JPH0836100A

JPH0836100A - イオン照射装置

Info

Publication number: JPH0836100A
Application number: JP6191065A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Agawa; 阿川　　義昭; Hideo Suzuki; 英夫鈴木; Tsuyoshi Aihara; 強相原; Takenao Miyatani; 武尚宮谷; Yuzo Sakurada; 勇蔵桜田
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 1994-07-21
Filing date: 1994-07-21
Publication date: 1996-02-06

Abstract

(57)【要約】［目的］イオン加速装置の加速管の前後で生成されて
いる不要イオンビームを除去し、試料上に到達する所要
イオンビームの純度を上げるようにしたイオン照射装置
を提供すること。［構成］高電圧ターミナル４２と遮蔽箱４１の間にあ
る加速管６０の下流側に一対の偏向電極板２ａ、２ｂ
と、Ｙ方向走査プレート６７の上流側にＹ方向走査プレ
ート保護板７と、Ｘ方向走査プレート６８の上流側にＸ
方向走査プレート保護板８とが配設されている。一対の
偏向電極板２ａ、２ｂによって形成された電場により所
望イオンビームは所定角度偏向され、Ｘ方向走査プレー
ト６７、Ｙ方向走査プレート６８の中心軸上を走行し試
料７２上に照射されるが、不純物イオンビームは所定角
度には偏向されないので、Ｙ方向走査プレート保護板７
ないしＸ方向走査プレート保護板８に遮断され、試料７
２上に到達しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はイオン照射装置に関し、
例えばイオン注入やイオンビーム分析に対し半導体産業
の量産用のみならず、研究用にも用いられるイオン照射
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及びその問題点】図７乃至図１０は従来例
を示すものであるが、これらの図において、ほぼ直方形
状のグランドレベルの遮蔽箱４１内には高電圧ターミナ
ル４２が配設されており、これは４本の絶縁支柱４５に
よりグランドレベルに設けられた絶縁支柱板４６上に支
持されている。高電圧ターミナル４２からグランドレベ
ルまでの距離を等分割して中間ターミナル４７が、これ
ら絶縁支柱４５に巻装されており、これらと高電圧ター
ミナル４２と及び中間ターミナル４７、もしくは絶縁支
柱支持板４６との間に図示しない抵抗体が接続されてい
る。

【０００３】又、高電圧ターミナル４２の側方には、電
力供給装置５０が配設されており、これは電力ケーブル
シールドパイプ５７により、その上端部が高電圧ターミ
ナル４２内の各種機器に接続されている。本従来例の電
力供給装置５０は、いわゆる絶縁トランスでなり、一次
側に商用電源が接続され、二次側が上方へと延びてい
て、その上端部はコロナシールド５６を被覆させてい
る。

【０００４】更に、電力供給装置５０の側方には高電圧
電源装置（コックロフト・ウォルトン型の高電圧電源）
５１が配設されており、この下端部において発振器５２
の出力端子がケーブルを介して接続されている。コック
ロフト・ウォルトン型の高電圧電源装置５１は公知のよ
うに構成され、ダイオード、コンデンサなどを段階的に
結合させた構成を有し倍電圧回路を構成するが、順次上
方へ行くに従い、昇圧され、本従来例では２００ｋＶの
最高電圧が得られ、上端部にはコロナシールド５４を被
覆されており、これは接触棒５５により高電圧ターミナ
ル４２に接触されている。

【０００５】高電圧ターミナル４２内には、公知の構造
を有するイオン源４３、質量分離磁石４４、プラズマ発
生用電源Ｐ、引出電源Ｒ、ガスボックスＱ、ガス供給パ
イプ４９、真空配管５３ａ、５３ｂ、５３ｃなどが配設
されており、ガス供給パイプ４９は、イオン源４３とガ
スボックスＱ内のガスボトルとの間に図示しないバルブ
や流量調節器などを介して取り付けられている。高電圧
ターミナル４２の一側部には加速管６０が接続されてお
り、これに連続してＸ−Ｙ走査ユニット６５及び注入室
６６が設けられており、加速管６０の他端部は遮蔽箱４
１と電気的に同レベル（アース）とされている。

