JPH051588B2 - - Google Patents

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JPH051588B2
JPH051588B2 JP60199003A JP19900385A JPH051588B2 JP H051588 B2 JPH051588 B2 JP H051588B2 JP 60199003 A JP60199003 A JP 60199003A JP 19900385 A JP19900385 A JP 19900385A JP H051588 B2 JPH051588 B2 JP H051588B2
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Japan
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ion
ion source
sources
source
power supply
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Hideki Ishigaki
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Tokyo Electron Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、イオン注入装置に関し、特に、半
導体基板にイオンを打ち込む装置において、その
稼働効率を向上し、効率的なイオン打ち込みがで
きるようなイオン注入装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an ion implantation apparatus, and in particular, to an apparatus for implanting ions into a semiconductor substrate, which improves the operating efficiency and enables efficient ion implantation. It relates to an ion implantation device.

[従来の技術] イオンソースで発生する不純物イオンを高電界
で加速して半導体基板内に打ち込むイオン打ち込
み装置として、例えばフリーマン形で代表される
熱陰極形のイオンソースを有するイオン注入装置
があり、これは、イオンが安定な状態で発生する
こと、メンテナンスが容易であることなどから半
導体製造装置用のイオン注入装置として広く用い
られている。そしてこのような装置では、イオン
ソースを定期的に清掃したり、イオンソースチヤ
ンバ(イオンソースヘツド)等の部品の交換が必
要とされる。
[Prior Art] As an ion implantation device that accelerates impurity ions generated in an ion source using a high electric field and implants them into a semiconductor substrate, there is an ion implantation device that has a hot cathode type ion source, for example, a Freeman type ion source. This is widely used as an ion implantation device for semiconductor manufacturing equipment because it generates ions in a stable state and is easy to maintain. In such an apparatus, it is necessary to periodically clean the ion source and replace parts such as the ion source chamber (ion source head).

第3図aは、このような従来のフリーマン形の
イオン注入装置の一例を示すものであつて、第3
図bは、そのイオンソースの説明図である。
FIG. 3a shows an example of such a conventional Freeman-type ion implantation device, in which the third
FIG. b is an explanatory diagram of the ion source.

1は、イオンソースであり、イオンソース1か
ら正イオンが一定のエネルギーで引き出し電極2
により引き出され、質量分析器3により質量分析
される。そしてスリツト4で完全に分離した所望
のイオンが加速管5で最終エネルギーまで加速さ
れる。
1 is an ion source, in which positive ions are extracted from the ion source 1 with constant energy and sent to an electrode 2.
and subjected to mass analysis by a mass spectrometer 3. Then, the desired ions completely separated by the slit 4 are accelerated to the final energy by the acceleration tube 5.

次に、イオンビームは、4極レンズ6により基
板面12に収束点を持つよう収束されて、走査電
極7,8により基板に一様に打ち込み量が分布す
るように制御され、偏向電極9により曲げられ
て、マスク10、フアラデーカツプ11を経て基
板12に至る。
Next, the ion beam is focused by a quadrupole lens 6 to have a convergence point on the substrate surface 12, controlled by scanning electrodes 7 and 8 so that the implantation amount is uniformly distributed on the substrate, and controlled by a deflection electrode 9. It is bent and passes through the mask 10 and Faraday cup 11 to reach the substrate 12.

ここで、イオンは、第3図bに見るように、真
空引きされて1×10-1torr程度の真空度となつた
イオンソースチヤンバ22内でイオン化されて、
そこに配置された棒状フイラメント21に対して
直角方向にイオンビームとして引き出される。
Here, as shown in FIG. 3b, the ions are ionized in the ion source chamber 22, which has been evacuated to a degree of vacuum of about 1×10 -1 torr.
The ion beam is extracted as an ion beam in a direction perpendicular to the rod-shaped filament 21 placed there.

なお、20はイオンソースハウジングであり、
23,23は電磁石、24は接地電極、25はス
リツト、26はガス導入口、27はイオンビーム
である。
In addition, 20 is an ion source housing,
23, 23 are electromagnets, 24 is a ground electrode, 25 is a slit, 26 is a gas inlet, and 27 is an ion beam.

ところで、このようなイオンソースは、当然の
ことながら使用して行くうちに棒状フイラメント
21が消耗して切れる。このイオンソースのフイ
ラメントが切れた場合には、イオンソースチヤン
バ自身がかなり加熱されているので、真空に保持
したまま自然冷却させなければならない。
By the way, as such an ion source is used, the rod-shaped filament 21 naturally wears out and breaks. If the filament of the ion source breaks, the ion source chamber itself is heated considerably, so it must be kept in a vacuum and allowed to cool naturally.

また、イオンソースハウジング20、イオンソ
ースチヤンバ22がイオン焼けして汚染されてし
まうことが起きる。このような状態になつたとき
には、イオン注入作業を停止し、イオンソースチ
ヤンバ22の交換とか、イオンソースハウジング
20自身の清掃作業を行う必要がある。
Further, the ion source housing 20 and the ion source chamber 22 may be ion-burned and contaminated. When such a state occurs, it is necessary to stop the ion implantation operation and perform an operation such as replacing the ion source chamber 22 or cleaning the ion source housing 20 itself.

[解決しようとする問題点] 前記自然冷却には、少なくとも数時間はかか
り、この時間が短いとイオンソースチヤンバ自身
を大気に曝したことにより、その材料、例えばモ
リブテンを酸化させてしまい、イオンソースチヤ
ンバ自身の寿命を短くするという問題点がある。
[Problem to be solved] The natural cooling takes at least several hours, and if this time is short, the ion source chamber itself is exposed to the atmosphere, which oxidizes the material, such as molybdenum, and ions There is a problem in that the life of the source chamber itself is shortened.

