JP2881649B2 - イオン注入装置 - Google Patents
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- JP2881649B2 JP2881649B2 JP1069915A JP6991589A JP2881649B2 JP 2881649 B2 JP2881649 B2 JP 2881649B2 JP 1069915 A JP1069915 A JP 1069915A JP 6991589 A JP6991589 A JP 6991589A JP 2881649 B2 JP2881649 B2 JP 2881649B2
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- 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
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- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
- H01J37/147—Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path
- H01J37/1472—Deflecting along given lines
- H01J37/1474—Scanning means
- H01J37/1477—Scanning means electrostatic
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、イオンビームを基板上に走査させ、その
基板にイオンを注入するイオン注入装置に関するもので
ある。
基板にイオンを注入するイオン注入装置に関するもので
ある。
（従来の技術） 従来のイオン注入装置は、第11図に示すようにイオン
源Ａと、質量分離器Ｂと、加速管Ｃと、収束レンズＤ
と、イオンビームをＹ方向（垂直方向）に偏向させる平
行平板型静電偏向器Ｅと、イオンビームをＸ方向（水平
方向）に偏向させる平行平板型静電偏向器Ｆと、基板Ｇ
とで構成され、イオン源Ａより引き出されたイオンビー
ムは質量分離器Ｂで同一電荷のイオンよりなるイオンビ
ームにされてから、加速管Ｃで加速され、そして収束レ
ンズＤで収束された後、平行平板型静電偏向器ＥでＹ方
向（垂直方向）に偏向されてから、平行平板型静電偏向
器Ｆで更にＸ方向（水平方向）に偏向され、基板Ｇに注
入されていた。
源Ａと、質量分離器Ｂと、加速管Ｃと、収束レンズＤ
と、イオンビームをＹ方向（垂直方向）に偏向させる平
行平板型静電偏向器Ｅと、イオンビームをＸ方向（水平
方向）に偏向させる平行平板型静電偏向器Ｆと、基板Ｇ
とで構成され、イオン源Ａより引き出されたイオンビー
ムは質量分離器Ｂで同一電荷のイオンよりなるイオンビ
ームにされてから、加速管Ｃで加速され、そして収束レ
ンズＤで収束された後、平行平板型静電偏向器ＥでＹ方
向（垂直方向）に偏向されてから、平行平板型静電偏向
器Ｆで更にＸ方向（水平方向）に偏向され、基板Ｇに注
入されていた。
したがって、従来のイオン注入装置では、まず、平行
平板型静電偏向器Ｅに、例えば、167Hzの三角波電圧を
印加して、イオンビームをＹ方向（垂直方向）に掃引偏
向させ、その次に、平行平板型静電偏向器Ｆに、イオン
ビームを約７°だけオフセット偏向させるオフセット電
圧と、例えば、833Hzの三角波電圧とを印加して、イオ
ンビームをオフセット偏向させると同時に、Ｘ方向（水
平方向）に掃引偏向させていた。
平板型静電偏向器Ｅに、例えば、167Hzの三角波電圧を
印加して、イオンビームをＹ方向（垂直方向）に掃引偏
向させ、その次に、平行平板型静電偏向器Ｆに、イオン
ビームを約７°だけオフセット偏向させるオフセット電
圧と、例えば、833Hzの三角波電圧とを印加して、イオ
ンビームをオフセット偏向させると同時に、Ｘ方向（水
平方向）に掃引偏向させていた。
（発明が解決しようとする課題） 従来のイオン注入装置は、上記のように平行平板型静
電偏向器ＥでイオンビームをＹ方向（垂直方向）に掃引
偏向させてから、平行平板型静電偏向器Ｆでオフセット
偏向と掃引偏向とを同時に行っていたが、平行平板型静
電偏向器Ｆより流出するイオンビームの方向が常に一定
でなかったため、基板Ｇへのイオンビームの入射角が基
板Ｇの場所によって異なっていた。
電偏向器ＥでイオンビームをＹ方向（垂直方向）に掃引
偏向させてから、平行平板型静電偏向器Ｆでオフセット
偏向と掃引偏向とを同時に行っていたが、平行平板型静
電偏向器Ｆより流出するイオンビームの方向が常に一定
でなかったため、基板Ｇへのイオンビームの入射角が基
板Ｇの場所によって異なっていた。
そのため、基板Ｇの直径が、例えば、６インチの場合
には、基板Ｇの端に入射するイオンビームの入射角と、
基板Ｇの中心に入射するイオンビームの入射角とでは2.
7°の差異が生じ、また、８インチの場合には、基板Ｇ
の端に入射するイオンビームの入射角と、基板Ｇの中心
に入射するイオンビームの入射角とでは3.6°の差異が
生じていた。これを基板Ｇの端と端とで比較してみる
と、基板Ｇの直径が６インチの場合には、2.7°×２＝
5.4°の差異となり、また、８インチの場合には、3.6°
×２＝7.2°の差異となる。
には、基板Ｇの端に入射するイオンビームの入射角と、
基板Ｇの中心に入射するイオンビームの入射角とでは2.
