JPH02213038A - イオン注入装置 - Google Patents

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、イオンビームをＸ方向およびそれと直交す
るＹ方向にそれぞれ平行走査するいわゆる平行走査方式
のイオン注入装置に関する。

〔従来の技術〕

イオンビームをＸ方向およびＹ方向に角度を持って走査
する通常のイオン注入装置では、ターゲツト面内の位置
によって注入角度が異なるという問題があり、これを解
決するためにいわゆる平行走査方式のイオン注入装置が
開発されている。

そのようなものの従来例を第４図に示す。

即ちこの装置では、イオン源２から引き出され、分析電
磁石６によって質量分析および加速管８によって加速が
行われたスポット状のイオンビーム４は、互いに逆位相
の偏向電圧（三角波電圧）が印加される２組のＸ偏向電
極ＩＯおよびＩ２の協働によってＸ方向（例えば水平方
向、以下同じ）に静電的に平行走査され、かつ互いに逆
位相の偏向電圧（三角波電圧〕が印加される２組のＹ偏
向電極工４および１６の協働によってＹ方向（例えば垂
直方向、以下同じ）に静電的に平行走査される。

そして、このようにしてＸ、Ｙ両方向に平行走査された
イオンビーム４がターゲット（例えばウェーハ１８）の
全面に照射され、それによってターゲット１８の全面に
亘り一定角度でイオン注入が行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところがこのようなイオン注入装置においては、通常の
イオン注入装置の２倍の、即ち４組の偏向電極１Ｏ１１
２，１４，１６を設けなければならないため、ビームラ
イン長が長くなり、ひいては装置が長大化するという問
題がある。

ちなみに、イオン注入装置が長大化すると、例えば半導
体製造装置ではイオン注入装置が一番大型であるため、
それを収納するクリーンルームや建屋までもが大型化す
る。

そこでこの発明は、このような平行走査方式のイオン注
入装置のビームライン長を短くすることを主たる目的と
する。

〔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
、要約すれば、Ｙ走査手段において、上流側の組のＹ偏
向電極によるイオンビームの偏向と同期して、下流側の
組のＹ偏向電極を機械的にＹ方向に駆動するようにした
ことを特徴とする。

その場合、イオンビームを加速する加速手段は、上記の
ようなＹ走査手段の下流側に設け、そして当該加速手段
の下流側にＸ走査手段を設けても良い。

〔作用〕

上記Ｙ走査手段においては、上流側の組のＹ偏向電極と
、機械的にＹ方向に駆動される下流側の組のＹ偏向電極
との協働によって、イオンビームがＹ方向に平行走査さ
れる。

また、加速手段をＹ走査手段の下流側に設けると、上記
のようなイオンビームのＹ方向の平行走査が、加速手段
の上流側の低エネルギー側で行われるようになる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例に係るイオン注入装置を示
すものであり、（Ａ）はその平面図、ＣＢ）は部分側面
図である。第４図の例と同等部分には同一符号を付し、
以下においては従来例との相違点を主に説明する。

この実施例においては、前述したような加速管８の下流
側にＸ走査手段を設けている。

このＸ走査手段は、イオンビーム４をＸ方向に静電的に
偏向させる２組の互いにビーム進行方向に対して上流側
および下流側に位置するＸ偏向電極２０および２２と、
それらに互いに逆位相の偏向電圧（例えばＩＫＨｚ程度
の三角波電圧）を供給するＸ偏向電源２３とを有してお
り、これらの協働によって、Ｘ偏向電極２２から出射す
るイオンビーム４をＸ方向に平行走査するようにしてい
る。

そして、このようなＸ走査手段の下流側に、この実施例
ではマスク３０を介して、Ｙ走査手段を設けている。

このＹ走査手段は、イオンビーム４をＹ方向に静電的に
偏向させる２組の互いにビーム進行方向に対して上流側
および下流側に位置するＹ偏向電極２４および２６と、
それらに互いに逆位相の偏向電圧（三角波電圧）を供給
するＹ偏向電源２７と、下流側の組のＹ偏向電極２６を
Ｙ方向に機械的に往復駆動する駆動装置２８と、この駆
動装置２８およびＹ偏向電源２７の少なくとも一方を制
御して、Ｙ偏向電極２４から出射するイオンビーム４の
位置とＹ偏向電極２６の位置とを一致させる制御装置２
９とを有しており、これらの協働によって、Ｙ偏向電極
２６から出射するイオンビーム４をＹ方向に平行走査す
るようにしている。

駆動装置２８は、例えばモータおよびボールねし等の組
合せによって構成することができる。あるいは、エアシ
リンダー等によって構成することもできる。尚、この駆
動装置２日とＹ偏向電極２６との間には絶縁物が設けら
れているが、その図示を省略している。

