JPH06243807A - エネルギ−ビ−ム遮断機構およびイオン打込装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長寿命、かつ、周囲の部材およびエネルギ−
ビ−ムそのものを汚染しないエネルギ−ビ−ム遮断機構
を提供し、被加工品の汚染がないクリ−ン、かつ、メン
テナンスの容易なイオン打込装置を提供する。 【構成】 エネルギビ−ム１０１を挾んで上下または左
右等の両側に一対の回転軸１０２ａ，ｂを設け、それぞ
れの回転軸１０２ａ，ｂにエネルギビ−ム１０１を受け
る一対のエネルギ−ビ−ムを受ける一対の開閉板１０３
ａ，ｂを取付け、回転軸１０２ａ，ｂの回転によって前
記一対の開閉板１０３ａ，ｂが両開きにそれぞれ開閉
し、その開閉によりエネルギ−ビ−ム１０１を遮断，通
過させるようにしたものである。また、前記一対の開閉
板１０３ａ，ｂが閉じたとき、この一対の開閉板１０３
ａ，ｂのなす角度が６０°以内であるようにした。ま
た、前記一対の開閉板１０３ａ，ｂの遮断面１０４ａ，
ｂを純アルミ，アルミ合金で構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエネルギ−ビ−ムの遮断
機構に係り、イオンビ−ム、電子ビ−ム、中性ビ−ム等
のエネルギ−ビ−ムの通過を制御し、遮断する機構に関
するものである。特に、半導体用イオン打込装置のよう
にビ−ムラインの清浄性を要求されるエネルギ−ビ−ム
の遮断に利用される。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体用イオン打込装置におい
て、イオンビ−ムを遮断し、ビ−ム電流値を測定する、
いわゆる、フアラデ−カップ底面に開閉自在の底板を設
け、この底板がエネルギ−ビ−ムを受ける開閉板（以
下、開閉板という）として用いられるものもあった。こ
れに関連するものとして実開昭５６−７０６４１号公報
記載の技術が知られている。

【０００３】また、移動可能なイオンビ−ム読み取り電
極を設け、この電極を開閉板として用い、イオンビ−ム
ラインに挿入，引出することにより前記イオンビ−ムを
遮断，通過させるようになっているものもある。これに
関連するものとして実開昭５２−１５５４７１号公報記
載の技術が知られている。

【０００４】上記これらの従来技術においては、開閉板
の多くはカ−ボン板が用いられている。イオンビ−ムに
よるカ−ボン板のスパッタ物質は、粘り気がなくサラサ
ラとしており、飛散しやすく、異物として周囲を汚染し
やすいという欠点があった。

【０００５】例えば、前述の実開昭５６−７０６４１号
記載の技術においては、カ−ボン板のスパッタ物質は、
前記ファラデ−カップ内表面を汚染し、残留ガスを含ん
だ絶縁膜を形成して前記ファラデ−カップ内の表面をチ
ャ−ジアップし、その電流が正確に測定できなくなると
いう欠点を生じた。また、前記ファラデ−カップ入り口
に設けられたサプレツサ電極の絶縁支持部に金属性のス
パッタ膜を堆積すると、サプレッサ電極の高電圧が維持
できなくなるという欠点も生じた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のエネルギ−ビ−
ムの遮断機構においては、エネルギ−ビ−ムの遮断部分
の寿命およびエネルギ−ビ−ムラインの清浄度において
問題があった。すなわち、エネルギ−ビ−ムを遮断する
部分がそのビ−ム照射によってスパッタされて消耗し、
かつ、短寿命になっていた。加えて、スパッタ物質がそ
の照射部の周囲に散乱していた。そのため、エネルギ−
ビ−ムラインを汚し、エネルギ−ビ−ムの純度を低下さ
せる等の問題があった。また、前記遮断機構のエネルギ
−ビ−ム遮断部付近に碍子等の絶縁部材が設置されてい
ると、スパッタ物質が前記碍子に付着し、その絶縁耐圧
を低下させてしまうという問題もあった。

