JPH05266848A - イオンビーム装置 - Google Patents
イオンビーム装置Info
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- JPH05266848A JPH05266848A JP6054492A JP6054492A JPH05266848A JP H05266848 A JPH05266848 A JP H05266848A JP 6054492 A JP6054492 A JP 6054492A JP 6054492 A JP6054492 A JP 6054492A JP H05266848 A JPH05266848 A JP H05266848A
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- vacuum container
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 偏向されたイオンビームが衝突することによ
りイオンビーム衝突部から発生する２次電子に起因する
絶縁破壊を防止する。 【構成】 真空容器４内に走行するイオンビーム３の走
行軌道を偏向電極９，１０で偏向し、イオンビーム３を
衝突電極１４に衝突させて遮断するようにしたイオンビ
ーム装置において、前記衝突電極１４を真空容器４の電
位よりも正側にバイアスするバイアス電源１５を設け、
イオンビーム衝突に伴って衝突電極１４から発生する２
次電子１６が真空容器４内壁の接地電位による反発を受
けて再び衝突電極１４に戻るように構成した。
りイオンビーム衝突部から発生する２次電子に起因する
絶縁破壊を防止する。 【構成】 真空容器４内に走行するイオンビーム３の走
行軌道を偏向電極９，１０で偏向し、イオンビーム３を
衝突電極１４に衝突させて遮断するようにしたイオンビ
ーム装置において、前記衝突電極１４を真空容器４の電
位よりも正側にバイアスするバイアス電源１５を設け、
イオンビーム衝突に伴って衝突電極１４から発生する２
次電子１６が真空容器４内壁の接地電位による反発を受
けて再び衝突電極１４に戻るように構成した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、イオンビームを用い
て、半導体，誘電体，金属，絶縁物，有機物等の薄膜を
形成するイオンビームデポジション装置，イオンビーム
表面処理装置，イオンビーム表面加工装置あるいはイオ
ン打ち込み装置等に使用するイオンビーム装置に係り、
特にイオンビームを時間的に断続するのに好適なイオン
ビ−ム制御に関する。
て、半導体，誘電体，金属，絶縁物，有機物等の薄膜を
形成するイオンビームデポジション装置，イオンビーム
表面処理装置，イオンビーム表面加工装置あるいはイオ
ン打ち込み装置等に使用するイオンビーム装置に係り、
特にイオンビームを時間的に断続するのに好適なイオン
ビ−ム制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】試料に照射するイオンビームを時間的に
断続あるいは変化させるようにしたイオンビーム装置
は、『電子・イオンビームハンドブック（第２版）』
（日本学術振興会第１３２委員会編，日刊工業新聞社，
昭和６１年発行）の第２５９頁の図７．８に記載されて
いるように、イオンビーム走行軌道を挾んで対向させて
配置した１対のイオンビーム偏向電極に、時間的に変化
する偏向バイアス電圧を印加してイオンビームを直進走
行軌道と交差する方向に静電偏向し、このイオンビーム
がチョッピイングアパーチャを通過する状態と通過しな
い状態を選択的に発生させることにより、イオンビーム
を時間的に断続する方法を用いている。
断続あるいは変化させるようにしたイオンビーム装置
は、『電子・イオンビームハンドブック（第２版）』
（日本学術振興会第１３２委員会編，日刊工業新聞社，
昭和６１年発行）の第２５９頁の図７．８に記載されて
いるように、イオンビーム走行軌道を挾んで対向させて
配置した１対のイオンビーム偏向電極に、時間的に変化
する偏向バイアス電圧を印加してイオンビームを直進走
行軌道と交差する方向に静電偏向し、このイオンビーム
がチョッピイングアパーチャを通過する状態と通過しな
い状態を選択的に発生させることにより、イオンビーム
を時間的に断続する方法を用いている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のイオ
ンビーム装置においては、イオンビームの走行軌道を偏
向し、このイオンビームがチョッピイングアパーチャ壁
に衝突して遮断されるような状態にしたときに、イオン
ビームが壁を衝撃して２次電子を発生する。そして、多
量のイオンビームが真空容器内のチョッピイングアパー
チャ壁を衝撃することで多量の２次電子が発生すると、
この２次電子は正の電圧が印加されたイオンビーム偏向
電極に多量に流入してイオンビーム偏向電極間あるいは
イオンビーム偏向電極と真空容器の間でこの２次電子に
起因した絶縁破壊を生ずる問題点がある。従って、従来
のイオンビーム装置は、イオンビームの電流量を大きく
することができない。
ンビーム装置においては、イオンビームの走行軌道を偏
向し、このイオンビームがチョッピイングアパーチャ壁
に衝突して遮断されるような状態にしたときに、イオン
ビームが壁を衝撃して２次電子を発生する。そして、多
量のイオンビームが真空容器内のチョッピイングアパー
