JP3727050B2

JP3727050B2 - イオン注入装置及びそのイオンソース系の調節方法。

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Publication number: JP3727050B2
Application number: JP2001012248A
Authority: JP
Inventors: 光国月原; 光昭椛澤; 裕二高橋; 道朗杉谷
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Filing date: 2001-01-19
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はイオン注入装置及びそのイオンソース系の調節方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近のイオン注入では、半導体デバイスの微細化に伴い、注入深さを浅くするために、注入イオンエネルギーの低エネルギー化が進んでいる。しかし、低エネルギー領域では、イオンソースからの引出し電圧が低くなることにより、イオンの引出し効率の低下と、イオンビーム自身の電荷でお互いが反発してイオンビームが広がってしまうこと（空間電荷効果）による輸送効率の低下のため、十分な注入イオンビーム電流が取れないという問題があった。
【０００３】
上記の点を図面を参照して説明する。イオン注入装置のイオンソースから質量分析スリットまでのビームラインの一般的構成を図３に示す。図３において、イオンソース１から引出し電極２を通して引き出されたイオンビーム５は、質量分析磁石３とその下流の後方にある質量分析スリット４とにより質量分析されて、必要なイオン種だけが選別される。
【０００４】
図４に示すのは、イオン注入装置に用いられるイオンソースの引出し部の一般的構成である。ここでは、正の電荷を持つイオンを取り出すイオンソースについて説明する。図４において、イオンソース６全体には正の電圧がかけられており、イオンソース６の先端部は、プラズマ８を生成するためのアークチャンバー７で構成されている。アークチャンバー７にはプラズマ８からイオンを引き出すための開口が設けられている。
【０００５】
また、図４には示されていないが、プラズマ生成を効率的に行うための磁場をアークチャンバー７内に発生する作用を持つ磁石（ソース磁石）が、アークチャンバー７の外部に設置される。
【０００６】
イオンを引き出すための引出し電極は、一般的には複数枚で構成されており、イオンソース６側から見て最後の電極は通常、グランド電極９と呼ばれる。全体としては、イオンソース６側の正の電位からグランド電極９に向かう電界によってイオン１３を引き出し、その際、同時に所望の引出しエネルギーまでイオンを加速する。
【０００７】
グランド電極９の上流側にはサプレッション電極１０と呼ばれる電極があり、グランド電極９に対し、負の電位が印加される。これは、イオンをイオンソース６側からグランド電極９側へと加速する引出し電界が、逆に電子をグランド側からソース側へと加速してしまうので、できるだけ電子が引出し電界中へ出て行かないように、負の電圧障壁を形成する働きをしている。
【０００８】
引出し電極、すなわちサプレッション電極１０とグランド電極９とは、通常、引出し電極の収納されている真空容器等に支持部材により固定されているが、図４に示すように、別に設けられた、駆動機構１１につながるサポート１２で支持されていることにより、イオンビーム流の上流、下流の方向である前後方向（ギャップ軸方向）やイオンビーム流に直交する方向である左右方向（サイド軸方向）に駆動され、アークチャンバー７との位置関係が調整される。なお、ギャップ軸方向と同方向の中心軸に関してある角度を持つ傾き調整（チルト軸）やイオンビーム流に直交する方向である上下動調整（上下軸）が行える機能が付加されている場合もある。
【０００９】
