JPH05234561A - イオン注入装置 - Google Patents
イオン注入装置Info
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- JPH05234561A JPH05234561A JP4033070A JP3307092A JPH05234561A JP H05234561 A JPH05234561 A JP H05234561A JP 4033070 A JP4033070 A JP 4033070A JP 3307092 A JP3307092 A JP 3307092A JP H05234561 A JPH05234561 A JP H05234561A
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 大気圧のターゲットチャンバー内部雰囲気で
もイオン注入を可能とする。 【構成】 大気圧もしくはその近辺の圧力下において、
イオン量が観測可能なエキソ電子観測機１１を半導体基
板１と基板ホルダー２に並行に設置し、半導体基板１の
ターゲットがターゲットチャンバー５に大気圧から連続
で挿入、移動可能で、イオンビームも連続的に注入を行
える構成になっている。半導体基板からのエキソ電子を
正確に観測でき、イオン注入をしながらエキソ電子観測
装置を使用することでイオン注入量を計測することが可
能であり、これらは大気圧の雰囲気においても行われ
る。
もイオン注入を可能とする。 【構成】 大気圧もしくはその近辺の圧力下において、
イオン量が観測可能なエキソ電子観測機１１を半導体基
板１と基板ホルダー２に並行に設置し、半導体基板１の
ターゲットがターゲットチャンバー５に大気圧から連続
で挿入、移動可能で、イオンビームも連続的に注入を行
える構成になっている。半導体基板からのエキソ電子を
正確に観測でき、イオン注入をしながらエキソ電子観測
装置を使用することでイオン注入量を計測することが可
能であり、これらは大気圧の雰囲気においても行われ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、イオン注入装置に関す
るものである。
るものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体基板への不純物をイオン注入する
ためにイオン注入機を使用する手法は、半導体装置の製
造に必要不可欠なものである。イオン注入装置の制御基
本機構の中で、イオンの量の観測制御は最も重要なもの
である。従来の技術では、半導体基板（以下の説明では
シリコン基板を例にしている）に注入されるイオン量と
イオンの種類は、イオン注入装置に付属しているイオン
電流を観測するためのファラディーカップとイオンの種
類を確認するためのマスアナライザー（質量分析器）を
設置することにより測定が可能となる。マスアナライザ
ーはイオン源より発生する各種イオンを任意の磁界の中
を通して質量によって分離区別して、必要とするイオン
の種類を制御している。一方、利用するイオン量はファ
ラディーカップ近傍に設置した半導体基板（ある場合に
は、テストサンプルを追加してその基板サンプルに熱処
理を施して）において、それに注入された量をファラデ
ィーカップの同じ観測値を確認したことと同じであると
仮定することにより、イオン注入された真の値とほぼ同
じものとしている。ファラディーカップやマスアナライ
ザーは通常は（１０〜５ｔｏｒｒ以下）の真空中で動作
使用されている。したがって、イオン注入装置のターゲ
ットチャンバーは全体が真空中にて動作する機構が必要
である。
ためにイオン注入機を使用する手法は、半導体装置の製
造に必要不可欠なものである。イオン注入装置の制御基
本機構の中で、イオンの量の観測制御は最も重要なもの
である。従来の技術では、半導体基板（以下の説明では
シリコン基板を例にしている）に注入されるイオン量と
イオンの種類は、イオン注入装置に付属しているイオン
電流を観測するためのファラディーカップとイオンの種
類を確認するためのマスアナライザー（質量分析器）を
設置することにより測定が可能となる。マスアナライザ
ーはイオン源より発生する各種イオンを任意の磁界の中
を通して質量によって分離区別して、必要とするイオン
の種類を制御している。一方、利用するイオン量はファ
ラディーカップ近傍に設置した半導体基板（ある場合に
は、テストサンプルを追加してその基板サンプルに熱処
理を施して）において、それに注入された量をファラデ
