JPH10112278A - 半導体素子製造用のイオン注入システム - Google Patents
半導体素子製造用のイオン注入システムInfo
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- JPH10112278A JPH10112278A JP9109682A JP10968297A JPH10112278A JP H10112278 A JPH10112278 A JP H10112278A JP 9109682 A JP9109682 A JP 9109682A JP 10968297 A JP10968297 A JP 10968297A JP H10112278 A JPH10112278 A JP H10112278A
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims abstract description 20
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- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 52
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 6
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
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- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
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-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01J37/3171—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for ion implantation
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 イオン注入システムを構成する各サブシステ
ムの設置デザインを変更し、半導体製造ラインの単位設
備あたりの占有面積を減少することができる半導体素子
製造用のイオン注入システムを提供する。 【解決手段】 本発明は、イオンビーム４６の経路に沿
ってイオン発生器３２、イオン抽出器３３、イオン変換
器３４、イオン質量分析器３６、イオン加速器３８、テ
ンデトロンチャンバー４０、電荷フィルター４１及びウ
ェーハ３０とが位置して、イオンビーム４６が注入され
るエンドステーションが順次に構成された、半導体素子
製造用のイオン注入システムにおいて、イオンビーム経
路上の前記テンデトロンチャンバーの下流部分と上流部
分とが、半導体素子製造設備の上層、下層に分離設置さ
れることを特徴とする。
ムの設置デザインを変更し、半導体製造ラインの単位設
備あたりの占有面積を減少することができる半導体素子
製造用のイオン注入システムを提供する。 【解決手段】 本発明は、イオンビーム４６の経路に沿
ってイオン発生器３２、イオン抽出器３３、イオン変換
器３４、イオン質量分析器３６、イオン加速器３８、テ
ンデトロンチャンバー４０、電荷フィルター４１及びウ
ェーハ３０とが位置して、イオンビーム４６が注入され
るエンドステーションが順次に構成された、半導体素子
製造用のイオン注入システムにおいて、イオンビーム経
路上の前記テンデトロンチャンバーの下流部分と上流部
分とが、半導体素子製造設備の上層、下層に分離設置さ
れることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子製造用
のイオン注入システムに関するもので、より詳細には、
イオン注入システムを構成する各構成装置の設置デザイ
ンを変更した半導体素子製造用のイオン注入システムに
関する。
のイオン注入システムに関するもので、より詳細には、
イオン注入システムを構成する各構成装置の設置デザイ
ンを変更した半導体素子製造用のイオン注入システムに
関する。
【０００２】
【従来の技術】通常、半導体素子の製造装置においてイ
オン注入設備は、１０14〜１０18原子／ｃｍ3の範囲で
注入する不純物の濃度調節が可能である。イオン注入技
術は拡散等の他の不純物注入技術を利用したものより濃
度調節が容易であり、正確な深さにイオン注入すること
ができるという利点のため、半導体素子の集積度が高く
なるにつれて、より広く用いられるようになった。
オン注入設備は、１０14〜１０18原子／ｃｍ3の範囲で
注入する不純物の濃度調節が可能である。イオン注入技
術は拡散等の他の不純物注入技術を利用したものより濃
度調節が容易であり、正確な深さにイオン注入すること
ができるという利点のため、半導体素子の集積度が高く
なるにつれて、より広く用いられるようになった。