チャ壁を衝撃することで多量の２次電子が発生すると、
この２次電子は正の電圧が印加されたイオンビーム偏向
電極に多量に流入してイオンビーム偏向電極間あるいは
イオンビーム偏向電極と真空容器の間でこの２次電子に
起因した絶縁破壊を生ずる問題点がある。従って、従来
のイオンビーム装置は、イオンビームの電流量を大きく
することができない。
【０００４】従って、本発明の目的は、イオンビームを
衝突部に衝突させて遮断するときにこの衝突部から発生
する２次電子による悪影響を防止することにある。
衝突部に衝突させて遮断するときにこの衝突部から発生
する２次電子による悪影響を防止することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、イオンビーム
の走行軌道を偏向し、このイオンビームを衝突部に衝突
させて遮断するようにしたイオンビーム装置において、
イオンビーム衝突に伴って前記衝突部から発生する２次
電子の拡散を抑制する拡散抑制手段を設けたことを特徴
とし、あるいは、イオンビームの走行軌道を偏向してこ
のイオンビームを衝突部に衝突させて遮断するようにし
たイオンビーム装置において、前記衝突部をイオンビー
ム衝突に伴って発生する２次電子の拡散を抑制するファ
ラディカップ機能を持つ電極としたことを特徴とし、あ
るいは、真空容器内を走行するイオンビームの走行軌道
を偏向し、この偏向したイオンビームを衝突部に衝突さ
せて遮断するようにしたイオンビーム装置において、前
記衝突部を前記真空容器の電位よりも正側にバイアスす
るバイアス手段を備えたことを特徴とし、あるいは、真
空容器内を走行するイオンビームの走行軌道を挾んで対
向させて配置したイオンビーム偏向電極と、このイオン
ビーム偏向電極に偏向バイアス電圧を印加する偏向バイ
アス電源装置とを備え、偏向されたイオンビームを衝突
部に衝突させて遮断するようにしたイオンビーム装置に
おいて、前記衝突部から発生する２次電子の拡散を抑制
するサプレッサー電極と、このサプレッサー電極にバイ
アス電圧を印加する２次電子拡散抑制用のバイアス電源
装置を備えたことを特徴とする。
の走行軌道を偏向し、このイオンビームを衝突部に衝突
させて遮断するようにしたイオンビーム装置において、
イオンビーム衝突に伴って前記衝突部から発生する２次
電子の拡散を抑制する拡散抑制手段を設けたことを特徴
とし、あるいは、イオンビームの走行軌道を偏向してこ
のイオンビームを衝突部に衝突させて遮断するようにし
たイオンビーム装置において、前記衝突部をイオンビー
ム衝突に伴って発生する２次電子の拡散を抑制するファ
ラディカップ機能を持つ電極としたことを特徴とし、あ
るいは、真空容器内を走行するイオンビームの走行軌道
を偏向し、この偏向したイオンビームを衝突部に衝突さ
せて遮断するようにしたイオンビーム装置において、前
記衝突部を前記真空容器の電位よりも正側にバイアスす
るバイアス手段を備えたことを特徴とし、あるいは、真
空容器内を走行するイオンビームの走行軌道を挾んで対
向させて配置したイオンビーム偏向電極と、このイオン
ビーム偏向電極に偏向バイアス電圧を印加する偏向バイ
アス電源装置とを備え、偏向されたイオンビームを衝突
部に衝突させて遮断するようにしたイオンビーム装置に
おいて、前記衝突部から発生する２次電子の拡散を抑制
するサプレッサー電極と、このサプレッサー電極にバイ
アス電圧を印加する２次電子拡散抑制用のバイアス電源
装置を備えたことを特徴とする。
【０００６】
【作用】偏向されたイオンビ−ムがイオンビーム衝突部
に衝突することにより発生した２次電子の拡散が抑制さ
れるので、２次電子がイオンビーム偏向電極等が設置さ
れたイオンビーム走行空間に充満してイオンビーム偏向
電極の絶縁破壊を招くようなことがなくなる。
に衝突することにより発生した２次電子の拡散が抑制さ
れるので、２次電子がイオンビーム偏向電極等が設置さ
れたイオンビーム走行空間に充満してイオンビーム偏向
電極の絶縁破壊を招くようなことがなくなる。
【０００７】具体的には、イオンビーム衝突部をファラ
ディカップ機能を持つ電極にすると、この電極の底部に
衝突して発生した２次電子は電極の内壁に吸収されて外
部に拡散することがなく、またイオンビーム衝突部が真
空容器よりも正にバイアスされているとこのイオンビー
ム衝突部で発生した２次電子は再びこのイオンビーム衝
突部に戻るように飛翔し、また、サプレッサー電極は２
次電子がイオンビーム衝突部近傍から拡散するのを抑制
する。
ディカップ機能を持つ電極にすると、この電極の底部に
衝突して発生した２次電子は電極の内壁に吸収されて外
部に拡散することがなく、またイオンビーム衝突部が真
空容器よりも正にバイアスされているとこのイオンビー
ム衝突部で発生した２次電子は再びこのイオンビーム衝
突部に戻るように飛翔し、また、サプレッサー電極は２
次電子がイオンビーム衝突部近傍から拡散するのを抑制
する。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図６を参照し
て説明する。
て説明する。
【０００９】実施例１ 図１に示すイオンビーム装置は、イオン源１から加速電
源２によりイオン電流５ｍＡのアルゴンイオンビーム３
を加速エネルギ２０ｋｅＶで引き出して真空容器４内に
導入し、この真空容器４内の隔壁５に形成された内径１
５ｍｍのイオンビーム通過窓５ａを通過させて３００ｍ
ｍの距離を直進走行させた後に、次の隔壁６の内径１０
