JP2998470B2 - 負イオン注入装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、イオン照射対象物に負
イオンを注入する負イオン注入装置に関し、詳しくは、
負イオン注入によるイオン照射対象物のチャージアップ
を低減できる負イオン注入装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】イオン注入装置は、拡散したい不純物を
イオン化し、この不純物イオンを磁界を用いた質量分析
法により選択的に取り出してイオンビームとし、電界に
より加速してイオン照射対象物に照射することで、イオ
ン照射対象物内に不純物を注入するものであり、半導体
プロセスにおいてデバイスの特性を決定する不純物を任
意の量および深さに制御性良く注入できることから、現
在の集積回路の製造に重要な装置になっている。

【０００３】上記イオン注入装置には、負イオンビーム
を生成してイオン照射対象物内に負イオンを注入する負
イオン注入装置がある。この負イオン注入装置におい
て、電位が飽和している絶縁基板（イオン照射対象物）
に対して負イオン注入処理を行うと、絶縁基板の負イオ
ン照射部位では、基板に注入される負イオンにより負電
荷が蓄積されると同時に、イオン照射面から２次電子が
放出されることになる。

【０００４】即ち、絶縁基板上の電位は、負イオン注入
により基板から放出された２次電子の平均的なエネルギ
ーで略飽和状態が保持される。このように、負イオン注
入装置を用いたイオン注入処理は、絶縁基板上に電荷が
蓄積され難いため、正イオンを注入する正イオン注入装
置を用いたイオン注入処理に比べてチャージアップ現象
が生じ難く、デバイスを作成する上で有効であるといえ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記負
イオン注入装置を用いた負イオン注入処理中に、イオン
照射面から絶縁基板の前方空間に放出された２次電子
が、再び絶縁基板に入射した場合、２次電子の入射位置
が負に帯電することになる。この絶縁基板から放出され
た２次電子が再び絶縁基板に入射する量が多くなれば、
絶縁基板上に負電荷を過剰に蓄積させることになり、や
がては絶縁基板の絶縁破壊に到り（チャージアップ現
象）、デバイスを破壊するという問題を有している。

【０００６】本発明は、上記に鑑みなされたものであ
り、その目的は、正イオン注入装置よりもチャージアッ
プ現象が生じ難くデバイスの作成に有効な負イオン注入
装置において、よりチャージアップによるデバイス破壊
を低減することができる負イオン注入装置を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１および請求項２
の発明に係る負イオン注入装置は、上記課題を解決する
ために、負イオンをウエハ等のイオン照射対象物に照射
してイオン照射対象物内に負イオンを注入する負イオン
注入装置において、以下の手段を講じたことを特徴とし
ている。

【０００８】即ち、請求項１の発明に係る負イオン注入
装置は、上記イオン照射対象物よりもイオン進行方向上
流側にイオン通過経路を囲むようにして設けられた荷電
粒子コレクタと、上記荷電粒子コレクタにより囲まれる
空間に、負イオンの進行方向と略平行な磁場を形成する
磁場形成手段とを備え、上記磁場形成手段の形成する磁
場の強度は、磁場中で螺旋運動を行う２次電子のラーモ
ア半径が、上記荷電粒子コレクタの内壁間の距離の１／
２倍よりも大きくなるように設定されていることを特徴
としている。

【０００９】また、請求項２の発明に係る負イオン注入
装置は、上記イオン照射対象物よりもイオン進行方向上
流側にイオン通過経路を囲むようにして設けられた荷電
粒子コレクタと、上記荷電粒子コレクタにより囲まれる
空間に、負イオンの進行方向と略垂直な磁場を形成する
磁場形成手段とを備え、上記磁場形成手段の形成する磁
場の強度は、磁場中で円運動を行う２次電子のラーモア
半径が、上記荷電粒子コレクタの内壁間の距離の１／２
倍よりも大きくなるように設定されていることを特徴と
している。

