JP2019032940A - イオン注入装置 - Google Patents

Abstract

【課題】注入処理室内でのウェハ検査工程の長期信頼性を高める。【解決手段】イオン注入装置１０は、ウェハＷへのイオンビーム照射がなされる注入処理室１６と、注入処理室１６内を所定のビーム軌道に沿って進行するイオンビームＢを提供するビームライン装置１４と、注入処理室１６内に露出しうる露出面を有する光学部材を介してウェハＷを光学的に検査する検査装置６０と、注入処理室１６内のビーム軌道上に配置可能であるためにイオンビームの衝突により汚染物質の発生源となりうるビーム衝突箇所と光学部材の露出面との間の位置であって、検査装置６０の光軸上を避けた位置に設けられる遮蔽部材と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、イオン注入装置に関する。

半導体製造工程では、真空容器内に設けられたホルダ（プラテン）に保持された基板（半導体ウェハ）に対してイオンビームを照射する「イオン注入処理」がなされる。このようなイオン注入処理の精度向上を目的として、真空容器内のウェハの位置や回転角度を撮像装置により撮像して画像処理を行うことにより検出する検査装置が用いられる。検査装置は、例えば真空容器外に設けられ、真空容器の天井に設けられる窓板を介して真空容器内のウェハを撮像する（特許文献１参照）。

特開２０１０−９２６１９号公報

イオン注入処理が実行される真空容器（注入処理室ともいう）の内壁には、装置の運転に伴って汚れが付着する。その結果、検査装置用の窓板にも汚れが付着し、窓板の汚れにより検査精度が悪化し、ウェハ検査工程の信頼性が低下するおそれがある。検査精度を維持するためには、定期的に窓板の汚れを除去する、または、窓板自体を交換する等のメンテナンスが発生する。メンテナンス中は装置を使用できないため、装置のスループット向上の観点から、メンテナンス頻度をできるだけ少なくすることが好ましい。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、注入処理室内でのウェハ検査工程の長期信頼性を高める技術を提供することにある。

本発明のある態様のイオン注入装置は、ウェハへのイオンビーム照射がなされる注入処理室と、注入処理室内を所定のビーム軌道に沿って進行するイオンビームを提供するビームライン装置と、注入処理室内に露出しうる露出面を有する光学部材を介してウェハを光学的に検査する検査装置と、注入処理室内のビーム軌道上に配置可能であるためにイオンビームの衝突により汚染物質の発生源となりうるビーム衝突箇所と光学部材の露出面との間の位置であって、検査装置の光軸上を避けた位置に設けられる遮蔽部材と、を備える。

なお、以上の構成要素の任意の組合せや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、注入処理室内でのウェハ検査工程の長期信頼性を向上できる。

実施の形態に係るイオン注入装置の概略構成を示す上面図である。 注入処理中のイオン注入装置の概略構成を示す側面図である。 ウェハ検査中のイオン注入装置の概略構成を示す側面図である。 注入処理室内のビーム衝突箇所を模式的に示す側面図である。 図５（ａ）−（ｆ）は、撮像用遮蔽部材の構成を概略的に示す断面図である。 変形例に係る注入処理室の概略構成を示す側面図である。 別の変形例に係る注入処理室の概略構成を示す側面図である。 さらに別の変形例に係る注入処理室の概略構成を示す側面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。

図１は、実施の形態に係るイオン注入装置１０を概略的に示す上面図である。図２及び図３は、イオン注入装置１０の概略構成を示す側面図である。詳細は後述するが、図２は注入処理中の状態を模式的に示し、図３はウェハ検査中の状態を模式的に示す。

イオン注入装置１０は、被処理物Ｗの表面にイオン注入処理をするよう構成されている。被処理物Ｗは、例えば基板であり、例えば半導体ウェハである。よって以下では説明の便宜のため被処理物ＷをウェハＷと呼ぶことがあるが、これは注入処理の対象を特定の物体に限定することを意図していない。

イオン注入装置１０は、ビームを一方向に往復走査させ、ウェハＷを走査方向と直交する方向に往復運動させることによりウェハＷの処理面全体にわたってイオンビームＢを照射するよう構成されている。本書では説明の便宜上、設計上のビーム軌道を進むイオンビームＢの進行方向をｚ方向とし、ｚ方向に垂直な面をｘｙ面と定義する。イオンビームＢを被処理物Ｗに対し走査する場合において、ビームの走査方向をｘ方向とし、ｚ方向及びｘ方向に垂直な方向をｙ方向とする。よって、ビームの往復走査はｘ方向に行われ、ウェハＷの往復運動はｙ方向に行われる。

