JPH03165442A - イオン注入装置用ウェハ装着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体ウェハに不純物イオンを注入するた
めのイオン注入装置に用いられるウェハ装着装置に関す
る。

〔従来の技術〕

半導体装置に不純物を高濃度に注入するイオン注入装置
として、ブリデポジション型と呼ばれる大電流イオン注
入装置が使用される。

第５図は、ウェハ装着装置に装着された複数の半導体ウ
ェハに不純物イオンが注入される様子を示す概念図であ
る。図において、ウェハ装着ディスク１０の上には複数
の半導体ウェハ２が装着されている。半導体ウェハ２は
、イオン照射時の温度上昇等を考慮して同心円状に配置
されることが多い。なお、第５図では図示の便宜上４枚
の半導体ウェハ２のみを示している。

不純物のイオンビームＩＢを注入する際には、ディスク
１０を３００〜１５００　ｒｐｍで高速回転させながら
、上下または左右の並進動作を行なわせる。

そして、所望のエネルギーおよびイオン種で形成された
イオンビームＩＢを注入し、所望の注入量に至るまで上
記の並進動作を数回に分けて行う。

第６図は、ウェハ装着ディスク１０の平面図、第７図は
そのＡＡ’断面図である。これらの図に示すように、半
導体ウェハ２は、ディスク１ｏの表面側に保持部材とし
てのクランプ４によって装着されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

イオン注入では通常プラスイオンが注入されるので、大
電流の不純物イオンによって高濃度（こ不純物を注入す
る場合にはウニ１１表面がプラス（二大きく帯電する。

この帯電の結果、半導体ウエノ１内ニ形成されるＭＯＳ
トランジスタのゲート酸化膜が劣化したり、コンタクト
孔が飛散するなどの静電破壊現象が生じるという問題が
あった。

この発明は、従来技術における上述の課題を解決するた
めになされたものであり、イオン注入（こよる半導体ウ
エノ１の帯電を緩和することのできるイオン注入装置用
ウニ／’装着装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上述の課題を解決するため、この発明では、半導体ウェ
ハに不純物イオンを注入するためのイオン注入装置に用
いられるウニ／＼装着装置において、板状体と、前記板
状体の一表面側にウエノ１を保持するために設けられた
保持部と、前記板状体の前記表面に設けられた凹凸部と
を有する。

〔作用〕

凹凸部は板状体の表面積を増加させるので、凹凸部にイ
オンが入射することにより放出される２次電子の量が、
凹凸部が無い場合に比べて多い。

この２次電子はプラスに帯電したウエノ＼表面に到達し
、半導体ウェハの帯電を緩和する。

〔実施例〕

第１図は、この発明の一実施例としてのウェハ装着ディ
スクを示す平面図、第２図はそのＢＢ’断面図である。

このウェハ装着ディスク２０は、円盤状のディスク部１
（板状体）の表面側に半導体ウェハ２を保持するための
クランプ４が設けられており、また、ディスク部１の表
面の他の部分には凹凸部（この図では凸部）５が設けら
れている。このディスク部１と凹凸部５とは同一の材料
で一体として形成されている。ディスク部１の材料とし
ては電気伝導と熱伝導の良いアルミニウムなどの金属が
好ましい。なお、この実施例ではクランプ４もディスク
部１や凹凸部５と同一の材料で作られている。

凹凸部５の一部は半導体ウニ／Ｘ２の周囲に同心円状に
形成されている。なお、第１図では図示の便宜上、第２
図に示す凹凸部５の頂部水平面５ａを砂地部によって示
している。第２図かられかるように、凹凸部５は垂直断
面図が台形であり、この台形のウエノ＼２側に向いた側
面が、ウニ／”ｔに向かって下降するようなテーノく状
の側面５ｂ（以下、テーパ面と呼ぶ。）となっている。

なお、通常の直径６インチの半導体ウエノ１２を装着す
る場合、ウェハ装着ディスク２０の半径Ｒｄは３０〜１
ｏＯｃ＋ｎ。

高さＨは１〜５ｃｍとすることができる。また、凹凸部
５の台形断面の下辺の長さＷ、は例えば約１印、テーパ
面５ｂの角度θは０〜９０″とすることができる。

上述のように凹凸部５を設けることにより、次のような
理由でイオン注入時の放出２次電子数が増加する。

まず、凹凸部５を形成することにより、ウェハ装着ディ
スク２０の表面積が増加する。これによって、イオンが
注入された場合の２次電子の放出数が増加する。

次に、第２図のように凹凸部の側面５ｂを水平面と角度
θをなすテーバ状にすることにより、イオンビームＩＢ
がテーパ面５ｂに対して入射角θで入射する。イオンビ
ームが０″でない入射角θで入射すると、２次電子の放
出数が入射角０″で入射する場合よりも増加する。第３
図はＮｉＣに１次電子を入射した場合の入射角θと２次
電子放出率δとの関係を示す図である。ここで２次電子
放出率δは、入射電流（１次電子入射数）に対する出射
電流（２次電子放出数）の比である。このような関係は
、例えば「電子管工学」　（桜庭一部。

