JPH02172152A - Ion implantation apparatus - Google Patents

Ion implantation apparatus

Info

Publication number
JPH02172152A
JPH02172152A JP32584888A JP32584888A JPH02172152A JP H02172152 A JPH02172152 A JP H02172152A JP 32584888 A JP32584888 A JP 32584888A JP 32584888 A JP32584888 A JP 32584888A JP H02172152 A JPH02172152 A JP H02172152A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ion
plasma
sample gas
ion implantation
microwave
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP32584888A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hidemi Koike
英巳 小池
Yasutsugu Usami
康継 宇佐見
Tsuneyoshi Yamauchi
山内 常義
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Instruments Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Instruments Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Instruments Engineering Co Ltd, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Instruments Engineering Co Ltd
Priority to JP32584888A priority Critical patent/JPH02172152A/en
Publication of JPH02172152A publication Critical patent/JPH02172152A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To obtain a stable ion implantation current by automatically operating a carrier gas supply system not including implanted ions in such a manner that sample gas of a predetermined value or more is supplied to a plasma generator during operation of an ion source. CONSTITUTION:A microwave 11 generated in a microwave generator 1 is introduced into a plasma generator 4 through waveguides 2a, 2b, 2c and a microwave guiding flange 3. A specific magnetic field is applied in the vicinity of the plasma generator 4 by a solenoid coil 12. At this stage, a sample gas flow rate control valve 7 is opened so as to introduce sample gas into the plasma generator 4, and generate plasma so that an ion beam 31 is drawn out from the plasma by ion beam drawing electrode systems 11a, 11b, 11c. A carrier gas flow rate control valve 9 is controlled by a valve control power source 10 using vacuum measured by the vacuum gage 14 of an ion source as an input signal. Therefore, it is possible to obtain a stable ion implantation current.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体ウェハーに不純物を導入するためのイオ
ン打込み装置に係り、特にIQ11〜1018ケ/dの
広範囲の打込み量制御の可能な装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an ion implantation device for introducing impurities into semiconductor wafers, and particularly to an device capable of controlling the implantation amount over a wide range of IQ of 11 to 1018 K/d. .

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のイオン打込み装置用イオン源は、特開昭62−5
8556号に記載のように1ないし2系統の試料ガス供
給系がプラズマ発生部に接続されており、1系統1ガス
種が原則であった。また、複数の試料ガス供給系接続の
目的は、プラズマ発生部内のガス種の分布を制御してイ
オン源を長時間、安定に動作させることであった。
The conventional ion source for ion implantation equipment is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-5
As described in No. 8556, one or two sample gas supply systems were connected to the plasma generation section, and in principle, one system had one type of gas. Furthermore, the purpose of connecting multiple sample gas supply systems was to control the distribution of gas species within the plasma generation section to operate the ion source stably for a long time.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

一般に磁場中のマイクロ波放電を用いたイオン源(以下
、マイクロ波イオン源と称す)は、フィラメントのよう
な電子の発生源がなく、マイクロ波放電で発生した電子
を使ってプラズマを維持している。そのため、供給する
試料ガスの量が少なくなると電子の発生量も少なくなり
、低ガス圧中ではプラズマを維持しにくいという特性を
もっている。一方、イオン打込み装置で打込み量がIQ
l 1〜1012ケ/dの打込みを行なう場合、打込み
均一性を確保するために10μ八以下の打込みイオン電
流が要求され、1013〜1018ケ/aIの打込みに
対しては、生産性を確保するため10mA程度の打込み
イオン電流が要求される。上記従来技術によるマイクロ
波イオン源は容易にmA級の大電流イオンビームを引出
せるという特長を持っている反面、低ガス圧中での安定
動作に対する配慮がされておらず、10μ八以下のイオ
ンビーム引出しが困難という問題があった。
In general, ion sources that use microwave discharge in a magnetic field (hereinafter referred to as microwave ion sources) do not have a source of electrons such as a filament, and maintain plasma using the electrons generated by microwave discharge. There is. Therefore, when the amount of sample gas supplied decreases, the amount of electrons generated also decreases, making it difficult to maintain plasma at low gas pressures. On the other hand, with ion implantation equipment, the implantation amount is IQ.
l When performing implantation of 1 to 1012 q/d, an implantation ion current of 10μ8 or less is required to ensure implant uniformity, and for implantation of 1013 to 1018 q/a, it is required to ensure productivity. Therefore, an implantation current of about 10 mA is required. Although the microwave ion source according to the above-mentioned conventional technology has the advantage of being able to easily draw out a large current ion beam in the mA class, it does not take into account stable operation under low gas pressure, and ions of 10μ8 or less are not considered. There was a problem that it was difficult to pull out the beam.