7°の差異が生じ、また、８インチの場合には、基板Ｇ
の端に入射するイオンビームの入射角と、基板Ｇの中心
に入射するイオンビームの入射角とでは3.6°の差異が
生じていた。これを基板Ｇの端と端とで比較してみる
と、基板Ｇの直径が６インチの場合には、2.7°×２＝
5.4°の差異となり、また、８インチの場合には、3.6°
×２＝7.2°の差異となる。
このような差異は、基板Ｇに注入されたイオンの状態
が基板Ｇの場所によって異なることを示しており、特
に、基板Ｇの集積度を4Mビット、16ビットと向上させる
ために、基板Ｇの寸法を６インチから８インチへと移行
させるときには、シャドウイグ、注入均一性の劣化ある
いはチャネリング等により、イオン注入された基板Ｇの
性能が低下する問題があった。
が基板Ｇの場所によって異なることを示しており、特
に、基板Ｇの集積度を4Mビット、16ビットと向上させる
ために、基板Ｇの寸法を６インチから８インチへと移行
させるときには、シャドウイグ、注入均一性の劣化ある
いはチャネリング等により、イオン注入された基板Ｇの
性能が低下する問題があった。
この発明は、従来の問題を解決して、基板に入射され
るイオンビームの入射角を、基板の場所によって異なる
ことなく一定にし、イオン注入された基板の性能を低下
させないイオン注入装置を提供することを目的としてい
る。
るイオンビームの入射角を、基板の場所によって異なる
ことなく一定にし、イオン注入された基板の性能を低下
させないイオン注入装置を提供することを目的としてい
る。
（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、この発明は、イオンビー
ムを基板上に走査させ、その基板にイオンを注入するイ
オン注入装置において、第１の多重極静電偏向器の各電
極に、イオンビームを一定の角度だけオフセット偏向さ
せる電圧と、イオンビームを掃引偏向させる電圧とを重
畳して印加すると共に、第１の多重極静電偏向器でオフ
セット偏向だけされたときのイオンビームの軸線上に配
置された第２の多重極静電偏向器の各電極に、イオンビ
ームを掃引偏向させる電圧のみを印加し、第２の多重極
静電偏向器より流出するイオンビームを常に一定の角度
にして、基板にイオンを注入することを特徴とするもの
である。
ムを基板上に走査させ、その基板にイオンを注入するイ
オン注入装置において、第１の多重極静電偏向器の各電
極に、イオンビームを一定の角度だけオフセット偏向さ
せる電圧と、イオンビームを掃引偏向させる電圧とを重
畳して印加すると共に、第１の多重極静電偏向器でオフ
セット偏向だけされたときのイオンビームの軸線上に配
置された第２の多重極静電偏向器の各電極に、イオンビ
ームを掃引偏向させる電圧のみを印加し、第２の多重極
静電偏向器より流出するイオンビームを常に一定の角度
にして、基板にイオンを注入することを特徴とするもの
である。
（作用） この発明においては，第１の多重極静電偏向器の各電
極に、イオンビームを一定の角度だけオフセット偏向さ
せる電圧と、イオンビームを掃引偏向させる電圧とを重
畳して印加すると共に、第１の多重極静電偏向器でオフ
セット偏向だけされたイオンビームの軸線上に配置され
た第２の多重極静電偏向器の各電極に、イオンビームを
掃引偏向させる電圧のみを印加し、第２の多重極静電偏
向器より流出するイオンビームを常に一定の角度にして
いるので、基板に入射されるイオンビームの入射角は、
基板の場所によって異なることなく一定となり、イオン
注入された基板の性能が低下しなくなる。
極に、イオンビームを一定の角度だけオフセット偏向さ
せる電圧と、イオンビームを掃引偏向させる電圧とを重
畳して印加すると共に、第１の多重極静電偏向器でオフ
セット偏向だけされたイオンビームの軸線上に配置され
た第２の多重極静電偏向器の各電極に、イオンビームを
掃引偏向させる電圧のみを印加し、第２の多重極静電偏
向器より流出するイオンビームを常に一定の角度にして
いるので、基板に入射されるイオンビームの入射角は、
基板の場所によって異なることなく一定となり、イオン
注入された基板の性能が低下しなくなる。
（実施例） 以下、この発明の実施例について図面を参照しながら
説明する。
説明する。
第１図はこの発明の実施例を示しており、同図におい
ては、１はイオン源、２はイオン源１より引き出された
イオンビーム８の中から同一電荷のイオンだけを分離す
る質量分離器、３は質量分離器２で分離されたイオンビ
ーム８を加速する加速管、４は加速管３で加速されたイ
オンビーム８を収束させる収束レンズ、５は収束レンズ
４で収束されたイオンビーム８を、一定の角度、例えば
７°だけオフセット偏向したうえ、更に、Ｘ方向（水平
方向）及びＹ方向（垂直方向）に同時に掃引偏向させる
第１の８重極静電偏向器、６は第１の８重極静電偏向器
５でイオンビーム８を７°だけオフセット偏向したとき
におけるその軸線上に配設され、第１の８重極静電偏向
器５で掃引偏向されたイオンビーム８を更にＸ方向（水
平方向）及びＹ方向（垂直方向）に同時に掃引偏向し
て、常に一定の角度で流出させる第２の８重極静電偏向
器、７は第２の８重極静電偏向器６より常に一定の角度
で流出するイオンビームを注入する基板である。
