JPH0963981A - Ion generating device and ion implanting device using thereof - Google Patents
Ion generating device and ion implanting device using thereofInfo
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- JPH0963981A JPH0963981A JP22086295A JP22086295A JPH0963981A JP H0963981 A JPH0963981 A JP H0963981A JP 22086295 A JP22086295 A JP 22086295A JP 22086295 A JP22086295 A JP 22086295A JP H0963981 A JPH0963981 A JP H0963981A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、イオン発生技術および
イオン注入技術に関し、特に、半導体装置の製造プロセ
スにおけるイオン注入工程に適用して有効な技術に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion generation technique and an ion implantation technique, and more particularly to a technique effectively applied to an ion implantation step in a semiconductor device manufacturing process.
【０００２】[0002]
【従来の技術】たとえば、株式会社工業調査会、昭和５
９年１１月２０日発行、「電子材料」１９８４年別冊、
Ｐ６２〜Ｐ６６、等の文献にも記載されているように、
半導体装置の製造プロセスにおけるイオン注入プロセス
では、ターゲットである半導体ウェハをイオン注入装置
のウェハ保持板に固定し、イオン化された所定の不純物
元素を１０〜数百ｋｅＶのエネルギーに加速してこれに
打ち込んでいる。2. Description of the Related Art For example, Industrial Research Institute, Inc., Showa 5
Issued November 20, 1997, "Electronic Materials" 1984 Supplement,
As described in documents such as P62 to P66,
In an ion implantation process in a semiconductor device manufacturing process, a semiconductor wafer, which is a target, is fixed to a wafer holding plate of an ion implantation device, and a predetermined ionized impurity element is accelerated to an energy of 10 to several hundred keV and implanted therein. I'm out.
【０００３】また、このようなイオン注入装置では、イ
オン発生部として、バーナスソースを使用することが知
られている。すなわち、ループ形のフィラメントと負電
位の反射板をチャンバ内に対向して配置するとともにチ
ャンバに磁場を形成し、発熱するフィラメントから放出
される熱電子をチャンバ内に導入されるガス分子に衝突
させることによってイオン化し、イオンビームとして取
り出すものである。In such an ion implanter, it is known to use a Bernas source as an ion generating section. That is, a loop-shaped filament and a negative potential reflection plate are arranged to face each other in the chamber, and a magnetic field is formed in the chamber so that thermoelectrons emitted from the heat-generating filament collide with gas molecules introduced into the chamber. This is ionized and taken out as an ion beam.
【０００４】このようなウェハプロセス処理にとってイ
オン発生部でのビーム電流量増加は、直接打込み時間の
短縮につながり、単位時間当たりのウェハの処理枚数
（スループット）を増加させることができることから大
きなメリットとなる。For such a wafer process, an increase in the amount of beam current in the ion generating portion directly leads to a reduction in the implantation time, and the number of wafers processed per unit time (throughput) can be increased, which is a great advantage. Become.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述のよう
に、単にフィラメントと反射板を対向させた構造の従来
のイオンソースでは、フィラメントから発生した熱電子
のイオン化効率が悪くビーム電流量の増加が難しい。す
なわち、アークチャンバ内のフィラメントからの熱電子
は、磁場の影響により対向電極（反射板）側へ回転運動
を行い、対向電極には、マイナスの電位が付与されてい
る為、熱電子を跳ね返し最終的にアークチャンバへ到達
する。この間にアークチャンバ内に導入されたガス分子
と衝突してイオン化されるが、フィラメントから発生し
た熱電子の多くが、フィラメントの背後に回り込んで直
ちにチャンバに到達することとなり、一部分の熱電子し
かイオン化に寄与できず、イオン化効率が低く、従っ
て、ビーム電流量を増加させることが難しい、という問
題がある。However, as described above, in the conventional ion source in which the filament and the reflector are simply opposed to each other, the ionization efficiency of the thermoelectrons generated from the filament is poor and the beam current amount increases. difficult. That is, the thermoelectrons from the filament in the arc chamber rotate to the counter electrode (reflector) side due to the influence of the magnetic field, and since the counter electrode is given a negative potential, the thermoelectrons bounce back to the end. To reach the arc chamber. During this time, the gas molecules introduced into the arc chamber collide and are ionized, but most of the thermoelectrons generated from the filament wrap around behind the filament and immediately reach the chamber, and only a portion of the thermoelectrons are emitted. There is a problem that it cannot contribute to the ionization and the ionization efficiency is low, so that it is difficult to increase the beam current amount.
【０００６】本発明の目的は、イオンビームのビーム電
流量を増加させることが可能なイオン発生技術を提供す
ることにある。An object of the present invention is to provide an ion generation technique capable of increasing the beam current amount of an ion beam.
【０００７】本発明の他の目的は、イオンビームのビー
ム電流量の増加により、スループットを向上させること
が可能なイオン注入技術を提供することにある。Another object of the present invention is to provide an ion implantation technique capable of improving the throughput by increasing the beam current amount of the ion beam.
【０００８】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present 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、
以下のとおりである。SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows.
