JPS61153938A - イオン注入装置に於ける電荷中和装置 - 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、半導体ウェハ、絶縁物ウェハ等にイオンを注
入するイオン注入装置の電荷を中和する装置に関する。

（従来の技術） 従来、半導体への不純物添加方法として例えばシリコン
ウェハの表面に真空中でイオンビームを注入することが
行なわれているが、該ウェハはイオンビームに伴う空間
電荷の高まりにより放電する不都合がある。そのためイ
オンビームと交叉させて高速多量の電子を電子銃から放
射し、イオンビームの空間電荷を中和することにより該
ウェハの電荷の高まりを防ぐようにしたもの或いはフ？
ラデーカップ金属表面に単に高速多量の電子を衝突させ
てイオンビームと交叉する低速電子を得、これによりイ
オンビームの空間電荷を中和するようにしたものが提案
された。

（発明が解決しようとする問題点） 前記のように高速多量の電子をイオンビームと交叉させ
るものではイオンビームの空間電荷が中和される断面積
は非常に小さく、充分に空間電荷を中和出来ない欠点が
あり、またファラデーカップに高速多量の電子を衝突さ
せて低速電子を得るものではエネルギ効率が悪くなる欠
点がある。さらにこれらの場合、多量の電子衝突により
ファラデ一部分の温度上昇やウェハを保持するプラテン
周辺の温度上昇が生じて不純物が発生し易くなり、ウェ
ハの汚染をひき起し、ウェハの電荷が中和されないので
イオンビーム電流測定の誤差を生ずる等の欠点がある。

本発明はこうした欠点のない電荷中和装置を提供するこ
とを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明では、イオンビームを真空中に於いてファラデー
ケージを介して半導体その他のウェハへ注入する装置に
於いて、該ファラデーケージの側方に該イオンビームと
交叉する方向へ小さいエネルギの電子ビームを放射する
電子銃を設け、該電子ビームの電子の運動方向と直角方
向に弱い磁場を形成する永久磁石その他の磁石を設ける
ようにした。

（作　用） イオンビームはスキャンナによって真空室内に設けたオ
エハの表面を走査すべく撮られる。

イオン注入の進行に伴いイオンビームによる空間電荷が
高まるが、その高まりはイオンビームにファラデーケー
ジの側方から該イオンビームと交叉する方向に電子銃か
ら小さいエネルギで放射された電子ビームにより中和さ
れ解消される。詳細には該電子銃から低速少量の電子が
放射され、電子ビームの空間電荷ポテンシャルにより直
接的にイオンビームを電荷中和し、イオンビームに捕獲
されなかった電子はファラデーケージに衝突することに
よりエネルギ損失すると同時に２次電子を発生する。こ
れら衝突によってエネルギ損失した電子や２次電子は低
エネルギであるのでイオンビームの電荷ポテンシャルに
捕獲され易くなっており、しかもこれらの現象が生じて
いる領域には例えば３ガウス以下程度の弱い磁場が電子
の運動方向と直角方向に与えられているので電子は磁界
と直角な面内でサイクロイド運動を行ない、長い距離を
電子は浮遊することになるので１１ＩＩｇの電子がイオ
ンビームに捕獲されて空間電荷を中和する確立が高くな
る。ファラデーケージに衝突する電子エネルギは小さい
ので衝突による該ケージの温度上昇が少なくなり、温度
上昇による不純物の発生を抑机出来る。またファラデー
ケージとプラテンとの間に２０Ｖ程度の電位差を生じさ
せることによりファラデーケージ内充満している電子は
プラテン側に引き寄せられてウェハ表面の電荷を中和し
、プラテンに於いて行なわれるイオンビーム電流測定が
正確になる。

