JPH0815066B2 - High frequency acceleration ion implanter - Google Patents
High frequency acceleration ion implanterInfo
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- JPH0815066B2 JPH0815066B2 JP63052354A JP5235488A JPH0815066B2 JP H0815066 B2 JPH0815066 B2 JP H0815066B2 JP 63052354 A JP63052354 A JP 63052354A JP 5235488 A JP5235488 A JP 5235488A JP H0815066 B2 JPH0815066 B2 JP H0815066B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、半導体基板や金属材料等にイオンを打ち込
む装置に関する。The present invention relates to a device for implanting ions into a semiconductor substrate, a metal material, or the like.
〈従来の技術〉 従来のイオン注入装置は、イオン源からのイオンを直
流高電圧電源によって加速して電磁界もしくは機械的な
手段でスイープさせ、半導体基板等のターゲットに打ち
込んでいる。<Prior Art> In a conventional ion implantation apparatus, ions from an ion source are accelerated by a DC high-voltage power supply, swept by an electromagnetic field or mechanical means, and then implanted into a target such as a semiconductor substrate.
〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、近年、イオン注入技術が半導体集積回路の
生産工程中におけるドーピング工程の重要技術となるに
つれて、従来よりも更にイオンビーム電流を増強して、
生産のスループットを向上させたいという要求が高まっ
ている。<Problems to be Solved by the Invention> By the way, in recent years, as the ion implantation technology becomes an important technology of the doping step in the production process of the semiconductor integrated circuit, the ion beam current is further enhanced as compared with the conventional one,
There is an increasing demand for higher production throughput.
しかし、前述した従来の直流加速型イオン注入装置で
は、イオンビーム電流を増強するには、イオン源を現状
よりも更に過酷な条件で使用する必要が生じるととも
に、直流高電圧電源の電流容量もそれに応じて増強しな
ければならず、自ずと限界がある。However, in the above-mentioned conventional DC acceleration type ion implantation apparatus, in order to enhance the ion beam current, it is necessary to use the ion source under more severe conditions than the current condition, and the current capacity of the DC high voltage power source is also increased. Must be increased accordingly, and there is a limit naturally.
また、本質的な問題として、直流加速型イオン注入装
置では正もしくは負イオンのいずれかしか加速できない
関係上、イオン打ち込み中の半導体基板上で、同符号電
荷の蓄積による素子絶縁破壊が発生してしまうことがあ
る。Also, as an essential problem, since the DC acceleration type ion implanter can only accelerate either positive or negative ions, element breakdown occurs due to the accumulation of charges of the same sign on the semiconductor substrate during ion implantation. It may end up.
本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、素子
絶縁破壊を生じさせることなく、高いスループットを達
成することのできるイオン注入装置の提供を目的として
いる。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an ion implantation apparatus capable of achieving high throughput without causing element dielectric breakdown.
〈課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための構成を、実施例に対応す
る第１図を参照しつつ説明すると、本発明は、正イオン
源１と、負イオン源２と、高周波加速器４と、正イオン
源１および負イオン源２からそれぞれ引出された正イオ
ンおよび負イオンを同時に高周波加速器４内に導く偏向
装置（例えば偏向電磁石）３を備えたことによって、特
徴づけられる。<Means for Solving the Problems> A configuration for achieving the above object will be described with reference to FIG. 1 corresponding to an embodiment. The present invention provides a positive ion source 1 and a negative ion source 2. , Which is characterized by including a high-frequency accelerator 4 and a deflecting device (for example, a deflection electromagnet) 3 for simultaneously guiding positive ions and negative ions extracted from the positive ion source 1 and the negative ion source 2 into the high-frequency accelerator 4, respectively. .
〈作用〉 RFQライナック等の高周波加速器においては、一般
に、正イオンを加速する電圧位相と負イオンを加速する
電圧位相とを互いに逆相とすることで、正イオンと負イ
オンを同時に加速することができる。<Operation> In a high-frequency accelerator such as RFQ linac, it is generally possible to accelerate positive ions and negative ions at the same time by making the voltage phase for accelerating positive ions and the voltage phase for accelerating negative ions opposite to each other. it can.