ては、１はイオン源、２はイオン源１より引き出された
イオンビーム８の中から同一電荷のイオンだけを分離す
る質量分離器、３は質量分離器２で分離されたイオンビ
ーム８を加速する加速管、４は加速管３で加速されたイ
オンビーム８を収束させる収束レンズ、５は収束レンズ
４で収束されたイオンビーム８を、一定の角度、例えば
７°だけオフセット偏向したうえ、更に、Ｘ方向（水平
方向）及びＹ方向（垂直方向）に同時に掃引偏向させる
第１の８重極静電偏向器、６は第１の８重極静電偏向器
５でイオンビーム８を７°だけオフセット偏向したとき
におけるその軸線上に配設され、第１の８重極静電偏向
器５で掃引偏向されたイオンビーム８を更にＸ方向（水
平方向）及びＹ方向（垂直方向）に同時に掃引偏向し
て、常に一定の角度で流出させる第２の８重極静電偏向
器、７は第２の８重極静電偏向器６より常に一定の角度
で流出するイオンビームを注入する基板である。
第２図は第１の８重極静電偏向器５、第２の８重極静
電偏向器６及び基板７の配置状態を示した斜視図であ
る。
電偏向器６及び基板７の配置状態を示した斜視図であ
る。
第１及び第２の８重極静電偏向器５、６の各電極に印
加する電圧をどのようにするかを決定するに前に、便宜
上、第３図に示される半径ｒ0の円筒状静電偏向器10を
考え、その内部のＹ方向（垂直方向）に一様な電場/r0
を発生させるには、その円周上にどのような電圧を印加
すればよいかを考えてみる。
加する電圧をどのようにするかを決定するに前に、便宜
上、第３図に示される半径ｒ0の円筒状静電偏向器10を
考え、その内部のＹ方向（垂直方向）に一様な電場/r0
を発生させるには、その円周上にどのような電圧を印加
すればよいかを考えてみる。
Ｘ方向（水平方向）に対して角度θをなす線OPを考
え、Ｐ点の電圧をφとすると、そのφは次式で示され
る。
え、Ｐ点の電圧をφとすると、そのφは次式で示され
る。
φ＝−V/r0・ｒ0sinθ＝−Vsinθ 即ち、円筒上静電偏向器10の円周上に−Vsinθの電圧
を印加すると、円筒状静電偏向器10内のＹ方向（垂直方
向）に一様な電場V/r0が生じるようになる。
を印加すると、円筒状静電偏向器10内のＹ方向（垂直方
向）に一様な電場V/r0が生じるようになる。
同様に、円筒状静電偏向器10の円周上にUcosθの電圧
を印加すると、円筒状静電偏向器10内のＸ方向（水平方
向）に一様な電場U/r0が生じるようになる。
を印加すると、円筒状静電偏向器10内のＸ方向（水平方
向）に一様な電場U/r0が生じるようになる。
したがって、第４図のように、円筒状静電偏向器10の
円周上に−Vsinθ＋Ucosθの電圧を印加した場合には、
円筒状静電偏向器10内において、Ｕ方向（水平方向）の
一様な電場U/r0と、Ｙ方向（垂直方向）の一様な電場V/
r0とを重ね合わせた一様な電場▲▼が得られるよう
になる。
円周上に−Vsinθ＋Ucosθの電圧を印加した場合には、
円筒状静電偏向器10内において、Ｕ方向（水平方向）の
一様な電場U/r0と、Ｙ方向（垂直方向）の一様な電場V/
r0とを重ね合わせた一様な電場▲▼が得られるよう
になる。
そこで、この円筒状静電偏向器の円周上に印加する電
圧への考察を参照しながら、第１の８重極静電偏向器５
の各電極に印加する電圧を決定する。
圧への考察を参照しながら、第１の８重極静電偏向器５
の各電極に印加する電圧を決定する。
その場合、第１の８重極静電偏向器５の８本の電極
は、第５図に示されるように等間隔で円形に配置され、
最上部の電極より時計方向に符号が5a、5b、5c、5d、5
e、5f、5g、5hと付されているので、イオンビーム８
を、一定の角度、例えば７°だけオフセット偏向させる
ための電圧は、第１の８重極静電偏向器５の電極5aに
０、電極5bに 電極5cにＵ0、電極5dに 電極5eに０、電極5fに 電極5gに−Ｕ0、電極5hに がそれぞれ印加される。そして次に、イオンビーム８を
Ｘ方向（水平方向）及びＹ方向（垂直方向）に同時に掃
引偏向させるための電圧は、オフセット偏向させるため
の電圧に重畳して、第１の８重極静電偏向器５の電極5a
に−Ｖ、電極5b （Ｕ−Ｖ）、電極5cにＵ、電極5dに （Ｕ＋Ｖ）、電極5eに−Ｖ、電極5fに （−Ｕ＋Ｖ）、電極5gに−Ｕ、電極5hに （−Ｕ−Ｖ）がそれぞれ印加される。
は、第５図に示されるように等間隔で円形に配置され、
最上部の電極より時計方向に符号が5a、5b、5c、5d、5
e、5f、5g、5hと付されているので、イオンビーム８
を、一定の角度、例えば７°だけオフセット偏向させる
ための電圧は、第１の８重極静電偏向器５の電極5aに
０、電極5bに 電極5cにＵ0、電極5dに 電極5eに０、電極5fに 電極5gに−Ｕ0、電極5hに がそれぞれ印加される。そして次に、イオンビーム８を
Ｘ方向（水平方向）及びＹ方向（垂直方向）に同時に掃
引偏向させるための電圧は、オフセット偏向させるため
の電圧に重畳して、第１の８重極静電偏向器５の電極5a
に−Ｖ、電極5b （Ｕ−Ｖ）、電極5cにＵ、電極5dに （Ｕ＋Ｖ）、電極5eに−Ｖ、電極5fに （−Ｕ＋Ｖ）、電極5gに−Ｕ、電極5hに （−Ｕ−Ｖ）がそれぞれ印加される。
