JP3399117B2 - イオン注入装置 - Google Patents
イオン注入装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、真空中でターゲット
にイオンビームを照射してイオン注入を行うイオン注入
装置に関し、より具体的には、イオンビームの空間電荷
による発散を抑制してビーム輸送効率を向上させる手段
に関する。
にイオンビームを照射してイオン注入を行うイオン注入
装置に関し、より具体的には、イオンビームの空間電荷
による発散を抑制してビーム輸送効率を向上させる手段
に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は、従来のイオン注入装置の一例を
示す概略図である。このイオン注入装置は、イオン源２
から引き出したイオンビーム４を質量分析電磁石６を通
して偏向させ、かつその下流側のビーム集束点に設けた
分析スリット８を通し、それによってイオンビーム４の
質量分離を行って所望質量のイオンから成るイオンビー
ム４を選択的に導出し、それをターゲット（例えばウェ
ーハ）１０に入射させる構成をしている。イオンビーム
４の経路は全て真空である。
示す概略図である。このイオン注入装置は、イオン源２
から引き出したイオンビーム４を質量分析電磁石６を通
して偏向させ、かつその下流側のビーム集束点に設けた
分析スリット８を通し、それによってイオンビーム４の
質量分離を行って所望質量のイオンから成るイオンビー
ム４を選択的に導出し、それをターゲット（例えばウェ
ーハ）１０に入射させる構成をしている。イオンビーム
４の経路は全て真空である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなイオン注
入装置において、ターゲット１０におけるビーム電流増
大のためには、イオン源２からターゲット１０までのイ
オンビーム４の輸送効率を高くすることが有効である。
入装置において、ターゲット１０におけるビーム電流増
大のためには、イオン源２からターゲット１０までのイ
オンビーム４の輸送効率を高くすることが有効である。
【０００４】このビーム輸送効率を下げる大きな要因の
一つに、イオンビーム４の空間電荷による発散がある。
これは、イオンビーム４中のイオンが同極性電荷のため
に相互に反発し合い、それによってイオンビーム４が発
散することである。
一つに、イオンビーム４の空間電荷による発散がある。
これは、イオンビーム４中のイオンが同極性電荷のため
に相互に反発し合い、それによってイオンビーム４が発
散することである。
【０００５】このような空間電荷によるイオンビーム４
の発散は、イオンビーム４が低エネルギーかつ大電流の
場合ほど大きくなる。これは、大電流だとイオンの密度
が濃くなり、低エネルギーだとイオンの速度が小さくて
単位時間当たりのイオンの密度が濃くなり、いずれもイ
オン同士の反発力を大きくするからである。
の発散は、イオンビーム４が低エネルギーかつ大電流の
場合ほど大きくなる。これは、大電流だとイオンの密度
が濃くなり、低エネルギーだとイオンの速度が小さくて
単位時間当たりのイオンの密度が濃くなり、いずれもイ
オン同士の反発力を大きくするからである。
【０００６】このようなイオンビームの空間電荷を積極
的に中和する手段を備えたイオン注入装置はこれまでな
かったが、イオンビームに外部から電子を供給する電子
供給源を、イオンビーム経路の適当な所に設置すること
が考えられている。
的に中和する手段を備えたイオン注入装置はこれまでな
かったが、イオンビームに外部から電子を供給する電子
供給源を、イオンビーム経路の適当な所に設置すること
が考えられている。
【０００７】この電子供給源としては、単純に電子だけ
を供給するものと、電子をプラズマの形で供給するもの
とが考えられている。
を供給するものと、電子をプラズマの形で供給するもの
とが考えられている。
【０００８】ところが、単純に電子だけを供給する電子
供給源を設けても、イオンビームの中心部まで電子が十
分に供給されず、イオンビームの空間電荷が十分に中和
されないという問題がある。これは、イオンビームに外
部から電子を供給すると、イオンビームの電位はその中
心部で一番高いため電子は中心部へ向けて加速されかつ
その勢いで中心部を通り過ぎ、再び中心部に向けて加速
されるというように、電子がイオンビームの中心部を中
心にして往復運動を起こし、そのため電子の存在確率
が、イオンビームの電位分布とは逆に、イオンビームの
中心部で低くイオンビームの周辺部で高くなるからであ
