JPH03261059A - 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、半導体製造プロセスで用いられるイオン注
入装置に係り、詳しくは、その注入室の構造に関する。

〔従来の技術〕

従来から、半導体ウェハの表面に不純物層を形成するに
あたっては、必要な不純物元素のイオン（Ｂ’やＡｓ”
など）を高電界によって加速したうえで半導体ウェハＷ
に打ち込むイオン注入装置が用いられており、その−例
としては第２図で示すような構造の注入室を備えてなる
バッチ処理方式の大電流イオン注入装置が知られている
。そして、この注入室には、高速回転及び並進動作する
試料ホルダとしてのディスクｌが設けられており、この
ディスク１の表面には正電荷のイオンビームＢが照射さ
れるべき複数枚の半導体ウェハＷが互いに同心円上の所
定位置ごとに離間して装着されている。

さらに、この注入室には、イオンビームＢ照射中の半導
体ウェハＷの表面及びこれと対応するディスク１の裏面
部位とを取り囲むファラデー力。

ブ２と、イオンビームＢが通過するファラデーカップ２
の人口側に配置されたサプレッサー電極３とが配設され
ている。そして、このファラデーカップ２及び前記ディ
スク１にはイオンビーム電流を計測して積算する電流計
４が接続されており、この電流計４に基づいてイオン注
入量を制御するようになっている。また、サプレッサー
電極３は、半導体ウェハＷ及びディスク１に対するイオ
ンビームＢの照射によって発生した２次電子が洩れるの
を防止してより正確なイオン注入量の制御を行うために
配設されたものであり、これには３００〜２０００　Ｖ
程度の負電圧を印加する電源５が接続されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、前記従来構成のイオン注入装置においては、
正電荷のイオンビームＢを用いることから、デバイスの
微細化などに対応ずべくイオンビームＢを大電流化して
高濃度イオンの注入を行うと、半導体ウェハＷの表面が
大きく正電位に帯電（チャージアップ）してしまうこと
になり、その結果として半導体ウェハＷの表面内におけ
るイオン注入量の均一性が低下したり、その表面上に形
成された絶縁膜の静電破壊を招いたりするというような
不都合が生じることになっていた。

この発明は、このような不都合を解消すべく創案された
ものであって、チャージアップを防止して半導体ウェハ
の表面内におけるイオン注入量の均一性の向上と、絶縁
膜の静電破壊の防止とを図ることが可能なイオン注入装
置の提供を目的としている。

〔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、イオンビーム経路の
途中に電荷交換率の高い電荷交換用薄膜を設けておき、
この電荷交換用薄膜を通過したイオンビームを半導体ウ
ェハに照射することを特徴とするものである。

〔作用〕

上記構成によれば、正電荷を有するイオンビームは電荷
交換率の高い電荷交換用薄膜を通過することになるが、
この電荷交換用薄膜を通過する際、イオンビームは正電
荷を失って中性化される。そこで、半導体ウェハに対し
ては、中性化されたイオンビームが照射されることにな
る。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本実施例に係るイオン注入装置が備える注入
室の概略構成を示す説明図である。なお、この第１図に
おいて従来例を示す第２図と互いに同一もしくは相当す
る部品、部分には同一符号を一 付している。

本実施例に係るイオン注入装置の備える注入室には、３
００〜１５００ｒｐｍというような高速で回転動作し、
かつ、上下及び左右方向に沿って並進動作するディスク
１が設けられている。そして、このディスク１の表面に
は、所望のエネルギー及びイオン種で形成されたイオン
ビームＢが照射されるべき複数枚の半導体ウェハＷが互
いに同心円上の所定位置ごとに離間して装着されている
。

さらに、半導体ウェハＷに照射されるべきイオンビーム
Ｂの経路の途中には、高い電荷交換率を有する電荷交換
用薄膜としての金属薄膜６が設けられており、この金属
薄膜６には電流計７が接続されている。なお、この電荷
交換用薄膜は必ずしも金属薄膜６に限定されるものでは
なく、例えば、酸化物などからなる化合物薄膜のように
、高い電荷交換率を有する素材からなるものでありさえ
すればよい。

そこで、正電位を有するイオンビームＢはその経路途中
に配設された金属薄膜６を通過することになり、この通
過の際には、金属薄膜６の有する電荷交換作用によって
正電荷を失うことになる。

すなわち、この金属薄膜６を通過して出射したイオンビ
ームＢは正電荷を失って中性化されており、ディスクｌ
上に装着された半導体つ玉ハＷに対しては中性化された
イオンビームＢが照射されることになる。

また、このとき、金属薄膜６に接続された電流計７によ
ってはイオンビームＢの中性化に要した電子が測定され
、これに基づいてイオンビーム電流が計測されることに
なるので、半導体ウェハＷに対するイオン注入量は電流
計７に基づいて制御されることになる。

ところで、以上説明したように構成された本実施例では
、従来例におけるファラデーカップ２及びサプレッサー
電極３を設ける必要がないことになるが、例えば、従来
構成の注入室を流用して本実施例に係る注入室を新たに
構成する場合などには、第１図中の仮想線で示すように
、ファラデーカップ２のみを存置しておいてもよい。た
だし、このファラデーカンプ２に接続されていた電流計
４を取り外すことはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明においては、イオンビー
ム経路の途中に電荷交換率の高い電荷交換用薄膜を設け
るとともに、この電荷交換用薄膜を通過して中性化され
たイオンビームを半導体ウェハに照射するので、正電荷
のイオンビームを用いる従来例のように、イオンビーム
を照射した半導体ウェハの表面が大きく正電位に帯電し
てしまうことはなくなる。その結果、この半導体ウェハ
の表面内におけるイオン注入量の均一性の向上のみなら
ず、その表面上に形成された絶縁膜の静電破壊の防止が
有効に図れることになるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例に係るイオン注入装置が備える注入室
の概略構成を示す説明図であり、第２図は従来例に係る
イオン注入装置が備える注入室の概略構成を示す説明図
である。 図における符号６は金属薄膜（電荷交換用薄膜）、Ｗは
半導体ウェハ、Ｂはイオンビームである。 なお、図中の同一符号は、互いに同一もしくは相当する
部品、部分を示している。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）イオンビーム経路の途中に電荷交換率の高い電荷
   交換用薄膜を設けておき、この電荷交換用薄膜を通過し
   たイオンビームを半導体ウェハに照射することを特徴と
   するイオン注入装置。