JP3313966B2

JP3313966B2 - イオン注入装置

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Publication number: JP3313966B2
Application number: JP05489296A
Authority: JP
Inventors: 浩二石黒; 実藤本; 泰郎山下; 和夫米良
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-03-12
Filing date: 1996-03-12
Publication date: 2002-08-12
Anticipated expiration: 2016-03-12
Also published as: JPH09245705A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、イオンや電子等を
加速する荷電粒子加速装置に係り、特に、半導体基板で
あるシリコンウェハーに、イオンビームを注入するイオ
ン注入装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術を図２〜図７を参照して説明
する。

【０００３】図２は、一般的な大電流酸素イオン注入装
置の全体構成を示している。このイオン注入装置は、全
体として、幅４ｍ、長さ７ｍ、高さ３ｍ程度の大きさを
有する。イオン源１には、プラズマ室があり、イオン源
コイル１ａによる磁場印加、及び、図示していないガス
及びマイクロ波供給源からの、ビームガス種であるＯ₂
ガス及びマイクロ波が導入されて、プラズマが生成され
る。前段加速電源２により、このイオン源１は例えば５
０ｋＶまで昇圧され、当該電圧を引き出し電圧として、
イオン源１からイオンビームが引き出される。引き出さ
れたイオンビームは、質量分離器３により、目的とする
イオン（ここではＯ+）と、不要なイオンＯ₂+等とに分
離される。

【０００４】なお、質量分離器３に印加する電磁強度Ｂ
は、次式により算出される。

【０００５】Ｂ＝１．４４／ｒ・√ＭＶ／ｎ・・・（１）ここで、ｒ：偏向半径Ｍ：質量数Ｖ：前段加速電圧（例えば５０ｋＶ）ｎ：イオン価数イオン注入装置においては、上記Ｖ，Ｍ，ｎ，ｒは与え
られており、これらからＢが求まる。目的とするイオン
を得るために必要な磁場強度Ｂが求まると、例えば図３
に示すような、電磁石へ供給する励磁電流とその電磁石
が発生する磁場強度との関係に基づいて、当該磁場強度
Ｂを得るために、質量分離器３に備えられている電磁石
へ印加すべき励磁電流Ｉが求まる。

【０００６】質量分離器３を通過したイオンビームは、
外部とは電気的に絶縁されている、いわゆるＲＥＤＢＯ
Ｘ５に含まれている加速管６により加速される。加速管
６を含むＲＥＤＢＯＸ５は、後段加速電源４により昇圧
される。加速されたイオンビームは、Ｑレンズ７でビー
ム整形され、３０°偏向器８では、質量分離器３と同じ
く不要なビームがカットされる。最後に、偏向器８を通
過したビームのみが、エンドステーション１０中のＳｉ
ウェハー９に照射される。

【０００７】Ｓｉウエハー９は、基板搬送用ロボット１
０ｄにより外部からエンドステーション１０内部に搬入
され、図中矢印方向に回転可能な試料ホルダー１０ｂに
保持される。なお、１０ｃは、Ｓｉウエハー９に注入さ
れずに、その後方に流れていったビームを減衰させるた
めのビームダンパーである。

【０００８】従来のイオンビーム引き出し手順は、例え
ば図４に示すように、最初、質量分離器３、Ｑレンズ
７、３０°偏向器８に、予め設定した必要な磁場を印加
し、イオン源１にプラズマを発生させ（ステップ４０
１）、その後、前段及び後段加速電圧を印加（ステップ
４０２）することによって、イオンビームを引き出して
いた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】現在利用されている前
段及び後段加速電源による印加電圧の昇圧には、図５に
示すように、通常、ある一定の時間が必要である。例え
ば、加速電源として用いられる高周波スイッチング制御
電源では、その装置に含まれているＬＣ回路のコンデン
サーの充電に、ある程度の時間がかかる。さらに、加速
電源による印加電圧を急激に立ち上げようとすると、印
加電圧が不安定になり、その電圧値が振動することがあ
る。このような場合には、電圧制御が困難となり、さら
に、他の電気素子にも悪影響を与える。

