JPH0322340A - Ion implanter - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、例えば半導体への不純物導入等に用いられる
イオン注入装置に係わる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to an ion implantation device used, for example, to introduce impurities into semiconductors.
本発明は、イオン注入装置に関わり、被イオン注入体に
対向し得る位置に、この被イオン注入体の蓄積電荷によ
る帯電電圧によって電子放出量が選定される電子放出手
段を設けて、この電子放出手段よりの被イオン注入体へ
の電子の照射によってそのイオン注入による帯電を中和
するようにするものであって、このような構或をとるこ
とによって被イオン注入体へのイオン注入量の測定制御
を損なわずに、過不足なく被イオン注入体の蓄積電荷を
中和して中性状態を得ることができるようにする。The present invention relates to an ion implantation apparatus, and is provided with an electron emitting means in which the amount of electron emission is selected depending on a charging voltage due to accumulated charges of the ion implanted object, at a position that can face the ion implanted object, and to emit electrons. By irradiating the ion implanted object with electrons from the means, the charge caused by the ion implantation is neutralized, and by adopting such a structure, it is possible to measure the amount of ions implanted into the ion implanted object. To neutralize accumulated charges in an ion-implanted body in just the right amount and to obtain a neutral state without impairing control.
各種半導体装置の製造工程等において、例えば半導体に
対する不純物導入においてイオン注入法がしばしば適用
される。この場合、被イオン注入体の表面に絶縁層が存
在する場合、あるいはこの被イオン注入体を支持する支
持体が冷却装置等によって電気的に浮いた状態にある場
合等においてこの被イオン注入体に対するイオン注入に
伴って被イオン注入体に電荷の蓄積が生じこれが帯電す
る。一方、半導体集積回路等において高集積度微細化に
伴う例えば薄膜トランジスタのより薄膜化、あるいは表
面１！！縁層の薄膜化さらにはＭＯＳ （絶縁ゲート型
電界効果トランジスタ）のゲート絶縁層の薄膜化等に伴
って、表面の帯電によってその絶縁層あるいは半導体層
等が放電破壊するなど不良品の発生が高まる。あるいは
表面帯電による表面電位むらによるイオン注入量に不均
一性を来す．そして、これらの不都合は、特に高濃度イ
オン注入時においてより帯電が大きくなることから、よ
り顕著となる。In the manufacturing process of various semiconductor devices, ion implantation is often applied, for example, to introduce impurities into semiconductors. In this case, if there is an insulating layer on the surface of the ion implanted object, or if the support supporting the ion implanted object is electrically floating due to a cooling device or the like, As ions are implanted, charge is accumulated in the ion-implanted object, which becomes electrically charged. On the other hand, as semiconductor integrated circuits become more highly integrated and smaller, thin film transistors, for example, become thinner, or surface 1! ! As the edge layer becomes thinner, and the gate insulating layer of MOS (insulated gate field effect transistor) becomes thinner, the occurrence of defective products increases due to discharge breakdown of the insulating layer or semiconductor layer due to surface charging. . Alternatively, uneven surface potential due to surface charging may cause non-uniformity in the amount of ions implanted. These inconveniences become more noticeable, especially during high-concentration ion implantation because the charge becomes larger.
この帯電は、イオン注入法が電荷ビームを被イオン注入
体に照射する態様をとる限り基本的に避けられない問題
であり、種々の改善策が提案されている。例えば、特開
昭６３− １０４５１号公報には、電子シャワ一方法が
開示されている。この電子シャワ一方式によるイオン注
入装置は、イオンビームによる正の電荷を、２次電子に
よる負の電荷で中和する方法であって、極めて帯電の中
和方法として有効な方法である。ところが、この場合、
イオン注入量を、この電気量によって検出測定してその
制御を行うという一般的制御方法をとる場合、注入イオ
ンが電子シャワーで中和されることから正確な検出を阻
害してイオン注入量の正確な測定制御を阻害するという
不都合が生じる。This charging is basically an unavoidable problem as long as the ion implantation method involves irradiating the object to be ion implanted with a charge beam, and various remedies have been proposed. For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 10451/1983 discloses an electronic shower method. This ion implantation apparatus using one type of electronic shower neutralizes the positive charge caused by the ion beam with the negative charge caused by secondary electrons, and is an extremely effective method for neutralizing charge. However, in this case,
When using a general control method in which the amount of ion implantation is detected and measured using this electrical quantity and controlled, the implanted ions are neutralized by an electron shower, which obstructs accurate detection and makes it difficult to accurately determine the amount of ion implanted. This results in the inconvenience of hindering accurate measurement control.
