JPS62272446A - Ion implanting apparatus - Google Patents

Ion implanting apparatus

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JPS62272446A
JPS62272446A JP11360786A JP11360786A JPS62272446A JP S62272446 A JPS62272446 A JP S62272446A JP 11360786 A JP11360786 A JP 11360786A JP 11360786 A JP11360786 A JP 11360786A JP S62272446 A JPS62272446 A JP S62272446A
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Japan
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ion
wave circuit
ions
energy
accelerated
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JP11360786A
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Japanese (ja)
Inventor
Haruhisa Mori
森 治久
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Abstract

PURPOSE:To make a plurality of RF oscillators needless without high voltage needed, by installing a means of generating ion beams comparatively low in energy and an ion acceleration stage where the ion beams are accelerated and ejected. CONSTITUTION:Ion beams i1, whose energy is comparatively as low as the energy regulated by voltage impressed on a drawn-out electrode 13, are ejected from an ion beam generation means 10. These ejection ion beams i1 are made incident to an ion acceleration stage 20 and accelerated there. In the acceleration stage 20, a high-frequency signal from at least one high-frequency signal generator 21 is impressed on a lagging wave circuit 22 and the lagging wave circuit 22 is composed so that excessive speed of the incident ion beams i1 passing and being accelerated there is identical to a phase speed of the high-frequency signal. Therefore, the incident ion beams i1 are consecutively accelerated in order, and ion beams i2 accelerated at high speeds are ejected from the ejection port. Only ions i3 having desirable energy, out of the acceleration ions i2, are then ejected through an energy filter 30.

Description

【発明の詳細な説明】 3、発明の詳細な説明 〔概 要〕 比較的低電圧の電源を用いて発生させた低エネルギーの
イオンを、高周波信号の位相速度がイオンの入射口から
射出口に沿って高速になるように調整された遅波回路を
有するイオン加速段を介して加速するようにしたイオン
注入装置である。
[Detailed Description of the Invention] 3. Detailed Description of the Invention [Summary] Low-energy ions generated using a relatively low-voltage power source are controlled by a method in which the phase velocity of a high-frequency signal changes from the ion entrance to the exit exit. This is an ion implantation device that accelerates ions through an ion acceleration stage having a slow wave circuit adjusted to achieve high speed along the ion implantation.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は加速イオン射出装置に関するものであり、より
特定的には半導体ウェハに不純物イオンをドープするた
めのイオン注入装置の加速装置に関する。
The present invention relates to an accelerated ion injection device, and more particularly to an accelerating device for an ion implantation device for doping semiconductor wafers with impurity ions.

〔従来の技術、および、発明が解決しようとする問題点〕[Prior art and problems to be solved by the invention]

イオン注入装置は、半導体ウェハに不純物をドープする
のに用いられている。第4図に従来のイオン注入装置の
構成図および半導体ウェハに不純物イオンをドープする
概念図を示す。イオン注入装置は大地に接地された外部
筺体4と内部筺体41との間に第1の電源4日、代表的
には最大175〜160KVの電圧、が接続されている
。内部筺体41内には、イオン源43と引出電極44と
の間に第2の電源45、代表的には25〜40KVの電
圧が印加され、この電圧によりイオン源43からイオン
ビームが射出される。射出されたイオンビームは質量分
析マグネット46内に導入され、図示の向きの磁束密度
Bが存在する場合、質量の軽いイオンi11質量の重い
イオンihはそれぞれ分析マグネット46の内壁に射突
し吸収され、所望の質量のイオンが射出される。¥(量
分析マグネット46から射出されたイオンはさらにスリ
ット47で所望のもののみ選択され、加速装置42で加
速されて照射筺体5に導入される。電源45の低電位側
、質量分析マグネット46、スリット47および加速装
置42の入射側は内部筺体41と同電位である。従って
、大地に対し、電源48の電圧部分だけ高い。加速装置
42はこの電位差で電界加速を行う。照射筺体5の内部
は真空であり、ターゲット機構がその内部におかれる。
Ion implanters are used to dope semiconductor wafers with impurities. FIG. 4 shows a configuration diagram of a conventional ion implantation apparatus and a conceptual diagram of doping impurity ions into a semiconductor wafer. In the ion implantation device, a first power supply, typically at a maximum voltage of 175 to 160 KV, is connected between an external casing 4 and an internal casing 41 which are grounded. Inside the internal housing 41, a second power source 45, typically a voltage of 25 to 40 KV, is applied between the ion source 43 and the extraction electrode 44, and this voltage causes the ion source 43 to eject an ion beam. . The ejected ion beam is introduced into the mass analysis magnet 46, and when a magnetic flux density B exists in the illustrated direction, the light mass ions i11 and the heavy mass ions ih collide with the inner wall of the analysis magnet 46 and are absorbed. , ions of desired mass are ejected. (The ions ejected from the mass analysis magnet 46 are further selected by a slit 47, accelerated by an accelerator 42, and introduced into the irradiation housing 5.On the low potential side of the power source 45, the mass analysis magnet 46, The slit 47 and the entrance side of the accelerator 42 have the same potential as the internal housing 41. Therefore, the voltage of the power source 48 is higher than the ground.The accelerator 42 performs electric field acceleration using this potential difference.Inside of the irradiation housing 5 is a vacuum and the target mechanism is placed inside it.

