JP2575370Y2 - イオン注入装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、イオン照射対象物であ
るウエーハに不純物イオンをイオン注入するイオン注入
装置に関するものであり、特に、不純物イオンのイオン
種が汚染物質として作用することを防止するイオン注入
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のイオン注入装置は、例えば図２に
示すように、オリフラ合わせの完了したウエーハ５１を
保持するクランプ機構５２をファラデー箱５７内に有し
ており、このクランプ機構５２は、ウエーハ５１を支持
する支持部材５３と、この支持部材５３に載置されたウ
エーハ５１の側周面およびビーム照射面となる上面に当
接する環状のクランパ５４と、クランパ５４を支持部材
５３方向に付勢する付勢手段５５とを有している。そし
て、このクランプ機構５２は、クランパ５４をウエーハ
５１の側周面および上面に当接させ、ウエーハ５１を支
持部材５３方向に押圧して固定させることによってイオ
ン注入時の位置ずれを防止するようになっている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のイオン注入装置では、図３に示すように、イオン注
入時にイオン種がクランパ５４にイオン注入され、この
イオン注入されたイオン種が他のイオン種をイオン注入
する際にスパッタされてウエーハ５１の表面に付着する
ため、イオン種が汚染物質として作用することがあると
いう問題がある。

【０００４】即ち、例えばｐタイプドーパントである硼
素等のイオン種をイオン注入した後、他のウエーハ５１
にｎタイプドーパントである砒素等のイオン種をイオン
注入する場合、クランパ５４にイオン注入されたｐタイ
プドーパントのイオン種がスパッタされ、このスパッタ
粒子がウエーハ５１の表面に付着するため、ｐタイプド
ーパントのイオン種がｎタイプドーパントの汚染物質と
して作用することになる。このような現象は、クロスコ
ンタミネーションと呼ばれている。

【０００５】また、上記従来のイオン注入装置では、上
述のクランパ５４に存在するイオン種のスパッタと共
に、クランパ５４自身もイオンビーム５６によってスパ
ッタされるため、クランパ５４の構成材料がスパッタ粒
子５８としてウエーハ５１の表面に付着し、この構成材
料が汚染物質として作用するという問題もある。この問
題は、クランパ５４をウエーハ５１に対して無害なシリ
コン等の構成材料により形成することによって解決する
ことができるが、この構成のみでは、上述のイオン種が
汚染物質として作用するという問題を解決することがで
きない。

【０００６】そこで、図４に示すように、クランパ５４
の内周部をナイフエッジ形状に形成し、スパッタ粒子５
８の飛び出し方向をウエーハ５１方向とは異なる方向に
設定することによって、スパッタ粒子５８のウエーハ５
１への付着を防止する方法が考えられるが、この場合に
は、クランパ５４によってイオンビーム５６のウエーハ
５１への進行が遮断され、イオンビーム５６の未照射部
分５１ａが拡大するという問題が発生することになる。
特に、近年におけるイオン注入装置は、図５に示すよう
に、イオンビーム５６をウエーハ５１のビーム照射面に
対して斜め方向から照射する斜め注入を行なうようにな
っており、この斜め注入時にイオンビーム５６の未照射
部分５１ａの拡大が顕著になるため、クランパ５４の内
周部をナイフエッジ形状に形成することができない。

【０００７】従って、本考案においては、スパッタ粒子
５８が汚染物質として作用することを防止できるイオン
注入装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本考案のイオン注入装置
は、上記課題を解決するために、ウエーハに対して無害
な構成材料によって形成されたクランパを有したクラン
プ機構と、上記クランプ機構を収容したファラデー箱と
を有し、上記クランパにイオンビームを照射することに
よって、クランパに存在するイオン種をスパッタして除
去するクリーニング動作を実行可能になっている。そし
て、上記ファラデー箱は、上記クランパからのスパッタ
粒子を通過させるスパッタ粒子放出口をクリーニング動
作時に形成可能な可動隔壁を有していることを特徴とし
ている。

