JP2003115276A - イオンビーム照射装置 - Google Patents
イオンビーム照射装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 イオンビーム照射に伴う正帯電だけでなく、
プラズマ発生装置から放出するプラズマ中の電子による
基板表面の負帯電をも小さく抑制する。 【解決手段】 このイオンビーム照射装置は、基板４を
保持するホルダ６の上流側に設けられていて、プラズマ
１８を発生させてそれをイオンビーム２の経路に供給し
て、イオンビーム照射に伴う基板表面の帯電を抑制する
プラズマ発生装置１０を備えている。更に、プラズマ発
生装置１０とホルダ６との間に設けられていて、少なく
ともイオンビーム２の経路を挟んで相対向する２面を有
する分離電極３４と、この分離電極３４に負の分離電圧
ＶS を印加する直流の分離電源３６とを備えている。
プラズマ発生装置から放出するプラズマ中の電子による
基板表面の負帯電をも小さく抑制する。 【解決手段】 このイオンビーム照射装置は、基板４を
保持するホルダ６の上流側に設けられていて、プラズマ
１８を発生させてそれをイオンビーム２の経路に供給し
て、イオンビーム照射に伴う基板表面の帯電を抑制する
プラズマ発生装置１０を備えている。更に、プラズマ発
生装置１０とホルダ６との間に設けられていて、少なく
ともイオンビーム２の経路を挟んで相対向する２面を有
する分離電極３４と、この分離電極３４に負の分離電圧
ＶS を印加する直流の分離電源３６とを備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、基板にイオンビ
ームを照射してイオン注入等の処理を施すイオンビーム
照射装置に関し、より具体的には、イオンビーム照射に
伴う基板表面の帯電（チャージアップ）を抑制する手段
の改良に関する。
ームを照射してイオン注入等の処理を施すイオンビーム
照射装置に関し、より具体的には、イオンビーム照射に
伴う基板表面の帯電（チャージアップ）を抑制する手段
の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５に、従来のイオンビーム照射装置の
一例を側方から見て示す。このイオンビーム照射装置
は、図示しないイオン源から引き出され、かつ必要に応
じて質量分離、加速等の行われたスポット状のイオンビ
ーム２を、電界または磁界によってＸ方向（例えば水平
方向。以下同じ）に往復走査しながら、ホルダ６に保持
された基板（例えば半導体基板）４に照射して、当該基
板４にイオン注入等の処理を施すよう構成されている。
一例を側方から見て示す。このイオンビーム照射装置
は、図示しないイオン源から引き出され、かつ必要に応
じて質量分離、加速等の行われたスポット状のイオンビ
ーム２を、電界または磁界によってＸ方向（例えば水平
方向。以下同じ）に往復走査しながら、ホルダ６に保持
された基板（例えば半導体基板）４に照射して、当該基
板４にイオン注入等の処理を施すよう構成されている。
【０００３】基板４およびホルダ６は、ホルダ駆動装置
８によって、前記Ｘ方向と実質的に直交するＹ方向（例
えば垂直方向。以下同じ）に機械的に往復走査される。
これと、イオンビーム２の前記走査との協働（ハイブリ
ッドスキャン）によって、基板４の全面に均一にイオン
ビーム照射が行われるようにしている。
８によって、前記Ｘ方向と実質的に直交するＹ方向（例
えば垂直方向。以下同じ）に機械的に往復走査される。
これと、イオンビーム２の前記走査との協働（ハイブリ
ッドスキャン）によって、基板４の全面に均一にイオン
ビーム照射が行われるようにしている。
【０００４】上記基板４およびホルダ６の上流側近傍に
は、プラズマ１８を発生させてそれをイオンビーム２の
経路に供給して、イオンビーム２の照射に伴う基板４の
表面の帯電を抑制するプラズマ発生装置１０が設けられ
ている。
は、プラズマ１８を発生させてそれをイオンビーム２の
経路に供給して、イオンビーム２の照射に伴う基板４の
表面の帯電を抑制するプラズマ発生装置１０が設けられ
ている。
【０００５】このプラズマ発生装置１０は、プラズマ生
成容器１２内に導入されたガスを、熱電子放出用のフィ
ラメント１４と陽極兼用のプラズマ生成容器１２との間
のアーク放電によって電離させてプラズマ１８を生成
し、それをプラズマ放出孔１３から放出するものであ
る。プラズマ生成容器１２の周囲には、プラズマ１８の
生成、維持および導出用の磁界を発生させる磁気コイル
１６が設けられている。
成容器１２内に導入されたガスを、熱電子放出用のフィ
ラメント１４と陽極兼用のプラズマ生成容器１２との間
のアーク放電によって電離させてプラズマ１８を生成
し、それをプラズマ放出孔１３から放出するものであ
る。プラズマ生成容器１２の周囲には、プラズマ１８の
生成、維持および導出用の磁界を発生させる磁気コイル
１６が設けられている。
【０００６】フィラメント１４は、直流のフィラメント
電源２０によって加熱される。フィラメント１４とプラ
ズマ生成容器１２との間には、直流のアーク電源２２か
らアーク放電用のアーク電圧ＶA （例えば１０Ｖ〜１５
Ｖ程度）が印加される。プラズマ発生装置１０からプラ
ズマ１８を放出することに伴って流れる電流は、電流計
２４によって計測される。
電源２０によって加熱される。フィラメント１４とプラ
ズマ生成容器１２との間には、直流のアーク電源２２か
