JPH07153415A - Ion implanting method and implementing device therefor - Google Patents
Ion implanting method and implementing device thereforInfo
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- JPH07153415A JPH07153415A JP30140593A JP30140593A JPH07153415A JP H07153415 A JPH07153415 A JP H07153415A JP 30140593 A JP30140593 A JP 30140593A JP 30140593 A JP30140593 A JP 30140593A JP H07153415 A JPH07153415 A JP H07153415A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造に関
し、特に、イオン打ち込み工程に適用して有効な技術に
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the manufacture of semiconductor devices, and more particularly to a technique effective when applied to an ion implantation process.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体基板内に半導体領域を形成する一
つの手段としてイオン打ち込み法がある。2. Description of the Related Art An ion implantation method is known as one means for forming a semiconductor region in a semiconductor substrate.
【０００３】従来において、このイオン打ち込み法を用
いた装置は、ガスボトル及びガスボックス等のガス導入
系と、フリーマン型イオン源、マイクロ波イオン源及び
引き出し電極等のイオン発生系と、分析マグネット及び
分析スリット等の質量分析系と、イオンビーム加速管等
の加速系と、偏向電極等の偏向系と、静電電極レンズ等
の収束系と、ファラディカップと、イオン打ち込み室と
で構成される。Conventionally, an apparatus using this ion implantation method has a gas introduction system such as a gas bottle and a gas box, an ion generation system such as a Freeman type ion source, a microwave ion source and an extraction electrode, an analysis magnet, A mass analysis system such as an analysis slit, an acceleration system such as an ion beam acceleration tube, a deflection system such as a deflection electrode, a focusing system such as an electrostatic electrode lens, a Faraday cup, and an ion implantation chamber.
【０００４】そして、その動作は、ガス導入系からイオ
ン発生源に原料ガスを導入し、イオン発生系でイオン化
し、質量分析系で打ち込みに必要なイオンのみを取り出
し、加速系でイオンに電界をかけてイオンの流れ（イオ
ンビーム）を形成し、偏向系及び収束系でイオンビーム
の偏向・形状調整し、方向性の整ったイオンビームを半
導体基板に照射し、イオンを打ち込むものである。The operation is performed by introducing a raw material gas from a gas introduction system into an ion generation source, ionizing it in the ion generation system, taking out only the ions necessary for implantation in the mass analysis system, and applying an electric field to the ions in the acceleration system. Then, a flow of ions (ion beam) is formed, the deflection system and the focusing system are used to deflect and adjust the shape of the ion beam, and the semiconductor substrate is irradiated with an ion beam having a well-defined directionality to implant ions.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has found the following problems as a result of examining the above-mentioned prior art.
【０００６】従来のイオン打ち込み装置におけるイオン
ビームの形状整形は、静電電極レンズを用いて行ってい
るが、このレンズには整形範囲があり、特に、イオンビ
ームを低電圧で加速した場合にはイオンビームの整形及
びその整形された形状を均一に保つことが難しく、半導
体基板のイオン打ち込み領域にイオンを均一に打ち込め
ないという問題点があった。The shape of the ion beam in the conventional ion implanter is shaped by using an electrostatic electrode lens, but this lens has a shaping range, especially when the ion beam is accelerated by a low voltage. There is a problem in that it is difficult to shape the ion beam and to keep the shaped shape uniform, and it is not possible to implant ions uniformly in the ion implantation region of the semiconductor substrate.
【０００７】本発明の目的は、半導体基板のイオン打ち
込み領域にイオンを均一に打ち込むことが可能な技術を
提供することにある。An object of the present invention is to provide a technique capable of uniformly implanting ions into an ion implantation region of a semiconductor substrate.
【０００８】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。Of the inventions disclosed in the present application, a representative one will be briefly described below.
It is as follows.
【００１０】原料となるガスからイオン発生源でイオン
ビームを発生させ、そのイオンビームから半導体基板へ
の打ち込みに必要なイオンを取り出し、そのイオンのみ
を加速したイオンビームを形成し、そのイオンビームを
レンズで収束して走査し、半導体基板にイオンを打ち込
むイオン打ち込み方法において、前記イオンビーム経路
の雰囲気の圧力を変化させてイオンビームの形状を調整
し、半導体基板の所定の領域にイオンを打ち込む。An ion beam is generated from a gas as a raw material by an ion generation source, ions necessary for implantation into a semiconductor substrate are extracted from the ion beam, an ion beam is formed by accelerating only the ion beam, and the ion beam is generated. In the ion implantation method of converging and scanning with a lens and implanting ions into the semiconductor substrate, the pressure of the atmosphere in the ion beam path is changed to adjust the shape of the ion beam, and the ions are implanted into a predetermined region of the semiconductor substrate.
