JP2019096517A - Ion implantation method and ion implanter - Google Patents

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Abstract

To provide an ion implanter free from abnormal discharge.SOLUTION: A gas supply device 21 supplies aluminum borohydride gas to an ion generation container 22, and the aluminum borohydride gas is ionized inside the ion generation container 22 so as to generate plasma from which positive ions are extracted. With the use of a mass spectrometer 24, one desired type of ions is selected from three types of positive ions, namely Al, H, and B. Then, the selected type of ions are passed through the mass spectrometer 24 so that an implantation target 15 is irradiated with the selected type of ions. Abnormal discharge does not occur in an ion generation chamber 12 where the ion generation container 22 is arranged because no insulators are generated even if the aluminum borohydride gas is ionized. Also, the type of ions implanted into the implantation target 15 can be easily changed because the implantation target 15 can be irradiated with the desired positive ions selected from the three types of positive ions.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、イオン源に関し、特に、イオン注入装置に用いるイオン源のメンテナンス技術に関する。   The present invention relates to an ion source, and more particularly to a maintenance technique of an ion source used in an ion implantation apparatus.

近年、既存のシリコン（Ｓｉ）基板と比較して耐熱性・耐電圧性に優れた炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板の製造方法が確立し、比較的安価に手に入るようになっている。
ＳｉＣ基板を用いたプロセスではアルミニウムイオンをドーパントとして注入するプロセスがあり、アルミニウムイオンビームを生成するイオン源を有するイオン注入装置が使用されている。 In recent years, the manufacturing method of the silicon carbide (SiC) substrate which was excellent in heat resistance and voltage resistance compared with the existing silicon (Si) substrate is established, and it can obtain comparatively cheaply.
In the process using a SiC substrate, there is a process of implanting aluminum ions as a dopant, and an ion implantation apparatus having an ion source for producing an aluminum ion beam is used.

図２は、従来のイオン生成室５０の内部を示す断面図である。
このイオン生成室５０は、真空槽５１を有しており、真空槽５１の内部にはイオン生成容器５２が配置されている。
真空槽５１の側壁には開口５１ｂが設けられており、開口５１ｂは蓋部５１ｃによって密閉されている。イオン生成容器５２は保持機構５４によって蓋部５１ｃに固定されている。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing the inside of a conventional ion generation chamber 50. As shown in FIG.
The ion generation chamber 50 has a vacuum chamber 51, and an ion generation container 52 is disposed inside the vacuum chamber 51.
An opening 51b is provided on the side wall of the vacuum chamber 51, and the opening 51b is sealed by a lid 51c. The ion generation container 52 is fixed to the lid 51 c by the holding mechanism 54.

真空槽５１の外部にはガス供給容器５９が配置されている。基板等の注入対象物に注入する原子を有する原材料は、ガス供給容器５９に配置されている場合とイオン生成容器５２の内部に配置される場合とがあり、ガス供給容器５９の内部に配置された場合は原材料はガス供給容器５９の内部で気化され、生成された原材料ガスがガス供給容器５９からイオン生成容器５２に供給される。   A gas supply container 59 is disposed outside the vacuum chamber 51. A raw material having atoms to be injected into an injection target such as a substrate may be disposed in the gas supply container 59 or may be disposed in the ion generation container 52, and may be disposed in the gas supply container 59. In this case, the raw material is vaporized inside the gas supply container 59, and the generated raw material gas is supplied from the gas supply container 59 to the ion generation container 52.

イオン生成容器５２に原材料が配置された場合はガス供給容器５９に反応性ガスが配置され、ガス供給容器５９から供給された反応性ガスと原材料とがイオン生成溶器５２の内部で反応し、気体が生成される。
いずれの場合もイオン生成容器５２の内部の気体は電離され、プラズマが形成される。 When the raw material is arranged in the ion generation container 52, the reactive gas is arranged in the gas supply container 59, and the reactive gas supplied from the gas supply container 59 and the raw material react inside the ion generation container 52, Gas is generated.
In either case, the gas inside the ion generation container 52 is ionized to form a plasma.

イオン生成容器５２の一側壁は真空槽５１の壁面と対面して配置されており、対面したイオン生成容器５２の一側壁と真空槽５１の壁面との間には引出電極５３が配置されている。引出電極５３は碍子５７によって真空槽５１に固定されている。   One side wall of the ion generation container 52 is disposed facing the wall surface of the vacuum chamber 51, and the extraction electrode 53 is disposed between the one sidewall of the ion generation container 52 facing the wall surface and the wall surface of the vacuum chamber 51 . The extraction electrode 53 is fixed to the vacuum chamber 51 by a forceps 57.

