JPS6333566A - イオン注入装置 - Google Patents
イオン注入装置Info
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- JPS6333566A JPS6333566A JP61178435A JP17843586A JPS6333566A JP S6333566 A JPS6333566 A JP S6333566A JP 61178435 A JP61178435 A JP 61178435A JP 17843586 A JP17843586 A JP 17843586A JP S6333566 A JPS6333566 A JP S6333566A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/317—Electron-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
- H01J37/3171—Electron-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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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- H01J37/02—Details
- H01J37/026—Means for avoiding or neutralising unwanted electrical charges on tube components
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
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〕
この発明は荷電粒子応用装置２例えば、半導体電子回路
製造に用いられるイオン注入機などに関するものである
。
製造に用いられるイオン注入機などに関するものである
。
第２図は例えば従来のイオン注入装置の半導体基板近傍
を示す概略図であり、図において、１は半導体基板、２
は真空槽、３はイオンビーム、４は真空ポンプである。
を示す概略図であり、図において、１は半導体基板、２
は真空槽、３はイオンビーム、４は真空ポンプである。
次に動作について説明する。真空槽２はイオンビーム３
の散乱が無視出来る程度の真空度まで、真空ポンプ４に
より排気される。次いで半導体基板１が載置され、そこ
へイオンビーム３が入射される。
の散乱が無視出来る程度の真空度まで、真空ポンプ４に
より排気される。次いで半導体基板１が載置され、そこ
へイオンビーム３が入射される。
従来の荷電粒子応用装置、例えばイオン注入装置は以上
のように構成されているので、半導体基板表面の例えば
フォトレジストなどの絶縁物の領域において、入射電荷
が蓄積され、高電界を発生し、半導体基板に既に作られ
ている電子回路を破壊するなどという問題点があった。
のように構成されているので、半導体基板表面の例えば
フォトレジストなどの絶縁物の領域において、入射電荷
が蓄積され、高電界を発生し、半導体基板に既に作られ
ている電子回路を破壊するなどという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、入射電荷の蓄積を防止できる荷電粒子応用装
置を得ることを目的とする。
たもので、入射電荷の蓄積を防止できる荷電粒子応用装
置を得ることを目的とする。
ｃ問題点を解決するための手段〕
この発明に係る荷電粒子応用装置は、被入射物質の近傍
にいわゆるプラズマを発生させ、入射電荷を中性化する
ようにしたものである。
にいわゆるプラズマを発生させ、入射電荷を中性化する
ようにしたものである。
この発明においては、プラズマにより入射電荷を中性化
することにより、被入射物質の表面電荷の蓄積を防止す
る。
することにより、被入射物質の表面電荷の蓄積を防止す
る。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、２１はプラズマ２８を発生させるための真
空容器、２２は真空容器２１内のガスを排気し、減圧状
態にするための真空ポンプ、２３はプラズマ化するガス
を真空容器２１に導入するためのガス入口、２４は真空
容器２１のプラズマ２８発生部に静磁場を発生するため
のコイル、２５はプラズマ２日を発生させるためのマイ
クロ波電力を供給するための発振器、２６はイオンビー
ム３がウェハ１に入射される領域の真空槽２内へプラズ
マ２８を導（とともに、真空容器２１内のガスの流入を
抑えるためのガス遅延配管、２７は真空容器２１内のガ
スを真空ポンプ２２へ導くための排気配管である。
図において、２１はプラズマ２８を発生させるための真
空容器、２２は真空容器２１内のガスを排気し、減圧状
態にするための真空ポンプ、２３はプラズマ化するガス
を真空容器２１に導入するためのガス入口、２４は真空
容器２１のプラズマ２８発生部に静磁場を発生するため
のコイル、２５はプラズマ２日を発生させるためのマイ
