JPH0136696B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0136696B2 JPH0136696B2 JP57150752A JP15075282A JPH0136696B2 JP H0136696 B2 JPH0136696 B2 JP H0136696B2 JP 57150752 A JP57150752 A JP 57150752A JP 15075282 A JP15075282 A JP 15075282A JP H0136696 B2 JPH0136696 B2 JP H0136696B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wafer
- ion implantation
- disk
- support means
- heat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P30/00—Ion implantation into wafers, substrates or parts of devices
- H10P30/20—Ion implantation into wafers, substrates or parts of devices into semiconductor materials, e.g. for doping
Description
本発明は半導体素子の製造において、不純物添
加に用いられるイオン打込装置に係わり、特に半
導体基盤（以下ウエハと記す）への荷電粒子の入
射角を一定にする手段と、ウエハの冷却手段に関
するものである。 従来より荷電粒子を走査することで均一なイオ
ン打込を行おうとする試みが成されてきた。 即ち、第１図にその原理を示すように、荷電粒
子１は走査手段２により破線部領域３の範囲で走
査され、支持手段５で支持されたウエハ４に打込
まれる。 ここでウエハ４は通常、平面で支持されるか又
は、支持手段５との間に隙間を生じさせずに密着
させ冷却効果を上げるために、若干、イオンの打
込方向に凸状に支持されている。 近年、ウエハが大口径化されるに伴い、前記の
原理に基づく従来装置では、ウエハ両端部へのイ
オン打込角がウエハ中央部への打込角と異なるた
め、不純物添加の制御上の問題が生じてきた。 即ち、ウエハ面上に形成されたマスクによつ
て、本来打込まれる部分にマスクの影が生じてし
まつたり、物質の結晶構造がイオンの打込角とあ
る特定の角度を成した時にイオンが物質中に深く
打込まれる、いわゆるチヤネリング効果によつ
て、不純物添加が不均一になる等の問題が無視し
得なくなつてきた。 このような問題を解決する装置として、イオン
打込角を修正するイオン打込装置が提案されてい
る。この原理は第２図に示されるように、走査手
段を２２と２４の２つに分けて、常に一定の角度
でウエハにイオンを打込むものである。 この装置では走査手段として２つの磁場を用い
ねばならず、電源も含めて装置が大がかりになる
欠点があつた。 他方、ウエハはイオン打込みによつて加熱され
るので、ウエハの品質を左右する結晶性や表面に
形成されたマスクを保護するために、ウエハを冷
却する必要がある。 本発明の目的は、イオン打込みによつて発生し
た熱を効率よく放散してウエハを効果的に冷却す
ることができるイオン打込み装置を提供すること
にある。 本発明の特徴は、ウエハ支持手段の凹部とその
凹部に支持されるウエハとの間に熱伝導性のある
弾性材を配置し、前記支持手段が冷媒を封入した
ヒートデイスクに接続され、さらにこのヒートデ
イスクが冷却機構に接続されている点にある。 第３図に本発明の原理図を示す。第１図と同一
番号を符した手段は同じ概念である。前記の凹状
はイオンの走査手段からウエハまでの距離をＲと
した時の半径Ｒの円弧である。偏向手段によつて
は円弧でなくとも良く、２次曲線或は偏向角度を
考慮した三角級数で補正された曲線で凹状を形成
しても良い。 このように支持することによつてイオンの打込
角はウエハに対して常に一定に保つことができ
る。また走査手段２は磁場又は電場を変化させて
荷電粒子を走査する。 第４図に本発明の一実施例を示す。 イオン源で発生し、加速され、選択された荷電
粒子は矢印３の如く走査されウエハ４２の全面に
打込まれるが、ウエハ４２は図示のようにイオン
の打込方向に対し凹状に、支持機構５０４によつ
て支持手段５０に支持されている。６は回転円盤
