(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン源からのイオンがイオンビームとして被注入材料に入射されることで、該被注入材料に前記イオンが注入され、前記イオン注入時に前記被注入材料より二次電子が放出されるイオン注入装置において、
前記被注入材料の帯電量を検出する帯電センサと、前記被注入材料のイオンビームが照射される面側とは反対の面側に配置された前記二次電子を捕捉するための磁界を形成するための磁石と、前記帯電センサによって検出された帯電量に応じて前記帯電量を減少させるように前記磁界の磁束密度を制御する手段を有することを特徴とするイオン注入装置。
【請求項２】
前記磁石は電磁石から成り、前記磁束密度を制御する手段は、前記電磁石に電力を供給する電源と、前記帯電センサで測定された帯電量に応じて前記電源から電磁石に供給される電力を制御する制御手段とから成る請求項１記載のイオン注入装置。
【請求項３】
前記磁石は永久磁石から成り、前記磁束密度を制御する手段は、前記帯電センサで測定された帯電量に応じて前記永久磁石を被注入材料に近づけたり離したりする手段から成る請求項１記載のイオン注入装置。
【請求項４】
前記磁石は一方の極性が中心に、他方の極性が該一方の極性の周りに同心円状に設けられた請求項１乃至３のいずれかに記載のイオン注入装置。
【請求項５】
更に前記被注入材料のイオンビームが照射される面側に電子を供給する手段を有する請求項１乃至４のいずれかに記載のイオン注入装置。
【請求項６】
前記帯電センサは電流の変動又は電位を検出するセンサである請求項１乃至５のいずれかに記載のイオン注入装置。
【請求項７】
前記磁石は前記被注入材料に接する位置に配されている請求項１乃至６のいずれかに記載のイオン注入装置。
【請求項８】
イオン源、質量分析器、加速器、ビーム収束系及び被注入材料載置部を有するイオン注入装置において、前記被注入材料の帯電量を検出する帯電センサと、前記被注入材料載置部の前記ビーム収束系と反対側に磁力発生手段を有し、前記帯電センサによって検出した帯電量に応じて前記帯電量を減少させるように磁束密度を制御する手段を有することを特徴とするイオン注入装置。
【請求項９】
被注入材料にイオンビームを照射して該被注入材料中にイオンを注入する際に前記被注入材料より二次電子が放出されるイオン注入方法において、前記二次イオンを捕捉するために前記被注入材料のイオンビーム照射側面に磁力を作用させ、前記イオンビーム照射時に前記被注入材料の帯電量を検出し、前記作用させる磁力の磁束密度を、前記検出した帯電量に応じて前記帯電量を減少させるように変化させることを特徴とするイオン注入方法。
【請求項１０】
前記帯電量の変化は前記被注入材料中を流れる電流の変化を検出することで求める請求項９に記載のイオン注入方法。
【請求項１１】
前記帯電量の変化は前記被注入材料表面の電位の変化を検出することで求める請求項９に記載のイオン注入方法。
【請求項１２】
前記被注入材料は半導体材料を有する請求項９乃至１１のいずれかに記載のイオン注入方法。
【請求項１３】
前記被注入材料は絶縁性材料を有する請求項９乃至１１のいずれかに記載のイオン注入方法。
【請求項１４】
前記絶縁性材料は前記被注入材料のイオンビーム照射側面側に有する請求項１３に記載のイオン注入方法。
【請求項１５】
前記被注入材料は多層構成である請求項９乃至１４のいずれかに記載のイオン注入方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、イオン注入装置及びイオン注入方法に関し、更に詳しくは、半導体装置の製造プロセスに好適に用いられるイオン注入装置及びイオン注入方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
イオン注入装置を用いた被注入材料に対するイオン注入は、以下のようなメリットを有する。
１．注入される不純物の濃度や深さ、プロファイルをイオンビーム電流やイオンエネルギーのような注入条件によって精度良く決めることができ、実行できる。
２．他の膜を通してイオンを注入することができる。
３．レジストを含む他の膜をマスクとして選択的な打ち込みができる。
４．低温で処理可能である。
そのため、ボロンの低濃度拡散なども容易になり、半導体ウエハのような被注入材料に不純物を注入するプロセスにおいて不可欠の装置となっている。
【０００３】
