JP3084307B2 - Ion implanter - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明はイオン注入装置に関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion implantation apparatus.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のイオン注入装置は、図3に示され
るようにイオン源Aと、イオン分析マグネットBと、加
速管Cと、QレンズDと、イオンビームをY方向(垂直
方向)に偏向させるイオンビーム偏向Y電極Eと、イオ
ンビームをX方向(水平方向)に偏向させるイオンビー
ム偏向X電極Fと、ウエーハのあるイオン注入室Gとで
構成されている。2. Description of the Related Art As shown in FIG. 3, a conventional ion implantation apparatus converts an ion source A, an ion analysis magnet B, an acceleration tube C, a Q lens D, and an ion beam in a Y direction (vertical direction). It comprises an ion beam deflection Y electrode E for deflection, an ion beam deflection X electrode F for deflecting the ion beam in the X direction (horizontal direction), and an ion implantation chamber G having a wafer.
【0003】このようなイオン注入装置においては、イ
オン源Aで発生したイオンは引出電極によって加速され
た後、イオン分析マグネットBによってイオン注入に必
要なイオンのみが選択される。そして、その後、この選
択されたイオンは加速管Cで加速されてから、Qレンズ
Dによりイオン注入室G内のウエーハに最適ビーム形状
のイオンビームを注入できるように収束される。Qレン
ズDで収束されたイオンビームはイオンビーム偏向Y電
極Eとイオンビーム偏向X電極Fとによってそれぞれ偏
向されイオン注入室G内のウエーハ上に走査される。そ
の場合、ウエーハに注入されるイオンビームのエネルギ
とイオン数とは、デバイスの目的によって決められる。
一枚のウエーハに注入されるイオンビームのイオン数の
制御はイオンビーム偏向Y電極Eに直流高電圧のゲート
電圧を高速度で印加したり、あるいは印加しなかったり
してなされる。即ち、一枚のウエーハに注入されるイオ
ンビームのイオン数が所定の数に達すると、ゲート電圧
が印加され、ウエーハにイオンビームの注入が停止され
る。しかし、ゲート電圧の印加が解除されると、ウエー
ハにイオンビームの注入が行われる。In such an ion implantation apparatus, only ions necessary for ion implantation are selected by an ion analysis magnet B after ions generated in an ion source A are accelerated by an extraction electrode. Then, after the selected ions are accelerated by the acceleration tube C, the ions are converged by the Q lens D so that the ion beam having the optimum beam shape can be implanted into the wafer in the ion implantation chamber G. The ion beam converged by the Q lens D is deflected by the ion beam deflection Y electrode E and the ion beam deflection X electrode F, respectively, and is scanned on the wafer in the ion implantation chamber G. In that case, the energy and the number of ions of the ion beam implanted into the wafer are determined according to the purpose of the device.
The number of ions of the ion beam injected into one wafer is controlled by applying or not applying a DC high voltage gate voltage to the ion beam deflection Y electrode E at a high speed. That is, when the number of ions of the ion beam to be implanted into one wafer reaches a predetermined number, a gate voltage is applied, and the implantation of the ion beam into the wafer is stopped. However, when the application of the gate voltage is released, the ion beam is injected into the wafer.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】従来のイオン注入装置
は、上記のように一枚のウエーハに注入されるイオンビ
ームのイオン数が所定の数に達すると、イオンビーム偏
向Y電極Eに直流高電圧のゲート電圧を印加して、ウエ
ーハへのイオンビームの注入を停止している。ウエーハ
へのイオンビームの注入が停止される理由は、イオンビ
ーム偏向Y電極Eにゲート電圧を印加することにより、
イオンビームがはねあげられ、ウエーハに達しないで、
真空容器の内壁に当たるためである。イオンビームが真
空容器の内壁に当たると、真空容器の内壁がスパッタさ
れ、真空容器の内壁材料の粒子が真空容器内を飛散す
る。そのため、飛散する真空容器の内壁材料の粒子の一
部がウエーハに付着する。その結果、ウエーハより形成
されるデバイスに金属不純物等の異物が混入して、デバ
イスの性能が劣化する問題が起きた。また、加速管Cに
イオンが入る領域は、装置全体の中でも真空度が相対的
に悪いため、イオン分析マグネットBと加速管Cとの間
で注入に必要なイオンは残留ガスと衝突して解離する。
例えば、BF2(質量49)イオンを選択した場合、イ