ｍｍのイオンビーム通過窓６ａを通過させてイオンビー
ム照射室７内に導入し、このイオンビーム照射室７内に
配置された直径３インチのシリコン基板８の表面に照射
する構成である。
源２によりイオン電流５ｍＡのアルゴンイオンビーム３
を加速エネルギ２０ｋｅＶで引き出して真空容器４内に
導入し、この真空容器４内の隔壁５に形成された内径１
５ｍｍのイオンビーム通過窓５ａを通過させて３００ｍ
ｍの距離を直進走行させた後に、次の隔壁６の内径１０
ｍｍのイオンビーム通過窓６ａを通過させてイオンビー
ム照射室７内に導入し、このイオンビーム照射室７内に
配置された直径３インチのシリコン基板８の表面に照射
する構成である。
【００１０】隔壁５，６の間のイオンビーム走行空間に
は、イオンビーム直進走行軌道を挾んで対向させた１対
のイオンビーム偏向電極９，１０が真空容器４に対して
絶縁状態に設置される。イオンビーム偏向電極９，１０
は、１００ｍｍ×５０ｍｍの大きさ，１００ｍｍの対向
距離であり、夫々、偏向バイアス電源１１，１２に接続
される。このイオンビーム偏向電極９，１０と隔壁６の
間には偏向されたイオンビームを衝突させるイオンビー
ム衝突電極１４が配置される。このイオンビーム衝突電
極１４は、直径３０ｍｍの大きさであり、真空容器４に
対して絶縁状態に設置され、２次電子拡散抑制用の衝突
電極バイアス電源１５に接続されている。なお、真空容
器４は接地電位にある。
は、イオンビーム直進走行軌道を挾んで対向させた１対
のイオンビーム偏向電極９，１０が真空容器４に対して
絶縁状態に設置される。イオンビーム偏向電極９，１０
は、１００ｍｍ×５０ｍｍの大きさ，１００ｍｍの対向
距離であり、夫々、偏向バイアス電源１１，１２に接続
される。このイオンビーム偏向電極９，１０と隔壁６の
間には偏向されたイオンビームを衝突させるイオンビー
ム衝突電極１４が配置される。このイオンビーム衝突電
極１４は、直径３０ｍｍの大きさであり、真空容器４に
対して絶縁状態に設置され、２次電子拡散抑制用の衝突
電極バイアス電源１５に接続されている。なお、真空容
器４は接地電位にある。
【００１１】アルゴンイオンビーム３をシリコン基板８
の表面に照射するときは、偏向バイアス電源１１，１２
からイオンビーム偏向電極９，１０へのバイアス電圧の
印加を停止してこのイオンビーム偏向電極９，１０を真
空容器４と同電位にし、イオンビーム走行軌道を直進状
態にする。また、衝突電極バイアス電源１５からイオン
ビーム衝突電極１４へのバイアス電圧の印加も停止して
その電位を真空容器４と同電位にする。
の表面に照射するときは、偏向バイアス電源１１，１２
からイオンビーム偏向電極９，１０へのバイアス電圧の
印加を停止してこのイオンビーム偏向電極９，１０を真
空容器４と同電位にし、イオンビーム走行軌道を直進状
態にする。また、衝突電極バイアス電源１５からイオン
ビーム衝突電極１４へのバイアス電圧の印加も停止して
その電位を真空容器４と同電位にする。
【００１２】そして、シリコン基板８に対するアルゴン
イオンビーム３の照射を遮断するときは、真空容器４の
電位を基準にして、イオンビーム偏向電極９，１０には
偏向バイアス電源１１，１２から＋５ｋＶ，−５ｋＶの
バイアス電圧を印加し、イオンビーム衝突電極１４には
衝突電極バイアス電源１５から＋３００Ｖのバイアス電
圧を印加する。このバイアス電圧印加によりイオンビー
ム走行軌道に偏向電界が作用すると該イオンビーム走行
軌道は、破線で示すように、偏向状態となり、アルゴン
イオンビーム３はこの偏向走行軌道を走行してイオンビ
ーム衝突電極１４に衝突して遮断される。
イオンビーム３の照射を遮断するときは、真空容器４の
電位を基準にして、イオンビーム偏向電極９，１０には
偏向バイアス電源１１，１２から＋５ｋＶ，−５ｋＶの
バイアス電圧を印加し、イオンビーム衝突電極１４には
衝突電極バイアス電源１５から＋３００Ｖのバイアス電
圧を印加する。このバイアス電圧印加によりイオンビー
ム走行軌道に偏向電界が作用すると該イオンビーム走行
軌道は、破線で示すように、偏向状態となり、アルゴン
イオンビーム３はこの偏向走行軌道を走行してイオンビ
ーム衝突電極１４に衝突して遮断される。
【００１３】このアルゴンイオンビーム３の衝撃を受け
たイオンビーム衝突電極１４の表面からは大量の２次電
子１６が発生するが、そのポテンシャルエネルギは＋３
００ｅＶであり、真空容器４内壁の接地電位による反発
力をうけて再びイオンビーム衝突電極１４に戻るように
飛翔する。従って、この２次電子１６が真空容器４内に
拡散して充満し、絶縁破壊の原因となるようなことがな
い。
たイオンビーム衝突電極１４の表面からは大量の２次電
子１６が発生するが、そのポテンシャルエネルギは＋３
００ｅＶであり、真空容器４内壁の接地電位による反発
力をうけて再びイオンビーム衝突電極１４に戻るように
飛翔する。従って、この２次電子１６が真空容器４内に
拡散して充満し、絶縁破壊の原因となるようなことがな
い。
【００１４】そして、再び偏向バイアス電源１１，１２
及び衝突電極バイアス電源１５の出力電圧を０Ｖにして
イオンビーム偏向電極９，１０とイオンビーム衝突電極
１４の電位を真空容器４と同じ電位にすると、アルゴン
イオンビーム３は直進走行軌道を進んでシリコン基板８
の表面に照射される。
及び衝突電極バイアス電源１５の出力電圧を０Ｖにして
イオンビーム偏向電極９，１０とイオンビーム衝突電極
１４の電位を真空容器４と同じ電位にすると、アルゴン
