JPH09167593A - イオン注入装置 - Google Patents

イオン注入装置

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JPH09167593A
JPH09167593A JP7348105A JP34810595A JPH09167593A JP H09167593 A JPH09167593 A JP H09167593A JP 7348105 A JP7348105 A JP 7348105A JP 34810595 A JP34810595 A JP 34810595A JP H09167593 A JPH09167593 A JP H09167593A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
ion beam
electrostatic chuck
ion implantation
plate
Prior art date
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Pending
Application number
JP7348105A
Other languages
English (en)
Inventor
Tei Kawai
禎 河合
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.)
Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissin Electric Co Ltd filed Critical Nissin Electric Co Ltd
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Publication of JPH09167593A publication Critical patent/JPH09167593A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スパッタ粒子による基板の汚染を大幅に低減
する。 【解決手段】 基板6を保持する基板保持手段を、基板
6を静電気によって吸着する静電チャック20を用いて
構成した。かつ、プラズマ34を発生させてそれを、静
電チャック20上の基板6に照射されるイオンビーム2
の近傍または当該基板6の近傍に供給して、イオンビー
ム照射に伴う基板6上での正電荷を中和する中和装置3
0aを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、基板保持手段に
保持された基板にイオンビームを照射してイオン注入を
行うイオン注入装置に関し、より具体的には、その基板
保持手段からのスパッタ粒子が基板に入り込むことを防
止する手段に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は、従来のイオン注入装置の一例を
示す概略図である。
【0003】このイオン注入装置においては、基板(例
えばウェーハ)6を支持するベース8、基板6の周縁部
をベース8に向けて押し付けるクランパー10およびば
ね12によって、基板保持手段を構成している。クラン
パー10は、図示例のようにリング状の場合もあるし、
多点の場合もある。ベース8およびクランパー10は、
アルミニウム等の金属によって作られており、図示例の
ようにビーム電流計測器14を経由して、または直接、
アースされている。基板6に入るイオンビーム2等によ
る電荷は、ベース8(およびこの例ではビーム電流計測
器14)を経由してアースに流れる。
【0004】このような基板保持手段を、通常は、真空
容器内に設けられたファラデーケージ4内に配置し、そ
こで、基板6にイオンビーム2を照射して当該基板6に
イオン注入を行う。このファラデーケージ4は、ベース
8等と共にビーム電流計測器14に接続されている。但
し、ファラデーケージ4を設けない場合もあり、その場
合は図中の符号4を真空容器と考えれば良く、またビー
ム電流計測器14はベース8に接続される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記イオン注入装置に
おける注入動作においては、イオンビーム2が基板6の
全面に照射(注入)されるように、イオンビーム2と基
板6とは相対的に走査される。例えば、基板6を固定
しておいてイオンビーム2をXY方向に電気的に走査す
る、イオンビーム2を固定しておいて基板6をXY方
向に機械的に走査する、またはイオンビーム2の電気
的な走査と基板6の機械的な走査とを併用する。いずれ
の場合も、基板6の全面に確実にイオンビーム2を照射
する必要上、イオンビーム2が基板6を少しはみ出すよ
うに走査され(これをオーバースキャンと言う)、この
時、基板6の周縁部を押さえているクランパー10にも
イオンビーム2が当たることになる。
【0006】このクランパー10へのイオンビーム2の
衝突によってクランパー10はスパッタされてスパッタ
粒子16が発生し、このスパッタ粒子16が基板6に入
り込む。このようなスパッタ粒子16が基板6に入り込
むと基板6の表面が汚染されるため、イオン注入におい
ては、特に微細化が進む超LSIの製造等においては、
このような汚染を極力防ぐ必要がある。
【0007】そこで従来は、クランパー10から発生す
るスパッタ粒子16を低減するために、基板6の全周
を押さえるのではなく部分的に押さえる、またはクラ
ンパー10の内周部を、図示とは逆にビーム入口側が尖
った逆ナイフエッジにする、等の構造を工夫するとか、
クランパー10の材質を、基板6を構成する半導体に
対してできるだけ害の少ない材質にする、またはその
ような材質をクランパー10の表面に被覆する、等のス
パッタ粒子16の源の材質を選択する、等の手段によっ
て対応してきた。
【0008】しかしながら、そのような手段では、スパ
ッタ粒子16による基板6の汚染をある程度は低減する
