JP3071730B2 - イオン注入装置及びイオン注入方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、イオン注入装置及
びイオン注入方法に係り、特に、半導体基板に所定の物
質を注入する際に用いて好適なイオン注入装置及びイオ
ン注入方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は、例えば、特開昭６２−２５４３
５２号公報に開示されているイオン打込み装置の要部を
示す断面図である。このイオン打込み装置の試料台１に
は、半導体ウェハなどの試料２が着脱自在に固定されて
おり、所定の物質のイオンビーム３が試料２の表面にほ
ぼ垂直に入射されるようになっている。

【０００３】このイオンビーム３の経路には、中央部に
透孔４ａが形成されたビームゲート４が設けられ、該ビ
ームゲート４をイオンビーム３の経路を横断する方向に
変位させることにより、該イオンビーム３の前記試料２
に対する入射および遮断が適宜制御される構成とされて
いる。そして、ビームゲート４の前後には、筒状の２次
電子捕捉電極５および２次電子捕捉電極６が配設されて
いる。

【０００４】２次電子捕捉電極５は、直流電源７から所
定の値の負電位が与えられており、ビームゲート４がイ
オンビーム３を遮断する際などに該ビームゲート４から
発生する２次電子を捕捉するものである。一方、２次電
子捕捉電極６は、イオンビーム３が入射される際に試料
２から発生される２次電子を捕捉するものである。さら
に、２次電子捕捉電極５、６及びビームゲート４等は、
電流計８を介して接地されており、該電流計８によって
検出される電流値から、試料２にイオンビーム３として
入射される単位時間当たりの所定の物質の量が把握され
る構成とされている。

【０００５】試料２の近傍には、該試料２に入射される
イオンビーム３を囲むような筒状の導体で構成され、可
変直流電源９から所望の正電圧が印加される電場形成手
段１０が設けられており、例えば、ビームゲート４の作
動時に発生される金属粉や処理室内の排気時に散乱され
る塵埃などからなる、処理室内を浮遊する間にイオンビ
ーム４から電荷を得て正に帯電した状態で試料２に接近
する異物などが、正電位の前記電場形成手段１０から斥
力を受け試料２の表面に到達するのを阻止する構成とさ
れている。また、従来のイオン打込み装置では、試料２
がイオンビーム３により正に帯電していることから、イ
オンビーム３の経路にエレクトロンシャワー（２次電子
補充手段）等を設けることにより、前記試料２に２次電
子を補い中和するようにしている。

【０００６】図４は、例えば、特開昭６２−２６７５６
号公報に開示されている半導体製造装置を示す断面図で
あり、図において、１１は半導体ウェハ、１２は例えば
イオン注入のためのイオン銃などの加工器、１３は半導
体ウェハ１１や加工器１２を収納する真空槽、１４は真
空槽１３内を排気する排気系、１５は半導体ウェハ１１
を取り出すための取り出し口、１６は取り出し口１５が
容易に開けられるように真空槽１３内を大気圧にするた
め外部から大気を導入するための大気導入バルブ、１７
は排気系１４と真空槽１３を分離する排気バルブ、１８
は真空槽１３内の塵埃、１９はイオン化気体導入器であ
る。

【０００７】この半導体製造装置では、半導体ウェハ１
１の取り出し時に、イオン化気体導入器１９により、帯
電している半導体ウェハ１１の電荷の符号と逆の符号の
電荷を有するイオンを含む気体を塵埃１８を巻き上げな
い程度の流量で半導体ウェハ１１に与えて、その電荷を
中和し、その後に、通常の半導体ウェハ１１の取り出し
を行なう。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のイオン打込み装
置の問題点は、イオンビーム３の経路にエレクトロンシ
ャワー等を設けることにより前記試料２に２次電子を補
い中和しているが、このエレクトロンシャワーの効果が
無くなってしまい、前記試料２が中和され難くなり、し
たがって、試料２の取り出し時に、該試料２に塵埃等が
付着してしまう虞があるという点である。

【０００９】その理由は、正の電圧が印加される電場形
成手段１０により、エレクトロンシャワーより発生する
２次電子が捕捉されてしまい、試料２まで届かなくなっ
てしまうからである。

【００１０】また、従来の半導体製造装置の問題点は、
真空槽１３内の真空度が低い（真空度が良い）場合と比
較して、半導体ウェハ１１により多くのイオンが注入さ
れてしまうという現象が発生し、また、半導体ウェハ１
１の取り出し時に、該半導体ウェハ１１に塵埃１８が付
着する虞があるという点である。