【０００６】又、高電圧ターミナル４２と遮蔽箱４１と
の間にはポンピングチューブ５８が接続されており、こ
れには遮蔽箱４１の外方に配設されたターボ分子ポンプ
６１が接続され、これは図８に明示されるように、架台
６２上に設置されている。

【０００７】Ｘ−Ｙ走査ユニット６５内には、碍子を介
して平行に対向させ、ある空間を隔てた一対の偏向電極
板６７ａ、６７ｂからなるＹ方向走査プレート６７及び
やはり同様な一対の偏向電極板６８ａ、６８ｂからなる
Ｘ方向走査プレート６８がイオンビームの走行軸上に配
設されており、Ｘ−Ｙ走査ユニット６５の外壁には注入
室６６とＸ−Ｙ走査ユニット６５内を排気するための真
空ポンプ６４が取り付けられ、１０^-5Ｔｏｒｒ〜１０^-7
Ｔｏｒｒの圧力に保たれている。

【０００８】又、注入室６６は、壁面から碍子などの絶
縁物を介して、マスク６９、ファラデーゲージ７０、プ
ラテン７１が配設されており、プラテン７１上には試料
７２が所望イオンが照射される位置に取り付けられてい
る。プラテン７１及びファラデーゲージ７０でカップ状
を形成し、これらで受けられるイオンビームの電流を測
定するための電流計７３が外部に設けられている。

【０００９】従来例のイオン照射装置は以上のように構
成されるが、次にこの作用について説明する。

【００１０】ガスボックスＱ内に収納されている材料ガ
スをガス供給パイプ４９を通してイオン源４３に送り、
電力供給装置５０により供給された電力によりイオン源
４３でプラズマを生成する。この時、イオン源４３内部
はプラズマを生成するために数１０Ｔｏｒｒ〜１０^-2Ｔ
ｏｒｒ内に圧力が維持されており、この状態でイオン源
４３に２０ｋＶ〜３０ｋＶの高電圧を印加しイオンビー
ムを引き出すが、イオン源４３で印加電圧による放電を
起こさせないためにはイオン源４３の出口の圧力は１０
^-5Ｔｏｒｒ程度に維持する必要がある。このためポンピ
ングチューブ５８とターボ分子ポンプ６１を使用してイ
オン源４３を差動排気させる。

【００１１】イオン源４３から引き出されたイオンビー
ムは、質量分離磁石４４に入射し、質量と価数とイオン
加速電圧（イオンビームのエネルギを価数で除した値）
から得られる軌道曲率半径が所望イオンビームと不純物
イオンビームで異なることで選択分離されるが、偶然に
も所望イオンビームの軌道曲率半径に等しい不純物イオ
ンビームが存在すると、質量分離磁石４４で分離するこ
とができない。そこで、高電圧ターミナル４２内のイオ
ン加速電圧フィルタ４８で、高電圧ターミナルに対して
２０ｋＶ程度のプラス電圧をエネルギ加速電圧フィルタ
４８に内蔵されている金属円筒体４８ａに印加し、電位
的な障壁空間を形成し、質量分離磁石４４を偶然通過し
た不純物イオンビームをそのイオンビームが持っている
イオン加速電圧で分離する。

【００１２】その後、イオンビームは加速管６０に入射
するが、ここで高電圧発生装置５１により２００ｋＶ超
級の電圧に印加された高電圧ターミナル４２のレベルよ
りグランドレベルまで加速される。グランドレベルつま
り遮蔽箱４１の加速管６０の終端まで到達したイオンビ
ームは、Ｘ−Ｙ走査ユニット６５内のＹ方向走査プレー
ト６７、Ｘ方向走査プレート６８に印加された三角波の
高周波の電場の周期に従って振動され、イオンビームの
走行方向に対しそれぞれ垂直方向、水平方向に偏向され
る。この時、Ｘ方向走査プレート６８には直流の電圧が
高周波に対し重量され印加されているため、イオンビー
ムの走行方向の水平面に対しては更にα°偏向され、こ
のα°偏向されたラインを中心にして振動し偏向する。
Ｙ方向走査プレート６７、Ｘ方向走査プレート６８を通
過したイオンビームは、照射面積を限定するためのマス
ク６９と、照射されたイオンビームの電流値を正確に測
定するためにプラテン７１とカップ状に形成できるファ
ラデーゲージ７０とを通過し、プラテン７１上にセット
された試料７２に均一に注入される。

