JP3336444B2 - イオンビーム注入装置とその方法 - Google Patents
イオンビーム注入装置とその方法Info
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- JP3336444B2 JP3336444B2 JP19291793A JP19291793A JP3336444B2 JP 3336444 B2 JP3336444 B2 JP 3336444B2 JP 19291793 A JP19291793 A JP 19291793A JP 19291793 A JP19291793 A JP 19291793A JP 3336444 B2 JP3336444 B2 JP 3336444B2
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- Japan
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- ions
- ion
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-
- 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
- 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
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
- H01J37/147—Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path
- H01J37/1472—Deflecting along given lines
- H01J37/1474—Scanning means
- H01J37/1477—Scanning means electrostatic
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、イオンがウエハ表面を
横切って走査されるとき、制御された衝突角でウエハに
衝突できるようにイオンをシリコンウエハの表面に向け
て偏向させる構造を含むイオン注入装置とその方法に関
するものである。
横切って走査されるとき、制御された衝突角でウエハに
衝突できるようにイオンをシリコンウエハの表面に向け
て偏向させる構造を含むイオン注入装置とその方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】イオンビームをドーピングすることによ
って半導体ウエハから集積回路を製造する際の歩留りを
高めるためには、ウェハ表面を横切る均一なドーピング
を達成することが重要である。この均一なドーピングに
影響する第１の要因は、イオン注入中のイオンビームと
シリコンウエハとの間の衝突角を均一にすることであ
る。
って半導体ウエハから集積回路を製造する際の歩留りを
高めるためには、ウェハ表面を横切る均一なドーピング
を達成することが重要である。この均一なドーピングに
影響する第１の要因は、イオン注入中のイオンビームと
シリコンウエハとの間の衝突角を均一にすることであ
る。
【０００３】従来の中電流型注入装置においては、イオ
ンビームはシリコンウエハを横切って走査するために静
電気的に元の軌道からわずかな角度だけ偏向され、そし
て制御された均一な状態でシリコンウエハをドープす
る。ウエハの直径が１０ｃｍ程度のものである時、この
ような偏向は衝突角のわずかな角度偏差を生じる。しか
しながら、ウエハの寸法が大きくなると、衝突角におけ
る偏差は中心からウエハ外側縁に向けて増大する。
ンビームはシリコンウエハを横切って走査するために静
電気的に元の軌道からわずかな角度だけ偏向され、そし
て制御された均一な状態でシリコンウエハをドープす
る。ウエハの直径が１０ｃｍ程度のものである時、この
ような偏向は衝突角のわずかな角度偏差を生じる。しか
しながら、ウエハの寸法が大きくなると、衝突角におけ
る偏差は中心からウエハ外側縁に向けて増大する。
【０００４】より大きな径のウエハに対して走査を行う
には、中電流型のイオンビーム軌道は長くなり、ビーム
伝達における問題を生じさせている。さらに適度の角度
