JP2002124207A

JP2002124207A - イオン注入装置用プラテンおよびイオン注入装置

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Publication number: JP2002124207A
Application number: JP2000312554A
Authority: JP
Inventors: Hisamasa Kohama; 久昌小濱
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-10-12
Filing date: 2000-10-12
Publication date: 2002-04-26

Abstract

(57)【要約】【課題】ウエハに発生する金属汚染を低減し、ウエハ
から製造されるデバイスの歩留りを向上させることがで
きるイオン注入装置用プラテン、および、イオン注入装
置を提供する。【解決手段】イオン注入装置４０のプラテン１０を構
成するターンテーブル１１、フィンガ１２およびプラテ
ンカバー１３の全てを単結晶シリコンにより形成する。
ウエハ２０の端部まで充分に不純物イオンを注入するた
めにウエハ２０の面積より広い領域にイオンビーム照射
することによって、プラテン１０にもイオンビームが照
射される。そのため、プラテン１０の表面はスパッタさ
れるが、そこから金属分子が放出されることはなく、ウ
エハ２０の金属汚染が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、イオンビームの照
射によりイオン注入が行なわれるウエハをその注入位置
において固定保持するためのイオン注入装置用プラテ
ン、および、それを用いたイオン注入装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】イオン注入技術は、基板中に不純物を導
入するための基本的な半導体プロセス技術であり、市販
されているイオン注入装置にはビーム電流量などにより
いくつかのタイプがある。近年、各種の半導体素子の高
集積化・高密度化に伴い、より精密な不純物制御が要求
されてきており、なかでも、不純物イオンの高純度化は
イオン注入時に発生する金属汚染により阻害されてい
た。金属汚染は、例えば、イオンビームが注入対象であ
る基板以外の金属材料などに照射されると、その表面が
スパッタされて金属分子が生じ、これが不純物イオンと
共に基板内に取り込まれることを指す。このような金属
汚染は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device ）, ＬＣＤ(L
iquid Crystal Display)等の撮像素子の場合には、撮像
素子に致命的欠陥を引き起こしかねない。

【０００３】このような金属汚染の源は、主に、イオン
注入装置内のプラテンである。プラテンとは、枚葉処理
方式のエンドステーションにおいて搬送されてきたウエ
ハを保持し、注入位置へウエハをセットする保持板であ
る。図４に従来のイオン注入装置用プラテンの一構成例
を表す。従来のプラテン１１０は、イオン注入がなされ
るウエハ１２０をイオン注入室（図示せず）内で固定保
持するものであり、ウエハ１２０が載せられるターンテ
ーブル１１１と、ウエハ１２０の周縁を係止し固定する
ための係止部材である複数のフィンガ１１２と、プラテ
ンカバー１１３とにより構成されている。更に、このプ
ラテン１１０を構成するターンテーブル１１１、フィン
ガ１１２およびプラテンカバー１１３は、安価で加工が
しやすいという理由から、全てアルミニウム（Ａｌ）に
より形成されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】また、イオンビーム
は、ウエハ１２０の全面に不純物イオンが注入されるよ
うに、必ずウエハ１２０の表面より広い領域に照射され
なければならない。よって、Ａｌにより形成された従来
のプラテン１１０にまでイオンビームが照射され、プラ
テン１１０からＡｌがスパッタされることがあった。

【０００５】スパッタリングにより、例えばＭｇ（マグ
ネシウム），Ｃｒ（クロム），Ｆｅ（鉄），Ｚｎ（亜
鉛）などのＡｌ中に含まれている金属の分子がウエハ１
２０の表面上に微粒子として浮遊し、これらの金属分子
がイオンビームのエネルギーに乗ってウエハ１２０に混
入する。例えば、不純物イオンのドーズ量が１×１０¹⁵
ｃｍ^-2程度であるときには、Ａｌ中に含有されている金
属分子がウエハ１２０の内部に５×１０¹¹ｃｍ^-2程度も
混入する。なお、この場合にＡｌ自体の混入は１×１０
¹²ｃｍ^-2程である。

