JPH0731997B2

JPH0731997B2 - イオン打込方法及びイオン打込装置

Info

Publication number: JPH0731997B2
Application number: JP61241340A
Authority: JP
Inventors: 隆山崎
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-10-13
Filing date: 1986-10-13
Publication date: 1995-04-10
Anticipated expiration: 2010-04-10
Also published as: JPS6396855A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、大電流のイオンビームを得る半導体製造装置
用のイオン打込方法及びイオン打込装置に係り、特に、
中性粒子や変質したイオン等の不要物質を除去し、良質
で高エネルギーのイオンビームを得るものに関する。

［従来の技術］一般に、イオン打込装置は、イオン源で生成したイオン
を引出電極により取り出し、イオン分離部で特定の質量
のイオンを分離して、これをイオンビームとして被照射
物に照射するように構成されている。また、このイオン
打込装置において、大電流のイオンビーム出力が得られ
るものが望まれてきており、このようなものは、例え
ば、特開昭60−105153号公報に記載されている。しか
し、大電流のイオンビーム出力では、イオンビームが打
込室中の残留ガスと激しく衝突して、中性粒子や変質し
たイオンの不要物質が発生し、被照射物に悪影響を及ぼ
す。

そのため、質量分離部の後にイオン偏向部を設け、不要
な物質を除去するものが考えられている（例えば、特開
昭56−156662号公報）。

一方、高エネルギーのイオンビームを得るためには、引
出電極で、大きく加速することとなる。そのため、加速
されたイオンがイオン分離部に激しく衝突し、イオン分
離部でたくさんの中性粒子や変質したイオンの不要物質
が発生する。このようにイオン分離部でたくさんの中性
粒子や変質したイオンの不要物質が発生すると、イオン
偏向部において、十分に、中性粒子や変質したイオンの
不要物質が除去できなくなる。

そこで、イオン分離部とイオン偏向部の間にイオン加速
部を設けるようにしている。すなわち、イオン分離部で
特定の質量のイオンを分離してから、加速し、イオンを
高エネルギーにしている。このような技術は、例えば、
特開昭58−100349号公報に記載されている。

しかしながら、この公報に記載の技術では、分離された
後に加速された高エネルギーのイオンを、電場を印加す
ることにより偏向して、不要物質を排除するようにして
いる。

［発明が解決しようとする課題］このように、前記従来技術では、加速された高エネルギ
ーのイオンに電場を印加することによりイオンを偏向し
ているので、イオンビームが偏向されるときに、イオン
ビームに含まれる電子が除去されてしまう。大電流のイ
オンビームでは、イオン密度が大きく、また、隣あうイ
オンの距離が小さい。そのため、イオンビームから電子
が除去されると、各イオン間の反発力は非常に強くな
り、イオンビームが広がってしまう。このように、大電
流のイオンビームに電場を印加することによりイオンを
偏向すると、イオンの偏向の後で、イオンビームが広が
ってしまう。

ところで、特定質量のイオンは偏向後スリットを通過し
て被照射物に照射されるが、一方、不要物質は偏向後ス
リットに遮断されて被照射物に至らないようにしてい
る。大電流のイオンビームでは、電場を通過した後は、
イオンビームが広がっていく。また、特定質量のイオン
ビームが広がっていくと同様に、不要物質も広がってい
く。そのため、偏向電場を通過した後、再び、特定質量
のイオンビームと不要物質が混じりあってしまい、イオ
ンビームから不要物質を除去するのが困難になる。すな
わち、大電流のイオンビームでは、偏向のための電場を
通るとイオンビームが広がってしまい、イオンビームか
ら不要物質を除去しずらくなる。

特定質量のイオンビームが広がっていくと同様に、不要
物質も広がっていくので、イオンビームから不要物質す
るのは難しいが、それでも、イオンビームから不要物質
を除去しようとするには、スリットの間隔を小さくて不
要物質除去のための設定を過酷にしなければならなくな
る。しかしながら、スリットの間隔を小さくすると、大
きく広がったイオンビームの一部しかスリットを通過で
きず、大電流のイオンビームが実現できなくなる。

また、前記従来技術では、イオン偏向部の後に偏向板が
設けられているので、偏向板を挿入するための空間の
分、イオン偏向部からの距離が長くなる。

イオンビームは、偏向のための電場を通過した後どんど
ん広がりの度合いが大きくなる。偏向板を挿入するため
の空間の分、偏向してからの距離が長くなるので、スリ
ットに到達したときは、イオンビームは大きく広がって
おり、そのため、イオンビームから不要物質を除去する
のはますます困難となる。

