JPS63187545A - Ion implanting apparatus - Google Patents

Ion implanting apparatus

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Publication number
JPS63187545A
JPS63187545A JP1901287A JP1901287A JPS63187545A JP S63187545 A JPS63187545 A JP S63187545A JP 1901287 A JP1901287 A JP 1901287A JP 1901287 A JP1901287 A JP 1901287A JP S63187545 A JPS63187545 A JP S63187545A
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JP
Japan
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scanning
ion beam
ion
ion implantation
sample substrate
Prior art date
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Application number
JP1901287A
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Japanese (ja)
Inventor
Saburo Osaki
大崎 三郎
Taketo Takahashi
武人 高橋
Toshihiro Onjiyou
御城 俊宏
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To allow the ion implantation excellent in uniformity and reproduci bility by changing the scanning amplitude in response to the ion implantation angle. CONSTITUTION:The strength of the scanning electric field applied to the Y- direction and X-direction scanning electrode plates 3, 4 from a scanning power supply controller 8, i.e., scanning amplitude, is controlled to be changed in response to the angle between an ion beam 6 and a sample substrate 7. That is, in an ion beam scan type ion implanting apparatus, the scanning amplitude of the ion beam at least in one of the X direction and Y direction is controlled to be continuously increased or decreased in order to prevent or decrease the occurrence of the 'incidence effect' by ion beam scanning, thereby the scanning speed and the number of scans of the ion beam 6 on the surface of the sample substrate 7 are continuously changed, thus the ion implantation quantity to the surface of the said sample substrate 7 is controlled, and uniform ion implan tation can be realized reproducibly.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、イオン注入装置に関し、さらに詳しくは、
例えば、半導体デバイスなどの製造工程に用いられるイ
オンビーム走査型のイオン注入装置おいて、イオン注入
角度の変化に拘わらず、均一に精度良くイオン注入し得
るように改良したイオン注入装置に係るものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an ion implantation device, and more specifically,
For example, in the ion beam scanning type ion implantation equipment used in the manufacturing process of semiconductor devices, etc., it relates to an ion implantation equipment that has been improved so that ions can be implanted uniformly and accurately regardless of changes in the ion implantation angle. be.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来から、半導体デバイス製造の際の素子間分離領域な
どの形成のためには、ブレーナ技術が適用されているが
、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて、このよう
なブレーナ技術のみでは、素子間分離領域の微細化に限
界を生じ、許容されるチップサイズ内により多くの素子
構成を組込むことが困難になってきている。
Conventionally, brainer technology has been applied to form isolation regions between elements during the manufacture of semiconductor devices, but as semiconductor devices become more highly integrated, such brainer technology alone is insufficient to form isolation regions between elements. There is a limit to miniaturization of isolation regions, and it is becoming difficult to incorporate more element configurations within an allowable chip size.

そこで、最近に至って、半導体デバイスでの一層の高集
結化を達成するために、素子間分離層とか、あるいは[
lRAM(ダイナミック型ランダムアクセスメモリ)で
のキャパシタンスなどの形成のために、いわゆる、掘込
み溝構造を適用することが検討されており、このような
掘込み溝構造を採用するためには、半導体デバイスの製
造工程において、掘込み溝の側壁にポロンまたは砒素な
どの不純物を制御性良く導入する必要がある。
Therefore, recently, in order to achieve even higher integration in semiconductor devices, devices such as isolation layers or [
The use of a so-called dug trench structure is being considered to form capacitance in lRAM (dynamic random access memory), and in order to adopt such a dug trench structure, it is necessary to improve semiconductor devices. In the manufacturing process, it is necessary to introduce impurities such as poron or arsenic into the sidewalls of the trenches with good control.

しかして、従来の半導体デバイス製造方法において、こ
のような掘込み溝構造に対して不純物を導入するのには
、通常の場合、固相拡散法とかガスによる気相拡散法な
どを用いているが、これらの方法では、形成される不純
物層での不純物濃度とか拡散法さなどの制御性、殊に浅
い不純物層を形成する際の制御性および再現性が悪く、
これが半導体デバイスを微細化する上で大きな障害にな
ると云う不利があり、このためにこのような掘込み溝構
造に対する不純物の導入には、不純物イオンの注入量の
制御性および再現性に優れたイオン注入法が採用される
However, in conventional semiconductor device manufacturing methods, solid-phase diffusion or gas-based vapor-phase diffusion is usually used to introduce impurities into such trench structures. In these methods, the controllability of the impurity concentration in the formed impurity layer, the diffusion method, etc., especially when forming a shallow impurity layer, and the reproducibility are poor.
This has the disadvantage that it becomes a major obstacle in miniaturizing semiconductor devices, and for this reason, when introducing impurities into such a trench structure, it is necessary to use ion implantation methods with excellent controllability and reproducibility of the amount of impurity ion implantation. An injection method is used.

こ〜で、一般的なイオン注入装置の概要構成を第1図に
示す。
FIG. 1 shows a general configuration of a general ion implantation apparatus.

