JPS59196600A - 中性粒子注入法およびその装置 - Google Patents
中性粒子注入法およびその装置Info
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- JPS59196600A JPS59196600A JP58070233A JP7023383A JPS59196600A JP S59196600 A JPS59196600 A JP S59196600A JP 58070233 A JP58070233 A JP 58070233A JP 7023383 A JP7023383 A JP 7023383A JP S59196600 A JPS59196600 A JP S59196600A
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- Japan
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- ions
- gas chamber
- ion implantation
- energy
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はイオン注入法のイオンに変えて高エネルギーの
中性粒子を用いた物質注入法、およびそのための装置に
関するものである。
中性粒子を用いた物質注入法、およびそのための装置に
関するものである。
イオン注入法は他の熱拡散法や溶融法に比べ低温で各種
物質を対象物質に注入が可能で、注入量や注入深さや分
布等の制御性が良く、さらに、他の方法では不可能であ
った物質の注入や溶解度以上の物質注入ができる等の利
点があり、半導体素子製造工程における不純物注入を初
めとして、物質表面の硬化や摩擦係数の制御、物質の合
成等に広く用いられている。しかしながら、上記の用途
において注入物質がイオンであることは本質的には必要
では無く、単にエネルギーの付加および注入物質流の計
測制御のためにイオン化が必要とされるに過ぎない。
物質を対象物質に注入が可能で、注入量や注入深さや分
布等の制御性が良く、さらに、他の方法では不可能であ
った物質の注入や溶解度以上の物質注入ができる等の利
点があり、半導体素子製造工程における不純物注入を初
めとして、物質表面の硬化や摩擦係数の制御、物質の合
成等に広く用いられている。しかしながら、上記の用途
において注入物質がイオンであることは本質的には必要
では無く、単にエネルギーの付加および注入物質流の計
測制御のためにイオン化が必要とされるに過ぎない。
一方、イオンによって物質注入を行うことにより、対象
物質が電気的に絶縁体の場合には帯電が生じ、それによ
って種々の不都合が起きる。
物質が電気的に絶縁体の場合には帯電が生じ、それによ
って種々の不都合が起きる。
例えば半導体素子の場合にはＭＯ８ＩＣ！のゲート酸化
膜の絶縁破壊が生ずる。特に最近は従来より高濃度のイ
オン注入が行われるようになり、他方、半導体素子の高
集積化に伴ないゲート酸化膜はさらに薄くなる傾向にあ
るので、イオン注入による絶縁破壊がますます生じやす
くなっている。
膜の絶縁破壊が生ずる。特に最近は従来より高濃度のイ
オン注入が行われるようになり、他方、半導体素子の高
集積化に伴ないゲート酸化膜はさらに薄くなる傾向にあ
るので、イオン注入による絶縁破壊がますます生じやす
くなっている。
また、新しい物質の合成には半導体素子製造工程におけ
る不純物注入等に比較して桁違いに多い注入量が必要と
されるため帯電の程度も大きくなり、絶縁物に対するイ
オン注入法の適用を難しくしている。イオン注入による
帯電を防止するため電子ビームを同時に照射する方法が
提案されているが、注入面全域に過不足なくイオンの電
荷を中和するように電子ビームを照射することが難しい
ことや、電子ビームを照射することによる加熱等が問題
となる。
る不純物注入等に比較して桁違いに多い注入量が必要と
されるため帯電の程度も大きくなり、絶縁物に対するイ
オン注入法の適用を難しくしている。イオン注入による
帯電を防止するため電子ビームを同時に照射する方法が
提案されているが、注入面全域に過不足なくイオンの電
荷を中和するように電子ビームを照射することが難しい
ことや、電子ビームを照射することによる加熱等が問題
となる。
本発明はイオン注入法の上記の点に鑑みなされたもので
、注入物質粒子を必要なエネルギーに加速することや他
の物質成分との分離はイオンの状態で行い、しかる後に
イオンを中性化することにより、電気的に絶縁体である
対象物質に対しても帯電を防ぎつ＼物質注入ができる方
法及び装置を提供することを目的とするものである。以
下本発明について図に基づき説明する。
、注入物質粒子を必要なエネルギーに加速することや他
の物質成分との分離はイオンの状態で行い、しかる後に
イオンを中性化することにより、電気的に絶縁体である
対象物質に対しても帯電を防ぎつ＼物質注入ができる方
