JPH0330248A - 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方向に静電的に平行走査してターゲットに照射する
、いわゆるパラレルスキャン方弐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、ターゲット面内の位置
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パラレルスキャン方弐のイオン注
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。

即ちこのイオン注入装置は、イオン源２から弓き出され
、かつ必要に応じて質量分析および加速等が行われ．た
スポット状のイオンビーム４を、互いに１８０度位相の
異なる走査電圧（三角波電圧）が印加される２組のＸ走
査電極６および１０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し、かつ互いに１
８０度位相の異なる走査電圧（三角波電圧）が印加され
る２組のＹ走査電極８および１２の′ｔＩＡ働によって
Ｙ方向（例えば垂直方向。以下同し）に静竜的に平行走
査するようにしている。

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をターゲノト（例えばウェーハ。以下同
じ）１４の全面に！（《射して、当該ターゲット１４の
全面に亘り一定角度でイオン注入を行うようにしている
。

〔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組の走査電極６、８、
ｌＯ、ｌ２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。

しかもこの傾向は、ターゲット１４が大口径化するとそ
のぶん各走査電極の間隔が大きくなり、かつ所定の走査
電圧でイオンビーム４を大きく偏向させようとすると各
走査雷極の長さも長くならざるを得ないため、ターゲッ
ト１４が大口径化するほど著しくなる。

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。

これに対して、イオンビームをｌ方向にのみ静電的に平
行走査し、かつターゲットをそれと直交する方向にＮ４
ｉ＋！的に走査する、いわゆるハイブリッドスキャン方
式のものが提案されており、これだと走査電極が２組で
済むのでビームライン長は短くできるものの、ターゲッ
トを機械的に走査するため、その追従性に問題がある他
、装置の寿命、ゴミの発生、イオンビームの利用効率等
の点で問題がある。

そこでこの発明は、イオンビームを静電的にＸ２Ｙ両方
向に平行走査するものであって、しかもそのビームライ
ン長を短くすることができるようにしたイオン注入装置
を提供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〕

上記目的を達威するため、この発明に係る第１のイオン
注入装置は、複数の細長い電極を互いに電気的に絶縁し
て円筒状に配列すると共に各電極間を分圧抵抗器で接続
した構造をそれぞれ有する第１および第２の走査電極で
あってそれらの中をイオンビームが通るようにイオンビ
ームの進行方向に沿ってかつ互いに直列に設けられたも
のと、この第１および第２の走査電極のＸ方向中心線上
に位置する二つの電極間にそれぞれ互いに１８０度位相
の異なるＸ走査電圧を印加するＸ走査電源と、同第１お
よび第２の走査電極のＹ方向中心線上に位置する二つの
電極間にそれぞれ互いに１８０度位相の異なるＹ走査電
圧を印加するＹ走査電源とを備えることを特徴とする。

また、この発明に係る第２のイオン注入装置は、円筒状
をした抵抗体のＸ方向中心線上に位置する２箇所および
Ｙ方向中心線上に位置する２箇所に当該抵抗体の長平方
向に沿う帯状の端子雷極をそれぞれ設けた構造をそれぞ
れ有する第１および第２の走査電極であってそれらの中
をイオンビームが通るようにイオンビームの進行方向に
沿ってかつ互いに直列に設けられたものと、この第１お
よび第２の走査電極のＸ方向中心線上に位置する二つの
端子電極間にそれぞれ互いに１８０度位相の異なるＸ走
査電圧を印加するＸ走査電源と、同第１および第２の走
査電極のＹ方向中心線上に位置する二つの端子電極間に
それぞれ互いに１８０度位相の異なるＹ走査電圧を印加
するＹ走査電源とを備えることを特徴とする。

〔作用〕

上記第１あるいは第２のイオン注入装置においては、第
１の走査電極に入射されたスポット状のイオンビームは
、同走査電極の各電極あるいは抵抗体の各部分に印加さ
れるＸ，Ｙ両走査電圧の分圧戒分の合戒電界によって、
Ｘ，Ｙ両方向に走査されて錐体状のイオンビームとなる
。

かつ、第２の走査電極に入射されたこの錐体状のイオン
ビームは、同走査電極の各電極あるいは抵抗体の各部分
に印加される、しかも第１の走査電極に対するものとは
１８０度位相の異なるＸ，Ｙ両走査電圧の分圧戒分の合
戊電界によって、Ｘ．Ｙ両方向にしかも第１の走査電極
とは逆向きに走査され、この第２の走査電極による走査
と上記第１の走査電極による走査の協働によって、第２
の走査′爪極から出射するイオンビームは、Ｘ，Ｙ両方
向に平行走査された柱状のイオンビームとなる。

