JPH02278647A - イオン打ち込み装置の電子供給装置 - 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〕 本発明はイオン打ち込み装置においてターゲットの帯電
を抑制する電子供給装置に関し、特に帯電抑制効果を高
めるための電子照射方法の改善に関するものである。

〔従来の技術〕

第２図は従来のイオン打ち込み装置においてイオンによ
る帯電を抑制することを目的として設置されている電子
供給装置の一例を示す概念図である。位置の固定したイ
オンビームｌがターゲットであるデバイス形成途上のウ
ェハ２に照射される。

ディスク３ば、その表面の同一半径上に複数枚のウェハ
２がターゲットとして装着されて設けられており、該デ
ィスク３は回転軸４を中心として矢印Ａの方向に回転す
るとともに、イオンビーム１に垂直な矢印Ｃの方向に並
進運動をして、各ウェハ２に一様にイオン注入が行われ
る。

イオンビーム１の径路上の外周には、ディスク３ととも
にイオンビーム１を受は止めてビーム電流ＩＢの計測を
正確に行うためのニュートラルカップ５が設けられてい
る。ニュートラルカップ５とディスク３はファラデー系
を構成し、電流計６に接続されている。電流計６によっ
てイオンビーム電流ＩＢが計測される。

ニュートラルカップ５の所定の位置には、−吹型子１０
を発生するためのフィラメント７が設けられており、フ
ィラメント７にはフィラメント電源８、加速電源９が接
続されている。第２図に示した電子供給装置は、近年の
イオンビーム電流の大きなイオン打ち込み装置において
設置されるようになったもので、イオンビーム１の照射
による正の帯電によって、ウェハ上に形成された絶縁膜
が絶縁破壊することを防ぐことを目的としている。

次に作用動作を説明する。

フィラメント電源８により加熱されたフィラメント７か
ら発生した一次電子１０が加速電源９によって加速され
、二次電子発生導体であるニュートラルカップ５壁面に
衝突する際に二次電子１１が発生する。この二次電子１
１がウェハ２に照射される。照射された二次電子１１の
負電荷がイオンビームｌの正電荷を打ち消して、ウェハ
表面の電位上昇を防ぐ。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の電子供給装置では、ディスク３及び二次電子発生
導体であるニュートラルカップ５が略零電位に保持され
ていることから、ターゲットであるウェハ２の表面付近
のニュートラルカップ５内には電位勾配がない状態で二
次電子１１を発生していた。二次電子発生面における二
次電子は広い運動方向分布を持つことから、電位勾配が
ない状態では二次電子１１はニュートラルカップ５のビ
ーム出口１２全域に拡がっている。一方、イオンビーム
１は通常ニュートラルカップ５内の中心付近を通過する
ようにしてウェハ２に照射される。

即ち、従来の電子供給方法では、ウェハ表面上において
、イオンビーム１が照射される領域よりも電子１１が照
射される領域のほうが広く、イオンビーム照射領域より
も外側のウェハ表面が電子により負に帯電し、この負帯
電によりウェハ２上に形成されている絶縁膜が絶縁破壊
するという問題点があった。即ち、従来技術においては
、電子の照射領域をイオンビームの照射領域に一致させ
ることが困難であったために、電子の供給による帯電抑
制の効果が十分発揮されないことがあった。

このようなイオンビーム照射領域と電子照射領域の不一
致を解消するために、例えば、公開特許公報昭６２−１
５４４４７号に記載されている第３図のような方法が試
みられていた。これはウェハ前面に遮蔽体１３を設ける
ことによって、供給する電子を構造上遮蔽する方法であ
った。イオンビームのターゲット表面での分布は、イオ
ン種、イオンビーム電流値、イオンの加速電圧により変
化する。

これら諸条件に起因するビーム分布の変化に対応して、
電子の照射領域を遮蔽体によって最適化するためには、
遮蔽体の形状をビーム分布と一致させるようにしなけれ
ばならなかった。したがって、異なる条件でイオン注入
を行う際には、電子遮蔽体の形状を変更しなければなら
ないという問題点があった。また、遮蔽体１３によって
電子の照射領域を制限すると、イオンビームが遮蔽体１
３に衝突する可能性が生じ、大ビーム電流を得ることが
できなくなるという問題点とともに、イオンによる遮蔽
体１３材料のスパッタ現象によりウェハ２が汚染される
という問題点があった。

この発明は上記のような従来のものの問題点を解決する
ためになされたもので、ビーム電流、加速電圧、イオン
種などのイオン打ち込み条件を変化させても、ウェハ表
面上への電子照射領域を簡単にイオンビーム照射領域に
位置させることができるイオン打ち込み装置の電子供給
装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るイオン打ち込み装置の電子供給装置は、
ウェハよりもイオンビーム上流側でかつウェハに近い位
置に互いに絶縁された少なくとも一つ以上の制御電極を
設置し、ウェハを保持しているディスク電位をニュート
ラルカップ電位より高くに設定し、かつ制御電極に電位
を与えるようにしたものである。

