JPH0473847A - 電子照射装置 - 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 本発明は電子を発生して物品に電子を照射する装置に関
するものであり、さらに詳述すると、荷電粒子加速機な
どにおいて、被照射物表面に正の電荷が蓄積することて
　静電気力により荷電粒子照射の面内均一性を損なわな
いよう、電子を照射して正の電荷を中和する装置で、特
に被照射物表面に不要な不純物を混入させる事なく電子
を照射し　電子被照射物を高精度に加工せしめる電子照
射装置に係るものである。

従来の技術 イオン注入装置などの荷電粒子加速機において、物品に
正の荷電粒子を注入すると、物品の表面に正の電荷が蓄
積し物品表面が正に帯電する。正の電荷どうしには反力
が作用するた取　続けて正の電荷を注入しようとする時
、物品表面全体に均一な濃度で注入することが困難とな
る。そこで、物品の付近にタングステンなどの高融点金
属製のフィラメントを設置し　フィラメントからの熱電
子放出によって物品表面に電子を照射し　物品表面の帯
電を中和する技術があった　この技術に関しフィラメン
トから放出された熱電子の運動エネルギーが大きく、こ
れによる物品の損傷が問題になることがあり、放出され
た熱電子をアルミニュ−ム製のターゲットに一旦照射し
　このターゲットから放出される低エネルギーの二次電
子を物品に照射する技術があった 第３図にこの一例として一般に市販されている大電流イ
オン注入装置用のエレクトロンシャワーの概略を示机　
同図は被照射物品側からエレクトロンシャワーを通して
イオン発生源方向を臨んだ状態を示す。タングステンフ
ィラメント１００を加熱して熱電子１１０を放出させも
　アルミニュームターゲット１２０には　タングステン
フィラメント１００に対し＋３００ｖのバイアス電圧１
３０が印加してあり、放出された熱電子１１０はこのバ
イアス電圧１３０に加速されて約３００ｅＶの加速エネ
ルギーをもってアルミニュームターゲット１２０に衝突
すム　すると、アルミニュームターゲット１２０から数
ｅＶ〜数十ｅＶのエネルギーを有する二次電子１４０が
放出されも　アルミニュームターゲット１２０はお椀状
に加工してあり、電子被照射物品の被照射部位に二次電
子１４０が収束して照射されるようになっていも　以上
のエレクトロンシャワー各構成物はステンレスフレーム
１５０で保持されており、イオンビームは開口部１６０
を通して電子被照射物品に照射されも 発明が解決しようとする課題 熱電子を放出する際にフィラメントを高温に熱すると、
熱電子だけでなくフィラメントを構成する高融点金属原
子も放出されも　この放出された高融点金属原子（友　
電子と共に物品表面に飛来し物品に付着もしくは注入さ
れム　さら鳳　二次電子放出のためのターゲットを持つ
電子照射装置の場合に４１　　フィラメントから放出さ
れた高融点金属原子は　ターゲットにも飛来し　ターゲ
ットを構成する金属をスパッタしてはねとばす。また高
い運動エネルギーを有する電子もまたターゲットを構成
する金属をスパッタすることがあム　はねとばされたタ
ーゲットを構成する金属は　フィラメントから放出され
た高融点金属と共に物品表面に飛来し　物品に付着もし
くは注入されも物品力（例えば半導体基板である場合、
このような金属が混入することによりエネルギーバンド
中に不要なエネルギー準位が発生し　そのために不要な
漏れ電流が流れたり、キャリア寿命が短縮したりするな
ど電気的特性が劣化し　所望の性能の半導体装置を製造
することが困難であった本発明はこのような課題を解決
するもので、フィラメントなどの電子を発生する機構と
電子被照射物とを互いに見過しの位置に無いように設置
し放出された電子のみを偏向機構で偏向させて物品に飛
来させ、電子と共に放出された金属原子などは偏向させ
ずに装置内壁に衝突させることで、フィラメントなどの
電子を発生する機構で発生した金属原子を電子被照射物
に飛来させず、また加減速機構によって電子の運動エネ
ルギーを調節できるため二次電子放出ターゲットを有さ
ず、従って、電子被照射物を金属で汚染することがな（
、高精度に物品を加工することを可能とする電子照射装
置を提供するものであム 課題を解決するための手段 この課題を解決するために本発明６表　電子を発生する
機構と、前記電子を発生する機構から電子を引き出す機
構と、前記引き出された電子を偏向する機構とを有し　
前記電子を発生する機構と電子被照射部位とが互いに見
過しの位置に無い構造を有する電子照射装置であ４ 作用 上述の構成によって、電子と共に発生した不要な金属原
子Ｃヨ　　電荷を持たない力＼　または電荷を有してい
ても電子に比較して質量が非常に太きいた数　電子を偏
向する機構ではほとんど偏向されず直進すム　さらに電
子を発生する機構が電子被照射部位と互いに見過しの位
置に無いたべ　また二次電子放出機構を有さないた敷　
不要な金属原子は電子被照射部位に到達しなし℃　従っ
て、電子被照射部位に不要な金属を混入させることなく
荷電粒子注入などの加工を物品に対し行うことが可能と
なり、高性能な物品を製造することのできる電子照射装
置を提供することが可能となった実施例 以下、本発明の電子照射装置を、半導体基板へのイオン
注入装置に設置されたエレクトロンシャワーによる実施
例によって、第１図を参照して詳細に説明すも タングステンフィラメント２００とタングステンメツシ
ュで構成された引出し電極２０２との間（よ　短絡しな
いだけの距離をおき、なおかつ引出し電極２０２が正の
電位になるように引き出し電源２０３により３００ｖの
バイアス電圧を印加すも　この電圧は機器の構成に応じ
て数十Ｖから数百Ｖの間で適当に設定して構わな（℃　
ただし　引出し電極２０２から引き出された直後の電子
の運動エネルギーはこの電圧で規定される。またこの電
圧が高い程　電子の引き出し効率は高くなム　引き出し
電極２０２の幅ζ友タングステンフィラメント２００と
半導体基板２１６とが見過しの関係にならないようでき
るだけ狭くすａ　タングステンフィラメント２００には
電圧可変のフィラメント電源２０４が接続されも　この
電圧によりタングステンフィラメント２００からの熱電
子放出量が規定されも　引き出された電子の流れ２１９
は偏向電極２０６ａ、　２０６ｂに印加された静電界に
より偏向されも　このときタングステンフィラメント２
００から放出されたタングステン原子２０７１Ｌ、　　
電荷を有さないため偏向されず直進してチャンバー２０
８内壁ニ到達すも　このたべ　この後の電子軌道上には
タングステン原子は混在しなＬ％　　偏向電極２０６に
よる電子の軌道偏向角度は１０度ないし４０度程度に設
定すれば十分効果がある力交　装置の小型化などのため
にそれ以上の偏向角にしても良（ｌ　電子の流れ２１９
が正確に電子被照射部位である半導体基板２１６に向い
ていればよ（も　偏向された電子の流れ２１９は減速器
２１０に導入されも　減速器２１０では　偏向電極２０
６に近い方の電極２１１に対し　偏向電極２０６に遠い
方の電極２１２に正の電位２５０■を印加し？、　　こ
の電位と引出し電極２０２の電位の差分すなわち５０Ｖ
が電子の加速電圧となり、運動エネルギーを規定する。

