JPH03229869A - イオン注入装置 - Google Patents
イオン注入装置Info
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- JPH03229869A JPH03229869A JP2543790A JP2543790A JPH03229869A JP H03229869 A JPH03229869 A JP H03229869A JP 2543790 A JP2543790 A JP 2543790A JP 2543790 A JP2543790 A JP 2543790A JP H03229869 A JPH03229869 A JP H03229869A
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
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。
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、大電流イオンビームを照射する際イオンビー
ムによる被注入基板表面の帯電を防止するためのイオン
注入装置およびイオン注入方法に関するものである。
ムによる被注入基板表面の帯電を防止するためのイオン
注入装置およびイオン注入方法に関するものである。
従来の技術
近年イオン注入装置は主に、半導体集積回路の製造にお
いて、半導体基板に不純物元素を深さ。
いて、半導体基板に不純物元素を深さ。
濃度を精密にドーピングする方法として広く用いられて
いる。最近は特に高電流のイオン注入装置が、イオン源
の改良によって可能となった。以下従来のイオン注入装
置およびイオン注入方法について説明する。第３図、第
４図は従来のイオン注入装置の構成図とターゲット部の
構成の拡大図であり、１はイオン源、２は質量分析器、
３は加速器、８は注入室、９はターゲット板、１０はタ
ーゲット板回転軸、１１はビームファラデー １２は電
流測定器、１５はターゲット板内に設けられたビーム測
定用スリット、１６は被注入物のウェハ １９は電子ビ
ーム発生器、１７はイオンビーム、２０は電子ビームで
ある。イオン源１で発生したイオンは質量分析器２によ
って必要とするイオン種のみを取り出し、加速器３によ
って加速され注入室８に導入される。被注入物である例
えば半導体ウェハ１６はターゲット板９の上に装着れ、
ターゲット板９は回転軸１０を中心に回し、かつ回転軸
を上下方向に往復運動することより、イオンビーム１７
は均一にウェハ１６に入される。イオン注入量はターゲ
ット板９に設られたスリット１５を通り間けっ的にビー
ムフラデー１１に捕獲され、電流測定器１２を通アース
側に流れる電流値により計測される。ま電子ビーム発生
器１９により電子ビーム２０がられウェハ１６表面に注
がれ、イオンビームの荷を中和している。
いる。最近は特に高電流のイオン注入装置が、イオン源
の改良によって可能となった。以下従来のイオン注入装
置およびイオン注入方法について説明する。第３図、第
４図は従来のイオン注入装置の構成図とターゲット部の
構成の拡大図であり、１はイオン源、２は質量分析器、
３は加速器、８は注入室、９はターゲット板、１０はタ
ーゲット板回転軸、１１はビームファラデー １２は電
流測定器、１５はターゲット板内に設けられたビーム測
定用スリット、１６は被注入物のウェハ １９は電子ビ
ーム発生器、１７はイオンビーム、２０は電子ビームで
ある。イオン源１で発生したイオンは質量分析器２によ
って必要とするイオン種のみを取り出し、加速器３によ
って加速され注入室８に導入される。被注入物である例
えば半導体ウェハ１６はターゲット板９の上に装着れ、
ターゲット板９は回転軸１０を中心に回し、かつ回転軸
を上下方向に往復運動することより、イオンビーム１７
は均一にウェハ１６に入される。イオン注入量はターゲ
ット板９に設られたスリット１５を通り間けっ的にビー
ムフラデー１１に捕獲され、電流測定器１２を通アース
側に流れる電流値により計測される。ま電子ビーム発生
器１９により電子ビーム２０がられウェハ１６表面に注
