JP2002525820A - イオンビームから中性イオンを選択するために配設されたイオン注入装置 - Google Patents
イオンビームから中性イオンを選択するために配設されたイオン注入装置Info
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- H—ELECTRICITY
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
- H01J37/3171—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for ion implantation
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 イオン注入装置には、２つの要求が課せられる。１）ビーム内に中性原子が存在してはならないこと。これは、電界または磁界によって中性原子の軌道と速度に影響を与えることができないためである。２）基板内へのドーピング中にイオンビームが不規則な要因で遮断されることを避けるために、小さな角度の広がりで処理されるべき試料にイオンビームが到着すること。
【解決手段】 上記目的のため、本発明にかかる装置は、連続する少なくとも２つの減速段４，６を含む。第１の減速段４は、下流方向から見て、イオンビームを減速しイオンビームを偏向しさらに中間でのクロスオーバを形成するために配置され、この一方、第２の減速段６は、イオンビームをさらに減速し、イオンビームに収束効果を受けさせるために配置される。
Description
【０００１】
本発明は、基板内に注入するイオンのビームを生成するイオン源と、このイオ
ン源から発せられたイオンビームを加速する加速電極と、このイオンビーム内の
イオンの方向に影響を及ぼすために加速電極の下流側に配置されたイオン−光学
素子と、イオンビームを減速するためにイオン−光学素子の下流側に配置された
減速装置と、を備えたイオン注入装置に関する。
ン源から発せられたイオンビームを加速する加速電極と、このイオンビーム内の
イオンの方向に影響を及ぼすために加速電極の下流側に配置されたイオン−光学
素子と、イオンビームを減速するためにイオン−光学素子の下流側に配置された
減速装置と、を備えたイオン注入装置に関する。
【０００２】 本発明はまた、基板内にイオンを注入する方法に関する。
【０００３】
前述した種類の装置は、１９９１年３月１３日に出願されて１９９２年１０月
８日に特開平４−２８４３４３で公開された日本国特許出願の英文アブストラク
トから既に知られている。
８日に特開平４−２８４３４３で公開された日本国特許出願の英文アブストラク
トから既に知られている。
【０００４】 イオン注入は、集積回路の製造において、指定されたドーピング分布、例えば
基板の深さの関数としてのドープされたイオンの指定された密集を形成するため
に一般に用いられる。この目的のために必要なイオンビームは、イオン源によっ
て、既知の方法により生成され、その後、このビームは、このイオン源にすぐに
続く（静電）加速電極によって、所望の速度にまで加速される。このような装置
は、イオンビームにさらに影響を及ぼすため、イオン−光学素子、例えばドープ
される基板にビームを走査する偏向装置や、イオンビームの焦点を合わせたり、
そうでなければ収束させまたは発散させる荷電粒子レンズをも備えることがある
。
基板の深さの関数としてのドープされたイオンの指定された密集を形成するため
に一般に用いられる。この目的のために必要なイオンビームは、イオン源によっ
て、既知の方法により生成され、その後、このビームは、このイオン源にすぐに
続く（静電）加速電極によって、所望の速度にまで加速される。このような装置
は、イオンビームにさらに影響を及ぼすため、イオン−光学素子、例えばドープ
される基板にビームを走査する偏向装置や、イオンビームの焦点を合わせたり、
そうでなければ収束させまたは発散させる荷電粒子レンズをも備えることがある
。
【０００５】 上述した既知の装置は、加速電極に続いて、好ましくない量を有するイオンを
イオンビームから分離する量分離ユニットの形態でのイオン−光学素子を備え、
これにより、このように生成されたイオンビームは、１種類のイオンだけでなる
。粒子−光学技術から、イオン−光学素子によってイオンビームに対して好適で
かつ制御された影響を及ぼすことを達成するために、イオンビームが十分に高い
速度、例えば数十ｋｅＶから数百ｋｅＶの大きさのオーダの運動エネルギに相当
する速度を有することが望ましいということが一般的に知られている。この点で
典型的な値は、３０ｋｅＶであり、これにより加速電極における３０ｋＶ（加速
電圧）に一致する。これは、ビームのエネルギがあまりに低い（例えば１ｋｅＶ
）場合、ビームは、機器の内部および外部からの妨害的影響と、ビーム内の空間
電荷による好ましくないビームの広がりとを非常に受けやすくなるからである。
イオンビームから分離する量分離ユニットの形態でのイオン−光学素子を備え、
これにより、このように生成されたイオンビームは、１種類のイオンだけでなる
。粒子−光学技術から、イオン−光学素子によってイオンビームに対して好適で
かつ制御された影響を及ぼすことを達成するために、イオンビームが十分に高い
速度、例えば数十ｋｅＶから数百ｋｅＶの大きさのオーダの運動エネルギに相当
する速度を有することが望ましいということが一般的に知られている。この点で
