JP6083219B2 - Plasma flood gun and ion implanter - Google Patents

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Description

本発明は、プラズマフラッドガン及びイオン注入装置に関する。   The present invention relates to a plasma flood gun and an ion implantation apparatus.

半導体装置の製造には、半導体ウェハ(以下、単に「ウェハ」という)に不純物をイオン注入するイオン注入装置が使用される。   For manufacturing a semiconductor device, an ion implantation apparatus for ion-implanting impurities into a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as “wafer”) is used.

不純物のイオン注入にともない、ウェハには正の電荷が蓄積される。例えばMOSトランジスタが形成されたウェハに不純物をイオン注入すると、電気的に浮遊した状態にあるゲート電極に多量の正の電荷が蓄積されて、ゲート絶縁膜が破壊されることがある。このような不具合を回避するために、一般的なイオン注入装置では、正の電荷を中和する装置が設けられている。   As the impurity ions are implanted, positive charges are accumulated on the wafer. For example, when impurities are ion-implanted into a wafer on which a MOS transistor is formed, a large amount of positive charge may be accumulated in the electrically floating gate electrode, and the gate insulating film may be destroyed. In order to avoid such a problem, a general ion implantation apparatus is provided with a device for neutralizing positive charges.

正の電荷を中和する装置の一つに、プラズマフラッドガン(Plasma Flood Gun:PFG)がある。プラズマフラッドガンは、プラズマを発生し、プラズマ中から低エネルギーの電子を引き出してウェハに供給することにより、ウェハに蓄積される電荷を中和する。   One apparatus for neutralizing positive charges is a plasma flood gun (PFG). The plasma flood gun generates plasma, and draws out low-energy electrons from the plasma and supplies the electrons to the wafer, thereby neutralizing charges accumulated in the wafer.

特開平11−260309号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-260309

フィラメントから放出される微粒子のウェハへの付着を、従来に比べより一層低減できるプラズマフラッドガン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 provide a plasma flood gun and an ion implantation apparatus that can further reduce the adhesion of fine particles emitted from a filament to a wafer as compared with the prior art.

開示の技術の一観点によれば、ガイドチューブと、前記ガイドチューブに取り付けられたアークチャンバーと、前記アークチャンバー内に配置され、湾曲する形状を有するフィラメントと、前記フィラメントと前記ガイドチューブとの間に配置され、前記フィラメントに向けて突出する突出部と該突出部の頂部に設けられた孔とを備えるアパーチャーとを有し、前記孔は平面視で、前記フィラメントの内側に配置されているプラズマフラッドガンが提供される。 According to one aspect of the disclosed technology, a guide tube, an arc chamber attached to the guide tube, a filament disposed in the arc chamber and having a curved shape, and between the filament and the guide tube disposed, possess a aperture and a hole provided in the top portion of the projection and projecting portion projecting toward the filaments, the holes in a plan view, a plasma which is disposed inside the filament A flood gun is provided.

開示の技術の他の一観点によれば、イオンを発生するイオン発生部と、ウェハが配置されるイオン注入チャンバーと、前記イオン発生部で発生したイオンから特定のイオンを選択して前記イオン注入チャンバーに伝達するイオン伝達部と、前記イオン注入チャンバー内に配置されて電子を放出するプラズマフラッドガンとを有し、前記プラズマフラッドガンは、ガイドチューブと、前記ガイドチューブに取り付けられたアークチャンバーと、前記アークチャンバー内に配置され、湾曲する形状を有するフィラメントと、前記フィラメントと前記ガイドチューブとの間に配置され、前記フィラメントに向けて突出する突出部と該突出部の頂部に設けられた孔とを備えるアパーチャーとを有し、前記孔は平面視で、前記フィラメントの内側に配置されているイオン注入装置が提供される。 According to another aspect of the disclosed technology, an ion generator that generates ions, an ion implantation chamber in which a wafer is disposed, and specific ions are selected from the ions generated in the ion generator and the ion implantation is performed. An ion transmission unit that transmits to the chamber; and a plasma flood gun that is disposed in the ion implantation chamber and emits electrons. The plasma flood gun includes a guide tube and an arc chamber attached to the guide tube. , A filament disposed in the arc chamber and having a curved shape, a protrusion disposed between the filament and the guide tube, projecting toward the filament, and a hole provided at the top of the protrusion possess the aperture with bets, the hole in a plan view, disposed inside the filament Ion implantation apparatus is provided that is.