（実施例） 本発明の実施例を図面につき説明すると、（１）は真空
室（２）内のプラテン（３）に設けたウェハ、（４）は
該プラテン（３）の前方に設けた筒状のファラデーケー
ジ（５）を介して導入されウェハ（１）に注入されるイ
オンビームのスキャン範囲を示す。該ファラデーケージ
（５）の側方には例えば長寿命かつ大電流の取出せる酸
化物被覆のフィラメント（６）と引出し電極（７）を備
えた電子銃（８）が設けられる。

該フィラメント（６）は比較的低温で使用出来、熱の発
生を極力抑え得るものであり、これにフィラメント電源
（９）から　１００Ｖ程度の電位を与えると共に引出電
源（ＩＯから引出し電極（７）に電位を与えると１００
８Ｖ程度の小さなエネルギを有すφ電子をビーム状にフ
ァラデーケージ（５）内に引出すことが出来る。

（１１）は電子銃（８）から放射された電子の運動方向
と直角に約３ガウス以下の弱い磁界を与える永久磁石で
、該電子は磁界と直角な面内でサイクロイド運動を行う
。該永久磁石ａｖは電磁石とすることも可能であり、そ
の設置場所はファラデーケージ（５）の左右の外側に対
向させて１対設けることが好ましく、また該ケージ〈５
）内の電子が該ケージ（５）と約２０Ｖ程度の電位差の
あるプラテン（３）に引き寄せられる間もサイクロイド
運動するように電子銃（８）からプラテン（３）寄りに
該磁石（Ｉｎを配置することが好ましい。

該電子銃（８）から放射される電子は空間電荷ポテンシ
ャルにより直接的にイオンビームを電荷中和する。また
イオンビームに捕獲されなかった電子はファラデーケー
ジに衝突してエネルギを失うと共に２次電子の発生を誘
起し、これらの電子は低エネルギであり、しかもサイク
ロイド運動するのでイオンビームの空間電荷ポテンシャ
ルに捕獲され易く、該ケージ（５）内は低エネルギ電子
で充満する。ファラデーケージ（５）及びプラテン（３
）の周辺の温度は低エネルギ電子の衝突により大きく上
昇することがなく、従って温度上昇による不純物の発生
が少なくなる。該ケージ（５）内に浮遊する低エネルギ
電子をこれとプラテン（３）との電位差で引き寄せウェ
ハ（１）の表面の電荷をも中和させ得イオンビーム電流
が正確に測定出来る。電子のサイクロイド運動は、電子
エネルギ２ｅＶ　〜１０ｅ　Ｖのとき、ピッチ０．６Ｃ
１１〜３ＣＩＲで半径１．６ＣＩＲ〜３．５ｃｍの運動
を行ない、単なる衝突反射よりも長い行程を運動する。

（発明の効果） このように本発明によるときは、ファラデーケージの側
方に小エネルギの電子を放射する電子銃を設け、その電
子の運動方向と直角方向に弱い磁場を与えるようにした
ので低エネルギ電子をイオンビームのスキャン範囲内に
多数介在さｌ！得、空間電荷を効率良く中和出来、ファ
ラデーケージ、プラテン周辺の温度が電子衝突により余
り上昇しないので不純物の発生も少なく、ウェハの汚染
を防止し得、プラテンの持つ電位で低エネルギ電子をウ
ェハに引き寄せ該ウェハ表面の電荷を中和するのでイオ
ンビーム電流の測定を正確に行える等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施の１例の断面線図である。 （１）・・・ウェハ　　　　（５）・・・ファラデーケ
ージ（８）・・・電子銃　　　　（１１）・・・磁石外
２名

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. イオンビームを真空中に於いてファラデーケージを介し
   て半導体その他のウエハへ注入する装置に於いて、該フ
   ァラデーケージの側方に該イオンビームと交叉する方向
   へ小さいエネルギの電子ビームを放射する電子銃を設け
   、該電子ビームの電子の運動方向と直角方向に弱い磁場
   を形成する永久磁石その他の磁石を設けることを特徴と
   するイオン注入装置に於ける電荷中和装置。