JPH03274644A - イオン処理装置 - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、イオン処理装置に関する。

（従来の技術） イオン処理装置は、被処理物に対して不純物イオンを導
入する装置として近年広く用いられている。このイオン
注入装置は、注入量、注入深さ等を高精度で制御できる
ので、特に半導体ウェハへの不純物導入に際しては必要
不可欠な装置となりつつある。

一般に、イオン注入技術では、正に帯電したイオンを電
場により加速して半導体ウェハに照射するため、半導体
ウェハに加速された正イオンが衝突する過程で、半導体
ウェハから電子か叩き出されたり、絶縁体部分に正電荷
の蓄積が起きるなど、半導体ウェハ表面が正に帯電しや
すくなっている。

そのために、半導体ウェハに形成された絶縁体部分（絶
縁膜）が、蓄積された正電荷により静電破壊を起こす可
能性がある。従って、イオン注入装置においては、イオ
ン注入に伴なう半導体ウェハの帯電を防止しなければな
らない。

そこで、半導体ウェハが正に帯電することを防止する機
構を備えたイオン注入装置が開発されている。すなわち
、このようなイオン注入装置では例えば、フィラメント
で発生させた熱電子を加速してイオンビーム導入管内壁
に衝突させ、エネルギーの低い二次電子を発生させて、
この二次電子を半導体ウェハへ供給し、半導体ウェハが
正に帯電することを防止する。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このようなイオン注入装置においても、
さらに、効率良く電子を被処理物（例えば半導体ウェハ
）に供給することができ、電荷の蓄積による静電破壊を
効率良く、確実に防止することのできるイオン注入装置
の開発が望まれている。

本発明はかかる従来の事情に対処してなされたもので、
従来に較べて効率良く電子を被処理物に供給することが
でき、電荷の蓄積による静電破壊を効率良く、確実に防
止することのできるイオン処理装置を提供しようとする
ものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、真空チャンバ内に設けた被処理物にイオンビ
ームを照射する手段と、前記イオンビームの行路部に設
けられた電子発生源と、この電子発生源からの電子を前
記被処理物に供給する電極とを具備したイオン処理装置
において、前記電極の電位を被処理物の電位より負にす
るよう構成したことを特徴とする。

（作　用） 本発明のイオン処理装置では、被処理物に電子を供給す
る電子供給手段から電子が射出される部位の真空チャン
バ内壁に沿って電極が設けられており、この電極により
電子を反射するよう構成されている。

したがって、この電極により、電子が真空チャンバ内壁
に吸収されることを防止することができ、従来に較べて
効率良く電子を被処理物に供給することができる。

（実施例） 以下、本発明装置をイオン注入装置に適用した実施例を
図面を参照して説明する。

第１図に示すように、正イオンからなるイオンビーム１
を導くための、イオンビーム導入管２の端部には、円板
状に形成されたディスク３が設けられている。このディ
スク３は、その内側面に複数（例えば十数枚）の半導体
ウェハ４を保持可能に構成されている。そして、このデ
ィスク３を図示矢印の如く回転させながら、各半導体ウ
ェハ４に、イオンビーム１を照射する如く構成されてい
る。

なお、イオンビーム導入管２のイオンビーム１飛来側に
は、周知の如く、イオン源、イオン引き出し電極、質量
分析マグネット、加速管、偏向電極（いずれも図示せず
）等が設けられており、これらによって所望のイオンビ
ーム１が形成される。

また、上記イオンビーム導入管２のディスク３近傍の所
定部位例えば上部には、電子供給機構５が設けられてい
る。すなわち、イオンビーム導入管２の外側には、例え
ばセラミックス等からなる絶縁性部材６を介して、例え
ばアルミニウム等の導電性部材からなる電子供給機構５
の筐体７が設けられている。

また、この筐体７内には電子放出部を形成する如く棒状
に形成されたフィラメント８と、このフィラメント８か
ら放出された電子ｅをイオンビーム導入管２の方向へ反
射する反射板９が設けられている。さらに、絶縁性部材
６の部位には、フィラメント８からイオンビーム導入管
２内へ電子ｅを引き出すための電子引き出し電極１０が
設けられている。

上記電子引き出し電極１０は例えば次のように構成され
ている。すなわち、第２図に示す如く、導電性部材から
矩形状に形成された枠体１０ａと、この枠体１０ａに固
定された導電性部材からなるメツシュ１０ｂとから構成
されており、メツシュ１０ｂの開口部位を電子が通過可
能な如く構成されている。

また、この実施例では、上記電子引き出し電極１０の下
部に、この電子引き出し電極１０と同様にメツシュ状に
構成され、電子引き出し電極１０によってイオンビーム
導入管２内に形成される電界を制限するための電界制限
用電極１１が設けられている。

さらに、第３図にも示すように、イオンビーム導入管２
内には、電子供給機構５に対向する如く、イオンビーム
導入管２内壁に沿って断面はぼコ字状に形成された導電
性部材からなる電子反射用電極１２が設けられている。

この電子反射、用電極１２は、イオンビーム導入管２内
壁に対して、絶縁性部材１３を介して固定されており、
電源１４から例えば−２〜−５Ｖ程度の電子を反射する
ための負のバイアス電圧が印加されている。