オン源Aで30KeV、加速管Cで20KeV、合計50KeVとなっ
て、ウエーハに注入される。だが、注入に必要なイオン
はB(ポロン質量11)で、このエネルギーは質量比か
ら50KeV×11/49=11.2KeVとなる。しかし、BF2が加速
管Cに入る前に残留ガスと衝突してBイオンとF2に解
離すると、加速管C前のBイオンのエネルギーは30KeV
×11/49=6.7KeVとなる。そして、その後、Bイオンは加
速管Cで20KeVのエネルギーを与えられ、26.7KeVのエネ
ルギーをもつようになる。そのため、注入に必要なエネ
ルギー11.2KeVに比べて高いエネルギー26.7KeVのBイオ
ンが混入するようになる。これはBF2に限らず、分子
状イオンは解離によって全てエネルギーの異なるイオン
が混入する。同様に、2価イオンが電子を捕獲して1価
になったり、電子が剥ぎ取られて3価になった場合で
も、注入したいエネルギーに比べて低くなったり高くな
ったりしたイオンが混入するようになる。従って、ウエ
ーハより形成されるデバイスに目的以外のエネルギーを
持ったイオンが混入して、デバイスの性能が劣化する問
題が起きた。When the number of ions of the ion beam to be implanted into one wafer reaches a predetermined number as described above, the conventional ion implantation apparatus applies a direct current to the ion beam deflection Y electrode E. By applying a gate voltage, the implantation of the ion beam into the wafer is stopped. The reason why the injection of the ion beam into the wafer is stopped is that by applying a gate voltage to the ion beam deflection Y electrode E,
The ion beam is splashed and does not reach the wafer,
This is because it hits the inner wall of the vacuum container. When the ion beam hits the inner wall of the vacuum container, the inner wall of the vacuum container is sputtered, and particles of the material of the inner wall of the vacuum container scatter in the vacuum container. Therefore, some of the particles of the inner wall material of the vacuum vessel that are scattered adhere to the wafer. As a result, a foreign substance such as a metal impurity is mixed into a device formed from a wafer, and a problem occurs in that the performance of the device is deteriorated. Further, since the degree of vacuum in the region where ions enter the accelerator tube C is relatively poor in the entire apparatus, ions necessary for implantation between the ion analysis magnet B and the accelerator tube C collide with the residual gas and dissociate. I do.
For example, when BF 2 (mass 49) ions are selected, 30 KeV is used for the ion source A and 20 KeV for the acceleration tube C, and the total is 50 KeV, which is implanted into the wafer. However, the ion required for implantation is B (Polon mass 11), and the energy is 50 KeV × 11/49 = 11.2 KeV from the mass ratio. However, if the BF 2 collides with the residual gas before entering the accelerator C and dissociates into B ions and F 2 , the energy of the B ions before the accelerator C becomes 30 KeV.
× 11/49 = 6.7 KeV. Thereafter, the B ions are given an energy of 20 KeV by the accelerator tube C, and have an energy of 26.7 KeV. Therefore, B ions having an energy of 26.7 KeV, which is higher than the energy of 11.2 KeV required for implantation, are mixed. This is not limited to BF 2, and ions having different energies are all mixed in with molecular ions due to dissociation. Similarly, even when divalent ions capture electrons and become monovalent, or when electrons are stripped and become trivalent, ions that are lower or higher than the energy to be implanted are mixed. become. Therefore, a problem arises in that ions having energy other than the intended purpose are mixed into the device formed from the wafer, and the performance of the device is deteriorated.
