イオン注入装置およびイオン注入方法
【課題】本発明の一つの実施形態の目的は、ダミーウェハを使用することなく、ウェハが装着されない装着部の劣化を防止可能なイオン注入装置およびイオン注入方法を提供すること。
【解決手段】実施形態によれば、イオン注入装置が提供される。イオン注入装置は、イオン注入部と、複数の装着部と、傾斜機構とを備える。イオン注入部は、ウェハへイオンビームを照射して該ウェハへイオンを注入する。装着部は、ウェハをそれぞれ装着可能に構成され、前記イオンビームが照射される照射領域へ順次移動する。傾斜機構は、ウェハが装着されない前記装着部を前記イオンビームが照射されない位置まで傾斜させる。
【解決手段】実施形態によれば、イオン注入装置が提供される。イオン注入装置は、イオン注入部と、複数の装着部と、傾斜機構とを備える。イオン注入部は、ウェハへイオンビームを照射して該ウェハへイオンを注入する。装着部は、ウェハをそれぞれ装着可能に構成され、前記イオンビームが照射される照射領域へ順次移動する。傾斜機構は、ウェハが装着されない前記装着部を前記イオンビームが照射されない位置まで傾斜させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、イオン注入装置およびイオン注入方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウェハ（以下、単に「ウェハ」と記載する）へイオンビームを照射することにより、複数のウェハへイオンを注入するバッチ式のイオン注入装置（以下、単に「イオン注入装置」と記載する）がある。かかるイオン注入装置は、ウェハがそれぞれ装着された複数の装着部をイオンビームが照射される照射領域まで順次移動させてイオンを注入することが一般的である。
【０００３】
ここで、イオン注入装置では、装着部の数よりも少ない枚数のウェハを処理する場合、ウェハが装着されない装着部の装着面にもイオンビームが照射されるので、ウェハの装着されない装着部がイオンビームの照射により劣化する。かかる装着部の劣化を防止するため、イオン注入装置では、ウェハが装着されない装着部にダミーウェハを装着してイオンの注入が行われていた。
【０００４】
しかしながら、ダミーウェハは、イオンビームの照射によって劣化するので定期的に交換が必要であり、製造コストの増大につながる。このため、ダミーウェハを使用することなく、ウェハが装着されない装着部の劣化を防止可能なイオン注入装置が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１１７６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の一つの実施形態の目的は、ダミーウェハを使用することなく、ウェハが装着されない装着部の劣化を防止可能なイオン注入装置およびイオン注入方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態によれば、イオン注入装置が提供される。イオン注入装置は、イオン注入部と、複数の装着部と、傾斜機構とを備える。イオン注入部は、ウェハへイオンビームを照射して該ウェハへイオンを注入する。装着部は、ウェハをそれぞれ装着可能に構成され、前記イオンビームが照射される照射領域へ順次移動する。傾斜機構は、ウェハが装着されない前記装着部を前記イオンビームが照射されない位置まで傾斜させる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係るイオン注入装置を示す模式図。
【図２】第１の実施形態に係るイオン注入装置の処理ステージを示す平面図。
【図３】第１の実施形態に係るイオン注入装置の動作を示す図。
【図４Ａ】第１の実施形態に係るイオン注入装置の動作の変形例１を示す図。
【図４Ｂ】第１の実施形態に係るイオン注入装置の動作の変形例１を示す図。
【図４Ｃ】第１の実施形態に係るイオン注入装置の動作の変形例１を示す図。
【図５Ａ】第１の実施形態に係るイオン注入装置の動作の変形例２を示す図。
【図５Ｂ】第１の実施形態に係るイオン注入装置の動作の変形例２を示す図。
【図６】第２の実施形態に係るイオン注入装置を示す模式図。
【図７】第２の実施形態に係るイオン注入装置の遮断機構を示す平面図。
【図８Ａ】第２の実施形態に係るイオン注入装置の動作を示す図。
【図８Ｂ】第２の実施形態に係るイオン注入装置の動作を示す図。
【図９】第３の実施形態に係るイオン注入装置を示す模式図。
【図１０】第３の実施形態に係るイオン注入装置の遮断機構を示す平面図。
【図１１Ａ】第３の実施形態に係るイオン注入装置の動作を示す図。
【図１１Ｂ】第３の実施形態に係るイオン注入装置の動作を示す図。
【図１１Ｃ】第３の実施形態に係るイオン注入装置の動作を示す図。
【図１１Ｄ】第３の実施形態に係るイオン注入装置の動作を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、添付図面を参照して、実施形態に係るイオン注入装置およびイオン注入方法を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下では、複数の半導体ウェハ（以下、単に「ウェハ」と記載する）を収納し、各ウェハへイオンビームを順次照射することにより、各ウェハへイオンを注入するバッチ式のイオン注入装置（以下、単に「イオン注入装置」と記載する）について説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について、図１〜図３を用いて説明する。図１は、第１の実施形態に係るイオン注入装置１を示す模式図であり、図２は、第１の実施形態に係るイオン注入装置１の処理ステージ４を示す平面図であり、図３は、第１の実施形態に係るイオン注入装置１の動作を示す図である。
【００１１】
図１に示すように、本実施形態に係るイオン注入装置１は、処理部２と制御部３とを備える。処理部２は、筐体２０の内部に、イオン源２１、引出し電極２２、アナライザ２３、加速器２４、処理ステージ４を備える。
【００１２】
かかる処理部２は、引出し電極２２へ所定の電圧を印加することによりイオン源２１からイオンビーム（以下、「ビームＬ」と記載する）を放出させ、アナライザ２３および加速器２４を経由させて処理ステージ４へ照射する。
【００１３】
ここで、アナライザ２３は、イオン源２１から放出されたビームＬのうち、所望の質量および価数のイオンを含むビームＬを選択的に加速器２４へ出力する処理部である。また、加速器２４は、アナライザ２３から入力されるビームＬに含まれるイオンを加速して、ビームＬの照射領域Ｒ内を通過するウェハＷへ照射する処理部である。
【００１４】
すなわち、本実施形態では、イオン源２１、引出し電極２２、アナライザ２３および加速器２４が、ウェハＷへビームＬを照射してウェハＷへイオンを注入するイオン注入部として機能する。
【００１５】
処理ステージ４は、図１および図２に示すように、円盤状のディスク部４０と、ディスク部４０の外周（円周）に沿って設けられ、それぞれにウェハＷが装着される複数のウェハ装着部（以下、単に「装着部４１」と記載する）を備える。
【００１６】
これら複数の装着部４１は、ウェハＷと径が略同一の円盤状をしている。以下では、処理ステージ４が１２枚の装着部４１を備える場合について説明する。なお、装着部４１の枚数は、１２枚に限定するものではなく任意の枚数であってもよい。
【００１７】
また、以下では、個々の装着部４１を区別しない場合には、装着部４１と記載する。また、個々の装着部４１を区別する場合には、図２に示すように、ディスク部４０の所定位置に設けられた装着部４１を装着部４１−１と記載し、装着部４１−１を基準として、時計回りに配置された装着部４１を装着部４１−２、４１−３、４１−４、４１−５、４１−６、４１−７、４１−８、４１−９、４１−１０、４１−１１、４１−１２とそれぞれ記載する。
【００１８】
各装着部４１は、ウェハＷが装着される側面（以下、「表面」と記載する）に、ウェハＷとの密着性を高めるシリコンラバー４２を備える。また、各装着部４１は、上記した表面と対向する側の面（以下、「裏面」と記載する）が支持体４３および支持体駆動部４４を介してディスク部４０と連結されている。
【００１９】
各支持体駆動部４４は、内部にサーボモータ等の電動機が設けられており、制御部３による制御に従って電動機を駆動することにより装着部４１（表面および裏面）を傾斜させる。なお、かかる装着部４１の傾斜態様については、図３を用いて後述する。
【００２０】
また、ディスク部４０は、回転軸４５を介してディスク駆動部４６と連結されている。ディスク駆動部４６は、内部に回転軸４５を回転駆動するモータと、回転軸４５をディスク部４０の面と平行な方向へスライドさせるスライド機構とを備える。
