JPH1083785A - イオン注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 広い面積を持つ試料に高電流イオン注入をす
るための装置であってエンドステーションの構造がより
単純であり質量分離ができてスループットの高い装置を
提供すること 【構成】 イオン源によって１次元広がりを持つ帯状の
イオンビ−ムを生成し、ふたつの磁界８重極偏向器によ
って帯に直角の方向にビームを一次元走査し、走査と同
期してスリット板を試料の前において往復運動させる。
所望の質量数のイオンのみがスリット板の開口を通り抜
けて試料に注入される。それとは異なる質量数のイオン
は板面に当たるかファラディカップに入るようにする。
ファラディカップによってイオンビ−ムの空間的分布や
時間的変動がわかる。磁場８重極偏向器は質量分離作用
があるから中性ビームや質量の異なるビームは試料に到
達しない。試料は静止しているのでエンドステーション
の構造は単純化される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェファの
ような大型の試料に対する高電流イオン注入を高スルー
プットで行うことのできるイオン注入装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】イオン注入装置は原料ガスをプラズマに
しイオンビ−ムとして引き出し加速して半導体ウェファ
などの試料にイオンビ−ムを注入する装置である。大電
流イオン注入装置というのはイオンビ−ムの電流が大き
いということである。大電流イオン注入装置はスループ
ットを上げるために流す電流を大きくしたものである。
イオン注入では面内の注入量が一様であることが要求さ
れる。また電流が大きいと発熱が著しいので何らかの工
夫が必要である。

【０００３】大電流イオン注入装置として、二つの種類
がある。一つは、イオン源から引きだした細いイオンビ
−ム（点状のビーム：０次元ビーム）を質量分離した
後、一次元的に走査し、回転ターゲットに戴置された複
数枚のウェファに照射するという方式である。回転ター
ゲットを走査することによってウェファの全面にイオン
ビ−ムを一様に照射する。ビームの一次元走査と直交す
る方向の走査は回転ターゲットの運動によってなされ
る。つまりウェファ自体を動かし、ビームを一次元走査
して結局２次元的に走査することになる。

【０００４】もう一つは大口径のイオン源からイオンビ
−ムを引き出し質量分離せずそのままウェファに照射す
る方式である。ウェファ全体を覆う太いイオンビ−ムで
あるからビームを走査する必要がない。ウェファを支持
し走査するための回転ターゲットは不要である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】二つの大電流イオン注
入装置にはそれぞれなお難点がある。 １．回転ターゲットを使用した装置は、ビーム光学系は
比較的単純である。しかしウェファを二次元的に移動さ
せる（機械的走査）ためのエンドステーションは複雑に
なる。例えばウェファを戴置したディスクは高速回転
と、イオンビ−ム電流に比例し、ビーム位置に反比例す
るような並進速度制御を行わなければならない。またウ
ェファに入射するビーム電流密度が高くなるとチャージ
アップ現象が著しくなるという難点もある。

【０００６】２．大口径イオン源を使う方式は質量分離
をしないのでビーム光学系はイオン引き出し系のみから
なる。装置構成はいっそう簡単になる。しかしイオンの
質量分離を行わないから、電極からの不純物イオンや分
子が試料に注入されということがある。ために注入深さ
分布がプラズマの状態によって変化する。そのためデバ
イスの特性に悪影響を生じることがある。

【０００７】質量分離をしない大口径イオン源方式には
より根本的な欠点がある。イオン源では原料ガスの目的
とする主要成分以外のイオンも生成される。これが加速
され高いエネルギーをもち試料に照射される。非目的成
分イオンが注入されるとその運動エネルギーが全て熱に
変わる。試料はこれによって加熱され高温になる。過度
の温度上昇が起こるので、既に作製された半導体構成要
素を破壊したり特性劣化を引き起こしたりする。もっと
も困るのは水素イオンの注入である。

【０００８】例えばＳｉウェファにボロンの注入を行う
場合、ジボラン（Ｂ₂ Ｈ₆ ）が用いられる。質量分離を
しないので、ボロンイオンとともに水素イオンもＳｉウ
ェファに注入されてしまう。拡散係数が高いために、注
入された水素イオンはアニール処理によってウェファに
は残らないようにできる。しかし高速の水素イオンが注
入されたことによって大量の熱が発生する。これによっ
てウェファが過熱される。

