JP2990086B2 - イオン注入装置 - Google Patents

イオン注入装置

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JP2990086B2
JP2990086B2 JP9028056A JP2805697A JP2990086B2 JP 2990086 B2 JP2990086 B2 JP 2990086B2 JP 9028056 A JP9028056 A JP 9028056A JP 2805697 A JP2805697 A JP 2805697A JP 2990086 B2 JP2990086 B2 JP 2990086B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はイオン注入装置に係
わり、特に機機械的走査をするディスク上に保持された
半導体ウェハー(以下、ウェハー、と称す)にイオンビ
ームを照射するためのイオン注入装置において、イオン
ビームを中性化するためのエレクトロンシャワー装置
(中性化装置もしくは帯電抑制装置とも呼ばれているが
本明細書ではエレクトロンシャワー装置と称す)に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来技術のイオン注入装置のエレクトロ
ンシャワー装置を図6に例示する。図6(A)は側面
図、図6(B)は正面断面図である。
【0003】回転するディスク8に多数のウェハー7を
裁置し、そこにイオンビーム1を照射してウェハー7の
処理を行う。このイオンビームによる帯電を抑制するエ
レクトロンシャワー装置はウェハーの直前に設置されて
おり、電子導入部23を開口した円形もしくは楕円形の
筒形部材21とその内面に載置されたターゲット22と
を有して構成されている。また、筒形部材21の外側に
フィラメント12とフィラメント電源13からなる電子
発生手段を設け、フィラメント電源13により加熱され
たフィラメント12から発せられた熱電子9が電子導入
部23から筒状部材21内に入り、イオンビーム1に対
して直角方向に走行する。
【0004】熱電子9はフィラメント12に対して高電
位にある対向側のターゲット22に向かって、移動、衝
突し、2次電子10を発生する。この2次電子10が放
出された雰囲気中を正に帯電したイオンビーム1が通る
ことにより、2次電子10と結合し、結果的のイオンビ
ーム1は中和される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】第1の問題点は、従来
のイオン注入装置のエレクトロンシャワー装置では、イ
オンビームの中和効率が悪くなることである。
【0006】その理由は、エレクトロンシャワー装置の
径と位置すなわちエレクトロンシャワー装置の筒形部材
の径と位置が固定しているためである。例えば、イオン
ビームの径が小さく且つエレクトロンシャワー装置の中
心より離れた所を通過するような場合、イオンビームが
通過しない所に2次電子が放出されるからである。
【0007】第2の問題点は、従来のイオン注入装置の
エレクトロンシャワー装置では、エレクトロンシャワー
装置自体が発塵源となり得るからである。
【0008】その理由は、第1の問題点に掲示した理由
と同様である。例えば、イオンビームの径が大きく且つ
エレクトロンシャワー装置の中心すなわちエレクトロン
シャワー装置の筒形部材の中心より離れた所を通過する
ような場合、イオンビームがエレクトロンシャワー装置
の筒状部材に衝突するからである。
【0009】したがって本発明の目的は、上記問題点を
解決し、イオンビームの径と通過位置に影響することな
く、イオンビームの中和効率を向上し、かつイオンビー
ムの衝突による発塵を防止したイオン注入装置を提供す
ることである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、エレク
トロンシャワー装置を有するイオン注入装置において、
イオンビームの径と位置を計測できるモニター手段を有
し、このイオンビームの径と位置に応じてエレクトロン
シャワー装置の内面積と位置を可変できるようにしたイ
オン注入装置にある。ここで前記エレクトロンシャワー
装置はその内部をイオンビームが通過する筒状部材を有
し、前記モニターで計測したイオンビームの径と位置に
合わせて、前記筒状部材のイオンビームに対して直角方
向の内面積を可変できる調整機構および前記筒状部材の
位置を可変できる調整機構を備えることが好ましい。こ
の場合、前記筒状部材は互いにスクリューにより結合し
た第1および第2の半円断面形状部材から構成され、前
記スクリューを回転することにより前記内面積を可変す
ることができる。また、前記筒状部材に結合する駆動ブ
ロック、真空チャンバ外に載置された移動機構、前記駆
動ブロックと前記移動機構とを結合する回転シャフトを
有し、前記回転シャフトの回転により前記位置を可変す
ることができる。
【0011】このように本発明のイオン注入装置は、イ
オンビームの径と位置を計測するモニタ手段を有してい
るから、この手段の測定結果により、エレクトロンシャ
ワー装置の内面積と位置を任意に可変でき、イオンビー
