JPH07211279A - Ion implantation - Google Patents

Ion implantation

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Publication number
JPH07211279A
JPH07211279A JP53894A JP53894A JPH07211279A JP H07211279 A JPH07211279 A JP H07211279A JP 53894 A JP53894 A JP 53894A JP 53894 A JP53894 A JP 53894A JP H07211279 A JPH07211279 A JP H07211279A
Authority
JP
Japan
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voltage
ions
ion
target
electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP53894A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Miyoshi
均 三好
Masao Sogawa
政雄 十川
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.)
Renesas Semiconductor Engineering Corp
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Renesas Semiconductor Engineering Corp
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Renesas Semiconductor Engineering Corp, Mitsubishi Electric Corp filed Critical Renesas Semiconductor Engineering Corp
Priority to JP53894A priority Critical patent/JPH07211279A/en
Publication of JPH07211279A publication Critical patent/JPH07211279A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To restrict the spread of a beam without lowering the beam current, and to even the characteristic inside of a target surface by setting a target at an electrical potential higher than the grounding electrical potential and lower than the electrical potential of a drawing electrode part. CONSTITUTION:Plasma is generated in an ion source 1 by the gas and various power source supplied from a high voltage unit power source.gas supplying unit 4, and dopant ion is generated. The dopant ion is accelerated and drawn by the high voltage applied from a drawing power source 5 to the source 1, namely, the extracting voltage(EXT voltage), and enters an analyzing magnet unit 6. The only required ion is selected in the analyzing magnet unit 6, and input to a scanning electrode unit 9 at a grounding electrical potential from an acceleration tube 8, and passes through it, holding the high kinetic energy. In the deceleration tube 13, the ion is decelerated by the external power source voltage (decelerating voltage), and enters an end station 10. Since the drawing voltage can be thereby raised, a large beam current is obtained, and spread of the beam can be restricted.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置の製造の
ために用いられるイオン注入装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion implantation apparatus used for manufacturing a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の製造工程において、トラン
ジスタのソース、ドレイン電極等の不純物領域を半導体
基板の内部に形成するためにヒ素等のイオンを注入する
イオン注入技術が使われる。このイオン注入は、高電圧
(例えば30kV程度)を引出電圧として印加してイオン源
からイオンを引出し、このイオンのビームを走査し固定
されたターゲットの所定の部分に注入することにより行
うか、あるいは逆にイオンのビームを固定しターゲット
を走査することにより所定の部分に注入することにより
行う。
2. Description of the Related Art In a semiconductor device manufacturing process, an ion implantation technique for implanting ions such as arsenic is used to form impurity regions such as source and drain electrodes of a transistor inside a semiconductor substrate. This ion implantation is performed by applying a high voltage (for example, about 30 kV) as an extraction voltage to extract ions from the ion source, and scanning the beam of the ions to inject the ions into a predetermined portion of the fixed target, or On the contrary, it is carried out by fixing the ion beam and scanning the target to inject it into a predetermined portion.

【0003】ところで、素子の微細化に伴い、半導体基
板上に微細なソース・ドレインパターンを形成する必要
が生じてきた。このような微細なパターン(電極)を形
成するには浅い拡散層が要求されるが、高電圧により加
速した高いエネルギーをもつビームでは半導体基板の深
部にイオンが打ち込まれるため形成が困難であった。こ
のため、従来のイオン注入装置よりも低い加速電圧によ
りイオンを加速し、この低いエネルギーをもつイオンに
より浅い不純物領域を形成することが行われる。
Incidentally, with the miniaturization of elements, it has become necessary to form fine source / drain patterns on a semiconductor substrate. A shallow diffusion layer is required to form such a fine pattern (electrode), but it is difficult to form a beam with high energy accelerated by a high voltage because ions are implanted in the deep portion of the semiconductor substrate. . Therefore, the ions are accelerated by an acceleration voltage lower than that of the conventional ion implantation device, and the shallow impurity region is formed by the ions having the low energy.

【0004】従来、この種の低いエネルギーをもつイオ
ンを注入する方法として、次のような2種類の方法があ
った。第1の方法は、バリヤブル方式といって比較的低
い電圧(例えば3kV程度)を引出電源により印加し、所
要の低いエネルギーを与えてイオンを引き出す方法であ
る。第2の方法は、減速方式といって、引出電源により
高電圧を印加し、必要とするよりも大きなエネルギーを
もつイオンを引き出した後、減速電源により加速管で所
定の必要なエネルギーまで減速させる方法である。以
下、それぞれの方式について説明する。
Conventionally, there have been the following two types of methods for implanting ions having such low energy. The first method is a variable method, in which a relatively low voltage (for example, about 3 kV) is applied by an extraction power source, and a required low energy is applied to extract ions. The second method is called a deceleration method, in which a high voltage is applied by an extraction power source, ions having a larger energy than required are extracted, and then the deceleration power source decelerates to a predetermined required energy by an accelerating tube. Is the way. Hereinafter, each method will be described.

