JP2003257358A - イオン注入方法及びイオン注入装置 - Google Patents
イオン注入方法及びイオン注入装置Info
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- JP2003257358A JP2003257358A JP2002052884A JP2002052884A JP2003257358A JP 2003257358 A JP2003257358 A JP 2003257358A JP 2002052884 A JP2002052884 A JP 2002052884A JP 2002052884 A JP2002052884 A JP 2002052884A JP 2003257358 A JP2003257358 A JP 2003257358A
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- ion implantation
- ion
- implantation method
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/004—Charge control of objects or beams
- H01J2237/0041—Neutralising arrangements
- H01J2237/0044—Neutralising arrangements of objects being observed or treated
Abstract
(57)【要約】
【課題】 プラズマシャワーからの電子引出しがイオン
ビーム径変化の影響を受けずに済むようなイオン注入方
法を提供する。 【解決手段】 イオン源から引き出されたイオンビーム
５２を輸送してウエハ５５に注入するに際し、該イオン
ビームをウエハの手前の輸送区間においてプラズマシャ
ワーを経由させるようにしたイオン注入方法であり、ア
ークチャンバー１０とシャワーチューブ１１とによるプ
ラズマシャワーをリゾルビングアパチャー体５４の下流
側の直近位置に配置した。
ビーム径変化の影響を受けずに済むようなイオン注入方
法を提供する。 【解決手段】 イオン源から引き出されたイオンビーム
５２を輸送してウエハ５５に注入するに際し、該イオン
ビームをウエハの手前の輸送区間においてプラズマシャ
ワーを経由させるようにしたイオン注入方法であり、ア
ークチャンバー１０とシャワーチューブ１１とによるプ
ラズマシャワーをリゾルビングアパチャー体５４の下流
側の直近位置に配置した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はイオン注入装置に関
する。
する。
【０００２】
【従来の技術】図５を参照して、イオン注入装置の一般
的な構成について説明する。図５において、イオン源５
０から引出し電極５１を通して引き出されたイオンビー
ム５２は質量分析磁石５３により質量分析され、選別さ
れたイオン種のイオンが質量分析スリットであるリゾル
ビングアパチャー体５４を経由してウエハ５５に注入さ
れる。リゾルビングアパチャー体５４とウエハ５５との
間のビームラインにはプラズマシャワー用のシャワーチ
ューブ５６が配置されている。シャワーチューブ５６に
はアークチャンバー５７が設置されている。アークチャ
ンバー５７はビームライン側に向けた開口を有する。ま
た、ビームラインに対して出没自在にビーム電流測定用
のファラデーカップ５８が設けられる。つまり、ファラ
デーカップ５８はビームセットアップ時にはビームライ
ン上（図５の一点鎖線の位置）に置かれ、イオン注入中
はビームラインから外れた図５の実線位置に置かれるよ
うになっている。ウエハ５５の後方にもファラデーカッ
プ５９が配置され、イオン注入中の計測を行うことがで
きるようにされている。
的な構成について説明する。図５において、イオン源５
０から引出し電極５１を通して引き出されたイオンビー
ム５２は質量分析磁石５３により質量分析され、選別さ
れたイオン種のイオンが質量分析スリットであるリゾル
ビングアパチャー体５４を経由してウエハ５５に注入さ
れる。リゾルビングアパチャー体５４とウエハ５５との
間のビームラインにはプラズマシャワー用のシャワーチ
ューブ５６が配置されている。シャワーチューブ５６に
はアークチャンバー５７が設置されている。アークチャ
ンバー５７はビームライン側に向けた開口を有する。ま
た、ビームラインに対して出没自在にビーム電流測定用
のファラデーカップ５８が設けられる。つまり、ファラ
デーカップ５８はビームセットアップ時にはビームライ
ン上（図５の一点鎖線の位置）に置かれ、イオン注入中
はビームラインから外れた図５の実線位置に置かれるよ
うになっている。ウエハ５５の後方にもファラデーカッ
プ５９が配置され、イオン注入中の計測を行うことがで
きるようにされている。
【０００３】図６は、図５におけるリゾルビングアパチ
ャー体５４から下流側の構成を拡大して示している。図
５では図示を省略したが、図５に示された構成要素は図
６に示すように真空容器６０内に配置されている。アー
クチャンバー５７はフィラメント５７−１を内蔵してお
り、フィラメント５７−１にはフィラメント電源５７−
２とアーク電源５７−３とが接続されている。アークチ
ャンバー５７内にはまた、ガス供給系５７−４から所定
のガスが導入可能にされている。シャワーチューブ５
６、アークチャンバー５７、アーク電源５７−３はそれ
ぞれアースに接続されている。尚、ここではリゾルビン
グアパチャー体５４の直近の下流に一つ以上のアパチャ
ー体６１が配置されている。また、ファラデーカップ５
８は、真空容器６０の外に設置された駆動装置６３によ
りビームラインに対して出没自在にされる。
ャー体５４から下流側の構成を拡大して示している。図
５では図示を省略したが、図５に示された構成要素は図
６に示すように真空容器６０内に配置されている。アー
クチャンバー５７はフィラメント５７−１を内蔵してお
り、フィラメント５７−１にはフィラメント電源５７−
２とアーク電源５７−３とが接続されている。アークチ
ャンバー５７内にはまた、ガス供給系５７−４から所定
のガスが導入可能にされている。シャワーチューブ５
６、アークチャンバー５７、アーク電源５７−３はそれ
ぞれアースに接続されている。尚、ここではリゾルビン
グアパチャー体５４の直近の下流に一つ以上のアパチャ
ー体６１が配置されている。また、ファラデーカップ５
８は、真空容器６０の外に設置された駆動装置６３によ
りビームラインに対して出没自在にされる。
【０００４】ここで、プラズマシャワーからの電子引出
しの方法について説明する。プラズマシャワーからの電
子の引出しは、以下のように行われる。
しの方法について説明する。プラズマシャワーからの電
子の引出しは、以下のように行われる。
【０００５】（１）アークの生成
フィラメント５７−１に高電流を流すと、フィラメント
５７−１は２０００℃以上に熱せられ、熱電子を放出す
る。ここにガス供給系５７−４からＡｒ等のガスを供給
し、フィラメント５７−１とアークチャンバー５７の間
に数十ボルトのアーク電圧をかけると、熱電子がアーク
電圧によって加速され、ガス原子と衝突すると共に新た
な電子を生成する。この電子増幅作用によって、フィラ
メント５７−１とアークチャンバー５７の間にプラズマ
が生成される。
５７−１は２０００℃以上に熱せられ、熱電子を放出す
る。ここにガス供給系５７−４からＡｒ等のガスを供給
し、フィラメント５７−１とアークチャンバー５７の間
に数十ボルトのアーク電圧をかけると、熱電子がアーク
電圧によって加速され、ガス原子と衝突すると共に新た
な電子を生成する。この電子増幅作用によって、フィラ
メント５７−１とアークチャンバー５７の間にプラズマ
が生成される。
【０００６】（２）ビームポテンシャルによる電子の引
出し プラズマシャワーのアークチャンバー５７の中で安定に
アークが立った状態で、アークチャンバー５７の開口の
外側をイオンビームが通過すると、イオンビームの持つ
正のポテンシャルによって、アークチャンバー５７内の
プラズマから電子が引き出され、イオンビームに向かっ
て加速される。この電子と、アークチャンバー５７内で
イオン化されずにアークチャンバー５７の開口から噴出
する中性ガス原子とが衝突し、アークチャンバー５７と
イオンビームとの間に再びプラズマが形成される。これ
はプラズマブリッジ（図６に６５で示す）と呼ばれ、空
間電荷制限電流をはるかに上回る量の電子をイオンビー
ムに供給する働きがある。
出し プラズマシャワーのアークチャンバー５７の中で安定に
アークが立った状態で、アークチャンバー５７の開口の
外側をイオンビームが通過すると、イオンビームの持つ
正のポテンシャルによって、アークチャンバー５７内の
プラズマから電子が引き出され、イオンビームに向かっ
て加速される。この電子と、アークチャンバー５７内で
イオン化されずにアークチャンバー５７の開口から噴出
する中性ガス原子とが衝突し、アークチャンバー５７と
イオンビームとの間に再びプラズマが形成される。これ
はプラズマブリッジ（図６に６５で示す）と呼ばれ、空
間電荷制限電流をはるかに上回る量の電子をイオンビー
