JPH07105901A - イオン注入装置 - Google Patents

イオン注入装置

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JPH07105901A
JPH07105901A JP5253441A JP25344193A JPH07105901A JP H07105901 A JPH07105901 A JP H07105901A JP 5253441 A JP5253441 A JP 5253441A JP 25344193 A JP25344193 A JP 25344193A JP H07105901 A JPH07105901 A JP H07105901A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ion beam
ion
mass
impurity ions
filter
Prior art date
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Pending
Application number
JP5253441A
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English (en)
Inventor
Katsuo Naito
勝男 内藤
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Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissin Electric Co Ltd filed Critical Nissin Electric Co Ltd
Priority to JP5253441A priority Critical patent/JPH07105901A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 イオン注入装置は、所望の不純物イオンのみ
からなるイオンビーム1に質量分析する質量分析器3
と、イオンビーム1を加速する加速器4と、加速器4の
後段に配設されたフィルター装置11とを有している。
フィルター装置11は、所望の不純物イオンのみを通過
させるように、イオンビーム1を質量分析する磁場を形
成するフィルターマグネット5を備えている。 【効果】 加速器4の通過時にイオンビーム1に発生す
る不要な不純物イオンをフィルター装置11により略完
全に除去することができるため、ウエーハ9に注入され
るコンタミネーション粒子を充分に低減させることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、イオンビームに発生す
る不要な不純物イオンを除去するフィルター装置を備え
たイオン注入装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、中電流型のイオン注入装置は、図
2に示すように、イオン源51から正電荷のイオンを引
出電極によって引き出し、質量分析器52で質量分析す
ることによって、所望の不純物イオンのみからなるイオ
ンビーム53を生成させるようになっている。そして、
イオン注入装置は、このイオンビーム53を加速器54
により加速させ、四重極レンズ55により収束させた
後、XY走査電極56により走査しながらウエーハ57
に照射させるようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のイオン注入装置では、質量分析器52により所望の
不純物イオンのみに質量分析されたイオンビーム53
が、加速器54等を通過する際に、荷電変換により不要
な不純物イオンを含むことになり、この不要な不純物イ
オンがコンタミネーション粒子としてウエーハ57に注
入されることになる。
【0004】即ち、例えばB+ イオンをイオン注入する
場合について説明すると、イオンビーム53により質量
分析されてB+ イオンのみとされたイオンビーム53が
加速器54等を進行する際に、イオンビーム53の軌道
上に存在する動作ガスであるBF3 ガスにイオンビーム
53のB+ イオンが衝突することになる。そして、この
BF3 ガスとB+ イオンとの衝突によって、B+ イオ
ン、F+ イオン、BF+イオン、およびBF2 + イオン
が発生することになり、F+ イオン、BF+ イオン、お
よびBF2 + イオンがコンタミネーション粒子としてウ
エーハ57に注入されることになる。
【0005】また、BF2 + イオンをイオン注入する場
合には、BF2 + イオンから発生したBF+ イオンやB
+ イオンがコンタミネーション粒子としてウエーハ57
に注入されることになる。また、ダブルチャージイオン
(M++イオン)をイオン注入する場合には、M++イオン
から発生したM+ イオンがコンタミネーション粒子とし
てウエーハ57に注入されることになる。
【0006】そこで、従来においては、フィルター電極
やバーチカルフィルター等のフィルター装置が各部に配
設され、不要な不純物イオンの多くが除去されるように
なっているが、近年におけるクオーターミクロン以下の
デザインルールに基づく高集積デバイスに充分に対応す
ることが困難になってきているため、コンタミネーショ
ン粒子となる不要な不純物イオンをさらに除去できるイ
オン注入装置が望まれるようになっている。
【0007】従って、本発明においては、イオンビーム
