JPS62103952A - イオン注入装置 - Google Patents
イオン注入装置Info
- Publication number
- JPS62103952A JPS62103952A JP24224485A JP24224485A JPS62103952A JP S62103952 A JPS62103952 A JP S62103952A JP 24224485 A JP24224485 A JP 24224485A JP 24224485 A JP24224485 A JP 24224485A JP S62103952 A JPS62103952 A JP S62103952A
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- JP
- Japan
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- electrons
- energy
- wafer
- ion beam
- primary
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- Pending
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
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ＩＦ重電荷持ったイオンを注入する
時に１へ導体素子中の絶縁体部分の電荷蓄積による゛）
１導体ウェハー帯電を防止するために使用されるイオン
１１人装置に関する。
入装置に係り、特にＩＦ重電荷持ったイオンを注入する
時に１へ導体素子中の絶縁体部分の電荷蓄積による゛）
１導体ウェハー帯電を防止するために使用されるイオン
１１人装置に関する。
〔従来の技術］
イオン注入装置は、１」種物に対して不純物イオンを導
入するために近年広く用いられている。このイオン注入
装置は、注入瞳、深さなどを高精度で制御できるので、
特に゛１１導体ウェハー（以ド、ウェハー）への不純物
導入に際しては心安不可欠な装置となりつつある。
入するために近年広く用いられている。このイオン注入
装置は、注入瞳、深さなどを高精度で制御できるので、
特に゛１１導体ウェハー（以ド、ウェハー）への不純物
導入に際しては心安不可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
帯電しやすくなっている。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。
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
帯電しやすくなっている。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＋１・、 Ｌなければならな
いが、そのひとつに第７図に示すエレクトロンフラッド
システムの方法がある。
もなうウェハーの帯電を防＋１・、 Ｌなければならな
いが、そのひとつに第７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７図において、ドープされる正イオン１８はイオンビ
ーム導入管１１を通ってディスク１７−Ｌにあるウェハ
ー１０に照射される。このときフィラメント１３に電流
を流して熱電子（以ド１次電子と称する）を発生させ、
１次電子加速電圧１５によって加速して１次電子線１３
ａとしてイオンビーム導入管１１の内壁面に衝突させ、
エネルギーの低い電子（以ド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１８内にとりこま
せウェハー１０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１４を設け、
１次電子反射電圧１６によって逆バイアス電圧与えるこ
とによって、発生した１次電子のほぼ全てを１次電子線
１３ａとして利用できる。
ーム導入管１１を通ってディスク１７−Ｌにあるウェハ
ー１０に照射される。このときフィラメント１３に電流
を流して熱電子（以ド１次電子と称する）を発生させ、
１次電子加速電圧１５によって加速して１次電子線１３
ａとしてイオンビーム導入管１１の内壁面に衝突させ、
エネルギーの低い電子（以ド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１８内にとりこま
せウェハー１０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１４を設け、
１次電子反射電圧１６によって逆バイアス電圧与えるこ
とによって、発生した１次電子のほぼ全てを１次電子線
１３ａ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、ウェハーの帯電防市川とし
て効果のあるエネルギーが１ＯｅＶ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
１１で反射された１次電子のうち、エネルギーが２０〜
３０ｅＶ以１−のものもウェハーに到達し、本来この装
置がｔＪ的としている不足しただけの電ｒ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
