JP3230929B2 - 耐荷電粒子線用カーボンスリットプレート - Google Patents

耐荷電粒子線用カーボンスリットプレート

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武司 内田
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正晴 橘
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は耐荷電粒子線用カーボ
ンスリットプレートに関し、イオン注入でイオンの衝突
を受けてもパーティクルが実質的に発生しないようにし
たカーボンスリットプレートに関する。
【０００２】
【従来の技術】イオン注入装置では、一般にイオン発生
源から発生したイオンが加速され、さらに偏向分析電磁
石で通常１５°以上の所定角度に偏向され必要なイオン
種だけに選別され、その後ターゲットのシリコンウエハ
などに照射される。
【０００３】即ち、偏向されたイオンビームは、多数配
列されたプレートのスリットを貫通することによって、
質量分析が行われ所定のイオンビームだけが選択され
る。このイオンビームはその後対物スリットによって数
十μに絞られ、さらに２連又は３連の電磁石レンズに入
って収束され更に加速されて試料チャンバー内のターゲ
ット上にスポットを結ぶように構成されている。
【０００４】こうしたイオン注入装置において、従来は
質量分析系で用いられるスリットは、等方性黒鉛や熱分
解黒鉛のプレートが使用されていた。しかしながら、こ
れらのスリットプレートは加速された荷電粒子が衝突す
ると、等方性黒鉛材は損傷を受け、また熱分解黒鉛は部
分的に剥離してスリットプレートの構成粒子が脱落しパ
ーティクルの生じることがあった。ここにパーティクル
が発生すると、このパーティクルがイオン注入に際して
ウエハ表面に付着し不良品を発生させる原因となってい
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、イオン注
入装置の質量分析系に用いられるスリットプレートの耐
熱衝撃性を上げて、スリットプレートにイオンが衝突し
てスリットプレートの表面（深さ１μ以下）でそのエネ
ルギーが吸収され発熱が起っても、組織の損傷がなくパ
ーティクルの発生が抑制出来てウエハが不良品とならな
いようにした、耐荷電粒子線用カーボンスリットプレー
トを得ようとしたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、イオン注入
装置の質量分析系で所定のイオンビームを選択するため
に配列されるカーボンスリットプレートで、カーボンフ
ァイバーの含有率が４５重量％以上の炭素繊維強化炭素
材でかつ熱衝撃抵抗Ｒ´が２００kw／m 以上であること
を特徴とする耐荷電粒子線用カーボンスリットプレート
である。以下にこの発明を図に示した実施例によってさ
らに説明する。
【０００７】
【実施例】図２は、この発明の耐荷電粒子線用カーボン
スリットプレートを用いたイオン注入装置の構成配置の
一例を示したものである。図２において１はイオン源
で、これよりイオンビーム２が引き出され加速管３で加
速されて分析系で所定のイオンだけに選択される。
【０００８】分析系は偏向分析磁石４によって図に示す
ように扇形の均一の磁界を作り、こここで通常１５°以
上、図２ではほぼ９０°の角度に振られ、これによって
イオン源から引き出された各種のイオンから所定のイオ
ンだけが選別される。
【０００９】即ち、分析電磁石電源５と偏向分析磁石４
とで磁界の強さを調節した中をイオンビーム２が図に示
すように９０°に曲げられると所定の質量をもったイオ
ンビームだけが多数のカーボンスリットプレート６，６
…を通り抜けるが、所望のイオンの質量より小さい質量
のイオン、或いは大きい質量のイオンは、スリットプレ
ート６のスリット７を通過することが出来ず、スリット
プレート６，６の周囲のカーボンプレートに衝突して消
失することになる。
【００１０】選択されなかったイオンビームはいずれも
スリットプレートに衝突し消失するが、このために従来
はスリットプレートが損傷を受けるとともに、プレート
から部分的にカーボン粒子が剥離し、これがパーティク
ルとなってスリットを通り抜けてウエハ表面に付着する
ことがあった。
【００１１】そこでこの発明では、ここに用いるカーボ
ンスリットプレートとして熱衝撃抵抗Ｒ´が２００kw／
m 以上のものを用いるものである。図１は、本願発明の
カーボンスリットプレートの斜視図である。カーボンス
リットプレートの熱衝撃抵抗Ｒ´が２００kw／m 未満で
はイオンビームの衝撃に十分に耐えることが出来ない。
Ｒ´は次の式で求めることが出来る。
【００１２】 Ｒ´＝ （強度）×（１−ポアソン比）×（熱伝導率）／（熱膨張率）×（弾性率） （Ｗ／ｍ） 所定の質量のイオンビームに選択されたイオンビーム
は、さらに対物スリット８でさらに数十μに絞られ、そ
の先３〜５ｍのドリフト空間を経て電磁石レンズ９に入
って集束され、さらに可変スリット１０を経て試料チャ
ンバー内のターゲットのシリコンウエハなどの試料１１
に照射される。
【００１３】この発明のカーボンスリットプレートは、
カーボンファイバーの含有率４５重量％以上である炭素
繊維強化炭素材であることが好まし。カーボン繊維の含
有量が４５重量％未満であると耐熱衝撃性が劣りパーテ
ィクルの発生を十分に防ぐことが出来ない。
【００１４】（使用例）本発明のカーボンスリットプレ
ート（エクセルー４００、（株）アクロス社商品名）を
質量分析系のスリットプレートに用いて、下記の条件で
ひ素イオンの注入を８インチのウエハに行った。
【００１５】また、比較例として、従来の等方性黒鉛と
熱分解黒鉛のカーボンスリットプレートを用いて同様に
ひ素イオンの注入を８インチのウエハに行った。条件加
速電圧３００ＫＶ、イオン電流６０ｍＡ、ドーズ量１０
16その結果、本願発明のカーボンスリットプレートを用
いた場合及び比較例のウエハ上のパーティクルは、表１
に示す通りであった。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
質量分析系で用いるカーボンスリットプレートを熱衝撃
抵抗の大きい部材にしたので、イオン注入に際してパー
ティクルの発生が大幅に減少することが出来るようにな
ってウエハ処理で不良率の発生を大幅に低減することが
出来るようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の１実施例のカーボンスリットプレー
トの斜視図。
【図２】この発明のカーボンスリットプレートを用いた
イオン注入器の構成の概要を示す説明図。 １…イオン源、２…イオンビーム、４…分析磁器、６…
カーボンスリットプレート、７…スリット、８…対物レ
ンズ、９…電磁石レンズ、１０…可変スリット、１１…
ターゲット。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 隆夫 埼玉県川口市末広１−17−３ 株式会社 アクロス内 (72)発明者 橘 正晴 埼玉県川口市末広１−17−３ 株式会社 アクロス内 (72)発明者 山下 美穂子 埼玉県川口市末広１−17−３ 株式会社 アクロス内 (56)参考文献 特開 平５−325875（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 37/317 C23C 14/48 H01L 21/265 603

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 イオン注入装置の質量分析系で所定のイ
    オンビームを選択するために配列されるカーボンスリッ
    トプレートで、カーボンファイバーの含有率が４５重量
    ％以上の炭素繊維強化炭素材でかつ熱衝撃抵抗Ｒ´が２
    ００kw／m 以上であることを特徴とする耐荷電粒子線用
    カーボンスリットプレート。
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