JPS60119065A - イオン注入装置 - Google Patents
イオン注入装置Info
- Publication number
- JPS60119065A JPS60119065A JP22746283A JP22746283A JPS60119065A JP S60119065 A JPS60119065 A JP S60119065A JP 22746283 A JP22746283 A JP 22746283A JP 22746283 A JP22746283 A JP 22746283A JP S60119065 A JPS60119065 A JP S60119065A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ion
- electrode
- ion beam
- extraction electrode
- ion extraction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- H01J37/317—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
- 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
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
- H01J37/147—Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path
- H01J37/15—External mechanical adjustment of electron or ion optical components
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（ａ）３発明の技術分野
、本発明は、イオン注入機の構造に係り、特に垂直方向
の集束度を可変にしてイオンビームを引き出すための電
極の形状に関する。
の集束度を可変にしてイオンビームを引き出すための電
極の形状に関する。
（ｂ）、技術の背景
近年、半導体装置の製造工程で、イオン注入機を使用し
て、不純物原子である砒素（Ａｓ） 、燐（Ｐ）、硼素
（Ｂ）その他多くの原子を半導体基板にドーピングする
方法が採用されている。
て、不純物原子である砒素（Ａｓ） 、燐（Ｐ）、硼素
（Ｂ）その他多くの原子を半導体基板にドーピングする
方法が採用されている。
イオン注入機として、フリーマン型イオン注入機は、イ
オンビームの電流の範囲が数μ八から１０ｍＡと広範囲
に亙り、又イオン注入材料の種類が異なっても安定に使
用できる等の特徴があるため広く実用されている。
オンビームの電流の範囲が数μ八から１０ｍＡと広範囲
に亙り、又イオン注入材料の種類が異なっても安定に使
用できる等の特徴があるため広く実用されている。
然しなから、これらのイオン注入機においては、質量分
析後のイオンビーム電流を最大にしてイオン注入の効果
を上げることが重要であり、そのために、イオン源から
のイオンビームを質量分析系へ向けて、適切に引き出す
機構が検討されている。
析後のイオンビーム電流を最大にしてイオン注入の効果
を上げることが重要であり、そのために、イオン源から
のイオンビームを質量分析系へ向けて、適切に引き出す
機構が検討されている。
このような観点からイオン注入機のイオン注入の効率化
が要望される。
が要望される。
（Ｃ）、従来技術と問題点
第１図は従来型の代表例としてフリーマン型のイオン注
入装置の機能を説明する図であるが、他のイオン注入装
置でも略同様である。
入装置の機能を説明する図であるが、他のイオン注入装
置でも略同様である。
図において、偏心して取付けられたフィラメント１があ
り、このフィラメントには１００Ａ程度の電流が通電さ
れて加熱される。加熱されたフィラメント１からは熱電
子が数１０Ｖ電位が高い放電室壁に向かって放射され、
この熱電子によって放電室２に導入されるガスが電離さ
れる。
り、このフィラメントには１００Ａ程度の電流が通電さ
れて加熱される。加熱されたフィラメント１からは熱電
子が数１０Ｖ電位が高い放電室壁に向かって放射され、
この熱電子によって放電室２に導入されるガスが電離さ
れる。
放電室２に充填されるガスはイオン注入される物質の化
合物のガスであって、ガス圧は約１Ｏ−２）−ルであり
、電離されたイオンと電子が平衡し、放電室２の内部に
