JP2014232671A5 - - Google Patents

Description

図１６（ａ）、図１６（ｂ）に示すように、電場式のビーム走査器３４は、一対の偏向電極８７ａ，８７ｂを有している。また、偏向電極８７ａ，８７ｂの上方と下方には、グランド遮蔽板８９が配置されている。グランド遮蔽板８９は、ビームに付随する二次電子が、外側から回り込んでビーム走査器３４の電極に流れ込むことを防いでいる。外側から一対の偏向電極８７ａ，８７ｂの平行部の間隔をＷ_１、偏向電極８７ａ，８７ｂのビーム進行方向の長さをＬ_１とすると、Ｌ_１≧５Ｗ_１を満たすように構成されてもよい。また、電源（増幅器）は、０．５Ｈｚ〜４ｋＨｚの範囲の任意の走査周波数で動作が可能なように構成されてもよい。また、平行部のない一対の偏向電極８７ａ，８７ｂの間隔をＤ_１とすると、Ｌ_１≧５Ｄ_１を満たすように構成されていてもよい。

Claims (21)

1. イオン源から引き出したイオンビームを加速し、ビームラインに沿ってウェハまで輸送し、該ウェハに注入する高エネルギーイオン注入装置であって、
   イオン源と質量分析装置を有するビーム生成ユニットと、
   前記イオンビームを加速して高エネルギーイオンビームを生成する高エネルギー多段直線加速ユニットと、
   前記高エネルギーイオンビームをウェハに向けて方向変換する高エネルギービームの偏向ユニットと、
   偏向された高エネルギーイオンビームをウェハまで輸送するビーム輸送ラインユニットと、
   輸送された高エネルギーイオンビームを均一に半導体ウェハに注入する基板処理供給ユニットと、を備え、
   前記ビーム輸送ラインユニットは、ビーム整形器と、高エネルギー用のビーム走査器と、高エネルギー用の電場式ビーム平行化器と、高エネルギー用の電場式最終エネルギーフィルターとを有し、
   前記偏向ユニットを出た高エネルギーイオンビームを、前記ビーム走査器および前記電場式ビーム平行化器により、ビームスキャンするとともに平行化し、前記高エネルギー用の電場式最終エネルギーフィルターにより、質量、イオン価数およびエネルギーの少なくともいずれかが異なる混入イオンを取り除いて、前記ウェハに注入するように構成されており、
   前記ビーム走査器を、微調整可能な三角波で動作する電場式ビーム走査器としたことを特徴とする高エネルギーイオン注入装置。
2. 前記ビーム走査器は、一対の偏向電極を有し、当該一対の偏向電極の間隔をＤ_１、当該偏向電極のビーム進行方向の長さをＬ_１とすると、Ｌ_１≧５Ｄ_１を満たすように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の高エネルギーイオン注入装置。
3. 前記電場式ビーム走査器は、一対の偏向電極を有し、当該一対の偏向電極の平行部の間隔をＷ_１、前記偏向電極の高さをＨ_１とすると、Ｈ_１≧１．５Ｗ_１を満たすように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の高エネルギーイオン注入装置。
4. 前記電場式ビーム走査器は、一対の偏向電極を有し、０．５Ｈｚ〜４ｋＨｚの任意の走査周波数で動作が可能なように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の高エネルギーイオン注入装置。
5. 前記偏向電極は、他の偏向電極との対向面が二段平面で構成されており、前記対向面と反対側の外側面は段差形状となるように構成されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の高エネルギーイオン注入装置。
6. 前記偏向電極は、他の偏向電極との対向面がノコギリ刃状に加工された段差で構成されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の高エネルギーイオン注入装置。
7. グランド電極と、走査電極と、２つのグランド電極の間に配置されるサプレッション電極とをグランド遮蔽板上に配置するとともに、グランド遮蔽板をスキャナーハウジング内部に配置し、正電位の走査電極に電子が流入することをサプレッション電極とグランド遮蔽板で防止できるように構成したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の高エネルギーイオン注入装置。
8. 前記電場式ビーム走査器のビームライン下流側に配置され、イオンビームの通過域に開口を有する上流側グランド電極および下流側グランド電極と、
   前記上流側グランド電極と前記下流側グランド電極との間に配置されているサプレッション電極と、を更に備え、
   上流側グランド電極の開口幅をＷ_１、サプレッション電極の開口幅をＷ_２、下流側グランド電極の開口幅をＷ_３とすると、Ｗ_１≦Ｗ_２≦Ｗ_３を満たすことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の高エネルギーイオン注入装置。
9. 前記電場式ビーム走査器は、偏向角度が±５°以下であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の高エネルギーイオン注入装置。
10. 前記電場式ビーム走査器と前記電場式ビーム平行化器との間に、前記電場式ビーム走査器の偏向角度を小さくするためのビーム走査空間が設けられていることを特徴とする請求項９に記載の高エネルギーイオン注入装置。
