JPH11152565A

JPH11152565A - イオン注入装置の電子シャワー、延長チューブ及びこのチューブの再生方法

Info

Publication number: JPH11152565A
Application number: JP10253669A
Authority: JP
Inventors: James David Bernstein; デビッドバーンスタインジェームズ; Brian Scott Freer; スコットフリアブリアン; Peter L Kellerman; ローレンスケラーマンピーター
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1997-09-08
Filing date: 1998-09-08
Publication date: 1999-06-08
Anticipated expiration: 2018-09-08
Also published as: JP4614153B2; EP0901148A2; DE69836251T2; KR100372318B1; TW391029B; KR19990029594A; EP0901148A3; DE69836251D1; EP0901148B1; US5903009A

Abstract

(57)【要約】【課題】電荷を中和するために役立つ二次電子の数を増
加させる電子シャワー、延長チューブを提供すること。【解決手段】イオン注入装置のプラズマ電子シャワー62
において、延長チューブ66に取替え可能なグラファイト
の内側ライナー88を有し、内側ライナーは低い負電位に
バイアスされ、電子シャワーのターゲットによって発生
した低エネルギーの二次電子がウエハから離れてしまう
のを防止し、この二次電子によりウエハの電荷を有効に
中和する。電気的にバイアスされた内表面には、ウエハ
対向表面128 とターゲット対向表面130 が交互に形成さ
れるセレーションを設ける。電子シャワーの作動中、フ
ォトレジスト等の材料がウエハから飛散し、ウエハ対向
表面に集まって非導電性被膜を形成し、ターゲット対向
表面は、クリーンで導電性となり、電子シャワー内に発
生した高エネルギー電子に対して電気的に接地される低
抵抗の分路を与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に、イオン
注入装置の分野に関し、より特定すれば、イオン注入装
置における改良した電子シャワーまた電子フラッドに関
する。

【０００２】

【従来の技術】イオン注入装置は、集積回路の大規模製
造において、これまで半導体に不純物をドープするため
に、この産業界において良く用いられる技術となってき
た。一般的なイオン注入装置は、３つの部分またサブシ
ステム、すなわち、(a) イオンビームを出力するための
ターミナルと、(b) このターミナルによって出力された
イオンビームを指向しかつ調整するためのイオンビーム
ラインと、(c) 調整されたイオンビームによって注入さ
れるべき半導体ウエハを含む端部ステーションとを含ん
でいる。

【０００３】ターミナルは、正に帯電したイオンのビー
ムが引き出されるイオン源を含む。ビームラインの構成
部品は、注入されるウエハに向かう途中で、引き出され
た正帯電イオンビームのエネルギーレベルとその集束を
調整する。

【０００４】このようなイオン注入装置を使用する場合
の問題点は、ウエハのチャージングの問題である。正帯
電イオンビームは、ウエハに衝突しつづけるので、ウエ
ハの表面は、好ましくない過度の正電荷が蓄積する。ウ
エハ表面に生じた電界は、ウエハ上の微小回路に損傷を
与える。この蓄積された表面電荷の問題は、注入される
回路要素が小さくなればなるほど大きくなる。その理由
は、より小さな回路要素は、電界により生じるダメージ
をより多く受けるからである。

【０００５】このようなイオン注入装置を使用する場
合、特に、低エネルギー利用における他の問題点は、ビ
ーム発散［ブローアップ(blow up) ］と呼ばれる現象が
ある。このブローアップは、イオンビーム内で正の電荷
のようにふるまい、イオン同士が相互に反発する。（こ
れは、また、空間電荷効果として知られている。）この
ような相互反発により、好ましい形に反してビームが意
図されたビームライン径路から離れて発散する。

【０００６】ビーム発散は、高電流かつ低エネルギーの
利用における特定の問題であって、その理由は、イオン
ビーム（高電流）におけるイオンの高集中によって、イ
オンの相互反発力が増大し、イオンの小さな速度（低エ
ネルギー）では、イオンがウエハに届く前にイオン同士
の反発作用に多くの時間を費やすことになるからであ
る。

