JP2945091B2 - 半導体ウェーハの処理工程中の核種の相互汚染の防止方法と装置 - Google Patents
半導体ウェーハの処理工程中の核種の相互汚染の防止方法と装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 発明は一般に半導体処理装置に関し、特にイオン注入
最終ステーションに関する。
最終ステーションに関する。
（従来の技術） イオン注入装置が、ウェーハの電気特性を変更するた
め半導体ウェーハに種々のイオンを注入するために使用
される。例えば、ほう素、りん、砒素及び酸素が一般に
半導体ウェーハ内のｐ型、ｎ型又は絶縁層領域に注入さ
れる。
め半導体ウェーハに種々のイオンを注入するために使用
される。例えば、ほう素、りん、砒素及び酸素が一般に
半導体ウェーハ内のｐ型、ｎ型又は絶縁層領域に注入さ
れる。
イオン注入機ではイオン・ビームが生成され、ウェー
ハの表面で走査される。この工程中、ビームはウェーハ
支持輪のような周囲表面にも衝突してこれらの表面にイ
オンが注入されてしまう。
ハの表面で走査される。この工程中、ビームはウェーハ
支持輪のような周囲表面にも衝突してこれらの表面にイ
オンが注入されてしまう。
同じイオン注入装置を使用して異なる種類のイオンを
注入すると相互汚染の問題が生ずる。例えば、先ずウェ
ーハにりんを注入すると、周囲表面に一定の比率のりん
が注入される。次ぎに別の組のウェーハに砒素を注入す
ると、周囲表面に注入されていたりんイオンの幾分かが
遊離し、この新しい組のウェーハをりんで汚染する。
注入すると相互汚染の問題が生ずる。例えば、先ずウェ
ーハにりんを注入すると、周囲表面に一定の比率のりん
が注入される。次ぎに別の組のウェーハに砒素を注入す
ると、周囲表面に注入されていたりんイオンの幾分かが
遊離し、この新しい組のウェーハをりんで汚染する。
従来の技術ではこの問題は幾つかの方法で解決されて
きた。明確ではあるがコストが高い１つの解決方法は注
入される各イオンの核種毎に専用のイオン注入機を備え
て、相互汚染の可能性を除去することである。しかし、
イオン注入機は＄500,000−＄2,000,000もするので、こ
の方法は実際上は好ましい解決方法ではない。
きた。明確ではあるがコストが高い１つの解決方法は注
入される各イオンの核種毎に専用のイオン注入機を備え
て、相互汚染の可能性を除去することである。しかし、
イオン注入機は＄500,000−＄2,000,000もするので、こ
の方法は実際上は好ましい解決方法ではない。
相互汚染問題に対する別の解決方法は研磨材で汚染物
を完全に清掃し、又は再印加することによって汚染され
た表面を除去することである。しかし、これは機械の休
止時間が長く、コスト高の工程である。更に、清掃又は
再加工工程によってイオン注入機に好ましくない微粒子
が誘導されることがある。
を完全に清掃し、又は再印加することによって汚染され
た表面を除去することである。しかし、これは機械の休
止時間が長く、コスト高の工程である。更に、清掃又は
再加工工程によってイオン注入機に好ましくない微粒子
が誘導されることがある。
相互汚染の問題の部分的な解決方法としてはイオンが
注入され得る周囲表面最小限にすることがある。この方
法はアプライドマテリアル社（カリフォルニア州サンタ
カラム）のイオ注入技術部門（英国、ホーシャム）が製
造しているPrecision9000及びPrecisio9200イオン注入
機で採用されている。Precision 9000及びPrecisio 920
0システムでは、ウェーハはスポーク付きの輪上に支持
されることによって周囲表面に相互汚染が注入される可
能性がある表面を最小限にしている。しかし、このPrec
ision 9000及びPrecisio 9200システムでもウェーハ支
持輪のスポーク内に注入されることによる相互汚染の可
能性はある。
注入され得る周囲表面最小限にすることがある。この方
法はアプライドマテリアル社（カリフォルニア州サンタ
カラム）のイオ注入技術部門（英国、ホーシャム）が製
造しているPrecision9000及びPrecisio9200イオン注入
機で採用されている。Precision 9000及びPrecisio 920
0システムでは、ウェーハはスポーク付きの輪上に支持
されることによって周囲表面に相互汚染が注入される可
能性がある表面を最小限にしている。しかし、このPrec
ision 9000及びPrecisio 9200システムでもウェーハ支
持輪のスポーク内に注入されることによる相互汚染の可
能性はある。
（発明が解決使用とする課題） 本発明は半導体ウェーハの処理工程中の相互汚染を最
小限にする方法と装置を提供することを目的としてい
る。
小限にする方法と装置を提供することを目的としてい
る。