すなわち、この第1図構成において、符号1は所望の不
純物を含む物質をイオン化して取出すイオン源、2は必
要とする不純物イオンのみを選択する分析電磁石、3お
よび4は水平方向(以下。
That is, in the configuration shown in FIG. 1, reference numeral 1 is an ion source that ionizes and extracts a substance containing desired impurities, 2 is an analysis electromagnet that selects only the necessary impurity ions, and 3 and 4 are in the horizontal direction (hereinafter referred to as "horizontal direction").

Y方向と呼ぶ)および6直方向(以下、X方向と呼ぶ)
の走査電極板、5は試料台、6は制御されたイオンビー
ム、7は試料としての半導体基板、8はY方向およびX
方向の走査電極板3.4に印加する電界強度を制御して
、イオンビーム6の走査振I11を制御する走査電源制
gi器である。
(hereinafter referred to as the Y direction) and 6 orthogonal directions (hereinafter referred to as the X direction)
5 is a sample stage, 6 is a controlled ion beam, 7 is a semiconductor substrate as a sample, 8 is a Y direction and an X direction
This is a scanning power supply controller that controls the scanning vibration I11 of the ion beam 6 by controlling the electric field strength applied to the scanning electrode plate 3.4 in the direction.

従って、このイオン注入装置の場合、Y方向およびX方
向の走査電極板3.4を経て与えられるイオンビーム6
は、試料台5上に保持された試料フ、(板7の表面−ヒ
で、Y方向およびX方向に走査されて照射され、同基板
表面に所望の不純物イオンを注入することができる。
Therefore, in the case of this ion implanter, the ion beam 6 is applied via the scanning electrode plates 3.4 in the Y and X directions.
The surface of the sample plate 7 held on the sample stage 5 is scanned and irradiated in the Y direction and the X direction, allowing desired impurity ions to be implanted into the surface of the substrate.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかして、このような一般的なイオン注入装置を用いて
、前記した掘込み溝の側壁に不純物イオンを注入する場
合には、注入対象部分が掘込み溝の側壁であることから
、そのイオン注入角度を大きくする必要がある。
However, when impurity ions are implanted into the side wall of the trench using such a general ion implantation device, since the target part is the side wall of the trench, the ion implantation is difficult. It is necessary to increase the angle.

第4図は、例えば、このような掘込み溝の側壁にイオン
注入する際における。イオンビーム6と試料基板7との
概略的な配置構成を示す説明図である。
FIG. 4 shows, for example, when ions are implanted into the side wall of such a trench. FIG. 2 is an explanatory diagram showing a schematic arrangement of an ion beam 6 and a sample substrate 7. FIG.

すなわち、この第4図構成において、試料基板7は、イ
オンビーム6に対して所定の角度をなすように支点9で
支持された支持台5上に保持される。こ−で、試料基板
7へのイオンビーム8の注入角度は0である。
That is, in the configuration shown in FIG. 4, the sample substrate 7 is held on the support stand 5 supported by the fulcrum 9 so as to form a predetermined angle with respect to the ion beam 6. In this case, the angle of implantation of the ion beam 8 into the sample substrate 7 is zero.

また、従来の手段を適用するイオン注入装置においては
、イオンビームをX方向およびY方向に走査する場合、
第5図に示されているように、それぞれの走査周波数が
固定されると共に、その走査振巾についても、試料基板
以上の大きさで固定されている。
In addition, in an ion implantation apparatus that applies conventional means, when scanning the ion beam in the X direction and the Y direction,
As shown in FIG. 5, each scanning frequency is fixed, and the scanning amplitude is also fixed to be larger than the sample substrate.

すなわち、第5図は、前記イオンビーム6をX方向およ
びY方向に走査する際での、走査周波数および走査振巾
を示す説明図である。こへで、同図(a)は、X方向の
走査周波数および走査振巾を示し、同図(b)は、Y方
向の走査周波数および走査振巾を示しており、また、同
図(C)は、これらの(a)、(b)各図に示す鋸南状
波の電界を、それぞれに前記走査電極板3,4に印加さ
せて、イオンど−ム6をX方向およびY方向に走査させ
たときの状態を示し、破線で示す円形状は、前記試料基
板7の大さぎである。
That is, FIG. 5 is an explanatory diagram showing the scanning frequency and scanning amplitude when scanning the ion beam 6 in the X direction and the Y direction. Here, the same figure (a) shows the scanning frequency and scanning amplitude in the X direction, the same figure (b) shows the scanning frequency and the scanning amplitude in the Y direction, and the same figure (C ), the ion beam 6 is scanned in the X direction and the Y direction by applying sawtooth electric fields shown in the figures (a) and (b) to the scanning electrode plates 3 and 4, respectively. The circular shape indicated by the broken line is the size of the sample substrate 7.

そして、このように従来、イオン注入装置を用いてイオ
ン注入を行なうときには、試料基板7へのイオンの注入
角度が大きくなるに伴い、それぞれに一定の走査同波数
および走査振巾で、X方向およびY方向に走査した場合
、いわゆる゛入射効果”の影響によって、試料基板7上
へのイオン注入量の均一性が悪化し、併せて注入量その
ものも減少すると云う問題が発生する。
Conventionally, when performing ion implantation using an ion implantation device, as the angle of implantation of ions into the sample substrate 7 increases, the implantation is performed in the X direction and at the same scanning wave number and scanning amplitude, respectively. When scanning in the Y direction, a problem arises in that the uniformity of the amount of ions implanted onto the sample substrate 7 deteriorates due to the influence of the so-called "incidence effect", and the amount of ions implanted itself also decreases.

