JPH0612661B2 - イオン打込み装置 - Google Patents
イオン打込み装置Info
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- JPH0612661B2 JPH0612661B2 JP58226861A JP22686183A JPH0612661B2 JP H0612661 B2 JPH0612661 B2 JP H0612661B2 JP 58226861 A JP58226861 A JP 58226861A JP 22686183 A JP22686183 A JP 22686183A JP H0612661 B2 JPH0612661 B2 JP H0612661B2
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- ion
- mass
- accelerator
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- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims description 9
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
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- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
- H05H7/14—Vacuum chambers
- H05H7/18—Cavities; Resonators
-
- 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
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/3002—Details
- H01J37/3007—Electron or ion-optical systems
-
- H—ELECTRICITY
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- 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
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
- H05H7/02—Circuits or systems for supplying or feeding radio-frequency energy
-
- H—ELECTRICITY
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- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H9/00—Linear accelerators
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は所定のエネルギの特定のイオンを、所定の量だ
け試料にドープするイオン打込み装置に係り、特に数１
００keＶ〜数ＭｅＶのエネルギのｍＡ級ビーム打込みに
好適なイオン打込み装置に関する。
け試料にドープするイオン打込み装置に係り、特に数１
００keＶ〜数ＭｅＶのエネルギのｍＡ級ビーム打込みに
好適なイオン打込み装置に関する。
第１図を使い従来例を説明する。従来のイオン打込み装
置で１００keＶ以上の高エネルギビームを得る場合、質
量分離したビームを加速リング３を並べた加速管で加速
する後段加速方式がとられている。しかしながら従来例
で実現できる実用上のエネルギは４００keＶ前後であっ
た。これは、エネルギの増大に伴い、加速管の長さが膨
大になること、また４００keＶ以上では電極リング間の
放電やコロナ放電等が発生し、実用に供する安定なイオ
ン打込み装置とならないためである。また従来例の打込
み装置では、質量分離器は一般に巨大である。この寸法
はビームエネルギの増加に伴い増大する。このため通常
はイオン源から数１０keＶのエネルギでビームを引出し
て質量分離し、これを加速する手段をとっている。従っ
て従来例では、質量分離器２、イオン源１の電位は、加
速管の最大電圧に維持しておく必要があった。このた
め、これらの駆動電源７，８も高電圧に浮かして動作さ
せねばならず、高電圧電源７の必要電力は膨大となり、
電源の負担が大きかった。以上の理由により、従来のイ
オン打込み装置では、取得エネルギは高々数１００keＶ
であり、その高圧電源の負担はビームエネルギ，ビーム
電流の増加で大きくなるため、ビーム電流も高々数１０
μＡであった。
置で１００keＶ以上の高エネルギビームを得る場合、質
量分離したビームを加速リング３を並べた加速管で加速
する後段加速方式がとられている。しかしながら従来例
で実現できる実用上のエネルギは４００keＶ前後であっ
た。これは、エネルギの増大に伴い、加速管の長さが膨
大になること、また４００keＶ以上では電極リング間の
放電やコロナ放電等が発生し、実用に供する安定なイオ
ン打込み装置とならないためである。また従来例の打込
み装置では、質量分離器は一般に巨大である。この寸法
はビームエネルギの増加に伴い増大する。このため通常
はイオン源から数１０keＶのエネルギでビームを引出し
て質量分離し、これを加速する手段をとっている。従っ
て従来例では、質量分離器２、イオン源１の電位は、加
速管の最大電圧に維持しておく必要があった。このた
め、これらの駆動電源７，８も高電圧に浮かして動作さ
せねばならず、高電圧電源７の必要電力は膨大となり、
電源の負担が大きかった。以上の理由により、従来のイ
オン打込み装置では、取得エネルギは高々数１００keＶ
であり、その高圧電源の負担はビームエネルギ，ビーム
電流の増加で大きくなるため、ビーム電流も高々数１０
μＡであった。
本発明の目的は、数１００ｋｅＶ〜数ＭｅＶの大電流イ
オンビームを実現し、かつ、電源負担の小さい、小型の
イオン打込み装置を提供すことにある。
オンビームを実現し、かつ、電源負担の小さい、小型の