イオン注入装置の概要は、例えば、「イオン注入技術」（難波、株式会社工業調査会、ｐ９〜ｐ２８、１９７５）、「イオン注入装置」（橋本他、電子材料別冊、株式会社工業調査会発行、ｐ５６、１９８８）、「ＶＬＳＩプロセス装置ハンドブック」（前田、株式会社工業調査会、ｐ２５９〜２７２、１９９０）等の文献に記載されている。
【０００４】
イオン注入装置は、一般的には、イオン源、質量分析器、加速器、ビーム収束系を有する。質量分析器はイオン源から発生したイオンをマグネットを用いて所望のイオンを取り出す。加速器はイオンを所望のエネルギーまで加速するために用いられる。ビーム収束系はイオンビームの拡りを抑える。
【０００５】
ところで、一般に、加速したイオンをウエハ等の被注入材料に注入する際、多数の二次電子が被注入材料表面から放出されるため、被注入材料表面に正電荷が蓄積し、被注入材料表面は正に帯電しやすい。また、被注入材料に注入されるイオンは正イオンである場合が多く、この正イオンも正電荷の蓄積に寄与する。被注入材料表面が正に帯電する結果、被注入材料表面の静電破壊が誘発されたり、劣化が促進されて、製品の歩留まりが低下するという問題が生ずる場合がある。また、被注入材料が完全な絶縁性材料である場合には、特にこの傾向が顕著であり、被注入材料表面が大きく破壊され、所望の製品が得られない場合がある。
【０００６】
従って、イオン注入方法において、被注入材料表面の帯電防止、特に正電荷蓄積防止技術は必要不可欠であり、各種検討されている。
【０００７】
そこで、帯電防止法として、次のような方法が採用されてきた。即ち、（１）イオンビームの経路の面積当りの電荷量を小さくする、（２）低エネルギーの電子を供給する、という方法である。（１）の方法としては、具体的には、例えば、ビーム径を大きくする、あるいは、走査速度を上げる等の方法があり、（２）の方法としては、エレクトロンシャワーに代表される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した帯電防止法には、次のような問題を生ずる場合があった。即ち、前記（１）の方法では、イオンビーム電流を大きくできず、イオン注入に長時間を要する。また、この方法は、帯電現象をある程度緩和できるが、根本的な解決にはならない。前記（２）の方法では、低エネルギーの電子を供給するための独立した電子銃が必要になり、装置が大がかりになる。また、一般に、電子銃から供給される電子数（電流）は、被注入材料の電子照射面における中心部と周辺部とで異なるため、被注入材料表面の帯電を２次的に均一に中和することは難しい。
【０００９】
本発明は、上記した問題点に鑑みて成されたものであり、被注入材料表面が帯電を起こさず、歩留まり良く、半導体ウエハ等の材料を加工できるイオン注入装置及びイオン注入方法を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、処理効率が高く、簡単な装置構成のイオン注入装置及びイオン注入方法を提供することを目的とする。
【００１１】
加えて、本発明は、被注入材料表面に蓄積される正電荷を中和し、被注入材料の静電破壊や劣化を防止することができるイオン注入装置及びイオン注入方法を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、イオン種、イオンビーム電流、イオンエネルギー等のイオン注入条件が異なる場合であっても有効に正電荷の蓄積を防止することが可能なイオン注入装置及びイオン注入方法を提供することを目的とする。
【００１３】
更に本発明は、イオン注入条件が刻々と変化する場合であっても有効に正電荷の蓄積を防止可能なイオン注入装置及びイオン注入方法を提供することを目的とする。
【００１４】
また、本発明はプロセスの条件設定が容易なイオン注入装置及びイオン注入方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、イオン源からのイオンがイオンビームとして被注入材料に入射されることで、該被注入材料に前記イオンが注入され、前記イオン注入時に前記被注入材料より二次電子が放出されるイオン注入装置において、
前記被注入材料の帯電量を検出する帯電センサと、前記被注入材料のイオンビームが照射される面側とは反対の面側に配置された前記二次電子を捕捉するための磁界を形成するための磁石と、前記帯電センサによって検出された帯電量に応じて前記帯電量を減少させるように前記磁界の磁束密度を制御する手段を有することを特徴とするイオン注入装置である。