上記一観点に係るプラズマフラッドガン及びイオン注入装置によれば、アパーチャーにフィラメントに向けて突出する突出部が設けられており、その突出部の頂部に孔が設けられている。このため、アパーチャーが平板の場合に比べて、孔を通り抜ける微粒子の数が削減される。その結果、ウェハに付着する微粒子の数が低減される。   According to the plasma flood gun and the ion implantation apparatus according to the above aspect, the aperture is provided with a protruding portion that protrudes toward the filament, and a hole is provided at the top of the protruding portion. For this reason, compared with the case where an aperture is a flat plate, the number of fine particles which pass through a hole is reduced. As a result, the number of fine particles adhering to the wafer is reduced.

図1は、第1の実施形態に係るイオン注入装置を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic view showing an ion implantation apparatus according to the first embodiment. 図2は、プラズマフラッドガンの構造を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the plasma flood gun. 図3は、図2中に破線円で囲んだ部分のプラズマフラッドガンを拡大して示す図である。FIG. 3 is an enlarged view of the plasma flood gun in a portion surrounded by a broken-line circle in FIG. 図4(a)はフィラメントとアパーチャーとの位置関係を示す平面図、図4(b)は図4(a)中にI−I線で示す位置における断面図である。4A is a plan view showing the positional relationship between the filament and the aperture, and FIG. 4B is a cross-sectional view at the position indicated by the line I-I in FIG. 4A. 図5(a)は従来のプラズマフラッドガンのフィラメント及びアパーチャーの一例を示す平面図、図5(b)は図5(a)中にII−II線で示す位置における断面図である。FIG. 5A is a plan view showing an example of a filament and aperture of a conventional plasma flood gun, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 5A. 図6は、第2の実施形態に係るプラズマフラッドガンのアークチャンバーを示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing an arc chamber of a plasma flood gun according to the second embodiment. 図7は、第2の実施形態に係るプラズマフラッドガンのフィラメントとアパーチャーとの位置関係を示す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing the positional relationship between the filament and the aperture of the plasma flood gun according to the second embodiment. 図8は、アークチャンバーの各部の寸法を示す図(その1)である。FIG. 8 is a diagram (part 1) illustrating dimensions of each part of the arc chamber. 図9は、アークチャンバーの各部の寸法を示す図(その2)である。FIG. 9 is a diagram (part 2) illustrating dimensions of each part of the arc chamber.

従来のプラズマフラッドガンには、フィラメントから放出される微粒子がウェハに付着して、ウェハを汚染してしまうという問題がある。   The conventional plasma flood gun has a problem that fine particles emitted from the filament adhere to the wafer and contaminate the wafer.

以下の実施形態では、フィラメントから放出される微粒子のウェハへの付着を、従来に比べより一層低減できるプラズマフラッドガン及びイオン注入装置について説明する。   In the following embodiments, a plasma flood gun and an ion implantation apparatus that can further reduce the adhesion of fine particles emitted from a filament to a wafer as compared with the prior art will be described.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係るイオン注入装置を示す模式図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic view showing an ion implantation apparatus according to the first embodiment.

