JPS602747B2 - イオン打込機 - Google Patents

イオン打込機

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JPS602747B2
JPS602747B2 JP8915680A JP8915680A JPS602747B2 JP S602747 B2 JPS602747 B2 JP S602747B2 JP 8915680 A JP8915680 A JP 8915680A JP 8915680 A JP8915680 A JP 8915680A JP S602747 B2 JPS602747 B2 JP S602747B2
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JP
Japan
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deflection
ion
magnetic field
ion beam
slit
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Expired
Application number
JP8915680A
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English (en)
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JPS5715349A (en
Inventor
俊陸 田谷
敏夫 鈴木
武 小池
淳 柴田
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP8915680A priority Critical patent/JPS602747B2/ja
Publication of JPS5715349A publication Critical patent/JPS5715349A/ja
Publication of JPS602747B2 publication Critical patent/JPS602747B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317Electron-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
    • H01J37/3171Electron-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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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体製造装置用イオン打込機の改良に関する
ものである。
2第1図は従来の大電流イオン打
込機の概念を示す系統図である。加速電圧が印加されて
いるイオン源1で発生したイオンビーム2は質量分離用
電磁石3で特定のイオン種だけが分離選択され、スリッ
ト4を通過する。このスリット4を通過した特定イオン
種のイオンビーム2は、×偏向電場とY偏向電場8によ
って偏向走査されて回転円板9上に設置された多数のウ
ェハ5の表面に打込まれる。この偏向電場7,8は、イ
オンビーム2中に混在する中性粒子6を直進させて分離
し、イオンビーム2を偏向走査して均一なイオン打込み
を行わせる作用をなすものである。このようなイオン打
込機は、一応均一なイオン打込みの要素を備えてはいる
が、次のような問題点を持っている。
‘1)偏向電場7,8はイオンビーム2中の電子も除去
するので正イオンだけとなり、正イオン同志の反溌が生
じてイオンビーム2が拡大する。
即ち、空間電荷効果によってイオンビーム2の密度が低
下し打込み効率が低下する。‘21 スリット4の後側
に設置した偏向電場7,8でイオンビーム2を走査して
いるので、偏向点とウェハ5との距離が小となり、打込
角度の差が大となりウェハ5の打込み深さが不均一とな
る。
即ち、打込み精度が低下する。‘31‘21の欠点を避
けるために偏向角を小にするには偏向電場7,8とウェ
ハ5との間隔を大きくしなければならないので、イオン
打込機は大形となる。
このことはイオンビーム2の軌道距離を増大してイオン
透過率を低下させることになり、ウェハ5に到達するイ
オン量が減少してイオン打込能率を低下させる結果とな
る。t4} 偏向電場7,8によって偏向角が変化させ
られるので、ゥェハ5に到達するイオンビームの断面積
が変化する。
したがって、ウェハ5に到達するイオンビーム2の電流
密度分布が異なって打込み精度は低下する。これら従来
の問題点を解決するために次の方式のイオン打込機も使
用されていた。
第2図は従来の他の大電流イオン打込機の系統図で、第
3図は第2図の要部側面図である。
この場合はスリット4の後側に偏向磁場11を設置して
イオンビーム2を紙面に垂直な方向に偏向させ、第3図
に示すごとく回転円盤9と第2回転円盤10上のゥェハ
5にイオン打込みを可能にしている。偏向磁場11はス
リット4側を平面とし、ウェハ5側を半径Rの円筒面に
N、S極を形成し、その長さを2Rとした電磁石を用い
ている。
したがって、イオンビーム2の偏向点はほぼ偏向磁場1
1の中央となるが、この偏向点とウェハ5までの間隔L