【０００６】このウエハ１２０を用いた撮像素子では、
混入するＡｌの影響は少ないものの、金属汚染によりし
きい電圧（Ｖ_th）が不安定となって、その設定が困難と
なったり、画像欠陥が発生したりすることがあり、深刻
な影響を被っていた。また、イオン注入を終えたプラテ
ン１１０をクリーニングするとかえってその後のイオン
注入では金属汚染が増加する傾向があるという問題もあ
った。

【０００７】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、ウエハに発生する金属汚染を防止
し、ウエハから製造されるデバイスの歩留りを向上させ
ることができるイオン注入装置用プラテン、および、イ
オン注入装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によるイオン注入
装置用プラテンは、イオンビームの照射を受ける部分が
半導体または絶縁性材料により形成または被覆されてい
るものである。

【０００９】本発明によるイオン注入装置は、プラテン
がイオンビームの照射を受ける部分が半導体または絶縁
性材料により形成または被覆されているものである。

【００１０】本発明によるイオン注入装置用プラテンお
よびイオン注入装置では、プラテンのイオンビームの照
射を受ける部分が半導体または絶縁性材料により形成ま
たは被覆されているので、プラテンにビームが照射され
ても汚染源である金属分子が生じることがない。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００１２】図１は本発明の一実施の形態に係るイオン
注入装置用プラテンの断面構成を表している。このプラ
テン１０は、イオン注入装置の枚葉式のエンドステーシ
ョンにおいて搬送されてきたウエハを保持すると共に、
注入位置へとウエハをセットする保持板として機能する
ものであり、ウエハ２０が載置されるターンテーブル１
１、フィンガ１２およびその周囲を取り囲むように設け
られるプラテンカバー１３とにより構成されている。こ
のウエハ２０は、例えばＣＣＤ, ＬＣＤ等の撮像素子に
用いられるものである。また、ターンテーブル１１は、
例えば円板状をした回転自在なウエハ載置部であり、フ
ィンが１２は、ウエハ２０の周縁をターンテーブル１１
上で係止して保持するための‘つめ’である。なお、こ
こでは、ターンテーブル１１、フィンガ１２およびプラ
テンカバー１３は全て単結晶シリコン（Ｓｉ）により形
成されている。

【００１３】このようなプラテン１０は、例えば図２の
ようなイオン注入装置において機能する。

【００１４】図２のイオン注入装置４０は、不純物元素
のイオンプラズマを発生させるためのイオン源４１、こ
の不純物イオンをイオン源４１から導出するための引出
電極４２、他のイオンから所望の不純物イオンを分離・
選択するための質量分析系４３、不純物イオンを所定の
エネルギーまで加速させるための加速管４４、不純物イ
オンによるビームの形状を整えるためのＱレンズ４５、
一定方向に電界強度を変化させてビームの走査方向を制
御するためのスキャナ部４６、ウエハ２０にイオン注入
を行なうためのイオン注入室３５により構成されてい
る。プラテン１０は、イオン注入室３５においてウエハ
を保持すると共に、注入位置へとウエハをセットするよ
うになっており、ウエハは例えば図３のようにしてプラ
テン１０に供給される。すなわち、搬送ロボット３２に
よって、カセット３１から収納されているウエハ２０が
取り出され、オリフラ（オリエンテーション・フラッ
ト）合わせ部３３へと搬送される。ここでウエハ２０の
オリフラ２０ａを所定の位置に合わせた後、搬送ロボッ
ト３４により、ウエハ２０はオリフラ合わせ部３３から
取り出され、イオン注入室３５内のプラテン１０に搬送
され、そのターンターブル１１の上の所定位置にセット
される。