第4図のターゲット機構の断面図を第5図に示す。ター
ゲット機構3は、アルミニウム製サポートシャフト32
にアルミニウム製のターゲットディスク31が装着され
た構造となっている。ターゲットディスク31の面にイ
オン照射すべきウェハ2が装着される。第5図に図示の
姿態でターゲット機構3が照射筐体5内の真空雰囲気中
に置かれ、回転軸O−0′を中心として回転させられる
A sectional view of the target mechanism of FIG. 4 is shown in FIG. The target mechanism 3 includes an aluminum support shaft 32
The target disc 31 made of aluminum is attached to the target disc 31. The wafer 2 to be ion-irradiated is mounted on the surface of the target disk 31 . The target mechanism 3 is placed in a vacuum atmosphere within the irradiation housing 5 in the position shown in FIG. 5, and is rotated about the rotation axis O-0'.

これによりターゲットディスク31の面の周縁に置かれ
たウェハ2が順次、イオンビームIONにより照射され
、ウェハにイオン注入が行なわれる。
As a result, the wafer 2 placed on the periphery of the surface of the target disk 31 is sequentially irradiated with the ion beam ION, and ions are implanted into the wafer.

尚、ターゲット機構3は、照射筐体s内で、垂直方向v
−v ’にも移動可能であり、ウェハ2の全面について
イオン注入が可能なようになっている。
Note that the target mechanism 3 is arranged in the vertical direction v within the irradiation housing s.
-v', so that ion implantation can be performed on the entire surface of the wafer 2.

半導体装置の高集積度化、複雑さの増大に伴って、ウェ
ハへのイオンの注入も一層深(注入されることが要望さ
れるに至っている。イオン注入の深さは加速装置42を
射出したイオンのエネルギーにほぼ比例すると言われて
いる。加速イオンのエネルギーは加速装置42に印加さ
れる電圧とイオン引出電源45の電圧との和に比例する
。上述の例においては、加速装置42に印加される電圧
とイオン引出電源45の電圧の和は最大200KVであ
った。従って、上述のイオン注入装置によるイオン注入
の10倍の深さのイオン注入が必要とされる場合、電源
48はほぼ2MV程度の電圧を有する電源が必要となる
As semiconductor devices become more highly integrated and more complex, ions are required to be implanted into wafers at deeper depths. It is said that the energy of the accelerated ions is approximately proportional to the energy of the ions.The energy of the accelerated ions is proportional to the sum of the voltage applied to the accelerator 42 and the voltage of the ion extraction power supply 45.In the above example, the The sum of the voltage applied to the ion extraction power source 45 and the voltage of the ion extraction power source 45 was a maximum of 200 KV.Therefore, when ion implantation is required to be 10 times as deep as the ion implantation by the ion implantation device described above, the power source 48 has a voltage of approximately 2 MV. A power source with a certain voltage is required.

しかしながら、まず、電源48に2MVもの電圧を用い
ること自体、相当技術的、経済的に大変である。次いで
、2MVもの超高電圧を用いた場合、装置の絶縁対策が
非常に難しいという問題に遭遇する。さらに、加速装置
の長さも相当長くなり、ひいてはイオン注入装置全体の
寸法が非常に大きくなるという問題に遭遇する。
However, first of all, using a voltage as high as 2 MV for the power supply 48 itself is quite technically and economically difficult. Next, when an extremely high voltage of 2 MV is used, a problem arises in that it is extremely difficult to insulate the device. Moreover, the length of the accelerator becomes considerably long, and the overall size of the ion implantation apparatus becomes very large.