イオン生成容器５２は、蓋部５１ｃと保持機構５４とを介して引出電源５６に接続されており、引出電極５３は、加減速電源５８に接続されている。
真空槽５１は接地電位に接続されており、イオン生成容器５２は引出電源５６によって正電圧が印加され、引出電極５３には加減速電源５８によって負電圧が印加されるようになっている。 The ion generation container 52 is connected to the extraction power supply 56 via the lid 51 c and the holding mechanism 54, and the extraction electrode 53 is connected to the acceleration / deceleration power supply 58.
The vacuum chamber 51 is connected to the ground potential, and a positive voltage is applied to the ion generation container 52 by the extraction power supply 56, and a negative voltage is applied to the extraction electrode 53 by the acceleration / deceleration power supply 58.

ここでは、イオン生成容器５２の内部には、アルミナイトライドが原材料として配置されており、ガス供給容器５９からイオン生成容器５２にＰＦ3ガスが反応性ガスとして供給されるようになっており、イオン生成容器５２の内部で原材料と反応性ガスとが反応し、アルミニウムを含む化合物ガスが生成され、電子線照射等によって、プラズマが生成される。 Here, aluminum nitride is disposed as a raw material inside the ion generation container 52, and the PF 3 gas is supplied as a reactive gas from the gas supply container 59 to the ion generation container 52, The raw material and the reactive gas react inside the ion generation container 52 to generate a compound gas containing aluminum, and plasma is generated by electron beam irradiation or the like.

互いに対面したイオン生成容器５２の一側壁と真空槽５１の壁面と、また、その間に配置された引出電極５３とには、それぞれ引出孔５２ａ、５１ａ、５３ａが設けられており、イオン生成容器５２の内部で生成されたイオンは、引出電極５３とイオン生成容器５２とが形成する電界によって、イオン生成容器５２の外部に引き出され、真空槽５１の引出孔５１ａから真空槽５１の外部に射出される。   Extraction holes 52a, 51a, 53a are provided respectively on one side wall of the ion generation container 52 facing each other, the wall surface of the vacuum chamber 51, and the extraction electrode 53 disposed therebetween, and the ion generation container 52 The ions generated inside are extracted to the outside of the ion generation container 52 by the electric field formed by the extraction electrode 53 and the ion generation container 52, and are ejected from the extraction hole 51a of the vacuum tank 51 to the outside of the vacuum chamber 51. Ru.

このようなイオン生成室５０において、アルミニウムイオンを生成する場合には、ガス供給容器５９にフッ素系ガス（例えばＰＦ3）を反応性ガスとして配置すると共に、イオン生成容器５２の内部にアルミナイトライド又はアルミナを原材料として配置し、イオン生成容器５２の内部に反応性ガスを導入し、反応させてＡｌイオンを生成し、引出孔５２ａ、５３ａ、５１ａを通過させて真空槽５１の外部に放出する。 When aluminum ions are to be generated in such an ion generation chamber 50, a fluorine-based gas (for example, PF 3 ) is disposed as a reactive gas in the gas supply container 59, and aluminum nitride is formed in the ion generation container 52. Alternatively, alumina is used as a raw material, and a reactive gas is introduced into the inside of the ion generation container 52 to react to generate Al ions and pass through the extraction holes 52a, 53a, 51a to be released to the outside of the vacuum chamber 51. .

しかし、このようなアルミナイトライド等とＰＦ3を反応させる方法では副生成物として絶縁性のフッ化アルミニウム（ＡｌＦx）が発生し、この発生したフッ化アルミニウムが、真空槽５１内の内壁面に付着して絶縁膜６０、６１を形成すると、真空槽５１内において異常放電が発生するという問題がある。 However, insulating aluminum fluoride (AlF x ) is generated as a by-product in such a method of reacting aluminum nitride etc. with PF 3, and the generated aluminum fluoride is an inner wall surface in the vacuum chamber 51. If the insulating films 60 and 61 are attached to the above, there is a problem that abnormal discharge occurs in the vacuum chamber 51.

