【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は主に半導体製造に使用されるイオン注入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は従来の標準的なイオン注入装置の説明図である。これを従来のイオン注入装置の第一例３０とする。イオン源３１で作られたイオンは引き出し電極３２により引き出される。引き出されたイオンのうち不要なものは分析マグネット３３によって分離され、目的のイオンビーム３４のみが可変スリット３５を通過して加速管３６により所定のエネルギーまで加速される。加速されたイオンビーム３４は収束レンズ３７により収束し、ウェハ３８に衝突してウェハ３８内部に入り込む（これをイオン注入と言う）。この従来のイオン注入装置の第一例３０ではイオン源３１が一基しかないため次の問題があった。
【０００３】
イオン源３１内部には熱電子を発生させるためのフィラメント（図示せず）があるが、これは消耗する。またイオン源３１や引き出し電極３２の周囲は高電圧がかかるが、どうしても汚れるので絶縁不良を起こしやすい。これらの理由により一週間に一度位はイオン源３１のメンテナンスをしなければならない。メンテナンスをするときは真空を破らないといけないので、メンテナンス後の復帰に時間がかかる。その間イオン注入装置３０は稼動できない。
【０００４】
また注入するイオンの種類を変えるため、イオン源３１に内蔵されている固体原料を交換するときにも真空を破らなければならないため、復帰に時間がかかるという問題が発生する。
【０００５】
その解決策として特開平３−２５４０５７号公報には、イオン源を二基備えたイオン注入装置が提案されている。図３はそのイオン注入装置の説明図である。これを従来のイオン注入装置の第二例４０とする。
【０００６】
二基のイオン源４１、４２が絶縁碍子４３、４４を介してイオン源室４５、４６に取り付けられている。イオン源室４５、４６はアイソレートバルブ４７、４８を介してウェハ４９を入れる処理室５０に取り付けられている。さらにイオン源４１、４２へは高電圧供給電源５１、５２が接続されている。イオン源室４５、４６には高真空ポンプ５３、５４が高真空バルブ５５、５６を介して取り付けられている。そして高電圧・放射線などがイオン注入装置４０の外部へ漏れるのを防ぐため隔離壁５７が設けられている。
【０００７】
従来のイオン注入装置の第二例４０は図から明らかなように、イオン源４１、４２・引き出し電極（図示せず）・分析マグネット５８、５９を二基ずつ備えている。
【０００８】
従来のイオン注入装置の第二例４０では、一基のイオン源４１が稼動している間に、他のイオン源４２・引き出し電極（図示せず）のメンテナンスができる。これにより前述した、イオン源のメンテナンスのためイオン注入装置の稼動が長時間できない、という問題が解決される。
【０００９】
従来のイオン注入装置の第二例４０の問題点は、イオン源４１、４２・引き出し電極（図示せず）だけでなく、分析マグネット５８、５９までも二基備えていることである。イオン注入装置の分析マグネット５８、５９は非常に大きく、重く、高価である。分析マグネット５８、５９が二基になると、イオン注入装置４０が相当大きく重くなり、また高価になる。イオン注入装置は分析マグネットが一基の場合でも、他の半導体製造装置に比べて極端に大きく重いため、クリーンルームでのレイアウトが難しい。それゆえ分析マグネットが二基になると、価格の面の問題だけでなく、レイアウトでも困難を極める。
【００１０】
メンテナンス後の復帰に時間がかかる問題の別の解決策として実開昭６２−５３５５８号公報には、イオン源を二基備えたイオン注入装置が提案されている。図４はそのイオン注入装置の説明図である。これを従来のイオン注入装置の第三例６０とする。
【００１１】
二基のイオン源６１、６２がそれぞれハウジング６３、６４に内蔵されて並設されている。これらのイオン源６１、６２は矢印で示すように左右方向にハウジング６３、６４ごと移動させることにより自由に交換できる。イオン源６１、６２で発生したイオンは引き出し電極６５で引き出され、不要イオンは分析マグネット６６により分離され、目的のイオンビーム６７のみが可変スリット６８を通過して、加速管６９により所定のエネルギーまで加速される。加速されたイオンビーム６７は収束レンズ７０で収束し、走査電極７１でＸ、Ｙ方向に走査され、偏向電極７２で約１０度偏向させられて、ウェハ７３に注入される。
