JPH0282443A - イオン注入装置及びイオン注入方法 - Google Patents

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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、イオン注入装置に関する。

（従来の技術） 一般に、イオン注入装置は、被処理物例えば半導体ウェ
ハに不純物例えばＰ（リン）、Ｂ（ホウ素）等をドーピ
ングする装置として広（用いられている。

このような従来のイオン注入装置では、イオン源におい
て例えばＰＦ３、ＢＦ３等の原料ガスを電離してＰ＋　
　Ｂ＋を発生させ、このイオン源からＰ＋　　Ｂ＋を電
気的に引き出し、質量分析マグネットで偏向し、分析ス
リットを通過させることによって選別し、しかる後加速
およびＸ−Ｙ方向に走査して被処理物例えば半導体ウェ
ハに照射するよう構成されている。

このようなイオン注入装置、例えば中電流型のイオン注
入装置では、例えばＰ＋　　Ｂ＋等のイオンを最大２０
０ＫｃＶ程度にまで加速して半導体ウェハ等に照射可能
に構成されている。

（発明が解決しようとする課題） 上述のように従来のイオン注入装置では、例えばＰ＋　
　Ｂ＋等のイオンを最大２００Ｋｅｌ／程度にまで加速
して半導体ウェハ等に照射することができる。ところが
、近年は、例えば３００ＫｅＶ〜４００ＫｅＶ程度のエ
ネルギーを有する高エネルギーのイオンをドーピングす
る必要性が生じてきた。

そこで、２価イオン例えばｐ＋＋　　Ｂ＋十を用いるこ
とによって例えば３００ＫｅＶ〜４００ＫｅＶ程度の高
エネルギーのイオンビームを得ることが考えられている
。すなわち、２価イオンを用いることによって、同じ加
速電圧で２倍のエネルギーを得ようとするものである。

しかしながら、ｐ＋＋　　Ｂ＋÷等の　２価イオンは、
電子を得て１価イオン（Ｐ＋　　Ｂ＋）に変換されやす
い。このため、２価イオン中に　１価イオンが混入し、
ビーム純度が低下する。例えば本発明者等が従来のイオ
ン注入装置を用いて測定したところ、Ｐ＋十を用いた場
合ビーム純度は８８％程度、Ｂ＋十を用いた場合ビーム
純度は９０％程度であった。

本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので
、２価イオンを用いた場合でも、１価イオンの混入によ
るビーム純度の低下を従来に較べて大幅に低減すること
ができ、ビーム純度を良好に保つことのできるイオン注
入装置を提供しようとするものである。

［発明の構成〕 （課題を解決するための手段） すなわち本発明は、イオン源から電気的に引き出したイ
オンを、質量分析マグネットによって偏向し、分析スリ
ットを通過させることによって選別し、しかる後加速し
て被処理物に照射するイオン注入装置において、前記質
量分析マグネットと前記分析スリットとの間に、該部位
から真空排気するための機構を設けたことを特徴とする
。

（作　用） 本発明者等が詳細に調査したところ、従来のイオン注入
装置では、質量分析マグネットと分析スリットとの間、
いわゆるマフカップの部位の真空度が低くなり、２価イ
オンを用いた場合この真空度の低下がビーム純度の低下
を招く大きな原因となっていることが判明した。

すなわち、通常従来のイオン注入装置には、イオン源と
質量分析マグネットとの間および分析スリットよりエン
ドステーション側に幾つか真空排気機構が設けられてい
るが、分析スリットが真空排気の際の抵抗となることか
らマフカップの部位の真空度が他の部位に較べて低くな
る。このため、質量分析マグネットを通過した後の２１
ａｆｉイオンが気体分子と衝突することによって１（？
Ｓイオンに変換され、この　１価イオンは、既に質量分
析マグネットを通過しているのでこの後選別されること
なく半導体ウェハ等に照射され、ビーム純度の低下を招
くことになる。

そこで本発明のイオン注入装置では、上記質量分析マグ
ネットと分析スリットとの間の部位（マフカップ）に、
真空排気するための機構を設け、この部位の真空度を上
昇させることにより、２価イオンと気体分子との衝突に
よる　１価イオンへの変換可能性を低減してビーム純度
の低下を防止する。

（実施例） 以下本発明のイオン注入装置の一実施例を図面を参照し
て説明する。

イオン源１には、ガスボックス２およびイオン源用電源
３が接続されており、このイオン源１とこのイオン源１
に連設された質量分析マグネット４との間には、イオン
源用真空排気機構５が設けられている。