【0005】この発明の目的は、従来の上記問題を解決
して、デバイスに金属不純物等の異物が混入すること
や、エネルギーの異なるイオンが注入されることを防止
して、デバイスの性能を向上させ、歩留りを改善するこ
との可能なイオン注入装置を提供するものである。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to improve the performance of a device by solving the above-mentioned conventional problems and preventing foreign matter such as metal impurities from being mixed into the device and implanting ions having different energies. It is intended to provide an ion implantation apparatus capable of improving the yield.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、イオン源より引出されたイオンビーム
の中からイオン注入に必要なイオンのみをイオン分析マ
グネットで選択してから、イオンビームを加速管で加速
して、それをウエーハに注入するイオン注入装置におい
て、上記イオン分析マグネットの真空容器内面にシリコ
ン製のライナーを貼ると共に、上記イオン分析マグネッ
トと上記加速管との間に、ビームマスク、ゲート電極、
スリット、低エネルギーイオン反射電極の順に配置し、
上記ゲート電極にビームゲート電源からの出力を印加し
て、イオンビームをθ度偏向させ、更に、上記加速管の
後方に偏向電極を配置して、イオンビームを−θ度偏向
させることを特徴とするものである。In order to achieve the above object, the present invention provides a method for selecting only ions necessary for ion implantation from an ion beam extracted from an ion source with an ion analysis magnet, In an ion implantation apparatus that accelerates a beam with an acceleration tube and injects it into a wafer, a silicon liner is attached to the inner surface of the vacuum vessel of the ion analysis magnet, and between the ion analysis magnet and the acceleration tube, Beam mask, gate electrode,
Slit and low energy ion reflective electrode are arranged in this order,
Applying an output from a beam gate power supply to the gate electrode to deflect the ion beam by θ degrees, further arranging a deflection electrode behind the accelerator tube to deflect the ion beam by −θ degrees. Is what you do.
【0007】[0007]
【作用】この発明においては、イオン注入に必要なイオ
ンのみをイオン分析マグネットで選択する際、イオンビ
ームの一部はイオン分析マグネット13の真空容器内面
に貼られたシリコン製のライナーをスパッタする。しか
しながら、スパッタにより発生したイオンは、ゲート電
極で曲げられ、更に、スリットと低エネルギーイオン反
射電極との間で形成される電界により反射され、加速管
に至らない。イオン分析マグネットで選択されたイオン
ビームはビームマスクを通過して、ゲート電極に至る
が、そのゲート電極にビームゲート電源からの出力が印
加されると、イオンビームがθ度偏向される。θ度偏向
されたイオンビームはスリットを通過、更に、低エネル
ギーイオン反射電極を通過して、加速管に至る。その
際、イオン分析マグネットとゲート電極の間で注入に必
要なイオンが残留ガスと衝突して解離した場合、ゲート
電極にビームゲート電源からの電圧(V1)を印加し
て、イオンビームをθ度偏向させると、解離したイオン
はθ度と異なった角度に偏向されるので、スリットを通
過できず、取り除くことができる。例えば、BF2 +(質
量49)イオンを選択した場合、イオン源で30KeVに加
速され、ゲート電極に達する。ゲート電極にビームゲー
ト電源からの電圧(V1)が印加され、30KeVのBF2 +イ
オンがθ度だけ偏向される。そして、BF2 +イオンが解
離すると、B+イオンのエネルギーは30KeV×11/49=6.7K
eVとなる。この6.7KeVのB+イオンは電圧(V1)を印加
しているゲート電極で、θ×30/6.7=4.5θに曲げられ
るため、スリットを通過することができない。このよう
に分子イオンが解離しても、注入に必要なイオンのエネ
ルギーと異なったエネルギーのイオンは全て除去するこ
とができる。また、1価イオンが2価イオンや中性粒子
になった場合や、2価イオンが1価イオンや3価イオン
になった場合には、エネルギーの変化はないが、価数が
異なるために偏向角が異なる。例えば、B2+(2価イオ
ン)がイオン分析マグネットとゲート電極との間で電子
を捕獲してB+(1価イオン)になった場合、ゲート電
極に電圧(V2)を印加してB2+をθ度偏向してスリッ
トを通過するようにしているとき、注入に不必要なB+
は、B2+のθ度に比べて、1/2θ度だけしか偏向されな
いために、スリットを通過することが出来ない。このよ
うにして注入に必要なイオンの価数と異なった価数のイ
オンを除去できるようになる。そして、注入に必要なイ
オンのみが低エネルギーイオン反射電極を通過して加速
管に至る。加速管を通ったイオンは、収束系を経て、多
極または平行平板の偏向電極で−θ度だけ曲げられる。
−θ度だけ曲げるのは、スリットと収束系の間で中性粒