【００１１】[0011]
【作用】上述した手段によれば、原料となるガスからイ
オン発生源でイオンビームを発生させ、そのイオンビー
ムから半導体基板への打ち込みに必要なイオンを取り出
し、そのイオンのみを加速したイオンビームを形成し、
そのイオンビームをレンズで収束して走査し、半導体基
板にイオンを打ち込むイオン打ち込み方法において、前
記イオンビーム経路の雰囲気の圧力を変化させてイオン
ビームの形状を調整し、半導体基板の所定の領域にイオ
ンを打ち込むことにより、従来の収束レンズだけでは調
整不可能だった部分を調整でき、半導体基板のイオン打
ち込み領域にイオンを均一に打ち込むことが可能とな
る。According to the above-mentioned means, an ion beam is generated from the raw material gas by the ion generation source, the ions necessary for implanting into the semiconductor substrate are extracted from the ion beam, and the ion beam is accelerated by only that ion. Formed,
In the ion implantation method in which the ion beam is converged and scanned by a lens to implant ions in the semiconductor substrate, the pressure of the atmosphere in the ion beam path is changed to adjust the shape of the ion beam, and the predetermined region of the semiconductor substrate is adjusted. By implanting ions, it is possible to adjust a portion that could not be adjusted by the conventional converging lens alone, and it is possible to uniformly implant ions in the ion implantation region of the semiconductor substrate.
【００１２】以下、本発明の構成について、実施例とと
もに説明する。The structure of the present invention will be described below together with embodiments.
【００１３】なお、実施例を説明するための全図におい
て、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り
返しの説明は省略する。In all the drawings for explaining the embodiments, parts having the same function are designated by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted.
【００１４】[0014]
【実施例】図１は、本発明の一実施例であるイオン打ち
込み装置の構成を説明するためのブロック図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a block diagram for explaining the structure of an ion implanting apparatus which is an embodiment of the present invention.
【００１５】図１において、１はガス導入系、２はイオ
ン発生系、３は質量分析系、４は加速系、５は収束系、
６は偏向系、７はファラディカップ系、８は打ち込み室
（試料保持系）、９はイオンビーム形状モニタ、１０は
圧力調整器、１１はイオンビーム形状コントローラ、１
２はポンプをそれぞれ示す。In FIG. 1, 1 is a gas introduction system, 2 is an ion generation system, 3 is a mass analysis system, 4 is an acceleration system, 5 is a focusing system,
6 is a deflection system, 7 is a Faraday cup system, 8 is a driving chamber (sample holding system), 9 is an ion beam shape monitor, 10 is a pressure regulator, 11 is an ion beam shape controller, 1
2 shows a pump, respectively.
【００１６】図１に示すガス導入系１は、ガスボトル及
びガスボックスで構成され、打ち込みに必要なイオン発
生するための三フッ化ボロンやフォスフィン等のガスを
イオン発生系２に送り込む。The gas introduction system 1 shown in FIG. 1 is composed of a gas bottle and a gas box, and feeds gases such as boron trifluoride and phosphine for generating ions necessary for implantation into the ion generation system 2.
【００１７】イオン発生系２では、約２０〜３０ｋＶく
らいの電位で引き出し電極によりイオンビームが引き出
される。このときのイオンビームは、目的イオンの他に
多くの不要イオンを含んでいる。In the ion generating system 2, the extraction electrode extracts an ion beam at a potential of about 20 to 30 kV. The ion beam at this time contains many unnecessary ions in addition to the target ions.
【００１８】質量分析系３では、前述のイオンビームか
ら必要なイオンを分離電磁石により分離する。In the mass spectrometry system 3, necessary ions are separated from the above-mentioned ion beam by a separating electromagnet.
【００１９】加速系４では、完全に分離されたイオンビ
ームを加速管にて大きいエネルギーを与える。In the accelerating system 4, the completely separated ion beam is given large energy by the accelerating tube.
