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JPH0535536B2 - - Google Patents
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JPH0535536B2 - - Google Patents

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JPH0535536B2
JPH0535536B2 JP60171799A JP17179985A JPH0535536B2 JP H0535536 B2 JPH0535536 B2 JP H0535536B2 JP 60171799 A JP60171799 A JP 60171799A JP 17179985 A JP17179985 A JP 17179985A JP H0535536 B2 JPH0535536 B2 JP H0535536B2
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magnetic field
ion
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ion beam
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、イオン注入装置においてシリコンウ
エハ等の基板にイオンを注入する際に基板の帯電
を防止すべく有利に用いられ得る電子シヤワー装
置に関するものである。
Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to an electronic shower device that can be advantageously used to prevent charging of a substrate such as a silicon wafer when implanting ions into a substrate such as a silicon wafer in an ion implantation apparatus. It is something.

[従来の技術] 半導体の製造に際してウエハにAsイオン、P
イオン等のイオンを注入するのに用いられる大電
流イオン注入装置においては、ウエハ上の酸化膜
がイオンによるチヤージアツプに起因する放電の
ために破損され、酸化膜に穿孔の生じる恐れがあ
る。例えば、数百Å程度の絶縁層を形成する場合
に12.5mA程度でチヤージアツプし、100Vになる
と形成膜に穴があく。このため電子シヤワーを用
いてイオン源からのイオンを中和させる必要があ
る。
[Conventional technology] When manufacturing semiconductors, As ions and P are applied to wafers.
In a high-current ion implantation device used for implanting ions, the oxide film on the wafer may be damaged due to discharge due to charge-up by the ions, and there is a risk that perforations may occur in the oxide film. For example, when forming an insulating layer with a thickness of several hundred Å, the charge will rise at about 12.5 mA, and if the voltage reaches 100 V, holes will form in the formed film. Therefore, it is necessary to neutralize the ions from the ion source using an electronic shower.

この目的のために本発明者は先に特開昭61−
240551号公報において、イオンビームの中心軸の
まわりに中空のシールドを環状に形成して設け、
このシールドの内側の一部を切除してシリコンウ
エハ等の基板に向う環状の開口を形成し、上記中
空のシールド内のしかも上記基板と上記開口とを
結ぶ区域外に上記シールドに沿つた環状のフイラ
メントを設けるようにした電子シヤワー源装置を
提案した。
For this purpose, the present inventor previously proposed
In Publication No. 240551, a hollow shield is provided in an annular shape around the central axis of the ion beam,
A part of the inside of this shield is cut out to form an annular opening facing a substrate such as a silicon wafer, and an annular opening is formed along the shield inside the hollow shield and outside the area connecting the substrate and the opening. An electronic shower source device equipped with a filament was proposed.

[発明が解決しようとする問題点] ところで、このような従来の静電的な方法では
イオンビームを完全に中和することはできない。
すなわち、中和のために使用される電子銃のフイ
ラメントは汚染防止のため打込み室内のウエハと
直接対向しないようにされるが、イオン注入装置
においては強い磁場が必要とされるため低エネル
ギーの電子はこの磁場の影響を受け易すく、静電
的な方法では数ガウス程度の漂遊磁場によつて低
エネルギーの電子は打ち込み案内のウエハに到達
し得ない。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, such conventional electrostatic methods cannot completely neutralize the ion beam.
In other words, the filament of the electron gun used for neutralization is not directly opposed to the wafer in the implantation chamber to prevent contamination, but since ion implantation equipment requires a strong magnetic field, low-energy electrons are is easily affected by this magnetic field, and in electrostatic methods, low-energy electrons cannot reach the implant guide wafer due to stray magnetic fields of several Gauss.

そこで、本発明の目的は、従来の静電的にでは
なく磁場を用いて低エネルギーの電子を有効に打
込み室内の被処理物に導入できるイオン注入装置
用電子シヤワー装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electronic shower device for an ion implanter that can effectively introduce low-energy electrons into a workpiece in an implantation chamber using a magnetic field rather than the conventional electrostatic method.

