JPH04341739A - Ion-source device of ion implanter - Google Patents

Ion-source device of ion implanter

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JPH04341739A
JPH04341739A JP3142420A JP14242091A JPH04341739A JP H04341739 A JPH04341739 A JP H04341739A JP 3142420 A JP3142420 A JP 3142420A JP 14242091 A JP14242091 A JP 14242091A JP H04341739 A JPH04341739 A JP H04341739A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ion
gas
chamber
sor light
plasma gas
Prior art date
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Pending
Application number
JP3142420A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akiyoshi Yamamoto
顕義 山本
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.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by IHI Corp filed Critical IHI Corp
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Publication of JPH04341739A publication Critical patent/JPH04341739A/en
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Abstract

PURPOSE:To steadily supply ions over a long period of time by constructing the ion-source device of an ion implanter in such a manner that the ions may be generated without using any filament in the device. CONSTITUTION:An ion-source device 10 has a vacuum chamber 12. A SOR beam 68 having passed through a beam channel 64 is incident into the chamber 12 through a beryllium window 70. When gas 20 is supplied into the chamber 12 from a tank 72, in this condition the gas 20 is ionized to form plasma gas 22 by irradiation by the SOR beam 68. The plasma gas 22 is led out by each of leading-out electrodes 18 to be emitted out of an ion outlet 26.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】この発明は、CMOS−DRAM
等の半導体製造プロセス等で用いられるイオン注入装置
のイオン源装置に関し、長期間安定したイオン供給を行
なえるようにしたものである。
[Industrial Application Field] This invention applies to CMOS-DRAM
This is an ion source device for an ion implanter used in semiconductor manufacturing processes, etc., which is capable of stably supplying ions over a long period of time.

【0002】0002

【従来の技術】イオン注入装置は、元素をイオン化し、
加速して材料中に打ち込むことによって、半導体のpn
結合を作ったり、材料表面の改質や物性の制御を行うた
めの装置である。従来のイオン注入装置を図2に示す。 イオン源装置10は真空のチャンバー12内にフィラメ
ント14が配設され、直流電源16から電流が供給され
ている。また、このフィラメント14に対向して引出し
電極18が配設されている。引出し電極18には、直流
電源19により所定の電圧が印加されている。チャンバ
ー12内には配管18を通してイオン化する気体20が
供給される。チャンバー12の外周には、イオン化され
た気体(プラズマガス)22を収束させるためのコイル
24が配設されている。
[Prior Art] Ion implantation equipment ionizes elements.
pn of a semiconductor by accelerating and driving it into the material.
This is a device for creating bonds, modifying material surfaces, and controlling physical properties. A conventional ion implanter is shown in FIG. In the ion source device 10, a filament 14 is disposed in a vacuum chamber 12, and a current is supplied from a DC power source 16. Further, an extraction electrode 18 is arranged opposite to the filament 14. A predetermined voltage is applied to the extraction electrode 18 by a DC power supply 19 . Ionized gas 20 is supplied into the chamber 12 through a pipe 18 . A coil 24 for converging ionized gas (plasma gas) 22 is disposed around the outer periphery of the chamber 12 .

【0003】上記構成によれば、フィラメント14に直
流電流を供給して加熱すると、フィラメント14から熱
電子が発生し、この状態でチャンバー12内に気体20
を供給すると、気体20は熱電子との衝突によりイオン
化されてプラズマガス22となる。このプラズマガス2
2はコイル24により収束された状態で引出し電極18
で引出されて、イオン出口26から出射される。出射さ
れたプラズマガス22は質量分析器28で偏向され、イ
オン加速器30で加速され、収束電磁石32で収束され
て、イオン打込み室内の半導体ウエハ62に順次打ち込
まれる。
According to the above structure, when the filament 14 is heated by supplying a direct current, thermoelectrons are generated from the filament 14, and in this state, a gas 20 is generated in the chamber 12.
When supplied, the gas 20 is ionized by collision with thermoelectrons and becomes plasma gas 22. This plasma gas 2
2 is the extraction electrode 18 in a state converged by the coil 24.
The ions are extracted from the ion outlet 26 and emitted from the ion exit 26. The ejected plasma gas 22 is deflected by a mass spectrometer 28, accelerated by an ion accelerator 30, focused by a focusing electromagnet 32, and sequentially implanted into a semiconductor wafer 62 in an ion implantation chamber.