【０００７】前述の如く、従来技術においては、上記遮
断部の材質の多くはカ−ボン板が用いられており、一般
にはカ−ボンのスパッタ物質は飛散しやすい。そのた
め、半導体製造工程等のように高度の清浄度を要求され
る分野においては非常に大きな問題を生じた。

【０００８】また、最近の高度な電子加工技術において
は、エネルギ−ビ−ムによる被加工品の汚染を低減する
必要性が高まってきた。さらに、被加工品の汚染がない
エネルギ−ビ−ムによるイオン打込装置の実現が要望さ
れていた。

【０００９】本発明は上記従来技術の問題点を解決する
ためになされたもので、エネルギ−ビ−ム遮断面が長寿
命であり、エネルギ−ビ−ムの清浄度が高度であり、か
つ、エネルギ−ビ−ムの周囲や被加工品への汚染がない
エネルギ−ビ−ム遮断機構を提供することを第一の目的
とするものである。また、本発明の第二の目的は、上記
従来技術の問題点を解決されたエネルギ−ビ−ム遮断機
構を使用したイオン打込装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記第一の目的を達成す
るために、エネルギ−ビ−ム遮断機構に係る第一の発明
の構成は、イオン，電子，中性のエネルギ−ビ−ムを遮
断，通過させる遮断部材を備え、この遮断部材は、相対
する一対の回転軸とこの一対の回転軸によりそれぞれ回
転可能に支持された一対のエネルギ−ビ−ムを受ける開
閉板とからなり、一対の回転軸は、その回転により前記
一対の開閉板を両開きに開閉させるとともに、前記開閉
板の端部を接離し、前記一対の開閉板は、その間にエネ
ルギ−ビ−ムを挾み、かつ、前記一対の回転軸によりこ
の一対の開閉板が閉になったとき、エネルギ−ビ−ムを
遮断する面がエネルギ−ビ−ムと斜交するようにしたも
のである。

【００１１】遮断部材は、その閉に位置したとき、前記
一対のエネルギ−ビ−ムを受ける開閉板のなす角度が６
０°以内となるようにしたものである。また、遮断部材
は、その閉に位置したとき、前記一対のエネルギ−ビ−
ムを受ける開閉板の接触端が密着するようにしたもので
ある。また、遮断部材は、前記一対のエネルギ−ビ−ム
を受ける開閉板のエネルギ−ビ−ム遮断面を純アルミま
たはアルミ合金のいずれかで構成したものである。

【００１２】さらに、遮断部材は、前記一対のエネルギ
−ビ−ムを受ける開閉板のエネルギ−ビ−ム遮断面に冷
却機構を具備したものである。さらにまた、遮断部材
は、前記エネルギ−ビ−ム入射側に負電位のアパ−チャ
形電極とアパ−チャ形接地電極と電流計とを設けたもの
である。上記第二の目的を達成するために、イオン打込
装置は、上記第一の目的が達成されたエネルギ−ビ−ム
遮断機構を組み込んで構成したものである。

【００１３】より詳しくは、上記課題を解決するため
に、エネルギ−ビ−ム遮断機構は、エネルギビ−ムをは
さんで上下または左右等の両側それぞれに１つずつの回
転軸を設け、それぞれの回転軸に前記エネルギ−ビ−ム
を受ける開閉板を取付け、前記回転軸の回転によって前
記一対の開閉板が両開きにそれぞれ開閉し、その開閉に
よりエネルギ−ビ−ムを遮断，通過させるように構成さ
れる。

