JPH06243815A - イオン注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ファラデー系内でディスク上のウェーハに付
着するパーティクルを簡単に低減することができるよう
にしたイオン注入装置を提供する。 【構成】 ファラデーカップ１２の周りをディスク４の
表面近傍でディスク４に対向して取り囲むリング状の集
塵電極３０を、サイドサプレッサ電極１６の外側に設け
た。この集塵電極３０には、集塵電源３２によって、フ
ァラデーカップ１２ひいてはそれに電気的に接続された
ディスク４に対して正の電圧が印加される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、注入室内で回転およ
び並進させられるディスクに装着されたウェーハにイオ
ンビームを照射してそれにイオン注入を行うイオン注入
装置に関し、より具体的には、ディスク上のウェーハに
付着するパーティクルを低減する手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のイオン注入装置の従来例を図２
に示す。このイオン注入装置は、注入室（図示省略）内
で例えば矢印Ａ方向に高速回転させられると共にその半
径方向である矢印Ｂ方向（紙面の表裏方向）に並進させ
られるディスク４であってその周縁部に複数枚のウェー
ハ６を装着可能なものを備えており、このディスク４に
装着されたウェーハ６にイオンビーム２を照射して各ウ
ェーハ６にイオン注入を行うよう構成されている。

【０００３】なお、この図でディスク４を立てて図示し
ているのは、実際の装置でも注入室内でディスク４を立
てて配置しており、それに合わせるためである（図１に
おいても同様）。

【０００４】イオンビーム２の経路上には、ファラデー
系を構成するものとして、イオンビーム２がディスク４
やウェーハ６に当たった際に主としてディスク４から放
出される二次電子を受けてそれのアースへの逃げを防止
するファラデーカップ１２および同二次電子の上流側へ
の逃げを防止するフロントサプレッサ電極１０がディス
ク４の上流側に、ディスク４が外に並進したときにそれ
の代わりにイオンビーム２を受けるキャッチプレート１
４がディスク４の下流側に、それぞれ設けられており、
イオンビーム２はフロントサプレッサ電極１０およびフ
ァラデーカップ１２内を通してディスク４上のウェーハ
６に照射される。フロントサプレッサ電極１０はサプレ
ッサ電源２０によって負電位にされる。

【０００５】更にこの例では、ファラデーカップ１２お
よびキャッチプレート１４の周りをディスク４の表面お
よび裏面近傍でそれぞれ取り囲むリング状のサイドサプ
レッサ電極１６および１８が設けられており、これらに
はサプレッサ電源２２からファラデーカップ１２に対し
て負の電圧が印加される。これによって、ファラデーカ
ップ１２とキャッチプレート１４の間から二次電子が外
へ漏れてアースへ逃げるのを防止するようにしている。
このサイドサプレッサ電極１６および１８もファラデー
系を構成している。

【０００６】また、フロントサプレッサ電極１０の更に
上流側には、イオンビーム２をそれが所望の形状になる
ように成形するマスク８が設けられている。

【０００７】そして、ディスク４、ファラデーカップ１
２およびキャッチプレート１４は、互いに電気的に並列
接続されてビーム電流計測器２４に接続されており、そ
れによってイオンビーム２のビーム電流の計測を正確に
行えるようにしている。

【０００８】なお、この種のイオン注入装置では、イオ
ンビーム２の照射に伴ってウェーハ６の表面が、特に当
該表面が絶縁物の場合、正に帯電して放電等の不具合が
発生するのを防止するために、通常は、ファラデーカッ
プ１２の側壁部に開口部１３を設け、その外側に電子供
給源２６を設けて、それから低エネルギーの電子を注入
領域にあるウェーハ６に供給して、その表面でのイオン
ビーム２による正電荷を中和させるようにしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】近年のウェーハ６の大
口径化およびウェーハ６の表面に形成されるデバイス構
造の微細化に伴い、歩留まりを向上させるためには、ウ
ェーハ６に付着するパーティクル（ごみ）を低減するこ
とが必須である。