図1に示すように、本実施形態に係るイオン注入装置は、イオン発生部11と、アナライザーマグネット部12と、可変アパーチャー部13と、フォーカス部14と、イオン注入チャンバー15とを有する。また、イオン注入チャンバー15内には、プラズマフラッドガン16と、ビームストップ部17とが配置されている。イオン注入するウェハ20は、イオン注入チャンバー15内に配置する。   As shown in FIG. 1, the ion implantation apparatus according to this embodiment includes an ion generation unit 11, an analyzer magnet unit 12, a variable aperture unit 13, a focus unit 14, and an ion implantation chamber 15. A plasma flood gun 16 and a beam stop portion 17 are disposed in the ion implantation chamber 15. The wafer 20 to be ion-implanted is disposed in the ion implantation chamber 15.

イオン発生部11には、ガスボンベ21からバルブ22を介してガスが供給される。このガス中には、ウェハ20にイオン注入する元素、例えばAs(ヒ素)又はP(リン)等が含まれている。イオン発生部11では、ガスボンベ21から供給されるガス中の分子を電離して、イオンを発生させる。   Gas is supplied to the ion generator 11 from the gas cylinder 21 via the valve 22. This gas contains an element that is ion-implanted into the wafer 20, such as As (arsenic) or P (phosphorus). In the ion generation part 11, the molecule | numerator in the gas supplied from the gas cylinder 21 is ionized, and ion is generated.

イオン発生部11の端部には引出電極11aが設けられている。イオン発生部11で発生した正の電荷をもつイオンは、引出電極11aに印加された負の電圧によりアナライザーマグネット部12に引き出される。   An extraction electrode 11 a is provided at the end of the ion generator 11. Ions having a positive charge generated in the ion generation unit 11 are extracted to the analyzer magnet unit 12 by a negative voltage applied to the extraction electrode 11a.

アナライザーマグネット部12は、電磁石を利用した一種の質量分析器である。このアナライザーマグネット部12では、イオン発生部11から引き出されたイオンの中から特定のイオン種のみを選別して、可変アパーチャー部13に伝達する。なお、アナライザーマグネット部12は、イオン伝達部の一例である。   The analyzer magnet unit 12 is a kind of mass analyzer using an electromagnet. In the analyzer magnet unit 12, only specific ion species are selected from the ions extracted from the ion generation unit 11 and transmitted to the variable aperture unit 13. The analyzer magnet unit 12 is an example of an ion transmission unit.

可変アパーチャー部13には、イオンビームが通る隙間が設けられたカーボン板13aが設けられている。このカーボン板13aの隙間を変化させることにより、イオン種が更に選別される。   The variable aperture portion 13 is provided with a carbon plate 13a provided with a gap through which the ion beam passes. By changing the gap between the carbon plates 13a, the ionic species are further selected.

フォーカス部14にはレンズ(電磁レンズ)14aが設けられている。フォーカス部14では、このレンズ14aにより、可変アパーチャー部13を通過したイオンビームを整形する。   The focus unit 14 is provided with a lens (electromagnetic lens) 14a. In the focus unit 14, the ion beam that has passed through the variable aperture unit 13 is shaped by the lens 14a.

フォーカス部14を通過したイオンビームは、イオン注入チャンバー15内のプラズマフラッドガン16を通ってウェハ20に注入される。   The ion beam that has passed through the focus unit 14 is injected into the wafer 20 through the plasma flood gun 16 in the ion implantation chamber 15.

プラズマフラッドガン16には、ガスボンベ23からバルブ24を介してXe(キセノン)等のガスが供給される。プラズマフラッドガン16からは低エネルギーの電子が引き出され、イオンビームとともにウェハ20に向けて移動する。プラズマフラッドガン16の詳細な構造については、後述する。   A gas such as Xe (xenon) is supplied to the plasma flood gun 16 from a gas cylinder 23 through a valve 24. Low energy electrons are extracted from the plasma flood gun 16 and move toward the wafer 20 together with the ion beam. The detailed structure of the plasma flood gun 16 will be described later.

