JP2869558B2 - Ion implantation method - Google Patents
Ion implantation methodInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、イオン注入方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an ion implantation method.
(従来の技術) 一般に、イオン注入技術は、例えば半導体製造工程に
おける半導体ウエハへの不純物の注入等に用いられてい
る。(Prior Art) In general, the ion implantation technique is used, for example, for implanting impurities into a semiconductor wafer in a semiconductor manufacturing process.
このような半導体ウエハへのイオンの注入には、従来
から、いわゆる熱陰極型イオン源、例えばフリーマン型
イオン源を備えたイオン注入装置が多く用いられてい
る。Conventionally, an ion implantation apparatus provided with a so-called hot cathode ion source, for example, a Freeman ion source, has been widely used for ion implantation into a semiconductor wafer.
すなわち、このようなフリーマン型イオン源を用いた
イオン注入装置では、例えばモリブデン等からなるアー
クチャンバ内に設けられた棒状のタングステンフィラメ
ントに通電し加熱するとともに、このフィラメントとア
ークチャンバとの間にアーク電圧を印加した状態でアー
クチャンバ内に所定のガス、例えばAsH3、PH3、BF3等を
導入し、イオンを発生させる。そして、このイオンを電
気的に引き出して、選別、加速、集束、走査して半導体
ウエハに照射する。また、上記アーク電圧は、BF3ガス
を用いた場合、通常80V〜100V程度、AsH3またはPH3ガス
を用いた場合、通常60〜70V程度に設定している。That is, in an ion implantation apparatus using such a Freeman-type ion source, a rod-shaped tungsten filament provided in an arc chamber made of, for example, molybdenum is energized and heated, and an arc is supplied between the filament and the arc chamber. A predetermined gas, for example, AsH 3 , PH 3 , BF 3 or the like is introduced into the arc chamber while a voltage is applied to generate ions. Then, the ions are electrically extracted, sorted, accelerated, focused, and scanned to irradiate the semiconductor wafer. The arc voltage is usually set to about 80 to 100 V when BF 3 gas is used, and is usually set to about 60 to 70 V when AsH 3 or PH 3 gas is used.
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上述のようにしてイオン注入を行った
場合、イオン源の寿命は、従来20時間程度であり、イオ
ン源の交換を度々行う必要があるため、生産性の向上を
図る上で大きな障害となっていた。(Problems to be Solved by the Invention) However, when the ion implantation is performed as described above, the life of the ion source is about 20 hours in the past, and the ion source needs to be frequently replaced. Has become a major obstacle in improving the
本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもの
で、従来に較べてイオン源の寿命を長期化することがで
き、従来に較べて生産性の向上を図ることのできるイオ
ン注入方法を提供しようとするものである。The present invention has been made in view of such a conventional situation, and provides an ion implantation method capable of extending the life of an ion source as compared with the conventional one and improving productivity as compared with the conventional one. It is something to offer.
[発明の構成] (課題を解決するための手段) すなわち請求項1の発明は、アークチャンバ内に設け
られたフィラメントに通電するとともに、前記アークチ
ャンバと前記フィラメントとの間にアーク電圧を印加
し、この状態で前記アークチャンバ内に所定のガスを導
入してイオンを発生させ、このイオンを引出して被処理
物に注入するにあたり、 前記ガスが、PH3ガスあるいはAsH3ガスの場合、前記
アーク電圧を25〜40Vとすることを特徴とする。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) That is, according to the invention of claim 1, a filament provided in an arc chamber is energized, and an arc voltage is applied between the arc chamber and the filament. In this state, a predetermined gas is introduced into the arc chamber to generate ions, and when extracting and injecting the ions into an object to be processed, if the gas is PH 3 gas or AsH 3 gas, the arc It is characterized in that the voltage is 25 to 40V.
(作用) 本発明のイオン注入方法では、アークチャンバとフィ
ラメントとの間に印加するアーク電圧を、フィラメント
にスパッタリングが生じない限界の電圧値近傍の電圧値
とする。(Operation) In the ion implantation method of the present invention, the arc voltage applied between the arc chamber and the filament is set to a voltage value near a limit voltage value at which sputtering does not occur in the filament.
なお、この電圧値は、縦軸をタングステンフィラメン
トの消耗率、横軸をアーク電圧値とした第2図のグラフ
に示すように、BF3ガスを用いた場合例えば60V程度、PH
3ガスを用いた場合例えば30V程度、AsH3ガスを用いた場
合例えば25V程度である。したがって、BF3ガスを用いた
場合アーク電圧値は例えば50V〜70V程度、PH3ガスある
いはAsH3ガスを用いた場合アーク電圧値は例えば25〜40
V程度とすることが好ましい。As shown in the graph of FIG. 2 in which the vertical axis represents the consumption rate of the tungsten filament and the horizontal axis represents the arc voltage value, the voltage value is, for example, about 60 V when the BF 3 gas is used.
