JPS63299043A - Ion implantation device - Google Patents
Ion implantation deviceInfo
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- JPS63299043A JPS63299043A JP62135677A JP13567787A JPS63299043A JP S63299043 A JPS63299043 A JP S63299043A JP 62135677 A JP62135677 A JP 62135677A JP 13567787 A JP13567787 A JP 13567787A JP S63299043 A JPS63299043 A JP S63299043A
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- ion implantation
- ion
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- target object
- semiconductor wafer
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、イオン注入装置に関する。[Detailed description of the invention] [Purpose of the invention] (Industrial application field) The present invention relates to an ion implantation device.
(従来の技術)
一般に半導体集積回路の形成の為、イオン源で発生する
不純物イオンを高電界で加速して半導体基板内に打ち込
む半導体の特性を決めるイオン注入処理が行なわれてい
る。このようなイオン注入装置では、正に帯電したイオ
ンを加速して半導体ウニ八等の目標物に衝突させ、この
目標物内に不純物をドーピングする。このため加速され
た正イオンの衝突時に目標物から電子が叩き出され、目
標物が正に帯電しイオン注入量が不均一になったり、こ
の正電荷が目標物の絶縁体部分に蓄積され静電破壊を起
こしたり、叩き出された電子の分だけイオンの注入量が
捕捉できなくなる場合がある。(Prior Art) Generally, in order to form a semiconductor integrated circuit, an ion implantation process is performed in which impurity ions generated in an ion source are accelerated with a high electric field and implanted into a semiconductor substrate to determine the characteristics of the semiconductor. In such an ion implantation apparatus, positively charged ions are accelerated and collided with a target object such as a semiconductor sea urchin, thereby doping the target object with an impurity. For this reason, when accelerated positive ions collide, electrons are ejected from the target object, causing the target object to become positively charged and the amount of ions implanted to be uneven.This positive charge may accumulate on the insulator part of the target object, causing it to become static. Electrical breakdown may occur, or the amount of ions implanted may not be able to be captured by the number of ejected electrons.
そこで、従来のイオン注入装置では電子ジャワ゛−法等
により目標物に電子を供給して目標物の帯電を防止する
よう構成されたものがあり、また、イオン注入量を正確
に測定する装置の例として特開昭61−227357号
公報に開示されたものがある。Therefore, some conventional ion implantation devices are configured to supply electrons to the target object using the electronic Java method or the like to prevent the target object from being charged. There is one disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-227357.
これによると1図示しないイオンビーム発生装置から射
出されたイオンビームωは図示しない加速電極により最
終エネルギーまで加速され1図示しない質量分析器で制
御される磁界により所望の正イオンのみが選択されて、
図示しない偏向系の磁界により走査され、ファラデーカ
ップ■を通過し載置台■上に保持された半導体ウェハに
)等の目標物に照射される。そして、正のイオンビーム
■打ち込みにより半導体ウェハ(イ)から発生した負の
2次組子■が電源0を備えた電磁石■の磁界の働きによ
り導電材製ファラデーカップ■内に戻される。このこと
で、2次組子■はファラデーカップ■外に飛び出すこと
がなく、半導体ウェハに)に戻されるかファラデーカッ
プ■に取り込まれるので、電流計■で正確にイオンの打
つ込み量を測定することができ、半導体ウェハに)に2
次電子0の一部が戻されることにより半導体ウェハに)
の帯電が多少緩和される。According to this, an ion beam ω emitted from an ion beam generator (not shown) is accelerated to final energy by an accelerating electrode (not shown), and only desired positive ions are selected by a magnetic field controlled by a mass analyzer (not shown).
It is scanned by a magnetic field of a deflection system (not shown), passes through a Faraday cup (2), and is irradiated onto a target object such as a semiconductor wafer held on a mounting table (2). Then, the negative secondary muntin (2) generated from the semiconductor wafer (1) by the positive ion beam (2) implantation is returned into the Faraday cup (3) made of a conductive material by the action of the magnetic field of the electromagnet (2) equipped with a power source (0). As a result, the secondary muntin (■) does not fly out of the Faraday cup (■) and is returned to the semiconductor wafer () or taken into the Faraday cup (■), so the amount of ions implanted can be accurately measured using an ammeter (■). can be applied to semiconductor wafers) to 2
A part of the next electron 0 is returned to the semiconductor wafer)
electrification is alleviated to some extent.
