JP3395265B2 - Neutral particle removal method and ion implanter in ion implanter - Google Patents

Neutral particle removal method and ion implanter in ion implanter

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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、イオン注入装置におけ
る中性粒子除去方法及びイオン注入装置に関する。本発
明は、例えば、電子材料(半導体装置等)の製造の際に
用いるイオン注入技術として利用することができる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for removing neutral particles in an ion implanter and an ion implanter. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used, for example, as an ion implantation technique used when manufacturing electronic materials (semiconductor devices and the like).

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より半導体装置等の製造に用いられ
ているイオン注入装置は、図4及び図5に概略を示すよ
うに、イオンを生成するイオンソース部1、所望のイオ
ンを選ぶためのアナライザーマグネット部2、所望のイ
オンを加速するための加速部(加速管7)、基板にイオ
ンを注入するためのエンドステーション84の4主要部分
から成り立つ構成になっている。
2. Description of the Related Art As shown in FIGS. 4 and 5, an ion implantation apparatus conventionally used for manufacturing a semiconductor device or the like has an ion source section 1 for generating ions and a desired ion selection section. The analyzer magnet unit 2, an accelerating unit (accelerating tube 7) for accelerating desired ions, and an end station 84 for injecting ions into the substrate are composed of four main parts.

【0003】従来のイオン注入装置には、図5に示した
ような高電流イオン注入装置と、図4に示したような中
電流イオン注入装置等がある。前者の高電流イオン注入
装置については、低エネルギー(10KeV程度以下)
での高電流(ビーム電流がmAオーダー)注入の場合
に、図5に示すスリット部の図の部分で中性ビームに
なり易い。高電流イオン注入装置は、中電流イオン注入
装置と異なり、一般にビームフィルター等の電極や7゜
偏向機構もないので、基板上に中性ビームが打ち込まれ
てオーバードーズとなってしまう傾向がある。中電流装
置の場合には、中性粒子が直接基板に打ち込まれること
は少ないが、ビームフィルター等の電極を超えて中性粒
子が加速管内に浮遊して入り込みビームに取り込まれて
イオン化し、所望外のエネルギーのイオンが注入される
要因となる。
Conventional ion implanters include a high current ion implanter as shown in FIG. 5 and a medium current ion implanter as shown in FIG. The former high-current ion implanter has low energy (about 10 KeV or less).
In the case of high current injection (beam current is in the order of mA) in (3), a neutral beam is likely to be formed in the slit portion shown in FIG. Unlike the medium current ion implanter, the high current ion implanter generally does not have an electrode such as a beam filter or a 7 ° deflection mechanism, so that the neutral beam tends to be implanted on the substrate to cause overdose. In the case of the medium current device, the neutral particles are rarely directly driven into the substrate, but the neutral particles are suspended in the accelerating tube beyond the electrodes such as the beam filter and enter the ionizing beam, which is desired. It becomes a factor that ions of external energy are injected.

【0004】更に、アナライザーマグネット部2をイオ
ンビームが通過する際に、装置部材をビームスパッタす
ることにより生じたスパッタ粒子或いはスパッタによる
2次イオンが重金属汚染として基板内に打ち込まれるこ
とが懸念される。この時のスパッタによる2次イオン
は、荷電粒子であるのでビームフィルターやアインツェ
ルレンズ等で電気的に除去可能と考えられるが、スパッ
タによる中性粒子は、これらの電極では除去できない。
従ってビーム内に取り込まれて荷電変換し、基板中に打
ち込まれて、重金属汚染の要因となり易い傾向にあると
考えられる。
Further, when the ion beam passes through the analyzer magnet section 2, sputtered particles generated by beam sputtering the apparatus member or secondary ions due to the sputter may be implanted into the substrate as heavy metal contamination. . Secondary ions generated by sputtering at this time are considered to be electrically removable by a beam filter or an Einzel lens because they are charged particles, but neutral particles generated by sputtering cannot be removed by these electrodes.
Therefore, it is considered that there is a tendency that it is taken into the beam, converted into a charge, and is implanted into the substrate to cause heavy metal contamination.

【0005】[0005]

【発明の目的】本発明は上記従来技術の問題点を解決し
て、中性粒子を効率良く除去でき、被処理体に悪影響を
与えないようにしたイオン注入装置における中性粒子除
去方法及びイオン注入装置を提供することを目的とす
る。
It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art, to efficiently remove neutral particles, and to prevent adverse effects on the object to be treated. It is an object to provide an injection device.