このように、二つの走査電極でイオンビームをＸ，Ｙ両
方向に平行走査することができるので、走査電極が４組
必要だった従来例に比べてビームライン長を大幅に短く
することができる。

〔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
示す斜視図である。この図において、Ｘ、Ｘ２、Ｙ１、
Ｙ２の内の同じ符号の箇所同士は互いに電気的に接続さ
れている（後述する第３図においても同様）。また、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、イオン源２から引き出され、か
つ必要に応じて質量分析、加速等が行われたイオンビー
ム４の経路上に、円筒状をした第１および第２の走査電
極１６およびｌ８を、それらの中をイオンビーム４が通
るようにイオンビーム４の進行方向に沿ってかつ互いに
直列に．設けている。

走査電極１６は、第１図ではその分圧抵抗器の図示を省
略しているが、第２図に詳細を示すように、複数の（例
えば１００個程度の）細長い電極１６１を互いに電気的
に絶縁して円筒状に配列すると共に、各電極１６１間を
例えば互いに等しい抵抗値の分圧抵抗器１６２でそれぞ
れ接続した構造をしている。

走査電極１８も、第１図ではその分圧抵抗器の図示を省
略しているが、上記走査電極１６とこの例では同一の構
造をしている。１８１はその電極である。

そして、走査電極１６のＸ方向中心線上に位置する二つ
の電極１６１間に（より具体的には当該電極１６１に設
けられた端子Ｘｌ、ＸＺ間に）、Ｘ走査電源２２から例
えば数百Ｈｚ程度の三角波形のＸ走査電圧■Ｘを、かつ
同走査電源１６のＹ方向中心線上に位置する二つの電極
１６１間に（より具体的には当該電極１６１に設けられ
た端子Ｖｌ、ｙＺ間に）、Ｙ走査電源２４から例えば数
十Ｈｚ程度の三角波形のＹ走査電圧ＶＹを、それぞれ印
加するようにしている。

また、走査電極１８のＸ方向中心線上に位置する二つの
電極１８１の端子ＸＩ、ＸＺ間に、前記Ｘ走査電源２２
を走査電極１６側とは接続を左右逆にして、走査電極ｌ
６側とは１８０度位相の異なるＸ走査電圧ＶＸを印加す
るように、かつ同走査電極１８のＹ方向中心線上に位置
する二つの電極１８１間の端子ｙ１、ｙ２に、前記Ｙ走
査電源２４を走査電極１６側とは接続を上下逆にして、
走査電極１６側とは１８０度位相の異なるＹ走査電圧Ｖ
Ｙを印加するようにしている。

またこの例では、走査電極１６とｌ８との間に、円形の
開口部２０１を有するマスク２０を設けている。

上記のようにすると、走査電極１６の左右の電極１６１
の間に位置する各電極１６１には、Ｘ走査電圧ＶＸを分
圧抵抗器１６２で等分に分圧した電圧がそれぞれ印加さ
れると同時に、上下の電極１６１の間に位置する各電極
１６１には、Ｙ走査電圧ＶＹを分圧抵抗器１６２で等分
に分圧した電圧がそれぞれ印加される。走査電極１日側
も同様である。

従って、上記構或によれば、走査電極ｌ６に入射された
スポット状のイオンビーム４は、同走査電極１６の各ｔ
極１６１に印加されるＸ走査電圧ＶＸおよびＹ走査電圧
ＶＹの分圧戊分の合威電界によって、Ｘ，Ｙ両方向に走
査されて四角錐状のイオンビームとなる。

そして、走査電極１６から出射する四角錐状のイオンビ
ーム４は、マスク２０によって余分なコーナ一部分が除
去されて円錐状にされて走査電極ｌ８に入射する。

なお、マスク２０を設けずに断面四角形のイオンビーム
４をそのまま走査電極１８に導くと、そのコーナ一部分
が電極１８１に当たる恐れがあり、それを避けるために
は走査電極１８の内径を大きくすると共に印加電圧も大
きくしなければならず、従ってこれを避けるためには、
この例のようにマスク２０を設けて不要なコーナ一部分
を除去するのが好ましい。