偏差でもこれらの注入装置にとっては受け入れ難いもの
となってきた。ビーム偏向によって生じた角度偏差を避
けようと幾多の技術が試みられてきた。最も一般的な方
策は、ビームがウエハに衝突する領域に達する前に、最
初の偏向の後でビームを元に戻して偏向させることであ
る。
には、中電流型のイオンビーム軌道は長くなり、ビーム
伝達における問題を生じさせている。さらに適度の角度
偏差でもこれらの注入装置にとっては受け入れ難いもの
となってきた。ビーム偏向によって生じた角度偏差を避
けようと幾多の技術が試みられてきた。最も一般的な方
策は、ビームがウエハに衝突する領域に達する前に、最
初の偏向の後でビームを元に戻して偏向させることであ
る。
【０００５】衝突角の偏差を修正する従来技術の例示
は、米国特許第4,794,305 号、第 4,276,477号、第 4,6
87,936号、第 4,922,106号明細書に開示されている。
は、米国特許第4,794,305 号、第 4,276,477号、第 4,6
87,936号、第 4,922,106号明細書に開示されている。
【０００６】第 5,091,655号明細書に開示されたイオン
ビーム注入装置では、離間した平行板を貫通するように
イオンビームが初期軌道から制御可能に偏向される。一
度偏向すると、イオンビームは加速器の中に入り、この
一度偏向されたイオンビームが再偏向され、そしてビー
ム内のイオンを加速して最終の所望エネルギーにする。
加速器から放出されたビーム内のイオンは、制御された
衝突角で加工部材に衝突できる軌道に従う。
ビーム注入装置では、離間した平行板を貫通するように
イオンビームが初期軌道から制御可能に偏向される。一
度偏向すると、イオンビームは加速器の中に入り、この
一度偏向されたイオンビームが再偏向され、そしてビー
ム内のイオンを加速して最終の所望エネルギーにする。
加速器から放出されたビーム内のイオンは、制御された
衝突角で加工部材に衝突できる軌道に従う。
【０００７】ビームは静電気的に偏向されて、偏向面に
焦点が合わされる。フォーカスの強さは偏向角度の２乗
に比例する。結果として、ビームが像を結ぶ仕方は偏向
角度により変化する。偏向角度が大きくなればなるほど
フォーカス効果もまた大きくなる。このフォーカス効果
の結果次第では、目標面でのビームの大きさおよび形状
が位置の関数として変化するので、ドーピングを均一す
ることが難しくなり、加工部材に衝突する角度さえも良
く制御することができないことになる。
焦点が合わされる。フォーカスの強さは偏向角度の２乗
に比例する。結果として、ビームが像を結ぶ仕方は偏向
角度により変化する。偏向角度が大きくなればなるほど
フォーカス効果もまた大きくなる。このフォーカス効果
の結果次第では、目標面でのビームの大きさおよび形状
が位置の関数として変化するので、ドーピングを均一す
ることが難しくなり、加工部材に衝突する角度さえも良
く制御することができないことになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このような事情に鑑み
て、本発明は、半導体ウェハ等の加工部材をそのウェハ
に制御された均一角度でイオンを衝突させて処理するイ
オンビーム注入装置を提供することを目的としている。
て、本発明は、半導体ウェハ等の加工部材をそのウェハ
に制御された均一角度でイオンを衝突させて処理するイ
オンビーム注入装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するた
め、本発明のイオンビーム注入装置は、加工部材を処理
するためのイオンを発生するイオン源手段と、イオン源
手段に対して加工部材を目標面に向けるための支持手段
と、イオンをイオン源手段から放出させて第１軌道内を
移動するイオンビーム(14)に形成するためのビーム形成
手段とを備え、さらに、加工部材が処理されるとき、固
定の制御された偏向角度で、第１軌道から離れるイオン
ビーム内のイオンを偏向させる多極偏向手段と、この多
極偏向手段により偏向したイオンを前記目標面に再偏向
する電極偏向手段と、イオンビームを加工部材の表面上
の制御領域に衝突させるために支持手段を移動する走査
手段とを備える。そして、電極偏向手段は、前記イオン
ビームが加工部材の表面上を弓形状に走査するために離
間配置された弓状電極からなり、これらの電極は、イオ