【００２１】
制御部３は、ディスク駆動部４６および支持体駆動部４４の動作を制御する処理部である。かかる制御部３は、ディスク駆動部４６へ所定の制御信号を出力することにより回転軸４５を一定の回転速度で回転させる。これにより、各装着部４１は、ビームＬが照射される照射領域Ｒへ順次移動する。
【００２２】
さらに、制御部３は、ディスク部４０の回転中に、ディスク駆動部４６へ所定の制御信号を出力することにより回転軸４５をディスク部４０の面と平行な方向へスライドさせる。これにより、装着部４１へ装着されたウェハＷの表面全体へ均等にビームＬが照射されてイオンの注入が行われる。
【００２３】
ところで、イオン注入装置１では、装着部４１の数よりも少ない枚数のウェハＷに対して一回（１バッチ）の処理でイオンの注入を行う場合がある。かかる場合、ウェハＷが装着されない装着部４１が照射領域Ｒへ移動するとシリコンラバー４２へビームＬが直接照射されるので、シリコンラバー４２が劣化する。
【００２４】
そこで、制御部３は、ウェハＷが装着されない装着部４１（以下、「空の装着部４１」と記載する）がある場合、空の装着部４１に対応する支持体駆動部４４へ所定の制御信号を出力して空の装着部４１を傾斜させ、空の装着部４１へのビームＬの照射を回避する。
【００２５】
以下では、処理対象のウェハＷが７枚であり、装着部４１−１〜４１−７へウェハＷが装着され、装着部４１−８〜４１−１２へウェハＷが装着されなかった場合におけるイオン注入装置１の動作について説明する。
【００２６】
かかる場合、図３に示すように、制御部３は、空の装着部４１−８〜４１−１２が照射領域Ｒまで移動してきてもビームＬが照射されない位置まで空の装着部４１−８〜４１−１２を傾斜させる。
【００２７】
例えば、制御部３は、処理ステージ４におけるビームＬが照射される側の盤面をディスク部４０の表面とした場合、支持体４３をディスク部４０の裏面側へ折りたたむように支持体駆動部４４を駆動させて空の装着部４１−８〜４１−１２を傾斜させる。
【００２８】
このとき、制御部３は、空の装着部４１−８〜４１−１２の表面とビームＬの照射方向（図３における一点鎖線矢印）とが平行となるまで空の装着部４１−８〜４１−１２を傾斜させる。これにより、空の装着部４１−８〜４１−１２の表面へビームＬが照射されることを防止することができる。このように、本実施形態では、支持体４３および支持体駆動部４４が、空の装着部４１−８〜４１−１２をビームＬが照射されない位置まで傾斜させる傾斜機構として機能する。
【００２９】
なお、制御部３は、処理ステージ４の所定箇所に設けられたセンサ（図示略）から入力される検知結果に基づいて、処理ステージ４における空の装着部４１−８〜４１−１２の有無および位置を判別する。
【００３０】
このように、イオン注入装置１では、空の装着部４１−８〜４１−１２が照射領域Ｒまで移動してきたとしても、空の装着部４１−８〜４１−１２へビームＬが照射されることがない。
【００３１】
したがって、イオン注入装置１によれば、空の装着部４１−８〜４１−１２へダミーウェハを装着しなくても、ビームＬの照射による空の装着部４１−８〜４１−１２の劣化を防止することができる。
【００３２】
また、イオン注入装置１では、例えば、装着部４１が金属製の場合であっても、ビームＬが空の装着部４１−８〜４１−１２へ照射されてスパッタリング現象が発生することを防止することができる。これにより、イオン注入装置１は、かかるスパッタリング現象によって生じる金属粒子に起因したメタルコンタミネーションを防止することができる。
【００３３】
次に、イオン注入装置１の動作の変形例１について、図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃを用いて説明する。図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃは、第１の実施形態に係るイオン注入装置１の動作の変形例１を示す図である。
【００３４】
図３に示す例では、ビームＬの照射中に、制御部３がディスク部４０を一定の回転速度で回転させる場合について説明したが、本変形例１では、制御部３は、ディスク部４０の回転速度および回転方向ならびに装着部４１の回転位置を制御する。
【００３５】
ここで、処理対象のウェハＷが７枚であり、装着部４１−１〜４１−７へウェハＷが装着され、装着部４１−８〜４１−１２へウェハＷが装着されなかったとする。かかる場合、イオン注入装置１では、ビームＬの照射を開始する前に、制御部３が空の装着部４１−８〜４１−１２をビームＬが照射されない位置まで傾斜させる。
【００３６】
続いて、イオン注入装置１では、例えば、図４Ａに示すように、ウェハＷの装着されない装着部４１（ここでは、装着部４１−８）が制御部３の制御によって照射領域Ｒまで移動された場合に、ビームＬの照射を開始する。
【００３７】
このとき、装着部４１−８は、ビームＬの照射を回避可能な位置まで傾斜されているため、ビームＬの照射によって劣化することはない。
【００３８】
続いて、制御部３は、ディスク部４０の回転を開始させ、ウェハＷが装着された装着部４１−１〜４１−７のうち、最も早く照射領域Ｒへ移動してくる装着部４１−７が照射領域Ｒへ進入するまでにディスク部４０の回転速度を所定の回転速度まで上昇させる。
【００３９】
その後、制御部３は、図４Ｂに示すように、装着部４１−７が照射領域Ｒへ進入すると、ウェハＷが装着された連続する装着部４１−７〜４１−１の列が照射領域Ｒを移動（通過）する期間、装着部４１−７〜４１−１の列を所定の移動速度で移動させる。
【００４０】
そして、制御部３は、図４Ｃに示すように、空の装着部４１（ここでは、装着部４１−１２）が照射領域Ｒへ移動するまでディスク部４０を回転させた後、ディスク部４０の回転方向を反転させる。このとき、装着部４１−１２は、ビームＬの照射を回避可能な位置まで傾斜されているため、ビームＬの照射によって劣化することはない。
【００４１】
続いて、制御部３は、ウェハＷが装着された連続する装着部４１−７〜４１−１の列が照射領域Ｒへ再度移動（進入）するまでに、装着部４１−７〜４１−１の列の移動速度を前述の所定の移動速度まで上昇させるようにディスク部４０を回転させる。なお、このときの移動速度は、図４Ａおよび図４Ｂに示す移動方向とは逆の移動方向における移動速度である。その後、制御部３は、上述したディスク部４０の回転、回転方向の反転、反転した回転方向における回転速度の上昇を順次繰り返す。
【００４２】
このように、本変形例におけるイオン注入装置１は、ウェハＷが装着されない空の装着部４１−８〜４１−１２の列のうち、空の装着部４１−９〜４１−１１を照射領域Ｒまで移動させない。
【００４３】
これにより、イオン注入装置１は、ウェハＷが装着された装着部４１−１〜４１−７に対して効率的にイオンを注入することができる。したがって、イオン注入装置１によれば、イオンの注入処理に関するスループットを向上させることができる。
【００４４】
しかも、イオン注入装置１では、ウェハＷが装着された装着部４１−１〜４１−７の列が照射領域Ｒへ進入する前および再進入する前までに、装着部４１−１〜４１−７の列の移動速度が所定の移動速度となるように、ディスク部４０の回転速度を制御する。
【００４５】
これにより、ウェハＷが装着された装着部４１−１〜４１−７は、所定の移動速度で照射領域Ｒ内を移動する。したがって、イオン注入装置１によれば、装着部４１−１〜４１−７へ装着されたウェハＷに対して均等にイオンを注入することができる。
【００４６】
なお、本変形例では、ウェハＷが装着された装着部４１−１〜４１−７の列の前後に位置する任意枚数の空の装着部４１が照射領域Ｒへ移動するまでディスク部４０を回転させて装着部４１の移動速度を所定の移動速度まで上昇させることもできる。
【００４７】
次に、イオン注入装置１の動作の変形例２について、図５Ａおよび図５Ｂを用いて説明する。図５Ａおよび図５Ｂは、第１の実施形態に係るイオン注入装置１の動作の変形例２を示す図である。
【００４８】
前述の変形例１では、制御部３が空の装着部４１−８〜４１−１２の傾斜制御およびディスク部４０の回転制御を行う場合について説明したが、本変形例２では、制御部３は、装着部４１の傾斜制御を行わずにディスク部４０の回転制御を行う。
【００４９】
ここで、処理対象のウェハＷが７枚であり、装着部４１−１〜４１−７へウェハＷが装着され、装着部４１−８〜４１−１２へウェハＷが装着されなかったとする。かかる場合、イオン注入装置１では、例えば、図５Ａに示すように、ウェハＷが装着された装着部４１−１〜４１−７の列の移動方向（進行方向）先端に位置する装着部４１−７が制御部３の制御によって照射領域Ｒまで移動された状態でビームＬの照射を開始する。