従って、この場合電子の運動エネルギーは５０ｅＶであ
ム　この運動エネルギーを規定された電子の流れ２１９
は四重種電子レンズ２１４により集束度を調整されも　
電子の照射範囲がイオンビーム２１８の照射範囲に一致
するように四重種電子レンズ２１４での集束度を調整し
九　必要に応じ四重種電子レンズ２１４により半導体基
板２１６上の所望の照射領域に電子を照射することもで
きも 以上の構成により、イオンビーム２１８による帯電を中
和し　不要な金属の混入を防止しつス　均一で高精度な
イオン注入を実現できた 第２図に従来の装置で処理した半導体基板と、本実施例
の方法で処理した半導体基板の表面に付着した金属の分
析結果を示す。分析には誘導結合プラズマ質量分析法及
びフレームレス原子吸光分光分析法を用い九　従来の方
法により処理した半導体基板表面から（よ　フィラメン
ト及び引き出し電極を構成するタングステン、二次電子
放出ターゲットを構成するアルミニューム　また　この
アルミニューム中に不純物として含まれる銅と亜舷さら
に引き出し電極を支持するステンレス材の成分であるク
ロムと鉄が検出され九　しかし　本実施例の方法により
処理した半導体基板表面からは基板支持台２０９から混
入したと思われるアルミニュームが検出されただけであ
り、高い金属汚染防止効果を持つことがわかつ九 本発明の実施例において、フィラメント２００および引
出し電極２０２の材質はタングステンを用いた力（モリ
ブデンやタンタルなどの他の金属を用いた場合でも半導
体基板２１６への金属混入防止効果は同様に期待できる
ことは明かであａ　まｆ−電子の発生方法として熱電子
放出を用いた力交　アルゴンガスなどを高周波や直流電
圧によってグロー放電分解して電子を発生することも考
えられも　この方法は不要な金属原子を熱電子放出より
多く発生してしまうために　従来の技術では用いること
が困難であった力丈　本発明の方法によれば問題なく用
いることができる。さらに　電子の偏向方法に静電界偏
向を用いた力丈　磁界を印加することによっても電子の
軌道を偏向できる。静電界偏向と磁界偏向を組み合わせ
ることも可能であり、複数個毎の組合せであっても構わ
な（−四重種電子レンズでも多少の偏向が可能である。