(発明が解決しようとする問題点)
しかしながら上述の従来のイオン注入装置では、イオン
ビームωが2次電子(ハ)抑圧用電磁石■の磁界の中を
通過するため1図示しない質量分析器で選択されたイオ
ンの一部が失なわれたり発散したりし、また、図示しな
い偏向系で制御される走査速度やイオン注入角度が微妙
に変化する。その結果、イオン注入量や注入深さが不均
一となったり、イオンが不足したり、イオンの質が所望
のものとならない等の問題があった。(Problems to be Solved by the Invention) However, in the conventional ion implantation apparatus described above, since the ion beam ω passes through the magnetic field of the secondary electron (c) suppressing electromagnet ■, it is selected by a mass analyzer (not shown). Some of the implanted ions are lost or diverged, and the scanning speed and ion implantation angle, which are controlled by a deflection system (not shown), change slightly. As a result, there have been problems such as non-uniform ion implantation amount and implant depth, insufficient ions, and undesired ion quality.
なおかつ、2次組子■を導電材製ファラデーカップ■内
に戻すだけでは、ファラデーカップ■に取り込まれる2
次組子■も多く、半導体ウェハ(イ)に蓄積される正電
荷が十分に中和されず、半導体ウェハに)の帯電による
静電破壊が発生し、しかも、イオンビームωがウェハに
)に蓄積された正電荷により偏向されるという問題があ
った。In addition, simply returning the secondary muntin ■ to the Faraday cup ■ made of conductive material will not allow the two to be taken into the Faraday cup ■.
There are many cases where the positive charge accumulated on the semiconductor wafer (A) is not sufficiently neutralized, and electrostatic damage occurs due to the charging of the semiconductor wafer (A). Moreover, the ion beam ω is applied to the wafer (A). There was a problem of deflection due to accumulated positive charges.
また、2次組子■を戻す為に電磁石■等を用いる為、装
置が大型・高価格化するという問題もあった・
本発明は、上記点に対処してなされたもので。Furthermore, since an electromagnet (2) or the like is used to return the secondary muntin (2), there is a problem that the device becomes large and expensive.The present invention was made to address the above-mentioned problems.
所望のイオンを半導体ウェハ等目標物に均一で正確に注
入し、目標物の帯電による静電破壊を防止したイオン注
入処理のできるイオン注入装置を提供するものである。The present invention provides an ion implantation apparatus capable of uniformly and accurately implanting desired ions into a target object such as a semiconductor wafer, and performing ion implantation processing that prevents electrostatic damage due to charging of the target object.
(問題点を解決するための手段)
本発明は、目標物へのイオン注入に際し発生する2次電
子を前記目標物に帰還する電界を形成したことを特徴と
する。(Means for Solving the Problems) The present invention is characterized in that an electric field is formed to return secondary electrons generated during ion implantation into a target object to the target object.
(作 用)
本発明のイオン注入装置では、半導体ウニへ等目標物の
周辺が絶縁材で包まれる構成とすることにより、イオン
注入時に放出されたマイナスの2次電子が絶縁材表面に
蓄積して絶縁材表面に負電界を形成し、さらに放出され
るマイナスの2次電子を反撥して目標物にもどす、この
結果、イオンビームに影響を与えず、目標物上の蓄積正
電荷によるイオンビームの偏向を防止し、正確なイオン
打ち込み量測定ができ、目標物の帯電による静電破壊を
十分に防止可能とするものである。(Function) In the ion implantation apparatus of the present invention, the periphery of a target such as a semiconductor sea urchin is wrapped in an insulating material, so that negative secondary electrons emitted during ion implantation are accumulated on the surface of the insulating material. A negative electric field is formed on the surface of the insulating material, and the emitted negative secondary electrons are repelled and returned to the target object.As a result, the ion beam is not affected by the ion beam and is caused by the accumulated positive charges on the target object. It is possible to prevent deflection of the target object, accurately measure the amount of ion implantation, and sufficiently prevent electrostatic damage due to charging of the target object.
