JPH06132005A - 改良されたイオン注入 - Google Patents
改良されたイオン注入Info
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- JPH06132005A JPH06132005A JP3331024A JP33102491A JPH06132005A JP H06132005 A JPH06132005 A JP H06132005A JP 3331024 A JP3331024 A JP 3331024A JP 33102491 A JP33102491 A JP 33102491A JP H06132005 A JPH06132005 A JP H06132005A
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- H01J2237/317—Processing objects on a microscale
- H01J2237/31701—Ion implantation
- H01J2237/31705—Impurity or contaminant control
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【構成】イオン注入システムが、質量分離システムの開
口１０２のサイズを変更できる様改良されており、或る
一つの質量のイオン又は同位体の様な２以上の質量が前
記開口を通過することを可能としている。 【効果】収集されるべき所望の注入イオンの全同位体を
含めると、ビーム電流が増大し、従って注入処理のスル
ープットが増大し、汚染が減少し、注入量の制御を改善
する。
口１０２のサイズを変更できる様改良されており、或る
一つの質量のイオン又は同位体の様な２以上の質量が前
記開口を通過することを可能としている。 【効果】収集されるべき所望の注入イオンの全同位体を
含めると、ビーム電流が増大し、従って注入処理のスル
ープットが増大し、汚染が減少し、注入量の制御を改善
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は改良されたイオンビーム
注入装置に関する。特に、本発明はスループット及び注
入量制御の改良のための手段及び方法に関し、且つイオ
ン注入期間の非所望のイオンからの汚染を減少すること
にある。
注入装置に関する。特に、本発明はスループット及び注
入量制御の改良のための手段及び方法に関し、且つイオ
ン注入期間の非所望のイオンからの汚染を減少すること
にある。
【０００２】
【従来の技術】イオン注入は半導体ウエーハに制御可能
なドーピング断面形状でイオンを正確な量注入すること
ができる。従って、イオン注入法は、半導体ウエーハに
素子を製造する拡散法の様な方法と略置き換わり、各ウ
エーハ上の素子の数は爆発的に増大され（ＶＬＳＩ）、
素子の特徴的なサイズがより小さくなった。イオン注入
は所望のイオンをより正確な量にすることができ、ドー
ピング断面形状に渡ってより精密な制御を可能とする。
イオン注入装置はより洗練されてきている。しかしなが
ら、解決すべき種々の問題が残されている。
なドーピング断面形状でイオンを正確な量注入すること
ができる。従って、イオン注入法は、半導体ウエーハに
素子を製造する拡散法の様な方法と略置き換わり、各ウ
エーハ上の素子の数は爆発的に増大され（ＶＬＳＩ）、
素子の特徴的なサイズがより小さくなった。イオン注入
は所望のイオンをより正確な量にすることができ、ドー
ピング断面形状に渡ってより精密な制御を可能とする。
イオン注入装置はより洗練されてきている。しかしなが
ら、解決すべき種々の問題が残されている。
【０００３】イオン注入は、同時に一枚のみのウエー
ハ、又は円形コンベアー上の一バッチウエーハに作用す
る。ウエーハ上のフォトレジスタ層に開口が形成され、
ここから特定の化学種のイオンが注入される。所望のイ
オンを搬送するイオンビームはパターン化されたウエー
ハに衝突し、イオンがホトレジストの開口内でウエーハ
内に注入される。ホトレジストはどの部分でも停止手段
として機能する。ＣＭＯＳ素子等の素子を作るために、
第１の注入が達成された後、ウエーハがイオン注入装置
から除去され、ホトレジストが除去され、新たなホトレ
ジスト層が設置され、再度パターン化され、異なる化学
イオン種が注入される場所に開口が与えられ、イオン注
入が異なるイオンビームにより繰り返される。複雑な回
路を形成するために、この処理は数回繰り返され、単一
のウエーハ又は一バッチのウエーハ上に複数の素子が完
成される。
ハ、又は円形コンベアー上の一バッチウエーハに作用す
る。ウエーハ上のフォトレジスタ層に開口が形成され、
ここから特定の化学種のイオンが注入される。所望のイ
オンを搬送するイオンビームはパターン化されたウエー
ハに衝突し、イオンがホトレジストの開口内でウエーハ
内に注入される。ホトレジストはどの部分でも停止手段
として機能する。ＣＭＯＳ素子等の素子を作るために、
第１の注入が達成された後、ウエーハがイオン注入装置
から除去され、ホトレジストが除去され、新たなホトレ
ジスト層が設置され、再度パターン化され、異なる化学
イオン種が注入される場所に開口が与えられ、イオン注
入が異なるイオンビームにより繰り返される。複雑な回
路を形成するために、この処理は数回繰り返され、単一
のウエーハ又は一バッチのウエーハ上に複数の素子が完