【０００９】もう一つの問題は注入イオン分布の均一性
である。８インチや１２インチ径大面積基板であって、
面内注入密度ばらつきの許容量が数％であるとすると、
ビーム分布の均一性がかなり高くないといけない。しか
しそのようなビーム密度均一性を実現することは容易で
ない。

【００１０】３．質量分離をしないイオン注入法とし
て、ＰＩＩＩ（Plasma Immersion Ion Implantation ）
法が提案されている。 Plasma Source Sci. Technol. 1 (1992) p1-6 これはウェファをプラズマ中に曝し、ウェファに負の電
圧を印加する。ウェファの周りに薄いシース領域ができ
る。シース領域でイオンを加速しウェファに注入する。
これはイオン引出用の電極がない。ために不純物混入の
可能性は少ない。その点では優れている。しかしやはり
問題がある。注入に要する時間が長すぎるということで
ある。

【００１１】注入速度はプラズマ密度に比例して速くす
ることができる。しかしそれも限界がある。例えばボロ
ン注入の場合、ソースガスとしてジボランが用いられ
る。水素イオンも試料に注入されてしまうという欠点が
ある。水素イオンが入るので試料が熱せられる。注入時
間を短縮するためにプラズマ密度を高めると水素イオン
注入も甚だしくなり温度上昇が著しくなる。これを避け
ようとするとプラズマ密度をそれほど高くすることがで
きない。すると注入が遅くて時間が掛かる。実際１．９
×１０¹⁵／ｃｍ² の注入をするのに１０分掛かったと言
う報告である。注入時間が長すぎて実用化されていな
い。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の様々な難点を解決
するために、本発明はつぎのような装置を提案する。本
発明の装置は横長ビーム出口をもつイオン源から引き出
された帯状イオンビ−ムをビーム軸上に設置された８重
極偏向器により、帯と直角の方向に周期的に偏向させ、
さらに後段に設けたもう一つの８重極偏向器によって反
対方向に偏向させてウェファ面に垂直にイオンビ−ムを
入射させるようにした走査装置である。

【００１３】細いイオンビ−ムを二次元的に走査するの
ではない。長穴の出口を有する特別なイオン源を用いて
まず帯状のイオンビ−ムを作る。帯状の（一次元的な広
がりを持つ）広がったビームを８重極偏向器によって帯
方向と直角方向に曲げる。もう一つの８重極偏向器によ
って反対方向に曲げる。このようにして一次元走査す
る。走査が一方向であるから注入時間が短い。スループ
ットが高い。

【００１４】反面大面積イオン源とはつぎの相違があ
る。本発明は磁気８重極偏向器を使うから質量分離をす
ることになる。不要イオンは８重極偏向器によって曲げ
られる軌道の半径が異なる事によって分離される。必要
があれば走査に同期してスリットを動かして不要イオン
を遮断する。８重極偏向器によって不要イオンは除去さ
れる。実質的に質量分離をする。例えば水素イオンなど
が除かれる。不要イオンの照射によって試料が過熱され
るということがない。必要イオンだけが注入されるから
イオンビ−ム電流を上げてスループットを高めることが
できる。

【００１５】磁場を用いた８重極偏向器は公知の装置で
ある。図８に８重極偏向器の概略を示す。ポールが８つ
あってそれぞれにコイルが巻いて有る。コイル電流を様
々にあたえることによって多様な磁界分布を実現でき
る。本発明ではできるだけ均一な一方向の磁場を作りだ
しその強度を周期変化させるようにすれば良い。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施例にかかるイオン注
入装置の概略を図１に示す。イオン源１は特別な工夫の
あるイオン源である。出口が細長いスリット状になって
いて、ａ×ｂ（ａ＜ｂ）の断面形状のイオンビ−ム２を
出すことができる。３次元座標系を定義する。ビーム２
の流れの方向をＺ軸に、ビームの短辺側をＸ軸、長辺側
をＹ軸とする。ビーム断面での大きさはＸ方向にａ、Ｙ
方向にｂである。