一方、第２の８重極静電偏向器６の８本の電極も、第
６図に示されるように等間隔で円形に配置され、最上部
の電極より時計方向に符号が6a、6b、6c、6d、6e、6f、
6g、6hと付されているが、この第２の８重極静電偏向器
６はイオンビーム８をオフセット偏向させることなく、
Ｘ方向（水平方向）及びＹ方向（垂直方向）に、第１の
８重極静電偏向器５とは反対の方向に同時に掃引偏向さ
せるだけであるから、イオンビーム８を掃引偏向させる
ための電圧は、第２の８重極静電偏向器６の電極6aに
Ｖ′、電極6bに （−Ｕ′＋Ｖ′）、電極6cに−Ｕ′、電極6dに （−Ｕ′−Ｖ′）、電極6eに−Ｖ′、電極6fに （Ｕ′−Ｖ′）、電極6gにＵ′、電極6hに （Ｕ′＋Ｖ′）がそれぞれ印加される。
６図に示されるように等間隔で円形に配置され、最上部
の電極より時計方向に符号が6a、6b、6c、6d、6e、6f、
6g、6hと付されているが、この第２の８重極静電偏向器
６はイオンビーム８をオフセット偏向させることなく、
Ｘ方向（水平方向）及びＹ方向（垂直方向）に、第１の
８重極静電偏向器５とは反対の方向に同時に掃引偏向さ
せるだけであるから、イオンビーム８を掃引偏向させる
ための電圧は、第２の８重極静電偏向器６の電極6aに
Ｖ′、電極6bに （−Ｕ′＋Ｖ′）、電極6cに−Ｕ′、電極6dに （−Ｕ′−Ｖ′）、電極6eに−Ｖ′、電極6fに （Ｕ′−Ｖ′）、電極6gにＵ′、電極6hに （Ｕ′＋Ｖ′）がそれぞれ印加される。
なお、上記Ｕ0はイオンビーム８をオフセット偏向さ
せるための電圧であるから、一定値であるが、Ｕ、Ｖ、
ｕ′、ｖ′はイオンビーム８をＸ方向（水平方向）及び
Ｙ方向（垂直方向）に同時に掃引偏向させるための電圧
であるから、時間とともに変化する値となる。
せるための電圧であるから、一定値であるが、Ｕ、Ｖ、
ｕ′、ｖ′はイオンビーム８をＸ方向（水平方向）及び
Ｙ方向（垂直方向）に同時に掃引偏向させるための電圧
であるから、時間とともに変化する値となる。
第７図は第１及び第２の８重極静電偏向器５、６で偏
向されたイオンビーム８が基板７上を矢視のように走査
されたときの軌跡を示してている。
向されたイオンビーム８が基板７上を矢視のように走査
されたときの軌跡を示してている。
次に、動作原理について説明する。
第８図及び第９図に示すように、第１の８重極静電偏向
器５の直径をｄ1、長さをｌ1、第２の８重極静電偏向器
５の直径をｄ2、長さをｌ2、第１及び第２の８重極静電
偏向器５、６間におけるイオンビームの曲線に沿った距
離をＬ、イオンビームをオフセット偏向させるために第
１の８重極静電偏向器５の電極に印加された電圧によっ
て発生する電場を イオンビームを掃引偏向させるために第１の８重極静電
偏向器５の電極に印加された電圧によって発生する電場
を▲▼、イオンビームを掃引偏向させるために第１
の８重極静電偏向器５の電極に印加された電圧によって
発生する電場を▲▼とし、更に、第１の８重極静電
偏向器５に入射するイオンビームの進行方向と一致する
ように設定された第１の８重極静電偏向器５の中心軸の
方向にｚ軸、第１の８重極静電偏向器５のオフセット偏
向のための電場 の方向をｘ軸、ｚ軸及びｘ軸に直角にｙ軸をとり、右手
座標系のＯ−xyzを定め、また、第２の８重極静電偏向
器６に入射するイオンビームの進行方向と一致するよう
に設定された第２の８重極静電偏向器６の中心軸の方向
にｚ′軸、上記ｙ軸に平行にｙ′軸、ｚ′軸及びｙ′軸
に直角にｘ′軸をとり、右手座標系の０′−ｘ′ｙ′
ｚ′を定める。
器５の直径をｄ1、長さをｌ1、第２の８重極静電偏向器
５の直径をｄ2、長さをｌ2、第１及び第２の８重極静電
偏向器５、６間におけるイオンビームの曲線に沿った距
離をＬ、イオンビームをオフセット偏向させるために第
１の８重極静電偏向器５の電極に印加された電圧によっ
て発生する電場を イオンビームを掃引偏向させるために第１の８重極静電
偏向器５の電極に印加された電圧によって発生する電場
を▲▼、イオンビームを掃引偏向させるために第１
の８重極静電偏向器５の電極に印加された電圧によって
発生する電場を▲▼とし、更に、第１の８重極静電
偏向器５に入射するイオンビームの進行方向と一致する
ように設定された第１の８重極静電偏向器５の中心軸の
方向にｚ軸、第１の８重極静電偏向器５のオフセット偏
向のための電場 の方向をｘ軸、ｚ軸及びｘ軸に直角にｙ軸をとり、右手
座標系のＯ−xyzを定め、また、第２の８重極静電偏向
器６に入射するイオンビームの進行方向と一致するよう
に設定された第２の８重極静電偏向器６の中心軸の方向
にｚ′軸、上記ｙ軸に平行にｙ′軸、ｚ′軸及びｙ′軸
に直角にｘ′軸をとり、右手座標系の０′−ｘ′ｙ′
ｚ′を定める。
第１の８重極静電偏向器５内でイオンビームに作用する
電場ベクトルは、 とのベクトル和となるが、 とはｚ軸に垂直であるため、このベクトル和もｚ軸に垂
直となる。第１の８重極静電偏向器５に入射するイオン
ビームのエネルギをｕ0エククトロンボルト、速度をｖ0
m/秒、イオンの質量をmkg、イオンの電荷をｅクローン
とすると、第１の８重極静電偏向器５内でのイオンの運
動方程式はMKS単位系で次式のようになる。但し、
Ｅ1x、Ｅ1yは▲▼のｘ及びｙ成分である。
