JP2748869B2 - イオン注入装置 - Google Patents
イオン注入装置Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はイオン注入装置に関し、
特に300keV以上の高エネルギーを用いるイオン注
入装置のエネルギー測定手段に関する。
特に300keV以上の高エネルギーを用いるイオン注
入装置のエネルギー測定手段に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置等の製造工程においては不純
物のイオン注入が多く用いられているが、イオン注入の
エネルギーが増加するにつれイオン注入装置の加速装置
は複雑になる。そのため装置の計器が示す加速エネルギ
ー通りイオンが加速されていないことがある。
物のイオン注入が多く用いられているが、イオン注入の
エネルギーが増加するにつれイオン注入装置の加速装置
は複雑になる。そのため装置の計器が示す加速エネルギ
ー通りイオンが加速されていないことがある。
【0003】例えば、図5に示すように、イオン源1か
ら引出し電極2により引出されたイオンビーム3を質量
分析用磁石4Aで所望のインオンに分離し、線形加速器
5を用いてインオンビーム3の加速を行う場合、RF電
場の印加されたドリフトチューブ(図示せず)を移動す
る間、またはドリフトチューブとドリフトチューブの間
をイオンビームが移動する際エネルギー損失が発生す
る。この時加速されているイオンのエネルギーを正確に
モニターすることは、半導体ウエーハへの注入プロファ
イル、または半導体デバイスの特性を決める上でとても
重要である。尚図5において9はディスクチャンバー、
10は電流計、11はファラデーカップである。
ら引出し電極2により引出されたイオンビーム3を質量
分析用磁石4Aで所望のインオンに分離し、線形加速器
5を用いてインオンビーム3の加速を行う場合、RF電
場の印加されたドリフトチューブ(図示せず)を移動す
る間、またはドリフトチューブとドリフトチューブの間
をイオンビームが移動する際エネルギー損失が発生す
る。この時加速されているイオンのエネルギーを正確に
モニターすることは、半導体ウエーハへの注入プロファ
イル、または半導体デバイスの特性を決める上でとても
重要である。尚図5において9はディスクチャンバー、
10は電流計、11はファラデーカップである。
【0004】従来のイオン注入装置のエネルギーモニタ
ー法としては、2次イオン質量分析(SIMS)による
深さプロファイルや、半導体ウエーハの層抵抗を測定す
る方法が主に用いられている。また層抵抗測定での応用
として、図6(a),(b)に示すように、シリコンウ
エーハ21上に形成した熱酸化膜22を通してイオン注
入された領域と、シリコンウエーハ21に直接イオン注
入された領域の層抵抗を比較することにより、イオン注
入エネルギーを求める方法が例えば特開昭63−128
541号公報に報告されている。
ー法としては、2次イオン質量分析(SIMS)による
深さプロファイルや、半導体ウエーハの層抵抗を測定す
る方法が主に用いられている。また層抵抗測定での応用
として、図6(a),(b)に示すように、シリコンウ
エーハ21上に形成した熱酸化膜22を通してイオン注
入された領域と、シリコンウエーハ21に直接イオン注
入された領域の層抵抗を比較することにより、イオン注
入エネルギーを求める方法が例えば特開昭63−128
541号公報に報告されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のエネルギーモニター方法のうちSIMSでの測
定には特別の技術を要する。また層抵抗測定では、イオ
ン注入エネルギーが高くなるとイオン種の分布が深くな
り測定ができないという欠点がある。これはイオンビー
ムのドーズ量にもよるが、例えば、ドーズ量1012cm
-2でエネルギーが300keV以上になると正確なエネ
ルギーをモニターすることが困難になる。またこれら従
来のモニター方法ではイオン注入後に測定を行うので、
イオン注入最中には正確なエネルギーを求められない。
た従来のエネルギーモニター方法のうちSIMSでの測
定には特別の技術を要する。また層抵抗測定では、イオ
ン注入エネルギーが高くなるとイオン種の分布が深くな
り測定ができないという欠点がある。これはイオンビー
ムのドーズ量にもよるが、例えば、ドーズ量1012cm
-2でエネルギーが300keV以上になると正確なエネ
ルギーをモニターすることが困難になる。またこれら従
来のモニター方法ではイオン注入後に測定を行うので、
