JPH06243816A - イオン注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ファラデー系内でディスク上のウェーハに付
着するパーティクルを簡単に低減することができるよう
にしたイオン注入装置を提供する。 【構成】 ファラデーカップ１２とサイドサプレッサ電
極１６との間であってウェーハ６に対するイオンビーム
照射領域のディスク回転方向側に、ディスク４に向けて
電子４４を放出する電子供給源３０を設けた。この電子
供給源３０には、電子引出し電源４２によって、ファラ
デーカップ１２ひいてはそれに電気的に接続されたディ
スク４に対して負の電圧が印加される。更に、この電子
供給源３０のディスク回転方向側の近傍であってサイド
サプレッサ電極１６の外側に、ディスク４に対向するよ
うに、集塵電極５０を設けた。この集塵電極５０には、
集塵電源５２によって、ファラデーカップ１２およびデ
ィスク４に対して正の電圧が印加される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、注入室内で回転およ
び並進させられるディスクに装着されたウェーハにイオ
ンビームを照射してそれにイオン注入を行うイオン注入
装置に関し、より具体的には、ディスク上のウェーハに
付着するパーティクルを低減する手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のイオン注入装置の従来例を図３
に示す。このイオン注入装置は、注入室（図示省略）内
で例えば矢印Ａ方向に高速回転させられると共にその半
径方向である矢印Ｂ方向（紙面の表裏方向）に並進させ
られるディスク４であってその周縁部に複数枚のウェー
ハ６を装着可能なものを備えており、このディスク４に
装着されたウェーハ６にイオンビーム２を照射して各ウ
ェーハ６にイオン注入を行うよう構成されている。

【０００３】なお、この図でディスク４を立てて図示し
ているのは、実際の装置でも注入室内でディスク４を立
てて配置しており、それに合わせるためである（図１に
おいても同様）。

【０００４】イオンビーム２の経路上には、ファラデー
系を構成するものとして、イオンビーム２がディスク４
やウェーハ６に当たった際に主としてディスク４から放
出される二次電子を受けてそれのアースへの逃げを防止
するファラデーカップ１２および同二次電子の上流側へ
の逃げを防止するフロントサプレッサ電極１０がディス
ク４の上流側に、ディスク４が外に並進したときにそれ
の代わりにイオンビーム２を受けるキャッチプレート１
４がディスク４の下流側に、それぞれ設けられており、
イオンビーム２はフロントサプレッサ電極１０およびフ
ァラデーカップ１２内を通してディスク４上のウェーハ
６に照射される。フロントサプレッサ電極１０はサプレ
ッサ電源２０によって負電位にされる。

【０００５】更にこの例では、ファラデーカップ１２お
よびキャッチプレート１４の周りをディスク４の表面お
よび裏面近傍でそれぞれ取り囲むリング状のサイドサプ
レッサ電極１６および１８が設けられており、これらに
はサプレッサ電源２２からファラデーカップ１２に対し
て負の電圧が印加される。これによって、ファラデーカ
ップ１２とキャッチプレート１４の間から二次電子が外
へ漏れてアースへ逃げるのを防止するようにしている。
このサイドサプレッサ電極１６および１８もファラデー
系を構成している。

【０００６】また、フロントサプレッサ電極１０の更に
上流側には、イオンビーム２をそれが所望の形状になる
ように成形するマスク８が設けられている。

【０００７】そして、ディスク４、ファラデーカップ１
２およびキャッチプレート１４は、互いに電気的に並列
接続されてビーム電流計測器２４に接続されており、そ
れによってイオンビーム２のビーム電流の計測を正確に
行えるようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】近年のウェーハ６の大
口径化およびウェーハ６の表面に形成されるデバイス構
造の微細化に伴い、歩留まりを向上させるためには、ウ
ェーハ６に付着するパーティクル（ごみ）を低減するこ
とが必須である。

