JP2961326B2 - イオン注入装置 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ワークピースを処理するためのイオンビー
ムを備えるイオン源、特に半導体材料を形成するための
基板にイオンをドーピングするのに適したイオン注入装
置に関する。
ムを備えるイオン源、特に半導体材料を形成するための
基板にイオンをドーピングするのに適したイオン注入装
置に関する。
（従来の技術） 半導体ウエハのドーピング工程において、制御された
径路に沿う固定したイオンビームに対してウエハを移動
させることは一般に知られた技術であり、この場合ウエ
ハに衝突するイオンビームの密度は、均一でかつイオン
ビームに対してウエハ軌道位置を修正することにより制
御できるようになっている。
径路に沿う固定したイオンビームに対してウエハを移動
させることは一般に知られた技術であり、この場合ウエ
ハに衝突するイオンビームの密度は、均一でかつイオン
ビームに対してウエハ軌道位置を修正することにより制
御できるようになっている。
イオン注入機は、イオン源、所望のエネルギーレベル
でイオン源によって放出されたイオンを加速する加速装
置、および半導体ウエハ等のワークピースへのイオンビ
ーム処理に対して使用するイオンの良好に特定された質
量をイオンビームからそらすための質量分離器等のアナ
ライザーとを含む構成からなる。
でイオン源によって放出されたイオンを加速する加速装
置、および半導体ウエハ等のワークピースへのイオンビ
ーム処理に対して使用するイオンの良好に特定された質
量をイオンビームからそらすための質量分離器等のアナ
ライザーとを含む構成からなる。
イオンビームをドリフト空間および通常の光学要素を
介して効果的に搬送するために、イオンビーム内の分散
度を均一にしなければならない。
介して効果的に搬送するために、イオンビーム内の分散
度を均一にしなければならない。
シリコンウエハへの軌道径路におけるイオンビームの
形状を制御するのに役立つ技術としては、空間電荷の中
性化があり、これは負の帯電粒子が制御された密度でイ
オンビーム内に注入され、ビームの空間電荷を中性化す
る。
形状を制御するのに役立つ技術としては、空間電荷の中
性化があり、これは負の帯電粒子が制御された密度でイ
オンビーム内に注入され、ビームの空間電荷を中性化す
る。
この工程では、ビーム内のイオンが軌道径路に沿って
衝突位置へ移動するに従い、イオンビームをより拡散さ
せる反発作用を伴なうので、空間電荷が減少する傾向を
呈する。
衝突位置へ移動するに従い、イオンビームをより拡散さ
せる反発作用を伴なうので、空間電荷が減少する傾向を
呈する。
イオンビーム断面の全体にわたって制御を維持するた
めの代表的な従来技術では、ビームの焦点装置を含んで
おり、この装置はビーム軌道に沿ってイオンビームを制
御するための作用力でイオンビーム内のイオンを偏向す
る。
めの代表的な従来技術では、ビームの焦点装置を含んで
おり、この装置はビーム軌道に沿ってイオンビームを制
御するための作用力でイオンビーム内のイオンを偏向す
る。
このような作用力は、特定形状のイオンビームでの空
間電荷反発作用による理論的期待値に基づくビームモデ
ルの使用を含むものであった。
間電荷反発作用による理論的期待値に基づくビームモデ
ルの使用を含むものであった。
より明確には、矩形又は円形断面を有するイオンビー
ムを用いる技術が知られており、この形状のイオンビー
ムの拡散過程は理論的にモデル化されてきた。イオンビ
ームの電荷分布およびイオンビームの均一性についての
理論モデルでは、矩形ビームの長手方向において電界勾
配が生じないということが確かめられている。
ムを用いる技術が知られており、この形状のイオンビー
ムの拡散過程は理論的にモデル化されてきた。イオンビ
ームの電荷分布およびイオンビームの均一性についての
理論モデルでは、矩形ビームの長手方向において電界勾
配が生じないということが確かめられている。
（発明が解決しようとする課題） 矩形ビームにおける均一なビーム密度は、ビームのエ
ッジでシャープな不連続性を有する電界勾配分布の結果
である。このため長いイオンビーム軌道の全体にわたり
均一性を保つことは不可能な状況にある。