ムをエレクトロンシャワー装置のの中心部を通過させる
ことができる。
【0012】
【発明の実施の形態】次に本発明について図を参照して
詳細に説明する。
【0013】図1は本発明の第1の実施の形態のイオン
ビーム装置を示す概略図である。真空チャンバー6内で
回転しながら機機械的走査をするディスク8上に多数の
ウェハー(一枚のみ図示)7が保持され、このウェハー
7にイオンビーム1を照射して半導体装置のウェハー段
階の処理を行う。この際にイオンビーム1を中性化する
ためのエレクトロンシャワー装置2がウェハー8の直前
に設けられている。
【0014】エレクトロンシャワー装置2は、円形もし
くは楕円形の筒状部材21とその内面に設けられたター
ゲット22とを有し、筒状部材22に電子導入部となる
開口部23を設け、筒形部材21の外側に位置してフィ
ラメント電源13により加熱されたフィラメント12か
ら発せられた熱電子9が、電子導入部23から筒状部材
21内に入り、イオンビーム1に対して直角方向に走行
して、フィラメント12に対して高電位にある対向側の
ターゲット22に向かって、移動、衝突し、2次電子1
0を発生する。この2次電子10が放出された雰囲気中
を正に帯電したイオンビーム1が通ることにより、2次
電子10と結合し、結果的のイオンビーム1は中和され
る。
【0015】そして、イオンビーム1の径と位置を計測
するイオンビーム計測モニター機構3がエレクトロンシ
ャワー10の前段に設けられている。このイオンビーム
計測モニター機構3は、イオンビーム1の径と位置を計
測するイオンビーム径、位置計測モニター31と、イオ
ンビーム1を垂直に横切るようにモニター31を上下さ
せる計測モニター駆動部32とを有して構成されてい
る。
【0016】制御コントローラ11からの計測モニター
駆動部駆動信号34により計測モニター駆動部32を駆
動してモニター31を上昇させてイオンビーム1の中に
挿入して(図で2点鎖線の位置)、イオンビームの径と
位置をモニター計測し、そのイオンビーム径、計測デー
タ33を制御コントローラ11に送り、制御コントロー
ラ11からの計測モニター駆動部駆動信号34により計
測モニター駆動部32を駆動してモニター31を下降さ
せてイオンビーム1から待避(図で実線の位置)させ
る。
【0017】また、エレクトロンシャワー装置の円形部
材の径を変化させる等によりその内面積を可変させる内
面積可変調整機構4が内面積可変調整駆動部43を有し
て構成され、さらにイオンビームに対してエレクトロン
シャワー装置を左右に移動させて水平方向の位置を可変
させる移動調整機構5が移動調整駆動部53を有して構
成されている。
【0018】そして、イオンビーム1の径、計測データ
33に基づいた制御コントローラ11からの内面積調整
データ41によりエレクトロンシャワー装置の筒形部材
21の内面積を適切な大きさにし、同様に計測データ3
3に基づいた制御コントローラ11からの位置調整デー
タ51によりエレクトロンシャワー装置の筒形部材21
をイオンビーム1に対して適切の位置(図面の紙面に垂
直方向の位置)に設定する。
【0019】次に、本発明の実施の形態のイオンビーム
径及び位置計測モニターについて図2を参照して説明す
る。
【0020】図2を参照すると、イオンビーム計測モニ
タ機構3のイオンビーム径、位置計測モニター31は、
マトリックス状にビーム通過孔37が開いてある円板状
のプレート36とイオンビーム1を検出するビームコレ
クタ部35を有して構成されている。
【0021】またプレート36とビームコレクタ部35
をイオンビーム1に対し垂直に横切るように、真空チャ
ンバー6を気密的に貫通して上下するシャフト38を介
して、移動させるための計測モニター駆動部32と位置
を認識するためのポテンショメーターやロータリーエン
コーダ等(図示省略)が取り付けてあり、ビームコレク
タ部35での測定データとポテンショメータにより、イ
オンビーム1と径と位置の情報を得ることができる。
【0022】次に、本発明の実施の形態のエレクトロン
シャワー装置について、図3を参照して説明する。
【0023】図3を参照すると、エレクトロンシャワー
装置の筒形部材21は円筒形状になっており、2つの半
円断面形状部材21A,21Bに分離されている。
【0024】そして、内面積可変調整機構4のスクリュ
ーロッド42が、半円断面形状部材21Aと半円断面形
状部材21Bとで互いに逆ねじの関係で結合している。
そして、内面積可変調整機構4の内面積可変調整駆動部
43の作用により、真空チャンバー6(図1)を気密的
に貫通し、途中に絶縁部分を有するスクリューロッド4
2を回転させることにより、例えば約5〜20mmの範
囲内で部材2A、2B間を変化させ、筒形部材21の内
径を可変、すなわち筒形部材21の内面積を可変させ
る。
【0025】また、図4を参照すると、イオンビーム1
に対して左右に(図面の紙面に対して前後に)エレクト
ロンシャワー装置の2の筒形部材21を移動させるエレ
クトロンシャワー装置の移動調整機構5は、絶縁ガイシ
55により筒形部材21と結合した駆動ブロック部52
と移動調整駆動部53とが真空チャンバー6を気密的に
貫通する回転シャフト54により連結されており、移動
