JP2662960B2 - イオン注入装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、イオン源から引き出したイオンを加速して
ターゲットへ注入するイオン注入装置に関する。 （従来の技術） 従来、イオン注入装置として、第１図示のように、イ
オン源ａからシリコンウエハ等のターゲットｂへ向うイ
オンビーム経路ｃの途中に、多段の電極と絶縁物で構成
され加速電源ｄにより電位差が与えられた加速管ｅを設
け、該加速電源ｄとイオン源ａを引出電源ｆを介して直
列に接続し、該イオン源ａから引出したイオンのエネル
ギーを該加速管ｅにより制御してターゲットｂへイオン
注入するようにしたものが知られている。これに於い
て、イオン源ａ、引出電源ｆや質量分析マグネットｇ等
をボックス状の高電圧ターミナルｈ内に収納し、該高電
圧ターミナルｈの外周を接地されたグランドエンクロー
ジャーｉで更に覆い、該高電圧ターミナルｈ及びグラン
ドエンクロージャーｉ間に前記加速管ｅ、加速電源ｄ及
びイオン源ａを真空排気するための多段の電源及び絶縁
物で構成されたポンピングチューブｊを設け、該高電圧
ターミナルｈ及びグランドエクロージャーｉを母線とし
て加速電源ｄと引出電源ｆと加速管ｅの電気回路が構成
される。 ｋは加速管ｅを各段に均等な電場を形成させるための
抵抗器、ｌはポンピングチューブｊの各段に均等な電場
を形成させるための抵抗器、ｍは引出電源出力ケーブ
ル、ｎは加速電源出力ケーブル、ｏはイオン源ａと引出
電極を絶縁する絶縁碍子、ｐはイオンビームを示す。 この第１図示の装置では、イオン源ａから引き出され
たイオンは、アースレベルのグランドエンクロージャー
ｉに設置してある加速電源ｄの電圧と、高電圧ターミナ
ルｈに設置してある引出電源ｆの電圧の和に応じた比較
的高いエネルギーが与えられ、ターゲットｂに高いイオ
ンエネルギーでイオン注入を行なえる。 ターゲットｂに引出電圧以下の低電圧で加速した低い
イオンエネルギーでイオン注入を行なう場合、第２図示
のように加速電源ｄの出力ケーブルｎをイオン源ａに接
続し、エネルギー安定化のために加速管ｅ及びポンピン
グチューブｊに配置した抵抗値k,lを取外して電気的に
高電圧ターミナルｈとグランドエンクロージャーｉ間を
絶縁状態として使用する。この場合のイオンエネルギー
は加速電源ｄの電圧で決定され、該加速電源ｄの電圧と
引出電源ｆの電圧との差だけ加速管ｅ内でイオンが減速
される。該高電圧ターミナルｈはアースレベルより電圧
の差の分マイナス側の電位を与えられることになる。こ
うしたイオン注入装置の使い方はデイセル機構と呼ばれ
ている。 （発明が解決しようとする問題点） 前記のように引出電圧以下の低電圧でイオンを加速し
たい場合、高電圧ターミナルｈ即ち加速電源ｄと引出電
源ｆを結ぶ回路がマイナス電位になるため、従来のイオ
ン注入装置では環境雰囲気からのリーク電流がアース側
より高電圧ターミナルｈに流れ込み、高電圧ターミナル
ｈはアースレベルまである時間内電位が上昇し、その結
果イオンのエネルギーが不安定になり、ターゲットに対
するイオン注入状態が悪くなる問題があった。 また低電圧でイオンを加速するために回路の接続を変
更し、抵抗器ｋ、ｌを取外す作業が煩わしい不都合があ
る。 本発明は、こうした問題点を解消し、簡単な操作で安
定した低電圧でのイオンの加速を行なえるイオン注入装
置を提供することを目的とするものである。 （問題点を解決するための手段） 本発明では、イオン源からターゲットへ向うイオンビ
ーム経路の途中に、加速電源により電位が与えられる加
速管を設け、該加速電源とイオン源の電源端子を引出電
源を介して直列に接続し、該イオン源から引出したイオ
ンのエネルギーを該加速管により制御してターゲットへ
イオン注入するようにしたものに於いて、該加速電源と
引出電源を結ぶ回路に、該加速管と加速電源の接続を遮
断すると共に該加速電源をイオン源の電源端子へ接続
し、更に該イオン源の電源端子を抵抗器を介して該加速
電源へダミー電流を流すショーティング機構へと接続す
る選択スイッチを設けることにより、前記問題点を解決
するようにした。 （作 用） 該イオン源に於いて発生するイオンは、加速電源と引
出電源が直列に接続されている状態では両電源の電圧の