【００１４】

【作用】上記各技術的手段の働きは次のとおりである。
第一の発明の構成によれば、エネルギ−ビ−ムを受ける
遮断部材は、それぞれの回転軸の回転によって両開き開
閉し、前記エネルギ−ビ−ムの遮断，通過を制御するこ
とができる。遮断部材は、前記エネルギ−ビ−ムの照射
を斜めから受けるため、単位面積あたりの熱量は軽減さ
れ温度上昇が低下する。また、遮断部材は、冷却されて
いるので長時間前記エネルギ−ビ−ムが照射されても異
常温度上昇が防止される。

【００１５】さらに、遮断部材は、高エネルギ−ビ−ム
の照射によるその表面のスパッタリング，蒸気状の放射
散乱が防止される。前記遮断部材が、金属、例えばアル
ミニウムまたはアルミニウム合金等で構成されている
と、前記スパッタリングによる放射散乱したアルミニウ
ムまたはアルミニウム合金は、前記遮断部材の前記スパ
ッタリングされる面が対向して位置されているので、前
記対向面に蒸着され新たな膜を形成する。

【００１６】このように、遮断部材の表面にてスパッタ
された物質がもう一方の対向面の表面に蒸着され、周囲
の部材を汚染しないと共に、その表面で互いにスパッタ
蒸着を繰り返すので消耗が低減し、結果として遮断部材
の寿命を永くする。

【００１７】また、第二の発明の構成によれば、イオン
打ち込み装置は、そのエネルギ−ビ−ム遮断機構の遮断
部材のスパッタリングによる周囲の部材への汚染がない
ので、被加工品の汚染がないイオン打込が可能となり、
前記遮断部材の寿命が長くなり運転，保守が容易とな
る。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１および図２を参
照して説明する。 〔実施例 １〕図１は、第一の発明の一実施例に係るエ
ネルギ−ビ−ムの遮断機構の説明図である。

【００１９】図１において、エネルギ−ビ−ムを受ける
一対の開閉板１０３ａ，ｂはエネルギ−ビ−ム１０１の
通路を挟んでそれぞれに回転軸１０２ａ，ｂに取付けら
れている。前記一対の開閉板１０３ａ，ｂは、前記回転
軸１０２ａ，ｂの回転にしたがいそれぞれ両方向に（図
示においては上下）回転し、その終端部１１０ａ，ｂの
接離により開閉され、前記エネルギ−ビ−ム１０１の通
路を遮断，通過させる構成となっている。前記一対の開
閉板１０３ａ，ｂが閉じられたとき、この一対の開閉板
１０３ａ，ｂがなす角度が６０°以内になっていること
が好ましい。

【００２０】この角度は小さければ小さいほど、ビ−ム
から受ける単位面積あたりの熱量は軽減され、さらにス
パッタ物の飛散も低減する。また、前記一対の開閉板１
０３ａ，ｂのビ−ムを受けるそれぞれの照射面１０４
ａ，ｂは、純アルミまたはアルミ合金で構成されてい
る。

【００２１】前記エネルギ−ビ−ム１０１のエネルギ−
粒子１０５が、前記一対の開閉板１０３ａ，ｂの遮断面
１０４ａ，ｂと衝突すると、前記遮断面１０４ａ，ｂは
前記エネルギ−粒子１０５のエネルギ−相当の温度上昇
をする。このエネルギ−粒子が高エネルギを持っている
と、スパッタリングを起こし、その照射部分の周囲に前
記一対の開閉板１０３ａ，ｂの遮断面１０４ａ，ｂをス
パッタ物質１０６として飛散させる。

【００２２】前記遮断面１０４ａ，ｂは前記スパッタリ
ングによって削られるが、同時に相対する前記遮断面１
０４ａ，ｂからのスパッタ物質１０６がそれぞれ飛来し
堆積膜が形成する。すなわち、前記遮断面１０４ａのス
パッタ物質１０６が前記１０４ｂ面に堆積膜を形成し、
前記遮断面１０４ｂのスパッタ物質１０６が前記１０４
ａ面に堆積膜を形成する。そして各対向面がそれぞれ保
護される。