る。
供給源を設けても、イオンビームの中心部まで電子が十
分に供給されず、イオンビームの空間電荷が十分に中和
されないという問題がある。これは、イオンビームに外
部から電子を供給すると、イオンビームの電位はその中
心部で一番高いため電子は中心部へ向けて加速されかつ
その勢いで中心部を通り過ぎ、再び中心部に向けて加速
されるというように、電子がイオンビームの中心部を中
心にして往復運動を起こし、そのため電子の存在確率
が、イオンビームの電位分布とは逆に、イオンビームの
中心部で低くイオンビームの周辺部で高くなるからであ
る。
【０００９】また、イオンビームに供給する電子がイオ
ンビーム中にその電位によってうまく捕捉されるために
は、低エネルギーの電子である必要があるが、単純に電
子だけを引き出す電子供給源で十分な量の低エネルギー
を電子を得ようとすると、電子の量は引出し電圧の３／
２乗に比例し引出し電圧が小さくなると急激に少なくな
るため、装置が非常に大型のものになるという問題もあ
る。
ンビーム中にその電位によってうまく捕捉されるために
は、低エネルギーの電子である必要があるが、単純に電
子だけを引き出す電子供給源で十分な量の低エネルギー
を電子を得ようとすると、電子の量は引出し電圧の３／
２乗に比例し引出し電圧が小さくなると急激に少なくな
るため、装置が非常に大型のものになるという問題もあ
る。
【００１０】一方、電子をプラズマの形で供給する電子
供給源は電子供給能力は高いけれども、この方式の電子
供給源にはプラズマ生成のためにガスを供給する必要が
あり、このガスがイオンビーム経路にプラズマと共に漏
れ出るため、イオンビーム経路の真空度を維持するため
には、新たな真空排気装置の付加等が必要になる。それ
をしないと、イオンビームがイオンビーム経路に存在す
るガス分子と衝突して中性粒子になる粒子衝突反応が激
しくなり、イオンビームの損失増大や、電流として計測
されない中性粒子がターゲットに注入されることによる
注入量異常等が生じる。
供給源は電子供給能力は高いけれども、この方式の電子
供給源にはプラズマ生成のためにガスを供給する必要が
あり、このガスがイオンビーム経路にプラズマと共に漏
れ出るため、イオンビーム経路の真空度を維持するため
には、新たな真空排気装置の付加等が必要になる。それ
をしないと、イオンビームがイオンビーム経路に存在す
るガス分子と衝突して中性粒子になる粒子衝突反応が激
しくなり、イオンビームの損失増大や、電流として計測
されない中性粒子がターゲットに注入されることによる
注入量異常等が生じる。
【００１１】このように、いずれの電子供給源を用いる
場合にも様々な問題があり、イオンビームの空間電荷に
よる発散をうまく抑制することはできない。
場合にも様々な問題があり、イオンビームの空間電荷に
よる発散をうまく抑制することはできない。
【００１２】そこでこの発明は、外部からイオンビーム
に電子を供給する電子供給源に依らなくても、イオンビ
ームの空間電荷を十分に抑制してビーム輸送効率を向上
させることができるようにしたイオン注入装置を提供す
ることを主たる目的とする。
に電子を供給する電子供給源に依らなくても、イオンビ
ームの空間電荷を十分に抑制してビーム輸送効率を向上
させることができるようにしたイオン注入装置を提供す
ることを主たる目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明のイオン注入装置は、前記イオン源とター
ゲットとの間のイオンビーム経路の近傍にイオンビーム
に当たらないように設けられていて、そこを通過するイ
オンビームの軸に沿う方向の磁界を発生させて電子の閉
じ込めを磁気的に行う磁界発生手段と、この磁界発生手
段の両端部付近にそれぞれ配置されていて、そこを通過
するイオンビームをそれに当たらないように取り囲んで
いて電子の閉じ込めを静電的に行う第１および第２の電
子閉じ込め電極と、この第１および第２の電子閉じ込め
電極に負電圧をそれぞれ印加する直流電源とを備えてい
て、閉じ込めた電子によってイオンビームの空間電荷を
抑制して、空間電荷によるイオンビームの発散を抑える
ようにしていることを特徴とする。
め、この発明のイオン注入装置は、前記イオン源とター
ゲットとの間のイオンビーム経路の近傍にイオンビーム
に当たらないように設けられていて、そこを通過するイ
オンビームの軸に沿う方向の磁界を発生させて電子の閉
じ込めを磁気的に行う磁界発生手段と、この磁界発生手
段の両端部付近にそれぞれ配置されていて、そこを通過
するイオンビームをそれに当たらないように取り囲んで
