JP2006156184A - イオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 より広い範囲のビームの条件に対応でき、用途の広いイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置を提供する。
【解決手段】 後段エネルギー分析装置を備えるイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置において、後段エネルギー分析装置を、偏向電極２４及び偏向磁石２２により構成し、これらを切り換えて使用できるようにする。偏向磁石は略四角形状で，その中央に空間部を有する。偏向電極は、偏向磁石の空間部内に配置された真空チャンバー２３内に、サプレッション電極３１とともに設置される。偏向電極は偏向磁石に対して、磁場によるビームの偏向軌道と、電場によるビームの偏向軌道とが重なるように設置される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、イオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置に関し、特に、それに用いられる後段エネルギー分析装置に関する。

イオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置（イオン注入装置とも呼ばれる。以下、単にビーム照射装置という。）は、ビームソースから引き出されたイオンまたは荷電粒子を質量分析し、所望のイオン種または荷電粒子のみを選択してウエハに照射（注入）するための装置である。

この種のビーム照射装置の中には、イオンや荷電粒子のウエハへの照射／注入をより精度良く行うために、質量分析装置に加えて、角度エネルギーフィルター（ＡＥＦ：Angular Energy Filter）と呼ばれる後段エネルギー分析装置を備えるものがある。

角度エネルギーフィルターは、そこを通過するイオンビーム／荷電粒子ビームに磁場または電場を印加してローレンツ力により偏向させ、所定のエネルギーを持つイオンまたは荷電粒子のみをウエハに照射させる。

従来のイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置は、その使用目的（ビームの照射条件等）に応じて、磁場を発生する偏向磁石または電場を発生する偏向電極のいずれか一方を角度エネルギーフィルターとして備えている（例えば、偏向電極を備えるものについては特許文献１参照。）。

特開２００３−２８８８５７号公報（特に、図１。）

従来のイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置は、後段エネルギー分析装置として、磁場を発生させる偏向磁石または電場を発生させる偏向電極のいずれか一方を備えている。このため、従来のイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置は、その用途（ビームの条件等）が限定されてしまうという問題点がある。

そこで、本発明は、より広い範囲のビームの条件に対応でき、用途の広いイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本願発明は、ビーム整形装置により整形されたビーム断面が円形あるいは一方向に長い長円形もしくは楕円形のイオンビーム／荷電粒子ビーム、またはビームの連続断面が一方向に長い長円形状もしくは楕円形状となるよう前段の質量分析装置ならびにビーム整形装置により整形されたのち偏向走査されたイオンビーム／荷電粒子ビームを、ビームの長手方向において全体に均一な角度で屈曲させるように構成した後段エネルギー分析装置によりエネルギー分析を行った後、基板に照射されるよう構成したイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置において、前記後段エネルギー分析装置を、偏向電極及び偏向磁石により構成し、偏向電極または偏向磁石の切り換え装置を設けて、イオンビーム／荷電粒子ビームの特性に応じて切り換えるようにしたことを第１の特徴とする。

また、本発明は、上記第１の特徴を有するイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置において、前記偏向電極は、前記偏向磁石のヨークの空間部のビームラインガイド内部に配置されていることを第２の特徴とする。

あるいは、本発明は、上記第１の特徴を有するイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置において、前記偏向磁石のヨークは、中央に空間部のある略四角形状に構成し、その空間部をビームラインが通るように構成し、前記ヨークの空間部にビームラインガイドを設け、前記偏向電極を該ビームラインガイド内部に配置したことを第３の特徴とする。

また、本発明は、上記第２または第３の特徴を有するイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置において、前記偏向磁石のヨークは、上部ヨーク側がビーム進行方向に長く、下部ヨーク側がビーム進行方向と垂直な方向に長い、面角のない略扇形の形状に構成されていることを第４の特徴とする。

さらに、本発明は、上記第２、第３または第４の特徴を有するイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置において、前記ビームラインガイドは、真空チャンバーを構成し、前記偏向磁石の下流側に配置されたプロセスチャンバーに固定支持されていることを第５の特徴とする。

