JPH025351A - イオンビーム注入装置およびその制御方法 - 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） 本発明はワークのイオンビーム注入に関し、特にビーム
内の空間電荷を制御するためにイオンビーム内およびそ
の回りに過度の低エネルギー（熱）電子を供給する機構
に関する。

（従来の技術） このような装置では、ワークの表面のチャージを最小に
するが、ワークがイオン不純物でドープされるシリコン
ウェハであるときには特にこのことが重要である。

絶縁表面を有するウェハがイオンビームにさらされると
、ビームをさえぎる表面に正の電荷が発生する。

このような表面電荷の発生率は４つの主要因に係わる。

第１に、正のイオンビームはビーム電流Ｉ６に比例して
表面を直接チャージする。第２に、イオンがウェハの表
面に受は止められると正味の正電荷に加＾て２次電子が
放射される。第３に、ウェハの付近に低エネルギー電子
が正にチャージされたウニ八表面に引き寄せられ、これ
により正味のチャージ量を減する。最後に、ウェハ内で
のもれ電流はウニ八表面が正にチャージされたとき表面
電圧に比例して増加する。これも正味のチャージ量を減
する要因となる。

絶縁体と金属あるいはよりシリコンを含んで交互に層状
にされたシリコンウェハは、ウェハをチャージするとき
絶縁破壊を生ずる。けれども薄い二酸化ケイ素（Ｓｉｎ
２）の膜の絶縁強さは、はぼ１０メガボルト／　ｃ　ｍ
の高さであり、　１００オングストローム（人）の酸化
物の厚さに対してこの引張り強さは電荷ポテンシャルの
ｌＯボルトに達するにすぎない。

実験上の素子は、現在約１３０人の酸化物の厚さで作り
上げられ、ビーム電荷効果によって創造されたいかなる
電圧に対しても厳密な上部許容限界を設定している。

ウニへの表面が正にチャージされると、電子はイオンビ
ームから掃き出され正のビーム電位が増加する。

正にチャージされたビーム粒子の相互反発作用は、イオ
ンビームの半径方向のフォーカスを鈍化させ、均一な注
入供与量を下げるように働く。

最も高い電流でのイオン注入装置は、電子トラップにた
よっており、イオンビームの空間電荷に対し補償する。

背景ガスのイオンビームのイオン化によって発生する電
子はこのイオン化がビームの正電位の範囲で生じたとき
トラップされる。

イオン化率はイオンとガス分子間の衝突頻度の式（Ｎｏ
ｇＩ−）によって決定される。

ここでＮは残存ガス密度、０は反作用に対する断面積、
２はビームの通路長さ、エアはイオンビーム電流である
。

２０℃で、Ｎは３．３Ｘ　１０”分子／トール・ｃｒｒ
？である。−膜内な断面積０は１０−”　ｃｒｎ’であ
り、２はたとえば一般注入装置の高圧ガス領域内で２０
ｃｍである。

このイオン化率は衝突によって生じる電子が、ビームか
ら電子を引き寄せる外部電源によって失なわれないなら
ば、空間電荷の中性化を維持するのに十分である。

（発明が解決しようとする課題） しかしながらいくつかの高電流イオン注入装置において
、ガスはビームライン内でゆっくりと確実にリークされ
、イオン化を高めこれによりイオンビームの空間電荷の
中性化をもたらす。

許容ガス圧力でのイオンビームのイオン化効率は、あま
りに低いので、ウェハのチャージを制御するためのガス
リークの使用を許すことができない。

プラズマブリッジはイオンビームを中性化するのに使用
され、原理的にはウニ八表面のチャージを同時的に制御
するのに使用することができる。

この方法によると、プラズマが発生し、イオンビームと
ブリッジして低エネルギー電子の高電流源を供給する。

この装置の主な欠陥は装置に現われる高いガス負荷であ
る。

電子シャワー装置には多数のよく知られた変形例がある
。これら装置の大部分は低エネルギーの２次電子を用い
、２次電子は注入時にウェハ上に直接あふれ出る。この
技術の主たる欠陥は、異なる電荷の空間分布が等しくな
いことである。正にチャージされたビーム中心の回りに
負の光軸（ｈａｌｏ）が生じる。