これらの引出し系の電気的ポテンシャルを模式的に表したのが図５である。各領域に分けて言えば、イオンソースからサプレッション電極間では、イオン１４は電位の高いイオンソース電位１５から電位の低いサプレッション電極電位１６の方向へ加速され、サプレッション電極電位１６以降はグランド電極電位１７まで減速されるわけである。したがって、引出し作用が完了する点でのイオンエネルギーは、イオンソースに印加される正の電位とグランド電極の電位（一般にはグランド電位）との電圧差（引出し電圧［ｋＶ］）にイオンの価数を乗じたエネルギー（ｋｅＶ）となる。
【００１０】
グランド電極を通過して所望のエネルギーとなったイオンは、次に配置される質量分析磁石へと向かって輸送される。
【００１１】
イオンソースからサプレッション電極までの電位の勾配は引出し電界と呼ばれ、アークチャンバーからのイオンの引出しに直接作用する。図４に示すように、この引出し電界のかかる領域、すなわち、イオンソース６（アークチャンバー７）からサプレッション電極１０までの領域を、ここでは便宜上、引出しギャップと呼ぶことにする。この引出しギャップの間隙幅が一定であれば、引出し電圧が低くなると電位の勾配も緩やかになる。すなわち、引出し電界が小さくなるのである。また、引出し電圧が一定であれば、引出しギャップの間隙幅を小さくすればするほど電位の勾配は急峻になり、引出し電界を大きくすることができる。
【００１２】
この様に、引出しギャップの間隙幅はイオンソースからのイオンの引出し効率に直接的に作用する極めて重要な要素であるので、一般のイオン注入装置のイオン引出し系では、図４に示したように、引出し電極側を駆動してこの引出しギャップを調整できる駆動機構を備えている。ギャップ軸は、主として前述の引出し電界の調整のために用いられ、サイド軸やチルト軸は、引き出すイオンビームの方向を設計上のビーム軸に一致させるための微調整に用いられる。
【００１３】
イオンソースに印加される正の電位とグランド電極の電位（一般にはグランド電位）との電圧差（引出し電圧）でイオンのエネルギーは決まるので、低エネルギーのイオンを取り出すためにはイオンソースの電圧をその電位まで下げなければならない。例えば、１価のイオンで８０ｋｅＶのイオンを引き出す際にはイオンソース側に８０ｋＶの電圧がかけられるのに対し、０．５ｋｅＶのエネルギーのイオンを引き出す際には、わずかに０．５ｋＶしかかけられなくなる。
【００１４】
同じ引出しギャップの間隙幅のままでイオンソースの電圧を下げていくと引出しギャップにかかる引出し電界が弱まってしまい、引出し効率が低下し、引き出せるイオン電流が低下する。そのため、低エネルギーのイオンを引き出す際には、駆動機構によりギャップ幅を縮めるようにサプレッション電極とグランド電極とがイオンソース側に近づくよう調整され、引出し電界の弱まりを低減することで、引出し効率の低下を補っている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
イオンはそれら自身が持つ正の電荷によってお互いに反発して発散しようとする性質を持っている。自らの電荷で発散してしまう現象は、空間電荷効果と呼ばれ、同じイオンで同じ電流値であれば、低エネルギーであればあるほど強く作用する。この発散効果のため、低エネルギーになればなるほど同じ距離を進む間の発散によるイオンのロスが大きくなり、イオンビームの輸送効率は低下する。イオンソースから引き出したイオンビームを如何に有効に質量分析磁石まで輸送するかという観点からは、両者間の距離は短ければ短いほど良いのである。
【００１６】
しかし、従来の技術では、前述のように、低エネルギー化に伴うイオンソースからの引出し効率の低下を補うためにサプレッション電極とグランド電極とがイオンソース側に移動する。このため、低エネルギーイオンを輸送する距離（グランド電極から質量分析磁石までの距離；図３に示す距離Ａ）は、逆に長くなってしまうという大きな問題があった。
【００１７】
すなわち、低エネルギーイオンの引出し効率の低下を補うために、イオンソースと引出し電極との距離である引出しギャップを狭めるということが、逆にグランド電極から質量分析磁石までの輸送効率を低下させるという副作用を生み出してしまい、低エネルギーイオンの効率的な獲得を妨げていたのである。
【００１８】
また、イオン注入装置では、質量分析磁石を出た後のイオンビームの収束点に質量分析スリットを配置し、質量やエネルギーの異なるイオンを分離している。ところが、引出しギャップを狭めるためにサプレッション電極とグランド電極とがイオンソース側に移動することが、そのイオンビーム収束点の位置を変えてしまうという副作用をも引き起こすことが知られている。
