JPS60249318A - イオンマイクロビ−ム注入法 - Google Patents
イオンマイクロビ−ム注入法Info
- Publication number
- JPS60249318A JPS60249318A JP10453284A JP10453284A JPS60249318A JP S60249318 A JPS60249318 A JP S60249318A JP 10453284 A JP10453284 A JP 10453284A JP 10453284 A JP10453284 A JP 10453284A JP S60249318 A JPS60249318 A JP S60249318A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ion
- charged particle
- charged
- beams
- electron
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/317—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
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/3002—Details
- H01J37/3007—Electron or ion-optical systems
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明はイオンマイクロビーム注入法に係り、特に局所
イオン注入と局所熱処理によって周辺部に熱影響を与え
ることなく局所的に注入元素の活性化を行なうこと、す
なわち熱処理過程を同時に行うようにしたイオンマイク
ロビーム注入法に関する。
イオン注入と局所熱処理によって周辺部に熱影響を与え
ることなく局所的に注入元素の活性化を行なうこと、す
なわち熱処理過程を同時に行うようにしたイオンマイク
ロビーム注入法に関する。
従来のイオンマイクロビーム注入法は、装置的には主に
イオン源、イオンビームの集束系、偏向系、ブランキン
グ装置、およびビーム操作系より構成されており、−次
荷電粒子としでは正イオンのみを利用しており、同時ま
たは時系列的に電子を引出すようにはしていない。すな
わち従来法では、特に熱処理手段はなく、注入元素の活
性化は。
イオン源、イオンビームの集束系、偏向系、ブランキン
グ装置、およびビーム操作系より構成されており、−次
荷電粒子としでは正イオンのみを利用しており、同時ま
たは時系列的に電子を引出すようにはしていない。すな
わち従来法では、特に熱処理手段はなく、注入元素の活
性化は。
−次イオンビーム自体の加熱による加熱効果を利用する
かまたは別の加熱手段を利用するかの２つの方法により
実行している。
かまたは別の加熱手段を利用するかの２つの方法により
実行している。
従来技法には次のような問題点がある。
−次イオンビーム自体の加熱効果を利用する方法は入熱
条件が任意に変えられず、最適条件の設定が困難または
不可能である。またイオン注入後に熱処理する方法は次
のような多くの欠点を有する。
条件が任意に変えられず、最適条件の設定が困難または
不可能である。またイオン注入後に熱処理する方法は次
のような多くの欠点を有する。
■）活性化のための試料加熱を別工程で行う必要があり
、工程が多く且つコスト高になる。
、工程が多く且つコスト高になる。
２）熱処理はウェハ全体に対して行うので、加熱の必要
がない部分を加熱することになり、周辺部への影響が大
きい。また周辺拡散が激しくなり、活性化による拡散領
域が注入領域より広がり、製作するデバイスの微細化に
支障をきたす。
がない部分を加熱することになり、周辺部への影響が大
きい。また周辺拡散が激しくなり、活性化による拡散領
域が注入領域より広がり、製作するデバイスの微細化に
支障をきたす。
本発明の目的は、半導体中不純物元素による細束イオン
ビームを試料に照射し、局所的にイオン注入を行う際、
同時にまたは時系列的に細束電子ビームを重畳照射させ
ることにより、はぼ同時に熱処理を行う手段を提供する
ことにある。
ビームを試料に照射し、局所的にイオン注入を行う際、
同時にまたは時系列的に細束電子ビームを重畳照射させ
ることにより、はぼ同時に熱処理を行う手段を提供する
ことにある。
イオンマイクロビーム注入法の目的は微細な不純物元素
の拡散領域をつくることにあり、折角マイクロビーム打
込みを行っても、活性化（熱処理）を行う段階で拡散し
て横方向に広がってしまうよ電 うではその目的は達成できない。本発明の動機は上記の