【００１２】
従来のイオン注入装置の第三例６０でも、一基のイオン源６１が稼動している間に、他のイオン源６２のメンテナンスができる。これにより、イオン源のメンテナンスのためイオン注入装置の稼動が長時間できない、という問題が解決される。
【００１３】
従来のイオン注入装置の第三例では、イオン源交換時間が短いと言っても交換のタイミングが一枚のウェハへの注入途中に当ると、交換中にウェハの温度が下がるなどウェハの状態が微妙に変化する。そのため注入途中でイオン源を交換したウェハは特性が安定しないという問題がある。このためやはり瞬時にイオン源が交換できるのが望ましい。つまり連続運転ができるイオン注入装置が望ましい。
【００１４】
また従来のイオン注入装置の第三例６０では装置の稼動中に引き出し電極６５のメンテナンスをすることはできない。したがって引き出し電極６５のメンテナンスのため稼動が長時間できなくなるおそれがある。
【００１５】
【特許文献１】
特開平３−２５４０５７号公報
【特許文献２】
実開昭６２−５３５５８号公報。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の標準的なイオン注入装置３０（従来第一例、図２）の問題点は、イオン源３１が一基しかなく、そのメンテナンスをするとき真空を破らないといけないので、メンテナンス後の復帰に時間がかかることである。その間イオン注入装置３０が稼動できない。また注入するイオンの種類を変えるためイオン源３１に内蔵されている固体原料を交換するときも真空を破らなければならないため同じ問題が発生する。
【００１７】
従来のイオン注入装置の第二例４０（図３）の問題点は、分析マグネット５８、５９までも二基備えていることである。イオン注入装置の分析マグネットは非常に大きく、重く、高価である。分析マグネットが二基になると、イオン注入装置が相当大きく重くなり、また高価になる。それゆえ価格の面の問題だけでなく、レイアウトでも困難を極める。
【００１８】
従来のイオン注入装置の第三例６０（図４）の問題点は、一枚のウェハ７３への注入途中にイオン源６１、６２を交換すると、交換中にウェハ７３の状態が変化するため、注入途中でイオン源６１、６２を交換したウェハ７３は特性が安定しないことである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明のイオン注入装置の特徴は、一基の分析マグネットに二基（以上）のイオン源を取り付けたことである。分析マグネットが一基のみだから、従来のイオン注入装置と大きさ・重さはほとんど変わらず、レイアウトの難しさは従来のイオン注入装置と変わらない。また価格もそれほど上がらない。
【００２０】
二基のイオン源は常にレディ状態になっている。したがって二基のイオン源の任意の一方から連続的またはパルス的にイオンを出すこともできるし、両方から同時に連続的またはパルス的にイオンを出すこともできる。また二基のイオン源から交互にパルス的にイオンを出すこともできる。
【００２１】
二基のイオン源の使い方はいろいろある。まず両方のイオン源に同じイオン原料を入れた場合、片方のイオン源がフィラメント切れなどで停止したとき、瞬時にもう一方のイオン源に切り替え、連続してイオン注入を続行することができる。（イオン源の切り替えと同時に分析マグネットの強さも切り替える。）切り替え時間が極めて短いため、切り替え中にウェハの状態が変化することはない。そのため注入途中で切り替えを行なったウェハも特性が安定している。
【００２２】
次に二基のイオン源に別々のイオン原料（軽イオンと重イオン）を入れた場合、二種のイオンを同時に、あるいは引き続き連続して、あるいは交互に注入することができる。
【００２３】
分析マグネットの強さを変えないで軽イオンと重イオンを同時に収束させるため、イオン源の位置を可変にして分析マグネットにイオンビームが入る位置・角度を変えられるようにしてある。こうすると多種類の軽イオンと重イオンの組み合わせが同時に使える。
【００２４】
請求項１記載の発明は、イオン源で発生させたイオンビームを引き出し、分析マグネットにより不要なイオンビームを分離し、目的のイオンビームのみを加速してウェハに注入するイオン注入装置において、一基の前記分析マグネットに複数の前記イオン源を取り付けたことを特徴とするイオン注入装置である。
