JP2706478B2 - Ion implantation method and apparatus - Google Patents
Ion implantation method and apparatusInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体ウエハにイオン注入を行なうイオン注入方法及
び装置に関し、 ビーム電流を常時正確に計測することを目的とし、 イオンビームをウエハに打込んだとき発生する2次電
子を取り込むファラデーカップの該イオンビームが打込
まれる側に負の電圧を印加されたバイアスリングを設
け、該2次電子が外に飛び出すのを阻止するイオン注入
方法において、該バイアスリングを該イオンビームの進
行方向に複数に分割し、夫々に負の電圧を印加するよう
構成する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Summary] The present invention relates to an ion implantation method and apparatus for implanting ions into a semiconductor wafer, with the object of always accurately measuring the beam current, and the secondary generated when an ion beam is implanted into the wafer. A negative ring is applied to a side of the Faraday cup into which the ions are implanted, and a bias ring to which a negative voltage is applied is provided. In the ion implantation method for preventing the secondary electrons from jumping out, the bias ring is connected to the ions. The beam is divided into a plurality in the traveling direction, and a negative voltage is applied to each.
本発明はイオン注入方法及び装置に関し、半導体ウエ
ハにイオン注入を行なうイオン注入方法及び装置に関す
る。The present invention relates to an ion implantation method and apparatus, and more particularly, to an ion implantation method and apparatus for performing ion implantation on a semiconductor wafer.
半導体ウエハの不純物ドーピングを行なう方法とし
て、熱拡散法及びイオン注入法があり、イオン注入法は
不純物量が正確にわかり、かつ低温でドーピングできる
等の特長があり、多用されている。As a method for doping impurities in a semiconductor wafer, there are a thermal diffusion method and an ion implantation method, and the ion implantation method is widely used because it has features such as accurate determination of an impurity amount and low-temperature doping.
第2図はイオン注入装置の概念図を示す。 FIG. 2 shows a conceptual diagram of the ion implantation apparatus.
同図中、イオンソース10で発生された不純物イオンは
引出レンズ11により引出されアナライザ・マグネット12
に導かれ、ここで質量分析されることにより所望の不純
物イオンだけけが選択される。選択された不純物イオン
のイオンビームは加速管13で加速され、ファラデーカッ
プ14を通ってディスク15に取付けられたウエハ16に打込
まれる。In the figure, impurity ions generated by an ion source 10 are extracted by an extraction lens 11 and are analyzed by an analyzer magnet 12.
, And mass analysis is performed to select only desired impurity ions. The ion beam of the selected impurity ions is accelerated by the acceleration tube 13 and is passed through the Faraday cup 14 and is injected into the wafer 16 mounted on the disk 15.
第3図は従来のイオン注入装置の一部の構造図を示
す。FIG. 3 shows a partial structural view of a conventional ion implantation apparatus.
同図中、20は筒状のファラデーカップであり、その前
方(イオンビームの入来方向)にバイアスリング21が設
けられている。In the figure, reference numeral 20 denotes a cylindrical Faraday cup, and a bias ring 21 is provided in front of the Faraday cup (incoming direction of the ion beam).
正のイオンビームがウエハ16に当たるとそれを中性化
すべく電子が逆方向つまりディスク15の回転軸22より供
給される。この電子を電流計23で読んでビーム電流と
し、このビーム電流で注入した不純物量を知ることがで
きる。When the positive ion beam strikes the wafer 16, electrons are supplied in the opposite direction, that is, from the rotating shaft 22 of the disk 15, to neutralize the wafer. The electrons are read by the ammeter 23 to be used as a beam current, and the amount of impurities injected by the beam current can be known.
ファラデーカップ20はイオンビームがウエハ16に注入
された衝撃に飛び出した2次電子を取り込んで電流計23
を通さずにディスク15からウエハ16に戻し、これによっ
て2次電子がビーム電流として読み込まれることを防止
している。The Faraday cup 20 takes in secondary electrons that have jumped out from the impact of the ion beam injected into the wafer 16 and
The disk is returned from the disk 15 to the wafer 16 without passing through, thereby preventing secondary electrons from being read as a beam current.