【００１０】本発明は、チャンバと、このチャンバ内に
対向して配置されたフィラメントおよび負電位の第１の
電極と、チャンバ内にガスを導入するガス供給手段とを
含むイオン発生装置において、第１の電極のフィラメン
トに対する対向面を凹形にしたものである。また、フィ
ラメントの背後に、第１の電極に対する対向面が凹形に
形成された第２の電極を配置したものである。また、ガ
ス供給手段として、フィラメントと第２の電極との間の
空間に目的のガスをシャワー状に供給する複数のガスノ
ズルを配置したものである。The present invention provides an ion generating apparatus comprising a chamber, a filament and a first electrode having a negative potential, which are arranged to face each other in the chamber, and gas supply means for introducing a gas into the chamber. The surface of the first electrode facing the filament is concave. Further, behind the filament, a second electrode having a concave surface facing the first electrode is arranged. Further, as a gas supply means, a plurality of gas nozzles for supplying a target gas in a shower shape are arranged in a space between the filament and the second electrode.
【００１１】また、本発明のイオン発生装置は、チャン
バ内に複数の第１および第２のフィラメントを対向して
配置したものである。また、ガス供給手段として、第１
および第２のフィラメントの間の空間に目的のガスをシ
ャワー状に供給する複数のガスノズルを配置したもので
ある。In the ion generator of the present invention, a plurality of first and second filaments are arranged facing each other in the chamber. In addition, as a gas supply means, the first
And a plurality of gas nozzles for supplying the target gas in a shower shape in the space between the second filaments.
【００１２】また、本発明のイオン注入装置は、イオン
発生部として上述のようなイオン発生装置を用いたもの
である。このイオン注入装置は、たとえば半導体装置の
製造プロセスにおける半導体ウェハのイオン注入工程に
用いることができる。The ion implanter of the present invention uses the above-mentioned ion generator as the ion generator. This ion implantation apparatus can be used, for example, in an ion implantation step of a semiconductor wafer in a semiconductor device manufacturing process.
【００１３】[0013]
【作用】上述の本発明のイオン発生装置によれば、フィ
ラメントから発生した熱電子は、フィラメントの背後に
配置された第２の電極および対向面がＲ型の第１の電極
の凹形面でチャンバの中央部に集まるように効果的に反
射され、ガス供給手段からチャンバ内に導入されるガス
と衝突してイオン化に寄与する確率が高くなり、イオン
化効率が向上する。According to the above-described ion generator of the present invention, the thermoelectrons generated from the filament are generated by the second electrode arranged behind the filament and the concave surface of the R-type first electrode facing the opposite surface. The gas is effectively reflected so as to gather in the central part of the chamber, and the probability that it collides with the gas introduced into the chamber from the gas supply means and contributes to ionization is increased, and the ionization efficiency is improved.
【００１４】また、このような本発明のイオン発生装置
をイオン発生部として用いる本発明のイオン注入装置に
よれば、イオンビームのビーム電流量を大きくして所望
の濃度のイオン注入に要する時間を短縮することがで
き、スループットが向上する。Further, according to the ion implantation apparatus of the present invention which uses such an ion generation apparatus of the present invention as the ion generation section, the time required for ion implantation of a desired concentration by increasing the beam current amount of the ion beam is provided. It can be shortened and the throughput is improved.
【００１５】[0015]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
詳細に説明する。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.
【００１６】（実施例１）図１は、本発明の一実施例で
あるイオン発生装置Ａの構成の一例を示す略断面図であ
る。たとえば、略直方体型のアークチャンバ１の長手方
向の両端面には、ループ状のフィラメント２および対向
反射板３が配置されており、それぞれ碍子４および碍子
５を介して、アークチャンバ１に電気的に絶縁された状
態で支持されている。フィラメント２の背後には、アー
クチャンバ１およびフィラメント２の双方に対して電気
的に絶縁状態に碍子４に支持された対向反射板６が配置
されている。対向反射板３および対向反射板６の各々の
対向面は、凹面３ａおよび凹面６ａが形成されている。(Embodiment 1) FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of the configuration of an ion generator A which is an embodiment of the present invention. For example, a loop-shaped filament 2 and a counter reflection plate 3 are arranged on both end faces in the longitudinal direction of a substantially rectangular parallelepiped arc chamber 1, and the arc chamber 1 is electrically connected to the arc chamber 1 via an insulator 4 and an insulator 5, respectively. It is supported in an insulated state. Behind the filament 2, a counter reflection plate 6 supported by the insulator 4 in an electrically insulated state with respect to both the arc chamber 1 and the filament 2 is arranged. A concave surface 3a and a concave surface 6a are formed on the facing surfaces of the facing reflecting plate 3 and the facing reflecting plate 6, respectively.
【００１７】アークチャンバ１およびフィラメント２
は、たとえば、高融点のタングステンで構成されてい
る。また、対向反射板３および対向反射板６は、たとえ
ば高融点のタングステンやタンタルで構成されている。Arc chamber 1 and filament 2
Is composed of, for example, high melting point tungsten. Further, the counter reflecting plate 3 and the counter reflecting plate 6 are made of, for example, high melting point tungsten or tantalum.
【００１８】アークチャンバ１において、フィラメント
２および対向反射板３の対向方向に直交する方向に対向
する端面には、図示しないガス源からアークチャンバ１
内にガスｇを供給するガスノズル７、およびアークチャ
ンバ１の内部で発生したイオンを取り出すためのスリッ
ト１ａが形成されている。In the arc chamber 1, the end surfaces of the filament 2 and the counter reflection plate 3 facing each other in the direction orthogonal to the facing direction are connected to the arc chamber 1 from a gas source (not shown).
A gas nozzle 7 for supplying a gas g and a slit 1a for taking out ions generated inside the arc chamber 1 are formed.