【００１７】図１はＸＺ平面においてビームをみている
からビーム２の幅はａであって小さいが、これと垂直の
方向にはｂの幅をもつ。これはウェファの直径ｗよりも
大きいから（ｂ＞ｗ）、Ｙ方向に走査する必要がない。
走査はＸ方向のみである。ところが試料（ウェファ）面
に垂直にイオンビ−ムが入射しなければならないという
要求があるので１回の偏向では足らず２回偏向する必要
がある。初めの偏向器において＋θだけ偏向させる。２
番目の偏向器において−θだけ偏向させる。すると試料
面にはつねに垂直にビームが入射することになる。図２
は８重極偏向器によるビームスキャンの概念図である。
Ｙ方向に長く、Ｘ方向に薄いビームがＸ方向に往復運動
するような走査である。

【００１８】本発明は偏向手段として８重極偏向器を用
いる。第１の８重極偏向器３がイオン源１からでたイオ
ンビ−ム２をＸ方向に偏向させる。偏向されたビームは
Ｘ方向に振れる。イオン源から同じエネルギーをもって
でてきたのであるが、質量の異なるイオンの場合、曲が
り角が違う。重いイオンは曲がり難く、軽いイオンは曲
がりにくい。ここでは、その内ふたつのビーム４、５だ
けを示す。ビーム５はイオン注入されるべきイオンで、
ビーム４はイオン注入されてはいけないビームである。

【００１９】この時に重要なのはビームが中心軸線を切
って走査されないということである。つまり偏向角をθ
とすると、θは符号を変えない、ということである。こ
の図において第１の８重極偏向器３による偏向角を反時
計回りに正と定義すると、θは常に正である（θ＞
０）。θ＝０となってはいけない理由はのちに述べる。

【００２０】第２の８重極偏向器６がさらにビーム下流
に設けられる。これはイオン源１と第１の８重極偏向器
３の中心線を結ぶ直線よりもθ＞０の側に（ｘ＞０）偏
奇している。θは正であるビームだけが第２の８重極偏
向器６にはいるから、これをｘ方向にずらしておく必要
があるのである。

【００２１】第２の８重極偏向器６はイオンビームを反
対方向に同じ角度だけ偏向させる。つまり−θだけ偏向
させるのである（−θ＜０）。するとビーム７、８はＺ
軸に平行なビームになる。これがスリット板９によって
選別される。ビーム７はビーム４を第２の８重極偏向器
で曲げたものであり、不要なイオンである。これはスリ
ット９の開口１１を通りファラディカップ１２に入る。
不要なビームが２種類以上存在する事が多いがファラデ
ィカップに入らない不要ビームはスリット板９の開口１
０、１１を通ることができず板面に衝突してしまう。

【００２２】所望のイオンビ−ム８のみがスリット板９
の開口１０を通過して試料ウェファ１３にまで到達する
ことができる。そして帯状の領域Ｐに直角に注入され
る。試料１３はエンドステーション１８によって支持さ
れる。イオン注入の間、エンドステーション１８は静止
している。ウェファ１３も静止した状態でイオン注入装
置がなされる。エンドステーションは走査のための運動
をしない。

【００２３】ビームはａ×ｂの寸法がありＰではＹ方向
にｂの広がりを持っている。スリット板９の開口１０は
ａ×ｂ以上の断面を持つ。ウェファ１３は固定される。
ウェファの直径をＦＧとする。ビームの長辺ｂは直径Ｆ
Ｇにつねに直角である。端Ｆから走査領域Ｐまでの距離
Ｘｓは時間とともに変わる。これは８重極偏向器３、６
の偏向角θ、−θによって変わる。当然にスリット板９
も同期してＸ方向に往復運動しなければいけない。スリ
ット板９をＸ方向に往復運動させるための駆動装置１４
がある。スリット駆動装置１４と、８重極偏向器３、６
を同期させるためにコントローラ１５が設けられる。

【００２４】ふたつの８重極偏向器の流れの方向への距
離をＫとすると、偏向角をθとして、イオン源中心線か
らのＸ方向のずれはＫｔａｎθによって表現される。θ
は時間ｔの周期関数である。θ（ｔ）と書ける。である
からビームのイオン源中心線からの偏奇はＫｔａｎθ
（ｔ）である。スリット板９もこれと同じ運動をするよ
うにしなければならない。ウェファ上で端Ｆからの距離
Ｘｓは