問題意識にある。イオンおよび電子ビームの引出しは液
体金属イオン源の極性をパルス的に変換することにより
行う。
の拡散領域をつくることにあり、折角マイクロビーム打
込みを行っても、活性化（熱処理）を行う段階で拡散し
て横方向に広がってしまうよ電 うではその目的は達成できない。本発明の動機は上記の
問題意識にある。イオンおよび電子ビームの引出しは液
体金属イオン源の極性をパルス的に変換することにより
行う。
第１図に本発明の実施例を示す。本装置は、正。
負荷電粒子が取り出せる荷電粒子源１、コンデンサ絞り
２、コンデンサレンズ３．対物レンズ絞り４、対物レン
ズ５、ブランキング電極６、イオンビーム偏向電極７、
磁場偏向電極８、試料９、荷電粒子加速電源１０、分圧
器１１、二次荷電粒子検出器１２、増幅器１３、走査電
源１４、ＣＲＴ１５およびＣＰＵ制御系１６より構成さ
れている。
２、コンデンサレンズ３．対物レンズ絞り４、対物レン
ズ５、ブランキング電極６、イオンビーム偏向電極７、
磁場偏向電極８、試料９、荷電粒子加速電源１０、分圧
器１１、二次荷電粒子検出器１２、増幅器１３、走査電
源１４、ＣＲＴ１５およびＣＰＵ制御系１６より構成さ
れている。
主要部の主′な機能は次の通りである。正負荷電粒子源
ｌとしては、デュオプラズマトロンイオン源と液体金属
イオン源の２種類を用いた。荷電粒子加速電源１０は、
負電荷をもつ電子と正電荷をもつ正イオンを引出す必要
があり、第２図に示すような零レベルが自由に変えられ
る正負交番電圧（図には短形波電圧を示す）が発生でき
るようになっている。これにより電子ビームとイオンビ
ームを交互に取り出した。レンズ電源１１は上記両荷電
ビームを試料９に集束させるための電圧を供給する役割
を演する。この主電圧は、荷電粒子加速電源１０より供
給を受け、これを適当に分圧してレンズ電極３および５
に与え、レンズ強度を調整する。偏向電極７は荷電粒子
ビーム１６を像観察用ＣＲＴ１５と同期偏向させ、試料
９または９′上を偏向または走査させる役割をもつ。こ
の場合、ビームの偏向量が質量数によらない静電偏向方
式を採用した。これにより電子ビームとイオンビーム（
イオン種によらずン １７を全く同一条件で走査するこ
とが可能である。ｍ揚偏向電極８は本発明に重要な役割
をもつ部分であり、偏向量に質量依存性のある磁場を利
用して電子ビームとイオンビームの偏向量をそれぞれ独
立に変位させる役割をもつ。これにより両荷電ビームは
一定量位置をずらした状態で試料を走査させることが可
能になる。
ｌとしては、デュオプラズマトロンイオン源と液体金属
イオン源の２種類を用いた。荷電粒子加速電源１０は、
負電荷をもつ電子と正電荷をもつ正イオンを引出す必要
があり、第２図に示すような零レベルが自由に変えられ
る正負交番電圧（図には短形波電圧を示す）が発生でき
るようになっている。これにより電子ビームとイオンビ
ームを交互に取り出した。レンズ電源１１は上記両荷電
ビームを試料９に集束させるための電圧を供給する役割
を演する。この主電圧は、荷電粒子加速電源１０より供
給を受け、これを適当に分圧してレンズ電極３および５
に与え、レンズ強度を調整する。偏向電極７は荷電粒子
ビーム１６を像観察用ＣＲＴ１５と同期偏向させ、試料
９または９′上を偏向または走査させる役割をもつ。こ
の場合、ビームの偏向量が質量数によらない静電偏向方
式を採用した。これにより電子ビームとイオンビーム（
イオン種によらずン １７を全く同一条件で走査するこ
とが可能である。ｍ揚偏向電極８は本発明に重要な役割
をもつ部分であり、偏向量に質量依存性のある磁場を利
用して電子ビームとイオンビームの偏向量をそれぞれ独
立に変位させる役割をもつ。これにより両荷電ビームは
一定量位置をずらした状態で試料を走査させることが可
能になる。
発明の動作原理は次の通りである。先ず荷電粒子源（デ
ュオプラズマトロンまたは液体金属イオン源などを利用
）１に正、負交番電圧（短形波。
ュオプラズマトロンまたは液体金属イオン源などを利用
）１に正、負交番電圧（短形波。
台形波、正または負の正および余弦波などを利用）を印
加し、電子およびイオンビームを引出し、次にレンズ３
および５により、両荷電ビーム１７を試料上に集束させ
る。第２図にイオン源に与える印加電圧の一例を示した
。この場合、偏向電極８による磁場により、電子ビーム
とイオンビームとの試料上の照射位置を任意量だけずら
せておく。
加し、電子およびイオンビームを引出し、次にレンズ３
および５により、両荷電ビーム１７を試料上に集束させ
る。第２図にイオン源に与える印加電圧の一例を示した
。この場合、偏向電極８による磁場により、電子ビーム