【００１０】

【作用】上記請求項１の構成によれば、イオン照射対象
物の前方（イオン進行方向上流）に配設された荷電粒子
コレクタの内部空間には、磁場形成手段によって負イオ
ンビームの進行方向と略平行な磁場が形成されている。
このため、負イオン注入中に、イオン照射対象物のイオ
ン照射面から放出された２次電子は、上記荷電粒子コレ
クタ内の磁場中で、ビーム進行方向上流側に向かって螺
旋運動を行うことになる。

【００１１】この磁場中で行われる２次電子の円運動
（螺旋運動から磁場と平行な成分を除いた運動）の半
径、即ち、ラーモア半径は、磁場の強度（磁束密度の大
きさ）に依存する。そして、上記磁場形成手段の形成す
る磁場の強度は、磁場中で螺旋運動を行う２次電子のラ
ーモア半径が、上記荷電粒子コレクタの内壁間の距離の
１／２倍（荷電粒子コレクタが円筒形状であれば、その
半径）よりも大きくなるように設定されている。

【００１２】このため、負イオン注入処理中にイオン照
射対象物の前方空間に放出された２次電子は、ビーム進
行方向上流側に向かって螺旋運動を行い、荷電粒子コレ
クタの内壁に入射して吸収され、イオン照射対象物に殆
ど戻ることはない。

【００１３】したがって、イオン照射対象物上の電位
は、負イオン注入によりイオン照射対象物から放出され
た２次電子の平均的なエネルギーで略飽和状態が保持さ
れるので、チャージアップによるデバイス破壊が殆ど生
じることはない。

【００１４】上記請求項２の構成によれば、イオン照射
対象物の前方（イオン進行方向上流）に配設された荷電
粒子コレクタの内部空間には、磁場形成手段によって負
イオンビームの進行方向と略垂直な磁場が形成されてい
る。このため、負イオン注入中に、イオン照射対象物の
イオン照射面から放出された２次電子は、上記荷電粒子
コレクタ内の磁場中において、磁場と垂直な平面内で円
運動を行うことになる 。

【００１５】この磁場中で行われる２次電子の円運動の
半径、即ち、ラーモア半径は、磁場の強度（磁束密度の
大きさ）に依存する。そして、上記磁場形成手段の形成
する磁場の強度は、磁場中で螺旋運動を行う２次電子の
ラーモア半径が、上記荷電粒子コレクタの内壁間の距離
の１／２倍（荷電粒子コレクタが円筒形状であれば、そ
の半径）よりも大きくなるように設定されている。

【００１６】このため、負イオン注入処理中にイオン照
射対象物の前方空間に放出された２次電子は、荷電粒子
コレクタ内に形成された磁場と垂直な平面内で円運動を
行い、荷電粒子コレクタの内壁に入射して吸収され、イ
オン照射対象物に殆ど戻ることはない。

【００１７】したがって、イオン照射対象物上の電位
は、負イオン注入によりイオン照射対象物から放出され
た２次電子の平均的なエネルギーで略飽和状態が保持さ
れるので、チャージアップによるデバイス破壊が殆ど生
じることはない。

【００１８】

【実施例】〔負イオン注入装置の基本構成例〕 後述する〔実施例１〕および〔実施例２〕の負イオン注
入装置の基本構成例について 図１に基づいて説明すれば
以下の通りである。

【００１９】基本構成例としての負イオン注入装置は、
基本的には、プラズマチャンバ内で負イオンを生成し、
電界によりチャンバ内から真空中に負イオンを引き出し
て負イオンビームを形成する負イオン源部、所定の注入
イオンのみを選別して取り出す質量分析部、ビームを輸
送する中で必要によりイオンを加速し、また、ビームを
整形・偏向するビームライン部、および注入処理を行う
エンドステーション部とから構成され、これら各部にお
ける負イオンビームの通過経路は真空となっている。

【００２０】負イオン注入装置の上記エンドステーショ
ン部には、図１に示すように、ウエハ等のイオン照射対
象物１を保持する保持部材２が設けられている。この保
持部材２は、熱伝導性に優れたアルミニウム合金等の金
属材料により形成されている。また、上記保持部材２に
保持されたイオン照射対象物１の前方（イオン進行方向
上流側）には、負イオンビームの通過経路を囲むように
して形成された円筒状の金属製ファラデーカップ（荷電
粒子コレクタ）３が設けられている。