ンを加工部材に向けて再偏向するために、制御電圧にバ
イアスされていることを特徴としている。 それゆえ、イ
オン源からのイオンは、イオンが多極電界列を形作る電
極構造体に至るまで第１軌道に沿って放出される。この
多極電界列では第１軌道からのイオンを偏向する。電極
構造体に印加される電極電圧を調整することにより、イ
オンは、電極構造体から可能な円すい軌道範囲内で異な
る方向に放出される。第２電極はイオンを目標面に対し
再偏向させ、その結果イオンは制御された角度で目標面
を横断する。目標物すなわち加工部材はその全体が処理
されるようにイオンビームを通過させるために相対的に
移動できるように取り付けられている。
め、本発明のイオンビーム注入装置は、加工部材を処理
するためのイオンを発生するイオン源手段と、イオン源
手段に対して加工部材を目標面に向けるための支持手段
と、イオンをイオン源手段から放出させて第１軌道内を
移動するイオンビーム(14)に形成するためのビーム形成
手段とを備え、さらに、加工部材が処理されるとき、固
定の制御された偏向角度で、第１軌道から離れるイオン
ビーム内のイオンを偏向させる多極偏向手段と、この多
極偏向手段により偏向したイオンを前記目標面に再偏向
する電極偏向手段と、イオンビームを加工部材の表面上
の制御領域に衝突させるために支持手段を移動する走査
手段とを備える。そして、電極偏向手段は、前記イオン
ビームが加工部材の表面上を弓形状に走査するために離
間配置された弓状電極からなり、これらの電極は、イオ
ンを加工部材に向けて再偏向するために、制御電圧にバ
イアスされていることを特徴としている。 それゆえ、イ
オン源からのイオンは、イオンが多極電界列を形作る電
極構造体に至るまで第１軌道に沿って放出される。この
多極電界列では第１軌道からのイオンを偏向する。電極
構造体に印加される電極電圧を調整することにより、イ
オンは、電極構造体から可能な円すい軌道範囲内で異な
る方向に放出される。第２電極はイオンを目標面に対し
再偏向させ、その結果イオンは制御された角度で目標面
を横断する。目標物すなわち加工部材はその全体が処理
されるようにイオンビームを通過させるために相対的に
移動できるように取り付けられている。
【００１０】本発明の好ましい実施例によれば、イオン
が曲げられる偏向角度は固定されている。これにより、
イオン源から目標面へのビーム線の長さは固定される。
ビームは単に伝達用の初期軸線の回りに回転する。これ
は、ビームの集中を良好にし、目標面での各位置では制
御された入射角の分布によって衝突することが確実とな
る。
が曲げられる偏向角度は固定されている。これにより、
イオン源から目標面へのビーム線の長さは固定される。
ビームは単に伝達用の初期軸線の回りに回転する。これ
は、ビームの集中を良好にし、目標面での各位置では制
御された入射角の分布によって衝突することが確実とな
る。
【００１１】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１において、イオン注入装置１０は、イオンビーム１
４を発生するイオン源１２を備えている。抽出電源１５
が抽出電極に電圧（約２０ｋＶ）を加えており、これに
よってイオン源１２から出て軌道に沿ってイオン質量分
析磁石（ビーム形成手段）１６に到るイオンが加速され
る。磁石１６は、ビームをほぼ直角に屈曲させて、適当
な質量のイオンを移動経路に沿ってシャッター２０へ送
る。シャッター２０は、イオンビーム１４から不適当な
質量のイオンを除去する。
図１において、イオン注入装置１０は、イオンビーム１
４を発生するイオン源１２を備えている。抽出電源１５
が抽出電極に電圧（約２０ｋＶ）を加えており、これに
よってイオン源１２から出て軌道に沿ってイオン質量分
析磁石（ビーム形成手段）１６に到るイオンが加速され
る。磁石１６は、ビームをほぼ直角に屈曲させて、適当
な質量のイオンを移動経路に沿ってシャッター２０へ送
る。シャッター２０は、イオンビーム１４から不適当な
質量のイオンを除去する。
【００１２】ビーム１４は次に複数磁極の偏向電極列
（多極偏向手段）２８を通過する。制御電圧は電源２９
により印加され、電極列の各要素を励磁して、双極子構
造を有する電界を作り出す。イオンビーム１４は電極列
２８によってはさまれた領域を通過するので、イオンは
