JPH0573851U - イオン注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 イオン注入装置は、ウエーハ２に対して無害
な構成材料によって形成されたクランパ４を有したクラ
ンプ機構１と、クランプ機構１を収容したファラデー箱
７とを有しており、クランパ４にイオンビーム６を照射
することによって、クランパ４に存在するイオン種をス
パッタして除去するクリーニング動作を実行可能であ
る。そして、ファラデー箱７は、クランパ４からのスパ
ッタ粒子１２を通過させるスパッタ粒子放出口１３をク
リーニング動作時に形成可能な可動隔壁９ｂを有してい
る。 【効果】 イオン種の切り換え毎にクリーニング動作を
行なうことによって、クランパ４からのスパッタ粒子１
２がウエーハ２に付着した場合でも、スパッタ粒子１２
が汚染物質として作用することを防止できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、イオン照射対象物であるウエーハに不純物イオンをイオン注入する イオン注入装置に関するものであり、特に、不純物イオンのイオン種が汚染物質 として作用することを防止するイオン注入装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来のイオン注入装置は、例えば図２に示すように、オリフラ合わせの完了し たウエーハ５１を保持するクランプ機構５２をファラデー箱５７内に有しており 、このクランプ機構５２は、ウエーハ５１を支持する支持部材５３と、この支持 部材５３に載置されたウエーハ５１の側周面およびビーム照射面となる上面に当 接する環状のクランパ５４と、クランパ５４を支持部材５３方向に付勢する付勢 手段５５とを有している。そして、このクランプ機構５２は、クランパ５４をウ エーハ５１の側周面および上面に当接させ、ウエーハ５１を支持部材５３方向に 押圧して固定させることによってイオン注入時の位置ずれを防止するようになっ ている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記従来のイオン注入装置では、図３に示すように、イオン注 入時にイオン種がクランパ５４にイオン注入され、このイオン注入されたイオン 種が他のイオン種をイオン注入する際にスパッタされてウエーハ５１の表面に付 着するため、イオン種が汚染物質として作用することがあるという問題がある。

【０００４】 即ち、例えばｐタイプドーパントである硼素等のイオン種をイオン注入した後 、他のウエーハ５１にｎタイプドーパントである砒素等のイオン種をイオン注入 する場合、クランパ５４にイオン注入されたｐタイプドーパントのイオン種がス パッタされ、このスパッタ粒子がウエーハ５１の表面に付着するため、ｐタイプ ドーパントのイオン種がｎタイプドーパントの汚染物質として作用することにな る。このような現象は、クロスコンタミネーションと呼ばれている。

【０００５】 また、上記従来のイオン注入装置では、上述のクランパ５４に存在するイオン 種のスパッタと共に、クランパ５４自身もイオンビーム５６によってスパッタさ れるため、クランパ５４の構成材料がスパッタ粒子５８としてウエーハ５１の表 面に付着し、この構成材料が汚染物質として作用するという問題もある。この問 題は、クランパ５４をウエーハ５１に対して無害なシリコン等の構成材料により 形成することによって解決することができるが、この構成のみでは、上述のイオ ン種が汚染物質として作用するという問題を解決することができない。

【０００６】 そこで、図４に示すように、クランパ５４の内周部をナイフエッジ形状に形成 し、スパッタ粒子５８の飛び出し方向をウエーハ５１方向とは異なる方向に設定 することによって、スパッタ粒子５８のウエーハ５１への付着を防止する方法が 考えられるが、この場合には、クランパ５４によってイオンビーム５６のウエー ハ５１への進行が遮断され、イオンビーム５６の未照射部分５１ａが拡大すると いう問題が発生することになる。特に、近年におけるイオン注入装置は、図５に 示すように、イオンビーム５６をウエーハ５１のビーム照射面に対して斜め方向 から照射する斜め注入を行なうようになっており、この斜め注入時にイオンビー ム５６の未照射部分５１ａの拡大が顕著になるため、クランパ５４の内周部をナ イフエッジ形状に形成することができない。