(実 施 例)
以下本発明のイオン注入角度を図面を参照して実施例に
ついて説明する。(Example) Hereinafter, an example of the ion implantation angle of the present invention will be described with reference to the drawings.
図示しないイオンビーム発生装置から射出された例えば
ボロンやヒ素などの不純物のイオンビーム(11)は、
図示しない加速電極により例えば80KVの電圧で最終
エネルギーまで加速され1図示しない質量分析器例えば
アナライザーマグネットの磁界を用いて所望の正イオン
のみが取り出され1図示しない偏向系例えばスキャンマ
グネットやアングルコレクターマグネットにより所望の
走査速度と注入角度に設定される。An ion beam (11) of impurities such as boron or arsenic is ejected from an ion beam generator (not shown).
The desired positive ions are accelerated to the final energy by an accelerating electrode (not shown) at a voltage of, for example, 80 KV, and then only the desired positive ions are extracted using the magnetic field of a mass analyzer (not shown), such as an analyzer magnet. Set the desired scan speed and injection angle.
そして、載置台(12)例えばアルミ製ディスクには、
上記イオンビーム(11)が照射される如く目標物例え
ば半導体ウェハ(13)が設けられている。Then, on the mounting table (12), for example, an aluminum disk,
A target such as a semiconductor wafer (13) is provided so as to be irradiated with the ion beam (11).
また、半導体ウェハ(13)の周辺を取り囲む様に方形
筒状で内壁面上に絶縁材(14)例えばシリコンや酸化
アルミニウムなどの絶縁膜が形成された行路管例えばフ
ァラデーカップ(15)が設けられている。このファラ
デーカップ(15)のイオンビーム(11)入射端には
、イオン注入時に発生した2次電子(16)をファラデ
ーカップ(15)内に戻す如く電極(17)が設定され
ている。Further, a rectangular cylindrical channel tube (15) having an insulating material (14) such as an insulating film of silicon or aluminum oxide formed on the inner wall is provided to surround the periphery of the semiconductor wafer (13). ing. An electrode (17) is set at the ion beam (11) input end of the Faraday cup (15) so as to return secondary electrons (16) generated during ion implantation into the Faraday cup (15).
尚、半導体ウェハ(13)に流れるイオン注入量をイオ
ン電流として計るように電流計(18)が接続設置され
ている。Note that an ammeter (18) is connected and installed so as to measure the amount of ion implantation flowing into the semiconductor wafer (13) as an ion current.
次に、上述したイオン注入装置による半導体ウェハのイ
オン注入方法を説明する。Next, a method for implanting ions into a semiconductor wafer using the above-mentioned ion implantation apparatus will be described.
所望の選択設定し加速した正のイオンビーム(11)は
ファラデーカップ(15)を通過し載置台(12)に保
持された半導体ウェハ(13)へ注入する。この工程に
おいて、イオンビーム(11)が半導体ウェハ(13)
に衝突することにより、半導体ウェハ(13)から2次
電子(16)を発生する。そして、この2次電子(16
)はファラデーカップ(15)内壁面上に設けられた絶
縁材(14)表面にランディングする。そして、電荷を
もたない初期状態では、上記2次電子(16)が絶縁材
(14)表面に負電荷が、蓄積増加する。しかし1発生
した2次電子(16)の有すエネルギーの最大値即ちウ
ェハ基板表面電位同電位例えば100aVに等しい電位
まで絶縁材(14)表面負電圧が上昇すると絶縁材(1
4)表面の負電界によって反撥し、第2図に示す如く2
次電子(14)は半導体ウェハ(13)に帰還する。そ
して、イオン注入時に半導体ウェハ(13)上に蓄積さ
れた正イオン電荷(21)は帰還した2次電子により中
和され、半導体ウェハ(13)の電荷蓄積が軽減する。A positive ion beam (11) selected and accelerated as desired passes through a Faraday cup (15) and is injected into a semiconductor wafer (13) held on a mounting table (12). In this process, the ion beam (11) is attached to the semiconductor wafer (13).
