JPH0499274A - Ion implantation device - Google Patents

Ion implantation device

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Publication number
JPH0499274A
JPH0499274A JP2213313A JP21331390A JPH0499274A JP H0499274 A JPH0499274 A JP H0499274A JP 2213313 A JP2213313 A JP 2213313A JP 21331390 A JP21331390 A JP 21331390A JP H0499274 A JPH0499274 A JP H0499274A
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JP
Japan
Prior art keywords
ion implantation
wafer
semiconductor
charge
wafers
Prior art date
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Pending
Application number
JP2213313A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Norio Nakamura
典生 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP2213313A priority Critical patent/JPH0499274A/en
Publication of JPH0499274A publication Critical patent/JPH0499274A/en
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Abstract

PURPOSE:To inhibit breakdown of a semiconductor device due to charge up by individually performing ion implantation to a plurality of semiconductor wafers and performing light irradiation and destaticizing charge on the surfaces of the wafers and cooling the semiconductor wafers. CONSTITUTION:An ion implantation device is provided with an ion implantation part, a mercury lamp 3 of a light irradiation part and a wafer cooling part 11. The ion implantation part individually performs ion implantation to a plurality of semiconductor wafers 10, 10 on the basis of a required sequence. The light irradiation part performs light irradiation to the semiconductor wafers 10, 10 and charge on the surfaces of these wafers is destaticized. The wafer cooling part 11 cools the semiconductor wafers 10, 10 irradiated with light. Thereby, the charge is removed which is accumulated on the surfaces of the wafers or to the electrodes formed on the surfaces thereof.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置の製造に用いられるイオン注入装置
に関し、特にバッチ型のイオン注入装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an ion implantation apparatus used for manufacturing semiconductor devices, and particularly to a batch type ion implantation apparatus.

[従来の技術] 従来のバッチ型のイオン注入装置では第3図に示すよう
に、加速されたイオンビームがチャンバ1のイオンビー
ム通過口5を通り、ウェーハディスク9上の半導体ウェ
ーハ10に注入される。このとき、注入イオン濃度がウ
ェーハ全体に均一になるようにするため、ウェーハディ
スク9はウェーハディスク回転軸13を中心に高速に回
転し、さらにウェーハディスク回転軸13は垂直もしく
は水平方向どちらかに往復運動を繰り返している。また
、場合によっては、ウェーハディスク9は回転のみで、
加速されたイオンビームが垂直もしくは水平に走査され
ている。このようなイオン注入装置は、特に高電流もし
くは高エネルギーのイオン注入装置に多い。そのため半
導体装置製造においてイオン注入中に、高密度のイオン
電荷が半導体ウェーハ表面より解放されず、半導体ウェ
ーハ表面もしくは表面絶縁膜ならびにその上部に形成さ
れた電極及びマスク材に蓄積され、やがて、その電荷に
より半導体装置が破壊されるというチャージアップ現象
が起こる。この現象を抑制するために、イオン注入時、
電子を半導体ウェーハ表面に照射し、半導体ウェーハ表
面に蓄積された正電荷を中和しようとする電荷中和装置
14が用いられる場合がある。
[Prior Art] In a conventional batch type ion implantation apparatus, as shown in FIG. Ru. At this time, in order to make the implanted ion concentration uniform throughout the wafer, the wafer disk 9 rotates at high speed around the wafer disk rotation axis 13, and the wafer disk rotation axis 13 reciprocates either vertically or horizontally. repeating the exercise. In some cases, the wafer disk 9 only rotates,
An accelerated ion beam is scanned vertically or horizontally. Such ion implanters are particularly common in high current or high energy ion implanters. Therefore, during ion implantation in semiconductor device manufacturing, high-density ion charges are not released from the semiconductor wafer surface and accumulate on the semiconductor wafer surface or surface insulating film, as well as the electrodes and mask material formed on top of it, and eventually the charges A charge-up phenomenon occurs in which the semiconductor device is destroyed. To suppress this phenomenon, during ion implantation,
A charge neutralization device 14 that irradiates the semiconductor wafer surface with electrons to neutralize positive charges accumulated on the semiconductor wafer surface may be used.