制御された角度で各電極に印加した電位に基づく制御量
で偏向される。
（多極偏向手段）２８を通過する。制御電圧は電源２９
により印加され、電極列の各要素を励磁して、双極子構
造を有する電界を作り出す。イオンビーム１４は電極列
２８によってはさまれた領域を通過するので、イオンは
制御された角度で各電極に印加した電位に基づく制御量
で偏向される。
【００１３】好ましい実施例では、電極列は８つの電気
的導電体の細長く伸びたロッド４０〜４７を備えてお
り、これらのロッドは、分析磁石から放出されるイオン
ビームの初期軌道に沿って互いに平行に整列されてい
る。隣接電極間の角度間隔は360/８＝45°が最も好まし
い。
的導電体の細長く伸びたロッド４０〜４７を備えてお
り、これらのロッドは、分析磁石から放出されるイオン
ビームの初期軌道に沿って互いに平行に整列されてい
る。隣接電極間の角度間隔は360/８＝45°が最も好まし
い。
【００１４】電極列２８により偏向したイオンは、一対
の湾曲した定電位電極（電極偏向手段）４８，４９を通
過して再び偏向される。このイオンの２度の偏向の後
で、イオンは制御された衝突角で加工部材に衝突する。
図１に示すイオン注入ステーション５０はウエハ支持体
５１を有し、この支持体は、２度偏向したイオンを横断
させるために、半導体ウエハ６０を所定位置に向けるこ
とができる。イオンビームと他の粒子との衝突はビーム
の集中を減じさせるので、イオン源１２から注入ステー
ション５０までのビーム経路全体を脱気している。
の湾曲した定電位電極（電極偏向手段）４８，４９を通
過して再び偏向される。このイオンの２度の偏向の後
で、イオンは制御された衝突角で加工部材に衝突する。
図１に示すイオン注入ステーション５０はウエハ支持体
５１を有し、この支持体は、２度偏向したイオンを横断
させるために、半導体ウエハ６０を所定位置に向けるこ
とができる。イオンビームと他の粒子との衝突はビーム
の集中を減じさせるので、イオン源１２から注入ステー
ション５０までのビーム経路全体を脱気している。
【００１５】注入ステーション５０では、室５２が脱気
され、また室５２の加圧及び減圧を繰り返さないように
するため、ウェハはロードロックに挿入され、それから
引き出される。機械式アーム５４が室５２の外に配置さ
れていて、このアームがカセット６４からシャトル６２
上に取り出されたウェハを把持する。アーム５４は、最
初にドープされていない各ウェハをウェハ方向決め装置
６６上に載置する。方向決め装置６６は、イオン注入が
行われる前にドープされていないウェハを所定向きへ回
転させて、イオンがウェハに衝突する時、イオンを結晶
格子構造の特定の向きに当たるようにする。次に、ウェ
ハをロードロック６８内へ移動させると、第２アーム７
０がウェハを室５２内の注入位置へ移動させることがで
きる。この注入位置では、ウェハ支持体５９が、ウェハ
６０をイオンビームに対して所定向きに向け、そしてウ
エハを前後に移動させてイオンビームを通過させる。一
度ウエハが処理されると、ウエハは、アーム７２により
動かされ第２ロードロック７４に移動する。処理済ウエ
ハがこの第２ロードロック７４からカセット８０内に収
納されるシャトル７８にアーム７６によって移動され
る。
され、また室５２の加圧及び減圧を繰り返さないように
するため、ウェハはロードロックに挿入され、それから
引き出される。機械式アーム５４が室５２の外に配置さ
れていて、このアームがカセット６４からシャトル６２
上に取り出されたウェハを把持する。アーム５４は、最
初にドープされていない各ウェハをウェハ方向決め装置
６６上に載置する。方向決め装置６６は、イオン注入が
行われる前にドープされていないウェハを所定向きへ回
転させて、イオンがウェハに衝突する時、イオンを結晶
格子構造の特定の向きに当たるようにする。次に、ウェ
ハをロードロック６８内へ移動させると、第２アーム７
０がウェハを室５２内の注入位置へ移動させることがで
きる。この注入位置では、ウェハ支持体５９が、ウェハ
６０をイオンビームに対して所定向きに向け、そしてウ
エハを前後に移動させてイオンビームを通過させる。一
度ウエハが処理されると、ウエハは、アーム７２により
動かされ第２ロードロック７４に移動する。処理済ウエ
ハがこの第２ロードロック７４からカセット８０内に収
納されるシャトル７８にアーム７６によって移動され
