JPH0992198A - イオン注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体ウエハの静電破壊を確実に防止するこ
とができ且つ安価なイオン注入装置を提供する。 【解決手段】 半導体ウエハ１０３を支持する支持手段
１０１と、この支持手段１０１に支持された半導体ウエ
ハ１０３にイオンビームを照射するイオン照射手段（図
示せず）とを備えたイオン注入装置において、イオン照
射手段が照射するイオンビームの飛程１０４の一部と接
するように支持手段１０１に近接させて配設された電荷
放出用電極１０４をさらに備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はイオン注入装置に関
するものであり、より詳細には、静電破壊防止手段を備
えたイオン注入装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体ウエハにイオンを注入
する装置が知られており、イオン注入装置と称されてい
る。また、かかるイオン注入装置としては、半導体ウエ
ハの静電破壊を防止するための手段を備えたものが知ら
れている。

【０００３】以下、半導体ウエハの静電破壊について、
図４を用いて説明する。図４に示したように、支持板４
０１に支持された半導体ウエハ４０２の表面に正のイオ
ンビーム４０３を照射することによってイオン注入を行
うと、半導体ウエハ４０２の表面に正電荷４０４は、抵
抗素子４０５を介してグランドに放出される。しかし、
半導体ウエハ４０２の抵抗が大きいことにより、一部の
正電荷４０４は、半導体ウエハ４０２の表面に残り、こ
れによって半導体ウエハ４０２の表面が帯電する。そし
て、この帯電に係る正電荷４０４が、半導体ウエハの静
電破壊を起こす。また、半導体ウエハ４０２にイオンを
注入したときには二次電子４０６が放出されるが、これ
によってもウエハ表面の正の帯電量が増加し、静電破壊
が促進される。

【０００４】一方、半導体ウエハ４０２に負のイオンを
注入する場合は、この半導体ウエハ４０２の表面には負
電荷が蓄積されるが、二次電子として負電荷４０５が放
出されるので、半導体ウエハ４０２の表面の帯電量は減
少し、静電破壊は発生しない。

【０００５】図５は、静電破壊を防止するための手段を
備えたイオン注入装置の一従来例を概念的に示す断面図
である。

【０００６】同図において、支持板５０１は円盤形に構
成されており、軸５０２を中心として一定速度で回転す
る。この支持板５０１の表面には、回転方向に沿って、
複数枚の半導体ウエハ５０３が載置される。この半導体
ウエハ５０３には、図示しないイオン源から供給された
正のイオンビームが、図示しない加速手段やスリット等
を介して、飛程５０４に沿って照射される。

【０００７】かかるイオン注入装置において、静電破壊
防止手段は、フィラメント５０５、反射板５０６、ター
ゲット５０８、電流計５０９および負帰還回路５１０に
よって構成されている。フィラメント５０５は、電流量
に応じた熱電子５１１を放出する。この熱電子５１１
は、引出電極５０７で加速されて、ターゲット５０８に
衝突する。これにより、ターゲット５０８は、二次電子
５１２を放出する。そして、この二次電子５１２が、半
導体ウエハ５０３の表面に蓄積された正電荷を電気的に
中和する。このとき、半導体ウエハ５０３の表面に残留
している正電荷量は、電流計５０９を流れるディスク電
流５１３の変動量によって知ることができる。負帰還回
路５１０は、このディスク電流５１３の変動量を検出
し、この検出結果に基づいてフィラメント５０５に流れ
る電流を制御する。

【０００８】このような構成の静電破壊防止手段によれ
ば、半導体ウエハ５０３の表面に蓄積された正電荷を二
次電子５１２によって低減させることができるので、静
電破壊の発生を防止する上で有効である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示したような静電破壊防止手段では、上述したように、
負帰還回路５１０によりディスク電流５１３の変化に追
従して熱電子５１１さらには二次電子５１２を制御する
構成となっているため、この二次電子量の過渡的な過不
足が生じやすく、半導体ウエハ５０３の表面の正電荷量
が一時的に増加して静電破壊が発生してしまう場合があ
った。例えば、標準的なイオン注入装置では、支持板５
０３の回転数は１０００〜１２００ｒｐｍであるが、デ
ィスク電流５１３が変化してから二次電子５１２の発生
量が変化するまでに０．１〜０．３秒かかるので、この
ディスク電流５１３の変化から二次電子５１２の変化ま
での間に支持板５０３の約６回転分の遅れが生じる。