【０００９】ところが、従来のこの種のイオン注入装置
におけるパーティクル低減対策は、主としてウェーハ６
の搬送をできるだけソフトに行うことや、注入室に隣接
するエアロック室でのパーティクルの巻き上げ付着を抑
えるための粗引きおよびベント方式の改良等に力が注が
れ、注入中にファラデー系内でウェーハ６に付着するパ
ーティクルを低減する努力は殆ど成されていなかった。

【００１０】即ち、従来はファラデー系内でのウェーハ
６へのパーティクルの付着については、定期的にファラ
デー系を手作業によって清掃するという方法しか採られ
ていなかった。しかしながらこの方法では、清掃後に発
生したパーティクルがすぐにウェーハ６に付着し始める
ため、ウェーハ６に付着するパーティクルを低減する効
果には限界があった。

【００１１】ファラデー系内でのウェーハ６へのパーテ
ィクルの付着をいかに抑えるかが、今後のイオン注入装
置の重要課題である。これを解決しないと、デバイス構
造が微細なデバイス、例えば１６Ｍ以上のＤＲＡＭ等は
歩留まり良く生産することができないと言える。

【００１２】また、従来の清掃に頼る方法では、人手が
かかるだけでなく、清掃作業そのものがパーティクルを
巻き上げる等してパーティクルを発生させることにな
り、ある許容レベル以下にまでパーティクルのレベルが
落ち着くまでは、長時間の真空排気や慣らし運転を繰り
返す必要があり、これが当該イオン注入装置の総合的な
生産性を低下させる大きな要因となっていた。

【００１３】そこでこの発明は、ファラデー系内でディ
スク上のウェーハに付着するパーティクルを簡単に低減
することができるようにしたイオン注入装置を提供する
ことを主たる目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明に係る第１のイオン注入装置は、前述した
ようなディスクのウェーハ装着側の表面近傍であってウ
ェーハに対するイオンビーム照射領域のディスク回転方
向側の近傍に、ディスク側に向けて電子を放出する電子
供給源であってディスクに対して負の電圧が印加される
ものを設け、更にこの電子供給源のディスク回転方向側
の近傍に、ディスクに対向するように、ディスクに対し
て正の電圧が印加される集塵電極を設けたことを特徴と
する。

【００１５】また、この発明に係る第２のイオン注入装
置は、前述したようなファラデーカップとサイドサプレ
ッサ電極との間であってウェーハに対するイオンビーム
照射領域のディスク回転方向側に、ディスク側に向けて
電子を放出する電子供給源であってディスクに対して負
の電圧が印加されるものを設け、更にこの電子供給源の
ディスク回転方向側の近傍であって前述したようなサイ
ドサプレッサ電極の内側または外側に、ディスクに対向
するように、ディスクに対して正の電圧が印加される集
塵電極を設けたことを特徴とする。

【００１６】

【作用】上記構成によれば、ファラデー系内で発生しデ
ィスク上のウェーハに付着した、あるいはウェーハに付
着しようとするパーティクルに対して、電子供給源から
引き出された電子が浴びせられ、それによってこのパー
ティクルは負に帯電させられる。そしてこの負に帯電し
たパーティクルがディスクの回転に伴って正電位の集塵
電極近くに来ると、ウェーハ上のものはそこから電気的
に引き剥がされ、あるいは空間に漂っているものはその
まま、この集塵電極に静電的に吸着される。このように
して、ファラデー系内でディスク上のウェーハに付着す
るパーティクルを簡単に低減することができる。

【００１７】

【実施例】図１は、この発明の一実施例に係るイオン注
入装置を示す縦断面図である。図２は、図１の装置の線
Ｃ−Ｃに沿う断面図である。図３の従来例と同一または
相当する部分には同一符号を付し、以下においては当該
従来例との相違点を主に説明する。

【００１８】この実施例においては、前述したようなフ
ァラデーカップ１２とサイドサプレッサ電極１６との間
であってウェーハ６に対するイオンビーム照射領域のデ
ィスク回転方向側に、ディスク４に向けて電子４４を放
出する電子供給源３０を設けている。この電子供給源３
０とファラデーカップ１２およびサイドサプレッサ電極
１６との間は、絶縁物４６によって絶縁されている。こ
の実施例では前述したように注入室内にディスク４を立
てて配置しているので、この電子供給源３０は、ウェー
ハ６に対するイオンビーム照射領域の空間的な下側近傍
にも位置している。