ッジでシャープな不連続性を有する電界勾配分布の結果
である。このため長いイオンビーム軌道の全体にわたり
均一性を保つことは不可能な状況にある。
それ故、どのようなビーム分布で、その結果生じた空
間電荷勾配が矩形ビームによって実際に得られるか、ま
たイオンビームをフォーカスする形においてどのような
ステップが矩形ビーム上に実施されうるかといった問題
が提起される。
間電荷勾配が矩形ビームによって実際に得られるか、ま
たイオンビームをフォーカスする形においてどのような
ステップが矩形ビーム上に実施されうるかといった問題
が提起される。
矩形ビームで得られる電界の勾配分布は、矩形端面の
エッジに沿って存在する電界が、矩形断面の角部で出会
うので、その部分において、電界の不均一性および不連
続性が大きくなる。このような、均一性及び不連続性
は、円筒形状または楕円形状の断面を有するイオンビー
ムでは発生しない。それは、これらの断面では角部がな
いからであり、特に、電流密度は、ビームの中心（円形
の中心または楕円のいずれの焦点）から移動するにつれ
て均一性が低下するが、矩形の角部では、電流密度が上
記の場合のように大きく低下しない。従って、矩形断面
のイオンビームでは、角部において、シャープな不均一
性及び不連続性を呈することになる。
エッジに沿って存在する電界が、矩形断面の角部で出会
うので、その部分において、電界の不均一性および不連
続性が大きくなる。このような、均一性及び不連続性
は、円筒形状または楕円形状の断面を有するイオンビー
ムでは発生しない。それは、これらの断面では角部がな
いからであり、特に、電流密度は、ビームの中心（円形
の中心または楕円のいずれの焦点）から移動するにつれ
て均一性が低下するが、矩形の角部では、電流密度が上
記の場合のように大きく低下しない。従って、矩形断面
のイオンビームでは、角部において、シャープな不均一
性及び不連続性を呈することになる。
以上のような事情に鑑みて、本発明の目的は矩形ビー
ムにおいて得られる電界勾配のシャープな不連続性を生
じさせないように良好なイオンビームを維持できるイオ
ン注入装置およびそのビーム発生方法を提供することで
ある。
ムにおいて得られる電界勾配のシャープな不連続性を生
じさせないように良好なイオンビームを維持できるイオ
ン注入装置およびそのビーム発生方法を提供することで
ある。
（課題を解決するための手段および作用） 上記目的を達成するために本発明は特許請求の範囲に
記載する構成を有する。
記載する構成を有する。
請求項１の記載によれば、本発明のイオン注入装置
は、イオンを閉じ込めるイオン室を画定する構造でなる
イオン源と；前記イオン室のガス分子と衝突し、そして
これらの分子をイオン化させる活性化電子を供給するた
めにイオン室内に取付けられた電子源と；イオンビーム
を捕らえて適当な質量のイオンをワークピースへの衝突
軌道に従わせるための質量分離手段と；ワークピースの
注入ステーションを形成し、前記イオン衝突軌道に従う
イオンによってイオンビーム処理するための１つ又はそ
れ以上のワークピースを位置決める構造体と；前記注入
ステーションで前記ワークピースを衝突する前に望まし
いエネルギーにイオンを加速するビーム加速手段とを備
え、 前記イオン室は、イオンをこのイオン室から放出させ
るとともに楕円形状のイオンビームを形成するために、
前記イオン室の壁部材の両面から内方に向かって先細る
楕円形状の放出口を有することを特徴としている。
は、イオンを閉じ込めるイオン室を画定する構造でなる
イオン源と；前記イオン室のガス分子と衝突し、そして
これらの分子をイオン化させる活性化電子を供給するた
めにイオン室内に取付けられた電子源と；イオンビーム
を捕らえて適当な質量のイオンをワークピースへの衝突
軌道に従わせるための質量分離手段と；ワークピースの
注入ステーションを形成し、前記イオン衝突軌道に従う
イオンによってイオンビーム処理するための１つ又はそ
れ以上のワークピースを位置決める構造体と；前記注入
ステーションで前記ワークピースを衝突する前に望まし
いエネルギーにイオンを加速するビーム加速手段とを備
え、 前記イオン室は、イオンをこのイオン室から放出させ
るとともに楕円形状のイオンビームを形成するために、
前記イオン室の壁部材の両面から内方に向かって先細る