典型的な値は、３０ｋｅＶであり、これにより加速電極における３０ｋＶ（加速
電圧）に一致する。これは、ビームのエネルギがあまりに低い（例えば１ｋｅＶ
）場合、ビームは、機器の内部および外部からの妨害的影響と、ビーム内の空間
電荷による好ましくないビームの広がりとを非常に受けやすくなるからである。
【０００６】 上述した、指定されたドーピング分布には、ドープされる基板内の指定された
深さに至る領域内にのみイオンを注入することがしばしば必要である。この目的
のため、所定の、指定された速度、即ち、エネルギでのみイオンを基板に照射す
ると良い。この指定されたエネルギは、典型的には、１ｋｅＶの大きさのオーダ
が良い。十分に高いエネルギでイオン−光学素子を通過するようにイオンビーム
を導き、それにもかかわらず、指定されたエネルギでビームを基板に到着させる
ために、イオンビームを所望のエネルギにまで減速させる減速装置が上述のイオ
ン−光学素子から下流側に既知の方法で配置される。
深さに至る領域内にのみイオンを注入することがしばしば必要である。この目的
のため、所定の、指定された速度、即ち、エネルギでのみイオンを基板に照射す
ると良い。この指定されたエネルギは、典型的には、１ｋｅＶの大きさのオーダ
が良い。十分に高いエネルギでイオン−光学素子を通過するようにイオンビーム
を導き、それにもかかわらず、指定されたエネルギでビームを基板に到着させる
ために、イオンビームを所望のエネルギにまで減速させる減速装置が上述のイオ
ン−光学素子から下流側に既知の方法で配置される。
【０００７】 上述したプロセスは、排気された空間内で発生する。この空間の真空は、その
質がしばしば劣る。これは、基板を照射する間、ガスがイオンによって（特に基
板の残留物質から）放出され、これらのイオンが真空の空間を介して広がるため
である。イオン源から減速装置に至るまでの経路を進行する間、機器内に常に存
在する、放出されたガスと残留ガスとの相互作用により、ビーム内のイオンの一
部は、中性化される。これらの中性化されたイオン（即ち、原子）は、イオン光
学素子および減速装置による影響にはもはや応答せず、これにより、これらの原
子は、十分なエネルギ、例えば３０ｋｅＶで基板に衝突し、従って、指定された
ドーピング分布に相当する深さを遙かに上回る深さに至るまで基板内を貫通する
。さらに、このような原子は、処理する基板上へのビーム走査が適用される領域
に応答しないので、これらの原子は、ドープされる基板領域の中心で静止点「ス
ポット」を形成し、この結果、関連する元素が基板内で許容できないほどの高い
密度で局所的に集中することになる。中和されたイオンに関するこの問題を解消
するため、既知のイオン注入装置内でイオンビームを減速する減速装置がまたイ
オンビームを偏向するために配置される。これにより、電磁偏向に応答しない中
性化されたイオン（即ち、原子）は、本来の方向で進行を継続し、従って、この
中性化されたイオンを偏向されたイオンビームから分離することができる。
質がしばしば劣る。これは、基板を照射する間、ガスがイオンによって（特に基
板の残留物質から）放出され、これらのイオンが真空の空間を介して広がるため
である。イオン源から減速装置に至るまでの経路を進行する間、機器内に常に存
在する、放出されたガスと残留ガスとの相互作用により、ビーム内のイオンの一
部は、中性化される。これらの中性化されたイオン（即ち、原子）は、イオン光
学素子および減速装置による影響にはもはや応答せず、これにより、これらの原
子は、十分なエネルギ、例えば３０ｋｅＶで基板に衝突し、従って、指定された
ドーピング分布に相当する深さを遙かに上回る深さに至るまで基板内を貫通する
。さらに、このような原子は、処理する基板上へのビーム走査が適用される領域
に応答しないので、これらの原子は、ドープされる基板領域の中心で静止点「ス
ポット」を形成し、この結果、関連する元素が基板内で許容できないほどの高い
密度で局所的に集中することになる。中和されたイオンに関するこの問題を解消
するため、既知のイオン注入装置内でイオンビームを減速する減速装置がまたイ
オンビームを偏向するために配置される。これにより、電磁偏向に応答しない中
性化されたイオン（即ち、原子）は、本来の方向で進行を継続し、従って、この
中性化されたイオンを偏向されたイオンビームから分離することができる。
【０００８】
これらの既知の装置においては、ともに静電レンズを構成する３つの電極の組
み合わせを偏向装置が含むという問題に直面する。このレンズの第１の電極は、
加速電圧の一部に達する電位を伝搬する（こうして第１の電極は、実際には、こ
の電位を伝搬するドリフト空間の境界で形成される）。このレンズの第３の電極
は、グランド電位を伝搬する（この第３の電極は、実際には、グランド電位を伝
搬する基板の処理空間の入り口で形成される）。この一方、中央の電極は、上述
した２つの電位の間の電位を伝搬する。粒子光学において、静電減速には減速領
域によって引き起こされるレンズ効果が必然的に伴うということが一般的に知ら
れている。このレンズ効果により、イオンビームは、発散作用または収束作用の
影響を受ける。加速電圧の大きさの上述したオーダとイオンビームが到着する最
終速度のために、ビーム内のイオンには、上述した発散効果または収束効果によ
りビーム軸を横切る許容できないほど大きな速度成分が与えられる。この結果、
これらのイオンが減速電極と基板との間にあるビームリミッタによって遮断され
るであろうからイオンのかなりの部分が基板に到達しなくなる。さらに、ビーム
