JPH0223021B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0223021B2 JPH0223021B2 JP58070233A JP7023383A JPH0223021B2 JP H0223021 B2 JPH0223021 B2 JP H0223021B2 JP 58070233 A JP58070233 A JP 58070233A JP 7023383 A JP7023383 A JP 7023383A JP H0223021 B2 JPH0223021 B2 JP H0223021B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ions
- gas chamber
- target material
- energy
- ion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はイオン注入法のイオンに変えて高エネ
ルギーの中性粒子を用いた物質注入法、およびそ
のための装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a material implantation method using high-energy neutral particles instead of ions in an ion implantation method, and an apparatus for the same.
イオン注入法は他の熱拡散法や溶融法に比べ低
温で各種物質を対象物質に注入が可能で、注入量
や注入深さや分布等の制御性が良く、さらに、他
の方法では不可能であつた物質の注入や溶解度以
上の物質注入ができる等の利点があり、半導体素
子製造工程における不純物注入を初めとして、物
質表面の硬化や摩擦係数の制御、物質の合成等に
広く用いられている。しかしながら、上記の用途
において注入物質がイオンであることは本質的に
は必要では無く、単にエネルギーの付加および注
入物質流の計測制御のためにイオン化が必要とさ
れるに過ぎない。 Compared to other thermal diffusion methods and melting methods, the ion implantation method allows various substances to be injected into the target material at a lower temperature, and it has better control over the injection amount, implantation depth, distribution, etc. It has the advantage of being able to inject hot substances or inject substances that exceed their solubility, and is widely used for impurity injection in semiconductor element manufacturing processes, hardening of material surfaces, controlling friction coefficients, and material synthesis. . However, in the above-mentioned applications, it is not essentially necessary that the implanted material be ions; ionization is merely required for the addition of energy and the metering control of the implanted material flow.
一方、イオンによつて物質注入を行うことによ
り、対象物質が電気的に絶縁体の場合には帯電が
生じ、それによつて種々の不都合が起きる。例え
えば半導体素子の場合にはMOSICのゲート酸化
膜の絶縁破壊が生ずる。特に最近は従来より高濃
度のイオン注入が行われるようになり、他方、半
導体素子の高集積化に伴いゲート酸化膜はさらに
薄くなる傾向にあるので、イオン注入による絶縁
破壊がますます生じやすくなつている。 On the other hand, when the target material is an electrical insulator, charging occurs when the material is implanted using ions, which causes various problems. For example, in the case of semiconductor devices, dielectric breakdown of the MOSIC gate oxide film occurs. Especially recently, ion implantation has become more concentrated than before, and gate oxide films tend to become thinner as semiconductor devices become more highly integrated, making dielectric breakdown due to ion implantation more likely to occur. ing.
また、新しい物質の合成には半導体素子製造工
程における不純物注入等に比較して桁違いに多い
注入量が必要とされるため帯電の程度も大きくな
り、絶縁物に対するイオン注入法の適用を難しく
している。イオン注入による帯電を防止するため
電子ビームを同時に照射する方法が提案されてい
るが、注入面全域に過不足なくイオンの電荷を中
和するように電子ビームを照射することが難かし
いことや、電子ビームを照射することによる加熱
等が問題となる。 Furthermore, synthesis of new materials requires an order of magnitude higher implantation amount than impurity implantation in the semiconductor device manufacturing process, which increases the degree of charging, making it difficult to apply ion implantation to insulators. ing. A method of simultaneously irradiating the implanted surface with an electron beam has been proposed to prevent charging due to ion implantation, but it is difficult to irradiate the entire implanted surface with the electron beam in a manner that neutralizes the ion charge. Heating caused by electron beam irradiation poses a problem.
本発明はイオン注入法の上記の点に鑑みなされ
たもので、注入物質粒子を必要なエネルギーに加
速することや他の物質成分との分離はイオンの状
態で行い、しかる後に、イオンを中性化すること
により、電気的に絶縁体である対象物質に対して
も帯電を防ぎつゝ物質注入ができる方法及び装置
を提供することを目的とするものである。以下本
発明について図に基づき説明する。 The present invention was developed in view of the above-mentioned points of the ion implantation method, and the implanted material particles are accelerated to the necessary energy and separated from other material components in the ion state, and then the ions are neutralized. The object of the present invention is to provide a method and an apparatus that can inject a substance into an electrically insulating target substance while preventing charging thereof. The present invention will be explained below based on the drawings.