【００２１】基本構成例としての負イオン注入装置は、
上記保持部材２とファラデーカップ３との間に電圧を印
加する直流電源４を備えており、上記直流電源４のプラ
ス極端子にはファラデーカップ３が、そして、直流電源
４のマイナス極端子には保持部材２が接続されている。
上記直流電源４の印加電圧は、ファラデーカップ３の内
壁の電位が２次電子放出エネルギー（およそ数１０Ｖ以
下）よりも高くなるように設定されている。

【００２２】上記の構成において、負イオン注入装置の
動作を以下に説明する。

【００２３】先ず、図示しない負イオン源から引き出さ
れた負イオンビームが、質量分析器によって質量分析さ
れることによって、特定の負イオンからなるイオンビー
ムとされることになる。そして、この負イオンビーム
は、必要により加速、整形、偏向等の処理が行われた
後、保持部材２に保持されたイオン照射対象物１に照射
されることになる。

【００２４】上記イオン照射対象物１がウエハ等の絶縁
基板の場合、イオン照射対象物１上の負イオン照射部位
では、注入される負イオンにより負電荷が蓄積されると
同時に、イオン照射面からイオン照射対象物１の前方空
間に２次電子が放出されることになる。このため、イオ
ン照射対象物１から放出された２次電子が再びイオン照
射対象物１へ戻らなければ、イオン照射対象物１上の電
位は略飽和状態が保持されることになる。

【００２５】ところで、イオン照射対象物１を保持する
保持部材２とファラデーカップ３との間には、直流電源
４により２次電子放出エネルギーよりも高い電圧が印加
されているので、イオン照射対象物１の前方空間には印
加電圧に応じた強度の電場が生じている。したがって、
イオン照射対象物１の前方空間に放出された２次電子
は、上記電場中でイオン照射対象物１よりも高電位のフ
ァラデーカップ３方向の力を受け、ファラデーカップ３
に入射してその内壁に吸収されることになる。

【００２６】上記のように、基本構成例としての負イオ
ン注入装置は、イオン照射対象物１の前方にイオン通過
経路を囲むようにして設けられ、イオン照射対象物１よ
りも高電位のファラデーカップ３を備えているので、負
イオン注入処理中にイオン照射面から放出された２次電
子は、ファラデーカップ３に入射して吸収され、イオン
照射対象物１に殆ど戻ることはない。したがって、本負
イオン注入装置では、イオン照射対象物１上の電位は略
飽和状態が保持され、チャージアップによるデバイス破
壊が殆ど生じることはない。

【００２７】尚、直流電源４の印加電圧は、イオン照射
対象物１にコンデンサの原理で拘束されている電荷が、
イオン照射対象物１の前方空間に生じた電場によって該
空間に飛び出さないような高さでなくてはならない。但
し、電荷がイオン照射対象物１に拘束された状態を保持
できる電場の強さの最大はＭＶ／ｃｍのオーダーであ
り、これよりもイオン照射対象物１の前方空間の電場が
強くなることは殆どない。したがって、直流電源４の印
加電圧の上限は、イオン照射対象物１の前方空間に生じ
た電場によりビームラインが影響を受けない程度であ
る。

【００２８】〔実施例１〕 本発明の負イオン注入装置 の一実施例を図２および図５
に基づいて説明すれば、以下の通りである。

【００２９】本実施例に係る負イオン注入装置は、上記
基本構成例としての負イオン注入装置と同様、基本的に
は、負イオン源部、質量分析部、ビームライン部、およ
びエンドステーション部とから構成され、これら各部に
おける負イオンビームの通過経路は真空となっている。

【００３０】本実施例の負イオン注入装置のエンドステ
ーション部には、図２に示すように、ウエハ等のイオン
照射対象物１１を保持する保持部材１２が設けられてい
る。この保持部材１２は、熱伝導性に優れたアルミニウ
ム合金等の金属材料により形成されている。また、上記
保持部材１２に保持されたイオン照射対象物１１の前方
（イオン進行方向上流側）には、負イオンビームの通過
経路を囲むようにして形成された円筒状の金属製ファラ
デーカップ（荷電粒子コレクタ）１３が設けられてい
る。