（課題を解決するための手段） 簡略に述べると、本発明の１実施例は支持されるウェ
ーハの近傍のウェーハ支持輪の露出領域を覆うシールド
部材を備えている。
ーハの近傍のウェーハ支持輪の露出領域を覆うシールド
部材を備えている。
（作 用） シールド部材はイオン・ビームを阻止し、吸収する能
力があり処理工程に適合する材料から成っており、真空
に適合する接着剤によって所定位置に保持される。ある
いは、ウェーハ支持輪の露出領域を処理工程と適合する
被覆材で被覆し、後に輪から剥ぎ取って汚染物質を除去
することもできる。
力があり処理工程に適合する材料から成っており、真空
に適合する接着剤によって所定位置に保持される。ある
いは、ウェーハ支持輪の露出領域を処理工程と適合する
被覆材で被覆し、後に輪から剥ぎ取って汚染物質を除去
することもできる。
つぎにこの発明の実施例を添付図面を参照しつつ詳細
に説明する。
に説明する。
（実施例） 第１図は回転用にボス12により支持された固体ウェー
ハ支持輪10を示している。支持輪10はその周囲の近傍に
多数の半導体ウェーハ14を保持している。ウェーハ14が
イオン・ビームによって走査されると、ウェーハ14と輪
10の周囲領域16の双方にイオンが注入され、潜在的な相
互汚染源が生成される。本発明に基づき、これらの周囲
領域16を覆うためにシールド18が輪10の表面に取り付け
られる。シールド18は一般に楔形であり、ウェーハに注
入するための開口19を有している。第１図はこれらシー
ルドを３個図示している。勿論、露出した周囲領域16を
完全に覆うため更に９個のシールドが使用される。
ハ支持輪10を示している。支持輪10はその周囲の近傍に
多数の半導体ウェーハ14を保持している。ウェーハ14が
イオン・ビームによって走査されると、ウェーハ14と輪
10の周囲領域16の双方にイオンが注入され、潜在的な相
互汚染源が生成される。本発明に基づき、これらの周囲
領域16を覆うためにシールド18が輪10の表面に取り付け
られる。シールド18は一般に楔形であり、ウェーハに注
入するための開口19を有している。第１図はこれらシー
ルドを３個図示している。勿論、露出した周囲領域16を
完全に覆うため更に９個のシールドが使用される。
第1a図の横断面図では、ウェーハ14は支持輪10の環状
溝20内に保持されている。ウェーハ14を所定位置に保持
するため締め付けリング22を使用できる。シールド18は
周囲領域16と締め付けリング22の双方を覆ってイオンが
注入される可能性のある表面領域を最小限にする。シー
ルドの開口19は、イオン23をウェーハ14の表面に注入で
きるようにウェーハ14の表面領域と位置合わせされてい
る。
溝20内に保持されている。ウェーハ14を所定位置に保持
するため締め付けリング22を使用できる。シールド18は
周囲領域16と締め付けリング22の双方を覆ってイオンが
注入される可能性のある表面領域を最小限にする。シー
ルドの開口19は、イオン23をウェーハ14の表面に注入で
きるようにウェーハ14の表面領域と位置合わせされてい
る。
第２図はアプライドマテリアル社製の前述の種類のス
ポーク付き支持輪24を図示している。輪24のボス26の周
囲を回転し、スポーク30の端で多くの半導体ウェーハ28
を支持している。この図から明らかであるように、この
設計によってイオンが注入する可能性がある周囲領域は
第１図に示した固体支持輪と比較して大幅に縮小され
る。しかし、イオンは依然として支持輪24のスポーク30
に注入される可能性があり、潜在的な汚染源となってい
る。この可能性をなくするため、スポーク30にはイオン
・ビームに晒されることがあるスポーク30の領域を覆う
シールド32及び34を備えている。
ポーク付き支持輪24を図示している。輪24のボス26の周
囲を回転し、スポーク30の端で多くの半導体ウェーハ28
を支持している。この図から明らかであるように、この
設計によってイオンが注入する可能性がある周囲領域は
第１図に示した固体支持輪と比較して大幅に縮小され
る。しかし、イオンは依然として支持輪24のスポーク30
に注入される可能性があり、潜在的な汚染源となってい
る。この可能性をなくするため、スポーク30にはイオン
・ビームに晒されることがあるスポーク30の領域を覆う
シールド32及び34を備えている。
第2a図ではプラテン36が熱伝導性エラストマー・パッ
ド38上のウェーハ28を支持している。固定式拘束部材40
と引込み式拘束部材42がウェーハ28を、パッド38上にし
っかりと保持する。スポーク30はプラテン36内を循環す
る冷却水用の入口44と出口46を備えている。シールド32
及び34はイオン・ビーム52によってイオン注入されるこ
とを防止するためスポーク30の表面48及び50をそれぞれ
覆っている。あるいは、スポーク30の表面48及び50に単