このような異常放電が発生すると、イオンビーム電流が変動して注入対象物の歩留まりが低下することに加え、電磁ノイズによってイオン注入装置の電源や真空ポンプの故障を引き起こすこともある。   When such an abnormal discharge occurs, in addition to fluctuations in ion beam current and a decrease in the yield of the object to be implanted, electromagnetic noise may cause a failure in the power supply of the ion implantation apparatus and the vacuum pump.

このため、従来は、異常放電が頻発した場合にはイオン生成室５０の真空槽５１を大気に開放して絶縁膜６０、６１を除去するようにしているが、従来技術では、このようなメンテナンスを頻繁に行わなければならず、生産効率を悪化させるという課題があった。   For this reason, conventionally, when abnormal discharge occurs frequently, the vacuum chamber 51 of the ion generation chamber 50 is opened to the atmosphere to remove the insulating films 60 and 61. However, in the prior art, such maintenance There has been a problem that the production efficiency has to be deteriorated.

そこで、絶縁膜を発生させない原材料が求められており、Ａｌイオンの発生源としてＡｌ(ＣＨ3)3があるが、この化合物については気化させて電離させると電荷質量比の値がＡｌイオンと同じ”２７”の炭化水素イオン(Ｃ2Ｈ3 +)が発生し、分離させることが困難である。 Therefore, there is a demand for raw materials that do not generate an insulating film, and there is Al (CH 3 ) 3 as a source of Al ions, but when this compound is vaporized and ionized, the value of charge mass ratio is the same as Al ions. The “27” hydrocarbon ion (C 2 H 3 + ) is generated and difficult to separate.

他方、注入するイオンとして、半導体単結晶ウェハーに数ミクロンの深さで高濃度に注入する水素が注目されており、注入後、熱処理するとシリコン結晶の結合が切断され、単結晶ウェハーの全表面をミクロン寸法の厚みで剥がすことができる(スマートカット技術)。また、水素注入は、ＬｉＮｂＯ3基板等の薄膜加工や次世代太陽電池用の単結晶シリコン薄膜などの作製にも用いられるようになっている。 On the other hand, hydrogen implanted at a depth of several microns into a semiconductor single crystal wafer is attracting attention as the ions to be implanted, and after the implantation, heat treatment is performed to break the bonds of silicon crystals and to cut the entire surface of the single crystal wafer. It can be peeled off with a thickness of micron dimensions (Smart cut technology). Hydrogen implantation is also used for thin film processing of LiNbO 3 substrates and the like, and preparation of single crystal silicon thin films for next generation solar cells and the like.

従って、水素をドーパントとしたイオン注入も注目されている。
また、ホウ素はＳｉパワー半導体の不純物としてＳｉ基板表面に導入されており、これらのことから異なるイオンを注入する多種類の注入対象物に簡単に対応できるイオン注入装置が求められている。 Therefore, ion implantation using hydrogen as a dopant is also attracting attention.
In addition, boron is introduced into the surface of a Si substrate as an impurity of a Si power semiconductor, and from these facts, an ion implantation apparatus that can easily cope with various types of implantation objects for implanting different ions is required.

特開平５−１８２６２３号公報JP-A-5-182623

本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、イオン源での異常放電を発生させないイオン注入装置を提供することにある。
また、本発明は、原材料を交換せずに、アルミニウムイオンとホウ素イオンと水素イオンとのうちからイオンの種類を選択して注入することができるイオン注入装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide an ion implantation apparatus which does not generate abnormal discharge in an ion source.
Another object of the present invention is to provide an ion implantation apparatus capable of selecting and implanting types of ions among aluminum ions, boron ions and hydrogen ions without replacing the raw materials.

