JPS62103951A - イオン注入装置 - Google Patents

イオン注入装置

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JPS62103951A
JPS62103951A JP60242243A JP24224385A JPS62103951A JP S62103951 A JPS62103951 A JP S62103951A JP 60242243 A JP60242243 A JP 60242243A JP 24224385 A JP24224385 A JP 24224385A JP S62103951 A JPS62103951 A JP S62103951A
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electrons
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Hisatoku Misawa
三澤 久徳
Takanari Tsujimaru
辻丸 隆也
Hidetaro Nishimura
西村 秀太郎
Shuji Kikuchi
菊池 修二
Nobuyuki Abe
信行 阿部
Koichi Mori
晃一 森
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Toshiba Corp
Tokyo Electron Ltd
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Tokyo Electron Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/026Means for avoiding or neutralising unwanted electrical charges on tube components
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
    • H01J37/3171Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for ion implantation

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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] 本発明は半導体製造プロセスなどに用いられるイオン注
入装置に係り、特に正電荷を持ったイオンを注入する時
に半導体素子中の絶縁体部分の電荷蓄積による半導体ウ
ェハー帯電を防止するために使用されるイオン注入装置
に関する。
[従来の技術] イオン注入装置は、目標物に対して不純物イオンを導入
するために近年床(用いられている。このイオン注入装
置は、注入量、深さなどを高精度で制御できるので、特
にゝ11導体ウェハー(以下、ウェハー)への不純物導
入に際しては必要不’=s(欠な装置となりつつある。
一般に、イオン注入技術は正に帯電したイオンを加速し
てウェハー内に不純物をドーピングする技術として用い
られているために、ウェハーに加速された正イオンが衝
突する過程でウェハーから電子がたたき出されたり絶縁
体部分に正電荷の蓄積が起こるなどウェハー表面が正に
帯電しやす(なっている。そのために、半導体素子の絶
縁体部分が静電破壊を起こし、これが生産性低下の一因
となっている。
従って、このようなイオン注入装置ではイオン注入にと
もなうウェハーの帯電を防止しなければならないが、そ
のひとつに第4図に示すエレクトロンフラッドシステム
の方法がある。
第4図において、ドープされる正イオン19は゛イオン
ビーム導入管13を通ってディスク12上にあるウェハ
ー11に照射される。このときフィラメント14に電流
を流して熱電子(以下1次電子と称する)を発生させ、
1次電子加速電圧17によって加速して1次電子線16
としてイオンビーム導入管13の内壁面に衝突させ、エ
ネルギーの低い電子(以下2次電子と称する)を放出さ
せる。
この2次電子をイオンビーム19内にとりこませウェハ
ー11に輸送し、電子不足になるウェハーに供給するこ
とによってウェハーが正に帯電することは防止される。
なお、フィラメントからは全周にわたって熱電子が放出
されるので背面に1次電子反射板15を設け、1次電子
反射電圧18によって逆バイアス電圧を与えることによ
って、発生した1次電子のほぼ全てを1次電子線16と
して利用できる。
[解決しようとする問題点] このような従来の方法では、ウェハーの帯電防止用とし
て効果のあるエネルギーが10eV程度以ドの2次電子
は効果的に発生するのであるが同時に加速された1次電
子によって放出される2次電子及びイオンビーム導入管
13で反射された1次電子のうち、エネルギーが20〜
30eV以」二のものもウェハー11に到達し、本来こ
の装置が目的としている不足しただけの電子をウェハー
に輸送するという作用を越えて、ウェハーが逆に電子過
剰状態になり、負に帯電して、そのために半導体素子中
の絶縁体部分の静電破壊をひき起こすことが問題であっ
た。