【００１０】したがって、通常の昇圧過程の初期段階に
おいては、加速電圧Ｖが定常運転時と比較して小さくな
る。

【００１１】このため、上記数１からわかるように、一
定の磁場強度Ｂがすでに印加されている機器、例えば質
量分離器３では、その内部を通過するイオンビームの偏
向半径ｒは、定常運転時よりも小さくなる。例えば、質
量分離器３では、図６に示すように、イオンビーム０＋
が、質量分離器３の真空容器壁面１４と衝突する場合が
ある。

【００１２】このようなイオンビームの衝突は、磁場を
印加することによってビームの偏向を行うような３０°
偏向器８や、さらに、ビームライン上に配置され、当該
ラインを通るビームを目的の状態とするための磁場及び
電場のうち少なくとも一方を発生させるような機器で
も、同様に発生することがある。

【００１３】イオンビームが、真空容器内壁等の金属面
と衝突すると、当該金属面でイオンビームが反射される
だけでなく、図７に示すように、この衝突により発生し
た、中性粒子１１、２次電子１２、スパッタ原子１３が
放出される。このうち、２次電子は、前段加速電圧ある
いは後段加速電圧により逆方向に加速されて逆流し、イ
オン源電極や加速電極等に衝突し、内部負荷短絡を生ず
る。

【００１４】このような内部負荷短絡の発生は、イオン
電流値の小さい加速装置においては、あまり大きな問題
とはならなかった。しかし、最近のイオン注入処理に使
用されている、数百ｍＡ／数百ｋＶの大電流イオン注入
装置においては、特に顕著となる現象であり、問題とな
っている。

【００１５】さらに、上述したイオンビームの引き出し
手順を実行するために各電源や各電流供給源の制御手段
を備え、自動運転を可能とするイオン注入装置では、上
記内部負荷短絡を生ずると、当該制御手段が、電源を保
護する意味で、加速電圧を０にし、再立上げを自動的に
行う。よって、上記内部負荷短絡の発生は、イオン注入
装置の稼働率低下や、ウェハー処理能力低下の原因とな
る。

【００１６】さらに、イオンビームが真空容器に衝突す
る為に、真空容器の構成材料である、Ｆｅ、Ａｌなどが
スパッタされ、不純物としてＳｉウェハー９に注入さ
れ、ウェハー汚染を生ずるような場合もある。

【００１７】本発明は、上述したような点を考慮してな
されたものであり、荷電粒子の加速装置において、荷電
粒子ビームの引き出し過程の初期段階で発生しうる、当
該装置の機器内壁面と荷電粒子ビームとの衝突により発
生する内部負荷短絡（内部放電）を防止あるいは軽減す
ることができる、荷電粒子加速装置を提供することを目
的とする。

【００１８】より具体的には、荷電粒子としてのイオン
を基板へ注入するイオン注入装置において、上述したよ
うな、装置の稼働率低下、ウェハー処理能力低下、ウェ
ハーへの不純物注入の発生等の原因となる、イオンビー
ム引き出し過程の初期段階での内部放電の発生を防止あ
るいは軽減することができる、イオン注入装置を提供す
ることを、本発明の目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、荷電粒子を発生させる荷電粒子発生源
と、当該発生された荷電粒子を加速する加速部とを備え
る荷電粒子加速装置において、当該装置のビームライン
に沿って配置され、前記荷電粒子のビームをある特定の
状態へ変化させるために、目的とする強度の磁場及び電
場のうち少なくとも一方を発生する１以上の機器と、前
記１以上の機器、前記荷電粒子発生源、及び、前記加速
部を制御するための制御部とを有し、前記制御部は、前
記荷電粒子を引き出すための制御モードを備え、前記制
御モードでは、前記加速部を制御して目的とする加速電
場を発生させ、かつ、前記１以上の機器を制御して目的
とする場をそれぞれ発生させた後に、前記荷電粒子発生
源を制御して荷電粒子を発生させる。