一の適宜の適合するシールド（図示せず）を取り付けて
もよい。
ド38上のウェーハ28を支持している。固定式拘束部材40
と引込み式拘束部材42がウェーハ28を、パッド38上にし
っかりと保持する。スポーク30はプラテン36内を循環す
る冷却水用の入口44と出口46を備えている。シールド32
及び34はイオン・ビーム52によってイオン注入されるこ
とを防止するためスポーク30の表面48及び50をそれぞれ
覆っている。あるいは、スポーク30の表面48及び50に単
一の適宜の適合するシールド（図示せず）を取り付けて
もよい。
これまで説明したきたシールドは処理工程と適合する
接着剤によって支持輪の周囲領域に取り付けたシールド
でよく、又は、後に効果して固体被覆を形成する適宜な
液体被覆材により周囲領域を被覆することによるシール
ドでもよい。例えば、液体ホトレジストのようなある種
の有機物質を周囲領域に塗布し、乾燥させて処理工程と
適合性のあるシールドを形成してもよい。この工程の終
了後、潜在的な汚染物質を除去するためにホトレジスト
は機械的に、又は適宜と溶剤を使用して除去されること
ができる。しかし、支持輪に被覆を施し、又、これを除
去することが比較的困難であるので、現在までの本発明
の最良の実施態様は適宜の接着剤を用いて支持輪シール
ド材を取り付けることである。
接着剤によって支持輪の周囲領域に取り付けたシールド
でよく、又は、後に効果して固体被覆を形成する適宜な
液体被覆材により周囲領域を被覆することによるシール
ドでもよい。例えば、液体ホトレジストのようなある種
の有機物質を周囲領域に塗布し、乾燥させて処理工程と
適合性のあるシールドを形成してもよい。この工程の終
了後、潜在的な汚染物質を除去するためにホトレジスト
は機械的に、又は適宜と溶剤を使用して除去されること
ができる。しかし、支持輪に被覆を施し、又、これを除
去することが比較的困難であるので、現在までの本発明
の最良の実施態様は適宜の接着剤を用いて支持輪シール
ド材を取り付けることである。
第３図では、シールド34にはシールド部54と接着剤56
とが含まれている。取り外し可能な条片58がウェーハ支
持輪に取付けるまでの接着部を保護している。シールド
部54は汚染やその他で半導体ウェーハの処理工程を妨害
しない。処理工程と適合性がある材料から成っている。
重金属は収量の問題が生じるので、シールド部54の材料
は原子番号が14以下のものであることが好ましい。シー
ルド部54の適宜の基本材料としてはアルミニウム、シリ
コン及び炭素がある。或いは、種々の合金又はポリカー
ボネートのような有機物質をシールド部分54の材料とし
て利用できる。シールド部54は、汚染源にならないこと
の他に真空の環境を損なうことがある大幅のガス放出な
しでシールド部に衝突するイオンの大部分を阻止し、か
つ吸収できることが必要である。
とが含まれている。取り外し可能な条片58がウェーハ支
持輪に取付けるまでの接着部を保護している。シールド
部54は汚染やその他で半導体ウェーハの処理工程を妨害
しない。処理工程と適合性がある材料から成っている。
重金属は収量の問題が生じるので、シールド部54の材料
は原子番号が14以下のものであることが好ましい。シー
ルド部54の適宜の基本材料としてはアルミニウム、シリ
コン及び炭素がある。或いは、種々の合金又はポリカー
ボネートのような有機物質をシールド部分54の材料とし
て利用できる。シールド部54は、汚染源にならないこと
の他に真空の環境を損なうことがある大幅のガス放出な
しでシールド部に衝突するイオンの大部分を阻止し、か
つ吸収できることが必要である。
接着部56はダウコーニング製の280ATMのような真空で
使用できる剥離性の接着剤から成る必要がある。剥離性
の接着剤の殆どは真空中ではガス放出し易いので、汚染
上の問題のため本発明で使用するのに適していない。前
述の280Aは更に、回転する支持輪により生成される遠心
力に抗してシールド部を所定位置に保持するのに充分の
接着力を有している。
使用できる剥離性の接着剤から成る必要がある。剥離性
の接着剤の殆どは真空中ではガス放出し易いので、汚染
上の問題のため本発明で使用するのに適していない。前
述の280Aは更に、回転する支持輪により生成される遠心
力に抗してシールド部を所定位置に保持するのに充分の
接着力を有している。
要約すると、これまでの説明から明らかであるよう
に、本発明に基づくイオン注入中の核種の相互汚染を防
止する方法は１）支持輪の表面部分をシールドで覆い、
２）半導体ウェーハを支持輪で支持し、３）支持体で支
持された状態でウェーハを処理し、４）シールドが汚染
されたとみなされた後に支持輪からシールドを除去す
る、各段階から成っている。場合によっては、シールド
は１つの処理工程の後に汚染されたものとみなしてもよ