【００２５】Ｘｓ＝Ｋｔａｎθ（ｔ）−Ｆ

【００２６】というふうに書ける。第１の８重極偏向器
による偏向角θは常に正であるから、ｔａｎθは常に正
である。Ｘｓのθに対する依存性は正接であるから、θ
を単純なｔの正弦関数にすると、イオンビ−ム強度が一
様にならない。イオンビ−ム強度を一様になるように、
ｔに対するθの依存性を決めるべきである。

【００２７】８重極偏向器は磁場による荷電粒子の曲げ
を利用して質量分離するものである。ここでは走査機構
に利用しているが、本来は質量分離のために用いられる
装置である。もちろん扇型の磁石によるものほど原理は
単純ではない。しかし８重極偏向器においても大きい質
量の荷電粒子は曲がりにくいので質量分離をすることが
できる。

【００２８】試料に注入すべきイオンのビームを５、８
としているがそれ以外のイオンのビームもおなじ方向に
飛んでいる。ここでは一価イオンＸ⁺ とＸ⁺ ₂のイオンビ
−ムを書いている。Ｘ⁺ ₂は質量が２倍あるから８重極偏
向器によって曲がりにくい。これがビーム軌跡４、７を
描いてスリット板の開口１１からファラディカップ１２
に入る。それ以外の質量のイオンがあってもそれはスリ
ット板９の板面に当たるからウェファには到達しない。
スリット板９は不要なあるいは有害なイオンがウェファ
に入るのを防止する作用がある。

【００２９】ここでθ≠０でなければならない理由がは
っきりする。もしもθが正負に変化するものであってθ
＝０を通過するとすれば、その瞬間質量分離作用がなく
なり全てのイオンが開口１０を通って試料に到達してし
まう。これはのぞましくないことである。だからθは常
に正なら正、あるいは負なら負でなければならない。

【００３０】スリット板９を設ける理由はそれだけでは
ない。ファラディカップ１２によって一定質量を持った
イオンビ−ムの電流量Ｉ₂ を測定する。これによって不
要イオンの分布と量をモニタすることができる。分布に
関しては少し説明が必要である。

【００３１】図４に可動ファラディカップとスリット板
の部分の拡大図をしめす。不要イオンの入るべき開口１
１はｘ方向にもＹ方向にも広い。ビームはＹ方向に長い
帯状のビームである。ファラディカップ１２もＹ方向に
長いものである。ファラディカップはスリット板９の背
後で独自にＸ方向に移動する。ファラディカップ１２の
背後には背板１６がある。不要イオンは開口１１を通過
してもファラディカップに入るとは限らない。一部がフ
ァラディカップに入って電流量が測定される。

【００３２】質量の重いイオン程曲がりにくいから、所
望イオンＱのビーム８から遠い位置を通る。ファラディ
カップ１２をスリット板に対してｗ方向に移動させると
より軽い（所望イオンＱよりは重い）イオンの電流量
が、ｕ方向に移動させるとより重いイオンの電流量が分
かる。これによって不要イオンの分布が分かることにな
る。

【００３３】ただし２点注意すべきことがある。磁場を
使った質量分離であるから、質量Ｍを電荷ｑによって割
った値Ｍ／ｑによって曲がり角が決まる。一価イオンば
かりでなく二価イオン、三価イオンも含まれるがその場
合はＭ／２、Ｍ／３としてイオンビ−ムの軌跡を評価す
るべきである。つまり単純に質量ではなくＭ／ｑによっ
て軌跡を計算する。これは当然のことである。

【００３４】もう一つの問題は、二つの８重極偏向器と
スリット板をＸ方向に走査しているからθによって、同
じイオンの組み合わせであったとしても、ビーム８とビ
ーム７の距離が異なるということである。これも当然の
ことであるが、不要イオンの分布を調べる場合は注意す
る必要がある。走査の速度ｄθ（ｔ）／ｄｔが分かって
いるし、ファラディカップの走査速度も分かっているか
らそのときにファラディカップに入るイオンのＭ／ｑは
一義的に決まる。

