JPS6166354A - イオン打込み装置 - Google Patents

イオン打込み装置

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JPS6166354A
JPS6166354A JP18636884A JP18636884A JPS6166354A JP S6166354 A JPS6166354 A JP S6166354A JP 18636884 A JP18636884 A JP 18636884A JP 18636884 A JP18636884 A JP 18636884A JP S6166354 A JPS6166354 A JP S6166354A
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JP
Japan
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ions
ion
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light
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JP18636884A
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Konosuke Oishi
大石 公之助
Kazuo Yasuda
保田 和雄
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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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
    • H01J37/304Controlling tubes by information coming from the objects or from the beam, e.g. correction signals
    • 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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  • Analytical Chemistry (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は半導体集積回路(3emiconductor
integrated circuit)の材料として
のシリコンウェハーを製造するためのイオン打込み装置
にかかわる。特に電気伝導度を所期の目的とする値に冶
わせる為に用いるイオン打込み装置にかかわる。
〔舶明の背景〕
打込みイオン恰を計測する技術として、イオン加速用電
極間に流れるイオン電流を計測しているイオン打込み装
置が一般に知られており、例えば当社製品IP−815
形が良く知られている。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、次の計測が可能ならしめるイオン打込
み装置に関する。
(1)  シリコ/結晶板に打込むイオンの量を直接的
に計測する。
(2)  イオンが電子と結合して中性化した原子の量
も計測する。
〔発明の概要〕
従来、半導体製造技術の分野において、シリコンウェハ
ーの不純物元素分析、ドーパントの量の制御など、計測
方法はほとんど間接的な電気量(イオン電流、イオンク
ロマトグラフィ、電気伝導度停)の計測方法が用いられ
ている。
一方、イオン、原子の直接的分析方法とじて最も選択性
が高い技術として原子吸光法が無機分析の分野で用いら
れている。然し、後者の分野の技侑肴は前者の分野との
電流が無かった。
〔発明の実施例〕
第1図、第2図、第3図を用いて本発明になる、「イオ
ン打込み装置」の一つの実施例を説明する。
シリコ/結晶板の一部分にヒ素fAs )あるいはリン
(P)を龜加し、部分的に眠気伝導匿を変えて半導体集
積回路(Sem1conductor integra
tedcircuit)が作られる。/リコ/結晶板に
ヒ素(As )あるいはリン(P)をtモ加する方法と
して、表面から電場で加速されたイオンを打込む方法が
用いられる。この方法を行う装置として「イオン打込み
装置」が従来用いられている。
第1図の装置を説明する。
1希カスボンベには、例えばアルゴン、ネオ/又はヘリ
ウムなどの希ガスが4−されている。
4ガスボ/ぺにはヒ化水素(H3AS)などの添加する
ガスが満されている。
7は2450■tのマイクロ波を放出するマグネトロン
(Magnetron)である。7マグネトロンには8
′i6源端子から電源、例えばり、C,2500vol
t、250mAの直流電源が供給されている。
例えば、24501〜4)(z、400wattsのマ
イクロ波が、7マグネトロンの9アンテナより、10導
eV (Waveguide)の内部に放出されている
。8ik1.端子より供給される電源を直流とすること
により7マグネトロ/を連続発振させ、10導波管の内
部にはマイクロ波が連続的に放出されている。
10.1、波管及び14イオ/チヤンバの内部は低圧に
、例えば、2〜1θTorrの圧力に保たれている。即
