JPH0254858A - イオンビーム中性化装置 - 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、真空プラズマ中から引き出されビームを形
成して走行するイオンがターゲットであるウェーハに打
ち込まれるイオン注入装置に用いられ、前記ビーム　（
以下イオンビームと記す）に電子を供給して電子雲を形
成させ、ウェーハに注入されるイオンによる正電荷の帯
電によるウェーハ絶縁膜の絶縁破壊を防止するイオンビ
ーム中性化！１ｉＩＦに関する。

〔従来の技術〕

従来のイオンビーム中性化装置は、例えば第４図に示さ
れるように、図示されない真空プラズマ中から引き出さ
れたイオンが形成するイオンビーム５の両側方に配され
た。熱電子を発生するＷフィラメント７と、このＷフィ
ラメント７を取り囲んでその直接灼熱輻射と電子衝撃と
からウェーハ３を守る金属遮蔽壁１６と、この金属遮蔽
壁１６に絶縁物１７を介して接する金属壁１９とを用い
て形成され、外部の加速電源１２．阻止電源１５からそ
れぞれ接地電位に対し金属遮蔽壁１６に例えば−５０（
Ｖ）。

Ｗフィラメント７に−６０ないし−１００（Ｖ〕の電位
を与えるとともに金属壁１９に図示されない電源から−
２００（Ｖ）の電位を与えることにより、Ｗフィラメン
ト７から放出された熱電子をイオンビ−ム５に向かって
ほぼこれと垂直の方向に加速してイオンビームに供給し
、電子雲を形成していたく特開昭５３−１３６７９８号
公報参照）〔発明が解決しようとする課題〕 このような従来のイオンビーム中性化装置における問題
点は次の通りである。すなわち、従来装置においては、
電子雲が形成される場所は、イオンビームに向かって加
速される熱電子が形成する電子線とイオンビームとが交
差する場所であり、イオンビーム中性化装置すなわちい
わゆる電子銃の対面側である。を予震の形成場所はウェ
ーハに近ければ近いほどウェーハ絶縁膜の絶縁破壊防止
効果が大きいので、電子銃も可能なかぎりウェーハ近く
に配するのが望ましい、しかし前述のような構成の中性
化装置では構造的にウェーハへの接近度が制約をうけ、
また接近させえたとしても次のような障害が生じる。

（１１熱フイラメントは赤熱されており、熱フイラメン
ト近傍の電極構造物も、熱フィラメントからの輻射熱を
受けて昇温しており、この結果、構造物自体が２次的輻
射熱源となり、熱フィラメントおよび構造物から発生す
る蒸発原子、吸蔵ガスなどによってウェーハ表面が汚染
される。

（２）輻射熱によりウェーハ表面のレジストが溶けてし
まう。

この発明の目的は、ターゲットであるウェーハ表面を汚
染したり、ウェーハを加熱したりすることなく、ウェー
ハに近いイオンビーム上の部位に電子雲を形成させるこ
とのできるイオンビーム中性化装置を提供することであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、この発明によれば、イオン
ビーム中性化装置を、イオンビームの側方に配され該イ
オンビームに向かう方向に電子ビームを発生する電子銃
と、この電子銃の電子放出端に配され電子銃から発射さ
れた電子ビームの方向を曲げる静を偏向器とを用いて構
成し、電子銃から発射された電子ビームの方向をターゲ
ット方向へ曲げることによりターゲット近傍に電子雲を
形成させるものとする。

〔作用〕

静電偏向器は本来、入射された電子やイオンの進行方向
の変化からその運動エネルギを解析するための装置であ
り、静電偏向器を構成する。平行に対向する１対の電極
板が平行状態を保ちつつ湾曲している場合には、一定範
囲のエネルギを持つものだけが軌道を曲げられて偏向器
を通過することができる。イオンビーム中性化に用いる
電子線の運動エネルギは一定（例えば３５０ｅＶ）であ
るから、この運動エネルギに対応して偏向器の運転条件
を設定すれば、電子線は偏向器内で所望の軌道に沿って
曲がり、偏向器から射出された電子がイオンビームのウ
ェーハ近傍の部位に供給され、ウェーハ近傍に電子雲を
形成させることができる。

〔実施例〕

第１図に本発明によるイオンビーム中性化装置構成の一
実施例を示す、イオン注入装置の真空容器１内には、真
空容器外の図示されない駆動モータにより回転軸４を介
して高速で回転駆動されるとともに図の上下方向に回転
軸４とともに低速で並進運動するディスク２の面に、イ
オン注入のターゲットであるウェーハ３が周方向に間隔
をおいて複数固定され、図示されない真空プラズマ中か
ら引き出されウェーハ３に向かって走行するイオンが形
成するイオンビーム５をパルス状に横切うせることによ
りウェーハ３にイオンが注入される。

このイオンビーム５に沿う真空容器の壁には、本発明に
よるイオンビーム中性化装置すなわち電子銃赳を収容す
るための、イオンビーム５側が開放された筒状の容器１
ａが形成され、この容器１ａの内側に、前記電子銃赳を
構成する、熱電子を発生するフィラメント７と熱電子の
容器ｌａ側への移動を阻止する阻止ｔｆｆｉ８と熱電子
をイオンビームへ向かって引き出す引出し電極９と、引
出し電極９のイオンビーム側に配され引出し電極９から
イオンビームへ向かって射出される電子ビームの方向を
曲げる。平行に湾曲した偏向電極ｔｏ、ｉｔからなる偏
向器括とが収容されている。

