DE3218592A1

DE3218592A1 - METHOD AND DEVICE FOR DEFLECTING AN ION RAY IN AN ION IMPLANTATOR TO AN ION-ABSORBING RECEIVER

Info

Publication number: DE3218592A1
Application number: DE19823218592
Authority: DE
Inventors: David Arthur West Newbury Mass. Robertson
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1981-05-18
Filing date: 1982-05-17
Publication date: 1982-12-02
Also published as: GB2098793A; FR2506071A1; JPS57194444A

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Ablenken eines Ionenstrahls bei einem Ionenimplantator zu einem Ionen absorbierendenMethod and device for deflecting an ion beam in an ion implantator into an ion-absorbing one

AuffängerInterceptor

description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Verfahren und Vorrichtungen zum Implantieren von Ionen und betrifft insbesondere Verfahren und Vorrichtungen zum Implantieren von Ionen mit Hilfe von Strahlen dadurch, daß ein Ionenstrahl in vorbestimmten entgegengesetzten Richtungen jeweils um den gleichen Winkel abgelenkt wird, wobei der Strahl auf einen plättchenförmigen Auffänger trifft, in den Ionen implantiert werden sollen, bzw. auf einen zweiten Ionen absorbierenden Auffänger,The invention relates generally to methods and apparatus for implanting ions, and particularly relates to methods and devices for implanting ions with the aid of beams in that an ion beam in predetermined opposite directions around the same Angle is deflected, the beam hits a plate-shaped receiver, in which ions are implanted should, or on a second ion-absorbing collector,

Es sind bereits zahlreiche Vorrichtungen zum Implantieren von Ionen in plättchenförmige Auffänger aus Halbleitermaterialien entwickelt worden. Zu einer solchen Vorrichtung gehören gewöhnlich eine Ionenquelle, eine Einrichtung zum Beschleunigen von Ionen, ein Ionenstrahlanalysator, mittels dessen Ionen einer bestimmten Art ausgewählt werden, die von der Ionenquelle abgegeben werden, sowie eine Linse zum Regeln des Durchmessers des Ionenstrahls. Stromabwärts der Linse ist ein Ablenksystem für den Strahl angeordnet, der sich in Richtung einer Längsachse geradlinig bewegt. Bei manchen dieserThere are already numerous devices for implanting ions in platelet-shaped collectors made of semiconductor materials has been developed. Such a device usually includes an ion source, a device for accelerating of ions, an ion beam analyzer that is used to select ions of a certain type, which are selected by of the ion source, as well as a lens for regulating the diameter of the ion beam. Downstream of the lens is a deflection system is arranged for the beam which moves in a straight line in the direction of a longitudinal axis. With some of these

• ·ι »«« np ·· --t.»• · ι »« « np ·· --t.»

• i • i

Vorrichtungen gehören zu dem Ablenksystem paarweise angeordnete elektrostatische X- und Y-Ablenkplatten, wobei längs des Ionenstrahlfortpflanzungsweges das eine Paar stromabwärts des anderen Paares angeordnet ist. Die stromabwärtigen Ablenkplatten, und zwar gewöhnlich die X-Ablenkplatten, lenken den Strahl gegenüber der geradlinigen Bahn jeweils um einen vorbestimmten Winkel ab, der gewöhnlich 5° bis 7° beträgt, um aus dem Strahl, mit dem der plättchenförmige Auffänger bestrahlt wird, die neutralen Ionen zu entfernen, die nicht von der gewünschten Art sind. Ferner wird das Ablenksystem durch periodische Signale betätigt, die den Strahl veranlassen, den plättchenförmigen Auffänger zu überstreichen. Stromabwärts des Ablenksystems ist eine unter einer Vorspannung stehende Platte angeordnet, die dazu dient, Sekundarelektronen zu unterdrücken, wie sie möglicherweise durch das Plättchen oder andere Teile erzeugt werden, welche von dem Ionenstrahl getroffen werden.Devices include paired X and Y electrostatic baffles with the deflection system, being longitudinal of the ion beam propagation path, one pair is located downstream of the other pair. The downstream baffles, usually the X-baffles, direct the Ray compared to the rectilinear path in each case by a predetermined one Angle, which is usually 5 ° to 7 °, from the beam with which the platelet-shaped catcher irradiates will remove the neutral ions that are not of the desired type. Furthermore, the deflection system is through periodic signals are actuated which cause the beam to sweep over the platelet-shaped collector. Downstream the deflection system is a plate under a bias, which serves to suppress secondary electrons, as they may be generated by the platelet or other parts struck by the ion beam will.

Es ist erforderlich, den Strahl von Zeit zu Zeit von dem .•plättchenförmigen Auffänger abzukoppeln, d.h. ihn auszublenden.Zu diesem Zweck wurden bereits verschiedene Verfahren entwickelt· Zu diesen Verfahren gehören ein mechanisches Blockieren des Strahls, ein elektrostatisches Abstoßen des Strahls gegenüber dem plättchenförmigen Auffänger sowie ein Ablenken des Strahls gegenüber dem Auffänger mit Hilfe magnetischer oder elektrostatischer AtJerksysterne. Aus verschiedenen Gründen wird in großem Umfang von einem elektrostatischen Ablenksystem Gebrauch gemacht, um den Strahl zu steuern und ihn von dem plättchenförmigen Auffänger fernzuhalten. Bei einem bestimmten elektrostatischen Strahl-Steuersystem werden die Y-Achsen-Ablenkplatten benutzt, die dazu dienen, den Strahl zu veranlassen, den Auffänger zu überstreichen. Diese Platten sind stromaufwärts der X-Achsen-Platte angeordnet, mittels welcher der Strahl gegenüber seiner geradlinigen Bahn abgelenkt wird, um die neutralen Ionen aus dem Strahl zu entfernen, mittels dessen der Auffänger bestrahlt wird. Während der Strahl auf dieseIt is necessary to remove the beam from time to time from the. • platelet-shaped To decouple the catcher, i.e. to hide it. Various methods have already been developed for this purpose. These methods include mechanical blocking of the jet, electrostatic repulsion of the jet against it the plate-shaped catcher as well as a deflection of the beam opposite the collector with the help of magnetic or electrostatic AtJerksysterne. For various reasons, the made extensive use of an electrostatic deflection system to steer the beam and remove it from the keep away platelet-shaped catchers. In one particular electrostatic beam control system, the Y-axis deflector plates used to cause the beam to sweep over the catcher. These plates are upstream the X-axis plate, by means of which the beam is deflected with respect to its rectilinear path remove the neutral ions from the beam by means of which the interceptor is irradiated. While the beam on this

.9.9

Weise ausgeblendet w„ird, wird er· gewöhnlich so abgelenkt,,daß er in einer den Strahl enthaltenden evakuierten Umschließung auf einen Strahlausblend- oder Abfall-Auffänger aus Metall fällt.If it is faded out, it is usually so distracted that in an evacuated enclosure containing the beam on a metal beam blanking or waste collector falls.

Da es erforderlich ist, den Auffänger mit Ionen von verschiedenen Arten zu bestrahlen, weisen die durch das Ablenksystem abgelenkten Ionenstrahlen unterschiedliche Energien und Ströme auf. Somit werden aus verschiedenen Arten von Ionen bestehende Strahlen während des Strahlausblendens um unterschiedliche Winkel abgelenkt, so daß während der Strahlausblendung der Strahl verschiedene Teile in der den Strahl enthaltenden evakuierten Umschließung trifft; dies kann infolge einer Erhitzung oder einer Sprühwirkung zu einer Beschädigung von aus Metall bestehenden Teilen des lonenstrahl-Ausblends^stems führen, wobei auch Sekundarelektronen erzeugt werden können. In manchen Fällen treffen Sekundarelektronen auf die Ablenkplattend den plättchenförmigen Auffänger oder andere Gegenstände auf, was zu schädlichen Wirkungen führt. Bei manchen bekannten Vorrichtungen steht innerhalb der Umschließung kein ausreichender Raum zur Unterbringung eines Abfal!strahlauffängers und/oder einer Meßeinrichtung zur Verfugung, mittels welcher festgestellt werden kann, ob der Strahl in der richtigen Weise so gesteuert wird, daß er nicht auf den plättchenförmigen Auffänger trifft. Um die gewünschte Ausblendung zu erzielen, werden häufig relativ komplizierte elektronische Schaltungen verwendet.Since it is necessary to irradiate the collector with ions of different types, the points through the deflection system deflected ion beams produce different energies and currents. Thus, they are made up of different kinds of ions Beams deflected by different angles during the beam blanking, so that during the beam blanking Jet strikes various parts in the evacuated enclosure containing the jet; this may be due to heating or a spray effect can damage metal parts of the ion beam masking system, secondary electrons can also be generated. In some cases, secondary electrons strike the deflector plate the plate-shaped catcher or other objects, which leads to harmful effects. With some known ones Devices there is insufficient space within the enclosure to accommodate a waste beam catcher and / or a measuring device is available by means of which it can be determined whether the beam is in the correct manner is controlled so that it does not hit the platelet-shaped catcher. To achieve the desired fade-out, relatively complicated electronic circuits are often used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, verbesserte Verfahren und Vorrichtungen zu schaffen, die es ermöglichen, lonenstrahlen so abzulenken, daß sie auf einen Abf al lauf fänger gerichtet werden .Ferner soll die Erzeugung von Sekundarelektronen möglichst weitgehend verhindert werden,während der Strahl eines Ionenimplantators in Richtung auf einen Abfallauffänger abgelenkt wird. Schließlich soll es ermöglicht wenden auf zuverlässige und nur relativ geringe Kosten verursachende Weise Ionenstrahlen, die verschiedenen Arten von Ionen züge-The invention is based on the object of creating improved methods and devices which make it possible to produce ion beams in such a way that they are aimed at a garbage collector. Furthermore, the production of Secondary electrons are prevented as much as possible while the beam of an ion implanter is deflected towards a waste collector. After all, it should turn possible ion beams that draw various types of ions in a reliable and relatively low-cost manner.

• *• *

-A--A-

• /0· • / 0 ·

ordnet sind und daher unterschiedliche Energien und/oder Ströme aufweisen, mit geringem Aufwand und hoher Genauigkeit so abzulenken, daß sie auf einen Abfallauffänger auftreffen. Außerdem soll ein verbesserter Ionenimplantator geschaffen werden, bei dem genügend Raum zur Verfugung steht, um einen Abfallauffänger mit einer relativ großen Fläche unterzubringen, so daß sich der Vorteil ergibt, daß man den Strahl den Abfallauffärrer überstreichen lassen und gleichzeitig das Ausmaß der Erhitzung des Auffängers verringern kann.are ordered and therefore have different energies and / or currents, with little effort and high accuracy distract them so that they hit a garbage collector. In addition, an improved ion implanter is to be created, in which there is enough space available to a To accommodate waste catcher with a relatively large area, so that there is the advantage that you can the beam Have a rubbish alert painted over and at the same time that Can reduce the amount of heating in the catcher.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung ein aus geladenen Teilchen bestehender Strahl, der normalerweise in einer vorbestimmten ersten Richtung um einen vorbestimmten Winkel gegenüber einer geradlinigen Bahn abgelenkt wird, so daß er auf einen Hauptauffänger auftrifft, um den vorbestimmten Winkel gegenüber der geradlinigen Bahn in einer Richtung abgelenkt, die der zuerst genannten Richtung entgegengesetzt ist, so daß der Strahl auf einen Ausblend- oder Abfallauffänger fällt, durch den der Strahl absorbiert wird. Der Strahl wird in der entgegengesetzten Richtung vorzugsweise dadurch abgelenkt, daß an elektrostatische Ablenkplatten Versetzungsgleichspannungen von gleich großer Amplitude, jedoch entgegengesetzter Polarität angelegt werden. Ein erster Satz von elektrostatischen Ablenkplatten ist stromabwärts eines zweiten Satzes elektrostatischer Ablenkplatten angeordnet. Der stromabwärts angeordnete Satz von Ablenkplatten spricht auf Versetzungsspannungen von gleicher Amplitude und entgegengesetzter Polarität an. Die elektrostatischen Ablenkplatten lenken den Strahl periodisch dadurch ab, daß sie zueinander rechtwinklige, jedoch gleich hohe Spannungen an die ersten und zweiten Ablenkplatten anlegen, damit der Strahl beide Auffänger überstreicht. Eine-Erhitzung der Auffänger ist dabei un-■schädlich. To solve this problem, according to the invention, a beam consisting of charged particles, which is normally in a predetermined first direction is deflected by a predetermined angle with respect to a rectilinear path, so that he meets a main interceptor, around the predetermined Angle deflected from the rectilinear path in a direction opposite to the first mentioned direction so that the beam falls on a fade or debris catcher through which the beam is absorbed. The beam is preferably deflected in the opposite direction in that, on electrostatic deflection plates, offset DC voltages of the same amplitude, but of opposite directions Polarity can be applied. A first set of electrostatic baffles is downstream of a second Set of electrostatic baffles arranged. The downstream set of baffles are responsive to dislocation stresses of equal amplitude and opposite polarity. Direct the electrostatic baffles periodically from the beam in that they are mutually perpendicular, but equally high voltages to the first and second Place baffles so that the jet sweeps over both collectors. Heating the catcher is harmless.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise bei einer Vorrichtung angewendet, die dazu dient, durch eine IonenquelleThe inventive method is preferably used in a Applied device that serves to go through an ion source

φ*φ *

erzeugte positive Ionen in plättchenförmige Auffänger oder Halbleiterchips zu implantieren. Die von der Ionenquelle kommenden Ionen werden beschleunigt, so daß sie einen Strahl bilden, der einen Abschnitt mit einer Längsachse aufweist. Die elektrostatischen Ablenkplatten lenken den geradlinigen Abschnitt des Strahls längs einer ersten bzw. einer zweiten Achse im rechten Wibkel zur Längsachse des Strahls ab. Stromabwärts der Ablenkplatten ist eine Einrichtung zum Abstoßen von Sekundärelektronen angeordnet, zu der Öffnungen gehören, die es dem durch die elektrostatischen Platten gegenüber der Längsachse in Richtung der genannten ersten Achse abgelenkten Strahl ermöglichen, sowohl auf den plättchenförmigen Auffänger als auch auf den Abf a-11-Ionenstrahl-Auf fänger auf zutreffen. Die Einrichtung zum Abstoßen von Sekundärelektronen ist zwischen dem Abfallstrahlauffänger und den Ablenkplatten in einem geringen Abstand von dem Auffänger angeordnet. Diese Einrichtung wird so vorgespannt, daß sie Sekundärelektronen abstößt, die von dem Abf all strahlauf fänger abgegeben werden, wenn der Abfallstrahlauffänger von dem Strahl getroffen wird, um die Erzeugung von Sekundärelektronen möglichst weitgehend zu vermeiden. Die Erzeugung von Sekundärelektronen wird ferner dadurch verringert, daß der Abfall-Auffänger, die Sekundärelektroden abstoßende Einrichtung, die Ablenkeinrichtung und andere Teile in einer evakuierten Umschließung, die den Implantator enthält, aus isotropem Graphit bestehen. Das Anstauen von Wärme in der Vorrichtung wird ferner dadurch weitgehend verringert, daß mit dem Elektronen absorbierenden Auffänger eine Kühleinrichtung in mechanischer Verbindung steht.generated positive ions in platelet-shaped catchers or To implant semiconductor chips. The ions coming from the ion source are accelerated so that they form a beam form which has a portion with a longitudinal axis. The electrostatic baffles direct the straight line Section of the beam along a first or a second axis in the right crank to the longitudinal axis of the beam. Downstream a device for repelling secondary electrons is arranged on the deflector plates, to which openings belong, which it deflected by the electrostatic plates relative to the longitudinal axis in the direction of said first axis Allow beam to apply to both the platelet-shaped catcher and the Abf a-11 ion beam catcher. the Means for repelling secondary electrons is minimal between the waste beam collector and the baffles Placed at a distance from the catcher. This device is biased so that it repels secondary electrons, the be released from the waste jet catcher if the waste jet catcher is hit by the beam in order to avoid the generation of secondary electrons as much as possible. the Secondary electron generation is further reduced by the fact that the waste collector repels the secondary electrodes Device, deflector and other parts in an evacuated enclosure containing the implanter consist of isotropic graphite. The accumulation of heat in the device is also largely reduced by having A cooling device is mechanically connected to the electron absorbing collector.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt:The invention is described below with reference to schematic drawings explained in more detail using an exemplary embodiment. It shows:

Fig. 1 eine teilweise als Axialschnitt gezeichnete Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ionenimplantators; und1 shows an illustration, partially drawn as an axial section, of a preferred embodiment of an inventive device Ion implantator; and

Fig. 2 ein Blockschaltbild des bei dem Implantator nach Fig. 1 verwendeten Ablenksystems.FIG. 2 is a block diagram of the implantator according to FIG Fig. 1 used deflection system.

Gemäß Fig. 1 gehört zu der insgesamt mit 11 bezeichneten evakuierten Ionenimplantatorkonstruktion eine Ionenquelle 12, der mit Hilfe eines Vorbeschleunigers 13 ein Ionenstrahl entnommen wird, welcher nach seinem Austreten aus dem Beschleuniger mit Hilfe eines magnetischen Ionensortenwahlers 14 umgebogen wird, der in der üblichen Weise als Massenanalysator ausgebildet ist. Das Magnetfeld des Selektors 14 wird so variiert, daß die Ionen der gewünschten Sorte einer gekrümmten Bahn folgen und um den gewünschten Wibkel abgelenkt werden, damit sie eine Auflösungsöffnung 15 in einer Platte 16 durchlaufen und einen Strahl bilden, der mittels eines Nachbeschleunigers 18 in Richtung auf eine Vierpol-'.Bublettlinse 17 beschleunigt wird. Die Beschleuniger 13 und 18, der Wähler 14 und die Linse 17 sind an die üblichen, nicht dargestellten Spannungsquellen angeschlossen. According to FIG. 1, the evacuated ion implanter construction designated as a whole by 11 includes an ion source 12, an ion beam is removed with the aid of a pre-accelerator 13, which after its exit from the accelerator is bent with the aid of a magnetic ion sorter 14, which is used in the usual manner as a mass analyzer is trained. The magnetic field of the selector 14 is varied so that the ions of the desired species are curved Follow the path and are deflected around the desired winding so that they pass through a dissolution opening 15 in a plate 16 and form a beam which, by means of a post-accelerator 18, accelerates in the direction of a four-pole double-bed lens 17 will. The accelerators 13 and 18, the selector 14 and the lens 17 are connected to the usual voltage sources, not shown.

Die Strahlabgabelinse 17 weist eine geradlinige Bahn 20 auf, die sich entlang einer Achse erstreckt, welche mit der Längsachse der aus Metall hergestellten, geerdeten evakuierten Umschließung 19 zusammenfällt. Die Linse 17 umschließt geladene Ionen der gewählten Sorte sowie neutrale, d.h. ungeladene Ionen einer anderen Sorte. In der Umschließung bzw. Röhre 19 vorhandene unterschiedliche Strahlen haben unterschiedliche Energien als Funktion der Gesamtbeschleunigungsspannungen der Beschleuniger 13 und 18 sowie entsprechend der gewählten Art.The beam delivery lens 17 has a rectilinear path 20 that extends along an axis that coincides with the longitudinal axis the metal-made, grounded evacuated enclosure 19 collapses. The lens 17 encloses charged Ions of the selected type as well as neutral, i.e. uncharged ions of another type. In the enclosure or tube 19 different rays present have different energies as a function of the total acceleration voltages of the Accelerators 13 and 18 as well as according to the selected type.

Die Strahlabgabelinse 17 erstreckt sich durch ein elektrostatisches Ablenksystem 21, mittels dessen der Strahl längs einer ersten und einer zweiten Achse im rechten Winkel zueinander sowie zur Längsachse des Strahls abgelenkt wird. Zu dem Ablenksystem 21 gehören aus Graphit bestehende Y-Achsen-Umlenkplatten 22 und ebenfalls aus Graphit bestehende X-Achsen-Ablenkplatten 23, zwischen denen eine geerdete Platte 24 ausThe beam output lens 17 extends through an electrostatic one Deflection system 21 by means of which the beam is directed along a first and a second axis at right angles to one another as well as being deflected to the longitudinal axis of the beam. The deflection system 21 includes Y-axis deflection plates made of graphite 22 and also made of graphite X-axis baffles 23, between which a grounded plate 24 of

Graphit angeordnet ist, die eine Öffnung aufweist, welche von dem Strahl durchlaufen wird. Die Platten 23 sind stromabwärts der Platten 22 angeordnet, um das Umlenken geladener Teilchen in dem Strahl zu ermöglichen.Graphite is arranged, which has an opening which is traversed by the beam. The plates 23 are arranged downstream of the plates 22 in order to divert the charged To allow particles in the beam.

Die Platten 22 und 23 sind an eine Ablenkspannungsquelle 26 angeschlossen, die Spannungen zum periodischen Auslenken des Strahls erzeugt. Die Quelle 26 dient auch dazu, die geladenen Teilchen in dem Strahl längs der X-Achse zu einem StrahlenwegThe plates 22 and 23 are connected to a deflection voltage source 26, the voltages for the periodic deflection of the Beam generated. The source 26 also serves to guide the charged particles in the beam along the X-axis into a beam path

25 von den neutralen Teilchen in dem Strahl weg abzulenken, während sich die neutralen Teilchen weiter längs einer mit der Bahn 20 gleichachsigen Bahn bewegen. Die Spannungsquelle25 deflect away from the neutral particles in the beam, while the neutral particles continue along a with move the web 20 coaxial web. The voltage source

26 dient ferner dazu, den Strahl von Zeit zu Zeit längs der X-Achse in einer Richtung abzulenken, die der Richtung der Bahn 25 entgegengesetzt ist, d.h. in Richtung auf einen Strahlenweg 27; die Strahlenwege 25 und 27 verlaufen gegenüber der Achse der Bahn 20 in entgegengesetzten Richtungen unter gleich großen Winkeln. Wegen dieser Anordnung läßt sich die Ablenkung des Strahls von der einen Bahn zur anderen auf einfache Weise dadurch bewirken, daß man die Polarität der an die Platten bzw. Elektroden 23 angelegten Versetzungsspannungen umkehrt. Wenn man die richtige Spannung für die Ablenkung eines Ionenstrahls festlegt, der eine bestimmte Energie und einen bestimmten Strom aufweist j um eine Ablenkung zu der Bahn 25 zu bewirken, wird somit die Höhe der richtigen Spannung zum Ablenken des gleichen Ionenstrahls zu der Bahn 27 festgelegt. Wie noch er-26 also serves to deflect the beam from time to time along the X-axis in a direction corresponding to the direction of the Path 25 is opposite, i.e. towards a beam path 27; the beam paths 25 and 27 run opposite the Axis of the track 20 in opposite directions at equal angles. Because of this arrangement, the deflection of the beam from one path to the other simply by changing the polarity of the plates or electrodes 23 applied displacement voltages reverses. When you have the right voltage for deflecting an ion beam defines which has a certain energy and a certain current j to cause a deflection to the path 25, the level of the correct voltage for deflecting the same ion beam towards the path 27 is thus established. How still

-wird,
läutert /läßt sich natürlich die Umkehrung der Polarität der die Ablenkung bewirkenden Versetzungsspannung leicht durchführen. -will,
The reversal of the polarity of the displacement voltage causing the deflection can of course easily be carried out.

Stromabwärts der Ablenkplatten 23 ist eine Einrichtung 31 zum Unterdrücken von Sekundärelektronen angeordnet, zu der eine geerdete Platte 32 sowie Platten 33 und 34 gehören, welche durch die Spannungsquelle 40 auf einer geeigneten negativen Gleichspannung von z.B. -2 kV gehalten werden. Die Platten 32, 33 und 34 liegen in zueinander parallelen Ebenen, und jedeA device 31 for suppressing secondary electrons is arranged downstream of the deflector plates 23, to which one grounded plate 32 as well as plates 33 and 34, which by the voltage source 40 at a suitable negative DC voltage of e.g. -2 kV can be maintained. The plates 32, 33 and 34 lie in mutually parallel planes, and each

Platte weist eine Öffnung auf, deren Größe ausreicht, um die sich längs der Bahnen 25 und 27 fortpflanzenden Strahlen durchzulassen. Die Platten bestehen vorzugsweise aus isotropem Graphit, damit die Emission von Sekundärelektronen möglichst weitgehend verhindert wird und damit sie gegebenenfalls auftreffende Ionen absorbieren, ohne daß Material oder Sekundärelektronen freigegeben werden. Die Platten 33 und 34 sind aneinander mit Hilfe von Säulenteilen 35 aus Metall befestigt, so daß eine relativ große Fläche mit einem gleichmäßigen Potential vorhanden ist, die eine hohe Leitfähigkeit aufweist. Die Platte 33 ist mit der Platte 32 durch isolierende Säulenteile 36 verbunden, um diese Platten elektrisch gegeneinander zu isolieren. Da an die Platten 33 und 34 eine hohe negative Spannung angelegt wird, stoßen sie Sekundärelektronen ab, die in der Umschließung erzeugt werden könnten.Plate has an opening the size of which is sufficient to the rays propagating along the paths 25 and 27 to let through. The plates are preferably made of isotropic graphite to allow the emission of secondary electrons Is prevented as much as possible and so that they possibly absorb impinging ions without the material or Secondary electrons are released. The plates 33 and 34 are attached to one another by means of column parts 35 made of metal, so that there is a relatively large area with a uniform potential, which has a high conductivity having. The plate 33 is connected to the plate 32 by insulating column members 36 to electrically connect these plates to one another to isolate. Since a large negative voltage is applied to the plates 33 and 34, they collide with secondary electrons that could be generated in the enclosure.

Stromabwärts der Platte 34 ist eine geerdete Metallplatte 37 angeordnet, die auf einer Seite einen Überzug 38 aus Graphit mit einer relativ großen Fläche aufweist, um den zu der Bahn 2 7 abgelenkten Strahl abzufangen. Der Überzug 38 bildet somit einen Abfallauffänger für den sich längs der Bahn 27 fortpflanzenden Strahl. Der Überzug 38 besteht aus dem gleichen Material wie die Platten 32, 33 und 34, und er hat die gleichen Eigenschaften wie diese; er dient dazu, in dem Strahl vorhandene Ionen zu absorbieren und die Emission von Sekundärelektronen auf ein Minimum zu verringern. Alle Sekundärelektronen, die von dem Überzug 38 abgegeben werden, werden durch die Platte 34 abgestoßen und in der Gegenrichtung zu der Platte 37 beschleunigt. Um das Aufstauen von Warme in der Platte 37 möglichst zu verhindern, weist die Platte eine relativ große Fläche auf und ist mechanisch mit einer Wärmeableitung 39 verbunden, die ein flüssiges Kühlmittel enthält und auf der Außenseite der Umschließung 19 angeordnet ist. Der sich längs der Bahn 27 fortpflanzende Ionenstrahl wird mit Hilfe der Ablenkspannungsquelle 26 so gesteuert, daß kein Teil des Überzugs 38 einer ständigen Bestrahlung ausgesetzt ist; hierdurch wird die Lebensdauer des Überzugs verlängert.Downstream of the plate 34 is a grounded metal plate 37 which has a coating 38 of graphite on one side having a relatively large area to intercept the beam deflected towards the web 27. The coating 38 thus forms a waste collector for the propagating along the path 27 Beam. The cover 38 is made of the same material as the panels 32, 33 and 34 and has the same properties like these; it serves to absorb ions present in the beam and to emit secondary electrons reduce to a minimum. Any secondary electrons given off by the coating 38 will be through the plate 34 repelled and accelerated in the opposite direction to the plate 37. To accumulate heat in the plate 37 as possible To prevent this, the plate has a relatively large area and is mechanically provided with a heat dissipation 39 connected, which contains a liquid coolant and is arranged on the outside of the enclosure 19. The lengthways the ion beam propagating the path 27 is generated by means of the deflection voltage source 26 controlled so that no part of the coating 38 is exposed to constant radiation; through this the life of the coating is extended.

.45..45.

Die Platte 37 weist eine Öffnung 41 auf, durch die der Strahlenweg 25 abgegrenzt wird, damit der sich längs der Bahn 25 fortpflanzende Strahl auf den plättchenförmigen Auffänger 42 aus Halbleitermaterial auftreffen kann, der in einer Austrittskammer 43 so angeordnet ist, daß sich seine der Strahlung ausgesetzte Fläche im rechten Winkel zu der Bahn 25 erstreckt; das Plättchen 42 besteht gewöhnlich aus Silizium. Die Ionen, mit denen das Plättchen 42 bestrahlt wird, werden in das Plättchen implantiert. Der Ionenstrahl zum Bestrahlen des plättchenförmigen Auffängers 42 wird in einem typischen Fall längs der X- und Y-Achsen periodisch um relativ kleine Winkel von z.B. +2,5° abgelenkt, wobei eine Ablenkung von +7° zwischen den Achsen der Wege 20 und 25 längs der X-Achse stattfindet. Da bei der Ablenkspannung für den auf den Abfallauffänger 37 auftreffenden Strahl lediglich die Polarität gegenüber der Ablenkspannung für den auf den Auffänger 42 auftreffenden Strahl umgekehrt wird, ist zwischen den Achsen der Bahnen 20 und 27 eine Ablenkung um -7° längs der X-Achse vorhanden, während eine periodische Überstreichung des Abfallau'ffängers im Bereich von +2,5° erfolgt.The plate 37 has an opening 41 through which the beam path 25 is delimited so that the beam propagating along the path 25 onto the plate-shaped collector 42 can impinge made of semiconductor material, which is arranged in an exit chamber 43 so that its exposed to the radiation Face extends at right angles to track 25; the plate 42 is usually made of silicon. The ions with which the platelet 42 is irradiated are implanted in the platelet. The ion beam for irradiating the platelet-shaped Catcher 42 is typically cycled along the X and Y axes by relatively small angles, e.g. + 2.5 ° deflected, with a deflection of + 7 ° between the axes of paths 20 and 25 along the X-axis. There at the deflection voltage for the beam impinging on the debris catcher 37, only the polarity is opposite to Deflection voltage for the one striking the catcher 42 If the beam is reversed, there is a deflection of -7 ° along the X-axis between the axes of the tracks 20 and 27, during a periodic sweep of the waste collector takes place in the range of + 2.5 °.

Im Fig. 2 ist die Schaltung der Ablenkspannungsquelle 26 dargestellt, zu der eine Quelle 51 für eine periodische Wellenform gehört, mittels welcher zueinander orthogonale Dreieckspannungswellenformen 52 und 53 mit dem Mittelwert Null erzeugt werden, die verarbeitet und den X- und Y-Ablenkplatten 22 und 23 zugeführt werden. Die Amplitude der Spannung der Quelle 51 wird in Abhängigkeit von der Energie und dem Strom in dem Ionenstrahl eingestellt. Die Welle 52 wird den Y-Platten 22 über Umkehrungsverstärker 54 und 55 zugeführt, die Optoisolatoren 56 und 57 Dreieckswellen von umgekehrter Polarität zuführen. Die Optoisolatoren 56 und 57 geben dreieckige Eingangssignale von entgegengesetzter Polarität an Hochspannungstreiber 58 und 59 ab, die an die symmetrisch angeordneten Y-Ablenkplatten 22 angeschlossen sind.In Fig. 2, the circuit of the deflection voltage source 26 is shown, which includes a source 51 of a periodic waveform by means of which mutually orthogonal triangular voltage waveforms 52 and 53 are generated with zero mean, the processed and the X and Y baffles 22 and 23 are fed. The amplitude of the voltage of the source 51 is a function of the energy and the Current set in the ion beam. The shaft 52 is the Y-plates 22 fed through inversion amplifiers 54 and 55, the optoisolators 56 and 57 triangular waves of inverse Apply polarity. The optoisolators 56 and 57 give triangular ones Input signals of opposite polarity to high voltage drivers 58 and 59, which are fed to the symmetrical arranged Y-baffles 22 are connected.

Die Schaltung zum Zuführen komplementärer Spannungen zu den symmetrisch angeordneten X-Ablenkplatten 23 ist ähnlich ausgebildet wie die beschriebene Schaltung für die Ablenkplatten 22, abgesehen davon, daß Maßnahmen getroffen sind, um die Polarität der Spannungen umzukehren, um den Strahl von der Bahn 25 zu der Bahn 27 umzulenken. Zu diesem Zweck weist die X-AbIenkschaltung eine Quelle 61 für eine positive Versetzungsgleichspannung auf, deren Amplitude mit Hilfe eines nicht dargestellten Potentiometers in Abhängigkeit von der Energie und dem Strom des Strahls unter Vermittlung durch eine mechanische Kopplung (nicht dargestellt) eingestellt wird, die mit einem Potentiometer für die Amplitude der Quelle 51 verbundenist. Die Spannung der Quelle 61 wird einem Inverter 62 zugeführt, der eine negative Gleichspannung abgibt, welche die gleiche Amplitude hat wie die von der Quelle 61 abgegebene positive Spannung. Die durch die Quelle 61 und den Inverter 62 abgegebenen Gleichspannungen werden den Klemmen 63 und 64 eines Relais 65 zugeführt, zu dem ein Kontakt 66 gehört, der in Abhängigkeit von der an die Relaisspule 67 angelegten Spannung zur Anlage an einer der beiden Klemmen gebracht wird. Wenn der Ionenstrahl um +7 zu der Bahn 25 umgelenkt werden soll, wird an die Relaisspule 67 eine positive Spannung angelegt, um den Kontakt 66 zur Anlage an der Klemme 63 zu bringen, so daß die positive Gleichspannung der Quelle 61 dieser Klemme zugeführt wird. Soll sich der Ionenstrahl längs der Bahn 27 fortpflanzen, wird die Spule 67 geerdet, so daß sich der Kontakt 66 an die Klemme 64 anlegt und dem Kontakt 66 eine negative Gleichspannung zugeführt wird, die gleich der positiven Spannung der Quelle 61 ist.The circuit for supplying complementary voltages to the symmetrically arranged X-deflection plates 23 is designed in a similar manner as the circuit described for the baffles 22, except that measures are taken to reduce the Reverse the polarity of the voltages to redirect the beam from track 25 to track 27. To this end, the X-deflection circuit has a source 61 for a positive offset DC voltage, the amplitude of which with the aid of a not shown Potentiometer as a function of the energy and the current of the beam under the mediation of a mechanical Coupling (not shown) connected to a potentiometer for the amplitude of the source 51 is set. The voltage from the source 61 is fed to an inverter 62 which outputs a negative DC voltage which is the same The amplitude has like the positive voltage delivered by the source 61. Those output by the source 61 and the inverter 62 DC voltages are fed to the terminals 63 and 64 of a relay 65, to which a contact 66 belongs, which is shown in Depending on the voltage applied to the relay coil 67, it is brought into contact with one of the two terminals. If the ion beam is to be deflected by +7 to the path 25, a positive voltage is applied to the relay coil 67, to bring the contact 66 to bear against the terminal 63, so that the positive DC voltage of the source 61 of this terminal is fed. If the ion beam is to be propagated along the path 27, the coil 67 is grounded so that the contact is made 66 is applied to the terminal 64 and a negative DC voltage is fed to the contact 66, which is equal to the positive Voltage of the source 61 is.

Die positive oder negative Gleichspannung an dem Kontakt 66 wird in einem analogen Summierungsverstarker 68 linear mit der Horizontal- bzw. X-Abtastspannungswellenform 53 kombiniert, die der Dreieckswellenquelle 51 entnommen wird. Da die Welle 53 den Mittelwert Null hat, gleichen die an dem Kontakt 66 erscheinenden positiven und negativen Spannungen von glei-The positive or negative DC voltage at the contact 66 is linearly with it in an analog summing amplifier 68 the horizontal or X-scan voltage waveform 53 extracted from the triangular wave source 51. Since the Wave 53 has the mean value zero, the positive and negative voltages appearing at contact 66 are equal to

eher Amplitude die Ablenkwirkungen der VJeIle 53 um entgegengesetzt gleiche Beträge aus. Der Summierungsverstarker 68 erzeugt ein Ausgangssignal, das den X-Ablenkplatten 23 über Umkehrverstärker 74 und 75 zugeführt wird, an die Optoisolatoren 76 und 77 angeschlossen sind, denen Versetzungsdreiecks wellen von entgegengesetzter Polarität zugeführt werden. Die Optoisolatoren 76 und 77 geben Ausgangssignale in .Form von Dreieckswellen entgegengesetzter Polarität an Hochspannungstreiber 78 und 79 ab, die mit den symmetrisch angeordneten X-Achsen-Ablenkplatten 23 verbunden sind.rather amplitude is opposite to the deflection effects of the VJeIle 53 um equal amounts. The summing amplifier 68 generates an output signal which the X-deflector plates 23 via Inverting amplifiers 74 and 75 are fed to the optoisolators 76 and 77 are connected to which triangular dislocation waves of opposite polarity are supplied. the Optoisolators 76 and 77 provide output signals in the form of triangular waves of opposite polarity to high voltage drivers 78 and 79 connected to the symmetrically arranged X-axis baffles 23.