【００３５】不要イオンの空間的分布というのは、図
５、図６をみても分かるがＹ方向の分布とＸ方向の分布
がある。Ｙ方向の分布Ｉ₂ （ｙ）はファラディカップを
幾つもに分割し、それぞれの位置での電流を測定して求
める事ができる。このようにしてもよいが、Ｙ方向の分
布は問題でないと言う場合は、単に細長いファラディカ
ップを用いれば良いのである。

【００３６】Ｘ方向の分布は先述のようにファラディカ
ップをｘ方向に走査することによってもとめることがで
きる。しかしこれはイオン種の分布である。Ｍ／ｑによ
ってｘ方向の距離がきまるからである。Ｘ方向の分布を
調べると、様々のイオン種の存在比を求めることができ
る。

【００３７】図３はＡｓを含むプラズマを作り１００ｋ
ｅＶに加速し本発明の２段８重極偏向器によってビーム
を曲げたときの各イオン種についてのビーム軌跡をしめ
すグラフである。横軸は第１８重極偏向器の中心から試
料に向かって計った距離ｚ（ｍ）である。縦軸はＸ方向
への偏りｘ（ｍ）である。ここではビームを一定磁場に
よって曲げるだけで走査はしていない。走査のある一瞬
でのビーム軌跡と考えることができる。

【００３８】第１の８重極偏向器の磁場Ｂｆが０．５ｋ
Ｇ（０．０５Ｔ）の場合と１ｋＧ（０．１Ｔ）の場合を
示す。第２の８重極偏向器の磁場Ｂｇは第１の８重極偏
向器の磁場Ｂｆに比例するから一義的に決まっている。
上側がＢｆ＝１ｋＧである。Ａｓ⁺ はＡｓ⁺ ₂よりよけい
に湾曲している。下側がＢｆ＝０．５ｋＧである。同じ
くＡｓ⁺ はＡｓ⁺ ₂より余計に湾曲している。荷電は同じ
で質量は半分であるからである。偏奇ｘの差自体が磁場
に比例する。これはさきに述べた通りである。

【００３９】このように不要イオンの電流を測定できる
機構は、オンラインでビームシャッタを用いずに、ビー
ムを監視できるという長所がある。通常の走査装置によ
ってイオンビ−ムをウェファに注入しているときは、ビ
ームがウェファ上にあるときは、ビームの特性を測定で
きない。ビームをオーバースキャンさせウェファ外に出
るようにし、ウェファ外に出たときにビームの特性を測
定するようになっている。そのような監視方式であると
ビームがウェファに当たっているまさにそのときのビー
ム特性は分からない。

【００４０】そのような従来の走査方式に比較して本発
明の方法は格段に優れている。質量分離によって必然的
に副産物として生ずる不要イオンを測定することによっ
てビームがウェファ上にあるときの電流量をもモニタす
る事ができる。所望のイオンＱと不要なイオンは比例し
て発生するはずであるから、不要イオン電流量の変動
は、所望イオンの電流量の変化を正確に反映する。もし
もビーム電流Ｉが増えると走査速度ｖをそれに比例して
増やさなくてはならない。そうでないとイオン注入密度
を一定にできないからである。ビーム電流の変化はファ
ラディカップ電流から分かるのでそれに比例して走査速
度を変化させるようにする。

【００４１】さらに積極的にビーム量を変化させる場合
がある。その場合一旦ビームを遮断してビーム量の調整
を行わなくてはならない。本発明の場合はビームを遮断
することなくイオン注入を続けながらファラディカップ
の電流量をモニタしながらビーム量の調整を行う事がで
きる。同時に走査速度も加減できる。イオン注入を中断
しなくても良いので能率が良い。

【００４２】さらにそれだけでなく、複数のファラディ
カップを並べることにより、一次元的（Ｙ方向）な空間
分布をも知る事ができる。これによってＹ方向の所望イ
オンＱの分布も推定する事ができる。