[問題点を解決するための手段] 上記の目的を達成するために、本発明によるイ
オン注入装置用電子シヤワーは、イオン源と打込
み室との間において上記イオン源からのイオンビ
ームの中心軸線に対して同軸的に位置し、ホロー
型電子銃と、上記ホロー型電子銃の前後に配置
し、互いに逆向きの磁場を発生するようにした二
つの磁場発生装置とを有し、上記ホロー型電子銃
の後方に配置した上記一方の磁場発生装置が上記
イオン源からのイオンビームに沿つて上記ホロー
型電子銃からの電子を案内するため間隔を置いて
設けた複数個のコイルを備え、上記ホロー型電子
銃のカソードを上記打込み室内の被処理物に対し
て直接対向しないように位置決めし、上記イオン
源からのイオンと共に低エネルギー電子を上記打
込み室に導入するようにしたことを特徴としてい
る。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, an electronic shower for an ion implantation apparatus according to the present invention provides an electronic shower for an ion implanter that is arranged between an ion source and an implantation chamber so as to align with the central axis of the ion beam from the ion source. The hollow electron gun is located coaxially with respect to the hollow electron gun, and two magnetic field generators are arranged before and after the hollow electron gun and generate magnetic fields in opposite directions. One of the magnetic field generators disposed at the rear of the gun includes a plurality of spaced apart coils for guiding electrons from the hollow electron gun along the ion beam from the ion source; The cathode of the electron gun is positioned so as not to directly oppose the object to be processed in the implantation chamber, and low-energy electrons are introduced into the implantation chamber along with ions from the ion source.

[作用] 本発明によるイオン注入装置用電子シヤワー装
置においては、ホロー型電子銃の前後に配置した
二つの磁場発生装置によつて互いに逆向きの磁場
が発生され、これらの互いに逆向きの磁場の作用
により、ホロー型電子銃からイオンビームの中心
軸線に向つて放射された電子の実質的な部分は打
込み室側にイオンビームの中心軸線に沿つて急激
に曲げられる。こうして打込み室側に曲げられた
電子は、ホロー型電子銃の後方に配置された磁場
発生装置の各コイルから発生された同一方向の磁
場によりイオンビームの中心軸線に沿つて案内さ
れ得る。これにより、低エネルギーの電子を有効
に打込み室の被処理物に導入することができる。
[Function] In the electronic shower device for an ion implanter according to the present invention, two magnetic field generators placed before and after the hollow electron gun generate magnetic fields in opposite directions. Due to this action, a substantial portion of the electrons emitted from the hollow electron gun toward the central axis of the ion beam are sharply bent toward the implantation chamber along the central axis of the ion beam. The electrons thus bent toward the implantation chamber can be guided along the central axis of the ion beam by magnetic fields in the same direction generated from each coil of a magnetic field generator disposed behind the hollow electron gun. Thereby, low-energy electrons can be effectively introduced into the workpiece in the implantation chamber.

[実施例] 以下、添附図面を参照して本発明の実施例につ
いて説明する。
[Embodiments] Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

第1図には本発明の一実施例によるイオン注入
装置用電子シヤワー装置を概略的に示し、1はイ
オン源(図示してない)からのイオンビームを通
す開口2を備えた壁で、アルミニウムから成り得
る。3はホロー型電子銃で、タンタル製の環状フ
イラメント3aと、その内側のモリブデン製のメ
ツシユからなる環状グリツド3bと、環状フイラ
メント3aおよび環状グリツド3bを包囲するカ
ーボン製のシールド3cとを備えている。このホ
ロー型電子銃3の環状フイラメント3aは汚染防
止の観点からアルミニウム製の打込み室壁4内の
回転ホルダ5上に装着されたウエハ6から直接見
えないように配置されており、従つて、ホロー型
電子銃3は、イオンビームの中心軸線7に対して
ほぼ直角方向に電子を放射する。
FIG. 1 schematically shows an electronic shower device for an ion implanter according to an embodiment of the present invention, in which 1 is a wall provided with an aperture 2 through which an ion beam from an ion source (not shown) is passed; It can consist of Reference numeral 3 designates a hollow electron gun, which includes an annular filament 3a made of tantalum, an annular grid 3b made of a mesh made of molybdenum inside the annular filament 3a, and a shield 3c made of carbon surrounding the annular filament 3a and the annular grid 3b. . To prevent contamination, the annular filament 3a of the hollow electron gun 3 is placed so that it cannot be directly seen from the wafer 6 mounted on the rotating holder 5 in the aluminum implanting chamber wall 4. The type electron gun 3 emits electrons in a direction substantially perpendicular to the central axis 7 of the ion beam.

