JPH01197956A - 半導体装置の製造方法およびそれに用いる半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、正荷電性のビームによる帯電の中性化が好
適に図られてなる半導体装置の製造方法およびそれに用
いる半導体製造装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図および第４図は例えば特開昭５７−８７０５６号
公軸に示された従来の半導体製造装置、この場合、イオ
ン注入装置を示す図である。

第３図は電子二次生成装置とこれを用いてイオンビーム
により半導体ウェハに加工を行っている状態を示す斜視
図、第４図は二次電子生成装置の概要構成を示す図であ
る０図において、（１１は被照射基板となる半導体ウェ
ハ（以下、ウェハと称す）。

（２）はこのウェハ（１）が載、置固定される載置台、
（３）は上記ウェハ（１１に照射される正荷電性のイオ
ンビーム、（４）はこのイオンビーム（３）と直交する
ように照射され、負荷電性を有する一次電子ビーム、（
５）はこの一次電子ビームの被照射体となるアルミニウ
ム等よりなる金属板、（６）はこの金属板（５）から放
出される二次電子、（７）は上記一次電子を生成し、ビ
ーム（４）として放出させるフィラメント電極、（８）
はこのフィラメント電極（７）の後方の、上記一次電子
ビーム（４）の進行方向となるべき側の反対側に配設さ
れた反射遮蔽である。（９）は上記ウェハ（１）、載置
台（２）を内在させるファラディ遮蔽、α［有］は上記
フィラメント電極（７）に接続されるフィラメント電流
源、ａυは上記ファラディ遮蔽（９）に接続される電流
計。

■は上記反射遮蔽（８）、電流計００間に接続されるバ
イアス電圧源、０暑は上記ファラディ遮蔽（９）に開口
され、上記一次電子ビーム（４）の入射口となる開口部
である。

ところで、このように構成されるイオン注入装置は次の
ように動作し、ウェハｆｉ＋への加工が行われる。

まず、ファラディ遮蔽（９）内の載置台（２）上に被処
理用のウェハ（１）が供給されて所定状態にセットされ
る０次いで、このウェハ（１）に向けて、イオン源で生
成されたリン（Ｐ）、ホウ素（Ｂ）等の不純物イオンに
よるイオンビーム（３）が照射される。このイオンビー
ム（３）は典型的に正荷電性である。−方、二次電子生
成装置では、フィラメント電極（７）にフィラメント電
流源０ωから電流が供給されて一次電子ビーム（４）が
生成され、この一次電子ビーム（４）が上記イオンビー
ム（３）と直交するように金属板（５）にむけて照射さ
れる。上記フィラメント電極（７）の後方に配設される
反射遮蔽（８）にはバイアス電圧ｔＡ叩により負電圧が
印加されており、上記フィラメント電極（７）から熱放
出された一次電子を上記金属板（５）に静電的に向ける
ようになされている。」二記金属板（５）は、上記一次
電子ビーム（４）が衝突すると刺激されて、その表面部
から二次電子（６）を放出させる。この二次電子（６）
は、上記イオンビームに（）側に散乱される。ところで
、上記一次電子ビーム（４）は、上記イオンビーム（３
）の動きに比べて極めて動きが速いのに対し、上記二次
電子（６）は、上記一次電子ビーム（４）に比べて小さ
なエネルギーでなされ、上記イオンビーム（３）に近い
動きのものとなる。