【００３１】尚、本実施例では、上記円筒状のファラデ
ーカップ１３の半径（ファラデーカップ１３の内壁間の
距離の１／２倍）は数１０ｃｍである。また、本実施例
では、円筒状のファラデーカップ１３が荷電粒子コレク
タとして用いられているが、荷電粒子コレクタの形状は
これに限定されるものではない。

【００３２】上記ファラデーカップ１３の周囲には、ソ
レノイドコイルを備えたマグネット（磁場形成手段）１
４が配設されており、このマグネット１４は、上記ファ
ラデーカップ１３内に負イオンビームの進行方向と略平
行な磁場を形成するようになっている。上記マグネット
１４のソレノイドコイルには、図示しないマグネット電
源が接続されており、このマグネット電源より所定の電
流が供給されるようになっている。

【００３３】上記の構成において、負イオン注入装置の
動作を以下に説明する。

【００３４】先ず、図示しない負イオン源から引き出さ
れた負イオンビームが、質量分析器によって質量分析さ
れることによって、特定の負イオンからなるイオンビー
ムとされることになる。そして、この負イオンビーム
は、必要により加速、整形、偏向等の処理が行われた
後、保持部材１２に保持されたイオン照射対象物１１に
照射されることになる。このとき、上記イオン照射対象
物１１のイオン照射面からは、イオン照射対象物１１の
前方空間、即ち、ファラデーカップ１３の内部空間に２
次電子が放出される。

【００３５】ところで、上記ファラデーカップ１３の内
部空間には、負イオンビームの進行方向と略平行な磁場
（磁束密度Ｂ）が形成されている。この磁場中に放出さ
れた２次電子は、磁束密度Ｂと平行な成分（速度）を持
つため、ビーム進行方向上流側に向かって螺旋運動を行
うことになる。

【００３６】この磁場中で行われる２次電子の円運動
（螺旋運動から磁束密度Ｂと平行な成分を除いた運動）
の半径、即ち、ラーモア半径は、放出された２次電子の
磁束密度Ｂと垂直な方向の成分（速度）“ｖ_p ”と磁束
密度Ｂの大きさ“Ｂ”とにより記述される。ここで、上
記２次電子のエネルギーを１０ｅＶとし、ファラデーカ
ップ１３内の磁場（磁束密度Ｂ）を変化させたときの、
磁場中の２次電子のラーモア半径を図５に示す。

【００３７】尚、イオン照射対象物１１のイオン照射面
からは、２次電子に比べると放出量は僅かであるが、２
次電子と共に２次イオンも放出される。例えば、イオン
照射対象物１１としてウエハが用いられている場合、２
次イオンとしてＳｉイオンが放出されることになる。そ
こで、同図には、Ｓｉイオンのエネルギーを１０ｅＶと
し、ファラデーカップ１３内の磁場（磁束密度Ｂ）を変
化させたときの、磁場中のＳｉイオンのラーモア半径
も、２次電子のラーモア半径と共に示している。

【００３８】ところで、上記円筒状のファラデーカップ
１３の半径は数１０ｃｍであるが、ファラデーカップ１
３の内部空間で螺旋運動を行う２次電子のラーモア半径
が、上記ファラデーカップ１３の半径に比べて十分大き
ければ、２次電子はファラデーカップ１３の内壁に入射
することになる。

【００３９】上記図５からわかるように、磁束密度Ｂが
0.１ｍＴ（＝１ガウス）のとき、磁場中の２次電子のラ
ーモア半径は略１０ｃｍとなるので、本実施例の場合、
上記マグネット１４により形成される磁場の磁束密度Ｂ
が0.１ｍＴよりも小さくなるように、マグネット１４の
ソレノイドコイルに供給される電流が設定されている。