ビームストップ部17は、ウェハ20に注入されたイオンにより発生する電流を測定する。このビームストップ部17で測定される電流値に基づき、イオン注入量(ドーズ量)が調整される。   The beam stop unit 17 measures a current generated by ions implanted into the wafer 20. Based on the current value measured by the beam stop unit 17, the ion implantation amount (dose amount) is adjusted.

図2はプラズマフラッドガン16の構造を示す断面図である。なお、図2中の白抜き矢印は、アークチャンバー内を通るイオンビームを示している。   FIG. 2 is a sectional view showing the structure of the plasma flood gun 16. In addition, the white arrow in FIG. 2 has shown the ion beam which passes through the inside of an arc chamber.

また、図3は、図2中に破線円で囲んだ部分のプラズマフラッドガンを拡大して示す図である。更に、図4(a)はフィラメントとアパーチャーとの位置関係を示す平面図、図4(b)は図4(a)中にI−I線で示す位置における断面図である。   FIG. 3 is an enlarged view of the plasma flood gun in a portion surrounded by a broken-line circle in FIG. 4A is a plan view showing the positional relationship between the filament and the aperture, and FIG. 4B is a cross-sectional view at the position indicated by the line I-I in FIG. 4A.

図2に示すように、プラズマフラッドガン16には筒状のガイドチューブ25が設けられており、このガイドチューブ25内をイオンビームが通過する。   As shown in FIG. 2, the plasma flood gun 16 is provided with a cylindrical guide tube 25, and the ion beam passes through the guide tube 25.

ガイドチューブ25の周面には、アークチャンバー26が取り付けられている。アークチャンバー26には、図3に示すように、フィラメント31と、アパーチャー32と、引出電極33と、フィラメントシールド34とが配置されている。また、アークチャンバー26内には、前述のガスボンベ23からガスが供給される。   An arc chamber 26 is attached to the peripheral surface of the guide tube 25. As shown in FIG. 3, a filament 31, an aperture 32, an extraction electrode 33, and a filament shield 34 are disposed in the arc chamber 26. Further, gas is supplied into the arc chamber 26 from the gas cylinder 23 described above.

フィラメント31はタングステンにより形成されており、図4(a)に示すように長円形状に湾曲した形状を有する。このフィラメント31は、イオン注入時に所定の電圧が印加されて発熱する。   The filament 31 is made of tungsten, and has a shape curved in an oval shape as shown in FIG. The filament 31 generates heat when a predetermined voltage is applied during ion implantation.

また、フィラメント31とアークチャンバー26の壁面との間に所定の電圧が印加されて、アークチャンバー26内で放電が発生する。この放電により、アークチャンバー26内に導入されたガスがプラズマ化する。   Further, a predetermined voltage is applied between the filament 31 and the wall surface of the arc chamber 26, and a discharge is generated in the arc chamber 26. By this discharge, the gas introduced into the arc chamber 26 is turned into plasma.

アパーチャー32は板状の部材であり、フィラメント31の近傍に配置されている。このアパーチャー32の一部分がフィラメント31側に向けて突出して、突出部32bとなっている。その突出部32bの頂部には、孔32aが設けられている。図4(a),(b)に示すように、孔32aは長円形状に湾曲したフィラメント31の内側に配置される。   The aperture 32 is a plate-like member and is disposed in the vicinity of the filament 31. A part of the aperture 32 protrudes toward the filament 31 to form a protrusion 32b. A hole 32a is provided at the top of the protrusion 32b. As shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), the hole 32a is disposed inside the filament 31 curved in an oval shape.

なお、アパーチャー32の材質は特に限定されないが、本実施形態ではアパーチャー32が高純度カーボンにより形成されているものとする。また、本実施形態ではフィラメント31が長円形状であるものとしているが、フィラメント31の形状は円形状であってもよい。   In addition, although the material of the aperture 32 is not specifically limited, In this embodiment, the aperture 32 shall be formed with high purity carbon. In the present embodiment, the filament 31 has an oval shape. However, the filament 31 may have a circular shape.