内のイオンが大きな角度で広がると、ドープされる基板に対して遮断効果が生じ
ることになる。このことは、明らかに一点から発したイオンビームが円錐をなす
ように扇形に広がり、この結果、基板の他の部分に対して高さの差が与えられた
領域の端部に直接隣接する基板の領域がこの端部の陰に位置し、従って、陰に位
置しない領域よりも少ないイオンを受け取るということを意味する。これら２つ
の理由から基板に照射するイオンビームが広がる角度は、小さくなければならな
い。
み合わせを偏向装置が含むという問題に直面する。このレンズの第１の電極は、
加速電圧の一部に達する電位を伝搬する（こうして第１の電極は、実際には、こ
の電位を伝搬するドリフト空間の境界で形成される）。このレンズの第３の電極
は、グランド電位を伝搬する（この第３の電極は、実際には、グランド電位を伝
搬する基板の処理空間の入り口で形成される）。この一方、中央の電極は、上述
した２つの電位の間の電位を伝搬する。粒子光学において、静電減速には減速領
域によって引き起こされるレンズ効果が必然的に伴うということが一般的に知ら
れている。このレンズ効果により、イオンビームは、発散作用または収束作用の
影響を受ける。加速電圧の大きさの上述したオーダとイオンビームが到着する最
終速度のために、ビーム内のイオンには、上述した発散効果または収束効果によ
りビーム軸を横切る許容できないほど大きな速度成分が与えられる。この結果、
これらのイオンが減速電極と基板との間にあるビームリミッタによって遮断され
るであろうからイオンのかなりの部分が基板に到達しなくなる。さらに、ビーム
内のイオンが大きな角度で広がると、ドープされる基板に対して遮断効果が生じ
ることになる。このことは、明らかに一点から発したイオンビームが円錐をなす
ように扇形に広がり、この結果、基板の他の部分に対して高さの差が与えられた
領域の端部に直接隣接する基板の領域がこの端部の陰に位置し、従って、陰に位
置しない領域よりも少ないイオンを受け取るということを意味する。これら２つ
の理由から基板に照射するイオンビームが広がる角度は、小さくなければならな
い。
【０００９】 本発明の目的は、前述した種類のイオン注入装置において、中性化されたイオ
ンをイオンビームから分離し、かつ、許容できない大きな角度の広がりをイオン
ビームに与えることなく、イオンビームを減速するイオン注入装置を提供するこ
とにある。
ンをイオンビームから分離し、かつ、許容できない大きな角度の広がりをイオン
ビームに与えることなく、イオンビームを減速するイオン注入装置を提供するこ
とにある。
【００１０】
これを達成するために、本発明にかかる装置は、上記減速装置が少なくとも２
つの連続する減速段を含み、これら２つの減速段のうちの第１の減速段が下流方
向から見て上記イオンビームを減速し、上記イオンビームを偏向し、かつ、中間
でのクロスオーバを形成するために配置され、第２の減速段が上記イオンビーム
をさらに減速し、かつ、上記イオンビームに収束効果を受けさせるために配置さ
れることを特徴とする。
つの連続する減速段を含み、これら２つの減速段のうちの第１の減速段が下流方
向から見て上記イオンビームを減速し、上記イオンビームを偏向し、かつ、中間
でのクロスオーバを形成するために配置され、第２の減速段が上記イオンビーム
をさらに減速し、かつ、上記イオンビームに収束効果を受けさせるために配置さ
れることを特徴とする。
【００１１】 上記第１の減速段は、ビームが装置内のこの第１の減速段の影響を受けるよう
に構成される。この段は、上記イオンビームの中間のクロスオーバがこのような
減速に関係するレンズ効果によって形成されるように、即ち、上記第１の減速段
の出口から上記第２の減速段の入り口の間の領域に、換言すると、上記ビームが
上記基板上で要求された小さな角度での広がりを示すように上記第２の段の減速
領域の上記レンズ効果が上記ビームを集束するような位置に配置されるクロスオ
ーバが形成されるように配設することができる。中性化されたイオンは、上記第
１の段の減速効果によって上記イオンビームから分離される。
に構成される。この段は、上記イオンビームの中間のクロスオーバがこのような
減速に関係するレンズ効果によって形成されるように、即ち、上記第１の減速段
の出口から上記第２の減速段の入り口の間の領域に、換言すると、上記ビームが
上記基板上で要求された小さな角度での広がりを示すように上記第２の段の減速
領域の上記レンズ効果が上記ビームを集束するような位置に配置されるクロスオ
ーバが形成されるように配設することができる。中性化されたイオンは、上記第
１の段の減速効果によって上記イオンビームから分離される。
【００１２】 本発明にかかる装置の好適な実施態様において、上記第１の減速段と上記第２
の減速段との間に選択ギャップが設けられ、このギャップの方向は、上記ビーム
が上記第１の減速段によって偏向される面を横切って延在する。これにより、上
記中性イオンを上記イオンビームから分離する準備ができ、同時にこのギャップ
の幅を適切に選択することにより、上記イオンビーム内でエネルギ選択をも実行
することができる。この選択ギャップは、上記第１の減速段の最終電極に設ける
と好都合である。この場合は、これにより、機器の真空筐体内に分離素子を搭載
する必要がない。
の減速段との間に選択ギャップが設けられ、このギャップの方向は、上記ビーム
が上記第１の減速段によって偏向される面を横切って延在する。これにより、上
記中性イオンを上記イオンビームから分離する準備ができ、同時にこのギャップ
