JPH05109642A - イオン注入機のチヤージアツプ防止装置 - Google Patents

イオン注入機のチヤージアツプ防止装置

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JPH05109642A
JPH05109642A JP27253891A JP27253891A JPH05109642A JP H05109642 A JPH05109642 A JP H05109642A JP 27253891 A JP27253891 A JP 27253891A JP 27253891 A JP27253891 A JP 27253891A JP H05109642 A JPH05109642 A JP H05109642A
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JP
Japan
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electron
ion
charge
prevention device
source
Prior art date
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Application number
JP27253891A
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English (en)
Inventor
Takashi Namura
高 名村
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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Publication of JPH05109642A publication Critical patent/JPH05109642A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 第1に電子照射量の安定性と操作性を向上
し、第2に電子照射量の再現性を向上する。 【構成】 注入イオンビーム16と交差する電子供給用
イオンビーム17を発生するイオン源11と、イオン源
11より放出するイオンに合流する電子を発生する電子
源12と、電子供給用イオンビーム17の下流に負にバ
イアスした電極13と、周囲を覆う磁気遮蔽物14とを
備えている。電子供給用イオンビーム17の持つ正の空
間電荷の中を電子源12より放出された負電荷を持つ電
子線15が効率よく輸送され、被加工物18の表面に生
じた正のチャージアップを中和する。電子源12より放
出された電子線15が負にバイアスした電極13で反射
され、電子線15の損失が抑えられる。磁気遮蔽物14
で覆っているため、低速の電子線15の軌道が外で生ず
る様々な外部磁界19の影響を受けることがない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、イオン注入時におい
てチャージアップによるダメージを防止するイオン注入
機のチャージアップ防止装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年の微細加工技術の進歩により、半導
体装置はますます高集積化の一途をたどっている。イオ
ン注入技術は、半導体を支える代表的な微細加工技術の
一つであるが、イオン注入に伴う半導体ウエハのチャー
ジアップが、半導体装置の特性を損ねる場合があるた
め、イオン注入機においては、これを防止する何等かの
対策を講じることが必要とされる。
【0003】以下に、従来のイオン注入機のチャージア
ップ防止装置について述べる。図4は、従来のイオン注
入機のチャージアップ防止装置の構成図である。図4に
おいて、21は被加工物、22はイオンビーム、23は
フィラメント、24は金属板、25は二次電子線、26
は一次電子線、27は反射電子線である。以上のように
構成されたイオン注入機のチャージアップ防止装置につ
いて、以下その動作について説明する。
【0004】イオン注入では、通常正のイオンを数ke
V〜数MeVのエネルギーまで加速し、イオンビーム2
2として被加工物21の表面に打ち込む。このとき、被
加工物21の表面では、正の電荷の注入と二次電子放出
(図示せず)の2つの効果による、正の電荷の蓄積が生
じる。被加工物21の構造が表面からこの電荷を逃がさ
ない様なものの場合、この正の電荷と表面の電気容量で
決まる電圧が表面に発生し、いわゆるチャージアップ状
態となる。この電圧が表面の絶縁耐圧を超えると絶縁破
壊が生じ、超えない場合でも表面に静電的なストレスが
加わる。被加工物21が半導体デバイスである場合は、
その電気的特性を著しく損ねる問題となることは既に述
べた。従来のチャージアップ防止装置はこの正のイオン
注入による正の蓄積電荷に対し、負の電荷を持つ電子を
被加工物21の表面に供給することによってチャージア
ップを防止している。
【0005】従来の方法では、被加工物21の表面に供
給する電子を発生するために、適当な直流電圧によっ
て、フィラメント23より引き出された一次電子線26
を、金属板24に入射し、その表面から二次電子線25
を放出させる。この二次電子線25が被加工物21の表
面に降り注ぎ、二次電子線25のもつ負の電荷によって
イオンビーム22に伴う正のチャージアップを抑制す
る。二次電子線25の持つエネルギーはおよそ数10e
V以下と低いため、二次電子線25による負のチャージ
アップは比較的少ない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、以下に述べる3つの問題点があった。第1
に、金属板24の表面状態の変化により二次電子放出比