この特徴は装置がウェハにビームを通すとき、ウェハの
表面上の素子を最初に負にチャージさせ、次に正に、そ
して最後に負にチャージさせる。ビーム通過後の正味の
残存電荷はゼロとなりうるがビーム通過中に素子のダメ
ージが生じつる。

ロバ−！・ソン等の米国特許第４，４６３，２５５号に
は、注入ウェアの直接電子シャワーのチャージの中性化
において不利な点が認められる。

この特許明細書によると、ビームの中性化方法は第１次
の高エネルギー電子源がイオンビームに隣接したターゲ
ットに指向されている。

１次電子がターゲットに当ったとき発生する２次電子は
低エネルギーを有し、正にチャージされたイオンビーム
によってトラップされる。

これはビームの正味チャージを中性化する傾向を有する
ので、イオンビームがウニ八表面上にぶつかるとき、ウ
ェハ上にできる電荷を減する。

このような事情に鑑みて本発明はガスのイオン化領域を
通って偏向される高エネルギーの電子を利用して電子を
中性化する低エネルギービームを生じさせるようにした
イオンビーム注入装置およびその制御方法を提供するこ
とを目的としている。

（課題を解決するための手段・作用） 本発明は請求項１５および７に記載の構成を有する。

この装置は低エネルギー電子を発生させるためのもので
、電子はビームがウェハに接触する前に正にチャージさ
れたイオンビームによって得られるかトラップされる。

上記ロバートソン等の特許明細書に論じられた方法を採
用するよりも本発明の方がイオン化ガスを含む領域内に
高エネルギーの第１次電子を衝撃を与えると、低エネル
ギーの２次電子が発生し、そして正にチャージしたイオ
ンビームによってトラップされる。

本発明の一実施例によると、イオンビーム注入装置はイ
オン源を含んでおり、このイオン源は正にチャージされ
たイオンビームを生じさせるとともにイオンビームの通
路に沿ってビームを指向させ、イオンビームに面した絶
縁表面を有するワーク上にそのビームを衝突させる。

前述し７たウェハのチャージの影響を避けるために、本
発明の装置はビームがウェハに到達する前にイオンビー
ムによって横断するビームの中性化領域（ゾーン）を通
って高エネルギーの１次電子を指向させるフィラメント
を含んでいる。

イオン化ガスは背景ガスがあまり低いとき、すなわち１
０−’　トール（Ｔｏｒｒ）以下でビームの中性化領域
に導入され、高エネルギーの１次電子での衝突によりイ
オンビーム内でトラップされる低エネルギーの２次電子
を生じさせそのビームの正味チャージ量を制御する。

ガス分子に衝突しない高エネルギーの電子は中性化領域
を通過するが、レペラー（反射電極）によって偏向され
グリッドがビームの中性化領域を通過した後の電子を加
速する。

好ましい構成においてはレペラーは導電性の延長シリン
ダであって、入口と出口を有し、そこをイオンビームが
通過する。このレペラーはある電位にバイアスされてお
り、イオンビームの隣接部分内にレペラーで偏向される
高速１次電子をもどすようになっている。

円筒状のレペラーの内側表面から半径方向内方にグリッ
ドがあり、このグリッドはイオンビームの領域内に電子
を戻して偏向した電子を加速するようにバイアスされて
いる。レペラ−におけるボートは、ガスをイオンビーム
の隣接に注入させるものであり、高エネルギーの１次電
子によってこのガスのイオン化はイオンビムによってト
ラップされる低エネルギーの２次電子を生じさせる。

高エネルギーの１次電子はフィラメントから発生し、こ
のフィラメントはフィラメント電流を制御するように調
整された電源によってバイアスされている。電極はビー
ムの中性化領域内にフィラメントによって放射された電
子を加速する。フィラメントと加速電極とはレペラーの
側部に位置しており、電気的にレペラーから絶縁されて
いる。