[発明が解決しようとする課題] この従来のイオン注入装置では、半導体装置の製造にお
いて、例えば高電流のイオン注入を行う際、ウェーハに
注入されるイオンの電流密度が高いため、半導体ウェー
ハ表面もしくは表面に形成された電極のチャージアップ
現象によるゲート絶縁膜の破壊、注入イオンのウェーハ
均一性の劣化、容量部の破壊等半導体装置の破壊を生じ
るという問題があった。この種の問題に対して従来にお
し)ては、電子による電荷中和装置14を装置内に付加
することが提案されているが、この方法によると、半導
体表面の電子が過剰になりすぎて電子のチャージアップ
現象により、逆に半導体装置を破壊してしまう可能性が
あり、さらに、イオンビームの注入されていない部分に
電荷中和装置14からの電子が到達し、やはり上述した
ような電子のチャージアップ現象による半導体装置の破
壊を引き起こすという問題かあった。
[Problems to be Solved by the Invention] In this conventional ion implantation apparatus, when performing high-current ion implantation in the manufacture of semiconductor devices, for example, the current density of ions implanted into the wafer is high. There have been problems in that the gate insulating film is destroyed due to the charge-up phenomenon of the electrode formed on the surface, the uniformity of implanted ions deteriorates on the wafer, and the semiconductor device is destroyed, such as destruction of the capacitor. In order to solve this kind of problem, it has been proposed in the past to add a charge neutralization device 14 using electrons into the device, but with this method, there are too many electrons on the semiconductor surface. On the contrary, the semiconductor device may be destroyed due to the electron charge-up phenomenon.Furthermore, the electrons from the charge neutralization device 14 may reach the part where the ion beam has not been implanted, resulting in the above-mentioned problem. There was a problem that the semiconductor device could be destroyed due to the electron charge-up phenomenon.

本発明の目的はイオン注入中のチャージアップ現象を解
決したイオン注入装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an ion implantation device that solves the charge-up phenomenon during ion implantation.

[課題を解決するための手段] 前記目的を達成するため、本発明に係るイオン注入装置
においては、イオン注入部と、光照射部と、ウェーハ冷
却部とを有するイオン注入装置であって、 イオン注入部は、複数の半導体ウェーハに所望のシーケ
ンスに基づいて個別にイオン注入を行うものであり、 光照射部は、半導体ウェーハに光照射を行い、ウェーハ
表面の電荷を除電するものであり、ウェーハ冷却部は、
光照射された半導体ウェーハを冷却するものである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, an ion implantation apparatus according to the present invention includes an ion implantation section, a light irradiation section, and a wafer cooling section, the ion implantation apparatus comprising: The implantation section performs ion implantation into multiple semiconductor wafers individually based on a desired sequence, and the light irradiation section irradiates the semiconductor wafers with light to eliminate charges on the wafer surface. The cooling part is
It cools the semiconductor wafer that has been irradiated with light.

〔作用〕[Effect]

半導体ウェーハ表面に形成された絶縁膜の電位MWより
も高いエネルギーの光を照射しながらイオン注入を行う
ことにより、半導体表面に蓄積されたチャージを基板側
及び周囲へ解放することができる。しかしながら、イオ
ン注入部のみを光照射した場合、チャージの解放が不十
分であったり、また、イオン注入部以外の位置で電荷中
和装置からの余剰電子がチャージアップを起こしたりす
るため、イオン注入位置以外の位置でも、高エネルギー
の光を照射することにより、ウェーハ表面もしくはその
表面に形成された電極等に蓄積されたチャージを除去す
る。
By performing ion implantation while irradiating light with energy higher than the potential MW of the insulating film formed on the surface of the semiconductor wafer, charges accumulated on the semiconductor surface can be released to the substrate side and surroundings. However, if only the ion-implanted area is irradiated with light, the charge may not be released sufficiently, or excess electrons from the charge neutralization device may cause charge-up at positions other than the ion-implanted area, resulting in ion implantation. By irradiating high-energy light at positions other than the wafer surface, charges accumulated on the wafer surface or electrodes formed on the surface are removed.

[実施例] 次に本発明について図面を参照して説明する。[Example] Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示す平面図、第2図は第1
図のA−A ’線断面図である。
Fig. 1 is a plan view showing one embodiment of the present invention, and Fig. 2 is a plan view showing an embodiment of the present invention.
It is a sectional view taken along the line AA' in the figure.

