JP2616423B2 - イオン注入装置 - Google Patents
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板の帯電を防
止する電荷中和機構を有するイオン注入装置に関する。
止する電荷中和機構を有するイオン注入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は、従来の電荷中和機構を有するイ
オン注入装置の模式図である（特開昭６３−４０２４
３）。これは負電位電極式電荷中和装置を持つイオン注
入装置である。この図６において、（７）は半導体基板
で電流計（１６）を経て接地された金属性の基板保持台
（８）の上に載置されており、ビーム状に集束された正
の電荷（＋）をもつ加速イオンが半導体基板（７）の表
面に、走査しながら注入される。基板保持台（８）にお
いて、半導体基板（７）の周囲を取り囲み、且つ半導体
基板（７）の表面と略同一高さの面となる、アルミニウ
ム或いはカーボン製の、基板保持台（８）および半導体
基板（７）と絶縁された絶縁リング（１２）が設置され
ている。この絶縁リング（１２）と基板保持台（８）と
の間には、高入力インピーダンスの電位計（１５）が接
続され、絶縁リング（１２）と基板保持台（８）との間
の電位を計測出来るようになっている。この電位計（１
５）により、半導体基板（７）表面の電位に相当する絶
縁リング（１２）の電位の状態を把握し、制御装置（１
４）により、電子供給源である負電位電極（６）に印加
される電圧を制御して、負電位電極（６）から放出され
る２次電子量を変えて、半導体基板（７）表面の電位を
ゼロにしている。また、この図中（１０）はマスク、
（１１）はサプレッサ、（１３）はファラデーカップで
ある。
オン注入装置の模式図である（特開昭６３−４０２４
３）。これは負電位電極式電荷中和装置を持つイオン注
入装置である。この図６において、（７）は半導体基板
で電流計（１６）を経て接地された金属性の基板保持台
（８）の上に載置されており、ビーム状に集束された正
の電荷（＋）をもつ加速イオンが半導体基板（７）の表
面に、走査しながら注入される。基板保持台（８）にお
いて、半導体基板（７）の周囲を取り囲み、且つ半導体
基板（７）の表面と略同一高さの面となる、アルミニウ
ム或いはカーボン製の、基板保持台（８）および半導体
基板（７）と絶縁された絶縁リング（１２）が設置され
ている。この絶縁リング（１２）と基板保持台（８）と
の間には、高入力インピーダンスの電位計（１５）が接
続され、絶縁リング（１２）と基板保持台（８）との間
の電位を計測出来るようになっている。この電位計（１
５）により、半導体基板（７）表面の電位に相当する絶
縁リング（１２）の電位の状態を把握し、制御装置（１
４）により、電子供給源である負電位電極（６）に印加
される電圧を制御して、負電位電極（６）から放出され
る２次電子量を変えて、半導体基板（７）表面の電位を
ゼロにしている。また、この図中（１０）はマスク、
（１１）はサプレッサ、（１３）はファラデーカップで
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の方法は、絶縁リ
ング（１２）により、半導体基板（７）表面に相当する
電位をモニターし、電位に対応した中和のための電子を
供給することで半導体基板（７）表面の電位をゼロとし
ている。中和のための電子が供給されたイオンビーム
は、図７（ａ）（ｂ）のようにイオンビームのまわりを
電子が囲んだ形となる。このため半導体基板表面は、電
子が供給されたイオンビームが通過することにより、図
８のように電位変化する。つまり、最初に電子にさらさ
れ、負の電位になる。次にイオンビームにさらされ、負
から正の電位へと変化し、最後に又電子にさらされてゼ
ロの電位となる。高スループット化のためにビーム電流
がアップすると、図８に示したＳｉ基板表面の電位変化
が大きくなる。このため、イオン注入中に繰り返して行
なわれる走査によって、この大きな電位変化が何度も生
じているうちに、ゲート酸化膜の絶縁破壊等の問題を生
じる。
ング（１２）により、半導体基板（７）表面に相当する
電位をモニターし、電位に対応した中和のための電子を
供給することで半導体基板（７）表面の電位をゼロとし
ている。中和のための電子が供給されたイオンビーム
は、図７（ａ）（ｂ）のようにイオンビームのまわりを