【００１３】なお、加速管６０内で発生したＸ線（これ
は加速イオンビームが加速管６０内の残留ガスを電離、
又は電極との衝突により生ずる二次電子により生ずるも
のである。）は、遮蔽箱４１によって外部に漏れること
が防止される。又、コロナシールド５４及び５６は、コ
ロナ放電を発生させないために、ある曲率以上の球形を
している。

【００１４】又、各中間ターミナル４７間、もしくはこ
れと高電圧ターミナル４２との間又は絶縁支柱支持板４
６との間は図示しない抵抗体により強制的に高電圧ター
ミナル４２とグランドレベルとの間を等分割した電位と
している。これにより中間ターミナル４７や絶縁物の表
面の帯電が原因でなる電場の乱れやイオンビームの変動
（負荷変動）による発生電圧の変動などで電場の撹乱が
起こっても、放電する確率を低減させており、又、電圧
を長時間安定に発生し得るようにしている。

【００１５】次に本発明が解決しようとする問題点に係
わるコンタミネーション除去機構について特に図９を参
照して説明する。

【００１６】イオン源４３から引き出されたイオンビー
ムには、種類、質量、価数などの違うイオンビームが混
在しており（ＢＦ⁺ 、ＢＦ₂ ⁺、¹⁰Ｂ⁺ 、¹¹Ｂ₂ ⁺、¹¹Ｂ
⁺ 、¹¹Ｂ²⁺など）、引き出し電圧が例えば３０ｋＶであ
れば、二価すなわちＢ²⁺は２×３０＝６０ｋｅＶの加速
エネルギを得るが、一価Ｂ⁺ であれば３０ｋｅＶの加速
エネルギを得る。ここでは、この加速エネルギを価数で
除した値をイオン加速電圧と称する。従って、Ｂ²⁺であ
れば価数が２であるのでイオン加速電圧は３０ｋＶであ
り、Ｂ⁺ であれば価数が１であるのでイオン加速電圧は
３０ｋＶである。質量分離磁石４４内には、混在してい
るイオンビームが導入され、この中には例えばイオン源
４３から出た後に、Ｂ₂ ⁺で３０ｋｅＶの加速エネルギを
持ったものはイオン加速電圧は価数が１であるので３０
ｋＶであるが、質量分離磁石４４内に入射する直前でＢ
とＢ⁺ に分離することがあり、この場合にはエネルギが
等価に分けられ１５ｋｅＶづつにエネルギが付与され
る。

【００１７】質量分離磁石４４では、磁場Ｂと曲率半径
ρの積がイオンの質量Ｍ、イオン加速電圧Ｖ、価数ｅの
逆数の積に比例することと、磁場が一定であることとに
より、曲率半径ρの違いでイオンビームを分離し、図示
しないスリットを通過させることによって所望イオンビ
ーム（ここではＢ²⁺とする。）を選択する。しかし、上
述したようにイオンビームの質量Ｍ、イオン加速電圧
Ｖ、価数ｅは異なるが、曲率半径ρの等しい不純物イオ
ンビーム、ここでは３０ｋＶのイオン加速電圧をもつＢ
²⁺に対して、１５ｋＶのイオン加速電圧をもつＢ⁺ のこ
とを示すが、これは質量分離磁石４４で分離できない。
そのため、この不純物イオンビームも所望イオンと同様
に質量分離磁石４４を通過した後、イオン加速電圧フィ
ルタ４８に導入される。

【００１８】イオン加速電圧フィルタ４８は図１で示す
ように、金属円筒体４８ａが碍子を介して内蔵されてお
り、これには約２０ｋＶのプラスの電圧が印加されてい
るので、金属円筒体４８ａの表面においてはこの電位で
あり、中心軸においてはこれより低く１７ｋＶ程度にな
って電位的障壁となっているが、上述の１５ｋｅＶのエ
ネルギを持つＢ⁺ は金属筒体４８ａに衝突するか反発さ
れてここを通過することができない。そのため、質量分
離磁石４４において分離できなかった不純物イオンビー
ムをこのイオン加速電圧フィルタ４８で分離し、所望の
イオンビームのみを通過させることができる。