【００２５】
請求項２記載の発明は請求項１記載のイオン注入装置において、前記イオン源の、前記分析マグネットに対する相対位置と相対角度を、前記分析マグネットの強さが一定の条件の下に、加速後の前記の各イオンビームがほぼ同じ軌道を通ってウェハに到達するように調節できることを特徴とするイオン注入装置である。
【００２６】
請求項３記載の発明は請求項２記載のイオン注入装置において、前記複数のイオン源の任意の一基から連続的またはパルス的にイオンを注入できる、または前記複数のイオン源のいくつかから同時に連続的またはパルス的にイオンを注入できる、または前記複数のイオン源のいくつかから順次必要量イオンを注入できる、または前記複数のイオン源のいくつかから交互にパルス的にイオンを注入できることを特徴とするイオン注入装置である。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明のイオン注入装置の実施形態を説明する。図１は本発明のイオン注入装置の一実施例１０の説明図である。本発明のイオン注入装置１０の特徴は、二基のイオン源（第一イオン源１１と第二イオン源１２）を一基の分析マグネット１３に取り付けていることである。第一イオン源１１と第二イオン源１２はそれぞれ矢印のように分析マグネット１３に対して取り付け位置・角度をずらすことができる。このように第一イオン源１１と第二イオン源１２の位置・角度を可変にしておくと、分析マグネット１３の強さが一定でも、多種イオンに対して第一イオン源１１と第二イオン源１２からのイオンビームをウェハ上に収束させるように調節できる。
【００２８】
図示していないが、第一イオン源１１・第二イオン源１２と分析マグネット１３の間には真空バルブが設けてある。第一イオン源１１あるいは第二イオン源１２の真空を破るときは、その真空バルブを閉じる。
【００２９】
第一イオン源１１と第二イオン源１２に別々のイオン原料を入れるときは、第一イオン源１１が軽イオン、第二イオン源１２が重イオンになるように入れる。その理由は分析マグネット１３でのイオンビームの曲率半径が、第一イオン源１１で小さく、第二イオン源１２で大きいためである。これを逆に第一イオン源１１を重イオンにすると、分析マグネット１３の強さを非常に強くしなければならなくなるので、電力がむだになる。
【００３０】
第一イオン源１１と第二イオン源１２で作られたイオンはそれぞれ引き出し電極１４、１５により引き出され、第一イオンビーム１６、第二イオンビーム１７となる。引き出されたイオンのうち不要なもの（質量の異なるもの）は分析マグネット１３によって分離され、目的のイオンのみが可変スリット１８を通過する。可変スリット１８通過後の第一イオンビーム１６、第二イオンビーム１７の軌跡はほとんど同じである。実際は軌跡が一致するように第一イオン源１１、第二イオン源１２の位置・入射角度、分析マグネット１３の強さを調節するわけである。
【００３１】
可変スリット１８を通過した第一イオンビーム１６、第二イオンビーム１７は加速管１９により所定のエネルギーまで加速される。加速された第一イオンビーム１６、第二イオンビーム１７は収束レンズ２０（四重極電磁レンズ）により収束し、ウェハ２１に衝突してウェハ２１内部に入り込む（これをイオン注入と言う）。
【００３２】
ウェハ２１は移動・回転のできるウェハステージ２２に載っている。一度にウェハ全面にイオン注入はできないので、ウェハステージ２２を移動させてイオン注入する位置を変え、ウェハ２１全面にイオン注入する。またウェハステージ２２を回転させて別のウェハ２１をイオン注入の位置に持ってくる。
【００３３】
本発明のイオン注入装置１０の使用法を説明する。まず第一イオン源１１と第二イオン源１２の両方に同じイオン原料を入れた場合を説明する。この場合は通常片方のイオン源（第一イオン源１１とする）だけを使ってイオン注入をする。しかし一週間に一回程度は第一イオン源１１のメンテナンスをしなければならない。メンテナンスの直前に第一イオン源１１を止め、第二イオン源１２に切り替える。そのとき同時に分析マグネット１３の強さも変える。（そうしないとイオンビームの方向が合わない。）切り替えは瞬時にできるので、切り替えによってイオン注入が中断することはない。
【００３４】