らアーク放電用のアーク電圧ＶA （例えば１０Ｖ〜１５
Ｖ程度）が印加される。プラズマ発生装置１０からプラ
ズマ１８を放出することに伴って流れる電流は、電流計
２４によって計測される。
【０００７】基板４にイオンビーム２を照射すると、そ
のままでは、イオンビーム２を構成するイオンの正電荷
によって、基板４の表面が正に帯電する。特に、当該表
面が絶縁物の場合は帯電しやすい。これに対して、イオ
ンビーム照射の際に上記のようにしてイオンビーム２の
経路にプラズマ１８を供給すると、プラズマ１８中の電
子はイオンビーム２中にその電位（ビームポテンシャ
ル）によって取り込まれて、イオンビーム２と共に基板
４に到達してイオンの正電荷を中和するので、イオンビ
ーム照射に伴う基板表面の正帯電を抑制することができ
る。
のままでは、イオンビーム２を構成するイオンの正電荷
によって、基板４の表面が正に帯電する。特に、当該表
面が絶縁物の場合は帯電しやすい。これに対して、イオ
ンビーム照射の際に上記のようにしてイオンビーム２の
経路にプラズマ１８を供給すると、プラズマ１８中の電
子はイオンビーム２中にその電位（ビームポテンシャ
ル）によって取り込まれて、イオンビーム２と共に基板
４に到達してイオンの正電荷を中和するので、イオンビ
ーム照射に伴う基板表面の正帯電を抑制することができ
る。
【０００８】なお、この例のように、プラズマ発生装置
１０のプラズマ放出孔１３の周りおよびイオンビーム２
の経路を挟んで相対向する部分に、直流のリフレクタ電
源３０から負のリフレクタ電圧ＶR （例えば−５Ｖ程
度）が印加されるリフレクタ電極２８を設ける場合があ
る。このリフレクタ電極２８は、イオンビーム２の経路
を挟んで相対向する２枚の電極であるが、イオンビーム
２の経路を囲む筒状の電極でも良い。このリフレクタ電
極２８は、プラズマ発生装置１０から放出されたプラズ
マ１８中の電子の内で、リフレクタ電圧ＶR に相当する
エネルギーよりも小さいエネルギーの電子はイオンビー
ム２の経路側へ押し戻して前記中和に利用し、それより
も大きいエネルギーの電子はリフレクタ電極２８に衝突
させて吸収するというフィルタのような作用をする。
１０のプラズマ放出孔１３の周りおよびイオンビーム２
の経路を挟んで相対向する部分に、直流のリフレクタ電
源３０から負のリフレクタ電圧ＶR （例えば−５Ｖ程
度）が印加されるリフレクタ電極２８を設ける場合があ
る。このリフレクタ電極２８は、イオンビーム２の経路
を挟んで相対向する２枚の電極であるが、イオンビーム
２の経路を囲む筒状の電極でも良い。このリフレクタ電
極２８は、プラズマ発生装置１０から放出されたプラズ
マ１８中の電子の内で、リフレクタ電圧ＶR に相当する
エネルギーよりも小さいエネルギーの電子はイオンビー
ム２の経路側へ押し戻して前記中和に利用し、それより
も大きいエネルギーの電子はリフレクタ電極２８に衝突
させて吸収するというフィルタのような作用をする。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】基板４に、上記プラズ
マ１８中の電子が、イオンビーム２による正電荷よりも
過剰に供給されると、基板４の表面は、当該電子のエネ
ルギーに相当する電圧まで負に帯電することになる。
マ１８中の電子が、イオンビーム２による正電荷よりも
過剰に供給されると、基板４の表面は、当該電子のエネ
ルギーに相当する電圧まで負に帯電することになる。
【００１０】上記プラズマ発生装置１０から放出される
プラズマ１８中の電子には、アーク電圧ＶA に相当する
エネルギーを有する電子が多く含まれており、上記プラ
ズマ１８中の電子のエネルギーは、一般的には当該アー
ク電圧ＶA （これは前述したように例えば１０Ｖ〜１５
Ｖ程度）で代表される。
プラズマ１８中の電子には、アーク電圧ＶA に相当する
エネルギーを有する電子が多く含まれており、上記プラ
ズマ１８中の電子のエネルギーは、一般的には当該アー
ク電圧ＶA （これは前述したように例えば１０Ｖ〜１５
Ｖ程度）で代表される。
【００１１】従来は、基板４の表面に形成されている半
導体デバイスの絶縁耐圧は２０Ｖ以上あり、上記プラズ
マ１８中の電子のエネルギーよりもこの絶縁耐圧の方が
高かったので、プラズマ１８をイオンビーム２の経路や
基板４の近傍に十分に供給して電子を十分に供給するこ
とで、基板４のチャージアップを抑制するという目的を
達成することができていた。
導体デバイスの絶縁耐圧は２０Ｖ以上あり、上記プラズ
マ１８中の電子のエネルギーよりもこの絶縁耐圧の方が
高かったので、プラズマ１８をイオンビーム２の経路や
基板４の近傍に十分に供給して電子を十分に供給するこ
とで、基板４のチャージアップを抑制するという目的を
達成することができていた。
【００１２】ところが、近年は、基板４の表面に形成さ
れている半導体デバイスの微細化が進んでいて、当該デ
バイスの絶縁耐圧は１０Ｖ以下になってきており、プラ
ズマ１８中の電子による基板表面の負帯電によってデバ
イスが破壊されるという問題が生じるようになってき
た。
れている半導体デバイスの微細化が進んでいて、当該デ
バイスの絶縁耐圧は１０Ｖ以下になってきており、プラ
ズマ１８中の電子による基板表面の負帯電によってデバ
イスが破壊されるという問題が生じるようになってき
た。
【００１３】上記のようなフィルタ作用を有するリフレ
クタ電極２８を設けていても、上記のような従来のイオ
ンビーム照射装置では、プラズマ発生装置１０から放出