偏向装置３は、正および負イオン源１および２からの
正イオンビーム11および負イオンビーム21を、同一の軌
道上に乗せて上述した機能を持つ高周波加速器４内に導
く。この正負混在するイオンビームを同時に加速してタ
ーゲットＷに注入することにより、例えばイオン源1,2
の使用条件を従来と同等にしてもスループットは向上
し、素子絶縁破壊の発生率は低下する。The deflecting device 3 places the positive ion beam 11 and the negative ion beam 21 from the positive and negative ion sources 1 and 2 on the same orbit and guides them into the high-frequency accelerator 4 having the above-mentioned function. By simultaneously accelerating this mixed positive and negative ion beam and injecting it into the target W, for example, the ion sources 1, 2
The throughput is improved and the occurrence rate of the element dielectric breakdown is reduced even if the use condition of (3) is made equal to that of the conventional one.
〈実施例〉 本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説明する。<Example> An example of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図は本発明実施例の構成図である。 FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention.
正イオン源１で生成された正イオンは、正極性高電圧
電源10によって運動エネルギが与えられ、引出し電極
（図示せず）によって所定方向に進む正イオンビーム11
となって引出される。Positive ions generated by the positive ion source 1 are given kinetic energy by the positive polarity high voltage power source 10, and a positive ion beam 11 that advances in a predetermined direction by an extraction electrode (not shown).
And is withdrawn.
また、負イオン源２で生成された負イオンは、負極性
高電圧電源20によって運動エネルギが与えられ、同様に
ある一定方向に進む負イオンビーム21となって引出され
る。The negative ions generated by the negative ion source 2 are given kinetic energy by the negative polarity high-voltage power supply 20, and are similarly extracted as a negative ion beam 21 that advances in a certain direction.
この正および負のイオンビーム11および21は、それぞ
れ偏向電磁石３に入射する。偏向電磁石３は、互い異な
る軌道で入射した正および負イオンビーム11および21
を、同一の軌道上に導き、次段の高周波加速器４内へと
同時に導入する。The positive and negative ion beams 11 and 21 respectively enter the deflection electromagnet 3. The deflecting electromagnet 3 has positive and negative ion beams 11 and 21 which are incident on different orbits.
Are introduced into the same orbit and introduced into the high frequency accelerator 4 of the next stage at the same time.
ここで、偏向電磁石３の作る磁束密度ベクトルを としたとき、速度ベクトルｖを持つイオンビームが入射
すると、そのイオンビームには、正ならば なるローレンツ力による偏向力が作用し、正・負で互い
に逆方向に偏向を受ける。従って、この偏向電磁石３の
形状および磁束密度と、正、負イオンビーム11,21の運
動エネルギおよび偏向電磁石３への入射角の関係を、適
切に調整することで、上述のように互いに異なる軌道を
持つ正、負イオンビーム11,21を同一軌道上に導くこと
ができる。Here, the magnetic flux density vector created by the deflection electromagnet 3 is Then, when an ion beam having a velocity vector v is incident, if the ion beam is positive, Deflection force due to the Lorentz force acts, and positive and negative are deflected in opposite directions. Therefore, by appropriately adjusting the relationship between the shape and the magnetic flux density of the deflection electromagnet 3, the kinetic energy of the positive and negative ion beams 11 and 21, and the incident angle to the deflection electromagnet 3, as described above, different trajectories are obtained. It is possible to guide the positive and negative ion beams 11 and 21 having
高周波加速器４は例えばRFQライナックであって、高
周波の導入によって正イオン、負イオンのいずれをも同
時に加速することができる。すなわち、一般に、高周波
加速器では周知の通り、正イオンを加速する電圧位相と
負イオンを加速する電圧位相との差を180°に、つまり
逆相にすることが可能であり、正、負イオンを同時に加
速できる。The high-frequency accelerator 4 is, for example, an RFQ linac and can accelerate both positive ions and negative ions at the same time by introducing a high frequency. That is, as is generally known in high-frequency accelerators, it is possible to make the difference between the voltage phase for accelerating positive ions and the voltage phase for accelerating negative ions 180 degrees, that is, the opposite phase. You can accelerate at the same time.
