JP4305500B2

JP4305500B2 - イオン注入装置

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Publication number: JP4305500B2
Application number: JP2006318436A
Authority: JP
Inventors: 秀樹藤田
Original assignee: Nissin Ion Equipment Co Ltd
Current assignee: Nissin Ion Equipment Co Ltd
Priority date: 2006-11-27
Filing date: 2006-11-27
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2026-11-27
Also published as: JP2008135208A

Description

この発明は、Ｘ方向の走査を経て、またはＸ方向の走査を経ることなく、Ｘ方向の寸法が当該Ｘ方向と実質的に直交するＹ方向の寸法よりも大きいリボン状（これはシート状または帯状とも呼ばれる）の形をしているイオンビームをターゲットに照射してイオン注入を行う構成のイオン注入装置に関し、より具体的には、イオンビームをＹ方向において絞る手段の改良に関する。

この種のイオン注入装置の従来例を図６に示す。これと同様のイオン注入装置が、例えば特許文献１に記載されている。なお、この明細書および図面において、イオンビーム４を構成するイオンは正イオンの場合を例に説明している。

このイオン注入装置は、イオン源２から発生させた、リボン状のイオンビームの元になる小さな断面形状（例えば丸または四角いスポット状）をしているイオンビーム４を、質量分離器６を通して質量分離し、加減速器８を通して加速または減速し、エネルギー分離器１０を通してエネルギー分離し、走査器１２を通してＸ方向（例えば水平方向）に走査し、ビーム平行化器１４を通して平行ビーム化した後に、ホルダ２６に保持されたターゲット（例えば半導体基板）２４に照射して、ターゲット２４にイオン注入を行うよう構成されている。イオン源２からターゲット２４までのイオンビーム４の経路は真空雰囲気に保たれる。

ターゲット２４は、ホルダ２６と共に、ビーム平行化器１４からのイオンビーム４の照射領域内で、ターゲット駆動装置２８によって、Ｙ方向（例えば垂直方向）に沿う方向に機械的に走査（往復駆動）される。

なお、この明細書および図面においては、イオンビームの進行方向をＺ方向とし、Ｚ方向と実質的に直交する面内において互いに実質的に直交する２方向をＸ方向およびＹ方向としている。

ビーム平行化器１４は、磁界または電界（この例では磁界）によってイオンビーム４を走査する走査器１２と協働して、Ｘ方向に走査されたイオンビーム４を、磁界または電界（この例では磁界）によって基準軸１６に対して実質的に平行になるように曲げ戻して平行ビーム化して、Ｘ方向の寸法がＹ方向の寸法よりも大きいリボン状の形をしているイオンビーム４（図７も参照）を導出する。リボン状と言っても、Ｙ方向の寸法が紙や布のように薄いという意味ではない。例えば、イオンビーム４のＸ方向の寸法は３５ｃｍ〜５０ｃｍ程度であり、Ｙ方向の寸法は５ｃｍ〜１０ｃｍ程度である。ビーム平行化器１４は、この例のように磁界を使用する場合は、ビーム平行化マグネットと呼ばれる。

上記イオン注入装置は、Ｘ方向の走査を経てリボン状の形をしているイオンビーム４をターゲット２４に照射する場合の例であるが、イオン源２からリボン状のイオンビーム４を発生させて、Ｘ方向の走査を経ることなくリボン状の形をしているイオンビーム４をターゲット２４に照射する場合もある。

上記イオンビーム４の輸送経路は、図示しない真空容器内にあり、真空雰囲気に保たれるけれども、残留ガスやアウトガス等のガスが僅かではあるが必ず存在する。このガス分子にイオンビーム４が衝突して中性粒子が発生してそれがターゲット２４に入射すると、注入量分布の均一性を悪化させたり、注入量誤差を生じさせたりする等の悪影響が生じる。

