JPH0340357A

JPH0340357A - イオン注入装置

Info

Publication number: JPH0340357A
Application number: JP1174591A
Authority: JP
Inventors: Teruaki Iwashima; 岩嶋　輝明
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1989-07-05
Filing date: 1989-07-05
Publication date: 1991-02-21

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〕本発明はイオン注入装置に関し、特にウェハーの帯電を
防止するためのエレクトロン・シャワーを備えたイオン
注入装置に関する。

〔従来の技術〕

半導体ウェハーへの不純物注入の際、ウェハーの帯電は
周知の事実である。特に近年、集積度６高密度化のため
ゲートの小型化あるいはゲート酸化膜を薄くする傾向が
あり、またスループットを上げるために大電流で注入す
る傾向があり、このためゲート酸化膜の破壊が重要な問
題となってきている。

これを防止するために従来の技術では、エレクトロン・
シャワー装置により二次電子を発生させて、ウェハーへ
直接当てたり、イオン・ビームを中性化して注入したり
して、注入中のウェハーの帯電を防止している。

従来のイオン注入装置は、第３図の断面図に示すように
、イオン発生源１、イオン分析管２、イオン加速管３、
ターゲットチャンバー４、イオンビームストッパー８、
ヒートシンク６、ホイール７、さらにエレクトロン・シ
ャワー用の電子発生源としてのフィラメント棒１５とＡ
ｒガス１４から成っている。

イオン発生源１では、ウェハー５に注入する不純物イオ
ンを生成する。イオン分析管２では、ウェハー５に注入
したい不純物イオンだけを選別して取り出す。イオン加
速管３では加速電極１０によって不純物イオンを加速し
、エネルギーを与える。ターゲットチャンバー４の内部
では、ウェハー５がヒートシンク６によって保持されて
おり、ヒートシンク６はホイール７によって支持されて
いる。ホイール７は図中点線を回転軸として回転してお
り、さらにチャンバー４内を左右に運動している。この
運動の為にウェハー５は、図中点線を回転の軸として回
転しながらイオンビームストッパー８の前面を往復し、
不純物イオンビーム９がウェハー５内に均一に照射する
ようになっている。イオンビームストッパー８は、ウェ
ハー５がイオンビームストッパー８の前面にないときに
、イオンビーム９を受は止め、電流を計測し、この電流
から注入された不純物イオンの個数をカウントしている
。

イオン発生源１で生成された不純物イオンはイオン分析
管２で選別され、イオン加速管３で加速されてイオンビ
ーム９となり、ターゲットチャンバ−４内部では、ウェ
ハー５がイオンビームストッパー８の前面にないときは
、イオンビーム９はイオンビームストッパー８へ照射さ
れ、ウェハー５がイオンビームストッパー８の前面にあ
るときは、イオンビーム９はウェハー５へ照射される。

ウェハーの帯電防止のためには、プラスの不純物イオン
をマイナスの電子で中和させれば良い。

この為に、フィラメント棒１５で一次電子を放出させ、
Ａｒガス１４を流すことによって一次電子とＡｒ原子を
、イオン加速管３とターゲットチャンバー４の接点にあ
る開口部へ導入させる。ここで、−次電子とＡｒ電子が
衝突し、二次電子を発生する。この二次電子が、直接ウ
ェハー５へ照射されて中和させたり、イオンビーム９を
中性化させてウェハー５へ照射させたりして、ウェハー
５の帯電を防止している。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のエレクトロン・シャワー装置では、二次電子がビ
ーム・ストッパーに飛び込み、イオンビームの電流測定
・ドーズカウントが過小に測定される。また、イオンビ
ームが中性化されてビームストッパーに入るため、前述
と同様にドーズ量が過小に測定される。また、ターゲッ
ト近くでＡｒガスを使用しているため、真空度が悪くな
りイオン注入に悪影響が出るおそれがある。さらに、二
次電子量を直接カウントできない。以上のような問題点
がある。

上述した従来のイオン注入装置に対し、本発明はイオン
ビーム系と電子ビーム系とを分離独立させたイオン注入
装置を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のイオン注入装置は、イオン照射部とは別に設け
たエレクトロン・シャワー用の電子照射部を有し、電子
発生源、電子加速管、電子ビームストッパーから構成さ
れている。