【００１０】また、従来の静電破壊防止手段には、構成
が複雑で高価であるという欠点もあった。

【００１１】本発明は、このような従来技術の欠点に鑑
みてなされたものであり、被処理基板の静電破壊を確実
に防止することができ且つ安価なイオン注入装置を提供
することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係るイオン注入
装置は、被処理基板を支持する基板支持手段と、この基
板支持手段に支持された前記被処理基板にイオンビーム
を照射するイオン照射手段とを備えたイオン注入装置に
おいて、前記イオン照射手段が照射するイオンビームの
飛程の一部と接するように前記基板支持手段に近接させ
て配設された電荷放出用電極をさらに備えたことを特徴
とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図１〜図３を用いて説明する。

【００１４】図１は、本実施形態に係るイオン注入装置
の要部構成を概念的に示す断面図である。

【００１５】同図において、真空容器１００の内部に
は、円盤形の支持板１０１が配設されている。この支持
板１０１は、回転軸１０２を中心として一定速度で回転
する。また、この支持板１０１の表面には、回転方向に
沿って、複数枚の半導体ウエハ１０３が載置される。こ
の半導体ウエハ１０３には、図示しないイオン照射手段
（イオン源、加速手段、スリット等から構成されてい
る）から供給された正のイオンビームが、飛程１０４に
沿って照射される。また、回転軸１０２は、配線１０５
により、抵抗１０６を介して接地されている。

【００１６】支持板１０１の近傍には、電荷放出用電極
１０７が、イオンビームの飛程１０４の一部と接するよ
うに、配設されている。この電荷放出用電極１０７は、
配線１０８によって、回転軸１０２と接続されている。
これにより、電荷放出用電極１０７と支持板１０１とは
同電位となる。

【００１７】図２は、電荷放出用電極１０７の具体的な
形状の一例を概念的に示す斜視図である。

【００１８】同図に示したように、電荷放出用電極１０
７は、イオンビームの飛程１０４と垂直な面１０７ａの
面積が、飛程１０４の断面１０４ａの面積よりも小さく
なるように形成する。これにより、半導体ウエハ１０３
にイオン注入を行う際に、この電荷放出用電極１０７が
被覆となってしまうことを防止することができる。

【００１９】また、電荷放出用電極１０７のうち、イオ
ンビームの進行方向に平行な面１０７ｂは、イオンビー
ムに対する抵抗を小さくするために、なるべく長くす
る。

【００２０】ここで、電荷放出用電極１０７は、半導体
ウエハ１０３に対する金属汚染が生じ難い材料で形成す
ることが望ましい。半導体ウエハ１０３で金属汚染が発
生すると、ウエハの表面付近に結晶欠陥が生じ、半導体
素子の品質悪化等の原因となるからである。通常のイオ
ン注入装置では、イオン照射手段のスリット等は炭素で
形成されており、また、支持板１０１等はアルミニウム
で形成されているので、電荷放出用電極１０７を炭素ま
たはアルミニウムで形成することによって金属汚染の発
生を抑えることが可能である。また、半導体ウエハとし
てシリコンウエハを使用する場合には、電荷放出用電極
１０７をシリコンで形成することによっても、金属汚染
の発生を防止することが可能である。

【００２１】図３は、電荷放出用電極１０７の具体的な
形状の他の例を概念的に示す斜視図である。

【００２２】図３に示した電荷放出用電極１０７では、
イオンビームの飛程１０４と垂直な面１０７ａの面積
は、この電荷放出用電極１０７がイオン注入時の被覆と
ならないように飛程１０４の断面１０４ａの面積よりも
小さくし、また、イオンビームの進行方向に平行な面１
０７ｂは、イオンビームに対する抵抗を小さくするため
に網目状に形成されている。