イオンビーム３は直進走行軌道を進んでシリコン基板８
の表面に照射される。
【００１５】実施例２ 図２に示すイオンビーム装置は、実施例１におけるイオ
ンビーム衝突部をファラディカップ電極とし、衝突電極
バイアス電源を省略したものである。その他の構成は実
施例１と同一部品で構成されるので、同一参照符号を付
して詳細説明を省略する。
ンビーム衝突部をファラディカップ電極とし、衝突電極
バイアス電源を省略したものである。その他の構成は実
施例１と同一部品で構成されるので、同一参照符号を付
して詳細説明を省略する。
【００１６】ファラディカップ電極１８は、２０ｍｍの
内径で２００ｍｍの深さの有底円筒体で、イオンビーム
偏向走行軌道を走行するアルゴンイオンビーム３が底部
に衝突するように真空容器４内に傾斜して配置され、こ
の真空容器４と同電位になるように設置される。
内径で２００ｍｍの深さの有底円筒体で、イオンビーム
偏向走行軌道を走行するアルゴンイオンビーム３が底部
に衝突するように真空容器４内に傾斜して配置され、こ
の真空容器４と同電位になるように設置される。
【００１７】偏向走行軌道に沿って走行するアルゴンイ
オンビーム３がファラディカップ電極１８の底部に衝突
するとこの底部から２次電子が発生するが、この２次電
子は筒部の内壁に吸収されてこの筒部の外に拡散するこ
とがない。このような２次電子拡散抑制機能は、この電
極が、底部の内径に対して１０倍以上の深さの筒部をも
つ形状であるときに極めて効果的に発揮される。
オンビーム３がファラディカップ電極１８の底部に衝突
するとこの底部から２次電子が発生するが、この２次電
子は筒部の内壁に吸収されてこの筒部の外に拡散するこ
とがない。このような２次電子拡散抑制機能は、この電
極が、底部の内径に対して１０倍以上の深さの筒部をも
つ形状であるときに極めて効果的に発揮される。
【００１８】実施例３ 図３に示すイオンビーム装置は、実施例１におけるイオ
ンビーム衝突電極を真空容器と同電位とし、２次電子拡
散抑制用のサプレッサー電極を設置したものである。実
施例１と同一構成については一部の図示を省略し、ある
いは同一参照符号を付して詳細説明を省略する。
ンビーム衝突電極を真空容器と同電位とし、２次電子拡
散抑制用のサプレッサー電極を設置したものである。実
施例１と同一構成については一部の図示を省略し、ある
いは同一参照符号を付して詳細説明を省略する。
【００１９】イオンビーム偏向電極９，１０と隔壁６の
間の真空容器４に形成した膨出部４ａ内に、開孔径が１
５ｍｍのイオンビーム通過窓２１ａを有する隔壁２１
と、真空容器４に対して−３００Ｖの負電位を発生する
サプレッサー電源２２に接続されたサプレッサー電極
（開孔径が１５ｍｍ）２３と、真空容器４と同電位のイ
オンビーム衝突電極（直径が４０ｍｍ）２４とが設けら
れている。
間の真空容器４に形成した膨出部４ａ内に、開孔径が１
５ｍｍのイオンビーム通過窓２１ａを有する隔壁２１
と、真空容器４に対して−３００Ｖの負電位を発生する
サプレッサー電源２２に接続されたサプレッサー電極
（開孔径が１５ｍｍ）２３と、真空容器４と同電位のイ
オンビーム衝突電極（直径が４０ｍｍ）２４とが設けら
れている。
【００２０】イオンビーム照射室７へアルゴンイオンビ
ーム３が入射するのを遮るときは、真空容器４の電位を
基準にして、偏向バイアス電源１１，１２によりイオン
ビーム偏向電極９，１０に夫々＋５ｋＶ，−５ｋＶのバ
イアス電圧を印加し、サプレッサー電源２２によりサプ
レッサー電極２３に−３００Ｖのバイアス電圧を印加す
る。このとき、アルゴンイオンビーム３の走行軌道は破
線で示した偏向走行軌道に変化し、イオンビーム衝突電
極２４に衝突する。アルゴンイオンビーム３の衝撃を受
けたイオンビーム衝突電極２４の表面では多量の２次電
子１６が発生するが、この２次電子１６はサプレッサー
電極２３がつくる阻止電位により反発力を受けて再びイ
オンビーム衝突電極２４に戻る。従って、イオンビーム
偏向電極９，１０において２次電子１６に起因する絶縁
破壊が生じることはない。
ーム３が入射するのを遮るときは、真空容器４の電位を
基準にして、偏向バイアス電源１１，１２によりイオン
ビーム偏向電極９，１０に夫々＋５ｋＶ，−５ｋＶのバ
イアス電圧を印加し、サプレッサー電源２２によりサプ
レッサー電極２３に−３００Ｖのバイアス電圧を印加す
る。このとき、アルゴンイオンビーム３の走行軌道は破
線で示した偏向走行軌道に変化し、イオンビーム衝突電
極２４に衝突する。アルゴンイオンビーム３の衝撃を受
けたイオンビーム衝突電極２４の表面では多量の２次電
子１６が発生するが、この２次電子１６はサプレッサー
電極２３がつくる阻止電位により反発力を受けて再びイ
オンビーム衝突電極２４に戻る。従って、イオンビーム
偏向電極９，１０において２次電子１６に起因する絶縁
破壊が生じることはない。
【００２１】次に、偏向バイアス電源１１，１２および
サプレッサー電源２２の出力電圧を０Ｖとしてイオンビ
ーム偏向電極９，１０の電位を真空容器４の電位と同じ
にすると、アルゴンイオンビーム３は、再び実線で示す
直進走行軌道を走行してイオンビーム照射室７へ入射す
る。
サプレッサー電源２２の出力電圧を０Ｖとしてイオンビ
ーム偏向電極９，１０の電位を真空容器４の電位と同じ
にすると、アルゴンイオンビーム３は、再び実線で示す
直進走行軌道を走行してイオンビーム照射室７へ入射す
る。
【００２２】実施例４ 図４に示すイオンビーム装置は、真空容器４の電位を接