イオン注入最中には正確なエネルギーを求められない。
【0006】本発明の目的は、イオン注入のエネルギー
を簡便かつ正確に、しかも、イオン注入の最中でも測定
できるイオン注入装置を提供することにある。
を簡便かつ正確に、しかも、イオン注入の最中でも測定
できるイオン注入装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のイオン注入装置
は、イオン源から引き出されたイオンビームを選別・加
速し、ディスクチャンバー上に支持された試料表面に注
入するイオン注入装置において、前記イオンビームの電
流量を測定する手段と、前記イオンビームを前記ディス
クチャンバーとは異なるターゲットにあて発生する特性
X線を測定してイオンビームのエネルギーを測定する為
の特性X線測定手段とを設けたことを特徴とするもので
ある。
は、イオン源から引き出されたイオンビームを選別・加
速し、ディスクチャンバー上に支持された試料表面に注
入するイオン注入装置において、前記イオンビームの電
流量を測定する手段と、前記イオンビームを前記ディス
クチャンバーとは異なるターゲットにあて発生する特性
X線を測定してイオンビームのエネルギーを測定する為
の特性X線測定手段とを設けたことを特徴とするもので
ある。
【0008】
【作用】本発明のイオン注入装置は図1に示すように、
金属ターゲット(以下単にターゲットという)6とX線
検出器7を備えている。ターゲット6にイオンビーム3
が入射することによりターゲット6を構成する原子の原
子核のまわりにある電子がはじき飛ばされより高い準位
に電子が移動する。この状態を励起状態という。はじき
飛ばされた原子がもとの準位(基底状態)に戻ろうとす
るとき、その準位のエネルギー差に相当するX線を発生
する。このX線の中にはK、L、M系列の特性X線が存
在しこの特性X線をモニターすることによりイオンビー
ムをモニターすることができる。この特性X線はどの系
列の波長を選んでもよい。
金属ターゲット(以下単にターゲットという)6とX線
検出器7を備えている。ターゲット6にイオンビーム3
が入射することによりターゲット6を構成する原子の原
子核のまわりにある電子がはじき飛ばされより高い準位
に電子が移動する。この状態を励起状態という。はじき
飛ばされた原子がもとの準位(基底状態)に戻ろうとす
るとき、その準位のエネルギー差に相当するX線を発生
する。このX線の中にはK、L、M系列の特性X線が存
在しこの特性X線をモニターすることによりイオンビー
ムをモニターすることができる。この特性X線はどの系
列の波長を選んでもよい。
【0009】ターゲット6から放出される特性X線7の
強度Aは次の(1)式のように示される。
強度Aは次の(1)式のように示される。
【0010】A=KI(Vo −Vk)n …(1) ここでKは加速電圧によって決まる定数、Iは入射電流
強度、Vo は加速電圧、Vkは臨界励起電圧であり、モ
リブデンのKαをモニターした場合20kVである。n
は定数でVo <3Vkの時、約2であり、Vo >3Vk
で2より小さい値を取る。イオンビームの電流計測はフ
ァラデーカップ11(又は電流計10)によって行って
いる。この関係式を使い特性X線の強度からイオンの加
速電圧Vo を求めることができる。よって加速電圧Vo
からイオンビームのエネルギーをイオン注入の最中に求
めることが可能になる。
強度、Vo は加速電圧、Vkは臨界励起電圧であり、モ
リブデンのKαをモニターした場合20kVである。n
は定数でVo <3Vkの時、約2であり、Vo >3Vk
で2より小さい値を取る。イオンビームの電流計測はフ
ァラデーカップ11(又は電流計10)によって行って
いる。この関係式を使い特性X線の強度からイオンの加
速電圧Vo を求めることができる。よって加速電圧Vo
からイオンビームのエネルギーをイオン注入の最中に求
めることが可能になる。
【0011】実際にはイオン源1と引出し電極2のみか
らなる加速装置を構成し、イオンビーム3を加速しこの
イオンビームをターゲット6に入射し発生する特性X線
7の強度測定を行いインオンビームエネルギーと特性X
線の強度を求めた。この加速装置は引き出し電極2とイ
オン源1からのみ構成されているためエネルギーロスす
る場所はなく、引き出し電極2に印加される電圧をその
ままイオンビームのエネルギーに適用できる。そして、
種々のイオン電流Iに対するインオンビームエネルギー
(加速電圧Vo )と特性X線強度Aとの関係を求めて検
量線を作成した。その代表的な結果として3種類のイオ
ンビーム電流(0.5I,1.0I,1.5I)の場合