そして、このようなイオン注入量の測定を阻害すること
を回避するものとして、例えば特開昭６３−１２８５４
３号公報に開示されているように、イオンビームの照射
部とは別の位置にエレクトロンフラッド機構を設けるよ
うにしたイオン注入装置がある。In order to avoid such interference with the measurement of the ion implantation amount, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-12854
As disclosed in Japanese Patent No. 3, there is an ion implantation apparatus in which an electron flood mechanism is provided at a position different from the ion beam irradiation part.
しかしながら、実際上被イオン注入量すなわち例えば半
導体へのイオン注入パターンあるいは表面パターン，デ
バイス構造，表面の材質例えばＳｉｎ．，多結晶シリコ
ン，フォトレジスト等の種類等帯電状態が異なることか
ら、この電子シャワーないしはフラッドによって中和効
果の最適状態を得る２次電子照射量の条件出しはかなり
困難である。However, in reality, the amount of ion implantation, eg, the ion implantation pattern or surface pattern into the semiconductor, the device structure, the material of the surface, eg, Sin. , polycrystalline silicon, photoresist, and the like, it is quite difficult to set conditions for the amount of secondary electron irradiation to obtain the optimum neutralization effect by this electron shower or flood.
本発明は、イオン注入装置においてその被イオン注入体
のパターン，デバイス構造、表面材質，表面状態等の条
件にほとんど依存ずることなく確実にこの表面を過不足
なく中和状態にすることができるようにする。The present invention enables an ion implanter to reliably bring the surface into a neutralized state in just the right amount, without depending on conditions such as the pattern, device structure, surface material, surface condition, etc. of the object to be ion implanted. Make it.
本発明は、例えば第ｌ図に示すように被イオン注入体（
１）に対向するように、具体的には被イオン注入体（１
）へのそのイオン照射部とは異なる位置においてイオン
注入時においてこの被イオン注入体（１）が持ち来され
る移動位置に対向して電子放出手段、具体的には例えば
熱電子放出手段（２）を設ける。For example, as shown in FIG.
Specifically, the ion-implanted body (1)
) at a position different from the ion irradiation part to the ion-implanted body (1), an electron-emitting means, specifically, for example, a thermionic-emitting means (2 ) will be established.
この電子放出手段（２）は被イオン注入体（１）の帯電
電圧によってこの被イオン注入体（１）に向って電子を
抽出照射するようになされる。The electron emitting means (2) is configured to extract and irradiate electrons toward the ion implanted object (1) depending on the charging voltage of the ion implanted object (1).
上述の本発明装置によれば、イオン注入時にその被イオ
ン注入体の移動途上においてそのイオン注入体と対向す
る位置に熱電子放出手段（２）が設けられ、これが被イ
オン注入体（１）の表面での帯電による電圧によって熱
電子が抽出されて被イオン注入体（１）に向って電子照
射するようにしたので、その電子照射は、被イオン注入
体（１）の帯電状態で制御されて常に過不足なく中和さ
れることになる。According to the above-mentioned apparatus of the present invention, the thermionic emission means (2) is provided at a position facing the ion-implanted object while the ion-implanted object is moving during ion implantation, and this emits electrons of the ion-implanted object (1). Since thermionic electrons are extracted by the voltage generated by the charging on the surface and irradiated with electrons toward the ion implanted object (1), the electron irradiation is controlled by the charged state of the ion implanted object (1). It will always be neutralized in just the right amount.
つまり、被イオン注入体への電子照射は、被イオン注入
体（１）の表面構造．表面状態，材質等に依存すること
なく、その帯電状態による電圧自体によって電子の抽出
引込みによって電子照射を行うものであり、これが中和
状態に保持されれば電子ビームの抽出がなされず電子ビ
ーム照射がなされないようにされていることから、常に
良好な、すなわち過不足なく中和状態を得ることができ
る。In other words, the electron irradiation to the ion implanted object is carried out by the surface structure of the ion implanted object (1). Electron irradiation is performed by extracting and drawing electrons by the voltage itself due to the charged state, without depending on the surface state or material. If this is maintained in a neutralized state, the electron beam will not be extracted and the electron beam irradiation will continue. Since the neutralization is prevented from occurring, a good neutralization state can always be obtained, that is, just the right amount.