ことができても、クランパー10からスパッタ粒子16
が発生する以上、スパッタ粒子16による基板6の汚染
を大幅に低減することはできない。
【0009】そこでこの発明は、スパッタ粒子による基
板の汚染を大幅に低減することを主たる目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明のイオン注入装置は、基板保持手段を、基
板を静電気によって吸着する静電チャックを用いて構成
し、かつ、プラズマまたは電子を発生させてそれを、こ
の静電チャックに保持された基板の近傍または当該基板
に照射されるイオンビームの近傍に供給して、イオンビ
ーム照射に伴う基板上での正電荷を中和する中和装置を
設けたことを特徴とする。
【0011】上記構成によれば、基板の保持を静電チャ
ックによる吸着によって行うことができるので、従来例
においてスパッタ粒子の源になっていたクランパーは、
この発明では不要になる。従って、クランパーからのス
パッタ粒子はこの発明では本質的に存在せず、それ故、
スパッタ粒子による基板の汚染を大幅に低減することが
できる。
【0012】しかし、静電チャックの表面は一般的に絶
縁体であり、基板はそこに周囲から電気的に絶縁されて
保持されることになるため、そのままでは、基板に照射
されたイオンビームの正電荷が基板に蓄積され、所定の
イオン注入が行えなくなる等の不具合が発生する。そこ
でこの発明では、そのような正電荷を中和する上記のよ
うな中和装置を設けた。これによって、基板に対する所
定のイオン注入を支障なく行うことができる。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は、この発明に係るイオン注
入装置の一例を示す概略図である。図4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。
【0014】この実施例においては、前述した基板6を
保持する基板保持手段を、基板6を静電気によって吸着
する静電チャック20を用いて構成しており、それをこ
の例では前述したファラデーケージ4内に配置してい
る。
【0015】静電チャックには、電極が二つの双極型
と、電極が一つの単極型とがあるが、前者の方が吸着力
が強いので好ましい。この実施例の静電チャック20
も、双極型であり、例えばセラミックのような絶縁体2
2内の表面近くに、共に半円形をした二つの電極24お
よび25が相対向して円形を成すように埋め込まれてい
る。この静電チャック20は、この例では金属製のベー
ス26に支持されており、このベース26は、この例で
は前述したビーム電流計測器14を経由してアースされ
ている。
【0016】図示しない直流電源から、一方の電極(例
えば電極24)に正電圧が、他方の電極(例えば電極2
5)に負電圧が印加される。これによって、基板6と電
極24、25間に正負の電荷が溜まり、その間に働くク
ーロン力によって基板6が吸着保持される。その状態
で、基板6にイオンビーム2を照射してイオン注入を行
うことができる。
【0017】上記構成によれば、基板6の保持を静電チ
ャック20による吸着によって行うことができるので、
従来例においてスパッタ粒子の源になっていたクランパ
ーは、ここでは不要になる。従って、クランパーからの
スパッタ粒子はここでは本質的に存在せず、それ故、ス
パッタ粒子による基板6の汚染を大幅に低減することが
できる。
【0018】しかし、静電チャック20の表面は上記の
ように絶縁体22であり、基板6はそこに周囲から電気
的に絶縁されて保持されることになるため、そのままで
は、基板6に照射されたイオンビーム2の正電荷の流出
先がなく、この正電荷が基板6に蓄積され、所定のイオ
ン注入が行えなくなる等の不具合が発生する。例えば、
基板6は、イオンビーム2の持つエネルギーに相当する
高い電位にまで充電され、この電位がイオンビーム2の
飛来を妨げるため、基板6に所定のイオン注入を行うこ
とができなくなる。また、基板6とその付近との間でブ
レークダウンが起こり、基板6等が損傷を受けることも
ある。
【0019】そこでこの発明では、プラズマまたは電子
を発生させてそれを、静電チャック20に保持された基
板6の近傍または当該基板6に照射されるイオンビーム
2の近傍に供給して、イオンビーム2の照射に伴う基板
6上での正電荷を中和する中和装置を設けている。これ
によって、基板6に対する所定のイオン注入を支障なく
行うことができる。
【0020】この中和装置の例を詳述すると、図1の実
施例では、静電チャック20の上流側付近に位置するフ
ァラデーケージ4の側面に、中和装置30aを設けてい
る。この中和装置30aは、プラズマ34を生成するプ
ラズマ生成部32を有していて、そこで生成したプラズ
マ34を、ファラデーケージ4内を通過するイオンビー
ム2の近傍または静電チャック20上の基板6の近傍に
供給するように構成されている。
【0021】イオンビーム2は、空間電荷効果によって
正の電位を有しており、このイオンビーム2の近傍に供
給されたプラズマ34中の電子は、この正電位によって
イオンビーム2中に引き込まれてイオンビーム2と共に
基板6に入射して、または基板6の正帯電による正電位
に引かれて基板6に直接入射して、イオンビーム照射に
伴う基板6上での正電荷を中和する。
【0022】その場合、プラズマ生成部32に、図示の
向きまたはその逆向きにバイアス電源38を接続して、
プラズマ生成部32のファラデーケージ4またはアース
に対する電位を、所定の範囲内、例えば−50V〜+5
0V程度の範囲内で制御するようにしても良く、そのよ
うにすれば、基板6に到達する電子の量等を制御するこ
とができるので、上記中和作用を制御することができ
る。36は絶縁物である。
【0023】図2の実施例では、静電チャック20の上
流側付近に位置するファラデーケージ4の側面に、中和
装置30bを設けている。この中和装置30bは、電子
(熱電子)42発生用のフィラメント40とそれを加熱
するフィラメント電源44とを有していて、フィラメン
ト40から発生させた電子42を、ファラデーケージ4