【００２３】前記一対の開閉板１０３ａ，ｂの終端部分
１１０ａ，ｂは、この一対の開閉板１０３ａ，ｂが閉の
位置のとき、前記開閉板の終端部分１１０ａ，ｂの接触
部が隙間なく密着するように前記終端部分１１０ａ，ｂ
の一方がテ−パ−上にカットされいる。このため前記エ
ネルギ−ビ−ム１０１が完全に遮断される。

【００２４】また、前記回転軸１０２ａ，ｂは二重管に
なっており、冷媒の導入と排出とをこの一本の軸により
導入することができる。これにより前記一対の開閉板１
０３ａ，ｂのそれぞれの内部に冷媒が流され、前記遮断
面１０４ａ，ｂは、異常な温度、例えば１５０℃以上に
上昇しないよう冷却されている。エネルギ−ビ−ム１０
１が荷電粒子の場合、いわゆる、ファラデ−カップは、
前記一対の開閉板１０３ａ，ｂとア−ス間に電流計１０
７が取付けられ、エネルギ−ビ−ム１０１の通路入口に
サプレッサ電極１０８，接地電極１０９を設けて構成さ
れる。このファラデ−カップによりエネルギ−ビ−ム１
０１のビ−ム電流値を測定することができる。

【００２５】このようにして本実施例においては、一対
の開閉板１０３ａ，ｂの表面にてスパッタされた物質が
もう一方の対向面の表面に蒸着されるようにし、周囲の
部材を汚染を防止する。そして、相互の表面でスパッタ
蒸着を繰り返すので、表面の消耗を低減させ、遮断部材
の寿命を長くすることができる。

【００２６】本発明は本実施例に限られるものでなく、
他の実施態様が考えられる。例えば前記ファラデ−カッ
プにおいて、エネルギ−ビ−ムに磁場を印加すれば、サ
プレッサ電極１０８、接地電極１０９を省略しても差し
支えない。磁場の印加方法は、電磁石，永久磁石をエネ
ルギ−ビ−ム通路の側方に配設し、その磁束がエネルギ
−ビ−ムと直交するようすれば実現できる。

【００２７】〔実施例 ２〕次に、第二の発明の一実施
例を説明する。図２は、本発明の他の実施例に係るイオ
ン打ち込み装置の説明図である。図２は、図１に示す第
一の発明のエネルギ−ビ−ムの遮断機構を組み込んだイ
オン打ち込み装置の説明図である。

【００２８】図２において、２０１はイオン源、２０２
はイオンビ−ム、２０３は質量分離磁石、２０４は分析
管、２０５は分離スリット、２０６は打込み室、２０７
は回転円板、２０８は試料、２０９は、図１に示す〔実
施例 １〕のエネルギ−ビ−ムの遮断機構である。

【００２９】図２に示す如く、イオン源２０１から放出
され加速されたイオンビ−ム２０２は、質量分離磁石２
０３の分析管２０４においてその質量により分離され
る。質量分離されたイオンのうち、必要とされるイオン
が分離スリット２０５にて選択され、打込み室２０６の
回転円板上の試料２０８に打ち込まれる。イオンビ−ム
２０２の遮断機構２０９は、打込み室２０６内に配設さ
れ、その遮断部材が開閉され、打込むイオンビ−ム２０
２を遮断，通過させる。これにより、被加工品の汚染が
なく必要とするイオンビ−ムを打込むことができる。

【００３０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、第一に、長寿命、かつ、周囲の部材およびエネル
ギ−ビ−ムそのものを汚染しないエネルギ−ビ−ム遮断
機構を提供することができる。また、第二に、被加工品
の汚染がないクリ−ン、かつ、省メンテナンスなイオン
打込装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例に係るエネルギ−ビ−ム
の遮断機構の説明図である。