がれ、イオンビームの荷を中和している。
発明が解決しようとする課題
被注入物１６の表面が絶縁物で覆れている合、イオンビ
ーム電流を１ｍＡ〜１０ｍＡ程度の大流でイオン注入を
行なうとウェハ表面に電荷が１０Ｖ程度に帯電し、ウェ
ハ表面の薄い絶縁物破壊したり、帯電した電荷の電界に
よりイオビームが拡がり注入の均一性を悪くする現象チ
ャージ・アップ）を発生させる。このチャ・ジ・アップ
を防止するため、電子ビーム２０をエバ１６の表面に注
ぐ方法が使用される場合もあるが、電子ビーム発生量の
制御が難しく、イオンビームによる帯電量との完全な中
和が難しく逆に電子ビーム量が多すぎて負の電荷が帯電
し絶縁物を破壊する場合や、電子ビーム発生器の中で数
百Ｖで電子線を発生させるため、数百ｅＶのエネルギー
の電子線が電子ビーム２０に混入しウェハ１６に照射さ
れ電子線によるダメージを受ける場合装置は独立したイ
オン発生器および負のイオン発生器を有し、かつ前記発
生器で発生した正および負のイオンビー孟が同時に導入
される注入室から構成されている。また複数のイオンビ
ームを同一の注入室に導入し、前記注入室内の被注入物
を装着したターゲット板に、同時にイオンビームを照射
し、前記ターゲット板に設けられたスリットを通過する
イオンビームを複数の検出器で測定する測定機構で構成
されている。また正のイオンビームと負のイオンビーム
を同時に被注入基板、あるいは被注入基板を装着したタ
ーゲット板に注入する方法により構成されている。
ーム電流を１ｍＡ〜１０ｍＡ程度の大流でイオン注入を
行なうとウェハ表面に電荷が１０Ｖ程度に帯電し、ウェ
ハ表面の薄い絶縁物破壊したり、帯電した電荷の電界に
よりイオビームが拡がり注入の均一性を悪くする現象チ
ャージ・アップ）を発生させる。このチャ・ジ・アップ
を防止するため、電子ビーム２０をエバ１６の表面に注
ぐ方法が使用される場合もあるが、電子ビーム発生量の
制御が難しく、イオンビームによる帯電量との完全な中
和が難しく逆に電子ビーム量が多すぎて負の電荷が帯電
し絶縁物を破壊する場合や、電子ビーム発生器の中で数
百Ｖで電子線を発生させるため、数百ｅＶのエネルギー
の電子線が電子ビーム２０に混入しウェハ１６に照射さ
れ電子線によるダメージを受ける場合装置は独立したイ
オン発生器および負のイオン発生器を有し、かつ前記発
生器で発生した正および負のイオンビー孟が同時に導入
される注入室から構成されている。また複数のイオンビ
ームを同一の注入室に導入し、前記注入室内の被注入物
を装着したターゲット板に、同時にイオンビームを照射
し、前記ターゲット板に設けられたスリットを通過する
イオンビームを複数の検出器で測定する測定機構で構成
されている。また正のイオンビームと負のイオンビーム
を同時に被注入基板、あるいは被注入基板を装着したタ
ーゲット板に注入する方法により構成されている。
作用
この構成によって、正のイオン発生器およびｆのイオン
発生器で作られた各イオンは同時に同一の注入室に導入
され、被注入物を装着したターゲット板に照射されるこ
とによって、互いに異４る電荷が打消し合い、帯電量を
大幅に減少することができ、被注入物の帯電による破壊
および注入量の均一性を向上できる。また電子ビームに
よる中和も不要となり電子ビームによるダメージを防止
できる。またこの構成によって複数の検出器で正および
負のイオン注入量を独立に測定するため、個別のイオン
の注入量および全体のイオン注入量を測定することがで
きる。
発生器で作られた各イオンは同時に同一の注入室に導入
され、被注入物を装着したターゲット板に照射されるこ
とによって、互いに異４る電荷が打消し合い、帯電量を
大幅に減少することができ、被注入物の帯電による破壊
および注入量の均一性を向上できる。また電子ビームに
よる中和も不要となり電子ビームによるダメージを防止
できる。またこの構成によって複数の検出器で正および
負のイオン注入量を独立に測定するため、個別のイオン
の注入量および全体のイオン注入量を測定することがで
きる。
実施例
以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する。第１図および第２図は本発明の一実施例にお
