JPH0433246A

JPH0433246A - イオン注入装置のエンドステーション

Info

Publication number: JPH0433246A
Application number: JP2136708A
Authority: JP
Inventors: Takuya Naonaga; 卓也直永
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1990-05-26
Filing date: 1990-05-26
Publication date: 1992-02-04

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）本発明は半導体装置の製造プロセスにおいて、半導体ウ
ェハヘ不純物を導入するために用いられるイオン注入（
イオン打込みともいう）装置において、イオン注入がな
される半導体ウェハを保持するディスクを備えたエンド
ステーションに関するものであり、特にイオン注入によ
り帯電したプラス電荷を中和するために電子を半導体ウ
ェハに放出するエレクトロンシャワ一方式のイオン注入
装置におけるエンドステーションに関するものである。

（従来の技術）半導体装置の製造プロセスで例えばＭＯＳ型半導体装置
のソース・ドレインを形成する不純物導入のためのイオ
ン注入では、イオン注入された半導体ウェハ（以下、単
にウェハという）にプラス電荷が帯電するが、その帯電
に対する対策としてエレクトロンシャワーが用いられる
。エレクトロンシャワーは、ウェハを保持するエンドス
テーションのディスクのイオン入射側に設けられている
ファラデーにフィラメントから電子を放出し、その電子
がファラデーに衝突したときに発生する二次電子を用い
ている。その二次電子の方向制御や密度精度はなされて
おらず、ウェハに帯電したプラス電荷の中和は偶然に任
されている。

エンドステーションのディスクにおいては、第６図（Ａ
）に示されるように、ウェハ６はディスク２のウェハ保
持部でウェハ押え機構であるクランプリング４により保
持されている。８は冷却水が流れている冷却板である。

（発明が解決しようとする課題）ウェハ６にイオン注入がなされて帯電が起こると、ウェ
ハ６の周辺部では電荷はクランプリング４を通してディ
スク２へ逃げるため、第６図（Ａ）に示されるように、
ウェハ６の中央部で帯電が多くなる。そして、この状態
でエレクトロンシャワーを与えると、電子はウェハ６上
にくるが、その殆どはクランプリング４を通してディス
ク２へ流れてしまい、第６図（Ｂ）に示されるように、
ウェハ中央部のプラス電荷を中和するのに用いられる二
次電子は少なくなってしまう。

また、ディスク２は接地されており、かつ高速で回転し
ているため、エレクトロンシャワーの電子の殆どがディ
スク２に直接当り、そのままグラウンドに流れ、帯電し
たプラス電荷を中和する確率は非常に低い。

そのため、中和に要する二次電子の数は実際に帯電して
いるプラス電荷の１０倍以上が必要とされている。しか
し、二次電子を過度に役人すると逆にウェハ６上でのマ
イナス電荷の帯電を引き起こし、その帯電によりＭＯ８
型半導体装置のゲート破壊を生じる場合もある。

また、過度の二次電子を発生させるためにはフィラメン
トからより多くの電子を放出させる必要があるので、フ
ィラメントの寿命が短かくなる問題もある。

本発明はエレクトロンシャワ一方式でウェハに帯電した
プラス電荷を中和する確率を高めることにより、プラス
電荷の中和を効率よく行ない、マイナス電荷の帯電によ
るゲート破壊を防ぎ、エレクトロンシャワー機構のフィ
ラメントの寿命も長くすることのできるエンドステーシ
ョンを提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段）本発明では、注入イオンの入射側を表側とすると、ディ
スクのウェハ保持部の裏側にウェハの中央付近に磁界を
発生する磁石を配置する。

（作用）第６図（Ｃ）に示されるように、ウェハ中央付近に磁界
を発生させると、飛来してきた電子は磁界の中へ閉じ込
められ、かつサイクロイド運動をする。その結果、ウェ
ハ中央付近で電子密度が高くなり、またサイクロイド運
動をすることで飛行距離が長くなり、プラス電荷の中和
確率が高くなる。また、サイクロイド運動は一方向のみ
であるため、余分な電子はそのままウェハ６の周辺のク
ランプリング４などの押え機構からディスク２へ逃げて
行き、過度のマイナス電荷が留まることはない。

（実施例）第１図は一実施例を示す断面図、第２図は同実施例のウ
ェハ保持部近傍を示す拡大断面図、第３図は同実施例の
磁石の配置を示す平面図である。

２はイオン注入装置のエンドステーションのディスクで
あり、そのウェハ保持部には凹部が形成され、クランプ
リング４により半導体ウェハ６がその凹部に押えられて
保持される。