また、イオンソースチヤンバを交換した場合に
は、その交換後に真空引出し、イオンソースチヤ
ンバ自体の空焼きによるガス出し作業に入るた
め、少なくとも数時間は、イオン注入装置を停止
しなければならず、作業効率が非常に悪い。
In addition, when replacing the ion source chamber, the ion implanter must be stopped for at least several hours to perform vacuum extraction and dry firing of the ion source chamber itself to release gas. , work efficiency is very poor.

さらに、イオンソースハウジング自身の汚れに
より高電圧放電が起こつた場合などでは、ハウジ
ング自身を本体から取り外して分解し、清掃作業
をしなければならず、分解清掃後、イオンソース
ハウジングの再組み立てを行い、イオン注入装置
に取り付けて真空引きを行うことになるが、この
作業は、先に述べたイオンソースチヤンバ自身の
空焼きの場合よりもさらに時間がかかる。
Furthermore, in cases such as when a high voltage discharge occurs due to dirt on the ion source housing itself, the housing itself must be removed from the main body, disassembled, and cleaned. After disassembly and cleaning, the ion source housing must be reassembled. , the ion source chamber must be attached to the ion implanter and evacuated, but this process takes longer than the above-mentioned case of dry firing the ion source chamber itself.

このようにイオン注入作業を中断してこれらの
交換作業とか、分解作業をしなければならないと
言うことは、ユーザによつて装置がダウンしたこ
とにも相当するし、また、これはMTBF(平均故
障間隔)の時間が伸びない等の原因にもなつてい
る。
Having to interrupt the ion implantation work to replace or disassemble the ion implantation work is equivalent to the equipment being taken down by the user, and this also means that the MTBF (average This is also the reason why the time (failure interval) does not increase.

したがつて、このようなフイラメントの交換か
らイオン注入動作までの装置が稼働しない時間、
そして清掃作業からイオン注入動作までの装置が
稼働しない時間は、半導体装置の需要が伸びてい
る現在にあつては、大きなロスタイムであり、先
のような作業を行うことにより装置の稼働率が低
下することは大きな問題となる。
Therefore, the time during which the device is not operating from the filament exchange to the ion implantation operation,
The time when the equipment is not in operation, from cleaning work to ion implantation operation, is a large amount of lost time in today's world where the demand for semiconductor equipment is increasing, and performing the above work reduces the equipment operating rate. Doing so is a big problem.

ところで、イオン注入装置の性能は、質量分析
器を基本とする分析システムの分解能に依存する
と言つても過言ではない。イオン注入において質
量分析器に求められる分解能は、高く、特に、昨
今のように、いつそう高密度で高集積化の半導体
装置を製造するためには高い分解能が要求され
る。そのために質量分析器の磁場の調整やそのフ
オーカス調整のための各種の調整機構が設けら
れ、また、引き出し電圧などの調整も行われる。
By the way, it is no exaggeration to say that the performance of an ion implanter depends on the resolution of an analysis system based on a mass spectrometer. A high resolution is required of a mass spectrometer in ion implantation, and in particular, high resolution is required in order to manufacture semiconductor devices with high density and high integration these days. For this purpose, various adjustment mechanisms are provided to adjust the magnetic field of the mass spectrometer and its focus, and also adjust the extraction voltage.

したがつて、先の稼働率の低下の問題を解決す
るために2つのイオンソースを設けて一方が使用
できない状態のときに他方に切換えて使用するよ
うなことも考えられるが、イオン注入装置を起動
させてもそれを実際に使用できる状態にするまで
には各部の調整に時間がかかり、実際に使用する
までの時間的なロスが大きい。
Therefore, in order to solve the aforementioned problem of lower availability, it is possible to install two ion sources and switch to the other when one is unavailable, but it is possible to Even after starting up, it takes time to adjust each part before it can be used, resulting in a large amount of time lost before it can actually be used.

[発明の目的] この発明は、このような従来技術の問題点にか
んがみてなされたものであつて、このような問題
点等を解決するとともに、イオン注入装置の稼働
率を向上させることができるイオン注入装置を提
供することを目的とする。
[Purpose of the Invention] The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and can solve these problems and improve the operating rate of an ion implanter. The purpose of the present invention is to provide an ion implantation device.

[問題点を解決するための手段] ところで、現在のイオンソースチヤンバの寿命
が短かいという原因には2つのものが考えられ
る。
[Means for Solving the Problems] By the way, there are two possible causes for the short lifespan of current ion source chambers.

フイラメント自身の寿命に問題があること。
すなわち、フイラメントが細つて切れてしまう
こと。
There is a problem with the lifespan of the filament itself.
In other words, the filament becomes thin and breaks.

フイラメントが切れないまでも、イオンソー
スハウジング自身が汚れることにより高電界放
電が多く発生して実質上使用できなくなるこ
と。
Even if the filament does not break, the ion source housing itself becomes dirty and generates many high electric field discharges, making it virtually unusable.

の原因については、フイラメントの寿命が今
後伸びたとしても、これは時間がたてば必ず起き
る現象であると言える。
Regarding the cause of this, it can be said that even if the life of the filament increases in the future, this is a phenomenon that will always occur over time.