いて電子の閉じ込めを静電的に行う第１および第２の電
子閉じ込め電極と、この第１および第２の電子閉じ込め
電極に負電圧をそれぞれ印加する直流電源とを備えてい
て、閉じ込めた電子によってイオンビームの空間電荷を
抑制して、空間電荷によるイオンビームの発散を抑える
ようにしていることを特徴とする。
【００１４】
【作用】イオンビーム経路には、量の多少はあるにせ
よ、必ず残留ガスが存在しており、この残留ガスとイオ
ンビームとの衝突によって電子が発生する。このような
電子がイオンビームの正電位によってイオンビーム内に
捕捉されることにより、イオンビームはある程度は中和
される。しかし、イオンビームの正電位による捕捉だけ
では、電子は運動エネルギーを持っていてイオンビーム
の半径方向や軸方向に移動してイオンビームから逃げ出
しやすいので、電子のイオンビーム内への閉じ込めは不
十分であり、イオンビームの空間電荷を十分に小さくす
ることはできない。
よ、必ず残留ガスが存在しており、この残留ガスとイオ
ンビームとの衝突によって電子が発生する。このような
電子がイオンビームの正電位によってイオンビーム内に
捕捉されることにより、イオンビームはある程度は中和
される。しかし、イオンビームの正電位による捕捉だけ
では、電子は運動エネルギーを持っていてイオンビーム
の半径方向や軸方向に移動してイオンビームから逃げ出
しやすいので、電子のイオンビーム内への閉じ込めは不
十分であり、イオンビームの空間電荷を十分に小さくす
ることはできない。
【００１５】これに対して、上記磁界発生手段によれ
ば、そのイオンビームの軸に沿う方向の磁界に電子が巻
き付くので、電子がイオンビームの半径方向に逃げるの
を防止することができ、電子のイオンビーム半径方向に
おける閉じ込めを磁気的に行うことができる。
ば、そのイオンビームの軸に沿う方向の磁界に電子が巻
き付くので、電子がイオンビームの半径方向に逃げるの
を防止することができ、電子のイオンビーム半径方向に
おける閉じ込めを磁気的に行うことができる。
【００１６】また、上記第１および第２の電子閉じ込め
電極によれば、直流電源から印加される負電圧によっ
て、イオンビームの軸方向に逃げようとする電子を両側
から中央の方へ押し戻すことができるので、電子のイオ
ンビーム軸方向における閉じ込めを静電的に行うことが
できる。
電極によれば、直流電源から印加される負電圧によっ
て、イオンビームの軸方向に逃げようとする電子を両側
から中央の方へ押し戻すことができるので、電子のイオ
ンビーム軸方向における閉じ込めを静電的に行うことが
できる。
【００１７】上記構成によれば、このようにして電子を
イオンビーム内にうまく閉じ込めることができるので、
外部からイオンビームに電子を供給する電子供給源に依
らなくても、閉じ込めた電子によってイオンビームの空
間電荷を十分に抑制して、空間電荷によるビーム発散を
抑え、ビーム輸送効率を向上させることができる。
イオンビーム内にうまく閉じ込めることができるので、
外部からイオンビームに電子を供給する電子供給源に依
らなくても、閉じ込めた電子によってイオンビームの空
間電荷を十分に抑制して、空間電荷によるビーム発散を
抑え、ビーム輸送効率を向上させることができる。
【００１８】
【実施例】図１は、この発明の一実施例に係るイオン注
入装置を示す図である。図４の従来例と同一または相当
する部分には同一符号を付し、以下においては当該従来
例との相違点を主に説明する。
入装置を示す図である。図４の従来例と同一または相当
する部分には同一符号を付し、以下においては当該従来
例との相違点を主に説明する。
【００１９】この実施例においては、前述したイオン源
２と質量分析電磁石６との間のイオンビーム経路の近傍
に、イオンビーム経路に沿ってイオンビーム４をそれに
当たることなく包むように巻かれたソレノイド１４を配
置している。より具体的には、イオン源２と質量分析電
磁石６とは真空容器としての接続管１２で互いに接続さ
れており、この実施例ではこの接続管１２の外部にそれ
に沿って筒状のソレノイド１４を配置している。
２と質量分析電磁石６との間のイオンビーム経路の近傍
に、イオンビーム経路に沿ってイオンビーム４をそれに
当たることなく包むように巻かれたソレノイド１４を配
置している。より具体的には、イオン源２と質量分析電
磁石６とは真空容器としての接続管１２で互いに接続さ
れており、この実施例ではこの接続管１２の外部にそれ
に沿って筒状のソレノイド１４を配置している。
【００２０】このソレノイド１４には直流電源１６が接
続されており、ソレノイド１４はこの直流電源１６によ
