JPH06223762A - Device for accelerating charged particle - Google Patents
Device for accelerating charged particleInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えばイオン注入装置
に適用して好適な荷電粒子加速装置に係わる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charged particle accelerator suitable for application to, for example, an ion implantation apparatus.
【0002】[0002]
【従来の技術】荷電粒子加速装置、例えばイオン注入装
置の一般的構成は、図5にその概略構成を示すように、
真空容器1が構成され、イオン源2から取り出したイオ
ンビーム、すなわち荷電粒子ビーム3を、目的とするイ
オン注入がなされる被イオン注入基体4上に所要のエネ
ルギーをもって衝撃させるに、イオン源2から得たイオ
ンを、アナライザ・チャンバ5においてアナライザ・マ
グネット6によって必要とするイオン種のみを質量分析
して加速管7に導入して加速を行い、第1及び第2の偏
向手段8及び9によって水平及び垂直偏向を行ってイオ
ンビームを目的とする基体4に所要のエネルギーをもっ
て衝撃し、かつ水平及び垂直走査するようになされてい
る。2. Description of the Related Art The general construction of a charged particle accelerator, for example, an ion implantation apparatus, is shown in FIG.
In order to bombard the ion beam extracted from the ion source 2, that is, the charged particle beam 3 onto the ion-implanted substrate 4 on which the target ion implantation is performed with required energy, the vacuum container 1 is configured to In the analyzer chamber 5, only the required ion species are subjected to mass analysis in the analyzer chamber 5 and introduced into the accelerating tube 7 to accelerate the ions, and the ions are horizontally moved by the first and second deflecting means 8 and 9. In addition, vertical deflection is performed to bombard the target substrate 4 with the ion beam with required energy, and horizontal and vertical scanning is performed.
【0003】図において、10はイオン源の拡散ポン
プ、11はビームラインとエンドステーションの拡散ポ
ンプを、また、12はファラデー・ケージを示す。In the figure, 10 is a diffusion pump of an ion source, 11 is a diffusion pump of a beam line and an end station, and 12 is a Faraday cage.
【0004】このようなイオン注入装置において、その
真空容器1のイオンビーム(荷電子ビーム)の通路13
となるいわゆるイオンライン、アナライザ・チャンバ5
の壁面は金属、一般にはSUS(Fe−Cr−Ni合
金)によって構成される。In such an ion implantation apparatus, the ion beam (charged electron beam) passage 13 of the vacuum container 1 is provided.
So-called ion line, analyzer chamber 5
Is made of metal, generally SUS (Fe-Cr-Ni alloy).
【0005】ところが、実際上イオンビームは、そのイ
オン同士の反発力によって、これが広がりながら、基体
4に向かうことから、このイオンが通路13の内周壁面
に衝撃し、その壁面からその構成金属の粒子を発生させ
る。However, in actuality, the ion beam is directed toward the substrate 4 while being spread by the repulsive force of the ions, so that the ions impact the inner peripheral wall surface of the passage 13 and the wall surface of the constituent metal Generate particles.
【0006】この通路13の内周壁に対するイオンの衝
撃は、例えば図5に示す偏向手段9の後段側でみられる
ように、通路13の屈曲部14で著しく発生する。The impact of the ions on the inner peripheral wall of the passage 13 is remarkably generated at the bent portion 14 of the passage 13 as seen on the rear side of the deflecting means 9 shown in FIG.
