JP2002176094A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディスクに固定された半導体ウエハに対し、
ディスクを回転させながら不純物注入を行う半導体製造
装置において、ディスクの回転による遠心力によって半
導体ウエハがフィンガ等に衝突する場合であっても、そ
の衝突によるフィンガ等の変形を最小限に抑え、不純物
の注入中にディスクから半導体ウエハが外れてしまうこ
とを防止する。 【解決手段】 切り込み部を有しない略長方形の板を円
弧状に湾曲させることによって構成されるフェンス２２
ａ及びフィンガ２２ｂによって、半導体ウエハ３０を外
周側面方向から保持することにより、半導体ウエハ３０
をディスク２２に固定し、ディスク２２を回転させなが
ら、半導体ウエハ３０へのイオン注入を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハにイ
オン化した不純物を注入する半導体製造装置に関し、特
に、半導体ウエハを回転させながらイオン化した不純物
の注入を行う半導体製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハにイオン化した不純物を注
入する方法の１つとして、チャンバー内に設置されたデ
ィスクに複数枚の半導体ウエハを固定し、そのディスク
の回転によって、そのディスクに固定された半導体ウエ
ハを回転させ、その回転状態の半導体ウエハに対し、イ
オン化した不純物のビームを走査させる方法がある。こ
の方法では、各半導体ウエハのイオン注入面に対し、均
等に不純物を注入することが可能となるため、特性が安
定した高い品質の半導体装置を製造することが可能とな
る。

【０００３】図９は、このように半導体ウエハに不純物
を注入する際、その半導体ウエハをディスクに固定する
様子を示した断面図である。ディスク１１０の上面に
は、半導体ウエハ１００を配置するウエハペデスタル１
１１が設けられ、さらに、ウエハペデスタル１１１の上
面に配置された半導体ウエハ１００を側面から保持する
フェンス１１２及びフィンガ１１３が設けられる。ウエ
ハペデスタル１１１上に配置された半導体ウエハ１００
は、その外周側面をフェンス１１２及びフィンガ１１３
によって挟み込まれ、固定される。

【０００４】図１０は、このように半導体ウエハ１００
を固定するフィンガ１１３の外観構成を示した斜視図で
ある。図１０に示すように、フィンガ１１３は、複数の
切り込み部１１３ａ〜１１３ｃを有する板を、半導体ウ
エハ１００の外周形状に沿うように湾曲させた形状を有
しており、この湾曲部の内側面によって半導体ウエハ１
００を外周側面から保持する。なお、フェンス１１２
も、フィンガ１１３と同様、複数の切り込み部を有する
板を、半導体ウエハ１００の外周形状に沿うように湾曲
させた形状を有しており、この湾曲部の内側面によって
半導体ウエハ１００を外周側面から保持する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、フェンス１１
２及びフィンガ１１３による半導体ウエハ１００の固定
が十分でないままディスク１１０を回転させた場合、そ
の遠心力によって半導体ウエハ１００がウエハペデスタ
ル１１１上を移動してフェンス１１２及びフィンガ１１
３に衝突し、その衝撃によってフィンガ１１３等が変形
してしまうという問題点がある。このようなフィンガ１
１３等の変形が進むと、半導体ウエハ１００をディスク
１１０に十分固定できなくなり、ディスク１１０の回転
中に、ディスク１１０から半導体ウエハ１００が外れ、
外れた半導体ウエハ１００がチャンバー内で粉々になっ
てしまう。チャンバー内で粉々になった半導体ウエハ１
００の破片は、そのチャンバー内に配置された他の半導
体ウエハに付着することとなり、これにより、破片が付
着した他の半導体ウエハへの注入ドーズ量が変化し、そ
の半導体ウエハの生産プロセスに悪影響を及ぼしてしま
う。また、破片の他の半導体ウエハへのヒットにより、
その半導体ウエハのカケ、割れ等の２次的不良も生じて
しまう。さらに、一旦、チャンバー内に飛散した破片を
除去し、装置を正常状態に復帰させるためには、多大な
労力を要する。

【０００６】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、ディスクの回転による遠心力によって半導体
ウエハがフィンガ等に衝突する場合であっても、その衝
突によるフィンガ等の変形を最小限に抑え、不純物の注
入中にディスクから半導体ウエハが外れてしまうことを
防止することが可能な半導体製造装置を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、半導体ウエハにイオン化した不純物を注
入する半導体製造装置において、前記不純物の注入時に
前記半導体ウエハを回転させるディスクと、切り込み部
を有しない略長方形の板を円弧状に湾曲させることによ
って構成され、前記半導体ウエハを外周側面方向から保
持することにより、前記半導体ウエハを前記ディスクに
固定するウエハストッパーとを有することを特徴とする
半導体製造装置が提供される。

