JPH06196122A - Negative ion implantation unit - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、イオン照射対象物に負
イオンを注入する負イオン注入装置に関し、詳しくは、
負イオン注入によるイオン照射対象物のチャージアップ
を低減できる負イオン注入装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a negative ion implanting device for implanting negative ions into an object to be ion-irradiated.
The present invention relates to a negative ion implanter capable of reducing charge-up of an ion irradiation target due to negative ion implantation.
【０００２】[0002]
【従来の技術】イオン注入装置は、拡散したい不純物を
イオン化し、この不純物イオンを磁界を用いた質量分析
法により選択的に取り出してイオンビームとし、電界に
より加速してイオン照射対象物に照射することで、イオ
ン照射対象物内に不純物を注入するものであり、半導体
プロセスにおいてデバイスの特性を決定する不純物を任
意の量および深さに制御性良く注入できることから、現
在の集積回路の製造に重要な装置になっている。2. Description of the Related Art An ion implanter ionizes an impurity to be diffused, selectively extracts the impurity ion by a mass spectrometry method using a magnetic field to form an ion beam, accelerates it by an electric field, and irradiates an ion irradiation target. Therefore, impurities are implanted into the object to be ion-irradiated, and the impurities that determine the characteristics of the device in the semiconductor process can be implanted at an arbitrary amount and depth with good controllability, which is important for the manufacturing of current integrated circuits. It is a good device.
【０００３】上記イオン注入装置には、負イオンビーム
を生成してイオン照射対象物内に負イオンを注入する負
イオン注入装置がある。この負イオン注入装置におい
て、電位が飽和している絶縁基板（イオン照射対象物）
に対して負イオン注入処理を行うと、絶縁基板の負イオ
ン照射部位では、基板に注入される負イオンにより負電
荷が蓄積されると同時に、イオン照射面から２次電子が
放出されることになる。As the above-mentioned ion implantation apparatus, there is a negative ion implantation apparatus which produces a negative ion beam and implants negative ions into an object to be ion-irradiated. In this negative ion implanter, insulating substrate with saturated electric potential (ion irradiation target)
When the negative ion implantation process is performed on the negative substrate, the negative charges are accumulated by the negative ions implanted in the substrate at the negative ion irradiation site of the insulating substrate, and at the same time, the secondary electrons are emitted from the ion irradiation surface. Become.
【０００４】即ち、絶縁基板上の電位は、負イオン注入
により基板から放出された２次電子の平均的なエネルギ
ーで略飽和状態が保持される。このように、負イオン注
入装置を用いたイオン注入処理は、絶縁基板上に電荷が
蓄積され難いため、正イオンを注入する正イオン注入装
置を用いたイオン注入処理に比べてチャージアップ現象
が生じ難く、デバイスを作成する上で有効であるといえ
る。That is, the potential on the insulating substrate is kept substantially saturated by the average energy of secondary electrons emitted from the substrate by negative ion implantation. As described above, in the ion implantation process using the negative ion implanter, charge is less likely to be accumulated on the insulating substrate, so that the charge-up phenomenon occurs as compared with the ion implantation process using the positive ion implanter that implants positive ions. It is difficult and can be said to be effective in creating a device.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記負
イオン注入装置を用いた負イオン注入処理中に、イオン
照射面から絶縁基板の前方空間に放出された２次電子
が、再び絶縁基板に入射した場合、２次電子の入射位置
が負に帯電することになる。この絶縁基板から放出され
た２次電子が再び絶縁基板に入射する量が多くなれば、
絶縁基板上に負電荷を過剰に蓄積させることになり、や
がては絶縁基板の絶縁破壊に到り（チャージアップ現
象）、デバイスを破壊するという問題を有している。However, during the negative ion implantation process using the above negative ion implanter, the secondary electrons emitted from the ion irradiation surface to the front space of the insulating substrate again enter the insulating substrate. In that case, the incident position of the secondary electron is negatively charged. If the amount of secondary electrons emitted from this insulating substrate is incident on the insulating substrate again,
Negative charges are excessively accumulated on the insulating substrate, which eventually leads to dielectric breakdown of the insulating substrate (charge-up phenomenon) and destroys the device.
【０００６】本発明は、上記に鑑みなされたものであ
り、その目的は、正イオン注入装置よりもチャージアッ
プ現象が生じ難くデバイスの作成に有効な負イオン注入
装置において、よりチャージアップによるデバイス破壊
を低減することができる負イオン注入装置を提供するこ
とにある。The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to prevent a charge-up phenomenon from occurring in a negative ion implanter which is more effective than a positive ion implanter and which is effective in producing a device. It is to provide a negative ion implanter that can reduce
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】請求項１ないし請求項３
の発明に係る負イオン注入装置は、上記課題を解決する
ために、負イオンをウエハ等のイオン照射対象物に照射
してイオン照射対象物内に負イオンを注入する負イオン
注入装置において、以下の手段を講じたことを特徴とし
ている。Claims 1 to 3
In order to solve the above-mentioned problems, the negative ion implanting apparatus according to the invention of claim 1, wherein a negative ion implanting apparatus for irradiating an ion irradiation target such as a wafer with negative ions to implant the negative ions into the ion irradiation target, It is characterized by taking the measures of.
【０００８】即ち、請求項１の発明に係る負イオン注入
装置は、上記イオン照射対象物よりもイオン進行方向上
流側にイオン通過経路を囲むようにして設けられ、イオ
ン照射対象物よりも高電位の荷電粒子コレクタを備え、
上記荷電粒子コレクタの電位は、２次電子放出エネルギ
ーよりも高いことを特徴としている。That is, the negative ion implanting apparatus according to the invention of claim 1 is provided on the upstream side of the ion irradiation target in the ion advancing direction so as to surround the ion passage, and has a higher electric potential than the ion irradiation target. Equipped with a particle collector,
The potential of the charged particle collector is characterized by being higher than the secondary electron emission energy.
【０００９】また、請求項２の発明に係る負イオン注入
装置は、上記イオン照射対象物よりもイオン進行方向上
流側にイオン通過経路を囲むようにして設けられた荷電
粒子コレクタと、上記荷電粒子コレクタにより囲まれる
空間に、負イオンの進行方向と略平行な磁場を形成する
磁場形成手段とを備え、上記磁場形成手段の形成する磁
場の強度は、磁場中で螺旋運動を行う２次電子のラーモ
ア半径が、上記荷電粒子コレクタの内壁間の距離の１／
２倍よりも大きくなるように設定されていることを特徴
としている。Further, in the negative ion implanting apparatus according to the invention of claim 2, the charged particle collector is provided on the upstream side of the ion irradiation target in the ion advancing direction so as to surround the ion passage path, and the charged particle collector. A magnetic field forming means for forming a magnetic field substantially parallel to the traveling direction of the negative ions is provided in the enclosed space, and the strength of the magnetic field formed by the magnetic field forming means is the Larmor radius of the secondary electron that makes a spiral motion in the magnetic field. Is 1 / the distance between the inner walls of the charged particle collector
It is characterized in that it is set to be larger than twice.