楕円形状の放出口を有することを特徴としている。
また、請求項４の記載によれば、イオン放出口は、そ
の中心部近くに最大幅を有し、かつこの最大幅から湾曲
端部に向かってその幅が狭まっている延長スロットから
なることを特徴としている。
の中心部近くに最大幅を有し、かつこの最大幅から湾曲
端部に向かってその幅が狭まっている延長スロットから
なることを特徴としている。
イオン源における楕円形状の放出内の使用によって、
イオンビームの鮮明度がイオン流の不当な犠牲なしにイ
オンビームの長さに沿って容易に維持されることにな
る。イオンビームを容易に維持できることから、ビーム
径路に沿う構造がより単純化されかつコストを低下させ
ることができる。イオン源とワークピース処理ステーシ
ョン間の物理的分離を増加することが可能である。
イオンビームの鮮明度がイオン流の不当な犠牲なしにイ
オンビームの長さに沿って容易に維持されることにな
る。イオンビームを容易に維持できることから、ビーム
径路に沿う構造がより単純化されかつコストを低下させ
ることができる。イオン源とワークピース処理ステーシ
ョン間の物理的分離を増加することが可能である。
イオン源に密接に隣接して配置された引出し電極組立
体は、イオン源から離れるイオンを加速する多数組の電
極を有する。この多数組の一方又は他方の電極は所望の
引出しエネルギーに依存して配置されるので、イオンを
質量分離器に到達する前に特定の引出しエネルギーに加
速することができる。
体は、イオン源から離れるイオンを加速する多数組の電
極を有する。この多数組の一方又は他方の電極は所望の
引出しエネルギーに依存して配置されるので、イオンを
質量分離器に到達する前に特定の引出しエネルギーに加
速することができる。
（実施例） 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図はイオン源10の好ましい構成を示すもので、こ
のイオン源10はシリコンウエハ等の処理用ワークピース
に適するイオンビームを発生する。
のイオン源10はシリコンウエハ等の処理用ワークピース
に適するイオンビームを発生する。
イオン源10は接地された真空室12に配置され調整可能
な支持体14に取付けられている。
な支持体14に取付けられている。
第１図に示すこのイオン源10はイオン化ガスがイオン
室16（第３図参照）内に導かれる形式であり、室内に支
持されたフィラメント（電子源）18に電圧を印加して活
性化電子を室内に放出するとともにガス分子に衝突させ
てイオンを生じさせる。
室16（第３図参照）内に導かれる形式であり、室内に支
持されたフィラメント（電子源）18に電圧を印加して活
性化電子を室内に放出するとともにガス分子に衝突させ
てイオンを生じさせる。
イオンは引出し電極組立体20（第２図参照）により発
生した電界の影響に基づいてイオン源から放出する。
生した電界の影響に基づいてイオン源から放出する。
この電界は分離磁石（質量分析手段）22に導く初期軌
道に沿ってイオンを加速する。分離磁石22はイオンの質
量に依存する仕方でイオンを偏向させることによりイオ
ンビームを分解する。特定のイオン質量以外の質量でイ
オンビームから分解されるイオンがイオン源から放出す
る。
道に沿ってイオンを加速する。分離磁石22はイオンの質
量に依存する仕方でイオンを偏向させることによりイオ
ンビームを分解する。特定のイオン質量以外の質量でイ
オンビームから分解されるイオンがイオン源から放出す
る。
適切な質量のイオンは、分離磁石から放出され、その
後、イオンは付加電極構造体（ビーム加速手段）32によ
ってほぼ直線の径路30に沿って加速される。
後、イオンは付加電極構造体（ビーム加速手段）32によ
ってほぼ直線の径路30に沿って加速される。
所望の打込みエネルギーで加速されたイオンは、ウエ
ハ支持体（注入ステーション）35を囲む第２真空室34内
に入り、支持体35がこのイオンを捕える軌道径路に沿っ
て多数のシリコンウエハを移動する。これによりシリコ
ンウエハをドープしてウエハに半導体の特性を与えてIC
や類似物の組立品に用いることができるようにする。
ハ支持体（注入ステーション）35を囲む第２真空室34内
に入り、支持体35がこのイオンを捕える軌道径路に沿っ