【０００３】通常、上述したイオン注入システムは、大
きくイオン発生器(Ion Source)、イオン抽出器(Ion Ext
ractor)、イオン変換器(Exchanger)、イオン質量分析器
(Analyzer)、イオン加速器(Accelerator)、イオン集束
器及びウェーハが置かれるディスクとファラデー組立体
とからなるエンドステーション部から構成されている。
きくイオン発生器(Ion Source)、イオン抽出器(Ion Ext
ractor)、イオン変換器(Exchanger)、イオン質量分析器
(Analyzer)、イオン加速器(Accelerator)、イオン集束
器及びウェーハが置かれるディスクとファラデー組立体
とからなるエンドステーション部から構成されている。
【０００４】前記各構成部分には、イオンを分解、抽出
および加速するための多様なレベルの高電圧が供給され
る。このような多様なレベルの電圧が供給されることに
よって、イオン発生器から供給される気体がプラズマ状
態に変換された後、印加電圧によって形成される電界に
より陽イオンが抽出され、抽出されたイオン中で、所望
するイオンのみを屈折進行させてから加速させ、ウェー
ハに適当な深さ(Depth)で不純物イオンを注入させるこ
とができる。
および加速するための多様なレベルの高電圧が供給され
る。このような多様なレベルの電圧が供給されることに
よって、イオン発生器から供給される気体がプラズマ状
態に変換された後、印加電圧によって形成される電界に
より陽イオンが抽出され、抽出されたイオン中で、所望
するイオンのみを屈折進行させてから加速させ、ウェー
ハに適当な深さ(Depth)で不純物イオンを注入させるこ
とができる。
【０００５】図２は、上述した従来の一般的なイオン注
入システムを示す概略図である。
入システムを示す概略図である。
【０００６】図２を参照して、半導体ウェーハに不純物
イオンがイオン注入される過程を具体的に調べて見る
と、イオン注入すべき不純物を含有した不純物供給源
（図示せず）から、気体または固体状態の不純物がイオ
ン発生器１２に供給される。前記イオン発生器１２は、
自体の電力供給源と真空ポンプとを備え、プラズマを発
生させ投入された不純物をイオン化する。
イオンがイオン注入される過程を具体的に調べて見る
と、イオン注入すべき不純物を含有した不純物供給源
（図示せず）から、気体または固体状態の不純物がイオ
ン発生器１２に供給される。前記イオン発生器１２は、
自体の電力供給源と真空ポンプとを備え、プラズマを発
生させ投入された不純物をイオン化する。
【０００７】前記イオン発生器１２から発生した陽イオ
ンは、イオン抽出器に適正な電圧を印加することによっ
て、イオン抽出口１３を通じて抽出され、抽出された陽
イオンは、イオン変換器１４でマグネシウムを媒介とし
て陰イオンに変換される。
ンは、イオン抽出器に適正な電圧を印加することによっ
て、イオン抽出口１３を通じて抽出され、抽出された陽
イオンは、イオン変換器１４でマグネシウムを媒介とし
て陰イオンに変換される。
【０００８】このように陰イオンに変換された不純物イ
オンは、磁場内でイオン質量によって屈折半径が異なる
ことを利用したイオン質量分析器１６を経て、イオン加
速器１８に入る。
オンは、磁場内でイオン質量によって屈折半径が異なる
ことを利用したイオン質量分析器１６を経て、イオン加
速器１８に入る。
【０００９】イオン加速器１８には、自体の電圧供給源
を備え、投入された不純物陰イオンは加速されながら高
エネルギーを獲得する。次いでテンデトロンチャンバー
(Tendetron Chamber)２０を経たイオンビーム２６は、
電荷フィルター２１を経て集束、走査及び電荷分類され
て、ディスク(Disk)２２上に位置したウェーハ１０の所
定部位に注入される。不純物を測定するために、前記デ
ィスク２２は、イオン注入による２次電子抑制のために
逆電圧が印加されるファラデーコップアッセンブリー
と、ファラデーコップ２４に注入されるドーズ量を電流
として測定する測定メータを備える。
を備え、投入された不純物陰イオンは加速されながら高
エネルギーを獲得する。次いでテンデトロンチャンバー
(Tendetron Chamber)２０を経たイオンビーム２６は、
電荷フィルター２１を経て集束、走査及び電荷分類され
て、ディスク(Disk)２２上に位置したウェーハ１０の所
定部位に注入される。不純物を測定するために、前記デ
ィスク２２は、イオン注入による２次電子抑制のために
逆電圧が印加されるファラデーコップアッセンブリー
と、ファラデーコップ２４に注入されるドーズ量を電流
として測定する測定メータを備える。
【００１０】前記図２の従来のイオン注入システムでイ
オン質量分析器１６は、イオンビームが水平方向に屈折
されるように設置されており、イオン発生器１２からウ
ェーハ１０が位置するディスク２２までの全てが、半導
体製造設備の同一層上に設置される。
オン質量分析器１６は、イオンビームが水平方向に屈折
されるように設置されており、イオン発生器１２からウ