こ\で、前記“入射効果″とは、イオンの注入角度が大
きくなると、試料J基板7へのイオンビーム6の到達距
離に長短を生じ、この到達距離が長くなるにつれ、イオ
ンビーム6が広がると共に、その領域におけるイオンの
分布密度が小さくなって、イオン注入の均一性の悪化、
ならびに注入埴の減少を生ずると云う、このような場合
には、敢て好ましくない効果である。
Here, the above-mentioned "incidence effect" means that as the ion implantation angle increases, the distance that the ion beam 6 reaches the sample J substrate 7 becomes longer or shorter, and as this distance increases, the ion beam 6 spreads. At the same time, the distribution density of ions in that region decreases, resulting in deterioration of the uniformity of ion implantation.
In addition, it causes a decrease in the amount of injected clay, which in such cases is an undesirable effect.

さらに、第6図は、注入角度を45度に設定した状態で
、試料基板7の表面上にイオン注入した場合での、試料
1.1−板7のシート抵抗分布を示す説明図である。
Further, FIG. 6 is an explanatory diagram showing the sheet resistance distribution of sample 1.1-plate 7 when ions are implanted onto the surface of sample substrate 7 with the implantation angle set at 45 degrees.

すなわち、この第6図において、X方向の走査周波数は
1000Hz 、 Y方向の走査周波数は100Hzで
あって、それぞれに固定されており、また、走査振巾は
、イオン注入角度が0度のときの試料基板7に対し、こ
れを充分にカバーするだけのX方向およびY方向振巾に
設定してあって、これも固定されている。
That is, in FIG. 6, the scanning frequency in the X direction is 1000 Hz and the scanning frequency in the Y direction is 100 Hz, which are fixed respectively, and the scanning amplitude is the same as when the ion implantation angle is 0 degrees. The amplitudes in the X and Y directions are set to sufficiently cover the sample substrate 7, and these are also fixed.

そして、この第6図の場合にあって、前記試料基板7上
での等高線表示は、太線で表わした中央部を基準値とし
て、同基準値の0.5z間隔で描かれており、O記号は
、シート抵抗が基準値よりも高い領域、O記号は、シー
ト抵抗が基準値よりも低い領域をそれぞれに示し、また
、こ工では試料基板7の下半分が支点3に近く位置され
、上半分が支点8から遠くに位置されて、イオン注入さ
れたものである。
In the case of this FIG. 6, the contour lines displayed on the sample substrate 7 are drawn at intervals of 0.5z of the reference value, with the central part represented by the thick line as the reference value, and the contour lines are drawn at intervals of 0.5z of the reference value. The symbol O indicates an area where the sheet resistance is higher than the reference value, and the symbol O indicates an area where the sheet resistance is lower than the reference value. One half is located far from the fulcrum 8 and is ion-implanted.

しかして、この第6図から明らかなように、こ−では試
料基板7の下部側から上部側に向かってシート抵抗が−
[1昇し、かつイオン注入星が減少しており、このよう
なイオン注入rμ・の不均一な分布は、イオンビーム6
がX方向およびY方向に走査されること、それにその走
査周波数および走査振「[1が固定されていること−に
よって、必然的にもたらされるものである。
As is clear from FIG. 6, the sheet resistance increases from the lower side to the upper side of the sample substrate 7.
[1] and the number of ion-implanted stars is decreasing, and this uneven distribution of ion-implanted rμ is due to the ion beam 6
is scanned in the X and Y directions, and its scanning frequency and scanning vibration are fixed at 1.

さらに、第7図は、イオン注入角度が大きくなった場合
に、注入針そのものが減少することを示すための説明図
であって、理解を容易にするために、イオンど−ム6が
X方向およびY方向の何れにも平行に走査されているも
のとし、かつ試料基板7についても、その表面形状が長
方形であるものとしである。ご覧で、同図(a)は、イ
オン注入角度が0度の場合を、また、同図(b)は、イ
オン注入角度が0度以外のθの場合をそれぞれに示して
いる。
Furthermore, FIG. 7 is an explanatory diagram showing that the number of implantation needles themselves decreases when the ion implantation angle increases, and for ease of understanding, the ion beam 6 is The sample substrate 7 is also assumed to have a rectangular surface shape. As you can see, FIG. 5A shows the case where the ion implantation angle is 0 degrees, and FIG. 2B shows the case where the ion implantation angle is θ other than 0 degrees.

これらの第7図(a)、(b)において、イオンビーム
6のX方向の走査振巾をW、Y方向の走査振巾をWとし
、これらが同一で固定されているものとすると、同イオ
ンビーム6の走査面積も同一になる。
In these FIGS. 7(a) and (b), if the scanning amplitude of the ion beam 6 in the X direction is W and the scanning amplitude in the Y direction is W, and it is assumed that these are the same and fixed, then the same The scanning area of the ion beam 6 is also the same.