そして、走査電極１８に入射された円錐状のイオンビー
ム４は、同走査電極ｌ８の各木極１８１に印加される、
しかも走査電極１６に対するものとは１８０度位相の異
なるＸ走査電圧ＶＸおよびＹ走査電圧ＶＹの分圧或分の
合戒電界によって、Ｘ，Ｙ両方向にしかも走査電極１６
側とは逆向きに走査され、この走査電極１８による走査
と上記走査電極ｌ６による走査のｉＩｍ　（ＩＩによっ
て、当該走査電極１８から出射するイオンビーム４は、
ＸＹ両方向に平行走査された円柱状のイオンビームとな
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１４の全面に照射され、そ
れによって当該ターゲット１４の全面に亘り一定角度で
イオン注入が行われる。

従って、上記構或によれば、従来は４組の走査電極を直
列に配列しなければならなかったのに対して、二つの走
査電極１６および１日を直列に配列すれば済むので、従
来例に比べてビームライン長を大幅に短くすることがで
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。勿論、静
電スキャン方式であるから、前述したハイブリッドスキ
ャン方式の場合のような問題も起こらない。

なお、イオンビーム４をより均一に走査する上で必要が
あれば、走査電極１６、１８の電極１６ｌ、１８１の配
列を円筒状より変形させたり、分圧抵抗器の抵抗値を場
所によって変えたり、あるいは走査電圧ｖｘ，ｖｙの波
形を三角波形から変えたりする等の補正を行っても良い
。

第３図は、この発明の他の実施例に係るイオン注入装置
を示す斜視図である。

第１図の実施例との相違点を主に説明すると、この実施
例においては、第１および第２の走査電極として、上記
走査電極ｌ６および工８の代わりに、次のような構造の
走査電極２６および２８を用いている。

即ち、走査電極２６は、円筒状をしていてその全面に亘
り抵抗値分布がほぼ均一な抵抗体２６１のＸ方向中心線
上に位置する２箇所およびＹ方向中心線上に位置する２
箇所に、しかも当該抵抗体２６１の長手方向に沿ってそ
の端から端までに、帯状の端子電極２６２をそれぞれ設
けた構造をしている。

走査電極２８もこの例では上記走査雷極２６と同一の構
造をしている。２８１はその抵抗体、２８２は端子電極
である。

そして、走査電極２６のＸ方向中心線上に位置する二つ
の端子電極２６２間に（より具体的には当該端子電極２
６２に設けられた端子ｘ．　　　ｘ２間に）、走査電源
２２から前述したようなＸ走査電圧ＶＸを、かつ同走査
電極２６のＹ方向中心．線上に位置する二つの端子電極
２６２間に（より具体的には当該端子電極２６２に設け
られた端子ｙ、ｙ２間に）、Ｙ走査電源２４から前述し
たようなＹ走査電圧ＶＹを、それぞれ印加するようにし
ている。

また、走査電極２８のＸ方向中心線上に位置する二つの
端子電極２８２の端子Ｘｌ、ＸＺ間に、前記走査電源２
２を走査電極２６側とは接続を左右逆にして、走査電極
２６側とは１８０度位相の５ｚなるＸ走査電圧Ｖｘを印
加するように、かつ同走査電極２８のＹ方向中心線上に
位置する二つの端子電極２８２の端子ｙ１、ｙ２間に、
前記Ｙ走査電源２４を走査電極２６側とは接続を上下逆
にして、走査電極２６側とは１８０度位相の異なるＹ走
査電圧ＶＹを印加するようにしている。

上記のようにすると、走査電極２６の左右の端子電極２
６２の間に位置する抵抗体２６１の各部分にはＸ走査電
圧ＶＸを分圧した電圧が連続的に印加されると同時に、
上下の端子電極２６２の間に位置する抵抗体２６１の各
部分にもＹ走査電圧ＶＹを分圧した電圧が連続的に印加
される。但しいずれの場合も、各端子電極２６２が抵抗
体２６ｌの長手方向に沿って設けられているため、長手
方向に電位差は生じない。走査電極２８側も同様である
。

従ってこの実施例の場合も、走査雷極２６に入射された
スポット状のイオンビーム４は、抵抗体２６１の各部分
に印加されるＸ走査雷圧■ＸおよびＹ走査雷圧ＶＹの分
圧成分の合或雷界によって、Ｘ，Ｙ両方向に走査されて
四角錐状のイオンビームとなる。

