JPS62241248A - 集束イオン線装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、微細径の集束イオン線を形成するための集束
イオン線装置に関する。

〔従来の技術〕

微細に集束した不純物のイオン線を用いて、半導体基板
内へイオン打込みを行い、ビーム程程度の大きさを有す
る微細な不純物導入領域を形成するには、従来、第４図
に示す構成の集束イオン線装置が用いられていた。〔ジ
ャパニーズ・ジ′ヤーナル・オブ・アプライド・フイジ
クヌ・第２２巻・第５号・頁２８７　（１４１８３年）
　（Ｊａｐａｎｅｓｅ　Ｊｏｕｎａｌｏｆ　　Ａｐｐｌ
、ｉｄ　　Ｐｈｙｓｊｃｓ、　　　２　２　　　（５）
、　　　Ｐ　　丁、　２８７（１９８３）　）参照〕。

第４図に示すように、所望の不純物元素を含有し、だ液
体金属イオン源１と、上記液体金属イオン源から放出さ
れたイオンの内所望のイオン種のみを分離するための質
量分離器３と取り出されたイオン線を集束するための静
電レンズ２および２′と、上記静電レンズ２，２′によ
り集束された集束イオン＊　Ｆｌ　ｔｉ’偏向して試料
台６上に置かれた試料７の所望の位置に照射するための
静電偏向器４を備えた真空容器８の外部に、上記静電レ
ンズ２，２′に電圧を印加するための高電圧電源９およ
び９′と、」−記質量分離器３を制御するための質量分
離器制御袋［１０と、上記静電偏向器４に電圧を印加す
るための静電偏向用電圧発生器１１を備えた集束イオン
線装置の構成となっている。上記試料７上で上記集束イ
オン線５の最小ビーム径を得るためには、」−記高電圧
電源９および９′を調整して、静電レンズ２および２′
に最適電圧を印加する必要がある。また、上記静電偏向
用電圧発生器１１け、集束イオン線の照射面積や照射パ
ターンに従った偏向電圧を発生するようになっている。

ところが、集束イオン線を非常に大きく偏向するすなわ
ち大角偏向する場合や、試料台をレンズ系の光学軸から
大きく傾けることにより試料へ集束イオン線を斜め入射
させる場合には、試料−１−での集束イオン線の照射位
置と静電レンズ間の距離が、その照射位置に従って大き
く変動するため、試料」二でのビー１１径が大きく変化
していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のように、従来の集束イオン線装置においては、そ
の構成−■−１集束イオン線の偏向時の試料−Ｉ−での
ビーム径変化については全く配慮がなされておらず、装
置の集束限界までイオン線を集束して照射する場合には
、不純物導入領域の面積が場所によって変化するばかり
でなく、不純物導入量も変化するという問題があった。

本発明の目的は、上記の問題点を解消し、装束イオン線
による不純物導入領域の面積および不純物導入量の均一
性を向上できるμＳ束イオン線装置を提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

手記目的は、静電レンズおよび静電偏向器に同期した制
御電圧を印加するための同期制御装置を、備えた集束イ
オン線装置の構成とすることにより達成される。第１図
は本発明の概要を示した図であり、集束イオン線５の偏
向あるいは試料７の高さ変動にともなう試料７」−での
ビーム径変化を補正して、試料７にの任意の位置で最小
ビーム径を得るために、偏向電圧に同期して静電レンズ
電圧の精密制御を行うため同期制御装置１２を備えたこ
とを特徴とするものである。

〔作用〕

第１図において、集束イオン線５を静電偏向器４によっ
て偏向する際に、第１図中に記号ａ、ｂ、およびＣで示
したようにその試料７上での照射位置のちがいによる静
電レンズ２′から照射点までの距離の変化を、高電圧電
源９′にフィードバックして常に最小ビーム径の得られ
る最適静電レンズ電圧を印加できるものである。例えば
、第１図中ａ位置では、ｂ位置よりも、静電レンズから
の距離は短かくなり、逆にＣ位置では長くなり、これに
応じて、ａ位置での最適静電レンズ電圧は、ｂ位置での
値より高くなり、またＣ位置では逆に低くなる。

本発明の集束イオン線装置によれば、大角偏向あるいは
傾斜した試料に集束イオン線を照射する場合に生じる試
料上でのビーム径変動を最小限に抑制し、集束イオン線
による不純物導入領域の面積および不純物導入量の均一
性を大幅に向上でき、半導体装置の製造に用いる場合の
技術的効果は非常に大きい。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第２図および第３図を用いて説
明する。