本発明の目的は、1μA〜10mAの打込みイオン電流
を容易に安定に得られるイオン打込み装置を実現するこ
とにある。
An object of the present invention is to realize an ion implantation device that can easily and stably obtain an implantation current of 1 μA to 10 mA.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的は、打込みイオン種を含む試料ガスと打込みイ
オン種を含まないキャリアガスを同時に、あるいは混合
ガスとして、プラズマ発生部に供給可能な構成にすると
ともに、イオン源の動作条件に合わせてキャリアガス供
給量を自動的に制御するシステムを採用することにより
達成される。
The above purpose is to create a configuration in which a sample gas containing implanted ion species and a carrier gas not containing implanted ion species can be supplied to the plasma generation section at the same time or as a mixed gas. This is achieved by employing a system that automatically controls the amount of supply.

〔作用〕[Effect]

マイクロ波イオン源の安定動作のための最低試料ガス圧
力は装置構成で若干異なるが、仮にイオン源部の真空度
を」り定している部分で3 X 10”−3Paとする
。一般に100μA〜10mAの打込みイオンを得る時
の試料ガス圧力は3 X 10−3P a以上必要なの
で、この時はキャリアガスの供給量を零にする。そして
打込みイオン電流を100μ八以下にするために試料ガ
ス供給量を絞り、イオン源部の真空度が3 X 10−
3P a以下になる場合は自動的にキャリアガスの供給
を行ない3×10−”Paを確保するよう動作する。こ
れにより打込みイオン電流を少なくするために試料ガス
の供給量を絞っても、打込みイオンに関係のないキャリ
アガスを補充することによりプラズマ発生部のガス圧力
を確保することができるため、プラズマを消滅させるこ
となく安定な打込みイオン電流を得ることができる。
The minimum sample gas pressure for stable operation of a microwave ion source varies slightly depending on the device configuration, but it is assumed to be 3 x 10"-3 Pa in the part where the degree of vacuum in the ion source is determined. Generally, it is 100 μA ~ Since the sample gas pressure to obtain implanted ions of 10 mA is required to be at least 3 x 10-3 Pa, the supply amount of carrier gas is set to zero at this time.Then, the sample gas is supplied in order to make the implanted ion current less than 100 μ8. Reduce the amount and reduce the vacuum level of the ion source to 3 x 10-
If the pressure is less than 3P a, the carrier gas is automatically supplied to ensure 3×10-”Pa.This allows the implantation to continue even if the sample gas supply amount is reduced to reduce the implantation ion current. Since the gas pressure in the plasma generation section can be ensured by replenishing carrier gas unrelated to ions, a stable ion implantation current can be obtained without extinguishing the plasma.

キャリアガスは試料ガスやイオン源構成材料との反応性
がなく、放電によって生じるイオンが、質量分離後に打
込みイオンと完全に分離されるものにする必要がある。
It is necessary that the carrier gas has no reactivity with the sample gas or the materials constituting the ion source, and that the ions generated by the discharge are completely separated from the implanted ions after mass separation.

シリコン半導体を対象としたイオン打込み装置の場合、
ArやN2が良い。
In the case of ion implantation equipment for silicon semiconductors,
Ar and N2 are good.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図および第2図により説
明する。第2図はイオン打込み装置の全体構成を示す図
で、第1図はその中のイオン源部詳細を示す図である。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 2 is a diagram showing the overall configuration of the ion implantation apparatus, and FIG. 1 is a diagram showing details of the ion source section therein.