て多数のシリコンウエハを移動する。これによりシリコ
ンウエハをドープしてウエハに半導体の特性を与えてIC
や類似物の組立品に用いることができるようにする。
ウエハに関する付加的な処理ワークステーションにつ
いては、米国特許第4,419,584号明細書で論じられてお
り、本明細書においても参考として包含されている。
いては、米国特許第4,419,584号明細書で論じられてお
り、本明細書においても参考として包含されている。
イオン源10は第２図および第３図において詳細に示さ
れている。イオン室16は直線で囲まれた形状の容積を有
し、好ましいイオンビームエネルギーとして5KV〜80KV
の電圧にバイアスされている。イオン室16はほぼ平らな
内壁面で囲まれており、この壁は室内にイオン化ガスの
望ましい集中をもたらす。このガスはガス源（図示略）
に連結された導管を介して後部壁41にある介口40を通り
室の内部に分配される。
れている。イオン室16は直線で囲まれた形状の容積を有
し、好ましいイオンビームエネルギーとして5KV〜80KV
の電圧にバイアスされている。イオン室16はほぼ平らな
内壁面で囲まれており、この壁は室内にイオン化ガスの
望ましい集中をもたらす。このガスはガス源（図示略）
に連結された導管を介して後部壁41にある介口40を通り
室の内部に分配される。
フィラメント18（第３図参照）は、ワイヤの単一ルー
プで形成され、フィラメントに適合する２つの孔を有す
る端部壁42によって支持されている。絶縁体43はフィラ
メント18に加えられる電気的なバイアスから端部壁42を
分離する。
プで形成され、フィラメントに適合する２つの孔を有す
る端部壁42によって支持されている。絶縁体43はフィラ
メント18に加えられる電気的なバイアスから端部壁42を
分離する。
フィラメント18に外部電源により約−100Vの電圧が印
加されているので、高エネルギーの電子が放出され室内
を移動する。そして電子は室16内のガス分子と衝突す
る。
加されているので、高エネルギーの電子が放出され室内
を移動する。そして電子は室16内のガス分子と衝突す
る。
ガス分子に衝突しない電子は、負の電位（ほぼ−105
V）に保たれるとともに絶縁体46を支持する壁45から離
間したレペラー板44によって室16の内部に跳ね返され
る。イオン化が起こると室内のイオン集中は増加し、そ
れらのイオンのいくらかは前側壁52の楕円形状の放出口
50を通って室から放出される。
V）に保たれるとともに絶縁体46を支持する壁45から離
間したレペラー板44によって室16の内部に跳ね返され
る。イオン化が起こると室内のイオン集中は増加し、そ
れらのイオンのいくらかは前側壁52の楕円形状の放出口
50を通って室から放出される。
前側壁52に形成される放出口50は後側壁42に対しほぼ
平行に離間し、かつ方向づけられている。
平行に離間し、かつ方向づけられている。
壁52は室16から分離しうる別個に機械加工された金属
開口プレート54（第６図参照）で形成されている。これ
により１つのイオン室に異なる形状の放出口を使用する
ことを可能にするとともにイオン源の周期的なメインテ
ナンスを容易にすることができる。
開口プレート54（第６図参照）で形成されている。これ
により１つのイオン室に異なる形状の放出口を使用する
ことを可能にするとともにイオン源の周期的なメインテ
ナンスを容易にすることができる。
第２図において一部断面で示すように、引出し電極組
立体20は２つの電界を定める引出し電極60,62を含み、
これらの電極は開口プレート54の放出口50に対して位置
決めされている。
立体20は２つの電界を定める引出し電極60,62を含み、
これらの電極は開口プレート54の放出口50に対して位置
決めされている。
電極60は電気的に−2KVにバイアスされかつ放出口50
に到達するイオンを加速する電極を作り出すために接地
されている。放出口50に最も接近して配置された第１電
極60はほぼ円形で支持部材66に電極60を結合する３つの
連結棒64によって支持されている。
に到達するイオンを加速する電極を作り出すために接地
されている。放出口50に最も接近して配置された第１電
極60はほぼ円形で支持部材66に電極60を結合する３つの
連結棒64によって支持されている。
