JP2917627B2 - イオン注入装置 - Google Patents
イオン注入装置Info
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板に不純
物イオンを注入するイオン注入装置に関する。
物イオンを注入するイオン注入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に半導体基板中の不純物の種類、量
及び密度分布は半導体素子の電気的特性を決定する重要
因子図であるが、半導体集積回路装置の製造に於いて
は、半導体中に不純物をドープする手段として周知のイ
オン注入技術が多用されている。このイオン注入技術が
注目される理由は、従来技術である熱拡散方と比べ、不
純物であるドーパントを正イオン化した粒子を利用する
ので、物理的に制御することが容易である理由からであ
る。しかしながら不純物ドープの分野で優れた特性をも
つイオン技術には、熱拡散法と比べ極めて複雑な構造の
装置が必要である。特に、不純物のドープ量の計測、そ
の再現性の決手となるファラデーケージは最も精密な部
分の一つといえる。
及び密度分布は半導体素子の電気的特性を決定する重要
因子図であるが、半導体集積回路装置の製造に於いて
は、半導体中に不純物をドープする手段として周知のイ
オン注入技術が多用されている。このイオン注入技術が
注目される理由は、従来技術である熱拡散方と比べ、不
純物であるドーパントを正イオン化した粒子を利用する
ので、物理的に制御することが容易である理由からであ
る。しかしながら不純物ドープの分野で優れた特性をも
つイオン技術には、熱拡散法と比べ極めて複雑な構造の
装置が必要である。特に、不純物のドープ量の計測、そ
の再現性の決手となるファラデーケージは最も精密な部
分の一つといえる。
【０００３】図３は従来の一例を示すイオン注入装置の
概略図である。従来、イオン注入装置は、図３に示すよ
うに、イオンビームを発生するイオン照射装置と、イオ
ンが照射されるウェーハ５を載置するウェーハ装着板４
と、イオンビームの正電荷を捕捉するファラデーケージ
３と、イオンの照射によって発生するウェーハ５の正イ
オン電荷を中和する電子を放出する電子銃１と、二次電
子を押し戻すために反発力を与える電位が印加されるリ
ング状の陰極２０ａ及び２０ｂと、これら構成部材を包
むイオン注入室２とで構成されている。
概略図である。従来、イオン注入装置は、図３に示すよ
うに、イオンビームを発生するイオン照射装置と、イオ
ンが照射されるウェーハ５を載置するウェーハ装着板４
と、イオンビームの正電荷を捕捉するファラデーケージ
３と、イオンの照射によって発生するウェーハ５の正イ
オン電荷を中和する電子を放出する電子銃１と、二次電
子を押し戻すために反発力を与える電位が印加されるリ
ング状の陰極２０ａ及び２０ｂと、これら構成部材を包
むイオン注入室２とで構成されている。
【０００４】また、不純物のドープ量測定には、ウェー
ハ装着板４に搭載されたウェーハ５に照射される際にイ
オンビーム３０が持つ電荷量を電流積算計４０によって
検出する。また、イオンビーム３０とウェーハとの衝突
によって発生する２次電子は、陰極２０ａ，２０ｂの負
極性静電場によって反発されウェーハ装着板４側に押し
戻されるようになっている。これは２次電子がファラデ
ーケージ外部へ漏れ出すと正イオン電荷の測定に誤差が
生じる原因となるからである。また、紙面に対しファラ
デーケージ３より左側の陰極２０ａおよび中間の陰極２
０ｂはファラデーケージに設置された電子銃１から発生
するウェーハ５の帯電する電荷を中和する電子をファラ
デーケージ内へ封入する役割もはたしている。このた
め、これらの陰極２０ａ，２０ｂには数百ボルトの電圧
が印加されている。
ハ装着板４に搭載されたウェーハ５に照射される際にイ
オンビーム３０が持つ電荷量を電流積算計４０によって
検出する。また、イオンビーム３０とウェーハとの衝突
によって発生する２次電子は、陰極２０ａ，２０ｂの負
極性静電場によって反発されウェーハ装着板４側に押し
戻されるようになっている。これは２次電子がファラデ
ーケージ外部へ漏れ出すと正イオン電荷の測定に誤差が
生じる原因となるからである。また、紙面に対しファラ
デーケージ３より左側の陰極２０ａおよび中間の陰極２
０ｂはファラデーケージに設置された電子銃１から発生
するウェーハ５の帯電する電荷を中和する電子をファラ
デーケージ内へ封入する役割もはたしている。このた
め、これらの陰極２０ａ，２０ｂには数百ボルトの電圧
が印加されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のファラデーケー