さて、偏向電磁石３によって同一軌道上に束ねられた
正、負イオンビーム11,21はこの高周波数加速器４によ
って同時に加速され、照射チャンバ５内に設置された半
導体基板等のターゲットＷに打ち込まれる。Now, the positive and negative ion beams 11 and 21 bundled on the same orbit by the deflecting electromagnet 3 are simultaneously accelerated by the high frequency accelerator 4 and bombarded on a target W such as a semiconductor substrate installed in the irradiation chamber 5.
以上の本発明実施例によると、例えば同一元素の正イ
オン源1,負イオン源２を用いたとき、負イオン源２が正
イオン源１と同量のイオンを発生できれば、従来と同等
のイオン源の負荷により、スループットは２倍となる。
また、正、負イオン源1,2により互いに異なる元素の正
イオン，負イオンを発生するようにすれば、同時に２元
素のイオン注入が可能となる。According to the above-described embodiment of the present invention, for example, when the positive ion source 1 and the negative ion source 2 of the same element are used, if the negative ion source 2 can generate the same amount of ions as the positive ion source 1, the same ion as the conventional one is obtained. Source throughput doubles the throughput.
If positive and negative ions of different elements are generated by the positive and negative ion sources 1 and 2, ion implantation of two elements becomes possible at the same time.
更に、正、負イオンが混在するビームが同時にターゲ
ットに打ち込まれるから、同符号電荷の蓄積による素子
絶縁破壊の発生も生じにくい。Further, since a beam of positive and negative ions is simultaneously bombarded on the target, it is unlikely that element dielectric breakdown due to accumulation of charges of the same sign occurs.
本発明は以上の実施例のほか、以下に示す応用が可能
である。The present invention can be applied to the following applications in addition to the above embodiments.
第２図は本発明の他の実施例の構成図である。この実
施例では、高周波加速器４によって同時加速された正、
負イオンビーム11,21を再び分離して、それぞれ異なる
ターゲットW1，W2に打ち込むよう構成している。FIG. 2 is a block diagram of another embodiment of the present invention. In this embodiment, the positive acceleration simultaneously accelerated by the high frequency accelerator 4,
The negative ion beams 11 and 21 are separated again, and are bombarded on different targets W 1 and W 2 , respectively.
すなわち、高周波加速器４より前段部分は第１図の例
と同等であり、高周波加速器４の後段に正・負ビーム分
離用の偏向電磁石６を設け、正イオンビーム11を第１の
照射チャンバ51内のターゲットW1に、負イオンビーム21
を第２の照射チャンバ52内のターゲットW2にそれぞれ打
ち込むよう構成している。That is, the part preceding the high-frequency accelerator 4 is the same as that of the example shown in FIG. Negative ion beam 21 on target W 1
Are configured to be implanted into the targets W 2 in the second irradiation chamber 52, respectively.
第３図は本発明の更に他の実施例の要部構成図であ
り、第２図に示した実施例の高周波加速器４とビーム分
離用の偏向電磁石６の間に、ガスチャンバもしくは薄膜
等による荷電変換装置７を挿入した例を示している。FIG. 3 is a block diagram of the essential parts of still another embodiment of the present invention, in which a gas chamber, a thin film, or the like is provided between the high frequency accelerator 4 of the embodiment shown in FIG. 2 and the deflection electromagnet 6 for beam separation. The example which inserted the charge conversion device 7 is shown.