図3のように、引出電極33は、アパーチャー32の外側(ガイドチューブ25側)に配置される。この引出電極33には、アパーチャー32の孔32aに整合する位置に、孔32aよりも大きな径の孔33aが設けられている。   As shown in FIG. 3, the extraction electrode 33 is disposed outside the aperture 32 (on the guide tube 25 side). The extraction electrode 33 is provided with a hole 33a having a diameter larger than that of the hole 32a at a position aligned with the hole 32a of the aperture 32.

フィラメントシールド34は、引出電極33の外側に配置される。このフィラメントシールド34には、アパーチャー32の孔32aに整合する位置に、孔32aよりも大きく、孔33aよりも小さい径の孔34aが設けられている。   The filament shield 34 is disposed outside the extraction electrode 33. The filament shield 34 is provided with a hole 34a having a diameter larger than the hole 32a and smaller than the hole 33a at a position aligned with the hole 32a of the aperture 32.

アークチャンバー26内の空間は、アパーチャー32の孔32a、引出電極33の孔33a及びフィラメントシールド34の孔34aを介して、ガイドチューブ25内の空間と連絡している。   The space in the arc chamber 26 communicates with the space in the guide tube 25 through the hole 32a of the aperture 32, the hole 33a of the extraction electrode 33, and the hole 34a of the filament shield 34.

以下、上述したプラズマフラッドガン16の動作について説明する。   Hereinafter, the operation of the above-described plasma flood gun 16 will be described.

前述したように、イオン注入時にはフィラメント31に所定の電圧が供給され、フィラメント31が発熱する。また、アークチャンバー26内に放電が発生し、この放電によりアークチャンバー26内にプラズマが発生する。   As described above, a predetermined voltage is supplied to the filament 31 during ion implantation, and the filament 31 generates heat. Further, a discharge is generated in the arc chamber 26, and plasma is generated in the arc chamber 26 by this discharge.

一方、引出電極33には所定の電圧が印加される。アークチャンバー26内のプラズマ中に含まれる低エネルギーの電子は、引出電極33に印加された電圧によりガイドチューブ25内に引き出され、ガイドチューブ25内を通るイオンビームとともにウェハ20に向けて移動する。   On the other hand, a predetermined voltage is applied to the extraction electrode 33. Low-energy electrons contained in the plasma in the arc chamber 26 are extracted into the guide tube 25 by the voltage applied to the extraction electrode 33 and move toward the wafer 20 together with the ion beam passing through the guide tube 25.

ところで、放電にともない、フィラメント31からはタングステンの微粒子(以下、「タングステン粒子」という)が放出される。フィラメント31から放出されたタングステン粒子は、直線的に移動する。   By the way, along with the discharge, tungsten fine particles (hereinafter referred to as “tungsten particles”) are emitted from the filament 31. The tungsten particles emitted from the filament 31 move linearly.

図5(a)は従来のプラズマフラッドガンのフィラメント及びアパーチャーの一例を示す平面図、図5(b)は図5(a)中にII−II線で示す位置における断面図である。   FIG. 5A is a plan view showing an example of a filament and aperture of a conventional plasma flood gun, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 5A.

従来のプラズマフラッドガンでは、図5(a),(b)に示すように、アパーチャー42が平板である。このため、フィラメント31から飛び出したタングステン粒子の多くは、図5(b)中に矢印で示すように、アパーチャー42の孔42aを容易に通過してしまう。   In the conventional plasma flood gun, as shown in FIGS. 5A and 5B, the aperture 42 is a flat plate. For this reason, most of the tungsten particles jumping out from the filament 31 easily pass through the hole 42a of the aperture 42 as indicated by an arrow in FIG.