イオン注入装置１０は、イオン源１２と、ビームライン装置１４と、注入処理室１６と、ウェハ搬送装置１８と、を備える。イオン源１２は、イオンビームＢをビームライン装置１４に与えるよう構成されている。ビームライン装置１４は、イオン源１２から注入処理室１６へとイオンを輸送するよう構成されている。ウェハ搬送装置１８は、注入処理されるべき未処理ウェハを注入処理室１６に搬入し、注入処理された処理済ウェハを注入処理室１６から搬出するよう構成される。また、イオン注入装置１０は、イオン源１２、ビームライン装置１４、注入処理室１６およびウェハ搬送装置１８に所望の真空環境を提供するための真空排気系（図示せず）を備える。

ビームライン装置１４は、例えば、上流から順に、質量分析部２０、可変アパチャ２１、ビーム整形部２２、第１ビーム計測器２４、ビーム走査器２６、平行化レンズ３０又はビーム平行化装置、及び、角度エネルギーフィルタ（ＡＥＦ；Angular Energy Filter）３４を備える。なお、ビームライン装置１４の上流とは、イオン源１２に近い側を指し、下流とは注入処理室１６（またはビームストッパ３８）に近い側を指す。

質量分析部２０は、イオン源１２の下流に設けられており、イオン源１２から引き出されたイオンビームＢから必要なイオン種を質量分析により選択するよう構成されている。

可変アパチャ２１は、開口幅が調整可能なアパチャであり、開口幅を変えることでアパチャを通過するイオンビームＢのビーム電流量を調整する。可変アパチャ２１は、例えば、ビームラインを挟んで上下に配置されるアパチャプレートを有し、アパチャプレートの間隔を変化させることによりビーム電流量を調整してもよい。

ビーム整形部２２は、四重極収束／発散装置（Ｑレンズ）などの収束／発散レンズを備えており、可変アパチャ２１を通過したイオンビームＢを所望の断面形状に整形するよう構成されている。ビーム整形部２２は、電場式の三段四重極レンズ（トリプレットＱレンズともいう）であり、三つの四重極レンズを有する。ビーム整形部２２は、三つのレンズ装置を用いることにより、ウェハＷに入射するイオンビームＢのｘ方向およびｙ方向の収束または発散をそれぞれの方向について独立に調整しうる。ビーム整形部２２は、磁場式のレンズ装置を含んでもよく、電場と磁場の双方を利用してビームを整形するレンズ装置を含んでもよい。

第１ビーム計測器２４は、ビームライン上に出し入れ可能に配置され、イオンビームの電流を測定するインジェクタフラグファラデーカップである。第１ビーム計測器２４は、ビーム整形部２２により整形されたイオンビームＢのビーム電流を計測できるように構成される。第１ビーム計測器２４は、ビーム電流を計測するファラデーカップ２４ｂと、ファラデーカップ２４ｂを上下に移動させる駆動部２４ａを有する。図２の破線で示すように、ビームライン上にファラデーカップ２４ｂを配置した場合、イオンビームＢはファラデーカップ２４ｂにより遮断される。一方、図２の実線で示すように、ファラデーカップ２４ｂをビームライン上から外した場合、イオンビームＢの遮断が解除される。

ビーム走査器２６は、ビームの往復走査を提供するよう構成されており、整形されたイオンビームＢをｘ方向に走査する偏向手段である。ビーム走査器２６は、ｘ方向に対向して設けられる走査電極対２８を有する。走査電極対２８は可変電圧電源（図示せず）に接続されており、走査電極対２８に印加される電圧を周期的に変化させることにより、電極間に生じる電界を変化させてイオンビームＢをさまざまな角度に偏向させる。こうして、イオンビームＢは、ｘ方向の走査範囲にわたって走査される。なお、図１において矢印Ｘによりビームの走査方向及び走査範囲を例示し、走査範囲でのイオンビームＢの複数の軌跡を一点鎖線で示している。

平行化レンズ３０は、走査されたイオンビームＢの進行方向を設計上のビーム軌道と平行にするよう構成されている。平行化レンズ３０は、中央部にイオンビームの通過スリットが設けられた円弧形状の複数のＰレンズ電極３２を有する。Ｐレンズ電極３２は、高圧電源（図示せず）に接続されており、電圧印加により生じる電界をイオンビームＢに作用させて、イオンビームＢの進行方向を平行に揃える。なお、平行化レンズ３０は他のビーム平行化装置で置き換えられてもよく、ビーム平行化装置は磁界を利用する磁石装置として構成されてもよい。平行化レンズ３０の下流には、イオンビームＢを加速または減速させるためのＡＤ（Accel／Decel）コラム（図示せず）が設けられてもよい。

角度エネルギーフィルタ（ＡＥＦ）３４は、イオンビームＢのエネルギーを分析し必要なエネルギーのイオンを下方に偏向して注入処理室１６に導くよう構成されている。角度エネルギーフィルタ３４は、電界偏向用のＡＥＦ電極対３６を有する。ＡＥＦ電極対３６は、高圧電源（図示せず）に接続される。図２において、上側のＡＥＦ電極に正電圧、下側のＡＥＦ電極に負電圧を印加させることにより、イオンビームＢを下方に偏向させる。なお、角度エネルギーフィルタ３４は、磁界偏向用の磁石装置で構成されてもよく、電界偏向用のＡＥＦ電極対と磁石装置の組み合わせで構成されてもよい。

