JPS61256553A - イオン線発生装置 - Google Patents
イオン線発生装置Info
- Publication number
- JPS61256553A JPS61256553A JP9776385A JP9776385A JPS61256553A JP S61256553 A JPS61256553 A JP S61256553A JP 9776385 A JP9776385 A JP 9776385A JP 9776385 A JP9776385 A JP 9776385A JP S61256553 A JPS61256553 A JP S61256553A
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- Japan
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- ion
- scanning
- electric field
- scanned
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、半導体装置製造工程の中のイオン打込み工程
に使用するイオン線の発生方法に係り、特に、加速電圧
がＩＭＶ程度以上と従来の技術に比較し、非常に高い場
合のスキャニング可能な収束イオン線の好適な発生装置
に関する。
に使用するイオン線の発生方法に係り、特に、加速電圧
がＩＭＶ程度以上と従来の技術に比較し、非常に高い場
合のスキャニング可能な収束イオン線の好適な発生装置
に関する。
加速電圧がＩＭＶ程度以上と、従来技術に比較し、非常
に高い場合の（以下、高エネルギーと呼ぶ）イオン線の
、半導体装置製造工程のうちの不純物注入工程への応用
は、１μｍ程度の深い領域の不純物濃度を制御すること
ができるため、その製造工程の簡略化を可能とし、さら
にセルファニール効果によって、低温における非晶質層
の再結晶化ができるという、従来の数十〜百ＫＶのイオ
ン線では見られなかった、２つの利点を有している。
に高い場合の（以下、高エネルギーと呼ぶ）イオン線の
、半導体装置製造工程のうちの不純物注入工程への応用
は、１μｍ程度の深い領域の不純物濃度を制御すること
ができるため、その製造工程の簡略化を可能とし、さら
にセルファニール効果によって、低温における非晶質層
の再結晶化ができるという、従来の数十〜百ＫＶのイオ
ン線では見られなかった、２つの利点を有している。
末た、一方、イオン打込みにおいて１μｍ以下の微細領
域への打込みを可能とし横方向の分布を制御するには、
たとえば、ジャーナル・オブ・バキューム・サイアンス
・テクノロジー（Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ Ｖａｃｕ＠５ｃ
ｉｅｎｃｅ Ｔｈｅｃｈｎｏｌｏｇｙ） １９ （４）
１１５ｇ（１９８１）に記載されているように、収束
イオン線化することが有利である。特に、高エネルギー
イオン線の場合には飛程が大きいため、半導体の所望の
位置に不純物を導入する場合、従来のようにイオンを阻
止する材料を、半導体表面に形成し、不要なイオンを該
阻止材料中で止める方式では、マスク材が制限されると
いうこともあり、その意味からもマスクレスが可能とな
る収束化が望まれる。
域への打込みを可能とし横方向の分布を制御するには、
たとえば、ジャーナル・オブ・バキューム・サイアンス
・テクノロジー（Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ Ｖａｃｕ＠５ｃ
ｉｅｎｃｅ Ｔｈｅｃｈｎｏｌｏｇｙ） １９ （４）
１１５ｇ（１９８１）に記載されているように、収束
イオン線化することが有利である。特に、高エネルギー
イオン線の場合には飛程が大きいため、半導体の所望の
位置に不純物を導入する場合、従来のようにイオンを阻
止する材料を、半導体表面に形成し、不要なイオンを該
阻止材料中で止める方式では、マスク材が制限されると
いうこともあり、その意味からもマスクレスが可能とな
る収束化が望まれる。
そこで、高エネルギーでかつスキャンできる収束イオン
線の発生方法として、まず従来の数十〜数百ＫＶの収束
イオン線で用いられていた手法をそのまま適用した場合
について考える。第３図は、その説明図で、イオン源２
．コンデンサレンズ３゜質量分離器４．対物レンズ７、
ビーム走査部５とから構成されている。このような従来
の収束イオン線発生装置構成をそのまま適用し、単に加
速電圧を上げることのみで高エネルギー収束イオン線を
得ようとすると、高エネルギーであるために。
線の発生方法として、まず従来の数十〜数百ＫＶの収束
イオン線で用いられていた手法をそのまま適用した場合
について考える。第３図は、その説明図で、イオン源２
