JP2954536B2 - 高電圧イオン打込み装置 - Google Patents
高電圧イオン打込み装置Info
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- JP2954536B2 JP2954536B2 JP8209592A JP20959296A JP2954536B2 JP 2954536 B2 JP2954536 B2 JP 2954536B2 JP 8209592 A JP8209592 A JP 8209592A JP 20959296 A JP20959296 A JP 20959296A JP 2954536 B2 JP2954536 B2 JP 2954536B2
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- ion
- sample substrate
- energy
- frequency quadrupole
- quadrupole accelerator
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Links
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はイオン打込み装置に
係り、特に数１００ｋｅＶ〜数ＭｅＶのエネルギーの大
電流ビーム打込みに好適な高電圧イオン打込み装置に関
する。 【０００２】 【従来の技術】従来の工業的に使われているイオン打込
み装置で高エネルギーイオンを得てこれを基板に打込む
場合、イオン源から引出したビームを質量分離器により
一旦目的としたイオン種に選別した後、これを加速電極
リング等を並べた加速管を使い高エネルギーにしてい
た。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】この場合、高電圧印加
に伴い、加速電極間の放電やいわゆるコロナ放電が発生
し、実用上達成しうるエネルギーは高々、数１００ｋｅ
Ｖ程度であった（例えばSpringer Series in Electroph
sics １０巻，‘Ion Implantation Techviques’，Spri
nger-Verlog 社出版，1982年，３５１頁参照）。 【０００４】また、数１００ｋｅＶの桁の加速を行うた
めの加速管の長さは数ｍにも及び、巨大なイオン打込み
装置となっていた。さらに、従来の加速リングを並べた
後段加速管では、ビームを中心軸上に集める収束作用が
ないため、一般にビームは広がり、ビーム損失や試料基
板で小口径ビームが得られなかった。又、質量分離器と
しては一般に磁場形質量分離器が使われているが、ビー
ムを中心軸に集めるには特殊な入出射角度の設定や別の
収束レンズ等を使わなければ、効率よい強い収束効果は
得られなかった。 【０００５】本発明の目的は、イオン源から引出された
ビームを同一のＲＦＱなる加速装置を使い、質量分離，
加速，収束を同じに効率良く行い、数１００ｋeＶ〜数
ＭeＶのイオンビームを使った高電圧イオン打込み装置
を提供することにある。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明は、イオン源と試
料基板との間に高周波四重極加速器を設け、該高周波四
重極加速器で質量分離とイオンの加速を同時に行うと共
に、前記高周波四重極加速器と試料基板との間にイオン
の減速を行うシングルギャップ形減速器を設け、該シン
グルギャップ形減速器で打込みイオンのエネルギーを可
変とし、数100ｋｅＶ〜数ＭｅＶのエネルギーのイオン
ビームを打込むことを特徴とする。 【０００７】 【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１に
より説明する。 【０００８】図１において、本発明の打込み装置は、イ
オン源１，高周波四重極加速器（ＲＦＱ）を内蔵したＲ
ＦＱタンク２、及び試料基板５を内蔵した打込み室３と
からなり、そして、本実施例ではＲＦＱタンク２と試料
基板５との間にシングルギャップ共振器６を設けてい
る。 【０００９】高周波四重極加速器の構造を図２に示す。
図２において、ＲＦＱタンク２は波うった形状をもつ４
つの電極２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄからなり、相対する２
ヶの電極の出っぱった部分では、残りの２組の電極がへ
こむよう周期的な波うった形状になっている。このＲＦ
Ｑタンク２は１種の空洞共振器を構成しており、これに
