JPH0574405A - Device and method for ion implanting - Google Patents

Device and method for ion implanting

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JPH0574405A
JPH0574405A JP23420791A JP23420791A JPH0574405A JP H0574405 A JPH0574405 A JP H0574405A JP 23420791 A JP23420791 A JP 23420791A JP 23420791 A JP23420791 A JP 23420791A JP H0574405 A JPH0574405 A JP H0574405A
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wafer
ion implantation
ion beam
electron
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義裕 北村
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Abstract

PURPOSE:To suppress electrification of a wafer by controlling an electron shower in accordance with a position of the wafer with respect to an ion beam at the time of ion implantation. CONSTITUTION:This device is provided with a disk translation position detecting device 10 for detecting a translation position of a disk 1 during ion implantation, and an electron shower control device 11 for adjusting an electron shower quantity in synchronism with the detected position. The electron shower quantity is decreased when an ion beam 2 irradiates a periphery of a wafer 3, and is increased when the beam 2 irradiates the center thereof.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はイオン注入装置およびイ
オン注入方法に関し、特にイオン注入時におけるウェハ
の帯電を抑制する装置およびその方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion implantation apparatus and an ion implantation method, and more particularly to an apparatus and a method for suppressing electrostatic charge on a wafer during ion implantation.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のイオン注入装置は、図4の部分正
面図に示すように、ウェハ3を複数搭載したディスク1
を高速回転させながら、ディスク1をウェハ3の大きさ
に応じて並進運動させ、イオンビーム2を照射してイオ
ン注入を行う。この際、ウェハの帯電抑制装置として
は、図5の縦断面構成図に示すように、ウェハ3の近く
に電子銃4と金属製ターゲット6を設け、イオン注入中
のウェハ3に2次電子7を供給し、ウェハ3の表面の帯
電を抑制する電子シャワー装置が一般的である。
2. Description of the Related Art As shown in the partial front view of FIG. 4, a conventional ion implantation apparatus has a disk 1 having a plurality of wafers 3 mounted thereon.
While rotating at high speed, the disk 1 is translated according to the size of the wafer 3, and the ion beam 2 is irradiated to perform ion implantation. At this time, as a wafer charge suppressing device, an electron gun 4 and a metal target 6 are provided in the vicinity of the wafer 3 as shown in the vertical cross-sectional configuration diagram of FIG. Is generally used to suppress the electrostatic charge on the surface of the wafer 3.

【0003】ここで、供給する2次電子量の制御方法を
説明する。イオン注入は、正イオンによるイオンビーム
2をウェハ3を複数搭載したディスク1に照射して行う
ので、ディスク1からグランドへ流れる電流(以下ディ
スク電流と称す)がディスク電流計8によって検出され
る。ここで、検出されるディスク電流値ID が設定値
(たとえば零)となるように電子シャワーの量を加減す
る。すなわち、イオン注入開始からある時刻までに正電
荷にする帯電がウェハ3の表面に発生するが、ここまで
に流れたディスク電流ID を積分し、これをウェハの帯
電量と正の相関関係にある値と仮定し、ディスク電流I
D 〉0となるときは電子シャワーの量を増加させて正帯
電を抑制し、ID〈0となるときは電子シャワーの量を
減少させ負帯電を抑制するようになっている。
Here, a method of controlling the amount of secondary electrons supplied will be described. Since the ion implantation is performed by irradiating the disk 1 on which a plurality of wafers 3 are mounted with an ion beam 2 of positive ions, a current (hereinafter referred to as a disk current) flowing from the disk 1 to the ground is detected by the disk ammeter 8. Here, the amount of electronic shower is adjusted so that the detected disc current value I D becomes a set value (for example, zero). That is, the surface of the wafer 3 is charged with a positive charge by a certain time from the start of ion implantation. The disk current I D flowing up to this point is integrated, and this is positively correlated with the amount of charge on the wafer. Assuming a certain value, the disk current I
When D > 0, the amount of electron shower is increased to suppress positive charging, and when I D <0, the amount of electron shower is decreased to suppress negative charging.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のイオン
注入装置およびイオン注入方法の電子シャワー制御シス
テムにおける問題点を以下に記す。従来、イオン注入
は、図4に示したようにウェハ3の複数搭載したディス
ク1を高速回転させながら、イオンビーム2をウェハ3
の大きさに応じて走査して行うが、この走査方式として
はディスク1を並進させる方式が一般的である。
The problems in the above-mentioned conventional ion shower device and electron shower control system of the ion implantation method will be described below. Conventionally, in ion implantation, as shown in FIG. 4, while rotating a plurality of disks 1 on which a plurality of wafers 3 are mounted at high speed, an ion beam 2 is applied to the wafers 3.
The scanning is performed according to the size of the disk. As this scanning method, a method of translating the disk 1 is generally used.