イオン打込み装置を提供すことにある。
本発明は加速効率及びビーム収束性に優れた高周波四重
極（ＲＦＱ，Radio Frequency Quadruple）加速器に着
目し、これをイオン打込み器の後段加速用の加速管に使
ったことに特徴がある。
極（ＲＦＱ，Radio Frequency Quadruple）加速器に着
目し、これをイオン打込み器の後段加速用の加速管に使
ったことに特徴がある。
以下、本発明の実施例を説明する。第２図は、本発明に
基づくＲＦＱ加速器を用いた後段加速式イオン打込み装
置の一実施例である。
基づくＲＦＱ加速器を用いた後段加速式イオン打込み装
置の一実施例である。
第２図の装置は、質量分離器２と打込み室５の間に高周
波四重極加速器１０を設け、数ＭｅＶまでの加速を効率
良く行うものである。高周波四重極加速器１０の詳細図
を第３図に示す。第３図において高周波四重極共振器
（以下、ＲＦＱと略す）は、波うった形状をもつ四つの
電極からなり、相対する２ケの電極の出っぱった部分で
は、残りの２ケの電極がへこむような構成になってい
る。この加速装置は一種の空洞共振器を構成しており、
これに数１０〜数１００ＭHzの周波数を持つ高周波電圧
を印加すると、中心軌道部分で軸方向の加速電界が生
じ、イオンは効率良く数ＭｅＶまで加速される。この場
合、ＲＦＱは直流的にはアース電位で動作するため、そ
の前段にあるイオン源，質量分離器は高電圧に持上げる
必要がなく電源の負荷が極めて軽く済む。さらにＲＦＱ
では、印加される最大電圧は数１０keＶで済むから、放
電発生等による実用上の加速限界の制限がない。本実施
例によれば、数ＭｅＶのイオンビームを効率良く実現で
き、従来例のような大容量高圧電源は不要となる効果が
ある。実際の実験では、イオン源には特公昭57−4056
号、特公昭57−11094号、特公昭57−41059号に記載され
たマイクロ波イオン源を使い、４０keＶ前後に質量分離
された、Ｂ+，Ｏ+，Ｎ+，Ｐ+，Ａｓ+等のイオンビーム
をＲＦＱ共振器に入射させ、数ＭｅＶのｍＡ級ビームを
シリコン基板に打込んだ。しかしながら、第２図の実施
例ではイオン源から出たビームのうち試料基板に到達す
るビーム電流の割合は小さくなる傾向があった。
波四重極加速器１０を設け、数ＭｅＶまでの加速を効率
良く行うものである。高周波四重極加速器１０の詳細図
を第３図に示す。第３図において高周波四重極共振器
（以下、ＲＦＱと略す）は、波うった形状をもつ四つの
電極からなり、相対する２ケの電極の出っぱった部分で
は、残りの２ケの電極がへこむような構成になってい
る。この加速装置は一種の空洞共振器を構成しており、
これに数１０〜数１００ＭHzの周波数を持つ高周波電圧
を印加すると、中心軌道部分で軸方向の加速電界が生
じ、イオンは効率良く数ＭｅＶまで加速される。この場
合、ＲＦＱは直流的にはアース電位で動作するため、そ
の前段にあるイオン源，質量分離器は高電圧に持上げる
必要がなく電源の負荷が極めて軽く済む。さらにＲＦＱ
では、印加される最大電圧は数１０keＶで済むから、放
電発生等による実用上の加速限界の制限がない。本実施
例によれば、数ＭｅＶのイオンビームを効率良く実現で
き、従来例のような大容量高圧電源は不要となる効果が
ある。実際の実験では、イオン源には特公昭57−4056
号、特公昭57−11094号、特公昭57−41059号に記載され
たマイクロ波イオン源を使い、４０keＶ前後に質量分離
された、Ｂ+，Ｏ+，Ｎ+，Ｐ+，Ａｓ+等のイオンビーム
をＲＦＱ共振器に入射させ、数ＭｅＶのｍＡ級ビームを
シリコン基板に打込んだ。しかしながら、第２図の実施
例ではイオン源から出たビームのうち試料基板に到達す
るビーム電流の割合は小さくなる傾向があった。
一般にイオンビームを質量分離する場合、分解能がビー
ム幅により変わるから、高分解能を得るために、イオン
源出口ビーム断面を縦長にするのが普通である。従って
質量分離後のイオンビーケ断面も一般には縦長の断面形
状を有する。一方、ＲＦＱ共振器の入口断面のビーム通
過可能部分は直径数cmの円形部分である。このため、イ
オンビーム利用効率は高くできなかった。したがって、
ビーム電流の損失を減らすために、ビーム断面変化を行
う必要があることが実験的に明らかにされた。第４図は
本発明に基づく別の実施例を説明する図である。第４図
ではビーム断面変換に、二段の磁気四重極レンズ（直流
動作）１２を使い、長方形断面ビームをＲＦＱに導入可
能な円形状ビームに変換でき、打込み電流は倍以上増大
した。
ム幅により変わるから、高分解能を得るために、イオン
源出口ビーム断面を縦長にするのが普通である。従って
質量分離後のイオンビーケ断面も一般には縦長の断面形
状を有する。一方、ＲＦＱ共振器の入口断面のビーム通
過可能部分は直径数cmの円形部分である。このため、イ
オンビーム利用効率は高くできなかった。したがって、
ビーム電流の損失を減らすために、ビーム断面変化を行
う必要があることが実験的に明らかにされた。第４図は
本発明に基づく別の実施例を説明する図である。第４図
ではビーム断面変換に、二段の磁気四重極レンズ（直流
動作）１２を使い、長方形断面ビームをＲＦＱに導入可
能な円形状ビームに変換でき、打込み電流は倍以上増大
した。
以上説明した本発明のイオン打込み装置によれば、数１
００ｋｅＶから数ＭｅＶの大電流イオンビームを、軽い
電源負担で実現できるので、高エネルギーイオンの打込
みが簡易に実現でき、その効果は著しく大である。
００ｋｅＶから数ＭｅＶの大電流イオンビームを、軽い
電源負担で実現できるので、高エネルギーイオンの打込
みが簡易に実現でき、その効果は著しく大である。
第１図は従来例を説明する図、第２図はＲＦＱ加速器を
使った本発明に基づく一実施例を説明する図、第３図は
高周波四重極共振器の構造を説明する図、第４図は本発
明に基づく別の実施例を説明する図である。 １…イオン源、１′…イオンビーム、２…質量分離器、
３…加速リング電極、４…抵抗器、５…打込み室、６…
試料基板、７…高電圧電源、８…質量分離器動作電源、
９…イオン源動作電源、１０…ＲＦＱ共振器、１１…高
周波電圧電源、１２…磁気四重極レンズ。
使った本発明に基づく一実施例を説明する図、第３図は
