JPH0821361B2 - イオン注入装置および電荷中和器 - Google Patents

イオン注入装置および電荷中和器

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JPH0821361B2
JPH0821361B2 JP1274617A JP27461789A JPH0821361B2 JP H0821361 B2 JPH0821361 B2 JP H0821361B2 JP 1274617 A JP1274617 A JP 1274617A JP 27461789 A JP27461789 A JP 27461789A JP H0821361 B2 JPH0821361 B2 JP H0821361B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体製造プロセスにおいて、半導体基
板に不純物層を形成する際に用いられるイオン注入装置
および電荷中和器に関するものである。
〔従来の技術〕
半導体基板に不純物層を形成する方法として、イオン
注入法がある。第3図はイオン注入装置の中でも大電流
イオン注入機と呼ばれている、メカニカルスキャン方式
の従来装置の一例を示す概略図である。このイオン注入
装置1は大きく3つに分けられ、それぞれ、イオン源部
2、ビームライン部3、エンドステーション部4であ
る。イオン源部2は、アーク放電によって高密度プラズ
マを生成するイオン源5とイオンを静電的に引き出し、
加速する引き出し電極系6とで構成されている。ビーム
ライン部3はイオン源部2より出射されたイオンビーム
7から必要なドーパントイオンのみ選択する磁場偏向型
の質量分析器8と、イオンビーム7の形状を整える成形
スリット9や分析マグネットの焦点に位置し、必要とす
るドーパントイオンを選択するための分析スリット10か
ら成る。エンドステーション部4は、ビーム電流を計測
するファラデーケージ11とビームキャッチー12、半導体
基板13を載置しイオンビーム7が基板に均一に注入され
るようにスキャンするディスク14、さらに電荷中和器と
して働く電子銃15から成る。
このように構成されたイオン注入装置を用いて次のよ
うにしてイオン注入が行われる。まず、イオン源5に必
要なドーパントガスあるいは固体蒸気を用い高密度プラ
ズマを生成する。ついで、引き出し電極系6でイオンを
引き出すと同時に、所望の加速エネルギーを与える。加
速されたイオンビーム7は質量分析器8で必要なドーパ
ントイオンに選択され、成形スリット9や分析スリット
10でイオンビームの形状を整えターゲットは導かれる。
一方、基板13はディスク14に搬送されてきて、所定位置
に載置される。このとき、基板13は通常複数枚載置され
る。
次に、初期位置にあったディスク14が図示Aのように
所定回転数で回転するとともに、並進運動Bが行われ
る。このような方式をメカニカルスキャン方式と呼び、
これにより複数の基板13の全面にイオン注入が行われ
る。なお、並進運動は注入均一性を良くするため複数回
行われる。
ところで、このイオン注入が行われる際、基板13上に
は、通常すでにパターンが形成されている。第4図にパ
ターニングされたものの一例を示す。同図は、基板13が
例えばP導電型であり、この基板13の主面上に厚いフィ
ールド絶縁膜20が形成され、これら絶縁膜20に挟まれた
領域の活性領域の一部にゲート絶縁膜となる薄い絶縁膜
21が形成され、この薄い酸化膜21上にゲート電極22が形
成されている。この状態でゲート電極22の両側の基板13
上にソース・ドレインとなる不純物領域を形成しようと
するものである。この場合ソース・ドレインをN導電型
に形成すべく、イオンビーム7は例えばリン,ヒ素等の
イオンビームとなっている。
このように絶縁膜上にイオン注入を行う場合、特に1m
A以上のビーム電流でイオン注入する際にはゲート絶縁
膜21の絶縁破壊が発生する可能性が大となる。この絶縁
破壊を防止するために、従来は第5図に示すような電荷
中和器が用いられている。この電荷中和器の作用は電子
銃15から放出される一次電子を300V程度の電界で加速し
対面するファラデーケージ11に照射し、二次電子23を発
生させる。この二次電子23の一部が基板13に供給され、
ゲート電極22上に蓄積された正電荷を中和する。このよ
うにして、ゲート絶縁膜21の絶縁破壊を防止することが
できる。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来のイオン注入装置では、上述のように、電子銃15
から放出した一次電子の照射によりファラデーケージ11
表面から発生する二次電子23でゲート電極22上に蓄積さ
れた正電荷を中和するものであるが、一次電子の一部も
反射によって基板13に到達する。このため300eVのエネ
ルギーをもつ高速電子が基板13を負にチャージアップさ
せ、負電荷による絶縁破壊を起こし、また絶縁破壊に至
らずとも、ゲート絶縁膜22を劣化させるという問題点が
あった。
本発明は上記のような従来のものの問題点を解消する
ためになされたもので、電荷中和器の電子エネルギーを
最適化、基板13上の帯電量を抑制し、ゲート絶縁膜22の
絶縁破壊防止を最適化することが可能なイオン注入装置
および電荷中和器を提供することを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係るイオン注入装置は、イオン源と、この
イオン源から出射されたイオンビームから所望のドーパ
ントイオンを選択する質量分析器を含むイオンビーム光
学系と、被処理基板を保持するディスクおよび真空排気