ジは、電荷測定の誤差の要因となる２次電子の陰極によ
る電子封入を行なっているので当然のことながら陰極本
体の電気的絶縁が必要である。一方、ファラデーケージ
の外周囲とイオン注入室の側壁との電気的絶縁の大部分
は真空空間のギャップを利用している。装置によっては
絶縁物質を介して絶縁を確保する手段を採用している例
があるが、これはファラデーケージ内部の真空排気効率
を悪化させ発生するガスでイオンビームを中性化させる
ことがあるので得策ではない。しかし真空空間ギャップ
による絶縁は、圧力変動により変ることは周知のとおり
である。特にイオンビームをウェーハに照射する際に、
ウェーハ面に形成されたマスク材からのアウトガスによ
りファラデーケージ及びウェーハ周辺の圧力は激しく変
動する。このことは真空空間の絶縁度は極めて不安定な
状態となる。そして、このことはリング状の陰極部材の
エッジと隣接するファラデーケージやビームシャッタの
間の絶縁破壊を引き起し放電が発生する。このような放
電はイオンビームの電荷量測定に誤差を生じさせるばか
りか陰極本体や放電対象物である物質表面を破壊し多量
のパーティクルを発生させるという問題を引き起す。従
って何らかの手段により、陰極の放電を防止しない限
り、再現性の良い不純物ドープは出来ない。またクリー
ンプロセスを追求する半導体集積回路装置の製造に於い
ては、重大の問題となる。
ジは、電荷測定の誤差の要因となる２次電子の陰極によ
る電子封入を行なっているので当然のことながら陰極本
体の電気的絶縁が必要である。一方、ファラデーケージ
の外周囲とイオン注入室の側壁との電気的絶縁の大部分
は真空空間のギャップを利用している。装置によっては
絶縁物質を介して絶縁を確保する手段を採用している例
があるが、これはファラデーケージ内部の真空排気効率
を悪化させ発生するガスでイオンビームを中性化させる
ことがあるので得策ではない。しかし真空空間ギャップ
による絶縁は、圧力変動により変ることは周知のとおり
である。特にイオンビームをウェーハに照射する際に、
ウェーハ面に形成されたマスク材からのアウトガスによ
りファラデーケージ及びウェーハ周辺の圧力は激しく変
動する。このことは真空空間の絶縁度は極めて不安定な
状態となる。そして、このことはリング状の陰極部材の
エッジと隣接するファラデーケージやビームシャッタの
間の絶縁破壊を引き起し放電が発生する。このような放
電はイオンビームの電荷量測定に誤差を生じさせるばか
りか陰極本体や放電対象物である物質表面を破壊し多量
のパーティクルを発生させるという問題を引き起す。従
って何らかの手段により、陰極の放電を防止しない限
り、再現性の良い不純物ドープは出来ない。またクリー
ンプロセスを追求する半導体集積回路装置の製造に於い
ては、重大の問題となる。
【０００６】本発明の目的は、かかる問題を解消すべく
ファラデーケージの絶縁を確保し、放電を起すことなく
電荷量を測定し、イオン量を制御し半導体基板に適切な
イオン量を注入することができるイオン注入装置を提供
することである。
ファラデーケージの絶縁を確保し、放電を起すことなく
電荷量を測定し、イオン量を制御し半導体基板に適切な
イオン量を注入することができるイオン注入装置を提供
することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、半導体
基板を載置する装着板と、前記半導体基板へ正イオンの
電荷を照射するイオン照射装置と、イオンビームの通過
及び遮断を行なうビームシャッターと、イオン照射によ
り発生する前記半導体基板の正電荷を中和する電子を発
生する電子銃と、前記ビームシャッタと前記イオン照射
装置との間に配置されるリング状の第１の陰極部と、前
記正イオンの電荷を捕捉するファラデーケージとを備え
るイオン注入装置において、前記ビームシャッターに近
接する前記ファラデーケージの外周囲に絶縁物を介して
はめ込まれるとともに前記ビームシャッターの面に平行
な面を有する第２の陰極部と、前記第１の陰極部および
前記第２の陰極部のそれぞれに印加する電圧を制御する
出力制御手段とを備えるイオン注入装置である。
基板を載置する装着板と、前記半導体基板へ正イオンの
電荷を照射するイオン照射装置と、イオンビームの通過
及び遮断を行なうビームシャッターと、イオン照射によ
り発生する前記半導体基板の正電荷を中和する電子を発
生する電子銃と、前記ビームシャッタと前記イオン照射
装置との間に配置されるリング状の第１の陰極部と、前
記正イオンの電荷を捕捉するファラデーケージとを備え
