於移動機構40的晶圓保持部44。
開閉裝置80藉由使屏蔽板82向與輸送方向D正交之方向移動，使屏蔽板82從第4圖所示之閉位置向第5圖所示之開位置移動。位於開位置之屏蔽板82位於不妨礙晶圓Wa在中間輸送室52與真空處理室16之間的輸送之處。如第5圖所示，位於開位置之屏蔽板82例如位於不屏蔽中間輸送室-真空處理室連通口71之處。另外，位於開位置之屏蔽板82只要位於不妨礙晶圓Wa的輸送之位置，則可以位於屏蔽中間輸送室-真空處理室連通口71一部份之處。
第6圖為模式表示對晶圓Wa進行離子植入處理之情形之圖。藉由中間輸送機械手90結束向真空處理室16之晶圓輸送，則屏蔽板82返回到閉位置。並且，載置晶圓Wa之移動機構40從用於載置晶圓Wa之輸送位置(用虛線圖示)朝向用於向晶圓Wa植入離子之植入位置(用實 線圖示)而向R方向移動。配置於植入位置之晶圓Wa藉由移動機構40向Y方向往返運動，藉由照射離子束B來對晶圓Wa的整個表面進行離子植入處理。
如此，在中間輸送室52與真空處理室16之間輸送晶圓時，將屏蔽板82設於開位置；在真空處理室16中進行離子植入處理時，將屏蔽板82設於閉位置。藉此，真空處理室16中進行離子植入處理期間，防止輸送到真空處理室之離子束中所包含之離子或被離子束濺射之粒子等流入到中間輸送室52。
另外，屏蔽板82可以在中間輸送室與真空處理室之間開始輸送晶圓時，閉位置到開位置被打開；在中間輸送室與真空處理室之間結束晶圓輸送時，開位置到閉位置被關閉。此時，屏蔽板82只有在輸送晶圓期間位於開位置，因此能夠進一步縮短中間輸送室-真空處理室連通口71不被屏蔽之時間。藉此，能夠進一步減輕中間輸送室52的離子或粒子等的流入。
接著，對離子植入裝置10的輸送晶圓時的動作流程進行說明。第7圖及第8圖為表示實施形態之離子植入裝置10的輸送晶圓時的動作之流程圖。
經離子植入處理之晶圓通過負載鎖定室-大氣輸送部連通機構74而搬入到負載鎖定室54(S12)，關閉負載鎖定室-大氣輸送部連通機構74的閘閥，以使負載鎖定室54進行真空排氣(S14)。進行排氣時，則負載鎖定室-中間輸送室連通機構72的閘閥被打開(S16)，晶圓從負載 鎖定室54搬入到中間輸送室52(S18)。晶圓搬入到中間輸送室52之製程結束，則負載鎖定室-中間輸送室連通機構72的閘閥被關閉(S20)，屏蔽板82從閉位置移動到開位置(S22)。在將屏蔽板82設為開位置之狀態下，將晶圓從中間輸送室52搬入到真空處理室16(S24)，晶圓搬入到真空處理室16之製程結束，則屏蔽板82從開位置返回到閉位置(S26)。之後，將移動機構40設定在植入位置，開始進行離子植入處理(S28)。
第8圖表示繼第7圖的S28以後的動作。離子植入處理結束，則移動機構40返回到輸送位置，與此同時屏蔽板82移動到開位置(S32)，且晶圓從真空處理室16搬出到中間輸送室52(S34)。晶圓搬出到中間輸送室52步驟結束時，則屏蔽板82從開位置返回到閉位置(S36)。負載鎖定室-中間輸送室連通機構72的閘閥被打開(S38)，且晶圓從中間輸送室52搬出到負載鎖定室54(S40)。關閉負載鎖定室-中間輸送室連通機構72的閘閥(S42)，並打開負載鎖定室54(S44)，晶圓通過負載鎖定室-大氣輸送部連通機構74而從負載鎖定室54被搬出(S46)。
接著對本實施形態之離子植入裝置10所實現的效果進行說明。
第9圖為表示比較例之真空處理室16及中間輸送室152之圖。比較例之中間輸送室152除了未在中間輸送室-真空處理室連通機構170設置屏蔽板的點之外，具有與實 施形態之中間輸送室52相同的構成。第9圖表示對晶圓Wa進行離子植入處理之情形，與上述第6圖所示之情形對應。