【０００９】

【作用】上記の構成によれば、クリーニング動作によっ
てクランパに存在するイオン種をイオンビームによりス
パッタさせて除去することが可能になっている。従っ
て、イオン種の切り換え毎にクリーニング動作を行なう
ことによって、クランパからのスパッタ粒子がウエーハ
に付着した場合でも、スパッタ粒子が汚染物質として作
用することを防止できることになる。また、スパッタに
よって飛び出したスパッタ粒子をスパッタ粒子放出口を
介して外部に放出させるため、クリーニング動作時にス
パッタ粒子がファラデー箱の壁面に付着し、このスパッ
タ粒子が汚染物質として作用することも防止できること
になる。

【００１０】

【実施例】本考案の一実施例を図１に基づいて説明すれ
ば、以下の通りである。

【００１１】本実施例に係るイオン注入装置は、図１に
示すように、ウエーハ２を保持するクランプ機構１を有
している。このクランプ機構１は、ウエーハ２を支持す
る支持部材３を有しており、この支持部材３は、Ａ方向
およびＢ方向に回動可能に配設されている。上記の支持
部材３の上面には、ウエーハ２に対して無害な構成材料
により形成された環状のクランパ４が設けられており、
このクランパ４は、支持部材３に載置されたウエーハ２
の側周面およびビーム照射面となる上面に当接するよう
になっている。尚、クランパ４の構成材料には、ウエー
ハ２の構成材料と同一の構成材料であるシリコン等を用
いることができる。

【００１２】上記のクランパ４は、イオンビーム６を照
射される上面部４ａが外周側から内周側にかけてウエー
ハ２方向に傾斜して形成されており、支持部材３がＢ方
向に回動されてイオン注入される際に、イオンビーム６
のウエーハ２への未照射部を低減させるようになってい
る。また、クランパ４には、クランパ４を支持部材３方
向に付勢する付勢手段５が設けられており、これらの支
持部材３、クランパ４、および付勢手段５を有したクラ
ンプ機構１は、クランパ４をウエーハ２の側周面および
上面に当接させ、ウエーハ２を支持部材３方向に押圧し
て固定させることによってイオン注入時の位置ずれを防
止するようになっている。

【００１３】上記のクランプ機構１は、イオン注入時に
発生した２次電子を検出するファラデー箱７に収容され
ている。これらのクランプ機構１とファラデー箱７と
は、ビーム電流検出器８に接続されており、イオンビー
ム６によって生じたビーム電流をビーム電流検出器８に
よって高精度に測定させるようになっている。

【００１４】上記のファラデー箱７は、クランプ機構１
の側方に位置する側面部９と、クランプ機構１の後方に
位置する背面部１０とからなっている。側面部９の隔壁
は、Ｂ方向に回動された支持部材３の上面に対向する側
が固定隔壁９ａと可動隔壁９ｂとからなっている。固定
隔壁９ａは、側面部９の上部に固設されており、下端９
ｃがＢ方向に回動された支持部材３の上面に対する垂線
（図示１点鎖線）よりも上方に位置するように設定され
ている。また、可動隔壁９ｂは、固定隔壁９ａの側面に
沿って移動自在に配設されており、図示しない移動手段
によって上下動され、固定隔壁９ａの下端９ｃよりも上
方の位置から側面部９の下端の位置まで移動するように
なっている。そして、これらの固定隔壁９ａと可動隔壁
９ｂとは、クリーニング動作時に可動隔壁９ｂが実線で
示す位置に移動されて開状態にされることによってスパ
ッタ粒子放出口１３を形成するようになっている一方、
イオン注入動作時に可動隔壁９ｂが２点鎖線で示す位置
に移動されて閉状態にされるようになっている。尚、上
記のクリーニング動作とは、クランパ４に存在するイオ
ン種を除去することを目的とした動作のことである。