そこで、この発明は、このような2つの原因を
受け入れた上で、実質的なイオン注入作業の時間
を伸ばすことに着目したものである。すなわち、
2個のイオンソースを搭載してこれらを切り替え
て使用することにより、一方が使用不能のとき
に、他方を稼働させてイオン注入作業の中断時間
を短くするというものであつて、かつこの切り替
え使用時に同時に使用不能となつた他のイオンソ
ースについてイオンソースチヤンバを自然冷却す
る時間にあてるとか、イオンソースハウジングの
取り外し作業に当てるものである。
Therefore, the present invention focuses on extending the actual time for the ion implantation operation while accepting these two causes. That is,
By installing two ion sources and switching between them, when one is unavailable, the other can be activated to shorten the interruption time of ion implantation work. For other ion sources that are sometimes unusable at the same time, the time is used to naturally cool down the ion source chamber, or the time is used to remove the ion source housing.

このように使用不能のイオンソースについての
稼働準備作業を現在稼働中のイオンソースによる
イオン注入作業と同時進行させて、この間に、使
用不能なイオンソース側を大気状態までもつて行
き、次に稼働中の一方が使用不能になつたときに
は即座にイオン注入作業をバツクアツプできるよ
うにする。
In this way, the operation preparation work for the unusable ion source is carried out at the same time as the ion implantation work for the currently operating ion source, and during this time, the unusable ion source side is brought to atmospheric conditions, and then the operation is started. To enable immediate backup of ion implantation work when one of them becomes unusable.

この即座のイオン注入作業のバツクアツプと、
前述の問題点と解決するために、この発明は、第
1及び第2のイオンソースからのイオンビームを
対称な位置で選択的に受け、質量分析のための磁
場を発生する電流を極性切換することにより前記
対称な位置で受けたイオンビームを質量分析して
同一の口から加速管へと送出す質量分析器が設け
られていて、第1及び第2のイオンソースが質量
分析器に対して対称な位置に配置され、かつ、第
1及び第2のイオンソースのいずれか一方が選択
的に稼働され、選択された一方のイオンソースが
稼働中に、他方が稼働準備処理に供されるもので
あつて、第1及び第2のイオンソースのいずれか
一方の稼働の選択とともに質量分析器の電流極性
が切換えられる構成を採るものである。
Backup of this immediate ion implantation work,
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention selectively receives ion beams from first and second ion sources at symmetrical positions and switches the polarity of the current that generates the magnetic field for mass analysis. Accordingly, a mass analyzer is provided which performs mass analysis on the ion beam received at the symmetrical position and sends it to the acceleration tube from the same mouth, and the first and second ion sources are connected to the mass analyzer. One that is arranged in symmetrical positions, one of the first and second ion sources is selectively operated, and while the selected one ion source is in operation, the other is subjected to operation preparation processing. This configuration employs a configuration in which the current polarity of the mass spectrometer is switched along with selection of operation of either the first or second ion source.

[作用] 質量分析器と第1及び第2のイオンソースを対
称位置で配置することにより、基本的な調整事項
が単に質量分析器の電流極性の切換えで対応で
き、基本的な調整がほとんど不要になる。したが
つて、バツクアツプ側が真空引きされ、物理的に
稼働状態に維持されていれば、即座のバツクアツ
プが可能である。
[Function] By placing the mass spectrometer and the first and second ion sources in symmetrical positions, basic adjustments can be made by simply switching the mass spectrometer's current polarity, eliminating the need for basic adjustments. become. Therefore, if the backup side is evacuated and kept physically operational, immediate backup is possible.

また、このように構成すれば、一方のイオンソ
ースのフイラメントが切れた時場合にも、他方の
イオンソースからイオンを発生させてイオン注入
作業を続行でき、一方のイオンソースのイオンソ
ースチヤンバ自身を真空に保持したままゆつくり
と自然冷却させる時間を確保することができるの
で、十分な自然冷却ができる。したがつて、チヤ
ンバ自身の寿命を長くできるとともに、この間、
イオン注入を中断させなくて済む。
Furthermore, with this configuration, even if the filament of one ion source breaks, ions can be generated from the other ion source and the ion implantation operation can be continued, and the ion source chamber of one ion source itself can be used. This allows sufficient time for natural cooling while maintaining the vacuum, allowing for sufficient natural cooling. Therefore, not only can Chiyamba's own lifespan be extended, but also during this time,
There is no need to interrupt ion implantation.

また、使用不能な一方のイオンソースがフイラ
メントの交換後に真空引きに入り、イオンソース
チヤンバ及びイオンソース自体の空焼きによるガ
ス出し作業に入つていても、この間他方のイオン
ソースからイオン注入を行うことができるのでイ
オン注入作業の効率を向上させることができる。
Also, even if one unusable ion source is being evacuated after replacing the filament and gas is being vented by dry firing the ion source chamber and the ion source itself, ions cannot be implanted from the other ion source during this time. Therefore, the efficiency of ion implantation work can be improved.

さらに、イオンソースハウジング自身の汚れに
より高電圧が起こつた場合などでは、ハウジング
自身を本体から取り外して分解して清掃作業を
し、分解清掃後、イオンソースハウジングの再組
み立てを行い、イオン注入装置に取り付けて真空
引きを行うことになるが、一方のイオンソースの
分解清掃作業中であつても他方のイオンソースか
らイオン注入作業を続行させることもできる。
Furthermore, in cases where high voltage occurs due to dirt on the ion source housing itself, the housing itself must be removed from the main body, disassembled and cleaned, and after disassembly and cleaning, the ion source housing must be reassembled and the ion implanter Although the ion source is attached and evacuated, even if one ion source is being disassembled and cleaned, ion implantation can be continued from the other ion source.