【００１６】
また、本発明は、イオン源、質量分析器、加速器、ビーム収束系及び被注入材料載置部を有するイオン注入装置において、前記被注入材料の帯電量を検出する帯電センサと、前記被注入材料載置部の前記ビーム収束系と反対側に磁力発生手段を有し、前記帯電センサによって検出し帯電量に応じて前記帯電量を減少させるように磁束密度を制御する手段を有することを特徴とするイオン注入装置である。
【００１７】
更に本発明は、被注入材料にイオンビームを照射して該被注入材料中にイオンを注入する際に前記被注入材料より二次電子が放出されるイオン注入方法において、前記二次イオンを捕捉するために前記被注入材料のイオンビーム照射側面に磁力を作用させ、前記イオンビーム照射時に前記被注入材料の帯電量を検出し、前記作用させる磁力の磁束密度を、前記検出した帯電量に応じて前記帯電量を減少させるように変化させることを特徴とするイオン注入方法である。
【００１８】
以下、本発明のイオン注入装置及びイオン注入方法について説明する。
【００１９】
本発明のイオン注入装置及びイオン注入方法を簡単に説明すると、磁力を利用して被注入材料の電荷蓄積を軽減もしくは防止するものである。
【００２０】
図１は、被注入材料のイオンビームが入射される面側とは反対の面側に、同心円状磁石を配置した本発明のイオン注入装置の好適な一例を説明するための模式的構成図である。
【００２１】
図１において、１はイオン源、２は質量分析器、３は加速器、４はビーム収束器、５はイオンビーム、６は試料ホルダー、７は被注入材料、８は磁力発生手段である。
【００２２】
図１に示されるように、イオン源１から発生されたイオン種はマグネットを利用した質量分析器２により所望のイオン種が選択され、選択されたイオン種は加速器３によって試料ホルダー６に着脱自在に固定された被注入材料（試料）７に向けて加速され、被注入材料７へ注入される。磁石を有する磁力発生手段８は、被注入材料７のイオンビーム５の照射面とは反対の面側、即ち、図１においては被注入材料下面側、に配されている。尚、イオンビーム５は被注入材料７の表面に垂直又は実質的に垂直に入射される。
【００２３】
この磁力発生手段８から発生された磁界の作用によって、イオンビーム５が被注入材料７に照射されて被注入材料７から放出される二次電子は被注入材料７のイオンビーム照射表面近傍に捕らえられ、被注入材料７の表面近傍で電子による電流が閉じる領域が形成される。そして、この二次電子により、被注入材料７の表面に蓄積しあるいは蓄積される正電荷が中和される。
【００２４】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に磁力発生手段８の好適な一例を示す。図２（Ａ）は磁力発生手段の模式的平面図、図２（Ｂ）はその模式的断面図である。
【００２５】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、磁力発生手段は基体２３上に環状（ドーナツ状）のＳ型磁石２１と該Ｓ型磁石２１の内部に円柱状のＮ型磁石２２が同心円状に配置されている。磁力発生手段として永久磁石を使用する場合は特に材料に限定はないが、磁束密度の大きさ、成型性、入手のし易さから適宜選択すればよい。
【００２６】
具体的な一例としては、アルニコ系、フェライト系、希土類コバルト系などを挙げることができる。
【００２７】
このような磁力発生手段により、二次電子が被注入材料７の表面近傍に捕らえられる様子について説明する。
【００２８】
一般に、静止している電子は磁界から力を受けないが、運動している電荷ｅを持つ電子が磁束密度Ｂの磁界内に直角に入射すると、電子は進行方向及び磁界の方向に直角に、磁束密度Ｂ、その速度ｖに比例した力ｆ＝Ｂｅｖを受ける。その方向はフレミングの左手の法則に従う。また、電子の進行方向と磁界の方向とが平行な場合は力が生じない。
【００２９】
一方、被注入材料７から放出される二次電子は、初速度ｖ０を持っているため、磁界から力を受けることになる。ところが、（１）同心円状磁石（磁力発生手段８）から発せられる磁界が、被注入材料７のイオンビームが入射される面側では水平ではなく、円弧状となっている、（２）上記二次電子の放出角度が一定でない、（３）上記二次電子の初速度ｖ０が一定でない、等の理由で、被注入材料７の表面近傍における二次電子の振舞いは複雑で、これを説明するのは容易ではない。