3 If for example 30V about using a gas, for example 25V about when using AsH 3 gas. Therefore, when BF 3 gas is used, the arc voltage value is, for example, about 50 V to 70 V, and when PH 3 gas or AsH 3 gas is used, the arc voltage value is, for example, 25 to 40.
It is preferable to be about V.
したがって、スパッタリングによるフィラメントの消
耗を従来に較べて抑制することができ、イオン源の寿命
を長期化して、生産性の向上を図ることができる。Therefore, the consumption of the filament due to sputtering can be suppressed as compared with the related art, and the life of the ion source can be prolonged, and the productivity can be improved.
(実施例) 以下本発明のイオン注入方法を図面を参照して一実施
例について説明する。(Embodiment) An ion implantation method of the present invention will be described below with reference to the drawings.
例えばモリブデン等からなるアークチャンバ1内に
は、このアークチャンバ1を貫通する如く棒状のフィラ
メント2が設けられており、このフィラメント2には、
例えば150A〜180Aの直流電流を形成する如くフィラメン
ト電源3が接続されている。また、アークチャンバ1と
フィラメント2との間には、これらの間に後述するよう
なアーク電圧(直流電圧)を印加可能とするアーク電源
4が接続されている。さらに、アークチャンバ1には、
イオンの原料となる所定のガス例えばAsH3、PH3、BF3等
を導入するためのガス導入口5と、生成したイオンを引
き出すためのイオン引き出し口6が設けられており、ア
ークチャンバ1の外側には、アークチャンバ1内に図示
矢印Hで示すような磁場を形成する如くマグネット7が
設けられている。For example, a rod-shaped filament 2 is provided in an arc chamber 1 made of molybdenum or the like so as to penetrate the arc chamber 1.
For example, the filament power supply 3 is connected so as to generate a DC current of 150 A to 180 A. An arc power source 4 is connected between the arc chamber 1 and the filament 2 so as to apply an arc voltage (DC voltage) as described below. Further, the arc chamber 1 includes:
The arc chamber 1 is provided with a gas inlet 5 for introducing a predetermined gas, such as AsH 3 , PH 3 , BF 3, or the like, which serves as a source of ions, and an ion outlet 6 for extracting generated ions. On the outside, a magnet 7 is provided in the arc chamber 1 so as to form a magnetic field as shown by an arrow H in the drawing.
上記構成の装置を用いてこの実施例では、次のように
してイオン例えばホウ素イオンの注入を行う。In this embodiment, ions such as boron ions are implanted in the following manner using the apparatus having the above-described configuration.
すなわち、アークチャンバ1内を真空状態とし、フィ
ラメント電源3によりフィラメント2に上述のような直
流電流例えば150A〜180Aを流す。また、アーク電源4に
より、アークチャンバ1とフィラメント2との間にフィ
ラメント2にスパッタリングが生じない限界の電圧値近
傍の電圧直例えば25〜40程度のアーク電圧を印加して熱
電子を発生させ、ガス導入口5からAsH3ガスをアークチ
ャンバ1内に導入する。するとAsH3ガス分子と熱電子が
衝突し、イオンが発生する。なお、磁場Hは、熱電子に
螺施状運動を生じさせ、ガス分子との衝突可能性を高め
て大量のイオンを生じさせるためのものである。そし
て、このイオンをイオン引き出し口6から引き出して、
質量分析マグネット、加速管、静電レンズ、走査電極
(いずれも図示せず)等によって選別、加速、集束、走
査して、例えばプラテンに保持された半導体ウエハに照
射し、ヒ素イオンの注入を行う。That is, the inside of the arc chamber 1 is evacuated, and the above-described DC current, for example, 150 A to 180 A is supplied to the filament 2 by the filament power supply 3. In addition, the arc power supply 4 applies an arc voltage of, for example, about 25 to 40, between the arc chamber 1 and the filament 2, which is a voltage near a limit voltage value at which sputtering does not occur on the filament 2, to generate thermoelectrons. AsH 3 gas is introduced into the arc chamber 1 from the gas inlet 5. Then, the AsH 3 gas molecules collide with thermionic electrons to generate ions. Note that the magnetic field H is for generating a spiral motion of the thermoelectrons, increasing the possibility of collision with gas molecules, and generating a large amount of ions. Then, this ion is extracted from the ion extraction port 6, and
Sorting, accelerating, focusing, and scanning by a mass analysis magnet, an acceleration tube, an electrostatic lens, a scanning electrode (all not shown), etc., irradiate a semiconductor wafer held on a platen, for example, and implant arsenic ions. .