メンテナンスは計画的にできるが、ときには予想できない故障（フィラメント切れとか絶縁不良）により突然第一イオン源１１が止まることがある。このときもアラーム直後に第二イオン源１２に切り替えれば、イオン注入が中断することはない。そのためイオン注入途中で第一イオン源１１が故障したウェハ２１でも特性が不安定になることがない。
【００３５】
次に第一イオン源１１、第二イオン源１２に別のイオン原料を入れた場合を説明する。この場合、第一イオン源１１には軽いイオン原料（例えばボロン）を、第二イオン源１２には重いイオン原料（例えば砒素）を入れる。砒素の質量はボロンの約７倍である。したがって仮に砒素とボロンのイオンビームのエネルギーが同じであり、それらを分析マグネット１３内で同じ角度で曲げようとすると、砒素のときの分析マグネット１３の強さはボロンのときの２．６倍必要になる。しかし本発明では第一イオンビーム（ボロン）１６と第二イオンビーム（砒素）１７の入射位置・入射角を調節することができるので、分析マグネット１３の強さが一定のままで、第一イオンビーム１６と第二イオンビーム１７が同じ軌道を通って収束するようにできる。
【００３６】
このように調節しておけるので、第一イオン源１１と第二イオン源１２の任意の一方から連続的またはパルス的にイオンを注入することもできるし、両方から同時に連続的またはパルス的にイオンを注入することもできる。また第一イオン源１１から必要量イオン注入し、引き続いて第二イオン源１２から必要量イオン注入することもできる。また第一イオン源１１と第二イオン源１２から交互にパルス的にイオンを注入することもできる。このようにすると、従来のような、ウェハステージ２２にセットされているウェハ２１をいったんアンロードして新たにビームを調整した後、再度ウェハ２１をロードして注入を行なう作業が要らなくなる。そのため後工程にウェハ２１を流すまでの時間が短縮できる。また第二イオン源１２に重いイオン原料を入れているため、分析マグネット１３の強さを従来ほど強くする必要がないので、省電力もできる。なお以上の説明はイオン源が二基の場合であったが、イオン源が三基以上の場合も上記の説明はそのまま当てはまる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明のイオン注入装置は、一基の分析マグネットに二基（以上）のイオン源を取り付けた。分析マグネットが一基のみだから、従来のイオン注入装置と大きさ・重さはほとんど変わらず、レイアウトの難しさは従来のイオン注入装置と変わらない。また価格もそれほど上がらない。
【００３８】
二基のイオン源は常にレディ状態になっている。したがって二基のイオン源の任意の一方から連続的またはパルス的にイオンを出すこともできるし、両方から同時に連続的またはパルス的にイオンを出すこともできる。また二基のイオン源から交互にパルス的にイオンを出すこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のイオン注入装置の一実施例の説明図
【図２】従来の標準的なイオン注入装置（従来第一例）の説明図
【図３】従来のイオン注入装置の第二例の説明図
【図４】従来のイオン注入装置の第三例の説明図
【符号の説明】
１０ イオン注入装置
１１ 第一イオン源
１２ 第二イオン源
１３ 分析マグネット
１４、１５ 電極
１６ 第一イオンビーム
１７ 第二イオンビーム
１８ 可変スリット
１９ 加速管
２０ 収束レンズ
２１ ウェハ
２２ ウェハステージ
３０ イオン注入装置
３１ イオン源
３２ 電極
３３ 分析マグネット
３４ イオンビーム
３５ 可変スリット
３６ 加速管
３７ 収束レンズ
３８ ウェハ
４０ イオン注入装置
４１、４２ イオン源
４３、４４ 絶縁碍子
４５、４６ イオン源室
４７、４８ アイソレートバルブ
４９ ウェハ
５０ 処理室
５１、５２ 高電圧供給電源
５３、５４ 高真空ポンプ
５５、５６ 高真空バルブ
５７ 隔離壁
５８、５９ 分析マグネット
６０ イオン注入装置
６１、６２ イオン源
６３、６４ ハウジング
６５ 電極
６６ 分析マグネット
６７ イオンビーム
６８ 可変スリット
６９ 加速管
７０ 収束レンズ
７１ 走査電極
７２ 偏向電極
７３ ウェハ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ion implantation apparatus mainly used for semiconductor manufacturing.
