JPH04218250A - Ion implantation device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造工程
において半導体基板に不純物イオンを注入する際に使用
されるイオン注入装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion implantation apparatus used for implanting impurity ions into a semiconductor substrate in the manufacturing process of semiconductor devices.
【0002】0002
【従来の技術】図4は従来のイオン注入装置の一例を示
すブロック図である。従来、この種のイオン注入装置は
、例えば、図4に示すように、半導体基板であるウェー
ハ2をステージ5に搭載し収納するチャンバ4と、この
チャンバー4に取り付けられるとともにウェーハ2の一
主面に注入するイオンを発生するイオンガン1と、ウェ
ーハ2に帯電するイオンを中和するための電子を発生す
る電子銃3と、チャンバ2を所定の真空度に排気する真
空排気系6とを備えている。また、イオンガン1は、イ
オン源1aと質量分離器1bとから構成されるとともに
イオンの発生量を制御する装置外のイオンビームコント
ローラ9及びドーズコントローラ8に接続されている。
さらに、電子銃3には、電子流を制御するエレクトロン
コントローラ7が接続されている。2. Description of the Related Art FIG. 4 is a block diagram showing an example of a conventional ion implantation apparatus. Conventionally, as shown in FIG. 4, this type of ion implantation apparatus conventionally includes a chamber 4 in which a wafer 2, which is a semiconductor substrate, is mounted on a stage 5 and housed therein; An ion gun 1 that generates ions to be implanted into the wafer 2, an electron gun 3 that generates electrons to neutralize the ions charged in the wafer 2, and an evacuation system 6 that evacuates the chamber 2 to a predetermined degree of vacuum. There is. Further, the ion gun 1 is composed of an ion source 1a and a mass separator 1b, and is connected to an ion beam controller 9 and a dose controller 8 outside the device, which control the amount of ions generated. Further, the electron gun 3 is connected to an electron controller 7 that controls the electron flow.
【0003】次に、このイオン注入装置の動作について
説明する。まず、チャンバ4に予め有機材料被膜でパタ
ーンが形成されたウェーハ2を収納し、ステージ5に搭
載する。次に、チャンバ4を所定の真空度、例えば、1
.3mPa程度に排気する。次に、イオンビームコント
ローラ9及びドーズコントローラ8により所定のイオン
エネルギーと不純物量を設定し、イオンビームを発生し
、ウェーハ2を移動しながらイオンビームを照射する。
一方、電子銃3はウェーハに電子を浴せ、帯電するイオ
ンを中和させる。次に、ウェーハ2の全面にイオンビー
ムを照射させた後、チャンバ4の真空を開放し、ウェー
ハ2をチャンバ4外に取り出す。Next, the operation of this ion implantation apparatus will be explained. First, the wafer 2 on which a pattern has been formed with an organic material film is placed in the chamber 4 and mounted on the stage 5 . Next, the chamber 4 is heated to a predetermined degree of vacuum, for example, 1
.. Exhaust to about 3 mPa. Next, predetermined ion energy and impurity amount are set using the ion beam controller 9 and the dose controller 8 to generate an ion beam, and the wafer 2 is irradiated with the ion beam while moving. On the other hand, the electron gun 3 exposes the wafer to electrons to neutralize the charged ions. Next, after irradiating the entire surface of the wafer 2 with an ion beam, the vacuum in the chamber 4 is released, and the wafer 2 is taken out of the chamber 4.
【0004】このように、ウェーハにイオン注入する際
は、イオンビーム条件及び電子照射条件は予め設定され
てから行なわれていた。[0004] As described above, when ion implantation into a wafer is performed, the ion beam conditions and electron irradiation conditions are set in advance.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のイオン
注入装置では、イオンビームが有機材料被膜に衝撃する
際に、有機材料被膜よりガスが発生し、真空度が悪くな
る。また、ガス分子の発生により照射される電子が中和
され、事質、有機材料被膜に帯電するイオンを中和に寄
与する電子が少なくなり、有機材料被膜が帯電すること
になる。このため、注入しようとするイオンが反発され
、ウェーハに所定のドーズ量の不純物が注入出来ないと
いう問題がある。In the conventional ion implantation apparatus described above, when the ion beam bombards the organic material coating, gas is generated from the organic material coating and the degree of vacuum deteriorates. Furthermore, the generation of gas molecules neutralizes the irradiated electrons, and in fact, the number of electrons that contribute to neutralizing the ions charged on the organic material coating decreases, causing the organic material coating to become electrically charged. For this reason, there is a problem in that the ions to be implanted are repelled, making it impossible to implant a predetermined dose of impurities into the wafer.