る。
【００１６】図２において、多数電極列２８により制限
された領域を通るイオンビーム１４は、シャッター２０
を通過して方向が定まった平行なビームである。このビ
ームは、電源２９により電極電圧が適切に制御されてい
るので、その量および角度が制御され、初期経路から離
れて偏向させることができる。本発明の好ましい実施例
によれば、偏向量は一定に保持され、偏向の方位量も制
御される。図２に示すように、電源から印加された時間
的に変化する電圧により、イオンビーム１４は電極列２
８から離れると、弓状軌道範囲を走査する。いつでもビ
ームは図２に示す経路の１つのみを通過し、この図２は
時間と共に経過するイオンビームの進路を表す。
された領域を通るイオンビーム１４は、シャッター２０
を通過して方向が定まった平行なビームである。このビ
ームは、電源２９により電極電圧が適切に制御されてい
るので、その量および角度が制御され、初期経路から離
れて偏向させることができる。本発明の好ましい実施例
によれば、偏向量は一定に保持され、偏向の方位量も制
御される。図２に示すように、電源から印加された時間
的に変化する電圧により、イオンビーム１４は電極列２
８から離れると、弓状軌道範囲を走査する。いつでもビ
ームは図２に示す経路の１つのみを通過し、この図２は
時間と共に経過するイオンビームの進路を表す。
【００１７】図３において、アーク８２の部分はイオン
ビーム１４により走査されるもので、半導体ウエハ６０
を横断するイオンビームが示されている。制御された電
源により電極列２６に作り上げられた電極が励起される
と、アーク８２に沿って左右に走査される。支持体５１
はアクチュエータ（図示略）に連結され、図３に示す矢
印のようにウエハ６０を上下に動かしてウエハ６０のイ
オン注入を完了させる。ウエハ６０の適切な傾斜によ
り、イオンビームとウエハ間の衝突角は制御され、比較
的均一なイオン衝突角を得ることができる。
ビーム１４により走査されるもので、半導体ウエハ６０
を横断するイオンビームが示されている。制御された電
源により電極列２６に作り上げられた電極が励起される
と、アーク８２に沿って左右に走査される。支持体５１
はアクチュエータ（図示略）に連結され、図３に示す矢
印のようにウエハ６０を上下に動かしてウエハ６０のイ
オン注入を完了させる。ウエハ６０の適切な傾斜によ
り、イオンビームとウエハ間の衝突角は制御され、比較
的均一なイオン衝突角を得ることができる。
【００１８】電源２９は電極列２８の各電極用の制御出
力を有する。規則的な周期で電極列２８に印加された電
圧を切り替えることによって、ウエハ６０を横切って制
御された弓形状にイオンビームを走査するため双極電界
要素が前後に走査されるように作り上げることができ
る。
力を有する。規則的な周期で電極列２８に印加された電
圧を切り替えることによって、ウエハ６０を横切って制
御された弓形状にイオンビームを走査するため双極電界
要素が前後に走査されるように作り上げることができ
る。
【００１９】偏向板４８，４９は電極列２８による初期
偏向の後段に弓状に形成され、イオンビームを再偏向す
る。図２に示すように、偏向板４８，４９は、偏向電圧
源１０２に接続されて弓状の電極列を形成しており、か
つ上述した従来の２重偏向機構の焦点面をなくしてい
る。
偏向の後段に弓状に形成され、イオンビームを再偏向す
る。図２に示すように、偏向板４８，４９は、偏向電圧
源１０２に接続されて弓状の電極列を形成しており、か
つ上述した従来の２重偏向機構の焦点面をなくしてい
る。
【００２０】偏向角は固定されており、そのため電極列
２８から支持体５１までのビーム線の長さが固定され
る。実際、イオンビーム１４の形状は、不変に作られ、
伝達の初期軸線の回りに単に回転する。これにより安定
した角度の統合が保証される。大きな偏向角は多数電極
列２８により達成される。この結果ビームの強い集中が
達成されると、弓状電極列４８，４９を用いて適切に位
置決めることができる。短いビーム線の伝達が達成され
るとともに、大径ウエハのために、より大きな走査角度
を維持する。
２８から支持体５１までのビーム線の長さが固定され
る。実際、イオンビーム１４の形状は、不変に作られ、
伝達の初期軸線の回りに単に回転する。これにより安定
した角度の統合が保証される。大きな偏向角は多数電極