ィーカップの同じ観測値を確認したことと同じであると
仮定することにより、イオン注入された真の値とほぼ同
じものとしている。ファラディーカップやマスアナライ
ザーは通常は（１０〜５ｔｏｒｒ以下）の真空中で動作
使用されている。したがって、イオン注入装置のターゲ
ットチャンバーは全体が真空中にて動作する機構が必要
である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】半導体装置の製造拡散
工程は非常に長く、かつ複雑な工程の組合せである。可
能な限り工程を簡便で短くすることと、自動操作を可能
とする工程の実現が期待される。特に真空を必要とする
工程は一連の連続工程に適さない。
工程は非常に長く、かつ複雑な工程の組合せである。可
能な限り工程を簡便で短くすることと、自動操作を可能
とする工程の実現が期待される。特に真空を必要とする
工程は一連の連続工程に適さない。
【０００４】そのためには、真空中の処理工程は可能な
限り少ない方が望ましい。拡散工程で真空を必要とする
主な工程はイオン注入、電極蒸着、ホトレジスト剥離で
ある。中でもイオン注入工程は高真空を必要としてい
る。ただ、その工程の中でも不純物の量が微少な値（１
０10〜１０12／ｃｍ2）の場合には、高真空とすること
が必要になるが、半導体基板内部に電極（ソース、ドレ
ン、コレクター）を形成するために、注入量を１０15／
ｃｍ2 以上の場合には高真空である必要はなく、大気
圧雰囲気においてイオン注入が可能である。それなら
ば、効率の高い連続工程の採用が期待される。
限り少ない方が望ましい。拡散工程で真空を必要とする
主な工程はイオン注入、電極蒸着、ホトレジスト剥離で
ある。中でもイオン注入工程は高真空を必要としてい
る。ただ、その工程の中でも不純物の量が微少な値（１
０10〜１０12／ｃｍ2）の場合には、高真空とすること
が必要になるが、半導体基板内部に電極（ソース、ドレ
ン、コレクター）を形成するために、注入量を１０15／
ｃｍ2 以上の場合には高真空である必要はなく、大気
圧雰囲気においてイオン注入が可能である。それなら
ば、効率の高い連続工程の採用が期待される。
【０００５】そこで、問題となる点はイオン注入量の観
測である。通常は、ファラディーカップを使用するので
あるが、ファラディーカップは真空中でないと動作はし
ない。そこで、ファラディーカップと同じ能力で、リア
ルタイムにデータが得られ、しかも大気圧で動作可能な
ディテクターが必要である。
測である。通常は、ファラディーカップを使用するので
あるが、ファラディーカップは真空中でないと動作はし
ない。そこで、ファラディーカップと同じ能力で、リア
ルタイムにデータが得られ、しかも大気圧で動作可能な
ディテクターが必要である。
【０００６】そこで、本発明は基板ターゲットと同じ位
置で同じ材料を用いて、その表材料面から出るエキソ電
子を観測することでファラディーカップと同じ効果を得
ることを目的とする。
置で同じ材料を用いて、その表材料面から出るエキソ電
子を観測することでファラディーカップと同じ効果を得
ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のイオン注入装置
は、エキソ電子を利用したイオン注入量及びイオン質量
の測定器をターゲットチャンバー内部に一体として設置
し、ターゲットチャンバー内部を一気圧にてイオン注入
をする構成である。
は、エキソ電子を利用したイオン注入量及びイオン質量
の測定器をターゲットチャンバー内部に一体として設置
し、ターゲットチャンバー内部を一気圧にてイオン注入
をする構成である。
【０００８】
【作用】上記構成によれば、大気圧内でも動作可能な装
置であるから、基板ターゲットは一連の半導体製造装置
と連結して半導体プロセス工程処理が可能となる。即
ち、イオンビームを止めることなく、基板ターゲットに
連続イオン注入可能な装置である。ターゲットチャンバ
ーを１〜１０-2ｔｏｒｒの真空度としたときに、正確に
イオンの量の測定を可能となる。
置であるから、基板ターゲットは一連の半導体製造装置
と連結して半導体プロセス工程処理が可能となる。即
ち、イオンビームを止めることなく、基板ターゲットに
連続イオン注入可能な装置である。ターゲットチャンバ
ーを１〜１０-2ｔｏｒｒの真空度としたときに、正確に
イオンの量の測定を可能となる。
【０００９】基板ターゲットを連続挿入し、連続イオン
注入可能な技術は品質の安定したデバイス製作には最も
望まれていることである。ここで使用するエキソ電子観