また、本発明は、上記第５の特徴を有するイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置において、前記ビームラインガイドは、その上流側が支え棒により支えられていることを第６の特徴とする。

また、本発明は、上記第２乃至第６の特徴のいずれかを有するイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置において、前記ビームラインガイド内部の前記偏向電極の前後にサプレッション電極を配置し、前記偏向電極に高電圧を印加するようにしたことを第７の特徴とする。

また、本発明は、上記第２乃至第７の特徴のいずれかを有するイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置において、前記偏向電極をユニット化し、前記ビームラインガイドに対してレールにより押し入れ／引き出し可能とする構成としたことを第８の特徴とする。

さらにまた、本発明は、上記第８の特徴を有するイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置において、前記偏向電極の押し入れ／引き出しを可能とするために、前記偏向磁石の磁極をヨークから分離して動かせるように支持したことを第９の特徴とする。

また、本発明は、上記第１乃至第９の特徴のいずれかを有するイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置において、前記偏向磁石の磁極に貫通孔を設け、当該貫通孔を通して前記偏向電極への電源供給を行うようにしたことを第１０の特徴とする。

さらに、本発明は、上記第１乃至第１０の特徴のいずれかを有するイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置において、前記偏向電極の形状は、ビームの曲率に合わせたカーブを付けた形状であることを第１１の特徴とする。

また、本発明は、上記第１乃至第１１の特徴のいずれかを有するイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置において、前記後段エネルギー分析装置は、中性化したビームや、エネルギー及び／又は電荷数の異なるビームを受け止めるためのビームダンプを備えることを第１２の特徴とする。

また、本発明は、質量分析されたイオンビーム／荷電粒子ビームを、偏向走査電極または偏向走査磁石に導入し、一方向の偏向走査を行うとともに、電極または磁場による平行ビーム化装置を通過させるとともに加速または減速して、ビームの長手方向において全体に均一な角度で屈曲させるよう構成した後段エネルギー分析装置によりエネルギー分析を行なった後、基板に照射されるよう構成したイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置において、前記後段エネルギー分析装置を、偏向電極および偏向磁石により構成し、偏向電極または偏向磁石の切り換え装置を設けて、イオンビームまたは荷電粒子ビームの特性に応じて切り換え可能に構成するとともに、前記偏向電極または前記偏向磁石によるエネルギー分析時のイオンビーム／荷電粒子ビームの軌道が同じ軌道となるよう、偏向磁石に対して偏向電極を配置したことを第１３の特徴とする。

また、本発明は、上記第１３の特徴を有するイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置において、前記偏向電極または前記偏向磁石によるエネルギー分析時のイオンビーム／荷電粒子ビームの軌道が、前記後段エネルギー分析装置の入射側と出射側とで重なるようにしたことを第１４の特徴とする。

さらに、本発明は、ビーム断面が一方向に長い長円形もしくは楕円形の質量分析されたイオンビーム／荷電粒子ビームを、ビームの長手方向において全体に均一な角度で屈曲させるように構成した後段エネルギー分析装置によりエネルギー分析を行った後、基板に照射されるよう構成したイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置において、前記後段エネルギー分析装置を、偏向電極および偏向磁石により構成し、前記偏向電極または前記偏向磁石の切り換え装置を設けて、イオンビーム／荷電粒子ビームの特性に応じて切り換え可能に構成するとともに、前記偏向電極または前記偏向磁石によるエネルギーの分析時のイオンビーム／荷電粒子ビームの軌道が同じ軌道となるよう、前記偏向磁石に対して前記偏向電極を配置するようにしたことを第１５の特徴とする。

また、本発明は、上記第１５の特徴を有するイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置において、前記偏向電極または前記偏向磁石によるエネルギー分析時のイオンビーム／荷電粒子ビームの軌道が、前記後段エネルギー分析装置の入射側と出射側とで重なるようにしたことを第１６の特徴とする。