の１部である。ウエハ４２と支持手段５０の間に
は、熱伝導率の高いクツシヨン材（以下クールシ
ートと記す）５０２が一定の厚みで介在されてい
る。ウエハは図の紙面の表裏方向には直線状であ
る。即ちウエハ４２は円筒面で支持されている。 ウエハ４２は単結晶の場合が多いが、Ｒ＝1000
mmの時の押え距離Ｄは表１に示す程度であるので
破損の必配はない。
加に用いられるイオン打込装置に係わり、特に半
導体基盤（以下ウエハと記す）への荷電粒子の入
射角を一定にする手段と、ウエハの冷却手段に関
するものである。 従来より荷電粒子を走査することで均一なイオ
ン打込を行おうとする試みが成されてきた。 即ち、第１図にその原理を示すように、荷電粒
子１は走査手段２により破線部領域３の範囲で走
査され、支持手段５で支持されたウエハ４に打込
まれる。 ここでウエハ４は通常、平面で支持されるか又
は、支持手段５との間に隙間を生じさせずに密着
させ冷却効果を上げるために、若干、イオンの打
込方向に凸状に支持されている。 近年、ウエハが大口径化されるに伴い、前記の
原理に基づく従来装置では、ウエハ両端部へのイ
オン打込角がウエハ中央部への打込角と異なるた
め、不純物添加の制御上の問題が生じてきた。 即ち、ウエハ面上に形成されたマスクによつ
て、本来打込まれる部分にマスクの影が生じてし
まつたり、物質の結晶構造がイオンの打込角とあ
る特定の角度を成した時にイオンが物質中に深く
打込まれる、いわゆるチヤネリング効果によつ
て、不純物添加が不均一になる等の問題が無視し
得なくなつてきた。 このような問題を解決する装置として、イオン
打込角を修正するイオン打込装置が提案されてい
る。この原理は第２図に示されるように、走査手
段を２２と２４の２つに分けて、常に一定の角度
でウエハにイオンを打込むものである。 この装置では走査手段として２つの磁場を用い
ねばならず、電源も含めて装置が大がかりになる
欠点があつた。 他方、ウエハはイオン打込みによつて加熱され
るので、ウエハの品質を左右する結晶性や表面に
形成されたマスクを保護するために、ウエハを冷
却する必要がある。 本発明の目的は、イオン打込みによつて発生し
た熱を効率よく放散してウエハを効果的に冷却す
ることができるイオン打込み装置を提供すること
にある。 本発明の特徴は、ウエハ支持手段の凹部とその
凹部に支持されるウエハとの間に熱伝導性のある
弾性材を配置し、前記支持手段が冷媒を封入した
ヒートデイスクに接続され、さらにこのヒートデ
イスクが冷却機構に接続されている点にある。 第３図に本発明の原理図を示す。第１図と同一
番号を符した手段は同じ概念である。前記の凹状
はイオンの走査手段からウエハまでの距離をＲと
した時の半径Ｒの円弧である。偏向手段によつて
は円弧でなくとも良く、２次曲線或は偏向角度を
考慮した三角級数で補正された曲線で凹状を形成
しても良い。 このように支持することによつてイオンの打込
角はウエハに対して常に一定に保つことができ
る。また走査手段２は磁場又は電場を変化させて
荷電粒子を走査する。 第４図に本発明の一実施例を示す。 イオン源で発生し、加速され、選択された荷電
粒子は矢印３の如く走査されウエハ４２の全面に
打込まれるが、ウエハ４２は図示のようにイオン
の打込方向に対し凹状に、支持機構５０４によつ
て支持手段５０に支持されている。６は回転円盤
の１部である。ウエハ４２と支持手段５０の間に
は、熱伝導率の高いクツシヨン材（以下クールシ
ートと記す）５０２が一定の厚みで介在されてい
る。ウエハは図の紙面の表裏方向には直線状であ
る。即ちウエハ４２は円筒面で支持されている。 ウエハ４２は単結晶の場合が多いが、Ｒ＝1000
mmの時の押え距離Ｄは表１に示す程度であるので
破損の必配はない。
【表】
第５図に本発明のもう１つの実施例を示す。
この実施例では回転円盤が回転する際の遠心力
を利用して、本発明の特徴である凹状支持を行う
もので、第４図の支持機構５０４を必要としない
効果と、凹状の支持手段５０の凹部分の形状を自
由に設定できる効果がある。即ち、図の紙面の表
裏方向にも、同じ半径Ｒで凹状に支持することが
可能である。この支持を行えば、荷電粒子の走査
方向のみならず、回転円盤の回転方向にも凹状に
支持できる。 第５図の６は軸ｌを中心に回転するイオン打込
装置の回転円盤であり、支持手段５０は円盤周辺
に多数取付けられている。 真空排気した後に、支持手段５０から奪う熱量
に比べて充分な量の冷媒（通常は純水）を封入し
