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JP6969065B2 - Ion implantation method, ion implantation device - Google Patents
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本発明は、イオン源に関し、特に、イオン注入装置に用いるイオン源のメンテナンス技術に関する。 The present invention relates to an ion source, and more particularly to an ion source maintenance technique used in an ion implanter.

近年、既存のシリコン(Si)基板と比較して耐熱性・耐電圧性に優れた炭化ケイ素(SiC)基板の製造方法が確立し、比較的安価に手に入るようになっている。
SiC基板を用いたプロセスではアルミニウムイオンをドーパントとして注入するプロセスがあり、アルミニウムイオンビームを生成するイオン源を有するイオン注入装置が使用されている。
In recent years, a method for manufacturing a silicon carbide (SiC) substrate, which is superior in heat resistance and withstand voltage as compared with existing silicon (Si) substrates, has been established and can be obtained at a relatively low cost.
In the process using the SiC substrate, there is a process of implanting aluminum ions as a dopant, and an ion implanter having an ion source for generating an aluminum ion beam is used.

図2は、従来のイオン生成室50の内部を示す断面図である。
このイオン生成室50は、真空槽51を有しており、真空槽51の内部にはイオン生成容器52が配置されている。
真空槽51の側壁には開口51bが設けられており、開口51bは蓋部51cによって密閉されている。イオン生成容器52は保持機構54によって蓋部51cに固定されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the inside of the conventional ion generation chamber 50.
The ion generation chamber 50 has a vacuum chamber 51, and an ion generation container 52 is arranged inside the vacuum chamber 51.
An opening 51b is provided on the side wall of the vacuum chamber 51, and the opening 51b is sealed by a lid portion 51c. The ion generation container 52 is fixed to the lid portion 51c by the holding mechanism 54.

真空槽51の外部にはガス供給容器59が配置されている。基板等の注入対象物に注入する原子を有する原材料は、ガス供給容器59に配置されている場合とイオン生成容器52の内部に配置される場合とがあり、ガス供給容器59の内部に配置された場合は原材料はガス供給容器59の内部で気化され、生成された原材料ガスがガス供給容器59からイオン生成容器52に供給される。 A gas supply container 59 is arranged outside the vacuum chamber 51. The raw material having an atom to be injected into an object to be injected such as a substrate may be arranged in the gas supply container 59 or inside the ion generation container 52, and is arranged inside the gas supply container 59. In this case, the raw material is vaporized inside the gas supply container 59, and the generated raw material gas is supplied from the gas supply container 59 to the ion generation container 52.

イオン生成容器52に原材料が配置された場合はガス供給容器59に反応性ガスが配置され、ガス供給容器59から供給された反応性ガスと原材料とがイオン生成溶器52の内部で反応し、気体が生成される。
いずれの場合もイオン生成容器52の内部の気体は電離され、プラズマが形成される。
When the raw material is arranged in the ion generation container 52, the reactive gas is arranged in the gas supply container 59, and the reactive gas supplied from the gas supply container 59 and the raw material react inside the ion generation solubilizer 52. Gas is generated.
In either case, the gas inside the ion generation container 52 is ionized to form plasma.

イオン生成容器52の一側壁は真空槽51の壁面と対面して配置されており、対面したイオン生成容器52の一側壁と真空槽51の壁面との間には引出電極53が配置されている。引出電極53は碍子57によって真空槽51に固定されている。 One side wall of the ion generation container 52 is arranged facing the wall surface of the vacuum chamber 51, and the extraction electrode 53 is arranged between the one side wall of the facing ion generation container 52 and the wall surface of the vacuum tank 51. .. The extraction electrode 53 is fixed to the vacuum chamber 51 by an insulator 57.

イオン生成容器52は、蓋部51cと保持機構54とを介して引出電源56に接続されており、引出電極53は、加減速電源58に接続されている。
真空槽51は接地電位に接続されており、イオン生成容器52は引出電源56によって正電圧が印加され、引出電極53には加減速電源58によって負電圧が印加されるようになっている。
The ion generation container 52 is connected to the extraction power supply 56 via the lid portion 51c and the holding mechanism 54, and the extraction electrode 53 is connected to the acceleration / deceleration power supply 58.
The vacuum chamber 51 is connected to the ground potential, a positive voltage is applied to the ion generation container 52 by the extraction power supply 56, and a negative voltage is applied to the extraction electrode 53 by the acceleration / deceleration power supply 58.

