JPH05325874A - イオン注入装置 - Google Patents

イオン注入装置

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JPH05325874A
JPH05325874A JP4128372A JP12837292A JPH05325874A JP H05325874 A JPH05325874 A JP H05325874A JP 4128372 A JP4128372 A JP 4128372A JP 12837292 A JP12837292 A JP 12837292A JP H05325874 A JPH05325874 A JP H05325874A
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Japan
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ion
wall
chamber
ion beam
wafer
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JP4128372A
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Hideki Kimura
秀樹 木村
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Sony Corp
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Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属汚染を生じさせないイオン注入装置を低
コストで実現する。 【構成】 質量分析部を構成するチャンバ14の内壁に
シリコン板25を覆った構造とすることにより、イオン
ビームによる金属のスパッタを防止し、ウエハの金属汚
染を防止する。このため、ウエハに形成されるトランジ
スタのリーク電流を低減することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、イオン注入装置に関
し、更に詳しくは、半導体ウエハの金属汚染を低減した
イオン注入装置に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
この種のイオン注入装置としては、イオン源,イオン引
出部,質量分析部,加速部,収束・偏向部等から大略構
成されており、イオンビームがイオンビーム源からウエ
ハに達するまでの真空容器のうち、その大部分を占める
ビームラインと、質量分析部のチャンバはステンレス材
(Fe,Cr,Ni)で構成されている。また、走査部
の下流側に設けられたファラデーケージや加速部の電極
はアルミニウム(Al)、複数箇所に配設されるアパー
チャや、走査部及びレンズ電極はグラファイトで構成さ
れている。このため、斯かるイオン注入装置を用いてシ
リコンウエハにイオン注入を行なった場合、イオンビー
ムが通過するビームラインの内壁がイオンによってスパ
ッタされ、例えば、Fe,Cr,Al等の金属がイオン
ビームに混じりシリコンウエハを汚染し、例えばウエハ
に作製されるトランジスタのリーク電流を増大させるな
どの問題を有している。
【0003】図4及び図5に示すグラフは、このような
イオン注入装置を用いて、ヒ素(As)を70keV,
le17の条件でシリコンウエハにイオン注入したとき
のウエハ深さとイオン濃度との関係をSIMS分析で検
出したグラフであり、図4がCr,Alによる汚染状態
を示し、図5がFeによる汚染状態を示している。因み
に、注入イオン(As)に対してクロム(Cr)では1
4ppm,アルミニウムでは4.9ppm,鉄(Fe)
では27ppmの金属汚染が生じており、このような数
十ppmもの汚染により、例えば、ウエハに作製される
MOSトランジスタのリーク電流が増加する問題が惹起
される。
【0004】斯かる問題の解決策として、図3に示すよ
うな構造のイオン注入装置の提案が、「Extende
d Abstracts of the 1991 I
nternational Conference o
n Solid StateDevices and
Materials,Yokohama,1991,p
p.565−567」に開示されている。この図3に示
すイオン注入装置は、イオン源側からのイオンビーム
(図中矢印で示す)がY方向の走査部1を通過した位置
及び、X方向の走査部2を通過した位置に金属スパッタ
物の通過を阻止するシリコン製プロテクションボード
(アパーチャ)3,4が配設された構造である。なお、
同図中5は、シリコンウエハを示している。
【0005】しかしながら、イオンビームが発散(イオ
ンどうし反発)しながらウエハに向かう際に、プロテク
ションボード3,4の手前でイオンビームがビームライ
ンの壁をスパッタして発生したFe,Cr等の粒子は、
その多くがプロテクションボード3,4に当って阻止さ
れ、ウエハに達するものは非常に少ないと考えられる。
その理由は、イオンビームの広がりに対してビームライ
ンの壁までの距離が大きいためである。
【0006】これに対して、完全に金属汚染を無くすた
めの提案として、装置のほとんど全体を、シリコン製の
部品で置き換えることも考えられているが、この場合多
大の費用を要し、部品の耐久性等の問題も生じる。
【0007】本発明は、このような問題点に着目して創
案されたものであって、低コストで金属汚染の少いイオ
ン注入装置を得んとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、イオ
ン源と、該イオン源から引き出されたイオンのうち所定
の質量のイオンを取り出す質量分析部と、該質量分析部
からのイオンビームを加速する加速部と、該加速部で加
速されたイオンビームを、X,Y方向に走査する走査部
