JPH02234340A - イオン打込装置のイオン電流計測系 - 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〕 本発明はイオン打込装置のイオン電流計測系に係り、特
にエレクトロンシャツと統合し、被打込物であるウエハ
ーの帯電を抑えるのに好適なイオン電流計測系に関する
ものである。

〔従来の技術〕

従来のイオン打込装置のイオン電流計測系は、例えば、
特公昭５８　−　４２９３９号公報及び特公昭５８−４
３８６１号公報に示してあるように、ファラデーカップ
を構成している一部が負にバイアスされている。また、
特開昭６２−１０３９５１号公報に示されているように
、ファラデー及びディスクはほぼアース電位になってい
るもの、または、特開昭６２−１０３９５号公報に示さ
れているように、ディスクのみが正または負にバイアス
されているものがあった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、基本構成としては何ら問題がないが、
大電流イオン打込装置でファラデーとディスクとの間に
すき間が生じるような場合、このすき間から電荷が漏れ
ることが懸念される。この場合、漏れるのは主に電子で
ある。２次イオンを含めた正イオンは、ディスクまたは
ファラデー壁面等に衝突した際におおかた打込みまたは
付着することが考えられる。特に帯電防止の目的で電子
源等から多量の電子を放出した場合、漏れの現象が最も
顕著に現れ得る。

上記従来技術のように、ファラデーと電子源が組み合わ
されている場合、電子が漏れるとファラデーを含めた電
流計測系全体の電位が上昇する。

このため、イオン電流計に電流が流れる。すなわち、電
子の漏れがそのままイオン電流計に計測される。打・込
み中に電子の漏れが発生すると、イオン電流計は正味の
イオン電流と電子の漏れ電流の和を示す。つまり、正味
のイオン電流よりも多い値を示す。このため、全体のイ
オン打込量は所望の打込量より低下するという現象が発
生する。

電子の漏れを抑えるため、ファラデー出口付近に磁場や
電場による電子のサプレツサを設けたものもあるが、電
場によるサプレツサを用いると、被打込物が半導体ウエ
ハー等特に帯電に弱い場合、高電圧を印加したサブレツ
サが半導体ウエ八一付近に有ることによってウエハー上
の素子に電荷が誘導され、素子を破壊することが懸念さ
れる。また、磁場によるサプレツサの場合も、ウエハー
が高速に回転しているディスク上にあると、磁場の向き
によっては素子内に電圧を生じさせてしまい，破壊させ
てしまうことを懸念される． 本発明の目的は、電子の漏れを抑え、正確にイオン電流
を測定できるイオン打込装置のイオン電流計測系を提供
することにある 本発明の他の目的は、簡便に電子の漏れを抑えることが
できるイオン打込装置のイオン電流計測系を提供するこ
とにある． 本発明のさらに他の目的は、ターゲットである半導体デ
バイスに悪影響を与えることなく電子の漏れを抑えるこ
とができるイオン打込装置のイオン電流計測系を提供す
ることにある． 本発明のさらに他の目的は、ファラデー内で電子放出を
行ってもイオン電流計測系を誤動作させることのないイ
オン打込装置のイオン電流計測系を提供することにある
． （課題を解決するための手段〕 上記目的は、イオン打込装置内のイオン電流計測系、す
なわち、ファラデーカップを構成するファラデー簡、デ
ィスク等の部品すべてに正電圧を印加し、アース電位の
真空チャンバに対し正電位になるように構成することに
よって達成される．イオンがターゲットに照射されると
きに発生する２次電子のエネルギーは高々数十ｅＶであ
る．従って，これらの電子が漏れるのを抑えるには、こ
のエネルギーを上回るポテンシャルに相当する電位をタ
ーゲットその他に与えればよい．例えば、２次電子のエ
ネルギーが１０ｅＶならば、ファラデー及びディスクに
は１５〜２０Ｖの電圧を印加すれば、これら２次電子の
漏れは防げる。

また，ファラデー内の電子源から出た電子の漏れを抑え
るためには、電子源の電子引き出し電圧を上回る電圧を
印加すればよい。このとき，電子源の電位はアースの真
空チャンバに対し少々正電位になる．電子源の電子引き
出し電圧は、一般に１００Ｖ〜ＩＫＶまたはそれ以上で
ある．しかし、電流計測系に印加する電圧は，実際には
それほど大きくなくてもよく、１０ｏｖ以下の電圧で電
子のリークはほぼ抑えられる． 電圧印加のための電源は、イオン電流計とアースの間に
挿入してもよいが、真空チャンバ内のファラデーカップ
等の電極とイオン電流計との間に入れた方が電流計及び
イオン電流計測系に係る電子回路をアース電位において
扱いやすい。