【0006】本発明の目的は、かかる問題を解消すべく
半導体基板に帯電イオンをより完全に中和し、所定のド
ーズ量の不純物を注入出来るイオン注入装置を提供する
ことである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an ion implantation apparatus capable of more completely neutralizing charged ions and implanting a predetermined dose of impurities into a semiconductor substrate in order to solve this problem.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明のイオン注入装置
は、半導体基板を収納するチャンバと、この半導体基板
の一主面に注入するイオンを発生するイオンガンと、前
記半導体基板の帯電イオンを中和するための電子を発生
する電子銃とを有するイオン注入装置において、前記チ
ャンバの真空度により前記電子銃の電子流量を調節する
電子流制御回路を備え構成される。また、他のイオン注
入装置の前起電子流制御装置は、前記電子流量を前記真
空度に追従して圧力が高いときは前記電子流量を多く調
節することを特徴ととしている。さらに、もう一つの他
のイオン注入装置は、前記電子流制御回路が前記電子流
量を前記真空度に追従するとともに所定の時間間隔で保
持してステップ状に可変することを特徴としている。[Means for Solving the Problems] The ion implantation apparatus of the present invention includes a chamber that houses a semiconductor substrate, an ion gun that generates ions to be implanted into one main surface of the semiconductor substrate, and an ion gun that generates charged ions of the semiconductor substrate. The ion implantation apparatus includes an electron flow control circuit that adjusts an electron flow rate of the electron gun depending on the degree of vacuum of the chamber. Further, another pre-electron flow control device of an ion implantation apparatus is characterized in that the electron flow rate follows the degree of vacuum, and the electron flow rate is adjusted to be large when the pressure is high. Furthermore, another ion implantation apparatus is characterized in that the electron flow control circuit tracks the electron flow rate with the degree of vacuum, holds it at predetermined time intervals, and varies it stepwise.
【0008】[0008]
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.
【0009】図1は本発明の一実施例を示すイオン注入
装置のブロック図である。本実施例におけるイオン注入
装置は、同図に示すように、チャンバ2の真空度を測定
する真空計10と接続するとともにチャンバ2の真空度
により電子銃3の発生する電子流量を制御する電子流制
御回路11を設けたことである。それ以外は従来と同じ
である。このことにより、ガス圧の上昇に伴ない増加す
る帯電イオンを、より多くの電子を浴せることで中和さ
せることである。FIG. 1 is a block diagram of an ion implantation apparatus showing an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the ion implantation apparatus in this embodiment is connected to a vacuum gauge 10 that measures the degree of vacuum in a chamber 2, and an electron flow that controls the flow rate of electrons generated by an electron gun 3 according to the degree of vacuum in the chamber 2. This is because the control circuit 11 is provided. Other than that, it is the same as before. This is to neutralize charged ions, which increase as the gas pressure increases, by exposing them to more electrons.