の幅を適切に選択することにより、上記イオンビーム内でエネルギ選択をも実行
することができる。この選択ギャップは、上記第１の減速段の最終電極に設ける
と好都合である。この場合は、これにより、機器の真空筐体内に分離素子を搭載
する必要がない。
【００１３】 本発明にかかる装置の他の実施態様においては、その方向が、上記第１の減速
段によって上記ビームが偏向される面を横切って延在するさらなる選択ギャップ
が上記第２の減速段に続く。これは、上記第１の減速段において完全かつ不均一
なビーム偏向が既に発生した領域で上記イオンビーム内のイオンの中性化が依然
として発生するということが起こりうるからである。この領域で生成されたイオ
ンは、上記中間のクロスオーバの直近に位置し、これにより、その非常に大きな
部分が速度における重大な横断成分を有する。これは、上記ビームが上記中間の
クロスオーバの近辺で強く発散するからである。これらの中性粒子は、次に上記
選択ギャップを通過できるが、上記第２の加速段の収束効果の影響を受けない。
これにより、この第２の段を越えると、このような好ましくない中性粒子は、上
記さらなる選択ギャップによって上記イオンビームから分離される。上記第１の
減速段におけると同様に、上記さらなる選択ギャップは、関係する減速段の最終
電極に設けられると好都合である。これにより、機器の真空筐体内に分離素子を
搭載する必要がまたなくなる。
段によって上記ビームが偏向される面を横切って延在するさらなる選択ギャップ
が上記第２の減速段に続く。これは、上記第１の減速段において完全かつ不均一
なビーム偏向が既に発生した領域で上記イオンビーム内のイオンの中性化が依然
として発生するということが起こりうるからである。この領域で生成されたイオ
ンは、上記中間のクロスオーバの直近に位置し、これにより、その非常に大きな
部分が速度における重大な横断成分を有する。これは、上記ビームが上記中間の
クロスオーバの近辺で強く発散するからである。これらの中性粒子は、次に上記
選択ギャップを通過できるが、上記第２の加速段の収束効果の影響を受けない。
これにより、この第２の段を越えると、このような好ましくない中性粒子は、上
記さらなる選択ギャップによって上記イオンビームから分離される。上記第１の
減速段におけると同様に、上記さらなる選択ギャップは、関係する減速段の最終
電極に設けられると好都合である。これにより、機器の真空筐体内に分離素子を
搭載する必要がまたなくなる。
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
【００１５】 図１は、イオン注入装置のうち本発明に関連する部分を示す図である。この装
置内のイオン源は、図示しない方法でイオンビームを生成し、このビームは、こ
のイオン源の直後で３０ｋｅＶにまで加速される。このようなイオンビームの生
成および加速は、それ自体は一般的に知られており、本発明に関連して説明する
必要はない。イオンビームにさらに影響を与えるため、この装置は、イオン光学
素子（図示せず）、例えばイオンビームの焦点を合わせ、そうでなければ発散さ
せまたは収束させる粒子レンズをも備える。このようなイオンビームの生成およ
び加速並びにその焦点合わせは、それ自体一般的に知られており、本発明に関連
してさらに説明する必要はない。
置内のイオン源は、図示しない方法でイオンビームを生成し、このビームは、こ
のイオン源の直後で３０ｋｅＶにまで加速される。このようなイオンビームの生
成および加速は、それ自体は一般的に知られており、本発明に関連して説明する
必要はない。イオンビームにさらに影響を与えるため、この装置は、イオン光学
素子（図示せず）、例えばイオンビームの焦点を合わせ、そうでなければ発散さ
せまたは収束させる粒子レンズをも備える。このようなイオンビームの生成およ
び加速並びにその焦点合わせは、それ自体一般的に知られており、本発明に関連
してさらに説明する必要はない。
【００１６】 上述の素子を越えて横切った後、イオンビーム２は、装置の図１に示す部分に
到達する。この部分は、第１の減速段４とこれに引き続く第２の減速段６とを備
える。
到達する。この部分は、第１の減速段４とこれに引き続く第２の減速段６とを備
える。
【００１７】 第１の減速段４は、第１の電極８と、第２の電極１０と、偏向系１２と、第３
の電極１４とを含む。偏向系１２は、２つの偏向プレート１２−１および１２−
２を有する。第３の電極１４もまた、第１の偏向段の最終電極を有する。第２の
電極１４は、断面が長方形の管形状を有する。イオン源の直後における（正に帯
電された）イオンの加速は、イオン源が周囲に対して＋３０ｋＶの電位を伝搬す
ることにより実現される。次に、イオンの加速に用いられる加速電極とこれに続
く粒子−光学素子は、周囲に対するグランド電位を伝搬する。この結果、ビーム
内のイオンは、電極８に到達するときに３０ｋｅＶの運動エネルギを有する。第
２の電極１０は、＋２２ｋＶの電位を伝搬し、これにより、イオンは、８ｋｅＶ
の運動エネルギにまで減速される。偏向系１２は、＋２２ｋｅＶの中間電位を伝
搬し、偏向プレート１２−１は、上述の中間電位よりも８００Ｖだけ高い電位を
伝搬し、この一方、偏向プレート１２−２は、上述の中間電位より８００Ｖだけ
低い電位を伝搬する。こうしてこれら２つのプレートの間で１．６ｋＶに達する
電位差が存在する。最後に、第３の電極１４は、２２ｋＶの電位をまた伝搬し、
これにより、イオンは、８ｋｅＶの運動エネルギで第１の減速段を出る。第３の