【００１９】フィラメント２は、碍子４を貫通してアー
クチャンバ１の外部に突設された一対の端子２ａを介し
て外部に設けられた直流の加熱電源８に接続されてい
る。対向反射板３は、碍子５を貫通してアークチャンバ
１の外部に突設された端子３ｂを介して加熱電源８の負
極に接続され、負電位が与えられている。フィラメント
２側の対向反射板６は、アークチャンバ１の側壁を貫通
する碍子６ｂを貫通して外部に突設された端子６ｃを介
して加熱電源８の負極に接続され、負電位が与えられて
いる。The filament 2 is connected to a DC heating power source 8 provided outside through a pair of terminals 2a that penetrate the insulator 4 and project outside the arc chamber 1. The counter reflection plate 3 is connected to the negative electrode of the heating power source 8 through a terminal 3b penetrating the insulator 5 and protruding outside the arc chamber 1, and is given a negative potential. The opposing reflecting plate 6 on the filament 2 side is connected to the negative electrode of the heating power source 8 through a terminal 6c protruding through the insulator 6b penetrating the side wall of the arc chamber 1 and provided with a negative potential. There is.
【００２０】アークチャンバ１は、加熱電源８に直列に
接続されるバイアス電源９の正極に接続され、所定の正
電位が与えられている。The arc chamber 1 is connected to the positive electrode of a bias power supply 9 connected in series with the heating power supply 8 and is given a predetermined positive potential.
【００２１】アークチャンバ１の外部には、アークチャ
ンバ１の内部に所定の磁場を形成するマグネット１０が
配置されている。A magnet 10 that forms a predetermined magnetic field inside the arc chamber 1 is arranged outside the arc chamber 1.
【００２２】以下、本実施例のイオン発生装置Ａの作用
の一例を説明する。まず、加熱電源８からフィラメント
２に約６０Ａ〜１８０Ａの電流を流す。また、アークチ
ャンバ１に５０Ｖ〜１００Ｖに正電圧を印加する。これ
により、フィラメント２より熱電子が発生し、この時、
アークチャンバ１の内部にガスノズル７を通じて、目的
のイオン種に応じたガスを導入する。フィラメント２か
ら発生した熱電子は、マグネット１０の影響により回転
運動を行い（熱電子の飛行距離が長ければ長いほどアー
クチャンバ１内のガスｇの分子との衝突確率が良くなり
イオン化しやすい）、最終的にアークチャンバ１の側壁
に到達する。An example of the operation of the ion generator A of this embodiment will be described below. First, a current of about 60 A to 180 A is passed from the heating power source 8 to the filament 2. Further, a positive voltage of 50V to 100V is applied to the arc chamber 1. As a result, thermoelectrons are generated from the filament 2, and at this time,
A gas according to a target ion species is introduced into the arc chamber 1 through the gas nozzle 7. The thermoelectrons generated from the filament 2 rotate due to the influence of the magnet 10 (the longer the flight distance of the thermoelectrons, the better the probability of collision with the molecules of the gas g in the arc chamber 1 and the easier the ionization), Finally, the side wall of the arc chamber 1 is reached.
【００２３】この際、フィラメント２から放出される熱
電子との衝突によってガスｇの分子のイオン化が行われ
るが、本実施例の場合、フィラメント２の背後に対向反
射板６が配置されているため、フィラメント２の裏側に
回り込む熱電子は、負電位の対向反射板６の凹面６ａに
よってアークチャンバ１の中央部に集合するように反射
される。同様に、負電位の対向反射板３に向かう熱電子
は、当該対向反射板３の凹面３ａによってアークチャン
バ１の中央部に集合するように反射される。このため、
フィラメント２から発生する熱電子のうち、ガスｇの分
子に衝突せずにアークチャンバ１の側壁に到達する量が
減少し、熱電子の大部分がアークチャンバ１の中央部に
おいてガスノズル７を通じて供給されるガスｇの分子と
衝突してイオン化に寄与することとなり、イオン化効率
を極めて高くすることが可能となる。At this time, the molecules of the gas g are ionized by collision with the thermoelectrons emitted from the filament 2. In this embodiment, however, the counter reflection plate 6 is arranged behind the filament 2. The thermoelectrons that wrap around to the back side of the filament 2 are reflected by the concave surface 6a of the counter-reflecting plate 6 having a negative potential so as to gather in the central portion of the arc chamber 1. Similarly, the thermoelectrons toward the counter reflecting plate 3 having a negative potential are reflected by the concave surface 3 a of the counter reflecting plate 3 so as to gather in the central portion of the arc chamber 1. For this reason,
The amount of thermoelectrons generated from the filament 2 that reach the side wall of the arc chamber 1 without colliding with the molecules of the gas g is reduced, and most of the thermoelectrons are supplied through the gas nozzle 7 in the central portion of the arc chamber 1. It collides with the molecules of the gas g, which contributes to ionization, and the ionization efficiency can be made extremely high.
【００２４】こうしてアークチャンバ１の内部で高密度
に発生したイオンは、アークチャンバ１の側壁のスリッ
ト１ａを通じて、ビーム電流の大きなイオンビーム１１
として外部に取り出される。Ions generated at a high density inside the arc chamber 1 through the slits 1a on the side wall of the arc chamber 1 as described above, have a large beam current.
Is taken out as.