【0007】そして、このようにして発生した金属粒子
が基体4に向かうと、この基体4、例えばこれが半導体
基体である場合においては、これを金属汚染させること
になって、この半導体基体に形成する各種半導体素子の
特性劣化、特性の不均一性、信頼性低下等をきたす。When the metal particles thus generated are directed to the substrate 4, the substrate 4, for example, when it is a semiconductor substrate, is contaminated with metal and is formed on the semiconductor substrate. This causes deterioration of characteristics of various semiconductor elements, nonuniformity of characteristics, deterioration of reliability, and the like.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、半導体基体
等の各種基体に対するイオン注入を金属汚染粒子等を発
生させることなく確実に行うことができる荷電粒子加速
装置を提供する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a charged particle accelerating device which can surely perform ion implantation into various substrates such as semiconductor substrates without generating metal contaminant particles or the like.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、図1にその一
例の概略構成を示すように、真空容器1内の荷電粒子が
通過する通路13の内周壁が図2〜図4にその断面図を
示すように、先方に向かって広がる断面形状とする。In the present invention, as shown in the schematic configuration of one example in FIG. 1, an inner peripheral wall of a passage 13 through which charged particles in a vacuum container 1 pass is shown in FIGS. As shown in the figure, the cross-sectional shape widens toward the front.
【0010】本発明は、上記通路13の内周壁を、図2
に示すように、先方に向かって広がる断面2次曲線の例
えば放物線ないしは双曲線形状とする。In the present invention, the inner peripheral wall of the passage 13 is formed as shown in FIG.
As shown in, the cross-section quadratic curve expanding toward the front has, for example, a parabolic or hyperbolic shape.
【0011】また、本発明は、上記通路13の内周壁
を、図3に示すように、先方に向かって広がる断面階段
状とする。Further, according to the present invention, the inner peripheral wall of the passage 13 has a stepwise cross section which widens toward the front, as shown in FIG.
【0012】[0012]
【作用】上述の本発明装置によれば、イオンビームを通
過させる通路13の内周壁の断面形状を先方に向かって
広がる形状としたことによって、この内周壁面に対する
イオンの衝撃によって叩き出された通路13の構成金属
材料粒子による基体3の汚染が格段に減少した。According to the above-described device of the present invention, the cross-sectional shape of the inner peripheral wall of the passage 13 through which the ion beam passes is widened toward the front, so that the inner peripheral wall is knocked out by the impact of the ions. Contamination of the substrate 3 by the metallic material particles forming the passage 13 was significantly reduced.
【0013】これは、通路13の内周壁面の断面形状を
先方に向かって広がる形状としたことによってイオンビ
ームにおける広がりと共に、通路13の内周壁が後退し
ていることによってイオンがこの内周壁にぶつかりにく
くなることからイオンの通路内周壁に対する衝突確率を
減少できるとともに、この通路13の内周壁面に対する
イオンの入射角α(壁面の法線方向とイオンの到来方向
とのなす角)を90°近傍にすることができることとが
相乗的に作用することによって、通路13の内周壁面か
らの金属粒子の発生が激減する。This is because the cross-sectional shape of the inner peripheral wall surface of the passage 13 widens toward the forward direction and the ion beam spreads, and the inner peripheral wall of the passage 13 recedes, so that ions are allowed to enter the inner peripheral wall. Since the collision is less likely to occur, the probability of collision of the ions with the inner peripheral wall of the passage can be reduced, and the incident angle α of the ion with respect to the inner peripheral wall of the passage 13 (the angle between the normal direction of the wall surface and the arrival direction of the ions) is 90 °. The synergistic effect of being able to be in the vicinity significantly reduces the generation of metal particles from the inner peripheral wall surface of the passage 13.
【0014】すなわち、例えばアプライド・フィジック
ス(Appl.Phys.)A 34,73−94(1984)(以下資料1とい
う)に報告されているように、基板に対して粒子を衝撃
させるとき、例えばNi基板にNeを衝撃させるとき、
図6に示すように、その入射角αが90°近傍で、スパ
ッタリング量すなわち金属粒子の飛び出し量がほゞゼロ
となる。That is, as reported in, for example, Applied Physics A 34,73-94 (1984) (hereinafter referred to as Material 1), when a particle is bombarded against a substrate, for example, Ni When Ne is bombarded on the substrate,
As shown in FIG. 6, when the incident angle α is around 90 °, the amount of sputtering, that is, the amount of protrusion of metal particles is almost zero.