【０００７】ウエハのチャージングとビーム発散の両方
の現象に対する解決法は、電子シャワーまたはプラズマ
シャワーを用いることである。このようなシャワーは、
電子フラッドまたはプラズマフラッドとも呼ばれる。電
子シャワーおよびプラズマシャワーは、共に、低エネル
ギーの電子を発生し、これらの電子をビーム内に導く。
プラズマフラッドは、アーク室内にプラズマを発生し、
イオンビーム電位により、低エネルギーのプラズマを引
き出し、電子をイオンビーム内に導く。電子シャワー
は、ビームを高めるのに用いられる二次電子（低エネル
ギー）を発生し、空間電荷効果（ビームブローアップ）
とウエハのチャージング効果を減少させる。

【０００８】一般的に、電子シャワーは、二次電子を発
生するターゲット室と、このターゲット室の下流に接続
される延長チューブを含んでいる。イオンビームがター
ゲット室を通過すると、二次電子が侵入し、部分的にイ
オンビームを中和する。この部分的に中和されたビーム
は、注入されるウエハに向けて延長チューブを通過す
る。

【０００９】捕捉された低エネルギーの電子は、ビーム
の正味電荷を中和し、次に、イオンビームがウエハ表面
に衝突しながらウエハ上に蓄積される正電荷を減少す
る。中和されたビームは、また有害なビーム発散特性を
発生しにくくする。このようなシステムは、ファーレイ
(Farley)の米国特許第４，８０４，８３７号明細書に示
されており、この特許は、本発明の譲受人に譲渡され、
ここに参考として包含されている。一般的な電子シャワ
ーの延長チューブは、高エネルギーの一次電子がウエハ
の表面に到達しないようにアースされた導電路を構成す
るグラファイトで作られている。高エネルギーの一次電
子は、負に帯電してウエハの表面を損傷させる。低エネ
ルギーの二次電子は、好ましくは、イオンビームに沿っ
て延長チューブを通過し、有効に中和するために、ウエ
ハを負ではなくて正にチャージングする。

【００１０】しかし、グラファイトの延長チューブが新
しいと、アースするための導電性短絡路を形成する。こ
のように、低エネルギーの二次電子がアースに分路され
た場合、これらの分路した電子は、二次電子を中和する
のに役立つ電荷源から取り除く。電子シャワー作業工程
にわたって、イオンビームは、ウエハを貫通してイオン
注入され、フォトレジストまたはシリコンあるいは二酸
化ケイ素等の表面材料のスパッタリング効果を生じさせ
る。このフォトレジストまたは他の材料は、電子シャワ
ーをウエハに接近させる部分となる延長チューブの内表
面にバック−スパッタリング(back sputtering) され
る。

【００１１】フォトレジストまたは他の材料の薄い層
が、延長チューブの内面にスパッタリングにより形成さ
れると、最適な作業状態となる。その理由は、延長チュ
ーブがわずかに導電性を失い、このチューブは、電子が
衝突することから負に帯電し、低エネルギーの電子をア
ースに分路することを妨げる電位障壁を形成するからで
ある。

【００１２】こうして、低エネルギーの二次電子は、イ
オンビームと共に延長チューブを通過して電荷が中和さ
れるようにふるまう。しかし、高エネルギーの一次電子
は、アースに分路し続ける。その結果、延長チューブ
は、意図した作用をする前の「ブレーク−イン(break i
n)」時間中、使用することができる。

【００１３】しかし、作業が続行すると、延長チューブ
の効力が悪化する。フォトレジストまたは他の材料の内
側スパッタリングにより、延長チューブは、電気的に絶
縁性が増加する。このチューブが十分に絶縁状態となる
と、高エネルギーの一次電子でさえも、望ましくないウ
エハへの通過が起こる。

【００１４】さらに、延長チューブの内側絶縁表面に衝
突する高エネルギーの一次電子によりこの表面が帯電す
る。イオン室よりもむしろ延長チューブの表面に発生す
る二次電子は、このチューブの絶縁表面の電位に一致し
たエネルギーレベルになると思われる。それゆえ、フォ
トレジストまたは他の材料被膜が時間とともに厚くな
り、好ましくない高エネルギーの二次電子をより作り出
すので、この二次電子のエネルギーレベル及び電流密度
は、次第にそのドリフトが大きくなる。

