JP3302436B2 - 交差平面集束を行うイオンビーム注入装置および方法 - Google Patents
交差平面集束を行うイオンビーム注入装置および方法Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
- H01J37/3171—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for ion implantation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/04—Means for controlling the discharge
- H01J2237/047—Changing particle velocity
- H01J2237/0473—Changing particle velocity accelerating
- H01J2237/04735—Changing particle velocity accelerating with electrostatic means
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、被加工物を処理するイ
オン注入装置に関し、より詳細には、ドーピング用不純
物を半導体ウェハへ注入するのに特に適したイオン注入
装置に関する。
オン注入装置に関し、より詳細には、ドーピング用不純
物を半導体ウェハへ注入するのに特に適したイオン注入
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ディクストラ等の米国特許第5,091,655
号には、半導体ウェハ処理用のイオン注入装置が開示さ
れており、その中にはイオンと被加工物間の均一な衝突
角度を維持する集束レンズが設けられている。
号には、半導体ウェハ処理用のイオン注入装置が開示さ
れており、その中にはイオンと被加工物間の均一な衝突
角度を維持する集束レンズが設けられている。
【０００３】イオン不純物を半導体ウェハへドーピング
するためにイオンビームを使用することは、半導体製作
技術において周知である。ウェハ表面を横切ってイオン
ビームを走査するか、または固定したイオンビームに対
してウェハを移動することにより、ウェハは均一にドー
ピングされる。
するためにイオンビームを使用することは、半導体製作
技術において周知である。ウェハ表面を横切ってイオン
ビームを走査するか、または固定したイオンビームに対
してウェハを移動することにより、ウェハは均一にドー
ピングされる。
【０００４】イオンビームがウェハ表面へ衝突する角度
（ウェハ傾斜) は、ウェハのイオン注入における重要な
パラメータである。半導体材料処理における最近の傾向
は、ウェハ表面を通るイオン衝突角度の変動を少なくし
ながら、一層大きいウェハ傾斜可能範囲、一般的には 0
〜60°の範囲を必要としている。
（ウェハ傾斜) は、ウェハのイオン注入における重要な
パラメータである。半導体材料処理における最近の傾向
は、ウェハ表面を通るイオン衝突角度の変動を少なくし
ながら、一層大きいウェハ傾斜可能範囲、一般的には 0
〜60°の範囲を必要としている。
【０００５】イオンビーム走査システムにおいて、静電
偏向板は、ウェハ表面上へイオンビーム注入の走査線パ
ターンを形成する。1 セットの板により、一方向の迅速
な前後の走査が行われ、また他のセットの板により、そ
れと直角方向のビーム偏向が行われる。そのような走査
線走査により、一般的な走査イオンビーム形状寸法の場
合に、200mm ウェハを通るイオンビームの中央イオン線
の±４°の衝突角度変動が生じる。
偏向板は、ウェハ表面上へイオンビーム注入の走査線パ
ターンを形成する。1 セットの板により、一方向の迅速
な前後の走査が行われ、また他のセットの板により、そ
れと直角方向のビーム偏向が行われる。そのような走査
線走査により、一般的な走査イオンビーム形状寸法の場
合に、200mm ウェハを通るイオンビームの中央イオン線
の±４°の衝突角度変動が生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この衝突角度変動を減
少させる種々の方法が提案されている。1 つの方法は、
２枚が水平で２枚が垂直の４枚セットの偏向板の使用を
提案しており、それは二重偏向システムと呼ばれる。ビ
ームは、先ず初期軌道から離れるように偏向され、つい
でウェハへ衝突する前に、再び偏向されて、その初期の
未偏向軌道に平行な方向へ戻る。
少させる種々の方法が提案されている。1 つの方法は、
２枚が水平で２枚が垂直の４枚セットの偏向板の使用を
提案しており、それは二重偏向システムと呼ばれる。ビ
ームは、先ず初期軌道から離れるように偏向され、つい
でウェハへ衝突する前に、再び偏向されて、その初期の
未偏向軌道に平行な方向へ戻る。
【０００７】径の大きいウェハに二重偏向システムを使
用すると、より間隔を広げた偏向板が必要となる。これ
により、第１のセットの偏向板へ印加される走査電圧と
正確に同期し、かつ走査されなければならない高偏向電
圧が必要となる。他の問題は、走査板における開度が増
加するにつれて、静電外縁領域は、制御が一層困難とな
り、またビーム空間電荷効果の影響を一層受けやすくな
るという点である。
用すると、より間隔を広げた偏向板が必要となる。これ
により、第１のセットの偏向板へ印加される走査電圧と
正確に同期し、かつ走査されなければならない高偏向電
圧が必要となる。他の問題は、走査板における開度が増
加するにつれて、静電外縁領域は、制御が一層困難とな
り、またビーム空間電荷効果の影響を一層受けやすくな
るという点である。
【０００８】傾斜変動を減少させる他の周知の方法は、
機械的に走査される回転ディスクウェハサポートを使用
することである。回転軸がビームに平行ならば、衝突角
度変動は存在しない。回転ディスクサポートは、衝突角
度変動に必要な条件を維持しながら衝突角度を制御しな
ければならないという問題がある。回転被加工物サポー
トを有する従来技術の特許の一例として、マツカワへ付
与された米国特許第4,794,305 号がある。
機械的に走査される回転ディスクウェハサポートを使用
することである。回転軸がビームに平行ならば、衝突角
度変動は存在しない。回転ディスクサポートは、衝突角
度変動に必要な条件を維持しながら衝突角度を制御しな
ければならないという問題がある。回転被加工物サポー
トを有する従来技術の特許の一例として、マツカワへ付
与された米国特許第4,794,305 号がある。
【０００９】他の最近の方法は、1 つの軸においてビー
ムを静電的に走査し、ついで高度に割り出された曲げ磁
石を使用して平行リボンビームを生成することである。
半導体ウェハ目標物も、均一な二次元注入ができるよう
に、リボンビームへ直角の方向に機械的に走査される。
エンゲに付与された米国特許第4,276,477 号、マッキン
タイアなどへ付与された米国特許第4,687,936 号、およ
びベリリアンなどへ付与された米国特許第4,922,106 号
は、そのようなシステムを開示している。
ムを静電的に走査し、ついで高度に割り出された曲げ磁
石を使用して平行リボンビームを生成することである。
半導体ウェハ目標物も、均一な二次元注入ができるよう
に、リボンビームへ直角の方向に機械的に走査される。
エンゲに付与された米国特許第4,276,477 号、マッキン
タイアなどへ付与された米国特許第4,687,936 号、およ
びベリリアンなどへ付与された米国特許第4,922,106 号
は、そのようなシステムを開示している。