って励磁されて、その内側を通過するイオンビーム４の
軸に沿う方向の磁界Ｂを発生させる。即ちこの実施例で
は、このソレノイド１４および直流電源１６によって、
磁界発生手段を構成している。なお、磁界Ｂの向きは、
図示とは逆にイオン源２側へ向いていても良く、要はそ
こを通過するイオンビーム４の軸に沿う方向であれば良
い。
続されており、ソレノイド１４はこの直流電源１６によ
って励磁されて、その内側を通過するイオンビーム４の
軸に沿う方向の磁界Ｂを発生させる。即ちこの実施例で
は、このソレノイド１４および直流電源１６によって、
磁界発生手段を構成している。なお、磁界Ｂの向きは、
図示とは逆にイオン源２側へ向いていても良く、要はそ
こを通過するイオンビーム４の軸に沿う方向であれば良
い。
【００２１】ソレノイド１４による磁界Ｂの強さは、例
えば数十ガウス程度で良い。これは、磁界Ｂに巻き付く
電子のラーモア半径は、電子温度を１ｅＶ程度としても
１０ガウスの磁界Ｂで約３ｍｍと十分に小さいからであ
る。
えば数十ガウス程度で良い。これは、磁界Ｂに巻き付く
電子のラーモア半径は、電子温度を１ｅＶ程度としても
１０ガウスの磁界Ｂで約３ｍｍと十分に小さいからであ
る。
【００２２】更に、接続管１２の内部であってソレノイ
ド１４の両端部付近に位置する所に、そこを通過するイ
オンビーム４をそれに当たらないように取り囲む第１お
よび第２の電子閉じ込め電極２０および２２をそれぞれ
配置している。そして、両電子閉じ込め電極２０、２２
に、電流導入端子２４を経由して直流電源２６を接続
し、この直流電源２６から両電子閉じ込め電極２０、２
２に負電圧を印加するようにしている。
ド１４の両端部付近に位置する所に、そこを通過するイ
オンビーム４をそれに当たらないように取り囲む第１お
よび第２の電子閉じ込め電極２０および２２をそれぞれ
配置している。そして、両電子閉じ込め電極２０、２２
に、電流導入端子２４を経由して直流電源２６を接続
し、この直流電源２６から両電子閉じ込め電極２０、２
２に負電圧を印加するようにしている。
【００２３】両電子閉じ込め電極２０、２２に印加する
負電圧の大きさは、その電界によって、イオンビーム４
の軸方向に逃げようとする電子を押し戻すに足りる大き
さにする必要があるが、具体的には−数百Ｖ程度で良
い。
負電圧の大きさは、その電界によって、イオンビーム４
の軸方向に逃げようとする電子を押し戻すに足りる大き
さにする必要があるが、具体的には−数百Ｖ程度で良
い。
【００２４】両電子閉じ込め電極２０、２２の形状は、
そこを通過するイオンビーム４の断面形状にあったもの
にするのが好ましい。例えば、イオンビーム４が断面円
形ビームであれば図２に示すような円筒状に、断面楕円
形ビームであれば楕円筒状に、断面長方形（シート状）
ビームであれば薄い角筒状にすれば良い。そのようにす
れば、当該電子閉じ込め電極２０、２２に印加される負
電圧による電界を、イオンビーム４に当たることなくか
つ効率良く、イオンビーム４の中心部まで及ぼすことが
できるからである。
そこを通過するイオンビーム４の断面形状にあったもの
にするのが好ましい。例えば、イオンビーム４が断面円
形ビームであれば図２に示すような円筒状に、断面楕円
形ビームであれば楕円筒状に、断面長方形（シート状）
ビームであれば薄い角筒状にすれば良い。そのようにす
れば、当該電子閉じ込め電極２０、２２に印加される負
電圧による電界を、イオンビーム４に当たることなくか
つ効率良く、イオンビーム４の中心部まで及ぼすことが
できるからである。
【００２５】また、このような筒状の電子閉じ込め電極
２０、２２のビーム進行方向の長さＬは、円筒状の場合
は直径Ｒと同程度に（図２参照）、楕円筒状の場合は短
径と同程度に、角筒状の場合は短い方の内法と同程度に
するのが好ましい。そのようにすれば、筒状の電子閉じ
込め電極２０、２２の中心部まで電極の電位にすること
ができるからである。
２０、２２のビーム進行方向の長さＬは、円筒状の場合
は直径Ｒと同程度に（図２参照）、楕円筒状の場合は短
径と同程度に、角筒状の場合は短い方の内法と同程度に
するのが好ましい。そのようにすれば、筒状の電子閉じ
込め電極２０、２２の中心部まで電極の電位にすること
ができるからである。
【００２６】なお、イオン源２は、図１の例では、プラ
ズマを発生させるプラズマ発生部２ａと、そこから電界
の作用でイオンビーム４を引き出す引出し電極系２ｂ
と、それらを収納するイオン源ハウジング２ｃと、プラ
ズマ発生部２ａ内に電子閉じ込め用の磁界を発生させる