【００２０】収束系５では、エネルギーを与えられたイ
オンビームを単極レンズや四極レンズ等で打ち込み室８
にある半導体基板の面に収束点を持つように収束し、走
査電極によりＸＹ方向に三角波電圧により走査し、イオ
ンビームを半導体基板に均一に打ち込めるように調整す
る。In the focusing system 5, the ion beam to which energy has been applied is driven into the chamber 8 by a monopole lens or a quadrupole lens.
The laser beam is converged so that it has a convergence point on the surface of the semiconductor substrate, and scanning is performed in the XY direction by the triangular wave voltage by the scanning electrode to adjust so that the ion beam can be uniformly injected into the semiconductor substrate.
【００２１】偏向系６は、前述の加速系から収束系の間
に、イオンビームは残留ガス（三フッ化ボロンやフォス
フィン等や空気）と衝突して生じる中性粒子を取り除く
ため、イオンビームを偏向電極により１０゜程度偏向さ
せる。The deflection system 6 removes neutral particles generated by the ion beam colliding with the residual gas (boron trifluoride, phosphine, etc., or air) between the acceleration system and the focusing system described above. The deflection electrode deflects about 10 °.
【００２２】ファラディカップ系７は、打ち込まれたイ
オン電流のみを正確に測定する測定箱である。これによ
って、半導体基板ごとに予め設定されたドーズ量に達す
ると打ち込みを止める。The Faraday cup system 7 is a measuring box that accurately measures only the ion current that has been implanted. As a result, the implantation is stopped when the dose amount preset for each semiconductor substrate is reached.
【００２３】打ち込み室８には、イオンビームの形状を
監視できるイオンビーム形状モニタ９が設置されてい
る。An ion beam shape monitor 9 capable of monitoring the shape of the ion beam is installed in the implantation chamber 8.
【００２４】イオンビーム形状コントローラ１１は、コ
ンピュータで前述のイオンビーム形状モニタ９で監視さ
れたイオンビーム形状が、所望の形状であるかチェック
し、イオンビームの形状が所望の形状より大きかったと
きは圧力を下げる信号を、小さかったときは圧力を上げ
る信号を圧力調整器１０に送るものである。The ion beam shape controller 11 checks whether the ion beam shape monitored by the above-mentioned ion beam shape monitor 9 is a desired shape by a computer, and when the shape of the ion beam is larger than the desired shape. A signal for lowering the pressure and a signal for raising the pressure when it is small are sent to the pressure regulator 10.
【００２５】圧力調整器１０は、加速系４、収束系５、
偏向系６、ファラディカップ系７、打ち込み室８に設け
たポートを介して窒素ガス等を流し込んだり、後述する
ポンプ１２を用いてこれらの系内の圧力調整を行う。The pressure regulator 10 includes an acceleration system 4, a convergence system 5,
Nitrogen gas or the like is flown in through the ports provided in the deflection system 6, the Faraday cup system 7, and the driving chamber 8, and the pressure in these systems is adjusted using a pump 12 described later.
【００２６】ポンプ１２は、各系のガス、空気等を吸い
出し、真空にする真空ポンプである。The pump 12 is a vacuum pump that sucks gas, air, etc. of each system to make them vacuum.
【００２７】次に、本実施例のイオン打ち込み装置の動
作についてず１を用いて説明する。Next, the operation of the ion implantation apparatus of this embodiment will be described using item 1.
【００２８】まず、図１に示すガス導入系１にて、打ち
込みに必要なイオンを発生するためのガスをイオン発生
系２に送り、イオンを発生させる。First, in the gas introduction system 1 shown in FIG. 1, a gas for generating ions necessary for implantation is sent to the ion generation system 2 to generate ions.
【００２９】その後、質量分析系３で必要なイオンを取
り出し、加速系４でそのイオンを加速させたイオンビー
ムを形成し、打ち込み室８内の半導体基板の必要領域に
イオンを打ち込めるように、収束系５でイオンビームを
収束する。After that, necessary ions are taken out by the mass spectrometric system 3, an ion beam is formed by accelerating the ions by the accelerating system 4, and the ions are focused so that the ions can be implanted in a necessary region of the semiconductor substrate in the implantation chamber 8. The system 5 focuses the ion beam.
【００３０】その収束されたイオンビームは、残留ガス
と衝突して生じる中性粒子を取り除くため偏向系６によ
り、１０゜程度偏向されて半導体基板に照射される。The focused ion beam is deflected by about 10 ° by the deflection system 6 to irradiate the semiconductor substrate by the deflection system 6 in order to remove neutral particles generated by collision with the residual gas.