【0005】バリアブル方式による従来のイオン注入装
置の概略の構成を図4に示す。図4は、イオン注入装置
の引出電圧を印加する部分とイオンを注入する対象であ
るターゲット(ウエハー)の部分との間を示している。
FIG. 4 shows a schematic configuration of a conventional variable ion implantation apparatus. FIG. 4 shows between the portion of the ion implantation apparatus to which the extraction voltage is applied and the portion of the target (wafer) to which the ions are implanted.

【0006】同図において、1はヒ素、リン、ボロン等
のドーパントイオンを供給するイオン源、2は引き出し
電圧が印加されるイオン源1を絶縁する絶縁物(ブッシ
ング)、3はイオン源1からイオンを効率よく引き出す
ための引出電極部、4はイオン源においてガス又は固体
蒸気を放電によって高密度プラズマ状態にする高電圧部
電源・ガス供給部、5はプラズマ中のイオンを引き出す
ための高電圧を発生する引出電源、6は電磁石により磁
界の強さを設定することにより所望の不純物イオンのみ
を選択する分析マグネット部、7はイオン源1〜分析マ
グネット部6を収納するとともに、これらを高電位に保
つ高電圧架台である。8は必要に応じてイオンをさらに
加速する加速管、9は固定されたターゲット上に対しイ
オンビームを均一に照射するために加速管8により加速
されたイオンビームを静電走査により走査する走査電極
部、10は走査電極部9からのイオンビームをターゲッ
トに照射するために、図示しないターゲット(ウエハ
ー)を内部に収納し、保持するエンドステーションであ
る。15は高電圧架台7を絶縁する絶縁物(インシュレ
ータ)、16a、16bは走査電極部9及びエンドステ
ーション10を接地電位(GND電位)にするための接
地線、22は加速電圧を加速管8に供給する加速電源で
ある。
In the figure, 1 is an ion source for supplying dopant ions such as arsenic, phosphorus and boron, 2 is an insulator (bushing) for insulating the ion source 1 to which an extraction voltage is applied, and 3 is from the ion source 1. Extraction electrode part for efficiently extracting ions, 4 is a high voltage part power / gas supply part for making gas or solid vapor in the ion source into a high-density plasma state by discharging, and 5 is a high voltage for extracting ions in plasma Is an extraction power source, 6 is an analysis magnet section for selecting only desired impurity ions by setting the strength of the magnetic field with an electromagnet, and 7 is a housing for accommodating the ion source 1 to the analysis magnet section 6 and at the same time a high potential. It is a high voltage pedestal that keeps. Reference numeral 8 denotes an accelerating tube for further accelerating ions as necessary, and 9 denotes a scanning electrode for scanning the ion beam accelerated by the accelerating tube 8 by electrostatic scanning in order to uniformly irradiate the fixed target with the ion beam. Reference numerals 10 and 10 denote end stations for accommodating and holding a target (wafer) (not shown) therein in order to irradiate the target with the ion beam from the scanning electrode unit 9. Reference numeral 15 is an insulator (insulator) that insulates the high-voltage pedestal 7, 16a and 16b are ground wires for setting the scanning electrode unit 9 and the end station 10 to a ground potential (GND potential), and 22 is an accelerating voltage to the accelerating tube 8. It is an acceleration power supply.

【0007】次に動作について説明する。高電圧部電源
・ガス供給部4から供給されるガス及び高電圧によりイ
オン源1においてプラズマが生成され、ヒ素、リン、ボ
ロン等のドーパントイオンが生成される。これらドーパ
ントイオンは、引出電源5からイオン源1に印加された
高電圧により、例えば30keVのエネルギーで加速・引き
出され、分析マグネット部6に入射する。分析マグネッ
ト部6において、引出電圧に応じて磁界の強さを変化さ
せ、イオンの軌道半径を変えることにより必要なイオン
だけが選択され、加速管8に入射される。そして、30ke
V以上の高いエネルギー(例えば100keV)が必要な場合
は、さらに加速電源22により加速管8において必要な
エネルギーをもつように加速された後、走査電極部9に
おいて所定の走査がなされ、エンドステーション10中
の図示しないターゲットに注入される。
Next, the operation will be described. Plasma is generated in the ion source 1 by the gas and high voltage supplied from the high-voltage unit power supply / gas supply unit 4, and dopant ions such as arsenic, phosphorus, and boron are generated. These dopant ions are accelerated and extracted with energy of, for example, 30 keV by the high voltage applied to the ion source 1 from the extraction power source 5, and enter the analysis magnet unit 6. In the analysis magnet unit 6, only the necessary ions are selected by changing the strength of the magnetic field according to the extraction voltage and changing the orbital radius of the ions, and the ions are injected into the acceleration tube 8. And 30ke
When a high energy of V or more (for example, 100 keV) is required, the accelerating power source 22 further accelerates the accelerating tube 8 to have the required energy, and then the scan electrode unit 9 performs a predetermined scan to end the station 10. It is injected into a target (not shown) inside.