クロ波電力を供給するための発振器、２６はイオンビー
ム３がウェハ１に入射される領域の真空槽２内へプラズ
マ２８を導（とともに、真空容器２１内のガスの流入を
抑えるためのガス遅延配管、２７は真空容器２１内のガ
スを真空ポンプ２２へ導くための排気配管である。
次にこの実施例におけるイオン注入装置の動作について
説明する。まず真空槽２及び真空容器２１が真空ポンプ
４及び２２により真空に排気される０次にガス人口２３
よりプラズマを発生させるガスがプラズマ発生に必要な
ガス圧で導入される。
説明する。まず真空槽２及び真空容器２１が真空ポンプ
４及び２２により真空に排気される０次にガス人口２３
よりプラズマを発生させるガスがプラズマ発生に必要な
ガス圧で導入される。
次に、磁場コイル２４に電流を流し、プラズマ生成領域
に電子サイクロトロン共鳴に必要な磁場を発生させる。
に電子サイクロトロン共鳴に必要な磁場を発生させる。
この磁場強度は、イオンビーム３の軌道に影響しない磁
場強度であることが好ましい。
場強度であることが好ましい。
次に発振器２５により周波数帯が１３．５６Ｍ）Ｉｚ帯
や２゜４５ＧＨｚ帯等のマイクロ波を発生させ、導波管
回路によりマイクロ波をガスの導入されている真空容器
２１へ導（、このマイクロ波の電力により、プラズマ２
８が発生する。なお、このプラズマ２８に含まれる物質
は、イオンビーム３中のイオンと同一物質であってもよ
い０発生したプラズマ２８は、磁場に沿って、ガス遅延
配管２６内を拡散し、エンドステーション２に導入され
、シリコンウェハ１表面をおおう、続いて従来のイオン
注入装置と同様に、例えばイオンビーム３が真空槽２に
導入され、シリコン酸化膜のパターンの形成されたシリ
コンウェハ１の表面に入射される。
や２゜４５ＧＨｚ帯等のマイクロ波を発生させ、導波管
回路によりマイクロ波をガスの導入されている真空容器
２１へ導（、このマイクロ波の電力により、プラズマ２
８が発生する。なお、このプラズマ２８に含まれる物質
は、イオンビーム３中のイオンと同一物質であってもよ
い０発生したプラズマ２８は、磁場に沿って、ガス遅延
配管２６内を拡散し、エンドステーション２に導入され
、シリコンウェハ１表面をおおう、続いて従来のイオン
注入装置と同様に、例えばイオンビーム３が真空槽２に
導入され、シリコン酸化膜のパターンの形成されたシリ
コンウェハ１の表面に入射される。
このとき、シリコン酸化膜は絶縁物であるので、イオン
の入射により表面層に入射電荷が蓄積される。ウェハの
表面近傍にプラズマが存在しない時には、この電荷によ
る電界はシリコン基板側に集中し、その強度が大きくな
ると、絶縁膜を破壊することもある。これに対し、本実
施例のようにシリコン基板表面近傍にプラズマが存在す
る場合、プラズマ中より表面に入射した電荷を中和する
のに必要な数の電子もしくはイオンが基板表面に集り、
同時にプラズマが接するイオンビームを発生する部分と
電気的に導通のある基板以外の壁面に、基板表面に集っ
たと同数の電子もしくはイオンが入射することにより、
基板の電気的中性と同時に、プラズマの中性も保たれる
。このため、基板表面の絶縁膜の破壊などの電荷蓄積に
よる不都合を防ぐことが出来る。
の入射により表面層に入射電荷が蓄積される。ウェハの
表面近傍にプラズマが存在しない時には、この電荷によ
る電界はシリコン基板側に集中し、その強度が大きくな
ると、絶縁膜を破壊することもある。これに対し、本実
施例のようにシリコン基板表面近傍にプラズマが存在す
る場合、プラズマ中より表面に入射した電荷を中和する
のに必要な数の電子もしくはイオンが基板表面に集り、
同時にプラズマが接するイオンビームを発生する部分と
電気的に導通のある基板以外の壁面に、基板表面に集っ
たと同数の電子もしくはイオンが入射することにより、
基板の電気的中性と同時に、プラズマの中性も保たれる
。このため、基板表面の絶縁膜の破壊などの電荷蓄積に
よる不都合を防ぐことが出来る。
なお上記実施例において、シリコン半導体回路製造に用
いられるシリコン酸化膜を表面とするシリコン基板へ入
射するイオンとしては、ドーパントとして用いられる化
学周期律表における■族。
いられるシリコン酸化膜を表面とするシリコン基板へ入
射するイオンとしては、ドーパントとして用いられる化
学周期律表における■族。
■族の元素の原子イオン、またそれらの元素を含むＢＦ
、”などの化合物イオンがある。また、シリコン基板の
表面もしくは内部に酸化膜を形成するための酸素イオン
、窒化膜を形成する窒素イオン及びそれらを含む化合物
のイオンでもよい。また、結晶シリコン表面を乱雑化す
るだめのシリコンイオンであってもよい、さらに、Ａｒ
、Ｘｅ。
、”などの化合物イオンがある。また、シリコン基板の
表面もしくは内部に酸化膜を形成するための酸素イオン
、窒化膜を形成する窒素イオン及びそれらを含む化合物
のイオンでもよい。また、結晶シリコン表面を乱雑化す
るだめのシリコンイオンであってもよい、さらに、Ａｒ
、Ｘｅ。
Ｈｅ、Ｋｒ、Ｎｅの希ガスイオンや、周期律表Ｉ族、■
族の元素のイオンおよびそれらを含む化合物のイオンも
あげられる。