．コンデンサレンズ３゜質量分離器４．対物レンズ７、
ビーム走査部５とから構成されている。このような従来
の収束イオン線発生装置構成をそのまま適用し、単に加
速電圧を上げることのみで高エネルギー収束イオン線を
得ようとすると、高エネルギーであるために。
ビームをスキャンするには、その加速電圧に比例した大
きな横方向スキャン用電界を必要とする。
きな横方向スキャン用電界を必要とする。
さらに、その結果、出力ビームの横方向速度成分は大き
くなり、イオンを打込むターゲット（ウェーハ）に対し
ての入射角度が垂直からずれてくる。
くなり、イオンを打込むターゲット（ウェーハ）に対し
ての入射角度が垂直からずれてくる。
これは、正確なイオン打込み制御の妨げとなるため、好
ましくない。即ち、斜に打込まれたイオンは、所定の打
込み位置から横方向にずれるばかりでなく、深さ方向の
打込み位置精度も低下する。
ましくない。即ち、斜に打込まれたイオンは、所定の打
込み位置から横方向にずれるばかりでなく、深さ方向の
打込み位置精度も低下する。
横方向の位置の誤差をＡＸ、深さ方向の誤差をΔ２．入
射イオンの角度の垂直からの偏位角をθ。
射イオンの角度の垂直からの偏位角をθ。
あるイオン打込みエネルギーにおけるイオンの投影飛程
をＲ，とすれば、ＡＸ、、ＡＺはおのおの次式で与えら
れる。
をＲ，とすれば、ＡＸ、、ＡＺはおのおの次式で与えら
れる。
ＡＸ ＝ Ｒ、ｓｉｎθ ・（１）
ＡＺ ＝ Ｒ，（１−ｃｏｓθ） −（２
）従って、現在の集積回路技術において必要とされる精
度が、０．０５ μｍ程度である事を考えると、式（１
）、（２）から、Ｒ２が２μｍ程度の場合に、θは１．
４度以下とする事が必要である。
ＡＺ ＝ Ｒ，（１−ｃｏｓθ） −（２
）従って、現在の集積回路技術において必要とされる精
度が、０．０５ μｍ程度である事を考えると、式（１
）、（２）から、Ｒ２が２μｍ程度の場合に、θは１．
４度以下とする事が必要である。
本発明の目的は、上記欠点を除去し、効率良くかつ品質
のよいスキャン可能な高エネルギー収束イオン線の発生
装置を提供することにある。
のよいスキャン可能な高エネルギー収束イオン線の発生
装置を提供することにある。
従来の収束イオン線発生装置では、ビーム走査部は装置
構成の中の最終段に位置しているものが一般的であった
ため、最終的な加速電圧に比例したスキャン用横方向電
界が必要であった。そこで。
構成の中の最終段に位置しているものが一般的であった
ため、最終的な加速電圧に比例したスキャン用横方向電
界が必要であった。そこで。
本発明は、ビーム走査部を加速する前に持ってくること
によって、加速電圧に依存しないスキャン用電界を可能
とするものであり、特にこの方法を高エネルギー収束イ
オン線に適用した場合には、４ スキャン用電圧の節減
、ビームの高品質化（横方向速度成分が小さい）の効果
が得られるものである。第１図は、本発明のイオン線発
生装置の構成の一例を示す図である。質量分離器４を通
過したイオン線１は、まず、ビーム走査部５によってス
キャンされた後、加速部６で高エネルギーまで加速され
、対物レンズ７で収束化され、イオンを打込まれるべき
基板８上の所定の位置に必要量打込まれる。
によって、加速電圧に依存しないスキャン用電界を可能
とするものであり、特にこの方法を高エネルギー収束イ
オン線に適用した場合には、４ スキャン用電圧の節減
、ビームの高品質化（横方向速度成分が小さい）の効果
が得られるものである。第１図は、本発明のイオン線発
生装置の構成の一例を示す図である。質量分離器４を通
過したイオン線１は、まず、ビーム走査部５によってス
キャンされた後、加速部６で高エネルギーまで加速され
、対物レンズ７で収束化され、イオンを打込まれるべき
基板８上の所定の位置に必要量打込まれる。
以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明する。
実施例１
第２図は、イオン線発生装置の加速部及びスキャン部の
みを模式的に示した図で、同図（ａ）は本発明によるも
の、同図（ｂ）は従来装置である。
みを模式的に示した図で、同図（ａ）は本発明によるも
の、同図（ｂ）は従来装置である。
イオン９は、スキャン部５及び加速部６を通過した後、
ターゲット８に到達する。イオンとしてボロンを用い、
初期エネルギーＶ、を１０ Ｋ ｅ Ｖ 。
ターゲット８に到達する。イオンとしてボロンを用い、
初期エネルギーＶ、を１０ Ｋ ｅ Ｖ 。
最終的なビームの運動エネルギーＶ、を２ Ｍ ｅ Ｖ
とする・図中でｚ ＝ Ｑ１＋ ０２ ＋ ０３の時、
ｙ＝Ｌを通過する、すなわち点Ｘを通過するために必要
なスキャン用横方向電界Ｅよを求めると、Ω。
とする・図中でｚ ＝ Ｑ１＋ ０２ ＋ ０３の時、