子になったものを除去するためである。According to the present invention, when only ions necessary for ion implantation are selected by the ion analysis magnet, a part of the ion beam sputters a silicon liner attached to the inner surface of the vacuum vessel of the ion analysis magnet. However, the ions generated by the sputtering are bent at the gate electrode, are further reflected by the electric field formed between the slit and the low-energy ion reflecting electrode, and do not reach the acceleration tube. The ion beam selected by the ion analysis magnet passes through the beam mask and reaches the gate electrode. When an output from the beam gate power supply is applied to the gate electrode, the ion beam is deflected by θ degrees. The ion beam deflected by θ degrees passes through the slit, further passes through the low-energy ion reflection electrode, and reaches the acceleration tube. At this time, when ions necessary for implantation collide with the residual gas and dissociate between the ion analysis magnet and the gate electrode, a voltage (V 1 ) from a beam gate power supply is applied to the gate electrode to change the ion beam by θ. When the ions are deflected by degrees, the dissociated ions are deflected to an angle different from θ degrees, so that they cannot pass through the slit and can be removed. For example, when BF 2 + (mass 49) ions are selected, the ions are accelerated to 30 KeV by the ion source and reach the gate electrode. The voltage (V 1 ) from the beam gate power supply is applied to the gate electrode, and BF 2 + ions of 30 KeV are deflected by θ degrees. When the BF 2 + ion dissociates, the energy of the B + ion is 30 KeV × 11/49 = 6.7 K
eV. The 6.7 KeV B + ion is bent at θ × 30 / 6.7 = 4.5θ at the gate electrode to which the voltage (V 1 ) is applied, and therefore cannot pass through the slit. Even if molecular ions are dissociated in this manner, all ions having energy different from the energy of ions necessary for implantation can be removed. When the monovalent ions become divalent ions or neutral particles, or when the divalent ions become monovalent ions or trivalent ions, the energy does not change, but the valences are different. The deflection angles are different. For example, when B 2+ (divalent ions) capture electrons between the ion analysis magnet and the gate electrode and become B + (monovalent ions), a voltage (V 2 ) is applied to the gate electrode. When B 2+ is deflected by θ degrees so as to pass through the slit, unnecessary B +
Cannot be passed through the slit because it is deflected by only 1 / 2θ degree compared to θ degree of B 2+ . In this manner, ions having a valence different from the valence of ions necessary for implantation can be removed. Then, only ions necessary for implantation pass through the low-energy ion reflecting electrode and reach the acceleration tube. The ions passing through the accelerating tube are bent by −θ degrees by a multipole or parallel plate deflection electrode through a focusing system.
The reason for bending by −θ degrees is to remove neutral particles between the slit and the focusing system.