電極60は互いにほぼ平行に指向されている２つの延長
スロット67,68を画定する。この電極組立体20は、２つ
のスロット67,68の一方又は他方が室16から放出口50を
通って放出するイオンを電極を介して加速するように位
置決めされている。
スロット67,68を画定する。この電極組立体20は、２つ
のスロット67,68の一方又は他方が室16から放出口50を
通って放出するイオンを電極を介して加速するように位
置決めされている。
第２図によれば、第２外側電極62はスロット67の近く
にある内側電極60から離間しており、接地電位に保たれ
ている。第２図および第４図においてより明確に示され
るように、矩形状の支持部材70はこれを貫通し第２電極
に取付けられるコネクター63によって第２電極62を固定
する。支持体70はさらにコネクター73によってブラケッ
ト72に連結される。
にある内側電極60から離間しており、接地電位に保たれ
ている。第２図および第４図においてより明確に示され
るように、矩形状の支持部材70はこれを貫通し第２電極
に取付けられるコネクター63によって第２電極62を固定
する。支持体70はさらにコネクター73によってブラケッ
ト72に連結される。
コネクター73をゆるめ、そしてブラケット72に対して
支持体70を上下方向に移動すると、電極62の位置は電極
60に対して調整される。
支持体70を上下方向に移動すると、電極62の位置は電極
60に対して調整される。
また、支持体70は適当なネジ付コネクター74によって
イオンビームの軌道に沿って延在し、矩形平面がある金
属シールド板76に取付けられる。
イオンビームの軌道に沿って延在し、矩形平面がある金
属シールド板76に取付けられる。
イオンビームが開口プレート60の延長スロット67を一
度通過すると、このビームは電極62および支持体70にお
ける開口77,78を通過し、シールド板76により定められ
た間隔を通過する。
度通過すると、このビームは電極62および支持体70にお
ける開口77,78を通過し、シールド板76により定められ
た間隔を通過する。
コネクター80は支持体70を貫通して延び電気的に非導
電性のスペーサ82に取付けられており、このスペーサは
電極60と支持体70の間に固定されている。図示しない同
様のコネクターが電極プレート60を貫通してこれらのス
ペーサ82に結合される。
電性のスペーサ82に取付けられており、このスペーサは
電極60と支持体70の間に固定されている。図示しない同
様のコネクターが電極プレート60を貫通してこれらのス
ペーサ82に結合される。
異なるイオン引出しを与える電極組立体20は、第２引
出し電極によって励起される。支持体70を側方にシフト
することにより、電極60内の第２延長スロット68（第５
図参照）は、放出口から出るイオンが電極60を通過する
ように位置決めされる。このように位置決めされると、
イオンはネジ付きコネクター86によってプレート60に取
付けた金属プレート84のスロット82を通過する。支持体
70はイオンが通過する延長スロット90を画定する。
出し電極によって励起される。支持体70を側方にシフト
することにより、電極60内の第２延長スロット68（第５
図参照）は、放出口から出るイオンが電極60を通過する
ように位置決めされる。このように位置決めされると、
イオンはネジ付きコネクター86によってプレート60に取
付けた金属プレート84のスロット82を通過する。支持体
70はイオンが通過する延長スロット90を画定する。
第６図〜第10図には開口プレート54および放出口50の
詳細が示されている。プレート54は金属板で鋳物プレー
トを機械加工により製作される。このプレート54は４隅
にそれぞれスロット110を有し、このプレート54をイオ
ン室16に取付けかつ取り外し可能にする。
詳細が示されている。プレート54は金属板で鋳物プレー
トを機械加工により製作される。このプレート54は４隅
にそれぞれスロット110を有し、このプレート54をイオ
ン室16に取付けかつ取り外し可能にする。
イオン放出口50はほぼ楕円形状に延ばされている。こ
の放出口の長さ方向の最大径は約2.00インチで幅方向の
最小径は約0.157インチである。プレート54はその外縁
から内方へ放出口50の領域まで厚さが減少するように加