【００２５】以上、説明したように、本実施例のイオン
発生装置Ａによれば、フィラメント２から発生する熱電
子の大部分がアークチャンバ１の内部に導入されたガス
ｇの分子と衝突してイオン化に寄与するため、アークチ
ャンバ１のスリット１ａから取り出されるイオンビーム
１１のビーム電流を大きくすることができる。また、換
言すれば、同一のビーム電流を達成するためにフィラメ
ント２に通電される電流値を低減して消費電力を削減す
ることができる。As described above, according to the ion generator A of this embodiment, most of the thermoelectrons generated from the filament 2 collide with the molecules of the gas g introduced into the arc chamber 1. Since it contributes to ionization, the beam current of the ion beam 11 extracted from the slit 1a of the arc chamber 1 can be increased. In other words, in order to achieve the same beam current, the current value applied to the filament 2 can be reduced to reduce power consumption.
【００２６】（実施例２）図２は、本発明の他の実施例
であるイオン発生装置Ｂの構成の一例を示す略断面図で
ある。この実施例２のイオン発生装置Ｂの場合には、ア
ークチャンバ１の側壁に、フィラメント２と対向反射板
３の対向方向に沿って複数のガスノズル７Ａを配列し、
フィラメント２から発生した熱電子が集まるアークチャ
ンバ１の中央部にイオン化すべき所望のガスｇをシャワ
ー状に供給する構成としたところが前記実施例１の場合
と異なっている。これにより、アークチャンバ１の内部
でガスが熱電子に衝突して発生するイオンの数が増加
し、イオンビーム１１のビーム電流を大きくすることが
可能となる。(Embodiment 2) FIG. 2 is a schematic sectional view showing an example of the configuration of an ion generator B which is another embodiment of the present invention. In the case of the ion generator B of the second embodiment, a plurality of gas nozzles 7A are arranged on the side wall of the arc chamber 1 along the facing direction of the filament 2 and the facing reflecting plate 3.
This is different from the first embodiment in that the desired gas g to be ionized is supplied in a shower shape to the central portion of the arc chamber 1 where the thermoelectrons generated from the filament 2 gather. As a result, the number of ions generated by the gas colliding with the thermoelectrons inside the arc chamber 1 increases, and the beam current of the ion beam 11 can be increased.
【００２７】（実施例３）図３は、本発明のさらに他の
実施例であるイオン発生装置Ｃの構成の一例を示す略断
面図である。この実施例３のイオン発生装置Ｃの場合に
は、アークチャンバ１の両端部にそれぞれ、一対のフィ
ラメント２を配置したものであり、さらに、一対のフィ
ラメント２の各々の背後には、凹面６ａが形成された対
向反射板６が配置されている。この実施例３の場合に
は、フィラメント２が二つ設けられているので、アーク
チャンバ１の内部に発生する熱電子の量が前述の実施例
１や実施例２の場合のほぼ２倍となるとともに、各々の
フィラメント２の背後に位置する対向反射板６の凹面６
ａによる反射によって、フィラメント２から発生した熱
電子がアークチャンバ１の中央部に集められ、ガスｇの
イオン化が効率良く行われるので、イオンビーム１１の
ビーム電流を大きくすることが可能となる。(Embodiment 3) FIG. 3 is a schematic sectional view showing an example of the construction of an ion generator C which is still another embodiment of the present invention. In the case of the ion generator C according to the third embodiment, a pair of filaments 2 are arranged at both ends of the arc chamber 1, and a concave surface 6a is provided behind each of the pair of filaments 2. The formed counter reflection plate 6 is arranged. In the case of the third embodiment, since two filaments 2 are provided, the amount of thermoelectrons generated inside the arc chamber 1 is almost twice as large as that of the first and second embodiments. Together with the concave surface 6 of the counter-reflecting plate 6 located behind each filament 2.
The thermoelectrons generated from the filament 2 are collected in the central part of the arc chamber 1 by the reflection by a, and the gas g is efficiently ionized, so that the beam current of the ion beam 11 can be increased.
【００２８】なお、特に図示しないが前述の実施例２に
例示したように複数のガスノズル７Ａを採用してアーク
チャンバ１の内部にガスｇをシャワー状に供給する構成
と組み合わせてもよいことは言うまでもない。It is needless to say that, although not particularly shown, a plurality of gas nozzles 7A may be employed as shown in the second embodiment to supply the gas g into the arc chamber 1 in a shower shape. Yes.
【００２９】（実施例４）図４は、本発明の一実施例で
あるイオン注入装置の構成の一例を示す概念図である。
この実施例のイオン注入装置は、イオン発生部２１、質
量分析部２２、ビーム走査部２３、ビーム切換部２４、
イオン注入ステーション２５を含んでいる。(Embodiment 4) FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of the configuration of an ion implantation apparatus which is an embodiment of the present invention.
The ion implanter of this embodiment includes an ion generator 21, a mass spectrometer 22, a beam scanning unit 23, a beam switching unit 24,
An ion implantation station 25 is included.
【００３０】イオン発生部２１は、前述の実施例１〜実
施例３に例示したイオン発生装置Ａ〜Ｃで構成されるイ
オンソース２１ａ、イオンソース２１ａのスリット１ａ
からイオンビーム１１を引き出すエクストラクション電
極２１ｂ、引き出されたイオンビーム１１を所望速度ま
で加速する加速電極２１ｃで構成されている。The ion generator 21 comprises an ion source 21a composed of the ion generators A to C illustrated in the first to third embodiments, and a slit 1a of the ion source 21a.
It is composed of an extraction electrode 21b for extracting the ion beam 11 from the accelerating electrode 21c and an accelerating electrode 21c for accelerating the extracted ion beam 11 to a desired speed.