は第1図の偏向電場7,8を用いた場合よりも長くする
ことができる。即ち、スリット4と回転円盤9との間隔
が同じであっても偏向距離を大きくすることができる。
このイオン打込機の場合は、イオンに比べて質量の小さ
い電子は磁力線の周囲にトラツブされているので、空間
電荷効果は生じにくい。
即ち、イオンビーム2の密度はあまり低下しないので、
打込み効率は向上する。これによって第1図の装置の{
1}の欠点が解決する。次に、上記■のゥェハ5のイオ
ン打込み深さの3不均一は、上記のようにイオンビーム
の偏向点とゥェハ5との距離が伸びているのでイオン打
込角度が小になることによって減少している。
即ち、打込み精度は向上している。また、上記■のイオ
ンビームの断面積の変化に3よる打込み精度の低下は、
偏向磁場11の後側端面を円筒状凸面にすることによっ
てイオンビーム2の出射方向を偏向端面に対してほぼ直
角とすることができるので、イオンビームの断面積は一
定となり打込み精度は向上する筈である。
4しかるに偏向磁場11を用いるこの方式には
次のような問題点が残っている。{1} 偏向磁場の出
射端面が第3図の様に凸面としたときは、偏向角が異な
るとしンズ作用が異なつてくるので、必らずしもビーム
断面積が一定にはならない。
【2} スリット4から回転円盤9,11までの距離を
短縮すると偏向角8が大となり、レンズ作用夕 も大き
く働らいてビーム断面積の変化を増し、均一なイオン打
込みを困難にする。
糊 イオンビーム2の偏向角0が大きく変化することは
ウェハ5への打込角が変化し、打込み深さに影響する(
チャンネリング効果)。
これを0 防ぐには打込角を変更させる磁場が必要とな
り、装置は更に複雑となる。本発明は従来技術の問題点
を解決して均一なイオン打込みを可能にするイオン打込
機を提供することを目的とし、その特徴とするところは
し質量ょ分離用電磁石とスリットとの間に質量分離用電
磁石による偏向方向と垂直な方向にイオンビームを偏向
走査する偏向磁場を設け、この偏向磁場の磁極端面をイ
オンビームの通過方向に沿った磁極長さに等し寸法の曲
率半径の凸面に形成し「かつ、0併設した回転円盤の一
方のイオン打込みを終了したときは、偏向磁場の樋性を
反転させて他方の回転円盤上のウヱハにイオン打込みを
行うごとく構成したことにある。
第4図は本発明の一実施例であるイオン打込機5の系統
図で、第5図は第4図の要部側面図である。
第2図と同じ部分には同一符号を付してあるが、この場
合は偏向磁場11を質量分離用電磁石3とスリット4と
の間に設置している。この偏向磁場11によるイオンビ
ーム2の偏向方向は、質量分離用電磁石3の偏向方向と
は垂直な方向としている。即ち、第2図の場合と同機に
紙面に対して垂直な方向にイオンビーム2を偏向させて
スリット4を通過させ、回転円盤9上のゥェハ5に特定
種のイオン打込みを行う。回転円盤9上のゥェハ5の打
込みを終了したときは、偏向磁場11の樋性を交換して
第5図に破線で示すイオンビーム2の方向に偏向させる
と共にその励磁力を変化させてイオンビーム2を走査し
、第2回転円盤11上のウェハ5にイオン打込みを行う
。偏向磁場11の円筒凸面の曲率半径Rは磁石の長さ(
イオンビームの進行方向)と等しく形成し、極性の変化
が可能であるように励磁電源に接続されている。
即ち、打込み回転円盤の選択機構と偏向磁場の極性切換
えを連動させるようにしている。このように構成したイ
オン打込機は、次のような特長を持っている。
【1} 偏向磁場1 1をスリット4の前の空所に設置
しているので、装置全体は小形となる。
また、偏向磁場11とウェハ5までの距離が大きくなっ
ているので偏向角のま小となり、打込み角を修正する手
段を必要としない。なお、イオンビーム2が収束される
スリット4の近くに偏向磁場11を設置しているので、
偏向磁場11は比較的小形となり、磁場強度が得易くな
っている。【2} 偏向磁場11の収束作用を計算する
と、或条件を満足したときにイオンビーム2の断面積の
変化を最小にすることができる。
第6図〜第9図は偏向磁場とイオンビームの断面積との
関係を説明する図である。
第6図は偏向角0とビーム断面積の変化率との関係を偏
向磁場11よりの出射角ごをパラメータとして表わした
線図である。即ち、線Aはご=0の場合で、第9図に示
すごとくこのときの磁極の出射面の曲率半径はRである
。線Bはど=8/2の場合で、第8図に示すごとくこの
ときの磁極の出射面の曲率半径は派である。また、線C
はご=0の場合で、第7図に示すごとくこの場合の磁極
の出射面の曲率半径はので、イオンビーム2の方向に対
して垂直な平面となっている。縦軸に示すビーム断面積
の変化は偏向磁場11により収束作用を計算して求めた
即ち、偏向角8、磁場強度に対応する軌道半径、出射面
の曲率半径の違いによる偏向磁場1 1よりの出射角ご
を求め、Lの距離に存在するウェハ5面上のイオンビー
ム2のX、Y方向の像倍率をイオン光学理論によって算
出し、実際上のイオンビーム2の拡がりを想定してイオ
ンビームの断面積の変化を算出している。第6図より明
らかなように、出射角ごが偏向角8の半分である線Bの
場合がビーム断面積の変化は最小となっている。
このような理論的根拠によって第5図の偏向磁場11の
出射面の曲率半径を駅とし偏向磁場11の長さと等しい
寸法としている。‘3’ 偏向磁場11と回転円盤9,
11との距離Lは大となっているので、中心偏向角8を
80に設定することができる。