森北出版　１９８１年９月）第５２頁に示されている。

第３図かられかるように、入射角θが０°より大きい場
合には、０°の場合よりも２次電子放出率δが大きい。

これは、０°でない入射角θで電子（またはイオン）が
入射されると、０°で入射される場合に比べて、入射面
からより浅い位置で２次電子が生成されること、そして
、生成位置が浅ければ、入射した部材内部で捕獲されず
に外部に放出される２次電子が多くなることが原因と考
えられる。第３図は電子を入射した場合の図であるが、
イオンを入射した場合にも同様の傾向がある。

さらに、テーパ面５ｂから放出される２次電子は、テー
パ面５ｂの法線方向が最も多い。これは、凹凸部５内部
でほぼ等方向に生成された２次電子がテーパ面らｂの法
線方向に出る場合に凹凸部５内部での飛距離が最短にな
るので、捕獲される確率が最も小さいからである。

テーパ面５ｂは半導体ウェハ２の上部の方向を向いてい
るので、２次電子はテーパ面５ｂから半導体ウェハ２の
上部の方向に放出される。半導体ウェハ２はプラスイオ
ンの注入によって大きくプラスに帯電しているので、凹
凸部５から放出された２次電子は半導体ウェハ２に引き
つけられ、吸収される。

このように、凹凸部５のテーパ面５ｂを半導体ウェハ２
の上部の方向に向けることにより、２次電子の放出率が
増加するとともに、２次電子が半導体ウェハ２に到達し
やすくなるので、半導体ウェハ２の表面に大量の２次電
子を効率的に供給できる。この結果、半導体ウェハ２の
プラスの帯電が緩和され、例えば半導体ウェハ２内に形
成されているＭＯＳトランジスタのゲート酸化膜等の静
電破壊を防止することができる。

なお、上記実施例では、凹凸部５の縦断面が台形であり
、テーパ面５ｂが半導体ウェハ２の上部の方向に向くよ
うに形成されていたが、凹凸部５の断面形状は台形に限
らず、長方形などの他の形状であってもよい。

また、上記実施例では凹凸部５が半導体ウェハ２の周囲
に同心円状に形成されていたが、同心円状でなくてもよ
く、凹凸部がディスク部１の表面に形成されていればよ
い。第４図は、この発明の他の実施例としてのウェハ装
着ディスク２０ａを示す平面図である。このウェハ装着
ディスク２゜ａでは、ディスク部１の表面に突起状の凹
凸部（凸部）５０が散点状に形成されている。なお、第
２図や第４図では、ウェハ装着ディスク凹凸部が凸部と
して形成されているが、四部としてとし形成されていて
もよい。すなわち、ディスク部１の表面に何らかの凹凸
部が形成されていればよい。

上記実施例では、凹凸部を形成する材料がディスク部と
同じアルミニウム等の金属であるとしたが、ＭｇＯなど
の酸化物やＴＥＮなどの窒化物等の化合物であって２次
電子放出量の多い他の材料を用いて凹凸部を形成しても
よい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、凹凸部が板状
体の表面積を増加させるので、凹凸部にイオンが入射す
ることにより放出される２次電子の量が、凹凸部が無い
場合に比べて多くなる。この２次電子はプラスに帯電し
たウェハ表面に到達するので、半導体ウェハの帯電を緩
和することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例によるウェハ装着ディス
クを示す平面図、第２図はその断面図、第３図は入射角
と２次電子放出率の関係を示す図、第４図はこの発明の
他の実施例によるウェハ装着ディスクを示す平面図、第
５図はイオン注入装置において半導体ウェハにイオンが
注入される様子を示す概念図、第６図は従来のウェハ装
着ディスクを示す平面図、第７図はその断面図である。 図において、１はディスク部、２は半導体ウェハ、５は
凹凸部、２ｏはウェハ装着ディスクである。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体ウェハに不純物イオンを注入するためのイ
   オン注入装置に用いられるウェハ装着装置であって、 板状体と、 前記板状体の一表面側にウェハを保持するために設けら
   れた保持部と、 前記板状体の前記表面に設けられた凹凸部とを有するこ
   とを特徴とするイオン注入装置用ウェハ装着装置。