JPH065221A - Ion implanting device - Google Patents

Ion implanting device

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Publication number
JPH065221A
JPH065221A JP16575892A JP16575892A JPH065221A JP H065221 A JPH065221 A JP H065221A JP 16575892 A JP16575892 A JP 16575892A JP 16575892 A JP16575892 A JP 16575892A JP H065221 A JPH065221 A JP H065221A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ion
wafer
vacuum chamber
molecule beam
low vacuum
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP16575892A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Nakatani
憲司 中谷
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.)
NEC Yamaguchi Ltd
Original Assignee
NEC Yamaguchi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Yamaguchi Ltd filed Critical NEC Yamaguchi Ltd
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Publication of JPH065221A publication Critical patent/JPH065221A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To prevent damage to a circuit formed on a wafer surface due to possitive charge in the case of implanting ions in a wafer covered with a film. CONSTITUTION:The latter stage of an analytic slit is provided with a low vacuum chamber 5, in which vacuum is controlled by an inert gas; a deflecting electromagnet 10 for separating a forcibly neutralized neutral molecule beam 16 by means of the low vacuum chamber 5 from an ion molecule beam 15; and a Faraday cup 17 for measuring the deflected ion molecule beam 15. This causes the implantation of impurities as the neutral molecule beam 16 in a wafer 7 to prevent charge on a surface and circuit damage in the wafer 7.

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、半導体基板にイオンを
注入するイオン注入装置に関し、特に半導体基板である
ウェーハにイオン注入する際にイオンビーム照射方向を
固定し、ウェーハを機械的に運動させてイオンビームを
ウェーハに走査してイオンを注入するイオン注入装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion implantation apparatus for implanting ions into a semiconductor substrate, and more particularly, when ion implantation is performed on a wafer which is a semiconductor substrate, the ion beam irradiation direction is fixed and the wafer is mechanically moved. The present invention relates to an ion implantation device that scans an ion beam on a wafer to implant ions.

【0002】[0002]

【従来の技術】図2は従来のイオン注入装置の一例にお
ける構成を示す図である。
2. Description of the Related Art FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an example of a conventional ion implantation apparatus.

【0003】従来のイオン注入装置は、図2に示すよう
に、ウェーハ7上に不純物として注入するイオンを発生
させるイオン源部1と、イオン源部1で発生したイオン
の内、必要なイオンを選択する分析電磁石2および分析
スリット4と、ウェーハ7にイオンを注入する前にイオ
ン量をビーム電流値として検出する検出器であるファラ
ディカップ6及び注入中に検出する検出器であるディス
クファラディ18と、ウェーハ7を載せ回転する円板状
のディスク8と、ディスク8を回転軸保持して包含し、
且つディスク回転軸に垂直方向へ往復動作する注入室9
と、真空室内を高真空に保つ真空ポンプ11,12を有
していた。
As shown in FIG. 2, the conventional ion implanter produces an ion source 1 for producing ions to be implanted as impurities on the wafer 7 and a necessary ion among the ions produced in the ion source 1. An analysis electromagnet 2 and an analysis slit 4 to be selected, a Faraday cup 6 which is a detector for detecting the amount of ions as a beam current value before implanting ions into the wafer 7, and a disk Faraday 18 which is a detector for detection during implantation. , A disk-shaped disk 8 on which the wafer 7 is placed and rotated, and the disk 8 is held by a rotating shaft and is included.
And the injection chamber 9 which reciprocates in the direction perpendicular to the disc rotation axis.
Then, it has the vacuum pumps 11 and 12 for maintaining the high vacuum in the vacuum chamber.

【0004】次に、このイオン注入装置の動作について
説明すると、まず、イオン源1でウェーハ7に注入させ
る不純物をイオン化し、決められたエネルギーに加速す
る。次に分析電磁石2及び分析スリット4で必要なイオ
ンのみに分析され、ファラディカップ6でウェーハ7に
注入される不純物をイオンビーム電流として検出する。
必要なイオン量が設定され、注入室内の真空度が所定の
真空度に到達すると、ファラディカップ6がイオンビー
ム3の進行方向に対して外れ、ウェーハ7上に注入を開
始する。
Next, the operation of this ion implanter will be described. First, the ion source 1 ionizes the impurities to be implanted in the wafer 7 and accelerates them to a predetermined energy. Next, only the necessary ions are analyzed by the analysis electromagnet 2 and the analysis slit 4, and the impurities injected into the wafer 7 by the Faraday cup 6 are detected as an ion beam current.
When the required amount of ions is set and the degree of vacuum in the implantation chamber reaches a predetermined degree of vacuum, the Faraday cup 6 deviates from the traveling direction of the ion beam 3 and the implantation on the wafer 7 is started.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】この従来のイオン注入
装置でウェーハ上に形成されたレジストマスクを通して
イオンを選択的に注入する場合、レジストが絶縁膜であ
るためイオンである正の電荷がレジスト表面上に溜まり
数百ボルトの電位に達し、ウェーハ内の回路を破壊する
ことがある。また、この対策としてこの表面の正電位を
中和するために、ウェーハに負の電子を降らせて中性化
する方法がある。しかしながら注入中に電位量が変化す
るため、降下させる電子量を制御して完全に中和するこ
とが困難であり、確実な方法ではない。
When ions are selectively implanted through a resist mask formed on a wafer by this conventional ion implantation apparatus, since the resist is an insulating film, positive charges that are ions are the resist surface. It can accumulate on top and reach a potential of hundreds of volts, destroying circuitry within the wafer. As a countermeasure, there is a method of neutralizing the positive potential on the surface by causing negative electrons to fall on the wafer to neutralize it. However, since the potential amount changes during the injection, it is difficult to control the amount of electrons to be dropped for complete neutralization, and this is not a reliable method.