【００１０】また、請求項３の発明に係る負イオン注入
装置は、上記イオン照射対象物よりもイオン進行方向上
流側にイオン通過経路を囲むようにして設けられた荷電
粒子コレクタと、上記荷電粒子コレクタにより囲まれる
空間に、負イオンの進行方向と略垂直な磁場を形成する
磁場形成手段とを備え、上記磁場形成手段の形成する磁
場の強度は、磁場中で円運動を行う２次電子のラーモア
半径が、上記荷電粒子コレクタの内壁間の距離の１／２
倍よりも大きくなるように設定されていることを特徴と
している。Further, in the negative ion implanting apparatus according to the invention of claim 3, the charged particle collector is provided on the upstream side of the ion irradiation target in the ion advancing direction so as to surround the ion passage path, and the charged particle collector. A magnetic field forming means for forming a magnetic field substantially perpendicular to the traveling direction of the negative ions is provided in the enclosed space, and the strength of the magnetic field formed by the magnetic field forming means is the Larmor radius of the secondary electron that makes a circular motion in the magnetic field. ½ of the distance between the inner walls of the charged particle collector
The feature is that it is set to be larger than double.
【００１１】[0011]
【作用】上記請求項１の構成によれば、イオン照射対象
物と、その前方（イオン進行方向上流）に配設された荷
電粒子コレクタとの間には電位差があるので、荷電粒子
コレクタにより囲まれる空間には電場が生じている。こ
のため、負イオン注入中に、イオン照射対象物のイオン
照射面から放出された２次電子は、上記電場中におい
て、２次電子放出エネルギーよりも高い電位の荷電粒子
コレクタ方向の力を受け、荷電粒子コレクタの内壁に入
射して吸収されることになり、イオン照射対象物に殆ど
戻ることはない。According to the structure of the first aspect, since there is a potential difference between the ion irradiation object and the charged particle collector arranged in front of it (upstream in the ion advancing direction), it is surrounded by the charged particle collector. An electric field is generated in the enclosed space. Therefore, during negative ion implantation, the secondary electrons emitted from the ion-irradiated surface of the ion-irradiated object receive a force in the charged particle collector direction having a potential higher than the secondary-electron emission energy in the electric field. It will be incident on the inner wall of the charged particle collector and absorbed, and will hardly return to the ion irradiation target.
【００１２】したがって、イオン照射対象物上の電位
は、負イオン注入によりイオン照射対象物から放出され
た２次電子の平均的なエネルギーで略飽和状態が保持さ
れるので、チャージアップによるデバイス破壊が殆ど生
じることはない。Therefore, the potential on the ion irradiation target is kept substantially saturated by the average energy of the secondary electrons emitted from the ion irradiation target by the negative ion implantation, so that device breakdown due to charge-up may occur. It rarely happens.
【００１３】上記請求項２の構成によれば、イオン照射
対象物の前方（イオン進行方向上流）に配設された荷電
粒子コレクタの内部空間には、磁場形成手段によって負
イオンビームの進行方向と略平行な磁場が形成されてい
る。このため、負イオン注入中に、イオン照射対象物の
イオン照射面から放出された２次電子は、上記荷電粒子
コレクタ内の磁場中で、ビーム進行方向上流側に向かっ
て螺旋運動を行うことになる。According to the second aspect of the invention, in the internal space of the charged particle collector disposed in front of the ion irradiation target (upstream of the ion advancing direction), the advancing direction of the negative ion beam is generated by the magnetic field forming means. A substantially parallel magnetic field is formed. Therefore, during the negative ion implantation, the secondary electrons emitted from the ion-irradiated surface of the ion-irradiated object are spirally moved toward the upstream side in the beam traveling direction in the magnetic field in the charged particle collector. Become.
【００１４】この磁場中で行われる２次電子の円運動
（螺旋運動から磁場と平行な成分を除いた運動）の半
径、即ち、ラーモア半径は、磁場の強度（磁束密度の大
きさ）に依存する。そして、上記磁場形成手段の形成す
る磁場の強度は、磁場中で螺旋運動を行う２次電子のラ
ーモア半径が、上記荷電粒子コレクタの内壁間の距離の
１／２倍（荷電粒子コレクタが円筒形状であれば、その
半径）よりも大きくなるように設定されている。The radius of the secondary electron circular motion (the motion in which the component parallel to the magnetic field is removed from the spiral motion) performed in this magnetic field, that is, the Larmor radius, depends on the strength of the magnetic field (magnitude of magnetic flux density). To do. The strength of the magnetic field formed by the magnetic field forming means is such that the Larmor radius of the secondary electron that makes a spiral motion in the magnetic field is 1/2 times the distance between the inner walls of the charged particle collector (the charged particle collector has a cylindrical shape). If so, it is set to be larger than the radius).
【００１５】このため、負イオン注入処理中にイオン照
射対象物の前方空間に放出された２次電子は、ビーム進
行方向上流側に向かって螺旋運動を行い、荷電粒子コレ
クタの内壁に入射して吸収され、イオン照射対象物に殆
ど戻ることはない。Therefore, during the negative ion implantation process, the secondary electrons emitted into the space in front of the ion irradiation target spirally move toward the upstream side in the beam traveling direction and enter the inner wall of the charged particle collector. It is absorbed and hardly returns to the ion irradiation target.
【００１６】したがって、イオン照射対象物上の電位
は、負イオン注入によりイオン照射対象物から放出され
た２次電子の平均的なエネルギーで略飽和状態が保持さ
れるので、チャージアップによるデバイス破壊が殆ど生
じることはない。Therefore, the potential on the object to be ion-irradiated is kept substantially saturated by the average energy of the secondary electrons emitted from the object to be ion-irradiated by the negative ion implantation, so that the device is destroyed by charge-up. It rarely happens.
【００１７】上記請求項３の構成によれば、イオン照射
対象物の前方（イオン進行方向上流）に配設された荷電
粒子コレクタの内部空間には、磁場形成手段によって負
イオンビームの進行方向と略垂直な磁場が形成されてい
る。このため、負イオン注入中に、イオン照射対象物の
イオン照射面から放出された２次電子は、上記荷電粒子
コレクタ内の磁場中において、磁場と垂直な平面内で円
運動を行うことになる。According to the third aspect of the invention, in the internal space of the charged particle collector arranged in front of the ion irradiation object (upstream of the ion advancing direction), the advancing direction of the negative ion beam is generated by the magnetic field forming means. A substantially vertical magnetic field is formed. Therefore, during negative ion implantation, the secondary electrons emitted from the ion-irradiated surface of the ion-irradiated object make circular motion in a plane perpendicular to the magnetic field in the magnetic field in the charged particle collector. .
【００１８】この磁場中で行われる２次電子の円運動の
半径、即ち、ラーモア半径は、磁場の強度（磁束密度の
大きさ）に依存する。そして、上記磁場形成手段の形成
する磁場の強度は、磁場中で螺旋運動を行う２次電子の
ラーモア半径が、上記荷電粒子コレクタの内壁間の距離
の１／２倍（荷電粒子コレクタが円筒形状であれば、そ
の半径）よりも大きくなるように設定されている。The radius of the secondary electron circular motion performed in this magnetic field, that is, the Larmor radius, depends on the strength of the magnetic field (magnitude of magnetic flux density). The strength of the magnetic field formed by the magnetic field forming means is such that the Larmor radius of the secondary electron that makes a spiral motion in the magnetic field is 1/2 times the distance between the inner walls of the charged particle collector (the charged particle collector has a cylindrical shape). If so, it is set to be larger than the radius).
【００１９】このため、負イオン注入処理中にイオン照
射対象物の前方空間に放出された２次電子は、荷電粒子
コレクタ内に形成された磁場と垂直な平面内で円運動を
行い、荷電粒子コレクタの内壁に入射して吸収され、イ
オン照射対象物に殆ど戻ることはない。For this reason, the secondary electrons emitted in the space in front of the ion irradiation target during the negative ion implantation process circularly move in a plane perpendicular to the magnetic field formed in the charged particle collector, and the charged particles are charged. It is incident on the inner wall of the collector, is absorbed, and hardly returns to the ion irradiation target.