ムに供給する働きがある。
【０００７】次に、プラズマシャワーからの電子引出し
の特徴について説明する。例えば、ビーム電流量が大き
くなった場合、イオンビームの持つ正のポテンシャルが
大きくなるので、アークチャンバー５７から引き出され
る電子量が増え、イオンビームに供給される電子量も増
加する。プラズマシャワーシステムでは、このような自
律制御性により、イオンビームの持つ正電荷を中和する
のに十分な量の電子がプラズマシャワーから引き出さ
れ、ウエハ５５の正帯電を抑制している。つまり、シャ
ワーチューブ５６とアークチャンバー５７とによるプラ
ズマシャワーシステムは帯電抑制装置として作用する。
の特徴について説明する。例えば、ビーム電流量が大き
くなった場合、イオンビームの持つ正のポテンシャルが
大きくなるので、アークチャンバー５７から引き出され
る電子量が増え、イオンビームに供給される電子量も増
加する。プラズマシャワーシステムでは、このような自
律制御性により、イオンビームの持つ正電荷を中和する
のに十分な量の電子がプラズマシャワーから引き出さ
れ、ウエハ５５の正帯電を抑制している。つまり、シャ
ワーチューブ５６とアークチャンバー５７とによるプラ
ズマシャワーシステムは帯電抑制装置として作用する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】以下に、上記の従来技
術の問題点について説明する。
術の問題点について説明する。
【０００９】（１）イオンビーム径の影響
イオン注入装置では、様々なイオン種、エネルギー、及
びビーム電流のイオンビームを使用する。イオンビーム
の径は、ビーム条件やビーム生成条件によって異なって
いる。
びビーム電流のイオンビームを使用する。イオンビーム
の径は、ビーム条件やビーム生成条件によって異なって
いる。
【００１０】アークチャンバー５７は、設計上の最大径
を持つイオンビームがアークチャンバー５７に当たらな
い位置に設置される。これは、イオンビームがアークチ
ャンバー５７に当たると、注入されるビーム電流量の減
少やパーティクル発生等の問題が起きるためである。
を持つイオンビームがアークチャンバー５７に当たらな
い位置に設置される。これは、イオンビームがアークチ
ャンバー５７に当たると、注入されるビーム電流量の減
少やパーティクル発生等の問題が起きるためである。
【００１１】アークチャンバー５７の位置でのビーム径
Ｄ１が変わると、アークチャンバー５７の開口とイオン
ビームとの間の距離が変わり、この間の電界も変化す
る。このため、ビーム径Ｄ１が変化すると、イオンビー
ムに供給される電子量が変化してしまう。例えば、ビー
ム径Ｄ１が小さくなり易いビーム条件を適用した場合に
は、プラズマシャワーから供給される電子量が不足し、
ウエハ５５の正帯電を十分に抑制できなくなることがあ
る。これを解消するために、ビーム径Ｄ１に合せてプラ
ズマシャワー出力を変更する手法が考えられるが、この
手法ではビーム径計測機構、フィードバック回路等が必
要になり、プラズマシャワーシステムが不必要に複雑に
なってしまう。
Ｄ１が変わると、アークチャンバー５７の開口とイオン
ビームとの間の距離が変わり、この間の電界も変化す
る。このため、ビーム径Ｄ１が変化すると、イオンビー
ムに供給される電子量が変化してしまう。例えば、ビー
ム径Ｄ１が小さくなり易いビーム条件を適用した場合に
は、プラズマシャワーから供給される電子量が不足し、
ウエハ５５の正帯電を十分に抑制できなくなることがあ
る。これを解消するために、ビーム径Ｄ１に合せてプラ
ズマシャワー出力を変更する手法が考えられるが、この
手法ではビーム径計測機構、フィードバック回路等が必
要になり、プラズマシャワーシステムが不必要に複雑に
なってしまう。
【００１２】（２）アークチャンバー５７の位置の影響
プラズマシャワーは、ウエハ５５とサプレッション電
極、つまりアパチャー体６１との間に設置されるが、通
常、イオンビームが収束されるリゾルビングアパチャー
体５４より下流に設置される。また、ウエハ５５への電
子供給が容易になるように、ウエハの直近に設置される
場合もある。
極、つまりアパチャー体６１との間に設置されるが、通
常、イオンビームが収束されるリゾルビングアパチャー
体５４より下流に設置される。また、ウエハ５５への電
子供給が容易になるように、ウエハの直近に設置される
場合もある。
【００１３】プラズマシャワー位置でのビーム径Ｄ１の
変化量ｄ１は、プラズマシャワーがリゾルビングアパチ
ャー体５４からビーム軸方向に離れているほど大きくな
る。このため、アークチャンバー５７の位置がリゾルビ
ングアパチャー体５４から離れていて、アークチャンバ
ー５７とイオンビームとの間の距離が大きくなると、プ
ラズマシャワーから供給される電子量が不足し、ウエハ
５５の正帯電を十分に抑制できなくなることがある。
変化量ｄ１は、プラズマシャワーがリゾルビングアパチ
ャー体５４からビーム軸方向に離れているほど大きくな
る。このため、アークチャンバー５７の位置がリゾルビ
ングアパチャー体５４から離れていて、アークチャンバ
ー５７とイオンビームとの間の距離が大きくなると、プ
ラズマシャワーから供給される電子量が不足し、ウエハ
５５の正帯電を十分に抑制できなくなることがある。
【００１４】次に、ファラデーカップ５８について説明
する。
する。
【００１５】（１）ビームラインでの機器配置
前述したように、リゾルビングアパチャー体５４の下流
に、ビームセットアップ時のビーム電流を測定するファ
ラデーカップ５８が配置されている。このファラデーカ
ップ５８でビーム電流をモニターしてイオン源パラメー
タを調整し、所望のイオンビームを得るようにされてい
る。そして、ファラデーカップ５８の下流、つまりウエ
ハ５５との間に、帯電抑制装置であるプラズマシャワー
用のシャワーチューブ５６が設置されている。
に、ビームセットアップ時のビーム電流を測定するファ
ラデーカップ５８が配置されている。このファラデーカ
ップ５８でビーム電流をモニターしてイオン源パラメー
タを調整し、所望のイオンビームを得るようにされてい
る。そして、ファラデーカップ５８の下流、つまりウエ
ハ５５との間に、帯電抑制装置であるプラズマシャワー
用のシャワーチューブ５６が設置されている。
【００１６】ビームセットアップが終了すると、ファラ
デーカップ５８はビームラインから外れるように移動
し、イオンビームはプラズマシャワー内を通過してウエ
ハ５５へと輸送され、イオンがウエハ５５に注入され
る。
デーカップ５８はビームラインから外れるように移動
し、イオンビームはプラズマシャワー内を通過してウエ
ハ５５へと輸送され、イオンがウエハ５５に注入され
る。
【００１７】ところで、リゾルビングアパチャー体５４
通過後、イオンビームは発散するので、リゾルビングア
パチャー体５４とウエハ５５との距離が長くなるとイオ
ンビームがシャワーチューブ５６等に当たることによる
イオンビームの損失が多くなる。この損失は、特に低エ
ネルギービームで大きくなり、注入ビーム電流減少によ
るスループットの低下、イオンビームがシャワーチュー
ブ５６等に当たることによるパーティクル発生等の問題
を生じることがある。
通過後、イオンビームは発散するので、リゾルビングア
パチャー体５４とウエハ５５との距離が長くなるとイオ
ンビームがシャワーチューブ５６等に当たることによる
イオンビームの損失が多くなる。この損失は、特に低エ
ネルギービームで大きくなり、注入ビーム電流減少によ
るスループットの低下、イオンビームがシャワーチュー
ブ５６等に当たることによるパーティクル発生等の問題
を生じることがある。
【００１８】リゾルビングアパチャー体５４とウエハ５
５との距離を長くする要因の一つに、ビームライン中の
ファラデーカップ５８の配置の問題がある。ファラデー
カップ５８はビームセットアップ中のみ使用され、イオ
ン注入中はビームラインから外れるように移動してい
る。ビームラインにおけるファラデーカップ５８の存在
領域はイオン注入が行われている間、空白領域となって
いて、ビームラインを長くしてしまう。
５との距離を長くする要因の一つに、ビームライン中の
ファラデーカップ５８の配置の問題がある。ファラデー
カップ５８はビームセットアップ中のみ使用され、イオ
ン注入中はビームラインから外れるように移動してい
る。ビームラインにおけるファラデーカップ５８の存在
領域はイオン注入が行われている間、空白領域となって
いて、ビームラインを長くしてしまう。
【００１９】そこで、本発明の課題は、プラズマシャワ
ーからの電子引出しがイオンビーム径変化の影響を受け
ずに済むようなイオン注入方法及びイオン注入装置を提
供することにある。
ーからの電子引出しがイオンビーム径変化の影響を受け
ずに済むようなイオン注入方法及びイオン注入装置を提
供することにある。
【００２０】本発明の他の課題は、特に低エネルギーで
のビームの損失を抑制できるようなイオン注入方法及び
イオン注入装置を提供することにある。
のビームの損失を抑制できるようなイオン注入方法及び
イオン注入装置を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の形態によ
るイオン注入方法は、イオン源から引き出されたイオン