【００１９】
質量分析磁石は固有の焦点距離を持っており、イオンビーム輸送の始まりであるグランド電極の位置を変えると、その分だけ、質量分析磁石を出た後に再度結像するビームの収束点の位置も変わってしまう。この様子を図６に示す。
【００２０】
図６は、グランド電極１９から出たイオンが、質量分析磁石で軌道を変更され、質量分析スリット２０まで運ばれる様子を示している。グランド電極１９の位置が「Ｂ点」にある場合のイオンビームの広がりが実線２１で表され、その収束点が「Ｂ_F点」である。この場合、収束点の位置はほぼ分析スリット２０の位置に一致しており、所望のイオンが効率良く分析スリット２０を通過できる。
【００２１】
一方、グランド電極１９の位置が「Ｃ点」にある場合のイオンビームの広がりは破線２２で表されており、その収束点は「Ｃ_F点」である。この場合、分析スリット２０の位置と収束点Ｃ_Fとが一致しないため、所望のイオンの一部が分析スリット２０のスリット以外の部分に当たって失われる。
【００２２】
このように収束点のずれが生じると、本来通過すべきイオンビームの一部が分析スリット２０を通過できなくなり、イオンビーム電流が低減してしまう。それだけでなく、本来、引出しギャップで引出し効率のみを最適化しようとしている操作の中に、分析スリット２０でのイオンビームのロスによるビーム電流の増減の要素が加わるために、装置を最適にチューニングするのが難しくなる。
【００２３】
さらに、収束点にずれがある場合には、本来分離されるはずの質量やエネルギーの異なるイオンの一部が混入してしまい、質量分解能を低下させてしまう。
【００２４】
収束点がずれたことにより、本来分離されるはずのイオンの一部が分析スリットを通過してしまう様子を図７に示す。収束点がほぼ分析スリット２４の位置に一致している場合（図７ａ）では、所望のイオンは効率良く分析スリット２４を通過できるが、曲率半径の異なる不要なイオンは分析スリット２４を通過できず、分離される。
【００２５】
しかし、グランド電極２３の位置が変化することによって収束点が分析スリット２４の位置からずれてしまう（図７ｂ）と、所望のイオンだけでなく、分離されるべき不要イオンの一部が分析スリット２４を通過してしまう。
【００２６】
ここまでに述べたように、従来の引出し電極を駆動してイオンの引出し部をチューニングする方法は、以下のような問題点を持っている。
【００２７】
▲１▼低エネルギーイオンの場合に、質量分析磁石までのビーム輸送距離が長くなり、ビームの輸送効率が下がり、結果として、利用できるビーム電流量が低下する。
【００２８】
▲２▼質量分析磁石を出た後のビームの収束点の位置が変わることによるビーム電流の増減効果が入るために、チューニングが難しくなる。
【００２９】
▲３▼同じく、質量分析磁石を出た後のビームの収束点の位置が変わることによる質量分解能の低下が発生する。
【００３０】
本発明は、シリコンウェハー等にイオンを注入するためのイオン注入装置において、特に低エネルギー領域のイオンビーム電流の獲得を容易にすることを課題とするものである。
【００３１】
本発明はまた、チューニングの容易性を実現すると共に、イオンソースから引き出されたイオンの質量分解能のエネルギー依存性を低減することも課題としている。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、イオンソースでイオンを生成し、開口を有する引出し電極の引出し電界の作用でイオンを引出し、質量分析磁石でイオン軌道を偏向・屈曲し、質量分析した後に、ターゲットとなる基板に所望のイオンを注入するイオン注入装置において、前記イオンソースと前記引出し電極との相対的な位置関係を変更させる手段として、前記イオンソース側を移動させることを特徴とする。
【００３３】
本発明の好ましい形態では、前記引出し電極に対して、イオンソースの駆動機構により前記イオンソースの位置を変更するよう移動調節することにより、前記イオンソースと前記引出し電極側との相対的な位置関係を変更する。
【００３４】