本発明によれば、後段エネルギー分析装置に偏向磁石と偏向電極、及びこれらを切り換える切り換え装置を設けたことにより、より広い範囲のビーム条件に対応でき用途を広げることができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施の形態に係るイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置（以下、ビーム照射装置と略す。）の概略構成を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

図示のビーム照射装置は、イオンソース１１、質量分析磁石装置１２、ビーム整形装置１３、偏向走査装置１４、Ｐ−レンズ１５、加速／減速電極１６、角度エネルギーフィルター１７、及びプロセスチャンバー１８を有している。

このビーム照射装置において、イオンソース１１で発生されたイオンまたは荷電粒子は、図示しない引き出し電極によりイオンビームまたは荷電粒子ビーム（以下、ビームと呼ぶ。）として引き出される。引き出されたビームは、質量分析磁石装置１２により質量分析されて必要なイオン種のみが選択される。必要なイオン種のみから成るビームは、ビーム整形装置１３によりその断面形状が整形される。ビーム整形装置１３は、Ｑ（Quadrant）−レンズ等により構成される。整形された断面形状を持つビームは、偏向走査装置１４により図１（ａ）の上下方向にスキャンされる。偏向走査装置１４は、その上流側近傍、下流側近傍にそれぞれ、少なくとも１つの遮蔽電極１４−１，１４−２を備えている。なお、ここでは偏向走査装置１４として、偏向走査電極を用いる場合を想定しているが、偏向走査磁石を用いることもできる。

偏向走査装置１４によりスキャンされたビームは、電極または磁場により構成されたＰ−レンズ１５により再平行化され、偏向角０度の軸に平行にされる。図１（ａ）では、偏向走査装置１４によるビームのスキャン範囲を黒い太線と二重破線とで示している。Ｐ−レンズ１５からのビームは、１つ以上の加速／減速電極１６により加速又は減速されて角度エネルギーフィルター１７へ送られる。角度エネルギーフィルター１７では、ビームのエネルギーに関する分析が行われ、必要なエネルギーを持つイオンのみが選択される。図１（ｂ）に示されるように、角度エネルギーフィルタ（ＡＥＦ）１７においては、選択されたイオン種のみがやや下方に偏向される。このようにして選択されたイオン種のみから成るビームが、プロセスチャンバー１８内に導入された被照射物であるウェハ１９に照射される。ウェハ１９に照射されなかったビームは、プロセスチャンバー１８内に設けられているビームストッパ１８−１に入射してそのエネルギーが消費される。

なお、図１（ａ）において、ウェハ１９に隣接して示した矢印は、ビームがこれら矢印の方向にスキャンされることを示し、図１（ｂ）においてウェハ１９に隣接して示した矢印は、ウェハ１９がこれら矢印の方向に移動することを示している。つまり、ビームが、例えばｘ軸方向に往復スキャンされるものとすると、ウェハ１９は、図示しない駆動機構によりｘ軸に直角なｙ軸方向に往復移動するように駆動される。これにより、ウェハ１９の全面にビームを照射することができる。

以上のようにして、図１（ａ）及び（ｂ）示すビーム照射装置では、断面形状が円形または長円形あるいは楕円形のビームを走査して、連続断面が一方向に長い長円形もしくは楕円形のビームを得、そのビームを、後段エネルギー分析装置である角度エネルギーフィルターにより、ビームの長手方向において全体に均一な角度で屈曲させてウェハに照射することができる。

次に、図２乃至図７を参照して、本実施の形態に係るビーム照射装置に用いられる角度エネルギーフィルター１７について詳細に説明する。

角度エネルギーフィルター１７は、図２に示すように、一対の磁気シールド２１−１及び２１−２と、これら磁気シールド２１−１，２１−２の間に配設された偏向磁石（分析電磁石）２２と、偏向磁石２２の中空部内に設置されたＡＥＦチャンバー（真空チャンバー、ビームラインガイドともいう。）２３と、ＡＥＦチャンバー２３内に配置された一対の偏向電極２４−１及び２４−２を含む。