【0015】そして、図4で示した構成では、各階段の
継ぎ目で軸心に対してほぼ直交ないしは斜交するリング
状の壁面13a,13b‥‥が生ずることからこの壁面
13a,13b‥‥に対するイオンの衝突は大となる
が、此処で発生した金属粒子は、先方にすなわちイオン
注入を行う被イオン注入基体側に向かうことが殆どない
のでこれによる基体の特性への影響は殆どない。In the structure shown in FIG. 4, ring-shaped wall surfaces 13a, 13b, ... Which are substantially orthogonal or oblique to the axis at the seams of the stairs are generated, so that the wall surfaces 13a, 13b ,. Although the collision of ions is large, the metal particles generated here hardly go to the front side, that is, toward the side of the ion-implanted substrate on which the ion implantation is performed, so that this has little effect on the characteristics of the substrate.
【0016】[0016]
【実施例】図1を参照して本発明の一例を説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An example of the present invention will be described with reference to FIG.
【0017】この場合においても、真空容器1が構成さ
れ、イオン源2から取り出したイオンビーム、すなわち
荷電粒子ビーム3を、目的とするイオン注入がなされる
基体4上に所要のエネルギーをもって衝撃させるに、イ
オン源2から得たイオンを、アナライザ・チャンバ5に
おいてアナライザ・マグネット6によって必要とするイ
オン種のみを質量分析して加速管7に導入して加速を行
い、第1及び第2の偏向手段8及び9によって水平及び
垂直偏向を行ってイオンビームを目的とする基体4に所
要のエネルギーをもって衝撃し、かつ水平及び垂直走査
するようになされている。Also in this case, the vacuum container 1 is constructed so that the ion beam extracted from the ion source 2, that is, the charged particle beam 3 is bombarded with a required energy on the substrate 4 on which the intended ion implantation is performed. , The ions obtained from the ion source 2 are mass-analyzed by the analyzer magnet 6 in the analyzer chamber 5 only for the required ion species and introduced into the accelerating tube 7 to accelerate the first and second deflecting means. Horizontal and vertical deflections are performed by 8 and 9 so that the ion beam is bombarded with a required energy on the target substrate 4 and horizontal and vertical scanning is performed.
【0018】図において、10はイオン源の拡散ポン
プ、11はビームラインとエンドステーションの拡散ポ
ンプを、また、12はファラデー・ケージを示す。In the figure, 10 is a diffusion pump of an ion source, 11 is a diffusion pump of a beam line and an end station, and 12 is a Faraday cage.
【0019】本発明は、例えばこのようなイオン注入装
置において、その通路13、例えばアナライザ・チャン
バ5、また第2の偏向手段9の出口側のビームラインの
屈曲部14を有する通路13において、その内周壁が先
方に向かって広がる断面形状とする。The present invention relates to, for example, in such an ion implantation apparatus, in the passage 13 thereof, for example, in the analyzer chamber 5, and also in the passage 13 having the bent portion 14 of the beam line on the exit side of the second deflecting means 9. The inner peripheral wall has a cross-sectional shape that widens toward the front.
【0020】すなわち、通路13の内周壁を、図2に示
すように、先方に向かって広がる断面2次曲線の例えば
放物線ないしは双曲線形状とする。That is, as shown in FIG. 2, the inner peripheral wall of the passage 13 has a parabolic or hyperbolic shape of a quadratic curve of a cross section that widens toward the front.
【0021】或いは例えば、通路13の内周壁を、図3
に示すように、先方に向かって広がる直線状とする。Alternatively, for example, as shown in FIG.
As shown in FIG.
【0022】或いは、図4に示すように、通路13の内
周壁を断面階段状とする。Alternatively, as shown in FIG. 4, the inner peripheral wall of the passage 13 has a stepwise cross section.