【0008】ところが、図4に示すバリアブル方式のイ
オン注入装置により低エネルギー注入を行う場合、その
引出電圧は低くなければならないが、そうするとイオン
源1から引き出されるイオンの数は少なくなるとともに
空間を進むイオンのスピードも減少し、実効的なビーム
電流値が減少する。これは、イオンビームが互いに反発
し合うことによりイオンビームが広がり、単位時間当た
りに通過するイオンが少なくなるからである。この少な
いビーム電流のためスループットが悪くなり生産効率が
低下し、さらにイオンビームの広がりによりターゲット
面を均一に照射できなくなることにより特性がばらつ
き、劣化するという問題点があった。
However, when low-energy implantation is performed by the variable-type ion implantation apparatus shown in FIG. 4, the extraction voltage must be low, but if this is done, the number of ions extracted from the ion source 1 will decrease and the ion will advance in space. The ion speed also decreases and the effective beam current value decreases. This is because the ion beams repel each other to spread the ion beam and reduce the number of ions passing through per unit time. Due to the small beam current, the throughput is deteriorated, the production efficiency is reduced, and further, the spread of the ion beam makes it impossible to uniformly irradiate the target surface, which causes a problem that characteristics are varied and deteriorated.

【0009】そこで、このような問題点を解消するため
に減速方式が用いられる。次に減速方式について説明す
る。この方式において低エネルギー注入を行う場合、減
速電源により所望の電圧(例えば3kV)をイオン源に直
接印加するとともに、通常の加速電源を高電圧架台と分
離し引出電源(例えば30kV)をイオン源に印加する。こ
の減速方式による従来のイオン注入装置の構成の概略を
図5に示す。図5は、図4と同様にイオン注入装置の引
出電圧を印加する部分とイオンを注入する対象であるタ
ーゲットの部分との間の部分を示している。
Therefore, a deceleration system is used to solve such a problem. Next, the deceleration method will be described. When performing low-energy injection in this method, the desired voltage (eg 3kV) is directly applied to the ion source by the deceleration power supply, and the normal acceleration power supply is separated from the high-voltage pedestal and the extraction power supply (eg 30kV) is used as the ion source. Apply. FIG. 5 shows an outline of the configuration of a conventional ion implanter using this deceleration method. Similar to FIG. 4, FIG. 5 shows a portion of the ion implanter between the portion to which the extraction voltage is applied and the portion of the target to which the ions are to be implanted.

【0010】図5において、イオン源1、絶縁材2、引
出電極部3、高電圧部電源・ガス供給部4、引出電源
5、分析マグネット部6、高電圧架台7、加速管8、走
査電極部9、エンドステーション10、絶縁物15、接
地線16a、16b、加速電源22は、図4のものと同
じである。21は所望のイオン注入エネルギーを生成す
るための減速電源である。
In FIG. 5, an ion source 1, an insulating material 2, an extraction electrode section 3, a high voltage section power source / gas supply section 4, an extraction power source 5, an analysis magnet section 6, a high voltage pedestal 7, an acceleration tube 8, a scanning electrode. The section 9, the end station 10, the insulator 15, the ground wires 16a and 16b, and the acceleration power supply 22 are the same as those in FIG. Reference numeral 21 is a deceleration power supply for generating desired ion implantation energy.

【0011】また、図6は、図5に示す減速方式のイオ
ン注入装置の内部の電極配置の概略を示す図であり、7
1はイオン源1の電極、72、73は高電圧架台7の電
極、81は加速管8の電極であり、電極73、81は高
電圧架台7と同電位である。101はエンドステーショ
ン10の内部に保持されたターゲットである。
FIG. 6 is a schematic view showing the arrangement of electrodes inside the deceleration type ion implanter shown in FIG.
1 is an electrode of the ion source 1, 72 and 73 are electrodes of the high-voltage pedestal 7, 81 is an electrode of the accelerating tube 8, and the electrodes 73 and 81 have the same potential as the high-voltage pedestal 7. Reference numeral 101 is a target held inside the end station 10.

【0012】また、図7は減速方式のイオン注入装置の
内部の電位を説明するための図である。同図は一例とし
て具体的な電位を記入してあり、イオン注入エネルギー
が3keV、引出電圧(EXT)が30kVの場合である。接地
電位(GND)を基準として、電極71の電位は3kV、
電極72の電位は-29kV、電極73の電位は-27kVであ
る。また走査電極部9、エンドステーション10及びタ
ーゲット101は接地されている。
FIG. 7 is a diagram for explaining the potential inside the deceleration type ion implanter. In the figure, as an example, a specific potential is entered, and the ion implantation energy is 3 keV and the extraction voltage (EXT) is 30 kV. With reference to the ground potential (GND), the potential of the electrode 71 is 3 kV,
The potential of the electrode 72 is -29 kV and the potential of the electrode 73 is -27 kV. The scan electrode unit 9, the end station 10 and the target 101 are grounded.