上記形態による前記駆動機構は、イオンソース側を、イオンビーム方向と同方向のギャップ軸方向、およびイオンビーム方向と直角の上下、左右方向、ならびにイオンビーム方向と同方向の中心軸に関してある角度を持つチルト軸方向、のいずれの方向にも変位させることが可能である。
【００３５】
あるいはまた、前記駆動機構による前記イオンソースの移動をイオンビーム方向と同方向のギャップ軸方向のみの１軸とし、イオンビーム方向と直角の上下または左右方向の相対位置や前記引出し電極の傾き調整は、前記引出し電極を駆動して行うようにしても良い。
【００３６】
上記形態においては、イオン引出し時におけるイオンのエネルギーの増加減が終了する最後のスリットから前記質量分析磁石までの距離が変化しないことを特徴とする。
【００３７】
なお、前記質量分析磁石の下流側に後段加速もしくは後段減速の機構を持つようにしても良い。
【００３８】
更に、前記イオンソースに磁場を発生させるソース磁石の位置を、前記イオンソースの駆動に同期させて同じ方向に変位させるようにしても良いし、前記駆動機構とは別の駆動手段により前記イオンソースの位置変更とは独立に変更するようにしても良い。
【００３９】
更に、前記イオンソース側に該イオンソースと相対的な位置が変わらない少なくとも１枚の固定引出し電極を取り付け、該固定引出し電極を含むイオンソース側を駆動することによって、前記引出し電極との相対的位置関係を調整するようにしても良い。
【００４０】
本発明によればまた、イオンソースでイオンを生成し、開口を有する引出し電極の引出し電界の作用でイオンを引出し、質量分析磁石でイオン軌道を偏向し、質量分析した後に、ターゲットとなる基板に所望のイオンを注入するイオン注入装置において、前記イオンソースと前記引出し電極前段の間隔と前記引出し電極後段と前記質量分析磁石までの間隔の比率の変更を、前記イオンソース側を前記引出し電極前段に対して移動するように駆動して前記イオンソースと前記引出し電極前段の間隔を変更することにより実施するイオン注入装置のイオンソース系の調節方法が提供される。
【００４１】
【発明の実施の形態】
本発明の特徴は、イオンソースと引出し電極との間の引出しギャップ部の相対的な位置関係の調整を、引出し電極側を動かすことで行うのではなく、イオンソース側を移動させることによって行うことにある。
【００４２】
本発明の第１、第２の実施の形態によるイオン注入装置の主要部の構成を図１、図２に示す。
【００４３】
図１に示す第１の実施の形態は、イオンソース３４と、このイオンソース３４、厳密に言えばアークチャンバー３８に磁場を作りだすソース磁石３１とをサポート３５を介して共通の多軸駆動機構３６で支持すると共に、引出し電極３７を内部に有する真空容器３０に対して、イオンソース３４とソース磁石３１とを一体に駆動する形態である。イオンソース３４全体には正の電圧がかけられており、イオンソース３４の先端部は、プラズマを生成するためのアークチャンバー３８で構成され、アークチャンバー３８にはプラズマからイオンを引き出すための開口が、図４に示されるものと同様に設けられている。イオンを引き出すための引出し電極３７は、真空容器３０に対して、支持部材により固定されている。引出し電極３７は、アークチャンバー３８に近いサプレッション電極及びイオンソース側から見て最後側となるグランド電極の複数枚で構成されており、必要に応じて、サプレッション電極とグランド電極の間に中間電極を適宜設けても良い。但し、引出し電極３７を固定とせず、サポート部材を介して駆動し、さらなる調整の自由度を増やすために、アークチャンバー３８に対して、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に位置姿勢を調整されるように構成しても良いものである。
【００４４】
多軸駆動機構３６は、図示のように、イオンソース３４とソース磁石３１とをイオンビーム流と同じ方向のギヤップ軸方向に移動させる他、前に述べたチルト軸、サイド軸方向にも駆動可能である。更に、本形態では図示していないが、多軸駆動機構３６として、前に述べた上下方向にも駆動可能な機能を持つものを備えても良い。
【００４５】