数１０〜数１００ＭＨｚの周波数をもつ高周波電圧を印
加すると、中心軌道部分に軸方向の加速電界が生じイオ
ンは効率良く数ＭｅＶまで加速される。 【００１０】図１において、イオン源１から引出された
イオンビームは一般に種々のイオン種を含むが、ＲＦＱ
タンク２の波うたせた周期，印加高周波電圧に応じ、Ｒ
ＦＱタンク２内で加速されるものは１種類のイオンだけ
であり、他のイオン種は発散して透過できない。又、Ｒ
ＦＱは１種の収束レンズを構成しているので透過可能な
ビームは中心軸上に集まる収束作用を受ける。即ちＲＦ
Ｑタンク２の使用により、質量分離と加速，収束が同時
に可能となる。またイオン源１から出るビームは高高数
１０ｋｅＶでよいため、イオン源１の直流高圧電源の負
担が軽く済み、また装置も小形化できた。 【００１１】図１の実施例では、イオン種ごとに形状及
び高周波電圧の異なったＲＦＱタンク２を使い、数Ｍｅ
ＶのＢ+ ，Ｎ+ ，Ｏ+ ，Ａｓ+ ，Ｐ+ ，Ｈｅ+ 等のイオ
ンビームをパルス状に得ることができた。 【００１２】イオン源には、特公昭57ー4056号公報，同
57ー11094号公報，同57ー11093号公報，同57ー41059 号
公報に記載されたマイクロ波イオン源を使用した。ビー
ム電流としては直流換算で数ｍＡの桁のＭｅＶイオンが
得られた。 【００１３】次に図１では、イオン種及び最終エネルギ
ーを変えるたびにＲＦＱタンク２の構造を変える必要が
あった。このためＲＦＱタンク２として外部共振形ＲＦ
Ｑを使ったところ、１つのＲＦＱで種々のイオン種を加
速し、基板にイオン打込みできた。 【００１４】更に、図１ではＲＦＱタンク２から出たイ
オンビーム１′をこれも１種の空洞共振器であるシング
ルギャップ共振器６に入れ、その印加高周波電圧に応じ
て発生する減速電界を使い、打込みエネルギーを可変と
した。これにより、同一のＲＦＱタンク２を使い、１種
類のイオン種については、任意のエネルギーでイオン打
込みが可能となった。 【００１５】 【００１６】 【発明の効果】以上説明した本発明の高電圧イオン打込
み装置によれば、イオン源と試料基板との間に高周波四
重極加速器を設け、この高周波四重極加速器で質量分離
とイオンの加速を同時に行うと共に、前記高周波四重極
加速器と試料基板との間に、イオンの減速を行うシング
ルギャップ形減速器を設け、該シングルギャップ形減速
器で打込みイオンのエネルギーを可変とし、数１００ｋ
ｅＶ〜数ＭｅＶのエネルギーのイオンビームを打込むも
のであるから、数１００ｋｅＶ〜数ＭｅＶ領域の種々の
大電流イオンビームを効率良く打込みすることが可能と
なり、実用に供し、その効果は著しく大である。
係り、特に数１００ｋｅＶ〜数ＭｅＶのエネルギーの大
電流ビーム打込みに好適な高電圧イオン打込み装置に関
する。 【０００２】 【従来の技術】従来の工業的に使われているイオン打込
み装置で高エネルギーイオンを得てこれを基板に打込む
場合、イオン源から引出したビームを質量分離器により
一旦目的としたイオン種に選別した後、これを加速電極
リング等を並べた加速管を使い高エネルギーにしてい
た。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】この場合、高電圧印加
に伴い、加速電極間の放電やいわゆるコロナ放電が発生
し、実用上達成しうるエネルギーは高々、数１００ｋｅ
Ｖ程度であった（例えばSpringer Series in Electroph
sics １０巻，‘Ion Implantation Techviques’，Spri
nger-Verlog 社出版，1982年，３５１頁参照）。 【０００４】また、数１００ｋｅＶの桁の加速を行うた
めの加速管の長さは数ｍにも及び、巨大なイオン打込み
装置となっていた。さらに、従来の加速リングを並べた
後段加速管では、ビームを中心軸上に集める収束作用が
ないため、一般にビームは広がり、ビーム損失や試料基
板で小口径ビームが得られなかった。又、質量分離器と
しては一般に磁場形質量分離器が使われているが、ビー
ムを中心軸に集めるには特殊な入出射角度の設定や別の
収束レンズ等を使わなければ、効率よい強い収束効果は
得られなかった。 【０００５】本発明の目的は、イオン源から引出された
ビームを同一のＲＦＱなる加速装置を使い、質量分離，
加速，収束を同じに効率良く行い、数１００ｋeＶ〜数
ＭeＶのイオンビームを使った高電圧イオン打込み装置
を提供することにある。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明は、イオン源と試