【００１９】この電子供給源３０には、電子引出し電源
４２によって、ファラデーカップ１２ひいてはそれに電
気的に接続されたディスク４に対し負の電圧が印加され
る。これによって、電子供給源３０からディスク４側に
電子４４を引き出すことができる。

【００２０】電子供給源３０の構造は、電子を引き出す
ことができるものであれば特定のものに限定されない
が、フィラメントから放出させた熱電子を加速して引き
出す方式のものよりも、低電圧のアーク放電によってガ
スをプラズマ化してその中の電子を引き出す方式のもの
や、ＥＣＲ放電等のマイクロ波放電によってガスをプラ
ズマ化してその中の電子を引き出す方式のものが、引き
出す電子のエネルギーが低いことから好ましいと言え
る。

【００２１】図示例の電子供給源３０は、この２番目の
低電圧アーク放電方式のものの例であり、ディスク４の
対向面側に電子引出し口３３を有するプラズマ生成容器
３２内にフィラメント３４が設けられている。このプラ
ズマ生成容器３２内にはガス、例えばキセノンガスのよ
うな不活性ガスが導入される。フィラメント３４にはそ
の加熱用のフィラメント電源３６が接続されており、フ
ィラメント３４とプラズマ生成容器３２間にはアーク電
源３８（その出力電圧は例えば１５Ｖ程度）が接続され
ている。

【００２２】フィラメント３４から放出された熱電子
は、アーク電源３８の電圧によってプラズマ生成容器３
２側に引き寄せられ、その途中で、プラズマ生成容器３
２内に導入されたガスと衝突してそれを電離させ、これ
によってプラズマ生成容器３２内にプラズマ４０が生成
される。このプラズマ４０中の電子は、ガスの電離エネ
ルギーより少し大きい程度のエネルギーしか有していな
いので低エネルギー（例えば数ｅＶ程度）である。そし
てこのプラズマ４０中の電子が、電子引出し電源４２の
電圧によって、電子引出し口３３を通して、ディスク４
側に引き出される。

【００２３】電子引出し口３３は、図２にも示すよう
に、細長いスリット状として、ファラデーカップ１２の
内壁幅をカバーできる長さのものにするのが好ましい。
そのようにすれば、ファラデーカップ１２の内側で発生
するパーティクルの全体に電子４４を万遍なく浴びせる
ことができるからである。

【００２４】電子引出し電源４２の出力電圧は、電子供
給源３０から引き出す電子４４のエネルギーを、即ちパ
ーティクルに与える電位を決める。この電子４４のエネ
ルギーが大き過ぎると、ウェーハ６に負の帯電をもたら
し、その表面の電位が上昇してウェーハ６の表面のデバ
イスの破壊を招く恐れがあるので、そのようなデバイス
破壊を生じないエネルギーにしておくのが好ましい。例
えば、一般的に言えば２０ｅＶ程度以下にしておけば良
い。更により具体的に言えば、ウェーハ６の表面のデバ
イスがＦＥＴの場合、そのゲート酸化膜の１０ｎｍ厚当
たり１０ｅＶ以下になるようにしておけば良い。

【００２５】サイドサプレッサ電極１６にサプレッサ電
源２２から印加する電圧は、この電子供給源３０からの
電子４４がファラデー系外へ逃げ出さないようにする観
点から、数百Ｖにするのが良い。

【００２６】更にこの実施例では、上記電子供給源３０
のディスク回転方向側（即ちこの実施例では電子供給源
３０の空間的な下側）の近傍であってサイドサプレッサ
電極１６の外側に、ディスク４に対向するように、板状
の集塵電極５０を設けている。この集塵電極５０とディ
スク４間の距離は、極力短いことが望ましいが、ディス
ク４が高速回転するのでそれとのクリアランスや、機械
的精度等を考慮すると、例えば３ｍｍ〜１０ｍｍ程度の
範囲内が望ましいと言える。