真空容器３０のイオンソース３４側の端部には一定のフレキシビリティを有する真空ベローズなどの可動構造３２を取り付けて真空容器３０内部の真空を維持すると共に、イオンソース３４が多くの方向に駆動できるだけの自由度を与えている。イオンソース３４の台座３４−１には取付フランジ３３−２を介して筒状の電気的絶縁体（インシュレータ）３３が取り付けられ、絶縁体３３と可動構造３２とが筒状のジョイント３３−１を介して連結される。絶縁体３３は、イオンソース３４に印加される正電圧を絶縁するためのものである。
【００４６】
サポート３５は、ヨーク３１−１とソース電磁石コイル３１−２とから成るソース磁石３１を支持すると共に、絶縁体３３を支持することでイオンソース３４全体を支持している。台座３４−１にはまた、真空容器３０内部側へ向けて延びる支持体３４−２を介してアークチャンバー３８が取り付けられている。台座３４−１には更に、イオンソース３４内に所定のガスを供給するためのガス配管３４−３、正電圧印加用の電極部材３４−４、冷却水循環用の冷却水配管３４−５等がそれぞれフレキシブルユニット３４−６、３４−７、３４−８を介して接続されている。勿論、これらのガス配管３４−３、冷却水配管３４−５は電気的に絶縁された状態で台座３４−１に接続される。フレキシブルユニット３４−７には電気配線が接続される。
【００４７】
以上の説明で理解できるように、真空容器３０は固定であり、イオンソース３４とは反対側に質量分析磁石３９が結合されている。
【００４８】
図２に示す第２の形態は、図１に示される第１の形態において、イオンソース４４とアークチャンバー４８に磁場を作り出すソース磁石４１とをそれぞれ、引出し電極４７を内部に有する真空容器４０に対して、独立した多軸駆動機構４６ａ、４６ｂで駆動するようにした形態である。多軸駆動機構４６ａ、４６ｂはそれぞれ、イオンソース４４、ソース磁石４１をイオンビーム流と同じ方向のギヤップ軸方向に移動させる他、チルト軸、サイド軸方向にも駆動可能である。本形態でも、多軸駆動機構４６ａ、４６ｂとして、前に述べた上下方向にも駆動可能な機能を持つものを備えても良い。多軸駆動機構４６ａはイオンソース４４の台座４４−１を支持し、多軸駆動機構４６ｂはサポート４５を介して、ヨーク４１−１とヨーク電磁石コイル４１−２とから成るヨーク磁石４１を支持している。
【００４９】
本形態では、真空容器４０内部の真空を維持するために、真空容器４０のイオンソース４４側の端部に筒状の絶縁体４３が取付けられ、絶縁体４３のイオンソース４４側の端部には取付フランジ４３−１、４３−２を介して一定のフレキシビリティを有する真空ベローズなどの可動構造４２が取り付けられている。可動構造４２の端部はイオンソース４４の台座４４−１に取り付けられている。したがって、本形態ではイオンソース４４が自由に移動できる自由度を与えられているが、絶縁体４３は真空容器４０と共に固定である。
【００５０】
台座４４−１にはまた、真空容器４０内部側へ向けて延びる支持体４４−２を介してアークチャンバー４８が取り付けられている。台座４４−１には更に、イオンソース４４内に所定のガスを供給するためのガス配管４４−３、正電圧印加用の電極部材４４−４、冷却水循環用の冷却水配管４４−５等がそれぞれフレキシブルユニット４４−６、４４−７、４４−８を介して接続されている。勿論、これらのガス配管４４−３、冷却水配管４４−５は電気的に絶縁された状態で台座４４−１に接続される。フレキシブルユニット４４−７には電気配線が接続される。
【００５１】
本形態でも真空容器４０のイオンソース３４とは反対側端部に質量分析磁石４９が結合されている。
【００５２】
以上、本発明を２つの実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限らず、様々な変更が可能である。
【００５３】
例えば、いずれの形態でも、イオンソース側の駆動機構に、ギャップ軸、サイド軸、チルト軸方向の駆動機能を持たせ、引出し電極側は完全に固定としているが、イオンソース側はギャップ軸方向の駆動のみとし、他の方向の軸の駆動は、従来同様に引出し電極側を駆動する構成としても良い。つまり、このような変更でも、イオンのエネルギーの増加減が終了する最後のスリット、すなわちサプレッション電極から質量分析磁石までのギャップ軸方向の間隔（引出しギャップ）は変化しない。