第２図に、電子銃を構成する各電極の電位配置を示す、
フィラメント７と阻止電極８とは同電位に接続されると
ともに真空容器外部の加速電ｉｌ［１２から接地電位よ
り負の電位（−Ｖｆ）が与えられ、また、引出し電８ｉ
９には引出し電Ｓｔ３から接地電位より正の電位（Ｖ、
）が与えられている。従って、フィラメント７から放出
された熱電子はΔｖｌ−ｙ　ａ　＋　Ｖ　ｔ　＋例えば
ΔＶｌ　−６５０（Ｖ）により加速され、引出し電極９
からイオンビーム５の方向へ約２００■Ａの電子ビーム
が射出される。一方、偏向器用を構成する偏向電極ＩＯ
と１１との間には電源１４の出力電圧（Ｖｄ）が印加さ
れるとともに、この両偏向ｔ　Ｆ！ａ　ｔｏ、　ｔｔの
間に分圧抵抗器を接続してその中点を引出し電極９に接
続している。従って偏向器ｔｉｌｏ、１１にはそれぞれ
引出し電極９の電位より正側にＶｄ／２だけ高い電位と
、負側にＶｄ／２だけ低い電位が与えられている。ここ
で、Ｖｄは次式：％式％（１１ を満足するように設定され、これにより、引出し電極９
から射出される電子ビームが偏向器用を通過することが
できる。ここで、Ｒ１，Ｒ１はそれぞれ偏向電極１０．
１１の対向面の曲率半径である０例えば、Ｒ＋”　３　
ｃｍ、　Ｒ１−５ｃｓ、　Ｖ　ｔ　＝３５０　Ｖに固定
したとき、Ｖｄ＝３５０　Ｘ　２　ｘ　ｌ　ｎ５／３−
３４３　Ｖに設定すれば電子ビームが偏向電極の円弧の
長さに関係なく偏向器を通過することができる。

静電偏向器は、本来、第３図に示すように、偏向角度す
なわち入射方向と射出方向とのなす角度、すなわち偏向
器の入射面と射出面とのなす角度が１２７度で使用され
ている。そして、この１２７度偏向器の各電極と電子銃
の各電極との電位が上述の数値例のように与えられた場
合、この１２７度の範囲を通過することのできる電子ビ
ームの入射点における最大集束角度は、電子ビームが偏
向器の入射面に垂直に入射するとして入射面への垂線に
対し１１度である。すなわち、入射面における電子ビー
ムの集束角度が１１度以下であれば、電子ビームは入射
後、入射時の集束角度を狭めながら少なくとも１２７　
Ｉｔまでは次の集束点を作ることなく偏向器内を１ｊｌ
ｉ！する。このことはまた、入射される電子ビームが平
行ビームの場合には、入射角が１１度以下であれば、電
子ビームは偏向角度１２７度の偏向器を遭遇できること
を意味する。

しかし、本発明のように、イオンビームに電子を供給す
る場合には、電子ビームの集束点をイオンビーム上に作
る必要はなく、電子ビームがウェーハ近傍に到達すれば
十分目的が達せられるから、偏向電極ｔｏ、１１の円弧
の長さをたとえば６０度程度相当とし、この角度で電子
ビームが射出されたときに電子ビームがウェーハ近傍に
到達するようにする。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明によれば、イオンビーム中
性化装置を、イオンビームの側方に配され該イオンビー
ムに向かう方向に電子ビームを発生する電子銃と、この
電子銃の電子放出端に配され電子銃から発射された電子
ビームの方向を曲げる静電偏向器とを用いて構成し、電
子銃から発射された電子ビームの方向をターゲット方向
へ曲げることによりターゲット近傍に′；子予震形成さ
せるようにしたので、高温に加熱さ′、る熱フィラメン
トや構造物を有する電子銃をウェーハから離れた位置に
設置することが可能となり、熱フィラメントや構造物か
ら発生する蒸発原子や吸蔵ガスなどによるウェーハの汚
染や、熱フィラメントあるいは構造物からの熱輻射によ
るウェーハ表面のレジスト溶解などの障害を伴うことな
く、ウェーハｖＡ縁膜の絶縁破壊防止効果の大きい、ウ
ェーハ上に帯電する正電荷の中和が可能となる。さらに
、本発明の装置構成において、電子銃の電極を冷却構造
にすれば、ウェーハの汚染やウェーハ表面のレジスト溶
解などの障害をさらに軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるイオンビーム中性化装置構成の一
実施例を示すイオン注入装置要部の説明断面図、第２図
は第１図に示すイオンビーム中性化装置を構成する各電
極の電位配置を示す接続図、第３図は本発明における静
電偏向器の作用を説明する線図、第４図は従来のイオン
ビーム中性化装置の構成例を示す縦断面図である。 １：真空容器、３：ウェーハ、５：イオンビーム、６：
電子ビーム、７：フィラメント、８：阻止電極、９：引
出し電極、１０，１１：偏向電極、銭：偏向器（静電偏
向器）、銭：電子銃。 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）真空プラズマ中から引き出されターゲットに向かっ
   て走行するイオンが形成するイオンビームに電子を供給
   し、ターゲット上に帯電するイオンの正電荷を中和する
   イオンビーム中性化装置において、前記イオンビームの
   側方に配され該イオンビームに向かう方向に電子ビーム
   を発生する電子銃と、この電子銃の電子放出端に配され
   電子銃から発射された電子ビームの方向を曲げる静電偏
   向器とを備え、電子銃から発射された電子ビームの方向
   をターゲット方向へ曲げることによりターゲット近傍に
   電子雲を形成させることを特徴とするイオンビーム中性
   化装置。