JPH07221042A - イオン注入装置 - Google Patents

イオン注入装置

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Publication number
JPH07221042A
JPH07221042A JP6011053A JP1105394A JPH07221042A JP H07221042 A JPH07221042 A JP H07221042A JP 6011053 A JP6011053 A JP 6011053A JP 1105394 A JP1105394 A JP 1105394A JP H07221042 A JPH07221042 A JP H07221042A
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JP
Japan
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wafer
clamper
peripheral
central
potential
Prior art date
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Pending
Application number
JP6011053A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoji Kawasaki
洋司 川崎
Koichi Sekiya
晃一 関谷
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.)
Renesas Semiconductor Engineering Corp
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Renesas Semiconductor Engineering Corp
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Renesas Semiconductor Engineering Corp, Mitsubishi Electric Corp filed Critical Renesas Semiconductor Engineering Corp
Priority to JP6011053A priority Critical patent/JPH07221042A/ja
Publication of JPH07221042A publication Critical patent/JPH07221042A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 イオン注入時、ウエハ表面に発生するチャー
ジアップ現象を低減、もしくは皆無にできるイオン注入
装置を得る。 【構成】 ディスクパッドが、ウエハ2の周辺部におい
て該ウエハ2の表面に接触する周辺クランパ3と、ウエ
ハ2の中央部で該ウエハ2の表面に接触する中央クラン
パ7とを備えた構成とする。 【効果】 従来よりも接地電位とウエハ表面の接触する
部分の面積を増加でき、また、ウエハ面内でクランパか
ら最も離れた部分からクランパまでの距離を小さくで
き、ウエハ表面に発生する電荷の排除を従来よりも容易
とできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は半導体製造プロセス等
に用いられるイオン注入装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5(a) ,(b) は従来のイオン注入装置
のエンドステーション部のディスクパッドの構成を示す
平面図及び断面図である。図において、1aはステー
ジ、2はステージ1上に載置されたウエハ、2aはウエ
ハに設けられたオリエンテーションフラット、3はウエ
ハ2の周辺を固定する周辺クランパ、1bは周辺クラン
パ3をステージ1aに固定するリングである。
【0003】図6はイオン注入時の動作を説明するため
の図であり、図において、図5と同一符号は同一又は相
当部分であり、4はプラスイオン、5はイオン注入によ
ってウエハ上に蓄積されたプラス電荷である。
【0004】次に動作について説明する。イオン注入に
よって、任意の不純物を注入する場合、図7に示すよう
に、ウエハ2はディスクパッドのステージ1aに載せら
れ、周辺クランパ3によって周辺を固定される。
【0005】図6において、注入される不純物は、図示
しない高電位部から接地電位であるウエハ2を含むディ
スクパッドに向かってプラスイオン4の状態で一様に照
射される。
【0006】ここで、不純物が照射されるウエハの一
部,もしくは全体の表面が絶縁物に覆われていて、ウエ
ハ全体の表面が十分に接地されない構造を有している場
合、絶縁膜へのプラスイオンの衝突,混入により2次電
子が発生し、この2次電子が雰囲気中に飛散すること等
によって、2次電子の発生に伴って発生したプラス電荷
の一部が絶縁膜表面上に取り残される等の現象により、
絶縁膜表面には図6に示すようにプラス電荷5が発生す
る。上述のように、ウエハ全体の表面が十分に接地され
ない構造を有している場合、連続的なプラスイオンの照
射にともなって、絶縁膜表面には多量のプラス電荷が蓄
積される、いわゆるチャージアップ現象が生ずる。この
とき、絶縁膜がウエハ上に形成されたデバイスのゲート
酸化膜である場合は、上述のようにして蓄積されたプラ
ス電荷によって絶縁膜の表面側とウエハ側との間に生じ
る絶縁膜の厚み方向の電場により、絶縁膜中で誘電分極
がおこり、ゲート酸化膜の耐圧が劣化する現象が生じ
る。また、絶縁膜がコンタクト開口部を有する酸化膜で
あるような場合には、上述のようにして絶縁膜上に蓄積
されたプラス電荷がコンタクト開口部側壁に沿って接地
される際に生じる放電により、酸化膜コンタクト開口部
が破壊する現象が起こる。
【0007】従来のイオン注入装置は、ウエハの周辺部
においてウエハの表面と接触している導電性の周辺クラ
ンパ3を備えており、絶縁膜表面に発生したプラス電荷
5の一部は、図8に示すように、この周辺クランパ3を
通って、ディスクパッドを含む全体の電位である接地電