吠態になり、負に帯電して、そのためにｔ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
。
て効果のあるエネルギーが１ＯｅＶ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
１１で反射された１次電子のうち、エネルギーが２０〜
３０ｅＶ以１−のものもウェハーに到達し、本来この装
置がｔＪ的としている不足しただけの電ｒ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
吠態になり、負に帯電して、そのためにｔ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
。
［発明のＬｌ的］
この発明の［１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、イオン注入時にともな
うウェハーの正帯電を適正に抑＋１ニすることのできる
イオン注入装置を提供することにある。
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、イオン注入時にともな
うウェハーの正帯電を適正に抑＋１ニすることのできる
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コ
この発明の特徴は、イオン諒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１１標物ヘイオ
ン注入を行なうイオン注入装置において、イオンビーム
導入管内壁に２次電子発生手段が設けられ、この２次電
子発生手段の表面に対して３２５ｖ以七、の加速エネル
ギーで加速された電ｒビームを照射する手段が設けられ
ているイオン注入装置にある。
ム化しイオンビーム導入管を通した後に１１標物ヘイオ
ン注入を行なうイオン注入装置において、イオンビーム
導入管内壁に２次電子発生手段が設けられ、この２次電
子発生手段の表面に対して３２５ｖ以七、の加速エネル
ギーで加速された電ｒビームを照射する手段が設けられ
ているイオン注入装置にある。
［作用コ
すなわち、イオン注入装置において、イオンビーム導入
管の一端に１次電子発生機構が設けられ、この１次電子
に３２５Ｖ以１−のポテンシャルを与えて加速する機構
が設けられ、イオンビーム導入管の他端に２次電子発生
機構が設けられ、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。
管の一端に１次電子発生機構が設けられ、この１次電子
に３２５Ｖ以１−のポテンシャルを与えて加速する機構
が設けられ、イオンビーム導入管の他端に２次電子発生
機構が設けられ、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１次電子発生手段をも
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
。
物に供給することができる特別な１次電子発生手段をも
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
。
［実施例コ
以Ｆこの発明の実施例を第１図から第４図の図面を参照
して説明する。なお、第５図は、２次電子数のエネルギ
ー分布図、第６図は、２次電子放出の角度分布図である
。
して説明する。なお、第５図は、２次電子数のエネルギ
ー分布図、第６図は、２次電子放出の角度分布図である
。
第１図において、フィラメント２３から放出される１次
電子の加速電圧は電源電月二２５によって変えられる。
電子の加速電圧は電源電月二２５によって変えられる。
１次電子は、この電源電圧２５と反射板電圧２６との和
の電圧に相等した加速エネルギーを得て、イオンビーム
導入管２１の壁に衝突し、２次電子を発生させる。ウェ
ハー２０が固定されたディスク２７の電位は電源電圧２
９によって変化させることが可能であり、１次電子を放
出させたときに、ディスク２７に到達する電子数は電流
計２８によって計測できるようになっている。
の電圧に相等した加速エネルギーを得て、イオンビーム
導入管２１の壁に衝突し、２次電子を発生させる。ウェ
ハー２０が固定されたディスク２７の電位は電源電圧２
９によって変化させることが可能であり、１次電子を放
出させたときに、ディスク２７に到達する電子数は電流
計２８によって計測できるようになっている。
第２図は、第１図の構成でフィラメント２３から放出す
る１次電−ｒの電流を一定に保ち、１次電子のエネルギ
ーとディスクの電位を変化させたときに電流計２８に流
れる電流を計測したものである。
る１次電−ｒの電流を一定に保ち、１次電子のエネルギ
ーとディスクの電位を変化させたときに電流計２８に流
れる電流を計測したものである。
第３図は、第１図の構成で１次電子電流とディスクの電
位を一定に保ち、電流計２８に流れる電流の１次電子エ
ネルギー依存性をみたものである。
位を一定に保ち、電流計２８に流れる電流の１次電子エ
ネルギー依存性をみたものである。
これらの図から明らかなように、１次電子のエネルギー
が低いと１ｏｅＶ程度以りのエネルギーをもつ２次電−
ｒの他にエネルギーが２０〜３０ｅＶ以１−の電ｒがウ
エノ１−に多数到達するために、ウェハーが電子過剰状
態になり、静電破壊をひき起こす。そのために、本実施