[0002]
[Prior art]
FIG. 2 is an explanatory view of a conventional standard ion implantation apparatus. This is referred to as a first example 30 of a conventional ion implantation apparatus. The ions generated by the ion source 31 are extracted by the extraction electrode 32. Unnecessary ions among the extracted ions are separated by the analysis magnet 33, and only the target ion beam 34 passes through the variable slit 35 and is accelerated to a predetermined energy by the acceleration tube 36. The accelerated ion beam 34 is converged by the converging lens 37, collides with the wafer 38, and enters the inside of the wafer 38 (this is called ion implantation). In the first example 30 of this conventional ion implantation apparatus, there is only one ion source 31, and thus the following problem occurs.
[0003]
Inside the ion source 31, there is a filament (not shown) for generating thermoelectrons, but this is consumed. A high voltage is applied to the periphery of the ion source 31 and the extraction electrode 32, but it is apt to be contaminated and easily cause insulation failure. For these reasons, the ion source 31 must be maintained about once a week. Since vacuum must be broken when performing maintenance, it takes time to return after maintenance. During that time, the ion implanter 30 cannot be operated.
[0004]
In addition, since the type of ions to be implanted is changed, the vacuum must be broken even when the solid material contained in the ion source 31 is replaced, so that there is a problem that it takes time to return.
[0005]
As a solution to this problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 3-254057 proposes an ion implantation apparatus having two ion sources. FIG. 3 is an explanatory view of the ion implantation apparatus. This is a second example 40 of the conventional ion implantation apparatus.
[0006]
Two ion sources 41 and 42 are attached to ion source chambers 45 and 46 via insulators 43 and 44, respectively. The ion source chambers 45 and 46 are attached to a processing chamber 50 in which a wafer 49 is placed via isolation valves 47 and 48. Further, high voltage power supplies 51 and 52 are connected to the ion sources 41 and 42, respectively. High vacuum pumps 53 and 54 are attached to the ion source chambers 45 and 46 via high vacuum valves 55 and 56, respectively. An isolation wall 57 is provided to prevent high voltage and radiation from leaking out of the ion implantation apparatus 40.
[0007]
As is clear from the drawing, a second example 40 of the conventional ion implantation apparatus includes two ion sources 41 and 42, extraction electrodes (not shown), and two analysis magnets 58 and 59.
[0008]
In the second example 40 of the conventional ion implantation apparatus, while one ion source 41 is operating, maintenance of another ion source 42 and an extraction electrode (not shown) can be performed. This solves the above-described problem that the ion implanter cannot be operated for a long time due to maintenance of the ion source.
[0009]
The problem of the second example 40 of the conventional ion implantation apparatus is that not only the ion sources 41 and 42 and the extraction electrodes (not shown) but also two analysis magnets 58 and 59 are provided. The analysis magnets 58, 59 of the ion implanter are very large, heavy and expensive. When two analysis magnets 58 and 59 are provided, the ion implantation apparatus 40 becomes considerably large and heavy, and becomes expensive. Even if the ion implantation apparatus has only one analysis magnet, it is extremely large and heavy as compared with other semiconductor manufacturing apparatuses, so that it is difficult to lay out the apparatus in a clean room. Therefore, if two analysis magnets are used, not only the price problem but also the layout will be extremely difficult.
[0010]
As another solution to the problem that it takes time to return after maintenance, Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 53558/1987 proposes an ion implantation apparatus having two ion sources. FIG. 4 is an explanatory view of the ion implantation apparatus. This is referred to as a third example 60 of the conventional ion implantation apparatus.