【００３０】
そこで、上記同心円状磁石８から発せられる磁界のうち、被注入材料と平行な磁界を対象とし、二次電子が該被注入材料表面から垂直に放出された場合について以下説明する。
【００３１】
図３は、この場合の二次電子の振舞いを示した模式的断面図である。図３に示すように、この場合、二次電子１０が磁束密度Ｂの磁界内に直角に入射することになるので、二次電子１０は、進行方向及び磁界の方向に直角に、磁束密度Ｂ、その速度ｖに比例した力ｆ＝Ｂｅｖを受ける。その結果、二次電子１０は、被注入材料７の表面近傍で円運動することになる。
【００３２】
また、一般に、イオン注入装置においては、注入イオンの加速度を上げること等を目的として、試料ホルダー６に正または負の電圧を印加する場合がある。また、加速器３から電場が漏洩する場合がある。このような場合には、上記の被注入材料７の表面近傍における二次電子は、前記電場（電界）によっても影響を受ける。
【００３３】
そこで、図３を用いて説明したものに電界Ｅが加わった場合、即ち、同心円状磁石８から発せられる磁界のうち被注入材料表面と平行な磁界を対象とし、二次電子が該被注入材料表面から垂直に放出され、更に電界Ｅが該被注入材料表面から垂直方向に存在する場合について以下図４を用いて説明する。
【００３４】
図４は、電界Ｅが加えられた場合の二次電子の振舞いを示した模式的断面図である。この場合、二次電子１０は、磁束密度Ｂの磁界及び電界Ｅの作用を受け、図４に示すように、被注入材料７の表面近傍で螺旋運動することになる。
【００３５】
このように、磁力発生手段によって、二次電子が閉じ込められた領域内を円運動や螺旋運動等をすることにより、被注入材料表面に蓄積した正電荷が該電子により中和される。
【００３６】
尚、Ｓ型磁石とＮ型磁石との位置が入れ替わっても、つまり、どちらが環状側になっても、二次電子の捕捉効果は基本的に同一である。従って、必要とされる磁石の磁力強度はどちらの場合も基本的に差はない。
【００３７】
しかしながら、イオン種、イオンビーム電流、イオンエネルギー等のイオン注入条件（運転条件）が異なると、磁石の最適磁力強度は変化するので、この最適磁力強度は、予め、実験等により求めておくことが好ましい。
【００３８】
具体的には、より軽いイオン種、より高いイオンビーム電流、より大きいイオンエネルギーの場合は磁力強度をより大きくすることが好ましい。
【００３９】
基本的には、磁力によって二次電子が捕捉されれば良い。
【００４０】
磁力発生手段は被注入材料に接して設けられた方が効率が高くなるが（磁力は距離の３乗に反比例するため）、被注入材料の設置のし易さなどを考え、被注入材料から離して配置してもよいものである。
【００４１】
尚、磁力強度はより具体的には５０ガウス以上とすることが好ましく、特に密着させた場合は５０ガウス以上とすることが望ましい。
【００４２】
尚、図１において試料ホルダー６は、複数の被注入材料を回転軸９を中心として環状に着脱可能な状態で固定できるよう構成されており、図示しない駆動機構により回転軸９を中心に回転できるよう構成されている。
【００４３】
図１で例示したイオン注入装置において、磁力発生手段８として説明した同心円状磁石の代わりに電磁石１１をもまた使用することができる。図５は電磁石の一態様を示す模式的断面図である。
【００４４】
電磁石１１はＦｅ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｎｉなどの磁性体を図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるような形状、即ち、円板５１の一面の端部側に環状に凸部と該円板５１の中心に円柱状の凸部を有する形状とした基材の前記円柱状の凸部にコイル５２を巻き付けて構成される。
【００４５】
コイル５２に流す電流の向きによって、円柱状の凸部の被注入材料側の極性をＳ極、Ｎ極に任意に変えることができる。
【００４６】
また、コイル５２に印加する電圧を変化させることで磁力強度を任意に変えることができる。
【００４７】
尚、コイル５２の両端に接続される導通路を回転軸９を通じてイオン注入装置の外部から電力を供給できるようにすることは好ましい。
【００４８】
また、上述のごとく、電磁石１１を利用した場合は、磁力強度を任意に設定することが容易に可能になるので、例えば、試料ホルダー６に帯電センサを組み込んでおき、イオン注入時に被注入材料７の表面帯電量の変化量に応じフィードバックをかけて、コイル５２に流れる電流量をリアルタイムに制御することもできる。