【００１０】注入に使用されるイオンビームを定義する
ために、被加工物に対するビーム衝突角度の中央値と範
囲が引用されることが多い。中央値と範囲の特性把握に
役立つように、２つの直角平面、すなわち平行平面と交
差平面が定義される。平行平面は、上述の第5,091,655
号におけるレンズの平面図から見た平面であり、またそ
れはビームが前後に走査する平面であるので走査平面と
呼ばれる。交差平面は、ビーム走行方向に沿ってレンズ
を二等分するレンズを通る断面図として見られる。
ために、被加工物に対するビーム衝突角度の中央値と範
囲が引用されることが多い。中央値と範囲の特性把握に
役立つように、２つの直角平面、すなわち平行平面と交
差平面が定義される。平行平面は、上述の第5,091,655
号におけるレンズの平面図から見た平面であり、またそ
れはビームが前後に走査する平面であるので走査平面と
呼ばれる。交差平面は、ビーム走行方向に沿ってレンズ
を二等分するレンズを通る断面図として見られる。
【００１１】このような事情に鑑みて、本発明は、交差
平面と平行平面の両方において、制御された均一な角度
でイオンを被加工物、一般的には半導体ウェハへ衝突さ
せることにより、ウェハを処理するイオン注入装置およ
びその方法を提供することを目的としている。
平面と平行平面の両方において、制御された均一な角度
でイオンを被加工物、一般的には半導体ウェハへ衝突さ
せることにより、ウェハを処理するイオン注入装置およ
びその方法を提供することを目的としている。
【００１２】
【発明を解決するために手段】本発明のイオンビーム注
入装置は、被加工物を処理するイオンを発生する発生源
手段と、発生源手段に対応した位置へ被加工物を向ける
支持手段と、発生源手段から放出されるイオンを初期軌
道に従わせるビーム形成手段と、前記イオンビーム中の
イオンを前記初期軌道から離れるように制御された量だ
け偏向させる電極手段と、前記イオンが被加工物に衝突
する前にイオンを再び偏向させるように、第１と第２の
伸長したスロットを形成する、離間した第１と第２の電
極からなり、イオンを空間的に非均一の電界へ流入させ
ることにより、電極手段による偏向後に発散軌道に従う
イオンが再び偏向して、比較的均一な角度で被加工物へ
衝突するようにしたレンズ手段と、前記電極手段へ連結
される出力部を有し、前記イオンビームの偏向を調節し
て、被加工物のイオンビーム処理を制御する制御手段
と、および第１と第２のスロットの中央領域から前記第
１と第２のスロットの外側領域まで幅が変わる第１と第
２の伸長したスロットとを備えている。
入装置は、被加工物を処理するイオンを発生する発生源
手段と、発生源手段に対応した位置へ被加工物を向ける
支持手段と、発生源手段から放出されるイオンを初期軌
道に従わせるビーム形成手段と、前記イオンビーム中の
イオンを前記初期軌道から離れるように制御された量だ
け偏向させる電極手段と、前記イオンが被加工物に衝突
する前にイオンを再び偏向させるように、第１と第２の
伸長したスロットを形成する、離間した第１と第２の電
極からなり、イオンを空間的に非均一の電界へ流入させ
ることにより、電極手段による偏向後に発散軌道に従う
イオンが再び偏向して、比較的均一な角度で被加工物へ
衝突するようにしたレンズ手段と、前記電極手段へ連結
される出力部を有し、前記イオンビームの偏向を調節し
て、被加工物のイオンビーム処理を制御する制御手段
と、および第１と第２のスロットの中央領域から前記第
１と第２のスロットの外側領域まで幅が変わる第１と第
２の伸長したスロットとを備えている。
【００１３】イオン発生源から放出されるイオンは、第
１の軌道で移動するイオンビームを形成する。イオン
は、この第１の軌道に沿って磁石まで移動し、その磁石
は、適正な質量と電荷のイオンを第２の軌道に沿って、
優先的に偏向する。電極対は、イオンを第２の軌道から
離れるように制御された量だけ偏向して、端部から端部
への走査を行う。ビーム加速器は、制御された量だけ偏
向されたイオンを、それが被加工物へ衝突する前に加速
する。端部から端部への走査を行う電極対へ連結される
出力部を有する制御回路は、イオンビームの偏向を調節
し、それにより被加工物のイオンビーム処理を制御す
る。
１の軌道で移動するイオンビームを形成する。イオン
は、この第１の軌道に沿って磁石まで移動し、その磁石
は、適正な質量と電荷のイオンを第２の軌道に沿って、
優先的に偏向する。電極対は、イオンを第２の軌道から
離れるように制御された量だけ偏向して、端部から端部
への走査を行う。ビーム加速器は、制御された量だけ偏
向されたイオンを、それが被加工物へ衝突する前に加速
する。端部から端部への走査を行う電極対へ連結される
出力部を有する制御回路は、イオンビームの偏向を調節
し、それにより被加工物のイオンビーム処理を制御す
る。
【００１４】ビーム加速器は、非均一電界を生じさせる
ために、制御電圧でバイアスされる入口電極を備える。
開示された好ましい設計では、第１と第２の入口電極
は、弓状すなわち湾曲した電極表面を形成し、その表面
は、第１と第２の入口電極を通過するスロットすなわち
貫通路を有する。電極間の間隙、電極の厚さ、電極の曲
率、それぞれの電位、およびスロット寸法の全ては、衝
突角度を制御するために調節できる。これらの電極によ
り生じた非均一電界により、好ましくは、発散軌道に従
うイオンが再偏向されるので、イオンは比較的均一な角
度で被加工物へ衝突する。1 個以上の付加電極は、再偏
向された後のイオンを加速または減速するので、イオン
は適正なエネルギーで被加工物に衝突する。これらの付
加電極は、所要のビームエネルギーが、抽出電源とレン
ズ電源により与えられるエネルギーの合計と異なる場合
にだけ必要である。
ために、制御電圧でバイアスされる入口電極を備える。
開示された好ましい設計では、第１と第２の入口電極
は、弓状すなわち湾曲した電極表面を形成し、その表面
は、第１と第２の入口電極を通過するスロットすなわち
貫通路を有する。電極間の間隙、電極の厚さ、電極の曲
率、それぞれの電位、およびスロット寸法の全ては、衝
突角度を制御するために調節できる。これらの電極によ
り生じた非均一電界により、好ましくは、発散軌道に従
うイオンが再偏向されるので、イオンは比較的均一な角
度で被加工物へ衝突する。1 個以上の付加電極は、再偏
向された後のイオンを加速または減速するので、イオン
は適正なエネルギーで被加工物に衝突する。これらの付
加電極は、所要のビームエネルギーが、抽出電源とレン
ズ電源により与えられるエネルギーの合計と異なる場合
にだけ必要である。
【００１５】
【作用】イオンビームは、制御回路によりバイアスされ
る離間した平行する電極を通過する際に、初期軌道から
制御自在に偏向される。一旦偏向されると、イオンビー
ムは、ビーム移行経路に沿って位置決めされる電極を通
過し、それらの電極は、一旦偏向されたイオンビームを
再偏向し、またイオンを所要の最終エネルギーまで加速
する。ビーム内のイオンは、加速器から出て、走査平面
とこれに直角な交差平面でのイオン集束により、均一な
制御された衝突角度で被加工物へ衝突する。
る離間した平行する電極を通過する際に、初期軌道から
制御自在に偏向される。一旦偏向されると、イオンビー
ムは、ビーム移行経路に沿って位置決めされる電極を通
過し、それらの電極は、一旦偏向されたイオンビームを
再偏向し、またイオンを所要の最終エネルギーまで加速
する。ビーム内のイオンは、加速器から出て、走査平面
とこれに直角な交差平面でのイオン集束により、均一な
制御された衝突角度で被加工物へ衝突する。
【００１６】単一のスロットを設けた加速間隙を通して
