JPH0513039A - イオンビーム照射装置及びイオンビーム照射方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、イオンビーム照射装置及びイオン
ビーム照射方法に関し、局部毎の正味注入電荷を検出す
ることができ、局部的に大きなチャージングが生じてい
るのを検出することができるイオンビーム照射装置及び
イオンビーム照射方法を提供することを目的とする。 【構成】 真空容器中で被照射物を支持する支持手段
と、該被照射物にイオンビームを照射するイオンビーム
照射手段と、該被照射物表面又は該イオンビームに電子
を供給する電子供給手段と、該被照射物表面に相当する
面上の複数の位置で該面に流入する該イオンによる正電
荷と、該電子による負電荷との合成電流を正負両極性で
測定可能である電流測定手段とを備えるように構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、イオンビーム照射装置
及びイオンビーム照射方法に係り、特にイオンビーム照
射時にターゲットの絶縁膜表面に生ずるチャージングを
軽減するために、電子による電荷中和装置を備えたイオ
ンビーム照射装置及びイオンビーム照射方法に関する。

【０００２】近年、高ドーズ量領域におけるイオン注入
技術の利用が増加するとともに、20〜30ｍＡにも及ぶ大
電流イオン注入装置の実用化が進んでいる。しかし、こ
れら大電流イオン注入装置においてはターゲット表面に
単位時間当たりに供給される電荷量が増加するため、チ
ャージングによる絶縁膜破壊が問題となっている。一
方、イオン注入されるデバイス側でも、素子の微細化に
伴い、酸化膜厚の減少、半導体基板とのコンタクトホー
ル面積の減少が進み、チャージングに対する耐性が減少
して上記チャージングによる絶縁膜破壊という問題を助
長している。

【０００３】

【従来の技術】上記チャージングによる絶縁膜破壊とい
う問題を軽減するため、従来では図２に示すような電子
供給装置が用いられてきた。図２は従来の電子供給装置
の構成を示す概略図である。ここでは、イオン源、引出
系、アナライザ、加速系等は省略している。図２におい
て、31はターゲットディスクであり、このターゲットデ
ィスク31上にはウェーハ32が載置されている。33はイオ
ンビームに対して固定されたファラデーカップ、34は二
次電子サプレッションである。

【０００４】図２に示す如く 100〜 300Ｖにバイアスさ
れたフィラメントから出た一次電子は、接地電位の電子
引出し電極により加速されて対抗するファラデーカップ
33壁（二次電子発生部）に照射される。これによりファ
ラデーカップ33壁から低エネルギーの二次電子が放出さ
れ、この放出された二次電子の一部がターゲットに到達
してイオンによる正電荷を打消しチャージングを軽減す
る。この場合、電子の供給が過剰になってターゲット表
面が逆に負電荷が溜まり、負のチャージングを引き起こ
すのを防止するため、ターゲットに流入する電荷全体を
ターゲット電流として読取り、このターゲット電流値が
予め設定した値（電荷打消しの理想から言えば０Ａ）と
なるように電子供給装置を制御する。

【０００５】一方、チャージング問題にはイオンビーム
分布も大きな関わりを持つことが判っており、ターゲッ
ト面に相当する位置でのイオンビーム分布を測定するた
め、図３に示すようなイオンビーム分布測定器が提案さ
れている。図３は従来のイオンビーム分布測定器の構成
を示す概略図である。図３において、図２と同一符号は
同一または相当部分を示す。

【０００６】図３に示す如くターゲットディスク31の円
周方向に各々ターゲットディスク31中心からの距離（半
径）を変えながらイオンビーム分布測定孔（イオンビー
ム透過孔）を開け、この孔を通り抜けたイオンビームを
ディスク裏の電極で受けて、イオンビーム量とディスク
回転角との相関からイオンビーム強度のディスク半径方
向分布を検出するものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のイオンビーム照射装置では、電子入射領域の制
御が難しいことが指摘されており、即ち、ディスク電流
が０Ａであっても電子入射領域がイオンビーム照射領域
より広いと、イオンビーム照射領域での正味の流入電荷
は正、イオンビーム照射外の電子入射領域の正味流入電
荷が負であって、そのトータルとして０Ａになっている
にすぎなかった。このため結局正、負両方の電荷を局部
的に浴びることになり、局部的にチャージングが生じ易
くなってしまっていた。