【００２７】この集塵電極５０には、集塵電源５２によ
って、ファラデーカップ１２ひいてはそれに電気的に接
続されたディスク４に対して正の電圧が印加される。こ
の集塵電極５０に印加する電圧は、ウェーハ６に付着し
ていて上記電子４４によって負に帯電させられたパーテ
ィクルを引き剥がすことのできる範囲内であれば良く、
例えば数百Ｖ〜数千Ｖ程度とする。

【００２８】また、集塵電極５０は、ディスク４の表裏
両側に設ける必要はなく、ウェーハ６の装着面側のみで
良い。

【００２９】上記構成によれば、ファラデー系内で発生
しディスク４上のウェーハ６に付着した、あるいはウェ
ーハ６に付着しようとしてその近くの空間に漂っている
パーティクルは、ディスク４の回転と共に電子供給源３
０に対向する位置に来て、電子供給源３０から引き出さ
れた電子４４がごく近傍から浴びせられ、それによって
このパーティクルは負に帯電させられる。

【００３０】またこの実施例のようにディスク４を注入
室内に立てて配置していて、電子供給源３０をウェーハ
６に対するイオンビーム照射領域の下側に設けている場
合、イオンビーム照射に伴って発生して下方に落下する
パーティクルにも、その発生直後に電子４４を浴びせて
当該パーティクルを負に帯電させることができる。

【００３１】そして上記のようにして負に帯電したパー
ティクルがディスク４の回転に伴って正電位の集塵電極
５０の近くに来ると、ウェーハ６上のものはそこから電
気的に引き剥がされ、あるいは空間に漂っているものは
そのまま、この集塵電極５０に静電的に吸着される。

【００３２】このようにして、ファラデー系内でディス
ク４上のウェーハ６に付着するパーティクルを低減する
ことができるので、しかもそれを注入特性に影響が出な
いほどの短時間のうちに行うことができるので、高歩留
まりの注入処理を実現することができる。

【００３３】また、集塵電極５０に吸着されたパーティ
クルは、例えば定期的なメインテナンス等の際に、集塵
電源５２の印加電圧を切ることによって簡単に除去する
ことができるので、またファラデー系の他の部分もパー
ティクルの付着が減ってその清掃が容易になるので、メ
インテナンス時間の短縮にもつながり、その結果、当該
イオン注入装置の総合的な生産性が向上する。

【００３４】なお、この実施例のように、集塵電極５０
に対向する位置までディスク４の裏面側のサイドサプレ
ッサ電極１８を延ばしておくのが好ましく、そのように
すれば、このサイドサプレッサ電極１８には負の電圧が
印加されるので、そのぶん集塵電極５０とこのサイドサ
プレッサ電極１８間の電界が強くなり、集塵電極５０へ
のパーティクルの吸着効果が向上する。

【００３５】また、集塵電極５０の表面に薄い絶縁性の
膜を付けておいても良く、そのようにすれば、金属性の
パーティクルについても吸着効果が得られる。絶縁性の
膜を付けておくと金属性のパーティクルを吸着できるの
は、絶縁性の膜によって、当該パーティクルの電荷が集
塵電極５０等に逃げるのを防止することができるからで
ある。もっとも、パーティクルとしては、ウェーハ６の
表面に設けられているレジスト膜等から出る絶縁性のも
のが殆どであり、そのようなものは、上記絶縁性の膜を
付けておくと否とにかかわらず、集塵電極５０等によっ
て吸着することができる。

【００３６】また、集塵電極５０は、上記実施例のよう
にサイドサプレッサ電極１６の外側に設ける代わりに、
サイドサプレッサ電極１６の内側と電子供給源３０との
間に設けても良く、そのようにしてもその作用効果に特
に差はない。

【００３７】次に、この発明の他の実施例について説明
すると、イオン注入装置によっては、前述したようなデ
ィスク４を有しているけれども、ファラデーカップ１
２、サイドサプレッサ電極１６等を有していないものも
あり、そのようなイオン注入装置の場合も、上記電子供
給源３０に相当する電子供給源をディスク４上のウェー
ハ６に対するイオンビーム照射領域のディスク回転方向
側の近傍に設け、更にこの電子供給源のディスク回転方
向側の近傍に、上記集塵電極５０に相当する集塵電極を
設ければ良い。

