JPH05128995A - イオン注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体ウエハがチャージアップするのを全面
にわたり抑え、半導体素子の静電破壊率を低くする。 【構成】 半導体ウエハ４を装着するディスク２に、イ
オンビーム照射範囲に対する半導体ウエハ４の位置を検
出するフォトカップラー２１を設ける。下部サプレッサ
８に、半導体ウエハ４の中央部がイオンビームの略中央
に位置したときに負電位を高める電源２３を接続した。
半導体ウエハ４の中央部にイオンビーム５が照射される
ときには電子７ａが半導体ウエハ４の中央部分に集めら
れ、半導体ウエハ４の帯電が中和される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置を製造する
ときに使用するイオン注入装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、イオン注入装置としては、半導体
ウエハにイオンビームが照射されることに起因して半導
体ウエハが帯電するのを防ぐために（チャージアップさ
れるのを防ぐために）、イオンビーム照射範囲に電子を
放出させるように構成されたものがある。この種の従来
のイオン注入装置を図４によって説明する。

【０００３】図４は例えば、Ｎｕｃｌｅａｒ Ｉｎｓｔ
ｒｕｍｅｎｔｓ ａｎｄＭｅｔｈｏｄｓ ｉｎ Ｐｈｙ
ｓｉｃｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｂ３７／３８巻、（１９
８９年）Ｐ４９２に示されたような従来のイオン注入装
置の概略構成を示す断面図である。

【０００４】同図において、１は真空チャンバ、２はこ
の真空チャンバ１内に設置された半導体ウエハ用ステー
ジとしてのディスクである。前記ディスク２は駆動部３
に連結され、同図中矢印Ａで示すように並進移動される
ように構成されている。そして、このディスク２上には
半導体ウエハ４が取付けられている。

【０００５】５は前記半導体ウエハ４に照射されるイオ
ンビーム、６は前記イオンビーム５が通過するファラデ
ーカップである。

【０００６】７は前記半導体ウエハ４のイオンビーム５
によるチャージアップを中和するための電子中和器であ
る。この電子中和器７は電子７ａを前記ファラデーカッ
プ６内に放出するように構成されている。

【０００７】８は前記電子中和器７から発生した電子７
ａがディスク２とファラデーカップ６との間の隙間から
飛び出すのを抑えるための下部サプレッサである。この
下部サプレッサ８は電源９に接続されており、電源９か
ら負電位が印加されるように構成されている。なお、下
部サプレッサ８へは−１００Ｖの一定負電位が印加され
る。

【０００８】１０は電子中和器７から発生した電子７ａ
が半導体ウエハ４とは反対方向へ移動するのを防ぐため
の上部サプレッサである。この上部サプレッサ１０は電
源１１に接続されており、電源１１から負電位が印加さ
れるように構成されている。また、この上部サプレッサ
１０へは約−１ＫＶの一定負電位が印加される。

【０００９】次に、上述したように構成されたイオン注
入装置の動作について説明する。ディスク２上に取付け
られた半導体ウエハ４にイオンビーム５が照射される
と、半導体ウエハ４上に形成されているフォトレジスト
や絶縁薄膜がイオンビーム５の正電荷によりチャージア
ップし、フォトレジストや絶縁薄膜の静電破壊が生じ
る。

【００１０】そこで、電子中和器７により電子７ａを発
生させると、上部サプレッサ１０に約−１ＫＶの負の電
位が印加されている関係から、電子７ａは半導体ウエハ
４の方へ流れ、半導体ウエハ４上の帯電を中和する。

【００１１】このとき、下部サプレッサ８に電源９によ
って−１００Ｖの一定負電位が印加されているので、電
子７ａはディスク２とファラデーカップ６との間の隙間
から飛び出し難い。

【００１２】なお、イオンビーム照射時には、半導体ウ
エハ４にイオンビーム５を全面にわたって一様に照射す
るために、図４中矢印Ａで示すようにディスク２は駆動
部３により並進運動される。

【００１３】従来のイオン注入装置では、このようにし
て半導体ウエハ４にイオンビーム５を照射していた。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上述したよ
うに構成された従来のイオン注入装置を使用してイオン
注入を行うと、半導体ウエハ４の中央部付近に位置する
半導体素子が静電破壊されやすいという問題があった。

【００１５】これは、イオンビーム５が半導体ウエハ４
の周辺部に照射されるときにはディスク２からの二次電
子によりチャージアップが抑えられるが、半導体ウエハ
４の中央部に照射されるときにはディスク２からの二次
電子が無いため、その部分でのチャージアップが十分に
抑えられないからであった。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るイオン注入
装置は、半導体ウエハをイオンビーム照射範囲に移動さ
せて半導体ウエハの全面にイオンビームを照射させる移
動装置に、イオンビーム照射範囲に対する半導体ウエハ
の位置を検出するセンサを設けると共に、電子遮蔽装置
に、前記センサに接続されかつ半導体ウエハの中央部が
イオンビーム照射範囲の略中央に位置づけられたときに
電子遮蔽装置に印加される負電位を高める制御手段を設
けたものである。

【００１７】

【作用】半導体ウエハの中央部にイオンビームが照射さ
れるときには電子遮蔽装置での負電位が高められるか
ら、そのときには電子がイオンビーム照射範囲から飛び
出し難くなって半導体ウエハの中央部分に集められる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図３に
よって詳細に説明する。図１は本発明に係るイオン注入
装置の概略構成を示す断面図、図２はディスク位置に対
するサプレッサ電位を示すグラフ、図３はディスク位置
とイオンビーム照射位置との関係を示す図である。これ
らの図において前記図４で説明したものと同一もしくは
同等部材については、同一符号を付し詳細な説明は省略
する。