【０００８】ここで、ディスクは、不純物を半導体ウエ
ハに注入する際、半導体ウエハを回転させ、ウエハスト
ッパーは、半導体ウエハを外周側面方向から保持するこ
とにより、半導体ウエハをディスクに固定する。

【０００９】また、本発明における半導体製造装置にお
いて、好ましくは、ウエハストッパーは、１．０〜１．
５ｍｍの厚みに構成される。また、本発明における半導
体製造装置において、好ましくは、ウエハストッパー
は、１．１〜１．３ｍｍの厚みに構成される。

【００１０】また、本発明における半導体製造装置にお
いて、好ましくは、ウエハストッパーは、ディスクの回
転面と略垂直にディスクに取り付けられ、半導体ウエハ
をディスクの回転面と略平行に固定する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図２は、本形態における半導体製
造装置１の全体構成を例示した平面図である。

【００１２】半導体製造装置１は、半導体ウエハ３０へ
のイオン注入を行う超高エネルギーインプラ装置であ
り、主に、プロセスチャンバ２０に半導体ウエハ３０を
配置するウエハハンドラー１０、及び半導体ウエハ３０
のイオン注入が行われるプロセスチャンバ２０によって
構成されている。

【００１３】ウエハハンドラー１０は、主に、イオン注
入対象となる複数の半導体ウエハ３０が装填されたウエ
ハカセット１１ａ〜１３ａをセットするロードロック１
１〜１３、及びロードロック１１〜１３から取り出した
半導体ウエハ３０をプロセスチャンバ２０内まで適切に
移動させるオリエントペデスタル１５ａ、１５ｂ、ロボ
ットアーム１５ｃを収納するトランスファチャンバ１５
によって構成され、ロードロック１１〜１３とトランス
ファチャンバ１５とはロードロック仕切用バルブ１１ｂ
〜１３ｂによって、トランスファチャンバ１５とプロセ
スチャンバ２０とはプロセスチャンバ仕切用バルブ２１
によってそれぞれ仕切られている。

【００１４】図３は、ロードロック１１の構成を示した
正面図である。ロードロック１１は、主に、ウエハカセ
ット１１ａが取り付けられ、半導体ウエハ３０供給時に
ウエハカセット１１ａを上下させるエレベータ１１ｃ、
ロードロック１１内を大気状態にする際にロードロック
１１内に注入する窒素ガスの気流を分散させるベントバ
ックル１１ｄ、及びロードロック１１内を外気から遮断
するドア１１ｅによって構成されている。なお、ここで
は説明を省略するが、ロードロック１２、１３について
も、ロードロック１１と同様な構成となる。

【００１５】図４は、トランスファチャンバ１５の構成
を示した平面図である。上述のように、トランスファチ
ャンバ１５は、主に、半導体ウエハ３０の運搬を行うロ
ボットアーム１５ｃ、及び半導体ウエハ３０を適切な向
きに配置するオリエントペデスタル１５ａ、１５ｂによ
って構成され、ロボットアーム１５ｃ及びオリエントペ
デスタル１５ａ、１５ｂは、図示していない制御装置の
指示に従い、ロードロック１１〜１３内に供給された半
導体ウエハ３０を適切な配置でプロセスチャンバ２０内
に供給する。

【００１６】図５及び図６は、オリエントペデスタル１
５ａの詳細構成を示した断面図である。オリエントペデ
スタル１５ａは、主に、ロボットアーム１５ｃによって
搬送された半導体ウエハ３０の向きを検出するオリエン
トセンストランスミッタ１５ａｂ、オリエントセンスデ
ィテクタ１５ａｃ、及び半導体ウエハ３０を適切な向き
に回転させるオリエントペデスタル１５ａａによって構
成されている。なお、ここでは説明を省略するが、オリ
エントペデスタル１５ｂについても、オリエントペデス
タル１５ａと同様な構成となる。

【００１７】図１及び図７は、プロセスチャンバ２０内
の詳細構成を示した図である。図７に示すように、プロ
セスチャンバ２０内には、イオン注入される半導体ウエ
ハ３０が複数取り付けられる円盤上のディスク２２、半
導体ウエハ３０へのイオン注入時にディスク２２を回転
させるスキャンドライブバケット２５、及びイオン注入
時におけるディスク２２の位置を移動させるスキッドシ
ャフト２４が設けられる。