これを防止するためには、ターゲット２４に照射するエネルギー状態（換言すれば、加減速器８を通した後の最終エネルギー状態）のイオンビーム４を、ターゲット２４の近くに設けたイオンビーム偏向器によって磁界または電界の作用で偏向させて、偏向したイオンビーム４と偏向せずに直進する中性粒子１８とを互いに分離して、中性粒子１８がターゲット２４に入射するのを防止するのが好ましく、上記ビーム平行化器１４はこのイオンビーム偏向器を兼ねている。

ところで、イオンビーム４は、その輸送途中において、空間電荷効果によって発散する。装置のスループットを高めると共に、ターゲット２４上に形成する半導体デバイスの微細化のためにイオン注入深さを浅くする等の観点から、ターゲット２４に照射するイオンビーム４は低エネルギーかつ大電流のものが望まれているが、イオンビーム４が低エネルギーかつ大電流になるほど、空間電荷効果によるイオンビーム４の発散は大きくなる。

このイオンビーム４の発散は、Ｘ、Ｙ両方向において生じるけれども、元々、イオンビーム４のＸ方向の寸法は上記のようにＹ方向に比べてかなり大きいので、Ｙ方向の発散による悪影響の方が大きい。そこで以下においてはこのＹ方向の発散に着目する。

イオンビーム４がＹ方向に発散すると、Ｙ方向におけるイオンビーム４の一部が、イオンビーム４の経路を囲む真空容器や、イオンビーム４を整形するマスク等によってカットされて、イオンビーム４のターゲット２４への輸送効率が低下する。

例えば、ビーム平行化器１４とターゲット２４との間には、図６、図７に示すように、また例えば特許第３５６７７４９号公報にも記載されているように、イオンビーム４を通過させる開口２２を有していてイオンビーム４を整形するマスク２０が設けられていることが多い。このマスク２０によって、イオンビーム４のＹ方向の不要な裾の部分をカットして、イオンビーム４からターゲット２４を逃がす距離Ｌ₂を小さくすることができるからである。

イオンビーム４が空間電荷効果によってＹ方向に発散すると、例えばこのマスク２０によってカットされる割合が大きくなるので、マスク２０を通過することができるイオンビーム４の量が減り、イオンビーム４の輸送効率が低下する。

上記課題は、イオン源２からリボン状のイオンビーム４を発生させて、Ｘ方向の走査を経ることなくリボン状の形をしているイオンビーム４をターゲット２４に照射する場合にも同様に存在する。

イオンビーム４の空間電荷効果によるＹ方向の発散を補償する手段として、イオンビーム４の経路に、例えばビーム平行化器１４の下流側近傍または上流側近傍に、例えば非特許文献１に記載されているような電界レンズ（これは静電レンズとも呼ばれる）を設けることが考えられる。

その電界レンズの一例を図８に示す。この電界レンズ３０は、イオンビーム４の進行方向Ｚに互いに間をあけて並べられた入口電極３２、中間電極３４および出口電極３６を備えている。入口電極３２および出口電極３６は、互いに同電位（図示例では接地電位）に保たれる。中間電極３４には、直流電源３８から、正（図示例の場合）または負の直流電圧Ｖ₁が印加されて、入口電極３２および出口電極３６とは異なる電位に保たれる。各電極３２、３４および３６は、それぞれ、イオンビーム４の形状に応じた形状をしており、例えば、筒状電極の場合もあるし、平行平板電極の場合もある。

この電界レンズ３０は、アインツェルレンズ（これはユニポテンシャルレンズとも呼ばれる）の働きをし、中間電極３４に正、負いずれの直流電圧Ｖ₁を印加しても、イオンビーム４のエネルギーを変えることなくイオンビーム４をＹ方向において絞る働きをする。なお、図８では、図示の簡略化のためにイオンビーム４は絞られていない状態を図示しているが、実際は絞られる。

特開平８−１１５７０１号公報（段落０００３、図１）執筆委員高木俊宜、電気学会大学講座、「電子・イオンビーム工学」、初版、社団法人電気学会、１９９５年３月１日、頁１０５−１０８

