JP2954885B2 - 半導体イオン注入設備のファラデー・コップ・アッセンブリー - Google Patents

半導体イオン注入設備のファラデー・コップ・アッセンブリー

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体イオン注入設備
のファラデー・コップ・アッセンブリー(Faraday Cup A
ssembly)に関するもので、より詳しくはウェーハへの持
続的なイオン注入によって、アウト−ガッシング(Out-g
assing )される不純物による内壁の絶縁膜形成を遮断し
て、絶縁膜の帯電によって発生するマイクロ放電(Micro
Discharge )によるウェーハの汚染を防止するための半
導体イオン注入設備のファラデー・コップ・アッセンブ
リーに関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のとおり、イオン注入というと、イ
オンに目標物の表面を突き抜くほどの大きいエネルギー
を印加して、目標物の中へイオンを注入させる技術をい
い、このような技術を履行するのがイオン注入設備であ
る。
【０００３】半導体製造工程におけるイオン注入設備
は、１０14〜１０18原子／ｃｍ3 の範囲において不純物
(Dose)の濃度を調節することができ、これは他の不純物
注入技術を利用したものに比して、濃度調節が容易な利
点を有しているので、よく使用されている。
【０００４】上記のイオン注入設備は、真空装置、イオ
ン供給装置、イオン抽出装置、スキャニング装置、加速
装置およびイオン注入部等に分けられ、各構成部分へ
は、工程のための高電圧が多様なレベルで供給されなけ
ればならないし、供給される電圧を利用してソースガス
(Source Gas)が供給されるイオン発生部からイオンが発
生され、発生されたイオンを抽出および加速させてウェ
ーハに注入する。
【０００５】高電圧の状態はイオンの抽出、加速および
各構成部分の動作に絶対的な影響を及ぼし、高電圧の状
態はウェーハに注入されるドーズ(Dose)量と直結され
る。特に、イオン注入部のディスクに近接して設置され
るファラデー・コップ・アッセンブリーには、中性化お
よび２次電子抑制のために、多様なバイアス電圧が印加
されている。
【０００６】このような従来のファラデー・コップ・ア
ッセンブリーは、図３のような構成によって中性化およ
び２次電子抑制機能が遂行される。
【０００７】供給ガスが活性化され、抽出された陽イオ
ンが加速された後、ファラデー・コップ・アッセンブリ
ー(10)を通じてディスク(12)に装着されたウェーハ(14)
へ注入される。ディスク(12)にはネット電流メータ(16)
(Net Current Meter )が連結し、ファラデー・コップ・
アッセンブリー(10)には２次電子の発生抑制のための逆
バイアス電源が印加されており、ネット電流メータ(16)
と、逆バイアス電源側に流れる総電流を計測するため
の、ビーム電流メータ(Beam Current Meter)(18)が接続
されている。
【０００８】従って、ウェーハ(14)に陽イオンが注入さ
れ帯電するほど、陰電荷がディスク側へ供給されること
による電流の量が、ネット電流メータ(16)において計測
され、２次電子の発生抑制およびビームに対するファラ
デー・コップ・アッセンブリー(10)の中性化の環境とす
るために移動する陰電荷に従う電流と、ネット電流メー
タ(16)に流れる電流との合算された量が、ビーム電流メ
ータ(18)において計測される。
【０００９】一方、ウェーハ(14)は選択的な部分に対す
るイオン注入のためにフォトレジスト(20)が所定パター
ンにコーティングされており、フォトレジスト(20)がな
い部分に進行される陽イオンは、ウェーハ(14)の表面に
注入され、フォトレジスト(20)がコーティングされた部
分に進行される陽イオンは、フォトレジスト(20)に注入
される。
【００１０】フォトレジスト(20)に陽イオンが注入され
ると、フォトレジスト(20)に含まれるＨ2 、Ｏ2 が分解
されながら炭素化合物が発生する。炭素化合物の発生量
は、イオン注入量と裏面の冷却程度によって差がある。
【００１１】上記のとおり、発生した炭素化合物は、フ
ァラデー・コップ・アッセンブリー(10)の内壁に蒸着さ
れ絶縁膜を形成し、絶縁膜はビーム電流とファラデー・
コップ・アッセンブリー(10)間の帯電により電荷を誘起
して蓄電させる(Charge Build-up )。そして、絶縁膜に
よって内壁の中性化および２次電子抑制のための伝導度
が低下され、それによって２次電子抑制および中性化の
ためのパスの形成が、絶縁膜の静電容量に従って妨害さ
れ、ひどい場合は完全にパスが遮断(Short )され、絶縁
膜においては蓄電が生ずる。