成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って、イオン注入工
程のスループット速度を改良することが、各注入に対す
る時間を節約し、コストをかなり減少することは明らか
であろう。結果として得られる素子の品質を犠牲にする
ことなしに、イオン注入のスループットを増大する手段
が、おおいに望まれている。
程のスループット速度を改良することが、各注入に対す
る時間を節約し、コストをかなり減少することは明らか
であろう。結果として得られる素子の品質を犠牲にする
ことなしに、イオン注入のスループットを増大する手段
が、おおいに望まれている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】イオン注入のスループッ
トは、従来のイオン注入装置に可変窓質量分離システム
を設けることにより増大することができることを見出し
た。このシステムは非所望のイオン種からの汚染を減少
し、注入量の精度も同様に改善する。
トは、従来のイオン注入装置に可変窓質量分離システム
を設けることにより増大することができることを見出し
た。このシステムは非所望のイオン種からの汚染を減少
し、注入量の精度も同様に改善する。
【０００６】
【実施例】イオン注入装置の従来の技術を説明するため
の図１及び図２を参照する。図１はイオン注入装置の基
本的なイオンビームラインサブシステムを図示してい
る。そのイオン源の構造構成は典型的なイオン源の構成
である。図２は従来法を使用するイオン源の制御を概念
的に図示している。
の図１及び図２を参照する。図１はイオン注入装置の基
本的なイオンビームラインサブシステムを図示してい
る。そのイオン源の構造構成は典型的なイオン源の構成
である。図２は従来法を使用するイオン源の制御を概念
的に図示している。
【０００７】図１及び２を参照する。イオンはイオン源
のアークチャンバー１５で発生される。引き出し電極ア
ッセンブリ１３はアークチャンバー１５の前の矩形状開
口１５を通してイオンビームを引き出す。イオンビーム
が引き出され、質量分析システム２０の方向に加速され
る。この質量分析システムは、分析磁石アッセンブリ２
２の磁極の間の通路を与えるイオンビーム飛翔管２１を
含む。イオンビームは曲がって、分析磁石アッセンブリ
２２を通して通過し、イオンドリフト管３２に導入し、
質量分解スリット３３を通過し、後段の加速システム４
０で加速され、ターゲット要素５０に衝突する。装置サ
イクルの一期間で、ターゲット要素５０はビームの出口
にあり、ビーム電流の全てが、ビームストップ５１に落
ちる。ビームストップ構成５１内の抑制磁石５２は、ビ
ームストップから二次電流が逃げることを防止する様に
配向された磁場を発生し、ビーム電流の正確な測定を保
証する。この抑制機能はよく知られており、ここでは詳
細に記述されない。
のアークチャンバー１５で発生される。引き出し電極ア
ッセンブリ１３はアークチャンバー１５の前の矩形状開
口１５を通してイオンビームを引き出す。イオンビーム
が引き出され、質量分析システム２０の方向に加速され
る。この質量分析システムは、分析磁石アッセンブリ２
２の磁極の間の通路を与えるイオンビーム飛翔管２１を
含む。イオンビームは曲がって、分析磁石アッセンブリ
２２を通して通過し、イオンドリフト管３２に導入し、
質量分解スリット３３を通過し、後段の加速システム４
０で加速され、ターゲット要素５０に衝突する。装置サ
イクルの一期間で、ターゲット要素５０はビームの出口
にあり、ビーム電流の全てが、ビームストップ５１に落
ちる。ビームストップ構成５１内の抑制磁石５２は、ビ
ームストップから二次電流が逃げることを防止する様に
配向された磁場を発生し、ビーム電流の正確な測定を保
証する。この抑制機能はよく知られており、ここでは詳
細に記述されない。
【０００８】図１に示される流出ガン構成は、ウエーハ
５０の付近に位置し、ウエーハの表面上に破壊レベルま
で堆積される正電荷を中和することを助成する。或る場
合においては、不活性ガスをウエーハの前部領域に注入
し、この領域でウエーハ表面上に堆積される電荷を中和
することを助成するプラズマを生成することが望ましい
場合がある。
５０の付近に位置し、ウエーハの表面上に破壊レベルま
で堆積される正電荷を中和することを助成する。或る場
合においては、不活性ガスをウエーハの前部領域に注入
し、この領域でウエーハ表面上に堆積される電荷を中和
することを助成するプラズマを生成することが望ましい
場合がある。
【０００９】イオン源アッセンブリ１１は、円筒状磁極
を有する分離した電磁石を有する磁石アッセンブリ１２
を含んでいる。この円筒状磁極の軸はアークチャンバー
１５内のフィラメント１５Ｂと一致している。このイオ
ン源磁石は、フィラメント１５Ｂから放出される電子
を、アークチャンバー１５の壁に至る通路内でフィラメ
ントの回りを回らせることにより高効率にイオン生成を
成し、アノードとして機能させ、イオン源のイオン化効
率を増加する。しかしながら、イオン源磁石を強力に駆
動することは、アークの安定度に影響を及ぼすこと場合
がある。
を有する分離した電磁石を有する磁石アッセンブリ１２
を含んでいる。この円筒状磁極の軸はアークチャンバー
１５内のフィラメント１５Ｂと一致している。このイオ
ン源磁石は、フィラメント１５Ｂから放出される電子
を、アークチャンバー１５の壁に至る通路内でフィラメ
ントの回りを回らせることにより高効率にイオン生成を
成し、アノードとして機能させ、イオン源のイオン化効