上記のような電界レンズ３０を用いてイオンビーム４を絞る技術では、イオンビーム４の空間電荷効果によるＹ方向の発散を補償して、イオンビーム４の輸送効率を高めることができるけれども、エネルギーコンタミネーション（即ち不所望エネルギー粒子の混入）が発生するという課題がある。

即ち、電界レンズ３０の中間電極３４に負の直流電圧Ｖ₁を印加する場合、イオンビーム４は、入口電極３２と中間電極３４間の領域で一旦加速された後に、中間電極３４と出口電極３６間の領域で減速されて元のエネルギーになる。この加速領域において、イオンビーム４が残留ガスと衝突して荷電変換によって中性粒子が発生すると、入射イオンビーム４のエネルギーよりも高いエネルギーの中性粒子が発生し、それが下流側へ進行することになり、高エネルギー成分のエネルギーコンタミネーションの原因となる。

中間電極３４に図８に示すように正の直流電圧Ｖ₁を印加する場合、イオンビーム４は、入口電極３２と中間電極３４間の領域で一旦減速された後に、中間電極３４と出口電極３６間の領域で加速されて元のエネルギーになる。この減速領域において、イオンビーム４が残留ガスと衝突して荷電変換によって中性粒子が発生すると、入射イオンビーム４のエネルギーよりも低いエネルギーの中性粒子が発生し、それが下流側へ進行することになり、低エネルギー成分のエネルギーコンタミネーションの原因となる。

このように、中間電極３４に正、負いずれの直流電圧Ｖ₁を印加しても、エネルギーコンタミネーションが発生する。

また、中間電極３４に正の直流電圧Ｖ₁を印加すると、図８に示すように、電場のないドリフト空間（即ち中間電極３４付近よりも上流側および下流側における電場のない空間）中の電子３９が中間電極３４に引き込まれて消滅するので、ドリフト空間での電子量が減少してイオンビーム４の空間電荷効果による発散が強くなり、イオンビーム４の輸送効率の低下が大きくなる。

そこでこの発明は、イオンビームの空間電荷効果等によるＹ方向の発散を補償して、イオンビームの輸送効率を高めることができ、しかもエネルギーコンタミネーションの発生を抑制することができるイオン注入装置を提供することを主たる目的としている。

この発明に係るイオン注入装置は、前記ターゲットよりも上流側に設けられていて、前記リボン状のイオンビームの経路を挟んでＹ方向において相対向するように配置された第１の永久磁石列および第２の永久磁石列を備えており、前記第１の永久磁石列は、Ｘ方向に一対の磁極をそれぞれ有する複数の永久磁石を、各永久磁石のＮ極を同一方向に向けて所定の間隔でＸ方向に配列して成り、かつ一つの永久磁石の一対の磁極表面間の距離よりも隣り合う永久磁石の磁極表面間の距離を大きくしており、隣り合う各永久磁石間にそれぞれ同じ向きの磁界であって前記イオンビームに対してＹ方向における内向きのローレンツ力を作用させる向きの磁界を発生させるものであり、前記第２の永久磁石列は、Ｘ方向に一対の磁極をそれぞれ有する複数の永久磁石を、各永久磁石のＮ極を同一方向に、しかも前記第１の永久磁石列とは逆向きに向けて所定の間隔でＸ方向に配列して成り、かつ一つの永久磁石の一対の磁極表面間の距離よりも隣り合う永久磁石の磁極表面間の距離を大きくしており、隣り合う各永久磁石間にそれぞれ同じ向きの磁界であって前記イオンビームに対してＹ方向における内向きのローレンツ力を作用させる向きの磁界を発生させるものである、ことを特徴としている。

このイオン注入装置によれば、第１および第２の永久磁石列によって、それぞれ、Ｘ方向に沿う方向の磁界を発生させることができ（但し、両永久磁石列が発生させる磁界は互いに逆向き）、この磁界によって、イオンビームはＹ方向における内向きのローレンツ力を受けることになる。これによって、イオンビームをＹ方向において絞ることができる。