【0005】ここで、図5に示した従来のディスク電流
による電子シャワー制御システムにおいては、イオンビ
ーム2がウェハ3の中心付近を照射する位置にディスク
1が並進したときは、ディスク電流値ID はビーム電流
値IB にほぼ等しい程度となり、また、イオンビーム2
がウェハ3の周辺付近を照射する位置にディスク1が並
進したときには、ディスク電流値ID はビーム電流値I
B の5倍程度に増加することが本願発明者の実験により
わかっている。これは、イオン注入中にイオンビーム2
に照射されるディスク1から放出される2次電子量の違
いによって説明できる。すなわち、イオンビーム2に照
射されるディスク1の面積が比較的多いとき、つまりウ
ェハ3の周辺付近をイオンビーム2が照射するときは、
ディスク1から放出される2次電子量が多くなり、ディ
スク電流値ID はビーム電流値IB より多くなり、一
方、イオンビーム2に照射されるディスク1の面積が比
較的少ないとき、つまりウェハ3の中心付近を照射する
ときは、ディスク1から放出される2次電子量が少なく
なり、ディスク電流値ID がビーム電流値IB 程度に少
なくなるのである。
Here, in the conventional electronic shower control system using the disk current shown in FIG. 5, when the disk 1 is translated to a position where the ion beam 2 irradiates the vicinity of the center of the wafer 3, the disk current value I D Becomes approximately equal to the beam current value I B , and the ion beam 2
When the disk 1 is translated to a position where the laser beam irradiates the periphery of the wafer 3, the disk current value I D is the beam current value I D.
It is known from an experiment conducted by the inventor of the present application that the value increases about 5 times that of B. This is the ion beam 2 during ion implantation.
This can be explained by the difference in the amount of secondary electrons emitted from the disk 1 irradiated on the disk. That is, when the area of the disk 1 irradiated with the ion beam 2 is relatively large, that is, when the periphery of the wafer 3 is irradiated with the ion beam 2,
When the amount of secondary electrons emitted from the disk 1 increases and the disk current value I D exceeds the beam current value I B , on the other hand, when the area of the disk 1 irradiated with the ion beam 2 is relatively small, that is, the wafer. When irradiating the vicinity of the center of No. 3, the amount of secondary electrons emitted from the disk 1 decreases, and the disk current value I D decreases to about the beam current value I B.

【0006】したがって、イオンビーム2がウェハ3の
中心付近を照射するときは、ディスク電流は少なく、電
子シャワーも少なく、一方イオンビーム2がウェハ3の
周辺付近を照射するときは、ディスク電流が多く、電子
シャワーも多くかけられてしまい、ディスク電流ID
設定した値(たとえば零)に制御できたとしても、ウェ
ハ中心部の正帯電および周辺部の負帯電を効率的に制御
することはできない。このため、注入均一性の悪化、ウ
ェハ上の絶縁膜の破壊が発生するという問題点があっ
た。
Therefore, when the ion beam 2 irradiates the vicinity of the center of the wafer 3, the disk current is small and the electron shower is small, while when the ion beam 2 irradiates the vicinity of the periphery of the wafer 3, the disk current is large. Even if the disk current I D can be controlled to a set value (for example, zero) because a large amount of electronic shower is applied, it is not possible to efficiently control the positive charging in the central part of the wafer and the negative charging in the peripheral part. .. Therefore, there are problems that the uniformity of implantation is deteriorated and the insulating film on the wafer is broken.

【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、電子銃とターゲットからなる電子シャワーと、イオ
ンビームが照射されるウェハを搭載するディスクと、デ
ィスクの並進位置を検出する装置と、その検出位置に同
期させて電子シャワーの量を加減する電子シャワー制御
装置とを備えている。
An ion implantation apparatus according to the present invention includes an electron shower including an electron gun and a target, a disk on which a wafer is irradiated with an ion beam, and a device for detecting a translational position of the disk. And an electronic shower controller that adjusts the amount of the electronic shower in synchronization with the detection position.

【0008】また、本発明のイオン注入方法は、上述し
た装置を用いて、イオンビームがウェハ周辺を照射する
ときには電子シャワーの量を少なくし、ウェハ中心を照
射するときには電子シャワーの量を多くするという方法
である。
In the ion implantation method of the present invention, the amount of electron shower is reduced when the ion beam irradiates the periphery of the wafer and the amount of electron shower is increased when the center of the wafer is irradiated by using the above-mentioned apparatus. Is the method.