【００３８】このようにしたイオン注入装置において
も、電子供給源および集塵電極は上記実施例と同様の作
用を奏するので、ファラデー系内でウェーハ６に付着す
るパーティクルを低減することができ、それによって高
歩留まりの注入処理を実現することができる。

【００３９】また、集塵電極に吸着されたパーティクル
は、例えば定期的なメインテナンス等の際に、その印加
電圧を切ることによって簡単に除去することができるの
で、メインテナンス時間の短縮にもつながり、その結
果、当該イオン注入装置の総合的な生産性が向上するこ
とも上記実施例と同じである。

【００４０】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、上記の
ような電子供給源および集塵電極を設けておくことによ
り、ディスク上のウェーハに付着した、あるいはウェー
ハに付着しようとするパーティクルを負に帯電させて集
塵電極に吸着することができるので、ファラデー系内で
ディスク上のウェーハに付着するパーティクルを低減す
ることができる。しかもそれを、注入特性に影響が出な
いほどの短時間のうちに行うことができる。その結果、
高歩留まりの注入処理を実現することができるようにな
る。

【００４１】また、集塵電極に吸着されたパーティクル
は、例えば定期的なメインテナンス等の際に、その印加
電圧を切ることによって簡単に除去することができるの
で、またファラデー系の他の部分もパーティクルの付着
が減ってその清掃が容易になるので、メインテナンス時
間の短縮にもつながり、その結果、当該イオン注入装置
の総合的な生産性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係るイオン注入装置を示
す縦断面図である。

【図２】図１の装置の線Ｃ−Ｃに沿う断面図である。

【図３】従来のイオン注入装置の一例を示す縦断面図で
ある。

【符号の説明】

２ イオンビーム ４ ディスク ６ ウェーハ １２ ファラデーカップ １４ キャッチプレート １６，１８ サイドサプレッサ電極 ３０ 電子供給源 ４２ 電子引出し電源 ４４ 電子 ５０ 集塵電極 ５２ 集塵電源

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 注入室内で回転および並進させられるデ
   ィスクであってその周縁部に複数枚のウェーハを装着可
   能なものを備え、イオンビームをこのディスク上のウェ
   ーハに照射して各ウェーハにイオン注入を行うイオン注
   入装置において、前記ディスクのウェーハ装着側の表面
   近傍であってウェーハに対するイオンビーム照射領域の
   ディスク回転方向側の近傍に、ディスク側に向けて電子
   を放出する電子供給源であってディスクに対して負の電
   圧が印加されるものを設け、更にこの電子供給源のディ
   スク回転方向側の近傍に、ディスクに対向するように、
   ディスクに対して正の電圧が印加される集塵電極を設け
   たことを特徴とするイオン注入装置。
2. 【請求項２】 注入室内で回転および並進させられるデ
   ィスクであってその周縁部に複数枚のウェーハを装着可
   能なものと、このディスクの上流側に設けられたファラ
   デーカップであってディスクに電気的に接続されたもの
   と、このファラデーカップの周りをディスクの表面近傍
   で取り囲むリング状のものであってファラデーカップに
   対して負の電圧が印加されるサイドサプレッサ電極とを
   備え、ファラデーカップ内を通してイオンビームをディ
   スク上のウェーハに照射して各ウェーハにイオン注入を
   行うイオン注入装置において、前記ファラデーカップと
   サイドサプレッサ電極との間であってウェーハに対する
   イオンビーム照射領域のディスク回転方向側に、ディス
   ク側に向けて電子を放出する電子供給源であってディス
   クに対して負の電圧が印加されるものを設け、更にこの
   電子供給源のディスク回転方向側の近傍であって前記サ
   イドサプレッサ電極の内側または外側に、ディスクに対
   向するように、ディスクに対して正の電圧が印加される
   集塵電極を設けたことを特徴とするイオン注入装置。