法及び装置を提供することを目的とするものである。以
下本発明について図に基づき説明する。
第１図は本発明の実施例の原理図で、１はイオン源、２
は質量分離用磁石、８は注入すべき物質の粒子ビ〒ム、
４は中性化のためのガス室、５は対象物質、６は移動台
、７は注入室である。
は質量分離用磁石、８は注入すべき物質の粒子ビ〒ム、
４は中性化のためのガス室、５は対象物質、６は移動台
、７は注入室である。
ガス室４に入射するまでは通常のイオン注入の場合と全
く同様に、必要なエネルギーにイオンを加速し注入すべ
き物質の成分のみが質量分離される。ガス室４内に入射
したイオンは、ガス室４内の気体分子または原子と電荷
交換を行って大部分が中性化される。通常イオン注入が
行われる数１０ＫｅＶ以上のエネルギーにおいては、こ
の反応によるビームの散乱及びエネルギー損失は多くの
場合無視できる程度である。入射ビームの一部はイオン
のままガス室４を通過するが、大部分が中性化されるの
でビーム照射による帯電を、通常のイオン注入の場合に
比べ大幅に軽減できる。
く同様に、必要なエネルギーにイオンを加速し注入すべ
き物質の成分のみが質量分離される。ガス室４内に入射
したイオンは、ガス室４内の気体分子または原子と電荷
交換を行って大部分が中性化される。通常イオン注入が
行われる数１０ＫｅＶ以上のエネルギーにおいては、こ
の反応によるビームの散乱及びエネルギー損失は多くの
場合無視できる程度である。入射ビームの一部はイオン
のままガス室４を通過するが、大部分が中性化されるの
でビーム照射による帯電を、通常のイオン注入の場合に
比べ大幅に軽減できる。
また、中性化のための気体の供給を止めガス室４内を高
真空に排気すれば、そのままで通常のイオン注入を行う
ことができる。
真空に排気すれば、そのままで通常のイオン注入を行う
ことができる。
中性化された粒子はイオンと異なり、電界や磁界の作用
を受けない。従って、中性化ビームを広い面積にわたっ
て照射するためには対象物質５を機械的に移動させて走
査する。
を受けない。従って、中性化ビームを広い面積にわたっ
て照射するためには対象物質５を機械的に移動させて走
査する。
ガス室４を通過したビームよりイオンを電界または磁界
を用いて偏向し取り除けば、さらに、ビーム照射による
帯電を少なくすることができる０ 第２図はこの場合の原理図で、中性化ガス室と偏向部分
のみを示し、８はガス室に入射する粒子ビーム、４はガ
ス室、５は対象物質、８は差動排気系、９は偏向電極、
１０は中性化されたビーム成分、１２は７アラデーケー
ジである。イオンビーム８がガス室４に入射するまでは
第１図に示した実施例あるいは通常のイオン注入の場合
と同様である。ガス室４を通過したビームのうち、中性
化されないでイオンのまま残った成分１１は偏向電極間
の電界によって曲げられ、中性粒子１０のみが対象物質
５に照射されるので、第１図に示した実施例の場合より
、さらに、帯電を少なくできる。中性化されたビーム１
０を広４− い面積に照射したい場合には、対象物質５を機械的に移
動させて走査を行うことは、第１図に示した実施例と同
様である。ガス室４をイオンのまま通過する割合は条件
を変えなければ一定であるので、偏向されたイオンビー
ムの電流をファラデーケージ１２で測定することにより
、イオンビームの変動や対象物質５へ注入される中性粒
子１０の量を間接的に知ることができる。さらに、ファ
ラデーケージ１２の位置に対象物質５を置けば、中性粒
子注入と通常のイオン注入とを切り替えて、あるいは並
行して行うことが可能である。
を用いて偏向し取り除けば、さらに、ビーム照射による
帯電を少なくすることができる０ 第２図はこの場合の原理図で、中性化ガス室と偏向部分
のみを示し、８はガス室に入射する粒子ビーム、４はガ
ス室、５は対象物質、８は差動排気系、９は偏向電極、
１０は中性化されたビーム成分、１２は７アラデーケー
ジである。イオンビーム８がガス室４に入射するまでは
第１図に示した実施例あるいは通常のイオン注入の場合
と同様である。ガス室４を通過したビームのうち、中性
化されないでイオンのまま残った成分１１は偏向電極間
の電界によって曲げられ、中性粒子１０のみが対象物質
５に照射されるので、第１図に示した実施例の場合より
、さらに、帯電を少なくできる。中性化されたビーム１
０を広４− い面積に照射したい場合には、対象物質５を機械的に移
動させて走査を行うことは、第１図に示した実施例と同
様である。ガス室４をイオンのまま通過する割合は条件
を変えなければ一定であるので、偏向されたイオンビー
ムの電流をファラデーケージ１２で測定することにより
、イオンビームの変動や対象物質５へ注入される中性粒
子１０の量を間接的に知ることができる。さらに、ファ
ラデーケージ１２の位置に対象物質５を置けば、中性粒
子注入と通常のイオン注入とを切り替えて、あるいは並
行して行うことが可能である。
正の電荷を持つイオンの中性化にはガス室を用いる以外
に、イオンビームの軽層に電子発生源を設けて行う方法