【００１５】上記の固定隔壁９ａおよび可動隔壁９ｂか
らなる隔壁の外側方向には、スパッタ粒子１２…を付着
させるスパッタ粒子コレクタ板１１が配設されている。
尚、このスパッタ粒子コレクタ板１１は、スパッタ粒子
１２…を付着させ易い材質によって形成されていること
が望ましく、例えばシリコンやグラファイト等によって
形成されていることが望ましい。

【００１６】上記のスパッタ粒子コレクタ板１１は、第
１傾斜部１１ａと第２傾斜部１１ｂと立上部１１ｃとか
らなっている。これらの各部１１ａ・１１ｂ・１１ｃ
は、Ｂ方向に回動された支持部材３の上面に対して交差
する角度に形成されており、各部１１ａ・１１ｂ・１１
ｃに付着したスパッタ粒子１２…が再スパッタされた場
合でも、ウエーハ２方向に移動しないようにされてい
る。即ち、スパッタ粒子コレクタ板１１は、第１傾斜部
１１ａの下端が側面部９の下方に位置され、僅かに斜め
上方向に傾斜された後、第２傾斜部１１ｂが例えば４５
°の傾斜角度で立ち上げられ、さらに、立上部１１ｃが
垂直に立ち上げられて形成されている。

【００１７】上記の構成において、イオン注入装置の動
作について説明する。

【００１８】例えばイオンビーム６のイオン種が切り換
えられると、イオン注入動作に先立ってクリーニング動
作が実行されることになり、側面部９の可動隔壁９ｂが
実線で示す位置まで上方に移動されることになる。そし
て、可動隔壁９ｂが開状態にされることによってスパッ
タ粒子放出口１３が形成されることになる。また、クラ
ンプ機構１の支持部材３に未注入および未処理のクリー
ニング用のウエーハ２が載置され、クランパ４によって
固定された後、支持部材３と共にＢ方向に例えば４５°
の傾斜角度に回動されることになる。

【００１９】続いて、希ガス等のイオン種やこのクリー
ニング動作後にイオン注入するイオン種の不純物イオン
からなるクリーニング用のイオンビーム６がクランプ機
構１のクランパ４およびウエーハ２に照射されることに
なる。尚、クリーニング用のイオンビーム６は、クリー
ニング動作を短時間で完了させるため、質量数の大きな
イオン種の不純物イオンを用いることが望ましい。

【００２０】ウエーハ２およびクランパ４に照射された
イオンビーム６は、ウエーハ２およびクランパ４の構成
材料をスパッタすると共に、クランパ４にイオン注入さ
れていたイオン種をスパッタすることになる。そして、
これらのスパッタによって、コサイン分布に従った飛び
出し方向にスパッタ粒子１２…が飛び出すことになり、
これらのスパッタ粒子１２…は、スパッタ粒子放出口１
３方向に移動し、このスパッタ粒子放出口１３を通過し
てスパッタ粒子コレクタ板１１に付着することになる。
これにより、ファラデー箱７は、クリーニング動作時に
スパッタ粒子１２…がファラデー箱７の壁面に付着する
ことによる汚染が防止されることになる。

【００２１】上記のクリーニング用のイオンビーム６を
所定時間照射することによってクランパ４に存在してい
たイオン種が除去されると、クリーニング動作が終了さ
れ、イオンビーム６が停止された後、支持部材３がＡ方
向に回動されてウエーハ２が除去されることになると共
に、可動隔壁９ｂが２点鎖線で示す位置まで下方向に移
動されることになる。そして、イオン注入動作が実行さ
れることになり、未照射のウエーハ２が支持部材３およ
びクランパ４によって固定され、切り換えたイオン種の
不純物イオンからなるイオンビーム６がウエーハ２に照
射されることになる。この際、クランパ４からのスパッ
タ粒子１２…がウエーハ２に付着するが、これらのスパ
ッタ粒子１２…は、ウエーハ２に対して無害なクランパ
４の構成材料のみであるため、汚染物質として作用する
ことがない。