イオン注入のスループット向上のためビーム電流が増
大するに従って2次電子のうちファラデーカップ20から
外に飛び出すものが増え、これを防止するためにバイア
スリング21を設け、電源24により負の大電圧を印加して
2次電子をファラデーカップ20内に戻している。As the beam current increases in order to improve the ion implantation throughput, the number of secondary electrons that jump out of the Faraday cup 20 increases. To prevent this, a bias ring 21 is provided, and a large negative voltage is applied by a power supply 24. Then, the secondary electrons are returned into the Faraday cup 20.
スループット向上のためビーム電流が増大するに従っ
てバイアスリング21に印加する負電圧も高くなる。As the beam current increases to improve the throughput, the negative voltage applied to the bias ring 21 also increases.
このため、バイアスリング21の尖った角部21aに電圧
が集中してファラデーカップ20に放電を起こす場合があ
る。このような場合、一時的にバイアスリング21の電界
が減少するために2次電子がファラデーカップ20及びバ
イアスリング21の外に飛び出して電流計23を通り、ビー
ム電流の計測値が不正確になるという問題があった。For this reason, the voltage may concentrate on the sharp corner 21 a of the bias ring 21 and cause a discharge in the Faraday cup 20. In such a case, since the electric field of the bias ring 21 temporarily decreases, the secondary electrons jump out of the Faraday cup 20 and the bias ring 21 and pass through the ammeter 23, and the measured value of the beam current becomes inaccurate. There was a problem.
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、ビーム電
流を常時正確に計測するイオン注入方法及び装置を提供
することを目的とする。The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an ion implantation method and apparatus for constantly and accurately measuring a beam current.
本発明のイオン注入方法は、イオンビームを半導体ウ
エハ(16)に打込んだとき発生する2次電子を取り込む
ファラデーカップ(38)のイオンビームが打込まれる側
に負の電圧を印加されたバイアスリングを設け、2次電
子が外に飛び出すのを阻止するイオン注入方法におい
て、 アイアスリングをイオンビームの進行方向に複数に分
割し、夫々に負の電圧を印加する。According to the ion implantation method of the present invention, a bias in which a negative voltage is applied to a side of the Faraday cup (38) into which an ion beam is implanted, which captures secondary electrons generated when the ion beam is implanted into the semiconductor wafer (16), is applied. In an ion implantation method in which a ring is provided to prevent secondary electrons from jumping out, an isling is divided into a plurality in the traveling direction of an ion beam, and a negative voltage is applied to each.
また、本発明のイオン注入装置は、イオンビームを半
導体ウエハ(16)に打込んだとき発生する2次電子を取
り込むファラーデーカップ(38)のイオンビームが打込
まれる側に2次電子が外の飛び出すのを阻止するための
負の電圧を印加したバイアスリングを有するイオン注入
装置において、 イオンビームの進行方向に複数に分割されたバイアス
リング(32〜34)と、 バイアスリング(32〜34)夫々に負の電圧を印加する
複数の電源(35〜37)とを有する。Further, in the ion implantation apparatus of the present invention, the secondary electrons are emitted to the side of the Faraday cup (38) into which the ion beam is implanted, which captures the secondary electrons generated when the ion beam is implanted into the semiconductor wafer (16). An ion implantation apparatus having a bias ring to which a negative voltage is applied to prevent the ion beam from jumping out, comprising: a bias ring (32 to 34) divided into a plurality in the traveling direction of the ion beam; and a bias ring (32 to 34). It has a plurality of power supplies (35 to 37) each of which applies a negative voltage.