【００５０】
続いて、制御部３は、装着部４１−７〜４１−１の順に、各装着部４１を照射領域Ｒへ順次移動させるようにディスク部４０を回転させる。その後、制御部３は、図５Ｂに示すように、ウェハＷが装着された装着部４１−１〜４１−７の列の移動方向（進行方向）後尾に位置する装着部４１−１が照射領域Ｒへ移動すると、ディスク部４０の回転方向を反転させる。
【００５１】
そして、制御部３は、装着部４１−１〜４１−７の順に、各装着部４１を照射領域Ｒへ順次移動させるようにディスク部４０を回転させる。その後、制御部３は、かかるディスク部４０の回転および回転方向の反転を反復して行う。
【００５２】
このように、本変形例におけるイオン注入装置１は、ウェハＷが装着された装着部４１−１〜４１−７の列が反復（往復）して照射領域Ｒを通過するようにディスク部４０の回転制御を行う。これにより、イオン注入装置１では、空の装着部４１−８〜４１−１２が照射領域Ｒを通過することがない。
【００５３】
したがって、イオン注入装置１では、空の装着部４１−８〜４１−１２へダミーウェハを装着しなくても、ビームＬの照射による空の装着部４１−８〜４１−１２の劣化を防止することができる。
【００５４】
また、本変形例におけるイオン注入装置１は、空の装着部４１−８〜４１−１２へビームＬを照射せず、ウェハＷが装着された装着部４１−１〜４１−７へ選択的にビームＬを照射するのでイオンの注入処理に関するスループットをさらに向上させることができる。
【００５５】
しかも、本変形例におけるイオン注入装置１は、空の装着部４１−８〜４１−１２を傾斜させることなく、ディスク部４０の回転制御を行うことで、空の装着部４１−８〜４１−１２へのビームＬの照射を回避することができる。
【００５６】
したがって、本変形例におけるイオン注入装置１では、空の装着部４１−８〜４１−１２を傾斜させる機構（支持体駆動部４４）および、支持体駆動部４４を制御する処理を省略することができるため、イオン注入装置１のコストを低減することが可能となる。
【００５７】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図６〜図８Ｂを用いて説明する。図６は、第２の実施形態に係るイオン注入装置１ａを示す模式図であり、図７は、第２の実施形態に係るイオン注入装置１ａの遮断機構５を示す平面図である。
【００５８】
また、図８Ａおよび図８Ｂは、第２の実施形態に係るイオン注入装置１ａの動作を示す図である。なお、図６〜図８Ｂでは、図１および図２に示す構成要素と同様の構成要素に対して同一の符号を付している。
【００５９】
図６に示すように、本実施形態に係るイオン注入装置１ａは、処理部２ａが遮断機構５を備えた点、処理ステージ４ａの装着部４１が支持体４３によりディスク部４０へ固定された点および制御部３ａの制御内容が第１の実施形態に係るイオン注入装置１と異なる。
【００６０】
このため、以下では、遮断機構５の構成および制御部３ａの制御内容について説明する。なお、処理ステージ４ａは、円盤状のディスク部４０と、ディスク部４０の外周（円周）に沿って設けられた１２枚の装着部４１を備える。
【００６１】
図６および図７に示すように、遮断機構５は、複数（ここでは、１２本）のロッド駆動部５１と、各ロッド駆動部５１の先端から各ロッド駆動部５１の伸延方向へ進退自在に設けられたロッド５２と、各ロッド５２の先端に設けられたシャッタ５３とを備える。
【００６２】
複数のロッド駆動部５１は、ディスク部４０の回転軸４５ａを中心に、ディスク部４０の周方向へそれぞれ放射状に伸延する。各ロッド駆動部５１は、内部にエアシリンダを備えており、制御部３ａによる制御に従ってエアシリンダを動作させることによって、対応する各ロッド５２を個別に進出または後退させる。なお、ロッド５２の駆動源はエアシリンダに限定するものではなく、ロッド５２を進退可能な任意のアクチュエータを用いることができる。
【００６３】
シャッタ５３は、径が装着部４１と略同一の円盤状をしており、１２枚の装着部４１にそれぞれ対応して設けられる。各シャッタ５３は、ロッド５２がロッド駆動部５１から進出した場合に、盤面が対応する装着部４１の盤面と対向（対面）状態となり、ロッド５２が後退した場合に、対向状態が解除される。
【００６４】
なお、シャッタ５３は、例えば、Ｃ（カーボン）、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）あるいは、これらを含有する化合物、合金等のように、ビームＬが照射されてもスパッタリング現象が発生し難く、耐熱性を備えた材料によって構成される。
【００６５】
かかる遮断機構５は、ロッド駆動部５１の各基端がディスク部４０の回転軸４５ａと連結されており、回転軸４５ａの回転にともないディスク部４０と一体に回転する。すなわち、遮断機構５では、シャッタ５３と装着部４１とを対向状態とすることで、シャッタ５３と対向状態にある装着部４１が照射領域Ｒへ進入した場合に、シャッタ５３が装着部４１へ照射されるビームＬを遮断する遮断部として機能する。
【００６６】
ここで、本実施形態に係るイオン注入装置１ａの動作について説明する。ここでは、処理対象のウェハＷが７枚であり、装着部４１−１〜４１−７へウェハＷが装着され、装着部４１−８〜４１−１２へウェハＷが装着されなかった場合について説明する。
【００６７】
かかる場合、イオン注入装置１ａでは、ビームＬを照射する前に、制御部３ａがウェハＷの装着された装着部４１−１〜４１−７に対応するロッド５２を後退させ、空の装着部４１−８〜４１−１２に対応するロッド５２を進出させる。
【００６８】
すなわち、制御部３ａは、ウェハＷが装着された装着部４１−１〜４１−７に対応するシャッタ５３をビームＬの遮断が不可能な位置へ移動させ、空の装着部４１−８〜４１−１２に対応するシャッタ５３をビームＬの遮断が可能な位置へ移動させて装着部４１とともに移動させる。
【００６９】
これにより、図８Ａに示すように、ウェハＷの装着された装着部４１−１〜４１−７が照射領域Ｒへ進入した場合には、装着部４１−１〜４１−７へ装着されたウェハＷへビームＬが照射されてイオンの注入が行われる。
【００７０】
一方、図８Ｂに示すように、空の装着部４１−８〜４１−１２が照射領域Ｒへ進入した場合には、シャッタ５３によってビームＬが遮断されるため、ビームＬの照射による空の装着部４１−８〜４１−１２の劣化を防止することができる。
【００７１】
したがって、本実施形態に係るイオン注入装置１ａによれば、空の装着部４１−８〜４１−１２へダミーウェハを装着しなくても、ビームＬの照射による空の装着部４１−８〜４１−１２の劣化を防止することができる。
【００７２】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について、図９〜図１１Ｄを用いて説明する。図９は、第３の実施形態に係るイオン注入装置１ｂを示す模式図であり、図１０は、第３の実施形態に係るイオン注入装置１ｂの遮断機構を示す平面図である。
【００７３】
また、図１１Ａ〜図１１Ｄは、第３の実施形態に係るイオン注入装置１ｂの動作を示す図である。なお、図９〜図１１Ｄでは、図１、図２および図６に示す構成要素と同様の構成要素に対して同一の符号を付している。
【００７４】
図９に示すように、本実施形態に係るイオン注入装置１ｂは、処理部２ｂが遮断機構５とは構成が異なる遮断機構６を備えた点、および制御部３ｂの制御内容が第２の実施形態に係るイオン注入装置１ａと異なる。
【００７５】
このため、以下では、遮断機構６の構成および制御部３ｂの制御内容について説明する。なお、処理ステージ４ａは、第２の実施形態と同様に、円盤状のディスク部４０と、ディスク部４０の外周（円周）に沿って設けられた１２枚の装着部４１を備える。
【００７６】
遮断機構６は、図９および図１０に示すように、ディスク部４０の回転軸４５と同じ軸を中心に回転軸４５の内側で回転する遮断機構６用の回転軸４７の先端からディスク部４０の径方向へ伸延する１本のロッド６１と、ロッド６１の先端に設けられたシャッタ６２とを備える。
【００７７】
以下では、便宜上、ディスク部４０の回転軸４５を「外軸４５」と記載し、遮断機構６用の回転軸４７を「内軸４７」と記載する。これら外軸４５および内軸４７は、制御部３ｂがディスク駆動部４６ｂの動作を制御することにより、それぞれ個別に回転制御される。
【００７８】
すなわち、ディスク駆動部４６ｂは、内部に外軸４５を駆動するモータと、内軸４７を駆動するモータとを備え、制御部３ｂの制御に従って各モータを個別に動作させることにより、外軸４５および内軸４７の回転、停止、回転速度の調整を行う。