イオン源マグネット２ｄとを備えている。
ズマを発生させるプラズマ発生部２ａと、そこから電界
の作用でイオンビーム４を引き出す引出し電極系２ｂ
と、それらを収納するイオン源ハウジング２ｃと、プラ
ズマ発生部２ａ内に電子閉じ込め用の磁界を発生させる
イオン源マグネット２ｄとを備えている。
【００２７】イオンビーム４の経路には、量の多少はあ
るにせよ、必ず残留ガスが存在しており、この残留ガス
とイオンビーム４との衝突によって電子が発生する。こ
のような電子がイオンビーム４の正電位によってイオン
ビーム４内に捕捉されることにより、イオンビーム４は
そのままでもある程度は中和される。しかし、イオンビ
ーム４の正電位による捕捉だけでは、電子は運動エネル
ギーを持っていてイオンビーム４の半径方向や軸方向に
移動してイオンビーム４から逃げ出しやすいので、電子
のイオンビーム４内への閉じ込めは不十分であり、イオ
ンビーム４の空間電荷を十分に小さくことはできない。
るにせよ、必ず残留ガスが存在しており、この残留ガス
とイオンビーム４との衝突によって電子が発生する。こ
のような電子がイオンビーム４の正電位によってイオン
ビーム４内に捕捉されることにより、イオンビーム４は
そのままでもある程度は中和される。しかし、イオンビ
ーム４の正電位による捕捉だけでは、電子は運動エネル
ギーを持っていてイオンビーム４の半径方向や軸方向に
移動してイオンビーム４から逃げ出しやすいので、電子
のイオンビーム４内への閉じ込めは不十分であり、イオ
ンビーム４の空間電荷を十分に小さくことはできない。
【００２８】これに対して、上記のようなソレノイド１
４を設けてイオンビーム４の軸に沿う方向の磁界Ｂを発
生させれば、当該磁界Ｂに電子が巻き付くので、電子が
イオンビーム４の半径方向に逃げるのを防止することが
できる。即ち、ソレノイド１４内の空間に、磁気的に、
電子の閉じ込め（半径方向の閉じ込め）を行うことがで
きる。
４を設けてイオンビーム４の軸に沿う方向の磁界Ｂを発
生させれば、当該磁界Ｂに電子が巻き付くので、電子が
イオンビーム４の半径方向に逃げるのを防止することが
できる。即ち、ソレノイド１４内の空間に、磁気的に、
電子の閉じ込め（半径方向の閉じ込め）を行うことがで
きる。
【００２９】また、上記電子閉じ込め電極２０および２
２を設けてそれに負電圧を印加すれば、その静電界によ
って、イオンビーム４の軸方向に逃げようとする電子を
両側から中央の方へ押し戻すことができる。即ち、両電
子閉じ込め電極２０、２２間の空間に、静電的に、電子
の閉じ込め（軸方向の閉じ込め）を行うことができる。
２を設けてそれに負電圧を印加すれば、その静電界によ
って、イオンビーム４の軸方向に逃げようとする電子を
両側から中央の方へ押し戻すことができる。即ち、両電
子閉じ込め電極２０、２２間の空間に、静電的に、電子
の閉じ込め（軸方向の閉じ込め）を行うことができる。
【００３０】このようにして電子をソレノイド１４と両
電子閉じ込め電極２０、２２とで囲まれる空間内のイオ
ンビーム４内にうまく閉じ込めることができるので、外
部からイオンビーム４に電子を供給する電子供給源に依
らなくても、閉じ込めた電子によってイオンビーム４の
空間電荷を十分に抑制して、空間電荷によるビーム発散
を抑え、ビーム輸送効率を向上させることができる。そ
の結果、ターゲット１０へ輸送するビーム量が増大す
る。
電子閉じ込め電極２０、２２とで囲まれる空間内のイオ
ンビーム４内にうまく閉じ込めることができるので、外
部からイオンビーム４に電子を供給する電子供給源に依
らなくても、閉じ込めた電子によってイオンビーム４の
空間電荷を十分に抑制して、空間電荷によるビーム発散
を抑え、ビーム輸送効率を向上させることができる。そ
の結果、ターゲット１０へ輸送するビーム量が増大す
る。
【００３１】特に、イオンビーム４が低エネルギー、大
電流、更には質量数の大きいイオン種から成る場合に、
空間電荷効果が顕著に現れるので、そのようなイオンビ
ームの場合に上記のような手段を設ける効果は大きい。
電流、更には質量数の大きいイオン種から成る場合に、
空間電荷効果が顕著に現れるので、そのようなイオンビ
ームの場合に上記のような手段を設ける効果は大きい。
【００３２】なお、ソレノイド１４は、図１の例では接
続管１２外の大気中に配置しているが、接続管１２内の
真空中に配置しても良い。その場合も勿論、ソレノイド
１４にはイオンビーム４が当たらないようにする。ソレ
ノイド１４を真空中に配置すれば、より近くからイオン
ビーム経路に磁界Ｂを印加することができるので、磁界
印加の効率が高く、従ってソレノイド１４を小型・簡略