【0008】[0008]
【実施例】以下、この発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。この発明の第1実施例のイオン注入
装置は図1および図2に示されており、同図において、
イオン源11にはイオン引出電源12が接続され、その
出力によって、イオン源11で発生したイオンがビーム
として引出されるようになっている。引出されたイオン
ビームはイオン分析マグネット13内を通過するが、そ
の際、イオン注入に必要なイオンのみがそこで選択され
る。イオン分析マグネット13の真空容器内面にはシリ
コン製のライナー14が貼られている。イオン分析マグ
ネット13の出口側方向には、イオンビームの通過穴を
もったシリコン製のビームマスク15が配置され、この
ビームマスク15により、後述のゲート電極16にイオ
ンビームが当たらないようにされている。ビームマスク
15の後方にはイオンビームを跳ね上げるゲート電極1
6が配置され、そのゲート電極16にはビームゲート電
源17が接続されている。ビームゲート電源17には、
後述のウエーハに注入されるイオン数が必要な値になる
と、イオン数を計測するドーズ計測器(図示せず)から
の信号が送られ、そして、ビームゲート電源17からの
出力がゲート電極16に印加されなくなる。ゲート電極
16の後方にはシリコン製のスリット18が配置され、
更に、そのスリット18の後方には、イオン源11より
イオンビームを引出す引出電圧に比べて10KV程度低
い高電圧を印加する低エネルギーイオン反射電極19が
配置され、スリット18と低エネルギーイオン反射電極
19との間で電界が形成されている。低エネルギーイオ
ン反射電極19の後方には加速管20が配置されてい
る。加速管20の後方には、Qレンズ21、イオンビー
ムをX方向(水平方向)に偏向させるイオンビーム偏向
X電極22、イオンビームをY方向(垂直方向)に偏向
させるイオンビーム偏向Y電極23が配置され、イオン
ビーム偏向Y電極23でイオンビームを−θ度偏向され
ている。イオンビーム偏向Y電極23の後方には、ウエ
ーハの存在しているイオン注入室が配置されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 show an ion implantation apparatus according to a first embodiment of the present invention.
An ion extraction power supply 12 is connected to the ion source 11, and the ions generated by the ion source 11 are extracted as a beam by the output. The extracted ion beam passes through the inside of the ion analysis magnet 13, and at this time, only ions necessary for ion implantation are selected there. A liner 14 made of silicon is attached to the inner surface of the vacuum vessel of the ion analysis magnet 13. A silicon beam mask 15 having a hole for passing an ion beam is disposed in the direction toward the exit of the ion analysis magnet 13. The beam mask 15 prevents the ion beam from hitting a gate electrode 16 described later. I have. Behind the beam mask 15, a gate electrode 1 for splashing an ion beam
A beam gate power supply 17 is connected to the gate electrode 16. The beam gate power supply 17 includes:
When the number of ions to be implanted into the wafer described later reaches a required value, a signal from a dose measuring device (not shown) for measuring the number of ions is sent, and the output from the beam gate power supply 17 is sent to the gate electrode 16. No longer applied. A slit 18 made of silicon is arranged behind the gate electrode 16,
Further, a low-energy ion reflection electrode 19 for applying a high voltage lower by about 10 KV than an extraction voltage for extracting an ion beam from the ion source 11 is disposed behind the slit 18, and the slit 18 and the low-energy ion reflection electrode 19 are arranged. And an electric field is formed between them. An accelerating tube 20 is disposed behind the low-energy ion reflecting electrode 19. Behind the accelerating tube 20, a Q lens 21, an ion beam deflecting X electrode 22 for deflecting the ion beam in the X direction (horizontal direction), and an ion beam deflecting Y electrode 23 for deflecting the ion beam in the Y direction (vertical direction) are provided. The ion beam is deflected by −θ degrees by the ion beam deflection Y electrode 23. Behind the ion beam deflection Y electrode 23, an ion implantation chamber where a wafer exists is arranged.