電子が囲んだ形となる。このため半導体基板表面は、電
子が供給されたイオンビームが通過することにより、図
８のように電位変化する。つまり、最初に電子にさらさ
れ、負の電位になる。次にイオンビームにさらされ、負
から正の電位へと変化し、最後に又電子にさらされてゼ
ロの電位となる。高スループット化のためにビーム電流
がアップすると、図８に示したＳｉ基板表面の電位変化
が大きくなる。このため、イオン注入中に繰り返して行
なわれる走査によって、この大きな電位変化が何度も生
じているうちに、ゲート酸化膜の絶縁破壊等の問題を生
じる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明のイオン注入装置
は、上記課題を解決するもので、電荷中和機構を有する
イオン注入装置において、所定の間隔を持つ複数のイオ
ンビームを射出する機構を有し、前記所定の間隔を持つ
複数のイオンビームを射出する機構がイオンビームを分
割して複数のイオンビームを形成するものであり、前記
イオンビームを分割する機構が正のバイアスを印加した
コリメーターであることを特徴とするものである。
は、上記課題を解決するもので、電荷中和機構を有する
イオン注入装置において、所定の間隔を持つ複数のイオ
ンビームを射出する機構を有し、前記所定の間隔を持つ
複数のイオンビームを射出する機構がイオンビームを分
割して複数のイオンビームを形成するものであり、前記
イオンビームを分割する機構が正のバイアスを印加した
コリメーターであることを特徴とするものである。
【０００５】
【作用】本発明においては、複数のイオンビームを射出
する機構がイオンビームを分割して複数のイオンビーム
を形成するものであり、かつイオンビームを分割する機
構が正のバイアスを印加したコリメーターで複数本のイ
オンビームで注入することにより、１本１本のビーム電
流値は、１本のイオンビームで注入する場合より下げる
ことができるものである。従ってイオンビームが半導体
基板上を通過した時の半導体基板上の電位変化を小さく
することができ、ゲート酸化膜の絶縁破壊等の問題を防
止できるものである。
する機構がイオンビームを分割して複数のイオンビーム
を形成するものであり、かつイオンビームを分割する機
構が正のバイアスを印加したコリメーターで複数本のイ
オンビームで注入することにより、１本１本のビーム電
流値は、１本のイオンビームで注入する場合より下げる
ことができるものである。従ってイオンビームが半導体
基板上を通過した時の半導体基板上の電位変化を小さく
することができ、ゲート酸化膜の絶縁破壊等の問題を防
止できるものである。
【０００６】まず、参考例について図面を参照して説明
する。図１は参考例である電荷中和機構を有するイオン
注入装置の概略図である。図１に示すように、このイオ
ン注入装置は、半導体基板（７）は電流計（１６）を経
て接地された金属性の基板保持台（８）の上に載置され
ており、ビーム状に集束された正の電荷（＋）をもつ加
速イオンが半導体基板（７）の表面に、走査しながら注
入される。基板保持台（８）において、半導体基板
（７）の周囲を取り囲み、且つ半導体基板（７）の表面
と略同一高さの面となる、アルミニウム或いはカーボン
製の、基板保持台（８）および半導体基板（７）と絶縁
された絶縁リング（１２）が設置されている。この絶縁
リング（１２）と基板保持台（８）との間には、高入力
インピーダンスの電位計（１５）が接続され、絶縁リン
グ（１２）と基板保持台（８）との間の電位を計測出来
るようになっている。この電位計（１５）により、半導
体基板（７）表面の電位に相当する絶縁リング（１２）
の電位の状態を把握し、制御装置（１４）により、電子
供給源である負電位電極（６）に印加される電圧を制御
して、負電位電極（６）から放出される２次電子量を変
えて、半導体基板（７）表面の電位をゼロにしているも
のである。
する。図１は参考例である電荷中和機構を有するイオン
注入装置の概略図である。図１に示すように、このイオ
ン注入装置は、半導体基板（７）は電流計（１６）を経
て接地された金属性の基板保持台（８）の上に載置され
ており、ビーム状に集束された正の電荷（＋）をもつ加
速イオンが半導体基板（７）の表面に、走査しながら注
入される。基板保持台（８）において、半導体基板
（７）の周囲を取り囲み、且つ半導体基板（７）の表面
