JP2805795B2 - 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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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体ウェーハなどに用いるイオンビーム照射装置に
関し、 イオンビーム照射時に、電荷中和装置から発生する高
エネルギー電子の、イオン打ち込み基板への入射を防止
することを目的とし、 イオンビーム発生源からのイオンビームの照射を受け
る、ターゲット機構の上に載置されたイオン打ち込み基
板の前方に、筒状の金属電極と電子発生機構を少なくと
も備えた電荷中和装置を配置したイオンビーム照射装置
において、前記筒状の金属電極の内面に多数の凹凸を設
け、前記凹凸を形成する面は、前記電子発生機構の電子
発生領域だけに対面する面と、前記イオン打ち込み基板
上のイオンビーム照射領域だけに対面する面とからな
り、両方に共に対面することのないように、所要の方向
に所要の角度で形成されたイオンビーム照射装置を構成
する。
関し、 イオンビーム照射時に、電荷中和装置から発生する高
エネルギー電子の、イオン打ち込み基板への入射を防止
することを目的とし、 イオンビーム発生源からのイオンビームの照射を受け
る、ターゲット機構の上に載置されたイオン打ち込み基
板の前方に、筒状の金属電極と電子発生機構を少なくと
も備えた電荷中和装置を配置したイオンビーム照射装置
において、前記筒状の金属電極の内面に多数の凹凸を設
け、前記凹凸を形成する面は、前記電子発生機構の電子
発生領域だけに対面する面と、前記イオン打ち込み基板
上のイオンビーム照射領域だけに対面する面とからな
り、両方に共に対面することのないように、所要の方向
に所要の角度で形成されたイオンビーム照射装置を構成
する。
本発明はイオンビーム照射装置の改良に関する。
半導体ICの製造には、イオンビーム照射を利用する幾
つかの重要なプロセスがある。たとえば、イオン注入，
エッチング，デポジション等であるが、とくにイオン注
入は,P−Ｎ接合などに広く用いられている。
つかの重要なプロセスがある。たとえば、イオン注入，
エッチング，デポジション等であるが、とくにイオン注
入は,P−Ｎ接合などに広く用いられている。
最近、高ドーズ量領域におけるイオン注入技術の利用
が増加し、それに伴って20〜30mAにも達する大電流イオ
ンビーム照射装置の実用化が進んでいる。しかし、これ
ら大電流イオンビーム照射装置を使用する場合、ターゲ
ット表面に単位時間当たりに供給される電荷量が増加す
るため、ターゲット上に載置されたイオン打ち込み基板
の絶縁層へのチャージアップが問題となってきた。
が増加し、それに伴って20〜30mAにも達する大電流イオ
ンビーム照射装置の実用化が進んでいる。しかし、これ
ら大電流イオンビーム照射装置を使用する場合、ターゲ
ット表面に単位時間当たりに供給される電荷量が増加す
るため、ターゲット上に載置されたイオン打ち込み基板
の絶縁層へのチャージアップが問題となってきた。
さらに、イオンビーム照射されるデバイス側でも、素
子の微細化に伴い、絶縁層としての酸化膜の厚さの低減
や、半導体基板とのコンタクト窓面積の減少など、基板
上の絶縁層のチャージアップに対する耐性が低下する傾
向が増してきており、イオンビーム照射に伴うチャージ
アップ対策が強く求められている。
子の微細化に伴い、絶縁層としての酸化膜の厚さの低減
や、半導体基板とのコンタクト窓面積の減少など、基板
上の絶縁層のチャージアップに対する耐性が低下する傾
向が増してきており、イオンビーム照射に伴うチャージ
アップ対策が強く求められている。
第３図はイオンビーム照射装置の内部を説明する斜視
図で、図中、１はイオンビーム発生源、２はターゲット
機構で、一般にターゲットディスクが回転しながら上
下、または、左右などに移動できるようになっている。
３は半導体ウェーハなどのイオン打ち込み基板、４は電
荷中和装置である。
図で、図中、１はイオンビーム発生源、２はターゲット
機構で、一般にターゲットディスクが回転しながら上
下、または、左右などに移動できるようになっている。
３は半導体ウェーハなどのイオン打ち込み基板、４は電
荷中和装置である。
電荷中和装置はあとで詳しく説明するように、電子発
生機構５および５′，筒状の金属電極6,サプレッサ９と
からなり、筒状の金属電極６の端はイオン打ち込み基板
３の直前に対向して配置されている。