【００４３】８重極偏向器の磁場Ｂｆ、Ｂｇによってビ
ームのｘ方向への偏奇量を変える事ができる。これはほ
ぼ線形関係がなりたつ。図６はＳｉウェファにボロンイ
オンを注入する場合のウェファ面でのイオンビーム中心
の座標ｘ（ｍ）を８重極偏向器磁場Ｂｆの関数として図
示したものである。横軸はＢｆ（ｋＧ）、縦軸はｘ方向
の偏奇量である。ホウ素一個の一価イオンＢ⁺ もホウ素
２個の一価イオンＢ⁺ ₂も磁場に比例して変位ｘが増え
る。この組み合わせにおいても、Ｂ⁺ を試料に注入し、
Ｂ⁺ ₂をファラディカップによってモニタするようにでき
る。

【００４４】二つの８重極偏向器によって走査するのは
ビームの断面が小さくてウェファの全体を一度にカバー
できないからである。だからＸ方向に走査する。走査を
磁場の作用によってなすから質量分離の作用もある。こ
れは重要である。スリット板９を磁場の強さ変化と同期
して変位させるから、所定の質量を持つイオン以外はス
リット板に妨げられウェファに至らない。不要イオンが
質量分離され排除される。例えばＳｉウェファにｐ型不
純物としてボロンを注入する場合ジボランを原料ガスと
して用いる。ボロンイオンＢ⁺ 以外に水素イオンＨ
⁺ ₂ 、Ｈ⁺ もイオンビ−ムに含まれる。もしも質量分離
をしないと水素イオンも注入される。運動エネルギーが
全て熱に変換されるから水素の注入によってＳｉウェフ
ァが強く発熱する。

【００４５】本発明では８重極偏向器が走査と同時に質
量分離の作用をしているから、水素イオンがウェファに
打ち込まれることはない。それによる発熱がない。する
とウェファの冷却機構の負担が軽減される。図７はジボ
ランを原料としＢｆ＝０．２ｋＧとするときのイオンビ
ームの軌跡を示すグラフである。横軸は第１の８重極偏
向器中心からの距離ｚ（ｍ）である。縦軸は試料（Ｓｉ
ウェファ）でのｘ方向の変位ｘ（ｍ）である。試料はｚ
＝３ｍにある。Ｂ⁺ の軌跡と、Ｈ⁺ ₂ 、Ｈ⁺ の軌跡はか
なり離れている。だから水素イオンＨ⁺ ₂ 、Ｈ⁺ が試料
に全く入らないようにできる。

【００４６】つぎにスループットである。生産用イオン
注入装置に強く要求されるのがスループットの高さであ
る。現在８インチ（２０ｃｍ）ウェファに対してΦ＝５
×１０¹⁵／ｃｍ² のドーズ量で毎時１００枚以上の速度
で処理する事が要求されている。本発明はその要求に応
じる事ができる。例えばイオン電流Ｉが２０ｍＡ、ビー
ムサイズが２５ｃｍ×５ｃｍ、注入面積Ｓが２５ｃｍ×
２５ｃｍとする。必要な注入時間Ｔｉｍｐは

【００４７】Ｔｉｍｐ＝ｑΦＳ／Ｉ （１）

【００４８】から計算できて、Ｔｉｍｐ＝２５秒とな
る。あるウェファのイオン注入から次のウェファの注入
までに要する交換等のロスタイムを１０秒と仮定する
と、１枚のウェファを処理するのに要する時間は３５秒
となる。その場合スループットは１時間あたり１００枚
となる。厳しい要求を満足できる。この時のイオン電流
密度は１６０μＡ／ｃｍ² である。

【００４９】

【発明の効果】本発明は様々の優れた効果をもたらす。 １．エンドステーションが従来は回転運動と並進運動を
行わなければならなかったので運動機構が極めて複雑で
あった。しかし本発明は帯状のビームを帯と直角の方向
に走査するからウェファ自体は動く必要がない。静止し
たエンドステーションを使う事ができる。簡単な機構の
エンドステーションで足りるのでコストダウンが可能に
なる。

【００５０】２．二組の８重極偏向器によって平行ビー
ムが得られる。試料にはビームが垂直に入射する。

【００５１】３．磁場によってイオンビ−ムの軌道を曲
げる８重極偏向器を使っているから質量の違うイオンビ
−ムの軌跡を分離できる。これらと試料の直前に設けた
スリット板によって質量分離が可能である。

