JPH02183957A - 半導体装置の製造装置 - 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】 ［ＩＱ要］ 荷電粒子ビームを利用して半導体装置を製造する装置に
関し、 荷電粒子ビームの電荷と、この電荷を中和するように照
射する反対極性粒子の電荷とを実質的に一致させ、ビー
ムによって生じる電位をウェハーの局部的にも全体的に
も接地電位とすることにより、素子の静電破壊を防止す
ることを目的とし、荷電粒子ビームの電荷と反対極性の
荷電粒子発生部を備え、反対極性の荷電粒子を荷電粒子
ビームとともにウェハー照射する半導体装置の製造装置
において、荷電粒子ビームの軸で磁束の密度が最小にな
り、該軸より離れると磁束の密度が増大するように磁石
を荷電粒子ビームの通過領域に配置するとともに、反対
極性の荷電粒子を磁石の磁束密度最小領域を含む磁力線
存在領域に向けるように、磁石を反対極性粒子発生部に
対して配置する構成とする。

［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体装置の製造装置に関するものであり、
さらに詳しく述べるならば、荷電粒子ビームを利用して
イオン注入などの処理を行ない半導体装置を製造する装
置に関するものである。

近年、半導体装置の高集積化に伴い、被処理素子１個当
りに与えられる電子等の量も多くなり、素子が静電的に
帯電し、その絶縁破壊が起こることがある。特に、電子
線、Ｘ線、イオン線などの荷電粒子ビームを用い、露光
などを行ない、あるいは不純物イオンを基板に打ち込み
半導体装置を製造する荷電粒子ビームプロセスでは、素
子の帯電が起こり易いために、荷電粒子ビームによる帯
電を阻止することが素子の静電破壊防止上重要になって
いる。

［従来の技術］ 従来の半導体装置製造装置においては、第２図に示すよ
うに、荷電粒子ビーム１の極性と反対極性をもった粒子
を反対極性粒子発生部２から発生させ、ウェハー１０の
全面に照射することによって、ウェハー１０の帯電を防
止しようとしていた。なお、反対極性粒子は荷電粒子ビ
ーム処理装置の壁面に衝突し、その後ウェハー１０の全
面に照射され、荷電粒子ビームの電荷により生じる電位
を打ち消すことによって帯電を防止する。ところが、第
４図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、荷電粒子ビ
ームは例えば被露光部に集中しているために分布が狭く
なり、一方反対極性粒子は電荷の中和のためにウェハー
全面に照射され、分布が散漫になるので、ウェハー全体
としては電気的中性を実現したとしても、両極性の電荷
を合成すると、ビーム内に電荷ができてしまう。

［発明が解決しようとする課題］ 荷電粒子ビーム内に電位の分布があるとやはり静電破壊
が起こる。この結果ウェハー中心部にある素子、例えば
ＭＯＳ）ランジスタの絶縁膜はその耐圧電圧を越え静電
的に破壊される。

本発明は、荷電粒子ビームの電荷と、この電荷を中和す
るように照射する反対極性粒子の電荷とを実質的に一致
させ、ビームによって生じる電位をウェハーの局部的に
も全体的にも接地電位とすることにより、素子の静電破
壊を防止することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る半導体装置の製造装置は、荷電粒子ビーム
の電荷と反対極性の荷電粒子発生部を備え、該反対極性
の荷電粒子を前記荷電粒子ビームとともにウェハー照射
するものにおいて、荷電粒子ビームの軸で磁束の密度が
最小になり、該軸より離れると磁束の密度が増大するよ
うに磁石を荷電粒子ビームの通過領域に配置するととも
に、反対極性の荷電粒子を磁石の磁束密度最小領域を含
む磁力線存在領域に向けるように、磁石を反対極性粒子
発生部に対して配置したことを特徴とする。

本発明が基礎とする物理的原理は、荷電粒子ビームと反
対極性粒子の運動は磁場の磁束密度が疎になる空間領域
に制限されることである。この原理を利用するために、
磁石を電子ビーム露光装置、イオン注入装置などの半導
体装置の製造装置に設ける。そして、磁石を、荷電粒子
ビームの軸で磁束の密度が最小になり、該軸より離れる
と磁束の密度が増大するように配置することが必要であ
る。この配置としては、２個の磁石のＮ、Ｓ極が向かい
合うようにする配置がある。また、さらに反対極性粒子
が磁石の磁束密度最小領域に通過し、その粒子のほとん
どが該領域に集中される電位分布が作られた後、ウェハ
ーに向かうように、磁石を反対極性粒子発生部２に対し
て配置することが必要である。このような配置を行なっ
た上で磁場の強度を調節すると、荷電粒子ビームの分布
を反対極性粒子の分布と合わせることができる。