生機構５および５′，筒状の金属電極6,サプレッサ９と
からなり、筒状の金属電極６の端はイオン打ち込み基板
３の直前に対向して配置されている。
第４図は従来のイオンビーム照射装置を説明する断面
図で、図中、51はメッシュ状の引出電極で、フィラメン
トから出た電子を加速して、高速・高エネルギーの１次
電子e1を放射する一方の電子発生領域を構成する。51′
は電子発生機構５′の底面で、１次電子e1が衝突して２
次電子e2を発生させるもう一方の電子発生領域を構成す
る。こゝで、電子発生機構５′が筒状の金属電極６の内
面よりも、やゝ後退して形成されているのは電子発生領
域51′から高エネルギーの反跳電子e1′が発生した場合
にも、それが直接イオン打ち込み基板３に入射してくる
のを防止するためである。
図で、図中、51はメッシュ状の引出電極で、フィラメン
トから出た電子を加速して、高速・高エネルギーの１次
電子e1を放射する一方の電子発生領域を構成する。51′
は電子発生機構５′の底面で、１次電子e1が衝突して２
次電子e2を発生させるもう一方の電子発生領域を構成す
る。こゝで、電子発生機構５′が筒状の金属電極６の内
面よりも、やゝ後退して形成されているのは電子発生領
域51′から高エネルギーの反跳電子e1′が発生した場合
にも、それが直接イオン打ち込み基板３に入射してくる
のを防止するためである。
いま、イオンビーム発生源１から、たとえば、＋に帯
電したAsイオンを発生させ、これを加速してイオンビー
ムを形成し、イオン打ち込み基板３に照射してイオン注
入を行う。イオン打ち込み基板３上にはMOS−ICなどの
デバイスが形成されており、したがって、酸化物やレジ
スト膜などの絶縁物の層が存在しており、その表面は＋
に帯電、すなわち、チャージアップが発生する。このチ
ャージアップが進行すると絶縁層の絶縁破壊を生ずるこ
とになる。
電したAsイオンを発生させ、これを加速してイオンビー
ムを形成し、イオン打ち込み基板３に照射してイオン注
入を行う。イオン打ち込み基板３上にはMOS−ICなどの
デバイスが形成されており、したがって、酸化物やレジ
スト膜などの絶縁物の層が存在しており、その表面は＋
に帯電、すなわち、チャージアップが発生する。このチ
ャージアップが進行すると絶縁層の絶縁破壊を生ずるこ
とになる。
このイオンビームによる、＋のチャージアップを防止
するために設けられたのが、前記の電荷中和装置４であ
る。
するために設けられたのが、前記の電荷中和装置４であ
る。
その働きを第４図で説明すると、電子発生機構５の上
部にある−100〜−300vにバイアスされたフィラメント
から出た１次電子e1は、接地電位の引出電極，すなわ
ち、電子発生領域51により加速され、イオンビームを横
切って、対向して配置された電子発生機構５′の底面で
ある電子発生領域51′に照射される。これにより電子発
生領域51′から低エネルギーの２次電子e2が放出され、
その一部がイオン打ち込み基板３に到達して、＋電荷を
中和してチャージアップを軽減するようにしている。
部にある−100〜−300vにバイアスされたフィラメント
から出た１次電子e1は、接地電位の引出電極，すなわ
ち、電子発生領域51により加速され、イオンビームを横
切って、対向して配置された電子発生機構５′の底面で
ある電子発生領域51′に照射される。これにより電子発
生領域51′から低エネルギーの２次電子e2が放出され、
その一部がイオン打ち込み基板３に到達して、＋電荷を
中和してチャージアップを軽減するようにしている。
しかし、上記の如き従来のイオンビーム照射装置にお
いて、使用時間が経過するに従って、イオン打ち込み基
板３に入射する電子のエネルギー分布が、しばしば、高
エネルギー側にシフトしてくることを本発明者らは見出
した。
いて、使用時間が経過するに従って、イオン打ち込み基
板３に入射する電子のエネルギー分布が、しばしば、高
エネルギー側にシフトしてくることを本発明者らは見出
した。
第２図はターゲット入射電子エネルギー分布の装置使
用時間依存性を示す図で、横軸はターゲット入射電子エ
ネルギー、縦軸はターゲットディスクに流れる電流値で
表したそれぞれの電子エネルギーに相当する電子量を表
しており、破線が従来のイオンビーム照射装置の例であ
る。図からわかるように、装置使用後７日目になると、
当初の２倍にも達するエネルギーの電子が、ターゲット
に入射してくることがわかる。
用時間依存性を示す図で、横軸はターゲット入射電子エ
ネルギー、縦軸はターゲットディスクに流れる電流値で
表したそれぞれの電子エネルギーに相当する電子量を表