するプラズマ１８中の電子による基板表面の負帯電を小
さく抑制することはできなかった。
クタ電極２８を設けていても、上記のような従来のイオ
ンビーム照射装置では、プラズマ発生装置１０から放出
するプラズマ１８中の電子による基板表面の負帯電を小
さく抑制することはできなかった。
【００１４】そこでこの発明は、イオンビーム照射に伴
う正帯電だけでなく、プラズマ発生装置から放出するプ
ラズマ中の電子による基板表面の負帯電をも小さく抑制
することができるイオンビーム照射装置を提供すること
を主たる目的とする。
う正帯電だけでなく、プラズマ発生装置から放出するプ
ラズマ中の電子による基板表面の負帯電をも小さく抑制
することができるイオンビーム照射装置を提供すること
を主たる目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】従来のイオンビーム照射
装置において、基板表面の負帯電が大きい原因を検討し
た結果、従来のイオンビーム照射装置では、プラズマ発
生装置１０から放出したプラズマ１８が基板４の近傍に
まで達して（拡散して）いて、その辺りのプラズマ１８
から電子が基板４に直接入射しており、しかもこの入射
電子にはエネルギーの大きな電子も多く含まれており、
この電子によって基板表面の負帯電が大きくなっていた
ことが分かった。
装置において、基板表面の負帯電が大きい原因を検討し
た結果、従来のイオンビーム照射装置では、プラズマ発
生装置１０から放出したプラズマ１８が基板４の近傍に
まで達して（拡散して）いて、その辺りのプラズマ１８
から電子が基板４に直接入射しており、しかもこの入射
電子にはエネルギーの大きな電子も多く含まれており、
この電子によって基板表面の負帯電が大きくなっていた
ことが分かった。
【００１６】そこでこの発明では、前記プラズマ発生装
置とホルダとの間に設けられていて、少なくともイオン
ビームの経路を挟んで相対向する２面を有する分離電極
と、この分離電極に負の分離電圧を印加する直流の分離
電源とを設けた（請求項１）。
置とホルダとの間に設けられていて、少なくともイオン
ビームの経路を挟んで相対向する２面を有する分離電極
と、この分離電極に負の分離電圧を印加する直流の分離
電源とを設けた（請求項１）。
【００１７】このような負の分離電圧が印加される分離
電極を設けると、プラズマ発生装置から放出したプラズ
マは、分離電極の負電圧によって、ホルダとは反対側の
イオンビーム上流側へ押しやられて、基板に近づけなく
なる。即ち、基板から離されることになる。より具体的
には、当該プラズマ中の電子は分離電極の負電圧によっ
て上流側へ押しやられ、それに引きずられてプラズマ中
のイオンも上流側へと押しやられるので、全体として、
プラズマは上流側へ押しやられて、基板から遠ざかるこ
とになる。その結果、当該プラズマから電子が基板に直
接入射することを防止することができるので、電子の供
給過剰や高エネルギー電子の入射を防いで、基板表面の
負帯電を小さく抑制することができる。
電極を設けると、プラズマ発生装置から放出したプラズ
マは、分離電極の負電圧によって、ホルダとは反対側の
イオンビーム上流側へ押しやられて、基板に近づけなく
なる。即ち、基板から離されることになる。より具体的
には、当該プラズマ中の電子は分離電極の負電圧によっ
て上流側へ押しやられ、それに引きずられてプラズマ中
のイオンも上流側へと押しやられるので、全体として、
プラズマは上流側へ押しやられて、基板から遠ざかるこ
とになる。その結果、当該プラズマから電子が基板に直
接入射することを防止することができるので、電子の供
給過剰や高エネルギー電子の入射を防いで、基板表面の
負帯電を小さく抑制することができる。
【００１８】一方、上記のようにしてプラズマが上流側
へ押しやられても、イオンビームが当該プラズマ領域を
通過することによって、プラズマ中の電子はイオンビー
ム中にそのビームポテンシャルによって取り込まれてイ
オンビームと共に基板に到達してイオンの正電荷を中和
することができるので、イオンビーム照射に伴う基板表
面の正帯電をも小さく抑制することができる。基板表面
の電荷が中和されて帯電電圧が０に近づくと、ビームポ
テンシャルも０に近づき、イオンビーム中への前記プラ
ズマからの電子の取り込みは自動的に止まるので、ちょ
うど良く中和することができる。
へ押しやられても、イオンビームが当該プラズマ領域を
通過することによって、プラズマ中の電子はイオンビー
ム中にそのビームポテンシャルによって取り込まれてイ
オンビームと共に基板に到達してイオンの正電荷を中和
することができるので、イオンビーム照射に伴う基板表
面の正帯電をも小さく抑制することができる。基板表面
の電荷が中和されて帯電電圧が０に近づくと、ビームポ
テンシャルも０に近づき、イオンビーム中への前記プラ
ズマからの電子の取り込みは自動的に止まるので、ちょ
うど良く中和することができる。
【００１９】前記分離電極および分離電源の代わりに、
前記プラズマ発生装置とホルダとの間に設けられてい
て、少なくともイオンビームの経路を挟んで相対向する
２面を有していて、少なくとも表面が絶縁物から成る分
離体を設けても良い（請求項２）。
前記プラズマ発生装置とホルダとの間に設けられてい
て、少なくともイオンビームの経路を挟んで相対向する
２面を有していて、少なくとも表面が絶縁物から成る分
離体を設けても良い（請求項２）。