電荷粒子ビームへ与えられる交差平面集束は、スロット
幅と間隙長さに一般的に反比例する。またそれは、印加
電圧とビームがスロットへ流入する角度に比例する。ス
ロットが形成される電極を厚くすることにより、スロッ
ト近くの電界を整形すると、交差平面集束が増加する。
入口電極は、粒子がビーム加速器への入口では低いエネ
ルギーを有するので、この厚さ変化に一層影響されやす
い。
電荷粒子ビームへ与えられる交差平面集束は、スロット
幅と間隙長さに一般的に反比例する。またそれは、印加
電圧とビームがスロットへ流入する角度に比例する。ス
ロットが形成される電極を厚くすることにより、スロッ
ト近くの電界を整形すると、交差平面集束が増加する。
入口電極は、粒子がビーム加速器への入口では低いエネ
ルギーを有するので、この厚さ変化に一層影響されやす
い。
【００１７】イオンビームが、平行走査により、スロッ
トすなわち貫通路の端部近くにおいて、端部から端部へ
の走査により、大きい入力角度で加速器へ流入するなら
ば、イオンビームにおける交差平面集束の変動は増加す
る。間隙形成電極は、米国特許第5,091,655 号に記載さ
れた平行化作用を与えるように湾曲しているので、この
角度はさらに大きくなる。
トすなわち貫通路の端部近くにおいて、端部から端部へ
の走査により、大きい入力角度で加速器へ流入するなら
ば、イオンビームにおける交差平面集束の変動は増加す
る。間隙形成電極は、米国特許第5,091,655 号に記載さ
れた平行化作用を与えるように湾曲しているので、この
角度はさらに大きくなる。
【００１８】平行平面すなわち走査平面において曲げ角
度は、間隙長さとは無関係であり、また間隙長さがレン
ズの幅方向に変わるならば、入力角度による交差平面集
束変動は減少することが判明している。
度は、間隙長さとは無関係であり、また間隙長さがレン
ズの幅方向に変わるならば、入力角度による交差平面集
束変動は減少することが判明している。
【００１９】レンズの中心近くの交差平面集束は、中心
近くの第１の湾曲した電極を厚くし、かつスロットの端
部近くのその電極を薄くすることにより増加する。
近くの第１の湾曲した電極を厚くし、かつスロットの端
部近くのその電極を薄くすることにより増加する。
【００２０】交差平面集束に対する上記の修正は、平行
化作用に影響するような仕方で、平行平面すなわち走査
平面と相互に影響する。しかしながら、幅が約10インチ
の走査されるビームリボンの場合、および走査電極から
約18インチのビーム移送距離の場合、適切な妥協ができ
るものと思われる。
化作用に影響するような仕方で、平行平面すなわち走査
平面と相互に影響する。しかしながら、幅が約10インチ
の走査されるビームリボンの場合、および走査電極から
約18インチのビーム移送距離の場合、適切な妥協ができ
るものと思われる。
【００２１】
【実施例】ここで図面を参照すると、図１および図２
は、イオンビーム14を発生するイオン発生源12（図１)
を有するイオン注入装置10を図示する。発生源12は、発
生源イオン化チャンバー内でガス分子をイオン化する電
子を放出するフィラメントを備える。フィラメントは、
フィラメント電源13により活性化される。抽出電源15
は、抽出電極17と、約15〜40 kV の発生源12との間のバ
イアスを維持する。これにより、発生源12から放出され
るイオンは、加速され、イオン質量分析磁石16へ通じる
軌道に従う。
は、イオンビーム14を発生するイオン発生源12（図１)
を有するイオン注入装置10を図示する。発生源12は、発
生源イオン化チャンバー内でガス分子をイオン化する電
子を放出するフィラメントを備える。フィラメントは、
フィラメント電源13により活性化される。抽出電源15
は、抽出電極17と、約15〜40 kV の発生源12との間のバ
イアスを維持する。これにより、発生源12から放出され
るイオンは、加速され、イオン質量分析磁石16へ通じる
軌道に従う。
【００２２】発生源12は、磁石16に関して正にバイアス
される。磁石16は、電荷比に対して適切な質量を有する
イオンを、約90度を経てシャッター20を通る移行経路ま
で曲げる。シャッター20は、電荷比に対して不適切な質
量を有するイオンをイオンビーム14から排除する。
される。磁石16は、電荷比に対して適切な質量を有する
イオンを、約90度を経てシャッター20を通る移行経路ま
で曲げる。シャッター20は、電荷比に対して不適切な質
量を有するイオンをイオンビーム14から排除する。
【００２３】シャッター20を通るビームイオンは、１対
の偏向電極26、28で仕切られる領域内へ流入する。ビー
ム偏向回路29により電極26、28へ印加される電圧によ
り、イオンビーム14は、制御された量だけ偏向される。
２枚の板26、28間の電圧差の大きさにより、この偏向量
が制御され、またこの電圧を変えることにより回路29
は、軌道の扇状の範囲を通り、イオンを走査させること
ができる。
の偏向電極26、28で仕切られる領域内へ流入する。ビー
ム偏向回路29により電極26、28へ印加される電圧によ
り、イオンビーム14は、制御された量だけ偏向される。
２枚の板26、28間の電圧差の大きさにより、この偏向量
が制御され、またこの電圧を変えることにより回路29
は、軌道の扇状の範囲を通り、イオンを走査させること
ができる。
【００２４】偏向されたイオンビームは、ビーム加速器
チューブ30へ流入し、そこでイオンは再び偏向され、か
つ加速される。電極26、28の偏向により発散軌道に従う
イオンは、走査平面内の離間したほぼ平行な軌道へ加速
器チューブ30により偏向される。
チューブ30へ流入し、そこでイオンは再び偏向され、か
つ加速される。電極26、28の偏向により発散軌道に従う
イオンは、走査平面内の離間したほぼ平行な軌道へ加速
器チューブ30により偏向される。
【００２５】ビーム加速器チューブ30は、第１と第２の
湾曲した金属入口電極32、33（図４) と、ビーム中のイ
オンを加速する電界を生じさせる複数の離間した並列す
る金属電極 34a〜34e とを備える。ビーム加速器チュー
ブ30を通過後にビーム中のイオンは、所要の軌道へ向け
直され、かつ最終の注入エネルギーまで加速されてい
る。第１、第２の電極32、33は、後述するように、湾曲
した電極表面136、172を有し、これらの電極表面は、図
６、図９で示すように、イオンビームの進行方向に対し
て電極の熱さが変化するように湾曲している。
湾曲した金属入口電極32、33（図４) と、ビーム中のイ
オンを加速する電界を生じさせる複数の離間した並列す
る金属電極 34a〜34e とを備える。ビーム加速器チュー
ブ30を通過後にビーム中のイオンは、所要の軌道へ向け
直され、かつ最終の注入エネルギーまで加速されてい
る。第１、第２の電極32、33は、後述するように、湾曲
した電極表面136、172を有し、これらの電極表面は、図
６、図９で示すように、イオンビームの進行方向に対し
て電極の熱さが変化するように湾曲している。
【００２６】加速器チューブ30の下流にあるイオン注入
ステーション40は、イオンを阻止する半導体ウェハを位
置決めするウェハサポート50を備える。イオンビームが
他の粒子と衝突するとビームの一体性が低下するので、
発生源12から注入ステーション40までの全体のビーム移
行経路が減圧排気される。２台のポンプ52、54は、イオ
ン注入装置10内を低圧に維持する。イオン注入ステーシ
ョン40の領域におけるチャンバーは減圧排気され、また
ウェハは、挿入されて、チャンバーの繰り返される加圧
と減圧を避けるためにロードロックから引き出される。
そのような機構は、従来技術で周知のものである。