【００４０】したがって、負イオン注入処理中にイオン
照射対象物１１の前方空間に放出された２次電子は、ビ
ーム進行方向上流側に向かって螺旋運動を行い、ファラ
デーカップ１３の内壁に入射して吸収される。

【００４１】尚、上記図５からわかるように、同一磁場
中では、２次電子のラーモア半径よりもＳｉイオンのラ
ーモア半径の方が大きいので、２次電子のラーモア半径
がファラデーカップ１３の半径に比べて十分大きくなる
磁場条件では、Ｓｉイオンもファラデーカップ１３の内
壁に入射して吸収される。

【００４２】上記のように、本実施例の負イオン注入装
置は、イオン照射対象物１１の前方にイオン通過経路を
囲むようにして設けられたファラデーカップ１３の内部
空間に、負イオンビームの進行方向と略平行な磁場を形
成するマグネット１４を備えており、このマグネット１
４の形成する磁場の強度（磁束密度Ｂ）は、磁場中で螺
旋運動を行う２次電子のラーモア半径の方が、上記ファ
ラデーカップ１３の半径（ファラデーカップ１３の内壁
間の距離の１／２倍）よりも大きくなるように設定され
ている構成である。

【００４３】これにより、負イオン注入処理中にイオン
照射面から放出された２次電子および２次イオンは、フ
ァラデーカップ３に入射して吸収され、イオン照射対象
物１に殆ど戻ることはないので、イオン照射対象物１上
の電位は略飽和状態が保持され、チャージアップによる
デバイス破壊が殆ど生じることはない。

【００４４】〔実施例２〕 本発明の負イオン注入装置の他の実施例 を図３ないし図
５に基づいて説明すれば、以下の通りである。

【００４５】本実施例に係る負イオン注入装置は、上記
基本構成例および実施例１の負イオン注入装置と同様、
基本的には、負イオン源部、質量分析部、ビームライン
部、およびエンドステーション部とから構成され、これ
ら各部における負イオンビームの通過経路は真空となっ
ている。

【００４６】本実施例の負イオン注入装置のエンドステ
ーション部には、図３に示すように、ウエハ等のイオン
照射対象物２１を保持する保持部材２２が設けられてい
る。この保持部材２２は、熱伝導性に優れたアルミニウ
ム合金等の金属材料により形成されている。また、上記
保持部材２２に保持されたイオン照射対象物２１の前方
（イオン進行方向上流側）には、負イオンビームの通過
経路を囲むようにして形成された円筒状の金属製ファラ
デーカップ（荷電粒子コレクタ）２３が設けられてい
る。

【００４７】尚、本実施例では、上記円筒状のファラデ
ーカップ２３の半径（ファラデーカップ２３の内壁間の
距離の１／２倍）は数１０ｃｍである。また、本実施例
では、円筒状のファラデーカップ２３が荷電粒子コレク
タとして用いられているが、荷電粒子コレクタの形状は
これに限定されるものではない。

【００４８】上記ファラデーカップ２３の外側には、こ
のファラデーカップ２３を挟んでＮ極とＳ極とが対向配
置された一対のマグネット２４ａ・２４ｂが設けられて
おり、上記一対のマグネット２４ａ・２４ｂは、ファラ
デーカップ２３内に負イオンビームの進行方向と略垂直
な磁場を形成するようになっている。

【００４９】上記の構成において、負イオン注入装置の
動作を以下に説明する。

【００５０】先ず、図示しない負イオン源から引き出さ
れた負イオンビームが、質量分析器によって質量分析さ
れることによって、特定の負イオンからなるイオンビー
ムとされることになる。そして、この負イオンビーム
は、必要により加速、整形、偏向等の処理が行われた
後、保持部材２２に保持されたイオン照射対象物２１に
照射されることになる。このとき、上記イオン照射対象
物２１のイオン照射面からは、イオン照射対象物２１の
前方空間、即ち、ファラデーカップ２３の内部空間に２
次電子が放出される。また、イオン照射面からは、２次
電子に比べると放出量は僅かであるが、２次電子と共に
２次イオンも放出される。