例では素子の良品率が第４図のようになり、高エネルギ
ーの電子をウェハーに到達させない様に１次電子のエネ
ルギーを３２５Ｖ以■−で使用することが必要であるこ
とがわかる。
が低いと１ｏｅＶ程度以りのエネルギーをもつ２次電−
ｒの他にエネルギーが２０〜３０ｅＶ以１−の電ｒがウ
エノ１−に多数到達するために、ウェハーが電子過剰状
態になり、静電破壊をひき起こす。そのために、本実施
例では素子の良品率が第４図のようになり、高エネルギ
ーの電子をウェハーに到達させない様に１次電子のエネ
ルギーを３２５Ｖ以■−で使用することが必要であるこ
とがわかる。
ところで、１次電子のエネルギーを３２５ｖ以上に設定
したときに、なぜウエノ１−上の半導体素子が電子によ
って静電破壊されなくなくのかは、次のように推定され
る。
したときに、なぜウエノ１−上の半導体素子が電子によ
って静電破壊されなくなくのかは、次のように推定され
る。
すなわち、１次電子のエネルギーを数百ｅＶに設定して
、物質（ターゲット）に照射した場合、得られる２次電
子数のエネルギーに関するスペクトルは、一般に、第５
図のような特性を示す。
、物質（ターゲット）に照射した場合、得られる２次電
子数のエネルギーに関するスペクトルは、一般に、第５
図のような特性を示す。
第５図に示す通り、２次電子は、Ｉ、ｎ、ｎｕの３つに
分類することができる。つまり、■は、ターゲットの殻
内電ｒが励起されてターゲット表面から脱出したもので
数ｅＶに最大値を持つ。
分類することができる。つまり、■は、ターゲットの殻
内電ｒが励起されてターゲット表面から脱出したもので
数ｅＶに最大値を持つ。
・方、■は、ターゲット中に、プラズモン振動及び表面
分子振動なとを励起してエネルギー損失を受けた後方散
乱１吹型ｒ、■は、ターゲットとの弾性散乱により後方
散乱された電子である。
分子振動なとを励起してエネルギー損失を受けた後方散
乱１吹型ｒ、■は、ターゲットとの弾性散乱により後方
散乱された電子である。
ここで、半導体素ｒの静電破壊に影響する２次電子成分
は、■及び■である。
は、■及び■である。
また、２吹型ｒ放出には角度依存性があるが、その依存
性は、−股には、第６図に示すように１次電子のエネル
ギーに影響される。
性は、−股には、第６図に示すように１次電子のエネル
ギーに影響される。
このように、２次電子放出の空間分布は、１次電子のエ
ネルギーに左右されるため、本実施例で、エネルギーを
３２５ｖ以上に設定したときは、第６図にある■及び■
で示されるエネルギーの高い２次電子のウェハーに到達
する数が減少し、静電破壊に至るまで、゛１ｔ、導体素
子が帯電することはなくなったと考えることができる。
ネルギーに左右されるため、本実施例で、エネルギーを
３２５ｖ以上に設定したときは、第６図にある■及び■
で示されるエネルギーの高い２次電子のウェハーに到達
する数が減少し、静電破壊に至るまで、゛１ｔ、導体素
子が帯電することはなくなったと考えることができる。
なお、１次電子のエネルギーの許容される上限値は、１
次電子発生機構、２次電子発生機構の耐圧によるが、本
実施例では３５０Ｖ以りの１次電子エネルギーでほぼ−
・定の結果が得られているので、この条件に関する限り
はＬ限の制約はないのであるが、２吹型ｒの発生効率及
び装置内の耐圧とを考えると１００ＯＶ以Ｆ位が適当で
あろう。
次電子発生機構、２次電子発生機構の耐圧によるが、本
実施例では３５０Ｖ以りの１次電子エネルギーでほぼ−
・定の結果が得られているので、この条件に関する限り
はＬ限の制約はないのであるが、２吹型ｒの発生効率及
び装置内の耐圧とを考えると１００ＯＶ以Ｆ位が適当で
あろう。
［発明の効果コ
以ヒ述べたように、この発明によれば１次電子の加速さ
れるエネルギーを増大させて、エネルギーが２０〜３０
ｅＶ以りの電子をウェハーに到達させないように出来る
ので、１０ｅＶ程度以Ｆのエネルギーをもつ電子だけが
イオンビームにとりこまれてウェハーに輸送されること
になり、適正なウェハー正帯電の抑制が可能である。
れるエネルギーを増大させて、エネルギーが２０〜３０
ｅＶ以りの電子をウェハーに到達させないように出来る
ので、１０ｅＶ程度以Ｆのエネルギーをもつ電子だけが
イオンビームにとりこまれてウェハーに輸送されること
になり、適正なウェハー正帯電の抑制が可能である。
第１図は本発明実施例のイオン注入装置のウェハー帯電
防ＩＩ：、装置の部分の断面図、第２図は本発明実施例
のイオン注入装置のウェハー帯電防止装置に於いて１次
電子エネルギーとディスク電位とディスクに到達する電
子数との関係を示した図、第３図は１次電子エネルギー
とディスクに到達する電−ｒ・数との関係を示した図、
第４図は半導体素ｒの良品率と１次電子エネルギーとの
関係を示した図、第５図は、２次電子数のエネルギー分
布図、第６図は、２吹型ｒ放出の角度分布図、第７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、１０．２０−−・ウェハー、１１．２
１・・・イオンビーム導入管、１２，２２・・・エレク
トロンガン、１３．２３−・・１次電子放出フィラメン
ト、１４．２４・・・１吹型ｒ反射板、１５・・・１次
電子加速電圧、１６゜２６・・・１吹型ｒ反射電圧、１
７，２７・・・ウェハーを固定するディスク、１８．３
０・・・イオンビーム、１９・・・ディスク電圧、２５