料基板との間に高周波四重極加速器を設け、該高周波四
重極加速器で質量分離とイオンの加速を同時に行うと共
に、前記高周波四重極加速器と試料基板との間にイオン
の減速を行うシングルギャップ形減速器を設け、該シン
グルギャップ形減速器で打込みイオンのエネルギーを可
変とし、数100ｋｅＶ〜数ＭｅＶのエネルギーのイオン
ビームを打込むことを特徴とする。 【０００７】 【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１に
より説明する。 【０００８】図１において、本発明の打込み装置は、イ
オン源１，高周波四重極加速器（ＲＦＱ）を内蔵したＲ
ＦＱタンク２、及び試料基板５を内蔵した打込み室３と
からなり、そして、本実施例ではＲＦＱタンク２と試料
基板５との間にシングルギャップ共振器６を設けてい
る。 【０００９】高周波四重極加速器の構造を図２に示す。
図２において、ＲＦＱタンク２は波うった形状をもつ４
つの電極２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄからなり、相対する２
ヶの電極の出っぱった部分では、残りの２組の電極がへ
こむよう周期的な波うった形状になっている。このＲＦ
Ｑタンク２は１種の空洞共振器を構成しており、これに
数１０〜数１００ＭＨｚの周波数をもつ高周波電圧を印
加すると、中心軌道部分に軸方向の加速電界が生じイオ
ンは効率良く数ＭｅＶまで加速される。 【００１０】図１において、イオン源１から引出された
イオンビームは一般に種々のイオン種を含むが、ＲＦＱ
タンク２の波うたせた周期，印加高周波電圧に応じ、Ｒ
ＦＱタンク２内で加速されるものは１種類のイオンだけ
であり、他のイオン種は発散して透過できない。又、Ｒ
ＦＱは１種の収束レンズを構成しているので透過可能な
ビームは中心軸上に集まる収束作用を受ける。即ちＲＦ
Ｑタンク２の使用により、質量分離と加速，収束が同時
に可能となる。またイオン源１から出るビームは高高数
１０ｋｅＶでよいため、イオン源１の直流高圧電源の負
担が軽く済み、また装置も小形化できた。 【００１１】図１の実施例では、イオン種ごとに形状及
び高周波電圧の異なったＲＦＱタンク２を使い、数Ｍｅ
ＶのＢ+ ，Ｎ+ ，Ｏ+ ，Ａｓ+ ，Ｐ+ ，Ｈｅ+ 等のイオ
ンビームをパルス状に得ることができた。 【００１２】イオン源には、特公昭57ー4056号公報，同
57ー11094号公報，同57ー11093号公報，同57ー41059 号
公報に記載されたマイクロ波イオン源を使用した。ビー
ム電流としては直流換算で数ｍＡの桁のＭｅＶイオンが
得られた。 【００１３】次に図１では、イオン種及び最終エネルギ
ーを変えるたびにＲＦＱタンク２の構造を変える必要が
あった。このためＲＦＱタンク２として外部共振形ＲＦ
Ｑを使ったところ、１つのＲＦＱで種々のイオン種を加
速し、基板にイオン打込みできた。 【００１４】更に、図１ではＲＦＱタンク２から出たイ
オンビーム１′をこれも１種の空洞共振器であるシング
ルギャップ共振器６に入れ、その印加高周波電圧に応じ
て発生する減速電界を使い、打込みエネルギーを可変と
した。これにより、同一のＲＦＱタンク２を使い、１種
類のイオン種については、任意のエネルギーでイオン打
込みが可能となった。 【００１５】 【００１６】 【発明の効果】以上説明した本発明の高電圧イオン打込
み装置によれば、イオン源と試料基板との間に高周波四
重極加速器を設け、この高周波四重極加速器で質量分離
とイオンの加速を同時に行うと共に、前記高周波四重極
加速器と試料基板との間に、イオンの減速を行うシング
ルギャップ形減速器を設け、該シングルギャップ形減速
器で打込みイオンのエネルギーを可変とし、数１００ｋ
ｅＶ〜数ＭｅＶのエネルギーのイオンビームを打込むも
のであるから、数１００ｋｅＶ〜数ＭｅＶ領域の種々の
大電流イオンビームを効率良く打込みすることが可能と
なり、実用に供し、その効果は著しく大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高電圧イオン打込み装置の一実施例を
示す図である。 【図２】図１中に用いられるＲＦＱタンクの詳細を一部
破断して示す斜視図である。 【符号の説明】 １…イオン源、１´…イオンビーム、２…ＲＦＱタン
ク、３…打込み室、５…試料基板、６…シングルギャッ
プ共振器。
示す図である。 【図２】図１中に用いられるＲＦＱタンクの詳細を一部
破断して示す斜視図である。 【符号の説明】 １…イオン源、１´…イオンビーム、２…ＲＦＱタン