本発明においては、複数の分割されたバイアスリング
(32〜34)を設け、夫々に負の電圧を印加しており、こ
の負の電圧が高電圧でバイアスリング(32〜34)のうち
のいずれかよりファラデーカップ(38)に放電が生じて
も、残りのバイアスリングに負の電圧が印加されている
ため2次電圧がファラデーカップ(38)より外に飛び出
すことが防止され、ビーム電流の計測値が正確である。In the present invention, a plurality of divided bias rings (32 to 34) are provided, and a negative voltage is applied to each of the divided bias rings. This negative voltage is a high voltage and any one of the bias rings (32 to 34) is used. Even if a discharge occurs in the Faraday cup (38), the secondary voltage is prevented from jumping out of the Faraday cup (38) because a negative voltage is applied to the remaining bias ring, and the beam current is measured. The value is accurate.
第1図は本発明装置の一部の一実施例の構造図を示
す。同図中、第3図と同一部分には同一符号を付し、そ
の説明を省略する。FIG. 1 shows a structural view of one embodiment of a part of the apparatus of the present invention. 3, the same parts as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
第1図中、30はテスト用のビームゲート、31はテスト
用のフロントファラデーである。テスト時にはビームゲ
ート30は矢印A方向に移動させ、スイッチSW1,SW2夫々
を電流計23に接続させる。この状態でイオンビームをビ
ームゲート30の表面30aに打ち込み、電流計23でビーム
電流を計測する。In FIG. 1, reference numeral 30 denotes a test beam gate, and reference numeral 31 denotes a test front Faraday. During the test, the beam gate 30 is moved in the direction of arrow A, and the switches SW1 and SW2 are connected to the ammeter 23. In this state, an ion beam is injected into the surface 30a of the beam gate 30, and the beam current is measured by the ammeter 23.
実際のイオン注入時にはビームゲート30を下げ、図示
の如くイオンビームがビームゲート30の開口部30bを通
過する状態とする。またスイッチSW1,SW2夫々を切換え
てビームゲート30及びフロントファラデー31を接地す
る。At the time of actual ion implantation, the beam gate 30 is lowered so that the ion beam passes through the opening 30b of the beam gate 30 as shown. The switches SW1 and SW2 are switched to ground the beam gate 30 and the front Faraday 31.
ビームゲート30の後方(ウエハ16側)にはバイアスリ
ング32,33,34が矢印B方向に示すビーム通過方向に沿っ
て並べられている。バイアスリング32,33,34は電源35,3
6,37夫々より負の大電圧(例えば−1600V)を印加され
ている。バイアスリング32,33,34夫々は断面が略円形で
角部を持たない構造とされており、互いに一定長だけ離
間させて配置されている。Behind the beam gate 30 (on the side of the wafer 16), bias rings 32, 33, and 34 are arranged along a beam passing direction indicated by an arrow B direction. Bias rings 32, 33, 34 are power supply 35, 3
A large negative voltage (for example, -1600 V) is applied from each of 6,37. Each of the bias rings 32, 33, and 34 has a structure in which the cross section is substantially circular and has no corners, and is arranged to be apart from each other by a certain length.
筒状のファラデーカップ38はバイアスリング側の周縁
38aに丸みを持たせ、角部を持たない構造とされてい
る。The cylindrical Faraday cup 38 has a peripheral edge on the bias ring side.
38a is rounded and has no corners.
このように、バイアスリング32〜34及びファラデーカ
ップ38は互いに対向する部分が丸みを持ち、尖った角部
を持たないため、電圧の集中がなく、バイアスリング32
〜34からファラデーカップ38への放電のおそれが低い。As described above, the bias rings 32 to 34 and the Faraday cup 38 have rounded portions facing each other and do not have sharp corners, so that there is no voltage concentration, and the bias ring 32
To 34 to the Faraday cup 38.
