JPH06252086A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体ウエハ面上における二次電子の過不足
をなくし、チャージアップによる絶縁膜破壊やゲート破
壊を防止できる半導体製造装置を提供する。 【構成】 半導体ウエハ１をクランプリング（半導体ウ
エハ固定手段）２によってディスク（回転部）３に固定
してイオンおよび二次電子５を照射される構造からなっ
ており、このクランプリング２をテーパ状に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置に関
し、特に半導体ウエハへのイオン注入時におけるチャー
ジアップによる絶縁膜破壊やゲート破壊の防止について
有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路装置の製造プロセスにお
ける半導体ウエハへのイオン注入工程では、半導体ウエ
ハをイオン注入装置のディスクにクランプリングや半導
体ウエハ固定用つめで固定し、このディスクを回転せな
がらイオンビームを照射して半導体ウエハにイオンを注
入している。

【０００３】ここで、近年、処理時間の短縮や生産性の
向上のためにイオンビームは大電流化されているが、一
方で、素子寸法の微細化やゲート酸化膜の薄層化によ
り、このイオンビームの大電流化はチャージアップを発
生させ、絶縁膜やゲートの破壊原因となる。

【０００４】そこで、イオン注入電荷によって正に帯電
した半導体ウエハの表面を中和してチャージアップを防
止するために、イオン注入中に半導体ウエハ上に二次電
子を照射する方法がとられている。

【０００５】この場合、照射される二次電子の総量はイ
オンビームの電流量に合わせて制御されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図４および図
５に示すように、半導体ウエハ１１に照射される二次電
子１５には、二次電子照射手段から照射される二次電子
１５ａ以外に、イオンビームがイオン注入装置のクラン
プリング１２やディスク１３の表面に入射することによ
り発生する二次電子１５ｂがある。このクランプリング
１２などから発生した二次電子１５ｂは、イオン注入装
置のクランプリング１２やディスク１３が平面的である
ために、主に半導体ウエハ１１の外周部に照射される。

【０００７】そして、このことは、二次電子１５の量が
半導体ウエハ１１の外周部から中心部に向かって疎とな
ることを意味する。

【０００８】前記のように、二次電子１５は正に帯電し
た半導体ウエハ１１の表面を中和してチャージアップを
防止するためのものである。しかし、クランプリング１
２やディスク１３からの二次電子１５ｂのために、半導
体ウエハ１１が局所的に二次電子１５の総量の過不足が
発生してしまうことになる。

【０００９】したがって、二次電子１５の不足しやすい
半導体ウエハ１１の中心部は、必然的に絶縁膜破壊やゲ
ート破壊の発生率が高くなることになる。その一方で、
二次電子１５が過剰となる半導体ウエハ１１の外周部で
は表面が負に帯電することになり、負電荷が原因の絶縁
膜破壊やゲート破壊が発生するおそれが生じることにな
る。

【００１０】そして、二次電子１５の過不足による絶縁
膜破壊やゲート破壊は半導体チップの歩留りを低下させ
る要因となっている。

【００１１】そこで、本発明の目的は、半導体ウエハ面
に二次電子を均等に照射することによって半導体ウエハ
面上における二次電子の過不足をなくし、チャージアッ
プによる絶縁膜破壊やゲート破壊を防止することに関す
る技術を提供することにある。

【００１２】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかにな
るであろう。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、次の通
りである。

【００１４】すなわち、本発明の半導体製造装置は、半
導体ウエハを半導体ウエハ固定手段によって回転部に固
定してイオンおよび二次電子を照射する構造からなって
おり、この半導体ウエハ固定手段がテーパ状に形成され
ているものである。

【００１５】また、本発明の半導体製造装置は、半導体
ウエハを半導体ウエハ固定手段によって回転部に固定し
てイオンおよび二次電子を照射する構造からなってお
り、半導体ウエハは回転部に設けられた凹状部の底面に
固定され、この凹状部の側面がテーパ状に形成されてい
るものである。

【００１６】そして、本発明の半導体製造装置は、回転
部に設けられた凹状部底面に固定された半導体ウエハの
半導体ウエハ固定手段がテーパ状に形成されているもの
である。

【００１７】

【作用】上記のような構成の半導体製造装置によれば、
半導体ウエハ固定手段や回転部に設けられた凹状部から
発生した二次電子は、半導体ウエハの外周部のみならず
中心部へも均等に照射されるので、二次電子の量は半導
体ウエハの面全域で均等になる。