【００７９】
また、シャッタ６２は、径が装着部４１と略同一の円盤状をしている。そして、シャッタ６２の盤面は、内軸４７の回転に伴うロッド６１の回転位置によって、１２枚の装着部４１のうちいずれか１枚の装着部４１の盤面と対向状態となる。
【００８０】
すなわち、シャッタ６２は、照射領域Ｒ内において、盤面がいずれかの装着部４１の盤面と対向状態となった場合に、シャッタ６２と対向状態にある装着部４１へ照射されるビームＬを遮断する遮断部として機能する。
【００８１】
かかるシャッタ６２は、図７に示すシャッタ５３と同様に、例えば、Ｃ（カーボン）、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）あるいは、これらを含有する化合物、合金等のように、ビームＬが照射されてもスパッタリング現象が発生し難く、耐熱性を備えた材料によって構成される。
【００８２】
ここで、本実施形態に係るイオン注入装置１ｂの動作について説明する。ここでは、処理対象のウェハＷが７枚であり、装着部４１−１〜４１−７へウェハＷが装着され、装着部４１−８〜４１−１２へウェハＷが装着されなかった場合について説明する。
【００８３】
かかる場合、イオン注入装置１ｂでは、ビームＬを照射する前に制御部３ｂが内軸４７を回転させる。そして、図１１Ａに示すように、制御部３ｂは、連続する空の装着部４１−８〜４１−１２のうち、ディスク部４０の回転により最も早く照射領域Ｒへ進入する装着部４１−１２とシャッタ６２とを対向状態とする。
【００８４】
続いて、ビームＬの照射が開始されると、制御部３ｂは、内軸４７および外軸４５を同一の回転速度で回転させることにより、シャッタ６２と装着部４１−１２との対向状態を保持しながらシャッタ６２およびディスク部４０を回転させる。
【００８５】
その後、図１１Ｂに示すように、シャッタ６２が照射領域Ｒまで移動すると、制御部３ｂは、内軸４７の回転を停止させ、照射領域Ｒ内でシャッタ６２を停止させる。このとき、制御部３ｂは、外軸４５の回転を継続させる。
【００８６】
そして、図１１Ｃに示すように、制御部３ｂは、連続する空の装着部４１−８〜４１−１２の列における進行方向後尾にあたる装着部４１−８が照射領域Ｒへ移動するまで、シャッタ６２の停止を継続させる。
【００８７】
すなわち、制御部３ｂは、連続する空の装着部４１−８〜４１−１２の列が照射領域Ｒを移動する期間、照射領域Ｒを移動する装着部４１−８〜４１−１２に対してビームＬを遮断可能な位置にシャッタ６２を停止させる。
【００８８】
これにより、本実施形態に係るイオン注入装置１ｂでは、空の装着部４１−８〜４１−１２へビームＬが照射されることを防止することができるため、空の装着部４１−８〜４１−１２がビームＬの照射によって劣化することを防止することができる。
【００８９】
したがって、本実施形態に係るイオン注入装置１ｂによれば、空の装着部４１−８〜４１−１２へダミーウェハを装着しなくても、ビームＬの照射による空の装着部４１−８〜４１−１２の劣化を防止することができる。
【００９０】
続いて、制御部３ｂは、照射領域Ｒへ次に移動する装着部４１−７へウェハＷが装着されていた場合に、照射領域Ｒを移動中の装着部４１−８とともに照射領域Ｒからシャッタ６２を移動させる。
【００９１】
その後、図１１Ｄに示すように、制御部３ｂは、内軸４７を外軸４５よりも高い回転速度で回転させる。そして、制御部３ｂは、連続する空の装着部４１−８〜４１−１２の列における進行方向先頭にあたる装着部４１−１２が、次回、照射領域Ｒへ進入するまでに、シャッタ６２を装着部４１−１２と対向する位置まで移動させる。
【００９２】
以後、制御部３ｂは、図１１Ａ〜図１１Ｄを用いて説明したシャッタ６２の回転および停止を繰り返しながらディスク部４０を回転させてイオンの注入処理を行う。これにより、本実施形態に係るイオン注入装置１ｂでは、連続する空の装着部４１−８〜４１−１２の列が、次回以降、照射領域Ｒを通過する場合に、空の装着部４１−８〜４１−１２へビームＬが照射されることを防止することができる。
【００９３】
なお、上記した各実施形態では、各装着部４１が円軌道を周回移動または往復移動しながら照射領域Ｒへ順次移動する場合について説明したが、各装着部４１が移動する軌道は、円軌道に限定するものではない。
【００９４】
例えば、実施形態に係るイオン注入装置は、装着部４１が円以外の周回軌道を周回移動または往復移動して、照射領域Ｒへ順次移動するように構成されてもよい。また、実施形態に係るイオン注入装置は、一直線上に並んだ複数の装着部４１が直線上を往復移動して、照射領域Ｒへ順次移動するように構成されてもよい。
【００９５】
また、第２の実施形態および第３の実施形態では、シャッタ５３，６２が装着部４１とともに回転する場合について説明したが、シャッタの構成は、これに限定するものではない。
【００９６】
例えば、実施形態に係るイオン注入装置は、イオンビームＬを遮断する位置と、遮断しない位置とに変位するシャッタを設け、空の装着部４１が照射領域Ｒへ進入する場合に、イオンビームＬを遮断する位置へシャッタを変位させるように構成してもよい。
【００９７】
かかる場合、シャッタは、イオビームＬの上流側に設けることが望ましい。例えば、図１におけるアナライザ２３と加速器２４との間、または、引出し電極２２とアナライザ２３との間へ設ける。これにより、イオンビームＬを遮断する遮断機構の構成を簡略化することが可能となるため、イオン注入装置のコストをさらに低減することができる。
【００９８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９９】
１，１ａ，１ｂ イオン注入装置、 ２，２ａ,２ｂ 処理部、 ２０ 筐体、 ２１ イオン源、 ２２ 引出し電極、 ２３ アナライザ、 ２４ 加速器、 ３，３ａ，３ｂ 制御部、 ４,４ａ 処理ステージ、 ４０ ディスク部、 ４１（４１−１〜４１−１２） 装着部、 ４２ シリコンラバー、 ４３ 支持体、 ４４ 支持体駆動部、 ４５ 回転軸（外軸）、 ４５ａ 回転軸、 ４７ 回転軸（内軸）、 ４６，４６ｂ ディスク駆動部、 ５，６ 遮断機構、 ５１ ロッド駆動部、 ５２,６１ ロッド、 ５３，６２ シャッタ
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、イオン注入装置およびイオン注入方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウェハ（以下、単に「ウェハ」と記載する）へイオンビームを照射することにより、複数のウェハへイオンを注入するバッチ式のイオン注入装置（以下、単に「イオン注入装置」と記載する）がある。かかるイオン注入装置は、ウェハがそれぞれ装着された複数の装着部をイオンビームが照射される照射領域まで順次移動させてイオンを注入することが一般的である。
【０００３】
ここで、イオン注入装置では、装着部の数よりも少ない枚数のウェハを処理する場合、ウェハが装着されない装着部の装着面にもイオンビームが照射されるので、ウェハの装着されない装着部がイオンビームの照射により劣化する。かかる装着部の劣化を防止するため、イオン注入装置では、ウェハが装着されない装着部にダミーウェハを装着してイオンの注入が行われていた。
【０００４】
しかしながら、ダミーウェハは、イオンビームの照射によって劣化するので定期的に交換が必要であり、製造コストの増大につながる。このため、ダミーウェハを使用することなく、ウェハが装着されない装着部の劣化を防止可能なイオン注入装置が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１１７６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の一つの実施形態の目的は、ダミーウェハを使用することなく、ウェハが装着されない装着部の劣化を防止可能なイオン注入装置およびイオン注入方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態によれば、イオン注入装置が提供される。イオン注入装置は、イオン注入部と、複数の装着部と、傾斜機構とを備える。イオン注入部は、ウェハへイオンビームを照射して該ウェハへイオンを注入する。装着部は、ウェハをそれぞれ装着可能に構成され、前記イオンビームが照射される照射領域へ順次移動する。傾斜機構は、ウェハが装着されない前記装着部を前記イオンビームが照射されない位置まで傾斜させる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係るイオン注入装置を示す模式図。