に発生する不要な不純物イオンを充分に除去し、ウエー
ハに注入されるコンタミネーション粒子を極めて低減さ
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
としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明のイオン注入装置
は、上記課題を解決するために、所望の不純物イオンの
みからなるイオンビームに質量分析する質量分析手段
と、上記イオンビームを加速する加速手段と、上記イオ
ンビームに発生する不要な不純物イオンを除去するフィ
ルター手段とを有しており、下記の特徴を有している。
【0009】即ち、上記フィルター手段は、上記加速手
段の後段で、且つ上記イオンビームを走査するビーム走
査手段の前段に配設されている。そして、所望の不純物
イオンのみを通過させるように、イオンビームを質量分
析する磁場を形成するフィルターマグネットを備えてお
り、この偏向角が所望イオンに対して15°〜60°の
範囲であることを特徴としている。
【0010】
【作用】上記の構成によれば、フィルター手段は、加速
手段からフィルター手段に至るまでに発生した不要な不
純物イオンを含むイオンビームをフィルターマグネット
により形成される磁場により質量分析し、所望の不純物
イオンのみからなるイオンビームとすることになる。従
って、イオン注入装置は、フィルター手段に至るまでに
イオンビームに発生した不要な不純物イオンを略完全に
除去することが可能になっているため、ウエーハに注入
されるコンタミネーション粒子を充分に低減させること
が可能になっている。
【0011】
【実施例】本発明の一実施例を図1に基づいて説明すれ
ば、以下の通りである。
【0012】本実施例に係るイオン注入装置は、図1に
示すように、イオンビーム1を生成するイオン源2と、
イオンビーム1を所望の不純物イオンに質量分析する質
量分析器3(質量分析手段)と、イオンビーム1を加速
する加速器4(加速手段)とを有している。加速器4の
後段には、45°の曲げ角度に設定されたフィルターマ
グネット5を備えたフィルター装置11(フィルター手
段)が配設されて、さらに、フィルター装置11を通過
するイオンビーム1の直進方向には、モニターファラデ
ー6がこの順に配設されている。尚、フィルターマグネ
ット5の曲げ角度は、15°〜60°の範囲に設定され
ていれば良い。この曲げ角度が15°よりも小さいと、
例えば150kV程度以上の高エネルギーの場合に、不
要な不純物イオンの除去が困難となる。また、60°よ
りも大きいと、イオン注入装置としての配置構成上、大
形化して好ましくない。
【0013】上記のフィルターマグネット5を備えたフ
ィルター装置11は、質量分析器3と同様に磁場を生成
することによりイオンビーム1を偏向させるようになっ
ており、所望のイオンビーム1のみがフィルター装置1
1の出口部を通過するように磁場強度が調整されるよう
になっている。また、モニターファラデー6は、質量分
析器3から加速器4を介して入射されたイオンビーム1
のビーム電流を検出することによって、質量分析器3に
より偏向されたイオンビーム1が正規の経路上を進行し
ていることを確認させるようになっている。
【0014】上記のフィルター装置11により偏向され
たイオンビーム1の進行方向には、水平スキャナ7が配
設されている。これにより、水平スキャナ7を通過する
イオンビーム1は、水平スキャナ7の作用により水平方
向に走査されるようになっている。
【0015】上記の水平スキャナ7を通過するイオンビ
ーム1の進行方向には、平行化マグネット8が配設され
ており、平行化マグネット8は、水平スキャナ7により
走査されたイオンビーム1をウエーハ9方向に偏向させ
るようになっている。
【0016】上記の平行化マグネット8からのイオンビ
ーム1が照射されるウエーハ9は、エンドステーション
10に設けられており、図示しないクランプ機構により
上下動されるようになっている。この上下駆動とイオン
ビーム1の水平走査が同時に行われることにより被注入
試料への均一な注入が行われるようになっている。
【0017】上記の構成において、イオン注入装置の動
作について説明する。
【0018】先ず、イオン注入装置を立ち上げる場合に
は、イオン源2、質量分析器3、および加速器4への電
力供給が開始されることになる。これにより、イオン源
2から正電荷のイオンが引出電極によって引き出され、
質量分析器3で質量分析された特定の不純物イオンのみ
からなるイオンビーム1が生成されることになる。この
イオンビーム1は、加速器4により加速された後、フィ
ルター装置11内を直進してモニターファラデー6に到
達することになり、モニターファラデー6によりビーム
電流が検出されることになる。そして、このビーム電流
は、イオンビーム1が正規の経路を進行するように、質
量分析器3への電力供給量の調整に用いられることにな
る。
【0019】モニターファラデー6による調整が終了す
ると、フィルターマグネット5への電力供給が開始され
ることになり、フィルター装置11内に磁場が生成され
ることになる。この際、加速器4により加速されたイオ
ンビーム1は、加速器4からフィルター装置11に至る
までに存在する動作ガスとの衝突によって、荷電変換に
より各種の不要な不純物イオンを含んだものになってい
る。従って、フィルター装置11の磁場は、イオンビー
ム1を各不純物イオンに質量分析することになり、所望
の不純物イオンのみからなるイオンビーム1をフィルタ
ー装置11の出口部に収束させながら進行させることに