【００５４】
また、イオンソース側を駆動する駆動力は、真空容器全体に作用する真空力に抗するだけの力が必要である。その観点からは、真空容器の一部に使われる真空ベローズ等のフレキシビリティを持つ可動構造の断面積は可能な限り小さく作ることが、この真空力低減のためには重要である。
【００５５】
更に、イオンソースと相対的な位置が変わらない固定引出し電極をイオンソース側に取り付け、その固定引出し電極とサプレッション電極との間のギャップを、引出し電極側の駆動で調整する方法は知られている。しかし、このような固定引出し電極が使用される場合、固定引出し電極を含むイオンソース側全体を駆動することによって引出し電極との相対的位置関係を調整するという機構は従来の技術には無い。したがって、固定引出し電極を含むイオンソース側全体を駆動するという機構により、さらに安定した引出し系が構成でき、イオンソースの駆動に対しても、イオンビームの調整がスムーズに実施できる。
【００５６】
イオンソース側を駆動する駆動機構は、真空容器全体に作用する真空力に抗するだけの駆動力と強度とを有するものとする必要がある。
【００５７】
本発明は更に、以下のような変更も可能である。
【００５８】
真空容器内でイオンソースユニットのみ移動変更すべく、真空容器内にイオンソースと引出し電極と質量分析磁石への真空ジョイント箱体（真空排気部）を設ける。
【００５９】
真空容器ごとイオンソースを移動変更すべく、真空容器内にイオンソースのみを設け、引出し電極と質量分析磁石への真空ジョイント体（真空排気部）となる真空箱体を設け、真空容器と真空ジョイント箱体の間を真空ベローズのような可動継ぎ体で連結する。
【００６０】
イオンソースの真空容器と、引出し側の真空容器との境で伸縮する。
【００６１】
真空容器の半分（インシュレータの前部あるいは後部）をイオンソースごと移動変位させ真空容器の両半分の境で伸縮する。
【００６２】
真空容器内でイオンソース（アークチャンバー）のみを内部で移動可能に支持し、ガス管と電極部材と水冷管をフレキシブル配管配線とし、最小限のイオンソース部材のみ移動変位させる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば以下のような効果が得られる。
【００６４】
▲１▼イオン注入装置において、引出し電圧の低い方への設定に伴うイオンビームの引出し効率の減少を補うために、イオンソースと引出し電極との距離である引出しギャップの調整を、イオンソース側を引出し電極に対して変位させるよう構成したから、引出し電極から質量分析磁石までのイオンビームの輸送距離を一定に保持できて、引出し電極から質量分析磁石までのビーム輸送距離を変更して長くすること無しに、イオンソースと引出し電極との間の引出しギャップの間隙を縮めることができ、その結果、イオンビームの輸送効率を良好に維持することができて、引き出したイオンビームの電流値を大きく増やすことができる。
【００６５】
特に、低エネルギーイオンの場合、イオンソースと引出し電極との距離である引出しギャップの調整をイオンソースの引出し電極に対して変位させるという距離変更を実施することにより、イオンビームの輸送効率を良好に維持することができて、低エネルギーイオンの引出し効率とビーム電流の大きな低下を補うことができ、低エネルギーイオンビームの電流値をかなり大きく増やすことができる。
【００６６】
▲２▼イオン注入装置において、引出し電極のグランド電極から質量分析磁石までの距離が変わらないので、質量分析磁石を出た後のビーム収束点の位置が一定となり、質量分析磁石を出た後のビーム収束点の位置が変わることによるビーム電流の増減効果が無くなり、イオン注入装置全体のチューニングが容易になる。
【００６７】
▲３▼イオン注入装置において、引出し電極のグランド電極から質量分析磁石までの距離が変わらないので、質量分析磁石を出た後のビーム収束点の位置が不変となり、質量分析磁石を出た後のビーム収束点の位置が変化することによる質量分解能の低下を防止でき、イオンソースから引き出されたイオンの質量分解能のエネルギー依存性を低減することができるすぐれた特徴を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるイオン注入装置の主要部の構成を示した断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態によるイオン注入装置の主要部の構成を示した断面図である。