【００３１】このとき照射されるイオンビームは、イオ
ンビーム形状モニタ９で監視され、所望の形状でなけれ
ば、イオンビーム形状コントローラ１１が圧力調整器１
０に信号を送り、各系でのイオンビーム経路の圧力調整
により、イオンビームの形状を所望の形状にし、半導体
基板に均一にイオンを打ち込む。The ion beam irradiated at this time is monitored by the ion beam shape monitor 9, and if it is not a desired shape, the ion beam shape controller 11 causes the pressure regulator 1 to operate.
A signal is sent to 0, the pressure of the ion beam path in each system is adjusted, and the shape of the ion beam is made into a desired shape, and ions are uniformly implanted into the semiconductor substrate.
【００３２】このイオンうち込み最中に、常時、イオン
ビーム形状モニタ９が監視し、所定のドーズ量に達する
まで、常にイオンビームが所望の形状になるように調整
される。During this ion implantation, the ion beam shape monitor 9 constantly monitors the ion beam, and the ion beam is constantly adjusted to have a desired shape until a predetermined dose amount is reached.
【００３３】最後に、ファラディカップ系７によって、
半導体基板に所定のドーズ量が照射されると動作を一旦
終了し、半導体基板が打ち込み室８から取り出され、次
の半導体基板が設置され、上記同様な処理動作を繰り返
し、所定数の半導体基板のイオンの打ち込みが終了する
と本実施例のイオン打ち込み装置の動作が終了する。Finally, by the Faraday cup system 7,
When the semiconductor substrate is irradiated with a predetermined dose amount, the operation is once terminated, the semiconductor substrate is taken out of the implantation chamber 8, the next semiconductor substrate is set, and the same processing operation as above is repeated to remove a predetermined number of semiconductor substrates. When the ion implantation is completed, the operation of the ion implantation apparatus of this embodiment is completed.
【００３４】したがって、原料となるガスからイオン発
生源でイオンビームを発生させ、そのイオンビームから
半導体基板への打ち込みに必要なイオンを取り出し、そ
のイオンのみを加速したイオンビームを形成し、そのイ
オンビームをレンズで収束して走査し、半導体基板にイ
オンを打ち込むイオン打ち込み方法において、前記イオ
ンビーム経路の雰囲気の圧力を変化させてイオンビーム
の形状を調整し、半導体基板の所定の領域にイオンを打
ち込むことにより、従来の収束レンズだけでは調整不可
能だった部分を調整でき、半導体基板のイオン打ち込み
領域にイオンを均一に打ち込むことが可能となる。Therefore, an ion beam is generated from the raw material gas by an ion generation source, the ions necessary for implanting into the semiconductor substrate are extracted from the ion beam, and only the ions are accelerated to form an ion beam. In the ion implantation method in which the beam is converged and scanned by a lens and ions are implanted in the semiconductor substrate, the pressure of the atmosphere of the ion beam path is changed to adjust the shape of the ion beam, and the ions are implanted in a predetermined region of the semiconductor substrate. By implanting, it is possible to adjust a portion that could not be adjusted by the conventional converging lens alone, and it is possible to uniformly implant ions in the ion implanting region of the semiconductor substrate.
【００３５】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前
記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更可能であることは勿論であ
る。The inventions made by the present inventors are as follows.
Although the present invention has been specifically described based on the above-mentioned embodiments, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
【００３６】[0036]
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
【００３７】原料となるガスからイオン発生源でイオン
ビームを発生させ、そのイオンビームから半導体基板へ
の打ち込みに必要なイオンを取り出し、そのイオンのみ
を加速したイオンビームを形成し、そのイオンビームを
レンズで収束して走査し、半導体基板にイオンを打ち込
むイオン打ち込み方法において、前記イオンビーム経路
の雰囲気の圧力を変化させてイオンビームの形状を調整
し、半導体基板の所定の領域にイオンを打ち込むことに
より、従来の収束レンズだけでは調整不可能だった部分
を調整でき、半導体基板のイオン打ち込み領域にイオン
を均一に打ち込むことが可能となる。An ion beam is generated from a raw material gas by an ion generation source, ions necessary for implantation into a semiconductor substrate are extracted from the ion beam, an ion beam is formed by accelerating only the ion, and the ion beam is generated. In the ion implantation method of converging and scanning with a lens and implanting ions into a semiconductor substrate, adjusting the shape of the ion beam by changing the pressure of the atmosphere of the ion beam path, and implanting ions into a predetermined region of the semiconductor substrate. As a result, it is possible to adjust a portion that could not be adjusted by the conventional converging lens alone, and it is possible to uniformly implant ions into the ion implantation region of the semiconductor substrate.