したがつて、このようなフイラメントの交換か
らイオン注入動作までの装置が稼働しない時間、
そして清掃作業からイオン注入動作までの装置が
稼働しない時間は、これら作業の移行に関係する
ほとんどわずかな時間となりイオン注入層の稼働
率が大きく向上する。
Therefore, the time during which the device is not operating from the filament exchange to the ion implantation operation,
The time during which the device is not in operation from the cleaning operation to the ion implantation operation becomes almost a short period of time related to the transition of these operations, and the operating rate of the ion implantation layer is greatly improved.

[実施例] 以下、この発明の一実施例について図面を参照
して詳細に説明する。
[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は、この発明のイオン注入装置のイオン
ソース部分を中心とした概要図であり、第2図
は、その電源供給回路の説明図である。なお、第
3図a,bにおけるものと同一なものは、同一の
符号で示す。
FIG. 1 is a schematic diagram mainly showing the ion source portion of the ion implantation apparatus of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram of its power supply circuit. Components that are the same as those in FIGS. 3a and 3b are designated by the same reference numerals.

第1図において、30は、イオン注入装置であ
つて、第1、第2のイオンソース31,32を備
えていて、これら第1、第2のイオンソース3
1、32は、それぞれ質量分析器39に対して対
称となる位置にレイアウトされている。そしてこ
れら各イオンソース31,32は、第2図に見る
電源回路40により選択的にその1つが稼働状態
とされ、他の一方は稼働準備とされる制御なされ
る。
In FIG. 1, reference numeral 30 denotes an ion implantation device, which is equipped with first and second ion sources 31 and 32.
1 and 32 are laid out at symmetrical positions with respect to the mass spectrometer 39, respectively. Each of these ion sources 31 and 32 is controlled by a power supply circuit 40 shown in FIG. 2 to selectively bring one of them into operation and the other to prepare for operation.

第1図において、33がこの電源回路40が内
蔵された電源部であり、イオンソース用電源41
及び空焼き用の電源42とその切り替え回路部4
3とからなる。また、第1図における34は、ガ
スボツクスであつて、内部に第1のイオンソース
31及び第2のイオンソース32に対応するそれ
ぞれの弁を有していて、第1のイオンソース31
又は第2のイオンソース32のいずれか一方又は
双方に内蔵ボンベからガスを供給する。
In FIG. 1, numeral 33 is a power supply unit in which this power supply circuit 40 is built-in, and the ion source power supply 41
and a dry firing power supply 42 and its switching circuit section 4
It consists of 3. Reference numeral 34 in FIG. 1 is a gas box, which has valves corresponding to the first ion source 31 and the second ion source 32 inside.
Alternatively, gas is supplied to one or both of the second ion sources 32 from a built-in cylinder.

また、35aは、第1のイオンソース31に対
応して設けられている第1のイオンソース32拡
散ポンプであり、35bは、第2のイオンソース
32に対応して設けられている第2のイオンソー
ス拡散ポンプである。
Further, 35a is a first ion source 32 diffusion pump provided corresponding to the first ion source 31, and 35b is a second ion source 32 diffusion pump provided corresponding to the second ion source 32. It is an ion source diffusion pump.

第1のイオンソース拡散ポンプ35aは、第1
のイオンビーム導入管36aに設けられた開閉可
能な第1の遮断部37aの後ろの質量分析器39
側に連通している。
The first ion source diffusion pump 35a is a first ion source diffusion pump 35a.
The mass spectrometer 39 behind the openable and closable first blocking section 37a provided in the ion beam introduction tube 36a of
It communicates with the side.

一方、第2のイオンソース拡散ポンプ35b
は、第2のイオンビーム導入管36bに設けられ
た開閉可能な第2の遮断部37bの後ろの質量分
析器39側に連通している。ここに遮断部37
a,37bは、それぞれ稼働中の一方のイオンソ
ースと稼働準備中の他方のイオンソースとが相互
に影響を与えないようにこれらを分離するために
設けられているものである。
On the other hand, the second ion source diffusion pump 35b
communicates with the mass spectrometer 39 side behind the openable and closable second blocking section 37b provided in the second ion beam introduction tube 36b. Here is the blocking part 37
a and 37b are provided to separate one ion source in operation and the other ion source in preparation for operation so that they do not influence each other.

さて、第1のイオンソース31は、イオンビー
ム38aを発生し、第2のイオンソース32は、
第2のイオンビーム38bを発生し、これらは、
同一の質量分析器39を通過して可変スリツト4
の方向へと収束されて加速管5へと至る。
Now, the first ion source 31 generates an ion beam 38a, and the second ion source 32 generates an ion beam 38a.
A second ion beam 38b is generated, these are:
The variable slit 4 passes through the same mass spectrometer 39.
It is converged in the direction of and reaches the acceleration tube 5.

ここで、質量分析器39は、両方向からのイオ
ンビームを受け入れる関係からその湾曲構造を対
称形に展開した双頭形のものであり、第1のイオ
ンソース31使用時と第2のイオンソース32使
用時とでは、その電流極性が切り替えられるもの
である。このことにより1個の質量分析器39を
使用することができ、装置全体は小型化できるこ
とになる。
Here, the mass analyzer 39 is a double-headed type whose curved structure is expanded symmetrically in order to receive ion beams from both directions, and when the first ion source 31 is used and the second ion source 32 is used. The polarity of the current is switched depending on the time. As a result, one mass spectrometer 39 can be used, and the entire device can be miniaturized.