傳輸到真空處理室16之離子束B照射到晶圓Wa，並射入到束霖止器38等的真空處理室16的壁面，藉由濺射壁面來產生粒子。真空處理室16中從離子束B散射之離子或藉由濺射產生之粒子如箭頭E所示，可能通過中間輸送室-真空處理室連通機構170流入到中間輸送室152的內部。比較例中，由於未在中間輸送室-真空處理室連通機構170設置屏蔽板，因此離子或粒子流入到中間輸送室152，會污染中間輸送機械手90和輸送中的晶圓Wb。這樣一來，可能會因晶圓受到污染之影響而導致成品率下降。並且，若為了防止晶圓的污染而清掃中間輸送室152和中間輸送機械手90，則不得不因維護而停止離子植入裝置的運轉，導致生產率的下降。
依本實施形態，在中間輸送室-真空處理室連通機構70設有屏蔽板82，因此能夠減輕中間輸送室52的離子或粒子的流入。若屏蔽板82以可封閉式構成時，能夠藉由屏蔽板82關閉中間輸送室-真空處理室連通口71，防止離子或粒子的流入。並且，即使在屏蔽板82屏蔽中間輸送室-真空處理室連通機構70的一部份時，也能夠藉由將中間輸送室-真空處理室連通口71的通道設窄，減少離子或粒子的流入。藉此，能夠減小晶圓受到污染之影響。
並且，依本實施形態，在中間輸送室-真空處理室連 通機構70設有屏蔽板82，因此能夠減小壓力變動對於真空處理室16的影響。其中，所謂壓力變動是指由於從負載鎖定室54到中間輸送室52輸送晶圓，因此壓力隨著負載鎖定室-中間輸送室連通機構72的閘閥的打開而上升。 本實施形態中，在不進行晶圓處理之穩定狀態下，真空排氣裝置16保持與第1真空排氣裝置18相比通常為10-3Pa以下的高真空狀態。並且，在不進行晶圓處理之穩定狀態下，中間輸送室52通常保持與第2真空排氣裝置62相比10-1Pa以下的中高真空狀態。另一方面，難以在與負載鎖定室54連接之第3真空排氣裝置64中實現高真空狀態，因此例如在粗抽為101Pa左右之狀態下與中間輸送室52連通。因此，中間輸送室52的壓力隨著負載鎖定室-中間輸送室連通機構72的閘閥打開而上升。
第9圖所示之比較例中，由於中間輸送室-真空處理室連通機構170上沒有屏蔽板，若中間輸送室152的壓力隨著負載鎖定室-中間輸送室連通機構72的閘閥的打開而上升，則真空處理室16也會受到壓力變動的影響。若真空處理室16的壓力有變化，則會影響對於晶圓的離子束傳輸和離子束的測定，因此無法依據壓力值開始進行離子植入處理。這樣一來，不得不待到真空處理室16的真空度達到規定值再開始進行離子植入處理，而導致生產率的下降。
依本實施形態，由於在中間輸送室-真空處理室連通機構70設有屏蔽板82，因此能夠減輕因負載鎖定室-中間 輸送室連通機構72的閘閥打開而引起之壓力變動的影響。屏蔽板82以可封閉式構成時，能夠將因負載鎖定室-中間輸送室連通機構72的閘閥打開引起之壓力變動的影響限定在中間輸送室52。並且，即使在屏蔽板82屏蔽中間輸送室-真空處理室連通機構70的一部份時，也能夠使中間輸送室-真空處理室連通口71的電導下降，因此能夠使因打開負載鎖定室-中間輸送室連通機構72的閘閥引起之壓力變動不易波及到真空處理室16。藉此，能夠減輕伴隨晶圓輸送之真空處理室16的壓力上升，並提高離子植入製程的生產率。
另外，從負載鎖定室54經由中間輸送室52將晶圓輸送到真空處理室16時，也可以利用關閉負載鎖定室-中間輸送室連通機構72的閘閥到打開中間輸送室-真空處理室連通機構70的屏蔽板82為止之時間，來提高中間輸送室52的真空度。將晶圓搬入中間輸送室52之後，能夠藉由關閉與負載鎖定室54之間的負載鎖定室-中間輸送室連通機構72的閘閥，利用第2真空排氣裝置62來提高中間輸送室52的真空度。之後，在中間輸送室52的真空度升高之時刻，能夠藉由打開屏蔽板82，進一步減小因真空處理室16與中間輸送室52連通引起之真空處理室16的壓力變動的影響。