位に引き抜かれる。また、ウエハ周辺部においては、プ
ラスイオンが周辺クランパ3に衝突することによって発
生した2次電子によって絶縁膜表面上のプラス電荷が中
和されるという現象が生じる。このため、ウエハ周辺部
においては、絶縁膜上のプラス電荷の蓄積は非常に少な
い。
【0008】一方、ウエハの中央部分において発生した
プラス電荷は、より周辺側において生じた2次電子との
結合等により実質的にウエハ周辺部に移動し、周辺クラ
ンパまで辿り着いた電荷は、周辺クランパ3を通って接
地電位に引き抜かれる。発生したプラス電荷の周辺クラ
ンパまでの距離が大きければそれだけ周辺クランパまで
辿り着くまでの時間は長くなり、このため、ウエハ中央
部分では、連続的なイオンの照射によるプラス電荷の発
生に追従できず、絶縁膜上に多量のプラス電荷が蓄積さ
れることとなる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従来のイオン注入装置
は以上のように構成されているので、絶縁膜上への電荷
の蓄積を十分に抑えられる箇所はウエハの周辺のみに限
られ、十分にプラス電荷をウエハ表面から取り除くこと
ができないという問題点があった。
【0010】また、ウエハ表面の周辺と中央とで、蓄積
されるプラス電荷の個数が異なるため、図9のウエハ上
に形成されたデバイスのゲート耐圧のウエハ面内分布が
示すように、ウエハ面内において絶縁膜の品質の不均一
が生じるという問題点があった。
【0011】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、イオン注入時、ウエハの表面の
中央部分の絶縁膜上へのプラス電荷の蓄積を低減できる
とともに、ウエハ全体にわたる表面の電荷の蓄積を低
減、あるいは皆無にできるイオン注入装置を得ることを
目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明に係るイオン注
入装置は、そのディスクパッドが、ウエハの周辺部にお
いて該ウエハの表面に接触する周辺クランパと、ウエハ
の中央部で該ウエハの表面に接触する中央クランパとを
備えたものである。
【0013】またこの発明に係るイオン注入装置は、さ
らに、上記中央クランパの電位を上記周辺クランパの電
位に対し、これと同じ接地電位あるいは高電位,低電位
の任意の電位とする電位設定手段を備えたものである。
【0014】
【作用】この発明におけるイオン注入装置は、ウエハの
中央部で該ウエハの表面に接触する中央クランパを付加
した構成としたから、従来よりも接地電位とウエハ表面
の接触する部分の面積を増加でき、また、ウエハ面内で
クランパから最も離れた部分からクランパまでの距離を
小さくでき、よって、ウエハ表面に発生する電荷の排除
を従来よりも容易とできる。また、ウエハ面内のクラン
パからの距離の差を緩和でき、電荷の蓄積量のウエハ面
内の位置による不均一性も緩和できる。
【0015】また、この発明におけるイオン注入装置
は、さらに中央クランパの電位を周辺クランパの電位に
対し、これと同じ接地電位あるいは高電位,低電位の任
意の電位とする電位設定手段を備えた構成としたから、
中央クランパと周辺クランパの間に電場を形成して、ウ
エハ表面に発生する電荷にクランパ方向に力を加えるこ
とができ、その排除をさらに容易とできる。
【0016】
【実施例】
実施例1.図1(a) ,(b) は本発明の一実施例によるイ
オン注入装置のエンドステーション部のディスクパッド
の構成を示す平面図及び断面図である。図において、1
aはステージ、2はステージ1上に載置されたウエハ、
2aはウエハに設けられたオリエンテーションフラッ
ト、3はウエハ2の周辺を固定する周辺クランパ、1b
は周辺クランパ3をステージ1に固定するリング、7は
中央部に設けられた中央クランパである。
【0017】図3は本実施例のイオン注入時の動作を説
明するための図である。図3において、図1と同一符号
は同一又は相当部分であり、4はプラスイオン、5はイ
オン注入によってウエハ上に蓄積されたプラス電荷であ
る。
【0018】次に動作について説明する。イオン注入を
行う場合、図2に示すように、ウエハ2はあらかじめ中
央クランパ7と同じ形状に中央を加工された状態、即ち
中央部分に中央クランパ7の軸を通すための貫通孔2b
が設けられた状態でステージ1aに載せられ、周辺クラ
ンパ3と中央クランパ7によって周辺と中央を固定され
る。
【0019】中央クランパ7は導電性材料で形成されて
おり、図3に示すように、周辺クランパ3と同じ接地電
位となっている。従って、ウエハ表面と接地電位のクラ
ンパが接触する面積は、周辺クランパ3のみを備えた従
来のイオン注入装置に比べ、中央クランパ7が接触する
面積が加算され増加する。
【0020】また、周辺クランパ3のみを備えた従来の
イオン注入装置では、クランパまでの距離が大きいた
め、ここに辿り着くまでの時間が長くなり、連続的な電
荷の発生に追従できず、排除がなされなかったウエハ中
央部近傍の絶縁膜上のプラス電荷は、本実施例では周辺
クランパ3よりも近い距離にある中央クランパ7より排
除されることが可能となる。
【0021】ここで、中央クランパ7の大きさはウエハ
上に形成されるチップサイズ程度(約10〜20mmφ)
であり、この中央クランパの設置によって、中央の1チ
ップ分が皆無となるが、ウエハの中央近傍の多数(5〜
9ケ)のチップに関して、プラス電荷の蓄積による絶縁
膜劣化に起因する不良を防ぐことができるので結果的に
歩留りを向上することができるものである。
【0022】このように、本実施例では、ウエハ2の周
辺部でウエハ表面に接触する周辺クランパ3の他に、ウ
エハ中央部でウエハ表面に接触する中央クランパ7を備
えた構成としたので、接地電位とウエハ表面の接触する
部分の面積を増加でき、また、ウエハ面内でクランパか
ら最も離れた部分からクランパまでの距離を小さくで
き、これにより、ウエハ表面に発生するプラス電荷の排
除を従来よりも容易とでき、ウエハ全体にわたる表面の
プラス電荷の蓄積を低減できる。また、ウエハ面内のク
ランパからの距離の差を緩和でき、プラス電荷の蓄積量
のウエハ面内の位置による不均一性も緩和できる。
【0023】実施例2.なお、上記実施例では、中央ク
ランパ7が接地電位の場合、即ち周辺クランパと等電位