ホロー型電子銃3のシールド3cの前後の両外
壁上にはそれぞれ、磁場発生用コイル8,9が取
付けられ、これらのコイル8,9は互いに逆向き
の磁場を発生するように構成されている。磁場発
生用コイル9と打込み室壁4との間には二つの別
の磁場発生用コイル10,11が示されており、
これらの磁場発生用コイル10,11は磁場発生
用コイル8,9よりイオンビーの中心線7から離
れた位置に配置されている。これら二つの磁場発
生用コイル9,10,11は磁場発生用コイル9
と同方向の磁場を発生し、磁場発生用コイル9に
よる磁場でイオンビームの中心軸線7に沿つて曲
げられた電子ビームをイオンビームの中心軸線7
に沿つて案内するように作用する。なお12はア
ルミニウム製のケーシング壁、13はSUS製の
取付け部材、14はシールド部材である。
Magnetic field generating coils 8 and 9 are attached to the front and rear outer walls of the shield 3c of the hollow electron gun 3, respectively, and these coils 8 and 9 are configured to generate magnetic fields in opposite directions. . Two other magnetic field generating coils 10 and 11 are shown between the magnetic field generating coil 9 and the driving chamber wall 4.
These magnetic field generating coils 10 and 11 are placed farther from the center line 7 of the ion bee than the magnetic field generating coils 8 and 9 are. These two magnetic field generating coils 9, 10, 11 are the magnetic field generating coil 9.
The electron beam is bent along the central axis 7 of the ion beam by the magnetic field generated by the magnetic field generating coil 9.
It acts to guide you along. Note that 12 is a casing wall made of aluminum, 13 is a mounting member made of SUS, and 14 is a shield member.

ホロー型電子銃3のシールド3cの前方の外壁
上に設けられた磁場発生用コイル8は二つの磁場
発生装置の一方を構成し、また磁場発生用コイル
9,10,11は他方の磁場発生装置を構成して
いる。
The magnetic field generating coil 8 provided on the outer wall in front of the shield 3c of the hollow electron gun 3 constitutes one of two magnetic field generating devices, and the magnetic field generating coils 9, 10, and 11 constitute the other magnetic field generating device. It consists of

打込み室壁4、回転ホルダ5、回転ホルダ5上
に挿着されたウエハ6およびシールド部材14
は、実際には第1図に仮想線で示すようにイオン
ビームの中心軸線7に対して所要の角度傾けて配
置される。
The implanting chamber wall 4, the rotary holder 5, the wafer 6 inserted on the rotary holder 5, and the shield member 14
is actually arranged at a predetermined angle with respect to the central axis 7 of the ion beam, as shown by the imaginary line in FIG.

第2図には第1図に示す装置に基づいて計算に
より求めた磁場ベクトルを例示し、ホロー型電子
銃3のシールド3cの前方の外壁上に設けられた
磁場発生用コイル8を650AT、ホロー型電子銃
3のシールド3cの後方の磁場発生用コイル9を
−500AT、磁場発生用コイル10,11をそれ
ぞれ−300ATとした場合の磁場ベクトルの状態
を示す。この図から認められるように、ホロー型
電子銃3の前後に設けた磁場発生用コイル8,9
による磁場のベクトルはホロー型電子銃3の近く
では最初イオンビームの中心軸線7に向つてお
り、そしてイオンビームの中心軸線7に沿つて急
激に曲がり、また磁場発生用コイル10,11に
よる磁場のベクトルはイオンビームの中心軸線7
に沿つてほぼ平行にのびている。このように形成
された磁力線のまわりを旋回しながらホロー型電
子銃3から出た電子はイオンビームの中心軸線7
に沿つて案内され得る。
FIG. 2 shows an example of the magnetic field vector calculated based on the device shown in FIG. The state of the magnetic field vector is shown when the magnetic field generating coil 9 behind the shield 3c of the electron gun 3 is set to -500 AT, and the magnetic field generating coils 10 and 11 are each set to -300 AT. As can be seen from this figure, magnetic field generating coils 8 and 9 are provided before and after the hollow electron gun 3.
Near the hollow electron gun 3, the magnetic field vector initially points toward the central axis 7 of the ion beam, then sharply curves along the central axis 7 of the ion beam. The vector is the central axis 7 of the ion beam
It extends almost parallel to the The electrons emitted from the hollow electron gun 3 while rotating around the lines of magnetic force formed in this way are aligned with the central axis 7 of the ion beam.
can be guided along.

磁場の範囲は一例では10〜30ガウスに選ぶこと
ができるが、場合により、100ガウスでもよい。
The range of the magnetic field can be selected to be 10 to 30 Gauss in one example, but may be 100 Gauss depending on the case.