【００１１】その理由は、イオン化気体導入器１９によ
り、半導体ウェハ１１の取り出し時に真空槽１３内に半
導体ウェハ１１の電荷の符号と逆の符号の電荷を有する
イオン化気体を導入するために、真空度が悪化し、この
イオン化気体により半導体ウェハ１１に必要以上のイオ
ンが注入されてしまうからであり、また、イオン化気体
を導入する際に僅かながらも塵埃１８を巻き上げてしま
い、この塵埃１８が半導体ウェハ１１に付着してしまう
虞があるからである。

【００１２】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であって、試料に付着する塵埃の量を低減させることが
でき、また、２次電子補充手段の効果を低減させること
なく試料の帯電状態を電気的に中和させることができ、
さらに、試料により多くのイオンが注入されてしまうの
を防ぐことができるイオン注入装置及びイオン注入方法
を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次の様なイオン注入装置及びイオン注入方
法を採用した。すなわち、本発明のイオン注入装置は、
所定の物質のイオンビームを試料に衝突させることによ
り、該試料に前記物質を注入する装置で、前記試料を着
脱自在に固定する試料台と、該試料台の前方に設けられ
前記イオンビームを通過させるとともに前記試料に２次
電子を補い電気的に中和させる２次電子補充手段とを備
え、前記試料台と該２次電子補充手段との間に、塵埃を
吸着させる帯電板と該帯電板を前記イオンビームの経路
に対して進退させる駆動部とを備えた塵埃除去手段を設
け、前記帯電板を、イオンビームの経路を遮るように挿
入し、該帯電板を前記イオンビームにより正に帯電させ
る構成としたものである。

【００１４】本発明のイオン注入方法は、所定の物質の
イオンビームを試料に衝突させることにより、該試料に
前記物質を注入するイオン注入方法であり、前記試料を
着脱自在に試料台に固定し、イオンビームにより前記試
料に前記物質を注入し、必要量の前記物質の注入が終了
した後、前記試料台と２次電子補充手段との間に設けら
れ塵埃を吸着させる帯電板と該帯電板を前記イオンビー
ムの経路に対して進退させる駆動部とを備えた塵埃除去
手段を用いて前記帯電板を前記駆動部により上昇させて
イオンビームの経路を遮るように挿入し、前記帯電板を
前記イオンビームにより正に帯電させて該帯電板に塵埃
を吸着させるものである。

【００１５】

【００１６】本発明のイオン注入装置では、試料台と２
次電子補充手段との間に、塵埃を吸着させる帯電板と該
帯電板を前記イオンビームの経路に対して進退させる駆
動部とを備えた塵埃除去手段を設け、前記帯電板を、イ
オンビームの経路を遮るように挿入し、該帯電板を前記
イオンビームにより正に帯電させる構成としたことによ
り、前記イオンビームを試料に衝突させる際には、前記
帯電板がイオンビームの入射に対して障害となるため、
該イオンビームの経路から退避させておき、前記試料に
必要量の前記物質が注入された後、前記帯電板をイオン
ビームの経路を遮るように挿入し、イオンビームを遮断
する。

【００１７】この場合、前記帯電板は、前記イオンビー
ムにより正に帯電されるので、前記２次電子補充手段等
から発生した負に帯電した塵埃は、前記帯電板に引き付
けられて吸着されることとなり、前記試料に付着する塵
埃の量が低減される。また、試料台と２次電子補充手段
との間に電場形成手段等が無いことにより、２次電子補
充手段の効果が減少することが無く、試料が電気的に中
和され難くなる虞もなくなる。また、試料の取り出し時
にイオン化気体を導入する必要が無いため、試料に必要
以上のイオンが注入される虞が無くなる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面に基づき説明する。 図１は本発明の一実施形態
に係るイオン注入装置を示す断面図であり、図におい
て、２１は半導体ウェハ等からなる試料２が着脱自在に
固定される試料台１の前方に設けられた筒状のエレクト
ロンシャワー（２次電子補充手段）、２２は試料台１と
エレクトロンシャワー２１との間に設けられた塵埃除去
機構（塵埃除去手段）である。

【００１９】エレクトロンシャワー２１は、所定の物質
のイオンビーム３を通過させるとともに、正に帯電した
試料２に２次電子を補うことにより、電気的に中和さ
せ、試料２の静電破壊を防止するものである。塵埃除去
機構２２は、イオンビーム３により正に帯電し塵埃を吸
着させる帯電板２３と、帯電板２３をイオンビーム３の
経路に対して進退させる駆動部２４とから構成されてい
る。

【００２０】次に、このイオン注入装置の動作について
図１及び図２に基づき説明する。まず、試料台１に試料
２を固定し、駆動部２４により帯電板２３を下降させ、
イオンビーム３の経路より退避させる（図１）。その
後、所定の物質のイオンビーム３をエレクトロンシャワ
ー２１内を通過させた後、試料２に衝突させて試料２に
前記物質を注入する。