であるものについて説明したが、中央クランパ7が周辺
クランパよりも高電位、もしくは低電位であってもよ
い。
【0024】図4は中央クランパ7の電位を周辺クラン
パよりも高電位、もしくは低電位とできる本発明の他の
実施例の構成を示す図である。本実施例では、中央クラ
ンパ7が接地電位の周辺クランパ3に対し、交流電源8
によって周期的に電位状態が変化するようになってい
る。ここで交流電源の電圧はイオン注入に影響を与えな
いよう、イオン注入エネルギよりも2〜3桁低い電圧と
する。例えば50KeVの注入エネルギに対し、単相1
00Vの交流電源を用いる。
【0025】これによって、ウエハ表面上には周辺方向
もしくは中央方向に一様な電場が形成できるため、ウエ
ハ表面に発生した電荷5はその極性によって中央クラン
パ7方向、または周辺クランパ3方向に力を加えられる
ため、より容易に排除されることとなる。
【0026】
【発明の効果】以上のように、この発明にかかるイオン
注入装置によれば、中央クランパをディスクパッドに付
加したので、ウエハ表面の電荷を従来よりも多く、かつ
均一に取り除くことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例によるイオン注入装置のデ
ィスクパッドの構造を示す平面図及び断面図である。
【図2】図1に示すイオン注入装置にウエハを載置する
様子を示す図である。
【図3】この発明の一実施例によるイオン注入装置の動
作を説明するためのディスクパッドの電位図である。
【図4】この発明の他の実施例によるイオン注入装置の
動作を説明するためのディスクパッドの電位図である。
【図5】従来のイオン注入装置のディスクパッドの構造
を示す平面図及び断面図である。
【図6】ウエハ表面に発生する電荷を示す図である。
【図7】図5に示すイオン注入装置にウエハを載置する
様子を示す図である。
【図8】ウエハ表面より電荷が排除される様子を示す図
である。
【図9】ゲート耐圧のウエハ面内分布を示す図である。
【符号の説明】
1a ステージ 1b リング 2 ウエハ 3 周辺クランパ 4 プラスイオン 5 電荷 7 中央クランパ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関谷 晃一 兵庫県伊丹市瑞原四丁目1番地 菱電セミ コンダクタシステムエンジニアリング株式 会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンドステーション部に、ウエハが載置
    されるディスクパッドを備えたイオン注入装置におい
    て、 上記ディスクパッドが、ウエハの周辺部において該ウエ
    ハの表面に接触する周辺クランパと、ウエハの中央部で
    該ウエハの表面に接触する中央クランパとを備えたこと
    を特徴とするイオン注入装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のイオン注入装置におい
    て、 上記中央クランパの電位を上記周辺クランパの電位に対
    し任意の電位とする電位設定手段を備えたことを特徴と
    するイオン注入装置。
JP6011053A 1994-02-02 1994-02-02 イオン注入装置 Pending JPH07221042A (ja)

Priority Applications (1)

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JP6011053A JPH07221042A (ja) 1994-02-02 1994-02-02 イオン注入装置

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JP6011053A JPH07221042A (ja) 1994-02-02 1994-02-02 イオン注入装置

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ID=11767286

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JP6011053A Pending JPH07221042A (ja) 1994-02-02 1994-02-02 イオン注入装置

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JP (1) JPH07221042A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002124484A (ja) * 2000-10-17 2002-04-26 Miyazaki Oki Electric Co Ltd パーティクル除去方法及びその装置
US6746540B2 (en) 2001-03-06 2004-06-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Wafer support plate assembly having recessed upper pad and vacuum processing apparatus comprising the same
JP2013171637A (ja) * 2012-02-17 2013-09-02 Ulvac Japan Ltd イオン注入装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002124484A (ja) * 2000-10-17 2002-04-26 Miyazaki Oki Electric Co Ltd パーティクル除去方法及びその装置
US6746540B2 (en) 2001-03-06 2004-06-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Wafer support plate assembly having recessed upper pad and vacuum processing apparatus comprising the same
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