【００５１】ところで、図４に示すように、上記ファラ
デーカップ２３の内部空間には、負イオンビームの進行
方向と略垂直な磁場（磁束密度Ｂ）が形成されており、
この磁場中に放出された２次電子および２次イオンは、
磁束密度Ｂと垂直な平面内で円運動を行うことになる。

【００５２】この磁場中で行われる２次電子（または２
次イオン）の円運動の半径、即ち、ラーモア半径は、放
出された２次電子（または２次イオン）の磁束密度Ｂと
平行な方向の成分（速度）“ｖ_v ”と磁束密度Ｂの大き
さ“Ｂ”とにより記述される。２次電子および２次イオ
ンとしてのＳｉイオンのエネルギーを１０ｅＶとし、フ
ァラデーカップ２３内の磁場（磁束密度Ｂ）を変化させ
たときの、磁場中の２次電子およびＳｉイオンのラーモ
ア半径は、上記の図５に示した通りである。

【００５３】ところで、上記円筒状のファラデーカップ
２３の半径は数１０ｃｍであるが、ファラデーカップ２
３の内部空間における磁束密度Ｂと垂直な平面内で円運
動を行う２次電子および２次イオンのラーモア半径が、
上記ファラデーカップ２３の半径に比べて十分大きけれ
ば、２次電子はファラデーカップ２３の内壁に入射する
ことになる。

【００５４】上記図５より、磁束密度Ｂが0.１ｍＴ（＝
１ガウス）のとき、磁場中の２次電子のラーモア半径は
略１０ｃｍとなり、Ｓｉイオンのラーモア半径は２次電
子のラーモア半径よりも更に大きくなる。そこで、本実
施例の場合、上記一対のマグネット２４ａ・２４ｂの形
成する磁場の磁束密度Ｂが0.１ｍＴよりも小さくなるよ
うに設定されている。

【００５５】したがって、負イオン注入処理中にイオン
照射対象物２１の前方空間に放出された２次電子および
２次イオンは、磁束密度Ｂと垂直な平面内で円運動を行
い、ファラデーカップ２３の内壁に入射して吸収され
る。

【００５６】上記のように、本実施例の負イオン注入装
置は、イオン照射対象物２１の前方にイオン通過経路を
囲むようにして設けられたファラデーカップ２３の内部
空間に、負イオンビームの進行方向と略垂直な磁場を形
成する一対のマグネット２４ａ・２４ｂを備えており、
上記一対のマグネット２４ａ・２４ｂの形成する磁場の
強度（磁束密度Ｂ）は、磁場中で円運動を行う２次電子
のラーモア半径の方が、上記ファラデーカップ２３の半
径（ファラデーカップ２３の内壁間の距離の１／２倍）
よりも大きくなるように設定されている構成である。

【００５７】これにより、負イオン注入処理中にイオン
照射面から放出された２次電子および２次イオンは、フ
ァラデーカップ２３に入射して吸収され、イオン照射対
象物２１に殆ど戻ることはないので、イオン照射対象物
２１上の電位は略飽和状態が保持され、チャージアップ
によるデバイス破壊が殆ど生じることはない。

【００５８】

【発明の効果】請求項１の発明に係る負イオン注入装置
は、以上のように、イオン照射対象物よりもイオン進行
方向上流側にイオン通過経路を囲むようにして設けられ
た荷電粒子コレクタと、上記荷電粒子コレクタにより囲
まれる空間に、負イオンの進行方向と略平行な磁場を形
成する磁場形成手段とを備え、上記磁場形成手段の形成
する磁場の強度は、磁場中で螺旋運動を行う２次電子の
ラーモア半径が、上記荷電粒子コレクタの内壁間の距離
の１／２倍よりも大きくなるように設定されてい る構成
である。

【００５９】それゆえ、負イオン注入処理中にイオン照
射対象物の前方空間に放出された２次電子は、ビーム進
行方向上流側に向かって螺旋運動を行い、荷電粒子コレ
クタの内壁に入射して吸収される。このため、負イオン
注入中にイオン照射対象物から放出された２次電子は、
イオン照射対象物に殆ど戻ることはなく、イオン照射対
象物上の電位は、放出された２次電子の平均的なエネル
ギーで略飽和状態が保持される。したがって、上記負イ
オン注入装置は、チャージアップによるデバイス破壊を
従来よりも低減することができるという効果を奏する。