並且，依本實施形態，即使在離子植入處理過程中，也能夠一邊抑制真空處理室16的壓力變動，一邊在中間輸送室52與負載鎖定室54之間輸送晶圓。在第9圖所示 之比較例中，由於中間輸送室-真空處理室連通機構170沒有屏蔽板，因此若在離子植入處理中打開負載鎖定室-中間輸送室連通機構72的閘閥，則真空處理室16會受到壓力變動的影響，致使離子植入處理受到影響。另一方面，依本實施形態，由於在中間輸送室-真空處理室連通機構70設有屏蔽板82，因此即使在離子植入處理中，也能夠在中間輸送室52與負載鎖定室54之間輸送晶圓。因此，離子植入處理中，無需暫停植入處理，就能夠從中間輸送室52搬出處理完畢的晶圓，並將用於下一植入處理之晶圓搬入到中間輸送室52。藉此，能夠提高離子植入製程的生產率。
以上，參閱上述各實施形態對本發明進行了說明，但本發明並不限於上述各實施形態，適當組合或置換各實施形態的構成也屬於本發明。並且，能夠依據本領域技術人員的知識適當對各實施形態的組合或處理順序進行重新排列或對實施形態加以各種設計變更等變形，加以該種變形之實施形態也屬於本發明的範圍。
第10圖(a)~(c)為表示變形例之真空處理室16及中間輸送室52的概略構成之剖面圖。上述實施形態中，表示屏蔽板82設置於中間輸送室52的內部，並且屏蔽板82的開閉裝置80配置於中間輸送室-真空處理室連通口71的下方之構成。如第10圖(a)所示，變形例中，屏蔽板82的開閉裝置80可以配置於中間輸送室-真空處理室連通口71的上方，藉由使屏蔽板82向上方移動 來打開中間輸送室-真空處理室連通口71，並藉由使屏蔽板82向下方移動來屏蔽中間輸送室-真空處理室連通口71。並且，如第10圖(b)、(c)所示之變形例，屏蔽板82可以設置於真空處理室16的內部。此時，如第10圖(b)所示，開閉裝置80可以配置於中間輸送室-真空處理室連通口71的上方，且如第10圖(c)所示，開閉裝置80也可以配置於中間輸送室-真空處理室連通口71的下方。
第11圖(a)~(c)為表示變形例之真空處理室16及中間輸送室52的概略構成之剖面圖。上述實施形態中，表示位於閉位置之屏蔽板82堵住整個中間輸送室-真空處理室連通口71之情形。變形例中，如第11圖(a)所示，位於閉位置之屏蔽板82可以堵住中間輸送室-真空處理室連通口71的一部份。此時，可以在中間輸送室52的內壁與屏蔽板82之間設有隙間83。另一變形例中，如第11圖(b)所示，屏蔽板82可以構成為藉由具有密封部82a來封閉中間輸送室-真空處理室連通口71。
並且，在上述實施形態及變形例中，表示屏蔽板82設置於真空處理室16或中間輸送室52之情況，但在其他變形例中，也可以如第11圖(c)所示，設置於中間輸送室-真空處理室連通口71的中途設有屏蔽板82。並且，中間輸送室-真空處理室連通口71可以由真空處理室16或中間輸送室52的外壁構成，如第11圖(c)所示，也可以由連接真空處理室16與中間輸送室52之連通壁71a構 成。換言之，中間輸送室-真空處理室連通口71可以在真空處理室16與中間輸送室52相鄰之方向上具有規定長度。
第12圖(a)、第12圖(b)為表示變形例之真空處理室16及中間輸送室52的概略構成之剖面圖。上述實施形態及變形例中，表示使屏蔽板82向與中間輸送室-真空處理室連通機構70中的晶圓輸送方向正交之上下方向開閉之閘門式構造的屏蔽板82。另一變形例中可以具有如下翼片式構造，亦即藉由將屏蔽板82的一端以可轉動地固定，並使另一端向晶圓的輸送方向移動而進行開閉。如第12圖(a)所示，開閉裝置80可以配置於中間輸送室-真空處理室連通口71的上方，開閉裝置80也可以如第12圖(b)所示，配置於中間輸送室-真空處理室連通口71的下方。並且，翼片式構造的屏蔽板82也可以設置於中間輸送室52的內部。