また、マスク２０を通して走査電極２８に入射された円
錐状のイオンビーム４は、抵抗体２８１の各部分に印加
される、しかも走査電極２６に対するものとは１８０度
位相の異なるＸ走査電圧ＶＸおよびＹ走査電圧ＶＹの分
圧成分の合戒電界によって、Ｘ，Ｙ両方向にしかも走査
電極２６側とは逆向きに走査され、この走査電極２８に
よる走査と上記走査電極２６による走査のＦｉＡ　（Ｕ
Ｊによって、当該走査電極２８から出射したイオンビー
ム４は、Ｘ，Ｙ両方向に平行走査された円柱状のイオン
ビームとなる。

従ってこの実施例においても、二つの走査電極２６およ
び２８によってイオンビーム４をＸ，　Ｙ両方向に平行
走査することができるので、従来例に比べてビームライ
ン長を大幅に短《することができる。

なお、第１図の実施例の走査電極１６および１８と第３
図の実施例の走査電極２６および２８とを比べれば、前
者は、分圧抵抗器の値を部分的に変えることが容易であ
り、かつ抵抗体筒のような製作上の技術的問題が少ない
のに対して、後者は、電圧を連続的に変化させることが
でき、かつ構造が簡単であるという特徴がある。

また、上記いずれの実施例も、走査電極１６と１８とは
、あるいは走査電極２６と２８とは、それぞれ同様の構
造をしておれば良く、必ずしも全く同一構造（直径、長
さ等を含めて）である必要はない。

また、この明細書においてＸ方向およびＹ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係る第１および第２のいずれの
イオン注入装置の場合も、二つの走査電極でイオンビー
ムをχ，Ｙ両方向に平行走査することができるので、走
査電極が４組必要だった従来例に比べてビームライン長
を大幅に短くすることができる。その結果、当該イオン
注入装置の長大化等を防ぐことができる。また、静電ス
キャン方式であるから、ハイブリッドスキャン方式の場
合のような問題も起こらない。

【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
示す斜視図である。第２図は、第１図中の第１の走査電
極の詳細例を示す断面図である。 第３図は、この発明の他の実施例に係るイオン注入装置
を示す斜視図である。第４図は、従来のイオン注入装置
の一例を示す平面図である。 ２・・・イオン源、４・・・イオンビーム、１４・・・
ターゲット、１６．１８・・・走査電極、１６１，１８
１・・・電極、１６２・・・分圧抵抗器、２２，・・Ｘ
走査電源、２４・・・Ｙ走査電源、２６．２８走査雷極
、 ２６ ■ ２８ １・・・ 抵抗体、 ２６ ２ ２　８　２・・・ 端子電極。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）イオンビームをＸ方向およびそれと直交するＹ方
   向に静電的に平行走査してターゲットに照射するイオン
   注入装置であって、複数の細長い電極を互いに電気的に
   絶縁して円筒状に配列すると共に各電極間を分圧抵抗器
   で接続した構造をそれぞれ有する第１および第２の走査
   電極であってそれらの中をイオンビームが通るようにイ
   オンビームの進行方向に沿ってかつ互いに直列に設けら
   れたものと、この第１および第２の走査電極のＸ方向中
   心線上に位置する二つの電極間にそれぞれ互いに１８０
   度位相の異なるＸ走査電圧を印加するＸ走査電源と、同
   第１および第２の走査電極のＹ方向中心線上に位置する
   二つの電極間にそれぞれ互いに１８０度位相の異なるＹ
   走査電圧を印加するＹ走査電源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Ｘ方向およびそれと直交するＹ方
   向に静電的に平行走査してターゲットに照射するイオン
   注入装置であって、円筒状をした抵抗体のＸ方向中心線
   上に位置する２箇所およびＹ方向中心線上に位置する２
   箇所に当該抵抗体の長手方向に沿う帯状の端子電極をそ
   れぞれ設けた構造をそれぞれ有する第１および第２の走
   査電極であってそれらの中をイオンビームが通るように
   イオンビームの進行方向に沿ってかつ互いに直列に設け
   られたものと、この第１および第２の走査電極のＸ方向
   中心線上に位置する二つの端子電極間にそれぞれ互いに
   １８０度位相の異なるＸ走査電圧を印加するＸ走査電源
   と、同第１および第２の走査電極のＹ方向中心線上に位
   置する二つの端子電極間にそれぞれ互いに１８０度位相
   の異なるＹ走査電圧を印加するＹ走査電源とを備えるこ
   とを特徴とするイオン注入装置。