【００２０】より具体的には、上述した本発明の荷電粒
子加速装置として、荷電粒子としてイオンを用い、加速
したイオンを半導体などの基板へ注入するイオン注入装
置に適用することが出来る。

【００２１】また、上記目的を達成するために、本発明
は、荷電粒子を発生させる荷電粒子発生源と、当該発生
された荷電粒子を加速する加速部とを備える荷電粒子加
速装置において、当該装置のビームラインに沿って配置
され、前記荷電粒子のビームをある特定の状態へ変化さ
せるために、目的とする強度の磁場及び電場のうち少な
くとも一方を発生する１以上の機器と、前記１以上の機
器、前記荷電粒子発生源、及び、前記加速部を制御する
ための制御部とを有し、前記制御部は、前記荷電粒子の
軌道を制御するための制御モードを備え、前記制御モー
ドでは、前記加速部による加速電場を発生させると共
に、前記１以上の機器による場を発生させるものであ
り、その際には、前記１以上の機器のそれぞれを制御し
て、各機器毎について予め定められた関係式に従い、前
記加速電場強度の定常状態からの変化に応じて、当該機
器が発生する場の強度を調整するものであり、前記予め
定めた関係式とは、前記電源の電圧と、当該電圧に応じ
た加速電場により加速された荷電粒子が前記ビームライ
ンを形成する真空容器の内壁面に衝突せずに移動するた
めに必要な場の強度との対応関係を定義したものであ
る。

【００２２】上記発明による荷電粒子の軌道を制御する
制御モードは、例えば、イオン注入装置において、加速
部が、電圧を時間と共に増加させる昇圧期間を経て、目
的とする加速電場を発生するための電圧を発生する電源
を備える場合に適用することが出来る。この場合には、
イオン源を制御して荷電粒子を発生させた後に、前記制
御モードを適用して、前記昇圧期間中のイオンビームの
軌道を制御し、イオンビームが真空容器壁面に衝突する
のを防止する。

【００２３】また、上記目的を達成するために、本発明
による荷電粒子加速装置は、当該装置のビームラインに
沿って配置され、前記荷電粒子のビームをある特定の状
態へ変化させるために、目的とする強度の磁場及び電場
のうち少なくとも一方を発生する１以上の機器と、前記
ビームラインを形成する真空容器とを有し、前記真空容
器は、前記加速部による加速電場強度が定常状態の値か
ら変位した場合に荷電粒子のビームが衝突する壁面部分
に配置され、当該衝突による発生する荷電粒子の運動を
制約するための電場及び磁場の少なくとも一方を発生さ
せるトラップ手段を１以上備える。

【００２４】トラップ手段としては、例えば、イオン注
入装置において、イオンビームの衝突により発生した２
次電子をトラップするための負の電圧が印加されるサプ
レッサー電極を用いることができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用したイオン注
入装置の実施の形態について、図１、図８〜図９を参照
して説明する。

【００２６】本実施形態のイオン注入装置は、例えば図
２及び図８に示すように、イオン源１、質量分離器３、
加速管６、Ｑレンズ７、３０°偏向器８、及び、エンド
ステーション１０を有する。なお、これらの構成につい
ては、上記図２に示されている従来のイオン注入装置の
構成と同じものであり、その動作の説明は省略する。

【００２７】イオン源１は、イオンを発生させるプラズ
マ室１ｂと、プラズマ室１ｂ内にプラズマを発生するた
めの磁場を印加するイオン源コイル１ａと、発生したイ
オンをプラズマ室１ｂから引き出すための電圧（前段加
速電圧）が印加される引き出し電極１ｃとを有する。エ
ンドステーション１０内には、イオン注入される基板
（Ｓｉウエハー）９を複数保持する試料ホルダー１０ｂ
と、試料ホルダー１０ｂを回転させて、各基板をイオン
ビームの照射位置まで移動させるためのアクチュエータ
１０ａとが設けられている。