【0013】接地から電極71間の電圧はターゲットに
照射されるイオンに最終的に与えられる電圧であり、減
速電源電圧と呼ばれる。また、電極81と接地(GN
D)との間の電圧は引き出されたイオンをさらに加速す
るための電圧であり、加速電圧と呼ばれる。この場合、
ここで減速されることになる。また、電極71と電極7
3(高電圧架台7)との間の電圧はイオンを引き出すた
めの電圧であり、EXT(Extraction)電圧と呼ばれる。
さらに、電極72に印加される電圧はイオン源1から効
率良くイオンを引き出すための電圧であり、SUP(Sup
pression)電圧と呼ばれる。
The voltage between the ground and the electrode 71 is the voltage finally given to the ions irradiated on the target, and is called the deceleration power supply voltage. In addition, the electrode 81 and the ground (GN
The voltage between D) is a voltage for further accelerating the extracted ions, and is called an acceleration voltage. in this case,
It will slow down here. Also, the electrode 71 and the electrode 7
The voltage between 3 (high voltage pedestal 7) is a voltage for extracting ions and is called an EXT (Extraction) voltage.
Further, the voltage applied to the electrode 72 is a voltage for efficiently extracting ions from the ion source 1, and the SUP (Sup
(pression) voltage.

【0014】次に動作について、図5乃至図7を用いて
説明する。高電圧部電源・ガス供給部4から供給される
ガス及び各種電源によりイオン源1においてプラズマが
生成され、ヒ素、リン、ボロン等のドーパントイオンが
生成される。これらドーパントイオンは、引出電源5か
らイオン源1に印加された高電圧、すなわちEXT(30k
V)により加速・引き出され、分析マグネット部6に入射
される。この時点でイオンは30keV相当のエネルギーを
もっている。
Next, the operation will be described with reference to FIGS. Plasma is generated in the ion source 1 by the gas supplied from the high-voltage unit power supply / gas supply unit 4 and various power supplies, and dopant ions such as arsenic, phosphorus, and boron are generated. These dopant ions are generated by a high voltage applied from the extraction power source 5 to the ion source 1, that is, EXT (30 k
It is accelerated and pulled out by V) and is incident on the analysis magnet unit 6. At this point, the ion has an energy equivalent to 30 keV.

【0015】分析マグネット部6において、引出電圧に
応じて磁界の強さを変化させ、イオンの軌道半径を変え
ることにより必要なイオンだけが選択され、その後加速
管8に入射される。必要に応じて、さらに加速管8の電
極81と接地電位にあるA点との間において、加速電源
22の電圧により加速される(図7の例では加速電源2
2は切り離されここで減速されることになる)。
In the analysis magnet section 6, only the necessary ions are selected by changing the strength of the magnetic field according to the extraction voltage and changing the orbital radius of the ions, and thereafter, they are made incident on the acceleration tube 8. If necessary, the voltage of the acceleration power source 22 is further accelerated between the electrode 81 of the acceleration tube 8 and the point A at the ground potential (in the example of FIG. 7, the acceleration power source 2 is used).
2 will be cut off and slowed down here).

【0016】つまり、ターゲット101に照射するイオ
ンのエネルギーは引出電圧よりはるかに低く、注入する
エネルギーに相当するものでなければならない。そこで
加速管8で加速せずに減速させることが必要となる。す
なわち、図7に示すようにイオンは電極81と境界Aと
の間で27kV相当のエネルギーを失う。走査電極部9、エ
ンドステーション10及びターゲット101は接地電位
であり、イオンは加速管8以降加速も減速もされない。
このようにして必要なエネルギー(3kV相当)をもつよう
に調整された後、走査電極部9において所定の走査が行
われ、エンドステーション10中のターゲット101に
注入される。
That is, the energy of the ions with which the target 101 is irradiated must be much lower than the extraction voltage, and must correspond to the energy of the implantation. Therefore, it is necessary to decelerate the acceleration tube 8 without accelerating it. That is, as shown in FIG. 7, the ions lose energy equivalent to 27 kV between the electrode 81 and the boundary A. The scan electrode unit 9, the end station 10, and the target 101 are at the ground potential, and the ions are neither accelerated nor decelerated after the acceleration tube 8.
After being adjusted to have the required energy (corresponding to 3 kV) in this way, a predetermined scan is performed in the scan electrode unit 9 and the target electrode 101 in the end station 10 is injected.