第7図(a)では、イオン注入角度がO1′fであるか
ら、イオンビーム6と試料基板7とのなす角度が0直と
なり、試料基板7へのイオンビーム6の入射面積も試料
基板7の表面形状そのま覧の大きさである。ところが、
一方、同図(b3では、イオン注入角度が0度以外のθ
であるから、試料基板7へのイオンビームeの入射面積
としては、Y方向でこそ変化しないが、X方向がcos
θで実質的に減少することになる。
In FIG. 7(a), since the ion implantation angle is O1'f, the angle between the ion beam 6 and the sample substrate 7 is 0 direct, and the incident area of the ion beam 6 on the sample substrate 7 is also This is the size of the surface shape. However,
On the other hand, in the same figure (b3), the ion implantation angle is θ
Therefore, the area of incidence of the ion beam e on the sample substrate 7 does not change in the Y direction, but cos in the X direction.
It will decrease substantially with θ.

従って、従来の場合、イオン注入装置では、たとえイオ
ン注入角度を変化させても、イオンビーム6のX方向お
よびY方向の走査振巾が固定されたま\で、その注入角
度に拘わりなく同じにされており、また、ビーム電波に
ついては、試料基板7にのみ照射される電流を計測する
のではなく、イオンビームの全走査面積で計測するので
、注入角度を大きくすることによるイオンビーム6の入
射面積の減少は、試料基板7へのビーム電流の減少、つ
まり、イオン注入贋の減少となるものであった。
Therefore, in conventional ion implanters, even if the ion implantation angle is changed, the scanning amplitudes of the ion beam 6 in the X and Y directions remain fixed and remain the same regardless of the implantation angle. In addition, regarding beam radio waves, the current irradiated only to the sample substrate 7 is not measured, but the entire scanning area of the ion beam is measured, so the incident area of the ion beam 6 can be reduced by increasing the implantation angle. The decrease in the beam current to the sample substrate 7, in other words, a decrease in ion implantation errors.

以上、説明したように、イオン注入装置を用いて、従来
の手段で掘込み溝構造の側壁にイオン注入する場合には
、必然的に試料基板7を傾斜、つまり換言すると、試料
基板7へのイオン注入角度を0度以外の0角度に設定し
なければならず、従って、1枚の試料基板7トで、掘込
み溝構造の側壁へのイオン注入?が不均一となり、かつ
注入社もまた減少して、得られる半導体デバイスの特性
にバラツキを生ずることになり、信頼性の高い半導体デ
バイスを実現できず、その製造歩留りもまた低下すると
云う問題点があった。
As explained above, when ions are implanted into the side wall of a trench structure by conventional means using an ion implantation device, the sample substrate 7 is inevitably tilted, or in other words, the sample substrate 7 is tilted. The ion implantation angle must be set to a zero angle other than 0 degrees, and therefore, ions can be implanted into the side walls of the trench structure using one sample substrate. The problem is that the semiconductor devices become uneven and the number of injectors also decreases, resulting in variations in the characteristics of the resulting semiconductor devices, making it impossible to realize highly reliable semiconductor devices, and reducing the manufacturing yield. there were.

この発明は従来のこのような問題点を解消するためにな
されたものであって、その目的とするところは、たとえ
イオン注入角度が変化しても、試料)1(板の全表面に
亘って、均一に不純物イオンを注入し得ると共に、かつ
その注入場についても変化を生ずることがなく、均一性
および再現性に優れたイオン注入をなし得るようにした
。この種のイオン注入装置を提供することである。
This invention was made in order to solve these conventional problems, and its purpose is to improve the ion implantation over the entire surface of the sample 1 (sample) 1 (plate) even if the ion implantation angle changes. , it is possible to uniformly implant impurity ions, and the implantation field does not change, making it possible to perform ion implantation with excellent uniformity and reproducibility. To provide this type of ion implantation device. That's true.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

前記目的を達成するために、この発明に係るイオン注入
装置は、X方向およびY方向の各走査電極板に印加する
電界強度を制御し、イオンビームをX方向およびY方向
に走査させて、試料基板上に不純物イオンを注入する場
合、X方向およびY方向の少なくとも何れか一方の走査
振巾を、イオンビームと試料基板とのなすイオン注入角
度に対応して変化させるようにしたものである。
In order to achieve the above object, the ion implantation apparatus according to the present invention controls the electric field strength applied to each scanning electrode plate in the X direction and the Y direction, scans the ion beam in the X direction and the Y direction, and implants the sample into the sample. When impurity ions are implanted onto the substrate, the scanning amplitude in at least one of the X direction and the Y direction is changed in accordance with the ion implantation angle between the ion beam and the sample substrate.

〔作   用〕[For production]

すなわち、この発明においては、不純物イオンを試料基
板上にイオン注入する場合にあって、イオンビームと試
料基板とのなすイオン注入角度に対応して、イオンビー
ムのX方向およびY方向の少なくとも何れか一方の走査
振巾を変化させるようにしたので、試料基板の表面への
イオンビームの到達距離の長短によるイオン分布および
イオン注入量の変化を、それぞれ効果的に補償でき、試
料基板の全表面に亘って、均一性および再現性良くイオ
ン注入をなし得るのである。
That is, in the present invention, when impurity ions are implanted onto a sample substrate, at least one of the X direction and Y direction of the ion beam is applied, depending on the ion implantation angle between the ion beam and the sample substrate. By changing one scanning amplitude, it is possible to effectively compensate for changes in ion distribution and ion implantation amount due to the length of the ion beam reaching the surface of the sample substrate. Therefore, ion implantation can be performed with good uniformity and reproducibility.