【００１８】図１の（ａ）は、図７におけるＩ部の拡大
断面図であり、図１の（ｂ）は、フィンガ２２ｂの拡大
斜視図である。図１に示すように、半導体製造装置１
は、不純物の注入時に半導体ウエハを回転させるディス
ク２２、半導体ウエハ３０が配置されるウエハペデスタ
ル２２ｃ、切り込み部を有しない略長方形の板を円弧状
に湾曲させることによって構成され、半導体ウエハ３０
を外周側面方向から保持することにより、半導体ウエハ
３０をディスク２２に固定するウエハストッパーである
フェンス２２ａ、フィンガ２２ｂ、及びウエハペデスタ
ル２２ｃ上に半導体ウエハ３０が搬送されたことを検出
するウエハセンサ２３ｂ、フィンガ２２ｂをＡ方向（半
導体ウエハ３０の外周側面方向）に移動させるフィンガ
アクチュエータ２３ｃ、ロボットアーム１５ｃによって
搬送された半導体ウエハ３０を一旦持ち上げ、持ち上げ
た半導体ウエハ３０をウエアペデスタル２２ｃ上に配置
するウエハリフタピン２３ａによって構成されるウエハ
リフタアセンブリ２３を有している。ここで、フェンス
２２ａ及びフィンガ２２ｂは、ディスク２２の回転面と
略垂直に、ディスク２２に取り付けられ、半導体ウエハ
３０をディスク２２の回転面と略平行に固定する。

【００１９】図１の（ｂ）は、フィンガ２２ｂの外観を
示した斜視図である。図１の（ｂ）に示すように、フィ
ンガ２２ｂは、切り込み部を有しない一定の厚みを有す
る略長方形の板を円弧状に湾曲させることによって構成
され、その両脇にフィンガ２２ｂを取り付けるための取
り付け穴２２ｂａ、２２ｂｂを有している。

【００２０】フィンガ２２ｂの材質としては、半導体ウ
エハ３０を十分強固に固定できるだけの機械的強度を有
し、材料成分の半導体ウエハ３０への混入問題が少な
く、低コストな材料であれば、アルミニュウム等、特に
制限なく使用することができる。

【００２１】また、フィンガ２２ｂの機械的強度向上の
ため、フィンガ２２ｂの厚みは、従来構成のものに比
べ、厚めに構成することが望ましいが、フィンガ２２ｂ
の厚みが厚くなりすぎると、半導体ウエハ３０へのイオ
ン注入時に、イオンビームがフィンガ２２ｂにヒットす
る確立が高くなり、このイオンビームのヒットに起因す
るフィンガ２２ｂ材料の半導体ウエハ３０へ混入問題が
発生する確率が高くなる。そのため、フィンガ２２ｂの
厚みは、１．０〜１．５ｍｍ程度に構成されることが望
ましく、また１．１〜１．３ｍｍに構成されることがよ
り望ましい。

【００２２】なお、ここでは説明省略するが、フェンス
２２ａについてもフィンガ２２ｂと同様な構成とする。
このようにフェンス２２ａ及びフィンガ２２ｂに切り込
み部を設けず、フィンガ２２ｂの肉厚を厚く構成するこ
とにより、フェンス２２ａ及びフィンガ２２ｂの機械的
強度を向上させることが可能となる。

【００２３】次に、図１〜図７を用い、半導体製造装置
１の一連の動作について説明する。まず、作業者によっ
て、半導体ウエハ３０が装填されたウエハカセット１１
ａが、ロードロック１１内のエレベータ１１ｃ上に取り
付けられる。この際、ドア１１ｅは開かれた状態に、ロ
ードロック仕切用バルブ１１ｂは閉じられた状態になっ
ており、これにより、トランスファチャンバ１５内は真
空状態に、ロードロック１１は大気状態に保たれてい
る。