【0023】すなわち、これら通路13は、例えばSU
Sによるパイプによって、通路13におけるイオンビー
ム(荷電子ビーム)3の軸心に対して例えば回転対称を
なし、この軸心を含む断面での形状が、上述の図2のラ
ッパ状、図3の切頭円錐面状に、或いは図4の複数の例
えば切頭円錐面体或いはラッパ状部が連続的に連なった
階段状とする。That is, these passages 13 are, for example, SU
The pipe of S forms, for example, rotational symmetry with respect to the axis of the ion beam (charged electron beam) 3 in the passage 13, and the cross-section including this axis has a trumpet shape in FIG. A frusto-conical surface or a stepped shape in which a plurality of frusto-conical surfaces or trumpet-shaped portions in FIG.
【0024】この場合、その段階部に生じる壁面13
a,13bにはこれに向うイオンの入射角ができるだけ
垂直とならない面に形成することができる。In this case, the wall surface 13 generated at that stage
It is possible to form a and 13b on a surface in which the incident angle of ions toward this is not as vertical as possible.
【0025】そして、図4で示した構成では、各階段の
継ぎ目で軸心に対してほぼ直交ないしは斜交するリング
状の壁面13a,13b‥‥が生ずることからこの壁面
13aに対するイオンの衝突は大となるが、此処で発生
した金属粒子は、先方にすなわちイオン注入を行う被イ
オン注入基体側に向かうことが殆どないのでこれによる
基体の特性への影響は殆どない。In the structure shown in FIG. 4, ring-shaped wall surfaces 13a, 13b, ... Which are substantially orthogonal or oblique to the axis are formed at the joints of the stairs. Although it becomes large, the metal particles generated here hardly go to the front side, that is, toward the ion-implanted substrate side where the ion implantation is performed, so that this has little influence on the characteristics of the substrate.
【0026】尚、この階段状構成において、そのリング
状壁面13a,13b‥‥の内径を先方側に向って漸次
大とすることによって、これに対するイオンの衝撃を小
さくすることができる。In this step-like structure, by making the inner diameters of the ring-shaped wall surfaces 13a, 13b, ... gradually larger toward the front side, it is possible to reduce the impact of the ions on them.
【0027】上述の本発明構成によれば、通路13の内
周壁面に対してイオンの衝撃確率が高いイオン通路の屈
曲ないしは湾曲部において、先方に向かって広がる形状
としたので、前述の資料1で明らかなように金属粒子が
多量に発生する入射角をとり勝ちな部分での金属粒子の
発生を抑制することができ、基体3に対する金属汚染を
効果的に回避できる。According to the above-described structure of the present invention, the bent or curved portion of the ion passage having a high ion impact probability against the inner peripheral wall surface of the passage 13 has a shape that widens toward the front. As is clear from the above, it is possible to suppress the generation of the metal particles in a portion which has an incident angle where a large amount of the metal particles are generated, and it is possible to effectively avoid the metal contamination of the base body 3.
【0028】なお、本発明は、図1で示した構成のイオ
ン注入装置に適用する場合に限らず、他の各種形式のイ
オン注入装置、また他の各種荷電粒子加速装置に適用す
ることができる。The present invention is not limited to the case of being applied to the ion implanter having the configuration shown in FIG. 1, but can be applied to other various types of ion implanters and other various charged particle accelerators. .
【0029】[0029]
【発明の効果】上述の本発明装置は、イオンビームを通
過させる通路13の内周壁の断面形状を先方に向かって
広がる形状としたことによって、この内周壁面に対する
イオンの衝撃によるこの通路13を構成する金属材料粒
子による基体3の汚染が格段に減少した。According to the above-described device of the present invention, the cross-sectional shape of the inner peripheral wall of the passage 13 through which the ion beam passes is made wider toward the front side, so that the passage 13 due to the impact of the ions on the inner peripheral wall is formed. Contamination of the base body 3 by the constituent metal material particles was remarkably reduced.