【0017】この減速方式によれば、イオンの引き出し
を高電圧であるEXT電圧(30kV)で行うことができるか
ら前述のバリアブル方式に比べてより多くのイオンを引
き出すことができ、より多くのイオンを照射することが
できる利点がある。しかし、減速方式では、加速管8に
おいて減速しているためイオンビームの幅が広がり、境
界Aに達しないイオンが生じ、ビーム電流が低下する。
他方、同時に一部のイオンが中性化し、この中性化され
た粒子がEXT電圧相当のエネルギーをもったままター
ゲットに照射されるというエネルギーコンタミネーショ
ン(Energy Contamination)現象を生じる。この現象が
生じるとターゲットの深部に粒子が打ち込まれ、所望の
浅い電極を形成することができなくなる。さらに、減速
電圧により減速されたイオンは、走査電極部8及びエン
ドステーション10内部を通過しなければならないが、
この距離が比較的長いため前述のバリアブル方式の場合
と同様にビームが多少広がるという問題もある。
According to this deceleration method, since it is possible to extract ions at a high voltage EXT voltage (30 kV), more ions can be extracted and more ions than the variable method described above. Can be irradiated. However, in the deceleration method, since the ion beam is decelerated in the accelerating tube 8, the width of the ion beam is widened, ions that do not reach the boundary A are generated, and the beam current is reduced.
On the other hand, at the same time, some of the ions are neutralized, and an energy contamination phenomenon occurs in which the neutralized particles irradiate the target with the energy equivalent to the EXT voltage. When this phenomenon occurs, particles are driven into the deep part of the target and it becomes impossible to form a desired shallow electrode. Further, the ions decelerated by the deceleration voltage must pass through the scan electrode unit 8 and the inside of the end station 10.
Since this distance is relatively long, there is a problem that the beam spreads to some extent, as in the case of the variable system described above.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】従来のイオン注入装置
は、上記のような問題点があった。すなわち、 (1)バリアブル方式において、少量のイオンビームしか
得られないとともにビームの広がりが生じ、ターゲット
の面内特性を均一にすることができない。 (2)減速方式においては、(1)のバリアブル方式に比べて
いくらか多くのイオンビームが得られるが十分ではな
く、またビームの広がりによりターゲットの面内特性を
均一にすることができない。さらに、エネルギーコンタ
ミネーションにより所望の注入分布が得られない。
The conventional ion implanter has the above-mentioned problems. That is, (1) In the variable system, only a small amount of ion beam is obtained and the beam spreads, so that the in-plane characteristics of the target cannot be made uniform. (2) In the deceleration method, although more ion beams can be obtained than in the variable method of (1), it is not sufficient, and the in-plane characteristics of the target cannot be made uniform due to the spread of the beam. Furthermore, the desired implantation distribution cannot be obtained due to energy contamination.

【0019】この発明は、上記の様な問題点を解決する
為になされたもので、イオンビームの広がりを抑え、面
内均一性の向上を計ると共に、イオン電流を低下させる
ことのなく、エネルギーコンタミネエーションを低減す
るイオン注入装置を提供する事を目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and suppresses the spread of the ion beam to improve the in-plane uniformity, and at the same time, does not lower the ion current and reduces the energy. It is an object to provide an ion implantation device that reduces contamination.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】請求項1に係るイオン注
入装置は、イオンを生成するイオン源と、上記イオン源
に引出電圧を加え上記イオンを加速し引き出す引出電極
部と、上記引出電極部から引き出されたイオンから所望
のイオンのみを選択する分析マグネット部と、上記分析
マグネット部で選択されたイオンを減速する減速電極部
と、接地電位よりも高く、かつ、上記引出電極部の電位
よりも低い電位に設定され、上記減速電極部で減速され
たイオンが照射されるターゲットと、上記ターゲットを
保持するエンドステーションとを備えたものである。
An ion implantation apparatus according to a first aspect of the present invention is an ion source for producing ions, an extraction electrode section for applying an extraction voltage to the ion source to accelerate and extract the ions, and the extraction electrode section. Analysis magnet section for selecting only desired ions from the ions extracted from the deceleration electrode section for decelerating the ions selected by the analysis magnet section, higher than ground potential, and higher than the potential of the extraction electrode section. Is also set to a low potential and is provided with a target on which the ions decelerated by the deceleration electrode section are irradiated, and an end station which holds the target.

【0021】[0021]

【作用】請求項1に係る発明においては、ターゲットが
接地電位よりも高く、かつ、引出電極部の電位よりも低
い電位に設定されることにより、イオンがターゲット近
傍で減速される。
In the invention according to claim 1, the ions are decelerated in the vicinity of the target by setting the target to a potential higher than the ground potential and lower than the potential of the extraction electrode portion.

【0022】[0022]

【実施例】【Example】

実施例1.以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1は、イオン注入装置の引出電圧を印加する部
分とイオンを注入する対象であるターゲットの部分との
間の構成を示している。
Example 1. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration between a portion of an ion implantation apparatus to which an extraction voltage is applied and a portion of a target which is a target of ion implantation.

