JP3397027B2 - イオン注入装置 - Google Patents

イオン注入装置

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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、半導体の製造工程
などで好適に用いられるイオン注入装置に関する。 【0002】 【従来の技術】前記イオン注入装置において、イオン源
から加速管等を介する走査電極までのビーム軌道では、
高速で移動している正イオンのビームに、該正イオンと
残留気体分子の衝突等によって生じた速度の遅い電子が
巻込まれ、イオンの正電荷とほぼ同量の負電荷がビーム
軌道周辺に漂い、ビームは電気的にほぼ中性となってい
る。また、注入エネルギ、すなわち加速電圧が高くなる
程、ウエハ等の被照射物の手前に設けられたビームの拡
がりを制限するためのマスクスリットへのイオンビーム
の衝突が多くなり、これによって発生する2次電子の負
電荷がイオンビームに巻込まれて、相対的に負電荷が増
加してしまうこともある。 【0003】このようにビームに巻込まれた負電荷は、
走査のために一対の電極間に発生される電界によって吸
引されて正極性となった電極に吸収され、被照射物へは
正イオンが注入されるようになっている。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一対の
走査電極間の中央部付近では、前記電極に走査のための
交番電圧が印加されても、電界はほぼ0であり、該中央
部付近には前記負電荷がそのまま存在することになる。
これによって該中央部では、ビーム径が絞られてビーム
密度が高くなり、前記被照射物の表面では、直線状に照
射されるイオンビームにおいて直線の中央部付近だけ注
入密度が極端に高くなってしまう、いわゆる中性点効果
が、ビーム量の増大に伴って顕著に発生するという問題
がある。 【0005】一方、従来から、前記マスクスリットと被
照射物との間に、負極性とされるフードサプレッサと称
される筒体が設けられており、このフードサプレッサに
よって、前記被照射物にイオンが照射されることによっ
て放出された2次電子を前記被照射物側へ追いやり、前
記マスクスリットの直後に設けられたドーズファラデー
によるビーム量の計測誤差を抑えるようにした構成が用
いられている。 【0006】したがって、このフードサプレッサに正電
圧を印加して2次電子を捕捉することが考えられるけれ
ども、前記マスクスリットの下流側では、被照射物から
の2次電子は捕捉できても、マスクスリットにイオンビ
ームが衝突することによって発生した2次電子はマスク
スリットから離れる方向に飛散しており、充分な効果を
得ることができない。 【0007】本発明の目的は、イオンビームに巻込まれ
ている負電荷を捕捉することによって、均一なイオンビ
ーム照射を行うことができるイオン注入装置を提供する
ことである。 【0008】 【課題を解決するための手段】本発明に係るイオン注入
装置は、イオン源で生成したイオンを加速した後、走査
して、被照射物へ注入するイオン注入装置において、平
行平板の一対の電極から成り、シート状の平行ビームを
形成する走査電極の下流側かつマスクスリットの上流側
でビーム軌道に対して対称に設けられ、前記走査電極と
垂直な一対の平行平板から成るアブソーバ電極と、前記
一対のアブソーバ電極のそれぞれに、相互に等しい直流
正電圧を印加する電源とを備えることを特徴とする。 【0009】上記の構成によれば、ビーム走査が、たと
えば水平方向の1次元で行われるときには、アブソーバ
電極が水平走査電極とマスクスリットとの間に設けら
れ、前記水平走査電極によってシート状の平行ビームと
されたイオンビームに対して、該イオンビームの走査方
向と略平行に延びるとともに、直流正電圧が印加される
アブソーバ電極によって、前記イオンビーム中に巻込ま
れている負電荷が吸収され、被照射物へは所望とするイ
オンのみが均一に照射されることになる。 【0010】また、イオン注入装置が2次元方向の走査
を行う場合には、シート状の平行ビームを形成する第1
段目の走査電極、たとえば水平走査電極と、第2段目の
走査電極、すなわち垂直走査電極との間にアブソーバ電
極が介在される。 【0011】これによって、残留気体やマスクスリット
などにイオンが衝突することによって発生した2次電子
は、確実にアブソーバ電極で捕捉されて電源に吸収さ
れ、被照射物に均一なイオンビーム照射を行うことがで
きる。 【0012】 【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について、
図1〜図4に基づいて説明すれば以下のとおりである。 【0013】図1は本発明の実施の一形態のイオン注入
装置1の主要部の概略的構成を示す斜視図であり、図2