【0009】このような上記第1実施例においては、イ
オン源11で発生したイオンはイオン引出電源12の出
力によってイオンビームとして引出される。引出れたイ
オンビームはイオン分析マグネット13内を通過する
が、その際、イオン注入に必要なイオンのみがそこで選
択される。また、イオン分析マグネット13内を通過す
るイオンビームの一部はイオン分析マグネット13の真
空容器内面に貼られたシリコン製のライナー14をスパ
ッタする。イオン分析マグネット13内を通過したイオ
ンビームはビームマスク15、ゲート電極16、スリッ
ト18、低エネルギーイオン反射電極19の順に通過し
て、加速管20に至る。通過の際、ビームマスク15は
イオンビームがゲート電極16に当たらないようにする
役割を果たしている。ゲート電極16は、注入に必要な
イオンのエネルギーと価数とが一致した場合のみθ度偏
向させてスリットを通過させる。また、スリット18と
低エネルギーイオン反射電極19との間で形成される電
界は、シリコン製のライナー14や、スリット18等を
スパッタして発生した汚染原因となるイオンを反射し、
イオンが加速管20に至らないようにしている。加速管
20に至ったイオンビームはそこで加速された後、Qレ
ンズ21、イオンビーム偏向X電極22を通り、イオン
ビーム偏向Y電極23で−θ度曲げられ、イオン注入室
内のウエーハに注入される。In the first embodiment, ions generated by the ion source 11 are extracted as an ion beam by the output of the ion extraction power supply 12. The extracted ion beam passes through the ion analysis magnet 13, where only ions necessary for ion implantation are selected there. In addition, a part of the ion beam passing through the ion analysis magnet 13 sputters a silicon liner 14 attached to the inner surface of the vacuum vessel of the ion analysis magnet 13. The ion beam that has passed through the ion analysis magnet 13 passes through the beam mask 15, the gate electrode 16, the slit 18, and the low-energy ion reflection electrode 19 in this order, and reaches the acceleration tube 20. During the passage, the beam mask 15 has a function of preventing the ion beam from hitting the gate electrode 16. The gate electrode 16 is deflected by θ degrees and passes through the slit only when the energy and valence of ions necessary for implantation match. Further, the electric field formed between the slit 18 and the low-energy ion reflecting electrode 19 reflects ions which are generated by sputtering the silicon liner 14 and the slit 18 and the like, and cause contamination.
The ions are prevented from reaching the acceleration tube 20. The ion beam reaching the accelerating tube 20 is accelerated there, passes through a Q lens 21, an ion beam deflecting X electrode 22, is bent by -θ degrees by an ion beam deflecting Y electrode 23, and is injected into a wafer in an ion implantation chamber. .
【0010】なお、イオン分析マグネット13からイオ
ンビーム偏向Y電極の間で、イオンの一部が電子を捕獲
して中性粒子になる。この中性粒子はイオンビーム偏向
Y電極で曲げられず直進して、真空容器内壁をスパッタ
する。このスパッタによる金属不純物等の異物の発生を
防ぐために、中性粒子が照射される部分にシリコン製ラ
イナーを取り付ける。また、従来、金属不純物等の異物
の発生を防ぐために用いられていたグラファイト材はシ
リコン材に置き換える。例えば、イオン注入装置内のマ
スク等。Note that, between the ion analysis magnet 13 and the ion beam deflection Y electrode, some of the ions capture electrons and become neutral particles. The neutral particles go straight without being bent by the ion beam deflection Y electrode, and sputter the inner wall of the vacuum vessel. In order to prevent the generation of foreign matter such as metal impurities due to the sputtering, a silicon liner is attached to a portion irradiated with neutral particles. In addition, a graphite material, which has been conventionally used to prevent generation of foreign matter such as metal impurities, is replaced with a silicon material. For example, a mask or the like in an ion implantation apparatus.
【0011】実施例において、ウエーハに注入されるイ
オン数が必要な値になると、イオン数を計測するドーズ
計測器(図示せず)からの信号がビームゲート電源17
に送られ、そして、ビームゲート電源17からの出力が
ゲート電極16に印加されなくなる。その結果、イオン
ビームがゲート電極16により跳ね上げられ、直進し、
スリット18を通過しなくなり、ウエーハへのイオン注
入が停止される。そして、ウエーハの交換をした後、続
いて、ゲート電極16への印加を開始すると、再び、イ
オンビームがウエーハに注入されるようになる。In the embodiment, when the number of ions to be implanted into the wafer reaches a required value, a signal from a dose measuring device (not shown) for measuring the number of ions is supplied to a beam gate power supply 17.
