JPS62254352A - イオン打込み装置 - 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、イオン打込み技術、特に半導体装置の製造に
おけるウェハ処理工程での不純物の導入に適用して有効
な技術に関する。

［従来の技術］ イオン打込みによる半導体ウェハへの不純物の導入につ
いては、株式会社工業調査会、昭和５９年１１月２０日
発行、「電子材料Ｊ　１９８４年別冊、Ｐ６２〜Ｐ６６
に記載されている。

その概要は、質量分析部などを通過して選択された目的
の物質のイオンを所定の速度に加速し、所定の真空度に
排気された処理室内に位置される半導体ウェハに衝突さ
せることにより、ａｍの不純物が正確に半導体ウェハの
所定の部位に導入されるようにしたものである。

〔発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記のような、従来のイオン打込み装置
では、処理室内を排気する際に舞い上がる塵埃や、処理
室内部の機械的な駆動部などから発生される金属粉など
が、処理室内を浮遊する間にイオンビームから電荷を得
て正に帯電した状態で半導体ウェハの表面に付着し、半
導体ウェハに付着する異物の増加の原因となっているこ
とを本発明者は見いだした。

このことは、半導体集積回路を構成するパターンの微細
化に伴い許容される異物の寸法や数量などが低下しつつ
あることを考慮すれば重要な問題となる。

本発明の目的は、試料に付着する異物を低減させること
が可能なイオン打込み技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろ
う。

〔問題点を解決するための手段］ 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、次の通りである。

すなわち、所定の物質のイオンビームを試料に衝突させ
ることにより、試料に物質を打ち込むイオン打込み装置
で、試料が載置される試料台または試料台に保持される
試料の前面部近傍に電場または磁場を形成する電場形成
手段または磁場形成手段を設けたものである。

［作用］ 上記した手段によれば、たとえば、試料が位置される処
理室内を浮遊し、イオンビームがら電荷を得て正に帯電
した状態で試料に接近する塵埃などの異物が、試料が載
置される試料台または試料台に保持される試料の前面部
近傍に形成される電場または磁場によって、試料表面に
到達することが阻止され、試料に付着する異物を低減さ
せることができる。

［実施例１］ 第１図は、本発明の一実施例であるイオン打込み装置の
要部を示す説明図である。

試料台ｌには、たとえば、半導体ウェハなどの試料２が
着脱自在に固定されており、図示しないイオン源および
引出し加速部、さらには質量分析部など経て形成される
所定の物質のイオンビーム３が試料２の表面にほぼ垂直
に入射され、前記質量分析部の後段に設けられた図示し
ない走査部などによって試料２におけるイオンビーム３
の入射領域が制御されるように構成されている。

前記の図示しない走査部の後段におけるイオンビーム３
の径路には、中央部に透孔４ａが形成されたビームゲー
ト４が設けられ、イオンビーム３の径路を横断する方向
に変位されることにより、該イオンビーム３の試料２に
対する入射および遮断が適宜制御される構造とされてい
る。

ビームゲート４の前後には、筒状の二次電子捕捉電極５
および二次電子捕捉電極６が配設されている。

ビームゲート４の前段に設けられた二次電子捕捉電極５
には、直流電源７から所定の値の負電位が与えられてお
り、ビームゲート４がイオンビーム３を遮断する際など
に該ビームゲート４から発生される二次電子が捕捉され
るとともに、二次電子捕捉電極６は、イオンビーム３が
入射される際に試料２から発生される二次電子などを捕
捉するものである。

さらに、二次電子捕捉電極５および６、さらにはビーム
ゲート４などは、電流計８を介して接地されており、該
電流計８によって検出される電流値から、単位時間当た
りに試料２にイオンビーム３として入射される所定の物
質の量が把握される構造とされている。

また、試料台１およびビームゲート４さらには二次電子
捕捉電極５および６などは、所定の真空度に排気された
図示しない処理室内に収容されており、試料２に対する
イオンビーム３の入射径路が所定の真空度に保持される
ように構成されている。