はそのイオン注入装置1の全体の構成を示す平面図であ
り、図3は図2の切断面線A−Aから見た断面図であ
る。イオン源2で生成されたイオンは、分析電磁石3に
入力されてボロンなどの注入すべき正イオンのみが抽出
された後、加速電極4へ入力される。この加速電極4で
加速および収束されたイオンは、第1の水平走査電極5
a,5bにおいて、水平方向に走査されてビーム幅が扇
状に拡大される。前記水平走査電極5a,5bからのイ
オンビームは、偏向電極6a,6bにおいて、所定の偏
向角θ、たとえば7°だけ偏向されて中性粒子が除去さ
れた後、第2の水平走査電極7a,7bに入力される。 【0014】この水平走査電極7a,7bにおいて、前
記イオンビームは、シート状の平行ビームとされた後、
本発明に従うアブソーバ電極8a,8bおよびマスクス
リット9を通過して、被照射物であるウエハ10に照射
される。前記ウエハ10は、支持部材11上に載置され
ており、この支持部材11は、案内部材12によって、
参照符13で示す平面上を矢符14で示す鉛直方向に変
位可能に支持されている。したがって、前記水平走査電
極5a,5b;7a,7bによる水平方向の走査と、こ
の支持部材11による鉛直方向の走査とによって、前記
ウエハ10の表面に前記イオンビームが2次元走査され
てゆく。 【0015】図4は、前記水平走査電極7a,7bおよ
びアブソーバ電極8a,8bの構造を詳細に説明するた
めの断面図である。この図4および前記図1を参照し
て、前記水平走査電極5a,5b;7a,7bには、走
査電源21から、三角波などで実現される所定の交番電
圧が印加される。ただし、水平走査電極5aに正電圧が
印加され、水平走査電極5bに負電圧が印加されている
ときには、ビーム軸22に対して、一方側に配置される
水平走査電極5aに対応して、他方側に配置される水平
走査電極7bも正電圧とされ、他方側に配置される水平
走査電極5bに対応して、一方側に配置される水平走査
電極7aも負電圧とされる。したがって、水平走査電極
5a,5bを通過することによって扇状に拡大されたビ
ームは、水平走査電極7a,7bによって、シート状の
平行ビームとされて出力される。 【0016】また、偏向電極6aには偏向電源23から
直流負電圧が印加され、偏向電極6bには直流正電圧が
印加される。これによって、前述のように前記ビーム軸
22は、水平から鉛直方向下方に前記偏向角θだけ偏向
し、中性粒子が除去されることになる。 【0017】このように構成されるイオン注入装置1に
おいて、本発明では、イオンビームをシート状の平行ビ
ームとする水平走査電極7a,7bと、該イオンビーム
の拡がりを所定の幅に規制するマスクスリット9との間
に、アブソーバ電極8a,8bが配置される。このアブ
ソーバ電極8a,8bは、前記水平走査電極5a,5
b;7a,7bと垂直方向に延びる一対の平行平板から
成り、したがって、前記水平走査電極5a,5b;7
a,7bによって拡げられたイオンビームに対して略平
行となる。また本発明では、このアブソーバ電極8a,
8bには、直流電源24から相互に等しい直流正電圧、
たとえば300Vが印加される。 【0018】ビーム軸22を中心として、イオンビーム
周辺に漂っている電子に対して、水平走査電極5a,5
b;7a,7bによる交番電界によって、該水平走査電
極5a,5b;7a,7bのそれぞれの近傍付近にある
電子は、該水平走査電極5a,5b;7a,7bが正電
圧となっているときに、吸収されて除去される。しかし
ながら、ビーム軸22付近に存在する電子は、前述の中
性点効果によって前記水平走査電極5a,5b;7a,
7bでは除去されないけれども、アブソーバ電極8a,
8bによってそれらは除去される。したがって、ウエハ
10へ照射されるイオンビームは、シート状の平行なビ
ームのいずれの点においても、負電荷が除去されて正イ
オンが均等に存在するビームとなる。これによって、均
一なイオンビーム照射を行うことができる。 【0019】前記アブソーバ電極8a,8bは、本実施
の一形態では、水平走査電極7a,7bを収納するチャ
ンバ25に関連して設けられている。前記水平走査電極
7a,7bは、チャンバ25の側壁に電気絶縁性の脚2
6によって支持されている。一方、アブソーバ電極8
a,8bは、前記ウエハ10およびその支持部材11等
が収納されるチャンバ27側の取付フランジ28にボル
ト29,30によって取付けられた支持部材31,32
に、電気絶縁性のスペーサ33,34を介してそれぞれ
取付けられている。なお、このアブソーバ電極8a,8
bは、水平走査電極7a,7bとマスクスリット9との
間で、かつ水平走査電極7a,7bと垂直であれば、チ
ャンバ25または27のいずれにどのような方法で固定
されてもよい。 【0020】また、水平走査電極7a,7bおよびアブ
