JPH02230651A - イオンビーム照射装置と照射方法 - 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】 ［概　要］ 半導体ウェーハの加工時に使用するイオンビーム照射装
置と照射方法に関し、 加工時に半導体ウェーハに生ずるチャージア・νブを抑
制して生産性を向上させることを目的とし、イオン源か
ら射出しチャンバ内を直進するイオンビームと、ターゲ
ットに衝突する熱電子によって励起され該ターゲットか
ら該チャンバ内に放出する二次電子ビームとを、該チャ
ンバの端部近傍に配置したウエー八表面の同一領域に照
射し、該ウェーハに所定の処理を施すイオンビーム照射
装置であって、上記チャンバの二次電子ビーム放出位置
とウェーハ側端部間の該チャンバに、上記イオンビーム
と二次電子ビームとを同時に遮断しまたは通過させるビ
ームシャッタを配設して構成する。

また、前記のイオンビーム照射装置で、チャンバの端部
近傍に配置したウェーハ表面の同一領域に、所定量のイ
オンを持つイオンビームと所定ｔの二次電子を有する二
次電子ビームとを同時に照射開始し若しくは照射停止し
て構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は半導体装置の製造装置並びに製造方法に係り、
特に半導体ウエー八のイオンビーム加工時に該半導体ウ
ェーハに生ずるチャージアップを抑制して生産性の向上
を図ったイオンビーム照射装置と照射方法に関する。

一般に昨今の半導体装置の製造分野では、半導体デバイ
スの高速化，高集積化等の要求に対応するため、半導体
ウェーハを加工する際の該半導体ウェーハ（以下単にウ
ェーハとする）に対するイオンの高濃度注入や酸化膜厚
の減少化等のプロセスを必要としている。

しかしこれらのプロセスでは、ウェーハの表面が正“十
′゛または負Ｉｆ　　＋１に帯電するチャージアップ現
象を誘起し易く、咳ウェーハ表面を構造的に弱化したり
搭載されるＩＣ等を破壊することからその解決が望まれ
ている。

〔従来の技術〕

ウェーハ表面にチャージアップ現象を起こさせないため
には、ウェーハ表面を正または負に帯電させないことが
必要である。

以下図によって、ウェーハに生ずるチャージアップを緩
和する方法の一例を説明する。

第２図は従来のイオンビーム照射装置を説明する構成図
，また第３図は二次電子の状態を説明する図をそれぞれ
示している。

第２図で、１は例えば円筒状のチャンバを示し、図面上
部の一端は図示されないイオン源に接続されている。

また、該チャンバ１の図面下部の他端近傍外側には、該
チャンバｌのほぼ直径方向に対向してフィラメント２と
ターゲット３が配設されており、該フィラメント２から
放出する熱電子Ｅ，がチャンバｌを横断して上記のター
ゲット３の所定位置を照射するようになっている． 更に、該チャンバｌの途中に該チャンバ１を横切って上
記イオン源からのイオンビームを遮断するように装着し
ているビームシャッタ４はファラデーカッフ゜を兼ねた
ものであり、＝亥チャンバ１の外部に配置した図示され
ない制御部からの信号で矢印八方向に移動して上記イオ
ンビームの遮断を解除し該イオン・ビームが通過できる
ように構成されている。

一方、該チャンバ１の下端部に近接して被加工面が図面
上部を向くように配置している半導体ウェーハ５は、デ
ィスク６上に載置されている。

なお、上記熱電子Ｅ，のビーム上でチャンバ１の直径方
向二箇所の側壁に設けられているｌａは該熱電子Ｅ＋を
透過するための透過窓であり、また電気的に接地されて
いる７は上記のフィラメント２およびターゲット３を所
定位置に配置するための保持具である。

かかる構成になるイオンビーム照射装置では、例えばビ
ームシャッタ４を図のＡの方向に移動させてイオンビー
ムが通過できる状態で図示されないイオン源からイオン
ビーム■．を射出させると、該イオンビームＩｌはチャ
ンバｌ内を直進してウェーハ５の表面に入り、該ウェー
ハ５の表面を正Ｐに帯電させる。

一方、回路部Ｓでーｔｏｏｖ〜−３００νにバイアスさ
れたフィラメント２から放出する一次の熱電子Ｅ１は上
記のイオンビームｒ８を横切りながら加速されてターゲ
ット３に衝突した後、該ターゲット３から１〜２０ｅＶ
程度の低エネルギの電荷が負の二次電子ビームＥ２とな
って上記ウェーハ５の表面に入り、該表面を負に帯電さ
せる。