しかも、この中和のための電子照射位置は、イオン注入
作業時においてなされるもののイオンビームの照射位置
とは異なる位置に設けられることからイオンビームはこ
れが中和されることがないことから注入イオンの照射量
を電気的検出によるイオン注入量の測定が、照射電子に
よって阻害されることがなく確実に測定できる。Moreover, the electron irradiation position for this neutralization is set at a different position from the ion beam irradiation position, which is done during ion implantation work, so the ion beam is not neutralized, so the implanted ions The amount of ion implantation can be reliably measured by electrical detection without being hindered by the irradiated electrons.
図面を参照して本発明によるイオン注入装置の一例を詳
細に説明する。図において（３）は被イオン注入体（１
）が配置されてイオン注入作業がなされるイオン注入室
で、（４）は被イオン注入体（１）、例えば半導体ウエ
ファを支持する例えば円板状支持体で、回転駆動モータ
（図示せず）によって矢印ａで示すように回転する回転
軸（５）によって回転するようになされると共に、図に
おいて矢印ｂで示すように回転軸（５）の軸心方向と例
えば直交する方向に全体的に往復移行するようになされ
る。An example of an ion implantation apparatus according to the present invention will be explained in detail with reference to the drawings. In the figure (3) is the ion-implanted object (1
) is arranged in the ion implantation chamber where ion implantation work is performed, and (4) is a disc-shaped support for supporting the ion implanted object (1), for example a semiconductor wafer, and a rotary drive motor (not shown). The rotating shaft (5) rotates as shown by arrow a, and the entire reciprocating direction is perpendicular to the axial direction of the rotating shaft (5) as shown by arrow b in the figure. made to migrate.
そして、この円板状の支持体（１）上に複数の被イオン
注入体（１）例えば半導体ウエファが配置されるように
なされ、イオン発生装置（図示せず）からの注入イオン
ビーム（６）がイオン注入室（３）のイオン注入用の窓
（７）を通してイオン注入室（３）内の支持体（４）上
の所定位置に向って照射するようになされる。A plurality of objects to be ion-implanted (1), for example, semiconductor wafers, are placed on this disk-shaped support (1), and an ion beam (6) is implanted from an ion generator (not shown). is irradiated through the ion implantation window (7) of the ion implantation chamber (3) to a predetermined position on the support (4) in the ion implantation chamber (3).
このイオンビーム（６）の照射は、各被イオン注入体（
１）に関してその回転軸（５）の高速回転さらにこれに
比し遅い往復移行の回転に関して１つの被イオン注入体
（１）に対して繰り返しイオン注入がなされ、矢印ｂの
往復移行についてウエファ位置の全域にイオン注入の照
射をなし得るようにされる。この場合、図示しないが、
イオン照射量は、周知の電気量としてその検出を行う検
出測定装置によって測定されてその注入量が制御される
。そして、イオンビーム（６）の照射位置と異なる位置
においてこのイオン注入作業と同時に被イオン注入体（
１）に対向する位置に熱電子放出手段（２）を設ける。The ion beam (6) irradiates each ion implanted object (
Regarding 1), ion implantation is repeatedly performed on one ion-implanted object (1) with respect to high-speed rotation of its rotation axis (5) and slower rotation of the reciprocating movement, and the wafer position is changed with respect to the reciprocating movement of arrow b. The entire area can be irradiated with ion implantation. In this case, although not shown,
The amount of ion irradiation is measured as a well-known quantity of electricity by a detection and measurement device that detects it, and the amount of ion implantation is controlled. At the same time as this ion implantation operation, the ion implanted object (
A thermionic emission means (2) is provided at a position opposite to 1).
この熱電子放出手段（２）は、例えばカソード材が塗布
されたフィラメント（８）が、第２図に示すように例え
ば前述の矢印ｂの移行方向に対して直交する方向に複数
本平行に並列接続或いは独立して配置されて被イオン注
入体（１）の回転及び移行に応じて全位置に電子照射を
行うことができるようになされると共にこれに与えられ
るこのフィラメントへの印加電圧は、これに対向する被
イオン注入体（１）の帯電による微小の正の電位によっ
て電子が引き出され得るが、被イオン注入体（１）の表
面電荷が中和状態では電子の放出がされないようなバイ
アス状態を保持する。また、この熱電子放出手段（２）
としては、例えばフィラメント（８）とこれに対向する
被イオン注入体（１）との間に、例えば第３図に示すグ
リル状の制御電極（９）を設けてこれによる被イオン注
入体（１）の表面電荷との電位差に基づいて熱電子の抽
出を行って被イオン注入体（１）への電子照射を行うよ
うな構威とすることもできる。（１０）はフィラメント
電源を示す。This thermionic emission means (2) includes, for example, a plurality of filaments (8) coated with a cathode material arranged in parallel in a direction perpendicular to the transition direction of the above-mentioned arrow b, as shown in FIG. The voltage applied to this filament, which is connected or independently arranged so that electron irradiation can be applied to all positions according to the rotation and movement of the ion-implanted object (1), is as follows. Electrons can be extracted by a minute positive potential due to charging of the ion-implanted body (1) facing the ion-implanted body (1), but when the surface charge of the ion-implanted body (1) is neutralized, electrons are not emitted. hold. In addition, this thermionic emission means (2)
For example, a grill-shaped control electrode (9) as shown in FIG. ) Thermionic electrons may be extracted based on the potential difference with the surface charge of the ion-implanted body (1) to irradiate the ion-implanted body (1) with electrons. (10) indicates a filament power supply.