【0023】同図において、1はヒ素、リン、ボロン等
のトーパントイオンを供給するイオン源、2はイオン源
1と高電圧架台7とを絶縁する絶縁物(ブッシング)、
3はイオン源1からイオンを効率良く引き出すため高電
圧が印加される引出電極部、4はガス又は固体蒸気を放
電によって高密度プラズマ状態のイオンソースにする高
電圧部電源・ガス供給部、5はプラズマ中のイオンを引
き出すための高電圧を発生する引出電源、6は電磁石に
より磁界の強さを設定することにより所望の不純物イオ
ンのみを選択する分析マグネット部、7はイオン源1〜
分析マグネット部6を収納するとともに、これらを高電
位に保つ高電圧架台である。8は必要に応じてイオンを
さらに加速する加速管であり、通常は加速する必要がな
いので接地電位(GND)である。9は固定されたター
ゲット上に対しイオンビームを均一に照射するために加
速管8を通過したイオンビームを静電偏向により走査す
る走査電極部、10は走査電極部9からのイオンビーム
をターゲットに照射するために図示しないターゲットを
内部に収納し、保持するエンドステーション、11はエ
ンドステーション10に正の電位を与えるための外部電
源、12はエンドステーション10をGND電位と分離
するための絶縁物、13はイオンの減速を行う減速管、
14はエンドステーション10、絶縁物12を収納する
架台、15は高電圧架台7を絶縁する絶縁物、16は架
台14をGND電位にするための接地線、17は走査電
極部9に走査電位を与える外部電源である。
In the figure, 1 is an ion source for supplying toppanto ions such as arsenic, phosphorus, and boron, 2 is an insulator (bushing) for insulating the ion source 1 from the high-voltage pedestal 7,
Reference numeral 3 is an extraction electrode portion to which a high voltage is applied in order to efficiently extract ions from the ion source 1, 4 is a high voltage portion power supply / gas supply portion which uses gas or solid vapor as an ion source in a high density plasma state by discharge, and 5 Is an extraction power source that generates a high voltage for extracting ions in plasma, 6 is an analysis magnet unit that selects only desired impurity ions by setting the magnetic field strength by an electromagnet, and 7 is an ion source 1 to 1.
It is a high-voltage pedestal that houses the analysis magnet unit 6 and keeps them at a high potential. Reference numeral 8 is an accelerating tube for further accelerating the ions as necessary, and normally, it is not necessary to accelerate, and is therefore at the ground potential (GND). 9 is a scanning electrode unit for scanning the ion beam that has passed through the accelerating tube 8 by electrostatic deflection to uniformly irradiate the fixed target with the ion beam. 10 is the target with the ion beam from the scanning electrode unit 9. An end station that houses and holds a target (not shown) for irradiation, 11 is an external power source for giving a positive potential to the end station 10, 12 is an insulator for separating the end station 10 from the GND potential, 13 is a speed reducer for decelerating ions,
Reference numeral 14 is an end station, a pedestal for accommodating the insulator 12, 15 is an insulator for insulating the high-voltage pedestal 7, 16 is a ground wire for setting the pedestal 14 to the GND potential, and 17 is a scanning electrode section 9 for applying a scanning potential. It is an external power supply.

【0024】また、図2はこの実施例1のイオン注入装
置の内部の電極配置の概略を示す図であり、71はイオ
ン源1の電極、72、73は高電圧架台7の電極、81
は加速管8の電極であり、電極73、81は高電圧架台
7と同電位である。101はエンドステーション10の
内部に保持されたターゲット、132は減速管13の電
極である。
FIG. 2 is a view showing the outline of the electrode arrangement inside the ion implantation apparatus of the first embodiment, where 71 is the electrode of the ion source 1, 72 and 73 are the electrodes of the high voltage pedestal 7, and 81.
Is an electrode of the accelerating tube 8, and the electrodes 73 and 81 have the same potential as the high-voltage pedestal 7. Reference numeral 101 is a target held inside the end station 10, and 132 is an electrode of the speed reducer 13.

【0025】また、図3はこの実施例1のイオン注入装
置の内部の電位を説明するための図である。同図は一例
として具体的な電位を記入してあり、接地電位(GN
D)を基準として、電極71の電位は30kV、電極72の
電位は-2kV、電極73及び電極81の電位、並びに加速
管8と走査電極部9との境界A及び走査電極部9と減速
管13との境界Cの電位は接地電位(GND)、電極1
32の電位は27kVである。
FIG. 3 is a diagram for explaining the internal potential of the ion implanter of the first embodiment. In the figure, as an example, the concrete potential is entered, and the ground potential (GN
With reference to D), the potential of the electrode 71 is 30 kV, the potential of the electrode 72 is -2 kV, the potential of the electrode 73 and the electrode 81, the boundary A between the acceleration tube 8 and the scan electrode section 9, and the scan electrode section 9 and the deceleration tube. The potential of the boundary C with 13 is the ground potential (GND), the electrode 1
The potential of 32 is 27 kV.

【0026】ターゲット101から電極71間の電圧は
ターゲットに照射されるイオンに最終的に与えられる電
圧であり、注入電圧と呼ばれる。また電極71に印加さ
れる電圧はイオンを引き出すための電圧であり、EXT
(Extraction)電圧と呼ばれる。さらに、電極73等と電
極72との間の電圧はイオン源1から効率良くイオンを
引き出すための電圧であり、SUP(Suppression)電圧
と呼ばれる。
The voltage between the target 101 and the electrode 71 is the voltage finally given to the ions with which the target is irradiated, and is called the implantation voltage. The voltage applied to the electrode 71 is a voltage for extracting ions, and
(Extraction) voltage. Further, the voltage between the electrode 73 and the like and the electrode 72 is a voltage for efficiently extracting ions from the ion source 1, and is called a SUP (Suppression) voltage.

