JP3123123B2 - イオン注入装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、イオン注入装置に関
し、より具体的には、ターゲットにパーティクル（ごみ
等）が付着するのを防止する手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は、従来のイオン注入装置の一例を
部分的に示す概略断面図である。

【０００３】このイオン注入装置は、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析、加速等
の行われたイオンビーム２を、図示しない種々のアパー
チャ、走査電極、Ｑレンズ等を通してプラテン６上のタ
ーゲット（例えばウェーハ）４に照射してイオン注入を
行うよう構成されている。

【０００４】また、ターゲット４にイオンビーム２を照
射することに伴ってターゲット４やプラテン６から放出
される二次電子がアースへ逃げるのを防止してターゲッ
ト４に流れるビーム電流の計測を正確に行う等の目的
で、ターゲット４の周囲から上流側にかけてファラデー
ケース８を設けており、かつこのファラデーケース８の
入口部上流側に直流電源１４によって負電位にされるサ
プレッサ電極１０を設けている。また、このサプレッサ
電極１０の上流側には、イオンビーム２が同サプレッサ
電極１０に当たるのを防止する等の目的でマスク１２を
設けている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなイオン注
入装置においては、種々の原因で、例えばイオンビーム
２の一部分がそのビームラインにある構造物（例えば前
述したような種々のアパーチャ、走査電極、Ｑレンズ
等）やプラテン６等に当たってスパッタすること等によ
り、パーティクル（ごみ等）１６が発生し、これがター
ゲット４の近傍の底、図示例ではファラデーケース８の
底板８ａ上に溜まる。しかもこのパーティクル１６は、
イオンビーム２の照射に伴ってターゲット４等から放出
される二次電子が付着して負に帯電する。一方、ターゲ
ット４の表面はイオンビーム２の照射に伴って正に帯電
するので、この正電荷に引かれて負帯電のパーティクル
１６がターゲット４の方向に飛来する。このようにし
て、ターゲット４の表面にパーティクル１６が付着する
という問題が生じる。

【０００６】ちなみに、例えばサブミクロンのパターン
を形成する超高集積回路の製造プロセスにおいて、処理
されるウェーハへのパーティクルの付着は致命傷にな
り、パーティクルの付着が多いことは歩留りを悪くする
大きな原因になる。

【０００７】そこでこの発明は、上記のようなパーティ
クルがターゲットに付着するのを防止することを主たる
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の第１のイオン注入装置は、前述したよう
なファラデーケース内の少なくとも底部に、同ファラデ
ーケースから電気的に絶縁されたメッシュ状の電極を少
なくとも１段設け、その内の少なくとも一つにファラデ
ーケースの電位よりも負の電圧を印加するようにしたこ
とを特徴とする。

【０００９】また、この発明の第２のイオン注入装置
は、ターゲットチャンバ内にターゲットを収納している
イオン注入装置において、前記ターゲットチャンバ内の
ターゲット近傍の少なくとも底部に、ターゲットおよび
ターゲットチャンバから電気的に絶縁されたメッシュ状
の電極を少なくとも１段設け、その内の少なくとも一つ
にターゲットおよびターゲットチャンバの電位よりも負
の電圧を印加して、ターゲットチャンバ内底部のパーテ
ィクルがターゲット方向に行くことを抑えるようにした
ことを特徴とする。

【００１０】

【作用】上記第１のイオン注入装置によれば、メッシュ
状の電極は負電位にされるので、ファラデーケース内底
部のパーティクルにはターゲット等から放出された二次
電子が到達しにくくなり、その結果同パーティクルは負
に帯電しにくくなる。また仮に負に帯電しても、メッシ
ュ状の電極の負電位によってファラデーケース側へ追い
返されるので、同パーティクルがターゲット方向に行く
ことが抑えられる。その結果、パーティクルがターゲッ
トに付着することが防止される。

【００１１】また、上記第２のイオン注入装置によれ
ば、メッシュ状の電極は負電位にされるので、ターゲッ
トチャンバ内底部のパーティクルにはターゲット等から
放出された二次電子が到達しにくくなり、その結果同パ
ーティクルは負に帯電しにくくなる。また仮に負に帯電
しても、メッシュ状の電極の負電位によってターゲット
チャンバ側へ追い返されるので、同パーティクルがター
ゲット方向に行くことが抑えられる。その結果、パーテ
ィクルがターゲットに付着することが防止される。