【0006】[0006]

【目的を達成するための手段】本出願の請求項1の発明
は、イオンソース部から引き出されたイオンをアナライ
ザーマグネットを通してイオン注入照射口に導く際、ア
ナライザーマグネットとイオン注入照射口との間にイオ
ン化手段を設け、このイオン化手段により中性粒子をイ
オン化し、該イオン化された中性粒子を除去する構成と
したイオン注入装置における中性粒子除去方法であっ
て、これにより上記目的を達成するものである。
According to the invention of claim 1 of the present application, when the ions extracted from the ion source part are guided to the ion implantation irradiation port through the analyzer magnet, they are placed between the analyzer magnet and the ion implantation irradiation port. A method for removing neutral particles in an ion implantation apparatus configured to ionize neutral particles by the ionizing means and remove the ionized neutral particles, which achieves the above object Is.

【0007】本出願の請求項2の発明は、イオンソース
部から引き出されたイオンをアナライザーマグネットを
通してイオン注入照射口に導く構成のイオン注入装置に
おいて、アナライザーマグネットとイオン注入照射口と
の間にイオン化手段と、イオン化された中性粒子除去手
段とを設けたことを特徴とするイオン注入装置であっ
て、これにより上記目的を達成するものである。
According to a second aspect of the present invention, in an ion implantation apparatus configured to guide ions extracted from an ion source section to an ion implantation irradiation port through an analyzer magnet, ionization is performed between the analyzer magnet and the ion implantation irradiation port. An ion implantation apparatus comprising means and means for removing ionized neutral particles, by which the above object is achieved.

【0008】本発明は、イオン注入技術において、アナ
ライザーマグネット部と加速管との間の可変スリット
後、図4、図5のの位置に、石英管製のマイクロ波発
生部等のイオン化手段を設置し、イオンビームをマイク
ロ波内を通過させることによって、これまでビームフィ
ルターやアインツェルレンズ等の電極で除去できなかっ
た中性粒子成分(装置部材からのスパッタ粒子を含む)
をその部分でイオン化させて、ビームフィルターやアイ
ンツェルレンズ等の除去手段で電気的に効率良くビーム
内の中性粒子を除去できるようにした態様で構成するこ
とができる。
According to the present invention, in the ion implantation technique, after the variable slit between the analyzer magnet section and the acceleration tube, an ionization means such as a microwave generation section made of quartz tube is installed at the positions shown in FIGS. 4 and 5. However, by passing the ion beam through the microwave, neutral particle components (including sputtered particles from equipment members) that could not be removed by electrodes such as beam filters and Einzel lenses so far.
Can be ionized at that portion, and neutral particles in the beam can be electrically efficiently removed by a removing means such as a beam filter or an Einzel lens.

【0009】[0009]

【作用】本発明によれば、イオン化手段により中性ビー
ムがイオン化されるので、従来は除去できなかった中性
粒子を電気的手段等の除去手段で効率良く除去できる。
この結果、中性ビームが被処理体に至って悪影響を及ぼ
すことを防止できる。
According to the present invention, since the neutral beam is ionized by the ionizing means, neutral particles which could not be removed by the conventional method can be efficiently removed by the removing means such as electrical means.
As a result, it is possible to prevent the neutral beam from reaching the object to be processed and adversely affecting it.

【0010】[0010]

【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。但し当然のことではあるが、本発明は以下
の実施例に限定されるものではない。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, as a matter of course, the present invention is not limited to the following examples.

【0011】本実施例のイオン注入装置のシステム構成
を図1に示す。本実施例におけるイオン注入技術は、図
1に示すように、イオンソース部1から引き出されたイ
オンをアナライザーマグネット2を通してイオン注入照
射口3に導く際、アナライザーマグネット2とイオン注
入照射口3との間にイオン化手段4を設け、このイオン
化手段4により中性粒子をイオン化し、該イオン化され
た中性粒子を除去する構成としたものである。かつ、イ
オンソース部1から引き出されたイオンをアナライザー
マグネット2を通してイオン注入照射口3に導く構成の
イオン注入装置において、アナライザーマグネット2と
イオン注入照射口3との間にイオン化手段4と、イオン
化された中性粒子除去手段5とを設けたものである。
The system configuration of the ion implantation apparatus of this embodiment is shown in FIG. As shown in FIG. 1, the ion implantation technique in the present embodiment is designed so that when the ions extracted from the ion source part 1 are guided to the ion implantation irradiation port 3 through the analyzer magnet 2, the analyzer magnet 2 and the ion implantation irradiation port 3 are connected to each other. An ionizing means 4 is provided between the ionizing means 4 and the neutralizing particles are ionized by the ionizing means 4 to remove the ionized neutral particles. In addition, in the ion implantation apparatus configured to guide the ions extracted from the ion source unit 1 to the ion implantation irradiation port 3 through the analyzer magnet 2, the ionization means 4 is ionized between the analyzer magnet 2 and the ion implantation irradiation port 3. The neutral particle removing means 5 is provided.

