JPH01227345A

JPH01227345A - 高周波加速イオン注入装置

Info

Publication number: JPH01227345A
Application number: JP63052354A
Authority: JP
Inventors: Akira Kaimoto; 亮開本
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1988-03-04
Filing date: 1988-03-04
Publication date: 1989-09-11
Anticipated expiration: 2011-02-14
Also published as: JPH0815066B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、半導体基板や金属材料等にイオンを打ち込む
装置に関する。

〈従来の技術〉従来のイオン注入装置は、イオン源からのイオンを直流
高電圧電源によって加速して電磁界もしくは機械的な手
段でスイープさせ、半導体基板等のターゲットに打ち込
んでいる。

〈発明が解決しようとする課題〉ところで、近年、イオン注入技術が半導体集積回路の生
産工程中におけるドーピング工程の重要技術となるにつ
れて、従来よりも更にイオンビーム電流を増強して、生
産のスルーブツトを向上させたいとする要求が高まって
いる。

しかし、前述した従来の直流加速型イオン注入装置では
、イオンビーム電流を増強するには、イオン源を現状よ
りも更に過酷な条件で使用する必要が生じるとともに、
直流高電圧電源の電流容量もそれに応じて増強しなけれ
ばならず、自ずと限界がある。

また、本質的な問題として、直流加速型イオン注入装置
では正もしくは負イオンのいずれかしか加速できない関
係上、イオン打ち込み中の半導体基板上で、同符号電荷
の蓄積による素子絶縁破壊が発生してしまうことがある
。

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、素子絶
縁破壊を生じさせることな（、高いスループットを達成
することのできるイオン注入装置の提供を目的としてい
る。

く課題を解決するための手段〉上記の目的を達成するための構成を、実施例に対応する
第１図を参照しつつ説明すると、本発明は、正イオン源
１と、負イオン源２と、高周波加速器４と、正イオン源
１および負イオン源２からそれぞれ引出された正イオン
および負イオンを同時に高周波加速器４内に導く偏向装
置（例えば偏向電磁石）３を備えたことによって、特徴
づけられる。

く作用〉ＲＦＱライナック等の高周波加速器においては、一般に
、正イオンを加速する電圧位相と負イオンを加速する電
圧位相とを互いに逆相とすることで、正イオンと負イオ
ンを同時に加速することができる。

偏向装置３は、正および負イオン源１および２からの正
イオンビーム１１および負イオンビーム２１を、同一の
軌道上に乗せて上述した機能を持つ高周波加速器４内に
導く。この正負混在するイオンビームを同時に加速して
ターゲットＷに注入することにより、例えばイオン源１
．２の使用条件を従来と同等にしてもスループットは向
上し、素子絶縁破壊の発生率は低下する。

〈実施例〉本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説明する。

第１図は本発明実施例の構成図である。

正イオン源１で生成された正イオンは、正極性高電圧電
源１０によって運動エネルギが与えられ、引出し電極（
図示せず）によって所定方向に進む正イオンビーム１１
となって引出される。

また、負イオン源２で生成された負イオンは、負極性高
電圧電源２０によって運動エネルギが与えられ、同様に
ある一定方向に進む負イオンビーム２１となって引出さ
れる。

この正および負のイオンビーム１１および２１は、それ
ぞれ偏向電磁石３に入射する。偏向電磁石３は、互い異
なる軌道で入射した正および負イオンビーム１１および
２１を、同一の軌道上に導き、次段の高周波加速器４内
へと同時に導入する。

ここで、偏向電磁石３の作る磁束密度ベクトルを１とし
たとき、速度ベクトルＶを持つイオンビームが入射する
と、そのイオンビームには、正ならばｅｌｌＸｖ、負な
らば−ｅｌｌＸｖなるローレンツ力による偏向力が作用
し、正・負で互いに逆方向に偏向を受ける。従って、こ
の偏向電磁石３の形状および磁束密度と、正、負イオン
ビーム１１゜２１の運動エネルギおよび偏向電磁石３へ
の入射角の関係を、適切に調整することで、上述のよう
に互いに異なる軌道を持つ正、負イオンビーム１１゜２
１を同一軌道上に導くことができる。