【0009】[0009]

【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の第1実施例のイオン注入装置の帯電
制御システムを示す断面構成図で、イオン注入中のディ
スク1の並進位置はディスク並進位置検出装置10によ
り検知し、その位置に応じた電子シャワー量を得るよう
に電子シャワー制御装置11により電子銃4を制御でき
るシステム構成になっている。図4のごとくイオン注入
開始前は、あらかじめディスク1はイオンビーム2に照
射されない位置で500〜1000rpmに高速回転さ
せておき、ディスク1を徐々にイオンビーム2に照射さ
れる位置へ並進させる。やがて、イオンビーム2がウェ
ハ3にディスク1の外周方向から回転中心へ向かって照
射されるようになる。そこで、ウェハ3がイオンビーム
2に照射され始める。
The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram showing a charge control system of an ion implantation apparatus according to a first embodiment of the present invention. A translational position of a disk 1 during ion implantation is detected by a disk translational position detection device 10 and is determined according to the position. The system configuration is such that the electron shower control device 11 can control the electron gun 4 so as to obtain the amount of electron showers. As shown in FIG. 4, before the ion implantation is started, the disk 1 is previously rotated at a high speed of 500 to 1000 rpm at a position where the ion beam 2 is not irradiated, and the disk 1 is gradually translated to a position where the ion beam 2 is irradiated. Eventually, the ion beam 2 is irradiated onto the wafer 3 from the outer peripheral direction of the disk 1 toward the rotation center. Then, the wafer 3 starts to be irradiated with the ion beam 2.

【0010】こうして得られる2次電子7は、イオンビ
ーム2がウェハ3の中心を照射する位置にディスク1が
並進したとき最大となるようにし、さらにディスク1が
自らの回転中心方向へ並進して、イオンビーム2がウェ
ハ3の中心から遠ざかるにつれて減少させてゆき、イオ
ンビーム2がウェハ3を照射しない位置にまでディスク
1が並進したら、2次電子7の放出を止めるようにす
る。このようにディスク1の並進位置、すなわち、イオ
ンビーム2のウェハ3上での照射位置に応じて2次電子
7を発生させることによって、ウェハ中心付近の正帯電
及びウェハ周辺付近の負帯電を抑制させることができ
る。実験では、砒素イオン注入を70keVの加速エネ
ルギーでビーム電流を10mA程度とする条件において
は、2次電子を5mA程度から発生させてイオンビーム
がウェハセンターを照射するときに、最大の30mA程
度として良好な結果が得られている。
The secondary electrons 7 thus obtained are maximized when the disk 1 translates to the position where the ion beam 2 irradiates the center of the wafer 3, and the disk 1 further translates in the direction of its own rotation center. The ion beam 2 is reduced as it moves away from the center of the wafer 3, and when the disk 1 translates to a position where the ion beam 2 does not irradiate the wafer 3, the emission of secondary electrons 7 is stopped. In this way, by generating the secondary electrons 7 according to the translational position of the disk 1, that is, the irradiation position of the ion beam 2 on the wafer 3, positive charging near the wafer center and negative charging near the wafer periphery are suppressed. Can be made In the experiment, under the condition that the arsenic ion implantation is performed with the acceleration energy of 70 keV and the beam current is about 10 mA, when the secondary electron is generated from about 5 mA and the ion beam irradiates the wafer center, the maximum value is about 30 mA. Good results have been obtained.

【0011】図2に本発明の第2の実施例の断面構成図
を示す。第1実施例と同様に、ディスク並進位置検出装
置10の信号を電子シャワー制御装置11とディスクに
電位を与える可変電圧電源13を制御するディスクバイ
アス制御装置12に送り、ディスクの並進位置に応じて
ディスクバイアスを変化させる帯電抑制システムを用い
る。すなわち、イオンビーム2がウェハ3を照射すると
きは、電子シャワーにより発生させる2次電子7をディ
スク1へ引きつけるためにディスクバイアスをプラスに
かけ、ウェハ3を正帯電を抑制させる。実験ではディス
クバイアスは+5〜−5[V]の範囲として第1実施例
と同様に良好な結画が得られるとともに、発生させる2
次電子量を第1実施例に比較すると少なくできるので、
電子銃およびターゲットの寿命をのばすことができる。
FIG. 2 is a sectional view showing the configuration of the second embodiment of the present invention. Similar to the first embodiment, the signal from the disk translational position detection device 10 is sent to the electronic shower control device 11 and the disk bias control device 12 that controls the variable voltage power supply 13 that applies a potential to the disk, and the signal is sent according to the translational position of the disk. A charge suppression system that changes the disk bias is used. That is, when the ion beam 2 irradiates the wafer 3, the disk bias is positively applied to attract the secondary electrons 7 generated by the electron shower to the disk 1, and the wafer 3 is suppressed from being positively charged. In the experiment, the disk bias was set in the range of +5 to -5 [V] to obtain a good image as in the first embodiment, and to generate 2
Since the secondary electron amount can be reduced as compared with the first embodiment,
The life of the electron gun and target can be extended.

