JP2984880B2 - ウェハ帯電抑制装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はイオン注入装置において
ウェハ帯電を抑制する帯電抑制装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、イオン注入装置ではウェハにイ
オンビームを照射することによってウェハにイオン注入
を行っているが、ウェハへのイオンビームの照射により
ウェハ表面上に帯電が生じる。このようなウェハ帯電を
抑制するため、一般に電子シャワー装置を設けて電子シ
ャワー装置から電子シャワーをウェハに照射してウェハ
帯電を抑制するようにしている。

【０００３】ここで、図３を参照して従来のウェハ帯電
抑制装置について概説する。

【０００４】まず、図３（ａ）を参照して、ウェハ帯電
抑制装置は第１の円管状の管部（以下チューブ部と呼
ぶ）１１及び第２の円管状の管部（以下ターゲット部と
呼ぶ）１２を備えており、これらチューブ部１１及びタ
ーゲット部１２は同一の軸心上に配列されてビーム通路
１３を形成している。チューブ部１１の一端には径方向
に延びるフランジ部１１ａが形成されており、このフラ
ンジ部１１ａ側にはウェハ１４が配置されている。イオ
ンビーム発生器（図示せず）からのイオンビームはビー
ム通路１３を通ってウェハ１４に照射される。

【０００５】図示のように、ターゲット部１２には開口
部となる窓部１２ａが形成されており、窓部１２ａを介
して電子銃１５がターゲット部１２の内壁面に臨んでい
る。一方、チューブ部１１は接地されている。電子銃１
５から照射された電子（以下１次電子と呼ぶ）はターゲ
ット部１２の内壁面に照射され、これによって、ターゲ
ット部１２からは２次電子（以下ターゲット２次電子と
呼ぶ）が叩きだされ、ターゲット２次電子はウェハ１４
方向に運ばれる（なお、ターゲット部１２及び電子銃１
５によって電子シャワー装置が構成される）。

【０００６】ウェハ１４はイオンビームの照射によって
その表面に正帯電が生じる。具体的には、ウェハ１４の
イオンビームが照射されている部分（以下この部分をビ
ーム照射部分と呼ぶ）に正帯電が生じる。そして、この
正帯電はターゲット２次電子によって中和される。

【０００７】一方、イオンビームによってウェハ１４か
らは２次電子（以下ウェハ２次電子と呼ぶ）が叩き出さ
れることになる。このウェハ２次電子はウェハ上に飛散
し、この結果、ウェハ１４においてビーム照射部分の外
側には負帯電が発生することになる（以下負帯電が生じ
ている部分を電子照射部分と呼ぶ）。このような電子照
射部分の発生を抑制するため、前述のようにチューブ部
１１の前端にはフランジ部１１ａを形成して、径方向に
飛散するウェハ２次電子をフランジ部１１ａに衝突させ
て消滅させる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述のようにウェハ１
４に生じる帯電にはターゲット２次電子が大きく関与す
るとともにウェハ２次電子が関与しており、ウェハ１４
上の帯電を効率よく抑制するためにはターゲット２次電
子の照射を制御するばかりでなくウェハ２次電子を効率
よく抑制することが必要となる。

【０００９】ところが、従来のウェハ帯電抑制装置では
単にチューブ部１１にフランジ部１１ａを形成して、こ
れによってウェハ２次電子を取り込むようにしているだ
けであるから、つまり、ウェハ２次電子の運動方向がラ
ンダムである点を考慮すると、フランジ部１１ａのみに
よってウェハ２次電子を抑制することは難しく、その結
果、ウェハ帯電を効率よく抑制することができないとい
う問題点がある。

【００１０】本発明の目的はウェハ帯電を効率良く抑制
することのできるウェハ帯電抑制装置を提供することに
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、ウェハ
にイオンビームを照射して該ウェハにイオンを注入する
ようにしたイオン注入装置において、前記ウェハ側のイ
オンビーム上に配置され前記イオンビームの通路を取り
囲むようにして配置された管路部と、前記ウェハに電子
を照射する電子シャワー手段と、前記管路部の外側に前
記ウェハに近接状態でしかも前記管路部と絶縁されて配
置されたバイアス部材と、該バイアス部材に電圧を印加
する印加手段とを有し、前記ウェハ帯電電圧に応じて前
記印加手段によるバイアス電圧を調節するようにしたこ
とを特徴とするウェハ帯電抑制装置が得られる。