〔実 施 例〕〔Example〕

以r、この発明に係るイオン注入装置の一実施例につき
、第1図ないし第3図を参照して詳細に説明する。
Hereinafter, one embodiment of the ion implantation apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3.

この発明の一実施例を適用するイオン注入装置としては
1例えば、前記した第1図に示すイオン注入装置を挙げ
ることができる。そして、この第1図での装置構成にお
いて、走査電源制御器8から各走査電極板3.4に与え
る走査用電界の周波数および電界強度、すなわち走査周
波数および走査振巾に関し、従来の場合には、これらが
固定されていたのに対して、この実施例では、Y方向お
よびX方向走査電極板3.4に与える走査用電界の強度
、すなわち走査振巾を、イオンビーム6と試料基板7と
のなす角度に対応して変化させ得るように制御するもの
である。
An example of an ion implantation apparatus to which an embodiment of the present invention is applied is the ion implantation apparatus shown in FIG. 1 described above. In the device configuration shown in FIG. 1, regarding the frequency and electric field strength of the scanning electric field applied from the scanning power supply controller 8 to each scanning electrode plate 3.4, that is, the scanning frequency and scanning amplitude, in the conventional case, , these were fixed, but in this embodiment, the intensity of the scanning electric field applied to the Y-direction and It is controlled so that it can be changed in accordance with the angle formed by the angle.

第2図は、この発明での一実施例によるX方向およびY
方向のイオンビーム8の走査振巾の変化を示しており、
同図(a)はX方向の走査波形を。
FIG. 2 shows the X direction and Y direction according to one embodiment of the present invention.
It shows a change in the scanning amplitude of the ion beam 8 in the direction,
Figure (a) shows the scanning waveform in the X direction.

同図(b)はY方向の走査波形をそれぞれに示している
FIG. 5B shows scanning waveforms in the Y direction.

すなわち、これらの第2図(a) 、 (b)から明ら
かなように、この第2図実施例の場合、Y方向のイオン
ビーム6の走査周波数および走査振巾は、従来での場合
と同様に固定されているが、X方向のイオンビーム6の
走査振巾は、Y方向の走査波形の上昇につれて、すなわ
ちこ〜では、前記した第6図に示される試料基板7での
下部側から上部側に向かって、その走査振巾が減少する
ように制御されている。
That is, as is clear from these FIGS. 2(a) and 2(b), in the case of this FIG. 2 embodiment, the scanning frequency and scanning amplitude of the ion beam 6 in the Y direction are the same as in the conventional case. However, the scanning amplitude of the ion beam 6 in the X direction increases as the scanning waveform in the Y direction increases, that is, from the lower side to the upper side of the sample substrate 7 shown in FIG. The scanning amplitude is controlled to decrease toward the side.

そして、これらのff12図(a)、(b)に示す各走
査波形おいて、X方向の走査振巾が狭くされる領域は、
試料基板7での表面上におけるイオンビーム6の走査距
離が減少することに対応し、かっこの走査距離の減少は
、試料基板7の表面上でのイオンビーム6の単位時間当
りの闇討距離の減少、つまりイオン注入41゛の増加に
対応する。
In each of the scanning waveforms shown in these FF12 figures (a) and (b), the area where the scanning amplitude in the X direction is narrowed is as follows:
Corresponding to a decrease in the scanning distance of the ion beam 6 on the surface of the sample substrate 7, a decrease in the scanning distance in parentheses corresponds to a decrease in the scanning distance of the ion beam 6 on the surface of the sample substrate 7 per unit time. , which corresponds to an increase of 41° in ion implantation.

すなわち、このことは、例えば、前記第6図に示される
条件通りに、イオン注入角度が大きくなった場合、試料
基板7の上部表面上でのイオン注入h)の低下を、効果
的に補償できることを意味しており、結果的には、試料
基板7の全表面に亘って、均一なイオン注入を再現性良
く行ない得るのである。
That is, this means that, for example, when the ion implantation angle increases under the conditions shown in FIG. 6, the decrease in ion implantation h) on the upper surface of the sample substrate 7 can be effectively compensated. This means that, as a result, uniform ion implantation can be performed over the entire surface of the sample substrate 7 with good reproducibility.

またこ−で、必要に応じては、Y方向の走査波形の下降
に伴なって、X方向の走査振Illが大きくなるように
制御設定してもよいことは勿論であるが、この第2図実
施例の場合1重要な点は、試料基板7に対するイオンビ
ーム6のイオン注入角度に対応して、X方向の走査振巾
を変化させるように制御することである。
Also, if necessary, it is of course possible to set the control so that the scanning vibration Ill in the X direction increases as the scanning waveform in the Y direction decreases, but this second In the case of the illustrated embodiment, one important point is that the scanning amplitude in the X direction is controlled to be changed in accordance with the ion implantation angle of the ion beam 6 with respect to the sample substrate 7.

次に、第3図は、同様にこの発明での他の実施例による
X方向およびY方向のイオンビーム6の走査振111の
変化を示しており、こ\でも同図(a)はX方向の走査
波形を、同図(b)はY方向の走査波形をそれぞれに示
している。
Next, FIG. 3 similarly shows changes in the scanning amplitude 111 of the ion beam 6 in the X direction and Y direction according to another embodiment of the present invention; (b) shows the scanning waveform in the Y direction.