200KeV、12.5mAのAs+ビームが95%中和され
たとき、イオン中心における電位は8Vであり、
8ev以上の電子は磁場のない場合にはイオンの空
間電荷を中和するのに寄与しないが、本発明によ
れば電子は磁場に拘束されているので、確実にイ
オンビームを中和することができる。
When the 200KeV, 12.5mA As + beam is 95% neutralized, the potential at the ion center is 8V,
Electrons of 8ev or more do not contribute to neutralizing the ion's space charge in the absence of a magnetic field, but according to the present invention, since the electrons are restrained by the magnetic field, it is possible to reliably neutralize the ion beam. can.

なお、図示実施例では、全部で四つの磁場発生
用のコイルが用いられているが、当然これ以上ま
たは以下のコイルを用いることができ、また各コ
イルの配置も必要により変更することができる。
電子銃も複数個にわけ、それぞれを同一円周上に
配列してもよい。
In the illustrated embodiment, a total of four magnetic field generating coils are used, but of course more or fewer coils can be used, and the arrangement of each coil can be changed as necessary.
The electron gun may also be divided into a plurality of pieces and each may be arranged on the same circumference.

[発明の効果] 以上説明してきたように、本発明によるイオン
注入装置用電子シヤワー装置においては、ホロー
型電子銃の前後に配置した二つの磁場発生装置に
よつて発生された互いに逆向きの磁場の作用およ
びホロー型電子銃の後方に配置された磁場発生装
置の各コイルから発生された同一方向の磁場の作
用によりホロー型電子銃からの電子をイオンビー
ムの中心軸線に沿つて案内するように構成してい
るので、数ガウスの漂遊磁場が存在しても低エネ
ルギーの電子を有効に打込み室の被処理物に導入
することができ、それによりイオンビームを確実
に中和して被処理物上におけるチヤージアツプに
よる放電を防止することができると共に、被処理
物上における打込みのイオン注入量の均一性を増
大させることができる。
[Effects of the Invention] As explained above, in the electronic shower device for an ion implanter according to the present invention, mutually opposite magnetic fields generated by the two magnetic field generators placed before and after the hollow electron gun are used. The electrons from the hollow electron gun are guided along the central axis of the ion beam by the action of the magnetic field generated in the same direction from each coil of the magnetic field generator placed behind the hollow electron gun. As a result, even in the presence of a stray magnetic field of several Gauss, low-energy electrons can be effectively introduced into the workpiece in the implantation chamber, thereby reliably neutralizing the ion beam and discharging the workpiece. It is possible to prevent discharge due to charge-up on the workpiece, and to increase the uniformity of the ion implantation amount on the workpiece.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示す概略断面図、
第2図は第1図の装置を用いての計算に基づく磁
場ベクトルを示す説明線図である。 図中、3……ホロー型電子銃、6……ウエハ、
7……イオンビームの中心軸線、8,9,10,
11……磁場発生用コイル。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is an explanatory diagram showing magnetic field vectors based on calculations using the apparatus shown in FIG. In the figure, 3...Hollow type electron gun, 6...Wafer,
7... Central axis of the ion beam, 8, 9, 10,
11... Magnetic field generation coil.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 イオン源と打込み室との間において上記イオ
ン源からのイオンビームの中心軸線に対して同軸
的に位置し、ホロー型電子銃と、上記ホロー型電
子銃の前後に配置し、互いに逆向きの磁場を発生
するようにした二つの磁場発生装置とを有し、上
記ホロー型電子銃の後方に配置した上記一方の磁
場発生装置が上記イオン源からのイオンビームに
沿つて上記ホロー型電子銃からの電子を案内する
ため間隔を置いて設けた複数個のコイルを備え、
上記ホロー型電子銃のカソードを上記打込み室内
の被処理物に対して直接対向しないように位置決
めし、上記イオン源からのイオンと共に低エネル
ギー電子を上記打込み室に導入するようにしたこ
とを特徴とするイオン注入装置用電子シヤワー装
置。
1. A hollow electron gun located coaxially with the central axis of the ion beam from the ion source between the ion source and the implantation chamber, and a hollow electron gun arranged in front and behind the hollow electron gun and facing oppositely to each other. and two magnetic field generators configured to generate magnetic fields, one of the magnetic field generators disposed at the rear of the hollow electron gun generates magnetic fields from the hollow electron gun along the ion beam from the ion source. Equipped with multiple coils spaced apart to guide the electrons,
The cathode of the hollow electron gun is positioned so as not to directly oppose the object to be processed in the implantation chamber, and low-energy electrons are introduced into the implantation chamber along with ions from the ion source. Electronic shower device for ion implantation equipment.
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