【００３１】質量分析部２２は、イオン発生部２１から
到来するイオンビーム１１から、必要なイオン種を質量
／電荷比によって選択するアナライザマグネット２２
ａ、アナライザマグネット２２ａを通過するイオンビー
ム１１の経路を規制するビームラインシールド２２ｂお
よびエグジットアパーチャ２２ｃを含んでいる。The mass spectrometric section 22 selects the required ion species from the ion beam 11 coming from the ion generating section 21 according to the mass / charge ratio.
a, a beam line shield 22b that regulates the path of the ion beam 11 passing through the analyzer magnet 22a, and an exit aperture 22c.
【００３２】ビーム走査部２３は、図４の紙面内の上下
方向（Ｘ方向）でイオンビーム１１を走査するスキャン
マグネット２３ａ、質量分析部２２から到来するイオン
ビーム１１の経路を規制するスリットアパーチャシール
ド２３ｂ、インレットシールド２３ｃを含んでいる。The beam scanning unit 23 scans the ion beam 11 in the vertical direction (X direction) in the plane of FIG. 4, and the slit aperture shield that regulates the path of the ion beam 11 coming from the mass analysis unit 22. 23b and the inlet shield 23c are included.
【００３３】ビーム切換部２４は、ビーム走査部２３か
ら到来するイオンビーム１１の経路を、後段のイオン注
入ステーション２５に向かう、二つの経路の何れかに切
り換える動作を行うアングルマグネット２４ａ、エグジ
ットシールド２４ｂを含んでいる。The beam switching section 24 switches the path of the ion beam 11 coming from the beam scanning section 23 to one of the two paths toward the ion implantation station 25 in the subsequent stage, that is, an angle magnet 24a and an exit shield 24b. Is included.
【００３４】イオン注入ステーション２５は、前段のビ
ーム切換部２４において切り換えられるイオンビーム１
１の二つの経路の各々に対応して配置された二つのウェ
ハディスク２６およびウェハディスク２７、イオンビー
ム１１の前記二つの経路の各々に対応して配置されたマ
ススリット２６ａ、マススリット２７ａ、ビーム電流計
測器２６ｂ、ビーム電流計測器２７ｂ、真空カバー２６
ｃ、真空カバー２７ｃ、この真空カバー２６ｃおよび真
空カバー２７ｃに開口するイオンビーム出射口２６ｄ、
イオンビーム出射口２７ｄを含んでいる。The ion implantation station 25 has the ion beam 1 switched by the beam switching unit 24 at the preceding stage.
Two wafer disks 26 and wafer disks 27 arranged corresponding to each of the two paths of No. 1, mass slits 26a arranged corresponding to each of the two paths of the ion beam 11, a mass slit 27a, a beam Current measuring device 26b, beam current measuring device 27b, vacuum cover 26
c, a vacuum cover 27c, an ion beam emission port 26d opening to the vacuum cover 26c and the vacuum cover 27c,
The ion beam exit 27d is included.
【００３５】ウェハディスク２６（ウェハディスク２
７）は、周辺部に複数の半導体ウェハ３０が配列され、
真空カバー２６ｃ（真空カバー２７ｃ）に合体して密閉
された状態で、各半導体ウェハ３０がイオンビーム出射
口２６ｄ（イオンビーム出射口２７ｄ）を通過するよう
に回転する動作を行う。Wafer disk 26 (wafer disk 2
7), a plurality of semiconductor wafers 30 are arranged in the peripheral portion,
The semiconductor wafer 30 is rotated so as to pass through the ion beam emitting port 26d (ion beam emitting port 27d) in a state where it is united with the vacuum cover 26c (vacuum cover 27c) and sealed.
【００３６】また、前述のイオン発生部２１から質量分
析部２２、ビーム走査部２３、ビーム切換部２４を通過
してイオン注入ステーション２５に至るイオンビーム１
１の経路は、真空ダクト２８によって囲繞されており、
当該イオンビーム１１の通過経路が所定の真空度に維持
されている。また、特に図示しないが、真空カバー２６
ｃ、真空カバー２７ｃには、ロードロック機構が設けら
れており、真空ダクト２８の真空度を損なうことなく、
ウェハディスク２６およびウェハディスク２７の開閉動
作を行うことが可能になっている。Further, the ion beam 1 passing from the above-mentioned ion generating section 21 to the ion implantation station 25 through the mass analysis section 22, the beam scanning section 23 and the beam switching section 24.
1 path is surrounded by a vacuum duct 28,
The passage path of the ion beam 11 is maintained at a predetermined vacuum degree. Further, although not particularly shown, the vacuum cover 26
c, the vacuum cover 27c is provided with a load lock mechanism, so that the vacuum degree of the vacuum duct 28 is not impaired.
It is possible to open and close the wafer disk 26 and the wafer disk 27.
【００３７】以下、本実施例のイオン注入装置の作用の
一例を説明する。まず、イオン注入ステーション２５で
は、一方のウェハディスク２６に半導体ウェハ３０が装
填され、真空カバー２６ｃに合体するように閉じられ
る。An example of the operation of the ion implantation system of this embodiment will be described below. First, in the ion implantation station 25, the semiconductor wafer 30 is loaded on one of the wafer disks 26 and is closed so as to be united with the vacuum cover 26c.