いが、殆どの場合はシールドは複数の処理工程で使用で
きる。すなわシステムの歩留りに影響するほど充分汚染
するまでは利用できる。このようにして核種の相互汚染
は最小限にされる。
に、本発明に基づくイオン注入中の核種の相互汚染を防
止する方法は１）支持輪の表面部分をシールドで覆い、
２）半導体ウェーハを支持輪で支持し、３）支持体で支
持された状態でウェーハを処理し、４）シールドが汚染
されたとみなされた後に支持輪からシールドを除去す
る、各段階から成っている。場合によっては、シールド
は１つの処理工程の後に汚染されたものとみなしてもよ
いが、殆どの場合はシールドは複数の処理工程で使用で
きる。すなわシステムの歩留りに影響するほど充分汚染
するまでは利用できる。このようにして核種の相互汚染
は最小限にされる。
これまで本発明を幾つかの好ましい実施例に基づいて
説明してきたが、本明細書と図面を検討すれば当業者に
は種々の変更、修正及び拡張が可能であることが明確で
あろう。例えば、本発明はイオン注入システムに従って
説明してきたが、他の種類の半導体処理装置、例えばブ
ラズマ・エッチング装置、化学蒸着装置、物理的蒸着装
置等にも応用できる。
説明してきたが、本明細書と図面を検討すれば当業者に
は種々の変更、修正及び拡張が可能であることが明確で
あろう。例えば、本発明はイオン注入システムに従って
説明してきたが、他の種類の半導体処理装置、例えばブ
ラズマ・エッチング装置、化学蒸着装置、物理的蒸着装
置等にも応用できる。
従って添付の特許請求の範囲は本発明の真の精神と範
囲に含まれる変更、修正及び拡大の全てを含むものとみ
なされるべきものである。
囲に含まれる変更、修正及び拡大の全てを含むものとみ
なされるべきものである。
（発明の効果） 本発明の利点は簡単かつ低コストで核種の相互汚染を
実質的に除去できることである。それによって専用のイ
オン注入システムの必要性がなくなる。
実質的に除去できることである。それによって専用のイ
オン注入システムの必要性がなくなる。
第１図は本発明に基づくシールド材を備えた固体のイオ
ン注入輪の正面図である。 第1a図は第１図の線1a−1aに沿った部分断面図である。 第２図は本発明に基づくシールド材を備えたスポーク付
きイオン注入輪の正面図である。 第2a図は第２図の2a−2a線に沿った部分側面図であ
る。。 第３図は本発明に基づくシールド材の斜視図である。 10……ウェーハ支持輪 12……ボス 14……半導体ウェーハ 16……周辺領域 18,32,34……シールド 20……環状溝 22……締メ付けリング 23……イオン 24……輪 26……ボス 28……半導体ウェーハ 30……スポーク 36……プラテン 38……パッド 40……固定式拘束部材 42……引込み式拘束部材 44……入口 46……出口 48,50……スポーク表面 54……シールド部 56……接着部 58……条２片
ン注入輪の正面図である。 第1a図は第１図の線1a−1aに沿った部分断面図である。 第２図は本発明に基づくシールド材を備えたスポーク付
きイオン注入輪の正面図である。 第2a図は第２図の2a−2a線に沿った部分側面図であ
る。。 第３図は本発明に基づくシールド材の斜視図である。 10……ウェーハ支持輪 12……ボス 14……半導体ウェーハ 16……周辺領域 18,32,34……シールド 20……環状溝 22……締メ付けリング 23……イオン 24……輪 26……ボス 28……半導体ウェーハ 30……スポーク 36……プラテン 38……パッド 40……固定式拘束部材 42……引込み式拘束部材 44……入口 46……出口 48,50……スポーク表面 54……シールド部 56……接着部 58……条２片
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケヴィン フェアベアン 英国 ウエスト サセックス ＲＨ13 ８ＪＳ パートリッジ グリーン ジョ レスフィールド（番地なし） スタディ オ ハウス (56)参考文献 特開 昭61−13542（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01J 37/20 H01J 37/317 H01L 21/265
Claims (5)
- 【請求項１】イオン注入中の相互汚染の防止方法におい
て、 イオンビームに曝される支持体の表面部分を、イオンビ
ームからのイオンを吸収することができる処理工程と適
合性のある剥離性の材料で覆い、 少なくとも一つの半導体ウェハを、前記覆われた支持体
で支持し、 該支持体で支持されている間に、前記少なくとも一つの
半導体ウェハにイオンを注入し、 イオンビーム中のイオンの核種を変える際に、前記支持
体から、前記処理工程と適合性のある剥離性の材料を除