がある。この方法は通常のイオン注入のエネルギー範囲
では、ガス室法に比較して中性化の効率が悪くなるが排
気系の負担が軽くなる利点がある。さらに、ガス室法を
用いてもイオンのエネルギーが高くなると中性化の効率
艇悪くなるが、通常のイオン注入に用いられる正のイオ
ンに変えて負のイ°オンを用いればこの点が改善される
。また、負のイオンに対しては光照射による電子の脱離
を利用して、中性化を行うことができる。上記どの方法
を用いて中性化を行っても原理的に変りなく本発明を実
施することが可能である。
に、イオンビームの軽層に電子発生源を設けて行う方法
がある。この方法は通常のイオン注入のエネルギー範囲
では、ガス室法に比較して中性化の効率が悪くなるが排
気系の負担が軽くなる利点がある。さらに、ガス室法を
用いてもイオンのエネルギーが高くなると中性化の効率
艇悪くなるが、通常のイオン注入に用いられる正のイオ
ンに変えて負のイ°オンを用いればこの点が改善される
。また、負のイオンに対しては光照射による電子の脱離
を利用して、中性化を行うことができる。上記どの方法
を用いて中性化を行っても原理的に変りなく本発明を実
施することが可能である。
第二図に示したように中性粒子だけを選別することによ
り、表面が絶縁体の対象物質５に対しても帯電を少なく
できるが、それだけでは完全に帯電を防ぐことはできな
い。その原因は注入される中性粒子のエネルギーにより
、対象物質５から二次電子が放出されるためである。こ
の二次電子のエネルギーははとんどが数ｅＶ以下である
から、対象物質が数ｅｖに帯電すれば二次電子放出は抑
制され、帯電はほぼその程度に止まる。しかしながら、
この帯電も問題となる場合には、対象物質５に二次電子
放出の抑制電界を与えて防ぐことができる。
り、表面が絶縁体の対象物質５に対しても帯電を少なく
できるが、それだけでは完全に帯電を防ぐことはできな
い。その原因は注入される中性粒子のエネルギーにより
、対象物質５から二次電子が放出されるためである。こ
の二次電子のエネルギーははとんどが数ｅＶ以下である
から、対象物質が数ｅｖに帯電すれば二次電子放出は抑
制され、帯電はほぼその程度に止まる。しかしながら、
この帯電も問題となる場合には、対象物質５に二次電子
放出の抑制電界を与えて防ぐことができる。
第３図は対象物質からの二次電子放出を抑制する場合の
原理図で注入物質付近のみを示したものである。５は対
象物質、６は移動台、１３は子抑制電極１８の間の電界
によって抑制され、ｌ門１．ｌ−って二次電子放出によ
る対象物質の帯電を防止も帯電を防止しつ＼イオン注入
法と同様な物質注入を行うことができる効果を有するも
ので、半導体素子製造、物質合成、表面処理技術の分野
に大きく貢献するものである。
原理図で注入物質付近のみを示したものである。５は対
象物質、６は移動台、１３は子抑制電極１８の間の電界
によって抑制され、ｌ門１．ｌ−って二次電子放出によ
る対象物質の帯電を防止も帯電を防止しつ＼イオン注入
法と同様な物質注入を行うことができる効果を有するも
ので、半導体素子製造、物質合成、表面処理技術の分野
に大きく貢献するものである。
第１図は本発明の一実施例を説明するための原理図、第
２図は本発明をイオン中性粒子を分離して実施する例を
説明するための図、第３図は二次電子放出を抑制して本
発明を実施する例を説明するための図である。 図中、■はイオン源、２は質量分離用磁石、３は粒子ビ
ーム、４はガＸス室、５は対象物孔、アーＩＣ，＝、：
、：、 のまま残ったビーム成分、１２は７アラデーケン五ｊジ
、１８は二次電子抑制電極、１４は電源である。 −デー ５８ 矛２図 オ゛３図 ＋０ １３ ５ ６ ５９０−
２図は本発明をイオン中性粒子を分離して実施する例を
説明するための図、第３図は二次電子放出を抑制して本
発明を実施する例を説明するための図である。 図中、■はイオン源、２は質量分離用磁石、３は粒子ビ
ーム、４はガＸス室、５は対象物孔、アーＩＣ，＝、：
、：、 のまま残ったビーム成分、１２は７アラデーケン五ｊジ
、１８は二次電子抑制電極、１４は電源である。 −デー ５８ 矛２図 オ゛３図 ＋０ １３ ５ ６ ５９０−
Claims (2)
- （１）固体の対象物質に高エネルギーの粒子ビームを照
射して物質注入を行う方法において、必要なエネルギー
に加速したイオンを中性粒子化し、前記対象物質に照射
することを特徴とする中性粒子注入法。 - （２）固体の対象物質に高エネルギーの粒子ビームを照
射して物質注入を行う装置において、イオンを必要なエ
ネルギーに加速した後に、イオンビームの経路に中性粒
子化するための中性化機能を備えたことを特徴とする中
性粒子注入装置０