ステーション40は、イオンを阻止する半導体ウェハを位
置決めするウェハサポート50を備える。イオンビームが
他の粒子と衝突するとビームの一体性が低下するので、
発生源12から注入ステーション40までの全体のビーム移
行経路が減圧排気される。２台のポンプ52、54は、イオ
ン注入装置10内を低圧に維持する。イオン注入ステーシ
ョン40の領域におけるチャンバーは減圧排気され、また
ウェハは、挿入されて、チャンバーの繰り返される加圧
と減圧を避けるためにロードロックから引き出される。
そのような機構は、従来技術で周知のものである。
【００２７】走査電極26、28は、ビーム偏向回路29の指
令にもとづいて制御された量の端部から端部の走査を行
う。この回路は、このウェハ走査を行うために走査電極
電圧を調節するプログラマブルコントローラを備える。
図１および図２に図示される特定のイオン注入装置は、
端部から端部の走査だけを行うので、円形ウェハの被加
工物表面全体へ注入するために、例えば、偏向されたイ
オンビームと被加工物間の追加の相対移動が必要とな
る。この注入において、ウェハサポート50の直線状の前
後走査（リボンイオンビームの平面に直角の) は、ウェ
ハサポートへ取り付けられる適切な駆動機構（図示され
ない）により達成される。
令にもとづいて制御された量の端部から端部の走査を行
う。この回路は、このウェハ走査を行うために走査電極
電圧を調節するプログラマブルコントローラを備える。
図１および図２に図示される特定のイオン注入装置は、
端部から端部の走査だけを行うので、円形ウェハの被加
工物表面全体へ注入するために、例えば、偏向されたイ
オンビームと被加工物間の追加の相対移動が必要とな
る。この注入において、ウェハサポート50の直線状の前
後走査（リボンイオンビームの平面に直角の) は、ウェ
ハサポートへ取り付けられる適切な駆動機構（図示され
ない）により達成される。
【００２８】図４〜図７において最も明確に分かるよう
に、加速器チューブ30の入口電極32は、チューブへ流入
するイオンに面する弓状の表面を形成する。電極32は一
定電位に維持される。第２の電極33は、電源62（図２)
により第１の電極に関して負にバイアスされる。第１の
電極32と第２の電極間の電圧差は、抽出電圧の一定割合
の値へ維持される。この形状寸法の場合、第１の電極と
第２の電極間の電圧差は、抽出電圧の1.6 倍に維持され
る。
に、加速器チューブ30の入口電極32は、チューブへ流入
するイオンに面する弓状の表面を形成する。電極32は一
定電位に維持される。第２の電極33は、電源62（図２)
により第１の電極に関して負にバイアスされる。第１の
電極32と第２の電極間の電圧差は、抽出電圧の一定割合
の値へ維持される。この形状寸法の場合、第１の電極と
第２の電極間の電圧差は、抽出電圧の1.6 倍に維持され
る。
【００２９】図４で分かるように電極 34a〜34e は、電
極を互いに相対的に離間すると共に各電極を隣接する電
極から電気的に隔離する絶縁部70により分離される。バ
イアス抵抗器Ｒ（図２) は, 電極 34a〜34e と、加速電
源63を通り、システム接地との間で電気的に接続され
て、隣接する電極間にほぼ同一の電圧差を生成する。各
抵抗器Ｒは, 約250 メグオームの抵抗を有する。
極を互いに相対的に離間すると共に各電極を隣接する電
極から電気的に隔離する絶縁部70により分離される。バ
イアス抵抗器Ｒ（図２) は, 電極 34a〜34e と、加速電
源63を通り、システム接地との間で電気的に接続され
て、隣接する電極間にほぼ同一の電圧差を生成する。各
抵抗器Ｒは, 約250 メグオームの抵抗を有する。
【００３０】加速器チューブ30により設定された電界
は、電極26、28の端部から端部の走査により発散経路を
移動するイオンを、走査平面において互いにほぼ平行で
ある経路中へ再偏向する。再偏向されたイオンは、加速
され、軌道を有する加速器チューブ30より出て、その軌
道によりイオンは、比較的均一な角度でウェハサポート
50上のウェハへ衝突する。ウェハサポートを適切に配向
することにより、この角度は、直角または他の予め決め
られた衝突角度にすることができる。
は、電極26、28の端部から端部の走査により発散経路を
移動するイオンを、走査平面において互いにほぼ平行で
ある経路中へ再偏向する。再偏向されたイオンは、加速
され、軌道を有する加速器チューブ30より出て、その軌
道によりイオンは、比較的均一な角度でウェハサポート
50上のウェハへ衝突する。ウェハサポートを適切に配向
することにより、この角度は、直角または他の予め決め
られた衝突角度にすることができる。
【００３１】ビーム平行度を検討する際、平行度は、被
加工物上のビームの平均衝突角度、およびその衝突角度
の分布すなわち変動の内容に関して検討しなければなら
ない。図11の略図から分かるように、被加工物に関して
ゼロ度の中間衝突角度すなわち平均衝突角度を有するこ
とができるが、ビームの幅方向の衝突角度では大きい変
動を有することができる。半導体処理の観点から最も望
ましいビームは、衝突角度の中間角度および範囲が、半
導体ウェハを通る全ての点と条件において特定の値から
偏向しないビームである。
加工物上のビームの平均衝突角度、およびその衝突角度
の分布すなわち変動の内容に関して検討しなければなら
ない。図11の略図から分かるように、被加工物に関して
ゼロ度の中間衝突角度すなわち平均衝突角度を有するこ
とができるが、ビームの幅方向の衝突角度では大きい変
動を有することができる。半導体処理の観点から最も望
ましいビームは、衝突角度の中間角度および範囲が、半
導体ウェハを通る全ての点と条件において特定の値から
偏向しないビームである。
【００３２】この目標が初期通りに達成されたかを評価
するために、角度範囲と中間角度は、交差平面と平行平
面とにおける角度範囲と中間角度に分割される。平行平
面は図２の平面である。この平面は、走査板すなわち走
査電極26、28がビームを前後に走査するので走査平面と
も呼ばれる。
するために、角度範囲と中間角度は、交差平面と平行平
面とにおける角度範囲と中間角度に分割される。平行平
面は図２の平面である。この平面は、走査板すなわち走
査電極26、28がビームを前後に走査するので走査平面と
も呼ばれる。
【００３３】交差平面は、図13の断面のような加速器チ
ューブの断面を通る平面である。静電素子を使用してイ
オンビームを集束する際、静電素子周辺の入口と出口の
電界の形状と勾配を慎重に決定しなければならない。
ューブの断面を通る平面である。静電素子を使用してイ
オンビームを集束する際、静電素子周辺の入口と出口の
電界の形状と勾配を慎重に決定しなければならない。
【００３４】静電素子を分析する際、その電界を２つの
領域、すなわち同等電位線がほぼ平坦である直線状電界
領域と、および電位線が実質的に湾曲すなわち曲がって
いる外縁領域とに分割すると都合がよい。静電界は、エ
ネルギーを与え、したがって同等電位線への接線方向に
ビームに対する速度変化を生じさせる。外縁領域が存在
しないならば、電界の直線状領域は、走行の初期方向に
おけるビームを加速または減速するだけであろうし、ま
た交差平面集束は生じないであろう。それは、集束作用
を生じる外縁領域の曲げである。集束の所要量は、全体
のビーム移送忠実度を規定するビームライン中の全ての
光学素子を考慮して決められる。
領域、すなわち同等電位線がほぼ平坦である直線状電界
領域と、および電位線が実質的に湾曲すなわち曲がって
いる外縁領域とに分割すると都合がよい。静電界は、エ
ネルギーを与え、したがって同等電位線への接線方向に