電極１４には、その縦方向が図の紙面に垂直に延在する選択ギャップ１６が設け
られている。一方の側の第１の電極８と他方側の電極１０，１２および１４との
間の減速静電界は、選択ギャップ１６の平面でイオンビームの焦点を合わせ、ま
た、偏向プレート１２−１と１２−２との間の偏向領域はさらに、選択ギャップ
１６に向けてイオンビームを偏向する。選択ギャップ１６は、このように、第１
の減速段によってイオンビーム２が偏向される面に垂直に延在する。
の電極１４とを含む。偏向系１２は、２つの偏向プレート１２−１および１２−
２を有する。第３の電極１４もまた、第１の偏向段の最終電極を有する。第２の
電極１４は、断面が長方形の管形状を有する。イオン源の直後における（正に帯
電された）イオンの加速は、イオン源が周囲に対して＋３０ｋＶの電位を伝搬す
ることにより実現される。次に、イオンの加速に用いられる加速電極とこれに続
く粒子−光学素子は、周囲に対するグランド電位を伝搬する。この結果、ビーム
内のイオンは、電極８に到達するときに３０ｋｅＶの運動エネルギを有する。第
２の電極１０は、＋２２ｋＶの電位を伝搬し、これにより、イオンは、８ｋｅＶ
の運動エネルギにまで減速される。偏向系１２は、＋２２ｋｅＶの中間電位を伝
搬し、偏向プレート１２−１は、上述の中間電位よりも８００Ｖだけ高い電位を
伝搬し、この一方、偏向プレート１２−２は、上述の中間電位より８００Ｖだけ
低い電位を伝搬する。こうしてこれら２つのプレートの間で１．６ｋＶに達する
電位差が存在する。最後に、第３の電極１４は、２２ｋＶの電位をまた伝搬し、
これにより、イオンは、８ｋｅＶの運動エネルギで第１の減速段を出る。第３の
電極１４には、その縦方向が図の紙面に垂直に延在する選択ギャップ１６が設け
られている。一方の側の第１の電極８と他方側の電極１０，１２および１４との
間の減速静電界は、選択ギャップ１６の平面でイオンビームの焦点を合わせ、ま
た、偏向プレート１２−１と１２−２との間の偏向領域はさらに、選択ギャップ
１６に向けてイオンビームを偏向する。選択ギャップ１６は、このように、第１
の減速段によってイオンビーム２が偏向される面に垂直に延在する。
【００１８】 電極８および１４間の距離が８７mmに及ぶと、電極１０の長さは３０mmに達し
、また、偏向系１２の長さとプレートの間隔は、４５mmと３０mmに達し、上述し
た電圧を用いると、照射するイオンビーム２は、７°（０．１２２ラジアン）の
角度まで偏向される。選択ギャップ１６でのギャップの幅が４mmである場合、中
性化されたイオンが実質的に全て電極１４によって遮断されることは明らかであ
る。
、また、偏向系１２の長さとプレートの間隔は、４５mmと３０mmに達し、上述し
た電圧を用いると、照射するイオンビーム２は、７°（０．１２２ラジアン）の
角度まで偏向される。選択ギャップ１６でのギャップの幅が４mmである場合、中
性化されたイオンが実質的に全て電極１４によって遮断されることは明らかであ
る。
【００１９】 第１の減速段４を横切った後、この間に焦点が合わされ偏向されたイオンビー
ム２は、第２の減速段６に到達する。第２の減速段６は、長方形の断面形状を有
する管状の第４の電極１８と、この第２の減速段の最終電極を有する第５の電極
２０とを含む。第５の電極２０には、さらなる選択ギャップ２２が設けられてい
る。
ム２は、第２の減速段６に到達する。第２の減速段６は、長方形の断面形状を有
する管状の第４の電極１８と、この第２の減速段の最終電極を有する第５の電極
２０とを含む。第５の電極２０には、さらなる選択ギャップ２２が設けられてい
る。
【００２０】 第４の電極１８は、２９ｋＶの電位を伝搬し、これにより、イオンビームは、
電極１６と電極１８との間で８ｋｅＶの運動エネルギから１ｋｅＶの運動エネル
ギにまでさらに減速され、第５の電極２０は、２８ｋＶの電位を伝搬し、これに
より、電極１８と電極２０との間でイオンが局所的に加速されるが、それでも全
体としては８ｋｅＶから２ｋｅＶへの減速の影響を受ける。第２の減速段６にお
ける減速静電界のために、イオンビームはこの仕掛けにおける収束効果の影響を
受ける。イオンビームの第１のクロスオーバが第２の減速段に先だって配置され
るので、ビームは、発散の態様で減速段６に入射する。減速段６の焦点合わせ効
果により、イオンビームには基板２４の領域で所望の小さな角度の広がりが与え
られるということが保証される。
電極１６と電極１８との間で８ｋｅＶの運動エネルギから１ｋｅＶの運動エネル
ギにまでさらに減速され、第５の電極２０は、２８ｋＶの電位を伝搬し、これに
より、電極１８と電極２０との間でイオンが局所的に加速されるが、それでも全
体としては８ｋｅＶから２ｋｅＶへの減速の影響を受ける。第２の減速段６にお
ける減速静電界のために、イオンビームはこの仕掛けにおける収束効果の影響を
受ける。イオンビームの第１のクロスオーバが第２の減速段に先だって配置され
るので、ビームは、発散の態様で減速段６に入射する。減速段６の焦点合わせ効
果により、イオンビームには基板２４の領域で所望の小さな角度の広がりが与え
られるということが保証される。
【００２１】 さらなる選択ギャップ２２があるために、中性化されたイオンは、第２の電極
１０と第４の電極２０との間の中間の空間で実質的に遮断される。これは、ビー
ムの完全かつ不均一な偏向が既に発生した第１の減速段の領域でイオンビーム内
のイオンの中性化が依然として発生する、ということが起こり得るからである。
その領域に到達する中性化されたイオンは、中間のクロスオーバの直近に位置し