【００２２】このように、本実施例のイオン注入装置
は、イオン注入動作に加えて、クリーニング動作を実行
可能になっていると共に、クランパ４をウエーハ２に対
して無害な構成材料によって形成し、ファラデー箱７の
側面部９にスパッタ粒子放出口１３をクリーニング動作
時に形成可能な可動隔壁９ｂを設けた構成である。従っ
て、このイオン注入装置は、クリーニング動作によって
クランパ４に存在するイオン種をクリーニング用のイオ
ンビーム６によってスパッタさせて除去することが可能
になっているため、イオン種の切り換え毎にクリーニン
グ動作を行なうことによって、クランパ４からのスパッ
タ粒子１２…がウエーハ２に付着した場合でも、スパッ
タ粒子１２…が汚染物質として作用することを防止でき
るようになっている。

【００２３】また、このイオン注入装置は、スパッタに
よって飛び出したスパッタ粒子１２…をスパッタ粒子放
出口１３を介して外部のスパッタ粒子コレクタ板１１方
向に放出させるため、クリーニング動作時にスパッタ粒
子１２…がファラデー箱７の壁面に付着し、これらのス
パッタ粒子１２…が汚染物質として作用することも防止
できるようになっている。

【００２４】

【考案の効果】本考案のイオン注入装置は、以上のよう
に、ウエーハに対して無害な構成材料によって形成され
たクランパを有したクランプ機構と、上記クランプ機構
を収容したファラデー箱とを有し、上記クランパにイオ
ンビームを照射することによって、クランパに存在する
イオン種をスパッタして除去するクリーニング動作を実
行可能であり、上記ファラデー箱が、上記クランパから
のスパッタ粒子を通過させるスパッタ粒子放出口をクリ
ーニング動作時に形成可能な可動隔壁を有している構成
である。

【００２５】これにより、イオン種の切り換え毎にクリ
ーニング動作を行なうことによって、クランパからのス
パッタ粒子がウエーハに付着した場合でも、スパッタ粒
子が汚染物質として作用することを防止できる。また、
スパッタによって飛び出したスパッタ粒子をスパッタ粒
子放出口を介して外部に放出させるため、クリーニング
動作時にスパッタ粒子がファラデー箱の壁面に付着し、
このスパッタ粒子が汚染物質として作用することも防止
できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のイオン注入装置におけるクリーニング
動作時のファラデー箱の状態を示す説明図である。

【図２】従来例を示すものであり、イオン注入動作時の
説明図である。

【図３】クランパからスパッタされたスパッタ粒子の状
態を示す説明図である。

【図４】クランパからスパッタされたスパッタ粒子の状
態を示す説明図である。

【図５】斜め注入によるイオン注入動作時の説明図であ
る。

【符号の説明】

１ クランプ機構 ２ ウエーハ ３ 支持部材 ４ クランパ ５ 付勢手段 ６ イオンビーム ７ ファラデー箱 ８ ビーム電流検出器 ９ 側面部 ９ａ 固定隔壁 ９ｂ 可動隔壁 ９ｃ 下端 １０ 背面部 １１ スパッタ粒子コレクタ板 １２ スパッタ粒子 １３ スパッタ粒子放出口

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ウエーハに対して無害な構成材料によって
   形成されたクランパを有したクランプ機構と、上記クラ
   ンプ機構を収容したファラデー箱とを有し、上記クラン
   パにイオンビームを照射することによって、クランパに
   存在するイオン種をスパッタして除去するクリーニング
   動作を実行可能なイオン注入装置であって、 上記ファラデー箱は、上記クランパからのスパッタ粒子
   を通過させるスパッタ粒子放出口をクリーニング動作時
   に形成可能な可動隔壁を有していることを特徴とするイ
   オン注入装置。