ェーハ１０が位置するディスク２２までの全てが、半導
体製造設備の同一層上に設置される。
【００１１】従って、従来のイオン注入システムによる
と、製造工程が行われる半導体製造設備内で、単位設備
あたりのの占有面積が大きいという短所があった。これ
は半導体製造設備の高価格化及び製品の高機能化による
設備サイズの減少に対して、競争力が劣る要因となる。
と、製造工程が行われる半導体製造設備内で、単位設備
あたりのの占有面積が大きいという短所があった。これ
は半導体製造設備の高価格化及び製品の高機能化による
設備サイズの減少に対して、競争力が劣る要因となる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、半導
体製造設備内で単位設備あたりの占有面積を減少させ
て、競争力を高めた半導体素子製造用のイオン注入シス
テムを提供することである。
体製造設備内で単位設備あたりの占有面積を減少させ
て、競争力を高めた半導体素子製造用のイオン注入シス
テムを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めの、本発明による半導体素子製造用のイオン注入シス
テムは、イオンビームの経路に沿ってイオン発生器、イ
オン抽出器、イオン変換器、イオン質量分析器、イオン
加速器、テンデトロンチャンバー、電荷フィルター及び
ウェーハとが位置しイオンビームが注入されるエンドス
テーションが順次的に構成された、半導体素子製造用の
イオン注入システムにおいて、イオンビーム経路上の、
前記テンデトロンチャンバーまでの上流部分とテンデト
ロンチャンバーからの下流部分とが、半導体素子製造設
備の下層、上層にそれぞれ分離・設置されることを特徴
とする。
めの、本発明による半導体素子製造用のイオン注入シス
テムは、イオンビームの経路に沿ってイオン発生器、イ
オン抽出器、イオン変換器、イオン質量分析器、イオン
加速器、テンデトロンチャンバー、電荷フィルター及び
ウェーハとが位置しイオンビームが注入されるエンドス
テーションが順次的に構成された、半導体素子製造用の
イオン注入システムにおいて、イオンビーム経路上の、
前記テンデトロンチャンバーまでの上流部分とテンデト
ロンチャンバーからの下流部分とが、半導体素子製造設
備の下層、上層にそれぞれ分離・設置されることを特徴
とする。
【００１４】前記テンデトロンチャンバーまでの上流部
分が、半導体製造設備の下層に設置され、テンデトロン
チャンバーからの下流部分が、半導体製造設備の上層す
なわち半導体製造工程が行われる設備内に設置されるよ
うにすることが好ましい。しかし、本発明で、前記テン
デトロンチャンバーが下層に完全に隠蔽されることを限
定するのではなく、その一部分が、上層である半導体製
造ライン内に露出されることもあることはもちろんのこ
とである。
分が、半導体製造設備の下層に設置され、テンデトロン
チャンバーからの下流部分が、半導体製造設備の上層す
なわち半導体製造工程が行われる設備内に設置されるよ
うにすることが好ましい。しかし、本発明で、前記テン
デトロンチャンバーが下層に完全に隠蔽されることを限
定するのではなく、その一部分が、上層である半導体製
造ライン内に露出されることもあることはもちろんのこ
とである。
【００１５】この際、前記イオン質量分析器はイオンビ
ームが垂直屈折する垂直屈折方式で設置することによっ
て好ましいイオンビーム経路を形成することができる。
ームが垂直屈折する垂直屈折方式で設置することによっ
て好ましいイオンビーム経路を形成することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施形態
を、添付図面を参照して詳細に説明する。
を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】図１は、本発明の一実施形態によるイオン
注入システムを示した概略図である。
注入システムを示した概略図である。
【００１８】図１を参照すると、イオン注入システム
が、半導体素子製造設備の下層である第１層Ａと、半導
体素子製造工程が進行する製造ラインである第２層Ｂと
に、複層構造で分離・設置されている。
が、半導体素子製造設備の下層である第１層Ａと、半導
体素子製造工程が進行する製造ラインである第２層Ｂと
に、複層構造で分離・設置されている。
【００１９】より具体的に見ると、不純物を含有した不
純物供給源（図示されていない）から、気体または固体
状態の不純物が供給されるイオン発生器３２、前記イオ
ン発生器３２から発生された陽イオンを、イオン抽出器
に適正な電圧を印加することによって抽出するイオン抽
出口３３、前記抽出された陽イオンを陰イオンに変換さ
せるイオン変換器３４、前記陰イオンに変換された不純
物イオンがマグネットにより形成された磁場を経て、イ
オン質量による曲率半径の差異を利用して所望するイオ
ンのみを分離することができるイオン質量分析器３６、
自体の電圧供給源を有し、投入される不純物陰イオンを