上記課題を解決するためになされた本発明は、水素化ホウ素アルミニウムを気化させて水素化ホウ素アルミニウムガスを生成し、前記水素化ホウ素アルミニウムガスを分解させてプラズマを形成し、前記プラズマから陽イオンを引き出し、水素イオン、ホウ素イオン、又はアルミニウムイオンの三種類のイオンのうちからいずれか一種の所望の陽イオンを電荷質量比に基づいて選別し、選別した陽イオンを注入対象物に照射して前記注入対象物に注入させるイオン注入方法である。
また本発明は、前記水素化ホウ素アルミニウムの液体を容器内に配置し、前記容器内を真空排気して前記水素化ホウ素アルミニウムガスを生成するイオン注入方法である。
また本発明は、水素化ホウ素アルミニウムが原料液として配置され、前記原料液を気化して原料ガスを生成するガス供給装置と、前記ガス供給装置によって気化された前記原料ガスが供給され、前記原料ガスを電離させてプラズマを形成するイオン生成容器と、前記プラズマから陽イオンを引き出す引出電極と、前記引出電極によって引き出された陽イオンから、水素イオン、ホウ素イオンまたはアルミニウムイオンの三種類のイオンのうちの所望の一種の陽イオンを通過させる質量分析装置と、前記質量分析装置を通過した陽イオンが照射される注入対象物が配置される基板配置装置と、を有するイオン注入装置である。 The present invention made to solve the above problems vaporizes aluminum borohydride to generate an aluminum borohydride gas, decomposes the aluminum borohydride gas to form a plasma, and generates a cation from the plasma And select one of the desired cations out of three types of ions, hydrogen ions, boron ions, or aluminum ions, based on the charge-to-mass ratio, and apply the selected cations to the injection target. This is an ion implantation method for implanting the implantation target.
Further, the present invention is the ion implantation method in which the liquid of aluminum borohydride is disposed in a container, and the inside of the container is evacuated to generate the aluminum borohydride gas.
Further, according to the present invention, a gas supply device is provided in which aluminum borohydride is disposed as a raw material liquid, and the raw material liquid is vaporized to generate a raw material gas, and the raw material gas vaporized by the gas supply device is supplied. Three types of ions, hydrogen ions, boron ions or aluminum ions, from an ion generation container for ionizing gas to form a plasma, an extraction electrode for extracting positive ions from the plasma, and cations extracted by the extraction electrode It is an ion implanter including a mass spectrometer which passes a desired type of cation among them, and a substrate placement device on which an injection target to which a cation which has passed the mass spectrometer is irradiated is placed.

本発明は、イオン生成室内には絶縁膜が堆積されないので、絶縁膜の付着を原因とするイオン源での異常放電の発生が無い。
本発明は、アルミニウムイオンとホウ素イオンと水素イオンとを含有するプラズマが生成されるので、質量分析装置の磁界強度を変更するだけで、アルミニウムイオンとホウ素イオンと水素イオンとのうちのいずれかのイオンを通過させて注入対象物に注入することができる。 According to the present invention, since the insulating film is not deposited in the ion generation chamber, there is no occurrence of abnormal discharge in the ion source caused by the adhesion of the insulating film.
According to the present invention, since a plasma containing aluminum ions, boron ions and hydrogen ions is generated, any one of aluminum ions, boron ions and hydrogen ions can be obtained simply by changing the magnetic field strength of the mass spectrometer. The ions can be passed and injected into the implant.

また、炭化水素イオンが発生せず、炭化水素が注入対象物に注入されることがない。
水素化ホウ素アルミニウムは室温でも真空雰囲気中に置くだけで蒸気を得ることができるので、気化装置を必要としない。 In addition, hydrocarbon ions are not generated, and hydrocarbons are not injected into the injection target.
Aluminum borohydride does not require a vaporizer because it can obtain vapor even by placing it in a vacuum atmosphere even at room temperature.

本発明のイオン源を用いたイオン注入装置の全体を示す概略構成図The schematic block diagram which shows the whole of the ion implantation apparatus using the ion source of this invention 従来のイオン源の一例の内部構成を示す部分断面図Partial cross-sectional view showing an internal configuration of an example of a conventional ion source

図１の符号２は、本発明の一例のイオン注入装置である。
このイオン注入装置２は、イオン生成室１２と、主真空室１１と、注入室１３と、を有している。イオン生成室１２と注入室１３とは主真空室１１によって接続されている。 Reference numeral 2 in FIG. 1 is an example of the ion implantation apparatus of the present invention.
The ion implantation apparatus 2 includes an ion generation chamber 12, a main vacuum chamber 11, and an implantation chamber 13. The ion generation chamber 12 and the injection chamber 13 are connected by a main vacuum chamber 11.

少なくとも注入室１３には真空排気装置１９が接続されており、イオン生成室１２の内部と主真空室１１の内部と注入室１３の内部とは真空雰囲気にされている。
注入室１３の内部には、基板配置装置３６が配置されている。図１では、基板配置装置３６には、イオンを注入する基板である注入対象物１５が配置されている。 A vacuum evacuation device 19 is connected to at least the injection chamber 13, and the inside of the ion generation chamber 12, the inside of the main vacuum chamber 11, and the inside of the injection chamber 13 are in a vacuum atmosphere.
A substrate placement device 36 is disposed inside the injection chamber 13. In FIG. 1, in the substrate placement device 36, an implantation object 15 which is a substrate for implanting ions is disposed.