【０００８】一方、従来のイオンビーム分布測定器で
は、正の注入電荷を測定するだけで、注入負電荷の測定
には対応されていなかった。従って、局部毎の正味流入
電荷を検出することができなかったため、局部的に大き
なチャージングが生じていても検出することができない
という問題があった。

【０００９】そこで本発明は、局部毎の正味注入電荷を
検出することができ、局部的に大きなチャージングが生
じているのを検出することができるイオンビーム照射装
置及びイオンビーム照射方法を提供することを目的とし
ている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によるイオンビー
ム照射装置は上記目的達成のため、真空容器中で被照射
物を支持する支持手段と、該被照射物にイオンビームを
照射するイオンビーム照射手段と、該被照射物表面又は
該イオンビームに電子を供給する電子供給手段と、該被
照射物表面に相当する面上の複数の位置で該面に流入す
る該イオンによる正電荷と、該電子による負電荷との合
成電流を正負両極性で測定可能である電流測定手段とを
備えるように構成したものである。

【００１１】本発明のイオンビーム照射装置において
は、電流測定手段により測定されたイオンビーム、電子
の合成電流の複数の値のいずれかが、正負各々について
予め設定された値を越えた際に、イオンビームの照射と
電子供給手段の電子供給とを停止する電子供給制御手段
を備えるように構成してもよく、この場合、チャージン
グレベルが予め決めたレベルを越えるような注入を防ぐ
ことができ、例えばデバイスの破壊レベルに到る前に装
置をインターロック停止することができ好ましい。

【００１２】また、このイオンビーム照射装置を用い、
電流測定手段により測定されたイオンビーム、電子の合
成電流の複数の値のいずれかが、正負各々について予め
設定された値を越えた際に、イオンビームの照射と電子
供給手段の電子供給とを停止するイオンビーム照射方法
によれば、上記イオンビーム照射装置と同様、デバイス
の破壊レベルに到る前に装置をインターロック停止する
ことができ好ましい。

【００１３】また、本発明のイオンビーム照射装置にお
いては、電流測定手段により測定されたイオンビーム、
電子の合成電流の複数の値の全てを、予め設定した値に
近づける向きに、電子供給手段の電子供給量又は電子エ
ネルギーを制御する電子供給量／電子エネルギー制御手
段、あるいはイオンビーム分布を制御するイオンビーム
分布制御手段を備えるように構成してもよく、この場
合、多少の条件シフトがあっても適宜フィードバック制
御しながら注入を行うことができ好ましい。

【００１４】また、このイオンビーム照射装置を用い、
電流測定手段により測定されたイオンビーム、電子の合
成電流の複数の値の全てを、予め設定した値に近づける
向きに、電子供給手段の電子供給量又は電子エネルギー
を制御するか、あるいはイオンビーム分布を制御するこ
とを特徴とするイオンビーム照射方法によれば、上記イ
オンビーム照射装置と同様、多少の条件シフトがあって
も適宜フィードバック制御しながら注入を行うことがで
き好ましい。

【００１５】

【作用】本発明では、イオンビーム照射領域及び電子入
射領域内の局部毎のイオンビームと供給電子両者の合成
電流を測定する電流測定手段を設け、この電流測定手段
により局部毎のイオンビームと供給電子両者の合成電流
を測定するようにしたため、局部毎の正味流入電荷を検
出することができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
１は本発明の一実施例に則したイオンビーム照射装置の
構成を示す概略図である。図１において、１は真空容器
中で被照射物としてのウェーハ２を支持する支持手段と
してのターゲットディスクであり、３はイオン源、４は
イオンを引き出すための引出系、５はアナライザ、６は
発生したイオンを加速するための加速系、７は電流計で
測定されたイオンビームと電子の合成電流の複数の値の
全てを、予め設定した値に近づける向きに電子供給量
（電子エネルギー）とイオンビーム分布を制御する電子
供給量制御手段／イオンビーム分布制御手段としてのフ
ィードバック系である。なお、ここでは、イオン源３か
らディスク１直前までの各種装置系からイオンビーム照
射手段が構成されている。

【００１７】図１に示す如くウェーハ２を載せたターゲ
ットディスク１は、ウェーハ２へのイオン注入前に電荷
分布測定領域にイオンビームが当たる位置に移動され
る。ターゲットディスク１上のこの領域には従来例のイ
オンビーム分布測定器と同様に半径位置を異ならせた開
口が開けてある。この状態でイオンビーム及び電荷中和
用電子を照射しながらターゲットディスク１を回転させ
ると、ディスク背面の電極（正負両極の電荷粒子を捕ら
えるため、ここでは意図的にサプレッションを無くし、
電極自身に20Ｖの正電位を与えた）にイオンビームの正
電荷から電子の負電荷を差し引いた正味の電流が流入す
る。これらを各々の電極に接続した電流測定手段として
の電流計で測定した正味の電流分布を得る。