〔実施例〕

本発明の第１の実施例を第１図の断面図に示す。本実施
例は、イオン発生源１、イオン分析管２、イオン加速管
３、ターゲットチャンバー４、イオンビームストッパー
８、ヒートシンク６、ホイール７、さらにエレクトロン
・シャワー用として電子発生源１１、電子加速管１２、
電子ビームストッパー１３から成っている。

イオン発生源１では、ウェハー５に注入する不純物イオ
ンを生成する。イオン分析管２では、ウェハー５に注入
したい不純物イオンだけを選別して取り出す。イオン加
速管３では加速電極１０によって不純物イオンを加速し
、エネルギーを与える。電子発生源１１ではエレクトロ
ンシャワー用の電子を発生させる。電子加速管１２では
加速電極１０によって電子を加速または減速させて電子
のエネルギーを調節する。イオンビームストッパー８は
イオンビーム９を受は止め、その電流を計測し、電子ビ
ームストッパー１３は電子ビーム１６を受は止め、その
電流を計測する。ターゲットチャンバー４の内部では、
ウェハー５がヒートシンク６によって保持されており、
ヒートシンク６はホイール７によって支持されている。

ホイール７は図中点線を回転軸として回転しており、さ
らにチャンバー４内を左右に運動している。この運動の
為にウェハー５は、図中点線を回転軸として回転しなが
ら、イオンビームストッパー８の前面を往復し、また電
子ビームストッパー１３の前面を往復する。したがって
、この運動のために、イオンビーム９と電子ビーム１６
はウェハー５に均一に照射される。

イオン発生源１．で生成された不純物イオンはイオン分
析管２で選別され、イオン加速管３で加速されてイオン
ビーム９となり、ターゲットチャンバー４へと導入され
る。電子発生源１１で生成された電子は電子加速管１２
によって加速され、ターゲットチャンバー４へと導入さ
れる。ターゲットチャンバー４内で、ウェハー５は、イ
オンビームストッパー８の前面に来たときはイオンビー
ム９の照射を受け、電子ビームストッパー１３の前面に
来たときは電子ビーム１６の照射を受ける。

このようにウェハー５は、イオンビーム９と電子ビーム
１６とを交互に受け、ウェハーの帯電をおさえられる。

第２図は本発明の第２の実施例の断面図である。この実
施例では、第１の実施例と比べてホイール７の径を長く
しである。このためウェハー５は、ウェハー内のある部
分にイオンビーム９を受け、図中点線を回転軸として半
回転した時、ウェハー内の同じ部分に電子ビーム１１を
受ける。したがって、本実施例は第１の実施例と比べて
、ウェハー５のある部分がイオンビーム９を受けて帯電
し、その後電子ビーム１６を受けて帯電が打ち消される
までの時間が短い、という利点がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、イオンビームラインと電
子ビームラインを分離しているため、イオンビーム電流
、電子ビーム電流を独立に、正確に測定することができ
る。また、イオンビームをと電子ビームとは離れている
ので、イオンビームに影響を与えることなく、電子ビー
ムの強度を調整することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の断面図、第２図は本発
明の第２の実施例の断面図、第３図は従来のイオン注入
装置の断面図である。１・・・イオン発生源、２・・・イオン分析管、３・・
・イオン加速管、４・・・ターゲットチャンバー　５・
・・ウェハー、６・・・ヒートシンク、７・・・ホイー
ル、８・・・イオンビームストッパー、９・・・イオン
ビーム、１０・・・加速電極、１１・・・電子発生源、
１２・・・電子加速管、１３・・・電子ビームストッパ
ー　１４・・・Ａｒガス、１５・・・フィラメント棒、
１６・・・電子ビーム。

Claims

【特許請求の範囲】

半導体ウェハーに不純物を注入するイオン注入装置にお
いて、イオン照射部とは別に、電子発生源、電子加速管
、電子ビームストッパーからなるエレクトロン・シャワ
ー用の電子照射部を設けたことを特徴とするイオン注入
装置。