Claims (20)

  1. 一種離子植入裝置，其特徵為，具備：真空處理室，進行對晶圓的離子植入處理；一個以上的負載鎖定室，用於將晶圓搬入到前述真空處理室，並從前述真空處理室搬出晶圓；中間輸送室，與前述真空處理室及前述負載鎖定室雙方相鄰而設；中間輸送機構，設置於前述中間輸送室，並實現前述負載鎖定室與前述中間輸送室之間的晶圓輸送及前述中間輸送室與前述真空處理室之間的晶圓輸送；負載鎖定室-中間輸送室連通機構，具有連通前述負載鎖定室與前述中間輸送室之間的負載鎖定室-中間輸送室連通口，及可封閉前述負載鎖定室-中間輸送室連通口的閘閥；及中間輸送室-真空處理室連通機構，具有連通前述中間輸送室與前述真空處理室之間的中間輸送室-真空處理室連通口，及能夠屏蔽前述中間輸送室-真空處理室連通口的一部份或全部之可動式屏蔽板，前述屏蔽板藉由屏蔽前述中間輸送室-真空處理室連通口的一部份或全部來抑制電導，以降低前述真空處理室所受到之壓力變動，前述壓力變動為藉由打開前述閘閥而連通前述中間輸送室與前述負載鎖定室，使前述中間輸送室的壓力較打開前述閘閥前上升之情況。
  2. 如申請專利範圍第1項記載之離子植入裝置，其中，前述負載鎖定室-中間輸送室連通口及前述中間輸送室-真空處理室連通口為供晶圓通過而設。
  3. 如申請專利範圍第1或2項記載之離子植入裝置，其中，前述屏蔽板構成為，能夠封閉前述中間輸送室-真空處理室連通口。
  4. 如申請專利範圍第1或2項記載之離子植入裝置，其中，前述中間輸送室與不同於連接在前述真空處理室之第1真空排氣裝置的另一第2真空排氣裝置連接。
  5. 如申請專利範圍第1或2項記載之離子植入裝置，其中，前述屏蔽板設置於前述中間輸送室與前述真空處理室中的至少一方。
  6. 如申請專利範圍第1或2項記載之離子植入裝置，其中，前述屏蔽板設置於前述中間輸送室-真空處理室連通口的中途。
  7. 如申請專利範圍第1或2項記載之離子植入裝置，其中，前述屏蔽板構成為能夠在不妨礙前述中間輸送室與前述真空處理室之間的晶圓輸送的開位置，及屏蔽前述中間輸送室-真空處理室連通口的一部份或全部之閉位置之間進行變更。
  8. 如申請專利範圍第7項記載之離子植入裝置，其中，在前述中間輸送室與前述真空處理室之間輸送晶圓時，前述屏蔽板位於前述開位置；在前述真空處理室進行離子植入處理時，前述屏蔽板位於前述閉位置。
  9. 如申請專利範圍第7項記載之離子植入裝置，其中，在前述中間輸送室與前述真空處理室之間開始輸送晶圓時，從前述閉位置向前述開位置移動；在前述中間輸送室與前述真空處理室之間結束晶圓輸送時，前述屏蔽板從前述開位置向前述閉位置移動。
  10. 如申請專利範圍第1或2項記載之離子植入裝置，其中，前述屏蔽板具有閘門式構造，該構造使得前述屏蔽板能夠向與在前述中間輸送室和前述真空處理室之間輸送之晶圓的輸送方向正交之方向移動。
  11. 如申請專利範圍第10項記載之離子植入裝置，其中，前述屏蔽板由能夠封閉前述中間輸送室-真空處理室連通口之閘閥構成。
  12. 如申請專利範圍第1或2項記載之離子植入裝置，其中，前述屏蔽板具有翼片式構造，該構造使得前述屏蔽板能夠向在前述中間輸送室和前述真空處理室之間輸送之晶圓的輸送方向移動。
  13. 如申請專利範圍第1或2項記載之離子植入裝置，其中，前述屏蔽板藉由屏蔽前述中間輸送室-真空處理室連通口的一部份或全部，來防止離子和/或被離子束濺射之粒子從前述真空處理室侵入到前述中間輸送室。