るイオン注入装置において、前記ビームシャッターに近
接する前記ファラデーケージの外周囲に絶縁物を介して
はめ込まれるとともに前記ビームシャッターの面に平行
な面を有する第２の陰極部と、前記第１の陰極部および
前記第２の陰極部のそれぞれに印加する電圧を制御する
出力制御手段とを備えるイオン注入装置である。
【０００８】 本発明の他の特徴は、半導体基板を載置す
る装着板と、前記半導体基板へ正イオンの電荷を照射す
るイオン照射装置と、イオンビームの通過及び遮断を行
なうビームシャッターと、イオン照射により発生する前
記半導体基板の正電荷を中和する電子を発生する電子銃
と、前記ビームシャッタと前記イオン照射装置との間に
配置されるリング状の第１の陰極部と、前記正イオンの
電荷を捕捉するファラデーケージとを備えるイオン注入
装置において、前記ビームシャッターと前記ファラデー
ケージとの間に配置される円筒状部材の外周囲に絶縁物
を介して取付けられるとともに前記ビームシャッターの
面に平行な面と前記ファラデーケージの開口面に対し斜
めの面をもつ第２の陰極部と、前記第１の陰極部および
前記第２の陰極部のそれぞれに印加する電圧を制御する
出力制御手段とを備えるイオン注入装置である。
る装着板と、前記半導体基板へ正イオンの電荷を照射す
るイオン照射装置と、イオンビームの通過及び遮断を行
なうビームシャッターと、イオン照射により発生する前
記半導体基板の正電荷を中和する電子を発生する電子銃
と、前記ビームシャッタと前記イオン照射装置との間に
配置されるリング状の第１の陰極部と、前記正イオンの
電荷を捕捉するファラデーケージとを備えるイオン注入
装置において、前記ビームシャッターと前記ファラデー
ケージとの間に配置される円筒状部材の外周囲に絶縁物
を介して取付けられるとともに前記ビームシャッターの
面に平行な面と前記ファラデーケージの開口面に対し斜
めの面をもつ第２の陰極部と、前記第１の陰極部および
前記第２の陰極部のそれぞれに印加する電圧を制御する
出力制御手段とを備えるイオン注入装置である。
【０００９】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００１０】図１は本発明の一実施例を示すイオン注入
装置の模式断面図である。このイオン注入装置は図１に
示すように従来例で示したてファラデーケージ３に近接
する図３のリング状の陰極２０ｂを取除き、代りにファ
ラデーケージ３の端面側における互に対向する位置に一
つのＬ型陰極７をファラデーケージ３の外周面に絶縁部
材１１を介してはめ込むように取付け、このＬ型陰極７
および陰極２０ａのそ れぞれに電子銃１の動作時に電圧
を印加する自動出力制御コントローラ８を設けたことで
ある。それ以外は従来例と同じである。
装置の模式断面図である。このイオン注入装置は図１に
示すように従来例で示したてファラデーケージ３に近接
する図３のリング状の陰極２０ｂを取除き、代りにファ
ラデーケージ３の端面側における互に対向する位置に一
つのＬ型陰極７をファラデーケージ３の外周面に絶縁部
材１１を介してはめ込むように取付け、このＬ型陰極７
および陰極２０ａのそ れぞれに電子銃１の動作時に電圧
を印加する自動出力制御コントローラ８を設けたことで
ある。それ以外は従来例と同じである。
【００１１】次に、このイオン注入装置の動作を説明す
る。まず、ウェーハ５がイオン注入室２内に順次送り込
まれ一枚づつ互に離間してウェーハ装着板４に平面上に
配置される。次に、イオン照射装置１０はイオン照射面
に位置するウェーハに対し所定のドーパント・正イオン
粒子を数十ＫＶないし１５０ＫＶの高電圧で加速して打
込みウェーハ５の所定の位置に所定のドーズ量だけ注入
する。このときウェーハ５の正イオンによる帯電を中和
する電子が電子銃１から放出されるとともに自動出力制
御コントローラ８により陰極２０ａおよびＬ型陰極７に
数百ボルトの負電圧が印加される。このようにファラデ
ーケージ３の一部に小さな表面積をもつＬ型陰極７に電
圧を印加して正イオン粒子をウェーハ５に照射した際に
ウェーハ５上に形成されたマスク材料のアウトガスによ
るイオン注入室２内の真空変動を起しても、ビームシャ
ッター９に対して放電すべき領域面積が小さく、しかも
電位の異なるビームシャッター９の面に対して平行にそ
の面が対向しているので放電が起り難い。
る。まず、ウェーハ５がイオン注入室２内に順次送り込
まれ一枚づつ互に離間してウェーハ装着板４に平面上に
配置される。次に、イオン照射装置１０はイオン照射面
に位置するウェーハに対し所定のドーパント・正イオン
粒子を数十ＫＶないし１５０ＫＶの高電圧で加速して打