【００１８】したがって、二次電子の過不足に起因する
チャージアップが解消され、絶縁膜破壊やゲート破壊を
防止することができる。

【００１９】

【実施例１】図１は、本発明の一実施例を示す半導体製
造装置の説明図、図２は、その半導体製造装置の要部断
面図である。

【００２０】まず、本実施例の半導体製造装置の構成に
ついて説明する。

【００２１】本実施例の半導体製造装置は半導体ウエハ
１へのイオン注入に用いられる装置であり、半導体ウエ
ハ１がクランプリング（半導体ウエハ固定手段）２によ
ってディスク（回転部）３に固定されており、ディスク
３を回転させながら、ここに固定された半導体ウエハ１
にイオン源（図示せず）からイオンビーム４が照射され
るようになっている。

【００２２】ここで、イオンビーム４の照射によるチャ
ージアップを防止するため、本半導体製造装置では、イ
オン注入中に半導体ウエハ１上に二次電子５ａを照射す
るための二次電子照射手段６が設けられている（なお、
以下において、この二次電子照射手段６から照射される
二次電子５を照射二次電子５ａという）。

【００２３】すなわち、この二次電子照射手段６とは、
イオンビーム４が貫通する筒状体のファラデーゲージ６
ａと、このファラデーゲージの内周面に設けられたター
ゲット６ｂ、およびこのターゲット６ｂに熱電子を照射
するためのフィラメント６ｃとからなるものである。

【００２４】そして、本実施例の半導体製造装置におい
ては、図２に示すように、半導体ウエハ１をディスク３
に固定しているクランプリング２はイオンビーム４の照
射方向に対してテーパ状に形成されているものである。

【００２５】次に、本実施例の半導体製造装置の作用に
ついて説明する。

【００２６】本実施例の半導体製造装置におけるイオン
注入は、クランプリング２によって半導体ウエハ１をデ
ィスク３に固定し、このディスク３を回転させながら半
導体ウエハ１にイオン源からのイオンビーム４を照射す
ることにより行う。

【００２７】また、これと同時に、二次電子照射手段６
において、フィラメント６ｃからの熱電子をファラデー
ゲージ６ａの内周面のターゲット６ｂに照射して照射二
次電子５ａを発生させ、この照射二次電子５ａを半導体
ウエハ１に照射することによって半導体ウエハ１の表面
を中和してチャージアップを防止している。

【００２８】そして、この二次電子照射手段６からの照
射二次電子５ａは、イオンビーム４の影響を受けてディ
スク３の面に対して鉛直方向から飛来する。

【００２９】ここで、本実施例の半導体製造装置では、
前記のように半導体ウエハ１を固定しているクランプリ
ング２はイオンビーム４の照射方向に対してテーパ状に
形成されている。

【００３０】したがって、このクランプリング２および
ディスク３に飛来したイオンビーム４により、これらの
表面から発生した二次電子（以下、「発生二次電子」と
いう。）５ｂは半導体ウエハ１に対して水平方向の速度
成分を持つこととなり、半導体ウエハ１の外周部のみな
らず中心部へも均等に照射されることになる。すなわ
ち、本実施例の半導体製造装置によれば、半導体ウエハ
１に照射される二次電子５の量は、照射二次電子５ａと
発生二次電子５ｂを合わせ半導体ウエハ１の面全域で均
等になる。

【００３１】よって、半導体ウエハ１の中心部では二次
電子５の不足に起因する絶縁膜破壊やゲート破壊を、ま
た、半導体ウエハ１の外周部では二次電子５が過剰とな
ることに起因する絶縁膜破壊やゲート破壊を、ともに防
止することができる。

【００３２】

【実施例２】図３は、本発明の他の実施例を示す半導体
製造装置のディスクの要部断面図である。

【００３３】本実施例の半導体製造装置は、ディスク３
に複数の凹状部７が形成され、この凹状部７の底面に半
導体ウエハ１が半導体ウエハ固定用つめ（半導体ウエハ
固定手段）８によって固定されるようになっている。そ
して、図３に示すように、この凹状部７の側面７ａはイ
オンビーム４の照射方向に対してテーパ状に形成されて
いる。

【００３４】本実施例の半導体製造装置においては、こ
のように凹状部７の側面７ａがイオンビーム４の照射方
向に対してテーパ状に形成されているので、凹状部７の
側面７ａに飛来したイオンビーム４により発生された発
生二次電子５ｂは半導体ウエハ１の外周部のみならず中
心部へも均等に照射されることになる。