たヒートデイスク部６０２には、真空排気時の強
度を補うための補強材６０６が、凝縮した冷媒が
遠心力で６０２内ｌ軸側から支持手段５０へ移動
するのに妨げとならぬように、要所要所に配置さ
れている。 イオン打込みによつて生じた熱は、ウエハ４２
からクールシート５０２を通つて支持手段５０へ
伝導し、さらにヒートデイスク部６０２によつて
冷却部６０４に伝えられる。即ち、支持手段５０
から冷却部６０４への熱伝達は、支持手段５０側
での冷媒の蒸発、それによる蒸気の冷却部６０４
側への移動、冷却部６０４側でのその蒸気の凝
縮、その凝縮された冷媒の支持手段５０側への移
動というプロセスを経て蒸発潜熱の形で、冷却部
６０４と支持手段５０との間にほとんど温度差を
生ずることなしに行われ、しかも冷媒の支持手段
５０側への移動は遠心力により強制的に行われる
ので、支持手段５０の凹部に設けられたクツシヨ
ン材５０２によるウエハ４の凹部に対する密着性
向上と相まつてウエハ４の冷却が極めて効果的に
行われる。 クールシート５０２はもつと薄くとも良く、材
質として図示した様な形状の高分子材料から成る
固体物質を使用するか、又は真空グリースの様な
高温（〜100℃）でも粘性の高い半固体物質をウ
エハ４２と支持手段５０の間に塗布しても良い。 冷却部６０４は、回転円盤６の外壁を外側のパ
イプとする２重パイプに連なつた構造を持ち、冷
媒は第５図矢印の向きか又はそれと逆向きに流入
し流出する。仕切円盤６１０は熱膨張の影響を受
けずに支持されるよう、スプリング６０８で回転
円盤６に固定されている。 この構造によれば冷却水をウエハ付近にまで導
く従来例に比べて回転モーメントを小さく抑える
効果があると同時に、大電流イオン打込みを行う
際の冷却に係る熱容量を大きくできる効果もあ
る。 冷却部６０４には通常フレオン等の冷媒を循環
させておくが、イオン打込みによつて生じる熱量
の大小によつては、液体窒素を流入しても良い。
但し、この場合には流入する液体窒素の量をヒー
トデイスク部６０２内の冷媒が凍結しないように
制御する必要がある。 以上述べたように、本発明によればイオン打込
み時のウエハの冷却が極めて効果的に行われる。
を利用して、本発明の特徴である凹状支持を行う
もので、第４図の支持機構５０４を必要としない
効果と、凹状の支持手段５０の凹部分の形状を自
由に設定できる効果がある。即ち、図の紙面の表
裏方向にも、同じ半径Ｒで凹状に支持することが
可能である。この支持を行えば、荷電粒子の走査
方向のみならず、回転円盤の回転方向にも凹状に
支持できる。 第５図の６は軸ｌを中心に回転するイオン打込
装置の回転円盤であり、支持手段５０は円盤周辺
に多数取付けられている。 真空排気した後に、支持手段５０から奪う熱量
に比べて充分な量の冷媒（通常は純水）を封入し
たヒートデイスク部６０２には、真空排気時の強
度を補うための補強材６０６が、凝縮した冷媒が
遠心力で６０２内ｌ軸側から支持手段５０へ移動
するのに妨げとならぬように、要所要所に配置さ
れている。 イオン打込みによつて生じた熱は、ウエハ４２
からクールシート５０２を通つて支持手段５０へ
伝導し、さらにヒートデイスク部６０２によつて
冷却部６０４に伝えられる。即ち、支持手段５０
から冷却部６０４への熱伝達は、支持手段５０側
での冷媒の蒸発、それによる蒸気の冷却部６０４
側への移動、冷却部６０４側でのその蒸気の凝
縮、その凝縮された冷媒の支持手段５０側への移
動というプロセスを経て蒸発潜熱の形で、冷却部
６０４と支持手段５０との間にほとんど温度差を
生ずることなしに行われ、しかも冷媒の支持手段
５０側への移動は遠心力により強制的に行われる
ので、支持手段５０の凹部に設けられたクツシヨ
ン材５０２によるウエハ４の凹部に対する密着性
向上と相まつてウエハ４の冷却が極めて効果的に
行われる。 クールシート５０２はもつと薄くとも良く、材
質として図示した様な形状の高分子材料から成る
固体物質を使用するか、又は真空グリースの様な
高温（〜100℃）でも粘性の高い半固体物質をウ
エハ４２と支持手段５０の間に塗布しても良い。 冷却部６０４は、回転円盤６の外壁を外側のパ
イプとする２重パイプに連なつた構造を持ち、冷
媒は第５図矢印の向きか又はそれと逆向きに流入
し流出する。仕切円盤６１０は熱膨張の影響を受
けずに支持されるよう、スプリング６０８で回転
円盤６に固定されている。 この構造によれば冷却水をウエハ付近にまで導
く従来例に比べて回転モーメントを小さく抑える
効果があると同時に、大電流イオン打込みを行う