ビームに対する速度変化を生じさせる。外縁領域が存在
しないならば、電界の直線状領域は、走行の初期方向に
おけるビームを加速または減速するだけであろうし、ま
た交差平面集束は生じないであろう。それは、集束作用
を生じる外縁領域の曲げである。集束の所要量は、全体
のビーム移送忠実度を規定するビームライン中の全ての
光学素子を考慮して決められる。
【００３５】ここで図12を参照すると、この図は、無限
に長い電極72、74により形成される加速間隙71を描写し
ている。電極72を構成する２つの電極部分は、導電性ジ
ャンパ76により互いに電気的に接続されているのが示さ
れる。同様な導体は、導体74の２つの部分を互いに連結
している。無限に長い１対の極を描くことにより、電極
の端部における外縁領域を無視できる。間隙71へ流入す
る分散ビーム14は、電界の集束効果により強く収束して
いるのが分かる。図13は、図12の電極に直角の断面図で
あり、発散速度成分を有する、電極へ流入するイオンビ
ーム14は、電極26、28により走査平面で偏向されるのに
続いて交差平面において、電極72、74により設定された
電界により集束するのが示される。
に長い電極72、74により形成される加速間隙71を描写し
ている。電極72を構成する２つの電極部分は、導電性ジ
ャンパ76により互いに電気的に接続されているのが示さ
れる。同様な導体は、導体74の２つの部分を互いに連結
している。無限に長い１対の極を描くことにより、電極
の端部における外縁領域を無視できる。間隙71へ流入す
る分散ビーム14は、電界の集束効果により強く収束して
いるのが分かる。図13は、図12の電極に直角の断面図で
あり、発散速度成分を有する、電極へ流入するイオンビ
ーム14は、電極26、28により走査平面で偏向されるのに
続いて交差平面において、電極72、74により設定された
電界により集束するのが示される。
【００３６】ビーム14が、斜角で電極72、74へ流入する
と、ビームが出会う外縁領域と直線状領域は、その電極
へ直角に注入されるビームと比べて異なった集束作用を
有する。この影響は、図12の平面13−13からの電極の図
を示す図14の等電位線の作図を、図13に示す等電位線と
比べることにより説明される。静電レンズの集束は、ク
ローズド型式の数学解の形で予測することは殆どできな
い。しかしながら理論的静電検討事項を考慮すると、ビ
ーム形状とビーム走査に基づいた適切な電極構造は、差
分コンピュータプログラムにより十分正確にモデル化で
きる。以下に検討する電極32、33の詳細な作図は、その
ような１つのモデル化の結果得られた。
と、ビームが出会う外縁領域と直線状領域は、その電極
へ直角に注入されるビームと比べて異なった集束作用を
有する。この影響は、図12の平面13−13からの電極の図
を示す図14の等電位線の作図を、図13に示す等電位線と
比べることにより説明される。静電レンズの集束は、ク
ローズド型式の数学解の形で予測することは殆どできな
い。しかしながら理論的静電検討事項を考慮すると、ビ
ーム形状とビーム走査に基づいた適切な電極構造は、差
分コンピュータプログラムにより十分正確にモデル化で
きる。以下に検討する電極32、33の詳細な作図は、その
ような１つのモデル化の結果得られた。
【００３７】交差平面集束の変動量は、レンズの湾曲形
状、およびビームエネルギーのレンズ電圧に対する比に
左右され、その両方は、利用できる電源、所要のビーム
エネルギーの範囲およびシステムの全体サイズのような
パラメータに基づいて一般に選定される。図15は、２個
の平行する電極72'、74' の中央における集束を示し、そ
こにおいてビームは、電極へ直角に注入される。レンズ
を通る集束変動を減少するために、電極幅に沿う各点に
おいて異なるように外縁領域を変更する必要がある。集
束制御を達成するために、以下の３つの変法が導入され
ている。
状、およびビームエネルギーのレンズ電圧に対する比に
左右され、その両方は、利用できる電源、所要のビーム
エネルギーの範囲およびシステムの全体サイズのような
パラメータに基づいて一般に選定される。図15は、２個
の平行する電極72'、74' の中央における集束を示し、そ
こにおいてビームは、電極へ直角に注入される。レンズ
を通る集束変動を減少するために、電極幅に沿う各点に
おいて異なるように外縁領域を変更する必要がある。集
束制御を達成するために、以下の３つの変法が導入され
ている。
【００３８】１．電極間距離を増加することにより加速
間隙の長さを変えること（図16) 。電圧を一定に保持し
ながら、電極72''、74'' 間の間隙幅を増加することによ
り、直線状領域における電圧勾配を減少し、その結果、
外縁領域が小さくなる。
間隙の長さを変えること（図16) 。電圧を一定に保持し
ながら、電極72''、74'' 間の間隙幅を増加することによ
り、直線状領域における電圧勾配を減少し、その結果、
外縁領域が小さくなる。
【００３９】２．２個の電極における開口すなわち貫通
路を変えること（図17) 。２個の電極72''、74'' の離間
部分の間の開口を増加すると外縁領域は長くなるが、領
域の曲率が大きくなるので、ビームは外縁領域の一層平
坦な領域と出会うことになる。
路を変えること（図17) 。２個の電極72''、74'' の離間
部分の間の開口を増加すると外縁領域は長くなるが、領
域の曲率が大きくなるので、ビームは外縁領域の一層平
坦な領域と出会うことになる。
【００４０】３. ２個の電極の厚さを変えること（図1
8) 。これは項目１と２よりも効果が少ないが、外縁領
域の形状は、電極の厚さにより影響され、また好都合に
は、電極を設計する際に使用できる。図18で分かるよう
に、電極82は電極80よりもかなり厚くなっている。
8) 。これは項目１と２よりも効果が少ないが、外縁領
域の形状は、電極の厚さにより影響され、また好都合に
は、電極を設計する際に使用できる。図18で分かるよう
に、電極82は電極80よりもかなり厚くなっている。
【００４１】図15を図16、17、18と比較することによ
り、これらの３つのパラメータを変えることにより生じ
る相対的変化が分かる。変法の混合は、レンズの両端間
の電圧、ビームエネルギー、入口電極におけるビームサ
イズ、ビーム入射角、レンズの曲率、および周囲電極の
電圧などの多数のパラメータを考慮することにより最適
化される。
り、これらの３つのパラメータを変えることにより生じ
る相対的変化が分かる。変法の混合は、レンズの両端間
の電圧、ビームエネルギー、入口電極におけるビームサ
イズ、ビーム入射角、レンズの曲率、および周囲電極の
電圧などの多数のパラメータを考慮することにより最適
化される。
【００４２】加速器チューブ30のより詳細な描写は、図
２および図４に示される。入口電極32は、ビーム移送構
成部の上流部分に当接する金属板112 へ取り付けられ
る。板112 とこの構成部の液密係合は、板112 の周りに
延びるスロット113 内に着座する「０」リングにより維
持される。同様な方式で、加速器チューブ30の対向側に
ある金属板114 は、イオン注入装置の下流側構成部と係
合し、また同様な「０」リングシールの手段により液密
係合を維持する。
２および図４に示される。入口電極32は、ビーム移送構
成部の上流部分に当接する金属板112 へ取り付けられ
る。板112 とこの構成部の液密係合は、板112 の周りに
延びるスロット113 内に着座する「０」リングにより維
持される。同様な方式で、加速器チューブ30の対向側に
ある金属板114 は、イオン注入装置の下流側構成部と係
合し、また同様な「０」リングシールの手段により液密
係合を維持する。