【0010】図2は図1のイオン注入装置における真空
度による電子銃の電子流制御の方法の一実施例を説明す
るための真空度と電子銃のエミッヨン電流の関係を示す
グラフである。この実施例のイオン注入装置では、同図
に示すように、その電子流制御回路11により、使用さ
れている電子銃3のカソードに流すエミッション電流(
このグラフでは、電子電量の代りにエミッション電流と
している)を真空度に追従して、真空度が上昇するにつ
れてより多く流すことである。このことにより、有機材
料被膜よりガス放出によって真空度の上昇とイオンの発
生を、より多くの電子を浴せることにより中和すること
が出来る。また、このガス放出は、初期が最も激しく、
注入時間が経過する程、少なくなる。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the degree of vacuum and the emitter current of the electron gun, for explaining one embodiment of the method of controlling the electron flow in the electron gun depending on the degree of vacuum in the ion implantation apparatus shown in FIG. In the ion implantation apparatus of this embodiment, as shown in the figure, the electron flow control circuit 11 controls the emission current (
In this graph, the emission current is used instead of the amount of electron charge) to follow the degree of vacuum, and to flow more as the degree of vacuum increases. This makes it possible to neutralize the increase in the degree of vacuum and the generation of ions due to gas release from the organic material coating by exposing it to more electrons. Also, this gas release is most intense at the beginning;
As the injection time elapses, it decreases.
【0011】この現象を得るために、例えば、電離真空
計を利用した真空計10であれば、この真空計10から
発生する電離イオン電流を電子電流制御回路11が検知
し、エレクトロンガンコントローラ7のエミション電源
の電流を制御すれば実現できる。また、電子銃が三極管
のような場合は、エミション電源でなく、グリットのバ
イアス電源を制御すれば良い。In order to obtain this phenomenon, for example, if the vacuum gauge 10 uses an ionization vacuum gauge, the electronic current control circuit 11 detects the ionized ion current generated from the vacuum gauge 10 and controls the electron gun controller 7. This can be achieved by controlling the current of the emission power supply. Furthermore, if the electron gun is a triode, it is sufficient to control the grid bias power supply instead of the emission power supply.
【0012】図3は図1のイオン注入装置における真空
度による電子銃の電子流制御の方法の他の実施例を説明
するための真空度と電子銃のエミッヨン電流の関係を示
すグラフである。この実施例のイオン注入装置では、そ
の電子流制御装置11で制御される電子流量を真空度に
より追従し、その電子流量を所定の時間間隔だけ保持し
、ステップ状に変化させることである。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the degree of vacuum and the emitter current of the electron gun, for explaining another embodiment of the method of controlling the electron flow in the electron gun depending on the degree of vacuum in the ion implantation apparatus shown in FIG. In the ion implantation apparatus of this embodiment, the electron flow rate controlled by the electron flow control device 11 is followed by the degree of vacuum, and the electron flow rate is held for a predetermined time interval and changed in steps.
【0013】この制御方法は、図3に示すように、あら
かじめ、電子流制御回路11に真空度に応じてステップ
状のエミッション電流値を設定するプログラムを組込ん
でおき、真空計10よりの電離イオン電流値を検知して
、そのときに応じてステップ状のエミション電流を流す
ものである。これは、真空計10の検知感度あるいはガ
スの発生状況が被加工物によって変化するので、より確
実に被加工物を中和するために、膜厚、材料及びパター
ンの開口等からガスの発生状況を予測し、一時的にエミ
ッション電流を所定値で保持し、ステップ状に電流を可
変するプログラムを作成したものである。この実施例は
、繰返して行なう半導体基板のイオン注入作業に対して
は、前述の実施例より正確にイオン注入出来る点で有利
である。In this control method, as shown in FIG. 3, a program for setting stepwise emission current values according to the degree of vacuum is installed in the electron flow control circuit 11 in advance, and the ionization from the vacuum gauge 10 is It detects the ion current value and flows a step-like emission current depending on the detected ion current value. This is because the detection sensitivity of the vacuum gauge 10 or the gas generation situation changes depending on the workpiece, so in order to more reliably neutralize the workpiece, check the gas generation situation from the film thickness, material, pattern opening, etc. A program was created that predicts the emission current, temporarily holds the emission current at a predetermined value, and then varies the current in steps. This embodiment is advantageous in that ions can be implanted more accurately than the previously described embodiments for repeated ion implantation operations into semiconductor substrates.