【００２８】本実施形態のイオン注入装置は、さらに、
引き出し電極１ｃ、加速管６に印加する加速電圧をそれ
ぞれ供給する前段加速電源２、後段加速電源４と、イオ
ン源コイル１ａ、質量分離器３、Ｑレンズ７、３０°偏
向器８にそれぞれ含まれている電磁石へ励磁電流を供給
する励磁電流供給部２１、２３、２７、２８と、プラズ
マ発生のためのマイクロ波をプラズマ室１ｂへ供給する
マイクロ波供給部３１と、イオン生成用のガスをプラズ
マ室１ｂへ供給するガス供給部３２と、基板移動用アク
チュエータ１０ａを駆動するためのアクチュエータ駆動
部３３とを有する。

【００２９】本実施形態のイオン注入装置は、さらに、
前段加速電源２、後段加速電源４、励磁電流供給部２
１、２３、２７、２８、マイクロ波供給部３１、ガス供
給部３２、及び、アクチュエータ駆動部３３の動作をそ
れぞれ制御する制御部４１と、制御部４１が行う制御処
理のモード（制御モード）に対応する処理プログラムを
記憶する記憶部４２とを有する。記憶部４２は、前記制
御モードに対応する処理プログラムとして、例えば、イ
オンビームを引き出すための処理手順を規定するプログ
ラムや、イオンを発生するための処理手順を規定するプ
ログラムを記憶する。

【００３０】ここで、前段加速電源２及び後段加速電源
４の印加電圧値はもちろんのこと、励磁電流供給部２
３、２７、２８のそれぞれが供給する電流値は可変であ
り、制御部４１によりその制御が可能である構成とす
る。さらに、制御部４１は、励磁電流供給部２１による
イオン源コイル１ａへの予め定めた励磁電流の供給動
作、マイクロ波供給部３１によるマイクロ波の発生動
作、及び、ガス供給部３２によるイオン生成用ガスの導
入動作を少なくとも制御するものである。

【００３１】次に、本実施形態のイオン注入装置で用い
る制御モードについて説明する。

【００３２】本実施形態では、イオンビームを引き出す
際に発生する内部放電多発を抑制するため制御モードと
して、例えば、図１に示すようなイオンビームの引き出
し手順を実行する。

【００３３】本例によるイオンビームの引き出し手順に
おいては、最初に、質量分離器３、Ｑレンズ７、及び、
３０°偏向器８に、目的とする装置運転条件下で必要
な、それぞれの機器について予め定められている磁場を
発生するための励磁電流を各励磁電流供給部２１、２
３、２７、２８から供給させると共に、前段加速電源
２、後段加速電源４を昇圧させて、目的とする前段加速
電圧、後段加速電圧を、引き出し電極１ｃ、加速管６を
含むＲＥＤＢＯＸ５（図２参照）にそれぞれ印加する
（ステップ１０１）。

【００３４】その後、イオン源１内にプラズマを発生さ
せることで、イオンビームを引き出す。すなわち、ステ
ップ１０２では、イオン源コイル１ａにより発生すべき
磁場の強度に対応した励磁電流を励磁電流供給部２１に
より供給すると共に、イオン生成用のガスとしてガス供
給部３２からＯ₂ガスを導入する。最後に、ステップ１
０３で、マイクロ波供給部３１を制御してマイクロ波を
プラズマ室１ｂへ導入させることにより、プラズマを点
火して、イオンを発生させる。

【００３５】以上の処理手順によれば、予め設定されて
いた、目的とする加速電場及び磁場がビームラインに沿
って印加されている状態でイオンを発生させるため、上
記処理手順の最後（ステップ１０３）の時点で、初めて
プラズマ室１に発生したイオンは、予め設定されている
軌道、すなわちビームラインに沿って移動することがで
きる。従って、従来技術によるイオン引き出し手順で生
じていた、イオンビームが真空容器内壁に衝突する事に
より生ずる内部放電（内部負荷短絡）を減少あるいは防
止する事が可能となる。