【図３】従来のイオン注入装置の概略構成を示した図である。
【図４】図３におけるイオンソース引出し部の構成を拡大して示す図である。
【図５】図４のイオンソース引出し部における電気的ポテンシャルを模式的に示した図である。
【図６】従来のイオン注入装置におけるグランド電極の位置の違いによるイオンビーム収束点の移動を説明するための図である。
【図７】従来のイオン注入装置において収束点が分析スリットに一致しないことによる不要イオン混入を説明するための図である。
【符号の説明】
１、３４、４４イオンソース
２、３７、４７引出し電極
３、３９、４９質量分析磁石
４、２０、２４分析スリット
７、３８、４８アークチャンバー
３０、４０真空容器
３１、４１ソース磁石
３２、４２可動構造
３３、４３絶縁体
３５、４５サポート
３６、４６ａ、４６ｂ多軸駆動機構

Claims

イオンソースでイオンを生成し、開口を有する引出し電極の引出し電界の作用でイオンを引出し、質量分析磁石でイオン軌道を偏向・屈曲し、質量分析した後に、ターゲットとなる基板に所望のイオンを注入するイオン注入装置において、
前記イオンソースと前記引出し電極との相対的な位置関係を変更させる手段として、前記イオンソース側を移動させることを特徴とするイオン注入装置。
請求項１記載のイオン注入装置において、前記引出し電極に対して、イオンソースの駆動機構により前記イオンソースの位置を変更するよう移動調節することにより、前記イオンソースと前記引出し電極側との相対的な位置関係を変更することを特徴とするイオン注入装置。
請求項２記載のイオン注入装置において、前記駆動機構は、イオンソース側を、イオンビーム方向と同方向のギャップ軸方向、およびイオンビーム方向と直角の上下、左右方向、ならびにイオンビーム方向と同方向の中心軸に関してある角度を持つチルト軸方向、のいずれの方向にも変位させることが可能であることを特徴とするイオン注入装置。
請求項２記載のイオン注入装置において、前記駆動機構による前記イオンソースの移動をイオンビーム方向と同方向のギャップ軸方向のみの１軸とし、イオンビーム方向と直角の上下または左右方向の相対位置や前記引出し電極の傾き調整は、前記引出し電極を駆動して行うことを特徴とするイオン注入装置。
請求項１〜４のいずれかに記載のイオン注入装置において、イオン引出し時におけるイオンのエネルギーの増加減が終了する最後のスリットから前記質量分析磁石までの距離が変化しないことを特徴とするイオン注入装置。
請求項１〜４のいずれかに記載のイオン注入装置において、前記質量分析磁石の下流側に後段加速もしくは後段減速の機構を持つイオン注入装置。
請求項２〜５のいずれかに記載のイオン注入装置において、前記イオンソースに磁場を発生させるソース磁石の位置を、前記イオンソースの駆動に同期させて同じ方向に変位させることを特徴とするイオン注入装置。
請求項２〜５のいずれかに記載のイオン注入装置において、前記イオンソースに磁場を発生させるソース磁石の位置を、前記駆動機構とは別の駆動手段により前記イオンソースの位置変更とは独立に変更することを特徴とするイオン注入装置。
請求項１〜８のいずれかに記載のイオン注入装置において、前記イオンソース側に該イオンソースと相対的な位置が変わらない少なくとも１枚の固定引出し電極を取り付け、該固定引出し電極を含むイオンソース側を駆動することによって、前記引出し電極との相対的位置関係を調整することを特徴とするイオン注入装置。
イオンソースでイオンを生成し、開口を有する引出し電極の引出し電界の作用でイオンを引出し、質量分析磁石でイオン軌道を偏向し、質量分析した後に、ターゲットとなる基板に所望のイオンを注入するイオン注入装置において、
前記イオンソースと前記引出し電極前段の間隔と前記引出し電極後段と前記質量分析磁石までの間隔の比率の変更を、前記イオンソース側を前記引出し電極前段に対して移動するように駆動して前記イオンソースと前記引出し電極前段の間隔を変更することにより実施するイオン注入装置のイオンソース系の調節方法。