【0030】これは、通路13の内周壁面の断面形状を
先方に向かって広がる形状としたことによってイオンビ
ームにおける広がりと共に、通路13の内周壁が後退し
ていることによってイオンがこの内周壁にぶつかりにく
くなることからイオンの通路内周壁に対する衝突確率を
減少できるとともに、この通路13の内周壁面に対する
イオンの入射角α(壁面の法線方向とイオンの到来方向
とのなす角)を90°近傍にすることができることとが
相乗的に作用することによって、通路13の内周壁面か
らの金属粒子の発生を減少できるものである。This is because the cross-sectional shape of the inner peripheral wall surface of the passage 13 widens toward the forward direction and the ion beam spreads. At the same time, the inner peripheral wall of the passage 13 recedes so that the ions come to the inner peripheral wall. Since the collision is less likely to occur, the probability of collision of the ions with the inner peripheral wall of the passage can be reduced, and the incident angle α of the ion with respect to the inner peripheral wall of the passage 13 (the angle between the normal direction of the wall surface and the arrival direction of the ions) is 90 °. By virtue of the synergistic effect of being able to be in the vicinity, generation of metal particles from the inner peripheral wall surface of the passage 13 can be reduced.
【0031】したがって、本発明を例えば半導体装置の
製造過程で用いるイオン注入装置に適用するときは、被
イオン注入半導体基体の金属不純物による汚損、特性劣
化を回避できる。Therefore, when the present invention is applied to, for example, an ion implantation apparatus used in the process of manufacturing a semiconductor device, it is possible to avoid contamination of the ion-implanted semiconductor substrate by metal impurities and deterioration of characteristics.
【図1】本発明装置の一例の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an example of a device of the present invention.
【図2】本発明装置における荷電粒子通路の一例の断面
図である。FIG. 2 is a sectional view of an example of a charged particle passage in the device of the present invention.
【図3】本発明装置における荷電粒子通路の他の例の断
面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of another example of the charged particle passage in the device of the present invention.
【図4】本発明装置における荷電粒子通路の例の断面図
である。FIG. 4 is a sectional view of an example of a charged particle passage in the device of the present invention.
【図5】従来装置の概略構成図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a conventional device.
【図6】スパッタリング量の入射角依存性を示す図であ
る。FIG. 6 is a diagram showing an incident angle dependency of a sputtering amount.
1 真空容器 2 イオン源 3 荷電ビーム 4 イオン注入基体 5 アナライザ・チャンバ 6 アナライザ・マグネット 7 加速管 8 第1の偏向手段 9 第2の偏向手段 13 通路 14 屈曲ないしは湾曲部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum container 2 Ion source 3 Charged beam 4 Ion implantation substrate 5 Analyzer chamber 6 Analyzer magnet 7 Accelerating tube 8 First deflecting means 9 Second deflecting means 13 Passage 14 Bending or bending section
───────────────────────────────────────────────────── 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location H01L 21/265
Claims (3)
内周壁が先方に向かって広がる断面形状としたことを特
徴とする荷電粒子加速装置。1. A charged particle accelerator according to claim 1, wherein an inner peripheral wall of a passage through which the charged particles in the vacuum container pass has a cross-sectional shape that widens toward the front.
る断面2次曲線形状としたことを特徴とする荷電粒子加
速装置。2. A charged particle accelerating device, wherein the inner peripheral wall of the passage has a quadratic curve shape in a cross section that widens toward the front.
る断面階段状としたことを特徴とする荷電粒子加速装
置。3. A charged particle accelerating device, wherein an inner peripheral wall of the passage has a stepwise cross section that widens toward the front.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5010743A JPH06223762A (en) | 1993-01-26 | 1993-01-26 | Device for accelerating charged particle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5010743A JPH06223762A (en) | 1993-01-26 | 1993-01-26 | Device for accelerating charged particle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06223762A true JPH06223762A (en) | 1994-08-12 |
Family
ID=11758793
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5010743A Pending JPH06223762A (en) | 1993-01-26 | 1993-01-26 | Device for accelerating charged particle |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH06223762A (en) |
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1993
- 1993-01-26 JP JP5010743A patent/JPH06223762A/en active Pending
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