従来のプラズマフラッドガンでも、アパーチャー42の外側にフィラメントシールドを配置して、タングステン粒子のガイドチューブへの進入を阻止している。しかし、フィラメントシールドだけではタングステン粒子を十分に阻止することは困難であり、アパーチャー42の孔42aを通過したタングステン粒子は、反射を繰り返してガイドチューブ内に進入してしまう。   Even in a conventional plasma flood gun, a filament shield is disposed outside the aperture 42 to prevent tungsten particles from entering the guide tube. However, it is difficult to sufficiently block the tungsten particles only with the filament shield, and the tungsten particles that have passed through the hole 42a of the aperture 42 are repeatedly reflected and enter the guide tube.

一方、本実施形態に係るプラズマフラッドガン16では、図4(a),(b)に示すようにアパーチャー32の孔32aが設けられた部分がフィラメント31側に突出して突出部3bとなっている。そのため、図4(b)中に矢印で示すように、フィラメント31から飛び出したタングステン粒子の多くは突出部3bの外壁にぶつかり、ガイドチューブ25側への移動が阻止される。 On the other hand, in the plasma flood gun 16 according to the present embodiment, as shown in FIGS. 4A and 4B, the portion provided with the hole 32a of the aperture 32 protrudes toward the filament 31 and becomes the protruding portion 3 2 b. ing. Therefore, as indicated by arrows in FIG. 4B, most of the tungsten particles that have jumped out of the filament 31 collide with the outer wall of the protrusion 3 2 b and are prevented from moving to the guide tube 25 side.

すなわち、本実施形態に係るプラズマフラッドガン1では、孔32aの直径が図5(a),(b)に示すアパーチャー42の孔42aと同じであっても、孔32aを通過するタングステン粒子の数が著しく削減され、タングステン粒子によるウェハ30の汚染をより一層抑制することができる。 In other words, in the plasma flood gun 16 according to the present embodiment, even if the diameter of the hole 32a is the same as the hole 42a of the aperture 42 shown in FIGS. The number is remarkably reduced, and contamination of the wafer 30 with tungsten particles can be further suppressed.

(第2の実施形態)
図6は第2の実施形態に係るプラズマフラッドガンのアークチャンバーを示す断面図、図7は同じくそのプラズマフラッドガンのフィラメントとアパーチャーとの位置関係を示す平面図である。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a sectional view showing an arc chamber of the plasma flood gun according to the second embodiment, and FIG. 7 is a plan view showing the positional relationship between the filament and the aperture of the plasma flood gun.

本実施形態が第1の実施形態と異なる点は、アパーチャーに設けられた孔の直径及び数が異なることになり、その他の構成は基本的に第1の実施形態と同様であるので、重複する部分の説明は省略する。   This embodiment is different from the first embodiment in that the diameter and number of holes provided in the aperture are different, and the other configurations are basically the same as those in the first embodiment, and thus overlap. The description of the part is omitted.

本実施形態では、フィラメント31の近傍に配置されたアパーチャー51の一部がフィラメント31側に向けて突出して、突出部51bとなっている。この突出部51bの形状は、図7に示すように平面視でフィラメント31の形状に倣う長円形状であり、頂部には突出部51bの長手方向に沿って5個の孔51aが一列に並んで形成されている。これらの孔51aの開口面積の合計は、第1の実施形態のアパーチャー33の孔33aの開口面積と同じになるように設定されている。   In the present embodiment, a part of the aperture 51 arranged in the vicinity of the filament 31 protrudes toward the filament 31 to form a protruding portion 51b. The shape of the protrusion 51b is an oval shape following the shape of the filament 31 in plan view as shown in FIG. 7, and five holes 51a are arranged in a line along the longitudinal direction of the protrusion 51b at the top. It is formed with. The total opening area of these holes 51a is set to be the same as the opening area of the hole 33a of the aperture 33 of the first embodiment.