【０００７】 従って、本考案においては、スパッタ粒子５８が汚染物質として作用すること を防止できるイオン注入装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案のイオン注入装置は、上記課題を解決するために、ウエーハに対して無 害な構成材料によって形成されたクランパを有したクランプ機構と、上記クラン プ機構を収容したファラデー箱とを有し、上記クランパにイオンビームを照射す ることによって、クランパに存在するイオン種をスパッタして除去するクリーニ ング動作を実行可能になっている。そして、上記ファラデー箱は、上記クランパ からのスパッタ粒子を通過させるスパッタ粒子放出口をクリーニング動作時に形 成可能な可動隔壁を有していることを特徴としている。

【０００９】

【作用】

上記の構成によれば、クリーニング動作によってクランパに存在するイオン種 をイオンビームによりスパッタさせて除去することが可能になっている。従って 、イオン種の切り換え毎にクリーニング動作を行なうことによって、クランパか らのスパッタ粒子がウエーハに付着した場合でも、スパッタ粒子が汚染物質とし て作用することを防止できることになる。また、スパッタによって飛び出したス パッタ粒子をスパッタ粒子放出口を介して外部に放出させるため、クリーニング 動作時にスパッタ粒子がファラデー箱の壁面に付着し、このスパッタ粒子が汚染 物質として作用することも防止できることになる。

【００１０】

【実施例】

本考案の一実施例を図１に基づいて説明すれば、以下の通りである。

【００１１】 本実施例に係るイオン注入装置は、図１に示すように、ウエーハ２を保持する クランプ機構１を有している。このクランプ機構１は、ウエーハ２を支持する支 持部材３を有しており、この支持部材３は、Ａ方向およびＢ方向に回動可能に配 設されている。上記の支持部材３の上面には、ウエーハ２に対して無害な構成材 料により形成された環状のクランパ４が設けられており、このクランパ４は、支 持部材３に載置されたウエーハ２の側周面およびビーム照射面となる上面に当接 するようになっている。尚、クランパ４の構成材料には、ウエーハ２の構成材料 と同一の構成材料であるシリコン等を用いることができる。

【００１２】 上記のクランパ４は、イオンビーム６を照射される上面部４ａが外周側から内 周側にかけてウエーハ２方向に傾斜して形成されており、支持部材３がＢ方向に 回動されてイオン注入される際に、イオンビーム６のウエーハ２への未照射部を 低減させるようになっている。また、クランパ４には、クランパ４を支持部材３ 方向に付勢する付勢手段５が設けられており、これらの支持部材３、クランパ４ 、および付勢手段５を有したクランプ機構１は、クランパ４をウエーハ２の側周 面および上面に当接させ、ウエーハ２を支持部材３方向に押圧して固定させるこ とによってイオン注入時の位置ずれを防止するようになっている。

【００１３】 上記のクランプ機構１は、イオン注入時に発生した２次電子を検出するファラ デー箱７に収容されている。これらのクランプ機構１とファラデー箱７とは、ビ ーム電流検出器８に接続されており、イオンビーム６によって生じたビーム電流 をビーム電流検出器８によって高精度に測定させるようになっている。

【００１４】 上記のファラデー箱７は、クランプ機構１の側方に位置する側面部９と、クラ ンプ機構１の後方に位置する背面部１０とからなっている。側面部９の隔壁は、 Ｂ方向に回動された支持部材３の上面に対向する側が固定隔壁９ａと可動隔壁９ ｂとからなっている。固定隔壁９ａは、側面部９の上部に固設されており、下端 ９ｃがＢ方向に回動された支持部材３の上面に対する垂線（図示１点鎖線）より も上方に位置するように設定されている。また、可動隔壁９ｂは、固定隔壁９ａ の側面に沿って移動自在に配設されており、図示しない移動手段によって上下動 され、固定隔壁９ａの下端９ｃよりも上方の位置から側面部９の下端の位置まで 移動するようになっている。そして、これらの固定隔壁９ａと可動隔壁９ｂとは 、クリーニング動作時に可動隔壁９ｂが実線で示す位置に移動されて開状態にさ れることによってスパッタ粒子放出口１３を形成するようになっている一方、イ オン注入動作時に可動隔壁９ｂが２点鎖線で示す位置に移動されて閉状態にされ るようになっている。尚、上記のクリーニング動作とは、クランパ４に存在する イオン種を除去することを目的とした動作のことである。

