JPH0530016B2 - - Google Patents

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JPH0530016B2
JPH0530016B2 JP62084926A JP8492687A JPH0530016B2 JP H0530016 B2 JPH0530016 B2 JP H0530016B2 JP 62084926 A JP62084926 A JP 62084926A JP 8492687 A JP8492687 A JP 8492687A JP H0530016 B2 JPH0530016 B2 JP H0530016B2
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JP
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ion beam
scanning
parallel
parallel scanning
ion
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Daburyuu Berian Donarudo
Ii Keimu Robaato
Daburyuu Bandaahotsuto Jon
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IKURIPUSU ION TEKUNOROJII Inc
Original Assignee
IKURIPUSU ION TEKUNOROJII Inc
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
    • H01J37/3171—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for ion implantation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/147—Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の背景〕 本発明は、一般的にイオンビーム走査に関す
る。より詳細には、イオンビームを高速で平行に
走査するための装置に関する。本発明によれば、
比較的コンパクトな装置によつて比較的大きなウ
エフアを高解像度で容易に処理することができ
る。
従来技術のイオンインプランターのうちには、
ビームを一方向に平行に走査するために、２つの
磁石偏向体を用いたものがあつた。この装置の不
利点は、走査速度が非常に遅い（代表的には、わ
ずか１Hzの程度）ことである。さらに、この種の
従来装置は加速後に走査をするので、比較的大き
な偏向体を必要とする。また、この従来装置は、
走査場を調節することによつて一様性の最適化を
図るということができない。大電流イオンインプ
ラターには、ビームの拡大化の問題点もあつた。
静電偏向体を有して２次元の走査を行う中程度
の電流のインプランターも存在した。しかしなが
ら、そのような装置は、加速後に走査をして平行
な走査をもたらさなかつた。また、一様性を最適
化するための走査速度の調節もできなかつた。
本発明の一目的は、改良したイオンインプラン
ターを提供することである。
本発明に従えば、初期的に不変（時間変動無
し）の外形を有するイオンビームが、以下のよう
な特徴(1)、(2)、(3)をもつて、一方向に高速で振動
する。
(1) 振動のどの位相のときでも、イオン軌跡が互
いに平行に保たれる。
(2) 振動の振幅が容易に制御される。
(3) 振動の波形が容易に制御される。
本発明の他の多くの特徴、目的および利点は、
添付図面を参照した、以下の説明から明らかとな
ろう。
〔好適実施例の説明〕
図面、特に第１図を参照すると、本発明に従つ
た装置の基本的要素が図式的に表されている。こ
こでは、イオンビーム軌跡が静電的にまたは磁気
的に偏向されている。イオンビーム１１が、最初
に静電偏向プレート１２の間を通過する。振動電
圧波形１３が、高周波で、代表的には1000Hzで、
静電偏向プレート１２に印加される。これによる
静電偏向電場が、静電偏向プレート１２から出射
するイオンビームの角度を、第１図に示す１１
Ａ，１１Ｂおよび１１Ｃのように変化させる。１
１Ａ，１１Ｂおよび１１Ｃはそれぞれ、時刻０、
Ｔ／４およびＴ／２に対応する。ここにＴは、波
形の周期である。軌跡１１Ａおよび１１Ｂは、図
示のように、それぞれの時間Ｔおよび3T／４に
も対応する。その後イオンビームは、くさび形の