【００１０】ところが、従来のこの種のイオン注入装置
におけるパーティクル低減対策は、主としてウェーハ６
の搬送をできるだけソフトに行うことや、注入室に隣接
するエアロック室でのパーティクルの巻き上げ付着を抑
えるための粗引きおよびベント方式の改良等に力が注が
れ、注入中にファラデー系内でウェーハ６に付着するパ
ーティクルを低減する努力は殆ど成されていなかった。

【００１１】即ち、従来はファラデー系内でのウェーハ
６へのパーティクルの付着については、定期的にファラ
デー系を手作業によって清掃するという方法しか採られ
ていなかった。しかしながらこの方法では、清掃後に発
生したパーティクルがすぐにウェーハ６に付着し始める
ため、ウェーハ６に付着するパーティクルを低減する効
果には限界があった。

【００１２】ファラデー系内でのウェーハ６へのパーテ
ィクルの付着をいかに抑えるかが、今後のイオン注入装
置の重要課題である。これを解決しないと、デバイス構
造が微細なデバイス、例えば１６Ｍ以上のＤＲＡＭ等は
歩留まり良く生産することができないと言える。

【００１３】また、従来の清掃に頼る方法では、人手が
かかるだけでなく、清掃作業そのものがパーティクルを
巻き上げる等してパーティクルを発生させることにな
り、ある許容レベル以下にまでパーティクルのレベルが
落ち着くまでは、長時間の真空排気や慣らし運転を繰り
返す必要があり、これが当該イオン注入装置の総合的な
生産性を低下させる大きな要因となっていた。

【００１４】そこでこの発明は、ファラデー系内でディ
スク上のウェーハに付着するパーティクルを簡単に低減
することができるようにしたイオン注入装置を提供する
ことを主たる目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明に係る第１のイオン注入装置は、前述した
ようなディスクのウェーハ装着側の表面近傍であってウ
ェーハに対するイオンビーム照射領域のディスク回転方
向側の近傍に、ディスクに対向するように、ディスクに
対して正の電圧が印加される集塵電極を設けたことを特
徴とする。

【００１６】また、この発明に係る第２のイオン注入装
置は、前述したようなファラデーカップの周りをディス
クの表面近傍でディスクに対向して取り囲むリング状の
ものであってディスクに対して正の電圧が印加される集
塵電極を、前述したようなサイドサプレッサ電極の内側
または外側に設けたことを特徴とする。

【００１７】

【作用】ファラデー系内で発生するパーティクルは、イ
オン注入中は、ウェーハの帯電防止のために浴びせられ
る電子や、イオンビーム照射に伴ってディスク等から発
生する二次電子によって、通常は負に帯電している。従
って、ディスクに対して正の電圧が印加される上記のよ
うな集塵電極を設けておくことにより、ディスク上のウ
ェーハに付着した、あるいはウェーハに付着しようとす
るパーティクルは、この集塵電極に静電的に吸着され
る。このようにして、ファラデー系内でディスク上のウ
ェーハに付着するパーティクルを簡単に低減することが
できる。

【００１８】

【実施例】図１は、この発明の一実施例に係るイオン注
入装置を示す縦断面図である。図２の従来例と同一また
は相当する部分には同一符号を付し、以下においては当
該従来例との相違点を主に説明する。

【００１９】この実施例においては、前述したようなフ
ァラデーカップ１２の周りをディスク４の表面近傍でデ
ィスク４に対向して取り囲むリング状の集塵電極３０
を、サイドサプレッサ電極１６の外側に設けている。こ
の集塵電極３０とディスク４間の距離は、極力短いこと
が望ましいが、ディスク４が高速回転するのでそれとの
クリアランスや、機械的精度等を考慮すると、例えば３
ｍｍ〜１０ｍｍ程度の範囲内が望ましいと言える。