前記第１の永久磁石列を構成する各永久磁石と前記第２の永久磁石列を構成する各永久磁石とは、それぞれ、極性が互いに逆であることを除いて、前記イオンビームの経路のＹ方向における中心を通る平面であってＹ方向に実質的に垂直な対称面に関して実質的に面対称に配置しておくのが好ましい。

前記ターゲットに照射するエネルギー状態の前記イオンビームを磁界または電界によって偏向させて当該イオンビームと中性粒子とを分離するイオンビーム偏向器を更に備えている場合は、前記第１の永久磁石列および第２の永久磁石列は、前記イオンビーム偏向器の下流側および上流側の少なくとも一方に設けておいても良い。

請求項１〜３に記載の発明によれば、第１の永久磁石列の隣り合う各永久磁石間および第２の永久磁石列の隣り合う各永久磁石間に発生させる磁界によって、イオンビームに対してＹ方向における内向きのローレンツ力を作用させて、イオンビームをＹ方向において絞ることができるので、イオンビームの空間電荷効果等によるＹ方向の発散を補償して、イオンビームの輸送効率を高めることができる。

しかも、電界レンズを用いる場合と違って、イオンビームを加減速することなく絞ることができるので、エネルギーコンタミネーションの発生を抑制することができる。

請求項２に記載の発明によれば、第１および第２の永久磁石列によって、対称面に関して対称性の良い磁界を発生させることができるので、イオンビームを対称性良く絞ることができる、という更なる効果を奏する。

図１は、この発明に係るイオン注入装置の一実施形態を部分的に示す平面図である。図２は、第１および第２の永久磁石列ならびにイオンビームを、イオンビームの進行方向から見て部分的に示す正面図である。図６に示した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。

このイオン注入装置は、上記ターゲット２４よりも上流側に設けられた、より具体的には、イオンビーム４と中性粒子１８（図６参照）とを分離するイオンビーム偏向器を兼ねる上記ビーム平行化器１４の下流側近傍に設けられた第１の永久磁石列４０および第２の永久磁石列４２を備えている。両永久磁石列４０、４２は、上記イオンビーム４の経路を挟んでＹ方向において相対向するように配置されている。

第１の永久磁石列４０は、Ｘ方向に一対の磁極（Ｎ極およびＳ極）をそれぞれ有する棒状または板状をした複数の永久磁石４４を、各永久磁石４４のＮ極を同一方向（図２では左方向）に向けて所定の間隔Ｌ₃でＸ方向に配列したものである。各永久磁石４４は、それぞれ実質的に同じ形状、寸法、起磁力を有している。Ｘ方向に配列する永久磁石４４の数や間隔Ｌ₃等は、イオンビーム４のＸ方向の寸法等に応じて決めれば良い。この永久磁石列４０の隣り合う永久磁石４４が、イオンビーム４の経路側に発生させる磁界を、図２中に磁力線４８で模式的に示している。隣り合う永久磁石４４間に、Ｘ方向に沿う磁界が発生することが分かる。

第２の永久磁石列４２は、Ｘ方向に一対の磁極（Ｎ極およびＳ極）をそれぞれ有する棒状または板状をした複数の永久磁石４６を、各永久磁石４６のＮ極を同一方向に、しかも永久磁石列４０とは逆向き（図２では右方向）に向けて所定の間隔Ｌ₄でＸ方向に配列したものである。各永久磁石４６は、それぞれ実質的に同じ形状、寸法、起磁力を有している。Ｘ方向に配列する永久磁石４６の数や間隔Ｌ₄等は、イオンビーム４のＸ方向の寸法等に応じて決めれば良い。この永久磁石列４２の隣り合う永久磁石４６が、イオンビーム４の経路側に発生させる磁界を、図２中に磁力線５０で模式的に示している。隣り合う永久磁石４６間に、Ｘ方向に沿う磁界（但し永久磁石列４０が発生させる磁界とは逆向きの磁界）が発生することが分かる。