【００１５】特定の電子シャワーの効率が部分的に及ぶ
と、二次電子の十分な供給による有効な発生は、低く押
えられかつ期待可能なエネルギーレベルとなる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、電荷を中和するために役立つ二次電子の数を増
加させる電子シャワーまたはプラズマシャワー用の延長
チューブを提供することであり、同時に、二次電子が通
過するエネルギーレベルをより良く制御することによ
り、二次電子のエネルギーレベルを最小限度としかつこ
れを一定にすることである。

【００１７】本発明の更なる目的は、高エネルギーの一
次電子をウエハの表面に到達できないようにする電子シ
ャワーまたはプラズマシャワー用の延長チューブを提供
することである。

【００１８】また、更なる本発明の目的は、バック−ス
パッタリングによる汚染の影響を最小にする延長チュー
ブを提供することである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は各請求項に記載の構成を備えている。本発
明の好ましい実施形態は、以下に記載される。イオン注
入装置用のプラズマに高められた電子シャワーが設けら
れ、この電子シャワーは、取替え可能なグラファイト製
の内側ライナーを有する延長チューブを含む。内側ライ
ナーは、−１０Ｖ（概略−６Ｖ）までの低い負電位にバ
イアスされ、電子シャワーのターゲット室内に発生する
低エネルギーの二次電子が、ウエハから離れて分路する
のを防止する。これにより、ウエハにおける電荷の中和
に対して二次電子が有効に作用できるようにする。

【００２０】電気的にバイアスされた内側表面にはセレ
ーションが設けられ、このセレーションは、ウエハ対向
表面とターゲット対向表面が交互に形成されている。電
子シャワーの作動中、ウエハからバック−スパッタリン
グするフォトレジストまたは他の材料が、ウエハ対向表
面に集められ、表面を非導電性にし、また一方、ターゲ
ット対向表面は、クリーンな状態で残るので導電性とな
る。この導電性のターゲット対向表面は、電子シャワー
内に発生した高エネルギーの電子に対してアース電位と
なる短絡路（低抵抗）を与える。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に図面を参照すると、図１は、
全体を１０で示したイオン注入装置を開示しており、こ
れはターミナル１２と、ビームラインアセンブリ１４
と、端部ステーション１６を備えている。一般的に、タ
ーミナル１２は、イオンビームを出力し、ビームライン
アセンブリ１４は、イオンビームの焦点とエネルギーレ
ベルを調整し、かつ端部ステーション１６に配置された
ウエハＷに向かってイオンビームを指向させる。

【００２２】ターミナル１２は、イオン源１８を含み、
このイオン源は、ガスボックス２０からドーパントガス
を噴射する室を有する。エネルギーは、イオン化可能な
ドーパントガスに分与されてイオン室内で正イオンを発
生する。高電圧源２４により出力される引出し電極２２
は、イオン室から正イオンのビームを引出し、引き出さ
れたイオンを質量分析磁石２８に向けて加速する。

【００２３】質量分析磁石２８は、適当な電荷／質量比
のイオンだけをビームラインアセンブリ１４へ進ませる
ことができる。質量分析磁石１４により設けられるビー
ム通路２９は、真空ポンプ３０によって排気される。

【００２４】ビームラインアセンブリ１４は、直角レン
ズ(quadrature lens) ３２、フラグファラデー３４、電
子シャワー３６、さらに、任意選択可能なイオンビーム
加速／減速電極（図１では図示略）を含んでいる。直角
レンズ３２は、ターミナル１２によってイオンビーム出
力を集束させる。そして、フラグファラデー３４は、シ
ステム立ち上げ時のイオンビーム特性を測定する。

【００２５】本発明を構成する電子シャワー３６は、更
に以下で説明される。加速／減速電極は、集束したイオ
ンビームを端部ステーション１６において、ウエハにイ
オン注入する前の所望のエネルギーレベルに加速したり
減速したりするのに用いられる。ビームラインアセンブ
リ１４によって設けられたビーム径路を真空排気するた
めに真空ポンプが設けられる。

【００２６】端部ステーション１６は、複数のウエハが
その上に取り付けられる１つのディスク４０と、このデ
ィスクに回転動作を与える回転駆動機構４２と、ディス
クに線形動作を与える線形駆動機構４４とを含んでい
る。また、ロボットアーム４６は、ウエハをロードロッ
ク室４８を介してディスク４０上に載置する。この装置
の動作は、端部ステーション１６の端部に配置されたオ
ペレータ制御ステーション５０によって制御される。