【0027】ところで、外部電源11によりエンドステ
ーション10に印加する電圧φ1は、ターゲット101
に注入されたイオンがもつエネルギーが上述の注入電圧
相当になる電圧とする。すなわちイオン源1の電位φ2
としたとき次の式で与えられる。 φ1=φ2−(注入電圧) 例えば、イオン源1の電位φ2を30kV、イオンが必要と
するエネルギーを3kVとしたとき φ1=30KV−3KV=27KV となる。
By the way, the voltage φ 1 applied to the end station 10 from the external power source 11 is
It is assumed that the energy of the ions implanted into is equivalent to the above-mentioned implantation voltage. That is, the potential φ 2 of the ion source 1
Is given by the following formula. φ 1 = φ 2 − (implantation voltage) For example, when the potential φ 2 of the ion source 1 is 30 kV and the energy required by the ions is 3 kV, φ 1 = 30 KV−3 KV = 27 KV.

【0028】次に動作について、図1乃至図3を用いて
説明する。高電圧部電源・ガス供給部4から供給される
ガス及び各種電源によりイオン源1においてプラズマが
生成され、ヒ素、リン、ボロン等のドーパントイオンが
生成される。これらドーパントイオンは、引出電源5か
らイオン源1に印加された高電圧、すなわちEXT(30k
V)電圧により加速・引き出され、分析マグネット部6に
入射される。この時点でイオンは30kV相当のエネルギー
をもっている。
Next, the operation will be described with reference to FIGS. 1 to 3. Plasma is generated in the ion source 1 by the gas supplied from the high-voltage unit power supply / gas supply unit 4 and various power supplies, and dopant ions such as arsenic, phosphorus, and boron are generated. These dopant ions are generated by a high voltage applied from the extraction power source 5 to the ion source 1, that is, EXT (30 k
V) The voltage is accelerated / extracted by the voltage and is incident on the analysis magnet unit 6. At this point, the ion has an energy equivalent to 30 kV.

【0029】分析マグネット部6において、引出電圧に
応じて磁界の強さを変化させ、イオンの軌道半径を変え
ることにより必要なイオンだけが選択され、加速管8に
入射される。通常は加速管8において加速されずイオン
は30keVのエネルギーを保っている。つまり、イオンが
加速管8を通過した時点でEXT電圧による30keV相当
のエネルギーをもっている。
In the analyzing magnet unit 6, only the necessary ions are selected by changing the magnetic field strength according to the extraction voltage and changing the orbital radius of the ions, and the ions are incident on the accelerating tube 8. Normally, the ions are not accelerated in the accelerating tube 8 and the ions maintain the energy of 30 keV. That is, when the ions pass through the accelerating tube 8, they have energy equivalent to 30 keV due to the EXT voltage.

【0030】次に、イオンは走査電極部9に入り、外部
電源17からの電圧に基づきターゲットの表面を均一に
照射するように所定の走査を受ける。走査電極部9の電
位は接地電位(GND)であるから、イオンは走査電極
部9において加速も減速もされないが、従来例の場合に
比較して非常に高い運動エネルギー30kVを保ちつつ走査
電極部9を通過する。
Next, the ions enter the scanning electrode portion 9 and are subjected to a predetermined scanning so as to uniformly irradiate the surface of the target based on the voltage from the external power source 17. Since the potential of the scan electrode portion 9 is the ground potential (GND), the ions are neither accelerated nor decelerated in the scan electrode portion 9, but the scan electrode portion is kept at a very high kinetic energy of 30 kV as compared with the conventional example. Pass 9

【0031】ところで、ターゲット101に照射するイ
オンのエネルギーはこれよりはるかに低く、注入エネル
ギー=10kVに相当するものでなければならない。そこで
減速管13において減速する。すなわち、減速管13の
電極132には外部電源11によりエンドステーション
10と同じ電位であるφ1=20kVが与えられる。したが
って、減速管13において外部電源11による外部電源
電圧(減速電圧)だけイオンは減速される。そして、こ
の状態でイオンはエンドステーション10に入る。
By the way, the energy of the ions irradiating the target 101 must be much lower than this, and must correspond to the implantation energy = 10 kV. Therefore, the deceleration pipe 13 decelerates. That is, the electrode 132 of the deceleration pipe 13 is supplied with the same electric potential as that of the end station 10, φ 1 = 20 kV, from the external power supply 11. Therefore, in the deceleration tube 13, the ions are decelerated by the external power supply voltage (deceleration voltage) from the external power supply 11. Then, in this state, the ions enter the end station 10.

【0032】すなわち、減速管13においてイオンはφ
1相当の運動エネルギーを失い減速され、27kV相当の運
動エネルギーを失う。したがって、ターゲット101に
照射されるイオンは、注入電圧に相当するエネルギー
2−φ1=3keV)をもつことになる。
That is, in the deceleration tube 13, the ions are φ
It loses 1 kinetic energy and is decelerated, losing 27 kV kinetic energy. Therefore, the ions with which the target 101 is irradiated have energy corresponding to the implantation voltage.
2 −φ 1 = 3 keV).

【0033】このような構成をとることにより引出電圧
(EXT)を高くすることができ、イオンの数も多くビ
ーム電流を大きくとることができるとともに、走査電極
部9を高エネルギー状態で通過するので、ビームの広が
りを抑えることができる。
With such a structure, the extraction voltage (EXT) can be increased, the number of ions is large, the beam current can be large, and the scanning electrode section 9 is passed in a high energy state. , The spread of the beam can be suppressed.