和に応じた比較的高いエネルギーが与えられ、ターゲッ
トに高いイオンエネルギーでイオン注入を行なえる。タ
ーゲットに低いイオンエネルギーでイオン注入するとき
は選択スイッチが操作され、これによって加速管と加速
電源との接続が断たれ、代わってイオン源の電源端子と
加速電源とが接続され、同時に該イオン源の電源端子が
抵抗器を介してショーティング機構へと接続される。イ
オン源から引出されたイオンは引出電源と加速電源との
差だけ加速管内で減速され、抵抗体及びショーティング
機構を介して加速電源にダミー電流が流れるので、該加
速電源に流れる電流を正電流となし得、加速電源と環境
雰囲気に係わらず正常に作動させ得てイオンを安定に低
エネルギーで加速出来る。 （実施例） 本発明の実施例を図面第３図に基づき説明すると、同
図に於いて符号（１）はイオン源、（２）は該イオン源
（１）から真空中をシリコンウエハ等のターゲット
（３）へ向うイオンビーム経路、（４）は該イオンビー
ム経路（２）の途中に設けられた加速管、（５）は該加
速管（４）に電位を与える直流の加速電源、（６）はイ
オン源（１）の電源端子にケーブル（７）を介して接続
した直流の引出電源を示す。該イオン源（１）は引出電
源（６）や質量分析マグネット（８）と共に導電性材料
からなるボックス状の高電圧ターミナル（９）内に収容
され、該高電圧ターミナル（９）の更に外周を接地した
グランドエンクロージャー（10）で覆い、該高電圧ター
ミナル（９）とグランドエンクロージャー（10）との間
の空間に前記加速管（４）、加速電源（５）及びイオン
源（１）を真空排気するための多段の電極（11a）と絶
縁物（11b）で構成したポンピングチューブ（17）が配
置される。該高電圧ターミナル（９）には引出電源
（６）のマイナス側が接続され、グランドエンクロージ
ャー（10）には加速電源（５）のマイナス側が接続され
る。 該加速管（４）は抵抗器（4c）を介して互に直列に接
続した多段の電極（4a）とその中間の絶縁物（4b）とで
構成され、該加速管（４）の出口側の電極（4a）はグラ
ンドエンクロージャー（10）に接続される。またポンピ
ングチューブ（11）の多段の電極（11a）間にも抵抗器
（11c）が設けられ、該チューブ（11）の外側の電極（1
1a）はグランドエンクロージャー（10）に接続される。 高電圧ターミナル（９）は加速電源（５）のプラス側
に設けたケーブル（12）と接続され、加速電源（５）を
引出電源（６）及びイオン源（１）へ直列に接続する回
路（13）を構成し、該回路（13）にエアアクチュエータ
等で旋回駆動される扇形接点（14）を備えた選択スイッ
チ（15）が設けられる。該選択スイッチ（15）は第１乃
至第４の接点（15a）（15b）（15c）（15d）を備え、第
１の接点（15a）は高電圧ターミナル（９）に接続さ
れ、第２の接点（15b）は抵抗器（4c）を介して加速管
（４）の出口側の電極（4a）と抵抗器（11c）を介して
ポンピンクチューブ（11）の内側の電極（11a）に接続
される。また第３の接点（15c）は加速電源（５）にケ
ーブル（12）を介して接続され、第４の接点（15d）は
イオン源（１）へ接続されると共に抵抗器（16）及びシ
ョーティング機構（17）を構成するショーティングバー
（17a）を介してグランドエンクロージャー（10）に接
続される。（18）はイオン源（１）と共に抵抗器（16）
及びショーティン機構（17）を構成するショーティング
バー（17a）を介してグランドエンクロージャー（10）
に接続される。（18）はイオン源（１）の絶縁碍子、
（19）は抵抗器（4c）（11c）の取付用碍子である。 該選択スイッチ（15）の扇形接点（14）は、常時は第
１乃至第３の接点（15a）（15b）（15c）を互に接続す
る第３図示の位置に存し、エアアクチュエータ等により
旋回駆動が与えられると第３及び第４の接点（15c）（1
5d）を互に接続する第４図示の位置へ移動する。ショー
ティングバー（17a）はエアシリンダ等により抵抗器（1
6）と接触すべく出没作動し、選択スイッチ（15）が第
３図示の位置にあるときは該ショーティングバー（17
a）は抵抗器（16）と接触せず、選択スイッチ（15）が
第４図示の位置に移動すると同時にショーティングバー