ここでは、イオン生成容器52の内部には、アルミナイトライドが原材料として配置されており、ガス供給容器59からイオン生成容器52にPF3ガスが反応性ガスとして供給されるようになっており、イオン生成容器52の内部で原材料と反応性ガスとが反応し、アルミニウムを含む化合物ガスが生成され、電子線照射等によって、プラズマが生成される。 Here, aluminum nitride is arranged as a raw material inside the ion generation container 52, and PF 3 gas is supplied as a reactive gas from the gas supply container 59 to the ion generation container 52. The raw material reacts with the reactive gas inside the ion generation container 52 to generate a compound gas containing aluminum, and plasma is generated by electron beam irradiation or the like.

互いに対面したイオン生成容器52の一側壁と真空槽51の壁面と、また、その間に配置された引出電極53とには、それぞれ引出孔52a、51a、53aが設けられており、イオン生成容器52の内部で生成されたイオンは、引出電極53とイオン生成容器52とが形成する電界によって、イオン生成容器52の外部に引き出され、真空槽51の引出孔51aから真空槽51の外部に射出される。 Drawer holes 52a, 51a, 53a are provided in one side wall of the ion generation container 52 facing each other, the wall surface of the vacuum chamber 51, and the drawer electrode 53 arranged between them, respectively, and the ion generation container 52 is provided. The ions generated inside the vacuum chamber 51 are drawn out of the ion generation vessel 52 by the electric field formed by the extraction electrode 53 and the ion generation vessel 52, and are ejected from the extraction hole 51a of the vacuum chamber 51 to the outside of the vacuum chamber 51. NS.

このようなイオン生成室50において、アルミニウムイオンを生成する場合には、ガス供給容器59にフッ素系ガス(例えばPF3)を反応性ガスとして配置すると共に、イオン生成容器52の内部にアルミナイトライド又はアルミナを原材料として配置し、イオン生成容器52の内部に反応性ガスを導入し、反応させてAlイオンを生成し、引出孔52a、53a、51aを通過させて真空槽51の外部に放出する。 In such an ion generation chamber 50, when aluminum ions are generated, a fluorine-based gas (for example, PF 3 ) is arranged as a reactive gas in the gas supply container 59, and aluminum nitride is provided inside the ion generation container 52. Alternatively, alumina is arranged as a raw material, a reactive gas is introduced inside the ion generation container 52, and the reaction is carried out to generate Al ions, which are passed through the extraction holes 52a, 53a, 51a and discharged to the outside of the vacuum chamber 51. ..

しかし、このようなアルミナイトライド等とPF3を反応させる方法では副生成物として絶縁性のフッ化アルミニウム(AlFx)が発生し、この発生したフッ化アルミニウムが、真空槽51内の内壁面に付着して絶縁膜60、61を形成すると、真空槽51内において異常放電が発生するという問題がある。 However, in such a method of reacting PF 3 with aluminum nitride or the like, insulating aluminum fluoride (AlF x ) is generated as a by-product, and the generated aluminum fluoride is used as an inner wall surface in the vacuum chamber 51. When the insulating films 60 and 61 are formed by adhering to the aluminum, there is a problem that an abnormal discharge occurs in the vacuum chamber 51.

このような異常放電が発生すると、イオンビーム電流が変動して注入対象物の歩留まりが低下することに加え、電磁ノイズによってイオン注入装置の電源や真空ポンプの故障を引き起こすこともある。 When such an abnormal discharge occurs, the ion beam current fluctuates and the yield of the object to be implanted decreases, and electromagnetic noise may cause a failure of the power supply of the ion implanter or the vacuum pump.

このため、従来は、異常放電が頻発した場合にはイオン生成室50の真空槽51を大気に開放して絶縁膜60、61を除去するようにしているが、従来技術では、このようなメンテナンスを頻繁に行わなければならず、生産効率を悪化させるという課題があった。 For this reason, conventionally, when abnormal discharge occurs frequently, the vacuum chamber 51 of the ion generation chamber 50 is opened to the atmosphere to remove the insulating films 60 and 61, but in the prior art, such maintenance is performed. There was a problem that the production efficiency was deteriorated because it had to be performed frequently.