とイオンビームとの試料上の照射位置を任意量だけずら
せておく。
この状態で静電偏向電極７により、両荷電粒子ビーム１
７を試料上の任意場所で任意量だけ走査させるにの場合
、走査方向に対して電子ビームを先行させるか、イオン
ビームを先行させるがは、偏向磁場方向をかえることに
より変えられ、偏向量は磁場強度を変化させて任意に変
える。また両者の変位量はＣＲＴ］、５に両荷電粒子ビ
ームにょる走査像を結像させ、その像ずれ量から計測で
きる。さらにイオンビームのバタン走査はＣＰＵ制御系
１６を利用して実施する。
７を試料上の任意場所で任意量だけ走査させるにの場合
、走査方向に対して電子ビームを先行させるか、イオン
ビームを先行させるがは、偏向磁場方向をかえることに
より変えられ、偏向量は磁場強度を変化させて任意に変
える。また両者の変位量はＣＲＴ］、５に両荷電粒子ビ
ームにょる走査像を結像させ、その像ずれ量から計測で
きる。さらにイオンビームのバタン走査はＣＰＵ制御系
１６を利用して実施する。
次に本発明を集積回路における微小領域高抵抗層を形成
させた例を示す。試料としてはＡ６を５Ｘ １０１７／
ｃｃ拡散させたｎ形基板を用いた。イオンビーム照射条
件は直径を０．５μｍ、電流密度を０．４ Ａ／ｃｆｆ
ｌ、エネルギを２０ＫｅＶ、およびドーズ量を４ Ｘ
１０ ′７／ｃｃに設定した。また電子ビーム照射条件
は、ビーム径を０．５ μｍ、電流密度を＋ｏＡ／ａｎ
ｔ、エネルギを１５ＫｅＶに設定し、電子ビーム先行で
１回のライト走査を行った。このようにして形成させた
微小領域に対して活性化率を測定し、はぼ９０％以上が
活性化されていることが明らかになった。また拡散によ
る横方向への広がりは２０％程度に押えられており、従
来のウェハ全体の加熱を行う熱処理法に比較して極めて
小さく押えられている。その結果サブミクロン領域の高
抵抗層の形成が可能になり、集積回路素子の小形化の突
破口技術になり得ることが実証された。
させた例を示す。試料としてはＡ６を５Ｘ １０１７／
ｃｃ拡散させたｎ形基板を用いた。イオンビーム照射条
件は直径を０．５μｍ、電流密度を０．４ Ａ／ｃｆｆ
ｌ、エネルギを２０ＫｅＶ、およびドーズ量を４ Ｘ
１０ ′７／ｃｃに設定した。また電子ビーム照射条件
は、ビーム径を０．５ μｍ、電流密度を＋ｏＡ／ａｎ
ｔ、エネルギを１５ＫｅＶに設定し、電子ビーム先行で
１回のライト走査を行った。このようにして形成させた
微小領域に対して活性化率を測定し、はぼ９０％以上が
活性化されていることが明らかになった。また拡散によ
る横方向への広がりは２０％程度に押えられており、従
来のウェハ全体の加熱を行う熱処理法に比較して極めて
小さく押えられている。その結果サブミクロン領域の高
抵抗層の形成が可能になり、集積回路素子の小形化の突
破口技術になり得ることが実証された。
各種微細素子製作において本発明は次のような効果を有
する。
する。
１）微小領域イオン注入と熱処理がほぼ同時にでき、工
程が簡略化する。
程が簡略化する。
２）加熱領域を局所部（イオン注入領域）に限定でき且
つ加熱温度の制御が容易になり、その結果注入層の拡散
による広がりが押えられ、機能素子の微細化が達成でき
る。
つ加熱温度の制御が容易になり、その結果注入層の拡散
による広がりが押えられ、機能素子の微細化が達成でき
る。
３）偏向磁場方向を変えることにより、前熱処理を後熱
処理工程を自由に選択できる。
処理工程を自由に選択できる。
４）熱処理温度を局所領域毎に任意に変えられる。
第１図は本発明の原理と実施例を示す図であり、第２図
は第１図に示したイオン源における荷電粒子加速用電圧
波形の一例を示す図である。 １・・・イオン源、２・・・コンデンサ絞り、３・・・
コンデンサレンズ、４・・・対物レンズ絞り、５・・・
対物レンズ、６・・・ブランキング用電極、７・・・偏
向電極、８・・・磁場偏向器、９，９′・・・試料、１
０・・・荷電粒子加速電源、Ｊｌ・・分圧器、１２・・
・二次荷電粒子検出器、１３・・・増幅器、１４・・・
走査電源、１５・・ＣＲＴ、１６・・ＣＰＵ制御系、１
７・・・荷電粒子ビ第１頁の続き ［相］発明者川浪 義実 国分寺市東恋ケ窪１丁目２８幡地 株式会社日立製作所
中央研究所内
は第１図に示したイオン源における荷電粒子加速用電圧
波形の一例を示す図である。 １・・・イオン源、２・・・コンデンサ絞り、３・・・
コンデンサレンズ、４・・・対物レンズ絞り、５・・・
対物レンズ、６・・・ブランキング用電極、７・・・偏
向電極、８・・・磁場偏向器、９，９′・・・試料、１
０・・・荷電粒子加速電源、Ｊｌ・・分圧器、１２・・
・二次荷電粒子検出器、１３・・・増幅器、１４・・・