【００２０】したがって、イオン照射対象物上の電位
は、負イオン注入によりイオン照射対象物から放出され
た２次電子の平均的なエネルギーで略飽和状態が保持さ
れるので、チャージアップによるデバイス破壊が殆ど生
じることはない。Therefore, the potential on the ion irradiation target is kept substantially saturated by the average energy of the secondary electrons emitted from the ion irradiation target by the negative ion implantation, so that device breakdown due to charge-up may occur. It rarely happens.
【００２１】[0021]
【実施例】〔実施例１〕請求項１の発明の一実施例を図
１に基づいて説明すれば以下の通りである。[Embodiment 1] An embodiment of the invention of claim 1 will be described below with reference to FIG.
【００２２】本実施例に係る負イオン注入装置は、基本
的には、プラズマチャンバ内で負イオンを生成し、電界
によりチャンバ内から真空中に負イオンを引き出して負
イオンビームを形成する負イオン源部、所定の注入イオ
ンのみを選別して取り出す質量分析部、ビームを輸送す
る中で必要によりイオンを加速し、また、ビームを整形
・偏向するビームライン部、および注入処理を行うエン
ドステーション部とから構成され、これら各部における
負イオンビームの通過経路は真空となっている。The negative ion implanter according to the present embodiment basically produces negative ions in the plasma chamber and extracts negative ions from the chamber into vacuum by an electric field to form a negative ion beam. A source part, a mass spectrometric part for selecting and extracting only predetermined implanted ions, a beam line part for accelerating ions as needed while transporting the beam, and shaping / deflecting the beam, and an end station part for performing the implantation process. The negative ion beam passage path in each of these sections is a vacuum.
【００２３】負イオン注入装置の上記エンドステーショ
ン部には、図１に示すように、ウエハ等のイオン照射対
象物１を保持する保持部材２が設けられている。この保
持部材２は、熱伝動性に優れたアルミニウム合金等の金
属材料により形成されている。また、上記保持部材２に
保持されたイオン照射対象物１の前方（イオン進行方向
上流側）には、負イオンビームの通過経路を囲むように
して形成された円筒状の金属製ファラデーカップ（荷電
粒子コレクタ）３が設けられている。As shown in FIG. 1, a holding member 2 for holding an ion irradiation target 1 such as a wafer is provided in the end station section of the negative ion implanter. The holding member 2 is made of a metal material such as an aluminum alloy having excellent heat conductivity. In addition, in front of the ion irradiation target 1 held by the holding member 2 (on the upstream side in the ion advancing direction), a cylindrical metal Faraday cup (charged particle collector) formed so as to surround the passage path of the negative ion beam. ) 3 is provided.
【００２４】本実施例の負イオン注入装置は、上記保持
部材２とファラデーカップ３との間に電圧を印加する直
流電源４を備えており、上記直流電源４のプラス極端子
にはファラデーカップ３が、そして、直流電源４のマイ
ナス極端子には保持部材２が接続されている。上記直流
電源４の印加電圧は、ファラデーカップ３の内壁の電位
が２次電子放出エネルギー（およそ数１０Ｖ以下）より
も高くなるように設定されている。The negative ion implanter of this embodiment is provided with a DC power source 4 for applying a voltage between the holding member 2 and the Faraday cup 3, and the positive electrode terminal of the DC power source 4 has the Faraday cup 3 in it. The holding member 2 is connected to the negative pole terminal of the DC power supply 4. The applied voltage of the DC power supply 4 is set so that the potential of the inner wall of the Faraday cup 3 is higher than the secondary electron emission energy (about several tens V or less).
【００２５】上記の構成において、負イオン注入装置の
動作を以下に説明する。The operation of the negative ion implanter having the above structure will be described below.
【００２６】先ず、図示しない負イオン源から引き出さ
れた負イオンビームが、質量分析器によって質量分析さ
れることによって、特定の負イオンからなるイオンビー
ムとされることになる。そして、この負イオンビーム
は、必要により加速、整形、偏向等の処理が行われた
後、保持部材２に保持されたイオン照射対象物１に照射
されることになる。First, a negative ion beam extracted from a negative ion source (not shown) is subjected to mass analysis by a mass analyzer to be an ion beam composed of specific negative ions. Then, the negative ion beam is irradiated on the ion irradiation target 1 held by the holding member 2 after being subjected to processing such as acceleration, shaping, and deflection if necessary.
【００２７】上記イオン照射対象物１がウエハ等の絶縁
基板の場合、イオン照射対象物１上の負イオン照射部位
では、注入される負イオンにより負電荷が蓄積されると
同時に、イオン照射面からイオン照射対象物１の前方空
間に２次電子が放出されることになる。このため、イオ
ン照射対象物１から放出された２次電子が再びイオン照
射対象物１へ戻らなければ、イオン照射対象物１上の電
位は略飽和状態が保持されることになる。When the ion irradiation target 1 is an insulating substrate such as a wafer, at the negative ion irradiation site on the ion irradiation target 1, negative charges are accumulated by the injected negative ions and, at the same time, from the ion irradiation surface. Secondary electrons are emitted to the space in front of the ion irradiation target 1. Therefore, unless the secondary electrons emitted from the ion irradiation target object 1 return to the ion irradiation target object 1 again, the potential on the ion irradiation target object 1 is kept substantially saturated.
【００２８】ところで、イオン照射対象物１を保持する
保持部材２とファラデーカップ３との間には、直流電源
４により２次電子放出エネルギーよりも高い電圧が印加
されているので、イオン照射対象物１の前方空間には印
加電圧に応じた強度の電場が生じている。したがって、
イオン照射対象物１の前方空間に放出された２次電子
は、上記電場中でイオン照射対象物１よりも高電位のフ
ァラデーカップ３方向の力を受け、ファラデーカップ３
に入射してその内壁に吸収されることになる。By the way, since a voltage higher than the secondary electron emission energy is applied by the DC power supply 4 between the holding member 2 for holding the ion irradiation target 1 and the Faraday cup 3, the ion irradiation target 1 An electric field having an intensity corresponding to the applied voltage is generated in the space in front of 1. Therefore,
The secondary electrons emitted to the space in front of the ion irradiation target 1 receive a force in the direction of the Faraday cup 3 having a higher potential than that of the ion irradiation target 1 in the electric field, and the Faraday cup 3
Will be absorbed by the inner wall.
【００２９】上記のように、本実施例の負イオン注入装
置は、イオン照射対象物１の前方にイオン通過経路を囲
むようにして設けられ、イオン照射対象物１よりも高電
位のファラデーカップ３を備えているので、負イオン注
入処理中にイオン照射面から放出された２次電子は、フ
ァラデーカップ３に入射して吸収され、イオン照射対象
物１に殆ど戻ることはない。したがって、本負イオン注
入装置では、イオン照射対象物１上の電位は略飽和状態
が保持され、チャージアップによるデバイス破壊が殆ど
生じることはない。As described above, the negative ion implantation apparatus of this embodiment is provided in front of the ion irradiation target 1 so as to surround the ion passage path, and includes the Faraday cup 3 having a higher potential than the ion irradiation target 1. Therefore, the secondary electrons emitted from the ion irradiation surface during the negative ion implantation process are incident on the Faraday cup 3 and absorbed, and hardly return to the ion irradiation target 1. Therefore, in the present negative ion implanter, the potential on the ion irradiation target 1 is maintained in a substantially saturated state, and device breakdown due to charge-up hardly occurs.