【００３８】イオン発生部２１では前述の実施例１〜実
施例３に例示したイオン発生装置Ａ〜Ｃで構成されるイ
オンソース２１ａを起動するとともに、エクストラクシ
ョン電極２１ｂに負電圧を印加してイオンソース２１ａ
のスリット１ａからイオンビーム１１を引き出す。引き
出されたイオンビーム１１は加速電極２１ｃのさらに高
い負電位に引かれて所望速度まで加速され、質量分析部
２２のアナライザマグネット２２ａで形成される磁場を
通過することにより各イオン種の質量／電荷比に応じて
走行経路が曲げられ、目的のイオン種のみが選択的にビ
ームラインシールド２２ｂおよびエグジットアパーチャ
２２ｃを通過する一定の経路を辿って、ビーム走査部２
３に至り、スキャンマグネット２３ａによって、半導体
ウェハ３０の径程度の幅で図４の紙面内の上下方向に走
査される。In the ion generator 21, the ion source 21a composed of the ion generators A to C exemplified in the above-described first to third embodiments is activated, and a negative voltage is applied to the extraction electrode 21b to generate ions. Sauce 21a
The ion beam 11 is extracted from the slit 1a. The extracted ion beam 11 is drawn to a higher negative potential of the accelerating electrode 21c, accelerated to a desired speed, and passes through the magnetic field formed by the analyzer magnet 22a of the mass spectrometric analysis unit 22 to generate the mass / charge of each ion species. The traveling path is bent according to the ratio, and only the target ion species selectively follow the fixed path that passes through the beam line shield 22b and the exit aperture 22c, and the beam scanning unit 2
3, the scan magnet 23a scans the semiconductor wafer 30 in the vertical direction within the plane of FIG.
【００３９】さらに、このような所定の範囲で走査され
るイオンビーム１１は、ビーム切換部２４のアングルマ
グネット２４ａによって、イオンビーム１１の経路を一
方のウェハディスク２６に向かう方向に曲げられ、ビー
ム電流計測器２６ｂ、マススリット２６ａ、真空カバー
２６ｃのイオンビーム出射口２６ｄを通過して、回転す
るウェハディスク２６上の半導体ウェハ３０に入射す
る。この時、半導体ウェハ３０は、ウェハディスク２６
の回転動作によって、イオンビーム１１に対して、図４
の紙面に垂直な方向（Ｙ方向）に相対的に走査され、ビ
ーム走査部２３によるＸ方向の走査と組み合わせられる
ことによって、イオンビーム１１は、半導体ウェハ３０
の全面に照射される。Further, the ion beam 11 scanned in such a predetermined range is bent by the angle magnet 24a of the beam switching unit 24 in the direction of the ion beam 11 toward the one wafer disk 26, and the beam current is changed. The light passes through the measuring instrument 26b, the mass slit 26a, and the ion beam emitting port 26d of the vacuum cover 26c, and enters the semiconductor wafer 30 on the rotating wafer disk 26. At this time, the semiconductor wafer 30 has the wafer disk 26.
The rotation operation of FIG.
Of the semiconductor wafer 30 by being relatively scanned in a direction (Y direction) perpendicular to the paper surface of FIG. 2 and combined with scanning in the X direction by the beam scanning unit 23.
Is irradiated on the entire surface of.
【００４０】そして、ビーム電流計測器２６ｂで計測さ
れるイオンビーム１１のビーム電流値と照射時間の積を
管理することにより、各半導体ウェハ３０に対する所望
のイオン種の注入量を制御する。そして、所定の濃度の
イオン注入が完了した後は、ビーム切換部２４によっ
て、イオンビーム１１の経路を他方のウェハディスク２
７の側に切り換えて、当該ウェハディスク２７に装填さ
れている半導体ウェハ３０に対するイオン注入を実行す
ると同時に、イオン注入が完了している他方のウェハデ
ィスク２６では、半導体ウェハ３０の交換作業を並行し
て実行する。このような操作を交互に繰り返す。Then, by controlling the product of the beam current value of the ion beam 11 measured by the beam current measuring device 26b and the irradiation time, the implantation amount of a desired ion species into each semiconductor wafer 30 is controlled. Then, after the ion implantation of a predetermined concentration is completed, the beam switching unit 24 changes the path of the ion beam 11 to the other wafer disk 2.
7 and executes ion implantation for the semiconductor wafer 30 loaded in the wafer disk 27, and at the same time, for the other wafer disk 26 for which ion implantation is completed, the semiconductor wafer 30 replacement work is performed in parallel. To execute. Such operations are alternately repeated.
【００４１】ここで、上述のような所望のイオン種の注
入作業における半導体ウェハ３０のスループットを向上
させるためには、すなわち、照射時間を短縮するために
は、イオンビーム１１のビーム電流値を増大させる必要
がある。本実施例のイオン注入装置の場合には、前述の
ように、イオンソース２１ａとして、実施例１〜実施例
３に例示したようなイオン発生装置Ａ〜イオン発生装置
Ｃを用いるので、ビーム電流値を容易に効果的に増大さ
せることが可能となり、容易にスループットの向上を達
成することができる。Here, in order to improve the throughput of the semiconductor wafer 30 in the implantation work of the desired ion species as described above, that is, in order to shorten the irradiation time, the beam current value of the ion beam 11 is increased. Need to let. In the case of the ion implantation apparatus of the present embodiment, as described above, since the ion generators A to C as illustrated in Embodiments 1 to 3 are used as the ion source 21a, the beam current value Can be easily and effectively increased, and the throughput can be easily improved.
【００４２】以上本発明者によってなされた発明を実施
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で
種々変更可能であることはいうまでもない。Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
【００４３】たとえば、イオン発生装置およびイオン注
入装置は、前述の各実施例に例示したものに限定されな
い。For example, the ion generator and the ion implanter are not limited to those exemplified in the above-mentioned embodiments.