【００２０】プラズマ発生装置から放出したプラズマが
上記分離体の近傍に来ると、当該プラズマからの電子お
よびイオンが分離体に入射衝突するけれども、軽くて移
動度の高い電子の方が遙かに多く分離体に入射衝突する
ので、分離体の表面は負に帯電して負電位になる。それ
によって、上記負電圧が印加される分離電極の場合と同
様の作用によって、プラズマを基板から離すことができ
るので、基板表面の負帯電を小さく抑制することができ
る。
上記分離体の近傍に来ると、当該プラズマからの電子お
よびイオンが分離体に入射衝突するけれども、軽くて移
動度の高い電子の方が遙かに多く分離体に入射衝突する
ので、分離体の表面は負に帯電して負電位になる。それ
によって、上記負電圧が印加される分離電極の場合と同
様の作用によって、プラズマを基板から離すことができ
るので、基板表面の負帯電を小さく抑制することができ
る。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１は、この発明に係るイオンビ
ーム照射装置の一例を示す概略側面図である。図５に示
した従来例と同一または相当する部分には同一符号を付
し、以下においては当該従来例との相違点を主に説明す
る。
ーム照射装置の一例を示す概略側面図である。図５に示
した従来例と同一または相当する部分には同一符号を付
し、以下においては当該従来例との相違点を主に説明す
る。
【００２２】このイオンビーム照射装置は、前記イオン
ビーム２の進行方向において、前記プラズマ発生装置１
０とホルダ６との間に設けられていて、少なくともイオ
ンビーム２の経路を前記Ｙ方向において挟んで相対向す
る２面を有する分離電極３４と、この分離電極３４に負
の分離電圧ＶS を印加する直流の分離電源３６とを更に
備えている。
ビーム２の進行方向において、前記プラズマ発生装置１
０とホルダ６との間に設けられていて、少なくともイオ
ンビーム２の経路を前記Ｙ方向において挟んで相対向す
る２面を有する分離電極３４と、この分離電極３４に負
の分離電圧ＶS を印加する直流の分離電源３６とを更に
備えている。
【００２３】分離電極３４は、例えば図２に示す例のよ
うに、Ｘ方向に走査されるイオンビーム２の経路をＹ方
向において挟んで相対向する２枚の平板電極３４ａおよ
び３４ｂで構成されていても良い。この平板電極３４ａ
および３４ｂは、例えば、カーボン製である。両平板電
極３４ａ、３４ｂ間は、例えば支柱３４ｃで支持される
と共に、電気的に同電位に接続されている。
うに、Ｘ方向に走査されるイオンビーム２の経路をＹ方
向において挟んで相対向する２枚の平板電極３４ａおよ
び３４ｂで構成されていても良い。この平板電極３４ａ
および３４ｂは、例えば、カーボン製である。両平板電
極３４ａ、３４ｂ間は、例えば支柱３４ｃで支持される
と共に、電気的に同電位に接続されている。
【００２４】あるいは分離電極３４は、例えば図３に示
す例のように、イオンビーム２の経路を囲む筒状（より
具体的には四角筒状）のものでも良い。この分離電極３
４も、例えばカーボン製である。
す例のように、イオンビーム２の経路を囲む筒状（より
具体的には四角筒状）のものでも良い。この分離電極３
４も、例えばカーボン製である。
【００２５】この発明において、前記リフレクタ電極２
８およびリフレクタ電源３０を設けることは、好ましい
けれども必須ではない。これらを設けない場合は、上記
分離電極３４に印加する分離電圧ＶS は適当な（例えば
−５Ｖ〜−１０Ｖ程度の）負であれば良い。リフレクタ
電極２８およびリフレクタ電源３０を設ける場合は、分
離電圧ＶS はリフレクタ電圧ＶR よりも負電圧にする。
そうしないと、分離電極３４によってプラズマ１８を上
流側へ押しやる作用が、リフレクタ電極２８によって妨
げられるからである。例えば、リフレクタ電圧ＶR が前
述したように−５Ｖ程度の場合は、分離電圧ＶS は例え
ば−７Ｖ〜−１０Ｖ程度にすれば良い。
８およびリフレクタ電源３０を設けることは、好ましい
けれども必須ではない。これらを設けない場合は、上記
分離電極３４に印加する分離電圧ＶS は適当な（例えば
−５Ｖ〜−１０Ｖ程度の）負であれば良い。リフレクタ
電極２８およびリフレクタ電源３０を設ける場合は、分
離電圧ＶS はリフレクタ電圧ＶR よりも負電圧にする。
そうしないと、分離電極３４によってプラズマ１８を上
流側へ押しやる作用が、リフレクタ電極２８によって妨
げられるからである。例えば、リフレクタ電圧ＶR が前
述したように−５Ｖ程度の場合は、分離電圧ＶS は例え
ば−７Ｖ〜−１０Ｖ程度にすれば良い。
【００２６】プラズマ発生装置１０の上流側近傍には
（リフレクタ電極２８を設ける場合はその上流側近傍に
は）、この例のように、接地電位のプラズマガイド電極
３２を設けておくのが好ましい。このプラズマガイド電
極３２は、イオンビーム２の経路を囲む筒状（より具体
的には四角筒状）の電極であるが、イオンビーム２の経
路をＹ方向において挟んで相対向する２枚の電極でも良
い。即ち、前記分離電極３４と同様の構造で良い。この
プラズマガイド電極３２も、例えばカーボン製である。
（リフレクタ電極２８を設ける場合はその上流側近傍に
は）、この例のように、接地電位のプラズマガイド電極
３２を設けておくのが好ましい。このプラズマガイド電
極３２は、イオンビーム２の経路を囲む筒状（より具体
的には四角筒状）の電極であるが、イオンビーム２の経
路をＹ方向において挟んで相対向する２枚の電極でも良