電場ベクトルは、 とのベクトル和となるが、 とはｚ軸に垂直であるため、このベクトル和もｚ軸に垂
直となる。第１の８重極静電偏向器５に入射するイオン
ビームのエネルギをｕ0エククトロンボルト、速度をｖ0
m/秒、イオンの質量をmkg、イオンの電荷をｅクローン
とすると、第１の８重極静電偏向器５内でのイオンの運
動方程式はMKS単位系で次式のようになる。但し、
Ｅ1x、Ｅ1yは▲▼のｘ及びｙ成分である。
1/2mv0 2＝eu0 ……（１） md2x/dt2＝eEOFF＋eE1x ……（２） md2y/dt2＝eE1y ……（３） md2z/dt2＝０ ……（４） したがって、（４）式よりdz/dt＝一定＝Ｖ0となり、
イオンが第１の８重極静電偏向器５内を通過するによう
する時間はｌ1/v0となる。そして、第１の８重極静電偏
向器５の出口におけるイオンビームのｘ方向及びｙ方向
の速度成分を（dx/dt）out、（dy/dt）outとすると、こ
れらは（２）式及び（３）式を時間ｔで積分して次式の
ようになる。
イオンが第１の８重極静電偏向器５内を通過するによう
する時間はｌ1/v0となる。そして、第１の８重極静電偏
向器５の出口におけるイオンビームのｘ方向及びｙ方向
の速度成分を（dx/dt）out、（dy/dt）outとすると、こ
れらは（２）式及び（３）式を時間ｔで積分して次式の
ようになる。
（dx/dy）out＝e/m（ＥOFF＋Ｅ1x）ｌ1/v0 ……（５） （dx/dt）out＝e/m・Ｅ1y・ｌ1/v0 ……（６） そこで、第１の８重極静電偏向器５内にオフセット偏
向のための電場 のみが存在する仮定した場合、第１の８重極静電偏向器
５の出口におけるイオンビームのｚ軸に垂直な速度ベク
トルを とすると、それは次式のようになる。
向のための電場 のみが存在する仮定した場合、第１の８重極静電偏向器
５の出口におけるイオンビームのｚ軸に垂直な速度ベク
トルを とすると、それは次式のようになる。
一方、第１の８重極静電偏向器５内に掃引偏向のため
の電場▲▼のみが存在すると仮定した場合、第１の
８重極静電偏向器５の出口におけるイオンビームのｚ軸
に垂直な速度ベクトルを▲▼とすると、▲▼は
次式のようになる。但し、ｘ、Ｙ、ｚ方向の単位ベクト
ルはそれぞれi,j、ｋである。
の電場▲▼のみが存在すると仮定した場合、第１の
８重極静電偏向器５の出口におけるイオンビームのｚ軸
に垂直な速度ベクトルを▲▼とすると、▲▼は
次式のようになる。但し、ｘ、Ｙ、ｚ方向の単位ベクト
ルはそれぞれi,j、ｋである。
e/m・Ｅ1x・ｌ1/v0ｉ＋e/m・Ｅ1y・ｌ1/v0ｊ＝e/m・▲
▼・ｌ1/v0＝▲▼ ……（８） したがって、第１の８重極静電偏向器５内にオフセッ
ト偏向のための電場 掃引偏向のための電場▲▼との双方が存在した場
合、第１の８重極静電偏向器５に入射するイオンビーム
の速度ベクトルを▲▼とすると、第１の８重極静電
偏向器５の出口における速度ベクトルは次式のように
なる。
▼・ｌ1/v0＝▲▼ ……（８） したがって、第１の８重極静電偏向器５内にオフセッ
ト偏向のための電場 掃引偏向のための電場▲▼との双方が存在した場
合、第１の８重極静電偏向器５に入射するイオンビーム
の速度ベクトルを▲▼とすると、第１の８重極静電
偏向器５の出口における速度ベクトルは次式のように
なる。
しかしながら、第１の８重極静電偏向器５内におい
て、イオンビームを７°だけ偏向するオフセット偏向の
ための電場 のみが加えられてい場合、第10図に示されるように、第
１の８重極静電偏向器５の出口におけるイオンビームの
速度ベクトル は次式のようになる。
て、イオンビームを７°だけ偏向するオフセット偏向の
ための電場 のみが加えられてい場合、第10図に示されるように、第
１の８重極静電偏向器５の出口におけるイオンビームの
速度ベクトル は次式のようになる。
そして、その速度ベクトル′の大きさは次式のよう
になる。
になる。
ｖ0′＝ｖ0/cos7°＝1.00751v0 ……（11） 次に、第２の８重極静電偏向器６について検討する。
第２の８重極静電偏向器６では、オフセット偏向によ
る電場の影響がないため、イオンビームのｚ′軸方向の
速度ベクトルの大きさは上記（11）と同様にｖ0′＝1.0
0751v0となるから、第２の８重極静電偏向器６を通過す
るに要する時間Δｔ2′は次式のようになる。
る電場の影響がないため、イオンビームのｚ′軸方向の
速度ベクトルの大きさは上記（11）と同様にｖ0′＝1.0
0751v0となるから、第２の８重極静電偏向器６を通過す
るに要する時間Δｔ2′は次式のようになる。
Δｔ2′＝ｌ2/v0′＝ｌ2/v0・cos7°＝ｌ2/v0・0.9925 ……（12） そして、第２の８重極静電偏向器６には、イオンビー
ムを掃引偏向させるための電場▲▼のｘ′成成分Ｅ
2x／、ｙ′成分 が次式を満足するように加えられる。
ムを掃引偏向させるための電場▲▼のｘ′成成分Ｅ
2x／、ｙ′成分 が次式を満足するように加えられる。
Ｅ1x・ｌ1/v0＝−Ｅ2x′・ｌ2/v0′ ……（13） Ｅ1y・ｌ1/v0＝−Ｅ2y′・ｌ2/v0′ ……（14） この（13）式及び（14）式は、第３図と第４図とにお
いて、電極の断面形状と間隔とを相似形にとってＶ′、