【００２７】電子シャワー３６は、図２ないし図９に詳
細に示されている。図２は、電子シャワー３６の概略図
であり、この電子シャワーは、磁気的に付勢された電子
反射器６０とターゲット／チューブ組立体６２を含む。
ターゲット／チューブ組立体（電子シャワー）６２は、
ターゲット６４と、延長チューブ６６とを含み、両方と
も、好ましい実施形態では、円筒形状である。

【００２８】ターゲット６４は、一次電子を熱電子放出
によって放出するためのフィラメント６８と、放出され
た一次電子を所定軌道に向かわせるフィラメント電極７
０と、引出し電極７２とを含んでいる。ガス配給装置７
４は、アルゴンまたはキセノン等の不活性ガスを、バル
ブ７６及びガス噴射ノズル７７によってターゲットサブ
アセンブリ６４の内部に噴射する。このガス噴射ノズル
７７とフィラメントサブアセンブリ６７は、カットアウ
ト７８の位置にあるターゲット６４に取付けられる（図
３参照）。

【００２９】磁気電子反射器６０は、電源ＰＳ１によっ
て約−２５００Ｖの電圧に設定される。この磁気バイア
スされた反射器６０は、高電流イオンビームが電子を引
き寄せることを防止し、これによりビームのブローアッ
プ（発散）を防ぐ。バイアスされた反射器の位置が、タ
ーゲット／チューブ組立体６２から離れて分離（上流
側）することにより、電界は、一次電子をウエハに向か
う延長チューブ６６内に強制的に進めることから一次電
子軌道に不利な影響を与えないようにする。低いビーム
エネルギーでは、バイアスを加えなくても、電子がイオ
ンビームから抜け出さないようにできる。

【００３０】電源ＰＳ２は、フィラメント６８に約−１
２Ｖ（フィラメントの電極に対して）を供給し、電源Ｐ
Ｓ３は、フィラメント電極７０に約−３００Ｖを供給す
る。こうして、このフィラメントは、アース電位に対し
て約−３１２Ｖである。引出し開口７２は、電気的に接
地されており、−６Ｖのバイアス電圧がバイアス（ツエ
ナー）ダイオード７９によってターゲットに加えられ
る。これらの電圧の大きさは単に例として作られている
が、この電位差の目的は、図３に関して以下で説明す
る。

【００３１】図３は、図２のターゲット／チューブ組立
体６２の断面図を示す。ターゲット／チューブ組立体６
２のターゲット６４は、外側がアルミニウム製のハウジ
ング８０と、非酸化性（絶縁酸化物を形成できない）材
料、例えば、グラファイトで作られかつプラズマ／二次
電子のターゲット室８４を形成する内側ライナー８２と
を含む。

【００３２】ターゲット／チューブ組立体６２の延長チ
ューブ６６は、また、外側がアルミニウム製のハウジン
グ（外表面）８６と、これにねじ８９等の固定具で取付
られる内側グラファイトライナー（内表面）８８とを含
む。イオンビームは、注入されるべきウエハＷに向かう
途中で、（入口開口９０を通過して出口開口９２を出て
いく）ターゲット６４と（入口開口９４を通過して出口
開口９６を出ていく）延長チューブの両方を通過する。

【００３３】ターゲット６４と延長チューブ６６は、ボ
ルト９８及びカラー９９等の固定具によって固定され
る。ダイオード７９（図２参照）は、ターゲットと延長
チューブの内側グラファイトライナー８２，８８に各々
連結ワイヤ１００を介して−６Ｖのバイアス電圧を加え
る。

【００３４】ターゲット／チューブ組立体６２は、ボル
ト１０６により取付プレート１０４に連結している水冷
支持体１０２に取付られる。ウォーター入口１０７は、
冷水を支持体１０２に供給する（ウォーター出口は図示
されていない）。絶縁体１０８が電気的にターゲット／
チューブ組立体（−６Ｖ）を取付プレート（電気的に接
地された）から絶縁する。この取付プレート１０４は、
ターゲット／チューブ組立体を図１のイオン注入装置に
配置するための手段を与える。