が変化するため、中和効果の安定性に問題がある。第2
に、二次電子線25の中には金属板24で反射した高速
の反射電子線27も混入しているため、これが被加工物
21の方向に降り注ぐと、負のチャージアップが起こ
る。一方、これを避けるために一次電子線26の電流を
制限して反射電子線27の入射を抑えた場合、高電流イ
オン注入において、二次電子線25の供給がイオンビー
ム22の電流に対して不足し、正のチャージアップが起
こる。すなわち、チャージアップ防止装置の動作条件を
非常に注意して選択する必要がある。
【0007】第3に、中和作用の大きい低速電子は、微
弱な外部磁界によっても容易に軌道を曲げられるので、
その中和作用が質量分析用マグネットや周辺装置などの
発生する磁界等によって変動し、再現性が低下する問題
もある。この発明の目的は、第1に電子照射量の安定性
と操作性の良いイオン注入機のチャージアップ防止装置
を提供することであり、第2に電子照射量の再現性の良
いイオン注入機のチャージアップ防止装置を提供するこ
とである。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1記載のイオン注
入機のチャージアップ防止装置は、被加工物にイオン注
入するためのイオンビームと交差するところの電子供給
用イオンビームを発生するイオン源と、このイオン源よ
り放出するイオンに合流する電子を発生する電子発生手
段とを備えている。
【0009】請求項2記載のイオン注入機のチャージア
ップ防止装置は、請求項1記載のイオン注入機のチャー
ジアップ防止装置において、イオン源より放出した電子
供給用イオンビームの下流に負電圧を印加する電極を設
けている。請求項3記載のイオン注入機のチャージアッ
プ防止装置は、電子供給手段および被加工物を覆う磁気
遮蔽物を設けたことを特徴とする。
【0010】
【作用】請求項1記載の構成によれば、電子供給用イオ
ンビームの持つ正の空間電荷の中を電子発生手段より放
出された負電荷を持つ電子が効率よく輸送され、被加工
物表面に生じた正のチャージアップが中和される。イオ
ンビームの持つ正の空間電荷が低速電子の持つ負の空間
電荷を中和するため、電子の運動が妨げられることがな
く、正のチャージアップに対して効率よく中和すること
ができる。このため、供給する電子のエネルギーは極め
て低くてよく、低速の電子のみを供給してやれば、電子
による負のチャージアップも避けることができる。した
がって、電子照射量の安定性と操作性が向上する。
【0011】さらに、請求項2記載の構成によれば、イ
オン源より放出した電子供給用イオンビームの下流に負
電圧を印加する電極を設けたことにより、電子供給用イ
オンビームの下流が負にバイアスされているので、電子
発生手段より放出された電子がここで反射される。した
がって、このビーム下流への電子の損失が抑えられ、結
果的に電子の供給効率が向上し、延いては電子発生手段
の寿命の向上にもつながる。
【0012】請求項3記載の構成によれば、電子供給手
段および被加工物を覆う磁気遮蔽物を設けたことによ
り、外部磁界の侵入を防ぐことができるため、低速の電
子の輸送が外部で生ずる様々な磁界の影響を受けること
がなくなり、電子照射量の再現性が向上し、中和の再現
性が向上する。
【0013】
【実施例】以下、この発明の第1,第2,第3の実施例
を、それぞれ図面を参照しながら説明する。図1〜図3
は、それぞれ、第1の実施例,第2の実施例,第3の実
施例におけるイオン注入機のチャージアップ防止装置の
構成図である。図1〜図3において、11はイオン源、
12は電子源、13は電極、14は磁気遮蔽物、15は
電子線、16は注入イオンビーム、17は電子供給用イ
オンビーム、18は被加工物、19は外部磁界である。
【0014】〔第1の実施例〕第1の実施例である図1
のイオン注入機のチャージアップ防止装置について、以
下説明する。このイオン注入機のチャージアップ防止装
置は、被加工物18にイオン注入するための注入イオン
ビーム16に対し、これと交差する電子供給用イオンビ
ーム17を発生するデュオプラズマトロン型イオン源1
1と、このイオン源11より放出するイオンに合流する
電子を発生するタングステン製フィラメントの電子源
(電子発生手段)12とを備えている。
【0015】この構成により、電子供給用イオンビーム
17の持つ正の空間電荷の中を電子源12より放出され
た負電荷を持つ電子線15が効率よく輸送され、被加工
物18の表面に生じた正のチャージアップを中和する。
この実施例によれば、イオンビーム16および17の持
つ正の空間電荷が電子線15の持つ負の空間電荷を中和
するため、電子の運動が妨げられることがなく正のチャ
ージアップに対して効率よくこれを中和する。また、供
給する電子線15のエネルギーは、極めて低くても効果
があるので、低速の電子のみを供給してやれば、電子に
よる思わぬ負のチャージアップも避けられる。したがっ
て、電子照射量の安定性と操作性が向上する。
【0016】なお、イオン源11は、デュオプラズマト
ロン型としたが、他のPIG型あるいはTPD型などの
直流放電方式や、RF放電方式、ECR放電方式等とし
ても良いことは言うまでもない。また、電子源12は、
タングステン製フィラメントとしたが、モリブテン製フ
ィラメント等、他の高融点材料を用いても良いことは言
うまでもない。
【0017】〔第2の実施例〕第2の実施例である図2
のイオン注入機のチャージアップ防止装置について、以
下説明する。このイオン注入機のチャージアップ防止装
置は、第1の実施例に、イオン源11より放出する電子
供給用イオンビーム17の下流に負にバイアスした電極
13を設けた構成となっている。
【0018】この構成により、第1の実施例の動作の他
に、電子源12より放出された電子線15がここで反射
されるという動作が新たに加わる。この実施例によれ