高エネルギーの１次電子がイオン化領域に入ると、レペ
ラーをできるだけ多くの回数イオン化領域内にこれらの
電子を戻すように偏向させることが目標である。

この目標を達成するために、偏向した電子を再加速する
ためのグリッドの表面積はグリッドと偏向した電子との
間で衝突を減ずるように最小化される。

イオンビームがビームの中性化領域を通過すると、２次
電子はビームによりトラップされてイオンビームが中性
化領域（ゾーン）から出るときまでに中性のイオンビー
ムを生じさせ、そしてワークに衝撃を与える点まで通過
する。

（実施例） 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に従って構成されたビームの中性器にュ
ートライザー）１０を図示化したものである。

イオン源１２はイオンを発生し、このイオンは加速され
てウェハの注入ステーションＩ６への直線通路を通過す
る高エネルギーのイオンビーム１４を形成する。

ウェハの注入ステーション１６では、多数のジノコンウ
ェハがウェハ支持体１８に取付けられており、この支持
体１８はイオンビーム１４中に制御された方法で動かさ
れ、ビームがウェハにぶつかることにより制御されたイ
オン集中を生じさせる。

これは、イオン不純物でシリコンウェハをドーピングし
、制御された方法で半導体の特性を生じさせる。

代表的なイオン注入装置では、支持体１８が回転板とな
っており、この点からライディングの米国特許４，２２
８，３５８に開示されている。この開示内容は本明細書
において参照される。

中性器１０のビームの中性化によると、ビーム出口２０
でイオンビーム１４はイオン源１２から正にチャージし
たイオンおよびビーム内にトラップされる低エネルギー
の電子の両方を含み、そのチャージ量と最適なビームの
中性化、すなわち正味チャージのないビームを生じさせ
る。

これにより、半導体ウェハ上に電荷を形成する場急に生
じる重大なダメージを避けることができる。

中性器１０は電子のレペラー（反射電極）３０を含み、
この電極３０はいずれか一方の端部で部分的に閉じた負
にバイアスされた円筒導体で、はぼ円形の入口開口３２
と出口開口３４を形成している。電子のレペラー３０の
一側に沿って１つの開口３６は、高いエネルギーの電子
４０のソース３８用の位置を規定し、電子４０はビーム
通路に隣接してレペラー３０の内部領域内に注入される
。

高エネルギーの電子は電極４２によって加速され、その
結果電子が電子のレペラー３０によって制限された領域
内のガス分子と衝突するとき、ガス分子はイオン化され
、イオンビーム１４によってトラップされる低エネルギ
ーの電子を生じる。

ガス分子と衝突しない高エネルギーの電子は、中性器１
０の幅を横切って通り、レペラー３０の内部壁３０ａに
接近する。電子のレペラー３０は３００ボルトの電源４
４によって接地電位に対して電気的に負の電位にバイア
スされており、高エネルギーの電子をはねつけ又は偏向
させ電子をソース３８から初期軌道からはずれるように
させる。

偏向した電子はグリッド５０によって作り出された電界
によって加速されるようになっており、このグリッドは
接地電位に保持された円筒メツシュ形状で構成されてい
る。

グリッド５０はイオンビーム１４の領域に戻る偏向され
た電子を加速し、ガス分子に初期に衝撃を与えない電子
をイオンビーム１４の領域を通るように走行させる。

本発明の１つの目標は、電子の通過数を最大にすること
で各電子はガス分子と衝突する機械を増加し、ビーム１
４によってトラップされる低エネルギーの２次電子を生
じさせることにある。

ビーム１４が中性器１０に入ると、ビームは中性化する
かも知れないし、しないかも知れない。

レペラー３０によって規定され負にバイアスされた開口
３２は、接地導体６０間に挟まれ、この導体６０は開口
６０ａとグリッド５０の接地した開口５０ａを画成する
。

この配列は出口３２の中心において、ピークを有する負
の電位を与久、この負電位は低エネルギーの電子を開口
６０ａを通るビームの中性器１０に入ったり、出たりす
ることを妨げる。またイオン源１２とビームの中性器１
０間の電子を、中性器ＩＯとワーク支持体１８間の電子
から分離する。

ビームがグリッド５０を通って中性器に入ると、ビーム
はイオン源から正のイオンのみで作り上げられる。

電子源３８は、好ましくは低電圧により活性化されるワ
イヤフィラメント５２と、フィラメント間に０〜１２Ｖ
、ＤＣ，の電圧を加えてフィラメントを熱する調整可能
な電源５４とを含む。