【００２４】ウエハカセット１１ａがエレベータ１１ｃ
上に取り付けられると、ドア１１ｅがＣ方向にスライド
することによって閉じられ、その後、ロードロック１１
内の真空度をトランスファチャンバ１５内と同程度まで
上げてゆく。ロードロック１１内の真空度がトランスフ
ァチャンバ１５内の真空度と同程度にまで達すると、次
に、ロードロック仕切用バルブ１１ｂが開かれ、ロボッ
トアーム１５ｃによるウエハカセット１１ａからの半導
体ウエハ３０の搬出が行われる。この半導体ウエハ３０
の搬出は、エレベータ１１ｃを、ウエハカセット１１ａ
から取り出す半導体ウエハ３０がロードロック仕切用バ
ルブ１１ｂの位置に達するまで上昇させ、ロードロック
仕切用バルブ１１ｂの位置にまで達した半導体ウエハ３
０をロボットアーム１５ｃによって取り出すことによっ
て行われ、このように取り出された半導体ウエハ３０
は、その向きを適切な方向に配置するため、オリエント
ペデスタル１５ａ上に搬送される。

【００２５】ロボットアーム１５ｃによって半導体ウエ
ハ３０がオリエントペデスタル１５ａ上に搬送される
と、オリエントペデスタル１５ａａは、図５に示すよう
にＤ方向に上昇し、ロボットアーム１５ｃによって搬送
された半導体ウエハ３０を図６に示すように持ち上げ
る。

【００２６】オリエントペデスタル１５ａａによって持
ち上げられた半導体ウエハ３０は、オリエントセンスト
ランスミッタ１５ａｂから出力されたオリエントセンス
ビーム１５ａｄをオリエントセンスディテクタ１５ａｃ
によって検出することにより、その向きが適切であるか
否かが判断される。ここで、半導体ウエハ３０の向きが
適切でないと判断された場合、オリエントペデスタル１
５ａａによって持ち上げられた半導体ウエハ３０は、オ
リエントペデスタル１５ａａのＥ方向の回転によって適
切な向きに配置される。半導体ウエハ３０の向きが適切
に配置されると、次に、オリエントペデスタル１５ａａ
がＦ方向に下降し、半導体ウエハ３０をロボットアーム
１５ｃ上に配置する。

【００２７】半導体ウエハ３０がロボットアーム１５ｃ
上に適切な向きで配置されると、次に、プロセスチャン
バ仕切用バルブ２１が開けられ、ロボットアーム１５ｃ
上に配置された半導体ウエハ３０は、プロセスチャンバ
２０内のディスク２２に搬送される。

【００２８】なお、以上の説明では、ロードロック１１
にセットされたウエハカセット１１ａから搬出した半導
体ウエハ３０を、オリエントペデスタル１５ａにおいて
適切な向きに配置し、プロセスチャンバ２０内に搬送す
る流れを示したが、ロードロック１２、１３にセットさ
れたウエハカセット１２ａ、１３ａから半導体ウエハ３
０を搬出することとしてもよく、また、搬出した半導体
ウエハ３０をオリエントペデスタル１５ｂにおいて適切
な向きに配置することとしてもよい。

【００２９】図８は、ディスク２２に半導体ウエハ３０
が搬送される様子を示した断面図である。ロボットアー
ム１５ｃによってウエハペデスタル２２ｃの上部まで搬
送された半導体ウエハ３０は、ウエハセンサ２３ｂによ
って検出される。ウエハセンサ２３ｂによって半導体ウ
エハ３０がウエハペデスタル２２ｃ上に配置されたこと
が検出されると、ウエハリフタアセンブリ２３はＧ方向
に上昇し、ウエハリフタピン２３ａによってロボットア
ーム１５ｃ上に配置された半導体ウエハ３０を持ち上げ
る。半導体ウエハ３０が持ち上げられると、次に、ロボ
ットアーム１５ｃがウエハペデスタル２２ｃ上から移動
し、その後、ウエハリフタアセンブリ２３をＧ方向に下
降させることにより、ウエハリフタピン２３ａによって
持ち上げられていた半導体ウエハ３０をウエハペデスタ
ル２２ｃ上に配置する。

【００３０】半導体ウエハ３０がウエハペデスタル２２
ｃ上に配置されると、フィンガアクチュエータ２３ｃの
駆動により、フィンガ２２ｂをＡ方向に移動させ、ウエ
ハペデスタル２２ｃ上に配置された半導体ウエハ３０
を、フェンス２２ａとフィンガ２２ｂとによって外周側
面方向から挟み込んで固定する。

【００３１】このように、順次半導体ウエハ３０をディ
スク２２上に固定していき、所定数の半導体ウエハ３０
がディスク２２上に固定されると、次に、プロセスチャ
ンバ仕切用バルブ２１が閉じられ、ディスク２２上に固
定された半導体ウエハ３０へのイオン注入が行われる。