調整駆動部53による回転シャフト54の回転から駆動
ブロック部52内の歯車機構により、絶縁ガイシ55を
介して筒形部材21をイオンビーム1に対して左右に所
定の値だけ移動させる。尚、図3の内面積可変調整機構
4と図4の移動調整機構5は3軸方向スライド機構(図
示省略)により互いに独立に動作することが出来るよう
になっている。
【0026】次に本発明の第2の実施の形態について図
5を参照して詳細に説明する。尚、図5において図1乃
至図4と同一もしくは類似の箇所は同じ符号を付してい
るから重複する説明は省略する。
【0027】この第2の実施の形態では第1の実施の形
態の機構に加えて、上下移動駆動部62と真空チャンバ
ー6を気密的に貫通して上下動する絶縁体のシャフト6
3を有して構成される上下移動調整機構60が設けられ
ており、制御コントローラ11からの上下移動調整デー
タ61により上下移動駆動部62内のボールスクリュウ
等の移動機構によりシャフト63を介して、エレクトロ
ンシャワー装置の筒形部材21全体をイオンビーム1に
対し上下させて、所定の高さの位置に設定する。またこ
の図5でも上下移動調整機構60と内面積可変調整機構
4と移動調整機構5とは3軸方向スライド機構(図示省
略)により互いに独立に動作することが出来るようにな
っている。
【0028】
【発明の効果】本発明の第1の効果は、イオンビームの
中和効率を向上できるということである。
【0029】その理由は、イオンビームの径と位置に応
じて、エレクトロンシャワーの内面積(径)と位置を可
変できるからである。
【0030】本発明の第2の効果は、エレクトロンシャ
ワー装置からの発塵を防止できるということである。
【0031】その理由は、イオンビームの径と位置に応
じて、エレクトロンシャワー装置の筒状部材の内面積
(径)と位置を可変できるからである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態のイオン注入装置を
示す構成図である。
【図2】図1のイオンビーム計測モニター機構を示す構
成図である。
【図3】図1の内面積可変調整機構を示す構成図であ
る。
【図4】図1の移動調整機構を示す構成図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態のイオン注入装置を
示す構成図である。
【図6】従来技術のイオン注入装置を示す構成図であ
る。
【符号の説明】
1 イオンビーム 2 エレクトロンシャワー装置 3 イオンビーム計測モニター機構 4 エレクトロンシャワー装置の内面積可変調整機構 5 エレクトロンシャワー装置の移動調整機構 6 真空チャンバー 7 ウェハー 8 ディスク 9 熱電子 10 2次電子 11 制御コントローラ 12 フィラメント 13 フィラメント電源 21 エレクトロンシャワー装置の筒形部材 21A,21B 半円断面形状部材 22 エレクトロンシャワー装置のターゲット 23 エレクトロンシャワー装置の開口部(電子導入
部) 31 イオンビーム径、位置計測データ 32 計測モニター駆動部 33 イオンビーム径、位置計測データ 34 計測モニター駆動部駆動信号 35 ビームコレクタ 36 プレート 37 ビーム通過孔 38 シャフト 41 内面積調整データ 42 スクリューロッド 43 内面積可変調整駆動部 51 位置調整データ 52 駆動ブロック部 53 移動調整駆動部 54 回転シャフト 55 絶縁ガイシ 60 上下移動調整機構 61 上下移動調整データ 62 上下移動駆動部 63 シャフト

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エレクトロンシャワー装置を有するイオ
    ン注入装置において、イオンビームの径と位置を計測で
    きるモニター手段を有し、このイオンビームの径と位置
    に応じてエレクトロンシャワー装置の内面積と位置を可
    変できるようにしたことを特徴とするイオン注入装置。
  2. 【請求項2】 前記エレクトロンシャワー装置はその内
    部をイオンビームが通過する筒状部材を有し、前記モニ
    ターで計測したイオンビームの径と位置に合わせて、前
    記筒状部材のイオンビームに対して直角方向の内面積を
    可変できる調整機構および前記筒状部材の位置を可変で
    きる調整機構を備えたことを特徴とする請求項1記載の
    イオン注入装置。
  3. 【請求項3】 前記筒状部材は互いにスクリューにより
    結合した第1および第2の半円断面形状部材から構成さ
    れ、前記スクリューを回転することにより前記内面積を
    可変することを特徴とする請求項2記載のイオン注入装
    置。
  4. 【請求項4】 前記筒状部材に結合する駆動ブロック、
    真空チャンバ外に載置された移動機構、前記駆動ブロッ
    クと前記移動機構とを結合する回転シャフトを有し、前
    記回転シャフトの回転により前記位置を可変することを
    特徴とする請求項2記載のイオン注入装置。
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