【0012】[0012]

【発明の効果】以上説明したように本発明のイオン注入
装置および方法では、イオン注入中のディスク電流によ
る電子シャワーの制御を行うのではなく、ディスクの並
進位置、すなわちイオンビームに対するウェハの位置に
応じて電子シャワーの制御を行うので、ウェハ表面の帯
電を効果的に制御することができる。したがって、図3
(a)に示すように、ウェハ面内の注入均一性のばらつ
き比は、従来方法、装置のときを1とすると、1/2程
度に向上する。また、図3(b)に示すように、絶縁膜
破壊の良品比をとると、従来例を1とすると本発明では
2程度に向上する。
As described above, in the ion implantation apparatus and method of the present invention, the electron shower is not controlled by the disc current during the ion implantation, but the translation position of the disc, that is, the position of the wafer with respect to the ion beam is controlled. Since the electronic shower is controlled accordingly, the charging of the wafer surface can be effectively controlled. Therefore, FIG.
As shown in (a), the variation ratio of the implantation uniformity in the wafer surface is improved to about 1/2 when the conventional method and the apparatus are set to 1. Further, as shown in FIG. 3B, when the non-defective product ratio of the insulation film breakdown is taken and the conventional example is set to 1, the present invention improves to about 2.

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

【図1】本発明の第1実施例の縦断面図構成図である。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view configuration diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2実施例の縦断面図構成図である。FIG. 2 is a vertical sectional view configuration diagram of a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の効果を示す図で、同図(a),(b)
はそれぞれ従来との比較図である。
FIG. 3 is a diagram showing the effect of the present invention and is shown in FIGS.
Each is a comparison diagram with a conventional one.

【図4】従来のイオン注入を説明するディスクの部分正
面図である。
FIG. 4 is a partial front view of a disk for explaining conventional ion implantation.

【図5】従来のイオン注入装置の縦断面構成図である。FIG. 5 is a vertical cross-sectional configuration diagram of a conventional ion implantation apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ディスク 2 イオンビーム 3 ウェハ 4 電子銃 5 一次電子 6 ターゲット 7 二次電子 8 ディスク電流計 9 ビーム受け 10 ディスク並進位置検出装置 11 電子シャワー制御装置 12 ディスクバイアス制御装置 13 可変電圧電源 1 disk 2 ion beam 3 wafer 4 electron gun 5 primary electron 6 target 7 secondary electron 8 disk ammeter 9 beam receiver 10 disk translational position detection device 11 electronic shower controller 12 disk bias controller 13 variable voltage power supply

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電子銃とターゲットからなる帯電抑制用
の電子シャワーと、イオンビームが照射されるウェハを
搭載するディスクを有するイオン注入装置において、イ
オン注入中に前記ディスクの並進位置を検出するディス
ク並進位置検出装置と、その検出位置に同期させて電子
シャワー量を加減する電子シャワー抑制装置とを有する
ことを特徴とするイオン注入装置。
1. An ion implantation apparatus having an electron shower including an electron gun and a target for suppressing electrification, and a disk on which a wafer to be irradiated with an ion beam is mounted, the disk detecting a translational position of the disk during ion implantation. An ion implantation apparatus comprising: a translational position detecting device; and an electron shower suppressing device that adjusts the electron shower amount in synchronization with the detected position.
【請求項2】 上記イオン注入装置を用い、イオンビー
ムがウェハの周辺を照射するときには電子シャワーの量
を少なくし、ウェハ中心を照射するときには電子シャワ
ーの量を多くすることを特徴とするイオン注入方法。
2. An ion implanting device, wherein the amount of electron shower is reduced when an ion beam irradiates the periphery of a wafer and the amount of electron shower is increased when irradiating the center of the wafer. Method.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS643951A (en) * 1987-06-26 1989-01-09 Toshiba Corp Ion implantation method and device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS643951A (en) * 1987-06-26 1989-01-09 Toshiba Corp Ion implantation method and device

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