【0006】本発明の目的は、絶縁膜が施されてもイオ
ンがチャージアップすることなくイオン注入が出来るイ
オン注入装置を提供することである。
It is an object of the present invention to provide an ion implantation apparatus which can perform ion implantation without being charged up even when an insulating film is applied.

【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、必要なイオンを選択する分析スリットの後段に設け
られるとともに不活性ガスの流量により真空度を制御で
きる低真空室と、この低真空室に通過するイオンビーム
で発生する中性分子ビームとイオン分子ビームを磁界に
よって分離する偏向電磁石と、偏向された前記イオン分
子ビームを検出する検出器を備え、半導体基板へは、前
記中性分子ビームにて注入を行い、その注入される不純
物量を分析スリット後の前記イオンビームの総量と偏向
後のイオン分子ビームの量とによる中性化率にて算出す
ることを特徴としている。
The ion implantation apparatus of the present invention is provided with a low vacuum chamber which is provided in the subsequent stage of an analysis slit for selecting necessary ions and whose vacuum degree can be controlled by the flow rate of an inert gas, and this low vacuum chamber. The neutral molecule beam generated by the ion beam passing through the chamber is separated from the ion molecule beam by a magnetic field, and a detector for detecting the deflected ion molecule beam is provided. It is characterized in that the implantation is performed by a beam, and the amount of the implanted impurities is calculated by a neutralization rate based on the total amount of the ion beam after the analysis slit and the amount of the ion molecule beam after the deflection.

【0008】[0008]

【実施例】本発明について図面を参照して説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described with reference to the drawings.

【0009】図1は、本発明のイオン注入装置の一実施
例における構成を示す図である。このイオン注入装置
は、図1に示すように、分析スリット4及びファラディ
カップ6を含むコラム途中に不活性ガスを導入しイオン
ビームの通過により中性分子ビームを発生する低真空室
5と、この低真空室5の下段によってイオン分子ビーム
を曲げる偏向電磁石10と、曲げられたイオン分子ビー
ム15が収集されるファラディカップ17とを設けたこ
とである。また、低真空室5とガスボンベ14との間に
は、曲げられたイオン分子ビーム15が壁面に衝突しな
いように部分的に外側に拡張されている。
FIG. 1 is a diagram showing the construction of an embodiment of the ion implantation apparatus of the present invention. As shown in FIG. 1, this ion implantation apparatus includes a low vacuum chamber 5 for generating a neutral molecular beam by passing an ion beam by introducing an inert gas in the middle of a column including an analysis slit 4 and a Faraday cup 6. The deflecting electromagnet 10 that bends the ion molecule beam by the lower stage of the low vacuum chamber 5 and the Faraday cup 17 that collects the bent ion molecule beam 15 are provided. Between the low vacuum chamber 5 and the gas cylinder 14, a part of the bent ion molecule beam 15 is expanded outward so as not to collide with the wall surface.

【0010】次に、このイオン注入装置の動作を説明す
る。まず、従来例で説明したように、分析スリット後の
イオンビーム3の総電流値として設計される。次に、ウ
ェーハ7上に注入する際,ビーム経路に対して外れその
後の低真空室内5を通過する。ここで、低真空室5を分
析スリット部及び注入室9に対して開口部を極力小さく
真空的に抵抗を持たせた室とし、不活性ガスのガスボン
ベ14とリークバルブ13によって不活性ガスが充満し
た10のマイナス5乗程度の圧力の低真空とする。この
低真空室5に侵入するイオンビームが不活性ガスとの間
で電荷交換を強制的に行われ、中性イオンビームを発生
する。次に、中性イオン分子ビームとイオン分子ビーム
とを含むビームは、そのビーム経路に対して垂直に磁界
をかける偏向電磁石10により中性分子ビーム16とイ
オン分子ビーム15に分けられる。
Next, the operation of this ion implanter will be described. First, as described in the conventional example, the total current value of the ion beam 3 after the analysis slit is designed. Next, when implanting on the wafer 7, it deviates from the beam path and then passes through the low vacuum chamber 5. Here, the low-vacuum chamber 5 is a chamber in which the opening is made as small as possible with respect to the analysis slit portion and the injection chamber 9 and has resistance in vacuum, and the inert gas is filled with the gas cylinder 14 and the leak valve 13. A low vacuum with a pressure of about 10 to the 5th power is used. The ion beam penetrating into the low vacuum chamber 5 is forcibly exchanged with the inert gas to generate a neutral ion beam. Next, the beam including the neutral ion molecular beam and the ion molecular beam is divided into a neutral molecular beam 16 and an ion molecular beam 15 by the deflection electromagnet 10 that applies a magnetic field perpendicular to the beam path.