【００１９】これらの図において、２１はディスク位置
を検出するためのフォトカップラーで、このフォトカッ
プラー２１はディスク２の軸部分２ａの位置を検出する
ように構成されている。

【００２０】２２は前記フォトカップラー２１からの信
号を取出す検出器、２３はこの検出器２２からの信号に
より下部サプレッサ８に負電位を印加するための下部サ
プレッサ制御用電源である。

【００２１】前記検出器２２はディスク位置に応じた信
号を下部サプレッサ制御用電源２３に送るように構成さ
れている。

【００２２】また、下部サプレッサ用電源２３は、前記
検出器２２から送られた信号に応じて図２に示した電位
を下部サプレッサ８に印加するように構成されている。

【００２３】なお、図２に示すディスク位置は、図３に
示すように半導体ウエハ４の中心にイオンビーム５が照
射されるときのディスク２の位置をｘ＝０としてある。

【００２４】そして、本実施例では、ｘ＝０となるとき
に下部サプレッサ８に−２００Ｖの負電位が印加され、
半導体ウエハ４の周辺部にイオンビーム５が照射される
ときに−１００Ｖの負電位が印加されるように下部サプ
レッサ用電源２３での出力値が設定されている。

【００２５】次に、上述したように構成された本発明に
係るイオン注入装置の動作について説明する。イオンビ
ーム５が半導体ウエハ４の周辺部に照射されるときに
は、下部サプレッサ８に印加される負電位は略従来と等
しい−１００Ｖであるので、従来通りに電子中和器７か
らの電子７ａとディスク２からの二次電子により半導体
ウエハ４の帯電は中和される。

【００２６】イオンビーム５が半導体ウエハ４の中央部
に照射されるときには、ディスク２からの二次電子は減
少するが、下部サプレッサ８に印加される負電位が高く
なる。そのため、このときには電子７ａがディスク２と
ファラデーカップ６との隙間からは飛び出し難くなるの
で、電子７ａは半導体ウエハ４の中央部に集められて半
導体ウエハ４の正帯電が中和される。

【００２７】したがって、半導体ウエハ４の中央部にイ
オンビーム５が照射されるときには下部サプレッサ８で
の負電位が高められるから、そのときには電子７ａがイ
オンビーム照射範囲から飛び出し難くなって半導体ウエ
ハ４の中央部分に集められることになる。

【００２８】また、本実施例で示したように、半導体ウ
エハ４の周辺部にイオンビーム５を照射するときにサプ
レッサ電位を低くするように構成すると、過剰な電子に
よって半導体ウエハ周辺部が負帯電するのを防ぐことが
できる。

【００２９】なお、前記実施例ではディスク２の位置を
検出するためにフォトカップラー２１と検出器２２とを
用いたが、ポテンショメータをディスク２に接続し、そ
の出力電圧の変化によって、下部サプレッサ８に印加さ
れる電圧を変化させるように構成することもできる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るイオン
注入装置は、半導体ウエハをイオンビーム照射範囲に移
動させて半導体ウエハの全面にイオンビームを照射させ
る移動装置に、イオンビーム照射範囲に対する半導体ウ
エハの位置を検出するセンサを設けると共に、電子遮蔽
装置に、前記センサに接続されかつ半導体ウエハの中央
部がイオンビーム照射範囲の略中央に位置づけられたと
きに電子遮蔽装置に印加される負電位を高める制御手段
を設けたため、半導体ウエハの中央部にイオンビームが
照射されるときには電子遮蔽装置での負電位が高められ
るから、そのときには電子がイオンビーム照射範囲から
飛び出し難くなって半導体ウエハの中央部分に集められ
る。

【００３１】したがって、半導体ウエハ全面にわたって
チャージアップを抑えることができ、半導体素子の静電
破壊率を低くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るイオン注入装置の概略構成を示す
断面図である。

【図２】ディスク位置に対するサプレッサ電位を示すグ
ラフである。

【図３】ディスク位置とイオンビーム照射位置との関係
を示す図である。

【図４】従来のイオン注入装置の概略構成を示す断面図
である。

【符号の説明】

２ ディスク ４ 半導体ウエハ ５ イオンビーム ６ ファラデーカップ ７ 電子中和器 ８ 下部サプレッサ ２１ フォトカップラー ２２ 検出器 ２３ 下部サプレッサ用電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/265

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステージ上に装着された半導体ウエハを
   イオンビーム照射範囲に移動させて半導体ウエハの全面
   にイオンビームを照射させる移動装置と、イオンビーム
   照射範囲内に電子を放出する電位中和装置と、イオンビ
   ーム照射範囲を前記ステージ近傍で囲みかつ負電位が印
   加されて前記電子をイオンビーム照射範囲に留める電子
   遮蔽装置とを備えたイオン注入装置において、前記移動
   装置に、イオンビーム照射範囲に対する半導体ウエハの
   位置を検出するセンサを設けると共に、前記電子遮蔽装
   置に、前記センサに接続されかつ半導体ウエハの中央部
   がイオンビーム照射範囲の略中央に位置づけられたとき
   に電子遮蔽装置に印加される負電位を高める制御手段を
   設けたことを特徴とするイオン注入装置。