【0004】0004

【発明が解決しようとする課題】前記図2のイオン源装
置10によれば、フィラメント14の寿命が短いため、
長期間安定したイオン供給を行なうことができなかった
。この発明は、前記従来の技術における問題点を解決し
て、長期間安定したイオン注入を行なうことができるイ
オン供給装置を提供しようとするものである。
According to the ion source device 10 of FIG. 2, since the filament 14 has a short lifespan,
It was not possible to provide stable ion supply for a long period of time. The present invention aims to solve the problems in the conventional techniques and provide an ion supply device that can perform stable ion implantation over a long period of time.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
イオン化する気体を供給する気体供給手段と、SOR光
を放射するSOR光発生手段と、前記気体供給手段から
供給された気体に前記SOR光発生手段から発生された
SOR光を照射してプラズマガスを生成するチャンバー
と、このチャンバ内で生成されたプラズマガスに電界を
印加してこのチャンバー内から引き出す電界印加手段と
を具備してなるものである。また、請求項2記載の発明
は、前記SOR光発生手段がシンクロトロンであり、こ
のシンクロトロンは半導体ウエハに対し前記プラズマが
ガスを打ち込むためのイオン源と、プラズマガスが打ち
込まれた半導体ウエハに対しリソグラフィを行なうため
のSOR光光源を兼用していることを特徴とするもので
ある。
[Means for solving the problem] The invention according to claim 1 includes:
a gas supply means for supplying gas to be ionized; an SOR light generation means for emitting SOR light; and a plasma gas by irradiating the gas supplied from the gas supply means with SOR light generated from the SOR light generation means. This device includes a chamber for generating plasma gas, and an electric field applying means for applying an electric field to the plasma gas generated in the chamber and drawing it out from the chamber. Further, in the invention according to claim 2, the SOR light generating means is a synchrotron, and the synchrotron includes an ion source for injecting the plasma gas into the semiconductor wafer, and an ion source for injecting the plasma gas into the semiconductor wafer. On the other hand, it is characterized in that it also serves as an SOR light source for performing lithography.

【0006】[0006]

【作用】請求項1記載の発明によれば、SOR光を気体
に照射してイオン化するので、フィラメントが不要にな
り、長期間安定してイオン供給を行なうことができる。 また、請求項2記載の発明によれば、前記SOR光発生
手段をシンクロトロンで構成し、このシンクロトロンを
半導体ウエハに対しプラズマガスを打ち込むためのイオ
ン源と、プラズマガスが打ち込まれた半導体ウエハに対
しリソグラフィを行なうためのSOR光光源として兼用
するようにしたので、1台のシンクロトロンをイオン注
入のためのイオン源とリソグラフィの光源に利用するこ
とができ、効率よくかつコストの安い半導体製造工程が
実現される。
According to the first aspect of the invention, since the gas is ionized by irradiating the SOR light, a filament is not required and ions can be supplied stably for a long period of time. According to the second aspect of the invention, the SOR light generating means is constituted by a synchrotron, and the synchrotron includes an ion source for implanting plasma gas into the semiconductor wafer, and a semiconductor wafer into which the plasma gas is implanted. Since the synchrotron can also be used as an SOR light source for lithography, one synchrotron can be used as an ion source for ion implantation and as a light source for lithography, resulting in efficient and low-cost semiconductor manufacturing. The process is realized.

【0007】[0007]

【実施例】この発明の一実施例を以下説明する。ここで
は、シンクロトロンをSOR光発生手段として用い、こ
のシンクロトロンをリソグラフィ用光源として兼用する
場合について説明する。その概要を図3に示す。電子発
生装置(電子銃等)40で発生した電子ビームは直線加
速器(ライナック)42で光速近くに加速され、ビーム
輸送部44の偏向電磁石46で偏向されて、インフレク
タ48を介してシンクロトロン50の蓄積リング52内
に入射される。蓄積リング52に入射された電子ビーム
は高周波加速空洞51でエネルギを与えられながら収束
電磁石53,55で収束され、偏向電磁石54で偏向さ
れて蓄積リング52内を周回し続ける。偏向電磁石54
で偏向される時に発生するSOR光59はビームチャン
ネル56を通して出射されて、露光装置58に送られル
。そして、フォトマスク60を介して半導体ウエハ62
に照射されて、リソグラフィ用の光源として利用される
[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below. Here, a case will be described in which a synchrotron is used as an SOR light generating means and this synchrotron is also used as a light source for lithography. An overview is shown in Figure 3. An electron beam generated by an electron generator (electron gun, etc.) 40 is accelerated to near the speed of light by a linear accelerator (linac) 42, deflected by a deflection electromagnet 46 of a beam transport section 44, and sent to a synchrotron 50 via an inflector 48. into the storage ring 52 of. The electron beam incident on the storage ring 52 is energized by the high frequency acceleration cavity 51, focused by the focusing electromagnets 53 and 55, deflected by the deflection electromagnet 54, and continues to circulate within the storage ring 52. Bending electromagnet 54
The SOR light 59 generated when the beam is deflected is emitted through a beam channel 56 and sent to an exposure device 58. Then, the semiconductor wafer 62 is exposed through the photomask 60.
It is used as a light source for lithography.