【００４９】
例えば、図６に示されるように帯電センサ６３で検出した帯電量に基づいて制御手段６２により所望の磁力が得られるように電源６１の出力を調整して磁力発生手段である電磁石１１に所望の電力を供給すれば良い。
【００５０】
帯電センサとしては試料に流れる電流の変動をモニターする方法、試料表面の電位を測定する方法などがある。帯電量の検出は任意に選択可能であるし、これらに限定されるものではない。
【００５１】
また、磁力発生手段８は単一の永久磁石や電磁石とする必要はなく、被注入材料表面に平行もしくは実質的に平行な磁界を与えることが可能であれば複数組合せても良いし、永久磁石と電磁石とを組合せても良い。
【００５２】
本発明における被注入材料は半導体分野などで行われるイオン注入される材料を選べることは勿論である。
【００５３】
特に本発明においては絶縁性表面を被注入材料が有している場合には、被注入材料の表面がチャージアップし易いので一層効果的である。
【００５４】
更に本発明においては、被注入材料の表面の帯電を中和するために更に被注入材料の表面に更に電子を供給するようにしても良い。
【００５５】
図７は本発明の別のイオン注入装置の一例を説明するための模式的構成図である。
【００５６】
図７においては被注入材料７と磁力発生手段である電磁石１１との間を離して配した場合の例が示されており、該電磁石１１には電源６１から電力が供給される。電源６１から電磁石１１に供給される電力は被注入材料７に流れる電流を電流計６４によって検出し、これから帯電センサ６３で帯電量を検知してこのデータをもとに制御手段６２によって必要な量とされる。
【００５７】
被注入材料７のイオン照射側には、外部電子供給手段６５を設けている。外部電子供給手段６５はフィラメント６６からの一次電子６７をファラデーケージ６８に当て、そこから二次電子６９を発生させて、この二次電子６９が被注入材料７に照射可能にされている。
【００５８】
フィラメント６６は、例えば、タングステン（Ｗ）のような仕事関数の小さい材料を用いることができ、フィラメント６６の加熱によって熱電子が一次電子として放出される。
【００５９】
尚、被注入材料７と電磁石１１との距離ｄは任意の量で良いが、距離ｄが大き過ぎると磁力が有効に作用しなくなるため好ましくは数ｍｍ以下、より好ましくは２〜３ｍｍ以下、更に好ましくは１ｍｍ以下とされる。もちろん、磁力をより有効に作用させるには密着させるのが良い。
【００６０】
図７に示される構成のイオン注入装置によれば、磁力発生手段として電磁石１１を用いており、電源６１から供給される電力を適宜制御しつつ、更に表面側から電子を供給して帯電を中和しているため、より均一で精密なイオン注入を行うことができる。
【００６１】
図８に磁力発生手段８近傍のイオン注入装置の別の構成例を示す。
【００６２】
図８に示される例も被注入材料７と磁力発生手段８とが距離ｄｍｍ離れている例で示されているが、これはｄ＝０ｍｍの場合であっても良い。
【００６３】
図８に示される磁力発生手段８は支持手段８１によって支持され、必要に応じて被注入材料７に磁力発生手段８を近づけたり離したりすることができる。
【００６４】
これによって永久磁石を磁力発生手段８に使用した場合であっても適宜作用する磁力を制御することができる。
【００６５】
従って、図８に示される構成を図７のイオン注入装置に適用すれば、永久磁石を用いて支持手段８１による磁石の移動によって、帯電量に応じて作用される磁力を変化させることができる。つまり、被注入材料と磁石との相対移動によって磁力を変化させても良いものである。
【００６６】
いずれにせよ作用される磁力を可変とすることで電磁石を用いたイオン注入装置を使用してイオン注入を実施する場合に説明した効果に加え、次の効果が得られる。
【００６７】
即ち、被注入材料表面の帯電量の変化量に応じ、フィードバックがかかり、電磁石に流れる電流量が自動的に制御され、または磁石の位置が制御されるので、イオン種、イオンビーム電流、イオンエネルギー等のイオン注入条件（運転条件）が異なる場合や、イオン注入時に被注入材料表面の帯電量が刻々と変化する場合であっても、最適な磁力強度が自動的に調整されて二次電子の捕獲量が精度良く制御される結果、被注入材料表面の正電荷を有効に中和することができる。
【００６８】
【実施例】
実施例１