【００１９】なお、ここではイオン加速電圧フィルタ４
８の金属円筒体４８ａに加える電圧を２０ｋＶとした
が、金属円筒体４８ａの大きさによっては、更に大き
く、あるいは小さくしてもよく、要するに中心軸線上の
電位レベルが不要なイオンが通過できない高さになって
いればよい。

【００２０】イオンビームはイオン加速電圧フィルタ４
８を通過後、高電圧ターミナル４２内の真空配管５３ｃ
内に残留している中性分子と衝突し、様々な価数のイオ
ンビーム（Ｂ⁺ 、Ｂ²⁺、Ｂなど）に変化するが、上述し
たようにイオン加速電圧フィルタ４８を通過した後のイ
オンビームのイオン加速電圧は３０ｋＶであるので、こ
れらのイオンビームのエネルギはどれも６０ｋｅＶであ
る。これらの価数、Ｂ⁺ 、Ｂ²⁺、Ｂに変化したイオンビ
ームが、例えば加速電圧が７０ｋＶの加速管６０に入射
すると、一価イオンビームＢ⁺ はイオン加速電圧が６０
ｋＶであるので１３０ｋＶに加速され、二価イオンビー
ムＢ²⁺はイオン加速電圧が３０ｋＶであるので１００ｋ
Ｖに加速され、中性分子Ｂは価数をもたないので加速さ
れずにＸ−Ｙ走査ユニット６５に入射し、更にＸ−Ｙ走
査ユニット６５内の残留分子とも衝突し、これらのイオ
ンビームが一価、二価、三価と変化することで図９に示
される様々なエネルギと価数をもつイオンビームが形成
される。

【００２１】これらのイオンビームは、次にＹ方向走査
プレート６７、Ｘ方向走査プレート６８を通り、走行方
向に対してそれぞれ垂直方向、水平方向に偏向される
が、それぞれのイオンビームがもつイオン加速電圧の違
いにより偏向角及び照射範囲が異なる。図９に照射量
（図９の７４は各エネルギの各イオンの照射量の大きさ
を示す。）が無視できないイオンビームの照射位置及び
照射範囲を示し、図１０のハッチングした部分Ａ’は所
望イオンビームを示すが、これらのイオンビームはＸ方
向走査プレート６８よりＹ方向走査プレート６７に先に
入射するので、照射範囲は図１０に示すように照射位置
と偏向される位置との距離の違いによりＹ方向を長径と
する四角形になる。しかし、実際のイオンビームはＸ方
向走査プレート６８を通過後、円形の開口を有するマス
ク６９に入射され、マスク６９と走査プレートの位置が
離れているイオンビームのＹ方向はマスク６９によって
Ｘ方向より多く遮断されるので、実際に試料７２上に照
射されるイオンビームは、Ｘ方向を長径とする楕円（図
１０の多数の点の集合で示す。）の範囲Ｑとなる。更に
図１０に示されるように、イオン加速電圧が小さいほど
角度が曲り、照射面積が大きく、２００ｋＶのイオン加
速電圧を持つＢ⁺ は０．５α°の角度で曲げられ、Ａ₁
の照射面積で照射され、１３０ｋＶのイオン加速電圧を
持つＢ⁺ は０．７７α°でＡ₂ 、６０ｋＶのイオン加速
電圧を持つＢ⁺ は１．７α°でＡ₄ の照射面積で照射さ
れ、Ａ₁ 、Ａ₂ 、Ａ’、Ａ₄ の照射面積がこの順序でず
れて重なり合っているので、実際に照射されるイオンビ
ームの範囲Ｑには、２００ｋｅＶのエネルギのＢ²⁺の所
望イオンだけでなく、２００ｋｅＶのＢ⁺ イオンと１３
０ｋｅＶのＢ⁺ イオン又は６０ｋｅＶのＢ⁺ イオン又は
６０ｋｅＶのＢ⁺ イオンが加えて照射されている。