このようにして、ビームライン装置１４は、ウェハＷに照射されるべきイオンビームＢを注入処理室１６に供給する。

注入処理室１６は、図２に示すように、１枚又は複数枚のウェハＷを保持するプラテン駆動装置５０を備える。プラテン駆動装置５０は、ウェハ保持装置５２と、往復運動機構５４と、ツイスト角調整機構５６と、チルト角調整機構５８とを含む。ウェハ保持装置５２は、ウェハＷを保持するための静電チャック等を含む。往復運動機構５４は、ビーム走査方向（ｘ方向）と直交する往復運動方向（ｙ方向）にウェハ保持装置５２を往復運動させることにより、ウェハ保持装置５２に保持されるウェハをｙ方向に往復運動させる。図２において、矢印ＹによりウェハＷの往復運動を例示する。

ツイスト角調整機構５６は、ウェハＷの回転角を調整する機構であり、ウェハ処理面の法線を軸としてウェハＷを回転させることにより、ウェハの外周部に設けられるアライメントマークと基準位置との間のツイスト角を調整する。ここで、ウェハのアライメントマークとは、ウェハの外周部に設けられるノッチやオリフラのことをいい、ウェハの結晶軸方向やウェハの周方向の角度位置の基準となるマークをいう。ツイスト角調整機構５６は、ウェハ保持装置５２と往復運動機構５４の間に設けられ、ウェハ保持装置５２とともに往復運動される。

チルト角調整機構５８は、ウェハＷの傾きを調整する機構であり、ウェハ処理面に向かうイオンビームＢの進行方向とウェハ処理面の法線との間のチルト角を調整する。本実施の形態では、ウェハＷの傾斜角のうち、ｘ方向の軸を回転の中心軸とする角度をチルト角として調整する。チルト角調整機構５８は、往復運動機構５４と注入処理室１６の壁面の間に設けられており、往復運動機構５４を含むプラテン駆動装置５０全体をＲ方向に回転させることでウェハＷのチルト角を調整するように構成される。

プラテン駆動装置５０は、イオンビームＢがウェハＷに照射される注入位置と、検査装置６０によりウェハＷが検査される検査位置との間でウェハＷが移動可能となるようにウェハＷを保持する。図２は、ウェハＷが注入位置にある状態を示しており、プラテン駆動装置５０は、イオンビームＢの軌道とウェハＷとが交差するようにウェハＷを保持する。図３は、ウェハＷが検査位置にある状態を示しており、検査装置６０の光軸Ｃ１，Ｃ２とウェハＷとが交差するようにウェハＷを保持する。プラテン駆動装置５０は、主にチルト角調整機構５８によるＲ方向の回転移動と、往復運動機構５４によるＹ方向の直線移動とを組み合わせることにより、ウェハＷを注入位置と検査位置との間で移動させる。

本実施の形態において、図３に示すウェハＷの検査位置は、ウェハ搬送装置１８との間でウェハＷを搬入または搬出するための搬出入位置と共通する。検査位置または搬出入位置において、ウェハＷは、ウェハ処理面が水平方向となる向きで配置される。なお、ウェハＷの検査位置は、ウェハＷの搬出入位置と異なっていてもよい。なお、ウェハＷの搬出入位置は、ウェハ搬送装置１８に設けられる搬送機構または搬送ロボットにより搬出入口８０を通じてウェハＷが搬入または搬出される場合のウェハ保持装置５２の位置に対応する。

注入処理室１６は、ビームストッパ３８を備える。ビームストッパ３８は、注入処理室１６の側壁１６ｃに対して固定される。ビーム軌道上にウェハＷが存在しない場合、イオンビームＢはビームストッパ３８に入射する。ビームストッパ３８は、注入処理室１６とウェハ搬送装置１８の間を接続する搬出入口８０の近くに位置しており、搬出入口８０よりも鉛直下方の位置に設けられる。

注入処理室１６には、イオンビームのビーム電流量やビーム電流密度分布を計測するための第２ビーム計測器４４が設けられる。第２ビーム計測器４４は、サイドカップ４０（４０Ｒ，４０Ｌ）と、センターカップ４２を有する。

サイドカップ４０Ｒ、４０Ｌは、ウェハＷに対してｘ方向にずれて配置されており、イオン注入時にウェハＷに向かうイオンビームを遮らない位置に配置される。イオンビームＢは、ウェハＷが位置する範囲を超えてｘ方向に走査されるため、イオン注入時においても走査されるビームの一部がサイドカップ４０Ｒ、４０Ｌに入射する。これにより、イオン注入処理中のビーム電流量を計測する。サイドカップ４０Ｒ、４０Ｌの計測値は、第２ビーム計測器４４に送られる。

