JP2002237273A - イオン注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 同時に複数のイオンを注入することが可能な
イオン注入装置を提供する。 【解決手段】 質量分析部で質量分析された各イオン
を、質量分析部以降に設けた複数のビーム経路に導くこ
とにより同時に複数のイオン注入を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はイオン注入装置に
関し、例えば半導体装置の製造などにおいて基板にイオ
ン注入する装置として適用するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２は、従来のイオン注入装置の構成を
示す概念図である。従来のイオン注入装置においては、
イオンソース部１から発射されたイオンは質量分析部２
に入射し、質量分析部２において紙面垂直方向の磁場に
よって偏向され、そのイオン量、質量等によって決まる
軌跡を描き、所定のイオンがビーム取出部３を経て加速
部４に入射する。加速部４で加速されたビームは、ビー
ム収束部４で収束されて、ビーム走査部５に入射する。
ビーム走査部６においては、紙面垂直方向の磁場によっ
て適宜に偏向されて処理室６に入射し、ターゲットを照
射する。

【０００３】図３は、質量分析部２において、一様な垂
直磁場に入射したイオンが、偏向されて描く円軌道を示
す図である。イオンが描く円軌道の半径Rは次式（１）
によって与えられる。

【数１】 m: イオン質量 VE: イオンのエネルギー n: イオンのチャージ数 B: 磁束密度 ｑ: 電子素量 式（１）から分かるように、磁場の強度、すなわち磁束
密度が一定であっても、イオンの質量、エネルギー、チ
ャージ数によってイオンが描く軌道の半径が異なる。図
３はこれを示している。

【０００４】図４は、例えば図２のようなイオン分析手
段において、BF3ガスをイオンソースとして磁場の磁束
密度を変化させたときに、イオン取出口に出てくるイオ
ン量の変化を示すイオンスペクトラムの図である。図中
には、分解生成したBF3ガスのイオンの種類が示されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したことか
ら、図２のイオン注入装置の質量分析部２において、式
（１）を満足する特定の種類のイオンがイオン取出部３
を通過し、利用に供されることがわかる。しかし、式
（１）の条件に合わないイオンは、質量分析部２または
加速菅部４などの側壁に衝突し利用されない。このよう
にビーム経路の側壁に衝突するイオン量が多いとそれに
よって経路内の汚染が発生する。また、側壁保護用のシ
ールド部品が劣化する。この発明は、このような従来の
課題を解決するためになされたもので、質量分析部に複
数のビーム経路を接続し、質量分析部から異なる種類の
イオンを同時に取り出して利用できるイオン注入装置を
提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明のイオン注入装
置は、請求項１に記載したように、イオンを発射するイ
オンソース部と、このイオンソース部から入射する複数
種類のイオンを質量分析する質量分析部と、この質量分
析部の異なる位置から異なる種類のイオンビームを同時
に取り出す複数のビーム取出部を設けたものである。

【０００７】この発明のイオン注入装置は、請求項２に
記載したように、前記装置において、前記質量分析部に
印加する磁場の強度を調整する磁場調整手段を備え、前
記磁場の強度を変化させて前記複数のビーム取出部から
同種のイオンビームを取り出せるようにしたものであ
る。

【０００８】この発明のイオン注入装置は、請求項３に
記載したように、前記装置において、それぞれ前記複数
のビーム取出部に接続され前記イオンビームの経路を調
整するビーム調整手段と、このビーム調整手段に接続さ
れ被処理基板にイオン注入をする処理室とを備えたもの
である。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の実施の形態に
よるイオン注入装置の概略構成を示す図である。図にお
いて、１はイオンソース部、２は紙面垂直に磁場が印加
され、イオンソース部２から入射してきたイオンの質量
分析をする質量分析部である。次に、符号３〜７は、A
系統、B系統、C系統に分岐した部分で、それぞれａ，
ｂ，ｃの添字が付されているが、以下の説明では簡略化
のため添字をつけないで説明する。３は質量分析部２で
分離されたイオンビームを取り出すビーム取出部、４は
ビーム取出部３を経由して入射してきたイオンを加速す
る加速部、５は加速部４から入射してきたイオンを収束
するビーム収束部、６はビーム収束部５から入射してき
たイオンを可変磁場により走査するビーム走査部、７は
ビーム走査部６から入射してきたイオンをターゲット例
えば半導体基板に照射して処理をする処理室を示す。ま
た、加速部３、ビーム収束部４、ビーム走査部６はビー
ム調整手段を構成する。