【００３０】尚、直流電源４の印加電圧は、イオン照射
対象物１にコンデンサの原理で高速されている電荷が、
イオン照射対象物１の前方空間に生じた電場によって該
空間に飛び出さないような高さでなくてはならない。但
し、電荷がイオン照射対象物１に拘束された状態を保持
できる電場の強さの最大はＭＶ／ｃｍのオーダーであ
り、これよりもイオン照射対象物１の前方空間の電場が
強くなることは殆どない。したがって、直流電源４の印
加電圧の上限は、イオン照射対象物１の前方空間に生じ
た電場によりビームラインが影響を受けない程度であ
る。The voltage applied to the DC power supply 4 is the charge applied to the ion irradiation target 1 at a high speed by the principle of a capacitor.
The height must be such that the electric field generated in the space in front of the ion irradiation target 1 does not cause it to jump out into the space. However, the maximum electric field strength that can maintain the state in which the electric charge is restrained in the ion irradiation target 1 is on the order of MV / cm, and the electric field in the space in front of the ion irradiation target 1 is stronger than this. Almost never. Therefore, the upper limit of the applied voltage of the DC power supply 4 is such that the beam line is not affected by the electric field generated in the space in front of the ion irradiation target 1.
【００３１】〔実施例２〕請求項２の発明の一実施例を
図２および図５に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。[Embodiment 2] An embodiment of the invention of claim 2 will be described below with reference to FIGS. 2 and 5.
【００３２】本実施例に係る負イオン注入装置は、上記
実施例１の負イオン注入装置と同様、基本的には、負イ
オン源部、質量分析部、ビームライン部、およびエンド
ステーション部とから構成され、これら各部における負
イオンビームの通過経路は真空となっている。The negative ion implanter according to this embodiment is basically composed of a negative ion source section, a mass spectrometric section, a beamline section, and an end station section, like the negative ion implanter of the first embodiment. The negative ion beam passage path in each of these parts is vacuum.
【００３３】本実施例の負イオン注入装置のエンドステ
ーション部には、図２に示すように、ウエハ等のイオン
照射対象物１１を保持する保持部材１２が設けられてい
る。この保持部材１２は、熱伝動性に優れたアルミニウ
ム合金等の金属材料により形成されている。また、上記
保持部材１２に保持されたイオン照射対象物１１の前方
（イオン進行方向上流側）には、負イオンビームの通過
経路を囲むようにして形成された円筒状の金属製ファラ
デーカップ（荷電粒子コレクタ）１３が設けられてい
る。As shown in FIG. 2, a holding member 12 for holding an ion irradiation target 11 such as a wafer is provided at the end station portion of the negative ion implanter of this embodiment. The holding member 12 is made of a metal material such as an aluminum alloy having excellent heat conductivity. In addition, in front of the ion irradiation target 11 held by the holding member 12 (on the upstream side in the ion advancing direction), a cylindrical metal Faraday cup (charged particle collector) formed so as to surround the passage path of the negative ion beam. ) 13 are provided.
【００３４】尚、本実施例では、上記円筒状のファラデ
ーカップ１３の半径（ファラデーカップ１３の内壁間の
距離の１／２倍）は数１０ｃｍである。また、本実施例
では、円筒状のファラデーカップ１３が荷電粒子コレク
タとして用いられているが、荷電粒子コレクタの形状は
これに限定されるものではない。In this embodiment, the radius of the cylindrical Faraday cup 13 (1/2 times the distance between the inner walls of the Faraday cup 13) is several tens of centimeters. Further, in this embodiment, the cylindrical Faraday cup 13 is used as the charged particle collector, but the shape of the charged particle collector is not limited to this.
【００３５】上記ファラデーカップ１３の周囲には、ソ
レノイドコイルを備えたマグネット（磁場形成手段）１
４が配設されており、このマグネット１４は、上記ファ
ラデーカップ１３内に負イオンビームの進行方向と略平
行な磁場を形成するようになっている。上記マグネット
１４のソレノイドコイルには、図示しないマグネット電
源が接続されており、このマグネット電源より所定の電
流が供給されるようになっている。A magnet (magnetic field forming means) 1 equipped with a solenoid coil is provided around the Faraday cup 13.
The magnet 14 forms a magnetic field in the Faraday cup 13 substantially parallel to the traveling direction of the negative ion beam. A magnet power supply (not shown) is connected to the solenoid coil of the magnet 14, and a predetermined current is supplied from the magnet power supply.
【００３６】上記の構成において、負イオン注入装置の
動作を以下に説明する。The operation of the negative ion implanter having the above structure will be described below.
【００３７】先ず、図示しない負イオン源から引き出さ
れた負イオンビームが、質量分析器によって質量分析さ
れることによって、特定の負イオンからなるイオンビー
ムとされることになる。そして、この負イオンビーム
は、必要により加速、整形、偏向等の処理が行われた
後、保持部材１２に保持されたイオン照射対象物１１に
照射されることになる。このとき、上記イオン照射対象
物１１のイオン照射面からは、イオン照射対象物１１の
前方空間、即ち、ファラデーカップ１３の内部空間に２
次電子が放出される。First, a negative ion beam extracted from a negative ion source (not shown) is subjected to mass analysis by a mass analyzer to be an ion beam composed of specific negative ions. Then, this negative ion beam is irradiated on the ion irradiation target 11 held by the holding member 12, after being subjected to processing such as acceleration, shaping, and deflection as necessary. At this time, from the ion irradiation surface of the ion irradiation target 11 to the space in front of the ion irradiation target 11, that is, in the inner space of the Faraday cup 13.
Secondary electrons are emitted.
【００３８】ところで、上記ファラデーカップ１３の内
部空間には、負イオンビームの進行方向と略平行な磁場
（磁束密度Ｂ）が形成されている。この磁場中に放出さ
れた２次電子は、磁束密度Ｂと平行な成分（速度）を持
つため、ビーム進行方向上流側に向かって螺旋運動を行
うことになる。By the way, in the internal space of the Faraday cup 13, a magnetic field (magnetic flux density B) substantially parallel to the traveling direction of the negative ion beam is formed. Since the secondary electrons emitted in this magnetic field have a component (velocity) parallel to the magnetic flux density B, they will make a spiral motion toward the upstream side in the beam traveling direction.
【００３９】この磁場中で行われる２次電子の円運動
（螺旋運動から磁束密度Ｂと平行な成分を除いた運動）
の半径、即ち、ラーモア半径は、放出された２次電子の
磁束密度Ｂと垂直な方向の成分（速度）“ｖp ”と磁束
密度Ｂの大きさ“Ｂ”とにより記述される。ここで、上
記２次電子のエネルギーを１０ｅＶとし、ファラデーカ
ップ１３内の磁場（磁束密度Ｂ）を変化させたときの、
磁場中の２次電子のラーモア半径を図５に示す。Circular motion of secondary electrons carried out in this magnetic field (motion excluding components parallel to magnetic flux density B from spiral motion)
, The Larmor radius is described by the component (velocity) “v p ” in the direction perpendicular to the magnetic flux density B of the emitted secondary electrons and the magnitude “B” of the magnetic flux density B. Here, when the energy of the secondary electrons is 10 eV and the magnetic field (magnetic flux density B) in the Faraday cup 13 is changed,
FIG. 5 shows the Larmor radius of secondary electrons in a magnetic field.