地電位からバイアスしたものである。実施例１と同一の
構成については図示を省略し、あるいは同一参照符号を
付して詳細説明を省略する。
地電位からバイアスしたものである。実施例１と同一の
構成については図示を省略し、あるいは同一参照符号を
付して詳細説明を省略する。
【００２３】真空容器４は容器バイアス電源２５により
接地電位に対して−３０ｋＶにバイアスされた状態にあ
り、イオン源から引き出された運動エネルギー３３ｋｅ
Ｖ，イオン電流５ｍＡのアルゴンイオンビーム３は、直
進走行軌道を走行するとき、この真空容器４内に設置さ
れた隔壁５，６に設けられた内径１０ｍｍのイオンビー
ム通過窓５ａ，６ａを通過してイオンビーム照射室７に
入射する。
接地電位に対して−３０ｋＶにバイアスされた状態にあ
り、イオン源から引き出された運動エネルギー３３ｋｅ
Ｖ，イオン電流５ｍＡのアルゴンイオンビーム３は、直
進走行軌道を走行するとき、この真空容器４内に設置さ
れた隔壁５，６に設けられた内径１０ｍｍのイオンビー
ム通過窓５ａ，６ａを通過してイオンビーム照射室７に
入射する。
【００２４】真空容器４内にはイオンビーム走行軌道に
沿ってイオンビーム偏向電極９が設置される。このイオ
ンビーム偏向電極９は１００ｍｍ×５０ｍｍの大きさで
あり、イオンビーム走行軌道の中心より３０ｍｍ離れて
位置し、真空容器４との間に偏向バイアス電源１１が接
続される。イオンビーム偏向電極９と隔壁６の間に形成
された真空容器４の膨出部４ａの入口にはこの真空容器
４と電気的に同電位のステンレスメッシュ２６（線径５
０ミクロン，メッシュ番号５０）が設置され、このステ
ンレスメッシュ２６の下側に有底円筒状のイオンビーム
衝突電極２８が設置される。このイオンビーム衝突電極
２８は、内径が４０ｍｍ，深さが４０ｍｍの大きさであ
り、真空容器４との間に衝突電極バイアス電源２９が接
続される。
沿ってイオンビーム偏向電極９が設置される。このイオ
ンビーム偏向電極９は１００ｍｍ×５０ｍｍの大きさで
あり、イオンビーム走行軌道の中心より３０ｍｍ離れて
位置し、真空容器４との間に偏向バイアス電源１１が接
続される。イオンビーム偏向電極９と隔壁６の間に形成
された真空容器４の膨出部４ａの入口にはこの真空容器
４と電気的に同電位のステンレスメッシュ２６（線径５
０ミクロン，メッシュ番号５０）が設置され、このステ
ンレスメッシュ２６の下側に有底円筒状のイオンビーム
衝突電極２８が設置される。このイオンビーム衝突電極
２８は、内径が４０ｍｍ，深さが４０ｍｍの大きさであ
り、真空容器４との間に衝突電極バイアス電源２９が接
続される。
【００２５】接地電位より−３０ｋＶにバイアスされた
状態にある偏向バイアス電源１１と衝突電極バイアス電
源２９は、接地電位にある制御用コンピュータ３０と電
気的に絶縁状態で制御信号の授受を行うために光ファイ
バ３１，３２を介して結合され、制御用コンピュータ３
０の制御プログラムにより出力電圧を任意に制御できる
ようにされる。
状態にある偏向バイアス電源１１と衝突電極バイアス電
源２９は、接地電位にある制御用コンピュータ３０と電
気的に絶縁状態で制御信号の授受を行うために光ファイ
バ３１，３２を介して結合され、制御用コンピュータ３
０の制御プログラムにより出力電圧を任意に制御できる
ようにされる。
【００２６】このイオンビーム装置において、イオンビ
ーム照射室７に入射するアルゴンイオンビーム２１を断
続するために、制御用コンピュータ３０は、図５の
（ａ）に示すように衝突電極バイアス電源２９の出力電
圧を時刻ｔ1〜ｔ2，ｔ3〜ｔ4の各９秒間を０Ｖ，時刻ｔ
2〜ｔ3，ｔ4〜ｔ5の各１２秒間を＋３００Ｖの矩形波電
圧とするような制御を繰り返し、そして、図５の（ｂ）
に示すように偏向バイアス電源１１の出力電圧を時刻ｔ
1〜ｔ6の１０秒間と時刻ｔ7〜ｔ8の１１秒間を０Ｖ，時
刻ｔ6〜ｔ7，ｔ8〜ｔ9の各１０秒間を＋１０ｋＶの矩形
波電圧とするような制御を繰り返す。
ーム照射室７に入射するアルゴンイオンビーム２１を断
続するために、制御用コンピュータ３０は、図５の
（ａ）に示すように衝突電極バイアス電源２９の出力電
圧を時刻ｔ1〜ｔ2，ｔ3〜ｔ4の各９秒間を０Ｖ，時刻ｔ
2〜ｔ3，ｔ4〜ｔ5の各１２秒間を＋３００Ｖの矩形波電
圧とするような制御を繰り返し、そして、図５の（ｂ）
に示すように偏向バイアス電源１１の出力電圧を時刻ｔ
1〜ｔ6の１０秒間と時刻ｔ7〜ｔ8の１１秒間を０Ｖ，時
刻ｔ6〜ｔ7，ｔ8〜ｔ9の各１０秒間を＋１０ｋＶの矩形
波電圧とするような制御を繰り返す。
【００２７】その結果、イオンビーム３は、図５の
（ｃ）のように時刻ｔ1〜ｔ6，ｔ7〜ｔ8の間は隔壁５，
６のイオンビーム通過窓５ａ，６ａを通過するように直
進走行軌道を走行してイオンビーム照射室７に進入す
る。
（ｃ）のように時刻ｔ1〜ｔ6，ｔ7〜ｔ8の間は隔壁５，
６のイオンビーム通過窓５ａ，６ａを通過するように直
進走行軌道を走行してイオンビーム照射室７に進入す
る。
【００２８】一方、偏向バイアス電源１１の出力電圧が
＋１０ｋＶ，衝突電極バイアス電源２９の出力電圧が＋
３００Ｖとなっている時刻ｔ6〜ｔ7，ｔ8〜ｔ9の間は、
隔壁５のイオンビーム通過窓５ａを通過したイオンビー
ム３は偏向電界の作用を受けて破線で示した偏向走行軌
道を走行してイオンビーム衝突電極２８に衝突する。こ
のとき、図５の（ｃ）に示すように、隔壁６のイオンビ
ーム通過窓６ａを通過するイオンビームの電流量はゼロ
となる。