上述の加速装置に印加すべき高電圧に係る問題を解決す
るものとして、第6図に図示のタンデム形加速装置5A
を用いたイオン注入装置が知られている。第6図に図示
のイオン注入装置は、負イオン発生源9、該負イオン発
生源から射出された負イオンi、/を加速する加速装置
5A、加速イオンi、1のうち不純物を除去するための
質量分析マグネット9Bを有し、質量分析マグネット9
Bを通過したイオンがターゲット機構3に装着されたウ
ェハに注入される。加速装置5Aはタンデムに設けられ
た電極51 、53および電極51に接続された電源5
2から構成されている。一方、電極53は接地されてい
る。加速装置5Aは全体が真空内にあるが、電極51の
近傍のC3部を若干真空度を下げてお(。それにより、
負イオン11′は電極51で加速されると共に、真空度
を低下させたことにより残留ガスと相互作用を起し、電
子を失って生じた正イオンが電極53により加速され射
出される。加速されたイオンは種々の価数のイオンを含
むので質量分析マグネット9Bで不要なものが除去され
る。
As a solution to the above-mentioned problem regarding the high voltage to be applied to the accelerator, a tandem accelerator 5A shown in FIG.
Ion implantation devices using ion implantation devices are known. The ion implantation apparatus shown in FIG. 6 includes a negative ion generation source 9, an accelerator 5A for accelerating negative ions i, 1 ejected from the negative ion generation source, and a device for removing impurities from among the accelerated ions i, 1. The mass spectrometry magnet 9B has a mass spectrometry magnet 9B of
Ions that have passed through B are implanted into the wafer mounted on the target mechanism 3. The accelerator 5A includes electrodes 51 and 53 provided in tandem and a power source 5 connected to the electrode 51.
It is composed of 2. On the other hand, the electrode 53 is grounded. The entire accelerator 5A is in a vacuum, but the degree of vacuum is slightly lowered in the C3 section near the electrode 51 (.As a result,
Negative ions 11' are accelerated by the electrode 51, and due to the reduced degree of vacuum, interact with residual gas, and positive ions generated by losing electrons are accelerated by the electrode 53 and ejected. Since the accelerated ions include ions of various valences, unnecessary ones are removed by the mass spectrometry magnet 9B.

以上のイオン注入装置においては、加速装置5Aがタン
デムに設けられた電極51 、53により正、負と2段
で加速するので、電極51に接続される電源52が、第
4図の電源48の半分で良いという利点がある。しかし
ながら、か\る利点はあるものの上述の例によれば、依
然としてIMV程度の高電圧が印加される訳であり、絶
縁の問題は依然として残されている。更にイオン源とし
て、負イオンを発生させる必要があり、特殊な負イオン
発生源9Aを必要とするという問題がある。
In the above ion implantation apparatus, the accelerator 5A accelerates in two steps, positive and negative, by the electrodes 51 and 53 provided in tandem, so that the power source 52 connected to the electrode 51 is connected to the power source 48 in FIG. The advantage is that it only costs half. However, although there are such advantages, according to the above-mentioned example, a voltage as high as IMV is still applied, and the problem of insulation still remains. Furthermore, it is necessary to generate negative ions as an ion source, and there is a problem in that a special negative ion generation source 9A is required.

従来のイオン注入装置の他の例を第7図に示す。Another example of a conventional ion implantation device is shown in FIG.