と略同一高さの面となる、アルミニウム或いはカーボン
製の、基板保持台（８）および半導体基板（７）と絶縁
された絶縁リング（１２）が設置されている。この絶縁
リング（１２）と基板保持台（８）との間には、高入力
インピーダンスの電位計（１５）が接続され、絶縁リン
グ（１２）と基板保持台（８）との間の電位を計測出来
るようになっている。この電位計（１５）により、半導
体基板（７）表面の電位に相当する絶縁リング（１２）
の電位の状態を把握し、制御装置（１４）により、電子
供給源である負電位電極（６）に印加される電圧を制御
して、負電位電極（６）から放出される２次電子量を変
えて、半導体基板（７）表面の電位をゼロにしているも
のである。
【０００７】図１の参考例の装置は、接地されたコリメ
ーター（９）をマスク（１０）の前方に設置している。
なお、この図中（１１）はサプレッサ、（１３）はファ
ラデーカップである。コリメーター（９）の平面図を図
２に示す。直径４ｍｍの円形の抜けの部分が５ｃｍづつ
間隔をあけて格子状に配置されている。コリメーター
（９）の厚さは５ｃｍである。基板からコリメーター
（９）までの距離は２０ｃｍである。入射してきたイオ
ンビームは、このコリメーター（９）により複数のイオ
ンビームに分割された後、電子供給源（６）から供給さ
れた電子と共に半導体基板（７）に注入される。コリメ
ーター（９）を通過したビームは、完全な直線成分のみ
ではなく、コリメーター（９）の抜けの部分のアスペク
ト比が１２．５であるので、ビームが広がり、基板に到
達する時には、直径３．６ｃｍのイオンビームとなる。
半導体基板（７）に到達する時のイオンビームは、図３
のような形状となる。図３（ａ）はビームの平面図であ
り、図３（ｂ）は（ａ）図のＡ−Ｂ断面図である。
ーター（９）をマスク（１０）の前方に設置している。
なお、この図中（１１）はサプレッサ、（１３）はファ
ラデーカップである。コリメーター（９）の平面図を図
２に示す。直径４ｍｍの円形の抜けの部分が５ｃｍづつ
間隔をあけて格子状に配置されている。コリメーター
（９）の厚さは５ｃｍである。基板からコリメーター
（９）までの距離は２０ｃｍである。入射してきたイオ
ンビームは、このコリメーター（９）により複数のイオ
ンビームに分割された後、電子供給源（６）から供給さ
れた電子と共に半導体基板（７）に注入される。コリメ
ーター（９）を通過したビームは、完全な直線成分のみ
ではなく、コリメーター（９）の抜けの部分のアスペク
ト比が１２．５であるので、ビームが広がり、基板に到
達する時には、直径３．６ｃｍのイオンビームとなる。
半導体基板（７）に到達する時のイオンビームは、図３
のような形状となる。図３（ａ）はビームの平面図であ
り、図３（ｂ）は（ａ）図のＡ−Ｂ断面図である。
【０００８】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。図５は本発明の実施例である電荷中和機構を
有するイオン注入装置の模式図である。本発明の図５に
示す実施例において、上記参考例と同様にマスク（１
０）の前方にコリメーター（９）を設置し、イオンビー
ムを分割して注入を行う。コリメーター（９）の円形の
抜け部の大きさ、配置、コリメーター（９）の厚さ及び
基板からコリメーター（９）までの距離は、上記参考例
と同じでものである。コリメーター（９）は、図５のよ
うに正の電位にあり、イオンビームを分割する機構が正
のバイアスを印加したものである。入射してきたイオン
は、コリメーター（９）が正の電位にあるためコリメー
ター（９）と反発しあい、コリメーター（９）を避ける
ような軌道をとる。このためコリメーター（９）に正の
バイアスを、掛けていなかった時には、コリメーター
（９）に衝突していたイオンの一部が、コリメーター
（９）を避け、コリメーター（９）の抜け部を通過出来
るようになる。従って本発明ではコリメーター（９）で
損失するイオンの量を参考例より減らすことができる。
説明する。図５は本発明の実施例である電荷中和機構を
有するイオン注入装置の模式図である。本発明の図５に
示す実施例において、上記参考例と同様にマスク（１
０）の前方にコリメーター（９）を設置し、イオンビー
ムを分割して注入を行う。コリメーター（９）の円形の
抜け部の大きさ、配置、コリメーター（９）の厚さ及び
基板からコリメーター（９）までの距離は、上記参考例
と同じでものである。コリメーター（９）は、図５のよ