【００４０】尚、イオン照射対象物１１のイオン照射面
からは、２次電子に比べると放出量は僅かであるが、２
次電子と共に２次イオンも放出される。例えば、イオン
照射対象物１１としてウエハが用いられている場合、２
次イオンとしてＳｉイオンが放出されることになる。そ
こで、同図には、Ｓｉイオンのエネルギーを１０ｅＶと
し、ファラデーカップ１３内の磁場（磁束密度Ｂ）を変
化させたときの、磁場中のＳｉイオンのラーモア半径
も、２次電子のラーモア半径と共に示している。Although the emission amount from the ion-irradiated surface of the ion irradiation target 11 is smaller than that of the secondary electrons,
Secondary ions are also emitted together with the secondary electrons. For example, when a wafer is used as the ion irradiation target 11, 2
Si ions will be released as secondary ions. Therefore, in the figure, when the energy of Si ions is set to 10 eV and the magnetic field (magnetic flux density B) in the Faraday cup 13 is changed, the Larmor radius of Si ions in the magnetic field is also shown together with the Larmor radius of secondary electrons. Shows.
【００４１】ところで、上記円筒状のファラデーカップ
１３の半径は数１０ｃｍであるが、ファラデーカップ１
３の内部空間で螺旋運動を行う２次電子のラーモア半径
が、上記ファラデーカップ１３の半径に比べて十分大き
ければ、２次電子はファラデーカップ１３の内壁に入射
することになる。By the way, although the radius of the cylindrical Faraday cup 13 is several tens of centimeters, the Faraday cup 1
If the Larmor radius of the secondary electron that makes a spiral motion in the inner space of 3 is sufficiently larger than the radius of the Faraday cup 13, the secondary electron will enter the inner wall of the Faraday cup 13.
【００４２】上記図５からわかるように、磁束密度Ｂが
0.１ｍＴ（＝１ガウス）のとき、磁場中の２次電子のラ
ーモア半径は略１０ｃｍとなるので、本実施例の場合、
上記マグネット１４により形成される磁場の磁束密度Ｂ
が0.１ｍＴよりも小さくなるように、マグネット１４の
ソレノイドコイルに供給される電流が設定されている。As can be seen from FIG. 5, the magnetic flux density B is
At 0.1 mT (= 1 gauss), the Larmor radius of the secondary electrons in the magnetic field is about 10 cm. Therefore, in the case of this embodiment,
Magnetic flux density B of the magnetic field formed by the magnet 14
The current supplied to the solenoid coil of the magnet 14 is set so that is smaller than 0.1 mT.
【００４３】したがって、負イオン注入処理中にイオン
照射対象物１１の前方空間に放出された２次電子は、ビ
ーム進行方向上流側に向かって螺旋運動を行い、ファラ
デーカップ１３の内壁に入射して吸収される。Therefore, the secondary electrons emitted in the space in front of the ion irradiation target 11 during the negative ion implantation process make a spiral motion toward the upstream side in the beam traveling direction and enter the inner wall of the Faraday cup 13. Be absorbed.
【００４４】尚、上記図５からわかるように、同一磁場
中では、２次電子のラーモア半径よりもＳｉイオンのラ
ーモア半径の方が大きいので、２次電子のラーモア半径
がファラデーカップ１３の半径に比べて十分大きくなる
磁場条件では、Ｓｉイオンもファラデーカップ１３の内
壁に入射して吸収される。As can be seen from FIG. 5, in the same magnetic field, the Larmor radius of the Si ion is larger than the Larmor radius of the secondary electron, so the Larmor radius of the secondary electron becomes the radius of the Faraday cup 13. On the other hand, under a magnetic field condition in which the size is sufficiently large, Si ions are also incident on the inner wall of the Faraday cup 13 and absorbed.
【００４５】上記のように、本実施例の負イオン注入装
置は、イオン照射対象物１１の前方にイオン通過経路を
囲むようにして設けられたファラデーカップ１３の内部
空間に、負イオンビームの進行方向と略平行な磁場を形
成するマグネット１４を備えており、このマグネット１
４の形成する磁場の強度（磁束密度Ｂ）は、磁場中で螺
旋運動を行う２次電子のラーモア半径の方が、上記ファ
ラデーカップ１３の半径（ファラデーカップ１３の内壁
間の距離の１／２倍）よりも大きくなるように設定され
ている構成である。As described above, in the negative ion implanting apparatus of this embodiment, the negative ion beam traveling direction is set in the internal space of the Faraday cup 13 provided in front of the ion irradiation target 11 so as to surround the ion passage path. This magnet 1 is provided with a magnet 14 that forms a substantially parallel magnetic field.
Regarding the strength of the magnetic field formed by 4 (magnetic flux density B), the Larmor radius of the secondary electron that makes a spiral motion in the magnetic field is smaller than the radius of the Faraday cup 13 (1/2 of the distance between the inner walls of the Faraday cup 13). It is a configuration that is set to be larger than.
【００４６】これにより、負イオン注入処理中にイオン
照射面から放出された２次電子および２次イオンは、フ
ァラデーカップ３に入射して吸収され、イオン照射対象
物１に殆ど戻ることはないので、イオン照射対象物１上
の電位は略飽和状態が保持され、チャージアップによる
デバイス破壊が殆ど生じることはない。As a result, the secondary electrons and secondary ions emitted from the ion-irradiated surface during the negative ion implantation process are incident on the Faraday cup 3 and absorbed, and hardly return to the ion-irradiated object 1. The potential on the ion irradiation target 1 is maintained in a substantially saturated state, and device breakdown due to charge-up hardly occurs.
【００４７】〔実施例３〕請求項３の発明の一実施例を
図３ないし図５に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。[Embodiment 3] An embodiment of the invention of claim 3 will be described below with reference to FIGS. 3 to 5.
【００４８】本実施例に係る負イオン注入装置は、上記
実施例１および実施例２の負イオン注入装置と同様、基
本的には、負イオン源部、質量分析部、ビームライン
部、およびエンドステーション部とから構成され、これ
ら各部における負イオンビームの通過経路は真空となっ
ている。The negative ion implanter according to this embodiment is basically the same as the negative ion implanters of the above-mentioned first and second embodiments, basically, the negative ion source part, the mass spectrometric part, the beam line part, and the end. It is composed of a station section, and the passage of the negative ion beam in each of these sections is vacuum.
【００４９】本実施例の負イオン注入装置のエンドステ
ーション部には、図３に示すように、ウエハ等のイオン
照射対象物２１を保持する保持部材２２が設けられてい
る。この保持部材２２は、熱伝動性に優れたアルミニウ
ム合金等の金属材料により形成されている。また、上記
保持部材２２に保持されたイオン照射対象物２１の前方
（イオン進行方向上流側）には、負イオンビームの通過
経路を囲むようにして形成された円筒状の金属製ファラ
デーカップ（荷電粒子コレクタ）２３が設けられてい
る。As shown in FIG. 3, a holding member 22 for holding an ion irradiation target 21 such as a wafer is provided in the end station section of the negative ion implanter of this embodiment. The holding member 22 is formed of a metal material such as an aluminum alloy having excellent heat conductivity. In addition, in front of the ion irradiation target 21 held by the holding member 22 (on the upstream side in the ion advancing direction), a cylindrical metal Faraday cup (charged particle collector) formed so as to surround the passage path of the negative ion beam. ) 23 are provided.