このような駆動装置２８によるＹ偏向電極２６の機械的
な往復駆動の周波数は、できるだけ高い方が好ましいが
、現実的には例えばＩＨｚ程度となる。この周波数とＹ
偏向電源２７から出力する偏向電圧の周波数とは互いに
一致させる。

そして、Ｙ偏向電極２４から出力するイオンビーム４の
位置とＹ偏向電極２６の位置とを一致させる制御は、例
えば次のようにして行われる。

即ち、駆動装置２８によってＹ偏向電極２６を一定周波
数で上下動させ、このＹ偏向電極２６の位置を例えばボ
テンシッメータ等で検出し、その位置にＹ偏向電極２４
から出射したイオンビーム４が行くように、制御装置２
９によってＹ偏向電源２７を制御してそれから出力する
偏向電圧の大きさを変えれば良い。

あるいはこれとは逆に、Ｙ偏向電源２７から一定周波数
（これは駆動装２２Ｂが追従可能なもので例えばＩＨｚ
）の三角波電圧を出力してＹ偏向電極２４によってイオ
ンビーム４をＹ方向に走査すると共に、その三角波電圧
に基づいて制御装置２９によって駆動装置２８を制御し
、このイオンビーム４の位置にＹ偏向電極２６が行くよ
うにしても良い。

そして、上記のようにしてＸ、Ｙ両方向に平行走査され
たイオンビーム４を、ターゲット１８の全面に照射する
ようにしている。従って、ターゲット１８の全面に亘り
一定角度でイオン注入が行われる。

上記のような構成によれば、下流側の組のＹ偏向電極２
６の長さ（ビーム進行方向の長さ、以下同じ）を、従来
のＹ偏向電極１６に比べて大幅に短くすることができる
。その理由は次の通りである。

即ち、一般的に偏向電極における偏向角θは、偏向電極
長を９、電極間隔をｄ、偏向電圧をＶ、イオンビームの
エネルギーをＥとした場合、θ−ｔａｎ−’（ＱＶ／２
ｄＥ）　　　・−−（ｔ）で表される。

ところが、従来のイオン注入装置では、Ｙ＠向電極１６
には上流側のＹ偏向電極１４で走査されてＹ方向に広が
ったイオンビーム４が入射するため、電極間隔（ｄ）も
それに応じて広くしなければならない、そしてこのよう
な広い電極間隔でイオンビーム４を所定角度偏向させる
には、上記（１）式からも分るように、電極長（５１）
を長くしなければならない、尚、Ｙ偏向電極１６に印加
する偏向電圧（Ｖ）を大きくすれば理論上は電極長ＣＱ
　’）が短くても良いことになるが、同一電源からＹ偏
向電極１４にも印加する関係上、Ｙ偏向電極１６側の都
合だけでむやみに高くすることはできない。

これに対して、この実施例では、Ｙ偏向電極２６をＹ方
向に機械的に走査するため、その電極間隔（ｄ）は、帯
状のイオンビーム４を偏向させるに足りるもので良く、
従来例に比べて非常に小さくて済む、従って、上記（１
）式からも分るように、電極長（５りも非常に（具体的
には２ｄの割合で）短くすることができる。

その結果、第４図の従来例に比べてビームライン長を短
くすることができ、ひいては当該イオン注入装置の長大
化を防ぐことができる。その結果、当該イオン注入装置
を収納するクリーンルームや建屋も小型化することがで
きる。

第２図はこの発明の他の実施例に係るイオン注入装置を
示すものであり、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）は部分側
面図である。第１図の例と同一または相当する部分には
同一符号を付し、以下においては第１図の例との相違点
を主に説明する。

即ちこの実施例においては、分析電磁石６の下流側に前
述したような構成のＹ走査手段を設け、このＹ走査手段
の下流側に、それによって平行走査されて帯状となった
イオンビーム４を加速する加速手段として加速管３８を
設け、更にこの加速管３日の下流側に前述したような構
成のＸ走査手段を設けている。。

この加速管３８は、第３図も参照して、Ｘ方向に細長い
スロワ）３８ｂをそれぞれ有する電極３８ａを所要枚有
しており、各電極３８ａ間に図示しない加速電源から直
流電圧が印加され、それによって帯状のイオンビーム４
を静電的に所要のエネルギーまで加速することができる
。ちなみに、このような帯状のイオンビーム４は、従来
のスポット状のイオンビーム４の場合と同様、比較的容
易に均一な加速が可能である。

この実施例によれば、イオンビーム４のＸ方向の平行走
査が、加速管３８の上流側の低エネルギー側で行われる
ため、上記（１）式からも分るように、イオンビーム４
のエネルギー（Ｅ）が低いぶん、Ｙ偏向電極２４および
２６の長さを、上記実施例の場合よりも更に短くするこ
とができる。