第7図のイオン注入装置は、第4図の内部筺体41内の
構成と同等の構成を有するイオン発生手段10、加速装
置5Bから構成されている。加速装置5Bは、軸方向に
設置された電極61〜69、該電極に一つおきに接続さ
れた高周波(RF)発振器71〜75を有し、高周波発
振器が接続されない電極62 、64 、66 、68
はビーム照射機構3の接地ラインと共に大地に接地され
ている。イオン発生手段10から射出されたイオン11
″が第1の電極61との間に入射された時先ずRF発振
器71のが電極61に達するとほぼ同時にRF電界が反
転していると次に接地された電極62で加速され、以下
交互に電界加速されていく。か\るイオン注入装置にお
いては超高電圧を必要としないので前述のイオン注入装
置における絶縁の問題は解消される。しかしながら数多
くのRF発振器を用いなければならないこと、および、
これらの位相および利得(ゲイン)の調整が複雑かつ面
倒であるという問題に遭遇している。
The ion implantation apparatus shown in FIG. 7 is composed of an ion generating means 10 and an accelerator 5B having the same structure as the internal housing 41 shown in FIG. 4. The accelerator 5B has electrodes 61 to 69 installed in the axial direction, high frequency (RF) oscillators 71 to 75 connected to every other electrode, and electrodes 62, 64, 66, to which no high frequency oscillator is connected. 68
is grounded to the earth together with the ground line of the beam irradiation mechanism 3. Ions 11 ejected from the ion generating means 10
'' is input between the first electrode 61 and the RF oscillator 71 reaches the electrode 61, and almost at the same time the RF electric field is reversed, then it is accelerated by the grounded electrode 62, and then alternately The ion implanter is accelerated by an electric field.Since such an ion implanter does not require an ultra-high voltage, the above-mentioned insulation problem in the ion implanter is solved.However, a large number of RF oscillators must be used, and
A problem encountered is that adjusting these phases and gains is complex and cumbersome.

〔問題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明は上述のイオン注入装置に係る問題を解決するも
のであり、か\る問題を解決する本発明のイオン注入装
置の原理ブロック図が第1図に示される。
The present invention solves the problems related to the above-mentioned ion implantation apparatus, and a block diagram of the principle of the ion implantation apparatus of the present invention that solves the above problems is shown in FIG.

すなわち、発明においては、引出電極に印加される電圧
により規定されるエネルギーと同程度の比較的低エネル
ギーのイオンビームi、を発生する手段10、および、
該イオンビーム発生手段からのイオンビーム 11を受
け入れ該入射イオンビームを加速し、射出するイオン加
速段20であって、高周波信号発生器21および遅波回
路22を有し、該遅波回路が入射イオンビームに適用さ
れる前記高周波信号発生器からの高周波信号の位相速度
が入射側から射出側に向って所定の関係で高速になるよ
うに構成されているもの、を具備するイオン注入装置が
提供される。
That is, in the invention, means 10 for generating an ion beam i having a relatively low energy comparable to the energy defined by the voltage applied to the extraction electrode;
An ion acceleration stage 20 that receives an ion beam 11 from the ion beam generating means, accelerates the incident ion beam, and ejects it, and includes a high frequency signal generator 21 and a slow wave circuit 22, and the slow wave circuit An ion implantation device is provided, comprising: an ion implantation device configured such that the phase velocity of a high frequency signal from the high frequency signal generator applied to the ion beam increases in a predetermined relationship from the input side to the exit side. be done.

また本発明においては、より好適には、前記イオン加速
段の後段に、さらに、前記加速されたイオン12のうち
所定のエネルギーのイオンi、のみ通過させるようにし
たエネルギーフィルタ30が設けられる。
Further, in the present invention, more preferably, an energy filter 30 is further provided after the ion acceleration stage to allow only ions i of a predetermined energy to pass among the accelerated ions 12.

〔作 用〕[For production]

イオンビーム発生手段10からは引出電極に印加される
電圧で規定されるエネルギーと同程度の比較的低エネル
ギーのイオンビームが射出される。
The ion beam generating means 10 emits an ion beam with a relatively low energy equivalent to the energy defined by the voltage applied to the extraction electrode.

該射出イオンビームがイオン加速段20に入射され、加
速される。イオン加速段20は少くとも1個の高周波信
号発生器21の高周波信号が遅波回路22に印加される
が、遅波回路は通過し加速さ−せる入射イオンビームの
伝播スピードが高周波信号の位相速度に一致するように
構成されており、入射イオンビームが順次連続的に加速
されていく。
The ejected ion beam is introduced into the ion acceleration stage 20 and accelerated. In the ion acceleration stage 20, a high frequency signal from at least one high frequency signal generator 21 is applied to a slow wave circuit 22. The incident ion beam is sequentially and continuously accelerated.

より好適にはイオン加速段20から射出された加速イオ
ン12のうちエネルギーフィルタ30を介して、所望の
もののみi3抽出する。
More preferably, only desired ions i3 of the accelerated ions 12 ejected from the ion acceleration stage 20 are extracted via the energy filter 30.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の実施例を第2図を参照して述べる。 An embodiment of the invention will be described with reference to FIG.