ば、第1の実施例の効果に加え、電子供給用イオンビー
ム17の下流への電子線15の損失が抑えられ、結果的
に電子の供給効率が向上する。このことは、電子源12
の寿命の向上にもつながる。
【0019】〔第3の実施例〕第3の実施例である図3
のイオン注入機のチャージアップ防止装置について、以
下説明する。第3の実施例では、第2の実施例の構成を
磁気遮蔽物14で覆う構成となっており、外部磁界19
が被加工物18の周囲から遮断されるという動作が加わ
る。
【0020】したがってこの実施例では、低速の電子線
15の軌道が外で生ずる様々な外部磁界19の影響を受
けることがなくなり、被加工物18への電子照射量の再
現性を改善し、中和作用の再現性を向上することができ
る。なおこの実施例では、電子供給手段として第2の実
施例と同じものを用いたが、これを従来のものを含む他
の方式としても良いことは言うまでもない。
【0021】
【発明の効果】請求項1記載のイオン注入機のチャージ
アップ防止装置は、電子供給用イオンビームの持つ正の
空間電荷の中を電子発生手段より放出された負電荷を持
つ電子が効率よく輸送され、被加工物表面に生じた正の
チャージアップが中和される。イオンビームの持つ正の
空間電荷が低速電子の持つ負の空間電荷を中和するた
め、電子の運動が妨げられることがなく、正のチャージ
アップに対して効率よく中和することができる。このた
め、供給する電子のエネルギーは極めて低くてよく、低
速の電子のみを供給してやれば、電子による負のチャー
ジアップも避けることができる。したがって、電子照射
量の安定性と操作性が向上する。
【0022】さらに、請求項2記載のイオン注入機のチ
ャージアップ防止装置は、イオン源より放出した電子供
給用イオンビームの下流に負電圧を印加する電極を設け
たことにより、電子供給用イオンビームの下流が負にバ
イアスされているので、電子発生手段より放出された電
子がここで反射される。したがって、このビーム下流へ
の電子の損失が抑えられ、結果的に電子の供給効率が向
上し、延いては電子発生手段の寿命の向上にもつなが
る。
【0023】請求項3記載のイオン注入機のチャージア
ップ防止装置は、電子供給手段および被加工物を覆う磁
気遮蔽物を設けたことにより、外部磁界の侵入を防ぐこ
とができるため、低速の電子の輸送が外部で生ずる様々
な磁界の影響を受けることがなくなり、電子照射量の再
現性が向上し、中和の再現性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例のイオン注入機のチャ
ージアップ防止装置の構成図である。
【図2】この発明の第2の実施例のイオン注入機のチャ
ージアップ防止装置の構成図である。
【図3】この発明の第3の実施例のイオン注入機のチャ
ージアップ防止装置の構成図である。
【図4】従来のイオン注入機のチャージアップ防止装置
の構成図である。
【符号の説明】
11 イオン源 12 電子源(電子発生手段) 13 電極 14 磁気遮蔽物 15 電子線 16 注入イオンビーム 17 電子供給用イオンビーム 18 被加工物

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被加工物にイオン注入するためのイオンビ
    ームと交差するところの電子供給用イオンビームを発生
    するイオン源と、このイオン源より放出するイオンに合
    流する電子を発生する電子発生手段とを備えたイオン注
    入機のチャージアップ防止装置。
  2. 【請求項2】イオン源より放出した電子供給用イオンビ
    ームの下流に負電圧を印加する電極を設けた請求項1記
    載のイオン注入機のチャージアップ防止装置。
  3. 【請求項3】イオン注入による被加工物のチャージアッ
    プを防止する電子供給手段を備えたイオン注入機のチャ
    ージアップ防止装置であって、前記電子供給手段および
    被加工物を覆う磁気遮蔽物を設けたことを特徴とするイ
    オン注入機のチャージアップ防止装置。
JP27253891A 1991-10-21 1991-10-21 イオン注入機のチヤージアツプ防止装置 Pending JPH05109642A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000144404A (ja) * 1998-10-30 2000-05-26 Applied Materials Inc スパッタリング装置及び成膜方法
KR20190010662A (ko) * 2017-04-13 2019-01-30 더 스와치 그룹 리서치 앤 디벨롭먼트 엘티디 처리될 오브젝트의 표면 상에 단일 및 다중 하전된 이온들을 주입하기 위한 방법 및 상기 방법을 구현하기 위한 장치

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JP2000144404A (ja) * 1998-10-30 2000-05-26 Applied Materials Inc スパッタリング装置及び成膜方法
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CN109417004A (zh) * 2017-04-13 2019-03-01 斯沃奇集团研究和开发有限公司 将单电荷或多电荷离子注入待处理对象表面的方法及实现该方法的装置
JP2019525394A (ja) * 2017-04-13 2019-09-05 ザ・スウォッチ・グループ・リサーチ・アンド・ディベロップメント・リミテッド 被処理物体の表面に1価又は多価イオンを注入する方法及び方法を実施するデバイス
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