【００２２】

【発明が解決しようとする問題点】従来のイオン照射装
置では、質量分離磁石４４、イオン加速電圧フィルタ４
８を通過した後のイオンビームでも、真空配管５３ｃ、
加速管６０、Ｘ−Ｙ走査ユニット６５内の残留分子と衝
突し、様々なエネルギと価数をもつイオンビームに変化
するため、質量分離磁石４４、イオン加速電圧フィルタ
４８を通過したにもかかわらず、所望イオンビームのみ
が照射されることはない。このため、ドーパントの深さ
方向の分布を所定の設計通り制御できず、又、試料７２
上に単一なイオンビームを均一に照射できないので、イ
オン注入プロセスでのエネルギ汚染が起こる。

【００２３】本発明は上述の問題に鑑みてなされ、プラ
テンの試料上に到達する所望イオンビームの純度を高く
し、エネルギ汚染を著しく改善することのできるイオン
照射装置を提供することを目的とする。

【００２４】

【問題点を解決するための手段】以上の目的は、少なく
ともイオン源及び質量分離磁石を内蔵させたケーシング
を地上より所定の高さに配設させ、高電圧電源装置によ
り前記ケーシングに所定の高電圧を印加し、前記ケーシ
ングと、該ケーシングを電磁気的に遮蔽するシールドボ
ックスとの間に加速管を接続したイオン加速装置と、該
イオン加速装置の前記加速管側に接続され、該加速管か
ら導出されるイオンビームを該加速管の軸方向に対し第
１方向に第１の所定角度を偏向させる第１電場形成手段
と、前記第１方向に対し直角である第２方向に第２の所
定角度を偏向させる第２電場形成手段と、該第２電場形
成手段から導出されるイオンビームを照射される試料を
配設させている照射室とを備えたイオン照射装置におい
て、前記加速管と前記第１電場形成手段との間に前記加
速管の軸方向に関し、所要イオンビームを前記第１電場
形成手段に向かうように第３の所定角度を偏向させる不
要イオンビーム除去用電場又は磁場形成手段と、該電場
又は磁場形成手段と前記第１電場形成手段との間にスリ
ット形成手段を設け、該スリット形成手段に前記電場又
は磁場形成手段により前記第３の所定角度で偏向されな
かった不要のイオンビームを衝突させ、該スリット形成
手段を前記第３の所定角度で偏向した所要のイオンビー
ムのみを通過させるようにしたことを特徴とするイオン
照射装置、によって達成される。

【００２５】

【作用】所要イオンビームが、高電圧ターミナル内の真
空配管内や加速管内に残留している中性分子と衝突し不
要イオンビームとなるものもあるが、前記加速管の下流
側に電場又は磁場形成手段を設け、そこを通過する際に
所要のイオンビームのみが試料上に照射されるように所
定角度で所要イオンビームを第１電場形成手段に向うよ
うに偏向させ、その他の不要イオンビームは所定角度で
は偏向されないので、配管中にあるスリット形成手段に
遮断され照射室までは到達することがなく、従来より大
巾に純度の高い所要イオンビームがプラテン上に導かれ
ることになる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例によるイオン照射装置
について図１を参照して説明する。なお、従来例に対応
する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明
は省略する。

【００２７】従来例と同様に、遮蔽箱４１の床上に２０
０ｋＶ以上の耐電圧を有する絶縁支柱４５が数本立てら
れており、絶縁支柱４５の上に高電圧ターミナル４２が
設置され、２００ｋＶの電圧が印加されている。高電圧
ターミナル４２内には、２０ｋＶの直流電圧が印加され
た金属円筒体４８ａを内蔵するイオン加速電圧フィルタ
４８や真空配管５３ｃなどが配設されており、この高電
圧ターミナル４２と遮蔽箱４１の間には加速管６０が設
けられている。

