JP2003512701A - 粒子光学装置 - Google Patents
粒子光学装置Info
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Abstract
(57)【要約】
イオン注入装置、オージェ電子分光計、ＸＰＳ分析装置などの粒子光学装置を、装置の中に持ち込まれるウェーハ又は基板を放射により衝撃して少なくとも正に帯電したウェーハ又は基板の表層を与えることが可能な放射源とともに提供する。その装置はさらに、二次電子の放出を提供する手段、及び二次電子を輸送する為の輸送手段を伴う電荷中和装置を含む。この輸送手段の装置は、二次電子の放出に基いて制御される電子輸送のための中空隔離構造、特に入口及び出口において電極を伴う電子ファイバーの形態、と共に提供される。電子ファイバーの出口は、純粋な二次電子源を形成する。
Description
【０００１】
本発明は、装置の中に持ち込まれるウェーハ又は基板を放射によって衝撃して
少なくとも正に帯電したウェーハ又は基板の表層を提供することが可能である放
射源を伴うイオン注入装置、オージェ電子分光計、ＸＰＳ分析装置などのような
粒子光学装置（particle optical apparatus）に関し、その装置はさらに、二次
電子の放出を提供する手段、及び二次電子を輸送する為の輸送手段を伴う電荷中
和装置（charge neutralization device）を含む。イオン注入装置の場合には、
ウェーハ又は基板を正に帯電した粒子によって衝撃することが可能であるイオン
源が存在する。オージェ電子分光計の場合には、ウェーハ又は基板を電子によっ
て衝撃することが可能である電子源が存在する。ＸＰＳ分析装置の場合には、ウ
ェーハ又は基板をＸ線によって衝撃することが可能であるＸ線源が存在する。こ
れら全ての場合において、二次電子の放出を提供する手段、及び二次電子を輸送
する為の輸送手段を伴う電荷中和装置が存在する。
少なくとも正に帯電したウェーハ又は基板の表層を提供することが可能である放
射源を伴うイオン注入装置、オージェ電子分光計、ＸＰＳ分析装置などのような
粒子光学装置（particle optical apparatus）に関し、その装置はさらに、二次
電子の放出を提供する手段、及び二次電子を輸送する為の輸送手段を伴う電荷中
和装置（charge neutralization device）を含む。イオン注入装置の場合には、
ウェーハ又は基板を正に帯電した粒子によって衝撃することが可能であるイオン
源が存在する。オージェ電子分光計の場合には、ウェーハ又は基板を電子によっ
て衝撃することが可能である電子源が存在する。ＸＰＳ分析装置の場合には、ウ
ェーハ又は基板をＸ線によって衝撃することが可能であるＸ線源が存在する。こ
れら全ての場合において、二次電子の放出を提供する手段、及び二次電子を輸送
する為の輸送手段を伴う電荷中和装置が存在する。
【０００２】
前文に記載されるような粒子光学装置は、例としてＪＰ−Ａ−６２．９８５４
８及びＪＰ−Ａ−０３．２５８４６が知られている。
８及びＪＰ−Ａ−０３．２５８４６が知られている。
【０００３】
二次電子の放出を提供する手段は、相対的に高いエネルギーの一次電子を発生
する電子源を有し、それにより二次電子発生箱（secondary electron generatin
g box）において相対的に低いエネルギーの二次電子を発生する。ＪＰ−Ａ−６
２．９８５４８において、二次電子発生箱は、一次電子が粒子光学装置内のウェ
ーハ又は基板に直接到達することを妨げるように設計されるが、二次電子に対す
る高エネルギー一次電子の一定の混入は常に起こる。このような混入はウェーハ
又は基板に損傷を与え得る。この理由により、混入のある二次電子源をウェーハ
又は基板に接近させすぎないように配置する必要がしばしばあるが、制御の不十
分な注入過程となる。
する電子源を有し、それにより二次電子発生箱（secondary electron generatin
g box）において相対的に低いエネルギーの二次電子を発生する。ＪＰ−Ａ−６
２．９８５４８において、二次電子発生箱は、一次電子が粒子光学装置内のウェ
ーハ又は基板に直接到達することを妨げるように設計されるが、二次電子に対す
る高エネルギー一次電子の一定の混入は常に起こる。このような混入はウェーハ
又は基板に損傷を与え得る。この理由により、混入のある二次電子源をウェーハ
又は基板に接近させすぎないように配置する必要がしばしばあるが、制御の不十
分な注入過程となる。
【０００４】
本発明の目的は、上述の欠点を除去又は少なくとも軽減し、二次電子における
高エネルギー一次電子の混入をさらに減少させるような粒子光学装置を提供する
ことである。
高エネルギー一次電子の混入をさらに減少させるような粒子光学装置を提供する
ことである。
【０００５】
本発明に従って、最初の段落に記載したような粒子光学装置は、電荷中和装置