センターカップ４２は、ウェハＷの表面（ウェハ処理面）におけるビーム電流量やビーム電流密度分布を計測するためのものである。センターカップ４２は、可動式となっており、イオン注入時にはウェハ位置から待避され、ウェハＷが照射位置にないときにウェハ位置に挿入される。センターカップ４２は、ｘ方向に移動しながらビーム電流量を計測して、ビーム走査方向のビーム電流密度分布を計測する。センターカップ４２の計測値は、第２ビーム計測器４４に送られる。なお、センターカップ４２は、ビーム走査方向の複数の位置におけるイオン照射量を同時に計測可能となるように、複数のファラデーカップがｘ方向に並んだアレイ状に形成されていてもよい。

注入処理室１６には、エネルギースリット４６が設けられる。エネルギースリット４６は、角度エネルギーフィルタ３４の下流側に設けられ、角度エネルギーフィルタ３４とともにウェハＷに入射するイオンビームＢのエネルギー分析をする。エネルギースリット４６は、ビーム走査方向（ｘ方向）に横長のスリットで構成されるエネルギー制限スリット（ＥＤＳ；Energy Defining Slit）である。エネルギースリット４６は、所望のエネルギー値またはエネルギー範囲のイオンビームＢをウェハＷに向けて通過させ、それ以外のイオンビームを遮蔽する。

注入処理室１６には、プラズマシャワー装置４８が設けられる。プラズマシャワー装置４８は、エネルギースリット４６の下流側に位置する。プラズマシャワー装置４８は、イオンビームＢのビーム電流量に応じてイオンビームおよびウェハ処理面に低エネルギー電子を供給し、イオン注入で生じるウェハ処理面の正電荷のチャージアップを抑制する。プラズマシャワー装置４８は、例えば、イオンビームＢが通過するシャワーチューブと、シャワーチューブ内に電子を供給するプラズマ発生装置と、を含む。

注入処理室１６には、検査装置６０が設けられる。検査装置６０は、図３に示される検査位置に配置されるウェハＷの位置や向きを検査するための装置であり、より具体的には、ウェハＷの外周部に設けられるノッチやオリフラといったアライメントマークの位置を光学的に検査する。検査装置６０は、ウェハＷの画像を取得するための撮像装置６２と、ウェハＷを照明するための照明装置７２と、を備える。撮像装置６２および照明装置７２は、注入処理室１６の外に設けられており、注入処理室１６の壁面に設けられる開口１６ｄ，１６ｅを介してウェハＷを検査する。検査装置６０の光軸Ｃ１，Ｃ２は、鉛直方向に延びており、撮像軸Ｃ１および照明軸Ｃ２が検査位置にあるウェハＷを挟んで反対側に位置するように構成される。

撮像装置６２は、例えばＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子を備えるカメラである。撮像装置６２は、注入処理室１６の上方に設けられ、注入処理室１６の上部壁１６ａに設けられる上部開口１６ｄを通じて注入処理室１６の内部を撮像する。上部開口１６ｄを塞ぐようにして、撮像用外側窓部材６４および撮像用内側窓部材６６が設けられる。撮像用外側窓部材６４は、注入処理室１６の外側に設けられ、撮像用内側窓部材６６は、注入処理室１６の内側に設けられる。撮像用窓部材６４，６６は、可視光に対して透光性を有する板状部材であり、例えばガラス板や樹脂板等で構成される光学部材である。光学部材の表面に樹脂フィルムなどの交換容易なカバー部材が付加されてもよい。

撮像用内側窓部材６６の近傍には、撮像用遮蔽部材６８が設けられる。撮像用遮蔽部材６８は、注入処理室１６内に設けられ、注入処理室１６の内部に露出する撮像用内側窓部材６６の露出面６６ａへの汚れの付着を防ぐ。撮像用遮蔽部材６８は、イオンビームＢの衝突により汚染物質の発生源となりうる「ビーム衝突箇所」から飛来する汚染物質が露出面６６ａに直接付着するのを妨げるように配置される。

図４は、注入処理室１６内のビーム衝突箇所８２ａ，８２ｂ，８２ｃを模式的に示す側面図である。本実施の形態における「ビーム衝突箇所」とは、注入処理室１６内のビーム軌道上に配置可能な任意の物体に対応し、例えば、注入位置にあるウェハＷや、プラテン駆動装置５０、ビームストッパ３８、サイドカップ４０、センターカップ４２、エネルギースリット４６、プラズマシャワー装置４８などがビーム衝突箇所になりうる。図４は、このようなビーム衝突箇所の例を示しており、エネルギースリット４６におけるビーム衝突箇所８２ａ、ウェハＷにおけるビーム衝突箇所８２ｂ、ビームストッパ３８におけるビーム衝突箇所８２ｃを例示している。