い。即ち、前記分離電極３４と同様の構造で良い。この
プラズマガイド電極３２も、例えばカーボン製である。
【００２７】上記のような負の分離電圧ＶS が印加され
る分離電極３４を設けると、プラズマ発生装置１０から
放出したプラズマ１８は、分離電極３４の負電圧によっ
て、ホルダ６とは反対側のイオンビーム上流側へ押しや
られて、基板４に近づけなくなる。即ち、基板４から離
されることになる。より具体的には、当該プラズマ１８
中の電子は分離電極３４の負電圧によって上流側へ押し
やられ、それに引きずられてプラズマ１８中のイオンも
上流側へと押しやられるので、全体として、プラズマ１
８は上流側へ押しやられて、図示例のように基板４から
遠ざかることになる。その結果、当該プラズマ１８から
電子が基板４に直接入射することを防止することができ
るので、電子の供給過剰や高エネルギー電子の入射を防
いで、基板表面の負帯電を小さく抑制することができ
る。
る分離電極３４を設けると、プラズマ発生装置１０から
放出したプラズマ１８は、分離電極３４の負電圧によっ
て、ホルダ６とは反対側のイオンビーム上流側へ押しや
られて、基板４に近づけなくなる。即ち、基板４から離
されることになる。より具体的には、当該プラズマ１８
中の電子は分離電極３４の負電圧によって上流側へ押し
やられ、それに引きずられてプラズマ１８中のイオンも
上流側へと押しやられるので、全体として、プラズマ１
８は上流側へ押しやられて、図示例のように基板４から
遠ざかることになる。その結果、当該プラズマ１８から
電子が基板４に直接入射することを防止することができ
るので、電子の供給過剰や高エネルギー電子の入射を防
いで、基板表面の負帯電を小さく抑制することができ
る。
【００２８】一方、上記のようにしてプラズマ１８が上
流側へ押しやられても、イオンビーム２が当該プラズマ
領域を通過することによって、プラズマ１８中の電子は
イオンビーム２中にそのビームポテンシャルによって取
り込まれてイオンビーム２と共に基板４に到達してイオ
ンの正電荷を中和することができるので、イオンビーム
照射に伴う基板表面の正帯電をも小さく抑制することが
できる。基板表面の電荷が中和されて帯電電圧が０に近
づくと、ビームポテンシャルも０に近づき、イオンビー
ム２中へのプラズマ１８からの電子の取り込みは自動的
に止まるので、ちょうど良く中和することができる。
流側へ押しやられても、イオンビーム２が当該プラズマ
領域を通過することによって、プラズマ１８中の電子は
イオンビーム２中にそのビームポテンシャルによって取
り込まれてイオンビーム２と共に基板４に到達してイオ
ンの正電荷を中和することができるので、イオンビーム
照射に伴う基板表面の正帯電をも小さく抑制することが
できる。基板表面の電荷が中和されて帯電電圧が０に近
づくと、ビームポテンシャルも０に近づき、イオンビー
ム２中へのプラズマ１８からの電子の取り込みは自動的
に止まるので、ちょうど良く中和することができる。
【００２９】このようにして、このイオンビーム照射装
置によれば、イオンビーム照射に伴う正帯電だけでな
く、プラズマ発生装置１０から放出するプラズマ１８中
の電子による基板表面の負帯電をも小さく抑制すること
ができる。従って、基板４の表面に形成されている半導
体デバイスの微細化にも十分に対応することができる。
即ち、半導体デバイスが微細化しても、イオンビーム照
射中の半導体デバイスの帯電による絶縁破壊を防止し
て、半導体デバイスの生存率の向上ひいては半導体デバ
イス製造の歩留まりの向上を図ることができる。
置によれば、イオンビーム照射に伴う正帯電だけでな
く、プラズマ発生装置１０から放出するプラズマ１８中
の電子による基板表面の負帯電をも小さく抑制すること
ができる。従って、基板４の表面に形成されている半導
体デバイスの微細化にも十分に対応することができる。
即ち、半導体デバイスが微細化しても、イオンビーム照
射中の半導体デバイスの帯電による絶縁破壊を防止し
て、半導体デバイスの生存率の向上ひいては半導体デバ
イス製造の歩留まりの向上を図ることができる。
【００３０】上記接地電位のプラズマガイド電極３２を
更に設けておくと、当該プラズマガイド電極３２は、負
電位のリフレクタ電極２８よりも電位が高い（正側に高
い）ので、プラズマ発生装置１０から放出した電子１８
を当該プラズマガイド電極３２の間に引き寄せる、即ち
基板４から遠ざける働きをする。従って、プラズマ１８
を基板４からより確実に遠ざけることができる。即ち、
分離電極３４からリフレクタ電極２８を経由してプラズ
マガイド電極３２へと電位が０に近づく上り勾配になる
ので、プラズマ１８を上流側へ引き寄せて基板４から離
す作用をより確実なものにすることができる。
更に設けておくと、当該プラズマガイド電極３２は、負
電位のリフレクタ電極２８よりも電位が高い（正側に高
い）ので、プラズマ発生装置１０から放出した電子１８
を当該プラズマガイド電極３２の間に引き寄せる、即ち
基板４から遠ざける働きをする。従って、プラズマ１８
を基板４からより確実に遠ざけることができる。即ち、
分離電極３４からリフレクタ電極２８を経由してプラズ
マガイド電極３２へと電位が０に近づく上り勾配になる
ので、プラズマ１８を上流側へ引き寄せて基板４から離
す作用をより確実なものにすることができる。
【００３１】前記分離電極３４および分離電源３６の代
わりに、図４に示す例のように、プラズマ発生装置１０