率を増加する。しかしながら、イオン源磁石を強力に駆
動することは、アークの安定度に影響を及ぼすこと場合
がある。
【００１０】後段の加速電源４１は、０及び１６０キロ
ボルトの間の所定の値に設定され、後段の加速システム
中のイオンビームの後段の加速の程度を決定する。この
電圧はターミナル２５内のターミナル基準電位を決定す
る。このターミナル２５内には、イオン源構成１０及び
質量分析システムが入れられている。イオン源作動電圧
及び引き出しシステム電圧の全ては、後段の加速電源に
よって設定されたターミナル電圧を基準としている。前
段加速電源８１は０及び＋２０キロボルトの間の或る値
に設定され、この電圧はイオン源チャンバー１５に供給
され、イオン源の大地基準電位として機能する。フィラ
メントは、アーク電源６１によってイオン源チャンバー
以上の電圧に直流バイアスされる。フィラメント１５Ｂ
は、フィラメント電源６０からの電流を通すことにより
加熱される。
ボルトの間の所定の値に設定され、後段の加速システム
中のイオンビームの後段の加速の程度を決定する。この
電圧はターミナル２５内のターミナル基準電位を決定す
る。このターミナル２５内には、イオン源構成１０及び
質量分析システムが入れられている。イオン源作動電圧
及び引き出しシステム電圧の全ては、後段の加速電源に
よって設定されたターミナル電圧を基準としている。前
段加速電源８１は０及び＋２０キロボルトの間の或る値
に設定され、この電圧はイオン源チャンバー１５に供給
され、イオン源の大地基準電位として機能する。フィラ
メントは、アーク電源６１によってイオン源チャンバー
以上の電圧に直流バイアスされる。フィラメント１５Ｂ
は、フィラメント電源６０からの電流を通すことにより
加熱される。
【００１１】図示される様に、減速電極１３Ｂは、ター
ミナル電位及び引き出し電極１３Ａに直接接続され、０
から−３０キロボルトに設定することができる集束電源
２２から電圧が供給される。イオンビームは、事前に設
定された前段加速電位のイオン源チャンバーと事前に設
定された集束電源電圧き引き出し電極との間の引き出し
及び加速電場によって、イオン源チャンバーから引き出
される。事前に設定された電源の出力の値は、所望のビ
ームの前段加速の程度に従って設定される。集束電圧の
値はビーム調節工程中に設定され、所望のイオンビーム
特性が得られる。
ミナル電位及び引き出し電極１３Ａに直接接続され、０
から−３０キロボルトに設定することができる集束電源
２２から電圧が供給される。イオンビームは、事前に設
定された前段加速電位のイオン源チャンバーと事前に設
定された集束電源電圧き引き出し電極との間の引き出し
及び加速電場によって、イオン源チャンバーから引き出
される。事前に設定された電源の出力の値は、所望のビ
ームの前段加速の程度に従って設定される。集束電圧の
値はビーム調節工程中に設定され、所望のイオンビーム
特性が得られる。
【００１２】図２示される様に、イオン源は、フィラメ
ント１５Ｂを横切ってフィラメント電源６０に結合し、
このフィラメントに低電圧の高電流の供給することによ
り電気的に作動される。アーク電源６１は、フィラメン
ト１５Ｂ及びアークチャンバー１５との間に最大で約１
５０ボルトに典型的にはクランプされる。このアークチ
ャンバーはアノードとして機能する。フィラメント１５
Ｂは、アークチャンバー内のガス種を介してアークチャ
ンバー壁方向に加速される熱電子を発生し、アークチャ
ンバー１５内にイオン種のプラズマを発生する。
ント１５Ｂを横切ってフィラメント電源６０に結合し、
このフィラメントに低電圧の高電流の供給することによ
り電気的に作動される。アーク電源６１は、フィラメン
ト１５Ｂ及びアークチャンバー１５との間に最大で約１
５０ボルトに典型的にはクランプされる。このアークチ
ャンバーはアノードとして機能する。フィラメント１５
Ｂは、アークチャンバー内のガス種を介してアークチャ
ンバー壁方向に加速される熱電子を発生し、アークチャ
ンバー１５内にイオン種のプラズマを発生する。
【００１３】分離前段加速（又は引き出し）電源６２
は、アークチャンバー１５に４０キロボルトまでの前段
分析加速電圧を供給する。抑制電源６３は、約−２キロ
ボルトの若干負の電圧を、引き出し電極１３Ａに供給す
る。この引き出し電極は抑制電極としても同様に知られ
る。最終の電極１３Ｂはターミナル大地基準にバイアス
され、最終のイオンビーム前段分析加速が、アークチャ
ンバー自体に供給される前段分析加速電圧の値によって
決定されるようにする。ターミナル大地基準は、ターミ
ナルに供給される後段加速電圧の値であり、電圧の値が
ターゲットに衝突する最終のイオンビームエネルギーを
決定する。
は、アークチャンバー１５に４０キロボルトまでの前段
分析加速電圧を供給する。抑制電源６３は、約−２キロ
ボルトの若干負の電圧を、引き出し電極１３Ａに供給す
る。この引き出し電極は抑制電極としても同様に知られ
る。最終の電極１３Ｂはターミナル大地基準にバイアス
され、最終のイオンビーム前段分析加速が、アークチャ
ンバー自体に供給される前段分析加速電圧の値によって
決定されるようにする。ターミナル大地基準は、ターミ
ナルに供給される後段加速電圧の値であり、電圧の値が
ターゲットに衝突する最終のイオンビームエネルギーを
決定する。
【００１４】ターゲットウエーハ５０が、後段の加速の
領域を出現するイオンビームの全ては遮えぎらず、イオ
ンビームの幾つかはビームストップ５１上に落ちる。ウ
エーハを搬送する操作ホイールがイオンビームから完全