列２８により達成される。この結果ビームの強い集中が
達成されると、弓状電極列４８，４９を用いて適切に位
置決めることができる。短いビーム線の伝達が達成され
るとともに、大径ウエハのために、より大きな走査角度
を維持する。
【００２１】図４は図２の変形例であり、大きな初期偏
向角なしで大きな走査角度が得られる配置を示してい
る。この配列は多極電極列にも同様に利用できるが、こ
のような電極列により生じる偏向量は小さな量、例えば
６°に制限される。後段の偏向装置が残りの偏向を与え
る。この付加的な偏向は、第１の多極電極列から下流に
位置する円筒形状の対称電極９０により達成できる。そ
の地点からは、図４および図２の実施例は、同じであ
る。図４は、交番するイオンビームの走査配置に基づい
たビームが通過する断面図を示している。
向角なしで大きな走査角度が得られる配置を示してい
る。この配列は多極電極列にも同様に利用できるが、こ
のような電極列により生じる偏向量は小さな量、例えば
６°に制限される。後段の偏向装置が残りの偏向を与え
る。この付加的な偏向は、第１の多極電極列から下流に
位置する円筒形状の対称電極９０により達成できる。そ
の地点からは、図４および図２の実施例は、同じであ
る。図４は、交番するイオンビームの走査配置に基づい
たビームが通過する断面図を示している。
【００２２】以上に本発明の実施例を説明してきた。本
発明はこれに付随する請求項の範囲から逸脱しないすべ
ての修正および変更を含むように意図されている。
発明はこれに付随する請求項の範囲から逸脱しないすべ
ての修正および変更を含むように意図されている。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
イオン源手段、加工部材の支持手段、及びビーム形成手
段を備えるイオンビーム注入装置において、多極偏向手
段の後に、弓形電極もしくは湾曲電極を備える、再偏向
用の電極偏向手段を有しており、この電極偏向手段によ
り、イオンビームが均一な角度で、加工部材の表面に対
して弓形状に走査され、さらに、支持体を移動する走査
手段により、加工部材の表面全体を均一に走査すること
ができる。従って、イオンを注入できる制御された衝突
角で加工部材に衝突できるようにイオンを目標面に向け
て偏向させるので、加工部材表面を横切る際のイオン衝
突角度の変動を減少させて均一なドーピングを行うこと
ができる。
イオン源手段、加工部材の支持手段、及びビーム形成手
段を備えるイオンビーム注入装置において、多極偏向手
段の後に、弓形電極もしくは湾曲電極を備える、再偏向
用の電極偏向手段を有しており、この電極偏向手段によ
り、イオンビームが均一な角度で、加工部材の表面に対
して弓形状に走査され、さらに、支持体を移動する走査
手段により、加工部材の表面全体を均一に走査すること
ができる。従って、イオンを注入できる制御された衝突
角で加工部材に衝突できるようにイオンを目標面に向け
て偏向させるので、加工部材表面を横切る際のイオン衝
突角度の変動を減少させて均一なドーピングを行うこと
ができる。
【図１】注入ステーションで加工部材を処理するための
本発明に係るイオン注入装置の概略図である。
本発明に係るイオン注入装置の概略図である。
【図２】方位方向についてのイオンビーム偏向を示す斜
視図である。
視図である。
【図３】加工部材に衝突するイオンビームを示す概略図
である。
である。
【図４】イオンビームの偏向を示す概略側面図である。
１０ イオン注入装置 １２ イオン源 １４ イオンビーム １６ 分析磁石 ２０ シャッタ ２８ 偏向電極列 ２９ 電源 ４８，４９ 定電位電源 ５０ 注入ステーション ５１ 支持体 ６０ 加工部材
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−137346（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−280054（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−241651（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−295347（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−233845（ＪＰ，Ａ) 米国特許5091655（ＵＳ，Ａ) 米国特許4922106（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 37/317