[0011]
Two ion sources 61 and 62 are built in housings 63 and 64, respectively, and are arranged side by side. These ion sources 61 and 62 can be freely replaced by moving the housings 63 and 64 together in the left and right directions as shown by arrows. Ions generated by the ion sources 61 and 62 are extracted by an extraction electrode 65, unnecessary ions are separated by an analysis magnet 66, and only a target ion beam 67 passes through a variable slit 68 and reaches a predetermined energy by an acceleration tube 69. Accelerated. The accelerated ion beam 67 is converged by the converging lens 70, scanned in the X and Y directions by the scanning electrode 71, deflected by about 10 degrees by the deflecting electrode 72, and injected into the wafer 73.
[0012]
In the third example 60 of the conventional ion implantation apparatus, maintenance of another ion source 62 can be performed while one ion source 61 is operating. This solves the problem that the ion implanter cannot be operated for a long time due to maintenance of the ion source.
[0013]
In the third example of the conventional ion implantation apparatus, even if the ion source exchange time is short, if the exchange timing is in the middle of implantation into one wafer, the wafer state may be lowered, for example, during the exchange. Subtle changes. Therefore, there is a problem that the characteristics of a wafer whose ion source is replaced during the implantation are not stable. Therefore, it is desirable that the ion source can be replaced instantaneously. That is, an ion implanter capable of continuous operation is desirable.
[0014]
In the third example 60 of the conventional ion implantation apparatus, the maintenance of the extraction electrode 65 cannot be performed during the operation of the apparatus. Therefore, there is a possibility that the operation cannot be performed for a long time due to the maintenance of the extraction electrode 65.
[0015]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 3-254057 [Patent Document 2]
Japanese Utility Model Publication No. Sho 62-53558.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
The problem with the conventional standard ion implantation apparatus 30 (first conventional example, FIG. 2) is that there is only one ion source 31 and the vacuum must be broken when the maintenance is performed. It takes time. During that time, the ion implanter 30 cannot operate. The same problem also occurs when the solid material contained in the ion source 31 is replaced in order to change the type of ions to be implanted, since the vacuum must be broken.
[0017]
The problem of the second example 40 (FIG. 3) of the conventional ion implantation apparatus is that two analysis magnets 58 and 59 are also provided. The analysis magnet of the ion implanter is very large, heavy and expensive. With two analysis magnets, the ion implanter becomes considerably larger and heavier and more expensive. Therefore, not only the price problem, but also the layout is extremely difficult.
[0018]
The problem of the third example 60 (FIG. 4) of the conventional ion implantation apparatus is that if the ion sources 61 and 62 are exchanged during implantation into one wafer 73, the state of the wafer 73 changes during the exchange. The characteristic of the wafer 73 in which the ion sources 61 and 62 are replaced during the implantation is not stable.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
A feature of the ion implantation apparatus of the present invention is that two (or more) ion sources are attached to one analysis magnet. Since there is only one analysis magnet, the size and weight are almost the same as those of the conventional ion implantation apparatus, and the difficulty of the layout is the same as that of the conventional ion implantation apparatus. Also the price is not so high.
[0020]
The two ion sources are always ready. Thus, either one of the two ion sources can emit ions continuously or pulsed, or both can emit ions continuously or pulsed simultaneously. Also, ions can be alternately emitted from two ion sources in a pulsed manner.
[0021]
There are various uses for the two ion sources. First, when the same ion source is put into both ion sources, when one of the ion sources is stopped due to a broken filament or the like, the other ion source can be instantaneously switched to the other ion source and ion implantation can be continued continuously. (The strength of the analysis magnet is also switched simultaneously with the switching of the ion source.) Since the switching time is extremely short, the state of the wafer does not change during the switching. Therefore, the characteristics of the wafer switched during the implantation are stable.
[0022]
Next, when separate ion sources (light ions and heavy ions) are put into the two ion sources, the two kinds of ions can be implanted simultaneously, continuously, or alternately.
[0023]
In order to simultaneously focus light ions and heavy ions without changing the strength of the analysis magnet, the position of the ion source is made variable so that the position and angle at which the ion beam enters the analysis magnet can be changed. In this way, various combinations of light ions and heavy ions can be used simultaneously.