すなわち、この実施例のイオン注入方法では、熱陰極
型イオン源(フリーマン型イオン源)のアークチャンバ
1とフィラメント2との間に印加するアーク電圧を、前
述の第2図のグラフに示したようにフィラメント2にス
パッタリングが生じない限界の電圧値近傍の電圧値、例
えば25〜40Vに設定してイオンの注入を行う。したがっ
て、上記アーク電圧を、BF3ガスを用いた場合80〜100V
に設定し、PH3ガスあるいはAsH3ガスを用いた場合60〜7
0Vに設定する従来方法に較べてフィラメント2の消耗を
大幅に低減することができ、イオン源の寿命を長期化し
て、生産性の向上を図ることができる。That is, in the ion implantation method of this embodiment, the arc voltage applied between the arc chamber 1 of the hot cathode type ion source (Freeman type ion source) and the filament 2 is shown in the graph of FIG. Then, ions are implanted at a voltage value near the limit voltage value at which sputtering does not occur on the filament 2, for example, 25 to 40V. Thus, if the arc voltage, using a BF 3 gas 80~100V
60 to 7 when PH 3 gas or AsH 3 gas is used
Compared to the conventional method of setting the voltage to 0 V, the consumption of the filament 2 can be greatly reduced, the life of the ion source can be extended, and the productivity can be improved.
なお、フィラメント2にスパッタリングが生じない限
界のアーク電圧値は、第2図のグラフに示したように使
用するガスの種類によって異なる。すなわち、BF3ガス
の場合はほぼ60V、固体リンまたはPH3ガスの場合ほぼ30
V、固体ヒ素またはAsH3ガスの場合ほぼ25Vである。した
がって、PH3ガスあるいはAsH3ガスを用いた場合アーク
電圧値は例えば25〜40V程度とすることが好ましく、そ
の他のガスを用いる場合は予め実験によってスパッタリ
ングが生じない限界のアーク電圧値を求めておく必要が
ある。The limit arc voltage value at which sputtering does not occur in the filament 2 differs depending on the type of gas used as shown in the graph of FIG. That is, approximately 60 V for BF 3 gas and approximately 30 V for solid phosphorus or PH 3 gas.
V, approximately 25V for solid arsenic or AsH 3 gas. Therefore, when PH 3 gas or AsH 3 gas is used, it is preferable that the arc voltage value is, for example, about 25 to 40 V, and when other gas is used, a limit arc voltage value at which sputtering does not occur is determined in advance by an experiment. Need to be kept.
[発明の効果] 上述のように、本発明のイオン注入方法によれば、従
来に較べてイオン源の寿命を長期化することができ、従
来に較べて生産性の向上を図ることができる。[Effect of the Invention] As described above, according to the ion implantation method of the present invention, the life of the ion source can be prolonged as compared with the related art, and the productivity can be improved as compared with the related art.
第1図は本発明の一実施例のイオン注入方法を説明する
ためのイオン源の構成図、第2図はフィラメントの消耗
率とアーク電圧値の関係を測定した結果を示すグラフで
ある。 1……アークチャンバ、2……フィラメント、3……フ
ィラメント電源、4……アーク電源、5……ガス導入
口、6……イオン引き出し口、7……マグネット。FIG. 1 is a configuration diagram of an ion source for explaining an ion implantation method according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a graph showing a result of measuring a relationship between a consumption rate of a filament and an arc voltage value. 1 ... arc chamber, 2 ... filament, 3 ... filament power supply, 4 ... arc power supply, 5 ... gas introduction port, 6 ... ion extraction port, 7 ... magnet.
Claims (1)
トに通電するとともに、前記アークチャンバと前記フィ
ラメントとの間にアーク電圧を印加し、この状態で前記
アークチャンバ内に所定のガスを導入してイオンを発生
させ、このイオンを引出して被処理物に注入するにあた
り、 前記ガスが、PH3ガスあるいはAsH3ガスの場合、前記ア
ーク電圧を25〜40Vとすることを特徴とするイオン注入
方法。1. An electric current is applied to a filament provided in an arc chamber, an arc voltage is applied between the arc chamber and the filament, and a predetermined gas is introduced into the arc chamber in this state. The method according to claim 1, wherein, when the gas is PH 3 gas or AsH 3 gas, the arc voltage is 25 to 40 V when extracting the ions and injecting the ions into the object.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1044158A JP2869558B2 (en) | 1989-02-23 | 1989-02-23 | Ion implantation method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1044158A JP2869558B2 (en) | 1989-02-23 | 1989-02-23 | Ion implantation method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02223144A JPH02223144A (en) | 1990-09-05 |
| JP2869558B2 true JP2869558B2 (en) | 1999-03-10 |
Family
ID=12683807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1044158A Expired - Lifetime JP2869558B2 (en) | 1989-02-23 | 1989-02-23 | Ion implantation method |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2869558B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3797160B2 (en) | 2000-11-09 | 2006-07-12 | 日新イオン機器株式会社 | Ion source and operation method thereof |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5123756B2 (en) * | 1973-01-26 | 1976-07-19 |
-
1989
- 1989-02-23 JP JP1044158A patent/JP2869558B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02223144A (en) | 1990-09-05 |
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