ビームを輸送して被処理基板に注入するに際し、該イオ
ンビームを前記被処理基板の手前の輸送区間において帯
電抑制手段を経由させるようにしたイオン注入方法にお
いて、前記帯電抑制手段によるイオンビームの中和を、
該イオンビームに最も近付けた位置で行うようにするこ
とを特徴とする。
るイオン注入方法は、イオン源から引き出されたイオン
ビームを輸送して被処理基板に注入するに際し、該イオ
ンビームを前記被処理基板の手前の輸送区間において帯
電抑制手段を経由させるようにしたイオン注入方法にお
いて、前記帯電抑制手段によるイオンビームの中和を、
該イオンビームに最も近付けた位置で行うようにするこ
とを特徴とする。
【００２２】本イオン注入方法においては、前記イオン
ビームに最も近付けた位置を、ビーム径が最も小さくな
る位置またはその下流側の直近位置とする。
ビームに最も近付けた位置を、ビーム径が最も小さくな
る位置またはその下流側の直近位置とする。
【００２３】本イオン注入方法においてはまた、前記イ
オンビームに最も近付けた位置を、前記ビーム径が最も
小さくなる位置の下流側の直近位置とし、しかも前記帯
電抑制手段の位置をビーム径に応じて可変とする。
オンビームに最も近付けた位置を、前記ビーム径が最も
小さくなる位置の下流側の直近位置とし、しかも前記帯
電抑制手段の位置をビーム径に応じて可変とする。
【００２４】本イオン注入方法においては更に、前記帯
電抑制手段の上流側にはビーム収束及び分離用のリゾル
ビングアパチャー体が配置されており、前記ビーム径が
最も小さくなる位置の下流側の直近位置を、前記リゾル
ビングアパチャー体の下流側の直近位置とする。
電抑制手段の上流側にはビーム収束及び分離用のリゾル
ビングアパチャー体が配置されており、前記ビーム径が
最も小さくなる位置の下流側の直近位置を、前記リゾル
ビングアパチャー体の下流側の直近位置とする。
【００２５】本イオン注入方法においては更に、前記帯
電抑制手段はシャワーチューブとこれに組合わされたア
ークチャンバーとを含み、前記シャワーチューブはビー
ム軸方向の長さを短くされている。
電抑制手段はシャワーチューブとこれに組合わされたア
ークチャンバーとを含み、前記シャワーチューブはビー
ム軸方向の長さを短くされている。
【００２６】本イオン注入方法においては更に、前記シ
ャワーチューブは必要な最小限の内径を持つ。
ャワーチューブは必要な最小限の内径を持つ。
【００２７】本イオン注入方法においては更に、前記シ
ャワーチューブと前記被処理基板との間のビームライン
に、前記シャワーチューブに連続するように中間チュー
ブを配置するようにしても良い。
ャワーチューブと前記被処理基板との間のビームライン
に、前記シャワーチューブに連続するように中間チュー
ブを配置するようにしても良い。
【００２８】本イオン注入方法においては更に、ビーム
径またはビーム強度に応じて前記アークチャンバーのビ
ーム軸と直角な方向の位置を可変とするようにしても良
い。
径またはビーム強度に応じて前記アークチャンバーのビ
ーム軸と直角な方向の位置を可変とするようにしても良
い。
【００２９】本イオン注入方法においては更に、ビーム
径またはビーム強度に応じて前記アークチャンバーのビ
ーム軸と同じ方向の位置を可変として前記イオンビーム
に最も近付けた位置に配置するようにしても良い。
径またはビーム強度に応じて前記アークチャンバーのビ
ーム軸と同じ方向の位置を可変として前記イオンビーム
に最も近付けた位置に配置するようにしても良い。
【００３０】本イオン注入方法においては更に、ビーム
形状、ビーム位置、ビームの大きさに応じて前記シャワ
ーチューブの径を可変とするようにしても良い。
形状、ビーム位置、ビームの大きさに応じて前記シャワ
ーチューブの径を可変とするようにしても良い。
【００３１】本イオン注入方法においては更に、ビーム
形状、ビーム位置、ビームの大きさに応じて前記シャワ
ーチューブの長さを可変とするようにしても良い。
形状、ビーム位置、ビームの大きさに応じて前記シャワ
ーチューブの長さを可変とするようにしても良い。
【００３２】本イオン注入方法においては更に、ビーム
形状、ビーム位置、ビームの大きさに応じて前記シャワ
ーチューブのビーム軸と同じ方向の位置を可変とするよ
うにしても良い。
形状、ビーム位置、ビームの大きさに応じて前記シャワ
ーチューブのビーム軸と同じ方向の位置を可変とするよ
うにしても良い。
【００３３】本イオン注入方法においては更に、前記被
処理基板の手前の輸送区間にはビーム測定手段が配置さ
れ、しかも該ビーム測定手段と前記帯電抑制手段とをビ
ームライン上における同じ位置に入れ替え可能にしても
良い。
処理基板の手前の輸送区間にはビーム測定手段が配置さ
れ、しかも該ビーム測定手段と前記帯電抑制手段とをビ
ームライン上における同じ位置に入れ替え可能にしても
良い。
【００３４】本イオン注入方法においては更に、前記帯
電抑制手段の上流側にはビーム収束及び分離用のリゾル
ビングアパチャー体が配置されており、前記イオンビー
ムに最も近付けた位置を、前記リゾルビングアパチャー
体内とするようにしても良い。この場合、前記リゾルビ
ングアパチャー体の下流側にはイオンビームライン上に
出没可能にビーム測定手段が設けられる。この場合には
また、前記リゾルビングアパチャー体の下流側に更に中
間チューブを配置するようにしても良い。
電抑制手段の上流側にはビーム収束及び分離用のリゾル
ビングアパチャー体が配置されており、前記イオンビー
ムに最も近付けた位置を、前記リゾルビングアパチャー
体内とするようにしても良い。この場合、前記リゾルビ
ングアパチャー体の下流側にはイオンビームライン上に
出没可能にビーム測定手段が設けられる。この場合には
また、前記リゾルビングアパチャー体の下流側に更に中
間チューブを配置するようにしても良い。
【００３５】本発明の第２の形態によるイオン注入装置
は、イオン源から引き出されたイオンビームを輸送して
被処理基板に注入するに際し、該イオンビームを前記被
処理基板の手前の輸送区間において帯電抑制手段を経由
させるようにしたイオン注入装置において、前記帯電抑
制手段を、該イオンビームに最も近付けた位置に配置し
たことを特徴とする。
は、イオン源から引き出されたイオンビームを輸送して
被処理基板に注入するに際し、該イオンビームを前記被
処理基板の手前の輸送区間において帯電抑制手段を経由
させるようにしたイオン注入装置において、前記帯電抑
制手段を、該イオンビームに最も近付けた位置に配置し
たことを特徴とする。
【００３６】本イオン注入装置においては、前記イオン
ビームに最も近付けた位置を、ビーム径が最も小さくな
る位置またはその下流側の直近位置とする。
ビームに最も近付けた位置を、ビーム径が最も小さくな
る位置またはその下流側の直近位置とする。
【００３７】本イオン注入装置においてはまた、前記イ
オンビームに最も近付けた位置を、前記ビーム径が最も
小さくなる位置の下流側の直近位置とし、しかも前記帯
電抑制手段の位置をビーム径に応じて可変とする駆動手
段を備える。
オンビームに最も近付けた位置を、前記ビーム径が最も
小さくなる位置の下流側の直近位置とし、しかも前記帯
電抑制手段の位置をビーム径に応じて可変とする駆動手
段を備える。
【００３８】本イオン注入装置においては更に、前記帯
電抑制手段の上流側にはビーム収束及び分離用のリゾル
ビングアパチャー体が配置されており、前記ビーム径が
最も小さくなる位置の下流側の直近位置を、前記リゾル
ビングアパチャー体の下流側の直近位置とする。
電抑制手段の上流側にはビーム収束及び分離用のリゾル
ビングアパチャー体が配置されており、前記ビーム径が
最も小さくなる位置の下流側の直近位置を、前記リゾル
ビングアパチャー体の下流側の直近位置とする。
【００３９】本イオン注入装置においては更に、前記帯
電抑制手段はシャワーチューブとこれに組合わされたア
ークチャンバーとを含み、前記シャワーチューブはビー
ム軸方向の長さを短くされている。
電抑制手段はシャワーチューブとこれに組合わされたア
ークチャンバーとを含み、前記シャワーチューブはビー
ム軸方向の長さを短くされている。
【００４０】本イオン注入装置においては更に、前記シ
ャワーチューブは必要な最小限の内径を持つ。
ャワーチューブは必要な最小限の内径を持つ。
【００４１】本イオン注入装置においては更に、前記シ
ャワーチューブと前記被処理基板との間のビームライン
に、前記シャワーチューブに連続するように中間チュー
ブを配置するようにしても良い。
ャワーチューブと前記被処理基板との間のビームライン
に、前記シャワーチューブに連続するように中間チュー
ブを配置するようにしても良い。
【００４２】本イオン注入装置においては更に、前記駆
動手段は、ビーム径またはビーム強度に応じて前記アー
クチャンバーのビーム軸と直角な方向の位置を可変とす
る駆動機構を含む。
動手段は、ビーム径またはビーム強度に応じて前記アー
クチャンバーのビーム軸と直角な方向の位置を可変とす
る駆動機構を含む。
【００４３】本イオン注入装置においては更に、前記駆
動手段は、ビーム径またはビーム強度に応じて前記アー
クチャンバーのビーム軸と同じ方向の位置を可変とする