  14. 如申請專利範圍第13項記載之離子植入裝置，其中，在前述真空處理室進行離子植入處理中，作為上一個離子植入處理對象之處理完畢的晶圓和/或作為下一個離子植入處理對象之處理前的晶圓藉由前述中間輸送機構被搬入到前述中間輸送室，前述屏蔽板防止搬入到前述中間輸送室之前述處理完畢晶圓和/或前述處理前的晶圓因可能侵入到前述中間輸送室之前述離子或前述粒子而被污染。
  15. 如申請專利範圍第1或2項記載之離子植入裝置，其中，前述中間輸送室-真空處理室連通口避開在前述真空處理室內照射到晶圓之離子束的軌道上部而設置。
  16. 如申請專利範圍第15項記載之離子植入裝置，其中，前述離子植入裝置還具備移動機構，該移動機構構成為在前述真空處理室內保持前述晶圓，並且能夠在與前述軌道正交之上下方向上使前述晶圓往返運動，前述中間輸送室-真空處理室連通口設置於從前述軌道向前述上下方向偏離之位置。
  17. 一種離子植入裝置，其特徵為，具備：真空處理室，進行對晶圓的離子植入處理；一個以上的負載鎖定室，用於將晶圓搬入到前述真空處理室，並從前述真空處理室搬出晶圓；中間輸送室，與前述真空處理室及前述負載鎖定室雙方相鄰而設；中間輸送機構，設置於前述中間輸送室，並實現前述負載鎖定室與前述中間輸送室之間的晶圓輸送及前述中間輸送室與前述真空處理室之間的晶圓輸送；負載鎖定室-中間輸送室連通機構，具有連通前述負載鎖定室與前述中間輸送室之間的負載鎖定室-中間輸送室連通口，及可封閉前述負載鎖定室-中間輸送室連通口的閘閥；及中間輸送室-真空處理室連通機構，具有連通前述中間輸送室與前述真空處理室之間的中間輸送室-真空處理室連通口，及能夠屏蔽前述中間輸送室-真空處理室連通口的一部份或全部之可動式屏蔽板，前述離子植入裝置還具備射束線裝置，該射束線裝置設置於前述真空處理室的前段，且將照射到晶圓之離子束引導到前述真空處理室，前述中間輸送室在前述射束線裝置的延伸方向上與前述真空處理室相鄰。
  18. 如申請專利範圍第17項記載之離子植入裝置，其中，前述負載鎖定室在與前述射束線裝置的延伸方向正交之方向上與前述中間輸送室相鄰。
  19. 如申請專利範圍第18項記載之離子植入裝置，其中，前述離子植入裝置具備在隔著前述中間輸送室對向之位置上分別設置之第1負載鎖定室與第2負載鎖定室。
  20. 一種離子植入裝置的控制方法，其特徵為：前述離子植入裝置具備：真空處理室，進行對晶圓的離子植入處理；一個以上的負載鎖定室，用於將晶圓搬入到前述真空處理室，並從前述真空處理室搬出晶圓；中間輸送室，與前述真空處理室及前述負載鎖定室雙方相鄰而設；中間輸送機構，設置於前述中間輸送室，並實現前述負載鎖定室與前述中間輸送室之間的晶圓輸送及前述中間輸送室與前述真空處理室之間的晶圓輸送；負載鎖定室-中間輸送室連通機構，具有連通前述負載鎖定室與前述中間輸送室之間的負載鎖定室-中間輸送室連通口，及能夠封閉前述負載鎖定室-中間輸送室連通口之閘閥；及中間輸送室-真空處理室連通機構，具有連通前述中間輸送室與前述真空處理室之間的中間輸送室-真空處理室連通口，及能夠屏蔽前述中間輸送室-真空處理室連通口的一部份或全部之可動式屏蔽板，前述屏蔽板藉由屏蔽前述中間輸送室-真空處理室連通口的一部份或全部來抑制電導，以降低前述真空處理室所受到之壓力變動，前述壓力變動為藉由打開前述閘閥而連通前述中間輸送室與前述負載鎖定室，使前述中間輸送室的壓力較打開前述閘閥前上升之情況，該離子植入裝置的控制方法具備如下製程：在前述中間輸送室與前述真空處理室之間輸送晶圓時，將前述屏蔽板設於不妨礙前述中間輸送室與前述真空處理室之間的晶圓輸送之開位置；及在前述真空處理室進行離子植入處理時，將前述屏蔽板設於屏蔽前述中間輸送室-真空處理室連通口的一部份或全部之閉位置。
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