磁気シールド２１−１及び２１−２は、ともにその中央部にビームを通過させるための開口（例えば、図の表裏方向に長い長方形の開口）を有しており、加速／減速電極１６とプロセスチャンバー１８にそれぞれ固定されている。これらの磁気シールド２１−１及び２１−２は、偏向磁石２２が生成する磁場を遮蔽し、磁場がビームに与える影響を調整する。

偏向磁石２２は、後述するように略四角形（枠形状）のコアと、コアの一部である上部ヨーク２２−１及び下部ヨーク２２−２にそれぞれ巻回された一つ以上のコイル２２−３及び２２−４を有している。また、コアには、図２に破線で示すよう、コイル２２−３，２２−４の外側（図２の表裏面側）に、上部ヨーク２２−１及び下部ヨーク２２−２の両側部を覆うよう漏れ磁場キャンセル用補正コイル２２−５を巻回してもよい。この漏れ磁場キャンセル用補正コイル２２−５は、コイル２２−３及び２２−４が生成した磁場のうち望ましくない部分（漏洩磁場）を打ち消すために用いられる。

偏向磁石２２は、作動時において、中空部内に図の表裏方向（例えば、裏面向き）の磁場を生成し、図の左方から右方へと進行するビームをやや下向きに偏向させる。その結果、ビームは、その下流側（図の右側）に配置されているプロセスチャンバー１８内に設けられたエネルギースリット１８−２を通り、プロセスチャンバー１８内に導入され保持されているウェハ１９に照射される。なお、ビームは、図の表裏方向に長い長円形もしくは楕円形の連続断面を持つビームである。

偏向磁石２２の中空部内に設けられたＡＥＦチャンバー２３は、その下流側が複数の支持ボルト２５−１，２５−２によって磁気シールド２１−２とともにプロセスチャンバー１８に固定されている。また、ＡＥＦチャンバー２３の上流側（図の左側）は、下側から支え棒２６によって補助的に支持されている。このように、ＡＥＦチャンバー２３をプロセスチャンバー１８に固定し、必要に応じて支え棒２６で支持する支持固定構造としたことにより、ＡＥＦチャンバー２３が偏向磁石２２のコアやコイル、さらにその他の構成部品によって周囲を囲まれているにもかかわらず、確実に位置固定することができる。

ＡＥＦチャンバー２３の内部には、図３に拡大して示すように、上述した偏向電極２４−１及び２４−２の他に、その上流側及び下流側にそれぞれ位置するサプレッション電極３１−１，３１−２と、さらにサプレッション電極３１−１，３１−２の各々の上流側及び下流側に位置するグランド電極３２−１〜３２−４と、最下流側に位置するビームダンプ３３とが設置されている。

偏向電極２４−１，２４−２、サプレッション電極３１−１，３１−２及びグランド電極３２−１〜３２−４は、これら電極を用いて生成した電場によりビームを偏向させたときの偏向点（軌道）が、偏向磁石２２を用いてビームを偏向させたときの偏向点（軌道）と実質的に同一となる（重なる）ように配置され、かつ電源供給される。即ち、これらの電極は、図４に模式的に示すように、生成した電場によって偏向させたビームの軌道４１が、偏向磁石２２により生成した磁場によって偏向させたビームの軌道４２と、少なくともＡＥＦチャンバー２３（即ち、角度エネルギーフィルター１７）の入射側と出射側とにおいて重なるように設けられる。サプレッション電極３１−１，３１−２及びグランド電極３２−１〜３２−４を設けたことにより、偏向電極２４−１，２４−２間により高い電圧を印加することが可能となり、ビームの持つエネルギーがより大きい場合であっても、所望の軌道を実現することができる。また、偏向電極２４−１，２４−２の断面形状は、ビームの曲率半径に合わせてカーブ（偏向電極２４−１は凹形状、偏向電極２４−２は凸形状）が付けられており、これにより、効率よくビームを偏向させることができる。