【００１２】

【作用】本発明では、イオンビーム通路を囲む管路部の
外側において前記ウェハに近接状態でしかも前記管路部
と絶縁されて配置されたバイアス部材（バイアスプレ―
ト）を設け、このバイアスプレートにウェハの帯電電圧
に応じた電圧を印加するようにしている。例えば、ウェ
ハが正帯電している際には、バイアスプレートに帯電電
圧よりも低い電圧を印加すると、ウェハからバイアスプ
レートに向かう電場による力によって電子シャワー手段
からの電子及びイオンビームによるウェハからの２次電
子はウェハ側に引き与せられ、これによって、ウェハの
正帯電が抑制される。一方、ウェハが負帯電している際
には、バイアスプレートに帯電電圧よりも高い電圧を印
加すると、バイアスプレートからウェハに向かう電場に
よる力によって電子シャワー手段からの電子及びイオン
ビームによるウェハからの２次電子はバイアスプレート
側に引き与せられ、これによって、ウェハの負帯電が抑
制される。

【００１３】

【実施例】以下本発明について実施例によって説明す
る。

【００１４】図１を参照して、ウェハ帯電抑制装置は、
第１の円管部１１及び第２の円管部１２を備えており、
これら第１の円管部１１及び第２の円管部１２は同一の
軸心上に配列されてビーム通路１３を形成している。イ
オンビーム発生器（図示せず）からのイオンビームはビ
ーム通路１３を通ってウェハ１４に照射される。なお、
図示のように、第１の円管部１１がウェハ１４側に配置
されている。図示のように、ターゲット部となる第２の
円管部１２には開口部（以下窓部と呼ぶ）１２ａが形成
されており、窓部１２ａを介して電子銃１５がタ―ゲッ
ト部１２の内壁面に臨んでいる。一方、第１の円管部１
１は接地されている。電子銃１５から照射された電子
（以下１次電子と呼ぶ）はターゲット部１２の内壁面に
照射され、これによって、ターゲット部１２からは２次
電子（以下ターゲット２次電子と呼ぶ）が叩きだされ、
ターゲット２次電子はウェハ１４方向に運ばれる（な
お、ターゲット部１２及び電子銃１５によって電子シャ
ワー装置が構成される）。ウェハ１４はイオンビームの
照射によってその表面に正帯電が生じる。具体的には、
ウェハ１４のイオンビームが照射されている部分（以下
この部分をビーム照射部分と呼ぶ）に正帯電が生じる。
そして、この正帯電はターゲット２次電子によって中和
される。一方、イオンビームによってウェハ１４からは
２次電子（以下ウェハ２次電子と呼ぶ）が叩き出される
ことになる。このウェハ２次電子はウェハ上に飛散し、
この結果、ウェハ１４においてビーム照射部分の外側に
は負帯電が発生することになる（以下負帯電が生じてい
る部分を電子照射部分と呼ぶ）。

【００１５】図示のイオン注入装置では第１の円管部１
１の外周に所定のギャップをおいて一対の円弧状バイア
スプレート１６ａ及び１６ｂが配置されている。つま
り、バイアスプレート１６ａ及び１６ｂはチューブ部１
１から分離されて電気的に絶縁されている。バイアスプ
レート１６ａ及び１６ｂは抵抗器１７を介して設置され
ており、この抵抗器１７に並列に電源１８が接続されて
いる。

【００１６】ところで、発明者らの実験によれば、ウェ
ハ１４に上述のような正負帯電が生じしかもこの帯電が
大きくなるのは、ウェハ１４上のイオン照射部分と電子
照射部分とが径方向（スロースキャン方向）に分離して
いる場合であることがわかった。さらに、円周方向（ウ
ェハ１４の回転方向）に正負帯電が生じている際には
（つまり、イオンと電子とが分離している状態では）、
ウェハ１４が一回転する際に正負帯電が大きくなること
はなく、しかも回転方向に発生する電子を取り除いた際
には、電子シャワー装置によるウェハ１４の正帯電中和
能力が低下することがわかった。従って、図示のように
バイアスプレート１６ａ及び１６ｂはスロースキャン方
向にのみ配設する。

【００１７】上述のようにバイアスプレート１６ａ及び
１６ｂを配置して、電源１８によってバイアスプレート
１６ａ及び１６ｂに電圧を印加すると、ウェハ１４とバ
イアスプレート１６ａ及び１６ｂとの間に生じる電場に
よってターゲット２次電子及びウェハ２次電子の運動が
調節されることになる。