そこで、上記イオンビームＩ．と二次電子ビームＥｔを
同時にウェーハ５の同一領域に照射して該ウェーハ５上
の電荷を中和して“０”にする必要がある。

しかし、一般にフィラメント２自身は熱容量を持ってい
る。そのため該フィラメント２を電気的にＯＮＬてから
所定強さの熱電子Ｅ，が放出するまで，ひいてはウェー
ハ５の表面を所定量の二次電子を持つ二次電子ビームＥ
２が照射するまでに時間がかかる。

この状態を示す第３図で、横軸Ｘは時間をまた縦軸Ｙは
単位時間にウェーハに到達する二次電子量を示したもの
で、図に示すカーブＣはフィラメント２を電気的にＯＮ
Ｌた時点をＯとすると時間経過と共にウェーハに到達す
る単位時間内の二次電子量が増加しＴ時間後に所定量１
００％のｐ１点に到達することを示し、またｔ，の時点
でフィラメント２を電気的にＯＦＦすると時間経過と共
にウェーハに到達する単位時間内の二次電子量が城少（
７時間Ｌ，でその照射がなくなることを示している。

通常、ウェーハに到達ずる弔位時間内の二次電子量が所
定値の９０％に達した時点すなわち図のｐｔ点以降を所
定値領域としているが、該ｐ２点に達するまでに約ＩＯ
秒程度が必要であり、この時間のずれが遅延時間となる
。

一方、イオンビームはファラデーカップを兼ねたビーム
シャッタ４で所定の強さに達しているか否かが確認でき
るため、該ビームシャッタ４の開閉によって常時所定強
さのイオンビームをウェーハに照射することができる。

従って、上記フィラメント２を電気的にＯＮすると同時
にイオンビームをウェーハに照射すると、」二記遅延時
間の間はイオンビーム中のイオン量が二次電子に比べて
多いことがらウェーハが正に帯電し該ウェーハ表面を弱
めることになる。

そこで通常は、ビームシャッタ４でチャンバ１内を遮断
したままフィラメント２を電気的にＯＮしてウェーハに
到達する二次電子ビームＥ２を徐々に増やし、遅延時間
（約ｌθ秒）の後に該ビームシャッタ４を八方向に移動
させて電子銃イオン源からのイオンビーム■．を該ウェ
ーハに照射して該ウェーハ上の電荷を“０′′とするよ
うにしている。

しかしかかる照射方法でも例えばイオンビームがダウン
したような場合には、ウェーハに二次電子ビームＥ２の
みが到達することになるため該ウェーハが負に帯電して
ＩＣを破壊することがある。

〔発明が解決しようとする課題］ 従来のイオンビーム照射装置と照射方法では、ウェーハ
表面の弱化やＩＣ破壊等の原因となるウェーハ上のチャ
ージアップ現象を抑制することができないと言う問題が
あった。

照射装置によって解決される。

また、前記のイオンビーム照射装置で、チャンバの端部
近傍に配置したウェーハ表面の同一領域に、所定量のイ
オンを持つイオンビームと所定量の二次電子を有する二
次電子ビームとを同時に照射開始し若しくは照射停止す
る照射方法によって解決される。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題゛点は、イオン源から射出しチャンバ内を直進
するイオンビームと、ターゲットに衝突する熱電子によ
って励起され該ターゲットから該チャンバ内に放出する
二次電子ビームとを、該チャンバの端部近傍に配置した
ウェーハ表面の同一領域に照射し、咳ウェーハに所定の
処理を施すイオンビーム照射装置であって、 上記チャンバの二次電子ビーム放出位置とウェーハ側端
部間の該チャンバに、上記イオンビームと二次電子ビー
ムとを同時に遮断しまたは通過させるビームシャッタを
配設してなるイオンビーム〔作　用］ チャンバに配設するビームシャッタを二次電子発生位置
とウェーハの間に配置すると、該ビームシャッタでイオ
ンビームと二次電子ビームの双方を同時に制御すること
ができる。

従って、該ビームシャッタの開閉動作を制御することに
よってウェーハに常時所定強ざのイオンビームと二次電
子ビームの双方を同時に照射しまたは照射停止すること
が可能となり、ウェーハ上にチャージアップを生ずるこ
とのないイオンビーム照射装置と照射方法を得ることが
できる。

〔実施例〕

第１図は本発明になるイオンビーム照射装置と照射方法
を説明する図である。

第１図で、１０が図面上部の端部で図示されないイオン
源に接続する第２図同様の円筒状のチャンバであり、該
チャンバ１０の図面下部の他端近傍には、透過窓１０ａ
およびフィラメント２とターゲット３が第２図同様の関
係位置を保って配設されている。