この質量分析器39のイオンビーム出口には、
出射イオンビームを収束させるために、マグネツ
トフオーカス用の角度調整可能な調整部として磁
極ポール(又は可変角度シム)等が設けられてい
る。この磁極ポールを第1、第2の位置にそれぞ
れ設定することにより、第1のイオソース31か
らのイオンビームも、第2のイオンソース32か
らのイオンビームもそれぞれ可変スリツト4の開
口位置に収束させることができる。
At the ion beam exit of this mass spectrometer 39,
In order to converge the emitted ion beam, a magnetic pole (or variable angle shim) or the like is provided as an angle-adjustable adjustment section for magnetic focus. By setting these magnetic poles to the first and second positions, the ion beam from the first ion source 31 and the ion beam from the second ion source 32 are respectively focused on the opening position of the variable slit 4. be able to.

そして、磁極ポールは、これら第1の設定位置
と第2の設定位置との間において調節可能なよう
にステツピングモータ等により駆動されて特定範
囲で角度調整が可能である。
The magnetic pole is driven by a stepping motor or the like so that the angle can be adjusted within a specific range between the first set position and the second set position.

このような構造の質量分析器39を設けること
により、1つの質量分析器により可変スリツト4
側に対するイオンビームの収束の調整が簡単にで
きる。
By providing the mass spectrometer 39 with such a structure, one mass spectrometer can measure the variable slit 4.
The convergence of the ion beam on the side can be easily adjusted.

さて、第2図における切り替え回路43は、連
動して動作する2つの切り替えスイツチ43a,
43bから構成されていて、切り替えスイツチ4
3aは、イオンソース用電源41を第1、第2の
イオンソース31,32のいずれか一方のイオン
ソースに切り替え接続するスイツチである。ま
た、切り替えスイツチ43bは、空焼き用電源4
2を第1、第2のイオンソース31,32のうち
イオンソース用電源41が接続されていないいず
れか他方のイオンソースに切り替え接続するスイ
ツチであり、切り替えスイツチ43aと連動して
動作する。
Now, the switching circuit 43 in FIG. 2 consists of two switching switches 43a,
43b, and a changeover switch 4
3a is a switch that switches and connects the ion source power source 41 to either the first or second ion source 31 or 32; In addition, the changeover switch 43b is connected to the dry firing power supply 4.
This is a switch that switches and connects the ion source 2 to the other ion source of the first and second ion sources 31 and 32 to which the ion source power source 41 is not connected, and operates in conjunction with the changeover switch 43a.

なお、44はイオンソース用電源41の電力供
給スイツチであり、45は空焼き用の電源42の
電力供給スイツチであつて、この空焼き用の電源
42は、精度の悪い電源を用意すれば足りるもの
である。
In addition, 44 is a power supply switch for the ion source power supply 41, and 45 is a power supply switch for the dry firing power supply 42, and it is sufficient to prepare a low-precision power supply as the dry firing power supply 42. It is something.

次に、以上の構成からなるイオン注入装置のイ
オン注入方法を説明すると、まず、一方のイオン
ソース、例えば第1のイオンソース31のフイラ
メントが切断した場合には、そのイオンソースチ
ヤンバの冷却お行うことになる。このときには、
第1の遮断部37aを作動させて、第1のイオン
ビーム導入管36aを閉じるとともに、第2の遮
断部37bを開放状態にする。
Next, to explain the ion implantation method of the ion implantation apparatus having the above configuration, firstly, when the filament of one ion source, for example, the first ion source 31, is broken, the cooling of the ion source chamber and the I will do it. At this time,
The first blocking section 37a is operated to close the first ion beam introduction tube 36a, and the second blocking section 37b is opened.

次に、第2図に見る電源部33の切り替え回路
43を第2のイオンソース32選択接続側に切り
替えて、イオンソース用電源41から第2のイオ
ンソース32に電力を供給して、第2のイオンソ
ース32側を動作させてこれにてイオン注入作業
を断続する。なお、この切り替えは、イオンソー
ス用電源供給スイツチ44を投入した状態であつ
てもよく、一旦これを切断してから切り替えても
よい。
Next, the switching circuit 43 of the power supply section 33 shown in FIG. The ion source 32 side is operated to intermittent the ion implantation operation. Note that this switching may be performed with the ion source power supply switch 44 turned on, or may be performed after it is once turned off.

ところで、この場合、この第2のイオンソース
32からのイオン注入におけるイオンビーム38
bが第1のイオンソース31に入射してきても、
第1の遮断部37aが閉じられているので、第1
のイオンソース31は、影響を浮けることはな
い。そして第1のイオンソース31は、独立に自
然冷却に状態に入ることができる。
By the way, in this case, the ion beam 38 in ion implantation from this second ion source 32
Even if b enters the first ion source 31,
Since the first blocking section 37a is closed, the first blocking section 37a is closed.
The ion source 31 has no influence. The first ion source 31 can then independently enter a state of natural cooling.

第1のイオンソース31のイオンソースチヤン
バが十分冷却した時点で、イオンソースチヤンバ
22の交換をする。このようにすることにより、
イオンソースチヤンバ22、イオンソースハウジ
ング20の酸化を防止して、これらの寿命を向上
させることができる。
When the ion source chamber of the first ion source 31 has cooled down sufficiently, the ion source chamber 22 is replaced. By doing this,
It is possible to prevent the ion source chamber 22 and the ion source housing 20 from oxidizing, thereby improving their service life.