また　減速器は必ずしも用いなくてもよく、装置を簡略
化することも考えられも　引出し電圧のみでも電子の運
動エネルギーを制御できるからである。ただしこの場合
、電子の引き出し効率が低下してしまうので、あまり低
い運動エネルギーに設定することは適当でな（ｔ　さら
に必要であれば減速器の電位を逆にすることで、加速器
として使用することもできもまた　減速器と加速器を組
み合わせることで電子レンズの働きをさせることもでき
も　電子レンズも必ずしも必要なものではない力丈　所
望の部位にのみに電子を照射するために電子の軌道を調
整する必要がある場合には必要であム　本発明の実施例
では　半導体基板へのイオン注入における例を示した力
（二次イオン質量分析装置などの表面分析装置に用いる
ことで、不要な金属の混入を防止し正確な表面分析を行
なうこともできも発明の効果 本発明の電子照射装置によって、フィラメントなどの電
子を発生する機構あるいは二次電子発生機構で発生した
金属原子を物品に飛来させずに電子被照射物に電子を照
射することができ、従って、電子被照射物を金属で汚染
することがなく、高精度に物品を加工することを可能と
する電子照射装置を提供することができ九

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すイオン注入装置のエレク
トロンシャワーの主要部分の概略犬−第２図は本発明の
実施例の効果を示す分析結果−覧は　第３図は従来例を
示す一般に市販されている大電流イオン注入装置用のエ
レクトロンシャワーの概略図であ４ １００・・・タングステンフィラメント、１１０・・・
熱電子、１２０・・・アルミニュームターゲット、１３
０・・・バイアス電玉１４０・・・二次電子、１５０・
・・ステンレスフレー、／−ｓ　　１６０・・・開口ｉ
　　２００−−−タングステンフィラメント、２０２・
・・引出し電Ｋ　　２０４−−−フィラメント電源２０
６・・・偏向電機２０７・・・タングステン原子の流し
２０８・・・チャンバー、２０９・・・基板支持台、２
１０・・・減速器　２１Ｌ２１２・・・減速器電！　　
２１４・・・四重種電子レンズ、２１６・・・半導体基
板、２１８・・・イオンビー収２１９・・・電子の流れ 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１多路　１　図 第２図 ２ｘ　１０” ２＾ｔｏ　ｎ ａｘｒａｌｌ ６８７０” ３にｔｏ　＋を 検出Ｎ界（４１１０”）ｌス下 検出Ｎ界（ａｘｒａｌｌ）以下 検出限界（４Ｘ　Ｉ（１”）Ｉ！ｊ下 検出Ｎ痒（ｌ　ｌ　ＩＯ’すＪメ下 検出Ｈ界（ｒ　ｘ　ｔｏ’り以下 筐　３　図 ’ｔａ’１　１ｋ　’ｍ　Ｓｔ　ｔｔ　ｅｌｌ（ｆＵｌ
ｓ１１メＭ＋土

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子を発生する機構と、前記電子を発生する機構
   から電子を引き出す機構と、前記引き出された電子を偏
   向する機構とを有し、前記電子を発生する機構と電子被
   照射部位とが互いに見過しの位置に無い構造を有する電
   子照射装置。
2. （２）引き出された電子の運動エネルギーを制御する加
   減速機構を有する特許請求の範囲第１項記載の電子照射
   装置。
3. （３）引き出された電子の軌道を制御するレンズ機構を
   有する特許請求の範囲第１項または第２項記載の電子照
   射装置。