系とからなるイオン注入装置において、上記被処理基板
の前面に、プラズマより電子を引き出す引き出し電極
と、この引き出し電極により引き出された電子を減速す
る減速電極とを有し、エネルギーが50eV以下の電子を供
給する磁気多極型プラズマ発生器を配設するようにした
ものである。
また、この発明に係る電荷中和器は、被処理基板の前
面に配設され、プラズマより電子を引き出す引き出し電
極と、この引き出し電極により引き出された電子を減速
する減速電極とを有し、エネルギー50eV以下の電子を供
給し、イオン注入の際に被処理基板に帯電する電荷を中
和する磁気多極型プラズマ発生器を備えるようにしたも
のである。
〔作用〕
本発明においては磁気多極型プラズマ発生器をエレク
トロンソースとしており、この磁気多極型プラズマ発生
器はプラズマ内に磁場がないカスプ磁場を形成している
ため、電場を印加するだけで電子温度が数eVの高密度プ
ラズマを容易に引き出すことができる。この低エネルギ
ー電子をターゲットとなる半導体基板前面に供給し、電
子雲を発生させる。このため半導体基板上の正に帯電し
た部分にのみ電子が供給され電荷中和を行うことができ
る。このため、イオン注入条件やデバイス条件によって
チャージアップ量が異なる場合でも最適な電荷中和が行
える。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図について説明する。第1
図は、この発明の一実施例によるイオン注入装置30の構
成を示す概略図である。なお、従来の技術の説明と重複
する部分は、適宜その説明を省略している。図におい
て、2〜10および12〜13は従来のものと同じである。第
1図に示すものが第4図に示すものと異なる点は次の点
である。すなわち、電荷中和器として、磁気多極型プラ
ズマ発生器を備えたエレクトロンソース31を配設した点
である。
第2図は、このイオン注入装置30の要部である電荷中
和器31の概略構成を示す図である。図において、40はプ
ラズマ発生器のアークチャンバーであり、陽極として働
く。41は陰極で、アークチャンバー40の外周には永久磁
石(Sm−Co)42を配置しマルチカスプ磁場を形成してい
る。43はガスボンベで、ガス導入口44よりアークチャン
バー40に導入される。45は引き出し電極で、大面積で電
子を引き出すため多孔式を採用した。46は減速電極で、
アークチャンバー40より引き出された電子をファラデー
ケージ11に導く電極である。47はエレクトロンソース31
内を差動排気しファラデーケージ11内の高真空を保つ真
空ポンプである。
上述のように構成されたエレクトロンソース31はつぎ
のようにして動作する。まず、アークチャンバー40内に
希ガス、例えばAr,Kr,Xe等を導入し圧力を約1×10-3To
rrにする。つぎに陰極41にフィラメント電源48より供給
される電流により直熱し、熱電子放出型のアーク放電を
発生させる。アーク電圧50Vでアーク電流を3A程度にす
ると電子密度が1012cm-12程度の安定した高密度プラズ
マが生成できる。また、このときの電子温度は2〜3eV
である。このプラズマより、引出し電極46より電子を引
き出した後、減速電極46で引出し電極で加速された電子
を減速する。この間、真空ポンプ47でエレクトロンソー
ス31内を常時排気している。
つぎに、このように構成された電荷中和器を備えたイ
オン注入装置30を用いて基板13にイオン注入を行う際の
方法について説明する。まず、イオン源5よりイオンビ
ーム7を引き出し、必要なドーパントイオンのみ質量分
析器8と分析スリット10によって選択する。
この時、所望のビームエネルギーとビーム電流に設定
する。一方、基板13はディスク14に搬送されてきて、所
定位置に載置される。このとき、基板13は通常複数枚載
置される。次に、初期位置にあったディスク14が図示A
のように所定回転数で回転するとともに、並進運動Bが
行われ、複数の基板13の全面にイオン注入が行われる。
ところで、電荷中和器は基板13にイオン注入する以前
にエレクトロンソースよりファラゲーケージ11内へ電子
を供給しておく。
結果として、イオン注入によって基板13上のゲート電
極22が正電荷によって帯電しても、基板13前面に形成さ
れた電子雲によって中和される。
したがって、1mA以上のビーム電流でイオン注入する
際でもゲート電極22にチャージアップすることなくイオ
ンを注入することが可能である。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明に係るイオン注入装置によれ
ば、イオン源と、このイオン源から出射されたイオンビ
ームから所望のドーパントイオンを選択する質量分析器
を含むイオンビーム光学系と、被処理基板を保持するデ
ィスクおよび真空排気系とからなるイオン注入装置にお
いて、上記被処理基板の前面に、プラズマより電子を引
き出す引き出し電極と、この引き出し電極により引き出
された電子を減速する減速電極とを有し、エネルギーが
50eV以下の電子を供給する磁気多極型プラズマ発生器を
配設するようにしたので、大面積でしかも均一な電子雲
を生成することができる。このため、基板上に絶縁膜が
形成されていても、イオン注入によるチャージアップを
なくし、しかも電子によるダメージもなくすことができ
る。
したがって、高信頼度の半導体装置を形成できるイオ
ン注入装置が得られる効果がある。
また、この発明に係る電荷中和基によれば、被処理基
板の前面に配設され、プラズマより電子を引き出す引き
出し電極と、この引き出し電極により引き出された電子
を減速する減速電極とを有し、エネルギーが50eV以下の