に外れた場合、イオンビームの全てがビームストップ５
１に収拾され、イオンビーム電流はこの時に正確に測定
される。このビームストップの構成は、抑制磁石５２を
含み、二次電子の損失を防ぎ、電流測定の精度を維持す
る。ビームストップで収集される電流は電圧変換器５３
に電流を送る。電流−電圧変換器の出力はコンピュータ
制御システム７５に送られ、このシステムは注入量の計
算を達成するのに使用される。好適な電流−電圧変換器
５３及び注入量計算システムはPlumb 他の米国特許４，
７４３，７６７号に詳細に記述されており、参照された
い。
領域を出現するイオンビームの全ては遮えぎらず、イオ
ンビームの幾つかはビームストップ５１上に落ちる。ウ
エーハを搬送する操作ホイールがイオンビームから完全
に外れた場合、イオンビームの全てがビームストップ５
１に収拾され、イオンビーム電流はこの時に正確に測定
される。このビームストップの構成は、抑制磁石５２を
含み、二次電子の損失を防ぎ、電流測定の精度を維持す
る。ビームストップで収集される電流は電圧変換器５３
に電流を送る。電流−電圧変換器の出力はコンピュータ
制御システム７５に送られ、このシステムは注入量の計
算を達成するのに使用される。好適な電流−電圧変換器
５３及び注入量計算システムはPlumb 他の米国特許４，
７４３，７６７号に詳細に記述されており、参照された
い。
【００１５】流出ガン構成５４をこのシステムに組み込
むことができ、或る状況下のイオン注入の間にウエーハ
の表面上に電荷が蓄積されることを避けることができ
る。流出ガンの動作をコンピュータ制御システム７５に
よって制御することができる。イオン源構成の引き出し
領域内のビーム制御羽根板５５はコンピュータ制御ルー
チンの下で機能し、イオンビームに制御された度合いの
微調整を与え、ウエーハ５０に与えられるビーム電流の
量を制御する。上述された及び他の従来のイオン注入装
置においては、質量分離開口３３が固定される。
むことができ、或る状況下のイオン注入の間にウエーハ
の表面上に電荷が蓄積されることを避けることができ
る。流出ガンの動作をコンピュータ制御システム７５に
よって制御することができる。イオン源構成の引き出し
領域内のビーム制御羽根板５５はコンピュータ制御ルー
チンの下で機能し、イオンビームに制御された度合いの
微調整を与え、ウエーハ５０に与えられるビーム電流の
量を制御する。上述された及び他の従来のイオン注入装
置においては、質量分離開口３３が固定される。
【００１６】同位体分離装置光学系をイオン注入装置に
組み込むと、イオンビームに発生される種の質量の分解
能を改善することが可能となる。例えは、３１の質量／
電荷比を有する燐原子を３２の質量／電荷比を有する酸
素分子から直ちに分離することができる。質量分離シス
テムは、半導体素子の品質に悪影響を及ぼす汚染種かか
ら所望の注入イオンを分離する。
組み込むと、イオンビームに発生される種の質量の分解
能を改善することが可能となる。例えは、３１の質量／
電荷比を有する燐原子を３２の質量／電荷比を有する酸
素分子から直ちに分離することができる。質量分離シス
テムは、半導体素子の品質に悪影響を及ぼす汚染種かか
ら所望の注入イオンを分離する。
【００１７】しかしながら、或る他の注入装置、特に、
二種以上の注入イオンが正常に発生される場合、質量分
離開口の大きさを増大することより、硼素又はアンチモ
ンの様な二種以上の所望のイオンをイオンビームによっ
て転送し、注入することができる。例えば、硼素のビー
ム電流が増大し、且つ所望のイオンの多くがウエーハに
注入されるので、本発明は、イオン注入工程のスループ
ットを改良する。
二種以上の注入イオンが正常に発生される場合、質量分
離開口の大きさを増大することより、硼素又はアンチモ
ンの様な二種以上の所望のイオンをイオンビームによっ
て転送し、注入することができる。例えば、硼素のビー
ム電流が増大し、且つ所望のイオンの多くがウエーハに
注入されるので、本発明は、イオン注入工程のスループ
ットを改良する。
【００１８】本発明の可変質量分離開口において、開口
は、通過されるべきイオンの種に依存して増大又は減少
される。開口のサイズを増大すると、質量の分解能が減
少し、ビーム電流が増大する。開口のサイズを減少する
と、質量の分解能が増大し、ビーム電流が減少する。図
３は本発明の可変質量分離開口システムを図示してい
る。
は、通過されるべきイオンの種に依存して増大又は減少
される。開口のサイズを増大すると、質量の分解能が減
少し、ビーム電流が増大する。開口のサイズを減少する
と、質量の分解能が増大し、ビーム電流が減少する。図
３は本発明の可変質量分離開口システムを図示してい
る。
【００１９】可変質量分離システム１００は、変化する
ことのできるサイズの開口１０２を有している。モータ
駆動ギア１０４は調整可能なスクリュー１０６に接続さ
れ、このスクリューは２つのバネ付勢ピボットアーム１
０８及び１１０に接続されている。これらのアームは開
口１０２のサイズを制御する。使用される装置の特定の
形態が色々あることは、当業者に直にち判るであろう。
例えば、開口のサイズの精密な調節を行うために、ピボ
ッドアーム１０８及び１１０をコンピュータ操作するこ
とが、図示された機械手段よりも好ましい場合がある。
所望の開口のサイズは各イオン注入に対する公知の手段
で事前に決められ、これに従ってピボットアーム１０８
及び１１０が調整される。ポテンショメータ１１２はギ