第2図に図示のイオン注入装置は、第4図に図示のもの
と同様の構成要素、すなわち、筺体11、該筐体内の真
空雰囲気中に収容されているイオン源12、イオン引出
電源13、イオン引出電極14、質量マナライザ15お
よびスリット16から構成されているイオンビーム発生
手段10を備えている。引出電源13の電圧は、筺体1
1が接地されている大地に対し、代表的には25〜30
KVである。ここで、筺体11は大地に接地され、第4
図の如く高電圧が印加されていないがこれは本質的でな
く、加速段20との間に別の加速手段(第4図42に相
当するもの)があっても良い。
The ion implantation apparatus shown in FIG. 2 has the same components as those shown in FIG. The ion beam generating means 10 is comprised of an ion extraction electrode 14, a mass manalyzer 15, and a slit 16. The voltage of the extraction power supply 13 is
1 is grounded to the ground, typically 25 to 30
It is KV. Here, the housing 11 is grounded to the earth, and the fourth
Although a high voltage is not applied as shown in the figure, this is not essential, and another acceleration means (corresponding to FIG. 42) may be provided between the acceleration stage 20 and the acceleration stage 20.

イオン注入装置は、イオンビーム発生手段10の後段に
加速段20を備えており、該加速手段は、高周波、代表
的には数MH,の信号を発生する高周波信号発生器21
、および遅波回路22から構成されている。遅波回路2
2は、金属製円筒221、該円筒内に装着された金属製
円筒231〜235、円筒に支持固定され円筒231〜
235の内空間内に配設された螺旋形コイル222およ
び該螺旋形コイルに接続された終端抵抗器223により
構成されている。螺旋形コイル222の一端には高周波
信号発生器21が接続され、高周波信号が螺旋形コイル
に印加される。終端抵抗器223は反射防止用に設けた
ものである。ここで螺旋形コイル222は、加速段の軸
方向に沿って、イオン入射口近傍の単位長さd、当りの
巻回数N、が、イオン射出近傍の単位長さ6%、但しc
t、 =dS 、当りの巻回数N。
The ion implantation apparatus includes an acceleration stage 20 after the ion beam generation means 10, and the acceleration means includes a high frequency signal generator 21 that generates a high frequency signal, typically several MH.
, and a slow wave circuit 22. slow wave circuit 2
2 includes a metal cylinder 221, metal cylinders 231 to 235 installed in the cylinder, and cylinders 231 to 235 supported and fixed to the cylinder.
It is composed of a helical coil 222 disposed in the inner space of 235 and a terminating resistor 223 connected to the helical coil. The high frequency signal generator 21 is connected to one end of the helical coil 222, and a high frequency signal is applied to the helical coil. The terminating resistor 223 is provided to prevent reflection. Here, along the axial direction of the acceleration stage, the helical coil 222 has a unit length d near the ion injection port, a number of turns per turn N, and a unit length near the ion injection port 6%, provided that c
t, = dS, number of turns per turn N.

に比し大きくなっている。従って、高周波信号は、入射
口近傍の単位長さ当り進行する時間1.が射出口近傍の
単位長さ当り進行する時間t、より大きい。また当然に
、入射口近傍の単位長さ当りのインダクタンスL1は射
出口近傍の単位長さ当りのインダクタンスし、より大き
い。一方円筒231〜235についてみると、加速段の
軸方向に沿って、入射口近傍の内筒231の長さは射出
口近傍の内筒235の長さに比し短かい。従って内筒2
31のキャパシタンスCIは内筒235のキャパシタン
スC3より小さい、入射口と射出口の間は、それぞれ上
述の間での連続的なインダクタンス、キャパシタンスに
設定されている。以上の遅波回路22は、軸方向に沿っ
て至るところで、高周波信号発生器21の高周波信号に
一対しインダクタンスとキャパシタンスとの共振回路が
形成されるように構成されている。
It is larger than . Therefore, the high frequency signal travels per unit length near the entrance for a time of 1. is larger than the time t it takes for the fuel to travel per unit length in the vicinity of the injection port. Naturally, the inductance L1 per unit length near the entrance port is larger than the inductance per unit length near the exit port. On the other hand, regarding the cylinders 231 to 235, along the axial direction of the acceleration stage, the length of the inner cylinder 231 near the entrance port is shorter than the length of the inner cylinder 235 near the exit port. Therefore, inner cylinder 2
The capacitance CI of 31 is smaller than the capacitance C3 of the inner cylinder 235, and the inductance and capacitance between the entrance and exit ports are set to be continuous between the above-mentioned values, respectively. The above-described slow wave circuit 22 is configured such that a resonant circuit of inductance and capacitance is formed in response to the high frequency signal of the high frequency signal generator 21 everywhere along the axial direction.