〔発明の効果］
上述の本発明装置によれば、イオン注入時にその被イオ
ン注入体の移動途上においてそのイオン注入体と対向す
る位置に熱電子放出手段（２）が設けられ、これが被イ
オン注入体（１）の表面での帯電による電圧によって熱
電子が抽出されて被イオン注入体（１）に向って電子照
射するようにしたので、その電子照射は、被イオン注入
体（１）の｛ｊＦ電状態で制御されて常に過不足なく中
和されることになる。[Effects of the Invention] According to the above-described apparatus of the present invention, the thermionic emission means (2) is provided at a position facing the ion implanted object during the movement of the ion implanted object during ion implantation, and this Since thermionic electrons are extracted by the voltage generated by charging on the surface of the body (1) and irradiated with electrons toward the ion implanted body (1), the electron irradiation is caused by the { It is controlled in the jF electrical state and is always neutralized in just the right amount.
つまり、被イオン注入体への電子照射は、被イオン注入
体（１）の表面構造，表面状態，材質等に依存すること
なく、その帯電状態による電圧自体によって電子の抽出
引込みによって電子照射を行うものであり、これが中和
状態に保持されれば電子ビームの抽出がなされず電子ビ
ーム照射がなされないようにされていることから、常に
良好な、すなわち過不足なく中和状態を得ることができ
る。In other words, electron irradiation to the object to be ion-implanted is performed by extracting and drawing electrons by the voltage itself depending on the charged state, without depending on the surface structure, surface condition, material, etc. of the object to be ion-implanted (1). If this is maintained in a neutralized state, the electron beam will not be extracted and the electron beam irradiation will not be performed, so a good neutralized state can always be obtained, that is, with just the right amount and not enough. .
しかも、この中和のための電子照射位置は、イオン注入
作業時においてなされるもののイオンビームの照射位置
とは異なる位置に設けられることからイオンビームはこ
れが中和されることがないことから注入イオンの照射量
を電気的検出によるイオン注入量の測定が、照射電子に
よって阻害されることがなく確実に測定できる。Moreover, the electron irradiation position for this neutralization is set at a different position from the ion beam irradiation position, which is done during ion implantation work, so the ion beam is not neutralized, so the implanted ions The amount of ion implantation can be reliably measured by electrical detection without being hindered by the irradiated electrons.
第１図は本発明によるイオン注入装置の一例の略線的構
或図、第２図はその熱電子放出手段のフィラメントの配
置パターンを示す図、第３図はその制御電極の一例の正
面図を示す。
（１）は被イオン注入体、（６）はイオンビーム、（２
）は熱電子放出手段である。FIG. 1 is a schematic diagram of an example of the ion implantation device according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the filament arrangement pattern of the thermionic emission means, and FIG. 3 is a front view of an example of the control electrode. shows. (1) is the ion implanted object, (6) is the ion beam, (2
) is a thermionic emission means.
Claims (1)
られ、 該電子放出手段は上記被イオン注入体の帯電電圧によっ
て該被イオン注入体に向かって電子を抽出照射するよう
になされたイオン注入装置。[Claims] An electron emitting means is provided at a position that can face the object to be ion-implanted, and the electron-emitting means extracts and irradiates electrons toward the object to be ion-implanted using a charging voltage of the object to be ion-implanted. An ion implantation device made like this.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1158090A JPH0322340A (en) | 1989-06-20 | 1989-06-20 | Ion implanter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1158090A JPH0322340A (en) | 1989-06-20 | 1989-06-20 | Ion implanter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0322340A true JPH0322340A (en) | 1991-01-30 |
Family
ID=15664081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1158090A Pending JPH0322340A (en) | 1989-06-20 | 1989-06-20 | Ion implanter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0322340A (en) |
-
1989
- 1989-06-20 JP JP1158090A patent/JPH0322340A/en active Pending
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