そこで、絶縁膜を発生させない原材料が求められており、Alイオンの発生源としてAl(CH3)3があるが、この化合物については気化させて電離させると電荷質量比の値がAlイオンと同じ”27”の炭化水素イオン(C23 +)が発生し、分離させることが困難である。 Therefore, a raw material that does not generate an insulating film is required, and Al (CH 3 ) 3 is a source of Al ions. However, when this compound is vaporized and ionized, the value of the charge mass ratio is the same as that of Al ions. "27" hydrogen ion (C 2 H 3 + ) is generated and difficult to separate.

他方、注入するイオンとして、半導体単結晶ウェハーに数ミクロンの深さで高濃度に注入する水素が注目されており、注入後、熱処理するとシリコン結晶の結合が切断され、単結晶ウェハーの全表面をミクロン寸法の厚みで剥がすことができる(スマートカット技術)。また、水素注入は、LiNbO3基板等の薄膜加工や次世代太陽電池用の単結晶シリコン薄膜などの作製にも用いられるようになっている。 On the other hand, hydrogen, which is injected into a semiconductor single crystal wafer at a high concentration at a depth of several microns, is attracting attention as an ion to be injected. When heat treatment is performed after the injection, the bond of the silicon crystal is broken and the entire surface of the single crystal wafer is exposed. It can be peeled off with a thickness of micron size (smart cut technology). In addition, hydrogen injection has come to be used for thin film processing of LiNbO 3 substrates and the like and production of single crystal silicon thin films for next-generation solar cells.

従って、水素をドーパントとしたイオン注入も注目されている。
また、ホウ素はSiパワー半導体の不純物としてSi基板表面に導入されており、これらのことから異なるイオンを注入する多種類の注入対象物に簡単に対応できるイオン注入装置が求められている。
Therefore, ion implantation using hydrogen as a dopant is also attracting attention.
Further, boron is introduced into the surface of a Si substrate as an impurity of a Si power semiconductor, and from these facts, there is a demand for an ion implanter that can easily cope with various types of objects to be implanted to implant different ions.

特開平5−182623号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-182623

本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、イオン源での異常放電を発生させないイオン注入装置を提供することにある。
また、本発明は、原材料を交換せずに、アルミニウムイオンとホウ素イオンと水素イオンとのうちからイオンの種類を選択して注入することができるイオン注入装置を提供することにある。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide an ion implantation device that does not generate an abnormal discharge at an ion source.
Another object of the present invention is to provide an ion implantation apparatus capable of selecting and injecting an ion type from aluminum ions, boron ions and hydrogen ions without exchanging raw materials.

上記課題を解決するためになされた本発明は、水素化ホウ素アルミニウムを気化させて水素化ホウ素アルミニウムガスを生成し、前記水素化ホウ素アルミニウムガスを分解させてプラズマを形成し、前記プラズマから陽イオンを引き出し、水素イオン、ホウ素イオン、又はアルミニウムイオンの三種類のイオンのうちからいずれか一種の所望の陽イオンを電荷質量比に基づいて選別し、選別した陽イオンを注入対象物に照射して前記注入対象物に注入させるイオン注入方法である。
また本発明は、前記水素化ホウ素アルミニウムの液体を容器内に配置し、前記容器内を真空排気して前記水素化ホウ素アルミニウムガスを生成するイオン注入方法である。
また本発明は、水素化ホウ素アルミニウムが原料液として配置され、前記原料液を気化して原料ガスを生成するガス供給装置と、前記ガス供給装置によって気化された前記原料ガスが供給され、前記原料ガスを電離させてプラズマを形成するイオン生成容器と、前記プラズマから陽イオンを引き出す引出電極と、前記引出電極によって引き出された陽イオンから、水素イオン、ホウ素イオンまたはアルミニウムイオンの三種類のイオンのうちの所望の一種の陽イオンを通過させる質量分析装置と、前記質量分析装置を通過した陽イオンが照射される注入対象物が配置される基板配置装置と、を有するイオン注入装置である。
In the present invention made to solve the above problems, the boron hydride aluminum is vaporized to generate a boron hydride aluminum gas, the boron hydride aluminum gas is decomposed to form a plasma, and cations are formed from the plasma. Is extracted, one of the desired cations is selected from the three types of ions, hydrogen ion, boron ion, or aluminum ion, based on the charge-mass ratio, and the selected cation is irradiated to the implantation target. This is an ion implantation method for injecting into the object to be implanted.
Further, the present invention is an ion implantation method in which a liquid of the aluminum borohydride is placed in a container and the inside of the container is vacuum exhausted to generate the aluminum borohydride gas.
Further, in the present invention, boron hydride aluminum is arranged as a raw material liquid, and a gas supply device that vaporizes the raw material liquid to generate a raw material gas and the raw material gas vaporized by the gas supply device are supplied to the raw material. From the ion generation container that ionizes gas to form plasma, the extraction electrode that draws cations from the plasma, and the cations extracted by the extraction electrode, three types of ions, hydrogen ion, boron ion, or aluminum ion, It is an ion injection device having a mass analyzer that allows a desired type of cation to pass through, and a substrate placement device on which an injection target to be irradiated with the cation that has passed through the mass analyzer is arranged.