〔作用〕

ファラデーカップを構成するディスク及びファラデー筒
等には、真空チャンバに対して正電圧が印加されている
。この電圧が漏れようとする電子のエネルギーよりも十
分大きければ、ファラデー等の測定系からチャンバに電
子が漏れる恐れはない。ファラデー及びディスクから見
ると、チャンバは負電位になる。このため、ファラデー
から漏れた電子は、負電位との付力によりチャンバに達
しないと見てもよい．真空チャンバ内ではイオン電流計
測系が最も高電位にあるため，一担電子がイオン電流計
測系外に漏れても、またイオン電流計測系に引き寄せら
れ戻ってくる。

このため、電子の漏れによるイオン電流計の誤動作を抑
えることができる。

ファラデー筒及び筒とディスクとの間のすき間は十分小
さくしておき、２次イオン等が漏れないよう配慮してお
くことが望ましい。また、ファラデ一人力の負電圧のサ
プレツサも通常通り取り付ける。

ディスクとファラデー筒の間に電位差を付ける場合には
、イオン電流計測系全体に印加した電圧の上に重ねて電
圧を印加するよう構成することが望ましい。すなわち、
複数の電位がある場合、そのうちで最も低い電位が電子
の漏れを抑えるのに十分な電位であるよう構成すること
が望ましい。

ディスク等水冷している部品に電圧を印加した場合、冷
却水が導電性であると、冷却水配管が漏れ電流の通路と
なる。これには、配管途中に電極になり得るユニオン等
の金属部品を挿入する。そして、この電極部を電圧電源
の負出力に接続する。

これによりディスク等のアース電位の部品との間の水配
管全長にわたって電圧が印加されないよう電圧をカット
することができる。配管は非導通性であることが必要な
ことはいうまでもない。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を第１図を用いて詳細に説明する
。

第１図は本発明のイオン打込装置のイオン電流計測系の
一実施例を示す構成図で、第２図〜第４図はそれぞれ第
１図のバイアス電圧源の一実施例を示すものである。

第１図において、イオンビーム１がイオン打込装置の打
込室真空チャンバ２に導かれると、ファラデー筒３を通
り、ディスク４上の被打込物であるウエハー５に打ち込
まれる。ウエハー５及びディスク４に打ち込まれたイオ
ンの電流は配線を経てイオン電流計６で計測される。ウ
エハー５にイオンビーム１が打ち込まれたときに発生す
る２次イオンや２次電子は、ファラデー筒３によって捕
獲される．また、ファラデー筒３には、電荷中和のため
の電子源７が設けてあり、電子引き出し電圧電ｇ８によ
って電子９−が引き出される。真空チャンバ２内の部品
類はす゜べてバイアス電圧源１０によって正電位が印加
されている。これによってファラデー筒３やディスク４
のすき間から漏れた電子１１はディスク４等に引き戻さ
れる。従って、電子の漏れによって電流計６が誤動作す
ることが防止される。

ディスク４等の冷却水配管１２からの電子の漏れを抑え
るため、配管中にユニオン等の金属継手１３を挿入する
。このときの金属継手１３及びディスク４部の継手はス
テンレス製が望ましい。そしてバイアス電圧源１０と電
流計６との間の配線と金属継手１３とを接続する。これ
により、ディスク４と金属継手１３との間にのみ電圧が
印加される。金属継手１３とアース電位の部品１４との
間には電圧がかからないので、電流が流れて電子の漏れ
が発生することはない。

バイアス電圧源１０は、出力の極性とは逆方向に電流が
流れ得る電圧源、すなわち、＋から電流が入り、一から
電流が出ても正常に出力を出し得ることが必要である。

通常の電圧電源は二逆方向の電流を許さないが、第２図
に示したように、抵抗Ｒに電流を流すことで電圧を発生
するように構成すれば、通常の電源が使える．また、第
３図に示したように、ツェナダイオードＤＩ　を使うこ
とも有効である。さらに、第２図の抵抗Ｒの代りに第４
図に示したようにツェナダイオードＤ２を用いることも
有効である。