〔作用〕

本発明において設置された制御電極は、二次電子発生源
とウェハ間の空間に電位勾配を発生させ、この電位勾配
を制御することにより、電子の移動経路を最適に設定で
きる。この電子移動経路は制御電極に与える電位の大き
さにより制御できるので、電子照射領域を簡単にイオン
ビーム照射領域にほぼ等しく設定できる。したがって、
ウェハ上でのイオン照射領域と電子照射領域の不一致に
起因するウェハ上に形成される絶縁膜の不良を抑制する
ことができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図は本発明の一実施例によるイオン打ち込み装置の
電子供給装置を示し、図において、第２図と同等部分に
は同一符号を付してその説明は省略する。本実施例では
、ニュートラルカップ５とディスク３との間に筒状の電
子制御電極１４が設置され、電子制御電極１４には電源
１５が接続されている。該電源１．５により電子制御電
極１４には可変の負電位が与えられる。ディスク３には
ディスク電源１６が接続され、ディスク電源１６によっ
てディスク電位が設定される。電子制御電極１４のイオ
ンビーム通過領域に対向する面は通常のイオン注入条件
におけるイオンビーム通過領域よりも外側に設けられお
り、電子制御電極１４にイオンビーム１が衝突しないよ
うにしている。電子供給時には、ディスク３電位はニュ
ートラルカップ５電位よりも高く設定される。

次に作用動作について説明する。

一次電子１０が加熱されたフィラメント７で発生し、加
速電源９によって加速され、ニュートラルカップ５壁面
に衝突し、発生した二次電子１１がディスク上のウェハ
２に照射される。ディスク３電位をディスク電源１６に
よりニュートラルカップ５電位よりも高く設定すること
によって、ターゲット２方向へ向かう二次電子が多くな
り、制御電極１４によって制御できる電子の量を多くで
きる。電子制御電極１４の作用を示すために、制御電極
１４の電位がニュートラルカップ５電位に等しい場合（
接地電位）と負の場合との二次電子１１の通過経路を比
較する。制御電極１４の電位が接地電位である場合に第
１図中りなる経路を通ってイオンビーム照射領域外部に
照射されていた電子は、制御電極１４を負電位に設定す
ることによって、制御電極１４の負電位に反発され第１
図中Ｅのように曲げられ、ウェハ２表面中心部のビーム
照射領域を照射するようになる。同様に、制御電極１４
の電位が零である場合に第１図中Ｆなる経路を通ってイ
オンビーム照射領域外部に照射されていた電子は、制御
電極１４を負電位に設定することにより、制御電極１４
の負電位に反発され第１図中Ｇのように曲げられ、ウェ
ハ２表面中心部のビーム照射領域を照射するようになる
。以上のように本実施例においては、制御電極１４の電
位によってターゲット２上への電子照射領域を簡単に制
御できる。

なお、本実施例では一つの制御電極だけによって電子照
射領域を制御する例について述べたが、制御電極の数を
複数にすることにより、より精密な電子照射領域の制御
が可能となることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、ディスク電位をニュ
ートラルカップ電位よりも高く設定し、制御電極に電位
を与えることによって電子照射領域を制御するようにし
たので、制御電極の電位を所定の値に設定するという簡
単な操作により、ウェハ表面の電子照射領域をイオンビ
ーム照射領域に一致させることができ、電子の供給によ
る帯電抑制効果を高めることができるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるイオン打ち込み装置の
電子供給装置を示す図、第２図は従来のイオン打ち込み
装置において用いられる電子供給装置を示す図、第３図
は従来のイオン打ち込み装置において用いられる電子供
給装置の他の例を示す図である。 図において、１はイオンビーム、２はウェハ、３はディ
スク、４は回転軸、５はニュートラルカップ、６は電流
計、７はフィラメント、８はフィラメント電源、９は加
速電源、１０は一次電子、１１は二次電子、１３は遮蔽
体、１４ば制御電極、１５は電源（電子照射領域制御手
段）、１６はディスク電源（ディスク電位設定手段）で
ある。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）イオン打ち込み装置に設けられた、イオン打ち込
   みによる帯電を抑制するための電子供給装置において、 ウェハよりもイオンビーム上流側でかつウェハに近い位
   置に互いに絶縁して設けられた少なくとも一つ以上の制
   御電極と、 ウェハを保持するディスクの電位をイオンビーム径路を
   囲むニュートラルカップの電位より高く設定する手段と
   、 上記制御電極に可変の電位を与え、ウェハ表面上への電
   子照射領域を制御する手段とを備えたことを特徴とする
   イオン打ち込み装置の電子供給装置。