【００３６】さらに、本例では、イオン源１のプラズマ
発生手順として、まず、イオン源コイル１ａによる磁場
印加、イオン源ガス種であるＯ₂ガスの導入の後に、マ
イクロ波を導入させるているため、より安定なプラズマ
点火が可能となる。

【００３７】次に、本実施形態のイオン注入装置で用い
ることが出来るイオンビーム引き出し手順の他の例につ
いて図９を参照して説明する。

【００３８】本例の手順では、図９に示すように、最初
に、イオン源１内にプラズマを発生させる（ステップ９
０１）。この処理は、実質的には、上記図１の処理のス
テップ１０２及び１０３の処理と同じである。

【００３９】次に、ステップ９０２では、発生したイオ
ンを引き出すために、質量分離器３、Ｑレンズ７、及
び、３０°偏向器８で磁場を発生させると共に、引き出
し電極１ｃ、加速管６に加速電場を発生させる。

【００４０】ただし、本例では、前段加速電源２および
後段加速電源４の印加電圧が時間と共に上昇する昇圧期
間中（図５参照）には、前段加速電圧及び後段加速電圧
の時間的変化に応じて、質量分離器３、Ｑレンズ７、及
び、３０°偏向器８で印加する磁場強度を調整する制御
を行う。

【００４１】これにより、本例のイオンビーム引き出し
手順では、定常運転時の加速電圧よりも低い昇圧期間中
の電圧に応じで加速されたイオンが、当該装置のビーム
ラインを構成する真空容器の内壁面に衝突する事を防ぐ
ものである。

【００４２】より具体的には、制御部４１は、前段加速
電源２、後段加速電源４の印加電圧を検出し、その検出
された印加電圧と上記数１とにより、イオンのｒ（偏向
半径）が定常印加電圧時と同じくなるために必要な磁場
強度Ｂを求める。さらに、上記図３に示されたような、
各機器の電磁石が発生する磁場の強度と、それに必要な
励磁電流との関係から、前記磁場強度Ｂを得るために必
要な励磁電流Ｉを求め、この励磁電流Ｉが、対応される
機器に供給されるように、各励磁電流供給部を制御す
る。

【００４３】例えば、質量分離器３には、前段加速電源
２による印加電圧のみによって加速されたイオンが通過
する。このために、質量分離器３の磁場強度は、前段加
速電圧だけを考慮して決定する。また、加速管６よりも
下流側に位置する各機器については、前段加速電圧及び
後段加速電圧の両者をあわせて加速電圧を考慮して、各
機器の発生するべき磁場強度を決定する。

【００４４】本例のイオンビーム引き出し手順によれ
ば、前段加速電圧、後段加速電圧の変化に応じて、質量
分離器３、Ｑレンズ７、３０°偏向器８等に印加する磁
場強度を調整することができる。このため、前段加速電
源２及び後段加速電源４の立ち上げ時の昇圧期間に、引
き出されたイオンビームがビームラインを形成する真空
容器の内壁面に衝突し、内部放電が発生することを抑制
あるいは防止する事が可能となる。

【００４５】本発明によるイオン注入装置の他の実施形
態について、図１０を参照して説明する。

【００４６】本実施形態では、図２に示すような構成を
有するイオン注入装置において、前段加速電源２及び後
段加速電源４の、目的の電圧に達するまでの昇圧過程
で、引き出されたイオンビームが衝突すると考えられる
真空容器の壁面に、サプレッサーをそれぞれ設ける。こ
のサプレッサーにより、衝突により発生する２次電子を
トラップする。