【００２３】図１〜図３に示したようなイオン注入装置
において、図示しないイオン照射手段から発射された正
のイオンビームが飛程１０４に沿って半導体ウエハ１０
３に照射されると、半導体ウエハ１０３に供給された正
電荷１０９は配線１０５および抵抗素子１０６を介して
グランドに流出するが、一部の正電荷１０９が半導体ウ
エハ１０３の表面に残る。

【００２４】しかしながら、本実施形態では、電荷放出
用電極１０７を支持板１０１の近傍に電荷放出用電極１
０７を設け、且つ、この電荷放出用電極１０７がイオン
ビームの飛程１０４の一部と接するようにしたので、半
導体ウエハ１０９の表面の正電荷１０９を移動させるこ
とができる。したがって、本実施形態によれば、この正
電荷１０９に起因する半導体ウエハ１０９の静電破壊を
防止することができる。

【００２５】電荷放出用電極１０７によって半導体ウエ
ハ１０９の表面の正電荷１０９を移動させることができ
るのは、半導体ウエハ１０９の表面の正電荷１０９が、
イオンビームを媒体にして、電荷放出用電極１０７に流
れるためである。

【００２６】なお、本実施形態では、配線１０８を用い
て電荷放出用電極１０７と支持板１０１とを同電位に設
定したが（図１参照）、電荷放出用電極１０７と支持板
１０１との電位差は特に限定されるものではなく、正電
荷１０９の移動が生じるような電位差であればよい。例
えば、電荷放出用電極１０７と支持板１０１との間に電
源（図示せず）を設け、電荷放出用電極１０７の電位を
支持板１０１の電位よりも低くすることにより、正電荷
１０９の移動を促進することも可能である。

【００２７】このように、本実施形態によれば、電荷放
出用電極１０７を設けることのみによって静電破壊を防
止することができるので、静電破壊の防止を非常に安価
な手段で達成することができる。

【００２８】また、従来の静電破壊防止手段で使用した
ような負帰還回路を必要としないので、正電荷１０９の
除去の遅れによりウエハ表面の帯電量が増加するといっ
た問題が生じることはなく、したがって、半導体ウエハ
の静電破壊を確実に防止することができる。

【００２９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、被処理基板の静電破壊を確実に防止することがで
き且つ安価なイオン注入装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るイオン注入装置の要
部構成を概念的に示す断面図である。

【図２】電荷放出用電極の具体的な形状の一例を概念的
に示す斜視図である。

【図３】電荷放出用電極の具体的な形状の他の例を概念
的に示す斜視図である。

【図４】半導体ウエハの静電破壊の原理を説明するため
の概念図である。

【図５】従来のイオン注入装置の一構成例を概念的に示
す断面図である。

【符号の説明】

１００ 真空容器 １０１ 支持板 １０２ 回転軸 １０３ 半導体ウエハ １０４ イオンビームの飛程 １０５ 配線 １０６ 抵抗 １０７ 電荷放出用電極 １０７ａ，１０７ｂ 電荷放出用電極の面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被処理基板を支持する基板支持手段と、こ
   の基板支持手段に支持された前記被処理基板にイオンビ
   ームを照射するイオン照射手段とを備えたイオン注入装
   置において、 前記イオン照射手段が照射するイオンビームの飛程の一
   部と接するように前記基板支持手段に近接させて配設さ
   れた電荷放出用電極をさらに備えたことを特徴とするイ
   オン注入装置。
2. 【請求項２】前記電荷放出用電極が、前記基板支持手段
   と同電位または前記基板支持手段よりも低い電位に設定
   されたことを特徴とする請求項１記載のイオン注入装
   置。
3. 【請求項３】前記電荷放出用電極が、アルミニウム、炭
   素またはシリコンで形成されたことを特徴とする請求項
   １または２に記載のイオン注入装置。