上記構成のイオン注入装置を用いて半導体ウエハ等の被注入材料に対して、イオンを注入する一例を以下に示す。
【００６９】
試料ホルダー６に、被注入材料７を所定枚数だけ固定し、続いて、磁力発生手段８を被注入材料の下部、即ち、イオンビーム照射面側と反対の面側に配置し、試料ホルダー６に固定する（磁石は試料ホルダーと一体となっていても良い。）。
【００７０】
次に試料ホルダー６を、不図示の搬送機構を用いて回転軸９に固定し、続いて、図示しない真空排気機構により、所定の圧力まで装置内を真空排気する。試料ホルダー６を所定の回転数で回転させる。
【００７１】
続いて、所望のイオン種を、所定のエネルギーまで加速し、イオンビーム電流を計測しながら、被注入材料に注入する。こうして、所望のイオン種を注入した被注入材料、例えば、不純物イオンを注入した半導体ウエハ等を得ることができる。
【００７２】
表１に、０．５ｍｍ厚のシリコン基板上に比抵抗１×１０７Ω・ｃｍで厚さ０．５μｍのＧａＡｓを有する被注入材料にリン（Ｐ）イオンを注入する場合のチャージアップの測定結果を示す。
【００７３】
表１において、試料Ｎｏ．１−１，１−２，１−３は被注入材料のイオンビーム照射側面と反対の面側に磁力発生手段として永久磁石を配置した。
【００７４】
この際、試料Ｎｏ．１−１，１−２は被注入材料に磁石を密着させ、試料Ｎｏ．１−３は被注入材料から１ｍｍ下方に設置した。
【００７５】
また、試料Ｎｏ．１−４は磁力を作用させなかった。
【００７６】
本実施例では永久磁石として希土類コバルト磁石を用いた。
【００７７】
尚、チャージアップは試料表面の帯電量とし、この帯電量は電流の変化から測定した。表中に示される数値は試料Ｎｏ．１−４を１００とした場合の相対的数値で示した。
【００７８】
表１からわかるように、磁力を作用させた場合はチャージアップが少なく、注入イオンも所望量を均一に注入することができた。
【００７９】
【表１】
0003599373.tif 000002
【００８０】
実施例２
次に、被注入材料として、０．５ｍｍ厚のシリコン基板上に１μｍ厚の酸化シリコンを使用し、ボロン原子を注入した。
【００８１】
尚、磁力発生手段を使用した試料Ｎｏ．２−１，２−２は夫々アルニコ系の永久磁石とフェライト系の永久磁石を用い、被注入材料に密着させて使用した。
【００８２】
試料Ｎｏ．２−３は磁力発生手段を使用していない。
【００８３】
結果を表２に示す。
【００８４】
表２において、チャージアップの値は試料Ｎｏ．２−３を１００とした時の相対的値として示している。
【００８５】
本実施例では絶縁性材料である二酸化シリコンを表面に有しているのでチャージアップが生じ易い難条件であるにもかかわらず、磁力発生手段を用いることでチャージアップが明らかに減少した。
【００８６】
【表２】
0003599373.tif 000003
【００８７】
実施例３
次に実施例２と同じ被注入材料を用い、永久磁石の代わりに電磁石を用いて同様にボロンを注入した。
【００８８】
電磁石は図６または図７に示されるようなフィードバック系を設け帯電量に応じて最適制御をした。
【００８９】
また試料Ｎｏ．３−２は更に外部供給二次電子を付与し、被注入材料表面の帯電の中和を更に促進した。
【００９０】
この結果を表３に示す。
【００９１】
尚、チャージアップの数値は表２の試料Ｎｏ．２−３を１００とした場合の相対的値である。
【００９２】
表３からわかるように、電磁石によって最大磁束を永久磁石より大幅に向上させ更にフィードバック系によって最適制御をすることでチャージアップは激減させることができた。
【００９３】
また、更に二次電子を供給することにより、実質的にチャージアップを解消することができ、より一層均一に所望量のイオン注入を行うことができた。
【００９４】
尚、上記実施例において、磁束密度はＮ極とＳ極の各上部を結ぶ線の中心から被注入材料側へ０．５ｍｍ上方の位置ｔにおけるものである（図２（Ｂ）参照）。
【００９５】
【表３】
0003599373.tif 000004
【００９６】
以上、本発明を図面及び実施例に基づき説明したが、本発明は、上記説明に限定されるものではなく、本発明の主旨の範囲において適宜変形できることは云うまでもない。
【００９７】