を、二次電子の放出に基いて制御する電子輸送のための中空隔離構造（hollow i
nsulating structure）と共に提供することで特徴付けられる。特に、中空隔離
構造は、輸送管内に必要な輸送の場を実現し、入口及び出口に電極を伴う真空の
電子輸送管である。一次電子源から発生する混入物は、ほとんど熱電子陰極によ
って形成され、陰極から蒸発するバリウム又はタングステンのような材料から成
り、電子輸送管中で吸収されるのでその出口は純粋な電子源と考えることができ
る。さらに、電子輸送管に入る高エネルギーの一次電子は、そのエネルギーのほ
とんどを失い、輸送管の出口まで到達しないので、輸送管の出口では二次電子の
みが放出される。そこで、輸送管の出口は、純粋な電子源と考えることができる
だけでなく、実際に純粋な二次電子源である。これらの理由により、及び電子輸
送管をほとんどどんな形状にも形作ることができるので、電子輸送管の出口は、
この二次電子源が全ての悪化を引き起こすことなく、装置内のウェーハ又は基板
を持ち込む位置付近に、配置することができる。ウェーハ又は基板付近の二次電
子源は、運動エネルギーの減少した電子でウェーハ又は基板を充満させ、ウェー
ハ又は基板に損傷を与えることを防ぐ可能性を開く。
を、二次電子の放出に基いて制御する電子輸送のための中空隔離構造（hollow i
nsulating structure）と共に提供することで特徴付けられる。特に、中空隔離
構造は、輸送管内に必要な輸送の場を実現し、入口及び出口に電極を伴う真空の
電子輸送管である。一次電子源から発生する混入物は、ほとんど熱電子陰極によ
って形成され、陰極から蒸発するバリウム又はタングステンのような材料から成
り、電子輸送管中で吸収されるのでその出口は純粋な電子源と考えることができ
る。さらに、電子輸送管に入る高エネルギーの一次電子は、そのエネルギーのほ
とんどを失い、輸送管の出口まで到達しないので、輸送管の出口では二次電子の
みが放出される。そこで、輸送管の出口は、純粋な電子源と考えることができる
だけでなく、実際に純粋な二次電子源である。これらの理由により、及び電子輸
送管をほとんどどんな形状にも形作ることができるので、電子輸送管の出口は、
この二次電子源が全ての悪化を引き起こすことなく、装置内のウェーハ又は基板
を持ち込む位置付近に、配置することができる。ウェーハ又は基板付近の二次電
子源は、運動エネルギーの減少した電子でウェーハ又は基板を充満させ、ウェー
ハ又は基板に損傷を与えることを防ぐ可能性を開く。
【０００６】
本発明は、粒子光学装置のみでなく、上述の粒子光学装置において適用するた
めの、二次電子の放出に基いて制御される電子輸送の為の中空隔離構造を伴う電
荷中和装置にも関する。
めの、二次電子の放出に基いて制御される電子輸送の為の中空隔離構造を伴う電
荷中和装置にも関する。
【０００７】
本発明は、特にイオン注入装置は、半導体、ＳＩＭＭ’ｓ（シングルインライ
ンメモリーモジュール（single-in-line-memory module））などの製造に適用し
てもよい。
ンメモリーモジュール（single-in-line-memory module））などの製造に適用し
てもよい。
【０００８】
ここで、本発明を添付の図面を参照してより詳細に説明する。
【０００９】
図１は、ＩＣ製作のための正に帯電したＳｉ半導体基板１を持ち込んだイオン
注入装置を図示する。
注入装置を図示する。
【００１０】
イオン源２によって、イオンが基板に注入される。基板１上にイオンを集束さ
せるために、電極３が存在する。イオン注入過程の間、Ｓｉ基板は、正に帯電す
るようになる。イオン注入装置の安定な動作のために、この電荷を連続して中和
しなければならない。この目的のために、イオン注入装置は、二次電子の放出を
提供する手段４、及び中空隔離構造、特に図１の実施例において電極３の一方の
中に配置される電子輸送管５、の形態の二次電子を輸送するための輸送手段を含
む。一次及び二次電子を発生させるための任意の既知である種類の手段を使用す
ることができるので、これらの手段をさらに記載することはしない。電子は、電
子輸送管５の入口に導かなければならない。本実施例において、電子輸送管の入
口は、負の電圧がかけられており、その値は輸送管の幾何学的性質及び材料の性
質に依存して輸送管内において十分な輸送の場が得られるような値である。輸送
管の出口は基板に関して０Ｖに設定されている。イオン源２、電極３、及び少な
くとも電子輸送管５の出口端は、真空チャンバー内に装置される。基板は前記真
空チャンバーに持ち込まれる。電子を局所的に散在させた基板がその場所で、図
２Ａ及び図２Ｂの連続な線で示すような基板上における電子の最大降着エネルギ
ー（maximum landing energy）に相当する正のポテンシャルを獲得していたと仮
定する。
せるために、電極３が存在する。イオン注入過程の間、Ｓｉ基板は、正に帯電す