測に必要な基板面積は２５ｍｍ2以下で十分であり、使
用基板の端を利用することは容易なことである。イオン
注入をしながらエキソ電子観測装置を使用することでイ
オン注入量を計測することが可能であり、これらは大気
圧の雰囲気にて行われる。
注入可能な技術は品質の安定したデバイス製作には最も
望まれていることである。ここで使用するエキソ電子観
測に必要な基板面積は２５ｍｍ2以下で十分であり、使
用基板の端を利用することは容易なことである。イオン
注入をしながらエキソ電子観測装置を使用することでイ
オン注入量を計測することが可能であり、これらは大気
圧の雰囲気にて行われる。
【００１０】
【実施例】一般的には、固体の表面に電磁波または電
子、イオンなどの荷電粒子をあてることにより、固体表
面から励起された固体表面電子が表面より放出される。
これがエキソ電子であり、この電流値を測定することに
よって表面の状態変化を観測することができる。エキソ
電子は通常の熱電子放射とか光電子放射とは異なる機構
で、固体から非定常的に放出される電子であり、特に固
体の構造変化に依存する放射電子である。この固体表面
の構造変化を、本発明では応用している。イオン注入さ
れた基板ターゲットはイオン注入量やイオンの種類によ
って、表面の構造変化が発生しており、その変化量はエ
キソ電子量の変化に比例していく。
子、イオンなどの荷電粒子をあてることにより、固体表
面から励起された固体表面電子が表面より放出される。
これがエキソ電子であり、この電流値を測定することに
よって表面の状態変化を観測することができる。エキソ
電子は通常の熱電子放射とか光電子放射とは異なる機構
で、固体から非定常的に放出される電子であり、特に固
体の構造変化に依存する放射電子である。この固体表面
の構造変化を、本発明では応用している。イオン注入さ
れた基板ターゲットはイオン注入量やイオンの種類によ
って、表面の構造変化が発生しており、その変化量はエ
キソ電子量の変化に比例していく。
【００１１】図１は本発明の一実施例であるイオン注入
装置の基本構成図である。通常のイオン注入装置と基本
的な部分の構造は同じであるが、もっとも大きな特徴は
基板ターゲットがターゲットチャンバーに大気圧から連
続で挿入可能、移動可能で、イオンビームも連続的に注
入を行える構造としたことである。
装置の基本構成図である。通常のイオン注入装置と基本
的な部分の構造は同じであるが、もっとも大きな特徴は
基板ターゲットがターゲットチャンバーに大気圧から連
続で挿入可能、移動可能で、イオンビームも連続的に注
入を行える構造としたことである。
【００１２】図１において、１は半導体基板、２は半導
体基板１を装着する基板ホルダー、３は基板ホルダー入
口、４は基板ホルダー出口、５はイオン注入機のターゲ
ットチャンバー、６はターゲットチャンバー５用の排気
装置、７はイオン源部と加速機部から構成されるイオン
発生装置、８はイオン発生装置７用の排気装置、９はイ
オン発生装置７から発生するイオン電流、１０はイオン
注入時に発生するエキソ電子、１１はエキソ電子観測
機、１２はエキソ電子データ導線、１３は電子計測装置
である。
体基板１を装着する基板ホルダー、３は基板ホルダー入
口、４は基板ホルダー出口、５はイオン注入機のターゲ
ットチャンバー、６はターゲットチャンバー５用の排気
装置、７はイオン源部と加速機部から構成されるイオン
発生装置、８はイオン発生装置７用の排気装置、９はイ
オン発生装置７から発生するイオン電流、１０はイオン
注入時に発生するエキソ電子、１１はエキソ電子観測
機、１２はエキソ電子データ導線、１３は電子計測装置
である。
【００１３】ターゲット入口３およびターゲット出口４
の構成で、さらにイオン注入の安定度を増すために、タ
ーゲットチャンバー５用の排気装置６により絶えず排気
をして、ターゲットチャンバー５内部の真空度を高め
る。
の構成で、さらにイオン注入の安定度を増すために、タ
ーゲットチャンバー５用の排気装置６により絶えず排気
をして、ターゲットチャンバー５内部の真空度を高め
る。
【００１４】エキソ電子観測装置１１は半導体基板１と
基板ホルダー２に並行に設置され、半導体基板１からの
エキソ電子１０を正確に観測可能としている。イオン電
流９は基板ターゲット２に対して傾斜をもたせ、注入作
業の効果もまたエキソ電子観測装置１１に都合よく配置
されている。このエキソ電子観測装置１１は真空度の影
響はなく、エキソ電子１０を観測し電子計測機器１３に
接続しており注入量を計測することが可能となる。