すなわち、これらの第3図(a)、(b)から明らかな
ように、この第3図実施例の場合には、X方向のイオン
ビーム8の走査振巾を、前例と同様に変化させるだけで
なく、Y方向のイオンビーム6の走査振巾についても、
試料基板7に対するイオンビーム6のイオン注入角度に
対応して変化させるように制御している。
That is, as is clear from these FIGS. 3(a) and 3(b), in the case of this FIG. 3 embodiment, the scanning amplitude of the ion beam 8 in the X direction is simply changed as in the previous example. In addition, regarding the scanning amplitude of the ion beam 6 in the Y direction,
It is controlled to vary in accordance with the ion implantation angle of the ion beam 6 with respect to the sample substrate 7.

すなわち、この第3図実施例においても、前記第6図に
示される条件通りに、イオン注入角度が大きくなった場
合、試料基板7の表面上での下部側から上部側に向うイ
オン注入驕の低下を補償して、同表面上へのイオン注入
Qの均一性を高めると共に、併せてイオン注入場そのも
の一減少をも防止し得るのである。つまり、こ−でも注
入角度が大きくなった場合での、試料基板7への実効的
なイオンビーム6の入射面積の減少に伴なうイオン注入
賃の低下を、イオン注入角度に対応したX方向およびY
方向のイオンビーム6の走査振巾の制御によって防1ト
し、結果的に、試ネ4ノ、(板7の全表面に亘って、均
一なイオン注入を再現性良く行ない得るのである。
That is, in the embodiment shown in FIG. 3 as well, when the ion implantation angle becomes large under the conditions shown in FIG. By compensating for the decrease, it is possible to improve the uniformity of ion implantation Q onto the same surface, and at the same time, it is possible to prevent a decrease in the ion implantation field itself. In other words, even in this case, when the implantation angle becomes large, the decrease in the ion implantation rate due to the decrease in the effective area of incidence of the ion beam 6 on the sample substrate 7 can be reduced in the X direction corresponding to the ion implantation angle. and Y
This is prevented by controlling the scanning amplitude of the ion beam 6 in the direction, and as a result, uniform ion implantation can be performed over the entire surface of the plate 7 with good reproducibility.

このように、イオンビーム走査型のイオン注入装置にお
いて、X方向およびY方向のイオンビーム6の走査振巾
の少なくとも一方に、このイオンビーム6と試料基板7
とのなすイオンビーム6の注入角度の関数として、走査
振巾を変化させるように制御することで、イオンビーム
6の注入角度が大きくされた場合に特に顕著に発現する
ところの、“入射効果”に伴なったイオン注入贋の不均
一性および低下を防止できるのである。
In this way, in the ion beam scanning type ion implantation apparatus, the ion beam 6 and the sample substrate 7 are aligned in at least one of the scanning amplitudes of the ion beam 6 in the X direction and the Y direction.
By controlling the scanning amplitude to vary as a function of the implantation angle of the ion beam 6, the "incidence effect", which is particularly noticeable when the implantation angle of the ion beam 6 is increased, can be improved. It is possible to prevent non-uniformity and deterioration of ion implantation caused by ion implantation.

すなわち、以−ヒを換言すると、イオンビーム走査型の
イオン注入装置において、イオンビーム走査による“入
射効果”の発生を防IF、減少させるために、X方向お
よびY方向のイオンビーム6の走査振巾の、少なくとも
一方を連続的に増減制御させることにより、試料基板7
の表面上におけるイオンビーム6の走査速度および走査
@数を連続的に変化させ、これにより同試料基板7の表
面へのイオン注入付を制御して、均一なイオン注入を再
現性良く実現し得るのである。
In other words, in an ion beam scanning type ion implanter, in order to prevent or reduce the occurrence of "incidence effect" due to ion beam scanning, the scanning vibration of the ion beam 6 in the X direction and the Y direction is By continuously increasing or decreasing at least one of the widths of the sample substrate 7
By continuously changing the scanning speed and number of scans of the ion beam 6 on the surface of the sample substrate 7, it is possible to control the ion implantation onto the surface of the sample substrate 7 and achieve uniform ion implantation with good reproducibility. It is.