【0012】通常のプラズマイオン注入装置にあって
は、図2に示すように、両電極間に高周波発生手段90に
より高周波をかけ、その間のガスを励起させて、プラズ
マ状態をつくり、プラズマ領域IIとする。符号III
で、ガス封入を示す。
In an ordinary plasma ion implantation apparatus, as shown in FIG. 2, a high frequency is applied between both electrodes by a high frequency generating means 90, and a gas between them is excited to create a plasma state to form a plasma region II. And Code III
Indicates gas filling.

【0013】本実施例では、図3に示すとおり、ビーム
Vを通す石英管IVに、イオン化手段4であるマイクロ
波発生部を設ける。イオンビームの中には、中性ビーム
やエネルギーの異なるイオンが含まれているので、それ
らをイオン化して、この後のビームフィルターやE−レ
ンズで、加速管側に所望外のイオンが飛び込まないよう
にする。イオン化は、必要なイオンビームとの選別除去
が可能な程度に設定する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, a quartz tube IV through which the beam V is passed is provided with a microwave generator which is the ionization means 4. Since the ion beam contains neutral beams and ions with different energies, these are ionized, and the beam filter and E-lens after this do not allow undesired ions to jump into the accelerating tube side. To do so. Ionization is set to such an extent that the required ion beam can be selectively removed.

【0014】本実施例では、特に図1に示すように、イ
オン化手段4であるマイクロ波発生部を、除去手段5で
あるアインツェルレンズ等の前に組み込むことにより、
ビーム内に含まれる中性粒子(スパッタ粒子等を含む)
をイオン化し、除去手段5であるアインツェルレンズの
電極等にてカットされ易い状況を作る。このイオン化手
段4と、除去手段5とにより、中性粒子除去システムI
を構成する。異なったエネルギーのイオンは、マイクロ
波の周波数(引出電圧に同調した周波数に設定してお
く)に同調せず、更に、引出電圧と離れたエネルギーの
イオンとなり、アインツェルレンズ等の除去手段5に
て、効率良く除去される。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, in particular, by incorporating the microwave generating portion which is the ionizing means 4 in front of the Einzel lens which is the removing means 5 and the like,
Neutral particles contained in the beam (including sputtered particles)
Is ionized, and a state in which it is easily cut by the electrode of the Einzel lens which is the removing means 5 is created. The ionization means 4 and the removal means 5 enable the neutral particle removal system I.
Make up. Ions of different energies do not tune to the microwave frequency (set to a frequency synchronized with the extraction voltage), and become ions of energy different from the extraction voltage, and the removal means 5 such as the Einzel lens And efficiently removed.

【0015】本実施例では、イオン化手段4は、分析ス
リット61及び可変スリット62の後段部分に配設した。図
4、図5で言えば、の位置に配設する。
In this embodiment, the ionization means 4 is arranged at the rear stage of the analysis slit 61 and the variable slit 62. In FIG. 4 and FIG. 5, it is arranged at the position of.

【0016】本実施例では、上記のように、アナライザ
ーマグネット部2と加速管7との間の可変スリット62後
図4、図5の符号の位置に、イオン化手段4として石
英管製のマイクロ波発生部(図3参照)を設置し、イオ
ンビームをマイクロ波内を通過させることによって、従
来はビームフィルターやアインツェルレンズ等の電極に
よる電気的な手法で除去できなかった中性粒子成分(装
置部材からのスパッタ粒子を含む)をイオンさせて、除
去手段5であるこのビームフィルターやアインツェルレ
ンズ等で電気的に効率良くビーム内の不要中性粒子を除
去することを可能とするものである。
In the present embodiment, as described above, after the variable slit 62 between the analyzer magnet section 2 and the accelerating tube 7, the quartz tube made of microwave is used as the ionizing means 4 at the position of the reference numeral in FIGS. By installing a generator (see Fig. 3) and allowing the ion beam to pass through the microwave, neutral particle components (apparatus that could not be conventionally removed by an electrical method using electrodes such as a beam filter or an Einzel lens) It is possible to ionize (including sputtered particles from a member) and electrically and efficiently remove unnecessary neutral particles in the beam by means of the beam filter or Einzel lens, which is the removing means 5. .