【0011】そして、中性分子ビーム16はウェーハ7
上に不純物として注入されイオン分子ビーム15は、フ
ァラディカップ17によってイオン量を電流値として計
測される。この電流量と上述した分析スリット後のイオ
ンビーム3の総電流値とで低真空室5での中性化率を算
出しウェーハ7上に中性分子ビームとして注入された不
純物量を換算する。
The neutral molecular beam 16 is applied to the wafer 7
The ion molecular beam 15 injected as an impurity is measured by the Faraday cup 17 with the ion amount as a current value. The neutralization rate in the low vacuum chamber 5 is calculated from this current amount and the total current value of the ion beam 3 after the analysis slit described above, and the amount of impurities implanted as a neutral molecular beam on the wafer 7 is converted.

【0012】このように電荷をもたない中性分子ビーム
を注入することによって、絶縁膜に電荷が蓄積されるこ
とがないので、接地面に形成される膜が破壊することが
ない。
By injecting the neutral molecular beam having no electric charge in this way, electric charges are not accumulated in the insulating film, so that the film formed on the ground plane is not destroyed.

【0013】[0013]

【発明の効果】以上、説明したように本発明は、分析ス
リットの直後に不活性ガス雰囲気の低真空室を設け不活
性ガス分子にイオンを衝突させ、強制的にイオンビーム
を中性化し電界をかけることによってこの中性分子ビー
ムだけを抽出し、ウェーハに不純物として注入すること
で、ウェーハの表面上の電位上昇による回路破壊を防ぐ
という効果を有する。
As described above, according to the present invention, the low vacuum chamber of the inert gas atmosphere is provided immediately after the analysis slit to collide the ions with the inert gas molecules to forcibly neutralize the ion beam and generate the electric field. This neutral molecular beam is extracted by applying a pulse, and is injected as an impurity into the wafer, which has the effect of preventing circuit breakdown due to a potential rise on the surface of the wafer.

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

【図1】本発明のイオン注入装置の一実施例における構
成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration in an embodiment of an ion implantation apparatus of the present invention.

【図2】従来のイオン注入装置の一例における構成を示
す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an example of a conventional ion implantation apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 イオン源部 2 分析電磁石 3 イオンビーム 4 分析スリット 5 低真空室 6,17 ファラディカップ 7 ウェーハ 8 ディスク 9 注入室 10 偏向電磁石 11,12 真空ポンプ 13 リークバルブ 14 ガスボンベ 15 イオン分子ビーム 16 中性分子ビーム 18 ディスクファラディ 1 ion source 2 analysis electromagnet 3 ion beam 4 analysis slit 5 low vacuum chamber 6,17 Faraday cup 7 wafer 8 disk 9 injection chamber 10 deflection electromagnet 11,12 vacuum pump 13 leak valve 14 gas cylinder 15 ion molecular beam 16 neutral molecule Beam 18 Disc Faraday

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 必要なイオンを選択する分析スリットの
後段に設けられるとともに不活性ガスの流量により真空
度を制御できる低真空室と、この低真空室に通過するイ
オンビームで発生する中性分子ビームとイオン分子ビー
ムを磁界によって分離する偏向電磁石と、偏向された前
記イオン分子ビームを検出する検出器を備え、半導体基
板へは前記中性分子ビームにて注入を行い、その注入さ
れる不純物量を分析スリット後の前記イオンビームの総
量と偏向後のイオン分子ビームの量とによる中性化率に
て算出することを特徴とするイオン注入装置。
1. A low-vacuum chamber which is provided after an analysis slit for selecting necessary ions and whose degree of vacuum can be controlled by the flow rate of an inert gas, and a neutral molecule generated by an ion beam passing through this low-vacuum chamber. The semiconductor device is provided with a deflecting electromagnet for separating the ion beam and the ion molecule beam by a magnetic field, and a detector for detecting the deflected ion molecule beam. Is calculated by the neutralization rate based on the total amount of the ion beam after the analysis slit and the amount of the ion molecule beam after the deflection.
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