本実施形態では、アパーチャー51の孔51aの直径が第1の実施形態比べて小さく設定されているので、第1の実施形態に比べて孔51aを通過するタングステン粒子の数をより一層低減できる。また、孔51aの開口面積の合計は、第1の実施形態のアパーチャー33の孔33aの開口面積と同じであるので、アークチャンバー26からガイドチューブ側に引き出される電子の量は、第1の実施形態と殆ど同じである。これにより、ウェハに蓄積される電荷を十分に中和することができる。   In the present embodiment, since the diameter of the hole 51a of the aperture 51 is set smaller than that in the first embodiment, the number of tungsten particles passing through the hole 51a can be further reduced as compared with the first embodiment. Further, since the total opening area of the holes 51a is the same as the opening area of the holes 33a of the aperture 33 of the first embodiment, the amount of electrons withdrawn from the arc chamber 26 to the guide tube side is the same as that of the first embodiment. It is almost the same as the form. Thereby, the electric charge accumulated on the wafer can be sufficiently neutralized.

以下、第2の実施形態に係るプラズマフラッドガンを実際に製造してイオン注入装置に取り付け、イオン注入を行ってウェハのタングステン汚染量を調べた結果について説明する。   Hereinafter, the result of actually manufacturing the plasma flood gun according to the second embodiment, attaching it to the ion implantation apparatus, performing ion implantation, and examining the tungsten contamination amount of the wafer will be described.

まず、実施例として、図6,図7に示すアークチャンバー26を備えたプラズマフラッドガンを製造した。   First, as an example, a plasma flood gun including the arc chamber 26 shown in FIGS. 6 and 7 was manufactured.

アークチャンバー26の寸法は、図8,図9に示す幅aが29mm、長さbが41.5mm、高さcが14.1mmである。また、アパーチャー51の突出部51bの高さdは2.5mmであり、孔51aの直径φは2mmである。更に、孔51aの個数は5個である。更にまた、フィラメント31とアパーチャー51の突出部51bとの間隔eは0.8mmである。   The dimensions of the arc chamber 26 are as follows. The width a shown in FIGS. 8 and 9 is 29 mm, the length b is 41.5 mm, and the height c is 14.1 mm. Moreover, the height d of the protrusion 51b of the aperture 51 is 2.5 mm, and the diameter φ of the hole 51a is 2 mm. Further, the number of holes 51a is five. Furthermore, the distance e between the filament 31 and the protrusion 51b of the aperture 51 is 0.8 mm.

ウェハにイオン注入する元素として、Asを使用し、注入エネルギーは5keV、注入量(ドーズ量)は3.43×1014ions/cm2、イオンビーム電流は2.5mAとした。 As was used as an element for ion implantation into the wafer, As was used, the implantation energy was 5 keV, the implantation amount (dose amount) was 3.43 × 10 14 ions / cm 2 , and the ion beam current was 2.5 mA.

その結果、実施例のプラズマフラッドガンを使用した場合、ウェハのタングステン汚染量は0.0041atoms/cm2であった。一方、図5(a),(b)に示すアパーチャー42を有する従来のプラズマフラッドガンを使用した場合、実施例と同一条件でイオン注入と行うと、ウェハのタングステン汚染量は0.55atoms/cm2であった。 As a result, when the plasma flood gun of the example was used, the amount of tungsten contamination of the wafer was 0.0041 atoms / cm 2 . On the other hand, when the conventional plasma flood gun having the aperture 42 shown in FIGS. 5A and 5B is used, if ion implantation is performed under the same conditions as in the embodiment, the tungsten contamination amount of the wafer is 0.55 atoms / cm. 2 .

すなわち、本実施形態に係るプラズマフラッドガンを有するイオン注入装置では、従来のイオン注入装置に比べて、ウェハのタングステン汚染量を約1/100以下にすることができた。   That is, in the ion implantation apparatus having the plasma flood gun according to this embodiment, the tungsten contamination amount of the wafer can be reduced to about 1/100 or less as compared with the conventional ion implantation apparatus.