とホルダ６との間に設けられていて、少なくともイオン
ビーム２の経路を前記Ｙ方向において挟んで相対向する
２面を有していて、少なくとも表面が絶縁物から成る分
離体３８を設けても良い。
わりに、図４に示す例のように、プラズマ発生装置１０
とホルダ６との間に設けられていて、少なくともイオン
ビーム２の経路を前記Ｙ方向において挟んで相対向する
２面を有していて、少なくとも表面が絶縁物から成る分
離体３８を設けても良い。
【００３２】この分離体３８は、前記分離電極３４の場
合と同様に、Ｘ方向に走査されるイオンビーム２の経路
をＹ方向において挟んで相対向する２枚の平板状のもの
でも良いし、イオンビーム２の経路を囲む筒状（より具
体的には四角筒状）のものでも良い。
合と同様に、Ｘ方向に走査されるイオンビーム２の経路
をＹ方向において挟んで相対向する２枚の平板状のもの
でも良いし、イオンビーム２の経路を囲む筒状（より具
体的には四角筒状）のものでも良い。
【００３３】またこの分離体３８は、絶縁物で構成され
ていても良いし、金属のような導体の表面を絶縁物で覆
った構造のものでも良い。後者の場合、中の導体は接地
しておけば良い。この分離体３８は、例えば、アルミニ
ウムの表面にアルマイト処理を施したものでも良い。ア
ルマイトは、アモルファス状のアルミナであり、絶縁物
である。
ていても良いし、金属のような導体の表面を絶縁物で覆
った構造のものでも良い。後者の場合、中の導体は接地
しておけば良い。この分離体３８は、例えば、アルミニ
ウムの表面にアルマイト処理を施したものでも良い。ア
ルマイトは、アモルファス状のアルミナであり、絶縁物
である。
【００３４】プラズマ発生装置１０から放出したプラズ
マ１８が上記分離体３８の近傍に来ると、当該プラズマ
１８からの電子およびイオンが分離体３８に入射衝突す
るけれども、軽くて移動度の高い電子の方が遙かに多く
分離体３８に入射衝突するので、分離体３８の表面は負
に帯電して負電位になる。それによって、上記負電圧が
印加される分離電極３４の場合と同様の作用によって、
プラズマ１８を基板４から離すことができるので、基板
表面の負帯電を小さく抑制することができる。
マ１８が上記分離体３８の近傍に来ると、当該プラズマ
１８からの電子およびイオンが分離体３８に入射衝突す
るけれども、軽くて移動度の高い電子の方が遙かに多く
分離体３８に入射衝突するので、分離体３８の表面は負
に帯電して負電位になる。それによって、上記負電圧が
印加される分離電極３４の場合と同様の作用によって、
プラズマ１８を基板４から離すことができるので、基板
表面の負帯電を小さく抑制することができる。
【００３５】図１の例と図４の例の特徴を比較すると、
図１の例の場合は、分離電極３４の電位を分離電圧ＶS
によって任意に調整することができるので、プラズマ１
８を基板４から離す作用を高めることが容易であり、従
って基板表面の負帯電を小さく抑制する作用効果は高
い。しかし、基板４の表面にレジスト膜等が設けられて
いる場合、当該基板４へのイオンビーム照射に伴うスパ
ッタによって分離電極３４の表面にレジスト膜成分が付
着して汚れ、それによって分離電極３４の前記作用が低
下する可能性があるので、それを防ぐためには分離電極
３４の清掃を適宜行う必要がある。
図１の例の場合は、分離電極３４の電位を分離電圧ＶS
によって任意に調整することができるので、プラズマ１
８を基板４から離す作用を高めることが容易であり、従
って基板表面の負帯電を小さく抑制する作用効果は高
い。しかし、基板４の表面にレジスト膜等が設けられて
いる場合、当該基板４へのイオンビーム照射に伴うスパ
ッタによって分離電極３４の表面にレジスト膜成分が付
着して汚れ、それによって分離電極３４の前記作用が低
下する可能性があるので、それを防ぐためには分離電極
３４の清掃を適宜行う必要がある。
【００３６】一方、図４の例の場合は、分離体３８の表
面の負電位を任意に調整することはできないので、プラ
ズマ１８を基板４から離して基板表面の負帯電を小さく
抑制する作用効果は、図１の例よりかは小さいけれど
も、基板４へのイオンビーム照射に伴うスパッタによっ
て分離体３８の表面にレジスト膜成分が付着しても、分
離体３８の表面は元々絶縁物であり、その表面にレジス
ト膜成分のような絶縁物が付着しても、分離体３８の前
記作用は殆ど変わらない。従って、分離体３８の清掃を
簡略化することができる。また、分離電源３６のような
電源が不要であるので、構成をより簡素化することがで
きる。
面の負電位を任意に調整することはできないので、プラ
ズマ１８を基板４から離して基板表面の負帯電を小さく
抑制する作用効果は、図１の例よりかは小さいけれど
も、基板４へのイオンビーム照射に伴うスパッタによっ
て分離体３８の表面にレジスト膜成分が付着しても、分
離体３８の表面は元々絶縁物であり、その表面にレジス
ト膜成分のような絶縁物が付着しても、分離体３８の前
記作用は殆ど変わらない。従って、分離体３８の清掃を
簡略化することができる。また、分離電源３６のような
電源が不要であるので、構成をより簡素化することがで
きる。
【００３７】
【実施例】イオンビーム照射時の基板表面の帯電状況を
調べるために、半導体基板の表面に、試験用の半導体素
子を多数形成して成るテストエレメントグループ（TEST
ELEMENT GROUP。略してＴＥＧ）を用い、それを前記基
板４の代わりにホルダ６に取り付けて、それにイオンビ
ーム２を照射すると共にプラズマ発生装置１０から前記