【図２】第１の実施形態に係るイオン注入装置の処理ステージを示す平面図。
【図３】第１の実施形態に係るイオン注入装置の動作を示す図。
【図４Ａ】第１の実施形態に係るイオン注入装置の動作の変形例１を示す図。
【図４Ｂ】第１の実施形態に係るイオン注入装置の動作の変形例１を示す図。
【図４Ｃ】第１の実施形態に係るイオン注入装置の動作の変形例１を示す図。
【図５Ａ】第１の実施形態に係るイオン注入装置の動作の変形例２を示す図。
【図５Ｂ】第１の実施形態に係るイオン注入装置の動作の変形例２を示す図。
【図６】第２の実施形態に係るイオン注入装置を示す模式図。
【図７】第２の実施形態に係るイオン注入装置の遮断機構を示す平面図。
【図８Ａ】第２の実施形態に係るイオン注入装置の動作を示す図。
【図８Ｂ】第２の実施形態に係るイオン注入装置の動作を示す図。
【図９】第３の実施形態に係るイオン注入装置を示す模式図。
【図１０】第３の実施形態に係るイオン注入装置の遮断機構を示す平面図。
【図１１Ａ】第３の実施形態に係るイオン注入装置の動作を示す図。
【図１１Ｂ】第３の実施形態に係るイオン注入装置の動作を示す図。
【図１１Ｃ】第３の実施形態に係るイオン注入装置の動作を示す図。
【図１１Ｄ】第３の実施形態に係るイオン注入装置の動作を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、添付図面を参照して、実施形態に係るイオン注入装置およびイオン注入方法を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下では、複数の半導体ウェハ（以下、単に「ウェハ」と記載する）を収納し、各ウェハへイオンビームを順次照射することにより、各ウェハへイオンを注入するバッチ式のイオン注入装置（以下、単に「イオン注入装置」と記載する）について説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について、図１〜図３を用いて説明する。図１は、第１の実施形態に係るイオン注入装置１を示す模式図であり、図２は、第１の実施形態に係るイオン注入装置１の処理ステージ４を示す平面図であり、図３は、第１の実施形態に係るイオン注入装置１の動作を示す図である。
【００１１】
図１に示すように、本実施形態に係るイオン注入装置１は、処理部２と制御部３とを備える。処理部２は、筐体２０の内部に、イオン源２１、引出し電極２２、アナライザ２３、加速器２４、処理ステージ４を備える。
【００１２】
かかる処理部２は、引出し電極２２へ所定の電圧を印加することによりイオン源２１からイオンビーム（以下、「ビームＬ」と記載する）を放出させ、アナライザ２３および加速器２４を経由させて処理ステージ４へ照射する。
【００１３】
ここで、アナライザ２３は、イオン源２１から放出されたビームＬのうち、所望の質量および価数のイオンを含むビームＬを選択的に加速器２４へ出力する処理部である。また、加速器２４は、アナライザ２３から入力されるビームＬに含まれるイオンを加速して、ビームＬの照射領域Ｒ内を通過するウェハＷへ照射する処理部である。
【００１４】
すなわち、本実施形態では、イオン源２１、引出し電極２２、アナライザ２３および加速器２４が、ウェハＷへビームＬを照射してウェハＷへイオンを注入するイオン注入部として機能する。
【００１５】
処理ステージ４は、図１および図２に示すように、円盤状のディスク部４０と、ディスク部４０の外周（円周）に沿って設けられ、それぞれにウェハＷが装着される複数のウェハ装着部（以下、単に「装着部４１」と記載する）を備える。
【００１６】
これら複数の装着部４１は、ウェハＷと径が略同一の円盤状をしている。以下では、処理ステージ４が１２枚の装着部４１を備える場合について説明する。なお、装着部４１の枚数は、１２枚に限定するものではなく任意の枚数であってもよい。
【００１７】
また、以下では、個々の装着部４１を区別しない場合には、装着部４１と記載する。また、個々の装着部４１を区別する場合には、図２に示すように、ディスク部４０の所定位置に設けられた装着部４１を装着部４１−１と記載し、装着部４１−１を基準として、時計回りに配置された装着部４１を装着部４１−２、４１−３、４１−４、４１−５、４１−６、４１−７、４１−８、４１−９、４１−１０、４１−１１、４１−１２とそれぞれ記載する。
【００１８】
各装着部４１は、ウェハＷが装着される側面（以下、「表面」と記載する）に、ウェハＷとの密着性を高めるシリコンラバー４２を備える。また、各装着部４１は、上記した表面と対向する側の面（以下、「裏面」と記載する）が支持体４３および支持体駆動部４４を介してディスク部４０と連結されている。
【００１９】
各支持体駆動部４４は、内部にサーボモータ等の電動機が設けられており、制御部３による制御に従って電動機を駆動することにより装着部４１（表面および裏面）を傾斜させる。なお、かかる装着部４１の傾斜態様については、図３を用いて後述する。
【００２０】
また、ディスク部４０は、回転軸４５を介してディスク駆動部４６と連結されている。ディスク駆動部４６は、内部に回転軸４５を回転駆動するモータと、回転軸４５をディスク部４０の面と平行な方向へスライドさせるスライド機構とを備える。
【００２１】
制御部３は、ディスク駆動部４６および支持体駆動部４４の動作を制御する処理部である。かかる制御部３は、ディスク駆動部４６へ所定の制御信号を出力することにより回転軸４５を一定の回転速度で回転させる。これにより、各装着部４１は、ビームＬが照射される照射領域Ｒへ順次移動する。
【００２２】
さらに、制御部３は、ディスク部４０の回転中に、ディスク駆動部４６へ所定の制御信号を出力することにより回転軸４５をディスク部４０の面と平行な方向へスライドさせる。これにより、装着部４１へ装着されたウェハＷの表面全体へ均等にビームＬが照射されてイオンの注入が行われる。
【００２３】
ところで、イオン注入装置１では、装着部４１の数よりも少ない枚数のウェハＷに対して一回（１バッチ）の処理でイオンの注入を行う場合がある。かかる場合、ウェハＷが装着されない装着部４１が照射領域Ｒへ移動するとシリコンラバー４２へビームＬが直接照射されるので、シリコンラバー４２が劣化する。
【００２４】
そこで、制御部３は、ウェハＷが装着されない装着部４１（以下、「空の装着部４１」と記載する）がある場合、空の装着部４１に対応する支持体駆動部４４へ所定の制御信号を出力して空の装着部４１を傾斜させ、空の装着部４１へのビームＬの照射を回避する。
【００２５】
以下では、処理対象のウェハＷが７枚であり、装着部４１−１〜４１−７へウェハＷが装着され、装着部４１−８〜４１−１２へウェハＷが装着されなかった場合におけるイオン注入装置１の動作について説明する。
【００２６】
かかる場合、図３に示すように、制御部３は、空の装着部４１−８〜４１−１２が照射領域Ｒまで移動してきてもビームＬが照射されない位置まで空の装着部４１−８〜４１−１２を傾斜させる。
【００２７】
例えば、制御部３は、処理ステージ４におけるビームＬが照射される側の盤面をディスク部４０の表面とした場合、支持体４３をディスク部４０の裏面側へ折りたたむように支持体駆動部４４を駆動させて空の装着部４１−８〜４１−１２を傾斜させる。
【００２８】
このとき、制御部３は、空の装着部４１−８〜４１−１２の表面とビームＬの照射方向（図３における一点鎖線矢印）とが平行となるまで空の装着部４１−８〜４１−１２を傾斜させる。これにより、空の装着部４１−８〜４１−１２の表面へビームＬが照射されることを防止することができる。このように、本実施形態では、支持体４３および支持体駆動部４４が、空の装着部４１−８〜４１−１２をビームＬが照射されない位置まで傾斜させる傾斜機構として機能する。
【００２９】
なお、制御部３は、処理ステージ４の所定箇所に設けられたセンサ（図示略）から入力される検知結果に基づいて、処理ステージ４における空の装着部４１−８〜４１−１２の有無および位置を判別する。
【００３０】
このように、イオン注入装置１では、空の装着部４１−８〜４１−１２が照射領域Ｒまで移動してきたとしても、空の装着部４１−８〜４１−１２へビームＬが照射されることがない。
【００３１】
したがって、イオン注入装置１によれば、空の装着部４１−８〜４１−１２へダミーウェハを装着しなくても、ビームＬの照射による空の装着部４１−８〜４１−１２の劣化を防止することができる。
【００３２】
また、イオン注入装置１では、例えば、装着部４１が金属製の場合であっても、ビームＬが空の装着部４１−８〜４１−１２へ照射されてスパッタリング現象が発生することを防止することができる。これにより、イオン注入装置１は、かかるスパッタリング現象によって生じる金属粒子に起因したメタルコンタミネーションを防止することができる。