[0024]
According to a first aspect of the present invention, there is provided an ion implantation apparatus for extracting an ion beam generated by an ion source, separating an unnecessary ion beam by an analysis magnet, and accelerating only a target ion beam into a wafer. A plurality of said ion sources are attached to said analysis magnet.
[0025]
According to a second aspect of the present invention, in the ion implantation apparatus according to the first aspect, the relative position and the relative angle of the ion source with respect to the analysis magnet are adjusted under the condition that the strength of the analysis magnet is constant. An ion implantation apparatus characterized in that the ion beams can be adjusted so that the respective ion beams reach the wafer through substantially the same trajectory.
[0026]
According to a third aspect of the present invention, in the ion implantation apparatus according to the second aspect, ions can be continuously or pulsed implanted from any one of the plurality of ion sources, or simultaneously from some of the plurality of ion sources. It is characterized in that the ions can be implanted continuously or pulsed, or the required amount of ions can be implanted sequentially from some of the plurality of ion sources, or the ions can be implanted pulsed from some of the plurality of ion sources alternately. Is an ion implanter.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the ion implantation apparatus of the present invention will be described. FIG. 1 is an explanatory view of Embodiment 10 of the ion implantation apparatus of the present invention. A feature of the ion implantation apparatus 10 of the present invention is that two ion sources (a first ion source 11 and a second ion source 12) are attached to one analysis magnet 13. The mounting positions and angles of the first ion source 11 and the second ion source 12 with respect to the analysis magnet 13 can be shifted as indicated by arrows. If the positions and angles of the first ion source 11 and the second ion source 12 are made variable in this way, even if the strength of the analysis magnet 13 is constant, the first ion source 11 and the second ion source The ion beam from 12 can be adjusted to focus on the wafer.
[0028]
Although not shown, a vacuum valve is provided between the first ion source 11 / second ion source 12 and the analysis magnet 13. When breaking the vacuum of the first ion source 11 or the second ion source 12, the vacuum valve is closed.
[0029]
When separate ion materials are put into the first ion source 11 and the second ion source 12, the first ion source 11 is put into light ions and the second ion source 12 is put into heavy ions. The reason is that the radius of curvature of the ion beam in the analysis magnet 13 is small in the first ion source 11 and large in the second ion source 12. Conversely, if the first ion source 11 is made of heavy ions, the strength of the analysis magnet 13 must be extremely increased, so that power is wasted.
[0030]
Ions generated by the first ion source 11 and the second ion source 12 are extracted by extraction electrodes 14 and 15, respectively, to become a first ion beam 16 and a second ion beam 17. Unnecessary ions (different in mass) among the extracted ions are separated by the analysis magnet 13, and only target ions pass through the variable slit 18. The trajectories of the first ion beam 16 and the second ion beam 17 after passing through the variable slit 18 are almost the same. Actually, the positions and incident angles of the first ion source 11 and the second ion source 12 and the strength of the analysis magnet 13 are adjusted so that the trajectories coincide.
[0031]
The first ion beam 16 and the second ion beam 17 that have passed through the variable slit 18 are accelerated to a predetermined energy by an acceleration tube 19. The accelerated first ion beam 16 and second ion beam 17 are converged by the converging lens 20 (quadrupole electromagnetic lens), collide with the wafer 21 and enter the inside of the wafer 21 (this is called ion implantation).
[0032]
The wafer 21 is mounted on a wafer stage 22 that can move and rotate. Since ion implantation cannot be performed on the entire surface of the wafer at one time, the wafer stage 22 is moved to change the ion implantation position, and ions are implanted on the entire surface of the wafer 21. Further, another wafer 21 is brought to the position for ion implantation by rotating the wafer stage 22.
[0033]
The usage of the ion implantation apparatus 10 of the present invention will be described. First, the case where the same ion source is put in both the first ion source 11 and the second ion source 12 will be described. In this case, ion implantation is usually performed using only one ion source (referred to as the first ion source 11). However, maintenance of the first ion source 11 must be performed about once a week. Immediately before the maintenance, the first ion source 11 is stopped and switched to the second ion source 12. At the same time, the strength of the analysis magnet 13 is also changed. (Otherwise, the direction of the ion beam does not match.) Since the switching can be performed instantaneously, the ion implantation is not interrupted by the switching.