そしてこのことは、前記した半導体デバイス製造時にお
ける掘込み溝構造の側壁に対し、イオン注入法によって
不純物を導入する場合、イオン注入:*1−の均一性お
よび再現性、制御性向上などの面で、1!irIる効果
的であると云える。
This also means that when impurities are introduced by ion implantation into the sidewalls of the trench structure during semiconductor device manufacturing, it is important to improve the uniformity, reproducibility, and controllability of ion implantation *1. So, 1! It can be said that it is very effective.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以ヒ詳述したように、この発明によれば、X方向および
Y方向の各走査電極板に印加する電界強度を制御し、イ
オンビームをX方向およびY方向に走査させて、試料基
板上に不純物イオンを注入させるようにしたイオンビー
ム走査型のイオン注入装置において、X方向およびY方
向の少なくとも何れか一方のイオンビーム走査振巾を、
イオンビームと試料基板とのなすイオン注入角度に対応
し、同注入角度の関数として変化制御させる・ようにし
たので、試料基板の全表面に亘って均一なイオン注入を
実現することができ、特に試料基板での掘込み溝構造の
側壁に対し、均一性および再現性、制御性の良いイオン
注入を可能にし得るのであり、しかも手法的にも比較的
容易に実施できるなどの優れた特長を有するものである
As described in detail below, according to the present invention, the electric field strength applied to each scanning electrode plate in the X direction and the Y direction is controlled, the ion beam is scanned in the X direction and the Y direction, and the ion beam is scanned onto the sample substrate. In an ion beam scanning type ion implantation device that implants impurity ions, the ion beam scanning amplitude in at least one of the X direction and the Y direction is
Since the ion implantation angle between the ion beam and the sample substrate is controlled and the change is controlled as a function of the same implantation angle, uniform ion implantation can be achieved over the entire surface of the sample substrate. It is possible to perform ion implantation with good uniformity, reproducibility, and controllability into the sidewalls of the trench structure on the sample substrate, and it has excellent features such as being relatively easy to implement. It is something.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明を適用するイオン注入装置のJl要構
成を模式的に示すブロック図、第2図はこの発明での一
実施例によるイオンビームの走査振巾の変化を示す図で
あって、同図(a)は重置方向(X方向)の走査波形を
、同図(b)は水Y方向(Y方向)の走査波形をそれぞ
れに示す説明図、第3図は同様にこの発明での他の実施
例によるイオンビームの走査振巾の変化を示す図であっ
て、同図(a)は来電方向(X方向)の走査波形を、同
図(b)は水平方向(Y方向)の走査波形をそれぞれに
示す説明図である。 また、第4図はイオン注入角度Oで試料基板にイオンビ
ームを照射する場合での、試料基板およびイオンビーム
の配置を模式的に示す説明図、第5図は従来でのイオン
注入における走査波形を示す図であって、同図(a)は
惟直方向(X方向)の走査波形を、同図(b)は水Y方
向(Y方向)の走査波形をそれぞれに示す説明図、同図
(c)はこれらの各鋸歯状波の電界を、各走査電極板に
印加させて、イオンビームを垂直方向(X方向)および
水平方向(Y方向)に走査させたときの状態を示す説明
図である。 さらに、第6図は同様に従来でのイオン注入角度を45
度に設定してイオン注入した場合での、試料基板のシー
ト抵抗分布を示す説明図、第7図は従来でのイオン注入
角度に対する。試料基板へのイオン注入量の減少を模式
的に示す図であって、同図(a)はイオン注入角度が0
度の場合を、同図(b)はイオン注入角度が0度以外の
θの場合をそれぞれに示す説明図である。 1・・・・イオン源、2・・・・分析電磁石、3・・・
・水平方向(Y方向)の走査電極板、4・・・・垂直方
向(X方向)の走査電極板、5・・・・試料台、6・・
・・イオンビーム、?・・・・試料基板(半導体基板)
、8・・・・走査電源制御器。 代理人  大  岩  増  雄 第1図 1:イオン4 2:亦杵亀麓石 3:木−Y方向(Y方向)θ走先宅孜94≧妃直方向(
X方向)シ克え褒λL炎5:式断) 6:イ4ンご°−ム、 7:容入PJrり九・扱−(千4イト基(久)8:丸二
itユノE−ぢ;1)ヒ];(シIlq!、第2図 □−先 第3図 第4図 ソ 第5図 (Q)       (b) 第5図 (C) 第6図 第7図 手続補正力(自発) 6 :i H’ (7,。 昭和  年  月  日 持許庁長宮殿 1、事件の表示   特願昭 62−19012号2、
発明の名称 イオン注入装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 代表者志岐守哉 4、代理人 5、補正の対象 (1)  明細書の発明の詳細な説明の欄(2)  明
細書の図面の簡単な説明の欄6、補正の内容 (11明細書4頁3行の「Y方向」を「X方向」と補正
する。 (2)同書同頁同行の「X方向」を「Y方向」と補正す
る。 (3)同書7頁17行の「0記号は」を「申記号は」と
補正する。 (4)同書同頁18行の「0記号は」を「θ記号は」と
補正する。 (5)同書9頁2行の「W」をr WX Jと補正する
。 (6)同書同頁3行の「W」をr WY Jと補正する
。 (7)同書同頁12行の「Y」を「X」と補正する。 (8)同書同頁13行の「X方向」を「Y方向」と補正
する。 (9)同書18頁6,11.18行の「垂直方向」を「
水平方向」と補正する。 αC同書同頁7.i2,19行の「水平方向」を「垂直
方向」と補正する。 aυ 同書19頁2行の「垂直方向」を「水平方向コと
補正する。 (121同書19頁3行の「水平方向」を「垂直方向」
と補正する。 以  上
FIG. 1 is a block diagram schematically showing the essential structure of an ion implanter to which the present invention is applied, and FIG. 2 is a diagram showing changes in the scanning amplitude of an ion beam according to an embodiment of the present invention. , FIG. 3(a) is an explanatory diagram showing the scanning waveform in the overlapping direction (X direction), FIG. 3(b) is an explanatory diagram showing the scanning waveform in the water Y direction (Y direction), and FIG. FIG. 2 is a diagram showing changes in the scanning amplitude of an ion beam according to another embodiment, in which (a) shows the scanning waveform in the direction of power arrival (X direction), and (b) shows the scanning waveform in the horizontal direction (Y direction). FIG. 3 is an explanatory diagram showing scanning waveforms in the respective directions. Furthermore, Fig. 4 is an explanatory diagram schematically showing the arrangement of the sample substrate and the ion beam when the sample substrate is irradiated with the ion beam at the ion implantation angle O, and Fig. 5 is the scanning waveform in conventional ion implantation. , where (a) is an explanatory diagram showing the scanning waveform in the vertical direction (X direction), and (b) is an explanatory diagram showing the scanning waveform in the horizontal direction (Y direction), respectively. (c) is an explanatory diagram showing the state when the electric field of each of these sawtooth waves is applied to each scanning electrode plate and the ion beam is scanned in the vertical direction (X direction) and horizontal direction (Y direction). It is. Furthermore, FIG. 6 similarly shows the conventional ion implantation angle of 45
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the sheet resistance distribution of a sample substrate when ions are implanted at a conventional ion implantation angle. FIG. 4 is a diagram schematically showing a decrease in the amount of ions implanted into a sample substrate, and FIG.
FIG. 3B is an explanatory diagram showing the case where the ion implantation angle is θ other than 0 degrees. 1...Ion source, 2...Analysis electromagnet, 3...
・Horizontal direction (Y direction) scanning electrode plate, 4... Vertical direction (X direction) scanning electrode plate, 5... Sample stage, 6...
...Ion beam? ...Sample substrate (semiconductor substrate)
, 8...Scanning power supply controller. Agent Masuo Oiwa Figure 1 1: Ion 4 2: Iki Kameroku Stone 3: Tree - Y direction (Y direction) θ Running destination Takaki 94 ≧ Hi straight direction (
X direction) Overcoming reward λL flame 5: Ceremony cut) 6: I4 engine, 7: Input PJr Ri9 handling - (1,400 it group (Kyu) 8: Maru 2 IT Yuno E-ぢ;1) hi];(S Ilq!, Figure 2 □ - Previous Figure 3 Figure 4 Figure 5 So Figure 5 (Q) (b) Figure 5 (C) Figure 6 Figure 7 Procedural correction power ( Spontaneous) 6: i H' (7,. Showa 1939, Mon., 1933, Chief of the Bureau of Permissions Palace 1, Indication of the incident, Patent Application No. 62-19012 2,
Name of the invention Ion implantation device 3, Relationship with the case of the person making the amendment Patent applicant representative Moriya Shiki 4, agent 5, subject of amendment (1) Detailed explanation column of the invention in the specification (2) Specification Column 6 for a brief explanation of the drawings in the book, contents of the amendment (11 "Y direction" on page 4 line 3 of the specification is amended to "X direction". (2) "X direction" on the same page of the same book is changed to "X direction". (3) Correct “0 symbol is” on page 7, line 17 of the same book to “mon sign is”. (4) Correct “0 symbol is” on page 7, line 18 of the same book to “θ symbol is”. (5) Correct “W” in line 2 of page 9 of the same book to r WX J. (6) Correct “W” in line 3 of page 9 of the same book to r WY J. (7) Correct the letter “W” in line 3 of page 9 of the same book to r WY J. Correct “Y” on line 12 of page 12 to “X”. (8) Correct “X direction” on line 13 of page 18 of the same book to “Y direction”. (9) Correct line 6, 11, and 18 on page 18 of the same book. "Vertical direction"
"Horizontal direction". αC same book, same page 7. Correct "horizontal direction" in line i2, 19 to "vertical direction". aυ "Vertical direction" in line 2 on page 19 of the same book is corrected to "horizontal direction".
and correct it. that's all

