JP5963662B2 - イオン注入装置 - Google Patents
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Description
はじめに、本実施の形態に係る高エネルギーイオン注入装置の構成を簡単に説明する。イオンは荷電粒子の種類の一つであり、本明細書の内容は、イオンビームのみならず荷電粒子ビームの装置にも適用できるものである。
図2(a)は、イオンビーム発生ユニットの概略構成を示す平面図、図2(b)は、イオンビーム発生ユニットの概略構成を示す側面図である。
図3は、高エネルギー多段直線加速部14の概略構成を示す平面図である。高エネルギー多段直線加速部14は、イオンビームの加速または減速を行う複数の線形加速装置、すなわち、一つ以上の高周波共振器14aを備えている。換言すると、高エネルギー多段直線加速部14は、高周波(RF)電場の作用により、イオンを加速あるいは減速することができる。図3において、高エネルギー多段直線加速部14は、高エネルギーイオン注入用の基本的な複数段の高周波共振器14aを備えた第1直線加速器15aと、さらに、超高エネルギーイオン注入用の追加の複数段の高周波共振器14aを備えた第2直線加速器15bとから構成されている。
V=E/n・・・式(1)
E=n・V・・・式(2)
で表される。
E=4.824265×104×(B2・ρ2・n2)/m・・・式(3)
で表される。ここで、m[amu]はイオンの質量数、nはイオンの電価数、ρ[m]は電磁石内のビーム軌道の曲率半径、B[T]は磁場(磁束密度)である。このうち、mとnは注入条件から既知であり、ρは一定である。したがって、磁場Bの測定がエネルギーEを測定することに直接的につながる。
図4は、複数の高周波線形加速器からなる高エネルギー多段直線加速部及び収束発散レンズの制御系の構成を示すブロック図である。
図1に示すように、偏向ユニット16は、エネルギーフィルター偏向磁石(E.F.M.)であるエネルギーフィルター分析器24と、軌道調整四重極レンズ26と、エネルギー制限スリット28と、角度偏向磁石30を含む。本実施の形態に係る偏向ユニット16においては、用いられる複数の電磁石を以下のように構成する。
(1)偏向量が90°の磁石が1つ+偏向量が45°の磁石が2つ
(2)偏向量が60°の磁石が3つ
(3)偏向量が45°の磁石が4つ
(4)偏向量が30°の磁石が6つ
(5)偏向量が60°の磁石が1つ+偏向量が120°の磁石が1つ
(6)偏向量が30°の磁石が1つ+偏向量が150°の磁石が1つ
図5(a)、図5(b)は、EFM/エネルギー分析/BM、ビーム整形器、ビーム走査器(スキャナー)の概略構成を示す平面図である。図6(a)は、ビーム走査器からビーム平行化器以降のビームラインから基板処理供給ユニットまでの概略構成を示す平面図、図6(b)は、ビーム走査器からビーム平行化器以降のビームラインから基板処理供給ユニットまでの概略構成を示す側面図である。
Claims (8)
- イオン源で生成したイオンビームを加速する複数のユニットと、スキャンビームを調整してウェハに注入する複数のユニットとを備えたイオン注入装置であって、
スキャンビームを調整する複数のユニットの長さを、イオン源及びイオンビームを加速する複数のユニットとほぼ同じ長さの長直線部に構成することによって、
対向する長直線部を有する水平のU字状の折り返し型ビームラインを構成するようにし、
前記複数のユニットに対する作業を可能とする作業スペースを、対向する長直線部を有するU字状の折り返し型ビームラインの中央領域に設け、該中央領域をメンテナンスエリアとして有するレイアウトとし、
前記複数のユニットは、
高エネルギー加速部と、
ビーム輸送ライン部と、
ビームラインの上流側に設けられている、イオンビームを発生させるイオンビーム発生ユニットと、
ビームラインの下流側に設けられている、イオンが注入される基板を供給し処理する基板処理供給ユニットと、
前記イオンビーム発生ユニットから前記基板処理供給ユニットへ向かうビームラインの途中に設けられている、イオンビームの軌道を偏向する偏向ユニットと、を含み、
前記高エネルギー加速部および前記ビーム輸送ライン部は、前記U字状の折り返し型ビームラインの前記作業スペースを挟んで対向するように配置されており、
前記イオンビーム発生ユニットおよび前記基板処理供給ユニットをビームライン全体の一方の側に配置し、
前記偏向ユニットをビームライン全体の他方の側に配置する、
ことを特徴とするイオン注入装置。 - 前記イオンビーム発生ユニットは、イオン源、引き出し電極および質量分析装置を含み、
前記偏向ユニットは、エネルギーフィルター分析器を含み、
前記ビーム輸送ライン部は、ビーム整形器、ビーム走査器、ビーム平行化器および最終エネルギーフィルター分析器を含み、
前記イオンビーム発生ユニットにて生成したイオンビームを、前記高エネルギー加速部にて加速するとともに、前記偏向ユニットにより方向転換し、前記ビーム輸送ライン部の終端に設けられている前記基板処理供給ユニットにある基板に照射する、
ことを特徴とする請求項1に記載のイオン注入装置。 - 前記偏向ユニットは、エネルギーフィルター磁石、軌道調整レンズ、エネルギースリットおよび角度偏向磁石を含むことを特徴とする請求項1または2に記載のイオン注入装置。
- 前記エネルギーフィルター磁石および前記角度偏向磁石は、合計の偏向角度が180度となるように構成されていることを特徴とする請求項3に記載のイオン注入装置。
- 前記エネルギーフィルター磁石および前記角度偏向磁石は、それぞれ偏向角度が90度となるように構成されていることを特徴とする請求項3に記載のイオン注入装置。
- 静電偏向式の平行化レンズ装置の使用によるスキャンビームの平行化レイアウトを有する請求項1乃至5のいずれか1項に記載のイオン注入装置。
- 前記作業スペースと外部との間で作業者の移動を可能とする連通路が前記U字状の折り返し型ビームラインの入り口部に設けられていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のイオン注入装置。
- イオンビーム発生ユニットおよび高エネルギー多段直線加速部による長い軌道を有する第1セクションと、エネルギーフィルター分析器を含む偏向ユニットによる方向変換のための第2セクションと、ビーム整型装置およびスキャナー装置、静電平行化レンズ装置、最終エネルギーフィルターを含むビーム輸送ライン部による長い軌道を有する第3セクションとにより、高エネルギーイオン注入ビームラインを構成し、前記第1セクションと前記第3セクションとを対向させて配置して、高エネルギー高精度注入を実現する対向する長直線部を有するU字状の装置レイアウトを構成したことを特徴とするイオン注入装置。
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