駆動機構を含んで前記アークチャンバーを前記イオンビ
ームに最も近付けた位置に配置することができる。
動手段は、ビーム径またはビーム強度に応じて前記アー
クチャンバーのビーム軸と同じ方向の位置を可変とする
駆動機構を含んで前記アークチャンバーを前記イオンビ
ームに最も近付けた位置に配置することができる。
【００４４】本イオン注入装置においては更に、前記シ
ャワーチューブはビーム軸と同じ方向に関して分割され
た少なくとも２つの分割部材から成り、該少なくとも２
つの分割部材は一方の断面形状が他方の断面形状よりや
や小さくされており、前記駆動手段は、ビーム形状、ビ
ーム位置、ビームの大きさに応じて前記少なくとも２つ
の分割部材を互いに接近、離反させて前記シャワーチュ
ーブの径を可変とする駆動機構を含むようにしても良
い。
ャワーチューブはビーム軸と同じ方向に関して分割され
た少なくとも２つの分割部材から成り、該少なくとも２
つの分割部材は一方の断面形状が他方の断面形状よりや
や小さくされており、前記駆動手段は、ビーム形状、ビ
ーム位置、ビームの大きさに応じて前記少なくとも２つ
の分割部材を互いに接近、離反させて前記シャワーチュ
ーブの径を可変とする駆動機構を含むようにしても良
い。
【００４５】本イオン注入装置においては更に、前記シ
ャワーチューブはビーム軸に垂直な方向に関して分割さ
れた少なくとも２つの長さ方向分割部材から成り、該少
なくとも２つの長さ方向分割部材は一方の径が他方の径
よりやや小さくされており、前記駆動手段は、ビーム形
状、ビーム位置、ビームの大きさに応じて前記少なくと
も２つの分割部材の少なくとも一方をビーム軸方向に移
動させて前記シャワーチューブの長さを可変とする駆動
機構を含むようにしても良い。
ャワーチューブはビーム軸に垂直な方向に関して分割さ
れた少なくとも２つの長さ方向分割部材から成り、該少
なくとも２つの長さ方向分割部材は一方の径が他方の径
よりやや小さくされており、前記駆動手段は、ビーム形
状、ビーム位置、ビームの大きさに応じて前記少なくと
も２つの分割部材の少なくとも一方をビーム軸方向に移
動させて前記シャワーチューブの長さを可変とする駆動
機構を含むようにしても良い。
【００４６】本イオン注入装置においては更に、前記駆
動手段は、ビーム形状、ビーム位置、ビームの大きさに
応じて前記シャワーチューブのビーム軸と同じ方向の位
置を可変とする駆動機構を含むようにしても良い。
動手段は、ビーム形状、ビーム位置、ビームの大きさに
応じて前記シャワーチューブのビーム軸と同じ方向の位
置を可変とする駆動機構を含むようにしても良い。
【００４７】本イオン注入装置においては更に、前記被
処理基板の手前の輸送区間にはビーム測定手段が配置さ
れ、しかも該ビーム測定手段と前記帯電抑制手段とをビ
ームライン上における同じ位置に入れ替え可能にする入
替え駆動装置が備えられる。
処理基板の手前の輸送区間にはビーム測定手段が配置さ
れ、しかも該ビーム測定手段と前記帯電抑制手段とをビ
ームライン上における同じ位置に入れ替え可能にする入
替え駆動装置が備えられる。
【００４８】本イオン注入装置においては更に、前記帯
電抑制手段の上流側にはビーム収束及び分離用のリゾル
ビングアパチャー体が配置されており、前記イオンビー
ムに最も近付けた位置を、前記リゾルビングアパチャー
体内とするようにしても良い。この場合、前記リゾルビ
ングアパチャー体の下流側にはイオンビームライン上に
出没可能にビーム測定手段が設けられても良い。この場
合にはまた、前記リゾルビングアパチャー体の下流側に
更に中間チューブを配置しても良い。
電抑制手段の上流側にはビーム収束及び分離用のリゾル
ビングアパチャー体が配置されており、前記イオンビー
ムに最も近付けた位置を、前記リゾルビングアパチャー
体内とするようにしても良い。この場合、前記リゾルビ
ングアパチャー体の下流側にはイオンビームライン上に
出没可能にビーム測定手段が設けられても良い。この場
合にはまた、前記リゾルビングアパチャー体の下流側に
更に中間チューブを配置しても良い。
【００４９】
【発明の実施の形態】本発明によるイオン注入装置は、
ビーム径の変化量はビーム収束位置に近いほど小さくな
ることに着目し、プラズマシャワー用のアークチャンバ
ーをイオンビームが収束されるリゾルビングアパチャー
体内あるいはその下流側の直近に設置して、プラズマシ
ャワーからイオンビームに供給される電子量がビーム径
変化の影響を受けないようにしたものである。
ビーム径の変化量はビーム収束位置に近いほど小さくな
ることに着目し、プラズマシャワー用のアークチャンバ
ーをイオンビームが収束されるリゾルビングアパチャー
体内あるいはその下流側の直近に設置して、プラズマシ
ャワーからイオンビームに供給される電子量がビーム径
変化の影響を受けないようにしたものである。
【００５０】図１を参照して、本発明の第１の実施の形
態によるイオン注入装置について説明する。図１におい
て、図６に示されたものと同じ機能を持つ部分には図６
のものと同じ番号を付している。
態によるイオン注入装置について説明する。図１におい
て、図６に示されたものと同じ機能を持つ部分には図６
のものと同じ番号を付している。
【００５１】図１において、イオン源から引出し電極を
通して引き出されたイオンビームは質量分析磁石により
質量分析され、選別されたイオン種のイオンがリゾルビ
ングアパチャー体５４を経由してウエハ５５に注入され
る。リゾルビングアパチャー体５４通過後、ビーム径は
大きくなっていく。そして、ビーム径Ｄの変化量ｄは、
リゾルビングアパチャー体５４に近い位置ほど小さくな
る。
通して引き出されたイオンビームは質量分析磁石により
質量分析され、選別されたイオン種のイオンがリゾルビ
ングアパチャー体５４を経由してウエハ５５に注入され
る。リゾルビングアパチャー体５４通過後、ビーム径は
大きくなっていく。そして、ビーム径Ｄの変化量ｄは、
リゾルビングアパチャー体５４に近い位置ほど小さくな
る。
【００５２】本形態では、リゾルビングアパチャー体５
４の下流に電子をブロックするサプレッション電極等の
アパチャー体６１がある等の理由によってアークチャン
バーをリゾルビングアパチャー体５４内に設置すること
は容易ではないことから、リゾルビングアパチャー体５
４の下流側の直近、ここではアパチャー体６１の下流側
直近にアークチャンバー１０を設置して、アークチャン
バー１０の開口とイオンビームとの距離を近づけるよう
にしている。イオンビームのポテンシャルは、リゾルビ
ングアパチャー体５４の内部よりもリゾルビングアパチ
ャー体５４を通過直後の方が大きくなるため、この配置
の方が、アークチャンバー１０から電子を引き出しやす
くなる。
４の下流に電子をブロックするサプレッション電極等の
アパチャー体６１がある等の理由によってアークチャン
バーをリゾルビングアパチャー体５４内に設置すること
は容易ではないことから、リゾルビングアパチャー体５
４の下流側の直近、ここではアパチャー体６１の下流側
直近にアークチャンバー１０を設置して、アークチャン
バー１０の開口とイオンビームとの距離を近づけるよう
にしている。イオンビームのポテンシャルは、リゾルビ
ングアパチャー体５４の内部よりもリゾルビングアパチ
ャー体５４を通過直後の方が大きくなるため、この配置
の方が、アークチャンバー１０から電子を引き出しやす
くなる。
【００５３】この場合、アークチャンバー１０を組み合
わせるためのシャワーチューブ１１は、従来型のシャワ
ーチューブ５６（図６参照）に比べ、ビーム軸方向の長
さが短くなるようにしている。これは、アークチャンバ
ー１０とイオンビームとの間隔を適切に近づけたとき、
シャワーチューブ１１にイオンビームが当たらないよう
にするためである。また、シャワーチューブ１１のビー
ムライン用の開口径も従来型のシャワーチューブ５６に
比べて小さくなるようにしている。
わせるためのシャワーチューブ１１は、従来型のシャワ
ーチューブ５６（図６参照）に比べ、ビーム軸方向の長
さが短くなるようにしている。これは、アークチャンバ
ー１０とイオンビームとの間隔を適切に近づけたとき、
シャワーチューブ１１にイオンビームが当たらないよう
にするためである。また、シャワーチューブ１１のビー
ムライン用の開口径も従来型のシャワーチューブ５６に
比べて小さくなるようにしている。
【００５４】本形態ではまた、アークチャンバー１０と
シャワーチューブ１１との組合わせ体とファラデーカッ
プ５８とを図示しない入替え駆動装置によりビームライ
ン上に入れ替え可能にしている。つまり、ビームセット
アップに際してはアークチャンバー１０とシャワーチュ
ーブ１１との組合わせ体をビームラインから外してファ
ラデーカップ５８がビームライン上に位置するようにし
ている。一方、イオン注入中には図１に示されるように
ファラデーカップ５８をビームラインから外してアーク
チャンバー１０とシャワーチューブ１１との組合わせ体
がビームライン上に位置するようにしている。尚、図１
は平面図であり、アークチャンバー１０とシャワーチュ
ーブ１１との組合わせ体とファラデーカップ５８はガイ
ドレール等の案内部材に沿って水平方向に移動される
が、上下方向に移動するように構成されても良い。この