Ｕ′をそれぞれＶ Ｕと等しくし、そして、Ｖ′とＶ、
−Ｖ′と−Ｖ、Ｕ′とＵ、−Ｕ′と−Ｕ、 を同一の電源より供給したならば、 |E1｜＝λV/d1、|E2｜＝λV/d2となり、したがって |E1|/|E2｜＝ｄ2/d1であり ｌ2/d2＝ｌ1/d1・（ｖ0′/v0）＝1.0075 l1/d1となるよ
うにすると、満足されることとなる。
いて、電極の断面形状と間隔とを相似形にとってＶ′、
Ｕ′をそれぞれＶ Ｕと等しくし、そして、Ｖ′とＶ、
−Ｖ′と−Ｖ、Ｕ′とＵ、−Ｕ′と−Ｕ、 を同一の電源より供給したならば、 |E1｜＝λV/d1、|E2｜＝λV/d2となり、したがって |E1|/|E2｜＝ｄ2/d1であり ｌ2/d2＝ｌ1/d1・（ｖ0′/v0）＝1.0075 l1/d1となるよ
うにすると、満足されることとなる。
次に、第２の８重極静電偏向器６内でのイオンの運動
方程式はMKS単位系で次式のようになる。
方程式はMKS単位系で次式のようになる。
md2ｘ′/dt2＝eE2x′ ……（15） md2ｙ′/dt2＝eE2y′ ……（16） md2ｚ′/dt2＝０ ……（17） そして、第１の８重極静電偏向器５でオフセット偏向
されたイオンビームが第２の８重極静電偏向器６内に入
射するときのイオンビームの入射速度ベクトルは次のよ
うに計算される。
されたイオンビームが第２の８重極静電偏向器６内に入
射するときのイオンビームの入射速度ベクトルは次のよ
うに計算される。
（dx′/dt）in＝（▲▼）x′ ＝e/m・Ｅ1x・ｌ1/v0・cos7° ……（19） （dy′/dt）in＝（▲▼）y′ ＝（▲▼）y ＝e/m・Ｅ1y・ｌ1/v0 ……（20） （dz′/dt）in＝|v0′｜＋（▲▼×ｋ′）＝|v0′
｜＋e/m・Ｅ1x・ｌ1/v0・sin7° ……（21） 但し、（▲▼×ｋ′）は速度ベクトルｖ1と、
ｚ′軸方向の単位ベクトルｋ′とのスカラー積である。
｜＋e/m・Ｅ1x・ｌ1/v0・sin7° ……（21） 但し、（▲▼×ｋ′）は速度ベクトルｖ1と、
ｚ′軸方向の単位ベクトルｋ′とのスカラー積である。
次に、第２の８重極静電偏向器６の出口におけるイオ
ンビームの速度成分（dx′/dt）out、（dy′/dt）out、
（dz′/dt）outは（15）式、（16）式及び（17）式を時
間ｔで積分して、次のようになる。
ンビームの速度成分（dx′/dt）out、（dy′/dt）out、
（dz′/dt）outは（15）式、（16）式及び（17）式を時
間ｔで積分して、次のようになる。
（dx′/dt）out＝e/m・Ｅ1x・ｌ1/v0・cos7°＋e/m・Ｅ
2x′・ｌ2/v0′ ＝e/m・Ｅ1x・ｌ1/v0（cos7°−１） ＝e/m・Ｅ1x・ｌ1/v0（−0.007453） ＝ｖ1x・（−0.007453） ……（22） （dy′/dt）out＝e/m・Ｅ1y・ｌ1/v0＋e/m・Ｅ2y′・ｌ
2/v0′ ……（23） （dz′/dt）out＝|v0/|＋|e/m・Ｅ1x・ｌ1/v0|sin7° ＝|v0′｜＋ｖ1x・0.1218 ……（24） そこで、６インチウエハにイオンを注入するために、
実際の装置において、ｄ1＝10cm、ｌ1＝36cm、Ｅ1x≒1
2.5KV/10cm、Ｕ0＝200Kエレクトロンボルトとすると、
ｖ1x／v0＝0.1125となり、また、第２の８重極静電偏向
器６の出口におけるイオンビームがｚ′軸となす角度θ
2は、 それゆえ、0.05°以下の誤差で平行なイオンビームが
得られることになる。
2x′・ｌ2/v0′ ＝e/m・Ｅ1x・ｌ1/v0（cos7°−１） ＝e/m・Ｅ1x・ｌ1/v0（−0.007453） ＝ｖ1x・（−0.007453） ……（22） （dy′/dt）out＝e/m・Ｅ1y・ｌ1/v0＋e/m・Ｅ2y′・ｌ
2/v0′ ……（23） （dz′/dt）out＝|v0/|＋|e/m・Ｅ1x・ｌ1/v0|sin7° ＝|v0′｜＋ｖ1x・0.1218 ……（24） そこで、６インチウエハにイオンを注入するために、
実際の装置において、ｄ1＝10cm、ｌ1＝36cm、Ｅ1x≒1
2.5KV/10cm、Ｕ0＝200Kエレクトロンボルトとすると、
ｖ1x／v0＝0.1125となり、また、第２の８重極静電偏向
器６の出口におけるイオンビームがｚ′軸となす角度θ
2は、 それゆえ、0.05°以下の誤差で平行なイオンビームが
得られることになる。
なお、上記実施例は、第１及び２の８重極静電偏向器
の電極は８本であるが、静電偏向器の電極の数は、５本
以上であれば、いかなる数であってもよく、また、基板
上を走査するイオンビームの走査領域は、円形や四角形
等の多角形であってもよい。
の電極は８本であるが、静電偏向器の電極の数は、５本
以上であれば、いかなる数であってもよく、また、基板
上を走査するイオンビームの走査領域は、円形や四角形
等の多角形であってもよい。
（発明の効果） この発明は、第１の多重極静電偏向器の各電極に、イ
オンビームを一定の角度だけオフセット偏向させる電圧
と、イオンビームを掃引偏向させる電圧とを重畳して印
加すると共に、第１の多重極静電偏向器でオフセット偏
向だけされたイオンビームの軸線上に配置された第２の