また、複数のバイアスリング32〜34を設けているた
め、最も近接したバイアスリング34からファラデーカッ
プ38へ放電が起こっても、バイアスリング33,34夫々に
は負の大電圧が印加されており、2次電子がこのバイア
スリング33.34の外に飛び出すことが防止され、電流計2
3によるビーム電流の計測値は正確である。Also, since a plurality of bias rings 32 to 34 are provided, even if a discharge occurs from the closest bias ring 34 to the Faraday cup 38, a large negative voltage is applied to each of the bias rings 33 and 34, Secondary electrons are prevented from jumping out of the bias ring 33.34, and the ammeter 2
The measurement of the beam current by 3 is accurate.
なお、第1図において、ファラデーカップ38の周縁38
aはY軸に対して斜めに切欠かれているがこれはビーム
ゲート30の移動方向(矢印A方向)によって決められた
もので、これはY軸方向に切欠いたものであっても良
く、上記実施例に限定されない。In FIG. 1, the periphery 38 of the Faraday cup 38
Although a is notched obliquely with respect to the Y axis, it is determined according to the moving direction (arrow A direction) of the beam gate 30, and may be notched in the Y axis direction. It is not limited to the embodiment.
上述の如く、本発明のイオン注入方法及び装置によれ
ば、ファラデーカップへの放電が生じてもファラデーカ
ップから外に2次電子が飛び出すことを防止でき、ビー
ム電流を常時正確に計測でき、実用上きわめて有用であ
る。As described above, according to the ion implantation method and apparatus of the present invention, even if a discharge to the Faraday cup occurs, secondary electrons can be prevented from jumping out of the Faraday cup, the beam current can always be measured accurately, and Above is very useful.
第1図は本発明装置の一実施例の構造図、 第2図はイオン注入装置の概念図、 第3図は従来装置の一例の構造図である。 図において、 16はウエハ、23は電流計、32〜34はバイアスリング、35
〜37は電源、38はファラデーカップ を示す。FIG. 1 is a structural view of an embodiment of the apparatus of the present invention, FIG. 2 is a conceptual view of an ion implantation apparatus, and FIG. 3 is a structural view of an example of a conventional apparatus. In the figure, 16 is a wafer, 23 is an ammeter, 32-34 are bias rings, 35
37 indicates a power source, and 38 indicates a Faraday cup.
Claims (2)
き発生する2次電子を取り込むファラデーカップ(38)
の該イオンビームが打込まれる側に負の電圧を印加され
たバイアスリングを設け、該2次電子が外に飛び出すの
を阻止するイオン注入方法において、 該バイアスリングを該イオンビームの進行方向に複数
(32〜34)に分割し、夫々におの電圧を印加することを
特徴とするイオン注入方法。A Faraday cup (38) for capturing secondary electrons generated when an ion beam is implanted into a wafer (16).
Providing a bias ring to which a negative voltage is applied on the side where the ion beam is implanted, and preventing the secondary electrons from jumping out. An ion implantation method characterized by dividing into a plurality (32 to 34) and applying a voltage to each of them.
き発生する2次電子を取り込むファラーデーカップ(3
8)の該イオンビームが打込まれる側に該2次電子が外
の飛び出すのを阻止するための負の電圧を印加したバイ
アスリングを有するイオン注入装置において、 該イオンビームの進行方向に複数に分割されたバイアス
リング(32〜34)と、 該バイアスリング(32〜34)夫々に負の電圧を印加する
複数の電源(35〜37)とを有することを特徴とするイオ
ン注入装置。2. A Faraday cup (3) for capturing secondary electrons generated when an ion beam is implanted into a wafer (16).
8) In the ion implantation apparatus having a bias ring to which a negative voltage is applied to prevent the secondary electrons from jumping out to the side where the ion beam is implanted, An ion implantation apparatus comprising: divided bias rings (32 to 34); and a plurality of power supplies (35 to 37) for applying a negative voltage to each of the bias rings (32 to 34).
Priority Applications (1)
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JP63202988A JP2706478B2 (en) | 1988-08-15 | 1988-08-15 | Ion implantation method and apparatus |
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