るようになる。イオン注入装置の安定な動作のために、この電荷を連続して中和
しなければならない。この目的のために、イオン注入装置は、二次電子の放出を
提供する手段４、及び中空隔離構造、特に図１の実施例において電極３の一方の
中に配置される電子輸送管５、の形態の二次電子を輸送するための輸送手段を含
む。一次及び二次電子を発生させるための任意の既知である種類の手段を使用す
ることができるので、これらの手段をさらに記載することはしない。電子は、電
子輸送管５の入口に導かなければならない。本実施例において、電子輸送管の入
口は、負の電圧がかけられており、その値は輸送管の幾何学的性質及び材料の性
質に依存して輸送管内において十分な輸送の場が得られるような値である。輸送
管の出口は基板に関して０Ｖに設定されている。イオン源２、電極３、及び少な
くとも電子輸送管５の出口端は、真空チャンバー内に装置される。基板は前記真
空チャンバーに持ち込まれる。電子を局所的に散在させた基板がその場所で、図
２Ａ及び図２Ｂの連続な線で示すような基板上における電子の最大降着エネルギ
ー（maximum landing energy）に相当する正のポテンシャルを獲得していたと仮
定する。
【００１１】
基板が輸送管の出口に関して正に帯電するとき、輸送管から出現する電子は、
基板に当たり、二次電子の発生を導く。図３に、二次電子の収量曲線（yield cu
rve）、すなわち基板に当たる電子のエネルギーの関数として二次電子の放出係
数（emission coefficient）δを示す。値δ＝１よりも下では、基板に当たる電
子のエネルギーがＥＩより低い又はＥＩＩよりも高いとき、基板に当たる電子よ
りも少ない電子が基板から放出される。値δ＝１よりも上では、基板に当たる電
子よりも多くの電子が基板から放出される。基板に損傷を与えることを防ぐため
に、基板に当たる電子のエネルギーを小さくする。δの最大値は、現在記載して
いる放電の過程では到達しない。図４に基板から放出される二次電子のエネルギ
ー分布を示す。Ｅ０に対する典型的な値は１乃至５ｅＶ、ＥＩに対しては５乃至
２０ｅＶである。
基板に当たり、二次電子の発生を導く。図３に、二次電子の収量曲線（yield cu
rve）、すなわち基板に当たる電子のエネルギーの関数として二次電子の放出係
数（emission coefficient）δを示す。値δ＝１よりも下では、基板に当たる電
子のエネルギーがＥＩより低い又はＥＩＩよりも高いとき、基板に当たる電子よ
りも少ない電子が基板から放出される。値δ＝１よりも上では、基板に当たる電
子よりも多くの電子が基板から放出される。基板に損傷を与えることを防ぐため
に、基板に当たる電子のエネルギーを小さくする。δの最大値は、現在記載して
いる放電の過程では到達しない。図４に基板から放出される二次電子のエネルギ
ー分布を示す。Ｅ０に対する典型的な値は１乃至５ｅＶ、ＥＩに対しては５乃至
２０ｅＶである。
【００１２】
放電の過程の動力学を以下に示す。基板のポテンシャルは周囲の電極のポテン
シャルよりも高いので、基板から放出される二次電子は、基板によって再捕捉さ
れ、基板に電荷の変位を与える。よって、少なくとも基板の表面のポテンシャル
は減少する。基板のポテンシャルが周囲の電極のポテンシャルよりも低くなると
すぐに、２つの場合が起こり得る。第１は、輸送管から出現する電子が、基板の
二次電子収量曲線（図３参照）のエネルギー値ＥＩよりも低い運動エネルギーで
基板に当たる。これらの電子は、輸送管からの電子が１つもそれ以上基板に到達
できなくなるまで、基板を負に帯電させる。第２は、輸送管から出現する電子が
、基板の二次電子収量曲線のエネルギー値ＥＩよりも大きいがＥＩＩよりも小さ
い運動エネルギーで基板に当たり得る。これらの電子は基板を正に帯電させる。
発生した二次電子の余りは、周囲の電極が基板よりも高いポテンシャルを有する
ので、周囲の電極によって捕捉される。基板のポテンシャルが周囲の電極のポテ
ンシャルと等しくなるとき、さらなる正の充電は、基板から放出される二次電子
の基板による再捕捉を導くので、充電は停止する。
シャルよりも高いので、基板から放出される二次電子は、基板によって再捕捉さ
れ、基板に電荷の変位を与える。よって、少なくとも基板の表面のポテンシャル
は減少する。基板のポテンシャルが周囲の電極のポテンシャルよりも低くなると
すぐに、２つの場合が起こり得る。第１は、輸送管から出現する電子が、基板の
二次電子収量曲線（図３参照）のエネルギー値ＥＩよりも低い運動エネルギーで
基板に当たる。これらの電子は、輸送管からの電子が１つもそれ以上基板に到達
できなくなるまで、基板を負に帯電させる。第２は、輸送管から出現する電子が
、基板の二次電子収量曲線のエネルギー値ＥＩよりも大きいがＥＩＩよりも小さ
い運動エネルギーで基板に当たり得る。これらの電子は基板を正に帯電させる。