[0034]
Although the maintenance can be performed systematically, sometimes the first ion source 11 suddenly stops due to an unexpected failure (such as a broken filament or poor insulation). At this time, if the mode is switched to the second ion source 12 immediately after the alarm, the ion implantation is not interrupted. Therefore, even if the first ion source 11 fails during the ion implantation, the characteristics do not become unstable.
[0035]
Next, a case where another ion source is put in the first ion source 11 and the second ion source 12 will be described. In this case, the first ion source 11 contains a light ion source (for example, boron), and the second ion source 12 contains a heavy ion source (for example, arsenic). Arsenic has a mass about seven times that of boron. Therefore, if the energy of arsenic and boron ion beams is the same, and if they are bent at the same angle in the analysis magnet 13, the strength of the analysis magnet 13 in the case of arsenic is required to be 2.6 times that in the case of boron. become. However, in the present invention, the incident position and the incident angle of the first ion beam (boron) 16 and the second ion beam (arsenic) 17 can be adjusted. The beam 16 and the second ion beam 17 can be made to converge along the same orbit.
[0036]
Since the adjustment can be performed in this manner, ions can be continuously or pulsed implanted from any one of the first ion source 11 and the second ion source 12, and ions can be continuously or pulsed simultaneously implanted from both. Can also be injected. Also, the required amount of ions can be implanted from the first ion source 11 and subsequently the required amount of ions can be implanted from the second ion source 12. Also, ions can be implanted alternately from the first ion source 11 and the second ion source 12 in a pulsed manner. This eliminates the need for the conventional operation of unloading the wafer 21 set on the wafer stage 22 to newly adjust the beam, and then loading the wafer 21 again to perform implantation. Therefore, the time until the wafer 21 flows in the subsequent process can be reduced. Further, since a heavy ion material is put in the second ion source 12, the strength of the analysis magnet 13 does not need to be increased as compared with the conventional case, so that power can be saved. Although the above description is for the case where the number of ion sources is two, the above description also applies to the case where there are three or more ion sources.
[0037]
【The invention's effect】
In the ion implantation apparatus of the present invention, two (or more) ion sources are attached to one analysis magnet. Since there is only one analysis magnet, the size and weight are almost the same as those of the conventional ion implantation apparatus, and the difficulty of the layout is the same as that of the conventional ion implantation apparatus. Also, the price is not so high.
[0038]
The two ion sources are always ready. Thus, either one of the two ion sources can emit ions continuously or pulsed, or both can emit ions continuously or pulsed simultaneously. Also, ions can be alternately emitted from two ion sources in a pulsed manner.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view of an embodiment of an ion implantation apparatus according to the present invention; FIG. 2 is an explanatory view of a conventional standard ion implantation apparatus (first conventional example); FIG. FIG. 4 is an explanatory view of an example. FIG. 4 is an explanatory view of a third example of a conventional ion implantation apparatus.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ion implantation apparatus 11 1st ion source 12 2nd ion source 13 Analysis magnet 14, 15 Electrode 16 First ion beam 17 Second ion beam 18 Variable slit 19 Accelerator tube 20 Convergent lens 21 Wafer 22 Wafer stage 30 Ion implantation apparatus 31 Ion source 32 Electrode 33 Analysis magnet 34 Ion beam 35 Variable slit 36 Accelerator tube 37 Converging lens 38 Wafer 40 Ion implanter 41, 42 Ion source 43, 44 Insulator 45, 46 Ion source chamber 47, 48 Isolate valve 49 Wafer 50 Processing chambers 51, 52 High voltage power supply 53, 54 High vacuum pump 55, 56 High vacuum valve 57 Isolation wall 58, 59 Analysis magnet 60 Ion implanter 61, 62 Ion source 63, 64 Housing 65 Electrode 66 Analysis magnet 67 Ion beam 68 OK Variable slit 69 Accelerator tube 70 Converging lens 71 Scanning electrode 72 Deflection electrode 73 Wafer