ク、３…打込み室、５…試料基板、６…シングルギャッ
プ共振器。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 岡田 修身
東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地
株式会社 日立製作所 中央研究所内
(72)発明者 小池 英巳
東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地
株式会社 日立製作所 中央研究所内
(72)発明者 斉藤 徳郎
東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地
株式会社 日立製作所 中央研究所内
(72)発明者 小笹 進
東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地
株式会社 日立製作所 中央研究所内
(56)参考文献 特開 昭50−9898（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−34600（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名)
H01J 37/317
H01J 37/05
C23C 14/48
H01L 21/265 603
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．イオン源から引出されたイオンビームを質量分離
し、目的とするイオンを試料基板に所定の量だけ混入さ
せるイオン打込み装置において、 前記イオン源と試料基板との間に高周波四重極加速器を
設け、該高周波四重極加速器で質量分離とイオンの加速
を同時に行うと共に、前記高周波四重極加速器と試料基
板との間にイオンの減速を行うシングルギャップ形減速
器を設け、該シングルギャップ形減速器で打込みイオン
のエネルギーを可変とし、数１００keV〜数ＭｅＶのエ
ネルギーのイオンビームを打込むことを特徴とする高電
圧イオン打込み装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8209592A JP2954536B2 (ja) | 1996-08-08 | 1996-08-08 | 高電圧イオン打込み装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8209592A JP2954536B2 (ja) | 1996-08-08 | 1996-08-08 | 高電圧イオン打込み装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58226860A Division JPH0612660B2 (ja) | 1983-11-28 | 1983-12-02 | 高電圧イオン打込み装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09134703A JPH09134703A (ja) | 1997-05-20 |
| JP2954536B2 true JP2954536B2 (ja) | 1999-09-27 |
Family
ID=16575387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8209592A Expired - Lifetime JP2954536B2 (ja) | 1996-08-08 | 1996-08-08 | 高電圧イオン打込み装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2954536B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS509898A (ja) * | 1973-06-04 | 1975-01-31 | ||
| JPS5834600A (ja) * | 1981-08-25 | 1983-03-01 | 株式会社東芝 | 高周波四重極線形加速器 |
-
1996
- 1996-08-08 JP JP8209592A patent/JP2954536B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09134703A (ja) | 1997-05-20 |
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