けるイオン注入装置の構成図を示すものである、。゛第
１図におい゛て１は第１イオン源、２は第１質量分析器
、３は第１加速器であり、これら第１のイオンビーム系
の構成は従来例と同じである。４は第２のイオン源、５
は電荷変換器、６は第２質量分析器、７は第２加速器、
８は注入室、９はターゲット板、１０はターゲット板の
回転軸、１１は第１ビームフアラデー １２は第１電流
測定器、１３は第２ビームフアラデー１４は第２電流測
定器、１５はターゲット板に設けられたスリット、１６
は被注入ウェハ、１７は第１イオンビーム、１８は第２
イオンビームである。以上のように構成された本発明の
イオン注入装置についてその動作を説明するとともに、
本装置を用いて半導体基板に砒素（Ａ、ｓ）イオンを注
入する場合を一例として本発明のイオン注入方法につい
て説明する。第１のイオン源１でＡｓの正イオンを発生
させ、第２の質量分析器２でＡｓ＋のみを選択し、第１
の加速器３で加速し、５０ＫｅＶに加速された第１イオ
ンビーム（Ａｓ−）カタ−’ｒ’ット室８に導入される
。一方反対の電荷を持つ第２イオンビーム１８は、第２
イオン源４で第１イオン源１と同様にＡｓ＋が作られ、
引出されたＡｓ”イオンは電荷変換器５によって負のイ
オンに変換される。この場合第２イオン源４として負の
イオンを発生できる場合は電荷変換器５は使用しない。
説明する。第１図および第２図は本発明の一実施例にお
けるイオン注入装置の構成図を示すものである、。゛第
１図におい゛て１は第１イオン源、２は第１質量分析器
、３は第１加速器であり、これら第１のイオンビーム系
の構成は従来例と同じである。４は第２のイオン源、５
は電荷変換器、６は第２質量分析器、７は第２加速器、
８は注入室、９はターゲット板、１０はターゲット板の
回転軸、１１は第１ビームフアラデー １２は第１電流
測定器、１３は第２ビームフアラデー１４は第２電流測
定器、１５はターゲット板に設けられたスリット、１６
は被注入ウェハ、１７は第１イオンビーム、１８は第２
イオンビームである。以上のように構成された本発明の
イオン注入装置についてその動作を説明するとともに、
本装置を用いて半導体基板に砒素（Ａ、ｓ）イオンを注
入する場合を一例として本発明のイオン注入方法につい
て説明する。第１のイオン源１でＡｓの正イオンを発生
させ、第２の質量分析器２でＡｓ＋のみを選択し、第１
の加速器３で加速し、５０ＫｅＶに加速された第１イオ
ンビーム（Ａｓ−）カタ−’ｒ’ット室８に導入される
。一方反対の電荷を持つ第２イオンビーム１８は、第２
イオン源４で第１イオン源１と同様にＡｓ＋が作られ、
引出されたＡｓ”イオンは電荷変換器５によって負のイ
オンに変換される。この場合第２イオン源４として負の
イオンを発生できる場合は電荷変換器５は使用しない。
第２質量分析器によりＡｓ−イオンを取り出し、第２加
速器７により加速して第２イオンビーム１８を注入室に
導入する。第２加速器の電界は第第１加速器と逆であり
、−５０ＫｅｙのＡｓ−の第２イオンビーム１８が形成
される。第１のイオン発生器で作られ加速された第１の
正のイオンビム１７と第２のイオン発生器で作られた第
２の負のイオンビーム１８は、ともに注入室８に導入さ
れ、第２図に示すようにターゲット板９の別々位置に照
射される。ターゲット板９に装着された被注入物のウェ
ハ１６はターゲット板９が回転しているため、第１イオ
ンビーム１７と第２のイオンビーム１８を非常に短い時
間をおいて照射される。ターゲット板の回転が高速であ
れば、はぼ同時に２つのイオンビームが照射される。ま
たターゲット板９は回転軸１０を上下に移動させウェハ
全面に均一に照射する。またその上下の移動速度は、イ
オンビーム電流量に応じて制御されている。第１イオン
ビーム１７のイオン注入量は、ターゲット板９に設けら
れたスリット１５を通り抜けたイオンビームを第１ビー
ム・ファラデー１１で受は止め、第１電流測定器１２で
測定する。第２イオンビーム１８のイオン注入量は、同
様に第２ビーム・ファラデー１３および第２電流測定器
１４で測定する。全体のイオン注入量は、それぞれの注