イオン生成室１２の内部にはイオン生成容器２２が配置されており、イオン生成室１２の外部にはガス供給装置２１が配置されている。
ガス供給装置２１は容器状であり、イオン生成容器２２に接続されており、イオン生成容器２２は主真空室１１に接続されている。 An ion generation container 22 is disposed inside the ion generation chamber 12, and a gas supply device 21 is disposed outside the ion generation chamber 12.
The gas supply device 21 is in the form of a container and is connected to the ion generation container 22, and the ion generation container 22 is connected to the main vacuum chamber 11.

ガス供給装置２１には液体の水素化ホウ素アルミニウム(Ａｌ(ＢＨ4)3)である原料液が配置されている。この原料液の化合物はアルミニウムボロヒドリド（aluminium borohydride）とも呼ばれている。 A raw material liquid which is a liquid aluminum borohydride (Al (BH 4 ) 3 ) is disposed in the gas supply device 21. The compound of this raw material solution is also called aluminum borohydride (aluminum borohydride).

水素化ホウ素アルミニウムの沸点は４５℃であり、イオン生成室１２や主真空室１１が真空排気されてイオン生成容器２２の内部とガス供給装置２１の内部も真空排気され、原料液が真空雰囲気中に置かれると、原料液は気化されて原料ガスが生成される。原料液が室温であっても原料液が真空雰囲気に置かれるだけで気化は発生し、ガス供給装置２１の内部は原料ガスで充満される。   The boiling point of aluminum borohydride is 45 ° C., and the ion generation chamber 12 and the main vacuum chamber 11 are evacuated, and the inside of the ion generation container 22 and the inside of the gas supply device 21 are also evacuated. The raw material liquid is vaporized to produce a raw material gas. Even when the raw material liquid is at room temperature, vaporization is generated only by placing the raw material liquid in a vacuum atmosphere, and the inside of the gas supply device 21 is filled with the raw material gas.

ガス供給装置２１の内部の原料ガスは、ガス供給装置２１からイオン生成容器２２に移動し、イオン生成容器２２の内部で電子線が照射されて分解し、Ａｌ+とＨ+とＢ+とが含有されたプラズマが形成される。 The raw material gas inside the gas supply device 21 moves from the gas supply device 21 to the ion generation container 22 and is irradiated with an electron beam inside the ion generation container 22 to be decomposed, Al + , H + and B + A contained plasma is formed.

Ａｌ(ＢＨ4)3は炭素原子が含有されておらず、分解されても炭素を含むイオンは生成されず、固体の絶縁物は発生しないので、絶縁物の膜は堆積されず、ガス管等の閉塞や異常放電は発生しない。 Al (BH 4 ) 3 does not contain carbon atoms, and does not generate carbon-containing ions even when it is decomposed, and does not generate solid insulators, so insulator films are not deposited, and gas tubes etc. Blockage or abnormal discharge does not occur.

イオン生成容器２２は主真空室１１の走行部１４に接続されており、走行部１４の内部には、スリット２０とイオン引出電極２３とが配置されている。   The ion generation container 22 is connected to the traveling portion 14 of the main vacuum chamber 11, and the slit 20 and the ion extraction electrode 23 are disposed inside the traveling portion 14.

主真空室１１と、注入室１３と、イオン生成室１２とは接地電位に接続され、イオン生成容器２２には正電圧が印加され、イオン引出電極２３には負電圧が印加されている。符号３１はイオン生成容器２２とイオン引出電極２３とに電圧を印加する電源である。   The main vacuum chamber 11, the injection chamber 13, and the ion generation chamber 12 are connected to ground potential, a positive voltage is applied to the ion generation container 22, and a negative voltage is applied to the ion extraction electrode 23. Reference numeral 31 denotes a power source for applying a voltage to the ion generation container 22 and the ion extraction electrode 23.

イオン引出電極２３とイオン生成容器２２とによって形成された電界により、イオン生成容器２２の内部に形成されたプラズマから陽イオンがスリット２０を通過して走行部１４の内部に引き出され、引き出された陽イオンは走行部１４の内部を進行する。   By the electric field formed by the ion extraction electrode 23 and the ion generation container 22, positive ions are extracted from the plasma formed inside the ion generation container 22 through the slit 20 into the inside of the traveling part 14 and extracted. The positive ions travel inside the traveling unit 14.