ビームダンプ３３は、磁場または電場により偏向させたビームを通過させる開口を有し、所望のエネルギーや電荷数を持つイオンを通過させる。また、ビームダンプ３３は、中性化したビームや、エネルギーや電荷数が所望の値と異なるビームを受ける。

偏向電極２４−１，２４−２、サプレッション電極３１−１，３１−２、グランド電極３２−１〜３２−４及びビームダンプ３３を含むＡＥＦチャンバー内構成部品は、単一のユニット（ＡＥＦユニット）として構成される。即ち、電極２４−１，２４−２，３１−１，３１−２，３２−１〜３２−４とビームダンプ３３とは、その他の構成部品とともに、共通のプレート等に固定されて一体化される。

ＡＥＦユニットの一例を図５（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示す。図５（ａ）は、偏向電極２４−１、２４−２の各々の中心線を含む平面で切断した断面図であってビーム出射側から見た図である。図５（ｂ）は、ビームの経路を含む面で切断した断面図であって、上方から見た図である。図５（ｃ）は、ＡＥＦチャンバー２３をビーム入射側から見た図である。

図５（ａ）に示すように、ＡＥＦユニット５０は、上部サポート５１、下部サポート５２、ＡＥＦチャンバー２３の一部（蓋）となるフロントプレート５３、及びリヤプレート５４を有している。偏向電極２４−１，２４−２は、それぞれ絶縁性のマウントプレート５５，５６に取付けられ、複数の碍子５７を介して上部サポート５１又は下部サポート５２に固定されている。

サプレッション電極等の他のＡＥＦチャンバー内構成部品もまた、図５（ｂ）及び（ｃ）に示されるように、上部サポート５１、下部サポート５２、フロントプレート５３及びリヤプレート５４のいずれかに直接、あるいは補助サポート５８−１，５８−２等を介して、固定され一体化される。

また、図５（ｃ）に見られるように、フロントプレート５３の上縁には、ＡＥＦチャンバー２３の外側上面に設置された一対のスライドレール３６の先端が固定されている。これにより、ＡＥＦユニット５０は、ＡＥＦチャンバー２３に対して、出し入れ自在に支持される。なお、ＡＥＦユニット５０がＡＥＦチャンバー２３内に挿入されたとき、その位置を所定位置に位置させるために、リアプレート５４に位置決め部（例えば、突起）を設けてもよい。

次に、偏向磁石２２について説明する。図６（ａ）及び（ｂ）を参照すると、偏向磁石２２は、略コの字型の第１のコア６１と、略Ｉ型の第２のコア６２とを有しており、これらを互いに突き合わせた状態で位置固定することによって、中央に中空部が形成された略四角形状（枠形状）のコアを構成している。そして、第１のコア６１の一部が上部ヨーク２２−１及び下部ヨーク２２−２を構成し、そこにコイル２２−３及び２２−４がそれぞれ巻き回され、電磁石を構成している。

第２のコア６２の磁極となる部分には、図７に示すように偏向電極２４−１，２４−２へ電源を供給するための高電圧供給用貫通穴７１が形成されている。図６（ａ）では、偏向電極２４−１，２４−２に接続されている外部接続端子６７が高電圧供給用貫通穴７１内に収容されるように小さく描かれているが、実際の外部接続端子６７は、図８に示すように、少なくともその先端が高電圧供給用貫通穴７１の外部へ露出する大きさを持つ。

また、第１のコア６１の磁極となる部分には、第２のコア６２の磁極となる部分とその形状を同じにするため、高電圧供給用貫通穴７１と同様の貫通穴が形成されている（図６に破線で示す。）。

また、図２及び図５から理解されるように、上部ヨーク２２−１は、ビーム進行方向（図２又は図５の左右方向）に長く、下部ヨーク２２−２は、ビーム進行方向に垂直な方向（図２又は図５の上下方向）に長い形状となっており、コアの側面は上部ヨーク２２−１側が広く、下部ヨーク２２−２側が狭い、面角のない略扇形となっている。なお、上部ヨーク２２−１の断面積と下部ヨーク２２−２の断面積とは、同一にしておいた方が、磁場の設計が容易になるので好ましい。