好適には、イオン注入装置には加速段20の後段に電極
31およびスリット32から成るエネルギーフィルタ3
0が設けられる。
Preferably, the ion implanter includes an energy filter 3 comprising an electrode 31 and a slit 32 after the acceleration stage 20.
0 is set.

以上のイオンビーム発生手段lO、イオン加速段20お
よびエネルギーフィルター30は真空雰囲気内におかれ
る。
The above-described ion beam generating means lO, ion acceleration stage 20, and energy filter 30 are placed in a vacuum atmosphere.

第2図のイオン注入装置の動作について述べる。The operation of the ion implanter shown in FIG. 2 will be described.

イオン発生手段IOからは第4図を参照して前述したよ
うに所望の質量のイオンi、が射出される。このイオン
ilのエネルギーは引出電極13の印加電圧に応じた量
である。このイオン1.がイオン加速段20、より具体
的には遅波回路22の入射口に導入される。入射イオン
i、は内筒231〜235のキャパシタンスと螺旋形コ
イル222より成る共振回路を介して高周波発生器21
がらの高周波信号が印加されて加速される。ここで、螺
旋形コイル222は入射口から射出口に向って粗く巻回
されており、高周波信号の加速段20の軸方向に沿った
位相速度が順次大きくなるように巻回されている。入射
イオン11は加速されて順次高速になるが、このイオン
の加速スピードと上記位相速度とが等しくなるように設
定されている。
As described above with reference to FIG. 4, ions i of a desired mass are ejected from the ion generating means IO. The energy of this ion il corresponds to the voltage applied to the extraction electrode 13. This ion 1. is introduced into the entrance of the ion acceleration stage 20, more specifically the slow wave circuit 22. The incident ions i are transmitted to the high frequency generator 21 through a resonant circuit consisting of the capacitance of the inner cylinders 231 to 235 and the helical coil 222.
A high frequency signal is applied to accelerate the process. Here, the helical coil 222 is wound roughly from the entrance to the exit, and is wound so that the phase velocity of the high frequency signal along the axial direction of the acceleration stage 20 increases sequentially. The incident ions 11 are accelerated and gradually become faster, and the acceleration speed of the ions is set to be equal to the phase velocity.

従って、入射イオン1.は遅波回路22で順次連続的に
加速され、高速に加速されたイオン12が射出口から射
出される。
Therefore, the incident ion 1. are sequentially and continuously accelerated by the slow wave circuit 22, and the ions 12 accelerated at high speed are ejected from the ejection port.

射出された加速イオン12はエネルギーフィルタ30に
導入され、電極31間で電界が印加されエネルギーに応
じて進行方向が曲げられ、所望のエネルギーのイオンi
3のみがスリット32を介して射出される。該射出イオ
ンが半導体ウェハにイオン注入される。
The ejected accelerated ions 12 are introduced into the energy filter 30, and an electric field is applied between the electrodes 31 to bend the traveling direction according to the energy, so that the ions i with the desired energy are
3 is injected through the slit 32. The ejected ions are implanted into a semiconductor wafer.

以上の実施例において、イオン発生手段1oは引出電極
14に印加される比較的低電圧、この例示においては2
5〜30KV程度の電圧が印加されるのみであるから、
絶縁性の問題は生じない。また第4図に図示の如く、加
速用の高電圧を必要とせず、そのための絶縁処理を必要
としない。また加速段20は、第7図の如く多数のRF
発生器を必要とせず、基本的には1個のRF発生器のみ
でよい。従って設備の価格が安価になると共に、多数の
RF発生器間の複雑な位相調整を必要としない。
In the embodiments described above, the ion generating means 1o has a relatively low voltage applied to the extraction electrode 14, in this example, 2
Since only a voltage of about 5 to 30 KV is applied,
No insulation problems arise. Further, as shown in FIG. 4, a high voltage for acceleration is not required, and no insulation treatment is required for this purpose. Further, the acceleration stage 20 has a large number of RF
No generator is required, basically only one RF generator is required. Therefore, the cost of the equipment is low and there is no need for complex phase adjustment between multiple RF generators.

