JPH03226954A - イオン注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体素子製造工程で用いられる、複数の
試料を同時処理するバッチ方式のイオン注入装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

第４図は、従来のバッチ処理方式のイオン注入装置にお
ける電子照射量の制御方式のブロック図と注入室の断面
図である。図において、（１）はウェハ装填用のディス
ク、（２）はファラデーカップ、（３）はプラスの電荷
を持つイオンビーム、（４）はシリコンウェハ、（５）
は電子照射のフィラメント、（６）はファラデーカップ
（２）から発生した二次電子、（７）はウェハ装填用の
ディスク（１）の電流を測定する電流計、（８）はイオ
ンビーム（３）を測定する電流計、（９）は電子の引出
し電源、ＱＯはフィラメント電源である。

次に動作について説明する。ディスク（１）上には、同
心円状に複数のシリコンウェハ（４）が装填されており
、イオンビーム（３）を均一にシリコンウェハ（４）上
へ照射するために、ディスク（１）は高速で回転しなが
ら左右又は上下に並進を繰り返す。この時、シリコンウ
ェハ（４）はイオンビーム（３）の持つプラスの電荷に
よって、表面の電位が著しくプラスに帯電し、均一な照
射ができなくなったり、また場合によっては、シリコン
ウェハ（４）に形成される半導体素子に悪影響を及ぼす
、等の問題が発生する。

この問題を解消するため、プラスのイオンビーム（３）
に対抗するマイナスの二次電子（６）をシリコンウェハ
（４）へ照射する機構が考案され、かつその照射量を制
御するべく、電流計（７）の信号によってフィラメント
電源ＯＱを加減し、引出し電源（９）によってフィラメ
ント（５）から電子を引出して、ファラデーカップ（２
）に−次電子を当て、実効的には二次電子（６）がシリ
コンウェハ（４）へ照射されるようになった。なお、イ
オンビーム（３）の電流そのものは、電流計（８）で計
測される。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のバッチ式イオン注入装置は以上のように構成され
ているので、基本的−にはイオンビーム量に応じた電子
がシリコンウェハへ供給されることになるが、ファラデ
ーカップから反射してくる電子のエネルギーの制御性が
悪く、またイオンビームの照射されていないシリコンウ
ェハ部分へモａ子が照射されるため、イオンビームによ
るプラスの帯電だけでなく、電子によるマイナスの帯電
も引き起こすなどの問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、イオンビームによるシリコンウェハ表面の
プラスの帯電を解消するとともに、電子によるマイナス
の帯電も防止できる、最適電子照射量制御機能を有する
バッチ方式のイオン注入装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るイオン注入装置は、ウェハ装填用のディ
スクが高速で回転しながら並進することに着目したもの
で、イオンビームの中心点がディスク上で描く円軌道に
おいて、同円軌道上のシリコンウェハ部分が占める長さ
の比率に応じて、電子の照射量を制御しようとするもの
である。

〔作　用〕

この発明における電子の照射量の制御方法は、イオンビ
ームの中心点がディスク上で描く円軌道において、上記
円軌道上のシリコンウェハ部分の長さの比率はディスク
の並進に伴って変化するが、電子の照射量もそれに応じ
て増減する。すなわちシリコンウェハ部分の長さの比率
が大きいときは電子の照射量も増え、長さの比率が小さ
いときは電子の照射量も減少するようにしたものである
。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はバッチ方式イオン注入装置の注入室の断面図および
帯電防止用電子照射制御方式を示すブロック図、第２図
は第１図に示すディスクの正面図、第３図は第２図のデ
ィスクの並進に伴い変化する電子照射量を示すグラフで
ある。図において、■＋）はウェハ装填用のディスク、
（１）はファラデーカップ、に）はイオンビーム、（ハ
）はシリコンウェハ、（ハ）はフィラメント、（ト）は
二次電子、（財）はディスク電流計、に）はイオンビー
ム電流計、（イ）は引出し電源、（至）はフィラメント
電源、ＯｐはディスクＱυの回転・並進に伴ってイオン
ビーム（至）の中心点が描く円軌道、（２）は円軌道０
］）上のウェハ部分の長さ、（至）は円形軌道０］）上
のディスク部分の長さ、■はディスク並進位置検出器、
（２）はフィラメント電源制御装置である。次に動作に
ついて説明する。