尚、いずれの実施例も、一方向（実施例ではＸ方向）は
完全な静電走査であるので、ターゲット１８上における
イオンビーム４の移動は高速であり、従ってターゲット
１日の過大な温度上昇をもたらすことはない。

また、イオン注入中にターゲット１８を回転させるよう
にしても良く、そのようにすれば、ターゲット１８の面
内における注入均一性の向上を図ることかできる。

また、第１図の実施例の場合、各偏向電極２０．２２．
２４．２６をビームライン上で並べる順序は、図示側以
外のものも採り得る。例えば、Ｙ偏向電極２４および２
６を第２図の実施例のように（但し加速管８．３８の位
置は異なる）Ｘ偏向電極２０の上流側に持って来ても良
いし、Ｘ偏向電極２０と２２との間に持って来ても良い
。

また、この明細書においてＸ方向およびＸ方向は、直交
する２方向を表すだけであり、従って例えば、Ｘ方向を
水平方向と見ても、垂直方向と見ても、更にはそれらか
ら傾いた方向と見ても良い。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、イオンと−ムのＸ方向
の平行走査を、２組のＹ偏向電極による静電的な偏向と
、下流側の組のＹ偏向電極の機械的な駆動との協働によ
って行うようにしたので、下流側の組のＹ偏向電極の電
極間隔を小さくすることができ、それによって当該Ｙ偏
向電極の長さが短くて済むようになる。その結果、従来
例に比べてビームライン長を短くすることができ、ひい
ては当該イオン注入装置の長大化を防ぐことができる。

また、加速手段をＹ走査手段の下流側に設けると、イオ
ンビームのＸ方向の平行走査が加速手段の上流側の低エ
ネルギー側で行われるため、イオンビームのエネルギー
が低いぶん、Ｙ偏向電極の長さ、ひいてはビームライン
長を更に短くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係るイオン注入装置を示
すものであり、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）は部分側面
図である。第２図はこの発明の他の実施例に係るイオン
注入装置を示すものであり、（Ａ）はその平面図、（Ｂ
）は部分側面図である。第３図は、第２図の加速管を示
す概略斜視図である。第４図は、従来の平行走査方式の
イオン注入装置の一例を示す平面図である。 ４・・・イオンビーム、８・・・加速管、１８・・。 ターゲット、２０．２２・・・Ｘ偏向電極、２３．。 ・Ｘ偏向電源、２４．２６・・・Ｙ偏向電極、２７・・
・Ｙ偏向電源、２８・・・駆動装置、２９・・・制御装
置、３８・・・加速管。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）イオンビームをＸ方向に静電的に偏向させる２組
   の互いにビーム進行方向に対して上流側および下流側に
   位置するＸ偏向電極と、それらに偏向電圧を供給するＸ
   偏向電源とを有し、下流側の組のＸ偏向電極から出射す
   るイオンビームをＸ方向に平行走査するＸ走査手段と、 イオンビームをＸ方向と直交するＹ方向に静電的に偏向
   させる２組の互いにビーム進行方向に対して上流側およ
   び下流側に位置するＹ偏向電極と、それらに偏向電圧を
   供給するＹ偏向電源と、下流側の組のＹ偏向電極をＹ方
   向に機械的に往復駆動する駆動装置と、この駆動装置お
   よび前記Ｙ偏向電源の少なくとも一方を制御して、上流
   側の組のＹ偏向電極から出射するイオンビームの位置と
   下流側の組のＹ偏向電極の位置とを一致させる制御装置
   とを有し、下流側の組のＹ偏向電極から出射するイオン
   ビームをＹ方向に平行走査するＹ走査手段とを備えるこ
   とを特徴とするイオン注入装置。
2. （２）イオンビームをＹ方向に静電的に偏向させる２組
   の互いにビーム進行方向に対して上流側および下流側に
   位置するＹ偏向電極と、それらに偏向電圧を供給するＹ
   偏向電源と、下流側の組のＹ偏向電極をＹ方向に機械的
   に往復駆動する駆動装置と、この駆動装置および前記Ｙ
   偏向電源の少なくとも一方を制御して、上流側の組のＹ
   偏向電極から出射するイオンビームの位置と下流側の組
   のＹ偏向電極の位置とを一致させる制御装置とを有し、
   下流側の組のＹ偏向電極から出射するイオンビームをＹ
   方向に平行走査するＹ走査手段と、このＹ走査手段によ
   って平行走査されたイオンビームを加速する加速手段と
   、 この加速手段によって加速されたイオンビームをＹ方向
   と直交するＸ方向に静電的に偏向させる２組の互いにビ
   ーム進行方向に対して上流側および下流側に位置するＸ
   偏向電極と、それらに偏向電圧を供給するＸ偏向電源と
   を有し、下流側の組のＸ偏向電極から出射するイオンビ
   ームをＸ方向に平行走査するＸ走査手段とを備えること
   を特徴とするイオン注入装置。