一定一様磁場磁石１４へと進入する。磁石１４の
形状を都合良く選ぶことによつて、磁石１４から
射出するイオンビームが磁石１４への入射角によ
らず平行となり、軌跡１１A′，１１B′および１
１C′を形成する。しかしながら、磁石１４から出
射するイオンビームの位置は、偏向プレート１２
に印加される振動電圧の周波数で急速に変化す
る。
第２図を参照すると、磁石１４から出射した低
エネルギー走査イオンビームに対して偏向後の加
速を導入するための、本発明に従つたスロツト加
速用電極が示されている。正のスロツト電極１５
および接地された電極１６が、それらの間に軸方
向加速用電場を設定し、軌跡１１A″，１１B″お
よび１１C″にわたつて走査されたイオンビーム
のエネルギーを急激に増大させる。走査用場を通
過した後にイオンビームを加速させることによつ
て、以下のような利点がある。すなわち、偏向用
の静電場および磁場を低エネルギーイオンビーム
に印加すれば良いので、その偏向用の場の強度
は、加速後の偏向の場合に要求されるものに比べ
て著しく小さくて済む。
第３図を参照すると、多くの利点をもつてイオ
ンビームを生じさせるための、本発明に従つた複
雑なイオン光学系が図式的に表されている。質量
分解能は、80以上である。この装置は、1000Hz以
上の速度でビームを一方向に走査することができ
る。走査振幅および波形は、容易に制御すること
ができる。物理的配置は、コンパクトである。タ
ーゲツト上のビームの形状および寸法は、容易に
制御することができる。
好適なイオン源からのイオンが、分析用磁石２
２およびイメージスリツト２３によつて、質量選
択される。分析されたビーム１１は次に、磁気４
重極レンズ２４および２５によつて、収束され
る。磁気４重極レンズ２４および２５は、ターゲ
ツト上の走査ビームの形状および寸法を制御する
ことができる。収束されたビーム１１は、上述の
走査のために偏向プレート１２へと進入する。そ
して、スロツト加速用電極１５および１６を有す
るスロツト形加速コラム２７を通過する。高電圧
ケージ２８が、本装置の内部要素を包囲する。
第４図を参照すると、ビーム強度を制御するの
に有用な信号をもたらすためのゆつくりと並進運
動するフアラデイー検出器が図式的に表されてい
る。フアラデイー検出器または他のイオンビーム
電流測定装置３１は、スロツト形加速コラム２７
によつて加速された走査イオンビーム１１を通る
ように低速並進運動する。フアラデイー検出器３
１は、ビーム走査と同一の方向に低速並進運動
し、フアラデイー検出器３１の位置の関数として
累積されたビーム電流またはドーズ量が測定さ
れ、位置の関数としてのイオンビーム強度の信号
表現をもたらす。この信号は、静電偏向プレート
１２上の振動電圧１３の波形を調節する。それに
よつて、累積ビーム強度が走査長にわたり、一様
となる。
電圧波形がターゲツト表面上の任意の点におい
てイオン走査速度Ｓ（ｙ）を生じさせると、仮定
する。ここで、ｙは走査方向である。もしｙ点に
おける測定電流がｉ（ｙ）ならば、所望の電流が
i0（ある所望の一様ドーズ量D0に対応する）であ
り、必要な走査速度は以下のようになる。
S′（ｙ）＝Ｓ（ｙ）×ｉ（ｙ）／i0 走査速度は、電圧波形の勾配（dV／dt）に直接
に関係する。従つてdV／dtを走査長にわたり点
ごとに補正していくことによつて、全てのｙにつ
いて同一の一様ドーズ量D0が維持される。
本発明は、広範囲なイオン種やイオンエネルギ
ーにわたつて半導体イオンインプランテーシヨン
をおこなうために一様ドーズ量が必要な場合に、
特に有用である。ある特定の動作パラメータに要
求される走査速度Ｓ（ｙ）は、イオン直径の変化
や、理論的には容易に予測できない磁気・静電偏
向体の非線形性などに従つて変化しうる。これら
の急速な変動に対して測定および補償をなしうる
能力は、著しい利点である。これらの技術を組み
入れることのできる装置は、当技術分野において
周知であるので、ここでは本発明の原理が不明瞭
にならないように詳述しない。
第５図を参照すると、高速装置イオンビームの
方向に対して横方向にゆつくりと機械的に走査す
るための機械的並進装置を示している。これによ
つて、２次元のターゲツト表面上において一様な
照射が達成される。ターゲツト４１は、イオンビ
ーム走査方向に直角の方向において速度ｖで機械
的に並進する。幅ｓの入り口スロツトを有する固
定フアラデイー検出器４２によつて、ビームが走
査領域の一端においてサンプルされる。もし全タ
ーゲツト表面にわたつて経路ごとの一様ドーズ量
が望まれるならば、機械走査の速度は、以下のよ
うになる。