【００１２】過度に蓄電すると、絶縁膜の絶縁が弱い側
に電流の流れが偏重されることによって、電圧降伏現象
が発生して、ファラデー・コップ・アッセンブリー(10)
の内壁に形成された絶縁膜の極少部分を破壊する現象、
すなわちマイクロ放電が発生する。
【００１３】マイクロ放電は、爆発現象であって、瞬間
的に、極少地点に、どんでもないエネルギーが放出し
て、ファラデー・コップ・アッセンブリー(10)のアルミ
ニウム内壁を溶かし、溶けたアルミニウムがウェーハ(1
4)表面に飛散する。このような飛散によってウェーハ(1
4)の表面には、彗星型(Comet Type)の汚染が発生する。
上記のアルミニウム不純物は、イオン注入工程の遂行に
おいて、ブロッキング・ソース(Blocking Source)とし
て作用し、後処理工程において汚染源に作用され、従っ
て上記の現象が半導体装置の品質に致命的な影響を与
え、イオン注入設備のファラデー・コップ・アッセンブ
リーを損傷するという問題点があった。
【００１４】
【発明が解決しようする課題】本発明の目的は、イオン
注入過程において、ファラデー・コップ・アッセンブリ
ーの内壁を汚染させる不純物を随時に除去して、マイク
ロ放電現象を防止することができる、半導体イオン注入
設備のファラデー・コップ・アッセンブリーを提供する
ことにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による半導体イオン注入設備のファラデー・
コップ・アッセンブリーは、イオン注入のためのウェー
ハを装着したディスクに近接して設置される半導体イオ
ン注入設備のファラデー・コップ・アッセンブリーにお
いて、上記ファラデー・コップ・アッセンブリーの上記
イオン注入の内壁側が伝導性薄膜でカバーされて、上記
伝導性薄膜が多層構造を有し、上記内壁にイオン注入時
に発生する不純物による絶縁膜の形成が防止するように
構成されていることを特徴とする。
【００１６】また、本発明による半導体イオン注入設備
のファラデー・コップ・アッセンブリーは、イオン注入
のためのウェーハを装着したディスクに近接して設置さ
れる半導体イオン注入設備のファラデー・コップ・アッ
センブリーにおいて、所定面積の放電用のタッグ(Tag)
を内壁に挿設することを他の特徴とする。
【００１７】ここにおいて、上記内壁に貫通口が形成さ
れ、上記タッグは該貫通口に挿設することが好ましい。
【００１８】ここにおいて、上記タッグは、上記貫通口
に挟持されて結合分離可能に構成されることが好まし
い。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１は、本発明による半導体イオ
ン注入設備のファラデー・コップ・アッセンブリーの一
実施例であり、図１において図３と同一な部品は同一符
号で示し、構成に対する重複した説明は省略する。
【００２０】ファラデー・コップ・アッセンブリー(10)
の内壁は、不純物の炭素化合物が集積、蒸着されないよ
うに薄膜(22)によってカバーしており、薄膜(22)は導電
性を有するアルミニウムを主な材質として製作されたも
のを利用しなければならないし、必要によって多層構成
を有するようにすることができる。
【００２１】ファラデー・コップ・アッセンブリー(10)
と同一な導電性を有するように製作した薄膜(22)が内壁
をカバーするが、実施例においては薄膜(22)による電流
の流れに障害が発生しないので、中性化および２次電子
の発生抑制用の逆バイアスに必要なパス形成には、全然
影響しない。
【００２２】すなわち、薄膜(22)がファラデー・コップ
・アッセンブリー(10)の内壁をカバーした状態において
も、ファラデー・コップ・アッセンブリー(10)の内部の
中性化および２次電子の発生抑制の雰囲気は同一に維持
され、それによって正常的な雰囲気下において、ウェー
ハ(14)へ陽イオンが注入される。
【００２３】陽イオンがフォトレジスト(20)に注入され
ると炭素化合物が発生され、炭素化合物は薄膜(22)の表
面に蒸着される。
【００２４】薄膜(22)は設備の稼動時間およびイオン注
入量を参照して、周期的に除去、交替することによっ
て、炭素化合物のような不純物による絶縁膜がそれに従
って除去される。
【００２５】従って、中性化および２次電子の発生抑制
の雰囲気のためのファラデー・コップ・アッセンブリー
(10)におけるパスがいつも円滑に形成され、マイクロ放
電が発生しないようになる。
【００２６】マイクロ放電の発生が防止できた結果、不
純物がウェーハに飛散しないので、ウェーハ汚染および
不良が発生しない。そしてマイクロ放電による爆発が発
生しないので、ファラデー・コップ・アッセンブリー(1
0)の内壁が保護される。図２は、本発明によるイオン注
入設備のファラデー・コップ・アッセンブリーの他の実
施例であり、図２では、図３および図１と同一の部品は