【００１５】 上記の固定隔壁９ａおよび可動隔壁９ｂからなる隔壁の外側方向には、スパッ タ粒子１２…を付着させるスパッタ粒子コレクタ板１１が配設されている。尚、 このスパッタ粒子コレクタ板１１は、スパッタ粒子１２…を付着させ易い材質に よって形成されていることが望ましく、例えばシリコンやグラファイト等によっ て形成されていることが望ましい。

【００１６】 上記のスパッタ粒子コレクタ板１１は、第１傾斜部１１ａと第２傾斜部１１ｂ と立上部１１ｃとからなっている。これらの各部１１ａ・１１ｂ・１１ｃは、Ｂ 方向に回動された支持部材３の上面に対して交差する角度に形成されており、各 部１１ａ・１１ｂ・１１ｃに付着したスパッタ粒子１２…が再スパッタされた場 合でも、ウエーハ２方向に移動しないようにされている。即ち、スパッタ粒子コ レクタ板１１は、第１傾斜部１１ａの下端が側面部９の下方に位置され、僅かに 斜め上方向に傾斜された後、第２傾斜部１１ｂが例えば４５°の傾斜角度で立ち 上げられ、さらに、立上部１１ｃが垂直に立ち上げられて形成されている。

【００１７】 上記の構成において、イオン注入装置の動作について説明する。

【００１８】 例えばイオンビーム６のイオン種が切り換えられると、イオン注入動作に先立 ってクリーニング動作が実行されることになり、側面部９の可動隔壁９ｂが実線 で示す位置まで上方に移動されることになる。そして、可動隔壁９ｂが開状態に されることによってスパッタ粒子放出口１３が形成されることになる。また、ク ランプ機構１の支持部材３に未注入および未処理のクリーニング用のウエーハ２ が載置され、クランパ４によって固定された後、支持部材３と共にＢ方向に例え ば４５°の傾斜角度に回動されることになる。

【００１９】 続いて、希ガス等のイオン種やこのクリーニング動作後にイオン注入するイオ ン種の不純物イオンからなるクリーニング用のイオンビーム６がクランプ機構１ のクランパ４およびウエーハ２に照射されることになる。尚、クリーニング用の イオンビーム６は、クリーニング動作を短時間で完了させるため、質量数の大き なイオン種の不純物イオンを用いることが望ましい。

【００２０】 ウエーハ２およびクランパ４に照射されたイオンビーム６は、ウエーハ２およ びクランパ４の構成材料をスパッタすると共に、クランパ４にイオン注入されて いたイオン種をスパッタすることになる。そして、これらのスパッタによって、 コサイン分布に従った飛び出し方向にスパッタ粒子１２…が飛び出すことになり 、これらのスパッタ粒子１２…は、スパッタ粒子放出口１３方向に移動し、この スパッタ粒子放出口１３を通過してスパッタ粒子コレクタ板１１に付着すること になる。これにより、ファラデー箱７は、クリーニング動作時にスパッタ粒子１ ２…がファラデー箱７の壁面に付着することによる汚染が防止されることになる 。

【００２１】 上記のクリーニング用のイオンビーム６を所定時間照射することによってクラ ンパ４に存在していたイオン種が除去されると、クリーニング動作が終了され、 イオンビーム６が停止された後、支持部材３がＡ方向に回動されてウエーハ２が 除去されることになると共に、可動隔壁９ｂが２点鎖線で示す位置まで下方向に 移動されることになる。そして、イオン注入動作が実行されることになり、未照 射のウエーハ２が支持部材３およびクランパ４によって固定され、切り換えたイ オン種の不純物イオンからなるイオンビーム６がウエーハ２に照射されることに なる。この際、クランパ４からのスパッタ粒子１２…がウエーハ２に付着するが 、これらのスパッタ粒子１２…は、ウエーハ２に対して無害なクランパ４の構成 材料のみであるため、汚染物質として作用することがない。