多重極静電偏向器の各電極に、イオンビームを掃引偏向
させる電圧のみを印加し、第２の多重極静電偏向器より
流出するイオンビームを常に一定の角度にしているの
で、基板に入射されるイオンビームの入射角は、基板の
場所によって異なることなく一定となり、イオン注入さ
れた基板の性能が低下しなくなる。更に、多重極静電偏
向器を使用しているので、従来の平行平板型静電偏向器
に比べて、電場の有効範囲が広範囲となり、特に、第２
の多重極静電偏向器を小型化することが可能になると共
に、電極に印加する電圧に位相のずれ等があった場合に
も、基板に入射されるイオンビームの入射角を高精度で
一定にすることが可能になる。
オンビームを一定の角度だけオフセット偏向させる電圧
と、イオンビームを掃引偏向させる電圧とを重畳して印
加すると共に、第１の多重極静電偏向器でオフセット偏
向だけされたイオンビームの軸線上に配置された第２の
多重極静電偏向器の各電極に、イオンビームを掃引偏向
させる電圧のみを印加し、第２の多重極静電偏向器より
流出するイオンビームを常に一定の角度にしているの
で、基板に入射されるイオンビームの入射角は、基板の
場所によって異なることなく一定となり、イオン注入さ
れた基板の性能が低下しなくなる。更に、多重極静電偏
向器を使用しているので、従来の平行平板型静電偏向器
に比べて、電場の有効範囲が広範囲となり、特に、第２
の多重極静電偏向器を小型化することが可能になると共
に、電極に印加する電圧に位相のずれ等があった場合に
も、基板に入射されるイオンビームの入射角を高精度で
一定にすることが可能になる。
第１図〜第10図はこの発明の実施例を示しており、第１
図は装置の全体を示す説明図、第２図は第１及び第２の
多重極静電偏向器と基板との配列を示す斜視図、第３図
及び第４図は半径ｒ0の円筒状静電偏向器における電場
の発生を示すための説明図、第５図は第１の多重極静電
偏向器の電極の配置を示す説明図、第６図は第２の多重
極静電偏向器の電極の配置を示す説明図、第７図はイオ
ンビームが基板上を走査それたときの軌跡を示す説明
図、第８図及び第９図は第１及び第２の多重極静電偏向
器でイオンビームを偏向するときの動作原理を示すため
の説明図、第10図は第１の多重極静電偏向器の出口にお
けるイオンビームの速度ベクトルを示す説明図である。
第11図は従来のイオン注入装置の全体を示す説明図であ
る。 図中、 ５……第１の多重極静電偏向器 5a……電極、5e……電極 5b……電極、5f……電極 5c……電極、5g……電極 5d……電極、5h……電極 ６……第２の多重極静電偏向器 6a……電極、6e……電極 6b……電極、6f……電極 6c……電極、6g……電極 6d……電極、6h……電極 ７……基板 ８……イオンビーム
図は装置の全体を示す説明図、第２図は第１及び第２の
多重極静電偏向器と基板との配列を示す斜視図、第３図
及び第４図は半径ｒ0の円筒状静電偏向器における電場
の発生を示すための説明図、第５図は第１の多重極静電
偏向器の電極の配置を示す説明図、第６図は第２の多重
極静電偏向器の電極の配置を示す説明図、第７図はイオ
ンビームが基板上を走査それたときの軌跡を示す説明
図、第８図及び第９図は第１及び第２の多重極静電偏向
器でイオンビームを偏向するときの動作原理を示すため
の説明図、第10図は第１の多重極静電偏向器の出口にお
けるイオンビームの速度ベクトルを示す説明図である。
第11図は従来のイオン注入装置の全体を示す説明図であ
る。 図中、 ５……第１の多重極静電偏向器 5a……電極、5e……電極 5b……電極、5f……電極 5c……電極、5g……電極 5d……電極、5h……電極 ６……第２の多重極静電偏向器 6a……電極、6e……電極 6b……電極、6f……電極 6c……電極、6g……電極 6d……電極、6h……電極 ７……基板 ８……イオンビーム
Claims (1)
- 【請求項１】イオンビームを基板上に走査させ、その基
板にイオンを注入するイオン注入装置において、第１の
多重極静電偏向器の各電極に、イオンビームを一定の角
度だけオフセット偏向させる電圧と、イオンビームを掃
引偏向させる電圧とを重畳して印加すると共に、第１の
多重極静電偏向器でオフセット偏向だけされたときのイ
オンビームの軸線上に配置された第２の多重極静電偏向
器の各電極に、イオンビームを掃引偏向させる電圧のみ
を印加し、第２の多重極静電偏向器より流出するイオン
ビームを常に一定の角度にして、基板にイオンを注入す
ることを特徴とするイオン注入装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1069915A JP2881649B2 (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | イオン注入装置 |
| US07/496,348 US5028795A (en) | 1989-03-22 | 1990-03-20 | Ion implantation apparatus |
| EP19900303045 EP0389264B1 (en) | 1989-03-22 | 1990-03-21 | Ion implantation apparatus |