本発明は、イオン生成室内には絶縁膜が堆積されないので、絶縁膜の付着を原因とするイオン源での異常放電の発生が無い。
本発明は、アルミニウムイオンとホウ素イオンと水素イオンとを含有するプラズマが生成されるので、質量分析装置の磁界強度を変更するだけで、アルミニウムイオンとホウ素イオンと水素イオンとのうちのいずれかのイオンを通過させて注入対象物に注入することができる。
In the present invention, since the insulating film is not deposited in the ion generation chamber, abnormal discharge does not occur at the ion source due to the adhesion of the insulating film.
In the present invention, since a plasma containing aluminum ions, boron ions and hydrogen ions is generated, only by changing the magnetic field strength of the mass spectrometer, any one of aluminum ions, boron ions and hydrogen ions can be generated. It can be injected into the object to be injected by passing ions through it.

また、炭化水素イオンが発生せず、炭化水素が注入対象物に注入されることがない。
水素化ホウ素アルミニウムは室温でも真空雰囲気中に置くだけで蒸気を得ることができるので、気化装置を必要としない。
In addition, hydrocarbon ions are not generated, and hydrocarbons are not injected into the injection target.
Aluminum borohydride does not require a vaporizer because steam can be obtained by simply placing it in a vacuum atmosphere even at room temperature.

本発明のイオン源を用いたイオン注入装置の全体を示す概略構成図Schematic block diagram showing the whole of the ion implanter using the ion source of the present invention. 従来のイオン源の一例の内部構成を示す部分断面図Partial cross-sectional view showing the internal configuration of an example of a conventional ion source

図1の符号2は、本発明の一例のイオン注入装置である。
このイオン注入装置2は、イオン生成室12と、主真空室11と、注入室13と、を有している。イオン生成室12と注入室13とは主真空室11によって接続されている。
Reference numeral 2 in FIG. 1 is an ion implanter according to an example of the present invention.
The ion implantation device 2 has an ion generation chamber 12, a main vacuum chamber 11, and an injection chamber 13. The ion generation chamber 12 and the injection chamber 13 are connected by a main vacuum chamber 11.

少なくとも注入室13には真空排気装置19が接続されており、イオン生成室12の内部と主真空室11の内部と注入室13の内部とは真空雰囲気にされている。
注入室13の内部には、基板配置装置36が配置されている。図1では、基板配置装置36には、イオンを注入する基板である注入対象物15が配置されている。
A vacuum exhaust device 19 is connected to at least the injection chamber 13, and the inside of the ion generation chamber 12, the inside of the main vacuum chamber 11, and the inside of the injection chamber 13 are created in a vacuum atmosphere.
A substrate arranging device 36 is arranged inside the injection chamber 13. In FIG. 1, an injection object 15, which is a substrate for injecting ions, is arranged on the substrate arrangement device 36.