【００１５】このイオン注入装置４０を用いて、次のよ
うにしてウエハ２０にイオン注入を行なうことができ
る。

【００１６】まず、搬送ロボット３２，３４により、ウ
エハ２０をイオン注入室３５の内部のターンテーブル１
１の上へ所定の向きに載置する。そのウエハ２０の周縁
を、図１に示したように複数のフィンガ１２により係止
し、ウエハをターンテーブル１１上に固定保持する。

【００１７】次いで、イオン注入装置４０では、まず、
イオン源４１においてガス分子に電子を衝突させて不純
物のイオンプラズマを発生させ、これを引出電極４２に
よりイオン源４１から導出し質量分析系４３へと導く。
質量分析部４３では、分析マグネットにより質量分析を
行い、イオンを選別して、目的とする不純物イオンのみ
を図示しない分析スリットより通過させる。次に、この
選択された不純物イオンは、加速管４４において必要と
されるエネルギーまで加速される。加速された不純物イ
オンは、Ｑレンズ４５においてビーム形状が整えられ、
スキャナ部４６で所定の方向に偏向され、イオン注入室
３５に導入される。これにより、イオンビームがプラテ
ン１０の上に載置されたウエハ２０の表面に走査され
て、不純物イオンが均一に打ち込まれる。なお、このと
きにプラテン１０のターンテーブル１１を回転させる
と、ウエハ２０に対して回転注入を行なうことができ
る。

【００１８】不純物イオンのビームは、ウエハ２０の全
面に渡って十分に不純物イオンを注入するためにウエハ
２０の表面よりもやや広い領域に対して照射される。従
って、ターンテーブル１１，フィンガ１２更にはプラテ
ンカバー１３などに対しても不純物イオンは照射される
が、これらは全て単結晶シリコンを材料として形成さ
れ、従来用いられてきたＡｌ材のように重金属を含有し
ていないために、スパッタされても従来のように活性化
された金属分子が飛散することがない。なお、プラテン
１０の単結晶シリコンがスパッタされたとしても、一般
にウエハ２０も同じ単結晶シリコンで構成されており、
シリコン原子は金属原子ほど容易にウエハ２０の内部に
取り込まれないので、ウエハ２０にシリコン原子が混入
することに問題はない。

【００１９】このように、プラテン１０を用いたイオン
注入装置４０を用いてイオン注入を行えば、単結晶シリ
コンよりなるプラテン１０は不純物イオンのビームを受
けてスパッタされても活性化された金属分子等を放出す
ることがなく、ウエハ２０にこれら金属分子が取り込ま
れることによる汚染を防止することができる。また、イ
オン注入時に発生する２次電子が充分に供給されるよう
になり、チャージアップによるウエハ２０の静電破壊を
防止することができる。

【００２０】更に、ウエハ２０に発生する金属汚染を防
止することにより、不純物イオンを高純度化することが
できる。よって、このようなウエハ２０を用いて製造さ
れる撮像素子では、しきい電圧（Ｖ_th）特性が容易に制
御できると共に、画像欠陥の発生を阻止することができ
るので、歩留りを向上させることができる。

【００２１】以上、実施の形態を挙げて本発明を説明し
たが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではな
く、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態にお
いては、ターンテーブル１１、フィンガ１２およびプラ
テンカバー１３によりプラテン１０が構成されるように
したが、本発明はプラテンの構造に関係なく適用するこ
とができ、少なくともイオンビームが当たる部分が半導
体または絶縁性材料で形成または被覆されていればよ
い。例えば、上記実施の形態では、プラテン１０を構成
するターンテーブル１１、フィンガ１２およびプラテン
カバー１３の全体を単結晶シリコンにより形成する場合
について説明したが、プラテン１０のイオンビーム照射
領域のみが単結晶シリコンで形成されるようにしてもよ
く、ターンテーブル１１、フィンガ１２およびプラテン
カバー１３のうちのいずれかを単結晶シリコンで形成す
るようにしてもよい。