【００４３】入口電極32は接続具118 の手段により板11
2 へ取り付けられ、その接続具は、板112 を通して、電
極32の上端および下端壁124 、125 の取り付け面122(図
５)内のネジ込み開口120 中へ延びる。図５で最も明確
に分かるように、電極32は、電極32の中心線126 に沿っ
て互いに係合する２個の対称的な金属鋳造部から構成さ
れる。電極32の２個の半割り部分は、添え継ぎ板128 に
より互いに接続される（図２) 。接続具129 は、添え継
ぎ板128 を通して延びて、電極32の側壁132 を通して延
びるネジ込み開口130 と係合する。
2 へ取り付けられ、その接続具は、板112 を通して、電
極32の上端および下端壁124 、125 の取り付け面122(図
５)内のネジ込み開口120 中へ延びる。図５で最も明確
に分かるように、電極32は、電極32の中心線126 に沿っ
て互いに係合する２個の対称的な金属鋳造部から構成さ
れる。電極32の２個の半割り部分は、添え継ぎ板128 に
より互いに接続される（図２) 。接続具129 は、添え継
ぎ板128 を通して延びて、電極32の側壁132 を通して延
びるネジ込み開口130 と係合する。
【００４４】電極32は、スロットすなわち貫通路134 を
形成し、その貫通路は、２個の偏向電極26、28によりビ
ーム内のイオンに加えられる平行走査に適応するように
伸長している。スロット134 は、スロットが約1.31イン
チの幅Ｗ１を有する中間部よりも広い幅W2を、その端部
に有する。このスロットの幅は、スロットの両側縁が中
央から端部に向けて外側に均等にテーパー状に広がって
いる。図６および図７から分かるように、電極32は、間
隙すなわち貫通路134 を囲む電極32を通して延びる湾曲
表面136 を有する湾曲壁135 を備える。湾曲縁140 、14
1 を有する上部と下部の金属板138 、139 は、この湾曲
表面136 から直角に離れて延びている。金属板138 、13
9 は、表面136 内のスロットの形状に合致する輪郭をつ
けた内側に向く面142 、143 と、および一般的に平面の
外側に向く表面144 、145 を有する。板138 、139 は、
スロットの長さ方向に電極32の厚さを変える。２つの代
表的な厚さＴ１，Ｔ２が、図６に示される。
形成し、その貫通路は、２個の偏向電極26、28によりビ
ーム内のイオンに加えられる平行走査に適応するように
伸長している。スロット134 は、スロットが約1.31イン
チの幅Ｗ１を有する中間部よりも広い幅W2を、その端部
に有する。このスロットの幅は、スロットの両側縁が中
央から端部に向けて外側に均等にテーパー状に広がって
いる。図６および図７から分かるように、電極32は、間
隙すなわち貫通路134 を囲む電極32を通して延びる湾曲
表面136 を有する湾曲壁135 を備える。湾曲縁140 、14
1 を有する上部と下部の金属板138 、139 は、この湾曲
表面136 から直角に離れて延びている。金属板138 、13
9 は、表面136 内のスロットの形状に合致する輪郭をつ
けた内側に向く面142 、143 と、および一般的に平面の
外側に向く表面144 、145 を有する。板138 、139 は、
スロットの長さ方向に電極32の厚さを変える。２つの代
表的な厚さＴ１，Ｔ２が、図６に示される。
【００４５】絶縁部150 は、電極32が取り付けられる板
112 へ当接し、またこの電極を第２の湾曲した電極33か
ら離間している。この絶縁部150 は、好ましくは注型エ
ポキシ樹脂から構成される。接続具152(図３) は、絶縁
部150 を通り、板112 と係合する。
112 へ当接し、またこの電極を第２の湾曲した電極33か
ら離間している。この絶縁部150 は、好ましくは注型エ
ポキシ樹脂から構成される。接続具152(図３) は、絶縁
部150 を通り、板112 と係合する。
【００４６】電極 34a〜34e と構造が同様な導電性板15
2 は、絶縁部150 へ当接する。板152 は、第２の弓状電
極33を支持する。ネジ込み接続具154 は、板152 を通し
て、電極33の上端および下端壁161、162 の取り付け面16
0 内の対応するネジ込み開口156 と係合する。図８で最
も明確に分かるように、電極33も、中心線164 に沿って
互いに係合しかつ２枚の添え継ぎ板166 により互いに保
持される２個の半割り部分から構成される。接続具167
は、板166 を通して延びて、電極33の側壁169内のネジ
込み開口130 と係合する。
2 は、絶縁部150 へ当接する。板152 は、第２の弓状電
極33を支持する。ネジ込み接続具154 は、板152 を通し
て、電極33の上端および下端壁161、162 の取り付け面16
0 内の対応するネジ込み開口156 と係合する。図８で最
も明確に分かるように、電極33も、中心線164 に沿って
互いに係合しかつ２枚の添え継ぎ板166 により互いに保
持される２個の半割り部分から構成される。接続具167
は、板166 を通して延びて、電極33の側壁169内のネジ
込み開口130 と係合する。
【００４７】電極33は、電極32内の貫通路と同一の形状
を有する貫通路170 を形成する。より詳細には、電極33
内の貫通路170 は、その中央部で狭くなり、またその両
端部で広くなっている。その間隙の中央部の幅Ｗ３は約
2.10インチである。湾曲した電極入口壁174 の湾曲表面
172 は、電極32上の湾曲縁140 、141 に一般に合致す
る。ここで図４を参照すると、電極32と電極33間の間隔
は、それらの電極を通るスロットの長さ方向に変わるこ
とが分かる。代表的な間隙Ｇ１、Ｇ２は、図４に示され
る。
を有する貫通路170 を形成する。より詳細には、電極33
内の貫通路170 は、その中央部で狭くなり、またその両
端部で広くなっている。その間隙の中央部の幅Ｗ３は約
2.10インチである。湾曲した電極入口壁174 の湾曲表面
172 は、電極32上の湾曲縁140 、141 に一般に合致す
る。ここで図４を参照すると、電極32と電極33間の間隔
は、それらの電極を通るスロットの長さ方向に変わるこ
とが分かる。代表的な間隙Ｇ１、Ｇ２は、図４に示され
る。
【００４８】絶縁部70は、加速器チューブから外側へ半
径方向に延びる注型エポキシ樹脂部材である。この半径
方向の延長により、隣接する電極 34a〜34e 間のアーク
発生が抑制される。抵抗器Ｒは、絶縁部70の周りを輪で
囲む絶縁された抵抗器素子から形成される。電極 34a〜
34e は、金属キャップ180 により所定位置へ保持され、
その金属キャップは、絶縁部70と係合し、また接続具18
2 が電極 34a〜34e と螺合するために挿入される開口を
形成する。
径方向に延びる注型エポキシ樹脂部材である。この半径
方向の延長により、隣接する電極 34a〜34e 間のアーク
発生が抑制される。抵抗器Ｒは、絶縁部70の周りを輪で
囲む絶縁された抵抗器素子から形成される。電極 34a〜
34e は、金属キャップ180 により所定位置へ保持され、
その金属キャップは、絶縁部70と係合し、また接続具18
2 が電極 34a〜34e と螺合するために挿入される開口を
形成する。
【００４９】本発明は、本発明の好ましい実施例と連係
して説明された。正イオン注入に適切な電圧極性を有す
る好ましいイオン注入装置が描写されたが、負のイオン
すなわち電子を注入するシステムも可能である。イオン
ビーム中のイオンを集束する減速チューブを使用するこ
とも可能である。そのようなチューブは、衝突角度の範
囲を狭くすると共に、イオンを加速するよりはむしろ減