上記構成のこの実施例のイオン注入装置の作用について
説明すると、例えばイオンビーム導入管２、ディスク３
（半導体ウェハ４）、筐体７は同電位（例えばＯＶ）に
保たれる。そして、半導体ウェハ４にイオンビームを照
射するとともに、電源１５によりフィラメント８に所定
電圧例えば−５Ｖ　。

電源１６により反射板９に所定電圧例えば−３０Ｖ。

電源１７により電子引き出し電極１０に所定電圧例えば
＋５００Ｖ　、電源１８により電界制限用電極１丁に所
定電圧例えば＋５０Ｖを印加す、る。上記の結果イオン
ビーム導入管２内に電子ｅが放出され、そしてこの３０
ｅＶ以下の低エネルギー電子ｅが、半導体ウェハ４に供
給された状態でイオンの注入を行う。

また、この時上述した如く、電源１４から電子反射用電
極１２に、例えば−２〜−５Ｖ程度の負のバイアス電圧
を印加しているので、電子供給機構５からイオンビーム
導入管２内に放出された電子ｅは上記反射電極１２によ
り反射され、イオンビーム導入管２内壁に電子が吸収さ
れてしまうことが防止される。すなわち、この機能は半
導体ウェハ４に対してＨｅＶ以下の低エネルギー電子の
入射により達成されるものである。

したがって、フィラメント８から飛び出した電子ｅがイ
オンビーム導入管２内壁に吸収されることなく、効率良
く半導体ウェハ４に供給され、上記半導体ウェハ４の表
面に形成された絶縁膜は正電荷が過剰に蓄積されること
がなく静電破壊を確実に防止することができる。

また、半導体ウェハ４には、半導体ウェハ４とフィラメ
ント８との電位差に相当するエネルギーを有する電子ｅ
が供給される。上記印加電圧の例では、半導体ウェハ４
　（ＯＶ）と、フィラメント８（−５Ｖ）との電位差が
５■であるので、電子ｅは５ｅＶのエネルギーを有する
。したがって、半導体ウェハ４に高いエネルギー（例え
ば数百ｅＶ）を有する電子（−次電子）が供給されるこ
とかなく、半導体ウェハ４に電子が過剰に供給され半導
体ウェハ４の表面に形成された絶縁膜が静電破壊される
こともない。

なお、周知のラングミュアの公式に示されるように、フ
ィラメント８から引き出される電子の量は、フィラメン
ト８と電子引き出し電極１０との間の電圧■の３／２乗
に比例し、フィラメント８と電子引き出し電極１０との
間の間隔ｄの２乗に反比例する。したがって、この実施
例のイオン注入装置では、上述した如く半導体ウェハ４
とフィラメント８との電位差を小さく設定（あるいは同
電位に設定）した状態であっても、電源１７により電子
引き出し電極１０に印加する電圧をある程度大きく設定
（例えば＋５００Ｖ　”）することにより、フィラメン
ト８から多量の電子を引き出すことができる。

また、前述した如く、電界制限用電極１１は、電子引き
出し電極１０によってイオンビーム導入管２内に形成さ
れる電界を制限する。したがって、電界制限用電極１１
は、電子引き出し電極１０より低い電位に設定し、イオ
ンビーム導入管２内に形成される電界を抑制する。しか
しながら、この電界制限用電極１１は、省略することも
可能である。

また、電子供給機構５が設けられたイオンビーム導入管
２に負電圧例えば−５ｖを印加し、ディスク３と半導体
ウェハ４を例えばｏ■にするようにしても上記実施例と
同様の効果を得ることができる。

あるいは、イオンビーム導入管２をｏ■、ディスク３と
半導体ウェハ４正電圧例えば＋５■を印加しても上記と
同様な結果を得ることができる。

上記実施例ではイオン注入装置に適用した例について説
明したが、イオンビームを照射し、被処理体の表面にチ
ャージが発生する手段であれば何れでもよい。例えばイ
オンビームにょるリペアに適用してもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のイオン処理装置によれば
、従来に較べて効率良く電子を被処理物に供給すること
ができ、電荷の蓄積による静電破壊を効率良く、確実に
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のイオン注入装置の要部構成
を示す図、第２図は第１図のイオン注入装置の電子引き
出し電極の構成を示す図、第３図は第１図のイオン注入
装置の電子反射用電極の構成を示す図である。 １・・・・・・イオンビーム、２・・・・・・イオンビ
ーム導入管、３・・・・・・ディスク、４・・・・・・
半導体ウェハ、５・・・・・・電子供給機構、６・・・
・・・絶縁性部材、７・・・・・・筐体、８・・・・・
・フィラメント、９・・・・・・反射板、１０・・・・
・・電子引き出し電極、１１・・・・・・電界制限用電
極、１２・・・・・・電子反射用電極、１３・・・・・
・絶縁性部材、１４〜１８・・・・・・電源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空チャンバ内に設けた被処理物にイオンビーム
   を照射する手段と、前記イオンビームの行路部に設けら
   れた電子発生源と、この電子発生源からの電子を前記被
   処理物に供給する電極とを具備したイオン処理装置にお
   いて、 前記電極の電位を被処理物の電位より負にするよう構成
   したことを特徴とするイオン処理装置。