【００２１】この際、イオンビーム３が正の電荷を持っ
ているために、試料２の表面には正の電荷が帯電する
が、エレクトロンシャワー２１より発生する２次電子が
試料２に捕捉され、電気的に中和される。一方、エレク
トロンシャワー２１では、内壁がイオンビーム３により
スパッタリングされ、その一部が剥離して負の電荷を有
する塵埃２５となる。

【００２２】必要量の前記物質の注入が終了した後、駆
動部２４により帯電板２３を上昇させ、イオンビーム３
の経路を遮るようにエレクトロンシャワー２１と試料台
１との間に挿入する（図２）。この時、イオンビーム３
が帯電板２３に当たることで該帯電板２３は正に帯電す
る。この時の電圧は１００〜４００Ｖにもなる。

【００２３】一方、エレクトロンシャワー２１にある塵
埃２５は、該エレクトロンシャワー２１より発生する２
次電子により負に帯電しているため、静電気力により帯
電板２３に引き付けられ吸着される。帯電板２３が吸着
した塵埃２５は、帯電板２３を定期的に交換することで
装置内から取り除かれる。

【００２４】本実施形態によれば、イオンビーム３によ
り正に帯電した帯電板２３に負に帯電した塵埃２５を引
き付けて吸着させるので、試料２に付着する塵埃２５の
量を低減させることができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、試
料台と２次電子補充手段との間に、塵埃を吸着させる帯
電板と該帯電板を前記イオンビームの経路に対して進退
させる駆動部とを備えた塵埃除去手段を設け、前記帯電
板を、イオンビームの経路を遮るように挿入し、該帯電
板を前記イオンビームにより正に帯電させる構成とした
ので、イオンビームにより正に帯電した前記帯電板に負
に帯電した塵埃を引き付け吸着させることにより、試料
に付着する塵埃の量を低減させることができる。また、
試料台と２次電子補充手段との間に電場形成手段等が無
いので、２次電子補充手段の効果を減少させずに済み、
試料が電気的に中和され難くなる虞もない。また、試料
の取り出し時にイオン化気体を導入する必要が無いの
で、試料に必要以上のイオンが注入される虞も無い。

【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を
示す断面図である。

【図２】 本発明の一実施形態に係るイオン注入装置の
動作を示す断面図である。

【図３】 従来のイオン打込み装置を示す断面図であ
る。

【図４】 従来の半導体製造装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 試料台 ２ 試料 ３ イオンビーム ４ ビームゲート ４ａ 透孔 ５、６ ２次電子捕捉電極 ７ 直流電源 ８ 電流計 ９ 可変直流電源 １０ 電場形成手段 １１ 半導体ウェハ １２ イオン銃などの加工器 １３ 真空槽 １４ 排気系 １５ 取り出し口 １６ 大気導入バルブ １７ 排気バルブ １８ 塵埃 １９ イオン化気体導入器 ２１ エレクトロンシャワー（２次電子補充手段） ２２ 塵埃除去機構（塵埃除去手段） ２３ 帯電板 ２４ 駆動部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の物質のイオンビームを試料に衝突
   させることにより、該試料に前記物質を注入するイオン
   注入装置であって、 前記試料を着脱自在に固定する試料台と、該試料台の前
   方に設けられ前記イオンビームを通過させるとともに前
   記試料に２次電子を補い電気的に中和させる２次電子補
   充手段とを備え、 前記試料台と該２次電子補充手段との間に、塵埃を吸着
   させる帯電板と該帯電板を前記イオンビームの経路に対
   して進退させる駆動部とを備えた塵埃除去手段を設け、 前記帯電板を、イオンビームの経路を遮るように挿入
   し、該帯電板を前記イオンビームにより正に帯電させる
   構成とした ことを特徴とするイオン注入装置。
2. 【請求項２】 所定の物質のイオンビームを試料に衝突
   させることにより、該試料に前記物質を注入するイオン
   注入方法であって、 前記試料を着脱自在に試料台に固定し、 前記イオンビームにより前記試料に前記物質を注入し、 必要量の前記物質の注入が終了した後、前記試料台と２
   次電子補充手段との間に設けられ塵埃を吸着させる帯電
   板と該帯電板を前記イオンビームの経路に対して進退さ
   せる駆動部とを備えた塵埃除去手段を用いて前記帯電板
   を前記駆動部により上昇させてイオンビームの経路を遮
   るように挿入し、 前記帯電板を前記イオンビームにより正に帯電させて該
   帯電板に塵埃を吸着させることを特徴とするイオン注入
   方法。