プラズマが形成される。
合物のガスであって、ガス圧は約１Ｏ−２）−ルであり
、電離されたイオンと電子が平衡し、放電室２の内部に
プラズマが形成される。
この放電室２には、軸方向に電磁石３が置かれてあり、
その磁界と放電室壁との間の電界によって電子がサイク
ロイド運動をすることにより、ガス分子との衝突回数を
高め、電離効率を高めている。
その磁界と放電室壁との間の電界によって電子がサイク
ロイド運動をすることにより、ガス分子との衝突回数を
高め、電離効率を高めている。
加熱炉４はイオン注入をする固体の物質を、溶融気化し
てガスを発生させるためのものである。
てガスを発生させるためのものである。
放電室２からイオンビームを外部にとりだすため、放電
室２にイオン引出し孔５があり、この同軸上にイオン引
出し電極６がおかれ、このイオン引出し電極には約−２
Ｋｖの範囲の負電圧が印加されていて、電子が放電室へ
逆流するのを抑える機能を果たしている。
室２にイオン引出し孔５があり、この同軸上にイオン引
出し電極６がおかれ、このイオン引出し電極には約−２
Ｋｖの範囲の負電圧が印加されていて、電子が放電室へ
逆流するのを抑える機能を果たしている。
イオン引出し電極６に近接して接地電極７があり、この
電極は接地されているが、放電室２には＋３５にνが印
加されているため、イオン引出し孔５から出る正電気の
イオンビームに対しては外部に引出す電界力として作用
をする。
電極は接地されているが、放電室２には＋３５にνが印
加されているため、イオン引出し孔５から出る正電気の
イオンビームに対しては外部に引出す電界力として作用
をする。
第２図は放電室２．イオン引出し孔５、イオン引出し電
極６及び接地電極７のｍ＋視図を示す。
極６及び接地電極７のｍ＋視図を示す。
第３図はイオンビームが質量分析系を通過する過程を説
明する図である。
明する図である。
イオンビームは、接地電極のスリット９がら投射される
が、このイオンビームは質量分析系路を通過する間に、
磁石１ｏによって略９ｏ度の角度に湾曲され、この際に
イオン注入される物質のイオンのみが質量分析スリット
１１を通過できるように磁界が調整されている。
が、このイオンビームは質量分析系路を通過する間に、
磁石１ｏによって略９ｏ度の角度に湾曲され、この際に
イオン注入される物質のイオンのみが質量分析スリット
１１を通過できるように磁界が調整されている。
イオンビームが質量分析系路８を通過する際に重要なこ
とは、第１にイオンビームが質量分析系を通過する際に
イオンビームの損失が少ないことと、第２には放電室か
ら引き出されたイオンビームの垂直方向のビーム集束特
性を改善することでイオンビームを効率良く質量分析ス
リットに結像させることである。
とは、第１にイオンビームが質量分析系を通過する際に
イオンビームの損失が少ないことと、第２には放電室か
ら引き出されたイオンビームの垂直方向のビーム集束特
性を改善することでイオンビームを効率良く質量分析ス
リットに結像させることである。
前者の質量分析系を通過するイオンビームの損失を小に
するため、多くの研究がなされ、イオン引出し電極から
引き出されたイオンビームを、平行な流線状のイオンビ
ームより２％程度の集束性を持つイオンビームにするこ
とによって、イオンビームの透過の効率を５０％から８
５％に大幅改善することができた等の実例が紹介されて
いるが、このようにイオン引出し電極の形状に大きく影
響される。
するため、多くの研究がなされ、イオン引出し電極から
引き出されたイオンビームを、平行な流線状のイオンビ
ームより２％程度の集束性を持つイオンビームにするこ
とによって、イオンビームの透過の効率を５０％から８
５％に大幅改善することができた等の実例が紹介されて
いるが、このようにイオン引出し電極の形状に大きく影
響される。
又、別の例では、イオン引出し電極のスリット角度を３
０度から４５度にすることでイオンビームの損失を改善
出来たとしているが、このことは、イオンビームの集束
性とイオン引出し電極のスリット角度に関連があり、集
束性が悪いとイオンビームは、質量分析系を通過する際
に質量分析系の壁面に当たり損失となって効率が劣化す
る。
０度から４５度にすることでイオンビームの損失を改善
出来たとしているが、このことは、イオンビームの集束
性とイオン引出し電極のスリット角度に関連があり、集
束性が悪いとイオンビームは、質量分析系を通過する際
に質量分析系の壁面に当たり損失となって効率が劣化す
る。
同時に、イオン引出し電極と接地電極の距離は空間電荷