【００２２】 このように、本実施例のイオン注入装置は、イオン注入動作に加えて、クリー ニング動作を実行可能になっていると共に、クランパ４をウエーハ２に対して無 害な構成材料によって形成し、ファラデー箱７の側面部９にスパッタ粒子放出口 １３をクリーニング動作時に形成可能な可動隔壁９ｂを設けた構成である。従っ て、このイオン注入装置は、クリーニング動作によってクランパ４に存在するイ オン種をクリーニング用のイオンビーム６によってスパッタさせて除去すること が可能になっているため、イオン種の切り換え毎にクリーニング動作を行なうこ とによって、クランパ４からのスパッタ粒子１２…がウエーハ２に付着した場合 でも、スパッタ粒子１２…が汚染物質として作用することを防止できるようにな っている。

【００２３】 また、このイオン注入装置は、スパッタによって飛び出したスパッタ粒子１２ …をスパッタ粒子放出口１３を介して外部のスパッタ粒子コレクタ板１１方向に 放出させるため、クリーニング動作時にスパッタ粒子１２…がファラデー箱７の 壁面に付着し、これらのスパッタ粒子１２…が汚染物質として作用することも防 止できるようになっている。

【００２４】

【考案の効果】

本考案のイオン注入装置は、以上のように、ウエーハに対して無害な構成材料 によって形成されたクランパを有したクランプ機構と、上記クランプ機構を収容 したファラデー箱とを有し、上記クランパにイオンビームを照射することによっ て、クランパに存在するイオン種をスパッタして除去するクリーニング動作を実 行可能であり、上記ファラデー箱が、上記クランパからのスパッタ粒子を通過さ せるスパッタ粒子放出口をクリーニング動作時に形成可能な可動隔壁を有してい る構成である。

【００２５】 これにより、イオン種の切り換え毎にクリーニング動作を行なうことによって 、クランパからのスパッタ粒子がウエーハに付着した場合でも、スパッタ粒子が 汚染物質として作用することを防止できる。また、スパッタによって飛び出した スパッタ粒子をスパッタ粒子放出口を介して外部に放出させるため、クリーニン グ動作時にスパッタ粒子がファラデー箱の壁面に付着し、このスパッタ粒子が汚 染物質として作用することも防止できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のイオン注入装置におけるクリーニング
動作時のファラデー箱の状態を示す説明図である。

【図２】従来例を示すものであり、イオン注入動作時の
説明図である。

【図３】クランパからスパッタされたスパッタ粒子の状
態を示す説明図である。

【図４】クランパからスパッタされたスパッタ粒子の状
態を示す説明図である。

【図５】斜め注入によるイオン注入動作時の説明図であ
る。

【符号の説明】

１ クランプ機構 ２ ウエーハ ３ 支持部材 ４ クランパ ５ 付勢手段 ６ イオンビーム ７ ファラデー箱 ８ ビーム電流検出器 ９ 側面部 ９ａ 固定隔壁 ９ｂ 可動隔壁 ９ｃ 下端 １０ 背面部 １１ スパッタ粒子コレクタ板 １２ スパッタ粒子 １３ スパッタ粒子放出口

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ウエーハに対して無害な構成材料によって
   形成されたクランパを有したクランプ機構と、上記クラ
   ンプ機構を収容したファラデー箱とを有し、上記クラン
   パにイオンビームを照射することによって、クランパに
   存在するイオン種をスパッタして除去するクリーニング
   動作を実行可能なイオン注入装置であって、 上記ファラデー箱は、上記クランパからのスパッタ粒子
   を通過させるスパッタ粒子放出口をクリーニング動作時
   に形成可能な可動隔壁を有していることを特徴とするイ
   オン注入装置。