Ｘ方向の走査を経てリボン状のイオンビーム４を形成する場合は、例えば図２中に破線で示すように、小さな断面形状のイオンビーム４ａがＸ方向に走査される。

第１の永久磁石列４０を構成する各永久磁石４４は、イオンビーム４の進行方向Ｚに沿う方向に伸びた棒状をしていて、この実施形態では、図１に示すように、平面的に見てイオンビーム４の進行方向Ｚに対して実質的に平行に配置されている。同様に、第２の永久磁石列４２を構成する各永久磁石４６も、イオンビーム４の進行方向Ｚに沿う方向に伸びた棒状をしていて、この実施形態では、平面的に見てイオンビーム４の進行方向Ｚに対して実質的に平行に配置されている。

更にこの実施形態では、第１の永久磁石列４０を構成する各永久磁石４４と、第２の永久磁石列４２を構成する各永久磁石４６とは、それぞれ、極性が互いに逆であることを除いて、イオンビーム４の経路のＹ方向における中心を通る平面であってＹ方向に実質的に垂直な対称面５２に関して実質的に面対称に配置されている。より具体的には、永久磁石４４と永久磁石４６とを互いに実質的に同じ形状および寸法とし、上記間隔Ｌ₃と間隔Ｌ₄とを互いに実質的に等しくし、各永久磁石４４と各永久磁石４６とをそれぞれＹ方向において実質的に正対させて（換言すればＸ方向上の位置を実質的に同じにして）配置し、かつ対称面５２から各永久磁石４４までの距離と各永久磁石４６までの距離とを実質的に等しくしている。従って、対称面５２付近では、上下の磁界が互いに打ち消し合って磁界の強さは実質的に０になり、対称面５２からＹ方向の上下に離れるに従って磁界の強さは大きくなる。

このイオン注入装置によれば、第１および第２の永久磁石列４０、４２によって、それぞれ、Ｘ方向に沿う方向の磁界を発生させることができ（但し、両永久磁石列４０、４２が発生させる磁界は互いに逆向き）、この磁界によって、イオンビーム４はＹ方向における内向きのローレンツ力Ｆ（図２、図３参照）を受けることになる。これによって、イオンビーム４をＹ方向において絞ることができる。

両永久磁石列４０、４２によってイオンビーム４がＹ方向において絞られた状態の一例を図３に示す。この例では、Ｙ方向において発散するイオンビーム４を両永久磁石列４０、４２間に入射させており、両永久磁石列４０、４２がなければ符号４ｂで示すようにそのまま直進するはずのイオンビームを、符号４ｃで示すようにＹ方向において絞ることができている。

イオンビーム４が絞られる程度は、磁界の磁束密度に比例し、イオンビーム４のエネルギーに反比例する。従って、磁束密度を一定とするならば、低エネルギーのイオンビーム４ほど強く絞ることができる。

このようにこのイオン注入装置によれば、第１および第２の永久磁石列４０、４２が発生させる磁界によって、イオンビーム４をＹ方向において絞ることができるので、イオンビーム４の空間電荷効果等によるＹ方向の発散を補償して、イオンビーム４のターゲット２４への輸送効率を高めることができる。

イオンビーム４をＹ方向において絞ることができるので、イオンビーム４の空間電荷効果以外によるＹ方向の発散を抑制することもできる。また、Ｙ方向においてイオンビーム４を絞る程度を調整することによって、Ｙ方向において発散が実質的に０である平行なイオンビーム４を導出することも可能になる。

より具体例を挙げると、図１に示す例のように両永久磁石列４０、４２の下流側に前述したマスク２０が設けられている場合は、ビーム平行化器１４とマスク２０との間において、イオンビーム４の空間電荷効果によるＹ方向の発散を補償して、マスク２０の開口２２を通過するイオンビーム４の量を増やして、ターゲット２４へのイオンビーム４の輸送効率を高めることができる。