【００１０】この実施の形態では、質量分析部２に三つ
のビーム取出部３が設けられ、これに三系統のビーム調
整手段が接続されており、３種類のイオンが同時に利用
できるようになっている。質量分析部２に複数のビーム
取出部３を設ける位置は、イオンソースのガスの種類に
より、また、利用するイオンの種類により、式（１）を
満足するように設計して定められる。また、ビーム取出
部３が例えば三個所以上設けられて選択して利用できる
ようにしておいてもよい。処理室７のビーム照射位置に
は、例えば半導体基板を置いて、これに所定のイオンを
注入する。

【００１１】このようなイオン注入装置を用いれば、例
えば半導体基板にイオン注入をするとき、三系統の処理
室７を同時に利用し、それぞれに半導体基板をターゲッ
ト位置にマウントして異なるイオンのイオン注入を同時
並行的に行うことができる。このように、複数の種類の
イオンを同時に利用すれば、ビーム経路の側壁に衝突す
るイオン量が減り、ビーム経路内の汚染を減らすことが
できる。また、側壁保護用のシールド部品の寿命を長く
することができる。

【００１２】また、質量分析部２に印加する磁場の強度
を変えることにより、特定の種類のイオンをそれぞれ三
系統の取出部３を経て処理室６に取り出すことも可能で
ある。このようにすれば、イオン注入装置の真空を破る
ことなく処理できるので、処理効率が向上する。

【００１３】なお、以上の説明では、イオン注入装置を
例として説明したが、イオン注入に限らず、イオンビー
ムを取り出して利用する他の装置にも適用出来るもの
で、一般的にはイオンビーム取出装置あるいはイオンビ
ーム利用装置として適用可能である。また、イオン注入
であっても、半導体基板へのイオン注入に限られず、他
の材料へのイオン注入にも適用できるものである。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のイオン
注入装置によれば、質量分析部で質量分析された各イオ
ンを、質量分析部以降に設けた複数のビーム経路に導く
ことにより同時に複数のイオン注入が可能となる。ま
た、この発明のイオン注入装置によれば、質量分析部の
磁場を調整することにより、同種のイオンを異なるビー
ム経路に導いて利用することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態によるイオン注入装置
の概略構成を示す図である。

【図２】 従来のイオン注入装置の構成を示す概念図で
ある。

【図３】 一様な垂直磁場に入射したイオンが、偏向さ
れて描く円軌道を示す図である。

【図４】 磁場による質量分析において、磁束密度を変
化させたときにイオン取出口に出てくるイオン量の変化
を示すイオンスペクトラムの一例を示す図である。

【符号の説明】

１ イオンソース部、 ２ 質量分析部、 ３ イオン取出部、 ４ 加速部、 ５ ビーム収束部、 ６ ビーム走査部、 ７ 処理室。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イオンを発射するイオンソース部と、こ
   のイオンソース部から入射する複数種類のイオンを質量
   分析する質量分析部と、この質量分析部の異なる位置か
   ら異なる種類のイオンビームを同時に取り出す複数のビ
   ーム取出部を設けたことを特徴とするイオン注入装置。
2. 【請求項２】 前記質量分析部に印加する磁場の強度を
   調整する磁場調整手段を備え、前記磁場の強度を変化さ
   せて前記複数のビーム取出部から同種のイオンビームを
   取り出せるようにしたことを特徴とする請求項１に記載
   のイオン注入装置。
3. 【請求項３】 それぞれ前記複数のビーム取出部に接続
   され前記イオンビームの経路を調整するビーム調整手段
   と、このビーム調整手段に接続され被処理基板にイオン
   注入をする処理室とを備えたことを特徴とする請求項１
   または２に記載のイオン注入装置。