イオン生成室12の内部にはイオン生成容器22が配置されており、イオン生成室12の外部にはガス供給装置21が配置されている。
ガス供給装置21は容器状であり、イオン生成容器22に接続されており、イオン生成容器22は主真空室11に接続されている。
The ion generation container 22 is arranged inside the ion generation chamber 12, and the gas supply device 21 is arranged outside the ion generation chamber 12.
The gas supply device 21 has a container shape and is connected to the ion generation container 22, and the ion generation container 22 is connected to the main vacuum chamber 11.

ガス供給装置21には液体の水素化ホウ素アルミニウム(Al(BH4)3)である原料液が配置されている。この原料液の化合物はアルミニウムボロヒドリド(aluminium borohydride)とも呼ばれている。 A raw material liquid which is a liquid aluminum borohydride (Al (BH 4 ) 3) is arranged in the gas supply device 21. The compound of this raw material liquid is also called aluminum borohydride.

水素化ホウ素アルミニウムの沸点は45℃であり、イオン生成室12や主真空室11が真空排気されてイオン生成容器22の内部とガス供給装置21の内部も真空排気され、原料液が真空雰囲気中に置かれると、原料液は気化されて原料ガスが生成される。原料液が室温であっても原料液が真空雰囲気に置かれるだけで気化は発生し、ガス供給装置21の内部は原料ガスで充満される。 The boiling point of boron hydride aluminum is 45 ° C., the ion generation chamber 12 and the main vacuum chamber 11 are evacuated, the inside of the ion generation container 22 and the inside of the gas supply device 21 are also evacuated, and the raw material liquid is in a vacuum atmosphere. When placed in, the raw material liquid is vaporized to generate a raw material gas. Even if the raw material liquid is at room temperature, vaporization occurs only when the raw material liquid is placed in a vacuum atmosphere, and the inside of the gas supply device 21 is filled with the raw material gas.

ガス供給装置21の内部の原料ガスは、ガス供給装置21からイオン生成容器22に移動し、イオン生成容器22の内部で電子線が照射されて分解し、Al+とH+とB+とが含有されたプラズマが形成される。 The raw material gas inside the gas supply device 21 moves from the gas supply device 21 to the ion generation container 22, and is irradiated with an electron beam inside the ion generation container 22 to decompose, and Al + , H +, and B + are generated. The contained plasma is formed.

Al(BH4)3は炭素原子が含有されておらず、分解されても炭素を含むイオンは生成されず、固体の絶縁物は発生しないので、絶縁物の膜は堆積されず、ガス管等の閉塞や異常放電は発生しない。 Al (BH 4 ) 3 does not contain carbon atoms, does not generate carbon-containing ions even when decomposed, and does not generate solid insulation, so no film of insulation is deposited, gas pipes, etc. No blockage or abnormal discharge occurs.

イオン生成容器22は主真空室11の走行部14に接続されており、走行部14の内部には、スリット20とイオン引出電極23とが配置されている。 The ion generation container 22 is connected to the traveling portion 14 of the main vacuum chamber 11, and a slit 20 and an ion extraction electrode 23 are arranged inside the traveling portion 14.

主真空室11と、注入室13と、イオン生成室12とは接地電位に接続され、イオン生成容器22には正電圧が印加され、イオン引出電極23には負電圧が印加されている。符号31はイオン生成容器22とイオン引出電極23とに電圧を印加する電源である。 The main vacuum chamber 11, the injection chamber 13, and the ion generation chamber 12 are connected to a ground potential, a positive voltage is applied to the ion generation container 22, and a negative voltage is applied to the ion extraction electrode 23. Reference numeral 31 is a power source for applying a voltage to the ion generation container 22 and the ion extraction electrode 23.

イオン引出電極23とイオン生成容器22とによって形成された電界により、イオン生成容器22の内部に形成されたプラズマから陽イオンがスリット20を通過して走行部14の内部に引き出され、引き出された陽イオンは走行部14の内部を進行する。 Due to the electric field formed by the ion extraction electrode 23 and the ion generation container 22, cations from the plasma formed inside the ion generation container 22 pass through the slit 20 and are extracted and extracted into the traveling portion 14. The cations travel inside the traveling unit 14.

引き出された陽イオンの進行方向前方の主真空室11には質量分析装置24が設けられている。
質量分析装置24は電磁石25a、25bを有している。
A mass spectrometer 24 is provided in the main vacuum chamber 11 in front of the drawn cations in the traveling direction.
The mass spectrometer 24 has electromagnets 25a and 25b.