ｖ（ｘ）＝ｉ（ｘ）／2sD0 ここでｉ（ｘ）は、フアラデイー検出器内の測定
電流値である。走査速度が適切な制御機構によつ
て連続的に最新化される。かくして、ビーム電流
値の穏やかな変動にも拘わらず、一様なドーズ量
が保証される。走査速度を最新化するための制御
機構は当技術分野において周知であるので、ここ
では本発明の原理が不明瞭にならないように詳述
しない。
本発明に従つたイオンビーム走査装置および方
法には、多くの利点が存する。まずビームが高速
で走査される。偏向プレートの電場は比較的低強
度で良い。走査速度は、一様性を最適化するよう
に調整できる。
本発明の真の範囲に外れることなく、上述の実
施例に対して多くの修正や変形を為しうることは
当業者にとつて明白である。ゆえに、本発明は、
ここで開示した全ての特徴を包含するものであ
り、その範囲は特許請求の範囲によつてのみ限定
される。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明に従つた走査装置の基本的な
要素を図式的に表わしている。第２図は、本発明
に従い走査後の加速を容易にするためのスロツト
加速電極を図式的に表している。第３図は本発明
に従つた走査装置を図式的に表している。第４図
は、本発明に従い走査長にわたつてビーム強度を
一様に維持するのに有用な情報をもたらす、低速
並進フアラデイー検出器を図式的に表わしてい
る。第５図は、本発明に従い一方向高速走査ビー
ムと機械的低速走査機構とを用いた装置をの図式
的に表している。 〔主要符号の説明〕、１１……イオンビーム、
１２……静電偏向プレート、１３……振動電圧波
形、１４……磁石、１５……正のスロツト電極、
１６……接地された電極、２２……分析用磁石、
２３……イメージスリツト、２４，２５……磁気
４重極レンズ、２７……加速コラム、２８……高
電圧ケージ、３１……イオンビーム電流測定装
置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 以下の構成及び特徴から成る、イオンビーム
    平行走査装置； イオンビーム源； 該イオンビームを偏向して静電偏向イオンビー
    ムをもたらすための、静電偏向手段； 前記の静電偏向イオンビームを偏向するための
    くさび形磁気偏向手段であつて、そこから出射す
    る走査イオンビームを平行軌跡の連続的配列とす
    る、磁気偏向手段；並びに スロツトが形成されたスロツト付きイオンビー
    ム加速手段であつて、前記磁気偏向手段から出射
    したイオンビームをスロツトを通過させてその平
    行走査イオンビームを加速してそのエネルギーを
    著しく増大させる、ところの手段。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載された装置であ
    つて：さらに イオンビーム密度を実質的に一様に維持するの
    を助けるために位置の関数としてのイオンビーム
    強度を表す情報信号をもたらすための、前記平行
    走査イオンビームの走査方向に低速並進運動す
    る、イオン検出手段； から成る装置。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載された装置であ
    つて：さらに 前記平行走査イオンビームによつて走査される
    べきターゲツト表面を画成する手段；ならびに 前記平行走査イオンビームの走査平面に対して
    横方向に、前記ターゲツト表面を機械的に変位さ
    せるための手段； から成る装置。 ４ 特許請求の範囲第３項に記載された装置であ
    つて：さらに 前記平行走査イオンビームの方向に対して横方
    向に幅ｓのスリツトを有する固定フアラデイー検
    出手段であつて、走査すべき前記ターゲツト表面
    の２次元領域上に実質的に一様なドーズ量をもた
    らすように機械的走査速度を制御するためのイオ
    ンビーム強度を表す信号を生じさせるために前記
    走査の端部付近に配置されたフアラデイー検出手
    段； から成る装置。
JP62084926A 1986-04-09 1987-04-08 イオンビ−ム高速平行走査装置 Granted JPS62295347A (ja)

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JPS62295347A JPS62295347A (ja) 1987-12-22
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