場合、図１を側面図として見れば良いことになる。
シャワーチューブ１１との組合わせ体とファラデーカッ
プ５８とを図示しない入替え駆動装置によりビームライ
ン上に入れ替え可能にしている。つまり、ビームセット
アップに際してはアークチャンバー１０とシャワーチュ
ーブ１１との組合わせ体をビームラインから外してファ
ラデーカップ５８がビームライン上に位置するようにし
ている。一方、イオン注入中には図１に示されるように
ファラデーカップ５８をビームラインから外してアーク
チャンバー１０とシャワーチューブ１１との組合わせ体
がビームライン上に位置するようにしている。尚、図１
は平面図であり、アークチャンバー１０とシャワーチュ
ーブ１１との組合わせ体とファラデーカップ５８はガイ
ドレール等の案内部材に沿って水平方向に移動される
が、上下方向に移動するように構成されても良い。この
場合、図１を側面図として見れば良いことになる。
【００５５】上記のように、アークチャンバー１０とシ
ャワーチューブ１１は位置を固定しておく必要はないの
で、以下に説明するように、ビーム径に応じてアークチ
ャンバー１０の位置やシャワーチューブ１１の長さ、及
び開口径をも可変とするように構成した方が、アークチ
ャンバー１０の開口とイオンビームとの距離を近づけや
すくなる。
ャワーチューブ１１は位置を固定しておく必要はないの
で、以下に説明するように、ビーム径に応じてアークチ
ャンバー１０の位置やシャワーチューブ１１の長さ、及
び開口径をも可変とするように構成した方が、アークチ
ャンバー１０の開口とイオンビームとの距離を近づけや
すくなる。
【００５６】図２（ａ）、（ｂ）に示されたシャワーチ
ューブ１１は、断面コ字形状の第１の部材１１−１と、
これよりやや小さい目の同じ形状の第２の部材１１−２
とによる２つの分割部材で筒状体を構成するようにされ
ている。第２の部材１１−２には開口が設けられてお
り、この開口を通してアークチャンバー１０の開口がシ
ャワーチューブ１１内を望むようにアークチャンバー１
０をシャワーチューブ１１の側面側に設置している。第
１の部材１１−１は図示しない第１の駆動機構によりビ
ーム軸と直角の水平方向に移動可能である。同様に、ア
ークチャンバー１０も第２の部材１１−２と共に、図示
しない第２の駆動機構によりビーム軸と直角の水平方向
に移動可能である。
ューブ１１は、断面コ字形状の第１の部材１１−１と、
これよりやや小さい目の同じ形状の第２の部材１１−２
とによる２つの分割部材で筒状体を構成するようにされ
ている。第２の部材１１−２には開口が設けられてお
り、この開口を通してアークチャンバー１０の開口がシ
ャワーチューブ１１内を望むようにアークチャンバー１
０をシャワーチューブ１１の側面側に設置している。第
１の部材１１−１は図示しない第１の駆動機構によりビ
ーム軸と直角の水平方向に移動可能である。同様に、ア
ークチャンバー１０も第２の部材１１−２と共に、図示
しない第２の駆動機構によりビーム軸と直角の水平方向
に移動可能である。
【００５７】図２（ａ）はビーム径が最小の場合、図２
（ｂ）はビーム径が最大の場合を示しているが、ビーム
軸の位置は変わらないので第１の部材１１−１と第２の
部材１１−２の移動量は同じにする必要がある。第１、
第２の駆動機構は、ビーム径が小さい場合には第１の部
材１１−１と、第２の部材１１−２とによる開口を小さ
くするように移動させ、ビーム径が大きい場合には第１
の部材１１−１と、第２の部材１１−２とによる開口を
大きくするように移動させる。
（ｂ）はビーム径が最大の場合を示しているが、ビーム
軸の位置は変わらないので第１の部材１１−１と第２の
部材１１−２の移動量は同じにする必要がある。第１、
第２の駆動機構は、ビーム径が小さい場合には第１の部
材１１−１と、第２の部材１１−２とによる開口を小さ
くするように移動させ、ビーム径が大きい場合には第１
の部材１１−１と、第２の部材１１−２とによる開口を
大きくするように移動させる。
【００５８】尚、図２（ａ）、（ｂ）に示したシャワー
チューブ１１は、これを９０度回転させた形態、つまり
アークチャンバー１０が下側あるいは上側に位置するよ
うな形態で使用されても良いことは言うまでもない。
チューブ１１は、これを９０度回転させた形態、つまり
アークチャンバー１０が下側あるいは上側に位置するよ
うな形態で使用されても良いことは言うまでもない。
【００５９】図２（ｃ）、（ｄ）に示されたシャワーチ
ューブ１１は、筒形の第１の部材１１−３と、これより
やや小さい目の径の筒形の第２の部材１１−４とによる
２つの長さ方向分割部材で構成されている。第１の部材
１１−３、第２の部材１１−４の下面側にはそれぞれ、
アークチャンバー１０の開口をシャワーチューブ１１内
を望ませるようにするための切り欠きが設けられてい
る。つまり、ここではアークチャンバー１０はシャワー
チューブ１１の下面側に設置されるが、図２（ａ）、
（ｂ）と同様、シャワーチューブ１１の側面側あるいは
上側に設置されても良い。第１の部材１１−３は図示し
ない第３の駆動機構によりビーム軸と同方向に移動可能
である。同様に、第２の部材１１−４も図示しない第４
の駆動機構によりビーム軸と同方向に移動可能である
が、本例の場合には駆動装置の数を減らすために、第１
の部材１１−３、第２の部材１１−４のいずれか一方の
みを移動させるようにしても良い。また、本例では、ア
ークチャンバー１０は図示しない第５の駆動機構によ
り、ビーム軸と同方向及びビーム軸に直角の垂直方向に
も移動可能にしている。
ューブ１１は、筒形の第１の部材１１−３と、これより
やや小さい目の径の筒形の第２の部材１１−４とによる
２つの長さ方向分割部材で構成されている。第１の部材
１１−３、第２の部材１１−４の下面側にはそれぞれ、
アークチャンバー１０の開口をシャワーチューブ１１内
を望ませるようにするための切り欠きが設けられてい
る。つまり、ここではアークチャンバー１０はシャワー
チューブ１１の下面側に設置されるが、図２（ａ）、
（ｂ）と同様、シャワーチューブ１１の側面側あるいは
上側に設置されても良い。第１の部材１１−３は図示し
ない第３の駆動機構によりビーム軸と同方向に移動可能
である。同様に、第２の部材１１−４も図示しない第４
の駆動機構によりビーム軸と同方向に移動可能である
が、本例の場合には駆動装置の数を減らすために、第１
の部材１１−３、第２の部材１１−４のいずれか一方の
みを移動させるようにしても良い。また、本例では、ア
ークチャンバー１０は図示しない第５の駆動機構によ
り、ビーム軸と同方向及びビーム軸に直角の垂直方向に
も移動可能にしている。
【００６０】図２（ｃ）はチューブ長が最小の場合、図
２（ｄ）はチューブ長が最大の場合を示している。第
３、第４の駆動機構は、ビーム径が大きい場合には第１
の部材１１−３と、第２の部材１１−４とによるチュー
ブ長を短くするように移動させ、ビーム径が小さい場合
には第１の部材１１−３と、第２の部材１１−４とによ
るチューブ長を長くするように移動させる。
２（ｄ）はチューブ長が最大の場合を示している。第
３、第４の駆動機構は、ビーム径が大きい場合には第１
の部材１１−３と、第２の部材１１−４とによるチュー
ブ長を短くするように移動させ、ビーム径が小さい場合
には第１の部材１１−３と、第２の部材１１−４とによ
るチューブ長を長くするように移動させる。
【００６１】尚、第１の部材１１−１、１１−３、第２
の部材１１−２、１１−４、アークチャンバー１０を移
動させるための第１〜第５の駆動機構は、ビームライン
の途中に設けたプローブまたは複数のファラデーを用い
たセンサによるビーム径測定手段の測定結果に基づいて
移動量を自動設定もしくはフィードバック制御するもの
である。勿論、前述した入替え駆動装置によりアークチ
ャンバー１０とシャワーチューブ１１との組合わせ体が
移動される場合には、上記の第１〜第５の駆動機構も共
に移動するように構成されている。
の部材１１−２、１１−４、アークチャンバー１０を移
動させるための第１〜第５の駆動機構は、ビームライン
の途中に設けたプローブまたは複数のファラデーを用い
たセンサによるビーム径測定手段の測定結果に基づいて
移動量を自動設定もしくはフィードバック制御するもの
である。勿論、前述した入替え駆動装置によりアークチ
ャンバー１０とシャワーチューブ１１との組合わせ体が
移動される場合には、上記の第１〜第５の駆動機構も共
に移動するように構成されている。
【００６２】図１に戻って、アークチャンバー１０のフ
ィラメント１０−１に対する電源の接続は、図６と同じ
である。つまり、フィラメント１０−１にはフィラメン
ト電源（図６の５７−２）とアーク電源（図６の５７−
３）とが接続される。アークチャンバー１０内にはま
た、ガス供給系（図６の５７−４）から所定のガスが導
入可能にされる。アークチャンバー１０、シャワーチュ
ーブ１１、アーク電源はそれぞれアースに接続される。
ィラメント１０−１に対する電源の接続は、図６と同じ
である。つまり、フィラメント１０−１にはフィラメン
ト電源（図６の５７−２）とアーク電源（図６の５７−
３）とが接続される。アークチャンバー１０内にはま
た、ガス供給系（図６の５７−４）から所定のガスが導
入可能にされる。アークチャンバー１０、シャワーチュ