撮像用遮蔽部材６８は、このようなビーム衝突箇所の少なくとも一つと撮像用内側窓部材６６の露出面６６ａとの間に配置され、ビーム衝突箇所から飛来する汚染物質が露出面６６ａに直接付着するのを妨げる。撮像用遮蔽部材６８は、例えば、注入位置にあるウェハＷ、プラテン駆動装置５０、センターカップ４２から飛来する汚染物質を遮蔽するように構成される。撮像用遮蔽部材６８は、図４に示されるように、エネルギースリット４６やウェハＷにおけるビーム衝突箇所８２ａ，８２ｂから飛来する汚染物質を遮蔽する。その結果、撮像用遮蔽部材６８の外側面には、飛来した汚染物質８４が堆積する。撮像用遮蔽部材６８は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）やグラファイト（Ｃ）などの材料で構成できる。

撮像用遮蔽部材６８は、撮像装置６２による撮像を妨げないように、撮像軸Ｃ１上を避けた位置に設けられる。また、撮像用遮蔽部材６８は、プラテン駆動装置５０の動作と干渉しないようにプラテン駆動装置５０の可動範囲外に設けられる。例えば、図２および図３に破線Ｒで示されるプラテン駆動装置５０の可動範囲内に撮像用遮蔽部材６８が位置しないように、撮像軸Ｃ１に沿った方向の撮像用遮蔽部材６８の長さ（または高さ）が制限される。

撮像用遮蔽部材６８は、筒状部材で構成され、撮像装置６２の撮像軸Ｃ１のまわりを囲うように配置される。図５（ａ）−（ｆ）は、撮像用遮蔽部材６８の構成を概略的に示す断面図であり、撮像軸Ｃ１と直交する断面を示している。撮像用遮蔽部材６８は、例えば図５（ａ）に示されるように、撮像軸Ｃ１まわりの周方向の全体を囲うように構成される完全な円筒部材で構成される。撮像用遮蔽部材６８は、周方向の一部を部分的に囲うように構成される不完全な円筒状部材であってもよく、図５（ｂ）に示すように撮像軸Ｃ１に直交する断面がＣ字状に構成されてもよいし、図５（ｃ）に示すように撮像軸Ｃ１に直交する断面が円弧状に構成されてもよい。撮像用遮蔽部材６８は、図５（ｄ）に示すように、角筒部材で構成されてもよいし、図５（ｅ），（ｆ）に示すように、周方向の一部を部分的に囲うように構成される不完全な角筒状部材であってもよい。撮像用遮蔽部材６８は、平板状の部材であってもよい。

図３に戻り、照明装置７２は、ＬＥＤ等の白色光源を含み、撮像対象となるウェハＷのアライメントマークを照明する。照明装置７２は、注入処理室１６の下方に設けられ、注入処理室１６の底部壁１６ｂに設けられる底部開口１６ｅを通じて注入処理室１６の内部を照明する。底部開口１６ｅを塞ぐようにして、照明用外側窓部材７４および照明用内側窓部材７６が設けられる。照明用外側窓部材７４は、注入処理室１６の外側に設けられ、照明用内側窓部材７６は、注入処理室１６の内側に設けられる。照明用窓部材７４，７６は、可視光に対して透光性を有する板状部材であり、例えばガラス板や樹脂板等で構成される光学部材である。光学部材の表面に樹脂フィルムなどの交換容易なカバー部材が付加されてもよい。

照明用内側窓部材７６の近傍には、照明用遮蔽部材７８が設けられる。照明用遮蔽部材７８は、注入処理室１６内に設けられ、上述の撮像用遮蔽部材６８と同様、注入処理室１６の内部に露出する照明用内側窓部材７６の露出面７６ａへの汚れの付着を防ぐ。照明用遮蔽部材７８は、上述の「ビーム衝突箇所」の少なくとも一つと照明用内側窓部材７６の露出面７６ａとの間に配置され、ビーム衝突箇所から飛来する汚染物質が露出面７６ａに直接付着するのを妨げる。照明用遮蔽部材７８は、図４に示されるように、例えば、ビームストッパ３８から飛来する汚染物質を遮蔽するように構成される。その結果、照明用遮蔽部材７８の外側面には、飛来した汚染物質８６が堆積する。照明用遮蔽部材７８は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）やグラファイト（Ｃ）などの材料で構成できる。

照明用遮蔽部材７８は、照明装置７２による照明を妨げないように、照明軸Ｃ２上を避けた位置に設けられる。また、照明用遮蔽部材７８は、プラテン駆動装置５０の動作と干渉しないようにプラテン駆動装置５０の可動範囲外に設けられる。例えば、図２および図３に破線Ｒで示されるプラテン駆動装置５０の可動範囲内に照明用遮蔽部材７８が位置しないように、照明用遮蔽部材７８は、照明軸Ｃ２に対して斜めにカットされた形状を有する。具体的には、注入処理室１６の底部壁１６ｂからの照明軸Ｃ２に沿った方向の照明用遮蔽部材７８の長さ（または高さ）は、ビームストッパ３８に近い側（紙面の右側）が大きく、ビームストッパ３８から遠い側（紙面の左側）が小さくてもよい。