ア１０４の位置で開口１０２を調整する様に作動する。
ことのできるサイズの開口１０２を有している。モータ
駆動ギア１０４は調整可能なスクリュー１０６に接続さ
れ、このスクリューは２つのバネ付勢ピボットアーム１
０８及び１１０に接続されている。これらのアームは開
口１０２のサイズを制御する。使用される装置の特定の
形態が色々あることは、当業者に直にち判るであろう。
例えば、開口のサイズの精密な調節を行うために、ピボ
ッドアーム１０８及び１１０をコンピュータ操作するこ
とが、図示された機械手段よりも好ましい場合がある。
所望の開口のサイズは各イオン注入に対する公知の手段
で事前に決められ、これに従ってピボットアーム１０８
及び１１０が調整される。ポテンショメータ１１２はギ
ア１０４の位置で開口１０２を調整する様に作動する。
【００２０】本発明は図４、５及び６を参照して説明さ
れる。図４は曲線Ａとして示されるＢ10Ｆ2 に分離さ
れ、曲線Ｂとして示されるＢ11Ｆ2 に分離されるＢＦ2
の内容物を示すグラフであり、曲線Ｃは全ＢＦ2 を示し
ている。本発明の質量分離システムのスリット状の開口
を広げることにより、両同位体化合物が開口を通過する
ことが可能とされ、ビーム電流が約２０％増大される。
スループットを増大するのに加えて、これは別の利益を
生じる。Ｂ10Ｆ2及びＢ11Ｆ2 の両方が開口を通過する
ことを可能とすることにより、開口の分析磁石側の圧力
が減少され、ＢＦ2 の分解によるフッ素ガスの発生は減
少される。より少ないフッ素ガス原子／分子の発生によ
り、より少ない硼素イオンが中和され、後段の加速領域
内での衝突を受ける。これは、イオン注入装置の後段の
加速領域内の電荷交換を減少し、エネルギー汚染を減少
する。更に、注入量の精度が改良される。イオンビーム
が、ウエーハに到達する注入量が測定される時に計数さ
れない多数の中性原子を含む場合、実際は計数されたよ
り多くのイオン／原子がウエーハに到達する。従って、
実際の計数値は観測されたイオン計数値と全く違う場合
がある。これは、全体の注入量の制御に大きな誤差を生
じ、ウエーハ上の素子の収率を減少する注入領域の電気
的特性の欠陥及び回路欠陥を導く。従って、イオンビー
ムの中性原子の数を減少することにより、注入量測定精
度が改善される。
れる。図４は曲線Ａとして示されるＢ10Ｆ2 に分離さ
れ、曲線Ｂとして示されるＢ11Ｆ2 に分離されるＢＦ2
の内容物を示すグラフであり、曲線Ｃは全ＢＦ2 を示し
ている。本発明の質量分離システムのスリット状の開口
を広げることにより、両同位体化合物が開口を通過する
ことが可能とされ、ビーム電流が約２０％増大される。
スループットを増大するのに加えて、これは別の利益を
生じる。Ｂ10Ｆ2及びＢ11Ｆ2 の両方が開口を通過する
ことを可能とすることにより、開口の分析磁石側の圧力
が減少され、ＢＦ2 の分解によるフッ素ガスの発生は減
少される。より少ないフッ素ガス原子／分子の発生によ
り、より少ない硼素イオンが中和され、後段の加速領域
内での衝突を受ける。これは、イオン注入装置の後段の
加速領域内の電荷交換を減少し、エネルギー汚染を減少
する。更に、注入量の精度が改良される。イオンビーム
が、ウエーハに到達する注入量が測定される時に計数さ
れない多数の中性原子を含む場合、実際は計数されたよ
り多くのイオン／原子がウエーハに到達する。従って、
実際の計数値は観測されたイオン計数値と全く違う場合
がある。これは、全体の注入量の制御に大きな誤差を生
じ、ウエーハ上の素子の収率を減少する注入領域の電気
的特性の欠陥及び回路欠陥を導く。従って、イオンビー
ムの中性原子の数を減少することにより、注入量測定精
度が改善される。
【００２１】図５は生成されたイオンビーム内の全アン
チモンの組成を示すグラフである。曲線Ａはアンチモン
１２１及び曲線Ｂはアンチモン１２３である。全アンチ
モンが曲線Ｃで示されている。両アンチモン種が、質量
分離システムを通過し、注入されることが可能とされる
と、ビーム電流が著しく増大される。砒素ビーム電流
は、質量が大きく（７５）であり、静電力のために次第
に大きくなる傾向があるので、低エネルギー（＜４０ｋ
ｅＶ）では集束することが難しい傾向がある。砒素の分
離力を半減することにより、ビーム電流は汚染種を増加
することなく約４０％増大する。
チモンの組成を示すグラフである。曲線Ａはアンチモン
１２１及び曲線Ｂはアンチモン１２３である。全アンチ
モンが曲線Ｃで示されている。両アンチモン種が、質量
分離システムを通過し、注入されることが可能とされる
と、ビーム電流が著しく増大される。砒素ビーム電流
は、質量が大きく（７５）であり、静電力のために次第
に大きくなる傾向があるので、低エネルギー（＜４０ｋ
ｅＶ）では集束することが難しい傾向がある。砒素の分
離力を半減することにより、ビーム電流は汚染種を増加
することなく約４０％増大する。
【００２２】図６は質量分離システムの開口のサイズと
質量分解能との関係を示すグラフである。この開口のサ
イズは転送されるべきイオン種の質量に従って調整する
ことができる。従って本発明の可変質量分析システムを
標準のイオン注入装置と組み合わせることにより、開口
は迅速に且つ正確に事前に設定することができ、より多
くの電流を注入されるウエーハに衝突するイオンビーム
で送ることができ、処理工程にそれに伴った利益を与え
る。
質量分解能との関係を示すグラフである。この開口のサ
イズは転送されるべきイオン種の質量に従って調整する
ことができる。従って本発明の可変質量分析システムを