【0008】シンクロトロン50の蓄積リング52から
は別のビームチャンネル64が引き出されて、イオン注
入装置66に導かれている。そして、このビームチャン
ネル64から取り出されるSOR光68はイオン注入装
置66のイオン源装置に導かれ、気体のイオン化に利用
される。ここでイオン化された気体(プラズマガス)は
、加速されて半導体ウエハ62に打ち込まれる。
A further beam channel 64 leads from the storage ring 52 of the synchrotron 50 and leads to an ion implanter 66 . The SOR light 68 extracted from the beam channel 64 is guided to the ion source device of the ion implanter 66 and used for ionizing gas. The ionized gas (plasma gas) is accelerated and driven into the semiconductor wafer 62.

【0009】図3の装置によれば、イオン注入装置66
でまず半導体ウエハ62にイオン注入を行ない、続いて
この半導体ウエハ62を露光装置58にセットしてリソ
グラフィを行なうことができるので、製造プロセスが容
易になるとともに、1台のシンクロトロンをイオン注入
のためのイオン源とリソグラフィの光源に兼用すること
ができるので、装置構成が簡略化される。
According to the apparatus of FIG. 3, the ion implanter 66
The semiconductor wafer 62 is first implanted with ions, and then the semiconductor wafer 62 is set in the exposure device 58 to perform lithography, which simplifies the manufacturing process and allows one synchrotron to be used for ion implantation. Since the device can be used both as an ion source for lithography and as a light source for lithography, the device configuration is simplified.

【0010】次に、図3のイオン注入装置66の具体例
を図1に示す。イオン源装置10は真空のチャンバー1
2を具えている。チャンバー12の後端部には前記ビー
ムチャンネル64が接続されている。ビームチャンネル
64とチャンバー12とはベリリウム窓70で仕切られ
ている。チャンバー12内には引出し電極18が配設さ
れている。引出し電極18には、直流電源19により所
定の電圧が印加されている。チャンバー12内にはタン
ク72内に収容されている気体20(イオン原料)が配
管74を通して供給される。これにより、チャンバー1
2内は0.1Pa程度の圧力に保たれている。チャンバ
ー12の外周には、イオン化された気体(プラズマガス
)22を収束させるためのコイル24が配設されている
Next, a specific example of the ion implantation device 66 shown in FIG. 3 is shown in FIG. The ion source device 10 has a vacuum chamber 1
It has 2. The beam channel 64 is connected to the rear end of the chamber 12 . Beam channel 64 and chamber 12 are separated by a beryllium window 70. An extraction electrode 18 is provided within the chamber 12 . A predetermined voltage is applied to the extraction electrode 18 by a DC power supply 19 . Gas 20 (ion material) contained in a tank 72 is supplied into the chamber 12 through a pipe 74 . This allows chamber 1
The pressure inside 2 is maintained at about 0.1 Pa. A coil 24 for converging ionized gas (plasma gas) 22 is disposed around the outer periphery of the chamber 12 .

【0011】上記構成によれば、ビームチャンネル64
を通ってきたSOR光68はベリリウム窓70を通って
チャンバー12内に入射される。この状態でチャンバー
12内に気体20を供給すると、気体20はSOR光6
8の照射によりイオン化されてプラズマガス22となる
。このプラズマガス22はコイル24により収束された
状態で引出し電極18で引出されて、イオン出口26か
ら出射される。出射されたプラズマガス22は質量分析
器28で偏向され、イオン加速器30で加速され、収束
電磁石32で収束されて、イオン打込み室内の半導体ウ
エハ62に順次打ち込まれる。以上の構成によれば、イ
オン源装置10はフィラメントを用いないので、長期間
安定してイオン供給を行なうことができる。
According to the above configuration, the beam channel 64
The SOR light 68 that has passed through is incident into the chamber 12 through the beryllium window 70. When the gas 20 is supplied into the chamber 12 in this state, the gas 20 is supplied with the SOR light 6
8, it is ionized and becomes plasma gas 22. This plasma gas 22 is focused by a coil 24 and extracted by an extraction electrode 18, and then emitted from an ion exit 26. The ejected plasma gas 22 is deflected by a mass spectrometer 28, accelerated by an ion accelerator 30, focused by a focusing electromagnet 32, and sequentially implanted into a semiconductor wafer 62 in an ion implantation chamber. According to the above configuration, since the ion source device 10 does not use a filament, it is possible to stably supply ions for a long period of time.