化することができると共に、それ用の直流電源１６も小
容量にすることができる。
続管１２外の大気中に配置しているが、接続管１２内の
真空中に配置しても良い。その場合も勿論、ソレノイド
１４にはイオンビーム４が当たらないようにする。ソレ
ノイド１４を真空中に配置すれば、より近くからイオン
ビーム経路に磁界Ｂを印加することができるので、磁界
印加の効率が高く、従ってソレノイド１４を小型・簡略
化することができると共に、それ用の直流電源１６も小
容量にすることができる。
【００３３】また、ソレノイド１４の両端部付近の周り
には、必要に応じて、例えば図３に示すように、ソレノ
イド１４で発生させた磁界がその両端部から軸方向の外
部へ漏れ出るのを抑える磁気遮蔽体３０、３２をそれぞ
れ設けても良い。両磁気遮蔽体３０、３２は、磁性材
料、好ましくは強磁性材料から成り、例えばリング状ま
たは筒状をしている。
には、必要に応じて、例えば図３に示すように、ソレノ
イド１４で発生させた磁界がその両端部から軸方向の外
部へ漏れ出るのを抑える磁気遮蔽体３０、３２をそれぞ
れ設けても良い。両磁気遮蔽体３０、３２は、磁性材
料、好ましくは強磁性材料から成り、例えばリング状ま
たは筒状をしている。
【００３４】このような磁気遮蔽体３０、３２を設ける
と、ソレノイド１４による磁界と他の磁界、例えば質量
分析電磁石６の磁界やイオン源マグネット２ｄの磁界と
の相互干渉を避けることができる。これは、イオン源２
と質量分析電磁石６との間の狭いスペースにソレノイド
１４を配置する場合に特に効果がある。
と、ソレノイド１４による磁界と他の磁界、例えば質量
分析電磁石６の磁界やイオン源マグネット２ｄの磁界と
の相互干渉を避けることができる。これは、イオン源２
と質量分析電磁石６との間の狭いスペースにソレノイド
１４を配置する場合に特に効果がある。
【００３５】しかも、ソレノイド１４が発生する磁力線
１５は、ソレノイド１４の両端部付近で急激に曲げられ
た形で磁気遮蔽体３０、３２から出入りするようになる
ので、磁力線１５が緩く広がっている場合に比べて、ソ
レノイド１４の磁界によるイオンビーム４の広がりやね
じれ等を少なくすることができる。
１５は、ソレノイド１４の両端部付近で急激に曲げられ
た形で磁気遮蔽体３０、３２から出入りするようになる
ので、磁力線１５が緩く広がっている場合に比べて、ソ
レノイド１４の磁界によるイオンビーム４の広がりやね
じれ等を少なくすることができる。
【００３６】また、両電子閉じ込め電極２０、２２に
は、図１の例のように共通の直流電源２６から負電圧を
印加しても良いし、別の直流電源からそれぞれ負電圧を
印加するようにしても良い。後者のようにすれば、電子
閉じ込め電極２０と２２に互いに大きさの異なる負電圧
を印加することができるので、より適正な負電圧を印加
することができる。
は、図１の例のように共通の直流電源２６から負電圧を
印加しても良いし、別の直流電源からそれぞれ負電圧を
印加するようにしても良い。後者のようにすれば、電子
閉じ込め電極２０と２２に互いに大きさの異なる負電圧
を印加することができるので、より適正な負電圧を印加
することができる。
【００３７】また、上記のようなソレノイド１４および
電子閉じ込め電極２０、２２は、イオン源２とターゲッ
ト１０との間のイオンビーム経路であればどこに設けて
も前述したような効果は得られるが、例えば質量分析電
磁石６と分析スリット８との間や、分析スリット８とタ
ーゲット１０との間に設けても良いが、イオンビーム４
の発散をその上流側で抑えるほどターゲット１０に対す
る立体角が小さくなるのでより大きな効果が得られる。
従ってこの理由から、図１の実施例のようにイオン源２
と質量分析電磁石６との間に設けるのが好ましい。
電子閉じ込め電極２０、２２は、イオン源２とターゲッ
ト１０との間のイオンビーム経路であればどこに設けて
も前述したような効果は得られるが、例えば質量分析電
磁石６と分析スリット８との間や、分析スリット８とタ
ーゲット１０との間に設けても良いが、イオンビーム４
の発散をその上流側で抑えるほどターゲット１０に対す
る立体角が小さくなるのでより大きな効果が得られる。
従ってこの理由から、図１の実施例のようにイオン源２
と質量分析電磁石６との間に設けるのが好ましい。
【００３８】また、上記ソレノイド１４および直流電源
１６の代わりに、複数の永久磁石を接続管１２の外側ま
たは内側に設けて上記のような磁界Ｂを発生させるよう
にし、これによって磁界発生手段を構成しても良い。
１６の代わりに、複数の永久磁石を接続管１２の外側ま