まず最初に第2図によりイオン打込み装置全体の構成を
説明する。イオン打込み装置は基本的にはイオン源21
.質量分離器22、打込み室23.ビームライン24,
25゜真空排気系26.電源制御系27で構成される。
First, the overall configuration of the ion implantation apparatus will be explained with reference to FIG. The ion implantation device basically consists of an ion source 21.
.. Mass separator 22, driving chamber 23. beam line 24,
25° vacuum exhaust system 26. It is composed of a power supply control system 27.

イオン源21から引出されたイオンビーム31はビーム
ライン24内を通り、質量分離器22で打込まれるイオ
ン32だけが諸室の角度変更されてビームライン25内
を通過し、打込み室23内に到達して半導体ウェハー等
に打込まれる。真空排気系26はイオンが通過する部分
を真空にするためのもので、電源制御系27はイオン源
21や打込み室23等の各構成部品の動作を制御するた
めのものである。第1図に示したイオン源はマイクロ波
イオン源である。本実施例によるマイクロ波イオン源は
、マイクロ波発生器1.導波管2a。
The ion beam 31 extracted from the ion source 21 passes through the beam line 24 , and only the ions 32 implanted by the mass separator 22 pass through the beam line 25 after changing the angle of the various chambers and enter the implant chamber 23 . It reaches and is implanted into a semiconductor wafer or the like. The evacuation system 26 is for evacuating the area through which ions pass, and the power supply control system 27 is for controlling the operation of each component such as the ion source 21 and the implantation chamber 23. The ion source shown in FIG. 1 is a microwave ion source. The microwave ion source according to this embodiment includes a microwave generator 1. Waveguide 2a.

2b、2e、マイクロ波導入フランジ3.プラズク発生
部4.試料ガス導入パイプ5.試料ガスボンベ6、試料
ガス流量制御バルブ7、キャリアガスボンベ8.キャリ
アガス流量制御バルブ9.バルブ制御御電源10.イオ
ンビーム引出し電極系11a、Llb、llc、ソレノ
イドコイル12゜絶縁碍子13で構成される。同図にお
いてマイクロ波発生器1で発生したマイクロ波11は、
導波’ff 2 a 、 2 b 、 2 c 、マイ
クロ波導入フランジ3を通してプラズマ発生部4に導入
される。さらにプラズマ発生部4の付近にはソレノイド
コイル12により0.06〜0.1T程度の磁場が印加
される。この状態で試料ガス流量制御バルブ7を開いて
試料ガスをプラズマ発生部4に導入すれば、プラズマ発
生部4内に形成されているマイクロ波電界と磁場との相
互作用でプラズマが発生し、イオンビーム引出し電極系
11a、llb、llcにより上記プラズマからイオン
ビーム31が引出される。バルブ制御電源10は、イオ
ン源部の真空計14で測定した真空度を人力信号として
キャリアガス流量制御バルブ9をコントロールする。
2b, 2e, microwave introduction flange 3. Plazk generation part 4. Sample gas introduction pipe 5. Sample gas cylinder 6, sample gas flow rate control valve 7, carrier gas cylinder 8. Carrier gas flow control valve9. Valve control power supply 10. It is composed of an ion beam extraction electrode system 11a, Llb, llc, a solenoid coil 12°, and an insulator 13. In the figure, the microwave 11 generated by the microwave generator 1 is
The guided waves 'ff 2 a , 2 b , 2 c are introduced into the plasma generation section 4 through the microwave introduction flange 3 . Furthermore, a magnetic field of about 0.06 to 0.1 T is applied near the plasma generating section 4 by a solenoid coil 12. If the sample gas flow rate control valve 7 is opened in this state and the sample gas is introduced into the plasma generation section 4, plasma is generated due to the interaction between the microwave electric field and the magnetic field formed within the plasma generation section 4, and ions are generated. An ion beam 31 is extracted from the plasma by beam extraction electrode systems 11a, llb, and llc. The valve control power supply 10 controls the carrier gas flow rate control valve 9 using the degree of vacuum measured by the vacuum gauge 14 of the ion source as a human signal.