しており、破線が従来のイオンビーム照射装置の例であ
る。図からわかるように、装置使用後７日目になると、
当初の２倍にも達するエネルギーの電子が、ターゲット
に入射してくることがわかる。
このような高エネルギー電子はデバイスの品質・歩留
りに重大な影響を及ぼすことになる。
りに重大な影響を及ぼすことになる。
この現象について、その原因を詳しく調べたところ以
下のことがわかった。
下のことがわかった。
すなわち、半導体デバイスのイオン注入においては、
通常レジスト膜をマスク材料として用いることが多い。
第４図に示したように、イオン照射に際して、このレジ
ストがスパッタされ、筒状の金属電極６の内面に付着
し、使用時間の経過とともに絶縁性の付着レジスト膜10
を形成する。そして、この絶縁性の付着レジスト膜10に
高エネルギーの反跳電子e1′が衝突すると、最高300vま
での負に帯電した帯電電荷層11を形成することになる。
実際には、その時点で形成されている付着レジスト膜10
の厚さにより、帯電電位は数10〜300vの間の数値とな
る。こゝに、さらに反跳電子e1′やその他の荷電粒子が
入射すると、今度は付着レジスト膜10の表面電位に相当
するエネルギーを持つ、すなわち、数10〜300vの間のエ
ネルギーを持つ２次電子e2′を発生し、ターゲットに入
射する電子のエネルギー分布を高エネルギー側にシフト
させているのである。
通常レジスト膜をマスク材料として用いることが多い。
第４図に示したように、イオン照射に際して、このレジ
ストがスパッタされ、筒状の金属電極６の内面に付着
し、使用時間の経過とともに絶縁性の付着レジスト膜10
を形成する。そして、この絶縁性の付着レジスト膜10に
高エネルギーの反跳電子e1′が衝突すると、最高300vま
での負に帯電した帯電電荷層11を形成することになる。
実際には、その時点で形成されている付着レジスト膜10
の厚さにより、帯電電位は数10〜300vの間の数値とな
る。こゝに、さらに反跳電子e1′やその他の荷電粒子が
入射すると、今度は付着レジスト膜10の表面電位に相当
するエネルギーを持つ、すなわち、数10〜300vの間のエ
ネルギーを持つ２次電子e2′を発生し、ターゲットに入
射する電子のエネルギー分布を高エネルギー側にシフト
させているのである。
以上の如く、従来のイオンビーム照射装置には装置使
用時間とともに、イオン打ち込み基板３に供給される電
子のエネルギー分布が、高エネルギー側にシフトしてい
くという問題を生じており、その解決が必要であった。
用時間とともに、イオン打ち込み基板３に供給される電
子のエネルギー分布が、高エネルギー側にシフトしてい
くという問題を生じており、その解決が必要であった。
上記の課題は、イオンビーム発生源１からのイオンビ
ームの照射を受ける、ターゲット機構２の上に載置され
たイオン打ち込み基板３の前方に、筒状の金属電極６と
電子発生機構５および５′を少なくとも備えた電荷中和
装置４を配置したイオンビーム照射装置において、前記
筒状の金属電極６の内面に多数の凹凸７を設け、前記凹
凸７を形成する面は、前記電子発生機構５および５′の
電子発生領域51および51′だけに対面する面と、前記イ
オン打ち込み基板３上のイオンビーム照射領域８だけに
対面する面とからなり、両方に共に対面することのない
ように、所要の方向に所要の角度で形成されているイオ
ンビーム照射装置により解決することができる。
ームの照射を受ける、ターゲット機構２の上に載置され
たイオン打ち込み基板３の前方に、筒状の金属電極６と
電子発生機構５および５′を少なくとも備えた電荷中和
装置４を配置したイオンビーム照射装置において、前記
筒状の金属電極６の内面に多数の凹凸７を設け、前記凹
凸７を形成する面は、前記電子発生機構５および５′の
電子発生領域51および51′だけに対面する面と、前記イ
オン打ち込み基板３上のイオンビーム照射領域８だけに
対面する面とからなり、両方に共に対面することのない
ように、所要の方向に所要の角度で形成されているイオ
ンビーム照射装置により解決することができる。
本発明のイオンビーム照射装置によれば、電荷中和装
置４における筒状の金属電極６の内面に設けられた多数
の凹凸７の各面は、電子発生機構５および５′の電子発
生領域51および51′と、イオン打ち込み基板３上のイオ
ンビーム照射領域８の２つのうちの何れか一方だけに面
し、両方を共に見ることのないように、所要の方向に所
要の角度で形成されているので、イオン打ち込み基板３
のレジストからスパッタされたレジスト膜10の付着する