再び図６（ａ）及び（ｂ）を参照すると、第１のコア６１は、基台６３に複数の支柱６４−１〜６４−３を介して固定されている。一方、第２のコア６２は、水平方向に移動可能な第１のリニアガイド６５上に設けられた、垂直方向に移動可能な第２のリニアガイド６６に取り付けられている。第１のリニアガイド６５及び第２のリニアガイド６６を操作することにより、第１のコア６１に対して第２のコア６２を水平方向及び垂直方向に移動（スライド）させて、図６（ａ）に示す状態から図６（ｂ）に示す状態へと変化させ、また、逆に、図６の（ｂ）に示す状態から図６（ａ）に示す状態にすることができる。

一方、偏向電極２４−１，２４−２とその他の電極等は、上述したように一体化され、ＡＥＦユニット５０を構成している。そして、ＡＥＦユニット５０は、スライドレール３６によりＡＥＦチャンバー２３に対して押し入れ／引き出し自在に支持されている。

図６（ａ）に示す状態から、リニアガイド６５及び６６を操作して第１のコア６１から第２のコア６２を分離すると、フロントプレート５３が外部に露出する。その状態から、ＡＥＦユニット５０を引き出せば、図６（ｂ）に示す状態、即ち、偏向電極２４−１，２４−２等がＡＥＦチャンバー２３の外部に位置し露出する状態にすることができる。このように、本実施の形態では、偏向電極２４−１，２４−２等をＡＥＦチャンバー２３から容易に取り出し、外部に露出させることができるので、そのメンテナンスや部品交換が容易に行える。

メンテナンスや部品交換を終えた後は、ＡＥＦユニット５０をＡＥＦチャンバー２３内に押し入れ、フロントプレート５３をＡＥＦチャンバー２３に密封固定すれば、偏向電極２４−１，２４−２等を、ＡＥＦチャンバー２３内の所定位置に設置することができる。

上記のように構成された角度エネルギーフィルター１７に対し、本実施の形態のビーム照射装置の制御部（図示せず）は、ウェハに照射するイオンビーム／荷電粒子ビームの特性に応じて、偏向磁石２２または偏向電極２４−１及び２４−２のいずれか一方に対して選択的に給電を行う。つまり、ビーム照射装置の制御部は、角度エネルギーフィルター１７の磁場／電場切り換え装置として働く。なお、ビーム照射装置の制御部は、偏向電極２４−１，２４−２に対して給電を行う場合には、サプレッション電極３１−１，３１−２への給電も同時に行う。

ビーム照射装置の制御部が、偏向磁石２２に対して給電を行うか、偏向電極２４−１，２４−２に対して給電を行うかは、イオン種（イオン源）等によって異なるが、ビームのエネルギーが概ね十〜数十ｋｅＶのある閾値よりも低い場合は、偏向磁石２２に対して給電を行い、高い場合は偏向電極２４−１，２４−２（及びサプレッション電極３１−１，３１−２）に対して給電を行うようにすることが考えられる。

こうして、本実施の形態によるビーム照射装置では、ビーム条件（特性）に応じて、角度エネルギーフィルター１７におけるビームの偏向方法として磁場を用いるか電場を用いるかを選択することができる。しかも、本実施の形態によるビーム照射装置では、角度エネルギーフィルター１７におけるビームの変更方法として磁場を選択しても、電場を選択してもビームの軌道が変わらないので、特別な軌道補正手段を必要とせず、構成が簡易である。

なお、上記実施の形態では、スキャンによりビームの連続断面を長円形もしくは楕円形にする例について説明したが、本発明は、スキャンを行わない場合、あるいはビームの断面形状が円形、長円形もしくは楕円形の場合にも適用できる。