【0012】0012

【変更例】前記実施例では、SOR光発生手段をシンク
ロトロンで構成した場合について示したが、電子銃から
出射した電子ビームをリニアックで加速し、これを偏向
電磁石で偏向してSOR光を得る構成等様々に構成する
ことができる。また、前記実施例では、イオン注入を半
導体製造プロセスに利用した場合について示したが、材
料表面の改質や物性の制御等各種の用途にイオン注入を
利用する場合にこの発明を適用することができる。
[Modification example] In the above embodiment, the SOR light generation means was constructed with a synchrotron, but the electron beam emitted from the electron gun is accelerated by a linac and deflected by a deflecting electromagnet to obtain SOR light. It can be configured in various ways. Furthermore, although the above embodiments have shown the case where ion implantation is used in a semiconductor manufacturing process, the present invention can also be applied to the case where ion implantation is used for various purposes such as modifying the surface of materials and controlling physical properties. can.

【0013】[0013]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明によれば、SOR光を気体に照射してイオン化するの
で、フィラメントが不要になり、長期間安定してイオン
供給を行なうことができる。また、請求項2記載の発明
によれば、前記SOR光発生手段をシンクロトロンで構
成し、このシンクロトロンを半導体ウエハに対しプラズ
マガスを打ち込むためのイオン源と、プラズマガスが打
ち込まれた半導体ウエハに対しリソグラフィを行なうた
めのSOR光光源として兼用するようにしたので、1台
のシンクロトロンをイオン注入のためのイオン源とリソ
グラフィの光源に利用することができ、効率よくかつコ
ストの安い半導体製造工程が実現される。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the invention as claimed in claim 1, since gas is ionized by irradiating SOR light, a filament is not required and ions can be supplied stably for a long period of time. can. According to the second aspect of the invention, the SOR light generating means is constituted by a synchrotron, and the synchrotron includes an ion source for implanting plasma gas into the semiconductor wafer, and a semiconductor wafer into which the plasma gas is implanted. Since the synchrotron can also be used as an SOR light source for lithography, one synchrotron can be used as an ion source for ion implantation and as a light source for lithography, resulting in efficient and low-cost semiconductor manufacturing. The process is realized.

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

【図1】  この発明の一実施例を示す平面図で、図3
のイオン注入装置66の具体例を示したものである。
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of the present invention; FIG.
This figure shows a specific example of the ion implantation device 66 shown in FIG.

【図2】  従来装置を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a conventional device.

【図3】  シンクロトロンをSOR光発生手段とした
この発明の一実施例を示す平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing an embodiment of the present invention using a synchrotron as the SOR light generating means.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10  イオン源装置 12  チャンバー 18  引出し電極(電界印加手段) 20  気体 22  プラズマガス 50  シンクロトロン(SOR光発生手段)62  
半導体ウエハ 66  イオン注入装置 68  SOR光 72  タンク(気体供給手段)
10 Ion source device 12 Chamber 18 Extraction electrode (electric field application means) 20 Gas 22 Plasma gas 50 Synchrotron (SOR light generation means) 62
Semiconductor wafer 66 Ion implanter 68 SOR light 72 Tank (gas supply means)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】イオン化する気体を供給する気体供給手段
と、SOR光を放射するSOR光発生手段と、前記気体
供給手段から供給された気体に前記SOR光発生手段か
ら発生されたSOR光を照射してプラズマガスを生成す
るチャンバーと、このチャンバ内で生成されたプラズマ
ガスに電界を印加してこのチャンバー内から引き出す電
界印加手段とを具備してなるイオン注入装置のイオン源
装置。
1. A gas supply means for supplying a gas to be ionized, an SOR light generation means for emitting SOR light, and irradiating the gas supplied from the gas supply means with SOR light generated from the SOR light generation means. An ion source device for an ion implantation apparatus comprising: a chamber for generating plasma gas; and an electric field applying means for applying an electric field to the plasma gas generated in the chamber and extracting the plasma gas from the chamber.
【請求項2】前記SOR光発生手段がシンクロトロンで
あり、このシンクロトロンは半導体ウエハに対し前記プ
ラズマがガスを打ち込むためのイオン源と、プラズマガ
スが打ち込まれたこの半導体ウエハに対しリソグラフィ
を行なうためのSOR光光源を兼用していることを特徴
とする請求項1記載のイオン注入装置のイオン源装置。
2. The SOR light generating means is a synchrotron, and the synchrotron includes an ion source for injecting gas into the semiconductor wafer with the plasma and performing lithography on the semiconductor wafer into which the plasma gas has been injected. 2. The ion source device for an ion implantation apparatus according to claim 1, wherein the ion source device also serves as a SOR light source for the ion implantation device.
JP3142420A 1991-05-17 1991-05-17 Ion-source device of ion implanter Pending JPH04341739A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014138173A (en) * 2013-01-18 2014-07-28 Shi Exaination & Inspection Ltd Method of manufacturing semiconductor device, and substrate processing system

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