本発明の目的は、良質で高エネルギー大電流のイオンビ
ームによるイオン打ち込みを可能とすることにある。

［課題を解決するための手段］本発明では、上記目的を達成するために、イオンを生成
し、その生成されたイオンから特定質量のイオンを分離
して大電流イオンビームを取り出し、その大電流イオン
ビームを加速し、その加速した後の大電流イオンビーム
を偏向磁場で偏向し、その偏向磁場で偏向された大電流
イオンビームを直進させ、この直進された大電流イオン
ビームから不要物質を除去するスリットを介して被照射
物に直進させ、前記大電流イオンビームから不要物質を
除去するように前記スリットの間隔を設定し、当該照射
されている大電流イオンビームに対して前記被照射物を
移動して当該大電流イオンビームを前記被照射物上で走
査し、イオンを前記被照射物に打ち込むように構成し
た。

［作用］上記の構成によれば、特定の質量のイオンを分離してか
ら加速した後に、磁場により偏向し、スリットで中性粒
子や変質したイオンの不要物質を除去している。このよ
うに、磁場により偏向しているので、例え、大電流のイ
オンビームであっても、イオンビームの広がりが避けら
れる。そのため、イオンビームが偏向された後、再び、
特定質量のイオンビームと不要物質が混じりあうことは
なく、スリットにより、イオンビームから不要物質を容
易に除去できる。

さらに、イオン偏向部から被照射物まで、イオンビーム
を直進させるようにしたので、イオン偏向部から被照射
物までの間でイオンビームを偏向させる必要がなく、そ
のため、偏向板等を設けなくてもよくなる。このによう
に、イオン偏向部から被照射物までの間に偏向板等がな
いので、イオンビームが偏向板などの物体に衝突して中
性粒子や変質したイオンの不要物質の発生を抑制でき
る。また、イオン偏向部から被照射物までの距離を短く
設定できるので、この部分での、イオンビームと残留ガ
スとの衝突を抑えることができ、結果として、イオン偏
向部の後で、中性粒子や変質したイオンの不要物質の発
生を抑制できる。

このように、イオン偏向部の後の部分で、中性粒子や変
質したイオンの不要物質の発生が抑制されるので、良質
で高エネルギーの大電流イオンビームによるイオン打ち
込みが可能となる。

［実施例］まず、最近考えられている例を第１図及び第２図を用い
て説明する。

第１図は、最近考えられている例による、イオン打込装
置のイオンビーム部を立体図で表わしたものである。第
２図は、第１図のイオンビーム軌道を側面から見た図面
である。

第１図において、イオン源１で生成されたイオンは、イ
オン加速部２で加速され、イオン分離部４に入り、分離
部の磁場により特定の質量をもつイオン種に分離され
る。特定の質量をもつイオン種は、イオン偏向部５に導
かれ、イオン偏向部５の磁場により、イオンビーム軌道
が曲げられ、イオン打込室９の所定の位置に導かれ、デ
ィスク６のウエーハ11（イオン被照射物）に打ち込まれ
る。

イオン偏向部５は打ち込み操作をしない場合、偏向をせ
ずファラディカップ10にイオンビームが直進する。ファ
ラディカップ10はカーボン等中性粒子や不要イオンの吸
収体で構成されている。

ディスク６は、ディスク回転モータ７により回転されな
がら、ディスク走査モータ８により走査され、これによ
り、ウエーハ11の全面に均一なイオン打ち込みがなされ
る。

イオン分離部４の出口からイオン偏向部５の間で発生し
た中性粒子は、イオン偏向部５の磁場でも偏向されず、
ファラディカップ10に入り、ディスク６には当ることは
ない。さらに特定の質量を有するイオン以外は、イオン
打込室９の所定の位置に達するイオンビーム軌道３から
はずれるため、スリット12等によりさえぎられ、ディス
ク６に打ち込まれることがない。

このような構成では、イオン加速部２がイオン分離部４
の前に設けられているので、高エネルギーのイオンビー
ムを得るためには、イオン分離部４の前でイオンを加速
することとなる。そのため、加速されたイオンがイオン
分離部４に激しく衝突し、イオン分離部４で、中性粒子
や変質したイオンの不要物質が多く発生する。このよう
にイオン分離部４でたくさんの中性粒子や変質したイオ
ンの不要物質が発生すると、イオン偏向部５において、
十分に、中性粒子や変質したイオンの不要物質が除去で
きなくなる。

次に、第３図に示すイオンビーム軌道を有するイオン打
込装置により、本発明の実施例を説明する。本発明では
上記のような問題点を解決した。すなわち、イオン分離
部４の後にイオン加速部２を設けている。そのため、イ
オン分離部４で特定の質量のイオンを分離してから、加
速し、これらイオンを高エネルギーにしている。そのた
め、イオン分離部４に至るイオンはそれほど高エネルギ
ーではなくても良く、イオン分離部４での激しい衝突を
低減でき、中性粒子や変質したイオンの不要物質の発生
が抑制できる。