図において、5はチャンバlのイオンビーム通過口であ
り、加速され、水平方向に走査されたイオンビームは、
イオンビーム通過口5を通り、第2図の右方向から1o
oor p m程度でウェーハディスク回転軸13を中
心に回転しているウェーハディスク9及び半導体ウェー
ハlOに注入される。また、ウェーハディスク9は、ウ
ェーハ冷却部11を半導体ウェーハ10.10’に対応
して備えており、ウェーハ冷却部11に冷却水を循環し
てウェーハ10,10’を冷却する。
In the figure, 5 is the ion beam passage port of chamber l, and the ion beam that has been accelerated and scanned in the horizontal direction is
Pass through the ion beam passage port 5 and go 1o from the right direction in Figure 2.
It is injected into the wafer disk 9 and the semiconductor wafer IO which are rotating around the wafer disk rotation shaft 13 at a rate of about oor p m. The wafer disk 9 also includes a wafer cooling section 11 corresponding to the semiconductor wafers 10 and 10', and cooling water is circulated through the wafer cooling section 11 to cool the wafers 10 and 10'.

また、イオンビーム通過口5を挾んでその上下位置には
、水銀ランプ32反射板12.シャッター15及び冷却
配管6,7等を有したランプ室4が備えられており、反
射板12はイオンビームの注入部に光が当たりやすい向
きに傾けられている。さらに、ランプ室4と同様の構成
で水銀ランプ31反射板12、シャッター15及び冷却
配管6,7等を有したランプ室2は、イオンビーム注入
位置以外で、かつウェーハディスク9が回転する際に半
導体ウェーハが通過する位置に相対してウェーハに光が
当たるように第1図において7箇所備えられている。
In addition, a mercury lamp 32 and a reflection plate 12 are placed above and below the ion beam passage port 5. A lamp chamber 4 having a shutter 15, cooling pipes 6, 7, etc. is provided, and the reflection plate 12 is tilted in a direction that allows light to easily hit the ion beam injection part. Further, the lamp chamber 2, which has the same configuration as the lamp chamber 4 and has a mercury lamp 31, a reflector 12, a shutter 15, cooling pipes 6, 7, etc., is located at a position other than the ion beam implantation position and when the wafer disk 9 rotates. In FIG. 1, seven locations are provided so that the semiconductor wafer is exposed to light relative to the location where the semiconductor wafer passes through.

8はフィードスルーである。8 is a feed through.

なお、水銀ランプ3は一例であり、例えばシリコン半導
体の場合、シリコン−シリコン酸化膜の電位障壁は3.
2eVであるから波長が約300nm以下の光を発する
ことができるランプであれば良い。
Note that the mercury lamp 3 is just one example; for example, in the case of a silicon semiconductor, the potential barrier of a silicon-silicon oxide film is 3.
Since the voltage is 2 eV, any lamp that can emit light with a wavelength of approximately 300 nm or less may be used.

次に、本装置の動作を説明する。Next, the operation of this device will be explained.

チャンバ1内を10−’Pa以下まで排気した後、半導
体ウェーハを乗せたウェーハディスク9を100゜rp
m程度まで回転させる。回転が安定したところで、あら
かじめ点燈している水銀ランプ3の光をしゃ断していた
シャッター15を全て開ける。なお、シリコン半導体装
置の製造では水銀ランプ3の出ツノは、低すぎると効果
が小さく、高すぎるとマスク材等がダメージを受けるた
め、20〜]001i’程度が適当である。
After evacuating the chamber 1 to below 10-'Pa, the wafer disk 9 carrying the semiconductor wafer is heated at 100° rpm.
Rotate to about m. When the rotation becomes stable, all the shutters 15 that cut off the light from the mercury lamp 3 that has been lit in advance are opened. In the manufacture of silicon semiconductor devices, if the mercury lamp 3 is too low, the effect will be small, and if it is too high, the mask material etc. will be damaged.

その後、イオンビームの注入を開始する。この一連の動
作の中で、イオンビーム注入装置では高エネルギーの光
照射により、半導体表面の絶縁膜に導電性を持たせ、半
導体表面又は表面の電極、マスク材等から半導体基板側
もしくは周囲へ高電流密度のイオン電荷を解放すること
ができる。さらに、上述したイオン電荷を完全に除去す
るためには、イオン注入部以外にも、ランプ室2から半
導体ウェーハ10’に高エネルギーの光を照射する。
After that, ion beam implantation is started. In this series of operations, the ion beam implanter uses high-energy light irradiation to make the insulating film on the surface of the semiconductor conductive, allowing high energy to flow from the semiconductor surface or the electrodes, mask material, etc. on the surface to the semiconductor substrate side or surroundings. The ionic charge of the current density can be released. Furthermore, in order to completely remove the above-mentioned ion charges, high-energy light is irradiated onto the semiconductor wafer 10' from the lamp chamber 2 in addition to the ion implantation section.