を図3に示す。
らなる加速装置を構成し、イオンビーム3を加速しこの
イオンビームをターゲット6に入射し発生する特性X線
7の強度測定を行いインオンビームエネルギーと特性X
線の強度を求めた。この加速装置は引き出し電極2とイ
オン源1からのみ構成されているためエネルギーロスす
る場所はなく、引き出し電極2に印加される電圧をその
ままイオンビームのエネルギーに適用できる。そして、
種々のイオン電流Iに対するインオンビームエネルギー
(加速電圧Vo )と特性X線強度Aとの関係を求めて検
量線を作成した。その代表的な結果として3種類のイオ
ンビーム電流(0.5I,1.0I,1.5I)の場合
を図3に示す。
【0012】尚、イオンビームがターゲットに入射した
時発生する特性X線には、ターゲットのK殻(K列)を
イオン化することによるものと連続X線によるものとが
あるが、原子番号Zが30以上の元素では連続X線によ
るものの割合が増す為、正確なイオンビームエネルギー
の求め方が複雑になる。この為、K列の代りにL列の特
性X線が必要となるが、L列の特性X線の強度は弱い
為、700keV以上のイオンビームエネルギーをモニ
ターする場合Zが40のMoをターゲットに用い、1M
eV以下の場合にはZが30以下のTi,Cr,Fe,
Cu等のターゲットを用いる。イオンビームエネルギー
が700keV〜1MeVの間では上記元素のどのター
ゲットを用いても問題なくイオンビームエネルギーのモ
ニターは可能である。
時発生する特性X線には、ターゲットのK殻(K列)を
イオン化することによるものと連続X線によるものとが
あるが、原子番号Zが30以上の元素では連続X線によ
るものの割合が増す為、正確なイオンビームエネルギー
の求め方が複雑になる。この為、K列の代りにL列の特
性X線が必要となるが、L列の特性X線の強度は弱い
為、700keV以上のイオンビームエネルギーをモニ
ターする場合Zが40のMoをターゲットに用い、1M
eV以下の場合にはZが30以下のTi,Cr,Fe,
Cu等のターゲットを用いる。イオンビームエネルギー
が700keV〜1MeVの間では上記元素のどのター
ゲットを用いても問題なくイオンビームエネルギーのモ
ニターは可能である。
【0013】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の一実施例のバッチ式イオン注入装置
の構成図である。
る。図1は本発明の一実施例のバッチ式イオン注入装置
の構成図である。
【0014】このイオン注入装置は、イオンビーム3を
発生するイオン源1と引出し電極2とイオンビーム3か
ら目的外のイオンを取り除く分析用の磁石4A,4Bと
イオンビーム3を加速する線形加速器5と、サンプル
(イオン注入されるもの)を装着するディスクチャンバ
ー9と、ディスクチャンバー9に到達するイオンビーム
電流をモニターする電流計10と、特性X線を発生する
Moからなるターゲット6およびターゲット6から発生
する特性X線7を検出するX線検出器8とから主に構成
されている。
発生するイオン源1と引出し電極2とイオンビーム3か
ら目的外のイオンを取り除く分析用の磁石4A,4Bと
イオンビーム3を加速する線形加速器5と、サンプル
(イオン注入されるもの)を装着するディスクチャンバ
ー9と、ディスクチャンバー9に到達するイオンビーム
電流をモニターする電流計10と、特性X線を発生する
Moからなるターゲット6およびターゲット6から発生
する特性X線7を検出するX線検出器8とから主に構成
されている。
【0015】イオン源1から引き出されたイオンビーム
3は質量分析用磁石4Aにより質量分析された後、線形
加速器5により加速エネルギーが上げられる。このイオ
ンビーム3は磁石4Bを通してディスクチャンバー9上
の試料又はターゲット6に照射される。ディスクチャン
バー9はバッチ式でありディスクチャンバー9内には一
度に試料として多くのウエーハを装着することが可能で
ある。このディスクチャンバー9は図2に示すようにウ
エーハを支持する試料ホルダー12が設けられている。
このディスクチャンバー9はイオンビーム3が入射する
方向に対し垂直に移動するように構成されており、ディ
スクチャンバー9がイオンビームの軌道から離れるほど
移動したときイオンビーム3がターゲット6に到達す
る。
3は質量分析用磁石4Aにより質量分析された後、線形
加速器5により加速エネルギーが上げられる。このイオ
ンビーム3は磁石4Bを通してディスクチャンバー9上
の試料又はターゲット6に照射される。ディスクチャン
バー9はバッチ式でありディスクチャンバー9内には一