ソーバ電極8a,8bへのケーブルは、図示しない気密
の引出口を介して、チャンバ25内に引込まれている。 【0021】さらにまた、チャンバ25とチャンバ27
との連結部35において、チャンバ25に取付けられた
ブラケット36によって、センタファラデー41が支持
されている。このセンタファラデー41は、前記偏向電
極6a,6bに電圧が印加されていない状態、すなわち
偏向角θが0°の状態で、かつ走査電圧が印加されてい
ない状態でのビームの絶対量を測定するために設けられ
ている。本実施の一形態では、このセンタファラデー4
1に対応して、アブソーバ電極8aがアブソーバ電極8
bに比べて短く形成されているけれども、前記センタフ
ァラデー41の測定に影響なく、かつ該センタファラデ
ー41と電気的に絶縁して配置可能であるときには、ア
ブソーバ電極8aは、さらに延長されてもよい。 【0022】また、前記チャンバ27側において、前記
取付フランジ28には、多点ファラデー42および左右
一対のドーズファラデー43が設けられるとともに、フ
ードサプレッサ44が設けられている。ドーズファラデ
ー43は、ウエハ10への実際のイオン注入量を計測す
る。またフードサプレッサ44は、筒状に形成されて負
電圧に保持されており、ウエハ10へのイオン注入によ
って該ウエハ10の表面から放出された2次電子を捕捉
する。このフードサプレッサ44は、取付部材45によ
って、電気的に絶縁されてチャンバ27に取付けられ
る。 【0023】なお、上述の実施の一形態では、イオンビ
ームを水平走査電極5a,5b;7a,7bによって水
平方向に走査するとともに、ウエハ10を支持部材11
および案内部材12によって鉛直方向にも走査すること
によって、ウエハ10へイオンビームを2次元的に照射
するようにしたけれども、垂直走査電極を設けてイオン
ビームを鉛直方向にも走査することによって、ウエハ1
0を変位することなしに、2次元的にイオンビームを照
射可能とした構成では、シート状の平行ビームを作成す
る水平走査電極7a,7bに続いて、アブソーバ電極8
a,8bが設けられ、さらにその下流側に垂直走査電極
が設けられることになる。また、垂直走査電極が上流側
に配置されるときには、この垂直走査電極に続いて、ア
ブソーバ電極8a,8bが、垂直走査電極と垂直となる
ように設けられる。このようにしても、中性点効果を抑
えて、均一なイオンビームの照射が可能となる。 【0024】 【発明の効果】本発明に係るイオン注入装置は、以上の
ように、シート状の平行ビームを形成する走査電極の下
流側かつマスクスリットの上流側に、前記走査電極と垂
直な一対の平行平板から成り、相互に等しい直流正電圧
が印加されるアブソーバ電極を設ける構成である。 【0025】それゆえ、残留気体やマスクスリットなど
にイオンが衝突することによって発生した2次電子は、
確実にアブソーバ電極で捕捉され、被照射物に均一なイ
オン注入を行うことができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施の一形態のイオン注入装置の主要
部を概略的に示す斜視図である。 【図2】前記イオン注入装置の全体の構成を示す平面図
である。 【図3】図2の切断面線A−Aから見た断面図である。 【図4】前記イオン注入装置における水平走査電極およ
び本発明に係るアブソーバ電極付近を拡大して示す断面
図である。 【符号の説明】 1 イオン注入装置 2 イオン源 3 分析電磁石 4 加速電極 5a 水平走査電極 5b 水平走査電極 6a 偏向電極 6b 偏向電極 7a 水平走査電極 7b 水平走査電極 8a アブソーバ電極 8b アブソーバ電極 9 マスクスリット 10 ウエハ 21 走査電源 23 偏向電源 24 直流電源 25 チャンバ 27 チャンバ 31 支持部材 32 支持部材 41 センタファラデー 43 ドーズファラデー 44 フードサプレッサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 37/317 H01L 21/265

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】イオン源で生成したイオンを加速した後、
    走査して、被照射物へ注入するイオン注入装置におい
    て、 平行平板の一対の電極から成り、シート状の平行ビーム
    を形成する走査電極の下流側かつマスクスリットの上流
    側でビーム軌道に対して対称に設けられ、前記走査電極
    と垂直な一対の平行平板から成るアブソーバ電極と、 前記一対のアブソーバ電極のそれぞれに、相互に等しい
    直流正電圧を印加する電源とを備えることを特徴とする
    イオン注入装置。
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