標準のイオン注入装置と組み合わせることにより、開口
は迅速に且つ正確に事前に設定することができ、より多
くの電流を注入されるウエーハに衝突するイオンビーム
で送ることができ、処理工程にそれに伴った利益を与え
る。
【００２３】他の変形例が当業者に想起でき、本発明に
含まれことが意図されている。本発明は特許請求の範囲
によってのみ制限される。
含まれことが意図されている。本発明は特許請求の範囲
によってのみ制限される。
【図１】本発明の可変質量分離システム様る好適なシス
テム環境である従来のイオン注入ビームラインの部分断
面図である。
テム環境である従来のイオン注入ビームラインの部分断
面図である。
【図２】従来のイオン源制御システム及びイオン引き出
しシステムの図、
しシステムの図、
【図３】本発明の可変開口質量分離システムの拡大図、
【図４】イオンプラズマで発生される硼素同位体混合物
の相対量を示すグラフ、
の相対量を示すグラフ、
【図５】イオンプラズマで発生されるアンチモン同位体
の相対量を示すグラフ、
の相対量を示すグラフ、
【図６】質量分離システムに対する開口サイズ対分離能
力のグラフである。
力のグラフである。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年６月７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ディヴィッド リチャード バージン イギリス ウェスト サセックス アール エイチ13 ５ティーワイ ホーシャム リ ントット ガーデンス ９ (72)発明者 ティモシー グレイ モーガン イギリス ミドルセックス エイチエイ５ ２キューワイ ピナー ウィンズロー クローズ 67 (72)発明者 クレイグ ジョン ローリー イギリス ウェスト サセックス ホーシ ャム サウスウォーター ウッドハッチ 12 (72)発明者 ヒロユキ イトウ イギリス ウェスト サセックス アール エイチ12 ２イーディー ホーシャム ウ ィンブルハースト ロード 28ディー
Claims (7)
- 【請求項１】事前に選択された化学種のイオンを半導体
ウエーハに、目標の全注入量まで注入する方法におい
て、 イオンビームライン中にイオン放出装置を有するイオン
源を設置し、 前記事前に設定された種を含む気体を前記イオン源チャ
ンバーに供給し、 前記イオン源を作動して、前記事前に選択された種のイ
オンの安定プラズマを生成し、 前記チャンバー内に前記開口を介してイオンビームを引
き出し、 質量に基づいて前記イオンビームを分析して分析された
イオンビームを発生し、 前記分析されたイオンビームを、前記事前に選択された
種の一つ以上の同位体を含む、前記事前に選択された化
学種のイオンを含むビームに調節可能に分離し、 分離されたイオンビームを事前に選択されたエネルギー
に加速し、そしてビーム収集手段の方向に前記同位体を
含む加速ビームを向ける工程からなるイオン注入方法。 - 【請求項２】前記ビーム収集手段が半導体ウエーハであ
ることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】前記種がアンチモン同位体を含むことを特
徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項４】前記種が硼素同位体を含むことを特徴とす
る請求項１記載の方法。 - 【請求項５】イオンビームを発生し、このイオンビーム
を質量分離システムを介し、予め構成された通路に沿っ
てビーム収集手段に向けるビーム発生手段を含むイオン
注入システムにおいて、前記質量分離システムが前記分
離システムの開口を変化するための手段を含み、２以上
のイオンが前記開口を介して通過することが可能とされ
るイオン注入システム。 - 【請求項６】前記開口を定める前記可変質量分離システ
ムが前記開口を広げ、又は狭くするための手段に接続さ
れることを特徴とする請求項５記載のイオン注入システ
ム。 - 【請求項７】イオンビームを発生するビーム発生手段、
質量分離システムを通して、ビーム収集手段方向に予め
構成された通路に沿ってイオンビームを向ける手段を含
むイオン注入システムにおいて、前記質量分離システム
が前記分離システムの開口を変化する手段を含み、所望
の質量を有するより多くのイオンを前記開口を通過する
ことを可能とする。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/628,795 US5130552A (en) | 1990-12-17 | 1990-12-17 | Improved ion implantation using a variable mass resolving system |
| US07/628795 | 1990-12-17 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06132005A true JPH06132005A (ja) | 1994-05-13 |
Family
ID=24520338
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3331024A Pending JPH06132005A (ja) | 1990-12-17 | 1991-12-16 | 改良されたイオン注入 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5130552A (ja) |