またイオンビーム電流はイオンビーム導入管13とディ
スク12がともに電流計20に接続された系内で計測さ
れるが、電子を導入することにより1次および2次電子
が系内から外に逃げ出すと電流計測に誤差を生じる。こ
の誤差は、高エネルギーの電子が系外にもれることによ
って増大する。
さらにイオンビーム19の通過するイオンビーム導入管
13はイオンビームの照射を受けるためにこのイオンが
不純物として内壁に付着しており第4図にあるような構
造では、1次電子線をイオンビーム導入管13に照射す
る際に生じる発熱作用によりイオンビーム導入管13が
高温になり、付着している不純物を遊離またはスパッタ
リングし、ウェハー11を汚染するなどの問題を生じる
[発明の目的] この発明の目的はエネルギーの高い電子がウェハー表面
に到達して引き起こされる電子過剰によるウェハーの負
帯電及び絶縁破壊を防止し、さらにエネルギーの高い電
子をイオンビーム電流計測系内に閉じ込めることによっ
て不純物のドーピング覆計測誤差を改善し、同時にウェ
ハーの不純物による汚染を防止することができるイオン
注入装置を提供することにある。
[問題点を解決するための手段] この発明の特徴は、イオン源から発生したイオンをビー
ム化しイオンビーム導入管を通した後に目標物へイオン
注入を行なうイオン注入装置において、このイオンビー
ム導入管内壁に凹部が設けられこの凹部の内側表面に対
して電子ビームを照射する機能が設けられ、電子ビーム
が照射される凹部の内側表面の部分がウェハーなどの目
標物の位置から見えないように配置されているイオン注
入4A置にある。
[作用] すなわち、イオン注入装置において、イオンビーム導入
管の−・端に1次電子発生機構が設けられ、この1次電
子を加速する機構が設けられ、イオンビーム導入管の他
端に1次電子発生機構側から見た場合の形吠が凹部とな
るような部分が設けられ、この凹部に加速された1次電
子が照射されて2次電子が生成されるイオン注入装置に
ある。
すなわち、この発明は低エネルギーの2次電子のみを目
標物に供給することができる特別な2次電子発生構造を
もつことを特徴とするイオン注入装置に関するものであ
る。
[実施例] 以下に、この発明の実施例を図面を用いて説明する。
第1図は、この発明の第1の実施例の部分断面図である
。第1図において、イオンビーム導入管22の管壁の一
部に1次電子線照射用ターゲット21が設置されている
。この1次電子線照射用ターゲット21はイオンビーム
導入管22に設けられた開[1部からイオンビーム導入
管22とは独立に取り外せるような構造になっており、
その取り外しが容易なようにがん台用のレール(図示せ
ず)によって両者が密着している。
イオンビーム導入管22の先端Mから1次電子線照射用
ターゲット21の開口部0を結ぶ直線と1次電子線照射
用ターゲット21が交わる点Nが、1次電子を放出する
ための開口部の一端Kから降ろした垂線が1次電子線照
射用ターゲット21と交わる点りよりも左側にくるよう
に、1次電子線照射用ターゲット21の深さHを決定し
である。
ここに、1次電子線照射用ターゲット21の材料として
は金属材料を用いるが、加熱しても変形しないようなも
のであれば2次電子の発生効率がなるべく良いものが好
ましい。
このような構成であれは、ウェハー11に最も到達しや
すいと思われるに点を発した高エネルギーの1次電子が
反射した場合でもLに衝突し、反射を受けた後でも再び
1次電子線照射用ターゲット21の02面に高エネルギ
ーの電子が衝突するため高エネルギーの電子はイオンビ
ーム導入管22のウェハー表面に到達することがな(、
高エネルギーの電子線によるウェハーの電子過剰状態は
防止され低エネルギーの2次電子のみがイオンビームに
とりこまれてウェハー114F−に輸送されウェハーの
正帯電を緩和することが可能である。
さらに、第1図にある系は、イオンビーム導入管22と
ディスク23とが電気的に接続され、電流計24により
系の外部からやってくるイオンビーム25の電流を計測
する方式を採用しているため、フィラメント26から放
出された1次電子及び発生した2次電子のうちイオンビ
ーム導入管22、ディスク23.に到達しない高エネル
ギーの電子を第1図の系内に押さえ込む必要があるが、
従来に比較して、本実施例では高エネルギーの電子は1
次電子線照射用ターゲット21の02面に捕えられので
イオンビーム電流計測の点からも有利である。
さらにまた1次電子線照射用ターゲット21は通常イオ
ンビームが存在するイオンビーム導入管22により形成
される空間よりも外側に設置されるため、イオンビーム
による汚染がイオンビーム導入管22よりも極めて少な
く、その結果として1次電子線照射用ターゲッ)21は
加速された1次電子線が衝突し、高温になったときでも
遊離する不純物眼は極めて少なくなる。
また、1次電子線照射用ターゲット21はイオンビーム
導入管22と独立に取り外しが可能なため、汚染があっ
たときでも容易に交換でき、したがって常に安定した低
エネルギーの2次電子放出が得られる。
次に、第2図を用いてこの発明の第2の実施例について
説明する。
第2図は、この発明の第2の実施例の部分断面図である
。第2図において、イオンビーム導入管22の管壁の一
部に1次電子線照射用ターゲット27が設置されている