【図２】本発明による他の一実施例に係るイオン打込装
置の説明図である。

【符号の説明】

１０１ エネルギ−ビ−ム １０２ａ，ｂ 回転軸 １０３ａ，ｂ 開閉板 １０４ａ，ｂ 遮断面 １０５ エネルギ−粒子 １０６ スパッタ物質 １０７ 電流計 １０８ サプレッサ電極 １０９ 接地電極 １１０ａ，ｂ 終端部 ２０１ イオン源 ２０２ イオンビ−ム ２０３ 質量分離磁石 ２０４ 質量分析管 ２０５ 質量分離スリット ２０６ 打込み室 ２０７ 回転円板 ２０８ 被加工物 ２０９ エネルギ−ビ−ム遮断機構

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イオン，電子，中性のエネルギ−ビ−ム
   を遮断，通過させる遮断部材を備えたエネルギ−ビ−ム
   遮断機構において、 前記遮断部材は、相対する一対の回転軸と、前記一対の
   回転軸によりそれぞれ回転可能に支持された一対のエネ
   ルギ−ビ−ムを受ける開閉板とからなり、 前記一対の回転軸は、その回転により前記一対のエネル
   ギ−ビ−ムを受ける開閉板を両開きに開閉させるととも
   に、当該一対のエネルギ−ビ−ムを受ける開閉板の端部
   を接離し、 前記一対のエネルギ−ビ−ムを受ける開閉板は、その間
   に前記エネルギ−ビ−ムを挾み、かつ、前記一対の回転
   軸により当該一対のエネルギ−ビ−ムを受ける開閉板が
   閉になったとき、前記エネルギ−ビ−ムを遮断する面が
   当該エネルギ−ビ−ムと斜交するように配設されている
   ことを特徴とするエネルギ−ビ−ム遮断機構。
2. 【請求項２】 遮断部材は、一対のエネルギ−ビ−ムを
   受ける開閉板により閉になったとき、前記一対のエネル
   ギ−ビ−ムを受ける開閉板のなす角度が６０°以内とな
   るように構成されていることを特徴とする請求項１記載
   のエネルギ−ビ−ム遮断機構。
3. 【請求項３】 遮断部材は、一対のエネルギ−ビ−ムを
   受ける開閉板により閉になったとき、前記一対のエネル
   ギ−ビ−ムを受ける開閉板の接触端が密着するように構
   成されていることを特徴とする請求項１または２記載の
   いずれかのエネルギ−ビ−ム遮断機構。
4. 【請求項４】 遮断部材は、一対のエネルギ−ビ−ムを
   受ける開閉板のエネルギ−ビ−ム遮断面を純アルミ材に
   て構成されていることを特徴とする請求項１ないし３記
   載のいずれかのエネルギ−ビ−ム遮断機構。
5. 【請求項５】 遮断部材は、一対のエネルギ−ビ−ムを
   受ける開閉板のエネルギ−ビ−ム遮断面をアルミ合金材
   にて構成されていることを特徴とする請求項１ないし３
   記載のいずれかのエネルギ−ビ−ム遮断機構。
6. 【請求項６】 遮断部材は、一対のエネルギ−ビ−ムを
   受ける開閉板のエネルギ−ビ−ム遮断面に冷却機構を具
   備させたことを特徴とする請求項１ないし請求項５記載
   のいずれかのエネルギ−ビ−ム遮断機構。
7. 【請求項７】 遮断部材は、そのエネルギ−ビ−ム入射
   側に負電位のアパ−チャ形電極と、アパ−チャ形接地電
   極と、電流計を設けたことを特徴とする請求項１ないし
   ６記載のいずれかのエネルギ−ビ−ム遮断機構。
8. 【請求項８】 エネルギ−ビ−ム遮断機構を具備したイ
   オン打込装置において、前記エネルギ−ビ−ム遮断機構
   は請求項１ないし７記載のいずれかのエネルギ−ビ−ム
   遮断機構を組み込んだことを特徴とするイオン打込装
   置。