のようにプラズマ１８を供給して、当該ＴＥＧの生存率
（即ち正常に残っている素子の割合）を測定した。ＴＥ
Ｇ構成素子の耐圧は６Ｖである。
調べるために、半導体基板の表面に、試験用の半導体素
子を多数形成して成るテストエレメントグループ（TEST
ELEMENT GROUP。略してＴＥＧ）を用い、それを前記基
板４の代わりにホルダ６に取り付けて、それにイオンビ
ーム２を照射すると共にプラズマ発生装置１０から前記
のようにプラズマ１８を供給して、当該ＴＥＧの生存率
（即ち正常に残っている素子の割合）を測定した。ＴＥ
Ｇ構成素子の耐圧は６Ｖである。
【００３８】このときの条件は、イオンビーム２として
７０ｋｅＶのエネルギーのリン（Ｐ）イオンを用い、そ
のビーム電流を１ｍＡとして、ＴＥＧに注入量５×１０
14／ｃｍ2 でイオン注入を行った。また、プラズマ発生
装置１０からは、プラズマ生成容器１２に導入するキセ
ノンガス流量が０．１ｃｃｍ、アーク電圧ＶA が１４
Ｖ、アーク電流が３．５Ａ、磁気コイル１６によるプラ
ズマ生成容器１２内での磁場が３０ｍＴの条件でプラズ
マ１８を発生させた。前記リフレクタ電圧ＶR は−５Ｖ
とした。
７０ｋｅＶのエネルギーのリン（Ｐ）イオンを用い、そ
のビーム電流を１ｍＡとして、ＴＥＧに注入量５×１０
14／ｃｍ2 でイオン注入を行った。また、プラズマ発生
装置１０からは、プラズマ生成容器１２に導入するキセ
ノンガス流量が０．１ｃｃｍ、アーク電圧ＶA が１４
Ｖ、アーク電流が３．５Ａ、磁気コイル１６によるプラ
ズマ生成容器１２内での磁場が３０ｍＴの条件でプラズ
マ１８を発生させた。前記リフレクタ電圧ＶR は−５Ｖ
とした。
【００３９】上記条件での測定を、図１に示す装置にお
いてカーボン製で２枚構成（図２参照）の分離電極３４
に分離電圧ＶS として−１０Ｖを印加した場合（実施例
１）と、図４に示す装置においてアルマイト表面処理の
２枚構成の分離体３８を用いた場合（実施例２）と、図
５に示す従来の装置に上記プラズマガイド電極３２だけ
を付加した場合（比較例）とで行った。その結果を表１
にまとめて示す。
いてカーボン製で２枚構成（図２参照）の分離電極３４
に分離電圧ＶS として−１０Ｖを印加した場合（実施例
１）と、図４に示す装置においてアルマイト表面処理の
２枚構成の分離体３８を用いた場合（実施例２）と、図
５に示す従来の装置に上記プラズマガイド電極３２だけ
を付加した場合（比較例）とで行った。その結果を表１
にまとめて示す。
【００４０】
【表１】
【００４１】実施例１および実施例２は、比較例に比べ
て、遙かに高い生存率が得られている。また、実施例１
の方が実施例２よりも高い生存率が得られている。これ
は、前述したような理由によるものと考えられる。
て、遙かに高い生存率が得られている。また、実施例１
の方が実施例２よりも高い生存率が得られている。これ
は、前述したような理由によるものと考えられる。
【００４２】
【発明の効果】この発明は、上記のとおり構成されてい
るので、次のような効果を奏する。
るので、次のような効果を奏する。
【００４３】請求項１記載の発明によれば、負の分離電
圧が印加される分離電極によって、プラズマ発生装置か
ら放出したプラズマを上流側へ押しやって基板から離す
ことができるので、当該プラズマから電子が基板に直接
入射することを防止して、電子の供給過剰や高エネルギ
ー電子の入射を防いで、基板表面の負帯電を小さく抑制
することができる。従って、この発明によれば、イオン
ビーム照射に伴う正帯電だけでなく、プラズマ発生装置
から放出するプラズマ中の電子による基板表面の負帯電
をも小さく抑制することができる。その結果、基板の表
面に形成されている半導体デバイスの微細化にも十分に
対応することができる。
圧が印加される分離電極によって、プラズマ発生装置か
ら放出したプラズマを上流側へ押しやって基板から離す
ことができるので、当該プラズマから電子が基板に直接
入射することを防止して、電子の供給過剰や高エネルギ
ー電子の入射を防いで、基板表面の負帯電を小さく抑制
することができる。従って、この発明によれば、イオン
ビーム照射に伴う正帯電だけでなく、プラズマ発生装置
から放出するプラズマ中の電子による基板表面の負帯電
をも小さく抑制することができる。その結果、基板の表
面に形成されている半導体デバイスの微細化にも十分に
対応することができる。
【００４４】請求項２記載の発明によれば、プラズマ発
生装置から放出したプラズマ中の電子がイオンに比べて
遙かに多く入射することによって分離体の表面は負に帯
電するので、当該分離体によって、プラズマ発生装置か
ら放出したプラズマを上流側へ押しやって基板から離す
ことができる。その結果、当該プラズマから電子が基板
に直接入射することを防止して、電子の供給過剰や高エ
ネルギー電子の入射を防いで、基板表面の負帯電を小さ
く抑制することができる。従って、この発明によれば、
イオンビーム照射に伴う正帯電だけでなく、プラズマ発
生装置から放出するプラズマ中の電子による基板表面の
負帯電をも小さく抑制することができる。その結果、基
板の表面に形成されている半導体デバイスの微細化にも
十分に対応することができる。
生装置から放出したプラズマ中の電子がイオンに比べて
遙かに多く入射することによって分離体の表面は負に帯
電するので、当該分離体によって、プラズマ発生装置か
ら放出したプラズマを上流側へ押しやって基板から離す
