JPH012244A - イオン注入装置用電子シヤワ−装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、イオン注入装置用電子シャワー装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

半導体の製造ｒＣ際してウェハにＡｓイオン、ｐイオン
等のイオンを注入するのに用いられる大電流イオン注入
装置においては、ウェハ上の酸化膜がイオン電荷による
チャージアップに起因する放電のために破損され、酸化
膜に穿孔の生じる恐れがある。例えば、数百Ａ程度の絶
縁層を形成する場合に１２．５ｍＡ３度でチャージアッ
プし、１００ｖになると形成膜に穴があく。このため通
常電子シャワーを利用してイオン源からのイオンを中和
させる方法が用いられている。

このような目的に使用される電子シャワー装置の従来技
術としては特開昭６１−２４０５５１号公報および特開
昭６２−３５４４４号公報に記載のものを挙げることが
できる。

特開昭６１−２４０５５１号会報には、イオンビームの
中心軸のまわりに中空のシールドを環状に形成して設け
、このシールドの内側の一部を切除してシリコンウェハ
等の基板に向う環状の開口を形成し、上記中空のシール
ド内のしかも上記基板と上記開口とを結ぶ区域外に上記
シールドに削った環状のフィラメントを設けるようにし
た電子シャワー源装置が開示されている。

また、特開昭６２−３５４４４号公報には、イオンビー
ムの中心＃１１ｍに対して同軸的に位置された環状フィ
ラメントと環状グリッドとから成るホローノリ電子銃、
およびとのホロー型電子銃の前後に配置ｔイされ、互い
に逆向きの磁場を発生する二つの磁場発生装置を有し、
ホロー型電子銃における環状フィラメントに通電加熱し
てその前面に位置する環状グリッドにより熱電子を引き
出し、磁場発生装置で発生された磁場によって電子を偏
向集束しウェハへ案内するように構成したイオン注入装
置用℃子シャワー装置が開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところでイオン注入装置用電子シャワー装置では、２５
ｅＶまたはそれ以下の低エネルギーの電子をウェハに照
射してイオンビームによるチャージアップを中和しよう
とするものであるから、フィラメントカソードは一２５
Ｖに保ち、ウェハが一２５Ｖより負にはｉ重しないよう
に必要十分な電子を初給できなければならない。

しかしながら、上述の特開昭６１−２４０５５１号公報
に開示されたような従来の静電的な方法では、イオンビ
ームを完全に中和することはできない。

すなわち、中和のために使用される電子銃のフィラメン
トは汚染防止のため打込み室内のウェハと直接対向しな
いようにされるが、イオン注入４ト１灯においては強い
磁場が会費とされるため低エネルギーの妬′子はこの磁
場の影響を受は易すく、静′１ｉＬ的な方法では数ガウ
ス程度のｇ遊磁場によって低エネルギーの電子は打ち込
み室内のウェハに到達し得ない。

また特開昭６２−３５４４４号公報に開示され・だ電子
シャワー装置では、引出電極を成すグリッドにメツシュ
を用いているため、フィラメントカソードからの１に子
がメツシュに取られて、電子の通過率が悪い。またメツ
シュの方向に低エネルギー電子の空間１（（荷効果によ
りポテンシャルの低い所ができ、そのため電子が逆もど
りしてグリッドに入ってしまう。さらにはフィラメント
カソードの端子間電圧が３０Ｖに達するため、フィラメ
ントカソードの極く一部からしか適当なエネルギーの電
子は引き出されない。

そこで、本発明の目的は、上述の従来技術の問題点を解
決して低エネルギーの電子をイオンビームに旧って会費
十分に供給できるイオン注入装置用電子シャワー装置１
．を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の［ｊ的を達成するために、イオンビームの中心軸
綜に対して同軸的に配置したホロー型電子銃と、上記ホ
ロー型電子銃からの電子をイオンビームに溢って偏向集
束させる複数個のコイルとを有するイオン注入袋す用電
子シャワー装置において、本発明によれば、ホロー型電
子銃は、リング状フィラメントカソード、リング状フィ
ラメントカソードの前面に同軸的に位置した一対のリン
グ状つェーネルトｍ極と一対のリング状引出電極、およ
びこれら構成要素を囲む断面コ字形のリペラーによって
構成され、リング状フィラメントカソードは二つ以上に
電気的に分割され、またリペラーは、後方円筒状部分と
この後方円筒状部分の両端からそれぞれ半径方向内方へ
のび九二つの環状円板部分とを備え、上記後方円節状部
分と環状円板部分Ｆ′ｉ電気的に切り離され、別々の電
位が印加される。