この場合、二次電子捕捉電極６と試料台１との間におい
て、試料２の近傍には、該試料２に入射されるイオンビ
ーム３を囲繞する筒状の導体で構成され、可変直流電源
９から所望の正電圧が印加される電場形成手段１０が設
けられており、たとえば、ビームゲート４の作動時に発
生される金属粉や処理室内の排気時に散乱される塵埃な
どからなり、処理室内を浮遊する間にイオンビーム４か
ら電荷を得て正に帯電した状態で試料２に接近する異物
などが、正電位の前記電場形成手段１０から斥力を受け
、試料２の表面に到達することが阻止されるように構成
されている。

以下、本実施例の作用について説明する。

まず、半導体ウェハなどの試料２が保持される試料台１
などが収容される図示しない処理室の内部が所定の真空
度に排気される。

その後、図示しないイオン源および引出し加速部、さら
には質量分析部などによって所定の物質のイオンビーム
３が形成され、図示しない走査部、さらには、二次電子
捕捉電極５．ビームゲート４の透孔４ａ、二次電子捕捉
電極６．および電場形成手段ＩＯを順次通過して試料２
の所定の領域に入射される。

そして、二次電子捕捉電極５および６、さらには電場形
成手段１０などに接続された電流計８によって観測され
る電流値に基づいて、所定の時間イオンビーム３を試料
２の所定の領域に入射させた後、ビームゲート４を移動
させてイオンビーム３を遮断することにより、イオンビ
ーム３を構成する所定の物質が所定の濃度で試料２の所
定の領域に導入される。

ここで、図示しない処理室内の排気時に飛散される塵埃
やビームゲート４の作動時に発生される金属粉などがイ
オンビーム３から電荷を得て正に帯電し、二次電子捕捉
電極５および６などの作用によって試料２の方向に移動
され、異物となって試料２の表面に付着する場合がある
が、本実施例では、可変直流電源９から、たとえばイオ
ンビーム３の加速電圧に応じた所望の値の正電圧が印加
される電場形成手段１０が、試料２の前面に設けられて
いるため、試料２に接近する正に帯電した異物などが電
場形成手段１０から斥力を受けて排除され、試料２の表
面に到達することが確実に阻止される。

この結果、試料２の表面に付着する異物が低減される。

このように、本実施例においては、以下の効果を得るこ
とができる。

（１）、試料２の前面近傍に、該試料２に入射されるイ
オンビーム３を囲繞する筒状の導体で構成され、可変直
流型ａ１９から所望の正電圧が印加される電場形成手段
ｌＯが設けられているため、たとえば、ビームゲート４
の作動時に発生される金属粉や処理室内の排気時に散乱
される塵埃などからなり、処理室内を浮遊する間にイオ
ンビーム４から電荷を得て正に帯電した状態で試料２に
接近する異物などが、正電位の前記電場形成手段１０か
ら斥力を受け、試料２の表面に到達することが確実に阻
止され、試料２の表面に付着する異物が低減される。

試料２に付着した異物に起因する、半導体ウェハに形成
される半導体素子の不良の発生が低減され、半導体装置
の製造における歩留りが向上される。

［実施例２］ 第２図は、本発明の他の実施例であるイオン打込み装置
の要部を示す説明図である。

本実施例２においては、試料台ｌに保持された半導体ウ
ェハなどの試料２の前面近傍に、該試料２の平面にほぼ
平行な方向に対向され、互いに極性の異なる磁極１１ａ
および磁極１１ｂで構成される磁場形成手段１１が配設
され、試料２の平面にほぼ平行な方向に所望の強度の磁
場が形成され、さらに、試料台ｌには、直流電源１２か
ら所定の値の正電位が与えられているところが前記実施
例１の場合と異なるものである。