ｙ＝Ｌを通過する、すなわち点Ｘを通過するために必要
なスキャン用横方向電界Ｅよを求めると、Ω。
ｉｏａｍ、ｎ、＝５ａｍ、Ｑ３＝３０ａ＊、Ｌ＝２ａｎ
の時、本発明の場合は、従来装置に比べて５０％低減で
きる。また、この時の最終的なビームのターゲットに入
射する角度をみると従来装置では、Ｘ軸に対して約３°
であるのに対して、本発明では、０．５° と、ビーム
の品質においても優れたものが得られる。
の時、本発明の場合は、従来装置に比べて５０％低減で
きる。また、この時の最終的なビームのターゲットに入
射する角度をみると従来装置では、Ｘ軸に対して約３°
であるのに対して、本発明では、０．５° と、ビーム
の品質においても優れたものが得られる。
次に、第２図において、Ｑ２の値をさらに増加させ、Ｑ
、＝１０ａｍとした場合を考えると、スキャン用電界Ｅ
工のさらなる低減化ができ、従来装置の場合の値より７
０％低い値で十分となる。また、ビームの方向について
も、 ０．３°となる。
、＝１０ａｍとした場合を考えると、スキャン用電界Ｅ
工のさらなる低減化ができ、従来装置の場合の値より７
０％低い値で十分となる。また、ビームの方向について
も、 ０．３°となる。
実施例２
本実施例では１本発明による装置のシステム構成につい
て示す、第４図は、イオン源２．コンデンサレンズ３．
質量分離器４．ビーム走査部５゜ビーム加速部６から成
る収束イオン線発生装置において、ビーム走査制御部１
０により発生したパターン情報に従って該ビーム走査部
５を制御し、基板８にイオン打込みを行なうシステムを
示す。
て示す、第４図は、イオン源２．コンデンサレンズ３．
質量分離器４．ビーム走査部５゜ビーム加速部６から成
る収束イオン線発生装置において、ビーム走査制御部１
０により発生したパターン情報に従って該ビーム走査部
５を制御し、基板８にイオン打込みを行なうシステムを
示す。
ここで、該イオン源２は、電界放出型の液体金属イオン
源であり、Ｎ１−Ｂ合金、Ｇａ等の金属を用い、電界電
離放射によって半導体基板８中でドナーあるいはアクセ
プタとなるべきイオンを放出するものである。該イオン
源の引出し電圧は、１０ＫＶ程度が最適であった６コン
デンサレンズ３および質量分離器４．ビーム走査部５は
、高電圧部１２中にあり、それらの制御は操作部１４か
ら光ファイバ１３を通して行なう。それらの作動用電力
は、アイソレーション・トランス１５から供給される。
源であり、Ｎ１−Ｂ合金、Ｇａ等の金属を用い、電界電
離放射によって半導体基板８中でドナーあるいはアクセ
プタとなるべきイオンを放出するものである。該イオン
源の引出し電圧は、１０ＫＶ程度が最適であった６コン
デンサレンズ３および質量分離器４．ビーム走査部５は
、高電圧部１２中にあり、それらの制御は操作部１４か
ら光ファイバ１３を通して行なう。それらの作動用電力
は、アイソレーション・トランス１５から供給される。
ビーム走査は、操作部１４中のビーム走査制御部１０に
より制御される。本実施例では、ビーム走査制御部１０
は、Ｈ−８０Ｅ （製品名；日立製作新製）を用い、デ
ータ転送速度は２４ Ｍ Ｂ ／ ｓである。ビーム走
査に用いたＤ／Ａ変換器は、１８ｂｉｔの精度をもち、
これにより約２０ｐｐｍの精度を得ることができた。即
ち、フィールドサイズを２ｍとし、０．１ μｍの精度
が得られた。ビームのブランキングは、ビーム走査部５
により行なった。
より制御される。本実施例では、ビーム走査制御部１０
は、Ｈ−８０Ｅ （製品名；日立製作新製）を用い、デ
ータ転送速度は２４ Ｍ Ｂ ／ ｓである。ビーム走
査に用いたＤ／Ａ変換器は、１８ｂｉｔの精度をもち、
これにより約２０ｐｐｍの精度を得ることができた。即
ち、フィールドサイズを２ｍとし、０．１ μｍの精度
が得られた。ビームのブランキングは、ビーム走査部５
により行なった。
ビーム加速部６は、通常のコック・クロット加速器から
なり、加速電圧範囲は、Ｏ〜２００ＫＶである。基板８
は、レーザ干渉制御された試料台１６上に置かれており
、該試料台１６は、ビーム走査制御部ＩＱにより制御さ
れて移動する。イオン打込み量制御部１１は基板８に打
込まれたイオン量を検知し、ビーム走査制御部１ｏにフ
ィードバックすることにより、適切なイオン打込み量を
与える。本実施例では、打込み量誤差は１％以内に抑え
ることができた。これらは、真空系１７の中に置かれて
おり、タライオポンプにより通常の動作状態において１
０−’Ｔｏｒｒに排気されている。
なり、加速電圧範囲は、Ｏ〜２００ＫＶである。基板８
は、レーザ干渉制御された試料台１６上に置かれており
、該試料台１６は、ビーム走査制御部ＩＱにより制御さ
れて移動する。イオン打込み量制御部１１は基板８に打
込まれたイオン量を検知し、ビーム走査制御部１ｏにフ
ィードバックすることにより、適切なイオン打込み量を
