JPS62188150A - 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】 【発明の属する技術分野】

本発明は、イオン源から引き出されたイオンから注入す
べき所望のイオンを質量分析器を用いて分離し、半導体
素体等に注入するイオン注入装置に関する。

【従来技術とその問題点】

イオン源から引き出されたイオンより注入すべき所望の
イオンを分離するために’ｆｆｆｆｔ分析器を用いたビ
ーム走査型の半感体素子製造用イオン注入装置はよく知
られている。第２図はそのような装置の上面概略図で、
このような装置を用いて単原子イオンである硼素イオン
（”Ｂ”　）を支持台ｌｌ上のシリコンウェハｌＯに注
入する場合、まずイオン源１に三弗化硼素（ＢＰｓ）ガ
ス２１を導入してこれをイオン化した後、イオン源ｌに
対向した引出電極２に一３３ｋＶの高電圧を印加し、ス
リット３よりイオンビーム４を引き出す、引き出された
イオンビーム４は、はう素イオン以外にＢＰ３ガスから
発生したＢＰ’　イオン、ＢＦｘ”　イオン、弗素イオ
ン（Ｆ”　）。 Ｆ１イオンｌ＠ｌｌ″″イオンなどや、イオン源を構成
している物質や引出電極の物質などから発生した各種の
イオンを含んでいるため、質量分析器５により硼素イオ
ンのみを９０°に曲げ他のイオンと分離させる。この際
、分離された硼素イオンビーム４１の回りには、質量数
の非常に近いイオン　（同位体である　ｌ＠Ｂ＋イオン
や、炭素イオン１２Ｃ゛など）が接近して存在するため
、これらを取り除くためにスリット６が必要になる。ス
リット６を通過したイオンは加速系７．Ｙ偏向系８．Ｘ
偏向系９を介してウェハ１０に注入される。ところが、
イオンビーム４１がスリット６を通過するとき、スパツ
クリング効果によりスリット６の構成物質をイオン化し
てイオンビーム内に取り込んでしまうため、シリコンウ
ェハ１０には、これらのイオンも共に注入されてしまい
、半導体素子の特性に影響を与えるという問題があった
。 次に、この装置で化合物分子イオンであるＢＦ？Ｆｌン
をシリコンウェハｌＯに注入する場合について説明する
。　　ａｐ、″イオン注入は半導体集積回路の微細化に
伴って、製造プロセスの要請から非常に広く行なわれる
ようになってきている。三弗化硼素ガスをイオン化し、
イオンビーム４を取り出し、質量分析してＢＦ２°イオ
ンビーム４１を取り出すところまでは、前述の硼素イオ
ンの場合と同様である。また、スリット６の構成物質が
イオンビーム内に取り込まれ、シリコンウェハ１０にこ
れらも注入されてしまうという問題があることも硼素イ
オンの場合と同様である。ところがＢＰ１°イオンの場
合にはさらに次のような問題が新たに発生する。すなわ
ち、ＢＰｇ”イオンビームがスリット６をスパツクする
ときにＢＦｍ”　イオン自身も分解され、硼素イオン（
”Ｂ”　）、弗素イオン（Ｆ’　）、ＢＦ”　。 Ｆｌなどのイオンが生成する。これらのイオンはＢＦｍ
”イオンよりも質量が軽いため、Ｘ偏向系９によってイ
オンビーム４１が曲げられ□るときにＲｈ″イオンより
も大きく曲げられることにより、シリコンウェハ１０へ
の注入の面内均一性が著しく悪くなるという問題が生じ
る。これをさらに第３図にて詳しく説明する。Ｘ偏向系
９はスリット６を出たイオンビーム４２内に混入した中
性粒子および負のイオンを取り除き、さらにイオンビー
ム４２をシリコンウェハｌＯ上に走査するためのもので
ある。 例えば第３図に実線矢印で示す８Ｆ！゛イオンビーム４
３は進行方向に対し７°曲げられ、７°を中心に約±３
″、すなわち４°〜ｌＯ″の間を走査されて、シリコン
ウェハに注入される。ところが、ＢＦ、”″イオンビー
ム４３が４＠〜１０″″の間を走査されるとき、例えば
スリット部６で生じたＢＦ’　イオンビーム４４は、後
段加速Ｏｖの場合には第３図に点線矢印で示すように１
１．３　＠を中心に約±５°、すなわち６．５°〜１６
”の間を走査される。その結果、６．５’から１０ｍの
間に相当するシリコンウェハ１０の部分Ａには、ＢＰ１
イオンとＢＦ”イオンとが二重に注入されてしまい、Ａ
以外の部分よりも硼素濃度が高くなってしまうことにな
る。これにより半導体素子の製造歩留りが極端に低下す
るという問題が生じていた。