制限電流の増減に関連して影響があり、実験では、イオ
ン引出し電極と接地電極の距離を１．３ｍｍから０．７
ｍｍにすることでイオン注入電流の総量が改善が出来た
としている。
制限電流の増減に関連して影響があり、実験では、イオ
ン引出し電極と接地電極の距離を１．３ｍｍから０．７
ｍｍにすることでイオン注入電流の総量が改善が出来た
としている。
然しなから、イオン引出し電極の形状を構造的に固定す
ることは、取り扱うイオン注入の条件によって特性が変
動することがあるため簡単には決定出来ない多くの問題
がある。
ることは、取り扱うイオン注入の条件によって特性が変
動することがあるため簡単には決定出来ない多くの問題
がある。
このように、電極構造により、大幅にイオンビームの効
率が影響されるが、現在のイオン注入機では、イオンビ
ームの垂直方向の集束度を最適に調整出来る装置がない
という欠点があった。
率が影響されるが、現在のイオン注入機では、イオンビ
ームの垂直方向の集束度を最適に調整出来る装置がない
という欠点があった。
（ｄ）９発明の目的
本発明は上記従来の欠点に鑑み、イオン注入機における
イオン引出し電極構造を可変として、最適の条件でイオ
ン注入機を作動できるように調整出来る装置を提供する
ことを目的とする。
イオン引出し電極構造を可変として、最適の条件でイオ
ン注入機を作動できるように調整出来る装置を提供する
ことを目的とする。
（ｅ）８発明の構成
この目的は本発明によれば、イオン生成部とイオン引き
出し部と質量分析部と真空部とからなるイオン注入装置
において、上記イオン引き出し部を構成するイオン引き
出し電極が複数の独立した電極に分割され、該電極のそ
れぞれの相対位置を変動させる連動機構とすることで該
イオン引出し電極の形状を変形して、上記イオン引出し
電極が形成する電界分布を可変にしたイオン引き出し電
極を備えたことを特徴とするイオン注入装置を提供する
ことによって達成できる。
出し部と質量分析部と真空部とからなるイオン注入装置
において、上記イオン引き出し部を構成するイオン引き
出し電極が複数の独立した電極に分割され、該電極のそ
れぞれの相対位置を変動させる連動機構とすることで該
イオン引出し電極の形状を変形して、上記イオン引出し
電極が形成する電界分布を可変にしたイオン引き出し電
極を備えたことを特徴とするイオン注入装置を提供する
ことによって達成できる。
（ｆ）３発明の実施例
以下本発明の実施例を図面によって説明する。
第４ＴＩ！Ｊは本発明によるイオン引出し電極を３分割
構造とした例を示す。１２は固定されたイオンビームス
リット電極、１３はスリット、１４．１５はイオンビー
ムスリット電極に可動的に接続された可動電界形成電極
である。
構造とした例を示す。１２は固定されたイオンビームス
リット電極、１３はスリット、１４．１５はイオンビー
ムスリット電極に可動的に接続された可動電界形成電極
である。
第５１３！！Ｉは本発明の詳細な説明する図である、可
変電界形成電極１４．１５の位置変化と、その電極形状
の変化による電位分布の変化によって集束されるイオン
ビームの状態を示もので、第５図の場合はイオン引出し
電極の曲率半径が大きいために、此の影響で等電位線ｅ
の曲率半径も大きくなり、イオンビームがスリット通過
後に発散する傾向になる。
変電界形成電極１４．１５の位置変化と、その電極形状
の変化による電位分布の変化によって集束されるイオン
ビームの状態を示もので、第５図の場合はイオン引出し
電極の曲率半径が大きいために、此の影響で等電位線ｅ
の曲率半径も大きくなり、イオンビームがスリット通過
後に発散する傾向になる。
第６図は可変電界形成電極１４．１５がイオンビーム方
向に傾斜している構造であり、イオン引出し電極の等電
位線ｅの曲率半径も小になってイオンビームは集束する
傾向を示している。
向に傾斜している構造であり、イオン引出し電極の等電
位線ｅの曲率半径も小になってイオンビームは集束する
傾向を示している。
第７図はアノードスリット電極の曲率半径が更に小にな
って、等電位線ｅの曲率半径がより一層小になり、イオ
ンビームはますます集束する傾向を示している。
って、等電位線ｅの曲率半径がより一層小になり、イオ
ンビームはますます集束する傾向を示している。
以上説明したようにイオンビームの集束性は、イオン引
出し電極構造の曲率に大きく影響されるが、最も効率の
良い最適のイオン引出し電極構造にするために、第８図
はイオン引出し電極を３分割して、その中央部と両端部
の各々が連繋作動して傾斜が可変となり、曲率を自由に