、これにより、ビームが中間のクロスオーバの近辺で強く発散しているので、イ
オンの非常に大きな部分は、速度における重大な横断成分を有する。このような
中性粒子は、次に第１の選択ギャップ１６を持ち得るが、第２の減速段６の収束
効果の影響を受けない。こうして、第２の段６に引き続いて、さらなる選択ギャ
ップ２２によって好ましくない中性粒子をイオンビームから分離することができ
る。電極１０と同様に、基板２４は、２８ｋＶの電位を伝搬し、これにより、最
終電極２０と基板２４との間では電界が存在しない。この結果、イオンビーム２
のイオンは、２ｋｅＶのエネルギでドープすべき基板２４に到着する。
１０と第４の電極２０との間の中間の空間で実質的に遮断される。これは、ビー
ムの完全かつ不均一な偏向が既に発生した第１の減速段の領域でイオンビーム内
のイオンの中性化が依然として発生する、ということが起こり得るからである。
その領域に到達する中性化されたイオンは、中間のクロスオーバの直近に位置し
、これにより、ビームが中間のクロスオーバの近辺で強く発散しているので、イ
オンの非常に大きな部分は、速度における重大な横断成分を有する。このような
中性粒子は、次に第１の選択ギャップ１６を持ち得るが、第２の減速段６の収束
効果の影響を受けない。こうして、第２の段６に引き続いて、さらなる選択ギャ
ップ２２によって好ましくない中性粒子をイオンビームから分離することができ
る。電極１０と同様に、基板２４は、２８ｋＶの電位を伝搬し、これにより、最
終電極２０と基板２４との間では電界が存在しない。この結果、イオンビーム２
のイオンは、２ｋｅＶのエネルギでドープすべき基板２４に到着する。
【００２２】 基板２４内へのイオン注入を実現するために、基板に対してイオンビームを移
動する必要がある。この移動は、図示しない静電装置または磁気装置を用いるこ
とにより、図の紙面に垂直な第１の方向へのビームにより実行される。このよう
な装置は、電極８の上流に配置することが好ましい。基板に対するビームの第１
の方向に垂直な第２の方向への望ましい移動は、図１の垂直な方向に、例えば図
の紙面の底部から上方へ基板を移動することにより実行される。
動する必要がある。この移動は、図示しない静電装置または磁気装置を用いるこ
とにより、図の紙面に垂直な第１の方向へのビームにより実行される。このよう
な装置は、電極８の上流に配置することが好ましい。基板に対するビームの第１
の方向に垂直な第２の方向への望ましい移動は、図１の垂直な方向に、例えば図
の紙面の底部から上方へ基板を移動することにより実行される。
【００２３】 図２は、イオン注入装置の図１に示す部分におけるイオンビーム内のイオンの
軌道を示す。図２に示すイオン軌道は、コンピュータプログラムによる関係で得
られたものである。この目的のため、数値は、全て図１の説明で述べた数値と同
一のものとした。図２には、関連する様々な寸法が与えられている。
軌道を示す。図２に示すイオン軌道は、コンピュータプログラムによる関係で得
られたものである。この目的のため、数値は、全て図１の説明で述べた数値と同
一のものとした。図２には、関連する様々な寸法が与えられている。
【００２４】 図２は、電極８および１４間の領域で平行に入射するビームが偏向されるとと
もに焦点合わせが行われるということを明らかに示す。望ましい場合は、焦点が
合わせられたビームを妨げることなく、ギャップ幅１６は、実質的により小さく
なるように選択できる。
もに焦点合わせが行われるということを明らかに示す。望ましい場合は、焦点が
合わせられたビームを妨げることなく、ギャップ幅１６は、実質的により小さく
なるように選択できる。
【００２５】 さらに、同図は、選択ギャップ１６の領域で強く発散するビームの広がり角度
が第２の減速段６の収束効果によりかなり減少し、これにより、このビームが実
質的に平行な態様で基板２４に入射するということを明らかに示す。
が第２の減速段６の収束効果によりかなり減少し、これにより、このビームが実
質的に平行な態様で基板２４に入射するということを明らかに示す。
【００２６】
以上詳述したとおり、本発明は、以下の効果を奏する。
【００２７】 即ち、本発明によれば、中性化されたイオンをイオンビームから分離し、かつ
、許容できない大きな角度の広がりを与えることなくイオンビームを減速するイ
オン注入装置が提供される。
、許容できない大きな角度の広がりを与えることなくイオンビームを減速するイ
オン注入装置が提供される。
【００２８】 また、本発明によれば、中性化されたイオンをイオンビームから分離し、かつ
、許容できない大きな角度の広がりを与えることなくイオンビームを減速するイ
オン注入方法が提供される。
、許容できない大きな角度の広がりを与えることなくイオンビームを減速するイ
オン注入方法が提供される。
【図１】 イオン注入装置のうち本発明に関連する部分を示す図である。
【図２】 イオン注入装置の図１に示す部分におけるイオンの経路を示す図である。
２ イオンビーム ４ 第１の減速段 ６ 第２の減速段 ８ 第１の電極 １０ 第２の電極 １２ 偏向系 １２−１，１２−２ 偏向プレート １４ 第３の電極 １６ 選択ギャップ １８ 第４の電極 ２０ 第５の電極 ２４ 基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 Ｇｒｏｅｎｅｗｏｕｄｓｅｗｅｇ １， 5621 ＢＡ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ， Ｔｈ ｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ Ｆターム(参考） 4K029 CA10 DE04 5C034 CC02 CC03 CC04 CC17