| DE1990619772 DE69019772T2 (de) | 1989-03-22 | 1990-03-21 | Ionenimplantationsvorrichtung. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1069915A JP2881649B2 (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | イオン注入装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02250255A JPH02250255A (ja) | 1990-10-08 |
| JP2881649B2 true JP2881649B2 (ja) | 1999-04-12 |
Family
ID=13416464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1069915A Expired - Fee Related JP2881649B2 (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | イオン注入装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5028795A (ja) |
| JP (1) | JP2881649B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6172372B1 (en) * | 1997-08-13 | 2001-01-09 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Scanning system with linear gas bearings and active counter-balance options |
| AU6763000A (en) | 1999-08-11 | 2001-03-05 | Multilevel Metals, Inc. | Load lock system for foups |
| WO2002103765A1 (fr) * | 2001-06-18 | 2002-12-27 | Advantest Corporation | Appareil d'exposition a faisceau electronique, procede d'exposition a faisceau electronique, procede de fabrication de semi-conducteurs et procede de mesure de la forme de faisceau electronique |
| KR20130135320A (ko) * | 2004-08-24 | 2013-12-10 | 셀라 세미컨덕터 엔지니어링 라보라토리스 리미티드 | 워크피스를 밀링하기 위해 이온빔을 지향시키고 다수회 편향시키고, 그 정도를 결정 및 제어하기 위한 방법 |
| JP2014007261A (ja) * | 2012-06-22 | 2014-01-16 | Canon Inc | 静電偏向器、描画装置およびデバイスの製造方法 |
| US9165744B2 (en) | 2012-10-24 | 2015-10-20 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Apparatus for treating ion beam |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4142132A (en) * | 1977-07-05 | 1979-02-27 | Control Data Corporation | Method and means for dynamic correction of electrostatic deflector for electron beam tube |
| JPS61240553A (ja) * | 1985-04-18 | 1986-10-25 | Jeol Ltd | イオンビ−ム描画装置 |
| JP2753306B2 (ja) * | 1988-03-18 | 1998-05-20 | 株式会社日立製作所 | イオンビーム加工方法及び集束イオンビーム装置 |
-
1989
- 1989-03-22 JP JP1069915A patent/JP2881649B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-03-20 US US07/496,348 patent/US5028795A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02250255A (ja) | 1990-10-08 |
| US5028795A (en) | 1991-07-02 |
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