JPS61277146A - イオン注入装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はイオン化された不純物をシリコンウェーハ等の
半導体基板に注入するイオン注入装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点３ ＭＯ８型、バイポーラ型、その他各種の集積回路の製造
においては所望の能動領域の形成あるいは絶縁層の導体
化のために半導体基板あるいは絶縁基板上の半導体層に
目的の不純物を注入し拡散させることが頻繁に行われる
が、このイオン注入にはイオン注入装置が使用される。

第３図はこのイオン注入装置の従来例の概略構成を示す
断面図である。左端側が直角状に屈曲された筒体１内の
両端部にイオン化された不純物を発生させるイオン源２
と基板７を保持する基板保持具７とが設けられている。

そして筒体１内の真空室内にイオン１Ｉｉ２から基板保
持具７に向かつて、順に分離電磁石３、ビーム成形レン
ズおよび電界加速レンズが組み合わされた加速手段４、
Ｘ方向偏向レンズ５およびこれと直交するＹ方向偏向レ
ンズ６によって構成された偏向手段、および電子照射手
段９が配設されており、基板保持具７には電流測定器８
が接続されている。

まず、イオン源２としては熱陰極を使用するフリーマン
型のものとマグネトロンを使用するマイクロ波型のもの
が知られており、両者ともイオン源のガスを導入してイ
オン化するようになっている。このイオン源２で発生し
たイオン１２は引出し電極（図示せず）により引出され
、分離電磁石３に導入される。この分離電磁石３はイオ
ンの質量分析を行ってイオンの分離を行うものである。

、したがって例えば、ｎ型不純物である８Ｆ＋（質問３
０）とｎ型不純物であるＰ＋（質問３１）とを精度良く
分離してｎ型とｎ型不純物の混入を防止する分解能を有
している必要がある。

このようにして得られた所望の質量のイオンビームは加
速手段４で所要エネルギーに加速され、さらに偏向手段
５．６によって基板１１の目的とする注入範囲に注入さ
れる。基板１１は通常、シリコン基板であるが絶縁基板
であるサフフイヤ基板の上にシリコン薄膜が積層された
いわゆるｓ。

Ｓ構造のものであってもよい。シリコン基板又はシリコ
ン１ｌｌｌｕに注入されたイオン量は基板保持具７に接
続された電流測定器８によって測定される。

しかしながら、この従来装置を使用して表面に絶縁体層
を有する基板７にイオンを注入すると、絶縁体層の表面
あるいは絶縁体層上に形成された導体又は半導体がチャ
ージアップされて高電位となり、許容電位以上に達する
と放電電流が絶縁体層中を流れるため、絶縁体層が絶縁
破壊され、あるいは電気特性が劣化する。

従来この放電電流を制御するため、基−板１１の前方に
前述した電子照射手段９を設けて、基板７へのイオンビ
ーム注入と同時に電子をシャワー状に照射し、絶縁体層
表面の電荷を中和するようにしている。

第４図はこのような電子照射手段の構成を示す拡大断面
図であって、筒体１の側面に設けられた箱状ハウジング
９１内に支持台９２に固定された電子反射板９３が設け
られ、この電子反射板９３の前方には熱電子放射フィラ
メント９４が設置される。熱電子放射フィラメント９４
には加熱のための電圧Ｅ１が、熱電子放射フィラメント
９４と筒体１１＆ｉｉには電子加速電圧Ｅ２が、熱電子
放射フィラメント９４と電子反射板９３間には電子正射
電圧Ｅ３がそれぞれ印加され、これらの電圧を発生する
各直流電源は電源装置９５を形成している。

このような電子放射手段９においては熱電子放射フィラ
メント９４の加熱により熱電子が放出されるが電子反射
板９３がマイナスとなっているため電子は反射され、−
次層子ビーム９６となって筒体１２の対向面に照射され
、この対向面で反射することにより二次電子９７となっ
て基板１１上に照射される。これにより、スリット１３
を経て照射されるイオンビーム１２による絶縁体層表面
の゛電荷が中和される。

しかしながら、このような電子の照射によって基板ホル
ダ８に電流が流れることにより電流測定器９の測定電流
値に誤差を生じてイオン注入量の正確な測定ができず、
この結果イオン注入量（ドーズ吊）の誤差を生じ、ひい
ては半導体装置の特性を劣化させるという問題点がある
。