しかも、電界レンズを用いる場合と違って、イオンビーム４を加減速することなく絞ることができるので、エネルギーコンタミネーションの発生を抑制することができる。

また、前述したようにこの実施形態では、第１の永久磁石列４０を構成する各永久磁石４４と第２の永久磁石列４２を構成する各永久磁石４６とを対称面５２に関して実質的に面対称に配置していて、第１および第２の永久磁石列４０、４２によって、対称面５２に関して対称性の良い磁界を発生させることができるので、イオンビーム４を対称性良く絞ることができる。

ところで、第１および第２の永久磁石列４０、４２間を通過したイオンビーム４は、厳密に見れば、そのＹ方向における端部付近で幾分波打っている。その一例を、四角いスポット状のイオンビーム４ａを例に図４に拡大して示す。これは、図２も参照すれば分かるように、イオンビーム４、４ａの経路側に張り出す磁界は、隣り合う永久磁石４４間および隣り合う永久磁石４６間において強くなり、イオンビーム４、４ａが受けるローレンツ力Ｆも強くなるからである。

上記イオンビーム４の波打ちについては、例えば次のようにして対処することができる。

（ａ）スポット状のイオンビーム４ａをＸ方向に走査してリボン状のイオンビーム４を形成する場合は、このＸ方向の走査によって、波打ち部分のイオンビームの濃淡が平均化されるので、波打ちの影響は軽減される。また、必要に応じて、次の（ｂ）と同様にカットすることを採用しても良い。

（ｂ）イオンビームをＸ方向に走査しない場合は、即ちＸ方向の走査を経ることなくイオンビーム４がリボン状をしている場合は、上記波打ちが不都合であれば、波打ち部分をマスク等でカットすれば良い。例えば、上記マスク２０でカットすれば良い。このように波打ち部分をカットするとしても、永久磁石列４０、４２を設けずに全体的に発散しているイオンビーム４をマスク等によってカットするよりかは、イオンビーム４を多く通過させることができる。即ち、イオンビーム４の輸送効率を高めることができる。

なお、隣り合う永久磁石４４の間隔Ｌ₃および隣り合う永久磁石４６の間隔Ｌ₄を大きくすると、イオンビーム４の経路側に張り出す磁界は強くなるのでイオンビーム４を強く絞ることができるけれども、イオンビーム４のＹ方向における端部付近での波打ちは大きくなる。従って、上記間隔Ｌ₃、Ｌ₄は、両者（絞りと波打ち）との兼ね合いで決めれば良い。

第１の永久磁石列４０を構成する各永久磁石４４は、例えば図５に示す例のように、平面的に見てイオンビーム４の進行方向Ｚに対して、それぞれ実質的に同一の角度βで斜めに配置しても良い。同様に、第２の永久磁石列４２を構成する各永久磁石４６も、平面的に見てイオンビーム４の進行方向Ｚに対して、それぞれ同一角度で斜めに配置しても良い。このように配置しても、隣り合う永久磁石４４間および隣り合う永久磁石４６間に、Ｘ方向に沿う磁界が発生するので、上記とほぼ同様の作用によって、イオンビーム４をＹ方向において絞ることができる。

上記第１および第２の永久磁石列４０、４２は、上記実施形態のようにビーム平行化器１４の下流側近傍に設ける代わりに、ビーム平行化器１４の上流側近傍に設けても良い。そのようにすれば、ビーム平行化器１４に入射してそこを通過するイオンビーム４の量を増やすことができるので、イオンビーム４の輸送効率を高めることが容易になる。

上記第１および第２の永久磁石列４０、４２を、ビーム平行化器１４の下流側近傍および上流側近傍の少なくとも一方に設けても良いし、両方に設けても良い。両方に設ければ、ビーム平行化器１４を通過するイオンビーム４の量を増やすと共に、ビーム平行化器１４を通過したイオンビームのＹ方向の発散を抑制することができるので、イオンビーム４のターゲット２４への輸送効率をより高めることができる。