【0014】[0014]
【発明の効果】以上説明したように本発明は、半導体基
板に帯電するイオンを中和する電子の量を制御する電子
流制御回路を設けることによって、帯電イオンをより完
全に中和し、注入するイオンを反発することを防止し得
るので、所定のドーズ量の不純物を注入出来るイオン注
入装置が得られるという効果がある。Effects of the Invention As explained above, the present invention provides an electron flow control circuit that controls the amount of electrons that neutralize charged ions on a semiconductor substrate, thereby neutralizing charged ions more completely and reducing implantation. Since it is possible to prevent ions from being repelled, it is possible to obtain an ion implantation device that can implant impurities at a predetermined dose.
【図1】本発明の一実施例を示すイオン注入装置のブロ
ック図である。FIG. 1 is a block diagram of an ion implantation apparatus showing an embodiment of the present invention.
【図2】図1のイオン注入装置における真空度による電
子銃の電子流制御の方法の一実施例を説明するための真
空度と電子銃のエミッヨン電流の関係を示すグラフであ
る。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the degree of vacuum and the emitter current of the electron gun for explaining an example of a method of controlling the electron flow of the electron gun depending on the degree of vacuum in the ion implantation apparatus of FIG. 1;
【図3】図1のイオン注入装置における真空度による電
子銃の電子流制御の方法の他の実施例を説明するための
真空度と電子銃のエミッヨン電流の関係を示すグラフで
ある。3 is a graph showing the relationship between the degree of vacuum and the emitter current of the electron gun for explaining another embodiment of the method of controlling the electron flow of the electron gun depending on the degree of vacuum in the ion implantation apparatus of FIG. 1; FIG.
【図4】従来のイオン注入装置の一例を示すブロック図
である。FIG. 4 is a block diagram showing an example of a conventional ion implantation device.
1 イオンガン
1a イオン源
1b 質量分離器
2 チャンバ
3 電子銃
4 ウェーハ
5 ステージ
6 真空排気系
7 エレクトロンガンコントローラ8 ド
ーズコントローラ
9 イオンビームコントローラ
10 真空計
11 電子流制御回路1 Ion gun 1a Ion source 1b Mass separator 2 Chamber 3 Electron gun 4 Wafer 5 Stage 6 Vacuum exhaust system 7 Electron gun controller 8 Dose controller 9 Ion beam controller 10 Vacuum gauge 11 Electron flow control circuit
Claims (3)
の半導体基板の一主面に注入するイオンを発生するイオ
ンガンと、前記半導体基板の帯電イオンを中和するため
の電子を発生する電子銃とを有するイオン注入装置にお
いて、前記チャンバの真空度により前記電子銃の電子流
量を調節する電子流制御回路を備えることを特徴とする
イオン注入装置。1. A chamber for storing a semiconductor substrate, an ion gun for generating ions to be implanted into one principal surface of the semiconductor substrate, and an electron gun for generating electrons for neutralizing charged ions in the semiconductor substrate. An ion implantation apparatus comprising: an electron flow control circuit that adjusts an electron flow rate of the electron gun according to the degree of vacuum of the chamber.
真空度に追従して圧力が高いときは前記電子流量を多く
調節することを特徴とする請求項1記載のイオン注入装
置。2. The ion implantation apparatus according to claim 1, wherein the electron flow control circuit adjusts the electron flow rate to follow the degree of vacuum and increases the electron flow rate when the pressure is high.
真空度に追従するとともに所定の時間間隔で保持してス
テップ状に可変することを特徴とする請求項1記載のイ
オン注入装置。3. The ion implantation apparatus according to claim 1, wherein the electron flow control circuit tracks the degree of vacuum and holds the electron flow rate at predetermined time intervals to vary it stepwise.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2403028A JPH04218250A (en) | 1990-12-18 | 1990-12-18 | Ion implantation device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2403028A JPH04218250A (en) | 1990-12-18 | 1990-12-18 | Ion implantation device |
Publications (1)
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JPH04218250A true JPH04218250A (en) | 1992-08-07 |
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Family Applications (1)
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JP2403028A Pending JPH04218250A (en) | 1990-12-18 | 1990-12-18 | Ion implantation device |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH04218250A (en) |
-
1990
- 1990-12-18 JP JP2403028A patent/JPH04218250A/en active Pending
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