なる。尚、フィルター装置11における質量分析は、曲
げ角度が45°に設定されているため、各不純物イオン
を略完全に分離させることになっている。
【0020】上記のフィルター装置11を通過したイオ
ンビーム1は、イオンビーム1とガス粒子との衝突で生
じる不要イオンを全く含まないビームであって、水平ス
キャナ7および平行化マグネット8を通過してエンドス
テーション10に到達することになる。さらに、走査幅
や水平スキャナ7の平行化マグネットでの偏向角が調整
された後、ウエーハ9へのイオン注入が開始されること
になる。
【0021】このように、本実施例のイオン注入装置
は、所望の不純物イオンのみからなるイオンビーム1に
質量分析する質量分析器3と、イオンビーム1を加速す
る加速器4と、この加速器4の後段に配設され、所望の
不純物イオンのみを通過させるように、イオンビーム1
の各不純物イオンを質量分析する磁場を形成するフィル
ターマグネット5を備えたフィルター装置11とを有し
ている。
【0022】これにより、加速器4により加速されたイ
オンビーム1は、加速器4からフィルター装置11に至
るまでに存在する動作ガスとの衝突によって、荷電変換
により各種の不要な不純物イオンを含んだものになって
いるが、フィルター装置11は、フィルターマグネット
5により形成される磁場によって、イオンビーム1を各
不純物イオンに質量分析し、所望の不純物イオンのみを
通過させることになる。従って、イオン注入装置は、加
速器4の通過時にイオンビーム1に発生する不要な不純
物イオンをフィルター装置11により略完全に除去する
ことが可能になっており、結果としてウエーハに注入さ
れるコンタミネーション粒子を充分に低減させることが
可能になっている。
【0023】また、本実施例のイオン注入装置は、所望
の不純物イオンのみからなるイオンビーム1に質量分析
する質量分析器3と、イオンビーム1を加速する加速器
4と、この加速器4の後段に配設され、所望の不純物イ
オンのみを通過させるように、イオンビーム1の各不純
物イオンを質量分析する磁場を形成するフィルターマグ
ネット5を備えたフィルター装置11と、フィルター装
置11の後段に配設され、イオンビーム1の走査を行う
走査器と、更には、走査されたイオンビーム1をウエー
ハ9方向に再偏向させる平行化マグネット8とを有して
いる。
【0024】これにより、質量分析器3からウエーハ9
までのイオンビーム1の進行経路は、フィルター装置1
1および平行化マグネット8によるイオンビーム1の偏
向により曲折しているため、このイオン注入装置は、質
量分析器3からウエーハ9までの直線距離を短縮するこ
とが可能になり、結果として、装置を小型化することが
可能になっている。
【0025】
【発明の効果】本発明のイオン注入装置は、以上のよう
に、所望の不純物イオンのみからなるイオンビームに質
量分析する質量分析手段と、上記イオンビームを加速す
る加速手段と、上記イオンビームに発生する不要な不純
物イオンを除去するフィルター手段とを有しており、上
記フィルター手段は、上記加速手段の後段で、且つ上記
イオンビームを走査するビーム走査手段の前段に配設さ
れており、所望の不純物イオンのみを通過させるよう
に、イオンビームを質量分析する磁場を形成するフィル
ターマグネットを備えており、この偏向角が所望イオン
に対して15°〜60°の範囲に設定されている構成で
ある。
【0026】これにより、加速手段の通過時にイオンビ
ームに発生する不要な不純物イオンをフィルター手段に
より略完全に除去することが可能であるため、ウエーハ
に注入されるコンタミネーション粒子を充分に低減させ
ることが可能であるという効果を奏する。
【0027】しかも、イオンビームを加速後、走査前に
フィルターマグネットで不要な不純物イオンを除去して
おり、きわめて効果的にフィルターの機能を奏すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のイオン注入装置の構成図である。
【図2】従来例を示すものであり、イオン注入装置の構
成図である。
【符号の説明】
1 イオンビーム 2 イオン源 3 質量分析器(質量分析手段) 4 加速器(加速手段) 5 フィルターマグネット 6 モニターファラデー 7 水平スキャナ(走査手段) 8 平行化マグネット 9 ウエーハ 10 エンドステーション 11 フィルター装置(フィルター手段)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所望の不純物イオンのみからなるイオンビ
    ームに質量分析する質量分析手段と、上記イオンビーム
    を加速する加速手段と、上記イオンビームに発生する不
    要な不純物イオンを除去するフィルター手段とを有した
    イオン注入装置において、 上記フィルター手段は、上記加速手段の後段で、且つ上
    記イオンビームを走査するビーム走査手段の前段に配設
    されており、所望の不純物イオンのみを通過させるよう
    に、イオンビームを質量分析する磁場を形成するフィル
    ターマグネットを備えており、この偏向角が所望イオン
    に対して15°〜60°の範囲であることを特徴とする
    イオン注入装置。
JP5253441A 1993-10-08 1993-10-08 イオン注入装置 Pending JPH07105901A (ja)

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