Claims (7)
- 【請求項１】 基板内に注入するイオンのビームを生成するイオン源と、 前記イオン源から発した前記イオンビームを加速する加速電極と、 前記イオンビームの方向に影響を及ぼすために前記加速電極の下流側に配置さ
れたイオン−光学素子と、 前記イオンビームを減速し偏向するために前記イオン−光学素子の下流側に配
置された減速装置と、を備え、 前記減速装置は、少なくとも２つの連続する減速段を含み、 前記２つの減速段のうちの第１の減速段は、下流方向から見て、前記イオンビ
ームを減速し、前記イオンビームを偏向し、かつ、中間でのクロスオーバを形成
するために配置され、 第２の減速段は、前記イオンビームをさらに減速し、かつ、前記イオンビーム
に収束効果を受けさせるために配置される ことを特徴とするイオン注入装置。 - 【請求項２】 選択ギャップが前記第１の減速段と前記第２の減速段との間に設けられ、 前記ギャップのギャップの方向は、前記ビームが前記第１の減速段によって偏
向される面を横切って延在する請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 前記選択ギャップは、前記第１の減速段の最終電極に設けられた請求項２に記
載の装置。 - 【請求項４】 前記第２の減速段に続いて、そのギャップの方向が、前記第１の減速段によっ
て前記ビームが偏向される面を横切って延在するさらなる選択ギャップが設けら
れた請求項１に記載の装置。 - 【請求項５】 前記さらなる選択ギャップは、前記第２の減速段の最終電極に設けられた請求
項４に記載の装置。 - 【請求項６】 イオンビームを生成し、 前記イオンビームを加速し、 前記イオンビームを加速した後に、前記イオンビームの方向に影響を及ぼし、 前記イオンの方向に影響を及ぼした後に、前記イオンビームを偏向しながら減
速して基板内にイオンを注入する方法であって、 ２つの連続する段で減速が発生し、 前記２つの減速段のうちの第１の減速段では、下流方向から見て、 前記イオンビームが遅延され、 前記イオンビームが偏向され、 中間でのクロスオーバが形成され、 前記第２の減速段において前記イオンビームがさらに遅延され集束効果を受け
ることを特徴とする方法。 - 【請求項７】 前記第１の減速段と前記第２の減速段との間の選択ギャップへ前記イオンビー
ムが導かれ、前記選択ギャップの前記ギャップの方向は、前記第１の減速段内で
前記ビームが偏向される面を横切って延在する請求項６に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP98203227.8 | 1998-09-24 | ||
| EP98203227 | 1998-09-24 | ||
| PCT/EP1999/006638 WO2000017905A1 (en) | 1998-09-24 | 1999-09-08 | Ion implantation device arranged to select neutral ions from the ion beam |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002525820A true JP2002525820A (ja) | 2002-08-13 |
| JP2002525820A5 JP2002525820A5 (ja) | 2006-11-02 |
Family
ID=8234155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000571477A Pending JP2002525820A (ja) | 1998-09-24 | 1999-09-08 | イオンビームから中性イオンを選択するために配設されたイオン注入装置 |
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|---|---|
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| EP (1) | EP1046183B1 (ja) |
| JP (1) | JP2002525820A (ja) |
| DE (1) | DE69916241T2 (ja) |
| WO (1) | WO2000017905A1 (ja) |
Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| JP2006518916A (ja) * | 2003-02-21 | 2006-08-17 | アクセリス テクノロジーズ インコーポレーテッド | 偏向用の加速／減速ギャップ |
| KR100877108B1 (ko) | 2007-06-29 | 2009-01-07 | 주식회사 하이닉스반도체 | 불균일 에너지 이온주입장치 및 이를 이용한 불균일 에너지이온주입방법 |
| JP2022507634A (ja) * | 2018-11-20 | 2022-01-18 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 静電フィルタを用いてイオンビームを制御するための装置および方法 |