発生した二次電子の余りは、周囲の電極が基板よりも高いポテンシャルを有する
ので、周囲の電極によって捕捉される。基板のポテンシャルが周囲の電極のポテ
ンシャルと等しくなるとき、さらなる正の充電は、基板から放出される二次電子
の基板による再捕捉を導くので、充電は停止する。
【００１３】
結果としてこれらは、基板を放電する２つの方法である。
【００１４】
低い運動エネルギーの、すなわちエネルギー値ＥＩと比較して低い、電子線を
使用するとき、基板が負に帯電する場合には、図２Ａの破線で示すように、これ
らの電子は１つもそれ以上基板に到達することができない。
使用するとき、基板が負に帯電する場合には、図２Ａの破線で示すように、これ
らの電子は１つもそれ以上基板に到達することができない。
【００１５】
エネルギー値ＥＩよりも大きいがＥＩＩよりも小さい運動エネルギーの電子線
を使用するとき、基板のポテンシャル分布は、図２Ｂの破線で示すように、実際
には周囲の電極のポテンシャル分布と等しくなる。
を使用するとき、基板のポテンシャル分布は、図２Ｂの破線で示すように、実際
には周囲の電極のポテンシャル分布と等しくなる。
【００１６】
両方の場合に対して、図２Ａ及び２Ｂはそれぞれ、電荷中和前と後の基板の一
方向（Ｚ方向）におけるポテンシャル分布を示す。
方向（Ｚ方向）におけるポテンシャル分布を示す。
【００１７】
実際には、両方の過程が起こる。基板に沿った安定状態のポテンシャル分布は
、図２Ａ及び２Ｂに説明されるような２つの極端な場合の間のどこかで安定化す
る。
、図２Ａ及び２Ｂに説明されるような２つの極端な場合の間のどこかで安定化す
る。
【図１】
本発明に従った電荷中和装置を伴うイオン注入装置の配置を示す図である。
【図２Ａ】
電荷中和前の基板の一方向におけるポテンシャル分布を示す図である。
【図２Ｂ】
電荷中和後の基板の一方向におけるポテンシャル分布を示す図である。
【図３】
二次電子の収量曲線を示す図である。
【図４】
二次電子のエネルギー分布を示す図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ポリティーク，ヤーレフ
オランダ国，5656 アーアー アインドー
フェン，プロフ・ホルストラーン ６
Ｆターム(参考） 5C001 CC07
5C034 CC07 CC13 CC19
Claims (4)
- 【請求項１】 イオン注入装置、オージェ電子分光計、ＸＰＳ分析装置など
の粒子光学装置であって、 該粒子光学装置の中に持ち込まれるウェーハ又は基板を放射により衝撃して少
なくとも正に帯電した前記ウェーハ又は基板の表層を提供することが可能である
放射源を有し、 前記粒子光学装置は、さらに二次電子の放出を提供する手段、及び該二次電子
を輸送する為の輸送手段を伴う電荷中和装置を含み、 前記電荷中和装置は、前記二次電子の放出に基いて制御される電子輸送の為の
中空隔離構造と共に提供される ことを特徴とする粒子光学装置。 - 【請求項２】 前記中空隔離構造は、真空の電子輸送管であって、 該電子輸送管の入口及び出口に電極を有することを特徴とする請求項１記載の
粒子光学装置。 - 【請求項３】 前記中空隔離構造の前記出口は、前記粒子光学装置の中に前
記ウェーハ又は基板を置くことが可能である位置付近に配置することを特徴とす
る請求項２記載の粒子光学装置。 - 【請求項４】 請求項１乃至３いずれか１項記載の粒子光学装置において適
用する為の、二次電子の放出に基いて制御される電子輸送の為の中空隔離構造を
伴う電荷中和装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP99203394.4 | 1999-10-15 | ||
| EP99203394 | 1999-10-15 | ||
| PCT/EP2000/009768 WO2001029872A1 (en) | 1999-10-15 | 2000-10-04 | Particle optical apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003512701A true JP2003512701A (ja) | 2003-04-02 |
Family
ID=8240748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001531121A Withdrawn JP2003512701A (ja) | 1999-10-15 | 2000-10-04 | 粒子光学装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6462332B1 (ja) |
| EP (1) | EP1145274A1 (ja) |
| JP (1) | JP2003512701A (ja) |