【００６０】請求項２の発明に係る負イオン注入装置
は、以上のように、イオン照射対象物よりもイオン進行
方向上流側にイオン通過経路を囲むようにして設けられ
た荷電粒子コレクタと、上記荷電粒子コレクタにより囲
まれる空間に、負イオンの進行方向と略垂直な磁場を形
成する磁場形成手段とを備え、上記磁場形成手段の形成
する磁場の強度は、磁場中で円運動を行う２次電子のラ
ーモア半径が、上記荷電粒子コレクタの内壁間の距離の
１／２倍よりも大きくなるように設定されている構成で
ある。

【００６１】それゆえ、負イオン注入処理中にイオン照
射対象物の前方空間に放出された２次電子は、荷電粒子
コレクタ内に形成された磁場と垂直な平面内で円運動を
行い、荷電粒子コレクタの内壁に入射して吸収される。
このため、負イオン注入中にイオン照射対象物から放出
された２次電子は、イオン照射対象物に殆ど戻ることは
なく、イオン照射対象物上の電位は、放出された２次電
子の平均的なエネルギーで略飽和状態が保持される。し
たがって、上記負イオン注入装置は、チャージアップに
よるデバイス破壊を従来よりも低減することができると
いう効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の負イオン注入装置の基本構成例を示す
ものであり、負イオン注入装置におけるエンドステーシ
ョン部の要部、および２次電子の進行方向を示す説明図
である。

【図２】本発明の負イオン注入装置の一実施例を示すも
のであり、負イオン注入装置におけるエンドステーショ
ン部の要部、および２次電子の進行方向を示す説明図で
ある。

【図３】本発明の負イオン注入装置の他の実施例を示す
ものであり、負イオン注入装置におけるエンドステーシ
ョン部の要部を示す説明図である。

【図４】上記負イオン注入装置のエンドステーション部
の要部、および２次電子の進行方向を示す説明図であ
る。

【図５】電子およびＳｉイオンのエネルギーを１０ｅＶ
としたときの、磁束密度と電子およびＳｉイオンのラー
モア半径との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１・１１・２１ イオン照射対象物 ２・１２・２２ 保持部材 ３・１３・２３ ファラデーカップ（荷電粒子コレク
タ） ４ 直流電源 １４ マグネット（磁場形成手段） ２４ａ・２４ｂ マグネット（磁場形成手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 37/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】負イオンをイオン照射対象物に照射してイ
   オン照射対象物内に負イオンを注入する負イオン注入装
   置において、 上記イオン照射対象物よりもイオン進行方向上流側にイ
   オン通過経路を囲むようにして設けられた荷電粒子コレ
   クタと、 上記荷電粒子コレクタにより囲まれる空間に、負イオン
   の進行方向と略平行な磁場を形成する磁場形成手段とを
   備え、 上記磁場形成手段の形成する磁場の強度は、磁場中で螺
   旋運動を行う２次電子のラーモア半径が、上記荷電粒子
   コレクタの内壁間の距離の１／２倍よりも大きくなるよ
   うに設定されていることを特徴とする負イオン注入装
   置。
2. 【請求項２】負イオンをイオン照射対象物に照射してイ
   オン照射対象物内に負イオンを注入する負イオン注入装
   置において、 上記イオン照射対象物よりもイオン進行方向上流側にイ
   オン通過経路を囲むようにして設けられた荷電粒子コレ
   クタと、 上記荷電粒子コレクタにより囲まれる空間に、負イオン
   の進行方向と略垂直な磁場を形成する磁場形成手段とを
   備え、 上記磁場形成手段の形成する磁場の強度は、磁場中で円
   運動を行う２次電子のラーモア半径が、上記荷電粒子コ
   レクタの内壁間の距離の１／２倍よりも大きくなるよう
   に設定されていることを特徴とする負イオン注入装置。