高周波四重極共振器の構造を説明する図、第４図は本発
明に基づく別の実施例を説明する図である。 １…イオン源、１′…イオンビーム、２…質量分離器、
３…加速リング電極、４…抵抗器、５…打込み室、６…
試料基板、７…高電圧電源、８…質量分離器動作電源、
９…イオン源動作電源、１０…ＲＦＱ共振器、１１…高
周波電圧電源、１２…磁気四重極レンズ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小池 英已 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 斉藤 徳郎 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 小笹 進 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】大電流ビームを引出すイオン源と、該イオ
ン源からのイオンビームを質量分離し目的とするイオン
種のみを選別する質量分離器と、該質量分離器で質量分
離されたイオンを目的とするエネルギーまで加速するた
めの加速器と、該加速器で加速されたイオンを試料基板
に打込むための打込み室とを備えたイオン打込み装置に
おいて、上記加速器を高周波四重極加速器とし、上記質
量分離器の後段に配置したことを特徴とするイオン打込
み装置。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載のものにおい
て、前記質量分離器と高周波四重極加速器の中間に多段
の磁気四重極レンズをとりつけ、該質量分離器から出た
イオンビーム断面を高周波四重極加速器に導入可能な断
面形状に変化せしめたことを特徴とするイオン打込み装
置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58226861A JPH0612661B2 (ja) | 1983-12-02 | 1983-12-02 | イオン打込み装置 |
| US06/763,133 US4801847A (en) | 1983-11-28 | 1984-11-22 | Charged particle accelerator using quadrupole electrodes |
| DE8484904176T DE3477528D1 (en) | 1983-11-28 | 1984-11-22 | Quadrupole particle accelerator |
| EP84904176A EP0163745B1 (en) | 1983-11-28 | 1984-11-22 | Quadrupole particle accelerator |
| PCT/JP1984/000557 WO1985002489A1 (en) | 1983-11-28 | 1984-11-22 | Quadrupole particle accelerator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58226861A JPH0612661B2 (ja) | 1983-12-02 | 1983-12-02 | イオン打込み装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7096529A Division JP2812242B2 (ja) | 1995-04-21 | 1995-04-21 | イオン打込み方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60121656A JPS60121656A (ja) | 1985-06-29 |
| JPH0612661B2 true JPH0612661B2 (ja) | 1994-02-16 |
Family
ID=16851716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58226861A Expired - Lifetime JPH0612661B2 (ja) | 1983-11-28 | 1983-12-02 | イオン打込み装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0612661B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0815061B2 (ja) * | 1986-10-09 | 1996-02-14 | 九州日本電気株式会社 | 半導体基板イオン注入装置 |
| JPH0815066B2 (ja) * | 1988-03-04 | 1996-02-14 | 株式会社島津製作所 | 高周波加速イオン注入装置 |
| JPH061678B2 (ja) * | 1988-11-24 | 1994-01-05 | 工業技術院長 | 外部共振回路型ｒｆｑ加速器 |
| JP2863962B2 (ja) * | 1992-04-10 | 1999-03-03 | 株式会社日立製作所 | イオン打ち込み装置 |
| CN117393409B (zh) * | 2023-11-27 | 2024-04-05 | 青岛四方思锐智能技术有限公司 | 一种周期脉冲高能离子注入机 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5834600A (ja) * | 1981-08-25 | 1983-03-01 | 株式会社東芝 | 高周波四重極線形加速器 |
-
1983
- 1983-12-02 JP JP58226861A patent/JPH0612661B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5834600A (ja) * | 1981-08-25 | 1983-03-01 | 株式会社東芝 | 高周波四重極線形加速器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60121656A (ja) | 1985-06-29 |
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