ーブ１１、アーク電源はそれぞれアースに接続される。
【００６３】本例では更に、シャワーチューブ１１とウ
エハ５５との間のビームラインにビーム発散防止用の中
間チューブ１２が設置されている。尚、この中間チュー
ブ１２を設置しない場合には、この領域にビームライン
への進退式のファラデーカップ５８を図６と同様の構成
で配設するようにしても良い。この場合、アークチャン
バー１０とシャワーチューブ１１との組合わせ体が固
定、あるいは図２で説明したような移動可能な構成で図
１のシャワーチューブ１１の位置に設置される。
エハ５５との間のビームラインにビーム発散防止用の中
間チューブ１２が設置されている。尚、この中間チュー
ブ１２を設置しない場合には、この領域にビームライン
への進退式のファラデーカップ５８を図６と同様の構成
で配設するようにしても良い。この場合、アークチャン
バー１０とシャワーチューブ１１との組合わせ体が固
定、あるいは図２で説明したような移動可能な構成で図
１のシャワーチューブ１１の位置に設置される。
【００６４】図３は、本発明の第２の実施の形態による
イオン注入装置を示し、アークチャンバー１０をリゾル
ビングアパチャー体５４内に設置することにより、プラ
ズマシャワーからイオンビームに供給される電子量が、
ビーム径変化の影響をほとんど受けないようにしたもの
である。このため、図１で説明したシャワーチューブ１
１に相当する部材は無い。
イオン注入装置を示し、アークチャンバー１０をリゾル
ビングアパチャー体５４内に設置することにより、プラ
ズマシャワーからイオンビームに供給される電子量が、
ビーム径変化の影響をほとんど受けないようにしたもの
である。このため、図１で説明したシャワーチューブ１
１に相当する部材は無い。
【００６５】本形態では、ファラデーカップ５８は図６
と同様の駆動装置によりビームラインに出没自在にされ
る。また、アークチャンバー１０のフィラメント１０−
１に対する電源の接続は、図６と同じである。つまり、
フィラメント１０−１にはフィラメント電源（図６の５
７−２）とアーク電源（図６の５７−３）とが接続され
る。アークチャンバー１０内にはまた、ガス供給系（図
６の５７−４）から所定のガスが導入可能にされる。ア
ークチャンバー１０、アーク電源はそれぞれアースに接
続される。本例では、アパチャー体６１とウエハ５５と
の間のビームラインにビーム発散防止用の中間チューブ
１２が設置される。
と同様の駆動装置によりビームラインに出没自在にされ
る。また、アークチャンバー１０のフィラメント１０−
１に対する電源の接続は、図６と同じである。つまり、
フィラメント１０−１にはフィラメント電源（図６の５
７−２）とアーク電源（図６の５７−３）とが接続され
る。アークチャンバー１０内にはまた、ガス供給系（図
６の５７−４）から所定のガスが導入可能にされる。ア
ークチャンバー１０、アーク電源はそれぞれアースに接
続される。本例では、アパチャー体６１とウエハ５５と
の間のビームラインにビーム発散防止用の中間チューブ
１２が設置される。
【００６６】本形態によるイオン注入装置においては、
イオン源から輸送されたイオンビームは、リゾルビング
アパチャー体５４で収束される。リゾルビングアパチャ
ー体５４を通過後、ビーム径は再び広がり、ウエハ５５
へ注入される。もともと、リゾルビングアパチャー体５
４の開口は小さく作られているので、リゾルビングアパ
チャー体５４でのビーム径の変化量は極めて小さい。そ
して、アークチャンバー１０は、リゾルビングアパチャ
ー体５４内、またはその直近に設置されているので、ア
ークチャンバー１０とイオンビームとの距離の変化量は
従来の場合より小さくなり、プラズマシャワーからイオ
ンビームに供給される電子量がビーム径の影響を受けな
くなる。
イオン源から輸送されたイオンビームは、リゾルビング
アパチャー体５４で収束される。リゾルビングアパチャ
ー体５４を通過後、ビーム径は再び広がり、ウエハ５５
へ注入される。もともと、リゾルビングアパチャー体５
４の開口は小さく作られているので、リゾルビングアパ
チャー体５４でのビーム径の変化量は極めて小さい。そ
して、アークチャンバー１０は、リゾルビングアパチャ
ー体５４内、またはその直近に設置されているので、ア
ークチャンバー１０とイオンビームとの距離の変化量は
従来の場合より小さくなり、プラズマシャワーからイオ
ンビームに供給される電子量がビーム径の影響を受けな
くなる。
【００６７】特に、第１の実施の形態によるイオン注入
装置においては、ビームセットアップ中は、ファラデー
カップ５８でイオンビームを受けている。ビームセット
アップ終了後、ファラデーカップ５８が移動してビーム
ラインから外れるとイオンビームは下流に輸送され、ウ
エハ５５へのイオン注入が開始される。この時、ファラ
デーカップ５８の移動によりプラズマシャワーがビーム
ラインに配置され、帯電抑制装置として機能する。つま
り、ビームライン中の空間をプラズマシャワーとファラ
デーカップ５８が共有し、プラズマシャワーとファラデ
ーカップの良い条件の位置において切り替えて使用する
ことができ、リゾルビングアパチャー体５４とウエハ５
５との距離を短縮することができるから、特に低エネル
ギービームの損失を抑制することが可能となるものであ
る。
装置においては、ビームセットアップ中は、ファラデー
カップ５８でイオンビームを受けている。ビームセット
アップ終了後、ファラデーカップ５８が移動してビーム
ラインから外れるとイオンビームは下流に輸送され、ウ
エハ５５へのイオン注入が開始される。この時、ファラ
デーカップ５８の移動によりプラズマシャワーがビーム
ラインに配置され、帯電抑制装置として機能する。つま
り、ビームライン中の空間をプラズマシャワーとファラ
デーカップ５８が共有し、プラズマシャワーとファラデ
ーカップの良い条件の位置において切り替えて使用する
ことができ、リゾルビングアパチャー体５４とウエハ５
５との距離を短縮することができるから、特に低エネル
ギービームの損失を抑制することが可能となるものであ
る。
【００６８】更に、アークチャンバー１０やシャワーチ
ューブ１１が可動式にされているので、ファラデーカッ
プ５８により各注入毎にビーム径を計測し、アークチャ
ンバー１０の位置やシャワーチューブ１１の位置を制御
してビーム径に近い位置に配置することができる。
ューブ１１が可動式にされているので、ファラデーカッ
プ５８により各注入毎にビーム径を計測し、アークチャ
ンバー１０の位置やシャワーチューブ１１の位置を制御
してビーム径に近い位置に配置することができる。
【００６９】図４は、プラズマシャワーの引出し電流の
ビーム径依存性を示す。ビーム条件は同一で、ビーム径
をイオン源パラメータの変更によって調整している。引
出し電流は、ビーム径が大きい時のものを１とした時の
割合で表している。また、ビーム径は、ウエハ位置での
ものである。
ビーム径依存性を示す。ビーム条件は同一で、ビーム径
をイオン源パラメータの変更によって調整している。引
出し電流は、ビーム径が大きい時のものを１とした時の
割合で表している。また、ビーム径は、ウエハ位置での
ものである。
【００７０】従来型では、破線で示すようにビーム径が
小さくなると引出し電流も小さくなるのに対し、本発明
のものは、実線で示すようにビーム径が変化しても引出
し電流はほとんど変化していない。つまり、アークチャ
ンバー１０とイオンビームとの距離を近づけることによ
り、ビーム径の影響を受けない安定した引出し電流を得
ることができる。
小さくなると引出し電流も小さくなるのに対し、本発明
のものは、実線で示すようにビーム径が変化しても引出
し電流はほとんど変化していない。つまり、アークチャ
ンバー１０とイオンビームとの距離を近づけることによ
り、ビーム径の影響を受けない安定した引出し電流を得
ることができる。
【００７１】以上、本発明を２つの実施の形態について
説明したが、本発明はこれらの実施の形態に制限される
ものではなく、さまざまな変更や追加が可能である。例
えば、プラズマチャンバー１０の先端の部分にカーボン
系素材等による保護プレートを装着することにより、イ
オンビームが万一プラズマチャンバー１０にあたる方向
となっても、保護プレートによりプラズマチャンバー１
０の先端部分を保護することができる。
説明したが、本発明はこれらの実施の形態に制限される
ものではなく、さまざまな変更や追加が可能である。例
えば、プラズマチャンバー１０の先端の部分にカーボン
系素材等による保護プレートを装着することにより、イ
オンビームが万一プラズマチャンバー１０にあたる方向
となっても、保護プレートによりプラズマチャンバー１
０の先端部分を保護することができる。
【００７２】また、帯電抑制装置としては、電子の引出
しあるいは電子をイオンビームに供給する際に、イオン
ビームの特性（正のポテンシャル）を使うものであれ
ば、プラズマシャワー以外の手段、例えばエレクトロン
シャワーを用いても良い。
しあるいは電子をイオンビームに供給する際に、イオン
ビームの特性（正のポテンシャル）を使うものであれ
ば、プラズマシャワー以外の手段、例えばエレクトロン
シャワーを用いても良い。
【００７３】更に、ビーム測定手段としては、ファラデ