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| US6525326B1 (en) * | 2000-09-01 | 2003-02-25 | Axcelis Technologies, Inc. | System and method for removing particles entrained in an ion beam |
| CN1311508C (zh) * | 2000-11-20 | 2007-04-18 | 瓦里安半导体设备联合公司 | 用于产生低能量离子束的离子光学装置和方法 |
| JP3738734B2 (ja) * | 2002-02-06 | 2006-01-25 | 日新電機株式会社 | 静電加速管およびそれを備えるイオン注入装置 |
| US6758949B2 (en) * | 2002-09-10 | 2004-07-06 | Applied Materials, Inc. | Magnetically confined metal plasma sputter source with magnetic control of ion and neutral densities |
| US20040063782A1 (en) * | 2002-09-27 | 2004-04-01 | Westheim Raymond J.H. | Bicalutamide forms |
| US6881966B2 (en) | 2003-05-15 | 2005-04-19 | Axcelis Technologies, Inc. | Hybrid magnetic/electrostatic deflector for ion implantation systems |
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| US7339179B2 (en) * | 2005-11-15 | 2008-03-04 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Technique for providing a segmented electrostatic lens in an ion implanter |
| US7619228B2 (en) * | 2006-09-29 | 2009-11-17 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Technique for improved ion beam transport |
| US7888653B2 (en) * | 2009-01-02 | 2011-02-15 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Techniques for independently controlling deflection, deceleration and focus of an ion beam |
| US8466431B2 (en) * | 2009-02-12 | 2013-06-18 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Techniques for improving extracted ion beam quality using high-transparency electrodes |
| US10699871B2 (en) | 2018-11-09 | 2020-06-30 | Applied Materials, Inc. | System and method for spatially resolved optical metrology of an ion beam |
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| US10886098B2 (en) | 2018-11-20 | 2021-01-05 | Applied Materials, Inc. | Electrostatic filter and ion implanter having asymmetric electrostatic configuration |
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- 1999-09-08 JP JP2000571477A patent/JP2002525820A/ja active Pending
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- 1999-09-08 DE DE69916241T patent/DE69916241T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-09-08 EP EP99944628A patent/EP1046183B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-09-21 US US09/400,762 patent/US6326631B1/en not_active Expired - Fee Related
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