面と、高エネルギー電子（すなわち１次電子e1および反
跳電子e1′）が入射する面とを分離することができる。
置４における筒状の金属電極６の内面に設けられた多数
の凹凸７の各面は、電子発生機構５および５′の電子発
生領域51および51′と、イオン打ち込み基板３上のイオ
ンビーム照射領域８の２つのうちの何れか一方だけに面
し、両方を共に見ることのないように、所要の方向に所
要の角度で形成されているので、イオン打ち込み基板３
のレジストからスパッタされたレジスト膜10の付着する
面と、高エネルギー電子（すなわち１次電子e1および反
跳電子e1′）が入射する面とを分離することができる。
したがって、付着レジスト膜10の表面が負の高電位に
帯電されることがなくなり、高エネルギーを持つ２次電
子e2′は発生しなくなり、その結果、長期の装置使用後
もイオン打ち込み基板３に供給される電子のエネルギー
分布を低エネルギー側に保持して、デバイス絶縁膜の絶
縁破壊を防止することができるのである。
帯電されることがなくなり、高エネルギーを持つ２次電
子e2′は発生しなくなり、その結果、長期の装置使用後
もイオン打ち込み基板３に供給される電子のエネルギー
分布を低エネルギー側に保持して、デバイス絶縁膜の絶
縁破壊を防止することができるのである。
第１図は本発明の実施例装置を説明する断面図で、図
中、７は筒状の金属電極６の内面に形成された凹凸であ
る。
中、７は筒状の金属電極６の内面に形成された凹凸であ
る。
筒状の金属電極６はAl合金製で、開口部断面が75mm×
200mm,長さ250mmの長方形のものを使用した。
200mm,長さ250mmの長方形のものを使用した。
凹凸７は、高さをほゞ7.5mmとし、各面が電子発生機
構５および５′の電子発生領域51および51′と、イオン
打ち込み基板３上のイオンビーム照射領域８の２つのう
ちの何れか一方だけに面し、両方を共に見ることのない
ように、その方向と角度を調整し、前記長方形の４つの
内面に溝状に多数形成した。
構５および５′の電子発生領域51および51′と、イオン
打ち込み基板３上のイオンビーム照射領域８の２つのう
ちの何れか一方だけに面し、両方を共に見ることのない
ように、その方向と角度を調整し、前記長方形の４つの
内面に溝状に多数形成した。
ターゲット機構２のターゲットディスクはAl合金製の
円板を使用した。イオン打ち込み基板３としては、直径
150mmφ，厚さ0.6mmのSi基板を用いた。イオン照射はSi
基板上に設けたMOS−ICのソース／ドレイン形成工程な
どにおけるAsイオンの注入に適用した。
円板を使用した。イオン打ち込み基板３としては、直径
150mmφ，厚さ0.6mmのSi基板を用いた。イオン照射はSi
基板上に設けたMOS−ICのソース／ドレイン形成工程な
どにおけるAsイオンの注入に適用した。
なお、電子発生機構５の上部にあるフィラメントは−
100〜−300vにバイアスし、引出電極である電子発生領
域51から１次電子e1を放射させるようにした。
100〜−300vにバイアスし、引出電極である電子発生領
域51から１次電子e1を放射させるようにした。
第２図はターゲット入射電子エネルギー分布の装置使
用時間依存性を示す図で、実線のカーブは本発明の実施
例装置の場合である。第１日目から第14日目までの全使
用期間にわたって、ターゲットに入射する電子のエムル
ギー分布に変化がなく、低エネルギー領域に保持するこ
とができた。
用時間依存性を示す図で、実線のカーブは本発明の実施
例装置の場合である。第１日目から第14日目までの全使
用期間にわたって、ターゲットに入射する電子のエムル
ギー分布に変化がなく、低エネルギー領域に保持するこ
とができた。
この結果、MOS−ICデバイスの品質が安定し、歩留り
も向上した。
も向上した。
以上説明したように、本発明のイオンビーム照射装置
は、電荷中和装置の筒状の金属電極の内面に凹凸を設け
ることにより、イオンビーム照射時に、電荷中和装置か
ら発生する高エネルギー電子の、イオン打ち込み基板へ
の入射を防止することが可能となり、半導体ICなど製品
の品質の安定と歩留りの向上に寄与するところが極めて
大きい。
は、電荷中和装置の筒状の金属電極の内面に凹凸を設け
ることにより、イオンビーム照射時に、電荷中和装置か
ら発生する高エネルギー電子の、イオン打ち込み基板へ
の入射を防止することが可能となり、半導体ICなど製品
の品質の安定と歩留りの向上に寄与するところが極めて
大きい。
第１図は本発明の実施例装置を説明する図、 第２図はターゲット入射電子エネルギー分布の装置使用