たは内側に設けて上記のような磁界Ｂを発生させるよう
にし、これによって磁界発生手段を構成しても良い。
【００３９】
【発明の効果】この発明は上記のとおり構成されている
ので、次のような効果を奏する。
ので、次のような効果を奏する。
【００４０】請求項１の発明によれば、イオンビームが
残留ガスと衝突することによって発生する電子を、磁界
発生手段と第１および第２の電子閉じ込め電極とで囲ま
れる空間内のイオンビーム内に磁気的および静電的にう
まく閉じ込めることができるので、外部からイオンビー
ムに電子を供給する電子供給源に依らなくても、閉じ込
めた電子によってイオンビームの空間電荷を十分に抑制
して、空間電荷によるビーム発散を抑え、ビーム輸送効
率を向上させることができる。
残留ガスと衝突することによって発生する電子を、磁界
発生手段と第１および第２の電子閉じ込め電極とで囲ま
れる空間内のイオンビーム内に磁気的および静電的にう
まく閉じ込めることができるので、外部からイオンビー
ムに電子を供給する電子供給源に依らなくても、閉じ込
めた電子によってイオンビームの空間電荷を十分に抑制
して、空間電荷によるビーム発散を抑え、ビーム輸送効
率を向上させることができる。
【００４１】請求項２の発明によれば、イオンビームの
発散を、イオンビーム経路の最も上流側に近い場所で抑
えることができるので、ビーム輸送効率を向上させる上
でより大きな効果が得られる。
発散を、イオンビーム経路の最も上流側に近い場所で抑
えることができるので、ビーム輸送効率を向上させる上
でより大きな効果が得られる。
【００４２】請求項３の発明によれば、磁界発生手段に
よる磁界と他の磁界との相互干渉を避けることができる
と共に、磁界発生手段の磁界に起因するイオンビームの
広がりやねじれ等を少なくすることができる。
よる磁界と他の磁界との相互干渉を避けることができる
と共に、磁界発生手段の磁界に起因するイオンビームの
広がりやねじれ等を少なくすることができる。
【図１】この発明の一実施例に係るイオン注入装置を示
す図である。
す図である。
【図２】電子閉じ込め電極の一例を示す斜視図である。
【図３】ソレノイドコイルの両端部付近に磁気遮蔽体を
設けた例を示す断面図である。
設けた例を示す断面図である。
【図４】従来のイオン注入装置の一例を示す概略図であ
る。
る。
２ イオン源
４ イオンビーム
６ 質量分析電磁石
８ 分析スリット
１０ ターゲット
１２ 接続管
１４ ソレノイド
１６ 直流電源
２０，２２ 電子閉じ込め電極
２６ 直流電源
３０，３２ 磁気遮蔽体
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭62−108438（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−233955（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−174779（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−112140（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−36988（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−231725（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−326319（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01J 37/317
H01L 21/265
Claims (3)
- 【請求項１】 イオン源から引き出したイオンビームを
質量分析電磁石を通してターゲットに入射させる構成の
イオン注入装置において、前記イオン源とターゲットと
の間のイオンビーム経路の近傍にイオンビームに当たら
ないように設けられていて、そこを通過するイオンビー
ムの軸に沿う方向の磁界を発生させて電子の閉じ込めを
磁気的に行う磁界発生手段と、この磁界発生手段の両端
部付近にそれぞれ配置されていて、そこを通過するイオ
ンビームをそれに当たらないように取り囲んでいて電子
の閉じ込めを静電的に行う第１および第２の電子閉じ込
め電極と、この第１および第２の電子閉じ込め電極に負
電圧をそれぞれ印加する直流電源とを備えていて、閉じ
込めた電子によってイオンビームの空間電荷を抑制し
て、空間電荷によるイオンビームの発散を抑えるように