電源５４は２５ボルトのツェナーダイオード５６によっ
て、はぼ−２７５ボルトの電位に維持されており、ダイ
オード５６は電源５４からの正の出力と３００ｖの電源
４４の負出力間に連結されている。

電子のレペラー３０によって制限された領域に入る前に
イオンビーム１４はレペラーの開口３２と同軸に設けら
れた環状の接地導体６０を通過する。

出口２０で、イオンビーム１４（捕獲された自由電子を
含む）はウェハ支持体１８に当る前に接地された出口の
接地導体６２を通過する。この導体６２はイオンビーム
と同軸で開口３４を通ってレペラー３０へと延びている
円筒部分６２ａを含み、ビーム１４から放射状に離れて
延びる環状プレート部分６２ｂを含んでいる。

レペラー３０と接地導体６０は高および低エネルギーの
電子が中性器ｌＯの中へ又は出たりするのを抑制する。

接地された円筒開口６２ａと円筒グリッド５０を通る開
口５０ｂでレペラー３０の電界が終端となり、これによ
り中性器ＩＯとワーク支持体１８間に自由領域のフィー
ルドを与える。電子はワーク１８に妨げられないで移動
できる。

第２図および第３図はビーム中性器１０の一実施例を詳
細に示している。イオンビーム１４はハウジングプレー
ト１１０によって部分的に画成された空間を通過し、プ
レート１１０はイオンビーム通路に関連して円筒のレペ
ラー３０を支持する。

イオンビーム注入装置が取付けられたとき、プレートｌ
ｌＯは第２図に示すようにほぼ水平であり、たとえばイ
オンビームの中性器１０はプレート１１０下で支持され
ている。

下方に延びるアルミニウム支持体１１２（第２図および
第１Ｏ図）は電気的に接地され、接地導体６０．６２の
両方を支持する。導体６０（第４図）は金属（好ましく
はアルミニウム）円板でその外部周縁に取付はフランジ
１１３を有する。フランジ１１３はねじ付コネクク１１
４によって支持体１１２に接地されており、コネクタ１
．１４はフランジ１１３を通り、支持体１１２内の開口
１１５に延びている（第１Ｏ図）。

導体６０はまた、この導体に等しく隔置された４つのタ
ブ１１６を含んでいる。タブ１１６はコネクタ１１フ用
の間隔を置いた開口を画成し、このコネクタは導体を通
り、４つの等しく隔置された金属（ステンレス）スペー
サのロッド１２０゜１２１、１２２．１２３の端部と係
合するように延びている。ロッド　１２０〜１２３の他
端には適当なコネフタ１１８（第２図）によって出口導
体６２に接続されている。

円筒のレペラー３０は接地導体６０．６２により支持さ
れている。絶縁スペーサ１３０は導体６０．６２と環状
レペラーの２つの端部１４０．１４２間に挿入されてお
り、端部１４０．１４２は各々人口３２と出口３４の開
口を形成している。

端部１４０．１４２はコネクタ１４６により絶縁スペー
サ】３０に固定されており、この絶縁スペーサ１３０は
コネクタ１４７によって接地導体６０．６２に取付けら
れている。絶縁スペーサ１３０は２つのレペラーの端部
１４０．１４２が接地導体６０．６２に関して負電位（
はぼ３００ボルト）に維持されるようにする。

レペラーの４つの円弧壁１４８（各９０°の角度に対し
て）は、この壁を通りレペラーの端部１４０、１４２の
円筒壁に延びているコネクタ１４９により端部１４０．
１４２に取付けられる６レペラー３０によって偏向した
加速電子用のグリッド５０は、また金属スペーサロッド
　１２０〜１２３によって支持されている。２つの導体
リム（好ましくはチタン）　１５０．１５２は各々、外
方に延びたアーム１５４〜１５７（第３図）を含み、こ
のアームはスペーサロッド　１２０〜１２３を越えて円
筒のレペラー３０内にリム１５０．１５２を正しい位置
に据えるように適合させる。