【００２２】また、上記実施の形態においては、プラテ
ン１０の構成要素を全て単結晶シリコンにより形成する
ようにしたが、例えばアルミニウムなどを用いて形成さ
れたものに溶射等を施してシリコンを被覆してもよい。
特に、単結晶シリコンでは作製が困難であるフィンガ１
２などにおいては、このような方法により簡便に本発明
を実現することができる。

【００２３】更に、上記実施の形態においては、イオン
注入したウエハ２０から撮像素子を製造する場合につい
て説明したが、その他のデバイスを製造する場合にも本
発明を適用できることはいうまでもない。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明のイオン注入
装置用プラテンによれば、少なくともイオンビームの照
射を受ける部分が半導体または絶縁性材料により形成ま
たは被覆されているので、その上に載置されたウエハよ
りも広い領域に照射されるイオンビームにプラテンがス
パッタされることによってプラテンから金属分子が放出
されることを未然に防ぐことができる。よって、このよ
うにして生起する金属分子によってウエハが汚染される
ことが防止される。また同時に、イオン注入時に発生す
る２次電子が充分に供給されるようになり、チャージア
ップによるウエハの静電破壊を防止することができる。

【００２５】また、本発明のイオン注入装置によれば、
本発明のイオン注入装置用プラテンを用いて構成されて
いるので、プラテンに起因するウエハの金属汚染を防止
することができ、高純度の不純物イオンの注入を行うこ
とが可能となる。従って、このイオン注入装置により作
製されるウエハを用いたデバイスの特性を安定化させ、
歩留りを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るイオン注入装置用
プラテンの構成を表す断面図である。

【図２】ウエハがカセットとイオン注入室との間を搬送
される様子を説明するための図である。

【図３】図１に示したプラテンを用いたイオン注入装置
の構成を表す図である。

【図４】従来のイオン注入装置用プラテンの構成を表す
断面図である。

【符号の説明】

１０…プラテン、１１…ターンテーブル、１２…フィン
ガ、１３…プラテンカバー、２０…ウエハ、４０…イオ
ン注入装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】イオン注入位置にてウエハを載置する載
置部と、ウエハを係止し固定保持する係止部とを含んで
構成されるイオン注入装置用プラテンにおいて、少なくともイオンビームの照射を受ける部分が半導体ま
たは絶縁性材料により形成または被覆されていることを
特徴とするイオン注入装置用プラテン。
【請求項２】前記載置部および前記係止部の少なくと
も一方が半導体または絶縁性材料により形成または被覆
されていることを特徴とする請求項１に記載のイオン注
入装置用プラテン。
【請求項３】前記半導体または絶縁性材料はシリコン
（Ｓｉ）を含むことを特徴とする請求項１に記載のイオ
ン注入装置用プラテン。
【請求項４】前記半導体は単結晶シリコン（Ｓｉ）で
あることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置
用プラテン。
【請求項５】イオン注入位置にてウエハを保持しつつ
載置するプラテンを備え、ウエハにイオンビームを照射
してイオン注入を行なうイオン注入装置において、前記プラテンは少なくともイオンビームの照射を受ける
部分が半導体または絶縁性材料により形成または被覆さ
れていることを特徴とするイオン注入装置。
【請求項６】前記プラテンはイオン注入位置にてウエ
ハを載置する載置部と、ウエハを係止し固定保持する係
止部とを含んで構成され、前記載置部および前記係止部の少なくとも一方が半導体
または絶縁性材料により形成または被覆されていること
を特徴とする請求項５に記載のイオン注入装置。
【請求項７】前記半導体または絶縁性材料はシリコン
（Ｓｉ）を含むことを特徴とする請求項５に記載のイオ
ン注入装置。
【請求項８】前記半導体は単結晶シリコン（Ｓｉ）で
あることを特徴とする請求項５に記載のイオン注入装
置。