同一符号で示し、構成に対する重複した説明は省略す
る。
【００２７】イオンビームに対する中性化および２次電
位の発生抑制のためのファラデー・コップ・アッセンブ
リー(24)は、所定領域に貫通口が形成され、貫通口に導
電性材質のタッグ(26)(Tag )が挿設されている。
【００２８】タッグ(26)はむりやり挟みまたはネジ挟み
等の通常的な結合方法を利用して結合することができ、
交替のために結合および分離に容易な結合方法から構成
されている。
【００２９】従って、ファラデー・コップ・アッセンブ
リー(24)と同一な導電性を有するように製作された、タ
ッグ(26)が挿設された状態では、通常的にイオンが注入
されると、フォトレジスト(20)による不純物の炭素化合
物が発生して、炭素化合物はファラデー・コップ・アッ
センブリー(24)の内壁およびタッグ(26)の表面に蒸着さ
れる。
【００３０】イオン注入設備の稼動時間およびイオン注
入量を参照して、タッグ(26)が周期的に交替されると、
タッグ(26)部分には、絶縁膜がパス形成に影響を与える
ほどまで形成されない。
【００３１】従って、ファラデー・コップ・アッセンブ
リーにおいてタッグ(26)を通じて、中性化および２次電
子の発生抑制の雰囲気のためのパスが形成され、それに
よってマイクロ放電が発生しない。
【００３２】従って、マイクロ放電によるウェーハの汚
染および不良、そしてファラデー・コップ・アッセンブ
リーが損傷されない。
【００３３】
【発明の効果】上記のような本発明によって、イオン注
入工程が円滑に遂行され、ウェーハの汚染および不良が
防止され、収率が向上されることはもちろん、イオン注
入設備の損傷を防止して、設備の寿命および信頼度を向
上させる効果がある。
【００３４】本発明は、以上における具体例に関しての
み詳細に説明されたが、本発明の思想の範囲内において
多様な変形または修正が可能であることは、当業者には
明らかなことであり、このような変形または修正が添付
の特許請求の範囲に属するということは当然のことであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による半導体イオン注入設備のファラデ
ー・コップ・アッセンブリーの一実施例を示す図面であ
る。
【図２】本発明による半導体イオン注入設備のファラデ
ー・コップ・アッセンブリーの他の実施例を示す図面で
ある。
【図３】従来の半導体イオン注入設備のファラデー・コ
ップ・アッセンブリーを示す図面である。
【符号の説明】
１０、２４：ファラデー・コップ・アッセンブリー １２：ディスク １４：ウェーハ １６：ネット電流メータ １８：ビーム電流メータ ２０：フォトレジスト ２２：薄膜 ２６：タッグ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01T 1/29 C23C 14/48 H01J 37/04 H01J 37/317 G21K 5/04

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 イオン注入のためのウェーハを装着した
    ディスクに近接して設置される半導体イオン注入設備の
    ファラデー・コップ・アッセンブリーにおいて、 上記ファラデー・コップ・アッセンブリーの上記イオン
    注入の内壁側が伝導性薄膜でカバーされて、上記伝導性
    薄膜が多層構造を有し、上記内壁にイオン注入時に発生
    する不純物による絶縁膜の形成が防止するように構成さ
    れていることを特徴とする上記半導体イオン注入設備の
    ファラデー・コップ・アッセンブリー。
  2. 【請求項２】 イオン注入のためのウェーハを装着した
    ディスクに近接して設置される半導体イオン注入設備の
    ファラデー・コップ・アッセンブリーにおいて、 所定面積の放電用のタッグ(Tag)を内壁に挿設すること
    を特徴とする半導体イオン注入設備のファラデー・コッ
    プ・アッセンブリー。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載のファラデー・コップ・
    アッセンブリーにおいて、 上記内壁に貫通口が形成され、上記タッグは該貫通口に
    挿設することを特徴とする上記半導体イオン注入設備の
    ファラデー・コップ・アッセンブリー。
  4. 【請求項４】 請求項２に記載のファラデー・コップ・
    アッセンブリーにおいて、 上記タッグは、上記貫通口に挟持されて結合分離可能に
    構成されることを特徴とする上記半導体イオン注入設備
    のファラデー・コップ・アッセンブリー。
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