JPH08213338A - イオン注入方法およびイオン注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】帯電緩和装置の電子放出のタイミングをそれ程
高精度とすることなく、ウェハーへの帯電を容易に防止
し得るイオン注入方法および装置を提供する。 【構成】まず、ディスク６を破線位置に移動し、ウェハ
ー５が配された領域以外の領域にイオンビームおよび電
子を照射する。次に、イオンビームおよび電子の量が安
定した後に、ディスク６を実線位置に移動してウェハー
５へのイオンビームおよび電子の照射を開始する。これ
により、帯電緩和装置４からの電子放出タイミングをそ
れ程高精度とすることなく、イオンビームによる正帯電
あるいは電子による負帯電を容易に防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばウェハーに不
純物を注入する際に適用して好適なイオン注入方法およ
びイオン注入装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】イオンを加速してシリコンウェハー等の
ターゲット材料に衝突させて材料中に侵入させるイオン
注入は、半導体素子製作工程におけるシリコンへの不純
物の注入によく応用される。

【０００３】このイオン注入は、従来、例えば高電流イ
オン注入装置を用いることによってなされている。高電
流イオン注入装置は、近年そのスループット改善のため
ビーム電流の増大化がなされており、最新の装置ではビ
ーム電流が３０ｍＡにも達する。しかしながら、イオン
注入時にビーム電流を増大することにより帯電による半
導体デバイスの静電破壊が発生するおそれがある。

【０００４】そこでこのイオンビームによる静電破壊を
防止するため、高電流イオン注入装置には帯電緩和装置
が設けられている。この帯電緩和装置は帯電を緩和する
ために電子を放出する装置であり、通常電子シャワーな
どと称されている。

【０００５】図４は従来のバッチ式の高電流イオン注入
装置の特にエンドステーション部を示している。図４に
おいて、ディスクチャンバー１の内部にはウェハー５が
円周方向に配されたディスク６が設けられている。この
ディスク６はイオン注入時は回転軸７を中心に所定速度
で矢印ｒ方向に回転制御されると共に、後述するイオン
ビームおよび電子がウェハー５上に均一に照射されるよ
うに矢印ｙ方向に一定幅だけ上下運動するように制御さ
れる（駆動手段は図示せず）。ディスクチャンバー１に
接続されたビームラインチャンバー２内にはイオンビー
ムのウェハー５への照射を制御するためのファラデーフ
ラッグ３と、帯電を緩和するための電子を放出する帯電
緩和装置４が設けられている。なお、ファラデーフラッ
グ３には電流計１０が接続される。

【０００６】次に、イオン注入が開始されるまでのシー
ケンスを説明する。

【０００７】まず、図示しないイオンビーム発生部でイ
オンビームを発生させる。このイオンビームは高真空中
のビームラインチャンバー２を通ってディスクチャンバ
ー１内のディスク６方向に供給される。しかし、最初、
ファラデーフラッグ３は破線図示する位置に置かれるの
で、イオンビームはファラデーフラッグ３に遮られ、ウ
ェハー５には照射されない。この状態で電流計１０では
ビーム電流を計測でき、適当な電流値となるようにイオ
ンビーム量の調整が行われる。

【０００８】次に、イオンビームの調整が終った後に、
ウェハー５が装着されたディスク６の回転が開始され、
規定の回転数（１０００〜１５００ｒｐｍ程度）に達し
た段階でファラデーフラッグ３が実線図示する位置に移
動される（ファラデーフラッグ３の移動機構は図示せ
ず）。これにより、ウェハー５へのイオンビームの照射
が開始される。そして、高速回転するディスク６は一定
幅の上下運動を開始し、イオンビームがウェハー５上に
均一に照射される。

【０００９】ここで、高電流イオン注入装置では、それ
自身のイオンビーム量が多いため、そのままではウェハ
ー５が正帯電し、上述したように半導体デバイスの静電
破壊を招くおそれがある。そこで、ウェハーが正帯電す
るのを防止するために、ファラデーフラッグ３が上述し
たように実線図示位置に移動されると同時に、ファラデ
ーフラッグ３より下流（ディスクチャンバー１側）に設
けられた帯電緩和装置４から電子の放出が開始され、ウ
ェハー５に電子も照射される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の高電流イオン注
入装置では、上述したようにファラデーフラッグ３が実
線図示位置に移動してウェハー５へのイオンビームの照
射開始と同時に、帯電緩和装置４より電子が放出されて
ウェハー５への電子の照射も開始されるが、従来、電子
の放出タイミングが問題となっている。