【００４４】以上の説明では、主として本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野である半導
体装置の製造プロセスにおけるイオン注入工程に適用し
た場合について説明したが、効果的なイオン発生を必要
とする一般の技術に広く適用することができる。In the above description, the invention made by the present inventor was mainly applied to the ion implantation step in the semiconductor device manufacturing process which is the background field of application, but effective ion generation was described. It can be widely applied to the required general technology.
【００４５】[0045]
【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、
以下のとおりである。Advantageous effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described.
It is as follows.
【００４６】本発明のイオン発生装置によれば、イオン
ビームのビーム電流量を増加させることができる、とい
う効果が得られる。According to the ion generator of the present invention, it is possible to increase the beam current amount of the ion beam.
【００４７】また、本発明のイオン注入装置によれば、
イオンビームのビーム電流量の増加により、スループッ
トを向上させることができる、という効果が得られる。According to the ion implantation apparatus of the present invention,
The effect that the throughput can be improved by increasing the beam current amount of the ion beam is obtained.
【図１】本発明の一実施例であるイオン発生装置の構成
の一例を示す略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of an ion generator which is an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の他の実施例であるイオン発生装置の構
成の一例を示す略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of an ion generator which is another embodiment of the present invention.
【図３】本発明のさらに他の実施例であるイオン発生装
置の構成の一例を示す略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of an ion generator which is still another embodiment of the present invention.
【図４】本発明の一実施例であるイオン注入装置の構成
の一例を示す概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of a configuration of an ion implantation apparatus which is an embodiment of the present invention.
１ アークチャンバ １ａ スリット ２ フィラメント ２ａ 端子 ３ 対向反射板（第１の電極） ３ａ 凹面 ３ｂ 端子 ４ 碍子 ５ 碍子 ６ 対向反射板（第２の電極） ６ａ 凹面 ６ｂ 碍子 ６ｃ 端子 ７ ガスノズル（ガス供給手段） ７Ａ ガスノズル（ガス供給手段） ８ 加熱電源 ９ バイアス電源 １０ マグネット １１ イオンビーム ２１ イオン発生部 ２１ａ イオンソース ２１ｂ エクストラクション電極 ２１ｃ 加速電極 ２２ 質量分析部 ２２ａ アナライザマグネット ２２ｂ ビームラインシールド ２２ｃ エグジットアパーチャ ２３ ビーム走査部 ２３ａ スキャンマグネット ２３ｂ スリットアパーチャシールド ２３ｃ インレットシールド ２４ ビーム切換部 ２４ａ アングルマグネット ２４ｂ エグジットシールド ２５ イオン注入ステーション ２６ ウェハディスク ２６ａ マススリット ２６ｂ ビーム電流計測器 ２６ｃ 真空カバー ２６ｄ イオンビーム出射口 ２７ ウェハディスク ２７ａ マススリット ２７ｂ ビーム電流計測器 ２７ｃ 真空カバー ２７ｄ イオンビーム出射口 ２８ 真空ダクト ３０ 半導体ウェハ Ａ〜Ｃ イオン発生装置 ｇ ガス DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 arc chamber 1a slit 2 filament 2a terminal 3 counter reflection plate (first electrode) 3a concave surface 3b terminal 4 insulator 5 insulator 6 counter reflection plate (second electrode) 6a concave surface 6b insulator 6c terminal 7 gas nozzle (gas supply means) 7A Gas Nozzle (Gas Supply Means) 8 Heating Power Supply 9 Bias Power Supply 10 Magnet 11 Ion Beam 21 Ion Generator 21a Ion Source 21b Extraction Electrode 21c Accelerating Electrode 22 Mass Spectrometer 22a Analyzer Magnet 22b Beamline Shield 22c Exit Aperture 23 Beam Scanning Unit 23a Scan magnet 23b Slit aperture shield 23c Inlet shield 24 Beam switching unit 24a Angle magnet 24b Exit shield 25 Ion implantation station 26 wafer disk 26a mass slit 26b beam current measuring device 26c vacuum cover 26d ion beam emitting port 27 wafer disk 27a mass slit 27b beam current measuring device 27c vacuum cover 27d ion beam emitting port 28 vacuum duct 30 semiconductor wafer A to C ion generator g gas
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮下 利明 東京都青梅市藤橋３丁目３番地２ 日立東 京エレクトロニクス株式会社内 (72)発明者 平 賢二 東京都青梅市藤橋３丁目３番地２ 日立東 京エレクトロニクス株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Toshiaki Miyashita, 3-3 Fujibashi, Ome, Tokyo 2-3 Hitachi Tokyo Electronics Co., Ltd. (72) Kenji Hira, 3-3 Fujibashi, Ome, Tokyo 2 East Hitachi Inside Kyo Electronics Co., Ltd.
Claims (7)
配置されたフィラメントおよび負電位の第１の電極と、
前記チャンバ内にガスを導入するガス供給手段とを含む
イオン発生装置であって、前記第１の電極の前記フィラ
メントに対する対向面を凹形にしたことを特徴とするイ
オン発生装置。1. A chamber, a filament and a negative-potential first electrode that are arranged to face each other in the chamber,
An ion generator including a gas supply unit for introducing gas into the chamber, wherein the surface of the first electrode facing the filament is concave.
て、前記フィラメントの背後に、前記第１の電極に対す
る対向面が凹形に形成された第２の電極を配置したこと
を特徴とするイオン発生装置。2. The ion generator according to claim 1, further comprising a second electrode disposed behind the filament, the second electrode having a concave surface facing the first electrode. apparatus.