| WO (1) | WO2001029872A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007165210A (ja) * | 2005-12-16 | 2007-06-28 | Topcon Corp | 荷電粒子ビーム装置 |
| JP2010533352A (ja) * | 2007-07-09 | 2010-10-21 | メディカル リサーチ カウンシル | 透過型電子顕微鏡 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6930309B1 (en) | 2004-03-26 | 2005-08-16 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Dual-energy electron flooding for neutralization of charged substrate |
| US7560691B1 (en) | 2007-01-19 | 2009-07-14 | Kla-Tencor Technologies Corporation | High-resolution auger electron spectrometer |
| EP3040714A1 (en) | 2014-12-30 | 2016-07-06 | Fei Company | Charged Particle Microscope with improved spectroscopic functionality |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE111635T1 (de) * | 1989-05-09 | 1994-09-15 | Sumitomo Eaton Nova | Ionen-implantationsgerät, in dem das elektrische aufladen von substraten vermieden wird. |
| DE69111758T2 (de) * | 1990-03-02 | 1995-12-07 | Varian Associates | Gerät zur aufladungsneutralisierung in einem ionenimplantierungssystem. |
| JPH06267468A (ja) * | 1993-03-17 | 1994-09-22 | Hitachi Ltd | 帯電中和用電子銃 |
| US5633506A (en) * | 1995-07-17 | 1997-05-27 | Eaton Corporation | Method and apparatus for in situ removal of contaminants from ion beam neutralization and implantation apparatuses |
| JP3604227B2 (ja) * | 1996-02-01 | 2004-12-22 | マイクロン ジャパン株式会社 | 大電流型イオン注入装置及びその装置によるイオン注入方法 |
| JP3993691B2 (ja) * | 1997-09-24 | 2007-10-17 | 関西ペイント株式会社 | レジストパターン形成方法 |
-
2000
- 2000-10-04 JP JP2001531121A patent/JP2003512701A/ja not_active Withdrawn
- 2000-10-04 WO PCT/EP2000/009768 patent/WO2001029872A1/en not_active Application Discontinuation
- 2000-10-04 EP EP00964277A patent/EP1145274A1/en not_active Withdrawn
- 2000-10-12 US US09/689,059 patent/US6462332B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007165210A (ja) * | 2005-12-16 | 2007-06-28 | Topcon Corp | 荷電粒子ビーム装置 |
| JP2010533352A (ja) * | 2007-07-09 | 2010-10-21 | メディカル リサーチ カウンシル | 透過型電子顕微鏡 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2001029872A1 (en) | 2001-04-26 |
| EP1145274A1 (en) | 2001-10-17 |
| US6462332B1 (en) | 2002-10-08 |
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