照明用遮蔽部材７８は、撮像用遮蔽部材６８と同様、筒状部材で構成され、照明装置７２の照明軸Ｃ２の周りを囲うように配置される。照明用遮蔽部材７８は、図５（ａ）−（ｆ）に示される撮像用遮蔽部材６８と同様、周方向の全体を囲うように構成される完全な円筒または角筒形状であってもよいし、周方向の一部を部分的に囲うように構成される不完全な円筒状または角筒状形状であってもよい。照明用遮蔽部材７８は、その他の形状であってもよく、平板状の部材で構成されてもよい。

露出面を有する光学部材（撮像用内側窓部材６６および照明用内側窓部材７６）は、メンテナンス時に容易に交換できるように構成されることが好ましい。同様に、露出面への汚れの付着を防ぐ遮蔽部材（撮像用遮蔽部材６８および照明用遮蔽部材７８）についても、メンテナンス時に容易に交換できるように構成されることが好ましい。

図３に示すウェハ検査中の状態では、注入処理室１６より上流側でイオンビームＢが遮断され、注入処理室１６にイオンビームＢが照射されないように制御される。イオンビームＢは、例えば図３に示すように、第１ビーム計測器２４のファラデーカップ２４ｂにより遮断される。イオンビームＢの遮断は第１ビーム計測器２４以外の場所でなされてもよい。例えば、ビーム走査器２６の通常のスキャン範囲から逸脱するように大きくビームを偏向させ、その偏向方向を固定することにより、イオンビームＢをビームライン装置１４の途中で遮断してもよい。ウェハ検査時にビームライン装置１４がイオンビームＢを途中で遮断することにより、ウェハ検査中に注入処理室１６内で新たな汚染物質が発生し、窓部材の露出面６６ａ，７６ａに汚れが付着するのを防ぐことができる。

つづいて、イオン注入装置１０の動作の流れを示す。まず、図３に示されるように、ビームライン装置１４の途中でイオンビームＢが遮断された状態で、ウェハ搬送装置１８から注入処理室１６に未処理ウェハＷが搬入される。未処理ウェハＷは、検査位置に配置され、検査装置６０により光学的に検査される。未処理ウェハＷの検査結果に基づいて、往復運動機構５４のＹ方向の往復運動位置が調整され、ツイスト角調整機構５６によるウェハＷの回転角が調整されうる。つづいて、チルト角調整機構５８によりプラテン駆動装置５０を回転させ、図２に示されるように、未処理ウェハＷが注入位置に配置される。その後、イオンビームＢの遮断が解除され、所定の注入レシピにしたがってウェハＷへのイオン注入処理が実行される。注入処理の終了後、ビームライン装置１４の途中でイオンビームＢが遮断される。処理済ウェハＷは、図２に示す注入位置から図３に示す検査位置に戻され、注入処理室１６からウェハ搬送装置１８へ搬出される。

本実施の形態によれば、検査装置６０を用いて注入処理室１６内でのウェハＷの位置を検査してから注入処理がなされるため、注入処理の位置精度を高めることができる。また、検査装置６０の光軸Ｃ１，Ｃ２上に配置される光学部材のうち、注入処理室１６内に露出する露出面６６ａ，７６ａを有する光学部材（撮像用内側窓部材６６および照明用内側窓部材７６）に対して遮蔽部材（撮像用遮蔽部材６８および照明用遮蔽部材７８）が設けられるため、光学部材の露出面６６ａ，７６ａの汚れの付着を防止できる。これにより、イオン注入装置１０の長期運転に伴って光学部材の露出面６６ａ，７６ａに汚れが蓄積する量および速度を低減でき、汚れの付着による検査精度の低下を好適に抑制できる。したがって、本実施の形態によれば、注入処理室１６内でのウェハ検査工程の長期信頼性を高めることができる。また、本実施の形態によれば、汚れ除去のためのメンテナンス頻度を下げることができ、イオン注入装置１０の生産性を高めることができる。

本実施の形態によれば、遮蔽部材（撮像用遮蔽部材６８および照明用遮蔽部材７８）は、汚染物質の発生源となるビーム衝突箇所８２ａ，８２ｂ，８２ｃよりも、遮蔽すべき露出面６６ａ，７６ａに近い位置に設けられる。汚れの付着を防止すべき露出面６６ａ，７６ａの近くに遮蔽部材を設けることにより、ビーム衝突箇所が複数存在しうる場合であっても、複数のビーム衝突箇所から飛来する汚染物質に対する遮蔽性を高めることができる。これにより、汚れの付着による検査精度の低下をより好適に抑制できる。