また該チャンバｌの下端部近傍には、半導体ウ工一ハ５
がディスク６上に載置された状態で第２図同様に配置さ
れている。

一方、該チャンバ１の上記透過窓１０ａと上記ウ工一ハ
５側の端部との間には、図示されない制御部からの信号
で矢印Ａ方向に移動できるファラデーカップを兼ねた第
２図同様のビームシャッタ１ｌが配設されている。

なお、電気的に接地された保持具１２は上記のフィラメ
ント２およびターゲット３を所定位置に配置するための
である。

かかる構成になるイオンビ一ム照射装置で上記ビームシ
ャッタ１１を図の如く閉じた状態にしておくと、図示さ
れないイオン源からのイオンビーム■，はチャンバ１０
内を直進するが該ビームシャッタ１ｌで遮断されてウェ
ーハ５には到達しない。

一方、第２図同様に回路部Ｓ　テ−１００Ｖ　〜−−　
３００Ｖにバイアスされたフィラメント２から放出する
一次の熱電子Ｅ，は上記のイオンビームＩＢを横切りな
がら加速されてターゲット３に衝突した後、該ターゲッ
ト３から１〜２０ｅＶ程度の低エネルギの二次電子ビー
ムＥ２となって上記ウェーハ５の方向に進むが上記イオ
ンビーム■，と同様にビームシャッタｌ１で遮断される
ためウェーハ５に到達することがない。

そこで、ファラデーカップを兼ねたビームシャッタ１ｌ
でイオンビームの状況を観察し該イオンビームが所定の
強さに達していることをｌ＋１！認した上で、上記フィ
ラメント２を電気的にＯＮＬ上記の遅延時間（例えば１
０秒）を経過した後、該ビームシャッタ１ｌを図示の八
方向に移動させてウェーハ５にイオンビームＩ．と二次
電子ビームＥ，とを同時に照射する。

この場合には、イオンビームＩ．と共に二次電子ビーム
Ｅ２も所定の強さに達しているためウェーハ上には、正
のイオンと負の二次電子とが過不足なく供給されること
になり、正負両方のチャージアップを生ずることがない
。

更にイオンビーム■，等がダウンした場合には、該ビー
ムシャッタ１１を閉じることによってイオンビーム■１
と二次電子ビームＥ２が同時に遮断されるため、ウェー
ハにはチャージアップが発生しない。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明の実施により、半導体ウｊ−一ハ上の
チャージアップの発生を抑制して生産性のよい半導体ウ
ェーハが製造できるイオンビーム照射装置と照射方法を
提供することができる。

なお本発明の説明では、イオンビームおよび二次電子ビ
ームを遮断しまたは通過させるためのビームシャッタを
機械的シャッタで構成した場合について行っているが、
該ビームシャッタを電磁気的に構成し各ビームをウェー
ハ以外の場所に偏向させて遮断を実現し，また該偏向を
復帰させて通過を実現しても同等の効果を得る゛ことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になるイオンビーム照射装置と照射方法
を説明する図、 第２図は従来のイオンビーム照射装置を説明する構成図
， 第３図は二次電子の状態を説明する図、である。図にお
いて、 ２はフィラメント、　　　３はターゲット、５は半導体
ウェーハ、　　６はディスク、１０はチャンバ、　　　
　１０ａは透過窓、ｌ１はビームシャッタ、　ｌ２は保
持具、をそれぞれ表わす。 形〔掖ｊイＡ一冫己一ム月色身ヤ★Ｕｔｆ日８丁ろ猜力
（野１二次電子の１幻態ビ説ＩＩＩ８する目 率３目

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）イオン源から射出しチャンバ内を直進するイオン
   ビームと、ターゲットに衝突する熱電子によって励起さ
   れ該ターゲットから該チャンバ内に放出する二次電子ビ
   ームとを、該チャンバの端部近傍に配置したウェーハ表
   面の同一領域に照射し、該ウェーハに所定の処理を施す
   イオンビーム照射装置であって、 上記チャンバの二次電子ビーム放出位置とウェーハ側端
   部間の該チャンバに、上記イオンビームと二次電子ビー
   ムとを同時に遮断しまたは通過させるビームシャッタを
   配設してなることを特徴としたイオンビーム照射装置。
2. （２）前記のイオンビーム照射装置で、チャンバの端部
   近傍に配置したウェーハ表面の同一領域に、所定量のイ
   オンを持つイオンビームと所定量の二次電子を有する二
   次電子ビームとを同時に照射開始し若しくは照射停止す
   ることを特徴とした照射方法。