JPH01265439A - イオンビーム装置 - Google Patents

イオンビーム装置

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JPH01265439A
JPH01265439A JP63094866A JP9486688A JPH01265439A JP H01265439 A JPH01265439 A JP H01265439A JP 63094866 A JP63094866 A JP 63094866A JP 9486688 A JP9486688 A JP 9486688A JP H01265439 A JPH01265439 A JP H01265439A
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JP
Japan
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electrode
ion
ions
electric field
group
Prior art date
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Pending
Application number
JP63094866A
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English (en)
Inventor
Masayasu Furuya
降矢 正保
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH01265439A publication Critical patent/JPH01265439A/ja
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、イオンビーム装置たとえば半導体製造工程
で用いられているイオン注入装置など。
真空容器内でイオンを生成し該容器内に配された1つま
たは複数の電極群によりイオンの加速や集束などを制御
して該容器内の被加工部材にイオンを導くイオンビーム
装置に関する。
〔従来の技術〕
従来の技術をイオン注入装置を例に説明する。
第3図はイオン注入装置Kおけるイオンの引出し。
加速部を示す概要図であり、低気圧中でプラズマを生成
するプラズマ室1.金属部材2aを介してプラズマ室1
を支持する高圧フランジ2.プラズマ室1の電位を確定
するとともに図示されないプラズマ室のスリットからプ
ラズマ中のイオンを室外へ加速するためのイオン加速電
源3.プラズマ室1からイオンを引き出す電界を形成す
るためのイオン引出し電極4.イオン引出し電極近傍の
電位分布を確定するための接地電極5.金属製真空容器
6.真空を維持しながら高圧フランジを大地から絶縁す
るためのインシュレータチューブ7で構成される。そし
て、イオン引出し電極4.接地電極5がイオン引出し部
の電極群11を構成する。図示しないが、真空容器は油
拡散ポンプ等で真空排気されている。
この装置を動作させると、プラズマ室1とイオン引出し
電極4とで形成された静電界の作用でプラズマ室1から
イオンビーム8が引き出される。
イオンビームは自己電荷電界の作用で発散してしまうの
で、イオン引出し電極4には負極性電源9を用いて数1
00Vから数kVの電位を与え、イオンビームの下流側
で発生した2次電子をイオンビームに拘束させてイオン
ビームを巨視的に中性化し。
イオンビームの発散を防止している。イオン引出し電極
の電位が零の場合すなわち接地電極4と同電位の場合2
次電子はイオンビーム内をドリフトして正電位であるプ
ラズマ室に吸収されてしまうので、イオンビーム内の電
子密度は疎となり、イオンビームは発散してしまう。
〔発明が解決しようとする課題〕
このようなイオンの引出し、加速部の電極構成における
問題点は次の通りである。すなわちイオン引出し電極の
電位は上述のようにイオンビームの発散防止に極めて重
要な役割を果たしているが、別に新たな課題が発生する
。真空容器内圧力をp(Torr:] 、イオンビーム
走走距離をECα〕、イオンと真空容器内ガス分子との
間の荷電変換断面積を5(d)とすると。
I″;+MO→Iv+粛 工v;  高エネルギイオン エv;  高エネルギ中性分子 MO;  浮遊中性分子 M吉; 浮遊イオン のような荷電変換現象(電荷の授受)が生じ、イオンの
ままで距離lの位置を通過しうるイオン数Nは。
N=Noxexp (−kxsxpxr)No i  
入射イオン数 k ; 定数(約3.5 X 10  )となる。残り
は高エネルギの中性分子として通過し、同数の浮遊イオ
ンが生じる。この量は1例えばイオンおよび中性分子を