第2図の実施例において、位相調整が必要になる場合が
ある。位相調整としては、円筒231〜235の径を図
中矢印Aに図示の如く変化させてキャパシタンスを変化
させることにより位相調整することができる。
In the embodiment of FIG. 2, phase adjustment may be required. The phase can be adjusted by changing the diameters of the cylinders 231 to 235 as shown by arrow A in the figure to change the capacitance.

第3図に本発明の遅波回路の他の実施例を示す。FIG. 3 shows another embodiment of the slow wave circuit of the present invention.

第2図の遅波回路は螺旋形コイルを用いたものであるが
、第3図の遅波回路は、濾波3形遅波回路25を用いた
場合を示す。遅波回路25以外の構成は第2図の場合と
同様であるので省略する。濾波3形遅波回路25は、筒
250の内部に櫛の歯形回路251〜259が設けられ
たものであり、筒250を介して高周波発生器21の高
周波信号が櫛の歯に印加され、隣接する櫛の両回路又は
対向する櫛の出回路間における縦電界モード又は横電界
モードにより入射イオンilを加速する。櫛の歯形回路
251〜259の櫛の歯の軸方向間隔が、第2図の場合
と同様、位相速度が加速された入射イオンの進行スピー
ドと一致するように設定されている。
The slow wave circuit shown in FIG. 2 uses a helical coil, while the slow wave circuit shown in FIG. 3 uses a filtering three-type slow wave circuit 25. The configuration other than the slow wave circuit 25 is the same as that shown in FIG. 2, so a description thereof will be omitted. The filtering three-type slow wave circuit 25 has comb tooth shaped circuits 251 to 259 provided inside a cylinder 250, and the high frequency signal from the high frequency generator 21 is applied to the comb teeth through the cylinder 250, and Incident ions il are accelerated by a longitudinal electric field mode or a transverse electric field mode between both circuits of the comb or between output circuits of opposing combs. As in the case of FIG. 2, the axial spacing of the comb teeth of the comb tooth shaped circuits 251 to 259 is set so as to match the advancing speed of the incident ions whose phase velocity has been accelerated.

これにより位相速度により入射イオンが順次連続的に加
速され、加速されたイオンi!が射出口から射出される
As a result, the incident ions are sequentially and continuously accelerated by the phase velocity, and the accelerated ions i! is ejected from the injection port.

以上の実施例はイオン注入装置に関連づけて述べたが本
発明はイオン注入装置に限定されることなく、第2図又
は第3図に例示の構想に基づくイオン加速段を用いる装
置に適用され得る。
Although the above embodiments have been described in connection with an ion implantation device, the present invention is not limited to an ion implantation device, but can be applied to a device using an ion acceleration stage based on the concept illustrated in FIG. 2 or 3. .