すなわち、ビームゲート４の作動時に発生される金属粉
や処理室内の排気時に散乱される塵埃などからなり、処
理室内を浮遊する間にイオンビーム４から電荷を得て正
に帯電した状態で試料２に接近する異物などは、試料２
の前面近傍に、磁場形成手段１１によって形成される磁
場によって確実に排除され、さらに正電位の試料台１か
ら斥力を受け、試料２の表面に到達することが確実に阻
止されるものである。

このように、本実施例２においては、以下の効果を得る
ことができる。

（ｌ）、試料台ｌに保持された半導体ウェハなどの試料
２の前面近傍に、該試料２の平面にほぼ平行な方向に対
向され、互いに極性の異なる磁ｆｆ１ｌｌａおよび磁極
１１ｂで構成される磁場形成手段１１が配設され、試料
２の平面にほぼ平行な方向に所望の強度の磁場が形成さ
れるとともに、試料台１には、直流電源１２から所定の
値の正電位が与えられているため、ビームゲート４の作
動時に発生される金属粉や処理室内の排気時に散乱され
る塵埃などからなり、処理室内を浮遊する間にイオンビ
ーム４から電荷を得て正に帯電した状態で、試料２に接
近する異物などが、試料２の前面近傍に、磁場形成手段
１１によって形成される磁場によって排除され、さらに
正電位の試料台ｌから斥力を受け、試料２０表面に到達
することが確実に阻止される結果、試料２の表面に付着
する異物が低減される。

（２）、前記＋１１の結果、たとえば半導体ウェハなど
の試料２に付着した異物に起因する、半導体ウェハに形
成される半導体素子の不良の発生が低減され、半導体装
置の製造における歩留りが向上される。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。たとえば、電場形成手段
と磁場形成手段とを組み合わせた構造としてもよい。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である半導体装置の製造に
おけるウェハ処理での不純物の導入に適用した場合につ
いて説明したが、それに限定されるものではなく、試料
表面の清浄度を維持した状態でイオンビームを照射する
ことが必要とされる技術に広く適用できる。

［発明の効果］ 本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。

すなわち、所定の物質のイオンビームを試料に衝突させ
ることにより、該試料に前記物質を打ち込むイオン打込
み装置で、前記試料が載置される試料台または該試料台
に保持される試料の前面部近傍に電場または磁場を形成
する電場形成手段または磁場形成手段が設けられている
ため、たとえば、試料が位置される処理室内を浮遊し、
イオンビームから電荷を得て正に帯電した状態で試料に
接近する塵埃などの異物が、試料が載置される試料台ま
たは試料台に保持される試料の前面部近傍に形成される
電場または磁場によって、試料表面に到達することが阻
止され、試料に付着する異物を低減させることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例であるイオン打込み装置の
要部を示す説明図、 第２図は、本発明の他の実施例であるイオン打込み装置
の要部を示す説明図である。 １・・・試料台、２・・・試料、３・・・イオンビーム
、４・・・ビームゲート、４ａ・・・透孔、５，６・・
・二次電子捕捉電極、７・・・直流電源、８・・・電流
計、９・・・可変直流電源、ｌＯ・・・電場形成手段、
１１・・・磁場形成手段、ｌｌａ、ｌｌｂ・・・磁極、
１２・・・直流電源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定の物質のイオンビームを試料に衝突させること
   により、該試料に前記物質を打ち込むイオン打込み装置
   であって、前記試料が載置される試料台または該試料台
   に保持される試料の前面部近傍に電場または磁場を形成
   する電場形成手段または磁場形成手段が設けられている
   ことを特徴とするイオン打込み装置。 ２、前記電場形成手段が、前記試料に対するイオンビー
   ムの入射径路を囲繞するとともに、印加される正電位の
   値が可変な筒状の導体であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のイオン打込み装置。 ３、前記磁場形成手段が、前記試料の前面部近傍に該試
   料の表面に平行な方向に対向され、互いに極性の異なる
   磁極であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のイオン打込み装置。 ４、前記試料または該試料を保持する試料台に正電位が
   与えられていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のイオン打込み装置。 ５、前記試料が半導体ウェハであることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のイオン打込み装置。