JP3147526B2 - イオン注入装置 - Google Patents

イオン注入装置

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JP3147526B2
JP3147526B2 JP24106292A JP24106292A JP3147526B2 JP 3147526 B2 JP3147526 B2 JP 3147526B2 JP 24106292 A JP24106292 A JP 24106292A JP 24106292 A JP24106292 A JP 24106292A JP 3147526 B2 JP3147526 B2 JP 3147526B2
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electrons
wafer
cylinder
ion beam
wafer surface
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哲也 菊池
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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係り，
特に，イオンビームによるウエハの帯電を防止する装置
に関する。
【０００２】ウエハ表面に被着された絶縁膜に正イオン
が注入されると，正電荷が絶縁膜表面に帯電する。ま
た，イオンビームとウエハとの衝突により二次電子をウ
エハより放射し，ウエハ表面はさらに正電荷が帯電す
る。
【０００３】帯電した電荷のポテンシャルにより，ビー
ム経路中を取り巻く浮遊電子がウエハ表面に引き寄せら
れ，ビームを取り巻く電子が不足して移動中のビームの
中性化がくずれ，正イオンどうしの反発によりビームは
広がり，結果的にウエハ表面の帯電状態により電荷分布
が変化するため，ウエハ面内の注入量の均一性に悪影響
を与える。
【０００４】
【従来の技術】図２は従来例による帯電防止装置の模式
断面図である。図において，１はバイアス電圧を印加す
る電極，２は電子供給用フィラメント，３は電子を反射
させるリフレクタ，４は発生した電子を囲む筒，５はイ
オンビーム，６はウエハである。
【０００５】注入室内のウエハ付近でフィラメント２に
より発生させた電子を-200〜-1800Vのバイアス電圧を電
極１に印加してウエハ表面に運んでウエハ表面の帯電を
防止していた。
【０００６】この場合は，イオンビーム電流の増減があ
っても，ウエハ表面に到達する電子量はこれに対応でき
ないため，ウエハ表面が負に帯電したり，または反対に
電子量が不足して正の帯電が残ることがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】したがって，従来例の
帯電防止方法ではイオンビームの電流量の増減に対応で
きず，ウエハを帯電させ，または帯電による静電破壊を
生ずることがある。
【０００８】本発明はウエハ表面への電子の供給をイオ
ンビームの電流量の増減に対応できるようにしてウエハ
表面の帯電を完全に防止することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決は，ウエ
ハに入射するイオンビームの周囲に設けられ且つ該イオ
ンビームの出入り口が狭められた形状の筒と，該筒内に
電子を放射するフィラメントと，該筒の外周に該ウエハ
に対して負のバイアス電圧を印加する電極とを有するイ
オン注入装置により達成される。
【００１０】
【作用】本発明では筒状の電子発生部の周囲にバイアス
電圧を印加する電極を設けている。
【００１１】このようにして，フィラメントから放射さ
れた電子をバイアス電圧によりビームの出入口を絞った
筒内に閉じ込めてビーム経路に浮遊させ，この浮遊電子
をビームの電磁場によりウエハ表面の帯電部に供給する
ようにしている。ビーム周辺の磁界の強さＨは，ビーム
からの距離ａの点では Ｈ＝ビーム電流／２πａ となる。したがって，基板への電子供給量はビーム電流
に比例することになり，ビーム電流に対応して電子を供
給することができる。
【００１２】
【実施例】図１は本発明の実施例を説明する帯電防止装
置の模式断面図である。図において，１は筒内に放射さ
れた電子を浮遊させるためのバイアス電圧を印加する電
極，２は電子供給用フィラメント，３は電子を反射させ
るリフレクタ（筒とは絶縁），４は浮遊電子を閉じ込め
る筒，５はイオンビーム，６はウエハである。
【００１３】フィラメント１より放射された電子は周囲
のバイアス電圧により筒内に浮遊する。また，バイアス
電極および筒の形状を図示のようにビームの出入口を狭
くすることにより電子を筒内に閉じ込めるようにする。
【００１４】筒内をイオンビームが通過する際に，イオ
ンビームがつくる磁界により筒内の浮遊電子をウエハ表
面に供給する。この際，電子の供給量はイオンビームが
増加するとそれのつくる磁界も強くなり，ウエハに供給
される電子の量も増加する。
【００１５】通常，電極１に印加するバイアス電圧は−
500 〜−1500 V程度である。ここで，実施例においては
従来例と同様に負にバイアスされた電極とウエハ間の電
界により電子はウエハ方向に移動しないで, 電子が電子
発生部の筒内に浮遊するのは以下の理由による。
【００１６】実施例のビームの出入口を絞った筒型状の
電子発生部にバイアス電圧が印加されているため，電子
は筒の外へは出にくくなって筒内に浮遊する。これは,
筒内の電界により浮遊電子は筒内中央部に移動しようと
する力がはたらくためである。
【００１７】したがって，筒内の浮遊電子はウエハ／電
極間の電界によるウエハ方向への移動はしなで，イオン
ビームがつくる磁界によりウエハ表面に移動する。そし
て,イオンビームの磁界はビーム電流に比例して増減す
るため，ビーム量の変動に応じて適時にウエハ表面に電
子を供給することができる。
【００１８】また，適正な電子供給量の制御はフィラメ
ント電圧を変化させて，フィラメントからの熱電子放射
量を変化させて行う。従来は適時な電子供給がおこなわ
れなかったので通常±10 V程度の帯電があったが, 実施
例ではビームの磁界により適時な制御を行うため帯電は
0 V となった。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば，ウエハ表面への電子の
供給がイオンビームの電流量に応じて変化される。ま
た，イオンビームといっしょに電子がウエハに供給され
る。この結果，ウエハ表面の帯電を完全に防止すること
ができ，ウエハ表面の絶縁膜の静電破壊の防止およびウ
エハ面内のイオン注入量の均一性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例を説明する帯電防止装置の模
式断面図
【図２】 従来例による帯電防止装置の模式断面図
【符号の説明】
１ 筒内に放射された電子を浮遊させるためのバイアス
電圧を印加する電極， ２ 電子供給用フィラメント ３ 電子を反射させるリフレクタ（筒とは絶縁） ４ 浮遊電子を閉じ込める筒 ５ イオンビーム ６ ウエハ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−183957（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−51516（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 37/317

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ウエハに入射するイオンビームの周囲に
    設けられ且つ該イオンビームの出入り口が狭められた形
    状の筒と，該筒内に電子を放射するフィラメントと，該
    筒の外周に該ウエハに対して負のバイアス電圧を印加す
    る電極とを有することを特徴とするイオン注入装置。
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