By colliding with the secondary electrons (16), the semiconductor wafer (13) generates secondary electrons (16). And this secondary electron (16
) lands on the surface of the insulating material (14) provided on the inner wall surface of the Faraday cup (15). In the initial state where there is no charge, the secondary electrons (16) accumulate and increase negative charges on the surface of the insulating material (14). However, when the negative voltage on the surface of the insulating material (14) rises to the maximum energy of the secondary electrons (16) generated, that is, the same potential as the wafer substrate surface potential, for example, 100 aV, the insulating material (14)
4) Repulsed by the negative electric field on the surface, as shown in Figure 2, 2
The secondary electrons (14) return to the semiconductor wafer (13). Then, the positive ion charges (21) accumulated on the semiconductor wafer (13) during ion implantation are neutralized by the returned secondary electrons, and the charge accumulation on the semiconductor wafer (13) is reduced.
その結果、半導体ウェハ(13)等の目標物の静電破壊
を防止することができ。As a result, electrostatic damage to targets such as semiconductor wafers (13) can be prevented.
ウェハ(13)上に蓄積する正イオン電荷(21)によ
るイオンビーム(11)の偏向を防止でき、正確で均一
なイオン注入をすることができる。Deflection of the ion beam (11) due to positive ion charges (21) accumulated on the wafer (13) can be prevented, and accurate and uniform ion implantation can be performed.
また、ファラデーカップ(15)から飛び出そうとする
2次電子も電極(17)をファラデーカップ(15)に
対して例えば−1000V程度に加圧することにより。Further, the secondary electrons that are about to jump out of the Faraday cup (15) can also be removed by applying a pressure of, for example, about -1000 V to the electrode (17) with respect to the Faraday cup (15).
ファラデーカップ(15)内を通って半導体ウェハ(1
3)に帰還され、ウェハ(13)の正イオン電荷(21
)と中和する。The semiconductor wafer (1) passes through the Faraday cup (15).
3), the positive ion charge (21) of the wafer (13) is
) and neutralize it.
さらに、2次電子(16)がファラデーカップ(15)
から吸収されずに目標物である半導体ウェハ(13)に
戻ることから、電流計(18)によりイオンビーム(1
1)のイオン電流が正確に測定できる為に、イオン打ち
込み量も正確に把握できる。Furthermore, the secondary electron (16) is the Faraday cup (15)
Because the ion beam (13) returns to the target object, the semiconductor wafer (13), without being absorbed by the ion beam (1
Since the ion current (1) can be measured accurately, the amount of ion implantation can also be accurately determined.
以上で、正確なイオン打ち込みができ、目標物である半
導体ウェハ(13)の静電破壊を防止し、均一なイオン
注入が終了する。As described above, accurate ion implantation can be performed, electrostatic damage to the target semiconductor wafer (13) is prevented, and uniform ion implantation is completed.
上記実施例では、ファラデーカップ(15)より飛び出
す2次電子(16)を戻す手段として高電圧をかけた電
極(17)を用いたが、他の実施例である第3図に示す
如く、ファラデーカップ(15)内側絶縁材(31)で
イオンビーム(11)入射側端を閉じ、そこにイオンビ
ーム(11)入射用スリット孔(32)を設けて、”絶
縁材(31)表面の蓄積負電界によって2次電子(16
)を半導体ウェハ(13)に戻してもよい。In the above embodiment, the electrode (17) to which a high voltage was applied was used as a means for returning the secondary electrons (16) ejected from the Faraday cup (15), but as shown in FIG. The incident end of the ion beam (11) is closed with the inner insulating material (31) of the cup (15), and a slit hole (32) for the ion beam (11) is provided there. Secondary electrons (16
) may be returned to the semiconductor wafer (13).