走査電源、１５・・ＣＲＴ、１６・・ＣＰＵ制御系、１
７・・・荷電粒子ビ第１頁の続き ［相］発明者川浪 義実 国分寺市東恋ケ窪１丁目２８幡地 株式会社日立製作所
中央研究所内
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、電子およびイオンビームを同−源より引出せる荷電
粒子源、引出された荷電粒子ビームを収束するための集
束レンズ系、上記荷電ビームを偏向または走査するため
の荷電ビーム偏向系、上記荷電ビームを試料上でオン・
オフするためのブランキング電極およびこれらの電源類
より構成するイオンインプランタを用い、荷電ビーム加
速電圧およびレンズ電圧として正負交番電圧を利用し、
荷電ビーム行路中に磁場偏向電極を設け、イオンビーム
と電子ビームの偏向鴛を変化させ、両荷電ビームの相対
照射位置を任意に変化できるようにしてビーム偏向およ
び走査を行うことを特徴とするイオンマイクロビーム注
入法。 ２、上記特許請求の範囲第１項において正負交番電圧の
相互の電圧を独立に且つ任意に設定できるようにしたこ
とを特徴とするイオンマイクロビーム注入法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10453284A JPS60249318A (ja) | 1984-05-25 | 1984-05-25 | イオンマイクロビ−ム注入法 |
| EP19850106374 EP0162468A1 (en) | 1984-05-25 | 1985-05-23 | Ion microbeam implanter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10453284A JPS60249318A (ja) | 1984-05-25 | 1984-05-25 | イオンマイクロビ−ム注入法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60249318A true JPS60249318A (ja) | 1985-12-10 |
Family
ID=14383101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10453284A Pending JPS60249318A (ja) | 1984-05-25 | 1984-05-25 | イオンマイクロビ−ム注入法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0162468A1 (ja) |
| JP (1) | JPS60249318A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4835399A (en) * | 1986-08-22 | 1989-05-30 | Hitachi, Ltd. | Charged particle beam apparatus |
| KR100189995B1 (ko) * | 1995-12-22 | 1999-09-01 | 윤종용 | 이온 주입장치 및 이를 이용한 이온주입방법 |
| US6777696B1 (en) * | 2003-02-21 | 2004-08-17 | Axcelis Technologies, Inc. | Deflecting acceleration/deceleration gap |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5812978B2 (ja) * | 1976-11-19 | 1983-03-11 | 株式会社日立製作所 | イオン線装置 |
| JPS5856332A (ja) * | 1981-09-30 | 1983-04-04 | Hitachi Ltd | マスクの欠陥修正方法 |
| JPS58110956U (ja) * | 1982-01-22 | 1983-07-28 | 株式会社日立製作所 | 荷電粒子照射装置 |
-
1984
- 1984-05-25 JP JP10453284A patent/JPS60249318A/ja active Pending
-
1985
- 1985-05-23 EP EP19850106374 patent/EP0162468A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0162468A1 (en) | 1985-11-27 |
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