ーカップの他に、周知のビームプロファイラー、（螺旋
穴あきウエハディスク＋ディスクファラデー）、ディス
ク電流測定手段等を用いても良い。これは、上記した第
１〜第５の駆動機構が、ビーム径のみならず、イオンビ
ームの強度や、イオンビームの断面形状、イオンビーム
の位置、更にはイオンビームの飛行容積ボリュームの大
きさに応じて制御されるようにしても良いことを意味す
る。
ーカップの他に、周知のビームプロファイラー、（螺旋
穴あきウエハディスク＋ディスクファラデー）、ディス
ク電流測定手段等を用いても良い。これは、上記した第
１〜第５の駆動機構が、ビーム径のみならず、イオンビ
ームの強度や、イオンビームの断面形状、イオンビーム
の位置、更にはイオンビームの飛行容積ボリュームの大
きさに応じて制御されるようにしても良いことを意味す
る。
【００７４】更に、リゾルビングアパチャー体５４の
穴、つまりアパチャー形状は、丸形、楕円形、方形等が
あり、その縦横比の異なるものでは、帯電抑制装置を
縦、横いずれの側に配置しても良い。
穴、つまりアパチャー形状は、丸形、楕円形、方形等が
あり、その縦横比の異なるものでは、帯電抑制装置を
縦、横いずれの側に配置しても良い。
【００７５】
【発明の効果】本発明によれば、プラズマシャワーのア
ークチャンバー開口をビーム収束位置、つまりリゾルビ
ングアパチャー体内またはその下流側の直近に配置する
構成としたことにより以下のような効果が得られる。
ークチャンバー開口をビーム収束位置、つまりリゾルビ
ングアパチャー体内またはその下流側の直近に配置する
構成としたことにより以下のような効果が得られる。
【００７６】リゾルビングアパチャー体の開口は小さ
く作られているので、イオン注入装置の状態に起因する
変動からビーム状態が変化しても、リゾルビングアパチ
ャー体でのビーム径の変化量は極めて小さいため、リゾ
ルビングアパチャー体内あるいはその近傍にプラズマシ
ャワーを配置すれば安定した作用が得られる。
く作られているので、イオン注入装置の状態に起因する
変動からビーム状態が変化しても、リゾルビングアパチ
ャー体でのビーム径の変化量は極めて小さいため、リゾ
ルビングアパチャー体内あるいはその近傍にプラズマシ
ャワーを配置すれば安定した作用が得られる。
【００７７】プラズマシャワーのアークチャンバー開
口とイオンビームとの距離を近づけることにより、ビー
ム径の影響を受けない安定した引出し電流を得ることが
できる。
口とイオンビームとの距離を近づけることにより、ビー
ム径の影響を受けない安定した引出し電流を得ることが
できる。
【００７８】プラズマシャワーのアークチャンバー
は、リゾルビングアパチャー体内、またはその直近に設
置されているので、プラズマシャワーのアークチャンバ
ーとイオンビームとの距離の変化量は従来のものより小
さくなり、プラズマシャワーからイオンビームに供給さ
れる電子量がビーム径の影響を受けなくなる。
は、リゾルビングアパチャー体内、またはその直近に設
置されているので、プラズマシャワーのアークチャンバ
ーとイオンビームとの距離の変化量は従来のものより小
さくなり、プラズマシャワーからイオンビームに供給さ
れる電子量がビーム径の影響を受けなくなる。
【００７９】ビーム径が変化しても、最終的にプラズ
マシャワーの引出し電流はほとんど変化しない。
マシャワーの引出し電流はほとんど変化しない。
【００８０】本発明によればまた、プラズマシャワーと
ビーム測定手段とをビームライン上において同じ位置で
入替え可能としたことにより、以下のような効果が得ら
れる。
ビーム測定手段とをビームライン上において同じ位置で
入替え可能としたことにより、以下のような効果が得ら
れる。
【００８１】ビーム焦点、つまりリゾルビングアパチ
ャー体とウエハとの間の距離を短縮できる。つまり、ビ
ームライン中の空間をプラズマシャワーとビーム測定手
段とが共有し、切り替えて使用することにより、リゾル
ビングアパチャーとウエハとの間の距離を短縮すること
ができ、その結果、特に低エネルギービームの損失が抑
制される。
ャー体とウエハとの間の距離を短縮できる。つまり、ビ
ームライン中の空間をプラズマシャワーとビーム測定手
段とが共有し、切り替えて使用することにより、リゾル
ビングアパチャーとウエハとの間の距離を短縮すること
ができ、その結果、特に低エネルギービームの損失が抑
制される。
【図１】本発明の第１の実施の形態によるイオン注入装
置を、リゾルビングアパチャーから下流側の構成につい
て示した図である。
置を、リゾルビングアパチャーから下流側の構成につい
て示した図である。
【図２】図１に示されたイオン注入装置における移動可
能なシャワーチューブ及びアークチャンバーの移動を説
明するための図である。
能なシャワーチューブ及びアークチャンバーの移動を説
明するための図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態によるイオン注入装
置を、リゾルビングアパチャーから下流側の構成につい
て示した図である。
置を、リゾルビングアパチャーから下流側の構成につい
て示した図である。
【図４】イオン注入装置における引出し電流のビーム径
依存性を説明するための特性図である。
依存性を説明するための特性図である。
【図５】イオン注入装置の一般的な構成を示した図であ
る。
る。
【図６】図５におけるリゾルビングアパチャーから下流
側の構成を拡大して示した図である。
側の構成を拡大して示した図である。
１０、５７ アークチャンバー
１０−１、５７−１ フィラメント
１１、５６ シャワーチューブ
１２ 中間チューブ
５０ イオン源
５１ 引出し電極
５２ イオンビーム
５３ 質量分析器
５４ リゾルビングアパチャー体
５５ ウエハ
５７−２ フィラメント電源
５７−３ アーク電源
５７−４ ガス供給系
５８、５９ ファラデーカップ
６０ 真空容器
６１ アパチャー体
６５ プラズマブリッジ
Ｄ、Ｄ１ ビーム径
ｄ、ｄ１ ビーム径変化量
Claims (32)
- 【請求項１】 イオン源から引き出されたイオンビーム
を輸送して被処理基板に注入するに際し、該イオンビー
ムを前記被処理基板の手前の輸送区間において帯電抑制
手段を経由させるようにしたイオン注入方法において、 前記帯電抑制手段によるイオンビームの中和を、該イオ
ンビームに最も近付けた位置で行うようにすることを特
徴とするイオン注入方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載のイオン注入方法におい
て、前記イオンビームに最も近付けた位置を、ビーム径
が最も小さくなる位置またはその下流側の直近位置とす
ることを特徴とするイオン注入方法。 - 【請求項３】 請求項２に記載のイオン注入方法におい
て、前記イオンビームに最も近付けた位置を、前記ビー
ム径が最も小さくなる位置の下流側の直近位置とし、し
かも前記帯電抑制手段の位置をビーム径に応じて可変と
することを特徴とするイオン注入方法。 - 【請求項４】 請求項３に記載のイオン注入方法におい
て、前記帯電抑制手段の上流側にはビーム収束及び分離
用のリゾルビングアパチャー体が配置されており、前記
ビーム径が最も小さくなる位置の下流側の直近位置を、
前記リゾルビングアパチャー体の下流側の直近位置とす
ることを特徴とするイオン注入方法。 - 【請求項５】 請求項４に記載のイオン注入方法におい
て、前記帯電抑制手段は、シャワーチューブと、該シャ
ワーチューブに組合わされたアークチャンバーとを含
み、前記シャワーチューブは、ビーム軸方向の長さをイ
オンビームに接しないように短く構成したことを特徴と
するイオン注入方法。 - 【請求項６】 請求項５に記載のイオン注入方法におい
て、前記シャワーチューブは必要な最小限の内径を持つ
ことを特徴とするイオン注入方法。 - 【請求項７】 請求項５または６に記載のイオン注入方
法において、前記シャワーチューブと前記被処理基板と
の間のビームラインに、前記シャワーチューブに連続す
るように中間チューブを配置することを特徴とするイオ
ン注入方法。 - 【請求項８】 請求項５〜７のいずれかに記載のイオン
注入方法において、ビーム径またはビーム強度に応じて
前記アークチャンバーのビーム軸と直角な方向の位置を
可変とすることを特徴とするイオン注入方法。 - 【請求項９】 請求項５〜８のいずれかに記載のイオン
注入方法において、ビーム径またはビーム強度に応じて
前記アークチャンバーのビーム軸と同じ方向の位置を可
変として前記イオンビームに最も近付けた位置に配置す
ることを特徴とするイオン注入方法。 - 【請求項１０】 請求項５〜９のいずれかに記載のイオ
ン注入方法において、ビーム形状、ビーム位置、ビーム
の大きさに応じて前記シャワーチューブの径を可変とす
ることを特徴とするイオン注入方法。 - 【請求項１１】 請求項５〜１０のいずれかに記載のイ
オン注入方法において、ビーム形状、ビーム位置、ビー
ムの大きさに応じて前記シャワーチューブの長さを可変
とすることを特徴とするイオン注入方法。 - 【請求項１２】 請求項５〜１１のいずれかに記載のイ
オン注入方法において、ビーム形状、ビーム位置、ビー
ムの大きさに応じて前記シャワーチューブのビーム軸と