族の元素のイオンおよびそれらを含む化合物のイオンも
あげられる。
また上記実施例では表面絶縁物がシリコン酸化膜である
鳩舎について示したが、通常よく用いられているシリコ
ン窒化膜、シリコンオキシナイ１−ライド膜、高融点金
属酸化膜、１５光性有機高分子膜等のフォトレジストで
あっても同様の効果が得られる。
鳩舎について示したが、通常よく用いられているシリコ
ン窒化膜、シリコンオキシナイ１−ライド膜、高融点金
属酸化膜、１５光性有機高分子膜等のフォトレジストで
あっても同様の効果が得られる。
また、上記実施例ではプラズマ発生源として、差動排気
系を備えたイオン注入領域に比べ圧力の大きいプラズマ
源を用いたが、入射イオンを散乱させない範囲の圧力で
あれば、必ずしも差動排気系を備える必要はなく、また
、イオンの入射する真空槽と別にプラズマを発生する真
空容器を設ける必要もない。
系を備えたイオン注入領域に比べ圧力の大きいプラズマ
源を用いたが、入射イオンを散乱させない範囲の圧力で
あれば、必ずしも差動排気系を備える必要はなく、また
、イオンの入射する真空槽と別にプラズマを発生する真
空容器を設ける必要もない。
また、上記実施例においては、静磁場を用いた電子サイ
クロトロン共鳴法によりプラズマを発生させだが、必ず
しもこの方法である必要はなく、ＲＦ放電、直流放電、
レーザ光による光イオン化放電などの任意の方法でプラ
ズマを発生させてもよいことは言うまでもない。
クロトロン共鳴法によりプラズマを発生させだが、必ず
しもこの方法である必要はなく、ＲＦ放電、直流放電、
レーザ光による光イオン化放電などの任意の方法でプラ
ズマを発生させてもよいことは言うまでもない。
また、上記実施例ではイオン注入装置について示したが
、走査型電子顕微鏡、オージェ電子分光装置、２次イオ
ン質量分析装置などの、電子等の荷電粒子を用いて表面
を分析する装置であってもよい。また、集束イオンビー
ム描画装置、電子ビーム描画装置などの、荷電粒子を用
いて微細加工を行う装置であってもよい、さらに、その
他、荷電粒子を絶縁物に入射することにより動作する装
置で、電荷の絶縁物表面での蓄積が不都合をもたらす任
意の装置に対して、本発明は有効であるので、その応用
範囲に何らの限定もないことは言うまでもない。
、走査型電子顕微鏡、オージェ電子分光装置、２次イオ
ン質量分析装置などの、電子等の荷電粒子を用いて表面
を分析する装置であってもよい。また、集束イオンビー
ム描画装置、電子ビーム描画装置などの、荷電粒子を用
いて微細加工を行う装置であってもよい、さらに、その
他、荷電粒子を絶縁物に入射することにより動作する装
置で、電荷の絶縁物表面での蓄積が不都合をもたらす任
意の装置に対して、本発明は有効であるので、その応用
範囲に何らの限定もないことは言うまでもない。
以上のように、この発明によれば、被入射物質の近傍に
プラズマを発生させ荷電粒子ビームによる入射電荷を中
性化し、被入射物質の表面での電荷蓄積を防止するよう
にしたので、電荷蓄積による不都合のない荷電粒子応用
装置が得られる効果がある。
プラズマを発生させ荷電粒子ビームによる入射電荷を中
性化し、被入射物質の表面での電荷蓄積を防止するよう
にしたので、電荷蓄積による不都合のない荷電粒子応用
装置が得られる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例によるイオン注入装置を示
す概略図、第２図は従来のイオン注入装置を示す概略図
である。 図において、１は半導体基板、２は真空槽、３はイオン
ビーム、４は真空ポンプ、２１は真空容器、２２は真空
ポンプ、２３はガス入口、２４は磁場コイル、２５はマ
イクロ波発振器、２６はガス遅延配管、２７は排気配管
、２８はプラズマである。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
す概略図、第２図は従来のイオン注入装置を示す概略図
である。 図において、１は半導体基板、２は真空槽、３はイオン
ビーム、４は真空ポンプ、２１は真空容器、２２は真空
ポンプ、２３はガス入口、２４は磁場コイル、２５はマ
イクロ波発振器、２６はガス遅延配管、２７は排気配管
、２８はプラズマである。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (26)
- （１）物質表面に荷電粒子を入射する荷電粒子応用装置
において、 該物質表面近傍に正電荷と負電荷をほぼ等量に有する任
意の物質からなるプラズマを形成するプラズマ形成手段
を備えたことを特徴とする荷電粒子応用装置。 - （２）上記荷電粒子が任意の物質のイオンであることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の荷電粒子応用装
置。 - （３）上記イオンが、アルゴン（Ａｒ）、キセノン（Ｘ
ｅ）、ヘリウム（Ｈｅ）、クリプトン（Ｋｒ）、ネオン
（Ｎｅ）の希ガスイオンのいずれかであることを特徴と
する特許請求の範囲第２項記載の荷電粒子応用装置。 - （４）上記イオンが化学周期律表の第３族に属する元素
又はその元素を含む任意の化合物のイオンであることを