但し、上記第１および第２の永久磁石列４０、４２を設ける場所は、上記場所に限られるものではなく、ターゲット２４よりも上流側であれば、どこに設けても良い。それでも、イオンビーム４をＹ方向において絞ってイオンビーム４の空間電荷効果等による発散を補償して、イオンビーム４の輸送効率を高めることができる。もっとも、図６に示す例のようにＸ方向の走査を経てリボン状の形状をしているイオンビーム４をターゲット２４に照射する場合は、その走査を行う走査器１２よりも下流側に設けることになる。イオン源２からリボン状のイオンビーム４を発生させて、Ｘ方向の走査を経ることなくリボン状をしているイオンビーム４をターゲット２４に照射する場合は、走査器１２は不要であるので上記なような制限はない。

この発明に係るイオン注入装置の一実施形態を部分的に示す平面図である。第１および第２の永久磁石列ならびにイオンビームを、イオンビームの進行方向から見て部分的に示す正面図である。第１および第２の永久磁石列によってイオンビームがＹ方向において絞られた状態の一例を示す概略側面図であり、図１中の矢印Ｐ方向に見たものに相当する。第１および第２の永久磁石列間を通過したスポット状のイオンビームの形状の一例を、イオンビームの進行方向から見て拡大して示す正面図である。第１の永久磁石列を構成する各永久磁石を、平面的に見てイオンビームの進行方向に対して斜めに配置した例を示す平面図である。従来のイオン注入装置の一例を示す平面図である。図６中のマスクおよびターゲットをイオンビームの進行方向に見て拡大して示す正面図である。電界レンズの一例を電源と共に示す側面図である。

符号の説明

４イオンビーム
１４ビーム平行化器（イオンビーム偏向器）
２４ターゲット
４０第１の永久磁石列
４２第２の永久磁石列
４４、４６永久磁石

Claims

Ｘ方向の走査を経て、またはＸ方向の走査を経ることなく、Ｘ方向の寸法が当該Ｘ方向と実質的に直交するＹ方向の寸法よりも大きいリボン状の形をしているイオンビームをターゲットに照射する構成のイオン注入装置において、
前記ターゲットよりも上流側に設けられていて、前記リボン状のイオンビームの経路を挟んでＹ方向において相対向するように配置された第１の永久磁石列および第２の永久磁石列を備えており、
前記第１の永久磁石列は、Ｘ方向に一対の磁極をそれぞれ有する複数の永久磁石を、各永久磁石のＮ極を同一方向に向けて所定の間隔でＸ方向に配列して成り、かつ一つの永久磁石の一対の磁極表面間の距離よりも隣り合う永久磁石の磁極表面間の距離を大きくしており、隣り合う各永久磁石間にそれぞれ同じ向きの磁界であって前記イオンビームに対してＹ方向における内向きのローレンツ力を作用させる向きの磁界を発生させるものであり、
前記第２の永久磁石列は、Ｘ方向に一対の磁極をそれぞれ有する複数の永久磁石を、各永久磁石のＮ極を同一方向に、しかも前記第１の永久磁石列とは逆向きに向けて所定の間隔でＸ方向に配列して成り、かつ一つの永久磁石の一対の磁極表面間の距離よりも隣り合う永久磁石の磁極表面間の距離を大きくしており、隣り合う各永久磁石間にそれぞれ同じ向きの磁界であって前記イオンビームに対してＹ方向における内向きのローレンツ力を作用させる向きの磁界を発生させるものである、ことを特徴とするイオン注入装置。
前記第１の永久磁石列を構成する各永久磁石と前記第２の永久磁石列を構成する各永久磁石とは、それぞれ、極性が互いに逆であることを除いて、前記イオンビームの経路のＹ方向における中心を通る平面であってＹ方向に実質的に垂直な対称面に関して実質的に面対称に配置されている請求項１記載のイオン注入装置。
前記ターゲットに照射するエネルギー状態の前記イオンビームを磁界または電界によって偏向させて当該イオンビームと中性粒子とを分離するイオンビーム偏向器を更に備えていて、前記第１の永久磁石列および第２の永久磁石列は、前記イオンビーム偏向器の下流側および上流側の少なくとも一方に設けられている請求項１または２記載のイオン注入装置。