【００３５】ガス噴射ノズル７７とフィラメントサブア
センブリ６７が共にターゲット６４に取付られる。フィ
ラメントサブアセンブリ６７は、高エネルギーの一次電
子を発生し、この電子がターゲット６４の内側グラファ
イトライナー８２に衝突するとき、低エネルギーの二次
電子を放出する。高エネルギーの電子は、また間接的に
ガス噴射ノズル７７によって室８４内に噴射されるイオ
ン化ガスによって二次電子放出率を高める。ガス分子の
イオン化により、内側グラファイトライナー８２の二次
電子放出率を増加するプラズマを作り出す。

【００３６】フィラメントアセンブリ６７は、図４によ
り詳細に示されている。このフィラメント６８は、タン
タル製の脚部１０６に支持され、端部同士が連結された
複数のタングステン部片からなる。脚部１０６は、固定
具１１０により電気絶縁ブロック１０８に固定されてい
る。フィラメント電極７０は、固定具１１４により絶縁
ブロック１０８に取付けられる。電力は、図２に示す電
源ＰＳ２からコネクタ１１２，１１４を介してフィラメ
ント６８に供給される。電源ＰＳ２（コネクタ１１４）
の負端子は、また、コンダクタ１１６と固定具１１２に
よってフィラメント電極７０に連結される。グラファイ
トで構成された引出し開口７２は、電気的にアース電位
にある。

【００３７】フィラメント６８は、熱電子放出により、
一次電子を放出し、この一次電子は接地された開口７２
により室８４（図３）内に引き出される。これらの高エ
ネルギー電子は、ターゲット６４の内側グラファイトラ
イナーの内表面１１８に衝突する。この衝突のとき、二
次電子を放出するグラファイトライナーの表面１１８
は、衝突する一次電子よりも少ないエネルギーを有す
る。

【００３８】例えば、フィラメント電極（−３１２Ｖ）
により与えられた電界を通過する時、一次電子のエネル
ギーが３１２ｅＶまで上がり、一方、放出した二次電子
の大部分は、２０ｅＶよりも少ないエネルギーしか有し
ていない。ライナー８２によって二次電子レベルに約６
ｅＶ以下（ターゲット６４の内側ライナー８２に加えら
れる−６Ｖに一致する）が加えられる。イオンビーム電
位が約１０〜１２Ｖの場合、二次電子は、ビーム内に捕
捉されるようにかなり低いエネルギーレベルを有し、こ
れらを注入されるウエハに向けて伝達する。

【００３９】図４のフィラメント電極６７は、フィラメ
ント６８により熱電子放出した一次電子を指向するため
の集束機構を備えている。フィラメントの端から端まで
の長さ（２〜３インチ）により、十分な一次電子を供給
するのに十分な表面領域を提供する。負にバイアスされ
たフィラメント電極７０は、フィラメント６８を取り囲
む部分７０Ａ，７０Ｂを含み、かつフィラメントが、引
出し開口７２の方向にのみ電界を生じさせるようにす
る。こうして、フィラメント電極７０は、この電極の中
心の方に一次電子を集束させるようにし、その結果、一
次電子は、接地された引出し開口７２の中心を通って室
８４内に引き出される。

【００４０】したがって、一次電子は、ウエハ（室の出
口開口９２と通過して）に向う下流あるいは、ターミナ
ル１２（室の入口開口９０を通過して）に向かう上流で
もなくて、室８４のグラファイトライナー８２の内表面
１１８において、直接集束する。こうして、より多くの
一次電子がグラファイトの内表面１１８に向けられ、二
次電子の発生の効率を改善し、また、室８４の上流ある
いは下流を漂う一次電子の影響を最小にする。

【００４１】二次電子発生の効率を改良することに加え
て、本発明は、発生した二次電子のエネルギーレベルを
より均一にする。室８４における取替え可能の内側ライ
ナーとしてグラファイトを用いることにより、内表面１
１８の酸化を防止する。この内表面がアルミニウムで作
られていた場合には酸化が生じるであろう。こうして、
高エネルギーの一次電子が衝突する結果としてグラファ
イト表面１１８から放出される二次電子のエネルギーレ
ベルは、制御されないで表面上に被覆される酸化物を形
成しないことから上方に変動することがない。