＋１０ｋＶ，衝突電極バイアス電源２９の出力電圧が＋
３００Ｖとなっている時刻ｔ6〜ｔ7，ｔ8〜ｔ9の間は、
隔壁５のイオンビーム通過窓５ａを通過したイオンビー
ム３は偏向電界の作用を受けて破線で示した偏向走行軌
道を走行してイオンビーム衝突電極２８に衝突する。こ
のとき、図５の（ｃ）に示すように、隔壁６のイオンビ
ーム通過窓６ａを通過するイオンビームの電流量はゼロ
となる。
【００２９】そしてアルゴンイオンビーム３が衝突した
イオンビーム衝突電極２８の表面では多量の２次電子１
６が発生するが、イオンビーム衝突電極２８の電位はメ
ッシュ２６の電位に対して＋３００Ｖにあるので、この
２次電子１６はイオンビーム衝突電極２８とメッシュ２
６間の電界による反発力をうけて再びイオンビーム衝突
電極２８に戻るように飛翔する。従って、＋１０ｋＶの
高電圧が印加されたイオンビーム偏向電極９においてこ
の２次電子に起因する絶縁破壊は生じない。
イオンビーム衝突電極２８の表面では多量の２次電子１
６が発生するが、イオンビーム衝突電極２８の電位はメ
ッシュ２６の電位に対して＋３００Ｖにあるので、この
２次電子１６はイオンビーム衝突電極２８とメッシュ２
６間の電界による反発力をうけて再びイオンビーム衝突
電極２８に戻るように飛翔する。従って、＋１０ｋＶの
高電圧が印加されたイオンビーム偏向電極９においてこ
の２次電子に起因する絶縁破壊は生じない。
【００３０】このように、制御用コンピュータ３０の制
御プログラムで偏向バイアス電源１１と衝突電極バイア
ス電源２９の出力電圧印加時間を制御してイオンビーム
３の偏向のタイミイングを調整することにより、イオン
ビーム照射室７に入射するイオンビーム３の断続時間を
自由に変化させることができる。
御プログラムで偏向バイアス電源１１と衝突電極バイア
ス電源２９の出力電圧印加時間を制御してイオンビーム
３の偏向のタイミイングを調整することにより、イオン
ビーム照射室７に入射するイオンビーム３の断続時間を
自由に変化させることができる。
【００３１】実施例５ 図６に示したイオンビーム装置は、チタンイオンとシリ
コンイオンを交互にイオン打込みして試料にチタンとシ
リコンの合金層を形成するイオン打ち込み装置に適用し
た実施例である。前述した実施例と同一の構成部品につ
いては同一参照符号を付して詳細説明を省略する。
コンイオンを交互にイオン打込みして試料にチタンとシ
リコンの合金層を形成するイオン打ち込み装置に適用し
た実施例である。前述した実施例と同一の構成部品につ
いては同一参照符号を付して詳細説明を省略する。
【００３２】四塩化チタンと四塩化シリコンの両者を導
入してイオンを発生するイオン源３４から加速電源２に
より加速エネルギー２０ｋｅＶで引き出した混合イオン
ビーム３５は、磁場偏向型の質量分離器３６により質量
分離してチタンイオンビーム３５ａまたはシリコンイオ
ンビーム３５ｂとしてイオンビーム偏向装置に選択的に
入射する。チタンイオンビーム３５ａが選択されている
とき、１対のイオンビーム偏向電極９，１０に接続した
偏向バイアス電源１１，１２およびイオンビーム衝突電
極２８に接続した衝突電極バイアス電源２９の出力電圧
を０Ｖに設定すると、イオンビーム偏向装置に入射した
チタンイオンビーム３５ａはこのイオンビーム偏向装置
内を直進走行して隔壁６のイオンビーム通過窓６ａから
イオン打込み室３７内に配置されたガリウム砒素基板３
８の表面に照射される。このときのチタンイオンビーム
３５ａの電流密度は５０μＡ／ｃｍ2であった。
入してイオンを発生するイオン源３４から加速電源２に
より加速エネルギー２０ｋｅＶで引き出した混合イオン
ビーム３５は、磁場偏向型の質量分離器３６により質量
分離してチタンイオンビーム３５ａまたはシリコンイオ
ンビーム３５ｂとしてイオンビーム偏向装置に選択的に
入射する。チタンイオンビーム３５ａが選択されている
とき、１対のイオンビーム偏向電極９，１０に接続した
偏向バイアス電源１１，１２およびイオンビーム衝突電
極２８に接続した衝突電極バイアス電源２９の出力電圧
を０Ｖに設定すると、イオンビーム偏向装置に入射した
チタンイオンビーム３５ａはこのイオンビーム偏向装置
内を直進走行して隔壁６のイオンビーム通過窓６ａから
イオン打込み室３７内に配置されたガリウム砒素基板３
８の表面に照射される。このときのチタンイオンビーム
３５ａの電流密度は５０μＡ／ｃｍ2であった。
【００３３】このようなチタンイオンビーム照射を６０
秒間行った後に、偏向バイアス電源１１，１２からイオ
ンビーム偏向電極９，１０にそれぞれ＋５ｋＶ，−５ｋ
Ｖの電圧，衝突電極バイアス電源２９からイオンビーム
衝突電極２８に＋３００Ｖの電圧を３秒間印加してチタ
ンイオンビーム３５ａの走行軌道を破線で示すように偏
向させ、このチタンイオンビーム３５ａをイオンビーム
衝突電極２８に衝突させるようにした。
秒間行った後に、偏向バイアス電源１１，１２からイオ
ンビーム偏向電極９，１０にそれぞれ＋５ｋＶ，−５ｋ
Ｖの電圧，衝突電極バイアス電源２９からイオンビーム
衝突電極２８に＋３００Ｖの電圧を３秒間印加してチタ
ンイオンビーム３５ａの走行軌道を破線で示すように偏
向させ、このチタンイオンビーム３５ａをイオンビーム
衝突電極２８に衝突させるようにした。
【００３４】この間に質量分離器３６の磁場を制御して
シリコンイオンビーム３５ｂの偏向量を大きくしてイオ
ンビーム偏向装置に入射するようにする。しかしながら
このシリコンイオンビーム３５ｂもこのイオンビーム偏