時間依存性を示す図、 第３図はイオンビーム照射装置の内部を説明する斜視
図、 第４図は従来のイオンビーム照射装置を説明する図であ
る。 図において、 １はイオンビーム発生源、 ２はターゲット機構、 ３はイオン打ち込み基板、 ４は電荷中和装置、 ５および５′は電子発生機構、 ６は筒状の金属電極、 ７は凹凸、 ８はイオンビーム照射領域、 ９はサプレッサ、 10は付着レジスト膜である。
時間依存性を示す図、 第３図はイオンビーム照射装置の内部を説明する斜視
図、 第４図は従来のイオンビーム照射装置を説明する図であ
る。 図において、 １はイオンビーム発生源、 ２はターゲット機構、 ３はイオン打ち込み基板、 ４は電荷中和装置、 ５および５′は電子発生機構、 ６は筒状の金属電極、 ７は凹凸、 ８はイオンビーム照射領域、 ９はサプレッサ、 10は付着レジスト膜である。
フロントページの続き (72)発明者 加勢 正隆 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 三星 八男 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01J 37/317 H01J 21/265
Claims (1)
- 【請求項１】イオンビーム発生源（１）からのイオンビ
ームの照射を受ける、ターゲット機構（２）の上に載置
されたイオン打ち込み基板（３）の前方に、筒状の金属
電極（６）と電子発生機構（５および５′）を少なくと
も備えた電荷中和装置（４）を配置したイオンビーム照
射装置において、 前記筒状の金属電極（６）の内面に多数の凹凸（７）を
設け、前記凹凸（７）を形成する面は、前記電子発生機
構（５および５′）の電子発生領域（51および51′）だ
けに対面する面と、前記イオン打ち込み基板（３）上の
イオンビーム照射領域（８）だけに対面する面とからな
り、両方に共に対面することのないように、所要の方向
に所要の角度で形成されていることを特徴としたイオン
ビーム照射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3302189A JP2805795B2 (ja) | 1989-02-13 | 1989-02-13 | イオンビーム照射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3302189A JP2805795B2 (ja) | 1989-02-13 | 1989-02-13 | イオンビーム照射装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02213040A JPH02213040A (ja) | 1990-08-24 |
| JP2805795B2 true JP2805795B2 (ja) | 1998-09-30 |
Family
ID=12375142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3302189A Expired - Fee Related JP2805795B2 (ja) | 1989-02-13 | 1989-02-13 | イオンビーム照射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2805795B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5909031A (en) * | 1997-09-08 | 1999-06-01 | Eaton Corporation | Ion implanter electron shower having enhanced secondary electron emission |
| US5903009A (en) * | 1997-09-08 | 1999-05-11 | Eaton Corporation | Biased and serrated extension tube for ion implanter electron shower |
-
1989
- 1989-02-13 JP JP3302189A patent/JP2805795B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH02213040A (ja) | 1990-08-24 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |