JP2001126656A - Ion implantation device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、イオンビームを
エネルギー分析電磁石および分析スリットによってエネ
ルギー分析した後にターゲットに入射させてイオン注入
を行うイオン注入装置に関し、より具体的には、イオン
ビームの空間電荷効果による発散を抑制して、イオンビ
ームの輸送効率を向上させる手段に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion implantation apparatus for performing ion implantation by injecting an ion beam into a target after energy analysis by an energy analyzing electromagnet and an analysis slit, and more specifically, to a space charge of the ion beam. The present invention relates to means for suppressing divergence due to an effect and improving transport efficiency of an ion beam.
【0002】[0002]
【従来の技術】この種のイオン注入装置の従来例を図4
に示す。このイオン注入装置は、イオンビーム4をX方
向(例えば水平方向)に平行走査すると共に、ターゲッ
ト20をX方向と実質的に直交するY方向(例えば垂直
方向)に機械的に走査する、いわゆるハイブリッドパラ
レルスキャン方式の場合の例である。2. Description of the Related Art FIG. 4 shows a conventional example of this type of ion implantation apparatus.
Shown in This ion implantation apparatus scans the ion beam 4 in parallel in the X direction (for example, horizontal direction) and mechanically scans the target 20 in the Y direction (for example, vertical direction) substantially orthogonal to the X direction. This is an example of the case of the parallel scan method.
【0003】このイオン注入装置は、イオンビーム4を
引き出す(射出する)イオン源2と、このイオン源2の
下流側に設けられていて同イオン源2から引き出された
イオンビーム4から特定のイオン種(このイオン種は、
質量数および価数で特定される)を選別して導出する
(これは質量分析または質量分離とも呼ばれる)質量分
析電磁石6と、この質量分析電磁石6の下流側に設けら
れていて同質量分析電磁石6から導出されたイオンビー
ム4を加速または減速する加速管8と、この加速管8の
下流側に設けられていて同加速管8から導出されたイオ
ンビーム4から特定エネルギーのイオンを選別して導出
する(これはエネルギー分析またはエネルギー分離とも
呼ばれる)エネルギー分析電磁石10と、このエネルギ
ー分析電磁石10の下流側近傍に設けられていて同エネ
ルギー分析電磁石10と協働して前記特定エネルギーの
イオンを選別して導出する分析スリット12と、この分
析スリット12の下流側に設けられていて同分析スリッ
ト12から導出されたイオンビーム4を電場または磁場
によって前記X方向に走査するビーム走査器14と、こ
のビーム走査器14の下流側に設けられていて同ビーム
走査器14から導出されたイオンビーム4を基準軸19
に対して平行になるように曲げ戻してビーム走査器14
と協働してイオンビーム4の平行走査を行う平行化電磁
石18とを備えている。[0003] This ion implantation apparatus includes an ion source 2 for extracting (injecting) an ion beam 4 and a specific ion from an ion beam 4 provided downstream of the ion source 2 and extracted from the ion source 2. Species (this ionic species
A mass analysis electromagnet 6 (which is also referred to as mass analysis or mass separation), and a mass analysis electromagnet provided downstream of the mass analysis electromagnet 6 An accelerating tube 8 for accelerating or decelerating the ion beam 4 derived from the accelerating tube 6; and an ion having a specific energy is selected from the ion beam 4 provided on the downstream side of the accelerating tube 8 and derived from the accelerating tube 8. An energy analysis electromagnet 10 to be derived (this is also called energy analysis or energy separation), and a specific energy ion is provided in the vicinity of the downstream side of the energy analysis electromagnet 10 in cooperation with the energy analysis electromagnet 10. And an analysis slit 12 provided downstream of the analysis slit 12 and derived from the analysis slit 12. A beam scanner 14 for scanning the ion beam 4 in the X direction by an electric field or a magnetic field, the beam scanner 14 provided on the downstream side of the beam scanner 14 the reference axis of the ion beam 4 derived from the 19
The beam scanner 14 is bent back to be parallel to
And a collimating electromagnet 18 for performing parallel scanning of the ion beam 4 in cooperation with the electromagnet.
【0004】ビーム走査器14と平行化電磁石18との
間には、この例では、平行化されたイオンビーム4の振
り幅Dがターゲット20よりも大きくなるまでイオンビ
ーム4を自走させるドリフト容器16が設けられてい
る。In this example, between the beam scanner 14 and the collimating electromagnet 18, a drift container for self-propelling the ion beam 4 until the amplitude D of the collimated ion beam 4 becomes larger than the target 20. 16 are provided.
【0005】平行化電磁石18から導出されたイオンビ
ーム4は、当該平行化電磁石18の下流側に設けられた
ターゲット(例えば半導体基板)20に入射させられ
る。それによって、ターゲット20に対してイオン注入
が行われる。その際、ターゲット20は、この例では図
示しない走査機構によって、前記Y方向に機械的に走査
される。このターゲット20の機械的走査とイオンビー
ム4の前記電磁的走査との協働によって、ターゲット2
0の全面に均一性良くイオン注入を行うことができる。The ion beam 4 derived from the collimating electromagnet 18 is made incident on a target (for example, a semiconductor substrate) 20 provided downstream of the collimating electromagnet 18. Thereby, ion implantation is performed on the target 20. At this time, the target 20 is mechanically scanned in the Y direction by a scanning mechanism (not shown) in this example. The mechanical scanning of the target 20 and the electromagnetic scanning of the ion beam 4 cooperate to form the target 2.
0 can be ion-implanted with good uniformity over the entire surface.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記イオン注入装置に
おいては、加速管8でイオンビーム4を所望のエネルギ
ーにした後、ターゲット20まで、イオンビーム4を長
距離(例えば数十cm〜数m程度)輸送しなければなら
ない。In the above-described ion implantation apparatus, after the ion beam 4 is set to a desired energy by the acceleration tube 8, the ion beam 4 is extended to a target 20 over a long distance (for example, about several tens cm to several meters). ) Must be transported.
【0007】このときのイオンビーム4の輸送効率は、
加速管8からターゲット20までのイオンビーム4の輸
送経路(ビームライン)のビーム光学的性能で決まるだ
けでなく、イオンビーム4自身の空間電荷効果による発
散(広がり)が影響する。At this time, the transport efficiency of the ion beam 4 is as follows.
The divergence (spreading) of the ion beam 4 itself due to the space charge effect is affected not only by the beam optical performance of the transport path (beam line) of the ion beam 4 from the accelerator tube 8 to the target 20.
【0008】特に、輸送するイオンビーム4のエネルギ
ーが低エネルギー(例えば数十eV〜数十keV程度)
の領域では、空間電荷効果による影響が支配的となり、
イオンビーム4の発散が大きくなるため、イオンビーム
4の輸送効率の低下が著しくなる。In particular, the energy of the ion beam 4 to be transported is low (for example, about several tens eV to several tens keV).
In the area of, the influence of the space charge effect becomes dominant,
Since the divergence of the ion beam 4 is increased, the transport efficiency of the ion beam 4 is significantly reduced.
【0009】イオンビーム4の空間電荷効果は、イオン
ビーム4の輸送経路中に存在する残留ガスや真空容器の
ような構造物にイオンビーム4が衝突することによって
生成される電子や負イオンによって、ある程度は(例え
ば空間電荷効果の90%〜90数%程度は)緩和される
けれども、十分とは言い難い。The space charge effect of the ion beam 4 is caused by electrons and negative ions generated when the ion beam 4 collides with a structure such as a residual gas or a vacuum vessel existing in the transport path of the ion beam 4. To some extent (for example, about 90% to 90% of the space charge effect) is reduced, but it is not enough.
【0010】なお、質量分析電磁石6や加速管8を備え
ていないイオン注入装置もあるけれども、その場合も、
イオン源2からターゲット20までのイオンビーム4の
輸送経路におけるイオンビーム4の空間電荷効果による
発散が問題になるのは、上記例の場合と同様である。Although there is an ion implantation apparatus which does not have the mass spectrometric electromagnet 6 and the acceleration tube 8, even in such a case,
The divergence of the ion beam 4 in the transport path of the ion beam 4 from the ion source 2 to the target 20 due to the space charge effect becomes a problem as in the case of the above example.
【0011】また、分析スリット12よりも下流側の機
器構成は、上記例以外の場合もあるけれども、例えば平
行化電磁石18およびドリフト容器16を備えていない
非パラレルスキャン方式のイオン注入装置もあるけれど
も、その場合も、イオンビーム4の輸送経路におけるイ
オンビーム4の空間電荷効果による発散が問題になるの
は、上記例の場合と同様である。The equipment configuration downstream of the analysis slit 12 may be other than the above example. For example, there is a non-parallel scan type ion implantation apparatus which does not include the parallelizing electromagnet 18 and the drift container 16. Also in this case, the divergence due to the space charge effect of the ion beam 4 in the transport path of the ion beam 4 becomes a problem as in the case of the above example.
【0012】そこでこの発明は、イオンビームの空間電
荷効果による発散を抑制して、イオンビームの輸送効率
を向上させることを主たる目的とする。Accordingly, it is a primary object of the present invention to suppress the divergence of the ion beam due to the space charge effect and improve the ion beam transport efficiency.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】この発明に係るイオン注
入装置の一つは、前記加速管よりも下流側かつ前記分析
スリットよりも上流側における前記イオンビームの輸送
経路に不活性ガスを導入するガス導入手段を備えている
ことを特徴としている。According to one aspect of the present invention, there is provided an ion implantation apparatus for introducing an inert gas into a transport path of the ion beam downstream of the acceleration tube and upstream of the analysis slit. It is characterized by having gas introduction means.
【0014】上記構成によれば、ガス導入手段から上記
イオンビームの輸送経路に不活性ガスを積極的に導入す
ることによって、この不活性ガスにイオンビームが衝突
して不活性ガスの電離が行われるので、イオンビームの
輸送経路にプラズマ(これはビームプラズマとも呼ばれ
る)を効率良く生成することができる。そして、このプ
ラズマ中の電子および負イオンによって、イオンビーム
の空間電荷効果が抑制される。その結果、イオンビーム
の発散を十分に抑制して、イオンビームの輸送効率を向
上させることができる。According to the above configuration, the inert gas is positively introduced into the ion beam transport path from the gas introducing means, so that the ion beam collides with the inert gas to ionize the inert gas. Therefore, plasma (also referred to as beam plasma) can be efficiently generated in the transport path of the ion beam. The electrons and negative ions in the plasma suppress the space charge effect of the ion beam. As a result, the divergence of the ion beam can be sufficiently suppressed, and the transport efficiency of the ion beam can be improved.
【0015】しかも、不活性ガスを分析スリットよりも
上流側に導入することによって、分析スリットの下流側
でイオンビームを走査する場合でも、ビーム軌道の違い
によって上記プラズマの密度に差が生じることは起こら
ないので、ビーム軌道ごとに空間電荷効果を抑制する作
用等に違いが生じることを防止して、ターゲットの面内
における注入量分布の均一性等の良好なイオン注入を実
現することができる。Moreover, by introducing the inert gas upstream of the analysis slit, even when the ion beam is scanned downstream of the analysis slit, the difference in the plasma density due to the difference in the beam trajectory does not occur. Since this does not occur, it is possible to prevent a difference in the action of suppressing the space charge effect or the like from occurring for each beam trajectory, thereby realizing good ion implantation such as uniformity of implantation dose distribution in the target surface.
【0016】また、分析スリットよりも上流側で発生ま
たは荷電変換された不所望な荷電粒子は、エネルギー分
析電磁石内での軌道半径が所望のイオンと異なることか
ら分析スリットで遮られるので、ターゲットまで輸送さ
れることはない。従って、ターゲットに対して不所望な
荷電粒子が注入されることを防止することができる。Undesired charged particles generated or charged-converted on the upstream side of the analysis slit are blocked by the analysis slit because the orbital radius in the energy analysis electromagnet is different from that of the desired ion. It will not be transported. Therefore, it is possible to prevent unwanted charged particles from being injected into the target.
【0017】更に、イオンビームを加速または減速する
加速管を備えている場合は、当該加速管よりも下流側に
不活性ガスを導入することによって、イオンビームと不
活性ガスとの衝突によって発生または荷電変換された不
所望な荷電粒子を加速管で加減速せずに済むので、加速
管およびその電源への負担を大幅に軽減することができ
る。Further, when an accelerating tube for accelerating or decelerating the ion beam is provided, an inert gas is introduced downstream of the accelerating tube to generate or generate by collision between the ion beam and the inert gas. Since it is not necessary to accelerate and decelerate the charged undesired charged particles by the acceleration tube, the load on the acceleration tube and its power source can be greatly reduced.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】図1は、この発明に係るイオン注
入装置の一例を示す概略平面図である。図4に示した従
来例と同一または相当する部分には同一符号を付し、以
下においては当該従来例との相違点を主に説明する。FIG. 1 is a schematic plan view showing an example of an ion implantation apparatus according to the present invention. Parts that are the same as or correspond to those of the conventional example shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and differences from the conventional example will be mainly described below.
【0019】このイオン注入装置は、前記加速管8より
も下流側かつ前記分析スリット12よりも上流側におけ
る前記イオンビーム4の輸送経路に不活性ガス36を導
入するガス導入手段30を備えている。このガス導入手
段30は、この例ではより具体的には、前記エネルギー
分析電磁石10内のイオンビーム4の輸送経路に不活性
ガス36を導入するものである。This ion implantation apparatus includes gas introduction means 30 for introducing an inert gas 36 into the transport path of the ion beam 4 downstream of the acceleration tube 8 and upstream of the analysis slit 12. . More specifically, in this example, the gas introducing means 30 is for introducing an inert gas 36 into the transport path of the ion beam 4 in the energy analyzing electromagnet 10.
【0020】ガス導入手段30は、この例では、不活性
ガス36を供給するガス源32と、当該不活性ガス36
をエネルギー分析電磁石10内に導入するガス導入管3
4とを備えて成る。不活性ガス36は、He 、Ne 、A
r 、Kr 、Xe もしくはRnの単一ガスまたはこれらの
混合ガスから成る。これらの内でも、Ar 、Xe 等の電
離断面積の大きいガスを用いるのが好ましく、そのよう
にすればプラズマをより効率良く生成することができ
る。In this example, the gas introduction means 30 includes a gas source 32 for supplying an inert gas 36 and the inert gas 36.
Gas introduction pipe 3 for introducing the gas into the energy analysis electromagnet 10
4 is provided. The inert gas 36 includes He, Ne, and A.
It is composed of a single gas of r, Kr, Xe or Rn or a mixed gas thereof. Among these, it is preferable to use a gas having a large ionization cross-sectional area, such as Ar or Xe, so that plasma can be generated more efficiently.
【0021】不活性ガス36の導入量は、イオンビーム
4の輸送経路の不活性ガス圧が10 -4Pa〜10-2Pa
程度になるようにするのが好ましい。10-4Paより低
いと、ビームプラズマの生成効率が低過ぎ、10-2Pa
より高いと、不活性ガス36と衝突することによるイオ
ンビーム4の損失が大きくなり過ぎ、いずれもイオンビ
ーム4の輸送効率の向上につながらないからである。The amount of the inert gas 36 introduced is determined by the ion beam
The inert gas pressure of the transport route of 4 is 10 -FourPa-10-2Pa
It is preferable that the degree is about the same. 10-FourLower than Pa
The beam plasma generation efficiency is too low.-2Pa
If higher, the ion
Loss of the electron beam 4 becomes too large,
This is because it does not lead to an improvement in the transport efficiency of the room 4.
【0022】このイオン注入装置によれば、ガス導入手
段30から上記イオンビーム4の輸送経路に不活性ガス
36を積極的に導入することによって、この不活性ガス
36にイオンビーム4が衝突して不活性ガス36の電離
が行われるので、イオンビーム4の輸送経路にプラズマ
(ビームプラズマ)を効率良く生成することができる。
そして、このプラズマ中の電子および負イオンによっ
て、イオンビーム4の空間電荷効果が抑制される。その
結果、イオンビーム4の発散を十分に抑制して、イオン
ビーム4の輸送効率を従来例に比べて大幅に向上させる
ことができる。According to the ion implantation apparatus, the inert gas 36 is positively introduced from the gas introducing means 30 into the transport path of the ion beam 4 so that the ion beam 4 collides with the inert gas 36. Since ionization of the inert gas 36 is performed, plasma (beam plasma) can be efficiently generated in the transport path of the ion beam 4.
Then, the space charge effect of the ion beam 4 is suppressed by the electrons and negative ions in the plasma. As a result, the divergence of the ion beam 4 can be sufficiently suppressed, and the transport efficiency of the ion beam 4 can be greatly improved as compared with the conventional example.
【0023】しかも、不活性ガス36を分析スリット1
2よりも上流側に導入することによって、分析スリット
12の下流側でイオンビーム4を走査する場合でも、ビ
ーム軌道の違いによって上記プラズマの密度に差が生じ
ることは起こらないので、ビーム軌道ごとに空間電荷効
果を抑制する作用等に違いが生じることを防止して、タ
ーゲット20の面内における注入量分布の均一性等の良
好なイオン注入を実現することができる。In addition, the inert gas 36 is supplied to the analysis slit 1
When the ion beam 4 is scanned downstream of the analysis slit 12 by introducing the ion beam 4 upstream of the sample 2, the difference in the beam trajectory does not cause a difference in the plasma density. It is possible to prevent the occurrence of a difference in the action of suppressing the space charge effect or the like, thereby realizing good ion implantation such as uniformity of the implantation dose distribution in the plane of the target 20.
【0024】これを詳述すると、仮に不活性ガス36を
分析スリット12の下流側に導入すると、分析スリット
12の下流側ではビーム走査器14等によってイオンビ
ーム4を走査しており、この走査されるイオンビーム4
の軌道によって、不活性ガス36の濃度や電子の分布が
異なるので、ビーム軌道の違いによってプラズマの密度
に差が生じることが起こる。そうなると、ビーム軌道ご
とに、空間電荷効果を抑制する作用や、イオンビーム4
と不活性ガス36との衝突による荷電変換効率に違いが
生じ、ひいてはターゲット20の面内における注入量分
布の均一性が悪化する。また、ドーズシフトのターゲッ
ト面内ばらつきも増大する。ドーズシフトとは、イオン
ビーム4がガスと衝突してその一部分が中性化すること
によって、ターゲット20に注入された粒子量(注入ド
ーズ)と電気的に計測されたイオン量(計測ドーズ)と
の間に差が生じることを言う。このような不都合を、不
活性ガス36を分析スリット12よりも上流側に導入す
ることによって、防止することができる。More specifically, if the inert gas 36 is introduced downstream of the analysis slit 12, the ion beam 4 is scanned downstream of the analysis slit 12 by the beam scanner 14 or the like. Ion beam 4
Since the concentration of the inert gas 36 and the distribution of electrons are different depending on the orbit, the difference in the plasma density may occur due to the difference in the beam orbit. Then, for each beam trajectory, the action of suppressing the space charge effect and the ion beam 4
There is a difference in charge conversion efficiency due to collision between the target 20 and the inert gas 36, and thus, the uniformity of the injection amount distribution in the plane of the target 20 is deteriorated. In addition, the variation of the dose shift in the target surface also increases. The dose shift means that the ion beam 4 collides with a gas and a part of the gas is neutralized, so that the amount of particles injected into the target 20 (implantation dose) and the amount of ions electrically measured (measurement dose) are measured. It means that there is a difference between them. Such inconvenience can be prevented by introducing the inert gas 36 upstream of the analysis slit 12.
【0025】なお、エネルギー分析電磁石10内等のよ
うに分析スリット12よりも上流側で発生または荷電変
換された不所望な荷電粒子は、エネルギー分析電磁石1
0内での軌道半径が所望のイオンと異なることから分析
スリット12で遮られるので、ターゲット20まで輸送
されることはない。従って、ターゲット20に対して不
所望な荷電粒子が注入されることを防止することができ
る。Unwanted charged particles generated or charged-converted on the upstream side of the analysis slit 12 such as in the energy analysis electromagnet 10 are separated from the energy analysis electromagnet 1.
Since the orbital radius in 0 is different from the desired ion and is blocked by the analysis slit 12, it is not transported to the target 20. Therefore, injection of undesired charged particles into the target 20 can be prevented.
【0026】また、この例のようにイオンビーム4を加
速または減速する加速管8を備えている場合は、当該加
速管8よりも下流側に不活性ガス36を導入することに
よって、イオンビーム4と不活性ガス36との衝突によ
って発生または荷電変換された不所望な荷電粒子を加速
管8で加減速せずに済むので、加速管8およびその電源
への負担を大幅に軽減することができる。When an accelerating tube 8 for accelerating or decelerating the ion beam 4 is provided as in this example, the inert gas 36 is introduced downstream of the accelerating tube 8 so that the ion beam 4 Unnecessary charged particles generated or charged-converted by collision between the gas and the inert gas 36 do not need to be accelerated or decelerated by the accelerating tube 8, so that the load on the accelerating tube 8 and its power source can be greatly reduced. .
【0027】加速管8や質量分析電磁石6を備えていな
いイオン注入装置の場合は、上記不活性ガス36は、イ
オン源2よりも下流側かつ分析スリット12よりも上流
側に導入すれば良い。In the case of an ion implantation apparatus not provided with the acceleration tube 8 or the mass analysis electromagnet 6, the inert gas 36 may be introduced downstream of the ion source 2 and upstream of the analysis slit 12.
【0028】また、この発明は、分析スリット12の下
流側の機器構成が上記例以外の場合にも、例えばビーム
走査器14、ドリフト容器16、平行化電磁石18等を
備えていない場合にも、勿論適用することができる。Further, the present invention can be applied to a case where the equipment configuration on the downstream side of the analysis slit 12 is other than the above-mentioned example, and a case where the beam scanner 14, the drift vessel 16, the parallelizing electromagnet 18 and the like are not provided. Of course, it can be applied.
【0029】[0029]
【実施例】図1に示したイオン注入装置において、不活
性ガス36として電離断面積の大きいXe ガスを用い、
これをエネルギー分析電磁石10内に導入した。そし
て、導入するXe ガスの流量を変化させたときのイオン
ビーム4のビーム電流IBの半値幅Wおよびピーク値P
の測定結果の一例を図2に示す。この測定は、図1に示
すように、平行化電磁石18の下流側近傍に設けたビー
ム電流計測器38によって行った。イオンビーム4には
Ar イオンビームを用い、その加速管8通過後のエネル
ギーは5keVとした。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the ion implantation apparatus shown in FIG. 1, Xe gas having a large ionization cross section is used as an inert gas 36.
This was introduced into the energy analysis electromagnet 10. When the flow rate of the introduced Xe gas is changed, the half width W and the peak value P of the beam current IB of the ion beam 4 are changed.
FIG. 2 shows an example of the measurement results. This measurement was performed by a beam current measuring device 38 provided near the downstream side of the parallelizing electromagnet 18 as shown in FIG. An Ar ion beam was used as the ion beam 4, and its energy after passing through the acceleration tube 8 was 5 keV.
【0030】なお、イオンビーム4は前述したようにX
方向に往復走査されるので、ビーム電流計測器38で計
測するビーム電流IBのプロファイルは、例えば図3に
示す例のように、イオンビーム4の1往復走査で二つ
(行きと帰り)のピークが現れる。半値幅Wは、この各
ピークのピーク値Pの半分のときの幅である。Note that the ion beam 4 is X
The beam current IB measured by the beam current measuring device 38 has two peaks (one going and one returning) in one reciprocating scan of the ion beam 4 as shown in, for example, FIG. Appears. The half value width W is a width when the peak value P of each peak is half.
【0031】図2に示すように、Xe ガス流量が0.5
ccmのとき、ビーム電流IBの半値幅Wは最小となっ
た。これは、イオンビーム4の発散が最も抑制されてい
ることを示している。かつ、ビーム電流IBのピーク値
Pも最大となった。これは、イオンビーム4の輸送効率
が最大になっていることを示している。As shown in FIG. 2, when the Xe gas flow rate is 0.5
At ccm, the half-width W of the beam current IB became the minimum. This indicates that the divergence of the ion beam 4 is most suppressed. Further, the peak value P of the beam current IB also became the maximum. This indicates that the transport efficiency of the ion beam 4 is maximized.
【0032】より詳しく説明すると、図4に示した従来
のイオン注入装置は上記のようなガス導入手段30を備
えていないのでガス流量が0ccmのときに相当し、こ
の場合のビーム電流IBのピーク値Pは約37μAであ
る。これに対して、ガス導入手段30から導入するガス
流量を0.5ccmにすると、ビーム電流IBのピーク
値Pは約260μAになる。従って、イオンビーム4の
輸送効率は従来例に比べて約7倍になっている。なお、
図2に示すガス流量0ccm〜2ccmは、エネルギー
分析電磁石10内のビーム輸送経路のガス圧に換算すれ
ば、約10-5Pa〜約5×10-3Paに相当し、0.5
ccmは約1×10-3Paに相当する。More specifically, the conventional ion implantation apparatus shown in FIG. 4 does not include the gas introducing means 30 as described above, and thus corresponds to the case where the gas flow rate is 0 ccm. The value P is about 37 μA. On the other hand, when the gas flow rate introduced from the gas introduction means 30 is set to 0.5 ccm, the peak value P of the beam current IB becomes about 260 μA. Therefore, the transport efficiency of the ion beam 4 is about seven times that of the conventional example. In addition,
The gas flow rate of 0 ccm to 2 ccm shown in FIG. 2 corresponds to about 10 −5 Pa to about 5 × 10 −3 Pa when converted to the gas pressure of the beam transport path in the energy analysis electromagnet 10, and 0.5
ccm corresponds to about 1 × 10 −3 Pa.
【0033】[0033]
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、上記の
ようなガス導入手段を備えているので、それからイオン
ビームの輸送経路に不活性ガスを積極的に導入すること
ができ、それによってイオンビームの輸送経路にプラズ
マを効率良く生成することができる。その結果、イオン
ビームの空間電荷効果ひいてはそれによるイオンビーム
の発散を抑制して、イオンビームの輸送効率を向上させ
ることができる。As described above, according to the present invention, since the gas introducing means as described above is provided, it is possible to positively introduce an inert gas into the ion beam transport path. Plasma can be efficiently generated in the transport path of the ion beam. As a result, the space charge effect of the ion beam and the resulting divergence of the ion beam can be suppressed, and the transport efficiency of the ion beam can be improved.
【0034】しかも、不活性ガスを分析スリットよりも
上流側に導入することによって、分析スリットの下流側
でイオンビームを走査する場合でも、ビーム軌道の違い
によって上記プラズマの密度に差が生じることは起こら
ないので、ビーム軌道ごとに空間電荷効果を抑制する作
用等に違いが生じることを防止して、ターゲットの面内
における注入量分布の均一性等の良好なイオン注入を実
現することができる。Furthermore, by introducing the inert gas upstream of the analysis slit, even when the ion beam is scanned downstream of the analysis slit, the difference in the plasma density due to the difference in the beam trajectory does not occur. Since this does not occur, it is possible to prevent a difference in the action of suppressing the space charge effect or the like from occurring for each beam trajectory, thereby realizing good ion implantation such as uniformity of implantation dose distribution in the target surface.
【0035】また、分析スリットよりも上流側で発生ま
たは荷電変換された不所望な荷電粒子は、エネルギー分
析電磁石内での軌道半径が所望のイオンと異なることか
ら分析スリットで遮られるので、ターゲットまで輸送さ
れることはない。従って、ターゲットに対して不所望な
荷電粒子が注入されることを防止することができる。Unwanted charged particles generated or charged-converted on the upstream side of the analysis slit are blocked by the analysis slit because the orbital radius in the energy analysis electromagnet is different from that of the desired ion. It will not be transported. Therefore, it is possible to prevent unwanted charged particles from being injected into the target.
【図1】この発明に係るイオン注入装置の一例を示す概
略平面図である。FIG. 1 is a schematic plan view showing an example of an ion implantation apparatus according to the present invention.
【図2】ガス流量に対するビーム電流の半値幅およびピ
ーク値の測定結果の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a measurement result of a half width and a peak value of a beam current with respect to a gas flow rate.
【図3】ビーム電流プロファイルの一例を示す概略図で
ある。FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a beam current profile.
【図4】従来のイオン注入装置の一例を示す概略平面図
である。FIG. 4 is a schematic plan view showing an example of a conventional ion implantation apparatus.
2 イオン源 4 イオンビーム 8 加速管 10 エネルギー分析電磁石 12 分析スリット 20 ターゲット 30 ガス導入手段 36 不活性ガス 2 Ion source 4 Ion beam 8 Accelerator tube 10 Energy analysis electromagnet 12 Analysis slit 20 Target 30 Gas introduction means 36 Inert gas
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤澤 博 京都府京都市南区久世殿城町575番地 日 新イオン機器株式会社内 Fターム(参考) 4K029 CA10 DE00 DE02 DE04 5C034 CC02 CC19 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Hiroshi Fujisawa F-term in Nisshin Ion Equipment Co., Ltd.
Claims (2)
のイオン源の下流側に設けられていて同イオン源から引
き出されたイオンビームを加速または減速する加速管
と、この加速管の下流側に設けられていて同加速管から
導出されたイオンビームから特定エネルギーのイオンを
選別するエネルギー分析電磁石と、このエネルギー分析
電磁石の下流側近傍に設けられていて同エネルギー分析
電磁石と協働して前記特定エネルギーのイオンを選別し
て導出する分析スリットとを備えていて、この分析スリ
ットを通過したイオンビームをターゲットに入射させる
構成のイオン注入装置において、前記加速管よりも下流
側かつ前記分析スリットよりも上流側における前記イオ
ンビームの輸送経路に不活性ガスを導入するガス導入手
段を備えていることを特徴とするイオン注入装置。1. An ion source for extracting an ion beam, an acceleration tube provided downstream of the ion source for accelerating or decelerating an ion beam extracted from the ion source, and an acceleration tube provided downstream of the acceleration tube. An energy analysis electromagnet that is provided and selects ions of a specific energy from an ion beam derived from the accelerator tube; and an energy analysis electromagnet provided near the downstream side of the energy analysis electromagnet in cooperation with the energy analysis electromagnet. And an analysis slit for selecting and deriving the ions of the ion implantation apparatus, wherein the ion beam passing through the analysis slit is incident on the target, the downstream side of the acceleration tube and the upstream of the analysis slit Gas introducing means for introducing an inert gas into the transport path of the ion beam on the side. Characteristic ion implanter.
のイオン源の下流側に設けられていて同イオン源から引
き出されたイオンビームから特定エネルギーのイオンを
選別するエネルギー分析電磁石と、このエネルギー分析
電磁石の下流側近傍に設けられていて同エネルギー分析
電磁石と協働して前記特定エネルギーのイオンを選別し
て導出する分析スリットとを備えていて、この分析スリ
ットを通過したイオンビームをターゲットに入射させる
構成のイオン注入装置において、前記イオン源よりも下
流側かつ前記分析スリットよりも上流側における前記イ
オンビームの輸送経路に不活性ガスを導入するガス導入
手段を備えていることを特徴とするイオン注入装置。2. An ion source for extracting an ion beam, an energy analysis electromagnet provided downstream of the ion source for selecting ions of a specific energy from the ion beam extracted from the ion source, and an energy analysis electromagnet And an analysis slit provided in the vicinity of the downstream side for selecting and extracting ions of the specific energy in cooperation with the same energy analysis electromagnet, and the ion beam passing through the analysis slit is incident on the target. The ion implantation apparatus according to claim 1, further comprising a gas introduction unit that introduces an inert gas into a transport path of the ion beam downstream of the ion source and upstream of the analysis slit. apparatus.
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