第1図は本発明の実施例の原理図で、1はイオ
ン源、2は質量分離用磁石、3は注入すべき物質
の粒子ビーム、4は中性化のためのガス室、5は
対象物質、6は移動台、7は注入室である。 FIG. 1 is a principle diagram of an embodiment of the present invention, in which 1 is an ion source, 2 is a mass separation magnet, 3 is a particle beam of the substance to be injected, 4 is a gas chamber for neutralization, and 5 is an object. 6 is a moving table, and 7 is an injection chamber.
ガス室4に入射するまでは通常のイオン注入の
場合と全く同様に、必要なエネルギーにイオンを
加速し注入すべき物質の成分のみが質量分離され
る。ガス室4内に入射したイオンは、ガス室4内
の気体分子または原子と電荷交換を行つて大部分
が中性化される。通常イオン注入が行われる数
10KeV以上のエネルギーにおいては、この反応
によるビームの散乱及びエネルギー損失は他くの
場合無視できる程度である。入射ビームの一部は
イオンのままガス室4を通過するが、大部分が中
性化されるのでビーム照射による帯電を、通常の
イオン注入の場合に比べ大幅に軽減できる。 Until the ions enter the gas chamber 4, the ions are accelerated to the required energy and only the components of the substance to be implanted are mass separated, just as in the case of normal ion implantation. The ions that have entered the gas chamber 4 undergo charge exchange with gas molecules or atoms within the gas chamber 4, and most of them are neutralized. Number of ion implantations typically performed
At energies above 10 KeV, beam scattering and energy loss due to this reaction are otherwise negligible. A portion of the incident beam passes through the gas chamber 4 as ions, but most of the beam is neutralized, so that charging due to beam irradiation can be significantly reduced compared to the case of normal ion implantation.
また、中性化のための気体の供給を止めガス室
4内を高真空に排気すれば、そのままで通常のイ
オン注入を行うことができる。 Further, if the supply of gas for neutralization is stopped and the inside of the gas chamber 4 is evacuated to a high vacuum, normal ion implantation can be performed as is.
中性化された粒子はイオンと異なり、電界や磁
界の作用を受けない。従つて、中性化ビームを広
い面積にわたつて照射するためには対象物質5を
機械的に移動させて走査する。 Unlike ions, neutralized particles are not affected by electric or magnetic fields. Therefore, in order to irradiate a wide area with the neutralized beam, the target material 5 is mechanically moved and scanned.
ガス室4を通過したビームよりイオンを電界ま
たは磁界を用いて偏向し取り除けば、さらに、ビ
ーム照射による帯電を少なくすることができる。 By deflecting and removing ions from the beam that has passed through the gas chamber 4 using an electric or magnetic field, charging due to beam irradiation can be further reduced.
第2図はこの場合の原理図で、中性化ガス室と
偏向部分のみを示し、3はガス室に入射する粒子
ビーム、4はガス室、5は対象物質、8は差動排
気系、9は偏向電極、10は中性化されたビーム
成分、12はフアラデーケージである。イオンビ
ーム3がガス室4に入射するまでは第1図に示し
た実施例あるいは通常のイオン注入の場合と同様
である。ガス室4を通過したビームのうち、中性
化されないでイオンのまま残つた成分11は偏向
電極間の電界によつて曲げられ、中性粒子10の
みが対象物質5に照射されるので、第1図に示し
た実施例の場合より、さらに、帯電を少なくでき
る。中性化されたビーム10を広い面積に照射し
たい場合には、対象物質5を機械的に移動させて
走査を行うことは、第1図に示した実施例と同様
である。ガス室4をイオンのまま通過する割合は
条件を変えなければ一定であるので、偏向された
イオンビームの電流をフアラデーケージ12で測
定することにより、イオンビームの変動や対象物
質5へ注入される中性粒子10の量を間接的に知
ることができる。さらに、フアラデーケージ12
の位置に対象物質5を置けば、中性粒子注入と通
常イオン注入とを切り替えて、あるいは並行して
行うことが可能である。 Figure 2 is a diagram of the principle in this case, showing only the neutralization gas chamber and the deflection part, 3 is the particle beam incident on the gas chamber, 4 is the gas chamber, 5 is the target substance, 8 is the differential pumping system, 9 is a deflection electrode, 10 is a neutralized beam component, and 12 is a Faraday cage. The process until the ion beam 3 enters the gas chamber 4 is the same as the embodiment shown in FIG. 1 or the case of normal ion implantation. Of the beam that has passed through the gas chamber 4, the components 11 that are not neutralized and remain as ions are bent by the electric field between the deflection electrodes, and only the neutral particles 10 are irradiated onto the target material 5. Electrification can be further reduced than in the case of the embodiment shown in FIG. When it is desired to irradiate a wide area with the neutralized beam 10, scanning is performed by mechanically moving the target material 5, as in the embodiment shown in FIG. Since the rate at which ions pass through the gas chamber 4 as they are remains constant unless the conditions are changed, by measuring the current of the deflected ion beam with the Faraday cage 12, it is possible to detect fluctuations in the ion beam and the rate at which the ions are being injected into the target material 5. It is possible to indirectly know the amount of sexual particles 10. In addition, Faraday Cage 12
If the target material 5 is placed at the position, neutral particle implantation and normal ion implantation can be performed alternately or in parallel.