【００４２】その代わり、二次電子の正規分布内で、二
次電子のエネルギーレベルをより良く制御する結果、内
表面１１８から放出される二次電子は、グラファイト内
側ライナーに加えられるバイアスに一致するエネルギー
レベルになると考えられる。この低エネルギーの電子
は、室８４内で作られたプラズマ内で熱せられ、ビーム
電位により容易に捕捉される。この低エネルギーの電子
は、振幅が小さくイオンビームコア内に長く留まること
になる。

【００４３】プラズマは、室８４内に作り出され、内表
面１１８から二次電子を引出すことにより二次電子放出
率を増加させる。このプラズマは、アルゴンまたはキセ
ノン等の不活性ガスにより作り出されており、このガス
は、図５及び図６（また図２，図３を参照）に示すノズ
ル７７を介して室８４内に放出され、そしてフィラメン
ト６８から放出された高エネルギーの電子と衝突するこ
とによりイオン化される。プラズマは、イオンビームを
取り囲み、プラズマと室８４の内表面１１８との間にシ
ース(sheath)を作る（図８参照）。

【００４４】ノズル７７は、アルミニウムで作られ、か
つ孔１１９を通して設けた固定具によりカットアウト７
８（図３）の位置でターゲット６４に固定される。湾曲
した表面１２０は、円筒状のターゲット６４に嵌合す
る。ノズルは、流体入口１２１と流体出口１２２を有
し、これらを通って水が給排され、冷却媒体を作動中供
給する。不活性ガスは、通路１２３を通して供給され、
入口１２４を介して室８４内に噴射される。

【００４５】入口１２４は、５：１よりも大きい（好ま
しくは約１０：１）アスペクト比（長さ対直径）を有
し、フィラメント６８から放出される一次電子の流れ方
向に向いている。図７に示すように、入口１２４は、接
地された引出し開口７２よりもわずか前方に位置し、約
１０°〜３０°（好ましくは１５°〜２５°）の角度θ
傾いている。従って、一次電子とガス分子の流れは、そ
の放出方向において約６０°〜８０°（好ましくは６５
°〜７５°）の角度αで遭遇する。

【００４６】一次電子の引出し開口７２に対するガス入
口１２４のこのような方向付けによって、ガス分子は、
入口１２４を出ると、その流れは、約１０°の範囲で発
散し、開口７２から出て発散する一次電子の流れと最大
限度で交差する。従って、ガス分子のイオン化率は増加
し、その結果、プラズマ密度が増加し、二次電子の放出
率も対応して増加する。

【００４７】この二次電子放出率は、また、内表面１１
８が、開口９０，９２の径方向長さを越えない位置、す
なわちこの開口直径に等しい大きさの円筒よりもかなり
大きな円筒内表面の領域を有することによって高められ
る（図３参照）。

【００４８】開口９０，９２の半径が円筒室８４の半径
よりもかなり小さいので、円筒室８４の両端部は部分的
に閉鎖されており、プラズマが上流に導かれるのを妨げ
るとともに、プラズマ圧力（その密度）を維持するよう
に作用する。出口開口９２は、ウエハＷやディスク４０
に飛散した材料が付着するのを防止し、また室内部を汚
染することからも防止する。

【００４９】室８４内のプラズマの増加した容積および
密度によって、プラズマと室の内表面１１８との間の距
離ｄが対応して減少する（図８参照）。その理由は、高
密度のプラズマは、所定電位でシールドするためにより
小さなシースを必要とするからである。この二次電子放
出率は、チャイルド−ラングミュアー(Child Langmuir)
の法則によって距離ｄが減少すると、増加する。二次電
子放出率は、また、プラズマ密度及び容積が増加する
と、増加する。これは、イオン化の増大により、一次電
子がガス分子と衝突する機会が多くなるからである。

【００５０】図９は、延長チューブ６６を詳細に示し、
このチューブは、円筒状のアルミニウム製ハウジング８
６と、グラファイト等の非酸化材料で作られた円筒状の
内側ライナー８８とを備えている。この延長チューブ６
６は、ターゲット６４内に発生した高エネルギーの一次
電子を分路し、これらの電子がウエハの表面に到達する
のを防止する。このように、延長チューブ６６は、望ま
しくない負の電荷がウエハの表面上に蓄積するのを防止
する。