従って、上記二次電子（６）は、上記イオンビーム（３
）に沿って送られ、また、上記ウェハｆｉ＋の表面に照
射された上記イオンビーム（３）にょるチャージアップ
電位により引き寄せられ、上記イオンビーム（３）の照
射領域に供給される。上記ウェハ（１）はファラディ遮
蔽（９）に内在しており、上記一次電子ビーム（４）、
イオンビーム（３）は、それぞれこのファラディ遮ｉ１
ｉ！ｉ　１９１に設けられた開ロ部α湯、別の開口部（
図示省略）を通って中に入ってゆく、上記ファラディ遮
蔽（９）には電流計が接続され、そのｔ流値が理想的に
は０　（ゼロ）となるように上記フィラメント電流ｉｊ
Ｘ　Ｑｌｌｌでの値が可変される。これにより、放出さ
れる一次電子ビーム（４）の量が調整され、さらに、二
次電子（６）の量が調整されるようになされる。このよ
うにして制御された上記二次電子（６）が上記ウェハｆ
ｌｌ上における上記イオンビーム（３）の被照射部に供
給され、その部分に生ずべき正の帯電の中性化が図られ
るものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のイオン注入装置は以上のように構成され、一次電
子ビーム（４）を金属板（５）に照射して放出される所
要の二次電子（６）をイオンビーム（３）の照射経路側
に散乱させ、それに沿って上記ウェハｆｉｌ上に供給さ
せることによって上記イオンビーム（３）の照射部の所
要９■域の帯電を中性化させる方法であった。

ところが、このような方法では、上記金属板（５）は上
記一次電子ビーム（４）の照射を受けることにより、そ
の表面状態が経時変化し、二次電子（６）の生成量やそ
の散乱方向等が初期状態に対して変化してきたり、偏り
が生じるようになったりするという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされ
たもので、一次電子を用いることができ、ウェハ上にお
ける中性化が信顛性良く行なえる半導体装置の製造方法
およびそれに用いる半導体製造装置を得ることを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

この発明における半導体装置の製造方法は、被照射基板
に正荷電性のビームを照射しながら、そのビームの照射
経路に向けて負荷電性の一次電子のビームを照射し、上
記基板の被照射部に生ずべき正の帯電の中性化を図るよ
うになされている。

また、この発明における半導体装置の製造方法に用いる
半導体製造装置は、被照射基板に正荷′、Ｓ性のビーム
を照射する手段と、負荷電性の一次電子を生成してビー
ムを形成する手段と、この一次電子のビームを上記正荷
電性のビームの照射経路に向けて照射する手段とを有し
、上記基板の被照射部に住ずべき正の帯電の中性化を図
る構成となされたものである。

〔作　用〕

この発明における一次電子のビームは、直接的な制御が
可能であり、被照射基板に照射される正荷電性のビーム
とほぼ同じエネルギーとなされる。

従って、上記一次電子のビームは、上記正荷電性のビー
ムの照射経路に向けて照射されることにより有効に上記
正荷電性のビームに沿って送られ、しかも経時変化を起
こすことなく、安定的に上記基板上の所要領域に供給さ
れ、制御性良く中性化を図る機能を有する。

［発明の実施例〕 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例による半導体製造装置であって
、この場合、イオン注入装置を示しており、その要部の
概略構成を示す図である。

図において、ａツは回転可能であり、ウェハを載置する
載置台（２）が複数取付けられたディスク、０［９は上
記ウェハｆｉｌに照射される正荷電性のイオンビーム（
３）に対して逆荷重性のビームを生成し、照射させる電
子発生部、Ｇ力はこの電子発生部αＱより照射された一
次電子のビームである。（至）は上記載置台（２）の上
記イオンビーム（３）が照射されるべき位置に取付けら
れたチャージセンサー、　Ｑｌはこのチャージセンサー
Ｑｌに接続されてチャージアップ電位を測定する電位検
出部、（２Ｉは上記ディスクＯ５の所要部に接続されて
チャージアップによる電流を測定する電流検出部、　（
２１）は入力側に上記電位検出部θ彊、電流検出部（至
）が接続されてそれら信号が入力され、出力側に上記電
子発生部Ｏｅが接続されてそれに処理信号を出力する制
御部である。（２２）は上記イオンビーム（３）の照射
経路の上流側に配設されてその拡がりを抑制させるバイ
アスリング、　（２３）はこのバイアスリング（２２）
に接続されて所定の負電位を印加させるバイアスリング
電源である。