ディスク２では、注入イオンの入射側を表側としてウェ
ハ６の裏側にウェハ６を冷却するための冷却板８が配置
されており、冷却板８には冷却水が流される。冷却板８
の裏側には一対の永久磁石１０ａ、１０ｂが配置され、
一方の永久磁石１゜ａはＮ極がウェハ６側を向き、他方
の永久磁石１０ｂはＳ極がウェハ６側を向き、がっ磁界
１１がウェハ６の中央付近に生じるように位置決めされ
ている。永久磁石１０ａ、１０ｂの磁極は上記と逆にな
るようにしてもよい、ディスク２は回転軸３を中心とし
て回転させられる。

１４はファラデーであり、ウェハ６に注入されるイオン
のビーム１２はファラデー１４を通ってウェハ６へ飛来
し、注入される。ファラデー１４にはエレクトロンシャ
ワーを発生する電子数比機構として、フィラメント１６
が配置されており。

フィラメント１６からの電子１８はファラデー１４に当
って二次電子２０を発生させる。二次電子２０はウェハ
６へ飛来する。

本実施例において、イオンビーム１２にょリウエハ６ヘ
イオンを注入しながら、フィラメント１６から電子を数
比して二次電子２０を発生させると、ウェハ６方向へ飛
来した二次電子２０は磁石１０ａ、１０ｂによる磁界１
１の中へ閉じ込められ、かつサイクロイド運動をし、ウ
エノ）６のプラス電荷を中和する。

磁石の配置方法は第３図に示されるように複数個のウェ
ハ６に対して１対の磁石１０ａ、１０ｂのみとするのに
限らず、第４図又は第５図に示されるように、ウェハ６
ごとに１対の永久磁石２２ａ、２２ｂや２４ａ、２４ｂ
を配置するようにしてもよい、第４図ではウェハ６の中
央部にウェハ側がＳ極（又はＮ極）となるように永久磁
石２２ｂを配置し、ウェハ６の周辺部にウェハ側がＮ極
（又はＳ極）となるようにリング状の永久磁石２２ａを
配置する。第５図では円弧状の１対の永久磁石２４ａ、
２４ｂをウェハ６側が互いに反対極になるように対向さ
せて配置する。

実施例は永久磁石を用いて磁界を発生させているが、永
久磁石に代えて電磁石を用いてもよい。

（発明の効果）本発明ではエレクトロンシャワ一方式のイオン注入装置
において、ウェハ中央付近に磁界を発生させるように磁
石を配置したので、エレクトロンシャワーの電子がその
磁界内でサイクロイド運動をして電子密度を高め、ウェ
ハのプラス電荷を効率よく中和することができる。

二次電子密度が高くなるため、必要な二次電子量が少な
くてすみ、フィラメントの寿命が延びる。

また、二次電子量が少なくてすむので、マイナス電荷の
帯電によるＭＯ８型電子装置のゲート破壊が生じにくく
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例を示す概略断面図、第２図は同実施例
のウェハ保持部周辺を示す概略断面図、第３図は同実施
例の磁石配置を示す平面図、第４図及び第５図は他の実
施例における磁石配置を示す平面図、第６図はプラス電
荷の帯電とエレクトロンシャワーの効果を示す断面図で
あり、（Ａ）はプラス電荷の帯電を示す図、（Ｂ）は従
来の装置におけるエレクトロンシャワー効果を示す図、
（Ｃ）は本発明によるエレクトロンシャワー効果を示す
図である。２・・・・・・ディスク、４・・・・・・クランプリン
グ、６・・・・・ウェハ、８・・・・・・冷却板、１０
ａ、１０ｂ、２２ａ　、　２２　ｂ　、　２４　ａ　、
　２４　ｂ　・＝−永久磁石、１１・・・・・・磁界、
１２・・・・・・イオンビーム、１４・・・・・・ファ
ラデー、１６・・・・・・フィラメント、２０・・・・
・・二次電子。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）イオン注入がなされる半導体ウェハを保持するデ
ィスクよりイオン入射側に半導体ウェハヘ電子を放出す
る電子放出機構を設け、前記ディスクのウェハ保持部の
裏側には半導体ウェハの中央付近に磁界を発生する磁石
を配置したイオン注入装置のエンドステーション。