基板ホルダー２に並行に設置され、半導体基板１からの
エキソ電子１０を正確に観測可能としている。イオン電
流９は基板ターゲット２に対して傾斜をもたせ、注入作
業の効果もまたエキソ電子観測装置１１に都合よく配置
されている。このエキソ電子観測装置１１は真空度の影
響はなく、エキソ電子１０を観測し電子計測機器１３に
接続しており注入量を計測することが可能となる。
【００１５】イオン発生装置７は真空度の高い値が望ま
れる。当然ながら、イオン発生装置用の排気装置６を設
置して十分な真空度を確保してある。このような装置を
活用して実際の実験を行い、弗化ボロンをイオン注入し
た場合のエキソ電子量の変化量を大気中で測定してみる
と図２に示す結果が得られた。これはシリコン基板に弗
化ボロンを４０ｋｅＶで、１×１０12ｃｍ-2〜１×１０
15ｃｍ-2の量を注入した場合の、イオン注入量とエキソ
電子量との関係を示している。この結果から本発明の効
果を十分確認することができる。
れる。当然ながら、イオン発生装置用の排気装置６を設
置して十分な真空度を確保してある。このような装置を
活用して実際の実験を行い、弗化ボロンをイオン注入し
た場合のエキソ電子量の変化量を大気中で測定してみる
と図２に示す結果が得られた。これはシリコン基板に弗
化ボロンを４０ｋｅＶで、１×１０12ｃｍ-2〜１×１０
15ｃｍ-2の量を注入した場合の、イオン注入量とエキソ
電子量との関係を示している。この結果から本発明の効
果を十分確認することができる。
【００１６】
【発明の効果】本発明によると、大気圧もしくはその近
辺（１〜１０-2ｔｏｒｒ）のターゲットチャンバー雰囲
気でイオン注入装置が稼動でき、かつ連続稼動で半導体
基板処理は半導体プロセス工程処理に接続することがで
きる。イオン注入工程が安定かつ効率のよい効果を生み
出している。
辺（１〜１０-2ｔｏｒｒ）のターゲットチャンバー雰囲
気でイオン注入装置が稼動でき、かつ連続稼動で半導体
基板処理は半導体プロセス工程処理に接続することがで
きる。イオン注入工程が安定かつ効率のよい効果を生み
出している。
【図１】本発明の一実施例であるイオン注入装置の基本
構成図
構成図
【図２】本発明のイオン注入装置を用いた場合のイオン
注入量とエキソ電子量との関係図
注入量とエキソ電子量との関係図
１ 半導体基板 ２ 基板ホルダー ３ 基板ホルダー入口 ４ 基板ホルダー出口 ５ イオン注入機ターゲットチャンバー ６ ターゲットチャンバー用排気装置 ７ イオン発生装置 ８ イオン発生装置用排気装置 ９ イオン電流 １０ エキソ電子 １１ エキソ電子観測機 １２ エキソ電子データ導線 １３ 電子計測装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/265
Claims (1)
- 【請求項１】エキソ電子を利用したイオン注入量及びイ
オン質量の測定器をターゲットチャンバー内部に一体と
して設置し、ターゲットチャンバー内部を常圧に保持し
てイオン注入をすることを特徴とするイオン注入装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4033070A JPH05234561A (ja) | 1992-02-20 | 1992-02-20 | イオン注入装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4033070A JPH05234561A (ja) | 1992-02-20 | 1992-02-20 | イオン注入装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05234561A true JPH05234561A (ja) | 1993-09-10 |
Family
ID=12376468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4033070A Pending JPH05234561A (ja) | 1992-02-20 | 1992-02-20 | イオン注入装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05234561A (ja) |
-
1992
- 1992-02-20 JP JP4033070A patent/JPH05234561A/ja active Pending
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