また、質量分析マグネット４の出口側には、マフカップ
６を介して分析スリット７が設けられており、このマフ
カップ６には、真空排気機構８が設けられている。なお
、この真空排気機構８は、例えば第２図に示すように、
クライオポンプ８ａ。

このクライオポンプ８ａとマフカップ６とを接続するた
めの絶縁性の真空チューブ８ｂおよびバルブ８０などか
ら構成することができる。

さらに、分析スリット７の出口側には、加速管９、四極
子レンズ１０、Ｙスキャンプレート１１、Ｘスキャンプ
レート１２をこの順で配置されたビームライン１３が設
けられており、Ｘスキャンプレート１２近傍には、ビー
ムライン用真空排気機構１４が設けられている。

そして、上記ビームライン１３には、エンドステーショ
ン用真空排気機構１５を接続されたターゲットチャンバ
ー１６が連設されており、ターゲットチャンバ−１６端
部には半導体ウェハ１７を保持するためのプラテン１８
が設けられている。

上記構成のこの実施例のイオン注入装置では、イオン源
１でガスボックス２から供給される原料ガス例えばＰＦ
３、ＢＦ３ガスを電離してイオンを発生させる。イオン
源１で発生したイオンは、電気的に引き出され、イオン
ビーム１つとして質量分析マグネット４に導入される。

質量分析マグネット４内には、所定の磁場、すなわち所
望のイオン例えばｐ＋＋　　Ｂ＋十をほぼ９０度偏向す
る磁場が形成されており、この質量分析マグネット４に
よってほぼ９０度偏向された上記イオンのみが質分析ス
リット７を通過するよう構成されている。

このようにして選択されたイオンビーム１９は、分析ス
リット７を通過した後、加速管９によって加速され、四
極子レンズ１０によって集束され、Ｙスキャンプレート
１１およびＸスキャンプレート１２によってＸ−Ｙ方向
に走査されてプラテン１８に保持された半導体ウェハ１
７に照射される。

この時、イオン源用真空排気機構５、マフカップ６に設
けられた真空排気機構８、ビームライン用真空排気機構
１４およびエンドステーション用真空排気機構１５を予
め駆動しておき、各部の排気を行っておく。

第３図および第４図のグラフは、それぞれイオン源１に
供給するガスをＢＦ３、ＰＦ３とした場合のイオンｇｌ
の圧力と一価イオンの混入量の関係を示しており、それ
ぞれ直線Ａはこの実施例のイオン注入装置の場合、直線
Ｂは従来のイオン注入装置の場合を示している。これら
のグラフに示されるように、この実施例のイオン注入装
置では、マフカップ６部分の圧力を低く保つことができ
るので、ｐ＋＋　　Ｂ＋＋等の２価イオンの　１価イオ
ン（Ｐ＋　　Ｂ＋）への変換量を低減することができ、
１価イオンの混入によるビーム純度の低下を従来に較べ
て大幅に低減することができる。

［発明の効果コ 上述のように、本発明のイオン注入装置によれば、２価
イオンを用いた場合でも、１価イオンの混入によるビー
ム純度の低下を従来に較べて大幅に低減することができ
、ビーム純度を良好に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のイオン注入装置の構成を示
す図、第２図は第１図のイオン注入装置の要部を示す斜
視図、第３図および第４図はイオン源の圧力と一価イオ
ンの混入量の関係を実施例装置と従来装置で比較して示
すグラフである。 １・・・・・・イオン源、２・・・・・・ガスボックス
、３・・・・・・イオン源用電源、４・・・・・・質量
分析マグネット、５・・・・・・イオン源用真空排気機
構、６・・・・・・マフカップ、７・・・・・・分析ス
リット、８・・・・・・真空排気機構、９・・・・・・
加速管、１０・・・・・・四極子レンズ・、１１・・・
・・・Ｙスキャンプレート、１２・・・・・・Ｘスキャ
ンプレート、１３・・・・・・ビームライン、１４・・
・・・・ビームライン用真空排気機構、１５・・・・・
・エンドステーション用真空排気機構、１６・・・・・
・ターゲットチャンバー　１７・・・・・・半導体ウェ
ハ、１８・・・・・・プラテン、１９・・・・・・イオ
ンビーム。 第１図 第２図 イオン５牙　て刀 （Ｔｏｒｒ）→ 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）イオン源から引き出したイオンを、質量分析マグ
   ネットによって偏向し、分析スリットを通過させること
   によって選別し、しかる後加速して被処理物に照射する
   イオン注入装置において、前記質量分析マグネットと前
   記分析スリットとの間に、該部位から真空排気するため
   の機構を設けたことを特徴とするイオン注入装置。