【００２８】又本実施例によれば、加速管６０の遮蔽箱
４１側には、外周部に半径方向に対向して２本の電流導
入端子１ａ、１ｂを取り付けたコンタミネーション除去
ユニットチャンバ６が取り付けられており、この内部に
は、該電流導入端子１ａ、１ｂに接続されている２つの
矩形金属平板のコンタミネーション除去電極板２ａ、２
ｂが、ある空間を隔てて平行に、内壁に碍子を介して取
り付けられている。この電流導入端子１ａ、１ｂには高
圧ケーブル３ａ、３ｂを介してバイポーラ（両極性）直
流出力電源４に接続されており、下側のコンタミネーシ
ョン除去電極板２ｂにはマイナス側の、上側のコンタミ
ネーション除去電極板２ａにはプラス側の絶対値が等し
い直流電圧が印加されている。コンタミネーション除去
ユニットチャンバ６の他端には斜めに接続された真空配
管５を介してＸ−Ｙ走査ユニット６５が取り付けられて
おり、該Ｘ−Ｙ走査ユニット６５は、従来と同様にＹ方
向走査プレート６７、Ｘ方向走査プレート６８を有する
が、本実施例では矩形のスリット７ａ、８ａを中央に有
するＹ方向走査プレート保護板７とＸ方向走査プレート
保護板８が、それぞれＹ方向走査プレート６７、Ｘ方向
走査プレート６８の上流側のＸ−Ｙ走査ユニット６５内
壁に固定されている。Ｘ−Ｙ走査ユニット６５の下流側
には従来例と同様に注入室６６が設けられており、内部
にはマスク６９と、ファラデーゲージ７０と、イオン注
入時には該ファラデーゲージ７０とカップ状を成してイ
オンビーム電流をモニタするようなプラテン７１とが配
設され、外部にはそのイオンビーム電流を測定する電流
計７３が取り付けられている。

【００２９】なお、高電圧ターミナル４２内部は１０^-5
Ｔｏｒｒ、イオン源４３内部は１０^-3Ｔｏｒｒ、Ｘ−Ｙ
走査ユニット６５と注入室６６の内部は１０^-5〜１０^-7
Ｔｏｒｒ程度に真空排気されている。

【００３０】本発明の実施例によるイオン照射装置は、
以上のように構成されるが、次にこの作用について説明
する。

【００３１】従来と同様の方法で発生したイオンビーム
は、質量分離磁石４４とイオン加速電圧フィルタ４８を
通り、それぞれ質量、イオン加速電圧の違いにより所望
イオンビームを不純物イオンビームから選択分離する。
選択分離された所望イオンビームはその後、真空配管５
３ｃ、加速管６０、コンタミネーション除去ユニットチ
ャンバ６へと走行するが、この走行中に所望イオンビー
ムは、従来例と同様に真空配管５３ｃ中と加速管６０中
の残留の中性分子及び中性原子と衝突を繰り返し、様々
な価数とエネルギを持つイオンビームＡが形成される。
この形成された様々なイオンビームＡが、コンタミネー
ション除去ユニットチャンバ６内に入ると、この時には
電流導入端子１ａ、１ｂにバイポーラ直流出力電源４か
らの出力電圧が印加されコンタミネーション除去電極板
２ａ、２ｂの空間に下向きの電場（上方が正電位で下方
が負電位）が形成されているので、全てのイオンビーム
Ａが偏向角度の違いはあるにせよ、マイナス側へ偏向さ
れる。所望のエネルギと価数をもつイオンビームＡ’
が、Ｘ−Ｙ走査ユニット６５、注入室６６の中心軸上を
走行するような所定角度（β°で示す。）で偏向される
ように、コンタミネーション除去電極板２ａ、２ｂに電
圧がかけられており、所望イオンビームＡ’は、この電
場で所定角度に偏向された後、Ｙ方向走査プレート保護
板７のスリット７ａを通過し、Ｙ方向走査プレート６７
で走行方向に対して垂直面上に所定角度偏向され、更に
Ｘ方向走査プレート保護板８のスリット８ａを通過し、
Ｘ方向走査プレート６８で走行方向に対して水平面上に
所定角度偏向され、プラテン７１上の試料７２に到達す
る。

【００３２】他のエネルギと価数の違うイオンビーム
（中性原子Ａ₀ 、イオンＡ₁ 、Ａ₂ 、Ａ₃ 、Ａ₄ ）は、
コンタミネーション除去ユニットチャンバ６内で所定角
度には偏向されないので、Ｘ−Ｙ走査ユニット６５、注
入室６６の中心軸上を走行せず、上述のＸ−Ｙ走査ユニ
ット６５内に設けたＹ方向走査プレート保護板７又はＸ
方向走査プレート保護板８に衝突し遮断され、注入室６
６にあるプラテン７１上の試料７２までは到達しない。