主真空室11の外部には、制御装置18と分析用電源32とが配置されており、電磁石25a、25bには分析用電源32から電流が供給され、質量分析装置24の内部に磁界が形成される。 A control device 18 and an analysis power supply 32 are arranged outside the main vacuum chamber 11, current is supplied from the analysis power supply 32 to the electromagnets 25a and 25b, and a magnetic field is formed inside the mass spectrometer 24. Will be done.

分析用電源32は制御装置18に接続されており、分析用電源32が電磁石25a、25bに供給する電流は制御装置18によって制御されている。従って、質量分析装置24の内部に形成される磁界の強度は制御装置18によって制御されている。 The analysis power supply 32 is connected to the control device 18, and the current supplied by the analysis power supply 32 to the electromagnets 25a and 25b is controlled by the control device 18. Therefore, the strength of the magnetic field formed inside the mass spectrometer 24 is controlled by the control device 18.

イオン引出電極23によって引き出されたイオンが質量分析装置24の内部に入射すると、入射したイオンは電磁石25a、25bが形成する磁界によってローレンツ力を受け、イオンの電荷質量比の値と、形成された磁界の強度とに応じてイオンの飛行方向が湾曲される。 When the ions extracted by the ion extraction electrode 23 enter the inside of the mass spectrometer 24, the incident ions receive Lorentz force by the magnetic field formed by the electric magnets 25a and 25b, and are formed with the value of the charge mass ratio of the ions. The flight direction of the ions is curved according to the strength of the magnetic field.

主真空室11のうち、質量分析装置24が設けられた部分の槽壁は所定方向に湾曲されており、飛行方向が槽壁の湾曲に対応して湾曲されたイオンが質量分析装置24を通過する。イオンのうち、他の湾曲率のイオンは、主真空室11の湾曲した槽壁に設けられた部材に衝突し、質量分析装置24を通過できない。 The tank wall of the portion of the main vacuum chamber 11 provided with the mass spectrometer 24 is curved in a predetermined direction, and ions whose flight direction is curved corresponding to the curvature of the tank wall pass through the mass spectrometer 24. do. Among the ions, ions having other curvatures collide with the members provided on the curved tank wall of the main vacuum chamber 11 and cannot pass through the mass spectrometer 24.

イオンの飛行方向の湾曲は、質量分析装置24の内部に形成された磁界の強度とイオンの電荷質量比の値によって決まる大きさであり、制御装置18が電磁石25a、25bへの通電量を制御することで磁界強度が変化され、所望の電荷質量比を有するイオンを通過させることができる。この場合は他の電荷質量比を有するイオンは質量分析装置24を通過できない。 The curvature of the ion in the flight direction is a magnitude determined by the strength of the magnetic field formed inside the mass spectrometer 24 and the value of the charge mass ratio of the ion, and the control device 18 controls the amount of energization to the electric magnets 25a and 25b. By doing so, the magnetic field strength is changed, and ions having a desired charge-mass ratio can be passed through. In this case, ions having other charge-mass ratios cannot pass through the mass spectrometer 24.

質量分析装置24を通過したイオンは、所定の電荷質量比を有するイオンであり、その進行方向前方の主真空室11には、加速部28が配置されている。
加速部28は、第一スリット26と、第一スリット26よりもイオンの進行方向前方に配置された第二スリット27とを有しており、第一スリット26と第二スリット27との間には、複数の加速電極29が配置されている。
The ions that have passed through the mass spectrometer 24 are ions having a predetermined charge-mass ratio, and the acceleration unit 28 is arranged in the main vacuum chamber 11 in front of the traveling direction.
The acceleration unit 28 has a first slit 26 and a second slit 27 arranged in front of the first slit 26 in the traveling direction of ions, and is between the first slit 26 and the second slit 27. Is arranged with a plurality of acceleration electrodes 29.

