JPH0223021B2 - - Google Patents
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- 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
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ions
- gas chamber
- target material
- energy
- ion
- Prior art date
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- 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58070233A JPS59196600A (ja) | 1983-04-21 | 1983-04-21 | 中性粒子注入法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58070233A JPS59196600A (ja) | 1983-04-21 | 1983-04-21 | 中性粒子注入法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59196600A JPS59196600A (ja) | 1984-11-07 |
| JPH0223021B2 true JPH0223021B2 (ja) | 1990-05-22 |
Family
ID=13425637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58070233A Granted JPS59196600A (ja) | 1983-04-21 | 1983-04-21 | 中性粒子注入法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59196600A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63126220A (ja) * | 1986-11-14 | 1988-05-30 | Mitsubishi Electric Corp | 不純物添加方法 |
| JPS63166221A (ja) * | 1986-12-27 | 1988-07-09 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPH02102654U (ja) * | 1989-02-02 | 1990-08-15 | ||
| FR2966305B1 (fr) * | 2010-10-15 | 2013-07-12 | Commissariat Energie Atomique | Structure acoustique heterogene formee a partir d'un materiau homogene |
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 (fr) * | 1980-09-24 | 1982-03-26 | Varian Associates | Procede et dispositif destines a produire une neutralisation amelioree d'un faisceau d'ions positifs |
-
1983
- 1983-04-21 JP JP58070233A patent/JPS59196600A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59196600A (ja) | 1984-11-07 |
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