【００３３】
次に、イオン注入装置１の動作の変形例１について、図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃを用いて説明する。図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃは、第１の実施形態に係るイオン注入装置１の動作の変形例１を示す図である。
【００３４】
図３に示す例では、ビームＬの照射中に、制御部３がディスク部４０を一定の回転速度で回転させる場合について説明したが、本変形例１では、制御部３は、ディスク部４０の回転速度および回転方向ならびに装着部４１の回転位置を制御する。
【００３５】
ここで、処理対象のウェハＷが７枚であり、装着部４１−１〜４１−７へウェハＷが装着され、装着部４１−８〜４１−１２へウェハＷが装着されなかったとする。かかる場合、イオン注入装置１では、ビームＬの照射を開始する前に、制御部３が空の装着部４１−８〜４１−１２をビームＬが照射されない位置まで傾斜させる。
【００３６】
続いて、イオン注入装置１では、例えば、図４Ａに示すように、ウェハＷの装着されない装着部４１（ここでは、装着部４１−８）が制御部３の制御によって照射領域Ｒまで移動された場合に、ビームＬの照射を開始する。
【００３７】
このとき、装着部４１−８は、ビームＬの照射を回避可能な位置まで傾斜されているため、ビームＬの照射によって劣化することはない。
【００３８】
続いて、制御部３は、ディスク部４０の回転を開始させ、ウェハＷが装着された装着部４１−１〜４１−７のうち、最も早く照射領域Ｒへ移動してくる装着部４１−７が照射領域Ｒへ進入するまでにディスク部４０の回転速度を所定の回転速度まで上昇させる。
【００３９】
その後、制御部３は、図４Ｂに示すように、装着部４１−７が照射領域Ｒへ進入すると、ウェハＷが装着された連続する装着部４１−７〜４１−１の列が照射領域Ｒを移動（通過）する期間、装着部４１−７〜４１−１の列を所定の移動速度で移動させる。
【００４０】
そして、制御部３は、図４Ｃに示すように、空の装着部４１（ここでは、装着部４１−１２）が照射領域Ｒへ移動するまでディスク部４０を回転させた後、ディスク部４０の回転方向を反転させる。このとき、装着部４１−１２は、ビームＬの照射を回避可能な位置まで傾斜されているため、ビームＬの照射によって劣化することはない。
【００４１】
続いて、制御部３は、ウェハＷが装着された連続する装着部４１−７〜４１−１の列が照射領域Ｒへ再度移動（進入）するまでに、装着部４１−７〜４１−１の列の移動速度を前述の所定の移動速度まで上昇させるようにディスク部４０を回転させる。なお、このときの移動速度は、図４Ａおよび図４Ｂに示す移動方向とは逆の移動方向における移動速度である。その後、制御部３は、上述したディスク部４０の回転、回転方向の反転、反転した回転方向における回転速度の上昇を順次繰り返す。
【００４２】
このように、本変形例におけるイオン注入装置１は、ウェハＷが装着されない空の装着部４１−８〜４１−１２の列のうち、空の装着部４１−９〜４１−１１を照射領域Ｒまで移動させない。
【００４３】
これにより、イオン注入装置１は、ウェハＷが装着された装着部４１−１〜４１−７に対して効率的にイオンを注入することができる。したがって、イオン注入装置１によれば、イオンの注入処理に関するスループットを向上させることができる。
【００４４】
しかも、イオン注入装置１では、ウェハＷが装着された装着部４１−１〜４１−７の列が照射領域Ｒへ進入する前および再進入する前までに、装着部４１−１〜４１−７の列の移動速度が所定の移動速度となるように、ディスク部４０の回転速度を制御する。
【００４５】
これにより、ウェハＷが装着された装着部４１−１〜４１−７は、所定の移動速度で照射領域Ｒ内を移動する。したがって、イオン注入装置１によれば、装着部４１−１〜４１−７へ装着されたウェハＷに対して均等にイオンを注入することができる。
【００４６】
なお、本変形例では、ウェハＷが装着された装着部４１−１〜４１−７の列の前後に位置する任意枚数の空の装着部４１が照射領域Ｒへ移動するまでディスク部４０を回転させて装着部４１の移動速度を所定の移動速度まで上昇させることもできる。
【００４７】
次に、イオン注入装置１の動作の変形例２について、図５Ａおよび図５Ｂを用いて説明する。図５Ａおよび図５Ｂは、第１の実施形態に係るイオン注入装置１の動作の変形例２を示す図である。
【００４８】
前述の変形例１では、制御部３が空の装着部４１−８〜４１−１２の傾斜制御およびディスク部４０の回転制御を行う場合について説明したが、本変形例２では、制御部３は、装着部４１の傾斜制御を行わずにディスク部４０の回転制御を行う。
【００４９】
ここで、処理対象のウェハＷが７枚であり、装着部４１−１〜４１−７へウェハＷが装着され、装着部４１−８〜４１−１２へウェハＷが装着されなかったとする。かかる場合、イオン注入装置１では、例えば、図５Ａに示すように、ウェハＷが装着された装着部４１−１〜４１−７の列の移動方向（進行方向）先端に位置する装着部４１−７が制御部３の制御によって照射領域Ｒまで移動された状態でビームＬの照射を開始する。
【００５０】
続いて、制御部３は、装着部４１−７〜４１−１の順に、各装着部４１を照射領域Ｒへ順次移動させるようにディスク部４０を回転させる。その後、制御部３は、図５Ｂに示すように、ウェハＷが装着された装着部４１−１〜４１−７の列の移動方向（進行方向）後尾に位置する装着部４１−１が照射領域Ｒへ移動すると、ディスク部４０の回転方向を反転させる。
【００５１】
そして、制御部３は、装着部４１−１〜４１−７の順に、各装着部４１を照射領域Ｒへ順次移動させるようにディスク部４０を回転させる。その後、制御部３は、かかるディスク部４０の回転および回転方向の反転を反復して行う。
【００５２】
このように、本変形例におけるイオン注入装置１は、ウェハＷが装着された装着部４１−１〜４１−７の列が反復（往復）して照射領域Ｒを通過するようにディスク部４０の回転制御を行う。これにより、イオン注入装置１では、空の装着部４１−８〜４１−１２が照射領域Ｒを通過することがない。
【００５３】
したがって、イオン注入装置１では、空の装着部４１−８〜４１−１２へダミーウェハを装着しなくても、ビームＬの照射による空の装着部４１−８〜４１−１２の劣化を防止することができる。
【００５４】
また、本変形例におけるイオン注入装置１は、空の装着部４１−８〜４１−１２へビームＬを照射せず、ウェハＷが装着された装着部４１−１〜４１−７へ選択的にビームＬを照射するのでイオンの注入処理に関するスループットをさらに向上させることができる。
【００５５】
しかも、本変形例におけるイオン注入装置１は、空の装着部４１−８〜４１−１２を傾斜させることなく、ディスク部４０の回転制御を行うことで、空の装着部４１−８〜４１−１２へのビームＬの照射を回避することができる。
【００５６】
したがって、本変形例におけるイオン注入装置１では、空の装着部４１−８〜４１−１２を傾斜させる機構（支持体駆動部４４）および、支持体駆動部４４を制御する処理を省略することができるため、イオン注入装置１のコストを低減することが可能となる。
【００５７】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図６〜図８Ｂを用いて説明する。図６は、第２の実施形態に係るイオン注入装置１ａを示す模式図であり、図７は、第２の実施形態に係るイオン注入装置１ａの遮断機構５を示す平面図である。
【００５８】
また、図８Ａおよび図８Ｂは、第２の実施形態に係るイオン注入装置１ａの動作を示す図である。なお、図６〜図８Ｂでは、図１および図２に示す構成要素と同様の構成要素に対して同一の符号を付している。
【００５９】
図６に示すように、本実施形態に係るイオン注入装置１ａは、処理部２ａが遮断機構５を備えた点、処理ステージ４ａの装着部４１が支持体４３によりディスク部４０へ固定された点および制御部３ａの制御内容が第１の実施形態に係るイオン注入装置１と異なる。
【００６０】
このため、以下では、遮断機構５の構成および制御部３ａの制御内容について説明する。なお、処理ステージ４ａは、円盤状のディスク部４０と、ディスク部４０の外周（円周）に沿って設けられた１２枚の装着部４１を備える。
【００６１】
図６および図７に示すように、遮断機構５は、複数（ここでは、１２本）のロッド駆動部５１と、各ロッド駆動部５１の先端から各ロッド駆動部５１の伸延方向へ進退自在に設けられたロッド５２と、各ロッド５２の先端に設けられたシャッタ５３とを備える。