ここで、第1、第2の遮断部37a,37bを
例えばシヤツタと空気バルブとにより構成して、
イオンビームを遮断するとともに、イオンビーム
導入管において、イオンソース側と質量分析器3
9側とを仕切り、圧力的にも独立な部屋とすよう
にしておけば、イオン注入作業を中断することな
しに、イオンソースチヤンバの交換作業を行うこ
とができる。また、単なるイオンビームを遮断す
るシヤツタだけの構成とすれば、ここで、一旦イ
オン注入作業を停止することになるが、冷却作業
とイオン注入作業とは同時に進行させることがで
きる。
Here, the first and second blocking parts 37a and 37b are configured by, for example, a shutter and an air valve,
In addition to blocking the ion beam, the ion source side and mass analyzer 3
By partitioning the room from the 9 side and making it an independent chamber in terms of pressure, the ion source chamber can be replaced without interrupting the ion implantation work. Furthermore, if the structure is simply a shutter that blocks the ion beam, the ion implantation operation would be temporarily stopped at this point, but the cooling operation and the ion implantation operation can proceed at the same time.

なお、遮断部37a,37bのシヤツタは、少
なくともイオンが衝突することになる質量分析器
39側の面に保護膜が設けられていて、この保護
膜としては、例えばグラフアイト等のコーテイン
グにより設けることができる。
Note that the shutters of the blocking parts 37a and 37b are provided with a protective film on at least the surface on the mass spectrometer 39 side where ions collide, and this protective film may be provided by coating, for example, graphite or the like. I can do it.

さて、第1のイオンソース31のイオンソース
チヤンバの交換が終了すると、交換したイオンソ
ースチヤンバの空焼き作業を開始する。これは、
第2図の空焼き開始スイツチ45を投入すること
により行われる。
Now, when the replacement of the ion source chamber of the first ion source 31 is completed, dry firing operation of the replaced ion source chamber is started. this is,
This is done by turning on the dry firing start switch 45 shown in FIG.

この空焼き中においても、第2のイオンソース
32のイオン注入作業は断続される。そして空焼
きが終了した時点でそのまま又は真空引きがされ
た後に、第1のイオンソース32は、待機状態と
なりその稼働準備処理を終了する。
Even during this dry firing, the ion implantation operation of the second ion source 32 is continued intermittently. Then, when the dry firing is completed, the first ion source 32 enters a standby state, either as it is or after being evacuated, and ends its operation preparation process.

なお、イオンソースチヤンバの交換作業の時間
は、数分で済むので、全体的な稼働時間に対して
は、無視できる程度である。また、遮断部が単な
るイオンビームを遮断するシヤツタだけの構成の
ときには、一旦イオン注入作業は中止することに
なるが、このような場合は、第2のイオンソース
32によるイオン注入作業は、一旦真空引きした
後に行うことになる。
Note that the time required to replace the ion source chamber is only a few minutes, so it is negligible with respect to the overall operating time. Furthermore, if the blocking section is simply a shutter that blocks the ion beam, the ion implantation operation will be temporarily stopped. This will be done after the draw.

このようにして、第2のイオンソース32によ
りイオン注入作業が続行されて、やがて、第2の
イオンソース32のフイラメントが切れたときに
は、今度は、第2のイオンソース32のイオンソ
ースチヤンバの冷却お行うことになる。
In this way, the ion implantation operation is continued by the second ion source 32, and when the filament of the second ion source 32 eventually breaks, the ion source chamber of the second ion source 32 is opened. It will be cooled down.

このときには、第2の遮断部37bを作動し
て、第2のイオンビーム導入管36bを閉じると
ともに、第1の遮断部37bを開放状態にする。
次に、第2図に見る電源部33の切り替え回路4
3の第1のイオンソース31選択接続側に切り替
えて、イオンソース用電源41から第1のイオン
ソース32に電力を供給して、第1のイオンソー
ス31側を動作させてこれにてイオン注入作業を
断続する。
At this time, the second blocking section 37b is operated to close the second ion beam introduction tube 36b and to open the first blocking section 37b.
Next, the switching circuit 4 of the power supply section 33 shown in FIG.
3, switch to the selective connection side of the first ion source 31, supply power from the ion source power supply 41 to the first ion source 32, operate the first ion source 31 side, and perform ion implantation. Intermittent work.

そして前記と同様に第1のイオンソース31は
稼働状態として、第2のイオンソース32に対し
て稼働準備処理を行う。
Then, in the same manner as described above, the first ion source 31 is placed in an operating state, and the second ion source 32 is subjected to operation preparation processing.

ところで、イオンソースハウジング自身が汚れ
たときには、イオンソース自身を本体から取り出
して、イオンソースハウジングを取り外し、分解
クリーニングすることになる。この場合も前記の
イオンソースチヤンバの交換の場合に準ずること
になるが、第1、第2の遮断部37a,37bに
空気バルブが設けられていて、イオンソース側と
質量分析器39側とを仕切り、圧力的にみて独立
な部屋とするようにしておけば、この分解作業
は、他方の稼働中のイオンソースによるイオン注
入作業とは独立にできる利点がある。
By the way, when the ion source housing itself becomes dirty, the ion source itself must be taken out from the main body, the ion source housing removed, and disassembled for cleaning. In this case as well, the same applies to the case of exchanging the ion source chamber, but air valves are provided in the first and second shutoff parts 37a and 37b, and the ion source side and the mass spectrometer 39 side are connected. If the two chambers are partitioned into separate rooms in terms of pressure, there is an advantage that this disassembly work can be done independently of the ion implantation work by the other ion source in operation.

また、遮断部37a,37bが、単に、シヤツ
タからなるものであれば、イオンソース自体を取
り外すときのみ他方の稼働中のイオンソースから
のイオン注入作業を中断する。そして分解クリー
ニング後の組み立て終了後に、再び同様に、イオ
ン注入作業を中断して、取り付ける。このことに
よりイオン注入作業の稼働率を従来より向上させ
ることが可能である。
Moreover, if the interrupting parts 37a and 37b are simply comprised of shutters, the ion implantation operation from the other operating ion source is interrupted only when the ion source itself is removed. After disassembling and cleaning and assembling, the ion implantation work is again interrupted and reinstalled. This makes it possible to improve the operating rate of ion implantation work compared to the conventional method.