【００５０】尚、本実施例では、上記円筒状のファラデ
ーカップ２３の半径（ファラデーカップ２３の内壁間の
距離の１／２倍）は数１０ｃｍである。また、本実施例
では、円筒状のファラデーカップ２３が荷電粒子コレク
タとして用いられているが、荷電粒子コレクタの形状は
これに限定されるものではない。In this embodiment, the radius of the cylindrical Faraday cup 23 (1/2 times the distance between the inner walls of the Faraday cup 23) is several tens of cm. Further, in the present embodiment, the cylindrical Faraday cup 23 is used as the charged particle collector, but the shape of the charged particle collector is not limited to this.
【００５１】上記ファラデーカップ２３の外側には、こ
のファラデーカップ２３を挟んでＮ極とＳ極とが対向配
置された一対のマグネット２４ａ・２４ｂが設けられて
おり、上記一対のマグネット２４ａ・２４ｂは、ファラ
デーカップ２３内に負イオンビームの進行方向と略垂直
な磁場を形成するようになっている。Outside the Faraday cup 23, there are provided a pair of magnets 24a and 24b in which an N pole and an S pole are arranged so as to face each other with the Faraday cup 23 interposed therebetween. The pair of magnets 24a and 24b are In the Faraday cup 23, a magnetic field that is substantially perpendicular to the traveling direction of the negative ion beam is formed.
【００５２】上記の構成において、負イオン注入装置の
動作を以下に説明する。The operation of the negative ion implanter having the above structure will be described below.
【００５３】先ず、図示しない負イオン源から引き出さ
れた負イオンビームが、質量分析器によって質量分析さ
れることによって、特定の負イオンからなるイオンビー
ムとされることになる。そして、この負イオンビーム
は、必要により加速、整形、偏向等の処理が行われた
後、保持部材２２に保持されたイオン照射対象物２１に
照射されることになる。このとき、上記イオン照射対象
物２１のイオン照射面からは、イオン照射対象物２１の
前方空間、即ち、ファラデーカップ２３の内部空間に２
次電子が放出される。また、イオン照射面からは、２次
電子に比べると放出量は僅かであるが、２次電子と共に
２次イオンも放出される。First, a negative ion beam extracted from a negative ion source (not shown) is subjected to mass analysis by a mass analyzer to be an ion beam composed of specific negative ions. Then, the negative ion beam is irradiated on the ion irradiation target 21 held by the holding member 22, after being subjected to processing such as acceleration, shaping, and deflection if necessary. At this time, from the ion irradiation surface of the ion irradiation target 21 to the space in front of the ion irradiation target 21, that is, in the internal space of the Faraday cup 23.
Secondary electrons are emitted. In addition, secondary ions are emitted from the ion-irradiated surface together with the secondary electrons, although the emission amount is smaller than that of the secondary electrons.
【００５４】ところで、図４に示すように、上記ファラ
デーカップ２３の内部空間には、負イオンビームの進行
方向と略垂直な磁場（磁束密度Ｂ）が形成されており、
この磁場中に放出された２次電子および２次イオンは、
磁束密度Ｂと垂直な平面内で円運動を行うことになる。By the way, as shown in FIG. 4, a magnetic field (magnetic flux density B) substantially perpendicular to the traveling direction of the negative ion beam is formed in the internal space of the Faraday cup 23.
The secondary electrons and secondary ions emitted in this magnetic field are
A circular motion is performed in a plane perpendicular to the magnetic flux density B.
【００５５】この磁場中で行われる２次電子（または２
次イオン）の円運動の半径、即ち、ラーモア半径は、放
出された２次電子（または２次イオン）の磁束密度Ｂと
平行な方向の成分（速度）“ｖv ”と磁束密度Ｂの大き
さ“Ｂ”とにより記述される。２次電子および２次イオ
ンとしてのＳｉイオンのエネルギーを１０ｅＶとし、フ
ァラデーカップ２３内の磁場（磁束密度Ｂ）を変化させ
たときの、磁場中の２次電子およびＳｉイオンのラーモ
ア半径は、上記の図５に示した通りである。Secondary electrons (or 2
The radius of circular motion of the secondary ion, that is, the Larmor radius, is the magnitude of the component (velocity) “v v ” and the magnetic flux density B in the direction parallel to the magnetic flux density B of the emitted secondary electron (or secondary ion). It is described by "B". The Larmor radii of the secondary electrons and Si ions in the magnetic field when the energy of the secondary electrons and Si ions as the secondary ions are 10 eV and the magnetic field (magnetic flux density B) in the Faraday cup 23 is changed are 5 as shown in FIG.
【００５６】ところで、上記円筒状のファラデーカップ
２３の半径は数１０ｃｍであるが、ファラデーカップ２
３の内部空間における磁束密度Ｂと垂直な平面内で円運
動を行う２次電子および２次イオンのラーモア半径が、
上記ファラデーカップ２３の半径に比べて十分大きけれ
ば、２次電子はファラデーカップ２３の内壁に入射する
ことになる。By the way, the radius of the cylindrical Faraday cup 23 is several tens of centimeters.
The Larmor radii of secondary electrons and secondary ions that perform circular motion in a plane perpendicular to the magnetic flux density B in the internal space of 3 are
If the radius is sufficiently larger than the radius of the Faraday cup 23, the secondary electrons will enter the inner wall of the Faraday cup 23.
【００５７】上記図５より、磁束密度Ｂが0.１ｍＴ（＝
１ガウス）のとき、磁場中の２次電子のラーモア半径は
略１０ｃｍとなり、Ｓｉイオンのラーモア半径は２次電
子のラーモア半径よりも更に大きくなる。そこで、本実
施例の場合、上記一対のマグネット２４ａ・２４ｂの形
成する磁場の磁束密度Ｂが0.１ｍＴよりも小さくなるよ
うに設定されている。From the above FIG. 5, the magnetic flux density B is 0.1 mT (=
1 Gauss), the Larmor radius of the secondary electrons in the magnetic field is about 10 cm, and the Larmor radius of Si ions is even larger than the Larmor radius of the secondary electrons. Therefore, in the case of this embodiment, the magnetic flux density B of the magnetic field formed by the pair of magnets 24a and 24b is set to be smaller than 0.1 mT.
【００５８】したがって、負イオン注入処理中にイオン
照射対象物２１の前方空間に放出された２次電子および
２次イオンは、磁束密度Ｂと垂直な平面内で円運動を行
い、ファラデーカップ２３の内壁に入射して吸収され
る。Therefore, the secondary electrons and secondary ions emitted in the space in front of the ion irradiation target 21 during the negative ion implantation process make a circular motion in the plane perpendicular to the magnetic flux density B, and the Faraday cup 23 It is incident on the inner wall and absorbed.
【００５９】上記のように、本実施例の負イオン注入装
置は、イオン照射対象物２１の前方にイオン通過経路を
囲むようにして設けられたファラデーカップ２３の内部
空間に、負イオンビームの進行方向と略垂直な磁場を形
成する一対のマグネット２４ａ・２４ｂを備えており、
上記一対のマグネット２４ａ・２４ｂの形成する磁場の
強度（磁束密度Ｂ）は、磁場中で円運動を行う２次電子
のラーモア半径の方が、上記ファラデーカップ２３の半
径（ファラデーカップ２３の内壁間の距離の１／２倍）
よりも大きくなるように設定されている構成である。As described above, in the negative ion implanting apparatus of this embodiment, the traveling direction of the negative ion beam is set in the internal space of the Faraday cup 23 provided in front of the ion irradiation target 21 so as to surround the ion passage path. It is equipped with a pair of magnets 24a and 24b that form a substantially vertical magnetic field,
Regarding the strength of the magnetic field formed by the pair of magnets 24a and 24b (magnetic flux density B), the Larmor radius of the secondary electron that makes a circular motion in the magnetic field is the radius of the Faraday cup 23 (between the inner walls of the Faraday cup 23). 1/2 times the distance)
It is set to be larger than the above.