向装置内では偏向走行軌道を走行するので、イオンビー
ム衝突電極２８に衝突してしまい、隔壁６のイオンビー
ム通過窓６ａを通過してガリウム砒素基板３８に照射さ
れるイオンビームはない。このようにイオンビーム３５
ａ及び／または３５ｂをイオン衝突電極２８に衝突させ
ているときには多量の２次電子が発生するが、前述した
実施例と同様にこの２次電子が拡散することはない。
シリコンイオンビーム３５ｂの偏向量を大きくしてイオ
ンビーム偏向装置に入射するようにする。しかしながら
このシリコンイオンビーム３５ｂもこのイオンビーム偏
向装置内では偏向走行軌道を走行するので、イオンビー
ム衝突電極２８に衝突してしまい、隔壁６のイオンビー
ム通過窓６ａを通過してガリウム砒素基板３８に照射さ
れるイオンビームはない。このようにイオンビーム３５
ａ及び／または３５ｂをイオン衝突電極２８に衝突させ
ているときには多量の２次電子が発生するが、前述した
実施例と同様にこの２次電子が拡散することはない。
【００３５】この状態で偏向バイアス電源１１，１２及
び衝突電極バイアス電源２９の出力電圧を０Ｖに設定す
ると、イオンビーム偏向装置に入射したシリコンイオン
ビーム３５ｂは直進走行軌道を走行して隔壁６のイオン
ビーム通過窓６ａからイオン打込み室３７内に置かれた
ガリウム砒素基板３８の表面に照射される。このときの
シリコンイオンビーム３５ｂの電流密度は６０μＡ／ｃ
ｍ2であった。
び衝突電極バイアス電源２９の出力電圧を０Ｖに設定す
ると、イオンビーム偏向装置に入射したシリコンイオン
ビーム３５ｂは直進走行軌道を走行して隔壁６のイオン
ビーム通過窓６ａからイオン打込み室３７内に置かれた
ガリウム砒素基板３８の表面に照射される。このときの
シリコンイオンビーム３５ｂの電流密度は６０μＡ／ｃ
ｍ2であった。
【００３６】この状態を１２０秒間継続した後に、イオ
ンビーム偏向電極９，１０とイオンビーム衝突電極２８
をバイアスしてシリコンイオンビーム３５ｂの走行軌道
を偏向状態とし、質量分離器３６によりチタンイオンビ
ーム３５ａを選択するような制御を４回繰り返すことに
より、ガリウム砒素基板３８の表面に膜厚８ｎｍのチタ
ンとシリコンの合金層を形成することができる。
ンビーム偏向電極９，１０とイオンビーム衝突電極２８
をバイアスしてシリコンイオンビーム３５ｂの走行軌道
を偏向状態とし、質量分離器３６によりチタンイオンビ
ーム３５ａを選択するような制御を４回繰り返すことに
より、ガリウム砒素基板３８の表面に膜厚８ｎｍのチタ
ンとシリコンの合金層を形成することができる。
【００３７】なお、各実施例におけるイオンビーム偏向
電極及び／またはイオンビーム衝突電極は、イオンビー
ムが衝突すると該電極材料がスパッタリングされて放出
されるので、このスパッタ粒子がイオンビーム照射試料
を汚染しないようにイオンビームの元素を含む材料で構
成することが望ましい。
電極及び／またはイオンビーム衝突電極は、イオンビー
ムが衝突すると該電極材料がスパッタリングされて放出
されるので、このスパッタ粒子がイオンビーム照射試料
を汚染しないようにイオンビームの元素を含む材料で構
成することが望ましい。
【００３８】
【発明の効果】本発明のイオンビーム装置は、イオンビ
ームを遮断するために偏向したイオンビ−ムをイオンビ
ーム衝突部に衝突させることにより発生した２次電子の
拡散を抑制するので、イオンビーム偏向電極等が設置さ
れたイオンビーム走行空間にこの２次電子が充満して絶
縁破壊を招くようなことがなくなる。
ームを遮断するために偏向したイオンビ−ムをイオンビ
ーム衝突部に衝突させることにより発生した２次電子の
拡散を抑制するので、イオンビーム偏向電極等が設置さ
れたイオンビーム走行空間にこの２次電子が充満して絶
縁破壊を招くようなことがなくなる。
【００３９】これは、イオン打込み装置等においては複
数のイオンビームの種類を切り替えるときに絶縁破壊に
よる電極絶縁部品の破損や不純物イオン／粒子の発生と
打込み試料の汚染などの心配がなく、信頼性が向上する
特徴があり、工業上非常に有効である。
数のイオンビームの種類を切り替えるときに絶縁破壊に
よる電極絶縁部品の破損や不純物イオン／粒子の発生と
打込み試料の汚染などの心配がなく、信頼性が向上する
特徴があり、工業上非常に有効である。
【図１】本発明の第１の実施例であるイオンビーム装置
の構成図である。
の構成図である。
【図２】本発明の第２の実施例であるイオンビーム装置
の構成図である。
の構成図である。
【図３】本発明の第３の実施例であるイオンビーム装置
の構成図である。
の構成図である。
【図４】本発明の第４の実施例であるイオンビーム装置
の構成図である。
の構成図である。
【図５】第４の実施例であるイオンビーム装置の制御タ
イムチャートである。
イムチャートである。
【図６】本発明の第５の実施例であるイオン打ち込み装
置の構成図である。
置の構成図である。
１ イオン源 ３ イオンビーム ４ 真空容器 ７ イオンビーム照射室 ８ シリコン基板 ９，１０ イオンビーム偏向電極 １４ イオンビーム衝突電極 １５ 衝突電極バイアス電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/265 21/027
Claims (11)
- 【請求項１】 イオンビームの走行軌道を偏向し、該イ
オンビームを衝突部に衝突させて遮断するようにしたイ
オンビーム装置において、 イオンビーム衝突に伴って前記衝突部から発生する２次