【００１８】ここで図２も参照して、図２（ａ）に示す
ように、ウェハ１４が負帯電している際、バイアスプレ
ート１６ａ及び１６ｂに印加する電圧をマイナス方向か
らプラス方向に徐々に上げていくと、ウェハ帯電電圧が
零方向に増加することがわかる。つまり、バイアスプレ
ート１６ａ及び１６ｂにウェハ帯電電圧よりも高い電圧
を印加すると、バイアスプレート１６ａ及び１６ｂから
ウェハ１４へ向かう電場による力を受け、ターゲット２
次電子及びウェハ２次電子はバイアスプレート１６ａ及
び１６ｂの方向に引き寄せられることになる。前述のよ
うに、バイアスプレート１６ａ及び１６ｂは第１の円管
部１１の外側に配置されているから、ウェハ１４上のイ
オン照射部分以外に飛散する２次電子のみがバイアスプ
レート１６ａ及び１６ｂに捕捉されることになってイオ
ン照射部分以外に負帯電が生じることが抑制される。つ
まり、電子照射部分を抑制することが可能となり、電子
シャワー装置による中和作用が損なわれることがない。

【００１９】一方、図２（ｂ）に示すように、正帯電し
ている際、バイアスプレート１６ａ及び１６ｂに印加す
る電圧をマイナス方向からプラス方向に徐々に上げてい
くと、ウェハ帯電電圧が正方向に増加することがわか
る。つまり、バイアスプレート１６ａ及び１６ｂにウェ
ハ帯電電圧よりも低い電圧を印加すると、ウェハ１４か
らバイアスプレート１６ａ及び１６ｂへ向かう電場によ
る力を受け、ターゲット２次電子及びウェハ２次電子は
ウェハ１４の方向に引き寄せられることになる。この結
果、ウェハ１４上の正帯電が抑制されることになる。

【００２０】なお、バイアスプレート１６ａ及び１６ｂ
へ印加する電圧を制御するとともに電子銃１５による１
次電子放出を制御することはいうまでもなく、このよう
に、バイアスプレート１６ａ及び１６ｂへ印加する電圧
及び電子銃１５による１次電子放出を制御することによ
って、ウェハ帯電を効率的に抑制することができ、その
結果、ウェハの品質が向上する。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明ではイオン
ビーム通路を囲む第１の管部の外側においてウェハに近
接状態でしかも前記管路と絶縁されて配置されたバイア
ス部材（バイアスプレート）を設け、このバイアスプレ
ートに印加する電圧をウェハ帯電電圧に応じて調整する
ようにしたから、電子シャワー手段からの電子及びウェ
ハから放出される電子の運動、つまり、これら電子の移
動方向を制御でき、その結果、ウェハの帯電を効率よく
抑制できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明によるウェハ帯電抑制装置の一
実施例を示す縦断面図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断
面図である。

【図２】（ａ）はウェハが負帯電している際のバイアス
プレートへの印加電圧と帯電電圧との関係を説明するた
めの図であり、（ｂ）はウェハが正帯電している際のバ
イアスプレートへの印加電圧と帯電電圧との関係を説明
するための図である。

【図３】（ａ）は従来のウェハ帯電抑制装置を説明する
ための縦断面図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図で
ある。

【符号の説明】

１１ 第１の円管部 １１ａ フランジ部 １２ 第２の円管部（ターゲット部） １２ａ 開口部（窓部） １３ ビーム通路 １４ ウェハ １５ 電子銃 １６ａ，１６ｂ バイアスプレート １７ 抵抗器 １８ 電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−122557（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−32568（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01J 37/317 H01L 21/265

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウェハにイオンビームを照射して該ウェ
   ハにイオンを注入するようにしたイオン注入装置におい
   て、前記ウェハ側のイオンビーム上に配置され前記イオ
   ンビームの通路を取り囲むようにして配置された管路部
   と、前記ウェハに電子を照射する電子シャワー手段と、
   前記管路部の外側に前記ウェハに近接状態でしかも前記
   管路部と絶縁されて配置されたバイアス部材と、該バイ
   アス部材に電圧を印加する印加手段とを有し、前記ウェ
   ハ帯電電圧に応じて前記印加手段によるバイアス電圧を
   調節するようにしたことを特徴とするウェハ帯電抑制装
   置。