【００３５】したがって、本実施例の半導体製造装置に
よっても、照射された二次電子５の量は半導体ウエハ１
の面全域で均等になる。

【００３６】よって、前記実施例１の半導体製造装置と
同様に本実施例の半導体製造装置においても、半導体ウ
エハ１の中心部では二次電子５の不足に起因する絶縁膜
破壊やゲート破壊を、また、半導体ウエハ１の外周部で
は二次電子５が過剰となることに起因する絶縁膜破壊や
ゲート破壊を、ともに防止することができる。

【００３７】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることは言うまでもない。

【００３８】たとえば、半導体ウエハが固定されるディ
スクは、イオンビームや二次電子の照射方向に対して内
側に湾曲したすりばち状とすることも可能である。

【００３９】また、テーパ状に形成されたクランプリン
グやディスクの凹状部の側面において、その傾斜角や面
形状は任意に設定することができる。

【００４０】さらに、前記実施例においては、実施例１
においてテーパ状に形成されたクランプリングを用い、
実施例２において側面がテーパ状の凹状部を設けたディ
スクを用いたが、この両者を併用することによって、二
次電子を半導体ウエハに均一に照射するようにすること
も可能である。

【００４１】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下
記の通りである。

【００４２】(1).すなわち、本発明の半導体製造装置に
よれば、半導体ウエハ固定手段や回転部に設けられた凹
状部の側面がテーパ状に形成されているので、この部分
に入射するイオンビームにより発生された二次電子は、
半導体ウエハの外周部のみならず中心部へも均等に照射
される。したがって、二次電子の量を半導体ウエハの面
全域で均等にすることができる。

【００４３】(2).したがって、半導体ウエハの表面全域
でのチャージアップが解消されることになり、半導体ウ
エハの中心部での二次電子の不足に起因する絶縁膜破壊
やゲート破壊を、半導体ウエハの外周部での二次電子の
過剰に起因する絶縁膜破壊やゲート破壊を、ともに防止
することができる。

【００４４】(3).そして、二次電子の過不足によるチャ
ージアップが防止できることによって、半導体チップの
歩留りを向上させることが可能になる。

【００４５】(4).さらに、二次電子の過不足によるチャ
ージアップが防止できることによって、イオンビームの
大電流化が可能になり、半導体ウエハへのイオン注入時
間の短縮や生産性の向上を図ることができる。

【００４６】(5).同様に、二次電子の過不足によるチャ
ージアップが防止できることによって、素子寸法の微細
化やゲート酸化膜の薄層化による絶縁膜やゲートの破壊
が防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１による半導体製造装置を示す
説明図である。

【図２】図１の半導体製造装置の要部断面図である。

【図３】本発明の実施例２による半導体製造装置のディ
スクを示す要部断面図である。

【図４】従来の半導体製造装置を示す要部断面図であ
る。

【図５】従来の半導体製造装置を示す要部断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 半導体ウエハ ２ クランプリング（半導体ウエハ固定手段） ３ ディスク（回転部） ４ イオンビーム ５ 二次電子 ５ａ 二次電子照射手段から照射される二次電子（照射
二次電子） ５ｂ イオンビームにより発生される二次電子（発生二
次電子） ６ 二次電子照射手段 ６ａ ファラデーゲージ ６ｂ ターゲット ６ｃ フィラメント ７ 凹状部 ７ａ 凹状部の側面 ８ 半導体ウエハ固定用つめ（半導体ウエハ固定手段） １１ 半導体ウエハ １２ クランプリング １３ ディスク １５ 二次電子 １５ａ 二次電子 １５ｂ 二次電子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウエハを半導体ウエハ固定手段に
   よって回転部に固定してイオンおよび二次電子を照射す
   る構造からなり、前記半導体ウエハ固定手段がテーパ状
   に形成されていることを特徴とする半導体製造装置。
2. 【請求項２】 半導体ウエハを半導体ウエハ固定手段に
   よって回転部に固定してイオンおよび二次電子を照射す
   る構造からなり、前記半導体ウエハは前記回転部に設け
   られた凹状部の底面に固定され、前記凹状部の側面がテ
   ーパ状に形成されていることを特徴とする半導体製造装
   置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の半導体ウエハ固定手段
   が、請求項１記載の半導体ウエハ固定手段によって構成
   されていることを特徴とする半導体製造装置。