て、前記ガス供給手段は、前記フィラメントと前記第２
の電極との間の空間に目的のガスをシャワー状に供給す
る複数のガスノズルからなることを特徴とするイオン発
生装置。3. The ion generator according to claim 2, wherein the gas supply unit includes the filament and the second
An ion generator comprising a plurality of gas nozzles for supplying a target gas in a shower shape to a space between the electrodes.
配置された第１および第２のフィラメントと、前記第１
および第２のフィラメントの背後に配置され、互い対向
する面が凹形に成形された負電位の第１および第２の電
極と、前記チャンバ内にガスを導入するガス供給手段と
を含むことを特徴とするイオン発生装置。4. A chamber, first and second filaments facing each other in the chamber, and the first filament.
And negative electrode first and second electrodes disposed behind the second filament and having concave surfaces on the surfaces facing each other, and gas supply means for introducing gas into the chamber. Characteristic ion generator.
て、前記ガス供給手段は、前記第１および第２のフィラ
メントの間の空間に目的のガスをシャワー状に供給する
複数のガスノズルからなることを特徴とするイオン発生
装置。5. The ion generator according to claim 4, wherein the gas supply unit is composed of a plurality of gas nozzles that supply a target gas in a space between the first and second filaments in a shower shape. Characteristic ion generator.
オン発生部と、前記イオンビームから特定のイオン種を
選択する質量分析部と、前記質量分析部を経て選択され
た特定の物質の前記イオンビームを対象物に対して走査
させるイオン走査部とを含むイオン注入装置であって、
前記イオン発生部として、請求項１，２，３，４または
５記載のイオン発生装置を備えたことを特徴とするイオ
ン注入装置。6. An ion generation unit that generates an ion beam of an arbitrary substance, a mass analysis unit that selects a specific ion species from the ion beam, and the ion of the specific substance selected through the mass analysis unit. An ion implanter including an ion scanning unit for scanning a beam with respect to an object,
An ion implanter comprising the ion generator according to claim 1, 2, 3, 4 or 5 as the ion generator.
て、前記対象物が半導体装置の製造プロセスにおける半
導体ウェハであることを特徴とするイオン注入装置。7. The ion implanter according to claim 6, wherein the object is a semiconductor wafer in a semiconductor device manufacturing process.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22086295A JPH0963981A (en) | 1995-08-29 | 1995-08-29 | Ion generating device and ion implanting device using thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22086295A JPH0963981A (en) | 1995-08-29 | 1995-08-29 | Ion generating device and ion implanting device using thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0963981A true JPH0963981A (en) | 1997-03-07 |
Family
ID=16757716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22086295A Pending JPH0963981A (en) | 1995-08-29 | 1995-08-29 | Ion generating device and ion implanting device using thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0963981A (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2373919A (en) * | 2000-11-09 | 2002-10-02 | Nissin Electric Co Ltd | Ion source and operation method thereof |
| KR100518529B1 (en) * | 1999-06-16 | 2005-10-04 | 삼성전자주식회사 | Arc chamber of ion beam implanter |
| KR100688573B1 (en) * | 2005-09-16 | 2007-03-02 | 삼성전자주식회사 | Ion source element, ion implanter having the same and method of modifying thereof |
| US7476868B2 (en) | 2005-12-30 | 2009-01-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Apparatus and method for generating ions of an ion implanter |
| WO2009110506A1 (en) * | 2008-03-07 | 2009-09-11 | 三井造船株式会社 | Ion source |
| JP2010532082A (en) * | 2007-06-26 | 2010-09-30 | ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド | Cathode having ion generation and focusing grooves, ion source and related methods |
| KR20160083550A (en) * | 2014-12-31 | 2016-07-12 | 주식회사 밸류엔지니어링 | Repeller for ion implanter |
| CN107633992A (en) * | 2016-07-18 | 2018-01-26 | 粘俊能 | Ion source with double thermionic electron source and its thermionic electron generating method |
-
1995
- 1995-08-29 JP JP22086295A patent/JPH0963981A/en active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100518529B1 (en) * | 1999-06-16 | 2005-10-04 | 삼성전자주식회사 | Arc chamber of ion beam implanter |
| GB2373919A (en) * | 2000-11-09 | 2002-10-02 | Nissin Electric Co Ltd | Ion source and operation method thereof |
| US6525482B2 (en) | 2000-11-09 | 2003-02-25 | Nissin Electric Co., Ltd. | Ion source and operation method thereof |
| KR100688573B1 (en) * | 2005-09-16 | 2007-03-02 | 삼성전자주식회사 | Ion source element, ion implanter having the same and method of modifying thereof |
| US7812320B2 (en) | 2005-09-16 | 2010-10-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Ion source element, ion implanter having the same and method of modifying the same |
| US7476868B2 (en) | 2005-12-30 | 2009-01-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Apparatus and method for generating ions of an ion implanter |
| JP2010532082A (en) * | 2007-06-26 | 2010-09-30 | ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド | Cathode having ion generation and focusing grooves, ion source and related methods |
| WO2009110506A1 (en) * | 2008-03-07 | 2009-09-11 | 三井造船株式会社 | Ion source |
| KR20160083550A (en) * | 2014-12-31 | 2016-07-12 | 주식회사 밸류엔지니어링 | Repeller for ion implanter |
| CN107633992A (en) * | 2016-07-18 | 2018-01-26 | 粘俊能 | Ion source with double thermionic electron source and its thermionic electron generating method |
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