【００１１】すなわち、電子の放出タイミングが遅けれ
ば、イオン注入開始時にはウェハー５にはイオンビーム
のみが照射されてウェハー５は正帯電する。逆に、電子
の放出タイミングが早ければ、ウェハー５にイオンビー
ムが照射される前に電子のみが照射されてウェハー５は
負帯電する。

【００１２】なお、帯電緩和装置４をファラデーフラッ
グ３より上流側に設け、ファラデーフラッグ３が実線図
示の位置に移動される前に帯電緩和装置４からの電子の
放出を開始させれば、ファラデーフラッグ３の実線図示
の位置への移動後にウェハー５にイオンビームと電子と
を同時に照射開始できるように思えるが、実際帯電緩和
装置４はウェハー５の近傍に設ける必要があり、ファラ
デーフラッグ３の上流側に設けることはできない。

【００１３】以上の点を考慮し、この発明では、帯電緩
和装置の電子放出のタイミングをそれ程高精度とするこ
となく、ウェハーへの帯電を容易に防止し得るイオン注
入方法およびイオン注入装置を提供するものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明に係るイオン注
入方法は、所定速度で回転されるディスクの円周方向に
配されたウェハーに、イオンビームを照射すると共に帯
電緩和のための電子を照射してウェハーへのイオン注入
を行うイオン注入方法であって、まず、ディスクのウェ
ハーが配された領域以外の領域にイオンビームおよび電
子を照射し、次に、イオンビームおよび電子の量が安定
した後に、ディスクに配されたウェハーにイオンビーム
および電子を照射するものである。

【００１５】また、この発明に係るイオン注入装置は、
ウェハーが円周方向に配されるディスクと、ディスクを
所定速度で回転させるディスク回転手段と、イオンビー
ムをディスク方向に供給するイオンビーム出力手段と、
帯電緩和のための電子をディスク方向に供給する電子出
力手段と、イオンビームおよび電子の量が安定するまで
ディスクのウェハーが配された領域以外の領域にイオン
ビームおよび電子が照射されると共に、イオンビームお
よび電子の量が安定した後にディスクに配されたウェハ
ーにイオンビームおよび電子が照射されるようにディス
クを移動させるディスク位置移動手段とを備えるもので
ある。

【００１６】

【作用】ディスクのウェハーが配された領域以外の領域
に、予めイオンビームと帯電防止用の電子が照射され
る。そして、イオンビームおよび電子の量が安定した後
に、ウェハーにイオンビームおよび電子が照射されてイ
オン注入が行われる。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明の一実施
例を説明する。図１は、本発明に係るイオン注入装置を
示している。この図１において、図４と対応する部分に
は同一符号を付し、その詳細説明は省略する。

【００１８】本例においては、後述するダミーイオン注
入時には、破線図示するように、ディスク６が回転軸７
を含めて上方に所定距離だけ移動するように制御される
（駆動手段は図示せず）。このようにディスク６が移動
される場合、イオンビームおよび電子は、ウェハー５が
配された領域１２以外の内周領域１３に照射される（図
２参照）。また、イオン注入時には、ディスク６は図４
の例と同様の位置とされ（実線図示位置）、イオンビー
ムおよび電子は領域１２に照射される。図１の例のその
他の構成は図４の例と同様である。

【００１９】次に、図１のイオン注入装置において、イ
オン注入が開始されるまでのシーケンスを説明する。

【００２０】まず従来と同様に、図示しないイオンビー
ム発生部でイオンビームを発生させる。このイオンビー
ムは、高真空中のビームラインチャンバー２を通ってデ
ィスク６方向に供給されるが、最初、ファラデーフラッ
グ３は、破線図示する位置に置かれるのでイオンビーム
はファラデーフラッグ３に遮られ、ウェハー５には照射
されない。この状態で電流計１０ではビーム電流を計測
でき、適当な電流値となるようにイオンビーム量の調整
が行われる。