以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれ得る。

図６は、変形例に係る注入処理室１６の概略構成を示す断面図である。本変形例では、照明用遮蔽部材９０の構成が上述の実施の形態と相違する。照明用遮蔽部材９０は、照明用内側窓部材７６の近傍ではなく、ビーム衝突箇所の一つであるビームストッパ３８の近傍に設けられる。つまり、照明用遮蔽部材９０は、汚れの付着を防止すべき露出面７６ａよりもビーム衝突箇所８２ｃであるビームストッパ３８の近くに設けられる。

照明用遮蔽部材９０は、ビームストッパ３８に対して固定されており、ビームストッパ３８に沿ってビームスキャン方向（ｘ方向）に延在する。照明用遮蔽部材９０は、ビームスキャン方向（ｘ方向）に直交する断面がＬ字状となるように構成されており、ビームストッパ３８から鉛直下方に延びた後、ビームストッパ３８の表面と直交する方向に突出して延びるように構成される。これにより、照明用遮蔽部材９０は、ビームストッパ３８と照明用内側窓部材７６の露出面７６ａとの間の位置に配置され、かつ、照明軸Ｃ２上を避けた位置に配置される。

本変形例によれば、ビームストッパ３８におけるビーム衝突箇所８２ｃから飛来する汚染物質の少なくとも一部（汚染物質８６ａ）を照明用遮蔽部材９０により遮ることができる。なお、ビームストッパ３８におけるビーム衝突箇所８２ｃから飛来する汚染物質の別の一部（汚染物質８６ｂ）は、照明用遮蔽部材９０により遮蔽されないが、図６に示されるように、照明用内側窓部材７６を越えた位置に付着する。したがって、本変形例においても上述の実施の形態と同様の効果を奏することができる。

図７は、別の変形例に係る注入処理室１６の概略構成を示す断面図である。本変形例では、検査装置１６０が備える撮像装置１６２が注入処理室１６の側方に設けられる点で上述の実施の形態と相違する。撮像装置１６２は、注入処理室１６の側壁１６ｃの上方に設けられる側方開口１６ｆを通じ、撮像軸Ｃ１の途中に設けられる光路変更ミラー１６５を介して注入処理室１６の内部を撮像する。側方開口１６ｆは、撮像用外側窓部材１６４により塞がれている。光路変更ミラー１６５は、注入処理室１６内に設けられる筐体１６９の内部に収容されている。光路変更ミラー１６５により反射されて鉛直下方に延びる撮像軸Ｃ１上には、露出面１６６ａを有する撮像用内側窓部材１６６が設けられる。撮像用内側窓部材１６６の周りには、撮像用遮蔽部材１６８が設けられる。本変形例においても、上述の実施の形態と同様の効果を奏することができる。

図８は、さらに別の変形例に係る注入処理室１６の概略構成を示す断面図である。本変形例では、検査装置２６０が備える撮像装置２６２が注入処理室１６の側方に設けられ、照明装置２７２が注入処理室１６の上方に設けられる点で上述の実施の形態と相違する。

撮像装置２６２の配置は、図７の変形例に係る撮像装置１６２と同様である。撮像装置２６２は、注入処理室１６の側壁１６ｃの上方に設けられる側方開口１６ｆを通じ、光軸Ｃの途中に設けられるハーフミラー２６５を介して注入処理室１６の内部を撮像する。側方開口１６ｆは、撮像用外側窓部材２６４により塞がれており、ハーフミラー２６５は、筐体２６９の内部に収容されている。

照明装置２７２の配置は、上述の実施の形態に係る撮像装置６２と同様である。照明装置２７２は、注入処理室１６の上部壁１６ａに設けられる上部開口１６ｄを通じ、光軸Ｃの途中に設けられるハーフミラー２６５を介して注入処理室１６の内部を照明する。

ハーフミラー２６５の下方には、筐体２６９の開口を塞ぐように内側窓部材２６６が設けられる。内側窓部材２６６は、注入処理室１６の内部に露出する露出面２６６ａを有する。内側窓部材２６６の周りには、遮蔽部材２６８が設けられる。

本変形例においても、上述の実施の形態と同様の効果を奏することができる。また、本変形例では、撮像用および照明用の光軸Ｃが共通しているため、注入処理室１６内に露出する露出面２６６ａを有する光学部材を一つにできる。したがって、汚れの蓄積によりメンテナンスが必要となる場合であっても、一つの光学部材（内側窓部材２６６）のみを交換すればよいため、メンテナンスの手間を低減できる。

上述の実施の形態および変形例では、検査装置の光軸上に配置される光学部材の露出面が注入処理室１６内に常時露出する構成について示した。さらなる変形例では、光学部材の露出面を一時的にカバーできる可動部材がさらに設けられてもよい。この可動部材は、注入位置にあるウェハＷにイオンビームＢを照射する際、検査装置の光軸と交差する位置に移動し、ビーム照射時に光学部材の露出面が注入処理室１６内に露出しないようにする。また、この可動部材は、検査位置にあるウェハＷを検査する際、検査装置の光軸と交差しない位置に移動し、光学部材の露出面が注入処理室１６内に露出するようにする。本変形例によれば、露出面を有する光学部材への汚染物質の付着をさらに抑制できる。