リング状フィラメントカソードの二つ以上の血気的分割
は、例えばカソードに所定の間隔を飯いて三つ以上の端
子を設けることによって行なわれ得、これら端子の隣接
端子間には交互に電圧を印加するようにされ得る。

〔作　用〕

本発明によるイオン注入装置用電子シャワー装置位にお
いて、リング状フィラメントカソードから放出された電
子は、カソードの前向に位置したつエーネルト電伽によ
シ中心に集められて引き出され、コイルによる磁場の作
用で低エネルギー電子をイオンビームの外面に沿って案
内される。この場合リング状フィラメントカソードから
放出された電子は、リング状ウェーネルト電極の間隔を
適当に選ぶことにより効率よく引出され、また引出しの
前面に低エネルギーの電子の空間電荷効果によってポテ
ンシャルの谷ができても、このポテンシャルの谷のｊ、
１位の値は、断面コ字形のＩＪ　Ｏラーの二つの環状円
板部分に適当な電位を与えることによって持ち上げられ
得る。

塘た、リング状フイ″ラメントカンードを二つ以上に電
気的に分割して、隣接した端子間にプラス・マイナス・
プラス・マイナスのように電圧を印加することにより、
加熱電流は同じで端子間の電位差を’７２ｍ　’／４　
ｒ　’／４−−−−−以下となり、例えばカソードを６
分割した際には全体で３６Ｖの電位降下のあるカソード
でもその２の６ｖとなり、電子のエネルギーは±３ｖの
範囲内に収まることになる。

〔実　施　例〕

以下、添附図面を参照して本発明の実施例について説明
する。

第１図に示す本発明の一実７Ｍクリによるイオン注入袋
ｐ（用′ル、子シャワー装置において、１はホロー型電
子銃で、イオン源（図示してない）からのイオンビーム
２の中心＠線３に対して同軸的に位置決めされている。

このホロー型電子銃１はリング状フィラメントカソード
４と、このリング状フィラメントカソード４の前面すな
わち内側に同Ｉｑｉｌ的に配置された一対のリング状ウ
ェーネルト電極５および一対のリング状引出′４極６と
、これらの鴇成要索４，５．６を囲む断面コ字形のりベ
ラ−７と、リハラー７の外側のシールド部材８とで構成
されている。

ホロー型電子銃１のリング状フィラメントカソード４は
汚染防止の観点からイオン打ち込みの行なわれるウェハ
（図示してない）から直接見えないように配置され、従
って、ホロー型電子銃１は、イオンビーム２の中心＠線
３に対してほぼ直角方向に電子を放射するように構成さ
れている。すなわちリハラー７は後方円筒状部分７ａと
この後方円筒状部分７ａの両端からそれぞれ半径方向内
方へのびた二つの環状円板部分７ｂ、７ｃとから成り、
後方円筒状部分７ａと環状円板部分７１：ｚ７ｃとは電
気的に切り朧されており、これら各部分には別々の電圧
（例えば後方円筒状部分７ａには一２５ｖ１環状円板部
分７ｂ、７ｃにはＯＶ　）が印加され得る。

またホロー型電子銃１におけるリング状フィラメントカ
ソード４は電気的に二つ以上に分割され、六つに分割し
た例を第２図に示す。第２図に示すように、リング状フ
ィラメントカソード４には六つの端子４ａ、４ｂ、４ｃ
＋４ｔＬ４ｅ＋４ｆが接続され、端子４ａ、４ｃ、４ｅ
は加熱用電源９の一方の端子に接続され、端子４ｂ、４
ｄ、４ｆは電源９の他方の端子に接続され、それで電流
ＩＦｉｔ矢印で示すように流れる。

第１図の装置において１０．１１　、１２は偏向集束コ
イルで、これらのコイル１０．１１．１２で発生される
磁場によってホロー型ｔｂ：子統１から引出された電子
はイオンど−ム２の中心軸線３に沿って曲げられ、そし
てイオンビーム２の中心軸線３に演って案内される。