していることを特徴とするイオン注入装置。 - 【請求項２】 前記磁界発生手段ならびに第１および第
２の電子閉じ込め電極を、前記イオン源と質量分析電磁
石との間に配置している請求項１記載のイオン注入装
置。 - 【請求項３】 前記磁界発生手段の両端部付近に、当該
磁界発生手段で発生させた磁界がその両端部から軸方向
の外部へ漏れ出るのを抑える磁気遮蔽体をそれぞれ設け
ている請求項１または２記載のイオン注入装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26827994A JP3399117B2 (ja) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | イオン注入装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26827994A JP3399117B2 (ja) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | イオン注入装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08106877A JPH08106877A (ja) | 1996-04-23 |
| JP3399117B2 true JP3399117B2 (ja) | 2003-04-21 |
Family
ID=17456346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26827994A Expired - Fee Related JP3399117B2 (ja) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | イオン注入装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3399117B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7498572B2 (en) | 2005-09-14 | 2009-03-03 | Nissin Ion Equipment Co., Ltd. | Deflecting electromagnet and ion beam irradiating apparatus |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6075249A (en) * | 1998-06-19 | 2000-06-13 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Methods and apparatus for scanning and focusing an ion beam |
| US6956225B1 (en) * | 2004-04-01 | 2005-10-18 | Axcelis Technologies, Inc. | Method and apparatus for selective pre-dispersion of extracted ion beams in ion implantation systems |
| WO2006124075A2 (en) * | 2005-05-16 | 2006-11-23 | Axcelis Technologies, Inc. | System and methods for ion beam containment using localized electrostatic fields in an ion beam passageway |
-
1994
- 1994-10-05 JP JP26827994A patent/JP3399117B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7498572B2 (en) | 2005-09-14 | 2009-03-03 | Nissin Ion Equipment Co., Ltd. | Deflecting electromagnet and ion beam irradiating apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08106877A (ja) | 1996-04-23 |
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