２つの金属ハブ（これもチタン）　１６０．１６２は、
タンタル製ワイヤメツシュによってリム１５０、１５２
に連結されており、このワイヤメツシュはイオンビーム
１４と同軸関係のハブ１６０゜１６２を支持している。

第３図に見られるように、アーム１５４〜１５７はレペ
ラーの円弧壁１４８の開口を通って延びている。各円弧
壁１４８は４つの矩形ノツチ又は切欠き１４８ａ　（第
６図）を形成し、４つのレペラーの円弧壁１４８かつ組
立てられるとき、隣接壁部分が開口を画成し、この開口
を通ってアーム１５４〜１５７が延びている。

グリッド５０を構成するために２つのハブ１６０゜１６
２は１つのマンドレル（グリッドが構成されたとき取り
除かれる）上に取付けられる。そしてタンタルのワイヤ
メツシュは、関連したハブにおけるスロット１６４にタ
ンタル線を通し、リムの複数の小さなスロット１６６を
めぐり、そして上記ハブの内方の第２のリムへと至るよ
うになっている。

このクンタル線１６８の完成したワイヤメツシュは、第
２図および第３図に見られるようにハブ１６０．１６２
に対して半径方向内方に延びている。

これらのタンタル線はスペーサロッド　１２０〜１２３
によって接地導体６０．６２に接続されるリム１５０、
１５２に接続されているので、接地されている。

各ハブにおける複数のスロット１５４は両ハブ１６０、
１６２を通って延びるねじ孔１７０（第８図）に中断さ
れる。タンタル線のワイヤメツシュが継合されるとねじ
１７１がタンタル線１６８に接触するまでねじ１７１を
孔１７０内にねじ込ませる。

ねじ１７１の締付けにより、線１６８にテンションが加
わる。

グリッド５０の各線１６８は２つのリム１５０．１５２
の端面Ｌ５０ａ、　１５２ａから内方に放射状に延びて
いる。外方に面する端面１５０ａ、　１５２ａと第２図
におけるグリッド５０の各線１６８間を区別するために
、線は半径方向内方に小さな角度を形成するように軸方
向に配置されている。

しかしながら、グリッド５０のワイヤメツシュがしっか
りし巻付けられると、半径方向に延びる線１６８と端面
１５０ａ、　１５２ａは本質的に共角となる。

イオン化ガスは取付具１７２（第３図）とプレート１１
０を通ってガスを供給する導管１７４を介してイオンビ
ーム１４の隣接内に送り出される。

プレート１１０におけるねじ付量口は取付具１７２を受
は入れ、Ｏリング１７６が取付具とプレート１１０間の
接触面を通ってガスがリークするのを防止する。

本発明の好ましい実施例では、容易にイオン化されるア
ルゴンを電子が通過する領域に送られている。

第６図にはプレート１１０に面するレペラーの円弧壁１
４８における開口３６の位置が示されている。この開口
によってフィラメント５２がレペラーの円弧壁１４８の
半径方向内方に取付けられるようになる。

第２図および第１０図に見られるように、支持体１１２
はフィラメント５２へ励起信号を送り出すためのチャネ
ル１１２ａを形成している。絶縁ブロック１８２（好ま
しくはボロン窒化物）は第２図に見られる位置でフィラ
メント５２を支持する。

この絶縁ブロック１８２は支持体に結合され、そしてセ
ットスクリュによって適所に保持された５つのタングス
テン棒１８３を方向づける５つの貫通路を形成している
。

ブロック１８２から上方へ延びる２つのロッドは絶縁導
管１８０を通って導体に結合されている。カラー１８４
はロッド１８３と導体の両方に係合し、セットスクリュ
で適所に保持されている。

第３図に見られるように、金属クリップ１８５（好まし
くは銀製）は励起信号を導管１８０の２つの部分間に送
る。このクリップは曲げられ、フィラメント５２を加熱
および冷却に応じて導体の拡張および収縮を行なう。

フィラメント５２（好ましくはタングステン）は４つの
ループを含んでおり、端部と中間でタングステン棒１８
３に溶着されている。タングステン棒１８３の上下動に
より、フィラメントの位置を調整することができる。