工されている。放出口50の両側は、傾斜面112,114（第1
0図参照）を形成するように傾斜している。
の放出口の長さ方向の最大径は約2.00インチで幅方向の
最小径は約0.157インチである。プレート54はその外縁
から内方へ放出口50の領域まで厚さが減少するように加
工されている。放出口50の両側は、傾斜面112,114（第1
0図参照）を形成するように傾斜している。
イオン室の内部に面するプレート54の平面図（第６
図）から明らかなように、傾斜面112は放出口50から離
れる方に傾斜し、長円形状の変位ライン116に沿うほぼ
平らな壁面52aに至る。
図）から明らかなように、傾斜面112は放出口50から離
れる方に傾斜し、長円形状の変位ライン116に沿うほぼ
平らな壁面52aに至る。
第7,8および10図においても最も明らかなように、傾
斜面114はプレート54の放出口が外方に拡がるように傾
斜しており、プレート54の長手方向に沿って延びるトラ
フ120を形成する。トラフ120とは、放出口の出口側の外
側から内側に向けてテーパーとなった内周傾斜面のこと
である。
斜面114はプレート54の放出口が外方に拡がるように傾
斜しており、プレート54の長手方向に沿って延びるトラ
フ120を形成する。トラフ120とは、放出口の出口側の外
側から内側に向けてテーパーとなった内周傾斜面のこと
である。
プレート54の両側のいずれかの縁に沿って延長ノッチ
122,124が延びている。低エネルギーのイオンでは、引
出し電極組立体20は室16に対してきわめて接近するよう
に移動される。
122,124が延びている。低エネルギーのイオンでは、引
出し電極組立体20は室16に対してきわめて接近するよう
に移動される。
第２図および第５図では、電極60（又はこれに取付け
られたプレート84）はイオンが電極を通過する領域でわ
ずかに凸状となっている。このノッチ122,124により電
極にパターンを形成しなくてもプレート54に触れること
なくこのプレートに近づけることが可能となる。また、
ラフ120は電極部分を室16に対してきわめて近接した位
置に持ってくることを可能にする。
られたプレート84）はイオンが電極を通過する領域でわ
ずかに凸状となっている。このノッチ122,124により電
極にパターンを形成しなくてもプレート54に触れること
なくこのプレートに近づけることが可能となる。また、
ラフ120は電極部分を室16に対してきわめて近接した位
置に持ってくることを可能にする。
トラフ120および傾斜面112の形状により放出口50の領
域での電界が確定し、イオン源から放出するイオンが加
速されて電極組立体20を通過する。
域での電界が確定し、イオン源から放出するイオンが加
速されて電極組立体20を通過する。
（発明の効果） 本発明のイオン注入装置は、イオン放出口が楕円形状
でかつイオン室の壁部材の両面から内方に向けて先細る
形で内周傾斜面が形成されているので、放出口領域の電
界が均一となり、放出口のエッジ部分における電界の不
均一性及び不連続性を生じない。その結果、本発明のイ
オン室から放射される楕円ビームは、矩形ビームの角部
において発生する電界の集中による不均一性や不連続性
がなくなり、また、同一のビーム断面積を有する円形ビ
ームでは、ビーム中心から外縁までの距離が長くなるの
に対して、楕円ビームは、焦点からの距離が短いので、
中心部に対する外縁部の電流密度の低下を抑えることが
できる。
でかつイオン室の壁部材の両面から内方に向けて先細る
形で内周傾斜面が形成されているので、放出口領域の電
界が均一となり、放出口のエッジ部分における電界の不
均一性及び不連続性を生じない。その結果、本発明のイ
オン室から放射される楕円ビームは、矩形ビームの角部
において発生する電界の集中による不均一性や不連続性
がなくなり、また、同一のビーム断面積を有する円形ビ
ームでは、ビーム中心から外縁までの距離が長くなるの
に対して、楕円ビームは、焦点からの距離が短いので、
中心部に対する外縁部の電流密度の低下を抑えることが
できる。
従って、本発明のイオン注入装置は、イオンビームの
電流密度の均一性を維持し、イオンビームエネルギーの
低下を抑えて、空間電荷の反発作用によるイオンビーム
の拡散を防止することができる。