11. 前記電場式ビーム走査器が収納され、前記ビーム走査空間が設けられている真空容器と、
    前記真空容器に接続され、該真空容器の内部の気体を排出するための真空ポンプと、
    を備えることを特徴とする請求項１０に記載の高エネルギーイオン注入装置。
12. イオン源を有するビーム生成ユニットおよび前記高エネルギー多段直線加速ユニットを含む、長い軌道を有する第１セクションと、
    前記偏向ユニットを含む偏向部による方向変換のための第２セクションと、
    前記ビーム輸送ラインユニットを含む、長い軌道を有する第３セクションと、により高エネルギーイオン注入ビームラインを構成し、
    前記第１セクションと前記第３セクションとを対向させて配置して、対向する長直線部を有するＵ字状の装置レイアウトを構成したことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の高エネルギーイオン注入装置。
13. 前記ビーム生成ユニットと前記高エネルギー多段直線加速ユニットとの間に、イオンビームの総ビーム電流量を測定する第１のファラデー装置を、ビームラインへの挿入退避が可能なように設けたことを特徴とする請求項１２に記載の高エネルギーイオン注入装置。
14. 前記偏向ユニットと前記ビーム輸送ラインユニットとの間に、イオンビームの総ビーム電流量を測定する第２のファラデー装置を、ビームラインへの挿入退避が可能なように設けたことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の高エネルギーイオン注入装置。
15. 前記基板処理供給ユニットには、イオン注入位置の後方に、イオンビームの総ビーム電流量を測定する固定式の第３のファラデー装置を設けたことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の高エネルギーイオン注入装置。
16. 前記ビーム生成ユニットに設けたビーム方向調整部を含む引出電極装置と、
    前記高エネルギー多段直線加速ユニットの終端内部に設けた、収束発散の調整を行う調整部と、
    前記偏向ユニットに設けたエネルギー分散調整装置および中心軌道補正装置と、
    前記ビーム輸送ラインユニットが有する前記高エネルギー用の電場式ビーム整形器と、
    を調整することにより、ビームサイズが４０ｍｍ以下で軌道ずれのほとんどないビームを生成し、該ビームを前記電場式ビーム走査器に供給するよう構成したことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の高エネルギーイオン注入装置。
17. 前記電場式ビーム走査器は、イオンビームを通常のスキャン範囲の更に外側に偏向させて、前記電場式ビーム平行化器の手前部に配設された左右いずれか一方のビームダンプ部に導くことで、ビームを一時的にダンプできるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の高エネルギーイオン注入装置。
18. 前記高エネルギービームの偏向ユニットには、前記電場式ビーム走査器の走査平面と同じ平面内において偏向ユニットから出射するイオンビームがビーム走査器の中心付近を通るように軌道を微調整する中心軌道補正装置が含まれていることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の高エネルギーイオン注入装置。
19. 前記電場式ビーム走査器は、走査範囲の左右の偏りを補正するためのオフセット電圧を印加できるように構成したことを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の高エネルギーイオン注入装置。
20. 前記電場式ビーム走査器は、前記オフセット電圧を、電場式ビーム走査器の中心付近を通るように調整されたビームがウェハに到達したときの位置ずれから逆算して決められるようにし、注入角度・注入位置微調整システムの一部を構成するようにしたことを特徴とする請求項１９に記載の高エネルギーイオン注入装置。
21. イオン源から引き出したイオンビームを加速し、ビームラインに沿ってウェハまで輸送し、該ウェハに注入する高エネルギーイオン注入装置であって、
    イオン源と質量分析装置を有するビーム生成ユニットと、
    前記イオンビームを加速して高エネルギーイオンビームを生成する高エネルギー多段直線加速ユニットと、
    前記高エネルギーイオンビームをウェハに向けて方向変換する高エネルギービームの偏向ユニットと、
    偏向された高エネルギーイオンビームをウェハまで輸送するビーム輸送ラインユニットと、
    輸送された高エネルギーイオンビームを均一に半導体ウェハに注入する基板処理供給ユニットと、を備え、
    前記ビーム輸送ラインユニットは、ビーム整形器と、高エネルギー用のビーム走査器と、高エネルギー用の磁場式ビーム平行化器と、高エネルギー用の電場式最終エネルギーフィルターとを有し、
    前記偏向ユニットを出た高エネルギーイオンビームを、前記ビーム走査器および前記磁場式ビーム平行化器により、ビームスキャンするとともに平行化し、前記高エネルギー用の電場式最終エネルギーフィルターにより、質量、イオン価数およびエネルギーの少なくともいずれかが異なる混入イオンを取り除いて、前記ウェハに注入するように構成されており、
    前記ビーム走査器を、微調整可能な三角波で動作する電場式ビーム走査器としたことを特徴とする高エネルギーイオン注入装置。