図示装りにおいてホロー型１℃、子絖１のリング状フィ
ラメントカソード４は一２５Ｖの′ｒｉｔ：　イｒｌに
、一対のウェーネルト電極５は一２５Ｖ〜　　Ｖの電位
に、一対の引出ｉｌｆ極６は＋２００Ｖ　〜＋６００Ｖ
ノ’７ａ位にすはラー７はその後方円筒状部分７ａを一
２５Ｖにまた二つの環状円板部分７ｂをＯＶにそれぞれ
設定され得る。

ｍ３図には第１図に示す装ηに基いて求めた磁場ベクト
ルおよび電子ビームの状態を示し、偏向集束コイ＃１０
，１１．１２をそれぞれ１３００ＡＴ。

１０００ＡＴ、　４００ＡＴとした場合を例示している
。身３３図から認められるように、磁場ベクトルはホロ
ー型電子銃１の付近では最初イオンビーム２に向ってお
り、そしてイオンビーム２に浴って急激ニ曲がっている
。このようにして形成された磁力線の作用によってホロ
ー型電子銃１のリング状フィラメントカソード４から出
婆れた電子は紛１３で示すように一対のリング状ウェー
ネルト電極５の間を通り、一対のリング状引出電極６０
間を通って引出され、そしてイオンビーム２に沼って案
内される。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、本発明によるイオン注入装置
用を子シャワー装ｆ４では、ホロー型電子銃を、リング
状フィラメントカソード、一対のリング状ウェーネルト
電極と、一対のリング状引出電極と、これら構成要素を
囲むすはラーとで構成し、リング状フィラメントカソー
ドを電気的に二つ以上に分割しているので、電位の高い
部分と低い部分との差異は小さくなり、リング状フィラ
メントカソードからの電子のエネルギー幅を小さくでき
、低エネルギーの電子を効率よく引き出すことができ、
また偏向集束コイルに流す電流およびその向きを適当に
選ぶことによシ低エネルギーの電子をイオンビームに沿
ってウエノ）まで導くことができ、ウェハ上のイオン電
荷によるチャージアップを効果的に防ぐことができる。

さらにすはラーの二つの環状円板部分に適当な電位を印
加することによって、′電子の引出し方向にできる電子
の９間電荷によるポテンシャルの谷の電位の値を全体と
して持ち上げることができ、それにより電子を通り易く
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略断面図、第２図は
第１図の装置の要部の電気的構成を例示する線図、第３
図は第１図の装置による磁場ベクトルおよび電子の軌道
を例示する説明線図である。 図中、　　１：ホロー型電子銃、　２：イオンビーム、
　３：イオンビームの中心−０籟（、４：リング状フィ
ラメントカソード、　５ニ一対のリング状ウェーネルト
ｍｋ、　　６：一対のリング状引出電極、　７：リペラ
ー、　７ａ：後方円筒状部分、　７ｂ＝環状円板部分、
ｌＯ〜１２：偏向集束コイル。 第２図 ＩＩ’　　点　き　シ　−）−５→５１−６→　→　→
　→　→　→　→−÷− 手続補手続補正式） ％式％ １、事件の表示 昭和６２年　特許願　第１５６７０９号２、発明の名称 イオン注入装置用電子シャワー装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住　所・神奈川県茅ケ崎市萩園２５００番地名称　　日
本真空技術株式会社 ４、代理人 図面第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　イオンビームの中心軸線に対して同軸的に配置したホ
   ロー型電子銃と、上記ホロー型電子銃からの電子をイオ
   ンビームに沿って偏向集束させる複数個のコイルとを有
   するイオン注入装置用電子シャワー装置において、上記
   ホロー型電子銃を、リング状フィラメントカソード、こ
   のリング状フィラメントカソードの前面に同軸的に位置
   した一対のリング状ウエーネルト電極と一対のリング状
   引出電極、およびこれらの構成要素を囲む断面コ字形の
   リペラーで構成し、上記リング状フィラメントカソード
   を二つ以上に電気的に分割し、また上記リペラーが後方
   円筒状部分とこの後方円筒状部分の両端からそれぞれ半
   径方向内方へのびた二つの環状円板部分とを備え、上記
   後方円筒状部分と二つの環状円板部分とを電気的に切り
   離して別々の電位を印加するように構成したことを特徴
   とするイオン注入装置用電子シャワー装置。