高周波加速器４は例えばＲＦＱライナックであって、高
周波の導入によって正イオン、負イオンのいずれをも同
時に加速することができる。すなわち、一般に、高周波
加速器では周知の通り、正イオンを加速する電圧位相と
負イオンを加速する電圧位相との差を１８０°に、つま
り逆相にすることが可能であり、正、負イオンを同時に
加速できる。

さて、偏向電磁石３によって同一軌道上に束ねられた正
、負イオンビーム１１．２１はこの高周波加速器４によ
って同時に加速され、照射チャンバ５内に設置された半
導体基板等のターゲラ）Ｗに打ち込まれる。

以上の本発明実施例によると、例えば同一元素の正イオ
ン源１．負イオン源２を用いたとき、負イオン源２が正
イオン源１と同量のイオンを発生できれば、従来と同等
のイオン源の負荷により、スループットは２倍となる。

また、正、負イオン源１．２により互いに異なる元素の
正イオン、負イオンを発生するようにすれば、同時に２
元素のイオン注入が可能となる。

更に、正、負イオンが混在するビームが同時にターゲッ
トに打ち込まれるから、同符号電荷の蓄積による素子絶
縁破壊の発生も生じにくい。

本発明は以上の実施例のほか、以下に示す応用が可能で
ある。

第２図は本発明の他の実施例の構成図である。

この実施例では、高周波加速器４によって同時加達され
た正、負イオンビーム１１．２１を再び分離して、それ
ぞれ異なるターゲットＷ、、Ｗ、に打ち込むよう構成し
ている。

すなわち、高周波加速器４より前段部分は第１図の例と
同等であり、高周波加速器４の後段に正・負ビーム分離
用の偏向電磁石６を設け、正イオンビーム１１を第１の
照射チャンバ５１内のターゲットＷ１に、負イオンビー
ム２１を第２の照射チャンバ５２内のターゲットＷ２に
それぞれ打ち込むよう構成している。

第３図は本発明の更に他の実施例の要部構成図であり、
第２図に示した実施例の高周波加速器４とビーム分離用
の偏向電磁石６の間に、ガスチャンバもしくは薄膜等に
よる荷電変換装置７を挿入した例を示している。

正、負イオンの混在するビームが荷電変換装置７を通過
すると、負イオンは容易に電子をはぎとられて正イオン
となり、正イオンは極性を変えない。これらの正イオン
の比電荷ｅ　／　ｍがほぼ等しくなれば、偏向電磁石６
によってそれぞれ同じ偏向を受けることになり、同一の
軌道を取って一方の照射チャンバ５１内のターゲットＷ
１に打ち込まれることになる。

〈発明の効果〉以上説明したように、本発明によれば、正および負のイ
オン源からの正および負のイオンビームを束ねて、高周
波加速器によって同時に加速してターゲットに打ち込む
ことができるから、同符号電荷の蓄積による素子絶縁破
壊の発生を大幅に削減できるとともに、イオン源の酷使
や直流高圧電源の電流容量の増強等を行うことなく、容
易にスループを大幅に向上させることができる。また、
別元素の正イオンと負イオンとを同時に加速すれば、同
時に２元素のイオンの注入が可能となり、スループット
の向上に加えて工程の削減をも達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の構成図、第２図は本発明の他の実施例の構成図、第３図は本発明
の更に他の実施例の要部構成図である。１・・・正イオン源２・・・負イオン源３・・・偏向電磁石４・・・高周波加速器５・・・照射チャンバ１１・・・正イオンビーム２１・・・負イオンビームＷ・・・ターゲット

Claims

【特許請求の範囲】

　イオンを所定のエネルギのもとに加速してターゲット
に打ち込む装置において、正イオン源と、負イオン源と
、高周波加速器と、上記正イオン源および負イオン源か
らそれぞれ引出された正イオンおよび負イオンを同時に
上記高周波加速器内に導く偏向装置を備えたことを特徴
とする、高周波加速イオン注入装置。