【発明の目的】

本発明は、上記の問題点、すなわちイオンビーム内に異
種イオンが混入されたまま注入を行ってしまうこと、あ
るいは異なる分子式のイオンの混入によってビーム走査
の際に被注入物の面内注入不均一性が生ずることなどを
防止したイオン注入ｖ装置を提供することを目的とする
。

【発明の要点】

本発明は、イオン注入装置にイオン源より引き出された
イオンが入射する質量分析器およびその後に備えられた
スリットのほかにそのスリットを出たイオンが入射する
第二のＭ’１分析器を備えることにより、これによりス
リットにおいて発生する異種イオン、すなわち第一の質
量分析器の後のスリットを構成する物質から出てきたイ
オンや、イオンビーム自身が分解されて生じたイオンを
第二の質量分析器によって取り除くものである。この際
、イオン源において発生した多種多様のイオンや、質置
敗の非常に近いイオンは、第一のＭ１分析器とそのあと
のスリットで取り除がれているため第二の質量分析器直
後にはスリットは設置する必要がない、従って再び異種
イオンが混入することもない。

【発明の実施例】

第１図は、本発明の実施例を示すイオン注入装置の上面
概略図である。この装置において、イオン源ｌにガスを
流し、ガスをイオン化し、引出電極２に高電圧（３３ｋ
Ｖ）を印加してイオンビーム４を引き出し、′ｘ１を分
析器５とスリット６を介して必要なイオンビーム４２だ
けを取り出す、ここまでは第２図に示す従来のイオン注
入装置と同様である。このイオンビーム４２をさらに第
二段の’ｆｆ１分析器５１を通すことにより、スリット
６において発生した各種の異種イオンを取り除き、本当
に必要なイオンのビーム４５のみを取り出すことができ
る。 イオンビーム４５はさらにビーム加速系７．ビーム走査
偏向系８．９を通ってターゲラ）１０に注入される。 この装置を用いてイオン源１にＢＰ、ガス２１を導入し
、質量分析器５および５１により　ｌＩＱ＋イオンある
いはＢＦｚ″″イオンのみを分離すれば、異種イオンが
注入されるおそれがなく、またビーム走査の際にＢＦ１
イオンのほかにＢＰ”イオンが注入されて注入濃度の面
内不均一が生ずることもない。 しかし本発明は、ビーム走査系を有しない装置において
も有効に実施できる。

【発明の効果】

本発明によれば、イオン源より引き出されたイオンから
異種イオンを除くための質量分析器のあとに第二の質量
分析器を付加することにより、第一の質量分析器の後に
備えられたスリットによって発生する異種イオンを取り
除くことができるため、被注入ターゲットへの異種イオ
ンの注入を完全に防ぐことができる。また特にビーム走
査系を有するイオン注入装置において、化合物分子イオ
ンを注入する際に分子式の異なる化合物分子イオンの混
入によって生ずるターゲツト面内の注入不均一性を解消
する効果が大きい、もちろん、本発明による装置は実施
例に示した硼素あるいは硼素化合物イオンの注入に限ら
れることなく、他の元素あるいは化合物のイオン注入に
もを効に使用でき、低電流、中電流、大電流いづれの型
のイオン注入装置にも本発明を適用することが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のイオン注入装置の上面概略
図、第２図は従来のイオン注入装置の上面概略図、第３
図はそのビーム走査系の上面概略図である。 １：イオン源、４　、４１．４２．４５　：イオンビー
ム、第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）イオン源から引き出されたイオンから注入すべきイ
   オンを分離するための質量分析器を有するものにおいて
   、イオン源から引き出されたイオンが入射する質量分析
   器およびその後に備えられたスリットのほかに、該スリ
   ットから出たイオンが入射する第二の質量分析器を備え
   たことを特徴とするイオン注入装置。