速するであろう。本発明は、特許請求の範囲に記載の請
求項の範囲内に合致する、これら実施例の全ての修正お
よび変更を含むことを意図する。
して説明された。正イオン注入に適切な電圧極性を有す
る好ましいイオン注入装置が描写されたが、負のイオン
すなわち電子を注入するシステムも可能である。イオン
ビーム中のイオンを集束する減速チューブを使用するこ
とも可能である。そのようなチューブは、衝突角度の範
囲を狭くすると共に、イオンを加速するよりはむしろ減
速するであろう。本発明は、特許請求の範囲に記載の請
求項の範囲内に合致する、これら実施例の全ての修正お
よび変更を含むことを意図する。
【００５０】
【発明の効果】本発明のイオンビーム注入装置によれ
ば、一層大きいウェハ傾斜可能範囲を有し、ビーム内の
イオンが、加速器から出て、走査平面とこれに直角な交
差平面でのイオン集束により、均一に制御された衝突角
度で被加工物へ衝突させることができ、かつこのウェハ
表面を通るイオン衝突角度の変動を少なくすることがで
きる。
ば、一層大きいウェハ傾斜可能範囲を有し、ビーム内の
イオンが、加速器から出て、走査平面とこれに直角な交
差平面でのイオン集束により、均一に制御された衝突角
度で被加工物へ衝突させることができ、かつこのウェハ
表面を通るイオン衝突角度の変動を少なくすることがで
きる。
【図１】本発明に係るイオン注入装置の概略構成図であ
る。
る。
【図２】本発明に係るイオン注入装置の概略構成図であ
る。
る。
【図３】イオンビーム用加速チューブの拡大部分断面図
である。
である。
【図４】第１と第２の湾曲した入口電極を示す図３の構
成断面図である。
成断面図である。
【図５】図３のイオンビーム用加速チューブの２つの湾
曲した入口電極の一方の平面図である。
曲した入口電極の一方の平面図である。
【図６】図５の湾曲した入口電極の部分断面図である。
【図７】図６で形成される平面６−６から見た入口電極
の断面図である。
の断面図である。
【図８】図３のイオンビーム電極構成部の２つの湾曲し
た入口電極の他方の平面図である。
た入口電極の他方の平面図である。
【図９】図８の電極の部分断面図である。
【図１０】図９の平面９−９から見た第２の入口電極の
断面図である。
断面図である。
【図１１】イオンビームが被加工物へ衝突するときのイ
オンビーム入射角の分布を示す概略図である。
オンビーム入射角の分布を示す概略図である。
【図１２】２枚の伸長した平行するイオン偏向板の斜視
図である。
図である。
【図１３】図12の２枚の平行する板を通過して直角方向
に見た断面図である。
に見た断面図である。
【図１４】図12の線13−13で形成される２枚の平行する
板を通過して斜角方向の断面図である。
板を通過して斜角方向の断面図である。
【図１５】電極間の外縁領域を示す２個の平行する電極
の断面図である。
の断面図である。
【図１６】交差平面におけるイオンビーム集束を変更す
るための電極構造の変形例を示す図である。
るための電極構造の変形例を示す図である。
【図１７】交差平面におけるイオンビーム集束を変更す
るための電極構造の変形例を示す図である。
るための電極構造の変形例を示す図である。
【図１８】交差平面におけるイオンビーム集束を変更す
るための電極構造の変形例を示す図である。 10 イオンビーム注入装置 12 発生源 16 磁石 17 抽出電極 26,28 走査電極 29 制御回路 32,33,34 電極 50 ウェハサポート 62 電源 70 絶縁部 134,170 スロット
るための電極構造の変形例を示す図である。 10 イオンビーム注入装置 12 発生源 16 磁石 17 抽出電極 26,28 走査電極 29 制御回路 32,33,34 電極 50 ウェハサポート 62 電源 70 絶縁部 134,170 スロット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅ ｌａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ. Ａ. (56)参考文献 特開 平５−94799（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−253149（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 37/317 G21K 5/04
Claims (16)
- 【請求項１】a) 被加工物を処理するイオンを発生する
発生源手段(12)と、 b) 発生源手段に対応した位置へ被加工物を向ける支持
手段(50)と、 c) 発生源手段から放出されるイオンを初期軌道に従わ
せるビーム形成手段（16、17) と、 d) 前記イオンビーム中のイオンを前記初期軌道から離
れるように制御された量だけ偏向させる電極手段(26、2
8) と、 e) 前記イオンが被加工物に衝突する前にイオンを再び
偏向させるように、第１と第２の伸長したスロット(13
4、170) を形成する、離間した第１と第２の電極(32、33)
を含み、イオンを空間的に非均一の電界へ流入させるこ
とにより、電極手段による偏向後に発散軌道に従うイオ
ンが再び偏向して、比較的均一な角度で被加工物へ衝突
するようにしたレンズ手段と、 f) 前記電極手段へ連結される出力部を有し、前記イオ
ンビームの偏向を調節して、被加工物のイオンビーム処
理を制御する制御手段(29)と、および g) 第１と第２のスロットの中央領域から前記第１と第
２のスロットの外側領域まで幅が変わる第１と第２の伸
長したスロットとを備えていることを特徴とする、被加
工物を制御自在に処理するイオンビーム注入装置。 - 【請求項２】前記第１と第２の電極（32,33）は、イオ
ンビームの進行方向に対して電極の厚さが変化するよう
に湾曲した電極表面(136、172)を有する請求項１のイオ
ン注入装置。 - 【請求項３】前記レンズ手段は、さらに、少なくとも２
個の付加電極(34)を含み、前記付加電極は、弓状電極内
の開口を通過するイオンを被加工物へ送る開口を有す
る、離間した平行な電極板である請求項１のイオン注入
装置。 - 【請求項４】離間した第１と第２の電極の湾曲した表面
は、第１と第２のスロットの長さに沿って湾曲した表面
間の間隙を変える異なった曲率を有する請求項２のイオ
ン注入装置。 - 【請求項５】第１と第２の電極間の領域に静電界を生じ
させるために、異なった一定の電位で第１と第２の電極
をバイアスするレンズ電源(62)を更に含んでいる請求項
１のイオン注入装置。 - 【請求項６】a) 注入装置内で発散軌道に従うイオンが
偏向されて、比較的均一な角度で被加工物へ衝突するよ
うに非均一の電界を生じさせる電圧でバイアスされる第
１と第２の入口電極(32、33) であって、前記電極は、そ
れを通り延びる伸長したスロット(134、170)を形成し、
そのスロットは前記第１と第２の入口電極を通過する平
面に関してほぼ対称であり、かつスロットはスロットの
長さ方向に変わる幅を有しているものと、 b) 前記イオンを被加工物への衝突前に衝突エネルギー
まで加速する複数の離間した付加電極(34)と、 c) 前記電極を分離する複数の絶縁部(70)と、および d) 非均一の電界を生じさせるために複数の付加電極と
異なる電位で第１と第２の入口電極を電気的にバイアス
すると共に、イオンを加速する複数の離間した付加電極
を電気的にバイアスする電源(62)とを備えていることを
特徴とする、イオンビーム注入装置(10)で使用されるイ
オン加速器。 - 【請求項７】スロット幅は、スロットの中央で狭くな
り、また中央から離れた位置で広くなっている請求項６