【００４７】例えば、質量分離器３では、上述したよう
に電源の昇圧過程では、真空容器１４の内壁面１４ａに
（図６参照）、イオンビームが衝突する場合がある。本
実施形態では、図１０に示すように、イオンビームが衝
突する可能性がある真空容器１４の内壁面１４ａに対向
する位置にサプレッサー電極１１０を設け、サプレッサ
ー電極１１０に、２次電子をトラップするに必要な負の
電圧（−Ｖ）をかけるものである。

【００４８】本実施形態によれば、イオンビームがビー
ムラインを形成する真空容器の内壁面に衝突したとして
も、そこで発生する２次電子をトラップあるいはその動
きを抑制することが出来る。このため、２次電子がイオ
ン源１または３０°偏向器８等へ逆流することを防ぎ、
さらに、逆流した２次電子による引き出し電極１ｃや加
速管６の電極への衝突を抑制することが出来る。

【００４９】なお、本実施形態では、真空容器１４内
に、イオンビームの衝突により発生する２次電子をトラ
ップするためにサプレッサー電極１１０を設けたが、こ
の代わりに、定常運転においてビームラインを通過する
イオンビームの軌道に影響しない程度の磁場を発生する
磁場発生手段を、前記衝突が起こる部分に配置し、この
磁場によって２次電子の運動を抑制する構成としてもよ
い。

【００５０】なお、上記２つの実施形態では、ビームラ
インに沿って配置される機器として、磁場のみを発生さ
せる機器が使用される場合について説明したが、イオン
ビームの状態を目的の状態へ変化させるための電場を発
生させる機器、あるいは、磁場及び電場の両方を発生す
る機器を用いているイオン注入装置についても同様に、
本発明を適用することが出来る。

【００５１】また、上記２つの実施形態では、荷電粒子
としてイオンビームを例に上げて説明したが、電子やマ
イナスイオンを発生させて加速するような荷電粒子加速
装置の場合にも同様に、本発明を適用することが出来
る。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、荷電粒子ビームの引き
出し過程の初期段階で発生しうる、当該装置の機器内壁
面と荷電粒子ビームとの衝突によって発生する内部放電
（内部負荷短絡）を防止あるいは軽減することができ
る、荷電粒子加速装置を提供することができる。

【００５３】また、本発明によれば、荷電粒子としての
イオンを基板へ注入するイオン注入装置において、上述
したような、装置の稼働率低下、ウェハー処理能力低
下、ウェハーへの不純物注入の発生等の原因となる、イ
オンビーム引き出し過程の初期段階での内部放電の発生
を防止することができる、イオン注入装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるイオン注入装置の一実施形態にお
けるイオンビーム引き出し手順の一例を示すフローチャ
ート。

【図２】イオン注入装置の全体構成を示す説明図。

【図３】電磁石励磁電流と、発生される磁場強度との関
係の一例を示すグラフ。

【図４】従来技術によるイオンビーム引き出し手順を示
すフローチャート。

【図５】加速電源の昇圧過程の一例を示すグラフ。

【図６】イオンビームと真空容器との衝突を示す説明
図。

【図７】イオンビームと壁面との干渉を示す説明図。

【図８】図１の実施形態のイオン注入装置の構成を示す
ブロック図。

【図９】図１の実施形態におけるイオンビーム引き出し
手順の他の例を示すフローチャート。

【図１０】本発明によるイオン注入装置の他の実施形態
における要部構成を示す説明図。

【符号の説明】

１イオン源２前段加速電源４後段加速電源８３０°偏向器９Ｓｉウェハー１４真空容器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者米良和夫茨城県日立市国分町一丁目１番１号株式会社日立製作所国分工場内 (56)参考文献特開平６−103954（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−233955（ＪＰ，Ａ) 特開平５−107398（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 37/147 H01J 27/16 H01J 37/05 H01J 37/317