ところで、このように構成されるイオン注入装置は、次
のように動作ウェハ［１１への加工が行われる。

まず、ディスクαりの載置台（２）上に被処理用のウェ
ハ（１）が供給されて所定状態にセットされる０次いで
、上記ディスク０！９が回転し、イオン源で生成された
リン（Ｐ）、ホウ素（Ｂ）等の不純物イオンによるイオ
ンビーム（３）が上記ウェハ（１１に向けて照射される
。このイオンビーム（３）は、例えば、円形であり、そ
のビーム径も上記ウェハｆｌｌの径寸法とほぼ同じ大き
さとなっているが、これらビーム形状２ビーム径等は、
適宜選択されればよい。また、上記ディスク０！９は回
転運動のみ行うものとしであるが、回転運動と上下動運
動とが行われる回転併進式となしたものであってもよい
、上記ディスクａ９の回転によって、複数のウェハ（１
）に上記イオンビーム（３）が照射されるが、チャージ
センサー顛にも上記イオンビーム（３）が照射されるこ
とになり、その照射量に応した電位が測定されその測定
信号が電位検出部０鴫を介して制御３１部（２１）に送
られる。この制御部（２１）で上記信号が処理された後
、処理信号が電子発生部α荀に出力される。この電子発
生部Ｏｅでは、上記処理信号に応じて所要量で、かつ所
要エネルギの一次電子を生成し、そのビームα刀を上記
イオンビーム（３）の照射経路に向けて照射される。ま
た、上記ウェハ（１１の照射量に応じた電流が、上記デ
ィスクａ９の、例えば回転軸部を介して接続される電流
検出部ｔＳによって測定されるようになされており、そ
の測定信号が上記制御部（２１）に送られる。上記制御
部（２１）では、上記測定信号に基いて所定処理が行わ
れ、処理信号が上記電子発生部αＱに出力される。上記
電子発生部αＱでは、上記電流検出部＋２１による測定
値が理想的には０（ゼロ）となるように上記処理信号に
応じて、上記一次電子を生成し、そのビームαηの照射
を行わせる。この場合、上記電位検出部（ＩＩ　、電流
検出部（２Φの両者から出力される信号を併用しており
、処理の初期には上記電流検出部（至）の信号を用い、
処理の途中からそれら両者からの信号を比較するものと
しである。しかし、必要に応じて、いずれか一方を用い
るものとしてもよい。照射された上記一次層子のビーム
ａ力は、適量となされ、かつ、上記イオンビーム（３）
とほぼ同じ程度の動きとなる低エネルギーに制御されて
いる。

この制御は、第２図に概略構成を示す上記電子発生部（
ＩＩで行われる。すなわち、アイラメン）を源（３１）
より所定電圧が印加されるとフィラメント（２５）に電
流が流れ、熱電子が生成されて一次電子が放出されビー
ム０ηが形成される。このとき、上記ビームＱ７１にお
ける一次電子の量は、上記フィラメント（２５）の上方
に配設される引き出し電１ｉ　（２６）に印加される引
き出し電極電ｍ　（３２）の電圧によって調整される。

なお、この引き出される一次電子の所要量は、上記制御
部（２１）からの処理信号によって決まる。

次に、上記一次層子Ｑ７１は、上記引き出し電極（２６
）の上方に配設される制′４Ｂ電極（２７）に印加され
る電圧により、そのエネルギが制御される。さらに、こ
の後上記一次電子のビーム０７）は、さらにそれら上方
に配設される分析電極（２９）により、上記イオンビー
ム（３）とほぼ同し程度の動きとなる適度のエネルギで
、かつ適度の強度となる一次電子のビーム０ηのみが取
り出される。このときの調整は、上記分析電極（２９）
への分析電極電源（３５）からの印加電圧によって行わ
れる。このように制御された一次電子のビームａηは、
上下方向と水平方向とに偏向され、上記ウェハ（１）に
対する位置調整がなされる。