（17a）は抵抗器（16）と接触し、接点（15d）から抵抗
器（16）を介してグランドエンクロージャー（10）への
回路が形成され、加速電源（５）にダミー電流が流れる
ようになる。 図示の実施例の作動を説明するに、第３図の場合、イ
オン源（１）に於いて発生するイオンは質量分析マグネ
ット（８）を介して引出電源（６）の電圧により引き出
され、加速電源（５）の電圧が作用する加速管（４）に
より加速されてターゲット（３）に突入し、該ターゲッ
ト（３）にイオン注入処理が施される。この場合、イオ
ンエネルギーは引出電源（６）の電圧と加速電源（５）
の電圧の和にて決定され、比較的大きなエネルギーでタ
ーゲット（３）にイオン注入が行なわれる。 以上の作動は従来のものと同様であるが、ターゲット
（３）に低エネルギーでイオン注入する場合、選択スイ
ッチ（15）とショーティング機構（17）を作動させれば
足り、その作動によれば加速電源（５）がイオン源
（１）の電源端子及び抵抗器（16）を介してグランドエ
ンクロージャー（10）とに接続され、加速管（４）の入
口側の電極（4a）及びポンピングチューブ（11）の内側
の電極（11a）が高電圧ターミナル（９）から切り離さ
れるので、イオンビームは引出電源（６）の電圧との加
速電源（５）の電圧の差だけ加速管（４）に於いて減速
され、しかもイオンのビームエネルギーを安定させるこ
とが出来る。この場合、イオンのビームエネルギーは、
アースレベルより低い電圧となる回路（13）へ外部から
リーク電流が流れ込むことを制限することにより安定化
されるもので、グラウンドエンクロージャー（10）から
回路（13）を構成する高電圧ターミナル（９）に絶縁物
を介して流れる電流をIXとし、加速電源（５）に流れる
電流IH、抵抗器（16）からショーティングバー（17a）
を介してアースレベルのグランドエンクロージャー（1
0）に流れる電流をIR、イオンビームの電流をIBとする
と、IX＋IH＝IB＋IRの関係にありしかもIH＞０でないと
加速電源（５）は正常に作動しなくなり加速電源（５）
の電圧の変動を引き起こし、ビームエネルギーは不安定
になるが、イオンビームの電流IBが０に近い状態でもIR
＞IXになるように抵抗器（16）の抵抗値を定めておけ
ば、IH＝IB＋IR−IX＞０となし得、ビームエネルギーが
安定になる。 （発明の効果） 以上のように本発明に於いては、イオン注入装置の加
速電源と引出電源を結ぶ回路に選択スイッチを設け、該
スイッチの操作により該加速管と加速電源の接続を遮断
すると共に加速電源がイオン源に接続されるようにした
ので、低エネルギーのイオン注入を簡単に行なえ、また
その操作により抵抗器を介して設けられたショーティン
グ機構にイオン源が接続されるので、加速電源の電圧変
動を防止出来、低エネルギーでしかもビーム電流の安定
したイオンビームによりターゲットに均質なイオン注入
処理を施せる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図及び第２図は従来例の断面線図、第３図は本発明
の実施例の断面線図、第４図は第３図の作動状態の断面
線図である。 （１）……イオン源、（２）……イオンビーム経路 （３）……ターゲット、（４）……加速管 （５）……加速電源、（６）……引出電源 （13）……回路、（15）……選択スイッチ （16）……抵抗器、（17）……ショーティング機構

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．イオン源からターゲットへ向うイオンビーム経路の
   途中に、加速電源により電位が与えられる加速管を設
   け、該加速電源とイオン源の電源端子を引出電源を介し
   て直列に接続し、該イオン源から引出したイオンのエネ
   ルギーを該加速管により制御してターゲットへイオン注
   入するようにしたものに於いて、該加速電源と引出電源
   を結ぶ回路に、該加速管と加速電源の接続を遮断すると
   共に該加速電源をイオン源の電源端子へ接続し、更に該
   イオン源の電源端子を抵抗器を介して該加速電源へダミ
   ー電流を流すショーティング機構へと接続する選択スイ
   ッチを設けたことを特徴とするイオン注入装置。