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)垂直方向および水平方向の各走査電極板に印加す
る電界強度を制御し、イオンビームを垂直方向および水
平方向に走査させて、試料基板上に不純物イオンを注入
するイオン注入装置であつて、前記イオンビームの垂直
方向および水平方向の少なくとも何れか一方の走査振巾
を、このイオンビームと試料基板とのなすイオン注入角
度に対応して変化させるようにしたことを特徴とするイ
オン注入装置。
(1) An ion implantation device that implants impurity ions onto a sample substrate by controlling the electric field strength applied to each scanning electrode plate in the vertical and horizontal directions and scanning the ion beam in the vertical and horizontal directions. , an ion implantation apparatus characterized in that the scanning amplitude of the ion beam in at least one of the vertical direction and the horizontal direction is changed in accordance with the ion implantation angle formed between the ion beam and the sample substrate. .
(2)イオンビームと試料基板とのなすイオン注入角度
が大きくなるに伴つて、イオンビームの垂直方向および
水平方向の、少なくとも何れか一方の走査振巾を小さく
制御するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第
1項に記載のイオン注入装置。
(2) As the ion implantation angle between the ion beam and the sample substrate increases, the scanning amplitude of the ion beam in at least one of the vertical and horizontal directions is controlled to be smaller. An ion implantation apparatus according to claim 1.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH01175157A (en) * 1987-12-28 1989-07-11 Teru Barian Kk Ion implanting apparatus
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