第２図は本発明の集束イオン線装置の実施例を説明する
ための図であり、１は液体金属イオン源、２および２′
は静電レンズ、３は質量分離器、４は静電偏向器、５は
集束イオン線、６は斜めにイオン打込みするための傾斜
試料台、７は試料である。また、真空容器８の外部に、
高電圧電源９および９′、質量分離器制御装置１０、静
電偏向用電圧発生器１−１、静電偏向電圧と同期して静
電レンズ電圧を制御するための本発明の特徴である同期
制御装置１２を備えた構成どなっている。

第３図は、本発明の特徴である同期制御装置の動作を説
明するための図である。

第３図（ａ）は、集束イオン線を偏向するための偏向電
圧Ｖｎ波形を示しており、第３図（ｂ）は、偏向電圧に
同期して制御された静電レンズ電圧Ｖｕ波形を示してい
る。また第３図（Ｃ）は、−、Ｉ＝、記の偏向電圧Ｖｎ
と静電レンズ電圧Ｖｕを印加して集束イオン線５を傾斜
した試料７に照射する際の、照射状態を和式的に示して
いる。

第３図（Ｑ）中に記号ＡおよびＢで示すように、２点Ａ
およびＢの静電レンズ２′主面から試料面までの距離Ｆ
Ｔは、イオン線偏向角α、試料台傾斜角度０とレンズ２
′主面から中心点０までの距離Ｃａ５ａ　　　１．−ｔ
ａｎＯｔａｎαと計算される。従って、第３図（ｂ）中
に示した中心点Ｏにジャストフォーカスする最適静電レ
ンズ電圧ＶＨＯから、十、記の距離差ＩＴに対応する最
適静電レンズ電圧変化分を偏向電圧Ｖｎに同期して印加
することによって、２点Ａｒ（においても最小ビーム径
を得ることができた。

実験においては、加速電圧８０ＫＶの集束ボロンイオン
線を傾斜角度３０°の試料台」〕に置かれたシリコンウ
ェハに偏向長約３爬まで偏向して照射した。この時、最
大偏向電圧は３００ｖ、シリコンウェハ上の中心点での
最適静電レンズ電圧は４．７ＫＶであり、また最大偏向
時の両端の２点間における静電レンズから照射点までの
距離差は１．５ｍｍであり、これに対応する最適静電レ
ンズ電圧変化分は４８０■であることが実験的に分かっ
た。そこで、偏向電圧に同期して静電レンズ電圧を４−
７　Ｋ　Ｖ±２４０■の電圧範囲で制御するため、偏向
電圧同期パルス発生回路および三角波電圧発生回路から
なる同期制御装置を構成した。結果的に、シリコンウェ
ハ上の中心点で最小ビーム径０．１　μｍであった集束
イオン線は、３＋ｎｍの偏向を行った照射点においては
最小ビーノー径０．１５μｍのビーム径増大に抑えるこ
とができた。また、上述した同期制御装置を用いなかっ
た場合には、３ｍの偏向によってビー１１径は０．４５
　μｍまで増大し、本発明の効果が著しいことが分かっ
た。

〔発明の効果〕

上記のように、本発明の集束イオン線装置によれば、大
角偏向あるいは斜めイオン打込みする場合においても、
試料上の任意の位置で常に最小ビＩｓ径が得られ、例え
ば偏向によるビー１１径の増大を１／３に抑えることが
できるため、集束イオン線によるイオン打込みによって
不純物導入領域を形成する場合の不純物導入面積および
不純物導入量の均一性を著しく向上することができる。

従って、集束イオン線を半導体装置の製造に用いる場合
の技術的な信頼性を著しく向−にでき、その技術的効果
は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の集束イオン線装置の特徴を説明する
ための図、第２図は、本発明の一実施例を説明するため
の集束イオン線装置の構成図、第３図は、本発明の一実
施例を詳細に説明するための図であり、第３図（、）は
偏向電圧波形、第３図（ｂ）は静電レンズ電圧波形、第
３図（ｃ）は集束イオン線を傾斜した試料に照射する際
の照射状態の模式図である。第４図は、従来の集束イオ
ン線装置の構成図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所望の不純物元素を含有した液体金属イオン源と、
   該液体金属イオン源から放出されたイオンの内、所望の
   不純物元素イオン線のみを分離するための質量分離器と
   、該不純物元素イオン線を集束するためのレンズと、半
   導体基板を支持するための試料台および所望の位置に照
   射するための偏向器を備えて成る集束イオン線装置にお
   いて、該レンズと該偏向器に同期した制御電圧を印加す
   るための同期制御装置を備えたことを特徴とする集束イ
   オン線装置。 ２、上記試料台の半導体基板支持面は、上記レンズの主
   軸に対して非垂直に設けたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の集束イオン線装置。