入量の総和で求められ、回転軸１０の移動速度への制御
や、注入時間の制御に使用される。
速器７により加速して第２イオンビーム１８を注入室に
導入する。第２加速器の電界は第第１加速器と逆であり
、−５０ＫｅｙのＡｓ−の第２イオンビーム１８が形成
される。第１のイオン発生器で作られ加速された第１の
正のイオンビム１７と第２のイオン発生器で作られた第
２の負のイオンビーム１８は、ともに注入室８に導入さ
れ、第２図に示すようにターゲット板９の別々位置に照
射される。ターゲット板９に装着された被注入物のウェ
ハ１６はターゲット板９が回転しているため、第１イオ
ンビーム１７と第２のイオンビーム１８を非常に短い時
間をおいて照射される。ターゲット板の回転が高速であ
れば、はぼ同時に２つのイオンビームが照射される。ま
たターゲット板９は回転軸１０を上下に移動させウェハ
全面に均一に照射する。またその上下の移動速度は、イ
オンビーム電流量に応じて制御されている。第１イオン
ビーム１７のイオン注入量は、ターゲット板９に設けら
れたスリット１５を通り抜けたイオンビームを第１ビー
ム・ファラデー１１で受は止め、第１電流測定器１２で
測定する。第２イオンビーム１８のイオン注入量は、同
様に第２ビーム・ファラデー１３および第２電流測定器
１４で測定する。全体のイオン注入量は、それぞれの注
入量の総和で求められ、回転軸１０の移動速度への制御
や、注入時間の制御に使用される。
第１イオンビーム１７と第２イオンビーム１８の電荷量
は、その絶対値がほぼ等しくなるよう、各イオンビーム
発生器を制御する。正イオンと、負のイオンの電荷量の
差が１／２程度であれば、ウェハ１６上に発生する帯電
量は、従来の１／２に、また正イオンと負のイオンの電
荷量の差か１／１００程度であれば、ウェハ１６上に発
生する電荷量は、従来の１／１００となるため、できる
たけ等しくすることか望ましい。一方、第１イオンビー
ム１７の加速エネルギーと第２のイオンビーム１８の加
速エネルギーはかならずしも同しである必要はない。ま
たイオン種は異なっても良い。また発生させるイオンビ
ームの数は、３つ以上であってもよく、正負のイオンビ
ーム電流の量がほぼ等しければよい、またこの場合、測
定系は発生させるイオンビームの数だけ設けるのが望ま
しいが、正負のイオンビーム測定用の２つだけでもよい
。イオン注入室８のターゲットはこの実施例では、多数
のウェハを装着するバッチ処理式のターゲットを示した
か、枚葉式処理方式のターゲットを用いてもよい。
は、その絶対値がほぼ等しくなるよう、各イオンビーム
発生器を制御する。正イオンと、負のイオンの電荷量の
差が１／２程度であれば、ウェハ１６上に発生する帯電
量は、従来の１／２に、また正イオンと負のイオンの電
荷量の差か１／１００程度であれば、ウェハ１６上に発
生する電荷量は、従来の１／１００となるため、できる
たけ等しくすることか望ましい。一方、第１イオンビー
ム１７の加速エネルギーと第２のイオンビーム１８の加
速エネルギーはかならずしも同しである必要はない。ま
たイオン種は異なっても良い。また発生させるイオンビ
ームの数は、３つ以上であってもよく、正負のイオンビ
ーム電流の量がほぼ等しければよい、またこの場合、測
定系は発生させるイオンビームの数だけ設けるのが望ま
しいが、正負のイオンビーム測定用の２つだけでもよい
。イオン注入室８のターゲットはこの実施例では、多数
のウェハを装着するバッチ処理式のターゲットを示した
か、枚葉式処理方式のターゲットを用いてもよい。
発明の効果
本発明は、正のイオンビームと、負のイオンビームを用
いて、同時に注入室へ導入し被注入基板に照射すること
によって、互いの電荷が打ち消し合い、被注入基板上で
帯電し、被注入基板の帯電による薄膜の破壊や特性の劣
化を大幅に減少させ、また被注入基板の帯電した電荷に
よる電界の為、注入するイオンビームが曲げられること
による注入量の不均一性を除去することができる。
いて、同時に注入室へ導入し被注入基板に照射すること
によって、互いの電荷が打ち消し合い、被注入基板上で
帯電し、被注入基板の帯電による薄膜の破壊や特性の劣
化を大幅に減少させ、また被注入基板の帯電した電荷に