のイオン加速器。 - 【請求項８】スロットは、両側縁が中央から端部に向け
て外側に均等に広がっている請求項７のイオン加速器。 - 【請求項９】第１と第２の入口電極は、前記伸長したス
ロットの長さに沿って可変間隙(G)だけ離れている、湾
曲した表面を有する請求項６のイオン加速器。 - 【請求項１０】前記第１と第２の入口電極の少なくとも
１個の厚さが、前記伸長したスロットの長さに沿って変
わることを特徴とする請求項６のイオン加速器。 - 【請求項１１】a) 被加工物を処理するイオンを発生す
る発生源手段(12)と、 b) 発生源手段に対応した位置へ被加工物を向ける支持
手段(50)と、 c) 発生源手段から放出されるイオンを初期軌道に従わ
せるビーム形成手段（16、17) と、 d) 前記イオンビーム中のイオンを前記初期軌道から離
れるように制御された量だけ偏向させる電極手段(26、2
8) と、 e) 前記イオンの被加工物に衝突する前に前記制御量だ
け偏向されるイオンを加速する加速手段(30)と、 f) 前記電極手段へ連結される出力部を有し、前記イオ
ンビームの偏向を調節して、被加工物のイオンビーム処
理を制御する制御手段(29)と、を備え、 さらに、 g) 前記加速手段は、 電極手段を通過後に発散軌道に従うイオンが再び偏向し
て、比較的均一な角度で被加工物へ衝突するように、非
均一な電界を生じさせるために、中心線におけるよりも
中心線から離れた位置の方が広い、中心線に関して対称
の貫通路を形成する第１と第２の弓状の入口電極(32、3
3) と、 前記イオンを衝突エネルギーまで加速する複数の離間し
た平行な付加電極板(34)と、 前記板を分離する複数の絶縁部(70)と、および前記複数
の平行する電極板に関して前記弓状の入口電極をバイア
スし、第１の付加電極は高電圧電源により一定電圧に維
持され、第２の付加電極は接地され、また入口電極は第
１の付加電極よりも高い電圧でレンズ電源(62)によりバ
イアスされ、そこでは正に電荷されたイオンが、被加工
物へ衝突するときに、制御されたイオンエネルギーまで
に加速されるようにした電源手段(63)とを備えているこ
とを特徴とする、被加工物を制御自在に処理するイオン
ビーム注入装置。 - 【請求項１２】a) イオンビームを初期軌道に沿って移
動させ、 b) 被加工物を目標位置へ向け、 c) イオンを初期軌道から離れるように発散させて、少
なくとも被加工物の幅程度の狭いイオンビームを形成す
るように前後に走査し、 d) 平行平面と、平行平面に直角の交差平面とにおいて
ビームの発散後にイオンを再偏向かつ加速する静電界を
発生することにより、前記イオンを再偏向し、および、 e) 静電界を通過するイオンが被加工物の全表面を処理
するように被加工物をイオンビームに交差する平面に沿
って前後移動する、各ステップを有している特徴として
いる、イオンビームを被加工物へ注入する方法。 - 【請求項１３】静電界を発生するステップは、イオンが
初期軌道から発散する領域から下流の位置で第１と第２
の弓状の金属電極(32、33) を互いに相対的にバイアスす
ることにより実施され、イオンが、第１の弓状電極にお
ける伸長した開口に流入し、第１と第２の弓状電極間の
間隔変動により非均一である静電界により偏向され、つ
いで第２の電極における開口を通過してから被加工物へ
衝突するようにした請求項１２の方法。 - 【請求項１４】a) 被加工物を処理するイオンを発生す
る発生源手段(12)と、 b) 発生源手段に対応した位置へ被加工物を向ける支持
手段(50)と、 c) 発生源手段から放出されるイオンを初期軌道に従わ
せるビーム形成手段（16、17) と、 d) 前記イオンビーム中のイオンを前記初期軌道から離
れるように制御された量だけ偏向させる電極手段(26、2
8) と、 e) 前記イオンが被加工物に衝突する前にイオンを再び
偏向させるように、第１と第２の伸長したスロット(13
4、170) を形成する、離間した第１と第２の電極(32、33)
からなり、イオンを空間的に非均一の電界へ流入させ
ることにより、発散軌道に従うイオンが再び偏向して、
比較的均一な角度で被加工物へ衝突するようにしたレン
ズ手段と、 f) 前記電極手段へ連結される出力部を有し、前記イオ
ンビームの偏向を調節して、被加工物のイオンビーム処
理を制御する制御手段(29)と、および g) 伸長したスロットの長さに沿って変わる厚さを有す
る第１と第２の電極の少なくとも１つとを備えているこ
とを特徴とする、被加工物を制御自在に処理するイオン
ビーム注入装置。 - 【請求項１５】第１と第２の離間した電極は、伸長した
スロットの長さ方向に変わる間隙だけ離れている第１と
第２の弓状表面(136、172) を有していることを特徴とす
る請求項14のイオンビーム注入装置。 - 【請求項１６】a) 被加工物を処理するイオンを発生す
る発生源手段(12)と、 b) 発生源手段に対応した位置へ被加工物を向ける支持
手段(50)と、 c) 発生源手段から放出されるイオンを初期軌道に従わ
せるビーム形成手段（16、17)と、 d) 前記イオンビーム中のイオンを前記初期軌道から離
れるように制御された量だけ偏向させる電極手段(26、2
8) と、 e) 前記イオンが被加工物に衝突する前に再び偏向させ
るように、第１と第２の伸長したスロット(134、170) を
形成する、離間した第１と第２の電極(32、33)からな
り、イオンを空間的に非均一の電界へ流入させることに
より、発散軌道に従うイオンが再び偏向して、比較的均
一な角度で被加工物へ衝突するようにしたレンズ手段
と、 f) 前記電極手段へ連結される出力部を有し、前記イオ
ンビームの偏向を調節して、被加工物のイオンビーム処
理を制御する制御手段(29)と、および g) 伸長したスロットの長さに沿って変わる間隙だけ分
離される湾曲した表面(136、172) を有する第１と第２の
電極とを備えていることを特徴とする、被加工物を制御
自在に処理するイオンビーム注入装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/846,716 US5177366A (en) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | Ion beam implanter for providing cross plane focusing |
| US846716 | 1992-03-06 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0668837A JPH0668837A (ja) | 1994-03-11 |
| JP3302436B2 true JP3302436B2 (ja) | 2002-07-15 |
Family
ID=25298739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07088593A Expired - Fee Related JP3302436B2 (ja) | 1992-03-06 | 1993-03-05 | 交差平面集束を行うイオンビーム注入装置および方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5177366A (ja) |
| EP (1) | EP0559359B1 (ja) |
| JP (1) | JP3302436B2 (ja) |
| DE (1) | DE69302729T2 (ja) |
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