【００３３】又、コンタミネーション除去ユニットチャ
ンバ６を通過後のイオンビームＡ’のエネルギは、コン
タミネーション除去ユニットチャンバ６が加速管６０の
下流側に連接されており加速管６０で加速された後なの
で、高電圧ターミナル４２内のイオン源４３から引き出
された後より高く、そのため残留ガスとの衝突断面積が
小さくできることと、Ｘ−Ｙ走査ユニット６５内はガス
ボックスＱやイオン源４３の低真空領域から離れている
ので高電圧ターミナル４２の内部真空より高真空に保て
る、つまり所望イオンビームと衝突して不純物イオンビ
ームとなる残留ガスを少なく保持することが可能である
こととにより、所望するイオンビームがコンタミネーシ
ョン除去ユニットチャンバ６を通過後には、Ｘ−Ｙ走査
ユニット６５と注入室６６内の残留ガスと衝突し不純物
イオンビームになることを最小限に抑えることが本発明
の実施例によれば可能である。

【００３４】以上述べたように本発明の実施例によれ
ば、加速管６０の下流側に一対の偏向電極板２ａ、２ｂ
と、Ｙ方向走査プレート６７、Ｘ方向走査プレート６８
の上流側にそれぞれＹ方向走査プレート保護板７とＸ方
向走査プレート保護板８などのスリット形成手段とを設
けることによって、不純物イオンビームを除去でき、エ
ネルギ汚染を少なくすることができる。

【００３５】以上、本発明の実施例について説明した
が、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明
の技術的思想に基いて種々の変形が可能である。

【００３６】例えば以上の実施例では、不純物イオンビ
ームを偏向させるためにコンタミネーション除去ユニッ
トチャンバ６内に一対の平行な偏向電極板２ａ、２ｂを
設け、電場によってイオンビームを偏向させたが、図２
のように一対の偏向電極板２ａ、２ｂの代わりに電磁石
９を設け、磁場によってイオンビームを偏向させてもよ
い。

【００３７】又、以上の実施例では、イオンビームを走
行方向に対し先に垂直面上で偏向させたが、図３のよう
に、Ｘ方向走査プレート６８とＹ方向走査プレート６７
とを入れ換えて、イオンビームを走行方向に対して先に
水平面上で偏向させても本発明の適用は可能である。

【００３８】更に以上の実施例では、それぞれの走査プ
レート６７、６８の上流側に矩形のスリットを有する保
護板７、８を設けたが、スリットの形状は円形でもよ
く、これら保護板７、８の代わりに他のスリット形成手
段、例えば図４のようにＸ−Ｙ走査ユニット６５の入口
部６５ａを狭め、入口部６５ａの内壁に不純物イオンビ
ームを衝突させ遮断させるようにしてＹ方向走査プレー
ト保護板７の代わりをさせる様にしてもよい。

【００３９】又、本実施例ではコンタミネーション除去
電極板２ａ、２ｂを電流導入端子１ａ、１ｂの先端に取
り付けたが、この設置方法を図５及び図６のように、コ
ンタミネーション除去電極板１２ａ、１２ｂをコンタミ
ネーション除去ユニットチャンバ６の内壁に碍子１０を
介して取り付け、コンタミネーション除去電極板１２
ａ、１２ｂとやや距離をおいてコンタミネーション除去
ユニットチャンバ６内に配設されている電流導入端子１
１ａ、１１ｂにケーブルや金属導線１５ａ、１５ｂを介
して接続してもよいし、更にバイポーラ直流出力電源４
の代わりに、正負の絶対値の等しい直流電圧を印加する
直流電源４ａ、４ｂを別々に設けてもよい。なお、これ
らの直流電源４ａ、４ｂは他方が接地されている。

【００４０】本実施例では、従来例のようにＹ方向走査
プレート６７に三角波電圧、Ｘ方向走査プレート６８に
直流電圧が重畳されている三角波電圧をそれぞれ印加し
て、イオンビームをある範囲で振動させ偏向させたが、
Ｙ方向走査プレート６７、Ｘ方向走査プレート６８に一
定の電場を加えて一定方向にのみ偏向させ照射させる様
にしても本発明の適用は可能である。本願明細書で、第
１の所定角度及び第２の所定角度は、このように一定で
も、つまり点照射でもよいし、三角波の電圧を印加して
振動させ、面照射となるようにしてもよい。