うに正の電位にあり、イオンビームを分割する機構が正
のバイアスを印加したものである。入射してきたイオン
は、コリメーター（９）が正の電位にあるためコリメー
ター（９）と反発しあい、コリメーター（９）を避ける
ような軌道をとる。このためコリメーター（９）に正の
バイアスを、掛けていなかった時には、コリメーター
（９）に衝突していたイオンの一部が、コリメーター
（９）を避け、コリメーター（９）の抜け部を通過出来
るようになる。従って本発明ではコリメーター（９）で
損失するイオンの量を参考例より減らすことができる。
【０００９】Ｎチャネルトランジスタのソースドレイン
を形成するために、ゲート電極のセルファラインにてＡ
ｓを加速エネルギー６０ＫｅＶ、ドース量３Ｅ１５ｃｍ
−２、ビーム電流２５ｍＡの条件で従来技術と本発明の
実施例により注入を行った。なお本発明の場合は、分割
した各ビームの電流値の合計を２５ｍＡとして注入を行
った。従来技術により注入を行った場合、１５％のゲー
ト酸化膜の絶縁破壊が生じたが、本発明により注入を行
った場合には、絶縁破壊は皆無であった。
を形成するために、ゲート電極のセルファラインにてＡ
ｓを加速エネルギー６０ＫｅＶ、ドース量３Ｅ１５ｃｍ
−２、ビーム電流２５ｍＡの条件で従来技術と本発明の
実施例により注入を行った。なお本発明の場合は、分割
した各ビームの電流値の合計を２５ｍＡとして注入を行
った。従来技術により注入を行った場合、１５％のゲー
ト酸化膜の絶縁破壊が生じたが、本発明により注入を行
った場合には、絶縁破壊は皆無であった。
【００１０】このように複数のイオンビームによりイオ
ン注入を行うので、従来と同じスループットで注入する
場合、１本１本のビーム電流は、従来の１本のビームに
て注入した場合のビーム電流を分割した本数で割った値
でよい。従来よりイオンビームが通過した時の半導体基
板表面の電位変化量は、ビーム電流に依存して大きくな
ることが知られているが、本発明では、同じスループッ
トで注入した場合、従来の場合に比べて１本のビーム電
流値が下がっているので、図４に示すように、イオンビ
ームが通過した時の半導体基板（７）表面の電位変化量
は小さくなる。よって従来の大きな電位変化により生じ
ていたゲート酸化膜の絶縁破壊等の問題を防止すること
ができる。
ン注入を行うので、従来と同じスループットで注入する
場合、１本１本のビーム電流は、従来の１本のビームに
て注入した場合のビーム電流を分割した本数で割った値
でよい。従来よりイオンビームが通過した時の半導体基
板表面の電位変化量は、ビーム電流に依存して大きくな
ることが知られているが、本発明では、同じスループッ
トで注入した場合、従来の場合に比べて１本のビーム電
流値が下がっているので、図４に示すように、イオンビ
ームが通過した時の半導体基板（７）表面の電位変化量
は小さくなる。よって従来の大きな電位変化により生じ
ていたゲート酸化膜の絶縁破壊等の問題を防止すること
ができる。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように本発明は所定の間隔
を持つ複数のイオンビームを射出する機構がイオンビー
ムを分割して複数のイオンビームを形成するものであ
り、イオンビームを分割する機構が正のバイアスを印加
したコリメーターで複数本のイオンビームで注入するこ
とにより、１本１本のビーム電流値を１本のイオンビー
ムで注入する場合より下げ、イオンビームが半導体基板
上を通過した時の半導体基板上の電位変化を小さくして
いる。従って、ゲート酸化膜の絶縁破壊等の問題を防止
することができるという効果を奏するものである。
を持つ複数のイオンビームを射出する機構がイオンビー
ムを分割して複数のイオンビームを形成するものであ
り、イオンビームを分割する機構が正のバイアスを印加
したコリメーターで複数本のイオンビームで注入するこ
とにより、１本１本のビーム電流値を１本のイオンビー
ムで注入する場合より下げ、イオンビームが半導体基板
上を通過した時の半導体基板上の電位変化を小さくして
いる。従って、ゲート酸化膜の絶縁破壊等の問題を防止
することができるという効果を奏するものである。
【図１】参考例の概略図
【図２】参考例のコリメーターの平面図
【図３】参考例の半導体基板に到達する時のイオンビー
ム形状図
ム形状図
【図４】イオンビームが半導体基板上を通過した時の半