【００２０】この集塵電極３０には、集塵電源３２によ
って、ファラデーカップ１２ひいてはそれに電気的に接
続されたディスク４に対して正の電圧が印加される。こ
の集塵電極３０に印加する電圧は、例えば数百Ｖ程度で
良い。

【００２１】また、集塵電極３０は、ディスク４の表裏
両側に設ける必要はなく、ウェーハ６の装着面側のみで
良い。

【００２２】前述したように、ファラデー系内で発生す
るパーティクルは、イオン注入中は、ウェーハ６の帯電
防止のために電子供給源２６等から浴びせられる電子
や、イオンビーム２の照射に伴ってディスク４等から発
生する二次電子によって、通常は負に帯電している。

【００２３】従って、ディスク４に対して正の電圧が印
加される上記のような集塵電極３０を設けておくことに
より、ディスク４上のウェーハ６に付着した、あるいは
ウェーハ６に付着しようとするパーティクルは、この集
塵電極３０に静電的に吸着される。

【００２４】その結果、イオン注入中に発生するパーテ
ィクルがウェーハ６に付着するのを防止することができ
る。また仮に付着したとしても、ディスク４が１回転す
る間にウェーハ６が必ず集塵電極３０に対向するので、
その時にウェーハ表面のパーティクルは集塵電極３０に
吸着され除去される。

【００２５】このようにして、ファラデー系内でディス
ク４上のウェーハ６に付着するパーティクルを低減する
ことができるので、しかもそれを注入特性に影響が出な
いほどの短時間のうちに行うことができるので、高歩留
まりの注入処理を実現することができる。

【００２６】また、集塵電極３０に吸着されたパーティ
クルは、例えば定期的なメインテナンス等の際に、集塵
電源３２の印加電圧を切ることによって簡単に除去する
ことができるので、またファラデー系の他の部分もパー
ティクルの付着が減ってその清掃が容易になるので、メ
インテナンス時間の短縮にもつながり、その結果、当該
イオン注入装置の総合的な生産性が向上する。

【００２７】なお、この実施例のように、集塵電極３０
に対向する位置までディスク４の裏面側のサイドサプレ
ッサ電極１８を延ばしておくのが好ましく、そのように
すれば、このサイドサプレッサ電極１８には負の電圧が
印加されるので、そのぶん集塵電極３０とこのサイドサ
プレッサ電極１８間の電界が強くなり、集塵電極３０へ
のパーティクルの吸着効果が向上する。

【００２８】また、パーティクルの中には、正に帯電し
たものも若干存在するが、これはこの実施例のように、
ファラデーカップ１２に対して負の電圧が印加されるサ
イドサプレッサ電極１６を設けておけば、このサイドサ
プレッサ電極１６に吸着されることになる。

【００２９】また、集塵電極３０およびサイドサプレッ
サ電極１６の表面に薄い絶縁性の膜を付けておいても良
く、そのようにすれば、金属性のパーティクルについて
も吸着効果が得られる。絶縁性の膜を付けておくと金属
性のパーティクルを吸着できるのは、絶縁性の膜によっ
て、当該パーティクルの電荷が集塵電極３０等に逃げる
のを防止することができるからである。もっとも、パー
ティクルとしては、ウェーハ６の表面に設けられている
レジスト膜等から出る絶縁性のものが殆どであり、その
ようなものは、上記絶縁性の膜を付けておくと否とにか
かわらず、集塵電極３０等によって吸着することができ
る。

【００３０】また、集塵電極３０は、上記実施例のよう
にサイドサプレッサ電極１６の外側に設ける代わりにサ
イドサプレッサ電極１６の内側に設けても良く、そのよ
うにしてもその作用効果に特に差はない。