【００１２】

【実施例】図１は、この発明の一実施例に係るイオン注
入装置の要部を示す概略断面図である。図７の従来例と
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。

【００１３】この実施例においては、前述したようなタ
ーゲット近傍周囲である例えばファラデーケース８の底
板８ａの内側に、ターゲットおよびその近傍周囲である
ファラデーケース８から電気的に絶縁されたメッシュ状
の電極２０を設け、これに、直流電源２２によって、タ
ーゲット４およびその近傍周囲であるファラデーケース
８の電位よりも負の電圧を印加するようにしている。

【００１４】このような構造によれば、メッシュ状の電
極２０は負電位にされるので、ファラデーケース８の底
部のパーティクル１６にはターゲット４等から放出され
た二次電子が到達しにくくなり、その結果同パーティク
ル１６は負に帯電しにくくなる。また仮に負に帯電して
も、メッシュ状の電極２０の負の電位によって追い返さ
れるので、同パーティクル１６がターゲット４の方向に
行くことが抑えられる。その結果、パーティクル１６が
ターゲット４に付着することが防止される。

【００１５】この場合、電極２０は、ターゲット４等か
ら放出された二次電子や底部の負帯電のパーティクル１
６を追い返す電界が十分に得られる範囲で、粗い（即ち
隙間の大きい）メッシュ状にするのが好ましく、そのよ
うにすれば、この電極２０自体の上にパーティクルが溜
まるのを防止することができる。

【００１６】また、上記電極２０の内側に、この実施例
のように、ファラデーケース８と同電位であってパーテ
ィクルが溜まりにくいメッシュ状の電極２４を設けても
良く、そのようにすれば、電極２０の電位をターゲット
４側から電気的にシールドすることができ、電極２０を
設けたことによるイオンビーム２等への電気的影響を一
切無くすることができる。

【００１７】ところで、マスク１２やその上流側のビー
ムラインにある構造物（例えば前述したように種々のア
パーチャ、走査電極、Ｑレンズ等）にイオンビーム２の
一部分が当たることによって、このマスク１２や構造物
上のパーティクルが正に帯電し、これが負電位のサプレ
ッサ電極１０に引かれてターゲット４の方向に飛来する
可能性もある。これに対しては、図１の実施例のような
構成に加えて、例えば図２に示す実施例のように、マス
ク１２の下流にパーティクルサプレッサ電極２６を設
け、これに直流電源２８によって、マスク１２あるいは
その上流側のビームラインの電位よりも正の電圧を印加
するようにしても良い。

【００１８】このようにすると、正電位のパーティクル
サプレッサ電極２６が、ビームラインで発生した正帯電
のパーティクルがこのパーティクルサプレッサ電極２６
より下流側に行くのを追い返す働きをする。従って、タ
ーゲット４近傍周囲であるファラデーケース８内がパー
ティクルで汚れにくくなるので、パーティクルがターゲ
ット４に付着するのを一層確実に防止することができ
る。

【００１９】なお、上記いずれの実施例の場合も、メッ
シュ状の電極２０は必ずしも１枚（１段）にする必要は
なく、例えば正電位、負電位交互に複数段設けても良
く、そのようにすれば、帯電極性の異なるパーティクル
を追い返すことができる。

【００２０】また、上記実施例はいずれもファラデーケ
ース８の底部について説明したが、ファラデーケース８
の側面部も上記と同様の構造にしても良く、そのように
すれば、側面部からのパーティクルによるターゲット４
の汚染をも防止することができる。

【００２１】また、以上はいずれも、ターゲット４を固
定しておいてイオンビーム２をＸＹ方向に走査するイオ
ン注入装置を例に説明したが、この発明はそれに限定さ
れるものではなく、例えば図３および図４に示すように
イオンビーム２を固定しておいて複数枚のターゲット４
を装着したウェーハディスク３０を回転および並進させ
るいわゆるバッチ式のイオン注入装置や、図５および図
６に示すようにイオンビーム２を一方向に電気的に走査
しターゲット４をそれと実質的に直交する方向に機械的
に走査するいわゆるハイブリッドスキャン方式のイオン
注入装置等にも適用することができる。

