JPS63299043A

JPS63299043A - イオン注入装置

Info

Publication number: JPS63299043A
Application number: JP62135677A
Authority: JP
Inventors: Shuji Kikuchi; 菊池　修二
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1987-05-29
Filing date: 1987-05-29
Publication date: 1988-12-06
Anticipated expiration: 2009-07-20
Also published as: JPH0654649B2

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、イオン注入装置に関する。

（従来の技術）一般に半導体集積回路の形成の為、イオン源で発生する
不純物イオンを高電界で加速して半導体基板内に打ち込
む半導体の特性を決めるイオン注入処理が行なわれてい
る。このようなイオン注入装置では、正に帯電したイオ
ンを加速して半導体ウニ八等の目標物に衝突させ、この
目標物内に不純物をドーピングする。このため加速され
た正イオンの衝突時に目標物から電子が叩き出され、目
標物が正に帯電しイオン注入量が不均一になったり、こ
の正電荷が目標物の絶縁体部分に蓄積され静電破壊を起
こしたり、叩き出された電子の分だけイオンの注入量が
捕捉できなくなる場合がある。

そこで、従来のイオン注入装置では電子ジャワ゛−法等
により目標物に電子を供給して目標物の帯電を防止する
よう構成されたものがあり、また、イオン注入量を正確
に測定する装置の例として特開昭６１−２２７３５７号
公報に開示されたものがある。

これによると１図示しないイオンビーム発生装置から射
出されたイオンビームωは図示しない加速電極により最
終エネルギーまで加速され１図示しない質量分析器で制
御される磁界により所望の正イオンのみが選択されて、
図示しない偏向系の磁界により走査され、ファラデーカ
ップ■を通過し載置台■上に保持された半導体ウェハに
）等の目標物に照射される。そして、正のイオンビーム
■打ち込みにより半導体ウェハ（イ）から発生した負の
２次組子■が電源０を備えた電磁石■の磁界の働きによ
り導電材製ファラデーカップ■内に戻される。このこと
で、２次組子■はファラデーカップ■外に飛び出すこと
がなく、半導体ウェハに）に戻されるかファラデーカッ
プ■に取り込まれるので、電流計■で正確にイオンの打
つ込み量を測定することができ、半導体ウェハに）に２
次電子０の一部が戻されることにより半導体ウェハに）
の帯電が多少緩和される。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら上述の従来のイオン注入装置では、イオン
ビームωが２次電子（ハ）抑圧用電磁石■の磁界の中を
通過するため１図示しない質量分析器で選択されたイオ
ンの一部が失なわれたり発散したりし、また、図示しな
い偏向系で制御される走査速度やイオン注入角度が微妙
に変化する。その結果、イオン注入量や注入深さが不均
一となったり、イオンが不足したり、イオンの質が所望
のものとならない等の問題があった。

なおかつ、２次組子■を導電材製ファラデーカップ■内
に戻すだけでは、ファラデーカップ■に取り込まれる２
次組子■も多く、半導体ウェハ（イ）に蓄積される正電
荷が十分に中和されず、半導体ウェハに）の帯電による
静電破壊が発生し、しかも、イオンビームωがウェハに
）に蓄積された正電荷により偏向されるという問題があ
った。

また、２次組子■を戻す為に電磁石■等を用いる為、装
置が大型・高価格化するという問題もあった・本発明は、上記点に対処してなされたもので。

所望のイオンを半導体ウェハ等目標物に均一で正確に注
入し、目標物の帯電による静電破壊を防止したイオン注
入処理のできるイオン注入装置を提供するものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）本発明は、目標物へのイオン注入に際し発生する２次電
子を前記目標物に帰還する電界を形成したことを特徴と
する。

（作　　用）本発明のイオン注入装置では、半導体ウニへ等目標物の
周辺が絶縁材で包まれる構成とすることにより、イオン
注入時に放出されたマイナスの２次電子が絶縁材表面に
蓄積して絶縁材表面に負電界を形成し、さらに放出され
るマイナスの２次電子を反撥して目標物にもどす、この
結果、イオンビームに影響を与えず、目標物上の蓄積正
電荷によるイオンビームの偏向を防止し、正確なイオン
打ち込み量測定ができ、目標物の帯電による静電破壊を
十分に防止可能とするものである。

（実　施　例）以下本発明のイオン注入角度を図面を参照して実施例に
ついて説明する。

図示しないイオンビーム発生装置から射出された例えば
ボロンやヒ素などの不純物のイオンビーム（１１）は、
図示しない加速電極により例えば８０ＫＶの電圧で最終
エネルギーまで加速され１図示しない質量分析器例えば
アナライザーマグネットの磁界を用いて所望の正イオン
のみが取り出され１図示しない偏向系例えばスキャンマ
グネットやアングルコレクターマグネットにより所望の
走査速度と注入角度に設定される。