【００３２】図７に示すように、半導体ウエハ３０への
イオン注入は、スキャンドライブバケット２５をＨ方向
に移動させながら、半導体ウエハ３０が固定されたディ
スク２２を回転させ、入射イオンビーム２６をディスク
２２に固定された半導体ウエハ３０にスキャン照射する
ことによって行われる。ここで、前述したように、本形
態におけるフェンス２２ａ及びフィンガ２２ｂは、切り
込み部を有さず、なおかつ、肉厚が厚く構成されてい
る。そのため、本形態におけるフェンス２２ａ及びフィ
ンガ２２ｂの機械的強度は、従来構成に比べ飛躍的に向
上しており、例え、フェンス２２ａ及びフィンガ２２ｂ
による半導体ウエハ３０の固定が十分でないままディス
ク２２を回転させた場合であっても、その遠心力による
半導体ウエハ３０の衝突によって、フェンス２２ａ及び
フィンガ２２ｂが変形してしまう事態を低減させること
ができ、これらの変形により、イオン注入中にディスク
２２から半導体ウエハ３０が外れてしまうことを防止す
ることができる。

【００３３】このように、本形態では、切り込み部を有
しない略長方形の板を円弧状に湾曲させることによって
構成されるフェンス２２ａ及びフィンガ２２ｂによっ
て、半導体ウエハ３０を外周側面方向から保持すること
により、半導体ウエハ３０をディスク２２に固定し、デ
ィスク２２を回転させながら、半導体ウエハ３０へのイ
オン注入を行うこととしたため、半導体ウエハ３０の固
定が十分でなく、ディスク２２の回転による遠心力によ
って半導体ウエハ３０がフィンガ２２ｂ等に衝突する場
合であっても、その衝突によるフィンガ２２ｂ等の変形
を最小限に抑えることができ、不純物の注入中にディス
ク２２から半導体ウエハ３０が外れてしまうことを防止
することが可能となる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、切り込
み部を有しない略長方形の板を円弧状に湾曲させること
によって構成されるウエハストッパーにより、半導体ウ
エハをディスクに固定し、ディスクを回転させながら、
半導体ウエハへのイオン注入を行うこととしたため、半
導体ウエハの固定が十分でなく、ディスクの回転による
遠心力によって半導体ウエハがウエハストッパーに衝突
する場合であっても、その衝突によるウエハストッパー
の変形を最小限に抑えることができ、不純物の注入中に
ディスクから半導体ウエハが外れてしまうことを防止す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】半導体製造装置におけるプロセスチャンバ内の
詳細構成を示した図である。

【図２】半導体製造装置の全体構成を例示した平面図で
ある。

【図３】ロードロックの構成を示した正面図である。

【図４】トランスファチャンバの構成を示した平面図で
ある。

【図５】オリエントペデスタルの詳細構成を示した断面
図である。

【図６】オリエントペデスタルの詳細構成を示した断面
図である。

【図７】プロセスチャンバ内の詳細構成を示した図であ
る。

【図８】ディスクに半導体ウエハが搬送される様子を示
した断面図である。

【図９】半導体ウエハに不純物を注入する際、その半導
体ウエハをディスクに固定する様子を示した断面図であ
る。

【図１０】半導体ウエハを固定するフィンガの外観構成
を示した斜視図である。

【符号の説明】

１…半導体装置、２２…ディスク、２２ａ…フェンス、
２２ｂ…フィンガ、３０…半導体ウエハ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウエハにイオン化した不純物を注
   入する半導体製造装置において、 前記不純物の注入時に前記半導体ウエハを回転させるデ
   ィスクと、 切り込み部を有しない略長方形の板を円弧状に湾曲させ
   ることによって構成され、前記半導体ウエハを外周側面
   方向から保持することにより、前記半導体ウエハを前記
   ディスクに固定するウエハストッパーと、 を有することを特徴とする半導体製造装置。
2. 【請求項２】 前記ウエハストッパーは、１．０〜１．
   ５ｍｍの厚みに構成されることを特徴とする請求項１記
   載の半導体製造装置。
3. 【請求項３】 前記ウエハストッパーは、１．１〜１．
   ３ｍｍの厚みに構成されることを特徴とする請求項１記
   載の半導体製造装置。
4. 【請求項４】 前記ウエハストッパーは、前記ディスク
   の回転面と略垂直に、前記ディスクに取り付けられ、前
   記半導体ウエハを前記ディスクの回転面と略平行に固定
   することを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。