調整する方法の一例を示したものである。
出し電極構造の曲率に大きく影響されるが、最も効率の
良い最適のイオン引出し電極構造にするために、第８図
はイオン引出し電極を３分割して、その中央部と両端部
の各々が連繋作動して傾斜が可変となり、曲率を自由に
調整する方法の一例を示したものである。
図で、３分割されたイオン引出し電極の中央部のイオン
ビームスリット電極１２はスリットを有し、装置に固定
された構造であり、１４．１５は傾斜が可変になる可変
電界形成電極である。
ビームスリット電極１２はスリットを有し、装置に固定
された構造であり、１４．１５は傾斜が可変になる可変
電界形成電極である。
第８図で本発明の詳細な説明すると、装置に固定された
イオンビームスリット電極１２に連結された可変電界形
成板１４及び１５は互いに連結片１６で可動的に接続さ
れており、この連結片１６の中央部に操作レバー１７が
固定して取り付けられている。
イオンビームスリット電極１２に連結された可変電界形
成板１４及び１５は互いに連結片１６で可動的に接続さ
れており、この連結片１６の中央部に操作レバー１７が
固定して取り付けられている。
この操作レバ１７は左右に移動できるように、他端をギ
ヤ１８で駆動できるようにして、モーターなどで移動操
作を行うことができる。
ヤ１８で駆動できるようにして、モーターなどで移動操
作を行うことができる。
このような構造で、操作レバ１７を左右に移動すること
により、可変電界形成板１４及び１５はイオンビームス
リット電極１２の両端で自由に傾斜することになり、こ
の結果イオン引出し電極の曲率が変化することになって
イオンビームを最適状態に集束することが可能になる。
により、可変電界形成板１４及び１５はイオンビームス
リット電極１２の両端で自由に傾斜することになり、こ
の結果イオン引出し電極の曲率が変化することになって
イオンビームを最適状態に集束することが可能になる。
（ｇ）７発明の効果
以上詳細に説明したように、本発明の可変型イオン引出
し電極を採用することにより、イオンビームを最適にで
きるイオン注入機を供し得るという効果大なるものがあ
る。
し電極を採用することにより、イオンビームを最適にで
きるイオン注入機を供し得るという効果大なるものがあ
る。
第１図は、イオン注入機のイオンビーム引出し、を説明
する図、第２図はイオンビームの引出し電極部、第３図
はイオン注入機のイオンビームの質發分析系、第４図は
イオン引出し電極部の説明図、第５図、第６図、及び第
７図はイオン引出し電極の形状による電界の変化とイオ
ンビームの集束状態の説明図、第８図は本発明の説明図
である。 図で１はフィラメント、２ば放電室、３は磁石４は加熱
炉、５はイオン引出し孔、６はイオン引出し電極、７は
接地電極、８は質量分析系路、９は質量分析系路の開口
部、１ｏは偏向磁石、工１ば被注入体、１２はイオンビ
ームスリ７Ｆ電極、１３はスリット、１４．１５は可動
電界形成電極、１６は可動電極連結片、１７は操作レバ
ー、１８は駆動ギヤ機構、ｅは等電位線である。 第１図 ３ 第３図 第４ｙＪ 第８図
する図、第２図はイオンビームの引出し電極部、第３図
はイオン注入機のイオンビームの質發分析系、第４図は
イオン引出し電極部の説明図、第５図、第６図、及び第
７図はイオン引出し電極の形状による電界の変化とイオ
ンビームの集束状態の説明図、第８図は本発明の説明図
である。 図で１はフィラメント、２ば放電室、３は磁石４は加熱
炉、５はイオン引出し孔、６はイオン引出し電極、７は
接地電極、８は質量分析系路、９は質量分析系路の開口
部、１ｏは偏向磁石、工１ば被注入体、１２はイオンビ
ームスリ７Ｆ電極、１３はスリット、１４．１５は可動
電界形成電極、１６は可動電極連結片、１７は操作レバ
ー、１８は駆動ギヤ機構、ｅは等電位線である。 第１図 ３ 第３図 第４ｙＪ 第８図
Claims (1)
- イオン生成部とイオン引き出し部と質量分析部と真空部
とからなるイオン注入装置において、上記イオン引き出
し部を構成するイオン引き出し電極が複数の独立した電
極に分割され、該電極のそれぞれの相対位置を変動させ
る連動機構とすることで該イオン引出し電極の形状を変
形して、上記イオン引出し電極が形成する電界分布を可
変にしたイオン引き出し電極を備えたことを特徴とする