与える。本実施例では、打込み量誤差は１％以内に抑え
ることができた。これらは、真空系１７の中に置かれて
おり、タライオポンプにより通常の動作状態において１
０−’Ｔｏｒｒに排気されている。
上記説明から明らかなように、本発明によれば、最終的
な加速電圧と独立にスキャン用横方向電界を決定するこ
とができるため、高エネルギー収束イオン線の発生にお
いて、スキャン用電界の低減化が可能となる。さらに、
印加する横方向電界が小さいため、ビームの方向は従来
装置と比較すると、ターゲットに対してより垂直に近い
優れた品質のものが得られる。したがって、分布の制御
をより正確に行なうことが可能となる。さらに５本発明
によれば、イオン打込み時の打込み電圧を変えても、ス
キャン電圧が一定で良いため、電気回路的にも単純化可
能である。即ち、同一位置に、イオン打込みエネルギー
を変えながら、いわゆる多重打込みを行ない、所望の不
純物分布を形成する事も可能であり、利益は大である。
な加速電圧と独立にスキャン用横方向電界を決定するこ
とができるため、高エネルギー収束イオン線の発生にお
いて、スキャン用電界の低減化が可能となる。さらに、
印加する横方向電界が小さいため、ビームの方向は従来
装置と比較すると、ターゲットに対してより垂直に近い
優れた品質のものが得られる。したがって、分布の制御
をより正確に行なうことが可能となる。さらに５本発明
によれば、イオン打込み時の打込み電圧を変えても、ス
キャン電圧が一定で良いため、電気回路的にも単純化可
能である。即ち、同一位置に、イオン打込みエネルギー
を変えながら、いわゆる多重打込みを行ない、所望の不
純物分布を形成する事も可能であり、利益は大である。
第１図は本発明の構成を示す図、第２図（ａ）および第
２図（ｂ）はそれぞれ本発明および従来の収束イオン線
発生装置の加速部とスキャン部を説明するための図、第
３図は従来の装置の構成を示す図、第４図は本発明の一
実施例を示す図である。 １・・・収束イオン線、２・・・イオン源、３・・・コ
ンデンサ・レンズ、４・・・質量分離器、５・・・ビー
ム走査部。 ６・・・ビーム加速部、７・・・対物レンズ、８・・・
基板、９・・・イオン、１０・・・ビーム走査制御部、
１１・・・打込み量制御部、１２・・・高電圧部、１３
・・・光ファイバ、１４．・・操作部、１５・・・アイ
ソレーション°トランス、１６・・・試料台、１７・・
・真空系。
２図（ｂ）はそれぞれ本発明および従来の収束イオン線
発生装置の加速部とスキャン部を説明するための図、第
３図は従来の装置の構成を示す図、第４図は本発明の一
実施例を示す図である。 １・・・収束イオン線、２・・・イオン源、３・・・コ
ンデンサ・レンズ、４・・・質量分離器、５・・・ビー
ム走査部。 ６・・・ビーム加速部、７・・・対物レンズ、８・・・
基板、９・・・イオン、１０・・・ビーム走査制御部、
１１・・・打込み量制御部、１２・・・高電圧部、１３
・・・光ファイバ、１４．・・操作部、１５・・・アイ
ソレーション°トランス、１６・・・試料台、１７・・
・真空系。
Claims (1)
- 加速電圧の高いスキャニング可能な収束イオン線の発生
装置において、加速電圧の低いイオン線をスキャンした
後、最終的な加速電圧まで加速することを特徴とするイ
オン線発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9776385A JPS61256553A (ja) | 1985-05-10 | 1985-05-10 | イオン線発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9776385A JPS61256553A (ja) | 1985-05-10 | 1985-05-10 | イオン線発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61256553A true JPS61256553A (ja) | 1986-11-14 |
Family
ID=14200905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9776385A Pending JPS61256553A (ja) | 1985-05-10 | 1985-05-10 | イオン線発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61256553A (ja) |
-
1985
- 1985-05-10 JP JP9776385A patent/JPS61256553A/ja active Pending
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