【0034】また、減速管13によりエンドステーショ
ン10の近傍で減速するために、イオンビームを多く得
ることができる。したがって結果としてエネルギーコン
タミネーション現象は少なくなり、ほとんど影響を受け
ない。したがって、ターゲットに対し安定してドープが
行うことができ、歩留まりが向上する。
Further, since the deceleration tube 13 decelerates near the end station 10, a large amount of ion beam can be obtained. Therefore, as a result, the energy contamination phenomenon is reduced and is hardly affected. Therefore, the target can be stably doped and the yield is improved.

【0035】なお、この実施例の説明においてターゲッ
ト101を固定した状態とし、走査電極部9においてイ
オンビームを偏向することにより均一なドーピングを行
っていたが、これに限らず、イオンビームを偏向せず逆
にターゲット101を走査するようにしてもよいのはい
うまでもない。
In the description of this embodiment, the target 101 is fixed and the scanning electrode section 9 deflects the ion beam to perform uniform doping. However, the present invention is not limited to this. Needless to say, the target 101 may be scanned instead.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ター
ゲットの電位を接地電位よりも高く、かつ、引出電極部
の電位をターゲットの電位よりも高くしたので、引き出
し電圧が高くなりイオンの数が多くなるとともに、ター
ゲットの近傍でイオンが減速されるのでビーム電流を低
下させずにビームの広がりを抑え、ターゲット面内の特
性を均一にできる。
As described above, according to the present invention, the potential of the target is higher than the ground potential and the potential of the extraction electrode portion is higher than the potential of the target. As the number increases and the ions are decelerated near the target, the spread of the beam can be suppressed without lowering the beam current, and the in-plane characteristics of the target can be made uniform.

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

【図1】この発明による実施例1のイオン注入装置の構
成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an ion implantation apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明による実施例1のイオン注入装置の電
極の配置図である。
FIG. 2 is a layout view of electrodes of the ion implantation apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図3】この発明による実施例1のイオン注入装置の動
作原理を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation principle of the ion implantation apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図4】従来のバリアブル方式によるイオン注入装置の
構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional variable-type ion implantation apparatus.

【図5】従来の減速方式によるイオン注入装置の構成図
である。
FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional deceleration type ion implantation apparatus.

【図6】従来の減速方式によるイオン注入装置の電極の
配置図である。
FIG. 6 is a layout view of electrodes of a conventional deceleration type ion implantation apparatus.

【図7】従来の減速方式によるイオン注入装置の動作原
理を説明するための図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining the operating principle of a conventional deceleration type ion implantation apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 イオン源 2 絶縁物(ブッシング) 3 引出電極部 4 高電圧部電源・ガス供給部 5 引出電源 6 分析マグネット部 7 高電圧架台 8 加速管 9 走査電極部 10 エンドステーション 11 外部電源 12 絶縁物(インシュレータ) 13 減速管 14 架台 15 絶縁物(インシュレータ) 16 接地線 17 外部電源 1 Ion source 2 Insulator (bushing) 3 Extraction electrode part 4 High voltage part power supply / gas supply part 5 Extraction power supply part 6 Analysis magnet part 7 High voltage mount 8 Accelerator tube 9 Scan electrode part 10 End station 11 External power supply 12 Insulator ( Insulator) 13 Speed reducer 14 Frame 15 Insulator (insulator) 16 Ground wire 17 External power supply

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 イオンを生成するイオン源と、上記イオ
ン源に引出電圧を加え上記イオンを加速し引き出す引出
電極部と、上記引出電極部から引き出されたイオンから
所望のイオンのみを選択する分析マグネット部と、上記
分析マグネット部で選択されたイオンを減速する減速電
極部と、接地電位よりも高く、かつ、上記引出電極部の
電位よりも低い電位に設定され、上記減速電極部で減速
されたイオンが照射されるターゲットと、上記ターゲッ
トを保持するエンドステーションとを備えたイオン注入
装置。
1. An analysis for selecting only a desired ion from an ion source that generates ions, an extraction electrode section that applies an extraction voltage to the ion source to accelerate and extract the ions, and ions extracted from the extraction electrode section. A magnet unit, a deceleration electrode unit for decelerating the ions selected by the analysis magnet unit, and a potential higher than the ground potential and lower than the potential of the extraction electrode unit, and decelerated by the deceleration electrode unit. And an end station that holds the target.
JP53894A 1994-01-07 1994-01-07 Ion implantation Pending JPH07211279A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9117627B2 (en) 2013-08-29 2015-08-25 Sumitomo Heavy Industries Technology Co., Ltd. Ion implantation apparatus and ion implantation method
US9208996B2 (en) 2012-11-13 2015-12-08 Sumitomo Heavy Industries Ion Technology Co., Ltd. Ion implantation apparatus and ion implantation method
JP2018174142A (en) * 2012-12-03 2018-11-08 アドバンスド イオン ビーム テクノロジー,インコーポレイテッドAdvanced Ion Beam Technology,Inc. High-energy ion injection

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