電子を供給し、イオン注入の際に被処理基板に帯電する
電荷を中和する磁気多極型プラズマ発生器を備えるよう
にしたので、大面積でしかも均一な電子雲を生成するこ
とができる。このため、基板上に絶縁膜が形成されてい
ても、イオンによるチャージアップをなくし、しかも電
子によるダメージもなくすことができる電荷中和器が得
られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例のイオン注入装置の構成を
示す概略図、第2図は第1図の電荷中和器の構造を示す
説明図、第3図は従来の技術のイオン注入装置の構成を
示す概略図、第4図は半導体基板へのイオン注入を説明
する図、第5図は従来技術の電荷中和器を示す説明図で
ある。 図において、1はイオン注入装置、2はイオン源部、3
はビームライン部、4はエンドステーション部、5はイ
オン源、6は引き出し電極系、7はイオンビーム、8は
質量分析器、9は成形スリット、10は分析スリット、11
はファラデーケージ、13は基板、14はディスク、15は電
子銃、20はフィールド絶縁膜、21はゲート絶縁膜、22は
ゲート電極、23は2次電子、31はエレクトロンソース、
40はアークチャンバー、41は陰極、42は永久磁石、43は
ガスボンベ、44はガス導入口、45は引き出し電極、46は
減速電極、47は真空ポンプである。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−218142(JP,A) 特開 昭62−103952(JP,A) 実開 昭59−107473(JP,U)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】イオン源と、 このイオン源から出射されたイオンビームから所望のド
    ーパントイオンを選択する質量分析器を含むイオンビー
    ム光学系と、 被処理基板を保持するディスクおよび真空排気系とから
    なるイオン注入装置において、 上記被処理基板の前面に、プラズマより電子を引き出す
    引き出し電極と、この引き出し電極により引き出された
    電子を減速する減速電極とを有し、エネルギーが50eV以
    下の電子を供給する磁気多極型プラズマ発生器を配設し
    てなることを特徴とするイオン注入装置。
  2. 【請求項2】被処理基板の前面に配設され、プラズマよ
    り電子を引き出す引き出し電極と、この引き出し電極に
    より引き出された電子を減速する減速電極とを有し、エ
    ネルギーが50eV以下の電子を供給し、イオン注入の際に
    被処理基板に帯電する電荷を中和する磁気多極性プラズ
    マ発生器を備えたことを特徴とする電荷中和器。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7557364B2 (en) 2004-05-25 2009-07-07 Panasonic Corporation Charge neutralizing device
US9053907B2 (en) * 2012-04-04 2015-06-09 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. System and method of ion neutralization with multiple-zoned plasma flood gun

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5691537A (en) * 1996-01-22 1997-11-25 Chen; John Method and apparatus for ion beam transport
JP3604227B2 (ja) * 1996-02-01 2004-12-22 マイクロン ジャパン株式会社 大電流型イオン注入装置及びその装置によるイオン注入方法
US8237135B2 (en) * 2009-01-22 2012-08-07 Axcelis Technologies, Inc. Enhanced low energy ion beam transport in ion implantation

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59107473U (ja) * 1983-01-10 1984-07-19 日本電子株式会社 イオンビ−ム照射装置
JPS62103952A (ja) * 1985-10-29 1987-05-14 Toshiba Corp イオン注入装置
JPS63218142A (ja) * 1986-12-22 1988-09-12 Fuji Electric Co Ltd イオンビ−ム装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7557364B2 (en) 2004-05-25 2009-07-07 Panasonic Corporation Charge neutralizing device
US9053907B2 (en) * 2012-04-04 2015-06-09 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. System and method of ion neutralization with multiple-zoned plasma flood gun

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