特徴とする特許請求の範囲第２項記載の荷電粒子応用装
置。 - （５）上記イオンが化学周期律表の第４族に属する元素
又はその元素を含む任意の化合物のイオンであることを
特徴とする特許請求の範囲第２項記載の荷電粒子応用装
置。 - （６）上記イオンが化学周期律表の第５族に属する元素
又はその元素を含む任意の化合物のイオンであることを
特徴とする特許請求の範囲第２項記載の荷電粒子応用装
置。 - （７）上記イオンが、酸素もしくは窒素の原子イオン、
もしくはそれらの元素を含む任意の化合物のイオンであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の荷電粒
子応用装置。 - （８）上記イオンが化学周期律表の第１族に属する元素
又はその元素を含む任意の化合物のイオンであることを
特徴とする特許請求の範囲第２項記載の荷電粒子応用装
置。 - （９）上記荷電粒子が電子であることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の荷電粒子応用装置。 - （１０）上記荷電粒子が入射される上記物質が絶縁物で
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第９
項のいずれかに記載の荷電粒子応用装置。 - （１１）上記荷電粒子が入射される上記物質が電子回路
形成工程にある半導体回路基板であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項ないし第９項のいずれかに記載の
荷電粒子応用装置。 - （１２）上記半導体回路基板がシリコン基板であること
を特徴とする特許請求の範囲第１１項記載の荷電粒子応
用装置。 - （１３）上記電子回路形成工程にある上記半導体基板の
最表面層の一部もしくは全部が絶縁物であることを特徴
とする特許請求の範囲第１１項記載の荷電粒子応用装置
。 - （１４）上記絶縁物が、シリコン酸化膜、シリコン窒化
膜、シリコンオキシナイトライド膜、高融点金属酸化膜
のいずれかであることを特徴とする特許請求の範囲第１
３項記載の荷電粒子応用装置。 - （１５）上記絶縁物が感光性有機高分子膜であることを
特徴とする特許請求の範囲第１３項記載の荷電粒子応用
装置。 - （１６）上記プラズマを発生させる手段として、レーザ
光、高周波電力もしくは直流電力を用いることを特徴と
する特許請求の範囲第１項ないし第１５項のいずれかに
記載の荷電粒子応用装置。 - （１７）上記高周波電力の周波数帯が１３．５６ＭＨｚ
帯であることを特徴とする特許請求の範囲第１６項記載
の荷電粒子応用装置。 - （１８）上記高周波電力の周波数帯が２．４５ＧＨｚ帯
であることを特徴とする特許請求の範囲第１６項記載の
荷電粒子応用装置。 - （１９）上記プラズマを発生させる手段として、上記高
周波電力と磁場との電子サイクロトロン共鳴を用いるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第１５項の
いずれかに記載の荷電粒子応用装置。 - （２０）上記荷電粒子入射領域の磁場強度が、上記入射
荷電粒子の軌道に影響しない磁場強度であることを特徴
とする特許請求の範囲第１９項記載の荷電粒子応用装置
。 - （２１）上記プラズマを発生させる領域と、上記荷電粒
子が入射される上記物質の存在する領域が、空間的に分
離されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項な
いし第２０項のいずれかに記載の荷電粒子応用装置。 - （２２）上記プラズマ発生領域の圧力が上記荷電粒子入
射領域の圧力に比べ大きいことを特徴とする特許請求の
範囲第２１項記載の荷電粒子応用装置。 - （２３）上記圧力差を発生させるための、差動排気機構
を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第２２項記載
の荷電粒子応用装置。 - （２４）上記プラズマを構成する物質が上記入射荷電粒
子と同一物質であることを特徴とする特許請求の範囲第
１項ないし第２３項のいずれかに記載の荷電粒子応用装
置。 - （２５）上記荷電粒子の入射領域のガス圧力が、該入射
荷電粒子の軌道に影響しないガス圧力であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項ないし第２４項のいずれか
に記載の荷電粒子応用装置。 - （２６）上記プラズマが、上記荷電粒子被入射物質に接
するとともに、上記荷電粒子を発生する部分と電気的に
導通のある部分に接していることを特徴とする特許請求
の範囲第１項ないし第２５項のいずれかに記載の荷電粒
子応用装置。
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| JP61178435A JPH0610348B2 (ja) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | イオン注入装置 |
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