ち、装置は、22真空ポンプにより常に内部のガスが排
出されている。一方2つのボンベから、一定量のガスが
供給されている。両者の釣合いのとれた所で、一定の圧
力、例えば2〜10”f’orrに保たれる。9アンテ
ナより150 waitsのマイクロ波が放出されると
、希ガス、例えばアルゴンガスの高周波放電が行なわれ
る。この低圧高周波放電により、10導波管の内部のア
ルゴン(八r)とと化水素ガス(HsAs)はイオンに
分解される。即ち、Ar”、As”、H′″X生成され
る。22具窒ポンプの排気動作によりこれ等のガスは1
3イオン分離装置部に送られる。13イオン分離装置部
の原理はいわゆる質量分析計であり、電荷とatの比の
値によりイオンを分離し、目的とするイオン、例えばA
 S Oのみ全14イオンチヤンバ(1on cham
ber)の中に送ろう14イオンチヤンバの内部には1
5シリコン結晶板が固定されCいて、これの上下に18
阿極板、17@極板が設置されている。2つの’ha版
の間に送られてきたイオン、例えばAS”は、電極板に
印加されている電場、例えばり、C,1500volt
Kより那速され、15シリコン結晶板に打込まれる。打
込みの深さは、2つの電極17.18の間に印加される
直流電場の強さにより制御(control l )さ
れる。
20す/プル出入口より、lEn (Sample)と
してのシリコン結晶板の出し入れが行なわれる。
以上の機能を持つ装置、いわゆる「イオン打込み装置」
は公知の装置である。公知例として「イオン打込み装置
」のカタログを添付する。
第11において、従来装置に用意されていない機能とし
て25元砂透過用思がある。この機能を詳しく説明する
。第1図において、25光腺透過用窓の中央部分におい
て、紙面に倫瓜な断面から見た装置の機能図′fC第2
図に示す。
第2図は、褐1図の14イ万ンチヤンバ、29光源2よ
び31分光光度計よシ構成される。14イオンチヤ/バ
には、2つの光線透過用窓25゜26が用意されている
。29光源から原子スペクトルおよびイオンスペクトル
光線が放射される。
29元杯としては、例えば空洞陰極放電管(Mol I
OW f::athode 1)ischarge L
amp)などが用いられる。30′岨源より29光源に
、例えばLI C035Q vat t 、 20mA
のaカが供給される。
29光源から放出された、ひ素の原子スペクトル光線お
よびひ素のイオンスペクトル光線は、27石英レンズに
より集光され、14イオンチヤ/パ内の15/リコン結
晶板の表面に近いイオンが打込まれる空間を通り、再び
26光線透過窓と28石英レンズ全通り、31分光光度
計に入射す31分光光度計には、ひ素の原子スペクトル
の光線とひ素のイオンスペクトルの光線を分離し、夫々
独立に受光する光電変換素子32および34が備えられ
ている。ひ素の原子スペクトル光線とひ素のイオンスペ
クトル光線の光強度に対応する電気信号33.35が得
られる。
第3図は、第1図および第2図に示されたイオン打込み
装置と分光光度計と、分光光度計から得られる信号tV
算処理しイオンのtt求め、イオン打込み装置にフィー
ドバック(1;’eedback) (g号を出力する
信号処理装置から構成される「イオン量自動制御システ
ム付きイオン打込み装置」の機能図を示す。
第3図において29光源より放射されたヒ素の原子スペ
クトル光線と、ヒ素のイオンスペクトル光線は、14イ
オンチヤンバの25窓から入射し、14イオンチヤンバ
内の16ゾリコ/結晶の板面に近い装置に於けるヒ素の
原子およびヒ素のイオンによって吸収を受け26窓を出
た後に31分光光度計に入る。31分光光度計の出力と
してヒ素の原子により吸収された光の強度に対応する3
3電気信号とヒ素のイオンより吸収された光の強度に対
応する35を気信号の2つの信号が、38信号処理装置
に入力される。
38信号処理においては、33電気信号、35寛気信号
を用いてヒ素の原子の量およびヒ素のイオンのtt−求
める演算処理を行う。
ヒ素の原子は電場により加速されなく、自然拡散により
15シリコ/結晶板の表面に付着する。
即ち、電気的に中性のヒ累原子は15シリコン結晶板に
打込まれなく、単に表面層に付着するのみである。即ち
中性の原子としてのヒ素は15シリコン結晶板内部のヒ
素の量を増加する目的を達成することは出来ない。従っ
て14イオンチヤ/バ内部においては電気的に中性なヒ
素原子の数は極力少ないことが望ましい。
41絞りt−通ったヒ素イオ/は14イオンチヤ/パ内
にわずかに存在す電子との再結合によりより安定な原子
状聾にもどる。このイオンと電子の再結合の確率を小さ
くするためには14イオンチヤ/パ内の真空度を高くす
る必要がおる。即ち221c空ポンプの前にある21開
閉バルブtより大きく開く。然し一方、14イオンチヤ
/バ円の真空度を高くすることは、目的とするヒ素イオ
ンの数も少々くすることであるから、両者の釣合を保っ
た最適真空度がある。38信号処理装置はヒ素の原子の
数とヒ素のイオンの数を求め、■ ヒ素の原子の数が増
加した場合には、(イ) 41絞りを開き14イオンチ
ヤ7パに送り込むヒ素イオンの数t−増加し く口) 21開閉パルプを開いて真空排気速度を上げる
、 命令を41絞シと21開閉パルプに送る。
■ ヒ素イオンの数が減少した場合には、(イ) 40
電源の直流電流を増加し7マグネトロンのマイクロ波出
力を増加し10導波管内に生成されるヒ素のイオン量を