引き出された陽イオンの進行方向前方の主真空室１１には質量分析装置２４が設けられている。
質量分析装置２４は電磁石２５ａ、２５ｂを有している。 A mass spectrometer 24 is provided in the main vacuum chamber 11 in the forward traveling direction of the extracted cation.
The mass spectrometer 24 has electromagnets 25a and 25b.

主真空室１１の外部には、制御装置１８と分析用電源３２とが配置されており、電磁石２５ａ、２５ｂには分析用電源３２から電流が供給され、質量分析装置２４の内部に磁界が形成される。   The control device 18 and the analysis power supply 32 are disposed outside the main vacuum chamber 11, and the electromagnets 25a and 25b are supplied with current from the analysis power supply 32, and a magnetic field is formed inside the mass spectrometer 24. Be done.

分析用電源３２は制御装置１８に接続されており、分析用電源３２が電磁石２５ａ、２５ｂに供給する電流は制御装置１８によって制御されている。従って、質量分析装置２４の内部に形成される磁界の強度は制御装置１８によって制御されている。   The analysis power source 32 is connected to the controller 18, and the current supplied to the electromagnets 25a and 25b by the analysis power source 32 is controlled by the controller 18. Therefore, the intensity of the magnetic field formed inside the mass spectrometer 24 is controlled by the controller 18.

イオン引出電極２３によって引き出されたイオンが質量分析装置２４の内部に入射すると、入射したイオンは電磁石２５ａ、２５ｂが形成する磁界によってローレンツ力を受け、イオンの電荷質量比の値と、形成された磁界の強度とに応じてイオンの飛行方向が湾曲される。   When the ions extracted by the ion extraction electrode 23 enter the inside of the mass spectrometer 24, the incident ions are subjected to Lorentz force by the magnetic field formed by the electromagnets 25a and 25b, and the charge mass ratio of the ions is formed. The flight direction of the ions is curved depending on the strength of the magnetic field.

主真空室１１のうち、質量分析装置２４が設けられた部分の槽壁は所定方向に湾曲されており、飛行方向が槽壁の湾曲に対応して湾曲されたイオンが質量分析装置２４を通過する。イオンのうち、他の湾曲率のイオンは、主真空室１１の湾曲した槽壁に設けられた部材に衝突し、質量分析装置２４を通過できない。   In the main vacuum chamber 11, the tank wall of the portion provided with the mass spectrometer 24 is curved in a predetermined direction, and ions whose flight direction is curved corresponding to the curvature of the tank wall passes through the mass spectrometer 24. Do. Among the ions, ions of other curvatures collide with a member provided on the curved tank wall of the main vacuum chamber 11 and can not pass through the mass spectrometer 24.

イオンの飛行方向の湾曲は、質量分析装置２４の内部に形成された磁界の強度とイオンの電荷質量比の値によって決まる大きさであり、制御装置１８が電磁石２５ａ、２５ｂへの通電量を制御することで磁界強度が変化され、所望の電荷質量比を有するイオンを通過させることができる。この場合は他の電荷質量比を有するイオンは質量分析装置２４を通過できない。   The curvature of the flight direction of the ions has a magnitude determined by the strength of the magnetic field formed inside the mass spectrometer 24 and the value of the charge-to-mass ratio of the ions, and the controller 18 controls the amount of current supplied to the electromagnets 25a and 25b. By doing this, the magnetic field strength is changed, and ions having a desired charge mass ratio can be passed. In this case, ions having other charge mass ratios can not pass through the mass spectrometer 24.

質量分析装置２４を通過したイオンは、所定の電荷質量比を有するイオンであり、その進行方向前方の主真空室１１には、加速部２８が配置されている。
加速部２８は、第一スリット２６と、第一スリット２６よりもイオンの進行方向前方に配置された第二スリット２７とを有しており、第一スリット２６と第二スリット２７との間には、複数の加速電極２９が配置されている。 The ions that have passed through the mass spectrometer 24 are ions having a predetermined charge mass ratio, and an acceleration unit 28 is disposed in the main vacuum chamber 11 in the forward direction of the traveling direction.
The acceleration unit 28 has a first slit 26 and a second slit 27 disposed forward of the first slit 26 in the direction of travel of ions, and between the first slit 26 and the second slit 27. A plurality of acceleration electrodes 29 are disposed.