アルゴン、圧力を1×10(Torr)として走行距離
1mの位itでに入射イオン数の約5チにもなる。この
浮遊イオンは真空容器内をドリフトし、第3図に示すよ
うに負電位にあるイオン引出し電極に吸引されて加速し
これに衝突する。結果としてイオン引出し電極から2次
“電子とスパッタ粒子とが発生する。2次電子は正極性
電位にあるプラズマ室1に吸引されてこれに衝突する。
スパッタ粒子は中性粒子なので1図示しないが発生源か
ら直線運動をして周囲の電極や真空容器内壁〈付着して
薄膜を形成する。この薄膜は装置の運転時間とともに徐
々に厚くなり、ついには熱応力等によって剥離する。剥
離場所が電極面の場合、剥離部に電界が集中して電極面
間で放電が発生し、装置の運転が困難になる。
この発明の目的は、荷電変換によって発生する浮遊イオ
ンに起因する異常現象を無害にすることに夷って長時間
安定に運転できるイオンビーム装置を提供することであ
る。
〔L!、題を解決するための手段〕
上記課題を解決するために、この発明によれば。
真空容器内でイオンを生成し該容器内に配された1つま
たは複数の電極群によりイオンの加速や集束などを制御
して該容器内の被加工部材にイオンを導くイオンビーム
装置を、少なくとも前記イオンの生成源に最も近い電極
群から該電極群下流側の、電界が作用しないイオン走行
領域への移行領域に前記真空容器より数10Vから数k
V低い電位が与えられる電極が配されている構成とする
ものとする。
〔作用〕
イオンビーム装置をこのように構成すれば、イオンの生
成源に最も近い、イオン引出し部を構成する電極群より
下流側のイオン走行路に沿って荷電変換により生じた浮
遊イオンは真空容器内をドリフトするが、電極群下流側
に配された前述の負極性を極により捕集され、これより
上流側へ進むことができない。そして、この捕集の際に
負極性電極から放出される2次電子とスパッタ粒子との
うち、2次′成子はこの電極により反況されてイオンビ
ームの発散防止に寄与しつつイオンビーム下流側ヘトリ
フトし、一方、スパッタ粒子は電極群の下流側の面に耐
着して薄膜を形成する。しかしこの薄膜が運転時間とと
もに厚みを増し熱応力等により剥iI;lIを生じそこ
に電界が集中しても、負極性電極の電位は数10Vない
し数kV程度の低い電位であるから電極群との間に異常
放電を生ぜず、装置の運転が中断されることはない。な
お、前記負極性電極と電極群との間に電極群中の接地電
位もしくは真空容器と同電位の遮蔽電極を配置すれば、
電極群を清浄に保つことができ、スパッタ粒子の運転障
害への影響にほぼ完全に排除される。
〔実施例〕
第1図に本発明の第1の実施例を示す。イオンビームを
電界制御□□する嵯極鮮から電界が作用しないイオン走
行路の領域すなわち無電界領域20への移行領域に電極
21を配置し、この電極21に電源22から数10Vな
いし数kVの負電位が与えられている。
さらに、この電極21は電極群から極力直視できないよ
うに真空容器の一部を利用して遮蔽板23が設けられて
いる。このような構成において、荷電変換によって発生
した浮遊イオンは真空容器内をドリフトして電極群方向
に向かうが、負電位の電極21があるので、この電極に
吸引されて衝突する。
イオンが衝突すると2次電子とスパッタ粒子とが発生す
るが、2次電子はこの電極によって反発されて無電界領
域に進み、スパッタ粒子Mi、;j種々の方向に直進す
る。しかし、遮蔽板23があるのでスパッタ粒子のに極
群への付着はない。図の配置の場合、接地電極5のイオ
ンビーム下流側にはスパッタ粒子は付着しうるが、その
部分と対向する遮蔽板との間には電位差がないから、装
置の運転上スパッタ粒子の影響はない。なお、このスパ
ッタ粒子は遮蔽板23のイオンビーム下流側の面にも付
着するから、その付涜厚さが運転時間とともに」・Nし
、熱応力等により剥離したときには、そこに電界集中が
生じうるが、電極板21の4位は数10Vから該kVの
低い゛電位であるから遮蔽板との間に放電は起こらず、
運転が中断されることはない。
電極21に電圧を印加するとイオンビームが走行する空
間に電界が生じ、イオンビームに対してレンズ作用が発
生してイオンビームの軌跡を変えるるので、イオンビー
ムの軌跡に与える影響は微弱である。なお、浮遊イオン
が電極21に加速衝突することKよって電極が加熱され
るので、電極には冷却機構を備えることが好ましい。
第3図に本発明の第2の実施例を示す。この実施例は前
記第1の実施例における電極群よりイオンビーム下流側
に配されイオンビームの走行方向を制御する電極群が構
成するイオン偏向器位置に本発明を適用した例である。
同図左方から侵入したイオンビーム8は、偏向電極30
 、31で形成された静電界で上方向に偏向される。こ
の場合にも。