度に試料として多くのウエーハを装着することが可能で
ある。このディスクチャンバー9は図2に示すようにウ
エーハを支持する試料ホルダー12が設けられている。
このディスクチャンバー9はイオンビーム3が入射する
方向に対し垂直に移動するように構成されており、ディ
スクチャンバー9がイオンビームの軌道から離れるほど
移動したときイオンビーム3がターゲット6に到達す
る。
【0016】本実施例ではX線検出器8から計測される
X線強度と電流計10から計測されるイオンビーム強度
を求め、例えば図3に示した検量線よりイオンビームエ
ネルギー(加速電圧)を求める。このような各電流値に
おける検量線による測定システムを完成させておくとこ
により、ターゲットの種類を変更し測定する特性X線の
波長を変更した場合でも容易に加速電圧を求めることが
できる。
X線強度と電流計10から計測されるイオンビーム強度
を求め、例えば図3に示した検量線よりイオンビームエ
ネルギー(加速電圧)を求める。このような各電流値に
おける検量線による測定システムを完成させておくとこ
により、ターゲットの種類を変更し測定する特性X線の
波長を変更した場合でも容易に加速電圧を求めることが
できる。
【0017】このようにして求めたイオンビームエネル
ギーとSIMSの測定による深さプロファイルより求め
たイオンビームエネルギーの比較を行ったものを表1に
示す。
ギーとSIMSの測定による深さプロファイルより求め
たイオンビームエネルギーの比較を行ったものを表1に
示す。
【0018】
【表1】
【0019】表1よりSIMSの深さプロファイルから
求めたイオンビームエネルギーと本発明の特性X線測定
から求めた注入エネルギーの差は±1%以内で一致する
ことが分る。
求めたイオンビームエネルギーと本発明の特性X線測定
から求めた注入エネルギーの差は±1%以内で一致する
ことが分る。
【0020】次に本発明を枚葉式のイオン注入装置に適
用した場合について図4の構成図を併用して説明する。
この図4における加速装置は図1に示したものと同じも
のであるが磁石4Bよりディスクチャンバー側の構成が
異なっている。
用した場合について図4の構成図を併用して説明する。
この図4における加速装置は図1に示したものと同じも
のであるが磁石4Bよりディスクチャンバー側の構成が
異なっている。
【0021】すなわち、磁石4Bより右側は、イオンビ
ームをスキャンさせる偏向電極13と一枚ずつサンプル
を装着するディスクチャンバー9Aとディスクチャンバ
ー9Aに到達するイオンビーム電流をモニターする電流
計10とターゲット6とX線検出器8とから構成されて
いる。ディスクチャンバー9Aはサンプル一枚ずつにイ
オン注入を行うためサンプルホルダーは一つしかない。
このディスクチャンバー9Aは図1に示したもののよう
に移動させるものではなく、イオンビーム3の偏向によ
りスキャンを行うためターゲット6およびX線検出器8
の配置が異なっている。偏向電極13によりディスクチ
ャンバー9Aから外れたイオンビーム3がターゲット1
に到達し特性X線を発生する。
ームをスキャンさせる偏向電極13と一枚ずつサンプル
を装着するディスクチャンバー9Aとディスクチャンバ
ー9Aに到達するイオンビーム電流をモニターする電流
計10とターゲット6とX線検出器8とから構成されて
いる。ディスクチャンバー9Aはサンプル一枚ずつにイ
オン注入を行うためサンプルホルダーは一つしかない。
このディスクチャンバー9Aは図1に示したもののよう
に移動させるものではなく、イオンビーム3の偏向によ
りスキャンを行うためターゲット6およびX線検出器8
の配置が異なっている。偏向電極13によりディスクチ
ャンバー9Aから外れたイオンビーム3がターゲット1
に到達し特性X線を発生する。
【0022】この様な枚葉式のイオン注入装置を用いて
も図1に示した実施例と同様に、SIMSの深さプロフ
ァイルから求められるイオンビームエネルギーとの差は
±1%以内で一致した。
も図1に示した実施例と同様に、SIMSの深さプロフ
ァイルから求められるイオンビームエネルギーとの差は
±1%以内で一致した。
【0023】尚、上記実施例では線形加速器を用いた場
合について説明したが、他の加速器を用いたイオン注入
装置であっても応用できることはいうまでもない。
合について説明したが、他の加速器を用いたイオン注入
装置であっても応用できることはいうまでもない。
【0024】
【図1】本発明の一実施例の構成図。
【図2】実施例におけるディスクチャンバーの平面図。
【図3】加速電圧とX線強度との関係を示す図。
