JPH0275139A - イオン注入装置 - 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〉 本発明は、半導体の製造において半導体ウェハにイオン
を注入する装置に関する。

（従来の技術〉 半導体ウェハ（以下単にウェハと呼ぶ）にイオンビーム
を照射してイオンを注入する場合、そのウェハの表面に
電荷が残留して蓄積する−０この蓄積した電荷は、ウェ
ハの基板へ放電する際にそのウェハの表面に形成された
半導体の絶縁膜を部分的に破壊したり、この電荷によっ
て発生する電場が上記イオンビームを偏向させてウェハ
への均一なイオン注入を妨げるといった不都合を起こす
。

従ってイオン注入においては、このウェハの表面に残留
して蓄積する電荷を取除くことか必要である。

その為に従来は、例えば第２図の概略構成図て示す様な
イオン注入装置が用いられている（特開昭５７−８７０
５６）。

図で示す様にこのイオン注入装置は、導電性のウェハデ
ィスク１のホルダ２にウェハＷを装着し、そのウェハＷ
に、Ｂ”、Ａｓ”、Ｐ”、ｓｂ◆等の正イオン３ａから
成るイオンビーム３を、拡散防止用のアパーチャ４を通
して照射し、イオン注入を行うものである。イオン注入
の際、上述の如くウェハＷの表面Ｗａに残留する正電荷
５を逃がす為に、ウェハディスク１を接地している。

しかしウェハＷの表面Ｗａには、半導体を形成する為の
ＳｉＯ２，感光性樹脂等の絶縁性材料。

単結晶シリコン或は多結晶シリコン等の半導電性材料か
存在することから、ウェハディスクｌを接地するたけて
は残留する正電荷５を充分に除去することは不可能であ
る。

そこて上記正電荷５を電子によって中性化すべく、イオ
ンビーム３の近傍に熱電子発生源であるフィラメント６
と、二次電子発生用のターゲ・ント７と、上記フィラメ
ント６からの熱電子である一次電子８を」−記ターケツ
１〜７の方向へ引出す電子引出し電極９とを配設してい
る。これにより、イオンビーム３中を横切らせたフィラ
メント６からの一次電子８をターゲラ１〜７に衝突させ
て二次電子１０を発生させる。これら−、二二次型電子
、１０から成る中性化電子１１は、イオンビーム３の発
生ずる電場に束縛されることによってビーム３に捕獲さ
れ、そのビーム３の空間電荷を全体として中性化しつつ
、ビーム３に沿って螺線な描く様に、正イオン３ａと共
にウェハＷの方へ走行する。

ウェハＷに到達した正イオン３ａは、ウェハＷ内に侵入
し、その際、」−述の如く表面Ｗａに正電荷５か残留す
る。そして正イオン３ａと共にウェハＷに到達した中性
化電子１１は、表面Ｗａを移動することにより」二記正
電荷５と衝突して、その正電荷５を中性化する。

〈発明か解決しようとする課題〉 上記イオン注入装置ては、イオンビーム３の中性化に充
分な二次電子１０を発生させる為に、ターゲット７に衝
突させる一次電子８として５０〜４００ｍＡ分の電子を
必要とする。そしてこれだけの−次電子８を熱電子とし
て発生させるには、フィラメント６に約１０Ａの電流を
流して加熱しなければならない。この時のフィラメント
６の温度は約］０００°Ｃに達する。その為にフィラメ
ント６は、Ｗ（タンクステン）、Ｍｏ（モリフテン）、
Ｔａ（タンタル）等の高融点金属によって形成されるか
、上述の様な高温に加熱された際には金属蒸気か発生ず
る。

このフィラメント６から発生した金属蒸気は、拡散して
イオンビーム３中に進入し、ビーム３の正イオン３ａと
衝突することによりイオンビーム３と同方向の運動エネ
ルギーを得る。よって金属蒸気は正イオン３ａと共にウ
ェハＷに注入されることになる。

即ち従来のイオン注入装置ては、ウェハＷに対し、不要
な金属を注入するという金属汚染を引き起こすことにな
り、ウェハＷの表面Ｗａに形成する半導体、抵抗等の素
子性能に重大な悪影響を及はすという問題があった。

〈課題を解決するだめの手段〉 本発明は、上記問題点を解決すべく提案されたイオン注
入装置て、中性化電子を発生させる手段として、光電子
放出体と、この光電子放出体に光を照射する光源とを設
けたことを特徴とするものである。