導体基板表面の電位変化図
導体基板表面の電位変化図
【図５】本発明の実施例の模式図
【図６】従来例の模式図
【図７】従来例における半導体基板に到達する時のイオ
ンビーム形状図
ンビーム形状図
【図８】従来例におけるイオンビームが半導体基板上を
通過した時の半導体基板表面の電位変化図
通過した時の半導体基板表面の電位変化図
６ 電子供給源 ７ 半導体基板 ８ 基板保持台 ９ コリメーター １０ マスク １１ サプレッサ １２ 絶縁リング １３ ファラデーカップ １４ 制御装置 １５ 電位計 １６ 電流計
Claims (1)
- 【請求項１】 電荷中和機構を有するイオン注入装置に
おいて、所定の間隔を持つ複数のイオンビームを射出す
る機構を有し、前記所定の間隔を持つ複数のイオンビー
ムを射出する機構がイオンビームを分割して複数のイオ
ンビームを形成するものであり、前記イオンビームを分
割する機構が正のバイアスを印加したコリメーターであ
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 |
|---|---|---|---|
| JP5342447A JP2616423B2 (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | イオン注入装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5342447A JP2616423B2 (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | イオン注入装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07169434A JPH07169434A (ja) | 1995-07-04 |
| JP2616423B2 true JP2616423B2 (ja) | 1997-06-04 |
Family
ID=18353815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5342447A Expired - Fee Related JP2616423B2 (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | イオン注入装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2616423B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102016106119B4 (de) * | 2016-04-04 | 2019-03-07 | mi2-factory GmbH | Energiefilterelement für Ionenimplantationsanlagen für den Einsatz in der Produktion von Wafern |
| US11011343B2 (en) * | 2019-07-15 | 2021-05-18 | Applied Materials, Inc. | High-current ion implanter and method for controlling ion beam using high-current ion implanter |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62287559A (ja) * | 1986-06-06 | 1987-12-14 | Mitsubishi Electric Corp | イオン注入装置 |
| JPH0782830B2 (ja) * | 1986-08-05 | 1995-09-06 | 富士通株式会社 | 電荷中和装置 |
-
1993
- 1993-12-14 JP JP5342447A patent/JP2616423B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07169434A (ja) | 1995-07-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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