And the output from the beam gate power supply 17 is not applied to the gate electrode 16. As a result, the ion beam is jumped up by the gate electrode 16 and goes straight,
The ion does not pass through the slit 18 and the ion implantation to the wafer is stopped. Then, when the application to the gate electrode 16 is started after the replacement of the wafer, the ion beam is again implanted into the wafer.
【0012】なお、イオン分析マグネット13の真空容
器内面にシリコン製のライナー14を貼る代わりに、イ
オン分析マグネット13の真空容器自体をシリコン製の
ブロックで制作したものであってもよい。また、ゲート
電極部に真空ポンプを組み込んで、金属不純物等の異物
を減らす従来の方法も付加できる。更に、低エネルギー
イオン反射電極19は加速管の電極を一部用いてもよ
い。また、ウエーハにイオン注入を停止している時間
は、イオンビームがゲート電極16を直進して、スリッ
ト18の上部に当っている。この部分に、ビームモニタ
ーとして、別のスリットとビーム電流カップを取付けて
もよい。また、イオンビーム偏向X電極22とイオンビ
ーム偏向Y電極23との代わりに、XY軸を同時に偏向
できる多極電極を用いてもよい。Instead of attaching the silicon liner 14 to the inner surface of the vacuum vessel of the ion analysis magnet 13, the vacuum vessel itself of the ion analysis magnet 13 may be made of a silicon block. In addition, a conventional method for reducing foreign substances such as metal impurities by incorporating a vacuum pump in the gate electrode portion can be added. Further, the low energy ion reflection electrode 19 may partially use an electrode of an acceleration tube. During the time when the ion implantation into the wafer is stopped, the ion beam travels straight through the gate electrode 16 and hits the upper portion of the slit 18. Another slit and a beam current cup may be attached to this part as a beam monitor. Instead of the ion beam deflecting X electrode 22 and the ion beam deflecting Y electrode 23, a multipolar electrode capable of simultaneously deflecting the XY axes may be used.
【0013】[0013]
【発明の効果】この発明は、ゲート電極にビームゲート
電源からの出力が印加されると、イオンビームがθ度偏
向され、イオンビームがスリットを通過できるので、イ
オン分析マグネットとゲート電極間で発生するエネルギ
ーやイオン価数の異なるイオンを遮断し、かつ、イオン
分析マグネットの真空容器内面に貼られたシリコン製の
ライナーをスパッタすることにより発生したイオンをも
スリットを通過させないようにし、更に、予測しえない
軌道を描いて通過する微量の注入に必要としないイオン
を除去するために、スリットと低エネルギーイオン反射
電極との間に形成される電界により反射させ、加速管に
至らないようにする。このようにして、デバイスへの注
入に必要としないイオン種、イオンエネルギーが混入す
ることを防ぎ、デバイスに金属不純物等の異物が混入す
ることが防止され、デバイスの性能が向上して、歩留り
が改善されるようになる。また、ゲート電極は加速管の
手前に配置されているので、θ度偏向するイオンビーム
は低いエネルギーとなる。そのため、ゲート電極を小型
化できると共に、ゲート電極に印加されるビームゲート
電源からの出力を小さく、しかも、ONとOFFの立上
がり、立下がり時間を短かくすることが出来る。更に、
イオン分析マグネットの真空容器内面にシリコン製のラ
イナーを貼っているので、イオン分析マグネットの真空
容器内面からのガスの放出が抑制される。その結果、硼
素、リン、砒素等の2価のプラスイオンがイオン分析マ
グネット真空容器内の残留ガスと衝突する確率が減少
し、硼素、リン、砒素等の2価のプラスイオンのビーム
電流が増加する。According to the present invention, when the output from the beam gate power supply is applied to the gate electrode, the ion beam is deflected by θ degrees and the ion beam can pass through the slit, so that the ion beam is generated between the ion analysis magnet and the gate electrode. To prevent ions with different energy and ion valence from interfering with each other, and prevent ions generated by sputtering the silicon liner attached to the inner surface of the vacuum vessel of the ion analysis magnet from passing through the slit. To remove ions that are not necessary for a small amount of implants that pass through an impossible orbit, they are reflected by the electric field formed between the slit and the low-energy ion reflective electrode so that they do not reach the accelerator tube. . In this way, it is possible to prevent ion species and ion energy that are not necessary for implantation into the device from being mixed, prevent foreign substances such as metal impurities from being mixed into the device, improve the performance of the device, and increase the yield. Be improved. Further, since the gate electrode is arranged before the accelerating tube, the ion beam deflected by θ degrees has low energy. Therefore, the size of the gate electrode can be reduced, the output from the beam gate power supply applied to the gate electrode can be reduced, and the rise and fall times of ON and OFF can be shortened. Furthermore,
Since a liner made of silicon is attached to the inner surface of the vacuum vessel of the ion analysis magnet, the release of gas from the inner surface of the vacuum vessel of the ion analysis magnet is suppressed. As a result, the probability that divalent positive ions such as boron, phosphorus, and arsenic collide with the residual gas in the ion analysis magnet vacuum vessel decreases, and the beam current of divalent positive ions such as boron, phosphorus, and arsenic increases. I do.