〈作用〉 」二記構成ては、光電子放出体が、光源からの光を受け
ることにより、光電子を中性化電子として放出する。又
光源としてタンクステンフィラメントを有するタンクス
テンランプを用いたとじても、そのタンクステンフィラ
メントを石英管内に封入することにより、発生ずるタン
クステン蒸気か拡散することはない。

〈実施例〉 以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。

第１図は、本発明に係るイオン注入装置の概略構成図で
ある。尚第１図において、第２図に示した従来例と相違
ない構成要素については、同一の符号を付して説明を省
略する。

図て示す様に本発明のイオン注入装置では、中性化電子
を発生させる手段として、光電子放出体１２と光源１３
とか設けられている。

光電子放出体１２は、光りを受けることにより電子つま
り光電子１４を中性化電子として放出するもので、Ｃ３
：＋Ｓｂ等の化合物から形成される。

Ｃ３，Ｓｂから成る光電子放出体１２の場合、４０〜８
０ｍＡ／Ｗの放射エネルキー感度を有する。その他の材
料としては、Ａｇ−０−Ｃｓ（銀、酸素、セシクム）化
合物、Ａｇ−Ｂ１−０−Ｃｓ　（銀、ビスマス、酸素、
セシウム）化合物、Ｓｂ−に−Ｎａ−Ｃ５（アンチモン
、カリウム、ナトリウム、セシウム）化合物等がある。

一方、光源１３は、上記光電子放出体１２に対して光り
を照射するものて、例えばタングステンフィラメント１
３ａを石英管１３ｂ内に封入して成るタングステンラン
プが用いられる。この様な石英管封入型のタングステン
ランプを使用すれば、フィラメント１３ａを電源Ｅから
の通電により加熱した際に発生ずるタングステン蒸気を
拡散させることがない。従って光源１３を、光電子放出
体１２と共に、このイオン注入装置を納める真空槽（図
示せず）内に配置しても、タングステン蒸気による半導
体ウェハＷへの金属汚染の危険はない。

光源１３としては、上述の様な白色光を発光するタング
ステンランプに限らず、紫外光をも発光する水銀ランプ
を使用してもよく、場合によってはレーザな利用するこ
とも可能である。但し光源１３は、光電子放出体１２の
材料に応じて、その放出体１２に最も効率良く光電子１
４を放出させる波長の光を発光するものであることか望
ましい。

又光源１３を真空槽外に配置してもよい。何れにしても
、光源１３に起因する半導体ウェハＷへの金属汚染を完
全に防止することかてきる。

更に上記光電子放出体１２と光源１３とは、光電子１４
が光電子放出体１２から効率良く放出されるとともに、
その放出された光電子１４が効率良くイオンビーム３に
捕獲される様に、例えばイオンビーム３を挟んて相対向
した状態に配置される。

上記構成により、光源１３の光りを受けて光電子放出体
１２から放出された中性化電子としての光電子１４は、
イオンビーム３の発生する電場に束縛されることによっ
てイオンビーム３に捕獲され、そのイオンビーム３の空
間電荷を全体として中性化しつつ、イオンビーム３に沿
って螺線な描く様に、正イオン３ａと共にウェハＷの方
へ走行する。

ウェハＷに到達した正イオン３ａは、ウェハＷ内に侵入
し、その際、ウェハＷの表面Ｗａに正電荷５が残留する
。そして正イオン３ａと共にウェハＷに到達した光電子
１４は、ウェハＷの表面Ｗａを移動することにより上記
残留した正電荷５と衝突して、その正電荷５を中性化す
る。

〈発明の効果〉 以上述べた様に本発明のイオン注入装置によれば、半導
体ウェハＷへの金属汚染を引き起こすことがなく、よっ
て半導体ウェハ上に、より高性能な半導体装置を形成す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例を示す概略構成図、第２図は
、従来例を示す概略構成図である。 ３・・・イオンビーム、３ａ・・・正イオン。 １２・・・光電子放出体、１３・・・光源。 １４・・・光電子（中性化電子）。 Ｌ・・・光、　Ｗ・・・半導体ウェハ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 中性化電子を発生させる手段を備え、その中性化電子を
   捕獲させた正電荷のイオンビームを半導体ウェハへ照射
   してイオン注入を行う装置において、 上記中性化電子を発生させる手段として、光電子放出体
   と、この光電子放出体に光を照射する光源とを設けたこ
   とを特徴とするイオン注入装置。