よる電界の為、注入するイオンビームが曲げられること
による注入量の不均一性を除去することができる。
また電子ビームなと特別な中和システムを必要とせず、
それによるダメージを発生しない優れたイオン注入装置
およびイオン注入方法を実現できるものである。
それによるダメージを発生しない優れたイオン注入装置
およびイオン注入方法を実現できるものである。
第１図は本発明の一実施例におけるイオン注入装置の構
成の概略図、第２図はターゲット部分の構成の概略図、
第３図は従来のイオン注入装置の構成の概略図、第４図
はターゲット部分の構成の概略図である。 １・・・・・・第１イオン源、２・・・・・・第１質量
分析器、３・・・・・・第１加速器、４・・・・・・第
２イオン源、５・・・・・・電荷変換器、６・・・・・
・第２質量分析器、７・・・・・・第２加速器、８・・
・・・・注入室、９・・・・・・ターゲット板、１０・
・・・・・回転軸、１１・・・・・・第１ビーム・ファ
ラデー１２・・・・・・第１電流測定器、１３・・・・
・・第２ビーム・ファラデー １４・・・・・・第２電
流測定器、１５・・・・・・スリット、１６・・・・・
・ウェハ １７・・・・・・第１イオンビーム、１８・
・・・・・第２イオンビーム。 第７図 ■３図 第４図
成の概略図、第２図はターゲット部分の構成の概略図、
第３図は従来のイオン注入装置の構成の概略図、第４図
はターゲット部分の構成の概略図である。 １・・・・・・第１イオン源、２・・・・・・第１質量
分析器、３・・・・・・第１加速器、４・・・・・・第
２イオン源、５・・・・・・電荷変換器、６・・・・・
・第２質量分析器、７・・・・・・第２加速器、８・・
・・・・注入室、９・・・・・・ターゲット板、１０・
・・・・・回転軸、１１・・・・・・第１ビーム・ファ
ラデー１２・・・・・・第１電流測定器、１３・・・・
・・第２ビーム・ファラデー １４・・・・・・第２電
流測定器、１５・・・・・・スリット、１６・・・・・
・ウェハ １７・・・・・・第１イオンビーム、１８・
・・・・・第２イオンビーム。 第７図 ■３図 第４図
Claims (2)
- （１）独立した正のイオン発生器および負のイオン発生
器を有し、かつ前記発生器で発生した正および負のイオ
ンビームが同時に導入される注入室を有することを特徴
とするイオン注入装置。 - （２）複数のイオンビームを同一の注入室に導入し、前
記注入室内の被注入物を装着したターゲット板に、同時
にイオンビームを照射し、前記ターゲット板に設けられ
たスリットを通過するイオンビームを複数の検出器で測
定する測定機構を有することを特徴とするイオン注入装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2543790A JPH03229869A (ja) | 1990-02-05 | 1990-02-05 | イオン注入装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2543790A JPH03229869A (ja) | 1990-02-05 | 1990-02-05 | イオン注入装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03229869A true JPH03229869A (ja) | 1991-10-11 |
Family
ID=12165969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2543790A Pending JPH03229869A (ja) | 1990-02-05 | 1990-02-05 | イオン注入装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03229869A (ja) |
-
1990
- 1990-02-05 JP JP2543790A patent/JPH03229869A/ja active Pending
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