【００６０】これにより、負イオン注入処理中にイオン
照射面から放出された２次電子および２次イオンは、フ
ァラデーカップ２３に入射して吸収され、イオン照射対
象物２１に殆ど戻ることはないので、イオン照射対象物
２１上の電位は略飽和状態が保持され、チャージアップ
によるデバイス破壊が殆ど生じることはない。As a result, the secondary electrons and secondary ions emitted from the ion irradiation surface during the negative ion implantation process enter the Faraday cup 23 and are absorbed, and hardly return to the ion irradiation target 21. The potential on the ion irradiation target 21 is kept substantially saturated, and the device breakdown due to charge-up hardly occurs.
【００６１】[0061]
【発明の効果】請求項１の発明に係る負イオン注入装置
は、以上のように、イオン照射対象物よりもイオン進行
方向上流側に、イオン通過経路を囲むようにして設けら
れ、イオン照射対象物よりも高電位の荷電粒子コレクタ
を備え、この荷電粒子コレクタの電位は、２次電子放出
エネルギーよりも高く設定されている構成である。As described above, the negative ion implanter according to the invention of claim 1 is provided on the upstream side of the ion irradiation target in the ion advancing direction so as to surround the ion passage path, and Also has a charged particle collector of high potential, and the potential of this charged particle collector is set higher than the secondary electron emission energy.
【００６２】それゆえ、荷電粒子コレクタにより囲まれ
る空間には電場が生じ、負イオン注入中にイオン照射対
象物のイオン照射面から放出された２次電子は、上記電
場中でイオン照射対象物よりも高電位の荷電粒子コレク
タ方向の力を受け、荷電粒子コレクタの内壁に入射して
吸収される。このため、負イオン注入中にイオン照射対
象物から放出された２次電子は、イオン照射対象物に殆
ど戻ることはなく、イオン照射対象物上の電位は、放出
された２次電子の平均的なエネルギーで略飽和状態が保
持される。したがって、上記負イオン注入装置は、チャ
ージアップによるデバイス破壊を従来よりも低減するこ
とができるという効果を奏する。Therefore, an electric field is generated in the space surrounded by the charged particle collector, and the secondary electrons emitted from the ion-irradiated surface of the ion-irradiated object during the negative ion implantation are emitted from the ion-irradiated object in the electric field. Also receives a high potential force in the direction of the charged particle collector, and is incident on and absorbed by the inner wall of the charged particle collector. Therefore, the secondary electrons emitted from the ion irradiation target during the negative ion implantation hardly return to the ion irradiation target, and the potential on the ion irradiation target is the average of the emitted secondary electrons. A substantially saturated state is maintained with sufficient energy. Therefore, the negative ion implanter has an effect of reducing device breakdown due to charge-up as compared with the conventional device.
【００６３】請求項２の発明に係る負イオン注入装置
は、以上のように、イオン照射対象物よりもイオン進行
方向上流側にイオン通過経路を囲むようにして設けられ
た荷電粒子コレクタと、上記荷電粒子コレクタにより囲
まれる空間に、負イオンの進行方向と略平行な磁場を形
成する磁場形成手段とを備え、上記磁場形成手段の形成
する磁場の強度は、磁場中で螺旋運動を行う２次電子の
ラーモア半径が、上記荷電粒子コレクタの内壁間の距離
の１／２倍よりも大きくなるように設定されている構成
である。As described above, in the negative ion implanting apparatus according to the invention of claim 2, the charged particle collector is provided on the upstream side of the ion irradiation target in the ion advancing direction so as to surround the ion passage path, and the charged particles. A space surrounded by the collector is provided with a magnetic field forming means for forming a magnetic field substantially parallel to the traveling direction of the negative ions, and the strength of the magnetic field formed by the magnetic field forming means is that of the secondary electrons that perform spiral motion in the magnetic field. The Larmor radius is set to be larger than 1/2 times the distance between the inner walls of the charged particle collector.
【００６４】それゆえ、負イオン注入処理中にイオン照
射対象物の前方空間に放出された２次電子は、ビーム進
行方向上流側に向かって螺旋運動を行い、荷電粒子コレ
クタの内壁に入射して吸収される。このため、負イオン
注入中にイオン照射対象物から放出された２次電子は、
イオン照射対象物に殆ど戻ることはなく、イオン照射対
象物上の電位は、放出された２次電子の平均的なエネル
ギーで略飽和状態が保持される。したがって、上記負イ
オン注入装置は、チャージアップによるデバイス破壊を
従来よりも低減することができるという効果を奏する。Therefore, during the negative ion implantation process, the secondary electrons emitted into the space in front of the ion irradiation target make a spiral motion toward the upstream side in the beam traveling direction and enter the inner wall of the charged particle collector. Be absorbed. Therefore, the secondary electrons emitted from the ion irradiation target during the negative ion implantation are
There is almost no return to the ion irradiation target, and the potential on the ion irradiation target is maintained in a substantially saturated state with the average energy of the emitted secondary electrons. Therefore, the negative ion implanter has an effect of reducing device breakdown due to charge-up as compared with the conventional device.
【００６５】請求項３の発明に係る負イオン注入装置
は、以上のように、イオン照射対象物よりもイオン進行
方向上流側にイオン通過経路を囲むようにして設けられ
た荷電粒子コレクタと、上記荷電粒子コレクタにより囲
まれる空間に、負イオンの進行方向と略垂直な磁場を形
成する磁場形成手段とを備え、上記磁場形成手段の形成
する磁場の強度は、磁場中で円運動を行う２次電子のラ
ーモア半径が、上記荷電粒子コレクタの内壁間の距離の
１／２倍よりも大きくなるように設定されている構成で
ある。As described above, in the negative ion implanting apparatus according to the invention of claim 3, the charged particle collector is provided on the upstream side of the ion irradiation target in the ion advancing direction so as to surround the ion passage path, and the charged particle collector. A space surrounded by the collector is provided with a magnetic field forming means for forming a magnetic field substantially perpendicular to the traveling direction of the negative ions, and the strength of the magnetic field formed by the magnetic field forming means is that of secondary electrons that perform circular motion in the magnetic field. The Larmor radius is set to be larger than 1/2 times the distance between the inner walls of the charged particle collector.
【００６６】それゆえ、負イオン注入処理中にイオン照
射対象物の前方空間に放出された２次電子は、荷電粒子
コレクタ内に形成された磁場と垂直な平面内で円運動を
行い、荷電粒子コレクタの内壁に入射して吸収される。
このため、負イオン注入中にイオン照射対象物から放出
された２次電子は、イオン照射対象物に殆ど戻ることは
なく、イオン照射対象物上の電位は、放出された２次電
子の平均的なエネルギーで略飽和状態が保持される。し
たがって、上記負イオン注入装置は、チャージアップに
よるデバイス破壊を従来よりも低減することができると
いう効果を奏する。Therefore, during the negative ion implantation process, the secondary electrons emitted in the front space of the ion irradiation target make a circular motion in a plane perpendicular to the magnetic field formed in the charged particle collector, and the charged particles are charged. It is incident on the inner wall of the collector and is absorbed.