４つのループとフィラメントの中間部でロッド１８３に
つながる３つの接続部によりフィラメントをより持続さ
せることができる。

導体１８６（好ましくはグラファイト）で形成する開口
は、フィラメントから隔置されており、ねじ付コネクタ
１８７によって支持体１１２に取付けられる。開口は狭
く延長された開口であり、適切な初期の軌道を有するフ
ィラメント５２からの電子がレペラー３０によって制限
された領域内にその開口を通って出されるようにする。

導体１８６は、接地されているのでフィラメントからレ
ペラー３０により制限された領域内に電子を加速する電
極として働く。

プレート１１０上の２つの端子１９０，１９２はフィラ
メントを励起する電源５４に接続されている。

これらの端子はほぼ接地下２７５ボルトであるので、プ
レート１１０を通る導管１８０を供給するブロック１９
４が端子１９０．１９２からプレート１１０を絶縁する
。

端子１９０．１９２用のカバー１９６は、接地されたプ
レート１１０に取付けられる。カバー１９６は電源５４
からフィラメントに連結される励起電位を与えている間
にイオン注入装置の近（に人が不注意に接触することを
防ぐようになっている。

付加端子（図示略）はプレート１１０を通る−　３００
ボルトの信号を絶縁導体に送り、この導体はコネクタ２
００によりレペラーの円弧部に連結した露出端部を有す
る。これにより、レペラー３０を接地電位より下の一３
００ボルトに維持し、フィラメント５２からリベラーに
より制限された領域を通過する高エネルギーの電子に衝
撃を与えるようにする。