Claims

Method and device for deflecting an ion beam in an ion implantator into an ion-absorbing one

Interceptor

Expectations

[ii Method of deflecting one composed of charged particles Ray, which is normally opposed by a predetermined angle in a predetermined first direction a rectilinear trajectory is diverted to a main catcher to occur, characterized in that the Beam deflected relative to the rectilinear path by the predetermined angle in a predetermined second direction which is opposite to the first direction so that the beam falls on a waste collector through the the beam is absorbed.

2. The method according to claim 1, characterized in that the beam is deflected in the first and second directions thereby is that on electrostatic deflection plates offset DC voltages of the same amplitude, but opposite Polarity can be applied.

3. The method according to claim 1, characterized in that the beam in the first and the second direction is thereby ab-

. directs that direct voltages of the same amplitude, but opposite polarity at a first sentence

.3·.3 ·

of electrostatic baffles are applied, the downstream of a second set of electrostatic Deflection plates is arranged, and that the beam is periodically deflected in that mutually orthogonal, however the same amplitude voltages are applied to the first and second plates.

4. Device for implanting positive ions generated by an ion source into a plate-shaped collector made of a semiconductor material, characterized by a device (13) for accelerating through the Ion source (12) generated ions in such a way that a beam is created which has a straight section with a longitudinal axis electrostatic baffles (22, 23) for deflecting the beam portion along a first axis and means disposed downstream of the baffles on a second axis at right angles to the longitudinal axis (33, 34) for repelling any secondary electrons present, these devices having openings, thus the beam deflected by the electrostatic deflection plates along the first axis with respect to the longitudinal axis can cause irradiation of a plate-shaped collector (42), a waste ion beam collector (38) and a deflection voltage source (26) for the deflection plates with means for generating deflection voltages for selectively deflecting the beam in opposite directions through predetermined angles along the first Axis opposite the beam axis in such a way that the beam passes through said openings onto a platelet-shaped The catcher or the waste catcher falls.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the selective deflection device includes a device, which serves to reverse the polarity of the deflection voltages, while the amplitude of the deflection voltages is constant is held so that the beam in the direction of the flat

·: Χ ·:! ^: ". · Χ / 3219592

chenförraigen catcher and the waste collector lengthways the first axis is deflected in opposite directions by equal angles.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the deflection voltage source includes a device which it enables the beam to be made to scan periodically along the first and second axes, while the beam irradiates the platelet-shaped collector or the waste collector.

7. Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that that the waste collector is made of graphite.

8. Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that that the waste collector is made of graphite, that the means for repelling secondary electrons between the waste collector and the baffles and are arranged at a small distance from the plate-shaped catcher and that a device is present, which makes it possible to bias the repulsion devices so that they repel secondary electrons, which are delivered by the waste collector, if this is irradiated with the beam.

9. Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that that the electron absorbing interceptor and the repulsion devices are made of graphite and between the waste collector and the baffles and at a short distance from the plate-shaped Catchers are arranged, and that a device is available which enables the repulsion devices

■ to bias so that they repel secondary electrons that of the . Waste collectors are delivered if this is irradiated with the beam.

: · · I ---- "-. ·· 3215592 • V ·

10. Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the discharge collector made of graphite and that a heat dissipation (39) is mechanically connected to the electron absorbing collector (38) is.

11. Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the electrostatic deflector plates includes a first set of plates (23) by means of which the beam is deflected along a first axis, and a second set of plates (22) by means of which the beam is deflected along the second axis, wherein the plates of the first set downstream of the plates of the second set and at a short distance from the repellers (33, 34) are arranged.

12. Device for implanting positive ions generated by an ion source into a plate-shaped collector made of a semiconductor material, characterized by a device for accelerating the from the ion source discharged ions in such a way that an ion beam is formed which has a section with a longitudinal axis, electrostatic Deflector plates for deflecting the beam section along first and second axes at right angles to it the longitudinal axis, an ion beam waste collector, a deflection voltage source for the deflection plates, the deflection voltage source including means which enable Deflection voltages for selectively deflecting the beam in opposite directions by predetermined ones Create an angle along the first axis with respect to the beam axis so that the beam hits a plate-shaped catcher or the .waste collector falls.

13. The apparatus according to claim 11, characterized in that a first set of to the electrostatic baffle plates One of the plates, by means of which the beam is deflected along the first axis, and a second set of plates belongs to the

S-S-

Deflecting the beam along the second axis, with the plates of the first set downstream of the plates of the second set, and that the means (26) for selectively deflecting the beam in opposite directions Directions connected to the plates of the first set at predetermined angles along the first axis.

14. Apparatus according to claim 12 or 13, characterized in that the measured in opposite directions predetermined angles are the same size.

15. Device for implanting positive ions generated by an ion source into platelet-shaped collectors made of a semiconductor material, characterized by a device for accelerating through the ion source ions generated in such a way that a beam is formed which includes a straight section with a longitudinal axis, electrostatic baffles for deflecting the beam section along first and second axes in the at right angles to the longitudinal axis, an ion beam waste collector located downstream of the baffles and having a surface for trapping ions from the Having beam which has been deflected relative to the longitudinal axis in a first direction by a predetermined angle are, as well as a holder (43) for a plate-shaped catcher, which is arranged to hold the plate holds in such a position that a surface of the platelet irradiated with the aid of the beam is in the right Angle to a beam path extending from the longitudinal axis along the first axis in one of the first Direction opposite direction is offset by a predetermined angle.

16. Apparatus according to claim 12, characterized by a device arranged downstream of the baffle plates to repel secondary electrons with openings that

6.6th

3215532

it is opposed to that by the electrostatic baffles allow the longitudinal axis deflected beam along the first axis, the plate-shaped catcher or the Irradiate waste collector.