上述の実施の形態および変形例では、汚れの付着を防止すべき光学部材の露出面の近傍またはビームストッパ３８の近傍に遮蔽部材を配置する場合について示した。さらなる変形例では、汚れの付着を防止すべき光学部材の露出面よりも、上述した注入処理室１６内のビーム衝突箇所の少なくとも一つに近い位置に遮蔽部材を配置してもよい。また、注入処理室１６のビーム衝突箇所ではなく、ビームライン装置１４内のビーム衝突箇所との間に遮蔽部材を配置してもよい。ビームライン装置１４内のビーム衝突箇所は、例えば、角度エネルギーフィルタ３４のＡＥＦ電極３６であってもよい。

上述の実施の形態では、検査装置が上方に配置され、照明装置が下方に配置される場合を示した。さらなる変形例では、検査装置と照明装置の配置を上下逆にしてもよい。

上述の実施の形態および変形例では、ウェハＷの画像を撮像して検査する検査装置について説明した。さらなる変形例では、レーザ光などをウェハＷに照射し、ウェハＷからの反射光や散乱光を検出してウェハＷを光学的に検査する検査装置などが用いられてもよい。

１０…イオン注入装置、１４…ビームライン装置、１６…注入処理室、５０…プラテン駆動装置、６０…検査装置、６２…撮像装置、６８…撮像用遮蔽部材、７２…照明装置、７８…照明用遮蔽部材、６６ａ，７６ａ…露出面、Ｂ…イオンビーム、Ｃ１…撮像軸、Ｃ２…照明軸、Ｗ…ウェハ。

Claims (10)

1. ウェハへのイオンビーム照射がなされる注入処理室と、
   前記注入処理室内を所定のビーム軌道に沿って進行するイオンビームを提供するビームライン装置と、
   前記注入処理室内に露出しうる露出面を有する光学部材を介して前記ウェハを光学的に検査する検査装置と、
   前記注入処理室内の前記ビーム軌道上に配置可能であるために前記イオンビームの衝突により汚染物質の発生源となりうるビーム衝突箇所と前記光学部材の前記露出面との間の位置であって、前記検査装置の光軸上を避けた位置に設けられる遮蔽部材と、を備えることを特徴とするイオン注入装置。
2. 前記注入処理室内に設けられ、前記イオンビームが前記ウェハに照射される注入位置と前記検査装置により前記ウェハが検査される検査位置との間で前記ウェハが移動可能となるように前記ウェハを保持するプラテン駆動装置をさらに備え、
   前記遮蔽部材は、前記注入処理室に対して固定されており、前記ウェハの移動に伴う前記プラテン駆動装置の可動範囲外に設けられることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。
3. 前記検査装置の光軸は、前記ビーム軌道と交差する方向に延び、前記検査位置にある前記ウェハと交差し、かつ、前記注入位置にある前記ウェハと交差しない位置に設けられることを特徴とする請求項２に記載のイオン注入装置。
4. 前記ビーム衝突箇所の少なくとも一つは、前記注入位置にある前記ウェハまたは前記プラテン駆動装置であり、
   前記遮蔽部材の少なくとも一つは、前記ビーム衝突箇所の少なくとも一つより前記露出面に近い位置に設けられることを特徴とする請求項２または３に記載のイオン注入装置。
5. 前記ビーム衝突箇所の少なくとも一つは、前記注入位置にある前記ウェハまたは前記プラテン駆動装置より下流側に設けられるビームストッパであり、
   前記遮蔽部材の少なくとも一つは、前記露出面より前記ビームストッパに近い位置に設けられることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
6. 前記遮蔽部材は、前記検査装置の光軸まわりの周方向の全体または一部を囲う筒状部材を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
7. 前記遮蔽部材は、前記ウェハへのビーム照射時に前記検査装置の光軸と交差し、前記ウェハの検査時に前記検査装置の光軸と交差しないように配置される可動部材を含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
8. 前記遮蔽部材は、前記注入処理室内の複数箇所に設けられることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
9. 前記ビームライン装置は、前記ウェハの検査時に前記注入処理室より上流側で前記イオンビームを遮断させることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
10. 前記検査装置は、前記ウェハを照明する照明装置と、前記ウェハを撮像する撮像装置とを含み、前記ウェハに向かう照明軸および前記ウェハに向かう撮像軸のそれぞれが前記ウェハを挟んで反対側に位置するよう構成され、
    前記遮蔽部材は、前記照明軸上に配置される照明用光学部材の露出面と前記ビーム衝突箇所の間に配置される照明用遮蔽部材と、前記撮像軸上に配置される撮像用光学部材の露出面と前記ビーム衝突箇所の間に配置される撮像用遮蔽部材の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のイオン注入装置。

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