【００４１】更に上記実施例では、電気的障壁部である
イオン加速電圧フィルタ４８を設けたが、イオン加速電
圧フィルタ４８を配設せずに、質量分離磁石４４を通過
後すぐに加速管６０にイオンビームが入射するようなイ
オン加速装置でも本発明は適用可能である。

【００４２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のイオン照射
装置によれば、イオン加速装置の加速管の前後で、残留
ガスと衝突し生成している不純物イオンビームを除去す
ることができ、所望イオンの純度を上げ、エネルギ汚染
を著しく改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるイオン照射装置の要部の
断面正面図である。

【図２】本発明の第１変形例の要部の断面正面図であ
る。

【図３】本発明の第２変形例の要部の断面平面図であ
る。

【図４】本発明の第３変形例の要部の断面正面図であ
る。

【図５】本発明の第４変形例の要部の断面正面図であ
る。

【図６】同断面側面図である。

【図７】従来例のイオン照射装置の断面平面図である。

【図８】同断面正面図である。

【図９】従来例のイオンビームの径路と生成イオンを示
す模式図である。

【図１０】従来例の所望イオンビームと不純物イオンビ
ームのプラテン上の照射範囲と照射位置を示す模式図で
ある。

【符号の説明】

２ａコンタミネーション除去電極板２ｂコンタミネーション除去電極板６コンタミネーション除去ユニットチャンバ７Ｙ方向走査プレート保護板８Ｘ方向走査プレート保護板４１遮蔽箱４２高電圧ターミナル４８イオン加速電圧フィルタ４８ａ金属円筒体６０加速管６５Ｘ−Ｙ走査ユニット６６注入室６７Ｙ方向走査プレート６８Ｘ方向走査プレート７２試料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５５１ (72)発明者宮谷武尚神奈川県茅ケ崎市萩園2500番地日本真空技術株式会社内 (72)発明者桜田勇蔵神奈川県茅ケ崎市萩園2500番地日本真空技術株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくともイオン源及び質量分離磁石を
内蔵させたケーシングを地上より所定の高さに配設さ
せ、高電圧電源装置により前記ケーシングに所定の高電
圧を印加し、前記ケーシングと、該ケーシングを電磁気
的に遮蔽するシールドボックスとの間に加速管を接続し
たイオン加速装置と、該イオン加速装置の前記加速管側
に接続され、該加速管から導出されるイオンビームを該
加速管の軸方向に対し第１方向に第１の所定角度を偏向
させる第１電場形成手段と、前記第１方向に対し直角で
ある第２方向に第２の所定角度を偏向させる第２電場形
成手段と、該第２電場形成手段から導出されるイオンビ
ームを照射される試料を配設させている照射室とを備え
たイオン照射装置において、前記加速管と前記第１電場
形成手段との間に前記加速管の軸方向に関し、所要イオ
ンビームを前記第１電場形成手段に向かうように第３の
所定角度を偏向させる不要イオンビーム除去用電場又は
磁場形成手段と、該電場又は磁場形成手段と前記第１電
場形成手段との間にスリット形成手段を設け、該スリッ
ト形成手段に前記電場又は磁場形成手段により前記第３
の所定角度で偏向されなかった不要のイオンビームを衝
突させ、該スリット形成手段を前記第３の所定角度で偏
向した所要のイオンビームのみを通過させるようにした
ことを特徴とするイオン照射装置。
【請求項２】前記ケーシング内において、前記質量分離
磁石と前記加速管との間に、イオン加速電圧フィルタを
配設し、該イオン加速電圧フィルタは前記ケーシングに
対し絶縁物を介して支持された金属筒体と該金属筒体に
前記イオン源から引出されるイオンで、前記質量分離磁
石から導出される不要イオンのイオン加速電圧よりは高
いが所要イオンのイオン加速電圧よりは低い電位を与え
るように前記金属筒体に直流電圧を印加させる直流電源
とから成り、前記質量分離磁石から導出されるイオンの
うち、所要のイオン加速電圧をもつイオンのみを通過さ
せるようにした請求項１に記載のイオン照射装置。