去するステップを有することを特徴とする方法。 - 【請求項２】前記剥離性の材料が、粘着性の材料によっ
て前記支持体に取り付けられることを特徴とする請求項
１に記載の方法。 - 【請求項３】前記剥離性の材料が、容易に剥離できる有
機物質から生成されることを特徴とする請求項１に記載
の方法。 - 【請求項４】イオンビームに曝される半導体ウェハ支持
体の表面部分のシールドであって、 前記半導体ウェハ支持体の前記表面部分を覆うように構
成されて、イオンビームからのイオンを吸収することが
できる、処理工程と適合性のある剥離性のシールド部分
を含み、 イオンの核種を変えるときに、前記シールドを除去でき
ることを特徴とするシールド。 - 【請求項５】前記シールドが剥離性の粘着剤によって前
記表面部分に取り付けられることを特徴とする請求項４
に記載のシールド。
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|---|---|---|---|
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| US377692 | 1989-07-10 |
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|---|---|
| JPH0346741A JPH0346741A (ja) | 1991-02-28 |
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|---|---|
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| JP (1) | JP2945091B2 (ja) |
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| JPS60120515A (ja) * | 1983-12-05 | 1985-06-28 | Hitachi Ltd | 薄膜形成装置 |
| JPS6113542A (ja) * | 1984-06-28 | 1986-01-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | イオン注入用マスク装置及びそれを用いたイオン注入法 |
| US4733091A (en) * | 1984-09-19 | 1988-03-22 | Applied Materials, Inc. | Systems and methods for ion implantation of semiconductor wafers |
| US4743767A (en) * | 1985-09-09 | 1988-05-10 | Applied Materials, Inc. | Systems and methods for ion implantation |
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| JPH0536147A (ja) * | 1991-07-26 | 1993-02-12 | Ricoh Co Ltd | 光磁気記録方法 |
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| JPH06254039A (ja) * | 1993-03-01 | 1994-09-13 | Fuji Photo Optical Co Ltd | 内視鏡の送気・送水ノズル構造 |
-
1989
- 1989-07-10 US US07/377,692 patent/US4937206A/en not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-07-10 DE DE69031886T patent/DE69031886T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-07-10 EP EP90113176A patent/EP0407985B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-07-10 JP JP2182553A patent/JP2945091B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-11-22 US US07/799,748 patent/US5476520A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5476520A (en) | 1995-12-19 |
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