増加させる命令を40’醒源に送る。
38傷号処理装置は、12真空計、31分光器からの入
力1.(をAm処理し、40電源、41絞り、21 !
G+閉バルブに信−号を出力し、14イオンチヤ/バ内
の15717コ/結晶板の表面近傍に於けるヒ素の原子
の数が少なく、ヒ素のイオン数が多い状態を保ち、且つ
、目的とする量のヒ素イオンの打込み時間を計測し、「
イオン打込み装置」の動作の開始、停止の指令を出力す
る。
〔発明の効果〕
本発明はシリコン結晶板に打込まれるヒ素イオンそのも
のを直接的に計測している。このためンリコン結晶板上
の、目的とする位置におけるイオン打込みtを計測でき
る。又、電場により加速されなく、且つイオン電流によ
り測定できない、妨害成分としての、ヒ素原子の測定が
出来る。
【図面の簡単な説明】 8g1図はイオン打込み装置の機能図である。第2図は
第1図の14イオ/チヤ/パの中央において紙面に垂直
な断面方向から見たイオン打込み装置の機能図である。 第3図は、イオン打込み装置、分光光度計および信号処
理装置の3つのエニットより構成されるイオン量自動電
す1glシステムをl1iiiえるイオン打込み装置で
ある。 l・・・希ガスボンベ、2・・・開閉パルプ、3・・・
流量計、4・・・ガスボンベ、5・・・開閉パルプ、6
・・・Dltlk計、7・・・マグネトロン(電磁管)
、8・・・電源端子、9・・・アンテナ、10・・・導
波管、11・・・スタブ(インピーダンス整合器)、1
3・・・イオン分離装置部、14・・・イオンチャンバ
、15・・・シリコン結晶板、16・・・陰極板、17
・・・陰極信号線、18・・・陽極板、19・・・陽甑
信号線、20・・・す/グル出入口、21・・・開閉パ
ルプ、22・・・真望ボ/グ、25・・・光線透過用窓
、25・・・石英窓1.26・・・石英窓2.27・・
・石英レンズ、28・・・石英レンズ、29・・・光源
、30・・・電源、31・・・分光光度計、32・・・
光電変換素子、33・・・電気信号、34・・・光電変
換素子、35・・・電気信号、38・・・信号処理装置
、40・・・電源、41・・・絞り、42・・・光線。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体結晶板の電気伝導度を必要とする値に調整す
    るため、リン(P)、ヒ素(As)、ボロン(B)、酸
    素(O)などのイオンを電場で加速し、前記半導体表面
    からその内部に打込む装置において、前記イオン及び原
    子の放射する光を受光する分光器と、分光器により選択
    されたイオン及び原子に固有の波長の光を電気信号に変
    換し、イオン及び原子の量と、イオン及び原子の放射す
    る光の強度との間の比例関係を利用して前記電気信号を
    用いてイオンの量を調節し、前記半導体結晶板に打込ま
    れるイオンの量を調整し且つ、電場により加速できない
    妨害成分としての原子の量を減少する調整を行う機能を
    備える構成としたことを特徴とするイオン打込み装置。 2、特許請求の範囲第1項記載のイオン打込み装置にお
    いて、打込まれるイオン及び同種の原子により吸収され
    る波長の光を放射する光源と、光の波長を選択する分光
    器と、光を光電変換し増幅する増幅器を備え、前記光源
    から放射される光線を、前記半導体結晶板の表面に平行
    となるよりに通過せしめ、打込まれるイオンに及び同種
    の原子により光の吸収が行なわれた光線の光強度を測定
    し、イオン及び同種の原子の量と、吸収された光強度の
    対数値との間に比例関係があることを利用し、前記増幅
    器から得られた信号を用いて、打込みイオン及び同種の
    原子の量を制御し、前記半導体結晶板に打込まれるイオ
    ンの量を調整し、電場により加速できなく、前記半導体
    結晶板の表面を汚染する妨害成分としての中性の原子の
    量を減少せしめることを特徴とするイオン打込み装置。
JP18636884A 1984-09-07 1984-09-07 イオン打込み装置 Granted JPS6166354A (ja)

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JPS6166354A true JPS6166354A (ja) 1986-04-05
JPH0523014B2 JPH0523014B2 (ja) 1993-03-31

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6435843A (en) * 1987-07-31 1989-02-06 Tokyo Electron Ltd Ion implanter

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54118346A (en) * 1978-03-08 1979-09-13 Citizen Watch Co Ltd Ion plating apparatus

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JPH0523014B2 (ja) 1993-03-31

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