第３図において、イオン源１で生成されたイオンは、イ
オン分離部４に入り、イオン分離部４の磁場により特定
の質量をもつイオン種に分離される。特定の質量をもつ
イオン種は、イオン分離部４の後に、イオン加速部２で
加速され、イオン偏向部５に導かれる。そこで、イオン
偏向部５の磁場により、イオンビーム軌道が曲げられ
る。イオンビーム軌道はイオン偏向部５の磁場により曲
げられるので、電場による偏向と比較して、イオンビー
ムから電子が除去されることは少ない。そのため、イオ
ン偏向部５通過した後も、イオンビームは広がることが
ない。イオンは、イオン偏向部５により曲げられた後、
第３図に示されるように、スリット12まで直進する。さ
らに、スリット12を通過したイオンは、第３図に示され
るように、直進し、イオン打込室９の所定の位置に導か
れ、ディスク６に照射される。なお、ディスク６には複
数のウエーハ（イオン被照射物）が置かれており、この
ウエーハ（イオン被照射物）に、スリット12からのイオ
ンが、打ち込まれる。

ディスク６は、ディスク回転モータ７により回転され
る。また、イオンビームに対して垂直方向に回転中のデ
ィスク６を移動することにより、ディスク走査し、これ
により、前記ウエーハの全面に均一なイオン打ち込みが
行われる。

イオン分離部４の出口からイオン偏向部５の間で発生し
た中性粒子は、イオン偏向部５の磁場でも偏向されず、
ファラディカップ10に入り、ディスク６に当ることはな
い。さらに特定の質量を有するイオン以外は、イオン打
込室９の所定の位置に達するイオンビーム軌道３からは
ずれるため、スリット12等によりさえぎられ、ディスク
６に打ち込まれることがない第４図は、従来から使用されているイオンビーム軌道
で、イオン分離部４を出たイオンビームは、ディスク６
に打ち込まれる構造となっている。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、特定の質量のイ
オンを分離してから加速しているので、特定の質量のイ
オンのみが加速され、偏向されてから、スリットに至る
こととなる。このように、スリットに到達する不要物質
はほんの少しであり、わずかな不要物質がスリットで遮
断されるに留まるので、不要物質がスリットに衝突する
ことにより発生する中性粒子や変質したイオンの不要物
質を抑制できる。さらに、特定の質量のイオンを分離し
てから加速した後に、磁場により偏向し、スリットで中
性粒子や変質したイオンの不要物質を除去している。こ
のように、磁場によりイオンビームを偏向しているの
で、例え、大電流のイオンビームであっても、偏向によ
るイオンビームの広がりが避けられる。そのため、イオ
ンビームが偏向器を通過した後に、再び、特定質量のイ
オンビームと不要物質が混じりあうことは少なく、スリ
ットにより、イオンビームから不要物質を除去できる。
さらに、また、イオン偏向部から被照射物まで、イオン
ビームを直進させているので、イオン偏向部の後で、中
性粒子や変質したイオンの不要物質の発生を抑制でき、
そのため、不必要なイオン、中性粒子が被照射物に打ち
込まれることを防止でき、良質で高エネルギー大電流の
イオンビームによるイオン打ち込みができる、という効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は最近の例のイオンビーム軌道の概略立体図、第
２図は第１図のイオンビーム軌道の側面図、第３図は本
発明の実施例を示すイオンビーム軌道の概略立体図、第
４図は従来のイオン打込装置に用いられているイオンビ
ーム軌道の立体図を示す。１……イオン源、２……イオン加速部、３……イオンビ
ーム軌道、４……イオン分離部、５……イオン偏向部、
６……ディスク、７……ディスク回転モータ、８……デ
ィスク走査モータ、９……イオン打込室、10……ファラ
ディカップ、11……ウエーハ、12……スリット。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】イオンを生成し、その生成されたイオンか
ら特定質量のイオンを分離して大電流イオンビームを取
り出し、その大電流イオンビームを加速し、その加速し
た後の大電流イオンビームを偏向磁場で偏向し、その偏
向磁場で偏向された大電流イオンビームを直進させ、こ
の直進された大電流イオンビームから不要物質を除去す
るスリットを介して被照射物に直進させ、前記大電流イ
オンビームから不要物質を除去するように前記スリット
の間隔を設定し、当該照射されている大電流イオンビー
ムに対して前記被照射物を移動して当該大電流イオンビ
ームを前記被照射物上で走査し、イオンを前記被照射物
に打ち込むことを特徴とするイオン打込方法。
【請求項２】イオンを生成するイオン源部と、該イオン
源部により生成されたイオンから特定質量を持つイオン
を分離して大電流イオンビームとして取り出す分離部
と、前記大電流イオンビームを加速する加速部と、前記
加速した大電流イオンビームを偏向磁場で偏向する偏向
部を備え、前記分離部と前記偏向部の間に前記加速部を
配置し、さらに、前記偏向磁場で偏向された大電流イオ
ンビームから不要物質を除去するようにスリット間隔が
設定されたスリットと、前記スリットを通過した大電流
イオンビームが照射される被照射物を備え、前記偏向器
から前記被照射物まで大電流イオンビームが直進するよ
うに構成し、さらに、当該直進して照射されている大電
流イオンビームに対して前記被照射物を移動して当該大
電流イオンビームを前記被照射物上で走査する走査手段
を有したことを特徴とするイオン打込装置。