加速させて、高エネルギーを獲得させるようにするチュ
ーブ形のイオン加速器３８、電荷交換物質が内部に充填
され、投入される不純物イオンビームの電荷状態を交換
させ得る電荷交換セルであるテンデトロンチャンバー(T
endetronChamber; GENUS社製品)４０が、半導体製造設
備ラインの下層の第１層Ａに順次的に形成されている。
ここで下層である第１層Ａとは、例えば二重構造のクリ
ーンルームにおけるユーティリティーラインなどが配列
される上層床下の空間などを意味する 前記イオン質量分析器３６は、内部に設置されるアング
ルを利用して、投入されるイオンビーム４６を垂直方向
に屈折するように出射角を調整した垂直屈折方式が用い
られる。イオン発生器３２では、イオン注入される不純
物を供給する投入口（図示されていない）を側面に設置
し、イオンビームの抽出を妨害しないようになってい
る。
純物供給源（図示されていない）から、気体または固体
状態の不純物が供給されるイオン発生器３２、前記イオ
ン発生器３２から発生された陽イオンを、イオン抽出器
に適正な電圧を印加することによって抽出するイオン抽
出口３３、前記抽出された陽イオンを陰イオンに変換さ
せるイオン変換器３４、前記陰イオンに変換された不純
物イオンがマグネットにより形成された磁場を経て、イ
オン質量による曲率半径の差異を利用して所望するイオ
ンのみを分離することができるイオン質量分析器３６、
自体の電圧供給源を有し、投入される不純物陰イオンを
加速させて、高エネルギーを獲得させるようにするチュ
ーブ形のイオン加速器３８、電荷交換物質が内部に充填
され、投入される不純物イオンビームの電荷状態を交換
させ得る電荷交換セルであるテンデトロンチャンバー(T
endetronChamber; GENUS社製品)４０が、半導体製造設
備ラインの下層の第１層Ａに順次的に形成されている。
ここで下層である第１層Ａとは、例えば二重構造のクリ
ーンルームにおけるユーティリティーラインなどが配列
される上層床下の空間などを意味する 前記イオン質量分析器３６は、内部に設置されるアング
ルを利用して、投入されるイオンビーム４６を垂直方向
に屈折するように出射角を調整した垂直屈折方式が用い
られる。イオン発生器３２では、イオン注入される不純
物を供給する投入口（図示されていない）を側面に設置
し、イオンビームの抽出を妨害しないようになってい
る。
【００２０】一方、半導体製造設備ラインである第２層
Ｂには、電荷フィルター４１等のイオンビームを集束・
走査及び電荷分類するイオン集束器、分析器等が順に設
置されており、末にはウェーハ３０が置かれるディスク
(Disk)４２が設置されている。
Ｂには、電荷フィルター４１等のイオンビームを集束・
走査及び電荷分類するイオン集束器、分析器等が順に設
置されており、末にはウェーハ３０が置かれるディスク
(Disk)４２が設置されている。
【００２１】前記ディスク４２には、注入される不純物
のドーズ量を測定するためのファラデーアッセンブリー
が構成され、ファラデーコップ４４にイオン注入による
２次電子の抑制のための逆電圧が印加され、注入される
ドーズ量をビーム電流として測定するための測定メータ
が構成されている。ここで、上層である第２層Ｂとは、
例えば二重床構造のクリーンルームにおける上層床上の
空間であって工程ラインが設置される空間などを意味す
る。
のドーズ量を測定するためのファラデーアッセンブリー
が構成され、ファラデーコップ４４にイオン注入による
２次電子の抑制のための逆電圧が印加され、注入される
ドーズ量をビーム電流として測定するための測定メータ
が構成されている。ここで、上層である第２層Ｂとは、
例えば二重床構造のクリーンルームにおける上層床上の
空間であって工程ラインが設置される空間などを意味す
る。
【００２２】前記テンデトロンチャンバー４０からの下
流の、ディスク４２が設置されるエンドステーションま
では、第２層Ｂ上で、イオンビームの経路に沿って、適
切な高さで設置することが可能なことはもちろんのこと
である。なお、上層下層の境界は、必ずしも水平である
必要がなく傾斜したり段差を設けてもよい。
流の、ディスク４２が設置されるエンドステーションま
では、第２層Ｂ上で、イオンビームの経路に沿って、適
切な高さで設置することが可能なことはもちろんのこと
である。なお、上層下層の境界は、必ずしも水平である
必要がなく傾斜したり段差を設けてもよい。
【００２３】また、イオンビームが屈折される曲率半径
を考えて、イオン質量分析器３６の以前部分の位置を第
１層Ａ内で適切に設定することができるということも、
当技術分野では容易なことであろう。以上において本発
明を、記載された実施例に対してのみ詳細に説明した
が、本発明の技術思想範囲内で、多様な変形及び修正が
可能であることは、当業者によって明らかなものであ
り、このような変形及び修正が、添付された特許請求範
囲に属することは当然のことである。
を考えて、イオン質量分析器３６の以前部分の位置を第
１層Ａ内で適切に設定することができるということも、