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】イオンを発生させるイオン源と、前記発生
されたイオンを加速する加速部と、前記加速されたイオ
ンが注入される基板を保持するエンドステーションとを
備えるイオン注入装置において、当該装置のビームラインに沿って配置され、前記イオン
のビームをある特定の状態へ変化させるために、目的と
する強度の磁場及び電場のうち少なくとも一方を発生す
る１以上の機器と、前記１以上の機器、前記イオン源、及び、前記加速部を
制御するための制御部とを有し、前記制御部は、イオンを引き出すための制御モードを備
え、前記制御モードでは、前記加速部を制御して目的と
する加速電場を発生させ、かつ、前記１以上の機器を制
御して目的とする場をそれぞれ発生させた後に、前記イ
オン源を制御してイオンを発生させることを特徴とする
イオン注入装置。
【請求項２】請求項１において、前記イオン源は、プラズマを発生するプラズマ室と、前
記プラズマ室内に磁場を発生させる磁場発生部と、前記
プラズマ室内にガスを供給するガス供給部と、前記プラ
ズマ室にマイクロ波を供給するマイクロ波供給部とを有
し、前記制御モードでは、イオンを発生するための手順とし
て、前記磁場発生部により前記プラズマ室内に目的とす
る磁場を発生させると共に、前記ガス供給部により前記
プラズマ室内にガスを導入させた後に、前記マイクロ波
供給部により前記プラズマ室内にマイクロ波を導入させ
ることを特徴とするイオン注入装置。
【請求項３】イオンを発生させるイオン源と、前記発生
されたイオンを加速する加速部と、前記加速されたイオ
ンが注入される基板を保持するエンドステーションとを
備えるイオン注入装置において、当該装置のビームラインに沿って配置され、前記イオン
のビームをある特定の状態へ変化させるために、目的と
する強度の磁場及び電場のうち少なくとも一方を発生す
る１以上の機器と、前記１以上の機器、前記イオン源、及び、前記加速部を
制御するための制御部とを有し、前記加速部は、電圧を時間と共に増加させる昇圧期間を
経て、前記目的とする加速電場を発生するための電圧を
発生する電源を備えるものであり、前記制御部は、イオンを引き出すための制御モードを備
え、該制御モードでは、前記イオン源を制御してイオン
を発生させた後に、前記電源を立ち上げて加速電場を発
生させると共に、前記１以上の機器による場を発生さ
せ、前記電源の昇圧期間中には、前記１以上の機器のそ
れぞれを制御して、各機器毎について予め定められた関
係式に従い、前記電源の電圧の変化に応じて、当該機器
が発生する場の強度を変化させるものであり、前記予め定めた関係式とは、前記電源の電圧と、当該電
圧に応じた加速電場により加速されたイオンが前記ビー
ムラインを形成する真空容器の内壁面に衝突せずに移動
するために必要な場の強度との対応関係を定義したもの
であることを特徴とするイオン注入装置。
【請求項４】請求項３において、前記加速部は、前記イオン源からのイオンの引き出しを
行うための前段部と、前記引き出されたイオンを加速す
るための後段部と、前記前段部及び前記後段部で目的と
する加速電場を発生するための電圧を供給する電源であ
る、前段加速電源及び後段加速電源とを備え、前記１以上の機器として、それぞれが磁場を発生する手
段を備える、前記前段部で加速されたイオンの質量分離
を行う質量分離器と、前記後段部で加速されたイオンの
ビームを整形するＱレンズと、前記Ｑレンズで整形され
たイオンビームを偏向させるビーム偏向器とを備えるも
のであり、前記制御モードでは、前記前段加速電源及び後段加速電
源の立ち上げ時における昇圧期間中は、前記前段部に印
加される電圧に応じて前記質量分離器で発生させる磁場
強度を変化させ、前記前段部及び前記後段部に印加され
る電圧に応じて、前記Ｑレンズ及び前記ビーム偏向器で