【００５１】内側グラファイトライナーにはセレーショ
ン１２６が設けられている。このセレーション１２６
は、交互に隣接したウエハ対向表面１２８とターゲット
対向表面１３０により形成される。これらの対向表面
は、それぞれ第１，第２方向に面している。イオン注入
装置の作動中、ウエハＷまたはディスクから再びスパッ
タリングし得るフォトレジストまたは他の材料がウエハ
対向表面上に集まる。

【００５２】時間が経過すると、ウエハ対向表面は、電
気的に非導電性となり、ターゲット対向表面は、クリー
ンの状態で、導電性を保つ。この導電性のターゲット対
向表面は、電子シャワー内に発生した高エネルギー電子
に対して接地する短絡路（低抵抗の）を形成する。

【００５３】ここで使用する「セレーション（のこぎり
歯状）」は、ウエハ対向表面とターゲット対向表面、即
ち、ノッチ、波形、あるいは階段状の表面を有する、表
面として広く用いられる。

【００５４】このセレーション１２６に加えて、延長チ
ューブは、ターゲット６４に連結されているので、ツェ
ナーダイオード７９によって−６Ｖにバイアスされてい
る。負の低い電位に延長チューブをバイアスすることに
よって、電子シャワーによって発生した低エネルギーの
二次電子がウエハから離れて分路されることを防止し、
電子シャワーが最初に用いられたときでさえ、これらの
二次電子がウエハにおける電荷の中和に役立つ。

【００５５】本発明は、また、使用可能なライフタイム
の工程に渡って容易に新しく再生される、プラズマ増強
電子シャワーを提供する。ターゲット／チューブ組立体
６２のターゲット６４と延長チューブ６６は、それぞれ
共に、内側グラファイトライナー８２，８８を備えてお
り、メインテナンス動作中に容易に交換することができ
る。

【００５６】図３において、延長チューブ６６は、ボル
ト９８とカラー９９を取り除くことにより、ターゲット
６４から引き離すことができる。延長チューブとフィラ
メントアセンブリが取り除かれると、内側ライナー８２
は、アルミニウム製ハウジング８０から出口開口９２の
方向にスライドでき、新しいライナーをこのアルミニウ
ム製ハウジング８０内に取付けることができる。

【００５７】また、ねじ８９を取り除いて、延長チュー
ブ６６をターゲット６４から引き離すと、内側ライナー
８９は、アルミニウム製ハウジング８６から入口開口９
４の方向にスライドさせることができる。新しい内側ラ
イナー８９は、アルミニウム製ハウジング８６内に取付
けられ、そして、ねじ８９によりその位置に固定され
る。ライナーが一新された延長チューブ６６は、これも
一新されたターゲット６４にボルト９８及びカラー９９
により再度取付けられ、ターゲット／チューブ組立体の
再生工程を完了する。

【００５８】二次電子が高められて発生できるようにし
た改良型イオン注入装置の電子シャワーにおける好まし
い実施形態を説明してきた。しかし、上記記載におい
て、これら記載は、例示として示されたものであり、本
発明は、ここに記載の特定の実施形態に限定されるもの
ではなく、種々の再構成、修正、及び置換は、付随する
特許請求の範囲及びこれらの同等のものによって限定さ
れた本発明の範囲から逸脱しない範囲において包含でき
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理に従って構成された電子シャワー
の１実施形態を含むイオン注入装置の平面図である。

【図２】図１のイオン注入装置の電子シャワーの電気的
な概略系統図である。

【図３】図２の電子シャワーのターゲット／チューブ組
立体の断面図である。

【図４】図３の４−４線から見たターゲット／チューブ
組立体のフィラメントサブアセンブリの部分断面図であ
る。

【図５】図２の電子シャワーのガス噴射ノズルにおける
平面図である。

【図６】図５の６−６線から見たガス噴射ノズルにおけ
る部分断面図である。

【図７】図６のノズルの出口と、図４のフィラメントサ
ブアセンブリの引出し開口との方向を示す図である。

【図８】図３のターゲット／チューブ組立体の部分断面
図である。

【図９】図３のターゲット／チューブ組立体の延長チュ
ーブにおける部分断面図である。

【符号の説明】

１０イオン注入装置１２ターミナル１４ビームラインアセンブリ１６端部ステーション６２ターゲット／チューブ組立体６４ターゲット６６延長チューブ８２，８８内側ライナー８４ターゲット室８６ハウジング１１８内表面１２８ウエハ対向表面１３０ターゲット対向表面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390033020 ＥａｔｏｎＣｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者ブリアンスコットフリアアメリカ合衆国マサチューセッツ 02155 メドフォードストラスモアロードアパートメントナンバー４ 11 (72)発明者ピーターローレンスケラーマンアメリカ合衆国マサチューセッツ 01929 エセックスジョンワイズアベニュー 90