当技術分野では容易なことであろう。以上において本発
明を、記載された実施例に対してのみ詳細に説明した
が、本発明の技術思想範囲内で、多様な変形及び修正が
可能であることは、当業者によって明らかなものであ
り、このような変形及び修正が、添付された特許請求範
囲に属することは当然のことである。
【００２４】
【発明の効果】従って、本発明によると、イオンビーム
経路上のテンデトロンチャンバーまでの上流部分をベー
ス下に設置し、テンデトロンチャンバーからエンドステ
ーション部分までの下流部分を半導体製造設備ライン内
に設置することによって、イオン注入システムの単位設
備あたりの占有率を大幅に下げるいう効果がある。これ
は半導体製造設備ラインの高価格化と高機能化に伴う競
争力を高めるのに効果がある。
経路上のテンデトロンチャンバーまでの上流部分をベー
ス下に設置し、テンデトロンチャンバーからエンドステ
ーション部分までの下流部分を半導体製造設備ライン内
に設置することによって、イオン注入システムの単位設
備あたりの占有率を大幅に下げるいう効果がある。これ
は半導体製造設備ラインの高価格化と高機能化に伴う競
争力を高めるのに効果がある。
【図１】本発明の一実施形態による半導体素子製造用の
イオン注入システムを示した概略図である。
イオン注入システムを示した概略図である。
【図２】従来の一般的な半導体素子製造用のイオン注入
システムを示した概略図である。
システムを示した概略図である。
３０： ウェーハ ３２： イオン発生器 ３３： イオン抽出口 ３４： イオン変換器 ３６： イオン質量分析器 ３８： イオン加速器 ４０： テンデトロンチャンバー ４１： 電荷フィルター ４２： ディスク ４４： ファラデーコップ ４６： イオンビーム Ａ： 第１層 Ｂ： 第２層
Claims (5)
- 【請求項１】 イオンビームの経路に沿ってイオン発生
器、イオン抽出器、イオン変換器、イオン質量分析器、
イオン加速器、テンデトロンチャンバー、電荷フィルタ
ー及びウェーハとが位置して、イオンビームが注入され
るエンドステーションが順次的に構成された半導体素子
製造用のイオン注入システムにおいて、イオンビーム経
路上の前記テンデトロンチャンバーまでの上流部分とテ
ンデトロンチャンバーからの下流部分とを、半導体素子
製造設備の上下層にそれぞれ分離・設置することを特徴
とする半導体素子製造用のイオン注入システム。 - 【請求項２】 前記テンデトロンチャンバーまでの上流
部分を、半導体製造設備の下層に設置することを特徴と
する請求項１に記載の半導体素子製造用のイオン注入シ
ステム。 - 【請求項３】 前記イオン質量分析器を、イオンビーム
が垂直屈折される垂直屈折方式で設置することを特徴と
する請求項１に記載の半導体素子製造用のイオン注入シ
ステム。 - 【請求項４】 前記イオン発生器を、イオン注入される
不純物が側面に供給され得るように設置することを特徴
とする請求項１に記載の半導体素子製造用のイオン注入
システム。 - 【請求項５】 前記テンデトロンチャンバーの一部を、
前記半導体製造設備の上層に露出することを特徴とする
請求項２に記載の半導体素子製造用のイオン注入システ
ム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960044634A KR100234533B1 (ko) | 1996-10-08 | 1996-10-08 | 반도체소자 제조용 이온주입 시스템 |
| KR1996-44634 | 1996-10-08 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10112278A true JPH10112278A (ja) | 1998-04-28 |
Family
ID=19476670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9109682A Pending JPH10112278A (ja) | 1996-10-08 | 1997-04-25 | 半導体素子製造用のイオン注入システム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5945682A (ja) |
| JP (1) | JPH10112278A (ja) |
| KR (1) | KR100234533B1 (ja) |
| TW (1) | TW362236B (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6130436A (en) * | 1998-06-02 | 2000-10-10 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Acceleration and analysis architecture for ion implanter |
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