イオン注入装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22746283A JPS60119065A (ja) | 1983-11-30 | 1983-11-30 | イオン注入装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22746283A JPS60119065A (ja) | 1983-11-30 | 1983-11-30 | イオン注入装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60119065A true JPS60119065A (ja) | 1985-06-26 |
Family
ID=16861249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22746283A Pending JPS60119065A (ja) | 1983-11-30 | 1983-11-30 | イオン注入装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60119065A (ja) |
-
1983
- 1983-11-30 JP JP22746283A patent/JPS60119065A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1105908B1 (en) | Ion beam generation apparatus | |
| JP5258757B2 (ja) | イオンビーム装置およびイオン注入方法 | |
| JP4677099B2 (ja) | 荷電粒子に関する装置および方法 | |
| JP5452586B2 (ja) | 調節可能な開口部を備えたイオン源 | |
| KR102213049B1 (ko) | 이온 주입 시스템에서 추출 전극 어셈블리 전압 변조 | |
| TWI489509B (zh) | 離子源 | |
| TWI489506B (zh) | 離子源及使用一對磁場源在電離室中產生磁場之方法 | |
| US6777882B2 (en) | Ion beam generator | |
| US4346301A (en) | Ion implantation system | |
| US7304319B2 (en) | Wafer charge compensation device and ion implantation system having the same | |
| KR101653731B1 (ko) | 빔 상보성 개구 형상을 빔 형상에 맞춤으로써 오염 및 미립자를 감소시키기 위한 시스템 및 방법 | |
| TWI343589B (en) | Ion source apparatus and electronic energy optimized method therefor | |
| US4608513A (en) | Dual filament ion source with improved beam characteristics | |
| US3955091A (en) | Method and apparatus for extracting well-formed, high current ion beams from a plasma source | |
| US20090101834A1 (en) | Ion beam extraction assembly in an ion implanter | |
| US4288716A (en) | Ion source having improved cathode | |
| JP2012523092A (ja) | イオン注入システムで用いる電極用終端 | |
| TW202305862A (zh) | 離子注入系統 | |
| JPS60119065A (ja) | イオン注入装置 | |
| US4139772A (en) | Plasma discharge ion source | |
| US5675152A (en) | Source filament assembly for an ion implant machine | |
| US5959303A (en) | Generator of ribbon-shaped ion beam | |
| JPH0573849U (ja) | イオン源 | |
| JP7492516B2 (ja) | イオン源のためのテトロード引出装置 | |
| Delmore et al. | An autoneutralizing neutral molecular beam gun |