第2図に示したように中性粒子だけを選別する
ことにより、表面が絶縁体の対象物質5に対して
も帯電を少なくできるが、それだけでは完全に帯
電を防ぐことはできない。その原因は注入される
中性粒子のエネルギーにより、対象物質5から二
次電子が放出されるためである。この二次電子の
エネルギーはほとんどが数eV以下であるから、
対象物質が数eVに帯電すれば二次電子放出は抑
制され、帯電はほぼその程度に止まる。しかしな
がら、この帯電も問題となる場合には、対象物質
5に二次電子放出の抑制電界を与えて防ぐことが
できる。 As shown in FIG. 2, by selecting only neutral particles, it is possible to reduce the charging of the target substance 5 whose surface is an insulator, but this alone cannot completely prevent charging. The reason for this is that secondary electrons are emitted from the target material 5 due to the energy of the injected neutral particles. Since the energy of most of these secondary electrons is less than a few eV,
If the target material is charged to several eV, secondary electron emission is suppressed and the charging stops at approximately that level. However, if this charging also becomes a problem, it can be prevented by applying an electric field to the target substance 5 to suppress secondary electron emission.
第3図は対象物質からの二次電子放出を抑制す
る場合の原理図で注入物質付近のみを示したもの
である。5は対象物質、6は移動台、13は二次
電子抑制電極、14は電源である。電源14によ
つて対象物質5を乗せた移動台6が二次電子抑制
電極13に対し正の電位になつていれば、負の電
荷を持つ二次電子の放出は移動台6と二次電子抑
制電極13の間の電界によつて抑制され、従つて
二次電子放出による対象物質の帯電を防止するこ
とができる。 FIG. 3 is a diagram showing the principle of suppressing secondary electron emission from a target substance, and only shows the vicinity of the injection substance. 5 is a target substance, 6 is a moving table, 13 is a secondary electron suppression electrode, and 14 is a power source. If the movable stage 6 on which the target substance 5 is placed has a positive potential with respect to the secondary electron suppression electrode 13 by the power source 14, the emission of negatively charged secondary electrons will occur between the movable stage 6 and the secondary electrons. This is suppressed by the electric field between the suppressing electrodes 13, and therefore it is possible to prevent charging of the target substance due to secondary electron emission.
以上説明したように、本発明の中性粒子注入法
およびその装置は、イオンを中性化することによ
り電気的に絶縁体である対象物質に対しても帯電
を防止しつゝイオン注入法と同様な物質注入を行
うことができる効果を有するもので、半導体素子
製造、物質合成、表面処理技術の分野に大きく貢
献するものである。 As explained above, the neutral particle implantation method and its device of the present invention can neutralize ions to prevent charging of the target material, which is an electrical insulator, while achieving the same effect as the ion implantation method. It has the effect of making it possible to perform similar material injection, and will greatly contribute to the fields of semiconductor device manufacturing, material synthesis, and surface treatment technology.
第1図は本発明の一実施例を説明するための原
理図、第2図は本発明をイオン中性粒子を分離し
て実施する例を説明するための図、第3図は二次
電子放出を抑制して本発明を実施する例を説明す
るための図である。
図中、1はイオン源、2は質量分離用磁石、3
は粒子ビーム、4はガス室、5は対象物質、6は
移動台、7は注入室、8は差動排気系、9は偏向
電極、10は中性粒子ビーム、11はイオンのま
ま残つたビーム成分、12はフアラデーケージ、
13は二次電子抑制電極、14は電源である。
Figure 1 is a principle diagram for explaining one embodiment of the present invention, Figure 2 is a diagram for explaining an example of implementing the present invention by separating ionic and neutral particles, and Figure 3 is a diagram for explaining secondary electrons. It is a figure for explaining the example which suppresses release and implements this invention. In the figure, 1 is an ion source, 2 is a mass separation magnet, and 3
is a particle beam, 4 is a gas chamber, 5 is a target substance, 6 is a moving stage, 7 is an injection chamber, 8 is a differential pumping system, 9 is a deflection electrode, 10 is a neutral particle beam, and 11 remains as an ion. Beam component, 12 is Faraday cage,
13 is a secondary electron suppression electrode, and 14 is a power source.