11…イオン発生部、12…アナライザーマグネット部、13…可変アパーチャー部、14…フォーカス部、15…イオン注入チャンバー、16…プラズマフラッドガン、17…ビームストップ部、20…ウェハ、21,23…ガスボンベ、22,24…バルブ、25…ガイドチューブ、26…アークチャンバー、31…フィラメント、32,42,51…アパーチャー、32a,42a,51a…孔、32b,51b…突出部、33…引出電極、34…フィラメントシールド。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Ion generating part, 12 ... Analyzer magnet part, 13 ... Variable aperture part, 14 ... Focus part, 15 ... Ion implantation chamber, 16 ... Plasma flood gun, 17 ... Beam stop part, 20 ... Wafer, 21, 23 ... Gas cylinder 22, 24 ... Valve, 25 ... Guide tube, 26 ... Arc chamber, 31 ... Filament, 32, 42, 51 ... Aperture, 32a, 42a, 51a ... Hole, 32b, 51b ... Projection, 33 ... Extraction electrode, 34 ... filament shield.

Claims (5)

ガイドチューブと、
前記ガイドチューブに取り付けられたアークチャンバーと、
前記アークチャンバー内に配置され、湾曲する形状を有するフィラメントと、
前記フィラメントと前記ガイドチューブとの間に配置され、前記フィラメントに向けて突出する突出部と該突出部の頂部に設けられた孔とを備えるアパーチャーとを有し、
前記孔は平面視で、前記フィラメントの内側に配置されている
ことを特徴とするプラズマフラッドガン。
A guide tube,
An arc chamber attached to the guide tube;
A filament disposed in the arc chamber and having a curved shape ;
Wherein arranged between the filament and the guide tube, it has a and aperture and a hole provided in the top portion of the projection and projecting portion projecting toward the filament,
The plasma flood gun, wherein the hole is disposed inside the filament in a plan view .
前記アパーチャーの前記突出部の頂部には、前記孔が複数個設けられていることを特徴とする請求項1に記載のプラズマフラッドガン。   The plasma flood gun according to claim 1, wherein a plurality of the holes are provided in a top portion of the projecting portion of the aperture. 前記湾曲する形状は円形状又は長円形状であることを特徴とする請求項1又は2に記載のプラズマフラッドガン。 Plasma flood gun according to claim 1 or 2 shape is characterized by a circular or oval shape the curvature. 前記フィラメントがタングステンにより形成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のプラズマフラッドガン。   The plasma flood gun according to any one of claims 1 to 3, wherein the filament is made of tungsten. イオンを発生するイオン発生部と、
ウェハが配置されるイオン注入チャンバーと、
前記イオン発生部で発生したイオンから特定のイオンを選択して前記イオン注入チャンバーに伝達するイオン伝達部と、
前記イオン注入チャンバー内に配置されて電子を放出するプラズマフラッドガンとを有し、
前記プラズマフラッドガンは、
ガイドチューブと、
前記ガイドチューブに取り付けられたアークチャンバーと、
前記アークチャンバー内に配置され、湾曲する形状を有するフィラメントと、
前記フィラメントと前記ガイドチューブとの間に配置され、前記フィラメントに向けて突出する突出部と該突出部の頂部に設けられた孔とを備えるアパーチャーとを有し、
前記孔は平面視で、前記フィラメントの内側に配置されている
ことを特徴とするイオン注入装置。
An ion generator that generates ions;
An ion implantation chamber in which the wafer is placed;
An ion transmission unit that selects specific ions from the ions generated in the ion generation unit and transmits the selected ions to the ion implantation chamber;
A plasma flood gun disposed in the ion implantation chamber for emitting electrons;
The plasma flood gun is
A guide tube,
An arc chamber attached to the guide tube;
A filament disposed in the arc chamber and having a curved shape ;
Wherein arranged between the filament and the guide tube, it has a and aperture and a hole provided in the top portion of the projection and projecting portion projecting toward the filament,
The ion implantation apparatus characterized in that the hole is arranged inside the filament in a plan view .
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