このようにすることで、荷電粒子ビームの電位をウェハ
ー全体で接地電位に近付けることができる。

［作用］ 本発明では、荷電粒子ビームがその反対極性粒子により
全領域で中和できる為、荷電粒子ビームがウェハーに当
たっても表面の電位が高くなることはなく、素子の静電
破壊をウェハー面全体で防止することができる。

［実施例］ 以下、イオン注入装置に本発明を適用した実施例を第１
図（Ａ）、（Ｂ）を参照として説明する。

図中、１はＰ＋、Ａｓ＋などの荷電粒子ビーム、２は反
対極性粒子を発生する電子銃、３は電磁石、４は磁力線
、５は反対極性粒子線をそれぞれ示す。

電磁石３は磁束密度が約２００Ｇのものであり、Ｎ、Ｓ
極が向かい合うように配置されている。このような配置
の結果、断面視で数ｃｍの矩形パターンとなる荷電粒子
ビーム１の領域では磁束密度が最小になり、該領域から
離れるに従い磁束密度が増大する。磁束密度が最大の領
域は第１（Ａ）図に磁力線４で示した所である。また、
電子銃２は、ウェハーから離れすぎると、磁束がＡｓ＋
などと反応し、イオン注入上不都合でありかつ中和に必
要な電子も不足し、一方つエバー１０に近すぎると、電
子が磁束密度が疎の領域から充分に排除されないままに
ウェハー１０に衝突するために、これらの不都合が起き
ないように、電子銃２のウェハー１０からの距離を定め
ることが必要である。このましい距離は１０〜５０ｃｍ
である。電子銃２はＡρなどからなる真空容器７の壁面
から頭を出すように設けている。電子銃２から飛び出し
た電子が直接真空容器壁面に衝突し、多量の電子をラン
ダム方向で散乱放出する。電子銃２から飛び出した電子
および二次電子は、電磁石３の発生する磁場に拘束され
て、磁束密度が最も疎になる領域、すなわち荷電粒子ビ
ーム束と一致する領域を、優先的に運動してウェハー１
０に向かう。イオンビーム（荷電粒子ビーム）１はこの
領域の集中するために、第５図（Ａ＞、（Ｂ）に示すよ
うに荷電粒子ビームの広がりと電子の広がりは重なり合
う、磁場の強さを調節することによって、第５図（Ｂ）
に示される電子の広がりを調節することができる。磁場
はイオンビームの広がりにも影響を与えるが、イオンは
電子に比べて質量が大きいために影響は小さく問題には
ならない。

１１．１２も磁石であって、荷電粒子ビーム１と重なっ
て照射される電子が、ウェハー１０と衝突するまで、荷
電粒子ビーム１の軸で最小磁束密度が保たれるように（
該軸の周りに強い磁場が保たれるように）磁束の流れを
整えるものである。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば荷電粒子ビームが
照射されるウェハーの表面の帯電が防止されるために５
半導体装置の良品率および信顆性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、本発明の実施
例に係るイオン注入装置のウェハー近１５′１部の横断
面図および正面図、 第２図は従来の半導体装置の製造装置の概念図、 第３図は第２図の場合のビーム内の電位分布を示す図、 第４図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ従来装置の場
合のビーム内電位分布、反対極性粒子の電位分布および
両者の合成による電位分布を示すグラフ、 第５図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ本発明装置の
場合のビーム内電位分布、反対極性粒子の電位分布およ
び両者の合成による電位分布を示すグラフである。 １−荷電粒子ビーム、２ 部（電子銃）、３−電磁石、４ 対極性粒子線、１０−ウェハー 反対極性粒子発生 磁力線、５−反 本党日月寅荀イケ１のイオレ、工入せ１（貝・）面口第
１図（Ａ） 工面口 第１図（Ｂ） 第 図 こ−μ内の７４１分布 第３因 く の

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、荷電粒子ビームの電荷と反対極性の荷電粒子発生部
   を備え、該反対極性の荷電粒子を前記荷電粒子ビームと
   ともにウェハー照射する半導体装置の製造装置において
   、 前記荷電粒子ビームの軸で磁束の密度が最小になり、該
   軸より離れると磁束の密度が増大するように磁石を前記
   荷電粒子ビームの通過領域に配置するとともに、前記反
   対極性の荷電粒子を前記磁束密度最小領域を含む磁力線
   存在領域に向けるように、該磁石を該反対極性粒子発生
   部に対して配置したことを特徴とする半導体装置の製造
   装置。