【００３１】次に、この発明の他の実施例について説明
すると、イオン注入装置によっては、前述したようなデ
ィスク４を有しているけれども、ファラデーカップ１
２、サイドサプレッサ電極１６等を有していないものも
あり、そのようなイオン注入装置の場合は、上記集塵電
極３０の代わりとなる板状の集塵電極を、ディスク４の
ウェーハ装着側の表面近傍であってウェーハ６に対する
イオンビーム照射領域のディスク回転方向側（即ち図の
下側）、換言すればイオン注入の下（しも）側の近傍
に、ディスク４に対向するように設け、この集塵電極に
上記集塵電源３２に相当する集塵電源からディスク４に
対して正の電圧を印加するようにすれば良い。集塵電極
をイオン注入の下側近傍に設けるのは、イオン注入中に
発生しかつ負に帯電したパーティクルを速やかに吸着し
てそれがウェーハ６に付着しないようにするためであ
る。

【００３２】このようにしたイオン注入装置において
も、集塵電極は上記実施例の集塵電極３０と同様の作用
を奏するので、ファラデー系内でウェーハ６に付着する
パーティクルを低減することができ、それによって高歩
留まりの注入処理を実現することができる。

【００３３】また、集塵電極に吸着されたパーティクル
は、例えば定期的なメインテナンス等の際に、その印加
電圧を切ることによって簡単に除去することができるの
で、メインテナンス時間の短縮にもつながり、その結
果、当該イオン注入装置の総合的な生産性が向上するこ
とも上記実施例と同じである。

【００３４】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、ディス
クに対して正の電圧が印加される上記のような集塵電極
を設けておくことにより、ディスク上のウェーハに付着
した、あるいはウェーハに付着しようとするパーティク
ルをこの集塵電極に吸着することができるので、ファラ
デー系内でディスク上のウェーハに付着するパーティク
ルを低減することができる。しかもそれを、注入特性に
影響が出ないほどの短時間のうちに行うことができる。
その結果、高歩留まりの注入処理を実現することができ
るようになる。

【００３５】また、集塵電極に吸着されたパーティクル
は、例えば定期的なメインテナンス等の際に、その印加
電圧を切ることによって簡単に除去することができるの
で、またファラデー系の他の部分もパーティクルの付着
が減ってその清掃が容易になるので、メインテナンス時
間の短縮にもつながり、その結果、当該イオン注入装置
の総合的な生産性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係るイオン注入装置を示
す縦断面図である。

【図２】従来のイオン注入装置の一例を示す縦断面図で
ある。

【符号の説明】

２ イオンビーム ４ ディスク ６ ウェーハ １２ ファラデーカップ １４ キャッチプレート １６，１８ サイドサプレッサ電極 ３０ 集塵電極 ３２ 集塵電源

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 注入室内で回転および並進させられるデ
   ィスクであってその周縁部に複数枚のウェーハを装着可
   能なものを備え、イオンビームをこのディスク上のウェ
   ーハに照射して各ウェーハにイオン注入を行うイオン注
   入装置において、前記ディスクのウェーハ装着側の表面
   近傍であってウェーハに対するイオンビーム照射領域の
   ディスク回転方向側の近傍に、ディスクに対向するよう
   に、ディスクに対して正の電圧が印加される集塵電極を
   設けたことを特徴とするイオン注入装置。
2. 【請求項２】 注入室内で回転および並進させられるデ
   ィスクであってその周縁部に複数枚のウェーハを装着可
   能なものと、このディスクの上流側に設けられたファラ
   デーカップであってディスクに電気的に接続されたもの
   と、このファラデーカップの周りをディスクの表面近傍
   で取り囲むリング状のものであってファラデーカップに
   対して負の電圧が印加されるサイドサプレッサ電極とを
   備え、ファラデーカップ内を通してイオンビームをディ
   スク上のウェーハに照射して各ウェーハにイオン注入を
   行うイオン注入装置において、前記ファラデーカップの
   周りをディスクの表面近傍でディスクに対向して取り囲
   むリング状のものであってディスクに対して正の電圧が
   印加される集塵電極を、前記サイドサプレッサ電極の内
   側または外側に設けたことを特徴とするイオン注入装
   置。