このように、第1及び第2のイオンソースのう
ちの稼働可能な状態にある一方を稼働し、この一
方のイオンソースの稼働中に他方のイオンソース
に対して稼働準備処理を行う。すなわち、一方の
イオンソースのメンテナンス作業中に他方のイオ
ンソースを使用してイオン注入作業を続けること
ができ、特に、イオンソースチヤンバ等の交換作
業は、十分に冷却してから行えるものである。
In this way, one of the first and second ion sources that is ready for operation is operated, and while this one ion source is in operation, the operation preparation process is performed for the other ion source. That is, while maintenance work is being performed on one ion source, ion implantation work can be continued using the other ion source, and in particular, replacement work such as the ion source chamber can be performed only after it has been sufficiently cooled. .

ところで、空焼き用の電源は、精度の高くない
電源を使用できるので経済的なものとなり、他方
にイオンソースを稼働しているときに、一方のイ
オンソースをすぐに使用できる状態まで立ち上げ
ることができる。したがつて、実質的にほぼ100
%に近い稼働率を確保することができる。
By the way, the power supply for dry firing is economical because it allows the use of a power supply that is not highly accurate, and while the other ion source is operating, one ion source can be started up to a ready-to-use state. I can do it. Therefore, in effect almost 100
It is possible to secure an operating rate close to %.

以上説明したきたが、実施例にあつては、イオ
ン注入作業中にもイオンソースチヤンバの空焼き
ができるように、2つのイオンソース系を設けて
いるが、イオンソースは、複数あればよく、2個
に限定されるものではなく、また、その配置は、
実施例に見るように、対抗する位置に対称に設け
る必要はない。
As explained above, in this embodiment, two ion source systems are provided so that the ion source chamber can be fired even during ion implantation work, but it is possible to use more than one ion source. , is not limited to two, and its arrangement is:
As seen in the embodiment, it is not necessary to provide them symmetrically at opposing positions.

また、実施例では、2つのイオンソース系を設
けて、これらに独立に真空排気系を設け、かつ独
立の空焼き専用電源を設け、電源系統とか、ガス
ボツクスを共通に利用しているが、その他共用で
きるものには、ベーポライザー系、イオンソース
電磁石電源系をはじめ各種のものがある。しか
し、ガスボツクスをはじめとして各種の電源系等
はそれぞれ独自に設けられてもよいことはもちろ
んである。
In addition, in the example, two ion source systems are provided, each is provided with an independent vacuum evacuation system, and an independent dry firing power supply is provided, and the power supply system and gas box are commonly used. There are various things that can be shared, including vaporizer systems, ion source electromagnet power systems, and more. However, it goes without saying that various power supply systems such as gas boxes may be provided independently.

さらに、実施例では、イオンビーム導入管側に
イオンソースからのイオンビームを遮断するため
に遮断部を設けているが、イオンビームを遮断で
きれば、その位置は問わない。特に、複数のイオ
ンソースが対抗位置に配置されない構造のときに
は、このような遮断部は、必ずしも必要ではな
い。
Further, in the embodiment, a blocking portion is provided on the ion beam introduction tube side to block the ion beam from the ion source, but the location does not matter as long as it can block the ion beam. Particularly in the case of a structure in which a plurality of ion sources are not arranged in opposing positions, such a blocking part is not necessarily necessary.

[発明の効果] 以上の説明から理解できるように、この発明の
イオン注入方法にあつては、第1及び第2のイオ
ンソースを有するイオン注入装置におけるイオン
注入方法であつて、これら第1及び第2のイオン
ソースのうちの稼働可能な状態にある一方を稼働
し、この一方のイオンソースの稼働中に他方のイ
オンソースに対して稼働準備処理を行うようにし
ているので、一方のイオンソースのフイラメント
が切れた場合にも、他方のイオンソースからイオ
ンを発生させてイオン注入作業を続行でき、一方
のイオンソースのイオンソースチヤンバ自身を真
空に保持したままゆつくりと自然冷却させる時間
を確保することができる。
[Effects of the Invention] As can be understood from the above explanation, the ion implantation method of the present invention is an ion implantation method in an ion implantation apparatus having a first and second ion source. One of the second ion sources that is ready for operation is operated, and while this one ion source is operating, the operation preparation process is performed for the other ion source. Even if the filament of one ion source breaks, ions can be generated from the other ion source and the ion implantation operation can be continued, and the ion source chamber of one ion source can be kept in a vacuum and allowed to cool down slowly and naturally. can be secured.

その結果、十分な自然冷却ができ、チヤンバ自
身の寿命を長くできるとともに、この間イオン注
入を中断させなくても済む。
As a result, sufficient natural cooling can be achieved, the life of the chamber itself can be extended, and there is no need to interrupt ion implantation during this period.

また、使用不能な一方のイオンソースがフイラ
メントの交換後に真空引きに入り、イオンソース
チヤンバ及びイオンソース自体のの空焼きによる
ガス出し作業に入つていても、この間他方のイオ
ンソースからイオン注入を行うことができるので
イオン注入作業の効率を向上させることができ
る。
In addition, even if one ion source that is unusable is being evacuated after replacing the filament and the ion source chamber and ion source itself are being degassed by dry firing, ions can be injected from the other ion source during this time. The efficiency of ion implantation work can be improved.