【００６２】
複数のロッド駆動部５１は、ディスク部４０の回転軸４５ａを中心に、ディスク部４０の周方向へそれぞれ放射状に伸延する。各ロッド駆動部５１は、内部にエアシリンダを備えており、制御部３ａによる制御に従ってエアシリンダを動作させることによって、対応する各ロッド５２を個別に進出または後退させる。なお、ロッド５２の駆動源はエアシリンダに限定するものではなく、ロッド５２を進退可能な任意のアクチュエータを用いることができる。
【００６３】
シャッタ５３は、径が装着部４１と略同一の円盤状をしており、１２枚の装着部４１にそれぞれ対応して設けられる。各シャッタ５３は、ロッド５２がロッド駆動部５１から進出した場合に、盤面が対応する装着部４１の盤面と対向（対面）状態となり、ロッド５２が後退した場合に、対向状態が解除される。
【００６４】
なお、シャッタ５３は、例えば、Ｃ（カーボン）、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）あるいは、これらを含有する化合物、合金等のように、ビームＬが照射されてもスパッタリング現象が発生し難く、耐熱性を備えた材料によって構成される。
【００６５】
かかる遮断機構５は、ロッド駆動部５１の各基端がディスク部４０の回転軸４５ａと連結されており、回転軸４５ａの回転にともないディスク部４０と一体に回転する。すなわち、遮断機構５では、シャッタ５３と装着部４１とを対向状態とすることで、シャッタ５３と対向状態にある装着部４１が照射領域Ｒへ進入した場合に、シャッタ５３が装着部４１へ照射されるビームＬを遮断する遮断部として機能する。
【００６６】
ここで、本実施形態に係るイオン注入装置１ａの動作について説明する。ここでは、処理対象のウェハＷが７枚であり、装着部４１−１〜４１−７へウェハＷが装着され、装着部４１−８〜４１−１２へウェハＷが装着されなかった場合について説明する。
【００６７】
かかる場合、イオン注入装置１ａでは、ビームＬを照射する前に、制御部３ａがウェハＷの装着された装着部４１−１〜４１−７に対応するロッド５２を後退させ、空の装着部４１−８〜４１−１２に対応するロッド５２を進出させる。
【００６８】
すなわち、制御部３ａは、ウェハＷが装着された装着部４１−１〜４１−７に対応するシャッタ５３をビームＬの遮断が不可能な位置へ移動させ、空の装着部４１−８〜４１−１２に対応するシャッタ５３をビームＬの遮断が可能な位置へ移動させて装着部４１とともに移動させる。
【００６９】
これにより、図８Ａに示すように、ウェハＷの装着された装着部４１−１〜４１−７が照射領域Ｒへ進入した場合には、装着部４１−１〜４１−７へ装着されたウェハＷへビームＬが照射されてイオンの注入が行われる。
【００７０】
一方、図８Ｂに示すように、空の装着部４１−８〜４１−１２が照射領域Ｒへ進入した場合には、シャッタ５３によってビームＬが遮断されるため、ビームＬの照射による空の装着部４１−８〜４１−１２の劣化を防止することができる。
【００７１】
したがって、本実施形態に係るイオン注入装置１ａによれば、空の装着部４１−８〜４１−１２へダミーウェハを装着しなくても、ビームＬの照射による空の装着部４１−８〜４１−１２の劣化を防止することができる。
【００７２】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について、図９〜図１１Ｄを用いて説明する。図９は、第３の実施形態に係るイオン注入装置１ｂを示す模式図であり、図１０は、第３の実施形態に係るイオン注入装置１ｂの遮断機構を示す平面図である。
【００７３】
また、図１１Ａ〜図１１Ｄは、第３の実施形態に係るイオン注入装置１ｂの動作を示す図である。なお、図９〜図１１Ｄでは、図１、図２および図６に示す構成要素と同様の構成要素に対して同一の符号を付している。
【００７４】
図９に示すように、本実施形態に係るイオン注入装置１ｂは、処理部２ｂが遮断機構５とは構成が異なる遮断機構６を備えた点、および制御部３ｂの制御内容が第２の実施形態に係るイオン注入装置１ａと異なる。
【００７５】
このため、以下では、遮断機構６の構成および制御部３ｂの制御内容について説明する。なお、処理ステージ４ａは、第２の実施形態と同様に、円盤状のディスク部４０と、ディスク部４０の外周（円周）に沿って設けられた１２枚の装着部４１を備える。
【００７６】
遮断機構６は、図９および図１０に示すように、ディスク部４０の回転軸４５と同じ軸を中心に回転軸４５の内側で回転する遮断機構６用の回転軸４７の先端からディスク部４０の径方向へ伸延する１本のロッド６１と、ロッド６１の先端に設けられたシャッタ６２とを備える。
【００７７】
以下では、便宜上、ディスク部４０の回転軸４５を「外軸４５」と記載し、遮断機構６用の回転軸４７を「内軸４７」と記載する。これら外軸４５および内軸４７は、制御部３ｂがディスク駆動部４６ｂの動作を制御することにより、それぞれ個別に回転制御される。
【００７８】
すなわち、ディスク駆動部４６ｂは、内部に外軸４５を駆動するモータと、内軸４７を駆動するモータとを備え、制御部３ｂの制御に従って各モータを個別に動作させることにより、外軸４５および内軸４７の回転、停止、回転速度の調整を行う。
【００７９】
また、シャッタ６２は、径が装着部４１と略同一の円盤状をしている。そして、シャッタ６２の盤面は、内軸４７の回転に伴うロッド６１の回転位置によって、１２枚の装着部４１のうちいずれか１枚の装着部４１の盤面と対向状態となる。
【００８０】
すなわち、シャッタ６２は、照射領域Ｒ内において、盤面がいずれかの装着部４１の盤面と対向状態となった場合に、シャッタ６２と対向状態にある装着部４１へ照射されるビームＬを遮断する遮断部として機能する。
【００８１】
かかるシャッタ６２は、図７に示すシャッタ５３と同様に、例えば、Ｃ（カーボン）、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）あるいは、これらを含有する化合物、合金等のように、ビームＬが照射されてもスパッタリング現象が発生し難く、耐熱性を備えた材料によって構成される。
【００８２】
ここで、本実施形態に係るイオン注入装置１ｂの動作について説明する。ここでは、処理対象のウェハＷが７枚であり、装着部４１−１〜４１−７へウェハＷが装着され、装着部４１−８〜４１−１２へウェハＷが装着されなかった場合について説明する。
【００８３】
かかる場合、イオン注入装置１ｂでは、ビームＬを照射する前に制御部３ｂが内軸４７を回転させる。そして、図１１Ａに示すように、制御部３ｂは、連続する空の装着部４１−８〜４１−１２のうち、ディスク部４０の回転により最も早く照射領域Ｒへ進入する装着部４１−１２とシャッタ６２とを対向状態とする。
【００８４】
続いて、ビームＬの照射が開始されると、制御部３ｂは、内軸４７および外軸４５を同一の回転速度で回転させることにより、シャッタ６２と装着部４１−１２との対向状態を保持しながらシャッタ６２およびディスク部４０を回転させる。
【００８５】
その後、図１１Ｂに示すように、シャッタ６２が照射領域Ｒまで移動すると、制御部３ｂは、内軸４７の回転を停止させ、照射領域Ｒ内でシャッタ６２を停止させる。このとき、制御部３ｂは、外軸４５の回転を継続させる。
【００８６】
そして、図１１Ｃに示すように、制御部３ｂは、連続する空の装着部４１−８〜４１−１２の列における進行方向後尾にあたる装着部４１−８が照射領域Ｒへ移動するまで、シャッタ６２の停止を継続させる。
【００８７】
すなわち、制御部３ｂは、連続する空の装着部４１−８〜４１−１２の列が照射領域Ｒを移動する期間、照射領域Ｒを移動する装着部４１−８〜４１−１２に対してビームＬを遮断可能な位置にシャッタ６２を停止させる。
【００８８】
これにより、本実施形態に係るイオン注入装置１ｂでは、空の装着部４１−８〜４１−１２へビームＬが照射されることを防止することができるため、空の装着部４１−８〜４１−１２がビームＬの照射によって劣化することを防止することができる。
【００８９】
したがって、本実施形態に係るイオン注入装置１ｂによれば、空の装着部４１−８〜４１−１２へダミーウェハを装着しなくても、ビームＬの照射による空の装着部４１−８〜４１−１２の劣化を防止することができる。
【００９０】
続いて、制御部３ｂは、照射領域Ｒへ次に移動する装着部４１−７へウェハＷが装着されていた場合に、照射領域Ｒを移動中の装着部４１−８とともに照射領域Ｒからシャッタ６２を移動させる。
【００９１】