正、負イオンの混在するビームが荷電変換装置７を通
過すると、負イオンは容易に電子をはぎとられて正イオ
ンとなり、正イオンは極性を変えない。これらの正イオ
ンの比電荷e/mがほぼ等しくなれば、偏向電磁石６によ
ってそれぞれ同じ偏向を受けることになり、同一の軌道
を取って一方の照射チャンバ51内のターゲットW1に打ち
込まれることになる。When a beam in which positive and negative ions are mixed passes through the charge conversion device 7, the negative ions are easily stripped of electrons to become positive ions, and the positive ions do not change their polarities. If the specific charges e / m of these positive ions become almost equal, they will be subjected to the same deflection by the deflection electromagnets 6, respectively, and they will be shot on the target W 1 in one irradiation chamber 51 by taking the same trajectory. Become.
〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、正および負の
イオン源からの正および負のイオンビームを束ねて、高
周波加速器によって同時に加速してターゲットに打ち込
むことができるから、同符号電荷の蓄積による素子絶縁
破壊の発生を大幅に削減できるとともに、イオン源の酷
使や直流高圧電源の電流容量の増強等を行うことなく、
容易にスループを大幅に向上させることができる。ま
た、別元素の正イオンと負イオンとを同時に加速すれ
ば、同時に２元素のイオンの注入が可能となり、スルー
プットの向上に加えて工程の削減をも達成することがで
きる。<Effects of the Invention> As described above, according to the present invention, the positive and negative ion beams from the positive and negative ion sources can be bundled and simultaneously accelerated by the high-frequency accelerator to be shot into the target. It is possible to significantly reduce the occurrence of element dielectric breakdown due to the accumulation of charges of the same sign, without overuse of the ion source or enhancement of the current capacity of the DC high-voltage power supply.
The sloop can easily be greatly improved. Further, by accelerating positive ions and negative ions of different elements at the same time, it is possible to implant ions of two elements at the same time, and in addition to improving throughput, it is possible to reduce the number of steps.
第１図は本発明実施例の構成図、 第２図は本発明の他の実施例の構成図、 第３図は本発明の更に他の実施例の要部構成図である。 １……正イオン源 ２……負イオン源 ３……偏向電磁石 ４……高周波加速器 ５……照射チャンバ 11……正イオンビーム 21……負イオンビーム Ｗ……ターゲット FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of another embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a main part configuration diagram of still another embodiment of the present invention. 1 ... Positive ion source 2 ... Negative ion source 3 ... Bending electromagnet 4 ... High-frequency accelerator 5 ... Irradiation chamber 11 ... Positive ion beam 21 ... Negative ion beam W ... Target
Claims (1)
ターゲットに打ち込む装置において、正イオン源と、負
イオン源と、高周波加速器と、上記正イオン源および負
イオン源からそれぞれ引出された正イオンおよび負イオ
ンを同時に上記高周波加速器内に導く偏向装置を備えた
ことを特徴とする、高周波加速イオン注入装置。1. An apparatus for accelerating ions under a predetermined energy and implanting them into a target, which are extracted from a positive ion source, a negative ion source, a high-frequency accelerator, and the positive ion source and the negative ion source, respectively. A high frequency accelerating ion implantation apparatus comprising a deflecting device for simultaneously guiding positive ions and negative ions into the high frequency accelerator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63052354A JPH0815066B2 (en) | 1988-03-04 | 1988-03-04 | High frequency acceleration ion implanter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63052354A JPH0815066B2 (en) | 1988-03-04 | 1988-03-04 | High frequency acceleration ion implanter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01227345A JPH01227345A (en) | 1989-09-11 |
| JPH0815066B2 true JPH0815066B2 (en) | 1996-02-14 |
Family
ID=12912474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63052354A Expired - Lifetime JPH0815066B2 (en) | 1988-03-04 | 1988-03-04 | High frequency acceleration ion implanter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0815066B2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5856955A (en) * | 1981-09-29 | 1983-04-04 | Nissan Motor Co Ltd | Load-sensitive valve |
| JPH0612661B2 (en) * | 1983-12-02 | 1994-02-16 | 株式会社日立製作所 | Ion implanter |
-
1988
- 1988-03-04 JP JP63052354A patent/JPH0815066B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01227345A (en) | 1989-09-11 |
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