込みウェーハ５の所定の位置に所定のドーズ量だけ注入
する。このときウェーハ５の正イオンによる帯電を中和
する電子が電子銃１から放出されるとともに自動出力制
御コントローラ８により陰極２０ａおよびＬ型陰極７に
数百ボルトの負電圧が印加される。このようにファラデ
ーケージ３の一部に小さな表面積をもつＬ型陰極７に電
圧を印加して正イオン粒子をウェーハ５に照射した際に
ウェーハ５上に形成されたマスク材料のアウトガスによ
るイオン注入室２内の真空変動を起しても、ビームシャ
ッター９に対して放電すべき領域面積が小さく、しかも
電位の異なるビームシャッター９の面に対して平行にそ
の面が対向しているので放電が起り難い。
【００１２】このことはＬ型電極７の平面をビームシャ
ッター９面に対向させることにより、Ｌ型陰極７が作る
静電場が一様な電界強度であるので真空度の変動による
絶縁抵抗変動の作用を受けにくくなる。また、ファラデ
ーケージ３に対しては絶縁物を介して設置するため常に
安定したあ電位を保つ事が出来る。
ッター９面に対向させることにより、Ｌ型陰極７が作る
静電場が一様な電界強度であるので真空度の変動による
絶縁抵抗変動の作用を受けにくくなる。また、ファラデ
ーケージ３に対しては絶縁物を介して設置するため常に
安定したあ電位を保つ事が出来る。
【００１３】また、Ｌ型陰極７にはファラデーケージ３
に設置される電子銃１から、ウェーハ５の帯電中和電子
が発生していない時には、負電圧を印加せず正イオン電
荷量を測定に影響を与えない。かかる事実は、本願発明
者の実験により証明されるものである。従って選択的に
Ｌ型陰極７を使用することによりファラデーケージに於
ける放電要因を減少させる事が出来る。
に設置される電子銃１から、ウェーハ５の帯電中和電子
が発生していない時には、負電圧を印加せず正イオン電
荷量を測定に影響を与えない。かかる事実は、本願発明
者の実験により証明されるものである。従って選択的に
Ｌ型陰極７を使用することによりファラデーケージに於
ける放電要因を減少させる事が出来る。
【００１４】図２は本発明の他の実施例を示すイオン注
入装置の主要部における概略図である。このイオン装置
は、図３の従来のリング状の陰極２０ｂの外周囲に絶縁
部材１１ａを介して金属板を取付けチャンネル型陰極７
ａとしたことである。そしてファラデーケージ３のエッ
ジに対して平坦な面が対向するように金属板の一辺側を
折り曲げてている。また、ビームシャッター９側の金属
板は、前述の実施例と同じように、ビームシャッター９
の面と平行な面になるように折り曲げられている。この
ように小さな面積部をもつ金属板を陰極として取付けれ
ば、放電を引き起すことなく、二次電子の流れを抑制で
きる。また、この実施例は前述の実施例と比べ装置を大
幅に改造することなく、同様な効果が得られるという利
点がある。なお、動作については、前述の実施例と同じ
であるから省略する。
入装置の主要部における概略図である。このイオン装置
は、図３の従来のリング状の陰極２０ｂの外周囲に絶縁
部材１１ａを介して金属板を取付けチャンネル型陰極７
ａとしたことである。そしてファラデーケージ３のエッ
ジに対して平坦な面が対向するように金属板の一辺側を
折り曲げてている。また、ビームシャッター９側の金属
板は、前述の実施例と同じように、ビームシャッター９
の面と平行な面になるように折り曲げられている。この
ように小さな面積部をもつ金属板を陰極として取付けれ
ば、放電を引き起すことなく、二次電子の流れを抑制で
きる。また、この実施例は前述の実施例と比べ装置を大
幅に改造することなく、同様な効果が得られるという利
点がある。なお、動作については、前述の実施例と同じ
であるから省略する。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ビームシ
ャッタとファラデーケージとの間のリング状の円筒部材
に放電対象物に対し表面面積の小さい金属板を絶縁物を
介して取付け二次電子反発用の陰極とし、放電対象物に
対向する面積が小さくかつ平坦な面をもつように金属板
を形成することによって、放電を引き起すことなくイオ
ン電荷量を正確に計測し、イオンビームのドーズ量を制
御出来るという効果がある。
ャッタとファラデーケージとの間のリング状の円筒部材
に放電対象物に対し表面面積の小さい金属板を絶縁物を
介して取付け二次電子反発用の陰極とし、放電対象物に
対向する面積が小さくかつ平坦な面をもつように金属板
を形成することによって、放電を引き起すことなくイオ
ン電荷量を正確に計測し、イオンビームのドーズ量を制
御出来るという効果がある。
【図１】図１は本発明の一実施例を示すイオン注入装置