【００２１】イオンビームの調整が終った後に、ウェハ
ー５が装着されたディスク６が破線図示された位置に移
動され、その位置でディスク６は回転軸７を中心に所定
速度で矢印ｒ方向に回転が開始され、規定の回転数（１
０００〜１５００ｒｐｍ）に達した段階でファラデーフ
ラッグ３が実線図示する位置に移動される。これによ
り、ディスク６の内周領域１３へのイオンビームの照射
が開始される。

【００２２】ここで、従来法でも説明したように、ファ
ラデーフラッグ３が実線図示位置に移動されると同時
に、帯電緩和装置４から電子の放出が開始される。この
ようにディスク６が破線位置の状態で、イオン注入およ
び電子の照射がなされる。この状態ではウェハー５上に
はイオンビームおよび電子が照射されず、ダミーイオン
注入となる。

【００２３】上述したダミーイオン注入プロセスにおい
て、イオンビームおよび電子の量が安定した時点で、実
線図示された位置（通常の照射位置）にディスク６が降
下するように移動制御される。これにより、ウェハー５
には安定した量のイオンビームおよび電子が同時に照射
されて、イオン注入が行われる。そしてこの場合、高速
回転するディスク６は一定幅で上下運動を行うように制
御され、イオンビームがウェハー５上に均一に照射され
る。

【００２４】このように、本例ではウェハー５が配され
ていないディスク６上の領域１３に予めイオンビームと
電子を照射して、それらの量が安定した時点でその安定
状態を維持しつつ、ウェハー５にイオンビームと電子を
照射するようにしたものである。そのため、本例では帯
電緩和装置４の電子放出のタイミングをそれ程高精度と
することなく、イオンビームによる正帯電あるいは電子
による負帯電を容易に防止できる。

【００２５】本例では、イオンビームおよび電子のダミ
ーイオン注入時の照射部をウェハー５が配された領域１
２より内周側の領域１３としたが、図３に示すようにデ
ィスク６の径を若干大きくして、領域１２より外周側の
領域１３ａとすることもできる。

【００２６】

【発明の効果】この発明によれば、イオンビームおよび
帯電緩和のための電子の量が安定になった後に、これら
イオンビームおよび電子がウェハーに照射されるため、
帯電緩和装置の電子放出タイミングをそれ程高精度とす
ることなくウェハーが正帯電、あるいは負帯電すること
を防止でき、良好なイオン注入を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るイオン注入装置の構成図である。

【図２】ダミーイオン注入時およびイオン注入時のイオ
ンビームおよび電子の照射領域を示す図である。

【図３】ダミーイオン注入時およびイオン注入時のイオ
ンビームおよび電子の照射領域を示す図である。

【図４】従来のイオン注入装置の構成図である。

【符号の説明】

１ ディスクチャンバー ２ ビームラインチャンバー ３ ファラデーフラッグ ４ 帯電緩和装置 ５ ウェハー ６ ディスク ７ 回転軸 １０ 電流計 １２ イオン注入時のビーム照射領域 １３，１３ａ ダミーイオン注入時のビーム照射領域

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定速度で回転されるディスクの円周方
   向に配されたウェハーに、イオンビームを照射すると共
   に帯電緩和のための電子を照射して上記ウェハーへのイ
   オン注入を行うイオン注入方法において、 まず、上記ディスクのウェハーが配された領域以外の領
   域に上記イオンビームおよび電子を照射し、 次に、上記イオンビームおよび電子の量が安定した後
   に、上記ディスクに配されたウェハーに上記イオンビー
   ムおよび電子を照射することを特徴とするイオン注入方
   法。
2. 【請求項２】 ウェハーが円周方向に配されるディスク
   と、 上記ディスクを所定速度で回転させるディスク回転手段
   と、 イオンビームを上記ディスク方向に供給するイオンビー
   ム出力手段と、 帯電緩和のための電子を上記ディスク方向に供給する電
   子出力手段と、 上記イオンビームおよび電子の量が安定するまで上記デ
   ィスクのウェハーが配された領域以外の領域に上記イオ
   ンビームおよび電子が照射されると共に、上記イオンビ
   ームおよび電子の量が安定した後に上記ディスクに配さ
   れたウェハーに上記イオンビームおよび電子が照射され
   るように上記ディスクを移動させるディスク位置移動手
   段とを備えることを特徴とするイオン注入装置。