〔発明の目的〕

本発明はこのような問題を解決するためなされたもので
、イオンビームの電荷による基板上の絶縁体層のチャー
ジアップを防止して、イオン注入量を正確に制御するこ
とができるイオン注入装置を提供することを目的として
いる。

〔発明の概要〕

上記目的達成のため本発明は、絶縁体に短波長光線を照
射すると一時的に絶縁体が導電性を有する現象を利用し
、基板に短波長光線を照射する照射手段をイオン注入装
置の筒体内に設けたことを特徴としている。

〔発明の実施例〕

以下、本発明によるイオン注入装置を第１図および第２
図を参照して具体的に説明する。なお、図示の実施例で
は従来装置と同一の要素は同一の符号で対応させである
。

最初に本発明の基本原理を説明する。

本発明では絶縁体に非常に波長の短かい光線を照射する
と絶縁体が一時的に導体化するという物理現象を利用し
ている。これはエネルギー密度の高い短波長光が絶縁材
料中の電子を励起させてそれらの一部が流れるためであ
る。

第２図によれば筒状体１によりＷ！！閉された頁空室の
屈曲した左端部にイオン化された不純物を発生させるイ
オン源２が配設され、右端部には不純物が注入される基
板７を所定位置に保持する基板保持具７が配設されてお
り、この基板保持具７には電流測定器８が接続されてい
る。真空室内には左側からイオンビーム１２を所要質量
に分離する分離用電磁石３、イオンビーム１２を所要エ
ネルギーに加速する加速手段４、加速されたイオンビー
ムを基板１１の所定の注入範囲に均一に注入するように
偏向させる偏向手段５および６が順に配設され、基板１
１に近接した位置に短波長光線を基板１１に照射する照
射手段１０が設けられている。この照射手段１０は紫外
線あるいはＸ線等の短波長光線を基板１１に向けて発す
る機構を具備しており、具体的には紫外線ランプあるい
はＸ線発生器等が使用される。

この照射手段の構成は第２図に例示されており、スリッ
ト１３と同様のスリット作用も果す取付具１０１に紫外
線ランプ１０２が固定され、この紫外線ランプには電源
１０３が接続される。この電源１０３により紫外線ラン
プ１０２から紫外線１０４が基板保持具７に保持された
基板１１に照射される。これにより基板１１面の絶縁体
は一時的に導電性を呈する。

照射光線としては紫外線の他Ｘ線が選択されるが、これ
らの光線の種類波長あるいは強一度は基板の材質やイオ
ンビームの注入量等によって適宜、選択される。例えば
基板がシリコン板の場合には紫外線が良く、基板が導電
性を帯び難いサファイヤ板の場合には、より短波長のＸ
線が良好である。

これらの光線の照射により基板１１が導電性を帯びると
イオンビーム注入による絶縁体表面の電荷が基板保持具
７に流れるから、絶縁体のチャージアップが生じない。

したがって、破壊を伴なう放電現象並びに電流測定器に
誤差を生じるような電流が流れないためイオンビーム注
大量の正確な測定が可能となる。

なお、本発明は表面に感光性樹脂が被覆された基板につ
いても適用することができ、広汎に利用することができ
る。

〔発明の効果〕

以上のとおり本発明によればイオン注入装置において被
注入基板に一時的に導電性を付与する短波長光線の照射
手段を設けたので、基板が放電現象を生起して破壊を招
くことがない。また電流測定が正確に行えることがら精
度の良いイオン注入が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す断面図、第２図
はその主要部の構成を示す拡大断面図、第３図は従来装
置構成を示す断面図、第４図はその一部の構成を示す拡
大断面図である。 １・・・筒体、２・・・イオン源、４・・・加速手段、
７・・・基板保持具、１０・・・照射手段、１１・・・
基板、１０２・・・紫外線ランプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、イオン源と、このイオン源から発生したイオンビー
   ムを加速して所望範囲に照射させる加速偏向手段と、前
   記イオンが注入される基板を保持する基板保持具とを真
   空室内に配設してなるイオン注入装置において、イオン
   注入過程中に短波長光線を前記基板に照射し、前記基板
   を一時的に導電化する短波長光線照射手段を前記真空室
   内に備えたことを特徴とするイオン注入装置。 ２、短波長光線照射手段が紫外線照射手段である特許請
   求の範囲第１項記載のイオン注入装置。 ３、短波長光線照射手段がＸ線照射手段である特許請求
   の範囲第１項記載のイオン注入装置。