ことができる。その結果、当該プラズマから電子が基板
に直接入射することを防止して、電子の供給過剰や高エ
ネルギー電子の入射を防いで、基板表面の負帯電を小さ
く抑制することができる。従って、この発明によれば、
イオンビーム照射に伴う正帯電だけでなく、プラズマ発
生装置から放出するプラズマ中の電子による基板表面の
負帯電をも小さく抑制することができる。その結果、基
板の表面に形成されている半導体デバイスの微細化にも
十分に対応することができる。
【図１】この発明に係るイオンビーム照射装置の一例を
示す概略側面図である。
示す概略側面図である。
【図２】分離電極の一例を示す斜視図である。
【図３】分離電極の他の例を示す斜視図である。
【図４】この発明に係るイオンビーム照射装置の他の例
を示す概略側面図である。
を示す概略側面図である。
【図５】従来のイオンビーム照射装置の一例を示す概略
側面図である。
側面図である。
２ イオンビーム
４ 基板
６ ホルダ
１０ プラズマ発生装置
１８ プラズマ
２８ リフレクタ電極
３０ リフレクタ電源
３２ プラズマガイド電極
３４ 分離電極
３６ 分離電源
３８ 分離体
Claims (2)
- 【請求項１】 ホルダに保持された基板にイオンビーム
を照射して処理を施すイオンビーム照射装置であって、
ホルダの上流側に設けられていて、プラズマを発生させ
てそれをイオンビームの経路に供給して、イオンビーム
照射に伴う基板表面の帯電を抑制するプラズマ発生装置
を備えるイオンビーム照射装置において、前記プラズマ
発生装置とホルダとの間に設けられていて、少なくとも
イオンビームの経路を挟んで相対向する２面を有する分
離電極と、この分離電極に負の分離電圧を印加する直流
の分離電源とを備えることを特徴とするイオンビーム照
射装置。 - 【請求項２】 ホルダに保持された基板にイオンビーム
を照射して処理を施すイオンビーム照射装置であって、
ホルダの上流側に設けられていて、プラズマを発生させ
てそれをイオンビームの経路に供給して、イオンビーム
照射に伴う基板表面の帯電を抑制するプラズマ発生装置
を備えるイオンビーム照射装置において、前記プラズマ
発生装置とホルダとの間に設けられていて、少なくとも
イオンビームの経路を挟んで相対向する２面を有してい
て、少なくとも表面が絶縁物から成る分離体を備えるこ
とを特徴とするイオンビーム照射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001307481A JP2003115276A (ja) | 2001-10-03 | 2001-10-03 | イオンビーム照射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001307481A JP2003115276A (ja) | 2001-10-03 | 2001-10-03 | イオンビーム照射装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003115276A true JP2003115276A (ja) | 2003-04-18 |
Family
ID=19126933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001307481A Pending JP2003115276A (ja) | 2001-10-03 | 2001-10-03 | イオンビーム照射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003115276A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10249477B2 (en) | 2017-03-29 | 2019-04-02 | Sumitomo Heavy Industries Ion Technology Co., Ltd. | Ion implanter and ion implantation method |
| JP2019062069A (ja) * | 2017-09-26 | 2019-04-18 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | 荷電粒子ビーム照射装置及び基板の帯電低減方法 |
-
2001
- 2001-10-03 JP JP2001307481A patent/JP2003115276A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10249477B2 (en) | 2017-03-29 | 2019-04-02 | Sumitomo Heavy Industries Ion Technology Co., Ltd. | Ion implanter and ion implantation method |
| JP2019062069A (ja) * | 2017-09-26 | 2019-04-18 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | 荷電粒子ビーム照射装置及び基板の帯電低減方法 |
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|
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