各加速電極２９には所定の電圧が印加されており、加速部２８に入射して第一スリット２６を通過したイオンは複数の加速電極２９の間を通過する際に加速電極２９によって加速され、第二スリット２７を通過する。符号３７は加速電極２９に電圧を印加する電源を示している。   A predetermined voltage is applied to each acceleration electrode 29, and ions entering the acceleration section 28 and passing through the first slit 26 are accelerated by the acceleration electrode 29 when passing between the plurality of acceleration electrodes 29, It passes through the second slit 27. Reference numeral 37 denotes a power source for applying a voltage to the accelerating electrode 29.

第二スリット２７を通過したイオンの進行方向前方には、静電スキャン部３３が配置されている。
静電スキャン部３３の内部には複数の制御電極３４が配置されており、各制御電極３４には電圧が印加され、静電スキャン部３３の内部に電界が形成されている。符号３８は制御電極３４に電圧を印加する電源を示している。 An electrostatic scan unit 33 is disposed in the forward traveling direction of the ions having passed through the second slit 27.
A plurality of control electrodes 34 are disposed inside the electrostatic scan unit 33, a voltage is applied to each control electrode 34, and an electric field is formed inside the electrostatic scan unit 33. Reference numeral 38 denotes a power source for applying a voltage to the control electrode 34.

第二スリット２７を通過したイオンは静電スキャン部３３の内部に形成された電界の中に入射すると、電界によって飛行方向が湾曲されて静電スキャン部３３を通過する。
静電スキャン部３３を通過したイオンの進行方向前方には、注入室１３が配置されており、静電スキャン部３３を通過したイオンは注入室１３の内部に入射する。 When the ions having passed through the second slit 27 enter the electric field formed inside the electrostatic scan unit 33, the flight direction is bent by the electric field and passes through the electrostatic scan unit 33.
The implantation chamber 13 is disposed in the forward traveling direction of the ions that has passed through the electrostatic scan unit 33, and the ions that have passed through the electrostatic scan unit 33 are incident on the inside of the implantation chamber 13.

注入室１３に入射したイオンの進行方向前方には、基板配置装置３６が設けられており、注入室１３に入射したイオンは、基板配置装置３６に配置された注入対象物１５に照射され、注入対象物１５の表面に注入される。   A substrate placement device 36 is provided forward in the direction of travel of the ions incident on the implantation chamber 13, and the ions incident on the implantation chamber 13 are irradiated on the implantation target 15 disposed on the substrate placement device 36 and implanted. It is injected on the surface of the object 15.

制御電極３４に電圧を印加する電源３８は制御装置１８に接続され、制御電極３４に出力する電圧の大きさが制御装置１８によって制御されており、イオンの飛行方向の湾曲の大きさが制御装置１８によって変化され、基板配置装置３６上の所望の位置にイオンが照射されるようになっており、制御装置１８によってイオンビームの照射位置が移動され、注入対象物１５の片面全部に所定量のイオンが照射され、注入される。   The power source 38 for applying a voltage to the control electrode 34 is connected to the control device 18, and the magnitude of the voltage output to the control electrode 34 is controlled by the control device 18, and the magnitude of the curvature in the flight direction of the ions is a control device 18 to change the irradiation position of the ion beam by the control unit 18 so that the ion irradiation position is irradiated to a desired position on the substrate placement device 36, and a predetermined amount of ions is applied to all sides of the injection target 15. Ions are irradiated and implanted.

注入対象物１５の表面へ所定量のイオンが注入されるとその注入対象物１５に対するイオン注入作業は終了し、注入室１３から外部に搬出される。   When a predetermined amount of ions is injected into the surface of the injection target 15, the ion injection operation for the injection target 15 is completed, and the ion implantation work is carried out of the injection chamber 13 to the outside.