王権性の偏向電極がイオンビームに拘束されている成子
を吸収してしまうのを防ぐため、を子阻止電極32が設
けである。図では一方だけにこの電極を示しているが、
実際には偏向電極の左右に設けられる。このような構成
では電子阻止電極32あるいは負極性偏向′成極30が
浮遊イオンを吸収するので、イオン偏向器から無電界領
域20への移行領域に負極性の電極21を設けて浮遊イ
オンを吸収する。
発生するスパッタ粒子Mのイオン偏向器への侵入は遮蔽
板23で阻止し、スパッタ粒子に起因する運転障害の除
去をより確実にする。
〔発明の効果〕
以上に述べたように、本発明によれば、真空容器内でイ
オンを生成し該容器内に配された1つまたは複数の電極
群によりイオンの加速や集束などを制御して該容器内の
被加工部材にイオンを導くイオンビーム装置を、少なく
とも前記イオンの生成源に最も近い電極群から該1!槙
群下流側の、′1界が作用しないイオン走行領域への移
行領域にKJ記真空容器より数10Vから数kV低い電
位が与えられる電極が配されている構成としたので、イ
オンの生成源に最も近い、イオン引出し部を構成する電
極群より下流側のイオン走行路に沿って荷電ス換により
生じた浮遊イオンが電極群下流側に配された前記負極性
電極により積極的に吸収され、この吸収の際に負極性電
極から放出される2次電子と中性のスパッタ粒子とのう
ち、2次電子はtaの負電位によυ反抗されてイオンビ
ームの発散防止に寄与しつつイオンビーム下流側ヘトリ
フトし、一方、スパッタ粒子の付着による薄膜は電極群
の下流側の面に形成されるから、運転時間とともに薄膜
の厚さが増し熱応力等により剥離して電界集中が生じて
も、この電界集中は数10Vから数kV程度の小さい電
位差を有する負極性電極と電極群の下流側の面との間で
生ずるから放電に到らず、イオンビーム装置は長時間に
わたり安定に運転を継続することができる。本発明はま
た、これをイオンの生成源に最も近い電極群以外の電極
群にも適用することにより、イオンビーム装置のより長
時間にわたる安定運転に寄与させることができる。
これらの場合、電極群と負極性電離との間に電極群から
負極性電極の直視を妨げる遮蔽板を設けるす ことにより安定運転への寄与をよ寸大きくさせることが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例としてイオン引出し部へ
の適用例を示す縦断面図、第2図は本発明の第2の実施
例としてイオン偏向部への適用例を示す縦断面図、第3
図は従来のイオン引出し部の構成例を示す縦断面図であ
る。 1・・・プラズマ室(イオン生成源)、4・・・イオン
引出し電極、5・・・接地電極、6・・・真空容器、8
・・・イオンビーム、11・・・電極群、20・・・無
電界領域%21第1図 第2図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)真空容器内でイオンを生成し該容器内に配された1
    つまたは複数の電極群によりイオンの加速や集束などを
    制御して該容器内の被加工部材にイオンを導くイオンビ
    ーム装置において、少なくとも前記イオンの生成源に最
    も近い電極群から該電極群下流側の、電界が作用しない
    イオン走行領域への移行領域に前記真空容器より数10
    Vから数kV低い電位が与えられる電極が配されている
    ことを特徴とするイオンビーム装置。
JP63094866A 1988-04-18 1988-04-18 イオンビーム装置 Pending JPH01265439A (ja)

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JP63094866A JPH01265439A (ja) 1988-04-18 1988-04-18 イオンビーム装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004508667A (ja) * 2000-09-01 2004-03-18 アクセリス テクノロジーズ インコーポレーテッド イオンビームの流れに乗った粒子の静電捕捉システム
JP2004508668A (ja) * 2000-09-01 2004-03-18 アクセリス テクノロジーズ インコーポレーテッド イオンビームの流れに乗った粒子を除去するためのシステムおよび方法
WO2012003154A1 (en) * 2010-06-28 2012-01-05 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Deceleration lens

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