また、上記実施例の絶縁材(14>の材質をシリコン又
は酸化アルミニウムとしたが、不純物を含まない絶縁性
材質ならなんでもよく、上記実施例に限定されるもので
ないことは言うまでもない、 ・以上述べたように
この実施例によれば、イオン注入時に発生する負の2次
電子を、半導体ウェハの周辺を絶縁材で構成することに
より絶縁材表面に蓄積される負電界で半導体ウェハに帰
還させ、正のイオンビームによるウェハ上の正電荷を中
和することにより、イオン注入量を正確に測定でき、ウ
ェハ上に蓄積される正電荷による静電破壊とイオンビー
ムの偏向を防止することができ、均一なイオン注入を行
うことができる。Furthermore, although silicon or aluminum oxide was used as the material of the insulating material (14) in the above embodiment, any insulating material that does not contain impurities may be used, and it goes without saying that the material is not limited to the above embodiment. According to this embodiment, negative secondary electrons generated during ion implantation are returned to the semiconductor wafer by a negative electric field accumulated on the surface of the insulating material by configuring the periphery of the semiconductor wafer with an insulating material. By neutralizing the positive charges on the wafer caused by the positive ion beam, the ion implantation amount can be measured accurately, and electrostatic damage caused by positive charges accumulated on the wafer and deflection of the ion beam can be prevented. Uniform ion implantation can be performed.
以上説明したように本発明によれば、イオン注入目標物
へのイオン注入に際し・発生する2次電子を前記目標物
に帰還する電界を形成したことにより、イオンビームの
走査速度や注入角度、イオンの量や質を変化させず、注
入社や注入深さの均一性を向上させ、イオン注入量を正
確に測定でき。As explained above, according to the present invention, by forming an electric field that returns the secondary electrons generated during ion implantation to the target object, the scanning speed of the ion beam, the implantation angle, and the ion It improves the uniformity of implantation depth and implantation depth without changing the quantity or quality of ion implantation, and allows accurate measurement of ion implantation amount.
目標物の帯電による静電破壊とイオンビームの偏向を防
止し、小型で安価なイオン注入装置を実現することがで
きる。Electrostatic damage due to charging of the target object and deflection of the ion beam can be prevented, and a small and inexpensive ion implantation device can be realized.
第1図は本発明のイオン注入装置の構成図、第2図は第
1図における電荷の動きを示す図、第3図は第1図にお
ける他の実施例構成図、第4図は従来のイオン注入装置
の構成図である。
図において、Fig. 1 is a block diagram of the ion implantation apparatus of the present invention, Fig. 2 is a diagram showing the movement of charges in Fig. 1, Fig. 3 is a block diagram of another embodiment of Fig. FIG. 1 is a configuration diagram of an ion implantation device. In the figure,
Claims (2)
るイオン注入装置において、前記目標物へのイオン注入
に際し発生する2次電子を前記目標物に帰還する電界を
形成したことを特徴とするイオン注入装置。(1) An ion implantation apparatus that implants ions by irradiating an ion beam onto a target object, characterized in that an electric field is formed to return secondary electrons generated during ion implantation into the target object to the target object. Ion implanter.
はイオンビーム入射行路に行路管を設け、この行路管の
内壁面を絶縁材で形成することを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載のイオン注入装置。(2) The means for forming an electric field for returning secondary electrons to the target object is characterized in that a path tube is provided in the ion beam incident path, and the inner wall surface of this path tube is formed of an insulating material. The ion implantation device according to item 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62135677A JPH0654649B2 (en) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | Ion implanter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62135677A JPH0654649B2 (en) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | Ion implanter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63299043A true JPS63299043A (en) | 1988-12-06 |
JPH0654649B2 JPH0654649B2 (en) | 1994-07-20 |
Family
ID=15157345
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62135677A Expired - Fee Related JPH0654649B2 (en) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | Ion implanter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0654649B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0355651U (en) * | 1989-10-04 | 1991-05-29 | ||
JPH0745231A (en) * | 1992-09-07 | 1995-02-14 | Applied Materials Japan Kk | Ion implantation method and apparatus |
JP2004178993A (en) * | 2002-11-27 | 2004-06-24 | Nec Yamagata Ltd | Beam pathway tube for ion implantation |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5826441A (en) * | 1981-08-10 | 1983-02-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Ion implanting device |
-
1987
- 1987-05-29 JP JP62135677A patent/JPH0654649B2/en not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
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JPH0654649B2 (en) | 1994-07-20 |
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