Therefore, the secondary electrons emitted from the ion irradiation target during the negative ion implantation hardly return to the ion irradiation target, and the potential on the ion irradiation target is the average of the emitted secondary electrons. A substantially saturated state is maintained with sufficient energy. Therefore, the negative ion implanter has an effect of reducing device breakdown due to charge-up as compared with the conventional device.
【図１】請求項１の発明の一実施例を示すものであり、
負イオン注入装置におけるエンドステーション部の要
部、および２次電子の進行方向を示す説明図である。FIG. 1 shows an embodiment of the invention of claim 1,
It is explanatory drawing which shows the principal part of the end station part in a negative ion implantation apparatus, and the advancing direction of a secondary electron.
【図２】請求項２の発明の一実施例を示すものであり、
負イオン注入装置におけるエンドステーション部の要
部、および２次電子の進行方向を示す説明図である。FIG. 2 shows an embodiment of the invention of claim 2,
It is explanatory drawing which shows the principal part of the end station part in a negative ion implantation apparatus, and the advancing direction of a secondary electron.
【図３】請求項３の発明の一実施例を示すものであり、
負イオン注入装置におけるエンドステーション部の要部
を示す説明図である。FIG. 3 shows an embodiment of the invention of claim 3,
It is explanatory drawing which shows the principal part of the end station part in a negative ion implantation apparatus.
【図４】上記負イオン注入装置のエンドステーション部
の要部、および２次電子の進行方向を示す説明図であ
る。FIG. 4 is an explanatory view showing a main part of an end station part of the negative ion implanter and a traveling direction of secondary electrons.
【図５】電子およびＳｉイオンのエネルギーを１０ｅＶ
としたときの、磁束密度と電子およびＳｉイオンのラー
モア半径との関係を示すグラフである。FIG. 5 shows electron and Si ion energies of 10 eV.
Is a graph showing the relationship between the magnetic flux density and the Larmor radii of electrons and Si ions.
１・１１・２１ イオン照射対象物 ２・１２・２２ 保持部材 ３・１３・２３ ファラデーカップ（荷電粒子コレク
タ） ４ 直流電源 １４ マグネット（磁場形成手段） ２４ａ・２４ｂ マグネット（磁場形成手段）1.11.21 Ion irradiation target 2.12.22 Holding member 3.13.23 Faraday cup (charged particle collector) 4 DC power supply 14 Magnet (magnetic field forming means) 24a.24b Magnet (magnetic field forming means)
Claims (3)
オン照射対象物内に負イオンを注入する負イオン注入装
置において、 上記イオン照射対象物よりもイオン進行方向上流側に、
イオン通過経路を囲むようにして設けられ、イオン照射
対象物よりも高電位の荷電粒子コレクタを備え、 上記荷電粒子コレクタの電位は、２次電子放出エネルギ
ーよりも高くなるように設定されていることを特徴とす
る負イオン注入装置。1. A negative ion implanting apparatus for irradiating an ion-irradiated object with negative ions to inject the negative ion into the ion-irradiated object, wherein:
The charged particle collector is provided so as to surround the ion passage path and has a higher potential than the ion irradiation target, and the potential of the charged particle collector is set to be higher than the secondary electron emission energy. Negative ion implanter.
オン照射対象物内に負イオンを注入する負イオン注入装
置において、 上記イオン照射対象物よりもイオン進行方向上流側にイ
オン通過経路を囲むようにして設けられた荷電粒子コレ
クタと、 上記荷電粒子コレクタにより囲まれる空間に、負イオン
の進行方向と略平行な磁場を形成する磁場形成手段とを
備え、 上記磁場形成手段の形成する磁場の強度は、磁場中で螺
旋運動を行う２次電子のラーモア半径が、上記荷電粒子
コレクタの内壁間の距離の１／２倍よりも大きくなるよ
うに設定されていることを特徴とする負イオン注入装
置。2. A negative ion implanter for irradiating an ion-irradiated object with negative ions to inject the negative ion into the ion-irradiated object, wherein an ion passage path is provided upstream of the ion-irradiated object in the ion advancing direction. A charged particle collector provided so as to surround the charged particle collector, and a magnetic field forming means for forming a magnetic field substantially parallel to the traveling direction of the negative ions in a space surrounded by the charged particle collector, and the strength of the magnetic field formed by the magnetic field forming means. Is set so that the Larmor radius of the secondary electron that makes a spiral motion in a magnetic field is set to be larger than ½ times the distance between the inner walls of the charged particle collector. .
オン照射対象物内に負イオンを注入する負イオン注入装
置において、 上記イオン照射対象物よりもイオン進行方向上流側にイ
オン通過経路を囲むようにして設けられた荷電粒子コレ
クタと、 上記荷電粒子コレクタにより囲まれる空間に、負イオン
の進行方向と略垂直な磁場を形成する磁場形成手段とを
備え、 上記磁場形成手段の形成する磁場の強度は、磁場中で円
運動を行う２次電子のラーモア半径が、上記荷電粒子コ
レクタの内壁間の距離の１／２倍よりも大きくなるよう
に設定されていることを特徴とする負イオン注入装置。3. A negative ion implanter for irradiating an ion-irradiated object with negative ions to inject the negative ion into the ion-irradiated object, wherein an ion passage path is provided upstream of the ion-irradiated object in the ion advancing direction. A charged particle collector provided so as to surround the charged particle collector, and a magnetic field forming means for forming a magnetic field substantially perpendicular to the traveling direction of negative ions in a space surrounded by the charged particle collector, and the strength of the magnetic field formed by the magnetic field forming means. Is set so that the Larmor radius of the secondary electron that makes a circular motion in a magnetic field is set to be larger than ½ times the distance between the inner walls of the charged particle collector. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4344483A JP2998470B2 (en) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | Negative ion implanter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4344483A JP2998470B2 (en) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | Negative ion implanter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06196122A true JPH06196122A (en) | 1994-07-15 |
| JP2998470B2 JP2998470B2 (en) | 2000-01-11 |
Family
ID=18369615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4344483A Expired - Fee Related JP2998470B2 (en) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | Negative ion implanter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2998470B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008128660A (en) * | 2006-11-16 | 2008-06-05 | Nissin Ion Equipment Co Ltd | Ion beam measuring device |
| US20200211816A1 (en) * | 2018-12-28 | 2020-07-02 | Sumitomo Heavy Industries Ion Technology Co., Ltd. | Ion implanter and measuring device |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS567292A (en) * | 1979-06-28 | 1981-01-24 | Ibm | Dsemiconductor memory |
-
1992
- 1992-12-24 JP JP4344483A patent/JP2998470B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS567292A (en) * | 1979-06-28 | 1981-01-24 | Ibm | Dsemiconductor memory |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2008128660A (en) * | 2006-11-16 | 2008-06-05 | Nissin Ion Equipment Co Ltd | Ion beam measuring device |
| US20200211816A1 (en) * | 2018-12-28 | 2020-07-02 | Sumitomo Heavy Industries Ion Technology Co., Ltd. | Ion implanter and measuring device |
| JP2020107559A (en) * | 2018-12-28 | 2020-07-09 | 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 | Ion implantation apparatus and measurement apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2998470B2 (en) | 2000-01-11 |
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