電流密度の均一性を維持し、イオンビームエネルギーの
低下を抑えて、空間電荷の反発作用によるイオンビーム
の拡散を防止することができる。
第１図はシリコンウエハのイオンビーム処理に適したイ
オン注入装置の概略構成図、 第２図は楕円形状のイオンビームを与えるイオンビーム
源および抽出電極構造を示す側面図、 第３図は第２図の３−３線に沿って見た正面図、 第４図はイオンビーム源から出力するイオンを加速する
抽出電極を示す平面図、 第５図は第４図の５−５線に沿って見た断面図、 第６図はイオン源の内部から見られるプレートに形成す
る開口を示す断面図、 第７図は第６図の７−７線に沿って見た開口プレートの
断面図、 第８図はこのプレートの外側対向面を示す開口プレート
の平面図、 第９図は第７図の９−９線に沿って見た断面図、 第10図は第９図の拡大断面図である。 10……イオン源、12……真空室 14……支持体、16……イオン閉込め室 18……フィラメント、20……電極組立体 22……分離磁石、32……付加電極構造体 35……支持体（打込みステーション） 50……放出口、54……開口プレート 60,62……引出し電極、67,68……スロット
オン注入装置の概略構成図、 第２図は楕円形状のイオンビームを与えるイオンビーム
源および抽出電極構造を示す側面図、 第３図は第２図の３−３線に沿って見た正面図、 第４図はイオンビーム源から出力するイオンを加速する
抽出電極を示す平面図、 第５図は第４図の５−５線に沿って見た断面図、 第６図はイオン源の内部から見られるプレートに形成す
る開口を示す断面図、 第７図は第６図の７−７線に沿って見た開口プレートの
断面図、 第８図はこのプレートの外側対向面を示す開口プレート
の平面図、 第９図は第７図の９−９線に沿って見た断面図、 第10図は第９図の拡大断面図である。 10……イオン源、12……真空室 14……支持体、16……イオン閉込め室 18……フィラメント、20……電極組立体 22……分離磁石、32……付加電極構造体 35……支持体（打込みステーション） 50……放出口、54……開口プレート 60,62……引出し電極、67,68……スロット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01J 37/317 H01J 27/00 - 27/26 H01J 37/08
Claims (9)
- 【請求項１】移動径路に沿ってイオンビームを指向して
ワークピースにイオンを衝突させるためのイオン注入装
置であって、 イオンを閉じ込めるイオン室（16）を画定する構造でな
るイオン源（10）と；前記イオン室（16）のガス分子と
衝突し、そしてこれらの分子をイオン化させる活性化電
子を供給するためにイオン室内に取付けられた電子源
（18）と；イオンビームを捕らえて適当な質量のイオン
をワークピースへの衝突軌道に従わせるための質量分析
手段（22）と；ワークピースの注入ステーション（35）
を形成し、前記イオン衝突軌道に従うイオンによってイ
オンビーム処理するための１つ又はそれ以上のワークピ
ースを位置決める構造体と；前記注入ステーション（3
5）で前記ワークピースと衝突する前に望ましいエネル
ギーにイオンを加速するビーム加速手段（32）とを備
え、 前記イオン室（16）は、イオンをこのイオン室から放出
させるとともに楕円形状のイオンビームを形成するため
に、前記イオン室の壁部材（54）の両面から内方に向か
って先細る楕円形状の放出口（50）を有することを特徴
とするイオン注入装置。 - 【請求項２】イオン源に対して位置決められ、少なくと
も２つの異なる形状の開口の組（67,68）を形成し、 楕円形状の放出口を通って放出されたイオンを加速し、
このイオンが前記組の選択した１つの開口を通過するよ
うに調整可能なイオン引出し電極組立体（20）をさらに
含んでいる請求項１記載の装置。 - 【請求項３】楕円形状の放出口（50）は、イオン室の壁
部材（54）に形成されており、この放出口はその外縁の
周囲に第１の厚さを有し、この外縁は、外周縁の回りの
第１の厚さから楕円形状の放出口と境する領域へその厚
さを減らすように傾斜していることを特徴とする請求項
１記載の装置。 - 【請求項４】移動径路に沿ってイオンビームを指向して