電子の拡散を抑制する拡散抑制手段を備えたことを特徴
とするイオンビーム装置。 - 【請求項２】 請求項１において、前記拡散抑制手段
は、イオンビーム衝突に伴って前記衝突部から発生する
２次電子の拡散を抑制するサプレッサー電極を備えたこ
とを特徴とするイオンビーム装置。 - 【請求項３】 請求項２において、前記サプレッサー電
極はイオンビームの通過を許容するメッシュ構造とした
ことを特徴とするイオンビーム装置。 - 【請求項４】 イオンビームの走行軌道を偏向し、該イ
オンビームを衝突部に衝突させて遮断するようにしたイ
オンビーム装置において、 前記衝突部をイオンビーム衝突に伴って該衝突部から発
生する２次電子の拡散を抑制するファラディカップ機能
をもつ電極としたことを特徴とするイオンビーム装置。 - 【請求項５】 真空容器内を走行するイオンビームの走
行軌道を偏向し、この偏向したイオンビームを衝突部に
衝突させて遮断するようにしたイオンビーム装置におい
て、 前記衝突部を前記真空容器の電位よりも正側にバイアス
するバイアス手段を備えたことを特徴とするイオンビー
ム装置。 - 【請求項６】 請求項５において、前記衝突部を前記真
空容器から絶縁して設けた電極としたことを特徴とする
イオンビーム装置。 - 【請求項７】 真空容器内を走行するイオンビームの走
行軌道を挾んで対向させて配置したイオンビーム偏向電
極と、このイオンビーム偏向電極に偏向バイアス電圧を
印加する偏向バイアス電源装置とを備え、偏向されたイ
オンビームを衝突部に衝突させて遮断するようにしたイ
オンビーム装置において、 前記衝突部を前記真空容器の電位よりも正側にバイアス
する２次電子拡散抑制用のバイアス電源装置を備えたこ
とを特徴とするイオンビーム装置。 - 【請求項８】 請求項７において、前記２次電子拡散抑
制用のバイアス電源装置は、イオンビーム偏向時に前記
衝突部を前記真空容器の電位よりも正側にバイアスする
ことを特徴とするイオンビーム装置。 - 【請求項９】 真空容器内を走行するイオンビームの走
行軌道を挾んで対向させて配置したイオンビーム偏向電
極と、このイオンビーム偏向電極に偏向バイアス電圧を
印加する偏向バイアス電源装置とを備え、偏向されたイ
オンビームを衝突部に衝突させて遮断するようにしたイ
オンビーム装置において、 前記衝突部から発生する２次電子の拡散を抑制するサプ
レッサー電極と、該サプレッサー電極にバイアス電圧を
印加する２次電子拡散抑制用のバイアス電源装置を備え
たことを特徴とするイオンビーム装置。 - 【請求項１０】 請求項７または８または９において、
前記偏向バイアス電源装置と２次電子拡散抑制用のバイ
アス電源装置は、接地電位に設置された計算機から光フ
ァイバーを介して与えられる制御信号に基づいて印加電
圧を制御することを特徴とするイオンビーム装置。 - 【請求項１１】 請求項１において、前記衝突部をイオ
ンビームの元素を含んだ部材で構成したことを特徴とす
るイオンビーム装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6054492A JPH05266848A (ja) | 1992-03-17 | 1992-03-17 | イオンビーム装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6054492A JPH05266848A (ja) | 1992-03-17 | 1992-03-17 | イオンビーム装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05266848A true JPH05266848A (ja) | 1993-10-15 |
Family
ID=13145343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6054492A Pending JPH05266848A (ja) | 1992-03-17 | 1992-03-17 | イオンビーム装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05266848A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020024912A (ja) * | 2018-07-17 | 2020-02-13 | アイシーティー インテグレーテッド サーキット テスティング ゲゼルシャフト フィーア ハルプライタープリーフテヒニック エム ベー ハー | 荷電粒子ビーム装置、荷電粒子ビーム装置のためのマルチビームブランカ、および荷電粒子ビーム装置を動作させるための方法 |
-
1992
- 1992-03-17 JP JP6054492A patent/JPH05266848A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020024912A (ja) * | 2018-07-17 | 2020-02-13 | アイシーティー インテグレーテッド サーキット テスティング ゲゼルシャフト フィーア ハルプライタープリーフテヒニック エム ベー ハー | 荷電粒子ビーム装置、荷電粒子ビーム装置のためのマルチビームブランカ、および荷電粒子ビーム装置を動作させるための方法 |
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