Claims (1)
を照射して物質注入を行う方法において、必要な
エネルギーに加速したイオンをガス室を通すこと
により中性粒子化し、前記対象物質に照射するこ
とを特徴とする中性粒子注入法。 2 固体の対象物質に高エネルギーの粒子ビーム
を照射して物質注入を行う装置において、イオン
を必要なエネルギーに加速した後に、イオンビー
ムの経路に中性粒子化するためのガス室を備えた
ことを特徴とする中性粒子注入装置。[Claims] 1. In a method of injecting a substance by irradiating a solid target material with a high-energy particle beam, ions accelerated to the required energy are passed through a gas chamber to become neutral particles, and the target material is A neutral particle injection method characterized by irradiation with 2 A device that injects a solid target material by irradiating a high-energy particle beam with a gas chamber in the path of the ion beam to convert the ions into neutral particles after accelerating the ions to the required energy. A neutral particle injection device featuring:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58070233A JPS59196600A (en) | 1983-04-21 | 1983-04-21 | Neutral particle implanting method and its device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58070233A JPS59196600A (en) | 1983-04-21 | 1983-04-21 | Neutral particle implanting method and its device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59196600A JPS59196600A (en) | 1984-11-07 |
| JPH0223021B2 true JPH0223021B2 (en) | 1990-05-22 |
Family
ID=13425637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58070233A Granted JPS59196600A (en) | 1983-04-21 | 1983-04-21 | Neutral particle implanting method and its device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59196600A (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63126220A (en) * | 1986-11-14 | 1988-05-30 | Mitsubishi Electric Corp | Impurity doping method |
| JPS63166221A (en) * | 1986-12-27 | 1988-07-09 | Mitsubishi Electric Corp | Manufacturing method of semiconductor device |
| JPH02102654U (en) * | 1989-02-02 | 1990-08-15 | ||
| FR2966305B1 (en) * | 2010-10-15 | 2013-07-12 | Commissariat Energie Atomique | ACOUSTIC STRUCTURE HETEROGENE FORMED FROM A HOMOGENEOUS MATERIAL |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4135097A (en) * | 1977-05-05 | 1979-01-16 | International Business Machines Corporation | Ion implantation apparatus for controlling the surface potential of a target surface |
| FR2490873A1 (en) * | 1980-09-24 | 1982-03-26 | Varian Associates | METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING IMPROVED NEUTRALIZATION OF POSITIVE ION BEAM |
-
1983
- 1983-04-21 JP JP58070233A patent/JPS59196600A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59196600A (en) | 1984-11-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2018507506A (en) | Composite electrostatic lens system for ion implantation | |
| JPS62502925A (en) | Device that scans a high current ion beam with a constant angle of incidence | |
| KR100318872B1 (en) | Ion beam injector and ion beam directing method | |
| KR101702908B1 (en) | Adjustable louvered plasma electron flood enclosure | |
| JPH05106037A (en) | Ion implantation apparatus and control method thereof | |
| JPH0223021B2 (en) | ||
| JPH0361303B2 (en) | ||
| WO2005117059A1 (en) | Charge neutralization device | |
| US4881010A (en) | Ion implantation method and apparatus | |
| JP3460242B2 (en) | Negative ion implanter | |
| JP2756704B2 (en) | Charge neutralizer in ion beam irradiation equipment | |
| KR100282492B1 (en) | Implanter with interceptor of undesired particles | |
| JP3460241B2 (en) | Negative ion implanter | |
| JP3001163B2 (en) | Ion processing equipment | |
| MATSUDA et al. | Industrial Aspects of Ion-Implantation Equipment and Ion Beam Generation | |
| JPS63230875A (en) | Ion-beam irradiation device | |
| Nagao et al. | Development of plasma flood gun for gen 5.5 implanter | |
| JPS63299041A (en) | Ion beam neutralization device | |
| JPH05136078A (en) | Ion implantor | |
| JPH0754918Y2 (en) | Electron shower device | |
| JP3105931B2 (en) | Electron beam irradiation apparatus and electron beam irradiation method | |
| JP2917627B2 (en) | Ion implanter | |
| JPH07169434A (en) | Ion implanting device | |
| McKenna | Faraday cup designs for ion implantation | |
| JPH06196122A (en) | Negative ion implantation unit |