例えば、上記説明では磁石として同心円状磁石または電磁コイルを使用したが、二次電子を被注入材料表面近傍に捕捉できるように磁力線（磁界）を形成できるものであれば磁石の形状は問わない。更に、上記説明においては、一つの被注入材料に対し一つの磁石を設置したが、二次電子を捕捉できる磁力線（磁界）を形成する配置であれば、磁石は複数の被注入材料、場合によっては全被注入材料にまたがっていても良い。
【００９８】
また、試料ホルダーに被注入材料を固定した後に、磁力発生手段を試料ホルダーに固定するのではなく、磁力発生手段と試料ホルダーとは一体となっていても良い。
【００９９】
本発明は、イオン注入技術を利用するあらゆる分野において使用可能であり、特に半導体ウエハへの不純物注入等に代表される半導体製造プロセスの分野に適用可能である。
【０１００】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のイオン注入装置及びイオン注入方法によれば、イオン注入の際に、被注入材料表面から放出される二次電子を磁界の作用により捕捉し、電子による電流が閉じられる領域を被注入材料表面近傍に形成することにより、被注入材料表面に蓄積する正電荷を中和することができる。従って、被注入材料における静電破壊や劣化を防止することができ、製品の歩留まりを大幅に向上させることができる。
【０１０１】
更に、予め最適磁力強度を決定しておくことにより、イオン種、イオンビーム電流、イオンエネルギー等のイオン注入条件（運転条件）が異なる場合であっても有効に正電荷の蓄積を防止することができる。
【０１０２】
また、フィードバック制御により電磁石へ流す電流を調整することにより、前記イオン注入条件（運転条件）が刻々と変化する場合であっても有効に正電荷の蓄積を防止することができる。
【０１０３】
更に、工程に長時間を要することなく、低イオンエネルギーの電子を供給する電子銃等の装備も必要としないので、イオン注入装置及びプロセスの簡略化が可能になる。
【０１０４】
加えて、被注入材料のイオン照射面側とは反対の面側に磁力発生手段を配置することによって、被注入材料の表面からの二次電子の捕捉量がより制御し易くなるばかりか、注入イオンビームの光学系への影響をより一層小さくできるので、特に低エネルギーイオンの注入の場合には有効である。
【０１０５】
更に、二次電子を外部から供給する場合も被注入材料表面近傍に該外部から供給された電子をより均一に捕捉できるので、イオン注入の濃度分布を一層少なくすることができる。
【０１０６】
従って、磁力発生手段は上述した位置に必ずしも配置する必要はなく、所望に応じて適宜配置位置を選択可能ではあるが、被注入材料のイオン照射面と反対の面側であって、イオン照射面に対応する位置に設けることは上記理由から望ましい。
【０１０７】
尚、本発明は、上記説明した内容に限定されない。本発明の主旨の範囲内で適宜組合せ可能であり、変形できることは云うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のイオン注入装置の好適な一例を説明するための模式的構成図である。
【図２】図２（Ａ）及び（Ｂ）は夫々本発明の磁力発生手段の好適な一例を説明するための図であり、（Ａ）は模式的平面図、（Ｂ）は模式的断面図である。
【図３】磁界の作用による二次電子の振舞いを示した模式的断面図である。
【図４】磁界及び電界の作用による二次電子の振舞いを示した模式的断面図である。
【図５】本発明の磁力発生手段の別の好適な一例を示す模式的断面図である。
【図６】本発明のイオン注入装置のフィードバック機構を説明するための模式的ブロック構成図である。
【図７】本発明の別のイオン注入装置の一例を説明するための模式的構成図である。
【図８】本発明のイオン注入装置の磁力発生手段近傍の好適な一例を説明するための模式的構成図である。
【符号の説明】
１  イオン源
２  質量分析器
３  加速器
４  ビーム収束器
５  イオンビーム
６  試料ホルダー
７  被注入材料
８  磁力発生手段
９  回転軸
１０  二次電子
１１  電磁石
２１  Ｓ型磁石
２２  Ｎ型磁石
２３  基体
５１  円板
５２  コイル
６１  電源
６２  制御手段
６３  帯電センサ
６４  電流計
６５  外部電子供給手段
６６  フィラメント
６７  一次電子
６８  ファラデーケージ
６９  二次電子
８１  支持手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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