内を通過するイオンビーム2の近傍または静電チャック
20上の基板6の近傍に供給するように構成されてい
る。
【0024】この電子42は、イオンビーム2の正電位
によってイオンビーム2中に引き込まれてイオンビーム
2と共に基板6に入射して、または基板6の正帯電によ
る正電位に引かれて基板6に直接入射して、イオンビー
ム照射に伴う基板6上での正電荷を中和する。
【0025】この実施例の場合も、フィラメント40
に、図示の向きまたはその逆向きにバイアス電源38を
接続して、フィラメント40のファラデーケージ4また
はアースに対する電位を、所定の範囲内、例えば−50
V〜+50V程度の範囲内で制御するようにしても良
く、そのようにすれば、基板6に到達する電子42の量
等を制御することができるので、上記中和作用を制御す
ることができる。
【0026】図3の実施例では、静電チャック20の上
流側近傍に中和装置30cを設けている。この中和装置
30cは、静電チャック20に保持された基板6の近傍
にガス48を供給する1本または複数本のガス供給パイ
プ46を有している。ガス48は例えば不活性ガスであ
る。
【0027】基板6の近傍にガス48を供給しながら基
板6にイオンビーム2を照射すると、そのガス分子にイ
オンビーム2が衝突してそれを電離させて、基板6の表
面近傍にプラズマ50が生成される。このプラズマ50
中の電子は、基板6の正帯電による正電位に引かれて基
板6に入射し、イオンビーム照射に伴う基板6上での正
電荷を中和する。
【0028】このプラズマ50の端部はガス供給パイプ
46に接触するので、このプラズマ50の電位は、ガス
供給パイプ46の電位によって制御することができる。
そこでこの実施例の場合も、ガス供給パイプ46に、図
示の向きまたはその逆向きにバイアス電源38を接続し
て、ガス供給パイプ46のファラデーケージ4またはア
ースに対する電位を、所定の範囲内、例えば−50V〜
+50V程度の範囲内で制御するようにしても良く、そ
のようにすれば、プラズマ50の電位を制御してそこか
ら基板6に供給される電子の量等を制御することができ
るので、上記中和作用を制御することができる。
【0029】なお、上記のような中和装置30a〜30
cの内の二つまたは三つを組み合わせて設けても良く、
そのようにすれば、よりきめ細かく、かつより確実に、
イオンビーム照射に伴う基板6上での正電荷を中和する
ことができる。
【0030】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、基板の
保持を静電チャックによる吸着によって行うことができ
るので、従来例においてスパッタ粒子の源になっていた
クランパーは、この発明では不要になる。従って、クラ
ンパーからのスパッタ粒子はこの発明では本質的に存在
せず、それ故、スパッタ粒子による基板の汚染を大幅に
低減することができる。
【0031】しかも、静電チャックの表面は一般的に絶
縁体であり、基板はそこに周囲から電気的に絶縁されて
保持されることになるため、そのままでは、基板に照射
されたイオンビームの正電荷が基板に蓄積され、所定の
イオン注入が行えなくなる等の不具合が発生するけれど
も、この発明では、そのような正電荷を中和する上記の
ような中和装置を設けたので、これによって、基板に対
する所定のイオン注入を支障なく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係るイオン注入装置の一例を示す概
略図である。
【図2】この発明に係るイオン注入装置の他の例を示す
概略図である。
【図3】この発明に係るイオン注入装置の更に他の例を
示す概略図である。
【図4】従来のイオン注入装置の一例を示す概略図であ
る。
【符号の説明】
2 イオンビーム 6 基板 20 静電チャック 30a〜30c 中和装置 34 プラズマ 42 電子 48 ガス 50 プラズマ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空中で、基板保持手段に保持された基
    板にイオンビームを照射して当該基板にイオン注入を行
    うイオン注入装置において、前記基板保持手段を、基板
    を静電気によって吸着する静電チャックを用いて構成
    し、かつ、プラズマまたは電子を発生させてそれを、こ
    の静電チャックに保持された基板の近傍または当該基板
    に照射されるイオンビームの近傍に供給して、イオンビ
    ーム照射に伴う基板上での正電荷を中和する中和装置を
    設けたことを特徴とするイオン注入装置。
JP7348105A 1995-12-14 1995-12-14 イオン注入装置 Pending JPH09167593A (ja)

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JP7348105A JPH09167593A (ja) 1995-12-14 1995-12-14 イオン注入装置

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11144671A (ja) * 1997-11-06 1999-05-28 Hitachi Ltd イオン注入装置
JP2001185503A (ja) * 1999-12-24 2001-07-06 Nec Corp 半導体薄膜改質装置
KR100460800B1 (ko) * 1997-07-03 2005-05-19 삼성전자주식회사 플라즈마처리장치및이의잔류물제거플레이트제조방법
JP2008028405A (ja) * 2007-08-07 2008-02-07 Nec Corp 半導体薄膜改質装置
CN104988468A (zh) * 2015-07-27 2015-10-21 哈尔滨工业大学 一种绝缘材料金属等离子体浸没离子注入与沉积装置及使用其进行注入与沉积的方法

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040330