。この1次電子線照射用ターゲット27は、第2図のイ
オンビーム導入管22の管壁の一部に設けられた1次電
子線照射用ターゲット21と同じように、イオンビーム
導入管22に設けられた開口部からイオンビーム導入管
22とは独S7.に取り外せるような構造になっており
、その取り外しが容易なようにがん台用のレール(図示
せず)によって両者が密着している。
この実施例では、加速された1次電子の最大反射角が1
80度であった場合でも、1次電子線照射用ターゲット
27の頂角θの角度が幾何学的に1次電子が衝突するタ
ーゲット部分からウェハーへ直接通じる径路をなくする
ように設定されているので、高エネルギーの電子はイオ
ンビーム導入管22のウェハー表面に到達することがな
く、シたがって高エネルギーの電子線によるウェハーの
電子過剰状態は防止され低エネルギーの2次電子のみが
イオンビームにとりこまれてウェハー11に輸送されウ
ェハーの正帯電を緩和することが可能である。
なお上記実施例に於いては、1次電子を加速し照射して
低エネルギーの2次電子を放出させるターゲットとして
、第1図、第2図に示すような断面形状のものを用いた
が、このような形状は必ずしも必要条件ではなく、幾何
学的に1次電子が衝突するターゲット部分からウェハー
へ直接通じる径路をなくするように(ウェハーからター
ゲットが見えないように)設定されていればよい。
[発明の効果コ 以上に詳述したように、この発明によれば加速した1次
電子を照射する新規な構造のターゲットを設けることに
より、高エネルギーの電子がウェハーに到達できな(な
り、ウェハーが電子過剰になることを防止でき、ウェハ
ー負帯電により絶縁破壊が押さえられる。
簡単な実験によれば、半導体素子のYield  (良
品率)が従来技術では80パーセントであったのが、本
発明実施例ではほとんど100パーセント近くに上昇し
た。
また第3図に示すように、従来技術と本発明実施例とを
比較した場合、従来技術では1次電子の電流の増加とと
もに不純物のドーピング量の誤差が増加するが本発明実
施例ではほとんど誤差を生じない。
さらに本発明はターゲットがイオンビームの照射を受け
ない位置に設置されるため、イオンビーム導入管及びウ
ェハー汚染は最小限に押さえることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例のウェハー帯電防止装置
の部分を示す断面図、第2図は本発明の第2の実施例の
ウェハー帯電防止装置の部分を示す断面図、第3図は従
来技術と本発明実施例とにおける不純物のドーピング量
の測定誤差を比較した図、第4図は従来のイオン注入装
置のウェハー帯電防止装置の部分の断面図である。 なお図において、11・・・ウェハー、12゜23・・
・ウェハーを固定するディスク、13゜22・・・イオ
ンビーム導入管、14.26・・・熱電子(1次電子)
放射フィラメント、15・・・1次電子反射板、16・
・・1次電子線、17・・・1次電子加速電圧、18・
・・1次電子反射板、19,25・・・イオンビーム、
20゜24@、・・イオンビーム電流計測器、21・・
拳1次電子照射ターゲットである。 特許出願人  株式会社 東     芝東京エレクト
ロン株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. イオン源から発生したイオンをビーム化しイオンビーム
    導入管を通した後に目標物へイオン注入を行なうイオン
    注入装置において、前記イオンビーム導入管内壁に凹部
    が設けられ該凹部の内側表面に対して電子ビームを照射
    する機能が設けられ、前記電子ビームが照射される前記
    凹部の内側表面の部分が前記目標物の位置から見えない
    ように配置されていることを特徴とするイオン注入装置
JP60242243A 1985-10-29 1985-10-29 イオン注入装置 Granted JPS62103951A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60242243A JPS62103951A (ja) 1985-10-29 1985-10-29 イオン注入装置
US06/924,370 US4783597A (en) 1985-10-29 1986-10-29 Ion implant apparatus

Applications Claiming Priority (1)

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JP60242243A JPS62103951A (ja) 1985-10-29 1985-10-29 イオン注入装置

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Publication Number Publication Date
JPS62103951A true JPS62103951A (ja) 1987-05-14
JPH056790B2 JPH056790B2 (ja) 1993-01-27

Family

ID=17086372

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