なお、第１図ではファラデー筒３の入口部の電子サプレ
ツサ及びディスク４またはイオンビーム１のスキャン機
構は図示を省略してある。実際には、これらは従来から
ある技術を用いて構成される。

第２図〜第４図に示した電圧印加方式は、ファラデー筒
３、ディスク４や他の個々の構成部品に単独に電圧を印
加する場合にも用いることができる。

本実施例は、大電流タイプのイオン打込装置について記
載したが、中電流タイプまたはそれ以外のイオン打込装
置にも適用可能である。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によれば，従来のイオン打込装置の
打込室の構成を変更することなく簡便に打込中のイオン
電流計測系からの電子の漏れを防ぐことができ，より正
確にイオン電流が計測され、正確な打込量及び良好な打
込均一性を得ることができ、特に打込中に帯電抑制等の
目的で多量の電子を打込室内で放出しても、打込量等に
悪影響を与えることなく打込みを行うことができるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のイオン打込装置のイオン電流計測系の
一実施例を示す構成図、第２図〜第４図はそれぞれ第１
図のバイアス電圧源の一実施例を示す図である。 １・・・イオンビーム、２・・・打込室真空チャンパ、
３・・・ファラデー筒、４・・・ディスク、５・・・ウ
エハー６・・・イオン電流計、７・・・電子源、８・・
・電子引き出し電圧電源、９・・・電子、１０・・・バ
イアス電圧源、ｌ１・・・漏れ電子、１２・・・冷却水
配管、１３・・・金属継手．

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、イオン打込装置の打込室真空チャンバ内のイオン電
   流計測系に係る構成部品すべてが前記チャンバに対して
   正電位になるように構成してあることを特徴とするイオ
   ン打込装置のイオン電流計測系。 ２、電子源と前記イオン電流計測系が電気的に接続され
   ている特許請求の範囲第１項記載のイオン打込装置のイ
   オン電流計測系。 ３、イオン打込中に発生する２次電子のうち前記イオン
   電流計測系に係る構成部品で形成されるファラデーカッ
   プの外に漏れた電子のエネルギーに相当する電位を上ま
   わる電位に前記構成部品がなるように構成した特許請求
   の範囲第１項記載のイオン打込装置のイオン電流計測系
   。 ４、イオン打込中に発生する２次電子または前記電子源
   から発生する電子のうち前記ファラデーカップの外へ漏
   れ得る電子のエネルギーに相当する電位を上まわる電位
   に前記イオン電流計測系の構成部分がなるように構成し
   た特許請求の範囲第１項、第２項、第３項記載のイオン
   打込装置のイオン電流計測系。 ５、イオン打込装置の打込室真空チャンバ内のイオン電
   流計測系に係る機成部品のすべてあるいは個々の部品が
   単独に正電位になるようにバイアス電圧源を挿入し、該
   電圧源がその出力と逆極性の電流を前記電圧源に流すこ
   とを許すものであるイオン打込装置のイオン電流計測系
   。 ６、前記バイアス電圧源として定電圧電源を用い、該定
   電圧電源の正負の出力に抵抗を挿入した特許請求の範囲
   第５項記載のイオン打込装置のイオン電流計測系。 ７、前記バイアス電圧源としてツェナダイオードを用い
   た構成としてある特許請求の範囲第５項記載のイオン打
   込装置のイオン電流計測系。 ８、前記バイアス電圧源をイオン電流計またはイオン電
   流計測のための電子回路と前記打込室真空チャンバ内の
   イオン電流計測のための構成部品との間に挿入した特許
   請求の範囲第５項記載のイオン打込装置のイオン電流計
   測系。 ９、電圧が印加されている前記構成部品を冷却する冷却
   水配線を非導電性のチューブで構成し、前記構成部品と
   アース電位にある冷却水供給排出のための部品との間を
   接続している配線継手内に電極を挿入し、該電極を前記
   電圧源と前記イオン電流計との間に配線接続した特許請
   求の範囲第８項記載のイオン打込装置のイオン電流計測
   系。 １０、電圧が印加されている前記構成部品の接続されて
   いる配管継手及び該配管継手内に挿入した電極をステン
   レス製にした特許請求の範囲第９項記載のイオン打込装
   置のイオン電流計測系。