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58070233A JPS59196600A (ja) | 1983-04-21 | 1983-04-21 | 中性粒子注入法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58070233A JPS59196600A (ja) | 1983-04-21 | 1983-04-21 | 中性粒子注入法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59196600A true JPS59196600A (ja) | 1984-11-07 |
| JPH0223021B2 JPH0223021B2 (ja) | 1990-05-22 |
Family
ID=13425637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58070233A Granted JPS59196600A (ja) | 1983-04-21 | 1983-04-21 | 中性粒子注入法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59196600A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63126220A (ja) * | 1986-11-14 | 1988-05-30 | Mitsubishi Electric Corp | 不純物添加方法 |
| JPS63166221A (ja) * | 1986-12-27 | 1988-07-09 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPH02102654U (ja) * | 1989-02-02 | 1990-08-15 | ||
| JP2013545353A (ja) * | 2010-10-15 | 2013-12-19 | コミシリア ア レネルジ アトミック エ オ エナジーズ オルタネティヴズ | 均質な材料から形成された不均質な音響構造 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53136798A (en) * | 1977-05-05 | 1978-11-29 | Ibm | Ion beam bombardment device |
| JPS5787056A (en) * | 1980-09-24 | 1982-05-31 | Varian Associates | Method and device for strengthening neutralization of ion beam of positive charge |
-
1983
- 1983-04-21 JP JP58070233A patent/JPS59196600A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53136798A (en) * | 1977-05-05 | 1978-11-29 | Ibm | Ion beam bombardment device |
| JPS5787056A (en) * | 1980-09-24 | 1982-05-31 | Varian Associates | Method and device for strengthening neutralization of ion beam of positive charge |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63126220A (ja) * | 1986-11-14 | 1988-05-30 | Mitsubishi Electric Corp | 不純物添加方法 |
| JPS63166221A (ja) * | 1986-12-27 | 1988-07-09 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPH02102654U (ja) * | 1989-02-02 | 1990-08-15 | ||
| JP2013545353A (ja) * | 2010-10-15 | 2013-12-19 | コミシリア ア レネルジ アトミック エ オ エナジーズ オルタネティヴズ | 均質な材料から形成された不均質な音響構造 |
| US9209779B2 (en) | 2010-10-15 | 2015-12-08 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Heterogenous acoustic structure formed from a homogeneous material |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0223021B2 (ja) | 1990-05-22 |
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