そして、載置台（１２）例えばアルミ製ディスクには、
上記イオンビーム（１１）が照射される如く目標物例え
ば半導体ウェハ（１３）が設けられている。

また、半導体ウェハ（１３）の周辺を取り囲む様に方形
筒状で内壁面上に絶縁材（１４）例えばシリコンや酸化
アルミニウムなどの絶縁膜が形成された行路管例えばフ
ァラデーカップ（１５）が設けられている。このファラ
デーカップ（１５）のイオンビーム（１１）入射端には
、イオン注入時に発生した２次電子（１６）をファラデ
ーカップ（１５）内に戻す如く電極（１７）が設定され
ている。

尚、半導体ウェハ（１３）に流れるイオン注入量をイオ
ン電流として計るように電流計（１８）が接続設置され
ている。

次に、上述したイオン注入装置による半導体ウェハのイ
オン注入方法を説明する。

所望の選択設定し加速した正のイオンビーム（１１）は
ファラデーカップ（１５）を通過し載置台（１２）に保
持された半導体ウェハ（１３）へ注入する。この工程に
おいて、イオンビーム（１１）が半導体ウェハ（１３）
に衝突することにより、半導体ウェハ（１３）から２次
電子（１６）を発生する。そして、この２次電子（１６
）はファラデーカップ（１５）内壁面上に設けられた絶
縁材（１４）表面にランディングする。そして、電荷を
もたない初期状態では、上記２次電子（１６）が絶縁材
（１４）表面に負電荷が、蓄積増加する。しかし１発生
した２次電子（１６）の有すエネルギーの最大値即ちウ
ェハ基板表面電位同電位例えば１００ａＶに等しい電位
まで絶縁材（１４）表面負電圧が上昇すると絶縁材（１
４）表面の負電界によって反撥し、第２図に示す如く２
次電子（１４）は半導体ウェハ（１３）に帰還する。そ
して、イオン注入時に半導体ウェハ（１３）上に蓄積さ
れた正イオン電荷（２１）は帰還した２次電子により中
和され、半導体ウェハ（１３）の電荷蓄積が軽減する。

その結果、半導体ウェハ（１３）等の目標物の静電破壊
を防止することができ。

ウェハ（１３）上に蓄積する正イオン電荷（２１）によ
るイオンビーム（１１）の偏向を防止でき、正確で均一
なイオン注入をすることができる。

また、ファラデーカップ（１５）から飛び出そうとする
２次電子も電極（１７）をファラデーカップ（１５）に
対して例えば−１０００Ｖ程度に加圧することにより。

ファラデーカップ（１５）内を通って半導体ウェハ（１
３）に帰還され、ウェハ（１３）の正イオン電荷（２１
）と中和する。

さらに、２次電子（１６）がファラデーカップ（１５）
から吸収されずに目標物である半導体ウェハ（１３）に
戻ることから、電流計（１８）によりイオンビーム（１
１）のイオン電流が正確に測定できる為に、イオン打ち
込み量も正確に把握できる。

以上で、正確なイオン打ち込みができ、目標物である半
導体ウェハ（１３）の静電破壊を防止し、均一なイオン
注入が終了する。

上記実施例では、ファラデーカップ（１５）より飛び出
す２次電子（１６）を戻す手段として高電圧をかけた電
極（１７）を用いたが、他の実施例である第３図に示す
如く、ファラデーカップ（１５）内側絶縁材（３１）で
イオンビーム（１１）入射側端を閉じ、そこにイオンビ
ーム（１１）入射用スリット孔（３２）を設けて、”絶
縁材（３１）表面の蓄積負電界によって２次電子（１６
）を半導体ウェハ（１３）に戻してもよい。

また、上記実施例の絶縁材（１４＞の材質をシリコン又
は酸化アルミニウムとしたが、不純物を含まない絶縁性
材質ならなんでもよく、上記実施例に限定されるもので
ないことは言うまでもない、　　　・以上述べたように
この実施例によれば、イオン注入時に発生する負の２次
電子を、半導体ウェハの周辺を絶縁材で構成することに
より絶縁材表面に蓄積される負電界で半導体ウェハに帰
還させ、正のイオンビームによるウェハ上の正電荷を中
和することにより、イオン注入量を正確に測定でき、ウ
ェハ上に蓄積される正電荷による静電破壊とイオンビー
ムの偏向を防止することができ、均一なイオン注入を行
うことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、イオン注入目標物
へのイオン注入に際し・発生する２次電子を前記目標物
に帰還する電界を形成したことにより、イオンビームの
走査速度や注入角度、イオンの量や質を変化させず、注
入社や注入深さの均一性を向上させ、イオン注入量を正
確に測定でき。

目標物の帯電による静電破壊とイオンビームの偏向を防
止し、小型で安価なイオン注入装置を実現することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のイオン注入装置の構成図、第２図は第
１図における電荷の動きを示す図、第３図は第１図にお
ける他の実施例構成図、第４図は従来のイオン注入装置
の構成図である。図において、

Claims

【特許請求の範囲】

（１）イオンビームを目標物に照射してイオンを注入す
るイオン注入装置において、前記目標物へのイオン注入
に際し発生する２次電子を前記目標物に帰還する電界を
形成したことを特徴とするイオン注入装置。
（２）２次電子を目標物に帰還する電界を形成する手段
はイオンビーム入射行路に行路管を設け、この行路管の
内壁面を絶縁材で形成することを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載のイオン注入装置。