| EP (1) | EP0491313B1 (ja) |
| JP (1) | JPH06132005A (ja) |
| KR (1) | KR920013626A (ja) |
| DE (1) | DE69122728T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3123345B2 (ja) * | 1994-05-31 | 2001-01-09 | 株式会社日立製作所 | イオン打込み装置 |
| US5504341A (en) * | 1995-02-17 | 1996-04-02 | Zimec Consulting, Inc. | Producing RF electric fields suitable for accelerating atomic and molecular ions in an ion implantation system |
| DE19655209C2 (de) * | 1995-11-08 | 2003-02-20 | Applied Materials Inc | Ionenimplantationsanlage mit einer Substrat-Neutralisierungsvorrichtung |
| GB2344214B (en) * | 1995-11-08 | 2000-08-09 | Applied Materials Inc | An ion implanter with improved beam definition |
| DE19655205C2 (de) * | 1995-11-08 | 2003-02-20 | Applied Materials Inc | Ionenimplantationsanlage mit verbesserter Strahlschärfe |
| US5629528A (en) * | 1996-01-16 | 1997-05-13 | Varian Associates, Inc. | Charged particle beam system having beam-defining slit formed by rotating cyclinders |
| US5913131A (en) * | 1996-11-14 | 1999-06-15 | Advanced Micro Devices, Inc. | Alternative process for BPTEOS/BPSG layer formation |
| KR100282492B1 (ko) * | 1998-04-13 | 2001-02-15 | 윤종용 | 불순물차단장치를구비하는이온주입장치 |
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| US6207964B1 (en) * | 1999-02-19 | 2001-03-27 | Axcelis Technologies, Inc. | Continuously variable aperture for high-energy ion implanter |
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| JP3827132B2 (ja) * | 1999-07-30 | 2006-09-27 | 株式会社 Ｓｅｎ−Ｓｈｉ・アクセリス カンパニー | イオン注入装置及びイオン注入方法 |
| US6693289B1 (en) | 2000-02-07 | 2004-02-17 | Nec Electronics, Inc. | Operationally positionable source magnet field |
| US6777695B2 (en) | 2002-07-12 | 2004-08-17 | Varian Semiconductors Equipment Associates, Inc. | Rotating beam ion implanter |
| US20040227106A1 (en) * | 2003-05-13 | 2004-11-18 | Halling Alfred M. | System and methods for ion beam containment using localized electrostatic fields in an ion beam passageway |
| US7731799B2 (en) * | 2003-12-18 | 2010-06-08 | Tokyo Electron Limited | Substrate processing method, substrate processing apparatus and computer-readable memory medium |
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| US7687786B2 (en) | 2008-05-16 | 2010-03-30 | Twin Creeks Technologies, Inc. | Ion implanter for noncircular wafers |
| US8227763B2 (en) | 2009-03-25 | 2012-07-24 | Twin Creeks Technologies, Inc. | Isolation circuit for transmitting AC power to a high-voltage region |