【図１】本発明の一実施例であるイオン打ち込み装置の
構成を説明するためのブロック図である。FIG. 1 is a block diagram for explaining the configuration of an ion implanting device that is an embodiment of the present invention.
１…ガス導入系、２…イオン発生系、３…質量分析系、
４…加速系、５…収束系、６…偏向系、７…ファラディ
カップ系、８…打ち込み室（試料保持系）、９…イオン
ビーム形状モニタ、１０…圧力調整器、１１…イオンビ
ーム形状コントローラ、１２…ポンプ。1 ... Gas introduction system, 2 ... Ion generation system, 3 ... Mass spectrometry system,
4 ... Acceleration system, 5 ... Focusing system, 6 ... Deflection system, 7 ... Faraday cup system, 8 ... Implanting chamber (sample holding system), 9 ... Ion beam shape monitor, 10 ... Pressure regulator, 11 ... Ion beam shape controller , 12 ... Pump.
Claims (2)
ンビームを発生させ、そのイオンビームから半導体基板
への打ち込みに必要なイオンを取り出し、そのイオンの
みを加速したイオンビームを形成し、そのイオンビーム
をレンズで収束して走査し、半導体基板にイオンを打ち
込むイオン打ち込み方法において、前記イオンビーム経
路の雰囲気の圧力を変化させてイオンビームの形状を調
整し、半導体基板の所定の領域にイオンを打ち込むこと
を特徴とするイオンビームの打ち込み方法。1. An ion beam is generated from a raw material gas by an ion generation source, ions necessary for implantation into a semiconductor substrate are extracted from the ion beam, and an ion beam is formed by accelerating only the ion. In the ion implantation method of converging a beam with a lens to scan and implanting ions into a semiconductor substrate, the pressure of the atmosphere in the ion beam path is changed to adjust the shape of the ion beam, and the ions are injected into a predetermined region of the semiconductor substrate. An ion beam implanting method characterized by implanting.
ガス導入系と、イオンビームを発生するイオン発生系
と、その発生したイオンビームから半導体基板への打ち
込みに必要なイオンを取り出す質量分析系と、イオンの
みを加速させたイオンビームを形成する加速系と、イオ
ンビームを収束し、偏向する収束・偏向系と、その収束
されたイオンビームを走査する走査系と、イオンビーム
の形状を監視するモニタを備えた半導体基板にイオンを
打ち込むイオン打ち込み室とで構成されるイオン打ち込
み装置において、前記加速系、収束・偏向系、走査系及
びイオン打ち込み室に、イオンビーム経路の雰囲気の圧
力を調整する圧力調整手段と、それを制御する手段を設
けたことを特徴とするイオン打ち込み装置。2. A gas introduction system for introducing a gas as a raw material for ion generation, an ion generation system for generating an ion beam, and a mass spectrometric system for extracting ions necessary for implanting a semiconductor substrate from the generated ion beam. And an acceleration system that forms an ion beam that accelerates only ions, a focusing / deflecting system that focuses and deflects the ion beam, a scanning system that scans the focused ion beam, and the shape of the ion beam is monitored. In an ion implantation apparatus comprising an ion implantation chamber for implanting ions on a semiconductor substrate equipped with a monitor for adjusting the pressure of the atmosphere of the ion beam path to the acceleration system, focusing / deflection system, scanning system and ion implantation chamber. An ion implanting device comprising a pressure adjusting means for controlling and a means for controlling it.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30140593A JPH07153415A (en) | 1993-12-01 | 1993-12-01 | Ion implanting method and implementing device therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30140593A JPH07153415A (en) | 1993-12-01 | 1993-12-01 | Ion implanting method and implementing device therefor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07153415A true JPH07153415A (en) | 1995-06-16 |
Family
ID=17896480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30140593A Pending JPH07153415A (en) | 1993-12-01 | 1993-12-01 | Ion implanting method and implementing device therefor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07153415A (en) |
-
1993
- 1993-12-01 JP JP30140593A patent/JPH07153415A/en active Pending
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