【図4】他の実施例の部分的構成図。
【図5】従来例の構成図。
【図6】他の従来例を説明する為のサブストレートの上
面図。
面図。
1 イオン源 2 引出し電極 3 イオンビーム 4A,4B 磁石 5 線形加速器 6 ターゲット 7 特性X線 8 X線検出器 9,9A ディスクチャンバー 10 電流計 11 ファラデーカップ 12 試料ホルダー 13 偏向電極
Claims (1)
- 【請求項1】 イオン源から引き出されたイオンビーム
を選別・加速し、ディスクチャンバー上に支持された試
料表面に注入するイオン注入装置において、前記イオン
ビームの電流量を測定する手段と、前記イオンビームを
前記ディスクチャンバーとは異なるターゲットにあて発
生する特性X線を測定してイオンビームのエネルギーを
測定する為の特性X線測定手段とを設けたことを特徴と
するイオン注入装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6287734A JP2748869B2 (ja) | 1994-11-22 | 1994-11-22 | イオン注入装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6287734A JP2748869B2 (ja) | 1994-11-22 | 1994-11-22 | イオン注入装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08148112A JPH08148112A (ja) | 1996-06-07 |
JP2748869B2 true JP2748869B2 (ja) | 1998-05-13 |
Family
ID=17721071
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6287734A Expired - Lifetime JP2748869B2 (ja) | 1994-11-22 | 1994-11-22 | イオン注入装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2748869B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9343263B2 (en) | 2014-03-14 | 2016-05-17 | Sumitomo Heavy Industries Ion Technology Co., Ltd. | Ion implanter, beam energy measuring device, and method of measuring beam energy |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4110625A (en) * | 1976-12-20 | 1978-08-29 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for monitoring the dose of ion implanted into a target by counting emitted X-rays |
JPS55134930A (en) * | 1979-04-09 | 1980-10-21 | Fujitsu Ltd | Ion implantation |
JPH05343026A (ja) * | 1992-06-09 | 1993-12-24 | Nissin High Voltage Co Ltd | イオン注入装置 |
-
1994
- 1994-11-22 JP JP6287734A patent/JP2748869B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9343263B2 (en) | 2014-03-14 | 2016-05-17 | Sumitomo Heavy Industries Ion Technology Co., Ltd. | Ion implanter, beam energy measuring device, and method of measuring beam energy |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08148112A (ja) | 1996-06-07 |
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