ワークピースにイオンを衝突させるためのイオン注入装
置であって、 イオンを放出してイオンビームを形成するためのイオン
放出口（50）を有し、イオンを閉じ込めるイオン室（1
6）を形成するイオン源（10）と； 前記イオン室（16）のガス分子と衝突し、そしてこれら
の分子をイオン化させる活性化電子を供給するためにイ
オン室内に取付けられた電子源（18）と； イオン源から放出するビーム内でイオンを加速するビー
ム引出し手段（20）と； イオンビームを捕らえて適当な質量のイオンをワークピ
ースへの衝突軌道に従わせるための質量分析手段（22）
と； ワークピースの注入ステーション（35）を形成し、前記
イオン衝突軌道に従うイオンによってイオンビーム処理
するための１つ又はそれ以上のワークピースを位置決め
る構造体とを備え、 前記イオン放出口（50）は、その中心部近くに最大幅を
有し、かつこの最大幅から湾曲端部に向かってその幅が
狭まっている延長スロットからなることを特徴とするイ
オン注入装置。 - 【請求項５】ビーム引出し手段は、イオン源に対して位
置決められる引出し電極組立体（60,62）からなり、こ
の組立体が少なくとも２つの異なる形状の開口（67,6
8）の組を形成して楕円形状の放出口を通って放出する
イオンを加速し、このイオンが前記組の選択した一方を
通過するように調整可能であることを特徴とする請求項
４記載の装置。 - 【請求項６】放出口（50）は、イオン室の壁部（54）に
形成され、前記壁部の外周縁の回り第１の厚さから前記
放出口の延長スロットと境する領域へ向け先細っている
ことを特徴とする請求項４記載の装置。 - 【請求項７】放出口の最大開口幅が延長スロットの長さ
の1/10よりも小さいことを特徴とする請求項４記載の装
置。 - 【請求項８】イオン室の壁部に形成する放出口は、この
壁部のいずれか一方の側面から延長スロットと境する領
域に向けて内方に先細っていることを特徴とする請求項
６記載の装置。 - 【請求項９】壁部の内方に先細った部分は、その放出側
にあって、内周傾斜面を形成しこの内周傾斜面は、放出
口領域における電界の一部を定めることを特徴とする請
求項８記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/436,296 US5026997A (en) | 1989-11-13 | 1989-11-13 | Elliptical ion beam distribution method and apparatus |
| US436296 | 1989-11-13 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03165433A JPH03165433A (ja) | 1991-07-17 |
| JP2961326B2 true JP2961326B2 (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=23731892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2306988A Expired - Fee Related JP2961326B2 (ja) | 1989-11-13 | 1990-11-13 | イオン注入装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5026997A (ja) |
| EP (1) | EP0428319B1 (ja) |
| JP (1) | JP2961326B2 (ja) |
| KR (1) | KR950009618B1 (ja) |
| DE (1) | DE69018018T2 (ja) |
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| WO2023038771A1 (en) * | 2021-09-13 | 2023-03-16 | Applied Materials, Inc. | Variable thickness ion source extraction plate |
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