同じ方向の位置を可変とすることを特徴とするイオン注
入方法。 - 【請求項１３】 請求項１〜１２のいずれかに記載のイ
オン注入方法において、前記被処理基板の手前の輸送区
間にはビーム測定手段が配置され、しかも該ビーム測定
手段と前記帯電抑制手段とをビームライン上における同
じ位置に入れ替え可能にしていることを特徴とするイオ
ン注入方法。 - 【請求項１４】 請求項２に記載のイオン注入方法にお
いて、前記帯電抑制手段の上流側にはビーム収束及び分
離用のリゾルビングアパチャー体が配置されており、前
記イオンビームに最も近付けた位置を、前記リゾルビン
グアパチャー体内とすることを特徴とするイオン注入方
法。 - 【請求項１５】 請求項１４に記載のイオン注入方法に
おいて、前記リゾルビングアパチャー体の下流側にはイ
オンビームライン上に出没可能にビーム測定手段が設け
られることを特徴とするイオン注入方法。 - 【請求項１６】 請求項１４または１５に記載のイオン
注入方法において、前記リゾルビングアパチャー体の下
流側には更に中間チューブを配置することを特徴とする
イオン注入方法。 - 【請求項１７】 イオン源から引き出されたイオンビー
ムを輸送して被処理基板に注入するに際し、該イオンビ
ームを前記被処理基板の手前の輸送区間において帯電抑
制手段を経由させるようにしたイオン注入装置におい
て、 前記帯電抑制手段を、該イオンビームに最も近付けた位
置に配置したことを特徴とするイオン注入装置。 - 【請求項１８】 請求項１７に記載のイオン注入装置に
おいて、前記イオンビームに最も近付けた位置を、ビー
ム径が最も小さくなる位置またはその下流側の直近位置
としたことを特徴とするイオン注入装置。 - 【請求項１９】 請求項１８に記載のイオン注入装置に
おいて、前記イオンビームに最も近付けた位置を、前記
ビーム径が最も小さくなる位置の下流側の直近位置と
し、しかも前記帯電抑制手段の位置をビーム径に応じて
可変とする駆動手段を備えたことを特徴とするイオン注
入装置。 - 【請求項２０】 請求項１９に記載のイオン注入装置に
おいて、前記帯電抑制手段の上流側にはビーム収束及び
分離用のリゾルビングアパチャー体が配置されており、
前記ビーム径が最も小さくなる位置の下流側の直近位置
を、前記リゾルビングアパチャー体の下流側の直近位置
としたことを特徴とするイオン注入装置。 - 【請求項２１】 請求項２０に記載のイオン注入装置に
おいて、前記帯電抑制手段は、シャワーチューブと該シ
ャワーチューブに組合わされたアークチャンバーとを含
み、前記シャワーチューブはビーム軸方向の長さをイオ
ンビームに接しないように短く構成されていることを特
徴とするイオン注入装置。 - 【請求項２２】 請求項２１に記載のイオン注入装置に
おいて、前記シャワーチューブは必要な最小限の内径を
持つことを特徴とするイオン注入装置。 - 【請求項２３】 請求項２１または２２に記載のイオン
注入装置において、前記シャワーチューブと前記被処理
基板との間のビームラインに、前記シャワーチューブに
連続するように中間チューブを配置したことを特徴とす
るイオン注入装置。 - 【請求項２４】 請求項２１〜２３のいずれかに記載の
イオン注入装置において、前記駆動手段は、ビーム径ま
たはビーム強度に応じて前記アークチャンバーのビーム
軸と直角な方向の位置を可変とする駆動機構を含むこと
を特徴とするイオン注入装置。 - 【請求項２５】 請求項２１〜２４のいずれかに記載の
イオン注入装置において、前記駆動手段は、ビーム径ま
たはビーム強度に応じて前記アークチャンバーのビーム
軸と同じ方向の位置を可変とする駆動機構を含んで前記
アークチャンバーを前記イオンビームに最も近付けた位
置に配置することを特徴とするイオン注入装置。 - 【請求項２６】 請求項２１〜２５のいずれかに記載の
イオン注入装置において、前記シャワーチューブはビー
ム軸と同じ方向に関して分割された少なくとも２つの分
割部材から成り、該少なくとも２つの分割部材は一方の
断面形状が他方の断面形状よりやや小さくされており、
前記駆動手段は、ビーム形状、ビーム位置、ビームの大
きさに応じて前記少なくとも２つの分割部材を互いに接
近、離反させて前記シャワーチューブの径を可変とする
駆動機構を含むことを特徴とするイオン注入装置。 - 【請求項２７】 請求項２１〜２６のいずれかに記載の
イオン注入装置において、前記シャワーチューブはビー
ム軸に垂直な方向に関して分割された少なくとも２つの
長さ方向分割部材から成り、該少なくとも２つの長さ方
向分割部材は一方の径が他方の径よりやや小さくされて
おり、前記駆動手段は、ビーム形状、ビーム位置、ビー
ムの大きさに応じて前記少なくとも２つの分割部材の少
なくとも一方をビーム軸方向に移動させて前記シャワー
チューブの長さを可変とする駆動機構を含むことを特徴
とするイオン注入装置。 - 【請求項２８】 請求項２１〜２７のいずれかに記載の
イオン注入装置において、前記駆動手段は、ビーム形
状、ビーム位置、ビームの大きさに応じて前記シャワー
チューブのビーム軸と同じ方向の位置を可変とする駆動
機構を含むことを特徴とするイオン注入装置。 - 【請求項２９】 請求項１７〜２８のいずれかに記載の
イオン注入装置において、前記被処理基板の手前の輸送
区間にはビーム測定手段が配置され、しかも該ビーム測
定手段と前記帯電抑制手段とをビームライン上における
同じ位置に入れ替え可能にする入替え駆動装置を備えた
ことを特徴とするイオン注入装置。 - 【請求項３０】 請求項１８に記載のイオン注入装置に
おいて、前記帯電抑制手段の上流側にはビーム収束及び
分離用のリゾルビングアパチャー体が配置されており、
前記イオンビームに最も近付けた位置を、前記リゾルビ
ングアパチャー体内とすることを特徴とするイオン注入
装置。 - 【請求項３１】 請求項３０に記載のイオン注入装置に
おいて、前記リゾルビングアパチャー体の下流側にはイ
オンビームライン上に出没可能にビーム測定手段が設け
られていることを特徴とするイオン注入装置。 - 【請求項３２】 請求項３０または３１に記載のイオン
注入装置において、前記リゾルビングアパチャー体の下
流側には更に中間チューブを配置したことを特徴とする
イオン注入装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002052884A JP3690517B2 (ja) | 2002-02-28 | 2002-02-28 | イオン注入方法及びイオン注入装置 |
| US10/372,965 US6753539B2 (en) | 2002-02-28 | 2003-02-26 | Ion implantation apparatus equipped with plasma shower and ion implantation method |
| GB0304678A GB2389455B (en) | 2002-02-28 | 2003-02-28 | Ion implantation apparatus equipped with plasma shower and ion implantation method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002052884A JP3690517B2 (ja) | 2002-02-28 | 2002-02-28 | イオン注入方法及びイオン注入装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003257358A true JP2003257358A (ja) | 2003-09-12 |
| JP3690517B2 JP3690517B2 (ja) | 2005-08-31 |
Family
ID=19192897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002052884A Expired - Fee Related JP3690517B2 (ja) | 2002-02-28 | 2002-02-28 | イオン注入方法及びイオン注入装置 |
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| GB (1) | GB2389455B (ja) |
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2002
- 2002-02-28 JP JP2002052884A patent/JP3690517B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2003
- 2003-02-26 US US10/372,965 patent/US6753539B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-02-28 GB GB0304678A patent/GB2389455B/en not_active Expired - Fee Related
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