【0017】本実施例によれば、次の効果がもたらされ
る。 (1)イオン化手段4としてマイクロ波石英管を図4、
図5の部分の分析スリット後に設けることで、その部
分までに中性化する粒子をマイクロ波によりイオンし、
その後の電極等の除去手段5で電気的に効率的に除去で
きる。これは特に、中性ビームの欠陥が大きかった低エ
ネルギー高電流注入に有効と言える。 (2)装置部材からのスパッタ粒子が電極(ビームフィ
ルター等)を越えて基板に到達するのを、イオン化手段
4によるマイクロ波にて故意にスパッタ粒子をイオン化
させ、ビームフィルターやアインツェルレンズ等除去手
段5で除去して基板方向に行かないようにできる。 (3)2価イオン注入においては、ビームフィルター等
の電極に加えて、マイクロ波による2重での、所望外の
エネルギーイオン混入防止が可能である。 (4)不必要なイオンの混入がなくなるので、純度の良
い所要の不純物イオンが注入可能となる。
According to this embodiment, the following effects are brought about. (1) A microwave quartz tube as the ionization means 4 is shown in FIG.
By providing after the analysis slit in the part of FIG. 5, the particles neutralized up to that part are ionized by microwaves,
After that, it can be electrically and efficiently removed by the removing means 5 such as electrodes. It can be said that this is particularly effective for low energy high current injection in which the defect of the neutral beam was large. (2) When the sputtered particles from the device member reach the substrate through the electrodes (beam filter, etc.), the sputtered particles are intentionally ionized by the microwave by the ionization means 4, and the beam filter, the Einzel lens, etc. are removed. It can be removed by means 5 so as not to go toward the substrate. (3) In divalent ion implantation, in addition to electrodes such as a beam filter, it is possible to prevent unwanted mixing of energetic ions by microwaves. (4) Since unnecessary mixing of ions is eliminated, it is possible to implant the required impurity ions with high purity.

【0018】[0018]

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、イオン注
入の注入ビームにおける中性粒子を効率良く除去でき、
被処理体に悪影響を与えないようにしたイオン注入装置
における中性粒子除去方法及びイオン注入装置を提供す
ることができた。
As described above, according to the present invention, neutral particles in the implantation beam of ion implantation can be efficiently removed,
It was possible to provide a method for removing neutral particles in an ion implantation apparatus and an ion implantation apparatus that do not adversely affect the object to be processed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1のイオン注入装置のシステム構成図で
ある。
FIG. 1 is a system configuration diagram of an ion implantation apparatus according to a first embodiment.

【図2】プラズマ発生の原理説明図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the principle of plasma generation.

【図3】実施例1における中性粒子除去の構成を示す図
である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration for removing neutral particles in Example 1.

【図4】イオン注入装置(中電流装置)の構成を示す概
略図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of an ion implantation device (medium current device).

【図5】イオン注入装置(高電流装置)の構成を示す概
略図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of an ion implantation device (high current device).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 イオンソース部 2 アナライザーマグネット 3 イオン注入照射口 4 イオン化手段(マイクロ波発生部) 5 イオン化された中性粒子除去手段(アインツェル
レンズ、ビームフィルター)
1 Ion source part 2 Analyzer magnet 3 Ion injection irradiation port 4 Ionization means (microwave generation part) 5 Ionized neutral particle removal means (Einzel lens, beam filter)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】イオンソース部から引き出されたイオンを
アナライザーマグネットを通してイオン注入照射口に導
く際、アナライザーマグネットとイオン注入照射口との
間にイオン化手段を設け、このイオン化手段により中性
粒子をイオン化し、該イオン化された中性粒子を除去す
る構成としたイオン注入装置における中性粒子除去方
法。
1. An ionization means is provided between an analyzer magnet and an ion injection irradiation opening when the ions extracted from the ion source are guided to the ion injection irradiation opening through the analyzer magnet, and the neutral particles are ionized by this ionization means. Then, the method for removing neutral particles in an ion implantation apparatus configured to remove the ionized neutral particles.
【請求項2】イオンソース部から引き出されたイオンを
アナライザーマグネットを通してイオン注入照射口に導
く構成のイオン注入装置において、 アナライザーマグネットとイオン注入照射口との間にイ
オン化手段と、イオン化された中性粒子除去手段とを設
けたことを特徴とするイオン注入装置。
2. An ion implantation apparatus configured to guide ions extracted from an ion source section to an ion implantation irradiation port through an analyzer magnet, wherein an ionization means and an ionized neutral are provided between the analyzer magnet and the ion implantation irradiation port. An ion implantation apparatus comprising a particle removing means.
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