各加速電極29には所定の電圧が印加されており、加速部28に入射して第一スリット26を通過したイオンは複数の加速電極29の間を通過する際に加速電極29によって加速され、第二スリット27を通過する。符号37は加速電極29に電圧を印加する電源を示している。 A predetermined voltage is applied to each accelerating electrode 29, and ions incident on the accelerating portion 28 and passing through the first slit 26 are accelerated by the accelerating electrode 29 when passing between the plurality of accelerating electrodes 29. It passes through the second slit 27. Reference numeral 37 indicates a power source that applies a voltage to the acceleration electrode 29.

第二スリット27を通過したイオンの進行方向前方には、静電スキャン部33が配置されている。
静電スキャン部33の内部には複数の制御電極34が配置されており、各制御電極34には電圧が印加され、静電スキャン部33の内部に電界が形成されている。符号38は制御電極34に電圧を印加する電源を示している。
An electrostatic scan unit 33 is arranged in front of the traveling direction of the ions that have passed through the second slit 27.
A plurality of control electrodes 34 are arranged inside the electrostatic scan unit 33, a voltage is applied to each control electrode 34, and an electric field is formed inside the electrostatic scan unit 33. Reference numeral 38 indicates a power source that applies a voltage to the control electrode 34.

第二スリット27を通過したイオンは静電スキャン部33の内部に形成された電界の中に入射すると、電界によって飛行方向が湾曲されて静電スキャン部33を通過する。
静電スキャン部33を通過したイオンの進行方向前方には、注入室13が配置されており、静電スキャン部33を通過したイオンは注入室13の内部に入射する。
When the ions that have passed through the second slit 27 are incident on the electric field formed inside the electrostatic scanning unit 33, the flight direction is curved by the electric field and passes through the electrostatic scanning unit 33.
The injection chamber 13 is arranged in front of the traveling direction of the ions that have passed through the electrostatic scan unit 33, and the ions that have passed through the electrostatic scan unit 33 are incident inside the injection chamber 13.

注入室13に入射したイオンの進行方向前方には、基板配置装置36が設けられており、注入室13に入射したイオンは、基板配置装置36に配置された注入対象物15に照射され、注入対象物15の表面に注入される。 A substrate arranging device 36 is provided in front of the traveling direction of the ions incident on the injection chamber 13, and the ions incident on the injection chamber 13 are irradiated to the injection target 15 arranged in the substrate arranging device 36 for injection. It is injected onto the surface of the object 15.

制御電極34に電圧を印加する電源38は制御装置18に接続され、制御電極34に出力する電圧の大きさが制御装置18によって制御されており、イオンの飛行方向の湾曲の大きさが制御装置18によって変化され、基板配置装置36上の所望の位置にイオンが照射されるようになっており、制御装置18によってイオンビームの照射位置が移動され、注入対象物15の片面全部に所定量のイオンが照射され、注入される。 The power supply 38 that applies a voltage to the control electrode 34 is connected to the control device 18, the magnitude of the voltage output to the control electrode 34 is controlled by the control device 18, and the magnitude of the curvature of the ion in the flight direction is the control device. It is changed by 18 so that ions are irradiated to a desired position on the substrate arrangement device 36, the irradiation position of the ion beam is moved by the control device 18, and a predetermined amount is applied to all one side of the injection target 15. Ions are irradiated and injected.

注入対象物15の表面へ所定量のイオンが注入されるとその注入対象物15に対するイオン注入作業は終了し、注入室13から外部に搬出される。 When a predetermined amount of ions are implanted into the surface of the object to be implanted 15, the ion implantation work for the object to be implanted 15 is completed and the ion is carried out from the injection chamber 13.