本発明の一実施の形態に係るイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置の概略構成図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 図１のイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置に含まれる角度エネルギーフィルターの配置及び構成を説明するための図である。 図２の角度エネルギーフィルターに含まれるＡＥＦチャンバーの内部構成を説明するための図である。 図３のＡＥＦチャンバー内での偏向電極の配置を説明するための図であって、偏向磁石及び偏向電極をそれぞれ用いた場合におけるビームの軌道を示す模式図である。 ＡＥＦユニットを説明すための図であって、（ａ）は偏向電極の中心線を通る平面で切った断面図、（ｂ）はビームの軌道に沿った面で切った断面図、（ｃ）はＡＥＦチャンバーの入射側から見た図である。 （ａ）及び（ｂ）は、図２の角度エネルギーフィルターに含まれる偏向電極のメンテナンスを容易にするための偏向磁石及びＡＥＦチャンバーの構造を説明するための図である。 図２の角度エネルギーフィルターに含まれる偏向磁石の第２のコアの形状を説明すための図である。 第２のコアに形成された高電圧供給用貫通穴に対する、偏向電極に接続されている外部接続端子の大きさを説明するための図である。

符号の説明

１１ イオンソース
１２ 質量分析磁石装置
１３ ビーム整形装置
１４ 偏向走査装置
１５ Ｐ−レンズ
１６ 加速／減速電極
１７ 角度エネルギーフィルター
１８ プロセスチャンバー
１８−１ ビームストッパ
１８−２ エネルギースリット
１９ ウェハ
２１−１，２１−２ 磁気シールド
２２ 偏向磁石
２２−１ 上部ヨーク
２２−２ 下部ヨーク
２２−３，２２−４ コイル
２３ ＡＥＦチャンバー
２４−１，２４−２ 偏向電極
２５−１，２５−２ 支持ボルト
２６ 支え棒
３１−１，３１−２ サプレッション電極
３２−１〜３２−４ グランド電極
３３ ビームダンプ
３６ スライドレール
４１ 電場によって偏向させたビームの軌道
４２ 磁場によって偏向させたビームの軌道
５０ ＡＥＦユニット
５１ 上部サポート
５２ 下部サポート
５３ フロントプレート
５４ リアプレート
５５、５６ マウントプレート
５７ 碍子
５８−１，５８−２ 補助サポート
６１ 第１のコア
６２ 第２のコア
６３ 基台
６４−１〜６４−３ 支柱
６５ 第１のリニアガイド
６６ 第２のリニアガイド
６７ 外部接続端子
７１ 高電圧供給用貫通穴

Claims (16)