【図1】この発明の第1実施例のイオン注入装置を示す
説明図FIG. 1 is an explanatory view showing an ion implantation apparatus according to a first embodiment of the present invention;
【図2】この発明の第1実施例の要部の一部を示す説明
図FIG. 2 is an explanatory view showing a part of a main part of the first embodiment of the present invention.
【図3】従来のイオン注入装置を示す説明図FIG. 3 is an explanatory view showing a conventional ion implantation apparatus.
11・・・・・・イオン源 12・・・・・・イオン引出電源 13・・・・・・イオン分析マグネット 14・・・・・・ライナー 15・・・・・・ビームマスク 16・・・・・・ゲート電極 17・・・・・・ビームゲート電源 18・・・・・・スリット 19・・・・・・低エネルギーイオン反射電極 20・・・・・・加速管 21・・・・・・Qレンズ 22・・・・・・イオンビーム偏向X電極 23・・・・・・イオンビーム偏向Y電極 11 ... Ion source 12 ... Ion extraction power supply 13 ... Ion analysis magnet 14 ... Liner 15 ... Beam mask 16 ... ... Gate electrode 17 ... Beam gate power supply 18 ... Slit 19 ... Low energy ion reflective electrode 20 ... Accelerator tube 21 ...・ Q lens 22 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Ion beam deflection X electrode 23 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Ion beam deflection Y electrode
Claims (1)
からイオン注入に必要なイオンのみをイオン分析マグネ
ットで選択してから、イオンビームを加速管で加速し
て、それをウエーハに注入するイオン注入装置におい
て、上記イオン分析マグネットの真空容器内面にシリコ
ン製のライナーを貼ると共に、上記イオン分析マグネッ
トと上記加速管との間に、ビームマスク、ゲート電極、
スリット、低エネルギーイオン反射電極の順に配置し、
上記ゲート電極にビームゲート電源からの出力を印加し
て、イオンビームをθ度偏向させ、更に、上記加速管の
後方に偏向電極を配置して、イオンビームを−θ度偏向
させることを特徴とするイオン注入装置。1. An ion beam selected from only an ion beam extracted from an ion source, which is necessary for ion implantation, is selected by an ion analysis magnet, and then the ion beam is accelerated by an acceleration tube and implanted into a wafer. In the injection device, while attaching a silicon liner to the inner surface of the vacuum vessel of the ion analysis magnet, between the ion analysis magnet and the accelerator tube, a beam mask, a gate electrode,
Slit and low energy ion reflective electrode are arranged in this order,
Applying an output from a beam gate power supply to the gate electrode to deflect the ion beam by θ degrees, further arranging a deflection electrode behind the accelerator tube to deflect the ion beam by −θ degrees. Ion implanter.
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JP03232165A JP3084307B2 (en) | 1991-08-20 | 1991-08-20 | Ion implanter |
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