【００５２】４．このスリット板は、８重極偏向器と同
期して変位させ、不要イオンはスリット板によって遮断
し、その一部をファラディカップによって電流測定する
から、常時イオンビ−ムの量と分布とをモニタできる。

【００５３】５．イオンビ−ム電流の変化を常時モニタ
できるので、電流変化があれば、ビームスキャンの速度
を調整することによって、常に単位面積当たりの注入電
流を一定に保つ事ができる。

【００５４】６．イオンビ−ムを磁場によって偏向させ
る。中性の粒子は磁場によって曲がらない。だから中性
の粒子がウェファに入射しないようにできる。

【００５５】７．原料ガスとして水素化物ガスを使う
と、プラズマの中に水素イオンＨ⁺ 、Ｈ⁺ ₂ が大量に含
まれる。水素イオンは質量が軽く磁場によって強く曲げ
られるからウェファに入らない。水素イオンなどによる
ウェファの温度上昇分がない。水素の運動エネルギーに
よる加熱があると冷却機構によって積極的に放熱しなけ
ればならない。ジボランなどによるボロンの注入の場
合、水素イオンによる発熱が全体の半分以上を占める。
これがなくなるのであるから冷却機構の負担が大いに軽
減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のイオン注入装置の概略構成図。

【図２】磁場を用いた８重極偏向器によるビーム走査の
概念図。

【図３】ふたつの磁気８重極偏向器によってビーム走査
する本発明の装置によって、Ｂｆ＝１ｋＧ，０．５ｋＧ
で、１００ｋｅＶに加速したＡｓイオンを含むビームを
曲げた場合の、１原子一価イオンＡｓ⁺ と、２原子一価
イオンＡｓ⁺ ₂のビーム軌跡を示す図。

【図４】２種類の開口を有するスリット板と、大面積開
口の後ろに設けられたファラディカップを示す縦断側面
図。

【図５】２種類の開口を有するスリット板と、大面積開
口の後ろに設けられたファラディカップを示す正面図。

【図６】８重極偏向器の磁場の強度と、Ｂ⁺ イオン、Ｂ
⁺ ₂イオンの試料面での変位との関係を示すグラフ。

【図７】８重極偏向器に一定磁場を発生させたときのＢ
⁺ イオン、Ｈ⁺ ₂ イオン、Ｈ⁺イオンの軌跡を示す図。

【図８】磁気８重極偏向器の磁極の配置を示すための概
略の構成図。

【符号の説明】

１ イオン源 ２ イオンビ−ム ３ 第１の８重極偏向器 ４ 不要イオンのビーム ５ 所望イオンのビーム ６ 第２の８重極偏向器 ７ 不要イオンのビーム ８ 所望イオンのビーム ９ スリット板 １０ 所望イオンを通す開口 １１ 不要イオンを通す開口 １２ ファラディカップ １３ ウェファ １４ スリット板駆動装置 １５ コントローラ １６ 背板 １７ 電流計 １８ エンドステーション

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯状のイオン引出口をもち原料ガスをプ
   ラズマにして帯状のイオンビ−ムを生成するイオン源
   と、イオン源から引き出された帯状イオンビ−ムを磁場
   によって帯面に対して直角の方向に曲げ磁場強度を周期
   的に変化させることによって曲げ角を正の範囲（或いは
   負の範囲）で変化させることによってビームを走査する
   第１の８重極偏向器と、第１の８重極偏向器と同期して
   反対方向に同じ角度だけ帯面と直角の方向に磁場によっ
   てビームを曲げ負の範囲（或いは正の範囲）でビーム曲
   げることによってビームを平行に走査する第２の８重極
   偏向器と、第２の８重極偏向器の背後に設けられ開口を
   有し第１、第２の８重極偏向器と同期して変位するスリ
   ット板と、スリット板の開口を通ったイオンビ−ムが照
   射される位置に試料を固定支持するエンドステーション
   とを含むことを特徴とするイオン注入装置。
2. 【請求項２】 スリット板は、第２の開口とその背後に
   設けたファラディカップを有し、不要イオンビームが第
   ２の開口からファラディカップに入射するようにしてあ
   り、不要イオンビーム電流から、イオンビ−ムの時間的
   変化、空間的分布を監視するようにした事を特徴とする
   請求項１に記載のイオン注入装置。