際の冷却に係る熱容量を大きくできる効果もあ
る。 冷却部６０４には通常フレオン等の冷媒を循環
させておくが、イオン打込みによつて生じる熱量
の大小によつては、液体窒素を流入しても良い。
但し、この場合には流入する液体窒素の量をヒー
トデイスク部６０２内の冷媒が凍結しないように
制御する必要がある。 以上述べたように、本発明によればイオン打込
み時のウエハの冷却が極めて効果的に行われる。
第１図は走査手段を用いた従来のイオン打込装
置の原理図、第２図は２つの走査手段を用いた従
来のイオン打込装置の原理図、第３図は本発明に
係るイオン打込装置の原理図、第４図は本発明に
係る一実施例を示す図、第５図は本発明に係るも
う一つの実施例を示す図である。 １…荷電粒子線、２…走査手段、３…走査範
囲、４２…半導体基板、５０…支持手段、５０２
…熱伝導率の高いクツシヨン材、５０４…支持機
構、６…回転円盤、６０２…ヒートデイスク部、
６０４…冷却部、６０６…補強材、６０８…スプ
リング、６１０…仕切円盤。
置の原理図、第２図は２つの走査手段を用いた従
来のイオン打込装置の原理図、第３図は本発明に
係るイオン打込装置の原理図、第４図は本発明に
係る一実施例を示す図、第５図は本発明に係るも
う一つの実施例を示す図である。 １…荷電粒子線、２…走査手段、３…走査範
囲、４２…半導体基板、５０…支持手段、５０２
…熱伝導率の高いクツシヨン材、５０４…支持機
構、６…回転円盤、６０２…ヒートデイスク部、
６０４…冷却部、６０６…補強材、６０８…スプ
リング、６１０…仕切円盤。
Claims (1)
- １ 回転円盤に取付けられた支持部材はウエハを
湾曲させて支持する凹部を有し、前記ウエハにイ
オンを走査しながら打込むようにしたイオン打込
装置において、前記ウエハの裏面と前記支持部材
の凹部の間には熱伝導性のある弾性材が配置され
ており、前記回転円盤はその回転中心付近に冷媒
が流通される冷却部と、この冷却部と前記支持部
材の間に設けられた、冷煤が封入された密封室を
有するヒートデイスクとを備えていることを特徴
とするイオン打込装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57150752A JPS5941828A (ja) | 1982-09-01 | 1982-09-01 | イオン打込装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57150752A JPS5941828A (ja) | 1982-09-01 | 1982-09-01 | イオン打込装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5941828A JPS5941828A (ja) | 1984-03-08 |
| JPH0136696B2 true JPH0136696B2 (ja) | 1989-08-02 |
Family
ID=15503636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57150752A Granted JPS5941828A (ja) | 1982-09-01 | 1982-09-01 | イオン打込装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5941828A (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52123174A (en) * | 1976-04-09 | 1977-10-17 | Hitachi Ltd | Specimen scanning method for ion implantation |
| JPS53119670A (en) * | 1977-03-28 | 1978-10-19 | Toshiba Corp | Ion implanting method and apparatus for the same |
-
1982
- 1982-09-01 JP JP57150752A patent/JPS5941828A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5941828A (ja) | 1984-03-08 |
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