Claims (6)
- 【請求項１】加工部材(60)を処理するためのイオンを発
生するイオン源手段(12)と、前記加工部材をイオン源手
段に対して目標面に向けるための支持手段(51)と、イオ
ンをイオン源手段から放出させて第１軌道内を移動する
イオンビーム(14)に形成するためのビーム形成手段(16)
とを備えて、前記加工部材(60)を制御可能に処理するイ
オンビーム注入装置(10)において、 前記加工部材(60)が処理されるとき、固定の制御された
偏向角度で、前記第１軌道から離れる前記イオンビーム
内のイオンを偏向させる多極偏向手段(28)と、 この多極偏向手段により偏向したイオンを前記目標面に
再偏向する電極偏向手段(48,49) と、 イオンビームを前記加工部材の表面上の制御領域に衝突
させるために前記支持手段を移動する走査手段とを備
え、 前記電極偏向手段(48,49)は、前記イオンビームが加工
部材の表面上を弓形状に走査するために離間配置された
弓状電極からなり、これらの電極は、イオンを加工部材
に向けて再偏向するために、制御電圧にバイアスされて
いることを特徴とするイオンビーム注入装置。 - 【請求項２】加工部材(60)にイオンビームを注入する方
法であって、 ａ）イオンビーム(14)を初期軌道に沿って移動させ、 ｂ）前記加工部材を目標位置に配置し、 ｃ）イオンビームが制御された偏向角度で初期軌道から
偏向され、この偏向角度は与えられた加工部材に対して
固定されており、そして前記初期軌道に対して前記制御
された偏向角度を維持しながらイオンビームが弓形状の
経路に沿って走査されるように、イオンビームの通過領
域に、時間的に変化する多数電極列の電界を発生し、 ｄ）前記偏向したイオンビームを離間配置された弓状電
極により目標位置に向けて再偏向させる静電界を発生
し、 ｅ）イオンビームが前記静電界中を通過して前記加工部
材表面の全体に注入されるように、前記加工部材を前後
に移動する、各ステップを含むことを特徴とするイオン
ビーム注入方法。 - 【請求項３】 前記多数電極列の電界を発生するステッ
プは、イオンビームが前記加工部材を横切って弓形状に
前後方向に走査されるように、前記多数電極列の電界の
方向を周期的に調整することにより実行されることを特
徴とする請求項２の注入方法。 - 【請求項４】加工部材(60)を処理するためのイオンを発
生するイオン源手段(12)と、前記加工部材をイオン源手
段に対して目標面に向けるための支持手段(51)と、イオ
ンをイオン源手段から放出させて第１軌道内を移動する
イオンビーム(14)に形成するためのビーム形成手段(16)
とを備えて、前記加工部材(60)を制御可能に処理するイ
オンビーム注入装置(10)において、 与えられた加工部材に対して固定される、制御された偏
向角度で、前記第１軌道から離れる前記イオンビーム内
のイオンを偏向させるための多数電極列を含んでいる多
極偏向手段(28)と、 この多極偏向手段により偏向したイオンを前記目標面に
再偏向する電極偏向手段(48,49)と、 イオンを前記加工部材の表面上の制御領域に衝突させる
ために前記支持手段を移動する走査手段と、 時間可変制御信号を前記多数電極列に供給してイオンビ
ームが偏向される方位方向を変えて加工部材の表面に弓
状に横切ってビームを走査させるための制御手段（29）
とを備え、 前記電極手段(48,49)は、２つの離間した湾曲電極(48,4
9) と、この電極間に固定電位を印加するための電源(10
2)を備えていることを特徴とするイオンビーム注入装
置。 - 【請求項５】多極偏向手段は、互いに平行に延在する細
長い金属製電極(40 〜47) からなり、この電極により制
限された領域にビームが入るように前記電極はビームの
入口軌道にほぼ平行に延在していることを特徴とする請
求項４記載のイオンビーム注入装置。 - 【請求項６】制御手段は、細長い金属電極における電位
を個々に制御することを特徴とする請求項５記載のイオ
ンビーム注入装置。
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