その時、接地されたグリッド５０は偏向した電子を引き
寄せ、ガス分子を望ましく分は与えるために電子をイオ
ンビームの領域を通って加速させ電子を中性化させる。

フィラメント５２間の電源電位と電極４２に関してフィ
ラメントの空間を調整することによって、中性化領域に
入る電子流を調整することができる。

（発明の効果） 本発明は、上述した構成から明らかなように、イオン化
されうるガスを含むイオンビームの中性化領域内に高エ
ネルギーの電子を通過させ、しかもこの電子の通過数を
多くして電子をガス分子と衝突させる開会を増加するた
め、レペラーで電子を偏向させ中性化領域に戻すととも
にグリッドにより電子を再加速させるようにしたのでビ
ームによってトラップされる低エネルギーの２次電子を
生じさせることができ、ウェハへのイオンビームのチャ
ージ量を均一化して、ウェハに損傷を与えることなくイ
オンビームの注入を制御できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はビーム中性器を通過する本発明のイオンビーム
装置の概略構成図、 第２図は本発明に従って構成されたビーム中性器の実施
例を示す部分断面図、 第３図は第２図の３−３線に沿って見た端部正面図、 第４図は第２図におけるビーム入口を示す端部正面図。 第５図は第４図の５−５線に沿って見た断面図、 第６図はビーム中性器を通る電子を偏向する４つのレベ
ラ一部分の１つを示す平面図、第７図は第６図のレペラ
一部分の断面図、第８図は第６図のレペラーにより偏向
された電子を加速するグリッドのハブ部分を拡大して示
す平面図、 第９図は第８図に描かれたハブ部分の正面図、 第１０図はイオンビーム通路におレプる境界の一部を定
める取付板に取付けられた中性器の支持体を示す斜視図
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）正にチャージされたイオンビーム（１４）を供給
   し、ワークに当てるための通路に沿って前記イオンビー
   ムを指向させるイオン源 （１２）と、 ワークのイオンビームのチャージ量を制御 する装置と、を含むイオンビーム注入装置において、 （ａ）前記イオンビームが横断するビーム中性化領域を
   通る高エネルギーの電子を指向さ せるソース手段（３８）と、 （ｂ）前記イオンビームのチャージを減ずるようにイオ
   ンビームによってトラップされる 低エネルギーの２次電子を与えるために前 記高エネルギーの電子を衝突させるビーム 中性化領域内にイオン化されうるガスを供 給する手段と、 （ｃ）前記ビーム中性化領域を貫通する高エネルギーの
   電子を再び中性化領域へと戻すよ うに偏向するレペラー手段（３０）と、 （ｄ）前記レペラー手段で偏向されビーム中性化領域に
   戻る電子を加速するグリッド手段 （５０）と、 を含んでいることを特徴とするイオンビーム注入装置。 （２）レペラー手段がビームの中性化領域を制限する導
   電性の延長したシリンダからなり、前記シリンダは入口
   開口（１９）と出口開口 （２０）を前記シリンダの両端に有し、前記イオンビー
   ムがこのシリンダを通過するようにさせたことを特徴と
   する請求項１記載の装 置。 （３）ソース手段がフィラメント線（５２）、該フィラ
   メント線を励起する電源（５４）、ビーム中性化領域に
   フィラメント線によつて放射された電子を加速するため
   の電極と、フィラメント線に対して電極をバイアスさせ
   る電源（４４）とを含んでいることを特徴とする請求項
   １記載の装置。 （４）グリッド手段が前記レペラー手段の導電性の延長
   したシリンダ内に１つの円筒を形成するワイヤメッシュ
   （１６９）からなるとともに、フィラメント線から出る
   電子を加速する電極と同じ電位に維持されていることを
   特徴とする請求項３記載の装置。 （５）イオンビームの通路に配置されたワークをチャー
   ジするイオンビームの制御方法であって、 （ａ）イオンビームをワーク上に当てるためビーム通路
   に沿ってイオンビームを指向さ せ、 （ｂ）ワーク上にイオンビームを当てる前にイオン化さ
   れうるガスを含むイオンビームが 横断するある空間を通して高エネルギーの 電子（４０）を注入し、その空間内のガス分子をイオン
   化し、イオンビームに引き寄せ るとともにワーク上に作り上げるチャージ 量を減ずるようにビームのチャージを中和 して低エネルギーの２次電子を生じさせ、 （ｃ）前記イオン化されうるガスを含む空間を通過する
   高エネルギーの電子の軌道を変 え、前記空間内の付加したガス分子をイオ ン化するためにイオン化されうるガスを含 む空間内に戻して再指向された電子を加速 する、各工程を含んでいることを特徴とす る方法。 （６）高エネルギーの電子はフィラメント（５２）から
   放射されるとともに加速電極（４２）によって高エネル
   ギーに加速されることを特徴とする請求項５記載の方法
   。 （７）（ａ）正にチャージされたイオンビーム（１４）
   を生じさせ、ワークに当てるための通路に沿って前記イ
   オンビームを指向させる ソース（１２）と、 （ｂ）イオンビーム内にワークを位置づけるウェハ位置
   手段と、 （ｃ）前記イオンビームが横断するビームの中性化領域
   を通って高エネルギーの電子を指 向させるためイオンビームの経路に沿って 位置づけられた電子発生手段（３８）と、 （ｄ）前記イオンビームの正味チャージを減ずるために
   イオンビームによってトラップさ れる低エネルギーの２次電子を与えるため に前記高エネルギーの電子を衝突させる ビームの中性化領域にイオン化されうるガ ス分子を供給する手段と、 （ｅ）前記ガス分子と衝突することなく前記ビームの中
   性化領域を貫通する高エネル ギーの電子を偏向して前記ビームの中性化 領域に戻すレペラー手段と、 （ｆ）前記レペラー手段で偏向され、ビーム中性化領域
   に戻る電子を加速するグリッド手 段（５０）と、 （ｇ）グリッド手段より下の電位で前記レペラー手段を
   バイアスする電源手段（５４） と、 からなるイオンビーム注入装置。 （８）レペラー手段が円板（１４０、１４２）を形成す
   る環状開口により入口と出口で閉じた金属シリンダでな
   ることを特徴とする請求項７記載の装置。 （９）グリッド手段が前記シリンダの内側に支持され、
   前記レペラー手段の入口と出口に同軸となったワイヤメ
   ッシュの入口（１６０）と出口（１６２）を有するタン
   タル線のメッシュ（１６８）からなることを特徴とする
   請求項８記載の装置。 （１０）電子発生手段が、フィラメント線（５２）、該
   フィラメントを励起する調整可能な低電圧源（５４）、
   フィラメントからの電子を加速する金属電極（４２）、
   および前記フィラメントからの電子を加速させるととも
   に、電極下のフィラメントをバイアスする電源（４４）
   とからなることを特徴とする請求項７記載の装 置。