【００２２】図３、図４に示す例ではターゲット４の近
傍周囲にはニュートラルカップ（ファラデーカップとも
呼ばれる）３２が設けられており、このニュートラルカ
ップ３２の底部３２ａの内側に、ターゲット４およびそ
の近傍周囲であるニュートラルカップ３２から電気的に
絶縁されたメッシュ状の電極２０を設け、これに、直流
電源２２によってターゲット４およびその近傍周囲であ
るニュートラルカップ３２の電位よりも負の電圧を印加
するようにしている。なお、図中３４はビームライン容
器、３６は真空容器からなるターゲットチャンバ、３８
はキャッチプレートである。

【００２３】図５、図６に示す例では、ターゲット４の
近傍周囲を覆うようには上記実施例のようなファラデー
カップ８やニュートラルカップ３２は存在せず、従って
真空容器からなるターゲットチャンバ３６の底部３６ａ
の内側に、ターゲット４およびその近傍周囲であるター
ゲットチャンバ３６から電気的に絶縁されたメッシュ状
の電極２０を設け、これに、直流電源２２によってター
ゲット４およびその周囲近傍であるターゲットチャンバ
３６の電位よりも負の電圧を印加するようにしている。
なお、図中４０はイオンビーム２をモニターするファラ
デーカップ、４２はこのファラデーカップ４０のサプレ
ッサ電極である。

【００２４】

【発明の効果】以上のように請求項１記載の発明によれ
ば、ファラデーケース内に上記のような負電圧が印加さ
れるメッシュ状の電極を設けることによって、ファラデ
ーケース内底部のパーティクルにターゲット等から放出
された二次電子が到達しにくくなり同パーティクルが負
に帯電しにくくなると共に、仮に負に帯電してもメッシ
ュ状の電極の負電位によってファラデーケース側へ追い
返されるので、同パーティクルがターゲット方向に行く
ことが抑えられる。従って、パーティクルがターゲット
に付着するのを防止することができる。

【００２５】また、請求項２記載の発明によれば、ター
ゲットチャンバ内に上記のような負電圧が印加されるメ
ッシュ状の電極を設けることによって、ターゲットチャ
ンバ内底部のパーティクルにターゲット等から放出され
た二次電子が到達しにくくなり同パーティクルが負に帯
電しにくくなると共に、仮に負に帯電してもメッシュ状
の電極の負電位によってターゲットチャンバ側へ追い返
されるので、同パーティクルがターゲット方向に行くこ
とが抑えられる。従って、パーティクルがターゲットに
付着するのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例に係るイオン注入装置の
要部を示す概略断面図である。

【図２】 この発明の他の実施例に係るイオン注入装置
の要部を示す概略断面図である。

【図３】 この発明の更に他の実施例に係るイオン注入
装置の要部を示す概略平面断面図である。

【図４】 図３の概略正面断面図である。

【図５】 この発明の更に他の実施例に係るイオン注入
装置の要部を示す概略平面断面図である。

【図６】 図５の概略正面断面図である。

【図７】 従来のイオン注入装置の一例を部分的に示す
概略断面図である。

【符号の説明】

２ イオンビーム ４ ターゲット ８ ファラデーケース １０ サプレッサ電極 １２ マスク １６ パーティクル ２０ メッシュ状の電極 ２２ 直流電源 ２６ パーティクルサプレッサ電極 ２８ 直流電源

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ターゲットの上流側にファラデーケース
   を設けたイオン注入装置において、前記ファラデーケー
   ス内の少なくとも底部に、同ファラデーケースから電気
   的に絶縁されたメッシュ状の電極を少なくとも１段設
   け、その内の少なくとも一つにファラデーケースの電位
   よりも負の電圧を印加するようにしたことを特徴とする
   イオン注入装置。
2. 【請求項２】 ターゲットチャンバ内にターゲットを収
   納しているイオン注入装置において、前記ターゲットチ
   ャンバ内のターゲット近傍の少なくとも底部に、ターゲ
   ットおよびターゲットチャンバから電気的に絶縁された
   メッシュ状の電極を少なくとも１段設け、その内の少な
   くとも一つにターゲットおよびターゲットチャンバの電
   位よりも負の電圧を印加して、ターゲットチャンバ内底
   部のパーティクルがターゲット方向に行くことを抑える
   ようにしたことを特徴とするイオン注入装置。