この角度はシリコンウェハではチヤンネリング効果を防
ぐのに最適の条件である。また、打込み処理枚数を増加
させるために一対の回転円盤9,11を併置し、交互に
打込む場合にはイオンビーム2の偏向方向を切換える必
要があるが、この方式に依ればスリット4の長さを増す
だけで可能となる。なお、質量分離用電磁石3の収束点
は偏向磁場11には関係がないので、スリット4を移動
させる機構を必要としない。本実施例のイオン打込機は
、偏向磁場を質量分離用電磁石とスリットとの間に設置
すると共に、偏向磁場の偏向方向を質量分離用電磁石の
分散方向と垂直な方向とし、偏向磁場の出射面の磁極形
状をその長さと同じ曲率半径の凸面とすることによって
、偏向磁極と装置全体を小形化できるし、ゥェハ打込み
角の変化とイオンビームの電流密度の変化を減少して均
一なイオン打込みを可能とし、かつ、一対の回転円盤上
のウェハに対するイオン打込みの切換えを容易にする等
の効果が得られる。
5 本発明のイオン打込機は、一対の回転円盤上に設置
したウェハに対して均一なイオン打込みを可能とし、生
産性を向上させるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
0 第1図は従来の大電流イオン打込機の系統図、第2
図は従来の他の大電流イオン打込機の系統図、第3図は
第2図の要部側面図、第4図は本発明の一実施例である
イオン打込機の系統図、第5図は第4図の要都側面図、
第6図〜第9図は偏向タ磁場とイオンビームの断面積と
の関係を説明する図である。 1……イオン源、2……イオンビーム、3……質量分離
用電磁石、4・・・・・・スリット、5・・…・ゥェハ
、6・・…・中性粒子、9,10・・・・・・回転円盤
、10 1・・・・・・偏向磁場、a・・・・・・イオ
ンビームの偏向角、ど.・・.・・イオンビームの偏向
磁場出射角。 弟ー図髪4図 菊s図 黍5図 第2図 第3図 菊了図 弟8図 弟q図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 加速したイオンビームが入射する質量分離用電磁石
    と、この質量分離用電磁石によって選択された特定イオ
    ン種のみを通過させるスリツトと、このスリツトを出射
    したイオンビームを偏向走査して回転円盤上に設置した
    複数個のウエハの表面に打込むごとく構成したイオン打
    込機において、上記質量分離用電磁石と上記スリツトと
    の間に上記質量分離用電磁石による偏向方向と垂直な方
    向に上記イオンビームを偏向走査する偏向磁場を設け、
    この偏向磁場の磁極の出口端面を上記イオンビームの通
    過方向に沿った磁極幅に等しい寸法の曲率半径の凸面に
    形成し、かつ、併設した上記回転円盤の一方のイオン打
    込みを終了したときは、上記偏向磁場の極性を反転させ
    て他方の上記回転円盤上の上記ウエハにイオン打込みを
    行うごとく構成したことを特徴とするイオン打込機。
JP8915680A 1980-07-02 1980-07-02 イオン打込機 Expired JPS602747B2 (ja)

Priority Applications (1)

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JP8915680A JPS602747B2 (ja) 1980-07-02 1980-07-02 イオン打込機

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JP8915680A JPS602747B2 (ja) 1980-07-02 1980-07-02 イオン打込機

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Publication Number Publication Date
JPS5715349A JPS5715349A (en) 1982-01-26
JPS602747B2 true JPS602747B2 (ja) 1985-01-23

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ID=13962976

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JP8915680A Expired JPS602747B2 (ja) 1980-07-02 1980-07-02 イオン打込機

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JP (1) JPS602747B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6329037U (ja) * 1986-08-08 1988-02-25

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6329037U (ja) * 1986-08-08 1988-02-25

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JPS5715349A (en) 1982-01-26

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