ディスクＱ］）は第１図に示すごとく同心円上に配置さ
れた複数のシリコンウェハ（ハ）を持つ。イオンビーム
に）はディスク（ハ）に対して垂直、または垂直線から
７°程度の傾きを持って照射される。この時、ディスク
（２１）は高速で回転しながら、左右または上下に並進
運動を繰り返している。本例では、イオンビーム（ホ）
の照射位置が固定しているため、ディスクＱ］）が回転
するとイオンビーム■の中心点はディスクＱ］）上で円
軌道０］）を描くことになる。また、ディスクＱ］）は
回転だけでなく並進もするため、並進に伴って円軌道（
ロ）の半径も変化し、ディスクａｔ＋上で連続的に半径
の変化する同心円を描く。この時、ディスクＱ◇上には
同心円状にシリコンウェハ（ハ）が配置されているため
、円軌道０］）上のウェハ部分の長さ幹も、ディスクＱ
ｐの並進に伴って変化する。すなわち、円軌道０］）の
円周長に対するウェハ部分の長さ（イ）の比率も、ディ
スク（財）の並進に伴って逐次変化する。電子の照射量
の制御方法は、円軌道ｃｌ力の円周長に対するウェハ部
分の長さ（イ）の比率に応じて、照射量を変化させるも
のである。すなわち、ディスクＱηの並進に伴ってウェ
ハ部分の長さ（２）の比率が小さいときは電子の照射量
を少なくし、比率が大きくなるに従ってそれに応じて照
射幸も増加させ、再び比率が小さくなれば同じく電子の
照射量も減少させるものである。このことを第３図によ
って説明する。

イオンビーム（至）がディスク０υの外周部から照射さ
れ始めたとすると、その時点ではまだシリコンウェハ（
ハ）そのものにはイオンビーム（財）が当っていないた
め、シリコンウェハ（ハ）表面のプラスの帯電を防ぐた
めの電子は照射されない。ディスクｆ２］）が並進して
、イオンビーム（ハ）の一部がシリコンウェハ（ハ）に
照射されるようになると、帯電防止の電子も照射される
が、第２図に示すごとく、イオンビーム（イ）の中心点
が描く円軌道０］）上でのウェハ部分の長さ（至）の比
率はまだ小さいため、電子の照射量モ少ない。ディスク
Ｑ］）の並進が進んでイオンビーム（財）の中心点がシ
リコンウェハ（ハ）の中央部付近を通過するようになる
と、円軌道ｏ］）上でのウェハ部分の長さ（イ）の比率
も大きくなるため、電子の照射量も多くする。ディスク
０］）の並進が更に進むと、再び円軌道０υ上でのウェ
ハ部分の長さに）の比率が小さくなるため、電子の照射
量も同様に少なくする。

この様に、帯電防止のための電子の照射量は、イオンビ
ーム＠の中心点が描く円軌道（ロ）上において、ウェハ
部分の長さ（イ）が占める比率に応じて増減させる。ウ
ェハ部分の長さ（イ）の比率とは、イオンビーム（ハ）
がシリコンウェハ（ハ）に照射されている時間、あるい
はイオンビームに）の照射量そのものであるから、イオ
ンビーム（ハ）の照射量に応じて、帯電防止の電子の照
射量を増減していることになり、シリコンウェハ（ハ）
表面のプラスの帯電だけでなく、余分な電子の照射もな
いことから、マイナスの帯電も防止できる。第３図に示
すごとく、ディスク並進位置検出器−によって、イオン
ビーム（ホ）の中心点のディスクＱυ上の位置を換算し
、その位置から帯電防止用電子の照射量を制御するため
、フィラメント電源に）に信号を送る。なお、ディスク
電流計（財）からの信号もフィラメント電源制御装置に
）に入力しているのは、イオンビームに）が実際にはあ
る程度の大きさを持つため、中心点がシリコンウェハ（
ハ）上を通過していなくてもイオンビーム（イ）の一部
がシリコンウェハ（ハ）へ照射されるため、これに対す
る電子の照射量を制御するためである。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によればバッチ式のイオン注入
装置において、イオンビームの中心点がディスク上で描
く円軌道上のウェハ部分の長さの比率に応じて、帯電防
止用の電子の照射量を増減するように構成したので、電
子照射量の制御性がよくなり、シリコンウェハ表面の帯
電による半導体素子への悪影響の発生を抑制する効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるバッチ式のイオン注
入装置における注入室の断面図および帯電防止用電子照
射制御方式を示すブロック図、第２図は＠１図に示すデ
ィスクの正面図、第３図は第２図のディスクの並進に伴
い変化する電子照射量を示すグラフ、第４図は従来のバ
ッチ式のイオン注入装置における電子照射量の制御方式
のブロック図と注入室の断面図である。 図において、Ｑυはディスク、（２）はファラデーカッ
プ、（ト）はイオンビーム、（ハ）はシリコンウェハ、
（ハ）はフィラメント、弼は二次電子、（ロ）はディス
ク電流計、（ハ）はイオンビーム電流計、（イ）は引出
し電源、（２）はフィラメント電源、０υは円軌道、（
至）はウェハ部分の長さ、（至）はディスク部分の長さ
、弼はディスク並進位置検出器、（２）はフィラメント
電源制御装置である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　複数の試料を同心円上に配置したディスクを持ち、上
   記ディスクを回転させながらイオンビームを走査、また
   はディスクを並進させてイオンビームを試料に照射する
   イオン注入装置において、イオンビームの中心点が描く
   円軌道上での試料部分が占める長さの比率に応じて、電
   子の照射量が増減できる機能を有することを特徴とする
   、イオン注入装置。