発生する磁場強度を変化させることを特徴とするイオン
注入装置。
【請求項５】荷電粒子を発生させる荷電粒子発生源と、
当該発生された荷電粒子を加速する加速部とを備える荷
電粒子加速装置において、当該装置のビームラインに沿って配置され、前記荷電粒
子のビームをある特定の状態へ変化させるために、目的
とする強度の磁場及び電場のうち少なくとも一方を発生
する１以上の機器と、前記１以上の機器、前記荷電粒子発生源、及び、前記加
速部を制御するための制御部とを有し、前記制御部は、前記荷電粒子を引き出すための制御モー
ドを備え、前記制御モードでは、前記加速部を制御して
目的とする加速電場を発生させ、かつ、前記１以上の機
器を制御して目的とする場をそれぞれ発生させた後に、
前記荷電粒子発生源を制御して荷電粒子を発生させるこ
とを特徴とする荷電粒子加速装置。
【請求項６】荷電粒子を発生させる荷電粒子発生源と、
当該発生された荷電粒子を加速する加速部とを備える荷
電粒子加速装置において、当該装置のビームラインに沿って配置され、前記荷電粒
子のビームをある特定の状態へ変化させるために、目的
とする強度の磁場及び電場のうち少なくとも一方を発生
する１以上の機器と、前記１以上の機器、前記荷電粒子発生源、及び、前記加
速部を制御するための制御部とを有し、前記制御部は、前記荷電粒子の軌道を制御するための制
御モードを備え、前記制御モードでは、前記荷電粒子発
生源を制御して前記荷電粒子を発生させた後に、前記加
速部による加速電場を発生させると共に、前記１以上の
機器による場を発生させるものであり、その際には、前
記１以上の機器のそれぞれを制御して、各機器毎につい
て予め定められた関係式に従い、前記加速電場強度の変
化に応じて、当該機器が発生する場の強度を調整するも
のであり、前記予め定めた関係式とは、前記電源の電圧と、当該電
圧に応じた加速電場により加速された荷電粒子が前記ビ
ームラインを形成する真空容器の内壁面に衝突せずに移
動するために必要な場の強度との対応関係を定義したも
のであることを特徴とする荷電粒子加速装置。
【請求項７】荷電粒子を発生させる荷電粒子発生源と、
当該発生された荷電粒子を加速する加速部と、ビームラ
インに沿って配置され、前記荷電粒子のビームをある特
定の状態へ変化させるために、目的とする強度の磁場及
び電場のうち少なくとも一方を発生する１以上の機器と
を備える荷電粒子加速装置における、荷電粒子の引き出
し方法において、最初に、前記加速部により目的とする加速電場を発生さ
せ、かつ、前記１以上の機器により目的とする場をそれ
ぞれ発生させ、次に、前記荷電粒子発生源により荷電粒子を発生させる
ことを特徴とする荷電粒子の引き出し方法。
【請求項８】荷電粒子を発生させる荷電粒子発生源と、
当該発生された荷電粒子を加速する加速部と、ビームラ
インに沿って配置され、前記荷電粒子のビームをある特
定の状態へ変化させるために、目的とする強度の磁場及
び電場のうち少なくとも一方を発生する１以上の機器と
を備える荷電粒子加速装置における、荷電粒子の引き出
し方法において、前記加速部の電源として、印加電圧を時間と共に上昇さ
せる昇圧期間を経て目的とする電圧を発生するものを用
いる場合には、前記荷電粒子発生源を制御して前記荷電
粒子を発生させた後に、前記電源を立ち上げて加速電場
を発生させると共に、前記１以上の機器による場を発生
させるものであり、前記昇圧期間中には、前記１以上の各機器のそれぞれに
ついて予め定められた関係式に従い、当該電源電圧の変
化に対応して、各機器が発生する場の強度を変化させ、前記予め定めた関係式とは、前記電源の電圧と、当該電
圧により加速された荷電粒子が、ビームラインを形成す
る真空容器の内壁面と衝突せず移動するために必要な場
の強度との関係を定義するものであることを特徴とする
荷電粒子の引き出し方法。