| KR20150130557A (ko) * | 2013-03-15 | 2015-11-23 | 글렌 레인 패밀리 리미티드 리에빌러티 리미티드 파트너쉽 | 조정 가능한 질량 분해 애퍼쳐 |
| JP6253362B2 (ja) | 2013-11-21 | 2017-12-27 | 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 | 高エネルギーイオン注入装置、ビーム電流調整装置、及びビーム電流調整方法 |
| US9953801B1 (en) | 2016-11-29 | 2018-04-24 | Axcelis Technologies, Inc. | Two-axis variable width mass resolving aperture with fast acting shutter motion |
| CN107195518A (zh) * | 2017-06-22 | 2017-09-22 | 京东方科技集团股份有限公司 | 离子注入量调节装置及方法、离子注入设备、判断方法 |
| US11049691B2 (en) | 2017-12-21 | 2021-06-29 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Ion beam quality control using a movable mass resolving device |
| US11574796B1 (en) | 2021-07-21 | 2023-02-07 | Applied Materials, Inc. | Dual XY variable aperture in an ion implantation system |
| CN116844932B (zh) * | 2023-08-30 | 2023-12-15 | 西安天光测控技术有限公司 | 高温SiC离子注入系统及其方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| US4667111C1 (en) * | 1985-05-17 | 2001-04-10 | Eaton Corp Cleveland | Accelerator for ion implantation |
| US4754200A (en) * | 1985-09-09 | 1988-06-28 | Applied Materials, Inc. | Systems and methods for ion source control in ion implanters |
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| US4757208A (en) * | 1986-03-07 | 1988-07-12 | Hughes Aircraft Company | Masked ion beam lithography system and method |
| US4782304A (en) * | 1986-08-20 | 1988-11-01 | Applied Materials, Inc. | Systems and methds for ion beam acceleration |
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-
1990
- 1990-12-17 US US07/628,795 patent/US5130552A/en not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-12-16 EP EP91121500A patent/EP0491313B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-12-16 DE DE69122728T patent/DE69122728T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-12-16 JP JP3331024A patent/JPH06132005A/ja active Pending
- 1991-12-27 KR KR1019910023174A patent/KR920013626A/ko not_active Application Discontinuation
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|---|---|
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| US5130552A (en) | 1992-07-14 |
| DE69122728T2 (de) | 1997-04-10 |
| KR920013626A (ko) | 1992-07-29 |
| EP0491313B1 (en) | 1996-10-16 |
| EP0491313A3 (en) | 1992-07-29 |
| EP0491313A2 (en) | 1992-06-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19970408 |