とを備えたイオン注入装置において、前記質量分析部の
内壁を、シリコン板で覆ったことを、その解決手段とし
ている。
【0009】
【作用】本発明者は、イオン注入装置の各部分での内壁
部のスパッタの状況を分析した結果、質量分析部内壁に
おいてスパッタが多く起っていることを見出した。即
ち、質量分析部の上下部に相対向して配設される分析磁
石どうしの間隙は、磁界を均一に保つために、他のビー
ムラインに比べて10分の1以下の隙間幅(25mm程
度)と小さくなっており、イオン源から発散しながら引
き出されたイオンビームは質量分析部の内壁を激しくス
パッタし、多量のFe,Cr,Ni等の散乱粒子を発生
させ、それらの一部がイオン化して分析磁界を通過し加
速管を通過してウエハに到達しているものと考えられ
る。
【0010】そこで、本発明は、質量分析部の内壁をシ
リコン板で覆いスパッタによる金属の散乱を防止してい
る。
【0011】
【実施例】以下、本発明の詳細を図面に示す実施例に基
づいて説明する。
【0012】図1は、本実施例の平面図であり、図2
は、図1のA−A断面を示す要部断面図である。
【0013】図中10は、イオン注入装置であって、イ
オン源11と、イオン源からイオンを引き出す拡散ポン
プ12と、拡散ポンプ12から引き出されたイオンビー
ム中の所定質量のイオンを取り出す質量分析部15と、
質量分析部15から取り出されたイオンビームを加速す
る加速部16と、レンズ電極17と、Y走査電極18,
X走査電極19と、拡散ポンプ20,21とファラデー
ケージ22とから大略構成されている。なお、図中23
はウエハ、24はウエハフィーダ、26,27はアパー
チャ、28は電源、29はガス源を示している。
【0014】質量分析部15は、図2に示すように、所
定の質量の取り出し作用を奏し、上下対向する分析磁石
13,13と、(アナライザー)チャンバ14とから構
成され、イオンビームがチャンバ14内を導かれるよう
になっている。そして、チャンバ14の内壁に沿って薄
いシリコン板25が内壁を覆うように配設されている。
なお、図中13aは分析磁石の鉄心を示している。
【0015】本実施例においては、イオン源11から拡
散ポンプ12により引き出されたイオンビームは、従来
装置と同様散乱を起し、チャンバ14の内壁に衝突する
が、シリコン板25により金属のスパッタは防止され
る。また、シリコン(Si)がスパッタされシリコンウ
エハへSiが注入されたとしても、金属が注入される悪
影響に比べてほとんど問題とならない。図1に示すチャ
ンバ14は、曲がった形状であるため、シリコン板25
は筒状のものは挿入できないため分割したものをチャン
バ14内で組み立てる構造としてもよく、チャンバ14
を分解した状態で筒形状のシリコン板25を内部に収め
るようにしてもよい。そして、シリコン板25を定期的
に交換することにより、装置の維持管理が容易に行なえ
る利点がある。
【0016】以上、実施例について説明したが、本発明
は、これに限定されるものではなく、構成の要旨に付随
する各種の設計変更が可能である。
【0017】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、装置全体でなく、金属汚染の最も発生しやす
い質量分析部の内壁をシリコンで覆った構成であるた
め、低コストで金属汚染を防止するイオン注入装置が得
られる。また、金属汚染を防止したことにより、ウエハ
に作製される半導体素子等の特性を高める効果がある。
例えば、金属汚染を抑制することにより、MOSトラン
ジスタのリーク電流を低減し、消費電力の小さなLSI
の製造を可能にする効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の平面図。
【図2】図1のA−A断面図。
【図3】従来例の要部断面図。
【図4】ウエハの深さとイオン濃度との関係を示すグラ
フ。
【図5】ウエハの深さとイオン濃度との関係を示すグラ
フ。
【符号の説明】
11…イオン源 15…質量分析部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/265

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 イオン源と、該イオン源から引き出され
    たイオンのうち所定の質量のイオンを取り出す質量分析
    部と、該質量分析部からのイオンビームを加速する加速
    部と、該加速部で加速されたイオンビームをX,Y方向
    に走査する走査部とを備えたイオン注入装置において、 前記質量分析部の内壁を、シリコン板で覆ったことを特
    徴とするイオン注入装置。
JP4128372A 1992-05-21 1992-05-21 イオン注入装置 Pending JPH05325874A (ja)

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JP4128372A JPH05325874A (ja) 1992-05-21 1992-05-21 イオン注入装置
KR1019930007549A KR100286089B1 (ko) 1992-05-21 1993-05-03 이온주입장치
US08/061,308 US5396076A (en) 1992-05-21 1993-05-14 Ion implantation system with protective plates of silicon in mass analyzing region

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KR930024092A (ko) 1993-12-21
US5396076A (en) 1995-03-07

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