すなわち、イオン源部の真空度が3×10″″3Pa以
下にならないようキャリアガス流量制御バルブ9を動作
させる。上記真空度が3XLO−”Pa以上の場合、キ
ャリアガス流量制御バルブ9は全閉になる。本実施例で
は試料ガスはBF3.PHa。
That is, the carrier gas flow rate control valve 9 is operated so that the degree of vacuum in the ion source does not fall below 3×10″3 Pa. When the degree of vacuum is 3XLO-''Pa or more, the carrier gas flow rate control valve 9 is fully closed. In this embodiment, the sample gas is BF3.PHa.

AsHa等の何れか1つで、キャリアガスにはArを使
用している。
One of AsHa, etc., and Ar is used as the carrier gas.

本実施例によれば、イオン源動作時のプラズマ発生部の
ガス圧力を、常にプラズマが安定に維持できる状態に保
つことが可能となる。
According to this embodiment, it is possible to maintain the gas pressure in the plasma generation section during the operation of the ion source in a state where the plasma can be maintained stably at all times.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、打込みイオン電流を下げる目的で試料
ガスの供給量を極端に減らした場合、自動的にキャリア
ガスを供給して、イオン源を安定に保ち、逆に多量の試
料ガスを導入して打込みイオン電流を上げた場合、自動
的にキャリアガスの供給を止め打込みイオンの取得効率
を高めることができるので、1μA〜10mAの打込み
イオン電流を容易に安定に得られるイオン打込み装置を
実現できる効果がある。
According to the present invention, when the supply amount of sample gas is drastically reduced in order to lower the implantation ion current, carrier gas is automatically supplied to keep the ion source stable, and conversely, a large amount of sample gas is introduced. When the implantation ion current is increased by increasing the implantation ion current, the carrier gas supply can be automatically stopped and the acquisition efficiency of implantation ions can be increased, resulting in an ion implantation device that can easily and stably obtain an implantation ion current of 1μA to 10mA. There is an effect that can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例でイオン源部の詳細を示す図、
第2図は本発明の全体構成を示す図である。 1・・・マイクロ波発生部、2a、2b、2c・・・導
波管、3・・・マイクロ波導入フランジ、4・・・プラ
ズマ発生部、S・・・試料ガス導入パイプ、6・・・試
料ガスボンベ、7・・・試料ガス流量制御バルブ、8・
・・キャリアガスボンベ、9・・・キャリアガス流量制
御バルブ、10 ・−・バルブ制御電源、11 a、 
l l b。 11c・・・イオンビーム引出し電極系、12・・・ソ
レノイドコイル、13・・・絶縁碍子、14・・・イオ
ン源部の真空計、21・・・イオン源、22・・・質量
分離器、23・・・打込み室、24.25・・・ビーム
ライン、26・・真空排気系、27・・・電源制御系、
31゜32・・イオンビーム。 第1図
FIG. 1 is a diagram showing details of the ion source section in an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a diagram showing the overall configuration of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Microwave generation part, 2a, 2b, 2c... Waveguide, 3... Microwave introduction flange, 4... Plasma generation part, S... Sample gas introduction pipe, 6...・Sample gas cylinder, 7...Sample gas flow rate control valve, 8.
... Carrier gas cylinder, 9 ... Carrier gas flow rate control valve, 10 ... Valve control power supply, 11 a,
l l b. 11c...Ion beam extraction electrode system, 12...Solenoid coil, 13...Insulator, 14...Ion source vacuum gauge, 21...Ion source, 22...Mass separator, 23... Impression chamber, 24.25... Beam line, 26... Vacuum exhaust system, 27... Power control system,
31゜32...Ion beam. Figure 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、ガス状試料を放電させてプラズマを作り、このプラ
ズマからイオンのみを引出すイオン源と、引出された各
種イオンの中から打込むべきイオンを選択する質量分離
器と、選択されたイオンを半導体ウェハー等に打込むた
めの打込み室を備えたイオン打込み装置において、打込
みイオン種を含む試料ガス供給系の他に、打込みイオン
種を含まないキャリアガスの供給系を持ち、イオン源動
作時には、プラズマ発生部への試料ガス供給量がある設
定値以下にならないよう上記キャリアガス供給系を自動
的に作動させることを特徴とするイオン打込み装置。 2、請求項1記載のイオン打込み装置において、イオン
源が磁場中のマイクロ波放電を使用したことを特徴とす
るイオン打込み装置。
[Claims] 1. An ion source that discharges a gaseous sample to create plasma and extracts only ions from the plasma, and a mass separator that selects ions to be implanted from among the various extracted ions; In an ion implantation apparatus equipped with an implantation chamber for implanting selected ions into a semiconductor wafer or the like, in addition to a sample gas supply system containing implanted ion species, the ion implantation apparatus has a carrier gas supply system that does not contain implanted ion species, An ion implantation apparatus characterized in that, when the ion source is operated, the carrier gas supply system is automatically operated so that the amount of sample gas supplied to the plasma generation section does not fall below a certain set value. 2. The ion implantation apparatus according to claim 1, wherein the ion source uses microwave discharge in a magnetic field.
JP32584888A 1988-12-26 1988-12-26 Ion implantation apparatus Pending JPH02172152A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32584888A JPH02172152A (en) 1988-12-26 1988-12-26 Ion implantation apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32584888A JPH02172152A (en) 1988-12-26 1988-12-26 Ion implantation apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH02172152A true JPH02172152A (en) 1990-07-03