【００１８】この情報を解析することで、イオンビーム
照射領域と電子照射領域との差等の情報を得られるが、
この情報をイオンビーム分布制御機構（引出電極系の電
位分割、電極間距離等）にフィードバックして両者の照
射領域を一致させるとともに、電子供給装置には電子供
給量の過不足の情報を送ってターゲットに供給される正
負電荷量のバランスを取る。

【００１９】このように、本実施例では、イオンビーム
照射領域及び電子入射領域内の局部毎のイオンビームと
供給電子両者の合成電流を測定するように構成したた
め、局部毎の正味流入電荷を検出することができる。し
かも、電流計で測定されたイオンビームと電子の合成電
流の複数の全てを、予め設定した値に近づける向きに電
子供給量とイオンビーム分布を適宜制御するように電子
供給装置の諸パラメータへのフィードバックを行うこと
ができるため、局部的に大きなチャージングを生じるこ
とのないように監視しながらイオンビーム照射すること
ができる。

【００２０】なお、本発明においては、イオンビームを
電子の合成電流の複数の値の若れかが正負各々について
予め設定された値を越えた際、イオンビーム照射と電子
供給とを停止するように図１のフィードバック系７の換
わりに新たに検知手段を設け、さらにシャッター等を設
けて構成してもよく、この場合、チャージングレベルが
予め決めたレベルを越えるような注入を防ぐことができ
る。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、局部毎の正味注入電荷
を検出することができ、局部的に大きなチャージングが
生じているのを検出することができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に則したイオンビーム照射装
置の構成を示す概略図である。

【図２】従来例の電子供給装置の構成を示す概略図であ
る。

【図３】従来例のイオンビーム分布測定器の構成を示す
概略図である。

【符号の説明】

１ ターゲットディスク ２ ウェーハ ３ イオン源 ４ 引出系 ５ アナライザ ６ 加速系 ７ フィードバック系

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/265

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空容器中で被照射物を支持する支持手
   段と、該被照射物にイオンビームを照射するイオンビー
   ム照射手段と、該被照射物表面又は該イオンビームに電
   子を供給する電子供給手段と、該被照射物表面に相当す
   る面上の複数の位置で該面に流入する該イオンによる正
   電荷と、該電子による負電荷との合成電流を正負両極性
   で測定可能である電流測定手段とを備えることを特徴と
   するイオンビーム照射装置。
2. 【請求項２】 前記電流測定手段により測定されたイオ
   ンビームと、前記電子の合成電流との複数の値のいずれ
   かが、正負各々について予め設定された値を越えた際
   に、前記イオンビーム照射手段のイオンビーム照射と前
   記電子供給手段の電子供給とを停止する停止制御手段を
   備えることを特徴とする請求項１記載のイオンビーム照
   射装置。
3. 【請求項３】 前記電流測定手段により測定されたイオ
   ンビームと、前記電子の合成電流との複数の値の全て
   を、予め設定した値に近づける向きに、前記電子供給手
   段の電子供給量または電子エネルギーを制御する電子供
   給量／電子エネルギー制御手段、あるいはイオンビーム
   分布を制御するイオンビーム分布制御手段を備えること
   を特徴とする請求項１記載のイオンビーム照射装置。
4. 【請求項４】 請求項２記載のイオンビーム照射装置を
   用い、前記電流測定手段により測定されたイオンビーム
   と、前記電子の合成電流との複数の値のいずれかが、正
   負各々について予め設定された値を越えた際に、前記イ
   オンビーム照射手段のイオンビーム照射と、前記電子供
   給手段の電子供給とを停止することを特徴とするイオン
   ビーム照射方法。
5. 【請求項５】 請求項３記載のイオンビーム照射装置を
   用い、前記電流測定手段により測定されたイオンビーム
   と、前記電子の合成電流との複数の値の全てを、予め設
   定した値に近づける向きに、前記電子供給手段の電子供
   給量または電子エネルギーを制御するか、あるいはイオ
   ンビーム分布を制御することを特徴とするイオンビーム
   照射方法。