さらに、イオンソースハウジング自身の汚れに
より高電圧放電が起こつた場合などでは、チヤン
バ自身を本体から取り外して分解して清掃作業を
し、分解清掃後、イオンソースハウジングの再組
み立てを行い、イオン注入装置に取り付けて真空
引きを行うことになるが、一方が分解清掃作業中
であつても他方のイオンソースからイオン注入作
業を続行させることもできる。
Furthermore, in cases where high voltage discharge occurs due to dirt on the ion source housing itself, the chamber itself must be removed from the main body, disassembled and cleaned, and after disassembly and cleaning, the ion source housing must be reassembled and the ion implanter Although one ion source is attached to the other to perform vacuuming, even if one ion source is being disassembled and cleaned, ion implantation can be continued from the other ion source.

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

第1図は、この発明のイオン注入装置のイオン
ソース部分を中心とした概要図、第2図は、その
電源供給回路の説明図、第3図aは、従来のフリ
ーマン形のイオン注入装置の一例を示す説明図、
第3図bは、そのイオンソースの説明図である。 30……イオン注入装置、31……第1のイオ
ンソース、32……第2のイオンソース、33…
…電源部、34……ガスボツクス、35a……第
1のイオンソース拡散ポンプ、35b……第2の
イオンソース拡散ポンプ、36a……第1のイオ
ンビーム導入管、36b……第2のイオンビーム
導入管、37a……第1の遮断部、37b……第
1の遮断部、39……質量分析器、40……電源
回路、41……イオンソース用電源、42……空
焼き用の電源、43……切り替え回路部。
FIG. 1 is a schematic diagram centered on the ion source portion of the ion implantation device of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of its power supply circuit, and FIG. 3a is a diagram of the conventional Freeman type ion implantation device. An explanatory diagram showing an example,
FIG. 3b is an explanatory diagram of the ion source. 30... Ion implanter, 31... First ion source, 32... Second ion source, 33...
...power supply unit, 34...gas box, 35a...first ion source diffusion pump, 35b...second ion source diffusion pump, 36a...first ion beam introduction tube, 36b...second ion beam Introductory tube, 37a...first cutoff section, 37b...first cutoff section, 39...mass spectrometer, 40...power supply circuit, 41...power supply for ion source, 42...power supply for dry firing , 43...Switching circuit section.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 第1及び第2のイオンソースを有し、いずれ
がの前記イオンソースから引き出された原子のイ
オンビームを質量分析した後に加速管で加速し、
加速したイオン原子を被加工物に打ち込むイオン
注入装置において、第1及び第2のイオンソース
からのイオンビームを対称な位置で選択的に受
け、質量分析のための磁場を発生する電流を極性
切換することにより前記対称な位置で選択的に受
けたイオンビームを質量分析して同一の口から前
記加速管へと送出す質量分析器を備え、第1及び
第2のイオンソースが前記質量分析器に対して対
称な位置に配置され、かつ、第1及び第2のイオ
ンソースのいずれか一方が選択的に稼働され、選
択された一方のイオンソースが稼働中に、他方が
稼働準備処理に供されるものであつて、第1及び
第2のイオンソースのいずれか一方の稼働の選択
とともに前記質量分析器の電流極性が切換えられ
ることを特徴とするイオン注入装置。 2 第1及び第2のイオンソースに対応して設け
られた第1及び第2の引き出し電極と、第1及び
第2のイオンソースから引き出されたイオンビー
ムを質量分析器へ導入する、質量分析器に対して
対称に設けられた第1および第2のイオンビーム
導入管と、第1及び第2のイオンビーム導入管の
管路にそれぞれ対応して設けられ稼働中のイオン
ソースと稼働準備処理中のイオンソースとが相互
に影響しないように分離する第1及び第2の遮断
部と、イオンソース用電源とを備えていて、第1
の遮断部又は第2の遮断部のいずれか一方を開方
状態とし、他方を遮断状態として開方状態に対応
する側のイオンソースに前記イオンソース用電源
が接続されることによりイオンビームを発生させ
て稼働し、かつ、前記遮断状態に対応する側のイ
オンソースに対しては稼働準備処理が行われるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のイオ
ン注入装置。
[Scope of Claims] 1. A first ion source and a second ion source, wherein an ion beam of atoms extracted from either of the ion sources is subjected to mass analysis and then accelerated in an acceleration tube;
In an ion implanter that implants accelerated ion atoms into a workpiece, ion beams from the first and second ion sources are selectively received at symmetrical positions, and the polarity of the current that generates the magnetic field for mass spectrometry is switched. The first and second ion sources are connected to the mass analyzer, and the first and second ion sources are connected to the mass analyzer. and one of the first and second ion sources is selectively operated, and while the selected one ion source is in operation, the other is provided for operation preparation processing. An ion implantation apparatus characterized in that the current polarity of the mass spectrometer is switched with selection of operation of either one of the first and second ion sources. 2. Mass spectrometry, in which first and second extraction electrodes are provided corresponding to the first and second ion sources, and ion beams extracted from the first and second ion sources are introduced into a mass spectrometer. The first and second ion beam introduction tubes are provided symmetrically with respect to the device, and the ion sources in operation are provided corresponding to the conduits of the first and second ion beam introduction tubes, respectively, and operation preparation processing is performed. The ion source includes first and second cutoff parts that separate the ion source so as not to affect each other, and a power supply for the ion source.
Either the cutoff section or the second cutoff section is set to an open state, the other is set to a cutoff state, and the ion source power supply is connected to the ion source on the side corresponding to the open state, thereby generating an ion beam. 2. The ion implantation apparatus according to claim 1, wherein the ion implantation apparatus is operated in a state where the ion source is in the cut-off state, and an operation preparation process is performed on the ion source corresponding to the cut-off state.
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