Family

ID=18181293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP32584888A Pending JPH02172152A (en) 1988-12-26 1988-12-26 Ion implantation apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH02172152A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100509804B1 (en) * 2003-02-04 2005-08-24 동부아남반도체 주식회사 And station of an ion implanting apparatus
WO2007064507A1 (en) * 2005-11-30 2007-06-07 Axcelis Technologies, Inc. Beam current stabilization utilizing gas feed control loop
JP2019083227A (en) * 2017-10-27 2019-05-30 株式会社ニューフレアテクノロジー Image drawing device and control method of the same

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100509804B1 (en) * 2003-02-04 2005-08-24 동부아남반도체 주식회사 And station of an ion implanting apparatus
WO2007064507A1 (en) * 2005-11-30 2007-06-07 Axcelis Technologies, Inc. Beam current stabilization utilizing gas feed control loop
US7361915B2 (en) 2005-11-30 2008-04-22 Axcelis Technologies, Inc. Beam current stabilization utilizing gas feed control loop
JP2019083227A (en) * 2017-10-27 2019-05-30 株式会社ニューフレアテクノロジー Image drawing device and control method of the same
US11352694B2 (en) 2017-10-27 2022-06-07 Nuflare Technology, Inc. Drawing apparatus and control method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9564297B2 (en) Electron beam plasma source with remote radical source
EP0217361A2 (en) Ion source
JPS593018A (en) Manufacture of silicon-base film by plasma deposition
JPS62235485A (en) Ion source device
KR102073070B1 (en) The plasma processing apparatus and plasma processing method
JPH0469415B2 (en)
JPH02172152A (en) Ion implantation apparatus
JP2000012293A (en) Neutral beam generating device
JPS63175427A (en) Dry etching apparatus
JP3391109B2 (en) Ion doping equipment
US20070243713A1 (en) Apparatus and method for generating activated hydrogen for plasma stripping
JPH0982490A (en) Plasma processing method and device
JPS6362325A (en) Dryetching device
JPH11185695A (en) Inductive coupling plasma mass spectrograph
JPH0145067Y2 (en)
TW201608613A (en) Ion implantation method and ion implanter
JPH01125933A (en) Method and apparatus for vacuum treatment
JPH04132145A (en) Ion source
JP2753304B2 (en) Plasma processing equipment
JPH07192889A (en) Method and device for generating beam
KR0168209B1 (en) Plasma etching apparatus using sub-chamber
JPS6118131A (en) Plasma processing method and apparatus therefor
JPH01176632A (en) Electron beam-exciting ion source
JPS59111230A (en) Ion generating apparatus
JPH02103845A (en) Microwave plasma device