〔効 果〕〔effect〕

以上に述べたように本発明によれば、高電圧を必要とせ
ず、また多数の高周波発生器を必要とせず、比較的小形
で、低エネルギーイオンを相当高エネルギーのイオンに
加速し得る加速段を有する装置が提供される。
As described above, according to the present invention, an acceleration stage that does not require high voltage or a large number of high frequency generators, is relatively small, and is capable of accelerating low energy ions into considerably high energy ions. An apparatus having the following is provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の原理ブロック図、 第2図は本発明の実施例のイオン注入装置の構成図、 第3図は本発明の他の実施例のイオン注入装置に適用す
る遅波回路の断面図、 第4図は従来のイオン注入装置の構成図、第5図は第4
図のターゲット機構の断面図、第6図および第7図は従
来の他のイオン注入装置の構成図、である。 (符号の説明) 10・・・イオンビーム発生手段、 11・・・筐体、     12・・・イオン源、13
・・・引出電源、    14・・・引出電極、15・
・・質量アナライザ、16・・・スリット、20・・・
イオン加速段、 21・・・RF発振器、22・・・遅
波回路、    221・・・円筒、222・・・螺旋
形コイル  223・・・終端抵抗器、231〜235
・・・内筒、  25・・・濾波形遅波回路、30・・
・エネルギフィルタ、 31・・・電極、      32・・・スリット。 本発明の原理ブロック図 第1図 10 ・・・イオンビーム発生手段 30・・・エネルギーフィルタ 本発明の他の実施例の遅波回路の断面図第3図 従来のイオン注入装置の構成図 第4図 第4図のターグツト機構の断面図 $5図
Fig. 1 is a block diagram of the principle of the present invention, Fig. 2 is a block diagram of an ion implanter according to an embodiment of the present invention, and Fig. 3 is a diagram of a slow wave circuit applied to an ion implanter according to another embodiment of the present invention. A cross-sectional view, Figure 4 is a configuration diagram of a conventional ion implanter, and Figure 5 is a diagram of a conventional ion implanter.
The figure shows a cross-sectional view of the target mechanism, and FIGS. 6 and 7 are configuration diagrams of other conventional ion implantation apparatuses. (Explanation of symbols) 10... Ion beam generating means, 11... Housing, 12... Ion source, 13
. . . Extraction power source, 14 . . . Extraction electrode, 15.
...Mass analyzer, 16...Slit, 20...
Ion acceleration stage, 21... RF oscillator, 22... Slow wave circuit, 221... Cylinder, 222... Spiral coil 223... Termination resistor, 231-235
...Inner cylinder, 25...Filtered wave type slow wave circuit, 30...
・Energy filter, 31... Electrode, 32... Slit. Block diagram of the principle of the present invention Fig. 1 10...Ion beam generating means 30...Energy filter Fig. 3 A sectional view of a slow wave circuit according to another embodiment of the present invention Fig. 4 Configuration diagram of a conventional ion implantation apparatus Figure 4 Cross-sectional view of the targt mechanism $5 Figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、引出電極に印加される電圧により規定されるエネル
ギーと同程度の比較的低エネルギーのイオンビームを発
生する手段、および、 該イオンビーム発生手段からのイオンビームを受け入れ
該入射イオンビームを加速し射出するイオン加速段であ
って、高周波信号発生器および遅波回路を有し、該遅波
回路が入射イオンビームに適用される前記高周波信号発
生器からの高周波信号の位相速度が入射側から射出側に
向って所定の関係で高速になるように構成されているも
の、を備えたイオン注入装置。 2、前記遅波回路が螺線形遅波回路である、特許請求の
範囲第1項に記載のイオン注入装置。 3、前記遅波回路が濾波器形遅波回路である、特許請求
の範囲第1項に記載のイオン注入装置。 4、前記遅波回路に高周波電界強度および高周波信号の
位相速度の少くともいずれか一方を調整する手段を設け
た、特許請求の範囲第2項又は第3項に記載のイオン注
入装置。 5、前記イオン加速段の後段に、前記加速されたイオン
のうち所定のエネルギーのイオンのみ通過させるように
したエネルギーフィルタを設けた、特許請求の範囲第1
項〜第4項のいずれかに記載のイオン注入装置。
[Claims] 1. Means for generating an ion beam with relatively low energy equivalent to the energy specified by the voltage applied to the extraction electrode; and a means for receiving the ion beam from the ion beam generating means; An ion acceleration stage for accelerating and ejecting an incident ion beam, comprising a high frequency signal generator and a slow wave circuit, the phase of the high frequency signal from the high frequency signal generator applied to the incident ion beam by the slow wave circuit. An ion implanter comprising: an ion implanter configured such that the velocity increases in a predetermined relationship from the input side to the exit side. 2. The ion implantation apparatus according to claim 1, wherein the slow wave circuit is a spiral slow wave circuit. 3. The ion implantation apparatus according to claim 1, wherein the slow wave circuit is a filter type slow wave circuit. 4. The ion implantation apparatus according to claim 2 or 3, wherein the slow wave circuit is provided with means for adjusting at least one of the high frequency electric field strength and the phase velocity of the high frequency signal. 5. Claim 1, further comprising an energy filter provided after the ion acceleration stage to allow only ions of a predetermined energy to pass among the accelerated ions.
The ion implantation device according to any one of items 1 to 4.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002054443A3 (en) * 2000-12-28 2002-11-21 Axcelis Tech Inc Ion accelaration method and apparatus in an ion implantation system

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