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】イオン注入装置(10)における電子シャワー
(62)用の延長チューブ(66)であって、このチューブは、
外表面(86)と内表面(88)を有し、前記内表面は、電気的
にバイアスされ、第１の方向に面する第１組の表面(12
8) と、第２の方向に面する第２組の表面(130) とを有
することを特徴とする延長チューブ。
【請求項２】前記内表面(88)は、のこぎり歯状に形成さ
れていることを特徴とする請求項１記載の延長チュー
ブ。
【請求項３】前記内表面(88)は、約−６Ｖにバイアスさ
れていることを特徴とする請求項１記載の延長チュー
ブ。
【請求項４】前記内表面(88)は、グラファイトで構成さ
れていることを特徴とする請求項１記載の延長チュー
ブ。
【請求項５】前記外表面(86)は、アルミニウムで構成さ
れていることを特徴とする請求項４記載の延長チュー
ブ。
【請求項６】前記グラファイトの内表面(88)は、取替え
可能のグラファイト製の内側ライナーからなることを特
徴とする請求項４記載の延長チューブ。
【請求項７】前記内側ライナーは、固定具(89)によって
外表面(86)に固定されていることを特徴とする請求項６
記載の延長チューブ。
【請求項８】イオン注入装置(10)のための電子シャワー
(62)であって、(a) 入口開口(90)と出口開口(92)を有す
る室(84)に設けられ、イオンビームが、前記開口を通過
して、イオン注入されるウエハに向けてターゲットの上
流から下流を通るようにしたターゲット(64)と、(b) 前
記ターゲット(64)に連結され、外表面(86)と内表面(88)
を有しており、前記内表面が電気的にバイアスされてウ
エハ対向表面(128) とターゲット対向表面(130) とを交
互に備えている、延長チューブ(66)と、を含んでいるこ
とを特徴とする電子シャワー。
【請求項９】前記内表面(88)は、のこぎり歯状に形成さ
れていることを特徴とする請求項８記載の延長チュー
ブ。
【請求項１０】前記内表面は、約−６Ｖにバイアスされ
ていることを特徴とする請求項８記載の電子シャワー。
【請求項１１】前記内表面(88)は、グラファイトで構成
されていることを特徴とする請求項８記載の電子シャワ
ー。
【請求項１２】前記外表面(86)は、アルミニウムで構成
されていることを特徴とする請求項１１記載の電子シャ
ワー。
【請求項１３】前記グラファイトの内表面(88)は、取替
え可能のグラファイト製の内側ライナーからなることを
特徴とする請求項１１記載の電子シャワー。
【請求項１４】前記内側ライナーは、固定具(89)によっ
て外表面(86)に固定されていることを特徴とする請求項
１３記載の電子シャワー。
【請求項１５】イオン注入装置における電子シャワーに
おいて、ターゲット(64)と、これに取り付けられかつ取
替え可能な内側ライナー(88)によって少なくとも部分的
に決められる内部を有する延長チューブ(66)とを含むタ
ーゲット／チューブ組立体(62)内に設けられる延長チュ
ーブ(66)を一新する再生方法であって、前記ターゲット(64)を延長チューブ(66)から引き離して
前記内側ライナー(88)を露出させ、この内側ライナーを前記延長チューブ(66)から取り外
し、前記延長チューブ内に交換の内側ライナーを取付け、この交換した内側ライナーを有する前記延長チューブ(6
6)に、前記ターゲット(64)を再取付けする、各ステップ
を有することを特徴とする方法。
【請求項１６】内側ライナーおよび取替え可能の内側ラ
イナーは、グラファイトで構成されていることを特徴と
する請求項１５記載の方法。
【請求項１７】延長チューブから内側ライナーを取り除
き、新たなライナーを取付けるステップは、内側ライナ
ーを延長チューブに固定するために、それぞれ固定具を
緩める工程と締付ける工程からなることを特徴とする請
求項１６記載の方法。