その後、図１１Ｄに示すように、制御部３ｂは、内軸４７を外軸４５よりも高い回転速度で回転させる。そして、制御部３ｂは、連続する空の装着部４１−８〜４１−１２の列における進行方向先頭にあたる装着部４１−１２が、次回、照射領域Ｒへ進入するまでに、シャッタ６２を装着部４１−１２と対向する位置まで移動させる。
【００９２】
以後、制御部３ｂは、図１１Ａ〜図１１Ｄを用いて説明したシャッタ６２の回転および停止を繰り返しながらディスク部４０を回転させてイオンの注入処理を行う。これにより、本実施形態に係るイオン注入装置１ｂでは、連続する空の装着部４１−８〜４１−１２の列が、次回以降、照射領域Ｒを通過する場合に、空の装着部４１−８〜４１−１２へビームＬが照射されることを防止することができる。
【００９３】
なお、上記した各実施形態では、各装着部４１が円軌道を周回移動または往復移動しながら照射領域Ｒへ順次移動する場合について説明したが、各装着部４１が移動する軌道は、円軌道に限定するものではない。
【００９４】
例えば、実施形態に係るイオン注入装置は、装着部４１が円以外の周回軌道を周回移動または往復移動して、照射領域Ｒへ順次移動するように構成されてもよい。また、実施形態に係るイオン注入装置は、一直線上に並んだ複数の装着部４１が直線上を往復移動して、照射領域Ｒへ順次移動するように構成されてもよい。
【００９５】
また、第２の実施形態および第３の実施形態では、シャッタ５３，６２が装着部４１とともに回転する場合について説明したが、シャッタの構成は、これに限定するものではない。
【００９６】
例えば、実施形態に係るイオン注入装置は、イオンビームＬを遮断する位置と、遮断しない位置とに変位するシャッタを設け、空の装着部４１が照射領域Ｒへ進入する場合に、イオンビームＬを遮断する位置へシャッタを変位させるように構成してもよい。
【００９７】
かかる場合、シャッタは、イオビームＬの上流側に設けることが望ましい。例えば、図１におけるアナライザ２３と加速器２４との間、または、引出し電極２２とアナライザ２３との間へ設ける。これにより、イオンビームＬを遮断する遮断機構の構成を簡略化することが可能となるため、イオン注入装置のコストをさらに低減することができる。
【００９８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９９】
１，１ａ，１ｂ イオン注入装置、 ２，２ａ,２ｂ 処理部、 ２０ 筐体、 ２１ イオン源、 ２２ 引出し電極、 ２３ アナライザ、 ２４ 加速器、 ３，３ａ，３ｂ 制御部、 ４,４ａ 処理ステージ、 ４０ ディスク部、 ４１（４１−１〜４１−１２） 装着部、 ４２ シリコンラバー、 ４３ 支持体、 ４４ 支持体駆動部、 ４５ 回転軸（外軸）、 ４５ａ 回転軸、 ４７ 回転軸（内軸）、 ４６，４６ｂ ディスク駆動部、 ５，６ 遮断機構、 ５１ ロッド駆動部、 ５２,６１ ロッド、 ５３，６２ シャッタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハへイオンビームを照射して該ウェハへイオンを注入するイオン注入部と、
ウェハをそれぞれ装着可能に構成され、前記イオンビームが照射される照射領域へ順次移動可能な複数の装着部と、
ウェハが装着されない前記装着部を前記イオンビームが照射されない位置まで傾斜させる傾斜機構と
を備えたことを特徴とするイオン注入装置。
【請求項２】
ウェハが装着された連続する前記装着部の列が前記照射領域を移動する期間、該装着部の列を所定の移動速度で移動させた後に移動方向を反転させ、該装着部の列が前記照射領域へ再度移動するまでに、該装着部の列の移動速度を前記所定の移動速度まで上昇させる移動速度制御部
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。
【請求項３】
ウェハへイオンビームを照射して該ウェハへイオンを注入するイオン注入部と、
ウェハをそれぞれ装着可能に構成され、前記イオンビームが照射される照射領域へ順次移動可能な複数の装着部と、
前記装着部にそれぞれ対応して設けられ、前記イオンビームを遮断する遮断部と、
ウェハが装着された前記装着部に対応する前記遮断部を前記イオンビームの遮断が不可能な位置へ移動させ、ウェハが装着されない前記装着部に対応する前記遮断部を前記イオンビームの遮断が可能な位置へ移動させて該装着部とともに移動させる遮断部移動機構と
を備えたことを特徴とするイオン注入装置。
【請求項４】
ウェハへイオンビームを照射して該ウェハへイオンを注入するイオン注入部と、
ウェハをそれぞれ装着可能に構成され、前記イオンビームが照射される照射領域へ順次移動可能な複数の装着部と、
前記イオンビームを遮断する遮断部と、
ウェハが装着されない連続する前記装着部の列が前記照射領域を移動する期間、前記照射領域を移動する前記装着部に対してイオンビームを遮断可能な位置に前記遮断部を停止させ、前記照射領域へ次に移動する前記装着部へウェハが装着されていた場合に、前記照射領域を移動中の前記装着部とともに前記照射領域から前記遮断部を移動させる遮断部移動機構と
を備えたことを特徴とするイオン注入装置。
【請求項５】
ウェハへイオンビームを照射して該ウェハへイオンを注入するイオン注入部によって前記イオンビームが照射される照射領域へ、ウェハがそれぞれ装着される複数の装着部を順次移動させる移動工程と、
ウェハが装着されない前記装着部を前記イオンビームが照射されない位置まで傾斜させる傾斜工程と
を含むことを特徴とするイオン注入方法。
【請求項１】
ウェハへイオンビームを照射して該ウェハへイオンを注入するイオン注入部と、
ウェハをそれぞれ装着可能に構成され、前記イオンビームが照射される照射領域へ順次移動可能な複数の装着部と、
ウェハが装着されない前記装着部を前記イオンビームが照射されない位置まで傾斜させる傾斜機構と
を備えたことを特徴とするイオン注入装置。
【請求項２】
ウェハが装着された連続する前記装着部の列が前記照射領域を移動する期間、該装着部の列を所定の移動速度で移動させた後に移動方向を反転させ、該装着部の列が前記照射領域へ再度移動するまでに、該装着部の列の移動速度を前記所定の移動速度まで上昇させる移動速度制御部
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。
【請求項３】
ウェハへイオンビームを照射して該ウェハへイオンを注入するイオン注入部と、
ウェハをそれぞれ装着可能に構成され、前記イオンビームが照射される照射領域へ順次移動可能な複数の装着部と、
前記装着部にそれぞれ対応して設けられ、前記イオンビームを遮断する遮断部と、
ウェハが装着された前記装着部に対応する前記遮断部を前記イオンビームの遮断が不可能な位置へ移動させ、ウェハが装着されない前記装着部に対応する前記遮断部を前記イオンビームの遮断が可能な位置へ移動させて該装着部とともに移動させる遮断部移動機構と
を備えたことを特徴とするイオン注入装置。
【請求項４】
ウェハへイオンビームを照射して該ウェハへイオンを注入するイオン注入部と、
ウェハをそれぞれ装着可能に構成され、前記イオンビームが照射される照射領域へ順次移動可能な複数の装着部と、
前記イオンビームを遮断する遮断部と、
ウェハが装着されない連続する前記装着部の列が前記照射領域を移動する期間、前記照射領域を移動する前記装着部に対してイオンビームを遮断可能な位置に前記遮断部を停止させ、前記照射領域へ次に移動する前記装着部へウェハが装着されていた場合に、前記照射領域を移動中の前記装着部とともに前記照射領域から前記遮断部を移動させる遮断部移動機構と
を備えたことを特徴とするイオン注入装置。
【請求項５】
ウェハへイオンビームを照射して該ウェハへイオンを注入するイオン注入部によって前記イオンビームが照射される照射領域へ、ウェハがそれぞれ装着される複数の装着部を順次移動させる移動工程と、
ウェハが装着されない前記装着部を前記イオンビームが照射されない位置まで傾斜させる傾斜工程と
を含むことを特徴とするイオン注入方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１１Ｄ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１１Ｄ】
【公開番号】特開２０１３−１６３１８（Ｐ２０１３−１６３１８Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４７４４９（Ｐ２０１１−１４７４４９）
【出願日】平成２３年７月１日（２０１１．７．１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１日（２０１１．７．１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]