ここで、電磁石25a、25bが形成する磁界により、Alイオンが質量分析装置24を通過するようにされている場合は、注入対象物15にAlイオンが照射され、Alが注入対象物15の表面に所定量が注入される。Alが注入された注入対象物15が注入室13から搬出された後、Bを注入する注入対象物が注入室13に搬入され、基板配置装置36に配置された場合には、分析用電源32が電磁石25a、25bに供給する電流量が変化され、質量分析装置24をBイオンが通過し、注入対象物に照射される。また、Hを注入する注入対象物が基板配置装置36に配置された場合は、Hイオンが質量分析装置24を通過するように、分析用電源32が電磁石25a、25bに供給する電流量が変化され、注入対象物にHイオンが照射される。 Here, when the Al ions are made to pass through the mass spectrometer 24 by the magnetic field formed by the electromagnets 25a and 25b, the injection target 15 is irradiated with the Al ions, and Al is the surface of the injection target 15. A predetermined amount is injected into. When the injection target 15 into which Al has been injected is carried out from the injection chamber 13, and then the injection target into which B is injected is carried into the injection chamber 13 and placed in the substrate arranging device 36, the analysis power supply 32 The amount of current supplied to the electromagnets 25a and 25b is changed, and B ions pass through the mass spectrometer 24 to irradiate the object to be injected. Further, when the injection target for injecting H is arranged in the substrate arranging device 36, the amount of current supplied by the analysis power supply 32 to the electromagnets 25a and 25b changes so that the H ions pass through the mass spectrometer 24. Then, the injection target is irradiated with H ions.

このように、本発明のイオン注入装置2の質量分析装置24は、イオン引出電極23によってイオン生成容器22から引き出された陽イオンから、水素イオン、ホウ素イオンまたはアルミニウムイオンの三種類のイオンのうち、所望の一種のイオンを通過させることができるようになっている。 As described above, the mass analyzer 24 of the ion injection device 2 of the present invention has three types of ions, hydrogen ion, boron ion or aluminum ion, from the cations drawn from the ion generation container 22 by the ion extraction electrode 23. , It is possible to pass a desired kind of ion.

2……イオン注入装置
12……イオン生成室
15……注入対象物
21……ガス供給装置
22……イオン生成容器
24……質量分析装置
2 …… Ion implantation device 12 …… Ion generation chamber 15 …… Injection target 21 …… Gas supply device 22 …… Ion generation container 24 …… Mass spectrometer

Claims (3)

水素化ホウ素アルミニウムを気化させて水素化ホウ素アルミニウムガスを生成し、
前記水素化ホウ素アルミニウムガスを分解させてプラズマを形成し、前記プラズマから陽イオンを引き出し、水素イオン、ホウ素イオン、又はアルミニウムイオンの三種類のイオンのうちからいずれか一種の所望の陽イオンを電荷質量比に基づいて選別し、選別した陽イオンを注入対象物に照射して前記注入対象物に注入させるイオン注入方法。
Vaporizing aluminum borohydride to produce aluminum borohydride gas,
The boron hydride aluminum gas is decomposed to form a plasma, cations are extracted from the plasma, and one of the three types of ions, hydrogen ion, boron ion, and aluminum ion, is charged with a desired cation. An ion injection method in which selection is performed based on a mass ratio, and the selected cations are irradiated on the injection target to be injected into the injection target.
前記水素化ホウ素アルミニウムの液体を容器内に配置し、前記容器内を真空排気して前記水素化ホウ素アルミニウムガスを生成する請求項1記載のイオン注入方法。 The ion implantation method according to claim 1, wherein the liquid of aluminum borohydride is placed in a container and the inside of the container is vacuum exhausted to generate the aluminum borohydride gas. 水素化ホウ素アルミニウムが原料液として配置され、前記原料液を気化して原料ガスを生成するガス供給装置と、
前記ガス供給装置によって気化された前記原料ガスが供給され、前記原料ガスを電離させてプラズマを形成するイオン生成容器と、
前記プラズマから陽イオンを引き出す引出電極と、
前記引出電極によって引き出された陽イオンから、水素イオン、ホウ素イオンまたはアルミニウムイオンの三種類のイオンのうちの所望の一種の陽イオンを通過させる質量分析装置と、
前記質量分析装置を通過した陽イオンが照射される注入対象物が配置される基板配置装置と、
を有するイオン注入装置。
A gas supply device in which aluminum borohydride is arranged as a raw material liquid and vaporizes the raw material liquid to generate a raw material gas.
An ion generation container to which the raw material gas vaporized by the gas supply device is supplied and ionizes the raw material gas to form plasma.
An extraction electrode that draws cations from the plasma,
A mass analyzer that allows a desired one of the three types of ions, hydrogen ion, boron ion, and aluminum ion, to pass from the cation extracted by the extraction electrode.
A substrate placement device on which an injection target to be irradiated with cations that have passed through the mass spectrometer is placed, and a substrate placement device.
Ion implanter with.
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