これにより、残存するウェーハ上のチャージは、イオン
注入部からウェーハディスク9が回転し、再度イオン注
入部ヘウェーハが到るまでに完全に除去されることか可
能となる。
As a result, the charge remaining on the wafer can be completely removed by the time the wafer disk 9 rotates from the ion implantation section and the wafer reaches the ion implantation section again.

なお、本発明は前記実施例と同一の装置構成で電荷中和
装置と併用した場合も大きな効果を上げることができる
。特に、前述した電荷中和装置からの余剰電子は、イオ
ン注入部以外の位置で、高エネルギーの光の照射をする
ことにより、ウェーハ表面から完全に除去される。
It should be noted that the present invention can also achieve great effects when used in combination with a charge neutralization device using the same device configuration as that of the above-mentioned embodiments. In particular, surplus electrons from the charge neutralization device described above are completely removed from the wafer surface by irradiating high-energy light at a location other than the ion implantation area.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明はイオンを注入する位置なら
びにイオンを注入する位置以外の位置で、ウェーハディ
スク上の半導体ウェーハの回転方向に沿った位置に、ウ
ェーハディスクに相対して半導体ウェーハ表面にエネル
ギーの高い光を照射しながら、イオン注入を行う機器を
備えることにより、イオン注入中のウェーハ表面もしく
は表面に形成された電極、マスク材等のチャージアップ
による半導体装置の破壊を抑制することができるという
効果を有する。
As explained above, the present invention is capable of applying energy to the surface of a semiconductor wafer relative to the wafer disk at a position where ions are implanted and at a position other than the position where ions are implanted, at a position along the rotational direction of the semiconductor wafer on the wafer disk. By equipping equipment that performs ion implantation while irradiating high-intensity light, it is possible to suppress the destruction of semiconductor devices due to charge-up of the wafer surface or the electrodes and mask material formed on the surface during ion implantation. have an effect.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示す平面図、第2図は第1
図のA−A ’線断面図、第3図は従来例を示す断面図
である。 1・・チャンバ     2,4・ランプ室3・・水銀
ランプ    5・・・イオンビーム通過口6.7・・
冷却配管     8・・・フィードスルー9・・・ウ
ェーハディスク 10.10′・・半導体ウェーハ]j
・・ウェーハ冷却部  12・・・反射板13・・・ウ
ェーハディスク回転軸 14・・電荷中和装置 特許出願人  日本電気株式会社 第1図 第 図
Fig. 1 is a plan view showing one embodiment of the present invention, and Fig. 2 is a plan view showing an embodiment of the present invention.
A cross-sectional view taken along the line A-A' in the figure, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing a conventional example. 1...Chamber 2, 4...Lamp chamber 3...Mercury lamp 5...Ion beam passage port 6.7...
Cooling pipe 8...Feed through 9...Wafer disk 10.10'...Semiconductor wafer]j
...Wafer cooling section 12...Reflector plate 13...Wafer disk rotation shaft 14...Charge neutralization device Patent applicant NEC Corporation Figure 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)イオン注入部と、光照射部と、ウェーハ冷却部と
を有するイオン注入装置であって、 イオン注入部は、複数の半導体ウェーハに所望のシーケ
ンスに基づいて個別にイオン注入を行うものであり、 光照射部は、半導体ウェーハに光照射を行い、ウェーハ
表面の電荷を除電するものであり、ウェーハ冷却部は、
光照射された半導体ウェーハを冷却するものであること
を特徴とするイオン注入装置。
(1) An ion implantation device having an ion implantation section, a light irradiation section, and a wafer cooling section, the ion implantation section implanting ions into multiple semiconductor wafers individually based on a desired sequence. Yes, the light irradiation section irradiates the semiconductor wafer with light to eliminate charges on the wafer surface, and the wafer cooling section
An ion implantation device that cools a semiconductor wafer that has been irradiated with light.
JP2213313A 1990-08-10 1990-08-10 Ion implantation device Pending JPH0499274A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2213313A JPH0499274A (en) 1990-08-10 1990-08-10 Ion implantation device

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2213313A JPH0499274A (en) 1990-08-10 1990-08-10 Ion implantation device

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JPH0499274A true JPH0499274A (en) 1992-03-31

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ID=16637074

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JP2213313A Pending JPH0499274A (en) 1990-08-10 1990-08-10 Ion implantation device

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JP (1) JPH0499274A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05206049A (en) * 1992-01-30 1993-08-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ion implantation method and ion implantation device
JP2009266391A (en) * 2008-04-22 2009-11-12 Sumco Corp Oxygen ion implanter

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