これは、前者が上記分析電極（２９）により、後者が上
記分析電極（２９）　、制御電極（２７）間に配設され
る走査型ｉ　（２Ｂ）により、それぞれ偏向制御される
。

なお、上記イオンビーム（３）に向けて照射される上記
一次層子のビーム０１は、最上部に配設され、静電レン
ズ電源（３６）より所定電圧が印加された静電レンズ（
３０）により、必要に応じて所要のビーム形状並びに径
寸法にさらに絞られる。この場合、上記イオンビーム（
３）が円形状であるため、上記一次層子のビームθ乃も
円形状になしであるが、上記一次層子のビームαηは、
上記イオンビーム（３）の形状。

径寸法等に応じて適宜制御されるようになされる。

また、上記分析電極（２９）は上記一次層子のビームα
Ｄの上下方向の偏向を行う機能を有するものとしたが、
上記ディスクαつが併進方式のものにあっては、上記分
析電極（２９）は偏向機能を兼用せず、分析制御機能の
み有するものとなしていてもよい。

このように、上記電子発生部αｅからの一次電子のビー
ム０ηは、上記イオンビーム（３）と動きが整合するよ
うになされ、上記イオンビーム（３）に沿って有効に上
記ウェハ（１）上に供給されて上記イオンビーム（３）
の照射部における正の帯電を制御性よく中性化させるも
のである。しかも、これが安定的にｋａ続される性能の
ものとなされる。

なお、上記一実施例の説明において電子発生部Ｑｌは、
一次層子のビームＯＤを適度のエネルギ、強度に制御し
、かつ上下方向に偏向させるものを分析電極（２９）で
、また、上記一次層子のビーム顛を水平方向に偏向させ
るものを走査電極（２８）で構成されるものを示したが
、これら各電極（２８）　（２９）に代えて同様の機能
を有する四重掻子レンズ等の他のもので構成させてもよ
い、静電レンズ（３０）についても同じことがいえる。

また、イオンビーム（３１を、照射させる装置として、
イオン注入装置を例にとって説明したが、これに限定さ
れず、集束イオンビーム装置等の正荷電性のイオンビー
ムを被照射基板に照射する他の装置であってもよく、上
記と同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば被照射基板に照射され
る正荷電性のイオンビームの照射経路に向けて、負荷電
性の一次電子のビームを照射するようになされており、
この一次層子は上記イオンビームに沿って上記基板上に
有効に、しかも安定的に供給され、上記正荷電性のビー
ムの照射部に生ずべき正の帯電の中性化が行われ、半導
体装置が信幀性よく得られる効果を存する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるイオン注入装置の要
部の概略構成を示す図１第２図は電子発生部の概略構成
を示す図、第３図は従来のイオン注入装置の要部の概略
構成を示す図、第４図は従来の二次電子生成装置の概略
構成を示す図である。 図において、＋１１は基板、（２）はイオンビーム２０
［９は電子発生部、αＤは一次電子のビーム、　（２５
）はフィラメント、　（２６）は引き出し電極、　（２
７）は制御電橋、　（２Ｂ）は走査電極、　（２９）は
分析電極、　（３０）は静電レンズである。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。 代理人　　　　大　　岩　　増　　誰 第１図 Ｊｏｖｒ電しンズ°゛Ｊ６・ｆ矩し一人第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被照射基板に正荷電性のビームを照射しながら、
   そのビームの照射経路に向けて、負荷電性の一次電子の
   ビームを照射し、上記基板の被照射部に生ずべき正の帯
   電の中性化を図ってなる半導体装置の製造方法
2. （２）被照射基板に正荷電性のビームを照射する手段と
   、負荷電性の一次電子を生成してビームを形成する手段
   と、この一次電子のビームを上記正荷電性のビームの照
   射経路に向けて照射する手段とを有し、上記基板の被照
   射部に生ずべき正の帯電の中性化を図る構成となされた
   半導体装置の製造方法を用いる半導体製造装置。