ここで、電磁石２５ａ、２５ｂが形成する磁界により、Ａｌイオンが質量分析装置２４を通過するようにされている場合は、注入対象物１５にＡｌイオンが照射され、Ａｌが注入対象物１５の表面に所定量が注入される。Ａｌが注入された注入対象物１５が注入室１３から搬出された後、Ｂを注入する注入対象物が注入室１３に搬入され、基板配置装置３６に配置された場合には、分析用電源３２が電磁石２５ａ、２５ｂに供給する電流量が変化され、質量分析装置２４をＢイオンが通過し、注入対象物に照射される。また、Ｈを注入する注入対象物が基板配置装置３６に配置された場合は、Ｈイオンが質量分析装置２４を通過するように、分析用電源３２が電磁石２５ａ、２５ｂに供給する電流量が変化され、注入対象物にＨイオンが照射される。   Here, when Al ions are caused to pass through the mass spectrometer 24 by the magnetic field formed by the electromagnets 25a and 25b, the injection object 15 is irradiated with Al ions, and Al is injected onto the surface of the injection object 15 Is injected into the After the injection object 15 into which Al is injected is carried out of the injection chamber 13, the injection object to which B is injected is carried into the injection chamber 13 and placed in the substrate placement device 36. The amount of current supplied to the electromagnets 25a and 25b is changed, and B ions pass through the mass spectrometer 24 and are irradiated to the object to be implanted. When the object to be implanted into which H is to be implanted is disposed in the substrate placement apparatus 36, the amount of current supplied to the electromagnets 25a and 25b by the analysis power supply 32 changes so that the H ions pass through the mass spectrometer 24. And the implantation target is irradiated with H ions.

このように、本発明のイオン注入装置２の質量分析装置２４は、イオン引出電極２３によってイオン生成容器２２から引き出された陽イオンから、水素イオン、ホウ素イオンまたはアルミニウムイオンの三種類のイオンのうち、所望の一種のイオンを通過させることができるようになっている。   As described above, the mass spectrometer 24 of the ion implantation apparatus 2 according to the present invention uses the ion extracted by the ion extraction electrode 23 from the cation extracted from the ion generation container 22 to three ions of hydrogen ion, boron ion, and aluminum ion. , And a desired kind of ion can be passed.

２……イオン注入装置
１２……イオン生成室
１５……注入対象物
２１……ガス供給装置
２２……イオン生成容器
２４……質量分析装置
2. Ion implantation apparatus 12 Ion generation chamber 15 Injection target 21 Gas supply apparatus 22 Ion generation container 24 Mass spectrometer

Claims (3)

水素化ホウ素アルミニウムを気化させて水素化ホウ素アルミニウムガスを生成し、
前記水素化ホウ素アルミニウムガスを分解させてプラズマを形成し、前記プラズマから陽イオンを引き出し、水素イオン、ホウ素イオン、又はアルミニウムイオンの三種類のイオンのうちからいずれか一種の所望の陽イオンを電荷質量比に基づいて選別し、選別した陽イオンを注入対象物に照射して前記注入対象物に注入させるイオン注入方法。 The aluminum borohydride is vaporized to produce an aluminum borohydride gas,
The aluminum borohydride gas is decomposed to form a plasma, cations are extracted from the plasma, and any one desired cation is charged from among three types of ions, hydrogen ions, boron ions, or aluminum ions. An ion implantation method in which selected cations are sorted based on a mass ratio, and the sorted objects are irradiated to a target to be implanted, and then implanted into the target. 前記水素化ホウ素アルミニウムの液体を容器内に配置し、前記容器内を真空排気して前記水素化ホウ素アルミニウムガスを生成する請求項１記載のイオン注入方法。   The ion implantation method according to claim 1, wherein the liquid of aluminum borohydride is disposed in a container, and the inside of the container is evacuated to generate the aluminum borohydride gas. 水素化ホウ素アルミニウムが原料液として配置され、前記原料液を気化して原料ガスを生成するガス供給装置と、
前記ガス供給装置によって気化された前記原料ガスが供給され、前記原料ガスを電離させてプラズマを形成するイオン生成容器と、
前記プラズマから陽イオンを引き出す引出電極と、
前記引出電極によって引き出された陽イオンから、水素イオン、ホウ素イオンまたはアルミニウムイオンの三種類のイオンのうちの所望の一種の陽イオンを通過させる質量分析装置と、
前記質量分析装置を通過した陽イオンが照射される注入対象物が配置される基板配置装置と、
を有するイオン注入装置。
A gas supply device in which aluminum borohydride is disposed as a raw material liquid, and the raw material liquid is vaporized to generate a raw material gas;
An ion generation container which is supplied with the raw material gas vaporized by the gas supply device and ionizes the raw material gas to form plasma;
An extraction electrode for extracting positive ions from the plasma;
A mass spectrometer which passes a desired type of cation out of three types of ions, hydrogen ion, boron ion or aluminum ion, from the cation extracted by the extraction electrode;
A substrate placement device on which an injection target to be irradiated with positive ions having passed through the mass spectrometer is placed;
An ion implanter having:
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