の模式断面図である。
の模式断面図である。
【図２】本発明の他の実施例を示すイオン注入装置の主
要部における概略図である。
要部における概略図である。
【図３】従来の一例を示すイオン注入装置の概略図であ
る。
る。
１ 電子銃 ２ イオン注入室 ３ ファラデーケージ ４ ウェーハ装着板 ５ ウェーハ ７ Ｌ型陰極 ７ａ チャンネル型陰極 ８ 自動出力制御コントローラ ９ ビームシャッター １０ イオン照射装置 １１，１１ａ 絶縁部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ 陰極 ３０ イオンビーム ４０ 電流積算計
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板を載置する装着板と、前記半
導体基板へ正イオンの電荷を照射するイオン照射装置
と、イオンビームの通過及び遮断を行なうビームシャッ
ターと、イオン照射により発生する前記半導体基板の正
電荷を中和する電子を発生する電子銃と、前記ビームシ
ャッタと前記イオン照射装置との間に配置されるリング
状の第１の陰極部と、前記正イオンの電荷を捕捉するフ
ァラデーケージとを備えるイオン注入装置において、前
記ビームシャッターに近接する前記ファラデーケージの
外周囲に絶縁物を介してはめ込まれるとともに前記ビー
ムシャッターの面に平行な面を有する第２の陰極部と、
前記第１の陰極部および前記第２の陰極部のそれぞれに
印加する電圧を制御する出力制御手段とを備えることを
特徴とするイオン注入装置。 - 【請求項２】 半導体基板を載置する装着板と、前記半
導体基板へ正イオンの電荷を照射するイオン照射装置
と、イオンビームの通過及び遮断を行なうビームシャッ
ターと、イオン照射により発生する前記半導体基板の正
電荷を中和する電子を発生する電子銃と、前記ビームシ
ャッタと前記イオン照射装置との間に配置されるリング
状の第１の陰極部と、前記正イオンの電荷を捕捉するフ
ァラデーケージとを備えるイオン注入装置において、前
記ビームシャッターと前記ファラデーケージとの間に配
置される円筒状部材の外周囲に絶縁物を介して取付けら
れるとともに前記ビームシャッターの面に平行な面と前
記ファラデーケージの開口面に対し斜めの面をもつ第２
の陰極部と、前記第１の陰極部および前記第２の陰極部
のそれぞれに印加する電圧を制御する出力制御手段とを
備え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 |
|---|---|---|---|
| JP3303694A JP2917627B2 (ja) | 1991-11-20 | 1991-11-20 | イオン注入装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3303694A JP2917627B2 (ja) | 1991-11-20 | 1991-11-20 | イオン注入装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05205646A JPH05205646A (ja) | 1993-08-13 |
| JP2917627B2 true JP2917627B2 (ja) | 1999-07-12 |
Family
ID=17924120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3303694A Expired - Lifetime JP2917627B2 (ja) | 1991-11-20 | 1991-11-20 | イオン注入装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2917627B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE60132331T2 (de) | 2000-07-07 | 2008-12-24 | Toyoda Gosei Co., Ltd., Nishikasugai | Airbagvorrichtung für knieschutz |
-
1991
- 1991-11-20 JP JP3303694A patent/JP2917627B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05205646A (ja) | 1993-08-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990323 |