・・・１次電子加速電圧（可変）、２８・・・電流計、
２９・−拳ディスク電圧Ｃ＝＝ｆ変）、である。 第１図 四 り。 第２図 ティ７７党佳 （Ｖ） 第３図 １；χ電）η２ｕギ゛−〔■〕 ブ；で＃Ｌ＋Φｌブト・ツギ−（Ｖｌ 第５図 ２々Ａ／Ｓ″−ε（ｅＶ） 第Ｓ図 侭：：Ａ′む偽り金子 第７図
防ＩＩ：、装置の部分の断面図、第２図は本発明実施例
のイオン注入装置のウェハー帯電防止装置に於いて１次
電子エネルギーとディスク電位とディスクに到達する電
子数との関係を示した図、第３図は１次電子エネルギー
とディスクに到達する電−ｒ・数との関係を示した図、
第４図は半導体素ｒの良品率と１次電子エネルギーとの
関係を示した図、第５図は、２次電子数のエネルギー分
布図、第６図は、２吹型ｒ放出の角度分布図、第７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、１０．２０−−・ウェハー、１１．２
１・・・イオンビーム導入管、１２，２２・・・エレク
トロンガン、１３．２３−・・１次電子放出フィラメン
ト、１４．２４・・・１吹型ｒ反射板、１５・・・１次
電子加速電圧、１６゜２６・・・１吹型ｒ反射電圧、１
７，２７・・・ウェハーを固定するディスク、１８．３
０・・・イオンビーム、１９・・・ディスク電圧、２５
・・・１次電子加速電圧（可変）、２８・・・電流計、
２９・−拳ディスク電圧Ｃ＝＝ｆ変）、である。 第１図 四 り。 第２図 ティ７７党佳 （Ｖ） 第３図 １；χ電）η２ｕギ゛−〔■〕 ブ；で＃Ｌ＋Φｌブト・ツギ−（Ｖｌ 第５図 ２々Ａ／Ｓ″−ε（ｅＶ） 第Ｓ図 侭：：Ａ′む偽り金子 第７図
Claims (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２次
電子発生手段が設けられ、前記２次電子発生手段の表面
に対して３２５Ｖ以上の加速エネルギーで加速された電
子ビームを照射する手段が設けられていることを特徴と
するイオン注入装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24224485A JPS62103952A (ja) | 1985-10-29 | 1985-10-29 | イオン注入装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24224485A JPS62103952A (ja) | 1985-10-29 | 1985-10-29 | イオン注入装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62103952A true JPS62103952A (ja) | 1987-05-14 |
Family
ID=17086386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24224485A Pending JPS62103952A (ja) | 1985-10-29 | 1985-10-29 | イオン注入装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62103952A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01279559A (ja) * | 1988-04-30 | 1989-11-09 | Nissin Electric Co Ltd | イオン処理装置 |
| JPH03134947A (ja) * | 1989-10-20 | 1991-06-07 | Mitsubishi Electric Corp | イオン注入装置および電荷中和器 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5787056A (en) * | 1980-09-24 | 1982-05-31 | Varian Associates | Method and device for strengthening neutralization of ion beam of positive charge |
-
1985
- 1985-10-29 JP JP24224485A patent/JPS62103952A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5787056A (en) * | 1980-09-24 | 1982-05-31 | Varian Associates | Method and device for strengthening neutralization of ion beam of positive charge |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01279559A (ja) * | 1988-04-30 | 1989-11-09 | Nissin Electric Co Ltd | イオン処理装置 |
| JPH03134947A (ja) * | 1989-10-20 | 1991-06-07 | Mitsubishi Electric Corp | イオン注入装置および電荷中和器 |
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