1. ビーム整形装置により整形されたビーム断面が円形あるいは一方向に長い長円形もしくは楕円形のイオンビーム／荷電粒子ビーム、またはビームの連続断面が一方向に長い長円形状もしくは楕円形状となるよう前段の質量分析装置ならびにビーム整形装置により整形されたのち偏向走査されたイオンビーム／荷電粒子ビームを、ビームの長手方向において全体に均一な角度で屈曲させるように構成した後段エネルギー分析装置によりエネルギー分析を行った後、基板に照射されるよう構成したイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置において、
   前記後段エネルギー分析装置を、偏向電極及び偏向磁石により構成し、前記偏向電極または前記偏向磁石の切り換え装置を設けて、イオンビーム／荷電粒子ビームの特性に応じて切り換えるようにしたことを特徴とするイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置。
2. 請求項１に記載のイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置において、
   前記偏向電極は、前記偏向磁石のヨークの空間部のビームラインガイド内部に配置されていることを特徴とするイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置。
3. 請求項１に記載のイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置において、
   前記偏向磁石のヨークは、中央に空間部のある略四角形状に構成し、その空間部をビームラインが通るように構成し、
   前記ヨークの空間部にビームラインガイドを設け、前記偏向電極を該ビームラインガイド内部に配置したことを特徴とするイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置。
4. 請求項２または３に記載のイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置において、
   前記偏向磁石のヨークは、上部ヨーク側がビーム進行方向に長く、下部ヨーク側がビーム進行方向と垂直な方向に長い、面角のない略扇形の形状に構成されていることを特徴とするイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置。
5. 請求項２、３または４に記載のイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置において、
   前記ビームラインガイドは、真空チャンバーを構成し、前記偏向磁石の下流側に配置されたプロセスチャンバーに固定支持されていることを特徴とするイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置。
6. 請求項５に記載のイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置において、
   前記ビームラインガイドは、その上流側が支え棒により支えられていることを特徴とするイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置。
7. 請求項２乃至６のいずれかに記載のイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置において、
   前記ビームラインガイド内部の前記偏向電極の前後にサプレッション電極を配置し、前記偏向電極に高電圧を印加するようにしたことを特徴とするイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置。
8. 請求項２乃至７のいずれかに記載のイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置において、
   前記偏向電極をユニット化し、前記ビームラインガイドに対してレールにより押し入れ／引き出し可能とする構成としたことを特徴とするイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置。
9. 請求項８に記載のイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置において、
   前記偏向電極の押し入れ／引き出しを可能とするために、前記偏向磁石の磁極をヨークから分離して動かせるように支持したことを特徴とするイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載のイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置において、
    前記偏向磁石の磁極に貫通孔を設け、当該貫通孔を通して前記偏向電極への電源供給を行うようにしたことを特徴とするイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置。
11. 請求項１乃至１０にいずれかに記載のイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置において、
    前記偏向電極の形状は、ビームの曲率半径に合わせたカーブを付けた形状であることを特徴とするイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれかに記載のイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置において、
    前記後段エネルギー分析装置は、中性化したビームや、エネルギー及び／又は電荷数の異なるビームを受け止めるためのビームダンプを備えることを特徴とするイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置。
13. 質量分析されたイオンビーム／荷電粒子ビームを、偏向走査電極または偏向走査磁石に導入し、一方向の偏向走査を行うとともに、電極または磁場による平行ビーム化装置を通過させるとともに加速または減速して、ビームの長手方向において全体に均一な角度で屈曲させるよう構成した後段エネルギー分析装置によりエネルギー分析を行なった後、基板に照射されるよう構成したイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置において、
    前記後段エネルギー分析装置を、偏向電極および偏向磁石により構成し、前記偏向電極または前記偏向磁石の切り換え装置を設けて、イオンビームまたは荷電粒子ビームの特性に応じて切り換え可能に構成するとともに、前記偏向電極または前記偏向磁石によるエネルギー分析時のイオンビーム／荷電粒子ビームの軌道が同じ軌道となるよう、偏向磁石に対して偏向電極を配置したことを特徴とするイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置。
14. 請求項１３に記載のイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置において、
    前記偏向電極または前記偏向磁石によるエネルギー分析時のイオンビーム／荷電粒子ビームの軌道が、前記後段エネルギー分析装置の入射側と出射側とで重なるようにしたことを特徴とするイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置。
15. ビーム断面が一方向に長い長円形もしくは楕円形の質量分析されたイオンビーム／荷電粒子ビームを、ビームの長手方向において全体に均一な角度で屈曲させるように構成した後段エネルギー分析装置によりエネルギー分析を行った後、基板に照射されるよう構成したイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置において、
    前記後段エネルギー分析装置を、偏向電極および偏向磁石により構成し、前記偏向電極または前記偏向磁石の切り換え装置を設けて、イオンビーム／荷電粒子ビームの特性に応じて切り換え可能に構成するとともに、前記偏向電極または前記偏向磁石によるエネルギーの分析時のイオンビーム／荷電粒子ビームの軌道が同じ軌道となるよう、前記偏向磁石に対して前記偏向電極を配置するようにしたことを特徴とするイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置。
16. 請求項１５に記載のイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置において、
    前記偏向電極または前記偏向磁石によるエネルギー分析時のイオンビーム／荷電粒子ビームの軌道が、前記後段エネルギー分析装置の入射側と出射側とで重なるようにしたことを特徴とするイオンビーム／荷電粒子ビーム照射装置。
    
    

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